JP2018204548A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＮＯｘ還元制御を行う場合に、低負荷領域での目標空燃比にすることの応答性確保と、高負荷領域での十分な空気量確保とを共に十分に満足できるようにする。
【解決手段】エンジン１の排気通路４０にＮＯｘ触媒４１が配設される。ＮＯｘ触媒４１は、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吸蔵したＮＯｘを還元する。排気ターボ過給機２２、２３による過給が行われる。図２に示す還元実行領域のうち低負荷領域では、吸気通路２０の配設した空気量制御弁２５による空気量調整によって、ＮＯｘ還元に必要な目標空燃比とされる。上記還元実行領域のうち高負荷領域では、多量の空気が必要となることから、過給圧制御による空気量調整によって、上記目標空燃比とされる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に関するものである。
エンジンにあっては、エンジンの排気通路に対して配設されたＮＯｘ触媒が、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、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吸蔵したＮＯｘを還元するものがある。特許文献１には、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘが所定値以上となったときに、空気量を減量して排気ガスの空燃比をリッチ化して、ＮＯｘ還元制御を実行するものが開示されている。
特開平１０−１８４４１８号公報
ＮＯｘ還元制御（ＤｅＮＯｘ制御）を実行する際には、空気量を減量させると共に燃料のポスト噴射を行うことにより、排気ガスの空燃比がリッチ化されることになる。そして、ＮＯｘ還元制御を実行する領域として、少なくともエンジン負荷をパラメータとする所定の還元実行領域が設定される。
上記還元実行領域のうち低負荷領域では、排気ガスの空燃比をリッチ化するための応答性が要求される。この一方、還元実行領域のうち高負荷領域では、メイン噴射量の増大に伴う煤の発生を抑制するために空気量を多くすることが要求されることになる。しかしながら、現状では、上記のような低負荷領域で要求と高負荷領域で要求とを共に十分に満足させるものではない、というのが実情である。
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、ＮＯｘ還元制御を行う場合に、低負荷領域での目標空燃比にすることの応答性確保と、高負荷領域での十分な空気量確保とを共に十分に満足できるようにしたエンジンの排気浄化装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁と、
エンジンに供給される空気量を調整する空気量制御弁と、
排気ターボ過給機と、
前記排気ターボ過給機による過給状態を調整することにより空気量を調整する過給制御弁と、
エンジンの排気通路に設けられ、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、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吸蔵したＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、
ＮＯｘ還元条件が成立したときに、排気ガスの空燃比を前記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該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、
を備え、
前記ＮＯｘ還元条件として、エンジンの運転状態が少なくともエンジン負荷をパラメータとして設定された還元実行領域にあるときとして設定されると共に、該還元実行領域があらかじめ低負荷領域と高負荷領域とに区分けされており、
前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記低負荷領域のときは前記空気量制御弁による空気量の調整によって排気ガスの空燃比が前記目標空燃比となるように制御する一方、エンジン負荷が前記高負荷領域のときは前記過給制御弁による空気量の調整によって排気ガスの空燃比が該目標空燃比となるように制御する、
ようにしてある。
上記解決手法によれば、還元実行領域のうち低負荷領域では、空気量制御弁による空気量調整によってＮＯｘ還元のための空燃比のリッチ化を行うので、応答性を十分に確保することができる。また、還元実行領域のうち高負荷領域では、過給制御弁による空気量調整によってＮＯｘ還元のための空燃比のリッチ化を行うので、必要な空気量を十分に確保することができる。
