JP2004028030A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップの再生とを各々独立することなく一度の操作で行えるようにする。
【解決手段】排気通路３に酸化触媒２１ａ、ｂを配置し、その下流側にＮＯｘトラップ触媒２２ａ、ｂを配置し、更に下流側にＰＭトラップ２３ａを配置する。ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、ｂのＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期を判断し、ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、気筒群Ａ、Ｂ毎の排気空燃比の制御（又はＰＭトラップ２３ａ上流への補助空気の供給制御）により、酸化触媒２１ａ、ｂ及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ、ｂに流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、ＳＯｘ再生時期には、制御量を異ならせてＮＯｘ再生時期より酸化触媒２１ａ、ｂでの酸化反応量を大きくする。
【選択図】 図１
【解決手段】排気通路３に酸化触媒２１ａ、ｂを配置し、その下流側にＮＯｘトラップ触媒２２ａ、ｂを配置し、更に下流側にＰＭトラップ２３ａを配置する。ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、ｂのＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期を判断し、ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、気筒群Ａ、Ｂ毎の排気空燃比の制御（又はＰＭトラップ２３ａ上流への補助空気の供給制御）により、酸化触媒２１ａ、ｂ及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ、ｂに流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、ＳＯｘ再生時期には、制御量を異ならせてＮＯｘ再生時期より酸化触媒２１ａ、ｂでの酸化反応量を大きくする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）に関し、特にその再生技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置として、例えば特開平９−５３４４２号公報に記載の装置が知られている。
この装置においては、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）と排気微粒子であるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）との浄化処理のため、エンジンの排気通路にＰＭをトラップするＰＭトラップを配置し、更にその下流側に、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチになり排気中のＯ２（酸素）濃度が低下すると、排気中の還元成分であるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）によってトラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒を配置している。
【０００３】
そして、定期的にＮＯｘトラップ触媒からトラップしたＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ能力を回復させる操作（ＮＯｘトラップ触媒の再生操作）と、ＰＭトラップにトラップされたＰＭを燃焼除去して圧損を低減させる操作（ＰＭトラップの再生操作）とを行うようにしている。
従来のＮＯｘトラップ触媒の再生操作は、数十秒から数分程度の間隔で短時間にディーゼルエンジンの通常の燃料噴射に加えて排気行程に燃料噴射を行い、排気空燃比を理論空燃比よりリッチ側にし、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、排気の空燃比をリッチにして排気中のＯ２濃度を急激に低減させ、ＨＣ、ＣＯ成分を増加させてＮＯｘトラップ触媒を再生する。
【０００４】
ＰＭトラップの再生操作は、数十分から数時間の間隔で数分程度、ＮＯｘトラップ触媒の再生と同様、通常の燃料噴射に加えて排気行程での燃料噴射を行う。これは排気温度を上昇させてＰＭトラップの再生を促進するためであり、この時の排気空燃比は２０程度のリーンに維持されている。
ここで、ＰＭトラップの再生操作中にＮＯｘトラップ触媒の再生操作のタイミングになった場合には、ＰＭトラップの再生操作の間にＮＯｘトラップ触媒の再生のための排気空燃比のリッチ化が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関の排気浄化装置にあっては、比較的短い間隔で短時間に排気空燃比のリッチ化が行われるＮＯｘトラップ触媒の再生操作と、ＮＯｘトラップ触媒の再生操作よりも長い時間間隔で長い時間リーン状態を維持して排気温度上昇が行われるＰＭトラップの再生操作という２種類の再生操作を実施する必要がある。
【０００６】
これらの再生操作は各々の作用が独立しており、ＮＯｘトラップ触媒の再生に費やされるエネルギー（燃料消費）はＮＯｘトラップ触媒の再生中はＰＭトラップの再生には利用できず、また、ＰＭトラップの再生中に費やされるエネルギー（燃料消費）は、ＰＭトラップの再生中はＮＯｘトラップ触媒の再生には利用できない。このため、エネルギー効率が悪くなり、燃費悪化が大きくなるという問題点があった。
【０００７】
また、ＮＯｘトラップ触媒は、排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘをトラップする他に、排気中のＳＯｘ（硫黄酸化物）もトラップする。そして、ＳＯｘ堆積量が増加するとＮＯｘトラップ効率が低下するため、ＮＯｘトラップ触媒については定期的に堆積したＳＯｘの浄化を行う必要がある。
従って、ＮＯｘトラップ触媒については、堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生と、堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生とを行う必要がある。
【０００８】
本発明はこのような実施に鑑み、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップの再生とを各々独立することなく一度の操作で行えるようにして、トータルの再生時間を短縮し、且つ燃費の大きな犠牲を伴わない内燃機関の排気浄化装置を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、機関の排気通路に酸化触媒を配置し、この酸化触媒より下流側の排気通路にＮＯｘトラップ触媒を配置し、このＮＯｘトラップ触媒より下流側の排気通路にＰＭトラップを配置する。そして、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段により、ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生時期又はＮＯｘトラップ触媒に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生時期を判断し、ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、再生制御手段により、酸化触媒及びＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＰＭトラップに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘ再生時期より酸化触媒での酸化反応量を大きくする。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップの再生という異なった再生操作を各々独立して行わず、同時に行うことができる。また、ＮＯｘトラップ触媒の再生については、トラップしたＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生とトラップしたＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生とを区別し、ＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生に応じて酸化触媒での酸化反応量を考慮することで、それぞれを最適化できる。このため、再生に費やされるエネルギーが大幅に低減するので、燃費悪化への影響を最小限にすることができるという効果がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の構成図である。
図１において、符号１は内燃機関（ここではディーゼルエンジンとし、以下単にエンジンと称する）の本体、符号２は吸気通路、符号３は排気通路である。
【００１２】
本実施形態のエンジン１は、♯１〜♯４までの４つの気筒を有し、着火順序が♯１−♯３−♯４−♯２の４気筒直列配置となっている。そして、♯２と♯３との気筒からなる気筒群Ａと、♯１と♯４との気筒からなる気筒群Ｂとのグループに分割している。
ここで気筒群を、♯２と♯３との気筒からなる気筒群Ａと、♯１と♯４との気筒からなる気筒群Ｂとに分割した理由は、排気行程の干渉によって排気効率が低下し、結果として空気の充填率が低下するのを抑制するように配慮して、着火順序が連続しない気筒同士を組み合わせるようにしたためである。従ってレイアウトを重視する場合には、気筒群Ａを♯１と♯２とに、気筒群Ｂを♯３と♯４とにグループ化しても構わない。
【００１３】
この他、着火順序が♯１−♯５−♯３−♯６−♯２−♯４の６気筒直列のエンジンで排気干渉制御を考慮する場合には、気筒群Ａを♯１と♯２と♯３とに、気筒群Ｂを♯４と♯５と♯６とにグループ化するのが望ましい。
図１において、エンジン１の排気ポート（図示せず）に接続される排気通路３の上流部分は、気筒群Ａの排気ポートに接続される排気管３ａと、気筒群Ｂの排気ポートに接続される排気管３ｂとから構成されている。
【００１４】
排気管３ａの下流には、第１の酸化触媒２１ａと、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘとＳＯｘとをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチの時にトラップしたＮＯｘとＳＯｘとを還元浄化する第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａとを内部に介装する第１のケーシング２０ａが接続されている。そして、排気管３ｂの下流には第２の酸化触媒２１ｂと、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂとを内部に介装する第２のケーシング２０ｂが接続されている。
【００１５】
ここで、酸化触媒２１ａ、２１ｂ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、貴金属（特にＰｔ）をイオン交換したゼオライト、又はこれら両材料を組み合わせたものが利用できる。
第１のケーシング２０ａと第２のケーシング２０ｂとの排気出口部は、各々の気筒群の排気を１つに合流させる排気通路３ｃに接続され、排気通路３ｃの出口部は過給機のタービン３ｄの上流に接続されている。そして、その下流に排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）をトラップするＰＭトラップとしてのＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）２３ａを内部に介装するケーシング２３が直列に配置されている。ＤＰＦ２３ａには、その表面上に酸化触媒を担持させることで酸化機能を持たせてある。
【００１６】
ＤＰＦ２３ａには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芯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る。
ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの各々の入口部には、入口部（酸化触媒２１ａ、２１ｂの各出口部）の排気温度Ｔ１ａ、Ｔ１ｂを検出する排温センサ３６ａ、３６ｂが各々設けられている。そしてＤＰＦ２３ａの入口部には、排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７と、排気圧力Ｐ１を検出する排気圧力センサ３８が設けられている。
【００１７】
符号５は、エンジン用コントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）３０により制御され、例えばステッピングモータによって駆動するＥＧＲ弁である。本実施形態においては、気筒群Ｂの排気管３ｂから分岐したＥＧＲ通路４を介して、吸気通路２の吸気管２ｃ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ー２ｂ、ＥＣＵ３０によって開閉駆動が制御される例えばステッピングモータ駆動の吸気絞り弁６が設けられており、吸気絞り弁６の下流側の吸気管２ｃにより吸入空気をエンジン１の各気筒に分配する。
【００１８】
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１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１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で構成されている。
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）１４、気筒毎に設けられる燃料噴射弁１５から構成されている。そして、サプライポンプ１１によって加圧された燃料は、燃料供給通路１２を介してコモンレール１４に一旦蓄えられた後に、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。
【００１９】
ここでコモンレール１４の圧力を制御するため、オーバーフロー通路１７の途中に一方向弁１８が設けられ、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部が燃料供給通路１６へ戻される。さらに、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１３が設けられ、この圧力制御弁１３は、ＥＣＵ３０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、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。
【００２０】
燃料噴射弁１５は、ＥＣＵ３０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、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。この時、燃料噴射弁１５へのＯＮ信号が長いほど、そしてコモンレール１４の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。本実施形態では、圧縮行程で燃料を噴射する主噴射とは別に、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射としてポスト噴射を行う。
【００２１】
ＥＣＵ３０には、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能）、気筒判別センサ３３の信号（Ｃｙｌ）、コモンレール圧力を検出する圧力センサ３４の信号（ＰＣＲ）、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの各々の入口部（酸化触媒２１ａ、２１ｂの出口部）の排気温度を検出する排温センサ３６ａ、３６ｂの信号（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ）、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度を検出する排温センサ３７の信号（Ｔ２）、排気圧力センサ３８の信号（Ｐ１）、アクセル開度（負荷）センサ３５の信号（アクセルペダルの踏み込み量、すなわち負荷に比例した出力Ｌ）が入力される。
【００２２】
次に、第１の実施形態でのＥＣＵ３０による排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の制御について、図２〜図１２のフローチャートに基づいて説明する。
図２は、ＥＣＵ３０によって行われるエンジン出力制御に関する基本制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００２３】
図２のエンジン出力制御ルーチンにおいて、ステップ１００（図にはＳ１００と記す。以下同様）では、水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、酸化触媒２１ａの出口部（ＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部）の排気温度Ｔ１ａ、酸化触媒２１ｂの出口部（ＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部）の排気温度Ｔ１ｂ、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２、排気圧力Ｐ１、アクセル開度Ｌを読み込み、ステップ２００へ進む。
【００２４】
ステップ２００ではコモンレール１４の圧力制御、次のステップ３００ではエンジン１の出力制御のための主噴射制御を行う。
そしてステップ４００へ進み、後処理システム（ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂとＤＰＦ２３ａ）の再生制御を示すフラグが１の状態であり、後処理システムの再生が必要な状況であるか否かを判断する。
【００２５】
ステップ４００でＹｅｓと判断された場合には、ステップ９００へ進み、後処理システムの再生制御を継続、又は開始してリターンとなる。
ステップ４００でＮｏと判断された場合には、ステップ５００でエンジン排気基本制御を行い、ステップ６００でＤＰＦ（ＰＭトラップ）２３ａのトラップ限界判断を行い、ステップ７００でＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生判断を行い、ステップ８００でＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生判断を行ってリターンとなる。
【００２６】
なお、ＤＰＦトラップ限界判断、ＳＯｘ再生判断及びＮＯｘ再生判断についての順序は図示の通りである必要はない。しかし、図示の通り緊急性の高いものから判断を行うことが望ましい。
図３は、前述のステップ２００において行われるコモンレール圧力制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００２７】
コモンレール圧力制御ルーチンにおいてステップ２１０、２２０では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷Ｌに対応して予め設定される）Ｑｍａｉｎをパラメータとして、ＥＣＵ３０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ＰＣＲ０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）Ｄｕｔｙ０とを求め、ステップ２３０へ進む。
【００２８】
ステップ２３０では、目標基準圧力ＰＣＲ０と実際のコモンレール圧力ＰＣＲとの差の絶対値｜ＰＣＲ０−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ΔＰＣＲ０と比較する。
｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容範囲内であれば、ステップ２６０へ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する。そしてステップ２７０において、このデューティ比Ｄｕｔｙからデューティ信号を作り、圧力制御弁１３を駆動する。
【００２９】
一方、｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容範囲内にない場合には、ステップ２３０から２４０へ進んで、ＰＣＲ０−ＰＣＲ（＝ΔＰ）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。
例えば、ΔＰがマイナス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲが大きい）の場合には、ＫＤｕｔｙが１よりも小さい値になり、一方ΔＰがプラス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲが小さい）の場合には、ＫＤｕｔｙが１よりも大きい値になる。
【００３０】
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２５０で基準デューティ比Ｄｕｔｙ０をこの補正係数ＫＤｕｔｙにより補正した値（Ｄｕｔｙ０×ＫＤｕｔｙ）を開弁デューティ比Ｄｕｔｙとした後、ステップ２７０の操作を実行する。
図４は、図２のステップ３００において行われる主噴射制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００３１】
ステップ３１０では、主燃料噴射量Ｑｍａｉｎとコモンレール圧力ＰＣＲをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップ（図１３参照）を検索して主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄを求め、ステップ３２０へ進む。
