JP3607980B2

JP3607980B2 - 内燃機関

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Publication number: JP3607980B2
Application number: JP35771899A
Authority: JP
Inventors: 丈和伊藤; 静夫佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-12-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関排気通路内に配置された排気ガス後処理装置として、排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯ_x を吸収しかつ排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯ_x を放出し還元するＮＯ_x 吸収剤が公知である。この排気ガス後処理装置では、ＮＯ_x 吸収剤のＮＯ_x 吸収能力が飽和する前に排気ガスの空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_x 吸収剤に吸収されている全ＮＯ_x をＮＯ_x 吸収剤から放出させかつ還元させるようにしている。
【０００３】
ところで燃料中にはイオウが含まれている。従って排気ガス中にはＳＯ_ｘが含まれており、このＳＯ_ｘもＮＯ_ｘ吸収剤に吸収される。このＳＯ_ｘは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではＮＯ_ｘ吸収剤から放出されず、このＳＯ_ｘをＮＯ_ｘ吸収剤から放出させるにはＮＯ_ｘ吸収剤の温度を上昇させる必要がある。そこでＮＯ_ｘ吸収剤の温度を上昇すべきときには吸気行程中に噴射される主燃料に加え、膨張行程中又は排気行程中に追加の燃料を噴射し、この追加燃料をＮＯ_ｘ吸収剤において燃焼させることによりＮＯ_ｘ吸収剤の温度を上昇させるようにした内燃機関が公知である（特開平９−３２６１９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように内燃機関においては排気ガス後処理装置の温度を上昇させなければならない場合がある。この場合、内燃機関では排気ガス後処理装置の温度を急速に上昇せしめなければならない場合もあり、又これとは逆に排気ガス後処理装置の温度をゆっくりと上昇させなければならない場合もある。即ち、排気ガス後処理装置の温度上昇率を要求に応じて変化させうることが必要となる。しかしながら上述の公知の内燃機関では排気ガス後処理装置の温度を上昇させるときには機関の運転状態により定まる一定の噴射パターンを用いており、その結果排気ガス後処理装置の温度上昇率を要求に応じて任意に変化させることができないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ピストン頂面上にキャビティを形成し、燃料噴射弁からキャビティ内に主燃料を噴射すると共にこの主燃料に加えて補助燃料を燃焼室内に噴射し、排気ガス温が上昇すると温度上昇しかつ未燃ＨＣが供給されると温度上昇する排気ガス後処理装置を機関排気通路内に配置した内燃機関において、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには第１の補助燃料が吸気上死点付近であってキャビティ内に供給される時期に噴射され、主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角され、第２の補助燃料が膨張行程中又は排気行程中に噴射される。
【０００６】
また、別の発明では、ピストン頂面上にキャビティを形成し、燃料噴射弁からキャビティ内に主燃料を噴射すると共にこの主燃料に加えて補助燃料を燃焼室内に噴射し、排気ガス温が上昇すると温度上昇しかつ未燃ＨＣが供給されると温度上昇する排気ガス後処理装置を機関排気通路内に配置した内燃機関において、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角される第１の運転領域と、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには補助燃料が吸気上死点付近であってキャビティ内に供給される時期に噴射されかつ主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角される第２の運転領域と、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには第１の補助燃料が吸気上死点付近であってキャビティ内に供給される時期に噴射されかつ主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角されかつ第２の補助燃料が膨張行程中又は排気行程中に噴射される第３の運転領域が予め定められており、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには上述の各運転領域に応じた燃料噴射が行われる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。
【００２５】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１８および排気管１９を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２０に連結され、排気タービン２０の出口は排気ガス後処理装置２１に連結される。図１に示す実施例ではこの排気ガス後処理装置２１はＮＯ_ｘ吸収剤２２と、ＮＯ_ｘ吸収剤２２を収容しているケーシング２３からなる。
【００２６】
排気マニホルド１８とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。各燃料噴射弁６は燃料供給管２６を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管２６を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００２７】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。ＮＯ_ｘ吸収剤２２の下流にはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を検出するための温度センサ３９が配置され、この温度センサ３９および燃料圧センサ２９の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５および燃料ポンプ２８に接続される。
【００２８】
図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセルペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明による実施例では図２（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射量等が算出される。
【００２９】
図３は通常の運転時における噴射量Ｑ、噴射開始時期θＳ、スロットル弁１７の開度ＳＴ、ＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥ、燃焼室５内における混合気の平均空燃比Ａ／ＦおよびＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））を示している。なお、図３において横軸は要求トルクＴＱを表している。
図３に示されるように、通常の運転時には噴射開始時期θＳは圧縮上死点前とされる。一方、ＥＧＲ率は要求トルクＴＱが高くなるほど低下し、要求トルクＴＱが高い領域ではＥＧＲ率が零となる。スロットル弁１７の開度ＳＴおよびＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥはＥＧＲ率が上述の如く変化するように変化せしめられる。即ち、スロットル弁１７の開度ＳＴは要求トルクＴＱが低い領域では要求トルクＴＱが高くなるにつれて増大せしめられ、要求トルクＴＱが更に高くなるとスロットル弁１７は全開せしめられる。また、ＥＧＲ制御弁２５は要求トルクＴＱが低い領域では全開せしめられ、要求トルクＴＱが高い領域では全閉せしめられ、要求トルクＴＱが低い領域と要求トルクＴＱが高い領域の間では要求トルクＴＱが高くなるにつれてＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥは徐々に減少せしめられる。また、燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆはリーンであって要求トルクＴＱが高くなるにつれて小さくなる。
【００３０】
噴射量Ｑ、噴射開始時期θＳ、スロットル弁１７の開度ＳＴおよびＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥは実際には要求トルクＴＱのみの関数ではなく、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数である。本発明による実施例では、図４（Ａ）に示されるように噴射量Ｑは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、図４（Ｂ）に示されるように噴射開始時期θＳも要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。また、スロットル弁１７の開度ＳＴも図５（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、ＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥも図５（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３１】
さて、図１においてケーシング２３内に収容されているＮＯ_ｘ吸収剤２２は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。機関吸気通路、燃焼室５およびＮＯ_ｘ吸収剤２２上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯ_ｘ吸収剤２２への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯ_ｘ吸収剤２２は流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ_ｘを吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯ_ｘを放出するＮＯ_ｘの吸放出作用を行う。
