JP4415881B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

複数の気筒群（バンク）を互いに異なる排気通路に接続した構成の内燃機関として、例えばバンク毎に気筒群を構成し、各気筒群を互いに異なる排気通路に接続したＶ型エンジンが知られている。この種の内燃機関においては、各々の排気通路に排気ガスを浄化する触媒やフィルタが設けられている。

例えば、特許文献１には、各バンクに接続された排気通路ごとにＳＯｘ触媒を設け、各ＳＯｘ触媒の温度が再生（活性化）可能な温度になるように、バンクごとに空燃比を制御して再生制御を行う技術が記載されている。特許文献２には、Ｖ型エンジンにおいて、各バンクの排気通路中に設けられた触媒の温度差がなくなった後に、触媒の再生制御を行う技術が記載されている。更に、特許文献３には、Ｖ型エンジンにおいて、バンクごとに触媒を再生する時期を推定し、バンクごとに再生制御を行う技術が記載されている。

特開平１１−１１７７８６号公報 特開２００４−５２６４１号公報 特開２００４−３３９９７３号公報

ところで、触媒の状態はバンクごとに完全に一致しない場合があり、これらに対して行うべき再生制御もバンクごとに異なる可能性がある。この場合、バンクに対して同時に再生制御を行うよりも、バンクごとに異なるタイミングで再生制御を実行するほうが、効果的に触媒の再生を行うことができる。しかし、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴う場合、例えば再生制御を行うために現在の燃焼モードを変更する必要がある場合には、バンクごとに異なるタイミングで再生制御を実行するのは好ましくない。例えば、再生制御のためにバンクごとに異なる燃焼モードに変更し、異なるタイミングで再生制御を実行すると、内燃機関の燃費やドライバビリティーなどが大きく悪化してしまう場合がある。

しかしながら、上記した特許文献１乃至３に記載された排気浄化装置においては、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴うような状況においても、バンクごとに独立した再生制御を行っていたため、ドライバビリティーが悪化してしまう場合があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、触媒の再生制御を行う前後において燃焼モードの変更を伴うか否かに応じて、複数の触媒に対して行う再生制御を変更することによって、ドライバビリティーの悪化を防止することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

本発明の１つの観点では、内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関における複数の気筒群の各々に接続された排気通路上に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスを浄化する複数の排気浄化手段と、前記排気浄化手段が再生すべき状態にあるか否かを判定する再生判定手段と、前記再生判定手段が前記排気浄化手段が再生すべき状態にあると判定した場合に、当該排気浄化手段を再生するための再生制御を行う再生制御手段と、を備え、前記再生制御手段は、前記再生制御の実行前後で前記内燃機関の燃焼モードの変更を伴う場合には前記複数の排気浄化手段に対して同時に当該再生制御を行い、前記再生制御の実行前後で前記燃焼モードの変更を伴わない場合には前記複数の排気浄化手段の各々に対して独立に当該再生制御を行う。

上記の内燃機関の排気浄化装置は、複数の気筒群（バンク）に接続された排気通路の各々に設けられた排気浄化手段（触媒やフィルタなど）と、排気浄化手段が再生すべき状態にあるか否かを判定する再生判定手段と、排気浄化手段が再生すべき状態にある場合に、排気浄化手段を再生（活性化）するための再生制御を行う再生制御手段と、を備えている。詳しくは、再生制御手段は、再生制御を行う前後で燃焼モードの変更を伴う場合には、複数の排気浄化手段に対して同時に再生制御を行い、再生制御を行う前後で燃焼モードの変更を伴わない場合には、複数の排気浄化手段の各々に対して独立に再生制御を行う。これにより、排気浄化手段の再生を適切に行うことができるため、排気浄化手段の耐久性を向上させることが可能となると共に、再生制御を行っても内燃機関の燃費やドライバビリティーの悪化を防止することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記燃焼モードの変更を伴う場合とは、前記気筒群に導入される吸気量、吸気系に還流させるＥＧＲ量、出力発生を伴う燃料の噴射量、及び燃料の噴射タイミングのうち少なくとも一つが変化する場合をいう。このような量を再生制御の実行前後で変更する場合には、複数の排気浄化手段に対して同時に再生制御を行うことができる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記再生制御手段は、前記排気浄化手段が吸蔵した窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元、前記排気浄化手段に堆積した粒子状物質（ＰＭ）の再生、及び、前記排気浄化手段における硫黄被毒の回復のうち少なくともいずれかを行うことができる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記再生制御手段は、前記複数の排気浄化手段の各々に対してＰＭの再生が終了したか否かを判定し、当該ＰＭの再生が全ての前記排気浄化手段において終了したと判定された際に、前記硫黄被毒の回復を行う。

この態様では、内燃機関の排気浄化装置は、ＰＭ再生に係る再生制御の終了後に硫黄被毒回復に係る再生制御を、複数の気筒群に対して同時に実行する。こうするのは、硫黄被毒回復するためには、ＰＭ再生するよりも更に高温に排気浄化手段を設定する必要があり、通常は、排気浄化手段においてはＳよりもＰＭがより堆積しやすい傾向にあるため、硫黄被毒回復を行う頻度はＰＭ再生を行う頻度よりも低いからである。このような再生制御を実行することにより、内燃機関の燃費の悪化を防止することができる。また、排気浄化手段でＰＭを堆積している量に差があっても、排気浄化手段に対するＰＭ再生が確実に終了した後に硫黄被毒回復を行うことが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記複数の排気浄化手段の各々が堆積しているＰＭの量を推定する推定手段を更に備え、前記再生制御手段は、推定された前記ＰＭの量に基づいて、前記複数の排気浄化手段に対して前記再生制御を行う時間が同一となるように制御量を決定する。

この態様では、推定手段は、複数の排気浄化手段の各々が堆積しているＰＭの量を推定する。再生制御手段は、推定手段によって推定されたＰＭの量に基づいて、複数の排気浄化手段に対して再生制御を行う時間が同一となるように制御量を決定する。即ち、再生制御手段は、排気浄化手段に対して同時に再生制御を開始させ、同時に再生制御が終了するように制御する。これにより、無駄な再生制御の実行を排除することができ、燃費を確保することができると共に、排気浄化手段に対する再生を確実に行うことができる。