なお図１３は、前述のコモンレール１４の圧力と燃料噴射期間とによる燃料噴射量を示す特性図である。主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄはｍｓｅｃ単位で設定され、図１３に示すように主噴射量Ｑｍａｉｎ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。
【００３２】
ステップ３２０では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして、ＥＣＵ３０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Ｍｓｔａｒｔを求め、ステップ３３０へ進む。
ステップ３３０では、水温Ｔｗに基づいて、例えば冷却水温が低い時にはＭｓｔａｒｔを進角させる補正を行い、ステップ３４０へ進む。
【００３３】
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；Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）の排出量を増加させないためには、Ｍｓｔａｒｔを進角させる補正を行い、燃焼開始時期を一定に保つのが望ましい。
ステップ３４０では主燃料噴射量Ｑｍａｉｎが供給されるように、噴射開始時期ＭｓｔａｒｔよりＭｐｅｒｉｏｄの期間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００３４】
図５は、図２のステップ５００において行われるエンジン排気基本制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。ここでは定められたエンジン排気排出性能が得られるように、エンジン１の運転領域に対応して予め定められたＥＧＲ制御を行う。
ステップ５１０では、ＥＧＲを実施すべき運転領域であるか否かを、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎに基づいて判断する。つまり、運転頻度が高く、且つ比較的空気過剰率が大きいため、ＥＧＲを実施してＮＯｘを低減しても他の排気成分や燃費が悪化しない常用運転領域であるか、ＥＧＲを実施するとスモーク或いはＤＰＦ排出量の増加や出力低下が生じる領域であるかを判断する。そして、ステップ５１０においてＥＧＲ領域であればステップ５２０へ進み、ＥＧＲ領域でなければステップ５５０へ進む。
【００３５】
ステップ５５０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。
ステップ５２０では、ＥＧＲを実行するための目標ＥＧＲデータ（ＥＧＲ弁５と吸気絞り弁７の駆動信号）を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして、ＥＣＵ３０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。
【００３６】
ステップ５２０で目標ＥＧＲデータを求めた後、ステップ５３０で水温Ｔｗに基づいて、例えば冷却水温が低い時にはＥＧＲを減量補正してステップ５４０へ進み、吸気絞り弁６、ＥＧＲ弁５の駆動制御を行う。
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。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のが望ましい。
【００３７】
図６は、図２のステップ６００において行われるＤＰＦ２３ａのトラップ限界と再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
すなわち、ＮＯｘとＤＰＦとの同時再生を行ってもＤＰＦ２３ａを再生しきれなかった場合には、徐々にＤＰＦ２３ａのトラップ量が増加して行き、このトラップ量が多すぎると、背圧上昇によってエンジン動力性能の悪化が許容できない状況になる。そして、ＰＭが燃焼条件に合致した時にＰＭの再燃焼による発熱が過大となってＤＰＦ２３ａが焼損したりする。図６は、このようなことを未然に防ぐため、ＤＰＦトラップ限界であるか否かを判断して、ＤＰＦ２３ａの再生を優先的に実施させるための制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００３８】
ステップ６１０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とが、ＤＰＦトラップ限界を判断するのに適しているか否かを、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のテーブルデータに照らし合わせて判断する。つまり、ＤＰＦ２３ａにおけるＰＭトラップ量の増加に伴うＤＰＦ２３ａの入口部の排気圧力Ｐ１の発達を検出してＤＰＦトラップ限界を判断するが、アイドリング近傍の低回転低負荷条件では、ＰＭトラップ量が増加しても排気圧力Ｐ１の発達が少ない。このような誤判断の可能性が高い運転領域では判断を行わない。
【００３９】
ステップ６１０でＮｏと判断され圧力判断に不適な運転領域である時には、図２に示す基本制御ルーチンに戻る。
ステップ６１０でＹｅｓと判断され圧力判断に適した運転領域である時には、ステップ６２０へ進み、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとに対応して予め実験等によって求めておいたＤＰＦトラップ限界圧力を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータから検索してステップ６３０へ進む。
【００４０】
ステップ６３０では、排気圧力の実測値Ｐ１が所定のＤＰＦトラップ限界圧力を超えたか否かを判断し、Ｎｏと判断されれば図２に示す基本制御ルーチンへ戻る。
ステップ６３０でＹｅｓと判断され、排気圧力の実測値Ｐ１がＤＰＦトラップ限界圧力を超え、ＤＰＦ２３ａの再生が必要である時には、ステップ６４０へ進む。
【００４１】
そしてステップ６４０で、後処理システム再生フラグを１にする（フラグを立てて後処理システムの再生開始信号とする）。
そしてステップ６５０で、ＤＰＦ再生フラグを１にする（フラグを立ててＤＰＦシステムの再生開始信号とする）。
そしてステップ６６０へ進み、ＤＰＦ再生終了の指標値、例えば再生の合計時間のカウントを開始してリターンとなる。
【００４２】
図７は、図２のステップ７００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ被毒量積算とＳＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
ステップ７１０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、予め実験等によって求めておいたＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの単位時間当たりのＳＯｘ被毒量を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップデータを検索して求める。
【００４３】
ここで、リーン雰囲気におけるＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ被毒量は、ほぼ燃料中の硫黄濃度と燃料消費量に比例して増加する。また還元雰囲気で且つ比較的高温度（約５００〜６００℃以上）という条件が整わないとＳＯｘ被毒は解消されない。
ステップ７１０でＳＯｘ被毒量を求めた後、ステップ７２０へ進み、単位時間当たりのＳＯｘ被毒量に同期した所定時間間隔でＳＯｘ被毒量を積算し、ステップ７３０へ進む。
【００４４】
ステップ７３０では、積算したＳＯｘ被毒量がＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂにおいて設定した所定のＳＯｘ被毒量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生（ＳＯｘの放出・還元）が必要か否かを判断する。
ステップ７３０でＮｏと判断され、ＳＯｘ再生が必要でない時は図２に示す基本制御ルーチンに戻る。
【００４５】
ステップ７３０でＹｅｓと判断され、ＳＯｘ被毒量が所定量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が必要であると判断された場合には、ステップ７４０で後処理システム再生フラグを１にする（フラグを立てて後処理システムの再生開始信号とする）。
そしてステップ７５０で、ＳＯｘ再生フラグを１にする（フラグを立ててＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ再生の開始信号とする）。
【００４６】
そしてステップ７６０へ進み、ＳＯｘ再生終了の指標値、例えば再生の合計時間のカウントを開始してリターンとなる。
図８は、図２のステップ８００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘトラップ量積算とＮＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００４７】
ステップ８１０では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの単位時間当たりのＮＯｘトラップ量を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータを検索して求める。ステップ８１０においてＮＯｘトラップ量を求めた後、ステップ８２０へ進み、水温Ｔｗに基づいて、例えば冷却水温が低い時にはＮＯｘトラップ量を減量補正してステップ８３０へ進む。
【００４８】
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、前述の図４のステップ３３０、及び図５のステップ５３０では、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ（特にＳＯＦ）の排出量を増加させないために各々主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを進角させる補正を行い、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。
【００４９】
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が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ＮＯｘトラップ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Ｔｗが低いほどＮＯｘトラップ量を減量補正する係数を設定して、ＮＯｘトラップ量を減量補正するのが望ましい。このＮＯｘトラップ量の補正係数は予め実験によって求める。
【００５０】
ステップ８３０では、単位時間当たりのＮＯｘトラップ量に同期した所定時間間隔でＮＯｘトラップ量を積算し、ステップ８４０へ進む。
ステップ８４０では、積算したＮＯｘトラップ量がＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂにおいて設定した所定のトラップ限界量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生（ＮＯｘの放出・還元）が必要か否かを判断する。
【００５１】
ステップ８４０でＮｏと判断され、ＮＯｘ再生が必要でない時はリターンとなる。
ステップ８４０でＹｅｓと判断され、ＮＯｘトラップ量がトラップ限界量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が必要である場合には、ステップ８５０へ進み、後処理システム再生フラグを１にする（フラグを立ててＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生の開始信号とする）。
【００５２】
そしてステップ８６０へ進み、ＮＯｘ再生フラグを１にする（フラグを立ててＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生の開始信号とする）。
そしてステップ８７０へ進み、ＮＯｘ再生終了の指標値、例えば再生の合計時間のカウントを開始してリターンとなる。
図９は、図２のステップ９００において行われる後処理システム（ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂとＤＰＦ２３ａ）の再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００５３】
ステップ９１０では、ＤＰＦ再生フラグが１であってＤＰＦ２３ａの優先的再生が必要であるか否かを判断する。Ｎｏと判断されＤＰＦ２３ａの優先的再生が必要ない場合には、ステップ９２０へ進む。Ｙｅｓと判断されＤＰＦ２３ａの優先的再生が必要ある場合には、ステップ１１００へ進む。
ステップ９２０では、ＳＯｘ再生フラグが１であってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が必要であるか否かを判断し、Ｎｏであってその必要が無い場合には、ステップ９３０へ進み、ＹｅｓであってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が必要であればステップ１２００へ進む。
【００５４】
ステップ９３０では、ＮＯｘ再生フラグが１であってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が必要であるか否かを判断し、Ｎｏであってその必要がない場合には、リターンとなり、ＹｅｓであってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が必要であればステップ１３００へ進む。
ステップ１１００、１２００、１３００のそれぞれにおいてＤＰＦ再生制御、ＳＯｘ再生制御、ＮＯｘ再生制御が行われた後はリターンとなる。
【００５５】
図１０は、図９のステップ１１００において行われるＤＰＦ２３ａの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンは、ＤＰＦ２３ａの再生を強制的に行う必要が生じるような場合、例えば高地等の空気密度の低い場所での連続運転等でＰＭの排出量が増加するような場合に、緊急的にＤＰＦの再生を行うことを目的としている。この時には、酸化触媒担持のＤＰＦであったとして、少なくともＤＰＦ温度をＰＭの着火温度である約４００℃以上に高めて数分間維持させる。
【００５６】
さらに説明すると、通常、排気空燃比のリッチ化によってＮＯｘトラップ触媒を再生（ＳＯｘ再生、ＮＯｘ再生）するのに要する時間は、触媒の容量等によっても異なるが、近年のエンジンではおよそ時間比率で１〜２％程度は必要である。そして、ＤＰＦを再生するのに要する時間も、ＤＰＦの容量等によって異なるが、近年のエンジンでは、例えば触媒担持のＤＰＦでは４００℃以上の温度での運転頻度が２〜４％程度は必要である。通常の運転（ＤＰＦの再生操作を行わない運転）では、４００℃以上の温度での運転頻度は１〜２％程度しかなく、最大で３％程度の頻度不足が生じる。このため、ＤＰＦ再生のためだけに強制的な温度上昇操作（リーンな状態での再生操作）が必要となる。
【００５７】
本実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生やＮＯｘ再生を実施する時に、同時にリーンな条件でＤＰＦ温度を４００℃以上に高め、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生と、リーンな状態でのＤＰＦ２３ａの再生を別々に実施する必要を無くし、再生に使用するエネルギーの利用効率を高め、燃費悪化を最大限に止めることを基本としている。
【００５８】
図１０のサブルーチンにおいて、ステップ１１１０では再生が開始され、ＤＰＦ２３ａの所定の再生が完了したかをＤＰＦ再生指標値から判断する。
ここで、ＤＰＦ再生終了の指標値は、前述のように再生が開始されてからの時間経過だけでなく、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２と時間との積を積算すること、又は気筒群ＡとＢとを所定時間間隔毎に交互にリッチ化を繰り返してそのリッチ化の合計回数（又は時間）をカウントすること、或いはこれらの組み合わせによって実施しても良く、システムの特性等に応じてこれらの方法を選択するのが望ましい。
【００５９】
ステップ１１１０でＹｅｓと判断されＤＰＦ２３の再生が終了した場合には、ステップ１１２０へ進んで、ＤＰＦ再生制御の初期化を行う。つまり、後述するポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＤＰＦ再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＳＯｘ積算値、ＮＯｘトラップ量積算値、ＤＰＦ再生指標値を各々０にリセットしてリターンとなる。
【００６０】
ここでＤＰＦ再生を実施したのに、ＳＯｘ再生フラグとＮＯｘ再生フラグとを０にして、ＳＯｘ積算値とＮＯｘ積算値を０にリセットする理由は次の通りである。ＤＰＦを再生させるには、酸化触媒を担持させたＤＰＦであったとして、少なくともＤＰＦ温度をＰＭの着火温度である約４００℃以上に高めて数分間維持する必要があるためである。この時、ＳＯｘ再生又はＮＯｘ再生のために必要なリッチ化時間は、数秒と短い。
【００６１】
本実施形態において気筒群ＡとＢとで実施する第２リッチ空燃比化では、ＤＰＦ温度を約５００℃以上にし、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒の入口温度（必然的にＤＰＦ入口温度よりも高い温度に設定する必要がある）を約６００℃以上にして数分間維持するように設定している。このため、ＳＯｘ再生若しくはＮＯｘ再生と、ＤＰＦ再生とを同時に実現できる。
【００６２】
ステップ１１１０でＮｏと判断されＤＰＦ再生が終了していない場合には、ステップ１２１１へ進み、ＤＰＦ再生のための第２リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、すなわちＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ２と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０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。
【００６３】
そして、ステップ１２１２へ進みＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第２リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１２１３へ進む。
ここで、ＤＰＦ２３ａの再生を行うための第２リッチ空燃比化では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の入口部温度Ｔ１ａ（又はＴ１ｂ）を約６００℃以上に設定する。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の上流に配置された酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）における未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、後述するＮＯｘ再生のための第１リッチ空燃比化よりも増加させて温度上昇を促進させる。
【００６４】
そして、酸化反応量を増加させるためには、未燃燃料成分だけを増加させても効果が少なく、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）に流入する排気の酸素量（又は排気の流量）を増加させる必要があり、吸気絞り又はＥＧＲを通常のＥＧＲ制御又は第１リッチ空燃比化の場合よりも軽減して実施する必要がある。これについては、実験等によって予め最適値を求めておく。
【００６５】
ステップ１２１３では、前述の第２リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第２リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ２、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ２、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求めるが、この第２リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【００６６】
なお、このポスト噴射は、主噴射とは別に各気筒の膨張行程から排気行程で噴射するものであり、出力を得るための燃料噴射ではない。したがってポスト噴射された燃料の一部は、気筒内で燃焼して排気温度を上昇させ、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）の酸化反応を促進させ、残りは未燃の状態（ＨＣ、ＣＯ）で酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）に流入する。つまり、ポスト噴射した燃料の全てが気筒内で燃焼しないので、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）には気筒内で消費されなかった酸素（Ｏ２）と未燃燃料成分（ＨＣ、ＣＯ）が流入することになる。
【００６７】
そして、未燃燃料の一部とＯ２とが酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）によって反応することでＯ２が消費され、さらに温度が上昇する。そして、リッチな状態（例えば空燃比１３以下）でエンジンを燃焼させたのと同じで、Ｏ２をほとんど含まず還元剤としての未燃成分を多く含んだ排気がＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）に流入する。
【００６８】
