JP6230004B1 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣＲ触媒の状態に基づき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元させるための制御の実行要否を適切に判定する。【解決手段】エンジンの排気浄化装置は、排気通路上に設けられたＮＯｘ触媒４５及びＳＣＲ触媒４７と、アクセル操作に応じて燃料噴射を行ったときの排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下する場合に、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所定の目標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る第１ＮＯｘ還元制御（第１ＤｅＮＯｘ制御）を実行するＰＣＭ６０と、を有する。ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ触媒４７の温度が判定温度以上である場合には、この第１ＮＯｘ還元制御の実行を制限する。【選択図】図７

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。なお、「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。

このように、ＮＯｘ触媒を用いる場合には排気ガスの空燃比をλ＞１とλ≦１とに適宜切り替えることとなるが、その場合に、燃費を確保しつつＮＯｘに関するエミッションを適切に改善するように空燃比を制御するのが望ましい。そのような燃費及びエミッションなどの観点から、例えば特許文献１に開示された技術では、エンジンの加速運転時に空燃比をλ≦１に設定するように制御を行い、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにしている。

特開平１１−５０８８４号公報

ところで、近年、上記したようなＮＯｘ触媒と、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（Selective Catalytic Reduction）触媒とを併用した排気浄化システムが開発されている。このようなシステムでは、ＳＣＲ触媒の浄化性能が発揮される領域では、例えばＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上である場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒によって浄化できるので、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元を実行しなくてもよいと考えられる。したがって、ＳＣＲ触媒の状態に基づき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元の実行要否を判定することが望ましい。

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、ＳＣＲ触媒の状態に基づき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元させるための制御の実行要否を適切に判定することができるエンジンの排気浄化装置を提供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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、エンジン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、アクセルペダルの操作に応じたエンジントルクを出力させるための燃料噴射量を燃料噴射弁から噴射させたときに排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するか否かを判定する排気ガス状態判定手段と、排気ガス状態判定手段によって排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下すると判定された場合に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、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するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第１ＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、を有し、ＮＯｘ還元制御手段は、ＳＣＲ触媒の温度が判定温度以上である場合には、第１ＮＯｘ還元制御の実行を制限する。

このように構成された本発明によれば、アクセル操作に応じた燃料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（例えば加速時）に乗じて、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく（以下ではＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させることを適宜「ＤｅＮＯｘ」と呼ぶ）、排気ガスの空燃比を所定の目標空燃比に設定するようにポスト噴射する第１ＮＯｘ還元制御を実行する。これにより、排気ガスの空燃比が低下しない状況でＤｅＮＯｘを行う場合よりも、目標空燃比に設定するためのポスト噴射量を低減することができる。したがって、本発明によれば、ＤｅＮＯｘに起因する燃費悪化及びポスト噴射によるオイル希釈を抑制しつつ、ＤｅＮＯｘを効率的に行って、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を確保することができる。
また、本発明では、ＳＣＲ触媒の温度が判定温度以上である場合には、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒によって適切に浄化させることができるので、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの浄化性能を確保すべく第１ＮＯｘ還元制御を敢えて行う必要はないと判断して、この第１ＮＯｘ還元制御の実行を制限する。これにより、第１ＮＯｘ還元制御の実行に起因する燃費悪化を抑制することができる。

本発明において、好ましくは、判定温度は、ＳＣＲ触媒の活性温度域に含まれている。
このように構成された本発明によれば、ＳＣＲ触媒の温度が判定温度以上であり、第１ＮＯｘ還元制御の実行を制限した場合において、排気ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒によって確実に浄化させることができる。よって、ＮＯｘに関するエミッション性能を確実に確保することができる。

本発明において、好ましくは、判定温度は、排気ガス量に応じて変更される。
このように構成された本発明によれば、排気ガス量に応じてＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化性能が変化することを加味して、ＳＣＲ触媒の温度を判定するための判定温度を適切に設定することができる。

本発明において、好ましくは、判定温度は、排気ガス量が大きくなるほど高い温度に設定される。
このように構成された本発明によれば、排気ガス量が大きくなるとＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化性能が低下することを考慮して、ＳＣＲ触媒の温度を判定するための判定温度を、排気ガス量が大きくなるほど高い温度に設定する。これにより、排気ガス量が多い運転状態では、第１ＮＯｘ還元制御を行ってＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化性能を確保して、このＮＯｘ触媒を使用してＮＯｘを適切に浄化することができる。

本発明において、好ましくは、ＮＯｘ還元制御手段は、排気ガス状態判定手段による判定結果に関わらずに、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設定するように燃料噴射弁から継続的にポスト噴射させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行し、ＳＣＲ触媒の温度が判定温度以上である場合には第２ＮＯｘ還元制御の実行も制限する。
このように構成された本発明によれば、上記した第１ＮＯｘ還元制御に加えて、排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するような運転状態であるか否かに関わらずに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するように継続的にポスト噴射を行って、ＮＯｘ吸蔵量を所定量未満にまで低下させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行する。そして、この第２ＮＯｘ還元制御についても、第１ＮＯｘ還元制御と同様に、ＳＣＲ触媒の温度が判定温度以上である場合に実行を制限する。これにより、ＤｅＮＯｘの実行に起因する燃費悪化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、ＳＣＲ触媒の温度が、判定温度未満の所定温度以上で且つ判定温度未満である場合、第１ＮＯｘ還元制御については実行を許可し、第２ＮＯｘ還元制御については実行を制限する。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御がより実行されやすくなり、第２ＮＯｘ還元制御の実行頻度を低下させることができ、ＤｅＮＯｘ制御に起因する燃費の悪化を抑制することができる。