好適な実施例では、前記制御量は、前記複数の排気浄化手段の各々に対して還元剤を添加する量、及び前記複数の排気浄化手段の各々に対して供給する前記排気ガスの量のうち少なくともいずれかとすることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［内燃機関の排気浄化装置の構成］
図１は本発明の実施形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関を示している。なお、図１において、実線で示す矢印は吸排気の流れを示しており、破線で示す矢印は信号の入出力を示している。

本実施形態においては、内燃機関１は左右のバンク２Ｌ、２Ｒに４つずつ気筒（シリンダ）３が設けられたＶ型８気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。左のバンク２Ｌの４つの気筒３によって一つの気筒群が構成され、右のバンク２Ｒの４つの気筒３によって他の一つの気筒群が構成される。なお、一つの気筒群には少なくとも一つの気筒３が含まれていればよい。

各気筒３に吸気を導くための吸気通路４は、エアクリーナ５の下流においてバンク毎の分岐路４Ｌ、４Ｒに分かれており、その分岐路４Ｌ、４Ｒにターボチャージャ６Ｌ、６Ｒのコンプレッサ６Ｌａ、６Ｒａが配置されている。コンプレッサ６Ｌａ、６Ｒａの下流において分岐路４Ｌ、４Ｒはインタークーラ７を通過し、吸気通路４の一部を構成する共通のインテークマニホールド８に接続される。吸気通路４の分岐路４Ｌ、４Ｒよりも上流には、吸入空気量を検出するエアフロメータ９が設けられている。

一方、各バンクの気筒３からの排気は、バンク毎に設けられた排気通路１０Ｌ、１０Ｒのエキゾーストマニホールド１１Ｌ、１１Ｒからターボチャージャ６Ｌ、６Ｒのタービン６Ｌｂ、６Ｒｂに導かれ、さらにタービン６Ｌｂ、６Ｒｂの下流側に導かれる。ターボチャージャ６Ｌ、６Ｒは、開度調整が可能なノズル装置（不図示）をタービン６Ｌｂ、６Ｒｂ側に備えた可変ノズルターボチャージャ（ＶＮターボ）である。各ターボチャージャ６Ｌ、６Ｒのノズル開度は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１２によって全開状態と全閉状態との間で制御される。なお、ＥＣＵ１２は、各気筒３に設けられた燃料噴射弁２０からの燃料噴射量等を調整して内燃機関１の運転状態を制御する周知のコンピュータである。

各エキゾーストマニホールド１１Ｌ、１１Ｒは、バンク毎のＥＧＲ通路１３Ｌ、１３Ｒを介してインテークマニホールド８に接続されている。各ＥＧＲ通路１３Ｌ、１３Ｒには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１４Ｌ、１４Ｒ、及びＥＧＲ流量を調整するためのＥＧＲ弁１５Ｌ、１５Ｒが設けられている。ＥＧＲ弁１５Ｌ、１５Ｒの開度は、内燃機関１の運転状態に応じた適正な量のＥＧＲガスがインテークマニホールド８に供給されるように、ＥＣＵ１２によって制御される。なお、ＥＧＲ通路１３には、ＥＧＲクーラ１４Ｌ、１４Ｒを迂回して排気ガスを流すためのバイパス通路（不図示）と、排気ガスをこのバイパス通路、又はＥＧＲクーラ１４Ｌ、１４Ｒに選択的に導く流路切替弁（不図示）とが更に設けられる。

ターボチャージャ６Ｌ、６Ｒよりも下流の排気通路１０Ｌ、１０Ｒには、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒと、第２排気浄化部１９Ｌ、１９Ｒが設けられている。第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒは、ＮＯｘを吸蔵して浄化するＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒと、ＰＭ（粒子状物質）を捕集するＰＭフィルタとして機能するＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction system）１７Ｌ、１７Ｒと、を備える。また、第２排気浄化部１９Ｌ、１９Ｒは、酸化触媒である。

タービン６Ｌｂ、６Ｒｂと第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒとの間には、排気通路１０Ｌ、１０Ｒ中に燃料を添加する燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒが設けられている。燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから添加される燃料は、主に、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの再生制御を行う際に還元剤などとして用いられる。この再生制御については、詳細は後述する。なお、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒは、ＥＣＵ１２によって添加する燃料の量が制御される。

また、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの取り付け位置には、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの前後差圧を検出する差圧センサ２３Ｌ、２３Ｒが設けられている。更に、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６ＲとＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒとの間には、排気ガスの温度を検出する排気温センサ２２Ｌ、２２Ｒが設けられている。第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒと第２排気浄化部１９Ｌ、１９Ｒとの間の排気通路１０Ｌ、１０Ｒには、排気ガスの温度を検出する排気温センサ２４Ｌ、２４Ｒが設けられている。更に、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒと第２排気浄化部１９Ｌ、１９Ｒとの間の排気通路１０Ｌ、１０Ｒには、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒが設けられている。これらのセンサが検出した圧力、温度、及び空燃比は、ＥＣＵ１２に出力される。

なお、本発明は、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒが添加する燃料を還元剤として用いることに限定はされず、燃料以外の還元剤を用いてもよい。更に、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから燃料を添加するだけでなく、出力の発生が伴わないようなタイミングなどで、燃料噴射弁２０から気筒３に燃料を噴射してもよい。

また、本発明は、排気通路１０Ｌ、１０Ｒにおける第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒと第２排気浄化部１９Ｌ、１９Ｒの配置も図示したものに限定はされず、第２排気浄化部１９Ｌ、１９Ｒを第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの前に配置してもよい。

［再生制御］
次に、上記した第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒに対して行う、本実施形態に係る再生制御の基本概念について説明する。なお、この制御は、再生制御手段として機能するＥＣＵ１２によって行われる。また、本実施形態では再生制御として、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒに対するＮＯｘ還元、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対するＰＭ再生、及びＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒに対する硫黄（Ｓ）被毒回復を実行する。

