JP7095295B2 - エンジンの排気浄化制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路とを備えたエンジンの排気浄化制御装置に関する。

従来、エンジン本体から排出される排気を浄化するために、排気通路に触媒装置を設けることが行われている。

例えば、特許文献１には、排気中のＨＣ等を酸化可能な酸化触媒と、排気中のＨＣを低温時にＨＣを吸着し高温時にＨＣを放出するＨＣ吸着材とが排気通路に設けられたエンジンが開示されている。

このエンジンでは、冷間始動時等であって酸化触媒が十分に活性化していないときでも、ＨＣ吸着材にＨＣを一時的に吸着させておくことができる。そして、ＨＣ吸着材や酸化触媒の温度が高くなったときに、ＨＣ吸着材からＨＣを放出させてこのＨＣを酸化触媒によって酸化させることができる。従って、エンジンの外部に排出されるＨＣの量を少なく抑えることができる。

特開２０１５－０６８２８０号公報

ここで、ＮＯｘのエンジン外部への排出を抑制するために排気通路にＮＯｘを吸蔵可能なＮＯｘ触媒を設けるとともに、ＮＯｘ触媒を昇温しつつＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを離脱させる制御を実施するエンジンにおいて、単純に、前記のように構成されたＨＣ吸着材および酸化触媒をＮＯｘ触媒とともに排気通路に配置すると、ＮＯｘ触媒の浄化性能が低下するおそれがある。具体的には、ＮＯｘ触媒からＮＯｘを離脱させる制御を実施した時に、ＮＯｘ触媒に加えてＨＣ吸着材の温度も昇温されてしまう。この結果、ＨＣ吸着材から多量のＨＣが放出される。そして、このＨＣが酸化触媒で酸化反応することで、ＮＯｘ触媒の温度がさらに上昇し、ＮＯｘ触媒の性能が低下するおそれがある。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ＨＣの排出量を少なく抑えつつＮＯｘ触媒の浄化性能を高く維持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。

前記課題を解決するために、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路とを備え、車両に搭載されたエンジンに適用される排気浄化制御装置であって、前記気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、前記排気通路に設けられて、低温時にＨＣを吸着し高温時にＨＣを放出するＨＣ吸着材と、ＨＣを酸化可能な酸化触媒とを含む第１浄化触媒と、前記排気通路に設けられて、排気中のＮＯｘを吸蔵可能なＮＯｘ触媒を含む第２浄化触媒と、前記ＮＯｘ触媒を昇温しつつ再生するＮＯｘ触媒再生手段と、前記ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣである吸着ＨＣの量が予め設定された基準量以上であるか否かを判定するとともに、前記吸着ＨＣの量が前記基準量以上になったと判定すると膨張行程の前半に前記燃料噴射手段によって気筒内に燃料を噴射させて当該燃料を気筒内で燃焼させる吸着ＨＣ放出制御を実施して前記第１浄化触媒を昇温するＨＣ制御手段とを備え、前記ＨＣ制御手段は、車速が０付近に設定された判定車速未満の場合は前記吸着ＨＣ放出制御を禁止する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置を提供する（請求項１）。

この装置によれば、排気通路に、ＨＣ吸着材と酸化触媒とを含む第１浄化触媒と、ＮＯｘ触媒を含む第２浄化触媒とが設けられているため、ＮＯｘおよびＨＣの排気通路外部への排出を抑制できる。

しかも、この装置では、ＨＣ吸着材に吸着されているＨＣである吸着ＨＣの量が基準量以上になると第１浄化触媒が昇温されるため、第１浄化触媒に含まれるＨＣ吸着材に吸着されているＨＣの量をほぼ常時少ない量に抑えることができる。そのため、ＮＯｘ触媒がその再生時に昇温され、これに伴い排気通路内の温度ひいては第１浄化触媒およびＨＣ吸着材の温度が高くなっても、多量のＨＣがＨＣ吸着材から放出されるのを防止できる。従って、放出された多量のＨＣが酸化触媒の作用によって酸化反応することで排気通路内の温度が上昇してＮＯｘ触媒の温度が過度に高くなるのを回避することができ、ＮＯｘ触媒の浄化性能を高く維持できる。

また、本発明では、前記ＨＣ制御手段は、前記吸着ＨＣの量が前記基準量以上になったと判定すると、膨張行程の前半に前記燃料噴射手段によって気筒内に燃料を噴射させて当該燃料を気筒内で燃焼させる吸着ＨＣ放出制御を実施し、これにより第１浄化触媒を昇温する。従って、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段を利用して、容易に排気ガスの温度ひいては第１浄化触媒の温度を高めてＨＣ吸着材からＨＣを放出させることができる。

前記構成において、前記ＨＣ制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が高いときの方が低いときよりも前記基準量を小さい値に設定する、のが好ましい（請求項２）。

この構成では、ＮＯｘ触媒の温度が既にある程度高いときには、前記基準量が小さい値とされて比較的少量のＨＣがＨＣ吸着材に溜まった時点でＨＣ吸着材からＨＣが放出される。そのため、ＮＯｘ触媒の温度が既に高い状態でその再生が行われた時に、ＨＣ吸着材から放出されたＨＣの酸化反応に起因するＮＯｘ触媒の昇温量を少なく抑えることができ、ＮＯｘ触媒の温度が過度に高くなるのを防止できる。そして、ＮＯｘ触媒の温度が低いときには、前記基準量が大きい値とされてＨＣ吸着材に比較的多量のＨＣが溜まるまでＨＣ吸着材が昇温されない。そのため、この昇温のための制御の実施機会を少なく抑えることができる。

前記構成において、前記ＨＣ制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の温度未満のときは、前記基準量を前記ＮＯｘ触媒の温度によらず一定の値に設定する、のが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、ＮＯｘ触媒の温度が所定の温度未満と低いときに、ＨＣ吸着材を昇温のための制御の実施機会が過剰に多くなるのを回避することができる。

前記構成において、前記ＮＯｘ触媒はＳＯｘを吸蔵可能であり、前記ＮＯｘ触媒を昇温させて当該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを当該ＮＯｘ触媒から離脱させるＳ被毒解消手段を、さらに備える、のが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、ＳＯｘの排気通路の外部への排出が抑制されるとともに、Ｓ被毒解消手段によってＮＯｘ触媒が昇温するときにも、ＮＯｘ触媒の温度が過度に高くなるのを抑制することができる。具体的には、Ｓ被毒解消制御時は、ＮＯｘ触媒再生制御時よりもＮＯｘ触媒が高温化する。そのため、放出された多量のＨＣの酸化反応によるＮＯｘ触媒の温度が特に高くなってＮＯｘ触媒の還元剤がシンタリングし、これにより、ＳＯｘが還元剤と反応しにくくなってＮＯｘ触媒の浄化性能が低下する。これに対して、前記のように、本発明によれば、ＨＣ吸着材から多量のＨＣが放出されるのを抑制できるため、Ｓ被毒解消制御時のＮＯｘ触媒の浄化性能の低下を防ぐことができる。

