JP3815289B2

JP3815289B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3815289B2
Application number: JP2001321982A
Authority: JP
Inventors: 正明小林; 久大木; 尚史曲田; 大介柴田; 忍石山; 秋彦根上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: DE10248720A1; FR2831208A1; JP2003120392A; DE10248720B4; FR2831208B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気に含まれる有害成分や微粒子等を浄化する排気浄化装置に関し、とくに、ＮＯｘの還元反応を促進する触媒を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばディーゼルエンジンのように、広い運転領域において高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行う内燃機関では、一般に、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する機能を備えたＮＯｘ触媒がその排気通路に備えられる。ＮＯｘ触媒としては、例えば多孔質セラミックのハニカム構造体（担体）に、酸素の存在下でＮＯｘを吸収する能力を有するＮＯｘ吸収剤と、炭化水素（ＨＣ）を酸化させる能力を有する貴金属触媒（貴金属）とを併せて担持したものが採用される。
【０００３】
ＮＯｘ触媒は、排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮＯｘが放出されたとき、排気中にＨＣやＣＯ等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣやＣＯはＣＯ₂やＨ₂Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ₂に還元される。
【０００４】
ところで、ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高い状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気通路に備えた内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気通路のＮＯｘ触媒上流に軽油等の還元剤を供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御（再生制御）を所定のインターバルで繰り返すのが一般的である（例えば特許２８４５０５６号公報に記載の内燃機関）。
【０００５】
ところが、排気通路内に軽油等の還元剤が供給されると、この還元剤（とくにその高沸点成分）が結合剤（バインダ）として作用し、排気中に微粒子（煤等）が形成され易くなる。そして排気中に形成された微粒子は、ＮＯｘ触媒の構造体、とくに排気通路の上流側に面する構造体の端面に堆積し、この端面を閉塞させる懸念があった。このようなＮＯｘ触媒への微粒子の堆積、或いはこの微粒子の堆積による構造体端面の閉塞は、当該ＮＯｘ触媒による排気浄化の効率低下や、内燃機関が排気通路から受ける背圧上昇に起因する燃費や機関出力の低下等、種々の不具合を引き起こすことになる。
【０００６】
また、内燃機関の燃料には硫黄成分が含まれているのが通常であり、排気中にはＮＯｘの他、このような燃料中の硫黄成分を起源とする硫黄酸化物（ＳＯｘ）も存在する。排気中に存在するＳＯｘは、ＮＯｘに比べてより高い効率でＮＯｘ触媒に吸収され、しかも、同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出するために十分な条件下（排気中の酸素濃度が所定値を下回る条件下）にあっても当該触媒から容易には放出されない。このため、機関運転の継続に伴い、排気中のＳＯｘが徐々にＮＯｘ触媒に堆積していくといった所謂ＳＯｘ被毒が生じることとなる。
【０００７】
ＮＯｘ触媒に対する微粒子の堆積やＳＯｘ被毒を防止或いは抑制するための方策としては、ＮＯｘ触媒を所定周期で昇温し、堆積した微粒子やＳＯｘを分解・除去する制御（昇温制御）が知られている。
【０００８】
昇温制御では、当該機関の燃焼室内に（燃料噴射弁を通じて）噴射供給される燃料を増量する方法や、排気系のＮＯｘ触媒上流に別途の噴射弁を設けて同噴射弁を通じて排気系に燃料を供給するといった方法を採用するのが一般的である。何れの場合も、ＮＯｘ触媒上流の排気中に発熱源となる成分の量が増大し、結果としてＮＯｘ触媒の床温が上昇することになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、昇温制御が実施されると発熱源となる成分（多くの場合、燃料）が排気中において増量することとなるため、当該機関の運転条件によっては、スモークを発生させる等、かえって排気特性を悪化させてしまうことがある。また、各種の昇温制御を実施することにより達成されるＮＯｘ触媒の昇温効果（消費燃料に対する昇温効率）は、当該機関の運転条件によって異なる。このため、各種の昇温制御を実施する上で、ＮＯｘ触媒に対する十分な昇温効果を確保しつつ（ＮＯｘ触媒を所望の温度条件に保持しつつ）、消費燃料の最少化（エネルギー効率の最適化）を図ることは困難であった。
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内燃機関の排気系において、当該機関の運転条件に関わらず、スモークの発生を抑制しつつＮＯｘ触媒に対する十分な昇温効果を安定して得るとともに、エネルギー効率の最適化も併せて図ることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射供給する燃料噴射手段と、当該機関の排気系に設けられ、排気中の還元成分濃度が高くなるとＮＯｘの還元反応を促す特性を備えたＮＯｘ触媒と、当該機関の燃焼ガスの特性を制御することによって前記ＮＯｘ触媒を昇温させる制御モードとして、主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードを含む複数の制御モードを記憶する記憶手段と、機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方に関するパラメータに基づいて、当該機関の燃焼特性を認識する認識手段と、前記ＮＯｘ触媒の昇温要求と前記認識された燃焼特性とに基づき、前記複数の制御モードのうちの前記主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードを可能な限り選択して実行し、前記主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードの実行では前記ＮＯｘ触媒の昇温効果が十分でないときは前記複数の制御モードのうちの他の制御モードを併せて実行する制御手段と、を有することを要旨とする。
