JP2014152732A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子状物質の捕集効率を高く維持する。
【解決手段】排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置する。パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質によってパティキュレートフィルタの隔壁表面上に粒子状物質層が形成されるようになっている。パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質を除去するための昇温制御が終了したときには、粒子状物質層を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させる低燃焼温度成分減少制御を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来から、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを排気通路内に配置した内燃機関が公知である。この内燃機関では、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質によってパティキュレートフィルタの隔壁表面上に粒子状物質層が形成され、それによって粒子状物質の捕集効率が高められる。

ところが、例えばパティキュレートフィルタに大きな排気脈動が作用した場合には、パティキュレートフィルタ内を逆流する排気ガスにより粒子状物質層が隔壁から離脱するおそれがある。粒子状物質層が隔壁から離脱すると、粒子状物質の捕集効率が低下してしまう。そこで、粒子状物質層が隔壁から離脱したときに、粒子径の大きな粒子状物質をパティキュレートフィルタに供給するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。このようにすると、粒子状物質層が速やかに修復される。

特開２０１０−３１７９９号公報

しかしながら、粒子状物質層が一旦隔壁から離脱した場合には、粒子状物質層が再度形成されるまでは、粒子状物質の捕集効率の低下は免れない。

本発明の目的は、隔壁から離脱しにくい粒子状物質層を形成し、それにより粒子状物質の捕集効率を高く維持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にある。

本発明によれば、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質によってパティキュレートフィルタの隔壁表面上に粒子状物質層が形成されるようになっており、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないか否かを判別し、粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別されたときに、粒子状物質層を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させる低燃焼温度成分減少制御を行うようにした、内燃機関の排気浄化装置が提供される。

粒子状物質層が隔壁から離脱しにくいので、粒子状物質の捕集効率を高く維持することができる。

内燃機関の全体図である。 パティキュレートフィルタの正面図である。 パティキュレートフィルタの側面断面図である。 隔壁の部分拡大断面図である。 追加の燃料を説明する図である。 粒子状物質層の離脱を説明する隔壁の部分拡大断面図である。 低燃焼温度成分減少制御を説明するタイムチャートである。 低燃焼温度成分減少制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。 低燃焼温度成分減少制御の第２の例を示す図である。

図１を参照すると、１は圧縮着火式内燃機関の本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｃの出口に連結され、コンプレッサ７ｃの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｔの入口に連結され、排気タービン７ｔの出口は排気後処理装置２０に連結される。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２周りにはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管１５を介してコモンレール１６に連結される。このコモンレール１６内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１７から燃料タンク１８内の燃料が供給され、コモンレール１６内に供給された燃料は各燃料供給管１５を介して燃料噴射弁３に供給される。図１に示される実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例では、内燃機関は火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。

図１に示される実施例では、目標燃料噴射時期が機関運転状態、例えば機関負荷および機関回転数に基づいて求められ、実際の燃料噴射時期が目標燃料噴射に一致される。また、図１に示される実施例では、ＥＧＲ制御弁１３の目標開度が機関運転状態、例えば機関負荷および機関回転数に基づいて求められ、ＥＧＲ制御弁１３の実際の開度が目標開度に一致される。

排気後処理装置２０は排気タービン７ｔの出口に連結された排気管２１と、排気管２１に連結された触媒コンバータ２２と、触媒コンバータ２２に連結された排気管２３とを具備する。触媒コンバータ２２内にはウォールフロー型のパティキュレートフィルタ２４が配置される。

触媒コンバータ２２には、パティキュレートフィルタ２４の温度を検出するための温度センサ２５が設けられる。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２１に配置される。更に別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４から流出する排気ガスの温度を検出するための温度センサが排気管２３に配置される。これら排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ２４の温度を表している。

触媒コンバータ２２には更に、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失を検出するための圧力損失センサ２６が設けられる。図１に示される実施例では、圧力損失センサ２６はパティキュレートフィルタ２４の前後差圧を検出するための差圧センサから構成される。別の実施例では、圧力損失センサ２６は排気管２１に取り付けられて機関背圧を検出するセンサから構成される。

