JP6610628B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒が形成されたエンジンと、当該エンジンの排気が流通する排気通路に設けられたＮＯｘ触媒とを備えるエンジンの制御装置に関する。

従来より、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（つまり、空気過剰率λがλ＞１の状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気の空燃比ひいては気筒内の混合気の空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が知られている。

このようなＮＯｘ触媒を備えたエンジンでは、燃費を向上させる観点から、通常は気筒内の混合気の空燃比をリーンな状態（λ＞１）に設定し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が増大してＮＯｘ触媒が吸蔵できるＮＯｘの量が低下すると（例えば、吸蔵できなくなると）、前記混合気の空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチな状態（λ≦１）にしてＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させるようにしている。

例えば、特許文献１には、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になると、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元すべく、吸気に還流される排気の一部であるＥＧＲガスの量を多くするものが開示されている。この装置では、ＥＧＲガスの量を多くすることで気筒に導入される新気の量を低下させ、これにより、気筒内の混合気の空燃比および排気の空燃比をリッチ化する。

特開２００４−３６０５９３号公報

特許文献１の装置では、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する際に気筒内に導入される新気の量が低減される。そのため、エンジントルクを十分に得ることができないおそれがある。特に、加速時にこのＮＯｘを還元する制御が実施されると、加速性が悪化してしまう。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ＮＯｘ触媒を備えたエンジンにおいて、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元しつつ加速性を良好にすることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、前記排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに当該排気中のＮＯｘを吸蔵し、且つ、前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチなときに前記吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒を備えたエンジンの制御装置であって、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射よりも遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能な燃料噴射装置と、前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチになるように且つ前記気筒内にポスト噴射された燃料が当該気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを行わせるＮＯｘ還元制御と、前記燃料噴射装置に前記ポスト噴射を行わせない通常制御とを、運転条件に応じて切り替えて実施する制御手段を備え、前記制御手段は、前記通常制御の実施時と前記ＮＯｘ還元制御の実施時とにおいて前記メイン噴射の噴射量が所定の上限値以下となるように前記燃料噴射装置を制御するとともに、前記ＮＯｘ還元制御の実施時は、前記上限値を、仮に同じ運転条件で前記通常制御を実施する時よりも大きい補正上限値に設定し、前記制御手段は、前記通常制御の実施時であっても前記ＮＯｘ還元制御が終了してから所定の期間が経過するまでは、前記上限値を前記補正上限値に設定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置を提供する。

この装置によれば、ポスト噴射の実施によって排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチにされるＮＯｘ還元制御が実施されて、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するように構成されている。そのため、気筒に導入される新気の量を低減することなく、あるいは、この低減量を少なく抑えることができ、ＮＯｘ還元時の加速性を良好にすることができる。しかも、この装置では、ＮＯｘ還元制御時に、メイン噴射の噴射量の上限値が大きくされて、メイン噴射においてより多くの燃料を噴射できるようになっている。そのため、加速性をより一層高めることができる。

ここで、メイン噴射の噴射量を単純に多くするとエンジンから排出される煤の量が増大するおそれがあるが、この装置では、前記のようにＮＯｘ還元制御時にはポスト噴射が実施されており、メイン噴射によって生成される煤の量が増大しても、その後のポスト噴射の燃料の燃焼時にこの煤を燃焼させることができるようになっている。従って、この装置によれば、加速性を高めつつエンジンから排出される煤の量を小さく抑えることができる。
また、この装置では、通常制御の実施時であってもＮＯｘ還元制御が終了してから所定の期間が経過するまでは、前記上限値がＮＯｘ還元制御時と同様の大きい値（補正上限値）に設定されるので、ＮＯｘ還元制御の終了に伴って前記上限値が急変するのを抑制できる。従って、メイン噴射の噴射量がこの上限値に制御される場合に、メイン噴射の噴射量が急変してエンジントルクが急変するのを抑制できる。

前記構成において、前記気筒内の酸素状態に基づいて前記メイン噴射の噴射量の上限値を設定するのが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、煤の発生量と相関の高い気筒内の酸素状態に基づいてメイン噴射の噴射量の上限値が設定されるため、煤の発生量を確実に小さく抑えることができる。

前記構成において、前記制御手段は、前記気筒内の酸素濃度であって当該気筒内で燃焼が開始する前の酸素濃度に基づいて前記メイン噴射の噴射量の上限値を設定するのが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、煤の発生量と特に相関の高い気筒の酸素濃度に基づいて、メイン噴射の噴射量の上限値が設定されるため、煤の発生量をより確実に小さく抑えることができる。

前記構成において、前記排気通路に設けられて前記気筒に流入する吸気を過給する過給機を備え、前記制御手段は、前記ＮＯｘ還元制御の実施時は、前記過給機の過給圧を前記通常制御の実施時の圧力よりも低くする、のが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、ＮＯｘ還元制御の実施時において排気の空燃比をより確実にリッチにすることができる。また、前記のようにＮＯｘ還元制御の実施時においてメイン噴射の噴射量が増大されて排気のエネルギーが増大したときに、過給力およびエンジントルクが過剰に高くなるのを防止することができる。

前記構成において、前記制御手段は、前記メイン噴射の噴射量が前記上限値よりも小さい状態で前記通常制御が実施された直後に前記ＮＯｘ還元制御が開始されたときは、前記メイン噴射の噴射量を減少させるのが好ましい（請求項５）。

このようにすれば、ポスト噴射された燃料の燃焼エネルギーがエンジントルクに変換されることで、エンジントルクが過剰に大きくなるのを防止できる。

前記構成において、前記制御手段は、前記ＮＯｘ還元制御の終了に伴って前記ポスト噴射を停止するとき、前記メイン噴射の噴射量を増大させるのが好ましい（請求項６）。
このようにすれば、ポスト噴射の停止時において、ポスト噴射された燃料の燃焼エネルギーがなくなることで、エンジントルクが急変するのを防止できる。

