JP2008045461A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の運転状態に関わらず、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を効率的に解消することが可能な排気浄化装置を提供する。
【解決手段】 排気浄化装置ＣＲでは、ＮＳＲ触媒２３の前端部が閉塞していると判断された場合に、エンジン１の燃焼状態が制御され、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの温度が所定温度以上となるように調節されて、バインダであるＨＣの気化が促進される。加えて、ターボチャージャ１１のモータ１１ａが駆動されて過給圧が増大されるとともに、ＥＧＲバルブ２８が開弁側に駆動される。その結果、昇圧された吸気が、ＥＧＲ通路２７を通して吸気通路５からＮＳＲ触媒２３の上流側に供給され、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガス流量が増大されるため、触媒に付着しているＰＭを容易に吹き飛ばすことができる。その結果、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を効率的に解消することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気ガスに含まれる粒子状物質を低減する排気浄化装置に関する。

近年、ディーゼルエンジンなどにおける粒子状物質（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、以下単に「ＰＭ」と呼ぶ）の排出抑制が強く要望されている。これを実現する技術として、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ：ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）とＤＰＦとを一体化し、ＰＭを捕集・燃焼するＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）などが知られている。

ＤＰＦやＤＰＮＲでは、例えば、その前段に酸化触媒またはＮＯｘ吸蔵還元触媒を配置するとともに、燃焼室へ燃料を噴射するポスト噴射あるいは排気ガス中に燃料を添加することによって排気ガス中にＨＣを供給して、酸化触媒またはＮＯｘ吸蔵還元触媒における反応熱でＤＰＦまたはＤＰＮＲに堆積したＰＭを燃焼する、所謂フィルタ再生が行われる。このように排気ガス中に軽油などの還元剤を添加する場合、添加された還元剤が触媒の上流側端面に付着し、その付着した還元剤にＰＭが付着して、触媒のセル通路が閉塞するという問題がある。特に、アイドリングや低速での加減速走行が連続するような運転条件においては、排気ガス温度が比較的低温であり、還元剤の添加によって排ガス温度がさらに低下するため、還元剤とＮＯｘとの反応が起こりにくく、触媒前端面の閉塞が生じやすい。

一方、特許文献１には、過給機と、排気ガス再循環制御弁を備えた排気ガス再循環系と、排気系に設けられたＨＣ吸着浄化触媒とを備え、過給機を電動駆動すると同時に排気ガス再循環制御弁を開き、吸気系の燃料蒸気を排気ガス再循環通路を通して排気通路へ排出し、ＨＣ吸着浄化触媒で捕捉することにより、排気エミッションなどを改善する技術が開示されている。
特開２００４−１０８２１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を解消することについては考慮されておらず、触媒前端部閉塞を効率的に解消することができない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、内燃機関の運転状態に関わらず、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を効率的に解消することが可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路上に配設され、排気ガスに含まれる粒子状物質の捕集機能を有する排気浄化触媒と、排気浄化触媒の粒子状物質による閉塞を検出する閉塞検出手段と、排気浄化触媒の温度を調節する温度調節手段と、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量を調節する排気ガス流量調節手段とを備え、閉塞検出手段により排気浄化触媒の閉塞が検出された場合に、排気ガス流量調節手段が、排気浄化触媒に流入する排気ガス流量が所定流量以上となるように調節し、温度調節手段が、排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が所定温度以上となるように調節することを特徴とする。

本発明に係る排気浄化装置によれば、排気浄化触媒の閉塞が検出された場合に、排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が所定温度以上に調温されるため、ＰＭを触媒に付着させるバインダとして機能するＨＣなどの還元剤を気化させることができる。加えて、排気浄化触媒に流入する排気ガス流量が所定流量以上に調節されるため、触媒に付着しているＰＭを容易に吹き飛ばすことができる。その結果、内燃機関の運転状態に関わらず、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を効率的に解消することが可能となる。

なお、本明細書中で排気ガスとは、エンジンから排出される排気ガスだけでなく、エンジン以外から排気通路に供給される空気（新気）なども含み、排気浄化触媒に流入するガス全体のことをいう。

