JP2019027383A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費性能を高めつつより短い時間でＮＯｘ触媒に吸着したＳＯｘを還元処理できるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】予め設定された特定運転領域Ｒ１において、ＮＯｘ触媒４１のＳ被毒を解消するための空燃比制御を実施し、エンジンの運転領域が特定運転領域Ｒ１からその他の領域に移行すると空燃比制御を制限する。そして、エンジンの運転領域がその他の領域に移行した後再び特定運転領域Ｒ１に復帰すると、空燃比制御を再開させるとともに、この空燃比制御の再開時に、リッチステップから先に開始させ、且つ、空燃比制御を制限していた時間が短い方が空燃比制御の再開後に最初に行うリッチステップの実施時間が短くなるようにこの最初に行うリッチステップの実施時間を設定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられたＮＯｘ触媒とを備えるエンジンの制御装置に関する。

従来より、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（つまり、空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、吸蔵したＮＯｘを、排気の空燃比ひいては気筒内の混合気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。

ここで、前記のようなＮＯｘ触媒では、ＮＯｘに加えて排気中のＳＯｘも吸着してしまいいわゆるＳ被毒が生じてしまう。そのため、ＮＯｘ触媒の浄化機能を維持するために、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを離脱させて前記Ｓ被毒を解消する必要がある。

これに対して、例えば特許文献１には、排気通路にＮＯｘ触媒とともに酸素を吸蔵することで発熱する酸素吸蔵剤を設けるとともに、気筒内の混合気の空燃比を所定時間ずつ交互にリッチ（理論空燃比よりもリッチ）とリーン（理論空燃比よりもリーン）とに切り替えるものが開示されている。具体的には、この構成では、気筒内の空燃比をリッチにすることで排気に多量の未燃燃料や一酸化炭素を含有させてＮＯｘ触媒を還元雰囲気に晒しＳＯｘの還元を可能にし、その後気筒内の空燃比をリーンにすることで排気に多量の酸素を含有させて酸素吸蔵剤を発熱させてＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを還元可能な温度に高め、これによりＮＯｘ触媒からＳＯｘを離脱させるようにしている。

特開２０１６−１０９０４１号公報

ここで、前記のようなＳＯｘを還元させてＮＯｘ触媒から離脱させるための制御の実施時には排気性能が悪化するおそれがあるため、この制御の実施を所定の運転領域以外は制限することが考えらえる。しかしながら、この場合には、ＳＯｘの還元処理に必要な時間が長くなるという問題がある。

具体的には、気筒内の混合気の空燃比をリーンにする運転領域へ移行したことに伴ってＳＯｘの還元処理のための制御を中断させた後、ＳＯｘの還元処理を単純に再開させると、空燃比がリーンにされる時間が過剰に長くなること、あるいは、ＮＯｘ触媒の温度が低下することによって、ＳＯｘの還元処理に必要な時間が長くなってしまう。具体的には、混合気の空燃比をリーンにする運転領域での運転後に単純にＳＯｘの還元処理のための制御を再開させて混合気の空燃比をリーンにすると、混合気の空燃比がリーンとされる時間が過剰に長くなってＳＯｘが適切に還元されない時間が生じる。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、より短い時間でＮＯｘ触媒に吸着したＳＯｘを還元処理できるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、排気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中のＮＯｘを吸蔵し、且つ、排気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ときに吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒とを備えるエンジンの制御装置であって、前記気筒内に燃料を供給する燃料供給装置と、前記ＮＯｘ触媒のＳ被毒を解消するために、予め設定された特定運転領域において、予め設定された基本リッチ時間だけ排気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になるように前記燃料供給装置を駆動するリッチステップと、予め設定された基本リーン時間だけ前記排気通路に未燃の燃料が排出され且つ排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように前記燃料供給装置を駆動するリーンステップとを交互に行う空燃比制御を実施する、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記空燃比制御の実施中にエンジンの運転領域が前記特定運転領域から他の領域に移行すると前記空燃比制御を制限し、前記移行後にエンジンの運転領域が再び前記特定運転領域に復帰すると前記空燃比制御を復帰させ、当該空燃比制御の復帰時には、前記両ステップのうち前記リッチステップから先に復帰させるとともに、エンジンの運転領域が前記特定運転領域から他の領域に移行してから前記空燃比制御を制限していた空燃比制御制限時間が短い方が前記空燃比制御の復帰後に最初に行うリッチステップの実施時間が短くなるようにこの最初に行うリッチステップの実施時間を設定することを特徴とするエンジンの制御装置を提供する。

この装置によれば、特定運転領域においてリッチステップとリーンステップとを交互に行う空燃比制御を実施することでＮＯｘ触媒に吸着されているＳＯｘを適切に還元および離脱させて（Ｓ被毒を解消して）ＮＯｘ触媒の浄化性能を高く維持できるとともに、その他の領域（特定運転領域を除く領域）において空燃比制御を停止することで、排ガス性能の悪化、例えば、気筒内の温度が高くなりやすい領域で空燃比制御を実施することによって気筒内の温度が過剰に高くなって煤の生成量が増加することや、気筒内の温度が低い領域で空燃比制御を実施することによる未燃燃料が多量に排出されることを防止できる。

しかも、この装置では、エンジンの運転領域が特定運転領域以外の領域（特定運転領域を除く領域）に移行してから空燃比制御が復帰されるときにリッチステップが先に実施される。そのため、気筒内の混合気ひいては排気の空燃比がリッチステップ時の空燃比よりもリーンとされる時間が過剰に長くなるのを回避でき、空燃比制御の復帰後においてより早期にＮＯｘ触媒からＳＯｘを離脱させることができる。

また、特定領域以外の領域に移行するのに伴って空燃比制御が制限されていた時間が短い方が、空燃比制御の復帰時に最初に行うリッチステップの実施時間が短くなるように、この最初のリッチステップの実施時間が設定されている。そのため、リッチステップの時間と、排気の空燃比がリッチステップ時の空燃比よりもリーンとされる時間との割合を適切にして、空燃比制御の復帰後においてより早期にＮＯｘ触媒からＳＯｘを離脱させることができる。

前記構成において、前記制御手段は、エンジンの運転領域が前記特定運転領域から他の領域に移行してから当該特定運転領域に復帰するまでの時間が予め設定された判定時間未満の状態でエンジンの運転領域が前記特定運転領域に復帰したときは、この特定運転領域への復帰後所定時間だけ前記空燃比制御の制限を継続した後に前記空燃比制御を復帰させるのが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、空燃比制御の復帰時に最初に行うリッチステップの実施時間が他の領域に移行していた時間に応じて過剰に短く設定されて、これにより排気の空燃比が十分にリッチになる前にリーンステップに移行するということを防止できる。

