JP2018021472A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にも、ＮＯｘ還元制御の実行を適切に確保しつつ、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を抑制する。【解決手段】エンジンの排気浄化装置において、空燃比がリーンな状態においてＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを空燃比が理論空燃比近傍あるいはリッチな状態において還元するＮＯｘ触媒４５と、アンモニアとの反応によってＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒４７と、空燃比をＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定するＮＯｘ還元制御を実行するＰＣＭ６０と、を有する。ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多い場合には、アンモニア吸着量が小さい場合よりも、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内において目標空燃比をリーン側の空燃比に設定する。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、特に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒及びＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を排気通路上に備えるエンジンの排気浄化装置に関する。

従来から、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が知られている。通常の運転領域では、燃費を向上させる観点から、空燃比をリーンな状態（λ＞１）に設定してエンジンを運転しているが、このリーンな運転状態が継続すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が限界に達して、ＮＯｘ触媒が排気ガス中のＮＯｘを吸蔵できなくなる（この場合ＮＯｘが放出されてしまう）。そのため、空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチな状態（λ≦１）に適宜設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにしている（以下ではＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御を適宜「ＮＯｘ還元制御」と呼ぶ）。例えば、特許文献１には、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元すべく、排気ガスの空燃比をリッチ化する技術が開示されている。なお、上記の「λ」は、理論空燃比を基準として表した空燃比を示す指標であり、いわゆる空気過剰率に相当する。

また、近年、このようなＮＯｘ触媒に加えて、還元剤としてのアンモニア（ＮＨ₃）の存在下で排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＳＣＲ触媒を併用した排気浄化システムが開発されている。一般的には、ＳＣＲ触媒の上流側の排気通路中に尿素水を噴射して、この尿素水から生成されたアンモニアによってＳＣＲ触媒においてＮＯｘを浄化させている。他方で、上記のようにＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させる際にアンモニアが発生するため、そのようにＮＯｘ触媒から発生したアンモニアを用いてＳＣＲ触媒においてＮＯｘを浄化させる方法も知られている。例えば、特許文献２には、ＮＯｘ還元制御時にＮＯｘ触媒から発生したアンモニアをＳＣＲ触媒に吸着させて、このＳＣＲ触媒に吸着されたアンモニアを用いてＮＯｘを浄化させる排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が所定量以下である場合にのみＮＯｘ還元制御を実行する技術が開示されている。この特許文献２に開示された技術では、アンモニア吸着量が所定量を超える場合にＮＯｘ還元制御を禁止することで、ＳＣＲ触媒の吸着能力を超える量のアンモニアがＳＣＲ触媒に供給されて、ＳＣＲ触媒からアンモニアが放出（スリップ）されてしまうことを抑制している。

特開２００４−３６０５９３号公報 特開２０１０−１１２３４５号公報

しかしながら、上記した特許文献２に開示された技術では、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にＮＯｘ還元制御を一律に禁止していたため、ＮＯｘ還元制御の実行頻度が制限されてしまっていた。そのため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を十分に確保できない傾向にあった。したがって、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にＮＯｘ還元制御を一律に禁止せずに、ＮＯｘ還元制御の実行を適切に確保しつつ、このＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を抑制できれば良いと考えられる。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ＮＯｘ触媒及びＳＣＲ触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にも、ＮＯｘ還元制御の実行を適切に確保しつつ、このＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段と、を有し、ＮＯｘ還元制御手段は、アンモニア吸着量が多い場合には、アンモニア吸着量が小さい場合よりも、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内において目標空燃比をリーン側の空燃比に設定する、ことを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合に、ＮＯｘ還元制御に適用する目標空燃比を、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内においてリーン側に設定するので、ＮＯｘ還元制御によりＮＯｘ触媒から発生したアンモニアがＳＣＲ触媒で吸着しきれずに放出されてしまうことを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元制御の実行を適切に確保することができる。よって、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にも、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を低下させて、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を適切に確保することができる。他方で、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が少ない場合には、リッチ側の目標空燃比をＮＯｘ還元制御に適用するので、ＮＯｘ還元制御によるＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元効率を向上させることができる。よって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を速やかに低下させて、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を効果的に確保することができる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるために、排気ガスの空燃比を目標空燃比に継続的に設定すべく、ＮＯｘ還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上であるときにＮＯｘ還元制御を行い、このようなＮＯｘ還元制御の実行がＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量によらずに確保されるので、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を所定量未満まで適切に低下させることが可能となる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定すべく、ＮＯｘ還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、車両加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときにＮＯｘ還元制御を行い、このようなＮＯｘ還元制御の実行がＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量によらずに確保されるので、燃費の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を効率的に低下させることが可能となる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、ＮＯｘ還元制御として、（１）車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するための第１ＮＯｘ還元制御と、（２）車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に継続的に設定するための第２ＮＯｘ還元制御と、を実行し、第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合には、第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定する。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合には、第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定するので、第１ＮＯｘ還元制御時にＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元効率を適切に向上させることができる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、アンモニア吸着量が多くなるほど、目標空燃比をリーン側に設定する。
このように構成された本発明によれば、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を効果的に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、アンモニア吸着量が所定量以上である場合には、目標空燃比をほぼ一定にする。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い比較的広い範囲において適用する目標空燃比をほぼ一定に設定するので、種々の状況に応じて変化するＳＣＲ触媒のアンモニア吸着能力によらずに、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を確実に抑制することができる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が高い場合には、ＳＣＲ触媒の温度が低い場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリーン側に設定する。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒の温度が高い場合には、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着能力が低下して、ＳＣＲ触媒からアンモニアが放出されやすくなるが、この場合に目標空燃比をリーン側に設定することで、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を確実に抑制することができる。他方で、ＳＣＲ触媒の温度が低い場合にはＳＣＲ触媒からアンモニアが放出されにくくなるので、この場合に目標空燃比をリッチ側に設定することで、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元効率を適切に向上させることができる。

本発明において、好ましくは、ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路上に設けられ、排気通路中に尿素を噴射する尿素インジェクタを更に有し、ＳＣＲ触媒は、尿素インジェクタによって噴射された尿素から生成されたアンモニアを用いてＮＯｘを浄化し、アンモニア吸着量取得手段は、尿素インジェクタから噴射された尿素によりＳＣＲ触媒に供給されたアンモニア供給量と、ＮＯｘ還元制御によってＮＯｘ触媒から発生したアンモニア発生量と、ＳＣＲ触媒がＮＯｘを浄化するために消費したアンモニア消費量と、に基づいて、アンモニア吸着量を推定する。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量を精度良く推定することができる。

本発明によれば、ＮＯｘ触媒及びＳＣＲ触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にも、ＮＯｘ還元制御の実行を適切に確保しつつ、このＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を抑制することができる。

