JP4061999B2

JP4061999B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP4061999B2
Application number: JP2002208976A
Authority: JP
Inventors: 元啓新沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
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Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2008-03-19
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Also published as: JP2004052611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関において、排気微粒子を捕集する排気微粒子トラップを備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、その再生時の割れや溶損を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関として例えばディーゼルエンジンでは、排気中の排気微粒子（いわゆるＰＭ）の処理が大きな問題となっており、排気通路に排気微粒子トラップを配置して排気微粒子を捕集するとともに、捕集された排気微粒子が所定レベルに達した段階で排気微粒子を燃焼除去して排気微粒子トラップを再生する排気浄化装置が種々検討されている。
【０００３】
特開２００１−２５４６１６号公報においては、排気微粒子トラップに捕集された排気微粒子を燃焼除去して排気微粒子トラップを再生する必要がある場合に、主噴射終了後の膨張行程又は排気行程中に燃料噴射弁からポスト噴射を行って排気微粒子の燃焼を促進しているが、再生中の排気微粒子トラップの温度を監視し、排気微粒子トラップの温度が所定値以上でかつ温度変化率が所定値以上であれば、この再生操作を停止するようにしている。
【０００４】
また、特開平８−３１９８１９号公報では、エンジンが高回転高負荷で運転されていて排気温度が６００℃を超える状態から、アイドリング等の排気微粒子の急速燃焼が発生するような運転状態に変化した場合には、ＥＧＲを通常時よりも増量することで、過度の温度上昇の回避を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の特開２００１−２５４６１６号公報のように、排気微粒子トラップの温度が所定値以上でかつ温度変化率が所定値以上のときにポスト噴射を停止して再生操作を停止したとしても、排気微粒子トラップへ流入する排気の温度は低下するが、逆に排気空燃比が大きくなって排気微粒子の燃焼を促進する酸素濃度が高くなる。そのため、一度着火した排気微粒子の再燃焼を停止させることはできずに、排気微粒子の再燃焼が継続され、前述した排気微粒子の急速燃焼が発生する運転条件変化があると、排気微粒子トラップ内部で局部的に高温となる虞がある。従って、排気微粒子トラップの割れや溶損を十分に防止することができない。
【０００６】
また、特開平８−３１９８１９号公報の技術では、排気微粒子の急速燃焼が発生するような運転状態に変化した場合には、ＥＧＲを通常時よりも増量するようにしている。このようにＥＧＲを増量して酸素濃度を減少させることは、一見して排気微粒子の再燃焼を抑制するように思えるが、実際はＥＧＲを増量することで排気温度が上昇し、かつ排気系からのＥＧＲガスの取り出しにより排気微粒子トラップに流入する排気流量が減少して排気微粒子トラップから持ち出される熱量が減少するので、逆に排気微粒子の燃焼により排気微粒子トラップ温度が上昇しやすい条件を作り出してしまう。従って、特開２００１−２５４６１６号公報と同様に、排気微粒子トラップの割れや溶損を十分に防止することができない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、内燃機関の排気通路に、流入する排気成分を酸化浄化する酸化触媒が配置され、さらにその下流側に、流入する排気微粒子をトラップする排気微粒子トラップが配置される。そして、酸化触媒と排気微粒子トラップとの間に、さらにＮＯｘトラップ触媒が配置される。また、酸化触媒をＮＯｘトラップ触媒と一体化させることも可能である。
【０００８】
また本発明では、上記排気微粒子トラップの温度を検出する温度検出手段と、上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子の燃焼速度を検出する燃焼速度検出手段と、膨張行程ないしは排気行程で燃料を噴射するポスト噴射を可能とする燃料噴射手段と、を備えている。そして、上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記ポスト噴射によって排気空燃比をリッチにする排気空燃比制御手段を備えている。
【０００９】
上記のようにポスト噴射によって排気空燃比がリッチとなると、内燃機関から排出された排気中の酸素が、酸化触媒によって、ポスト噴射により生成された未燃のＨＣやＣＯと反応し、排気微粒子トラップに流入する排気中の酸素量（排気の酸素濃度）がほぼ０となる。そのため、排気微粒子の燃焼が止められ、排気微粒子トラップの過度の温度上昇が抑制される。
【００１０】
また、排気空燃比制御手段として、ポスト噴射のほか、内燃機関への吸入空気量の減少、排気還流量の増加、の手段を利用することもできる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、排気微粒子トラップの再生操作の有無によらず、排気微粒子トラップに捕集された排気微粒子の着火燃焼が開始され、排気微粒子の再燃焼が急速に進むような排気条件の変化が発生したようなときでも、排気微粒子の燃焼速度を確実に抑制して排気微粒子トラップ温度が急上昇することを防止することができる。従って、排気微粒子トラップの割れや溶損を確実に防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１実施例に係る排気浄化装置のシステム構成図である。
【００１４】
図１において、１はディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記述する）を示し、３はこのエンジン１の排気通路を示す。
【００１５】
本実施例は、＃１〜＃４の４つの気筒を有するとともに、着火順番が＃１−＃３−＃４−＃２となる４気筒直列配置のエンジン１に本発明を適用した例であり、着火順序が連続しないように、＃２気筒と＃３気筒とからなる気筒群Ａと、＃１気筒と＃４気筒からなる気筒群Ｂとに、４つの気筒が分けられ、それぞれに排気系の上流側部分が接続されている。
【００１６】
なお、このように気筒群を＃２，＃３気筒からなる気筒群Ａと、＃１，＃４気筒からなる気筒群Ｂとに分割した理由は、排気行程の干渉によって排気効率が低下し、空気の充填効率が低下するのを抑制するようにしたためであり、排気系のレイアウトを優先する場合には、気筒群Ａを＃１，＃２気筒とし、気筒群Ｂを＃３，＃４気筒とすることもできる。
【００１７】
このほか、例えば、着火順番が＃１−＃５−＃３−＃６−＃２−＃４の６気筒直列のエンジンで排気干渉抑制を考慮する場合は、気筒群Ａを＃１，＃２，＃３気筒とし、気筒群Ｂを＃４，＃５，＃６気筒とする。なお、本発明で「気筒群」とは、１つ以上の気筒から構成されるものであり、必ずしも複数の気筒を含む必要はない。
【００１８】
エンジン１の排気ポートに接続される排気通路３の上流側部分は、排気通路３ａと排気通路３ｂとの２系統に分かれており、気筒群Ａの排気ポートが排気通路３ａに、気筒群Ｂの排気ポートが排気通路３ｂに接続される。両通路３ａ，３ｂは、下流の合流部３ｃにおいて、互いに合流する。なお、各通路３ａ，３ｂの上流側部分は、それぞれ気筒数に対応した一対の排気管として構成されている。
【００１９】
気筒群Ａに対応した排気通路３ａには、第１の触媒ケーシング２０ａが介装されている。この第１の触媒ケーシング２０ａの内部には、流入する排気成分を酸化浄化する第１の酸化触媒２１ａと、流入する排気の排気空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとＮＯｘを放出する第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａと、が順に配置されている。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２ａの上流に酸化触媒２１ａが位置している。同様に、気筒群Ｂに対応した排気通路３ｂには、第２の触媒ケーシング２０ｂが介装されており、その内部に、第２の酸化触媒２１ｂと、第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂと、が順に配置されている。
【００２０】
また、第１の触媒ケーシング２０ａと第２の触媒ケーシング２０ｂの下流の合流部３ｃで、両通路３ａ，３ｂが合流しているが、この合流部３ｃのすぐ下流に、ターボ過給機のタービン３ｄが接続されている。そして、タービン３ｄの下流に、排気微粒子トラップ２３ａを内部に備えたケーシング２３が直列に配置されている。
【００２１】
上記の酸化触媒２１ａ，２１ｂとしては、例えば活性アルミナをベースにＰｄやＰｔ等の貴金属を担持したものや、活性アルミナをベースにＰｄやＰｔ等の貴金属とゼオライトを混合して担持したもの、貴金属（特にＰｔ）をイオン交換したゼオライト、またはこれらの材料を組み合せたもの、が利用できる。
【００２２】
また上記排気微粒子トラップ２３ａとしては、公知のウオールフローハニカムタイプのものや、筒の部分に多数の孔を設けた有底円筒状の芯部材にセラミックファイバを幾層にも巻き回したもの、などが利用でき、捕集した排気微粒子の再燃焼を促進させるために、前述のような酸化触媒を排気微粒子トラップ２３ａの表面に担持するのが望ましい。
【００２３】
上記ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂのそれぞれの入口部には、これらの入口部（酸化触媒２１ａ，２１ｂの出口部）の排気温度（Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ）を検出する排温センサ３６ａ，３６ｂがそれぞれ設けられている。上記排気微粒子トラップ２３ａの入口部には、排気圧力Ｐ１を検出する排気圧力センサ３８が設けられ、また出口部には、排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７が設けられている。
【００２４】
