JP2009264312A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの過昇温を防止しつつ、Ｓ再生制御を実行することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、排気通路上に、ＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備える。上記の内燃機関の排気浄化装置は、例えばＥＣＵなどの制御手段を有し、当該制御手段は、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を所定量まで減少させた後、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄再生制御を行う。これにより、フィルタの過昇温を防止しつつ、Ｓ再生制御を実行することが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気浄化を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。

この種の装置として、特許文献１及び２に示すように、排気通路上にＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ：ＮＯｘ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を設けるとともに、当該ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側の排気通路上に排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ、以下、単に「フィルタ」と称する）を設けた内燃機関の排気浄化装置が提案されている。

ＮＯｘ吸蔵還元触媒では、実際にはＮＯｘ以外の物質、例えば、硫黄（Ｓ）やその化合物（ＳＯｘ）も付着して、いわゆる硫黄（Ｓ）被毒が発生する。このようなＮＯｘ以外の物質は、本来ＮＯｘが吸着されるべきところに、ＮＯｘの代わりに付着するため、結果的にＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化性能を低減させることになる。そこで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ浄化性能を回復させるために、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を高温にして、かつ、空燃比をストイキまたはリッチに制御することで、硫黄（Ｓ）脱離させる「硫黄（Ｓ）再生制御」が行われる。また、フィルタでは、ＰＭの堆積によって目詰まりが発生するので、フィルタの温度を上昇させることにより、堆積したＰＭを燃焼してフィルタの目詰まりを解消する「ＰＭ再生制御」が行われる。

ここで、フィルタは、堆積したＰＭ量が多い場合には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＳ再生制御時に過昇温して過熱劣化する可能性がある。

以下の特許文献１には、ＰＭ堆積量が所定量を超えた場合には、フィルタの過昇温を防ぐために、空燃比をリッチ側に制御することを禁止する技術が記載されている。また、特許文献２には、Ｓ再生制御の実行前にＰＭ再生制御を行うことを前提として、ＰＭ堆積量が少なく過昇温の可能性が低いときは、Ｓ再生制御の実行前のＰＭ再生制御を中止する技術が記載されている。特許文献３には、フィルタが過昇温する場合には、排気の酸素濃度を減少させる技術が記載されている。

特開２００６−１８３５９９号公報 特開２００７−１０７４７４号公報 特開２００５−９８１３０号公報

しかしながら、Ｓ再生要求があるときに、排気ガスの空燃比をリッチに制御することができないのは、Ｓ再生性の観点からして好ましくない。この点について、特許文献２及び３では、何ら検討されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フィルタの過昇温を防止しつつ、Ｓ再生を図ることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、排気通路上に設けられＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側の前記排気通路上に設けられ排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を備えた内燃機関の排気浄化装置は、前記フィルタの温度が所定温度以下となるように保持することにより前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を所定量まで減少させた後、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄再生制御を行う制御手段を備える。

上記の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路上に設けられＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側の前記排気通路上に設けられ排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタと、を有する。上記の内燃機関の排気浄化装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの制御手段を有し、当該制御手段は、前記フィルタの温度が所定温度以下となるように保持することにより前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を所定量まで減少させた後、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄再生制御を行う。これにより、フィルタの過昇温を防止しつつ、硫黄（Ｓ）再生制御を実行することが可能となり、Ｓ再生性を向上させることができる。ここで、所定温度とは、例えば前記フィルタのＰＭ再生温度である。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記所定量は、硫黄再生制御が行われたときに前記フィルタが過昇温する可能性のある堆積量の下限値未満である。このようにすることで、フィルタの温度制限のない通常のＳ再生制御を行うことが可能となり、Ｓ再生性をより向上させることができる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記所定量は、前記下限値以上で、かつ、前記フィルタにおける捕集可能な堆積量の上限値以下であり、前記制御手段は、硫黄再生制御を行う際において、前記フィルタの温度を所定温度以下に保持しつつ、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させる。これにより、フィルタの過昇温を防止しつつ、Ｓ再生性を向上させることができる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記フィルタの温度が前記所定温度に到達する前に、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を急速に上昇させる。これにより、よりＳ再生性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
まず、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用された車両１００の概略構成を示す。

