JP2009036080A - 内燃機関の排気浄化制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディーゼルエンジン１の排気通路３に、ＰＭ捕集用フィルタ（ＤＰＦ）にＮＯｘトラップ触媒と酸化触媒とを担持させてなる排気浄化装置２２を備える場合に、触媒活性化や再生処理に費やすエネルギーを必要最小限に抑える。
【解決手段】 エンジンの各気筒におけるガスの流入出と燃料供給とを停止させることにより一部の気筒を停止させることができる気筒制御手段（吸気遮断弁６）を用い、触媒活性向上要求時、ＮＯｘ再生要求時、ＰＭ再生要求時、又はＳ被毒再生要求時に、当該要求と、エンジンに対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力とを決定して制御する。また、作動気筒から排出されて排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関（特に車両用ディーゼルエンジン）の排気浄化制御装置に関する。

燃料消費率の向上あるいはＣＯ２削減の観点からディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関が着目されている。このディーゼルエンジン用の排気浄化装置としては、排気中のＨＣ、ＣＯ（およびＰＭ）を酸化する酸化触媒、そして排気空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒が知られており、このＮＯｘトラップ触媒はＮＯｘの吸着量が飽和する前に定期的に排気空燃比をリッチにして還元雰囲気にすることで吸着したＮＯｘを脱離還元浄化（すなわちＮＯｘ再生）する。また、ＮＯｘトラップ触媒は燃料中に含まれるＳ（硫黄）による被毒によっても浄化性能が低下するため、定期的に高温かつストイキ雰囲気でＳ被毒解除（すなわちＳ被毒再生）するようにしている。

一方、ディーゼルエンジンの排気中には粒子状物質であるＰＭ（Particulate Matter）が含まれており、ＰＭを捕集するフィルタ（ＤＰＦ；Diesel Particulate Filter ）が知られている。このＤＰＦは、ＰＭが堆積することで生じる排圧上昇により燃料消費や動力性能悪化を招くため、定期的に捕集したＰＭを燃焼除去（すなわちＰＭ再生）する必要がある。そして、近年はこのＤＰＦに上記の酸化触媒とＮＯｘトラップ触媒とを担持して、排気中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＰＭ、ＮＯｘを同時に低減するための触媒付ＤＰＦ（本明細書では、これを「排気浄化装置」という）が提案されている（特許文献１）。

この排気浄化装置を排気通路に配置した場合には、その排気浄化性能を良好に維持するために、定期的に、上記のＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生、ＰＭ再生を実施する必要がある。また、このような再生処理を実施する場合、あるいは排気浄化性能を良好に維持するためには、それぞれの状況に応じた適切な排気温度（排気浄化装置温度）と排気空燃比の制御が必要である。

排気浄化装置の温度を上昇させる方法としては、気筒制御によって一部の気筒の作動停止（作動ガスの流入出を停止させて燃料噴射も停止）を行って、残りの作動気筒の１気筒当たりの負荷を増大させることで、排気温度を上昇させ、また、このような気筒制御を行ってＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生、ＰＭ再生を実施する際に、排気浄化装置に流入する酸素量を推定し、推定された酸素量に基づいて停止する気筒数を決定する方法が提案されている（特許文献２）。

また、上記再生処理の実施中で車両が減速状態に移行する場合には、排気浄化装置の温度が予め定めた温度以上である場合にのみ、全気筒の燃料噴射を停止して作動ガスの流入出は停止させない（吸排気は実施する）ようにしている（特許文献２）。

一方、触媒等の劣化を防ぐ技術として、車両減速中に燃料カットを実施する場合には、排気浄化装置の温度が予め定めた温度以上である場合に、全ての気筒を停止させて触媒への排気の流通を停止する方法も提案されている（特許文献３）。
特開２００３−１９０７９３号公報 特開２００５−２２０８８０号公報 特開２００３−０７４３８５号公報

ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ、ＮＯｘを同時に低減するための排気浄化装置を排気通路に配置した場合には、その排気浄化性能を良好に維持するために、触媒の活性を向上（促進）したり、定期的にＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生、ＰＭ再生を実施する必要があり、それぞれの処理に応じた適切な排気温度（排気浄化装置温度）と排気空燃比の制御が必要である。

具体的には、ＨＣやＣＯの酸化活性は約２００℃以上でリーン、ＮＯｘの吸着活性は約２００〜５００℃の範囲でリーン、ＮＯｘ再生は約２５０〜４５０℃の範囲でリッチ（λ≦０．８）、Ｓ被毒再生は約６００℃以上でストイキ又はリッチ（λ≦１）、そしてＰＭ再生は触媒付の場合は約４００℃以上でリーンに制御すると、最も有効に機能する。

また特許文献２においては、昇温のために一部の気筒を停止させると、残りの作動気筒の１気筒当たりの吸排気量が増加して排気脈動が大きくなり、排気浄化装置に流入する酸素量も脈動してピーク値が上昇し、ＨＣ等の反応が促進されて排気浄化装置の過昇温を生じる可能性があるとされている。

ところで、触媒の活性向上やＰＭ再生等の処理は、排気空燃比がリーンの状態で行われるため、排気中に残存している酸素濃度が高くて酸素量が多い。一方、ＮＯｘ再生やＳ被毒再生等の処理は、排気空燃比がストイキ又はリッチの状態で行われるため、排気中に残存している酸素は理論的には存在しないし、実際にも極低い濃度でしか存在しない。

従って、触媒の活性向上やＰＭ再生等の処理が行われているときには、排気浄化装置に流入する酸素濃度も比較的高くて量も多い。

しかし、本発明者等による研究では、一部の気筒を停止させると残りの作動気筒の負荷が増加するが、自然給気エンジンの場合は負荷による空気の充填率の変化は少なく排気脈動のピークの増加もさほど大きくなく、負荷の増大に伴う燃料噴射量の増加により、空気過剰率が低下して酸素濃度が低下するため酸素量も低下する。一方、過給機付エンジンの場合であっても、負荷が増大すると燃料噴射量が増加して排気温度が上昇するため、過給効果が高まるために作動気筒の１気筒当たりの吸排気量は増加する。但し、負荷の増大に伴う燃料噴射量の増加の程度が過給による空気充填率の増加の程度を上回るため、やはり、空気過剰率が低下して酸素濃度が低下するため酸素量も低下する。また燃焼温度が上昇してＨＣ量は低下するので、触媒の活性向上やＰＭ再生等の処理の場合であっても、気筒停止制御によって排気温度は高くなるもののＨＣ等の反応が促進されることで排気浄化装置の過昇温を生じることはない。

排気浄化装置が過昇温を生じる可能性が高いのは、排気浄化装置に堆積したＰＭが比較的多いときに一気に酸化反応（再燃焼）する場合である。ところが、ＰＭ堆積に伴う背圧上昇による動力性能の悪化や燃費の悪化を防止するために、一般的に排気浄化装置へのＰＭ堆積量は排気浄化装置の容量１Ｌ当たり数グラム程度に設定されており、これに比較して排気浄化装置に流入する排気の重量は例えば１分間当たりその数百倍から数千倍であってＰＭの燃焼量に対して圧倒的に多く、酸素量も数十倍から数百倍で元々多い。しかも、気筒停止制御が行われて排気温度がＰＭの酸化反応温度（触媒付で４００℃、触媒無しならば約６００℃）以上に上昇し、ＰＭの酸化反応が行われる条件での酸素濃度は約１０％以下で低いため、たとえ流入する酸素量が堆積しているＰＭに対して圧倒的に多くても、ＰＭの酸化反応は比較的緩やかであり（一般的にはＰＭ再生には数分程度の時間を要する）、ＰＭの反応熱による排気浄化装置の温度上昇は微々たるものである。