ステップ１２１３で第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１２１４へ進み、気筒群Ａのリッチ化が終了したか否かを指標値、例えば時間経過から判断する。
ステップ１２１４で気筒群Ａのリッチ化が終了していない場合には、ステップ１２１５へ進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ａ（♯２、♯３）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００６９】
そしてステップ１２１６へ進み、排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２ａのＳＯｘ再生とＮＯｘ再生、及びＤＰＦ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００７０】
ステップ１２１４で気筒群Ａのリッチ化が終了している場合には、ステップ１２１８へ進み、気筒群Ｂのリッチ化が終了したか否かを指標値、例えば時間経過から判断し、ステップ１２１８で気筒群Ｂ（♯１、♯４）のリッチ化が終了している場合には、リターンとなる。
そして、気筒群Ｂ（♯１、♯４）のリッチ化が終了していない場合には、ステップ１２１９へ進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ｂ（♯１、♯４）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００７１】
そしてステップ１２２０へ進み、ステップ１２１６と同様に、排温センサ３６ｂの信号Ｔ１ａに基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
ステップ１２１６、又はステップ１２２０で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１２１７へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいてポスト噴射の再フィードバック制御を行うようにしてＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した温度（例えば５００℃）を維持し、リターンとなる。
【００７２】
ここで、気筒群Ａで第２リッチ空燃比化制御が行われている時には、気筒群Ｂでは第２リッチ空燃比化制御は行われない。これとは逆に、気筒群Ｂで第２リッチ空燃比化制御が行われている時には、気筒群Ａでは第２リッチ空燃比化制御は行われない。
このため、排気通路３ｃにおいては、リッチな排気と通常のリーンな排気とが合流するが、ディーゼルエンジンの排気は最低でも空気過剰率がλ≒１．５程度と大きい。このため、一方の気筒群を排気空燃比１３（λ≒０．９）までリッチ化しても、合流後の平均排気空燃比は最低でも約１８（λ≒１．２）になるため、Ｏ２をかなりの濃度（４〜５％）で含んでいる。そして、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）、及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）による触媒反応で高温化されてＯ２を多く含む排気がＤＰＦ２３ａに流入するため、ＤＰＦ２３ａも再生される。
【００７３】
図１１は、図９のステップ１２００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
基本的にこのＳＯｘ再生制御では、排気の空燃比をＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御と同じ程度にリッチ化する第２リッチ空燃比化制御を実施する。そして、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒の入口温度を６００℃以上（ＤＰＦ２３ａの入口温度は約５００℃以上）に設定するようにしている。ただし、ＤＰＦの再生制御と違い、ＳＯｘ再生に必要なリッチ化時間は数秒と短期間である。このため、図１１のサブルーチンについては、ＤＰＦ２３ａの再生制御と同じ部分に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００７４】
ステップ１２１０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が完了したか否かをＳＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１２１０でＹｅｓと判断されＳＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１２３０へ進んでＳＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＳＯｘ積算値、ＮＯｘ積算値、ＳＯｘ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【００７５】
ここでＳＯｘ再生を実施したのに、ＮＯｘ再生フラグを０にしてＮＯｘ積算値を０にリセットする理由は、前述したようにＳＯｘ再生を実施するとＮＯｘ再生も同時に実現できるからである。
また、ＳＯｘ再生終了の指標値も再生が開始されてからの時間経過だけである必要はないが、ＤＰＦ２３ａの再生制御と異なり気筒群ＡとＢとについて短期間の第２リッチ空燃比化制御設定とする。
【００７６】
ステップ１２１０でＮｏと判断されＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１２１１以下へ進み、図１０のサブルーチンと同じ制御を実施する。
図１２は、図９のステップ１３００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００７７】
基本的にこのＮＯｘ再生制御は、ＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御やＳＯｘ再生制御に比べてインターバルが短く頻繁に実施されるものである。従って、ＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御やＳＯｘ再生制御と同じように第２リッチ空燃比化制御を実施すると燃費の悪化が大きくなる。このため、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の入口温度（Ｔ１ａ又はＴ１ｂ）は、ＳＯｘ再生可能最低温度である５００℃以上とし、ＤＰＦ２３ａの入口温度はＤＰＦ再生可能な最低温度である４００℃以上に設定できる第１リッチ空燃比化制御を実施する。ただし、ＮＯｘ再生に必要なリッチ化時間は数秒と短期間であることがＳＯｘ再生制御と同じである。
【００７８】
図１２のサブルーチンにおいて、ステップ１３１０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が完了したか否かをＮＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１３１０でＹｅｓと判断されＮＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１３３０へ進んでＮＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＮＯｘ積算値、ＮＯｘ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【００７９】
また、ＮＯｘ再生終了の指標値も再生が開始されてからの時間経過だけである必要はないが、ＳＯｘ再生制御と同様に気筒群ＡとＢとについて短期間の第１リッチ空燃比化制御を実施する。
ステップ１３１０でＮｏと判断され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１３１１へ進みＮＯｘ再生のための第１リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ１と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ１とを、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０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。そして、ステップ１３１２へ進み、ＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第１リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１３１３へ進む。
【００８０】
ここでＮＯｘ再生を行うための第１リッチ空燃比化では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の入口部温度Ｔ１ａ（又はＴ１ｂ）を約５００℃以上（ＤＰＦ入口温度を４００℃以上）に設定する。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の上流に配置された酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）における未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、ＳＯｘ再生のための第２リッチ空燃比化よりは増加の度合いを少なくするように、実験等によって予め最適値を求める。
【００８１】
ステップ１３１３では、前述の第１リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第１リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ１、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ１、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求めるが、この第１リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【００８２】
ステップ１３１３で第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１３１４へ進み、気筒群Ａ（♯２、♯３）のリッチ化が終了したか否かを指標値（例えば時間経過）から判断する。
ステップ１３１４で気筒群Ａのリッチ化が終了していない場合には、ステップ１３１５へ進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ａの燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００８３】
そしてステップ１３１６へ進み、排温センサ３６ａの信号Ｔ１ａに基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
ステップ１３１４で気筒群Ａのリッチ化が終了している場合には、ステップ１３１８へ進み、気筒群Ｂ（♯１、♯４）のリッチ化が終了したか否かを指標値（例えば時間経過）から判断し、ステップ１３１８で気筒群Ｂのリッチ化が終了している場合には、リターンとなる。
【００８４】
そして、気筒群Ｂのリッチ化が終了していない場合には、ステップ１３１９へ進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ｂの燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
そしてステップ１３２０へ進み、排温センサ３６ｂの信号Ｔ１ｂに基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
【００８５】
ステップ１３１６、又はステップ１３２０で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後は、ステップ１３１７へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいてポスト噴射の再フィードバック制御を行うようにして、ＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した温度（例えば４００℃）を維持し、リターンとなる。
【００８６】
本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段により、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂに堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生時期又はＮＯｘトラップ触媒に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生時期を判断し、ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、再生制御手段により、酸化触媒２１ａ、２１ｂ及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂに流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘ再生時期より酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を大きくする。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップ２３ａの再生という異なった再生操作を各々独立して行わず、同時に行うことができる。そして、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生については、トラップしたＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生とトラップしたＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生とを区別し、ＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生に応じて酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を考慮することで、それぞれを最適化できる。このため、再生に費やされるエネルギーが大幅に低減するので、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
【００８７】
また本実施形態によれば、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射（ポスト噴射）を可能とする燃料噴射手段（コモンレール式の燃料噴射装置１０）と、吸気絞り弁６とＥＧＲ装置（４、５）との少なくとも一方を含み、排気中の酸素量の制御が可能な排気流量制御手段（図２のＳ５００、Ｓ９００）とを備え、再生制御手段は、後噴射の噴射量と排気中の酸素量とのうちの少なくとも一方を増量するようにして、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘ再生時期より酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を大きくしている（図２、９〜１２参照）。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生とＳＯｘ再生とが特別な装置を設けることなく共通の手段によって実現できるので、システムのコストが増加しない。
【００８８】
また本実施形態によれば、それぞれ１つ又は複数の気筒からなる複数の気筒群Ａ、Ｂを備え、酸化触媒２１及びＮＯｘトラップ触媒２２は、複数の気筒群Ａ、Ｂのそれぞれに対応して複数配置され、ＰＭトラップ２３ａは、複数のＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂから排出される全ての排気を流入するよう１つ配置され、再生制御手段は、ＮＯｘ再生時期には、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比がリーン空燃比になるよう、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つだけ排気の空燃比を第１リッチ空燃比にすると共に、その他の排気の空燃比をリーンにする第１リッチ空燃比化制御を行い（図１２参照）、ＳＯｘ再生時期には、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにすると共に、且つ、第１リッチ空燃比化制御の時より酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を大きくする第２リッチ空燃比化制御を行う（図１１参照）。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＤＰＦの再生とが特別な装置を設けることなく同時に実現できるので、再生に費やされる時間とエネルギー消費を低減して燃費悪化への影響を最小限にでき、且つ、システムのコストが増加せず経済的である。
【００８９】
また本実施形態によれば、再生制御手段は、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする際、排気の空燃比をリッチにした気筒群（Ａ）の排気温度（Ｔ１ａ）を制御して、ＰＭトラップ２３ａの入口での排気温度Ｔ２を、ＰＭトラップ２３ａの再生が可能な温度にするようにしたので、ＰＭトラップ２３ａの再生が確実に行える。
【００９０】
また本実施形態によれば、再生制御手段は、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射を可能とする燃料噴射手段を用い、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つ（気筒群Ａ）だけ後噴射によって排気の空燃比をリッチにし（図１０のＳ１２１５）、後噴射量を、排気空燃比をリッチにした気筒群（Ａ）に対応するＮＯｘトラップ触媒（２２ａ）の温度（Ｔ１ａ）とＰＭトラップ２３ａの温度Ｔ２とに基づき制御する（図１０参照）。
【００９１】
また本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａのＰＭトラップ限界時期を判断するＰＭトラップ限界手段を備え、再生制御手段は、ＰＭトラップ限界時期には、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段の判断に関わらず、第２リッチ空燃比化制御を行う（図９、１０参照）。このため、万が一にもＰＭトラップ２３ａがＰＭトラップ限界に到達するような場合には、ＰＭの再生を優先的に、且つ確実に行うことができ、加えてＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生を行うことができる。
【００９２】
また本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａは酸化機能を有する。このため、ＰＭトラップ２３ａの再生温度を触媒反応で低下させることが可能となり、再生に費やすエネルギー消費が低下し、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
また本実施形態によれば、酸化触媒２１ａ、２１ｂは、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂと一体的に構成されている。このため、システムが簡素化されると共に、これらを搭載するためのレイアウトが容易になり、コストが削減できる。
【００９３】
また本実施形態によれば、第２リッチ空燃比化制御の時は、第１リッチ空燃比化制御の時より排気流量が大きいため、ＰＭトラップ上流の空気過剰率が同じであっても、ＰＭトラップが溶損する恐れがあるが、ＰＭトラップ２３ａの温度Ｔ２に影響する後噴射量をＰＭトラップ２３ａの温度Ｔ２に基づき制御するので溶損を伴うことなくＰＭトラップの再生を行いつつ、ＮＯｘトラップ触媒の再生を可能とする。
【００９４】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の構成図である。ここで、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付しており、その詳細な説明を省略する。
図１４において、排気通路３には単一の酸化触媒２１と、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘとＳＯｘとをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチの時にトラップしたＮＯｘとＳＯｘとを還元浄化する単一のＮＯｘトラップ触媒２２とを内部に保持するケーシング２０を設け、その下流に単一のＤＰＦ２３ａを内部に保持するケーシング２３を直列に配置している。
【００９５】
ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部には、ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部（酸化触媒２１の出口部）の排気温度Ｔ１を検出する排温センサ３６が設けられ、ＤＰＦ２３ａの入口部には、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７、及び排気圧力Ｐ１を検出する排気圧力センサ３８が設けられている。
【００９６】
ＮＯｘトラップ触媒２２の出口部には、空気導入通路７の開口部７ａが臨んでいる。空気導入通路７の上流側は空気供給源である過給機のコンプレッサー２ｂの下流側のチャンバー部（或いは電動エアポンプでも良い）に接続されている。そして、空気導入通路７の途中には、例えばステッピングモータによって通路面積を可変に開閉する開閉弁８が設けられ、これがＥＣＵ３０によって制御され、ＮＯｘトラップ触媒２２の出口部に適当な量の空気を供給する。
【００９７】