本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジンの運転領域についての説明図である。 本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。 本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるアンモニア吸着量の推定方法を説明するためのブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置について説明する。

＜システム構成＞
最初に、図１を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。

図１に示すように、エンジンシステム２００は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンＥと、エンジンＥに吸気を供給する吸気系ＩＮと、エンジンＥに燃料を供給するための燃料供給系ＦＳと、エンジンＥの排気ガスを排出する排気系ＥＸと、エンジンシステム２００に関する各種の状態を検出するセンサ１００〜１１９と、エンジンシステム２００の制御を行うＰＣＭ（Power-train Control Module）６０と、ＳＣＲ触媒４７に関する制御を行うＤＣＵ（Dosing Control Unit）７０とを有する。

まず、吸気系ＩＮは、吸気が通過する吸気通路１を有しており、この吸気通路１上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ３と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機５のコンプレッサと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ８と、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁７（スロットルバルブに相当する）と、エンジンＥに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク１２と、が設けられている。
また、吸気系ＩＮにおいて、エアクリーナ３の直下流側の吸気通路１上には吸入空気量を検出するエアフローセンサ１０１及び吸気温度を検出する温度センサ１０２が設けられ、ターボ過給機５には吸気の圧力を検出する圧力センサ１０３が設けられ、インタークーラ８の直下流側の吸気通路１上には吸気温度を検出する温度センサ１０６が設けられ、吸気シャッター弁７には当該吸気シャッター弁７の開度を検出するポジションセンサ１０５が設けられ、サージタンク１２には吸気マニホールドにおける吸気の圧力を検出する圧力センサ１０８が設けられている。これらの吸気系ＩＮに設けられた各種センサ１０１〜１０８は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０１〜Ｓ１０８をＰＣＭ６０に出力する。

次に、エンジンＥは、吸気通路１（詳しくは吸気マニホールド）から供給された吸気を燃焼室１７内に導入する吸気バルブ１５と、燃焼室１７に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２０と、通電により発熱する発熱部を燃焼室１７内に備えたグロープラグ２１と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により往復運動するピストン２３と、ピストン２３の往復運動により回転されるクランクシャフト２５と、燃焼室１７内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路４１へ排出する排気バルブ２７と、を有する。また、エンジンＥには、クランクシャフト２５における上死点などを基準とした回転角としてのクランク角を検出するクランク角センサ１００が設けられており、このクランク角センサ１００は、検出したクランク角に対応する検出信号Ｓ１００をＰＣＭ６０に出力し、ＰＣＭ６０は、この検出信号Ｓ１００に基づきエンジン回転数を取得する。

燃料供給系ＦＳは、燃料を貯蔵する燃料タンク３０と、燃料タンク３０から燃料噴射弁２０に燃料を供給するための燃料供給通路３８とを有する。燃料供給通路３８には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ３１と、高圧燃料ポンプ３３と、コモンレール３５とが設けられている。

次に、排気系ＥＸは、排気ガスが通過する排気通路４１を有しており、この排気通路４１上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機５のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路４１上には、上流側から順に、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４５と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）４６と、ＤＰＦ４６の下流側の排気通路４１中に尿素（典型的には尿素水）を噴射する尿素インジェクタ５１と、尿素インジェクタ５１から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを排気ガス中のＮＯｘと反応（還元）させてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４７と、ＳＣＲ触媒４７から放出されたアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒４８と、が設けられている。なお、尿素インジェクタ５１は、ＤＣＵ７０から供給される制御信号Ｓ５１によって、排気通路４１中に尿素を噴射するための制御が行われる。

ここで、ＮＯｘ触媒４５及びＳＣＲ触媒４７についてより具体的に説明する。ＮＯｘ触媒４５は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：NOx Storage Catalyst）である。ＮＯｘ触媒４５は、このように吸蔵したＮＯｘを還元する際にアンモニアを発生し、発生したアンモニアを放出する。具体的には、ＮＯｘ還元制御時に、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘ中の「Ｎ」と、ＮＯｘ触媒４５に還元剤として供給された未燃燃料などの「ＨＣ」中の「Ｈ」とが結合することで、アンモニア（ＮＨ₃）が生成される。
また、ＮＯｘ触媒４５は、上記のＮＳＣとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）としての機能も有するように構成されている。具体的には、ＮＯｘ触媒４５は、ＤＯＣの触媒材層の表面をＮＳＣの触媒材によりコーティングすることで作られている。
他方で、ＳＣＲ触媒４７は、尿素インジェクタ５１から噴射された尿素より生成されたアンモニア、及び、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘの還元により生成されたアンモニアを吸着し、こうして吸着したアンモニアを排気ガス中のＮＯｘと反応させてＮＯｘを還元浄化する。例えば、ＳＣＲ触媒４７は、アンモニアによってＮＯｘを還元する触媒金属を、アンモニアをトラップするゼオライトに担持させて触媒成分を形成し、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られている。ＮＯｘ還元用の触媒金属としては、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｗなどが用いられる。
なお、上記したＤＣＵ７０は、ＳＣＲ触媒４７によるＮＯｘ浄化性能の確保と、ＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出（スリップ）の抑制とを両立する観点から、ＳＣＲ触媒４７に適量のアンモニアが吸着されるように、尿素インジェクタ５１から尿素を噴射させる制御を行う。この場合、ＳＣＲ触媒４７の温度に応じてアンモニア吸着能力が変化するので（具体的にはＳＣＲ触媒４７の温度が高くなるとＳＣＲ触媒４７からアンモニアが放出されやすくなる）、ＤＣＵ７０は、ＳＣＲ触媒４７の温度も考慮に入れて、尿素インジェクタ５１から尿素を噴射させる制御を行う。

また、図１に示すように、排気系ＥＸにおいては、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ１０９及び排気ガスの温度を検出する温度センサ１１０が設けられ、ターボ過給機５のタービンの直下流側の排気通路４１上には酸素濃度を検出するＯ₂センサ１１１が設けられている。更に、排気系ＥＸには、ＮＯｘ触媒４５の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１２と、ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１３と、ＤＰＦ４６の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ１１４と、ＤＰＦ４６の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１５と、ＤＰＦ４６の直下流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１１６と、ＳＣＲ触媒４７の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ１１７と、ＳＣＲ触媒４７の直下流側の排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１１８と、スリップ触媒４８の直上流側の排気ガス中のＰＭを検出するＰＭセンサ１１９と、が設けられている。これらの排気系ＥＸに設けられた各種センサセンサ１０９〜１１９は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ１０９〜Ｓ１１９をＰＣＭ６０に出力する。