一方、比較的排気温度が高くて排気浄化装置の温度がＰＭの酸化反応温度以上になった条件から、特にはＰＭ再生開始直後等の状況から、車両が減速状態に移行して酸素濃度が急激に高くなると（ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は減速時には燃料カットされるため、酸素濃度は大気濃度の２１％に近づく）、一瞬にしてＰＭが再燃焼するため、排気浄化装置が過昇温する。

したがって、触媒の活性向上や、ＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生、ＰＭ再生等の処理を行う際には、排気浄化装置の状態（あるいは実施される各種処理）および要求駆動力に応じて、適切な排気温度（排気浄化装置温度）と排気空燃比が得られるように気筒制御を実施すべきであり、さらには実施される各種処理、特にはＰＭ再生から減速状態に移行するときに一瞬にしてＰＭが再燃焼することによる排気浄化装置の過昇温を防止する必要がある。

ところで、特許文献２では、再生処理の実施中で車両が減速状態に移行する場合には、排気浄化装置の温度が予め定めた温度以上である場合にのみ、全気筒の燃料噴射を停止して作動ガスの流入出は停止させない（吸排気は実施する）ようにしており、この場合は、上記のようにＰＭの堆積量が比較的多いときには、逆に一気にＰＭの酸化反応が進み、排気浄化装置が過昇温となる可能性が高い。

また、特許文献３では、燃費の向上を目的として車両減速状態で燃料カットを実施する場合（酸素過多雰囲気の場合）に、触媒温度が予め定めた温度（５００℃）以上であれば、全ての気筒を停止させて触媒への排気の流通も停止させて触媒のシンタリングを防ぐようにしているが、触媒温度が予め定めた温度（５００℃）未満であれば、気筒停止せずに全ての排気（この場合は空気）を触媒に流通させるため、触媒は冷却されることになる。

しかし、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ、ＮＯｘを同時に低減するための排気浄化装置を用いる場合には、排気浄化装置の性能向上や性能回復のため、触媒活性向上、ＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生、ＰＭ再生等の各制御を行う必要があり、このときの制御温度範囲や排気空燃比がまちまちであるため、温度と排気空燃比を適切に制御するという観点からは、温度だけで車両減速状態移行時の気筒停止の実施の可否判断を行うのは不適当である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ＰＭ捕集用フィルタ、ＮＯｘトラップ触媒、および、酸化触媒を有する排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求（触媒活性向上要求、ＮＯｘ再生要求、ＰＭ再生要求、Ｓ被毒再生要求）を検出する排気浄化装置要求検出手段と、内燃機関に対する要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段とを設ける。そして、内燃機関の各気筒におけるガスの流入出と燃料供給とを停止させることにより、一部の気筒を停止させることができ、前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力とを決定して制御する気筒制御手段と、前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、作動気筒から排出されて前記排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する排気空燃比制御手段とを設ける。

本発明によれば、排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力（負荷）、および排気浄化装置に流入する排気の空燃比を適切に制御するようにしたため、排気浄化装置の性能の向上や回復を目的として、触媒活性向上や各種再生の制御を行う際に、排気浄化性能を損なうことなく、各種制御に費やすエネルギー、すなわち燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。

図１は、本発明の車両用ディーゼルエンジンの排気浄化制御装置の一実施形態を示すシステム構成図であり、エンジンは４気筒エンジンを例としている。

図１において、車両はディーゼルエンジン１の動力で走行する。

ディーゼルエンジン１の出力は、動力伝達機構（例えば電磁クラッチ付き無段変速機；ＣＶＴ）５１からディファレンシャルギヤ５２を介して駆動輪５３ａ、５３ｂに伝達される。

ディーゼルエンジン１の出力の伝達（ＣＶＴ５１）は、ＣＶＴ用コントロールユニット４０で制御する。

ＣＶＴ用コントロールユニット４０は、車両走行（停止）情報をモニターするために、アクセルセンサ４１の信号（Ｌ：アクセルペダルの踏み込み量に比例した出力信号）、スタートキー４２の信号（ＳＴＡ：Ａｃｃ位置及びＯＮ位置に対応した信号）、シフトレバーポジションセンサ４３の信号（ＳＦＴ）、ブレーキ作動スイッチ４４の信号（ＢＲ）、車速センサ４５の信号（車速Ｖ）、バッテリ５０の充電状態を検出するバッテリ充電量センサ４６の信号（充電量ＳＯＣ）等を入力して、車両の運転状態に適したＣＶＴ変速制御を行うと共に、車両走行に必要なエンジン出力（エンジンに対する要求駆動力）を算出し、エンジン用コントロールユニット３０に要求出力指令（要求駆動力Ｐｅ）を発する。

ディーゼルエンジン１は、排気通路３に、エンジンの排出ガスを浄化する排気浄化後処理装置２０を備える。排気浄化後処理装置２０は、排気中の粒子状物質であるＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と、排気空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸着するＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ；Lean NOx Trap Catalyst）と、排気中のＨＣ、ＣＯ（およびＰＭ）を酸化する酸化触媒とを含んで構成され、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＰＭ、ＮＯｘを低減する排気浄化装置２２を備えている。

ＤＰＦは、多孔質セラミックからなるハニカム構造体の排気流れ方向に延在する多数の並列なセル空間について、隣接するもの同士で一方は出口側を、他方は入口側を、それぞれ封止材により交互に封止することで、排気がセル壁（その気孔）を通過して流れるようにし、セル壁にて排気中のＰＭを捕集するものである。

そして、このＤＰＦ（特に排気流入側セル空間に面するセル壁の表面）に、ＬＮＴと、酸化触媒とを担持させている。

ＬＮＴは、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸着し、吸着したＮＯｘを排気空燃比がリッチのときに脱離還元浄化するものであり、ＮＯｘ吸着剤としては、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃｓ等を使用する。

酸化触媒は、排気中のＨＣ、ＣＯ（およびＰＭ）を酸化するもので、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を使用する。

また、排気浄化後処理装置２０として、排気浄化装置２２の上流側に、排気浄化装置２２の性能を補助する加熱手段であると共に、排気浄化後処理装置２０における触媒性能を高めるための電気加熱式触媒（以下ＥＨＣという）２１を配置している。ＥＨＣ２１は、通電可能なメタル担体に酸化触媒や三元触媒を担持させたものである。

排気浄化装置２２の入口部には、排気浄化装置２２およびＥＨＣ２１に近接させて温度センサ３５が設けられており、エンジン１の停止時にはＥＨＣ温度を、またエンジン１の運転中には排気温度を、Ｔｅｘとして検出する。そして排気浄化装置２２の出口部には、酸素濃度Ｏ２を検出する酸素濃度センサ３６が設けられている。

排気通路３の途中（排気浄化後処理装置２０より上流）には過給機のタービン３ａが配置され、さらに、その上流から分岐したＥＧＲ通路４にはＥＧＲ弁５が設けられている。このＥＧＲ弁５はステッピングモータ（不図示）で駆動され、排気の一部を吸気通路２の吸気管２ｄに還流する。

吸気通路２には、上流から、エアクリーナ２ａ、過給機のコンプレッサ２ｂ、インタークーラ２ｃ、アクチュエータ（例えばステッピングモータ）によって開閉駆動する吸気絞り弁７、吸気管２ｄを備え、この吸気管２ｄの各枝管内には、枝管の各々をアクチュエータ（例えばステッピングモータ）によって独立に開閉駆動する吸気遮断弁６を備える。

ここで、気筒停止制御における作動ガスの流入出の停止のために、本実施形態においては最も簡便な吸気遮断弁６を配置する構成としたが、作動ガスの流入出を停止させる方法としてはこれによらず、吸気弁（および排気弁）の動弁機構にバルブタイミングを任意に制御可能な周知のバルブタイミング可変機構を適用するようにしてもかまわない。