前記構成において、前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられて排気の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタを備え、前記リーンステップ実施時の排気の空燃比は、前記ＰＭフィルタ内で前記微粒子状物質が燃焼可能な空燃比に設定されているのが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、ＮＯｘ触媒に吸着されているＳＯｘの還元処理とＰＭフィルタから微粒子状物質を燃焼除去する処理とを同時に行うことができ、これらを個別に行う場合に比べて未燃の燃料を排気通路に導入せねばならない期間を短く抑えて燃費性能を高めることができる。

前記構成において、エンジン回転数が高い方が、前記基本リッチ時間に対する前記基本リーン時間の割合が小さくなるように設定されているのが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、排気通路の各種装置の熱害を抑制できる。

具体的には、エンジン回転数が高い方が排気の流量が多いために排気通路および排気通路に設けられた各種装置が高温になりやすく、排気の空燃比をリーンにする時間が長い方が排気通路内での酸化反応によって排気が高温になりやすい。従って、前記のように構成すれば、エンジン回転数が高い運転条件において、リーンステップの実施に伴って排気の温度ひいては排気通路や排気通路に設けられた各種装置の温度が過度に高くなるのを抑制できる。

前記構成において、エンジン負荷が高い方が、前記基本リッチ時間に対する前記基本リーン時間の割合が小さくなるように設定されているのが好ましい（請求項５）。

このようにすれば、排気通路の各種装置の熱害を抑制できる。

具体的には、エンジン負荷が高い方が排気通路および排気通路に設けられた各種装置が高温になりやすく、排気の空燃比をリーンにする時間が長い方が、排気通路内での酸化反応によって排気が高温になりやすい。従って、前記のように構成すれば、エンジン負荷が高い運転条件において、排気の空燃比がリーンとされる時間を相対的に短くして排気および排気通路や排気通路に設けられた各種装置が過度に高温になるのを抑制できる。

前記構成において、前記制御手段は、前記空燃比制御の復帰後に最初に行う前記リッチステップの実施時間を、前記基本リッチ時間以下にするのが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、リッチステップの実施時間を適切にすることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの制御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。 エンジンシステムの制御系を示すブロック図である。 パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御の制御マップを示した図である。 リッチステップの実施時間に対するリーンステップの実施時間の割合とエンジン回転数との関係を示した図である。 リッチステップの実施時間に対するリーンステップの実施時間の割合とエンジン負荷との関係を示した図である。 ＤｅＳＯｘ基本実施フラグの設定手順を示したフローチャートである。 ＤｅＳＯｘ制御の制御手順の前半部分を示したフローチャートである。 ＤｅＳＯｘ制御の制御手順の前半部分を示したフローチャートである。 本実施形態に係る制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。 本実施形態に係る制御を実施したときの作用を説明するための図である。 本実施形態に係る制御を実施したときの作用を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置について説明する。

（１）全体構成
図１は、本実施形態のエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム１００の概略構成図である。

エンジンシステム１００は、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に空気（吸気）を導入するための吸気通路２０と、エンジン本体１から外部に排気を排出するための排気通路４０と、第１ターボ過給機５１と、第２ターボ過給機５２とを備えている。このエンジンシステム１００は車両に設けられ、エンジン本体１は車両の駆動源として用いられる。エンジン本体１は、例えば、ディーゼルエンジンであり、図１の紙面に直交する方向に並ぶ４つの気筒２を有する。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。

ピストン５はクランク軸７と連結されており、ピストン５の往復運動に応じてクランク軸７はその中心軸回りに回転する。

シリンダヘッド４には、燃焼室６内（気筒２内）に燃料を噴射するインジェクタ（燃料供給装置）１０と、燃焼室６内の燃料と空気の混合気を昇温するためのグロープラグ１１とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。

図１に示した例では、インジェクタ１０は、燃焼室６の天井面の中央に、燃焼室６を上方から臨むように設けられている。また、グロープラグ１１は、通電されることで発熱する発熱部を先端に有しており、この発熱部が、インジェクタ１０の先端部分の近傍に位置するように燃焼室６の天井面に取り付けられている。例えば、インジェクタ１０は、その先端に複数の噴口を備え、グロープラグ１１は、その発熱部がインジェクタ１０の複数の噴口からの複数の噴霧の間に位置して燃料の噴霧と直接接触しないように、配置されている。

インジェクタ１０は、主としてエンジントルクを得るために実施される噴射であって圧縮上死点付近で燃焼する燃料を燃焼室６内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角側であって燃焼してもその燃焼エネルギーがエンジントルクにほとんど寄与しない時期に燃焼室６内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施できるようになっている。

シリンダヘッド４には、吸気通路２０から供給される空気を各気筒２の燃焼室６に導入するための吸気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁１２と、各気筒２の燃焼室６で生成された排気を排気通路４０に導出するための排気ポートと、排気ポートを開閉する排気弁１３とが設けられている。

吸気通路２０には、上流側から順に、エアクリーナ２１、第１ターボ過給機５１のコンプレッサ５１ａ（以下、適宜、第１コンプレッサ５１ａという）、第２ターボ過給機５２のコンプレッサ５２ａ（以下、適宜、第２コンプレッサ５２ａという）、インタークーラ２２、スロットルバルブ２３、サージタンク２４が設けられている。また、吸気通路２０には、第２コンプレッサ５２ａをバイパスする吸気側バイパス通路２５と、これを開閉する吸気側バイパスバルブ２６とが設けられている。吸気側バイパスバルブ２６は、駆動装置（不図示）によって全閉の状態と全開の状態とに切り替えられる。

排気通路４０には、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ（以下、適宜、第２タービン５２ｂという）、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ（以下、適宜、第１タービン５１ｂという）、第１触媒４３、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ、ＰＭフィルタ）４４、ＤＰＦ４４の下流側の排気通路４０中に尿素を噴射する尿素インジェクタ４５、尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒４６、ＳＣＲ触媒４６から排出された未反応のアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒４７、が設けられている。

ＳＣＲ触媒４６は、尿素インジェクタ４５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中のＮＯｘと反応（還元）させて浄化する。

ＤＰＦ４４は、排気中の微粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集する。ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭは、高温に晒され且つ酸素の供給を受けることで燃焼し、ＤＰＦ４４から除去される。ＰＭが燃焼除去する温度は６００℃程度と比較的高温である。従って、ＰＭを燃焼させてＤＰＦ４４から除去するためには、ＤＰＦ４４の温度を比較的高温にする必要がある。

第１触媒４３は、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４１と、酸化触媒（ＤＯＣ： Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）４２とを含む。

酸化触媒４２は、排気中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）すなわち未燃燃料や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる。ここで、酸化触媒４２で生じるこの酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒４２で酸化反応が生じると排気の温度は高められる。

ＮＯｘ触媒４１は、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気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）、つまり、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気が未燃のＨＣを多量に含む還元雰囲気下において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ）である。第１触媒４３は、例えば、ＤＯＣの触媒材層の表面に、ＮＳＣの触媒材がコーティングされることで形成されている。

