JP6268688B1 - エンジンの排気浄化制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣＲ触媒へのＮＨ３の供給量を削減補正する際において、当該削減量を好適に設定することによって、効率的なＮＯＸの浄化を実現できるエンジンの排気浄化制御装置を提供すること。【解決手段】ＮＨ３供給量制御部が、ＮＯＸ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチな状態であって当該ＮＯＸ触媒が吸蔵していたＮＯＸがＮ２に還元されている際には、ＮＨ３供給部によるＳＣＲ触媒へのＮＨ３の供給量を削減補正する。ＮＨ３供給量制御部によるＮＨ３の供給量の削減量は、ＮＯＸ触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定されるＮＯＸ触媒の吸蔵酸素量が多い程、少量であるように設定されている。【選択図】図１２

Description

本発明は、エンジンの排気浄化制御装置に係り、特に、排気ガス中のＮＯ_X を浄化するＮＯ_x 触媒を排気通路上に備えるエンジンの排気浄化制御装置に関する。

従来から、特許文献１に示すように、エンジンの排気通路上に設けられ、ＮＨ₃ との反応によって排気ガス中のＮＯ_X を浄化するＳＣＲ触媒と、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ＮＯ_X を吸蔵し、この吸蔵したＮＯ_x 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、ＮＯ_X 吸蔵還元型のＮＯ_X 触媒と、を備えたエンジンの排気浄化装置が知られている。このエンジンの排気浄化装置においては、エンジンが高回転数且つ高負荷域である場合、すなわちＳＣＲ触媒の温度が高くなるエンジンの運転領域である場合においては、ＳＣＲ触媒によるＮＯ_X の浄化が行われ、それ以外の場合には、ＮＯ_X 触媒によるＮＯ_X の浄化が行われている。

また、特許文献２に示すように、尿素をＳＣＲ触媒に噴射する尿素噴射弁を備える代わりに、ＮＯ_X 触媒におけるＮＯ_X 還元制御において発生したＮＨ₃ をＳＣＲ触媒に吸着させることでＳＣＲ触媒によるＮＯ_X の浄化を行うものが知られている。すなわち、ＮＯ_X 還元制御でＮＨ₃ が発生することが知られている。また、特許文献３に示すように、ＮＯ_X 触媒の温度を検出することによって、当該ＮＯ_X 触媒においてＮＯ_X がＮＨ₃ に変換される変換率を算出できることが知られている。さらに、ＮＯ_X 還元制御におけるＮＨ₃ の発生量がＮＯ_X 触媒温度によって変化することが知られている。詳細には、ＮＯ_X 触媒の温度が高いほど、ＮＨ₃ の発生率が高くなることが開示されている。

特許第３５１８３９８号 特開２０１０−１１２３４５号公報 特許第４３４７０７６号

前記した特許文献１のように、尿素噴射弁によりＳＣＲ触媒にＮＨ₃ を供給する一方で、ＮＯ_X 触媒におけるＮＯ_X 還元制御を行うと、ＮＯ_X 還元制御において発生したＮＨ₃ により、ＳＣＲへのＮＨ₃ 供給が過剰になる恐れがある。その結果、ＳＣＲ触媒の吸着能力を超える量のＮＨ₃ がＳＣＲ触媒に供給されて、ＳＣＲ触媒下流の排気通路にアンモニアが放出されてしまう恐れがある。

そこで、ＮＯ_X 触媒還元制御時に発生するＮＨ₃ を考慮し、ＳＣＲ触媒への過剰なアンモニア供給を抑制して、ＳＣＲ触媒下流の排気通路にアンモニアが放出されてしまうことを抑制することが考えられる。

ところが、ＮＯ_X 還元制御時に発生するＮＨ₃ 量はＮＯ_X 触媒の温度によって変化するため、これを加味しなければ、ＳＣＲ触媒下流の排気通路へのアンモニア放出を十分に抑制できない。あるいは、ＳＣＲ触媒へのアンモニア供給抑制が過剰になり、ＳＣＲで吸着されたＮＨ₃ が不足して、ＳＣＲでのＮＯ_X 浄化性能が低下する恐れがある。

前記特許文献３には、ＮＯ_X 触媒の温度が高いほど、ＮＨ₃ の発生率が高くなることが記載されている。この特許文献３では、ＮＯ_X 触媒温度が高いほど、ＮＨ₃ が発生する反応がしやすくなることを加味していると考えられる。

しかしながら、本件発明者の知見によれば、ＮＯ_X 触媒に吸蔵されている吸蔵酸素の影響を受けてＮＨ₃ の発生量が変化する。前記特許文献３では、この現象（傾向）が加味されていないため、ＮＯ_X 触媒還元制御時に発生するＮＨ₃ を正確に把握できていない。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、ＮＯ_X 触媒還元制御時に発生するＮＨ₃ を正確に把握して、ＳＣＲ触媒への過剰なアンモニア供給の抑制を適切に実行できるようにすることによって、ＳＣＲ触媒下流の排気通路へのアンモニア放出を抑制するとともに効率的なＮＯ_X の浄化を実現できるエンジンの排気浄化制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの排気通路に設けられ、流入する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時には当該排気ガス中のＮＯ_X を吸蔵すると共に、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態である時には吸蔵していたＮＯ_X をＮ₂ に還元するＮＯ_X 触媒と、前記ＮＯ_X 触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチな状態となるように、前記エンジンにおける燃料噴射弁を制御するＮＯ_X 触媒再生部と、前記ＮＯ_X 触媒の下流の排気通路に設けられ、ＮＨ₃ との反応によって当該ＮＯ_X を浄化するＳＣＲ触媒と、前記ＳＣＲ触媒にＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料を供給してＮＨ₃ を吸着させるＮＨ₃ 供給部と、前記ＮＨ₃ 供給部による前記ＳＣＲ触媒へのＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量を制御するＮＨ₃ 供給量制御部と、前記ＮＯ_X 触媒の吸蔵酸素量を検出ないし推定するＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部と、を備え、前記ＮＨ₃ 供給量制御部は、前記ＮＯ_X 触媒再生部によるＮＯ_X 触媒再生を実行した場合には、前記ＮＨ₃ 供給部による前記ＳＣＲ触媒へのＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量を削減補正するようになっており、前記ＮＨ₃ 供給量制御部による前記ＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量は、前記ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量が多い程、少量であるように設定されていることを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置である。

本発明によれば、ＮＨ₃ 供給量制御部によるＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量が、ＮＯ_X 触媒の吸蔵酸素量が多い程、少量であるように設定されていることにより、ＮＯ_X 触媒でのＮＨ₃ の発生量を考慮した効率的なＮＯ_X の浄化を実現できる。

本件発明者の知見によれば、ＮＯ_X 触媒の吸蔵酸素量が多いと、ＮＯ_X 触媒において発生したＮＨ₃ が当該吸蔵酸素と更に反応してしまって、結果的にＮＯ_X 触媒からのＮＨ₃ 発生量が減少する。本発明は、この現象を反映させたものである。

好ましくは、前記ＮＨ₃ 供給量制御部による前記ＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量は、前記ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量がゼロになるまで、ゼロに設定されている。

この場合、ＮＯ_X 触媒において発生したＮＨ₃ がＮＯ_X 触媒に吸蔵されていた酸素によって消費されるという反応（現象）が終了してから、ＮＨ₃ 供給量制御部によるＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減補正が開始されることになる。このため、より高精度にＮＯ_X 触媒でのＮＨ₃ 発生量を考慮した効率的なＮＯ_X の浄化を実現できる。

更に好ましくは、前記ＮＨ₃ 供給量制御部による前記ＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量は、前記ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量がゼロになった後も、更に所定のディレー時間が経過するまで、ゼロに設定されている。

ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量がゼロになった後も、しばらくの間は、ＮＯ_X 触媒から解放された酸素が当該ＮＯ_X 触媒の近傍を浮遊している。この時間の経過を待つことにより、ＮＯ_X 触媒において発生したＮＨ₃ がＮＯ_X 触媒に吸蔵されていた酸素によって消費されるという反応（現象）がより完全に終了してから、ＮＨ₃ 供給量制御部によるＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減補正を開始することができる。これにより、更に高精度にＮＯ_X 触媒でのＮＨ₃ 発生量を考慮した効率的なＮＯ_X の浄化を実現できる。

この場合、前記排気ガスの流量を検出ないし推定する排気ガス流量把握部を更に備え、前記ディレー時間は、前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が多い程、短く設定されることが好ましい。

あるいは、この場合、前記ディレー時間は、前記空燃比がよりリッチである程、短く設定されることが好ましい。

本件発明者の知見によれば、排気ガスの流量が多い程、及び／または、空燃比がよりリッチである程、ＮＯ_X 触媒においてＮＨ₃ が発生する反応が促されるため、ＮＯ_X 触媒から解放された酸素がより短い時間で消費される。前記の好適な態様例は、当該知見を反映させたものである。

また、前記排気ガスの流量を検出ないし推定する排気ガス流量把握部と、前記ＳＣＲ触媒の温度を検出ないし推定するＳＣＲ触媒温度把握部と、を更に備え、前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が所定の閾値未満であって、且つ、前記ＳＣＲ触媒温度把握部によって検出ないし推定される前記ＳＣＲ触媒の温度が所定の閾値未満である時には、前記ＮＯ_X 触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施され、前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が所定の閾値未満であって、且つ、前記ＳＣＲ触媒温度把握部によって検出ないし推定される前記ＳＣＲ触媒の温度が所定の閾値以上である時には、前記ＳＣＲ触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施され、前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が所定の閾値以上である時には、前記ＮＯ_X 触媒によるＮＯ_X の浄化と前記ＳＣＲ触媒によるＮＯ_X の浄化とが併用されることが好ましい。
この場合、排気ガスの流量に応じて、且つ、ＳＣＲ触媒の温度に応じて、効率的なＮＯ_X の浄化を実現できる。