【００１２】
また、前記記憶される複数の制御モードには、少なくとも、主たる燃料噴射に後続する副噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードが含まれるのがよい。
【００１３】
また、前記排気系の前記ＮＯｘ触媒上流から当該機関の吸気系に排気を還流させる排気還流通路と、を有して、且つ、前記記憶される複数の制御モードには、少なくとも、前記排気還流通路内を還流する排気の流量を調整して前記吸気系内の不活性ガスを増量する制御モードが含まれるのがよい。
【００１４】
また、当該内燃機関の排気系における前記ＮＯｘ触媒上流に還元剤を直接添加する還元剤添加手段を備えて、且つ、前記記憶される複数の制御モードには、当該内燃機関の排気系における前記ＮＯｘ触媒上流への還元剤の添加を前記還元剤添加手段に実行させる制御モードが含まれるのがよい。
【００１５】
なお、上記各制御モードは、単一の制御項目のみを含むものとは限られない。例えば、「主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モード」は、少なくとも主たる燃料噴射に先立つ副噴射を実行させる制御モードを意味し、その他の制御項目を併せて実行させるものであっても構わない。
【００１６】
同構成によれば、各制御項目（主たる燃料噴射に先立つ副噴射、主たる燃料噴射に後続する副噴射、前記排気還流通路内を還流する排気の流量調整、燃料添加手段を通じた排気系への燃料添加）を組み合わせて構成した複数の制御モードを、エンジン１の燃焼状態に応じて使い分けることにより、各制御項目の利点が最大限に活用されＮＯｘ触媒を効率的に昇温させることができるばかりでなく、機関燃焼音の低減やスモークの抑制が広範囲の運転領域で併せ図られるようになる。
【００１７】
また、前記制御手段は、前記主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードが実行できないときには前記複数の制御モードのうちの他の制御モードを選択して実行するのがよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した第１の実施の形態について説明する。
【００２０】
〔エンジンシステムの構造及び機能〕
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
【００２１】
先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、調量弁１６、還元剤添加弁１７、機関燃料通路Ｐ１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００２２】
サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示略）から汲み上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。
【００２３】
他方、サプライポンプ１１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を添加燃料通路Ｐ２を介して還元剤添加弁１７に供給する。添加燃料通路Ｐ２には、サプライポンプ１１から還元剤添加弁１７に向かって遮断弁１４及び調量弁１６が順次配設されている。遮断弁１４は、緊急時において添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６は、還元剤添加弁１７に供給する燃料の圧力（燃圧）ＰＧを制御する。還元剤添加弁１７は、燃料噴射弁１３と同じくその内部に電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、還元剤として機能する燃料を、適宜の量、適宜のタイミングで排気系４０の触媒ケーシング４２上流に添加供給する。
【００２４】
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【００２５】
また、このエンジン１には、周知の過給機（ターボチャージャ）５０が設けられている。ターボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された２つのタービンホイール５２，５３を備える。一方のタービンホイール（吸気側タービンホイール）５２は、吸気系３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール（排気側タービンホイール）５３は排気系４０内の排気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ５０は、排気側タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用して吸気側タービンホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。
【００２６】
吸気系３０において、ターボチャージャ５０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よりもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することのできる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を変更し、同吸入空気の供給量（流量）を調整する機能を有する。
【００２７】
また、エンジン１には、燃焼室２０の上流（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気（ＥＧＲガス）の流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。