更に、本実施形態では、ターボ過給機５は、排気エネルギーが低い低回転域から高回転域まで全域で効率よく高過給を得られる２段過給システムとして構成されている。即ち、ターボ過給機５は、高回転域において多量の空気を過給するための大型ターボチャージャー５ａと、低い排気エネルギーでも効率よく過給を行える小型ターボチャージャー５ｂと、小型ターボチャージャー５ｂのコンプレッサへの吸気の流れを制御するコンプレッサバイパスバルブ５ｃと、小型ターボチャージャー５ｂのタービンへの排気の流れを制御するレギュレートバルブ５ｄと、大型ターボチャージャー５ａのタービンへの排気の流れを制御するウェイストゲートバルブ５ｅとを備えており、エンジンＥの運転状態（エンジン回転数及び負荷）に応じて各バルブを駆動することにより、大型ターボチャージャー５ａと小型ターボチャージャー５ｂによる過給を切り替える。

本実施形態によるエンジンシステム２００は、ＥＧＲ装置４３を更に有する。このＥＧＲ装置４３は、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１とターボ過給機５のコンプレッサの下流側（詳しくはインタークーラ８の下流側）の吸気通路１とを接続するＥＧＲ通路４３ａと、ＥＧＲ通路４３ａを通過する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ４３ｂと、ＥＧＲ通路４３ａを通過させる排気ガスの流量を調整する第１ＥＧＲバルブ４３ｃと、ＥＧＲクーラ４３ｂをバイパスさせて排気ガスを流すためのＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄと、ＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄを通過させる排気ガスの流量を調整する第２ＥＧＲバルブ４３ｅと、を有する。

次に、図２を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図２は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態によるＰＣＭ６０は、上述した各種センサ１００〜１１９の検出信号Ｓ１００〜Ｓ１１９に加えて、アクセルペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１５０、及び車速を検出する車速センサ１５１のそれぞれが出力した検出信号Ｓ１５０、Ｓ１５１に基づいて、主に、燃料噴射弁２０に対する制御を行うべく制御信号Ｓ２０を出力し、吸気シャッター弁７に対する制御を行うべく制御信号Ｓ７を出力する。

特に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比を目標空燃比（具体的には理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい所定の空燃比）に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させて、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御（ＮＯｘ還元制御）を行う。つまり、ＰＣＭ６０は、ドライバのアクセル操作に応じたエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて（基本的にはメイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される）、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング（具体的には膨張行程）で燃料を噴射するポスト噴射を行って、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）に設定されるようにして、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させる。以下では、このようなＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるための制御を「ＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。なお、「ＤｅＮＯｘ」の文言中の「Ｄｅ」は分離や除去を意味する接頭語である。

また、詳細は後述するが、ＰＣＭ６０は、「アンモニア吸着量取得手段」及び「ＮＯｘ還元制御手段」として機能する。

なお、ＰＣＭ６０は、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのＲＯＭやＲＡＭの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。

＜燃料噴射制御＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。図３は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート（燃料噴射制御フロー）である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてＰＣＭ６０に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＰＣＭ６０は、車両の運転状態を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、アクセル開度センサ１５０が検出したアクセル開度、車速センサ１５１が検出した車速、クランク角センサ１００が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。

次いで、ステップＳ１０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０１で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ（予め作成されてメモリなどに記憶されている）の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。

次いで、ステップＳ１０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０２で決定された目標加速度を実現するためのエンジンＥの目標トルクを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンＥが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。

次いで、ステップＳ１０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０３で決定された目標トルクをエンジンＥから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁２０から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量（メイン噴射量）である。

他方で、上記したステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理と並行して、ステップＳ１０５において、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、上記したＤｅＮＯｘ制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量（ポスト噴射量）や、ポスト噴射を行うタイミング（ポスト噴射タイミングなど）も決定する。これらについては、詳細は後述する。

ステップＳ１０４及びＳ１０５の後、ステップＳ１０６に進み、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１０４で算出されたメイン噴射量及びステップＳ１０５で設定された燃料噴射パターンに基づき（ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む）、燃料噴射弁２０を制御する。つまり、ＰＣＭ６０は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁２０を制御する。

＜ＤｅＮＯｘ制御＞
以下では、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。

最初に、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御の基本概念について説明する。本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはＮＯｘ吸蔵量が限界付近にある場合に、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘをほぼ０にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（以下では適宜「アクティブＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５に多量に吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。

また、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量未満であっても、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（以下では適宜「パッシブＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。このパッシブＤｅＮＯｘ制御は、加速時のようなメイン噴射量が増加して排気ガスの空燃比が低下するような状況に乗じて、空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するようにポスト噴射を行うので、排気ガスの空燃比が低下しない状況（つまり非加速時）においてＤｅＮＯｘ制御を行う場合よりも、空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射量が少なくなる。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、車両の加速に乗じて行われるので、比較的高頻度で行われることとなる。

本実施形態では、このようなパッシブＤｅＮＯｘ制御を適用することで、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化などを抑制しつつ、ＤｅＮＯｘを高頻度で行うようにする。パッシブＤｅＮＯｘ制御は比較的短い期間しか行われないが、高頻度で行われるので、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量を効率的に低下させることができる。その結果、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になりにくくなるので、パッシブＤｅＮＯｘ制御よりも多量のポスト噴射量を要するアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度を低下させることができ、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化を効果的に改善することが可能となる。

更に、本実施形態では、上記のアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料（つまりＨＣ）として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。

他方で、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、上記のパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブＤｅＮＯｘ制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをパッシブＤｅＮＯｘ制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク（煤）が発生することを抑制するようにしている。

ここで、図４を参照して、本発明の実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジンＥの運転領域について説明する。図４は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図４において、曲線Ｌ１は、エンジンＥの最大トルク線を示している。

図４に示すように、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、エンジン負荷が第１所定負荷Ｌｏ１以上で第２所定負荷Ｌｏ２（＞第１所定負荷Ｌｏ１）未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第１所定回転数Ｎ１以上で第２所定回転数Ｎ２（＞第１所定回転数Ｎ１）未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号Ｒ１２に示す運転領域（以下では「アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２」と呼ぶ。）に含まれる場合に、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。このようなアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を採用する理由は以下の通りである。

上述したように、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がそのまま排出されることによるＨＣの発生やポスト噴射された燃料によるオイル希釈などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。この場合、本実施形態では、ポスト噴射された燃料を燃焼させたときに、スモークの発生を抑制すると共に、ＨＣの発生（つまり不完全燃焼による未燃燃料の排出）を抑制するようにする。具体的には、ポスト噴射された燃料が燃焼するまでの時間をできるだけかせぐようにし、つまり空気と燃料が適切に混合された状態で着火が生じるようにして、スモーク及びＨＣの発生を抑制している。このために、アクティブＤｅＮＯｘ制御時には適量のＥＧＲガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を効果的に遅延させるようにしている。

