JP2015218588A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置の劣化を抑制しつつパージ制御を実行可能な内燃機関の排気浄化装置を得る。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられた浄化手段と、酸化触媒に還元剤を供給することにより酸化触媒を通過する排気を昇温させ、浄化手段のパージ制御を実行するパージ制御実行手段を備える。パージ制御を実行する場合、酸化触媒が活性領域になった後、還元剤を酸化触媒に供給し、酸化触媒出口側の検出温度が浄化手段を再生できる温度に達していない場合であって、還元剤の供給経過時間が浄化手段を再生可能な温度にするために必要な時間以上経過している場合には、浄化手段入口側の排気温度が浄化手段を劣化させる可能性がある温度以上まで昇温されている場合、パージ制御に必要な時間経過後、還元剤の供給を停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、ディーゼルエンジン、可変容量型油圧ポンプ及び排気浄化装置を備える建設機械における内燃機関の排気浄化装置として好適なものである。

油圧ショベルやクレーン等の建設機械は、その駆動源（動力源）としてディーゼルエンジン等の内燃機関を搭載しているが、この内燃機関から排出される粒子状物質（以下、ＰＭともいう）の排出量は、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等と共に、年々規制が強化されてきている。

このような規制に対して、内燃機関（エンジン）の排気中に含まれるＮＯｘを浄化するための排気浄化装置として、エンジン排気管に選択還元型ＮＯｘ触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）（以下、ＳＣＲ触媒という）を設けた排気浄化装置が知られている。このＳＣＲ触媒の排気上流には、エンジンの運転状態に応じて液体還元剤又はその前駆体が噴射供給され、前記ＳＣＲ触媒上でＮＯｘを選択還元反応させることで、ＮＯｘを無害成分に浄化するようにしている。

また、エンジンの排気中に含まれる前記粒子状物質（ＰＭ）を除去するために、エンジン排気管（排気通路）に前記ＰＭを捕集して燃焼除去するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を設けるようにしたものもある。
なお、ディーゼルエンジンの排気通路において、前記ＳＣＲ触媒や前記ＤＰＦ等の浄化装置（浄化手段）よりも上流側に、酸化機能を有する酸化触媒（ＤＯＣ）を設ける場合が多い。

例えば、前記ＤＰＦ上にＰＭが堆積すると、該ＤＰＦの前後の差圧（上流側と下流側の差圧）が大きくなり、その差圧が所定値を越えた場合、前記ＤＰＦを再生させる必要がある。この再生時には、該ＤＰＦの温度を上昇させる必要があり、このため前記酸化触媒の上流側に還元剤（未燃燃料など）を供給し、供給された還元剤（未燃燃料）は前記酸化触媒により酸化されて、そのときに発生する酸化熱により前記ＤＰＦが昇温される。ＤＰＦが昇温されることで、ＤＰＦに捕集され堆積しているＰＭが燃焼除去される。

前記還元剤の供給は、燃料をポスト噴射することなどにより行われる。前記ポスト噴射は、燃焼行程を終えた直後のエンジン筒内にインジェクタから未燃燃料を噴射するものである。また、他の還元剤供給手段としては、前記酸化触媒よりも上流側の排気管に排気管インジェクタを設け、この排気管インジェクタから未燃燃料を噴射する排気管噴射により行うことも可能である。

前記還元剤の供給により、前記酸化触媒にＨＣが吸着してＨＣ被毒すると、失火（触媒活性が低下）し易くなる。前記酸化触媒がＨＣ被毒して失火すると、排気ガスを昇温制御することができず、ＰＭを燃焼させるＤＰＦ再生制御やＳＣＲ触媒の触媒性能を回復させるＳＯｘ被毒回復制御などのパージ制御を行うことができない。更に、前記酸化触媒がＨＣ被毒後に、該酸化触媒の温度が上昇すると、吸着した還元剤が燃焼するようになるが、還元剤が一気に燃焼して異常燃焼となり、最悪の場合には、前記酸化触媒、前記ＤＰＦに使用されている触媒、前記ＳＣＲ触媒等の溶損や熱劣化が発生する可能性もある。