【００２８】
また、排気系４０において、同排気系４０及びＥＧＲ通路６０の連絡部位の下流には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒という）を収容した触媒ケーシング４２が設けられている。
【００２９】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３０】
すなわち、レール圧センサ７０は、コモンレール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２内を流通する燃料のうち、調量弁１６を介して還元剤添加弁１７に導入される燃料の圧力（燃圧）ＰＧに応じた検出信号を出力する。エアフロメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２下流において吸入空気の流量（吸気量）ＧＡに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３ａは、排気系４０の触媒ケーシング４２上流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３ｂは、排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ７４は、排気系４０において触媒ケーシング４２の排気流入部位に取り付けられ、当該部位における排気の温度（排気温度）ＴＥＸに応じた検出信号を出力する。ＮＯｘセンサ７５は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中のＮＯｘ濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。
【００３１】
また、アクセルポジションセンサ７６はエンジン１のアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同ペダルの踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７７は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３２】
ＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及びバックアップＲＡＭ８４、タイマーカウンタ８５等を備え、これら各部８１〜８５と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６と、外部出力回路８７とが双方向性バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００３３】
このように構成されたＥＣＵ８０は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づき燃料噴射弁１３の開閉弁動作に関する制御や、ＥＧＲ弁６１の開度調整、或いはスロットル弁３２の開度調整等、エンジン１の運転状態に関する各種制御を実施する。
【００３４】
〔触媒ケーシングの構造及び機能〕
次に、以上説明したエンジン１の構成要素のうち、排気系４０に設けられた触媒ケーシング４２について、その構造及び機能を詳しく説明する。
【００３５】
触媒ケーシング４２は、その内部に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）を収容する。
【００３６】
ＮＯｘ触媒は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主材料とするハニカム形状の構造体（パティキュレートフィルタ）を担体とし、このパティキュレートフィルタ（担体）の表面にＮＯｘ吸収剤として機能する例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、或いはイットリウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属触媒）として機能する例えば白金Ｐｔのような貴金属とが担持されることによって構成される。
【００３７】
ＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮＯｘが放出されたとき、排気中にＨＣやＣＯ等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣやＣＯはＣＯ₂やＨ₂Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ₂に還元される。
【００３８】
一方、ＮＯｘ吸収剤は排気中の酸素濃度が高い状態にあるときでも所定の限界量のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。エンジン１では、触媒ケーシング４２内に収容されたＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、燃料添加弁１７を通じて排気通路の触媒ケーシング４２上流に還元剤（本実施の形態では燃料）を添加供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ吸収剤（ＮＯｘ触媒）のＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
【００３９】
さらに、ＮＯｘ吸収剤や貴金属触媒の担体をなすパティキュレートフィルタは、排気中に含まれる煤等の微粒子やＮＯｘ等の有害成分を、以下のメカニズムに基づいて浄化する。
【００４０】
ＮＯｘ触媒が、その構成要素であるＮＯｘ吸収剤及び貴金属触媒の協働により、排気中の酸素濃度や還元成分量に応じてＮＯｘの吸収、放出及び浄化を繰り返し行うことは上述した通りである。その一方、ＮＯｘ触媒は、このようなＮＯｘの浄化を行う過程で副次的に活性酸素を生成する特性を有する。パティキュレートフィルタを排気が通過する際、その排気中に含まれる煤等の微粒子は構造体（多孔質材料）に捕捉される。ここで、ＮＯｘ触媒の生成する活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性（活性）を有しているため、捕捉された微粒子のうちＮＯｘ触媒の表面や近傍に堆積した微粒子は、この活性酸素と（輝炎を発することなく）速やかに反応し、浄化されることになる。
