WO2013125422A1 - ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法 Download PDF

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WO2013125422A1
WO2013125422A1 PCT/JP2013/053459 JP2013053459W WO2013125422A1 WO 2013125422 A1 WO2013125422 A1 WO 2013125422A1 JP 2013053459 W JP2013053459 W JP 2013053459W WO 2013125422 A1 WO2013125422 A1 WO 2013125422A1
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egr
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謙太郎 後藤
中野　雅彦
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas aftertreatment system and an exhaust gas aftertreatment method for a diesel engine.
  • a lean NOx occlusion reduction catalyst (Lean NOx Trap a catalyst; hereinafter referred to as “LNT” as appropriate).
  • LNT lean NOx Trap a catalyst
  • DPF diesel particulate filter
  • JP2010-127179A includes a DPF regeneration process that does not introduce EGR gas into the intake passage, and a sulfur poisoning release process that introduces EGR gas into the intake passage and reduces the intake air amount as compared with the DPF regeneration process. Are performed alternately and continuously.
  • JP2010-127179A only the outside air is introduced without introducing the EGR gas into the intake passage during the regeneration process of the DPF. For this reason, if the outside air temperature is lower than the temperature assumed in advance, the compression end temperature is low and incombustible gas (EGR gas) immediately after switching from the regeneration process of the DPF to the sulfur poisoning release process of the LNT. It has been found by the present inventors that there is a risk of misfire due to a large amount of).
  • the compression end temperature is the temperature of the gas in the combustion chamber when the piston is at the compression top dead center.
  • the present invention was made paying attention to such conventional problems.
  • the object of the present invention is that immediately after switching from the regeneration process of the filter (DPF) to the sulfur poisoning release process of the NOx trap catalyst (LNT) even when the outside air temperature is lower than the outside air temperature assumed in advance.
  • One aspect of the exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine according to the present invention is the first operation in which EGR gas is not introduced into the intake passage, and the intake air amount is reduced as compared with the first operation while introducing EGR gas into the intake passage.
  • the second operation is performed. Whether the collector internal temperature or the compression end temperature is lower than the boundary temperature of the misfire region determined in advance during the second operation and whether or not it is the timing to switch from the first operation to the second operation.
  • An intake air amount reduction that suppresses the reduction of the intake air amount at the same switching timing determination unit, a temperature raising unit that raises the collector internal temperature or the compression end temperature when the switching timing is reached And a suppressor.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a timing chart of the comparative example.
  • FIG. 3 is a timing chart of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a characteristic diagram showing the relationship between the ignition region, the excess air ratio in the combustion chamber, and the compression end temperature in the comparative example.
  • FIG. 4B is a characteristic diagram illustrating the relationship between the ignition region, the excess air ratio in the combustion chamber, and the compression end temperature according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart for setting the continuous reproduction flag.
  • FIG. 6A is a flowchart of the continuous reproduction process.
  • FIG. 6B is a flowchart of the continuous reproduction process.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.
  • an intake air compressor 2 of a variable nozzle type turbocharger 3 is provided in an intake passage 2 of a diesel engine 1.
  • the intake air is supercharged by the intake compressor, cooled by the intercooler 4, passes through the normally open intake throttle 5, and then flows into the cylinder of each cylinder through the collector 6.
  • the fuel is increased in pressure by the high-pressure fuel pump 7 and sent to the common rail 8, and is directly injected into the cylinder from the fuel injection valve 9 of each cylinder, and is compressed and ignited. Then, combustion gas (exhaust gas) flows out to the exhaust gas passage 10.
  • EGR gas Part of the exhaust gas that has flowed into the exhaust gas passage 10 flows to the collector 6 through the EGR passage 11. Such a gas is called EGR gas.
  • the remaining exhaust gas drives the exhaust gas turbine of the variable nozzle type turbocharger 3.
  • an EGR cooler 31 is provided in the EGR passage 11.
  • the EGR cooler 31 cools the EGR gas using cooling water or cooling air.
  • a bypass passage 32 that bypasses the EGR cooler 31 is provided. The bypass amount of the EGR gas is adjusted by the flow path switching valve 33.
  • the flow path switching valve 33 shuts off the bypass passage 32 when not energized, for example, and flows EGR gas to the EGR cooler 31. When energized, the passage on the EGR cooler 31 side is shut off, and EGR gas is caused to flow through the bypass passage 32.
  • the controller 21 receives an accelerator pedal operation amount APO signal from the accelerator sensor 22 and an engine speed Ne signal from the crank angle sensor 23. Then, the controller 21 calculates the fuel injection timing and the fuel injection amount of the main injection based on the engine load (APO or the like) and the engine speed Ne. The controller 21 controls the fuel injection valve 9. Further, the controller 21 performs EGR control and supercharging pressure control in a coordinated manner so that the target EGR rate and the target intake air amount can be obtained.
  • the controller 21 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
  • the DPF 13 that collects PM in the exhaust gas is disposed downstream of the exhaust gas turbine in the exhaust gas passage 10.
  • the controller 21 executes regeneration processing of the DPF 13. For example, in the expansion stroke or exhaust stroke immediately after the main injection, the PM is burned by post-injecting fuel to raise the exhaust gas temperature. Thus, the process of burning and removing the PM accumulated in the DPF 13 is called a regeneration process of the DPF 13.
  • the post-injection amount and post-injection timing are set in advance according to the engine load and rotational speed (operating conditions) so that the exhaust gas temperature becomes sufficiently high, and post-injection according to the engine load and rotational speed at that time Post injection is executed at the amount and post injection timing.
  • the noble metal oxidation catalyst 14 is disposed upstream of the DPF 13. Exhaust gas components (HC, CO) at the time of post-injection are combusted by the oxidation catalyst 14 to increase the exhaust gas temperature. As a result, PM combustion in the DPF 13 is promoted.
  • the carrier constituting the DPF 13 may be coated with an oxidation catalyst. At this time, the oxidation reaction when PM burns is promoted, and the bed temperature of the DPF 13 is substantially increased correspondingly, so that PM combustion in the DPF 13 is promoted.
  • the catalyst disposed upstream of the DPF 13 is not limited to the oxidation catalyst 14. Any catalyst having an oxidation function can be replaced with an oxidation catalyst.
  • a three-way catalyst (Three-Way Catalyst; hereinafter referred to as “TWC” as appropriate) is exemplified as the oxidation catalyst 14.
  • the LNT 15 is disposed between the oxidation catalyst 14 and the DPF 13.
  • the LNT 15 is a NOx trap catalyst that purifies NOx by trapping NOx in exhaust gas in an oxygen atmosphere and desorbing NOx in a reducing atmosphere and reducing it with HC in the exhaust gas.
  • the oxygen atmosphere is a state where the excess air ratio of the exhaust gas is larger than 1.0 (value corresponding to the theoretical air-fuel ratio).
  • the reducing atmosphere is a state where the excess air ratio of the exhaust gas is 1.0 or less.
  • the controller 21 executes rich spike processing so that the exhaust gas flowing through the LNT 15 is switched from the oxygen atmosphere to the reducing atmosphere.
  • This rich spike process is a process in which fuel is post-injected in the expansion stroke or exhaust stroke immediately after the main injection, and the amount of unburned HC discharged to the exhaust gas passage 10 is increased and supplied to the LNT 15.
  • the diesel engine 1 is normally operated in a state where the excess air ratio is larger than 1.0. That is, the engine is operated at an air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, the excess air ratio of the exhaust gas cannot be set to 1.0 only by adding post injection. Therefore, by closing the fully-open intake throttle 5 during the normal operation during the rich spike process, the intake air amount (cylinder intake air amount) Qac flowing into the cylinder is reduced, and the excess air ratio of the exhaust gas is set to 1.0. That is, the post injection amount and the intake throttle opening (intake air amount) so that the excess air ratio determined by the total fuel injection amount Qfuel of the main injection amount and the post injection amount and the cylinder intake air amount Qac is 1.0. ).
  • the post injection amount is uniquely determined.
  • the NOx deposition amount is calculated by calculating the NOx amount per predetermined time trapped in the LNT 15 every predetermined time (every fixed period) and sequentially integrating the NOx amount. This NOx accumulation amount is compared with a predetermined criterion, and when the NOx accumulation amount becomes larger than the criterion, it is determined that it is time to regenerate the LNT 15 and a post injection process (rich spike process) is executed. .
  • the NOx accumulation amount to be reduced and purified is basically the same as the criteria value. Accordingly, a post injection amount suitable for reducing and purifying all the NOx accumulation amount equal to the criterion value under the target excess air ratio of 1.0 is also determined in advance.
  • the intake throttle is switched from fully open to a predetermined opening and post injection is started.
  • the post injection period has elapsed, the post injection is terminated and the intake throttle 5 is fully opened again.
  • the excess air ratio ie, lean air-fuel ratio
  • the LNT 15 traps NOx in the exhaust gas and traps SOx (sulfur oxide) in the exhaust gas.
  • SOx sulfur oxide
  • the SOx deposition amount increases, the NOx trap efficiency of the LNT 15 decreases.
  • Such a phenomenon is called a sulfur poisoning phenomenon.
  • the process for purifying SOx is referred to as a sulfur poisoning release process.
  • FIG. 2 is a timing chart of the comparative example.
  • FIG. 2A shows the operation mode.
  • FIG. 2B shows the EGR valve opening.
  • FIG. 2C shows the intake throttle opening.
  • FIG. 2D shows the intake air amount.
  • FIG. 2 (E) shows the EGR rate.
  • FIG. 2 (F) shows the excess air ratio ⁇ 1 of the combustion chamber gas.
  • FIG. 2 (G) shows the temperature in the collector.
  • FIG. 2 (H) shows the compression end temperature.
  • FIG. 2 (I) shows the post injection amount.
  • FIG. 2 (J) shows the excess air ratio ⁇ 2 of the exhaust gas.