また、前記酸化触媒の触媒活性は、運転条件の変化、ＤＰＦやＳＣＲ触媒の再生の繰返しによる触媒劣化などにより変化する虞があり、触媒の劣化前と同じ噴射量で排気ガスに還元剤（未燃燃料）を添加し続けると、上述のＨＣ被毒や前記各触媒の溶損等の可能性が更に増大する。

特許文献１には、排気管インジェクタの噴射量と排気温度センサの検出値とが入力され、この入力された噴射量と温度検出値とから酸化触媒の発熱量が適正か否かを判断し、酸化触媒の被毒を防止する発明が開示されている。

特開２０１２−１２７２９７号公報

現在各国で進められている排気ガス規制の対応として、燃料性状の規制（硫黄などの不純物の含有量の規制）も同時に進められている。しかし、国や地域によって燃料性状に大きなバラツキがあり、このため、性状の良好な上質燃料を使用できる地域や国では、油圧ショベルなどの建設機械の稼動に支障を起こさないが、良好な燃料の入手が困難であったり、或いは燃料の性状を良好に保つための管理に問題がある等の国や地域において建設機械などを稼働させた場合には、性状の悪い燃料の使用により、排気浄化装置の各触媒が被毒し、これら各触媒が劣化し易くなる。

排気浄化装置が劣化すると、排気浄化性能が低下し、未浄化或いは十分に浄化されない排気ガスが大気に大量に放出されてしまうという課題がある。
上記特許文献１のものでは、前記酸化触媒の出口の排気温度を目標温度にすると共に、前記酸化触媒をＨＣ被毒させないインジェクタの上限噴射量を決めて、その上限噴射量以下で還元剤供給を制御するようにしている。

しかし、この特許文献１のものでは、燃料性状の悪い燃料の使用により前記酸化触媒が早期劣化した場合や、酸化触媒の出口の排気温度を測定する温度センサの不良により、前記酸化触媒の出口温度を正常値に制御できない場合の対応について考慮されていない。

即ち、前記酸化触媒の出口温度を正常に制御できなくなると、例えば、出口温度が目標温度以下の場合、前記酸化触媒に供給された未燃燃料（還元剤）を増加させる制御を行う。そのため、前記酸化触媒や前記ＤＰＦなどにおいて、大量の未燃燃料が付着し、それが一気に燃焼すると、異常高温となり、前記酸化触媒、前記ＤＰＦ、前記ＳＣＲ触媒等の溶損や熱劣化を引き起こし、排気浄化装置の性能を低下させるという課題がある。

本発明の目的は、排気浄化装置の性能低下を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる内燃機関の排気浄化装置を得ることにある。
本発明の他の目的は、前記排気浄化装置はＳＣＲ触媒を備えており、このＳＣＲ触媒の劣化を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる内燃機関の排気浄化装置を得ることにある。
本発明の更に他の目的は、前記排気浄化装置はＤＰＦを備えており、このＤＰＦの劣化を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる内燃機関の排気浄化装置を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、この酸化触媒の下流側に設けられ排気を浄化するための浄化手段と、前記酸化触媒に還元剤（未燃燃料）を供給することにより前記酸化触媒を通過する排気を昇温させ、それによって前記浄化手段を昇温させてその機能を回復させるパージ制御を実行するパージ制御実行手段を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記酸化触媒に還元剤を供給するための還元剤供給手段と、前記酸化触媒の入口側に設けられた温度センサと、前記酸化触媒の出口側に設けられた温度センサと、前記浄化手段の入口側に設けられた温度センサとを備え、前記パージ制御実行手段により、パージ制御を実行する場合、前記酸化触媒が活性領域になった後、前記還元剤供給手段により、還元剤を前記酸化触媒に供給し、前記酸化触媒出口側の検出温度が前記浄化手段を再生することのできる温度に達していない場合であって、前記還元剤の供給経過時間が前記浄化手段を再生可能な温度にするために必要な時間以上経過している場合には、前記浄化手段入口側の排気温度が該浄化手段を劣化させる可能性がある温度以上まで昇温されている場合、パージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤の供給を停止させるように構成していることを特徴とする。

