JP6947056B2 - エンジンの排気浄化制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、エンジンの排気浄化制御装置に関する。

ＮＯｘ吸蔵触媒など、いわゆるＮＯｘ触媒を備えたエンジンにおいては、そのＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを除去するべく、燃料噴射量を制御すること（いわゆるＤｅＮＯｘ制御）が知られている。

例えば特許文献１には、ＤｅＮＯｘ制御の一例として、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの量が所定以上になったときに、空燃比を一時的にリッチ側へ制御することが記載されている。

特開２００４−３６０５９３号公報

ところで、前記特許文献１に記載されたような制御を実現するためには、ディーゼルエンジンにおけるポスト噴射のように、燃料の追加噴射を行って、それを筒内で燃焼させることが考えられる。このようなエンジンにおいては、燃焼室の内部にグロープラグを設けることで、追加噴射によって噴射された燃料の燃焼を補助することが考えられる。

しかし、単にグロープラグを設けるだけでは、追加噴射によって噴射された燃料が十分に燃焼せず、未燃の燃料が生じる可能性がある。その対策としては、例えば、追加噴射を行うタイミングを進角させることが考えられるものの、エンジントルクが余分に発生してしまい、トルク変動に起因して乗員に違和感を与える可能性がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの排気浄化制御装置において、乗員への違和感を抑制することにある。

ここに開示する技術は、燃焼室と、前記燃焼室へと通じる排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置に係る。この排気浄化制御装置は、前記燃焼室の内部へ燃料を噴射するインジェクタと、前記燃焼室の内部に臨んで配置されるグロープラグと、前記インジェクタ及び前記グロープラグのそれぞれに接続されたコントローラと、を備え、前記インジェクタは、前記燃焼室を成すシリンダヘッド又はシリンダブロックに設けられる一方、前記グロープラグは、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのうち、前記インジェクタが設けられた一方に配置される。

前記コントローラは、所定条件が成立したときには、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に燃料の追加噴射を行うことによって、前記所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチ化させるＮＯｘ触媒再生制御を実行するよう、前記インジェクタへ制御信号を出力する。

前記コントローラはさらに、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから所定時間経過後に前記追加噴射を開始するとともに、前記グロープラグへの通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定し、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記燃焼室へと噴射された燃料の着火時期が一定になるように、前記インジェクタへ制御信号を出力する。

この構成によれば、前記コントローラは、いわゆるポスト噴射のような追加噴射によるＮＯｘ触媒再生制御を実行することによってＮＯｘ触媒からＮＯｘを除去し、ひいてはＮＯｘ触媒を浄化することができる。

また、前記コントローラは、ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから所定時間経過後に前記追加噴射を開始する。前記のように、インジェクタとグロープラグは、双方とも、燃焼室を成すシリンダヘッド又はシリンダブロックの一方に配置される。そうすると、インジェクタ付近にグロープラグを配置することができるから、インジェクタから噴射された燃料を十分に暖めて、その燃料の着火性を確保することができるようになる。

ここで、例えばエンジン回転数が高いときには、単位時間あたりに燃焼室へと供給される空気の量が増加することになるから、そうして供給される空気によってグロープラグ、及び、その周囲が冷却される可能性がある。このことは、グロープラグによって燃料を暖めるには不都合である。

しかし、前記の構成によると、コントローラは、グロープラグへの通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定する。グロープラグへの通電電圧を高くした分だけ、燃料を十分に暖めるとともに、その着火性を確保する上で有利になる。これにより、追加噴射を開始するタイミングを進角せずとも、乗員への違和感を抑制することができる。

さらに、前記の構成によると、燃料の着火時期を一定にすることで、追加噴射によって噴射された燃料の燃焼によるエンジントルクへの影響を一定にすることができる。そのことで、エンジントルクをより適切に制御する上で有利になる。

ここに開示する別の技術は、燃焼室と、前記燃焼室へと通じる排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置に係る。この排気浄化制御装置は、前記燃焼室の内部へ燃料を噴射するインジェクタと、前記燃焼室の内部に臨んで配置されるグロープラグと、前記インジェクタ及び前記グロープラグのそれぞれに接続されたコントローラと、を備え、前記インジェクタは、前記燃焼室を成すシリンダヘッド又はシリンダブロックに設けられる一方、前記グロープラグは、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのうち、前記インジェクタが設けられた一方に配置される。

前記コントローラは、所定条件が成立したときには、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に燃料の追加噴射を行うことによって、前記所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチ化させるＮＯｘ触媒再生制御を実行するよう、前記インジェクタへ制御信号を出力する。

前記コントローラはさらに、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから所定時間経過後に前記追加噴射を開始するとともに、前記グロープラグへの通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定し、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから前記追加噴射を開始するまでに経過させる前記所定時間を、前記エンジンの運転状態に依らない固定値とし、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記インジェクタによる燃料の噴射量が所定の閾値未満の場合には前記グロープラグへの通電を許容するとともに、エンジン冷却水の水温、又は、外気温が高いときには、低いときよりも前記閾値を低く設定する。

前記の構成によると、コントローラは、グロープラグへの通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定する。グロープラグへの通電電圧を高くした分だけ、燃料を十分に暖めるとともに、その着火性を確保する上で有利になる。これにより、追加噴射を開始するタイミングを進角せずとも、乗員への違和感を抑制することができる。

さらに、前記の構成によると、目標トルクに基づいてエンジンを制御するのが容易になる。

また、前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、エンジン負荷が高いときには、低いときよりも前記通電電圧を低く設定する、としてもよい。

一般に、エンジン負荷が高いときには、それが低いときと比較して、燃料の噴射量が増えた分だけ、燃焼室内の温度は高くなる。燃焼室内が高温になった分だけ、燃料の着火性は確保される。

そのため、前記の構成によると、そのように燃焼室内が高温になるときには、グロープラグへの通電電圧を低く設定する。そのことで、エンジントルクをより適切に制御して、ひいてはトルク変動に起因した乗員への違和感を抑制する上で有利になる。

また、前記インジェクタは、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成され、前記グロープラグは、前記複数の噴口のうち、互いに隣接する２つの噴口から延びる噴射軸の間に配置されている、としてもよい。

一般に、グロープラグに向かって燃料が噴射されてしまうと、グロープラグが燃料によって濡れてしまい、燃料を適切に暖める上で不利になる。

そこで、前記の構成によると、グロープラグに対して燃料の噴霧が直に当たらないように、グロープラグを配置することが可能になる。そのことで、噴射された直後の噴霧を適切に昇温し、ひいては、その着火性を確保する上で有利になる。

以上説明したように、前記のエンジンの排気浄化制御装置によると、乗員への違和感を抑制することができる。

図１は、エンジンの構成を例示する概略図である。 図２は、エンジンの排気浄化制御装置の構成を例示するブロック図である。 図３は、インジェクタとグロープラグの相対位置関係を例示する横断面図である。 図４は、インジェクタとグロープラグの相対位置関係を例示する縦断面図である。 図５は、ポスト噴射量の算出処理を例示するフローチャートである。 図６は、エンジンの運転領域について例示する図である。 図７は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行フラグを設定するための処理を例示するフローチャートである。 図８は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の具体的な内容を例示するフローチャートである。 図９は、グロープラグへの通電電圧を設定するための処理の内容を例示するフローチャートである。 図１０は、メイン噴射量閾値について例示した図である。 図１１は、第２電圧を設定するためのマップを例示した図である。 図１２は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の具体例を示すタイムチャートである。