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記高負荷領域のときは前記空気量制御弁を全開に維持させると共に、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときは、前記空気量制御弁を閉弁方向に制御して空気量を減量させる制御を行う、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、目標空燃比からのずれを生じさせる可能性が高くなる過給圧が過大になったときは、応答性のよい空気量制御弁による空気量の減量を行うことによって、目標空燃比から逸脱してしまうことを未然に防止することができ、万一目標空燃比からずれてしまったときでも早期に目標空燃比へ復帰させることができる。
前記ＮＯｘ還元制御手段は、前記燃料噴射弁により膨張行程中での燃料噴射となるポスト噴射を実行させると共に、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときは、ポスト噴射量を減量させる制御を行う、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、ポスト噴射を利用してＮＯｘ還元に必要な空燃比のリッチ化を得つつ、必要以上にポスト噴射量を増加させないようにして、燃費の悪化を抑制する上で好ましいものとなる。
前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときのポスト噴射量の減量を、排気ガスの空燃比が前記目標空燃比よりもリーンな場合であることを条件として実行する、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、ポスト噴射量を低減して燃費の悪化を抑制する上で好ましいものとなる。
前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときのポスト噴射量の減量を、排気ガスの空燃比が前記目標空燃比よりもリーンでかつ理論空燃比よりもリッチな場合であることを条件として実行する、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、ポスト噴射量を低減して燃費の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘ還元に必要な空燃比のリッチ化を確実に維持させる上で好ましいものとなる。
本発明によれば、ＮＯｘ還元制御を行う場合に、低負荷領域での目標空燃比にすることの応答性確保と、高負荷領域での十分な空気量確保とを共に十分に満足させることができる。
本発明が適用されたエンジンの一例を示す図。 ＤｅＮＯｘ制御の実行領域の設定例を示す図。 本発明の制御内容を示すタイムチャート。 本発明の制御系統例を示すブロック図。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の別の制御例を示すフローチャート。
図１において、１はエンジン（エンジン本体）で、実施形態では直列４気筒の自動車用ディーゼルエンジンとされている。エンジン１は、既知のように、シリンダ２とシリンダヘッド３とピストン４とを有している。ピストン４の上方の形成される燃焼室５に対して、吸気ポート６および排気ポート７が開口されている。吸気ポート６は吸気弁８によって開閉され、排気ポート７は排気弁９によって開閉される。そして、シリンダヘッド３には、燃焼室５に臨ませて、燃料噴射弁１０が取付けられている。なお、実施形態では、コモンレール式の燃料噴射とされて、燃料噴射弁１０からは極めて高圧の燃料が噴射されるようになっている。
吸気ポート６に連なる吸気通路２０には、その上流側から下流側に向けて順次、エアクリーナ２１、大型の排気ターボ式過給機２２のコンプレッサホイール２２ａ、小型の排気ターボ式過給機２３のコンプレッサホイール２３ａ、インタークーラ２４、空気量制御弁（スロットル弁）２５、サージタンク２６が配設されている。そして、サージタンク２６と各気筒（の吸気ポート６）とが個々独立して、分岐吸気通路２７によって接続されている。
吸気通路２０には、バイパス通路２８が設けられている。このバイパス通路２８は、その上流側端が、コンプレッサホイール２２ａと２３ａとの間の吸気通路２０に開口されている。また、バイパス通路２８の下流側端は、コンプレッサホイール２３ａとインタークーラ２４との間の吸気通路２０に開口されている。そして、バイパス通路２８には、制御弁２９が配設されている。
排気ポート７に連なる排気通路４０には、その上流側から下流側に向けて順次、排気ターボ式過給機２３のタービンホイール２３ｂ、排気ターボ式過給機２２のタービンホイール２２ｂ、ＮＯｘ触媒４１、ＤＰＦ４２が接続されている。