  • FIG. 2 (K) shows the LNT temperature.
  • the target value is indicated by a one-dot chain line, and the actual value is indicated by a solid line.
  • outside air temperature is lower than a temperature assumed in advance (hereinafter simply referred to as “low outside air temperature”).
  • the solid line between the collector internal temperature and the compression end temperature indicates a low outside air temperature.
  • a thick broken line shows a case where the outside air temperature is within a presumed temperature. In the following, the case where the outside air temperature is within the temperature assumed in advance is simply referred to as “in the case of the assumed outside air temperature”.
  • the comparative form performs continuous reproduction processing in the same manner as the conventional apparatus.
  • the normal operation at the lean air-fuel ratio (hereinafter also simply referred to as “normal operation”) is switched to the first sulfur poisoning release process.
  • the first filter regeneration process is performed.
  • the first filter regeneration process is switched.
  • the process is switched to the second sulfur poisoning release process.
  • the second sulfur poisoning release process is terminated. This is followed by a second filter regeneration process, a third sulfur poisoning release process, and so on.
  • the target LNT temperature during the first filter regeneration process is approximately 600 ° C. (FIG. 2 (K)).
  • the intake air amount is set to the predetermined amount c1 by reducing the intake throttle opening from the fully open position to the predetermined opening b1 so that the target excess air ratio ⁇ 1 of the combustion chamber gas becomes 1.5.
  • the post-injection at a predetermined amount e1 sets the target excess air ratio ⁇ 2 of the exhaust gas to 1.2 and raises the LNT temperature to 600 ° C.
  • the reason why the collector internal temperature and the compression end temperature are lowered is that the introduction of the EGR gas into the collector 6 is stopped and only cold outside air is introduced into the collector 6.
  • the intake air introduced into the combustion chamber from the collector 6 rises in temperature as the piston rises.
  • the “compression end temperature” is the temperature of the combustion chamber gas when the piston comes to the compression top dead center, and also depends on the collector internal temperature. That is, if the collector internal temperature decreases, the compression end temperature also decreases.
  • the collector internal temperature and the compression end temperature will not fall below the reference temperatures LMT1 and LMT2 that define the boundary of the misfire region during the sulfur poisoning release process.
  • the reference temperatures LMT1 and LMT2 vary depending on the excess air ratio (oxygen amount) in the combustion chamber
  • the reference temperatures LMT1 and LMT2 are the target excess air ratio (1.1) in the combustion chamber during the sulfur poisoning release process. It is set based on.
  • the temperature drop is larger than in the case of the assumed outside air temperature, and falls below the reference temperatures LMT1 and LMT2 at time t2 (solid lines in FIGS. 2G and 2H).
  • the intake air amount is reduced in order to reduce the target excess air ratio in the combustion chamber, and EGR gas is introduced into the combustion chamber in order to prevent a temperature drop in the combustion chamber. If EGR gas is introduced into the combustion chamber, no misfire occurs. However, as described later, there is an introduction delay (time lag) from when the EGR valve 12 is opened until the EGR gas reaches the combustion chamber and reaches the target EGR rate. Due to the transient introduction delay of the EGR gas, the collector internal temperature and the compression end temperature may become lower than the reference temperatures LMT1 and LMT2 immediately after switching to the sulfur poisoning release process. This causes misfire.
  • time t1 is the timing after the lapse of the delay time.
  • the target LNT temperature during the second sulfur poisoning release process is higher than the target LNT temperature (600 ° C.) during the first filter regeneration process and is approximately 750 ° C. (FIG. 2 (K)).
  • the target excess air ratio ⁇ 1 of the combustion chamber gas is decreased from 1.5 to 1.1 in order to obtain the target LNT temperature.
  • the target intake throttle opening is reduced from the predetermined opening b1 to the predetermined opening b2, and the intake air amount is reduced from the predetermined amount c1 to the predetermined amount c2. If the engine operating conditions are determined, the main injection amount does not change. Therefore, the excess air ratio ⁇ 1 is reduced by reducing the intake air amount.
  • the post injection amount is increased from the predetermined amount e1 to the predetermined amount e2 so that the target excess air ratio of the exhaust gas decreases from 1.2 to 0.95.
  • the amount of fuel combusted after entering the exhaust gas passage 10 increases, and the exhaust gas temperature rises. In this way, the LNT temperature is increased from 600 ° C. to 750 ° C.
  • the EGR valve 12 is opened and EGR gas is introduced into the combustion chamber so that the compression end temperature does not decrease and misfire is prevented.
  • FIG. 4A is a characteristic diagram showing the relationship between the ignition region of the combustion chamber gas, the excess air ratio of the combustion chamber gas, and the compression end temperature.
  • the region indicated by hatching is a region where the combustion chamber gas can be ignited (ignition region), and the other region is a region where misfiring can occur in the combustion chamber gas (misfire region).
  • the excess air ratio ⁇ 1 of the combustion chamber gas decreases from 1.5 to 1.1.
  • the compression end temperature must be increased as the excess air ratio ⁇ 1 of the combustion chamber gas decreases.
  • the operating point Since the compression end temperature rises with a delay, the operating point first moves from A to B without changing the compression end temperature, and then moves from B to C as the compression end temperature rises. Thus, according to the comparative form, since the operating point changes from A ⁇ B ⁇ C, the misfire may occur because the operating point deviates from the ignition region.
  • FIG. 4B shows the idea of this embodiment. That is, when switching from the first filter regeneration process to the second sulfur poisoning release process, when the excess air ratio ⁇ 1 of the combustion chamber gas is reduced from 1.5 to 1.1, the engine enters the misfire region. In order to avoid this, the operating point may be reached from A to D via C. If this is the case, since the operating point follows the boundary of the ignition region, misfire can be suppressed.
  • the regeneration process (first operation) of the DPF 13 that does not introduce the EGR gas into the collector 6 and the sulfur that introduces the EGR gas into the collector 6 while reducing the intake air amount compared to the regeneration process of the DPF 13.
  • the collector is changed when switching from the regeneration process of the DPF 13 to the sulfur poisoning release process.
  • a temperature raising means for increasing the internal temperature or the compression end temperature and an intake air amount reduction suppressing means for suppressing the reduction of the intake air amount when switching from the regeneration process of the DPF 13 to the sulfur poisoning release process are provided.
  • FIG. 3 is a timing chart of the first embodiment when the engine 1 is operated under the same conditions as in the comparative embodiment of FIG. For comparison, the comparison form is appropriately indicated by a broken line.
  • the reference temperatures LMT1 and LMT2 are set based on the target excess air ratio (1.1) in the combustion chamber during the sulfur poisoning release process.
  • the actual collector internal temperature and compression end temperature are compared with the reference temperatures LMT1 and LMT2, and it is determined whether or not the vehicle is in the misfire region.
  • the time t2 in FIG. 3 is the timing at which the actual collector internal temperature decreases and reaches the reference temperature LMT1 or the actual compression end temperature decreases and reaches the reference temperature LMT2 during the filter regeneration process. It is determined that the ambient temperature is low at time t2. When the low outside air temperature is determined, a misfire immediately after switching to the sulfur poisoning release process is predicted. Therefore, it is necessary to raise the collector internal temperature and the compression end temperature by some means.
  • the flow path switching valve 33 is energized to flow EGR gas through the bypass passage 32.
  • the EGR gas is introduced into the collector 6 without being cooled by the EGR cooler 31.
  • the EGR gas temperature becomes high even when the introduction of the EGR gas immediately after opening the EGR valve 12 is small.
  • the collector internal temperature and the compression end temperature rise as compared with the case where the EGR gas cooled by the EGR cooler 31 is introduced into the collector 6.
  • the EGR valve 12 is opened at a timing slightly before t3. It is preferable to energize the flow path switching valve 33 so that EGR gas flows through the bypass passage 32.
  • the timing just before t3 may be determined by adaptation.
  • the target intake throttle opening is decreased stepwise from the predetermined opening b1 to the predetermined opening b2 so that the intake air amount is reduced from the predetermined amount c1 to the predetermined amount c2 at time t3 (FIG. 2).
  • the target intake throttle opening is maintained at the predetermined opening b1 so that the intake air amount changes from the predetermined amount c1 to a predetermined amount c3 larger than the predetermined amount c2 (FIG. 3C). D)). That is, the intake air amount is relatively decreased by the amount of EGR gas introduced by opening the EGR valve 12 at time t3.
  • the amount of intake air flowing into the combustion chamber is increased as compared with the case where the reduction of the intake air amount is not suppressed. If the amount of intake air increases, the amount of oxygen increases. That is, since the compression end temperature rises and the amount of oxygen increases, misfire is less likely to occur.
  • the post injection amount is corrected to be larger than that in the comparative embodiment. That is, at time t3, the post-injection amount is corrected in a stepwise manner from the predetermined amount e1 to the predetermined amount e3 larger than the predetermined amount e2, and then gradually decreased to return to the predetermined amount e2. This is because the excess air ratio of the exhaust gas is set to the target as the reduction of the intake air amount is suppressed.
  • the post-injection amount is corrected to increase to the predetermined amount e3, the amount of fuel discharged from the exhaust gas port to the exhaust gas passage 10 and combusted increases, and the exhaust gas temperature rises.
  • the hot EGR gas is introduced and the collector internal temperature and the compression end temperature rise.
  • the collector internal temperature and the compression end temperature reach the reference temperatures LMT1 and LMT2, and therefore the flow path switching valve 33 is de-energized and the EGR gas flows to the EGR cooler 31 at time t6 .
  • the target intake throttle opening is reduced from the predetermined opening b1 to the predetermined opening b2 so that the intake air amount decreases from the predetermined amount c3 to the predetermined amount c2 at time t6.
  • the time t6 is a timing that coincides with the collector internal temperature and the compression end temperature when the collector internal temperature and the compression end temperature are the assumed internal and external air temperatures, but is not limited thereto.
