JP2018013066A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】前段触媒の流入端における詰まりを確実に除去する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、パティキュレートフィルタ２３と、パティキュレートフィルタ上流に配置された前段触媒２４とを備える。パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理に引き続いて、前段触媒からデポジットを除去するために前段触媒の流入端の温度をデポジット除去温度に保持するデポジット除去処理が行われる。フィルタ再生処理では、前段触媒に炭化水素を２次的に供給することによりパティキュレートフィルタの温度が高められる。デポジット除去処理では、前段触媒炭化水素を２次的に実質的に供給することなく、前段触媒の流入端の温度が高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

排気通路内に配置され、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と、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に配置され、酸化機能を有する前段触媒と、前段触媒上流の排気通路内に炭化水素を添加する添加弁と、を備え、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質を燃焼させるＰＭ再生制御を行う、内燃機関の排気浄化装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。この排気浄化装置のＰＭ再生制御では、添加弁から前段触媒に炭化水素が供給される。この炭化水素は前段触媒で酸化され、パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの温度が高められ、それによりパティキュレートフィルタの温度が高められる。その結果、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質が酸化除去される。

更に、特許文献１では、ＰＭ再生制御の終期に、前段触媒への集中的な間欠燃料添加及び燃料添加の停止を繰り返すバーンアップ制御が行われる。その結果、前段触媒の流入端の温度が、粒子状物質の燃焼に必要な温度まで上昇し、前段触媒に堆積した粒子状物質が燃焼して除去される。

特開２００６−２９１８１７号公報

ところで、フィルタ再生処理中、前段触媒には、内燃機関から排出された粒子状物質と、２次的な燃料、すなわち炭化水素とが流入する。ところが、これら粒子状物質及び炭化水素が前段触媒の流入端に付着すると、いわゆるデポジットが形成される。前段触媒に付着したデポジットの量が多くなると、前段触媒の流入端に詰まりが生ずるおそれがある。

この点、上述の特許文献１では、バーンアップ制御により、前段触媒の流入端のデポジットが酸化除去されるかもしれない。しかしながら、バーンアップ制御は、添加弁からの燃料添加を必須とする。したがって、バーンアップ制御により、前段触媒の流入端におけるデポジットの量が却って増大するおそれがある。また、特許文献１のバーンアップ制御では、燃料が前段触媒で燃焼することにより生ずる熱でもって、前段触媒が加熱される。ところが、排気ガス流れのことを考えると、バーンアップ制御によって前段触媒の流入端又は上流端を十分に加熱するのは困難である。いずれにしても、特許文献１では前段触媒の流入端における詰まりを十分に除去するのは困難である。

本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置であって、排気通路内に配置された排気浄化装置と、前記排気浄化装置上流の排気通路内に配置され、酸化機能を有する前段触媒と、前記前段触媒に炭化水素を２次的に供給することにより前記排気浄化装置の温度を通常時よりも高めることが可能な第１の温度制御装置と、前記前段触媒に炭化水素を２次的に実質的に供給することなく前記前段触媒の流入端の温度を通常時よりも高めることが可能な第２の温度制御装置と、電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、前記第１の温度制御装置を制御して、前記排気浄化装置の温度をあらかじめ定められた第１の設定温度に保持する第１の温度制御を行うと共に、前記第１の温度制御に引き続いて、前記第２の温度制御装置を制御して、前記前段触媒からデポジットを除去するために前記前段触媒の流入端の温度をあらかじめ定められた第２の設定温度に保持する第２の温度制御を行うように構成されている、内燃機関の排気浄化装置が提供される。

前段触媒の流入端における詰まりを確実に除去することができる。

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。 フィルタ再生処理のための追加の燃料ＦＡを説明する線図である。 デポジット除去処理のための追加の燃料ＦＡを説明する線図である。 デポジット除去処理のための主燃料ＦＭを説明する線図である。 フィルタ再生処理及びデポジット除去処理を説明するタイムチャートである。 本発明による実施例の排気ガス温度ＴＥの変化を示すタイムチャートである。 本発明による実施例の排気浄化制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による更に実施例の排気ガス温度ＴＥの変化を示すタイムチャートである。