通常は、バンク２Ｌ、２Ｒの排気通路１０Ｌ、１０Ｒの各々に設けられた第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの状態は完全には一致しない場合があり、これらに対して行うべき再生制御もバンク２Ｌ、２Ｒごとに異なる可能性がある。この場合には、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に再生制御を行うよりも、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立で異なるタイミングで再生制御を実行するほうが、効果的に第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの再生を行うことができる。

しかし、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴う場合、例えば、再生制御を行うために現在の燃焼モードを変更する必要がある場合には、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立で再生制御を実行すると、内燃機関１の燃費やドライバビリティーなどを大きく悪化させてしまう可能性がある。また、例えば、一方のバンクに対して再生制御を行うために燃焼モードを変更し、他方のバンクに対しては燃焼モードを変更しないといった制御は、バンク２Ｌ、２Ｒにおける爆発のトルクを合わせ込むことが困難であるため、実質的には行うことができない。

逆に、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒに対して再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴わない場合には、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立に再生制御を実行しても特に問題は生じない。むしろ、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒごとに独立で再生制御を行う方が、効果的に第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒを再生させることができる。

したがって、本実施形態においては、再生制御を行う前後で燃焼モードの変更を伴う場合には、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に再生制御を実行し、再生制御を行う前後で燃焼モードの変更を伴わない場合には、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立に再生制御を実行する。これにより、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの再生を適切に行うことができると共に、再生制御を行っても内燃機関１の燃費やドライバビリティーの悪化を防止することができる。

なお、燃焼モードは、基本的には、第１排気浄化部１８Ｌ、１８ＲにおけるＮＯｘ量やＰＭの量やＳの被毒量などとは無関係に、運転状態などに応じてＥＣＵ１２によって制御されている。しかし、排気温が低い燃焼モードに設定されているときにＰＭ再生又はＳ被毒回復を行う場合には、排気温を上げるために燃焼モードが変更される。

ここで、ＥＣＵ１２が行う再生制御処理について、図２に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。この再生制御処理は、前述した再生制御を行う際に実行される処理である。

まず、ステップＳ１１では、ＥＣＵ１２は、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒが再生制御すべき状態であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１２は、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６ＲがＮＯｘ還元すべき状態であるか否か、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲがＰＭ再生すべき状態であるか否か、及びＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６ＲがＳ被毒回復すべき状態であるか否かのうち、少なくともいずれかについて判定を行う。この場合、ＥＣＵ１２は、内燃機関１に設けられた各種センサの出力などに基づいて判定を行う再生判定手段として機能する。

第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒが再生すべき状態である場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１２に進む。一方、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒが再生すべき状態ではない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）には、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ１２は、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴うか否かについて判定する。具体的には、燃焼モードの変更を伴う場合とは、バンク２Ｌ、２Ｒに導入される吸気量、吸気系に還流させるＥＧＲ量（ＥＧＲガスの量）、出力発生を伴う燃料の噴射量、及び燃料の噴射タイミングのうち少なくとも一つの変更を伴う場合をいう。或いは、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１４Ｌ、１４Ｒに通過させるか否か、言い換えるとＥＧＲクーラ１４Ｌ、１４Ｒを迂回させてＥＧＲガスをバイパス通路に通過させるか否かによって、燃焼モードの変更を伴うか否かを判断してもよい。

燃焼モードの変更を伴う場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１３に進み、燃焼モードの変更を伴わない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することを禁止する。この場合には、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴わないため、ＥＣＵ１２は、ＮＯｘ還元、ＰＭ再生、及びＳ被毒回復のいずれかを、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの各々に対して独立に再生制御を実行する。これにより、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの再生を確実に行うことができる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することを許可する。この場合には、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴うため、ＥＣＵ１２は、ＮＯｘ還元、ＰＭ再生、及びＳ被毒回復のいずれかを、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒに対して同時に実行する。これにより、再生制御を行っても内燃機関１の燃費やドライバビリティーの悪化を防止することができる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

次に、上記した再生制御処理のステップＳ１４における処理の具体例について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。以下で説明する処理は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することを許可された場合に実行される処理である。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１２は、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの温度（床温）が共に所定温度よりも高いか否かを判定する。この所定温度は、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒを再生することが可能な温度を示している。よって、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温が共に所定温度より高い場合には、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒはこのまま再生を行う。一方、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの少なくともいずれかの床温が所定温度以下である場合には、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの再生を行うために、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの少なくともいずれかの床温を上げる必要がある。以上より、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温が共に所定温度より高い場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ１０２に進み、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温が所定温度以下である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）には、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することを許可する。この場合には、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温は共に所定温度より高いので、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの温度を上昇させる必要がない、即ち再生制御の実行前後でバンク２Ｌ、２Ｒの燃焼モードを共に変化させる必要がない。よって、ＥＣＵ１２は、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの各々に対して独立に再生制御を実行する。これにより、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの再生を確実に行うことができる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

一方、ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することを禁止する。この場合には、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温が共に所定温度以下であるか、又は第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒのいずれかの床温が所定温度以下であるため、床温を上昇させる必要がある。即ち、このように床温が所定温度以下である場合には、床温を上昇させるために現在の燃焼モードを変更する必要がある。したがって、上記した再生制御処理においてバンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することが許可された場合であっても、ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１２はバンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を実行することを禁止する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１２は、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温を上げるために燃焼モードを変更する。例えば、内燃機関１の負荷が低い場合に再生制御を実行しようとすると、このままでは第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒは所定温度を超えるような床温にならないため、ＥＣＵ１２は、現在の燃焼モードを、触媒床温を上昇させる燃焼モード（以下、「触媒床温上昇燃焼モード」と呼ぶ。）に切り替える。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

なお、図３では、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温に基づいて、バンク２Ｌ、２Ｒごとに再生制御を行うか否かを判定する例を示したが、第１排気浄化部１８Ｌ、１８Ｒの床温及び内燃機関１の負荷に基づいて判定を行ってもよい。この場合、単位時間当たりの内燃機関１の負荷が所定量を超える状態が所定時間以上継続したか否か、或いは、高速度での運転を行った連続時間が所定時間を越えたか否か（即ち、高速連続走行を行ったか否か）に基づいて、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立で再生制御を行うか否かの判定を行うことができる。