【００３２】
このＮＯ_ｘ吸収剤２２を機関排気通路内に配置すればＮＯ_ｘ吸収剤２２は実際にＮＯ_ｘの吸放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作用は図６に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００３３】
図１に示される内燃機関では通常燃焼室５における平均空燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように平均空燃比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このときには図６（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。次いで生成されたＮＯ_２の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら図６（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_ｘがＮＯ_ｘ吸収剤２２内に吸収される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ_２が生成され、吸収剤のＮＯ_ｘ吸収能力が飽和しない限りＮＯ_２が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ_３ ⁻が生成される。
【００３４】
一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにされると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白金Ｐｔの表面でのＮＯ_２の生成量が低下する。ＮＯ_２の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形で吸収剤から放出される。このときＮＯ_ｘ吸収剤２２から放出されたＮＯ_ｘは図６（Ｂ）に示されるように流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ_２が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ_２が放出される。従って流入排気ガスの空燃比がリッチにされると短時間のうちにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘが放出され、しかもこの放出されたＮＯ_ｘが還元されるために大気中にＮＯ_ｘが排出されることはない。
【００３５】
なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にしてもＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘが放出される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘが徐々にしか放出されないためにＮＯ_ｘ吸収剤２２に吸収されている全ＮＯ_ｘを放出させるには若干長い時間を要する。
【００３６】
ところでＮＯ_ｘ吸収剤２２のＮＯ_ｘ吸収能力には限度があり、ＮＯ_ｘ吸収剤２２のＮＯ_ｘ吸収能力が飽和する前にＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出させる必要がある。そのためにはＮＯ_ｘ吸収剤２２に吸収されているＮＯ_ｘ量を推定する必要がある。そこで本発明による実施例では単位時間当りのＮＯ_ｘ吸収量ＡＸを要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図７に示すようなマップの形で予め求めておき、このＮＯ_ｘ吸収量ＡＸを積算することによってＮＯ_ｘ吸収剤２２に吸収されているＮＯ_ｘ量ΣＮＯＸを推定するようにしている。本発明による実施例ではこのＮＯ_ｘ吸収量ΣＮＯＸが予め定められた許容最大値を越えたときに流入排気ガスの空燃比を一時にリッチにし、それによってＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出させるようにしている。
【００３７】
ところで冒頭で述べたように排気ガス中にはＳＯ_ｘが含まれており、ＮＯ_ｘ吸収剤２２にはＮＯ_ｘばかりでなくＳＯ_ｘも吸収される。このＮＯ_ｘ吸収剤２２へのＳＯ_ｘの吸収メカニズムはＮＯ_ｘの吸収メカニズムと同じであると考えられる。
即ち、ＮＯ_ｘの吸収メカニズムを説明したときと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明すると、前述したように流入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入排気ガス中のＳＯ_２は白金Ｐｔの表面でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応してＳＯ_３となる。次いで生成されたＳＯ_３の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ_４ ^２−の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ_４を生成する。
【００３８】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ_４は安定していて分解しづらく、前述したようにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出すべく流入排気ガスの空燃比をリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯ_ｘ吸収剤２２内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ_４が増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてＮＯ_ｘ吸収剤２２が吸収しうるＮＯ_ｘ量が低下することになる。
【００３９】
ところがこの硫酸塩ＢａＳＯ_４はＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度がＮＯ_ｘ吸収剤２２により定まる一定温度、例えばほぼ６００℃を越えると分解し、このときＮＯ_ｘ吸収剤２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにするとＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘが放出される。ただし、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出させるにはＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出させる場合に比べてかなり長い時間を要する。一例を挙げると排気ガスの空燃比を一秒以下の短時間だけリッチにすればＮＯ_ｘ吸収剤２２から全ＮＯ_ｘを放出しうるのに対して、ＮＯ_ｘ吸収剤２２から全ＳＯ_ｘを放出するためには１０分間程度、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度をほぼ６００℃以上に維持しかつ排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチに維持する必要がある。即ち、ＮＯ_ｘ吸収剤２２から全ＳＯ_ｘを放出させるためにはまず初めにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を６００℃以上まで上昇させ、次いで排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにしつつ長時間に亘ってＮＯ_ｘ吸収剤２２を高温に維持する必要がある。
【００４０】
このようにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときにはまず初めにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させる必要があるがこのときＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度をできるだけ早く上昇させることが好ましい。しかしながらＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を急激に上昇させ過ぎるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度が極度に上昇してＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化する危険性がある等の問題を生ずる。即ち、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率については最適な要求値が存在し、この要求値に従ってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させる必要がある。この要求値については後に詳細に説明することとし、その前にＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇方法について先に説明する。
【００４１】
本発明においてはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させるために排気ガス温を上昇させる方法と排気ガス中の未燃ＨＣの量を増大させる方法との二つの方法の種々の組合せを用いている。この場合、本発明では主燃料の噴射時期を遅角させることにより排気ガス温を上昇させ、主燃料に加え補助燃料を噴射することにより排気ガス中の未燃ＨＣの量を増大させるようにしており、主燃料の噴射時期の遅角量と補助燃料の噴射時期との少くともいずれか一方が異なる種々の噴射パターンが用いられている。
【００４２】