また、この場合において、前記ＮＯ_X 触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施される際、前記ＮＨ₃ 供給量制御部は、前記ＮＨ₃ 供給部による前記ＳＣＲ触媒へのＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量を制限するようになっており、前記ＳＣＲ触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施される際、前記ＮＯ_X 触媒再生部の作動が制限されるようになっていることが好ましい。

本発明によれば、ＮＨ₃ 供給量制御部によるＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量が、ＮＯ_X 触媒の吸蔵酸素量が多い程、少量であるように設定されていることにより、ＮＯ_X 触媒でのＮＨ₃ の発生量を考慮した効率的なＮＯ_X の浄化を実現できる。

本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化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。 本実施形態によるエンジンの排気浄化制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本実施形態においてパッシブＤｅＮＯ_X 制御及びアクティブＤｅＮＯ_X 制御のそれぞれを実行するエンジンの運転領域についての説明図である。 本実施形態において各触媒のＮＯ_X 浄化作用と温度範囲との関係についての説明図である。 本発明の一実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。 本発明の一実施形態によるアクティブＤｅＮＯ_X 制御及びパッシブＤｅＮＯ_X 制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による尿素の供給量の削減量の算出フローを示す概略図である。 図８（ａ）は、ＮＯ_X 触媒温度の変化に対する、ＮＯ_X 触媒に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、図８（ｂ）は、ＮＯ_X 触媒温度の変化に対する、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータである。 図９（ａ）は、排気ガスの流量の変化に対する、ＮＯ_X 触媒に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、図９（ｂ）は、排気ガスの流量の変化に対する、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータである。 図１０（ａ）は、目標空燃比の変化に対する、ＮＯ_X 触媒に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、図１０（ｂ）は、目標空燃比の変化に対する、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータである。 図１１（ａ）は、ＮＯ_X 触媒の熱劣化及びＮＯ_X 触媒温度の変化に対する、ＮＯ_X 触媒に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、図１１（ｂ）は、ＮＯ_X 触媒の熱劣化及びＮＯ_X 触媒温度の変化に対する、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータである。 本実施形態によるＤｅＮＯ_X 制御のタイムチャートの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化制御装置について説明する。

＜システム構成＞
最初に、図１を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化制御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、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化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。

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。

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に出力するようになっている。

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

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

次に、排気系ＥＸは、排気ガスが通過する排気通路４１を有しており、この排気通路４１上に、当該排気ガスによって回転され当該回転によって前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、上流側から順に、排気ガス中のＮＯ_X （ＲａｗＮＯ_X ）を浄化するＮＯ_X 触媒４５と、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）４６と、ＤＰＦ４６の下流側の排気通路４１中に尿素（典型的には尿素水）を噴射する尿素インジェクタ５１と、が設けられている。

ＮＯ_X 触媒４５は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態（λ＞１）において排気ガス中のＮＯ_X を吸蔵する傾向を有しており、流入する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リッチな状態（λ＜１）において吸蔵していたＮＯ_X をＮ₂ に還元する傾向を有しており、ＮＯ_X 吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：NOx Storage Catalyst）と呼ばれるものである。ＮＯ_X 触媒４５は、吸蔵していたＮＯ_X を還元する際に、ＮＨ₃ （アンモニア）を発生して放出するようになっている。具体的には、ＮＯ_X 還元時に、ＮＯ_X 触媒４５が吸蔵していたＮＯ_X 中の「Ｎ」と、ＮＯ_X 触媒４５に還元剤として供給された未燃燃料などの「ＨＣ」中の「Ｈ」あるいは筒内燃焼により生じる「Ｈ₂Ｏ」中の「Ｈ」と、が結合することで、ＮＨ₃ （アンモニア）が生成されるようになっている。反応の詳細については、後に段落０１４２にて詳述する。

なお、詳細は後述するが、ＮＯ_X 触媒４５は、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されたＮＯ_X 量（以下、ＮＯ_X 吸蔵量という。）が所定の閾値以上になったとき、ＮＯ_X 触媒４５に流入する排気ガスの空燃比がリッチな状態となるように、エンジンＥにおける燃料噴射弁２０を制御することにより、吸蔵されたＮＯｘを還元して浄化される（ＮＯ_X 触媒再生部）。本実施形態では、後述するＰＣＭ６０が、当該ＮＯ_X 触媒再生部を兼ねている（ＮＯ_X 触媒再生部の機能をも有している）。

ＮＯ_X 触媒４５におけるＮＯ_X の吸蔵量については、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、排気ガス中のＮＯ_X 量を推定し、このＮＯ_X 量を積算していくことで推定する。あるいは、ＮＯ_X 吸蔵量検出センサ４５ｎによって、直接検出しても良い。

また、本実施形態のＮＯ_X 触媒４５は、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）４５ａ（酸化触媒）としての機能をも有している。

より具体的には、本実施形態のＮＯ_X 触媒４５は、ディーゼル酸化触媒４５ａの触媒材層の表面をＮＳＣの触媒材によってコーティングすることで作られている。これにより、ＮＯ_X 触媒４５は、ディーゼル酸化触媒４５ａと複合された複合触媒を形成している。すなわち、ＮＯ_X 触媒４５は、ディーゼル酸化触媒４５ａと組み合わせて配置（構成）されている。これにより、ディーゼル酸化触媒４５ａにおいて酸化反応により反応熱が生じて温度上昇する場合、当該反応熱はＮＯ_X 触媒４５に伝達されて、ＮＯ_X 触媒４５の温度上昇が生じるようになっている。

本実施形態では、ＮＯ_X 触媒４５の直上流側に温度センサ１１２を設けている。この温度センサ１１２によって検出された温度に基づいてＮＯ_X 触媒温度を推定する。このＮＯ_X 触媒温度の把握に対して、例えば、ＮＯ_X 触媒４５とＤＰＦ４６との間に設けられた温度センサ１１３によって検出してもよい。また、ＮＯ_X 触媒４５に、当該ＮＯ_X 触媒４５の温度を検出するＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔを設けて検出してもよい。

また、本実施形態では、エンジンの運転状態、具体的にはエンジン回転数とエンジン負荷とからＮＯ_X 触媒４５に流入する排気ガスの流量を推定するが、ＮＯ_X 触媒４５に流入する排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検出センサ４５ｆを設けてもよい。

そして、尿素インジェクタ５１の更に下流側に、ＮＯ_X 触媒４５において生成されたＮＨ₃ （アンモニア）を排気ガス中のＮＯ_X と反応（還元）させて当該ＮＯ_X を浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４７が配置されている。ＳＣＲ触媒４７は、また、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ＮＨ₃ （アンモニア）を生成し（ＣＯ（ＮＨ₂）₂＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋２ＮＨ₃）、このＮＨ₃ を排気ガス中のＮＯ_X と反応（還元）させて当該ＮＯ_X を浄化する機能をも有している。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よう制御されるようになっている。

より具体的には、ＳＣＲ触媒４７は、ＮＯ_X 触媒４５におけるＮＯ_X の浄化（還元）により生成されたＮＨ₃ （アンモニア）、及び／または、尿素インジェクタ５１から噴射された尿素から生成されるＮＨ₃ 、を自身に吸着して、当該吸着したＮＨ₃ を排気ガス中のＮＯ_X と反応させてＮＯ_X を浄化（還元）するようになっている。

例えば、ＳＣＲ触媒４７は、ＮＨ₃ （アンモニア）によってＮＯ_X を還元する機能を有する触媒金属を、ＮＨ₃ をトラップする機能を有するゼオライトに担持させて触媒成分とし、当該触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られ得る。ＮＯ_X 還元用の触媒金属としては、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｗなどが用いられ得る。

その他、ＳＣＲ触媒４７の更に下流側に、ＳＣＲ触媒４７から放出されたＮＨ₃ （アンモニア）を酸化させて浄化するスリップ触媒４８が設けられている。また、ＳＣＲ触媒４７には、当該ＳＣＲ触媒の温度を検出するＳＣＲ触媒温度検出センサ４７ｔが設けられている。ＳＣＲ触媒温度検出センサ４７ｔは、ＳＣＲ触媒４７の温度を直接的に検出するセンサであるが、これに代えて、ＳＣＲ触媒４７の温度に関連する間接的なパラメータを測定して、当該パラメータからＳＣＲ触媒４７の温度を推定する手段が設けられてもよい。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てもよい。

本実施形態では、尿素インジェクタ５１が、ＳＣＲ触媒４７にＮＨ₃ 原料である尿素を供給してＮＨ₃ を吸着させるＮＨ₃ 供給部となっている。図１に示すように、尿素インジェクタ５１は、尿素供給経路５３に接続され、尿素供給経路５３は、尿素送出ポンプ５４を介して尿素タンク５５に接続されている。