吸気通路２の吸気コレクタ２ｃと排気通路３ｂとの間には、排気の一部を還流するためのＥＧＲ通路４が設けられ、ここに、ステッピングモータにて開度が連続的に可変制御可能なＥＧＲ弁５が介装されている。このＥＧＲ弁５の開度は、エンジンコントロールユニット３０によって制御される。
【００２５】
吸気通路２は、上流位置にエアクリーナ２ａを備え、その下流に、過給機のコンプレッサ２ｂが配置されている。また、アクチュエータ（例えばステッピングモータ式）によって開閉駆動される吸気絞り弁６が吸気コレクタ２ｃの上流側に配置されている。この吸気絞り弁６の開度は、エンジンコントロールユニット３０によって制御される。
【００２６】
上記のＥＧＲおよび吸気絞り弁６は、請求項３の「空気量制御手段」に相当する。
【００２７】
エンジン１の燃料供給系は、ディーゼル用燃料である軽油を蓄える燃料タンク６０と、燃料をエンジン１の燃料噴射装置１０へ供給するための燃料供給通路１６と、エンジン１の燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）を燃料タンク６０に戻すための燃料戻り通路１９と、を備えている。
【００２８】
このエンジン１の燃料噴射装置１０は、公知のコモンレール式燃料噴射装置であって、サプライポンプ１１と、コモンレール（蓄圧室）１４と、気筒毎に設けられた燃料噴射弁１５と、から大略構成され、サプライポンプ１１により加圧された燃料が燃料供給通路１２を介してコモンレール１４にいったん蓄えられたあと、コモンレール１４内の高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁１５に分配される。
【００２９】
またコモンレール１４の圧力を制御するために、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部が、一方向弁１８を具備したオーバーフロー通路１７を介して燃料供給通路１６に戻されるようになっている。詳しくは、オーバーフロー通路１７の流路面積を変える圧力制御弁１３が設けられており、この圧力制御弁１３がコントロールユニット３０からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路１７の流路面積を変化させる。これにより、サプライポンプ１１からコモンレール１４への実質的な燃料吐出量が調整され、コモンレール１４の圧力が制御される。
【００３０】
燃料噴射弁１５は、エンジンコントロールユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によって開閉される電子式の噴射弁であって、ＯＮ信号によって燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。そして、燃料噴射弁１５へ印加されるＯＮ信号の期間が長いほど燃料噴射量が多くなり、またコモンレール１４の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。この燃料噴射弁１５の噴射期間つまりＯＮ信号の期間およびコモンレール１４の燃料圧力は、エンジンコントロールユニット３０によって制御される。
【００３１】
エンジンコントロールユニット３０には、水温センサ３１の信号（水温Ｔｗ）、クランク角度検出用クランク角センサ３２の信号（エンジン回転数Ｎｅの基礎となるクランク角度信号）、気筒判別用クランク角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙｌ）、コモンレール１４の圧力を検出する圧力センサ３４の信号（コモンレール圧力ＰＣＲ）、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３５の信号（アクセル開度（負荷）Ｌ）、がそれぞれ入力される。また、前述したＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの入口部における排温センサ３６ａ，３６ｂの信号（Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ）、排気微粒子トラップ２３ａの出口部における排温センサ３７の信号（Ｔ２）、排気微粒子トラップ２３ａの入口部の排気圧力を検出する排気圧力センサ３８の信号（Ｐ１）、もそれぞれ入力される。
【００３２】
次に、上記エンジンコントロールユニット３０によって実行される排気浄化装置の制御の内容を、図３〜図ｌ１のフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
図３は、ディーゼルエンジン１全体の制御に関する基本制御ルーチンである。
【００３４】
このエンジン基本制御ルーチンにおいて、ステップ１００では、水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、アクセル開度（負荷）Ｌ、第１の酸化触媒２１ａの出口部（第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａの入口部）の排気温度Ｔ１ａ、第２の酸化触媒２１ｂの出口部（第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂの入口部）の排気温度Ｔ１ｂ、排気微粒子トラップ２３ａの入口部の排気圧力Ｐ１ならびに出口部の排気温度Ｔ２、をそれぞれ読み込み、ステップ２００に進む。
【００３５】
ステップ２００では、コモンレール燃料噴射制御（コモンレール圧力制御、エンジン出力制御のための主噴射制御）を行う。本発明では、コモンレール燃料噴射制御そのものは要部ではないので、簡単に説明する。
【００３６】
コモンレール燃料噴射制御は、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量（負荷Ｌに対応して予め設定される）Ｑｍａｉｎとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索し、コモンレール１４の目標基準圧力ＰＣＲ０を求め、この目標基準圧力ＰＣＲ０が得られるように圧力制御弁１３のフィードバック制御を実行する。
【００３７】
そして、主燃料噴射量Ｑｍａｉｎが得られるように、主燃料噴射量Ｑｍａｉｎとコモンレール圧力ＰＣＲとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索し、主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔと主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄ（ｍｓｅｃ）とを求め、クランク角度検出用クランク角センサ３２のクランク角度信号（Ｎｅ）および気筒判別用クランク角センサ３３の気筒判別信号（Ｃｙｌ）に基づいて、上記の主噴射開始時期ＭｓｔａｒｔからＭｐｅｒｉｏｄの期間の間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を開弁駆動する。
【００３８】
なお、必要な主燃料噴射量Ｑｍａｉｎが同じならば、コモンレール圧力ＰＣＲが高いほど主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄが短くなり、コモンレール圧力ＰＣＲが同じならば、必要な主燃料噴射量Ｑｍａｉｎが多いほど主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄが長くなる。
【００３９】
また、例えば冷却水温が低いときには着火開始時期が相対的に遅れるので、ＨＣ、ＣＯ、排気微粒子（特にＳＯＦ）の排出量を増加させないように、主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを進角補正して燃焼開始時期を一定に保つ、等の制御も行っている。
【００４０】
そしてステップ３００に進み、排気微粒子トラップ２３ａの保護判断を実施する。つまり、排気微粒子トラップ２３ａに捕集された排気微粒子の着火燃焼が開始されて、排気微粒子の再燃焼が急速に進む状況であって、排気微粒子の燃焼速度を抑制しなければ、排気微粒子トラップ２３ａの温度が急上昇して排気微粒子トラップ２３ａが割れたり溶損したりする虞があるため、排気微粒子トラップ２３ａを保護する必要がある、という状況であるか否かを判断する。なお、フローチャート中の「ＤＰＦ」は「排気微粒子トラップ」を意味し、「ＰＭ」は「排気微粒子」を意味する。後述するように、保護が必要な状況であれば、ＤＰＦ保護フラグが１となる。
【００４１】
そしてステップ４００に進み、ＤＰＦ保護フラグが１であって排気微粒子トラップ２３ａの保護が必要か否かを判定する。
【００４２】
ステップ４００でＹｅｓであって排気微粒子トラップ２３ａの保護が必要な状況である場合は、ステップ２０００に進み、排気微粒子トラップ２３ａの保護制御を継続、又は開始してリターンとなる。
【００４３】
ステップ４００でＮｏであって排気微粒子トラップ２３ａの保護が必要な状況でない場合は、ステップ５００に進み、後処理システム（再生が必要なＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂと排気微粒子トラップ２３ａとを合わせて、後処理システムと呼ぶ）の再生制御を示す再生フラグが１であるか否か、つまり後処理システムの再生が必要な状況であるかを判定する。
【００４４】
ステップ５００でＹｅｓであって後処理システムの再生が必要な状況である場合は、ステップ１０００に進み、後処理システムの再生制御を継続、又は開始してリターンとなる。
【００４５】
ただし、ここで、後処理システムの再生制御中であった場合でも、ステップ４００で排気微粒子トラップ２３ａの保護が必要と判定されると、後処理システムの再生は中断される。
【００４６】
ステップ５００でＮｏであって後処理システムの再生が必要な状況でない場合は、ステップ６００でエンジン排気基本制御を行い、ステップ７００で排気微粒子トラップ２３ａのＰＭトラップ限界判断を行い、ステップ８００でＮＯｘトラップ触媒（第１のＮＯｘトラップ触媒２２ａと第２のＮＯｘトラップ触媒２２ｂ）の再生判断を行ってリターンとなる。
【００４７】
図４は、上記図３のステップ３００で行われる排気微粒子トラップ２３ａの保護判断に関するサブルーチンである。
【００４８】
図４のＤＰＦ保護判断ルーチンにおいて、ステップ３１０では、排気微粒子トラップ２３ａ出口部の排気温度Ｔ２（これが排気微粒子トラップ２３ａの温度を代表する）が、排気微粒子トラップ２３ａに捕集された排気微粒子の再燃焼が活発に行われる第１所定温度（例えば酸化触媒付排気微粒子トラップで５００℃）を超えているか否かを判定する。なお、酸化触媒付排気微粒子トラップの場合、約４００℃以上で排気微粒子の燃焼が開始するが、この程度の温度では燃焼は活発ではなく、割れや溶損といった虞は全くない。
【００４９】