即ち、本発明による実施例では大別すると補助燃料を噴射することなく主燃料の噴射時期を遅らせる第１の噴射パターンと、主燃料の噴射前に補助燃料を噴射しかつ主燃料の噴射時期を遅らせる第２の噴射パターンと、主燃料の噴射前および主燃料の噴射後に夫々補助燃料を噴射しかつ主燃料の噴射時期を遅らせる第３の噴射パターンと、主燃料の噴射後に補助燃料を噴射しかつ主燃料の噴射時期を遅らせる第４の噴射パターンからなる４つの噴射パターンが用いられている。
【００４３】
次に図８から図１１を参照しつつこれら４つの噴射パターンについて説明する。図８から図１０は主燃料の噴射時期および補助燃料の噴射時期を示しており、横軸はクランク角を表している。また、図８から図１０には吸気弁７の開弁期間、排気弁９の開弁期間、および燃料噴射弁６から噴射された燃料をピストン４の頂面上に形成されたキャビティ５ａ（図１）内に供給しうる噴射時期Ｘが示されている。一方、図１１は主燃料の噴射開始時期θＳを示しており、図１１の横軸は要求トルクＴＱを表している。
【００４４】
図８から図１０において（Ｉ）は通常運転時の噴射時期を示している。図８、図９、図１０からわかるように通常運転時には補助燃料が噴射されることなく主燃料Ｑのみが噴射される。このときの主燃料Ｑの噴射開始時期θＳが図１１においてＩで示されており、図１１からわかるようにこのときの主燃料の噴射開始時期θＳは圧縮上死点前に定められている。
【００４５】
一方、（ＩＩ）は第１の噴射パターンを示している。前述したように第１の噴射パターンでは補助燃料を噴射することなく主燃料Ｑ_Ｒのみが噴射され、更にこのとき主燃料Ｑ_Ｒの噴射時期は通常運転時に比べて遅角される。図１１のＩＩはこのときの主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを示しており、図１１に示されるようにこのときの主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳは圧縮上死点後まで遅角されかつ要求トルクＴＱが高くなるほど遅角される。
【００４６】
圧縮上死点を過ぎると燃焼室５内の圧力は次第に低下し、燃焼室５内の温度も次第に低下する。このように圧縮上死点を過ぎると燃焼室５内の圧力が次第に低下するので圧縮上死点後まで主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳが遅角されると噴射された燃料は燃焼室５内に広く分散せしめられ、広く分散せしめられた後に着火せしめられる。即ち、燃料はその周囲に十分な空気が存在する状態で燃焼せしめられる。その結果、煤があまり発生しない。また、着火時には燃焼室５内の圧力および温度は低くなっており、従って燃焼温はさほど上昇しない。斯くしてＮＯ_ｘもあまり発生しない。
【００４７】
一方、このように主燃料Ｑ_Ｒの噴射時期θＳが遅角せしめられると燃焼期間が長びくために排気ガス温が上昇する。排気ガス温が上昇すると排気ガス後処理装置２１の温度、図１に示される実施例ではＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度が上昇せしめられる。この場合、主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを遅くすればするほど排気ガス温が高くなり、従ってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させるという観点からみると主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳはできるだけ遅角させることが好ましいことになる。しかしながら主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを遅角させ過ぎると失火してしまう。従って第１の噴射パターンにおいては主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳは失火を生じない範囲でできる限り遅角された時期に設定されている。
【００４８】
図８の（ＩＩＩ）は第２の噴射パターンの第１の例を示している。この例では吸気上死点付近において補助燃料Ｑ_ｖが噴射され、図８の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンの場合に比べて主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳが更に遅角される。図１１のＩＩＩはこのときの主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを示している。図１１に示されるようにこのときの主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳは図１１の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンの場合よりも遅角されており、更にこのときにも主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳは要求トルクＴＱが高くなるほど遅くされる。
【００４９】
吸気上死点付近において補助燃料Ｑ_ｖを噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によってこの補助燃料Ｑ_ｖからアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑ_Ｒの反応が加速される。従ってこの場合には主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを大巾に遅らせても失火を生ずることなく良好な燃焼が得られる。一方、このように主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを大巾に遅らせることができるので排気ガス温はかなり高くなり、斯くしてＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を更に高温まで上昇させることができる。
【００５０】
また、図８の（ＩＩＩ）に示す例では排気弁９が開弁しているときに補助燃料Ｑ_ｖが噴射されるので補助燃料Ｑ_ｖの一部が未燃ＨＣの形で排気ポート１０内に排出される。この未燃ＨＣはＮＯ_ｘ吸収剤２２に達すると排気ガス中の過剰酸素により酸化せしめられ、このとき発生する酸化反応熱によってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度は急速に更に高い温度まで上昇せしめられる。即ち、この例では排気ガス温の上昇作用と排気ガス中の未燃ＨＣの増大作用との双方の作用によってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度が上昇せしめられる。
【００５１】
また、図８の（ＩＩＩ）示す例では噴射燃料がピストン４のキャビティ５ａ内に供給される噴射時期Ｘにおいて補助燃料Ｑ_ｖが噴射され、従って補助燃料Ｑ_ｖがシリンダボア内壁面上に付着するのを阻止することができる。その結果、噴射燃料によって潤滑油が希釈されるのを阻止することができる。
図９の（ＩＩＩ）は第２の噴射パターンの第２の例を示している。この第２の例では圧縮行程末期に補助燃料Ｑ_ｅが噴射され、図９の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンの場合に比べて主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳが更に遅角される。このときの主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳは図１１のＩＩＩに示されている。この場合でも補助燃料Ｑ_ｅからアルデヒド、ケトン、パーオキサイド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中間生成物によって主燃料Ｑ_Ｒの反応が加速される。従ってこの場合にも主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを大巾に遅角させても失火を生ずることなく良好な燃焼を確保することができる。
【００５２】
また、この第２の例でも噴射燃料がピストン４のキャビティ５ａ内に供給される噴射時期Ｘにおいて補助燃料Ｑ_ｅが噴射されるので補助燃料Ｑ_ｅがシリンダボア内壁面上に付着するのを阻止することができる。
なお、この第２の例では図８の（ＩＩＩ）で示される第１の例と異なって排気ガス中の未燃ＨＣの量を積極的に増大させるように燃料噴射を行っていない。即ち、第２の例は、主燃料Ｑ_Ｒの噴射開始時期θＳを図９の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンの場合に比べて遅角することにより排気ガス温を上昇させることだけを目的としている。従って図９の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンの場合に比べればこの第２の例の方がＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度の上昇作用は強力となるが、第１の例に比べれば第２の例の方がＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度の上昇作用は弱くなる。
【００５３】
図８の（ＩＶ−１）および（ＩＶ−２）は第３の噴射パターンの第１の例を示している。この第１の例では図８の（ＩＩＩ）に示される第２の噴射パターンと同じ時期に補助燃料Ｑ_ｖおよび主燃料Ｑ_Ｒが噴射され、主燃料Ｑ_Ｒの噴射後の膨張行程中又は排気行程中に更に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。図８に示す例では排気弁９が開弁する直前の膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。
【００５４】
