JP2018127928A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことを可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の排気通路３０に上流側から下流側に向かって順に配設された酸化触媒４１及びパティキュレートフィルタ４２と、前記排気通路３０の前記酸化触媒４１と前記パティキュレートフィルタ４２の間に、二次空気を供給する二次空気供給装置４３と、を備える、内燃機関の排気浄化装置４０。【選択図】図１

Description

本開示は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気通路に配設されて排気ガスを浄化する排気浄化装置として、上流側から酸化触媒とパティキュレートフィルタとが並んで設けられた排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかる排気浄化装置においては、酸化触媒が排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭窒素（ＮＣＯ）を除去し、パティキュレートフィルタ（以下、「ＰＭフィルタ」とも称する）が排気ガス中に含まれるＰＭ（Particulate Matter）を捕捉する。

かかる排気浄化装置においては、ＰＭフィルタ内に堆積したＰＭを定期的に燃焼除去する処理（以下、「ＰＭフィルタの再生」と称する）が行われる。このＰＭフィルタの再生時には、酸化触媒により、ＨＣを酸化して排気ガスの温度を上昇させて、ＰＭフィルタの再生を促進する構成となっている。

特開２００５−３２０８８０号公報

ところで、ＰＭフィルタの再生を短時間で効率良く行うことを考慮した場合、排気ガス中の酸素濃度及び排気ガスの温度ができるだけ最適に近い条件下で再生を行うことが望ましい。

本開示は、ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことを可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

前述した課題を解決する主たる本開示は、内燃機関の排気通路に上流側から下流側に向かって順に配設された酸化触媒及びパティキュレートフィルタと、前記排気通路の前記酸化触媒と前記パティキュレートフィルタの間に、二次空気を供給する二次空気供給装置と、を備える、内燃機関の排気浄化装置である。

本開示に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことができる。

実施形態に係る車輌の構成の一例を示す図 実施形態に係るフィルタ再生ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート 実施形態に係るフィルタ再生ＥＣＵが二次空気の供給を実行するか否かを決定する際の演算プロセスの一例を示す図 実施形態に係るフィルタ再生ＥＣＵが二次空気の供給する際の供給量を決定する際の演算プロセスの一例を示す図 排気ガス中の酸素濃度とＰＭフィルタにおけるＰＭ燃焼速度の関係の一例を示す図 排気ガスの温度とＰＭフィルタにおけるＰＭ燃焼速度の関係の一例を示す図

［排気浄化装置の構成］
以下、図１を参照して、一実施形態に係る排気浄化装置の構成について説明する。

本実施形態では、一例として、排気浄化装置を自己着火式の内燃機関（以下、「ディーゼルエンジン」とも称する）に適用した態様ついて説明する。但し、本実施形態に係る排気浄化装置は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンンジンにも適用し得るのは勿論である。

図１は、本実施形態に係る排気浄化装置４０を含む車輌Ａの構成の一例を示す図である。

本実施形態に係る車輌Ａは、エンジン本体１０、吸気通路２０、排気通路３０、エアクリーナ２１、ターボチャージャ２２、吸気スロットルバルブ２３、外部ＥＧＲ装置３１、排気浄化装置４０、及び各種センサ５１〜５５等を含んで構成される。

エンジン本体１０は、燃焼室及び燃料噴射装置等（図示せず）を含んで構成され、燃焼室内で、空気の吸気行程、空気の圧縮行程、燃焼ガスの膨張行程、及び燃焼ガスの排気行程が繰り返し行われることよって、車輌Ａの動力を生成する。尚、本実施形態に係るエンジン本体１０は、４気筒エンジンであり、吸気通路２０からは吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルド（図示せず）を介して排気通路３０に合流する構成となっている。