前記構成において、前記排気通路の前記第２触媒装置の下流側の部分に設けられて、排気中のＮＯｘをアンモニアを用いて浄化するＳＣＲ触媒を、さらに備える、のが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、第１浄化触媒が昇温された際にＮＯｘ触媒が昇温し、これによって、ＮＯｘ触媒からＮＯｘが離脱した場合であっても、ＳＣＲ触媒によってこのＮＯｘを浄化することができる。従って、ＮＯｘの排気通路外部への排出をより確実に防止できる。

前記構成において、前記第１浄化触媒と第２浄化触媒とは共通の装置からなり、前記ＨＣ吸着材、前記酸化触媒および前記ＮＯｘ触媒は、共通の担体に担持されている、のが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、浄化装置を小型化することができる。

前記吸着ＨＣの量を推定する構成としては、エンジンの運転状態に基づいて推定される気筒内から排気通路に排出される単位時間あたりのＨＣの量と、排気ガスの状態に応じて設定される吸着可能率と、に基づいて推定される単位時間あたりにＨＣ吸着材に吸着されるＨＣの量を積算することで、前記吸着ＨＣの量を推定する構成が挙げられる（請求項７）。

本発明によれば、ＨＣの排出量を少なく抑えつつＮＯｘ触媒の浄化性能を高く維持することができる。

本発明の実施形態に係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。 複合触媒装置を部分的に拡大した図である。 エンジンシステムの制御系を示すブロック図である。 ＤｅＮＯｘ制御が実施される領域を示した図である。 ＤｅＮＯｘ制御の流れを示したフローチャートである。 ＤｅＳＯｘ制御実施時のポスト噴射量の時間変化、および、排気の空気過剰率の時間変化を模式的に示した図である。 吸着ＨＣ放出制御の流れを示したフローチャートである。 ＮＯｘ触媒の温度と放出基準量との関係を示したグラフである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

排気通路４０には、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ（以下、適宜、第２タービン５２ｂという）、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ（以下、適宜、第１タービン５１ｂという）、複合触媒装置１４８、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）４４、尿素インジェクタ４５、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒４６、スリップ触媒４７、が設けられている。

ＤＰＦ４４は、排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、微粒子状物質）を捕集する。ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭは、高温に晒され且つ酸素の供給を受けることで燃焼し、ＤＰＦ４４から除去される。

尿素インジェクタ４５は、ＤＰＦ４４の下流側の排気通路４０中に尿素を噴射する装置である。尿素インジェクタ４５は、尿素が貯留された尿素タンク（不図示）に接続されており、この尿素タンクから供給される尿素を排気通路４０中に噴射する。

ＳＣＲ触媒４６は、アンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元する触媒装置である。尿素インジェクタ４５から噴射された尿素はＳＣＲ触媒４６にて加水分解されてアンモニアとなる。ＳＣＲ触媒４６は、この尿素から生成されたアンモニアを吸着する。また、後述するように、ＮＯｘ触媒４１からアンモニアが放出される場合があり、ＳＣＲ触媒４６は、ＮＯｘ触媒４１から放出されたアンモニアも吸着する。そして、ＳＣＲ触媒４６は、吸着したアンモニアを排気中のＮＯｘと反応させることでＮＯｘを還元する。ＳＣＲ触媒４６は、例えば、アンモニアによってＮＯｘを還元する触媒金属（Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｗ等）がアンモニアをトラップするゼオライトに担持されることで形成された触媒成分が、ハニカム担体のセル壁に担持されることで形成される。

スリップ触媒４７は、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。つまり、ＳＣＲ触媒４６が吸着可能なアンモニアの量には限界があり、スリップ触媒４７は、ＳＣＲ触媒４６をすり抜けたアンモニアを浄化する。

複合触媒装置１４８は、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４１と、酸化触媒（ＤＯＣ： Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）４２と、ＨＣ吸着材４３とを含む。

このように、本実施形態では、ＮＯｘ触媒４１を含む浄化装置（第２浄化触媒）と、酸触媒４２とＨＣ吸着材４３とを含む浄化装置（第１浄化触媒）が共通の装置として構成されており、共通の担体にこれらＮＯｘ触媒４１と酸化触媒４２とＨＣ吸着材４３とが担持されている。

酸化触媒４２は、排気中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）すなわち未燃燃料や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる。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。

ＨＣ吸着材４３は、排気中のＨＣを所定の温度未満で吸着し、吸着しているＨＣである吸着ＨＣをこの所定の温度以上で放出するものである。ＨＣ吸着材４３は、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、ＨＣ吸着材４３の温度が低いときにはＨＣはこれら細孔に吸着され、ＨＣ吸着材４３の温度が高くなると吸着ＨＣは振動して細孔から飛び出す。

ＨＣ吸着材４３が設けられていることで、本実施形態では、エンジンの冷間始動時に排気通路４０の外部に放出されるＨＣを少なく抑えることができる。具体的には、エンジンの冷間始動時は、ＨＣ吸着材４３も低温に抑えられているため、エンジン本体１から排出されたＨＣをＨＣ吸着材４３に吸着させることができ、外部へのＨＣの排出を抑制できる。このようにしてＨＣ吸着材４３に吸着されたＨＣは、エンジン本体１が通常運転されて排気の温度が高められ、これに伴いＨＣ吸着材４３が高温になると、ＨＣ吸着材４３から放出される。ＨＣ吸着材４３から放出されたＨＣは、酸化触媒４２にて酸化され、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２等として外部に排出される。酸化触媒４２は、白金やパラジウム等の触媒金属からなる。

ＮＯｘ触媒４１は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ）であり、排気の空燃比（Ａ／Ｆ、Ａ：排気ガスに含まれる燃料（Ｈ）に対するＡ：排気ガスに含まれる空気（酸素）の割合）が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（排気の空気過剰率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やＣＯを多量に含む還元雰囲気下において還元する。

詳細には、ＮＯｘ触媒４１は、酸化還元剤としてのプラチナ（Ｐｔ）等の貴金属と、Ｂａ（バリウム）等の塩基性物質からなりＮＯｘを吸着する吸蔵材とを有している。排気の空燃比が理論空燃比よりも高いリーンな状態（λ＞１）では、排気中のＮＯが酸化還元剤により酸化されて、ＮＯ_２となり、その後、ＮＯ_２が硝酸塩の形で吸蔵材に吸蔵される。例えば、吸蔵材がＢａのときは、ＮＯｘ触媒４１は、Ｂａ（ＮＯ_３）_２等の形でＮＯｘを吸蔵する。一方、ＮＯｘ触媒４１にＨＣやＣＯ等の還元剤が供給されると、硝酸塩が還元されてＮＯ_２が生成される。つまり、吸蔵材からＮＯｘが離脱される。さらに、この離脱したＮＯ_２がＨＣやＣＯと反応することでＮＯ_２は還元されてＮ_２となり、ＮＯｘ触媒４１から排出される。

