ディーゼルエンジンの排気後処理装置
【課題】硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行う場合においても、硫黄被毒処理を行いつつ、フィルタに占める結晶化度の相対的に低いスートの割合を多くし得る装置を提供する。
【解決手段】フィルタ（１５）とＮＯｘトラップ触媒（１３）とを備え、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理に続けて前記フィルタの再生処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、前記硫黄被毒解除処理時に結晶化度の相対的に低いスートが多く発生する第１の燃焼形態と、結晶化度の相対的に高いスートが多く発生する第２の燃焼形態とを、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除温度を維持するように選択する。
【解決手段】フィルタ（１５）とＮＯｘトラップ触媒（１３）とを備え、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理に続けて前記フィルタの再生処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、前記硫黄被毒解除処理時に結晶化度の相対的に低いスートが多く発生する第１の燃焼形態と、結晶化度の相対的に高いスートが多く発生する第２の燃焼形態とを、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除温度を維持するように選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はディーゼルエンジンの排気後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気中のスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生処理を行うものがある（特許文献１参照）。このものでは、フィルタの再生時期の近くになったら、結晶化度の相対的に低いスートを、結晶化度の相対的に高いスートを確実に燃焼させることができる量まで堆積させる。
そして、フィルタの再生時期になると、結晶化度の相対的に低いスートの燃焼温度まで昇温し、そのスートの燃焼熱によって結晶化度の相対的に高いスートの燃焼温度まで昇温させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フィルタとＮＯｘトラップ触媒とを共に備えるレイアウトの場合、硫黄被毒解除処理を行い得る運転域と、フィルタの再生処理を行い得る運転域とが重なっているので、先にＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理を行い、この処理に続けてフィルタの再生処理を行うことがある。
【０００５】
このように硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行う場合に上記特許文献１の技術を適用したとき、フィルタに占める結晶化度の相対的に低いスートの割合が少ないという問題がある。すなわち、フィルタ再生処理開始時に結晶化度の相対的に低いスートの割合が少なく、結晶化度の相対的に高いスートを確実に燃焼させることができる量まで堆積していないのでは、結晶化度の相対的に高いスートを確実に燃焼させる温度まで昇温できない。
【０００６】
そこで本発明は、硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行う場合においても、硫黄被毒処理を行いつつ、フィルタに占める結晶化度の相対的に低いスートの割合を多くし得る排気後処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のディーゼルエンジンの排気後処理装置は、流入する排気中に存在するスートを含んだパティキュレートを捕集するフィルタと、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上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、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理に続けて前記フィルタの再生処理を行わせるものを前提としている。そして、前記硫黄被毒解除処理時に結晶化度の相対的に低いスートが多く発生する第１の燃焼形態と、結晶化度の相対的に高いスートが多く発生する第２の燃焼形態とを、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除温度を維持するように選択する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の燃焼形態の選択時に触媒温度が低下し、第２の燃焼形態の選択時に触媒温度が上昇する。触媒温度が相対的に低下しているときに結晶化度の相対的に低いスートが、燃焼することなくフィルタに到達する。すなわち、硫黄被毒解除処理中でも、結晶化度の相対的に低いスートをフィルタに堆積させることができることから、硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行わせても、フィルタの再生効率を高めてフィルタの再生を従来装置より早期に終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排気後処理装置の概略構成図である。
【図２】結晶化度に対する燃焼温度の特性図である。
【図３】筒内温度、滞留時間、回転速度に対する結晶化度の特性図である。
【図４】硫黄被毒解除処理を行わせ得る運転域及びフィルタ再生処理を行わせ得る運転域の運転領域図である。
【図５】硫黄被毒解除モードにおける燃焼形態、筒内温度、スート結晶化度等の変化を示すタイミングチャートである。
【図６】燃焼形態切換処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】燃焼形態切換処理を除いた残りの硫黄被毒解除処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】フィルタ再生処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
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気後処理装置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には可変ノズル型のターボチャージャ３の吸気コンプレッサを備える。吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、常開のスロットル弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒のシリンダ内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により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からシリンダ内へ直接噴射される。シリンダ内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。
【００１２】
排気通路１０に流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側に還流される。排気の残りは、可変ノズル型のターボチャージャ３の排気タービンを通り、排気タービンを駆動する。
【００１３】
エンジンコントロールユニット２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）ＡＣＣ、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度Ｎｅの各信号が入力されている。そしてコントロールユニット２１では、エンジン負荷（アクセル開度など）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し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントロールユニット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。なお、エンジンコントロールユニット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）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００１４】
排気通路１０の排気タービン下流には、酸素雰囲気で排気中のＮＯｘをトラップ（例えば吸着）し、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排気中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＣ）１３を備える。酸素雰囲気は排気の空気過剰率が１．０（理論空燃比相当の値）より大きいときに得られる。一方、還元雰囲気は排気の空気過剰率が１．０以下のときに得られる。
【００１５】
ＮＯｘトラップ触媒１３のＮＯｘ堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１では、ＮＯｘトラップ触媒１３を流れる排気を酸素雰囲気から還元雰囲気へと切換えるためリッチスパイク処理を行う。リッチスパイク処理では、排気の空気過剰率を１．０の目標空気過剰率ｔλとする。例えば、スロットル弁５の開度を全開状態から所定のスロットル弁開度へと切換える（スロットル絞りを行う）と共に、メイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行って、排気通路１０に排出される未燃のＨＣ量を増やし、このＨＣを還元剤としてＮＯｘトラップ触媒１３に供給する。そして、ポスト噴射期間を経過したときポスト噴射を終了しスロットル弁５を全開位置へと戻す。
【００１６】
エンジン１に供給する燃料中には硫黄成分が含まれており、この硫黄成分が燃焼過程で硫黄酸化物（以下「ＳＯｘ」という。）となる。この硫黄酸化物は硫酸塩としてＮＯｘの代わりにＮＯｘトラップ触媒１３にトラップされる。硫酸塩は硝酸塩よりも安定なので、排気が還元雰囲気となっても硫酸塩の一部しか還元されず、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積するＳＯｘの量は時間と共に増加し、ＮＯｘトラップ触媒１３のＮＯｘトラップ性能が低下する。これが硫黄被毒である。
【００１７】
硫黄被毒を解消するには、ＮＯｘトラップ触媒１３を高温にしてＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘを脱離させることである。このため、ＳＯｘ堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１では、硫黄被毒解除処理を行う。硫黄被毒解除処理により、排気の空気過剰率を１．０より多少小さな目標空気過剰率ｔλ（０．９５＜ｔλ≦１．０）として排気を昇温し、ＮＯｘトラップ触媒１３を硫黄被毒解除温度に維持する。硫黄被毒解除温度は例えば７００℃程度である。これによって、ＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘを全て脱離させる（硫黄被毒を解消する）。硫黄被毒解除処理の開始から所定時間が経過したら、硫黄被毒解除処理を終了する。
【００１８】
フィルタ１３の下流には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）１５を配置してある。
【００１９】
フィルタ１５のパティキュレート堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１ではフィルタ１５を再生する。このため、フィルタ１５の入口圧とフィルタ１５の出口圧との間の差圧を検出する差圧センサ２５を設けてある。差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが第１所定値ΔＰ１を超えたときフィルタ再生時期になっと判断し、フィルタ１５の再生処理を行う。フィルタ再生処理により、排気の空気過剰率を１．０より多少大きな目標空気過剰率ｔλ（１．０＜ｔλ≦１．３）として排気を昇温し、フィルタ１５を高温にしてフィルタ１５に堆積しているパティキュレートを燃焼させる。例えばメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより排気をパティキュレートの燃焼する温度にまで上昇させてフィルタ再生処理を行い、フィルタ１５に堆積しているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ１５を再生する。目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度と（運転条件）に応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めておき、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。
【００２０】
フィルタ再生処理によってパティキュレートが燃焼除去されれば、差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが小さくなる。差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが上記第１所定値ΔＰ１より小さな第２所定値ΔＰ２未満（ΔＰ２＜ΔＰ１）となったとき、フィルタ１５の再生が終了したと判断し、フィルタ再生処理を終了する。
【００２１】
フィルタ１５に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ１５の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このため本実施形態ではフィルタ１５の上流に酸化触媒（貴金属）１４を配置してある。この酸化触媒１４によりフィルタ１５の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させて排気の温度を高めフィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、フィルタ１５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、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ１５のベッド温度を実質的に上昇させ、フィルタ１５内のパティキュレートの燃焼を促進させることができる。
【００２２】
なお、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できる。図１は酸化触媒１４として三元触媒（ＴＷＣ）を採用している。
【００２３】
さて、フィルタ１３に堆積するパーティキュレートは、炭素粒子であるドライスート（以下単に「スート」という。）と、ミスト状のＨＣである有機溶剤可溶成分（ＳＯＦ）とから構成されている。ＳＯＦは３００〜４５０℃程度で燃焼するのに対してスートは６００〜６５０℃で燃焼する。
【００２４】
さらに、スートの燃焼温度は、スートの結晶化度により異なり、図２に示したようにスートの結晶化度が相対的に低くなるほどスートの燃焼温度が低くなる。ここで、スートの構造の違いを表す指標としてスートの「結晶化度」を用いている。スートは、層状構造を有している。層と層との間隔が狭くなるほどスートの結晶化度が高くなる。層と層との間隔が最も狭いものが黒鉛に相当する。排気中のスートには層と層との間隔が様々のものを含んでいるわけである。結晶化度の相対的に低いスートは、少なくとも３００〜４００℃よりも高い温度であって結晶化度の相対的に高いスートが燃焼する温度（６００〜６５０℃）に到達する前に燃焼を開始する。従って、結晶化度の相対的に低いスートが燃焼する温度までフィルタ１５を昇温し、結晶化度の相対的に低いスートをまず燃焼させる。すると、結晶化度の相対的に低いスートが燃焼するときに発生する燃焼熱によって結晶化度の相対的に高いスートが燃焼する温度（６００〜６５０℃）までフィルタ１５がさらに昇温する。これによって、フィルタ１５に堆積している高結晶化スートをも燃焼させることができる。結晶化度によって、結晶化度の相対的に低いスートと結晶化度の相対的に高いスートとの２種類のスートに分け、スートを２段階に燃焼させるのである。以下、結晶化度の相対的に低いスートを「低結晶化スート」、結晶化度の相対的に高いスートを「高結晶化スート」という。
【００２５】
ただし、低結晶化スートが少ない場合にはフィルタ１５を十分昇温させることができない場合がある。スートの結晶化度は図３に示すように筒内の燃焼状態と相関がある。すなわち、筒内温度が相対的に低い燃焼形態（またはエンジン回転速度が相対的に高い状態）でスートの結晶化度が相対的に低くなる。一方、筒内温度が相対的に高い燃焼形態（またはエンジン回転速度が相対的に低い状態）でスートの結晶化度が相対的に高くなる。なお、エンジン回転速度が相対的に高い状態でスートの結晶化度が相対的に低くなるのは、燃焼ガスが筒内に滞留する時間が短く、スートの結晶化が進まないためである。
【００２６】
そこで、フィルタ再生処理を開始する前に、低結晶化スートが多く発生する燃焼形態でエンジン１を運転することにより、フィルタ再生処理開始時に低結晶化スートがフィルタ１５に十分に堆積した状態にしておく。そして、フィルタ再生処理を、低結晶化スートが燃焼する温度まで昇温させることによって開始させるものがある（特開２００７−２６２８９６号公報参照）。このものによれば、高結晶化スートが燃焼する温度にまで昇温させる必要がなくなる。例えばポスト噴射や燃料増量により排気の昇温を行わせている場合に、高結晶化スートが燃焼する温度にまで昇温させる必要がなくなると、その分ポスト噴射量や燃料増量を低減できることとなり、燃費が向上する。
【００２７】
一方、硫黄被毒解除処理を行わせ得る運転域とフィルタ１５の再生処理を行わせ得る運転域とは、図４に示したように重複する（フィルタ１５の再生処理を行わせ得る運転域に硫黄被毒解除処理を行わせ得る運転域が含まれる）。かつ、各処理は排気の昇温操作を伴う点で共通している。従って、硫黄被毒解除処理の終了に続けてフィルタ再生処理に移行させることが燃費向上の点で好ましい。これは、２つの処理を時間をおいて個別に行うのでは、その都度、ポスト噴射や燃料増量による昇温操作を行わねばならず、これによって燃費の低下を招いてしまうためである。
【００２８】
しかしながら、硫黄被毒解除処理では、ＮＯｘトラップ触媒１３の触媒温度（以下、単に「触媒温度」ともいう。）ＬＮＣｔｅｍｐを上記のように硫黄被毒解除温度（７００℃程度）に維持している。この高温の排気がフィルタ１５を流れると、フィルタ１５に堆積している低結晶化スートが燃焼し消失してしまう。つまり、フィルタ再生処理に移行したとき、低結晶化スートが、高結晶化スートを確実に燃焼させることができる量まで堆積していないこととなる。これでは、上記のようにフィルタ再生処理を、低結晶化スートが燃焼する温度まで昇温させることによって開始させても、高結晶化スートを確実に燃焼させる温度にまで昇温できない。高結晶化スートを確実に燃焼させる温度にまでフィルタ１５を昇温できないと、フィルタ１５の再生が不完全に終わってしまう。