この補助燃料Ｑ_ｐは燃焼室５内において燃焼せしめられず、従って補助燃料Ｑ_ｐが噴射されるとこの補助燃料Ｑ_ｐは未燃ＨＣの形で排気ポート１０内に排出される。従って補助燃料Ｑ_ｐが噴射されると排気ガス中の未燃ＨＣの量が増大せしめられ、斯くして未燃ＨＣの酸化反応熱によってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度は急速に上昇せしめられる。排気ガス温を上昇させることによってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させる場合よりも排気ガス中の未燃ＨＣの量を増大させて酸化反応熱によりＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させる場合の方がＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度をはるかに急速に上昇させることができるので、図８の（ＩＩＩ）に示される第２の噴射パターンを用いた場合よりも図８の（ＩＶ−１）および（ＩＶ−２）に示される第３の噴射パターンを用いた場合の方がＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度をはるかに急速に上昇させることができる。ただし、補助燃料Ｑ_ｐは機関の出力の発生に寄与しないので補助燃料Ｑ_ｐを噴射すると燃料消費量は増大する。
【００５５】
ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を更に急速に上昇せしめる場合には図８の（ＩＶ−２）に示されるように補助燃料Ｑ_ｐの噴射回数が増大せしめられる。即ち、多量の補助燃料Ｑ_ｐを噴射すると噴射燃料の貫徹力が大きくなるために補助燃料Ｑ_ｐの一部がシリンダボア内壁面に付着してしまう。これに対して補助燃料Ｑ_ｐの噴射量を少なくすれば噴射燃料の貫徹力が小さくなるために補助燃料Ｑ_ｐはシリンダボア内壁面に付着しなくなる。従って補助燃料Ｑ_ｐの噴射量を増大すべきときには図８の（ＩＶ−２）に示されるように少量の補助燃料Ｑ_ｐが間隔を隔てて複数回に亘り噴射される。
【００５６】
図９の（ＩＶ−１）および（ＩＶ−２）は第３の噴射パターンの第２の例を示している。この第２の例では図９の（ＩＩＩ）に示される第２の噴射パターンと同じ時期に補助燃料Ｑ_ｅおよび主燃料Ｑ_Ｒが噴射され、主燃料Ｑ_Ｒの噴射後の膨張行程中又は排気行程中に更に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。図９に示す例では排気弁９が開弁する直前の膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。
【００５７】
この第２の例においてもＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を更に急速に上昇せしめる場合には図９の（ＩＶ−２）に示されるように補助燃料Ｑ_ｐの噴射回数が増大せしめられる。
図１０の（ＩＩＩ−１），（ＩＩＩ−２）および（ＩＩＩ−３）は第４の噴射パターンを示している。この第４の噴射パターンでは図１０の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンと同じ時期に主燃料Ｑ_Ｒが噴射され、主燃料Ｑ_Ｒの噴射後の膨張行程中又は排気行程中に更に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。図１０に示す例では排気弁９が開弁する直前の膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。
【００５８】
この第４の噴射パターンにおいてもＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を更に急速に上昇せしめる場合には図１０の（ＩＩＩ−２）および（ＩＩＩ−３）に示されるように補助燃料Ｑ_ｐの噴射回数が増大せしめられる。
このように噴射パターンを変化させると排気ガス温又は排気ガス中の未燃ＨＣの量のいずれか一方又は双方が変化し、斯くしてＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度の上昇速度が変化する。また、同一の噴射パターンであっても圧縮上死点後の補助燃料Ｑ_ｐの噴射回数を変化させると排気ガス中の未燃ＨＣの量が変化し、斯くしてＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度の上昇速度が変化する。従って噴射パターンを変化させるか、又は圧縮上死点後の補助燃料Ｑ_ｐの噴射回数を変化させることによってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇速度を最適な速度に制御することができる。
【００５９】
次に一例として、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を目標温度、例えば６５０℃まで上昇させる際に、図８の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターン、図８の（ＩＩＩ）に示される第２の噴射パターン、および図８の（ＩＶ−１）又は（ＩＶ−２）に示される第３の噴射パターンを用いた場合について説明する。
図１２はＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を上昇させる際に用いられる噴射パターンと、要求トルクＴＱ、機関回転数Ｎとの関係を示している。即ち、図１２においてＱで示す領域は図８の（Ｉ）に示される通常運転時の噴射Ｑが行われる運転領域を示しており、Ｑ_Ｒで示す領域は図８の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射の行われる運転領域を示しており、Ｑ_ｖ＋Ｑ_Ｒで示す領域は図８の（ＩＩＩ）に示される第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射の行われる運転領域を示しており、Ｑ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐで示す領域は図８の（ＩＶ−１）又は（ＩＶ−２）に示される第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射の行われる運転領域を示している。
【００６０】
また、図１２において（１）は排気ガス後処理装置２１の温度ＴＣ、この実施例ではＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが予め定められた第１の温度Ｔ１、例えば３００℃よりも低いときを示しており、図１２において（２）はＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが第１の温度Ｔ１よりも高く、予め定められた第２の温度Ｔ２、例えば５００℃よりも低いときを示しており、図１２において（３）はＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが第２の温度Ｔ２よりも高いときを示している。
【００６１】
ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが第１の温度Ｔ１より低いときには図１２の（１）に示されるように要求トルクＴＱが高くかつ機関回転数Ｎの高い限られた運転領域においてのみ第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射が行われ、その他の大部分の運転領域においては第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。
【００６２】
一方、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣがＴ１≦ＴＣ＜Ｔ２であるときには図１２の（２）に示されるように要求トルクＴＱが高くかつ機関回転数Ｎの高い限られた運転領域では第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射が行われ、この運転領域の低負荷側の運転領域では第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射が行われ、この運転領域よりも更に低負荷側の運転領域では第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。
【００６３】
一方、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣがＴ２≦ＴＣであるときには図１２の（３）に示されるように要求トルクＴＱが高くかつ機関回転数Ｎの高い限られた運転領域では通常運転時の噴射が行われ、この運転領域の低負荷側の運転領域では第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射が行われ、この運転領域よりも低負荷側の運転領域では第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射が行われ、この運転領域よりも更に低負荷側の運転領域では第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。
【００６４】
即ち、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが高くなるにつれて第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射される運転領域および第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射される運転領域は低負荷側に移る。
図１３（Ａ）は、図１２においてＡ点で示される要求トルクＴＱおよび機関回転数ＮであるときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始され、その後も同じ要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに維持されていると仮定した場合のＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣの変化と、噴射パターンの変化を示している。なお、図１３（Ａ）において実線（１）は図１２の（１）に示すようにＴＣ＜Ｔ１のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始された場合を示しており、図１３（Ａ）において実線（２）は図１２の（２）に示すようにＴ１≦ＴＣ＜Ｔ２のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始された場合を示しており、、図１３（Ａ）において実線（３）は図１２の（３）に示すようにＴ２≦ＴＣのときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始された場合を示している。