  • FIG. 5 Referring to the flowcharts of FIG. 5, FIG. 6A, and FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart for setting the continuous reproduction flag, which is executed at regular time intervals (for example, every 10 ms).
  • step S1 the controller determines whether or not the engine load and rotation speed (engine operating conditions) are within the operating range in which continuous regeneration processing is performed. If the determination result is negative, the controller ends the current process. If the determination result is positive, the controller moves the process to step S2.
  • step S2 the controller determines whether or not the SOx deposition amount is larger than a predetermined value (threshold value) SOx1.
  • the SOx deposition amount is calculated as follows. For example, a predetermined map is searched from the engine rotation speed and the fuel injection amount to obtain the SOx amount discharged from the engine per unit time. Then, the SOx amount is multiplied by the trap rate to obtain the amount deposited on the LNT 15 per unit time. Then, the SOx deposition amount is obtained by integrating the deposition amount per unit time. If the determination result is affirmative, it is time to perform continuous reproduction processing, and the controller shifts the processing to step S3.
  • step S3 the controller determines whether or not the continuous regeneration flag (initially set to zero when the engine is started) is 1. If the determination result is negative, the controller moves the process to step S4.
  • FIGS. 6A and 6B are flowcharts for executing the continuous reproduction process, and are executed at regular time intervals (for example, every 10 ms).
  • regular time intervals for example, every 10 ms.
  • the target intake throttle opening during the continuous regeneration process is the predetermined opening b1
  • the target post-injection amount is a predetermined amount e1.
  • the target intake throttle opening at the time of the sulfur poisoning release processing is a predetermined opening b1 and b2
  • the target EGR rate is a predetermined rate d2
  • the target EGR valve opening is a predetermined opening a2
  • the target post injection amount is a predetermined amount e3. It is a value that gradually decreases to e2.
  • the first timer measures an elapsed time after starting the continuous reproduction process.
  • d1 a predetermined rate
  • step S15 the controller sets the target intake throttle opening tTVO to the predetermined opening b1.
  • step S16 the controller sets the target post injection amount tQpost to a predetermined amount e1.
  • tQpost e1
  • a post injection of a predetermined amount e1 is executed in the expansion stroke or exhaust stroke immediately after the main injection.
  • step S17 the controller determines whether or not the desul flag is “1”.
  • the desul flag is a state flag indicating that the sulfur poisoning release processing is being performed when the flag is “1”.
  • the desul flag is initially set to zero when the engine is started.
  • This filter regeneration processing time T1 is set to a time during which PM deposited on the DPF 13 is almost lost.
  • desul flag 0, and the process proceeds to step S18.
  • step S18 the controller determines whether or not the first timer value tm1 is longer than the filter regeneration processing time T1. If the determination result is negative, the filter regeneration process has not ended, and the controller moves the process to step S19.
  • step S19 the controller determines whether or not the compression end temperature Ttdc is lower than the reference temperature LMT2 in the misfire region during the sulfur poisoning release process.
  • the reference temperature LMT2 is a value for determining whether the outside air temperature is a low outside air temperature or an assumed outside air temperature. Based on the target excess air ratio (1.1) in the combustion chamber during the sulfur poisoning release processing, Set by conformance.
  • the method for determining whether the ambient temperature is low or the expected ambient temperature is not limited to step S19.
  • the collector internal temperature may be compared with the reference temperature LMT1 in the misfire region during the sulfur poisoning release process. For example, if the collector internal temperature is lower than the reference temperature LMT1, it is a low outside air temperature, and if the collector internal temperature is higher than the reference temperature LMT1, it is an assumed internal / external air temperature.
  • the temperature in the collector is detected by a temperature sensor.
  • step S18 while the first timer value tm1 is smaller than the filter regeneration processing time T1, the processes in steps S19 to S21 and S14 to S16 are repeated. If the first timer value tm1 exceeds the filter regeneration processing time T1 in step S18, the process proceeds to step S22.
  • the second timer measures an elapsed time after starting the sulfur poisoning release process.
  • step S24 the controller determines whether or not the low outside air temperature flag is “1”. If the determination result is affirmative, misfire may occur immediately after switching to the sulfur poisoning process due to the time lag of the EGR gas. At this time, the controller shifts the process to step S25. If the determination result is negative, there is no risk of misfire immediately after switching. At this time, the controller shifts the process to step S30.
  • step S26 the controller sets the target EGR rate tRegr to a predetermined rate d2.
  • step S27 the controller energizes the flow path switching valve 33 to flow EGR gas through the bypass passage 32. In this way, since the EGR gas is not cooled, the collector internal temperature and the compression end temperature rise.
  • step S28 the controller sets the target intake throttle opening tTVO to a predetermined opening b1 larger than the predetermined opening b2.
  • the intake air amount changes from the predetermined value c1 to a predetermined value c3 larger than the predetermined value c2, and the reduction of the intake air amount is suppressed.
  • the EGR gas is not cooled, so that the temperature inside the collecte and the compression end temperature are higher than those in the comparative example. Further, the amount of oxygen increases as the amount of intake air increases compared to the comparative embodiment. As a result, misfire is suppressed.
  • step S29 the controller corrects the target post injection amount tQpost to be increased to a predetermined amount e3. As a result, the excess air ratio of the exhaust gas is maintained at the target value.
  • step S30 the controller sets the target EGR rate tRegr to a predetermined rate d2 in the same manner as in the comparative form.
  • step S31 the controller flows the EGR gas through the EGR cooler 31 without energizing the flow path switching valve 33, and cools the EGR gas.
  • step S32 the controller does not need to suppress a decrease in the intake air amount, so the target intake throttle opening tTVO is set to the predetermined opening b2 as in the comparative embodiment.
  • step S33 the controller sets the target post injection amount tQpost to a predetermined amount e2 as in the comparative embodiment.
  • step S22 Since desul flag is set to 1 in step S22, the processing shifts from step S17 to step S34 in FIG. 6B after the next cycle.
  • step S34 the controller determines whether or not the second timer value tm2 is longer than the sulfur poisoning release processing time T2. If the determination result is negative, the controller moves the process to step S35.
  • the sulfur poisoning release processing time T2 is set to a range in which the PM poisoning release processing and PM deposited on the DPF 13 do not exceed a predetermined amount. If the determination result is positive, the controller moves the process to step S36. If the determination result is negative, the controller moves the process to step S48.
  • step S36 the controller determines whether or not the third timer value tm3 is larger than the predetermined time T3.
  • the predetermined time t3 is determined in advance by the time for executing the process for increasing the compression end temperature and the process for suppressing the reduction of the intake air amount. If the determination result is negative, the controller moves the process to step S37.
  • step S37 the controller sets the target EGR rate tRegr to the predetermined rate d2.
  • step S38 the controller energizes the flow path switching valve 33 to flow the EGR gas through the bypass passage 32 so that the EGR gas is not cooled.
  • step S39 the controller sets the target intake throttle opening tTVO to a predetermined opening b1 that is larger than the predetermined opening b2, and suppresses a decrease in the intake air amount.
  • step S40 the controller gradually decreases the target post injection amount tQpost by subtracting a constant value ⁇ Q (positive value) from the previous target post injection amount tQpost as the current target post injection amount tQpost.
  • ⁇ Q positive value
  • tQpost decreases linearly from e3.
  • the decrease from e3 shown in FIG. 3 (I) may be regarded as a first-order lag response, and the first-order lag response may be calculated as a weighted average value.
  • step S41 the controller determines whether or not the target post injection amount tQpost is smaller than the predetermined amount e2. If the determination result is affirmative, the controller ends the current process. If the determination result is negative, the controller moves the process to step S42.
  • step S42 the controller sets the target post injection amount tQpost to a predetermined amount e2.
  • the controller repeats the processes in steps S37 to S42 until the third timer value tm3 becomes larger than the predetermined time T3 in step S36.
  • step S43 the process proceeds to step S43 in order to end the process of increasing the compression end temperature and the process of suppressing the reduction of the intake air amount.
  • Steps S44 to S46 are post-processing to return to the comparison form.
  • the controller sets the target EGR rate tRegr to a predetermined rate d2.
  • the controller deenergizes the flow path switching valve 33 to flow EGR gas through the EGR cooler 31, and cools the EGR gas.
  • the controller returns the target slot valve opening to the predetermined opening b2.
  • steps S48 to 51 is the same as steps S30 to 33 of FIG. 6A. Steps S48-51 are repeated until the second timer value tm2 becomes larger than the sulfur poisoning release processing time T2 in step S34.
  • the continuous regeneration process is performed for a predetermined time, it is assumed that SOx accumulated in the LNT 15 has disappeared, the continuous regeneration flag is switched to 0, and the continuous regeneration process ends.
  • filter (DPF) reprocessing first operation in which EGR gas is not introduced into the intake passage
  • sulfur poisoning release processing in which EGR gas is introduced into the intake passage and intake air is more than in the first operation
  • 2 is an exhaust gas aftertreatment system for a diesel engine 1 that executes a second operation for reducing the amount. Then, when the collector internal temperature or the compression end temperature is lower than the boundary temperature of the misfire region determined in advance during the second operation, the sulfur poisoning release process (second operation) is performed from the filter regeneration process (first operation).
  • a switching timing determination unit (S18, S24) that determines whether it is a timing to switch to), a temperature raising unit (S26, S27) that increases the collector internal temperature or the compression end temperature when the switching timing is reached, Similarly, an intake air amount reduction suppression unit (S28) that suppresses the reduction of the intake air amount when it is the switching timing.
  • the compression end temperature is increased by the temperature raising unit and the intake air amount is increased by the amount suppressed by the intake air amount reduction suppressing unit, and the oxygen amount is increased. Therefore, even if the outside air temperature is lower than the outside air temperature assumed in advance, it is possible to suppress misfire immediately after switching from the filter regeneration process to the sulfur poisoning release process.