上記排気ガス流量調節手段は、吸気通路を通して内燃機関に吸入される吸気を昇圧する過給機と、排気通路の排気浄化触媒上流部と前記吸気通路とを連結するバイパス通路とを有し、排気ガス流量を調節する際に、過給機を駆動することが好ましい。

この場合、過給機が駆動されることにより、吸気が過給され、吸気通路内圧力が昇圧される。ここで、排気通路の排気浄化触媒上流部と吸気通路とはバイパス通路で連結されているため、吸気通路内圧力と排気通路内圧力との圧力差に応じて、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量を所定流量以上に調節することができる。

本発明に係る排気浄化装置は、バイパス通路の流量を調節するバルブをさらに有し、排気ガス流量調節手段が、排気ガス流量を調節する際に、過給機の過給圧および／またはバルブの開度を調節することが好ましい。このようにすれば、吸気通路内圧力の制御自由度を拡大することができるので、吸気通路内圧力（すなわち排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量）をより適切に制御することが可能となる。

上記過給機は、アシストモータを有するターボチャージャであり、排気ガス流量調節手段は、排気ガス流量を調節する際に、アシストモータを駆動することが好ましい。このようにすれば、アシストモータを電動駆動することにより過給圧を調節することができるので、内燃機関の運転状態に関わらず、過給圧、すなわち吸気通路内圧力を適切に制御することが可能となる。

また、内燃機関の排気ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ通路をバイパス通路として利用することが好ましい。このように、既存のＥＧＲ通路をバイパス通路として利用すれば、新規にバイパス通路を設ける必要がないため、製造工数やコストを低減することができる。

上記温度調節手段は、内燃機関の燃焼状態を制御して、排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度を調節することが好ましい。このような構成とした場合、例えば、燃料噴射量を増量するとともに、排気弁の開弁特性を遅角側に制御することにより、後燃えを生じさせて排気ガス温度を上昇することができる。

なお、上記過給機として、スーパーチャージャやパルスチャージャも好適に用いることができる。

本発明によれば、排気浄化触媒の閉塞が検出された場合に、排気浄化触媒に流入する排気ガス流量が所定流量以上となるように調節するとともに、排気浄化触媒の温度が所定温度以上となるように調節する構成としたので、内燃機関の運転状態に関わらず、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を効率的に解消することが可能となる。

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。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。

まず、図１を用いて、実施形態に係る排気浄化装置ＣＲの構成について説明する。図１は排気浄化装置ＣＲを含むエンジン１の構成を示す図である。

エンジン１は、ターボチャージャ１１付の多気筒ディーゼルエンジンであるが、ここではそのうちの一気筒のみが断面図として示されている。エンジン１は、吸入空気圧縮後にインジェクタ２によってシリンダ３内のピストン４の上面に燃料を噴射して自然着火させて出力を得るディーゼルエンジンである。インジェクタ２はコモンレール式のものである。このエンジン１は、後述するターボチャージャによってより多くの吸入空気を過給して、高出力化（あるいは、低燃費化）を実現し得るものである。

エンジン１は、吸気通路５を介してシリンダ３内に吸入した空気をピストン４によって圧縮し、インジェクタ２によって燃料を噴射して燃料を自然着火させて燃焼させる。シリンダ３の内部と吸気通路５との間は、吸気バルブ８によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路６に排気される。シリンダ３の内部と排気通路６との間は、排気バルブ９によって開閉される。バルブタイミングは、カムシャフト回転センサ７によって検出される。

吸気通路５上には、上流側からエアクリーナ１０、エアフロメータ２０、ターボチャージャ１１、インタークーラー１２、吸気絞り弁１３などが配置されている。エアクリーナ１０は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。エアフロメータ２０は、吸入空気量を質量流量として検出するセンサである。