一方、排気管２１には炭化水素供給弁２７が配置される。この炭化水素供給弁２７には燃料、即ち炭化水素が供給され、炭化水素供給弁２７から排気管２１内に炭化水素が噴射される。別の実施例では排気マニホルド５に炭化水素供給弁２７が取り付けられる。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフローメータ８、温度センサ２５、及び差圧センサ２６の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル３９にはアクセルペダル３９の踏み込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続され、負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４１が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４１からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１７、及び炭化水素供給弁２７に接続される。

図２Ａ及び図２Ｂはウォールフロー型パティキュレートフィルタ２４の構造を示している。なお、図２Ａはパティキュレートフィルタ２４の正面図を示しており、図２Ｂはパティキュレートフィルタ２４の側面断面図を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示されるようにパティキュレートフィルタ２４はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７１ｉ，７１ｏと、これら排気流通路７１ｉ，７１ｏを互いに隔てる隔壁７２とを具備する。図２Ａに示される実施例では、排気流通路７１ｉ，７１ｏは、上流端が開放されかつ下流端が栓７３ｄにより閉塞された排気ガス流入通路７１ｉと、上流端が栓７３ｕにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路７１ｏとにより構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分は栓７３ｕを示している。したがって、排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは薄肉の隔壁７２を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは各排気ガス流入通路７１ｉが４つの排気ガス流出通路７１ｏによって包囲され、各排気ガス流出通路７１ｏが４つの排気ガス流入通路７１ｉによって包囲されるように配置される。別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。

隔壁７２は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図２Ｂに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路７１ｉ内に流入し、次いで周囲の隔壁７２内を通って隣接する排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。

隔壁７２の表面および細孔内には酸化機能を有する触媒が担持されている。酸化機能を有する触媒として、白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような白金族の金属を用いることができる。

さて、排気ガス中には粒子状物質が含まれている。この粒子状物質には固体炭素からなるスート及び炭化水素からなるＳＯＦ（有機可溶成分）が含まれる。排気ガスがパティキュレートフィルタ２４内に流入すると、粒子状物質がパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。

図３は隔壁７２の部分拡大断面図を示している。図３からわかるように、排気ガス流入通路７１ｉ側の隔壁７２の表面及び細孔７４内壁には粒子状物質８０が堆積し、その結果、粒子状物質層８１が形成される。この粒子状物質層８１はフィルタ機能を有しており、即ち排気ガス流入通路７１ｉに流入した粒子状物質が粒子状物質層８１によって捕集される。その結果、粒子状物質の捕集効率が高められる。

燃焼室２では酸素過剰のもとで燃焼が行われている。したがって、燃料噴射弁３及び炭化水素供給弁２７から燃料が２次的に供給されない限り、パティキュレートフィルタ２４は酸化雰囲気にある。また、隔壁７２には酸化機能を有する触媒が担持されている。その結果、パティキュレートフィルタ２４に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が単位時間当たりに酸化される粒子状物質の量よりも多くなると、パティキュレートフィルタ２４上に捕集されている粒子状物質の量が機関運転時間の経過と共に増大する。その結果、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失が大きくなり、機関背圧が大きくなってしまう。

そこで本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量が許容上限量よりも多いか否かを判別し、粒子状物質捕集量が許容上限量よりも多いと判別されたときには、パティキュレートフィルタ２４から粒子状物質を除去するためにリーン空燃比のもとでパティキュレートフィルタ２４の温度を予め定められた設定温度以上に上昇させ維持する昇温制御が行われる。この設定温度は粒子状物質を酸化しうる温度であって、例えば６００℃である。その結果、粒子状物質が酸化され、パティキュレートフィルタ２４から除去される。

本発明による実施例では、差圧センサ２６により検出されるパティキュレートフィルタ２４の前後差圧が許容上限値よりも大きいときに粒子状物質捕集量が許容上限量よりも多いと判別され、パティキュレートフィルタ２４の前後差圧が許容上限値よりも小さいときに粒子状物質捕集量が許容上限量よりも少ないと判別される。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４に単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量ｑＰＭＣと、パティキュレートフィルタ２４から単位時間当たりに除去される粒子状物質の量ｑＰＭＲとを積算することにより、パティキュレートフィルタ２４の粒子状物質捕集量が推定される。なお、単位時間当たりの粒子状物質捕集量ｑＰＭＣおよび単位時間当たりの粒子状物質除去量ｑＰＭＲは機関負荷および機関回転数のような機関運転状態の関数としてマップの形でＲＯＭ３２内にあらかじめ記憶されている。