  • DPF 13 that collects PM of exhaust gas
  • NOx in the exhaust gas is trapped in an oxygen atmosphere
  • NOx trapped in the reducing atmosphere is desorbed
  • HC in the exhaust gas is reduced as a reducing agent.
  • NOx wrap catalyst 15 to be purified.
  • the first operation is a regeneration process for the DPF 13
  • the second operation is a sulfur poisoning release process for removing SOx (sulfur oxide) deposited on the NOx trap catalyst (LNT) 15.
  • SOx sulfur oxide
  • LNT NOx trap catalyst
  • the misfire region during the sulfur poisoning release process is removed. It is not necessary to suppress the reduction of the intake air amount until after the misfire region.
  • the suppression of the reduction of the intake air amount is stopped and the intake air amount is reduced (step S46 in FIG. 6B).
  • the LNT temperature can be raised to a target temperature (750 ° C.) that is optimal for releasing sulfur poisoning.
  • an EGR passage 11 that recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage 2 as EGR gas
  • an EGR valve 12 that adjusts the flow area of the EGR passage 11, and an EGR gas provided in the EGR passage 11
  • An EGR cooler 31 that cools the EGR passage 11, a bypass passage 32 that branches from the EGR passage 11, bypasses the EGR cooler 31, and joins the EGR passage 11 again, and allows EGR gas to bypass the EGR cooler 31,
  • a flow path switching valve 33 that can switch whether the EGR gas flows to the bypass passage 32 or the EGR cooler 31, and the temperature raising unit opens the EGR valve 12 and uses the flow path switching valve 33.
  • the collector internal temperature or the compression end temperature is raised, so the EGR passage 11, If the engine 1 includes the GR valve 12 and the EGR cooler 31, only the addition of the bypass passage 32 and the flow path switching valve 33 is sufficient, so that the temperature in the collector or the compression end temperature can be increased without significantly increasing the cost. Can be made.
  • a temperature raising unit that raises the collector internal temperature or the compression end temperature when switching from the normal operation to the sulfur poisoning release process, and also reducing the intake air amount at the time of switching. It is conceivable to include an intake air amount reduction suppressing unit that suppresses the intake air amount.
  • DPF 13 that collects PM of exhaust gas
  • NOx in the exhaust gas is trapped in an oxygen atmosphere
  • NOx trapped in the reducing atmosphere is desorbed
  • HC in the exhaust gas is used as a reducing agent.
  • a NOx wrap catalyst 15 for reduction and purification the first operation is a normal operation that operates at a lean air-fuel ratio
  • the second operation is a sulfur poisoning that removes sulfur oxides deposited on the NOx trap catalyst. Since the release process is in progress, when switching from normal operation to sulfur poisoning release process, the temperature at the compression end increases the compression end temperature, and the intake air amount increases by the amount suppressed by the intake air amount reduction suppression unit. Since the amount increases, it is possible to suppress the occurrence of misfire immediately after switching from the normal operation to the sulfur poisoning release process even in the case of a low outside air temperature.
  • the temperature raising unit that increases the collector internal temperature or the compression end temperature when switching from normal operation to rich spike processing, and the intake that similarly suppresses the reduction of the intake air amount during switching It is conceivable to include an air amount reduction suppressing unit.
  • the NOx wrap catalyst 15 traps NOx in the exhaust gas in an oxygen atmosphere, desorbs the trapped NOx in the reducing atmosphere, and reduces and purifies using HC in the exhaust gas as a reducing agent.
  • the first operation is a normal operation that operates at a lean air-fuel ratio
  • the second operation is a rich spike process that removes NOx accumulated on the NOx trap catalyst.
  • the compression end temperature is raised by the temperature raising part and the amount of oxygen is increased by the amount suppressed by the intake air amount reduction restraining part, so even in the case of low outside air temperature, The occurrence of misfire immediately after switching from driving to rich spike processing can be suppressed.

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Abstract

　ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部と、を含む。

Description

ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法
　この発明は、ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法に関する。
　ディーゼルエンジンから排出されたＮＯｘ及びパティキュレートマター(Ｐarticulate Matter；以下適宜「ＰＭ」と称す)を処理すべく、排ガス通路に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒(Lean NOx Trap catalyst；以下適宜「ＬＮＴ」と称す)及びディーゼルパティキュレートフィルター(Ｄiesel Ｐarticulate Ｆilter；以下適宜「ＤＰＦ」と称す)を設けるシステムが知られている。ＪＰ２０１０－１２７１７９Ａでは、ＬＮＴの下流にＤＰＦが配置される。ＬＮＴの硫黄被毒解除処理を行うとＰＭが発生する。このＰＭが、ＤＰＦに堆積する。そこで、ＪＰ２０１０－１２７１７９Ａでは、ＥＧＲガスを吸気通路に導入しないＤＰＦの再生処理と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入しつつ、吸入空気量をＤＰＦの再生処理時よりも低減させる硫黄被毒解除処理とを、交互にかつ連続的に行う。
　ところで、ＪＰ２０１０－１２７１７９Ａでは、ＤＰＦの再生処理時にＥＧＲガスを吸気通路に導入することなく、外気のみを導入する。このため、外気温が予め想定されている温度よりも低ければ、特に、ＤＰＦの再生処理からＬＮＴの硫黄被毒解除処理への切替直後に、圧縮端温度が低いことと、不燃ガス(ＥＧＲガス)が多いことに起因して、失火に至るおそれがあるということが、本発明者らによって見い出された。なお圧縮端温度とは、ピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室内のガスの温度である。
　本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、外気温が予め想定していた外気温よりも低い場合であっても、フィルター（ＤＰＦ）の再生処理からＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）の硫黄被毒解除処理への切替直後の失火を抑制できるディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法を提供することである。
　本発明によるディーゼルエンジンの排ガス後処理システムのひとつの態様は、ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行する。そして、コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部と、を含むことを特徴とする。