また、上記内燃機関の排気浄化装置において、前記浄化手段はＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒）であり、前記パージ制御は前記ＳＣＲ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元させるためのＳＯｘ被毒回復制御であって、前記ＳＣＲ触媒の入口側に設けられた温度センサにより検出された排気温度が、該ＳＣＲ触媒を劣化させる可能性がある温度以上まで昇温されている場合、そのパージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤（未燃燃料）の供給を停止させることを特徴とする。

また、上記内燃機関の排気浄化装置において、前記浄化手段はエンジン排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦであり、前記パージ制御は前記ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御であって、前記ＤＰＦの入口側に設けられた温度センサにより検出された排気温度が、該ＤＰＦを劣化させる可能性がある温度（捕集されたＰＭを燃焼除去できる温度）以上まで昇温されている場合、そのパージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤の供給を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、排気浄化装置の性能低下を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる内燃機関の排気浄化装置を得ることができる効果が得られる。
また、前記排気浄化装置がＳＣＲ触媒を備えている場合には、このＳＣＲ触媒の劣化を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる効果が得られる。
更に、前記排気浄化装置がＤＰＦを備えている場合には、このＤＰＦの劣化を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる効果が得られる。

本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例１を示す全体構成図である。 図１に示すＥＣＵが実行する排気昇温制御を説明するフローチャートである。

以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の具体的実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の内燃機関の排気浄化装置の実施例１を示す全体構成図である。本実施例では、ディーゼルエンジン、可変容量型油圧ポンプ及び排気浄化装置を備える油圧ショベルなどの建設機械に使用されている内燃機関（本実施例ではディーゼルエンジン）の排気浄化装置に本発明を適用した例を説明する。

建設機械に使用されている内燃機関としてのディーゼルエンジンにおける排気浄化装置は、尿素水溶液を液体還元剤として使用し、エンジン排気中に含まれるＮＯＸを触媒還元反応により浄化する排気浄化装置を備えている。

この排気浄化装置を図１により説明する。図１において、１は４気筒のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンともいう）、２は高圧の燃料を各気筒に噴射するための燃料噴射弁（インジェクタ）である。３は吸気通路、４は排気通路で、前記吸気通路３にはターボチャージャー５の圧縮機５ａが設けられ、前記排気通路４には前記ターボチャージャー５のタービン５ｂが設けられている。前記タービン５ｂの回転軸は前記圧縮機５ａの回転軸と連結され、前記タービン５ｂが前記排気通路４内を流れる排気により回転されることにより、前記圧縮機５ａを駆動するように構成されている。

前記吸気通路３から吸気された空気は、前記ターボチャージャー５の圧縮機５ａに流入し、該圧縮機５ａで昇圧された空気はインタークーラ６及び吸気制御弁７を介して吸気マニホールド８に入り、ここからエンジン１の各気筒に導入される。また、エンジン１の各気筒から排出される排気は排気マニホールド９から前記排気通路４に流入し、前記ターボチャージャー５のタービン５ｂを通過後、排気浄化装置１２の第１の排気浄化装置（排気後処理装置）１２ａに流入するように構成されている。この第１の排気浄化装置１２ａには酸化触媒（前段の酸化触媒）１３とその後流（下流）側にＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）１４が設けられている。

前記酸化触媒１３では、排気中のＨＣ、ＣＯなどが浄化される。また、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させて二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する。前記ＤＰＦ１４は、エンジン１の排気中に含まれる前記粒子状物質（ＰＭ）を捕集して燃焼除去するためのものである。

前記ＤＰＦ１４について詳しく説明する。ＤＰＦ１４はハニカム構造によりＰＭを捕集する。該ＤＰＦ１４に堆積したＰＭは再生処理により燃焼除去される。即ち、前記ＤＰＦ１４上にＰＭが堆積すると、該ＤＰＦ１４の前後の差圧（上流側と下流側の差圧）が大きくなり、その差圧が所定値を越えた場合、前記ＤＰＦを再生させる必要がある。この再生処理時には、該ＤＰＦの温度を上昇させる必要があり、このため前記酸化触媒１３の上流側に、ポスト噴射などによる還元剤供給手段により還元剤（燃料など）を供給し、供給された還元剤（未燃燃料）は前記酸化触媒により酸化されて、そのときに発生する酸化熱により前記ＤＰＦ１４が昇温される。ＤＰＦ１４が昇温されることで、ＤＰＦに捕集され堆積しているＰＭが燃焼除去され、該ＤＰＦは再生される。