【００４１】
〔燃料噴射制御の概要〕
ＥＣＵ８０は、各種センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転状態に基づき燃料噴射制御を実施する。本実施の形態において燃料噴射制御とは、各燃料噴射弁１３を通じた各燃焼室２０内への燃料噴射の実施に関し、燃料の噴射量Ｑ、噴射タイミング、噴射パターンといったパラメータを設定し、これら設定されたパラメータに基づいて個々の燃料噴射弁１３の開閉弁操作を実行する一連の処理をいう。
【００４２】
ＥＣＵ８０は、このような一連の処理を、エンジン１の運転中所定時間毎に繰り返し行う。燃料の噴射量Ｑ及び噴射タイミングは、基本的にはアクセルペダルへの踏み込み量ＡＣＣおよびエンジン回転数ＮＥ（クランク角センサのパルス信号に基づいて演算することができるパラメータ）に基づき、予め設定されたマップ（図示略）を参照して決定する。
【００４３】
また、燃料の噴射パターンの設定に関し、ＥＣＵ８０は、圧縮上死点近傍での燃料噴射を主噴射として各気筒について行うことで機関出力を得る他、主噴射に先立つ燃料噴射（以下、パイロット噴射という）や、主噴射に後続する燃料噴射（以下、ポスト噴射という）を、副噴射として適宜選択された時期、選択された気筒について行う。
【００４４】
〔パイロット噴射〕
ディーゼルエンジンでは一般に、圧縮行程終期において、燃焼室内が燃料の自己着火を誘発する温度に達する。とくにエンジンの運転状態が中高負荷領域にある場合、燃焼に供される燃料が燃焼室内に一括して噴射供給されると、この燃料は騒音を伴い爆発的に燃焼する。パイロット噴射を実行することにより、主噴射に先立って供給された燃料が熱源（或いは種火）となり、その熱源が燃焼室内で徐々に拡大して燃焼に至るようになるため、燃焼室内における燃料の燃焼状態が比較的緩慢となり、しかも着火遅れ時間が短縮されるようになる。このため、機関運転に伴う騒音が軽減され、さらには排気中のＮＯｘ量も低減される。
【００４５】
また、パイロット噴射を伴う燃料噴射の形態を適用すると、消費燃料に対する機関出力は減少する傾向にある。このため、主噴射において要求される燃料噴射量が増大し、排気の温度が上昇する。また、燃焼室２０内において完全に燃焼せず排気系４０に排出される軽質なＨＣやＣＯの量が増大し、これらのＨＣやＣＯがＮＯｘ触媒を介して発熱反応を起こす。すなわち、パイロット噴射を実施することにより、触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒を昇温させることもできる。
【００４６】
〔ポスト噴射〕
ポスト噴射によって燃焼室２０内に供給される燃料は、燃焼ガス中で軽質なＨＣに改質され、排気系４０に排出される。すなわち、還元剤として機能する軽質なＨＣが、ポスト噴射を通じて排気系４０に添加され、排気中の還元成分濃度を高めることとなる。排気系４０に添加された還元成分は、触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒を介し、同ＮＯｘ触媒から放出されるＮＯｘや、排気中に含まれるその他の酸化成分と反応する。このとき発生する反応熱は、ＮＯｘ触媒の床温を上昇させる。
【００４７】
〔ＥＧＲ制御の概要〕
ＥＣＵ８０は、各種センサの検出信号から把握されるエンジン１の運転状態に基づきＥＧＲ制御を実施する。本実施の形態においてＥＧＲ制御とは、ＥＧＲ通路に設けられた電子制御式の開閉弁（ＥＧＲ弁）６１を操作して、ＥＧＲ通路を通過するガスの流量、言い換えれば排気系４０から吸気系３０に還流される排気の流量調整を行う処理をいう。
【００４８】
目標となるＥＧＲ弁６１の開弁量（以下、目標開弁量）は、基本的にはエンジン１の負荷や回転数等の運転状態に基づき、予め設定されたマップ（図示略）を参照して決定される。ＥＣＵ８０は、この目標開弁量をエンジン１の運転中所定時間毎に更新し、逐次、ＥＧＲ弁６１の実際の開弁量が更新された目標開弁量に合致するよう同ＥＧＲ弁６１の駆動回路に指令信号を出力する。
【００４９】
〔ＥＧＲ制御に基づく低温燃焼〕
こうした一連の処理により排気の一部が吸気系３０に還流されると、その還流量に応じ機関燃焼に供される混合気中の不活性ガス成分が増量することになる。この結果、エンジン１の燃焼温度が低下し（エンジン１がいわゆる低温燃焼の状態となり）、排気中のＮＯｘ量が低減される他、例えばＥＧＲ率（ＥＧＲガスの流量／（ＥＧＲガスの流量＋吸入空気の流量））が５５％程度を上回る条件下においてスモークがほとんど発生しなくなる。
【００５０】
また、低温燃焼の実施に伴い排気中の未燃ＨＣ（還元成分）が増量することになるため、結果として、還元剤として機能する軽質なＨＣが排気系４０に添加され排気中の還元成分濃度を高めることとなる。すなわち、ＥＧＲ制御（低温燃焼）の実施によっても、ポスト噴射と同様、ＮＯｘ触媒の床温を上昇させる効果を得ることもできる。
【００５１】
〔燃料添加制御〕
燃料添加弁１７を通じ、燃料（還元剤）を排気系４０に直接添加することによっても、ポスト噴射と同様、排気中の還元成分濃度を高め、結果としてＮＯｘ触媒の床温を上昇させることができる。燃料添加弁１７によって添加された燃料は、ポスト噴射によるものに比べ、排気中においてより高分子の状態を保持しつつ不均一に分布する傾向がある。また、燃料添加弁１７による燃料添加では、一度に添加することのできる燃料量や添加タイミングの自由度が、ポスト噴射による場合よりも大きい。
【００５２】
〔還元成分増量制御とＮＯｘ触媒の昇温制御との関係〕
上記パイロット噴射、ポスト噴射、ＥＧＲ制御（低温燃焼）および燃料添加制御は、共通して排気中の還元成分を増量するように作用するため、何れかの制御を所定のインターバルで繰り返し実施することにより、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出および還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させることができる。
【００５３】
また、先の従来技術においても説明したように、エンジン１の機関運転の継続に伴い徐々にＮＯｘ触媒に堆積するＳＯｘ等を除去するため、ＮＯｘ触媒を所定周期で昇温する制御（昇温制御）を実施するのが望ましい。ＮＯｘ触媒を所定終期で昇温する制御は、上記パイロット噴射、ポスト噴射、ＥＧＲ制御（低温燃焼）および燃料添加制御の何れかを、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出および還元浄化するために要する時間よりも長期に亘って継続実施すればよい。