ステップ３１０の判定がＮｏであれば、ステップ３６０に進んでＤＰＦ保護フラグを０にし、後述するステップ３７０，３８０を経て基本制御ルーチンに戻る。
【００５０】
ステップ３１０の判定がＹｅｓであればステップ３２０に進んで、排気微粒子トラップ２３ａ出口部の排気温度Ｔ２の上昇率（ｄＴ２／ｄＴｉｍｅ：単位時間当たりの排気微粒子トラップ２３ａ出口部の排気温度Ｔ２の上昇率）が所定値（例えば現時点までの１秒間に５０℃以上の上昇）を超えているか否かを判定する。
【００５１】
ステップ３２０の判定がＮｏであれば、ステップ３６０に進んでＤＰＦ保護フラグを０にし、後述するステップ３７０，３８０を経て基本制御ルーチンに戻る。
【００５２】
ステップ３２０の判定がＹｅｓであればステップ３３０に進んで、後処理システム再生フラグが１であるか否か、つまり、後処理システムの再生制御が開始、または継続されている状況であるか否かを判定する。
【００５３】
ステップ３３０の判定がＮｏであれば、ステップ３４０をスキップしてステップ３５０に進む。またステップ３３０でＹｅｓであり、つまり後処理システムの再生制御中である場合には、基本制御ルーチンの部分で説明したように、後処理ンステムの再生制御が一時中断されるため、ステップ３４０に進んで後処理システムの再生制御の種々の指標値（排気微粒子トラップ２３ａとＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生指標値、および排気空燃比リッチ化時間等）のカウントを一時中断し、ステップ３５０に進む。
【００５４】
そして、ステップ３５０ではＤＰＦ保護フラグを１にして基本制御ルーチンに戻る。
【００５５】
ステップ３７０では、上記の後処理システム再生フラグが１であるかを判定し、このフラグが１である場合には、後処理システムの再生制御中であったので、ステップ３８０に進んで、後処理システムの再生制御の指標値のカウントを再開する。
【００５６】
図５は、上記図３のステップ６００で行われるエンジン排気基本制御に関するサブルーチンであり、定められたエンジン排気排出性能が得られるように、エンジンの運転領域に対応して予め定められたＥＧＲ制御を行う。
【００５７】
ステップ６１０では、ＥＧＲを実施すべき運転領域であるか否かを、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎとに基づいて判定する。つまり、運転頻度が高く、かつ比較的空気過剰率が大きいためＥＧＲを実施してＮＯｘを低減しても他の排気成分や燃費が悪化しない常用運転領域であるか、あるいはＥＧＲを実施するとスモークもしくは排気微粒子排出量の増加や出力低下が生じる領域であるか、を判定する。
【００５８】
そして、ステップ６１０でＥＧＲ領域であれば、ステップ６２０に進み、ＥＧＲ領域でなければ、ステップ６５０に進む。
【００５９】
ステップ６５０では、ＥＧＲを停止、または停止保持する。つまりＥＧＲ弁５を閉状態とし、かつ吸気絞り弁７を開状態に保つ。
【００６０】
ステップ６２０では、ＥＧＲを実行するための目標ＥＧＲデータ（つまりＥＧＲ弁５と吸気絞り弁７の駆動信号）を、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍａｉｎとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ６２０で求めた目標ＥＧＲデータに対し、さらにステップ６３０で、水温Ｔｗに基づいて補正を加える。例えば冷却水温が低いときにはＥＧＲを減量補正してステップ６４０に進む。
【００６１】
すなわち、水温が低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため、着火開始時期が相対的に遅れることになる。従って、ＨＣ、ＣＯ、排気微粒子（特にＳＯＦ）の排出量を増加させないためには、ＥＧＲを減量補正して燃焼開始時期を一定に保つのが望ましい。
【００６２】
ステップ６４０では、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁７を、それぞれの水温補正後の駆動信号の値に基づいて駆動制御し、ＥＧＲを行う。
【００６３】
図６は、上記図３のステップ７００で行われる排気微粒子トラップ２３ａのＰＭトラップ限界に関するサブルーチンである。ここでは、排気微粒子トラップ２３ａの排気微粒子の限界の判断ならびにその再生の要否判断を行う。
【００６４】
すなわち、通常の運転中に排気微粒子トラップ２３ａを再生しきれない場合には、徐々に排気微粒子トラップ２３ａにおける排気微粒子トラップ量が増加していくが、排気微粒子のトラップ量が多すぎると、背圧上昇によるエンジン動力性能の悪化が許容できない状況になる。また、排気微粒子の燃焼条件に合致したときに、排気微粒子の再燃焼による発熱量が過大となって排気微粒子トラップ２３ａが焼損しやすい状況になる。従って、このようなことを未然に防ぐことができるレベルに排気微粒子トラップ限界を設定し、この排気微粒子トラップ限界に達したか否かを判断して、排気微粒子トラップ２３ａの再生を優先的に実施させるようにしているのである。なお、後述するように、本実施例では、基本的に、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生の際に同時に排気微粒子トラップ２３ａの再生も行われるので、排気微粒子トラップ限界に達する頻度は比較的低い。
【００６５】
図６のサブルーチンにおいて、ステップ７１０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌに対応して予め実験等によって求めた排気微粒子トラップ限界圧力を、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータから検索してステップ７２０に進む。
【００６６】
ステップ７２０では、排気圧力センサ３８による排気圧力の実測値Ｐ１がステップ７１０の排気微粒子トラップ限界圧力以上であるか否かを判定し、Ｎｏであれば基本制御ルーチンに戻る。
【００６７】
ステップ７２０で、Ｙｅｓのとき、つまり排気圧力の実測値Ｐ１が排気微粒子トラップ限界圧力を超えていて排気微粒子トラップ２３ａの強制再生が必要であるときにはステップ７３０に進み、ここで、後処理システム再生フラグを１にする。このフラグが後処理システムの再生開始信号となる。
【００６８】
そしてステップ７４０で、ＤＰＦ再生フラグを１にする。このＤＰＦ再生フラグは、排気微粒子トラップ２３ａの再生開始信号となる。
【００６９】
さらにステップ７５０に進み、排気微粒子トラップ再生終了の指標値（例えば再生の合計時間）のカウントを開始してリターンとなる。
【００７０】
図７は、上記図３のステップ８００で行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生要否判断に関するサブルーチンである。
【００７１】
ステップ８１０では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂのＮＯｘ吸収量（単位時間当たりのＮＯｘ吸収量）を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップデータを検索して求める。
【００７２】
ステップ８１０で、単位時間当たりの基本的なＮＯｘ吸収量を求めた後、ステップ８２０に進み、水温Ｔｗに基づいて、補正を加える。具体的には、冷却水温が低いときにはＮＯｘ吸収量を減量補正してステップ８３０に進む。これは、水温が低いほどエンジン燃焼室の温度も低くなるため、燃焼開始時期を一定に保つようにしてもエンジン燃焼室温度が低いほど燃焼期間が長期化して燃焼温度も低温化する傾向にあり、ＮＯｘ排出量が減少する傾向となる。従って、ＮＯｘ吸収量も減少するためである。
【００７３】
ステップ８３０では、補正後の単位時間当たりのＮＯｘ吸収量を、その単位時間に同期した所定時間間隔で順次積算し、ステップ８４０に進む。
【００７４】
ステップ８４０では、積算したＮＯｘ吸収量が、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂに対し設定した所定の吸収限界量を超えているか否か、つまり、再生（ＮＯｘの放出・還元）が必要か否かを判定する。このステップ８４０の判定がＮｏであって、再生が必要でないときはリターンとなる。
【００７５】
一方、ステップ８４０の判定がＹｅｓ、つまりＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生が必要であると判定された場合は、ステップ８５０で、後処理システム再生フラグを１にする。つまり後処理システムの再生開始信号とする。
【００７６】
そしてステップ８６０で、ＮＯｘ再生フラグを１にする。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂのＮＯｘ再生の開始信号とする。
【００７７】
さらにステップ８７０に進み、ＮＯｘ再生終了の指標値（例えば再生の合計時間）のカウントを開始してリターンとなる。
【００７８】
図８は、上記図３のステップ１０００で行われる後処理システム（ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂおよび排気微粒子トラップ２３ａ）の再生制御に関するサブルーチンである。
【００７９】
ステップ１０１０では、ＤＰＦ再生フラグが１であるか否か、つまり排気微粒子トラップ２３ａの優先的再生が必要であるか否かを判定する。ここでＮｏつまり優先的再生の必要が無い場合はステップ１０２０に進む。また、Ｙｅｓつまり排気微粒子トラップ２３ａの優先的再生が必要であれば、ステップ１１００に進み、排気微粒子トラップ２３ａの強制再生制御を行う。
【００８０】
ステップ１０２０では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂについてのＮＯｘ再生フラグが１であるか否か、つまりＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生が必要であるか否かを判定する。ここでＮｏつまりＮＯｘ再生の必要が無い場合はリターンとなり、ＹｅｓつまりＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生が必要であればステップ１２００に進み、ＮＯｘトラップ触媒再生制御を行う。
【００８１】
図９は、上記のステップ１１００（図８）で行われる排気微粒子トラップ２３ａの強制再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、万一、排気微粒子トラップ２３ａの再生を強制的に行う必要が生じた場合（例えば高地等の空気密度の低い場所での連続運転等で排気微粒子の排出量が増加するような場合）に緊急的に排気微粒子トラップ２３ａの再生を行うことを目的にしている。この強制的な再生のためには、排気微粒子トラップ２３ａの温度を、酸化触媒担持の排気微粒子トラップであったとして、少なくとも排気微粒子の着火温度である約４００℃以上に高めて、数分間維持させねばならない。