エンジン本体１０は、燃焼室内に設けられた燃料噴射装置を制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）（図示せず）を更に有し、当該エンジンＥＣＵが燃料噴射装置の燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御する。エンジン本体１０のエンジンＥＣＵは、例えば、通常運転時（「ＰＭフィルタ４２の再生時」以外を表す。以下同じ）には、エンジン回転数とエンジン負荷とから通常の制御マップに基づいて、エンジン本体１０の燃料噴射装置を制御し、ＰＭフィルタ４２の再生時（以下、「ＰＭフィルタ再生モード」とも称する）には、当該ＰＭフィルタ４２の再生時の制御マップに従って、燃料噴射装置を制御する。

吸気通路２０は、上流側の吸気口２０ａから新気（空気）を吸入し、エンジン本体１０に当該新気を供給する流路である。吸気通路２０には、上流側の吸気口２０ａから燃焼室にかけて、順に、エアクリ−ナ２１、ターボチャージャ２２のコンプレッサ、吸気スロットルバルブ２３が設けられている。

エアクリ−ナ２１は、吸気口２０ａから吸入された空気が供給され、当該空気から不純物質を除去してターボチャージャ２２側に送り出す。

ターボチャージャ２２は、排気通路３０の排気ガスの圧力を利用してタービンを回転させ、当該タービンの回転運動によって、同軸上のコンプレッサを動作させ、吸気通路２０を流通する空気を圧縮して、エンジン本体１０側に送り出す。

吸気スロットルバルブ２３は、吸気通路２０を通流する空気の量を調整する。

排気通路３０は、エンジン本体１０から排出される燃焼後の排気ガスを、車輌Ａの外部に排出する流路である。排気通路３０には、エンジン本体１０から下流側に向かって、順に、外部ＥＧＲ装置３１、ターボチャージャ２２のタービン、排気浄化装置４０が設けられている。

尚、排気通路３０には、更に、酸化触媒４１に対して未燃焼燃料を供給するための専用の燃料噴射装置が設けられてもよい。

外部ＥＧＲ装置３１は、排気通路３０を流れる排気ガスの一部を吸気通路２０に環流させる。外部ＥＧＲ装置３１は、排気通路３０と吸気通路２０とを連通し、燃焼室から排気通路３０に排気される排気ガスを、吸気通路２０の側に流通させるＥＧＲ通路３１ａ、ＥＧＲ通路３１ａを流通する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ３１ｂ、及びＥＧＲ通路３１ａを流通する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ３１ｃ等を含んで構成される。

排気浄化装置４０は、酸化触媒４１、ＰＭフィルタ４２、二次空気供給装置４３、及びフィルタ再生ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４４を含んで構成される。

酸化触媒４１は、排気ガス中に含まれる未燃焼燃料の炭化水素（以下、「燃料」又は「ＨＣ」と略称する）や一酸化炭窒素を酸化して除去する。酸化触媒４１は、公知の任意の酸化触媒であってよく、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられ、これらに触媒成分を担持して形成されている。

酸化触媒４１は、排気通路３０のＰＭフィルタ４２の上流側に隣接して配設されている。そして、酸化触媒４１は、ＰＭフィルタ４２の再生時には、エンジン本体１０の燃料噴射装置等から供給される燃料を酸化して、ＰＭを燃焼するために望ましいレベル（例えば、約６００度）まで排気ガス温度を上昇させる。

ＰＭフィルタ４２は、排気ガス中に含まれるＰＭを捕捉する。ＰＭフィルタ４２は、公知の任意のＰＭフィルタであってよく、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられ、当該多孔質セラミックで形成した隔壁中を排気ガスが通過するようにハニカム構造体が形成されている。

二次空気供給装置４３は、ＰＭフィルタ４２に二次空気を供給する装置であって、ＰＭフィルタ４２の再生時に、ＰＭフィルタ４２における酸素不足を解消する。二次空気供給装置４３は、二次空気供給管４３ａ、及び流量制御バルブ４３ｂを備えている。