燃料供給系は、ディーゼル用燃料（軽油）を貯留する燃料タンク６０、燃料タンク６０から燃料をエンジンの燃料噴射装置１０へ供給するための燃料供給通路１６、エンジンの燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）を燃料タンク６０に戻すための燃料戻り通路１９を備える。

ディーゼルエンジン１の燃料噴射装置１０は周知のコモンレール式の燃料噴射装置であって、サプライポンプ１１、コモンレール（蓄圧室）１４、気筒毎に設けられる燃料噴射弁１５を備える。サプライポンプ１１で加圧した燃料は燃料供給通路１２を介してコモンレール１４に一旦高圧の状態で蓄えられた後、気筒数分の燃料噴射弁１５に分配される。

コモンレール１４の圧力は圧力制御弁１３で制御する。すなわち、圧力制御弁１３は、エンジン用コントロールユニット３０からのデューティ信号に応じて、サプライポンプ１１から吐出された燃料の一部を一方向弁１８を介して燃料供給通路１６へ戻すオーバーフロー通路１７の流路面積を変えることで、コモンレール１４への燃料吐出量を調整して、コモンレール１４の圧力を制御する。

燃料噴射弁１５は、エンジン用コントロールユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によってエンジン燃焼室への燃料通路を開閉する電子式の噴射弁であって、ＯＮ信号によって燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。燃料噴射量は、燃料噴射弁１５へのＯＮ信号が長いほど、またコモンレール１４の燃料圧力が高いほど、多くなる。

また、ディーゼルエンジン１の各気筒の燃焼室に臨ませて、エンジン始動補助用のグロープラグ２４が設けられている。

エンジン用コントロールユニット３０は、ＣＶＴ用コントロールユニット４０との通信の他、水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（エンジン回転速度とクランク角度検出Ｎｅ）、カム角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙｌ）、コモンレール圧力を検出する圧力センサ３４の信号（ＰＣＲ）、温度センサ３５の信号（Ｔｅｘ）、酸素濃度センサ３６の信号（Ｏ２）を入力する。

エンジン用コントロールユニット３０は、ＣＶＴ用コントロールユニット４０からの要求出力指令（要求駆動力Ｐｅ）に従って、例えば図８にａ〜ｅで示すように、ディーゼルエンジン１の運転点を設定すると共に、出力の制御を行う。

ここで、図８のａ〜ｅの運転点とそれに対応する運転領域について説明する。

エンジンはアクセルセンサ４１の信号に対応してポイントａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅのラインを辿って出力を発生するようにエンジン用コントロールユニット３０によって制御され、ＣＶＴ用コントロールユニット４０がそのときの車両の運転状態に適したＣＶＴ変速制御を行う。

ポイントａはアイドリングであって、エンジン出力がポイントａを上回る状態でＣＶＴ５１、ディファレンシャルギヤ５２を介して駆動輪５３ａ、５３ｂに動力が伝達される。

ポイントｂは十分な触媒活性が得られる低出力点を意味しており、このポイントｂを下回る領域Ａでは排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ２００℃以下となるため、触媒活性を得るために昇温補助が必要である。またＰＭ再生が行われているときに減速状態に移行したときの排気浄化装置の過昇温を防止するため、減速状態に移行する直前のこの領域では排気空燃比をストイキないしはリッチに切り換える。

ポイントｃは最良燃費点を意味しており、一般的に負荷率としては８０％程度、回転速度は低速から中速に位置し、排気浄化装置を流通する排気温度としておおよそ４００℃程度が得られる。このポイントｃを中心とした領域Ｆがエンジンの良燃費領域を意味する。

ポイントｄはエンジンの良燃費領域Ｆの中で最大出力が得られるポイントを意味しており、一般的に負荷率としては８０〜９０％程度、回転速度は中速に位置し、排気浄化装置を流通する排気温度としておおよそ５００℃程度が得られる。

そしてポイントｅがエンジンの定格最大出力点を意味しており、排気浄化装置を流通する排気温度としておおよそ６００℃以上が得られる。

ポイントｂを少し下回る出力点からポイントｃまでの領域Ｄは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ２００〜４００℃程度得られるため、多少昇温補助を行えばＮＯｘ再生に適した温度領域であるが、ＰＭ再生のためには昇温補助を強める必要がある。

ポイントｂを少し下回る出力点からポイントｄまでの領域Ｃは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ２００〜５００℃程度得られるため、高ＮＯｘ吸着活性が得られる領域である。

ポイントｃからポイントｅまでの領域Ｅは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ４００〜６００℃程度得られるため、排気浄化装置に捕集されたＰＭが自己再生する。すなわちＰＭ再生に適した温度領域である。

そして、上記領域Ｃ、Ｄ、Ｅを含む領域Ｂは、排気浄化装置を流通する排気温度がおおよそ２００〜６００℃程度得られるため、高酸化活性が得られる領域である。またＳ被毒再生を行うためにはこの領域全体で昇温補助を行う必要がある。

本発明の排気浄化制御装置は、エンジン用コントロールユニット３０によって制御するが、これを図９〜図１４のフローチャートに基づいて説明する。

図９は本発明の排気浄化制御に関するメインルーチン（基本制御ルーチン）、図１０〜図１４は本発明の排気浄化制御に関するサブルーチンを示す。

図９の本発明の排気浄化制御のメインルーチンにおいて、ステップ１００では、アクセルセンサ４１の信号（Ｌ）、スタートキー４２の信号（ＳＴＡ）、シフトレバーポジションセンサ４３の信号（ＳＦＴ）、ブレーキ作動スイッチ４４の信号（ＢＲ）、車速センサ４５の信号（Ｖ）、バッテリ充電量センサ４６の信号（ＳＯＣ）を読み込み、更に水温センサ３１の信号（Ｔｗ）、クランク角センサ３２の信号（エンジン回転速度とクランク角度検出Ｎｅ）、カム角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙｌ）、コモンレール圧力を検出する圧力センサ３４の信号（ＰＣＲ）、排気温度若しくはＥＨＣ温度を検出する温度センサ３５の信号（Ｔｅｘ）、酸素濃度センサ３６の信号（Ｏ２）を読み込んで、ステップ２００に進む。

ステップ２００では、後述する図１４のサブルーチンに従って、ＥＨＣ２１の通電制御を行い、ステップ１０１に進む。

ステップ１０１では、後述するステップ１１０でのＳ被毒再生時期判定により、排気浄化装置２２のＳ被毒再生が必要と判定されて、Ｓ被毒再生指令フラグがＯＮになっているかを判定する。

ステップ１０１でＹｅｓであって排気浄化装置２２のＳ被毒再生が必要である場合はステップ１０００に進む。

ステップ１０００では、後述する図１０のサブルーチンに従って、排気浄化装置２２のＳ被毒再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を継続又は開始する。

そして、ステップ１０４に進んで、排気浄化装置２２のＳ被毒再生が終了（例えば所定時間経過）したかを判定する。ステップ１０４でＮｏであって排気浄化装置２２のＳ被毒再生が終了していない場合はリターンとなり、ＹｅｓであってＳ被毒再生が終了した場合はステップ１４０に進んでＳ被毒再生終了処理（例えば再生指令フラグＯＦＦ、再生時間カウンタリセット）を行った後リターンとなる。

ステップ１０１でＮｏであってＳ被毒再生が必要でない場合はステップ１０２に進む。

ステップ１０２では、後述するステップ１２０でのＰＭ再生時期判定により、排気浄化装置２２のＰＭ再生が必要と判定されて、ＰＭ再生指令フラグがＯＮになっているかを判定する。

ステップ１０２でＹｅｓであって排気浄化装置２２のＰＭ再生が必要である場合はステップ２０００に進む。

ステップ２０００では、後述する図１１のサブルーチンに従って、排気浄化装置２２のＰＭ再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を継続又は開始する。