以下、エンジンの排気浄化制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は、エンジンの排気浄化制御装置の一例である。図１は、エンジン１の構成を例示する概略図であり、図２は、エンジン１の排気浄化制御装置の構成を例示するブロック図である。

エンジン１は、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、所謂４ストロークエンジンとして構成されているとともに、四輪の自動車（車両）に搭載されている。エンジン１の出力軸であるクランクシャフト７は、不図示の変速機を介して自動車の駆動輪に連結されており、エンジン１が運転することにより、その出力が駆動輪に伝達されて自動車が走行するようになっている。

エンジン１は、２ステージ式のターボ過給機付エンジンである。すなわち、図１に示すように、エンジン１の燃焼室６へと通じる排気通路４０には、燃焼室６内へ導入されるガスを過給するように構成された第１ターボ過給機５１及び第２ターボ過給機５２が設けられている。この排気通路４０には、後述のＮＯｘ触媒４１も設けられている。

以下、エンジン１の全体構成について詳細に説明する。

（１）全体構成
エンジン１は、複数のシリンダ２（図１においては１つのみを図示）が設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、各シリンダ２内に挿入されたピストン５と、を有している。このピストン５は、コンロッドを介してクランクシャフト７と連結されている。

また、各ピストン５の頂面にはキャビティが形成されている。このキャビティと、シリンダ２の内壁面と、シリンダヘッド４とによって、シリンダ２毎に燃焼室６が区画されている。

シリンダヘッド４には、シリンダ２毎に、燃焼室６へと吸気を導入するための吸気ポート１６と、燃焼室６から排気を導出するための排気ポート１７が形成されている。吸気ポート１６は燃焼室６に開口しており、その開口を開閉する吸気弁１２が配設されている。同様に、排気ポート１７もまた燃焼室６に開口しており、その開口を開閉する排気弁１３が配設されている。

ここで、燃焼室６を成すシリンダヘッド４又はシリンダブロック３には、燃料を噴射するためのインジェクタ１０が設けられている。一方、シリンダヘッド４及びシリンダブロック３のうち、インジェクタ１０が設けられた一方には、燃料を暖めるためのグロープラグ１１が設けられている。

この構成例においては、燃焼室６を成すシリンダヘッド４には、燃焼室６の内部へ燃料を噴射するインジェクタ１０と、各シリンダ２内のガスを昇温するためのグロープラグ１１とが、各シリンダ２につき１組ずつ設けられている。

図１に示す例では、インジェクタ１０の先端は、燃焼室６の天井面（具体的には、シリンダヘッド４によって区画される面）から燃焼室６に臨むように配置されている。インジェクタ１０の先端には複数の噴射口（噴口）が設けられており、各噴射口の開度を制御することができるように構成されている。

後述のＥＣＵ１００は、インジェクタ１０を通じた燃料の噴射態様を制御するべく、インジェクタ１０へとパルス信号（制御信号）を入力する。このパルス信号のパルス幅、入力タイミング、入力回数等を通じて、燃料の噴射態様を制御することができる。

具体的に、インジェクタ１０は、主としてエンジントルクを得るために実施されるメイン噴射と、その燃焼エネルギーがエンジントルクに殆ど寄与しないポスト噴射とを実施することができる。ここで、メイン噴射とは、噴射された燃料が圧縮上死点付近から燃焼し始めるように、圧縮上死点の手前ないし近傍で燃料を噴射することである。対して、ポスト噴射とは、メイン噴射よりも遅角側のタイミング（具体的には、膨張行程中のタイミング）で燃料を噴射することである。

またグロープラグ１１は、通電されることで、その通電電圧に応じて発熱する発熱部を先端に有している。図示は省略するが、この発熱部は、燃焼室６の内部に臨んでいるとともに、インジェクタ１０の先端部分の近傍に位置するように配置されている。例えば、グロープラグ１１の発熱部は、インジェクタ１０の各噴射口から噴射される噴霧の間に位置しており、それらの噴霧とは直接接触しないようになっている。

このような配置について、図３〜図４を参照して説明する。

前述のように、インジェクタ１０は多噴口型の燃料噴射弁によって構成されている。それに対して、グロープラグ１１先端の発熱部は、インジェクタ１０に複数の噴射口のうち、互いに隣接する２つの噴射口から延びる噴射軸Ａ１、Ａ２の間に配置されている。このような配置とすることで、図３に示すように、インジェクタ１０の各噴射口から噴射される噴霧ＳＰに対して、グロープラグ１１が直接接触しないようになる。

また図４に示すように、インジェクタ１０先端（特に、インジェクタ１０の各噴射口）の高さ位置は、気筒軸方向において、グロープラグ１１の先端（特に、グロープラグの発熱部）と略同じ位置とされている。

エンジン１の一側面には吸気通路２０が接続されている一方、その他側面には排気通路４０が接続されている。ここで、吸気通路２０は、各シリンダ２の吸気ポート１６に連通しており、各燃焼室６へと新気を導入する。対して、排気通路４０は、各シリンダ２の排気ポート１７に連通しており、各燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出する。これら吸気通路２０と排気通路４０には、前述の第１ターボ過給機５１と第２ターボ過給機５２が配設されている。

吸気通路２０には、上流側から順に、エアクリーナ２１、第１ターボ過給機５１のコンプレッサ５１ａ（以下、適宜、第１コンプレッサ５１ａという）、第２ターボ過給機５２のコンプレッサ５２ａ（以下、適宜、第２コンプレッサ５２ａという）、インタークーラ２２、吸気シャッター弁２３及びサージタンク２４が設けられている。吸気シャッター弁２３は、基本的には全開状態であるが、例えばエンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態になる。

吸気通路２０にはまた、第２コンプレッサ５２ａをバイパスする吸気バイパス通路２５と、これを開閉する吸気バイパス弁２６とが設けられている。吸気バイパス弁２６は、全閉状態と全開状態とに切り替えられる。

排気通路４０には、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ（以下、適宜、第２タービン５２ｂという）と、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ（以下、適宜、第１タービン５１ｂという）と、前述のＮＯｘ触媒４１を含んで成る第１触媒４３と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４４と、このＤＰＦ４４に対して下流側の排気通路４０に尿素を噴射する尿素インジェクタ４５と、この尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒４６と、ＳＣＲ触媒４６から排出された未反応のアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒４７とが設けられている。

第１触媒４３は、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４１と、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）４２とを含む。ここで、酸化触媒４２は、ＮＯｘ触媒４１と一体に、又は、このＮＯｘ触媒４１よりも上流側の排気通路４０に設ければよい。この構成例では、第１触媒４３は、ＮＯｘ触媒４１を成す触媒材層の表面に、酸化触媒４２を成す触媒材がコーティングされることで構成されている。

ＮＯｘ触媒４１は、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気の空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）、つまり、ＮＯｘ触媒４１を通過する排気が未燃のＨＣを多量に含む還元雰囲気下において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：NOx Storage Catalyst）である。ここで、「排気の空燃比」という語は、排気中の酸素濃度等に基づいて推定可能な、燃焼室６内の混合気の空燃比を指す。

酸化触媒４２は、炭化水素（ＨＣ）の吸着機能を有しており、当該機能によって吸着させたＨＣを浄化するように構成されている。具体的に、この酸化触媒４２は、排気中の酸素を用いてＨＣ、すなわち未燃燃料や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる。ここで、酸化触媒４２で生じるこの酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒４２で酸化反応が生じると排気の温度は高められる。