本発明において、好ましくは、排気ガス状態判定手段は、アクセルペダルの操作に応じて出力させるべきエンジントルクが所定トルク以上である場合、及び／又は、排気ガスの空燃比を所定空燃比にするためのポスト噴射量が所定量未満である場合に、空燃比が所定値以下まで低下すると判定する。
このように構成された本発明によれば、第１ＮＯｘ還元制御を実行すべき状態を適切に判定して、第１ＮＯｘ還元制御を効率的に実行することができる。よって、ＤｅＮＯｘに起因する燃費悪化を効果的に抑制することができる。

本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、ＳＣＲ触媒の状態に基づき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元させるための制御の実行要否を適切に判定することができる。

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。 ＮＯｘ触媒及びＳＣＲ触媒のそれぞれの触媒温度と排気浄化率との関係についての説明図である。 本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲についての説明図である。 本発明の実施形態において排気ガス量に応じてＳＣＲ判定温度を変更する方法についての説明図である。 本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ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第１ＤｅＮＯｘ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第２ＤｅＮＯｘ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第２ＤｅＮＯｘ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ＤＰＦ再生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ＤｅＮＯｘ制御を実行したときのＮＯｘ吸蔵量の変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ制御を実行したときの種々のパラメータの変化を示すタイムチャートである。

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＞
まず、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、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。

次に、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触媒４７と、ＳＣＲ触媒４７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。また、ＮＯｘ触媒４５は、この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。

また、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への排気ガスの流入と遮断とを切り替える第２ＥＧＲバルブ４３ｅと、を有する。基本的には、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）は、ターボ過給機５のタービン上流側の排気圧と、吸気シャッター弁７の開度によって作り出される吸気圧と、第１ＥＧＲバルブ４３ｃの開度とによって概ね決定される。

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を出力すると共に、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（典型的には膨張行程）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、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、本発明における「排気ガス状態判定手段」及び「ＮＯｘ還元制御手段」等として機能する。

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）も決定する。このポスト噴射量の求め方については、後の図４において詳述する。

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。

次に、図４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４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Ｓ２０１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。加えて、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。

次いで、ステップＳ２０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０１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Ｓ２０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ２０２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Ｓ２０４では、ＰＣＭ６０は、メイン噴射に加えてポスト噴射することで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるために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設定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Ｓ２０１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Ｓ２０３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。具体的には、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。

＜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。

（基本概念）
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、アクセル操作に応じた目標トルクを出力させるための燃料噴射量（メイン噴射量）を燃料噴射弁２０から噴射させたときの排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するような場合に、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するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（本発明における「第１ＮＯｘ還元制御」に相当し、以下では適宜「第１ＤｅＮＯｘ制御」と呼ぶ。）を実行する。典型的には、目標トルクが所定トルク以上となるような加速時に排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下し、ＰＣＭ６０は、そのような加速時において第１ＤｅＮＯｘ制御を行う。こうすることで、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するためのポスト噴射を行ってＤｅＮＯｘ制御を実行する。これにより、排気ガスの空燃比が低下しない状況でＤｅＮＯｘを行う場合よりも、目標空燃比にするためのポスト噴射量が少なくなる。本実施形態では、このような第１ＤｅＮＯｘ制御を行うことで、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化などを抑制しつつ、ＤｅＮＯｘを効率的に行って、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確保するようにする。

但し、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、メイン噴射により排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するような場合であっても、上記のように算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量が所定量（第１ポスト噴射量判定値）以上である場合には、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。こうすることで、ポスト噴射によるオイル希釈を抑制するようにしている。そういった観点より、第１ポスト噴射量判定値は、オイル希釈が発生する可能性が高いポスト噴射量が適用される。なお、算出された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に、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を第１ポスト噴射量判定値で制限して、つまりＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量として第１ポスト噴射量判定値を適用して、第１ＤｅＮＯｘ制御を行うことが考えられる。しかしながら、そうした場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定することができず、無駄な燃料消費となってしまうので、ＰＣＭ６０は、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には第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を一律に禁止する。

一方で、上記したような排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するような状態になっていなくても、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量（第２吸蔵量判定値）以上である場合、例えばＮＯｘ吸蔵量が限界付近にある場合には、ＰＣＭ６０は、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目標空燃比にするように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯｘ制御（本発明における「第２ＮＯｘ還元制御」に相当し、以下では適宜「第２ＤｅＮＯｘ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、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御についても、第２ＤｅＮＯｘ制御と同様に、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が所定量（第１吸蔵量判定値）以上である場合にのみ実行するようにする。この場合、第１吸蔵量判定値は、第２ＤｅＮＯｘ制御において用いる第２吸蔵量判定値よりも小さな値に設定される。このような第１吸蔵量判定値を用いて第１ＤｅＮＯｘ制御を行うことで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量が少ないにも関わらずに第１ＤｅＮＯｘ制御が無駄に行われることを抑制しつつ、第２ＤｅＮＯｘ制御よりも高頻度で第１ＤｅＮＯｘ制御が行われるようにしている。第１ＤｅＮＯｘ制御は、加速時のような排気ガスの空燃比が一時的に低下する短期間にのみ行われるので、ＮＯｘ触媒４５にＮＯｘがある程度吸蔵されている場合に、第１ＤｅＮＯｘ制御ができるだけ実行されるようにしている。こうすることで、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量をできるだけ低減するようにし、つまりＮＯｘ吸蔵量が限界に達しないようにし、第１ＤｅＮＯｘ制御よりも燃費が悪くなる第２ＤｅＮＯｘ制御の実行頻度を低下させて、ＤｅＮＯｘに起因する燃費悪化を改善するようにしている。