なお、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にＨＣの発生を抑制する理由は、上記のようにＥＧＲガスを導入する場合に、ＨＣもＥＧＲガスとして吸気系ＩＮに還流されて、このＨＣがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうのを防止するためである。加えて、ＮＯｘ触媒４５の温度が低く、ＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が確保されないような領域においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したときに、ＨＣが浄化されずに排出されてしまうのを防止するためである。因みに、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２には、そのようなＨＣの浄化性能が確保されないようなＮＯｘ触媒４５の温度が比較的低い領域も含めている。
また、アクティブＤｅＮＯｘ制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するＰＭはＤＰＦ４６に捕集されるが、このＤＰＦ４６に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＤＰＦ再生（ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射させる制御）が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうのを抑制するためである。

ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンＥに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやＨＣが発生する傾向にある。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができずに途中で着火が生じ、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやＨＣが発生してしまう。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、ＮＯｘ触媒４５の温度が低く、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ還元機能が十分に発揮されなくなる。加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。
なお、上記ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。

以上のことから、本実施形態では、中負荷域且つ中回転域に対応するエンジンＥの運転領域を、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行するアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２として採用している。換言すると、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２でのみ、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行することとし、アクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２以外の運転領域では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。このようにアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止することとしたエンジンＥの運転領域では、特にアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２よりも高負荷側又は高回転側の領域では（符号Ｒ１３を付した領域）では、ＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化性能が十分に確保されているので、ＳＣＲ触媒４７がＮＯｘを浄化することとなり、ＤｅＮＯｘ制御を実行しなくても車両からのＮＯｘの排出を防止することができる。

また、本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７でＮＯｘを浄化させる領域Ｒ１３よりも更に高負荷側の領域（符号Ｒ１１を付した領域であり、以下では「パッシブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１１」と呼ぶ。）では、排気ガス量が大きくなり、ＳＣＲ触媒４７でＮＯｘを浄化しきれなくなるので、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。このパッシブＤｅＮＯｘ制御では、上記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。パッシブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１１では、ＮＯｘ触媒４５の温度が十分に高く、ＨＣの浄化性能（ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣによるＨＣの浄化性能）が確保されているので、このように排出された未燃燃料をＮＯｘ触媒４５で適切に浄化することができる。
なお、パッシブＤｅＮＯｘ制御において、アクティブＤｅＮＯｘ制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、上述したように、エンジン負荷が高くなるとアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止することとした理由と同様である。そのため、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出している。

ここで、図４中の矢印Ａ１１に示すようにエンジンの運転状態が変化したときのアクティブＤｅＮＯｘ制御の具体例について説明する。まず、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に入ると（符号Ａ１２参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。そして、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２を外れると（符号Ａ１３参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を一旦中止する。このときには、ＳＣＲ触媒４７がＮＯｘを浄化することとなる。そして、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に再度入ると（符号Ａ１４参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を再開する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘがほぼ０に低下するまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了させないようにする。

次に、本発明の実施形態においてパッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲について説明する。基本的には、ＮＯｘ触媒４５は、比較的低温域においてＮＯｘ浄化性能を発揮し、ＳＣＲ触媒４７は、比較的高温域、具体的にはＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域においてＮＯｘ浄化性能を発揮する。本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７により所定以上のＮＯｘ浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を判定温度（以下では「ＳＣＲ判定温度」と呼ぶ。）として用い、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７の温度（以下では「ＳＣＲ温度」と呼ぶ。）がＳＣＲ判定温度未満である場合にのみ、パッシブＤｅＮＯｘ制御又はアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行し、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。こうするのは、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＮＯｘ触媒４５によるＮＯｘの浄化性能を確保すべくＤｅＮＯｘ制御を敢えて行う必要がないからである。そのため、本実施形態では、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には、ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制するようにしている。

次に、図５を参照して、本発明の実施形態においてＤｅＮＯｘ制御時に適用するポスト噴射量（以下では「ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量」と呼ぶ。）の算出方法について説明する。図５は、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャート（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー）である。このＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローと並行して実行される。つまり、燃料噴射制御が行われている最中に、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が随時算出される。

まず、ステップＳ１１１では、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エアフローセンサ１０１によって検出された吸入空気量（新気量）、Ｏ₂センサ１１１によって検出された排気ガスの酸素濃度、図３のステップＳ１０４で算出されたメイン噴射量を取得する。また、ＰＣＭ６０は、所定のモデルなどにより求められた、ＥＧＲ装置４３によって吸気系ＩＮに還流される排気ガス量（ＥＧＲガス量）も取得する。加えて、ＳＣＲ触媒４７に吸着されたアンモニアの量であるアンモニア吸着量を取得する。この場合、ＰＣＭ６０は、推定したアンモニア吸着量を取得する。アンモニア吸着量の推定方法については、詳細は後述する（図１１参照）。

次いで、ステップＳ１１２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１１で取得したＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に基づいて、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元するために適用する目標空燃比を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合に適用する目標空燃比のそれぞれを、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に基づき設定する。この目標空燃比の設定方法について、図６を参照して具体的に説明する。

図６は、本発明の実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。図６は、横軸にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。

図６において、「λ１」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ１よりもリッチ側の空燃比の領域Ｒ２１は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ１よりもリーン側の空燃比の領域Ｒ２２は、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、グラフＧ１１は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、グラフＧ１２は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示している。これらのグラフＧ１１、Ｇ１２は、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を規定したマップに相当する。

基本的には、目標空燃比を領域Ｒ２１内においてリーン側に設定すると、ＮＯｘ触媒４５に供給される還元剤（ＨＣなど）の量が少なくなり、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘの還元効率（ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘが還元する速度に相当する。以下同様とする。）は低下するが、ＮＯｘ触媒４５からのアンモニア発生量が減少する。これを考慮して、本実施形態では、グラフＧ１１、Ｇ１２に示すように、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合の両方とも、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な空燃比の範囲内（領域Ｒ２１）において目標空燃比をリーン側に設定する。例えば、０．９８程度の目標空燃比に設定される。ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多い場合に、このようなリーン側の目標空燃比をＤｅＮＯｘ制御に適用することで、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率をある程度確保しつつ、このＮＯｘ還元によりＮＯｘ触媒４５から発生されたアンモニアがＳＣＲ触媒４７で吸着しきれずに放出されてしまうことを抑制している。

これに対して、目標空燃比をリッチ側に設定すると、ＮＯｘ触媒４５に供給される還元剤（ＨＣなど）の量が多くなり、ＮＯｘ触媒４５からのアンモニア発生量は増加するが、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率が向上する。そのため、本実施形態では、グラフＧ１１、Ｇ１２に示すように、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合の両方とも、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が少なくなるほど、目標空燃比をリッチ側に設定する。例えば、０．９６程度の目標空燃比に設定される。ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が少ない場合には、ＮＯｘ還元によりＮＯｘ触媒４５から発生されたアンモニアがＳＣＲ触媒４７で吸着しきれずに放出されるまでに時間がかかるので、この場合には、リッチ側の目標空燃比をＤｅＮＯｘ制御に適用することで、ＮＯｘ触媒４５からのアンモニア発生の抑制よりも、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率の向上を優先するようにしている。