【００８２】
さらに説明すると、近年のエンジンでは、排気空燃比のリッチ化によってＮＯｘトラップ触媒を再生するのに要する時間は、運転頻度として、おおよそ時間比率で１〜２％程度は必要である（１回当たり数秒以内とした場合）。そして排気微粒子トラップ２３ａを再生するのに要する時間は、例えば触媒担持の排気微粒子トラップ２３ａでは、４００℃以上の温度での運転頻度が２〜４％程度あれば十分であり、この場合には、排気微粒子トラップ２３ａの再生のためだけに強制的な温度上昇操作（リーンな状態での再生操作）を実施する必要は無い。
【００８３】
しかしながら、通常の運転では、４００℃以上の温度での運転頻度が１〜２％程度しかなく、最大で３％程度の頻度不足が生じる。このため排気微粒子トラップ２３ａの再生のためだけに強制的な温度上昇操作が必要となる。
【００８４】
これに対し本発明では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生を実施するときに、同時にリーンな条件で排気微粒子トラップ２３ａの温度を４００℃以上に高めて排気微粒子トラップ２３ａの再生に必要な時間頻度を得るようにしている。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生とリーンな状態での排気微粒子トラップ２３ａの再生とを基本的に別々に実施することなく、再生に使用するエネルギーの利用効率を高め、燃費悪化を最小限に止めることを図っている。
【００８５】
図９のサブルーチンにおいて、ステップ１１１０では、再生が開始された後、排気微粒子トラップ２３ａの所定の再生が完了したかを、排気微粒子トラップ再生指標値から判定する。
【００８６】
排気微粒子トラップ再生終了の指標値は、例えば前述のように再生の合計時間を用いることができるが、単に再生が開始されてからの時間経過だけでなく、排気微粒子トラップ２３ａの出口部の排気温度Ｔ２と時間の乗数を積算すること、または気筒群Ａと気筒群Ｂを所定時間間隔毎に交互にリッチ化を繰り返してそのリッチ化の合計回数（または時間）をカウントすること、或いはこれらの組み合わせ、などによって行うことができ、システムの特性等に応じて最適な方法を選択することが望ましい。
【００８７】
ステップ１１１０でＹｅｓつまり排気微粒子トラップ２３ａの再生が終了したと判断した場合には、ステップ１１３０に進んで排気微粒子トラップ再生制御の初期化を行う。つまり後述するポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、排気微粒子トラップ再生フラグ、ＮＯｘトラップ触媒再生フラグを０にする。そして、ＮＯｘ吸収量積算値、排気微粒子トラップ再生指標値、ＮＯｘトラップ触媒再生指標値をそれぞれ０にリセットしてリターンとなる。
【００８８】
ここで、排気微粒子トラップ２３ａの再生を実施したのに、ＮＯｘトラップ触媒再生フラグを０にするとともにＮＯｘ吸収量積算値を０にリセットする理由は、前述したように、排気微粒子トラップ２３ａを再生するためには、酸化触媒担持の排気微粒子トラップであったとして、少なくとも排気微粒子の着火温度である約４００℃以上に高めて数分間維持する必要がある。これに対してＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生のために必要なリッチ化時間は数秒であって短時間である。
【００８９】
そして、本実施例において、排気微粒子トラップ２３ａの強制再生のために気筒群Ａと気筒群Ｂとで実施する第１リッチ空燃比化では、排気微粒子トラップ２３ａの温度目標を５００℃（第１所定温度と同じ）、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの入口温度（必然的に排気微粒子トラップ２３ａの入口温度よりも高い温度に設定する必要がある）の目標を６００℃、にそれぞれ設定して数分間維持する。このためＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生も同時に実現できる。
【００９０】
ステップ１１１０でＮｏつまり排気微粒子トラップ２３ａの再生が終了していない場合には、ステップ１１１１に進み、排気微粒子トラップ２３ａの再生のための第１リッチ空燃比化を補助するために必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ１と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１１１２に進み、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第１リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行う。そして、ステップ１１１３に進む。
【００９１】
ここで、排気微粒子トラップ２３ａの再生を行うための第１リッチ空燃比化では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂ上流に配置された酸化触媒２１ａ，２１ｂにおける未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、後述するＮＯｘ再生のための第２リッチ空燃比化よりも増加させて温度上昇を促進させる。
【００９２】
そして、酸化反応量を増加させるためには、未燃燃料成分だけを増加させても効果が少なく、酸化触媒に流入する排気の酸素量を増加させる必要があり、吸気絞り、またはＥＧＲを、図５のＥＧＲ制御または後述する第２リッチ空燃比化の場合よりも軽減して実施する必要がある。これについては実験等によって予め最適値を求める。
【００９３】
ステップ１１１３では、前述の第１リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり第１リッチ空燃比化に必要なポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ１、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ１、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。この第１リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【００９４】
なお、このポスト噴射は、主噴射とは別に各気筒の膨張行程から排気行程で噴射するものであり、出力を得るための燃料噴射ではない。従って、ポスト噴射された燃料の一部は気筒内で燃焼して排気温度を上昇させ、酸化触媒２１ａ，２１ｂの酸化反応を促進させ、残りは未燃の状態（ＨＣ、ＣＯ）で酸化触媒２１ａ，２１ｂに流入する。つまり、ポスト噴射した燃料の全てが気筒内で燃焼しないので、酸化触媒２１ａ，２１ｂには、気筒内で消費されなかった酸素（Ｏ₂）と未燃燃料成分（ＨＣ、ＣＯ）が流入することになる。
【００９５】
そして未燃燃料の一部と酸素が酸化触媒２１ａ，２１ｂで反応することによって酸素が消費され、さらに温度が上昇する。そしてリッチな状態（例えば空燃比１３以下）でエンジンを燃焼させたのと同様に、酸素をほとんど含まず還元剤としての未燃成分を多く含んだ排気がＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂに流入する。
【００９６】
ステップ１１１３で第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１１１４に進み、気筒群Ａのリッチ化が終了したかを指標値（例えば時間経過）から判定する。
【００９７】
ステップ１１１４で気筒群Ａのリッチ化が終了していない場合は、ステップ１１１５に進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ａ（＃２、＃３気筒）の燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２、および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、気筒群Ａについて、ポスト噴射を実行する。
【００９８】
そしてステップ１１１６に進み、排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ１の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ１の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２ａの再生、および排気微粒子トラップ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【００９９】
ステップ１１１４で気筒群Ａのリッチ化が終了している場合は、ステップ１１１８に進み、気筒群Ｂのリッチ化が終了したかを指標値（例えば時間経過）から判定する。ステップ１１１８で気筒群Ｂのリッチ化が終了している場合はリターンとなる。
【０１００】
そして、気筒群Ｂのリッチ化が終了していない場合はステップ１１１９に進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ｂ（＃１、＃４気筒）の燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２、および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、気筒群Ｂについて、ポスト噴射を実行する。
【０１０１】
そしてステップ１１２０に進み、ステップ１１１６と同様に、排温センサ３６ｂの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
【０１０２】
ステップ１１１６またはステップ１１２０で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１１１７に進み、排気微粒子トラップ２３ａの出口部の排温センサ３７の信号（Ｔ２）に基づいて、排気微粒子トラップ２３ａの目標温度５００℃（第１所定温度と同じ）が得られるように、ポスト噴射の再フィードバック制御を行ってリターンとなる。
【０１０３】
ここで、ステップ１１１４，１１１８の判別により、気筒群Ａで第１リッチ空燃比化制御が行われているときには、気筒群Ｂでは第１リッチ空燃比化制御は行われない。逆に、気筒群Ｂで第１リッチ空燃比化制御が行われているときには、気筒群Ａでは第１リッチ空燃比化制御は行われない。
【０１０４】