【００６５】
また、図１３（Ａ）において、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきことを示すＳＯ_ｘ放出フラグがセットされるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始され、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣがＳＯ_ｘの放出を行いうる目標温度Ｔ_ｍａｘを越えるとＮＯ_ｘ吸収剤２２からのＳＯ_ｘ放出作用が開始される。
ＴＣ＜Ｔ１のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始されるとまず初めに第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われ、次いでＴＣ≧Ｔ１になると第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射が行われ、次いでＴＣ≧Ｔ２になると第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射が行われる。この場合、第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐによるＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率は最も高く、次に第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_ＲによるＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率が高く、第１の噴射パターンＱ_ＲによるＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率は最も低くなる。
【００６６】
従ってＴＣ＜Ｔ１のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始されると図１３（Ａ）の実線（１）で示されるように初めはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが急速に上昇し、次いでＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣがＴ１を越えるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率は少し低くなり、ＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣがＴ２を越えるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率は更に低くなる。
【００６７】
一方、Ｔ１≦ＴＣ＜Ｔ２のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始されるとまず初めに第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射が行われ、次いでＴＣ≧Ｔ２になると第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射が行われる。従ってこのときには図１３（Ａ）の実線（２）で示されるように初めはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが比較的ゆっくり上昇し、次いでＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣがＴ２を越えるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率が低くなる。
【００６８】
一方、Ｔ２≦ＴＣのときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始されると第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射が行われ、従ってこのときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣはゆっくりと上昇する。
図１３（Ｂ）は、図１２においてＢ点で示される要求トルクＴＱおよび機関回転数ＮであるときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始され、その後も同じ要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに維持されていると仮定した場合のＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣの変化と、噴射パターンの変化を示している。なお、図１３（Ｂ）において実線（１）は図１２の（１）に示すようにＴＣ＜Ｔ１のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始された場合を示しており、図１３（Ｂ）において実線（２）は図１２の（２）に示すようにＴ１≦ＴＣ＜Ｔ２のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始された場合を示しており、、図１３（Ｂ）において実線（３）は図１２の（３）に示すようにＴ２≦ＴＣのときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始された場合を示している。
【００６９】
図１２において点Ｂで示される要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに維持されているときには図１２からわかるようにＴＣ＜Ｔ１であろうと、Ｔ１≦ＴＣ＜Ｔ２であろうと、Ｔ２≦ＴＣであろうと第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われ、従って図１３（Ｂ）の実線（１），（２），（３）で示されるようにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣにかかわらずにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率はほぼ同じになる。
【００７０】
即ち、図１３の実線（１）に示されるようにＴＣ＜Ｔ１のときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用を開始した場合には、即ちＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣと目標温度Ｔ_ｍａｘとの差が大きいときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用を開始した場合にはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣをできるだけ早く目標温度Ｔ_ｍａｘまで上昇させるために第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。しかしながらこの第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射した場合にはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが急上昇するためにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣを制御するのが難かしく、従ってこの第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐだけを用いるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが目標温度Ｔ_ｍａｘを大巾に越えてしまい、斯くしてＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化してしまう危険性がある。また、この第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐを使用し続けると燃料消費量が増大する。
【００７１】
従ってＴＣ≧Ｔ１となったときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化するのを阻止し、かつ燃料消費量を低減するために第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐから第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒに切換えられ、次いでＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが目標温度Ｔ_ｍａｘに近づいたら、即ちＴＣ≧Ｔ２になったら第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒから第１の噴射パターンＱ_Ｒに切換えられる。第１の噴射パターンＱ_Ｒが用いられるとＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率が小さくなり、従ってＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣの制御が容易となる。従ってＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化するのを阻止することができ、燃料消費量を低減することができる。
【００７２】
また、図１３（Ａ）において実線（２）で示される場合にはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣは初めは比較的早く上昇せしめられ、次いでＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化するのを阻止しかつ燃料消費量を低減するために第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒから第１の噴射パターンＱ_Ｒに切換えられる。また、図１３（Ａ）において実線（３）で示されるようにＴＣ≧Ｔ２であるときにＮＯ_ｘ吸収剤２２の昇温作用が開始されたときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化するのを阻止しかつ燃料消費量を低減するために初めから第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射される。