また、前記第１の排気浄化装置１２ａの下流側には、排気通路４ａを介して第２の排気浄化装置（排気後処理装置）１２ｂが設けられている。この第２の排気浄化装置１２ｂ内には、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択還元して排気を浄化するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）１５が設けられていると共に、このＳＣＲ触媒１５の下流側にはＳＣＲ触媒１５から流出したアンモニアを酸化させて除去するためのアンモニア酸化触媒（後段の酸化触媒）１６が設けられている。

前記ＳＣＲ触媒１５は、通常脱硝に用いられている触媒であればどのようなものでも良く、例えば酸化チタンにバナジウム、タングステン等の脱硝活性成分を担時した触媒や、銅、鉄、セリウムなどの遷移金属をイオン交換したゼオライトを、コージェライトハニカム構造体などに担時した触媒などが好適である。

前記第１排気浄化装置１２ａと第２排気浄化装置１２ｂとの間の前記排気通路４ａには、この排気通路４ａ内の排気中に還元剤（尿素水）を噴射供給するための還元剤供給装置１７の噴射ノズル１７ａが設けられている。１８は尿素水を貯留した還元剤タンク（尿素水タンク）で、この還元剤タンク１８内の尿素水溶液はポンプ１７ｂ、還元剤制御弁１７ｃ及び還元剤供給配管１７ｄを介して噴射ノズル１７ａに供給され、その噴射ノズル１７ａから前記排気通路４ａ内の排気中に尿素水が噴射されるように構成されている。前記還元剤供給装置１７は、前記噴射ノズル１７ａ、ポンプ１７ｂ、還元剤制御弁１７ｃ、還元剤供給配管１７ｄ、還元剤流量センサ１７ｅなどにより構成されている。

前記還元剤タンク１８には、還元剤の濃度を検出する還元剤濃度センサ（尿素水センサ）１９及び還元剤（尿素水溶液）の残量を検出する液面センサ２０が設けられている。
前記還元剤供給装置１７から噴射された霧状の尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、前記ＳＣＲ触媒１５に供給される。このＳＣＲ触媒１５は供給されたアンモニアと排気中のＮＯｘとの脱硝反応を促進することにより、ＮＯｘを還元浄化して無害なＮ２とする。

なお、このとき、アンモニアがＮＯｘと反応せずにＳＣＲ触媒１５から流出した場合には、このアンモニアが、下流側に配置された前記アンモニア酸化触媒１６によって酸化され除去されるように構成されている。

前記第１の排気浄化装置１２ａ内に設けた酸化触媒１３の上流側には排気の温度を検出するための温度センサ２１が設けられ、更に前記酸化触媒１３の下流側にも、酸化触媒１３通過後の排気の温度を検出するための温度センサ２２が設けられている。また、前記第２の排気浄化装置１２ｂ内に設けた前記ＳＣＲ触媒１５の上流側（入口側）の排気通路４ａにも排気温度を検出するための温度センサ２３が設けられている。

更に、前記ＳＣＲ触媒１５の上流側の排気通路４ａには、この排気通路４ａ内を流れる排気中のＮＯｘ濃度を測定するためのＮＯｘセンサ２４が設けられ、前記第２の排気浄化装置１２ｂ内に設けた前記酸化触媒１６の下流側にもＮＯｘセンサ２５が設けられ、大気に放出される排気中のＮＯｘ濃度を測定するようにしている。
また、前記ＤＰＦ１４の前後には差圧センサ２６が設けられ、排気差圧を検出する。この検出値に基づいて、前記ＤＰＦ１４に堆積しているＰＭ量が推定され、再生開始・再生終了等の再生制御が行われる。

また、前記排気マニホールド９と前記吸気マニホールド８とを接続するように排気再循環通路、即ちＥＧＲ通路１０が設けられており、このＥＧＲ通路１０にはＥＧＲ弁１１が設けられている。前記エンジン１の運転中にはＥＧＲ弁１１の開度に応じて排気マニホールド９側から吸気マニホールド８側に排ガスの一部がＥＧＲガスとして還流されるように構成されている。