このため、排気通路３の合流部３ｃにおいては、リッチな排気と通常のリーンな排気が合流するが、ディーゼルエンジンの排気は最低でもλ≒１．５程度であって基本的に空気過剰率が大きい。このため片方の気筒群を排気空燃比１３（λ≒０．９）にリッチ化しても、合流後の平均排気空燃比は最低でも約１８（λ≒１．２）になるため、酸素をかなりの濃度（４〜５％）で含んでいる。そして、酸化触媒２１ａ，２１ｂおよびＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂによる触媒反応で高温化された酸素成分を多く含む排気が排気微粒子トラップ２３ａに流入するため、排気微粒子トラップ２３ａが強制的に再生される。
【０１０５】
図１０は、上記図８のステップ１２００で行われるＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生制御に関するサブルーチンである。
【０１０６】
基本的にこのＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生制御は、排気微粒子トラップ２３ａの緊急的な強制再生制御に比べてインターバルが短く、頻繁に実施されるものである。従って、排気微粒子トラップ２３ａの緊急時の強制再生制御と同じ第１リッチ空燃比化制御を実施すると燃費悪化が大となるため、リッチ化される気筒群に対応するＮＯｘトラップ触媒の入口温度はＮＯｘトラップ触媒を再生できる下限温度の５００℃を目標とし、排気微粒子トラップ２３ａの温度は排気微粒子トラップ２３ａの再生ができる下限温度の４００℃（第２所定温度）を目標に設定した第２リッチ空燃比化制御を実施する。
【０１０７】
図１０のサブルーチンにおいて、ステップ１２１０では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生が完了したかをＮＯｘトラップ触媒再生指標値から判定する。
【０１０８】
ステップ１２１０でＹｅｓつまり再生が終了した場合には、ステップ１２１１に進んでＮＯｘトラップ触媒再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、後処理システム再生フラグ、ＮＯｘトラップ触媒再生フラグを０にする。そしてＮＯｘ吸収量積算値、ＮＯｘトラップ触媒再生指標値をそれぞれ０にリセットしてリターンとなる。
【０１０９】
なお、ＮＯｘトラップ触媒の再生終了の指標値としては、再生が開始されてからの時間経過だけである必要はない。
【０１１０】
ステップ１２１０でＮｏ、つまりＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生が終了していない場合には、ステップ１２１１に進み、ＮＯｘトラップ触媒再生のための第２リッチ空燃比化を補助するために必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ２と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１２１２に進み、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第２リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行う。そして、ステップ１２１３に進む。
【０１１１】
ここで、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生を行うための第２リッチ空燃比化では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂ上流に配置された酸化触媒２１ａ，２１ｂにおける未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を、図５の排気基本制御よりも増加させるが、排気微粒子トラップ２３ａの強制再生のための第１リッチ空燃比化よりはその増加の度合いを少なくするように、実験等によって予め最適値を求める。
【０１１２】
ステップ１２１３では、前述の第２リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ２、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ２、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。この第２リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【０１１３】
ステップ１２１３で第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１２１４に進み、気筒群Ａのリッチ化が終了したかを指標値（例えば時間経過）から判定する。
【０１１４】
ステップ１２１４で気筒群Ａのリッチ化が終了していない場合は、ステップ１２１５に進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ａ（＃２、＃３気筒）の燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、気筒群Ａについて、ポスト噴射を実行する。
【０１１５】
そしてステップ１２１６に進み、排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
【０１１６】
一方、ステップ１２１４で気筒群Ａのリッチ化が終了している場合は、ステップ１２１８に進み、気筒群Ｂのリッチ化が終了したかを指標値（例えば時間経過）から判定する。ステップ１２１８で気筒群Ｂのリッチ化が終了している場合はリターンとなる。
【０１１７】
気筒群Ｂのリッチ化が終了していない場合はステップ１２１９に進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、ポスト噴射すべき気筒群Ｂ（＃１、＃４気筒）の燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり気筒群Ｂについて、ポスト噴射を実行する。
【０１１８】
そしてステップ１２２０に進み、ステップ１２１６と同様に、排温センサ３６ｂの信号（Ｔ１ａ）に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行う。
【０１１９】
ステップ１２１６またはステップ１２２０で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１２１７に進み、排気微粒子トラップ２３ａの出口部の排温センサ３７の信号（Ｔ２）に基づいて、排気微粒子トラップ２３ａが再生できる下限温度の４００℃（第２所定温度と同じ）が得られるように、ポスト噴射の再フィードバック制御を行なって、リターンとなる。
【０１２０】
次に、図１１は、図３のステップ２０００で行われる排気微粒子トラップ２３ａの保護制御の詳細を示す。この保護制御は、前述したように、図４のＤＰＦ保護判断ルーチンで、排気微粒子トラップ２３ａ出口部の排気温度Ｔ２が第１所定温度（５００℃）を超えており、かつ排気温度Ｔ２の上昇率（ｄＴ２／ｄＴｉｍｅ）が所定値（例えば１秒間に５０℃上昇）を超えているときに、開始されるものであり、排気微粒子トラップ２３ａの内部温度が急上昇して耐熱許容温度を超えることのないように排気微粒子の燃焼速度を抑制し、排気微粒子トラップ２３ａの割れや溶損が発生しないように排気微粒子トラップ２３ａを保護するための制御に関するサブルーチンである。
【０１２１】
図１１のＤＰＦ保護制御ルーチンにおいて、ステップ２０１０では、排気微粒子トラップ２３ａを保護するための第３リッチ空燃比化を補助するために必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ３と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ３を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ２０２０に進み、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第３リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行う。そして、ステップ２０３０に進む。
【０１２２】
ここで排気微粒子トラップ２３ａの保護を行うための第３リッチ空燃比化では、排気微粒子トラップ２３ａにおける排気微粒子燃焼速度を抑制するために、低回転低負荷以外の領域では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂ上流に配置された酸化触媒２１ａ，２１ｂに流入する排気流量（酸素量）を減少させて、未燃燃料成分と酸素との酸化反応量を減少させる必要があり、従って、図５の排気基本制御よりも、吸気絞りまたはＥＧＲを可能な範囲で（運転性が悪化せず排気性能の面で許容できる上限まで）強化して実施する。これについても実験等によって予め最適値を求める。また、低回転低負荷の領域では、排気流量が過度に低減しないように図５の排気基本制御と同じ値で制御する。なお、第３リッチ空燃比化の前の第１、第２リッチ空燃比化の下では、前述したように、排気流量が大きくなっている。
【０１２３】
ステップ２０３０では、前述の第３リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第３リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ３、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ３、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ３を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。この第３リッチ空燃比化ポスト噴射データも予め実験等によって最適値を求めて設定されている。
【０１２４】
ステップ２０３０で第３リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ２０４０に進み、全気筒（＃１〜＃４）の燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、全気筒について、ポスト噴射を実行する。
【０１２５】
そしてステップ２０５０に進み、排温センサ３６ａの信号（Ｔ１ａ）に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の入口温度が目標温度つまりＮＯｘトラップ触媒を再生できる下限温度の５００℃となるように、ポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ３の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ３の進角／遅角）を行って、リターンとなる。