尿素供給経路５３は、尿素（尿素水）を送出できる配管により形成されている。尿素供給経路５３上には、尿素が通過した場合の圧力の変化を測定する尿素供給経路圧力センサ５６が配置されている。尿素供給経路５３上には、尿素が尿素供給経路５３上で凍結することを防止するための尿素経路ヒータ５７が配置されている。尿素送出ポンプ５４は、ＤＣＵ７０からの制御指令を受けて、尿素を尿素タンク５５から尿素インジェクタ５１に向けて送出するようになっている。

本実施形態では、ＤＣＵ７０が、尿素インジェクタ５１（ＮＨ₃ 供給部）によるＳＣＲ触媒４７への尿素（ＮＨ₃ 原料）の供給量を制御するＮＨ₃ 供給量制御部となっている。

ＤＣＵ７０は、ＳＣＲ触媒４７によるＮＯ_X 浄化性能の確保と、ＳＣＲ触媒４７からのＮＨ₃ （アンモニア）の放出（スリップ）の抑制と、を両立する観点から、ＳＣＲ触媒４７に適量のＮＨ₃ が吸着されるように、尿素インジェクタ５１から噴射される尿素の量を制御する。

その他、ＤＣＵ７０は、尿素供給経路圧力センサ５６と、尿素レベルセンサ５８と、尿素温度センサ５９とに、電気的に接続されている。尿素供給経路圧力センサ５６と、尿素レベルセンサ５８と、尿素温度センサ５９とは、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号Ｓ５２〜Ｓ５４をＤＣＵ７０に出力する。また、ＤＣＵ７０は、尿素経路ヒータ５７と、尿素送出ポンプ５４と、尿素タンクヒータ６１とに、電気的に接続されている。尿素経路ヒータ５７、尿素送出ポンプ５４、尿素タンクヒータ６１の作動状態は、それぞれ、ＤＣＵ７０から供給される制御信号Ｓ５５〜Ｓ５７によって制御することができる。

ＤＣＵ７０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。ＤＣＵ７０は、ＰＣＭ６０と双方向に通信可能に接続されており、ＰＣＭ６０の制御指令を受けて制御される。例えば、ＤＣＵ７０が取得している各種情報をＰＣＭ６０に供給する制御信号を、例えば制御信号Ｓ５８として示す。

また、図１に示すように、ターボ過給機５のタービンの上流側の排気通路４１上に、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が設けられていてもよい。また、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、酸素濃度を検出するＯ₂センサ１１１が設けられていてもよい。

更に、排気系ＥＸには、ＮＯ_X 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、ＮＯ_X 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ＮＯ_X の濃度を検出するＮＯ_X 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ＮＯ_X の濃度を検出するＮＯ_X 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に出力するようになっている。

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ようになっている。

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

＜ＰＣＭの電気的構成と機能＞
次に、図２を参照して、本実施形態によるエンジンの排気浄化制御装置の電気的構成について説明する。図２は、本実施形態によるエンジンの排気浄化制御装置の電気的構成を示すブロック図である。

本実施形態によるＰＣＭ６０は、前述した各種センサ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や車速を検出する車速センサ１５１が出力した検出信号Ｓ１５０、Ｓ１５１に基づいて、燃料噴射弁２０に対する制御を行うべく、制御信号Ｓ２０を出力し、また、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を出力するようになっている。

また、ＰＣＭ６０は、ＤＣＵ７０と双方向に通信を行い、例えば所望量の尿素を尿素インジェクタ５１から供給するような制御をＤＣＵ７０に実施させる制御信号Ｓ８を出力するようになっている。

特に、本実施形態のＰＣＭ６０は、ＮＯ_X 触媒４５におけるＮＯ_X の吸蔵量が所定の閾値以上になったとき、ＮＯ_X 触媒４５に流入する排気ガスの空燃比がリッチな状態となるように、エンジンＥにおける燃料噴射弁２０を制御するようになっている（ＮＯ_X 触媒再生部として機能するようになっている）。より具体的には、本実施形態の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）に設定するべく、燃料噴射弁２０から「ポスト噴射」を実施させるようになっている。これにより、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X を還元させることができる（ＮＯ_X 還元制御）。

すなわち、本実施形態のＰＣＭ６０は、運転者のアクセル操作に応じてエンジントルクを出力させるべく気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて（基本的には当該メイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される）、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング（具体的には膨張行程）で、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）にして、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されたＮＯ_X を還元させることができるようになっている。（ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X を還元させるための制御は、従来から「ＤｅＮＯ_X 制御」と呼ばれている。）

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得る。

＜燃料噴射制御＞
次に、本実施形態による燃料噴射制御フローについて説明する。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、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、ＰＣＭ６０は、取得された車両の運転状態に基づいて、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、当該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、ＰＣＭ６０は、前記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などに基づいて、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、ＰＣＭ６０は、前記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現在の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。

一方、目標加速度を設定する工程から燃料噴射量を算出する工程までのフローと並行して、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、ＤｅＮＯ_X 制御を行う場合のポスト噴射を行う燃料噴射パターンを設定する。

この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量（ポスト噴射量）や、ポスト噴射を行うタイミング（ポスト噴射タイミングなど）を決定する。詳細については、次の＜ＤｅＮＯ_X 制御＞の項において説明する。

ＰＣＭ６０は、算出されたメイン噴射量、及び、設定された燃料噴射パターンに基づいて（ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む）、燃料噴射弁２０を制御する。すなわち、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。

＜ＤｅＮＯ_X 制御＞
本実施形態のＰＣＭ６０は、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはＮＯ_X 吸蔵量が限界付近にある場合に、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されたＮＯ_X をほぼ０にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁２０からポスト噴射させるＤｅＮＯ_X 制御（以下では適宜「アクティブＤｅＮＯ_X 制御」と呼ぶ。）を実行するようになっている。こうすることで、ＮＯ_X 触媒４５に多量に吸蔵されていたＮＯ_X を強制的に還元して、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 浄化性能を確実に確保するようになっている。

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

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

更に、本実施形態のＰＣＭ６０は、前記のアクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにしている。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブＤｅＮＯ_X 制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。噴射のタイミングは、例えば、ＡＴＤＣ４５°ＣＡである。このようなポスト噴射タイミングをアクティブＤｅＮＯ_X 制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料（つまりＨＣ）として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈が、抑制されるようになっている。

他方で、本実施形態のＰＣＭ６０は、前記のパッシブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンＥの筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路４１に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにしている。この場合、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、ＰＣＭ６０は、エンジンＥの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブＤｅＮＯ_X 制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。噴射のタイミングは、例えば、ＡＴＤＣ１１０°ＣＡである。原則、このパッシブＤｅＮＯ_X 制御でのポスト噴射タイミングは、前記したアクティブＤｅＮＯ_X 制御でのポスト噴射タイミングよりも遅角側に設定される。このようなポスト噴射タイミングをパッシブＤｅＮＯ_X 制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク（煤）が発生することが抑制されるようになっている。

＜パッシブＤｅＮＯ_X 制御及びアクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する運転領域＞
ここで、図３を参照して、本実施形態においてパッシブＤｅＮＯ_X 制御及びアクティブＤｅＮＯ_X 制御のそれぞれを実行するエンジンＥの運転領域について説明する。図３は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図３において、曲線Ｌ１は、エンジンＥの最大トルク線を示している。

図３に示すように、本実施形態のＰＣＭ６０は、エンジン負荷が第１所定負荷Ｌｏ１以上で第２所定負荷Ｌｏ２（＞第１所定負荷Ｌｏ１）未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第１所定回転数Ｎ１以上で第２所定回転数Ｎ２（＞第１所定回転数Ｎ１）未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号Ｒ１２に示す運転領域（以下では「アクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２」と呼ぶ。）に含まれる場合に、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する。このようなアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２を採用する理由は以下の通りである。

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

アクティブＤｅＮＯ_X 制御時にＨＣの発生を抑制する理由は、前記のようにＥＧＲガスを導入する場合に、ＨＣもＥＧＲガスとして吸気系ＩＮに還流されて、このＨＣがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうことを防止するためである。加えて、ＮＯ_X 触媒４５の温度が低く、ＨＣの浄化性能（ＮＯ_X 触媒４５中のＤＯＣ４５ａによるＨＣの浄化性能）が確保されないような領域においてアクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行したときに、ＨＣが浄化されずに排出されてしまうことを防止するためである。（アクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２には、そのようなＨＣの浄化性能が確保されないようなＮＯ_X 触媒４５の温度が比較的低い領域も含まれ得る。）

また、アクティブＤｅＮＯ_X 制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するＰＭはＤＰＦ４６に捕集されるが、このＤＰＦ４６に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＤＰＦ再生（ＤｅＮＯ_X 制御と同様にポスト噴射させる制御）が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうことを抑制するためである。

ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンＥに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやＨＣが発生しやすくなる傾向が生じる。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができず、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやＨＣが発生してしまう場合がある。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、ＮＯ_X 触媒４５の温度が低く、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 還元機能が十分に発揮されなくなる。加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。

なお、以上ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。

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

また、本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７でＮＯ_X を浄化させる領域Ｒ１３よりも更に高負荷側の領域（符号Ｒ１１を付した領域であり、以下では「パッシブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１１」と呼ぶ。）では、排気ガス量が大きくなり、ＳＣＲ触媒４７でＮＯ_X を浄化しきれなくなるので、パッシブＤｅＮＯ_X 制御を実行するようになっている。このパッシブＤｅＮＯ_X 制御では、前記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路４１に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。パッシブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１１では、ＮＯ_X 触媒４５の温度が十分に高く、ＨＣの浄化性能（ＮＯ_X 触媒４５中のＤＯＣ４５ａによるＨＣの浄化性能）が確保されているので、このように排出された未燃燃料をＮＯ_X 触媒４５で適切に浄化することができる。

