JP2003254042A

JP2003254042A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2003254042A
Application number: JP2002055850A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Negami; 秋彦根上; Hisashi Oki; 久大木; Kotaro Hayashi; 孝太郎林; Shinobu Ishiyama; 忍石山; Hisafumi Magata; 尚史曲田; Masaaki Kobayashi; 正明小林; Daisuke Shibata; 大介柴田; Takahiro Oba; 孝宏大羽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP3896870B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＭを捕集しこれを連続的に酸化除去できるフ
ィルタを備えた排気浄化装置において、ＰＭを構成する
煤分やＳＯＦ分のフィルタでの正確な堆積量を算出し、
効率的なフィルタ再生制御を実施する。【解決手段】内燃機関の煤分の排出量からフィルタによ
る煤分の酸化除去量を減算してフィルタでの煤分の堆積
量を算出し、内燃機関のＳＯＦ分の排出量からフィルタ
によるＳＯＦ分の酸化除去量を減算してＳＯＦ分の堆積
量を算出する。これらの煤分とＳＯＦ分の堆積量からＰ
Ｍの堆積量を求める。ＰＭ堆積量が所定量を超えたとき
にはフィルタ再生制御を実行する。煤分とＳＯＦ分の割
合を算出し、この割合に応じてＰＭの酸化促進手段の制
御量を求め、フィルタの温度を上昇させる昇温制御を実
行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置の再生制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に搭載される内燃機関、特にデ
ィーゼル機関では、排気中に含まれる浮遊粒子状物質で
ある煤に代表される微粒子（パティキュレートマター、
Particulate Matter、本明細書では、ＰＭという）の除
去が重要な課題となっている。このため、大気中にＰＭ
が放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にＰ
Ｍの捕集を行うパティキュレートフィルタ（本明細書で
は、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が周知であ
る。このフィルタにより排気中のＰＭが一旦捕集され大
気中へ放出されることを防止することができる。

【０００３】しかし、捕集したＰＭがフィルタに堆積す
るとフィルタの目詰まりを発生させることがある。この
目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上
昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞
がある。このようなときには、フィルタ上に堆積したＰ
Ｍを着火燃焼させることによりこのＰＭを除去すること
ができ、このようにフィルタに堆積したＰＭを除去する
ことをフィルタの再生という。

【０００４】このようなフィルタの目詰まりが発生した
かどうかの判定は、例えば、特開平５−２８８０３７号
公報に記載のように、フィルタの前後に圧力計を設置
し、このフィルタ前後の排気路中の排気圧力を計測して
その差圧が所定値以上になったとき、フィルタにＰＭが
所定量以上堆積したものとしてＰＭの除去処理が必要で
あると判断することができる。

【０００５】ところで、前記ＰＭの成分に着目すると、
この成分は、主に煤分とＳＯＦ分に大別される。ディー
ゼルエンジンでは、高負荷時に煤分が多く排気中に排出
され、中・低負荷時にはＳＯＦ分が多く排出される。図
９に示すように、エンジン負荷が低い程、排出されるＳ
ＯＦ分の割合が煤分に対して増大する。その理由は、中
・低負荷時には排気温度が低く、未燃焼の燃料成分が多
く排気中に排出されるためであると考えられる。

【０００６】煤分は高温下でないと燃焼しないので、煤
分がフィルタに多く堆積した場合にはフィルタ再生時
に、例えばフィルタ温度を６００℃〜６５０℃程度にし
なければこれを酸化除去することができない。

【０００７】一方、ＳＯＦ分は比較的低温で燃焼するの
で、ＳＯＦ分がフィルタに多く堆積している場合には、
フィルタ再生時においてフィルタが上記温度にまで達し
なくてもＰＭを酸化除去することができる。

【０００８】従来はこれらの成分の性状に着目し、ＰＭ
の捕集中におけるエンジンの運転状態を検知して、運転
履歴に応じて排出された難燃性ＰＭと良燃性ＰＭとの割
合と現在の内燃機関の運転状態によりとトラッパ（フィ
ルタ）の昇温手段を操作する排気浄化装置が公知である
（特開平７−１８９６５６号公報）。

【０００９】この装置によれば、捕集したＰＭの性状を
判断できるので、この性状に適した効率的なＰＭの燃焼
制御を実施することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タ自体が連続的にＰＭを酸化除去する機能を有してい
て、フィルタに捕集されたＰＭが連続的に減少させられ
る場合には、上記のような排気浄化装置を用いても効率
的なＰＭの燃焼制御を実施することはできない。すなわ
ち、運転状況に基づいてフィルタが捕集するであろうＰ
Ｍの量や煤分やＳＯＦ分の量を算出しても、実際にフィ
ルタに堆積しているＰＭの正確な煤分やＳＯＦ分の量、
またこれらの割合が正確に把握されないために、適切か
つ効率的な燃焼制御をするという所期の目的は達成でき
ない。