【０１２６】
この第３リッチ空燃比化の下では、エンジン１から排出された排気中の酸素が、酸化触媒２１ａ，２１ｂにおいてポスト噴射により生成されたＨＣやＣＯと反応することで、排気微粒子トラップ２３ａ入口での排気中の酸素量をほぼ０にでき、排気微粒子の燃焼を抑制できる。これにより、排気微粒子トラップ２３ａの割れや溶損が回避される。
【０１２７】
なお、酸化触媒２１ａ，２１ｂでのＨＣやＣＯの酸化反応熱により排気微粒子トラップ２３ａ入口の排気温度が上昇し、排気微粒子トラップ２３ａの温度も上昇するが、このような酸化反応熱に起因する排気微粒子トラップ２３ａの温度上昇は、空気絞りやＥＧＲによる流入酸素量の低減によって酸化反応熱そのものを低減することで小さくなり、特に、排気微粒子の急激な燃焼による排気微粒子トラップ２３ａの温度上昇に比して無視できるほど小さなものとなる。
【０１２８】
また、低回転低負荷の領域では、排気流量を低下させずにポスト噴射によって第３リッチ空燃比化を行っているが、このように排気流量を低下させないことで、高回転高負荷で運転されることにより排気微粒子が自己着火した後、アイドル等の低回転低負荷領域に移行したときに、排気流量の低下による急激な温度上昇が回避され、排気微粒子トラップ２３ａの割れや溶損が防止される。
【０１２９】
また上記の第１実施例では、ＮＯｘトラップ触媒２２ａ，２２ｂの再生と排気微粒子トラップ２３ａの再生とが同時に実現できるので、再生に費やされる時間とエネルギー消費を低減して燃費悪化への影響を最小限にできる。しかも、２つの気筒群のリッチ，リーンを利用することで、空気ポンプなどの特別な装置を設けることなく両者の同時再生を実現できる。
【０１３０】
なお、排気微粒子トラップ２３ａに酸化触媒を担持させることで、排気微粒子トラップ２３ａの再生温度を触媒反応で低下させることが可能となり、再生に費やすエネルギ消費が低下し、燃費悪化への影響を最小限にすることができる。
【０１３１】
次に、図２は本発明の第２実施例に係る排気浄化装置のシステム構成図である。以下では、第１実施例と異なる部分について主に説明し、同一の部分は同一の番号を付して説明を簡単に行う。
【０１３２】
この第２実施例では、図２に示すように、排気系が１系統となっており、排気通路３に、単一の触媒ケーシング２０が配置され、その下流に、排気微粒子トラップ２３ａを内部に保持するケーシング２１が配置されている。上記触媒ケーシング２０の内部には、単一の酸化触媒２１と、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとＮＯｘを放出する単一のＮＯｘトラップ触媒２２と、が直列に配置されている。
【０１３３】
上記ＮＯｘトラップ触媒２２の入口部には、ＮＯｘトラップ触媒２２入口部（酸化触媒２１の出口部）の排気温度Ｔ１を検出する排温センサ３６が設けられ、排気微粒子トラップ２３ａの入口部には排気圧力Ｐ１を検出する排気圧力センサ３８が、また出口部には排気温度Ｔ２を検出する排温センサ３７が、それぞれ設けられている。
【０１３４】
上記ＮＯｘトラップ触媒２２の出口部には、例えばステッピングモータによって通路面積を可変制御可能な開閉弁８を介して、空気供給源である過給機のコンプレッサ２ｂ下流側から空気を導く空気導入通路７の先端開口部７ａが接続されている。なお、空気供給源としては、電動空気ポンプ等を用いても良い。
【０１３５】
エンジンコントロールユニット３０には、水温センサ３１の信号（水温Ｔｗ）、クランク角度検出用クランク角センサ３２の信号（エンジン回転数Ｎｅの基礎となるクランク角度信号）、気筒判別用クランク角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙｌ）、コモンレール１４の圧力を検出する圧力センサ３４の信号（コモンレール圧力ＰＣＲ）、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３５の信号（アクセル開度（負荷）Ｌ）、がそれぞれ入力される。さらに、前述したＮＯｘトラップ触媒２２の入口部における排温センサ３６の信号（Ｔ１）、排気微粒子トラップ２３ａの出口部における排温センサ３７の信号（Ｔ２）、排気微粒子トラップ２３ａの入口部の排気圧力を検出する排気圧力センサ３８の信号（Ｐ１）、がそれぞれ入力される。
【０１３６】
第２実施例の排気浄化用の後処理システムも、第１実施例と同様に、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生とリーンな状態での排気微粒子トラップ２３ａの再生を別々に実施する必要を無くし、再生に使用するエネルギの利用効率を高め、燃費悪化を最小限に止めることを目的にしている。
【０１３７】
また、第２実施例の排気浄化用後処理システムも、エンジンコントロールユニット３０によって制御されるが、図３のエンジン基本制御ルーチンにおいてステップ１００での排温センサの入力信号がＴ１のみ（第１実施例ではＴ１ａ、Ｔ１ｂの２つである）であるほか、図８の後処理システム再生制御ルーチンのステップ１１００で行われる排気微粒子トラップ２３ａの強制再生制御、およびステップ１２００で行われるＮＯｘトラップ触媒の再生制御の部分が、第１実施例とは異なっている。
【０１３８】
これを図１２、図１３のフローチャートに基づいて説明するが、機能が第１実施例と同じ部分については説明を簡略に行う。
【０１３９】
図１２は、ステップ１１００の排気微粒子トラップ２３ａの強制再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、第１実施例と同様に、排気微粒子トラップ２３ａの温度目標を５００℃以上（第１所定温度と同じ）、ＮＯｘトラップ触媒２２の入口温度目標を６００℃にそれぞれ設定して、数分間維持する。このため第１実施例と同じく、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生も同時に実現できる。
【０１４０】
図１２のＤＰＦ強制再生制御ルーチンにおいて、ステップ１１６０では、排気微粒子トラップ２３ａの所定の再生が完了したかを排気微粒子トラップ再生指標値から判定する。
【０１４１】
ステップ１１６０でＹｅｓ、つまり排気微粒子トラップ２３ａの再生が終了した場合には、ステップ１１７２に進んで排気微粒子トラップ２３ａ再生制御の初期化を行う。具体的には、ポスト噴射を停止し、排気微粒子トラップ２３ａに流入する排気のリーン化のための後述する空気供給を停止し、後処理システム再生フラグ、ＤＰＦ再生フラグ、ＮＯｘトラップ触媒再生フラグ、第２所定温度フラグ（温度フラグ）、をそれぞれ０にする。さらに、ＮＯｘ吸収量積算値、排気微粒子トラップ再生指標値をそれぞれ０にリセットしてリターンとなる。
【０１４２】
ステップ１１６０でＮｏつまり排気微粒子トラップ２３ａの再生が終了していない場合には、ステップ１１６１に進み、排気微粒子トラップ２３ａの再生のための第１リッチ空燃比化を補助するために必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ１と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ１を、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１１６２に進み、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第１リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行う。そして、ステップ１１６３に進む。
【０１４３】
ステップ１１６３では、前述の第１リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ１、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ１、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ１を、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１４４】
ステップ１１６３で第１リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１１６４に進み、第１リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、全気筒について、ポスト噴射を実行する。
【０１４５】
そしてステップ１１６５に進み、排温センサ３６の信号Ｔ１に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ１の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ１の進角／遅角）を行う。つまり、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生、および排気微粒子トラップ２３ａの再生を同時に実現するため、必要な排気条件を過不足無く得るようにポスト噴射の補正をおこなって、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保する。
【０１４６】
ステップ１１６５で後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保した後、ステップ１１６６に進み、温度フラグが１であるか否かを判定する。この温度フラグは、排気微粒子トラップ２３ａの温度Ｔ２が、該排気微粒子トラップ２３ａの再生ができる下限温度の４００℃（第２所定温度）に到達したことを示すフラグである。
【０１４７】
ステップ１１６６でＹｅｓのとき、つまり、排気微粒子トラップ２３ａの温度（出口温度Ｔ２）が、排気微粒子トラップ２３ａの再生のできる下限温度の４００℃に到達しているときには、ステップ１１６７に進む。
【０１４８】
ステップ１１６７では、排気微粒子トラップ２３ａの再生のために、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するのに必要な空気供給データ、つまり開閉弁８の駆動制御信号Ｑａｉｒ１を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、予め実験によって求められてコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１４９】
