JP2006214311A

JP2006214311A - 排気浄化装置

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Publication number: JP2006214311A
Application number: JP2005026683A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayashibara; 寛林原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】従来の一般的な構成を大幅に変更することなく、フィルタの過昇温を防止しつつ良好な再生処理を行うことのできる、より信頼性の高い排気浄化装置を提供すること。
【解決手段】排気中の粒子状物質を捕集する第１フィルタが、エンジンの排気通路内に設けられるとともに、この第１フィルタの排気通路上流に、酸化触媒コンバータが設けられる。この酸化触媒コンバータの中央部は、前記第１フィルタと比較して径および長さがともに短く、粒子状物質の捕集機能および酸化触媒機能を兼ね備える第２フィルタとして構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕集して排気ガスの浄化を行う排気浄化装置に関する。

エンジン（特に、ディーゼルエンジン）の排気ガスに含まれるパティキュレートを低減するために、一般には排気系にフィルタが装着される。このフィルタに対しては、フィルタ内で捕集され堆積したパティキュレートを除去するための再生処理を行う必要がある。この再生処理を行わないと、パティキュレートがフィルタに過剰に堆積して、フィルタの目詰まり等の弊害を引き起こすからである。

フィルタの再生処理は、パティキュレートの燃焼除去によるものが一般的である。しかし、パティキュレートの着火温度は６００℃程度であるため、通常の運転条件下では自然に燃焼させることはできず、強制的に着火させるメカニズムが必要になる。このメカニズムとしては、フィルタの排気上流の近接した位置に酸化触媒を配置するとともに、フィルタ自体にも酸化触媒をコーティングしておき、再生処理時にその酸化触媒に未燃燃料を供給するものが一般的である（例えば、特許文献１を参照。）。この構成によれば、酸化反応熱で排気温度がパティキュレートの着火温度にまで上昇し、これによりパティキュレートを燃焼させることができる。

その一方で、このような再生処理においては、フィルタの過昇温による溶損が問題になっている。この問題に対処した先行技術としては、例えば、特開平７−３３２０６５号公報（特許文献２）がある。同文献は、フィルタの排気下流側、とりわけその外周部よりも中央部が異常高温になりやすいことに着目して、そのような下流側中央部には触媒を担持させないようにしたフィルタを開示している。

特開２００４−２３２５４４号公報特開平７−３３２０６５号公報

しかしながら、上記の特許文献２に開示されたようなフィルタを採用したとしても、依然として、フィルタの下流側中央部は上流側の燃焼熱の影響を受けてフィルタの溶損を引き起こす可能性が高い。

そこで、本発明は、従来の一般的な構成を大幅に変更することなく、フィルタの過昇温を防止しつつ良好な再生処理を行うことのできる、より信頼性の高い排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、エンジンの排気通路内に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する第１フィルタと、この第１フィルタの排気通路上流に設けられる酸化触媒コンバータとを備えるエンジンの排気浄化装置に係り、前記酸化触媒コンバータの中央部が、前記第１フィルタと比較して径および長さがともに短く、粒子状物質の捕集機能および酸化触媒機能を兼ね備える第２フィルタとして構成されていることを特徴とする。

フィルタの下流側中央部が特に過昇温となりやすいのは、フィルタの下流側には、酸化触媒の酸化反応熱だけでなく上流側での粒子状物質の燃焼熱が加わり、また、その中央部は外周部に比べ外部への放熱度合いが小さいためであると考えられる。これに対し、上記構成によれば、酸化触媒コンバータの中央部に触媒機能付きの第２フィルタが設けられているため、第１フィルタ中央部における粒子状物質の捕集量を抑制することができる。これにより、再生処理を行っているときの第１フィルタの下流側中央部に加わる上流側の燃焼熱を低く抑えることができるので、第１フィルタの過昇温が防止され、もって第１フィルタの溶損を未然に防ぐことができる。
また、第２フィルタは第１フィルタと比較して径および長さがともに短いサイズとされているため、第２フィルタの溶損も防止される。