なお、パッシブＤｅＮＯ_X 制御において、アクティブＤｅＮＯ_X 制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、エンジン負荷が高い時にアクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行を禁止することとした理由と同様である。

ここで、図３中の矢印Ａ１１に示すようにエンジンの運転状態が変化したときのアクティブＤｅＮＯ_X 制御の具体例について説明する。まず、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に入ると（符号Ａ１２参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する。そして、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２を外れると（符号Ａ１３参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を一旦中止する。このときには、ＳＣＲ触媒４７がＮＯ_X を浄化することとなる。そして、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に再度入ると（符号Ａ１４参照）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を再開する。こうすることで、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されたＮＯ_X がほぼ０に低下するまで、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を終了させないようにする。

＜各触媒の浄化性能と温度範囲との関係＞
図４に示すように、基本的には、ＮＯ_X 触媒４５は、比較的低温域（符号Ｒ２４により示す領域）においてＮＯ_X 浄化性能を発揮し、ＳＣＲ触媒４７は、比較的高温域、具体的にはＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域（符号Ｒ２５により示す領域）においてＮＯ_X 浄化性能を発揮する。本実施形態では、ＳＣＲ触媒４７により所定値以上のＮＯ_X 浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を、判定温度（以下では「ＳＣＲ判定温度」と呼ぶ。）として用いる。

＜ポスト噴射量＞
次に、本実施形態においてＤｅＮＯ_X 制御時に適用するポスト噴射量（以下では「ＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量」と呼ぶ。）の算出フローについて説明する。ＤｅＮＯ_X 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、前述の燃料噴射制御フローと並行して実行される。すなわち、燃料噴射制御が行われている最中に、ＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量が随時算出される。

まず、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、及び、前述の燃料噴射制御フローにおいて算出されたメイン噴射量、を取得する。また、ＰＣＭ６０は、所定のモデルなどにより求められた、ＥＧＲ装置４３によって吸気系ＩＮに還流される排気ガス量（ＥＧＲガス量）も取得する。加えて、ＳＣＲ触媒４７に吸着されたＮＨ₃ （アンモニア）の量であるＮＨ₃ 吸着量を取得する。ＮＨ₃ 吸着量は、尿素噴射弁から噴射された尿素噴射量と、ＤｅＮＯ_X 制御時に発生するＮＨ₃ 発生量と、エンジンの運転状態とＮＯ_X 触媒の浄化効率とに基づいて推定したＳＣＲ触媒に供給されるＮＯ_X 量の推定値と、に基づいて逐次推定したＮＨ₃ 推定値を用いる。しかしながら、別の方法、例えば、ＳＣＲ触媒４７にＮＨ₃ 吸着量検出センサ４７ｎを設けてＮＨ₃ 吸着量を取得してもよい。

次いで、ＰＣＭ６０は、推定したＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量に基づいて、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されたＮＯ_X を還元するために適用する目標空燃比を設定する。具体的には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、パッシブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、のそれぞれを、ＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量に基づいて設定する。この目標空燃比の設定方法については、図５を参照して後述する。

次いで、ＰＣＭ６０は、設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量（ＤｅＮＯ_X 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、設定したアクティブＤｅＮＯ_X 制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、設定したパッシブＤｅＮＯ_X 制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、をそれぞれ算出する。

＜目標空燃比の設定＞
図５は、本実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。図５は、横軸にＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。

図５において、「λ１」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ１よりもリッチ側の空燃比の領域Ｒ２１は、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X を還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ１よりもリーン側の空燃比の領域Ｒ２２は、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X を還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、限度空燃比λ２よりもリッチ側の空燃比の領域Ｒ２３では、未燃燃料がＥＧＲ装置４３に供給されてしまうことによるＥＧＲ装置４３の信頼性の低下の問題が生じる。

グラフＧ１１は、パッシブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、グラフＧ１２は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合にＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示している。

目標空燃比を領域Ｒ２１内においてリッチ側に設定すると、ＮＯ_X 触媒４５に供給されるＨＣ、Ｈ₂Ｏの量、すなわち「Ｈ」成分の総量が増大され、ＮＯ_X 触媒４５からのＮＨ₃ の発生量が増大する。

グラフＧ１１、Ｇ１２において、ＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量が比較的少ない場合には、目標空燃比は、排気ガス中の「Ｈ」成分の総量が増大され且つＮＯ_X 触媒４５からのＮＨ₃ 発生量が増大するように、限度空燃比λ２近傍の値に設定されている。

これに対し、グラフＧ１１、Ｇ１２において、ＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量が比較的多い場合には、目標空燃比は、ＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量に応じて、比較的理論空燃比に近い値に設定されている。これにより、ＤｅＮＯ_X 制御によりＮＯ_X 触媒４５から発生されたＮＨ₃ がＳＣＲ触媒４７で吸着しきれずに放出されてしまうことを抑制することができる。

＜アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定の具体例＞
次に、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定の具体例について説明する。アクティブＤｅＮＯ_X 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、前述の燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。

最初に、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、ＮＯ_X 触媒４５の温度と、ＳＣＲ触媒４７温度と、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量と、を取得する。この場合、ＮＯ_X 触媒の温度は、ＮＯ_X 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。ＳＣＲ触媒４７の温度は、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、ＮＯ_X 吸蔵量は、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、排気ガス中のＮＯ_X 量を推定し、このＮＯ_X 量を積算していくことで推定される。

次いで、ＰＣＭ６０は、取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度（例えば３００℃）未満であるか否かを判定し、当該判定の結果がＮＯであれば、排気ガス流量が所定値未満であるか否かを判定する。

ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上であって排気ガス流量が所定値以上である場合、エンジンＥの始動後に所定時間が経過しているか否かを判定する。この判定の結果がＹＥＳである場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグを「１」に設定する。また、エンジンＥの始動後に所定時間が経過していない場合には、ＮＯ_X 吸蔵量が第１閾値（例えば４ｇ）以上であるか否かを判定し、第１閾値以上であれば、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグを「１」に設定する。そして、処理は終了する。

ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上であって排気ガス流量が所定値未満である場合（この場合は、ＳＣＲ触媒４７のみによってＤｅＮＯ_X 制御が行われる）、及び、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるがエンジンＥの始動後に所定時間が経過していなくてＮＯ_X 吸蔵量が第１閾値未満である場合（この場合は、ＮＯ_X 触媒４５のＤｅＮＯ_X が未だ不要であると判断できる）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグを「０」に設定する。そして、処理は終了する。

＜パッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定の具体例＞
次に、パッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定の具体例について説明する。パッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定フローも、ＰＣＭ６０によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、前述の燃料噴射制御フローやアクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。

最初に、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、ＮＯ_X 触媒４５の温度と、ＳＣＲ触媒４７の温度と、前述の燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、前述のＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯ_X 制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量）と、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量と、を取得する。ＮＯ_X 触媒４５の温度、ＳＣＲ触媒４７の温度及びＮＯ_X 吸蔵量の求め方は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御について前述した通りである。

次いで、ＰＣＭ６０は、取得されたＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度（例えば３００℃）未満であるか否かを判定し、当該判定の結果がＮＯであれば、排気ガス流量が所定値未満であるか否かを判定する。

ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であるか、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上であって排気ガス流量が所定値以上である場合、ＮＯ_X 吸蔵量が第２閾値（例えば２ｇ）以上であるか否かを判定し、第２閾値（例えばｇ）以上であれば、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行を許可すべく、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグを「１」に設定する。そして、処理は終了する。

ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上であって排気ガス流量が所定値未満である場合（この場合は、ＳＣＲ触媒４７のみによってＤｅＮＯ_X 制御が行われる）、及び、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満であってＮＯ_X 吸蔵量が第２閾値未満である場合（この場合は、ＮＯ_X 触媒４５のＤｅＮＯ_X が未だ不要であると判断できる）、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行を禁止すべく、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグを「０」に設定する。そして、処理は終了する。

＜本実施形態によるアクティブＤｅＮＯ_X 制御＞
次に、図６（ａ）を参照して、前記したように設定されたアクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグに基づき実行される、本実施形態によるアクティブＤｅＮＯ_X 制御について説明する。図６（ａ）は、本実施形態によるアクティブＤｅＮＯ_X 制御を示すフローチャート（アクティブＤｅＮＯ_X 制御フロー）である。このアクティブＤｅＮＯ_X 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、前述の燃料噴射制御フローや前述のアクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。

まず、ステップＳ４０１で、ＰＣＭ６０は、車両における各種情報を取得する。具体的には、ＰＣＭ６０は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯ_X 触媒４５の温度と、前述のＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量（具体的にはアクティブＤｅＮＯ_X 制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量）と、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグの値と、を取得する。

次いで、ステップＳ４０２で、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたアクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグが「１」である場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０３に進む。これに対して、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグが「０」である場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、図６（ｂ）へ進む。

ステップＳ４０３では、ＰＣＭ６０は、エンジンの運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２（図３参照）に含まれているか否かを判定する。ステップＳ４０３の判定の結果、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に含まれている場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０５に進む。これに対して、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に含まれていない場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０４に進む。

次いで、ステップＳ４０５では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御において適用するポスト噴射タイミング（ポスト噴射時期）を設定する。