昇温制御は例えば次のようにして行われる。すなわち、図４に示されるように、燃料噴射弁３から燃焼用燃料Ｑに加え、追加の燃料Ｗが噴射される。この追加の燃料Ｗは機関燃焼行程又は排気行程に噴射される。このようにすると、追加の燃料Ｗが燃焼し、しかしながら機関出力は増大しない。その結果、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガスの温度が上昇され、したがってパティキュレートフィルタ２４の温度が上昇される。或いは、炭化水素供給弁２７から燃料が噴射される。この燃料はパティキュレートフィルタ２４内で燃焼し、したがってパティキュレートフィルタ２４の温度が上昇される。

なお、機関吸気通路、燃焼室２およびパティキュレートフィルタ２４上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、排気ガスの空燃比を例えばリッチに低下すべきときにも、燃料噴射弁３から機関燃焼行程又は排気行程に追加の燃料が噴射され、又は炭化水素供給弁２７から燃料が噴射される。

ところで、パティキュレートフィルタ２４に大きな排気脈動が作用すると、パティキュレートフィルタ２４内を排気ガスが逆流するおそれがある。すなわち、排気脈動により排気ガスが排気ガス流出通路７１ｏから隔壁７２を介し排気ガス流入通路７１ｉに向けて流れる。このように排気ガスが逆流すると、図３を参照して説明した粒子状物質層８１がこの排気ガスにより破壊されて隔壁７２から離脱するおそれがある。あるいは、機関再始動時に排気管２１内に溜まっている凝縮水が排気ガスに同伴されてパティキュレートフィルタ２４に供給されると、粒子状物質層８１が隔壁７２から離脱するおそれがある。

このような粒子状物質層８１の離脱が生ずるのは次の理由によると考えられる。すなわち、隔壁７２の表面近傍に堆積した粒子状物質８０は、隔壁７２からの熱により、又は隔壁７２に担持された触媒の作用により、隔壁７２から離れた粒子状物質８０と比べて容易に燃焼しうる。このため、図５に示されるように、粒子状物質層８１と隔壁７２の表面との間に間隙８２が形成され、したがって隔壁７２に対する粒子状物質層８１の密着力が低くなる。すなわち、粒子状物質層８１が隔壁７２から剥離しやすくなる。

そうすると、隔壁７２の表面近傍に堆積する粒子状物質８０が燃焼しにくければ、隔壁７２に対する粒子状物質層８１の密着力を高くできるということになる。

一方、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質８０には低燃焼温度成分及び高燃焼温度成分が含まれている。低燃焼温度成分は例えば３００℃から４５０℃といった低い燃焼温度を有し、すなわち比較的低い温度で燃焼する。低燃焼温度成分にはＳＯＦや、燃焼温度が比較的低いスートが含まれる。これに対し、高燃焼温度成分は例えば４５０℃よりも高い燃焼温度を有し、すなわち燃焼するのに比較的高い温度を要する。高燃焼温度成分には燃焼温度が比較的高いスートが含まれる。なお、スートの燃焼温度はスートの結晶構造等に依存する。

したがって、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質を燃焼しにくくするためには、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させ或いは高燃焼温度成分の割合を増大させればよいということになる。

更に、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量が少ないときには、このときパティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質８０は隔壁７２の表面近傍に堆積する。或いは、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量が少ないときに粒子状物質層８１を構成している粒子状物質８０は隔壁７２の表面近傍に存在している。

そこで本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないか否かが判別され、粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別されたときには、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させ或いは粒子状物質層８１を構成する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させる低燃焼温度成分減少制御が行われる。その結果、隔壁７２の表面近傍に堆積する粒子状物質８０が燃焼しにくくなり、したがって隔壁７２に対する粒子状物質層８１の密着力が高められる。すなわち、粒子状物質層８１が隔壁７２から離脱しにくくなり、粒子状物質８０の捕集効率が高く維持される。

また、隔壁７２の表面近傍に低燃焼温度成分が存在すると、この低燃焼温度成分が着火源となって、この低燃焼温度成分周りの高燃焼温度成分が容易に燃焼するおそれがある。本発明による実施例では、低燃焼温度成分の割合が低下されるので、高燃焼温度成分が容易に燃焼するのが抑制される。したがって、隔壁７２に対する粒子状物質層８１の密着力が高められる。

パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないか否かは本発明による実施例では次のようにして判別される。すなわち、昇温制御が行われると、パティキュレートフィルタ２４に捕集された粒子状物質が除去される。したがって、昇温制御が終了したときに粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別される。

一方、低燃焼温度成分減少制御が開始されてからパティキュレートフィルタ２４上に捕集された粒子状物質の量があらかじめ定められた設定量に達すると、低燃焼温度成分減少制御が停止される。このようにしているのは、粒子状物質捕集量が多くなったときに低燃焼温度成分減少制御を行なっても、粒子状物質層８１の隔壁７２に対する密着力は増大しないからである。その結果、エネルギを有効に利用することができる。

すなわち、図６に示されるように、時間ｔ１において昇温制御が終了すると低燃焼温度成分減少制御が開始される。次いで、時間ｔ２になると、すなわちパティキュレートフィルタ２４の粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭ１に達すると、低燃焼温度成分減少制御が停止される。このように、低燃焼温度成分減少制御が一時的に行われる。

別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４の前後差圧が下限量に対応する下限値よりも小さいときに粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別される。更に別の実施例では、推定された粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないときに粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別される。

図７は上述した低燃焼温度成分減少制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。

図７を参照すると、ステップ１００では昇温制御が終了したか否か、すなわち昇温制御が実行状態から停止状態に切り換わったか否かが判別される。昇温制御が終了したときにはステップ１０１に進み、それ以外は処理サイクルを終了する。ステップ１０１ではパティキュレートフィルタ２４の粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロにされる。続くステップ１０２では低燃焼温度成分減少制御が開始される。続くステップ１０３では粒子状物質捕集量ＱＰＭが算出される。なお、粒子状物質捕集量ＱＰＭは例えば単位時間当たりの粒子状物質捕集量ｑＰＭＣおよび単位時間当たりの粒子状物質除去量ｑＰＭＲを積算することによって求められる。続くステップ１０４では粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭ１以上か否かが判別される。ＱＰＭ＜ＱＰＭ１のときにはステップ１０２に戻る。ＱＰＭ≧ＱＰＭ１のときにはステップ１０５に進み、低燃焼温度成分減少制御が終了される。

次に、低燃焼温度成分減少制御の第１の例を説明する。

ＥＧＲ制御弁１３の開度が大きくなってＥＧＲガス量が増大されると、燃焼ガスないし排気ガス中にホルムアルデヒドのような重合反応性の高い成分が多く生成される。この多量の高重合反応性成分の存在下で生成される粒子状物質は活性化エネルギが高く、したがって多量の高燃焼温度成分が生成される。そこで第１の例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させるためにＥＧＲ制御弁１３の開度が上述した目標開度よりも大きくされる。その結果、ＥＧＲガス量が増大される。したがって、高燃焼温度成分の割合が増大され、低燃焼温度成分の割合が低下される。

次に、低燃焼温度成分減少制御の第２の例を説明する。

この第２の例では図８に示されるように、コモンレール１６に別の燃料ポンプ１７ａが接続され、別の燃料ポンプ１７ａは別の燃料タンク１８ａに接続される。その結果、燃料タンク１８内の燃料に加えて、別の燃料タンク１８ａ内の別の燃料が供給される。この別の燃料は燃料タンク１８内の燃料に比べて、芳香族のような高沸点成分が増量されている。

高沸点成分が増量された別の燃料が燃焼室２で燃焼されると、多量の高燃焼温度成分が生成される。そこで第２の例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させるために、燃料タンク１８内の燃料に別の燃料タンク１８ａ内の別の燃料が添加され、燃焼室２内に供給される。その結果、高燃焼温度成分の割合が増大され、低燃焼温度成分の割合が低下される。なお、低燃焼温度成分減少制御を行うべきでないときには燃料タンク１８内の燃料のみが燃焼室２に供給される。

別の例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させるために、別の燃料タンク１８ａ内の別の燃料のみが燃焼室２に供給される。

したがって、低燃焼温度成分減少制御の第１の例及び第２の例をまとめると、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させるということになる。

次に、低燃焼温度成分減少制御の第３の例を説明する。

燃料噴射時期が遅角されると排気ガス中に含まれるＳＯＦの量が増大し、燃料噴射時期が進角されるとＳＯＦ量が減少する。このＳＯＦは上述したように低燃焼温度成分である。そこで第３の例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、燃料噴射弁３における燃料噴射時期が上述の目標燃料噴射時期よりも進角される。その結果、低燃焼温度成分の割合が低下される。