【００５４】
ところで、上記パイロット噴射、ポスト噴射、ＥＧＲ制御（低温燃焼）、或いは燃料添加制御は、何れの制御の実施によっても触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒を昇温させるといった点で、互いに同質の作用効果を期待することのできる制御ではある。しかしながら、個々の昇温制御が共通してＮＯｘ触媒の昇温効果をもたらす一方、エンジン１の運転状態に関する他のパラメータに対し各々が特有の作用を及ぼす側面もある。例えば、パイロット噴射の実施はエンジン１の運転に伴う騒音の発生を抑制し、低温燃焼の実施はスモークの発生を抑制するようにもなる。また、個々の昇温制御によるＮＯｘ触媒の昇温作用の大きさ（効率）はエンジン１の運転条件によって変動し、また、たとえエンジン１の運転条件が同一であっても相互間で異なる。言い換えれば、エンジン１の運転条件によって、ＮＯｘ触媒を昇温させるため最も効率的に作用する制御は異なる。
【００５５】
そこで本実施の形態にかかるエンジンシステムでは、各昇温制御の実施による燃料（または還元剤）消費の最小化、スモーク発生の抑制及び機関運転に伴って発生する燃焼音の抑制といった観点から、エンジン１の運転条件に対応する最適な制御態様を選択し、これを実行する。また、最適な制御態様を選択するにあたり判断基準となる運転条件としては、燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとから決定づけられるエンジン１の燃焼状態を適用する。
【００５６】
〔昇温制御の具体的な実行手順〕
以下、本実施の形態にかかるＮＯｘ触媒の昇温制御について、ＥＣＵ８０による具体的な実行手順を説明する。
【００５７】
図２は、ＥＣＵ８０を通じて所定時間毎に実行される昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００５８】
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ８０は先ずステップＳ１０１において、燃料噴射弁１３を通じて個々の燃焼室２０に噴射供給される燃料量（燃料噴射量Ｑ）と、エンジン回転数ＮＥとに基づき、エンジン１の現在の燃焼状態を反映する運転領域を把握する。より具体的には、燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとから決定づけられるように予め設定されたマップ上に区画された４つの運転領域のうち、何れかの領域を選択することになる。
【００５９】
図３には、同ステップＳ１０１において適用されるマップ上で、エンジン１の燃焼状態に対応する各運転領域が、燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとの関係からどのように区画されているかその一例を示す。
【００６０】
同図３に示すように、マップ上において破線で囲まれた昇温制御の実行領域が、領域（１）、領域（２）、領域（３）及び領域（４）に区画されている。エンジン回転数ＮＥが高くなるに従い、また燃料噴射量Ｑが増大するに従い、適用領域は、（１）→（２）→（３）→（４）へと移行する。
【００６１】
先ずエンジン１の燃焼状態が領域（１）に属する場合、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲ制御に基づいて低温燃焼を実行するか、若しくはパイロット噴射を実行する。当該領域（１）は、例えばエンジン１がアイドルを行っている状態や、エンジン１を搭載した車両が降坂走行を行っている状態等に相当し、このような条件下では、ＮＯｘ触媒の床温が下降し易い傾向にある。このため、エンジン１の燃焼状態が領域（１）にある場合には、ＮＯｘ触媒に堆積するＳＯｘ等を除去するために昇温制御を実施するばかりでなく、触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒を活性化された状態に維持することを目的として同様の制御を実施することもある。より具体的には、排気温度ＴＥＸの履歴に基づき触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒の床温が所定温度（例えば２５０℃）以上であると推定される場合、ＥＣＵ８０は、ＮＯｘ触媒は活性化された状態にあると判断し、ＥＧＲ制御に基づく低温燃焼を通じてＮＯｘ触媒の床温を現在値に維持する。一方、排気温度ＴＥＸの履歴に基づき触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒の床温が所定温度（例えば２５０℃）未満であると推定される場合、若しくは現時点が、ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘを除去すべきタイミングである場合には、ＮＯｘ触媒に対して低温燃焼よりも大きな昇温効果を期待できる昇温制御としてパイロット噴射を実行する。なお、パイロット噴射の実施によってもＮＯｘ触媒に対して十分な昇温効果を得られない場合には、低温燃焼や、燃料添加弁１７を通じて排気系４０内に直接燃料を添加する制御（燃料添加制御）をパイロット噴射と併せて実行してもよい。
【００６２】
次にエンジン１の燃焼状態が領域（２）に属している場合には、燃焼ガスの温度と排気系４０内の空間速度との関係に起因し、触媒ケーシング４２に流入する排気の温度が低くなる傾向にある。このため、この領域（２）においてＮＯｘ触媒を昇温させる必要性が場合には、パイロット噴射及びポスト噴射を併わせて実行する。なお、ＮＯｘ触媒に対し更なる昇温効果が必要な場合、低温燃焼や、燃料添加弁１７を通じて排気系４０内に直接燃料を添加する制御（燃料添加制御）をパイロット噴射やポスト噴射と併せて実行してもよい。
【００６３】
一方エンジン１の燃焼状態が領域（３）に属する場合には、同じく燃焼ガスの温度と排気系４０内の空間速度との関係に起因し、触媒ケーシング４２に流入する排気の温度は高くなる傾向にある。このため、この領域（３）においてＮＯｘ触媒を昇温させる必要性がある場合には、ポスト噴射は行わずにパイロット噴射のみを実行する。なお、ＮＯｘ触媒に対し更なる昇温効果が必要な場合、低温燃焼や、燃料添加弁１７を通じて排気系４０内に直接燃料を添加する制御（燃料添加制御）をパイロット噴射と併せて実行してもよい。