他方で、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ４６に捕集されたＰＭの量が所定量以上になったときに、ＤＰＦ４６に捕集されたＰＭを燃焼除去するように、つまりＤＰＦ再生を行うように、燃料噴射弁２０からポスト噴射させる制御（以下では「ＤＰＦ再生制御」と呼ぶ。）を行う。このようにポスト噴射された未燃燃料がＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣにおいて反応し、その反応熱によってＤＰＦ４６に捕集されたＰＭが燃焼して除去されるのである。基本的には、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生制御においては、ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣでの反応熱を確保すると共にＤＰＦ４６に供給される酸素量を確保して、ＤＰＦ再生が効率的に行われるように、排気ガスの空燃比がリーン側の所定空燃比にまで低下するようにポスト噴射を行う。
このようなＤＰＦ再生制御を行う場合に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、上記した第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御の両方の実行を禁止する。ＤｅＮＯｘ時にはポスト噴射により排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいはリッチ側になるため、ＤＰＦ再生制御中にＤｅＮＯｘ制御を行うと、ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣでの反応熱及びＤＰＦ４６に供給される酸素量が適切に確保されずに、ＤＰＦ再生に要する時間が長くなってしまう。そのため、本実施形態では、ＤＰＦ再生制御を行う場合にはＤｅＮＯｘ制御を禁止し、ＤＰＦ再生を優先的に実行するようにして、ＤＰＦ再生の遅延を抑制している。

更に、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５の温度（以下では「ＮＯｘ触媒温度」と呼ぶ。）及びＳＣＲ触媒４７の温度（以下では「ＳＣＲ温度」と呼ぶ。）に基づき、上記した第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御を行う。つまり、本実施形態では、ＮＯｘ触媒温度及びＳＣＲ温度に基づき、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲をそれぞれ規定している。これについて、図５乃至図７を参照して具体的に説明する。

図５は、触媒温度（横軸）と排気浄化率（縦軸）との関係を示している。具体的には、グラフＧ１１は、ＮＯｘ触媒温度と、ＮＯｘ触媒４５によるＮＯｘ浄化率との関係を示し、グラフＧ１２は、ＳＣＲ温度と、ＳＣＲ触媒４７によるＮＯｘ浄化率との関係を示している。また、符号Ｒ１１で示す範囲は、グラフＧ１１に示すようなＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化特性に応じた、ＮＯｘ触媒４５により所定以上のＮＯｘ浄化率が得られる温度範囲を示し、符号Ｒ１２で示す範囲は、グラフＧ１２に示すようなＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化特性に応じた、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を示している。

図５に示すように、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は比較的高温域においてＮＯｘ浄化性能を発揮する。したがって、排気ガスが比較的低温域にある場合にはＮＯｘ触媒４５によって排気ガス中のＮＯｘを浄化させるようにし、排気ガスが比較的高温域にある場合にはＳＣＲ触媒４７によって排気ガス中のＮＯｘを浄化させるようにするのがよい。

ここで、本実施形態では、図５に示すような温度Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３を用いて（Ｔ１１＜Ｔ１２＜Ｔ１３）、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを行う温度範囲を規定する。具体的には、温度Ｔ１１は、ＳＣＲ触媒４７の活性温度域に少なくとも含まれる温度であり、例えば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Ｒ１２の下側の境界値に相当する。また、温度Ｔ１２は、ＮＯｘ触媒４５によるＮＯｘ浄化性能がほとんど発揮されなくなる温度に相当し、温度Ｔ１３は、当該温度においてＤｅＮＯｘを行うとＮＯｘ触媒４５の熱劣化が発生する可能性がある温度に相当する。以下では、温度Ｔ１３を適宜「第１ＮＯｘ触媒判定温度」と呼び、温度Ｔ１２を適宜「第２ＮＯｘ触媒判定温度」と呼び、温度Ｔ１１を適宜「ＳＣＲ判定温度」と呼ぶ。

図６は、本発明の実施形態において適用する、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲についての説明図である。具体的には、図６は、横軸にＮＯｘ触媒温度を示し、縦軸にＳＣＲ温度を示している。また、図６において、符号Ｒ２１で示す範囲は、ＮＯｘ触媒４５によるＮＯｘ浄化性能に応じた第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２と、ＳＣＲ触媒４７の活性温度域に応じたＳＣＲ判定温度Ｔ１１とによって規定された、第２ＤｅＮＯｘ制御を実行する温度範囲を示している。また、符号Ｒ２２で示す範囲は、ＤｅＮＯｘ制御によるＮＯｘ触媒４５の熱劣化を考慮して定められた第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３と、上記のＳＣＲ判定温度Ｔ１１とによって規定された、第１ＤｅＮＯｘ制御を実行する温度範囲を示している。

温度範囲Ｒ２１、Ｒ２３に示すように、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１未満である場合にのみ、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御を実行し、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合には、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ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Ｔ１１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Ｔ１１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。