【００１１】本発明は、上記の問題を解決するためにさ
れたものであり、排気中のＰＭを捕集しこれを燃焼させ
るフィルタを備えた排気浄化装置において、フィルタに
堆積した煤分やＳＯＦ分の正確な堆積量を算出して、効
率的なＰＭの燃焼制御を実施することができる内燃機関
の排気浄化装置を提供することを技術的課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の排気浄化装置の再生制御方法は、以下のよ
うな手段を採用した。すなわち、内燃機関の排気中のＰ
Ｍを一時期捕集可能であり、所定温度領域では酸化促進
手段によって前記ＰＭを連続的に酸化除去することが可
能なフィルタを排気系に配置した内燃機関の排気浄化装
置において、前記内燃機関の煤分の排出量から前記フィ
ルタによる煤分の酸化除去量を減算してフィルタでの煤
分の堆積量を算出するとともに、前記内燃機関のＳＯＦ
分の排出量から前記フィルタによるＳＯＦ分の酸化除去
量を減算してフィルタでのＳＯＦ分の堆積量を算出し、
これらの煤分とSOF分の堆積量からＰＭの堆積量を求
め、このＰＭの堆積量が所定量を超えた場合には堆積し
たＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御を実行す
ることを特徴とする。

【００１３】本発明の最大の特徴は、ＰＭを連続的に酸
化除去可能なフィルタにおけるＰＭの酸化除去量を把握
し、実際にフィルタに堆積しているＰＭ量を推定して、
適切なタイミングで堆積したＰＭを酸化除去するフィル
タ再生制御を実施することである。

【００１４】また、前記フィルタ再生制御では、煤分と
SOF分の割合を算出し、この割合に応じてＰＭの酸化促
進手段の制御量を求め、これに基づいてフィルタの温度
を上昇させる昇温制御を実行することが可能である。こ
のようにすれば、フィルタの堆積物がほとんど煤分であ
る場合を想定して、当初からフィルタを高温にする必要
がなくなり昇温制御をきわめて効率的に実施できるの
で、フィルタの無駄な昇温を回避できる。ＰＭの酸化促
進手段とは、具体的には、排気中への燃料添加による排
気温度の上昇及びフィルタ床温の上昇である。

【００１５】上記のようなＰＭ排出量の推定手段によっ
て内燃機関から排出されたＰＭ量を推定し、この排出量
からフィルタにおいて酸化除去されたＰＭ量を減算した
堆積量が、予め定めた所定量を超えたときにフィルタ再
生制御を実行するようにすれば、きわめて適切な時期に
フィルタ制御を実行することが可能となり、効率的なフ
ィルタ再生が行われる。

【００１６】また、前記フィルタ上には、貴金属触媒
と、このフィルタに流入する排気の空燃比がリーンのと
きには排気中のＮＯｘを吸蔵し、フィルタに流入する排
気の空燃比が理論空燃比またはリッチであるときは吸蔵
したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、を担持させるこ
とができる。

【００１７】前記ＮＯｘ吸蔵剤としては、アルカリ金
属、アルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択さ
れたものが使用可能である。

【００１８】また、本発明は、周囲に過剰酸素が存在す
るときは酸素を吸蔵して酸素を保持し、周囲の酸素濃度
が低下したときは保持している酸素を活性酸素として放
出する活性酸素放出剤をフィルタ上に担持し、放出され
た活性酸素によってフィルタ上に堆積したＰＭを酸化さ
せることができる。

【００１９】前記活性酸素放出剤は、例えば、アルカリ
金属、アルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択
されたものが使用できる。

【００２０】このような本発明の排気浄化装置の再生制
御方法では、従来のようにフィルタの前後の差圧を計測
して、この差圧に基づいてフィルタの詰まりの検出をす
ることなく、実際に堆積したＰＭの量に基づいて、その
ＰＭの燃焼除去によるフィルタ再生制御を適切な時期に
実行することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気浄化装置
の再生制御方法の具体的な実施態様を図面に基づいて説
明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置の再生制
御方法を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を
例に挙げて説明する。

【００２２】図１は、本実施の形態に係る内燃機関１と
その吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内
燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル
・ディーゼル機関である。

【００２３】内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、こ
のコモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を
出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。

【００２４】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、この燃料ポ
ンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内
燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられ
たクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。

【００２５】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
この燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応
じた圧力で燃料を吐出する。

【００２６】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。

【００２７】次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続
されており、この吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃
焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。

【００２８】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
この吸気管９は、この吸気管９内を流通する吸気の質量
に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が
取り付けられている。

【００２９】前記吸気管９における吸気枝管８の直上流
に位置する部位には、この吸気管９内を流通する吸気の
流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この
吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されてこ
の吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエ
ータ１４が取り付けられている。

【００３０】前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。

【００３１】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス１０に流入した吸気は、このエアクリー
ナボックス１０内のエアフィルタ（図示省略）によって
吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコ
ンプレッサハウジング１５ａに流入する。