次に、ＥＣＵ１２が行う具体的な再生制御について、詳細に説明する。

（１）ＮＯｘ還元
ここでは、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒに対して行うＮＯｘ還元に係る再生制御について説明する。

ＥＣＵ１２は、空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒが検出した空燃比、又は排気温センサ２２Ｌ、２２Ｒが検出した排気ガスの温度などに基づいて、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒの各々に吸蔵されたＮＯｘの量を算出する。そして、ＥＣＵ１２は、算出されたＮＯｘの量が所定値以上であった場合に、ＮＯｘ還元に係る再生制御を実行する。この場合には、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒは限界までＮＯｘを吸蔵している可能性が高いからである。

具体的には、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから燃料を添加させる再生制御を実行する。この場合、ＥＣＵ１２は、検出された排気ガスの温度や空燃比に基づいて、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒが燃料を添加する量、又は燃料を添加する周期などを制御する。

更に、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから燃料を添加させる再生制御の他に、内燃機関１の出力を伴わない（トルクを発生しない）、ポスト噴射又はアフター噴射を行う再生制御を実行することができる。この場合、ＥＣＵ１２は、燃料噴射弁２０に対して、燃料の噴射量又は噴射間隔の制御を行う。例えば、ＥＣＵ１２は、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒの温度を上げるために噴射間隔を短くする制御、又は、ＮＯｘ還元量（燃料噴射弁２０によって噴射された燃料に相当する）を増やすために燃料の噴射量を増加する制御を実行する。

このように、ＮＯｘ還元に係る再生制御は、内燃機関１における燃焼モードの変更を伴わずに実行できるため、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立に行うことができる。

（２）ＰＭ再生
次に、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対して行うＰＭ再生に係る再生制御について説明する。

ＥＣＵ１２は、主に、差圧センサ２３Ｌ、２３Ｒが検出したＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの前後差圧に基づいて、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒが堆積しているＰＭの量を算出する。そして、ＥＣＵ１２は、算出されたＰＭの量が所定量以上であった場合に、ＰＭ再生に係る再生制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１２は、検出された排気ガスの温度や空燃比に基づいて、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから燃料を添加させる制御、又はポスト噴射やアフター噴射を行う制御を行う。

この場合、ＥＣＵ１２は、上記の再生制御の実行前後で内燃機関１の燃焼モードの変更を伴う状況においては、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に再生制御を実行する。具体的には、現在の燃焼モードが低温燃焼であり、再生制御のために触媒床温を上昇させるために燃焼モードを触媒床温上昇燃焼モードなどに変更する必要がある場合には、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に再生制御を実行する。

一方、再生制御の実行前後で現在の燃焼モードを触媒床温上昇燃焼モードなどに変更する必要がない場合や、出力の発生を伴うポスト噴射などを行わずにＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの温度を上昇させることが可能な状態である場合、即ち、再生制御の実行前後で燃焼モードが変化しない場合には、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに独立にＰＭ再生に係る再生制御を実行する。このような状況においては、バンク２Ｌ、２Ｒにおける爆発のトルクを、容易に合わせ込むことが可能であるからである。

（３）Ｓ被毒回復
次に、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒに対して行うＳ被毒回復に係る再生制御について説明する。

ＥＣＵ１２は、排気温センサ２２Ｌ、２２Ｒが検出した排気ガスの温度や空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒが検出した空燃比などに基づいて、ＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６ＲにおけるＳ被毒量を算出する。そして、ＥＣＵ１２は、算出されたＳ被毒量が所定量以上であった場合に、Ｓ被毒回復に係る再生制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ１２は、検出された排気ガスの温度や空燃比に基づいて、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから燃料を添加させる制御、又はポスト噴射やアフター噴射を行う制御を行う。

Ｓ被毒回復するためには、ＰＭ再生するよりも更に高温にＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒを設定する必要があり、ＰＭ再生時には空燃比をリーンに設定するのに対して、Ｓ被毒回復時には空燃比をリッチに設定する必要がある。また、基本的には、Ｓ被毒回復を行う頻度はＰＭ再生を行う頻度よりも低い。

以上より、本実施形態では、Ｓ被毒回復に係る再生制御は、ＰＭ再生に係る再生制御の終了直後に、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に実行する。これにより、ＰＭ再生の終了後にＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒの温度がある程度高温となっている状態を利用して、更にＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒを加熱する制御を行うことによって、効率的にＳ被毒回復を行うことが可能となる。

なお、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの両方に対するＰＭ再生が終了したか否かの判定を行ない、終了したと判定された直後にＳ被毒回復に係る再生制御を実行する。こうするのは、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲにおいてＰＭを堆積している量に差があっても、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対するＰＭ再生が共に終了した後に、確実にＳ被毒回復を行うことができるからである。

ここで、上記したＰＭ再生の終了を判定する具体的な処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は、現在ＰＭ再生が行われており、且つ、Ｓ被毒回復の要求がある場合に実行される。

まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２ＲにおけるＰＭ再生に係る再生制御が共に終了したか否かを判定する。即ち、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの両方に対するＰＭ再生が終了したか否かを判定している。この場合、ＥＣＵ１２は、空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒが検出した空燃比に基づいてＰＭ再生が終了したか否かを判定することができる。バンク２Ｌ、２ＲのＰＭ再生が共に終了している場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ２０２に進み、バンク２Ｌ、２ＲのＰＭ再生が共に終了していない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）には、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１２は、Ｓ被毒回復に係る再生制御の実行を許可する。この場合は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの両方に対するＰＭ再生が終了しているため、Ｓ被毒回復に係る再生制御の実行を許可する。そして、処理は当該フローを抜ける。

一方、ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１２は、現在の燃焼モードを継続する。この場合には、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの少なくともいずれか一方のＰＭ再生が終了していないため、現在の燃焼モードを継続して、ＰＭ再生に係る再生制御を引き続き行う。そして、処理はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒのうちいずれか一方のＰＭ再生に係る再生制御が終了したか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの床温、又は空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒが検出した空燃比などに基づいて、ＰＭ再生が終了したか否かを判定する。バンク２Ｌ、２Ｒのいずれか一方のＰＭ再生が終了している場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ２０５に進む。一方、バンク２Ｌ、２Ｒの両方のＰＭ再生が終了していない場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）には、処理はステップＳ２０３に戻る。この場合には、現在の燃焼モードによる制御を更に継続して実行する。