次に、低燃焼温度成分減少制御の第４の例を説明する。

図４を参照して説明したように追加の燃料Ｗが燃料噴射弁３から噴射された場合、追加の燃料Ｗのすべてが燃焼するわけではない。このため、追加の燃料Ｗが噴射されたときには、追加の燃料Ｗが噴射されないときに比べて、排気ガス中に含まれるＳＯＦの量が増大する。そこで第４の例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、追加の燃料Ｗの噴射が禁止される。

次に、低燃焼温度成分減少制御の第５の例を説明する。

炭化水素供給弁２７は高温の排気ガスに晒されている。このため、炭化水素供給弁２７の噴口に残存する燃料からデポジットが形成されると、噴口に詰まりが生ずるおそれがある。そこで図１の内燃機関では、炭化水素供給弁２７の詰まりを防止するために炭化水素供給弁２７から燃料を噴射する詰まり防止噴射が繰り返し行われる。

詰まり防止噴射が行われたときには、詰まり防止噴射が行われないときに比べて、排気ガス中に含まれるＳＯＦの量が増大する。そこで第４の例では、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、詰まり防止噴射が禁止される。

したがって、低燃焼温度成分減少制御の第３の例から第５の例をまとめると、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合が低下されるということになる。

次に、低燃焼温度成分減少制御の第６の例を説明する。

第６の例では、粒子状物質層８１を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、リーン空燃比のもとでパティキュレートフィルタ２４の温度が低燃焼温度成分の燃焼温度から高燃焼温度成分の燃焼温度までの温度範囲に維持される。この温度範囲は例えば３００℃から４５０℃に設定される。このようにすると、パティキュレートフィルタ２４上に一旦捕集された粒子状物質８０のうち低燃焼温度成分が酸化され、除去される。その結果、低燃焼温度成分の割合が低下され、高燃焼温度成分の割合が増大される。

別の実施例では、これまで述べてきた低燃焼温度成分減少制御の種々の例の少なくとも２つが互いに組み合わされる。例えば、パティキュレートフィルタ２４に流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させ低燃焼温度成分の割合を低下させるために、ＥＧＲガス量が増大されながら燃料噴射時期が進角される。

１ 機関本体
２１ 排気管
２４ パティキュレートフィルタ
７１ｉ 排気ガス流入通路
７１ｏ 排気ガス流出通路
７２ 隔壁
８０ 粒子状物質
８１ 粒子状物質層

Claims (11)

1. 排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置し、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質によってパティキュレートフィルタの隔壁表面上に粒子状物質層が形成されるようになっており、パティキュレートフィルタの粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないか否かを判別し、粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別されたときに、粒子状物質層を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させる低燃焼温度成分減少制御を行うようにした、内燃機関の排気浄化装置。
2. 粒子状物質層を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合が増大される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させるために排気再循環ガス量が増大される、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 高沸点成分が増量された別の燃料を燃焼室に供給可能になっており、パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の高燃焼温度成分の割合を増大させるために前記別の燃料が燃焼室に供給される、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 粒子状物質層を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合が低下される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために燃料噴射時期が進角される、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、機関燃焼行程又は排気行程に燃料噴射弁から追加の燃料を噴射するのが禁止される、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に炭化水素を供給する炭化水素供給弁が配置されると共に炭化水素供給弁の詰まりを防止するために炭化水素供給弁から炭化水素を噴射する詰まり防止噴射が繰り返し行われるようになっており、パティキュレートフィルタに流入する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために詰まり防止噴射が禁止される、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 粒子状物質層を構成する粒子状物質中の低燃焼温度成分の割合を低下させるために、リーン空燃比のもとでパティキュレートフィルタの温度が低燃焼温度成分の燃焼温度から高燃焼温度成分の燃焼温度までの温度範囲に維持される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 低燃焼温度成分減少制御が開始されてからパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質量があらかじめ定められた量に達すると低燃焼温度成分減少制御が停止される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去するためにパティキュレートフィルタの温度を上昇させる昇温制御が繰り返し行われるようになっており、昇温制御が終了したときに粒子状物質捕集量が下限量よりも少ないと判別される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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