【００２９】
そこで本発明の第１実施形態では、硫黄被毒解除処理時に、低結晶化スートが多く発生する燃焼形態（この燃焼形態を、以下「第１の燃焼形態」という。）での運転と、高結晶化スートが多く発生する燃焼形態（この燃焼形態を、以下、「第２の燃焼形態」という。）での運転とを交互に行わせる。これによって、硫黄被毒解除温度を維持させつつ、フィルタ再生処理前の硫黄被毒解除処理中にあっても低結晶化スートを多く発生させてフィルタ１５に堆積させるようにする。
【００３０】
ここで、第１の燃焼形態としては、通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼の形態を採用する。言い換えると、通常のディーゼルエンジンでは、燃費向上の観点より燃焼温度が高くなるようにエンジンの仕様を定めており、高結晶化スートが多く発生している。
【００３１】
一方、第２の燃焼形態とするには、燃焼時の筒内温度を通常のディーゼル燃焼の場合より相対的に低下させることである。そのためには次の少なくとも一つを実行すればよい。
【００３２】
〈１〉通常のディーゼル燃焼の場合よりメイン噴射時期を遅らせる。メイン噴射時期を遅らせると、メイン噴射時期を遅らせない場合より燃焼熱の発生が遅れ、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３３】
〈２〉ＥＧＲを行っている場合には通常のディーゼル燃焼の場合よりＥＧＲ率を増大させる。ＥＧＲ率を増大させると、ＥＧＲ率を増大させない場合より筒内の不活性ガスの割合が大きくなり、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３４】
〈３〉通常のディーゼル燃焼の場合より吸気温度を低下させる。吸気温度を低下させると、吸気温度を低下させない場合より燃焼開始時の温度が低くなり、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３５】
〈４〉可変動弁装置を備える場合には通常のディーゼル燃焼の場合より有効圧縮比を低減する。吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点より後に遅らせることによって、有効圧縮比を低減することができる。有効圧縮比を低減すると、有効圧縮比を低減しない場合より筒内圧力が高くならず、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３６】
〈５〉通常運転モードにおいてもパイロット噴射を行っている場合には通常のディーゼル燃焼の場合より、パイロット噴射時期を進める。パイロット噴射時期を進めると、パイロット噴射を進めない場合より着火遅れ期間が長くなり、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３７】
以下、通常のディーゼル燃焼を「高温側燃焼」、燃焼時の筒内温度を通常のディーゼル燃焼より低下させた燃焼を「低温側燃焼」という。第２の燃焼形態はこの高温側燃焼を行わせることによって、 第１の燃焼形態は低温側燃焼を行わせることによって得られる。
【００３８】
これを図５を参照してさらに説明する。図５は、通常運転モード中のｔ１のタイミングで硫黄被毒解除許可条件が成立し硫黄被毒解除モードに続けてフィルタ再生モードへと切換えた場合に、燃焼形態、筒内温度、スート結晶化度がどのように変化するのかをモデルで示している。
【００３９】
ここで、図５第２段目では高温側燃焼を「高」、低温側燃焼を「低」で記載している。図５第３段目では燃焼時の筒内温度が相対的に高い燃焼形態であることを「高」で、燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態であることを「低」で記載している。図５第４段目ではスート結晶化度が相対的に高いことを「高」で、スート結晶化度が相対的に低いことを「低」で記載している。図５第５段目ではエンジンアウト（排気通路１０の入口）のＨＣ排出量が相対的に少ないことを「少」で、同じくＨＣ排出量が相対的に多いことを「多」で記載している。
【００４０】
ここでは、高温側燃焼（第２の燃焼形態）と低温側燃焼（第１の燃焼形態）とを一定の周期Δｔ１で切換える（選択する）場合を示している。すなわち、図５第２段目、第３段目に示したように、ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ１０の５つの各期間で高温側燃焼を、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９、ｔ１０〜ｔ１１の５つの各期間で低温側燃焼を行わせる。言い換えると、図５では硫黄被毒解除処理中に高温側燃焼を５回、低温側燃焼を５回交互に選択している。高温側燃焼と低温側燃焼とを交互に選択する回数は、複数回であることが好ましいが、少なくとも１回ずつ選択すればよい。スート結晶化度は、高温側燃焼のとき相対的に高くなり、低温側燃焼のとき相対的に低くなる（図５第４段目参照）。
【００４１】
一方、エンジンアウトのＨＣ排出量は、高温側燃焼のとき相対的に少なくなり、低温側燃焼のとき相対的に多くなる（図５第５段目参照）。低温側燃焼のときにエンジンアウトのＨＣ排出量が相対的に多くなるのは、低温側燃焼であるときには、筒内に燃え残る燃料が相対的に多くなり、筒内に燃え残った燃料がＨＣとして排気通路１０に排出されるためである。
【００４２】
この燃え残った燃料（ＨＣ）は排気通路１０に入って後燃えし、排気の温度を上昇させるため、低温側燃焼のときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが低温側燃焼の開始より所定のスピードで上昇する（図５第６段目参照）。「所定のスピードで上昇する」とは、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐがステップ的に高くなるのではなく、傾きを有して徐々に高くなることをいう。
【００４３】
この逆に、高温側燃焼のときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定のスピードで下降する（図５第６段目参照）。これは、高温側燃焼のときには筒内に燃え残る燃料が低温側燃焼時よりも相対的に少なく排気通路１０に出た排気はほとんど後燃えすることがないためである。すなわち、排気はエンジン出口から離れるほど冷やされて低温となり、これによって触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが低下する。ここで、「所定のスピードで下降する」とは、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐがステップ的に低くなるのではなく、傾きを有して徐々に低くなることをいう。
【００４４】
このように低温側燃焼を行わせる（選択する）とき、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが上昇する一方で、高温側燃焼を行わせる（選択する）とき触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降する。この結果、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは、図５第６段目に示したように上昇と下降とを一定の周期Δｔ１で繰り返す。ここで、触媒温度の上昇程度（傾き）や下降程度（傾き）は、エンジン仕様により定まり、エンジン仕様が異なれば、触媒温度の上昇程度（傾き）や下降程度（傾き）も異なったものとなる。
【００４５】
この場合に、硫黄被毒解除温度を目標触媒温度ｔＴｃａｔとして設定する。ここで、「硫黄被毒解除温度」とは、ＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘが離脱し得る温度のことである。具体的には７００℃程度を採用する（図５第６段目参照）。従って、目標触媒温度ｔＴｃａｔは７００℃程度である。
【００４６】
目標触媒温度ｔＴｃａｔにはこの目標触媒温度から同じ幅だけ離れた上限値Ｔｕｐ及び下限値Ｔｌｏｗ１を設ける。上限値Ｔｕｐ及び下限値Ｔｌｏｗ１としては、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐの平均値が硫黄被毒解除温度（つまり目標触媒温度）を維持しつつ、低温側燃焼のときに相対的に多く発生した低結晶化スートが燃焼することなくフィルタ１５に到達するように設定する。例えば、目標触媒温度の上限値Ｔｕｐとして７５０℃程度を、下限値Ｔｌｏｗ１として６５０℃程度を設定する（図５第６段目参照）。上限値Ｔｕｐ及び下限値Ｔｌｏｗ１を設けることで、低結晶化スートは触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが相対的に低くなっている温度域（図５第６段目に楕円で囲った部分）で、燃焼することなくフィルタ１５に到達する。ＮＯｘトラップ触媒１３で燃焼することなく低結晶化スートがすり抜け、下流のフィルタ１５に堆積するのである。
【００４７】
このようにして、硫黄被毒解除処理中（硫黄被毒解除モード）でありながら、低温側燃焼のときに多く発生した低結晶化スートがフィルタ１５に徐々に堆積していく（図５最下段参照）。なお、図５最下段に示すフィルタ１３内のスート堆積量は低結晶化スートと高結晶化スートとの合計を表しているが、低結晶化スートが多く含まれていることはもちろんである。
【００４８】
一方、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐの平均値は硫黄被毒解除温度である７００℃程度の高温に保たれる。この高温でＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘを最適に脱離させることができ、硫黄被毒解除処理を良好に行わせることができる。
【００４９】
このように上限値と下限値の間の温度範囲で触媒温度が下降と上昇とを繰り返すように高温側燃焼での運転と低温側燃焼での運転とを交互に行わせることで、硫黄被毒解除温度を維持しつつフィルタ１５に低結晶化スートを堆積させ得ることとなった。
【００５０】
さて、触媒温度の上昇程度（傾き）及び下降程度（傾き）が一定としたとき、上記一定の周期Δｔ１を短くするほど、触媒温度は一定値に安定し、ＮＯｘトラップ触媒１３からのＳＯｘの脱離が効率よく行われる。しかしながらその一方で、下限値Ｔｌｏｗ１側の温度域に滞在する時間が相対的に短くなる。下限値Ｔｌｏｗ１側の温度域に滞在する時間が短くなると、低結晶化スートがＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜ける量がその分だけ少なくなる。
【００５１】
また、一定の周期Δｔ１を長くするほど、下限値Ｔｌｏｗ１側の温度域に滞在する時間が相対的に長くなり、低結晶化スートがＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜ける量がその分だけ多くなる。しかしながらその一方で、触媒温度は一定値に安定しない。触媒温度が一定値に安定しないと、ＮＯｘトラップ触媒１３からのＳＯｘの脱離を良好に行うことができない。
【００５２】
従って、低結晶化スートが燃焼することなくＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜け得るように、かつＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘが効率よく脱離し得るように両者を勘案して一定の周期Δｔ１を定めることが好ましい。
【００５３】
硫黄被毒解除処理の開始時であるｔ１のタイミングでは、まず高温側燃焼を開始させている。これは、ｔ１のタイミングの直前で触媒温度が高温となっている場合に、低温側燃焼をまず行わせたのでは、触媒温度が目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを大きく上回ってしまうことが考えられるので、そうならないようにするためである。
【００５４】
硫黄被毒解除処理の終了タイミングであるｔ１１より所定時間前のｔ９のタイミングから、上記一定の周期Δｔ１より長めの所定時間Δｔ２、高温側燃焼を行わせて、下限値Ｔｌｏｗ１より低い所定温度Ｔｌｏｗ２にまで触媒温度を低下させる。そして、触媒温度が所定温度Ｔｌｏｗ２にまで低下したｔ１０のタイミングで低温側燃焼に切換える。ｔ１０のタイミングより、上記所定時間Δｔ２と同じ時間だけ低温側燃焼を行わせ、触媒温度を上昇させ、ｔ１１の硫黄被毒解除処理の終了タイミングで目標触媒温度の上限値Ｔｕｐに到達させる。すなわち、フィルタ再生処理に移行する直前の硫黄被毒解除処理の後半から硫黄被毒解除処理の終了タイミングまでの間（つまり硫黄被毒解除処理の最後）、最終低温側燃焼を行わせることで、触媒温度を上昇させている。
【００５５】
ここで、ｔ９からｔ１０までの高温側燃焼は、硫黄被毒解除処理中において最後に行われる高温側燃焼である。この最後に行われる高温側燃焼を、それ以前のｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８に行われる他の高温側燃焼と区別するため、「最終高温側燃焼」という。同様に、ｔ１０からｔ１１までの低温側燃焼は、硫黄被毒解除処理中において最後に行われる低温側燃焼である。この最後に行われる低温側燃焼を、それ以前のｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９に行われる他の低温側燃焼と区別するため、「最終低温側燃焼」という。
【００５６】
硫黄被毒解除処理の最後に触媒温度を上昇させる理由は、触媒温度が低下している状態よりも触媒温度が上昇している状態でフィルタ再生処理を開始するほうが、フィルタ再生処理開始時のフィルタ温度が高くなり、フィルタ１５の再生が効率よく行われるためである。
【００５７】
また、最終高温側燃焼及び最終低温側燃焼を行わせる各時間を上記一定の周期Δｔ１より長めの所定時間Δｔ２として、ｔ１０での触媒温度を下限値Ｔｌｏｗ１より低い所定温度Ｔｌｏｗ２にまで低下させる理由は、次の通りである。すなわち、ｔ１１の硫黄被毒解除処理の終了タイミングに向かって上昇する触媒温度の時間を長くすることで、フィルタ再生開始タイミングでフィルタ１５が高温状態にあるようにし、フィルタ１５の再生を良好に開始させるためである。
【００５８】
また、ｔ１０のタイミングでは、触媒温度が所定温度Ｔｌｏｗ２にまで低下する。これによって、ｔ９からｔ１１までの期間（＝２×Δｔ２）に低結晶化スートが、燃焼することなくＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜けてフィルタ１５に供給される量が、それ以前の例えばｔ７からｔ９までの期間（＝２×Δｔ１）よりも多くなる。この多くなった低結晶化スートの供給を受けて、フィルタ１５に堆積しているスートの燃焼を確実に開始させることができる。
【００５９】
このように、硫黄被毒解除処理の最後に最終高温側燃焼及び最終低温側燃焼を行わせることで、フィルタ再生処理開始直前でのフィルタ温度を高くし得る上に、低結晶化スートをフィルタ１５に多く供給してフィルタ１５でのスートの燃焼開始を容易にし得る。
【００６０】
所定時間Δｔ２によって定まる所定温度Ｔｌｏｗ２は低いほどよいともいえるが、下げすぎると今度は昇温に時間を要するので、所定時間Δｔ２は適合により定める。
【００６１】
こうして、硫黄被毒解除処理は、ｔ１のタイミングからの高温側燃焼で始まり、ｔ１０のタイミングからの最終低温側燃焼で終わることとなった。ここでは簡単化のため、エンジン１の一定の運転時間毎に硫黄被毒解除モードに切換えるとすると、硫黄被毒解除温度（＝目標触媒温度）が定まれば、硫黄被毒解除処理を行う時間Δｔ３が定まる。そして、この硫黄被毒解除処理時間Δｔ３内に高温側燃焼と低温側燃焼とが同じ回数実行されるように硫黄被毒解除処理時間Δｔ３を調整する。
【００６２】
ｔ１１のタイミングでフィルタ再生処理を開始し、例えばスロットル弁５の調整とポスト噴射とを行うことによって、低結晶化スートが燃焼し得る温度にまで昇温する。すると、それまでフィルタ１５に堆積させてあった低結晶化スートが先に燃焼を開始する。そして、低結晶化スートが燃焼するときに発生する燃焼熱によって高結晶化スートが燃焼する温度（６００〜６５０℃）にまでフィルタ１５が昇温する。これによって、フィルタ１５に堆積している高結晶化スートまでが燃焼する。このため、フィルタ１５内のスート堆積量はｔ１１のタイミングより急激に減少する（図５最下段参照）。
【００６３】
この急減するスート堆積量がｔ１２のタイミングで所定値となったとき、差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが第２所定値ΔＰ２未満となってフィルタ１５の再生が終了したと判断される。これによって、フィルタ再生処理（フィルタ再生モード）を終了し、通常運転モードに切換える。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理を終了した直後であっても、この処理中にフィルタ１５に堆積させた低結晶化スートを用いてスートの燃焼を開始させることで、高結晶化スートが燃焼する温度にまでフィルタ１５を確実に昇温させ得る。これによって、本実施形態の処理を採用しない場合よりフィルタ１５の再生を早期に終了させることができる。
【００６５】
エンジンコントロールユニット２１で実行されるこの制御を図６、図７、図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
図６はこの硫黄被毒解除処理のうち、高温側燃焼と低温側燃焼とを交互に切換える燃焼形態切換処理を行わせるためのもの、図７は硫黄被毒解除処理のうちから燃焼形態切換処理を除いた残りの処理を行わせるためのである。図７と図６とは並列的に実行する。両者を統合した１つのフローチャートで構成してもかまわない。図６に示す燃焼形態切換処理のフローから先に説明する。
【００６７】
図６のフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図６においてステップ１では硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌをみる。硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であるときには、そのまま今回の処理を終了する。
【００６８】
ここで、硫黄被毒解除処理は簡単にはエンジン１の運転時に一定の時間が経過する毎に実行するようにしている。前回の硫黄被毒解除処理の終了から一定の時間が経過したときには、そのときの運転点が図４に示した硫黄被毒解除可能運転域に含まれているか否か、またそのときの運転条件が、定常の運転条件あるいは定常に近い運転条件であるか否かをみる。ここで、「定常の運転条件」とは、エンジンの負荷と回転速度とがそれほど変化しない運転条件のことである。エンジンの負荷と回転速度とから定まる運転点が図４に示した硫黄被毒解除可能運転域に含まれており、かつ運転条件が定常の運転条件であるときに、硫黄被毒解除許可条件が成立し硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１となる。運転点が図４に示した硫黄被毒解除可能運転域に含まれていなかったり、運転条件が定常の運転条件でないときには、硫黄被毒解除許可条件が成立しないので、硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０のままである。運転条件が定常の運転条件でないときに硫黄被毒解除許可条件を成立させないのは、エンジンの負荷や回転速度が大きく変化する過渡時には硫黄被毒解除温度を一定に維持することが困難となるためである。