ステップ１１６７で排気微粒子トラップ２３ａの再生のための空気供給に関するデータを検索した後、ステップ１１６８に進み、必要な空気量が供給されるように、開閉弁８を駆動制御信号Ｑａｉｒ１に基づいて開弁駆動する。
【０１５０】
そしてステップ１１６９に進み、排気微粒子トラップ２３ａの出口部の排温センサ３７の信号（Ｔ２）に基づいて、排気微粒子トラップ２３ａの温度が目標である５００℃（第１所定温度と同じ）に得られるように、供給空気量のフィードバック制御、つまりＱａｉｒ１の増減補正を行い、排気微粒子トラップ２３ａの再生に必要な排気条件を確保しリターンとなる。
【０１５１】
ステップ１１６６でＮｏのとき、つまり、温度フラグが１でない（排気微粒子トラップ２３ａの温度（出口温度Ｔ２）が排気微粒子トラップ２３ａの再生のできる下限温度である４００℃に到達していないことを示す）ときには、ステップ１１７０に進む。
【０１５２】
ステップ１１７０では、排気微粒子トラップ２３ａの出口部の温度Ｔ２が４００℃以上であるか否かを判定し、Ｙｅｓつまり４００℃以上であれば、ステップ１１７１に進んで温度フラグを１にし、リターンとなる。
【０１５３】
ステップ１１７０でＮｏつまり４００℃未満であれば、そのままリターンとなる。
【０１５４】
図１３は、第２実施例において、ステップ１２００で行われるＮＯｘトラップ触媒２２の再生制御に関するサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、ＮＯｘトラップ触媒２２の入口温度はＮＯｘトラップ触媒２２を再生できる下限温度の５００℃を目標とし、排気微粒子トラップ２３ａの温度は排気微粒子トラップ２３ａの再生ができる下限温度の４００℃（第２所定温度）を目標に設定した第２リッチ空燃比化制御を実施する。
【０１５５】
図１３のサブルーチンにおいて、ステップ１２６０では、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が完了したかをＮＯｘ再生指標値から判定する。
【０１５６】
ステップ１２６０でＹｅｓつまりＮＯｘ再生が終了した場合には、ステップ１２７０に進んでＮＯｘ再生制御の初期化を行う。つまりポスト噴射を停止し、空気供給を停止し、後処理システム再生フラグおよびＮＯｘトラップ触媒再生フラグをそれぞれ０にする。そしてＮＯｘ吸収量積算値およびＮＯｘトラップ触媒再生指標値をそれぞれ０にリセットして、リターンとなる。
【０１５７】
ステップ１２６０でＮｏつまりＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１２６１に進み、ＮＯｘ再生のための第２リッチ空燃比化を補助するために必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ２と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ２を、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１２６２に進み、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、第２リッチ空燃比化を補助するためのＥＧＲを行う。そして、ステップ１２６３に進む。
【０１５８】
ステップ１２６３では、前述の第２リッチ空燃比化ＥＧＲに対応した第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを求める。つまり、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ２、ポスト噴射期間Ｐｐｅｒｉｏｄ２、ポスト噴射時期Ｐｓｔａｒｔ２を、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１５９】
ステップ１２６３で第２リッチ空燃比化ポスト噴射データを検索した後、ステップ１２６４に進み、第２リッチ空燃比化ポスト噴射データに従って、燃料噴射弁１５を、クランク角度検出用クランク角センサ３２および気筒判別用クランク角センサ３３の信号に基づいて開弁駆動する。つまり、全気筒について、ポスト噴射を実行する。
【０１６０】
そしてステップ１２６５に進み、排温センサ３６の信号Ｔ１に基づいてポスト噴射のフィードバック制御（例えばＱｐｏｓｔ２の増量／減量、またはＰｓｔａｒｔ２の進角／遅角）を行い、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生および排気微粒子トラップ２３ａの再生を同時に実現するためにポスト噴射の補正を行って、後処理システムの再生に必要な基本排気条件を確保し、ステップ１２６６に進む。
【０１６１】
ステップ１２６６では、排気微粒子トラップ２３ａの再生のために、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するのに必要な空気供給データ、つまり開閉弁８の駆動制御信号Ｑａｉｒ２を、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌ（または主燃料噴射量Ｑｍａｉｎ）をパラメータとして、予め実験によって求められてコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップから検索して求める。
【０１６２】
ステップ１２６６で排気微粒子トラップ２３ａの再生のための空気供給に関するデータを検索した後、ステップ１２６７に進み、必要な空気量が供給されるように、開閉弁８を駆動制御信号Ｑａｉｒ２に基づいて開弁駆動する。
【０１６３】
そしてステップ１２６８に進み、排気微粒子トラップ２３ａの出口部の排温センサ３７の信号（Ｔ２）に基づいて、排気微粒子トラップ２３ａの温度が目標の４００℃（第２所定温度と同じ）に得られるように、供給空気量のフィードバック制御を行う。つまり排気微粒子トラップ２３ａの再生を行うのに適した排気条件を過不足無く得るようにＱａｉｒ１の増減補正を行い、排気微粒子トラップ２３ａの再生に必要な排気条件を確保し、リターンとなる。
【０１６４】
上記の第２実施例においても、第１実施例と同様に、ＮＯｘトラップ触媒２２の再生と排気微粒子トラップ２３ａの再生とが同時に実現できるので、再生に費やされる時間とエネルギー消費を低減して燃費悪化への影響を最小限にできる。
【０１６５】
次に、図１４は本発明の第３実施例に係る排気浄化装置のシステム構成図である。以下では、第１，２実施例と異なる部分について主に説明し、同一の部分は同一の番号を付して説明を簡単に行う。
【０１６６】
この第３実施例では、第２実施例と同じく、排気系が１系統となっており、排気通路３に、単一の触媒ケーシング２０が配置され、その下流に、排気微粒子トラップ２３ａを内部に保持するケーシング２１が配置されている。上記触媒ケーシング２０の内部には、単一の酸化触媒２１と、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとＮＯｘを放出する単一のＮＯｘトラップ触媒２２と、が直列に配置されている。そして、この第３実施例は、第２実施例の構成をより簡略化したものであって、前述した空気導入用の空気導入通路７および開閉弁８は具備していない。これ以外の構成は、第２実施例と同じである。
【０１６７】
この第３実施例の排気浄化用の後処理システムにおいては、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生の際に、排気微粒子トラップ２３ａに流入する排気の排気空燃比はリッチのままであり、従って排気微粒子トラップ２３ａの再生は行われない。
【０１６８】
また、第３実施例の排気浄化用後処理システムも、エンジンコントロールユニット３０によって制御されるが、その基本的な処理は、前述した第１，第２実施例と同じであり、図８の後処理システム再生制御ルーチンのステップ１１００で行われる排気微粒子トラップ２３ａの強制再生制御、およびステップ１２００で行われるＮＯｘトラップ触媒の再生制御の部分が、第２実施例と僅かに異なっている。
【０１６９】
これを図１５、図１６のフローチャートに基づいて説明する。
【０１７０】
図１５は、ステップ１１００の排気微粒子トラップ２３ａの強制再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、図１２で説明した第２実施例のサブルーチンと一部（ステップ１１８０，１１８１）で異なるのみであるので、その異なる部分のみを説明し、特に変わらない部分の説明は省略する。
【０１７１】
前述したように、ステップ１１６６では、温度フラグが１であるか否かを判定する。この温度フラグは、排気微粒子トラップ２３ａの温度Ｔ２が、該排気微粒子トラップ２３ａの再生ができる下限温度の４００℃（第２所定温度）に到達したことを示すフラグである。ステップ１１６６でＹｅｓのとき、つまり、排気微粒子トラップ２３ａの温度（出口温度Ｔ２）が、排気微粒子トラップ２３ａの再生のできる下限温度の４００℃に到達しているときには、本実施例では、ステップ１１８０〜１１８１に進み、排気空燃比のリーン化を行う。
【０１７２】
ステップ１１８０では、排気微粒子トラップ２３ａの再生のために、排気空燃比をリーン化（例えば空燃比１８以上）するのに必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ４と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ４を、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。
【０１７３】
そして、ステップ１１８１で、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、排気空燃比をリーン化する。これにより、強制的な排気微粒子トラップ２３ａの再生が開始される。
【０１７４】
図１６は、ステップ１２００で行われるＮＯｘトラップ触媒２２の再生制御に関するサブルーチンであり、このサブルーチンは、図１３で説明した第２実施例のサブルーチンと一部（ステップ１２８０，１２８１）で異なるのみであるので、その異なる部分のみを説明し、特に変わらない部分の説明は省略する。
【０１７５】
前述したようにステップ１２６０では、ＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が完了したかをＮＯｘ再生指標値から判定しており、このステップ１２６０でＮｏつまりＮＯｘトラップ触媒２２のＮＯｘ再生が終了していない場合には、ステップ１２８０に進む。
【０１７６】
ステップ１２８０では、ＮＯｘ再生のためのリッチ空燃比化に必要な目標ＥＧＲデータ、つまりＥＧＲ弁５の駆動信号Ｅｄｕｔｙ５と吸気絞り弁６の駆動信号Ｔｄｕｔｙ５を、コントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ１２８１に進み、ＥＧＲ弁５および吸気絞り弁６をそれぞれの駆動信号に基づいて駆動制御し、排気空燃比をリッチ化する。ここでは、目標のリッチ空燃比を、ＮＯｘ再生に必要な１３（λ＝０．９）程度とする。なお、空気過剰率が低下すると燃費が悪化し、その分トルクが低下するので、空気過剰率の低下に応じて、主燃料噴射量Ｑｍａｉｎを増量補正することが望ましい。