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１２は、ＰＭ再生が終了したバンクに対する再生制御を終了する。この場合、ＥＣＵ１２は、トルクが変化する可能性のある燃焼モードには変更せずに、燃料の添加又はポスト噴射などを停止する。即ち、ＥＵＣ１２は、ＰＭ再生に係る再生制御を終了するが、現在の燃焼モードは変更しない。こうするのは、燃費の悪化を防止するためである。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０１に戻り、バンク２Ｌ、２Ｒの両方のＰＭ再生が終了したか否かの判定を再度行う。こうして、全てのバンクのＰＭ再生が終了したときに（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、Ｓ被毒回復に係る再生制御が実行される。

なお、吸蔵されたＮＯｘ量、堆積しているＰＭの量、及びＳ被毒量の算出方法は、上記の（１）〜（３）において示したものに限定はされない。例えば、ＥＣＵ１２は、吸蔵されたＮＯｘ量、堆積しているＰＭの量、及びＳ被毒量を、運転履歴（例えば、内燃機関１の回転や負荷や燃料噴射量など）からマップより算出し、積算して算出することができる。

［ＰＭの再生制御］
次に、ＰＭ再生に係る再生制御の実施例について説明する。

（第１実施例）
まず、第１実施例に係る再生制御について説明する。第１実施例に係る再生制御は、燃焼モードの変更を伴う場合に実行される。そのため、この制御は、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に実行される。更に、第１実施例に係る再生制御は、ＰＭ再生がバンク２Ｌ、２Ｒで同時に終了するように実行される。即ち、この再生制御は、制御の開始と終了がバンク２Ｌ、２Ｒで一致するように実行される。

具体的には、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒが堆積しているＰＭ量（以下、この量を「推定ＰＭ堆積量」と呼ぶ。）に基づいて、再生制御を行う時間が同一となるようにＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々に対して単位時間当たりに添加すべき燃料の量（以下、単に「燃料添加量」とも呼ぶ。）を決定する。更に、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に基づいて再生制御を行う時間も決定する。そして、ＥＣＵ１２は、こうして決定された燃料添加量がこの所定時間の間、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに添加されるように燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒを制御する。なお、推定ＰＭ堆積量は、後述する算出方法によって求められる。

ここで、図５を用いて、第１実施例に係る再生制御について説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ横軸に時間を示しており、図５（ａ）の縦軸は「燃料添加実施フラグ」のオン／オフを示しており、図５（ｂ）の縦軸はバンク２Ｒにおける燃料添加弁２１Ｒによる燃料添加量を示しており、図５（ｃ）の縦軸はバンク２Ｌにおける燃料添加弁２１Ｌによる燃料添加量を示している。

図５（ａ）に示す燃料添加実施フラグは、バンク２Ｌ、２Ｒに対しての共通のフラグを示しており、主に、バンク２Ｌ、２Ｒに対して燃料の添加を開始する時刻及び燃料の添加を終了する時刻を表している。なお、図５に示す例では、バンク２ＲのＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりも、バンク２ＬのＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量の方が多い場合について示している。

時刻ｔ２１において、ＥＣＵ１２は、燃料添加実施フラグをオフからオンに切り替えて、燃料の添加を開始する。この場合、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから所定の量の燃料が添加されるように制御を開始する。具体的には、ＥＣＵ１２は、図５（ｂ）中の符号Ｂ１で示す量の燃料が燃料添加弁２１Ｒから添加されるように制御し、図５（ｃ）中の符号Ｂ２で示す量の燃料が燃料添加弁２１Ｌから添加されるように制御する。燃料添加量Ｂ１、Ｂ２は、バンク２Ｒ、２Ｌの再生制御が同一時間で終了するように、ＤＰＮＲ１７Ｒ、１７Ｌの推定ＰＭ堆積量に基づいて求められる。この場合、ＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりもＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量の方が多いため、添加される燃料の量はバンク２Ｒよりもバンク２Ｌの方が多くなっている（Ｂ１＜Ｂ２）。

このように、バンク２Ｌ、２Ｒの各々に添加する燃料を推定ＰＭ堆積量に応じて変えることにより、所定時間経過後の時刻ｔ２２において、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒへの燃料の添加が終了し、これと同時に、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲのＰＭ再生が終了する。したがって、第１実施例に係る再生制御によれば、再生制御を行う前後で燃焼モードの変更を伴っても、バンク２Ｌ、２Ｒにおいて再生制御が同時に開始されて、同時に終了するため、内燃機関１の燃費やドライバビリティーの悪化を防止することができる。

ここで、ＰＭ再生に係る再生制御において行う具体的な処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ１２は、推定ＰＭ堆積量の推定結果を有しているか否かを判定する。推定ＰＭ堆積量の推定結果を有している場合（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）には、処理はステップＳ３０４に進み、推定ＰＭ堆積量の推定結果を有していない場合（ステップＳ３０１；Ｎｏ）には、処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに同一条件でＰＭ再生を実行する。こうするのは、以下の処理（ステップＳ３０３の処理）においてＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量の推定を行うために、バンク２Ｌ、２Ｒごとに同一条件でＰＭ再生を実行する。具体的には、ＥＣＵ１２は、単位時間当たりに同量の燃料をＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに添加すると共に、燃料の添加を同一時間行うように制御する。そして、処理はステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量の推定を行う。具体的には、ステップＳ３０２で示した制御を行った際の、空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒが検出した空燃比に基づいて推定ＰＭ堆積量の推定を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