また、本実施形態では、グラフＧ１１、Ｇ１２に示すように、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定する。こうする理由は以下の通りである。パッシブＤｅＮＯｘ制御は、空燃比が一時的に低下する加速時に行われるものであるので、アクティブＤｅＮＯｘ制御よりも実行継続時間が短いため、ＮＯｘ触媒４５から発生されるアンモニア量（積算量）が少なくなる。そのため、アンモニアがＳＣＲ触媒４７で吸着しきれずに放出される可能性は低い。他方で、ＤｅＮＯｘ制御の開始時においては、ＤｅＮＯｘ制御によりＮＯｘ触媒４５に還元剤として供給された未燃燃料などの「ＨＣ」中の「Ｈ」が、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵された酸素の「Ｏ」と先に反応（つまり酸化反応）して消費され、ＮＯｘ触媒４５からアンモニアは発生しない。実行継続時間が短いパッシブＤｅＮＯｘ制御は、このようなＮＯｘ触媒４５に吸蔵された酸素が消費されるまでの期間内に終了して、ＮＯｘ触媒４５からアンモニア量がほとんど発生されないか、或いは、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行期間の大部分が、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵された酸素が消費されるまでの期間内に含まれることとなり、ＮＯｘ触媒４５から発生されるアンモニア量が少なくなる。

以上の理由より、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定している。こうすることで、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、ＮＯｘ触媒４５からのアンモニア発生の抑制よりも、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率の向上を優先するようにしている。
なお、パッシブＤｅＮＯｘ制御において適用するリッチ側の目標空燃比の最大値は、ＤｅＮＯｘ制御時のＨＣによるガス通路の閉塞を抑制すべく、ポスト噴射された燃料に対応するＨＣの発生量が所定量以下となるような空燃比に設定するのがよい。

また、本実施形態では、グラフＧ１１、Ｇ１２に示すように、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合及びアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合の両方とも、アンモニア吸着量が比較的多い領域において適用する目標空燃比をほぼ一定にしている。具体的には、アンモニア吸着量が比較的多い領域の全体において、目標空燃比をリーン側の最小値に設定している。こうする理由は以下の通りである。ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着能力は、エンジンＥの運転状態やＳＣＲ温度などによって変化する。例えば、ＳＣＲ温度が高くなると、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着能力が低下して、ＳＣＲ触媒４７の最大のアンモニア吸着量が低下する傾向にある。したがって、本実施形態では、アンモニア吸着能力が低下するような状況であっても、ＤｅＮＯｘによりＮＯｘ触媒４５から発生されたアンモニアがＳＣＲ触媒４７で吸着しきれずに放出されてしまうことを確実に抑制すべく、余裕を見て、アンモニア吸着量に関する比較的広い範囲について、目標空燃比をリーン側の最小値に設定している。

なお、上記のようにＳＣＲ温度によりＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着能力が変化することを考慮して、ＳＣＲ温度に基づき、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を更に変化させてもよい。具体的には、ＳＣＲ温度が高い場合には、ＳＣＲ温度が低い場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比を領域Ｒ２１内においてリーン側に設定するのがよい。こうするのは、ＳＣＲ温度が高くなると、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着能力が低下して、ＳＣＲ触媒４７からアンモニアが放出されやすくなるからである。

図５に戻って、ステップＳ１１３以降の処理について説明する。ステップＳ１１３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１１で取得された新気量及びＥＧＲガス量に基づき、エンジンＥに導入される空気量（つまり充填量）を算出する。そして、ステップＳ１１４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１３で算出された充填量から、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を算出する。

次いで、ステップＳ１１５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１２で設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）を算出する。つまり、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すればよいかを決定する。この場合、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１２で設定したアクティブＤｅＮＯｘ制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップＳ１１２で設定したパッシブＤｅＮＯｘ制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量をそれぞれ算出する。

具体的には、ＰＣＭ６０は、ステップＳ１１１で取得された酸素濃度（Ｏ₂センサ１１１によって検出された酸素濃度）と、ステップＳ１１４で算出された酸素濃度との差を考慮して、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する。より詳しくは、ＰＣＭ６０は、メイン噴射した燃料を燃焼させたときに発生する排気ガスの空燃比から、検出された酸素濃度と算出された酸素濃度との差に応じてフィードバック処理を適宜行って、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためのＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する。このようにＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出することで、ＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射によって、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを確実に還元させるようにしている。

以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御及びパッシブＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。

まず、図７を参照して、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図７は、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。

最初に、ステップＳ２０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、を取得する。この場合、ＮＯｘ触媒温度は、例えば、ＮＯｘ触媒４５の直上流側に設けられた温度センサ１１２によって検出された温度に基づいて推定される（ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間に設けられた温度センサ１１３によって検出された温度も用いてもよい）。また、ＳＣＲ温度は、例えば、ＳＣＲ触媒４７の直上流側に設けられた温度センサ１１７によって検出された温度に基づいて推定される。また、ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、エンジンＥの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて、排気ガス中のＮＯｘ量を推定し、このＮＯｘ量を積算していくことで求められる。

次いで、ステップＳ２０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ２０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＮＯｘ触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒温度が低い場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定しても、ＮＯｘ触媒４５は吸蔵しているＮＯｘをほとんど還元しない。したがってステップＳ２０３では、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップＳ２０３の判定で用いる所定温度は、ＮＯｘ触媒４５が吸蔵しているＮＯｘを還元可能なＮＯｘ触媒温度に基づき設定される。ステップＳ２０３の判定の結果、ＮＯｘ触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進む。これに対して、ＮＯｘ触媒温度が所定温度未満である場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。

次いで、ステップＳ２０４では、ＰＣＭ６０は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していないか否かを判定する。このステップＳ２０４の判定は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合よりも、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件を緩和して、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行する目的から行っている。具体的には、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合には、比較的条件が厳しいステップＳ２０７の実行条件及びステップＳ２０８の実行条件を用いるのに対して、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、比較的条件の緩いステップＳ２０５の実行条件のみを用いる（これらの詳細は後述する）。このようなステップＳ２０４の判定の結果、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行していない場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０５に進む。

次いで、ステップＳ２０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第１吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値よりもある程度低い値に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ２０６）。こうすることで、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行してＮＯｘ触媒４５にある程度吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元することで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。

