JP2002285823A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2002285823A
JP2002285823A JP2001090965A JP2001090965A JP2002285823A JP 2002285823 A JP2002285823 A JP 2002285823A JP 2001090965 A JP2001090965 A JP 2001090965A JP 2001090965 A JP2001090965 A JP 2001090965A JP 2002285823 A JP2002285823 A JP 2002285823A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関（ディーゼルエンジン）の排気浄化性
能を向上する。 【解決手段】パラレルハイブリッド車両に搭載されるデ
ィーゼルエンジンの運転が要求される領域で、該エンジ
ンの運転点が、排気通路中に配置したＤＰＦ（ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ）で捕集したＰＭを、該Ｄ
ＰＦ上流に配置した酸化触媒の酸化によって生成される
ＮＯ2を用いた連続燃焼で浄化することにより自己再生
することが可能な領域IIに設定されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関、特にデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃費の向上、ＣＯ2（二酸化炭
素）の排出量の削減といった観点から、理論空燃比より
高い空燃比でも運転するいわゆるリーンバーンエンジン
が注目されている。この種のエンジンの希薄燃焼時の排
気は、理論空燃比近傍で運転される従来のエンジンの排
気に比較して、酸素含有率が高く、三元触媒では、ＮＯ
ｘの浄化が不十分となる。そこで、リーンバーンエンジ
ンにおける希薄燃焼時の排気中のＮＯｘを高効率で除去
できる新たな触媒が望まれていた。
【０００３】その一つとして、特許第２６００４９２号
公報では、流入する排気の空燃比がリーンであるときに
ＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させる
とＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収材を使った装置が提案さ
れている。一方、触媒ではＮＯｘは除去できても、パテ
ィキュレート（Particulate Matter、以下ＰＭとい
う）は除去できないので、ＰＭを放出する内燃機関、例
えばディーゼルエンジンにおいては、従来よりこのＰＭ
を低減するための様々な排気後処理技術が提案されてい
る。
【０００４】しかしながら、ＰＭ成分の中のドライスー
トについてはカーボンが主成分であり、カーボンが安定
した物質であるため、通常は約６００℃以上の比較的高
温度でなければ焼却処理できず、ＰＭ成分中の炭化水素
（Soluble Organic Fraction、以下ＳＯＦという）成
分のように、酸化触媒等で比較的低温度で除去（約２０
０°Ｃ以上で酸化処理）することが困難である。
【０００５】このため、排気中のＰＭを捕集するディー
ゼルパーティキュレートフィルター（Diesel Particul
ate Filter、以下ＤＰＦという）を設け、さらにこの
ＤＰＦの上流に酸化触媒を配置し、この酸化触媒で排気
中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化させてＮＯ2（二酸化窒
素）を生成させ、ＤＰＦに捕集されているＰＭを、この
生成された高酸化力のあるＮＯ2によって燃焼させて除
去することにより、ＤＰＦを再生するようにしたＰＭ連
続再燃焼フィルター（Continuously Regenerating Fi
lter、以下ＣＲＦという）がある（特開平１−３１８７
１５号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＣＲ
ＦのＰＭ除去の反応原理は、「ＮＯ2＋Ｃ→ＮＯ＋Ｃ
Ｏ、２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2および２ＮＯ2＋２Ｃ
→Ｎ2＋２ＣＯ2」であり、エンジンからのＰＭ発生量に
見合ったＮＯ2量が存在すれば、酸化触媒が比較的低温
度であってもＤＰＦに捕集されたＰＭが連続的に除去さ
れ（再燃焼量が捕集量を上回る）、ＤＰＦにＰＭが堆積
しないため、ＤＰＦを再生させるための特別な加熱装置
等を設ける必要がない。この点は、本出願人の研究にお
いて確認している。
【０００７】しかしながら、酸化触媒によるＮＯからＮ
Ｏ2への変換は触媒温度に依存しており、ＮＯからＮＯ2
への変換は触媒入口の排気温度で約１５０°Ｃあたりか
ら始まる。また、上記の「ＮＯ2＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ、２
ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2および２ＮＯ2＋２Ｃ→Ｎ2＋
２ＣＯ2」の反応も、やはり温度に依存しているため、
温度が高い方がＮＯ2によるＰＭの再燃焼除去が促進さ
れることにはなる。
【０００８】一方、酸化触媒によるＮＯからＮＯ2への
転換は、酸素濃度が極端に減少しない限り温度の高いほ
ど活発に行われるのではあるが、排気温度が高くなるほ
どＮＯ2の状態を維持することが困難になり、生成され
たＮＯ2が再度ＮＯに戻る現象が発生する。すなわち、
排気温度により定まる理論平衡転換率以上にはＮＯから
ＮＯ2に転換することができなくなる。このため、図７
に示すように、実際の排気中における酸化触媒入口から
出口でのＮＯからＮＯ2への転換は、酸化触媒が活性化
し始める約１５０°Ｃから始まって約３５０°Ｃ付近で
ピークに達し、その後温度が上昇するのに伴って低下し
ていく。すなわち、ディーゼル排気中のＯ2濃度は、一
般的には最低でも４〜６％程度は残存しているため、実
際の排気中でのＮＯからＮＯ2への転換に対してＯ2が不
足することがなく、ＮＯ2への転換は殆ど排気温度によ
って律則されていると言える。
【０００９】この結果、実用上は酸化触媒によってＮＯ
からＮＯ2への転換が活発に行われる約２５０〜４５０
℃の排気（触媒）温度範囲でないと、ＤＰＦに捕集され
たＰＭがＮＯ2によって再燃焼して連続的に除去される
状況にはならない。また、ＰＭ成分中のカーボンは、前
述したように約６００℃以上の温度であればＮＯ2の高
酸化力に頼らずともＯ2によって再燃焼除去できるの
で、従来のＣＲＦにあっては、約２５０〜４５０°Ｃの
温度範囲と約６００°Ｃ以上の温度範囲でＤＰＦに捕集
されたＰＭが連続的に除去され、ＤＰＦが再生される。
【００１０】逆に、約２５０°Ｃ以下の温度範囲、およ
び約４５０〜６００°Ｃの温度範囲では、ＮＯ2の高酸
化力にも、高温度（Ｏ2による酸化）にも期待できな
い。ＤＰＦにおけるＰＭの連続再燃焼を促進する他の方
法としては、ＤＰＦ表面にも酸化触媒を担持してＯ2に
よる酸化反応を促進させることが従来から一般的に行わ
れており、この技術をＣＲＦと組み合わせて用いれば、
約２５０°Ｃ以上では、ＮＯ2とＯ2とによる酸化反応を
利用してＰＭを連続再燃焼することが可能である。
【００１１】ところで近年のディーゼルエンジンは、電
子制御によるＥＧＲや燃料噴射の制御技術、過給機の装
着、あるいはコモンレール高圧噴射装置等の技術が採用
されており、排気の清浄化や燃費の向上が格段に進んで
いるため燃焼効率の向上に伴ってその排気温度特性は低
下傾向である。このためＣＲＦ（触媒担持のＤＰＦを組
み合わせてもよい）を近年のディーゼルエンジンに適用
すると、図８に示すようなＩからIIIの領域にエンジン
の運転領域が区分されることになる。
【００１２】
【領域Ｉ】運転頻度の高い常用運転領域であって通常は
２５０°Ｃ以下の低排温で運転される。近年のディーゼ
ルエンジンであっても、この領域ではＥＧＲによってＮ
Ｏｘが低減されているのでＮＯｘ／ＰＭ比が低い。した
がってＣＲＦ、あるいはＣＲＦと触媒担持のＤＰＦを併
用したとしてもＤＰＦの自己再生効果は得られない。
【００１３】
【領域II】スモークを排出させずに出力特性を向上させ
ることに重点が置かれている領域であって、近年のディ
ーゼルエンジンでは過給機が装着されたり、４弁化技術
等の採用によって空気充填率が高められている。また、
ＥＧＲは少なく、かつ高負荷では停止される。したがっ
てＮＯｘ／ＰＭ比が大きく、そして当然ながら領域Ｉに
比べて排気温度も高いため、ＣＲＦ等によるＰＭ連続再
燃焼量がＰＭ捕集量を上回ってＤＰＦの自己再生現象が
発現する。
【００１４】
【領域III】発進加速性能を向上するためにトルクを高
めることに重点が置かれている領域であって、スモーク
が目視できないレベル以下の範囲で許容される最大の燃
料をエンジンに供給している。一般的に低回転では空気
充填効率が比較的低く、過給機の効率も比較的低い。領
域IIと同様に高負荷ではＥＧＲが停止され、排気温度は
比較的高めではある。しかし前述したような相乗的な影
響でＰＭ排出量が比較的多いためＮＯｘ／ＰＭ比が小さ
い。このため領域Ｉと同様にＣＲＦ、あるいはＣＲＦと
触媒担持のＤＰＦを併用したとしてもＰＭ捕集量が連続
再燃焼量を上回るのでＤＰＦの自己再生は得られない。
【００１５】このように、通常のディーゼルエンジンは
領域ＩやIIIのようにＣＲＦ等の後処理技術を適用して
も実用上はＰＭ連続再燃焼効果が得られず、ＰＭ連続再
燃焼量がＰＭ捕集量を上回ってＤＰＦの自己再生に至る
運転領域が限られている。このため、徐々にＤＰＦにＰ
Ｍが堆積していくことになって、背圧上昇によりエンジ
ン動力性能が悪くなり、またＰＭの燃焼条件に合致した
ときにＰＭの堆積量が多いと、ＰＭの再燃焼による発熱
が過大となってＤＰＦが焼損するという従来からの問題
点が対策されないまま残ることになる。
【００１６】また、特開平６−４８２２２号公報では、
排気通路にＤＰＦを備えたディーゼルエンジンと電動機
からなる自動車用ハイブリッド駆動装置において、ディ
ーゼルエンジンを運転して得られる出力を車両の駆動と
電動機による発電に分割し、かつ、ディーゼルエンジン