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は燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電磁制御式燃料噴射弁、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の入口は吸気導入管８を介してエアフロメータ９及びエアクリーナ１０に順次連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１１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１２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。

各燃料噴射弁３は燃料供給管１３を介してコモンレール１４に連結され、このコモンレール１４は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１５を介して燃料タンク１６に連結される。燃料タンク１６内には燃料が液体の形で貯蔵されている。燃料タンク１６内の燃料は燃料ポンプ１５によってコモンレール１４内に供給され、コモンレール１４内に供給された燃料は各燃料供給管１３を介して燃料噴射弁３に供給される。本発明によ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（図示しない）では、内燃機関はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる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。

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という。）通路１７を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１７内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１８が配置される。また、ＥＧＲ通路１７周りにはＥＧＲ通路１７内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１９が配置される。

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を具備し、この排気管２１はケーシング２２の入口に連結される。ケーシング２２内には、排気浄化装置２３が配置される。ケーシング２２内には更に、酸化機能を有する前段触媒２４が排気浄化装置２３上流に配置される。別の実施例（図示しない）では前段触媒２４はケーシング２２とは別のケーシング内に配置される。ケーシング２２の出口には排気管２５が連結される。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、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。ケーシング２２上流の排気管２１には、前段触媒２４に流入する排気ガスの温度を検出する温度センサ２６が取り付けられる。前段触媒２４に流入する排気ガスの温度は前段触媒２４の少なくとも流入端の温度を表している。また、ケーシング２２には、前段触媒２４の前後差圧を検出するための差圧センサ２７が取り付けられる。更に、前段触媒２４とパティキュレートフィルタ２３との間のケーシング２２にはパティキュレートフィルタ２３に流入する排気ガスの温度を検出する温度センサ２８が取り付けられる。パティキュレートフィルタ２３に流入する排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ２３の温度を表している。エアフロメータ９、温度センサ２６，２８、及び差圧センサ２７の出力電圧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。アクセルペダル３９の踏み込み量は機関負荷を表している。更に、クランクシャフトが例えば３０度回転するごとに出力パルスを発生するクランク角センサ４１が入力ポート３５に接続される。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１１の駆動装置、燃料ポンプ１５、及びＥＧＲ制御弁１８に接続される。

本発明による実施例では、排気浄化装置２３は、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備える。図２Ａ及び図２Ｂはパティキュレートフィルタ２３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２３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２３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２３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。

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。なお、本発明による実施例では、隔壁７２に白金、パラジウム、ラジウムのような貴金属触媒が担持されている。

別の実施例（図示しない）では、排気流通路７１ｉ，７１ｏ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。この例でも、排気ガス流入通路７１ｉ内に流入した排気ガスの全部又は一部が隔壁７２内を通って排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。

一方、前段触媒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と、これら排気流通路を互いに隔てる隔壁とを具備する。隔壁には白金、パラジウム、ラジウムのような貴金属触媒が担持されている。

別の実施例（図示しない）では、排気浄化装置２３はＮＯｘ吸蔵還元触媒を備える。機関吸気通路、燃焼室２及びＮＯｘ吸蔵還元触媒上流の排気通路内に供給された空気及び燃料ないし炭化水素の比を排気ガスの空燃比と称し、吸収と吸着とを包含する用語として吸蔵という用語を用いると、このＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのときにはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出し還元する機能を有している。このＮＯｘ吸蔵還元触媒は、白金のような貴金属触媒と、カリウムＫ、ナトリウムＮａ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ａｇ、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、イリジウムＩｒのようなＮＯｘに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層とを備える。なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は酸化機能をも有している。