他方で、ステップＳ２０４の判定の結果、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行したことがある場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第２吸蔵量判定値は、上記した第１吸蔵量判定値よりも少なくとも大きな値が適用され、例えば、ＮＯｘ吸蔵量の限界値付近の値（１つの例では限界値の２／３程度の値）に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０８に進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ２０８では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が所定の判定距離以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０８の判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ２０６）。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行してＮＯｘ触媒４５に多量に吸蔵されたＮＯｘを強制的に還元することで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、処理はステップＳ２０９に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ２０９）。そして、処理は終了する。

アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が短い状況においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すると（つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行インターバルが短い場合）、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合には（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、アクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が長い場合（つまりアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行インターバルが長い場合）には、これからアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合には（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
また、本実施形態では、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなることを考慮して、筒内温度が高くなるほど、ステップＳ２０８で用いる判定距離を小さな値に設定して、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離に応じた当該制御の制限を緩和する。

次に、図８を参照して、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理について説明する。図８は、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。このパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。

まず、ステップＳ３０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、図３に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。なお、ＮＯｘ触媒温度、ＳＣＲ温度及びＮＯｘ吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップＳ３０１では、ＰＣＭ６０は、所定期間内におけるパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度も取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、所定期間（例えば数秒間又は数分間）の間にパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行した回数を、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度として取得する。

次いで、ステップＳ３０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満である場合には（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒４７によって適切に浄化させることができるので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ３０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が所定の頻度判定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ３０３の判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０４に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。

パッシブＤｅＮＯｘ制御がこれまでに比較的高頻度で行われた場合には、これからパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すると、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合には（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブＤｅＮＯｘ制御がこれまでにほとんど行われていない場合（つまりパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が比較的低い場合）には、これからパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合には（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、ステップＳ３０３で用いる頻度判定値を大きな値に設定する。頻度判定値が大きな値である場合には、頻度判定値が小さな値である場合よりも、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が頻度判定値未満（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）になる可能性が高くなる。したがって、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。

次いで、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第３吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値の１／３程度の値に設定される。この判定の結果、ＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０５に進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄なパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ３０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」でない場合、つまり「１」である場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。つまり、たとえパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したとしても、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立した場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ３０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。このステップＳ３０６では、上記したようにポスト噴射によって目標空燃比を実現するのに必要な燃料量として算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量に基づいて、排気ガスの空燃比がリッチ側の所定値以下まで低下するような状況、つまり所定の加速状態であるか否かを判定している。こうすることで、燃費悪化をできるだけ抑えてＤｅＮＯｘ制御を実行することができる状況であるか否かを判定すると共に、ポスト噴射によってオイル希釈が生じる可能性がないか否かを判定している。このような観点に基づき、ステップＳ３０６の判定に適用される第１ポスト噴射量判定値が設定される。

ステップＳ３０６の判定の結果、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０７に進む。この場合には、上記したステップＳ３０２〜Ｓ３０６の条件が全て成立するので、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ３０７）。そして、処理は終了する。これに対して、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化やオイル希釈を抑制すべく、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３０８）。そして、処理は終了する。

次に、図９を参照して、上記したように設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御について説明する。図９は、本発明の実施形態によるアクティブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このアクティブＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。

まず、ステップＳ４０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯｘ触媒温度と、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはアクティブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図７に示したアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。

次いで、ステップＳ４０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。

次いで、ステップＳ４０３では、ＰＣＭ６０は、エンジンの運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２（図４参照）に含まれているか否かを判定する。ステップＳ４０３の判定の結果、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれている場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０５に進む。これに対して、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれていない場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０４では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、つまり排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射を含む燃料噴射制御を行わずに、当該ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行う（ステップＳ４０４）。基本的には、ＰＣＭ６０は、目標トルクに応じた燃料噴射量をメイン噴射させる制御のみを行う。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０４の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ４０３に戻って、上記したステップＳ４０３の判定を再度行う。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合には、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれていない間は、通常の燃料噴射制御を行うようにし、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に含まれるようになると、通常の燃料噴射制御からアクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御に切り替えるようにする。例えば、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御中にエンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２から外れると、当該燃料噴射制御を中断して通常の燃料噴射制御を行い、この後に、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯｘ実行領域Ｒ１２に入ると、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御を再開する。

次いで、ステップＳ４０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。この第２ポスト噴射量判定値は、上記の第１ポスト噴射量判定値（図８のステップＳ３０６参照）よりも大きな値に設定される。こうすることで、アクティブＤｅＮＯｘ制御においてパッシブＤｅＮＯｘ制御よりも多量のポスト噴射量を噴射できるようにし、エンジンＥの運転状態によらずに（例えば加速時のような空燃比が低下するような状況でなくても）、排気ガスの空燃比を確実に目標空燃比に設定可能にする。

ステップＳ４０５の判定の結果、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０６の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ４０９に進む。

他方で、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が第２ポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７では、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値を超えないポスト噴射量（具体的には第２ポスト噴射量判定値そのものをＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量として適用する）によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定すべく、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を低下させる制御を行う。この場合、ＰＣＭ６０は、吸気シャッター弁７を閉弁方向に駆動する制御、ＥＧＲガス量を増加させる制御、及び、ターボ過給機５による過給圧を低下させる制御のうちの少なくともいずれかを実行して、エンジンＥに導入される空気の酸素濃度を低下させる、つまり充填量を低下させる。例えば、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値を適用したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量によって排気ガスの空燃比を目標空燃比にするのに必要な過給圧を求め、この過給圧を実現するように、実際の過給圧（圧力センサ１０８によって検出された圧力）とＥＧＲガス量に基づき、吸気シャッター弁７を閉側の所望の開度に制御する。そして、処理はステップＳ４０８に進む。
なお、吸気シャッター弁７は、通常のエンジンＥの運転状態においては全開に設定される。他方で、ＤｅＮＯｘ時、ＤＰＦ再生時及びアイドル運転時などにおいては、基本的には、吸気シャッター弁７は予め定められたベース開度に設定される。また、ＥＧＲガスを導入しない運転状態においては、吸気シャッター弁７は過給圧に基づきフィードバック制御される。

ステップＳ４０８では、ＰＣＭ６０は、第２ポスト噴射量判定値をＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量に適用して、つまりＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を第２ポスト噴射量判定値に設定して、このＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０８の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ４０９に進む。

ステップＳ４０９では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて推定したＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になり、且つ、ＤＰＦ４６の直下流側に設けられたＮＯｘセンサ１１６の検出値が変化した場合に、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったと判断する。ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になった場合（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了する。また、ＰＣＭ６０は、当該アクティブＤｅＮＯｘ制御フロー及び図７のアクティブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローにおいて用いるＮＯｘ吸蔵量を０にリセットする。