そして、ステップ１０５に進んで、排気浄化装置２２のＰＭ再生が終了（例えば所定時間経過）したかを判定する。ステップ１０５でＮｏであってＰＭ再生が終了していない場合はリターンとなり、ＹｅｓであってＰＭ再生が終了した場合はステップ１５０に進んでＰＭ再生終了処理（例えば再生指令フラグＯＦＦ、再生時間カウンタリセット）を行った後リターンとなる。

ステップ１０２でＮｏであってＰＭ再生が必要でない場合はステップ１０３に進む。

ステップ１０３では、後述するステップ１３０でのＮＯｘ再生時期判定により、排気浄化装置２２のＮＯｘ再生が必要と判定されて、ＮＯｘ再生指令フラグがＯＮになっているかを判定する。

ステップ１０３でＹｅｓであって排気浄化装置２２のＮＯｘ再生が必要である場合はステップ３０００に進む。

ステップ３０００では、後述する図１２のサブルーチンに従って、排気浄化装置２２のＮＯｘ再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を継続又は開始する。

そして、ステップ１０６に進んで、排気浄化装置２２のＮＯｘ再生が終了（例えば所定時間経過）したかを判定する。ステップ１０６でＮｏであってＮＯｘ再生が終了していない場合はリターンとなり、ＹｅｓであってＮＯｘ再生が終了した場合はステップ１６０に進んでＮＯｘ再生終了処理（例えば再生指令フラグＯＦＦ、再生時間カウンタリセット）を行った後リターンとなる。

ステップ１０３でＮｏであってＮＯｘ再生が必要でない場合はステップ１１０に進む。

ステップ１１０では、排気浄化装置２２のＳ被毒再生時期判定を行う。ここで、Ｓ被毒再生時期判定は、例えばエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりの排気浄化装置２２のＳ被毒量を求め、これを積算して、積算したＳ被毒量が所定のＳ被毒限界量を超えているかを判定することによって、Ｓ被毒再生（Ｓ被毒解除）が必要な時期であるかを判定することが可能である。

ステップ１１０でＳ被毒再生時期判定を行った後は、ステップ１２０に進む。

ステップ１２０では、排気浄化装置２２のＰＭ再生時期判定を行う。ここで、ＰＭ再生時期判定は、例えばエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりの排気浄化装置２２のＰＭ捕集量（堆積量）を求め、これを積算して、積算したＰＭ捕集量が所定の捕集限界量を超えているかを判定することによって、ＰＭ再生（ＰＭの酸化燃焼除去）が必要な時期であるかを判定することが可能である。

ステップ１２０でＰＭ再生時期判定を行った後は、ステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、排気浄化装置２２のＮＯｘ再生時期判定を行う。ここで、ＮＯｘ再生時期判定は、例えばエンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｍａｉｎをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶してある所定のデータ等から検索して、単位時間当たりの排気浄化装置２２のＮＯｘ吸着量を求め、これを積算して、積算したＮＯｘ吸着量が所定の吸着限界量を超えているかを判定することによって、ＮＯｘ再生（ＮＯｘの脱離還元浄化）が必要な時期であるかを判定することが可能である。

ステップ１３０でＮＯｘ再生時期判定を行った後は、ステップ４０００に進む。

ステップ４０００では、後述する図１３のサブルーチンに従って、触媒活性向上制御を行い、リターンとなる。

図１０は、前述のステップ１０００（図９）で行われる排気浄化装置２２のＳ被毒再生制御（ストイキ燃焼制御）のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。なお前述したようにエンジンは４気筒エンジンを例としている。

図１０のＳ被毒再生制御ルーチンにおいて、ステップ１０１０では、車両がエンジンブレーキ状態（例えば、クラッチが連結されていてアクセルセンサの出力は０であり、エンジン回転数はアイドル回転数以上または車速が０以上）であるかを判定する。

ステップ１０１０でＹｅｓであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ１１５０に進み、全気筒の吸気遮断弁６を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁１５をＯＦＦにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。

ステップ１０１０でＮｏである場合は、ステップ１０２０に進み、要求駆動力（全気筒運転を行う場合の各気筒出力）Ｐｅが１気筒停止運転（３気筒運転）と全気筒運転の切り換え条件として設定したＰＥ５を下回るかを判定し、Ｎｏであれば（Ｐｅ＞ＰＥ５の場合）、ステップ１０４０に進み、Ｓ被毒再生パターン０として全気筒運転を選択して各気筒出力（気筒制御目標）Ｐｅ’を求め、ステップ１０７０に進む。

ステップ１０２０でＹｅｓである場合は、ステップ１０３０に進み、要求駆動力Ｐｅが２気筒停止運転（２気筒運転）と１気筒停止運転（３気筒運転）の切り換え条件として設定したＰＥ４を上回るかを判定し、Ｙｅｓであれば（ＰＥ５＞Ｐｅ＞ＰＥ４の場合）、ステップ１０５０に進み、Ｓ被毒再生パターン１として１気筒停止運転（３気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ１０７０に進む。

ステップ１０３０でＮｏである場合（Ｐｅ＜ＰＥ４の場合）は、ステップ１０６０に進み、Ｓ被毒再生パターン２として２気筒停止運転（２気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ１０７０に進む。

ここで、要求駆動力、すなわち全気筒運転時の各気筒出力Ｐｅは、概略は運転者のアクセルペダルの踏み込み量（アクセルセンサ出力Ｌ）、すなわち運転者がアクセル操作によって求めている車両走行に必要な駆動力として、予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶してある所定のデータから求めるが、この全気筒運転時の各気筒出力Ｐｅと気筒停止運転時の各気筒出力Ｐｅ’は、図４〜図７にも示すように以下の関係になる。

全気筒運転時 ：Ｐｅ’＝Ｐｅ
１気筒停止運転：Ｐｅ’＝４×Ｐｅ÷３
２気筒停止運転：Ｐｅ’＝４×Ｐｅ÷２
すなわち、気筒停止運転時の各作動気筒の出力の総和が全気筒運転時の各気筒の出力の総和（４×Ｐｅ）と等しくなるように、各作動気筒の出力を決定する。

また、ＰＥ４とＰＥ５の設定については、図５、図７に示すように、ＰＥ４は２気筒停止運転（２気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、ＰＥ５は１気筒停止運転（３気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、夫々エンジンの良燃費領域Ｆの中で最大出力が得られるＰＥ２’（ポイントｄ）を超えないように設定されている。言い換えれば、図７に示すように、気筒停止運転時の各作動気筒の出力Ｐｅ’が予め定めた所定値（ＰＥ２’）を超えないように、停止気筒の数が決定されている。従って、Ｓ被毒再生を行うときに、気筒停止による排気温度の昇温と排気浄化装置への排気流入量を少なくすることでのＳＶ減少効果に加え、良燃費領域Ｆで運転される頻度を高くすることができる。このため、Ｓ被毒再生制御に費やす燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。

ステップ１０７０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Ｑｍａｉｎおよび主噴射時期ＩＴｍａｉｎを求めて、ステップ１０８０に進む。

ステップ１０８０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、Ｓ被毒再生を目的としたポスト噴射（駆動出力を発生させるための燃料の主噴射後に膨張行程ないし排気行程で行われる燃料噴射）を実施するため、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔおよびポスト噴射時期ＩＴｐｏｓｔを求めて、ステップ１０９０に進む。

ステップ１０９０では、排気制御に加えてＳ被毒再生を目的としたＥＧＲ目標値（ＥＧＲ弁５の駆動信号）を求め、ステップ１１００に進む。
ステップ１１００では、排気制御に加えてＳ被毒再生を目的とした吸気絞り目標値（吸気絞り弁７の駆動信号）を求め、ステップ１１１０に進む。