【００６４】
次にエンジン１の燃焼状態が領域（４）に属する場合、エンジン１の運転に伴う未燃ＨＣの発生量は増大する傾向にある。このような条件下でパイロット噴射を実施すると、その噴射形態の特性上、機関燃焼が緩慢となる上、主噴射の噴射タイミングが遅角するため、排気中の未燃ＨＣが増大しスモークが発生しやすい。このため、この領域（４）においては、ＮＯｘ触媒を昇温させる必要性の有無に関わらずパイロット噴射の実施は禁止する。すなわち、ＮＯｘ触媒を昇温させる必要性がある場合には、パイロット噴射以外の昇温制御の形態（制御モード）を適用する。
【００６５】
ステップＳ１０２においてＥＣＵ８０は、上記ステップＳ１０１で選択された昇温制御の形態を適用し、必要に応じて触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒を昇温する。
【００６６】
ステップＳ１０２を経た後、ＥＣＵ８０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００６７】
以上説明にしたように、本実施の形態にかかるエンジンシステムでは、ＮＯｘ触媒を昇温させる機能を有する複数の制御形態のうち、エンジン１の燃焼状態に応じ、燃料（還元剤）消費量の最小化やスモーク発生の抑制といった観点から最適な制御形態を選択適用する。また、上記領域（１）においてＮＯｘ触媒に過剰なＨＣやＣＯを供給する懸念や、上記領域（４）においてスモークの発生を誘発する懸念が生じない限り、パイロット噴射を実施することによって、広範囲な運転領域でエンジン１の燃焼音を低減する。
【００６８】
すなわち、本実施の形態では、エンジン１の運転状態を検出する幾つかのパラメータを基にして、エンジン１の燃焼状態を間接的に把握し、この燃焼状態に関連する複数の運転領域（本実施の形態では４領域）を設定しておく。そして、
重複適用することが可能な複数の制御項目（本実施の形態では、パイロット噴射、ポスト噴射、ＥＧＲ制御に基づく低温燃焼、燃料添加弁を通じた排気系への燃料添加）のうち、単一の項目を選んで、或いは複数の項目を組み合わせて使用する制御モードを、４領域の各々に対応する制御モードとして実施する。
【００６９】
各制御項目は、所定の条件下でＮＯｘ触媒を昇温する効果を得るといった点では共通するが、その適用可能範囲、昇温効果の大きさ、燃料消費量、また、その他の機能（例えば機関燃焼音の低減やスモークの抑制等）の有無といった点に関しては相互に異なる特性を有する。そして、これら相互に異なる特性はエンジン１の燃焼状態によって決定づけられる。
【００７０】
従って、本実施の形態によれば、各制御項目（パイロット噴射、ポスト噴射、ＥＧＲ制御に基づく低温燃焼、燃料添加弁を通じた排気系への燃料添加）を組み合わせて構成した複数の制御モードを、エンジン１の燃焼状態に応じて使い分けることにより、各制御項目の利点が最大限に活用されＮＯｘ触媒を効率的に昇温させることができるばかりでなく、機関燃焼音の低減やスモークの抑制が広範囲の運転領域で併せ図られるようになる。
【００７１】
なお、上記の制御ルーチン（図２）で適用することとしたマップ（図３）は、ＮＯｘ触媒の昇温、機関燃焼温の低減、及びスモークの抑制を併せ図り、エンジン１の運転状態を最適化する制御モードを、エンジン１の機関負荷を代表するパラメータと、エンジン回転数ＮＥに基づいて決定するものであった。ここで、本実施の形態では、エンジン１の機関負荷を代表するパラメータとして燃料噴射量Ｑを適用することとしたが、これに限らず、例えば吸気量ＧＡや排気温度ＴＥＸ等を適用することとしてもよい。また、燃料噴射量Ｑ、吸気量ＧＡ、排気温度ＴＥＸおよびエンジン回転数ＮＥのうち、何れか１つのパラメータに基づいて、マップや関数を作成しても、本実施の形態に準ずる効果を得ることはできる。
【００７２】
また、燃料添加弁１７を通じた排気系４０への燃料添加（燃料添加制御）は、その適用範囲が広く一回の燃料添加で供給し得る燃料量も多量であることから有用性も大きいが、エンジン１の燃焼状態に直接的には関与しないため、これを除外しても、上記制御ルーチン（図２）に準じた効果を奏する制御構造を構築することはできる。この場合、燃料添加弁１７及び同弁１７に燃料（還元剤）を供給する装置構成をエンジンシステムから除外することもできる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した第２の実施の形態について、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。なお、当該第２の実施の形態にあって、適用対象とするエンジンシステムの基本構成は、排気系に設けられた触媒ケーシング及びこれに内蔵されたＮＯｘ触媒や、ＥＣＵ及びその周辺の電気的構成を含めて先の第１の実施の形態と略同等である（図１参照）。そこで、第１の実施の形態の構成要素と同等の構造及び機能を有するものについては同一の符号を用い、ここでの重複する説明は割愛する。
【００７３】
例えば燃料添加制御を通じて昇温制御を行う場合、排気系４０内のＮＯｘ触媒に対し、所定期間（例えば数分間）に亘って霧状の燃料が連続的に供給されることになる。触媒ケーシング４２内にこの霧状燃料が過剰に流入すると（例えば気化熱を介して）ＮＯｘ触媒から熱を奪い、結果としてＮＯｘ触媒の床温を低下させてしまう（ＮＯｘ触媒に対し冷却作用を及ぼしてしまう）。このため、昇温制御として燃料添加制御を所定期間以上連続して行うと、その冷却効果が増し、ＮＯｘ触媒が不活性な状態になるばかりでなく、霧状の燃料がＮＯｘ触媒の表面に付着するといった不具合も生じかねない。
【００７４】
第２実施の形態にかかるエンジンシステムでは、連続的な燃料添加制御を通じて行う昇温制御の実施中に特定の条件が成立した場合（ＮＯｘ触媒に対する冷却効果がある程度大きくなったと判断した場合）、燃料添加制御を一旦中断し、ＮＯｘ触媒の温度条件が回復するのを待って、連続的な燃料添加制御の実施を再開する。なお、この気化熱によるＮＯｘ触媒の冷却効果は、触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒前面（最上流部位）において最も顕著であることが発明者らによって確認されており、本実施の形態では、当該冷却効果の程度をＮＯｘ触媒前面の温度に基づいて把握するように制御構造を構築する。