排気通路４０には、タービンホイール２２ｂをバイパスするウエストゲート通路４０ａが形成され、このウエストゲート通路４０ａには、ウエストゲート弁４３が配設されている。また、排気通路４０には、タービンホイール２３ｂをバイパスするバイパス通路４０ｂが形成され、このバイパス通路４０ｂには制御弁４０ｂが配設されている。なお、バイパス通路４０ｂの下流端は、排気通路４０のうち、タービンホイール２３ｂの下流側でかつバイパス通路４０ａの上流端との間に開口されている。
吸気通路２０と排気通路４０とは、ＥＧＲ通路５０を介して接続されている。このＥＧＲ通路５０の上流側端は、タービンホイール２３ｂの上流側の排気通路４０に開口されている。また、ＥＧＲ通路５０の下流側端は、吸気通路２０のうち、インタークーラ２４と空気量制御弁２５との間に開口されている。
ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲクーラ５１が接続されると共に、ＥＧＲクーラ５１の下流側においてＥＧＲ弁５２が配設されている。ＥＧＲ通路５０には、ＥＧＲクーラ５１をバイパスするバイパス通路５３が設けられている。このバイパス通路５３は、その上流側端がＥＧＲクーラ５１の上流側においてＥＧＲ通路５０に開口され、その下流側端がＥＧＲ弁５２の下流側においてＥＧＲ通路５０に開口されている。そして、バイパス通路５３には、ＥＧＲ弁５４が配設されている。
次に、図２を参照しつつ、ＮＯｘ還元制御（ＤｅＮＯｘ制御）を実行する領域、つまり還元実行領域について説明する。なお、ＮＯｘ還元制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとして、図２中ハッチングを付した領域で行うようにしてある。このＤｅＮＯｘ制御実行領域は、過給が行われる領域ともなる。なお、過給は、エンジン低回転時には、主として小型の排気ターボ過給機２３によって行われ（このときは制御弁２９が閉弁）、またエンジン高回転時には、大型の排気ターボ過給機２２による過給が行われる（このとき制御弁２９が開弁）。
図２に示す還元実行領域において設定されたエンジン負荷範囲は、所定負荷を境として、あらかじめ低負荷領域と高負荷領域とに区分けされている。そして、低負荷領域では、排気ガスの空燃比をＮＯｘ還元に必要な目標空燃比とする際の空気量調整が、空気量制御弁２５の開度調整により行われる。これに対して、高負荷領域では、排気ガスの空燃比をＮＯｘ還元に必要な目標空燃比とする際の空気量調整が、過給状態を調整することによる空気量の調整により行われる。
還元実行領域は、排気ターボ過給機２３による過給が主として行われる領域である。このため、過給状態としての過給圧制御による空気量調整が、制御弁２９の開度調整によって行うようにしてある。なお、過給圧調整による空気量調整は、制御弁４４の開度調整によって行うことも可能であるが、応答性等の観点から、制御弁２９の開度調整によって行うのが好ましい。
ＤｅＮＯｘ制御を実行する実行条件としては、ＮＯｘ触媒４１でのＮＯｘ吸蔵量が所定の上限値以上であること、図２に示す還元実行領域にあること、エンジン冷却水温度が所定温度以上であること、排気ガス温度が所定温度以上であること、ＮＯｘ触媒４１が所定温度以上であること、の全ての条件を満足したときとして設定されているが、これに限らず、実行条件は適宜設定できる。
ＤｅＮＯｘ制御は、ＮＯｘ触媒４１でのＮＯｘ吸蔵量が所定の上限値以上になったときに開始されて、ＮＯｘ触媒４１でのＮＯｘ吸蔵量が０になるまで行うことを基本としている。ただし、ＮＯｘ触媒４１でのＮＯｘ吸蔵量が０よりも大きい下限値にまで低減した状態で、ＤｅＮＯｘ制御を中止してもよい。なお、ＮＯｘ触媒４１でのＮＯｘ吸蔵量の検出（あるいは推定）は、既知の適宜の手法によって行うことができ、例えば、吸蔵ＮＯｘ量を検出するセンサを用いたり、エンジンの運転者状態を示すデータを蓄積して、ＮＯｘ吸蔵量を推定することができる。
ＤｅＮＯｘ制御のときは、必要なトルクを得るメイン噴射に加えて、ポスト噴射が行われる。このポスト噴射は、筒内からの未燃燃料の排出抑制やオイル希釈抑止のために、筒内で燃焼されるように膨張行程中、より具体的には膨張行程の前半で行われる。また、ＤｅＮＯｘ制御の際の煤の発生を防止あるいは抑制するために、ＥＧＲが実行される（ＥＧＲ弁の開度は一定に保持）。ＥＧＲ実行による排気ガス還流によって、ポスト噴射された燃料の着火を遅延させて、ポスト噴射された燃料が燃焼されるまでの時間が確保される（ポスト噴射された燃料が、空気と燃料とが適切に混合された状態で着火される）。
次に、図３のタイムチャートを参照しつつ、ＤｅＮＯｘ制御について、特に空気量制御弁２５による空気量調整と、制御弁２９による過給圧調整（過給圧調整に伴う空気量調整）とに着目して説明する。なお、図３中、スロットルＦＢ領域判定のフラグは、「１」のときが図２に示す還元実行領域のうち低負荷領域であることを示し、「０」のときが図２に示す還元実行領域のうち高負荷領域であることを示す。