さて、排気ガス中に含まれる粒子状物質はパティキュレートフィルタ２３に捕集される。燃焼室２では酸素過剰のもとで燃焼が行われているのでパティキュレートフィルタ２３は酸化雰囲気にあり、パティキュレートフィルタ２３には貴金属触媒が担持されている。したがって、パティキュレートフィルタ２３に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、捕集される粒子状物質の量が酸化される粒子状物質の量よりも多くなると粒子状物質がパティキュレートフィルタ２３上に次第に堆積する。粒子状物質の堆積量が増大すると、パティキュレートフィルタ２３の圧力損失が増大し、機関出力の低下を招いてしまう。

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２３の粒子状物質堆積量が算出又は推定され、粒子状物質堆積量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタ２３から粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理が行われる。

本発明による実施例では、フィルタ再生処理を行うべきときには、図３に示されるように、膨張行程又は排気行程において燃料噴射弁３から燃焼室２内に追加の燃料ＦＡが噴射される。この場合、追加の燃料ＦＡの少なくとも一部が燃焼室２内で燃焼することなく前段触媒２４に到達するように、追加の燃料ＦＡの噴射時期が設定される。その結果、炭化水素が前段触媒２４に２次的に供給される。このとき前段触媒２４は酸化雰囲気にあるので、前段触媒２４に供給された炭化水素は前段触媒２４で酸化される。その結果、前段触媒２４から流出する排気ガス、すなわちパティキュレートフィルタ２３に流入する排気ガスの温度が、フィルタ再生処理が行われていない通常時よりも高められ、したがってパティキュレートフィルタ２３の温度が高められる。

本発明による実施例では、フィルタ再生処理において、パティキュレートフィルタ２３の温度がフィルタ再生温度に保持される。言い換えると、パティキュレートフィルタ２３の温度がフィルタ再生処理に保持されるように、追加の燃料ＦＡの噴射量及び噴射時期の少なくとも一方が制御される。フィルタ再生温度は例えば６００℃である。その結果、パティキュレートフィルタ２３に捕集された粒子状物質が酸化され、パティキュレートフィルタ２３から除去される。なお、図３において、ＦＭは圧縮上死点（ＴＤＣ）周りにおいて燃料噴射弁３から燃焼室２内に噴射される主燃料を表している。この主燃料ＦＭは機関出力を得るためのものである。なお、追加の燃料ＦＡは機関出力に寄与しない。主燃料ＦＭの量及び追加の燃料ＦＡの量ＱＦＡはそれぞれ、機関運転状態、例えば機関負荷及び機関回転数に基づいて算出される。

本発明による実施例では、フィルタ再生処理により粒子状物質堆積量が下限量、例えばゼロになると、フィルタ再生処理が終了される。

粒子状物質堆積量の推定は例えば次のようにして行われる。すなわち、粒子状物質堆積量の単位時間当たりの増加分が例えば機関負荷及び機関回転数に基づいて算出される。また、粒子状物質堆積量の単位時間当たりの減少分が例えばパティキュレートフィルタ２３の温度及びパティキュレートフィルタ２３に流入する排気ガスの流量に基づいて算出される。これら増加分及び減少分が繰り返し積算され、それによって粒子状物質堆積量が算出される。別の実施例（図示しない）では、パティキュレートフィルタ２３前後の圧力差を検出する圧力差センサが設けられ、圧力差に基づいて粒子状物質堆積量が算出される。なお、パティキュレートフィルタ２３に流入する排気ガスの流量はエアフロメータ９により検出される吸入空気量によって表される。