なお、２７は前記エンジン１の各気筒共通のコモンレールであり、このコモンレール２７に蓄えられた高圧の燃料（軽油）は、各気筒に設けられた前記燃料噴射弁２に供給され、各燃料噴射弁２からそれぞれの気筒内に噴射される。

前記還元剤タンク１８に貯留されている尿素水溶液は、前記還元剤供給装置１７を介して噴射ノズル１７ａから前記排気通路４ａへと供給されるが、この還元剤供給装置１７の前記還元剤制御弁１７ｃは還元剤噴射制御ユニット（以下、ＤＣＵという）３０により制御され、エンジン運転状態に対応した尿素水溶液を前記噴射ノズル１７ａへと断続的に供給するようになっている。また、前記還元剤流量センサ１７ｅ、前記還元剤濃度センサ１９及び前記還元剤の液面センサ２０からの検出信号は前記ＤＣＵ３０に入力されるように構成されている。

前記噴射ノズル１７ａから噴射供給された尿素水溶液は、排気の熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、これによりアンモニアが発生する。発生したアンモニアは、前記ＳＣＲ触媒１５において排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化する。また、前記ＳＣＲ触媒１５を通過したアンモニアは、その下流側に配置された前記アンモニア酸化触媒１６により酸化されるので、異臭を放つアンモニアが大気中に放出されることを防止できる。

３１は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うためのＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）であり、各種手順を実行する演算部（ＣＰＵ）、予め各種設定値を記憶する記憶部（メモリ）、タイマカウンタ、入出力装置等を備えるコントローラユニットなどで構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。

前記ＥＣＵ３１の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した排気温度センサ２１〜２３、ＮＯｘセンサ２４，２５、差圧センサ２６の他、エンジンの回転速度Ｎｅを検出する回転センサやエンジンの冷却水温を検出する水温センサなどの各種センサ類が接続されている。また、前記ＥＣＵ３１の出力側には、演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁２、吸気制御弁７及びＥＧＲ弁１１などの各種デバイス類が接続されている。

前記ＤＣＵ３０は、還元剤噴射制御を行うための制御装置であるが、前記ＥＣＵ３１と同様のコントローラユニットで構成されている。このＤＣＵ３０の入力側には、上述したように前記還元剤濃度センサ１９及び前記液面センサ２０などの各種センサ類が接続されている。また、このＤＣＵ３０の出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる前記還元剤制御弁１７ｃなどの各種デバイス類が接続されている。

前記ＤＣＵ３０とＥＣＵ３１とはＣＡＮ通信で互いに連絡されていて、エンジン側の情報（例えば、ＮＯｘセンサ２４，２５、温度センサ２１〜２３、回転センサ、水温センサ等の各検出信号）がＥＣＵ３１を通じてＤＣＵ３０に提供される。また、例えば、還元剤の残量、還元剤の噴射量、還元剤の濃度等の還元触媒に関する情報もＤＣＵ３０を通じてＥＣＵ３１に提供される。従って、これらの情報は前記ＣＡＮを通して相互利用できるようになっている。

なお、ＣＡＮとは、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋの略称であって、車載向けの多重通信に使用されるリアルタイム・アプリケーション向けのシリアル通信をいう。
そして、ＥＣＵ３１は、ＣＡＮを介して相互接続されるＤＣＵ３０と協働し、エンジン１に取り付けられた燃料噴射弁２、吸気制御弁７、ＥＧＲ弁１１などを夫々制御する。

前記ＤＣＵ３０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などに記憶された制御プログラムを実行することで、排気温度、エンジンの回転速度及び負荷に応じて前記還元剤供給装置１７を電子制御する。ここで、エンジンの負荷としては、例えば、燃料噴射流量、吸気流量、過給圧力、ポンプ圧力、ポンプ流量など、トルクと密接に関連する状態量を適用することができる。また、エンジン１の回転速度及び負荷は、前記ＥＣＵ３１から読み込む構成に限らず、公知のセンサによって直接検出するようにしても良い。

なお、本実施例では、前記排気通路４ａ内に尿素由来物がある程度堆積して所定量に達すると、前記温度センサ２３により検出されるＳＣＲ触媒１５の入口側排気温度Ｔｇを昇温させるように排気の昇温制御を実行し、これにより前記排気通路４ａに堆積した尿素由来物を除去するように構成されている。