具体的に、酸化触媒４２を成す触媒材の表面には、ＨＣの吸着機能を有するＨＣ吸着部４２ａが設けられている。ＨＣ吸着部４２ａは、小径かつ多数の細孔が形成されたゼオライトからなる結晶であり、冷間始動時等の低温時には、排気ガス中のＨＣ分子がゼオライトの細孔にトラップされることにより吸着され、高温時には、吸着されたＨＣ分子が振動してゼオライトの細孔から飛び出すことにより、放出される。一方、酸化触媒４２を成す触媒材は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の触媒金属からなり、所定温度に加熱されて活性化することにより、エンジン１から排出される排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化浄化するとともに、ＨＣ吸着部４２ａから放出されたＨＣをも酸化浄化する機能を備えている。

このように、酸化触媒４２は、冷間始動時など、酸化触媒４２が活性化しておらずＨＣを十分に浄化することができない時にＨＣを一時的に吸着し、酸化触媒４２が活性化した後に吸着されているＨＣを放出して浄化する機能を備えている。

一方、ＤＰＦ４４は、排気通路４０において第１触媒４３の下流に位置しており、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集する。ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭは、高温に曝されて且つ酸素の供給を受けることで燃焼し、ＤＰＦ４４から除去される。ＰＭが燃焼除去される温度は６００℃程度と比較的高温である。したがって、ＰＭを燃焼させてＤＰＦ４４から除去するためには、ＤＰＦ４４の温度を比較的高温にする必要がある。

また、ＳＣＲ触媒４６は、尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを排気中のＮＯｘと反応（還元）させて浄化する。

排気通路４０にはまた、第２タービン５２ｂをバイパスする排気バイパス通路４８と、これを開閉する排気バイパス弁４９と、第１タービン５１ｂをバイパスするウェイストゲート通路５３と、これを開閉するウェイストゲート弁５４とが設けられている。これら排気バイパス弁４９とウェイストゲート弁５４とは、それぞれ全閉状態と全開状態とに切り替えられるとともに、それらの状態間の任意の開度に変更される。

エンジン１はさらに、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ装置５５を有する。このＥＧＲ装置５５は、排気通路４０のうち排気バイパス通路４８の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうち吸気シャッター弁２３及びサージタンク２４の間の部分とを接続するＥＧＲ通路５６と、これを開閉する第１ＥＧＲ弁５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラ５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラ５８をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路５９と、これを開閉する第２ＥＧＲ弁６０とを有する。

次に、エンジン１の制御系について詳細に説明する。

（２）制御系
エンジンの排気浄化制御装置は、エンジン１を運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１００を備えている。ＥＣＵ１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。ＥＣＵ１００は、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスと、を備えている。ＥＣＵ１００は、コントローラの一例である。

ＥＣＵ１００には、図２に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ９が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ９は、検知信号をＥＣＵ１００へと出力する。そうしたセンサには、以下のものが含まれる。

すなわち、エンジン１に取り付けられかつ、その冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ１、吸気通路２０におけるエアクリーナ２１の下流に配置された、吸気通路２０を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサＳＷ２、及び、新気の温度を検知する吸気温センサＳＷ３、エンジン１に取り付けられかつ、クランクシャフト７の回転角を検知するクランク角センサＳＷ４、アクセルペダル機構（不図示）に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ５、排気通路４０に設けられかつ、排気ガス中の酸素濃度を検知するＯ２センサＳＷ６、車両の速度（車速）を検知する車速センサＳＷ７、サージタンク２４に取り付けられかつ、燃焼室６へと導入される空気の圧力を検知する過給圧センサＳＷ８、並びに、排気通路４０におけるＤＰＦ４４とＳＣＲ触媒４６との間、及び、同通路におけるＳＣＲ触媒４６とスリップ触媒４７との間にそれぞれ設けられ、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサＳＷ９である。ここで、Ｏ２センサＳＷ６は、排気通路４０を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出するという点で、「酸素センサ」を例示している。

ＥＣＵ１００は、これらの検知信号に基づいてエンジン１や車両の運転状態を判断するとともに、各デバイスの制御量を計算する。ＥＣＵ１００は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ１０、グロープラグ１１、吸気シャッター弁２３、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９、ウェイストゲート弁５４、第１ＥＧＲ弁５７、及び、第２ＥＧＲ弁６０へ出力する。

例えばＥＣＵ１００は、過給圧センサＳＷ８による検知信号に基づいて、検知した時点での実際の過給圧（以下、「実過給圧」ともいう）を取得する。それと並行して、ＥＣＵ１００は、他のセンサからの検知信号に基づいて、過給圧の目標値（以下、「目標過給圧」ともいう）を算出する。そして、ＥＣＵ１００は、実過給圧が目標過給圧となるように、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９、ウェイストゲート弁５４等の開度を調整する。

そうして、ＥＣＵ１００は、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９及びウェイストゲート弁５４等の開度調整を通じて、第１ターボ過給機５１と第２ターボ過給機５２の作動を制御する。

このＥＣＵ１００は、第１触媒４３やＤＰＦ４４など、排気通路４０に設けられた各種装置を浄化・再生するために、ＤｅＮＯｘ制御（ＮＯｘ触媒再生制御）をはじめとする各種制御を実行するようになっている。

一例として、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、「吸蔵ＮＯｘ」ともいう）を還元させてＮＯｘ触媒４１から放出（離脱）させるための制御であるＤｅＮＯｘ制御について簡単に説明する。

前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍の状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において、吸蔵ＮＯｘが還元される。したがって、吸蔵ＮＯｘを還元するためには、混合気の空燃比を通常運転時（後述の通常制御の実施時）よりも低減させる必要がある。

そこで、ＥＣＵ１００は、所定条件が成立したとき（この構成例では、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘの吸蔵量が所定量以上となったとき）には、エンジン１の運転状態に対応した燃料噴射（メイン噴射）の後に燃料の追加噴射を行うことによって、その所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチ化させるＤｅＮＯｘ制御を実行するよう、インジェクタ１０へ制御信号を出力する。

具体的に、この構成例では、ＥＣＵ１００は、追加噴射としてのポスト噴射を実施して混合気の空燃比を低減させることにより、吸蔵ＮＯｘを還元させる。つまり、ＥＣＵ１００は、インジェクタ１０に対し、メイン噴射に加えてポスト噴射を実行させる。そうしたＤｅＮＯｘ制御においては、例えば、混合気の空気過剰率λをλ＝０．９４〜１．０６程度にする。そうすることで、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが還元されることになる。

以下、燃料噴射制御の基本的な内容について説明した後、ＤｅＮＯｘ制御と、そのＤｅＮＯｘ制御に際して実行されるグロープラグ１１の制御（以下、「グロープラグ制御」ともいう）等の詳細について順番に説明をする。

−燃料噴射制御−
最初に、この構成例における燃料噴射制御について説明する。この燃料噴射制御は、車両のイグニッションがオンにされてＥＣＵ１００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、ＥＣＵ１００は、車両の運転状態を判断する。具体的に、ＥＣＵ１００は、少なくとも、アクセル開度センサＳＷ５が検知したアクセル開度、車速センサＳＷ７が検知した車速、クランク角センサＳＷ４が検知したクランク角、及び、車両の変速機において現在設定されているギヤ段を取得する。