また、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、前記排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに当該排気中のＮＯｘを吸蔵し、且つ、前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチなときに前記吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒を備えたエンジンの制御装置であって、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射よりも遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能な燃料噴射装置と、前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチになるように且つ前記気筒内にポスト噴射された燃料が当該気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを行わせるＮＯｘ還元制御と、前記燃料噴射装置に前記ポスト噴射を行わせない通常制御とを、運転条件に応じて切り替えて実施する制御手段を備え、前記制御手段は、前記通常制御の実施時と前記ＮＯｘ還元制御の実施時とにおいて前記メイン噴射の噴射量が所定の上限値以下となるように前記燃料噴射装置を制御するとともに、前記ＮＯｘ還元制御の実施時は、前記上限値を、仮に同じ運転条件で前記通常制御を実施する時よりも大きい補正上限値に設定し、前記制御手段は、前記メイン噴射の噴射量が前記上限値よりも小さい状態で前記通常制御が実施された直後に前記ＮＯｘ還元制御が開始されたときは、前記メイン噴射の噴射量を減少させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置を提供する（請求項７）。

本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 吸気側バイパスバルブ等の制御マップを示した図である。 エンジンシステムの制御系を示すブロック図である。 パッシブＤｅＮＯｘ制御及びアクティブＤｅＮＯｘ制御の制御マップを示した図である。 パッシブＤｅＮＯｘ制御とアクティブＤｅＮＯｘ制御と通常制御との切り替え手順を示したフローチャートである。 燃料噴射の制御手順の前半部分を示したフローチャートである。 燃料噴射の制御手順の後半部分を示したフローチャートである。 各パラメータの時間変化を模式的に示したタイムチャートである。

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

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

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

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

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

シリンダヘッド４には、燃焼室６内（気筒２内）に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）１０と、燃焼室６内の燃料と空気の混合気を昇温するためのグロープラグ１１とが、各気筒２につきそれぞれ１組ずつ設けられている。図１に示した例では、インジェクタ１０は、燃焼室６の天井面の中央に、燃焼室６を上方から臨むように設けられている。また、グロープラグ１１は、通電されることで発熱する発熱部を先端に有しており、この発熱部が、インジェクタ１０の先端部分の近傍に位置するように燃焼室６の天井面に取り付けられている。例えば、インジェクタ１０は、その先端に複数の噴口を備え、グロープラグ１１は、その発熱部がインジェクタ１０の複数の噴口からの複数の噴霧の間に位置して燃料の噴霧と直接接触しないように、配置されている。

インジェクタ１０は、エンジントルクを得るために実施される噴射であって圧縮上死点付近で燃焼する燃料を燃焼室６内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角側であって燃焼エネルギーがエンジントルクに変換される割合がメイン噴射よりも非常に小さい時期に燃焼室６内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施できるようになっている。

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

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

排気通路４０には、上流側から順に、第２ターボ過給機５２のタービン５２ｂ（以下、適宜、第２タービン５２ｂという）、第１ターボ過給機５１のタービン５１ｂ（以下、適宜、第１タービン５１ｂという）、第１触媒４３、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するＰＭフィルタ（以下、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）という）４４、ＤＰＦ４４の下流側の排気通路４０中に尿素を噴射する尿素インジェクタ４５、尿素インジェクタ４５から噴射された尿素を用いてＮＯｘを浄化するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒４６、ＳＣＲ触媒４６から排出された未反応のアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒４７、が設けられている。

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

第１触媒４３は、ＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒４１と、排気中の酸素を用いて炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる酸化触媒（以下、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）という）４２とを含む。

ＮＯｘ触媒４１は、排気の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態（排気の空気過剰率をλとしてλ＞１となる状態）において排気中のＮＯｘを吸蔵し、この吸蔵したＮＯｘを、排気の空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において還元する、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＣ：ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ）である。第１触媒４３は、例えば、ＤＯＣの触媒材層の表面に、ＮＳＣの触媒材がコーティングされることで形成されている。

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

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

図２は、これらバルブ４９、５４、２５の制御マップを示した図である。本実施形態では、図２に示すように、エンジン回転数と、エンジン負荷とに応じて、各バルブ４９、５４、２５の開閉状態が決められている。具体的には、エンジン回転数が低い第１回転領域Ａ１では、吸気側バイパスバルブ２５は全閉とされ、排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４の開度がエンジン回転数とエンジン負荷とによって変更される。また、第１回転領域Ａ１よりもエンジン回転数が高い第２回転領域Ａ２では、吸気バイパスバルブおよび排気側バイパスバルブ４９が全開とされて第２ターボ過給機５２による過給は停止され、ウエストゲートバルブ５４の開度のみがエンジン回転数とエンジン負荷とによって変更される。

本実施形態によるエンジンシステム１００は、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ装置５５を有する。ＥＧＲ装置５５は、排気通路４０のうち排気側バイパス通路４９の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路２０のうちスロットルバルブ２３とサージタンク２４との間の部分とを接続するＥＧＲ通路５６と、これを開閉する第１ＥＧＲバルブ５７と、ＥＧＲ通路５６を通過する排気を冷却するＥＧＲクーラ５８とを有する。また、ＥＧＲ装置５５は、ＥＧＲクーラ５８をバイパスするＥＧＲクーラバイパス通路５９と、これを開閉する第２ＥＧＲバルブ６０とを有する。

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

ＰＣＭ２００には、各種センサからの情報が入力される。例えば、ＰＣＭ２００は、クランク軸７の回転数つまりエンジン回転数を検出する回転数センサＳＮ１、エアクリーナ２１付近に設けられて吸気通路２０を流通する新気（空気）の量である吸入空気量を検出するエアフローセンサＳＮ２、サージタンク２４に設けられてターボ過給機５１、５２によって過給された後のサージタンク２４内の吸気の圧力つまり過給圧を検出する吸気圧センサＳＮ３、排気の酸素濃度であって排気通路４０のうち第１ターボ過給機５１と第１触媒４３との間の部分を通過する排気の酸素濃度を検出する排気Ｏ２センサＳＮ４等と電気的に接続されており、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ４からの入力信号を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ５や、車速を検出する車速センサＳＮ６等が設けられており、これらのセンサＳＮ５、ＳＮ６による検出信号もＰＣＭ２００に入力される。ＰＣＭ２００は、各センサ（ＳＮ１〜ＳＮ６等）からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行して、インジェクタ１０等を制御する。