ターボチャージャ１１は、吸気通路５と排気通路６との間に配され、過給を行う過給機である。本実施形態のターボチャージャ１１においては、タービン側インペラーとコンプレッサ側インペラーとが回転軸で連結されている（以下、この部分を単にタービン／コンプレッサと言うこととする）。本実施形態のターボチャージャ１１は、タービン／コンプレッサの回転軸が出力軸となるようにアシストモータ（以下、単に「モータ」という）１１ａが組み込まれているモータ付ターボチャージャである。また、ターボチャージャ１１には、可変ノズル機構も内蔵されている。

モータ１１ａは、交流モータであり、発電機としても機能し得る。ターボチャージャ１１は、排気エネルギーによってのみ過給を行う通常の過給機としても機能し得るが、モータ１１ａによってタービン／コンプレッサを強制的に駆動することでさらなる過給を行うこともできる。また、排気エネルギーを利用して、タービン／コンプレッサを介してモータ１１ａを回転させることで回生発電させ、発電された電力を回収することもできる。

モータ１１ａは、タービン／コンプレッサの回転軸に固定されたロータと、その周囲に配置されたステータとを主たる構成部分として有している。吸気通路５上のターボチャージャ１１の下流側には、ターボチャージャ１１による過給で圧力上昇に伴って温度が上昇した吸入空気の温度を下げる空冷式インタークーラー１２が配されている。インタークーラー１２によって吸入空気の温度を下げ、充填効率を向上させる。

インタークーラー１２の下流側には、吸入空気量を調節する吸気絞り弁１３が配されている。通常、ディーゼルエンジンでは吸入空気量を制限していないため、空燃比は理論空燃比よりもリーンとなっている。これを完全燃焼を妨げない程度に制限することによって排ガス温度を上げてＰＭの再生を促進させる目的で、吸気絞り弁１３が設けられている。また、吸気絞り弁１３には、吸気通路５内の圧力を低下させＥＧＲガス導入を促進する役割もある。

アクセルペダル１４の操作量は、アクセルポジショニングセンサ１５で検出され、これに応じて燃料噴射量が決定される。吸気絞り弁１３の開度は、アクセルポジショニングセンサ１５で検出されたアクセル開度（開度時間変化量）やエアフロメータ２０によって検出された吸入空気量や他の情報量とに基づいて電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）１６が決定する。吸気絞り弁１３は、これに付随して配設されたモータ１７によって開閉される。この吸気絞り弁１３は電子制御式であるので、後述するＥＣＵ１６によって制御することによって、任意のタイミングで任意の開度に設定することが可能である。

吸気絞り弁１３の下流側には、吸気通路５内の圧力（吸気圧）を検出する圧力センサ１９が配設されている。これらのセンサ類はＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果をＥＣＵ１６に送出している。

ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１６には、上述したインジェクタ２やターボチャージャ１１のモータ１１ａ等も接続されており、これらはＥＣＵ１６からの信号によって制御されている。

ＥＣＵ１６には、このほかにも、モータ１１ａと接続されたコントローラ２１、バッテリ２２なども接続されている。また、さらに、エンジン１のクランクシャフト近傍には、エンジン回転数を検出する回転数センサ１８が取り付けられており、これもＥＣＵ１６に接続されている。コントローラ２１は、モータ１１ａの駆動を制御するだけでなく、モータ１１ａが回生発電した電力の電圧変換を行うインバータとしての機能も有している。回生発電による電力は、コントローラ２１によって電圧変換された後にバッテリ２２に充電される。

一方、排気通路６上には、ターボチャージャ１１の下流側に、ＮＳＲ触媒２３、ＤＰＮＲ触媒２４が配設されている。ＮＳＲ触媒２３は、三元触媒上にＮＯｘ吸収材をも担持させたもので、通常の三元触媒としての機能とＮＯｘ吸収材としての機能とを併有している。ＮＳＲ触媒２３は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチになったときに吸蔵していたＮＯｘを放出、還元して排気ガス中のＮＯｘの浄化を行う。ここで、排気空燃比をリッチにするために、インジェクタ２によるポスト噴射や後述する排気用インジェクタ２６による燃料の添加が行われる。