の運転点をＤＰＦの自己再生が可能である排気温度が得
られる運転条件に設定することを提案している。
【００１７】ここで、再度、自己再生について説明して
おくと、自己再生とはＤＰＦに流通する排気の温度が、
ＰＭの燃焼に適した温度条件以上であるときに、ＤＰＦ
に堆積したＰＭが酸化燃焼（再燃焼）し、再燃焼量が捕
集量を上回るためＤＰＦ上のＰＭが除去されることであ
って、一般的にＤＰＦに酸化触媒が担持されていない場
合には６００°Ｃ以上、白金主体の酸化触媒が担持され
ている場合には約４５０°Ｃ以上の排気温度（ＤＰＦ温
度）でなければ自己再生は発現しない。
【００１８】ちなみに特開平６−４８２２２号公報のＤ
ＰＦは触媒担持であるとの記述はなく、この場合には少
なくとも６００°Ｃ以上の高温度が必要である。このた
め、特開平６−４８２２２号公報の装置にあっては、こ
の自己再生の運転条件設定が可能であるのはバッテリー
容量に余裕があって充電が可能な場合に限られており、
バッテリーが完全に充電され、従って電流の発生が必要
でないと、電動機によってディーゼルエンジンの出力は
吸収されない。
【００１９】このため、電動機による運転（単独あるい
はディーゼルエンジンとの併用）がある程度継続して行
われて電力が消費され、バッテリーの充電が可能になら
ない限り、ディーゼルエンジンが単独あるいは電動機と
の併用で運転される場合には、ディーゼルエンジンは車
両駆動に必要な出力のみを発生することになるので、要
求出力が小さい場合にはＤＰＦが自己再生できるような
高い排気温度（６００°Ｃ以上）には至らないことにな
る。
【００２０】この結果、特開平６−４８２２２号公報で
提案されている装置であっても、ＤＰＦが自己再生でき
る運転条件が連続して設定できず、ＤＰＦへのＰＭの堆
積・再燃焼（ＤＰＦの自己再生）が交互に不定周期で繰
り返されることになる。このため、ＤＰＦにＰＭが堆積
する運転条件が長くなるような場合には、背圧上昇によ
りエンジン動力性能が悪くなり、ＰＭの燃焼条件に合致
したときにＰＭの堆積量が多いと、ＰＭの再燃焼による
発熱が過大となってＤＰＦが焼損するという従来からの
問題点を払拭することができない。
【００２１】ここで仮に、上記の特開平６−４８２２２
号公報で提案されている装置のＤＰＦ表面に酸化触媒を
担持し、このＤＰＦの上流にも流入する排気中のＮＯを
ＮＯ 2に酸化する酸化触媒を配置すれば、上述のように
排気温度が２５０°Ｃから自己再生可能となる。これに
より、エンジン出力が低いところでも自己再生が可能に
なる。
【００２２】しかしながら、特開平６−４８２２２号公
報の装置は、自己再生が可能な条件を得るために排気温
度しか考慮しないため、エンジンの運転領域が上述の領
域IIIになるような場合には、すなわち、排気温度が２
５０°Ｃ以上であってもＮＯｘ／ＰＭ比が小さい（ＰＭ
排出量が多い）領域では、ＰＭ捕集量がＰＭ連続再燃焼
量を上回るためＤＰＦの自己再生を得ることができな
い。
【００２３】また、実用上はディーゼルエンジンの排気
温度は比較的低い温度であることが多いので、上述のＣ
ＲＦにおいても上記２ＮＯ2＋２Ｃ→Ｎ2＋２ＣＯ2の反
応はほとんど発生せず、大部分の反応はＮＯ2＋Ｃ→Ｎ
Ｏ＋ＣＯ，２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2である。つまり
ＣＲＦではＤＰＦ上の煤を処理するためにはＰＭの排出
量（ＤＰＦにおけるＰＭ捕集量）に見合ったＮＯ2が必
要であるが、ＰＭをＮＯ2で処理するとＮＯが排気とと
もに大気中に放出されてしまうというもう一つの厄介な
問題がある。
【００２４】このため特開平９−５３４４２号公報で
は、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘ
を吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとＮＯ
ｘを放出・還元する従来のＮＯｘトラップ触媒（特許第
２６００４９２号公報と同様）をＣＲＦの下流に配置し
た装置が提案されている。この装置では、従来のＮＯｘ
トラップ触媒に吸収されたＮＯｘを放出させてＮＯｘ吸
収能力を回復させる（ＮＯｘトラップ触媒の再生操作と
呼ぶ）ため、排気空燃比を短時間理論空燃比よりリッチ
側にする。この従来のＮＯｘトラップ触媒の再生操作
は、ディーゼルエンジンの通常の燃料噴射に加えて、定
期的に排気行程に燃料噴射（ポスト噴射）を行い、燃料
の未燃成分を排気通路に排出することで実現している。
つまり排気通路に排出された燃料の未燃成分は酸化触媒
で酸化され、排気中の酸素がほとんど消費されてディー
ゼルエンジンを理論混合比で運転した場合と同程度まで
酸素濃度が減少して酸化触媒出口温度が上昇する。ま
た、排気空燃比がリッチであるため多くの未燃成分、す
なわちＨＣ，ＣＯが酸化されないで従来のＮＯｘトラッ
プ触媒に流入し、排気温度も上昇しているので、従来の
ＮＯｘトラップ触媒からＮＯｘを放出させ、還元成分で
あるＨＣ，ＣＯによってＮＯｘが還元浄化される。
【００２５】しかしながらこの装置であっても、ＮＯｘ
トラップ触媒からＮＯｘを放出して還元浄化すべきとき
には、酸化触媒に流入する排気空燃比がリッチ状態であ
って、かつ排気温度が酸化反応が促進される温度（例え
ば約２５０°Ｃ）以上でなければ上述した反応が起こら
ないため、常用運転領域が２５０°Ｃ以下で運転される
頻度が高いディーゼルエンジンへ適用しても有効な効果
を期待できない。
【００２６】本発明は、上記の問題点を解決し、内燃機
関、特にディーゼルエンジン搭載の車両で、ＣＲＦ機能
（ＰＭを高酸化力のあるＮＯ2によって燃焼させて除去
する機能）によってＤＰＦに捕集されたＰＭを処理する
とともに、常に酸素過剰な状態においてもＮＯｘを効率
よく吸収−放出・還元浄化させることができて、かつ燃
費の大きな犠牲を伴わない総合的排気浄化システムを実
現することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、内燃機関の排気通路に、流入する排気中のパ
ティキュレート（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフ
ィルタと、前記パティキュレートフィルタの上流側に配
置されて流入する排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化
窒素（ＮＯ2）に酸化する酸化触媒と、を備え、前記パ
ティキュレートフィルタが捕集したＰＭを前記ＮＯ 2と
反応させて浄化する内燃機関の排気浄化装置において、
内燃機関の運転点を、前記パティキュレートフィルタで
前記ＮＯ2と反応するＰＭの量を該パティキュレートフ
ィルタが捕集するＰＭの量より大きくして、該パティキ
ュレートフィルタの自己再生を可能とする運転領域に設
定する運転点設定手段を備えることを特徴とする。
【００２８】請求項１の発明によれば、パティキュレー
トフィルタの上流に酸化触媒を設けてＮＯ2を酸化生成
しつつ、該ＮＯ2とパティキュレートフィルタに捕集し
たＰＭとが反応してＰＭを燃焼除去する量が、フィルタ
に捕集するＰＭの量より大きくして、フィルタの自己再
生が可能となるように内燃機関の運転点を設定する構成
としたので、該運転点の設定を、排気温度を過度に高め
るような高出力運転とする必要が無く、ある程度以上の
排気温度条件で無理なく継続的に行うことができ、パテ
ィキュレートフィルタの連続的な自己再生が可能とな
る。
【００２９】これにより、パティキュレートフィルタへ
のＰＭの堆積を抑制でき、ＰＭ堆積に伴う背圧上昇によ
りエンジン動力性能が悪化したり、ＰＭの燃焼条件に合
致したときにＰＭの堆積量が多いことにより、ＰＭの再
燃焼による発熱が過大となってパティキュレートフィル
タが焼損するという従来の問題点を解消できる。また、
請求項２に係る発明は、前記運転点設定手段は、機関の
運転点を、排気中のＮＯｘ／ＰＭ比を所定値以上にする
運転領域に設定することを特徴とする。
【００３０】請求項２に係る発明によると、排気中のＮ
Ｏｘ／ＰＭ比が所定値以上であることにより、パティキ
ュレートフィルタに捕集されるＰＭ量に対してＮＯｘ
（ＮＯ2）と酸化反応して燃焼除去されるＰＭ量を大き
くすることができ、パティキュレートフィルタの自己再
生が可能となる。
【００３１】また、請求項３に係る発明は、予混合燃焼
を主燃焼とする燃焼状態に制御可能な燃焼制御手段を備
え、前記運転点設定手段は、運転条件に応じて機関の運
転点を、予混合燃焼を主燃焼とする燃焼状態を可能とす
る運転領域と、前記自己再生を可能とする運転領域との
いずれかに設定することを特徴とする。
【００３２】請求項３の発明によれば、内燃機関の運転
点を、始動から前記自己再生が可能な運転領域に至る間
や、必要に応じた低負荷運転など、自己再生が不可能な
低排温条件でも、予混合燃焼を主燃焼とする燃焼状態を
可能とする運転領域に設定することにより、ＰＭ排出量
とＮＯｘ排出量とを十分に低減できるので、自己再生領
域の設定と合わせて、パティキュレートフィルタにＰＭ
を堆積させずに、ＮＯｘとＰＭを同時に低減することが
できる。
【００３３】また、請求項４に係る発明は、前記運転点
設定手段が、電動機と内燃機関と車両走行用にそれぞれ
独立に運転可能で、かつ、併用して運転も可能であるパ
ラレルハイブリッド方式の車両における内燃機関の出力
制御手段であることを特徴とする。請求項４の発明によ
れば、前記運転点設定手段を前記パラレルハイブリッド
方式の車両における内燃機関の出力制御手段としたの
で、運転点を任意にかつ広範に変更できる。
【００３４】また、請求項５に係る発明は、前記運転点
設定手段が、車両走行用として電動機のみが運転され、
内燃機関が該電動機を発電機として駆動させるため運転
されるシリーズハイブリッド方式の車両における内燃機
関の出力制御手段であることを特徴とする。請求項５の
発明によれば、前記運転点設定手段を前記シリーズハイ
ブリッド方式の車両における内燃機関の出力制御手段と
したので、燃費が良好で排気清浄化が簡素に行える。
【００３５】また、請求項６に係る発明は、前記運転点
設定手段が、無段変速機付き車両における内燃機関の出
力制御手段であることを特徴とする。請求項６の発明に
よれば、前記運転点設定手段を無段変速機付き車両にお
ける内燃機関の出力制御手段としたので、パラレルハイ