（２−１）通常制御
本実施形態では、後述する、ＤｅＮＯｘ制御、ＤＰＦ再生制御、ＤｅＳＯｘ制御を実施しない通常運転時は、燃費性能を高めるべく、燃焼室６内の混合気の空燃比ひいては排気の空燃比を理論空燃比よりもリーン（λ＞１）とする通常制御を実施する。この通常制御では、ポスト噴射は停止される。本実施形態では、通常制御では、メイン噴射のみが実施される。

（２−２）ＤｅＮＯｘ制御
ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されたＮＯｘ（以下、適宜、吸蔵ＮＯｘという）を還元してＮＯｘ触媒４１から離脱させるための制御であるＤｅＮＯｘ制御について説明する。

前記のように、ＮＯｘ触媒４１では、排気の空燃比が理論空燃比近傍である状態（λ≒１）あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態（λ＜１）において、吸蔵ＮＯｘが還元される。従って、吸蔵ＮＯｘを還元するためには、排気の空燃比を通常制御時よりも低減する必要がある。

排気の空燃比を低減する一つの方法として、燃焼室６に導入される新気（空気）の量を少なくすることが考えられる。しかし、新気の量を単純に少なくするとエンジントルクを適切に得ることができないおそれがある。特に、加速時に新気の量が低減されると加速性が悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態では、新気の量の低減量を少なく抑えつつ排気の空燃比を低減させるべく、ポスト噴射を実施して吸蔵ＮＯｘを還元させるようにする。つまり、ＤｅＮＯｘ制御では、ＰＣＭ２００は、インジェクタ１０にメイン噴射に加えてポスト噴射を実施させ、これにより排気の空燃比を低減する。なお、本実施形態では、ＤｅＮＯｘ制御時に、新気の量もわずかに低減させる。具体的には、スロットルバルブ２３を通常制御時よりも閉じ側にするとともに排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４の少なくとも一方を通常制御時よりも開き側にして過給圧を通常制御時よりも低減する。

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

第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するタイミング（膨張行程の前半、例えば、圧縮上死点後３０〜７０°ＣＡ）でポスト噴射を実施するアクティブＤｅＮＯｘ制御（ＮＯｘ還元制御）を実施する。なお、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時には、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進するためにグロープラグ１１を通電して混合気を加熱する。

一方、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しないタイミング（膨張行程の後半、例えば、圧縮上死点後１１０°ＣＡ）でポスト噴射を実施するパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

これは、次の理由による。

エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷は比較的高いがエンジン回転数が低い領域では、排気の温度が低いことに伴ってＮＯｘ触媒４１の温度が吸蔵ＮＯｘを還元できる温度よりも低くなりやすい。そこで、本実施形態では、この領域ではＤｅＮＯｘ制御を停止する。

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

ただし、エンジン負荷が非常に高い第２領域Ｒ２では、メイン噴射の噴射量（以下、適宜、メイン噴射量という）が多いことに伴って通常運転時であっても排気の空燃比が小さく抑えられる。そのため、第２領域Ｒ２では、吸蔵ＮＯｘを還元するために必要なポスト噴射の噴射量（以下、適宜、ポスト噴射量という）を小さくして、未燃燃料が排気通路４０に排出されることによる前記影響を小さく抑えることができる。

そこで、本実施形態では、前記のように、第１領域Ｒ１では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施し、第２領域Ｒ２では、ポスト噴射された燃料を燃焼室６内で燃焼させないパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。なお、第２領域Ｒ２は、排気の温度が十分に高くＤＯＣ触媒４２が十分に活性化する領域である。そのため、排気通路４０に排出された未燃燃料はこのＤＯＣ触媒４２によって浄化される。

ここで、請求項におけるＮＯｘ還元制御は、アクティブＤｅＮＯｘ制御を指している。

（２−３）切り替え手順
次に、通常制御と、アクティブＤｅＮＯｘ制御と、パッシブＤｅＮＯｘ制御との切り替え手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、これらの切り替えを表すフラグとして切り替えフラグが設定されており、切り替えフラグが０の場合は通常制御が実施され、切り替えフラグが１の場合はアクティブＤｅＮＯｘ制御が実施され、切り替えフラグが２の場合はパッシブＤｅＮＯｘ制御が実施されるようになっている。

まず、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１０にて、車両の各種情報を読み込む。例えば、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ触媒４１の温度であるＮＯｘ触媒温度と、ＳＣＲ触媒４６の温度であるＳＣＲ温度と、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されているＮＯｘの量であるＮＯｘ吸蔵量とを取得する。

ＮＯｘ触媒温度は、例えば、ＮＯｘ触媒４１の直上流側に設けられた温度センサによって検出された温度に基づいて推定される。また、ＳＣＲ温度は、例えば、ＳＣＲ触媒４６の直上流側に設けられた温度センサによって検出された温度に基づいて推定される。また、ＮＯｘ吸蔵量は、例えば、エンジン本体１の運転状態や排気の流量および温度等に基づいて推定された排気中のＮＯｘ量を積算していくことで求められる。

次に、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１１にて、ＳＣＲ温度が予め設定されたＳＣＲ判定温度未満であるか否かを判定する。ＳＣＲ判定温度は、ＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを浄化できるＳＣＲ触媒温度の最小値である。

ステップＳ１１の判定がＮＯであって、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度以上でありＳＣＲ触媒４６によってＮＯｘを適切に浄化させることができる場合は、ステップＳ３１に進み、ＰＣＭ２００は、切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。一方、ステップＳ１１の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ触媒温度が予め設定されたＮＯｘ還元可能温度以上であるか否かを判定する。ＮＯｘ還元可能温度は、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵ＮＯｘを還元可能なＮＯｘ触媒温度の最小値である。