ＤＰＮＲ触媒２４は、ＮＳＲ触媒とＤＰＦとを一体化したものであり、排気ガス中のＰＭを捕集し、これを排気ガス中のＮＯｘと同時に浄化する。このとき、ＰＭは酸化燃焼され（同時にＣＯやＨＣを酸化可能な場合もある）、ＮＯｘは還元される。なお、ＮＳＲ触媒２３およびＤＰＮＲ触媒２４は、特許請求の範囲に記載の排気浄化触媒に相当する。

ＮＳＲ触媒２３とＤＰＮＲ触媒２４の間には、温度センサ２５が取り付けられている。この温度センサ２５もＥＣＵ１６に接続されており、その検出結果がＥＣＵ１６に入力される。ここで、ＮＳＲ触媒２３の前端部がＰＭにより閉塞すると、触媒前端部での酸化反応が低下し、触媒前端部での温度上昇が抑制される。その結果、触媒長手方向の温度上昇勾配が緩やかになる。本実施形態では、このような特性を利用して、ＮＳＲ触媒２３の閉塞の有無を検出している。すなわち、温度センサ２５により検出された温度が所定値以下の場合には、ＮＳＲ触媒２３にＰＭによる閉塞が生じていると判定している。このように、温度センサ２５は、特許請求の範囲に記載された閉塞検出手段として機能する。

排気通路６上には、排気ガスに燃料を添加する排気用インジェクタ２６が、ターボチャージャ１１の上流側に配設されている。本実施形態では、排気ガス中に燃料を添加することによって排気ガス中にＨＣを供給して、ＤＰＮＲ触媒２４の前段に配置されたＮＳＲ触媒２３における酸化反応熱でＤＰＮＲ触媒２４に堆積したＰＭを燃焼させる、所謂ＤＰＮＲ触媒２４の再生が行われる。排気用インジェクタ２６は、ＥＣＵ１６に接続されており、ＥＣＵ１６から出力される制御信号にしたがって駆動される。

さらに、排気通路６（ターボチャージャ１１の上流部）から吸気通路５（圧力センサ１９の下流側に形成されたサージタンク部）にかけて排気ガスを還流させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路２７が配設されている。ＥＧＲ通路２７上には、排気ガス還流量を調節するＥＧＲバルブ２８や、ＥＧＲ通路２７によって吸気通路に還流される燃焼後ガスを冷却するＥＧＲクーラ２９が取り付けられている。後述するが、本実施形態ではこのＥＧＲ通路２７などを用いて、吸入空気を排気通路６に導入することも行う。ＥＧＲバルブ２８の開度制御（Ｄｕｔｙ制御）も上述したＥＣＵ１６によって行われる。

上述したように、排気浄化装置ＣＲでは、排気用インジェクタ２６から排気ガス中に燃料を添加することによって排気ガス中にＨＣを供給して、ＮＳＲ触媒２３における反応熱でＤＰＮＲ触媒２４に堆積したＰＭを燃焼する、所謂ＤＰＮＲ触媒２４の再生が行われる。このように排気ガス中に軽油などの還元剤を添加する場合、添加された還元剤がＮＳＲ触媒２３の上流側端面に付着し、その付着した還元剤にＰＭが付着して、ＮＳＲ触媒２３のセル通路が閉塞するという問題が生じ得る。特に、アイドリングや低速での加減速走行が連続するような運転条件においては、排気ガス温度が比較的低温であり、還元剤の添加によって排ガス温度がさらに低下するため、還元剤とＮＯｘとの反応が起こりにくく、触媒前端面の閉塞が生じやすい。

ＥＣＵ１６は、ＮＳＲ触媒２３の閉塞を解消する際に、エンジン１の燃焼状態を制御して、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの温度が所定温度以上となるように調節する。より具体的には、排気ガスの温度を上昇させる場合には、燃料噴射量を増量するとともに排気弁の開弁特性を遅角側に制御して後燃えを生じさせたり、吸入空気量を制限することなどによって排気ガス温度を上げる。すなわち、ＥＣＵ１６は、特許請求の範囲に記載された温度調節手段として機能する。