【００６９】
ステップ１で硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１（硫黄被毒解除モード）であれば、ステップ２に進み、前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であったか否かをみる。前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であった、つまり今回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌがゼロから１に切換わったときにはステップ３〜５に進む。
【００７０】
ステップ３〜５は硫黄被毒解除モードへの切換タイミング（硫黄被毒解除処理の開始タイミング）で行う操作である。
【００７１】
まず、ステップ３ではタイマを起動する（タイマ値ｔ１＝０とする）。このタイマは硫黄被毒解除モードになってからの経過時間を計測するためのものである。
【００７２】
ステップ４では高温側燃焼を行わせるため高温側燃焼フラグ＝１とすると共に、ステップ５で高温側燃焼を開始する。ここでの高温側燃焼は、通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼を行わせるものである。本実施形態では、硫黄被毒解除モード移行前の通常運転モードで通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼を行わせているので、その同じディーゼル燃焼を継続させるだけで高温側燃焼が行われる。硫黄被毒解除モードへの切換タイミングでまず高温側燃焼を行わせることとしたのは、硫黄被毒解除処理の開始タイミングで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐをまず下げるためである。
【００７３】
一方、ステップ２で前回も硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であった、つまり継続して硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であるとき（硫黄被毒解除モード中）にはステップ６以降に進む。ステップ６以降は硫黄被毒解除モード中に行う操作である。
【００７４】
ステップ６ではタイマ値ｔ１と所定時間Δｔ４を比較する。所定時間Δｔ４は最終高温側燃焼を開始するタイミングを定める値である。図５を参照すると、硫黄被毒解除処理時間Δｔ３から所定時間Δｔ２の２倍を差し引くことにより計算される。硫黄被毒解除処理時間Δｔ３及び所定時間Δｔ２は予め定めておく値であるので、所定時間Δｔ４も予め定めておく値となる。タイマ値ｔ１が所定時間Δｔ４未満であれば最終高温側燃焼を開始するタイミングに到達していないと判断し、ステップ８〜１４、５の操作を実行する。
【００７５】
ステップ７ではタイマ値ｔ１を制御周期（つまり１０ｍｓ）の分だけインクリメントする。
【００７６】
ステップ８では高温側燃焼フラグをみる。高温側燃焼フラグは硫黄被毒解除モードへの切換タイミングで１となっているので（ステップ４参照）、ステップ９に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１を比較する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは温度センサ２６により検出されている（図１参照）。目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１は約６５０℃である。
【００７７】
上記のように、硫黄被毒解除モードへの切換タイミングでまず高温側燃焼を行わせることとしているので、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下していく。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１未満となっていないときには、ステップ９よりステップ５に進んで高温側燃焼の実行を継続する。
【００７８】
高温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下してゆき、やがて目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１未満となる。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降から上昇へと反転させるため、ステップ９よりステップ１０、１１に進み、高温側燃焼フラグ＝０とすると共に、低温側燃焼を開始する。上記〈１〉〜〈５〉の少なくとも一つを実行することによって低温側燃焼を開始させる。この低温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇してゆく。
【００７９】
ステップ１０で高温側燃焼フラグ＝０としたことで、次回にはステップ８よりステップ１２に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを比較する。目標触媒温度の上限値Ｔｕｐは約７５０℃である。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超えていないときには、ステップ１２よりステップ１１に進んで低温側燃焼の実行を継続し触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇させる。
【００８０】
低温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐはやがて目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超える。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇から下降へと反転させるためステップ１２よりステップ１３、１４に進み、高温側燃焼フラグ＝１とすると共に、高温側燃焼を開始する。つまり、上記〈１〉〜〈５〉の全ての実行をやめて、低温側燃焼から通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼へと切換え、高温側燃焼を開始させる。この高温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは下降してゆく。
【００８１】
ステップ１３で高温側燃焼フラグ＝１としたことで次回にはステップ８よりステップ９に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１を比較する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ未満でないときには、ステップ９よりステップ５に進んで高温側燃焼の実行を継続し触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降させる。
【００８２】
高温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐはやがて目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１未満となる。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降から上昇へと反転させるためステップ９よりステップ１０、１１に進み、高温側燃焼フラグ＝０とすると共に、低温側燃焼を開始する。低温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇してゆく。
【００８３】
ステップ１０で高温側燃焼フラグ＝０としたことで、次回にはステップ８よりステップ１２に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを比較する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超えていないときには、ステップ１２よりステップ１１に進んで低温側燃焼の実行を継続し触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇させる。
【００８４】
低温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐはやがて目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超える。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇から下降へと反転させるためステップ１２よりステップ１３、１４に進み、高温側燃焼フラグ＝１とすると共に、高温側燃焼を開始する。
【００８５】
後は同様であり、目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１と上限値Ｔｕｐとのあいだで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降と上昇とを繰り返すように高温側燃焼での運転と低温側燃焼での運転とを交互に行わせる。
【００８６】
ステップ７の操作を繰り返し行っていると、やがてステップ６でタイマ値ｔ１が所定時間Δｔ４以上となる。このときには、最終高温側燃焼を開始するタイミングになったと判断してステップ１５に進み、タイマ値ｔ１と硫黄被毒解除処理時間Δｔ３を比較する。硫黄被毒解除処理時間Δｔ３（Δｔ３＞Δｔ４）は、予め適合により定めている。タイマ値ｔ１が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３未満であれば硫黄被毒解除処理の終了タイミングになっていないと判断し、ステップ１６に進みタイマ値ｔ１をインクリメントする。
【００８７】
ステップ１７では高温側燃焼フラグをみる。ここでは、簡単のため図５に示した通り硫黄被毒解除処理が進行し、ステップ１５に初めて進んできたとき、前回まで低温側燃焼が行われていた（高温側燃焼フラグ＝０であった）とする。このときにはステップ１７よりステップ１８に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと所定温度Ｔｌｏｗ２を比較する。所定温度Ｔｌｏｗ２は目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１よりも低い値で、予め定めておく。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定値Ｔｌｏｗ２未満でないときには、ステップ１８よりステップ１９に進んで最終高温側燃焼を開始する。最終高温側燃焼は高温側燃焼と変わりない。すなわち、上記〈１〉〜〈５〉の全ての実行をやめて、低温側燃焼から通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼へと切換え、最終高温側燃焼を開始させる。この最終高温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下する。
【００８８】
触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定値Ｔｌｏｗ２未満でないときにはステップ１９に進み、ステップ１９の操作を繰り返す。最終高温側燃焼の実行を継続することで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下し、やがて触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定温度Ｔｌｏｗ２未満となる。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降から上昇に反転させるためステップ１８よりステップ２０、２１に進み、高温側燃焼フラグ＝０とすると共に、最終低温側燃焼を開始する。最終低温側燃焼は低温側燃焼と変わりない。すなわち、上記〈１〉〜〈５〉の少なくとも一つを実行することによって最終低温側燃焼を開始させる。この最終低温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇する。
【００８９】
次回より、ステップ１７からステップ１８、２０を飛ばしてステップ２１に進む。ステップ２１での最終低温側燃焼の実行を継続することで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇してゆく。
【００９０】
この触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐの上昇により触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の上限値Ｔｕｐにほぼ到達するタイミングでタイマ値ｔ１が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３以上となる。このときには、硫黄被毒解除処理の終了タイミングになったと判断して、ステップ１５よりステップ２２に進み、通常のディーゼル燃焼（＝高温側燃焼）に切換える。すなわち、上記〈１〉〜〈５〉の全ての実行をやめて、通常のディーゼル燃焼へと切換える。これで硫黄被毒解除処理のうちの燃焼形態切換処理を終了する。
【００９１】
次に、硫黄被毒解除処理のうちから燃焼形態切換処理を除いた残りの処理を図７に示すフローを用いて説明する。
【００９２】
図７のフローは、例えば燃料噴射タイミング毎に実行する。図７においてステップ３１、３２の操作は、図６のステップ１、２の操作と同じである。すなわち、ステップ３１では硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌをみる。硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であるときには、そのまま今回の処理を終了する。
【００９３】
ステップ３１で硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１（硫黄被毒解除モード）であれば、ステップ３２に進み、前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であったか否かをみる。前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であった、つまり今回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌがゼロから１に切換わったときにはステップ３３、３４に進む。
【００９４】
ステップ３３、３４は硫黄被毒解除モードへの切換タイミング（硫黄被毒解除処理の開始タイミング）で行う操作である。
【００９５】
まず、ステップ３３では、排気の空気過剰率を目標空気過剰率ｔλに設定する。硫黄被毒解除モードでの目標空気過剰率ｔλは１．０より多少小さな空気過剰率（０．９５＜ｔλ≦１．０）である。この目標空気過剰率ｔλの設定を受け、硫黄被毒解除温度（＝目標触媒温度）まで排気を昇温させるため、図示しないフローでスロットル弁５の開度調整とポスト噴射とを開始する。このポスト噴射の開始により未燃のＨＣが排気通路１０に供給されて後燃えし、排気が昇温してゆく。
【００９６】
ステップ３４ではタイマを起動する（タイマ値ｔ２＝０とする）。このタイマも硫黄被毒解除モードになってからの経過時間を計測するためのものである。このタイマとしてはエンジンコントロールユニット２１に内蔵されているタイマを用いればよい。従って、タイマ値ｔ２のインクリメントは、図７のフローには出てこない。
【００９７】
ステップ３２で前回も硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であった、つまり継続して硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であるとき（硫黄被毒解除モード中）にはステップ３５以降に進む。ステップ３５以降は硫黄被毒解除モード中に行う操作である。
【００９８】
ステップ３５ではタイマ値ｔ２と硫黄被毒解除処理時間Δｔ３を比較する。硫黄被毒解除処理時間Δｔ３は予め適合により定めている。タイマ値ｔ２が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３未満であれば硫黄被毒解除処理の終了タイミングになっていないと判断し、ステップ３６に進む。
【００９９】
ステップ３６では排気の実際の空気過剰率ｒλと目標空気過剰率ｔλの上限値１．０を比較する。ここで、実際の空気過剰率ｒλは、酸化触媒１４の上流に設けた空燃比センサ２７により検出される実際の空燃比から求めればよい（図１参照）。実際の空燃比を理論空燃比で除した値が実際の空気過剰率ｒλである。
【０１００】
実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０を超えていれば、実際の空気過剰率ｒλを上限値１．０以下に戻すため、ステップ３７に進んで目標空気過剰率ｔλを減少側に補正する。目標空気過剰率を得るため上記のようにポスト噴射を行っている場合には、目標空気過剰率を減少側に補正するため、ステップ３３でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を増量側に補正する。次回にもステップ３６で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０を超えていれば、実際の空気過剰率ｒλを上限値１．０以下に戻すため、ステップ３７に進んで目標空気過剰率ｔλを減少側にさらに補正する。具体的にはポスト噴射量を前回よりも増量側に補正する。このように空気過剰率の減少補正を繰り返すことで、実際の空気過剰率ｒλを上限値１．０以下に戻す。
【０１０１】
一方、ステップ３６で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０以下であるときにはステップ３８に進み、実際の空気過剰率ｒλと目標空気過剰率の下限値０．９５を比較する。実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５以下であれば、実際の空気過剰率ｒλを、下限値０．９５を超える側に戻すため、ステップ３９に進んで目標空気過剰率ｔλを増大側に補正する。目標空気過剰率を得るため上記のようにポスト噴射を行っている場合には、目標空気過剰率を増大側に補正するため、ステップ３３でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を減少側に補正する。次回にもステップ３８で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５以下であれば、実際の空気過剰率ｒλを下限値０．９５を超える側に戻すため、ステップ３９に進んで目標空気過剰率ｔλを増大側にさらに補正する。具体的にはポスト噴射量を前回よりも減少側に補正する。このように空気過剰率の増大補正を繰り返すことで、実際の空気過剰率ｒλを下限値０．９５を超える側に戻す。
【０１０２】