ステップＳ１２の判定がＮＯであってＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ還元可能温度未満の場合は、ステップＳ３１に進み、ＰＣＭ２００は切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、ＰＣＭ２００は、エンジン本体１が第１領域Ｒ１で運転されているか否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、ステップＳ２１に進む。一方、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ＰＣＭ２００は、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していないか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１５に進む。一方、この判定がＮＯの場合は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１５では、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第１吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第１吸蔵量判定値は、例えば、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵できるＮＯｘの量の最大値よりもある程度低い値に設定されている。

ステップＳ１５の判定がＮＯであってＮＯｘ吸蔵量が第１吸蔵量判定値未満の場合は、ＮＯｘ触媒４１の還元処理を行う必要がないため、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３１に進み、切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。一方、ステップＳ１５の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、ＰＣＭ２００は、切り替えフラグを１に設定してアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

一方、ステップＳ１４の判定がＮＯの場合に進むステップＳ１６では、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第２吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第２吸蔵量判定値は、第１吸蔵量判定値よりも大きな値に設定されている。例えば、第２吸蔵量判定値は、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵できるＮＯｘの量の最大値付近の値に設定されている。ステップＳ１６の判定のＮＯであってＮＯｘ吸蔵量が第２吸蔵量判定値未満である場合は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３１に進み、切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。一方、ステップＳ１６の判定がＹＥＳの場合は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ１７に進み、切り替えフラグを１に設定してアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する。

ステップＳ１３の判定がＮＯの場合に進むステップＳ２１では、ＰＣＭ２００は、エンジン本体１が第２領域Ｒ２で運転されているか否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３１に進み、切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。一方、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、ＰＣＭ２００は、ＮＯｘ吸蔵量が予め設定された第３吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第３吸蔵量判定値は、第１吸蔵量判定値よりも小さな値に設定されている。例えば、第３吸蔵量判定値は、ＮＯｘ触媒４１が吸蔵できるＮＯｘの量の最大値の半分程度の値に設定されている。

ステップＳ２２の判定がＮＯであってＮＯｘ吸蔵量が第３吸蔵量判定値未満の場合は、ＮＯｘ触媒の還元処理を行う必要がないため、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３１に進み、切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。一方、ステップＳ２２の判定がＹＥＳの場合はステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、後述する手順で算出したポスト噴射量が、予め設定された基準ポスト噴射量未満か否かを判定する。基準ポスト噴射量は、例えば、オイル希釈を抑制する観点から、あるいは、これに加えてパッシブＤｅＮＯｘ制御の実行に起因する燃費悪化を抑制する観点から、設定されている。つまり、パッシブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼しない遅角側のタイミングで実施されるため、燃焼室６からクランクケースに未燃の燃料が漏えいしやすい。そこで、本実施形態では、ポスト噴射量が基準ポスト噴射量未満であって前記漏えいをある程度少なく抑えられる場合にのみパッシブＤｅＮＯｘ制御が実施されるように、ステップＳ２３の判定を実施する。

つまり、ステップＳ２３の判定がＹＥＳの場合はステップＳ２４に進み、ＰＣＭ２００は、切り替えフラグを２に設定してパッシブＤｅＮＯｘ制御を実施する。一方、ステップＳ２３の判定がＮＯの場合は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ３１に進み、切り替えフラグを０に設定して通常制御を実施する。

このように、本実施形態では、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満で、ＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ還元可能温度以上で、第１領域Ｒ１でエンジン本体１が運転されており、かつ、ＮＯｘ吸蔵量が所定量以上のときに、アクティブＤｅＮＯｘ制御が実施される。ただし、エンジン始動後にアクティブＤｅＮＯｘ制御を一度も実行していない場合には、ＮＯｘ触媒４１のＮＯｘ浄化性能を確保するべく、前記所定量が比較的小さい値に設定される。

なお、ポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するべく、ステップＳ１６の判定の後に、アクティブＤｅＮＯｘ制御の前回実行時点からの走行距離が所定の判定距離以上であるか否かの判定を行い、この判定がＹＥＳのときにステップＳ１７に進みアクティブＤｅＮＯｘ制御を実施する一方、この判定がＮＯのときにはステップＳ３１に進み、切り替えフラグを０として通常制御を実施するようにしてもよい。

また、本実施形態では、ＳＣＲ温度がＳＣＲ判定温度未満で、ＮＯｘ触媒温度がＮＯｘ還元可能温度以上で、第２領域Ｒ２でエンジンが運転されており、ＮＯｘ吸蔵量が所定量以上、かつ、ポスト噴射の噴射量が所定量未満のときに、パッシブＤｅＮＯｘ制御が実施される。

（２−４）燃料噴射制御
次に、燃料噴射の制御手順の手順について、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、ＰＣＭ２００は、ステップＳ５１にて、車両の各種情報を読み込む。例えば、ＰＣＭ２００は、回転数センサＳＮ１で検出されたエンジン回転数、エアフローセンサＳＮ２で検出された吸入空気量、排気Ｏ２センサＳＮ４で検出された排気の酸素濃度、アクセル開度センサＳＮ５で検出されたアクセル開度、車速センサＳＮ６で検出された車速等を取得する。

次に、ステップＳ５２にて、ＰＣＭ２００は、吸気酸素濃度と、トータル吸入ガス量を推定する。吸気酸素濃度は、燃焼室６内の酸素濃度であって燃焼が行われる前の酸素濃度である。例えば、ＰＣＭ２００は、吸入空気量、排気の酸素濃度、ＥＧＲバルブ５７、６０の開度等に基づいて、吸気酸素濃度を推定する。トータル吸入ガス量は、燃焼室６内に存在するガス（燃焼が開始する直前における燃焼室６内に存在するガス）の全量である。例えば、ＰＣＭ２００は、吸入空気量、ＥＧＲバルブ５７、６０の開度等に基づいてトータル吸入ガス量を推定する。

次に、ステップＳ５３にて、ＰＣＭ２００は、アクセル開度と車速等に基づいて、車両の加速度の目標値である目標車両加速度を算出する。

次に、ステップＳ５４にて、ＰＣＭ２００は、目標車両加速度とエンジン回転数等に基づいて、エンジントルクの目標値である目標エンジントルク、つまり、要求されているエンジントルクを設定する。