【００７５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施の形態において、触媒ケーシング４２に内蔵されたＮＯｘ触媒前面の温度変化（図４（ａ））と、触媒ケーシング４２に流入する排気中の還元成分を増量すべくＥＣＵ８０の出力する指令信号の変化（図４（ｂ））とを、同一時間軸上に示すタイムチャートの一例である。なお、同図中において、期間Ｔ１，Ｔ３は燃料添加制御が周期的に実施されている期間に相当し、期間Ｔ２は昇温制御が実施されている期間に相当する。
【００７６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）において、期間Ｔ１，Ｔ２は燃料添加制御の実行期間に相当する。燃料添加制御の実行期間中には、所定周期（時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ８…）でＥＣＵ８０が指令信号（ＯＮ）を出力し、この指令信号に同期し所定量の燃料が燃料添加弁１７を通じて排気系４０の触媒ケーシング４２上流に添加される。また、期間Ｔ２は昇温制御の実行期間に相当する。昇温制御の実行期間中には、燃料添加制御と同等の方法で、しかしながらより短い周期で（より高い頻度で）燃料添加が行われることにより、触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒に対して燃料添加制御よりも高い昇温効果が得られる。
【００７７】
一方、昇温制御が開始されると、多量の霧状燃料が継続的に触媒ケーシング４２に流入することにより、ＮＯｘ触媒前面の温度ＴＰＣＡＴが徐々に低下していく（図４（ａ））。本実施の形態においては、昇温制御の実行期間中、徐々に低下していくＮＯｘ触媒前面の温度ＴＰＣＡＴを逐次推定し、その推定温度が所定値を下回った場合には燃料添加の実施を一旦停止し（時刻ｔ５）、ＮＯｘ触媒前面の温度ＴＰＣＡＴが所定値まで回復したところで（時刻ｔ６）、燃料添加の実施を再開する。なお、昇温制御の完了後（時刻ｔ７以降）には、通常の燃料添加制御が再開されるようになる。
【００７８】
〔燃料添加禁止制御の具体的な実行手順〕
以下、ＮＯｘ触媒の昇温制御の実施中、特定の条件下で燃料添加弁１７を通じて行う排気系４０への燃料添加を禁止する制御（燃料添加禁止制御）について、ＥＣＵ８０による具体的な実行手順を説明する。なお、本ルーチンの実行時も含め、エンジン１の運転中には、別途のルーチンに従い燃料添加制御及び昇温制御が択一的に実施されているものとする（図４を併せ参照）。
【００７９】
図５は、ＥＣＵ８０を通じて所定時間毎に実行される燃料添加禁止制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００８０】
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ８０は先ずステップＳ２０１において、現在、昇温制御が実施されているか否かを判断する。そしてその判断が肯定であれば処理をステップＳ２０２に移行し、その判断が否定であれば本ルーチンを一旦抜ける。
【００８１】
ステップＳ２０２においてＥＣＵ８０は、添加禁止フラグＦ１が「オフ（ＯＦＦ）」に設定されているか否かを判断する。添加禁止フラグＦ１は燃料添加弁１７を通じた排気系４０への燃料添加を規制するフラグであり、同フラグＦ１が「オン（ＯＮ）」に設定されると燃料添加が禁止される。すなわち、同ステップＳ２０２における判断が肯定であるということは、現在、別途ルーチンに従い昇温制御が実行されており、且つ、燃料添加弁１７を通じた連続的な燃料添加が継続していることを意味する。上記ステップＳ２０２における判断が肯定である場合、ＥＣＵ８０はステップＳ２０３に処理を移行する。
【００８２】
ステップＳ２０３においては、触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒前面の温度を推定するために必要な情報として、現在の排気温度ＴＥＸと、燃料添加弁１７を通じて添加された燃料量（添加燃料量）の最新値とを認識する。
【００８３】
ステップＳ２０４では、上記ステップＳ２０３において認識された添加燃料量のうち未蒸発の燃料分（ＮＯｘ触媒前面に滞留している燃料分）Ｑattachを現在の排気温度ＴＥＸに基づきマップ等を参照して推定する。燃料添加弁１７を通じて等量の燃料が添加された場合であっても、添加燃料を触媒ケーシング４２に移送する媒体である排気の温度が低いほど、触媒ケーシング４２内で添加燃料が液化し易いものと推定することができる。
【００８４】
ステップＳ２０５では、未蒸発の燃料分Ｑattachについて、昇温制御の開始時から現在に至るまでに取得した値の積算値ΣＱattachを算出する。
【００８５】
ステップＳ２０６においては、積算値ΣＱattachが所定値αを上回っているか否かを判断する。そして、その判断が肯定である場合、過剰な燃料添加によりＮＯｘ触媒（前面）が冷却され不活性状態となっていると推定し、燃料添加を一時的に禁止する処理（添加禁止フラグＦ１を「ＯＮ」に設定する処理）を行った上で（ステップＳ２０７）、本ルーチンを一旦抜ける。
【００８６】
一方、同ステップＳ２０６における判断が否定である場合、ＮＯｘ触媒は活性化された状態を保持していると推定する。この場合ＥＣＵ８０は、燃料添加が許容されている状態（添加禁止フラグＦ１が「ＯＦＦ」に設定されている状態）を保持して、本ルーチンを一旦抜ける。
【００８７】
一方、先のステップＳ２０２における判断が否定であった場合、すなわち、昇温制御が現在実行されており、且つ、添加禁止フラグＦ１が既に「オン（ＯＮ）」の状態である場合（燃料添加が禁止されている場合）、ＥＣＵ８０は処理をステップＳ２１０に移行し、ＮＯｘ触媒前面の温度が回復したか否かを判断する。例えば、添加禁止フラグＦ１が「ＯＮ」に設定された後、所定時間が経過すればＮＯｘ触媒前面の温度は回復したものと判断することができる。
【００８８】
上記ステップＳ２１０における判断が肯定である場合、ＥＣＵ８０は添加禁止フラグＦ１を「ＯＮ」の状態に保持したまま本ルーチンを一旦抜ける。一方、ステップＳ２１０における判断が否定である場合、ＥＣＵ８０は添加禁止フラグＦ１を「ＯＦＦ」の状態に解除した後（ステップＳ２１１）、本ルーチンを一旦抜ける。
【００８９】
以上説明したように、本実施の形態にかかるエンジンシステムでは、昇温制御の実行期間、過剰な燃料がＮＯｘ触媒（特に触媒前面）に滞留することで、当該触媒を冷却し、不活性な状態にしてしまうといった不具合が好適に解消されるようになる。