３２はメインコントロールユニット（ＭＣＵ）で、ＣＡＮを介して、前記ＤＣＵ３０及び前記ＥＣＵ３１と相互接続され、これらＤＣＵ３０及びＥＣＵ３１と協働して、エンジン１に取り付けられた燃料噴射弁２、吸気絞り弁７、ＥＧＲ弁１１などをそれぞれ制御するように構成されている。また、このＭＣＵ３２には、油圧ショベルの油圧系統を制御するために、各所に設けられた油圧センサや油温センサの情報も入力されるように構成されている。

前記ＥＣＵ３１には、前述したように、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転センサ、冷却水温度を検出する水温センサ、前記温度センサ２１〜２３、前記ＮＯｘセンサ２４，２５などの信号が入力されるが、ＥＣＵ３１に入力されるこれらの情報は、ＣＡＮを介して接続される前記ＭＣＵ３２や前記ＤＣＵ３０においても利用できるようになっている。

図２は図１に示すＥＣＵ３１が実行する排気昇温制御を説明するフローチャートである。この図２を用いて、本実施例におけるＳＣＲ触媒１５のパージ制御（触媒機能回復制御）における排気昇温制御の動作例を、図１を参照しつつ説明する。本実施例におけるパージ制御とは、ＳＣＲ触媒１５に吸蔵されたＳＯｘを還元させるＳＯｘ被毒回復制御である。

エンジン１が始動（スタート）され、その後、前記ＳＣＲ触媒１５のパージ制御を行う指令が為されると、先ずステップＳ１において、エンジン１の運転領域が酸化触媒１３の活性領域にあるか否かを判定する。この判定条件は、例えば排気温度センサ２１で検出した排気温度が設定温度以上になっているか否かで判定する。このステップＳ１で、エンジン１の運転領域が酸化触媒３０の活性領域にないと判定した場合（ＮＯの場合）、そのまま終了するか、制御時間経過後再度このステップＳ１を繰り返す。

前記ステップＳ１で、エンジン１の運転領域が酸化触媒の活性領域にあると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２へ進み、温度センサ２１，２２で検出した酸化触媒１３の入口側の排気温度Ｔｉｎと出口側の排気温度Ｔｏｕｔの値を読込む。その後、ステップＳ３に進み、エンジン１の排気温度を上昇させるポスト噴射を開始することで、前記パージ制御の実行を開始する。

次に、ステップＳ４に進み、酸化触媒１３の出口側排気温度（温度センサ２２で検出された温度）Ｔｏｕｔが第１の目標温度Ｔｓ１以上まで上昇したか否かを判定する。このステップＳ４において、肯定判定された場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ５に進み、否定判定された場合（ＮＯの場合）にはステップＳ７へ進む。この第１の目標温度Ｔｓ１は、本実施例では前記ＳＣＲ触媒１５に吸蔵されたＳＯｘを還元させること（ＳＯｘ被毒回復制御）のできる排気温度とする。

前記ステップＳ５へ進むと、経過時間ｔｉｍが第１の設定時間ｔ１を経過するまでパージ制御（パージによる再生制御）を継続する。ここで、前記第１の設定時間ｔ１は、ＳＣＲ触媒１５を再生するために必要なパージ再生制御のための時間に設定される。

このステップＳ５において肯定判定された場合（ＹＥＳの場合）にはステップＳ６に進み、ポスト噴射を停止し、終了する。前記ステップＳ５において否定判定された場合（ＮＯの場合）にはこのステップＳ５を繰り返す。

前記ステップＳ４において、否定判定されて前記ステップＳ７へ進んだ場合、ポスト噴射経過時間ｔｉｍが第２の設定時間ｔ２を経過したか否かを判別する。ポスト噴射経過時間ｔｉｍがこの第２の設定時間ｔ２に達した後（ｔｉｍ≧ｔ２）、ステップＳ８へ進む。この第２の設定時間ｔ２は、前記酸化触媒１３が被毒されていない場合に、ＳＣＲ触媒１５に吸蔵されたＳＯｘを還元させることのできる排気温度である前記第１の目標温度Ｔｓ１に排気温度を上昇させるために必要なポスト噴射時間である。