また、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御については、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２未満である場合にのみ実行し、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２以上である場合には実行を禁止するようにしている。一方で、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御については、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２以上であっても実行を許可するようにし、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２よりも高い第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３以上になった場合に実行を禁止するようにしている。こうすることで、第１ＤｅＮＯｘ制御を実行する温度範囲Ｒ１２を第２ＤｅＮＯｘ制御を実行する温度範囲Ｒ１１よりも広げて、第２ＤｅＮＯｘ制御よりも高頻度で第１ＤｅＮＯｘ制御が行われるようにしている。これにより、第１ＤｅＮＯｘ制御によってＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量をできるだけ低減するようにし、第１ＤｅＮＯｘ制御よりも燃費が悪くなる第２ＤｅＮＯｘ制御の実行頻度を低下させて、ＤｅＮＯｘに起因する燃費悪化を改善するようにしている。なお、第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３は、当該温度においてＤｅＮＯｘ制御を行うとＮＯｘ触媒４５の熱劣化が発生する可能性がある温度であるが、第１ＤｅＮＯｘ制御は加速時のような短期間にのみ行われるので、第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３付近において第１ＤｅＮＯｘ制御を行ってもＮＯｘ触媒４５が熱劣化することはない。

次に、図７を参照して、本発明の実施形態において、排気ガス量に応じてＳＣＲ判定温度Ｔ１１を変更する方法について説明する。図７は、横軸にＮＯｘ触媒温度を示し、縦軸にＳＣＲ温度を示している。なお、図７において図６と同一の符号を付した要素は、図６と同一の意味を有するものとする。

図７に示すように、本実施形態では、ＰＣＭ６０は、排気ガス量が多くなるほど、矢印Ａ１に示すようにＳＣＲ判定温度Ｔ１１を高い温度に変更し、第１ＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲Ｒ２２を広げる（破線領域Ｒ２２ａが温度範囲Ｒ２２を広げた部分に相当する）。例えば、排気ガス量に応じてＳＣＲ判定温度Ｔ１１を線形に変化させる。これは、排気ガス量が多くなるとＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率が低下するため、排気ガス量が多い運転状態では、ＮＯｘ触媒４５を使用して適切にＮＯｘを浄化すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲Ｒ２２を広げてＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確保するようにしたものである。

以下では、上記した本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。

（第１ＤｅＮＯｘ制御）
最初に、図８及び図９を参照して、本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。

図８は、本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いる第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。この第１ＤｅＮＯｘ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及び図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー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４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量と、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いる第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、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。また、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグは、後述する第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー（図１０参照）で設定される。

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Ｔ１１未満であるか否か、又は排気ガス流量が所定量以上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Ｔ１１未満である場合又は排気ガス流量が所定量以上である場合には（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Ｔ１１以上で且つ排気ガス流量が所定量未満である場合には（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０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、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。そして、処理は終了する。
なお、ステップＳ３０２において、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上であっても、排気ガス流量が所定量以上であると判定された場合には、ステップＳ３１０に進んで第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定しないが、これは、排気ガス量が多くなるとＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化率が低下することを考慮して、第１ＤｅＮＯｘ制御を行ってＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確保しようとしたものである。したがって、排気ガス流量が所定量以上である場合には、ＳＣＲ判定温度Ｔ１１を高い温度に実質的に変更してＳＣＲ温度を判定していることに相当する。

次いで、ステップＳ３０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得されたＮＯｘ触媒温度が第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＮＯｘ触媒温度が第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３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、ＮＯｘ触媒温度が第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３以上である場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因するＮＯｘ触媒４５の熱劣化を抑制すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ３０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得された目標トルクが所定トルク以上であるか否かを判定する。この判定は、目標トルクに対応する燃料を噴射させたときの排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するか否かを判定していることに相当する。換言すると、燃費悪化などを抑制しつつ第１ＤｅＮＯｘ制御を実行することができる運転状態であるか否かを判定していることに相当する。ステップＳ３０４の判定の結果、目標トルクが所定トルク以上である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、典型的には加速時である場合、処理はステップＳ３０５に進む。これに対して、目標トルクが所定トルク未満である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化などを抑制すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ３０５では、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ４６に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＤＰＦ再生制御中でないか否かを判定する。この判定の結果、ＤＰＦ再生制御中でない場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０６に進む。これに対して、ＤＰＦ再生制御中である場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因するＤＰＦ再生の遅延を抑制すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。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吸蔵量の限界値のほぼ半分の値に設定される。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Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０７に進む。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Ｓ３０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄な第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ３０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ３０１で取得された第２ＤｅＮＯｘ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、第２ＤｅＮＯｘ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、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０８に進む。これに対して、第２ＤｅＮＯｘ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Ｓ３０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第２ＤｅＮＯｘ制御を優先的に実行すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。つまり、たとえ第１ＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したとしても、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立した場合には、第２ＤｅＮＯｘ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Ｓ３０８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Ｓ３０８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、上記したステップＳ３０２〜Ｓ３０８の条件が全て成立するので、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ３０９）。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Ｓ３０８：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１０に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第１ＤｅＮＯｘ制御のポスト噴射によるオイル希釈を抑制すべく、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１０）。そして、処理は終了する。