【００３２】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、このコンプレッサハウジング１５ａに内装され
たコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前
記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温と
なった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、
必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて
吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、
各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２
の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼
される。

【００３３】一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省
略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。

【００３４】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続
されている。

【００３５】前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、
単にフィルタという。）２０が設けられている。

【００３６】このフィルタ２０より上流の排気管１９に
は、この排気管１９内を流通する排気の温度に対応した
電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられ
ている。

【００３７】また、前記したフィルタ２０より下流の排
気管１９には、この排気管１９内を流通する排気の流量
を調節する排気絞り弁２１が設けられている。この排気
絞り弁２１には、ステップモータ等で構成されてこの排
気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ
２２が取り付けられている。

【００３８】このように構成された排気系では、内燃機
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、この排気が有するエネルギを利用してタービンハウ
ジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイー
ルを回転させる。その際、タービンホイールの回転トル
クは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプ
レッサホイールへ伝達される。

【００３９】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入
し、排気中のＰＭが捕集され、かつ有害ガス成分が除去
または浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され、
かつ有害ガス成分を除去または浄化された排気は、必要
に応じて排気絞り弁２１によって流量を調節された後に
マフラーを介して大気中に放出される。

【００４０】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）
２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途
中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応
じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧ
Ｒガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、
ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。

【００４１】前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６
より上流には、このＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲ
ガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前
記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設
けられ内燃機関１を冷却するための冷却水の一部が循環
する。

【００４２】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て
吸気枝管８へ導かれる。

【００４３】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流通するＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水と
の間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。

【００４４】ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれる。

【００４５】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ₂Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ₂）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれ
ているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混
合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）
の発生量が抑制される。

【００４６】更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガ
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときに、この燃焼室内の雰囲気
温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室
内に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少す
ることもない。

【００４７】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
ついて説明する。

【００４８】図２は、フィルタ２０の断面図である。図
２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図であ
る。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図
である。

【００４９】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるよう
にフィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の
排気流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロ
ー型である。これら排気流通路は下流端が栓５２により
閉塞された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により
閉塞された排気流出通路５１とにより構成される。な
お、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５
３を示している。従って、排気流入通路５０および排気
流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置され
る。換言すると排気流入通路５０および排気流出通路５
１は各排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によ
って包囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通
路５０によって包囲されるように配置される。

【００５０】フィルタ２０は、例えばコージェライトの
ような多孔質材料から形成されており、従って排気流入
通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で
示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気
流出通路５１内に流出する。

【００５１】本発明による実施例では、各排気流入通路
５０および各排気流出通路５１の周壁面、すなわち各隔
壁５４の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上に
は、例えばアルミナからなる担体の層が形成されてお
り、この担体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されてい
る。

【００５２】ここではフィルタ２０は、例えば、アルミ
ナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリ
ウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム
（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしく
はカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン
（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから
選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属
とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、
アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐ
ｔ）を担持し、これにＯ₂ストレージ能力のあるセリア
（Ｃｅ₂Ｏ₃）を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触
媒が採用されている。

【００５３】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の機能について説明す
る。このようなＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入する
排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯ
x）を吸蔵（吸収、吸着）する。

【００５４】一方、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入
する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していた窒素
酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水
素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在し
ていれば、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒から放出された
窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ₂）に還元せしめること
ができる。

【００５５】ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸
蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長
期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和
し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去
されずに排気中に残存する。

【００５６】特に、ディーゼル機関である内燃機関１で
は、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が
燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気
の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮＯx
吸蔵能力が飽和し易い。

【００５７】従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前に
ＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸蔵された窒
素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。

【００５８】このように酸素濃度を低下させる方法とし
ては、排気中の燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を
増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更
にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼の実施、気筒２内
への燃料噴射時期や回数の変更等の方法が考えられる
が、本実施の形態では、フィルタ２０より上流の排気管
１９を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加
する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排
気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入
する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度
を高めるようにしている。

【００５９】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けら
れ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射す
る還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出
された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路
２９と、還元剤供給路２９に設けられてこの還元剤供給
路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備え
ている。

【００６０】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介
して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３
５からの信号によりこの還元剤噴射弁２８が開弁して排
気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。

【００６１】還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気の酸素濃度を低下させる。

【００６２】このようにして形成された酸素濃度の低い
排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵され
ていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ₂）
に還元することになる。

【００６３】その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元
剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添
加が停止されることになる。

【００６４】なお、本実施の形態では、排気中に燃料を
噴射して燃料添加を行っているが、これに替えて低温燃
焼を行っても良く、また、内燃機関１の膨張行程や排気
行程等に燃料噴射弁３から燃料を噴射させても良い。

【００６５】以上述べたように構成された内燃機関１に
は、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユ
ニットである。

【００６６】ＥＣＵ３５には、差圧センサ３７からのア
ナログ信号の他、コモンレール圧センサ４ａ、エアフロ
ーメータ１１、排気温度センサ２４、クランクポジショ
ンセンサ３３、アクセル開度センサ３６等の各種センサ
が電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出
力信号が入力されるようになっている。