ここで、ＮＯｘ触媒４１に多量のＨＣが導入されたとき、吸蔵材に吸蔵されているＮＯｘは主としてＮ_２に変換されるが、ＮＯｘの一部（ＮＯｘに含まれるＮ（窒素）の一部）は排気中のＨＣと反応してＮＨ_３となる。そして、生成されたＮＨ_３すなわちアンモニアが、ＮＯｘ触媒４１から放出される。

なお、本実施形態では、排気通路４０に別途空気や燃料を供給する装置が設けられておらず、排気の空燃比と燃焼室６内の混合気の空燃比とは対応する。つまり、燃焼室６内の混合気の空燃比が理論空燃比よりも高いときは、排気の空燃比も理論空燃比よりも高くなり、燃焼室６内の混合気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも低いときは、排気の空燃比も理論空燃比近傍であるいは理論空燃比よりも低くなる。

図２は、複合触媒装置１４８の一例であってこれを部分的に拡大して示した図である。複合触媒装置１４８は、例えば、コージェライト製のハニカム構造体からなる担体４８ａを含み、この担体４８ａに形成された貫通孔の壁面に、酸化触媒４２が担持され、この酸化触媒４２の表面にＮＯｘ触媒４１とＨＣ吸着材４３とがコーティングされている。

ＮＯｘ触媒４１には、ＮＯｘに加えてＳＯｘも吸蔵（吸着）される。具体的には、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（λ＞１）において、排気中のＳＯｘは、ＮＯｘ触媒４１に含まれる酸化還元剤により酸化されつつ、ＮＯｘ触媒４１の吸蔵材に吸蔵される。ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘは、排気の空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する。

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

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

本実施形態によるエンジンシステム１００は、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ装置５５を有する。ＥＧＲ装置５５は、排気通路４０のうち排気側バイパス通路４８の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうちスロットルバルブ２３とサージタンク２４との間の部分とを接続するＥＧＲ通路５６と、これを開閉する第１ＥＧＲバルブ５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラー５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラー５８をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路５９と、これを開閉する第２ＥＧＲバルブ６０とを有する。

（２）制御系
図３を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。本実施形態のエンジンシステム１００は、主として、車両に搭載されたＰＣＭ（制御手段、パワートレイン制御モジュール）２００によって制御される。ＰＣＭ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｆ等から構成されるマイクロプロセッサである。

ＰＣＭ２００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＰＣＭ２００は、クランク軸７の回転数つまりエンジン回転数を検出する回転数センサＳＮ１、エアクリーナ２１付近に設けられて吸気通路２０を流通する吸気（空気）の量である吸入空気量を検出するエアフローセンサＳＮ２、サージタンク２４に設けられてターボ過給機５１、５２によって過給された後のサージタンク２４内の吸気の圧力つまり過給圧を検出する吸気圧センサＳＮ３、排気通路４０のうち第１ターボ過給機５１と複合触媒装置１４８との間の部分の酸素濃度を検出する排気Ｏ２センサＳＮ４、ＮＯｘ触媒４１の直上流側に設けられた第１排気温度センサＳＮ５、ＳＣＲ４６の直上流側に設けられた第２排気温度センサＳＮ６等と電気的に接続されており、これらのセンサＳＮ１～ＳＮ６からの入力信号を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ７や、車速を検出する車速センサＳＮ８等が設けられており、これらのセンサＳＮ７、ＳＮ８による検出信号もＰＣＭ２００に入力される。ＰＣＭ２００は、各センサ（ＳＮ１～ＳＮ８等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行して、インジェクタ１０等を制御する。

（２－１）通常制御
後述するＤｅＮＯｘ制御、ＤｅＳＯｘ制御、吸着ＨＣ放出制御、およびＤＰＦ再生制御を実施しない通常運転時に実施する通常制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比（以下、単に、混合気の空燃比という場合がある）が理論空燃比よりもリーンにされる。つまり、混合気の空気過剰率λが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。通常制御では、ポスト噴射は停止されてメイン噴射のみが実施される。

通常制御では、ＰＣＭ２００は、まず、アクセル開度センサＳＮ７で検出されたアクセル開度と回転数センサＳＮ１で検出されたエンジン回転数等に基づいて、エンジンに要求されるトルクである要求エンジントルク（エンジン負荷）を算出する。次に、ＰＣＭ２００は、この要求エンジントルクとエンジン回転数等から、メイン噴射の噴射量の目標値である目標メイン噴射量を、要求エンジントルクが実現される量に設定する。そして、ＰＣＭ２００は、この目標メイン噴射量の燃料がメイン噴射によって燃焼室６内に噴射されるように、インジェクタ１０を駆動する。

通常制御では、グロープラグ１１の作動は停止される。また、通常制御では、第１ＥＧＲバルブ５７、第２ＥＧＲバルブ６０、吸気側バイパスバルブ２６、排気側バイパスバルブ４９、ウエストゲートバルブ５４は、それぞれ、エンジン本体１の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、ＥＧＲガスの量および過給圧がそれぞれ適切な値になるように制御される。

（２－２）ＤｅＮＯｘ制御
次に、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＮＯｘという）をＮＯｘ触媒４１から離脱および還元させて排出させてＮＯｘ触媒４１を再生するための制御であるＤｅＮＯｘ制御について説明する。

ＰＣＭ２００は、吸蔵ＮＯｘの量が予め設定された第１基準吸蔵ＮＯｘ量以上になるという条件を含む条件が成立すると、ＤｅＮＯｘ制御を実施する。

本実施形態では、ＮＯｘ触媒４１を昇温しつつ、ポスト噴射を実施して混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍あるいはこれ以下に設定された空燃比まで低下させ、これによりＮＯｘ触媒４１からＮＯｘを還元しつつ排出させる。つまり、ＰＣＭ２００は、ＤｅＮＯｘ制御として、インジェクタ１０にメイン噴射に加えてポスト噴射を行わせて、排気の空燃比を、理論空燃比近傍あるいはこれよりも低い値に設定されたＤｅＮＯｘ制御空燃比であって、ＮＯｘ触媒４１においてＮＯｘを還元および排出できる値にする。本実施形態では、ＤｅＮＯｘ空燃比は、ＤｅＮＯｘ空燃比を理論空燃比で割ることで得られる値（ＤｅＮＯｘ空燃比／理論空燃比）であって、ＤｅＮＯｘ空燃比に対応する空気過剰率λが０．９６～１．０４程度となる値に設定されている。つまり、ＤｅＮＯｘ制御では、排気の空気過剰率λが０．９６～１．０４程度とされる。