なお、ステップＳ３０８の判定で用いる第１ポスト噴射量判定値は、上記の「基本概念」のセクションにおいて、オイル希釈が発生する可能性が高いポスト噴射量に基づき設定されることを述べたが、オイル希釈だけでなく、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化などを抑制する観点から、第１ポスト噴射量判定値を設定してもよい。そうした場合、ステップＳ３０８において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とは、目標トルクに対応する燃料を噴射させたときの排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するか否かを判定することに相当する。換言すると、ステップＳ３０４での目標トルクが所定トルク以上であるか否かを判定することとほぼ同義である。そのため、ステップＳ３０４の判定とステップＳ３０８の判定とが重複するものとなるので、例えばステップＳ３０４の判定を行わずにステップＳ３０８の判定のみを行って、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを設定してもよい。
また、第１ポスト噴射量判定値を固定値とすることに限定はされず、筒内温度に応じて第１ポスト噴射量判定値を変更してもよい。具体的には、筒内温度が高くなるほど、第１ポスト噴射量判定値を大きな値に変更すればよい。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ので、第１ＤｅＮＯｘ制御を行うに当たってのＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量についての制限を緩和すればよい、つまりＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量の上限を大きくすればよい。

次に、図９は、上記したように設定された第１ＤｅＮＯｘ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第１ＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（第１ＤｅＮＯｘ制御フロー）である。この第１ＤｅＮＯｘ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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー及び図８に示した第１ＤｅＮＯｘ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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、図８に示した第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定された第１ＤｅＮＯｘ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で取得された第１ＤｅＮＯｘ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、第１ＤｅＮＯｘ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、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、第１ＤｅＮＯｘ制御を実行すべく、処理はステップＳ４０３に進む。これに対して、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、第１ＤｅＮＯｘ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、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Ｓ４０３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Ｓ４０４に進む。

次いで、ステップＳ４０４では、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になったか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御を終了するか否かを判定する。この判定の結果、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になった場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御を終了する。これに対して、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」になっていない場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、即ち第１ＤｅＮＯｘ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Ｓ４０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、第１ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」から「０」に切り替わるまで、第１ＤｅＮＯｘ制御を継続する。

（第２ＤｅＮＯｘ制御）
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施形態による第２ＤｅＮＯｘ制御について具体的に説明する。

図１０は、本発明の実施形態による第２ＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定するために用いる第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート（第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フロー）である。この第２ＤｅＮＯｘ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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー及び図８に示した第１ＤｅＮＯｘ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、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。なお、ＮＯｘ触媒温度、ＳＣＲ温度及びＮＯｘ吸蔵量の求め方は、上記の「第１ＤｅＮＯｘ制御」のセクションにおいてステップＳ３０１の説明で述べた通りである。

次いで、ステップＳ５０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１で取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１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Ｔ１１未満である場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０３に進む。これに対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０８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、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ５０８）。そして、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ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２未満であるか否かを判定する。この判定の結果、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２未満である場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０４に進む。これに対して、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２以上である場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止すべく、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ５０８）。こうすることで、第２ＤｅＮＯｘ制御が比較的長い時間行われて、ＮＯｘ触媒温度が第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１１に達してＮＯｘ触媒４５が熱劣化してしまうことを確実に抑制するようにする。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ５０４では、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生制御中でないか否かを判定する。この判定の結果、ＤＰＦ再生制御中でない場合（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０５に進む。これに対して、ＤＰＦ再生制御中である場合（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因するＤＰＦ再生の遅延を抑制すべく、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ５０８）。そして、処理は終了する。

次いで、ステップＳ５０５では、ＰＣＭ６０は、現在の状態がエンジンＥの始動直後の状態であるか否かを判定する。例えば、ＰＣＭ６０は、エンジン水温が所定温度以下である場合や、イグニッションがオンにされてからの経過時間が所定時間以下である場合に、現在の状態がエンジンＥの始動直後の状態であると判定する。ステップＳ５０５の判定の結果、現在の状態がエンジンＥの始動直後の状態である場合（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ５０６）。こうすることで、エンジン始動時に第２ＤｅＮＯｘ制御を強制的に実行して、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ吸蔵量をほぼ０にすることで、その後のＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化率を確保してエミッションを向上させるようにする。

一方、現在の状態がエンジンＥの始動直後の状態でない場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ５０１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。例えば、第２吸蔵量判定値は、ＮＯｘ吸蔵量の限界値付近の値に設定される。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Ｓ５０７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０６に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を許可すべく、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「１」に設定する（ステップＳ５０６）。こうすることで、第２ＤｅＮＯｘ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、ＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値未満である場合（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、処理はステップＳ５０８に進む。この場合には、ＰＣＭ６０は、無駄な第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止して、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化などを抑制すべく、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグを「０」に設定する（ステップＳ５０８）。そして、処理は終了する。

次に、図１１は、上記したように設定された第２ＤｅＮＯｘ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第２ＤｅＮＯｘ制御を示すフローチャート（第２ＤｅＮＯｘ制御フロー）である。この第２ＤｅＮＯｘ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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フロー及び図１０に示した第２ＤｅＮＯｘ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Ｓ６０１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、図４に示したＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、図１０に示した第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグ設定フローで設定された第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグの値と、を取得する。

次いで、ステップＳ６０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１で取得された第２ＤｅＮＯｘ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、第２ＤｅＮＯｘ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、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０３に進む。これに対して、第２ＤｅＮＯｘ制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、第２ＤｅＮＯｘ制御を実行せずに、処理は終了する。