本実施形態では、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料を筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。そのようにポスト噴射させた燃料を筒内で燃焼させるためには、膨張行程における比較的進角側のタイミングでポスト噴射を行えばよい。しかしながら、ポスト噴射タイミングを進角させ過ぎると、空気と燃料が適切に混合されていない状態で着火が生じて、スモークが発生してしまう。したがって、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に進角側に設定し、具体的には膨張行程前半における適当なタイミングをアクティブＤｅＮＯ_X 制御におけるポスト噴射タイミングとして採用し、また、アクティブＤｅＮＯ_X 制御時に適量のＥＧＲガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を遅延させてスモークなどの発生を抑制している。

再び、図６（ａ）に戻って説明する。ステップＳ４０４では、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を実行せずに、つまり排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射を含む燃料噴射制御を行わずに、当該ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行う（ステップＳ４０４）。基本的には、ＰＣＭ６０は、目標トルクに応じた燃料噴射量をメイン噴射させる制御のみを行う。実際には、ＰＣＭ６０は、このステップＳ４０４の処理を、前述の燃料噴射制御フローにおいて実行する。そして、処理はステップＳ４０３に戻って、前記したステップＳ４０３の判定を再度行う。つまり、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグが「１」である場合、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に含まれていない間は、通常の燃料噴射制御を行うようにし、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に含まれるようになると、通常の燃料噴射制御からアクティブＤｅＮＯ_X 制御における燃料噴射制御に切り替えるようにする。例えば、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御における燃料噴射制御中にエンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２から外れると、当該燃料噴射制御を中断して通常の燃料噴射制御を行い、この後に、エンジンの運転状態がアクティブＤｅＮＯ_X 実行領域Ｒ１２に入ると、アクティブＤｅＮＯ_X 制御における燃料噴射制御を再開する。

次いで、ステップＳ４０６では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量が所定のポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。

ステップＳ４０６の判定の結果、ＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量がポスト噴射量判定値未満である場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７では、ＰＣＭ６０は、ステップＳ４０１で取得されたＤｅＮＯ_X 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Ｓ４０７の処理を、前述の燃料噴射制御フローにおいて実行する。そして、処理はステップＳ４１０に進む。

他方で、ＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量がポスト噴射量判定値以上である場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８では、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射量判定値を超えないポスト噴射量（具体的にはポスト噴射量判定値そのものをＤｅＮＯ_X 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（図６にはこれを記載）、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、ポスト噴射量判定値を適用したＤｅＮＯ_X 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Ｓ４０９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、ＤｅＮＯ_X 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Ｓ４０９では、ＰＣＭ６０は、ポスト噴射量判定値をＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量に適用して、つまりＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量をポスト噴射量判定値に設定して、このＤｅＮＯ_X 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Ｓ４０９の処理を、前述の燃料噴射制御フローにおいて実行する。そして、処理はステップＳ４１０に進む。

アクティブＤｅＮＯ_X 制御を行う際にも、ＮＯ_X 触媒４５は、上述したように、吸蔵したＮＯ_X を還元する際にＮＨ₃ を発生し、発生したＮＨ₃ を放出する。

ステップＳ４１０では、ＰＣＭ６０は、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量がほぼ０になったか否かを判定する。ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量がほぼ０になった場合（ステップＳ４１０：Ｙｅｓ）、処理は終了する。この場合、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を終了する。

これに対して、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量がほぼ０になっていない場合（ステップＳ４１０：Ｎｏ）、処理はステップＳ４０３に戻る。この場合には、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を継続する。つまり、ＰＣＭ６０は、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量がほぼ０になるまで、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を継続する。特に、ＰＣＭ６０は、アクティブＤｅＮＯ_X 制御中にアクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行条件（具体的にはステップＳ４０３の条件）が成立しなくなり、アクティブＤｅＮＯ_X 制御を中止したとしても、その後にアクティブＤｅＮＯ_X 制御の実行条件が成立したときにアクティブＤｅＮＯ_X 制御を速やかに再開して、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X 吸蔵量がほぼ０になるようにする。

＜本実施形態によるパッシブＤｅＮＯ_X 制御＞
次に、図６（ｂ）を参照して、前記したように設定されたパッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグに基づき実行される、本実施形態によるパッシブＤｅＮＯ_X 制御について説明する。図６（ｂ）は、本実施形態によるパッシブＤｅＮＯ_X 制御を示すフローチャート（パッシブＤｅＮＯ_X 制御フロー）である。このパッシブＤｅＮＯ_X 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、前述の燃料噴射制御フローや前述のパッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定フローと並行して実行される。

まず、ステップＳ５０１で、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、前述のＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量算出フローで算出されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量（具体的にはパッシブＤｅＮＯ_X 制御時に適用するものとして算出されたＤｅＮＯ_X 用ポスト噴射量）と、前述のパッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブＤｅＮＯ_X 制御実行フラグの値と、を取得する。

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

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

パッシブＤｅＮＯ_X 制御を行う際、ＮＯ_X 触媒４５は、前述したように、吸蔵したＮＯ_X を還元する際にＮＨ₃ を発生し、発生したＮＨ₃ を放出する。

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

＜尿素インジェクタの噴射制御＞
次に、本実施形態による尿素インジェクタ５１の噴射制御について説明する。当該噴射制御は、ＳＣＲ触媒４７によるＮＯ_X 浄化（還元）が行われる際に、実施される。

具体的には、本実施形態によるエンジンシステム２００は、（１）排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が所定の閾値未満であって、且つ、ＳＣＲ触媒温度検出センサ４７ｔによって検出されるＳＣＲ触媒４７の温度が所定の閾値（例えば３００℃）以上である時、ＳＣＲ触媒４７のみによってＮＯ_X の浄化が実施されるようになっており、（２）排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が所定の閾値以上である時には、ＮＯ_X 触媒４５によるＮＯ_X の浄化と当該ＳＣＲ触媒４７によるＮＯ_X の浄化とが併用されるようになっている。

ＳＣＲ触媒４７のみによってＮＯ_X の浄化が実施される場合には、例えば、当該時点のＳＣＲ触媒４７のＮＨ₃ 吸着量と、目標のＮＨ₃ 吸着量とを比較して、両者の差分に応じて、尿素インジェクタ５１の噴射制御が実施される。

ＮＯ_X 触媒４５によるＮＯ_X の浄化とＳＣＲ触媒４７によるＮＯ_X の浄化とが併用される場合には、図７に示すフローに基づいて、ＮＯ_X 触媒４５からＳＣＲ触媒４７へのＮＨ₃ 供給量が推定され、その結果に基づいて尿素インジェクタ５１からの尿素の供給量が削減補正される。すなわち、後に詳述される図８乃至図１２に示す特性を反映させて、ＮＯ_X 触媒４５の温度、排気ガスの流量、排気ガスの空燃比（例えばＡ／Ｆ）、ＮＯ_X 触媒の熱劣化度合い、等を入力値として、ＮＯ_X 触媒４５からＳＣＲ触媒４７へのＮＨ₃ 供給量、ひいては、好適な尿素の供給量の削減量が算出される。

ここで、図７に示すように、ＤＣＵ７０は、ＮＯ_X 触媒に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第１削減量決定部７１と、ＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第２削減量決定部７２と、を有していることが好ましい。この場合、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量と、ＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量と、を互いに独立に考慮することができる。

本実施形態のＤＣＵ７０は、第１削減量決定部７１が決定した削減量と第２削減量決定部７２が決定した削減量との和に基づいて、ＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正するようになっている。

例えば、ＳＣＲ触媒とＮＯ_X 触媒とを併用している場合には、ＮＯ_X 触媒のＤｅＮＯ_X 制御と合わせて、逐次、尿素噴射弁の噴射量が補正される。ＮＯ_X 浄化に対し、ＮＯ_X 触媒のみを使用している場合は、ＳＣＲ触媒でのＮＯ_X 浄化領域になり尿素噴射が開始されるときに、尿素噴射弁の噴射量が補正される。例えば、ＤｅＮＯ_X 制御によるＮＨ₃ 導入により、ＳＣＲでの目標ＮＨ₃ 吸着量以上のＮＨ₃ が吸着されている場合は、目標ＮＨ₃ 以下となるまで、尿素噴射を制限するよう補正する。また、目標ＮＨ₃ 吸着量未満である場合にも、ＤｅＮＯ_X 制御により導入されたＮＨ₃ 分を減量補正した尿素噴射量となるよう補正される。

＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞
さて、本実施形態のＤＣＵ７０は、ＮＯ_X 触媒４５に流入する排気ガスの空燃比がリッチな状態であって当該ＮＯ_X 触媒４５が吸蔵していたＮＯ_X がＮ₂ に還元されている際に、尿素インジェクタ５１によるＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正するようになっている。具体的には、ＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量は、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度が高温である程、少量であるように設定されている。

また、本実施形態においては、ＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が大きい程、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度の変化に対して、より変化が小さいように設定されている。

また、本実施形態においては、ＤＣＵ７０は、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第１削減量決定部７１と、ＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第２削減量決定部７２と、を有している。

そして、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量よりも、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度の変化に対してより大きく変化するように設定されている。

また、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量及び第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、いずれも、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が大きい程、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度の変化に対して、より変化が小さいように設定されている。

また、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量よりも、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対してより大きく変化するように設定されている。本実施形態では、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度の変化に関わらず、略一定に設定されている。

そして、ＤＣＵ７０は、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量と第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量との和に基づいて、ＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正するようになっている。

以上のようなＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量の決定の仕方は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す実験データに基づいている。