ＥＣＵ３０には、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能）、気筒判別センサ３３の信号（Ｃｙｌ）、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の出口部（ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部）の排気温度を検出する排温センサ３６の信号（Ｔ１）、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度を検出する排温センサ３７の信号（Ｔ２）、排気圧力センサ３８の（Ｐ１）、アクセル開度（負荷）センサ３５（アクセルペダルの踏み込み量、すなわち負荷に比例した出力Ｌ）が入力される。
【００９８】
本実施形態においても第１の実施形態と同じく、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生とリーンな状態でのＤＰＦ２３ａの再生を別々に実施する必要を無くし、再生に使用するエネルギーの利用効率を高め、燃費悪化を最小限に止めることを目的にしている。
そして、本実施形態においても図１４に示すようにＥＣＵ３０によって噴射弁１５等が制御されるが、図２に示したエンジン１の基本制御ルーチンと比較して、ステップ１００での排温センサ３６の入力信号がＴ１のみ（第１の実施形態ではＴ１ａ、Ｔ１ｂの２つ）であること、及び図９の後処理システム再生制御ルーチンのステップ１１００において行われるＤＰＦ２３ａの再生制御、ステップ１２００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生制御、及びステップ１３００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生制御の部分が異なっている。
【００９９】
これを図１５〜図１７のフローチャートに基づいて説明する。ここでも第１の実施形態と同じ部分については詳細な説明を省略する。
図１５は、第２の実施形態におけるＤＰＦ２３ａの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンは、第１の実施形態と同様に、ＤＰＦ２３ａの再生を強制的に行う必要が生じるような場合に、緊急的にＤＰＦ２３ａの再生を行うことを目的にしており、ＤＰＦ温度を約５００℃以上、ＮＯｘトラップ触媒２２の入口温度Ｔ１を約６００℃以上にして数分間維持するように設定する。このため、ＳＯｘ再生とＮＯｘ再生とを同時に実現できる。
【０１００】
図１５のサブルーチンにおいて、ステップ１１６０では再生が開始され、ＤＰＦ２３ａの所定の再生が完了したか否かをＤＰＦ再生指標値から判断する。
ＤＰＦ再生終了の指標値は、第１の実施形態と同様に、再生が開始されてからの時間経過だけでなく、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２と時間との積を積算すること等によって実施していても良い。
【０１０１】
ステップ１１６０でＹｅｓと判断されＤＰＦ再生が終了した場合には、ステップ１１７０へ進んで、ＤＰＦ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後述するＤＰＦに流入する排気のリーン化のための空気供給を停止し、後処理システム再生フラグ、ＤＰＦ再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そしてＳＯｘ積算値、ＮＯｘ積算値、ＤＰＦ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【０１０２】
ステップ１１６０でＮｏと判断されＤＰＦ再生が終了していない場合には、ステップ１２６１へ進み、ＤＰＦ再生のための第２リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ２と吸気絞り弁６との駆動信号Ｔｄｕｔｙ２とを、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１２６２へ進みＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第２リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１２６３へ進む。
【０１０３】
ステップ１２６３では、前述の第２リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第２リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ２、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ２、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ２を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
ステップ１２６３において第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１２６４へ進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【０１０４】
そしてステップ１２６５へ進み、排温センサ３６の信号Ｔ１に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生とＮＯｘ再生、及びＤＰＦ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【０１０５】
ステップ１２６５において後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１２６６へ進み、ＤＰＦ２３ａの再生のため、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するための空気供給データ、つまり開閉弁８の駆動制御信号Ｑａｉｒ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、予め実験等によって求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１０６】
ここでＱａｉｒ２は、後述のＱａｉｒ１より開閉弁８の開弁量が大きい。これは、第２リッチ空燃比化制御の方が第１リッチ空燃比化制御より排気流量が大きいことに依存する。
ステップ１２６６においてＤＰＦ２３ａの再生のための空気供給に関するデータを検索した後、ステップ１２６７へ進み、所定の空気量が供給されるように開閉弁８を駆動制御信号Ｑａｉｒ２に基づいて開弁駆動する。
【０１０７】
そしてステップ１２６８へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいて供給空気のフィードバック制御、つまりＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件を過不足無く得るようにＱａｉｒ２の増減補正を行い、ＤＰＦ２３ａの再生に必要な排気条件を確保し、リターンとなる。
図１６は、第２の実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【０１０８】
このサブルーチンでは、第１の実施形態と同様に、リッチ化の程度をＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御と同じ第２リッチ空燃比化制御を実施する。図１５の第２の実施形態におけるＤＰＦ２３ａの再生制御に対しては、ＳＯｘ再生に必要なリッチ化時間が短い（数秒）。このため、図１５の第２の実施形態におけるＤＰＦ２３ａの再生制御に関するサブルーチンと同じ部分については、同一ステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０９】
図１６のサブルーチンにおいて、ステップ１２６０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生が完了したか否かをＳＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１２６０でＹｅｓと判断されＳＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１２７０へ進んでＳＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、空気供給を停止し、後処理システム再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＳＯｘ積算値、ＮＯｘ積算値、ＳＯｘ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【０１１０】
ステップ１２６０でＮｏと判断されＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１２６１以下へ進んで、図１５のサブルーチンと同じ制御を実施する。
図１７は、第２の実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【０１１１】
このサブルーチンでは、第１の実施形態と同様に、ＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御やＳＯｘ再生制御に比べてインターバルを短く頻繁に実施する。図１６の第２の実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生制御に対して、第１の実施形態と同様に第１リッチ空燃比化制御を実施し、ＮＯｘ再生に必要なリッチ化時間は短い（数秒）。
【０１１２】
図１７のサブルーチンにおいて、ステップ１３６０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が完了したか否かをＮＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１３６０でＹｅｓと判断されＮＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１３７０へ進んでＮＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、空気供給を停止して、後処理システム再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグ再生を０にする。そして、ＮＯｘ積算値、ＮＯｘ再生指標値を各々０にリセットし、リターンとなる。
【０１１３】
ステップ１３６０でＮｏと判断されＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が終了してない場合には、ステップ１３６１へ進み、ＮＯｘ再生のための第１リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ１と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ１を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１３６２へ進み、ＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第１リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１３６３へ進む。
【０１１４】
ステップ１３６３では、前述の第１リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第１リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ１、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ１、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ１を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
ステップ１３６３において第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１３６４へ進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【０１１５】
そしてステップ１３６５へ進み、排温センサ３６の信号Ｔ１に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生、及びＤＰＦ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な基本条件を確保する。
ステップ１３６５において後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確定した後、ステップ１３６６へ進み、ＤＰＦ２３ａの再生のため、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するための空気供給データ、つまり開閉弁８の駆動制御信号Ｑａｉｒ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、予め実験等によって求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１１６】
ステップ１３６６においてＤＰＦ２３ａの再生のための空気供給データに関するデータを検索した後、ステップ１３６７へ進み、所定の空気量が供給されるように開閉弁８を駆動制御信号Ｑａｉｒ１に基づいて開弁駆動する。
そしてステップ１３６８へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいて供給空気のフィードバック制御、つまりＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件を過不足無く得るようにＱａｉｒ１の増減補正を行い、ＤＰＦ２３ａの再生に必要な排気条件を確保し、リターンとなる。
【０１１７】
本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａより上流側の排気通路に空気を供給可能な空気供給手段（７、８）を備え、再生制御手段は、ＮＯｘ再生時期には、ＮＯｘトラップ触媒２２に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に（図１７のＳ１２６２）、ＰＭトラップ２３ａより上流側の排気通路に空気を供給してＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにする第１リッチ空燃比化制御を行い（図１７のＳ１２６７）、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘトラップ触媒２２に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に（図１６のＳ１２６２、Ｓ１２６４）、ＰＭトラップ２３ａより上流側の排気通路に空気を供給してＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ第１リッチ空燃比化制御の時より酸化触媒２１での酸化反応量を大きくする第２リッチ空燃比化制御を行う。このため、ＰＭトラップ２３ａの再生を確実に行うことができる。
【０１１８】
また本実施形態によれば、再生制御手段は、空気供給手段（７、８）の空気の供給量を、第１リッチ空燃比化制御の時より第２リッチ空燃比化制御の時に大きくする。これに応じてＰＭトラップ２３ａの上流に供給する空気を適当な量に調整することができるので、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気中の酸素濃度をＰＭトラップ２３ａの再生に必要な４％以上の濃度に設定できる。
【０１１９】
また本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａのＰＭトラップ限界時期を判断するＰＭトラップ限界判断手段を備え（図１５のＳ１１６０）、再生制御手段は、ＰＭトラップ限界時期には、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段の判断に関わらず、第２リッチ空燃比化制御を行う（図１５参照）。このため、万が一にもＰＭトラップ２３ａがＰＭトラップ限界に達するような場合には、ＰＭトラップ２３ａの再生を優先的に、且つ確実に行うことができる。加えてＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生若しくはＳＯｘ再生を行うことができる。
【０１２０】
また、これまでに述べてきた内燃機関の排気浄化装置は、直列配置のエンジンに適用した場合について説明してきたが、第１及び第２の実施形態においても直列配置のエンジンだけでなく、Ｖ型配置の６気筒や８気筒エンジンにも適用できる。そして、第１及び第２の実施形態においては過給機付きエンジンの例で示しているが、自然吸気のエンジンであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成図
【図２】エンジン出力制御に関する基本制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】図２のステップ２００において行われるコモンレール圧力制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図４】図２のステップ３００において行われる主噴射制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図５】図２のステップ５００において行われるエンジン排気基本制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図６】図２のステップ６００において行われるＤＰＦのトラップ限界と再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図７】図２のステップ７００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ被毒量積算とＳＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図８】図２のステップ８００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量積算とＮＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図９】図２のステップ９００において行われる後処理システムの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１０】図９のステップ１１００において行われるＤＰＦの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１１】図９のステップ１２００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１２】図９のステップ１３００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１３】コモンレール圧力と燃料噴射量の特性図
【図１４】第２の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成図
【図１５】ＤＰＦの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１６】ＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１７】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ ＥＧＲ通路
５ ＥＧＲ弁
６ 吸気絞り弁
１０ 燃料噴射装置
１１ サプライポンプ
１４ コモンレール
１５ 燃料噴射弁
２０、２３ ケーシング
２１ａ、２１ｂ 酸化触媒
２２ａ、２２ｂ ＮＯｘトラップ触媒
２３ａ ＤＰＦ（ＰＭトラップ）
３０ ＥＣＵ（エンジン用コントロールユニット）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）に関し、特にその再生技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置として、例えば特開平９−５３４４２号公報に記載の装置が知られている。
この装置においては、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）と排気微粒子であるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）との浄化処理のため、エンジンの排気通路にＰＭをトラップするＰＭトラップを配置し、更にその下流側に、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチになり排気中のＯ２（酸素）濃度が低下すると、排気中の還元成分であるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）によってトラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒を配置している。
【０００３】
そして、定期的にＮＯｘトラップ触媒からトラップしたＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ能力を回復させる操作（ＮＯｘトラップ触媒の再生操作）と、ＰＭトラップにトラップされたＰＭを燃焼除去して圧損を低減させる操作（ＰＭトラップの再生操作）とを行うようにしている。
従来のＮＯｘトラップ触媒の再生操作は、数十秒から数分程度の間隔で短時間にディーゼルエンジンの通常の燃料噴射に加えて排気行程に燃料噴射を行い、排気空燃比を理論空燃比よりリッチ側にし、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、排気の空燃比をリッチにして排気中のＯ２濃度を急激に低減させ、ＨＣ、ＣＯ成分を増加させてＮＯｘトラップ触媒を再生する。
【０００４】
ＰＭトラップの再生操作は、数十分から数時間の間隔で数分程度、ＮＯｘトラップ触媒の再生と同様、通常の燃料噴射に加えて排気行程での燃料噴射を行う。これは排気温度を上昇させてＰＭトラップの再生を促進するためであり、この時の排気空燃比は２０程度のリーンに維持されている。