二次空気供給管４３ａは、一端が吸気通路２０に接続され、他端が酸化触媒４１とＰＭフィルタ４２の間の排気通路３０に接続され、吸気通路２０に流通する空気をＰＭフィルタ４２に供給し得る構成となっている。

流量制御バルブ４３ｂは、二次空気供給管４３ａからＰＭフィルタ４２に供給される二次空気の量を調整する。流量制御バルブ４３ｂとしては、例えば、リードバルブが用いられる。流量制御バルブ４３ｂは、フィルタ再生ＥＣＵ４４からの制御信号に基づいて開度の制御が行われ、これによって、ＰＭフィルタ４２に供給する二次空気の供給量が調整される。

このように、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、酸化触媒４１とＰＭフィルタ４２の間に二次空気を供給することによって、酸化触媒４１において二次空気中の酸素が使用されて、ＰＭフィルタ４２に十分な酸素が供給されない事態を防止することができる。換言すると、二次空気を過度に供給してしまい、排気ガスの温度が著しく低下する事態を防止することができる。つまり、当該構成によって、ＰＭフィルタ４２における酸素量及びＰＭフィルタ４２の温度の微調整が可能となる。

フィルタ再生ＥＣＵ４４（本発明の「制御装置」に相当する）は、ＰＭフィルタ４２の再生制御を行う電子制御ユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を含んで構成されている。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、エンジンＥＣＵ等の車輌Ａの各部と通信することで、これらを制御したり、これらからデータを受信したりする（図１中の点線）。

又、フィルタ再生ＥＣＵ４４には、ＰＭフィルタ４２の状態や排気ガスの状態を検出するため、各種センサ５１〜５５の検出信号が入力されている。本実施形態では、各種センサ５１〜５５として、エンジン本体１０から排出される排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ５１、排気ガスの流量を検出する流量センサ５２、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量を検出するＰＭセンサ５３、ＰＭフィルタ４２の温度を検出する温度センサ５４、二次空気の温度を検出する温度センサ５５等が設けられている。

フィルタ再生ＥＣＵ４４は、フィルタ再生時期判定部４４ａ及び二次空気量制御部４４ｂを備えている。

フィルタ再生時期判定部４４ａは、ＰＭフィルタ４２が捕捉しているＰＭ堆積量を監視し、これに基づいて再生時期を判定する。尚、フィルタ再生時期判定部４４ａは、例えば、ＰＭフィルタ４２の上流側に配設されたＰＭセンサ５３の検出信号や、前回ＰＭフィルタ４２の再生を行ってからの走行距離等に基づいて、ＰＭフィルタ４２の再生時期を判定する。

フィルタ再生時期判定部４４ａは、ＰＭフィルタ４２の再生時には、例えば、エンジン本体１０のエンジンＥＣＵに対して制御信号を出力して、エンジン本体１０をＰＭフィルタ再生モードで運転させる。そして、エンジン本体１０のエンジンＥＣＵは、ＰＭフィルタ４２の再生時には、例えば、ＰＭフィルタ４２が捕捉しているＰＭを燃焼させるべく、燃料噴射装置にポスト噴射等を実行させる。但し、フィルタ再生時期判定部４４ａは、ＰＭフィルタ４２の再生時には、排気通路３０に専用に設けられた燃料噴射装置（図示せず）を噴射させることで未燃焼燃料を供給してもよい。

二次空気量制御部４４ｂは、二次空気供給装置４３の流量制御バルブ４３ｂを制御して、ＰＭフィルタ４２に供給する二次空気の供給量を制御する。二次空気量制御部４４ｂは、例えば、ＰＭフィルタ４２の温度及びＰＭフィルタ４２に到達する排気ガス中の酸素濃度がＰＭの燃焼効率の良い条件になるように、二次空気の供給量を制御する（詳細は後述）。

尚、フィルタ再生時期判定部４４ａと二次空気量制御部４４ｂは、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。