【００７３】
一方、図１２において点Ｂで示されるように要求トルクＴＱが低いときには燃料噴射量が少なく、従ってこのときたとえ主燃料の噴射時期が遅角されても排気ガス温はさほど高くならない。従ってこのときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度をできるだけ早く上昇させるためにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣにかかわらずに第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。ただし、このように排気ガス温がさほど高くならないときに第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われても図１３（Ｂ）の実線（１），（２），（３）で示されるようにＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度上昇率はさほど高くならない。従ってこのときには第３の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われてもＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣは容易に制御することができ、斯くしてＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが極度に高くなってＮＯ_ｘ吸収剤２２が熱劣化する危険性はない。
【００７４】
このように本発明による実施例ではＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣを上昇すべきときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣ中、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎに応じた最適の噴射パターンが使用される。なお、図１２に示す噴射パターンは一例であって、必要に応じ第４の噴射パターンＱ_Ｒ＋Ｑ_ｐを使用することもできる。
【００７５】
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）においてＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが６００℃から７００℃の目標温度Ｔ_ｍａｘを越えるとＮＯ_ｘ吸収剤２２からのＳＯ_ｘの放出制御が行われる。次にこのＳＯ_ｘの放出制御について図１４を参照しつつ説明する。
図１４はＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出させるときのスロットル弁１７の開度ＳＴと、ＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥと、燃焼室５内での主燃料の燃焼ガスの空燃比と、ＥＧＲ率と、主燃料の噴射開始時期θＳとを示している。なお、図１４のスロットル弁１７の開度ＳＴおよびＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥにおいて鎖線は図３に示される通常運転時における開度を示しており、実線はＳＯ_ｘ放出時における開度を示している。また、燃焼ガスの空燃比において破線はスモークの発生限界を示しており、ハッチングで示す領域ではスモークが発生する。また、主燃料の噴射開始時期θＳにおいて破線は通常運転時における時期を示しており、実線はＳＯ_ｘ放出時の時期を示している。
【００７６】
図１４に示されるようにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときにはＥＧＲ制御弁２５が全閉せしめられ、斯くしてＥＧＲ率は零となる。また、主燃料の噴射開始時期θＳが圧縮上死点後まで遅角され、このとき主燃料の燃焼ガスの空燃比がスモーク限界よりもやや大きい実線で示す目標空燃比となるようにスロットル弁１７の開度ＳＴが減少せしめられる。実線で示される燃焼ガスの目標空燃比は要求トルクＴＱが低くなるほど小さくなり、従ってスロットル弁１７の開度ＳＴは要求トルクＴＱが低くなるほど小さくなる。
【００７７】
また、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２への流入排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになるように膨張行程中又は排気行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。本発明による実施例ではＮＯ_ｘ吸収剤２２への流入排気ガスがわずかばかりリッチとなるように排気弁９が開弁する直前の膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。即ち、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときには図１０の（ＩＩＩ−１）又は（ＩＩＩ−２）又は（ＩＩＩ−３）に示される第４の噴射パターンＱ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。図１５に示されるようにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときの補助燃料Ｑ_ｐの量は要求トルクＴＱが高くなるほど増大する。
【００７８】
ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときのスロットル弁１７の開度ＳＴおよび主燃料の噴射開始時期θＳは実際には要求トルクＴＱのみの関数ではなく、要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数である。本発明による実施例では、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときのスロットル弁１７の開度ＳＴおよび主燃料の噴射開始時期θＳは夫々図１６（Ａ）および（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７９】
図１７はＮＯ_ｘ吸収剤２２からのＳＯ_ｘ放出制御の別の実施例を示している。この実施例では要求トルクＴＱが或る一定トルク以下になるとスロットル弁１７の開度ＳＴが一定開度とされ、要求トルクＴＱが低くなるにつれてＥＧＲ制御弁２３の開度ＳＥが大きくされる。
一方、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出させるときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度を特に上昇させる必要がなく、このときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２への流入排気ガスの空燃比を一時的にリッチにすればよい。
【００８０】
図１８はＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出させるときのスロットル弁１７の開度ＳＴと、ＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥと、燃焼室５内での主燃料の燃焼ガスの空燃比と、ＥＧＲ率と、主燃料の噴射開始時期θＳとを示している。なお、図１８のスロットル弁１７の開度ＳＴおよびＥＧＲ制御弁２５の開度ＳＥにおいて鎖線は図３に示される通常運転時における開度を示しており、実線はＮＯ_ｘ放出時における開度を示している。また、燃焼ガスの空燃比において破線はスモークの発生限界を示しており、ハッチングで示す領域ではスモークが発生する。また、主燃料の噴射開始時期θＳにおいて破線は通常運転時における時期を示しており、実線はＮＯ_ｘ放出時の時期を示している。
【００８１】
図１８に示されるようにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出すべきときにはＥＧＲ制御弁２５が全閉せしめられ、斯くしてＥＧＲ率は零となる。また、主燃料の噴射開始時期θＳが圧縮上死点後まで遅角され、このとき主燃料の燃焼ガスの空燃比がスモーク限界よりもやや大きい実線で示す目標空燃比となるようにスロットル弁１７の開度ＳＴが減少せしめられる。図１８に示されるスロットル弁１７の開度ＳＴおよび主燃料の噴射開始時期θＳは図１４に示されるＳＯ_ｘ放出時のスロットル弁１７の開度ＳＴおよび主燃料の噴射開始時期θＳと同じであり、従ってＮＯ_ｘ放出時におけるスロットル弁１７の開度ＳＴおよび主燃料の噴射開始時期θＳは夫々図１６（Ａ）および（Ｂ）に示すマップから算出される。
【００８２】
また、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出すべきときにはＮＯ_ｘ吸収剤２２への流入排気ガスの空燃比がリッチになるように膨張行程中又は排気行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。本発明による実施例ではＮＯ_ｘ吸収剤２２への流入排気ガスがリッチとなるように排気弁９が開弁する直前の膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。即ち、ＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出すべきときにも図１０の（ＩＩＩ−１）又は（ＩＩＩ−２）又は（ＩＩＩ−３）に示される第４の噴射パターンＱ_Ｒ＋Ｑ_ｐでもって噴射が行われる。図１９に示されるようにＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときの補助燃料Ｑ_ｐの量は要求トルクＴＱが高くなるほど増大する。
【００８３】