次に、ステップＳ５５にて、ＰＣＭ２００は、目標エンジントルクとエンジン回転数等に基づいて、メイン噴射量の基本値である基本メイン噴射量を設定する。

ここで、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼する。その結果、ポスト噴射された燃料の燃焼エネルギーの一部がエンジントルクに変換される。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御時の基本メイン噴射量は、メイン噴射とポスト噴射の一部とによって目標エンジントルクが実現されるように、その他の制御時（通常制御時およびパッシブＤｅＮＯｘ制御時）の基本メイン噴射量よりもわずかに小さい量とされる。つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の開始前後および終了前後において、エンジントルクが大きく変動しないように、アクティブＤｅＮＯｘ制御では基本メイン噴射量を小さくする。

次に、ステップＳ５６にて、ＰＣＭ２００は、切り替えフラグが１であるか否か、つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時であるか否かを判定する。

ステップＳ６１の判定がＹＥＳであってアクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時である場合はステップＳ６３に進む。

一方、ステップＳ６１の判定がＮＯであってアクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時でない場合は、ＰＣＭ２００は、ステップＳ６２に進み、切替フラグが１から０または２に変化してから予め設定された基準時間（所定の期間）が経過したか否かを判定する。つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御が終了してから基準時間が経過したか否かを判定する。ステップＳ６２の判定がＮＯの場合はステップＳ６３に進む。一方、ステップＳ６２の判定がＹＥＳの場合はステップＳ６４に進む。

このように、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施中およびアクティブＤｅＮＯｘ制御が終了してから基準時間が経過するまでの間はステップＳ６３に進み、その他の場合はステップＳ６４に進む。

ステップＳ６４では、ＰＣＭ２００は、排気Ｏ２ガード値を第１排気Ｏ２ガード値に設定する。一方、ステップＳ６３では、ＰＣＭ２００は、排気Ｏ２ガード値を第２排気Ｏ２ガード値であって第１排気Ｏ２ガード値よりも小さい値に設定する。

排気Ｏ２ガード値は、メイン噴射によって燃焼室６に噴射された燃料の燃焼（以下、適宜、メイン燃焼という）によって生成される煤の量を所定量以下に抑えることのできる、メイン燃焼後のガスの酸素濃度（メイン噴射のみが実施される場合には排気の酸素濃度）の最小値である。つまり、メイン燃焼によって生成される煤の量とメイン燃焼後のガスの酸素濃度とには高い相関があってこの酸素濃度を所定値以上に維持できればメイン燃焼によって生成される煤の発生量を所定量以下にできることが分かっており、前記排気Ｏ２ガード値は、メイン燃焼に伴う煤の発生量を所定量以下に抑えることが可能なメイン燃焼後のガスの酸素濃度の下限値である。

ここで、アクティブＤｅＮＯｘ制御では、前記のように、メイン噴射に加えてポスト噴射が実施されるとともに、ポスト噴射によって燃焼室６に噴射された燃料が燃焼室６内で燃焼するように制御される。そのため、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時は、ポスト噴射によって燃焼室６に噴射された燃料の燃焼時に、メイン燃焼によって生成された煤の一部が燃焼される。従って、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時とその他の運転時（通常制御やパッシブＤｅＮＯｘ制御の実施時）とでは、メイン燃焼によって生成された煤の量が同じであっても、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時の方が、他の運転時よりもエンジン本体１から排出される煤の量が少なくなり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時は、排気Ｏ２ガード値をその他の運転時より小さくすることができる。

そこで、本実施形態では、その他の運転時は排気Ｏ２ガード値を第１排気Ｏ２ガード値とし、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時は排気Ｏ２ガード値を第１排気Ｏ２ガード値よりも小さい値に設定された第２排気Ｏ２ガード値とする。

具体的には、ＰＣＭ２００には、エンジン回転数とエンジントルクとについて、予め実験等により設定された第１排気Ｏ２ガード値と第２排気Ｏ２ガード値の値がマップで記憶されている。これらのマップは、同じエンジン回転数とエンジントルクであっても第２排気Ｏ２ガード値のマップから抽出される第２排気Ｏ２ガード値の方が第１排気Ｏ２ガードマップから抽出される第１排気Ｏ２ガード値よりも小さくなるように設定されている。また、本実施形態では、エンジン回転数とエンジントルクとが同じ運転条件において、ＤｅＮＯｘ制御時とその他の運転時とにおいてエンジン本体１から排出される煤の量が同等となるように、各マップの値が設定されている。そして、ＰＣＭ２００は、ステップＳ５７において、排気Ｏ２ガード値を第１排気Ｏ２ガードのマップから抽出し、ステップＳ５８では、排気Ｏ２ガード値を第２排気Ｏ２ガードのマップから抽出する。

ステップＳ６３あるいはステップＳ６４の後は、ステップＳ６５に進む。ステップＳ６５では、ＰＣＭ２００は、吸気酸素濃度、トータル吸入ガス量、排気Ｏ２ガード値とに基づいてメイン噴射ガード量を設定する。

メイン噴射ガード量は、メイン噴射量の上限値であり、メイン燃焼後のガスの酸素濃度が排気Ｏ２ガード値となるときのメイン噴射量の値である。メイン噴射ガード量は、排気Ｏ２ガード値と、ステップＳ５２で算出した吸気酸素濃度およびトータル吸入ガス量とから算出される。

具体的には、メイン燃焼後のガスの酸素濃度は、吸気酸素濃度からメイン燃焼によって消費された酸素濃度を引いた値であり、メイン燃焼によって消費される酸素の量はメイン噴射量に所定の係数をかけた値である。従って、吸気酸素濃度をＸ＿ｉｎＯ２、トータル吸入ガス量をＭｔｏｔａｌ、メイン噴射量をＱｍ、前記係数をＫとすると、メイン燃焼後のガスの酸素濃度Ｘ＿ｅｘＯ２は、Ｘ＿ｅｘＯ２＝Ｘ＿ｉｎＯ２−（Ｋ×Ｑｍ）／Ｍｔｏｔａｌで算出される。そこで、この式を用い、Ｘ＿ｅｘＯ２に排気Ｏ２ガード値を適用し、Ｘ＿ｉｎＯ２とＭｔｏｔａｌにそれぞれステップＳ５２で算出した吸気酸素濃度とトータル吸入ガス量を適用し、Ｋに予め設定された値を適用して、Ｑｍを算出し、このＱｍをメイン噴射ガード量として算出する。