近年の内燃機関においては、大量のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を行うことに起因して、排気ガス中の酸素濃度が低下した状態となる場合があり、ＰＭフィルタ４２の再生時にＰＭが効率良く燃焼しないという問題が生じている。特に、上記した排気浄化装置４０においては、ＰＭフィルタ４２の上流に配設された酸化触媒４１で酸素を使用するため、ＰＭフィルタの入口で排気ガス中の酸素濃度が一層低くなりやすいという問題がある。

上記した特許文献１には、ＰＭフィルタ４２及び酸化触媒４１の上流に二次空気を供給するための二次空気供給装置を設け、ＰＭフィルタ再生時には、当該二次空気供給装置から、二次空気を供給すること等も記載されている。しかしながら、特許文献１の従来技術においては、二次空気を供給しても、ＰＭフィルタ４２の上流の酸化触媒４１において酸素が使用されるため、ＰＭフィルタ４２における排気ガス温度及び酸素量の調整が困難である。その結果、大量ＥＧＲのような制約された条件下においては、二次空気を過度に供給してしまい、排気ガスの温度を著しく低下させてしまうおそれもあった。

この点、本実施形態に係る二次空気供給装置４３によれば、かかる問題を解消し、短時間で効率良く、ＰＭフィルタ４２の再生を実行することができる。

［フィルタ再生ＥＣＵの動作フロー］
次に、図２〜図６を参照して、フィルタ再生ＥＣＵ４４が二次空気供給装置４３を制御する際の動作について説明する。

図２は、フィルタ再生ＥＣＵ４４の動作の一例を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、例えば、フィルタ再生ＥＣＵ４４がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１秒毎）で実行するものである。

図３は、フィルタ再生ＥＣＵ４４が二次空気の供給を実行するか否かを決定する際（ステップＳ３）の演算プロセスの一例を示す図である。図４は、フィルタ再生ＥＣＵ４４が二次空気の供給する際（ステップＳ４）の供給量を決定する際の演算プロセスの一例を示す図である。

フィルタ再生ＥＣＵ４４（フィルタ再生時期判定部４４ａ）は、まず、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量に基づいて、ＰＭフィルタ４２の再生時期であるか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭフィルタ４２の再生時期ではないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、一連のフローを終了する。

一方、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭフィルタ４２の再生時期であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、エンジン本体１０のエンジンＥＣＵに対して制御信号を出力して、エンジン本体１０をＰＭフィルタ再生モードで運転させる（ステップＳ２）。

次に、フィルタ再生ＥＣＵ４４（二次空気量制御部４４ｂ）は、各種センサ５１〜５５からの検出信号に基づいて、二次空気の供給を実行するか否かを判定する（ステップＳ３）（図３を参照して後述）。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４（二次空気量制御部４４ｂ）は、二次空気の供給の実行が必要と判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、二次空気の供給量を算出し（ステップＳ４）（図４を参照して後述）、当該供給量となるように流量制御バルブ４３ｂを制御する（ステップＳ５）。

フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ステップＳ５の後、又、ステップＳ３で二次空気の供給の実行が不要と判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、続くステップＳ６の判定処理に移行する。

フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭセンサ５３の検出信号等に基づいてＰＭフィルタ４２の再生処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ６）、ＰＭフィルタ４２の再生処理が完了するまで、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返し実行する（ステップＳ６：ＮＯ）。そして、ＰＭフィルタ４２の再生処理が完了するに応じて（ステップＳ６：ＹＥＳ）、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、エンジン本体１０のエンジンＥＣＵに対して制御信号を出力して、エンジン本体１０を通常運転のモードに戻して（ステップＳ７）、一連のフローを終了する。

ここで、図３を参照して、ステップＳ３において、フィルタ再生ＥＣＵ４４が二次空気の供給を実行するか否かを決定する際の演算プロセスの一例について説明する。

図３の演算プロセスは、ＰＭフィルタ４２の再生条件として、酸化触媒４１からスリップするＨＣ量が十分に存在する一方で、ＰＭフィルタ４２における排気ガス中の酸素量が不足する状態を判定するものである。