【００６７】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３１
等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ
３５が制御することが可能になっている。

【００６８】ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すよう
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。

【００６９】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。

【００７０】前記入力ポート３５６は、第１の圧力セン
サ３７ａ及び第２の圧力センサ３７ｂからのアナログ信
号の他、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ
１１、排気温度センサ２４、アクセル開度センサ３６等
のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサの
Ａ／Ｄ３５５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰ
Ｕ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。

【００７１】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、
吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエ
ータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３
１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出
力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り
用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２
２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁
３１へ送信する。

【００７２】前記ＲＯＭ３５２は、フィルタ２０に捕集
されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチ
ン、その他、燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制
御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り
制御ルーチン、排気絞り弁２１を制御するための排気絞
り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制御するためのＥＧＲ
制御ルーチン、フィルタ２０に還元剤を添加して吸蔵さ
れたＮＯxを放出させるＮＯx浄化制御ルーチン、フィル
タ２０のＳＯx被毒を解消する被毒解消制御ルーチン、
等のアプリケーションプログラムを記憶している。

【００７３】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、本願発明のフィルタ
再生制御の実行のための煤排出量マップ、煤酸化量マッ
プ、ＳＯＦ排出量マップ、ＳＯＦ酸化量マップの他、内
燃機関１の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時
間）との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１
の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射
時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１
３の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と排気絞り弁２１の目標開度
との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１
の運転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を示すＥ
ＧＲ弁開度制御マップ、等である。

【００７４】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数等である。これらのデータは、例えばクランク
ポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最
新のデータに書き換えられる。

【００７５】前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機
関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。

【００７６】前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、Ｅ
ＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、フィルタ再生制御、被毒解
消制御、等を実行する。

【００７７】ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、フ
ィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的に短い
周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチス
パイク制御を実行する。

【００７８】このようなリッチスパイク制御では、ＣＰ
Ｕ３５１は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条
件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイ
ク制御実行条件としては、例えば、フィルタ２０が活性
状態にある、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温
度）が所定の上限値以下である、被毒解消制御が実行さ
れていない、等の条件を例示することができる。

【００７９】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１
は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく当該還元剤噴射弁２８を制御すること
により、フィルタ２０に流入する排気の空燃比を一時的
に所定の目標リッチ空燃比とする。

【００８０】具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５
３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１
の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサの出力信
号、燃料噴射量等を読み出す。

【００８１】ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とア
クセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータと
してＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上
で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出す
る。

【００８２】続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量
をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射弁制御マ
ップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の
還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８の
開弁時間（目標開弁時間）を算出する。

【００８３】還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出さ
れると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させ
る。

【００８４】ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁
させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤
噴射弁２８を閉弁させる。

【００８５】このように還元剤噴射弁２８が目標開弁時
間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁
２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝
管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空
燃比の混合気を形成してフィルタ２０に流入する。

【００８６】この結果、フィルタ２０に流入する排気の
空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化し、フィ
ルタ２０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・還元と
を交互に短周期的に繰り返すことになる。

【００８７】また、フィルタ再生制御では、ＣＰＵ３５
１は、内燃機関１の運転状況を検出して、内燃機関１か
ら排出されるＰＭの量とフィルタ２０でのＰＭの酸化量
とに基づいて、フィルタ２０に堆積しているＰＭの量
（以下、ＰＭ堆積量という）を算出する。以下、フィル
タ２０に堆積しているＰＭ堆積量の算出について具体的
に説明する。

【００８８】第１に、煤の堆積量は次のようにして算出
する。

【００８９】ＣＰＵ３５１は、一定のサンプリング時間
毎（例えば、１秒毎）の内燃機関１の回転数Ｎｅと燃料
噴射量Ｑを読み込む。回転数Ｎｅは、上述のようにクラ
ンクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間
的な間隔に基づいて算出され、燃料噴射量Ｑは、燃料噴
射量制御マップに基づいて噴射された燃料噴射量であ
る。

【００９０】次に、前記サンプリング時間毎の回転数Ne
と燃料噴射量Qから、図４（Ａ）に示す煤排出量マップ
に基づいて煤の排出量を求める。

【００９１】さらに、ＣＰＵ３５１は、所定期間におけ
る煤の排出量の合計を、所定期間内のサンプリング時間
毎の煤の排出量を積算することによって算出する。

【００９２】また、煤の酸化量は、次のようにして求め
られる。

【００９３】上記のサンプリング時間毎のフィルタ２０
の温度Ｔを計測する。この温度Ｔは排気温度センサ２４
により測定された温度を用いる。

【００９４】次に、図４（Ｂ）に示す煤酸化量マップか
ら求められる煤の酸化速度、すなわち単位時間あたりの
煤の酸化量に基づいて前記サンプリング時間毎の煤の酸
化量を算出する。さらに所定期間における煤の酸化量の
合計を、所定期間内のサンプリング時間毎の煤の酸化量
を積算することで算出する。