ここで、ＰＭトラップの再生操作中にＮＯｘトラップ触媒の再生操作のタイミングになった場合には、ＰＭトラップの再生操作の間にＮＯｘトラップ触媒の再生のための排気空燃比のリッチ化が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関の排気浄化装置にあっては、比較的短い間隔で短時間に排気空燃比のリッチ化が行われるＮＯｘトラップ触媒の再生操作と、ＮＯｘトラップ触媒の再生操作よりも長い時間間隔で長い時間リーン状態を維持して排気温度上昇が行われるＰＭトラップの再生操作という２種類の再生操作を実施する必要がある。
【０００６】
これらの再生操作は各々の作用が独立しており、ＮＯｘトラップ触媒の再生に費やされるエネルギー（燃料消費）はＮＯｘトラップ触媒の再生中はＰＭトラップの再生には利用できず、また、ＰＭトラップの再生中に費やされるエネルギー（燃料消費）は、ＰＭトラップの再生中はＮＯｘトラップ触媒の再生には利用できない。このため、エネルギー効率が悪くなり、燃費悪化が大きくなるという問題点があった。
【０００７】
また、ＮＯｘトラップ触媒は、排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘをトラップする他に、排気中のＳＯｘ（硫黄酸化物）もトラップする。そして、ＳＯｘ堆積量が増加するとＮＯｘトラップ効率が低下するため、ＮＯｘトラップ触媒については定期的に堆積したＳＯｘの浄化を行う必要がある。
従って、ＮＯｘトラップ触媒については、堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生と、堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生とを行う必要がある。
【０００８】
本発明はこのような実施に鑑み、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップの再生とを各々独立することなく一度の操作で行えるようにして、トータルの再生時間を短縮し、且つ燃費の大きな犠牲を伴わない内燃機関の排気浄化装置を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、機関の排気通路に酸化触媒を配置し、この酸化触媒より下流側の排気通路にＮＯｘトラップ触媒を配置し、このＮＯｘトラップ触媒より下流側の排気通路にＰＭトラップを配置する。そして、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段により、ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生時期又はＮＯｘトラップ触媒に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生時期を判断し、ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、再生制御手段により、酸化触媒及びＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＰＭトラップに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘ再生時期より酸化触媒での酸化反応量を大きくする。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップの再生という異なった再生操作を各々独立して行わず、同時に行うことができる。また、ＮＯｘトラップ触媒の再生については、トラップしたＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生とトラップしたＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生とを区別し、ＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生に応じて酸化触媒での酸化反応量を考慮することで、それぞれを最適化できる。このため、再生に費やされるエネルギーが大幅に低減するので、燃費悪化への影響を最小限にすることができるという効果がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の構成図である。
図１において、符号１は内燃機関（ここではディーゼルエンジンとし、以下単にエンジンと称する）の本体、符号２は吸気通路、符号３は排気通路である。
【００１２】
本実施形態のエンジン１は、♯１〜♯４までの４つの気筒を有し、着火順序が♯１−♯３−♯４−♯２の４気筒直列配置となっている。そして、♯２と♯３との気筒からなる気筒群Ａと、♯１と♯４との気筒からなる気筒群Ｂとのグループに分割している。
ここで気筒群を、♯２と♯３との気筒からなる気筒群Ａと、♯１と♯４との気筒からなる気筒群Ｂとに分割した理由は、排気行程の干渉によって排気効率が低下し、結果として空気の充填率が低下するのを抑制するように配慮して、着火順序が連続しない気筒同士を組み合わせるようにしたためである。従ってレイアウトを重視する場合には、気筒群Ａを♯１と♯２とに、気筒群Ｂを♯３と♯４とにグループ化しても構わない。
【００１３】
この他、着火順序が♯１−♯５−♯３−♯６−♯２−♯４の６気筒直列のエンジンで排気干渉制御を考慮する場合には、気筒群Ａを♯１と♯２と♯３とに、気筒群Ｂを♯４と♯５と♯６とにグループ化するのが望ましい。
図１において、エンジン１の排気ポート（図示せず）に接続される排気通路３の上流部分は、気筒群Ａの排気ポートに接続される排気管３ａと、気筒群Ｂの排気ポートに接続される排気管３ｂとから構成されている。
【００１４】
排気管３ａの下流には、第１の酸化触媒２１ａと、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘとＳＯｘとをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチの時にトラップしたＮＯｘとＳＯｘとを還元浄化する第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａとを内部に介装する第１のケーシング２０ａが接続されている。そして、排気管３ｂの下流には第２の酸化触媒２１ｂと、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂとを内部に介装する第２のケーシング２０ｂが接続されている。
【００１５】
ここで、酸化触媒２１ａ、２１ｂ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、貴金属（特にＰｔ）をイオン交換したゼオライト、又はこれら両材料を組み合わせたものが利用できる。
第１のケーシング２０ａと第２のケーシング２０ｂとの排気出口部は、各々の気筒群の排気を１つに合流させる排気通路３ｃに接続され、排気通路３ｃの出口部は過給機のタービン３ｄの上流に接続されている。そして、その下流に排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）をトラップするＰＭトラップとしてのＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）２３ａを内部に介装するケーシング２３が直列に配置されている。ＤＰＦ２３ａには、その表面上に酸化触媒を担持させることで酸化機能を持たせてある。
【００１６】
ＤＰＦ２３ａには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芯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る。
ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの各々の入口部には、入口部（酸化触媒２１ａ、２１ｂの各出口部）の排気温度Ｔ１ａ、Ｔ１ｂを検出する排温センサ３６ａ、３６ｂが各々設けられている。そしてＤＰＦ２３ａの入口部には、排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７と、排気圧力Ｐ１を検出する排気圧力センサ３８が設けられている。
【００１７】
符号５は、エンジン用コントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）３０により制御され、例えばステッピングモータによって駆動するＥＧＲ弁である。本実施形態においては、気筒群Ｂの排気管３ｂから分岐したＥＧＲ通路４を介して、吸気通路２の吸気管２ｃ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ー２ｂ、ＥＣＵ３０によって開閉駆動が制御される例えばステッピングモータ駆動の吸気絞り弁６が設けられており、吸気絞り弁６の下流側の吸気管２ｃにより吸入空気をエンジン１の各気筒に分配する。
【００１８】
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１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１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で構成されている。
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）１４、気筒毎に設けられる燃料噴射弁１５から構成されている。そして、サプライポンプ１１によって加圧された燃料は、燃料供給通路１２を介してコモンレール１４に一旦蓄えられた後に、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。
【００１９】
ここでコモンレール１４の圧力を制御するため、オーバーフロー通路１７の途中に一方向弁１８が設けられ、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部が燃料供給通路１６へ戻される。さらに、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１３が設けられ、この圧力制御弁１３は、ＥＣＵ３０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、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。
【００２０】
燃料噴射弁１５は、ＥＣＵ３０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、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。この時、燃料噴射弁１５へのＯＮ信号が長いほど、そしてコモンレール１４の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。本実施形態では、圧縮行程で燃料を噴射する主噴射とは別に、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射としてポスト噴射を行う。
【００２１】
ＥＣＵ３０には、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能）、気筒判別センサ３３の信号（Ｃｙｌ）、コモンレール圧力を検出する圧力センサ３４の信号（ＰＣＲ）、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの各々の入口部（酸化触媒２１ａ、２１ｂの出口部）の排気温度を検出する排温センサ３６ａ、３６ｂの信号（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ）、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度を検出する排温センサ３７の信号（Ｔ２）、排気圧力センサ３８の信号（Ｐ１）、アクセル開度（負荷）センサ３５の信号（アクセルペダルの踏み込み量、すなわち負荷に比例した出力Ｌ）が入力される。
【００２２】
次に、第１の実施形態でのＥＣＵ３０による排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の制御について、図２〜図１２のフローチャートに基づいて説明する。
図２は、ＥＣＵ３０によって行われるエンジン出力制御に関する基本制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００２３】
図２のエンジン出力制御ルーチンにおいて、ステップ１００（図にはＳ１００と記す。以下同様）では、水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、酸化触媒２１ａの出口部（ＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部）の排気温度Ｔ１ａ、酸化触媒２１ｂの出口部（ＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部）の排気温度Ｔ１ｂ、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２、排気圧力Ｐ１、アクセル開度Ｌを読み込み、ステップ２００へ進む。
【００２４】
ステップ２００ではコモンレール１４の圧力制御、次のステップ３００ではエンジン１の出力制御のための主噴射制御を行う。
そしてステップ４００へ進み、後処理システム（ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂとＤＰＦ２３ａ）の再生制御を示すフラグが１の状態であり、後処理システムの再生が必要な状況であるか否かを判断する。
【００２５】
ステップ４００でＹｅｓと判断された場合には、ステップ９００へ進み、後処理システムの再生制御を継続、又は開始してリターンとなる。
ステップ４００でＮｏと判断された場合には、ステップ５００でエンジン排気基本制御を行い、ステップ６００でＤＰＦ（ＰＭトラップ）２３ａのトラップ限界判断を行い、ステップ７００でＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生判断を行い、ステップ８００でＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生判断を行ってリターンとなる。
【００２６】
なお、ＤＰＦトラップ限界判断、ＳＯｘ再生判断及びＮＯｘ再生判断についての順序は図示の通りである必要はない。しかし、図示の通り緊急性の高いものから判断を行うことが望ましい。
図３は、前述のステップ２００において行われるコモンレール圧力制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００２７】
コモンレール圧力制御ルーチンにおいてステップ２１０、２２０では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷Ｌに対応して予め設定される）Ｑｍａｉｎをパラメータとして、ＥＣＵ３０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ＰＣＲ０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）Ｄｕｔｙ０とを求め、ステップ２３０へ進む。
【００２８】
ステップ２３０では、目標基準圧力ＰＣＲ０と実際のコモンレール圧力ＰＣＲとの差の絶対値｜ＰＣＲ０−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ΔＰＣＲ０と比較する。
｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容範囲内であれば、ステップ２６０へ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する。そしてステップ２７０において、このデューティ比Ｄｕｔｙからデューティ信号を作り、圧力制御弁１３を駆動する。
【００２９】
一方、｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ｜が許容範囲内にない場合には、ステップ２３０から２４０へ進んで、ＰＣＲ０−ＰＣＲ（＝ΔＰ）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。
例えば、ΔＰがマイナス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲが大きい）の場合には、ＫＤｕｔｙが１よりも小さい値になり、一方ΔＰがプラス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲが小さい）の場合には、ＫＤｕｔｙが１よりも大きい値になる。
【００３０】
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２５０で基準デューティ比Ｄｕｔｙ０をこの補正係数ＫＤｕｔｙにより補正した値（Ｄｕｔｙ０×ＫＤｕｔｙ）を開弁デューティ比Ｄｕｔｙとした後、ステップ２７０の操作を実行する。
図４は、図２のステップ３００において行われる主噴射制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００３１】
ステップ３１０では、主燃料噴射量Ｑｍａｉｎとコモンレール圧力ＰＣＲをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップ（図１３参照）を検索して主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄを求め、ステップ３２０へ進む。
なお図１３は、前述のコモンレール１４の圧力と燃料噴射期間とによる燃料噴射量を示す特性図である。主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄはｍｓｅｃ単位で設定され、図１３に示すように主噴射量Ｑｍａｉｎ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。
【００３２】
ステップ３２０では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして、ＥＣＵ３０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Ｍｓｔａｒｔを求め、ステップ３３０へ進む。
ステップ３３０では、水温Ｔｗに基づいて、例えば冷却水温が低い時にはＭｓｔａｒｔを進角させる補正を行い、ステップ３４０へ進む。
【００３３】
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；Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）の排出量を増加させないためには、Ｍｓｔａｒｔを進角させる補正を行い、燃焼開始時期を一定に保つのが望ましい。
ステップ３４０では主燃料噴射量Ｑｍａｉｎが供給されるように、噴射開始時期ＭｓｔａｒｔよりＭｐｅｒｉｏｄの期間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００３４】
図５は、図２のステップ５００において行われるエンジン排気基本制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。ここでは定められたエンジン排気排出性能が得られるように、エンジン１の運転領域に対応して予め定められたＥＧＲ制御を行う。
ステップ５１０では、ＥＧＲを実施すべき運転領域であるか否かを、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎに基づいて判断する。つまり、運転頻度が高く、且つ比較的空気過剰率が大きいため、ＥＧＲを実施してＮＯｘを低減しても他の排気成分や燃費が悪化しない常用運転領域であるか、ＥＧＲを実施するとスモーク或いはＤＰＦ排出量の増加や出力低下が生じる領域であるかを判断する。そして、ステップ５１０においてＥＧＲ領域であればステップ５２０へ進み、ＥＧＲ領域でなければステップ５５０へ進む。
【００３５】
ステップ５５０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。
ステップ５２０では、ＥＧＲを実行するための目標ＥＧＲデータ（ＥＧＲ弁５と吸気絞り弁７の駆動信号）を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして、ＥＣＵ３０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。
【００３６】
ステップ５２０で目標ＥＧＲデータを求めた後、ステップ５３０で水温Ｔｗに基づいて、例えば冷却水温が低い時にはＥＧＲを減量補正してステップ５４０へ進み、吸気絞り弁６、ＥＧＲ弁５の駆動制御を行う。
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。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のが望ましい。
【００３７】
図６は、図２のステップ６００において行われるＤＰＦ２３ａのトラップ限界と再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
すなわち、ＮＯｘとＤＰＦとの同時再生を行ってもＤＰＦ２３ａを再生しきれなかった場合には、徐々にＤＰＦ２３ａのトラップ量が増加して行き、このトラップ量が多すぎると、背圧上昇によってエンジン動力性能の悪化が許容できない状況になる。そして、ＰＭが燃焼条件に合致した時にＰＭの再燃焼による発熱が過大となってＤＰＦ２３ａが焼損したりする。図６は、このようなことを未然に防ぐため、ＤＰＦトラップ限界であるか否かを判断して、ＤＰＦ２３ａの再生を優先的に実施させるための制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００３８】