ブリッド方式の車両と同様に排気清浄化が行える。
【００３６】また、請求項７に係る発明は、前記運転点
設定手段が、排気温度（酸化触媒の温度）が低いとき
に、前記予混合燃焼を主燃焼とする燃焼状態を可能とす
る運転領域と、前記パティキュレートフィルタの自己再
生を可能とする運転領域の範囲内において、機関回転速
度を増加させることを特徴とする。
【００３７】請求項７の発明によれば、前記運転点設定
手段が、排気温度（酸化触媒の温度）が低いときに、低
温予混合燃焼領域とパティキュレートフィルタ自己再生
を可能とする運転領域の範囲内において、エンジン回転
速度を増加させるようにしたので、触媒の反応を促進す
ることができる。また、請求項８に係る発明は、前記運
転点は、運転者のアクセルペダルの踏み込み量に基づい
て設定されることを特徴とする。
【００３８】請求項８の発明によれば、前記運転点を運
転者のアクセルペダルの踏み込み量に基づいて設定する
ようにしたので、車両の走行中や停止の状態に応じた排
気清浄化制御が行えるため、運転者に静粛性等の性能面
で違和感を与えることがない。また、請求項９に係る発
明は、前記設定された運転点の中で、前記パティキュレ
ートフィルタの自己再生を可能とする運転領域に設定さ
れた運転点には、内燃機関の最高効率点となる運転点が
含まれることを特徴とする。
【００３９】請求項９の発明によれば、前記設定された
運転点の中でパティキュレートフィルタの自己再生が可
能な運転領域に設定された運転点には、内燃機関の最高
効率点を含めるようにしたので、排気清浄化と同時に燃
費を向上させることができる。また、請求項１０に係る
発明は、前記パティキュレートフィルタは、ＰＭが捕集
されるフィルタ表面に酸化触媒を担持することを特徴と
する。
【００４０】請求項１０に係る発明によると、パティキ
ュレートフィルタに酸化触媒を一体化できるため、装置
のコンパクト化を図れる。また、請求項１１に係る発明
は、前記パティキュレートフィルタの下流側の排気通路
に配置され、排気の空燃比がリーンのとき、流入する排
気中のＮＯｘを吸収し、排気の空燃比がリッチのとき、
吸収したＮＯｘを放出・浄化するＮＯｘトラップ触媒
と、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期に、排気の空燃
比を所定時間リッチにする空燃比制御手段と、を備える
ことを特徴とする。
【００４１】請求項１１の発明によれば、ＮＯｘトラッ
プ触媒により、排気中のＮＯｘを吸収しつつ、空燃比制
御手段により、排気空燃比を、内燃機関の運転点に適し
た方法で所定期間リッチ化するようにしたので、燃費悪
化への影響を最小限にしながら、パティキュレートフィ
ルタの再生に要求されるＮＯｘを効率的に浄化すること
ができる。
【００４２】また、請求項１２に係る発明は、前記空燃
比制御手段は、膨張行程若しくは排気行程における燃料
のポスト噴射、吸気絞り強化、ＥＧＲ強化のうち、少な
くとも１つにより、排気の空燃比をリッチ化することを
特徴とする。請求項１２の発明によれば、排気空燃比の
リッチ化を、燃料のポスト噴射か、吸気絞り強化か、Ｅ
ＧＲ強化のうちから少なくとも１つの方法を選択して行
うようにしたので、特別な装置を設ける必要がない。
【００４３】また、請求項１３に係る発明は、前記空燃
比制御手段は、機関の運転点が前記パティキュレートフ
ィルタの自己再生を可能とする運転領域に設定されると
き、前記ポスト噴射を行い、前記予混合燃焼を主とする
燃焼状態を可能とする運転領域に設定されるとき、前記
吸気絞り強化およびＥＧＲ強化のうち、少なくとも１つ
を行うことを特徴とする。
【００４４】請求項１３に係る発明によると、パティキ
ュレートフィルタの自己再生運転領域のときだけ、空燃
比を直接的にリッチ化する燃料のポスト噴射を行って、
効率的にリッチ化する一方、低温予混合燃焼運転領域で
は、ポスト噴射は主噴射量に対してポスト噴射量を数倍
程度要求されるので、吸気絞り強化およびＥＧＲ強化を
選択することにより、燃費の悪化を防止しつつ排気空燃
比をリッチ化する。
【００４５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
における排気浄化装置のシステム構成図であり、ハイブ
リッド車両システム、特に電動機と内燃機関とを、車両
走行用にそれぞれ独立に運転可能で、かつ、併用して運
転も可能であるように配置したパラレルハイブリッド方
式の車両（Parallel Hybrid Erectric Vehicle、以
下Ｐ−ＨＥＶという）に内燃機関としてディーゼルエン
ジンを適用したものの実施形態である。
【００４６】図１において、ハイブリッド車両はディー
ゼルエンジン１の出力と、バッテリー５０からの電力供
給を受けるモーター（ジェネレーターとしても機能す
る）５３の出力との、２種の動力源で走行する。ディー
ゼルエンジン１の出力は発電用としてジェネレーター
（モータとしても機能する）５１へ伝えられ、また車両
走行用として動力伝達機構（例えば電磁クラッチ付きの
ＣＶＴ）５２からディファレンシャルギヤ５４を介して
駆動輪５５ａ，５５ｂに伝えられる。
【００４７】ディーゼルエンジン１の出力の発電用と車
両走行用の出力配分は、ハイブリッド用コントロールユ
ニット４０が制御する。また、ハイブリッド用コントロ
ールユニット４０は、バッテリー５０からモーター５３
への電力の供給と、逆に減速時のモーター５３からバッ
テリー５０への回生電力の回収も制御する。ハイブリッ
ド用コントロールユニット４０には、車両走行（停止を
含む）情報をモニターするために、アクセルセンサ４１
の信号（Ｌ：アクセルペダルの踏み込み量に比例した出
力信号）、スタートキー４２の信号（ＳＴＡ：Ａｃｃ位
置とＯＮ位置に対応した信号で通常の車両と違いＳｔａ
ｒｔ位置がない）、シフトレバーポジションセンサ４３
の信号（ＳＦＴ）、ブレーキ作動スイッチ４４の信号
（ＢＲ）、車速センサ４５の信号（Ｖｃａｒ）、バッテ
リー残容量センサ４６の信号（Ｂｃａｐ）等が入力さ
れ、エンジン１の始動と出力分担の要否を判定し、エン
ジン用コントロールユニット３０に始動指令、および出
力分担指令を発する。
【００４８】そしてエンジン用コントロールユニット３
０は、ハイブリッド用コントロールユニット４０の指令
に従って、ディーゼルエンジン１の始動と停止、および
出力の制御を行う。このディーゼルエンジン１は、排気
通路３にエンジンの排気を浄化する排気浄化後処理装置
２０を備える。排気浄化後処理装置２０は上流から酸化
触媒２１，ＤＰＦ（ディーゼルパーティキュレートフィ
ルター）２２、流入する排気の空燃比がリーンであると
きにＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下さ
せるとＮＯｘを放出するＮＯｘトラップ触媒２３が配置
されている。
【００４９】酸化触媒２１としては、例えば活性アルミ
ナをベースにＰｄやＰｔ等の貴金属を担持したものや、
貴金属（特にＰｔ）をイオン交換したゼオライト、また
はこれら両材料を組み合わせたものが利用できる。ま
た、ＤＰＦ２２は、従来より公知のウォールフローハニ
カムタイプのものや、筒の部分に多数の孔を設けた有底
円筒状の心部材にセラミックファイバーを幾層にも巻き
回したものが利用でき、前述のようにＤＰＦ表面に酸化
触媒を担持しても構わない。
【００５０】酸化触媒２１の入口部には、酸化触媒２１
の入口部（排気浄化後処理装置２０）の排気温度Ｔ１を
検出する排温センサ３５が設けられ、ＤＰＦ２２の出口
部とＮＯｘトラップ触媒２３の入口部との間には、ＤＰ
Ｆ２２の出口部もしくはＮＯｘトラップ触媒２３の入口
部の排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３６、および酸
素濃度センサ３７が設けられる。
【００５１】ステッピングモーターで駆動されるＥＧＲ
弁５は、過給機のタービン３ａ上流の排気通路から分岐
したＥＧＲ通路４を介して、吸気通路２の吸気管２ｄに
排気の一部を還流する。吸気通路２には上流からエアク
リーナ２ａ、過給機のコンプレッサ２ｂ、インタークー
ラ２ｃ、アクチュエータ（例えばステッピングモータ
ー）６によって開閉駆動される吸気絞り弁７、吸気管２
ｄから構成されている。２４はエンジン始動補助用のグ
ロープラグであり、各気筒の燃焼室に臨んで設けられ
る。
【００５２】燃料供給系は、ディーゼル用燃料（軽油）
タンク６０、ディーゼル用燃料をエンジンの燃料噴射装
置１０へ供給するための燃料供給通路１６、エンジンの
燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）
を、ディーゼル用燃料タンク６０に戻すための燃料戻り
通路１９で構成される。ディーゼルエンジン１の燃料噴
射装置１０は公知のコモンレール式の燃料噴射装置であ
って、サプライポンプ１１、コモンレール（蓄圧室）１
４、気筒毎に設けられる燃料噴射弁１５からなり、サプ
ライポンプ１１により加圧された燃料は燃料供給通路１
２を介してコモンレール１４にいったん蓄えられたあ
と、コモンレール１４の高圧燃料が気筒数分の燃料噴射
弁１５に分配される。
【００５３】またコモンレール１４の圧力を制御するた
め、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部は、途中
に一方向弁１８が設けられたオーバーフロー通路１７を
介して燃料供給通路１６に戻される。このためオーバー
フロー通路１７の流路面積を変えるための圧力制御弁１
３が設けられ、この圧力制御弁１３はコントロールユニ
ット３０からのデューティ信号に応じてオーバーフロー
通路１７の流路面積を変えることでコモンレール１４へ
の燃料吐出量を調整することによりコモンレール１４の
圧力を制御する。
【００５４】燃料噴射弁１５は、エンジン用コントロー
ルユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によってエンジ
ン燃焼室への燃料供給通路を開閉する電子式の噴射弁で
あって、ＯＮ信号によって燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦ
Ｆ信号によって噴射を停止する。そして、燃料噴射弁１
５へのＯＮ信号が長いほど燃料噴射量が多くなるが、後
述するようにコモンレール１４の燃料圧力によっても燃