【００９５】さらに、前記の煤の排出量の合計から煤の
酸化量の合計を除することで、フィルタ２０での所定期
間における煤の堆積量が求められる。

【００９６】一方、ＳＯＦ分の堆積量は、次のようにし
て求める。

【００９７】上記のサンプリング時間毎の回転数Ｎｅと
燃料噴射量Ｑから、図５（Ａ）に示すＳＯＦ排出量マッ
プに基づいてＳＯＦ分の排出量を求める。次に、所定期
間におけるＳＯＦ分の排出量の合計を、所定期間内のサ
ンプリング時間毎のＳＯＦ分の排出量を積算することに
よって算出する。

【００９８】次に、ＳＯＦ分の酸化量を次のようにして
求める。

【００９９】一定のサンプリング時間毎のフィルタ２０
の温度Ｔを計測し、図５（Ｂ）に示すＳＯＦ酸化量マッ
プから求められるＳＯＦ分の酸化速度、すなわち単位時
間あたりのＳＯＦ分の酸化量に基づいて、前記サンプリ
ング時間毎のＳＯＦ分の酸化量を算出する。さらに所定
期間におけるＳＯＦ分の酸化量の合計を、所定期間内の
サンプリング時間毎のＳＯＦ分の酸化量を積算すること
で算出する。

【０１００】前記のＳＯＦ分の排出量の合計から、前記
ＳＯＦ分の酸化量の合計を除することで、フィルタ２０
での所定期間におけるＳＯＦ分の堆積量が求められる。

【０１０１】上記のようにして求めた煤の堆積量及びＳ
ＯＦ分の堆積量の合計をＰＭの堆積量とする。

【０１０２】次に、ＣＰＵ３５１は、このＰＭの堆積量
がＲＯＭ４２に記憶した所定のしきい値を超えているか
どうかを判断する。

【０１０３】この堆積量が前記しきい値を超えていなけ
れば、フィルタ２０の再生制御は必要ないものと判断す
る。

【０１０４】他方、前記堆積量がこのしきい値を超えて
いる場合は、直ちにフィルタ再生制御を実行する。この
フィルタ再生制御では、ＣＰＵ３５１が、ＰＭが燃焼し
得る温度域まで排気温度を高めるべく排気昇温制御を実
行する。前記しきい値は、フィルタ２０に堆積している
ＰＭが燃焼した場合にフィルタ２０の過熱が生じない範
囲の量であるか否かに基づいて決定される。

【０１０５】排気昇温制御の実行方法としては、燃料噴
射量を増量させると同時に排気絞り弁２１を所定量閉弁
する方法、通常の燃料噴射（主燃料噴射）に加えて各気
筒２の膨張行程時に追加の燃料噴射（膨張行程噴射）を
行なう方法、主燃料噴射及び膨張行程噴射の燃料量を増
加させると同時に排気絞り弁２１を所定量閉弁する方
法、主燃料噴射に加えて各気筒２の排気行程時に追加の
燃料噴射（排気行程噴射）を行うことで未燃の燃料をフ
ィルタ２０へ供給して燃焼させる方法などを例示するこ
とができる。

【０１０６】特に、フィルタ２０が触媒を担持したもの
である場合は、ＣＰＵ３５１は、各気筒２の膨張行程時
に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させるとともに
還元剤噴射弁２８から排気中へ燃料を添加することで、
それらの未燃燃料成分をフィルタ２０において酸化さ
せ、その酸化の際に発生する熱によってフィルタ２０の
床温を高めるようにしてもよい。

【０１０７】但し、フィルタ２０が過剰に昇温された場
合、フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、
排気温度センサ２４の出力信号値に基づいて副次的な噴
射燃料量及び添加燃料量がフィードバック制御されるよ
うにすることが好ましい。

【０１０８】なお、還元剤噴射弁２８から過剰な量の燃
料が噴射されると、それらの燃料がフィルタ２０におい
て急激に燃焼するためフィルタ２０が過熱し、或いは還
元剤噴射弁２８から噴射された過剰な燃料によってフィ
ルタ２０が不要に冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５
１は、空燃比センサ（図示省略）の出力信号に基づいて
還元剤噴射弁２８からの燃料噴射量をフィードバック制
御するようにすることが好ましい。

【０１０９】このようにしてフィルタ再生制御が実行さ
れると、フィルタ２０に堆積していたＰＭが燃焼し、こ
れがフィルタ２０から除去されてフィルタ２０のＰＭの
捕集能力が再生される。

【０１１０】また、ＰＭ堆積量が増大して大量のＰＭが
一度に燃焼し、フィルタ２０が溶損するような事態が回
避される。

【０１１１】次に、本実施の形態についてのフローチャ
ートを図６に示し、以下、このフローチャートにしたが
ってフィルタ再生制御を説明する。

【０１１２】このフローチャートを実行するルーチン
は、予めＲＯＭ３５２に記憶されており、ＣＰＵ３５１
によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセン
サ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行され
るルーチンである。