なお、本実施形態では、排気通路に別途空気や燃料を供給する装置が設けられておらず、排気の空燃比と燃焼室６内の混合気の空燃比とは対応する。つまり、燃焼室６内の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに排気の空燃比もリーンとなり、燃焼室６内の混合気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）のときに排気の空燃比も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）になる。

ここで、ＮＯｘ触媒４１には、ＮＯｘに加えてＳＯｘも吸蔵（吸着）される。具体的には、ＮＯｘ触媒４１には、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において排気中のＳＯｘが吸蔵される。ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘは、排気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。

ＳＣＲ触媒４６とＮＯｘ触媒４１とは、いずれもＮＯｘを浄化可能であるが、これらは浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）が高くなる温度が互いに異なっており、ＳＣＲ触媒４６のＮＯｘ浄化率（ＮＯｘ吸蔵率）は排気の温度が比較的高温のときに高くなり、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ浄化率は排気の温度が比較的低温のときに高くなる。

排気通路４０には、第２タービン５２ｂをバイパスする排気側バイパス通路４８と、これを開閉する排気側バイパスバルブ４９と、第１タービン５１ｂをバイパスするウエストゲート通路５３と、これを開閉するウエストゲートバルブ５４とが設けられている。これら排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４とは、それぞれ、駆動装置（不図示）によって全閉と全開の状態に切り替えられるとともに、これらの間の任意の開度に変更される。

本実施形態によるエンジンシステム１００は、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ装置５５を有する。ＥＧＲ装置５５は、排気通路４０のうち排気側バイパス通路４９の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうちスロットルバルブ２３とサージタンク２４との間の部分とを接続するＥＧＲ通路５６と、これを開閉する第１ＥＧＲバルブ５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラー５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラー５８をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路５９と、これを開閉する第２ＥＧＲバルブ６０とを有する。

（２）制御系
図２を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。本実施形態のエンジンシステム１００は、主として、車両に搭載されたＰＣＭ（パワートレイン制御モジュール）２００によって制御される。ＰＣＭ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御手段に相当する。

ＰＣＭ２００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＰＣＭ２００は、クランク軸７の回転数つまりエンジン回転数を検出する回転数センサＳＮ１、エアクリーナ２１付近に設けられて吸気通路２０を流通する新気（空気）の量である吸入空気量を検出するエアフローセンサＳＮ２、サージタンク２４に設けられてターボ過給機５１、５２によって過給された後のサージタンク２４内の吸気の圧力つまり過給圧を検出する吸気圧センサＳＮ３、排気通路４０のうち第１ターボ過給機５１と第１触媒４３との間の部分の酸素濃度を検出する排気Ｏ２センサＳＮ４等と電気的に接続されており、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ４からの入力信号を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ５や、車速を検出する車速センサＳＮ６等が設けられており、これらのセンサＳＮ５、ＳＮ６による検出信号もＰＣＭ２００に入力される。ＰＣＭ２００は、各センサ（ＳＮ１〜ＳＮ６等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行して、インジェクタ１０等を制御する。

（２−１）通常制御
後述するＤｅＮＯｘ制御、ＤｅＳＯｘ制御およびＤＰＦ再生制御（フィルタ再生制御）を実施しない通常運転時に実施する通常制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比（以下、単に、混合気の空燃比という場合がある）が理論空燃比よりもリーン（λ＞１、例えばλ＝１．７程度）にされる。例えば、通常制御では、混合気の空気過剰率λはλ＝１．７程度とされる。また、通常制御では、ポスト噴射は停止されてメイン噴射のみが実施される。また、通常制御では、グロープラグ１１の作動は停止される。また、通常制御では、第１ＥＧＲバルブ５７、第２ＥＧＲバルブ６０、吸気側バイパスバルブ２６、排気側バイパスバルブ４９、ウエストゲートバルブ５４は、それぞれ、エンジン本体１の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、ＥＧＲ率および過給圧がそれぞれ適切な値になるように制御される。

（２−２）ＤｅＮＯｘ制御
ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＮＯｘという）を還元ＮＯｘ触媒４１から放出（離脱）させるための制御であるＤｅＮＯｘ制御について説明する。

前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、排気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、吸蔵ＮＯｘが還元される。従って、本実施形態では、吸蔵ＮＯｘを還元するために、燃焼室６内の混合気の空燃比を通常運転時よりも低減させる必要がある。

混合気の空燃比を低減する一つの方法として、燃焼室６に導入される新気（空気）の量を少なくすることが考えられる。しかし、新気の量を単純に少なくするとエンジントルクを適切に得ることができないおそれがある。特に、加速時に新気の量が低減されると加速性が悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態では、新気の量を低減させることなく、あるいは、新気の量の低減量を少なく抑えつつ、混合気の空燃比を低減させるべく、ポスト噴射を実施する。つまり、ＰＣＭ２００は、インジェクタ１０にメイン噴射に加えてポスト噴射を実施させることで排気の空燃比を低減する。例えば、ＤｅＮＯｘ制御では、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝０．９４〜１．０６程度にする。

本実施形態では、このように吸蔵ＮＯｘを還元するためにポスト噴射を実施するＤｅＮＯｘ制御を、図３に示す第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでのみ実施する。第１領域Ｒ１は、エンジン回転数が予め設定された第１基準回転数Ｎ１以上且つ予め設定された第２基準回転数Ｎ２以下で、エンジン負荷が予め設定された第１基準負荷Ｔｑ１以上且つ予め設定された第２基準負荷Ｔｑ２以下の領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が予め設定された第３基準負荷Ｔｑ３以上となる領域である。

また、ＰＣＭ２００は、第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。ポスト噴射の噴射タイミングは予め設定されており、例えば、膨張行程の前半であって、圧縮上死点後３０〜７０°ＣＡの間の時期に設定されている。本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進するためにグロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。また、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、第１ＥＧＲバルブ６０は全閉とされ、第２ＥＧＲバルブ５７は開弁されるもののその開度が通常運転時よりも小さくされる。

一方、ＰＣＭ２００は、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。また、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するのを回避するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。

前記のように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでＤｅＮＯｘ制御の制御内容を変更しているのは、次の理由による。

エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷は比較的高いがエンジン回転数が低い領域では、排気の温度が低いことに伴ってＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元できる温度よりも低くなりやすい。そこで、本実施形態では、この領域ではＤｅＮＯｘ制御を停止する。

また、前記のようにＤｅＮＯｘ制御ではポスト噴射を実施するが、ポスト噴射された燃料が燃焼せずにそのまま排気通路４０に排出されると、この未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するおそれがある。そのため、ポスト噴射された燃料は燃焼室６内で燃焼させるのが好ましい。しかしながら、エンジン負荷が高い、あるいは、エンジン負荷は比較的低いがエンジン回転数が高い領域では、燃焼室６内の温度が高いこと、あるいは、１クランク角度あたりの時間が短いことに伴って、燃焼室６内のガスが排気されるまでの間にポスト噴射された燃料と空気とを十分に混合させることが難しく、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で十分に燃焼させることができないおそれがある。また、前記混合が不十分でることによって煤が増大するおそれがある。従って、このような領域では基本的にＤｅＮＯｘ制御を停止する。