次に図２０を参照しつつＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出すべきときにセットされるＮＯ_ｘ放出フラグおよびＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出すべきときにセットされるＳＯ_ｘ放出フラグの処理ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図２０を参照するとまず初めにステップ１００において図７に示すマップから単位時間当りのＮＯ_ｘ吸収量ＡＸが算出される。次いでステップ１０１ではＮＯ_ｘ吸収量ΣＮＯＸにＡＸが加算される。次いでステップ１０２ではＮＯ_ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸ１になるとステップ１０３に進み、ＮＯ_ｘを放出すべきことを示すＮＯ_ｘ放出フラグがセットされる。次いでステップ１０４に進む。
【００８４】
ステップ１０４では噴射量Ｑに定数ｋを乗算した積ｋ・ＱがΣＳＯＸに加算される。燃料中にはほぼ一定量の硫黄Ｓが含まれており、従ってＮＯ_ｘ吸収剤２２に吸収されるＳＯ_ｘ量はｋ・Ｑで表わすことができる。従ってこのｋ・Ｑを順次積算することによって得られるΣＳＯＸはＮＯ_ｘ吸収剤２２に吸収されていると推定されるＳＯ_ｘ量を表わしている。ステップ１０５ではこのＳＯ_ｘ量ΣＳＯ_ｘが許容最大値ＭＡＸ２を越えたか否かが判別され、ΣＳＯ_ｘ＞ＭＡＸ２になるとステップ１０６に進んでＳＯ_ｘ放出フラグがセットされる。
【００８５】
次に図２１を参照しつつ運転制御について説明する。
図２１を参照すると、まず初めにステップ２００においてＳＯ_ｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされていないときにはステップ２０１に進んでＮＯ_ｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_ｘ放出フラグがセットされていないときにはステップ２０２に進んで通常の運転が行われる。
【００８６】
即ち、ステップ２０２では図５（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ２０３では図５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ２０４では図４（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出され、図４（Ｂ）に示すマップから噴射開始時期θＳが算出され、これらの算出値に基づいて燃料噴射が行われる。
【００８７】
一方、ステップ２０１においてＮＯ_ｘ放出フラグがセットされていると判別されたときにはステップ２０５に進んでＮＯ_ｘ吸収剤２２からＮＯ_ｘを放出するＮＯ_ｘ放出処理が行われる。即ち、ステップ２０５では図１６（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされる。このときＥＧＲ制御弁２５は全閉せしめられる。次いでステップ２０６では図１６（Ｂ）に示すマップから主燃料の噴射開始時期θＳが算出される。次いでステップ２０７ではステップ２０６において算出された噴射開始時期θＳにおいて主燃料が噴射され、次いで膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。
【００８８】
即ち、このときにはスロットル弁１７の開度が減少せしめられ、図１０に示される第４の噴射パターンでもって噴射が行われ、それによってＮＯ_ｘ吸収剤２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチとされる。次いでステップ２０８では排気ガスの空燃比がリッチとされてから一定時間が経過したか否かが判別され、一定時間経過したときにはステップ２０９に進んでＮＯ_ｘ放出フラグがリセットされる。このとき同時にΣＮＯＸ（図２０）が零にされる。
【００８９】
一方、ステップ２００においてＳＯ_ｘ放出フラグがセットされていると判断されたときにはステップ２１０に進んでＮＯ_ｘ吸収剤２２がＳＯ_ｘを放出しうる温度まで昇温せしめられたことを示す昇温完了フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされたときには通常、昇温完了フラグはリセットされており、従ってステップ３００へ進んで昇温制御が行われる。この昇温制御が図２２に示されている。
【００９０】
図２２を参照するとまず初めにステップ３０１において図５（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ３０２では図５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ３０３では温度センサ３９により放出されたＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが第１の温度Ｔ１よりも低いか否かが判別される。ＴＣ＜Ｔ１のときにはステップ３０４に進んで図１２の（１）に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。
【００９１】
一方、ステップ３０３においてＴＣ≧Ｔ１であると判別されたときにはステップ３０５に進んで温度センサ３９により放出されたＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが第２の温度Ｔ２よりも低いか否かが判別される。ＴＣ＜Ｔ２のときにはステップ３０６に進んで図１２の（２）に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。
【００９２】
一方、ステップ３０５おいてＴＣ≧Ｔ２であると判別されたときにはステップ３０７に進んで図１２の（３）に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。次いでステップ３０８では温度センサ３９により検出されたＮＯ_ｘ吸収剤２２の温度ＴＣが目標温度Ｔ_ｍａｘよりも高くなったか否かが判別される。ＴＣ≧Ｔ_ｍａｘになるとステップ３０９に進んで昇温完了フラグがセットされる。
【００９３】
再び図２１に戻り、昇温完了フラグがセットされるとステップ２１１に進んでＮＯ_ｘ吸収剤２２からＳＯ_ｘを放出するＳＯ_ｘ放出処理が行われる。即ち、ステップ２１１では図１６（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされる。このときＥＧＲ制御弁２５は全閉せしめられる。次いでステップ２１２では図１６（Ｂ）に示すマップから主燃料の噴射開始時期θＳが算出される。次いでステップ２１３ではステップ２１２において算出された噴射開始時期θＳにおいて主燃料が噴射され、次いで膨張行程中に補助燃料Ｑ_ｐが噴射される。
【００９４】
即ち、このときにはスロットル弁１７の開度が減少せしめられ、図１０に示される第４の噴射パターンでもって噴射が行われ、それによってＮＯ_ｘ吸収剤２２に流入する排気ガスの空燃比がわずかばかりリッチとされる。次いでステップ２１４では排気ガスの空燃比がわずかばかりリッチとされてから一定時間が経過したか否かが判別され、一定時間経過したときにはステップ２１７に進んでＮＯ_ｘ放出フラグ、ＳＯ_ｘ放出フラグおよび昇温完了フラグがリセットされる。このとき同時にΣＮＯＸおよびΣＳＯＸ（図２０）が零にされる。
【００９５】
図２３に別の実施例を示す。この実施例では排気ガス後処理装置２１が排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ５０と、パティキュレートフィルタ５０を収容しているケーシング５１からなり、更にこの実施例ではパティキュレートフィルタ５０の前後差圧を検出するための差圧センサ５２が設けられている。
【００９６】
パティキュレートフィルタ５０上に堆積したパティキュレートはパティキュレートフィルタ５０の温度が一定温度Ｔ_ｏを越えると自然着火し、その後パティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上に維持しておくことができればパティキュレートフィルタ５０上に堆積した全パティキュレートを燃焼させることができる。即ち、パティキュレートフィルタ５０上に堆積した全パティキュレートを燃焼させるためには、即ちパティキュレートフィルタ５０を再生すべきときにはまず初めにパティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上まで上昇させ、次いでパティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上に維持する必要がある。
【００９７】
そこでこの実施例でもパティキュレートフィルタ５０を再生すべきときにはパティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上に上昇させるために図１２に示される各噴射パターンが用いられる。ただし、この場合、ＴＣはパティキュレートフィルタ５０の温度を表わしている。また、この実施例ではパティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上に保持するときには図２４に基づいて定められた噴射パターンが用いられる。即ち、パティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上に保持すべきときには要求トルクＴＱが高く機関回転数Ｎの高い限られた運転領域では図８から図１０の（ＩＩ）に示される第１の噴射パターンＱ_Ｒでもって噴射が行われ、残りの大部分の運転領域では図８の（ＩＩＩ）又は図９の（ＩＩＩ）に示される第２の噴射パターンＱ_ｖ＋Ｑ_Ｒでもって噴射が行われる。なお、この実施例ではパティキュレートフィルタ５０の温度を一定温度Ｔ_ｏ以上に保持すべきときには排気ガスの空燃比はリーンに維持される。
【００９８】
次に図２５を参照しつつ運転制御について説明する。
図２５を参照すると、まず初めにステップ４００においてパティキュレートフィルタ５０を再生すべきであることを示す再生フラグがセットされているか否かが判別される。再生フラグがセットされていないときにはステップ４０１に進んで通常の運転が行われる。
【００９９】