　本発明の実施形態、本発明の利点は、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１は、本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムの概略構成図である。 図２は、比較形態のタイミングチャートである。 図３は、第１実施形態のタイミングチャートである。 図４Ａは、比較形態の着火領域と燃焼室内空気過剰率及び圧縮端温度の関係を示す特性図である。 図４Ｂは、実施形態の着火領域と燃焼室内空気過剰率及び圧縮端温度の関係を示す特性図である。 図５は、連続再生フラグを設定するフローチャートである。 図６Ａは、連続再生処理のフローチャートである。 図６Ｂは、連続再生処理のフローチャートである。
（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムを示す概略構成図である。図１において、ディーゼルエンジン１の吸気通路２に、可変ノズル型のターボチャージャー３の吸気コンプレッサーが備えられる。吸入空気は吸気コンプレッサーによって過給され、インタークーラー４で冷却され、常開の吸気スロットル５を通過した後、コレクター６を経て、各気筒のシリンダー内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ７によって高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９からシリンダー内へ直接噴射され、圧縮着火される。そして燃焼ガス(排ガス)が排ガス通路１０へ流出する。
　排ガス通路１０に流出した排ガスの一部は、ＥＧＲ通路１１を通ってコレクター６に流れる。このようなガスがＥＧＲガスと呼ばれる。残りの排ガスは、可変ノズル型のターボチャージャー３の排ガスタービンを駆動する。
　ＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラー３１が設けられる。ＥＧＲクーラー３１は、冷却水や冷却風を用いて、ＥＧＲガスを冷却する。またＥＧＲクーラー３１をバイパスするバイパス通路３２が設けられる。ＥＧＲガスのバイパス量は、流路切替弁３３によって調整される。
　流路切替弁３３は、たとえば非通電時にバイパス通路３２を遮断して、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流す。通電時にはＥＧＲクーラー３１側の通路を遮断して、ＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。
　燃焼温度が低いと、燃え残るＨＣの発生量が多くなる。ディーゼルエンジン１は、特に低負荷運転で燃焼温度が低くなるので、燃え残るＨＣの発生量が多くなる。そこで、低負荷運転時にＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すことで、シリンダー内の温度低下を防止して、ＨＣの発生量を抑えることができる。
　コントローラー２１には、アクセルセンサー２２からのアクセルペダル操作量(Accelerator Pedal Operation amount)ＡＰＯの信号、クランク角センサー２３からのエンジン回転速度Ｎｅの信号が入力される。そしてコントローラー２１は、エンジン負荷（ＡＰＯなど）及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出する。そしてコントローラー２１は、燃料噴射弁９を制御する。また、コントローラー２１では、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。コントローラー２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
　排ガス通路１０の排ガスタービン下流には、排ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ１３が配置される。ＤＰＦ１３に堆積するＰＭ量(ＰＭ堆積量)がクライテリア（所定値）に達すると、コントローラー２１はＤＰＦ１３の再生処理を実行する。例えばメイン噴射直後の膨張行程又は排気行程で、燃料をポスト噴射して排ガス温度を上昇させることでＰＭを燃焼する。このように、ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭを燃焼除去する処理が、ＤＰＦ１３の再生処理と呼ばれる。排ガス温度が十分高くなるように、エンジンの負荷及び回転速度（運転条件）に応じてポスト噴射量及びポスト噴射時期が予め設定されており、そのときのエンジンの負荷及び回転速度に応じたポスト噴射量及びポスト噴射時期でポスト噴射が実行される。
　ＤＰＦ１３に堆積したＰＭの全てを燃焼除去する完全再生を実行するには、ＤＰＦ１３の許容温度を超えない範囲で少しでも排ガス温度を高めることが必要である。このため本実施形態では、ＤＰＦ１３の上流に、貴金属による酸化触媒１４が配置される。ポスト噴射時の排ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）は、この酸化触媒１４で燃焼して排ガス温度が高められる。この結果、ＤＰＦ１３内のＰＭ燃焼が促進される。なお、ＤＰＦ１３を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、ＰＭが燃焼するときの酸化反応が促進され、その分ＤＰＦ１３のベッド温度が実質的に上昇するので、ＤＰＦ１３内のＰＭ燃焼が促進される。
　ＤＰＦ１３の上流に配置される触媒は、酸化触媒１４に限られない。酸化機能を備える触媒であれば、酸化触媒に代えることが可能である。図１では酸化触媒１４として三元触媒(Three-Way Catalyst；以下適宜「ＴＷＣ」と称す)が例示される。
　酸化触媒１４とＤＰＦ１３との間には、ＬＮＴ１５が配置される。ＬＮＴ１５は、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではＮＯｘを脱離して排ガス中のＨＣで還元することで、ＮＯｘを浄化するＮＯｘトラップ触媒である。酸素雰囲気とは、排ガスの空気過剰率が１．０（理論空燃比相当の値）よりも大きい状態である。還元雰囲気とは、排ガスの空気過剰率が１．０以下の状態である。
　ＬＮＴ１５のＮＯｘ堆積量がクライテリア（所定値）に達すると、コントローラー２１は、ＬＮＴ１５を流れる排ガスが、酸素雰囲気から還元雰囲気へ切り替わるように、リッチスパイク処理を実行する。このリッチスパイク処理は、メイン噴射直後の膨張行程又は排気行程で燃料をポスト噴射して、排ガス通路１０に排出される未燃のＨＣ量を増やしてＬＮＴ１５に供給する処理である。
　ディーゼルエンジン１は、通常は、空気過剰率が１．０よりも大きな状態で運転される。すなわち、理論空燃比よりもリーンな空燃比で運転される。そのため、ポスト噴射を追加するだけでは排ガスの空気過剰率を１．０にすることができない。そこで、通常運転時に全開の吸気スロットル５をリッチスパイク処理時に閉じることでシリンダーに流入する吸入空気量（シリンダー吸入空気量）Ｑａｃを減らし、排ガスの空気過剰率を１．０にする。つまり、メイン噴射量及びポスト噴射量の合計の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌと、シリンダー吸入空気量Ｑａｃとで定まる空気過剰率が１．０となるように、ポスト噴射量と吸気スロットル開度（吸入空気量）とを定めるのである。ここで、リッチスパイク処理時の吸気スロットル開度を定めれば、ポスト噴射量が一義的に定まる。
　また、所定の時間毎（一定の周期毎）にＬＮＴ１５にトラップされる所定時間当たりのＮＯｘ量を算出して、順次積算することで、ＮＯｘ堆積量を算出する。このＮＯｘ堆積量と、予め定めてあるクライテリアとを比較し、ＮＯｘ堆積量がクライテリアよりも大きくなったときに、ＬＮＴ１５の再生時期であると判定し、ポスト噴射処理（リッチスパイク処理）を実行する。還元浄化すべきＮＯｘ堆積量は基本的にはクライテリア値と同じである。従って、クライテリア値に等しいＮＯｘ堆積量を、目標空気過剰率が１．０のもとで全て還元浄化するのに適したポスト噴射量も予め定まる。
　このようにして、通常運転時にＮＯｘ堆積量がクライテリアよりも大きくなったら、吸気スロットルを全開から所定開度へと切り替えるとともに、ポスト噴射を開始する。そして、ポスト噴射期間を経過したらポスト噴射を終了し吸気スロットル５を再び全開する。
　通常運転では、１．０を超える空気過剰率（つまりリーン空燃比）であり、このとき、ＬＮＴ１５は、排ガス中のＮＯｘをトラップするとともに、排ガス中のＳＯｘ（硫黄酸化物）をもトラップする。ＳＯｘ堆積量が増加すると、ＬＮＴ１５のＮＯｘトラップ効率が低下する。このような現象が、硫黄被毒現象と称される。このため、ＳＯｘ堆積量が所定量を超えるときには、堆積したＳＯｘを浄化する必要がある。ＳＯｘを浄化する処理が、硫黄被毒解除処理と称される。
　硫黄被毒解除処理では、排ガスを還元雰囲気にしてＬＮＴ１５の温度が６００℃を超えるような高温に晒す必要がある。そのため、排ガス中のＰＭが増加してＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が増加する。
　そこで、ＬＮＴ１５の硫黄被毒解除処理とＤＰＦ１３の再生処理とを交互にかつ連続的に行わせる従来装置がある。ここで、ＬＮＴ１５の硫黄被毒解除処理とＤＰＦ１３の再生処理とを交互にかつ連続的に行わせる処理を「連続再生処理」と定義する。
　従来装置の連続再生処理のうち硫黄被毒解除処理では、ＥＧＲガスを燃焼室に導入するとともに吸入空気量をＤＰＦ１３の再生処理時より低減させる。これによって、外気温度が、予め想定される温度の範囲内であれば、硫黄被毒解除処理への切替直後であっても、圧縮端温度が十分に高く、失火に至らない。しかしながら、外気温度が、低ければ、圧縮端温度が低下し、失火に至るおそれがある。
　これについて、図２を参照して説明する。図２は、比較形態のタイミングチャートである。図２(Ａ)は運転モードを示す。図２(Ｂ)はＥＧＲ弁開度を示す。図２(Ｃ)は吸気スロットル開度を示す。図２(Ｄ)は吸入空気量を示す。図２(Ｅ)はＥＧＲ率を示す。図２(Ｆ)は燃焼室内ガスの空気過剰率λ１を示す。図２(Ｇ)はコレクター内温度を示す。図２(Ｈ)は圧縮端温度を示す。図２(Ｉ)はポスト噴射量を示す。図２(Ｊ)は排ガスの空気過剰率λ２を示す。図２(Ｋ)はＬＮＴ温度を示す。なお、吸気スロットル開度、ＥＧＲ率、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１、排ガスの空気過剰率λ２には、目標値と実際値の両方がある。目標値が一点鎖線で示され、実際値が実線で示される。
　本実施形態では、外気温が予め想定される温度よりも低い場合（以下、単に「低外気温の場合」という）に着目する。コレクター内温度と圧縮端温度の実線は、低外気温の場合を示す。太破線は、外気温が予め想定される温度内にある場合を示す。なお以下では、外気温が予め想定される温度内にある場合を、単に「想定内外気温の場合」という。
　比較形態は、従来装置と同じように連続再生処理を行うものである。連続再生処理が実行可能な運転域になると、リーン空燃比での通常運転（以下、単に「通常運転」ともいう）から初回の硫黄被毒解除処理に切り替える。ＤＰＦ１３に所定量のＰＭが堆積したら、初回のフィルター再生処理に切り替わる。時刻ｔ１で初回のフィルター再生処理に切り替える。時刻ｔ３で、２回目の硫黄被毒解除処理に切り替える。時刻ｔ７で２回目の硫黄被毒解除処理を終了する。この後には２回目のフィルター再生処理、３回目の硫黄被毒解除処理・・・と続く。
　初回のフィルター再生処理時の目標ＬＮＴ温度は、ほぼ６００℃である(図２(Ｋ))。このため、燃焼室内ガスの目標空気過剰率λ１が１．５となるように吸気スロットル開度を全開から所定開度ｂ１へと小さくすることで吸入空気量を所定量ｃ１にする。さらに、所定量ｅ１でポスト噴射することで排ガスの目標空気過剰率λ２を１．２にして、ＬＮＴ温度を６００℃まで上昇させる。
　初回のＤＰＦ１３の再生処理においてはＤＰＦ１３に堆積しているＰＭを燃焼させる酸素を確保する必要がある。そこで、初回のＤＰＦ１３の再生処理を開始する前の初回の硫黄被毒解除処理時には燃焼室にＥＧＲガスを導入していても、目標ＥＧＲ率を所定率ｄ１（＝０）として、目標ＥＧＲ弁開度を所定開度ａ１（＝０）、すなわち全閉して、ＥＧＲガスの導入を停止させる。このとき、想定内外気温時にはコレクター内温度及び圧縮端温度がいずれも低下する(図２(Ｇ)(Ｈ)の太破線)。
　コレクター内温度及び圧縮端温度が低下するのは、コレクター６へのＥＧＲガスの導入が停止し、冷たい外気のみがコレクター６内に導入されるためである。コレクター６から燃焼室に導入された吸入空気は、ピストンの上昇につれて温度が上昇する。「圧縮端温度」は、ピストンが圧縮上死点にきたときの燃焼室内ガスの温度であって、コレクター内温度にも依存する。すなわち、コレクター内温度が低下すれば圧縮端温度も低下する。
　想定内外気温であれば、コレクター内温度及び圧縮端温度が、硫黄被毒解除処理時の失火領域の境界を定める基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回らない。なお、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２は、燃焼室内の空気過剰率（酸素量）によって変化するので、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２は、硫黄被毒解除処理時における燃焼室内の目標空気過剰率（１．１）に基づいて設定されている。一方、低外気温の場合には、想定内外気温の場合よりも、温度低下代が大きく、時刻ｔ２で基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回る(図２(Ｇ)(Ｈ)の実線)。このようにコレクター内温度、圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１、ＬＭＴ２を超えて低下していても、ＤＰＦ１３の再生処理時であれば、燃焼室内の空気過剰率が大きいので、失火しない。