【０１１３】Ｓ１０１では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ
２０の煤分の堆積量を計算する。この煤分の堆積量は、
所定期間における内燃機関１の煤の排出量の合計から、
所定期間におけるフィルタ２０での煤の酸化量の合計を
除することで算出される。

【０１１４】Ｓ１０２では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ
２０のＳＯＦ分の堆積量を計算する。このＳＯＦ分の堆
積量は、所定期間における内燃機関１のＳＯＦ分の排出
量の合計から、所定期間におけるフィルタ２０でのＳＯ
Ｆ分の酸化量の合計を除することで算出される。

【０１１５】Ｓ１０３では、フィルタ２０でのＰＭ堆積
量を算出する。これは前記Ｓ１０１及びＳ１０２で算出
した煤の堆積量とＳＯＦ分の堆積量を積算して求める。

【０１１６】Ｓ１０４では、Ｓ１０３で求めたＰＭ堆積
量が所定のＰＭしきい値より大きいか否かを判定する。

【０１１７】Ｓ１０４においてＰＭ堆積量がＰＭしきい
値より小さいと判定された場合には、ＣＰＵ３５１は、
Ｓ１０６に進みフィルタ２０の再生の必要はないと判断
し、このＰＭ詰まり検出を一旦終了する。

【０１１８】一方、前記Ｓ１０４においてＰＭ堆積量が
ＰＭしきい値以上であると判定された場合には、ＣＰＵ
３５１は、フィルタ２０の詰まりが生じたものと判断
し、Ｓ１０５に進み、フィルタ再生制御を実行する。

【０１１９】このようにしてフィルタ再生制御を実行す
れば、フィルタの前後差圧によるフィルタの詰まり検出
に比べ、いかなる運転状況でも堆積量の検出が可能であ
り、詰まり検出遅れによるフィルタの過熱が生じなくな
る。

【０１２０】なお、差圧センサ３７によってフィルタ前
後の差圧を検出し、この差圧に基づくフィルタ２０のＰ
Ｍ堆積量を検出する手段を併設してフィルタ詰まり検出
の精度を高めることも可能である。（実施の形態２）この実施の形態は、フィルタ再生制御
の実行までの手順は実施の形態１と同一であり、フィル
タ詰まりを検出した後のフィルタ再生制御において相違
があるので、このフィルタ再生制御について説明する。

【０１２１】すなわち、実施の形態１では排気の温度を
６００℃ないし６５０℃に上昇させてフィルタ２０の床
温を堆積したＰＭが燃焼する程度に上昇させていたが、
この実施の形態では、煤分とＳＯＦ分では各々燃焼する
温度域が異なることに着目して、堆積したＰＭ中のこれ
らの割合に基づいて、ＰＭの燃焼のための無駄のない適
切な昇温制御を実行しようとするものである。

【０１２２】実施の形態１で算出した煤分とＳＯＦ分の
堆積量に基づいて、これらの割合を算出し、図７に示す
ような前記割合と燃料添加量を示すマップに基づいて、
ＰＭを除去するために最適なフィルタ温度を決定する。
図７のマップに基づけば、煤分の割合が大きければ、フ
ィルタ温度を高くしなければ所定の酸化速度、すなわち
酸化量が得られず、反対にＳＯＦ分が多ければフィルタ
温度が低くても、所定量のＰＭの酸化が可能であるの
で、この目標とするフィルタ温度に基づいて燃料の添加
量を決定し、フィルタ再生を行う。そして、このマップ
からフィルタ２０におけるＰＭの酸化量を計算し、ＰＭ
堆積量が所定値以下になったらフィルタ再生制御を終了
する。

【０１２３】次に、本実施の形態についてのフローチャ
ートを図８に示し、以下、このフローチャートにしたが
ってフィルタ再生制御を説明する。

【０１２４】このフローチャートを実行するルーチン
は、予めＲＯＭ３５２に記憶されており、ＣＰＵ３５１
によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセン
サ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行され
るルーチンである。

【０１２５】ここでフィルタ再生のスタートは、その前
提として図６におけるＳ１０１からＳ１０５が実行され
ていることが必要である。Ｓ１０５に達したらＳ２０１
を続けて実行することになる。Ｓ２０１では、ＣＰＵ３
５１は、フィルタ２０の煤分とＳＯＦ分のそれぞれの堆
積量からＰＭ全体における両者の割合を算出する。

【０１２６】次にＳ２０２において、図７に示すマップ
に基づいて燃料の添加量を求める。その後、Ｓ２０３に
進みＳ２０２で求めた量の燃料を排気中に添加してフィ
ルタ再生制御を実行する。Ｓ２０４でが、前記マップに
基づいてＰＭの酸化速度からＰＭ酸化量を計算する。