車両１００は、主に、吸気通路３と、エンジン（内燃機関）１０と、排気通路４と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）２１と、フィルタ（ＤＰＦ）２２と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０と、を備える。図１において、実線矢印はガスの流れを示し、破線矢印は信号の流れを示している。

吸気通路３は、エンジン１０に供給するための吸気ガス（例えば空気）を通過させる。エンジン１０は、吸気通路３より吸気ガスが供給されると共に、燃料噴射弁（不図示）によって燃料が噴射され供給される。供給された吸気ガスと燃料との混合気は、エンジン１０の燃焼室内において燃焼される。エンジン１０内の燃焼によった発生した排気ガスは、排気通路４に排出される。

排気通路４は、エンジン１０内の燃焼によって発生した排気ガスを通過させる。排気通路４上には、上流側から下流側に順に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）２１、フィルタ（ＤＰＦ）２２、が設けられている。

ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）２１は、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵すると共に、吸蔵しているＮＯｘを還元する機能を有する高温活性型の触媒である。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１は、基本的には、排気ガスの空燃比がリーンである際にＮＯｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチ又はストイキ（以下、単に「リッチ」と称する）である際に吸蔵しているＮＯｘを還元する。

フィルタ（ＤＰＦ）２２は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するための装置である。具体的には、フィルタ２２は、複数の細孔が開いた隔壁を有し、排気ガスを当該隔壁に通過させることにより、排気ガス中のＰＭを当該隔壁で捕集する。当該隔壁には、白金（Ｐｔ）や酸化セリウム（ＣｅＯ_２）等の酸化触媒が担持され、捕集されたＰＭは当該酸化触媒により酸化される。

排気通路４におけるフィルタ２２の上流側には圧力センサ４１が取り付けられ、下流側には圧力センサ４２が取り付けられている。圧力センサ４１、４２は、検出した排気圧力に対応する検出信号をＥＣＵ５０に供給する。

ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＡ／Ｄ変換器などを含んで構成される。ＥＣＵ５０は、車両内の各種センサから供給される出力に基づいて、エンジン１０の制御を行う。本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、ＥＣＵ５０は、圧力センサ４１、４２からの検出信号に基づいて、フィルタ２２におけるＰＭの堆積量を求め、当該ＰＭの堆積量に基づいて、エンジン１０の燃料噴射弁から噴射される燃料量や吸入空気量などを調節することにより、排気ガスの温度や空燃比の制御を行う。従って、ＥＣＵ５０は、本発明の内燃機関の排気浄化装置における制御手段に相当する。なお、このようにする代わりに、又は、加えて、排気通路４におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の上流側に、排気通路４中に燃料（例えば未燃炭化水素ＨＣ）を噴射する燃料添加弁を設け、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２におけるＰＭの堆積量に基づいて、当該燃料添加弁から噴射される燃料量を調節することにより排気ガスの温度や空燃比の制御を行うとしてもよい。

また、上述の車両１００の概略構成では、排気通路４上には、上流側から下流側に順に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１、フィルタ２２、が設けられているとしているが、これに限られない。図１の構成に加えて、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の上流側、又は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の下流側で且つフィルタ２２の上流側、のいずれかの排気通路４上に酸化触媒が設けられるとしても良い。