図８（ａ）は、λ＝０．９４の場合において、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高い程、ＮＨ₃ 発生量が減少する傾向が認められる。この原因について、本件発明者は、ＮＯ_X 触媒４５においては、ＮＨ₃ が発生する反応（例えば、ＢａＮＯ₃＋ＣＯ＋Ｈ₂→ＮＨ₃ ，ＮＯ＋ＣＯ＋Ｈ₂→ＮＨ₃ ）（概念的な式）とＮＨ₃ を消費する反応（ＢａＮＯ₃＋ＮＨ₃→Ｎ₂ ，ＮＯ＋ＮＨ₃→Ｎ₂）（概念的な式）との両方が生じているものの、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高い場合には前者の反応が後者の反応よりも増えるからである、と考えている。

また、排気ガスの流量が２０ｇ／ｓから５０ｇ／ｓに増大するにつれて、ＮＯ_X 触媒４５の温度上昇によるＮＨ₃ 発生量減少の程度が緩和される（傾きが小さくなる）傾向が認められる。

第１削減量決定部７１には、図８（ａ）のような特性を反映させ、（空燃比と）ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量とを入力値とし、尿素の供給量の削減量を出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１３４乃至０１３７に記載した内容に合致するものである。

図８（ｂ）は、λ＝０．９４の場合において、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高くても、ＮＨ₃ 発生量は、僅かにしか減少していない（グラフから視認することは難しい）。この原因について、本件発明者は、ＲａｗＮＯ_X は排気ガスとして流れているものであるため、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X （ＮＨ₃ を発生する反応が生じた直後に、ＮＨ₃ を消費する反応も生じ得る）とは異なり、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高くても、ＮＨ₃ を消費する反応を生じにくいからである、と考えている。

また、排気ガスの流量が２０ｇ／ｓから５０ｇ／ｓに増大しても、ＮＨ₃ 発生量はほとんど変化していない（グラフから視認することは難しい）。

第２削減量決定部７２には、図８（ｂ）のような特性を反映させ、（空燃比と）ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量とを入力値としながらも、尿素の供給量の削減量を略一定の出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１３４乃至０１３７に記載した内容に合致するものである。

＜（２）排気ガス流量を主に考慮した制御＞
本実施形態のＤＣＵ７０は、前記した＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞に対して代替的に、排気ガス流量を主に考慮して尿素インジェクタ５１によるＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正できるようになっている。具体的には、ＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が大きい程、多量であるように設定されている。

更に、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が所定の第１閾値（例えば２５ｇ／ｓ）以上の範囲では、当該第１閾値未満の範囲と比較して、ＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対して、より変化が小さいように設定されている。

また、本実施形態のＤＣＵ７０は、前述のように、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第１削減量決定部７１と、ＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第２削減量決定部７２と、を有している。

そして、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が所定の第２閾値（例えば２５ｇ／ｓ）未満の範囲で、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量よりも、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対して、より変化が大きいように設定されている。

逆に、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が前記第２閾値以上の範囲では、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量よりも、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対して、より変化が小さいように設定されている。

本実施形態では、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が前記第２閾値以上の範囲では、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に関わらず、略一定に設定されている。

また、本実施形態では、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が前記第２閾値未満の範囲で、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度が高温である程、排気ガス流量検出部４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対して、より変化が大きいように設定されている。

そして、ＤＣＵ７０は、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量と第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量との和に基づいて、ＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正するようになっている。

以上のようなＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量の決定の仕方は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す実験データに基づいている。

図９（ａ）は、λ＝０．９６であってＮＯ_X 触媒４５の温度が３００〜３５０℃である場合の、排気ガス流量に対する、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、排気ガスの流量が多い程、ＮＨ₃ 発生量が増大する傾向が認められる。この原因について、本件発明者は、排気ガスの流量が多い場合、還元剤として作用する成分（「ＨＣ」中の「Ｈ」や「Ｈ₂Ｏ」中の「Ｈ」）の供給量が多くなるためである、と考えている。

また、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高い程、ＮＨ₃ 発生量が減少する傾向が認められる。この原因について、本件発明者は、＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞で述べた通り、ＮＯ_X 触媒４５においては、ＮＨ₃ が発生する反応（ＢａＮＯ₃＋ＣＯ＋Ｈ₂→ＮＨ₃ ，ＮＯ＋ＣＯ＋Ｈ₂→ＮＨ₃ ）とＮＨ₃ を消費する反応（ＢａＮＯ₃＋ＮＨ₃→Ｎ₂，ＮＯ＋ＮＨ₃→Ｎ₂）との両方が生じているものの、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高い場合には前者の反応が後者の反応よりも増えるからである、と考えている。

また、排気ガスの流量が２５ｇ／ｓから５０ｇ／ｓに増大するにつれて、排気ガスの流量の増大によるＮＨ₃ 発生量増大の程度が緩和される（傾きが小さくなる）傾向が認められる。特に、排気ガスの流量が所定の第１閾値（例えば２５ｇ／ｓ）以上の範囲では、当該第１閾値未満の範囲と比較して、排気ガスの流量の増大に対して、ＮＨ₃ 発生量の増大の程度が小さい。この原因について、本件発明者は、排気ガスの流量が第１閾値以上であると排気ガスの拡散がＮＨ₃ 発生反応を抑制する方向に影響するためである、と考えている。

第１削減量決定部７１には、図９（ａ）のような特性を反映させ、（空燃比と）ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量とを入力値とし、尿素の供給量の削減量を出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１４８乃至０１５４に記載した内容に合致するものである。

図９（ｂ）は、λ＝０．９６であってＮＯ_X 触媒４５の温度が３００〜３５０℃である場合の、排気ガス流量に対する、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータである。排気ガスの流量が所定の第２閾値（例えば２５ｇ／ｓ）未満の範囲では、排気ガスの流量変化に対するＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化は、排気ガスの流量変化に対する吸蔵ＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化（図９（ａ）参照）より、程度が大きいことが認められる。更に、当該範囲においては、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高温である程、排気ガスの流量変化に対するＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化の勾配が大きいことが認められる。

逆に、排気ガスの流量が前記第２閾値以上の範囲では、排気ガスの流量変化に対するＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化は、排気ガスの流量変化に対する吸蔵ＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化（図９（ａ）参照）より程度が小さく、略一定であることが認められる。

第２削減量決定部７２には、図９（ｂ）のような特性を反映させ、（空燃比と）ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量とを入力値とし、尿素の供給量の削減量を出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１４８乃至０１５４に記載した内容に合致するものである。

＜（３）還元剤の量を考慮した制御＞
本実施形態のＰＣＵ６０は、前記した＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞または＜（２）排気ガス流量を主に考慮した制御＞に加えて（組み合わせて）、あるいは当該制御のいずれかに対して代替的に、還元剤（ＨＣ、ＣＯ）の量を考慮して尿素インジェクタ５１によるＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正できるようになっている。具体的には、還元剤の量はＰＣＭ６０によって設定される目標空燃比によって把握される。ＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量は、ＰＣＵ６０によって設定される目標空燃比が小さい程、還元剤の量が多いと判断して、多量であるように設定されている。（本実施形態では、ＰＣＵ６０が、還元剤量把握部として機能するようになっている。）

また、本実施形態のＰＣＵ６０は、前述のように、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第１削減量決定部７１と、ＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第２削減量決定部７２と、を有している。

そして、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量よりも、ＰＣＵ６０（還元剤量把握部）によって推定される還元剤の量の変化に対して、より変化が大きいように設定されている。

また、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が多い程、多量であるように設定されている。

また、推定される還元剤の量が所定の閾値（例えば空燃比０．９７に対応する閾値）以上の範囲では、当該閾値未満の範囲と比較して、第２削減量決定部による尿素の供給量の削減量は、推定される還元剤の量の変化に対して、より変化が小さいように設定されている。

本実施形態では、推定される還元剤の量が所定の閾値（例えば空燃比０．９７に対応する閾値）以上の範囲では、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、ＰＣＵ６０（還元剤量把握部）によって推定される還元剤の量の変化に関わらず、略一定に設定されている。

また、本実施形態では、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、ＰＣＵ６０（還元剤量把握部）によって推定される還元剤の量の変化に対して、略一定の勾配で変化するように設定されている。

また、本実施形態では、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、前記閾値未満の範囲において、前記閾値以上の範囲と比較して、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対して、より変化が大きいように設定されている。

そして、ＰＣＵ６０は、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量と第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量との和に基づいて、ＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正するようになっている。

以上のようなＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量の決定の仕方は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す実験データに基づいている。

図１０（ａ）は、ＮＯ_X 触媒４５の温度が２５０℃であって排気ガス流量が３０ｇ／ｓ〜５０ｇ／ｓである場合の、目標空燃比に対する、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、目標空燃比が対応する還元剤の量に略比例して（目標空燃比の減少に略比例して）、ＮＨ₃ 発生量が増大する傾向が認められる。また、排気ガスの流量が多い程、ＮＨ₃ 発生量が増大する傾向が認められる。（後者の原因については、＜（２）排気ガス流量を主に考慮した制御＞で説明した通りである。）

第１削減量決定部７１には、図１０（ａ）のような特性を反映させ、（ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度と）目標空燃比と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量とを入力値とし、尿素の供給量の削減量を出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１６６乃至０１７２に記載した内容に合致するものである。