次いで、ステップＳ６０３では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１で取得されたＮＯｘ触媒温度が所定温度未満であるか否かを判定する。このステップＳ６０３では、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒温度が、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元するのに適した所定温度にまで達しているか否かを判定する。この判定の結果、ＮＯｘ触媒温度が所定温度未満である場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０４に進み、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５を昇温させるための制御（ＮＯｘ触媒昇温制御）を実行する。具体的には、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒昇温制御として、排気ガスの空燃比がリーン側の所定空燃比にまで低下するように比較的少量の燃料をポスト噴射させる制御を行う。この場合、ＰＣＭ６０は、吸気系ＩＮに還流させるＥＧＲガスをＥＧＲクーラ４３ｂによって冷却しないように、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラバイパス通路４３ｄに通過させるように第１ＥＧＲバルブ４３ｃ及び第２ＥＧＲバルブ４３ｅを制御するのがよい。また、ＰＣＭ６０は、燃料の着火時期を遅延させるように、メイン噴射を行うタイミングを遅らせてもよい。ＰＣＭ６０は、このようなＮＯｘ触媒昇温制御を、ＮＯｘ触媒温度が所定温度以上になるまで継続する。そして、処理はステップＳ６０５に進む。一方で、ＮＯｘ触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、ＮＯｘ触媒昇温制御を行わずに、ステップＳ６０５に進む。

ステップＳ６０５では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１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１ＤｅＮＯｘ制御で用いた第１ポスト噴射量判定値よりも大きな値に設定される。こうすることで、第２ＤｅＮＯｘ制御において第１ＤｅＮＯｘ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Ｓ６０５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Ｓ６０５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ６０１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Ｓ６０６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Ｓ６０９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Ｓ６０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０７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Ｓ６０８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Ｓ６０８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Ｓ６０８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Ｓ６０９に進む。

ステップＳ６０９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Ｓ６０９：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御を終了する。また、ＰＣＭ６０は、当該第２ＤｅＮＯｘ制御フロー及び図１０の第２ＤｅＮＯｘ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Ｓ６０９：Ｎｏ）、処理はステップＳ６０５に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ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、第２ＤｅＮＯｘ制御を継続する。特に、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御中に第２ＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立しなくなり、第２ＤｅＮＯｘ制御を中止したとしても、その後に第２ＤｅＮＯｘ制御の実行条件が成立したときに第２ＤｅＮＯｘ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。つまり、ＰＣＭ６０は、第２ＤｅＮＯｘ制御を一旦実行したら、途中で第２ＤｅＮＯｘ制御を中断することはあっても、ＮＯｘ吸蔵量がほぼ０になるまで第２ＤｅＮＯｘ制御を終了しないようにする。

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。

なお、上記した第２ＤｅＮＯｘ制御フローで用いた第２ポスト噴射量判定値を固定値とすることに限定はされず、筒内温度に応じて第２ポスト噴射量判定値を変更してもよい。具体的には、上述した第１ポスト噴射量判定値と同様に、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、第２ポスト噴射量判定値を大きな値に変更すればよい。

また、上記した第２ＤｅＮＯｘ制御フローでは、ＮＯｘ触媒温度が所定温度未満である場合にＮＯｘ触媒昇温制御を実行していたが（ステップＳ６０３、Ｓ６０４）、他の例では、第２ＤｅＮＯｘ制御時にＮＯｘ触媒昇温制御を実行しなくてもよい。

＜ＤＰＦ再生制御＞
次に、図１２を参照して、本発明の実施形態によるＤＰＦ再生制御について具体的に説明する。図１２は、本発明の実施形態によるＤＰＦ再生制御を示すフローチャート（ＤＰＦ再生制御フロー）である。このＤＰＦ再生制御フローは、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などと並行して実行される。

まず、ステップＳ７０１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、差圧センサ１１４によって検出されたＤＰＦ４６の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差（以下では単に「ＤＰＦ差圧」と呼ぶ。）を取得する。

次いで、ステップＳ７０２では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０１で取得されたＤＰＦ差圧が所定値以上であるか否かを判定する。このステップＳ７０２では、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ差圧に基づき、ＤＰＦ４６に捕集されたＰＭの量が所定量以上になったか否か、つまりＤＰＦ再生を行うべきＰＭの捕集量に達したか否かを判定している。ＤＰＦ４６のＰＭの捕集量とＤＰＦ差圧とは相関があるので、ＤＰＦ差圧に基づきＤＰＦ４６のＰＭの捕集量を判定できるのである。

ステップＳ７０２の判定の結果、ＤＰＦ差圧が所定値未満である場合（ステップＳ７０２：Ｎｏ）、処理は終了する。この場合には、ＤＰＦ４６に捕集されたＰＭの量が所定量以上になっていないので、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生を行わない。これに対して、ＤＰＦ差圧が所定値以上である場合（ステップＳ７０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ７０３に進む。この場合には、ＤＰＦ４６に捕集されたＰＭの量が所定量以上になっているため、以降の処理でＤＰＦ再生が行われる。

ステップＳ７０３では、まず、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生制御時に適用するポスト噴射量（以下では「ＤＰＦ再生用ポスト噴射量」と呼ぶ。）を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、排気ガスの空燃比をリーン側の所定空燃比に設定するのに必要なポスト噴射量をＤＰＦ再生用ポスト噴射量として設定する。このようにＤＰＦ再生制御時にポスト噴射を行って空燃比をリーン側の所定空燃比に設定することで、ＮＯｘ触媒４５中のＤＯＣでの反応熱を確保しつつ、ＤＰＦ４６に供給される酸素量を確保して、ＤＰＦ再生が効率的に行われるようにする。この場合、ＰＣＭ６０は、ＮＯｘ触媒４５とＤＰＦ４６との間に設けられた温度センサ１１３が検出した温度に基づきＤＰＦ４６の温度を推定して、ＤＰＦ４６の温度が所定の温度範囲内になるように、ＤＰＦ再生用ポスト噴射量を随時求めるのがよい。