ここで、Ｓ被毒再生は幅広いエンジン出力範囲で、排気空燃比をストイキとして排気浄化装置に流入する排気温度を６００℃以上に保つ必要がある。

このため、例えば図３に示すように、排気のリッチ化と昇温のためにはポスト噴射に依存する制御とするのが望ましく、ポスト噴射範囲はＰｅ＝ａ〜ｅの全体で行い、通常の排気制御に加えて実施するＥＧＲ強化をＰｅ＝ａ〜ＰＥ２（Ｐｅ’＝ａ〜ｂ）の範囲で、そして吸気絞り強化はＰｅ＝ａ〜ｂポイント（Ｐｅ’＝ａ〜ｃ）の範囲に止めるのがよい。

ステップ１１１０では、ステップ１０７０、１０８０で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、およびＳ被毒再生を目的とした昇温と排気リッチ化制御のためのポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ１１２０に進む。

ステップ１１２０では、ステップ１０９０で求めた駆動信号に基づいて、ＥＧＲ弁５を駆動制御し、排気制御に加えてＳ被毒再生を目的とした昇温と排気リッチ化のためのＥＧＲ制御を行いステップ１１３０に進む。

ステップ１１３０では、ステップ１１００で求めた駆動信号に基づいて、吸気絞り弁７を駆動制御し、排気制御に加えてＳ被毒再生を目的とした昇温と排気リッチ化のための吸気絞り制御を行いステップ１１４０に進む。

そしてステップ１１４０では、ステップ１０４０、ステップ１０５０、又はステップ１０６０で求めたデータに基づいて、所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。

図１１は、前述のステップ２０００（図９）で行われる排気浄化装置２２のＰＭ再生制御のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。

図１１のＰＭ再生制御ルーチンにおいて、ステップ２０１０では、車両がエンジンブレーキ状態であるかを判定する。

ステップ２０１０でＹｅｓであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ２２００に進み、全気筒の吸気遮断弁６を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁１５をＯＦＦにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。

ステップ２０１０でＮｏである場合は、ステップ２０２０に進み、要求駆動力Ｐｅが１気筒停止運転（３気筒運転）と全気筒運転の切り換え条件として設定したＰＥ５を下回るかを判定し、Ｎｏであれば（Ｐｅ＞Ｐｅ５の場合）、ステップ２０４０に進み、ＰＭ再生パターン０として全気筒運転を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ２０８０に進む。

ステップ２０２０でＹｅｓである場合は、ステップ２０３０に進み、要求駆動力Ｐｅが２気筒停止運転（２気筒運転）と１気筒停止運転（３気筒運転）の切り換え条件として設定したＰＥ４を上回るかを判定し、Ｙｅｓであれば（ＰＥ５＞Ｐｅ＞Ｐｅ４の場合）、ステップ２０５０に進み、ＰＭ再生パターン１として１気筒停止運転（３気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ２０８０に進む。

ステップ２０３０でＮｏである場合（Ｐｅ＜ＰＥ４の場合）は、ステップ２０６０に進み、ＰＭ再生パターン２として２気筒停止運転（２気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ２０７０に進む。

ここで、図５、図７に示すように、ＰＭ再生においてもＳ被毒再生と同様に、ＰＥ４は２気筒停止運転（２気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、ＰＥ５は１気筒停止運転（３気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、夫々エンジンの良燃費領域Ｆの中で最大出力が得られるＰＥ２’（ポイントｄ）を超えないように設定されている。従って、気筒停止による排気温度の昇温と排気浄化装置への排気流入量を少なくすることでのＳＶ減少効果に加え、良燃費領域Ｆで運転される頻度を高くすることができる。このため、ＰＭ再生制御に費やす燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。

ステップ２０７０では、要求駆動力ＰｅがＰＭ再生保留の切り換え条件として設定したＰＥ１を下回るかを判定し、Ｙｅｓであればステップ２１２０に進み、Ｎｏであればステップ２０８０に進む。

ステップ２１２０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Ｑｍａｉｎおよび主噴射時期ＩＴｍａｉｎを求めて、ステップ２１３０に進む。

ステップ２１３０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、ＰＭ再生保留を目的としたポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔおよびポスト噴射時期ＩＴｐｏｓｔを求めて、ステップ２１４０に進む。

ステップ２１４０では、排気制御とＰＭ再生保留を目的としたＥＧＲ目標値（ＥＧＲ弁５の駆動信号）を求め、ステップ２１５０に進む。

ステップ２１５０では、排気制御とＰＭ再生保留を目的とした吸気絞り目標値（吸気絞り弁７の駆動信号）を求め、ステップ２１６０に進む。

ここで、ＰＭ再生保留は、ＰＭ再生中に排気浄化装置の温度がＰＭの酸化反応温度（４００℃）以上になった条件から、車両が減速状態に移行して酸素濃度が急激に高くなると（ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は減速時には燃料カットされるため、酸素濃度は大気濃度の２１％に近づく）、一瞬にしてＰＭが再燃焼して排気浄化装置が過昇温により焼損するのを防止するために行う。従って、減速状態に移行する直前のＰＥ１以下の運転領域で気筒内の排気の空燃比をストイキに切り換えて、減速状態への移行に備える。

このため、例えば図２に示すように、ＰＭ再生保留を目的として実施するポスト噴射、および排気制御とＰＭ再生保留を目的として実施するＥＧＲ強化と吸気絞り強化を、Ｐｅ＝ａ〜Ｐｅ１の範囲で行う。

ステップ２０８０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のテーブルデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Ｑｍａｉｎおよび主噴射時期ＩＴｍａｉｎを求めて、ステップ２０９０に進む。

ステップ２０９０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ' に対応して予め設定された所定のテーブルデータを検索し、ＰＭ再生を目的とした排気昇温のためのポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔとポスト噴射時期ＩＴｐｏｓｔを求めて、ステップ２１００に進む。

ステップ２１００では、排気制御を主目的としたＥＧＲ目標値（ＥＧＲ弁５の駆動信号）を求め、ステップ２１１０に進む。

ステップ２１１０では、排気制御を主目的とした吸気絞り目標値（吸気絞り弁７の駆動信号）を求め、ステップ２１６０に進む。

ここで、ＰＭ再生は、幅広いエンジン出力範囲で排気空燃比をリーンに維持して排気浄化装置に流入する排気温度を４００℃以上に保つ必要がある。

このため、例えば図２に示すように、排気空燃比をリーンに保ったまま昇温するためにはポスト噴射に依存する制御とするのが望ましく、ポスト噴射はＰｅ＝Ｐｅ１〜ｂ（Ｐｅ’＝ｃ）の範囲で行ってＰｅ’がｃを上回る範囲はＰＭ自己再生領域であるためポスト噴射を停止する。また、ＥＧＲと吸気絞りは通常の排気制御程度に止めるのがよい。

ステップ２１６０では、ステップ２０８０、２０９０、又はステップ２１２０、２１３０で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、および、ＰＭ再生（リーン）又はＰＭ再生保留（ストイキ）を目的としたポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ２１７０に進む。

ステップ２１７０では、ステップ２１００又はステップ２１４０で求めた駆動信号に基づいて、ＥＧＲ弁５を駆動制御し、排気制御に加えてＰＭ再生又はＰＭ再生保留を目的としたＥＧＲ制御を行いステップ２１８０に進む。

ステップ２１８０では、ステップ２１１０又はステップ２１５０で求めた駆動信号に基づいて、吸気絞り弁７を駆動制御し、排気制御に加えてＰＭ再生又はＰＭ再生保留を目的とした吸気絞り制御を行いステップ２１９０に進む。

そしてステップ２１９０では、ステップ２０４０、ステップ２０５０、又はステップ２０６０で求めたデータに基づいて所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。

図１２は、前述のステップ３０００（図９）で行われる排気浄化装置２２のＮＯｘ再生制御（リッチ燃焼制御）のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。