一方、ステップＳ３０４では、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒごとに添加すべき燃料の量を決定する。この場合、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に基づいて、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対するＰＭ再生が同時に終了するように、即ちＰＭ再生を行う時間が同一となるように、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒへ添加する燃料の量を決定する。そして、処理はステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では、ＥＣＵ１２は、ステップＳ３０４で決定された燃料添加量に基づいてＰＭ再生を実行する。そして、処理はステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、ＥＣＵ１２は、ＰＭ再生が終了した後に、推定ＰＭ堆積量の確認を行い、推定された推定ＰＭ堆積量を修正する。例えば、一方のＤＰＮＲのＰＭ再生が所定時間よりも長くかかった場合（即ち同一時間でＰＭの再生が終了しなかった場合）、このＤＰＮＲの推定ＰＭ堆積量が推定された量よりも多いと判断して、推定ＰＭ堆積量を大きい値に修正する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

なお、実際には、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの床温や、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒへ添加する燃料の添加量や、燃料の添加周期などは、推定ＰＭ堆積量の関数となっているため、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に基づいてＰＭ再生を実行する時間が同一となるようにＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒが設定されるべき床温（以下、「目標床温」とも呼ぶ。）を求めると、この目標床温に基づいてリッチスパイク周期（添加周期）やリッチスパイクの深さ（燃料の添加量に対応する）を決定することができる。例えば、ＥＣＵ１２は、基準の目標床温が６５０℃である場合に、推定ＰＭ堆積量が大きいＤＰＮＲに対しては目標床温を６７０℃に設定し、推定ＰＭ堆積量が小さいＤＰＮＲに対しては目標床温を６００〜６２０℃に設定する。この場合には、推定ＰＭ堆積量が大きいＤＰＮＲに対して、リッチスパイク周期を短く設定し、リッチスパイクを浅く（添加量を少なく）設定することができる。

（第２実施例）
次に、第２実施例に係る再生制御について説明する。第２実施例に係る再生制御も、燃焼モードの変更を伴う場合に実行されるため、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に実行される。更に、第２実施例に係る再生制御は、第１実施例に係る再生制御と同様に、ＰＭ再生がバンク２Ｌ、２Ｒで同時に終了するように実行される。

第２実施例に係る再生制御では、第１実施例に係る再生制御とは異なり、燃料添加量ではなく、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに供給する排気ガスの量（単位時間当たりに供給する排気ガスの量））を変える。即ち、供給する排気ガスの量を変えることで、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲにおけるＰＭ再生の進行速度に差が生じるようにしている。具体的には、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に基づいて、再生制御を行う時間が同一となるようにバンク２Ｌ、２Ｒに供給すべき排気ガスの量を決定する。更に、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に基づいて再生制御を行う時間も決定する。そして、ＥＣＵ１２は、こうして決定された排気ガスがこの所定時間の間、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに流れ込むようにターボチャージャ６Ｌ、６Ｒのノズル開度（以下、単に「ＶＮターボ開度」とも呼ぶ。）を制御する。

ここで、図７を用いて、第２実施例に係る再生制御について説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ横軸に時間を示しており、図７（ａ）の縦軸は燃料添加実施フラグのオン／オフを示しており、図７（ｂ）の縦軸はバンク２Ｒにおけるターボチャージャ６ＲのＶＮターボ開度を示しており、図７（ｃ）の縦軸はバンク２Ｌにおけるターボチャージャ６ＬのＶＮターボ開度を示している。図７（ａ）に示す燃料添加実施フラグは、バンク２Ｌ、２Ｒに対しての共通のフラグを示しており、主に、バンク２Ｌ、２Ｒに対して燃料の添加を開始する時刻及び燃料の添加を終了する時刻を表している。なお、図７に示す例では、バンク２ＲのＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりも、バンク２ＬのＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量の方が多い場合について示している。

時刻ｔ３１において、ＥＣＵ１２は、燃料添加実施フラグをオフからオンに切り替えて、燃料の添加を開始する。この場合、ＥＣＵ１２は、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒから燃料が添加されるように制御を開始する。更に、ＥＣＵ１２は、図７（ｂ）中の符号Ｃ１で示す量だけ基準開度から小さくなるようにＶＮターボ開度を設定し、図７（ｃ）中の符号Ｃ２で示す量だけ基準開度から大きくなるようにＶＮターボ開度を設定する。ターボチャージャ６Ｌ、６ＲのＶＮターボ開度は、バンク２Ｌ、２Ｒの再生制御が同一時間で終了するように、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量から求められる。この場合、ＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりもＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量の方が多いため、ターボチャージャ６Ｒよりもターボチャージャ６Ｌの方がＶＮターボ開度が大きく設定されている。そのため、供給される排気ガスの量はＤＰＮＲ１７ＲよりもＤＰＮＲ１７Ｌの方が多くなるので、ＤＰＮＲ１７ＲよりもＤＰＮＲ１７Ｌの方が供給される燃料及び空気（酸素）量が多くなり、その結果ＰＭ再生の進行が速く進む。

このように、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々へ供給する排気ガスの量を推定ＰＭ堆積量に応じて変えることにより、所定時間経過後の時刻ｔ３２において、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒへの燃料の添加が終了し、これと同時に、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲのＰＭ再生が終了する。したがって、第２実施例に係る再生制御によれば、再生制御を行う前後で燃焼モードの変更を伴っても、再生制御がバンク２Ｌ、２Ｒで同時に開始されて、同時に終了するため、内燃機関１の燃費やドライバビリティーの悪化を防止することができる。

なお、上記した実施例では、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒへ供給する排気ガスの量のみを変える例を示したが、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒへ供給する排気ガスの量だけでなく、第１実施例で示したように燃料添加量も同時に変えてもよい。この場合には、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々の推定ＰＭ堆積量に応じて、供給する排気ガスの量及び添加する燃料の量を決定し、バンク２Ｌ、２Ｒごとにターボチャージャ６Ｌ、６ＲのＶＮターボ開度と燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒとを制御すればよい。

（第３実施例）
次に、第３実施例に係る再生制御について説明する。

第３実施例に係る再生制御は、上記した第１実施例及び第２実施例に係る再生制御と異なり、再生制御の実行前後で燃焼モードの変更を伴わない場合に実行される。具体的には、第３実施例では、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に再生制御を開始すると共に、単位時間当たりに同一の量の燃料をＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対して添加する。この場合、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの夫々の推定ＰＭ堆積量に基づいて、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々に対して再生制御を実行する時間を決定する。即ち、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々に対して決定された時間の間、再生制御が実行されるようにする。以上から、推定ＰＭ堆積量が少ない方のＤＰＮＲは、早期に再生制御が終了する。