ただし、エンジン負荷が非常に高い第２領域Ｒ２では、メイン噴射の噴射量（以下、適宜、メイン噴射量という）が多いことに伴って通常運転時であっても混合気の空燃比が小さく抑えられる。そのため、第２領域Ｒ２では、吸蔵ＮＯｘを還元するために必要なポスト噴射の噴射量（以下、適宜、ポスト噴射量という）を小さくして、未燃燃料が排気通路４０に排出されることによる前記影響を小さく抑えることができる。

そこで、本実施形態では、エンジン負荷およびエンジン回転数のいずれもが低すぎず且つ高すぎない第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施し、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させないパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。なお、第２領域Ｒ２は、排気の温度が十分に高くＤＯＣ触媒４２が十分に活性化する領域である。そのため、排気通路４０に排出された未燃燃料はこのＤＯＣ触媒４２によって浄化される。また、このように、中回転中負荷域でのみＤｅＮＯｘ制御を許可することで、ＤｅＮＯｘ制御実施時のポスト噴射の燃焼安定性を確保して排気性能の悪化を抑制することができる。

アクティブＤｅＮＯｘ制御およびパッシブＤｅＮＯｘ制御は、それぞれ、ＳＣＲ触媒４６の温度が所定の温度未満、ＮＯｘ触媒４１の温度が所定の温度以上、かつ、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵しているＮＯｘ量であるＮＯｘ吸蔵量が所定量以上であると、実施が許可される。ただし、前記のように、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているときにのみ実施され、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、エンジン本体１が第２領域Ｒ２で運転されているときにのみ実施される。また、本実施形態では、実施が許可されるＮＯｘ吸蔵量の最小値は、パッシブＤｅＮＯｘ制御の方がアクティブＤｅＮＯｘ制御よりも小さい値に設定されている。

（２−３）ＤＰＦ再生制御
本実施形態では、ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを除去してＤＰＦ４４の浄化能力を再生するための制御であるＤＰＦ再生制御を実施する。

ＤＰＦ再生制御は、酸化触媒４２が所定の温度となり酸化反応が可能となり、且つ、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭの量（以下、単に、ＰＭ堆積量という）が予め設定された再生開始量以上になると、ＰＭ堆積量が再生開始量よりも小さい値に設定された再生終了量以下になると終了される。ＰＭ堆積量は、例えば、ＤＰＦ４４の上流側および下流側に設けられた圧力センサから算出されるＤＰＦ４４の前後差圧（ＤＰＦ４４よりも上流側の圧力と下流側の圧力との差）等から算出される。

ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭは、高温下で燃焼させることでＤＰＦ４４から除去することができる。これに対して、ＤＰＦ４４の上流側に設けられた第１触媒４３に含まれる酸化触媒４２においてＨＣ等つまり未燃の燃料を酸化反応させれば、ＤＰＦ４４に流入する排気の温度を高めることができる。

そこで、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御として、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつポスト噴射を行って、酸化触媒４２に空気と未燃燃料とを流入させてこれらを酸化触媒４２で酸化させる制御を実施する。具体的には、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。例えば、ＤＰＦ再生制御では、混合気および排気の空気過剰率λがλ＝１．２〜１．４程度とされる。

また、ＤＰＦ再生制御では、未燃燃料がＥＧＲ通路５６およびＥＧＲクーラー５８に流入してこれらが閉塞されるのを回避するべく第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉とする。また、ＤＰＦ再生制御では、ポスト噴射を燃焼させる必要がないためグロープラグ１１への通電は停止する。

（２−４）ＤｅＳＯｘ制御
ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＳＯｘという）を還元して除去するための制御であるＤｅＳＯｘ制御（空燃比制御）について次に説明する。

前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、排気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、吸蔵ＳＯｘが還元される。これに伴い、ＤｅＳＯｘ制御でも、混合気の空燃比を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）にするべく、メイン噴射に加えてポスト噴射を実施する。

ただし、ＳＯｘはＮＯｘに比べて結合力が強いため、吸蔵ＳＯｘを還元するためには、ＤｅＮＯｘ制御時よりもＮＯｘ触媒４１の温度ひいてはこれを通過する排気の温度をより高温（６００℃程度）にする必要がある。これに対して、前記のように、酸化触媒４２において未燃の燃料を酸化反応させれば第１触媒４３ひいてはＮＯｘ触媒４１を通過する排気の温度を高めることができる。

そこで、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御として、ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射を行って排気の空燃比を通常運転時よりもリッチにして理論空燃比近傍あるいはこれよりも小さくする（以下、適宜、単にリッチにするという）リッチステップと、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつ（以下、適宜、単にリーンにするという）ポスト噴射を行って酸化触媒４２に空気と未燃の燃料とを供給してこれらを酸化触媒４２で酸化させるリーンステップとを、交互に実施する。

本実施形態では、基本的な１サイクルの時間、つまり、リッチステップ１回の実施時間とリーンステップ１回の実施時間とを合わせた基本的な（後述するようなＤｅＳＯｘ制御の中断時および第１領域Ｒ１への復帰時を除く条件での）時間が予め設定されるとともに（例えば、６０〜８０秒）、リッチステップの実施時間に対するリーンステップの実施時間の割合が予め設定されている。本実施形態では、この割合が、図４に示すようにエンジン回転数が低いほど大きくなるように、また、図５に示すようにエンジン負荷が低いほど大きくなるように設定されている。そして、これに伴い、リッチステップ１回の基本的な実施時間である基本リッチ時間と、リーンステップ１回の基本的な実施時間である基本リーン時間とが決められている。

リッチステップでは、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミング（膨張行程の前半であって、例えば、圧縮上死点後３０〜７０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。そして、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λを１．０程度として混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍にする。例えば、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝０．９４〜１．０６程度とする。なお、リッチステップでは、ＰＣＭ２００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、第１ＥＧＲバルブ５７を全閉にする一方、第２ＥＧＲバルブ６０を開弁させるもののその開度を通常運転時よりも小さくする。また、リッチステップでは、ＰＣＭ２００は、スロットルバルブ２３、排気側バイパスバルブ４９およびウエストゲートバルブ５４を、それぞれ、吸入空気量が通常運転時よりも減少する方向に制御する。

一方、リーンステップでは、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。そして、混合気および排気の空気過剰率λを１以上として混合気および排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする。例えば、リーンステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ＝１．２〜１．４程度とする。また、リーンステップでは、未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー等が閉塞するのを防止するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。

このようにＤｅＳＯｘ制御では燃焼室６内の混合気の空燃比をリーンにする必要がある。そのため、エンジン負荷が高く混合気の空燃比を十分にリーンにできない第２領域ではＤｅＳＯｘ制御を実施するのは難しい。一方、前記のように、ポスト噴射を燃焼させる制御は第１領域Ｒ１で行われるのが好ましい。そこで、本実施形態では、第１領域（特定運転領域）Ｒ１でエンジン本体１が運転されているときにのみＤｅＳＯｘ制御を実施する。