図１２のＮＯｘ再生制御ルーチンにおいて、ステップ３０１０では、車両がエンジンブレーキ状態であるかを判定する。

ステップ３０１０でＹｅｓであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ３１５０に進み、全気筒の吸気遮断弁６を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁１５をＯＦＦにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。

ステップ３０１０でＮｏである場合は、ステップ３０２０に進み、要求駆動力Ｐｅが１気筒停止運転（３気筒運転）と全気筒運転の切り換え条件として設定したＰＥ３を下回るかを判定し、Ｎｏであれば（Ｐｅ＞ＰＥ３の場合）、ステップ３０４０に進み、ＮＯｘ再生パターン０として全気筒運転を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ３０７０に進む。

ステップ３０２０でＹｅｓである場合は、ステップ３０３０に進み、要求駆動力Ｐｅが２気筒停止運転（２気筒運転）と１気筒停止運転（３気筒運転）の切り換え条件として設定したＰＥ２を上回るかを判定し、Ｙｅｓであれば（ＰＥ３＞Ｐｅ＞ＰＥ２の場合）、ステップ３０５０に進み、ＮＯｘ再生パターン１として１気筒停止運転（３気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ３０７０に進む。

ステップ３０３０でＮｏである場合（Ｐｅ＜ＰＥ２の場合）は、ステップ３０６０に進み、ＮＯｘ再生パターン２として２気筒停止運転（２気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ３０７０に進む。

ここで、ＰＥ２とＰＥ３の設定については、図４、図６に示すように、ＰＥ２は２気筒停止運転（２気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、ＰＥ３は１気筒停止運転（３気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、夫々十分な触媒活性が得られる低出力点ＰＥ１’（ポイントｂ）を超えないように設定されている。この理由としては、ＮＯｘ再生は約２５０〜４５０℃の範囲でリッチ（λ≦０．８）に制御すると最も効果が高い。逆に、Ｓ被毒再生あるいはＰＭ再生のような気筒制御を行って、各気筒の出力が比較的高くなるようにして昇温効果を強めるとＮＯｘ再生効率が低下する。ＮＯｘ再生の場合はＳ被毒再生あるいはＰＭ再生のように昇温要求は強くないため気筒制御は低出力部分で行うのが適切である。

ステップ３０７０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Ｑｍａｉｎおよび主噴射時期ＩＴｍａｉｎを求めて、ステップ３０８０に進む。

ステップ３０８０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、ＮＯｘ再生を目的としたポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔおよびポスト噴射時期ＩＴｐｏｓｔを求めて、ステップ３０９０に進む。

ステップ３０９０では、排気制御に加えてＮＯｘ再生を目的としたＥＧＲ目標値（ＥＧＲ弁５の駆動信号）を求め、ステップ３１００に進む。

ステップ３１００では、排気制御に加えてＮＯｘ再生を目的とした吸気絞り目標値（吸気絞り弁７の駆動信号）を求め、ステップ３１１０に進む。

ここで、前述したようにＮＯｘ再生は排気空燃比をリッチ（λ≦０．８）として排気浄化装置に流入する排気温度を２５０〜４５０℃に制御すると最も効果が高い。またＮＯｘ再生のためのリッチスパイクは数秒程度の短時間で終了する。

このため、例えば図３に示すように、排気のリッチ化と昇温のために行うポスト噴射と吸気絞り強化、およびＥＧＲ強化の範囲は、前述のＮＯｘ再生効果が高い負荷範囲に相当させると共に低出力部分のリッチ化と昇温効果を高めるように、ポスト噴射と吸気絞り強化をＰｅ＝ａ〜ｃの範囲で行い、ＥＧＲ強化をＰｅ＝ａ〜ｂの範囲で行うのが望ましい。

ステップ３１１０では、ステップ３０７０、３０８０で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、およびＮＯｘ再生を目的としたポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ３１２０に進む。

ステップ３１２０では、ステップ３０９０で求めた駆動信号に基づいて、ＥＧＲ弁５を駆動制御し、排気制御に加えてＮＯｘ再生を目的としたＥＧＲ制御を行いステップ３１３０に進む。

ステップ３１３０では、ステップ３１００で求めた駆動信号に基づいて吸気絞り弁７を駆動制御し、排気制御に加えてＮＯｘ再生を目的とした吸気絞り制御を行いステップ３１４０に進む。

そしてステップ３１４０では、ステップ３０４０、３０５０、又は３０６０で求めたデータに基づいて、所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。

図１３は、前述のステップ４０００（図９）で行われる排気浄化装置２２の触媒活性向上制御のための気筒制御と排気空燃比制御を行うためのサブルーチンを示すフローチャートである。

図１３の触媒活性向上制御ルーチンにおいて、ステップ４０１０では、車両がエンジンブレーキ状態であるかを判定する。

ステップ４０１０でＹｅｓであってエンジンブレーキ状態であれば、ステップ４２００に進み、全気筒の吸気遮断弁６を閉止して作動ガスの流入出を停止し、同時に燃料噴射弁１５をＯＦＦにして燃料噴射を停止し、リターンとなる。

ステップ４０１０でＮｏである場合は、ステップ４０２０に進み、要求駆動力Ｐｅが１気筒停止運転（３気筒運転）と全気筒運転の切り換え条件として設定したＰＥ３を下回るかを判定し、Ｎｏであれば（Ｐｅ＞ＰＥ３の場合）、ステップ４０４０に進み、触媒活性向上パターン０として全気筒運転を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ４０９０に進む。

ステップ４０２０でＹｅｓである場合は、ステップ４０３０に進み、要求駆動力Ｐｅが２気筒停止運転（２気筒運転）と１気筒停止運転（３気筒運転）の切り換え条件として設定したＰＥ２を上回るかを判定し、Ｙｅｓであれば（ＰＥ３＞Ｐｅ＞ＰＥ２の場合）、ステップ４０５０に進み、触媒活性向上パターン１として１気筒停止運転（３気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ４０９０に進む。

ステップ４０３０でＮｏである場合（Ｐｅ＜ＰＥ２の場合）は、ステップ４０６０に進み、触媒活性向上パターン２として２気筒停止運転（２気筒運転）を選択して各気筒出力Ｐｅ’を求め、ステップ４０７０に進む。

ここで、図４、図６に示すように、触媒活性向上においてもＮＯｘ再生と同様に、ＰＥ２は２気筒停止運転（２気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、ＰＥ３は１気筒停止運転（３気筒運転）での各気筒出力Ｐｅ’が、夫々十分な触媒活性が得られる低出力点ＰＥ１’（ポイントｂ）を超えないように設定されている。この理由としては、触媒は約２００℃以上で十分な活性が得られるためである。つまり、触媒活性向上（リーン）とＮＯｘ再生（リッチ）では排気空燃比の要求の違いはあるものの、同様に昇温要求は強くないため気筒制御は低出力部分で行うのが適切である。

ステップ４０７０では、要求駆動力Ｐｅが触媒活性向上強化の切り換え条件として設定したＰＥ１を下回るかを判定し、Ｙｅｓであればステップ４０８０に進み、Ｎｏであればステップ４０９０に進む。

ステップ４０８０では、排気温度Ｔｅｘが十分な触媒活性が得られる所定温度Ｔｅｘ１（例えば２００℃）を下回るかを判定し、Ｙｅｓであればステップ４１２０に進み、Ｎｏであればステップ４０９０に進む。

ステップ４１２０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Ｑｍａｉｎおよび主噴射時期ＩＴｍａｉｎを求めて、ステップ４１３０に進む。

ステップ４１３０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のデータを検索し、触媒活性向上を目的としたポスト噴射を実施するため、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔおよびポスト噴射時期ＩＴｐｏｓｔを求めて、ステップ４１４０に進む。