したがって、概念的に表現すると、本発明による実施例では、前段触媒２４に炭化水素を２次的に供給することにより排気浄化装置２３の温度を通常時よりも高めることが可能な第１の温度制御装置が設けられ、第１の温度制御装置を制御して、排気浄化装置２３の温度をあらかじめ定められた第１の設定温度に保持する第１の温度制御が行われる、ということになる。ここで、上述の本発明による実施例では、第１の温度制御装置は燃料噴射弁３を備える。別の実施例（図示しない）では、第１の温度制御装置は、前段触媒２４上流の排気管２１又は排気マニホルド５に取り付けられ、排気管２１又は排気マニホルド５に炭化水素を添加する添加弁を備える。一方、排気浄化装置２３がパティキュレートフィルタを備える本発明による実施例では、第１の温度制御は、パティキュレートフィルタ２３から粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理であり、第１の設定温度はパティキュレートフィルタ２３から粒子状物質を酸化除去するために必要なフィルタ再生温度である。排気浄化装置２３がＮＯｘ吸蔵触媒を備える別の実施例（図示しない）では、第１の温度制御は、ＮＯｘ吸蔵触媒２３からイオウを放出させるためのイオウ放出処理であり、第１の設定温度はＮＯｘ吸蔵触媒２３からイオウを放出させるのに必要なイオウ放出温度である。イオウ放出処理では、ＮＯｘ吸蔵触媒２３に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチにされつつ、ＮＯｘ吸蔵触媒２３の温度がイオウ放出処理に保持される。イオウ放出温度は例えば６５０℃である。

さて、このようなフィルタ再生処理が行われると、前段触媒２４には、内燃機関から排出された粒子状物質と、２次的な炭化水素とが流入する。ところが、これら粒子状物質及び炭化水素が前段触媒２４の流入端又は上流端に付着すると、いわゆるデポジットが形成される。前段触媒２４に付着したデポジットの量が多くなると、前段触媒２４の流入端に詰まりが生ずるおそれがある。一方、酸化雰囲気のもとで前段触媒２４の流入端の温度が高くされると、デポジットが酸化され、前段触媒２４から除去される。

そこで本発明による実施例では、前段触媒２４からデポジットを除去するためのデポジット除去処理が行われる。すなわち、本発明による実施例では、デポジット除去処理を行うべきときには、図４に示されるように、主燃料ＦＭとは別に、膨張行程又は排気行程において燃料噴射弁３から燃焼室２内に追加の燃料ＦＡが噴射される。この場合、追加の燃料ＦＡが燃焼室２内又は前段触媒２４上流の排気通路内で燃焼するように、追加の燃料ＦＡの噴射時期が設定される。その結果、前段触媒２４に流入する排気ガスの温度が、デポジット除去処理が行われていない通常時よりも高められ、前段触媒２４の流入端の温度が通常時よりも高められる。このとき前段触媒２４は酸化雰囲気にあるので、前段触媒２４のデポジットが酸化され、前段触媒２４から除去される。図５に示される別の実施例では、主燃料ＦＭの噴射時期が通常時よりも遅角され、それにより前段触媒２４に流入する排気ガスの温度が高められる。更に別の実施例（図示しない）では、内燃機関が火花点火内燃機関から構成される場合には、点火時期が通常時よりも遅角される。なお、追加の燃料ＦＡは機関出力に寄与しない。

上述のフィルタ再生処理が行われると、前段触媒２４において炭化水素が酸化されるので、前段触媒２４の温度も高くなる。そこで本発明による実施例では、フィルタ再生処理に引き続いて、デポジット除去処理が行われる。すなわち、図６に示されるように、フィルタ再生処理が終了すると、デポジット除去処理が開始される。このようにすると、デポジット除去のために必要なエネルギを低減することができる。

また、本発明による実施例では、デポジット除去処理において、前段触媒２４の流入端の温度がデポジット除去温度に保持される。言い換えると、前段触媒２４の流入端の温度がデポジット除去温度に保持されるように、追加の燃料ＦＡの噴射量及び噴射時期の少なくとも一方又は主燃料ＦＭの噴射時期が制御される。デポジット除去温度は、例えば、デポジットが主として芳香族重合物を含む場合には４５０℃以上であり、デポジットが主として脂肪族酸化物を含む場合には３５０℃以上である。

本発明による実施例のデポジット除去処理では、前段触媒２４に炭化水素が実質的に流入しない。したがって、デポジット除去処理によって、デポジットの量が増大することはなく、デポジットの量を確実に低減することができる。また、前段触媒２４に流入する排気ガスの温度が高められるので、前段触媒２４の流入端の温度が確実に高められる。したがって、前段触媒の流入端における詰まりを確実に除去することができる。