このように、本実施形態では、メイン噴射量の上限値であるメイン噴射ガード量を、吸気酸素濃度およびトータル吸入ガス量を用い、燃焼室６内の酸素状態に基づいて算出する。

次に、ステップＳ６６において、ＰＣＭ２００は、ステップＳ５５で算出した基本メイン噴射量が、ステップＳ６３あるいはステップＳ６４で算出したメイン噴射ガード量以下であるか否かを算出する。

ステップＳ６６の判定がＹＥＳであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ６７に進み、基本メイン噴射量を最終的なメイン噴射量に設定する。一方、ステップＳ６６の判定がＮＯであれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ６８に進み、テップＳ６３あるいはステップＳ６４で算出したメイン噴射ガード量を最終的なメイン噴射量に設定する。つまり、ステップＳ６８では、ＰＣＭ２００は、メイン噴射量を、基本メイン噴射量よりも小さいメイン噴射ガード量に制限する。ステップＳ６７あるいはＳ６８の後は、ステップＳ６９に進む。

ステップＳ６９では、ＰＣＭ２００は、切り替えフラグが１または２であるか否か、つまり、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施時またはパッシブＤｅＮＯｘ制御の実施時であるか否かを判定する。この判定がＮＯであって通常制御の実施時であれば、ＰＣＭ２００は、ステップＳ７１に進んでポスト噴射量を０に設定し、ステップＳ７２に進む。

一方、ステップＳ６９の判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ６３またはＳ６４で設定された最終的なメイン噴射量と、予め設定されたＤｅＮＯｘ制御空燃比とから、ポスト噴射量を算出する。ＤｅＮＯｘ制御空燃比は、ＮＯｘ触媒４１において吸蔵ＮＯｘを還元させるのに必要な気筒内の混合気の空燃比であり、予め設定されている。前記のように、この空燃比は、理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい値に設定されている。例えば、ＤｅＮＯｘ制御空燃比は、空気過剰率λが０．９４〜１．０６の間の値となるように設定されている。ステップＳ７０の後は、ステップＳ７２に進む。

ステップＳ７２では、ＰＣＭ２００は、ステップＳ６７またはＳ６８で設定した最終的なメイン噴射量分の燃料をインジェクタ１０にメイン噴射させるとともに、ステップＳ７０またはＳ７１で設定したポスト噴射量分の燃料をインジェクタ１０にポスト噴射させる。なお、ステップＳ７１でポスト噴射量が０と設定された場合は、ポスト噴射は停止される。ステップＳ７２の後は、処理を終了する（ステップＳ５１に戻る）。

このように、本実施形態では、エンジン本体１から排出される煤の量が所定量以下となるように、メイン噴射の噴射量がメイン噴射ガード量以下に抑えられる。そして、アクティブＤｅＮＯｘ制御の実施中およびアクティブＤｅＮＯｘ制御が終了してから基準時間が経過するまでの間は、このメイン噴射ガード量が他の運転時よりも大きくされる。

（３）作用等
図８に、前記の制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示す。図８は、定常走行（アクセル開度が一定で車速が一定の走行）途中の時刻ｔ１でアクティブＤｅＮＯｘ制御が開始され、その後の時刻ｔ２にてアクセル開度が踏み込まれて加速が行われ、この加速途中の時刻ｔ４でアクティブＤｅＮＯｘ制御が終了したときの図である。

図８のメイン噴射ガード量のグラフにおいて、第１メイン噴射ガード量は、排気Ｏ２ガード値を第１排気Ｏ２ガード値としたときに算出されるメイン噴射ガード量であり、第２メイン噴射ガード量は、排気Ｏ２ガード値を第２排気Ｏ２ガード値としたときに算出されるメイン噴射ガード量である。具体的には、第１メイン噴射ガード量は、現在のエンジン回転数とエンジントルクとに基づいて注出された第１排気Ｏ２ガード値と、現在の吸気酸素濃度と、現在のトータル吸入ガス量とを用いて、ステップＳ６５に係る手順に従って算出したメイン噴射ガード量であり、第２メイン噴射ガード量は、現在のエンジン回転数とエンジントルクとに基づいて注出された第２排気Ｏ２ガード値と、現在の吸気酸素濃度と、現在のトータル吸入ガス量とを用いて、ステップＳ６５に係る手順に従って算出したメイン噴射ガード量である。第２メイン噴射ガード量は、本発明における「補正上限値」に相当する。

前記のように、同じエンジン回転数とエンジントルクであっても第２排気Ｏ２ガード値の方が第１排気Ｏ２ガード値よりも小さくなるように設定されている。従って、エンジン回転数、エンジントルク、吸気酸素濃度、トータル吸入ガス量としてともに現在の値が用いられることで、図８に示すように、第１メイン噴射ガード量は第２メイン噴射ガード量よりも小さい値となる。

なお、図７のステップＳ６１〜６５に係る前記説明のように、本実施形態では、ステップＳ６２の判定に応じて排気Ｏ２ガード値が第１排気Ｏ２ガード値と第２排気Ｏ２ガード値とに切り替えられるようになっており、実際には、メイン噴射ガード量として一つの値のみが算出されるが、ここでは、説明を容易にするために、前記の第１メイン噴射ガード量と第２メイン噴射ガード量とを用いて説明を行う。

図８に示すように、時刻ｔ１までの定常走行では、切り替えフラグが０であることに伴い通常制御が実施されており、ポスト噴射は停止され（ポスト噴射量が０とされ）、混合気の空気過剰率λは１よりも大きい値とされる。