図１０（ｂ）は、ＮＯ_X 触媒４５の温度が２５０℃であって排気ガス流量が３０ｇ／ｓ〜５０ｇ／ｓである場合の、目標空燃比に対する、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータである。還元剤の量の変化（目標空燃比の変化）に対するＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化は、還元剤の量の変化に対する吸蔵ＮＯ_X の浄化プロセスでのＮＨ₃ 発生量の変化（図１０（ａ）参照）より、程度が小さいことが認められる。

また、推定される還元剤の量が所定の閾値（例えば空燃比０．９７に対応する閾値）以上の範囲では、当該閾値未満の範囲と比較して、ＮＨ₃ 発生量は、推定される還元剤の量の変化に対して、より変化が小さく、略一定であることが認められる。

また、推定される還元剤の量が前記閾値未満の範囲においては、前記閾値以上の範囲と比較して、ＮＨ₃ 発生量は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量の変化に対して、より変化が大きいことが認められる。

第２削減量決定部７２には、図１０（ｂ）のような特性を反映させ、（ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度と）目標空燃比と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量とを入力値とし、尿素の供給量の削減量を出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１６６乃至０１７２に記載した内容に合致するものである。

＜（４）ＮＯ_X 触媒の熱劣化を考慮した制御＞
本実施形態のＤＣＵ７０は、前記した＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞、＜（２）排気ガス流量を主に考慮した制御＞または＜（３）還元剤の量を考慮した制御＞のいずれかに加えて（組み合わせて）、あるいは当該制御群のいずれかに対して代替的に、あるいは＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞または＜（２）排気ガス流量を主に考慮した制御＞と＜（３）還元剤の量を考慮した制御＞とを組み合わせた制御に更に加えて（組み合わせて）、ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化を考慮して尿素インジェクタ５１によるＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正できるようになっている。具体的には、ＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量は、ＰＣＵ６０によって推定されるＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度が大きい程、多量であるように設定されている。（本実施形態では、ＰＣＵ６０が、ＮＯ_X 触媒熱劣化把握部として機能するようになっている。）

ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度は、例えば、車両における各種情報の一つである走行距離に基づいて推定され得る。この場合、当該走行距離の情報、及び／または、その関数として導出され得る熱劣化の程度情報（例えばランク付けされた情報等）が、ＰＣＵ６０の内部メモリに記憶され得る。

あるいは、ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度は、ＮＯ_X 触媒４５の製造後の経過時間に基づいて推定されてもよい。例えば、ＮＯ_X 触媒４５の製造時点に関する情報が、車両における各種情報の一つとしてＰＣＭ６０またはＤＣＵ７０の内部メモリに記憶されていて、ＰＣＭ６０またはＤＣＵ７０が、適宜のタイミングで現在時点までの経過時間を算出することで、ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度情報を得てもよい。

本実施形態のＰＣＵ６０は、前述のように、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第１削減量決定部７１と、ＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスに対応する削減量を決定する第２削減量決定部７２と、を有している。

そして、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量よりも、ＰＣＵ６０（ＮＯ_X 触媒熱劣化把握部）によって推定されるＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度の変化に対して、より変化が大きいように設定されている。

更には、第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、ＰＣＵ６０（ＮＯ_X 触媒熱劣化把握部）によって推定されるＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度の変化に関わらず、略一定に設定されている。

また、本実施形態では、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量は、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度が高温である程、少量であるように設定されている。（第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量は、ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度の変化に対しても、略一定の設定が維持されている。）

そして、ＤＣＵ７０は、第１削減量決定部７１による尿素の供給量の削減量と第２削減量決定部７２による尿素の供給量の削減量との和に基づいて、ＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正するようになっている。

以上のようなＤＣＵ７０による尿素の供給量の削減量の決定の仕方は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示す実験データに基づいている。

図１１（ａ）は、図８（ａ）に対応していて、λ＝０．９４であって排気ガスの流量が３０ｇ／ｓである場合において、ＮＯ_X 触媒４５に吸蔵されていたＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高い程、ＮＨ₃ 発生量が減少する傾向が認められ、また、ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度が高い程、ＮＨ₃ 発生量が増大する傾向が認められる。前者の原因については、＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞で説明した通りである。後者の原因について、本件発明者は、ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度が大きいと、ＮＯ_X 触媒４５においてＮＨ₃ を消費する反応（段落０１４２参照）の方に反応抑制効果が大きく現れ、結果的にＮＯ_X 触媒におけるＮＨ₃ 発生量が増大する、と考えている。

第１削減量決定部７１には、図１１（ａ）のような特性を反映させ、（空燃比と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量と）ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度とＮＯ_X 触媒の熱劣化の程度情報とを入力値とし、尿素の供給量の削減量を出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１８０乃至０１８７に記載した内容に合致するものである。

図１１（ｂ）は、図８（ｂ）に対応していて、λ＝０．９４であって排気ガスの流量が３０ｇ／ｓである場合において、エンジンから排出されるＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスにおいて発生するＮＨ₃ （アンモニア）の量のデータであり、ＮＯ_X 触媒４５の温度が高くても、ＮＨ₃ 発生量はほとんど変化していないし、ＮＯ_X 触媒４５の熱劣化の程度が高くても、ＮＨ₃ 発生量はほとんど変化していない。前者の原因については、＜（１）ＮＯ_X 触媒の温度を考慮した制御＞で説明した通りである。後者の原因について、本件発明者は、ＮＯ_X 触媒４５においてＲａｗＮＯ_X の浄化プロセスではＮＨ₃ を消費する反応が元々僅かしか生じておらず、その反応抑制効果が増大することの影響が顕在化しないためである、と考えている。

第２削減量決定部７２には、図１１（ｂ）のような特性を反映させ、（空燃比と排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量と）ＮＯ_X 触媒温度検出センサ４５ｔによって検出されるＮＯ_X 触媒４５の温度とＮＯ_X 触媒の熱劣化の程度情報とを入力値としながらも、尿素の供給量の削減量を略一定の出力値とした対応テーブル（ないし関数）が予め用意される。それは、段落０１８０乃至０１８７に記載した内容に合致するものである。

＜（５）ＮＯ_X 触媒の吸蔵酸素量を更に考慮した制御＞
ここで、図１２に、本実施形態によるＤｅＮＯ_X 制御（２０秒間実施：ＮＯ_X 触媒４５の温度２２０℃、排気ガス流量４４ｇ／ｓ）のタイムチャートの一例を示す。上から、（ａ）排気ガスの空燃比（目標空燃比λ＝０．９６）、（ｂ）排気ガスの温度、（ｃ）排気ガス中のＨＣの量（ｇ／ｓ）、（ｄ）排気ガス中のＣＯの量（ｇ／ｓ）、及び、（ｅ）排気ガス中のＮＯ_X の量（ｇ／ｓ）、の各々について、ＮＯ_X 触媒４５（ＮＳＣ）の上流側（前）と下流側（後）との測定値を示している。

図１２のタイムチャートについて説明すれば、時刻Ｔ＝１１３０でＤｅＮＯ_X 制御開始要求が出されると、λが徐々に目標とする０．９８未満に向かって低下され始める。λを低下させることにより、ＮＳＣ上流のＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_X （ＲａｗＨＣ、ＲａｗＣＯ、ＲａｗＮＯ_X ）が増加する。λが十分低下する（０．９８未満）まではＮＳＣでのＮＯ_X 還元反応が起きにくいため、ＲａｗＮＯ_X とＮＳＣから離脱したＮＯ_X とが還元されにくく、ＮＳＣ下流のＮＯ_X が増加する。

λが十分に低下する（Ｔ＝１１３７）と、ＮＯ_X が還元され易くなるため、ＮＳＣ下流のＮＯ_X は低下し、最終的にほとんどのＮＯ_X が還元されるようになる（Ｔ＝１１４２）。その後、ＤｅＮＯ_X 制御終了要求が出される（Ｔ＝１１５５）までの間、λが０．９８未満に制御されて、ＮＳＣで吸蔵したＮＯ_X を離脱させるとともに還元して、吸蔵されたＮＯ_X を還元浄化するＤｅＮＯ_X 制御が継続される（ＲａｗＮＯ_X も浄化される）。

一方で、前述したように、ＤｅＮＯ_X 制御によりＮＨ₃ が発生する。（ｆ）はＮＨ₃ 発生量の推定値である。ＤｅＮＯ_X 制御開始に伴いλが低下されると、ＲａｗＨＣ、ＲａｗＣＯが増加する一方で、ＮＳＣに吸蔵されている酸素（吸蔵酸素）と、ＲａｗＨＣ、ＲａｗＣＯと、が反応して、ＮＨ₃ 発生の要因となるＮＳＣ内のＨＣ、ＣＯが酸化されて消失するため、ＮＨ₃ は発生しない。このＮＯ_X 触媒４５の吸蔵酸素は、ＮＯ_X の還元反応によって発生するＮＨ₃ と反応することで消費されていき、やがてゼロとなる。

吸蔵酸素がゼロになると、ＮＳＣ内でＨＣ、ＣＯが存在するようになるため、ＮＨ₃ が発生し始める。そこで、Ｔ＝１１４０以前は、ＮＨ₃ 発生ゼロとし、Ｔ＝１１４０以降で、後述する図１２の制御ロジックでのＮＨ₃ 量の推定を開始するようにしている。つまり、ＤｅＮＯ_X 制御開始から、Ｔ＝１１４０までの間、ディレーが設けられている。

このディレーにより、尿素インジェクタ５１によるＳＣＲ触媒４７への尿素の供給量を削減補正する制御は、ＤｅＮＯ_X 制御が開始された後、所定時間はＮＯ_X 触媒４５でのＮＨ₃ 発生量がゼロであることが考慮される。