ここで、ポスト噴射が実施されると、ＮＯｘ触媒４１は昇温される。具体的には、後述するように、本実施形態では、燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御と、燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミングでポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御とを実施する。ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させると、ＮＯｘ触媒４１に流入する排気の温度は上昇し、これによりＮＯｘ触媒４１は昇温される。また、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させずに排出した場合には、この未燃燃料が酸化触媒４２にて酸化することで排気の温度は高められ、これによりＮＯｘ触媒４１は昇温される。

このように、本実施形態では、ポスト噴射を実施するインジェクタ１０およびインジェクタ１０を制御するＰＣＭ２００が、主として、ＮＯｘ触媒４１を昇温しつつ再生するＮＯｘ触媒再生手段として機能する。

本実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御を、図４に示す第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とでのみ実施する。第１領域Ｒ１は、エンジン回転数が予め設定された第１基準回転数Ｎ１以上且つ予め設定された第２基準回転数Ｎ２（＞Ｎ１）以下で、エンジン負荷が予め設定された第１基準負荷Ｔｑ１以上且つ予め設定された第２基準負荷Ｔｑ２（＞Ｔｑ１）以下の領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が予め設定された第３基準負荷Ｔｑ３（＞Ｔｑ２）以上となる領域である。

ＰＣＭ２００は、第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。このポスト噴射の実施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の間の時期とされる。本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時に、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進するためにグロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。

アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進しつつこの燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えるために、ＥＧＲガスを燃焼室６に導入しつつ第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さく（閉じ側に）する。つまり、これらＥＧＲバルブ５７、６０の開度を、仮にアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施しなかったとしたときの開度よりも小さくする。例えば、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、第１ＥＧＲバルブ６０は全閉とされ、第２ＥＧＲバルブ５７は開弁されるもののその開度が通常運転時よりも小さくされる。

一方、ＰＣＭ２００は、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミングでポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。このポスト噴射の実施タイミングは予め設定されており、例えば、膨張行程の後半であって、圧縮上死点後１１０°ＣＡ程度とされる。パッシブＤｅＮＯｘ制御では、未燃燃料に起因するデポジットによってＥＧＲクーラー５８等が閉塞するのを回避するべく、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０は全閉にされる。

アクティブＤｅＮＯｘ制御を第１領域Ｒ１で、パッシブＤｅＮＯｘ制御を第２領域Ｒ２で実施するのは、次の理由による。

燃焼室６内で燃料が燃焼しないタイミングでポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼しないため、この燃料に起因する煤の発生は抑制されるが、未燃燃料に起因するデポジットが発生しやすい。また、未燃燃料がピストン５とシリンダブロック３との隙間からエンジンオイルに混入してオイル希釈が生じやすい。一方、燃焼室６内で燃料が燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御では、デポジットの発生やオイル希釈は抑制されるものの、煤が増大しやすい。

ここで、エンジン負荷が非常に高いときはメイン噴射の噴射量が多く、メイン噴射のみによっても混合気の空燃比が比較的小さくされる。そのため、エンジン負荷が非常に高いときは、メイン噴射の実施のみによっても煤が生じやすい。従って、このときに、さらにポスト噴射に起因する煤が生じると、車両から排出される煤の量が過大になるおそれがある。また、エンジン負荷が非常に高いときは、前記のようにメイン噴射のみによっても混合気の空燃比が比較的小さく抑えられることで、混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍（または理論空燃比よりも低い値）まで低下させるのに必要なポスト噴射の噴射量は少なく抑えられる。そのため、ポスト噴射を燃焼室６内で燃料が燃焼しないタイミングで実施しても、発生するデポジットの量およびエンジンオイルに混入する燃料の量を少なくすることができる。

これより、本実施形態では、エンジン負荷が非常に高い第２領域では、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

一方、エンジン負荷が比較的低いときは、前記のエンジン負荷が非常に高いときとは反対に、メイン噴射の実施のみでは煤が生じ難い。また、混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍（または理論空燃比よりも低い値）まで低下させるのに必要なポスト噴射の噴射量が多くなりやすく、ポスト噴射を燃焼室６内で燃料が燃焼しないタイミングで実施すると、発生するデポジットの量およびエンジンオイルに混入する燃料の量が多くなりやすい。

これより、本実施形態では、エンジン負荷が低い領域では、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

ただし、エンジン負荷が非常に低い、あるいは、エンジン回転数が低い領域では、排気の温度が低いことに伴ってＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元できる温度よりも低くなりやすい。また、エンジン負荷が第２領域Ｒ２よりは低いが十分に低くない場合、および、エンジン負荷は低いがエンジン回転数が高いために燃料と空気の混合が不十分になって煤が生じやすい場合は、ポスト噴射を燃料が燃焼室６で燃焼するタイミングで実施すると煤が比較的多くなり、ポスト噴射を燃料が燃焼室６で燃焼しないタイミングで実施するとデポジットの量およびエンジンオイルに混入する量が比較的多くなる。

これより、本実施形態では、第２領域Ｒ２よりもエンジン負荷が低い領域のうち、エンジン負荷およびエンジン回転数のいずれもが低すぎず且つ高すぎない第１領域Ｒ１でのみ、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

図５のフローチャートを用いて、ＤｅＮＯｘ制御の流れを説明する。

まず、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１０にて、車両における各種情報を読み込む。ＰＣＭ２００は、少なくとも、ＮＯｘ触媒４１の温度であるＮＯｘ触媒温度、ＳＣＲ触媒４６の温度であるＳＣＲ温度、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されているＮＯｘの量であるＮＯｘ吸蔵量を読み込む。ＮＯｘ触媒温度は、例えば、第１排気温度センサＳＮ５の検出値に基づいて推定される。なお、これに代えて、ＮＯｘ触媒４１とＤＰＦ４４の間に温度センサを設け、この温度センサの検出値に基づいてＮＯｘ触媒温度を推定してもよい。また、ＳＣＲ温度は、第２排気温度センサＳＮ６の検出値に基づいて推定される。また、ＮＯｘ吸蔵量は、エンジン回転数、エンジン負荷、排気の流量および排気の温度等に基づいて排気中のＮＯｘ量が推定されて、このＮＯｘ量が積算されていくことで推定される。

次に、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１１にて、ＳＣＲ温度が予め設定されたＳＣＲ判定温度未満か否かを判定する。ＳＣＲ判定温度は、ＳＣＲ触媒４６がＮＯｘを浄化可能なＳＣＲ触媒４１の温度の下限値である。