料噴射量は変化する。
【００５５】エンジン用コントロールユニット３０に
は、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ
３２の信号（エンジン回転速度とクランク角度検出Ｎ
ｅ）、気筒判別センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙ
ｌ）、コモンレール圧力を検出する圧力センサ３４の信
号（ＰＣＲ）、酸化触媒２１の入口部の排気温度を検出
する排温センサ３５の信号（Ｔ１）、ＤＰＦ２２の出口
部もしくはＮＯｘトラップ触媒２３の入口部の排気温度
を検出する排温センサ３６の信号（Ｔ２）、酸素濃度セ
ンサ３７の信号（Ｏ２）、が入力される。
【００５６】上記本発明の第１の実施形態にかかる排気
浄化装置は、ハイブリッド用コントロールユニット４０
と、エンジン用コントロールユニット３０と、によって
制御される。これを図１０〜図１６のフローチャートに
基づいて説明する。図１０は、ハイブリッドシステムの
基本制御ルーチン、図１１〜図１６は、ハイブリッド用
コントロールユニット４０からディーゼルエンジン１に
対して出力分担指令が発せられた場合に、エンジン用コ
ントロールユニット３０によって行われるディーゼルエ
ンジン１の出力制御、および本発明の排気清浄化制御に
関するサブルーチンである。
【００５７】図１０のハイブリッドシステムの基本制御
ルーチンにおいて、ステップ１００では、アクセルセン
サ４１の信号（Ｌ）、スタートキー４２の信号（ＳＴ
Ａ）、シフトレバーポジションセンサ４３の信号（ＳＦ
Ｔ）、ブレーキ作動スイッチ４４の信号（ＢＲ）、車速
センサ４５の信号（Ｖｃａｒ）、バッテリー残容量セン
サ４６の信号（Ｂｃａｐ）を読み込み、ステップ２００
に進む。
【００５８】ステップ２００では、図２に示すように運
転者のアクセルペダルの踏み込み量（Ｌ）に応じた車両
走行のための必要な駆動力（Ｐｒｕｎ：図２の中の、ａ
−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆのライン）、つまり運転者がアク
セル操作によって求めている車両走行に必要な駆動力を
算出し、ステップ３００に進む。なお基本的にはこの場
合のスタートキー４２の信号ＳＴＡはＯＮ位置であり、
シフトレバーポジションセンサ４３の信号ＳＦＴはＤｒ
ｉｖｅ位置である。
【００５９】ステップ３００では、算出された車両走行
のための必要な駆動力（Ｐｒｕｎ）や、ブレーキ作動状
態（ＢＲ）、車両速度（Ｖｃａｒ）、バッテリー残容量
（Ｂｃａｐ）に応じて運転モードが判定される。運転モ
ードは、大きくは以下に記述するパターンに分かれてお
り、エンジンの最大出力や燃料消費率特性、バッテリー
の容量やモーターの最大出力等を基準にして定められて
いる。 ［モーター走行モード］図２の中でＡの駆動力範囲は、
モーター５３の駆動力だけで走行する（ａ−ｂのライ
ン）ことを基本としている。したがってバッテリー５０
の残容量（Ｂｃａｐ）は常に所定値（安定してバッテリ
ーの定格電力を供給できるレベル）以上を保つ必要があ
る。この対策として、後述するようにエンジン走行中発
電によって充電する。 ［車両停止時エンジン発電モード］モーター走行が長時
間継続される等によって、万一バッテリー５０の残容量
（Ｂｃａｐ）が所定値以下になる場合には、バッテリー
５０の過放電を防ぐため、静粛性を保つのに許容される
負荷と回転速度の条件（図２中のｇポイント）で、車両
停止時にエンジン１を運転して発電し充電する。つま
り、エンジン出力は駆動輪に伝達されず、発電（充電）
用の動力として供される。 ［エンジン走行モード］図２の中でＡ、Ｂ、Ｃの駆動力
範囲において、Ａの駆動力範囲とＣの駆動力範囲は、万
一バッテリー５０の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以下に
なった場合には、バッテリー５０の過放電を防ぐため
に、モーター５３の動力は用いず（空運転させ）、エン
ジン１の動力のみで走行する（ａ−ｂライン、およびｄ
−ｅライン）。
【００６０】ただし、Ａの駆動力範囲において、ａはア
イドリング条件であり、燃料消費削減のため、基本的に
はエンジン始動時を除いて車両停止時はエンジン１も停
止される。またＢの駆動力範囲では、後述するようにエ
ンジン１の熱効率が良好であることと、バッテリー５０
の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以上の場合にＡ、Ｂの駆
動力範囲とは逆に過充電を防ぐことのために、エンジン
１は走行用の動力のみを出力し、（ｂ−ｃ−ｄライン）
で走行する。 ［エンジン出力分割モード］Ｂの駆動力範囲において、
バッテリー５０の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以下の場
合に、エンジン１は車両走行と発電のために図２の中の
ｈ−ｉ−ｄラインで運転される。前述したようにｂ−ｃ
−ｄラインが車両走行のために必要な駆動力ラインであ
って、ｈ−ｉ−ｄラインはｂ−ｃ−ｄラインより大きな
駆動力を出力する。そして、ｈ−ｉ−ｄラインとｂ−ｃ
−ｄラインとの差分がジェネレーター５１の発電（充
電）用に供される。つまりエンジン１に、走行用動力に
発電（充電）用動力を加えた動力を出力させ、該エンジ
ン出力を走行用と発電（充電）用とに分割する。 ［モーターアシストモード］Ｃの駆動力範囲において、
バッテリー５０の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以上で安
定してバッテリー５０の定格電力を供給できるレベルで
あれば、図２の中のｄ−ｅラインはモーター５３とエン
ジン１の動力を併用して走行する。つまりエンジン１は
ｄ−ｊ−ｋラインで運転され、ｄ−ｅラインとｄ−ｊ−
ｋラインとの差分をモーター５３の動力でアシストす
る。 ［パワーアシストモード］Ｄの駆動力範囲は、基本的に
はモーターアシストモードである。ただし、エンジン１
の最大出力がｅポイント（ｌポイント）であって、エン
ジン１はそれ以上の動力を供給できない。したがって、
エンジン１は図２の中ｅ−ｌラインつまり最大出力一定
で運転され、ｅポイントから車両走行最大駆動力のｆポ
イント（Ｐｒｕｎｍａｘ．）までの差分をモーター５３
がアシストする。このため、バッテリー５０の残容量
（Ｂｃａｐ）が所定値以下の場合には、過放電を防ぐた
めにモーターアシストができないので車両走行最大駆動
力はｅ（＝ｌ）ポイントに限定される。 ［減速回生モード］減速時にモーター５３がジェネレー
ターとして働き、減速時の運動エネルギーを電力として
回収し、バッテリー５０を充電する。
【００６１】以上説明した中で、エンジン１の出力を車
両走行用の駆動力として供さないとき、つまりモーター
走行モード、車両停止時エンジン発電モード、および減
速回生モードでは動力伝達機構５２（例えば電磁クラッ
チ付きＣＶＴの電磁クラッチ）は切り離されている。こ
こで、前述の図８の運転領域Ｉ、II、IIIと、図２のＡ
〜Ｄの駆動力範囲、およびそのエンジン運転ポイント
ａ、ｂ、ｃ（＝ｈ）、ｄ（＝ｉ＝ｊ）、ｅ（＝ｌ）、
ｇ、ｋとの関係、および本発明の排気浄化装置の狙いと
の関係について、図３を参照して説明する。
【００６２】図８の運転領域Ｉは、運転頻度の高い常用
運転領域であって２５０°Ｃ以下の低排温で運転され、
この領域ではＥＧＲによってＮＯｘが低減されているの
でＮＯｘ／ＰＭ比も低い。したがってＣＲＦのＤＰＦ自
己再生効果は得られない。この運転領域ＩにはＡの駆動
力範囲の運転ポイントとしてａ、ｂ、ｇが対応するが、
バッテリー５０の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以下にな
ることは少なく、通常は、ａ−ｂラインをモーター５３
で走行され、車両停止時にｇポイントで発電されること
もない。
【００６３】しかし前述したように、万一低速走行が長
時間継続される等によってバッテリー５０の残容量（Ｂ
ｃａｐ）が所定値以下になる場合には、ａ−ｂラインを
エンジン１で運転され、かつ車両停止時にｇポイントで
発電がなされる。この場合には徐々にＤＰＦ２２にＰＭ
が堆積していくことになるため、やはり、背圧上昇によ
るエンジン動力性能の悪化やＤＰＦ２２の損傷を防ぐ安
全策を講じておく必要がある。
【００６４】ところで、この運転領域Ｉは比較的低負荷
であって圧縮端温度（圧縮上死点時の燃焼室内温度）が
低いので、本出願人が先願（特開平７−４２８７号、特
開平８−８６２５１号）で提案したように、熱発生パタ
ーンが単段燃焼の形態となる低温予混合燃焼には好適の
条件である。ここで、低温予混合燃焼について説明す
る。通常では、燃料噴射が開始すると燃料の蒸発による
混合気化が進み、筒内温度および筒内圧が所定値に達し
たときに存在する混合気が初期燃焼（予混合燃焼）し、
この燃焼により筒内が高温高圧となるため、その後は噴
射された燃料と噴射と同時に蒸発しながら燃焼（拡散燃
焼）を行うことが知られている。一般的には、噴射開始
から予混合燃焼が起こるまでの期間（着火遅れ期間）は
燃焼期間に対して短いため、拡散燃焼が主燃焼となる。
【００６５】これに対し、低温予混合燃焼とは、着火遅
れ期間を大幅に長くし、この着火遅れ期間内に燃料を全
量噴射することで、予混合噴射の割合を拡散燃焼の割合
より大きくして、予混合燃焼を主燃焼とする技術であ
る。エンジン１をこの低温予混合燃焼で運転すれば、Ｐ
Ｍ、特にドライスートとＮＯｘの排出量が従来エンジン
に比べて大幅に低減ができる。この結果、例えバッテリ
ー５０の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以下になってａ−
ｂラインがエンジン運転され、かつｇポイントで発電が
なされたとしても、ＤＰＦ２２へのＰＭ堆積を極少なく
することができる。
【００６６】したがって、本発明では領域Ｉを低温予混
合燃焼の領域Ｉ改とするため、ＥＧＲの最適化、燃料噴
射時期の上死点後までの遅延化、吸気ポート形状の最適
化等によるスワールの強化等を行ってエンジン１の低温
予混合燃焼運転を可能にする。これに対し、領域IIは、
ＮＯｘ／ＰＭ比が大きく、そして領域Ｉに比べて排気温
度も高いためＣＲＦ等によるＤＰＦ自己再生効果が得ら
れる領域である。
【００６７】本発明ではこの運転領域IIに、Ｂの駆動力