ステップ６１０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とが、ＤＰＦトラップ限界を判断するのに適しているか否かを、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のテーブルデータに照らし合わせて判断する。つまり、ＤＰＦ２３ａにおけるＰＭトラップ量の増加に伴うＤＰＦ２３ａの入口部の排気圧力Ｐ１の発達を検出してＤＰＦトラップ限界を判断するが、アイドリング近傍の低回転低負荷条件では、ＰＭトラップ量が増加しても排気圧力Ｐ１の発達が少ない。このような誤判断の可能性が高い運転領域では判断を行わない。
【００３９】
ステップ６１０でＮｏと判断され圧力判断に不適な運転領域である時には、図２に示す基本制御ルーチンに戻る。
ステップ６１０でＹｅｓと判断され圧力判断に適した運転領域である時には、ステップ６２０へ進み、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとに対応して予め実験等によって求めておいたＤＰＦトラップ限界圧力を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータから検索してステップ６３０へ進む。
【００４０】
ステップ６３０では、排気圧力の実測値Ｐ１が所定のＤＰＦトラップ限界圧力を超えたか否かを判断し、Ｎｏと判断されれば図２に示す基本制御ルーチンへ戻る。
ステップ６３０でＹｅｓと判断され、排気圧力の実測値Ｐ１がＤＰＦトラップ限界圧力を超え、ＤＰＦ２３ａの再生が必要である時には、ステップ６４０へ進む。
【００４１】
そしてステップ６４０で、後処理システム再生フラグを１にする（フラグを立てて後処理システムの再生開始信号とする）。
そしてステップ６５０で、ＤＰＦ再生フラグを１にする（フラグを立ててＤＰＦシステムの再生開始信号とする）。
そしてステップ６６０へ進み、ＤＰＦ再生終了の指標値、例えば再生の合計時間のカウントを開始してリターンとなる。
【００４２】
図７は、図２のステップ７００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ被毒量積算とＳＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
ステップ７１０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、予め実験等によって求めておいたＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの単位時間当たりのＳＯｘ被毒量を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップデータを検索して求める。
【００４３】
ここで、リーン雰囲気におけるＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ被毒量は、ほぼ燃料中の硫黄濃度と燃料消費量に比例して増加する。また還元雰囲気で且つ比較的高温度（約５００〜６００℃以上）という条件が整わないとＳＯｘ被毒は解消されない。
ステップ７１０でＳＯｘ被毒量を求めた後、ステップ７２０へ進み、単位時間当たりのＳＯｘ被毒量に同期した所定時間間隔でＳＯｘ被毒量を積算し、ステップ７３０へ進む。
【００４４】
ステップ７３０では、積算したＳＯｘ被毒量がＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂにおいて設定した所定のＳＯｘ被毒量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生（ＳＯｘの放出・還元）が必要か否かを判断する。
ステップ７３０でＮｏと判断され、ＳＯｘ再生が必要でない時は図２に示す基本制御ルーチンに戻る。
【００４５】
ステップ７３０でＹｅｓと判断され、ＳＯｘ被毒量が所定量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が必要であると判断された場合には、ステップ７４０で後処理システム再生フラグを１にする（フラグを立てて後処理システムの再生開始信号とする）。
そしてステップ７５０で、ＳＯｘ再生フラグを１にする（フラグを立ててＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ再生の開始信号とする）。
【００４６】
そしてステップ７６０へ進み、ＳＯｘ再生終了の指標値、例えば再生の合計時間のカウントを開始してリターンとなる。
図８は、図２のステップ８００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘトラップ量積算とＮＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００４７】
ステップ８１０では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの単位時間当たりのＮＯｘトラップ量を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータを検索して求める。ステップ８１０においてＮＯｘトラップ量を求めた後、ステップ８２０へ進み、水温Ｔｗに基づいて、例えば冷却水温が低い時にはＮＯｘトラップ量を減量補正してステップ８３０へ進む。
【００４８】
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、前述の図４のステップ３３０、及び図５のステップ５３０では、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ（特にＳＯＦ）の排出量を増加させないために各々主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを進角させる補正を行い、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。
【００４９】
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が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ＮＯｘトラップ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Ｔｗが低いほどＮＯｘトラップ量を減量補正する係数を設定して、ＮＯｘトラップ量を減量補正するのが望ましい。このＮＯｘトラップ量の補正係数は予め実験によって求める。
【００５０】
ステップ８３０では、単位時間当たりのＮＯｘトラップ量に同期した所定時間間隔でＮＯｘトラップ量を積算し、ステップ８４０へ進む。
ステップ８４０では、積算したＮＯｘトラップ量がＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂにおいて設定した所定のトラップ限界量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生（ＮＯｘの放出・還元）が必要か否かを判断する。
【００５１】
ステップ８４０でＮｏと判断され、ＮＯｘ再生が必要でない時はリターンとなる。
ステップ８４０でＹｅｓと判断され、ＮＯｘトラップ量がトラップ限界量を超えており、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が必要である場合には、ステップ８５０へ進み、後処理システム再生フラグを１にする（フラグを立ててＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生の開始信号とする）。
【００５２】
そしてステップ８６０へ進み、ＮＯｘ再生フラグを１にする（フラグを立ててＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生の開始信号とする）。
そしてステップ８７０へ進み、ＮＯｘ再生終了の指標値、例えば再生の合計時間のカウントを開始してリターンとなる。
図９は、図２のステップ９００において行われる後処理システム（ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂとＤＰＦ２３ａ）の再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００５３】
ステップ９１０では、ＤＰＦ再生フラグが１であってＤＰＦ２３ａの優先的再生が必要であるか否かを判断する。Ｎｏと判断されＤＰＦ２３ａの優先的再生が必要ない場合には、ステップ９２０へ進む。Ｙｅｓと判断されＤＰＦ２３ａの優先的再生が必要ある場合には、ステップ１１００へ進む。
ステップ９２０では、ＳＯｘ再生フラグが１であってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が必要であるか否かを判断し、Ｎｏであってその必要が無い場合には、ステップ９３０へ進み、ＹｅｓであってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が必要であればステップ１２００へ進む。
【００５４】
ステップ９３０では、ＮＯｘ再生フラグが１であってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が必要であるか否かを判断し、Ｎｏであってその必要がない場合には、リターンとなり、ＹｅｓであってＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が必要であればステップ１３００へ進む。
ステップ１１００、１２００、１３００のそれぞれにおいてＤＰＦ再生制御、ＳＯｘ再生制御、ＮＯｘ再生制御が行われた後はリターンとなる。
【００５５】
図１０は、図９のステップ１１００において行われるＤＰＦ２３ａの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンは、ＤＰＦ２３ａの再生を強制的に行う必要が生じるような場合、例えば高地等の空気密度の低い場所での連続運転等でＰＭの排出量が増加するような場合に、緊急的にＤＰＦの再生を行うことを目的としている。この時には、酸化触媒担持のＤＰＦであったとして、少なくともＤＰＦ温度をＰＭの着火温度である約４００℃以上に高めて数分間維持させる。
【００５６】
さらに説明すると、通常、排気空燃比のリッチ化によってＮＯｘトラップ触媒を再生（ＳＯｘ再生、ＮＯｘ再生）するのに要する時間は、触媒の容量等によっても異なるが、近年のエンジンではおよそ時間比率で１〜２％程度は必要である。そして、ＤＰＦを再生するのに要する時間も、ＤＰＦの容量等によって異なるが、近年のエンジンでは、例えば触媒担持のＤＰＦでは４００℃以上の温度での運転頻度が２〜４％程度は必要である。通常の運転（ＤＰＦの再生操作を行わない運転）では、４００℃以上の温度での運転頻度は１〜２％程度しかなく、最大で３％程度の頻度不足が生じる。このため、ＤＰＦ再生のためだけに強制的な温度上昇操作（リーンな状態での再生操作）が必要となる。
【００５７】
本実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生やＮＯｘ再生を実施する時に、同時にリーンな条件でＤＰＦ温度を４００℃以上に高め、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生と、リーンな状態でのＤＰＦ２３ａの再生を別々に実施する必要を無くし、再生に使用するエネルギーの利用効率を高め、燃費悪化を最大限に止めることを基本としている。
【００５８】
図１０のサブルーチンにおいて、ステップ１１１０では再生が開始され、ＤＰＦ２３ａの所定の再生が完了したかをＤＰＦ再生指標値から判断する。
ここで、ＤＰＦ再生終了の指標値は、前述のように再生が開始されてからの時間経過だけでなく、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２と時間との積を積算すること、又は気筒群ＡとＢとを所定時間間隔毎に交互にリッチ化を繰り返してそのリッチ化の合計回数（又は時間）をカウントすること、或いはこれらの組み合わせによって実施しても良く、システムの特性等に応じてこれらの方法を選択するのが望ましい。
【００５９】
ステップ１１１０でＹｅｓと判断されＤＰＦ２３の再生が終了した場合には、ステップ１１２０へ進んで、ＤＰＦ再生制御の初期化を行う。つまり、後述するポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＤＰＦ再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＳＯｘ積算値、ＮＯｘトラップ量積算値、ＤＰＦ再生指標値を各々０にリセットしてリターンとなる。
【００６０】
ここでＤＰＦ再生を実施したのに、ＳＯｘ再生フラグとＮＯｘ再生フラグとを０にして、ＳＯｘ積算値とＮＯｘ積算値を０にリセットする理由は次の通りである。ＤＰＦを再生させるには、酸化触媒を担持させたＤＰＦであったとして、少なくともＤＰＦ温度をＰＭの着火温度である約４００℃以上に高めて数分間維持する必要があるためである。この時、ＳＯｘ再生又はＮＯｘ再生のために必要なリッチ化時間は、数秒と短い。
【００６１】
本実施形態において気筒群ＡとＢとで実施する第２リッチ空燃比化では、ＤＰＦ温度を約５００℃以上にし、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒の入口温度（必然的にＤＰＦ入口温度よりも高い温度に設定する必要がある）を約６００℃以上にして数分間維持するように設定している。このため、ＳＯｘ再生若しくはＮＯｘ再生と、ＤＰＦ再生とを同時に実現できる。
【００６２】
ステップ１１１０でＮｏと判断されＤＰＦ再生が終了していない場合には、ステップ１２１１へ進み、ＤＰＦ再生のための第２リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、すなわちＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ２と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０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。
【００６３】
そして、ステップ１２１２へ進みＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第２リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１２１３へ進む。
ここで、ＤＰＦ２３ａの再生を行うための第２リッチ空燃比化では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の入口部温度Ｔ１ａ（又はＴ１ｂ）を約６００℃以上に設定する。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の上流に配置された酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）における未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、後述するＮＯｘ再生のための第１リッチ空燃比化よりも増加させて温度上昇を促進させる。
【００６４】
そして、酸化反応量を増加させるためには、未燃燃料成分だけを増加させても効果が少なく、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）に流入する排気の酸素量（又は排気の流量）を増加させる必要があり、吸気絞り又はＥＧＲを通常のＥＧＲ制御又は第１リッチ空燃比化の場合よりも軽減して実施する必要がある。これについては、実験等によって予め最適値を求めておく。
【００６５】
ステップ１２１３では、前述の第２リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第２リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ２、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ２、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求めるが、この第２リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【００６６】
なお、このポスト噴射は、主噴射とは別に各気筒の膨張行程から排気行程で噴射するものであり、出力を得るための燃料噴射ではない。したがってポスト噴射された燃料の一部は、気筒内で燃焼して排気温度を上昇させ、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）の酸化反応を促進させ、残りは未燃の状態（ＨＣ、ＣＯ）で酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）に流入する。つまり、ポスト噴射した燃料の全てが気筒内で燃焼しないので、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）には気筒内で消費されなかった酸素（Ｏ２）と未燃燃料成分（ＨＣ、ＣＯ）が流入することになる。
【００６７】
そして、未燃燃料の一部とＯ２とが酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）によって反応することでＯ２が消費され、さらに温度が上昇する。そして、リッチな状態（例えば空燃比１３以下）でエンジンを燃焼させたのと同じで、Ｏ２をほとんど含まず還元剤としての未燃成分を多く含んだ排気がＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）に流入する。
【００６８】
ステップ１２１３で第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１２１４へ進み、気筒群Ａのリッチ化が終了したか否かを指標値、例えば時間経過から判断する。
ステップ１２１４で気筒群Ａのリッチ化が終了していない場合には、ステップ１２１５へ進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ａ（♯２、♯３）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００６９】
そしてステップ１２１６へ進み、排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２ａのＳＯｘ再生とＮＯｘ再生、及びＤＰＦ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００７０】
ステップ１２１４で気筒群Ａのリッチ化が終了している場合には、ステップ１２１８へ進み、気筒群Ｂのリッチ化が終了したか否かを指標値、例えば時間経過から判断し、ステップ１２１８で気筒群Ｂ（♯１、♯４）のリッチ化が終了している場合には、リターンとなる。
そして、気筒群Ｂ（♯１、♯４）のリッチ化が終了していない場合には、ステップ１２１９へ進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ｂ（♯１、♯４）の燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００７１】
そしてステップ１２２０へ進み、ステップ１２１６と同様に、排温センサ３６ｂの信号Ｔ１ａに基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
ステップ１２１６、又はステップ１２２０で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１２１７へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいてポスト噴射の再フィードバック制御を行うようにしてＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した温度（例えば５００℃）を維持し、リターンとなる。
【００７２】
ここで、気筒群Ａで第２リッチ空燃比化制御が行われている時には、気筒群Ｂでは第２リッチ空燃比化制御は行われない。これとは逆に、気筒群Ｂで第２リッチ空燃比化制御が行われている時には、気筒群Ａでは第２リッチ空燃比化制御は行われない。
このため、排気通路３ｃにおいては、リッチな排気と通常のリーンな排気とが合流するが、ディーゼルエンジンの排気は最低でも空気過剰率がλ≒１．５程度と大きい。このため、一方の気筒群を排気空燃比１３（λ≒０．９）までリッチ化しても、合流後の平均排気空燃比は最低でも約１８（λ≒１．２）になるため、Ｏ２をかなりの濃度（４〜５％）で含んでいる。そして、酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）、及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）による触媒反応で高温化されてＯ２を多く含む排気がＤＰＦ２３ａに流入するため、ＤＰＦ２３ａも再生される。
【００７３】
図１１は、図９のステップ１２００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
基本的にこのＳＯｘ再生制御では、排気の空燃比をＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御と同じ程度にリッチ化する第２リッチ空燃比化制御を実施する。そして、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒の入口温度を６００℃以上（ＤＰＦ２３ａの入口温度は約５００℃以上）に設定するようにしている。ただし、ＤＰＦの再生制御と違い、ＳＯｘ再生に必要なリッチ化時間は数秒と短期間である。このため、図１１のサブルーチンについては、ＤＰＦ２３ａの再生制御と同じ部分に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００７４】
ステップ１２１０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が完了したか否かをＳＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１２１０でＹｅｓと判断されＳＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１２３０へ進んでＳＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＳＯｘ積算値、ＮＯｘ積算値、ＳＯｘ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【００７５】