くわえて、第２フィルタと第２フィルタ外周部側の酸化触媒との通気抵抗の差により、排気ガスは第２フィルタよりもその外周側の酸化触媒を流れやすいため、第１フィルタの外周部における排気ガス温度低下を抑制でき、捕集された粒子状物質の燃焼をより確実にすることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記第１および第２フィルタの各々の粒子状物質の捕集量を推定する推定手段と、エンジン気筒内燃焼室への燃料の噴射量および噴射時期を制御する噴射制御手段と、前記推定手段により推定された前記第１または第２フィルタの粒子状物質の捕集量が第１所定量［ｇ／ｌ］以上になったときは、フィルタ再生処理として、前記噴射制御手段に圧縮行程上死点付近で噴射される主噴射に続いて膨張行程で後噴射を追加させ、これにより前記第１および第２フィルタの各々に捕集された粒子状物質を燃焼させるフィルタ再生手段とを更に備えることが好ましい。

この構成によれば、第１および第２フィルタの少なくともいずれか一方の粒子状物質の捕集量が第１所定量［ｇ／ｌ］以上になるとフィルタ再生処理が実行されるため、第１および第２フィルタ双方に堆積した粒子状物質の除去を確実に行うことができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記フィルタ再生制御手段は、前記推定手段により推定される前記第１および第２フィルタそれぞれの粒子状物質の捕集量が前記第１所定量より少ない第２所定量［ｇ／ｌ］以下になるまで前記フィルタ再生処理を繰り返すことが好ましい。

この構成によれば、第１および第２フィルタ双方の溶損を伴うことなく、確実にフィルタ再生を実現することができる。

本発明によれば、従来の一般的な構成を大幅に変更することなく、フィルタの過昇温を防止しつつ良好な再生処理を行うことのできる、より信頼性の高い排気浄化装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。したがって、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものとは限らない。

図１は、本発明の排気浄化装置が適用されるエンジンシステムの一例を示す図である。同図において、１がエンジンで、これは例えばインタークーラ付きターボ過給式のディーゼルエンジンである。２はディーゼルエンジン１が備える気筒（シリンダ）である。なお、車両に搭載されるディーゼルエンジンは一般には複数の気筒（シリンダ）を備えているが、同図には、説明を簡単にするために一つの気筒２だけが示されていることに留意されたい。その気筒２内にはピストン３が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン３により気筒２内に燃焼室４が区画されている。また、燃焼室４の天井部にはインジェクタ（燃料噴射弁）５が配設されていて、その先端部の噴口から高圧の燃料を燃焼室４に直接、噴射するようになっている。

一方、インジェクタ５の基端部は分岐管６ａにより各気筒共通の燃料分配管（コモンレール）６に接続されている。このコモンレール６は、図示しない高圧供給ポンプから供給される燃料を各気筒２のインジェクタ５に任意のタイミングで供給できるように高圧の状態で蓄えるものであり、その内部の燃圧（コモンレール圧力）を検出するための燃圧センサ７が配設されている。

また、エンジン１の上部には、図示しないが、吸気弁及び排気弁をそれぞれ開閉させる動弁機構が配設されており、一方、エンジン１の下部には、クランク軸１０の回転角度を検出するクランク角センサ１１と、冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ１３とが設けられている。クランク角センサ１１は、例えば、クランク軸端に設けられた被検出用プレートの外周部全周に亘って等間隔に形成された突起部が通過する度にパルス信号を出力するものである。

１５は空気（新気）を濾過するエアクリーナ、１６はエアクリーナ１５で濾過された空気を気筒２の燃焼室４に供給するための吸気通路である。この吸気通路１６の下流端部にはサージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７から分岐する各通路がそれぞれ吸気ポートにより各気筒２の燃焼室４に連通している。また、このサージタンク１７の上流側には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ１２および、吸気の圧力状態を検出する吸気圧センサ１８が設けられている。

さらに吸気通路１６には、上流側から下流側に向かって順に、外部からエンジン１に吸入される空気の流量を検出するエアフローセンサ１９と、後述のタービン２７により駆動されて吸気を圧縮するコンプレッサ２０と、このコンプレッサ２０により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ２１と、バタフライバルブからなる吸気制御弁２２とが設けられている。この吸気制御弁２２は、その弁軸がステッピングモータ（図示省略）により回動されて、全閉から全開までの間の任意の状態とされるものであり、全閉状態でも吸気制御弁２２と吸気通路１６の周壁との間には空気が流入するだけの間隙が残るように構成されている。

一方、２６は気筒２の燃焼室４から燃焼ガス（排気）を排出する排気通路である。なお、排気通路２６の上流端部は排気マニホルドによって各気筒２毎に分岐されており、それぞれ排気ポートにより燃焼室４に連通している。この排気通路２６内には、排気流を受けて回転されるタービン２７が設けられている。このタービン２７はタービン軸２７ａを介して吸気通路１６のコンプレッサ２０を連結しており、基本的にはこれらによってターボ過給器３０が構成されている。すなわち、ターボ過給器３０は、排気通路２６内の排気流によるタービン２７の回転に伴いコンプレッサ２０を回転させ、このコンプレッサ２０の回転によって吸気を圧縮することにより過給を行う。