［排気浄化方法］
本実施形態に係る内燃機関の排気浄化方法について説明する。

まず、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の硫黄再生制御について説明する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１は、排気ガスの空燃比がリーンの時には窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵する。また、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１は、排気ガスの空燃比が小さくなり、かつ、排気ガス中に未燃炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化する。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１が限界までＮＯｘを吸蔵した際に、ＥＣＵ５０によって排気ガスの空燃比を強制的にリッチ化するリッチスパイク制御（ＲＳ制御）が実行されることにより、ＮＯｘの還元浄化が行われる。ここで、排気ガス中に硫黄酸化物（ＳＯｘ）が存在すると、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１は、ＮＯｘの吸蔵作用を行うのと全く同じメカニズムで排気ガス中のＳＯｘの吸蔵を行うため、ＮＯｘの代わりにＳＯｘが吸蔵されたいわゆる硫黄被毒状態（Ｓ被毒状態）となる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１は、その温度がＳＯｘの脱離可能な温度以上に上昇され、かつ、排気ガスの空燃比がリッチになった時に、吸蔵したＳＯｘを脱離させるＳＯｘ脱離作用を有する。

そこで、一般的な内燃機関の排気浄化方法では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を目標温度に上昇させ、かつ、排気ガスの空燃比をリッチにすることにより、ＳＯｘ脱離作用を引き起こさせ、ＳＯｘを常温で気体であるＳＯ_２の形で外部へ放出する硫黄再生制御（以下、「Ｓ再生制御」と称する）が行われる。ここで、目標温度は、ＳＯｘの脱離可能な温度よりも高い温度で、かつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１が劣化しない温度に設定される。以下では、この目標温度を「Ｓ再生目標温度」と称する。Ｓ再生目標温度は、予め実験などにより求められた値である。

次に、フィルタ２２のＰＭ再生制御について説明する。フィルタ２２では、ＰＭの堆積によって目詰まりが発生する。そこで、一般的な内燃機関の排気浄化方法では、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量が所定量よりも大きくなった場合には、フィルタ２２のＰＭ再生要求があると判定し、フィルタ２２の温度を所定温度以下で保持することにより、堆積したＰＭを燃焼させる制御（以下、「ＰＭ再生制御」と称する。）を行う。ここで、この所定量とは、フィルタ２２の捕集可能なＰＭ堆積量の上限値である。また、所定温度とは、フィルタ２２に堆積したＰＭを燃焼してフィルタ２２の目詰まりを解消することが可能な温度よりも高い温度で、かつ、フィルタ２２が過昇温しない温度に設定される。以下では、この所定温度をＰＭ再生温度と称する。なお、ＰＭ再生温度はＰＭ堆積量によって決まり、ＰＭ堆積量が減少するほど、ＰＭ再生温度は上昇する。

図２は、通常のＳ再生制御時におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒２１及びフィルタ２２について、時間に対する温度変化を示す図である。図２において、ＮＳＲ０で示す実線のグラフが、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度変化を示すグラフであり、ＤＰＦ０で示す一点鎖線のグラフが、フィルタ２２の温度変化を示すグラフである。

通常のＳ再生制御が行われる場合には、ＥＣＵ５０は、排気ガスの温度を上昇させる等することにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度をＳ再生目標温度に到達させる。このとき、図２に示すように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度が上昇するとともに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の下流側に設けられたフィルタ２２の温度も上昇する。また、Ｓ再生制御時には、排気ガスの空燃比がリッチにされるため、エンジン１０からのＰＭ排出量が増加し、排気ガスの空燃比がリーンになるときよりも、フィルタ２２のＰＭ堆積量は早く増加する。このように、Ｓ再生制御時には、排気ガスの温度が上昇されるとともに、ＰＭ堆積量が増加する。そのため、フィルタ２２の温度も上昇し、フィルタ２２において、元々のＰＭ堆積量が比較的多い場合には、図２に示すように、ＰＭ再生温度を超えたところで、大量のＰＭが一時に燃焼され過熱される過昇温が発生する可能性がある。この過昇温が発生すると、フィルタ２２は、過熱劣化や溶損する恐れがある。

そこで、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化方法では、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒のＳ再生制御を行う際に、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量が、Ｓ再生制御によりフィルタ２２が過昇温する可能性のある堆積量である場合には、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度以下となるように制御することとする。