ここでＳＯｘ再生を実施したのに、ＮＯｘ再生フラグを０にしてＮＯｘ積算値を０にリセットする理由は、前述したようにＳＯｘ再生を実施するとＮＯｘ再生も同時に実現できるからである。
また、ＳＯｘ再生終了の指標値も再生が開始されてからの時間経過だけである必要はないが、ＤＰＦ２３ａの再生制御と異なり気筒群ＡとＢとについて短期間の第２リッチ空燃比化制御設定とする。
【００７６】
ステップ１２１０でＮｏと判断されＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＳＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１２１１以下へ進み、図１０のサブルーチンと同じ制御を実施する。
図１２は、図９のステップ１３００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００７７】
基本的にこのＮＯｘ再生制御は、ＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御やＳＯｘ再生制御に比べてインターバルが短く頻繁に実施されるものである。従って、ＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御やＳＯｘ再生制御と同じように第２リッチ空燃比化制御を実施すると燃費の悪化が大きくなる。このため、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の入口温度（Ｔ１ａ又はＴ１ｂ）は、ＳＯｘ再生可能最低温度である５００℃以上とし、ＤＰＦ２３ａの入口温度はＤＰＦ再生可能な最低温度である４００℃以上に設定できる第１リッチ空燃比化制御を実施する。ただし、ＮＯｘ再生に必要なリッチ化時間は数秒と短期間であることがＳＯｘ再生制御と同じである。
【００７８】
図１２のサブルーチンにおいて、ステップ１３１０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が完了したか否かをＮＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１３１０でＹｅｓと判断されＮＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１３３０へ進んでＮＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＮＯｘ積算値、ＮＯｘ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【００７９】
また、ＮＯｘ再生終了の指標値も再生が開始されてからの時間経過だけである必要はないが、ＳＯｘ再生制御と同様に気筒群ＡとＢとについて短期間の第１リッチ空燃比化制御を実施する。
ステップ１３１０でＮｏと判断され、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１３１１へ進みＮＯｘ再生のための第１リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ１と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ１とを、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０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。そして、ステップ１３１２へ進み、ＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第１リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１３１３へ進む。
【００８０】
ここでＮＯｘ再生を行うための第１リッチ空燃比化では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の入口部温度Ｔ１ａ（又はＴ１ｂ）を約５００℃以上（ＤＰＦ入口温度を４００℃以上）に設定する。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ（又は２２ｂ）の上流に配置された酸化触媒２１ａ（又は２１ｂ）における未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、ＳＯｘ再生のための第２リッチ空燃比化よりは増加の度合いを少なくするように、実験等によって予め最適値を求める。
【００８１】
ステップ１３１３では、前述の第１リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第１リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ１、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ１、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求めるが、この第１リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【００８２】
ステップ１３１３で第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１３１４へ進み、気筒群Ａ（♯２、♯３）のリッチ化が終了したか否かを指標値（例えば時間経過）から判断する。
ステップ１３１４で気筒群Ａのリッチ化が終了していない場合には、ステップ１３１５へ進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ａの燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【００８３】
そしてステップ１３１６へ進み、排温センサ３６ａの信号Ｔ１ａに基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
ステップ１３１４で気筒群Ａのリッチ化が終了している場合には、ステップ１３１８へ進み、気筒群Ｂ（♯１、♯４）のリッチ化が終了したか否かを指標値（例えば時間経過）から判断し、ステップ１３１８で気筒群Ｂのリッチ化が終了している場合には、リターンとなる。
【００８４】
そして、気筒群Ｂのリッチ化が終了していない場合には、ステップ１３１９へ進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ｂの燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
そしてステップ１３２０へ進み、排温センサ３６ｂの信号Ｔ１ｂに基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
【００８５】
ステップ１３１６、又はステップ１３２０で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後は、ステップ１３１７へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいてポスト噴射の再フィードバック制御を行うようにして、ＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した温度（例えば４００℃）を維持し、リターンとなる。
【００８６】
本実施形態によれば、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段により、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂに堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生時期又はＮＯｘトラップ触媒に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生時期を判断し、ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、再生制御手段により、酸化触媒２１ａ、２１ｂ及びＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂに流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘ再生時期より酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を大きくする。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＰＭトラップ２３ａの再生という異なった再生操作を各々独立して行わず、同時に行うことができる。そして、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生については、トラップしたＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生とトラップしたＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生とを区別し、ＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生に応じて酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を考慮することで、それぞれを最適化できる。このため、再生に費やされるエネルギーが大幅に低減するので、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
【００８７】
また本実施形態によれば、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射（ポスト噴射）を可能とする燃料噴射手段（コモンレール式の燃料噴射装置１０）と、吸気絞り弁６とＥＧＲ装置（４、５）との少なくとも一方を含み、排気中の酸素量の制御が可能な排気流量制御手段（図２のＳ５００、Ｓ９００）とを備え、再生制御手段は、後噴射の噴射量と排気中の酸素量とのうちの少なくとも一方を増量するようにして、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘ再生時期より酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を大きくしている（図２、９〜１２参照）。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生とＳＯｘ再生とが特別な装置を設けることなく共通の手段によって実現できるので、システムのコストが増加しない。
【００８８】
また本実施形態によれば、それぞれ１つ又は複数の気筒からなる複数の気筒群Ａ、Ｂを備え、酸化触媒２１及びＮＯｘトラップ触媒２２は、複数の気筒群Ａ、Ｂのそれぞれに対応して複数配置され、ＰＭトラップ２３ａは、複数のＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂから排出される全ての排気を流入するよう１つ配置され、再生制御手段は、ＮＯｘ再生時期には、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比がリーン空燃比になるよう、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つだけ排気の空燃比を第１リッチ空燃比にすると共に、その他の排気の空燃比をリーンにする第１リッチ空燃比化制御を行い（図１２参照）、ＳＯｘ再生時期には、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにすると共に、且つ、第１リッチ空燃比化制御の時より酸化触媒２１ａ、２１ｂでの酸化反応量を大きくする第２リッチ空燃比化制御を行う（図１１参照）。このため、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂのＮＯｘ再生又はＳＯｘ再生と、ＤＰＦの再生とが特別な装置を設けることなく同時に実現できるので、再生に費やされる時間とエネルギー消費を低減して燃費悪化への影響を最小限にでき、且つ、システムのコストが増加せず経済的である。
【００８９】
また本実施形態によれば、再生制御手段は、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする際、排気の空燃比をリッチにした気筒群（Ａ）の排気温度（Ｔ１ａ）を制御して、ＰＭトラップ２３ａの入口での排気温度Ｔ２を、ＰＭトラップ２３ａの再生が可能な温度にするようにしたので、ＰＭトラップ２３ａの再生が確実に行える。
【００９０】
また本実施形態によれば、再生制御手段は、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射を可能とする燃料噴射手段を用い、複数の気筒群Ａ、Ｂのうちの１つ（気筒群Ａ）だけ後噴射によって排気の空燃比をリッチにし（図１０のＳ１２１５）、後噴射量を、排気空燃比をリッチにした気筒群（Ａ）に対応するＮＯｘトラップ触媒（２２ａ）の温度（Ｔ１ａ）とＰＭトラップ２３ａの温度Ｔ２とに基づき制御する（図１０参照）。
【００９１】
また本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａのＰＭトラップ限界時期を判断するＰＭトラップ限界手段を備え、再生制御手段は、ＰＭトラップ限界時期には、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段の判断に関わらず、第２リッチ空燃比化制御を行う（図９、１０参照）。このため、万が一にもＰＭトラップ２３ａがＰＭトラップ限界に到達するような場合には、ＰＭの再生を優先的に、且つ確実に行うことができ、加えてＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂの再生を行うことができる。
【００９２】
また本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａは酸化機能を有する。このため、ＰＭトラップ２３ａの再生温度を触媒反応で低下させることが可能となり、再生に費やすエネルギー消費が低下し、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
また本実施形態によれば、酸化触媒２１ａ、２１ｂは、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ、２２ｂと一体的に構成されている。このため、システムが簡素化されると共に、これらを搭載するためのレイアウトが容易になり、コストが削減できる。
【００９３】
また本実施形態によれば、第２リッチ空燃比化制御の時は、第１リッチ空燃比化制御の時より排気流量が大きいため、ＰＭトラップ上流の空気過剰率が同じであっても、ＰＭトラップが溶損する恐れがあるが、ＰＭトラップ２３ａの温度Ｔ２に影響する後噴射量をＰＭトラップ２３ａの温度Ｔ２に基づき制御するので溶損を伴うことなくＰＭトラップの再生を行いつつ、ＮＯｘトラップ触媒の再生を可能とする。
【００９４】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置（排気浄化用の後処理システム）の構成図である。ここで、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付しており、その詳細な説明を省略する。
図１４において、排気通路３には単一の酸化触媒２１と、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘとＳＯｘとをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチの時にトラップしたＮＯｘとＳＯｘとを還元浄化する単一のＮＯｘトラップ触媒２２とを内部に保持するケーシング２０を設け、その下流に単一のＤＰＦ２３ａを内部に保持するケーシング２３を直列に配置している。
【００９５】
ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部には、ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部（酸化触媒２１の出口部）の排気温度Ｔ１を検出する排温センサ３６が設けられ、ＤＰＦ２３ａの入口部には、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７、及び排気圧力Ｐ１を検出する排気圧力センサ３８が設けられている。
【００９６】
ＮＯｘトラップ触媒２２の出口部には、空気導入通路７の開口部７ａが臨んでいる。空気導入通路７の上流側は空気供給源である過給機のコンプレッサー２ｂの下流側のチャンバー部（或いは電動エアポンプでも良い）に接続されている。そして、空気導入通路７の途中には、例えばステッピングモータによって通路面積を可変に開閉する開閉弁８が設けられ、これがＥＣＵ３０によって制御され、ＮＯｘトラップ触媒２２の出口部に適当な量の空気を供給する。
【００９７】
ＥＣＵ３０には、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（これによりエンジン回転数Ｎｅを検出可能）、気筒判別センサ３３の信号（Ｃｙｌ）、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の出口部（ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部）の排気温度を検出する排温センサ３６の信号（Ｔ１）、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度を検出する排温センサ３７の信号（Ｔ２）、排気圧力センサ３８の（Ｐ１）、アクセル開度（負荷）センサ３５（アクセルペダルの踏み込み量、すなわち負荷に比例した出力Ｌ）が入力される。
【００９８】
本実施形態においても第１の実施形態と同じく、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生とリーンな状態でのＤＰＦ２３ａの再生を別々に実施する必要を無くし、再生に使用するエネルギーの利用効率を高め、燃費悪化を最小限に止めることを目的にしている。
そして、本実施形態においても図１４に示すようにＥＣＵ３０によって噴射弁１５等が制御されるが、図２に示したエンジン１の基本制御ルーチンと比較して、ステップ１００での排温センサ３６の入力信号がＴ１のみ（第１の実施形態ではＴ１ａ、Ｔ１ｂの２つ）であること、及び図９の後処理システム再生制御ルーチンのステップ１１００において行われるＤＰＦ２３ａの再生制御、ステップ１２００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生制御、及びステップ１３００において行われるＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生制御の部分が異なっている。
【００９９】
これを図１５〜図１７のフローチャートに基づいて説明する。ここでも第１の実施形態と同じ部分については詳細な説明を省略する。
図１５は、第２の実施形態におけるＤＰＦ２３ａの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンは、第１の実施形態と同様に、ＤＰＦ２３ａの再生を強制的に行う必要が生じるような場合に、緊急的にＤＰＦ２３ａの再生を行うことを目的にしており、ＤＰＦ温度を約５００℃以上、ＮＯｘトラップ触媒２２の入口温度Ｔ１を約６００℃以上にして数分間維持するように設定する。このため、ＳＯｘ再生とＮＯｘ再生とを同時に実現できる。
【０１００】
図１５のサブルーチンにおいて、ステップ１１６０では再生が開始され、ＤＰＦ２３ａの所定の再生が完了したか否かをＤＰＦ再生指標値から判断する。
ＤＰＦ再生終了の指標値は、第１の実施形態と同様に、再生が開始されてからの時間経過だけでなく、ＤＰＦ２３ａの入口部の排気温度Ｔ２と時間との積を積算すること等によって実施していても良い。
【０１０１】
ステップ１１６０でＹｅｓと判断されＤＰＦ再生が終了した場合には、ステップ１１７０へ進んで、ＤＰＦ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後述するＤＰＦに流入する排気のリーン化のための空気供給を停止し、後処理システム再生フラグ、ＤＰＦ再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そしてＳＯｘ積算値、ＮＯｘ積算値、ＤＰＦ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【０１０２】
ステップ１１６０でＮｏと判断されＤＰＦ再生が終了していない場合には、ステップ１２６１へ進み、ＤＰＦ再生のための第２リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ２と吸気絞り弁６との駆動信号Ｔｄｕｔｙ２とを、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１２６２へ進みＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第２リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１２６３へ進む。
【０１０３】
ステップ１２６３では、前述の第２リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第２リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ２、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ２、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ２を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