ＰＣＭ２００は、次のようにポスト噴射量を算出する。まず、ＰＣＭ２００は、第１触媒４３（ＮＯｘ触媒４１）の上流側に設けられた排気Ｏ２センサＳＮ４によって検出された排気の酸素濃度と、エアフロセンサＳＮ２によって検出された吸入空気量と、燃焼室６に導入されるＥＧＲガスの量とに基づいて燃焼室６内の酸素濃度（燃焼前の酸素濃度）を推定する。そして、推定した燃焼室６内の酸素濃度つまり吸気の酸素濃度に基づいてポスト噴射量の基本的な値を算出する。なお、ＥＧＲガスの量はエンジンの運転状態やＥＧＲバルブ５７、６０の前後差圧等から推定される。次に、ＰＣＭ２００は、この基本的なポスト噴射量を、排気Ｏ２センサＳＮ４によって検出された排気の酸素濃度とメイン噴射の量等に基づいてフィードバック補正する。つまり、ＰＣＭ２００は、検出された排気の酸素濃度に対応する排気の空燃比が目標の空燃比となるようにポスト噴射量をフィードバック制御し、これにより排気の空燃比を適切な値にする。

ここで、前記のように、燃焼室６内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし且つポスト噴射をその燃料を燃焼させることなく実施すれば、ＰＭを燃焼除去することができるため、リーンステップの実施時にＰＭの燃焼除去が可能となる。そして、本実施形態では、リーンステップの実施時にＰＭの燃焼除去が可能となるように、リーンステップにおける混合気の空燃比を、前記のように、ＤＰＦ再生制御時の空燃比と同じ値となるように（空気過剰率λがλ＝１．２〜１．４となるように）している。

（２−５）制御の流れ
（ｉ）ＤｅＳＯｘ基本フラグ
図６のフローチャートを用いてＤｅＳＯｘ基本フラグの設定手順について説明する。

ＤｅＳＯｘ基本フラグは、ＤｅＳＯｘ制御を実施する基本的な条件が成立すると１とされ、ＤｅＳＯｘ制御を停止する基本的な条件が成立すると０とされるフラグである。

まず、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１１にて、ＳＯｘ吸蔵量が予め設定された第１ＳＯｘ吸蔵量以上であるか否かを判定する。第１ＳＯｘ吸蔵量は、ＤｅＳＯｘ制御をする必要がないＳＯｘ吸蔵量の最大値であり、０付近の値に設定されている。

ステップＳ１１の判定がＮＯであって、ＳＯｘ吸蔵量が第１ＳＯｘ吸蔵量未満であれば、ＤｅＳＯｘ制御を実施する必要がないので、ステップＳ２２に進みＤｅＳＯｘ基本フラグを０に設定する。

一方、ステップＳ１１の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１２に進み、ＰＣＭ２００は、ＤＰＦ再生制御実施フラグが１であるか否かを判定する。ＤＰＦ再生制御実施フラグは、ＤＰＦ再生制御が実施されているか否かを表すフラグであり、ＤＰＦ再生制御の実施時に１となりそれ以外で０となる。ＤＰＦ再生制御実施フラグは、前記のように、酸化触媒４２が所定の温度となり、且つ、ＰＭ堆積量が再生開始量以上になると、１に設定され、その後ＰＣＭ堆積量が再生終了量以下になると０とされる。

ステップＳ１２の判定がＮＯのときは、ステップＳ２２に進みＤｅＳＯｘ基本フラグを０に設定する。一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１３に進み、ＰＣＭ２００は、ＰＭ堆積量が予め設定されたＤｅＳＯｘ開始堆積量以下であるか否かを判定する。ＤｅＳＯｘ開始堆積量は、前記の再生開始量よりも小さい値に設定されている。例えば、ＤｅＳＯｘ開始許可量は再生開始量のおよそ半分の値に設定されている。

ステップＳ１３の判定がＮＯのときは、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２１に進み、ＤｅＳＯｘ基本フラグの値を現在の値に維持する。一方、ステップＳ１３の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１４に進み、ＰＣＭ２００は、ＳＯｘ吸蔵量が予め設定された第２ＳＯｘ吸蔵量以上であるか否かを判定する。第２ＳＯｘ吸蔵量はＤｅＳＯｘ制御を開始すべきＳＯｘ吸蔵量の最小値であり、例えば、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵可能なＳＯｘ量よりもわずかに小さい値に設定されている。

ステップＳ１４の判定がＮＯのときは、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２１に進み、ＤｅＳＯｘ基本フラグの値を現在の値に維持する。一方、ステップＳ１４の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１５に進み、ＰＣＭ２００は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているか否かを判定する。

ステップＳ１５の判定がＮＯのときは、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２１に進み、ＤｅＳＯｘ基本フラグの値を現在の値に維持する。一方、ステップＳ１５の判定がＹＥＳのときは、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１６に進み、ＤｅＳＯｘ基本フラグを１に設定する。

このように、ＳＯｘ吸蔵量が第２ＳＯｘ吸蔵量および第１ＳＯｘ吸蔵量以上であり、ＤＰＦ再生実施フラグが１であり、ＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量以下であり、第１領域Ｒ１でエンジン本体１が運転されていると、ＤｅＳＯｘ基本フラグは１となる。そして、ＳＯｘ吸蔵量が第１ＳＯｘ吸蔵量未満に低下する、あるいは、ＤＰＦ再生実施フラグが０になると、ＤｅＳＯｘ基本フラグは０となる。

（ｉｉ）ＤｅＳＯｘ制御の制御手順
図７および図８のフローチャートを用いてＤｅＳＯｘ制御の制御手順について説明する。

ＰＣＭ２００は、まず、ステップＳ３１にてＤｅＳＯｘ基本フラグが０から１に変化したか否かを判定する。そして、この判定がＹＥＳになると、ステップＳ３２に進み、ＰＣＭ２００はＤｅＳＯｘ制御を開始する。なお、図６に示したように、ＤｅＳＯｘ基本フラグが０から１に変化した時点においてエンジンは第１領域Ｒ１で運転されている状態にある。

本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御の開始時において、まず、リッチステップを開始するようになっており、ＰＣＭ２００は、噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施して、混合気および排気の空燃比をリッチにする。

ステップＳ３２の後はステップＳ３３に進み、ＰＣＭ２００は、エンジンが第１領域Ｒ１で運転されているか否か、つまりＤｅＳＯｘ制御の開始後にエンジンの運転領域が第１領域Ｒ１から外れて他の領域に移行したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ３７に進む。一方、この判定がＮＯの場合はステップＳ３４に進む。