ステップＳ１１の判定がＮＯであってＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上のときは、ＳＣＲ触媒４６でＮＯｘを浄化させればよいので、ＰＣＭ２００は、ＤｅＮＯｘ制御を実施せずに処理を終了する（ステップＳ１０に戻る）。

一方、ステップＳ１１の判定がＹＥＳであってＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満のときは、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ触媒温度が予め設定されたＮＯｘ触媒判定温度以上であるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒判定温度は、ＮＯｘ触媒４１がＮＯｘを還元可能（ＮＯｘ触媒４１からＮＯｘが離脱可能）なＮＯｘ触媒４１の温度の下限値である。

ステップＳ１２の判定がＮＯであってＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ触媒判定温度未満のときは、ＤｅＮＯｘ制御を実施してもＮＯｘを還元できない。従って、ステップＳ１２の判定がＮＯのときは、ＤｅＮＯｘ制御を実施せずに処理を終了する（ステップＳ１０に戻る）。

一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳであってＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ触媒判定温度以上のときは、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、ＰＣＭ２００は、第１領域Ｒ１でエンジンが運転されており、且つ、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第１吸蔵量判定値以上であるという条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、第１吸蔵量判定値は、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵可能なＮＯｘの量の最大値付近の値（例えば、最大値の２／３程度の値）に設定されている。なお、この第１吸蔵量判定値は、アクティブＤｅＮＯｘ制御が前回実施されてからの走行距離等に応じて変更されてもよい。

ステップＳ１３の判定がＹＥＳであって、第１領域Ｒ１でエンジンが運転されており、且つ、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値以上のときは、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１４に進み、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

ステップＳ１４の後は、ステップＳ１５に進み、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第２吸蔵量判定値以下になったか否かを判定する。第２吸蔵量判定値は、第１吸蔵量判定値よりも小さい値に設定されており、例えば０付近の値とされている。

ステップＳ１５の判定がＮＯであってＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値よりも大きいときは、ステップ１４に戻る。一方、ステップＳ１５の判定がＹＥＳであってＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以下になると、処理を終了する（アクティブＤｅＮＯｘ制御を停止し、ステップＳ１０に戻る）。つまり、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御は、基本的に、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値以下の値に低下するまで継続して実施される。ただし、図示は省略したが、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量がまだ第２吸蔵量判定値以下の値に低下していないときであっても、ステップＳ１１の判定がＮＯになる、あるいは、ステップＳ１２の判定がＮＯになると、アクティブＤｅＮＯｘ制御は停止される。また、エンジンの運転領域が第１領域Ｒ１を外れたときも、アクティブＤｅＮＯｘ制御は停止される。

ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３の判定がＮＯであって、第１領域Ｒ１でエンジンが運転されていない、あるいは、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値未満であるときは、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ＰＣＭ２００は、第２領域Ｒ２でエンジンが運転されており、且つ、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第３吸蔵量判定値以上であるという条件が成立しているか否かを判定する。第３吸蔵量判定値は、第１吸蔵量判定値よりも小さい値に設定されている。例えば、第３吸蔵量判定値は、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵可能なＮＯｘの量の最大値の１／３程度の値に設定されている。

ステップＳ１６の判定がＹＥＳであって、第２領域Ｒ２でエンジンが運転されており、且つ、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値以上のときは、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１７に進み、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。なお、この例に代えて、ステップＳ１６の判定がＹＥＳであっても、パッシブＤｅＮＯｘ制御の実行頻度が高いときにはパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施しないように構成してもよい。また、ステップＳ１６の判定がＹＥＳであっても、ポスト噴射の噴射量が所定量未満と少なくなってポスト噴射の実施によるＮＯｘの還元効果が少ないとわかっているときは（ポスト噴射の実施によるオイル希釈の問題の方が大きくなるときは）、パッシブＤｅＮＯｘ制御を実施しないように構成してもよい。

ステップＳ１７の後は、ステップＳ１８に進み、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第４吸蔵量判定値以下になったか否かを判定する。第４吸蔵量判定値は、第３吸蔵量判定値よりも小さい値に設定されており、例えば０付近の値とされている。

ステップＳ１８の判定がＮＯであってＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第４吸蔵量判定値よりも大きいときは、ステップ１７に戻る。一方、ステップＳ１８の判定がＹＥＳであってＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第４吸蔵量判定値以下になると、処理を終了する（パッシブＤｅＮＯｘ制御を停止し、ステップＳ１０に戻る）。つまり、本実施形態では、パッシブＤｅＮＯｘ制御は、基本的に、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第４吸蔵量判定値以下の値に低下するまで継続して実施される。ただし、図示は省略したが、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量がまだ第４吸蔵量判定値以下の値に低下していないときであっても、ステップＳ１１の判定がＮＯになる、あるいは、ステップＳ１２の判定がＮＯになると、パッシブＤｅＮＯｘ制御は停止される。また、エンジンの運転領域が第２領域Ｒ２を外れたときも、パッシブＤｅＮＯｘ制御は停止される。

一方、ステップＳ１６の判定がＮＯであって、第２領域Ｒ２でエンジンが運転されていない、あるいは、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値未満のときは、ＤｅＮＯｘ制御を実施せずに処理を終了する（ステップＳ１０に戻る）。

（２－３）ＤｅＳＯｘ制御
ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＳＯｘという）を還元して除去するための制御であるＤｅＳＯｘ制御について次に説明する。

吸蔵ＳＯｘは、前記のように、排気の空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元される。これに伴い、ＤｅＳＯｘ制御でも、混合気の空燃比を理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）にするべく、メイン噴射に加えてポスト噴射を実施する。

ただし、ＳＯｘはＮＯｘに比べて結合力が強いため、吸蔵ＳＯｘを還元するためには、ＤｅＮＯｘ制御時よりもＮＯｘ触媒４１の温度をより高温（６００℃程度）にする必要がある。

そこで、本実施形態では、ＤｅＳＯｘ制御として、図６に示すように、ＤｅＮＯｘ制御と同様にポスト噴射を行って排気の空燃比を理論空燃比近傍あるいはこれよりも小さくするリッチステップＳ＿ｒと、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつポスト噴射を行って酸化触媒４２に空気と未燃の燃料とを供給してこれらを酸化触媒４２で酸化させるリーンステップＳ＿ｌとを、交互に実施し、酸化触媒４２での酸化反応によってＮＯｘ触媒４１の温度を高温にしながらＮＯｘ触媒４１内の空燃比を理論空燃比近傍あるいはこれよりも小さくする。図６は、ＤｅＳＯｘ制御実施時のポスト噴射量の時間変化、および、排気の空気過剰率の時間変化を模式的に示した図である。