したがって、概念的に表現すると、本発明による実施例では、前段触媒２４に炭化水素を２次的に実質的に供給することなく前段触媒２４の流入端の温度を通常時よりも高めることが可能な第２の温度制御装置が設けられ、第１の温度制御に引き続いて、第２の温度制御装置を制御して、前段触媒２４からデポジットを除去するために前段触媒２４の流入端の温度を通常時よりも高めるデポジット除去処理が行われる、ということになる。ここで、上述の本発明による実施例では、第２の温度制御装置は燃料噴射弁３を備える。また、本発明による実施例では第２の温度制御は、デポジット除去処理であり、第２の設定温度はデポジット除去温度である。

本発明による実施例では、フィルタ再生処理が終了したときの前段触媒２４の前後差圧ｄＰがあらかじめ定められた第１のしきい値ｄＰ１以上のときに、デポジット除去処理が実行される。すなわち、前段触媒２４に堆積しているデポジットの量が少ないときにはデポジット除去処理が実行されない。このようにすると、エネルギを有効利用することができる。別の実施例（図示しない）では、フィルタ再生処理が終了したときに、前段触媒２４の前後差圧ｄＰに関わらず、デポジット除去処理が実行される。

また、本発明による実施例では、デポジット除去処理中に前段触媒２４の前後差圧ｄＰがあらかじめ定められた第２のしきい値ｄＰ２以下になると、前段触媒２４に流入する排気ガスの温度をデポジット除去温度に保持する制御が停止される。その結果、前段触媒２４に流入する排気ガスの温度が次第に低下する。なお、前段触媒２４の前後差圧ｄＰが高くなると、一方では排気浄化装置２３の排気浄化性能が低下するおそれがあり、他方では機関背圧の上昇により機関性能が低下するおそれがある。逆に言うと、前段触媒２４の前後差圧ｄＰを良好な排気浄化性能を確保するのに必要な第１の値以下に低下させるのが好ましく、あるいは、前段触媒２４の前後差圧ｄＰを良好な機関性能を確保するのに必要な第２の値まで低下させるのが好ましい。本発明による実施例では、これら第１の値及び第２の値のうち小さいほうが上述の第２のしきい値ｄＰ２に設定される。このようにすると、良好な排気浄化性能及び良好な機関性能の両方が確保される。

図７は、本発明による実施例における前段触媒２４に流入する排気ガスの温度、すなわち前段触媒２４の流入端の温度ＴＥの時間変化を示している。図７を参照すると、時間ｔ１はフィルタ再生処理が開始されたタイミングを示している。フィルタ再生処理が開始されると、追加の燃料ＦＡの一部が燃焼室２又は前段触媒２４上流の排気通路内で燃焼するので、排気ガス温度ＴＥは、フィルタ再生処理及びデポジット除去処理が行われていない通常時の排気ガス温度ＴＥであるベース温度ＴＥＢから上昇し、保持される。図７に示される例では、排気ガス温度ＴＥはフィルタ再生温度に応じて定まる温度ＴＥ１に保持される。次いで時間ｔ２において、フィルタ再生処理が終了され、デポジット除去処理が開始される。デポジット除去処理が開始されると、排気ガス温度ＴＥは上昇する。次いで、時間ｔ３において、デポジット除去温度ＴＥＤに達し、デポジット除去温度ＴＥＤに保持される。次いで、時間ｔ４において、排気ガス温度ＴＥをデポジット除去温度ＴＥＤに保持する制御が停止される。その結果、排気ガス温度ＴＥが次第に低下する。次いで、時間ｔ５において、排気ガス温度ＴＥがベース温度ＴＥＢに戻され、したがってデポジット除去処理が終了される。