ステップ４１４０では、触媒活性向上を目的としたＥＧＲ目標値（ＥＧＲ弁５の駆動信号）を求め、ステップ４１５０に進む。

ステップ４１５０では、触媒活性向上を目的とした吸気絞り目標値（吸気絞り弁７の駆動信号）を求め、ステップ４１６０に進む。

ステップ４０９０では、回転速度Ｎｅと作動気筒の出力Ｐｅ’に対応して予め設定された所定のテーブルデータを検索し、作動気筒の主噴射制御を実施するための主噴射量Ｑｍａｉｎおよび主噴射時期ＩＴｍａｉｎを求めて、ステップ４１００に進む。

ステップ４１００では、基準排気制御を主目的としたＥＧＲ目標値（ＥＧＲ弁５の駆動信号）を求め、ステップ４１１０に進む。

ステップ４１１０では、基準排気制御を主目的とした吸気絞り目標値（吸気絞り弁７の駆動信号）を求め、ステップ４１６０に進む。

ここで、触媒活性向上は、触媒の活性が得られない温度条件で行えばよいので、例えば図２に示すように、排気空燃比をリーンに保ったまま、ポスト噴射、およびＥＧＲと吸気絞りの強化はＰｅ＝Ｐｅ１以下の範囲で行う。

ステップ４１６０では、ステップ４１２０、４１３０、又はステップ４０９０で求めたデータに基づいて、エンジン出力制御のための主噴射、および、必要により触媒活性向上を目的としたポスト噴射を行う。すなわちコモンレール圧力制御や燃料噴射弁の駆動制御を行いステップ４１７０に進む。

ステップ４１７０では、ステップ４１４０又はステップ４１００で求めた駆動信号に基づいて、ＥＧＲ弁５を駆動制御し、排気制御に加えて触媒活性向上を目的としたＥＧＲ制御を行いステップ４１８０に進む。

ステップ４１８０では、ステップ４１５０又はステップ４１１０で求めた駆動信号に基づいて、吸気絞り弁７を駆動制御し、排気制御に加えて触媒活性向上を目的とした吸気絞り制御を行いステップ４１９０に進む。

そしてステップ４１９０では、ステップ４０４０、ステップ４０５０、又はステップ４０６０で求めたデータに基づいて、所定気筒の作動を停止し、リターンとなる。

図１４は、前述のステップ２００（図９）で触媒活性補助のために行われるＥＨＣ通電制御についてのサブルーチンを示すフローチャートである。

図１４のＥＨＣ通電制御ルーチンにおいて、ステップ２１０では、バッテリ５０の充電量ＳＯＣが十分な容量を示す目安の所定値ＳＯＣ１を下回るかを判定し、Ｎｏであればステップ２２０に進む。

ステップ２２０では、排気温度（若しくはＥＨＣ温度）Ｔｅｘが触媒活性温度である所定温度Ｔｅｘ１を上回るかを判定する。

ステップ２１０、２２０のいずれかでＹｅｓの場合、すなわち、バッテリ残量（充電量）が不足している場合や、高温で触媒加熱が不要の場合は、ステップ２３０に進んで、ＥＨＣ２１への通電を停止し、リターンとなる。

ステップ２１０、２２０のいずれでもＮｏの場合、すなわち、バッテリ残量（充電量）が十分にあり、かつ低温で触媒加熱が必要な場合は、ステップ２４０に進んで、ＥＨＣ２１への通電を行い、リターンとなる。

以上説明してきたように、本発明は、排気通路に排気浄化装置を設けたディーゼルエンジンを用いた車両において、排気浄化装置の性能の向上や回復を目的として、触媒活性向上や各種再生の制御を行う際に、排気浄化装置の状態と車両走行に必要な要求駆動力に応じて、ディーゼルエンジンの停止気筒の数と作動気筒の出力（負荷）、および排気浄化装置に流入する排気の空燃比を適切に制御するようにしたため、排気浄化性能を損なうことなく、各種制御に費やすエネルギー、すなわち燃料消費のロスを必要最小限に止めることができる。

気筒制御手段は、気筒停止運転時の各作動気筒の出力の総和が全気筒運転時の各気筒の出力の総和と等しくなるように、各作動気筒の出力を決定するが、気筒停止運転時の各作動気筒の出力が予め定めた所定値（図７のＰＥ２’又は図６のＰＥ１’）を超えないように、停止気筒の数を決定する。

ここで、前記所定値は、触媒活性向上要求、ＮＯｘ再生要求時、ＰＭ再生要求、Ｓ被毒再生要求のいずれであるかによって変化させ、触媒活性向上要求時あるいはＮＯｘ再生要求時に低負荷側に設定する（図６のＰＥ１’）のに対し、ＰＭ再生要求時あるいはＳ被毒再生要求時に高負荷側に設定する（図７のＰＥ２’）。これより、各要求に適した領域での運転頻度を高めることができる。

気筒制御手段は、要求駆動力の増大に伴って停止気筒数を減少するが、要求駆動力が一定であっても、触媒活性向上要求時あるいはＮＯｘ再生要求時の停止気筒数より、ＰＭ再生要求時あるいはＳ被毒再生要求時の停止気筒数を増加する。

排気空燃比制御手段は、触媒活性向上要求時に、作動気筒の排気空燃比をリーンに保持する。ＮＯｘ再生要求時には、作動気筒の排気空燃比をリッチ化する。ＰＭ再生要求時には、作動気筒の排気空燃比をリーンに保持する。但し、ＰＭ再生要求時に、要求駆動力が予め定めた所定値（ＰＥ１）を下回る場合は、作動気筒の排気空燃比をストイキに制御する。Ｓ被毒再生要求時には、作動気筒の排気空燃比をストイキないしリッチに制御する。

気筒制御手段は、触媒活性向上要求時、ＮＯｘ再生要求時、ＰＭ再生要求時、又はＳ被毒再生要求時に、減速状態になった場合は、全ての気筒を停止する。

排気浄化装置の触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、ＮＯｘ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時のいずれかの場合であって、気筒制御手段と空燃比制御手段によって予め定められた気筒停止制御と排気空燃比制御が実施されているときに車両が減速状態に移行する場合は、詳しくは、次のように制御する。

ＮＯｘ再生制御中又はＳ被毒再生制御中であれば、気筒内の排気の空燃比をストイキないしはリッチに保って排気浄化装置への排気の流入を停止させる。

また、ＰＭ再生制御中であれば、減速状態に移行する直前に気筒内の排気の空燃比をストイキないしはリッチに切り換えた後で排気浄化装置への排気の流入を停止させる。

また、触媒活性向上制御中であれば、気筒内の排気の空燃比をリーンに保って排気浄化装置への排気の流入を停止させる。

このように、上記の各種制御が実施されているときに車両が減速状態に移行する場合には、気筒内の排気の空燃比をリーン、又はストイキないしリッチに保つか、リーンからストイキないしリッチに切り換えるかの最適な排気状態を選択した上で、排気浄化装置への排気の流入を停止するため、減速状態の間に排気浄化装置が過昇温となったり、逆に過冷却されたりすることもない。このため、減速状態を脱したときに各制御状態へ速やかに復帰できるので、触媒活性向上や再生処理に要する時間が長期化することなく、このことによっても燃料消費のロスを少なくできる。

排気空燃比制御手段は、作動気筒に対して、駆動出力を発生させるための燃料の主噴射後に膨張行程ないし排気行程で行われるポスト噴射、吸気絞り強化、ＥＧＲ強化のうち、少なくとも１つを選択して実施することによって、作動気筒から排出されて排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する。

ここで、排気空燃比制御手段がポスト噴射によって排気空燃比を制御する場合に、ポスト噴射を許可する要求駆動力の上限は、触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、ＮＯｘ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時の順で、Ｓ被毒再生要求時において最も高く設定する（図２、図３）。