また、排気通路２６には、タービン２７よりも排気上流側の部位に臨んで開口するように、排気の一部を吸気側に還流させるための排気還流通路（以下「ＥＧＲ通路」という。）３４の上流端が接続されている。このＥＧＲ通路３４の下流端は吸気制御弁２２とサージタンク１７との間の吸気通路１６に接続されていて、排気通路２６から取り出された排気の一部を吸気通路１６に還流させるようになっている。この機構は基本的に、燃焼混合気中における不活性ガスの割合を増して燃焼温度を下げることでＮＯxの発生を抑制することを目的としたものである。また、ＥＧＲ通路３４の途中には、その内部を流通する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ３７と、開度調節可能な排気還流量調節弁（以下「ＥＧＲ制御弁」という。）３５とが配置されている。このＥＧＲ制御弁３５は、達成目標ＮＯxのレベルとエンジンの安定度を両立させるべく、ＥＧＲ通路３４の断面積を調節して吸気通路１６に還流される排気の流量を調節するものである。なお、ＥＧＲクーラ３７はなくてもよい。

さらに、タービン２７の下流には、エンジンから排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化装置２８が設けられている。この排気浄化装置２８の詳細な構成は後述するが、基本的には、図１に示すように、排気ガス中の有害成分であるＣＯおよびＨＣを無害物質に転換する酸化触媒を担持した酸化触媒コンバータ２８ａと、その酸化触媒コンバータ２８ａから排気通路下流の所定距離だけ離間された位置に設けられ、粒子状物質（パティキュレート）を捕集する第１フィルタ２８ｂとを備える構成である。なお、酸化触媒コンバータ２８ａではＮＯxの処理を行えない欠点があるが、前述のＥＧＲ機構の適用によってこの欠点が補償されている。

また、排気通路２６内には排気の圧力状態を検出する３つの排気圧センサ４０，４１，４２が設けられる。具体的には、第１排気圧センサ４０が酸化触媒コンバータ２８ａの上流に、第２排気圧センサ４１が酸化触媒コンバータ２８ａと第１フィルタ２８ｂとの間に、第３排気圧センサ４２が第１フィルタ２８ｂの下流に、それぞれ設けられる。

図２に、上記したエンジンシステムにおける制御系の構成を示す。

ＥＣＵ５０は、エンジン全体の制御をつかさどる制御ユニットである。このＥＣＵ５０には、燃圧センサ７、クランク角センサ１１、吸気温度センサ１２、エンジン水温センサ１３、吸気圧センサ１８、エアフローセンサ１９等からの出力信号をはじめ、図示しないアクセルペダルの踏み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサからの出力信号も入力される。本実施形態ではさらに、第１、第２、第３排気圧センサ４０，４１，４２の出力信号もこのＥＣＵ５０に入力される。

そして、インジェクタ５、吸気制御弁２２、ターボ過給器３０、ＥＧＲ制御弁３５等は、いずれもＥＣＵ５０からの制御信号を受けて作動する。この構成において、ＥＣＵ５０は後述する噴射制御手段、フィルタ再生手段として機能することになる。

図３は、本実施形態における排気浄化装置２８の構成を示す図である。酸化触媒コンバータ２８ａには、多孔質のセラミック製ハニカム担体のセル表面に白金（Pt）系、パラジウム（Pd）系などの貴金属を触媒成分として担持する触媒層をコートした一般的なものを使用することができる。一方の第１フィルタ２８ｂは、多孔質のセラミックを使用したいわゆるウォールフロータイプのフィルタであり、このフィルタの再生処理を確実にするべく、そのセル表面にPtなどの貴金属を担持した触媒層をコートさせることで酸化触媒機能を持たせている。もっとも、酸化触媒コンバータ２８ａで生じる酸化反応熱によってパティキュレートの着火温度にまで熱が上昇した排気ガスを第１フィルタ２８ｂに送り込むことができるのであれば、この第１フィルタ２８ｂにはそのような触媒機能を持たせなくてもよい。したがって、酸化触媒コンバータ２８ａと第１フィルタ２８ｂとの離間距離は、第１フィルタ２８ｂに酸化触媒機能を持たせるか否かに依存した適切な距離に設定される。