一方、時刻ｔ１にて切り替えフラグが１となりアクティブＤｅＮＯｘ制御が開始されると、ポスト噴射が開始される（ポスト噴射量が０より大きい値とされる）。また、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の開始に伴って、前記のように、スロットルバルブ２３が閉じ側に制御されるとともに排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４の少なくとも一方が開き側に制御される。これらの制御に伴い、時刻ｔ１から混合気の空気過剰率λは徐々に低下する。また、図８に示したように、通常制御が仮に継続された場合に比べて、過給圧が低下する。また、図示は省略するが、気筒２内に導入される空気量および酸素量が低下する。

また、時刻ｔ１では、ポスト噴射が開始されることに伴って、実メイン噴射量が低下する。なお、実メイン噴射量は、最終的に噴射されるメイン噴射の噴射量である。

具体的には、時刻ｔ１までは通常制御が行われている。そのため、最終的なメイン噴射ガード量である最終メイン噴射ガード量（ステップＳ６５にて実際に算出されるメイン噴射ガード量）は第１排気Ｏ２ガード値を用いて算出された第１メイン噴射ガード量である。そして、図８の例では、時刻ｔ１までの期間、基本メイン噴射量がこの第１メイン噴射ガード量未満であることに伴い、実メイン噴射量は基本メイン噴射量とされている。また、時刻ｔ１後は、最終メイン噴射ガード量は第２メイン噴射ガード量となるが、第２メイン噴射ガード量は第１メイン噴射ガード量よりも大きく、時刻ｔ１直後においても実メイン噴射量は基本メイン噴射量となる。ここで、前記のように、アクティブＤｅＮＯｘ制御時の基本メイン噴射量は、その他の制御時（通常制御時およびパッシブＤｅＮＯｘ制御時）の基本メイン噴射量よりも小さい量とされる。従って、時刻ｔ１においてポスト噴射が開始されると実メイン噴射量が低減される。なお、時刻ｔ１の直前において実メイン噴射量が第１メイン噴射ガード量に設定されている（基本噴射量が第１メイン噴射ガード量より大きいことに伴い実メイン噴射量が第１メイン噴射ガード量に設定されている）場合には、時刻ｔ１でアクティブＤｅＮＯｘ制御の開始に伴って算出された基本メイン噴射量が第１メイン噴射ガード量よりも大きい値に算出される場合があり、このときには、時刻ｔ１にて最終メイン噴射ガード量が第１メイン噴射ガード量よりも大きい第２メイン噴射ガード量となることで、実メイン噴射量が増大することもある。つまり、本実施形態では、メイン噴射の噴射量が基本メイン噴射量であって第１メイン噴射ガード量よりも小さい状態でアクティブＤｅＮＯｘ制御が開始されたときには、メイン噴射の噴射量が減少するようになっている。

前記のように、時刻ｔ１後は、アクティブＤｅＮＯｘ制御が実施されていることに伴い最終メイン噴射ガード量は第２メイン噴射ガード量に切り替わり、その値が大きくされる。

詳細には、前記のように、時刻ｔ１後は気筒２内に導入される空気量および酸素量が低下する。これに伴い、時刻ｔ１後、第１、第２メイン噴射ガード量および最終メイン噴射ガード量は低下する。

時刻ｔ２にて加速が開始されて目標エンジントルクが増大すると、これに合わせて基本メイン噴射量つまり実メイン噴射量は増大されていく。また、これに伴って過給圧が増大していく。

ここで、図８の例では、時刻ｔ３において基本メイン噴射量（実メイン噴射量）が第１メイン噴射ガード量を超えてしまう。つまり、メイン燃焼によって生成されるガスのＯ２濃度が第１排気Ｏ２ガード値未満に低下してしまう。しかしながら、本実施形態では、このときの最終メイン噴射ガード量は第１排気Ｏ２ガード量よりも大きい第２排気Ｏ２ガード量に設定されている。従って、実メイン噴射量は第１メイン噴射ガード量を超える基本メイン噴射量とされ、目標エンジントルクに対応した量の燃料がメイン噴射によって噴射される。

その後、時刻ｔ４にて切り替えフラグが０となりアクティブＤｅＮＯｘ制御が終了されると、ポスト噴射が停止される（ポスト噴射量が０とされる）。そして、実メイン噴射量（基本メイン噴射量）が増大される。また、スロットルバルブ２３が開き側に制御されるとともに排気側バイパスバルブ４９とウエストゲートバルブ５４の少なくとも一方が閉じ側に制御される。これらの制御に伴い、時刻ｔ１から混合気の空気過剰率λは徐々に増大する。また、過給圧が時刻ｔ４までの上昇率よりも高い上昇率で上昇する。また、図示は省略するが、気筒２内に導入される空気量および酸素量が時刻ｔ４までの上昇率よりも高い上昇率で上昇する。

このように、過給圧、気筒２内に導入される空気量および酸素量が増大することで、各メイン噴射ガード量も増大する。詳細には、まず、スロットルバルブ２３の変更によって気筒２内に導入される空気量および酸素量が増大することで時刻ｔ５にかけて各メイン噴射ガード量は増大する。その後、過給圧が増大することによって各メイン噴射ガード量はさらに増大する。

ここで、本実施形態では、前記のように、アクティブＤｅＮＯｘ制御が終了しても基準時間が経過するまでは第２排気Ｏ２ガード値を排気Ｏ２ガード値に設定するようにしている。従って、時刻ｔ４から基準時間が経過した時刻ｔ５までは、最終メイン噴射ガード量は第２メイン噴射ガード量とされ、時刻ｔ５後に最終メイン噴射ガード量が第１メイン噴射ガード量に切り替えられる。そして、時刻ｔ５後は、通常制御での加速が継続される。図８に示すように、時刻ｔ５は、混合気の空気過剰率λが通常制御時の値程度に復帰する時刻であり、本実施形態では、このように、基準時間を、アクティブＤｅＮＯｘ制御を終了してから混合気の空気過剰率λが通常制御時の値程度に復帰する時刻までの時間に設定している。