【０１７７】
以上、直列多気筒のエンジンに適用した場合について説明してきたが、本発明の排気浄化装置は、これに限られず、Ｖ型配置の６気筒や８気筒エンジンにも適用できる。また、上記実施例は過給機付エンジンの例で示しているが、自然吸気のエンジンであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示すシステム構成図。
【図２】この発明の第２実施例を示すシステム構成図。
【図３】ディーゼルエンジン基本制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】ＤＰＦ保護判断ルーチンを示すフローチャート。
【図５】エンジン排気基本制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】排気微粒子トラップ限界判断ルーチンを示すフローチャート。
【図７】ＮＯｘトラップ触媒再生判断ルーチンを示すフローチャート。
【図８】後処理システム再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】ＤＰＦ強制再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】ＮＯｘトラップ触媒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】ＤＰＦ保護制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】第２実施例におけるＤＰＦ強制再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】第２実施例におけるＮＯｘトラップ触媒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】第３実施例を示すシステム構成図。
【図１５】第３実施例におけるＤＰＦ強制再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】第３実施例におけるＮＯｘトラップ触媒再生制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
３…排気通路
５…ＥＧＲ弁
６…吸気絞り弁
２１，２１ａ，２１ｂ…酸化触媒
２２，２２ａ，２２ｂ…ＮＯｘトラップ触媒
２３ａ…排気微粒子トラップ
３０…エンジンコントロールユニット

Claims

内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化浄化する酸化触媒と、
上記酸化触媒の下流側の排気通路に配置され、流入する排気微粒子をトラップする排気微粒子トラップと、
上記排気微粒子トラップの温度を検出する温度検出手段と、
上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子の燃焼速度を検出する燃焼速度検出手段と、
膨張行程ないしは排気行程で燃料を噴射するポスト噴射を可能とする燃料噴射手段と、
上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記ポスト噴射によって排気空燃比をリッチにする排気空燃比制御手段と、
上記酸化触媒と上記排気微粒子トラップとの間に位置し、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子量に基づき再生時期を判断する再生時期判断手段と、
上記再生時期に所定の再生操作を行う再生制御手段と、を備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときには、上記再生操作中であっても、上記ポスト噴射により排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関のシリンダに流入する空気量を制御する空気量制御手段を備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記ポスト噴射を行うとともに内燃機関に流入する空気量を低減して排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記排気空燃比制御手段は、上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、運転状態が低回転低負荷であれば、上記ポスト噴射のみで排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記燃焼速度検出手段は、上記排気微粒子トラップの温度の単位時間当たりの上昇率が大きいほど上記排気微粒子の燃焼速度が大きいとみなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記ＮＯｘトラップ触媒が、一つまたは複数の気筒を含む複数の気筒群にそれぞれ対応して配置されているとともに、
上記排気微粒子トラップが、複数のＮＯｘトラップ触媒から排出された全ての排気が流入するように単一の排気微粒子トラップからなり、
上記複数のＮＯｘトラップ触媒のうち少なくとも一つの再生時期を判断するＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段と、
上記複数のＮＯｘトラップ触媒のうち少なくとも一つを再生すべきときに、上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比がリーンとなるように、再生すべきＮＯｘトラップ触媒に対応した気筒群の排気空燃比をリッチにし、かつその他の気筒群の排気空燃比をリーンにして、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生処理を行いつつ上記排気微粒子トラップの再生処理を同時に行うＮＯｘトラップ再生制御手段と、
をさらに備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記複数のＮＯｘトラップ触媒のうち少なくとも一つが再生されているときで、上記排気微粒子トラップの温度が第１所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比がリッチになるように、上記複数の気筒群の排気空燃比を全てリッチにして、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生処理を行いつつ上記排気微粒子の燃焼速度を抑制することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記ＮＯｘトラップ再生制御手段は、一部の気筒群の排気空燃比をリッチにし、かつその他の気筒群の排気空燃比をリーンにする際に、排気空燃比をリッチにした気筒群の排気温度を制御して、上記排気微粒子トラップの温度を、排気微粒子トラップの再生が可能な第２所定温度にすることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記排気微粒子トラップの上流側排気通路に空気を供給可能な空気供給手段と、
上記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期を判断するＮＯｘトラップ触媒再生時期判断手段と、
をさらに備え、
上記排気空燃比制御手段は、
上記ＮＯｘトラップ触媒の再生時期と判断されたときに、上記ポスト噴射により上記ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気空燃比をリッチにするとともに、上記空気供給手段により空気を供給して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリーンにし、上記ＮＯｘトラップ触媒の再生処理を行いつつ上記排気微粒子トラップの再生処理を同時に行い、
上記排気微粒子トラップの温度が第１所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記排気微粒子トラップの再生処理中であっても上記空気供給手段による空気の供給を停止して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記排気微粒子トラップの再生時期を判断する排気微粒子トラップ再生時期判断手段、を備え、
上記排気空燃比制御手段は、上記排気微粒子トラップの再生時期と判断されたときに、上記排気微粒子トラップの温度が上記第１所定温度よりも低い第２所定温度を超えるまでは機関が排出する排気空燃比をリッチにして上記排気微粒子トラップの温度を昇温し、上記排気微粒子トラップの温度が第２所定温度を超えた後は上記空気供給手段により空気を供給して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリーンにして上記排気微粒子トラップの再生処理を行い、
上記排気微粒子トラップの温度が第１所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、上記排気微粒子トラップの再生処理中であっても上記空気供給手段による空気の供給を停止して上記排気微粒子トラップに流入する排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
上記酸化触媒は、上記ＮＯｘトラップ触媒と一体的に構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気成分を酸化浄化する酸化触媒と、
上記酸化触媒の下流側の排気通路に配置され、流入する排気微粒子をトラップする排気微粒子トラップと、
上記排気微粒子トラップの温度を検出する温度検出手段と、
上記排気微粒子トラップにトラップされた排気微粒子の燃焼速度を検出する燃焼速度検出手段と、
上記排気微粒子トラップの温度が所定温度を超え、かつ、上記排気微粒子の燃焼速度が所定速度を超えたときに、排気空燃比をリッチにする排気空燃比制御手段と、
上記酸化触媒と上記排気微粒子トラップとの間に位置し、排気空燃比がリーンのときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
上記排気空燃比制御手段が、膨張行程ないし排気行程で燃料を噴射するポスト噴射、内燃機関への吸入空気量の減少、排気還流量の増加、の少なくとも一つにより排気空燃比をリッチにすることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の排気浄化装置。