リッチステップＳ＿ｒでは、アクティブＤｅＮＯｘ制御と同様に、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミング（膨張行程の前半であって、例えば、圧縮上死点後３０～７０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。また、本実施形態では、リッチステップＤ＿ｒにおいて、排気の空気過剰率λをλ＝０．９４～１．０６程度とする。図６の例ではリッチステップＳ＿ｒにて排気の空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）としている。このとき、スロットルバルブ２３、排気側バイパスバルブ４９およびウエストゲートバルブ５４は、それぞれ、吸入空気量が通常運転時よりも減少するように制御される。また、リッチステップＳ＿ｒでは、第１ＥＧＲバルブ５７を全閉にする一方、第２ＥＧＲバルブ６０を開弁させ且つ第２ＥＧＲバルブ６０の開度を通常運転時よりも小さくする。

一方、リーンステップＳ＿ｌでは、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施する。また、本実施形態では、リーンステップＳ＿ｌにおいて、排気の空気過剰率λをλ＝１．２～１．４程度とする。なお、リーンステップＳ＿ｌでは、第１ＥＧＲバルブ５７および第２ＥＧＲバルブ６０を全閉にする。このリーンステップＳ＿ｌにより、ポスト噴射された燃料を酸化触媒で反応させて、ＮＯｘ触媒４１の温度をＳＯｘを脱離可能な温度に維持できる。

なお、ＤｅＳＯｘ制御は、ＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ触媒判定温度以上のときに実施される。

このように、本実施形態では、ポスト噴射の実施によってＮＯｘ触媒４１からＳＯｘを離脱させるように構成されており、ポスト噴射を実施するインジェクタ１０およびインジェクタ１０を制御するＰＣＭ２００が、主として、ＮＯｘ触媒４１を昇温させてＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒４１から離脱させるＳ被毒解消手段として機能する。

（２－４）吸着ＨＣ放出制御
ここで、仮にＤｅＮＯｘ制御またはＤｅＳＯｘ制御の実施時にＨＣ吸着材４３からＨＣが多量に放出されると、ＤｅＮＯｘ制御またはＤｅＳＯｘ制御によって昇温されたＮＯｘ触媒４１が、放出されたＨＣの酸化触媒４２での酸化反応によって、さらに昇温されてしまう。特に、本実施形態では、酸化触媒４２、ＨＣ吸着材４３およびＮＯｘ触媒４１は、共通の担体４３ａに担持されているため、ＨＣの酸化触媒４２での酸化反応によってＮＯｘ触媒４１が過度に昇温されやすい。

ＮＯｘ触媒４１の温度が過剰に高くなると、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ浄化性能およびＳＯｘ浄化性能（ＮＯｘやＳＯｘを吸蔵し且つ吸蔵したこれらＮＯｘやＳＯｘを還元して排出する性能）が低下する。具体的には、温度が過剰に高くなると、ＮＯｘ触媒４１に含まれるＢａ（バリウム）等の金属触媒の粒子が焼結するシンタリングが生じ、金属触媒の活性が低下してしまう。

そこで、本実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御またはＤｅＳＯｘ制御の実施時に、ＨＣ吸着材４３に吸着されているＨＣの量が少なく抑えられているように、ＨＣ吸着材４３に吸着されているＨＣの量が放出基準量以上になると、ＨＣ吸着材４３から強制的にＨＣを放出させる吸着ＨＣ放出制御を実施する。

本実施形態では、吸着ＨＣ放出制御として、膨張行程の前半（圧縮上死点から圧縮上死点後９０°ＣＡまでの間）にポスト噴射を実施して、噴射された燃料を燃焼室６で燃焼させるという制御を行う。このようにポスト噴射を実施すれば、排気の温度を高めることができる。そして、排気の温度が高くなると排気が導入されるＨＣ吸着材４３の温度も高くなり、ＨＣ吸着材４３からＨＣが放出されていく。

図７は、吸着ＨＣ放出制御の流れを示したフローチャートであり、この図を用いて吸着ＨＣ放出制御の詳細を説明する。

まず、ステップＳ２０にて、ＰＣＭ２００は、車両における各種情報を読み込む。ＰＣＭ２００は、少なくとも、ＮＯｘ触媒温度および車速を読み込む。

次に、ステップＳ２１にて、ＰＣＭ２００は、ＨＣ吸着材４３に吸着されているＨＣである吸着ＨＣの量（以下、吸着ＨＣ量という）を推定する。吸着ＨＣ量は、例えば、特開２０１５－０６８２８０号公報に開示されている手順によって推定することができる。

具体的には、ＰＣＭ２００は、エンジンの運転状態（エンジン負荷とエンジン回転数）に基づいて、燃焼室６から排気通路４０に排出される単位時間あたりのＨＣの量であるＨＣ排出量を推定する。また、ＰＣＭ２００は、排気の状態（排気の温度、排気の圧力、排気流量）に基づいて、ＨＣ吸着材４３が、供給されたＨＣの総量に対して実際に吸着できるＨＣの量の割合である吸着可能率を算出する。そして、ＰＣＭ２００は、ＨＣ排出量と吸着可能率とから、ＨＣ吸着材４３が実際に吸着できたと考えられる単位時間あたりのＨＣの量を算出し、この算出値を積算することで、吸着ＨＣ量を推定する。

次に、ステップＳ２２にて、ＰＣＭ２００は、放出基準量（基準量）を設定する。放出基準量は、ＨＣ吸着材４３が吸着可能なＨＣの最大量（最大吸着量）よりも小さい量であって、この最大量の２／３程度の量よりも小さい量に設定されている。本実施形態では、放出基準量は、図８に示すように、ＮＯｘ触媒温度が高いときの方が小さい値となるように設定される。具体的には、ＮＯｘ触媒温度が所定温度Ｔ＿ＮＯｘ１未満では放出基準量はＮＯｘ触媒温度によらず一定値とされる。例えば、ＮＯｘ触媒温度が所定温度Ｔ＿ＮＯｘ１未満では放出基準量は前記の最大吸着量の２／３程度とされる。また、放出基準量は、車両の走行に伴ってＮＯｘ触媒４１の温度がとりうる最大の温度において、前記の最大吸着量の１／３程度の量あるいは１／３よりも小さい量となるように設定されている。そして、ＮＯｘ触媒温度が所定温度Ｔ＿ＮＯｘ１以上では、放出基準量はＮＯｘ触媒温度に比例して小さい値とされる。

ＰＣＭ２００には、ＮＯｘ触媒温度と放出基準量との関係がマップで記憶されており、ＰＣＭ２００は、現時点でのＮＯｘ触媒温度に対応する値をこのマップから抽出する。

ステップＳ２２の後は、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２１で推定した吸着ＨＣ量が、ステップＳ２２で設定した放出基準量以上であるか否かを判定する。