【０１２７】Ｓ２０５では、所定時間が経過したら先の
実施の形態１のＳ１０３で求めたＰＭ堆積量と、ＰＭ酸
化終了しきい値とを比較する。このＰＭ酸化終了しきい
値としては、フィルタ２０に残存するＰＭが少量で、そ
の燃焼によりフィルタ２０が損傷しない程度の量が設定
される。

【０１２８】Ｓ２０５では、ＰＭ堆積量がＰＭ酸化終了
しきい値より小さくなければＳ２０４に戻り、フィルタ
再生制御を継続しつつＰＭの酸化量の計算を続行する。

【０１２９】Ｓ２０５では、時間の経過とともに増加し
たＰＭ酸化量を差し引いたＰＭ堆積量と、ＰＭ酸化終了
しきい値とを再び比較し、その値がＰＭ酸化終了しきい
値より小さければフィルタ再生制御を終了する。反対
に、ＰＭ堆積量が依然としてＰＭ酸化終了しきい値より
大きければ、フィルタ再生制御は終了せず、Ｓ２０４と
Ｓ２０５を繰り返して実行する。

【０１３０】以上のように、このフィルタ再生制御で
は、ＣＰＵ３５１は、煤分とＳＯＦ分の割合に応じてＰ
Ｍが燃焼するのに必要な温度域まで排気温度を高めるべ
く排気昇温制御を実行するので、必要以上の燃料添加や
昇温が行われることがない。

【０１３１】このようにしてフィルタ再生制御が実行さ
れると、フィルタ２０に堆積していたＰＭが燃焼し除去
されるので、フィルタ２０のＰＭ捕集能力が再生され
る。

【０１３２】前記Ｓ２０６においてフィルタ再生制御を
実行し終えたＣＰＵ３５１は、ＰＭ堆積量の記憶内容を
リセットし、本ルーチンの実行を一旦終了する。

【０１３３】このように本実施の形態に係る内燃機関の
排気浄化装置によれば、フィルタ再生制御の際に、直ち
に煤分を酸化除去するために必要な温度にまでフィルタ
の床温を高めることなく、煤分とＳＯＦ分の割合に応じ
てこれらを除去するのに適切な温度にまでフィルタ２０
の床温を上昇させる制御が実行される。よってフィルタ
２０に対する無駄な昇温がされることが無くなり、必要
以上にフィルタ２０が高温になることがない。その結
果、フィルタ２０の熱劣化が抑制されるのでその寿命を
延ばすことができる。（実施の形態３）実施の形態１、２では、内燃機関での
燃焼のための燃料噴射量に基づいて煤分やＳＯＦ分の量
を算出していたが、フィルタ２０に担持したＮＯｘ吸蔵
剤からＮＯｘを放出するために、所定期間毎に還元剤と
しての燃料が排気中に添加される場合には、この排気中
への燃料の添加量を考慮して煤分とSOF分の排出量を決
定するようにした。

【０１３４】すなわち、上述のようにリッチスパイク制
御では、ＣＰＵ３５１はリッチスパイク制御実行条件が
成立していると判定された場合は、還元剤噴射弁２８か
らスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させる。このと
き、ＣＰＵ３５１は、機関回転数とアクセル開度と吸入
空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２
の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比
を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元
剤の添加量（目標添加量）を算出する。この添加量に基
づいて還元剤噴射弁２８が目標開弁時間だけ開弁される
と、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管
１８内へ噴射され、この燃料は混合気としてフィルタ２
０に流入する。

【０１３５】したがって、燃焼室内での燃料噴射量によ
る煤分とSOF分の量に加えて、所定期間内のリッチスパ
イク制御による排気中への燃料添加量によるSOF分を合
算することとした。リッチスパイクによってフィルタ２
０に到達した燃料はSOF分としてフィルタに堆積する。

【０１３６】一方、燃料添加量とSOF分の関係はほぼ比
例するので、この関係を実験により予め求めておき、こ
れをＲＯＭ３５２に記憶しておく。そして、フィルタ２
０に対するＰＭ堆積量は実施の形態１に説明した方法に
よって算出されるが、このマップによって求められた燃
料添加量に基づくSOF分を、さらに前記ＰＭ堆積量に積
算することで、より正確なフィルタ２０でのＰＭ堆積量
が求められる。このようにして求めたＰＭ堆積量に対し
て、上述した昇温制御を実行する。このようにすればＰ
Ｍ堆積量の算出がより正確に行えるので、精度の高いフ
ィルタ再生制御の実行が可能となる。

【０１３７】なお、本発明の装置では、実施の形態１に
述べたようにフィルタ２０のＰＭ堆積量を求め、このＰ
Ｍ堆積量が所定量以上であることに基づいてフィルタの
再生制御を直ちに実行してもよく、また、実施の形態
２、３で説明したように、さらに堆積したＰＭの煤分と
SOF分の割合を求め、これに基づいてＰＭ除去に必要な
燃料添加量を算出してからフィルタ再生制御を実行して
もよい。

【０１３８】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、フィルタに堆積したＰＭの量を正確に把握し
て、適切な時期にフィルタ再生制御を実行することがで
きる。