まず、ｔ１時点までは、アクセル開度が小さくて、図２に示す還元実行領域のうち低負荷領域となる。空気量制御弁２５の開度調整による空気量の調整によって、排気ガスの空燃比が、ＮＯｘ還元に要求される目標空燃比に維持されている（フィードバック制御）。なお、目標空燃比は、実施形態では、空気過剰率λが理論空燃比となる１よりも小さい（リッチ側となる）０．９６に設定してある。また、過給圧は、エンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧に維持されている（フィードバック制御）。
ｔ２時点からアクセル開度が増大されて、エンジン負荷が徐々に増大され、やがてｔ３時点になるとスロットルＦＢ領域判定のフラグが１から０へと変化される。これに伴い、ｔ３時点からは、ポスト噴射量が増量されると共に、空気量制御弁２５の開度が徐々に増大されてやがて全開とされる。この一方、制御弁２９の開度調整によって、過給圧が徐々に増大されていく。この過程で、排気ガスの実際の空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれた後、過給圧の増大による空気量増大によって、排気ガスの空燃比が目標空燃比に向けて変化される。なお、空気量制御弁２５が全開となった時点がｔ４時点となる。
ｔ４時点以後は、過給圧調整による空気量の調整によって、排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように制御される。実施形態では、目標空燃比となるλ＝０．９６から理論空燃比となるλ＝１の範囲であれば許容範囲であるとされる。
ｔ５時点では、過給圧が目標過給圧に対して所定値以上大きくなったオーバシュート時を示している。過給圧のオーバシュートに伴う空気量増大によって、排気ガスの空燃比が一時的に目標空燃比よりもリーンになる場合がある。この場合は、空気量が過大になることによるポスト噴射量の増大を抑制するために、空気量に基づくポスト噴射量が減量される（燃費の悪化防止）。過給圧がオーバシュートしたときのポスト噴射の減量は、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーンであることを条件として、さらには排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであることをも条件として実行することができる。
上述した過給圧のオーバシュートが発生したｔ５時点からは、空気量制御弁２５の開度が減少されて、オーバシュートがすみやかに収束される（実際の過給圧が目標過給圧へとすみやかに収束される）。
図４は、ＤｅＮＯｘ制御を行うための制御系統例を示す。図中、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。コントローラＵには、少なくとも各種センサＳ１〜ＳＳ６からの信号が入力される。Ｓ１は、吸入空気量を検出する吸入空気量センサであり、例えば吸気通路２０のうちエアクリーナ２１の直下流側に配設される。Ｓ２は、エンジン回転数を検出する回転数センサである。Ｓ３は、エンジン負荷（アクセル開度）を検出する負荷センサである。
Ｓ４は、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（酸素センサ）であり、実施形態では排気通路４０のうちＤＰＦ４２の直下流側に配設してあるが、ＮＯｘ触媒４１の直下流側あるいは直上流側に配設することもできる。Ｓ５は、排気ガス温度を検出する温度センサであり、排気通路４０のうち、例えばＥＧＲ通路５０の開口位置の上流側に配設される。Ｓ６は、過給圧センサであり、例えばサージタンク２６に配設される。コントローラＵは、燃料噴射弁１０、空気量制御弁２５の他、ＥＧＲ弁５２、５４を制御する。なお、ＤｅＮＯｘ制御の際の目標空燃比は、λ（空気過剰率）が例えば０．９６に設定されて、空燃比センサＳ４を利用して目標空燃比（の範囲）となるようにフィードバック制御される。なお、フィードバック制御に際しては、排気ガスの空燃比が目標空燃比となるλ＝０．９６と理論空燃比となるλ＝１との範囲にあれば許容範囲であるとされる。なお、図２に示す還元実行領域は、コントローラＵ（のメモリ）にあらかじめ記憶されている。
次に、コントローラＵの制御内容について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、現在のエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、図２に示す還元実行領域であるか否かが判別される。このＱ１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２において、ＤｅＮＯｘ制御の実行フラグが１にセットされる。