ステップＳ２３の判定がＮＯであって吸着ＨＣ量が放出基準量未満の場合は、ＰＣＭ２００は、処理を終了する（ステップＳ２０に戻る）。

一方、ステップＳ２３の判定がＹＥＳであって推定した吸着ＨＣ量が放出基準量以上の場合は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、ＰＣＭ２００は、車速が予め設定された判定車速より高い、且つ、メイン噴射が実施される、という条件が成立しているか否かを判定する。判定車速は、例えば、０あるいは０付近の値に設定されている。

ステップＳ２４の判定がＮＯであって、車速が判定車速未満であって停車あるいはほぼ停車しているとき、あるいは、メイン噴射が停止されるとき（いわゆる燃料カット時）は、そのまま処理を終了する（ステップＳ２０に戻る）。

一方、ステップＳ２４の判定がＹＥＳであって、車速が判定車速より高く、且つ、メイン噴射が実施されるときは、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、ＰＣＭ２００は、ポスト噴射を実施する。また、ＰＣＭ２００は、このポスト噴射を、ポスト噴射によって燃焼室６に噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミングで実施する。

ステップＳ２５の後は、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、吸着ＨＣ量が予め設定された終了基準量未満であるか否かを判定する。終了基準量は放出基準量よりも小さい値に設定されている。例えば、終了基準量は０付近の値に設定されている。

ステップＳ２６の判定がＹＥＳであって吸着ＨＣ量が終了基準量まで低下していれば、処理を終了する（ステップＳ２０に戻る）。一方、ステップＳ２６の判定がＮＯであって吸着ＨＣ量が終了基準量まで低下していなければ、ステップＳ２４に戻る。

このように、本実施形態では、吸着ＨＣ放出制御として、燃料が燃焼するタイミングでポスト噴射を実施する制御を行う。また、吸着ＨＣ放出制御（ポスト噴射の実施）は、吸着ＨＣ量が放出基準量以上になることでその開始が許可され、吸着ＨＣ量が終了基準量未満になるまで継続して実施される。ただし、吸着ＨＣ放出制御は、車速が判定車速以上、且つ、メイン噴射が実施されているときにのみ実施されるようになっており、車速が判定車速未満、あるいは、メイン噴射が停止すると、吸着ＨＣ放出制御は中断される。なお、本実施形態では、吸着ＨＣ放出制御の実施時であって吸着ＨＣ量が終了基準量未満に低下していないときであっても、ＤｅＮＯｘ制御あるいはＤｅＳＯｘ制御を実施する要求があれば、ＤｅＮＯｘ制御あるいはＤｅＳＯｘ制御を優先して実施する。

このように、本実施形態では、吸着ＨＣ量が判定基準量以上か否かをＰＣＭ２００が判定し、この判定がＹＥＳになるとＰＣＭ２００がインジェクタ１０にポスト噴射を実施させ、これによりＨＣ吸着材４３を昇温するように構成されており、ポスト噴射を実施するインジェクタ１０およびＰＣＭ２００が、主として、ＨＣ吸着材４３に吸着されたＨＣである吸着ＨＣの量が判定基準量以上であるか否かを判定するとともに、吸着ＨＣの量が判定基準量以上になったと判定すると複合触媒装置（第１浄化触媒）４８を昇温するＨＣ制御手段として機能する。

ここで、吸着ＨＣ放出制御の実施によってＨＣ吸着材４３から放出されたＨＣは酸化触媒４２にて酸化反応し、浄化された状態で排出される。一方、このＨＣの酸化反応によって排気の温度は高められる。また、吸着ＨＣ放出制御を実施すると前記のようにＨＣ吸着材４３は昇温される。そのため、吸着ＨＣ放出制御の実施に伴ってＮＯｘ触媒４１の温度が高くなりＮＯｘ触媒４１からＮＯｘが離脱するおそれがあるが、本実施形態では、前記のように、複合触媒装置１４８の下流側にＳＣＲ触媒４６が設けられているため、ＮＯｘ触媒４１から離脱したＮＯｘをＳＣＲ触媒４６にて浄化することができる。

（２－５）ＤＰＦ再生制御
ＤＰＦ４４に捕集されたＰＭを除去してＤＰＦ４４の浄化能力を再生するための制御であるＤＰＦ再生制御について簡単に説明する。

ＤＰＦ再生制御は、酸化触媒４２の温度が酸化反応が可能な温度であり、且つ、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭの量が所定値以上になると開始されてこのＰＭの量が所定値以下になると停止される。ＤＰＦ再生制御では、混合気の空燃比を理論空燃比よりも高くしつつ、ポスト噴射を、噴射された燃料が燃焼室６で燃焼しないタイミングで実施する。これにより、酸化触媒４２での未燃燃料と空気との酸化反応量が増大されて排気の温度ひいてはＤＰＦ４４の温度が高められ、ＤＰＦ４４に捕集されているＰＭが燃焼除去される。

（３）作用等
以上のように、本実施形態では、排気通路４０に低温時にＨＣを吸着し高温時にＨＣを放出するＨＣ吸着材４３が設けられている。そのため、エンジンの冷間始動時に、エンジン本体１から排出されるＨＣをＨＣ吸着材４３で吸着することができ、ＨＣの排気通路４０の外部への排出を抑制できる。また、排気通路４０に、酸化触媒４２およびＮＯｘ触媒４１が設けられており、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排気通路４０の外部への排出も抑制できる。

また、ＨＣ吸着材４３がＮＯｘ触媒４１および酸化触媒４２と一体に設けられており、これらをコンパクトに排気通路４０に配置することができる。

また、ＤｅＮＯｘ制御およびＤｅＳＯｘ制御が実施されるため、ＮＯｘ触媒４１の浄化性能を高く維持することができる。

しかも、本実施形態では、ＨＣ吸着材４３に吸着されているＨＣの量すなわち吸着ＨＣの量が予め設定された放出基準量以上であるか否かが判定され、吸着ＨＣの量が放出基準量以上になったと判定されると、吸着ＨＣ放出制御が実施されて、ポスト噴射が、その噴射燃料が燃焼室６内で燃焼するように実施される。そして、これにより、ＨＣ吸着材４３が昇温される。そのため、ＨＣ吸着材４３に吸着されているＨＣの量をほぼ常に少ない量（少なくとも放出基準量よりも少ない量）に維持することができ、ＤｅＮＯｘ制御またはＤｅＳＯｘ制御の実施時に、ＨＣ吸着材４３から多量のＨＣが放出されるのを抑制できる。従って、ＤｅＮＯｘ制御またはＤｅＳＯｘ制御の実施時にＨＣ吸着材４３から多量のＨＣが放出されることで、ＮＯｘ触媒４１がシンタリングしてその浄化性能が悪化するのを抑制できる。