次いで、ＥＣＵ１００は、判断された車両の運転状態に基づいて、車両の目標加速度を決定する。具体的に、ＥＣＵ１００のメモリなどには、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が予め記憶されている。ＥＣＵ１００は、そうした加速度特性マップの中から、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、選択されたマップを参照することにより、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、ＥＣＵ１００は、決定された目標加速度を実現するための、エンジン１の目標トルクを決定する。この場合、ＥＣＵ１００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１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、ＥＣＵ１００は、決定された目標トルクをエンジン１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、インジェクタ１０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噴射させるべき燃料噴射量（メイン噴射量）である。

他方で、前述した処理と並行して、ＥＣＵ１００は、エンジン１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、ＥＣＵ１００は、前述のＤｅＮＯｘ制御を行う場合には、メイン噴射に加えて少なくともポスト噴射を行うような燃料の噴射パターンを設定する。この場合、ＥＣＵ１００は、ポスト噴射において噴射させるべき燃料噴射量（ポスト噴射量）や、その噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）なども決定する。これらの詳細については後述する。

その後、ＥＣＵ１００は、算出されたメイン噴射量および設定された噴射パターンを実現するよう、インジェクタ１０へと制御信号を出力する。ここで、ポスト噴射を行う場合には、前述のポスト噴射量及びポスト噴射タイミングを実現するような制御信号が出力される。つまり、ＥＣＵ１００は、所望の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インジェクタ１０を制御する。

次に、ＤｅＮＯｘ制御時に噴射されるべきポスト噴射量（以下、「ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量」と呼称する）の算出方法について図５を用いて説明する。この算出方法は、ＥＣＵ１００によって所定の周期で繰り返し実行されるとともに、前述の燃料噴射制御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、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態を判断する（ステップＳ１０１）。具体的に、ＥＣＵ１００は、少なくとも、エアフローセンサＳＷ２によって検知された吸入空気量（新気の流量）、Ｏ２センサＳＷ６によって検知された排気ガス中の酸素濃度、前記の燃料噴射制御において算出されたメイン噴射量を取得する。加えて、ＥＣＵ１００は、所定のモデル等を用いて求められた、ＥＧＲ装置５５によって吸気系（具体的には、吸気通路２０）へと還流される排気ガス量（ＥＧＲガス量）も取得する。

次いで、ＥＣＵ１００は、取得された新気量及びＥＧＲガス量に基づき、エンジン１に導入される空気量（つまり充填量）を算出する（ステップＳ１０２）。そして、ＥＣＵ１００は、算出された充填量から、エンジン１に導入される空気の酸素濃度を算出する（ステップＳ１０３）。

次いで、ＥＣＵ１００は、インジェクタ１０がメイン噴射に加えてポスト噴射を行うよう、インジェクタ１０に対して制御信号を出力する。こうした制御を行うのに先立って、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘを還元させるために、混合気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のに必要なポスト噴射量（ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量）を算出（推定）する（ステップＳ１０４）。

つまり、ＥＣＵ１００は、目標空燃比を実現するために、メイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を噴射させるべきかを決定する。この場合、ＥＣＵ１００は、酸素濃度の検出値（Ｏ２センサＳＷ６によって検知された酸素濃度）と、充填量に基づいた酸素濃度の算出値（推定値）との差を考慮して、目標空燃比を実現するためのＤｅＮＯ用ポスト噴射量を算出する。具体的に、ＥＣＵ１００は、酸素濃度の検出値と算出値との差に応じてフィードバック処理を適宜行うことにより、目標空燃比を実現するために必要な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目標空燃比を精度良く実現し、ひいてはＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘをより確実に還元させることができる。

（２−１）通常制御
まず、ＤｅＮＯｘ制御を実施しない通常の定常運転時に実施される制御（通常制御）について説明する。

この通施制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比が、理論空燃比よりもリーンな状態（λ＞１）にされる。例えば、通常制御では、混合気の空気過剰率λは、λ＝１．７程度とされる。また、この通常制御では、ポスト噴射は制限されてメイン噴射のみが実施される。また、通常制御では、グロープラグ１１の作動は停止される。また、通常制御では、第１ＥＧＲ弁５７、第２ＥＧＲ弁６０、吸気バイパス弁２６、排気バイパス弁４９、ウェイストゲート弁５４は、それぞれ、エンジン１の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、ＥＧＲ率が適切な値になるように制御される。前述の如く、過給圧についても、エンジン１の運転状態に応じた目標過給圧を実現するような制御が実行される。

（２−２）ＤｅＮＯｘ制御
次に、この構成例におけるＤｅＮＯｘ制御について説明する。

ＥＣＵ１００は、ＤｅＮＯｘ制御として、エンジン負荷が中負荷域（図６の第２領域Ｒ１２を参照）のときに実施されるアクティブＤｅＮＯｘ制御と、エンジン負荷が上限付近のとき（図６の第１領域Ｒ１１を参照）に実施されるパッシブＤｅＮＯｘ制御とを使い分けることができる。

例えば、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御として、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘの吸蔵量（以下、単に「ＮＯｘ吸蔵量」ともいう）が所定量以上の場合（典型的にはＮＯｘ吸蔵量が限界付近にある場合）に、ポスト噴射により噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するような噴射タイミングで、インジェクタ１０からのポスト噴射を継続的に実行させる。こうすることで、多量の吸蔵ＮＯｘを強制的に還元し、ひいては、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘの浄化性能を確保することができる。

アクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）は、予め設定されており、例えば、膨張行程の前半であって圧縮上死点後３０〜７０°ＣＡの間の時期に設定されている。こうすることで、ポスト噴射により噴射された燃料が、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を抑制するようにしている。

さらに、この構成例においては、ポスト噴射により噴射された燃料の燃焼を促進するべく、アクティブＤｅＮＯｘ制御の最中、グロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。当該通電に関連した制御（前述のグロープラグ制御）については後述する。

一方、ＥＣＵ１００は、パッシブＤｅＮＯｘ制御として、ＮＯｘ吸蔵量が所定量未満の場合であっても、車両の加速により空燃比がリッチ側に変化するときに、ポスト噴射により噴射された燃料が燃焼室６内では燃焼しないような噴射タイミングで、インジェクタ１０からのポスト噴射を実行させる。パッシブＤｅＮＯｘ制御においては、車両の加速時のように、メイン噴射量が増加して混合気の空燃比が低下するような状況に乗じてポスト噴射が実行されるため、非加速時のような状況に乗じてポスト噴射が実行される場合と比較して、目標空燃比を実現するためのポスト噴射量が相対的に少なくなる。これにより、吸蔵ＮＯｘを強制的に還元しつつも、ポスト噴射による燃費悪化を抑制することが可能になる。

パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）は、少なくともアクティブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミングよりも遅角側に設定されている。例えば、パッシブＤｅＮＯｘ制御におけるポスト噴射の噴射タイミングは、膨張行程の後半であって圧縮上死点後１１０°ＣＡ付近の時期に設定可能である。こうすることで、ポスト噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した、スモーク（煤）の発生を抑制することができる。

ここで、図４を参照して、パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御のそれぞれを実行するエンジン１の運転領域について説明する。図４の横軸はエンジン回転数を示しており、同図の縦軸はエンジン負荷を示している。また、図４において、曲線Ｌ１は、エンジン１の最大トルク線を示している。

この構成例では、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷とエンジン回転数が図４に示す第２領域Ｒ１２に含まれるときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。ここで、第２領域Ｒ１２は、エンジン負荷が第１基準負荷Ｌｏ１以上で第２基準負荷Ｌｏ２（＞第１基準負荷Ｌｏ１）未満であり、かつ、エンジン回転数が第１基準回転数Ｎ１以上で第２基準回転数（＞第１基準回転数Ｎ１）未満の運転領域である。