即ち、ステップ４０１では図５（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ４０２では図５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ４０３では図４（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出され、図４（Ｂ）に示すマップから噴射開始時期θＳが算出され、これらの算出値に基づいて燃料噴射が行われる。次いでステップ４０４では差圧センサ５２の出力信号に基づいてパティキュレートフィルタ５０の前後差圧ΔＰが許容最大値Ｐ_ｍａｘ以上であるか否か、即ちパティキュレートフィルタ５０上に堆積したパティキュレート量が許容最大値を越えたか否かが判別される。ΔＰ＞Ｐ_ｍａｘになると、即ちパティキュレートフィルタ５０上に堆積したパティキュレート量が許容最大値を越えたときにはステップ４０５に進んで再生フラグがセットされる。
【０１００】
再生フラグがセットされるとステップ４０６に進んで図５（Ａ）に示すマップからスロットル弁１７の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１７の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ４０７では図５（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２５の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２５の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
【０１０１】
次いでステップ４０８では、パティキュレートフィルタ５０上のパティキュレートが着火しうる温度までパティキュレートフィルタ５０が昇温せしめられたことを示す昇温完了フラグがセットされているか否かが判別される。再生フラグがセットされたときには通常、昇温完了フラグはリセットされており、従ってステップ５００へ進んで昇温制御が行われる。この昇温制御が図２６に示されている。
【０１０２】
図２６を参照するとまず初めにステップ５０１において温度センサ３９により検出されたパティキュレートフィルタ５０の温度ＴＣが第１の温度Ｔ１よりも低いか否かが判別される。ＴＣ＜Ｔ１のときにはステップ５０２に進んで図１２の（１）に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。
一方、ステップ５０１においてＴＣ≧Ｔ１であると判別されたときにはステップ５０３に進んで温度センサ３９により検出されたパティキュレートフィルタ５０の温度ＴＣが第２の温度Ｔ２よりも低いか否かが判別される。ＴＣ＜Ｔ２のときにはステップ５０４に進んで図１２の（２）に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。
【０１０３】
一方、ステップ５０３おいてＴＣ≧Ｔ２であると判別されたときにはステップ５０５に進んで図１２の（３）に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。次いでステップ５０６では温度センサ３９により検出されたパティキュレートフィルタ５０の温度ＴＣが目標とする一定温度Ｔ_ｏよりも高くなったか否かが判別される。ＴＣ≧Ｔ_ｏになるとステップ５０７に進んで昇温完了フラグがセットされる。
【０１０４】
再び図２５に戻り、昇温完了フラグがセットされるとステップ４０９に進んでパティキュレートフィルタ５０の温度が一定温度Ｔ_ｏ以上に保持される。即ち、このとき図２４に基づいて定められる噴射パターンでもって噴射が行われる。次いでステップ４１０では差圧センサ５２の出力信号に基づいてパティキュレートフィルタ５０の前後差圧ΔＰが最小値Ｐ_ｍｉｎよりも低くなったか否か、即ちパティキュレートフィルタ５０上に堆積した全パティキュレートが燃焼せしめられたか否かが判別される。ΔＰ＜Ｐ_ｍｉｎになるとステップ４１１に進んで再生フラグおよび昇温完了フラグがリセットされる。
【０１０５】
なお、第１実施例においてはＮＯ_ｘ吸収剤２２の上流又は下流の排気通路内に、第２実施例においてはパティキュレートフィルタ５０の上流又は下流の排気通路内に酸化触媒或いは三元触媒のような酸化機能を有する触媒を配置することもできる。
【０１０６】
【発明の効果】
排気ガス後処理装置の温度を排気ガス後処理装置に対し要求されている温度上昇率でもって上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】要求トルクを示す図である。
【図３】スロットル弁開度やＥＧＲ制御弁開度等を示す図である。
【図４】噴射量等のマップを示す図である。
【図５】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図である。
【図６】ＮＯ_ｘの吸放出作用を説明するための図である。
【図７】単位時間当りのＮＯ_ｘ吸収量のマップを示す図である。
【図８】噴射時期を示す図である。
【図９】噴射時期を示す図である。
【図１０】噴射時期を示す図である。
【図１１】噴射開始時期を示す図である。
【図１２】噴射パターンを示す図である。
【図１３】ＮＯ_ｘ吸収剤の温度変化を示すタイムチャートである。
【図１４】ＳＯ_ｘ放出制御時のスロットル弁開度等の変化を示す図である。
【図１５】主燃料と補助燃料の量を示す図である。
【図１６】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図である。
【図１７】ＳＯ_ｘ放出制御時のスロットル弁開度等の変化を示す図である。
【図１８】ＮＯ_ｘ放出制御時のスロットル弁開度等の変化を示す図である。
【図１９】主燃料と補助燃料の量を示す図である。
【図２０】ＮＯ_ｘ放出フラグおよびＳＯ_ｘ放出フラグを処理するためのフローチャートである。
【図２１】機関の運転を制御するためのフローチャートである。
【図２２】昇温制御のためのフローチャートである。
【図２３】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【図２４】噴射パターンを示す図である。
【図２５】機関の運転を制御するためのフローチャートである。
【図２６】昇温制御のためのフローチャートである。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
１７…スロットル弁
２１…排気ガス後処理装置

Claims

ピストン頂面上にキャビティを形成し、燃料噴射弁からキャビティ内に主燃料を噴射すると共にこの主燃料に加えて補助燃料を燃焼室内に噴射し、排気ガス温が上昇すると温度上昇しかつ未燃ＨＣが供給されると温度上昇する排気ガス後処理装置を機関排気通路内に配置した内燃機関において、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには第１の補助燃料が吸気上死点付近であってキャビティ内に供給される時期に噴射され、主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角され、第２の補助燃料が膨張行程中又は排気行程中に噴射される内燃機関。
上記第１の補助燃料は排気弁が開弁しているときに噴射される請求項１に記載の内燃機関。
上記第２の補助燃料は排気弁が開弁する前の膨張行程中に噴射される請求項１に記載の内燃機関。
上記第２の補助燃料は間隔を隔てて複数回噴射される請求項１に記載の内燃機関。
ピストン頂面上にキャビティを形成し、燃料噴射弁からキャビティ内に主燃料を噴射すると共にこの主燃料に加えて補助燃料を燃焼室内に噴射し、排気ガス温が上昇すると温度上昇しかつ未燃ＨＣが供給されると温度上昇する排気ガス後処理装置を機関排気通路内に配置した内燃機関において、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角される第１の運転領域と、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには補助燃料が吸気上死点付近であってキャビティ内に供給される時期に噴射されかつ主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角される第２の運転領域と、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには第１の補助燃料が吸気上死点付近であってキャビティ内に供給される時期に噴射されかつ主燃料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅角されかつ第２の補助燃料が膨張行程中又は排気行程中に噴射される第３の運転領域が予め定められており、排気ガス後処理装置の温度を上昇すべきときには上記の各運転領域に応じた燃料噴射が行われる内燃機関。
排気ガス後処理装置の温度が予め定められた温度よりも低いときには運転領域の大部分が第３の運転領域となり、排気ガス後処理装置の温度が予め定められた温度よりも高くなると第３の運転領域は低負荷側の領域に縮少される請求項５に記載の内燃機関。
第２の運転領域は第３の運転領域の高負荷側に位置し、排気ガス後処理装置の温度が高くなると第２の運転領域は低負荷側に移動する請求項６に記載の内燃機関。
第１の運転領域は第２の運転領域の高負荷側に位置し、排気ガス後処理装置の温度が高くなると第１の運転領域は低負荷側に移動する請求項７に記載の内燃機関。
排気ガス後処理装置が、排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ _x を吸収しかつ排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになるとＮＯ _x を放出するＮＯ _x 吸収剤からなり、ＮＯ _x 吸収剤からＳＯ _x を放出すべきときにＮＯ _x 吸収剤の温度が上昇せしめられる請求項１又は５に記載の内燃機関。
ＮＯ _x 吸収剤の温度が予め定められた目標温度を越えた後にＮＯ _x 吸収剤からＳＯ _x を放出すべく排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチとされる請求項９に記載の内燃機関。
吸入空気量を制御するための吸入空気量制御手段を具備し、ＮＯ _x 吸収剤からＳＯ _x を放出すべきときには吸入空気量制御手段により吸入空気量を減少させかつ主燃料の噴射時期を圧縮上死点後まで遅角させると共に膨張行程中又は排気行程中に補助燃料を噴射し、それによって排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチとされる請求項１０に記載の内燃機関。