範囲の運転ポイントのｃ（＝ｈ）、ｄ（＝ｉ＝ｊ）、ｅ
（＝ｌ）、ｋ（ｄとｅの間）の各運転ポイントが包含さ
れるようにエンジン負荷と回転速度を設定している。つ
まり、運転者がアクセル操作（アクセルペダルの踏み込
み量：Ｌ）によって求めている車両走行に必要な駆動力
を、ＣＲＦ等によるＤＰＦ自己再生効果が得られる領域
IIの中の運転ポイントで得るようにしている。
【００６８】より望ましくは、本発明の領域IIではＥＧ
Ｒは停止してＮＯｘ／ＰＭ比を大きくすることもＣＲＦ
の適用に好都合である。またｅ（＝ｌ）ポイントは、酸
化触媒２１によってＮＯからＮＯ2への転換が活発に行
われる約４５０°Ｃ程度の排気（触媒）温度が得られる
中でエンジン１の最大出力が得られるエンジン負荷と回
転速度に設定するのが望ましい。これにより、燃費が改
善され、ＮＯ2生成効率が高められ、エンジン出力も高
められる。
【００６９】さらに望ましくは、ｃ（＝ｈ）、ｄ（＝ｉ
＝ｊ）ポイントは、エンジン１の効率が最も良好になる
エンジン負荷と回転速度に設定するのが良い。領域III
では前述したように、ＣＲＦ、あるいはＣＲＦと触媒担
持のＤＰＦを併用したとしてもＤＰＦ自己再生効果は得
られない。このため本発明では運転者がアクセル操作に
よって求めている車両走行に必要な駆動力を、領域III
の中に設定しない。
【００７０】以上でステップ３００の走行モードの説
明、エンジンの運転領域と、車両走行に必要な駆動力範
囲とそのエンジン各運転ポイントとの関係についての説
明を終える。図１０に戻って、ステップ３００で上記の
ようにして運転モードを判定した後ステップ４００に進
み、車両走行に必要な駆動力（Ｐｒｕｎ）と判定された
走行モードとに基づいて、モーター５３とエンジン１の
分担出力（ＰｅとＰｍ）を算出した後（図２）、ステッ
プ５００に進む。
【００７１】ステップ５００では、エンジン１の運転が
必要かを判定する。この判定がＮＯであってエンジン運
転が必要ない場合（モーター走行モード、あるいは車両
停止時アイドリング条件）は、ステップ９００に進んで
エンジン１の停止操作制御が行われる。すなわち、ハイ
ブリッド用コントロールユニット４０がエンジン用コン
トロールユニット３０にエンジン停止指令を発し、エン
ジン用コントロールユニット３０は指令に従ってエンジ
ン１の停止制御を行う。これにより、ＥＧＲ弁５、吸気
絞り弁７の作動が停止されると共に、燃料供給も停止保
持され（サプライポンプ１１の圧力制御弁１３、燃料噴
射弁１５（内蔵の電磁弁）がＯＦＦ）、エンジン１は停
止、または停止保持される。
【００７２】ステップ５００の判定がＹＥＳであってエ
ンジン１を運転する必要がある場合（車両停止時エンジ
ン発電、エンジン走行、エンジン出力分割、モーターア
シスト、パワーアシストの各モード）は、ステップ６０
０に進む。ステップ６００では、エンジン１は既に始動
されているかを判定する。この判定がＹＥＳであって既
にエンジン１が運転されている場合、すなわち既にハイ
ブリッド用コントロールユニット４０がエンジン用コン
トロールユニット３０に出力指令を発信済みであって、
エンジン用コントロールユニット３０が指令に従ってエ
ンジン１の出力制御を行っている場合はステップ７００
に進む。
【００７３】ステップ７００では、前記ステップ４００
で算出されたエンジン分担出力（Ｐｅ）を得るためのエ
ンジン１の出力制御を継続、又は開始する。前記ステッ
プ６００の判定がＮＯであってエンジン１がまだ始動さ
れていない場合は、ステップ８００に進んでエンジンの
始動操作制御を行う（始動指令を発する）。
【００７４】この始動操作もハイブリッド用コントロー
ルユニット４０とエンジン用コントロールユニット３０
によって制御されており、図６に示すタイムチャートに
則って行われる。すなわち、まずグロープラグ２４の予
熱を行い、モーター５１によるエンジン１のモータリン
グを開始する。次いでエンジン１のモータリング回転速
度が所定の安定レベルに到達（極短時間で到達する）す
ると、サプライポンプ１１の圧力制御弁１３、および燃
料噴射弁１５を駆動する。これにより、始動に見合った
量の燃料が供給されて完爆に至る。
【００７５】前記ステップ７００のエンジン出力制御、
ステップ８００のエンジン始動操作制御、ステップ９０
０のエンジン停止操作制御が行われた後、ステップ１１
００に進む。ステップ１１００では、ハイブリッド用コ
ントロールユニット４０が、運転モードに基づいてジェ
ネレーター５１の発電制御を行う。
【００７６】そして次にステップ１２００で、走行モー
ドに基づいてステップ４００で算出されたモーター駆動
力（Ｐｍ：Ｐｒｕｎ−Ｐｅ）をモーター５３に出力させ
る。あるいは、減速時にモーター５３をジェネレーター
として働かせ、減速時の運動エネルギーを電力として回
収してバッテリー５０に充電するための制御を行う。最
後にステップ１３００に進み、走行モード、および車両
速度（Ｖｃａｒ）等に基づいて動力伝達機構５２（例え
ば電磁クラッチ付きＣＶＴ）の変速比制御やＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御を行う。
【００７７】図１１のサブルーチンが、ハイブリッド用
コントロールユニット４０からディーゼルエンジン１に
対して出力分担指令が発せられた場合に、エンジン用コ
ントロールユニット３０によって行われる前述のステッ
プ７００の、ディーゼルエンジン１の出力制御について
のサブルーチンである。図１１のエンジン出力制御ルー
チンにおいて、ステップ７１０では水温Ｔｗ、エンジン
回転速度Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力
ＰＣＲ、酸化触媒２１の入口部の排気温度Ｔ１，ＤＰＦ
２２の出口部もしくはＮＯｘトラップ触媒２３の入口部
の排気温度Ｔ２と酸素濃度Ｏ2を読み込み、ステップ７
２０に進む。
【００７８】ステップ７２０では酸化触媒２１の入口部
の排気温度Ｔ１に基づいて、図３に示す運転パターンＡ
か運転パターンＢのどちらかを選択したのちステップ７
３０に進む。ここで、酸化触媒２１の入口部（排気浄化
後処理装置２０の入口部）の排気温度Ｔ１が、酸化触媒
２１において酸化反応が活発に行われる温度（例えば２
００°Ｃ）以上であれば、酸化触媒２１の酸化反応だけ
でなく、ＤＰＦ２２、およびＮＯｘトラップ触媒２３で
発現する反応（ＰＭ連続再燃焼反応、ＮＯｘ吸収−放出
・還元）にも好都合である。そして、この場合は静粛性
を優先して同一出力点でも回転速度の低いパターンＡを
選択する。
【００７９】一方、前記排気温度Ｔ１が低い場合には、
触媒反応を活発にさせるために、領域Ｉ改（低温予混合
燃焼）と領域II（ＤＰＦ自己再生）の範囲内で、排気温
度を高めることを優先して、同一出力点でも回転速度の
高いパターンＢを選択する。ステップ７３０では、ステ
ップ４００で算出されたエンジン分担出力Ｐｅを得るた
めのエンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｍａｉｎを所
定のテーブルデータを検索して求める。
【００８０】これらのテーブルデータは、図４に示すよ
うにエンジン分担出力Ｐｅをパラメータとして設定され
ており、予めエンジン用コントロールユニット３０のＲ
ＯＭに記憶されているものである。ステップ７３０でエ
ンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｍａｉｎを求めた
後、ステップ７４０でコモンレール圧力制御、ステップ
７５０でエンジン出力制御のための主噴射制御を順次行
う。
【００８１】そしてステップ７６０に進み、ＮＯｘトラ
ップ触媒２３の再生制御中を示すフラグが１であってＮ
Ｏｘトラップ触媒２３が再生中であるかを判定する。ス
テップ７６０でＹＥＳであってＮＯｘトラップ触媒２３
が再生中である場合はステップ１０００に進み、ＮＯｘ
トラップ触媒の再生制御を継続、又は開始してリターン
となる。
【００８２】ステップ７６０の判定がＮＯであってＮＯ
ｘトラップ触媒２３が再生中でない場合は、ステップ７
７０でエンジン燃焼制御を行ない、ステップ７８０でＮ
Ｏｘトラップ触媒２３のＮＯｘ吸収量を積算してＮＯｘ
トラップ触媒２３の再生の要否判定を行ってリターンと
なる。図１２は、前記図１１のステップ７４０で行われ
るコモンレール圧力制御のサブルーチンである。
【００８３】図１２のコモンレール圧力制御ルーチンに
おいて、ステップ７４１，７４２では、エンジン回転速
度Ｎｅと燃料噴射量（負荷）Ｑｍａｉｎをパラメータと
して、エンジン用コントロールユニット３０のＲＯＭに
予め記憶されている所定のマップを検索してコモンレー
ル１４の目標基準圧力ＰＣＲ０と、この目標基準圧力Ｐ
ＣＲ０を得るための圧力制御弁１３の基準デューティ比
（基準制御信号）ＤｕｔｙＯとを求め、ステップ７４３
に進む。
【００８４】ステップ７４３では、目標基準圧力ＰＣＲ
Ｏと実際のコモンレール圧力ＰＣＲとの差の絶対値｜Ｐ
ＣＲ０−ＰＣＲ｜を求め、これを目標基準圧力ＰＣＲ０
に対して予め設定された許容圧力差△ＰＣＲ０と比較す
る。そして、｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容圧力差△ＰＣ
Ｒ０の範囲内であれば、ステップ７４６に進んで基準デ
ューティ比Ｄｕｔｙ０を開弁デューティ比Ｄｕｔｙとす
ることによって同じデューティ比を維持し、ステップ７
４７においてこのデューティ比Ｄｕｔｙから作ったデュ
ーティ信号を送って、圧力制御弁１３を駆動する。
【００８５】一方、｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容圧力差
△ＰＣＲ０の範囲内にない場合は、ステップ７４３より
ステップ７４４に進み、ＰＣＲ０−ＰＣＲ（＝△Ｐ）に
対応して予め設定されているＲＯＭのテーブルを検索し
て、デューティ比の補正係数ＫＤｕｔｙを求める。たと
えば前記圧力差△Ｐがマイナス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲ
が大きい）の場合は、前記補正係数ＫＤｕｔｙが１より
も小さい値に、この逆に△Ｐがプラス（ＰＣＲ０よりも
ＰＣＲが小さい）の場合はＫＤｕｔｙが１よりも大きい
値に設定される。
【００８６】具体的には、圧力制御弁１３の特性に合わ