また、ＥＣＵ１６は、ＮＳＲ触媒２３の閉塞を解消する際に、ターボチャージャ１１のモータ１１ａを駆動するとともにＥＧＲバルブ２８を開弁側に駆動することにより、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの流量が所定流量以上となるように調節する。より具体的には、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの流量を増大させるときには、吸気通路５内圧力が排気通路６内圧力よりも高くなるようにモータ１１ａを駆動して過給圧を制御するとともにＥＧＲバルブ２８を開弁する。それにより、昇圧された吸気が、ＥＧＲ通路２７を通して吸気通路５に供給され、ＮＳＲ触媒２３の通過排気ガス流量が増大される。すなわち、ターボチャージャ１１、ＥＧＲ通路２７、ＥＧＲバルブ２８、およびＥＣＵ１６は、特許請求の範囲に記載された排気ガス流量調節手段として機能する。

排気浄化装置ＣＲでは、ＰＭによるＮＳＲ触媒２３の閉塞が生じているか否かを検出し、ＮＳＲ触媒２３の閉塞が検出された場合には、この閉塞を解消する触媒閉塞解消処理が実行される。そこで、次に、図２を参照して排気浄化装置ＣＲの動作について詳細に説明する。図２は触媒閉塞解消処理の処理手順を示すフローチャートである。図２のフローチャートに示される触媒閉塞解消処理は、主としてＥＣＵ１６によって行われるものであり、ＥＣＵ１１の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。

ステップＳ１００では、ＮＳＲ触媒２３の前端部が閉塞しているか否かについての判断が行われる。具体的には、上述したように、ＮＳＲ触媒２３の前端部がＰＭにより閉塞すると触媒長手方向の温度上昇勾配が緩やかになるという特性を利用して、温度センサ２５により検出された温度が所定値（例えば３００℃）以下である場合には、ＮＳＲ触媒２３にＰＭによる閉塞が生じていると判定する。ただし、ＮＳＲ触媒２３が閉塞しているか否かについての判定方法はこれに限られない。例えば、ＮＳＲ触媒の上流側とＤＰＮＲ触媒の下流側との差圧を検出し、この差圧が所定値以上であるときにＮＳＲ触媒２３が閉塞していると判定してもよい。また、ＰＭによる閉塞が発生したすい所定の運転条件（例えば、時速２５ｋｍ／ｈ以下での走行）が所定時間以上続いた場合や、当該運転条件下での走行距離が所定値以上となった場合に、ＮＳＲ触媒２３に閉塞が発生していると推定することもできる。

ここで、ＮＳＲ触媒２３の前端部が閉塞していると判断された場合には、ステップＳ１０２に処理が移行する。一方、ＮＳＲ触媒２３の前端部が閉塞していないと判断されたときには、閉塞解消処理を行う必要がないため、本処理から抜ける。

ステップＳ１０２では、エンジン１の燃焼状態を制御することにより、排気ガス温度を上昇させることができるか否かについての判断が行われる。例えば、完全燃焼が妨げられるため吸気絞り弁１３を絞って吸入空気量を低減することができない運転状態、ＮＳＲ触媒２３やＤＰＮＲ触媒２４が活性化していない運転状態、または、ＮＳＲ触媒などのＨＣ被毒が生じるおそれがあるためにリタードできないような運転状態にあるときには、エンジン１の燃焼状態を制御することにより排気ガス温度を上昇させることができないと判断される。

ここで、上述したような制約がなく、排気ガス温度を上昇させることができると判断された場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。一方、上述したような何らか制約により排気ガス温度を上昇させることができないと判断された場合には、排気ガスの昇温制御が実行されることなく、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、排気ガスの昇温制御が実行される。すなわち、エンジン１の燃焼状態が制御されて、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの温度が所定温度（例えば、４３０℃）以上となるように調節される。より具体的には、燃料噴射量を増量するとともに排気弁の開弁特性を遅角側に制御して後燃えを生じさせることによって排気ガス温度が上昇される。また、吸気絞り弁１３を絞り吸入空気量を制限することによって排気ガス温度を上げてもよい。なお、触媒とＰＭとのバインダであるＨＣは４００℃程度で気化するため、上記所定温度は、このＨＣの気化温度に基づいて設定することが好ましい。その後、ステップＳ１０６に処理が移行する。