図３は、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量とフィルタ２２における温度との関係を示す図である。図３において、紙面左方向から右方向へ向かうに従って、ＰＭ堆積量は増加し、紙面下方向から上方向へ向かうに従って、フィルタ２２の温度は上昇する。また、Ｓ再生制御が行われるとフィルタ２２が過昇温する可能性のあるＰＭ堆積量の下限値を「ＯＴ下限量」と称し、先に述べた、フィルタ２２の捕集可能なＰＭ堆積量の上限値を「捕集上限量」と称する。従って、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量が捕集上限量を超えた場合には、ＰＭ再生要求があると判定する。一方、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量がＯＴ下限量未満となった場合には、Ｓ再生制御を行っても、フィルタ２２が過昇温しないと判定する。

まず、Ｓ再生制御を行う場合において、図３のＡｒｅａ１に示すように、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量が、ＯＴ下限量以上で、かつ、捕集上限量以下となっている場合について述べる。このとき、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量は、Ｓ再生制御を行った場合にはフィルタ２２が過昇温する可能性のある堆積量ではあるものの、ＰＭ再生制御を行う必要があるほどの堆積量ではない。この場合、ＥＣＵ５０は、Ｓ再生制御として、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度以下となるように保持しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を上昇させるＳ再生制御を行うか、又は、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度を超えた場合であっても、フィルタ２２が過昇温しないように、フィルタ２２へ供給される排気ガス中の酸素濃度を所定値以下にするＳ再生制御を行う。ここでいう酸素濃度の所定値は、予め実験などにより求められ、例えば１％程度である。これらのＳ再生制御の具体的な方法としては、ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン１０の燃料噴射弁を制御することにより、先に述べた通常のＳ再生制御が行われるときと比較して、排気ガスの空燃比のリッチ度合いを深くしたり、リッチとなる期間を長くしたりする。このようにすることで、フィルタ２２が過昇温するのを防止しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生を図ることができる。なお、このＳ再生制御では、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下となるように保持することにより、ＰＭ再生制御も行われている。つまり、このＳ再生制御は、ＰＭ再生制御を伴ったＳ再生制御であるといえる。

ここで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生性を向上させるために、以下に述べるＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の急速昇温制御を実施するとしてもよい。

図４は、本実施形態に係るＳ再生制御時におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒２１及びフィルタ２２について、時間に対する温度変化を示す図である。図４において、ＮＳＲ１で示す破線のグラフは、Ｓ再生制御として、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度以下となるように保持しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を上昇させる制御を行ったときのＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度の時間に対する変化を示し、ＤＰＦ１で示す一点鎖線のグラフは、このときのフィルタ２２の温度の時間に対する変化を示している。フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度以下となるように保持しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を上昇させるＳ再生制御を行った場合には、通常のＳ再生制御を行った場合と比較して、グラフＮＳＲ１に示すように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度がＳ再生目標温度に到達するのが遅れる。そのため、ＰＭ再生制御を伴ったＳ再生制御では、通常のＳ再生制御が行われる場合と比較して、Ｓ再生性が低下する。

そこで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生性をより向上させるために、図４に示す例では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を、実線のグラフＮＳＲ２に示すように変化させる急速昇温制御を実施することとする。具体的には、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度に到達する前に（例えば図４で示す急速昇温期間において）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を急速に上昇させてＳ再生目標温度に到達させる昇温制御を実施するとともに、排気ガスの空燃比をリッチにして、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１に吸蔵したＳＯｘを脱離させる。例えば、ＥＣＵ５０は、吸気スロットルを制御して吸入空気量を増加させるとともに、エンジン１０の燃料噴射弁から噴射される燃料量を増加させることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度の上昇速度を増加させることができる。ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を急速に上昇させてＳ再生目標温度に到達させる制御の後、燃料噴射弁から供給される燃料量を減少させ、排気ガスの空燃比をリーンにすることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を低下させる。このようにすることで、急速制御期間において、Ｓ放出速度を上げることができ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生性を向上させることができる。また、これらの一連の急速昇温制御は、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度に到達する前の短期間で行われるので、フィルタへの影響は少なくて済む。