Ｑ２の後、Ｑ３において、図２に示す還元実行領域のうち低負荷領域であるか否かが判別される。このＱ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、空気量制御弁２５を閉弁方向に制御することにより空気量を減量させて、排気ガスの空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御される。
Ｑ３の後、Ｑ４において、エンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧となるように、制御弁２９の開度が制御される（過給圧制御）。この後、Ｑ５において、メイン噴射に加えて、ポスト噴射が実行される。
Ｑ６の後、Ｑ７において、ＮＯｘ触媒４１でのＮＯｘ吸蔵量がほぼ０にまで減少されたか否かが判別される。このＱ７の判別でＮＯのときは、Ｑ３に戻る。Ｑ７の判別でＹＥＳのときは、ＮＯｘ還元制御が終了ということで、Ｑ８において、ＤｅＮＯｘ実行フラグが０にリセットされた後、リターンされる。
前記Ｑ３の判別でＮＯときは、図２に示す還元実行領域のうち高負荷領域のときである。このときは、Ｑ９において、過給圧が目標過給圧付近収束しており、かつ排気ガスの空燃比が目標空燃比付近収束しているか否かが判別される。このＱ９の判別でＮＯのときは、Ｑ４に移行される（過給圧が目標過給圧付近に収束され、かつ排気ガスの空燃比が目標空燃比付近に収束するのを待つ状態）。
前記Ｑ９の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１０において、空気量制御弁２５が全開とされる。この後、Ｑ１１において、制御弁２９を制御することによる過給圧制御によって、排気ガスの空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御される。この後、Ｑ１２において、メイン噴射とポスト噴射とが行われる。
Ｑ１２の後、Ｑ１３において、過給圧のオーバシュートが生じたか否かが判別される。このＱ１３の判別でＮＯのときは、Ｑ７に移行される。また、Ｑ１３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１４において、空気量制御弁２５が閉弁方向に制御されて、空気量が減量される。
Ｑ１４の後は、Ｑ１５において、排気ガスの空燃比が目標空燃比と理論空燃比との間の範囲であるか否かが判別される。このＱ１５の判別でＮＯのときは、Ｑ７に移行される。また、Ｑ１５の判別でＹＥＳのときは、ポスト噴射量が減量される。
前記Ｑ１の判別でＮＯのときは、ＤｅＮＯｘ制御を実行しないときであり、このときは、Ｑ１７において、メイン噴射のみが行われる（ポスト噴射はなし）。
図６は、本発明の別の制御例を示すものであり、図５の制御例において、Ｑ３とＱ９との間に、Ｑ２１の処理を加えた制御となっている。この図６に示す制御内容は、ＤｅＮＯｘ制御は、必ず低負荷領域から開始して、高負荷領域からは開始させなようにする処理となっている。すなわち、過給圧制御による空気量制御によってＤｅＮＯｘ制御を開始させた場合は、目標空燃比とするための応答遅れが相当に大きくなってしまう。このため、ＤｅＮＯｘ制御の開始を、応答遅れが極めて小さい空気量制御弁２５による空気量制御から行うようにしてある。
具体的には、図６におけるＱ３での判別でＮＯのとき（高負荷領域のとき）は、Ｑ２１において、ＤｅＮＯｘ制御の開始時であるか否かが判別される。このＱ２１での判別は、ＤｅＮＯｘ制御が高負荷領域から開始される場合であるか否かの判別となる（逆に言えば、低負荷領域でのＤｅＮＯｘ制御が実行されている状態からの移行であるか否かの判別ともなる）。このＱ２１の判別でＹＥＳのときは、ＤｅＮＯｘ制御を禁止すべく、そのままリターンされる。また、Ｑ２１の判別でＮＯのときは、図５におけるＱ９以下の処理が行われる。なお、Ｑ２１の判別を、低負荷領域でのＤｅＮＯｘ制御が所定時間以上継続して行われていたか否かを判定するものとすることもできる
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。エンジン１としては、ガソリンエンジンであってもよい。排気ターボ過給機は、１つのみ設けたものでもよく、またウエストゲートバルブ式ではなくて可変ベーン式であってよい。フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、コントローラＵの有する機能を示すもので、この機能を示す名称に手段の文字を付して、コントローラＵの有する構成要件として把握することができる。排気ガスの空燃比を目標空燃比とする際のフィードバック制御に際しては、理論空燃比とそれよりもリッチな目標空燃比との間の範囲を許容範囲として行うのではなく、目標空燃比を境にオン、オフ的に行うものであってもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、好ましいあるいは実質的に好ましいと把握されるものを提供することをも暗黙的に含むものであり、また制御方法として把握することも可能である。