　一方、２回目の硫黄被毒解除処理時には燃焼室内の目標空気過剰率を小さくするために吸入空気量を低減するとともに、燃焼室内の温度低下を防止するためにＥＧＲガスを燃焼室に導入する。ＥＧＲガスが燃焼室に導入されていれば、失火が生じることはない。しかしながら、後述するようにＥＧＲ弁１２を開いてからＥＧＲガスが燃焼室に到達して目標ＥＧＲ率になるまでには、導入遅れ（タイムラグ）がある。このＥＧＲガスの過渡的な導入遅れに起因して、硫黄被毒解除処理へ切り替えた直後に、コレクター内温度、圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２よりも低くなることがある。これによって失火が生じる。
　なお、初回のフィルター再生処理の開始時に目標ＥＧＲ率をゼロとしてＥＧＲ弁１２を全閉しても、ＥＧＲ弁１２から燃焼室までの流路に残存するＥＧＲガスが遅れてコレクター６に流入するので、この遅れ時間経過後にコクレタ温度が低下し始める。従って、時刻ｔ１は、この遅れ時間経過後のタイミングである。
　次に、２回目の硫黄被毒解除処理時の目標ＬＮＴ温度は、初回のフィルター再生処理時の目標ＬＮＴ温度(６００℃)よりも高く、ほぼ７５０℃である(図２(Ｋ))。時刻ｔ３で２回目の硫黄被毒解除処理に切り替わると、この目標ＬＮＴ温度を得るため燃焼室内ガスの目標空過剰率λ１を１．５から１．１へと小さくする。このため、目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へと小さくして吸入空気量を所定量ｃ１から所定量ｃ２へと低減する。エンジンの運転条件が定まればメイン噴射量は変わらない。そこで、吸入空気量を低減させることで、空気過剰率λ１を小さくするのである。さらに、排ガスの目標空気過剰率が１．２から０．９５へと小さくなるようにポスト噴射量を所定量ｅ１から所定量ｅ２へと増量する。この結果、排ガス通路１０に出てから燃焼する燃料の量が増えて、排ガス温度が上昇する。このようにして、ＬＮＴ温度を６００℃から７５０℃へ上昇させる。
　その一方で、２回目の硫黄被毒解除処理時に吸入空気量が減少するので、燃焼室内の酸素量が少なくなって失火に至るおそれがある。これを防止するため、目標ＥＧＲ率がｄ１（＝０）から所定率ｄ２へと大きくなるように、目標ＥＧＲ弁開度を所定開度ａ１（＝０）から所定開度ａ２へと大きくする。２回目の硫黄被毒解除処理時にはＥＧＲ弁１２を開いてＥＧＲガスを燃焼室に導入することで圧縮端温度が低下しないようにし、失火を防止するのである。
　しかしながら、ｔ３でＥＧＲ弁１２を開いてからＥＧＲガスが燃焼室に到達して目標ＥＧＲ率となるまでには導入遅れがあるので、コレクター内温度及び圧縮端温度の上昇が遅れる。コレクター内温度、圧縮端温度の上昇遅れがあっても、想定内外気温時には、コレクター内温度及び圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回らないので失火が生じない。一方、低外気温の場合には、時刻ｔ３でコレクター内温度及び圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回って、図２(Ｇ)(Ｈ)の「失火領域」になる。さらに、ＥＧＲガスの導入遅れがあるので、コレクター内温度及び圧縮端温度は遅れて上昇し、時刻ｔ４で失火領域を脱する。すなわち、時刻ｔ３から時刻ｔ４までに失火が生じるおそれがある。
　図４Ａは、燃焼室内ガスの着火領域と燃焼室内ガスの空気過剰率及び圧縮端温度との関係を示した特性図である。ハッチングで記した領域が、燃焼室内ガスが着火し得る領域(着火領域)、それ以外の領域が、燃焼室内ガスに失火が生じ得る領域(失火領域)である。
　フィルター再生処理から硫黄被毒解除処理へ切り替えるときは、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１が１．５から１．１へと小さくなる。空気過剰率λ１が小さくなっても燃焼室内ガスが着火するには、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１が小さくなるほど圧縮端温度を高くしなければならない。比較形態(低外気温)の場合を図４Ａに表すと、運転点がＡからＢへ、ＢからＣへと移動する。これは、図２で前述したように、比較形態では初回のフィルター再生処理から２回目の硫黄被毒解除処理へ切り替えるときに、空気過剰率を１．５から１．１へと小さくするが、圧縮端温度は遅れて上昇するので、運転点は、まず圧縮端温度が変わらずにＡからＢへ移った後に、圧縮端温度の上昇に合わせてＢからＣへと移るのである。このように比較形態によれば運転点がＡ→Ｂ→Ｃと推移するため、着火領域から外れて、失火が生じ得るのである。
　一方、図４Ｂは本実施形態のアイデアを示すものである。すなわち、初回のフィルター再生処理から２回目の硫黄被毒解除処理へ切り替える場合であって、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１を１．５から１．１へと小さくするときに、失火領域に突入しないようにするには、運転点をＡからＤを経由してＣに至らせればよい。これならば、着火領域の境界を運転点が辿るので、失火を抑制できる。
　そこで第１実施形態では、ＥＧＲガスをコレクター６に導入しないＤＰＦ１３の再生処理(第１の運転)と、ＤＰＦ１３の再生処理時よりも吸入空気量を低減しつつＥＧＲガスをコレクター６に導入する硫黄被毒解除処理(第２の運転)とを実行するディーゼルエンジン１の排ガス後処理システムを前提として、低外気温の場合には、ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理へ切り替えるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温手段と、ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理へ切り替えるときに、吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制手段とを備える。
　これについて図３を参照して説明する。図３は、図２の比較形態と同じ条件でエンジン１を運転したときの第１実施形態のタイミングチャートである。なお、比較のため比較形態が、適宜破線で示される。
　本実施形態では、コレクター内温度及び圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回るとき失火が生じるとする。基準温度ＬＭＴ１、ＬＭＴ２は、硫黄被毒解除処理時における燃焼室内の目標空気過剰率（１．１）に基づいて設定されている。硫黄被毒解除処理時に実際のコレクター内温度、圧縮端温度とこの基準温度ＬＭＴ１、ＬＭＴ２を比較して、失火領域にあるか否かを判定する。
　図３の時刻ｔ２は、フィルター再生処理時に、実際のコレクター内温度が低下して基準温度ＬＭＴ１に到達したタイミング、あるいは実際の圧縮端温度が低下して基準温度ＬＭＴ２に到達したタイミングである。時刻ｔ２で低外気温であると判定される。低外気温が判定されたときには、硫黄被毒解除処理に切り替わった直後の失火が予測される。そこで、何らかの手立てによって、コレクター内温度、圧縮端温度を上昇させる必要がある。
　そこで、本実施形態では、時刻ｔ３でＥＧＲ弁１２を開くときに流路切替弁３３に通電してＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。これによって、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１によって冷却することなくコレクター６に導入する。このようにすれば、ＥＧＲ弁１２を開いた直後のＥＧＲガスの導入が少ないときもＥＧＲガス温度が高くなる。この結果、ＥＧＲクーラー３１によって冷却されたＥＧＲガスをコレクター６に導入する場合よりも、コレクター内温度や圧縮端温度が上昇する。
　この場合、ｔ３でＥＧＲ弁１２を開いてから、ＥＧＲガスが燃焼室に流入して目標ＥＧＲ率となるまでに生じる導入遅れを考慮し、ｔ３よりも少し前のタイミングでＥＧＲ弁１２を開くとともに流路切替弁３３に通電してＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すようにするとよい。このｔ３よりも少し前のタイミングは、適合によって定めればよい。
　このように、時刻ｔ３でＥＧＲクーラー３１をバイパスしたＥＧＲガスを燃焼室に導入することで、ｔ３からのコレクター内温度及び圧縮端温度が、比較形態の場合よりも早く上昇する(図３(Ｇ)(Ｈ)の実線)。これによって、時刻ｔ３の直後の時刻ｔ５で、コレクター内温度及び圧縮端温度が基準温度ＬＭＴ１´，ＬＭＴ２´に到達する(図３(Ｇ)(Ｈ)の実線、図４Ｂ)。
　また時刻ｔ３から、吸入空気量の低減を抑制する。すなわち、比較形態では時刻ｔ３で吸入空気量が所定量ｃ１から所定量ｃ２へと低減するように目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へとステップ的に小さくした(図２(Ｃ)(Ｄ))。本実施形態では、吸入空気量が所定量ｃ１から、所定量ｃ２よりも大きな所定量ｃ３になるように、目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１に維持しておく(図３(Ｃ)(Ｄ))。すなわち、時刻ｔ３でＥＧＲ弁１２を開いてＥＧＲガスを導入した分だけ相対的に吸入空気量を減少させる。このようにすることで、吸入空気量の低減を抑制しない場合よりも、燃焼室に流入する吸入空気量を増加させる。吸入空気量が増えれば酸素量が増える。つまり、圧縮端温度が上昇し、かつ酸素量が増えるので、失火が生じにくくなる。
　比較形態(図２)では、時刻ｔ３からｔ４まで失火領域にあったが、本実施形態(図３)では、時刻ｔ３からｔ５まで失火領域にある。すなわち失火領域にある時間が大幅に短縮される。これによって本実施形態によれば、低外気温の場合においても、初回のフィルター再生処理から２回目の硫黄被毒解除処理へ切り替えた直後の失火を抑制できるのである。このことは、図４Ｂに示したように、運転点をＡ→Ｄ→Ｃと辿らせることを意味している。
　さらに、本実施形態ではポスト噴射量を比較形態よりも増量補正する。すなわち、時刻ｔ３でポスト噴射量を所定量ｅ１から、所定量ｅ２よりも大きい所定量ｅ３へとステップ的に増量補正した後、漸減して所定量ｅ２に戻す。これは、吸入空気量の低減を抑制したことに伴い、排ガスの空気過剰率を目標通りにするためである。一方で、ポスト噴射量を所定量ｅ３へと増量補正すると、その分、排ガスポートから排ガス通路１０へと排出されて燃焼する燃料が増加して、排ガス温度が上昇する。排ガス温度が上昇すると、ＥＧＲガスの温度が上昇するので、コレクター内温度及び圧縮端温度が比較形態よりも上昇する。つまり、ポスト噴射量を増やすことでコレクター内温度及び圧縮端温度の上昇を促進できるのである。
　時刻ｔ５以降も高温のＥＧＲガスが導入されて、コレクター内温度及び圧縮端温度が上昇する。時刻ｔ３から所定時間Ｔ３が経過すると、コレクター内温度及び圧縮端温度が基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２に到達しているので、時刻ｔ６で流路切替弁３３を非通電としてＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流す。また、時刻ｔ６で吸入空気量が所定量ｃ３から所定量ｃ２へと減少するように目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へと小さくする。ここでは、時刻ｔ６は、コレクター内温度、圧縮端温度が想定内外気温の場合のコレクター内温度、圧縮端温度と一致するタイミングであるが、これには限られない。
　図５、図６Ａ、図６Ｂのフローチャートを参照して、コントローラー２１が実行する本実施形態の連続再生処理を詳述する。
　図５は、連続再生フラグを設定するフローチャートであり、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。
　ステップＳ１において、コントローラーは、エンジンの負荷及び回転速度（エンジンの運転条件）が連続再生処理を行う運転域にあるか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、今回の処理を終了する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ２に処理を移行する。
　ステップＳ２において、コントローラーは、ＳＯｘ堆積量が所定値（閾値）ＳＯｘ１よりも大きいか否かを判定する。ＳＯｘ堆積量は次のように算出される。例えばエンジン回転速度と燃料噴射量とから所定のマップを検索して単位時間当たりにエンジンから排出されるＳＯｘ量を求める。そして、そのＳＯｘ量にトラップ率を乗算して、単位時間当たりにＬＮＴ１５に堆積する量を求める。そして、単位時間当たり堆積量を積算することで、ＳＯｘ堆積量を求める。判定結果が肯であれば、連続再生処理を行うタイミングであり、コントローラーは、ステップＳ３に処理を移行する。
　ステップＳ３において、コントローラーは、連続再生フラグ（エンジンの始動時にゼロに初期設定されている）が１であるか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ４に処理を移行する。
　ステップＳ４において、コントローラーは、連続再生フラグ＝１とする。連続再生フラグ＝１であれば、図６Ａ、図６Ｂで後述するように、連続再生処理が行われる。
　次に、図６Ａ、図６Ｂは、連続再生処理を実行するフローチャートであり、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。ここでは簡単のため、図３に示した運転条件と同じ運転条件の場合で説明する。