ステップ３６、３７で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５を超えておりかつ上限値１．０以下であるときにはステップ４０に進み、前回の目標空気過剰率ｔλを今回も維持する。目標空気過剰率を得るため上記のようにポスト噴射を行っている場合には、前回のポスト噴射量を今回も維持する。
【０１０３】
ステップ３６で実際の空気過剰率ｒλが上限値１．０以下となったとき、あるいはステップ３８で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５を超えたときにもステップ４０に進み、前回の目標空気過剰率ｔλを今回も維持する。
【０１０４】
このようにして、排気の実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０と下限値０．９５との間に収まるようにする。実際の空気過剰率ｒλに基づく空気過剰率のフィードバック制御を行っていると、やがて、ステップ３５でタイマ値ｔ２が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３以上となる。このときには、硫黄被毒解除処理の終了タイミングになったと判断して、ステップ４１、４２に進む。
【０１０５】
ステップ４１、４２は硫黄被毒解除処理の終了タイミングで行う後処理の操作である。ステップ４１では硫黄被毒解除処理を終了させるため硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０とする。
【０１０６】
ステップ４２ではフィルタ再生モードへと移行させるため、フィルタ再生フラグｒｅｇ＝１とする。実際には、硫黄被毒解除処理の終了タイミングでの運転点が図４に示したフィルタ再生可能運転域に含まれ、かつそのときの運転条件が定常の運転条件であることを満足するときに、フィルタ再生フラグｒｅｇ＝１となる。しかしながら、ここでは簡単のため、ステップ４２の操作を実行するタイミングでこれら２つの条件を満足しているものとする。
【０１０７】
次に、図８はフィルタ再生処理を行わせるためのもので、図７のフローと同様に例えば燃料噴射タイミング毎に実行する。図７との関係では図７に続けて実行する。
【０１０８】
図８においてステップ５１ではフィルタ再生フラグｒｅｇ（図７のフローにより設定されている）をみる。フィルタ再生フラグｒｅｇ＝０であるときには、フィルタ再生許可条件が成立していないと判断しそのまま今回の処理を終了する。
【０１０９】
ステップ５１でフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１（フィルタ再生モード）であれば、ステップ５２に進み、前回にフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１であったか否かをみる。前回にフィルタ再生フラグｒｅｇ＝０であった、つまり今回にフィルタ再生フラグｒｅｇがゼロから１に切換わったときにはステップ５３、５４に進む。
【０１１０】
ステップ５３、５４はフィルタ再生モードへの切換タイミング（フィルタ再生処理の開始タイミング）で行う操作である。まず、ステップ５３では、排気の空気過剰率を目標空気過剰率ｔλに設定する。フィルタ再生モードでの目標空気過剰率ｔλは１．０より多少大きな空気過剰率（１．０＜ｔλ≦１．３）である。
【０１１１】
ステップ５４では、フィルタ１５を低結晶化スートが燃焼可能な温度まで上昇させるため、スロットル弁５の開度調整とポスト噴射とを開始する。このポスト噴射の開始により未燃のＨＣが排気通路１０に供給されて後燃えし、排気が昇温してゆく。
【０１１２】
一方、ステップ５２で前回もフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１であった、つまり継続してフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１であるときにはステップ５５以降に進む。ステップ５５以降はフィルタ再生モード中に行う操作である。
【０１１３】
ステップ５５では、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐと、目標フィルタ温度の上限値Ｔ１とを比較する。実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐは温度センサ２８により検出されている（図１参照）。目標フィルタ温度の上限値Ｔ１としては高結晶化スートが燃焼し得る温度の下限値（例えば６００℃程度）を設定する。
【０１１４】
実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の上限値Ｔ１を超えているときにはステップ５６に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１以下へと低下させるため、ステップ５４でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を減少側に補正する。これは、フィルタ１５に堆積しているスートが盛んに燃焼しているときにも、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１を超えることがないようにするものである。言い換えると、フィルタ１５に堆積しているスートが盛んに燃焼しフィルタ１５が上限値Ｔ１を超えて昇温するにまかせたのでは、フィルタ１５の耐久性が低下する。これを防止するためポスト噴射量を減少側に補正して実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１に制限するのである。
【０１１５】
次回にもステップ５５で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の上限値Ｔ１を超えているときにはステップ５６に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１以下へと低下させるため、ポスト噴射量を前回よりもさらに減少側に補正する。このようにポスト噴射量の減少補正を繰り返すことで、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１以下に戻す。
【０１１６】
ステップ５５で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の上限値Ｔ１以下であるときにはステップ５７に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐと、目標フィルタ温度の下限値Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）とを比較する。目標フィルタ温度の下限値Ｔ２としては低結晶化スートが燃焼し得る温度の下限値（例えば５００℃程度）を設定する。
【０１１７】
実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の下限値Ｔ２未満であるときにはステップ５８に進み、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２以上へと上昇させるため、ステップ５４でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を増量側に補正する。これは、フィルタ再生処理開始時のポスト噴射量でポスト噴射を行っても実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２にまで上昇しない場合に実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２へと上昇させるものである。言い換えると、フィルタ再生処理開始時のポスト噴射量でポスト噴射を行っても実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２にまで上昇しなければ、フィルタ１５に堆積している低結晶化スートの燃焼を開始させることができない。そこでこれを防止するためポスト噴射量を増量側に補正して実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２以上にまで上昇させるのである。
【０１１８】
次回にもステップ５７で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の下限値Ｔ２未満であるときにはステップ５８に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２１以上へと上昇させるため、ポスト噴射量を前回よりもさらに増量側に補正する。このようにポスト噴射量の増量補正を繰り返すことで、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２以上へと戻す。
【０１１９】
ステップ５５、５７で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１以下かつ下限値Ｔ２以上の温度範囲に収まっていれば、ステップ５９に進み、差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰと第２所定値ΔＰ２を比較する。第２所定値ΔＰ２は、フィルタ再生処理の終了タイミングを定める値で、予め設定しておく。差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが第２所定値ΔＰ２以上であるときには、ステップ６０に進み、前回のポスト噴射量を今回も維持してポスト噴射を行う。
【０１２０】
ステップ５５で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１以下となったとき、あるいはステップ５７で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２以上となったときにもステップ６０に進み、前回のポスト噴射量を今回も維持してポスト噴射を行う。
【０１２１】
実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１以下かつ下限値Ｔ２以上の温度範囲に収まっていれば、あるいは実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２以上となったときには硫黄被毒解除処理中に堆積させてある低結晶化スートが速やかに燃焼を開始する。また、この低結晶化スートの燃焼熱で高結晶化スートが燃焼し得る温度にまで昇温し、高結晶化スートが燃焼する。
【０１２２】
このようにしてフィルタ１５に堆積している低結晶化スート及び高結晶化スートを上限値Ｔ１から下限値Ｔ２までの温度範囲で燃焼させると、やがてステップ５９で差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが低下して第２所定値ΔＰ２未満となる。このときにはフィルタ１５の再生が完了するタイミングになったと判断し、ステップ６１、６２に進む。
【０１２３】
ステップ６１、６２はフィルタ再生処理の終了タイミングで行う後処理の操作である。ステップ６１ではスロットル弁５の開度調整を終了してスロットル弁５を全開位置に戻すと共に、ポスト噴射を停止する。ステップ６２ではフィルタ再生処理を終了するためフィルタ再生フラグｒｅｇ＝０とする。
【０１２４】
ステップ６２でフィルタ再生フラグｒｅｇ＝０としたことより、次回からステップ５１よりステップ５２以降に進むことができない。つまり、次回の硫黄被毒解除処理の終了タイミングでフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１とされるまでフィルタ再生処理を待つことになる。
【０１２５】
上記のように、本実施形態では、硫黄被毒解除処理中であっても、低結晶化スートがフィルタ１５に堆積するようにしている。このため、フィルタ再生処理を開始し、低結晶化スートが燃焼し得る温度にまで排気を昇温させたとき、この低結晶化スートが燃焼を速やかに開始し、この低結晶化スートの燃焼熱で高結晶化スートが燃焼し得る温度にまで昇温させることができる。この結果、本実施形態のように燃焼形態の切換を行うことをしない場合と比較して、実際の差圧ΔＰが第２所定値ΔＰ２未満となるタイミングが早くなる。
【０１２６】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【０１２７】
本実施形態によれば、流入する排気中に存在するスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタ１５と、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上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１３とを備え、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ１５の再生処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、硫黄被毒解除処理時に低温側燃焼（第１の燃焼形態）と、高温側燃焼（第２の燃焼形態）とを、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除温度（７００℃程度）を維持するように選択するので（図６のステップ５、１１、１４、１９、２１、図７のステップ３６〜４０参照）、低温側燃焼（第１の燃焼形態）の選択時に触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが低下し、高温側燃焼（第２の燃焼形態）の選択時に触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが上昇する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが相対的に低下しているときに低結晶化スートが、燃焼することなくフィルタ１５に到達する。すなわち、硫黄被毒解除処理中でも、低結晶化スートをフィルタ１５に堆積させることができることから、硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行わせても、フィルタ１５の再生効率を高めてフィルタ１５の再生を従来装置より早期に終了させることができる。
【０１２８】
本実施形態によれば、低温側燃焼（第１の燃焼形態）と高温側燃焼（第２の燃焼形態）とを交互に選択するので（図６のステップ８〜１４、５参照）、硫黄被毒解除温度の維持と低結晶化スートのフィルタ１５への堆積とをバランスよく行わせることができる。
【０１２９】
本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理の最後に最終低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択するので（図６のステップ２１）、フィルタ温度が上昇している状態としつつフィルタ再生処理開始に際して低結晶化スートを供給できることから、フィルタ１５の再生を良好に開始させることができる。
【０１３０】
本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理の最後に最終低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択している時間を、最後より以前に低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択している時間より長くするので（図５の第６段目参照）、フィルタ再生処理を開始する直前に低結晶化スートをフィルタ１５に多く供給することができ、フィルタ１５に堆積しているスートの燃焼開始を容易にすることができる。
【０１３１】
本実施形態によれば、低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択するとき、ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが上昇する一方で、高温側燃焼（第２の燃焼形態）を選択するときＮＯｘトラップ触媒の触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降するので（図５の第２段目、第６段目参照）、最適な硫黄被毒解除温度を保ちつつ、低結晶化スートをフィルタ１５に供給することが可能となり、フィルタ１５の再生時間を従来装置より短くできる。
【０１３２】
本実施形態によれば、硫黄被毒解除温度を目標触媒温度としてこの目標触媒温度に上限値Ｔｕｐと下限値Ｔｌｏｗ１を設け、この上限値Ｔｕｐと下限値Ｔｌｏｗ１との温度範囲でＮＯｘトラップ触媒１３の触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降と上昇とを繰り返すように低温側燃焼（第１の燃焼形態）と高温側燃焼（第２の燃焼形態）とを交互に選択するので（図５の第２段目、第６段目参照）、硫黄被毒解除と低結晶化スートのフィルタ１５への供給とを最適な温度範囲で行わせることができる。
【０１３３】
本実施形態によれば、低温側燃焼（第１の燃焼形態）は、燃焼時の筒内温度を高温側燃焼（第２の燃焼形態）のときより低下させることによって実現するので、低結晶化スートを簡易に生成することができる。
【０１３４】
実施形態では、排気通路１０の上流側にＮＯｘトラップ触媒１５を、排気通路１０の下流側にフィルタ１５を備えるレイアウトの場合で説明したが、排気通路１０の上流側にフィルタ１５を、排気通路１０の下流側にＮＯｘトラップ触媒１５を備えるレイアウトの場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【０１３５】
１ エンジン
９ 燃料噴射弁
１３ ＮＯｘトラップ触媒
１５ フィルタ
２１ エンジンコントロールユニット
【技術分野】
【０００１】
この発明はディーゼルエンジンの排気後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気中のスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタを備え、フィルタの再生処理を行うものがある（特許文献１参照）。このものでは、フィルタの再生時期の近くになったら、結晶化度の相対的に低いスートを、結晶化度の相対的に高いスートを確実に燃焼させることができる量まで堆積させる。
そして、フィルタの再生時期になると、結晶化度の相対的に低いスートの燃焼温度まで昇温し、そのスートの燃焼熱によって結晶化度の相対的に高いスートの燃焼温度まで昇温させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フィルタとＮＯｘトラップ触媒とを共に備えるレイアウトの場合、硫黄被毒解除処理を行い得る運転域と、フィルタの再生処理を行い得る運転域とが重なっているので、先にＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理を行い、この処理に続けてフィルタの再生処理を行うことがある。
【０００５】
このように硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行う場合に上記特許文献１の技術を適用したとき、フィルタに占める結晶化度の相対的に低いスートの割合が少ないという問題がある。すなわち、フィルタ再生処理開始時に結晶化度の相対的に低いスートの割合が少なく、結晶化度の相対的に高いスートを確実に燃焼させることができる量まで堆積していないのでは、結晶化度の相対的に高いスートを確実に燃焼させる温度まで昇温できない。