ここで、図８を用いて、第３実施例に係る再生制御について説明する。

図８（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ横軸に時間を示している。図８（ａ）の縦軸はバンク２Ｒにおける燃料添加実施フラグのオン／オフを示しており、図８（ｂ）の縦軸はバンク２Ｒにおける空燃比を示している。図８（ｃ）の縦軸はバンク２Ｌにおける燃料添加実施フラグのオン／オフを示しており、図８（ｄ）の縦軸はバンク２Ｌにおける空燃比を示している。図８（ａ）に示す燃料添加実施フラグはバンク２Ｒに対して燃料の添加を開始する時刻及び添加を終了する時刻を表しており、図８（ｃ）に示す燃料添加実施フラグはバンク２Ｌに対して燃料の添加を開始する時刻及び添加を終了する時刻を表している。なお、図８に示す例では、バンク２ＲのＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりも、バンク２ＬのＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量の方が少ない場合について示している。

図８（ａ）、（ｃ）で示すように、ＥＣＵ１２は、時刻ｔ４１において、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒを制御して燃料を添加させている。具体的には、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に同一の量の燃料を添加している。言い換えると、ＥＣＵ１２は、単位時間当たりに同一の量の燃料をＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対して添加している。このように燃料が添加されると、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒ内のＰＭが燃焼して、図８（ｂ）、（ｄ）に示すように、空燃比センサ２５Ｒ、２５Ｌから検出される空燃比はリーンからリッチを示すようになる。

そして、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々に対して予め決定された所定時間の間、燃料が添加されるように制御する。具体的には、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｒに対しては、時刻ｔ４１から所定時間経過後の時刻ｔ４３まで燃料が添加されるように制御し、ＤＰＮＲ１７Ｌに対しては、時刻ｔ４１から所定時間経過後の時刻ｔ４２まで燃料が添加されるように制御する。そのために、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ４３において空燃比がリーン側にずれ、図８（ｄ）で示すように、時刻ｔ４２において空燃比がリーン側にずれる。このように、ＰＭ再生終了時に空燃比がリーン側にずれるのは、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒ内のＰＭが燃焼され尽くすと、排気ガス中の酸素はＰＭを燃焼するために用いられなくなるからである。したがって、時刻ｔ４２において、ＤＰＮＲ１７ＬのＰＭが燃焼され尽くされ、時刻ｔ４２の後の時刻ｔ４３において、ＤＰＮＲ１７ＲのＰＭが燃焼され尽くされている。即ち、ＤＰＮＲ１７ＲよりもＤＰＮＲ１７Ｌの方が早期に再生制御が終了している。これは、同量の燃料をＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに添加しており、ＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりもＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量の方が少ないからである。

このように、第３実施例に係る再生制御によれば、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に応じて、再生制御を実行する時間を変えるため、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々に対して適切な再生制御を効果的に実行することができる。これにより、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの各々に対して、再生制御を無駄なく確実に実行することが可能となる。

［推定ＰＭ堆積量の推定方法］
以下では、前述した再生制御に用いた、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量の推定方法について説明する。なお、推定ＰＭ堆積量の推定は、推定手段として機能するＥＣＵ１２によって実行される。

まず、図９を用いて、ＰＭ再生の終了を判定する方法について説明する。

前述したように、Ｓ被毒回復はＮＯｘ触媒１６Ｌ、１６Ｒの温度を比較的高温に設定する必要があるため、本実施形態では、ＰＭ再生の終了後にＳ被毒回復に係る再生制御を行う。そのため、本実施形態においては、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの両方に対するＰＭ再生が終了したか否かの判定を行ない、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲのＰＭ再生が共に終了したと判定された後にＳ被毒回復に係る再生制御を実行する。

図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ横軸に時間を示しており、図９（ａ）の縦軸は燃料の添加量を示しており、図９（ｂ）の縦軸はバンク２Ｒにおける空燃比センサ２５Ｒから検出された空燃比を示しており、図９（ｃ）の縦軸はバンク２Ｌにおける空燃比センサ２５Ｌから検出された空燃比を示している。なお、図９（ａ）は、バンク２Ｌ、２Ｒの両方に対して添加する燃料の量を示している。つまり、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒには、同量の燃料が添加される。

図９（ａ）に示すように、ＥＣＵ１２は、時刻ｔ５１において、燃料添加弁２１Ｌ、２１Ｒを制御して燃料を添加させている。具体的には、ＥＣＵ１２は、バンク２Ｌ、２Ｒに対して同時に同一の量の燃料を添加している。このように燃料が添加されると、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒ内のＰＭが燃焼して、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、空燃比センサ２５Ｒ、２５Ｌから検出される空燃比はリーンからリッチを示すようになる。これは、排気ガス中の酸素がＰＭの燃焼に用いられることにより、排気ガス中の酸素が過小となるためである。

そして、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒ内のＰＭが燃焼され尽くすと、排気ガス中の酸素はＰＭを燃焼するために用いられなくなり増加するため、空燃比はリーン側にずれる。この場合、バンク２Ｒでは時刻ｔ５３においてＰＭが燃焼され尽くされ、バンク２Ｌでは時刻ｔ５２でＰＭが燃焼され尽くされていることがわかる。この場合、バンク２Ｒとバンク２ＬのＰＭ再生に要した時間の差は、図９中のΔｔとなる。即ち、バンク２ＬのＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量と、バンク２ＲのＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量は、このΔｔに対応する量だけ差がある。具体的には、ＤＰＮＲ１７Ｌの推定ＰＭ堆積量は、ＤＰＮＲ１７Ｒの推定ＰＭ堆積量よりもΔｔに対応する量だけ少ない。

このように、ＥＣＵ１２は、空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒの出力がリッチからリーンにずれるタイミングを検出することによって、ＰＭ再生の終了を判定する。これにより、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲのＰＭ再生が共に終了したか否かの判定を正確に行うことが可能となる。よって、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７ＲのＰＭ再生が共に終了した後に、確実にＳ被毒回復に係る再生制御を実行することができる。