図８は本発明による実施例における排気浄化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８を参照すると、ステップ１００ではフラグＸがセットされているか否かが判別される。フラグＸはデポジット除去処理を行うべきときにセットされ（Ｘ＝１）、それ以外はリセットされる（Ｘ＝０）。フラグＸがリセットされているときにはステップ１０１に進み、フィルタ再生処理が終了されたか否かが判別される。フィルタ再生処理が終了されていないときには処理サイクルを終了する。フィルタ再生処理が終了されたときにはステップ１０２に進み、前段触媒２４の前後差圧ｄＰが第１のしきい値ｄＰ１以上か否かが判別される。ｄＰ＜ｄＰ１のときには処理サイクルを終了する。ｄＰ≧ｄＰ１のときにはステップ１０３に進み、フラグＸがセットされる（Ｘ＝１）。次いでステップ１０４に進む。ステップ１００においてフラグＸがセットされているときにもステップ１０４に進む。

ステップ１０４ではデポジット除去温度ＴＥＤが算出される。続くステップ１０５では、デポジット除去処理が実行される。続くステップ１０６では前段触媒２４の前後差圧ｄＰが第２のしきい値ｄＰ２以下か否かが判別される。ｄＰ＞ｄＰ２のときには処理サイクルを終了する。ｄＰ≦ｄＰ２のときには次いでステップ１０７に進み、フラグＸがリセットされる（Ｘ＝０）。

次に、本発明による別の実施例を説明する。本発明による別の実施例では、前段触媒２４に流入する排気ガスの流量を通常時よりも多くすることが可能な排気流量制御装置が設けられる。排気流量制御装置は一例では、ＥＧＲ制御弁１８を備える。この例では、排気ガスの流量を増大するために、発生ＮＯｘ量などに問題のない範囲でＥＧＲ制御弁１８の開度が低下される。排気流量制御装置は別の例では、スロットル弁１１を備え、排気ガスの流量を増大するためにスロットル開度が増大される。排気流量制御装置は更に別の例では、排気ターボチャージャ７を備え、排気ガスの流量を増大するために排気ターボチャージャ７による過給圧が高められる。

このようにすると、前段触媒２４の流入端からデポジットが脱離するのが促進される。また、前段触媒２４の流入端から離脱したデポジットが前段触媒２４内に留まるのが防止される。

次に、本発明による更に別の実施例を説明する。図９は、本発明による更に別の実施例における排気ガス温度ＴＥの時間変化を示している。本発明による更に別の実施例でも、図７に示される実施例と同様に、時間ｔ１においてフィルタ再生処理が開始される。また、時間ｔ２においてフィルタ再生処理が終了されると共にデポジット除去処理が開始される。その結果、排気ガス温度ＴＥが上昇し、次いで時間ｔ３において排気ガス温度ＴＥがデポジット除去温度ＴＥＤに到達する。この場合、時間ｔ２から時間ｔ３までにおいて、排気ガス温度ＴＥは変化率ｄＴ１（例えば、℃／秒）でもってデポジット除去温度ＴＥＤまで上昇される。本発明による更に別の実施例では、このときの変化率ｄＴ１があらかじめ定められた上限値を上回らないように、排気ガス温度ＴＥが制御される。すなわち、排気ガス温度ＴＥがゆっくりと上昇される。

前段触媒２４の流入端において、デポジットが一気に酸化又は燃焼すると、前段触媒２４の流入端の温度が過度に高くなり、前段触媒２４が破損するおそれがある。そこで本発明による更に別の実施例では、前段触媒２４の流入端の温度が過度に高くならないように、排気ガス温度ＴＥがゆっくりと上昇される。具体的には、上限値は、デポジットが自発燃焼したときに得られる前段触媒２４の流入端の温度の変化率よりも小さく設定される。

また、本発明による更に別の実施例では、図９に示されるように、時間ｔ４になると、排気ガス温度ＴＥが低下され始める。次いで、時間ｔ４ａにおいて、排気ガス温度ＴＥはあらかじめ定められた設定温度ＴＥＳになる。次いで、時間ｔ５において排気ガス温度ＴＥはベース温度ＴＥＢに戻される。この場合、時間ｔ４から時間ｔ４ａまでにおいて、排気ガス温度ＴＥは変化率ｄＴ２（例えば、℃／秒）（＜０）でもって低下され、時間ｔ４ａから時間ｔ５までにおいて、排気ガス温度ＴＥは変化率ｄＴ３（例えば、℃／秒）（＜０）でもって低下される。本発明による更に別の実施例では、変化率ｄＴ２があらかじめ定められた下限値を下回らないように、排気ガス温度ＴＥが制御される。すなわち、排気ガス温度ＴＥがゆっくりと低下される。