【０００６】
そこで本発明は、硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行う場合においても、硫黄被毒処理を行いつつ、フィルタに占める結晶化度の相対的に低いスートの割合を多くし得る排気後処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のディーゼルエンジンの排気後処理装置は、流入する排気中に存在するスートを含んだパティキュレートを捕集するフィルタと、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上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、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理に続けて前記フィルタの再生処理を行わせるものを前提としている。そして、前記硫黄被毒解除処理時に結晶化度の相対的に低いスートが多く発生する第１の燃焼形態と、結晶化度の相対的に高いスートが多く発生する第２の燃焼形態とを、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除温度を維持するように選択する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の燃焼形態の選択時に触媒温度が低下し、第２の燃焼形態の選択時に触媒温度が上昇する。触媒温度が相対的に低下しているときに結晶化度の相対的に低いスートが、燃焼することなくフィルタに到達する。すなわち、硫黄被毒解除処理中でも、結晶化度の相対的に低いスートをフィルタに堆積させることができることから、硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行わせても、フィルタの再生効率を高めてフィルタの再生を従来装置より早期に終了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排気後処理装置の概略構成図である。
【図２】結晶化度に対する燃焼温度の特性図である。
【図３】筒内温度、滞留時間、回転速度に対する結晶化度の特性図である。
【図４】硫黄被毒解除処理を行わせ得る運転域及びフィルタ再生処理を行わせ得る運転域の運転領域図である。
【図５】硫黄被毒解除モードにおける燃焼形態、筒内温度、スート結晶化度等の変化を示すタイミングチャートである。
【図６】燃焼形態切換処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】燃焼形態切換処理を除いた残りの硫黄被毒解除処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】フィルタ再生処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
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気後処理装置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には可変ノズル型のターボチャージャ３の吸気コンプレッサを備える。吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、常開のスロットル弁５を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒のシリンダ内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により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からシリンダ内へ直接噴射される。シリンダ内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。
【００１２】
排気通路１０に流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側に還流される。排気の残りは、可変ノズル型のターボチャージャ３の排気タービンを通り、排気タービンを駆動する。
【００１３】
エンジンコントロールユニット２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）ＡＣＣ、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度Ｎｅの各信号が入力されている。そしてコントロールユニット２１では、エンジン負荷（アクセル開度など）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し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントロールユニット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。なお、エンジンコントロールユニット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）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００１４】
排気通路１０の排気タービン下流には、酸素雰囲気で排気中のＮＯｘをトラップ（例えば吸着）し、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排気中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＣ）１３を備える。酸素雰囲気は排気の空気過剰率が１．０（理論空燃比相当の値）より大きいときに得られる。一方、還元雰囲気は排気の空気過剰率が１．０以下のときに得られる。
【００１５】
ＮＯｘトラップ触媒１３のＮＯｘ堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１では、ＮＯｘトラップ触媒１３を流れる排気を酸素雰囲気から還元雰囲気へと切換えるためリッチスパイク処理を行う。リッチスパイク処理では、排気の空気過剰率を１．０の目標空気過剰率ｔλとする。例えば、スロットル弁５の開度を全開状態から所定のスロットル弁開度へと切換える（スロットル絞りを行う）と共に、メイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行って、排気通路１０に排出される未燃のＨＣ量を増やし、このＨＣを還元剤としてＮＯｘトラップ触媒１３に供給する。そして、ポスト噴射期間を経過したときポスト噴射を終了しスロットル弁５を全開位置へと戻す。
【００１６】
エンジン１に供給する燃料中には硫黄成分が含まれており、この硫黄成分が燃焼過程で硫黄酸化物（以下「ＳＯｘ」という。）となる。この硫黄酸化物は硫酸塩としてＮＯｘの代わりにＮＯｘトラップ触媒１３にトラップされる。硫酸塩は硝酸塩よりも安定なので、排気が還元雰囲気となっても硫酸塩の一部しか還元されず、ＮＯｘトラップ触媒１３に堆積するＳＯｘの量は時間と共に増加し、ＮＯｘトラップ触媒１３のＮＯｘトラップ性能が低下する。これが硫黄被毒である。
【００１７】
硫黄被毒を解消するには、ＮＯｘトラップ触媒１３を高温にしてＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘを脱離させることである。このため、ＳＯｘ堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１では、硫黄被毒解除処理を行う。硫黄被毒解除処理により、排気の空気過剰率を１．０より多少小さな目標空気過剰率ｔλ（０．９５＜ｔλ≦１．０）として排気を昇温し、ＮＯｘトラップ触媒１３を硫黄被毒解除温度に維持する。硫黄被毒解除温度は例えば７００℃程度である。これによって、ＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘを全て脱離させる（硫黄被毒を解消する）。硫黄被毒解除処理の開始から所定時間が経過したら、硫黄被毒解除処理を終了する。
【００１８】
フィルタ１３の下流には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）１５を配置してある。
【００１９】
フィルタ１５のパティキュレート堆積量が所定値（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１ではフィルタ１５を再生する。このため、フィルタ１５の入口圧とフィルタ１５の出口圧との間の差圧を検出する差圧センサ２５を設けてある。差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが第１所定値ΔＰ１を超えたときフィルタ再生時期になっと判断し、フィルタ１５の再生処理を行う。フィルタ再生処理により、排気の空気過剰率を１．０より多少大きな目標空気過剰率ｔλ（１．０＜ｔλ≦１．３）として排気を昇温し、フィルタ１５を高温にしてフィルタ１５に堆積しているパティキュレートを燃焼させる。例えばメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより排気をパティキュレートの燃焼する温度にまで上昇させてフィルタ再生処理を行い、フィルタ１５に堆積しているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ１５を再生する。目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度と（運転条件）に応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めておき、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。
【００２０】
フィルタ再生処理によってパティキュレートが燃焼除去されれば、差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが小さくなる。差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが上記第１所定値ΔＰ１より小さな第２所定値ΔＰ２未満（ΔＰ２＜ΔＰ１）となったとき、フィルタ１５の再生が終了したと判断し、フィルタ再生処理を終了する。
【００２１】
フィルタ１５に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ１５の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このため本実施形態ではフィルタ１５の上流に酸化触媒（貴金属）１４を配置してある。この酸化触媒１４によりフィルタ１５の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させて排気の温度を高めフィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、フィルタ１５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、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ１５のベッド温度を実質的に上昇させ、フィルタ１５内のパティキュレートの燃焼を促進させることができる。
【００２２】
なお、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できる。図１は酸化触媒１４として三元触媒（ＴＷＣ）を採用している。
【００２３】
さて、フィルタ１３に堆積するパーティキュレートは、炭素粒子であるドライスート（以下単に「スート」という。）と、ミスト状のＨＣである有機溶剤可溶成分（ＳＯＦ）とから構成されている。ＳＯＦは３００〜４５０℃程度で燃焼するのに対してスートは６００〜６５０℃で燃焼する。
【００２４】
さらに、スートの燃焼温度は、スートの結晶化度により異なり、図２に示したようにスートの結晶化度が相対的に低くなるほどスートの燃焼温度が低くなる。ここで、スートの構造の違いを表す指標としてスートの「結晶化度」を用いている。スートは、層状構造を有している。層と層との間隔が狭くなるほどスートの結晶化度が高くなる。層と層との間隔が最も狭いものが黒鉛に相当する。排気中のスートには層と層との間隔が様々のものを含んでいるわけである。結晶化度の相対的に低いスートは、少なくとも３００〜４００℃よりも高い温度であって結晶化度の相対的に高いスートが燃焼する温度（６００〜６５０℃）に到達する前に燃焼を開始する。従って、結晶化度の相対的に低いスートが燃焼する温度までフィルタ１５を昇温し、結晶化度の相対的に低いスートをまず燃焼させる。すると、結晶化度の相対的に低いスートが燃焼するときに発生する燃焼熱によって結晶化度の相対的に高いスートが燃焼する温度（６００〜６５０℃）までフィルタ１５がさらに昇温する。これによって、フィルタ１５に堆積している高結晶化スートをも燃焼させることができる。結晶化度によって、結晶化度の相対的に低いスートと結晶化度の相対的に高いスートとの２種類のスートに分け、スートを２段階に燃焼させるのである。以下、結晶化度の相対的に低いスートを「低結晶化スート」、結晶化度の相対的に高いスートを「高結晶化スート」という。
【００２５】
ただし、低結晶化スートが少ない場合にはフィルタ１５を十分昇温させることができない場合がある。スートの結晶化度は図３に示すように筒内の燃焼状態と相関がある。すなわち、筒内温度が相対的に低い燃焼形態（またはエンジン回転速度が相対的に高い状態）でスートの結晶化度が相対的に低くなる。一方、筒内温度が相対的に高い燃焼形態（またはエンジン回転速度が相対的に低い状態）でスートの結晶化度が相対的に高くなる。なお、エンジン回転速度が相対的に高い状態でスートの結晶化度が相対的に低くなるのは、燃焼ガスが筒内に滞留する時間が短く、スートの結晶化が進まないためである。
【００２６】
そこで、フィルタ再生処理を開始する前に、低結晶化スートが多く発生する燃焼形態でエンジン１を運転することにより、フィルタ再生処理開始時に低結晶化スートがフィルタ１５に十分に堆積した状態にしておく。そして、フィルタ再生処理を、低結晶化スートが燃焼する温度まで昇温させることによって開始させるものがある（特開２００７−２６２８９６号公報参照）。このものによれば、高結晶化スートが燃焼する温度にまで昇温させる必要がなくなる。例えばポスト噴射や燃料増量により排気の昇温を行わせている場合に、高結晶化スートが燃焼する温度にまで昇温させる必要がなくなると、その分ポスト噴射量や燃料増量を低減できることとなり、燃費が向上する。
【００２７】
一方、硫黄被毒解除処理を行わせ得る運転域とフィルタ１５の再生処理を行わせ得る運転域とは、図４に示したように重複する（フィルタ１５の再生処理を行わせ得る運転域に硫黄被毒解除処理を行わせ得る運転域が含まれる）。かつ、各処理は排気の昇温操作を伴う点で共通している。従って、硫黄被毒解除処理の終了に続けてフィルタ再生処理に移行させることが燃費向上の点で好ましい。これは、２つの処理を時間をおいて個別に行うのでは、その都度、ポスト噴射や燃料増量による昇温操作を行わねばならず、これによって燃費の低下を招いてしまうためである。
【００２８】
しかしながら、硫黄被毒解除処理では、ＮＯｘトラップ触媒１３の触媒温度（以下、単に「触媒温度」ともいう。）ＬＮＣｔｅｍｐを上記のように硫黄被毒解除温度（７００℃程度）に維持している。この高温の排気がフィルタ１５を流れると、フィルタ１５に堆積している低結晶化スートが燃焼し消失してしまう。つまり、フィルタ再生処理に移行したとき、低結晶化スートが、高結晶化スートを確実に燃焼させることができる量まで堆積していないこととなる。これでは、上記のようにフィルタ再生処理を、低結晶化スートが燃焼する温度まで昇温させることによって開始させても、高結晶化スートを確実に燃焼させる温度にまで昇温できない。高結晶化スートを確実に燃焼させる温度にまでフィルタ１５を昇温できないと、フィルタ１５の再生が不完全に終わってしまう。
【００２９】
そこで本発明の第１実施形態では、硫黄被毒解除処理時に、低結晶化スートが多く発生する燃焼形態（この燃焼形態を、以下「第１の燃焼形態」という。）での運転と、高結晶化スートが多く発生する燃焼形態（この燃焼形態を、以下、「第２の燃焼形態」という。）での運転とを交互に行わせる。これによって、硫黄被毒解除温度を維持させつつ、フィルタ再生処理前の硫黄被毒解除処理中にあっても低結晶化スートを多く発生させてフィルタ１５に堆積させるようにする。
【００３０】
ここで、第１の燃焼形態としては、通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼の形態を採用する。言い換えると、通常のディーゼルエンジンでは、燃費向上の観点より燃焼温度が高くなるようにエンジンの仕様を定めており、高結晶化スートが多く発生している。
【００３１】
一方、第２の燃焼形態とするには、燃焼時の筒内温度を通常のディーゼル燃焼の場合より相対的に低下させることである。そのためには次の少なくとも一つを実行すればよい。
【００３２】
〈１〉通常のディーゼル燃焼の場合よりメイン噴射時期を遅らせる。メイン噴射時期を遅らせると、メイン噴射時期を遅らせない場合より燃焼熱の発生が遅れ、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３３】
〈２〉ＥＧＲを行っている場合には通常のディーゼル燃焼の場合よりＥＧＲ率を増大させる。ＥＧＲ率を増大させると、ＥＧＲ率を増大させない場合より筒内の不活性ガスの割合が大きくなり、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３４】
〈３〉通常のディーゼル燃焼の場合より吸気温度を低下させる。吸気温度を低下させると、吸気温度を低下させない場合より燃焼開始時の温度が低くなり、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３５】
〈４〉可変動弁装置を備える場合には通常のディーゼル燃焼の場合より有効圧縮比を低減する。吸気弁閉時期ＩＶＣを吸気下死点より後に遅らせることによって、有効圧縮比を低減することができる。有効圧縮比を低減すると、有効圧縮比を低減しない場合より筒内圧力が高くならず、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３６】
〈５〉通常運転モードにおいてもパイロット噴射を行っている場合には通常のディーゼル燃焼の場合より、パイロット噴射時期を進める。パイロット噴射時期を進めると、パイロット噴射を進めない場合より着火遅れ期間が長くなり、その分だけ燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態となる。
【００３７】
以下、通常のディーゼル燃焼を「高温側燃焼」、燃焼時の筒内温度を通常のディーゼル燃焼より低下させた燃焼を「低温側燃焼」という。第２の燃焼形態はこの高温側燃焼を行わせることによって、 第１の燃焼形態は低温側燃焼を行わせることによって得られる。
【００３８】
これを図５を参照してさらに説明する。図５は、通常運転モード中のｔ１のタイミングで硫黄被毒解除許可条件が成立し硫黄被毒解除モードに続けてフィルタ再生モードへと切換えた場合に、燃焼形態、筒内温度、スート結晶化度がどのように変化するのかをモデルで示している。
【００３９】