本実施形態では、酸化触媒コンバータ２８ａの中央部が、パティキュレートを捕集する第２フィルタ２８ｃとして構成されている。この第２フィルタ２８ｃは例えば、第１フィルタ２８ｂと同様の、多孔質のセラミックを使用したいわゆるウォールフロータイプのフィルタである。ただし、図示のように、第１フィルタ２８ｂはその直径がＤ１、長さがＬ１であるのに対し、第２フィルタ２８ｃはその直径はＤ１よりも短いＤ２、長さがＬ１よりも短いＬ２である。すなわち、第２フィルタ２８ｃは第１フィルタ２８ｂと比較して、径および長さがともに短い形状である。また、この第２フィルタ２８ｃには、第１フィルタ２８ｂとは異なり、そのセル表面に白金系あるいはパラジウム系などの貴金属を担持した触媒層をコートさせるなどによって酸化触媒機能を持たせることが必須である。

この構成によれば、第２フィルタ２８ｃによるパティキュレートの捕集量だけ、第１フィルタ２８ｂの中央部（図３のＳで示される部分）におけるパティキュレートの捕集量を抑制することができる。これにより、再生処理を行っているときの第１フィルタ２８ｂの下流側中央部に加わる上流側の燃焼熱を低く抑えることができるため、第１フィルタ２８ｂの過昇温が防止され、もって第１フィルタ２８ｂの溶損を未然に防ぐことができる。

また、酸化触媒コンバータ２８ａにおいては、中央部の第２フィルタ２８ｃとその外周部側の酸化触媒との間には、通気抵抗の差が存在する。一般には、第２フィルタ２８ｃの通気抵抗よりもその外周側の酸化触媒の通気抵抗のほうが小さいため、排気ガスは第２フィルタ２８ｃよりもその外周側の酸化触媒を流れやすい。そのため、第１フィルタ２８ｂの外周部における排気ガス温度の低下を抑制することができ、捕集された粒子状物質の燃焼をより確実にすることができる。

次に、本実施形態における燃料噴射制御について説明する。

噴射制御手段としてのＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ（図示せず）から入力された信号に基づきアクセル開度量（エンジン負荷）を算出するとともに、クランク角センサ１１から入力された信号からエンジン回転数を算出し、基本的にはこれらエンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて、圧縮行程上死点付近で噴射される主噴射Ｍの制御を行い、フィルタ２８ｂの再生処理が必要なときに膨張行程で追加的に噴射される後噴射（追加噴射）Ｆの制御を行う。この後噴射Ｆによって未燃燃料が酸化触媒コンバータ２８ａに供給され、これによって生じる酸化触媒２８ａでの酸化反応熱を利用することで、上記したようなフィルタ２８ｂの再生処理が行われる。なお、フィルタ２８ｂの再生時には、ＥＧＲ制御弁３５はＥＣＵ５０により閉成され、後噴射による排気浄化制御が的確に実行されるようにしている。

主噴射Ｍとして噴射される燃料は、ピストン位置が上昇して燃焼室４内の圧力が極めて高圧の状態で噴射されるので、自己着火して主燃焼が行われることとなる。また、この主噴射Ｍによる噴射量は、乗員等による要求出力が得られるように、この出力に相当するトルク（要求トルク）に基づいて予め設定されている。具体的には、ＥＣＵ５０には、エンジン回転数が高回転である程、且つアクセル開度量が大きい程、主噴射量が増量されるよう設定された主噴射量マップ（図示せず）、及びエンジン回転数とアクセル開度量に基づいて主噴射Ｍの実行時期を設定した主噴射時期マップ（図示せず）が記憶されており、エンジン回転数及びアクセル開度量に基づいて、主噴射量、及び噴射時期が設定される。

次に、本実施形態におけるフィルタ再生処理について説明する。

図４は、本実施形態におけるフィルタの再生サイクルの概念を示す図である。フィルタ再生手段としてのＥＣＵ５０は、第１、第２、第３排気圧センサ４０，４１，４２から入力される検出値に基づいて、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃそれぞれのパティキュレートの捕集量を、所定時間毎に推定している。なお、ここでの捕集量の単位は単位容積当たりの質量を示す［ｇ／ｌ］とする（以下同じ。）。まず、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃそれぞれのパティキュレートの捕集量が第２所定量以下である間は、フィルタ再生処理は行わない。この間、エンジンの稼働に伴い、双方のフィルタのパティキュレートの捕集量は徐々に増えていくであろう。そして、少なくともどちらかのフィルタのパティキュレートの捕集量が第１所定量を超えた時点で、そのフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼除去すべくフィルタ再生処理を実行する。このフィルタ再生処理は、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃそれぞれのパティキュレートの捕集量が第２所定量（ただし、第２所定量＜第１所定量）以下になるまで繰り返される。