せてデューティ比補正係数ＫＤｕｔｙのテーブルデータ
を設定する。そして、ステップ７４５では基準デューテ
ィ比Ｄｕｔｙ０を前記補正係数ＫＤｕｔｙにより補正し
た値（Ｄｕｔｙ０×ＫＤｕｔｙ）を、開弁デューティ比
Ｄｕｔｙとして設定した後、ステップ７４７で該開弁デ
ューティ比Ｄｕｔｙによって圧力制御弁１３を駆動す
る。
【００８７】図１３は、前記図１１のステップ７５０で
行われる主噴射制御のサブルーチンである。図１３の主
噴射制御ルーチンにおいて、ステップ７５１では、主噴
射量Ｑｍａｉｎとコモンレール圧力ＰＣＲをパラメータ
として、エンジン用コントロールユニット３０のＲＯＭ
に予め記憶されている所定のマップを検索して主噴射期
間Ｍｐｅｒｉｏｄを求め、ステップ７５２に進む。
【００８８】ここで主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄはｍｓｅ
ｃ単位で設定され、図９に示すように主噴射量Ｑｍａｉ
ｎが同じならば、コモンレール圧力ＰＣＲが高いほど主
噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄが短くなり、コモンレール圧力
ＰＣＲが同じなら主噴射量Ｑｍａｉｎが多いほど主噴射
期間Ｍｐｅｒｉｏｄが長くなる。ステップ７５２では、
エンジン回転速度Ｎｅと主噴射量Ｑｍａｉｎをパラメー
タとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記
憶されている所定のマップを検索して主噴射開始時期Ｍ
ｓｔａｒｔを求め、ステップ７５３に進む。
【００８９】ここで主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔは、前
述した領域Ｉ改の低温予混合燃焼、および領域IIでのＣ
ＲＦ等によるＤＰＦ自己再生が実現できるように予め設
定されている。ステップ７５３では、水温Ｔｗに基づい
て、例えば冷却水温が低いときには主噴射開始時期Ｍｓ
ｔａｒｔを進角させてステップ７５４に進む。
【００９０】ここで、水温Ｔｗが低いほどエンジン燃焼
室の温度も低くなるため着火開始時期が相対的に遅れる
ことになる。そこで、ＨＣ，ＣＯ，ＰＭ（特にＳＯＦ）
の排出量を増加させないために、主噴射開始時期Ｍｓｔ
ａｒｔを進角補正して燃焼開始時期を一定に保つように
するのが望ましい。ステップ７５４では、主噴射量Ｑｍ
ａｉｎが供給されるように主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔ
より主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄの期間、主噴射すべき気
筒の燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角
センサ３２、および気筒判別用クランク角センサ３３の
信号に基づいて開弁駆動する。
【００９１】図１４は、前記図１１のステップ７７０で
行われるエンジン燃焼制御のサブルーチンであり、領域
Ｉ改の低温予混合燃焼、および領域IIのＤＰＦ自己再生
を実現するための制御を行う。図１４のエンジン燃焼制
御ルーチンにおいて、ステップ７７１ではエンジン分担
出力Ｐｅに基づいて領域を判定する。
【００９２】つまり、図２、図４中にも示したように所
定の分担出力以下であれば領域Ｉ改の低温予混合燃焼領
域、所定の分担以上であれば領域IIのＤＰＦ自己再生領
域と判定する。そして、ステップ７７１で領域Ｉ改の低
温予混合燃焼領域と判定されればステップ７７２に進
み、領域IIのＤＰＦ自己再生領域と判定されればステッ
プ７７５に進む。
【００９３】ステップ７７５では、ＥＧＲを停止、又は
停止保持（ＥＧＲ弁５、吸気絞り弁７の作動を停止）す
る。このことで、ＮＯｘ生成量が増大してＮＯｘ／ＰＭ
比を大きくできるため、ＣＲＦ等によるＤＰＦ自己再生
にとって好適な排気条件を実現できる。ステップ７７２
では、低温予混合燃焼を実現するための目標ＥＧＲデー
タ（ＥＧＲ弁５と吸気絞り弁７の駆動信号）を、エンジ
ン回転速度Ｎｅと燃料噴射量（負荷）Ｑｍａｉｎをパラ
メータとして、エンジン用コントロールユニット３０の
ＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求
める。
【００９４】ステップ７７２で目標ＥＧＲデータを求め
た後、ステップ７７３で水温Ｔｗに基づいて、例えば冷
却水温が低いときにはＥＧＲを減量補正してステップ７
７４に進む。ここで、水温が低いほどエンジン燃焼室の
温度も低くなるため着火開始時期が相対的に遅れること
になる。ＨＣ，ＣＯ，ＰＭ（特にＳＯＦ）の排出量を増
加させないためには、ＥＧＲを減量補正して燃焼開始時
期を一定に保つようにするのが望ましい。
【００９５】ステップ７７４では、ＥＧＲ弁５、および
吸気絞り弁７を夫々の補正された駆動信号に基づいて駆
動制御し、低温予混合燃焼を実現するためのＥＧＲを行
う。図１５は、前記図１１のステップ７８０で行われる
ＮＯｘトラップ触媒２３のＮＯｘ吸収量積算と再生要否
判定についてのサブルーチンである。図１５のＮＯｘ吸
収量積算と再生要否判定ルーチンにおいて、ステップ７
８１では、ＮＯｘトラップ触媒２３のＮＯｘ吸収量（単
位時間当たりのＮＯｘ吸収量）を、所定のテーブルデー
タを検索して求める。
【００９６】このテーブルデータは、図５に示すように
エンジン分担出力Ｐｅをパラメータとして設定されてお
り、予めエンジン用コントロールユニット３０のＲＯＭ
に記憶されているものである。ＮＯｘ吸収量の求めかた
はこの例によらず、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量
（負荷）Ｑｍａｉｎをパラメータとするマップ形式で設
定してもよい。
【００９７】ステップ７８１でＮＯｘ吸収量を求めた
後、ステップ７８２に進み、水温Ｔｗに基づいて、例え
ば冷却水温が低いときにはＮＯｘ吸収量を減量補正して
ステップ７８３に進む。ここで、水温の低いほどエンジ
ン燃焼室の温度も低くなるため着火開始時期が相対的に
遅れることになる。そこで、前述したように図１３のス
テップ７５４、および図１４のステップ７７３では、ス
テップＨＣ，ＣＯ，ＰＭ（特にＳＯＦ）の排出量を増加
させないために夫々主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを進角
補正し、ＥＧＲを減量補正して燃焼開始時期を一定に保
つようにした。
【００９８】しかし、燃焼開始時期を一定に保つように
してもエンジン燃焼室温度の低いほど燃焼期間が長期化
して燃焼温度も低温化する傾向にあり、ＮＯｘ排出量が
減少する傾向にある。またＮＯｘ排出量が減少するとＮ
Ｏｘ吸収量も減少する傾向にあるため、水温Ｔｗをパラ
メータとして水温の低いほどＮＯｘ吸収量を減量補正す
る係数を設定して、ＮＯｘ吸収量を減量補正するのが望
ましく、これにより、ＮＯｘ吸収量積算の算出精度を高
めることができる。このＮＯｘ吸収量の補正係数は予め
実験によって求める。
【００９９】ステップ７８３では単位時間当たりのＮＯ
ｘ吸収量に同期した所定時間間隔でＮＯｘ吸収量を積算
し、ステップ７８４に進む。ステップ７８４では、積算
したＮＯｘ吸収量がＮＯｘトラップ触媒２３において設
定した所定の吸収限界量を超えており、ＮＯｘトラップ
触媒２３の再生（ＮＯｘの放出・還元）が必要か否かを
判定する。
【０１００】ステップ７８４の判定がＮＯあって、再生
が必要でないときはリターンとなる。ステップ７８４の
判定がＹＥＳであって、ＮＯｘ吸収量が吸収限界量を超
えており、ＮＯｘトラップ触媒２３の再生が必要である
と判定された場合は、ステップ７８５で触媒再生中フラ
グを１にする（フラグを立てて再生開始信号とする）。
【０１０１】そしてステップ７８６に進み、再生終了の
指標値、例えば時間のカウントを開始して、リターンと
なる。再生終了の指標値は時間の例だけでなく、ＮＯｘ
トラップ触媒２３の入口部の排気温度Ｔ２と時間の乗数
を積算してもよく、このようにすれば、再生算出の精度
が向上する。図１６は、前記図１１のステップ１０００
で行われるＮＯｘトラップ触媒２３の再生制御について
のサブルーチンである。
【０１０２】図１６のＮＯｘトラップ触媒２３の再生制
御ルーチンにおいて、ステップ１００１では所定の再生
操作、すなわち再生が開始されＮＯｘトラップ触媒２３
の再生が完了するのに必要な所定時間が経過したかを判
定する。ここで、排気空燃比のリッチ化によってＮＯｘ
トラップ触媒２３を再生するのに要する時間は、おおよ
そ時間比率で１〜２％程度であって、再生１回に要する
時間は触媒の容量や再生インターバルによっても異な
る。
【０１０３】ステップ１００１の判定がＹＥＳであって
再生が終了した場合には、ステップ１０１１に進んでＮ
Ｏｘトラップ触媒２３の再生制御の初期化を行う。つま
り再生中フラグ、ＮＯｘ吸収量積算値、再生時間カウン
トを夫々０にリセットし、リターンとなる。ステップ１
００１の判定がＮＯであって再生が終了していない場合
には、ステップ１００２に進み、エンジン分担出力Ｐｅ
に基づいて運転領域を判定する。
【０１０４】つまり、所定の分担出力（図２、図４、図
５）以下であれば領域Ｉ改の低温予混合燃焼領域、所定
の分担以上であれば領域IIのＤＰＦ自己再生領域（ＰＭ
連続再燃焼領域）と判定する。そして、ステップ１００
２の判定が領域Ｉ改の低温予混合燃焼領域であればステ
ップ１００３に進み、領域IIのＰＭ連続再燃焼領域であ
ればステップ１００７に進む。
【０１０５】ステップ１００３では、ポスト噴射を停
止、あるいは停止保持した後、リターンとなる。ここ
で、ポスト噴射は、ＮＯｘトラップ触媒２３の再生（Ｎ
Ｏｘを放出・還元）のため、排気空燃比のリッチ化、お
よび排気温度を上昇させる必要から、主噴射とは別に各
気筒の膨張行程もしくは排気行程で燃料噴射を行うもの
である。
【０１０６】しかし、領域Ｉ改は負荷の低い（燃料噴射
量が少ない）領域であって、ＥＧＲが行われていても空
気過剰率は比較的大きい（λ＝３〜５程度）。このよう
な負荷の低い運転領域でポスト噴射を行って排気空燃比
をリッチ化するためには、主噴射燃料の２倍から４倍の
量の燃料をポスト噴射する必要があり、短時間（時間比
率で１〜２％程度）であっても燃費悪化率は大きくな
る。
【０１０７】したがって、負荷の低い領域Ｉ改でポスト