前記ステップＳ７において、前記ポスト噴射経過時間ｔｉｍが前記第２の設定時間ｔ２に達していない（ｔｉｍ＜ｔ２）場合（ＮＯの場合）には前記ステップＳ４に戻る。
また、前記ステップＳ７において、前記ポスト噴射経過時間ｔｉｍが前記第２の設定時間ｔ２に達している（ｔｉｍ≧ｔ２）場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ８に進み、前記ＳＣＲ触媒１５の上流側（入口側）の排気温度Ｔｓｃｒを検出する温度センサ２３の検出値を読み込む。

次に、ステップＳ９に進み、ＳＣＲ触媒の入口側の排気温度Ｔｓｃｒが第２の目標温度Ｔｓ２以上まで上昇しているか否かを判定する。この第２の目標温度Ｔｓ２は、例えば、前記第１の目標温度Ｔｓ１以上で、且つ前記ＳＣＲ触媒１５を熱劣化させてしまうような排気温度未満の温度に設定する。例えば、前記Ｔｓ１は６００℃程度、前記Ｔｓ２は７００℃程度に設定すると良い。このステップＳ９において、肯定判定された場合（ＹＥＳの場合）には、前記ステップＳ５に進み、否定判定された場合（ＮＯの場合）には、前記ステップＳ４に進む。

前記ステップＳ９において、肯定判定されるということは、ＳＣＲ触媒１５の入口側の排気温度Ｔｓｃｒが該ＳＣＲ触媒１５を熱劣化させてしまうような排気温度にまで上昇していることを意味すると共に、前記ＳＣＲ触媒１５を再生させるに十分な温度に達していることを意味する。従って、この場合には前記ステップＳ５へ進み、経過時間ｔｉｍがＳＣＲ触媒１５を再生させるに必要な第１の設定時間ｔ１を経過するまで再生制御を継続した後、ポスト噴射を停止（ステップＳ６）することにより、ＳＣＲ触媒１５を再生させると共に、該ＳＣＲ触媒１５が熱劣化したり溶損するのも防止することができる。

なお、前記ステップＳ９において肯定判定される場合とは、酸化触媒１３出口側の温度センサ２２が故障している場合、或いは前記酸化触媒１３が劣化していて、ポスト噴射した未燃燃料を十分に燃焼させることができず、下流側のＤＰＦ１４で未燃燃料が燃焼してＳＣＲ触媒１５上流側の排気温度が上昇してしまう場合等が考えられる。

このように、本実施例は、ステップＳ４で、酸化触媒１３下流側の温度がＳＣＲ触媒１５を再生することのできる第１の目標温度Ｔ_ｓ１に達していない場合であって、ステップＳ７で、ポスト噴射経過時間ｔｉｍが第２の設定時間（ＳＣＲ触媒１５の機能を回復可能な温度にするために必要なポスト噴射時間）ｔ２以上経過している場合には、温度センサ２２の異常或いは酸化触媒１３の劣化が想定されるので、ステップＳ８、Ｓ９を実行するようにしている。そして、このステップＳ８、Ｓ９において、ＳＣＲ触媒１５入口側の排気温度Ｔｓｃｒが第２の目標温度（Ｔｓ１以上且つＳＣＲ触媒を熱劣化させてしまう排気温度未満の温度）Ｔｓ２以上まで昇温されている場合には、ステップＳ５に進んで、パージ制御に必要な時間である第１の設定時間ｔ１を経過した後、ポスト噴射を停止させるように構成している。

従って、本実施例によれば、温度センサ２２の異常や酸化触媒１３の劣化があっても、ＳＣＲ触媒１５の熱劣化を防止しつつパージ制御を実施して、ＳＣＲ触媒１５を再生できる、即ち、前記ＳＣＲ触媒１５に吸蔵されたＳＯｘをより確実に還元させることが可能になる効果が得られる。

なお、上述した実施例では、前記排気浄化装置が浄化手段としてＳＣＲ触媒１５を備えている場合に、このＳＣＲ触媒のパージ制御を実行する場合について説明したが、前記排気浄化装置が浄化手段としてＤＰＦ１４を備えている場合であって、このＤＰＦ１４のパージ制御を実行する場合にも、本発明は同様に実施できるものである。