　図３の運転条件と同じであるので、連続再生処理時の目標吸気スロットル開度は所定開度ｂ１、目標ＥＧＲ率は所定率ｄ１（＝０）、目標ＥＧＲ弁開度は所定開度ａ１（＝０）、目標ポスト噴射量は所定量ｅ１である。また、硫黄被毒解除処理時の目標吸気スロットル開度は所定開度ｂ１及びｂ２、目標ＥＧＲ率は所定率ｄ２、目標ＥＧＲ弁開度は所定開度ａ２、目標ポスト噴射量は所定量ｅ３から漸減してｅ２となる値である。
　ステップＳ１１において、コントローラーは、今回、連続再生フラグ（図５で設定済み）＝１であるか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、今回の処理を終了する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ１２に処理を移行する。ステップＳ１２において、コントローラーは、前回、連続再生フラグ＝１であったか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ１３に処理を移行する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ１７に処理を移行する。つまり今回、連続再生フラグがゼロからイチに切り替わったときにステップＳ１３に処理が移行される。連続再生フラグ＝１が継続されているときにはステップＳ１７に処理が移行される。
　ステップＳ１３において、コントローラーは、第１タイマを起動する（ｔｍ１＝０）。第１タイマは連続再生処理を開始してからの経過時間を計測する。
　ステップＳ１４において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ１（＝０）とする。図示しないＥＧＲ制御フローでは、ｔＲｅｇｒ＝ｄ１を受けてＥＧＲ弁開度が所定開度ａ１（＝０）、つまりＥＧＲ弁１２を全閉する。
　ステップＳ１５において、コントローラーは、目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを所定開度ｂ１とする。
　ステップＳ１６において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを所定量ｅ１とする。図示しない燃料噴射制御フローでは、ｔＱｐｏｓｔ＝ｅ１を受けて、メイン噴射直後の膨張行程又は排気行程で所定量ｅ１のポスト噴射を実行する。
　ステップＳ１７において、コントローラーは、ｄｅｓｕｌフラグがイチであるか否かを判定する。ｄｅｓｕｌフラグは、イチのとき硫黄被毒解除処理時にあることを示す状態フラグである。ｄｅｓｕｌフラグは、エンジンの始動時にゼロに初期設定されており、フィルター再生処理を開始してから時間Ｔ１が経過したら、イチとなる。このフィルター再生処理時間Ｔ１は、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭがほとんど消失する時間に設定されている。ここではｄｅｓｕｌフラグ＝０であるとしてステップＳ１８に処理を移行する。
　ステップＳ１８において、コントローラーは、第１タイマ値ｔｍ１がフィルター再生処理時間Ｔ１よりも大であるか否かを判定する。判定結果が否であれば、フィルター再生処理を終了していないので、コントローラーは、ステップＳ１９に処理を移行する。
　ステップＳ１９において、コントローラーは、圧縮端温度Ｔｔｄｃが、硫黄被毒解除処理時の失火領域の基準温度ＬＭＴ２よりも小さいか否かを判定する。基準温度ＬＭＴ２は、低外気温であるか想定内外気温であるかを判定するための値であり、硫黄被毒解除処理時における燃焼室内の目標空気過剰率（１．１）に基づいて、予め適合によって設定されている。圧縮端温度Ｔｔｄｃは、たとえば特開２００１－９８９９３号公報に記載された方法で算出すればよい。判定結果が肯であれば、低外気温であり、コントローラーは、ステップＳ２０で低外気温フラグ＝１とした後、ステップＳ１４に処理を移行する。判定結果が否であれば、想定内外気温であり、コントローラーは、ステップＳ２１で低外気温フラグ＝０とした後、ステップＳ１４に処理を移行する。
　なお低外気温であるか想定内外気温であるかを判定する方法は、ステップＳ１９に限られない。コレクター内温度と硫黄被毒解除処理時の失火領域の基準温度ＬＭＴ１とを比較してもよい。例えば、コレクター内温度が基準温度ＬＭＴ１よりも小さければ低外気温であると、またコレクター内温度が基準温度ＬＭＴ１よりも大きければ想定内外気温である。ここで、コレクター内温度は温度センサーによって検出される。
　ステップＳ１８で第１タイマ値ｔｍ１がフィルター再生処理時間Ｔ１よりも小さい間、ステップＳ１９～２１、１４～１６の処理が繰り返される。ステップＳ１８で第１タイマ値ｔｍ１がフィルター再生処理時間Ｔ１を超えたら、ステップＳ２２に処理を移行する。
　ステップＳ２２において、コントローラーは、硫黄被毒解除処理に移行させるため、ｄｅｓｕｌフラグ＝１とする。
　ステップＳ２３において、コントローラーは、第２タイマを起動する（ｔｍ２＝０）。第２タイマは硫黄被毒解除処理を開始してからの経過時間を計測する。
　ステップＳ２４において、コントローラーは、低外気温フラグがイチであるか否かを判定する。判定結果が肯であれば、ＥＧＲガスのタイムラグに起因して、硫黄被毒処理への切替直後に失火が生じるおそれがある。このときは、コントローラーは、ステップＳ２５に処理を移行する。判定結果が否であれば、切替直後に失火が生じるおそれがない。このときは、コントローラーは、ステップＳ３０に処理を移行する。
　ステップＳ２５において、コントローラーは、第３タイマを起動する（ｔｍ３＝０）。第３タイマは、低外気温フラグ＝１であるときに、硫黄被毒解除処理を開始してからの経過時間を計測する。
　ステップＳ２６において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ２とする。図示しないＥＧＲ制御フローではｔＲｅｇｒ＝ｄ２を受けてＥＧＲ弁開度を所定開度ａ２にする。すなわち、ＥＧＲ弁１２を開く。この結果、ＥＧＲガスがコレクター６に導入される。
　ステップＳ２７において、コントローラーは、流路切替弁３３に通電しＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。このようにすれば、ＥＧＲガスが冷やされないので、コレクター内温度、圧縮端温度が上昇する。
　ステップＳ２８において、コントローラーは、目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを、所定開度ｂ２よりも大きな所定開度ｂ１にする。吸入空気量が所定値ｃ１から、所定値ｃ２よりも大きな所定値ｃ３になり、吸入空気量の減少が抑制される。
　これらの処理によって、ＥＧＲガスが冷やされない分、コクレタ内温度、圧縮端温度が比較形態よりも上昇する。また吸入空気量が比較形態よりも増える分、酸素量が増える。この結果、失火が抑制される。
　ステップＳ２９において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを所定量ｅ３へと増量補正する。これによって排ガスの空気過剰率が目標値に維持される。
　ステップＳ３０において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを、比較形態と同じように所定率ｄ２とする。
　ステップＳ３１において、コントローラーは、流路切替弁３３に通電せずＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流し、ＥＧＲガスを冷却する。
　ステップＳ３２において、コントローラーは、吸入空気量の減少を抑制する必要がないため目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを、比較形態と同じように所定開度ｂ２とする。
　ステップＳ３３において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを、比較形態と同じように所定量ｅ２とする。
　ステップＳ２２でｄｅｓｕｌフラグ＝１とされているので、次サイクル以降は、ステップＳ１７から図６ＢのステップＳ３４へ処理を移行する。
　ステップＳ３４において、コントローラーは、第２タイマ値ｔｍ２が硫黄被毒解除処理時間Ｔ２よりも大きいか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ３５に処理を移行する。
　ステップＳ３５において、コントローラーは、低外気温フラグ＝１であるか否かを判定する。硫黄被毒解除処理時間Ｔ２は、硫黄被毒解除処理を実施してＤＰＦ１３に堆積するＰＭが所定量を超えない範囲に設定される。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ３６に処理を移行する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ４８に処理を移行する。
　ステップＳ３６において、コントローラーは、第３タイマ値ｔｍ３が一定時間Ｔ３よりも大きいか否かを判定する。一定時間ｔ３は圧縮端温度を上昇させる処理及び吸入空気量の低減を抑制する処理を実行する時間で予め定められる。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ３７に処理を移行する。
　ステップＳ３７～３９の処理は、図６ＡのステップＳ２６～２８の処理と同じである。すなわち、ステップＳ３７において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ２とする。ステップＳ３８において、コントローラーは、流路切替弁３３に通電しＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すことで、ＥＧＲガスが冷やされないようにする。ステップＳ３９において、コントローラーは、目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを、所定開度ｂ２よりも大きな所定開度ｂ１にして、吸入空気量の減少を抑制する。これらの処理によって、ＥＧＲガスが冷やされない分、コクレタ内温度、圧縮端温度が比較形態よりも上昇する。また吸入空気量が比較形態よりも増える分、酸素量が増える。この結果、低外気温であっても、硫黄被毒解除処理に移行した直後の失火が抑制される。
　ステップＳ４０において、コントローラーは、前回の目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔから一定値ΔＱ（正の値）を引いた値を、今回の目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔとすることで、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを漸減する。このようにするので、図３(Ｉ)において、ｔＱｐｏｓｔが、ｅ３から直線的に減少する。図３(Ｉ)に示されるｅ３からの減少を、一次遅れの応答とみなし、この一次遅れの応答を加重平均値で算出してもよい。
　ステップＳ４１において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔが所定量ｅ２よりも小さいか否かを判定する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、今回の処理を終了する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ４２に処理を移行する。
　ステップＳ４２において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを所定量ｅ２とする。
　コントローラーは、ステップＳ３６で第３タイマ値ｔｍ３が一定時間Ｔ３よりも大きくなるまでステップＳ３７～４２の処理を繰り返す。
　第３タイマ値ｔｍ３が一定時間Ｔ３よりも大きくなれば圧縮端温度を上昇させる処理及び吸入空気量の低減を抑制する処理を終了するためステップＳ４３に処理を移行する。
　ステップＳ４３において、コントローラーは、低外気温フラグ＝０とする。
　ステップＳ４４～４６は比較形態に戻す後処理である。ステップＳ４４において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ２とする。ステップＳ４５において、コントローラーは、流路切替弁３３を非通電としてＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流し、ＥＧＲガスを冷却する。ステップＳ４６において、コントローラーは、目標スロット弁開度を所定開度ｂ２に戻す。
　ステップＳ４８～５１の処理は、図６ＡのステップＳ３０～３３と同じである。ステップＳ３４で第２タイマ値ｔｍ２が硫黄被毒解除処理時間Ｔ２よりも大きくなるまでステップＳ４８～５１の処理が繰り返される。
　そして、ステップＳ３４で第２タイマ値ｔｍ２が硫黄被毒解除処理時間Ｔ２よりも大きくなれば、次の硫黄被毒解除処理に備えるため、コントローラーは、ステップＳ５２に処理を移行し、ｄｅｓｕｌフラグ＝０とする。これで硫黄被毒解除処理を終了し、再びフィルター再生処理が行われる。連続再生処理が所定時間実施されたら、ＬＮＴ１５に堆積するＳＯｘが消失したとして、連続再生フラグが０に切り替わって、連続再生処理が終了する。
　本実施形態の作用効果を説明する。