噴射を行うのは得策ではない。また、前述したようにＡ
の駆動力範囲のａ−ｂライン（≒領域Ｉ改）はモーター
５３だけで走行することを基本としている。モーター走
行が長時間継続される等によって、万一バッテリー５０
の残容量（Ｂｃａｐ）が所定値以下になった場合には、
バッテリー５０の過放電を防ぐためにエンジン動力で走
行する。かつ、そのような場合に限って車両停止時にエ
ンジンを運転して発電し充電する（ｇポイント）。
【０１０８】さらに、図５でも示したようにＡの駆動力
範囲のａ−ｂライン（≒領域Ｉ改）は、低温予混合燃焼
によってＰＭ、特にドライスートとＮＯｘ吸収量（排出
量）が非常に低いレベルであり、仮にエンジン運転がな
されてＮＯｘトラップ触媒２３を再生しなければＮＯｘ
を吸収しない状況であったとしてもＮＯｘ排出量は元々
十分に低い。
【０１０９】したがって、この領域Ｉ改の低温予混合燃
焼領域でＮＯｘトラップ触媒２３の再生を行わなくても
問題は生じない。むしろＮＯｘトラップ触媒２３の再生
効率を高くするという観点からは、領域IIでのみ再生す
ることが効率的である。ステップ１００２で領域IIのＤ
ＰＦ自己再生領域と判定された場合は、ステップ１００
７に進み、ＥＧＲを停止、又は停止保持（ＥＧＲ弁５、
吸気絞り弁７の作動を停止）する。このことで、ＮＯｘ
／ＰＭ比を大きくできるためＣＲＦ等によるＤＰＦ自己
再生にとって好適な排気条件を実現できることは前でも
説明した。
【０１１０】そしてステップ１００８に進み、ＮＯｘト
ラップ触媒２３の再生（ＮＯｘを放出・還元）のため、
排気空燃比のリッチ化、および排気温度を上昇させるた
めのポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒ
ｉｏｄ、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔを、エンジン回転
速度Ｎｅと燃料噴射量（負荷）Ｑｍａｉｎをパラメータ
として、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶
されている所定のマップを検索して求める。
【０１１１】ここで、領域IIは、比較的負荷の高い領域
であって空気過剰率も比較的小さい（λ＝３〜１．５程
度）。したがってポスト噴射を行って排気空燃比をリッ
チ化するのに必要なポスト噴射量は、主噴射燃料の０．
５倍から多くても２倍の程度の量の燃料を噴射すること
で対応できるため燃費悪化率は比較的小さくて済む。ま
た、この領域でのＥＧＲはＣＲＦ等によるＤＰＦ自己再
生にとって不都合であり、かつ空気過剰率が比較的小さ
いのでＥＧＲを行うとＰＭ（スモーク）が激増してＤＰ
Ｆ２２の目詰まりを引き起こす。したがって、領域IIで
はポスト噴射を行って排気空燃比をリッチ化することが
好適である。
【０１１２】ステップ１００８でポスト噴射に関するデ
ータ（噴射開始時期Ｐｓｔａｒｔ及び噴射期間Ｐｐｅｒ
ｉｏｄ）を検索した後、ステップ１００９に進む。ステ
ップ１００９では、ポスト噴射量ＱＰｏｓｔが供給され
るように噴射開始時期ＰｓｔａｒｔよりＰｐｅｒｉｏｄ
の期間、ポスト噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を、ク
ランク角度検出用クランク角センサ３２、および気筒判
別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動す
る。
【０１１３】そしてステップ１０１０に進み、酸素濃度
センサ３７の信号（Ｏ２）に基づいてポスト噴射（Ｑｐ
ｏｓｔ）のフィードバック制御を行い、排気空燃比をリ
ッチに保ちリターンとなる。前記図１６のサブルーチン
では、領域Ｉ改の低温予混合燃焼領域では元々ＮＯｘ排
出量が十分に低いのでＮＯｘトラップ触媒２３の再生を
行わないようにした。
【０１１４】しかし、将来的にはＵＬＥＶ（Ｕｌｔｒａ
Ｌｏｗ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｖｅｈｉｃ１ｅ）、また
は大気並みの排気レベルが求められ、そのような場合に
は領域Ｉ改でもＮＯｘトラップ触媒２３の再生が必要に
なる。このため図１７に示すように、ステップ１００４
でＥＧＲの強化によって排気空燃比をリッチ化するため
の目標ＥＧＲデータ（ＥＧＲ弁５と吸気絞り弁７の駆動
信号）を、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量（負荷）
Ｑｍａｉｎをパラメータとして、コントロールユニット
３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索
して求める。
【０１１５】ここで、前述したように負荷の低い領域Ｉ
改でポスト噴射を行うのは得策ではない。この領域では
ＥＧＲ（吸気しぼり）を強化して排気空燃比をリッチ化
する方が、燃焼室内作動ガス量の減少による排気温度上
昇や、触媒を通過するガス量が低下（ＳＶ比低下）する
のでＮＯｘの放出・還元反応が向上する。そして、ステ
ップ１００５でＥＧＲ弁５、および吸気絞り弁７の駆動
信号に基づいて駆動制御し、排気空燃比をリッチ化する
ためのＥＧＲを行う。
【０１１６】さらに、ステップ１００６では、酸素濃度
センサ３７の信号（０２）に基づいてＥＧＲのフィード
バック制御を行い、排気空燃比をリッチに保ちリターン
とする。なお、ここまで、本発明はエンジンの使用範囲
が比較的広くて排気清浄化の難易度が高いＰ−ＨＥＶ方
式の車両にディーゼルエンジンを適用した場合について
説明してきた。
【０１１７】しかし、本発明の排気浄化装置はＰ−ＨＥ
Ｖだけでなくシリーズハイブリッド方式の車両（Ｓｅｒ
ｉｅｓ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅ１ｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃ
１ｅ以下Ｓ−ＨＥＶという）にも適用できる。Ｓ−ＨＥ
Ｖが構造面でＰ−ＨＥＶと異なるのは、図１の中で動力
伝達機構５２がない。エンジンの出力が駆動力として直
接駆動輪に伝えられることがなく、車両はモーター５３
の駆動力だけで走行することを基本としており、運転者
のアクセルペダルの踏み込み量（Ｌ）に応じた車両走行
のための必要な駆動力は全てモーター出力Ｐｍで賄うと
いうことである。
【０１１８】つまり、エンジンの出力は全て発電用とし
てジェネレーター５１に伝えられ、エンジンは基本的に
最高効率が得られる負荷と回転速度で運転される。また
この運転点をＣＲＦ等によるＤＰＦ自己再生効果が得ら
れる領域IIの中に設定（例えば図３のｃ〜ｄの中の最良
点）することにより、ＤＰＦにはＰＭが堆積することが
ない。 つまり、燃費が良好で排気清浄化が簡素に行え
る。
【０１１９】また、さらに本発明の排気浄化装置は、Ｈ
ＥＶではなく無段変速機（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ１ｙ
Ｖａｒｉａｂ１ｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｎ 以下ＣＶ
Ｔという）付きの従来の車両であっても適用できる。つ
まり、ＣＶＴ付きの従来の車両とは、Ｐ−ＨＥＶにおい
てモーターアシストがなく、かつエンジンによる発電も
ないということと同じである。つまり、車両走行のため
に必要な駆動力Ｐｒｕｎ＝エンジン出力Ｐｅであり、例
えば図２の中のａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅのラインをエンジン
走行することに他ならない。したがって、運転者のアク
セルペダルの踏み込み量（Ｌ）に応じた車両走行のため
に必要な駆動力、すなわち運転点を、領域Ｉ改（ＰＭ、
特にドライスートとＮＯｘの排出量が従来エンジンに比
べて大幅に低減ができる低温予混合燃焼領域）と領域II
（ＣＲＦ等によるＤＰＦ自己再生効果が得られる領域）
の中に設定することができるので、Ｐ−ＨＥＶと同様の
排気清浄化が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態にかかる排気浄化装置を
備えたディーゼルエンジンを搭載した車両のシステム構
成を示す図。
【図２】 アクセルペダルポジション走行駆動力との関
係を示す特性図。
【図３】 運転領域と運転点との関係を示す特性図。
【図４】 エンジン分担出力と運転条件との関係を示す
特性図。
【図５】 エンジン分担出力とＮＯｘ吸収重量との関係
を示す特性図。
【図６】 始動時に行われる操作のタイムチャート。
【図７】 ＮＯ→ＮＯ2の転換率を示す特性図。
【図８】 エンジン回転速度と負荷とをパラメータとす
る運転領域の特性図。
【図９】 コモンレール圧力および燃料噴射期間と燃料
噴射量との関係を示す特性図。
【図10】 第１の実施形態に係る基本制御のメインルー
チンを示すフローチャート。
【図11】 エンジン出力制御ルーチンを示すフローチャ
ート。
【図12】 コモンレール圧力制御ルーチンを示すフロー
チャート。
【図13】 主噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図14】 エンジンの燃焼制御ルーチンを示すフローチ
ャート。
【図15】 ＮＯｘ吸収量の積算およびＮＯｘトラップ触
媒再生時期を判定するルーチンを示すフローチャート。
【図16】 ＮＯｘトラップ触媒の再生制御ルーチンを示
すフローチャート。
【図17】 第２のＮＯｘトラップ触媒の再生制御ルーチ
ンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン ３ 排気通路 ５ ＥＧＲ弁 ７ 吸気絞り弁 １０ 燃料噴射装置 １５ 燃料噴射弁 ２０ 排気後処理装置 ２１ 酸化触媒 ２２ ディーゼルパーティキュレートフィルター（ＤＰ