【０１３９】また、堆積したＰＭを構成する煤分とＳＯ
Ｆ分の割合を算出する場合には、ＰＭの酸化除去に見合
った必要量の燃料添加をする昇温制御に基づいて、より
効率的なフィルタ再生制御を実施することができる。し
たがって必要以上の無駄な昇温がされることがなく、フ
ィルタの熱劣化を最低限に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化
装置を適用するディーゼルエンジンとその吸排気系とを
併せ示す概略構成図である。

【図２】（Ａ）は、フィルタの横方向断面を示す図であ
る。（Ｂ）は、フィルタの縦方向断面を示す図である。

【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。

【図４】（Ａ）は機関回転数と燃料噴射量に基づく煤排
出量マップを示し、（Ｂ）はフィルタ床温と酸化速度に
基づいて煤酸化量を示すマップである。

【図５】（Ａ）は機関回転数と燃料噴射量に基づくＳＯ
Ｆ排出量マップを示し、（Ｂ）はフィルタ床温と酸
化速度に基づいてＳＯＦ酸化量を示すマップである。

【図６】本発明の実施の形態１におけるフィルタ再生制
御実行フローを示すフローチャート図である。

【図７】煤分とＳＯＦ分の割合と昇温のための燃料添加
量との関係を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態２におけるフィルタ再生制
御実行フローを示すフローチャート図である。

【図９】内燃機関の負荷とＰＭ排出量との関係を示す図
である。

【符号の説明】

１・・・・内燃機関１ａ・・・クランクプーリ２・・・・気筒３・・・・燃料噴射弁４・・・・コモンレール４ａ・・・コモンレール圧センサ５・・・・燃料供給管６・・・・燃料ポンプ６ａ・・・ポンププーリ８・・・・吸気枝管９・・・・吸気管１８・・・排気枝管１９・・・排気管２０・・・フィルタ２１・・・排気絞り弁２４・・・排気温度センサ２５・・・ＥＧＲ通路２６・・・ＥＧＲ弁２７・・・ＥＧＲクーラ２８・・・還元剤噴射弁２９・・・還元剤供給路３１・・・遮断弁３３・・・クランクポジションセンサ３４・・・水温センサ３５・・・ＥＣＵ３６・・・アクセル開度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/02 ３３１Ｆ０１Ｎ 3/02 ３３１Ｒ 3/08 3/08 ＡＢ 3/10 3/10 Ａ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ (72)発明者林孝太郎愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者石山忍愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者曲田尚史愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小林正明愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者柴田大介愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大羽孝宏愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G090 AA03 AA06 BA01 CA01 CB02 DA00 3G091 AA10 AA11 AA18 AB06 AB13 BA07 BA13 BA14 BA33 CA02 CA18 DB07 DC01 EA05 EA07 EA17 EA34 EA35 FC02 GA06 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気中のＰＭを一時期捕集可能
であり、所定温度領域では酸化促進手段によって前記Ｐ
Ｍを連続的に酸化除去することが可能なフィルタを排気
系に配置した内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の煤分の排出量から前記フィルタによる煤
分の酸化除去量を減算してフィルタでの煤分の堆積量を
算出するとともに、前記内燃機関のＳＯＦ分の排出量か
ら前記フィルタによるＳＯＦ分の酸化除去量を減算して
フィルタでのＳＯＦ分の堆積量を算出し、これらの煤分
とSOF分の堆積量からＰＭの堆積量を求め、このＰＭの
堆積量が所定量を超えたときには、堆積したＰＭを燃焼
させて除去するフィルタ再生制御を実行することを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記フィルタ再生制御では、煤分とSOF分
の割合を算出し、この割合に応じてＰＭの酸化促進手段
の制御量を求め、フィルタの温度を上昇させる昇温制御
を実行する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記フィルタに、このフィルタに流入する
排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵
し、フィルタに流入する排気の空燃比が理論空燃比また
はリッチであるときは吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ
吸蔵剤を担持した請求項１または２に記載の内燃機関の
排気浄化装置。
【請求項４】前記ＮＯｘ吸蔵剤からＮＯｘを放出するた
めに所定期間毎に還元剤としての燃料が排気中に添加さ
れる場合には、この排気中への燃料の添加量を考慮して
フィルタでのＰＭの堆積量を求める請求項３に記載の内
燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】周囲に過剰酸素が存在するときは酸素を吸
蔵して酸素を保持し、周囲の酸素濃度が低下したときは
保持している酸素を活性酸素として放出する活性酸素放
出剤をフィルタ上に担持し、放出された活性酸素によっ
てフィルタ上に堆積したＰＭを酸化させる請求項１から
４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】前記活性酸素放出剤は、アルカリ金属、ア
ルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択されたも
のである請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】前記ＮＯｘ吸蔵剤は、アルカリ金属、アル
カリ土金属、希土類または遷移金属から選択されたもの
である請求項３から６のいずれかに記載の内燃機関の排
気浄化装置。