一方、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷とエンジン回転数が図４に示す第１領域Ｒ１１に含まれるときに、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実行する。ここで、第１領域Ｒ１１は、第２領域Ｒ１２よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が所定の第３基準負荷（＞第２基準負荷Ｌｏ２）以上となる領域である。

前記のように、第１領域Ｒ１１と第２領域Ｒ１２とでＤｅＮＯｘ制御の内容を使い分けているのは、次の理由による。

エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷が比較的高いがエンジン回転数が低い運転領域では、排気の温度が低い。それに伴って、ＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元できる温度よりも低くなり易い。そこで、この構成例では、そうした運転領域ではＤｅＮＯｘ制御を制限する。

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

ただし、エンジン負荷が非常に高い第１領域Ｒ１１では、メイン噴射量が多いことに伴って、通常運転時であっても混合気の空燃比が小さく抑えられる。そのため、第１領域Ｒ１１では、吸蔵ＮＯｘを還元するために必要なポスト噴射量を小さくして、未燃の燃料が排気通路４０へ排出されることに起因した影響を小さく抑えることができる。

そこで、ＥＣＵ１００は、エンジン負荷およびエンジン回転数のいずれもが低すぎず、かつ、高すぎない第２領域Ｒ１２では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させるアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。一方、ＥＣＵ１００は、第１領域Ｒ１１では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させないパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。なお、第１領域Ｒ１１は、排気の温度が十分に高く、酸化触媒４２が十分に活性化する領域である。そのため、排気通路４０に排出された未燃燃料は、この酸化触媒４２によって浄化される。

また、ＤｅＮＯｘ制御を停止することとした運転領域のうち、特に第２領域Ｒ１２よりも高負荷側、又は、高回転側の領域（第１領域Ｒ１１よりも低負荷側の領域Ｒ１３）では、ＳＣＲ触媒４６によるＮＯｘ浄化性能が十分に確保されているので、ＤｅＮＯｘ制御を実行せずとも、車両からのＮＯｘの排出を確実に防止することができる。

ＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを浄化する領域Ｒ１３よりも更に高負荷側の第１領域Ｒ１１では、排気ガス量が大きくなり、ＳＣＲ触媒４６ではＮＯｘを浄化しきれなくなるものの、前述の如くパッシブＤｅＮＯｘ制御を実行することで、ＮＯｘ触媒４１によってＮＯｘを浄化することができる。

ここで、エンジン１の運転状態が、図４中の矢印に示すように変化したときの制御内容について具体的に説明する。まず、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に入ると（符号Ａ１２を参照）、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行する。そして、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２から外れると（符号Ａ１３を参照）、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を一旦中止する。このときには、ＳＣＲ触媒４６がＮＯｘを浄化することになる。そして、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に再度入ると（符号Ａ１４を参照）、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を再開する。こうすることで、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘが略ゼロに低下するまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了させないようにする。

次に、この構成例においてパッシブＤｅＮＯｘ制御、又は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を行う温度範囲について説明する。一般に、ＮＯｘ触媒４１は、比較的低温域においてＮＯｘの浄化性能を発揮する一方、ＳＣＲ触媒４６は、比較的高温域、具体的にはＮＯｘ触媒４１がＮＯｘの浄化性能を発揮する温度域よりも高い温度域において、ＮＯｘの浄化性能を発揮する。

この構成例においては、エンジン１の運転状態が、仮に第１運転領域Ｒ１にあるときであっても、ＳＣＲ触媒４６の温度がＮＯｘを浄化可能な温度にまで高められているときには、ＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを浄化することができるため、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行しない。こうすることで、ＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費の悪化を抑制することができる。

具体的に、ＥＣＵ１００は、ＳＣＲ触媒４６の温度（以下、「ＳＣＲ温度」と呼称する）が、所定のＳＣＲ判定温度未満である場合にのみ、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許容し、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上である場合には、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を禁止する。ここで、「ＳＣＲ判定温度」とは、ＮＯｘを浄化可能な温度範囲（ＳＣＲ触媒４６の温度範囲）の下限値付近に設定される判定値を指す。

−アクティブＤｅＮＯｘフラグの決定に関連した処理−
ここで、この構成例においてアクティブＤｅＮＯｘ制御の実行フラグ（アクティブＤｅＮＯｘフラグ）を決定するための処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。図７に示すフローは、ＥＣＵ１００によって所定の周期で繰り返し実行されるとともに、前述の燃料噴射制御や、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する処理などと並行して実行される。

まずステップＳ７０１では、ＥＣＵ１００は、各種センサＳＷ１〜ＳＷ９から出力された検知信号に基づいて各種情報を取得して、エンジン１及び車両の運転状態を判断する。このステップＳ７０１において、ＥＣＵ１００は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、ＮＯｘ吸蔵量を取得する。

具体的に、ＮＯｘ触媒温度は、例えば、ＮＯｘ触媒４１の直上流側に設けられた第１の排気温度センサ（不図示）の検知信号に基づいて推定される。そうした検知信号に加えて、ＮＯｘ触媒４１とＤＰＦ４４の間に設けられた第２の排気温度センサ（不図示）の検知信号を用いてもよい。同様に、ＳＣＲ温度は、ＳＣＲ触媒４６の直上流側に設けられた、第３の排気温度センサ（不図示）の検知信号に基づいて推定することができる。

また、ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、エンジン１の運転状態に基づいて推定された、排気ガス中に含まれるＮＯｘの量と、ＮＯｘセンサＳＷ９の検出値との差分の累積値に基づいて推定することができる。

次いでステップＳ７０２では、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７０１において取得されたＳＣＲ温度が、所定のＳＣＲ判定値Ｔ１未満であるか否かを判定する。ここで、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定値Ｔ１未満である場合（ステップＳ７０２：ＹＥＳ）、制御プロセスはステップＳ７０３へと進む。対して、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定値Ｔ１以上である場合（ステップＳ７０２：ＮＯ）、制御プロセスはステップＳ７０５へ進む。後者の場合には、排気ガス中のＮＯｘを、ＳＣＲ触媒４６によって適切に浄化させることができるので、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を制限する。具体的に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７０５においてアクティブＤｅＮＯｘフラグを「０」に設定し、制御プロセスを終了する。

次いでステップＳ７０３では、ＥＣＵ１００は、ステップＳ７０１において取得されたＮＯｘ吸蔵量が所定のＤｅＮＯｘ判定値以上であるか否かを判定する。ここで、ＤｅＮＯｘ判定値は、ＮＯ吸蔵量の限界値よりも或る程度低い値に設定されている。ステップＳ７０３において、ＮＯｘ吸蔵量がＤｅＮＯｘ判定値以上であると判定された場合（ステップＳ７０３：ＹＥＳ）、ＮＯｘ触媒４１を浄化する必要有りとみなすことができるため、制御プロセスは、ステップＳ７０４へと進む。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量がＤｅＮＯｘ判定値未満の場合（ステップＳ７０３：ＮＯ）、ＮＯｘ触媒４１を浄化する必要無しとみなすことができるため、制御プロセスは、前述のステップＳ７０５へ進む。

ステップＳ７０４において、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行を許容する。具体的に、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘフラグを「１」に設定し、制御プロセスを終了する。