次に、Ｓ再生制御を行う場合において、図３のＡｒｅａ２に示すように、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量が捕集上限量を超えている場合について述べる。この場合、ＥＣＵ５０は、Ｓ再生制御を中止して、先にＰＭ再生制御を実行することとする。具体的には、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２のＰＭ再生制御を行う必要がないときの堆積量となるまで、即ち、ＰＭ堆積量が捕集上限量以下かつＯＴ下限量以上となるまで、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下に保持し、ＰＭ堆積量が捕集上限量以下かつＯＴ下限量以上となったときに、ＰＭ再生制御を伴うＳ再生制御、例えば、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度以下となるように保持しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を上昇させるＳ再生制御を行うこととする。これによっても、フィルタ２２の温度が過昇温するのを防止しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生を図ることができる。

なお、ここで、ＥＣＵ５０は、ＰＭ堆積量が捕集上限量以下かつＯＴ下限量以上となるまで、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下となるように保持する代わりに、図３のＡｒｅａ３に示すように、ＰＭ堆積量がＯＴ下限量未満となるまで、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下となるように保持するとしても良い。このようにすることで、Ｓ再生制御によりフィルタ２２が過昇温する心配がなくなるので、ＥＣＵ５０は、この後のＳ再生制御として、不必要なＰＭ再生制御を伴うＳ再生制御を行う必要がなくなり、フィルタ２２の温度の制限のない通常のＳ再生制御を行うことが可能となる。これにより、Ｓ再生性を向上させることができる。

［制御処理］
次に、上述の排気浄化方法の制御処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明することとする。図５のフローチャートに示す制御処理では、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２におけるＰＭ堆積量を求め、当該ＰＭ堆積量に応じて、Ｓ再生制御の方法を変化させている。なお、図５のフローチャートに示す制御処理は、ＥＣＵ５０によって、例えば一定時間毎に、繰り返し実行される。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生制御を行う必要があるか否かについて判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、直前のＳ再生制御の実行後からのエンジン１０の燃料噴射弁より噴射された燃料量の積算値を求める。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１におけるＳ被毒量は、エンジン１０の燃料噴射弁より噴射された燃料量の積算値に比例するので、ＥＣＵ５０は、求められた積算値に基づいて、Ｓ被毒量を推定し、当該Ｓ被毒量が所定量以上になっている場合には、Ｓ再生制御を行う必要があると判定し、当該Ｓ被毒量が所定量未満になっている場合には、Ｓ再生制御を行う必要がないと判定する。ここで、所定量は、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ５０のＲＯＭなどに記録されている。

ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生制御を行う必要があると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進み、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生制御を行う必要がないと判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、本制御処理をリターンする。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２のＰＭ堆積量を推定する。例えば、ＥＣＵ５０は、圧力センサ４１、４２からの検出信号に基づいて、フィルタ２２における上流側の圧力と下流側の圧力との間の圧力差を求める。ＥＣＵ５０は、フィルタ２２における上流側の圧力と下流側の圧力との間の圧力差と、フィルタ２２のＰＭ堆積量と、の関係を示すマップを用いて、圧力センサ４１、４２からの検出信号に基づいて求められた圧力差よりＰＭ堆積量を推定する。当該マップは、予め実験などにより求められ、ＥＣＵ５０のＲＯＭなどに記録されている。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２のＰＭ再生制御を行う必要があるか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２で推定されたＰＭ堆積量が捕集上限値よりも大きくなっている場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、フィルタ２２のＰＭ再生制御を行う必要があると判定して、ステップＳ１０７のＰＭ再生制御の処理へ進む。一方、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２で推定されたＰＭ堆積量が捕集上限値以下となっている場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、フィルタ２２のＰＭ再生制御を行う必要がないと判定して、ステップＳ１０４の処理へ進む。このことから分かるように、本制御処理では、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生要求よりもフィルタ２２のＰＭ再生要求を優先して行う。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ５０は、Ｓ再生制御を中止し、先にＰＭ再生制御を実行する。即ち、ＥＣＵ５０は、ＰＭ堆積量が捕集上限量以下かつＯＴ下限量以上となるまで、又は、ＯＴ下限量未満となるまで、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下となるように保持する。この後、ＥＣＵ５０は、本制御処理をリターンする。なお、ＥＣＵ５０は、ＰＭ堆積量が捕集上限量以下かつＯＴ下限量以上となるまで、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下となるように保持した場合には、次の制御処理において、後に述べるステップＳ１０６の処理へ進むこととなる。一方、ＥＣＵ５０は、ＰＭ堆積量がＯＴ下限量未満となるまで、フィルタ２２の温度をＰＭ再生温度以下となるように保持した場合には、次の制御処理において、後に述べるステップＳ１０５の処理へ進むこととなる。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２のＰＭ堆積量がＯＴ下限量以上となっているか否かについて判定する。ＥＣＵ５０は、フィルタ２２のＰＭ堆積量がＯＴ下限量以上になっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６の処理へ進み、フィルタ２２のＰＭ堆積量がＯＴ下限量未満になっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理へ進む。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２の温度制限のない通常のＳ再生制御を行う。この場合、フィルタ２２のＰＭ堆積量がＯＴ下限量未満になっているので、フィルタ２２が過昇温する心配はなくなり、ＥＣＵ５０は、フィルタ２２の温度制限のない通常のＳ再生制御を行うことが可能となる。この後、ＥＣＵ５０は、本制御処理をリターンする。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ５０は、Ｓ再生制御として、フィルタ２２の温度がＰＭ再生温度以下となるように保持しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の温度を上昇させる制御を行う（又は、フィルタ２２が過昇温しないように、フィルタ２２へ供給される排気ガス中の酸素濃度を所定値以下にする制御を行う）。このようにすることで、フィルタ２２が過昇温するのを防止しつつ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生を図ることができる。なお、ステップＳ１０５において、ＥＣＵ５０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１の急速昇温制御を行うとしてもよい。このようにすることで、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生性を向上させることができる。この後ＥＣＵ５０は、本制御処理をリターンする。

以上に述べたことから分かるように、本実施形態に係る排気浄化方法を用いることにより、フィルタ２２が過昇温するのを防ぐことができるとともに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２１のＳ再生を図ることができる。

内燃機関の排気浄化装置が適用された車両の構成を示す概略図である。 通常のＳ再生制御時におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒及びフィルタについての時間に対する温度変化を示す図である。 フィルタにおけるＰＭ堆積量と温度との関係を示す図である。 本実施形態に係るＳ再生制御時におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒及びフィルタについて、時間に対する温度変化を示す図である。 本実施形態に係る排気浄化処理を示すフローチャートである。

符号の説明

３ 吸気通路
４ 排気通路
１０ 内燃機関
２１ ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）
２２ フィルタ（ＤＰＦ）
５０ ＥＣＵ

Claims (4)

1. 排気通路上に設けられＮＯｘを吸蔵還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側の前記排気通路上に設けられ排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記フィルタの温度が所定温度以下となるように保持することにより前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を所定量まで減少させた後、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の硫黄再生制御を行う制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記所定量は、硫黄再生制御が行われたときに前記フィルタが過昇温する可能性のある堆積量の下限値未満である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記所定量は、前記下限値以上で、かつ、前記フィルタにおける捕集可能な堆積量の上限値以下であり、
   前記制御手段は、硫黄再生制御を行う際において、前記フィルタの温度を前記所定温度以下に保持しつつ、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を上昇させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御手段は、前記フィルタの温度が前記所定温度に到達する前に、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の温度を急速に上昇させる請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。

Images