Ｆ） ２３ ＮＯｘトラップ触媒 ３０ エンジン用コントロールユニット ３１ 水温センサ ３２ クランク角センサ ３５、３６ 排温センサ ３７ 酸素濃度センサ ４０ ハイブリッド用コントロールユニット ５０ バッテリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ ３Ｇ０９３ 53/94 Ｂ６０Ｌ 11/12 Ｂ６０Ｋ 6/02 ＺＨＶ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/12 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ 11/14 3/18 ＺＨＶＢ Ｆ０１Ｎ 3/08 3/20 Ｂ 3/18 ＺＨＶ 3/24 Ｒ 3/20 Ｓ 3/24 Ｅ 3/28 ３０１Ｅ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｄ 3/28 ３０１ 29/02 Ｄ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ 29/06 Ｄ 29/02 41/04 ３５５ 29/06 ３６０Ａ 41/04 ３５５ 41/40 Ｄ ３６０ 43/00 ３０１Ｃ 41/40 ３０１Ｅ 43/00 ３０１ ３０１Ｊ ３０１Ｋ ３０１Ｎ ３０１Ｔ ３０１Ｗ 45/00 ３１４Ｚ Ｆ０２Ｍ 25/07 Ｂ 45/00 ３１４ ５７０Ａ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ ５７０ ５７０Ｊ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｇ １０３Ｂ Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＣ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 AA06 BA02 BA04 BA05 BA06 DA01 DA02 EA10 EB15 GA04 GA06 GA08 GA09 GA16 GA17 GA25 3G084 AA01 AA03 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA20 BA21 BA24 BA32 BA34 DA10 DA27 EA11 EB01 FA05 FA20 FA26 FA27 FA29 FA33 FA38 FA39 3G090 AA03 BA01 CA01 DA01 DA10 DA12 DA14 DA18 DA19 DA20 EA02 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA14 AA18 AA28 AB02 AB06 AB13 BA00 BA14 BA33 BA38 CB02 CB03 CB07 CB08 CB09 DA01 DA02 DA03 DA08 DB06 DB07 DB10 DB13 DC01 DC05 EA00 EA01 EA07 EA16 EA17 EA26 EA31 EA34 EA39 EA40 FA06 FA11 FA16 FA19 FB01 FB10 FB12 FC02 GA05 GA06 GB01X GB05W GB06W GB07W GB09X GB10X GB16X HA10 HA12 HA14 HA15 HA16 HA36 HA37 HA38 HA42 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA09 AA10 AB03 AB04 AC02 BA01 BA04 BB01 BB06 BB10 BB13 DB03 DB04 DC01 DC06 DC08 DC09 DC14 DC15 DF01 DF02 DF06 EA01 EA02 EA05 EA07 EA11 EA26 EA27 EA28 EC01 EC08 FA15 FA17 FA18 FA20 FA36 FA37 FB06 GA01 GA02 GA03 HD01Y HD01Z HD05Y HD05Z HE01Y HE01Z HE03Y HE03Z HE05Y HE05Z HE08Y HE08Z HF02Y HF02Z HF08Y HF08Z HF12Y HF12Z HF19Y HF19Z HF21Y HF21Z 3G093 AA06 AA07

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の排気通路に、流入する排気中の
    パティキュレート（ＰＭ）を捕集するパティキュレート
    フィルタと、前記パティキュレートフィルタの上流側に
    配置されて流入する排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸
    化窒素（ＮＯ2）に酸化する酸化触媒と、を備え、前記
    パティキュレートフィルタが捕集したＰＭを前記ＮＯ 2
    と反応させて浄化する内燃機関の排気浄化装置におい
    て、 内燃機関の運転点を、前記パティキュレートフィルタで
    前記ＮＯ2と反応するＰＭの量を該パティキュレートフ
    ィルタが捕集するＰＭの量より大きくして、該パティキ
    ュレートフィルタの自己再生を可能とする運転領域に設
    定する運転点設定手段を備えることを特徴とする内燃機
    関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】前記運転点設定手段は、機関の運転点を、
    排気中のＮＯｘ／ＰＭ比を所定値以上にする運転領域に
    設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
  3. 【請求項３】予混合燃焼を主燃焼とする燃焼状態に制御
    可能な燃焼制御手段を備え、 前記運転点設定手段は、運転条件に応じて機関の運転点
    を、予混合燃焼を主燃焼とする燃焼状態を可能とする運
    転領域と、前記パティキュレートフィルタの自己再生を
    可能とする運転領域とのいずれかに設定することを特徴
    とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
  4. 【請求項４】前記運転点設定手段が、電動機と内燃機関
    とを、車両走行用にそれぞれ独立に運転可能で、かつ、
    併用して運転も可能であるパラレルハイブリッド方式の
    車両における内燃機関の出力制御手段であることを特徴
    とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】前記運転点設定手段が、車両走行用として
    電動機のみが運転され、内燃機関が該電動機を発電機と
    して駆動させるため運転されるシリーズハイブリッド方
    式の車両における内燃機関の出力制御手段であることを
    特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】前記運転点設定手段が、無段変速機付き車
    両における内燃機関の出力制御手段であることを特徴と
    する請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機
    関の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】前記運転点設定手段が、排気温度（酸化触
    媒の温度）が低いときに、前記予混合燃焼を主燃焼とす
    る燃焼状態を可能とする運転領域と、前記パティキュレ
    ートフィルタの自己再生を可能とする運転領域の範囲内
    において、機関回転速度を増加させることを特徴とする
    請求項３〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の
    排気浄化装置。
  8. 【請求項８】前記運転点は、運転者のアクセルペダルの
    踏み込み量に基づいて設定されることを特徴とする請求
    項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気
    浄化装置。
  9. 【請求項９】前記設定された運転点の中で、前記パティ
    キュレートフィルタの自己再生を可能とする運転領域に
    設定された運転点には、内燃機関の最高効率点となる運
    転点が含まれることを特徴とする請求項１〜請求項８の
    いずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  10. 【請求項１０】前記パティキュレートフィルタは、ＰＭ
    が捕集されるフィルタ表面に酸化触媒を担持することを
    特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  11. 【請求項１１】前記パティキュレートフィルタの下流側
    の排気通路に配置され、排気の空燃比がリーンのとき、
    流入する排気中のＮＯｘを吸収し、排気の空燃比がリッ
    チのとき、吸収したＮＯｘを放出・浄化するＮＯｘトラ
    ップ触媒と、 前記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期に、排気の空燃比を
    所定時間リッチにする空燃比制御手段と、 を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいず
    れか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  12. 【請求項１２】前記空燃比制御手段は、膨張行程若しく
    は排気行程における燃料のポスト噴射、吸気絞り強化、
    ＥＧＲ強化のうち、少なくとも１つにより、排気の空燃
    比をリッチ化することを特徴とする請求項１１に記載の
    内燃機関の排気浄化装置。
  13. 【請求項１３】前記空燃比制御手段は、機関の運転点が
    前記パティキュレートフィルタの自己再生を可能とする
    運転領域に設定されるとき、前記ポスト噴射を行い、前
    記予混合燃焼を主とする燃焼状態を可能とする運転領域
    に設定されるとき、前記吸気絞り強化およびＥＧＲ強化
    のうち、少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項
    １２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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