図５は、上記のようなフィルタの再生サイクルを実現するＥＣＵ５０の制御処理の一例を示すフローチャートである。

まず、第１、第２、第３排気圧センサ４０，４１，４２からそれぞれ入力される検出値を読み込み（ステップＳ１）、次に、これらの検出値に基づいて、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃそれぞれのパティキュレートの捕集量Ｍ１，Ｍ２を推定する（ステップＳ２）。

第１フィルタ２８ｂのパティキュレートの捕集量Ｍ１の推定は例えば次のように行われる。まず、第２排気圧センサ４１の検出値と第３排気圧センサ４２の検出値との差分値を算出する。これは、第１フィルタ２８ｂの吸気口と排気口での排気の差圧に相当する。この差圧値が大きければパティキュレートの捕集量が多いであろうことは、当業者であれば容易に予想がつくであろう。ＥＣＵ５０は、この差圧のとりうる値とパティキュレートの捕集量との対応関係を記述した第１フィルタ捕集量テーブルをあらかじめ記憶しておき（図示せず）、この第１フィルタ捕集量テーブルを参照することにより、算出した差圧値に対応するパティキュレートの捕集量を特定して、これを第１フィルタ２８ｂのパティキュレートの捕集量と推定する。

一方の第２フィルタ２８ｃのパティキュレートの捕集量Ｍ２の推定は例えば次のように行われる。まず、第１排気圧センサ４０の検出値と第３排気圧センサ４２の検出値の差分値を算出する。これは、第２フィルタ２８ｃの吸気口と第１フィルタ２８ｂの排気口での差圧に相当する。ＥＣＵ５０は更に、この双方のフィルタの差圧のとりうる値とパティキュレートの総捕集量との対応関係を記述した総捕集量テーブルをあらかじめ記憶しておき（図示せず）、この総捕集量テーブルを参照することにより、算出した差圧値に対応するパティキュレートの総捕集量を特定して、これを第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃのパティキュレートの総捕集量と推定する。そして、この総捕集量から上記のように推定された第１フィルタ２８ｂのパティキュレートの捕集量を差し引くことにより、第２フィルタ２８ｃのパティキュレートの捕集量が推定される。

以上のような第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃそれぞれのパティキュレートの捕集量Ｍ１，Ｍ２の推定が完了すると、次に、第１フィルタ２８ｂのパティキュレートの捕集量Ｍ１が図４に示した第２所定量以下かどうかを判断する（ステップＳ３）。ここでＭ１が第２所定量以下であるときは、続いて第２フィルタ２８ｃのパティキュレートの捕集量Ｍ２も第２所定量以下かどうかを判断する（ステップＳ４）。このとき、Ｍ２も第２所定量以下である場合には、フィルタ再生実行フラグをＯＦＦに設定し（ステップＳ５）、これによりフィルタ再生処理は実行しない（ステップＳ６）。このフィルタ非再生時は、噴射制御手段としてのＥＣＵ５０は、後噴射Ｆは実行せず通常の主噴射Ｍのみの制御を行う。

他方、ステップＳ３において、第１フィルタ２８ｂのパティキュレートの捕集量Ｍ１が第２所定量を超えている場合には、そのときのＭ１が図４に示した第１所定量以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。ここで、Ｍ１が第１所定量以上になっている場合には、フィルタ再生実行フラグをＯＮに設定し（ステップＳ８）、これによりフィルタ再生処理を実行する（ステップＳ９）。すなわち、噴射制御手段としてのＥＣＵ５０は、主噴射Ｍに続いて膨張行程で後噴射Ｆを追加するよう制御する。

同様に、ステップＳ４において、第２フィルタ２８ｃのパティキュレートの捕集量Ｍ２が第２所定量を超えている場合には、そのときのＭ２が第１所定量以上であるか否かを判断し（ステップＳ１０）、Ｍ２が第１所定量以上となっている場合にも、フィルタ再生実行フラグをＯＮに設定し（ステップＳ８）、これによりフィルタ再生処理を実行する（ステップＳ９）。