特に、本実施形態では、吸着ＨＣの量が放出基準量よりも小さい０付近の値等に設定された終了基準量に低下するまで、このポスト噴射が基本的に継続して実施される。そのため、ＤｅＮＯｘ制御またはＤｅＳＯｘ制御の実施時点での吸着ＨＣ量をより確実に少なく抑えることができる。

また、本実施形態では、放出基準量が、ＮＯｘ触媒４１の温度が高いときの方が低いときよりも小さい値とされる。そのため、ＮＯｘ触媒４１の温度が高く、シンタリングが生じる温度までの余裕が少ないときには、比較的少量のＨＣがＨＣ吸着材に溜まった時点でＨＣ吸着材４３からＨＣが放出される。従って、ＨＣ吸着材４３に吸着されたＨＣの酸化反応に起因するＮＯｘ触媒４１のさらなる昇温量を小さく抑えることができ、シンタリングの発生をより確実に防止できる。一方で、ＮＯｘ触媒４１の温度が低いときには、ＨＣ吸着材４３に比較的多量のＨＣが溜まるまでＨＣ吸着材４３が昇温されない。そのため、ＨＣ吸着材４３を昇温するためにポスト噴射を実施する機会を少なく抑えることができ、燃費性能の悪化を抑制できる。

また、本実施形態では、ＨＣ吸着材４３を含む複合触媒装置１４８の下流側にＳＣＲ触媒４６が設けられている。そのため、吸着ＨＣ放出制御の実施によってＨＣ吸着材４３が昇温され、これに伴ってＮＯｘ触媒４１が昇温してＮＯｘ触媒４１からＮＯｘが離脱した場合であっても、ＳＣＲ触媒４６によってこのＮＯｘを浄化することができる。従って、ＮＯｘの排気通路４０の外部への排出をより確実に防止できる。

（４）変形例
前記実施形態では、排気通路４０の複合触媒装置１４８の下流側にＳＣＲ触媒４６を設けた場合について説明したが、ＳＣＲ触媒４６は省略可能である。ただし、ＳＣＲ触媒４６を設けておけば、前記のように、複合触媒装置１４８のＮＯｘ触媒４１からＮＯｘが放出されても、これをＳＣＲ触媒４６で浄化することができる。

また、前記放出基準量は、燃焼室６から排出されるＮＯｘ（いわゆるＬｏｗ ＮＯｘ）が多いほど大きい値となるように設定されてもよい。具体的には、燃焼室６から排出されるＮＯｘを、エンジンの運転状態（エンジン負荷とエンジン回転数等）から推定し、このＮＯｘの排出量が多いほど放出基準量が小さくなるように放出基準量を補正する。このようにすれば、燃焼室６から排出されるＮＯｘの量が多い運転状態でＤｅＮＯｘ制御やＤｅＳＯｘ制御が実施されたときにＮＯｘ触媒４１の温度上昇を効果的に抑制して、ＮＯｘ触媒４１の劣化を確実に抑制できる。具体的には、ＤｅＮＯｘ制御やＤｅＳＯｘ制御の実施時には、ＮＯｘ触媒４１において、燃焼室６から排出されたＮＯｘと未燃燃料とが反応してアンモニアが生成されて、このアンモニアが酸化触媒４２の作用等を受けて酸化反応する場合があり、この反応熱によってもＮＯｘ触媒４１は昇温される。そのため、前記のように、燃焼室６から排出されるＮＯｘの量が多い運転状態において放出基準量を小さくしてＨＣ吸着材４３に吸着されているＨＣの量を少なく抑えておけば、この運転状態においてＤｅＮＯｘ制御やＤｅＳＯｘ制御が実施されたときに、ＨＣの酸化反応と前記のアンモニアの酸化反応とによってＮＯｘ触媒４１の温度が過度に高くなるのを防止することができる。

また、前記実施形態では、ＮＯｘ触媒４１、酸化触媒４２、ＨＣ吸着材４３が全て同じ担体４８ａに担持されている場合について説明したが、これらをそれぞれ異なる担体４８ａに担持させてもよい。

１ エンジン本体
１０ インジェクタ（燃料噴射手段）
４１ ＮＯｘ触媒
４２ 酸化触媒
４３ ＨＣ吸着材
４７ ＳＣＲ触媒
４８ 複合触媒装置（第１浄化触媒、第２浄化触媒）
４８ａ 担体
２００ ＰＣＭ

Claims (7)

1. 気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路とを備え、車両に搭載されたエンジンに適用される排気浄化制御装置であって、
   前記気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射手段と、
   前記排気通路に設けられて、低温時にＨＣを吸着し高温時にＨＣを放出するＨＣ吸着材と、ＨＣを酸化可能な酸化触媒とを含む第１浄化触媒と、
   前記排気通路に設けられて、排気中のＮＯｘを吸蔵可能なＮＯｘ触媒を含む第２浄化触媒と、
   前記ＮＯｘ触媒を昇温しつつ再生するＮＯｘ触媒再生手段と、
   前記ＨＣ吸着材に吸着されたＨＣである吸着ＨＣの量が予め設定された基準量以上であるか否かを判定するとともに、前記吸着ＨＣの量が前記基準量以上になったと判定すると膨張行程の前半に前記燃料噴射手段によって気筒内に燃料を噴射させて当該燃料を気筒内で燃焼させる吸着ＨＣ放出制御を実施して前記第１浄化触媒を昇温するＨＣ制御手段とを備え、
   前記ＨＣ制御手段は、車速が０付近に設定された判定車速未満の場合は前記吸着ＨＣ放出制御を禁止する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記ＨＣ制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が高いときの方が低いときよりも前記基準量を小さい値に設定する、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２に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記ＨＣ制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の温度未満のときは、前記基準量を前記ＮＯｘ触媒の温度によらず一定の値に設定する、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１～３のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記ＮＯｘ触媒はＳＯｘを吸蔵可能であり、
   前記ＮＯｘ触媒を昇温させて当該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを当該ＮＯｘ触媒から離脱させるＳ被毒解消手段を、さらに備える、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記排気通路の前記第２浄化触媒の下流側の部分に設けられて、排気中のＮＯｘをアンモニアを用いて浄化するＳＣＲ触媒を、さらに備える、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   前記第１浄化触媒と第２浄化触媒とは共通の装置からなり、
   前記ＨＣ吸着材、前記酸化触媒および前記ＮＯｘ触媒は、共通の担体に担持されている、ことを特徴とするエンジンの排気浄化制御装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化制御装置において、
   エンジンの運転状態に基づいて推定される気筒内から排気通路に排出される単位時間あたりのＨＣの量と、排気ガスの状態に応じて設定される吸着可能率と、に基づいて推定される単位時間あたりにＨＣ吸着材に吸着されるＨＣの量が積算されることで、前記吸着ＨＣの量が推定される、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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