ここで、図５第２段目では高温側燃焼を「高」、低温側燃焼を「低」で記載している。図５第３段目では燃焼時の筒内温度が相対的に高い燃焼形態であることを「高」で、燃焼時の筒内温度が相対的に低い燃焼形態であることを「低」で記載している。図５第４段目ではスート結晶化度が相対的に高いことを「高」で、スート結晶化度が相対的に低いことを「低」で記載している。図５第５段目ではエンジンアウト（排気通路１０の入口）のＨＣ排出量が相対的に少ないことを「少」で、同じくＨＣ排出量が相対的に多いことを「多」で記載している。
【００４０】
ここでは、高温側燃焼（第２の燃焼形態）と低温側燃焼（第１の燃焼形態）とを一定の周期Δｔ１で切換える（選択する）場合を示している。すなわち、図５第２段目、第３段目に示したように、ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ１０の５つの各期間で高温側燃焼を、ｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９、ｔ１０〜ｔ１１の５つの各期間で低温側燃焼を行わせる。言い換えると、図５では硫黄被毒解除処理中に高温側燃焼を５回、低温側燃焼を５回交互に選択している。高温側燃焼と低温側燃焼とを交互に選択する回数は、複数回であることが好ましいが、少なくとも１回ずつ選択すればよい。スート結晶化度は、高温側燃焼のとき相対的に高くなり、低温側燃焼のとき相対的に低くなる（図５第４段目参照）。
【００４１】
一方、エンジンアウトのＨＣ排出量は、高温側燃焼のとき相対的に少なくなり、低温側燃焼のとき相対的に多くなる（図５第５段目参照）。低温側燃焼のときにエンジンアウトのＨＣ排出量が相対的に多くなるのは、低温側燃焼であるときには、筒内に燃え残る燃料が相対的に多くなり、筒内に燃え残った燃料がＨＣとして排気通路１０に排出されるためである。
【００４２】
この燃え残った燃料（ＨＣ）は排気通路１０に入って後燃えし、排気の温度を上昇させるため、低温側燃焼のときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが低温側燃焼の開始より所定のスピードで上昇する（図５第６段目参照）。「所定のスピードで上昇する」とは、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐがステップ的に高くなるのではなく、傾きを有して徐々に高くなることをいう。
【００４３】
この逆に、高温側燃焼のときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定のスピードで下降する（図５第６段目参照）。これは、高温側燃焼のときには筒内に燃え残る燃料が低温側燃焼時よりも相対的に少なく排気通路１０に出た排気はほとんど後燃えすることがないためである。すなわち、排気はエンジン出口から離れるほど冷やされて低温となり、これによって触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが低下する。ここで、「所定のスピードで下降する」とは、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐがステップ的に低くなるのではなく、傾きを有して徐々に低くなることをいう。
【００４４】
このように低温側燃焼を行わせる（選択する）とき、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが上昇する一方で、高温側燃焼を行わせる（選択する）とき触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降する。この結果、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは、図５第６段目に示したように上昇と下降とを一定の周期Δｔ１で繰り返す。ここで、触媒温度の上昇程度（傾き）や下降程度（傾き）は、エンジン仕様により定まり、エンジン仕様が異なれば、触媒温度の上昇程度（傾き）や下降程度（傾き）も異なったものとなる。
【００４５】
この場合に、硫黄被毒解除温度を目標触媒温度ｔＴｃａｔとして設定する。ここで、「硫黄被毒解除温度」とは、ＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘが離脱し得る温度のことである。具体的には７００℃程度を採用する（図５第６段目参照）。従って、目標触媒温度ｔＴｃａｔは７００℃程度である。
【００４６】
目標触媒温度ｔＴｃａｔにはこの目標触媒温度から同じ幅だけ離れた上限値Ｔｕｐ及び下限値Ｔｌｏｗ１を設ける。上限値Ｔｕｐ及び下限値Ｔｌｏｗ１としては、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐの平均値が硫黄被毒解除温度（つまり目標触媒温度）を維持しつつ、低温側燃焼のときに相対的に多く発生した低結晶化スートが燃焼することなくフィルタ１５に到達するように設定する。例えば、目標触媒温度の上限値Ｔｕｐとして７５０℃程度を、下限値Ｔｌｏｗ１として６５０℃程度を設定する（図５第６段目参照）。上限値Ｔｕｐ及び下限値Ｔｌｏｗ１を設けることで、低結晶化スートは触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが相対的に低くなっている温度域（図５第６段目に楕円で囲った部分）で、燃焼することなくフィルタ１５に到達する。ＮＯｘトラップ触媒１３で燃焼することなく低結晶化スートがすり抜け、下流のフィルタ１５に堆積するのである。
【００４７】
このようにして、硫黄被毒解除処理中（硫黄被毒解除モード）でありながら、低温側燃焼のときに多く発生した低結晶化スートがフィルタ１５に徐々に堆積していく（図５最下段参照）。なお、図５最下段に示すフィルタ１３内のスート堆積量は低結晶化スートと高結晶化スートとの合計を表しているが、低結晶化スートが多く含まれていることはもちろんである。
【００４８】
一方、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐの平均値は硫黄被毒解除温度である７００℃程度の高温に保たれる。この高温でＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘを最適に脱離させることができ、硫黄被毒解除処理を良好に行わせることができる。
【００４９】
このように上限値と下限値の間の温度範囲で触媒温度が下降と上昇とを繰り返すように高温側燃焼での運転と低温側燃焼での運転とを交互に行わせることで、硫黄被毒解除温度を維持しつつフィルタ１５に低結晶化スートを堆積させ得ることとなった。
【００５０】
さて、触媒温度の上昇程度（傾き）及び下降程度（傾き）が一定としたとき、上記一定の周期Δｔ１を短くするほど、触媒温度は一定値に安定し、ＮＯｘトラップ触媒１３からのＳＯｘの脱離が効率よく行われる。しかしながらその一方で、下限値Ｔｌｏｗ１側の温度域に滞在する時間が相対的に短くなる。下限値Ｔｌｏｗ１側の温度域に滞在する時間が短くなると、低結晶化スートがＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜ける量がその分だけ少なくなる。
【００５１】
また、一定の周期Δｔ１を長くするほど、下限値Ｔｌｏｗ１側の温度域に滞在する時間が相対的に長くなり、低結晶化スートがＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜ける量がその分だけ多くなる。しかしながらその一方で、触媒温度は一定値に安定しない。触媒温度が一定値に安定しないと、ＮＯｘトラップ触媒１３からのＳＯｘの脱離を良好に行うことができない。
【００５２】
従って、低結晶化スートが燃焼することなくＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜け得るように、かつＮＯｘトラップ触媒１３からＳＯｘが効率よく脱離し得るように両者を勘案して一定の周期Δｔ１を定めることが好ましい。
【００５３】
硫黄被毒解除処理の開始時であるｔ１のタイミングでは、まず高温側燃焼を開始させている。これは、ｔ１のタイミングの直前で触媒温度が高温となっている場合に、低温側燃焼をまず行わせたのでは、触媒温度が目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを大きく上回ってしまうことが考えられるので、そうならないようにするためである。
【００５４】
硫黄被毒解除処理の終了タイミングであるｔ１１より所定時間前のｔ９のタイミングから、上記一定の周期Δｔ１より長めの所定時間Δｔ２、高温側燃焼を行わせて、下限値Ｔｌｏｗ１より低い所定温度Ｔｌｏｗ２にまで触媒温度を低下させる。そして、触媒温度が所定温度Ｔｌｏｗ２にまで低下したｔ１０のタイミングで低温側燃焼に切換える。ｔ１０のタイミングより、上記所定時間Δｔ２と同じ時間だけ低温側燃焼を行わせ、触媒温度を上昇させ、ｔ１１の硫黄被毒解除処理の終了タイミングで目標触媒温度の上限値Ｔｕｐに到達させる。すなわち、フィルタ再生処理に移行する直前の硫黄被毒解除処理の後半から硫黄被毒解除処理の終了タイミングまでの間（つまり硫黄被毒解除処理の最後）、最終低温側燃焼を行わせることで、触媒温度を上昇させている。
【００５５】
ここで、ｔ９からｔ１０までの高温側燃焼は、硫黄被毒解除処理中において最後に行われる高温側燃焼である。この最後に行われる高温側燃焼を、それ以前のｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８に行われる他の高温側燃焼と区別するため、「最終高温側燃焼」という。同様に、ｔ１０からｔ１１までの低温側燃焼は、硫黄被毒解除処理中において最後に行われる低温側燃焼である。この最後に行われる低温側燃焼を、それ以前のｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９に行われる他の低温側燃焼と区別するため、「最終低温側燃焼」という。
【００５６】
硫黄被毒解除処理の最後に触媒温度を上昇させる理由は、触媒温度が低下している状態よりも触媒温度が上昇している状態でフィルタ再生処理を開始するほうが、フィルタ再生処理開始時のフィルタ温度が高くなり、フィルタ１５の再生が効率よく行われるためである。
【００５７】
また、最終高温側燃焼及び最終低温側燃焼を行わせる各時間を上記一定の周期Δｔ１より長めの所定時間Δｔ２として、ｔ１０での触媒温度を下限値Ｔｌｏｗ１より低い所定温度Ｔｌｏｗ２にまで低下させる理由は、次の通りである。すなわち、ｔ１１の硫黄被毒解除処理の終了タイミングに向かって上昇する触媒温度の時間を長くすることで、フィルタ再生開始タイミングでフィルタ１５が高温状態にあるようにし、フィルタ１５の再生を良好に開始させるためである。
【００５８】
また、ｔ１０のタイミングでは、触媒温度が所定温度Ｔｌｏｗ２にまで低下する。これによって、ｔ９からｔ１１までの期間（＝２×Δｔ２）に低結晶化スートが、燃焼することなくＮＯｘトラップ触媒１３をすり抜けてフィルタ１５に供給される量が、それ以前の例えばｔ７からｔ９までの期間（＝２×Δｔ１）よりも多くなる。この多くなった低結晶化スートの供給を受けて、フィルタ１５に堆積しているスートの燃焼を確実に開始させることができる。
【００５９】
このように、硫黄被毒解除処理の最後に最終高温側燃焼及び最終低温側燃焼を行わせることで、フィルタ再生処理開始直前でのフィルタ温度を高くし得る上に、低結晶化スートをフィルタ１５に多く供給してフィルタ１５でのスートの燃焼開始を容易にし得る。
【００６０】
所定時間Δｔ２によって定まる所定温度Ｔｌｏｗ２は低いほどよいともいえるが、下げすぎると今度は昇温に時間を要するので、所定時間Δｔ２は適合により定める。
【００６１】
こうして、硫黄被毒解除処理は、ｔ１のタイミングからの高温側燃焼で始まり、ｔ１０のタイミングからの最終低温側燃焼で終わることとなった。ここでは簡単化のため、エンジン１の一定の運転時間毎に硫黄被毒解除モードに切換えるとすると、硫黄被毒解除温度（＝目標触媒温度）が定まれば、硫黄被毒解除処理を行う時間Δｔ３が定まる。そして、この硫黄被毒解除処理時間Δｔ３内に高温側燃焼と低温側燃焼とが同じ回数実行されるように硫黄被毒解除処理時間Δｔ３を調整する。
【００６２】
ｔ１１のタイミングでフィルタ再生処理を開始し、例えばスロットル弁５の調整とポスト噴射とを行うことによって、低結晶化スートが燃焼し得る温度にまで昇温する。すると、それまでフィルタ１５に堆積させてあった低結晶化スートが先に燃焼を開始する。そして、低結晶化スートが燃焼するときに発生する燃焼熱によって高結晶化スートが燃焼する温度（６００〜６５０℃）にまでフィルタ１５が昇温する。これによって、フィルタ１５に堆積している高結晶化スートまでが燃焼する。このため、フィルタ１５内のスート堆積量はｔ１１のタイミングより急激に減少する（図５最下段参照）。
【００６３】
この急減するスート堆積量がｔ１２のタイミングで所定値となったとき、差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが第２所定値ΔＰ２未満となってフィルタ１５の再生が終了したと判断される。これによって、フィルタ再生処理（フィルタ再生モード）を終了し、通常運転モードに切換える。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理を終了した直後であっても、この処理中にフィルタ１５に堆積させた低結晶化スートを用いてスートの燃焼を開始させることで、高結晶化スートが燃焼する温度にまでフィルタ１５を確実に昇温させ得る。これによって、本実施形態の処理を採用しない場合よりフィルタ１５の再生を早期に終了させることができる。
【００６５】
エンジンコントロールユニット２１で実行されるこの制御を図６、図７、図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
図６はこの硫黄被毒解除処理のうち、高温側燃焼と低温側燃焼とを交互に切換える燃焼形態切換処理を行わせるためのもの、図７は硫黄被毒解除処理のうちから燃焼形態切換処理を除いた残りの処理を行わせるためのである。図７と図６とは並列的に実行する。両者を統合した１つのフローチャートで構成してもかまわない。図６に示す燃焼形態切換処理のフローから先に説明する。
【００６７】
図６のフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図６においてステップ１では硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌをみる。硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であるときには、そのまま今回の処理を終了する。
【００６８】
ここで、硫黄被毒解除処理は簡単にはエンジン１の運転時に一定の時間が経過する毎に実行するようにしている。前回の硫黄被毒解除処理の終了から一定の時間が経過したときには、そのときの運転点が図４に示した硫黄被毒解除可能運転域に含まれているか否か、またそのときの運転条件が、定常の運転条件あるいは定常に近い運転条件であるか否かをみる。ここで、「定常の運転条件」とは、エンジンの負荷と回転速度とがそれほど変化しない運転条件のことである。エンジンの負荷と回転速度とから定まる運転点が図４に示した硫黄被毒解除可能運転域に含まれており、かつ運転条件が定常の運転条件であるときに、硫黄被毒解除許可条件が成立し硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１となる。運転点が図４に示した硫黄被毒解除可能運転域に含まれていなかったり、運転条件が定常の運転条件でないときには、硫黄被毒解除許可条件が成立しないので、硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０のままである。運転条件が定常の運転条件でないときに硫黄被毒解除許可条件を成立させないのは、エンジンの負荷や回転速度が大きく変化する過渡時には硫黄被毒解除温度を一定に維持することが困難となるためである。
【００６９】
ステップ１で硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１（硫黄被毒解除モード）であれば、ステップ２に進み、前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であったか否かをみる。前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であった、つまり今回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌがゼロから１に切換わったときにはステップ３〜５に進む。
【００７０】
ステップ３〜５は硫黄被毒解除モードへの切換タイミング（硫黄被毒解除処理の開始タイミング）で行う操作である。
【００７１】
まず、ステップ３ではタイマを起動する（タイマ値ｔ１＝０とする）。このタイマは硫黄被毒解除モードになってからの経過時間を計測するためのものである。
【００７２】
ステップ４では高温側燃焼を行わせるため高温側燃焼フラグ＝１とすると共に、ステップ５で高温側燃焼を開始する。ここでの高温側燃焼は、通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼を行わせるものである。本実施形態では、硫黄被毒解除モード移行前の通常運転モードで通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼を行わせているので、その同じディーゼル燃焼を継続させるだけで高温側燃焼が行われる。硫黄被毒解除モードへの切換タイミングでまず高温側燃焼を行わせることとしたのは、硫黄被毒解除処理の開始タイミングで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐをまず下げるためである。
【００７３】
一方、ステップ２で前回も硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であった、つまり継続して硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であるとき（硫黄被毒解除モード中）にはステップ６以降に進む。ステップ６以降は硫黄被毒解除モード中に行う操作である。
【００７４】
ステップ６ではタイマ値ｔ１と所定時間Δｔ４を比較する。所定時間Δｔ４は最終高温側燃焼を開始するタイミングを定める値である。図５を参照すると、硫黄被毒解除処理時間Δｔ３から所定時間Δｔ２の２倍を差し引くことにより計算される。硫黄被毒解除処理時間Δｔ３及び所定時間Δｔ２は予め定めておく値であるので、所定時間Δｔ４も予め定めておく値となる。タイマ値ｔ１が所定時間Δｔ４未満であれば最終高温側燃焼を開始するタイミングに到達していないと判断し、ステップ８〜１４、５の操作を実行する。
【００７５】
ステップ７ではタイマ値ｔ１を制御周期（つまり１０ｍｓ）の分だけインクリメントする。
【００７６】
ステップ８では高温側燃焼フラグをみる。高温側燃焼フラグは硫黄被毒解除モードへの切換タイミングで１となっているので（ステップ４参照）、ステップ９に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１を比較する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは温度センサ２６により検出されている（図１参照）。目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１は約６５０℃である。