　本実施形態は、フィルター（ＤＰＦ）再処理（ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転）と、硫黄被毒解除処理（ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転）とを実行するディーゼルエンジン１の排ガス後処理システムである。そして、コレクター内温度または圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であってフィルター再生処理（第１の運転）から硫黄被毒解除処理（第２の運転）へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部（Ｓ１８，Ｓ２４）と、切替タイミングであるときに、コレクター内温度または圧縮端温度を上昇させる昇温部（Ｓ２６，Ｓ２７）と、同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部（Ｓ２８）と、を含む。本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、外気温が予め想定していた外気温よりも低い場合であっても、フィルター再生処理から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
　本実施形態は、排ガスのＰＭを捕集するＤＰＦ１３と、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘラップ触媒１５とを備える。そして、第１の運転はＤＰＦ１３の再生処理であり、第２の運転はＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）１５に堆積したＳＯｘ（硫黄酸化物）を除去する硫黄被毒解除処理である。ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、低外気温の場合（外気温が予め想定していた外気温よりも低い場合）であっても、ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
　一定時間Ｔ３（所定時間）が経過すれば硫黄被毒解除処理時における失火領域を脱する。失火領域でなくなった後まで吸入空気量の低減を抑制する必要はない。本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理に切り替えてから一定時間Ｔ３（所定時間）が経過したら吸入空気量の低減の抑制を止め、吸入空気量を低減するので（図６ＢのステップＳ４６）、ＬＮＴ温度を硫黄被毒解除に最適な目標温度（７５０℃）へと上昇させることができる。
　本実施形態によれば、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２に還流させるＥＧＲ通路１１と、このＥＧＲ通路１１の流路面積を調整するＥＧＲ弁１２と、ＥＧＲ通路１１に設けられＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー３１と、ＥＧＲ通路１１から分岐してＥＧＲクーラー３１をバイパスして再びＥＧＲ通路１１に合流するように設けられ、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラー３１をバイパスするようにするバイパス通路３２と、ＥＧＲガスをこのバイパス通路３２に流すかＥＧＲクーラー３１に流すかを切り替え得る流路切替弁３３とを含み、前記昇温部は、ＥＧＲ弁１２を開くとともに、流路切替弁３３を用いてＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すことで、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させるので、既にＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ弁１２、ＥＧＲクーラー３１を備えるエンジン１であれば、バイパス通路３２と流路切替弁３３の追加だけで足りることから、大幅なコストアップを伴うことなく、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させることができる。
　（第２実施形態）
　第１実施形態では、フィルター（ＤＰＦ）再処理から硫黄被毒解除処理への切替時で説明したがこれに限られない。例えば、リーン空燃比で運転する通常運転時にＥＧＲガスを吸気通路に導入しておらず、ＳＯｘ堆積量が所定値に到達したことより硫黄被毒解除タイミングになったと判断し、通常運転から硫黄被毒解除処理へと切り替えるようにした排ガス後処理システムを考える。この排ガス後処理システムでも、硫黄被毒解除処理時には吸入空気量が通常運転時よりも低減される。
　このような排ガス後処理システムを前提としたときにおいても、低外気温の場合に、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じるおそれがある。そこで第２実施形態では、低外気温の場合に、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替時にコレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替時に吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部とを備えることが考えられる。
　第２実施形態によれば、排ガスのＰＭを捕集するＤＰＦ１３と、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘラップ触媒１５とを備え、第１の運転はリーン空燃比で運転する通常運転であり、第２の運転は前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理時であるので、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、低外気温の場合であっても、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
　（第３実施形態）
　次に、リーン空燃比で運転する通常運転時にＥＧＲガスを吸気通路に導入しておらず、ＮＯｘ堆積量が所定値に到達したことよりＮＯｘトラップ触媒１５の再生タイミングになったと判断し、通常運転からＮＯｘトラップ触媒１５に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理時へと切り替えるようにした排ガス後処理システムを考える。この排ガス後処理システムでも、リッチスパイク処理時には吸入空気量が通常運転時よりも低減される。
　このような排ガス後処理システムを前提としたときにおいても、低外気温の場合に、通常運転からリッチスパイク処理への切替直後に失火が生じる恐れがある。そこで第３実施形態では、低外気温の場合に、通常運転からリッチスパイク処理への切替時にコレクター内温度または圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替時に吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部とを備えることが考えられる。
　第３実施形態によれば、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘラップ触媒１５とを備え、第１の運転はリーン空燃比で運転する通常運転であり、第２の運転は前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理であるので、通常運転からリッチスパイク処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、低外気温の場合であっても、通常運転からリッチスパイク処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　たとえば、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
　本願は、２０１２年２月２４日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－３８９８７に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

Claims (8)

  1. 　ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、
    　切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、
    　同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部と、
    を含むディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  2. 　請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
    　酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と
    を含み、
    　前記第１の運転は、前記フィルターの再生処理する運転であり、
    　前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理する運転である、
    ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  3. 　請求項２に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　前記硫黄被毒解除処理に切り替えてから所定時間が経過したとき、吸入空気量を低減するように、吸入空気量の低減の抑制を中止する低減抑制中止部をさらに含む、
    ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  4. 　請求項２又は請求項３に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　前記硫黄被毒解除処理時にメイン噴射直後の膨張行程又は排気行程でポスト噴射量を増量補正する増量補正部をさらに含む、
    請求項２に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  5. 　請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
    　前記ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路の流路面積を調整するＥＧＲ弁と、
    　前記ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーと、
    　前記ＥＧＲ通路から分岐して前記ＥＧＲクーラーをバイパスして再び前記ＥＧＲ通路に合流するように設けられ、前記ＥＧＲガスが前記ＥＧＲクーラーをバイパスするようにするバイパス通路と、
    　前記ＥＧＲガスを前記バイパス通路に流すか前記ＥＧＲクーラーに流すかを切り替える流路切替弁と、
    を含み、
    　前記昇温部は、ＥＧＲ弁を開くとともに、前記流路切替弁を用いて前記ＥＧＲガスを前記バイパス通路に流すことで、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる、
    ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  6. 　請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
    　酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
    を含み、
    　前記第１の運転は、リーン空燃比で運転する通常運転であり、
    　前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理である、
    ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  7. 　請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
    　排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
    　酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と
    を含み、
    　前記第１の運転は、リーン空燃比で運転する通常運転であり、
    　前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理運転である、
    ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
  8. 　ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理方法において、
    　コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定工程と、
    　切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温工程と、
    　同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制工程と、
    を含むディーゼルエンジンの排ガス後処理方法。
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