ここで、本件発明者の知見によれば、排気ガスの流量が多い程、及び／または、空燃比がよりリッチである程、ＮＯ_X 触媒４５においてＮＨ₃ が発生する反応が促されるため、ＮＯ_X 触媒４５から解放された酸素がより短い時間で消費される。

従って、前記ディレー時間は、排気ガス流量検出センサ４５ｆによって検出される排気ガスの流量が多い程、及び／または、前記空燃比がよりリッチである程、短く設定されることが好ましい。

前記ではディレーで吸蔵酸素の影響を反映したが、別の方法として、ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部（例えばエアフロセンサや燃料噴射量等の情報からＮＳＣに供給される酸素を推定し、この供給酸素に基づいて吸蔵酸素量を推定する一方で、ＨＣとＣＯとの反応により消費された吸蔵酸素量を推定することで、現在の吸蔵酸素量を推定する）を設け、ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される吸蔵酸素量がゼロになるまでの間、ＮＨ₃ 発生量がゼロであると判断してもよい。

なお、以上の説明において、尿素の供給量の削減補正が開始されない状態というのは、基本的には尿素の供給量の削減量がゼロであることを意味するが、尿素の供給量の削減量が極めて僅かである場合をも含むものと理解されるべきである。

更に広く当該制御態様を規定するならば、尿素の供給量の削減量が、ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される吸蔵酸素量が多い程、少量であるように設定される態様である、と表現することもできる。

＜（６）ＤｅＳＯ_X 制御時の尿素インジェクタの噴射制御＞
以上に説明したＤｅＮＯ_X 制御時の尿素インジェクタ５1の噴射制御は、ＤｅＳＯ_X 制御時の尿素インジェクタ５１の噴射制御にも応用できる。ＤｅＳＯ_X 制御は、ＮＯ_X 触媒４５におけるＳ被毒量が所定の閾値以上になった時、例えば、ＮＯ_X 触媒４５のＰＭ再生時や、当該車両の所定の走行距離到達時など、に実施される。

但し、ＤｅＮＯ_X 制御時とは異なり、ＤｅＳＯ_X 制御時には、ＮＯ_X 触媒４５がＤｅＳＯ_X 制御用の高温状態（６００℃〜６５０℃）とされ、当該高温状態を維持するために間欠的なリーン運転が実施される（例えば、３０ｓｅｃリッチ→３０ｓｅｃリーン→３０ｓｅｃリッチ→３０ｓｅｃリーン→ ・・・）。

従って、ＤｅＳＯ_X 制御時の尿素インジェクタ５１の噴射制御のために、ＤｅＮＯ_X 制御時の尿素インジェクタ５１の噴射制御の内容を修正することが必要である。

具体的には、ＤｅＳＯ_X 制御時には、ＮＯ_X 触媒４５が６００℃〜６５０℃という高温状態とされることにより、吸蔵ＮＯ_X が還元されないまま脱離する（ＮＯ_X のままＳＣＲ触媒４７へと供給されてしまう）という現象が生じる。また、ＤｅＳＯ_X 制御時には、間欠的なリーン運転が実施されることにより、実質的な空燃比がリーン側にシフトする。これらの２つの現象は、いずれも、ＮＯ_X 触媒４５でのＮＨ₃ 発生量を低減する方向に影響する。

従って、ＤｅＮＯ_X 制御のために、例えば図８乃至図１２に示す特性を反映させて、ＮＯ_X 触媒４５の温度、排気ガスの流量、排気ガスの空燃比、ＮＯ_X 触媒の熱劣化度合い、等を入力値として、ＮＯ_X 触媒４５からＳＣＲ触媒４７へのＮＨ₃ 供給量、ひいては好適な尿素の供給量の削減量、が算出されるようになっている場合に、当該削減量の算出方法をＤｅＳＯ_X 制御にも適用するためには、当該削減量を低減する（より少量にする）修正が必要である（図７参照）。

この修正に際しては、ＮＯ_X 触媒４５の吸蔵ＮＯ_X の脱離の影響をより正確に反映するべく、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X の吸蔵量を加味することが好ましい。ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X の吸蔵量が相対的に少なければ、ＮＯ_X 触媒４５での吸蔵ＮＯ_X の脱離の影響も相対的に小さくなるからである。

更に、ＮＯ_X 触媒４５のＮＯ_X の吸蔵量を判断するにあたっては、ＮＯ_X 触媒４５のＳ被毒量を考慮することも有効であり得る。Ｓ被毒しているＮＯ_X 触媒４５は、その分だけ、ＮＯ_X の吸蔵量が少なくなっている筈だからである。ＮＯ_X 触媒４５のＳ被毒量は、予め実験で測定したエンジンの運転状態（エンジン負荷、エンジン回転）に応じたS発生マップに基づいて推定すればよい。

２０ 燃料噴射弁
４１ 排気通路
４５ ＮＯ_X 触媒
４５ａ 酸化触媒
４５ｔ ＮＯ_X 触媒温度検出センサ
４５ｆ 排気ガス流量検出センサ
４５ｎ ＮＯ_X 吸蔵量検出センサ
４５ｏ 酸素センサ（吸蔵酸素量検出センサ）
４７ ＳＣＲ触媒
４７ｔ ＳＣＲ触媒温度検出センサ
４７ｎ ＮＨ₃ 吸着量検出センサ
５１ 尿素インジェクタ（ＮＨ₃ 供給手段）
５３ 尿素供給経路
５４ 尿素送出ポンプ
５５ 尿素タンク
６０ ＰＣＭ
７０ ＤＣＵ（ＮＨ₃ 供給量制御手段）
７１ 第１削減量決定部
７２ 第２削減量決定部
２００ エンジンシステム
Ｅ エンジン
ＥＸ 排気系
ＦＳ 燃料供給系
ＩＮ 吸気系
λ１ 理論空燃比
λ２ 限度空燃比

Claims (7)

1. エンジンの排気通路に設けられ、流入する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時には当該排気ガス中のＮＯ_X を吸蔵すると共に、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態である時には吸蔵していたＮＯ_X をＮ₂ に還元するＮＯ_X 触媒と、
   前記ＮＯ_X 触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチな状態となるように、前記エンジンにおける燃料噴射弁を制御するＮＯ_X 触媒再生部と、
   前記ＮＯ_X 触媒の下流の排気通路に設けられ、ＮＨ₃ との反応によって当該ＮＯ_X を浄化するＳＣＲ触媒と、
   前記ＳＣＲ触媒にＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料を供給してＮＨ₃ を吸着させるＮＨ₃ 供給部と、
   前記ＮＨ₃ 供給部による前記ＳＣＲ触媒へのＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量を制御するＮＨ₃ 供給量制御部と、
   前記ＮＯ_X 触媒の吸蔵酸素量を検出ないし推定するＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部と、
   を備え、
   前記ＮＨ₃ 供給量制御部は、前記ＮＯ_X 触媒再生部によるＮＯ_X 触媒再生を実行した場合には、前記ＮＨ₃ 供給部による前記ＳＣＲ触媒へのＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量を削減補正するようになっており、
   前記ＮＨ₃ 供給量制御部による前記ＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量は、前記ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量が多い程、少量であるように設定されている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
2. 前記ＮＨ₃ 供給量制御部による前記ＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量は、前記ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量がゼロになるまで、ゼロに設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化制御装置。
3. 前記ＮＨ₃ 供給量制御部による前記ＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量の削減量は、前記ＮＯ_X 触媒吸蔵酸素量把握部によって検出ないし推定される前記吸蔵酸素量がゼロになった後も、更に所定のディレー時間が経過するまで、ゼロに設定されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化制御装置。
4. 前記排気ガスの流量を検出ないし推定する排気ガス流量把握部を更に備え、
   前記ディレー時間は、前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が多い程、短く設定される
   ことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気浄化制御装置。
5. 前記ディレー時間は、前記空燃比がよりリッチである程、短く設定される
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のエンジンの排気浄化制御装置。
6. 前記排気ガスの流量を検出ないし推定する排気ガス流量把握部と、
   前記ＳＣＲ触媒の温度を検出ないし推定するＳＣＲ触媒温度把握部と、
   を更に備え、
   前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が所定の閾値未満であって、且つ、前記ＳＣＲ触媒温度把握部によって検出ないし推定される前記ＳＣＲ触媒の温度が所定の閾値未満である時には、前記ＮＯ_X 触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施され、
   前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が所定の閾値未満であって、且つ、前記ＳＣＲ触媒温度把握部によって検出ないし推定される前記ＳＣＲ触媒の温度が所定の閾値以上である時には、前記ＳＣＲ触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施され、
   前記排気ガス流量把握部によって検出ないし推定される前記排気ガスの流量が所定の閾値以上である時には、前記ＮＯ_X 触媒によるＮＯ_X の浄化と前記ＳＣＲ触媒によるＮＯ_X の浄化とが併用される
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンの排気浄化制御装置。
7. 前記ＮＯ_X 触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施される際、前記ＮＨ₃ 供給量制御部は、前記ＮＨ₃ 供給部による前記ＳＣＲ触媒へのＮＨ₃ ないしＮＨ₃ 原料の供給量を制限するようになっており、
   前記ＳＣＲ触媒のみによってＮＯ_X の浄化が実施される際、前記ＮＯ_X 触媒再生部の作動が制限されるようになっている
   ことを特徴とする請求項６に記載のエンジンの排気浄化制御装置。

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