このように、本実施形態では、時刻ｔ３にて実メイン噴射量（基本メイン噴射量）が第１メイン噴射ガード量を超えるが、時刻ｔ３での最終メイン噴射ガード量が第１メイン噴射ガード量よりも高い第２メイン噴射ガード量とされていることで、実メイン噴射量を目標エンジントルクに対応した基本メイン噴射量にすることができる。従って、目標エンジントルクを実現することができる。つまり、時刻ｔ３にて（エンジン回転数、目標エンジントルク、トータル吸入ガス量、吸気酸素濃度が時刻ｔ３の値となる運転条件にて）、および、時刻ｔ３後において、仮に通常制御を実施してポスト噴射を停止した場合には、実メイン噴射量は、基本メイン噴射量よりも小さい値に抑えられてしまうため、エンジントルクを目標エンジントルクまで高めることができないのに対して、本実施形態では、これを実現して加速性を高くすることができる。

以上のように、本実施形態では、ポスト噴射の実施によって排気の空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチとして、ＮＯｘ触媒４１に吸蔵されているＮＯｘである吸蔵ＮＯｘを還元する。そのため、燃焼室６に導入される新気の量を低減することなく、あるいは、この低減量を少なく抑えつつ、排気の空燃比を、吸蔵ＮＯｘを還元可能なリッチ状態にすることができる。従って、新気量の低減に伴う加速性の悪化を回避しながら吸蔵ＮＯｘを適切に還元することができる。

しかも、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御を実施して、ポスト噴射された燃料を燃焼室６で燃焼させるとともに、このときのメイン噴射ガード量（最終メイン噴射ガード量）を他の運転時よりも大きくしている。そのため、吸気の遅れに伴って吸気酸素濃度等が所望の値よりも小さくなる加速時等であって、エンジン本体１から排出される煤の量を抑制するためにはメイン噴射の噴射量をメイン噴射ガード量以下に抑えねばならない場合でも、ポスト噴射された燃料の燃焼によってメイン燃焼で生成された煤を燃焼させ、これによりエンジン本体１から排出される煤の量を小さく抑え、かつ、メイン噴射の噴射量を多く確保することができる。従って、排気性能を良好に維持しつつ加速性をより一層高めることができる。

また、本実施形態では、アクティブＤｅＮＯｘ制御の終了後、基準時間が経過するまでは、最終的なメイン噴射ガード量を、第２排気Ｏ２ガード値を用いて算出される第２メイン噴射ガード量に設定している。そのため、アクティブＤｅＮＯｘ制御終了直後に、メイン噴射量が急変してエンジントルクが急変するのを抑制することができる。

１ エンジン本体
２ 気筒
６ 燃焼室
１０ インジェクタ（燃料噴射装置）
４１ ＮＯｘ触媒
２００ ＰＣＭ（制御手段）

Claims (7)

1. 気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、前記排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに当該排気中のＮＯｘを吸蔵し、且つ、前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチなときに前記吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒を備えたエンジンの制御装置であって、
   エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射よりも遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能な燃料噴射装置と、
   前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチになるように且つ前記気筒内にポスト噴射された燃料が当該気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを行わせるＮＯｘ還元制御と、前記燃料噴射装置に前記ポスト噴射を行わせない通常制御とを、運転条件に応じて切り替えて実施する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記通常制御の実施時と前記ＮＯｘ還元制御の実施時とにおいて前記メイン噴射の噴射量が所定の上限値以下となるように前記燃料噴射装置を制御するとともに、前記ＮＯｘ還元制御の実施時は、前記上限値を、仮に同じ運転条件で前記通常制御を実施する時よりも大きい補正上限値に設定し、
   前記制御手段は、前記通常制御の実施時であっても前記ＮＯｘ還元制御が終了してから所定の期間が経過するまでは、前記上限値を前記補正上限値に設定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置であって、
   前記制御手段は、前記気筒内の酸素状態に基づいて前記メイン噴射の噴射量の上限値を設定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項２に記載のエンジンの制御装置であって、
   前記制御手段は、前記気筒内の酸素濃度であって当該気筒内で燃焼が開始する前の酸素濃度に基づいて前記メイン噴射の噴射量の上限値を設定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの制御装置であって、
   前記排気通路に設けられて前記気筒に流入する吸気を過給する過給機を備え、
   前記制御手段は、前記ＮＯｘ還元制御の実施時は、前記過給機の過給圧を前記通常制御の実施時の圧力よりも低くする、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの制御装置であって、
   前記制御手段は、前記メイン噴射の噴射量が前記上限値よりも小さい状態で前記通常制御が実施された直後に前記ＮＯｘ還元制御が開始されたときは、前記メイン噴射の噴射量を減少させることを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置であって、
   前記制御手段は、前記ＮＯｘ還元制御の終了に伴って前記ポスト噴射を停止するとき、前記メイン噴射の噴射量を増大させることを特徴とするエンジンの制御装置。
7. 気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体から排出された排気が流通する排気通路に設けられて、前記排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに当該排気中のＮＯｘを吸蔵し、且つ、前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチなときに前記吸蔵したＮＯｘを還元して放出するＮＯｘ触媒を備えたエンジンの制御装置であって、
   エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、当該メイン噴射よりも遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射するポスト噴射とを実施可能な燃料噴射装置と、
   前記排気の空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチになるように且つ前記気筒内にポスト噴射された燃料が当該気筒内で燃焼するように前記燃料噴射装置に前記メイン噴射と前記ポスト噴射とを行わせるＮＯｘ還元制御と、前記燃料噴射装置に前記ポスト噴射を行わせない通常制御とを、運転条件に応じて切り替えて実施する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記通常制御の実施時と前記ＮＯｘ還元制御の実施時とにおいて前記メイン噴射の噴射量が所定の上限値以下となるように前記燃料噴射装置を制御するとともに、前記ＮＯｘ還元制御の実施時は、前記上限値を、仮に同じ運転条件で前記通常制御を実施する時よりも大きい補正上限値に設定し、
   前記制御手段は、前記メイン噴射の噴射量が前記上限値よりも小さい状態で前記通常制御が実施された直後に前記ＮＯｘ還元制御が開始されたときは、前記メイン噴射の噴射量を減少させる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
   

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