ステップＳ１０２が否定された場合またはステップＳ１０４において排気ガスの昇温制御が実行された後、ステップＳ１０６では、ＮＳＲ触媒２３に流入している実際の排気ガス流量（実排気ガス流量）Ｇａが、排気ガス流量の目標値（目標排気ガス流量：所定流量）Ｇａｔよりも少ないか否かについての判断が行われる。ここで、実排気ガス流量Ｇａは、次のようにして求められる。すなわち、ＥＣＵ１６には、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑと実排気ガス流量Ｇａとの関係を定めた３次元マップ（実排気ガス流量マップ）が予め記憶されており、リアルタイムのエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑとに基づいてこの実排気ガス流量マップが検索されることにより、実排気ガス流量Ｇａが求められる。一方、目標排気ガス流量Ｇａｔは、ＮＳＲ触媒２３のＰＭによる閉塞を効率よく解消することができる流量、例えば８０（ｇ／ｓｅｃ）に設定される。なお、この目標排気ガス流量Ｇａｔは、排気ガス温度に応じて設定してもよい。

ステップＳ１０６が否定された場合、すなわち実排気ガス流量Ｇａが目標排気ガス流量Ｇａｔよりも多い場合には、排気ガス流量を増大させる必要がないため、ターボチャージャ１１のモータ１１ａやＥＧＲバルブ２８を駆動することなく本処理から抜ける。

一方、ステップＳ１０６が肯定された場合、すなわち実排気ガス流量Ｇａが目標排気ガス流量Ｇａｔよりも少ない場合には、ターボチャージャ１１のモータ１１ａが駆動されて過給圧が増大される（ステップＳ１０８）とともに、ＥＧＲバルブ２８が開弁側に駆動される（ステップＳ１１０）。その結果、昇圧された吸気が、ＥＧＲ通路２７を通して吸気通路５からＮＳＲ触媒２３の上流側に供給され、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガス流量が増大される。なお、その際、運転者の要求駆動力と実駆動力とが乖離しないように、エンジン１の運転状態、例えば過給圧、吸気絞り弁１３の開度および燃料噴射時期などが制御される。その後、本処理から抜ける。

ここで、図３を参照しつつ、排気浄化触媒の上流側温度と、排気ガス流量と、触媒前端部閉塞の解消容易性との関係を説明する。図３は、排気浄化触媒の上流側温度（℃）と、排気ガス流量（ｇ／ｓｅｃ）と、触媒前端部閉塞の解消容易性との関係を示す図である。

図３に示されるように、排気浄化触媒の上流側温度が高いほど、すなわち排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が高いほど、バインダであるＨＣの気化が促進されるため、排気浄化触媒の閉塞が解消されやすい。また、排気浄化触媒に流入する排気ガス流量（すなわち、排気浄化触媒中の空間速度（ＳＶ））が多いほど付着したＰＭが吹き飛ばされやすくなるため、排気浄化触媒の閉塞が解消されやすい。

本実施形態によれば、ＮＳＲ触媒２３の閉塞が検出された場合に、内燃機関の燃焼状態が制御されてＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスがその温度が所定温度以上に調温されるため、バインダとして機能するＨＣなどの還元剤を気化させることができる。加えて、ターボチャージャ１１のモータ１１ａが駆動されて過給圧が増大されるとともに、ＥＧＲバルブ２８が開弁側に駆動されることにより、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガス流量が所定流量以上に調節されるため、ＮＳＲ触媒２３に付着しているＰＭを容易に吹き飛ばすことができる。その結果、エンジン１の運転状態に関わらず、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を効率的に解消することが可能となる。