本発明による更に別の実施例では、設定値ＴＥＳは例えば、デポジットが主として芳香族重合物を含む場合には４５０℃であり、デポジットが主として脂肪族酸化物を含む場合には３５０℃である。このようにすると、時間ｔ４から時間ｔ４ａまでの間、すなわち排気ガス温度ＴＥがデポジット除去温度ＴＥＤから低下し始めてから設定温度ＴＥＳに達するまでの間において、前段触媒２４に残留するデポジットを酸化除去することができる。この場合、時間ｔ４から時間ｔ４ａまでの時間が過度に短いと、すなわち排気ガス温度ＴＥの変化率ｄＴ２が過度に小さいと、残留デポジットを十分に酸化除去することが困難になる。そこで本発明による更に別の実施例では、時間ｔ４から時間ｔ４ａまでの間において、残留デポジットが確実に除去されるように、排気ガス温度ＴＥがゆっくりと低下される。

一方、時間ｔ４ａから時間ｔ５までにおける排気ガス温度ＴＥの変化率ｄＴ３は例えば、変化率ｄＴ２又は下限値よりも小さく設定される。このようにすると、排気ガス温度ＴＥが速やかにベース温度ＴＥＢに戻される。別の実施例（図示しない）では、時間ｔ４から時間ｔ５までの間において、排気ガス温度ＴＥの変化率が下限値を下回らないように、排気ガス温度ＴＥが制御される。

１ 機関本体
２ 燃焼室
３ 燃料噴射弁
２１ 排気管
２３ パティキュレートフィルタ
２４ 前段触媒

Claims (4)

1. 内燃機関の排気浄化装置であって、
   排気通路内に配置された排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置上流の排気通路内に配置され、酸化機能を有する前段触媒と、
   前記前段触媒に炭化水素を２次的に供給することにより前記排気浄化装置の温度を通常時よりも高めることが可能な第１の温度制御装置と、
   前記前段触媒に炭化水素を２次的に実質的に供給することなく前記前段触媒の流入端の温度を通常時よりも高めることが可能な第２の温度制御装置と、
   電子制御ユニットと、
   を備え、
   前記電子制御ユニットは、
   前記第１の温度制御装置を制御して、前記排気浄化装置の温度をあらかじめ定められた第１の設定温度に保持する第１の温度制御を行うと共に、
   前記第１の温度制御に引き続いて、前記第２の温度制御装置を制御して、前記前段触媒からデポジットを除去するために前記前段触媒の流入端の温度をあらかじめ定められた第２の設定温度に保持する第２の温度制御を行う
   ように構成されている、内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記前段触媒に流入する排気ガスの流量を通常時よりも多くすることが可能な排気流量制御装置を更に備え、
   前記電子制御ユニットは、
   前記排気流量制御装置を制御して、前記第２の温度制御中に前記前段触媒に流入する排気ガスの流量を通常時よりも多くするように構成されている、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記電子制御ユニットは、
   前記第２の温度制御の開始時において、前記前段触媒の流入端の温度を前記第２の設定温度まで上昇させるときの前記前段触媒の流入端の温度の変化率があらかじめ定められた上限値を上回らないように、前記第２の温度制御装置を制御する、
   ように構成されている、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記電子制御ユニットは、
   前記第２の温度制御の終了時において、前記前段触媒の流入端の温度を前記第２の設定温度から低下させるときの前記前段触媒の流入端の温度の変化率があらかじめ定められた下限値を下回らないように、前記第２の温度制御装置を制御する、
   ように構成されている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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