−アクティブＤｅＮＯｘ制御の具体的な内容−
次に、アクティブＤｅＮＯｘ制御の具体的な内容について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８に示すフローは、ＥＣＵ１００によって所定の周期で繰り返し実行されるとともに、前述の燃料噴射制御、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量を算出する処理、及び、図７に示したフローなどと並行して実行される。

まずステップＳ８０１では、ＥＣＵ１００は、各種センサＳＷ１〜ＳＷ９から出力された検知信号に基づいて各種情報を取得して、エンジン１及び車両の運転状態を判断する。このステップＳ８０１において、ＥＣＵ１００は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、ＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ温度と、ＮＯｘ吸蔵量と、図５に示す制御プロセスに従って設定されたＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量と、図７に示す制御プロセスに従って設定されたアクティブＤｅＮＯｘフラグの値を取得する。

次いでステップＳ８０２では、ＥＣＵ１００は、ステップＳ８０１で取得されたアクティブＤｅＮＯｘフラグが「１」であるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実行が許容されているのか、或いは、同制御が制限されているのかを判定する。このステップＳ８０２において、アクティブＤｅＮＯｘフラグが「１」であると判定された場合（ステップＳ８０２：ＹＥＳ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行するべく、制御プロセスはステップＳ８０３へ進む。対して、同フラグが「０」である場合（ステップＳ８０１：ＮＯ）、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実行することなくリターンする。

次いでステップＳ８０３では、ＥＣＵ１００は、エンジンの運転状態（具体的には、エンジン負荷とエンジン回転数）が第２領域Ｒ１２（図６を参照）に含まれているか否かを判定する。このステップＳ８０３において、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に含まれていると判定された場合（ステップＳ８０３：ＹＥＳ）、制御プロセスはステップＳ８０５へ進む。これに対して、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２に含まれていない場合（ステップＳ８０３：ＮＯ）、制御プロセスはステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０４では、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘを実行することなく、ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行ってリターンする（ステップＳ８０４）。この場合、実際には、ＥＣＵ１００は、このステップＳ８０４の処理を、前述の燃料噴射制御において実行する。そして、制御プロセスはステップＳ８０３へ戻り、ステップＳ８０３に係る判定を再度実行する。

つまり、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘフラグが「１」である場合には、エンジン１の運転状態が第２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する一方、エンジン１の運転状態が第２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ＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御へと切り替えるようになっている。例えばＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御中にエンジン１の運転状態が第２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１の運転状態が第２領域Ｒ１２に入ると、アクティブＤｅＮＯｘ制御における燃料噴射制御を再開する。

次いでステップＳ８０５では、ＥＣＵ１００は、グロープラグ制御を実行する。具体的に、ＥＣＵ１００は、該ＥＣＵ１００から出力される制御信号を通じてグロープラグ１１へ通電するとともに、その通電を開始してから所定時間Ｔｇが経過したか否かを判定する、つまりグロープラグ１１の通電時間が所定時間Ｔｇに達したか否かを判定する。またステップＳ８０５で用いる所定時間Ｔｇは、例えば、グロープラグ１１が所望の温度に達するのに要する通電時間に基づき設定される。このステップＳ８０５において、グロープラグ１１の通電時間が所定時間Ｔｇに達していると判定された場合（ステップＳ８０５：Ｙｅｓ）、制御プロセスはステップＳ８０６へ進む。これに対して、グロープラグ１１の通電時間が所定時間Ｔｇに達していない場合（ステップＳ８０５：Ｎｏ）、制御プロセスはステップＳ８０３に戻る。この場合には、グロープラグ１１の通電時間が所定時間Ｔｇに達するまで待機することになる。

次いでステップＳ８０６では、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御において適用されるポスト噴射の噴射タイミング（ポスト噴射タイミング）を設定する。前述のように、ポスト噴射タイミングは、ポスト噴射により噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように設定される。

次いでステップＳ８０７では、ＥＣＵ１００は、図８に示す制御プロセスに基づいて、目標空燃比を実現するように、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量をフィードバック制御する。ＥＣＵ１００は、そのフィードバック制御と並行して、設定されたポスト噴射タイミングと、ＤｅＮＯｘ用ポスト噴射量とに基づいたポスト噴射を実施する。

ステップＳ８０７の後、制御プロセスはステップＳ８０８へ進む。このステップＳ８０８では、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ触媒４１におけるＮＯｘ吸蔵量が実質的にゼロになったか否かを判定する。このステップＳ８０８において、ＮＯｘ吸蔵量が実質的にゼロになったと判定された場合（ステップＳ８０８：ＹＥＳ）、制御プロセスはリターンされる。これに対して、ＮＯｘ吸蔵量が実質的にゼロになったと判定されなかった場合（ステップＳ８０８：ＮＯ）、制御プロセスはステップＳ８０３へ戻る。つまり、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ吸蔵量が実質的にゼロに至るまで、アクティブＤｅＮＯｘ制御を継続する。

特に、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御中にステップＳ８０３に示す条件が成立しなくなって、アクティブＤｅＮＯｘ制御を中断したとしても、そうした条件が再び成立したときには、アクティブＤｅＮＯｘフラグの値が「１」である限りアクティブＤｅＮＯｘ制御を可及的速やかに再開する。そうして、ＮＯｘ吸蔵量をゼロまで減少させる。

ところで、前述のステップＳ８０５に示すように、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御に際して、グロープラグ１１へ通電するようになっている。これにより、ポスト噴射によって噴射された燃料を暖めて、ひいては燃焼を補助することが考えられる。

しかし、単にグロープラグ１１へ通電するだけでは、ポスト噴射によって噴射された燃料が十分に燃焼せず、未燃の燃料が生じる可能性がある。その対策としては、ポスト噴射を行うタイミングを進角させることが考えられるものの、単に進角させるだけでは、エンジントルクが余分に発生してしまい、トルク変動に起因して乗員に違和感を与える可能性がある。

そこで、ＥＣＵ１００はさらに、前記のアクティブＤｅＮＯｘ制御に際して、グロープラグ１１への通電を開始してから所定時間Ｔｇ経過後にポスト噴射を開始するとともに、グロープラグ１１への通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定する。

以下、グロープラグ１１への通電電圧を設定するための処理について詳細に説明する。

−通電電圧の設定に関連した処理−
図９に示すフローは、グロープラグ１１への通電電圧を設定するための処理の例示であり、ＥＣＵ１００によって、図８のステップＳ８０５において実行されるようになっている。すなわち、以下の説明は、前述のステップＳ８０５の内容を、より詳細に説明するものである。

まずステップＳ９０１では、ＥＣＵ１００は、各種センサＳＷ１〜ＳＷ９から出力された検知信号に基づいて各種情報を取得して、エンジン１及び車両の運転状態を判断する。このステップＳ９０１において、ＥＣＵ１００は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）と、外気の温度とを取得する。ここでＥＣＵ１００は、例えば、吸気温センサＳＷ３によって検知された新気の温度を外気の温度とみなしてもよい。

なお、ステップＳ９０１は必須ではなく、例えば、図８のステップＳ８０１において、各種情報を一括して取得してもよい。

次いでステップＳ９０２では、ＥＣＵ１００は、エンジン水温が所定の水温判定値以上であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳであった場合、ＥＣＵ１００は、エンジン１が十分に暖機していると判断してステップＳ９０３へ進む。この場合、ＥＣＵ１００は、該ＥＣＵ１００から出力される制御信号を通じて、グロープラグ１１へと第２電圧を通電させる。後述の如く、第２電圧は固定値ではなく、エンジン１の運転状態等に応じて設定変更されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ９０２に示す判定がＮＯであった場合には、エンジン１が冷間状態にあるものと判断して、ステップＳ９０７へ進む。この場合、燃料の着火性をより十分に確保することが求められるため、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１１への通電電圧を、前述の第２電圧よりも相対的に高い第１電圧に設定する。