また、排気空燃比制御手段が吸気絞り強化によって排気空燃比を制御する場合に、吸気絞り強化を許可する要求駆動力の上限は、触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時、ＮＯｘ再生要求時の順で、ＮＯｘ再生要求時において最も高く設定する（図２、図３）。

また、空燃比制御手段がＥＧＲ強化によって排気空燃比を制御する場合に、ＥＧＲ強化を許可する要求駆動力の上限は、触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時、ＮＯｘ再生要求時の順で、ＮＯｘ再生要求時において最も高く設定する（図２、図３）。

本発明の排気浄化制御装置の一実施形態を示すシステム構成図 触媒活性向上制御およびＰＭ再生制御の各制御方式を示す図 ＮＯｘ再生制御およびＳ被毒再生制御の各制御方式を示す図 触媒活性向上およびＮＯｘ再生のための気筒制御のパターン図 ＰＭ再生およびＳ被毒再生のための気筒制御のパターン図 触媒活性向上およびＮＯｘ再生のための気筒制御の出力特性図 ＰＭ再生およびＳ被毒再生のための気筒制御の出力特性図 運転領域を示す特性図 排気浄化制御のメインルーチンを示すフローチャート Ｓ被毒再生制御ルーチンのフローチャート ＰＭ再生制御ルーチンのフローチャート ＮＯｘ再生制御ルーチンのフローチャート 触媒活性向上制御ルーチンのフローチャート ＥＨＣ通電制御ルーチンのフローチャート

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
２ａ エアクリーナ
２ｂ 過給機のコンプレッサ
２ｃ インタークーラ
２ｄ 吸気管
３ 排気通路
３ａ 過給機のタービン
４ ＥＧＲ通路
５ ＥＧＲ弁
６ 吸気遮断弁
７ 吸気絞り弁
１０ 燃料噴射装置
１１ サプライポンプ
１２ 燃料供給通路
１３ 圧力制御弁
１４ コモンレール（蓄圧室）
１５ 燃料噴射弁
１６ 燃料供給通路
１７ オーバーフロー通路
１８ 一方向弁
１９ 燃料戻り通路
２０ 排気浄化後処理装置
２１ ＥＨＣ
２１ 排気浄化装置（ＤＰＦ＋ＮＯｘトラップ触媒＋酸化触媒）
２４ グロープラグ
３０ エンジン用コントロールユニット
３１ 水温センサ
３２ クランク角センサ
３３ カム角センサ
３４ 圧力センサ
３５ 温度センサ
３６ 酸素濃度センサ
４０ ＣＶＴ用コントロールユニット
４１ アクセルセンサ
４２ スタートキー
４３ シフトレバーポジションセンサ
４４ ブレーキ作動スイッチ
４５ 車速センサ
４６ バッテリ充電量センサ
５０ バッテリ
５１ 動力伝達機構（電磁クラッチ付きＣＶＴ）
５２ ディファレンシャルギヤ
５３ａ、５３ｂ 駆動輪
６０ 燃料タンク

Claims (17)

1. 排気通路に配置され、排気中のＰＭを捕集するフィルタ、排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸着し、吸着したＮＯｘを排気空燃比がリッチのときに脱離還元浄化するＮＯｘトラップ触媒、および、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化する酸化触媒を有する排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求を検出する排気浄化装置要求検出手段と、
   内燃機関に対する要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段と、
   内燃機関の各気筒におけるガスの流入出と燃料供給とを停止させることにより、一部の気筒を停止させることができ、前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、停止気筒の数と作動気筒の出力とを決定して制御する気筒制御手段と、
   前記排気浄化装置の状態に基づく排気温度若しくは排気空燃比の要求と、内燃機関に対する要求駆動力とに応じて、作動気筒から排出されて前記排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御する排気空燃比制御手段と、
   を含んで構成される内燃機関の排気浄化制御装置。
2. 前記排気浄化装置要求検出手段は、排気温度を上昇させて触媒の活性を向上させる必要がある触媒活性向上要求と、ＮＯｘトラップ触媒に吸着したＮＯｘを脱離還元浄化する必要があるＮＯｘ再生要求と、ＰＭ捕集用フィルタに捕集したＰＭを燃焼除去する必要があるＰＭ再生要求と、ＮＯｘトラップ触媒に被毒したＳを燃焼除去する必要があるＳ被毒再生要求とのうち、少なくとも１つを検出す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制御装置。
3. 前記気筒制御手段は、気筒停止運転時の各作動気筒の出力の総和が全気筒運転時の各気筒の出力の総和と等しくなるように、各作動気筒の出力を決定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
4. 前記気筒制御手段は、気筒停止運転時の各作動気筒の出力が予め定めた所定値を超えないように、停止気筒の数を決定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
5. 前記所定値は、触媒活性向上要求、ＮＯｘ再生要求時、ＰＭ再生要求、Ｓ被毒再生要求のいずれであるかによって変化させ、触媒活性向上要求時あるいはＮＯｘ再生要求時に低負荷側に設定するのに対し、ＰＭ再生要求時あるいはＳ被毒再生要求時に高負荷側に設定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
6. 前記気筒制御手段は、要求駆動力の増大に伴って停止気筒数を減少することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
7. 前記気筒制御手段は、要求駆動力が一定であっても、触媒活性向上要求時あるいはＮＯｘ再生要求時の停止気筒数より、ＰＭ再生要求時あるいはＳ被毒再生要求時の停止気筒数を増加することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
8. 前記排気空燃比制御手段は、触媒活性向上要求時に、作動気筒の排気空燃比をリーンに保持することを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
9. 前記排気空燃比制御手段は、ＮＯｘ再生要求時に、作動気筒の排気空燃比をリッチ化することを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
10. 前記排気空燃比制御手段は、ＰＭ再生要求時に、作動気筒の排気空燃比をリーンに保持することを特徴とする請求項２〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
11. 前記排気空燃比制御手段は、ＰＭ再生要求時に、要求駆動力が予め定めた所定値を下回る場合は、作動気筒の排気空燃比をストイキに制御することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
12. 前記排気空燃比制御手段は、Ｓ被毒再生要求時に、作動気筒の排気空燃比をストイキないしリッチに制御することを特徴とする請求項２〜請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
13. 前記気筒制御手段は、触媒活性向上要求時、ＮＯｘ再生要求時、ＰＭ再生要求時、又はＳ被毒再生要求時に、減速状態になった場合は、全ての気筒を停止することを特徴とする請求項２〜請求項１２のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
14. 前記排気空燃比制御手段は、作動気筒に対して、駆動出力を発生させるための燃料の主噴射後に膨張行程ないし排気行程で行われるポスト噴射、吸気絞り強化、ＥＧＲ強化のうち、少なくとも１つを選択して実施することによって、内燃機関の作動気筒から排出されて排気浄化装置に流入する排気の空燃比を制御することを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
15. 前記排気空燃比制御手段がポスト噴射によって排気空燃比を制御する場合に、ポスト噴射を許可する要求駆動力の上限を、触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、ＮＯｘ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時の順で、Ｓ被毒再生要求時において最も高く設定することを特徴とする請求項１４記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
16. 前記排気空燃比制御手段が吸気絞り強化によって排気空燃比を制御する場合に、吸気絞り強化を許可する要求駆動力の上限を、触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時、ＮＯｘ再生要求時の順で、ＮＯｘ再生要求時において最も高く設定することを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の内燃機関の排気浄化制御装置。
17. 前記空燃比制御手段がＥＧＲ強化によって排気空燃比を制御する場合に、ＥＧＲ強化を許可する要求駆動力の上限を、触媒活性向上要求時、ＰＭ再生要求時、Ｓ被毒再生要求時、ＮＯｘ再生要求時の順で、ＮＯｘ再生要求時において最も高く設定することを特徴とする請求項１４〜請求項１６のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。

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