即ち、前記浄化手段が、エンジン排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ１４である場合、前記パージ制御は前記ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御となる。そして、前記ＤＰＦ１４の入口側に新たな温度センサを設けてＤＰＦ入口側の排気温度が、該ＤＰＦを劣化させる可能性がある温度（捕集されたＰＭを燃焼除去できる温度）以上まで昇温されている場合、そのパージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤の供給を停止させるように構成すれば良い。

このように、本実施例によれば、排気浄化装置の性能低下を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる内燃機関の排気浄化装置を得ることができ、排気浄化装置の機能を確実に回復させることができると共に、高熱による触媒の溶損や劣化を防ぎ、製品の信頼性を向上させることが可能となる。

また、前記排気浄化装置がＳＣＲ触媒を備えている場合には、このＳＣＲ触媒の劣化を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる効果が得られる。
更に、前記排気浄化装置がＤＰＦを備えている場合には、このＤＰＦの劣化を抑制しつつそのパージ制御を実行することのできる効果が得られる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：ディーゼルエンジン（内燃期間、エンジン）、２：燃料噴射弁（インジェクタ）、
３：吸気通路、４：排気通路、
５：ターボチャージャー（５ａ：圧縮機、５ｂ：タービン）、
６：インタークーラ、７：吸気制御弁、８：吸気マニホールド、９：排気マニホールド、
１０：ＥＧＲ通路、１１：ＥＧＲ弁、
１２：排気浄化装置（１２ａ：第１の排気浄化装置、１２ｂ：第２の排気浄化装置）、
１３：酸化触媒（前段酸化触媒）、１４：ＤＰＦ（浄化手段）、
１５：ＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒）（浄化手段）、
１６：アンモニア酸化触媒（後段酸化触媒）、
１７：還元剤供給装置（１７ａ：噴射ノズル、１７ｂ：ポンプ、１７ｃ：還元剤制御弁、
１７ｄ：還元剤供給配管、１７ｅ：還元剤流量センサ）、
１８：還元剤タンク、
２１，２２，２３：温度センサ、２４，２５：ＮＯｘセンサ、２６：差圧センサ、
２７：コモンレール、
３０：ＤＣＵ（還元剤噴射制御ユニット）、
３１：ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）、
３２：ＭＣＵ（メインコントロールユニット）。

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、この酸化触媒の下流側に設けられ排気を浄化するための浄化手段と、前記酸化触媒に還元剤を供給することにより前記酸化触媒を通過する排気を昇温させ、それによって前記浄化手段を昇温させてその機能を回復させるパージ制御を実行するパージ制御実行手段を備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記酸化触媒に還元剤を供給するための還元剤供給手段と、
   前記酸化触媒の入口側に設けられた温度センサと、前記酸化触媒の出口側に設けられた温度センサと、前記浄化手段の入口側に設けられた温度センサとを備え、
   前記パージ制御実行手段により、パージ制御を実行する場合、前記酸化触媒が活性領域になった後、前記還元剤供給手段により、還元剤を前記酸化触媒に供給し、
   前記酸化触媒出口側の検出温度が前記浄化手段を再生することのできる温度に達していない場合であって、前記還元剤の供給経過時間が前記浄化手段を再生可能な温度にするために必要な時間以上経過している場合には、前記浄化手段入口側の排気温度が該浄化手段を劣化させる可能性がある温度以上まで昇温されている場合、パージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤の供給を停止させるように構成している
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記浄化手段はＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒）であり、前記パージ制御は前記ＳＣＲ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元させるためのＳＯｘ被毒回復制御であって、前記ＳＣＲ触媒の入口側に設けられた温度センサにより検出された排気温度が、該ＳＣＲ触媒を劣化させる可能性がある温度以上まで昇温されている場合、そのパージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤の供給を停止させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記浄化手段はエンジン排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）であり、前記パージ制御は前記ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼除去するフィルタ再生制御であって、前記ＤＰＦの入口側に設けられた温度センサにより検出された排気温度が、該ＤＰＦを劣化させる可能性がある温度以上まで昇温されている場合、そのパージ制御に必要な時間経過後、前記還元剤の供給を停止させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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