次いで、ステップＳ７０４では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ７０３で設定されたＤＰＦ再生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Ｓ７０４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Ｓ７０５に進む。

ステップＳ７０５では、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生の終了条件が成立したか否かを判定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、差圧センサ１１４によって検出されたＤＰＦ差圧が、ＤＰＦ４６のＰＭの捕集量が所定量未満になったことを示している場合に、ＤＰＦ再生の終了条件が成立したと判定する。例えば、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ４６のＰＭの捕集量がほぼ０であることをＤＰＦ差圧が示している場合に、ＤＰＦ再生の終了条件が成立したと判定する。

ＤＰＦ再生の終了条件が成立した場合（ステップＳ７０５：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生を終了する。つまり、ＤＰＦ再生のためのポスト噴射を終了する。これに対して、ＤＰＦ再生の終了条件が成立していない場合（ステップＳ７０５：Ｎｏ）、処理はステップＳ７０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＤＰＦ再生の終了条件が成立するまで、ＤＰＦ再生のためのポスト噴射を継続する。

＜制御例＞
次に、図１３及び図１４を参照して、上記した本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御を行った場合の具体例について説明する。

図１３は、本発明の実施形態によるＤｅＮＯｘ制御を実行したときのＮＯｘ吸蔵量の変化を示すタイムチャート例である。図１３は、ＮＯｘ吸蔵量の時間変化を上に示し、車速の時間変化を下に示している。また、符号Ｓ１は、第１吸蔵量判定値を示し、符号Ｓ２は、第２吸蔵量判定値を示している（Ｓ１＜Ｓ２）。

図１３に示すように、期間Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、Ｔ２４では、第１吸蔵量判定値Ｓ１によって実行条件が規定された第１ＤｅＮＯｘ制御が実行される。これより、車速の上昇に乗じて、つまり車両の加速に乗じて、第１ＤｅＮＯｘ制御が頻繁に実行されていることがわかる。他方で、期間Ｔ２５では、第２吸蔵量判定値Ｓ２によって実行条件が規定された第２ＤｅＮＯｘ制御が実行される。この第２ＤｅＮＯｘ制御により、ＮＯｘ吸蔵量がほぼ０にまで一気に低減されていることがわかる。このように、本実施形態によれば、加速に乗じて第１ＤｅＮＯｘ制御が高頻度で実行されてＮＯｘ吸蔵量が効率的に低減されるので、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が低下することとなる。

次に、図１４は、本発明の実施形態による第１ＤｅＮＯｘ制御を実行したときの種々のパラメータの変化を示すタイムチャート例である。図１４は、上から順に、車速の時間変化、エンジン回転数の時間変化、アクセル開度の時間変化、燃料噴射量の時間変化、排気ガスの空燃比の時間変化、ＮＯｘ触媒温度の時間変化、ＳＣＲ温度の時間変化、排気ガス量の時間変化、ＤＰＦ４６のＰＭ捕集量の時間変化、ＮＯｘ吸蔵量の時間変化を示している。また、図１４において、符号Ｑ１は、第１ポスト噴射量判定値を示し、符号λ１は、理論空燃比を示し、符号Ｔ１２は、第２ＮＯｘ触媒判定温度を示し、符号Ｔ１１は、ＳＣＲ判定温度を示し、符号Ｄ１は、ＤＰＦ再生を行うべきＰＭ捕集量を示し、符号Ｓ１は、第１吸蔵量判定値を示している。更に、グラフＧ２１は、メイン噴射量を示し、グラフＧ２２は、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するのに必要なポスト噴射量（算出されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）を示し、グラフＧ２３は、第１ＤｅＮＯｘ制御が実行されることで実際に適用されたポスト噴射量を示している。

図１４に示す状況では、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２未満であり、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１未満であり、且つ、ＤＰＦ４６のＰＭ捕集量がＤＰＦ再生を行うべきＰＭ捕集量Ｄ１未満である。つまり、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行条件の幾つかが成立している状況である。このときに、期間Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３において、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するのに必要なポスト噴射量が第１ポスト噴射量判定値Ｑ１未満となり（グラフＧ２２参照）、第１ＤｅＮＯｘ制御の全ての実行条件が成立することで、第１ＤｅＮＯｘ制御が実行される。これにより、ＤｅＮＯｘのためのポスト噴射が行われ（グラフＧ２３参照）、排気ガスの空燃比が理論空燃比λ１以下に設定されることで、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘが還元されてＮＯｘ吸蔵量が低減する。

＜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、メイン噴射により排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するような運転状態である場合に、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するようにポスト噴射を行って、ＮＯｘ触媒４５に吸蔵されたＮＯｘを還元させる第１ＤｅＮＯｘ制御を実行する。つまり、本実施形態では、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、空燃比を目標空燃比にするためのポスト噴射を行ってＤｅＮＯｘを実行する。これにより、排気ガスの空燃比が低下しない状況でＤｅＮＯｘを行う場合よりも、目標空燃比にするためのポスト噴射量を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、ＤｅＮＯｘに起因する燃費悪化及びポスト噴射によるオイル希釈を抑制しつつ、ＤｅＮＯｘを効率的に行って、ＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確保することができる。