次に、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量の推定方法について説明する。

ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量は、上記と同様の制御を行うことによって推定される。即ち、ＥＣＵ１２は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに対して燃料を同時に同一の量を添加し、この際の空燃比センサ２５Ｌ、２５Ｒから出力される空燃比に基づいて、推定ＰＭ堆積量を推定する。

図９に示した例では、ＤＰＮＲ１７Ｒでは時刻ｔ５３（ＰＭ再生終了時）において、空燃比センサ２５Ｒが検出した空燃比がＥ１だけずれており（以下、このずれた量を「ずれ幅」と呼ぶ。）、ＤＰＮＲ１７Ｌでは時刻ｔ５２（ＰＭ再生終了時）において、ずれ幅がＥ２となる。このようなＰＭが燃焼され尽くした際の空燃比のずれ幅は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量を示す値である。

ＥＣＵ１２は、このようなずれ幅を用いて推定ＰＭ堆積量を算出する。具体的には、ＥＣＵ１２は、以下の式（１）を用いて推定ＰＭ堆積量を算出することができる。なお、式（１）中の「ｋ１」は、予めＥＣＵ１２によって設定されている定数を示している。

（推定ＰＭ堆積量）＝（ずれ幅）×（実際に再生制御に要した時間）
×（吸入空気量）×ｋ１ 式（１）
更に、ＥＣＵ１２は、上記した式（１）を用いる代わりに、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの床温を用いて表された、以下の式（２）によって、推定ＰＭ堆積量を算出することができる。

（推定ＰＭ堆積量）＝（実際の温度−基準温度）
×（実際に再生制御に要した時間）
×（吸入空気量）×ｋ２ 式（２）
式（２）中の「実際の温度」は、ＰＭが燃焼され尽くした際のＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの床温を示しており、この床温は各種センサで検出してもよいし、推定してもよい。また、「ｋ２」及び「基準温度」は、ＥＣＵ１２によって設定される値である。

なお、式（１）又は式（２）に代入する吸入空気量は、予めバンク間の吸入空気量の差を考慮に入れて補正された値を用いることが必要である。

また、ＥＣＵ１２は、このようなＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒにおける推定ＰＭ堆積量の推定を、前述した再生制御を行う前や、内燃機関１の運転開始直後などの初期の段階において実行する。

更に、本発明は、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量そのものを推定して、推定されたＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量に基づいて再生制御を実行することに限定はされない。推定されたＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量を用いる代わりに、上記したバンク２Ｒとバンク２ＬのＰＭ再生に要した時間の差ΔｔからＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量の差を求め、このＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒの推定ＰＭ堆積量の差を用いて、前述した第１実施例乃至第３実施形態で示した、ＤＰＮＲ１７Ｌ、１７Ｒに添加する燃料の量又は供給する排気ガスの量などを求めて再生制御を実行してもよい。

本発明の実施形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る再生制御処理を示すフローチャートである。 図２中のステップＳ１４における処理の具体例を示すフローチャートである。 ＰＭ再生が終了したか否かを判定する際に行われる処理を示すフローチャートである。 第１実施例に係る再生制御を説明するための図である。 ＰＭ再生に係る再生制御に行われる処理を示すフローチャートである。 第２実施例に係る再生制御を説明するための図である。 第３実施例に係る再生制御を説明するための図である。 推定ＰＭ堆積量の推定方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 内燃機関（ディーゼルエンジン）
２Ｌ、２Ｒ バンク
３ 気筒
４ 吸気通路
６ 可変ノズル式ターボチャージャ
１０Ｌ、１０Ｒ 排気通路
１２ ＥＣＵ
１３Ｌ、１３Ｒ ＥＧＲ通路
１６Ｌ、１６Ｒ ＮＯｘ触媒
１７Ｌ、１７Ｒ ＤＰＮＲ
１８Ｌ、１８Ｒ 第１排気浄化部
１９Ｌ、１９Ｒ 第２排気浄化部
２０ 燃料噴射弁
２１Ｌ、２１Ｒ 燃料添加弁
２２Ｌ、２２Ｒ、２４Ｌ、２４Ｒ 排気温センサ
２３Ｌ、２３Ｒ 差圧センサ
２５Ｌ、２５Ｒ 空燃比センサ

Claims (6)

1. 内燃機関における複数の気筒群の各々に接続された排気通路上に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスを浄化する複数の排気浄化手段と、
   前記排気浄化手段が再生すべき状態にあるか否かを判定する再生判定手段と、
   前記再生判定手段が前記排気浄化手段が再生すべき状態にあると判定した場合に、当該排気浄化手段を再生するための再生制御を行う再生制御手段と、を備え、
   前記再生制御手段は、前記再生制御の実行前後で前記内燃機関の燃焼モードの変更を伴う場合には前記複数の排気浄化手段に対して同時に当該再生制御を行い、前記再生制御の実行前後で前記燃焼モードの変更を伴わない場合には前記複数の排気浄化手段の各々に対して独立に当該再生制御を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記燃焼モードの変更を伴う場合とは、前記気筒群に導入される吸気量、吸気系に還流させるＥＧＲ量、出力発生を伴う燃料の噴射量、及び燃料の噴射タイミングのうち少なくとも一つが変化する場合をいうことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記再生制御手段は、前記排気浄化手段が吸蔵したＮＯｘの還元、前記排気浄化手段に堆積したＰＭの再生、及び、前記排気浄化手段における硫黄被毒の回復のうち少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記再生制御手段は、前記複数の排気浄化手段の各々に対してＰＭの再生が終了したか否かを判定し、当該ＰＭの再生が全ての前記排気浄化手段において終了したと判定された際に、前記硫黄被毒の回復を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記複数の排気浄化手段の各々が堆積しているＰＭの量を推定する推定手段を更に備え、
   前記再生制御手段は、推定されたＰＭの量に基づいて、前記複数の排気浄化手段に対して前記再生制御を行う時間が同一となるように制御量を決定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御量は、前記複数の排気浄化手段の各々に対して還元剤を添加する量、及び前記複数の排気浄化手段の各々に対して供給する前記排気ガスの量のうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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