【００７７】
上記のように、硫黄被毒解除モードへの切換タイミングでまず高温側燃焼を行わせることとしているので、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下していく。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１未満となっていないときには、ステップ９よりステップ５に進んで高温側燃焼の実行を継続する。
【００７８】
高温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下してゆき、やがて目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１未満となる。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降から上昇へと反転させるため、ステップ９よりステップ１０、１１に進み、高温側燃焼フラグ＝０とすると共に、低温側燃焼を開始する。上記〈１〉〜〈５〉の少なくとも一つを実行することによって低温側燃焼を開始させる。この低温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇してゆく。
【００７９】
ステップ１０で高温側燃焼フラグ＝０としたことで、次回にはステップ８よりステップ１２に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを比較する。目標触媒温度の上限値Ｔｕｐは約７５０℃である。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超えていないときには、ステップ１２よりステップ１１に進んで低温側燃焼の実行を継続し触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇させる。
【００８０】
低温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐはやがて目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超える。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇から下降へと反転させるためステップ１２よりステップ１３、１４に進み、高温側燃焼フラグ＝１とすると共に、高温側燃焼を開始する。つまり、上記〈１〉〜〈５〉の全ての実行をやめて、低温側燃焼から通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼へと切換え、高温側燃焼を開始させる。この高温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは下降してゆく。
【００８１】
ステップ１３で高温側燃焼フラグ＝１としたことで次回にはステップ８よりステップ９に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１を比較する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ未満でないときには、ステップ９よりステップ５に進んで高温側燃焼の実行を継続し触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降させる。
【００８２】
高温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐはやがて目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１未満となる。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降から上昇へと反転させるためステップ９よりステップ１０、１１に進み、高温側燃焼フラグ＝０とすると共に、低温側燃焼を開始する。低温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇してゆく。
【００８３】
ステップ１０で高温側燃焼フラグ＝０としたことで、次回にはステップ８よりステップ１２に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを比較する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超えていないときには、ステップ１２よりステップ１１に進んで低温側燃焼の実行を継続し触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇させる。
【００８４】
低温側燃焼の実行を継続すると触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐはやがて目標触媒温度の上限値Ｔｕｐを超える。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを上昇から下降へと反転させるためステップ１２よりステップ１３、１４に進み、高温側燃焼フラグ＝１とすると共に、高温側燃焼を開始する。
【００８５】
後は同様であり、目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１と上限値Ｔｕｐとのあいだで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降と上昇とを繰り返すように高温側燃焼での運転と低温側燃焼での運転とを交互に行わせる。
【００８６】
ステップ７の操作を繰り返し行っていると、やがてステップ６でタイマ値ｔ１が所定時間Δｔ４以上となる。このときには、最終高温側燃焼を開始するタイミングになったと判断してステップ１５に進み、タイマ値ｔ１と硫黄被毒解除処理時間Δｔ３を比較する。硫黄被毒解除処理時間Δｔ３（Δｔ３＞Δｔ４）は、予め適合により定めている。タイマ値ｔ１が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３未満であれば硫黄被毒解除処理の終了タイミングになっていないと判断し、ステップ１６に進みタイマ値ｔ１をインクリメントする。
【００８７】
ステップ１７では高温側燃焼フラグをみる。ここでは、簡単のため図５に示した通り硫黄被毒解除処理が進行し、ステップ１５に初めて進んできたとき、前回まで低温側燃焼が行われていた（高温側燃焼フラグ＝０であった）とする。このときにはステップ１７よりステップ１８に進み、触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐと所定温度Ｔｌｏｗ２を比較する。所定温度Ｔｌｏｗ２は目標触媒温度の下限値Ｔｌｏｗ１よりも低い値で、予め定めておく。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定値Ｔｌｏｗ２未満でないときには、ステップ１８よりステップ１９に進んで最終高温側燃焼を開始する。最終高温側燃焼は高温側燃焼と変わりない。すなわち、上記〈１〉〜〈５〉の全ての実行をやめて、低温側燃焼から通常の（あるいは一般的な）ディーゼル燃焼へと切換え、最終高温側燃焼を開始させる。この最終高温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下する。
【００８８】
触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定値Ｔｌｏｗ２未満でないときにはステップ１９に進み、ステップ１９の操作を繰り返す。最終高温側燃焼の実行を継続することで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは低下し、やがて触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが所定温度Ｔｌｏｗ２未満となる。このときには触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐを下降から上昇に反転させるためステップ１８よりステップ２０、２１に進み、高温側燃焼フラグ＝０とすると共に、最終低温側燃焼を開始する。最終低温側燃焼は低温側燃焼と変わりない。すなわち、上記〈１〉〜〈５〉の少なくとも一つを実行することによって最終低温側燃焼を開始させる。この最終低温側燃焼の開始で触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇する。
【００８９】
次回より、ステップ１７からステップ１８、２０を飛ばしてステップ２１に進む。ステップ２１での最終低温側燃焼の実行を継続することで触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐは上昇してゆく。
【００９０】
この触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐの上昇により触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが目標触媒温度の上限値Ｔｕｐにほぼ到達するタイミングでタイマ値ｔ１が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３以上となる。このときには、硫黄被毒解除処理の終了タイミングになったと判断して、ステップ１５よりステップ２２に進み、通常のディーゼル燃焼（＝高温側燃焼）に切換える。すなわち、上記〈１〉〜〈５〉の全ての実行をやめて、通常のディーゼル燃焼へと切換える。これで硫黄被毒解除処理のうちの燃焼形態切換処理を終了する。
【００９１】
次に、硫黄被毒解除処理のうちから燃焼形態切換処理を除いた残りの処理を図７に示すフローを用いて説明する。
【００９２】
図７のフローは、例えば燃料噴射タイミング毎に実行する。図７においてステップ３１、３２の操作は、図６のステップ１、２の操作と同じである。すなわち、ステップ３１では硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌをみる。硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であるときには、そのまま今回の処理を終了する。
【００９３】
ステップ３１で硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１（硫黄被毒解除モード）であれば、ステップ３２に進み、前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であったか否かをみる。前回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０であった、つまり今回に硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌがゼロから１に切換わったときにはステップ３３、３４に進む。
【００９４】
ステップ３３、３４は硫黄被毒解除モードへの切換タイミング（硫黄被毒解除処理の開始タイミング）で行う操作である。
【００９５】
まず、ステップ３３では、排気の空気過剰率を目標空気過剰率ｔλに設定する。硫黄被毒解除モードでの目標空気過剰率ｔλは１．０より多少小さな空気過剰率（０．９５＜ｔλ≦１．０）である。この目標空気過剰率ｔλの設定を受け、硫黄被毒解除温度（＝目標触媒温度）まで排気を昇温させるため、図示しないフローでスロットル弁５の開度調整とポスト噴射とを開始する。このポスト噴射の開始により未燃のＨＣが排気通路１０に供給されて後燃えし、排気が昇温してゆく。
【００９６】
ステップ３４ではタイマを起動する（タイマ値ｔ２＝０とする）。このタイマも硫黄被毒解除モードになってからの経過時間を計測するためのものである。このタイマとしてはエンジンコントロールユニット２１に内蔵されているタイマを用いればよい。従って、タイマ値ｔ２のインクリメントは、図７のフローには出てこない。
【００９７】
ステップ３２で前回も硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であった、つまり継続して硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝１であるとき（硫黄被毒解除モード中）にはステップ３５以降に進む。ステップ３５以降は硫黄被毒解除モード中に行う操作である。
【００９８】
ステップ３５ではタイマ値ｔ２と硫黄被毒解除処理時間Δｔ３を比較する。硫黄被毒解除処理時間Δｔ３は予め適合により定めている。タイマ値ｔ２が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３未満であれば硫黄被毒解除処理の終了タイミングになっていないと判断し、ステップ３６に進む。
【００９９】
ステップ３６では排気の実際の空気過剰率ｒλと目標空気過剰率ｔλの上限値１．０を比較する。ここで、実際の空気過剰率ｒλは、酸化触媒１４の上流に設けた空燃比センサ２７により検出される実際の空燃比から求めればよい（図１参照）。実際の空燃比を理論空燃比で除した値が実際の空気過剰率ｒλである。
【０１００】
実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０を超えていれば、実際の空気過剰率ｒλを上限値１．０以下に戻すため、ステップ３７に進んで目標空気過剰率ｔλを減少側に補正する。目標空気過剰率を得るため上記のようにポスト噴射を行っている場合には、目標空気過剰率を減少側に補正するため、ステップ３３でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を増量側に補正する。次回にもステップ３６で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０を超えていれば、実際の空気過剰率ｒλを上限値１．０以下に戻すため、ステップ３７に進んで目標空気過剰率ｔλを減少側にさらに補正する。具体的にはポスト噴射量を前回よりも増量側に補正する。このように空気過剰率の減少補正を繰り返すことで、実際の空気過剰率ｒλを上限値１．０以下に戻す。
【０１０１】
一方、ステップ３６で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０以下であるときにはステップ３８に進み、実際の空気過剰率ｒλと目標空気過剰率の下限値０．９５を比較する。実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５以下であれば、実際の空気過剰率ｒλを、下限値０．９５を超える側に戻すため、ステップ３９に進んで目標空気過剰率ｔλを増大側に補正する。目標空気過剰率を得るため上記のようにポスト噴射を行っている場合には、目標空気過剰率を増大側に補正するため、ステップ３３でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を減少側に補正する。次回にもステップ３８で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５以下であれば、実際の空気過剰率ｒλを下限値０．９５を超える側に戻すため、ステップ３９に進んで目標空気過剰率ｔλを増大側にさらに補正する。具体的にはポスト噴射量を前回よりも減少側に補正する。このように空気過剰率の増大補正を繰り返すことで、実際の空気過剰率ｒλを下限値０．９５を超える側に戻す。
【０１０２】
ステップ３６、３７で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５を超えておりかつ上限値１．０以下であるときにはステップ４０に進み、前回の目標空気過剰率ｔλを今回も維持する。目標空気過剰率を得るため上記のようにポスト噴射を行っている場合には、前回のポスト噴射量を今回も維持する。
【０１０３】
ステップ３６で実際の空気過剰率ｒλが上限値１．０以下となったとき、あるいはステップ３８で実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の下限値０．９５を超えたときにもステップ４０に進み、前回の目標空気過剰率ｔλを今回も維持する。
【０１０４】
このようにして、排気の実際の空気過剰率ｒλが目標空気過剰率の上限値１．０と下限値０．９５との間に収まるようにする。実際の空気過剰率ｒλに基づく空気過剰率のフィードバック制御を行っていると、やがて、ステップ３５でタイマ値ｔ２が硫黄被毒解除処理時間Δｔ３以上となる。このときには、硫黄被毒解除処理の終了タイミングになったと判断して、ステップ４１、４２に進む。
【０１０５】
ステップ４１、４２は硫黄被毒解除処理の終了タイミングで行う後処理の操作である。ステップ４１では硫黄被毒解除処理を終了させるため硫黄被毒解除フラグｄｅｓｕｌ＝０とする。
【０１０６】
ステップ４２ではフィルタ再生モードへと移行させるため、フィルタ再生フラグｒｅｇ＝１とする。実際には、硫黄被毒解除処理の終了タイミングでの運転点が図４に示したフィルタ再生可能運転域に含まれ、かつそのときの運転条件が定常の運転条件であることを満足するときに、フィルタ再生フラグｒｅｇ＝１となる。しかしながら、ここでは簡単のため、ステップ４２の操作を実行するタイミングでこれら２つの条件を満足しているものとする。
【０１０７】
次に、図８はフィルタ再生処理を行わせるためのもので、図７のフローと同様に例えば燃料噴射タイミング毎に実行する。図７との関係では図７に続けて実行する。
【０１０８】
図８においてステップ５１ではフィルタ再生フラグｒｅｇ（図７のフローにより設定されている）をみる。フィルタ再生フラグｒｅｇ＝０であるときには、フィルタ再生許可条件が成立していないと判断しそのまま今回の処理を終了する。
【０１０９】
ステップ５１でフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１（フィルタ再生モード）であれば、ステップ５２に進み、前回にフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１であったか否かをみる。前回にフィルタ再生フラグｒｅｇ＝０であった、つまり今回にフィルタ再生フラグｒｅｇがゼロから１に切換わったときにはステップ５３、５４に進む。
【０１１０】
ステップ５３、５４はフィルタ再生モードへの切換タイミング（フィルタ再生処理の開始タイミング）で行う操作である。まず、ステップ５３では、排気の空気過剰率を目標空気過剰率ｔλに設定する。フィルタ再生モードでの目標空気過剰率ｔλは１．０より多少大きな空気過剰率（１．０＜ｔλ≦１．３）である。
【０１１１】
ステップ５４では、フィルタ１５を低結晶化スートが燃焼可能な温度まで上昇させるため、スロットル弁５の開度調整とポスト噴射とを開始する。このポスト噴射の開始により未燃のＨＣが排気通路１０に供給されて後燃えし、排気が昇温してゆく。
【０１１２】
一方、ステップ５２で前回もフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１であった、つまり継続してフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１であるときにはステップ５５以降に進む。ステップ５５以降はフィルタ再生モード中に行う操作である。
【０１１３】