また、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、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はないと判断して、上記した第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。これにより、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制することができる。

また、本実施形態では、排気ガス量が大きくなるとＳＣＲ触媒４７のＮＯｘ浄化性能が低下することを考慮して、ＳＣＲ温度を判定するためのＳＣＲ判定温度を、排気ガス量が大きくなるほど高い温度に設定する。これにより、排気ガス量が多い運転状態では、第１ＤｅＮＯｘ制御を行ってＮＯｘ触媒４５のＮＯｘ浄化性能を確保して、このＮＯｘ触媒４５を使用してＮＯｘを適切に浄化することができる。

また、本実施形態では、上記した第１ＤｅＮＯｘ制御に加えて、排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するような運転状態であるか否かに関わらずに、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするように継続的にポスト噴射を行って、ＮＯｘ吸蔵量をほぼ０にまで低下させる第２ＤｅＮＯｘ制御を更に実行する。そして、この第２ＤｅＮＯｘ制御についても、第１ＤｅＮＯｘ制御と同様に、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合に実行を禁止する。これにより、ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、目標トルクが所定トルク以上である場合、及び／又は、排気ガスの空燃比を所定空燃比（上記した目標空燃比をそのまま適用してもよい）にするためのポスト噴射量が所定量未満である場合に、空燃比が所定値以下まで低下すると判定する。これにより、第１ＤｅＮＯｘ制御を実行すべき状態を適切に判定して、第１ＤｅＮＯｘ制御を効率的に実行することができる。よって、ＤｅＮＯｘによる燃費悪化を効果的に抑制することができる。

＜変形例＞
以下では、上記した実施形態の変形例について説明する。

上記した実施形態では、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合に第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止していた。この実施形態では、ＳＣＲ温度の判定温度として同一の温度（ＳＣＲ判定温度Ｔ１１）を用いて、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御の実行要否を判定していた。他の例では、第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御のそれぞれでＳＣＲ温度の判定温度を異ならせてもよい。具体的には、第１ＤｅＮＯｘ制御で用いるＳＣＲ温度の判定温度を、第２ＤｅＮＯｘ制御で用いるＳＣＲ温度の判定温度よりも高くしてもよい。こうすることで、第１ＤｅＮＯｘ制御がより実行されやすくなり、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行頻度を低下させることができ、ＤｅＮＯｘ制御に起因する燃費の悪化を抑制することができる。

上記した実施形態では、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に第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止していたが、こうすることに限定はされない。要は、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には、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と比べて、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を制限すればよい。例えば、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に、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よりも、ポスト噴射を行う回数を減らしてもよい。
同様に、ＮＯｘ触媒温度が第１ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１３以上である場合に第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止することに限定はされず、第１ＤｅＮＯｘ制御の実行を制限してもよい。また、ＮＯｘ触媒温度が第２ＮＯｘ触媒判定温度Ｔ１２以上である場合に第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止することに限定はされず、第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を制限してもよい。また、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度Ｔ１１以上である場合に第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止することに限定はされず、これらの実行を制限してもよい。また、ＤＰＦ再生制御を行う場合に第１ＤｅＮＯｘ制御及び第２ＤｅＮＯｘ制御の実行を完全に禁止することに限定はされず、これらの実行を制限してもよい。

１ 吸気通路
５ ターボ過給機
７ 吸気シャッター弁
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
６０ ＰＣＭ
７０ ＤＣＵ
２００ エンジンシステム
Ｅ エンジン
ＥＸ 排気系

Claims (7)

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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
   エンジン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、
   アクセルペダルの操作に応じたエンジントルクを出力させるための燃料噴射量を燃料噴射弁から噴射させたときに排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するか否かを判定する排気ガス状態判定手段と、
   上記排気ガス状態判定手段によって排気ガスの空燃比が上記所定値以下まで低下すると判定された場合に、上記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるべく、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するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第１ＮＯｘ還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段と、を有し、
   上記ＮＯｘ還元制御手段は、上記ＳＣＲ触媒の温度が判定温度以上である場合には、上記第１ＮＯｘ還元制御の実行を制限する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 上記判定温度は、上記ＳＣＲ触媒の活性温度域に含まれている、請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
3. 上記判定温度は、排気ガス量に応じて変更される、請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置。
4. 上記判定温度は、上記排気ガス量が大きくなるほど高い温度に設定される、請求項３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、上記排気ガス状態判定手段による判定結果に関わらずに、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設定するように燃料噴射弁から継続的にポスト噴射させる第２ＮＯｘ還元制御を更に実行し、上記ＳＣＲ触媒の温度が上記判定温度以上である場合には上記第２ＮＯｘ還元制御の実行も制限する、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ＳＣＲ触媒の温度が、上記判定温度未満の所定温度以上で且つ上記判定温度未満である場合、上記第１ＮＯｘ還元制御については実行を許可し、上記第２ＮＯｘ還元制御については実行を制限する、請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。
7. 上記排気ガス状態判定手段は、アクセルペダルの操作に応じて出力させるべきエンジントルクが所定トルク以上である場合、及び／又は、排気ガスの空燃比を所定空燃比にするためのポスト噴射量が所定量未満である場合に、空燃比が上記所定値以下まで低下すると判定する、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。

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