ステップＳ３７では、ＰＣＭ２００は、直前に実施したリッチステップの実施時間であるリッチ継続時間が基本リッチ時間以上である、あるいは、直前に実施したリーンステップの実施時間であるリーン継続時間が基本リーン時間以上であるか否かを判定する。つまり、一方のステップの継続時間が予め設定された所定の時間以上となったか否かを判定する。この判定がＹＥＳであれば、ＰＣＭ２００は、ステップ３９に進み、リッチステップとリーンステップとを切り替える。一方、この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３８に進み、現在のステップを維持する。ステップＳ３８またはステップＳ３９の後は、ステップＳ４０に進む。このようにして、エンジンが継続して第１領域Ｒ１で運転されている場合は、リッチステップとリーンステップとがそれぞれ基本リッチ時間および基本リーン時間ずつ交互に実施される。

ステップＳ４０では、ＰＣＭ２００は、ＤｅＳＯｘ基本フラグが１か否かを判定し、この判定がＹＥＳであればステップＳ３３に戻る。一方、ステップＳ４０の判定がＮＯであればそのまま処理を終了する（ステップＳ３１に戻る）。つまり、ＤｅＳＯｘ制御は終了となる。

ステップＳ３３の判定がＮＯの場合に進むステップＳ３４では、ＰＣＭ２００は、ＤｅＳＯｘ制御を中断する（ＤｅＳＯｘ制御が停止中のときはその停止を維持する）。本実施形態では、前記のように、ＤｅＳＯｘ制御はＤＰＦ再生制御の実施中に実施される。そのため、ＤｅＳＯｘ制御が中断されるとＤＰＦ再生制御に切り替わり、混合気の空燃比がリーンにされるとともにポスト噴射のタイミングがその燃料が燃焼しないタイミングとされる。ただし、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御とＤｅＳＯｘ制御のリーンステップの制御内容は同じであるため、リーンステップ実施時にこれが中断されたときは、具体的な制御内容は変化しない。ステップＳ３４の後はステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、ＰＣＭ２００は、第１領域Ｒ１に復帰したか否かを判定する。この判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００はステップＳ３４に戻る。つまり、ステップＳ３５の判定がＹＥＳとなって第１領域Ｒ１に復帰するまで、ステップＳ３４が実施されてＤｅＳＯｘ制御が中断される。そして、ステップＳ３５の判定がＹＥＳになると、ステップＳ４２に進み、ステップＳ４２〜ステップＳ５０を実施する。

図８は、ステップＳ４２からステップＳ４５までの制御の流れを示したフローチャートである。

ステップＳ４２では、ＰＣＭ２００は、他領域つまり第１領域Ｒ１以外の運転領域に滞在した時間である他領域滞在時間（第１領域Ｒ１から他の領域に移行してから第１領域Ｒ１に復帰するまでの時間）が予め設定された基準滞在時間（判定時間）以上であるか否かを判定する。この基準滞在時間は、基本リーン時間よりも短い時間に設定されており、例えば、５〜１０秒程度に設定されている。

ステップＳ４２の判定がＹＥＳであって、他領域滞在時間が基準滞在時間以上の場合は、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、ＰＣＭ２００は、他領域滞在時間を中断時間として設定する。ステップＳ４６の後は、ステップＳ４７に進む。

ステップＳ４７では、ＰＣＭ２００は、中断時間に基づいて目標リッチ時間を設定する。

目標リッチ時間は、基本リッチ時間を上限として、中断時間が短い方が短い値になるように設定される。本実施形態では、前記のように現在のエンジン本体１のエンジン回転数とエンジン負荷とから決まる基本リッチ時間に対する基本リーン時間の割合と、中断時間とに基づいて、目標リッチ時間が設定される。具体的には、目標リッチ時間に対する領域滞在時間の割合が、基本リッチ時間に対する基本リーン時間の割合と一致するように、目標リッチ時間が設定され、これにより、同じ運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷）において中断時間が短い方が目標リッチ時間が短い値とされる。ステップＳ４７の後は、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ４８では、ＰＣＭ２００は、リッチステップを実施して、ＤｅＳＯｘ制御を再開（復帰）する。ステップＳ４８の後はステップＳ４９に進む。ステップＳ４９では、直前に実施したリッチステップの継続時間であるリッチ継続時間が、ステップＳ４７で設定した目標リッチ時間以上か否かを判定する。この判定がＮＯであってリッチステップがまだ目標リッチ時間だけ実施されていないときは、ステップＳ４８に戻る。このようにして、ＰＣＭ２００は、リッチ継続時間が目標リッチ時間以上となるまでリッチステップを継続する。

そして、ステップＳ４９の判定がＹＥＳになると、ＰＣＭ２００は、ステップＳ５０に進み、リーンステップに切り替える。ステップＳ５０の後は、図７に示すステップＳ３７に進む。そして、通常のＤｅＳＯｘ制御（リッチステップとリーンステップとを基本リッチ時間および基本リーン時間ずつ実施する制御）に戻る。

一方、ステップＳ４２の判定がＮＯであって、他領域滞在時間が基準滞在時間未満の場合は、ＰＣＭ２００はステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、ＰＣＭ２００は、ＤｅＳＯｘ制御の中断を継続する。本実施形態では、前記のようにＤＰＦ再生制御が継続される。

ステップＳ４３の次はステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、ＰＣＭ２００は、第１領域Ｒ１に復帰してからの時間（Ｒ１への復帰時間）が所定時間以上となったか否かを判定する。ステップＳ４４の判定がＮＯの場合は、ステップＳ４３に戻りＰＣＭ２００はＤｅＳＯｘ制御の中断を継続する。

このように、第１領域Ｒ１に復帰した場合であっても、第１領域Ｒ１に滞在していた時間（他領域滞在時間）が基準滞在時間未満の場合は、第１領域Ｒ１に復帰してからの時間が所定時間以上となるまでＤｅＳＯｘ制御の中断を継続する。本実施形態では、所定時間は、基準滞在時間から他領域滞在時間を引いた値に設定されるようになっており、エンジンの運転領域が第１領域Ｒ１から他の領域に移行した後、少なくとも基準滞在時間が経過するまではＤｅＳＯｘ制御が中断されることになる。なお、所定時間は、別途、予め設定された一定値等に設定されてもよい。

ステップＳ４４の判定がＹＥＳとなった後は、ステップＳ４５に進み、ＰＣＭ２００は、他領域滞在時間（第１領域Ｒ１に滞在していた時間）と所定時間（第１領域Ｒ１に復帰してからＤｅＳＯｘ制御の中断を継続していた時間）とを合わせた時間を中断時間として算出する。ステップＳ４５の後はステップＳ４７に進む。本実施形態では、前記のように、ステップＳ４５において、中断時間の値は基準滞在時間の値と同じとされる。