一方、ステップＳ１０において、第２フィルタ２８ｃのパティキュレートの捕集量Ｍ２がまだ第１所定量に達していないと判断されたときは、フィルタ再生実行フラグがＯＮに設定されているかどうかを判断する（ステップＳ１１）。ここでフィルタ再生実行フラグがＯＦＦに設定されているときは、フィルタ非再生フェーズ（すなわち、図４の破線６１で示される期間）であると判断して、ステップＳ６に進み、フィルタ再生処理は実行しない。逆に、ステップＳ１１でフィルタ再生実行フラグがＯＮに設定されているときは、フィルタ再生フェーズ（すなわち、図４の実線６２で示される期間）であると判断して、ステップＳ９に進み、フィルタ再生処理を実行する。

同様に、ステップＳ７において、第１フィルタ２８ｂのパティキュレートの捕集量Ｍ１がまだ第１所定量に達していないと判断されたときも、ステップＳ１１に進み、フィルタ再生実行フラグがＯＮに設定されているかどうかを判断する。ここでフィルタ再生実行フラグがＯＦＦに設定されているときは、フィルタ非再生フェーズ（すなわち、図４の破線６１で示される期間）であると判断して、ステップＳ６に進み、フィルタ再生処理は実行しない。逆に、ステップＳ１１でフィルタ再生実行フラグがＯＮに設定されているときは、フィルタ再生フェーズ（すなわち、図４の実線６２で示される期間）であると判断して、ステップＳ９に進み、フィルタ再生処理を実行する。

そして、この図５に示したフローに従う制御は、所定時間周期で繰り返される。少なくとも、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃのそれぞれのパティキュレートの捕集量が、ステップＳ３およびステップＳ４で第２所定量以下となり、ステップＳ６でフィルタ再生処理が実行されなくなるまで、この制御動作を継続することが好ましい。これにより、上述した図４のようなフィルタ再生サイクルを実現することができる。

以上のような制御処理によれば、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃの少なくともいずれか一方のパティキュレートの捕集量が第１所定量以上になると（ステップＳ７，ステップＳ１０）、再生処理が実行される（ステップＳ９）。これにより、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃの双方に堆積したパティキュレートの除去を確実に行うことができる。

また、図５に示したようなフロー制御を所定時間周期で繰り返すことによって、より具体的には、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃのそれぞれのパティキュレートの捕集量が、ステップＳ３およびステップＳ４で第２所定量以下となり、ステップＳ６でフィルタ再生処理が実行されなくなるまで、この制御動作を継続することによって、第１および第２フィルタ２８ｂおよび２８ｃ双方の溶損を伴うことなく、確実にフィルタ再生を実現することができる。

本発明の排気浄化装置が適用されるエンジンシステムの一例を示す図である。本発明の実施形態におけるエンジンシステムの制御系の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態における排気浄化装置の構成を示す図である。本発明の実施形態におけるフィルタの再生サイクルの概念を示す図である。本発明の実施形態におけるフィルタ再生に係る制御処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１：エンジン
５：インジェクタ（燃料噴射弁）
２８ａ：酸化触媒コンバータ
２８ｂ：第１フィルタ
２８ｃ：第２フィルタ
４０：第１排気圧センサ
４１：第２排気圧センサ
４２：第３排気圧センサ
５０：ＥＣＵ（制御ユニット）

Claims

エンジンの排気通路内に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する第１フィルタと、この第１フィルタの排気通路上流に設けられる酸化触媒コンバータとを備えるエンジンの排気浄化装置であって、
前記酸化触媒コンバータの中央部が、前記第１フィルタと比較して径および長さがともに短く、粒子状物質の捕集機能および酸化触媒機能を兼ね備える第２フィルタとして構成されていることを特徴とする排気浄化装置。
前記第１および第２フィルタの各々の粒子状物質の捕集量を推定する推定手段と、
エンジン気筒内燃焼室への燃料の噴射量および噴射時期を制御する噴射制御手段と、
前記推定手段により推定された前記第１または第２フィルタの粒子状物質の捕集量が第１所定量［ｇ／ｌ］以上になったときは、フィルタ再生処理として、前記噴射制御手段に圧縮行程上死点付近で噴射される主噴射に続いて膨張行程で後噴射を追加させ、これにより前記第１および第２フィルタの各々に捕集された粒子状物質を燃焼させるフィルタ再生手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
前記フィルタ再生手段は、前記推定手段により推定される前記第１および第２フィルタそれぞれの粒子状物質の捕集量が前記第１所定量より少ない第２所定量［ｇ／ｌ］以下になるまで前記フィルタ再生処理を繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。