ステップＳ９０３では、ＥＣＵ１００は、エンジン１が暖機状態にあるときにアクティブＤｅＮＯｘ制御をするのに適した通電電圧（以下、「第２電圧」ともいう）を決定する。

具体的に、このステップＳ９０３では、ＥＣＵ１００はまず、エンジン１の運転状態が、そもそもグロープラグ１１への通電に適した状態にあるか否かを判定する。

詳しくは、ＥＣＵ１００には、エンジン回転数に応じたメイン噴射量の閾値（以下、「メイン噴射量閾値」ともいう）が予め記憶されている。メイン噴射量閾値（ＱＳＥＬ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）各々の縦軸に示されている。同図に示すように、メイン噴射量閾値は、エンジン回転数に問わず一定であり且つ、外気温と、エンジン水温とに応じて増減するようになっている。なお、メイン噴射量閾値は、エンジン回転数が大きいときには、当該エンジン回転数が小さいときよりも大きい、としてもよい。

さらに詳しくは、図１０の（ａ）〜（ｃ）の各図に示すように、メイン噴射量閾値は、エンジン水温が高いときには、それが低いときよりも小さく設定されるようになっている。それと同時に、メイン噴射量閾値は、外気温が高いときには、それが低いときよりも小さく設定されるようになっている。

このステップＳ９０３において、ＥＣＵ１００は、前述の燃料噴射制御によって決定されたインジェクタ１０による燃料の噴射量（特に、メイン噴射量）がメイン噴射量閾値未満の場合（ステップＳ９０３：ＹＥＳ）にはグロープラグ１１への通電を許容する。すなわち、メイン噴射量がメイン噴射量閾値以上のときのように、メイン噴射によって相対的に多量の燃料が噴射される場合（ステップＳ９０３：ＮＯ）には、グロープラグ１１へと通電せずとも、燃料の着火性は確保可能と考えられる。そこで、そうした場合には、グロープラグ１１への通電を許容せずに制御プロセスを終了する。これにより、グロープラグ１１の作動に要する電力を節約したり、グロープラグ１１の高寿命化を実現したりする上で有利になる。

また、外気温が高いときや、エンジン水温が高いときには、グロープラグ１１を用いずとも、燃料の着火性を十分に確保することができると考えられる。よって、そうした状況下においては、メイン噴射量閾値を低く設定する。これにより、グロープラグ１１へ通電する機会を低減し、ひいては、その消費電力を節約したり、グロープラグ１１の高寿命化を実現したりする上で有利になる。

次いでステップＳ９０４において、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数に基づいて、第２電圧の大きさを設定する。

詳しくは、ＥＣＵ１００には、エンジン回転数に応じた第２電圧（グロー印加電圧）の大きさが予め記憶されている。この第２電圧は、図１１（ａ）〜（ｃ）各々の縦軸に示されている。同図に示すように、第２電圧は、エンジン回転数が大きいときには、それが小さいときよりも高く設定される。この第２電圧は、前述のメイン噴射量閾値と同様に、外気温と、エンジン負荷とに応じて増減するようになっている。

さらに詳しくは、図１１の（ａ）〜（ｃ）の各図に示すように、第２電圧は、エンジン負荷が大きいときには、それが小さいときと比較して低く設定されるようになっている。すなわち、エンジン負荷が大きいときには、それが小さいときと比較して、メイン噴射によって相対的に多量の燃料が噴射される。このときには、グロープラグ１１への通電電圧を過度に高くせずとも、燃料の着火性を確保することができる。そこで、そうした場合には、グロープラグ１１への通電電圧、つまり第２電圧を低く設定する。これにより、グロープラグ１１の作動に要する電力を節約したり、グロープラグ１１の高寿命化を実現したりする上で有利になる。

また、図１１の（ａ）〜（ｃ）の各図に示すように、第２電圧は、外気温が高いときには、それが低いときと比較して、若干、低く設定されるようになっている。すなわち、外気温が高いときには、それが低いときと比較して、エンジン１の内部は相対的に暖かくなるため、ポスト噴射によって噴射された燃料は、着火し易くなる。このときには、グロープラグ１１への通電電圧を過度に高くせずとも、燃料の着火性は確保可能と考えられる。そこで、そうした場合には、グロープラグ１１への通電電圧、つまり第２電圧を低く設定する。これにより、グロープラグ１１の作動に要する電力を節約したり、グロープラグ１１の高寿命化を実現したりする上で有利になる。

ただし、図１１の（ａ）〜（ｃ）の比較から見て取れるように、エンジン負荷が高いときには、外気温が大きく変化したとしても、第２電圧の大きさは、エンジン負荷が低いときほど増減しないようになっている。また、外気温が低いときは、それが高いときと比較して、エンジン回転数に応じて、第２電圧が相対的に大きく増減するようになっている。

なお、第２電圧の大きさは、一律、第１電圧よりも小さく設定されるようになっている。すなわち、グロープラグ１１へと第１電圧を通電する状況は、エンジン１が冷間状態にあるため、燃料の着火性が相対的に悪いと考えられる。対して、グロープラグ１１へと第２電圧を通電するような状況は、少なくともエンジン１は暖機状態にあるため、第１電圧より小さく設定しても十分となる。

ステップＳ９０４から続くステップＳ９０５において、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１１への通電を開始する。このときの通電時間は、前述の所定時間Ｔｇとなる。前記の説明を補足すると、グロープラグ１１へと通電を開始するタイミングは、燃焼室６へと噴射された燃料の着火時期が一定になるように決定される。加えて、前記の所定時間Ｔｇは、エンジン１の運転状態に因らない固定値とされている。所定時間Ｔｇを固定値とすると、目標トルクに基づいてエンジン１を制御するのが容易になる。

ステップＳ９０５から続くステップＳ９０６において、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１１への通電を開始してから、前記所定時間Ｔｇが経過したか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合には、図９に示す制御プロセスを終了し、ポスト噴射の実施など、図８のステップＳ８０５から続く処理を実行する。その一方で、ステップＳ９０６の判定がＮＯの場合には、ステップＳ９０２へ戻る。つまり後者の場合、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１１へと第１電圧及び第２電圧のうちのいずれを通電するべきかを決定するための処理へと戻るようになっている。

（２−３）制御例
次に、図１２を参照して、ＥＣＵ１００による制御（特に、アクティブＤｅＮＯｘ制御と、グロープラグ制御）の具体例について説明する。図１２は、この構成例においてアクティブＤｅＮＯｘ制御を実行するときの、種々のパラメータの変化を例示するタイムチャートである。

図１２では、時刻ｔ１から時刻ｔ２を経て時刻ｔ３に至るまでエンジン回転数が単調に増加した後、例えばエンジンブレーキによって、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけてエンジン回転数が単調に減少していった場合（特に、エンジン１が暖機状態にある場合）について例示している。

ここで、ＮＯｘ吸蔵量は、当初からＤｅＮＯｘ判定値以上となっており（つまり、第１条件が成立しているものとする）、アクティブＤｅＮＯｘフラグの値が「１」になっているものとする。加えて、エンジン回転数が増加した結果、時刻ｔ１においてエンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２へと至った場合について考える。