これに対して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になっていない場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。特に、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯｘ制御中にアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件（具体的にはステップＳ４０３の条件）が成立しなくなり、アクティブＤｅＮＯｘ制御を中止したとしても、その後にアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したときにアクティブＤｅＮＯｘ制御を速やかに再開して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるようにする。

ここで、ＮＯｘセンサ１１６の検出値に基づき、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったことを判断できる理由は、以下の通りである。ＮＯｘセンサ１１６は、酸素濃度センサとしての機能も有することから、ＮＯｘセンサ１１６の検出値は、ＮＯｘセンサ１１６に供給される排気ガスの空燃比に対応するものとなる。ＮＯｘ触媒４５の還元が行われている間は、つまりＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になっていないときには、ＮＯｘが還元されることで生成された酸素がＮＯｘセンサ１１６に供給される。一方で、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になると、そのような還元によって生成された酸素がＮＯｘセンサ１１６に供給されなくなる。したがって、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になったタイミングにおいて、ＮＯｘセンサ１１６に供給される排気ガスの空燃比が低下することで、ＮＯｘセンサ１１６の検出値が変化するのである。

次に、図１０を参照して、上記したように設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御について説明する。図１０は、本発明の実施形態によるパッシブＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯｘ制御フロー）である。このパッシブＤｅＮＯｘ制御フローは、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図３に示した燃料噴射制御フローや図８に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローと並行して実行される。

まず、ステップＳ５０１では、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、図５に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯｘ制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）と、図８に示したパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。

次いで、ステップＳ５０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０３に進む。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。

次いで、ステップＳ５０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁２０を制御する。つまり、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ５０３の処理を、図３に示した燃料噴射制御フローのステップＳ１０６において実行する。そして、処理はステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になったか否かを判定する。その結果、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になった場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を終了する。これに対して、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になっていない場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、即ちパッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」に維持されている場合、処理はステップＳ５０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、パッシブＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」から「０」に切り替わるまで、パッシブＤｅＮＯｘ制御を継続する。

＜アンモニア吸着量の推定方法＞
次に、図１１を参照して、本発明の実施形態によるＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量の推定方法について説明する。図１１は、本発明の実施形態によるアンモニア吸着量の推定方法を説明するためのブロック図である。このアンモニア吸着量の推定方法は、ＰＣＭ６０によって実行される。

まず、ＰＣＭ６０は、排気ガス量や排気ガス温度などの排気ガス状態、及びＳＣＲ温度などのＳＣＲ触媒４７の状態に基づき、尿素インジェクタ５１からの尿素噴射によりＳＣＲ触媒４７に供給された単位時間当たりのアンモニア供給量を求める。また、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの運転状態、及びＮＯｘ触媒温度やＮＯｘ吸蔵量などのＮＯｘ触媒４５の状態に基づき、ＤｅＮＯｘ制御時にＮＯｘ触媒４５から発生した単位時間当たりのアンモニア発生量を求める。また、ＰＣＭ６０は、排気ガス量や排気ガス温度や排気ガス中のＮＯｘ濃度などの排気ガス状態、及びＳＣＲ温度などのＳＣＲ触媒４７の状態に基づき、ＳＣＲ触媒４７においてＮＯｘの還元浄化により消費された単位時間当たりのアンモニア消費量を求める。

この後、ＰＣＭ６０は、これらのアンモニア供給量、アンモニア発生量及びアンモニア消費量から、ＳＣＲ触媒４７における単位時間当たりの吸着アンモニア変化量（アンモニア吸着量の変化量）を求める。具体的には、ＰＣＭ６０は、「アンモニア供給量＋アンモニア発生量−アンモニア消費量」より、単位時間当たりの吸着アンモニア変化量を求める。そして、ＰＣＭ６０は、求められた吸着アンモニア変化量を、現在のアンモニア吸着量、つまり前回推定されたアンモニア吸着量に適用することで、今回のアンモニア吸着量を求める。具体的には、ＰＣＭ６０は、吸着アンモニア変化量が正値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量に加算して今回のアンモニア吸着量を求め（この場合アンモニア吸着量は増加する）、吸着アンモニア変化量が負値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量から減算して今回のアンモニア吸着量を求める（この場合アンモニア吸着量は減少する）。

なお、上記では、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を推定する例を示したが、他の例では、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を所定のセンサを用いて検出してもよい。

＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量に基づきＤｅＮＯｘ制御時に適用する目標空燃比を設定する、具体的にはアンモニア吸着量が多くなるほど目標空燃比をリーン側に設定する。これにより、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多い場合に、リーン側の目標空燃比をＤｅＮＯｘ制御に適用することで、ＤｅＮＯｘ制御に起因するＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒４５に対するＤｅＮＯｘ制御の実行を適切に確保することができる。よって、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多い場合にも、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量を低下させて、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を適切に確保することができる。他方で、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が少ない場合には、ＤｅＮＯｘ制御に起因するＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出が発生する可能性は低いものと扱い、リッチ側の目標空燃比をＤｅＮＯｘ制御に適用することで、ＤｅＮＯｘ制御によるＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率を向上させることができる。よって、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量を速やかに低下させて、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を効果的に確保することができる。

このような目標空燃比をアクティブＤｅＮＯｘ制御に適用した場合には、たとえＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多い場合であってもアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行が確保されるので、ＤｅＮＯｘ制御に起因するＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出を抑制しつつ、ＤｅＮＯｘ制御によってＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を確実に低下させることができる。同様に、パッシブＤｅＮＯｘ制御に上記の目標空燃比を適用した場合にも、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量によらずにパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行が確保されるので、燃費の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を効率的に低下させることができる。

また、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定するので、パッシブＤｅＮＯｘ制御時にＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率を適切に向上させることができる。

また、本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量が多い比較的広い範囲において適用する目標空燃比をほぼ一定に設定するので、種々の状況に応じて変化するＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着能力によらずに、ＤｅＮＯｘ制御に起因するＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出を確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、ＳＣＲ温度が高い場合には、ＳＣＲ温度が低い場合よりも、同じアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリーン側に設定する。これにより、ＳＣＲ温度が高い場合には、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着能力が低下して、ＳＣＲ触媒４７からアンモニアが放出されやすくなるが、この場合に目標空燃比をリーン側に設定することで、ＤｅＮＯｘ制御に起因するＳＣＲ触媒４７からのアンモニアの放出を確実に抑制することができる。他方で、ＳＣＲ温度が低い場合にはＳＣＲ触媒４７からアンモニアが放出されにくくなるので、この場合に目標空燃比をリッチ側に設定することで、ＮＯｘ触媒４５におけるＮＯｘ還元効率を適切に向上させることができる。