【００９０】
よって、ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘ等の除去が効率的に行われ、ＮＯｘ触媒の安定した排気浄化機能を長期に亘って保証することができるようになる。
【００９１】
なお、本実施の形態では、排気系４０の触媒ケーシング４２内において未蒸発の状態にある燃料を、排気の温度と添加燃料量とに基づいて把握し、この未蒸発の燃料量に基づいてＮＯｘ触媒前面の温度を間接的に求めることとした。このような構成に替え、例えば触媒ケーシング４２内のＮＯｘ触媒前面に温度センサを取り付け、ＮＯｘ触媒前面若しくはその近傍部位の温度を直接検出する構成を適用してもよい。
【００９２】
また、本実施の形態では、燃料添加弁１７を通じて排気系４０へ燃料を添加することにより燃料添加制御や昇温制御を実施することとしたが、これら制御と同等の効果を得るために、第１の実施の形態で説明したポスト噴射を実行することとしてもよい。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、各種の制御項目（主たる燃料噴射に先立つ副噴射、主たる燃料噴射に後続する副噴射、前記排気還流通路内を還流する排気の流量調整、燃料添加手段を通じた排気系への燃料添加）を組み合わせて構成した複数の制御モードを、エンジン１の燃焼状態に応じて使い分けることにより、各制御項目の利点が最大限に活用されＮＯｘ触媒を効率的に昇温させることができるばかりでなく、機関燃焼音の低減やスモークの抑制が広範囲の運転領域で併せ図られるようになる。
【００９４】
また、第２の発明によれば、昇温制御手段の動作期間中、過剰な還元成分がＮＯｘ触媒（特に触媒前面）に滞留することで、当該触媒を冷却し、不活性な状態にしてしまうといった不具合が好適に解消されるようになる。よって、ＮＯｘ触媒に堆積したＳＯｘ等の除去が効率的に行われ、ＮＯｘ触媒の安定した排気浄化機能を長期に亘って保証することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】同実施の形態における昇温制御の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施の形態において、エンジンの燃焼状態に対応する制御モードを決定するために適用されるマップの一例。
【図４】同実施の形態において、ＮＯｘ触媒前面の温度変化と、触媒ケーシングに流入する排気中の還元成分を増量すべくＥＣＵの出力する指令信号の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャートの一例。
【図５】本発明の第２の実施の形態における燃料添加禁止制御の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１エンジン（内燃機関）
１０燃料供給系
１１サプライポンプ
１２コモンレール
１３燃料噴射弁
１６調量弁
１７燃料添加弁
２０燃焼室
３０吸気系
３１インタークーラ
３２スロットル弁
４０排気系
４２触媒ケーシング
５０ターボチャージャ
５１シャフト
５２排気側タービンホイール
５３吸気側タービンホイール
６０ＥＧＲ通路
６１ＥＧＲ弁
６２ＥＧＲクーラ
７０レール圧センサ
７１燃圧センサ
７２エアフロメータ
７３ａ，７３ｂ空燃比（Ａ／Ｆ）センサ
７４排気温センサ
７５ＮＯｘセンサ
７６アクセルポジションセンサ
７７クランク角センサ
８０電子制御装置（ＥＣＵ）
Ｐ１機関燃料通路
Ｐ２添加燃料通路

Claims

内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射供給する燃料噴射手段と、
当該機関の排気系に設けられ、排気中の還元成分濃度が高くなるとＮＯｘの還元反応を促す特性を備えたＮＯｘ触媒と、
当該機関の燃焼ガスの特性を制御することによって前記ＮＯｘ触媒を昇温させる制御モードとして、主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードを含む複数の制御モードを記憶する記憶手段と、
機関回転数及び機関負荷の少なくとも一方に関するパラメータに基づいて、当該機関の燃焼特性を認識する認識手段と、
前記ＮＯｘ触媒の昇温要求と前記認識された燃焼特性とに基づき、前記複数の制御モードのうちの前記主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードを可能な限り選択して実行し、前記主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードの実行では前記ＮＯｘ触媒の昇温効果が十分でないときは前記複数の制御モードのうちの他の制御モードを併せて実行する制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記記憶される複数の制御モードには、少なくとも、主たる燃料噴射に後続する副噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードが含まれることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気系の前記ＮＯｘ触媒上流から当該機関の吸気系に排気を還流させる排気還流通路と、を有して、且つ、
前記記憶される複数の制御モードには、少なくとも、前記排気還流通路内を還流する排気の流量を調整して前記吸気系内の不活性ガスを増量する制御モードが含まれることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
当該内燃機関の排気系における前記ＮＯｘ触媒上流に還元剤を直接添加する還元剤添加手段を備えて、且つ、
前記記憶される複数の制御モードには、当該内燃機関の排気系における前記ＮＯｘ触媒上流への還元剤の添加を前記還元剤添加手段に実行させる制御モードが含まれることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記制御手段は、前記主たる燃料噴射に先立つ副燃料噴射を前記燃料噴射手段に実行させる制御モードが実行できないときには前記複数の制御モードのうちの他の制御モードを選択して実行することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。