本発明は、例えば自動車用ディーゼルエンジンに適用して好適である。
Ｕ：コントローラ
Ｓ２：回転数センサ
Ｓ３：負荷センサ
Ｓ４：空燃比センサ
Ｓ５：温度センサ（排気ガス温度検出用）
Ｓ６：過給圧センサ
１：エンジン
２：シリンダ（気筒）
１０：燃料噴射弁
２０：吸気通路
２２：排気ターボ式過給機
２２ａ：コンプレッサホイール
２２ｂ：タービンホイール
２３：排気ターボ式過給機
２３ａ：コンプレッサホイール
２３ｂ：タービンホイール
２５：空気量制御弁
４０：排気通路
４１：ＮＯｘ触媒
５０：ＥＧＲ通路
５２：ＥＧＲ弁
５４：ＥＧＲ弁

Claims (5)

  1. エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁と、
    エンジンに供給される空気量を調整する空気量制御弁と、
    排気ターボ過給機と、
    前記排気ターボ過給機による過給状態を調整することにより空気量を調整する過給制御弁と、
    エンジンの排気通路に設けられ、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、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吸蔵したＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒と、
    ＮＯｘ還元条件が成立したときに、排気ガスの空燃比を前記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該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、
    を備え、
    前記ＮＯｘ還元条件として、エンジンの運転状態が少なくともエンジン負荷をパラメータとして設定された還元実行領域にあるときとして設定されると共に、該還元実行領域があらかじめ低負荷領域と高負荷領域とに区分けされており、
    前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記低負荷領域のときは前記空気量制御弁による空気量の調整によって排気ガスの空燃比が前記目標空燃比となるように制御する一方、エンジン負荷が前記高負荷領域のときは前記過給制御弁による空気量の調整によって排気ガスの空燃比が該目標空燃比となるように制御する、
    ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 請求項１において、
    前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記高負荷領域のときは前記空気量制御弁を全開に維持させると共に、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときは、前記空気量制御弁を閉弁方向に制御して空気量を減量させる制御を行う、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記ＮＯｘ還元制御手段は、前記燃料噴射弁により膨張行程中での燃料噴射となるポスト噴射を実行させると共に、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときは、ポスト噴射量を減量させる制御を行う、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  4. 請求項３において、
    前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときのポスト噴射量の減量を、排気ガスの空燃比が前記目標空燃比よりもリーンな場合であることを条件として実行する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  5. 請求項４において、
    前記ＮＯｘ還元制御手段は、エンジン負荷が前記高負荷領域のときでかつ過給圧がエンジンの運転状態に応じて設定される目標過給圧よりも所定値以上大きくなったときのポスト噴射量の減量を、排気ガスの空燃比が前記目標空燃比よりもリーンでかつ理論空燃比よりもリッチな場合であることを条件として実行する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
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