また、本実施形態では、尿素インジェクタ５１からの尿素噴射によりＳＣＲ触媒４７に供給されたアンモニア供給量と、ＤｅＮＯｘ制御時にＮＯｘ触媒４５から発生したアンモニア発生量と、ＳＣＲ触媒４７においてＮＯｘの還元浄化により消費されたアンモニア消費量とに基づき、ＳＣＲ触媒４７のアンモニア吸着量を精度良く推定することができる。

１ 吸気通路
５ ターボ過給機
７ 吸気シャッター弁
１７ 燃焼室
２０ 燃料噴射弁
４１ 排気通路
４３ ＥＧＲ装置
４５ ＮＯｘ触媒
４６ ＤＰＦ
４７ ＳＣＲ触媒
５１ 尿素インジェクタ
６０ ＰＣＭ
２００ エンジンシステム
Ｅ エンジン
ＥＸ 排気系
ＩＮ 吸気系

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、排気ガスの空燃比をＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段と、を有し、ＮＯｘ還元制御手段は、アンモニア吸着量が多い場合には、アンモニア吸着量が小さい場合よりも、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内において目標空燃比をリーン側の空燃比に設定し、ＮＯｘ還元制御手段は、ＮＯｘ還元制御として、（１）車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するための第１ＮＯｘ還元制御と、（２）車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に継続的に設定するための第２ＮＯｘ還元制御と、を実行し、第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合には、第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定する、ことを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合に、ＮＯｘ還元制御に適用する目標空燃比を、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内においてリーン側に設定するので、ＮＯｘ還元制御によりＮＯｘ触媒から発生したアンモニアがＳＣＲ触媒で吸着しきれずに放出されてしまうことを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元制御の実行を適切に確保することができる。よって、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い場合にも、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を低下させて、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を適切に確保することができる。他方で、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が少ない場合には、リッチ側の目標空燃比をＮＯｘ還元制御に適用するので、ＮＯｘ還元制御によるＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元効率を向上させることができる。よって、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を速やかに低下させて、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を効果的に確保することができる。
また、本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合には、第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定するので、第１ＮＯｘ還元制御時にＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元効率を適切に向上させることができる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、アンモニア吸着量が多くなるほど、目標空燃比をリーン側に設定する。
このように構成された本発明によれば、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を効果的に抑制することができる。
また、本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が高い場合には、ＳＣＲ触媒の温度が低い場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリーン側に設定する。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒の温度が高い場合には、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着能力が低下して、ＳＣＲ触媒からアンモニアが放出されやすくなるが、この場合に目標空燃比をリーン側に設定することで、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を確実に抑制することができる。他方で、ＳＣＲ触媒の温度が低い場合にはＳＣＲ触媒からアンモニアが放出されにくくなるので、この場合に目標空燃比をリッチ側に設定することで、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元効率を適切に向上させることができる。
また、本発明において、好ましくは、ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路上に設けられ、排気通路中に尿素を噴射する尿素インジェクタを更に有し、ＳＣＲ触媒は、尿素インジェクタによって噴射された尿素から生成されたアンモニアを用いてＮＯｘを浄化し、アンモニア吸着量取得手段は、尿素インジェクタから噴射された尿素によりＳＣＲ触媒に供給されたアンモニア供給量と、ＮＯｘ還元制御によってＮＯｘ触媒から発生したアンモニア発生量と、ＳＣＲ触媒がＮＯｘを浄化するために消費したアンモニア消費量と、に基づいて、アンモニア吸着量を推定する。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量を精度良く推定することができる。

他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、上記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、排気ガスの空燃比を上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、上記ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段と、を有し、上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が多い場合には、上記アンモニア吸着量が小さい場合よりも、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内において上記目標空燃比をリーン側の空燃比に設定し、上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が所定量以上である場合には、上記目標空燃比をほぼ一定にする、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量が多い比較的広い範囲において適用する目標空燃比をほぼ一定に設定するので、種々の状況に応じて変化するＳＣＲ触媒のアンモニア吸着能力によらずに、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を確実に抑制することができる。
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させてＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるために、排気ガスの空燃比を目標空燃比に継続的に設定すべく、ＮＯｘ還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上であるときにＮＯｘ還元制御を行い、このようなＮＯｘ還元制御の実行がＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量によらずに確保されるので、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を所定量未満まで適切に低下させることが可能となる。
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定すべく、ＮＯｘ還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、車両加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときにＮＯｘ還元制御を行い、このようなＮＯｘ還元制御の実行がＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量によらずに確保されるので、燃費の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を効率的に低下させることが可能となる。
本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、アンモニア吸着量が多くなるほど、目標空燃比をリーン側に設定する。
このように構成された本発明によれば、ＮＯｘ還元制御に起因するＳＣＲ触媒からのアンモニアの放出を効果的に抑制することができる。

Claims (8)

1. エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するＮＯｘ触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、
   上記ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、
   排気ガスの空燃比を上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な目標空燃比に設定して、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、
   上記ＳＣＲ触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段と、
   を有し、
   上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が多い場合には、上記アンモニア吸着量が小さい場合よりも、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元可能な範囲内において上記目標空燃比をリーン側の空燃比に設定する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させて上記ＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるために、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に継続的に設定すべく、上記ＮＯｘ還元制御を実行する、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
3. 上記ＮＯｘ還元制御手段は、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に一時的に設定すべく、上記ＮＯｘ還元制御を実行する、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
4. 上記ＮＯｘ還元制御手段は、
   上記ＮＯｘ還元制御として、（１）車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に一時的に設定するための第１ＮＯｘ還元制御と、（２）車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、上記ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させて上記ＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に継続的に設定するための第２ＮＯｘ還元制御と、を実行し、
   上記第１ＮＯｘ還元制御を実行する場合には、上記第２ＮＯｘ還元制御を実行する場合よりも、同一の上記アンモニア吸着量において適用する上記目標空燃比をリッチ側に設定する、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
5. 上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が多くなるほど、上記目標空燃比をリーン側に設定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
6. 上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が所定量以上である場合には、上記目標空燃比をほぼ一定にする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
7. 上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記ＳＣＲ触媒の温度が高い場合には、上記ＳＣＲ触媒の温度が低い場合よりも、同一の上記アンモニア吸着量において適用する上記目標空燃比をリーン側に設定する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。
8. 上記ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路上に設けられ、排気通路中に尿素を噴射する尿素インジェクタを更に有し、
   上記ＳＣＲ触媒は、上記尿素インジェクタによって噴射された尿素から生成されたアンモニアを用いてＮＯｘを浄化し、
   上記アンモニア吸着量取得手段は、上記尿素インジェクタから噴射された尿素により上記ＳＣＲ触媒に供給されたアンモニア供給量と、上記ＮＯｘ還元制御によって上記ＮＯｘ触媒から発生したアンモニア発生量と、上記ＳＣＲ触媒がＮＯｘを浄化するために消費したアンモニア消費量と、に基づいて、上記アンモニア吸着量を推定する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。

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