この場合、アクティブＤｅＮＯｘ制御を開始するに先立って、ＥＣＵ１００は、グロープラグ制御を開始する。すなわち、図１２の（ｃ）に示すように、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数等に応じて第２電圧を設定しつつ、そうして設定された第２電圧をグロープラグ１１へと通電する。

グロープラグ１１への通電を開始してから経過した時間が前述の所定時間Ｔｇに至ると（時刻ｔ２）、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１１への通電を継続しつつ、追加噴射としてのポスト噴射を開始する。

そして、例えばエンジン回転数が過度に上昇した結果、エンジン１の運転状態が第２領域Ｒ１２から外れてしまうと（時刻ｔ３）、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御と、同制御において燃料の着火性を確保するためのグロープラグ１１への通電を一時的に中断する。この場合、ＮＯｘ吸蔵量等の条件次第では、アクティブＤｅＮＯｘフラグの値は「１」のまま推移することになる。

その後、エンジン回転数が減少に転じた後に、エンジン１の運転状態が再び第２領域Ｒ１２の範囲内に含まれることになると（時刻ｔ４）、前述のように、アクティブＤｅＮＯｘフラグの値は「１」のままであるため、アクティブＤｅＮＯｘ制御と、それに関連したグロープラグ制御を可及的速やかに再開することになる。

（３）まとめ
以上説明したように、ＥＣＵ１００は、アクティブＤｅＮＯｘ制御に際して、グロープラグ１１への通電を開始してから所定時間Ｔｇ経過後にポスト噴射を開始する。図３〜図４に示すように、インジェクタ１０とグロープラグ１１は、双方とも、燃焼室６を成すシリンダヘッド４に配置されている。こうすることで、インジェクタ１０付近にグロープラグ１１を配置することができるから、インジェクタ１０から噴射された燃料を確実に暖めて、その燃料の着火性を確保することができるようになる。

ここで、例えばエンジン回転数が高いときには、単位時間あたりに燃焼室６へと供給される空気の量が増加することになるから、そうして供給される空気によってグロープラグ１１、及び、その周囲が冷却される可能性がある。このことは、グロープラグ１１によって燃料を暖めるには不都合である。

しかし、図１１に示すように、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１１への通電電圧（第２電圧、グロー印加電圧）を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定する。グロープラグ１１への通電電圧を高くした分だけ、燃料を十分に暖めるとともに、その着火性を確保する上で有利になる。これにより、ポスト噴射を開始するタイミングを進角せずとも、乗員への違和感を抑制することができる。

また一般に、エンジン負荷が高いときには、それが低いときと比較して、燃料の噴射量が増えた分だけ、燃焼室６内の温度は高くなる。燃焼室６内が高温になった分だけ、燃料の着火性は確保される。

そのため、図１１に示すように、燃焼室６内が高温になると想定される状況下においては、グロープラグ１１への通電電圧を低く設定する。そのことで、エンジントルクをより適切に制御して、ひいてはトルク変動に起因した乗員への違和感を抑制する上で有利になる。

また一般に、グロープラグ１１に向かって燃料が噴射されてしまうと、グロープラグ１１が燃料によって濡れてしまい、燃料を適切に暖める上で不利になる。

しかし、図３〜図４に示すように、グロープラグ１１に対して燃料の噴霧が直に当たらないように、グロープラグ１１を配置することが可能になる。そのことで、噴射された直後の噴霧を適切に昇温し、ひいては、その着火性を確保する上で有利になる。

また、アクティブＤｅＮＯｘ制御に際して、燃料の着火時期が一定になるようにすることで、ポスト噴射によって噴射された燃料の燃焼によるエンジントルクへの影響を一定にすることができる。そのことで、エンジントルクをより適切に制御する上で有利になる。

《他の実施形態》
前記実施形態では、インジェクタ１０とグロープラグ１１は、双方とも、燃焼室６を成すシリンダヘッド４に配置されていたが、このような配置は必須ではない。例えば、インジェクタ１０とグロープラグ１１は、双方とも、燃焼室６を成すシリンダブロック３に配置されている、としてもよい。このように構成した場合であっても、インジェクタ１０付近にグロープラグ１１を配置することができるから、インジェクタ１０から噴射された燃料を確実に暖めて、その燃料の着火性を確保することができるようになる。

１ エンジン
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
６ 燃焼室
１０ インジェクタ
１１ グロープラグ
４０ 排気通路
４１ ＮＯｘ触媒
１００ ＥＣＵ（コントローラ）

Claims (4)

1. 燃焼室と、前記燃焼室へと通じる排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置であって、
   前記燃焼室の内部へ燃料を噴射するインジェクタと、
   前記燃焼室の内部に臨んで配置されるグロープラグと、
   前記インジェクタ及び前記グロープラグのそれぞれに接続されたコントローラと、を備え、
   前記インジェクタは、前記燃焼室を成すシリンダヘッド又はシリンダブロックに設けられる一方、前記グロープラグは、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのうち、前記インジェクタが設けられた一方に配置され、
   前記コントローラは、所定条件が成立したときには、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に燃料の追加噴射を行うことによって、前記所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチ化させるＮＯｘ触媒再生制御を実行するよう、前記インジェクタへ制御信号を出力し、
   前記コントローラはさらに、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから所定時間経過後に前記追加噴射を開始するとともに、前記グロープラグへの通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定し、
   前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記燃焼室へと噴射された燃料の着火時期が一定になるように、前記インジェクタへ制御信号を出力する
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
2. 燃焼室と、前記燃焼室へと通じる排気通路に設けられたＮＯｘ触媒と、を備えたエンジンの排気浄化制御装置であって、
   前記燃焼室の内部へ燃料を噴射するインジェクタと、
   前記燃焼室の内部に臨んで配置されるグロープラグと、
   前記インジェクタ及び前記グロープラグのそれぞれに接続されたコントローラと、を備え、
   前記インジェクタは、前記燃焼室を成すシリンダヘッド又はシリンダブロックに設けられる一方、前記グロープラグは、前記シリンダヘッド及び前記シリンダブロックのうち、前記インジェクタが設けられた一方に配置され、
   前記コントローラは、所定条件が成立したときには、前記エンジンの運転状態に対応した燃料噴射の後に燃料の追加噴射を行うことによって、前記所定条件が成立する前よりも空燃比をリッチ化させるＮＯｘ触媒再生制御を実行するよう、前記インジェクタへ制御信号を出力し、
   前記コントローラはさらに、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから所定時間経過後に前記追加噴射を開始するとともに、前記グロープラグへの通電電圧を、エンジン回転数が高いときには、低いときよりも高く設定し、
   前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記グロープラグへの通電を開始してから前記追加噴射を開始するまでに経過させる前記所定時間を、前記エンジンの運転状態に依らない固定値とし、
   前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、前記インジェクタによる燃料の噴射量が所定の閾値未満の場合には前記グロープラグへの通電を許容するとともに、エンジン冷却水の水温、又は、外気温が高いときには、低いときよりも前記閾値を低く設定する
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記コントローラは、前記ＮＯｘ触媒再生制御に際して、エンジン負荷が高いときには、低いときよりも前記通電電圧を低く設定する
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
4. 請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記インジェクタは、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成され、
   前記グロープラグは、前記複数の噴口のうち、互いに隣接する２つの噴口から延びる噴射軸の間に配置されている
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。

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