ステップＳ４７では、前記のように中断時間に基づいて目標リッチ時間を設定する。

このように、本実施形態では、第１領域Ｒ１に復帰した場合において、他領域滞在時間が基準滞在時間以上の場合は、他領域滞在時間に応じて目標リッチ時間を設定し、他領域滞在時間が基準時間未満の場合は、この他領域滞在時間と所定時間とを合わせた時間に応じて目標リッチ時間を設定する。ただし、他領域滞在時間中であっても前記の所定時間中であってもＤｅＳＯｘ制御が中断されて混合気および排気の空燃比はリーンとされている。従って、前記のいずれの場合であっても、ＤｅＳＯｘ制御が中断されていた時間であって混合気の空燃比がリーンとされていた時間に応じて目標リッチ時間が設定されることになる。

図９は、前記の制御を実施したときの各種パラメータの時間変化を模式的に表したものである。

図９では時刻ｔ１まで混合気（および排気）の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされる通常運転が実施されて、時刻ｔ１にてＤＰＦ再生フラグが０から１に切り替わる場合を例示している。また、図９における第１領域運転フラグは、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているときを１とし、その他の領域でエンジン本体１が運転されているときを０として表したものである。

時刻ｔ１でＤＰＦ再生フラグが０から１に切り替わると、混合気の空燃比がリーンとされつつポスト噴射が実施される。これにより、ＰＭ堆積量が低減されていく。時刻ｔ２でＰＭ堆積量がＤｅＳＯｘ開始堆積量まで低下すると、ＤｅＳＯｘ基本フラグは１となる。これに伴いＤｅＳＯｘ制御が開始される。具体的には、時刻ｔ２以後、排気の空燃比がリッチにされ且つポスト噴射が行われるリッチステップと、排気の空燃比がリーンにされるとともにポスト噴射が行われるリーンステップとが交互に実施される。そして、主としてリッチステップの実施時に吸蔵ＳＯｘが離脱されてＳＯｘ吸蔵量が低下し、主としてリーンステップの実施時にＰＭが燃焼除去されてＰＭ堆積量が低減する。

ここで、時刻ｔ３で開始されたリッチステップの途中の時刻ｔ４においてエンジン本体１の運転領域が第１領域Ｒ１以外の領域に移行する（例えば、エンジンの運転領域が、図３の矢印Ｙ１のように変化する）と、時刻ｔ４において、ＤｅＳＯｘ制御が中断されてＤＰＦ再生制御に移行し、これに伴って排気の空燃比はリーンとされる。

その後、時刻ｔ５において、エンジン本体１の運転領域が第１領域Ｒ１に復帰する（例えば、エンジンの運転領域が、図３の矢印Ｙ２のように変化する）。図９の例では、他領域滞在時間である時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間△ｔ２が基準滞在時間以上である。そのため、時刻ｔ５では第１領域Ｒ１への復帰に伴ってＤｅＳＯｘ制御再開される。このとき、まず、リッチステップが行われ、排気の空燃比はリッチとされる。そして、その後、時刻ｔ６までリッチステップが継続される。

ここで、前記のように、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間であって第１領域Ｒ１への復帰後のリッチステップの継続時間△ｔ３は、他領域滞在時間△ｔ２に基づいて設定される。そのため、図例では、他領域滞在時間△ｔ２が比較的短いことに対応して、リッチステップ継続時間△ｔ３も短くされる。

時刻ｔ６にて第１領域Ｒ１への復帰後の最初のリッチステップが終了すると再び通常の（基本リーン時間および基本リッチ時間ずつ継続される）リーンステップとリッチステップとが繰り返される。

また、図９の例では、時刻ｔ８においてリーンステップの実施途中に再びエンジン本体１の運転領域が第１領域Ｒ１から外れ、時刻ｔ９にて第１領域Ｒ１に復帰する。ただし、このときの他領域滞在時間△ｔ４は基本リッチ時間△ｔ１よりも長い。そのため、時刻ｔ９にてリッチステップが再開されたときのリッチステップの継続時間△ｔ５は、基本リッチ時間△ｔ１と同じとされる。

なお、図９の例では、時刻ｔ９からのリッチステップの実施によって時刻ｔ１０にてＳＯｘ吸蔵量が第１ＳＯｘ吸蔵量未満に低下したことに伴い、時刻ｔ１０にてＤｅＳＯｘ基本フラグが０となってＤｅＳＯｘ制御が停止される。一方、図９の例では、時刻ｔ１０においてＰＭ堆積量が再生終了量以下に低下していないことに伴い、時刻ｔ１１までＤＰＦ再生制御が実施される。そして、ＰＭ堆積量が再生終了量以下に低下した時刻ｔ１１にてＤＰＦ再生フラグが０とされてＤＰＦ再生制御が停止され、通常制御に復帰する。

（３）作用等
以上のように、本実施形態では、エンジンの運転領域が第１領域Ｒ１以外の領域に移行してから第１領域Ｒ１に復帰してＤｅＳＯｘ制御が再開される際にリッチステップを先に開始させている。そのため、排気の空燃比がリーンとされる時間が過剰に長くなるのを回避することができる。

図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、ＤｅＳＯｘ制御実施時における第１領域運転フラグと排気の空燃比の時間変化を模式的に示した図である。図１０において上から２番目の実線で示した排気の空燃比は本実施形態における排気の空燃比である。一方、この図において一番下の破線で示した排気の空燃比は、比較例であってＤｅＳＯｘ制御の再開時にリーンステップを先に開始させたときの空燃比である。

図１０に示すように、時刻ｔ１０でエンジン本体１の運転領域が第１領域Ｒ１から外れて排気の空燃比がリーンとされた後、時刻ｔ１１で第１領域Ｒ１に復帰すると、時刻ｔ１１からＤｅＳＯｘ制御が再開されるが、このときに、破線で示したようにリーンステップを先に再開させると、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２でリーンステップが終了するまでの長い時間、排気の空燃比がリーンとされる。そのため、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２までの間、吸蔵ＳＯｘを十分に還元させることができず、吸蔵ＳＯｘの還元にかかる時間が長くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、第１領域Ｒ１に復帰したときにリッチステップを先に再開させているため、時刻ｔ１１から吸蔵ＳＯｘの還元が可能となり吸蔵ＳＯｘの還元にかかる時間を短く抑えることができる。

また、本実施形態では、通常リッチ時間を上限として、ＤｅＳＯｘ制御の再開時に最初に行うリッチステップの実施時間を、ＤｅＳＯｘ制御が中断されていた時間が短い方が短くなるように設定している。そのため、ＤｅＳＯｘ制御が中断されて混合気および排気の空燃比がリーンとされていた時間に合わせて、ＤｅＳＯｘ再開時のリッチステップの時間を適切に短くすることができる。そのため、リッチステップの時間が長くなってＮＯｘ触媒の温度が過度に低下するのを回避し、この温度低下に伴ってＳＯｘの還元処理にかかる時間を長くなるのを抑制できる。

図１１を用いて具体的に説明する。図１１は、図１０と同様に、第１領域運転フラグと排気の空燃比の時間変化（実線：本実施形態に係る排気の空燃比、破線：比較例に係る排気の空燃比）を模式的に示した図である。なお、この図の比較例は、本実施形態と同様に第１領域Ｒ１への復帰時にリッチステップを先に開始させる一方、このときのリッチステップの継続時間を基本リッチ時間とした例である。