ステップ１２６３において第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１２６４へ進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【０１０４】
そしてステップ１２６５へ進み、排温センサ３６の信号Ｔ１に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生とＮＯｘ再生、及びＤＰＦ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【０１０５】
ステップ１２６５において後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１２６６へ進み、ＤＰＦ２３ａの再生のため、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するための空気供給データ、つまり開閉弁８の駆動制御信号Ｑａｉｒ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、予め実験等によって求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１０６】
ここでＱａｉｒ２は、後述のＱａｉｒ１より開閉弁８の開弁量が大きい。これは、第２リッチ空燃比化制御の方が第１リッチ空燃比化制御より排気流量が大きいことに依存する。
ステップ１２６６においてＤＰＦ２３ａの再生のための空気供給に関するデータを検索した後、ステップ１２６７へ進み、所定の空気量が供給されるように開閉弁８を駆動制御信号Ｑａｉｒ２に基づいて開弁駆動する。
【０１０７】
そしてステップ１２６８へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいて供給空気のフィードバック制御、つまりＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件を過不足無く得るようにＱａｉｒ２の増減補正を行い、ＤＰＦ２３ａの再生に必要な排気条件を確保し、リターンとなる。
図１６は、第２の実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【０１０８】
このサブルーチンでは、第１の実施形態と同様に、リッチ化の程度をＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御と同じ第２リッチ空燃比化制御を実施する。図１５の第２の実施形態におけるＤＰＦ２３ａの再生制御に対しては、ＳＯｘ再生に必要なリッチ化時間が短い（数秒）。このため、図１５の第２の実施形態におけるＤＰＦ２３ａの再生制御に関するサブルーチンと同じ部分については、同一ステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０９】
図１６のサブルーチンにおいて、ステップ１２６０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生が完了したか否かをＳＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１２６０でＹｅｓと判断されＳＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１２７０へ進んでＳＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、空気供給を停止し、後処理システム再生フラグ、ＳＯｘ再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグを０にする。そして、ＳＯｘ積算値、ＮＯｘ積算値、ＳＯｘ再生指標値を各々０にリセットして、リターンとなる。
【０１１０】
ステップ１２６０でＮｏと判断されＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１２６１以下へ進んで、図１５のサブルーチンと同じ制御を実施する。
図１７は、第２の実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャートである。
【０１１１】
このサブルーチンでは、第１の実施形態と同様に、ＤＰＦ２３ａの緊急時の再生制御やＳＯｘ再生制御に比べてインターバルを短く頻繁に実施する。図１６の第２の実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒２２のＳＯｘ再生制御に対して、第１の実施形態と同様に第１リッチ空燃比化制御を実施し、ＮＯｘ再生に必要なリッチ化時間は短い（数秒）。
【０１１２】
図１７のサブルーチンにおいて、ステップ１３６０では再生が開始され、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が完了したか否かをＮＯｘ再生指標値から判断する。
ステップ１３６０でＹｅｓと判断されＮＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１３７０へ進んでＮＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、空気供給を停止して、後処理システム再生フラグ、ＮＯｘ再生フラグ再生を０にする。そして、ＮＯｘ積算値、ＮＯｘ再生指標値を各々０にリセットし、リターンとなる。
【０１１３】
ステップ１３６０でＮｏと判断されＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が終了してない場合には、ステップ１３６１へ進み、ＮＯｘ再生のための第１リッチ空燃比化を補助するための目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ１と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ１を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１３６２へ進み、ＥＧＲ弁５、及び吸気絞り弁６を各々の駆動信号に基づいて駆動制御し、第１リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行い、ステップ１３６３へ進む。
【０１１４】
ステップ１３６３では、前述の第１リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第１リッチ空燃比化ポスト噴射データ、つまりポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ１、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ１、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ１を、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
ステップ１３６３において第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１３６４へ進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁１５を、クランク角センサ３２及び気筒判別センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。
【０１１５】
そしてステップ１３６５へ進み、排温センサ３６の信号Ｔ１に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、又はＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生、及びＤＰＦ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な基本条件を確保する。
ステップ１３６５において後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確定した後、ステップ１３６６へ進み、ＤＰＦ２３ａの再生のため、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するための空気供給データ、つまり開閉弁８の駆動制御信号Ｑａｉｒ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（又は主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）とをパラメータとして、予め実験等によって求め、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１１６】
ステップ１３６６においてＤＰＦ２３ａの再生のための空気供給データに関するデータを検索した後、ステップ１３６７へ進み、所定の空気量が供給されるように開閉弁８を駆動制御信号Ｑａｉｒ１に基づいて開弁駆動する。
そしてステップ１３６８へ進み、ＤＰＦ２３ａの入口部の排温センサ３７の信号Ｔ２に基づいて供給空気のフィードバック制御、つまりＤＰＦ２３ａの再生を行うのに適した排気条件を過不足無く得るようにＱａｉｒ１の増減補正を行い、ＤＰＦ２３ａの再生に必要な排気条件を確保し、リターンとなる。
【０１１７】
本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａより上流側の排気通路に空気を供給可能な空気供給手段（７、８）を備え、再生制御手段は、ＮＯｘ再生時期には、ＮＯｘトラップ触媒２２に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に（図１７のＳ１２６２）、ＰＭトラップ２３ａより上流側の排気通路に空気を供給してＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにする第１リッチ空燃比化制御を行い（図１７のＳ１２６７）、ＳＯｘ再生時期には、ＮＯｘトラップ触媒２２に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に（図１６のＳ１２６２、Ｓ１２６４）、ＰＭトラップ２３ａより上流側の排気通路に空気を供給してＰＭトラップ２３ａに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ第１リッチ空燃比化制御の時より酸化触媒２１での酸化反応量を大きくする第２リッチ空燃比化制御を行う。このため、ＰＭトラップ２３ａの再生を確実に行うことができる。
【０１１８】
また本実施形態によれば、再生制御手段は、空気供給手段（７、８）の空気の供給量を、第１リッチ空燃比化制御の時より第２リッチ空燃比化制御の時に大きくする。これに応じてＰＭトラップ２３ａの上流に供給する空気を適当な量に調整することができるので、ＰＭトラップ２３ａに流入する排気中の酸素濃度をＰＭトラップ２３ａの再生に必要な４％以上の濃度に設定できる。
【０１１９】
また本実施形態によれば、ＰＭトラップ２３ａのＰＭトラップ限界時期を判断するＰＭトラップ限界判断手段を備え（図１５のＳ１１６０）、再生制御手段は、ＰＭトラップ限界時期には、ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段の判断に関わらず、第２リッチ空燃比化制御を行う（図１５参照）。このため、万が一にもＰＭトラップ２３ａがＰＭトラップ限界に達するような場合には、ＰＭトラップ２３ａの再生を優先的に、且つ確実に行うことができる。加えてＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生若しくはＳＯｘ再生を行うことができる。
【０１２０】
また、これまでに述べてきた内燃機関の排気浄化装置は、直列配置のエンジンに適用した場合について説明してきたが、第１及び第２の実施形態においても直列配置のエンジンだけでなく、Ｖ型配置の６気筒や８気筒エンジンにも適用できる。そして、第１及び第２の実施形態においては過給機付きエンジンの例で示しているが、自然吸気のエンジンであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成図
【図２】エンジン出力制御に関する基本制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】図２のステップ２００において行われるコモンレール圧力制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図４】図２のステップ３００において行われる主噴射制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図５】図２のステップ５００において行われるエンジン排気基本制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図６】図２のステップ６００において行われるＤＰＦのトラップ限界と再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図７】図２のステップ７００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ被毒量積算とＳＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図８】図２のステップ８００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量積算とＮＯｘ再生要否判断に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図９】図２のステップ９００において行われる後処理システムの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１０】図９のステップ１１００において行われるＤＰＦの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１１】図９のステップ１２００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１２】図９のステップ１３００において行われるＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１３】コモンレール圧力と燃料噴射量の特性図
【図１４】第２の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成図
【図１５】ＤＰＦの再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１６】ＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【図１７】ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ再生制御に関するサブルーチンを示すフローチャート
【符号の説明】
１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ ＥＧＲ通路
５ ＥＧＲ弁
６ 吸気絞り弁
１０ 燃料噴射装置
１１ サプライポンプ
１４ コモンレール
１５ 燃料噴射弁
２０、２３ ケーシング
２１ａ、２１ｂ 酸化触媒
２２ａ、２２ｂ ＮＯｘトラップ触媒
２３ａ ＤＰＦ（ＰＭトラップ）
３０ ＥＣＵ（エンジン用コントロールユニット）
Claims (11)
- 機関の排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化する酸化触媒と、
この酸化触媒より下流側の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、流入する排気の空燃比がリッチの時に前記トラップしたＮＯｘを還元浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
このＮＯｘトラップ触媒より下流側の排気通路に配置され、流入するＰＭをトラップするＰＭトラップと、
前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを浄化するＮＯｘ再生時期又は前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＳＯｘを浄化するＳＯｘ再生時期を判断するＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段と、
前記ＮＯｘ再生時期又はＳＯｘ再生時期には、前記酸化触媒及び前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ、前記ＳＯｘ再生時期には、前記ＮＯｘ再生時期より前記酸化触媒での酸化反応量を大きくする再生制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射を可能とする燃料噴射手段と、
吸気絞り弁とＥＧＲ装置との少なくとも一方を含み、排気中の酸素量の制御が可能な排気流量制御手段と、を備え、
前記再生制御手段は、前記後噴射の噴射量と排気中の酸素量とのうちの少なくとも一方を増量して、前記ＳＯｘ再生時期には、前記ＮＯｘ再生時期より前記酸化触媒での酸化反応量を大きくすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。 - それぞれ１つ又は複数の気筒からなる複数の気筒群を備え、
前記酸化触媒及びＮＯｘトラップ触媒は、前記複数の気筒群のそれぞれに対応して複数配置され、
前記ＰＭトラップは、前記複数のＮＯｘトラップ触媒から排出される全ての排気を流入するよう１つ配置され、
前記再生制御手段は、前記ＮＯｘ再生時期には、前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、前記複数の気筒群のうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにすると共にその他の排気の空燃比をリーンにする第１リッチ空燃比化制御を行い、前記ＳＯｘ再生時期には、前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比がリーンになるよう、前記複数の気筒群のうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにすると共にその他の排気の空燃比をリーンにし、且つ、前記第１リッチ空燃比化制御の時より前記酸化触媒での酸化反応量を大きくする第２リッチ空燃比化制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記再生制御手段は、前記複数の気筒群のうちの１つだけ排気の空燃比をリッチにし、その他の排気の空燃比をリーンにする際、前記排気の空燃比をリッチにした気筒群の排気温度を制御して、前記ＰＭトラップの入口での排気温度を、ＰＭトラップの再生が可能な温度にすることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記再生制御手段は、膨張行程乃至排気行程にて筒内に燃料を直接噴射する後噴射を可能とする燃料噴射手段を用い、前記複数の気筒群のうちの１つだけ後噴射によって排気の空燃比をリッチにし、後噴射量を、排気空燃比をリッチにした気筒群に対応する前記ＮＯｘトラップ触媒の温度と前記ＰＭトラップの温度とに基づき制御することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記ＰＭトラップのＰＭトラップ限界時期を判断するＰＭトラップ限界判断手段を備え、
前記再生制御手段は、前記ＰＭトラップ限界時期には、前記ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段の判断に関わらず、前記第２リッチ空燃比化制御を行うことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ＰＭトラップより上流側の排気通路に空気を供給可能な空気供給手段を備え、
前記再生制御手段は、前記ＮＯｘ再生時期には、前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、前記ＰＭトラップより上流側の排気通路に空気を供給して前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比をリーンにする第１リッチ空燃比化制御を行い、前記ＳＯｘ再生時期には、前記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすると共に、前記ＰＭトラップより上流側の排気通路に空気を供給して前記ＰＭトラップに流入する排気の空燃比をリーンにし、且つ前記第１リッチ空燃比化制御の時より前記酸化触媒での酸化反応量を大きくする第２リッチ空燃比化制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記再生制御手段は、前記空気供給手段の空気の供給量を、第１リッチ空燃比化制御の時より第２リッチ空燃比化制御の時に大きくすることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記ＰＭトラップのＰＭトラップ限界時期を判断するＰＭトラップ限界判断手段を備え、
前記再生制御手段は、前記ＰＭトラップ限界時期には、前記ＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段の判断に関わらず、前記第２リッチ空燃比化制御を行うことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ＰＭトラップは、酸化機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記酸化触媒は、前記ＮＯｘトラップ触媒と一体的に構成され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。
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