ステップ５５では、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐと、目標フィルタ温度の上限値Ｔ１とを比較する。実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐは温度センサ２８により検出されている（図１参照）。目標フィルタ温度の上限値Ｔ１としては高結晶化スートが燃焼し得る温度の下限値（例えば６００℃程度）を設定する。
【０１１４】
実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の上限値Ｔ１を超えているときにはステップ５６に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１以下へと低下させるため、ステップ５４でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を減少側に補正する。これは、フィルタ１５に堆積しているスートが盛んに燃焼しているときにも、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１を超えることがないようにするものである。言い換えると、フィルタ１５に堆積しているスートが盛んに燃焼しフィルタ１５が上限値Ｔ１を超えて昇温するにまかせたのでは、フィルタ１５の耐久性が低下する。これを防止するためポスト噴射量を減少側に補正して実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１に制限するのである。
【０１１５】
次回にもステップ５５で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の上限値Ｔ１を超えているときにはステップ５６に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１以下へと低下させるため、ポスト噴射量を前回よりもさらに減少側に補正する。このようにポスト噴射量の減少補正を繰り返すことで、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを上限値Ｔ１以下に戻す。
【０１１６】
ステップ５５で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の上限値Ｔ１以下であるときにはステップ５７に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐと、目標フィルタ温度の下限値Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）とを比較する。目標フィルタ温度の下限値Ｔ２としては低結晶化スートが燃焼し得る温度の下限値（例えば５００℃程度）を設定する。
【０１１７】
実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の下限値Ｔ２未満であるときにはステップ５８に進み、フィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２以上へと上昇させるため、ステップ５４でのポスト噴射開始時のポスト噴射量よりもポスト噴射量を増量側に補正する。これは、フィルタ再生処理開始時のポスト噴射量でポスト噴射を行っても実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２にまで上昇しない場合に実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２へと上昇させるものである。言い換えると、フィルタ再生処理開始時のポスト噴射量でポスト噴射を行っても実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２にまで上昇しなければ、フィルタ１５に堆積している低結晶化スートの燃焼を開始させることができない。そこでこれを防止するためポスト噴射量を増量側に補正して実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２以上にまで上昇させるのである。
【０１１８】
次回にもステップ５７で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが目標フィルタ温度の下限値Ｔ２未満であるときにはステップ５８に進み、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２１以上へと上昇させるため、ポスト噴射量を前回よりもさらに増量側に補正する。このようにポスト噴射量の増量補正を繰り返すことで、実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐを下限値Ｔ２以上へと戻す。
【０１１９】
ステップ５５、５７で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１以下かつ下限値Ｔ２以上の温度範囲に収まっていれば、ステップ５９に進み、差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰと第２所定値ΔＰ２を比較する。第２所定値ΔＰ２は、フィルタ再生処理の終了タイミングを定める値で、予め設定しておく。差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが第２所定値ΔＰ２以上であるときには、ステップ６０に進み、前回のポスト噴射量を今回も維持してポスト噴射を行う。
【０１２０】
ステップ５５で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１以下となったとき、あるいはステップ５７で実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２以上となったときにもステップ６０に進み、前回のポスト噴射量を今回も維持してポスト噴射を行う。
【０１２１】
実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが上限値Ｔ１以下かつ下限値Ｔ２以上の温度範囲に収まっていれば、あるいは実際のフィルタ温度ＤＰＦｔｅｍｐが下限値Ｔ２以上となったときには硫黄被毒解除処理中に堆積させてある低結晶化スートが速やかに燃焼を開始する。また、この低結晶化スートの燃焼熱で高結晶化スートが燃焼し得る温度にまで昇温し、高結晶化スートが燃焼する。
【０１２２】
このようにしてフィルタ１５に堆積している低結晶化スート及び高結晶化スートを上限値Ｔ１から下限値Ｔ２までの温度範囲で燃焼させると、やがてステップ５９で差圧センサ２５により検出される実際の差圧ΔＰが低下して第２所定値ΔＰ２未満となる。このときにはフィルタ１５の再生が完了するタイミングになったと判断し、ステップ６１、６２に進む。
【０１２３】
ステップ６１、６２はフィルタ再生処理の終了タイミングで行う後処理の操作である。ステップ６１ではスロットル弁５の開度調整を終了してスロットル弁５を全開位置に戻すと共に、ポスト噴射を停止する。ステップ６２ではフィルタ再生処理を終了するためフィルタ再生フラグｒｅｇ＝０とする。
【０１２４】
ステップ６２でフィルタ再生フラグｒｅｇ＝０としたことより、次回からステップ５１よりステップ５２以降に進むことができない。つまり、次回の硫黄被毒解除処理の終了タイミングでフィルタ再生フラグｒｅｇ＝１とされるまでフィルタ再生処理を待つことになる。
【０１２５】
上記のように、本実施形態では、硫黄被毒解除処理中であっても、低結晶化スートがフィルタ１５に堆積するようにしている。このため、フィルタ再生処理を開始し、低結晶化スートが燃焼し得る温度にまで排気を昇温させたとき、この低結晶化スートが燃焼を速やかに開始し、この低結晶化スートの燃焼熱で高結晶化スートが燃焼し得る温度にまで昇温させることができる。この結果、本実施形態のように燃焼形態の切換を行うことをしない場合と比較して、実際の差圧ΔＰが第２所定値ΔＰ２未満となるタイミングが早くなる。
【０１２６】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【０１２７】
本実施形態によれば、流入する排気中に存在するスート及びＳＯＦからなるパティキュレートを捕集するフィルタ１５と、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上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１３とを備え、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ１５の再生処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、硫黄被毒解除処理時に低温側燃焼（第１の燃焼形態）と、高温側燃焼（第２の燃焼形態）とを、ＮＯｘトラップ触媒１３の硫黄被毒解除温度（７００℃程度）を維持するように選択するので（図６のステップ５、１１、１４、１９、２１、図７のステップ３６〜４０参照）、低温側燃焼（第１の燃焼形態）の選択時に触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが低下し、高温側燃焼（第２の燃焼形態）の選択時に触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが上昇する。触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが相対的に低下しているときに低結晶化スートが、燃焼することなくフィルタ１５に到達する。すなわち、硫黄被毒解除処理中でも、低結晶化スートをフィルタ１５に堆積させることができることから、硫黄被毒解除処理に続けてフィルタ再生処理を行わせても、フィルタ１５の再生効率を高めてフィルタ１５の再生を従来装置より早期に終了させることができる。
【０１２８】
本実施形態によれば、低温側燃焼（第１の燃焼形態）と高温側燃焼（第２の燃焼形態）とを交互に選択するので（図６のステップ８〜１４、５参照）、硫黄被毒解除温度の維持と低結晶化スートのフィルタ１５への堆積とをバランスよく行わせることができる。
【０１２９】
本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理の最後に最終低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択するので（図６のステップ２１）、フィルタ温度が上昇している状態としつつフィルタ再生処理開始に際して低結晶化スートを供給できることから、フィルタ１５の再生を良好に開始させることができる。
【０１３０】
本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理の最後に最終低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択している時間を、最後より以前に低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択している時間より長くするので（図５の第６段目参照）、フィルタ再生処理を開始する直前に低結晶化スートをフィルタ１５に多く供給することができ、フィルタ１５に堆積しているスートの燃焼開始を容易にすることができる。
【０１３１】
本実施形態によれば、低温側燃焼（第１の燃焼形態）を選択するとき、ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが上昇する一方で、高温側燃焼（第２の燃焼形態）を選択するときＮＯｘトラップ触媒の触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降するので（図５の第２段目、第６段目参照）、最適な硫黄被毒解除温度を保ちつつ、低結晶化スートをフィルタ１５に供給することが可能となり、フィルタ１５の再生時間を従来装置より短くできる。
【０１３２】
本実施形態によれば、硫黄被毒解除温度を目標触媒温度としてこの目標触媒温度に上限値Ｔｕｐと下限値Ｔｌｏｗ１を設け、この上限値Ｔｕｐと下限値Ｔｌｏｗ１との温度範囲でＮＯｘトラップ触媒１３の触媒温度ＬＮＣｔｅｍｐが下降と上昇とを繰り返すように低温側燃焼（第１の燃焼形態）と高温側燃焼（第２の燃焼形態）とを交互に選択するので（図５の第２段目、第６段目参照）、硫黄被毒解除と低結晶化スートのフィルタ１５への供給とを最適な温度範囲で行わせることができる。
【０１３３】
本実施形態によれば、低温側燃焼（第１の燃焼形態）は、燃焼時の筒内温度を高温側燃焼（第２の燃焼形態）のときより低下させることによって実現するので、低結晶化スートを簡易に生成することができる。
【０１３４】
実施形態では、排気通路１０の上流側にＮＯｘトラップ触媒１５を、排気通路１０の下流側にフィルタ１５を備えるレイアウトの場合で説明したが、排気通路１０の上流側にフィルタ１５を、排気通路１０の下流側にＮＯｘトラップ触媒１５を備えるレイアウトの場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【０１３５】
１ エンジン
９ 燃料噴射弁
１３ ＮＯｘトラップ触媒
１５ フィルタ
２１ エンジンコントロールユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気中に存在するスートを含んだパティキュレートを捕集するフィルタと、
排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上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、
ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理に続けて前記フィルタの再生処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、
前記硫黄被毒解除処理時に結晶化度の相対的に低いスートが多く発生する第１の燃焼形態と、結晶化度の相対的に高いスートが多く発生する第２の燃焼形態とを、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除温度を維持するように選択することを特徴とするディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項２】
前記第１の燃焼形態と前記第２の燃焼形態とを交互に選択することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項３】
前記硫黄被毒解除処理の最後に前記第１の燃焼形態を選択することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項４】
前記硫黄被毒解除処理の最後に第１の燃焼形態を選択している時間を、前記最後より以前に第１の燃焼形態を選択している時間より長くすることを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項５】
前記第１の燃焼形態を選択するとき、前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が上昇する一方で、前記第２の燃焼形態を選択するとき前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が下降することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項６】
前記硫黄被毒解除温度を目標触媒温度としてこの目標触媒温度に上限値と下限値を設け、この上限値と下限値との温度範囲で前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が下降と上昇とを繰り返すように前記第１の燃焼形態と前記第２の燃焼形態とを交互に選択することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項７】
前記第１の燃焼形態は、燃焼時の筒内温度を前記第２の燃焼形態のときより低下させることによって実現することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項１】
流入する排気中に存在するスートを含んだパティキュレートを捕集するフィルタと、
排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値より大きいときに流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気の空気過剰率が理論空燃比相当の値以上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、
ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除処理に続けて前記フィルタの再生処理を行わせるディーゼルエンジンの排気後処理装置において、
前記硫黄被毒解除処理時に結晶化度の相対的に低いスートが多く発生する第１の燃焼形態と、結晶化度の相対的に高いスートが多く発生する第２の燃焼形態とを、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除温度を維持するように選択することを特徴とするディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項２】
前記第１の燃焼形態と前記第２の燃焼形態とを交互に選択することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項３】
前記硫黄被毒解除処理の最後に前記第１の燃焼形態を選択することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項４】
前記硫黄被毒解除処理の最後に第１の燃焼形態を選択している時間を、前記最後より以前に第１の燃焼形態を選択している時間より長くすることを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項５】
前記第１の燃焼形態を選択するとき、前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が上昇する一方で、前記第２の燃焼形態を選択するとき前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が下降することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項６】
前記硫黄被毒解除温度を目標触媒温度としてこの目標触媒温度に上限値と下限値を設け、この上限値と下限値との温度範囲で前記ＮＯｘトラップ触媒の触媒温度が下降と上昇とを繰り返すように前記第１の燃焼形態と前記第２の燃焼形態とを交互に選択することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【請求項７】
前記第１の燃焼形態は、燃焼時の筒内温度を前記第２の燃焼形態のときより低下させることによって実現することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気後処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８４７１６（Ｐ２０１２−１８４７１６Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８６６８（Ｐ２０１１−４８６６８）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]