図１１に示すように、リッチステップの実行途中に時刻ｔ２０でエンジン本体１の運転領域が第１領域Ｒ１から外れ、その後、時刻ｔ２０からの経過時間が比較的短い時刻ｔ２１にて第１領域Ｒ１に復帰してＤｅＳＯｘ制御が再開されたときに、比較例のようにリッチステップを基本リッチ時間△ｔ１だけ実施してしまうと、排気の空燃比がリーンとされていた時間に対してリッチにされていた時間が過度に長くなる。そのため、この場合には、酸化触媒４２での酸化反応による排気の昇温効果を適切に得ることができず、排気およびＮＯｘ触媒４１の温度が大きく低下してしまう。そして、これに伴い、吸蔵ＳＯｘを十分に還元できず、吸蔵ＳＯｘの還元にかかる時間が長くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、時刻ｔ２１から実施するリッチステップの継続時間△１０を、排気の空燃比がリーンとされていた時間に対応した短い時間に抑えて、早期にリーンステップを開始させることができる。そのため、酸化触媒４２において適切に酸化反応を生じさせてより早期に排気を昇温させることができ、排気およびＮＯｘ触媒４１の温度低下を抑制できる。従って、吸蔵ＳＯｘの還元にかかる時間を短くすることができる。

また、本実施形態では、他領域滞在時間が基準滞在時間未満と短い場合には、第１領域Ｒ１に復帰してもＤｅＳＯｘ制御を中断させて、第１領域Ｒ１に復帰してからの時間が所定時間以上になった後にＤｅＳＯｘ制御を再開させている。そのため、短い他領域滞在時間に合わせてＤｅＳＯｘ制御再開時の最初のリッチステップの実施時間が過剰に短くなるのを抑制することができ、排気の空燃比が十分にリッチになる前にリーンステップが開始されるのを防止することができる。

特に、本実施形態では、前記のように、ポスト噴射量を、検出された排気の酸素濃度に対応する排気の空燃比が目標の空燃比となるようにフィードバック制御している。そのため、リッチステップを再開させても、排気の空燃比をすぐさま十分にリッチにすることができないおそれあり、前記のように、リッチステップの実施時間が短いと排気の空燃比が比較的リーンとされる時間が過剰に長くなってＮＯｘ触媒４１の温度が低くなってしまうおそれがある。従って、前記のように他領域滞在時間が基準滞在時間未満の場合において第１領域Ｒ１に復帰してからの時間が判定時間以上になった後にＤｅＳＯｘ制御を再開させれば、リッチステップの時間を確保して排気の空燃比を十分にリッチにして、その後で排気の空燃比を適切にリーンにすることができる。

（４）変形例
ここで、前記実施形態では、ＤＰＦ再生制御の実施時にＤｅＳＯｘ制御を実施する場合について説明したが、ＤＰＦ再生制御が実施中であるか否かに関わらずＤｅＳＯｘ制御を実施するように構成してもよい。ただし、前記のように、ＤｅＳＯｘ制御のリーンステップ時における排気の空燃比をＰＭを燃焼除去可能な空燃比として、吸蔵ＳＯｘの還元とＰＭの燃焼除去とを同時に行うようにすれば、効率よくＮＯｘ触媒４１およびＤＰＦ４４の浄化性能を高める（回復させる）ことができる。なお、ＤＰＦ再生制御の実施状態によらずＤｅＳＯｘ制御を実施させるようにした場合には、ＤｅＳＯｘ制御の中断に伴って通常制御が実施される。そして、ステップＳ４８では通常制御の実施によって空燃比がリーンとされる。

また、前記実施形態では、基本リッチ時間に対する基本リーン時間の割合を、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて変更した場合について説明したが、前記割合はエンジン回転数あるいはエンジン負荷によらず一定であってもよい。ただし、エンジン回転数が高い方が、また、エンジン負荷が高い方が、排気通路および排気通路に設けられた各種装置が高温になりやすい。そのため、エンジン回転数が高い方が、また、エンジン負荷が高い方が、酸化触媒での酸化反応によって排気が高温になりやすいリーンステップの比率を小さくすれば、排気および排気通路や排気通路に設けられた各種装置が過度に高温になるのを抑制できる。

１ エンジン本体
２ 気筒
６ 燃焼室
１０ インジェクタ（燃料供給装置）
４０ 排気通路
４１ ＮＯｘ触媒
４２ 酸化触媒
４４ ＤＰＦ（ＰＭフィルタ）
２００ ＰＣＭ（制御手段）
Ｒ１ 第１領域（特定運転領域）

Claims (6)

1. 気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、排気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中のＮＯｘを吸蔵し、且つ、排気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ときに吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒とを備えるエンジンの制御装置であって、
   前記気筒内に燃料を供給する燃料供給装置と、
   前記ＮＯｘ触媒のＳ被毒を解消するために、予め設定された特定運転領域において、予め設定された基本リッチ時間だけ排気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になるように前記燃料供給装置を駆動するリッチステップと、予め設定された基本リーン時間だけ前記排気通路に未燃の燃料が排出され且つ排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように前記燃料供給装置を駆動するリーンステップとを交互に行う空燃比制御を実施する、制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記空燃比制御の実施中にエンジンの運転領域が前記特定運転領域から他の領域に移行すると前記空燃比制御を制限し、前記移行後にエンジンの運転領域が再び前記特定運転領域に復帰すると前記空燃比制御を復帰させ、当該空燃比制御の復帰時には、前記両ステップのうち前記リッチステップから先に復帰させるとともに、エンジンの運転領域が前記特定運転領域から他の領域に移行してから前記空燃比制御を制限していた時間が短い方が前記空燃比制御の復帰後に最初に行うリッチステップの実施時間が短くなるようにこの最初に行うリッチステップの実施時間を設定することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、エンジンの運転領域が前記特定運転領域から他の領域に移行してから当該特定運転領域に復帰するまでの時間が予め設定された判定時間未満の状態でエンジンの運転領域が前記特定運転領域に復帰したときは、この特定運転領域への復帰後所定時間だけ前記空燃比制御の制限を継続した後に前記空燃比制御を復帰させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジンの制御装置において、
   前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられて排気の微粒子状物質を捕集可能なＰＭフィルタを備え、
   前記リーンステップ実施時の排気の空燃比は、前記ＰＭフィルタ内で前記微粒子状物質が燃焼可能な空燃比に設定されている、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
   エンジン回転数が高い方が、前記基本リッチ時間に対する前記基本リーン時間の割合が小さくなるように設定されている、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
   エンジン負荷が高い方が、前記基本リッチ時間に対する前記基本リーン時間の割合が小さくなるように設定されている、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、前記空燃比制御の復帰後に最初に行う前記リッチステップの実施時間を、前記基本リッチ時間以下にすることを特徴とするエンジンの制御装置。

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