また、本実施形態によれば、何らか制約により排気ガス温度を上昇させることができない運転状態であっても、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガス流量を増大させることができる。そのため、エンジン１の運転状態に関わらず、ＰＭによる触媒前端部の閉塞を解消することが可能となる

さらに、本実施形態によれば、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの流量を増大させるときに、ターボチャージャ１１の過給圧およびＥＧＲ２８バルブの開度を協調制御することにより、吸気通路５内圧力の制御自由度を拡大することができるので、ＮＳＲ触媒２３に流入する排気ガスの流量をより適切に制御することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、ターボチャージャ１１に組み込まれたモータ１１ａを電動駆動することにより過給圧を調節することができるので、エンジン１の運転状態に関わらず、過給圧、すなわち吸気通路５内圧力を適切に制御することが可能となる。

また、本実施形態によれば、既存のＥＧＲ通路２７をバイパス通路として利用しているので、新規にバイパス通路を設ける必要がなく、製造工数やコストを低減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ディーゼルエンジンに適用した場合を例にして説明したが、リーンで運転されるガソリンエンジン、例えばリーンバーンエンジンや直噴エンジンに適用することもできる。

また、上記実施形態では、過給機としてアシストモータ付ターボチャージャを用いたが、過給機はこれに限られるものではなく、種々な形式の過給機、例えば、スーパーチャージャ、パルスチャージャ、およびバルブオーバーラップによるものなどを用いることもできる。さらに、排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量を調節する手段としては、過給機とバイパス通路との組み合わせに代えて、排気通路に空気を供給するエアーインジェクションなどを用いてもよい。

また、上記実施形態では、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒とを用いたが、本発明を適用することができる排気浄化触媒は上記実施形態には限られない。例えば、選択還元型触媒（ＳＣＲ）や酸化触媒などにも適用することができる。

実施形態に係る排気浄化装置を含むエンジンの構成を示す図である。 触媒閉塞解消処理の処理手順を示すフローチャートである。 排気浄化触媒上流側温度と、排気ガス流量と、触媒前端部閉塞の解消容易性との関係を示す図である。

符号の説明

ＣＲ…排気浄化装置、１…エンジン、２…インジェクタ、５…吸気通路、６…排気通路、１１…ターボチャージャ、１１ａ…モータ、１６…ＥＣＵ、１９…圧力センサ、２０…エアフロメータ、２３…ＮＳＲ触媒、２４…ＤＰＮＲ触媒、２５…温度センサ、２６…排気用インジェクタ、２７…ＥＧＲ通路、２８…ＥＧＲバルブ。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路上に配設され、排気ガスに含まれる粒子状物質の捕集機能を有する排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の粒子状物質による閉塞を検出する閉塞検出手段と、
   前記排気浄化触媒の温度を調節する温度調節手段と、
   前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの流量を調節する排気ガス流量調節手段と、を備え、
   前記閉塞検出手段により前記排気浄化触媒の閉塞が検出された場合に、前記排気ガス流量調節手段は、前記排気浄化触媒に流入する排気ガス流量が所定流量以上となるように調節し、前記温度調節手段は、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度が所定温度以上となるように調節することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記排気ガス流量調節手段は、
   吸気通路を通して前記内燃機関に吸入される吸気を昇圧する過給機と、
   前記排気通路の前記排気浄化触媒上流部と前記吸気通路とを連結するバイパス通路と、を有し、
   排気ガス流量を調節する際に、前記過給機を駆動することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記バイパス通路の流量を調節するバルブをさらに有し、
   前記排気ガス流量調節手段は、排気ガス流量を調節する際に、前記過給機の過給圧および／または前記バルブの開度を調節することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記過給機は、アシストモータを有するターボチャージャであり、
   前記排気ガス流量調節手段は、排気ガス流量を調節する際に、前記アシストモータを駆動することを特徴とする請求項２または３に記載の排気浄化装置。
5. 前記内燃機関の排気ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ通路を前記バイパス通路として利用することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
6. 前記温度調節手段は、前記内燃機関の燃焼状態を制御して、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの温度を調節することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
   
   

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