より詳細には、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、まず、排気ガス中の酸素濃度、ＰＭフィルタ４２におけるＰＭ堆積量、ＰＭフィルタ４２の温度、及び排気ガスの流量に係るデータを取得し、これらのデータとＰＭ燃焼モデルとを参照して、ＰＭフィルタ４２の燃焼の遅延度合いを示すＰＭ未燃焼度を算出する（ステップＳ３ａ）。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭ未燃焼度を所定の閾値と比較し（ステップＳ３ｂ）、所定の閾値よりも大きい場合、ＰＭ未燃焼信号を生成する（ステップＳ３ｂ：ＹＥＳ）。

一方、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、酸化触媒４１からのＨＣスリップ量に係るデータを取得して、所定の閾値と比較し（ステップＳ３ｃ）、所定の閾値よりも大きい場合、排気ガスの温度を上昇させることが可能であることを示すＨＣ豊潤信号を生成する（ステップＳ３ｃ：ＹＥＳ）。

フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ステップＳ３ｂの判定結果であるＰＭ未燃焼信号とステップＳ３ｃの判定結果であるＨＣ豊潤信号との両方が生成されているか否かを判定する（ステップＳ３ｄ）。そして、ＰＭ未燃焼信号とＨＣ豊潤信号の両方が生成されている場合（ステップＳ３ｄ：ＹＥＳ）、ＰＭ未燃焼信号とＨＣ豊潤信号の両方が、不感帯として設けられた所定時間を超えて継続して生成されるか否かを判定し（ステップＳ３ｅ）、所定時間を超えて両方が生成されている場合（ステップＳ３ｅ：ＹＥＳ）、二次空気の供給を実行する。

上記図３の演算プロセスにおいて、いずれか一つでも条件を満たさないステップがある場合（ステップＳ３ｂ：ＮＯ、Ｓ３ｃ：ＮＯ、Ｓ３ｄ：ＮＯ、Ｓ３ｅ：ＮＯ（図示せず））には、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、二次空気の供給を実行しない、又は、二次空気の供給を実行中の場合には当該二次空気の供給を終了することになる。

尚、上記図３の演算プロセスにおいて、排気ガス中の酸素濃度、ＰＭフィルタ４２におけるＰＭ堆積量、ＰＭフィルタ４２の温度、及び排気ガスの流量は、例えば、それぞれ、酸素濃度センサ５１、ＰＭセンサ５３、温度センサ５４、及び流量センサ５２からの検出信号に基づいて求められる。又、酸化触媒４１からのＨＣスリップ量は、例えば、エンジン本体１０の燃料噴射装置のポスト噴射の噴射量、及び酸化触媒４１におけるＨＣ燃焼効率［％］に基づいて求めることができる。

次に、図４を参照して、ステップＳ４において、フィルタ再生ＥＣＵ４４が二次空気の供給量を決定する際の演算プロセスの一例について説明する。

図４の演算プロセスにおいては、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、まず、酸化触媒４１からのＨＣスリップ量に基づいて、ＨＣがＰＭフィルタ４２の位置で発生する熱量を算出する（ステップＳ４ａ）。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、酸化触媒４１からスリップしたＨＣがＰＭフィルタ４２の位置で発生する熱量に基づいて、二次空気の温度がＰＭフィルタ４２の目標温度まで到達するように二次空気の供給量を決定する（ステップＳ４ｂ〜Ｓ４ｄ）。

具体的には、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭフィルタ４２の目標温度から二次空気の温度を減算して（ステップＳ４ｂ）、当該減算値と空気の比熱を積算し（ステップＳ４ｃ）、二次空気をＰＭフィルタ４２の目標温度まで到達させるために必要な単位量あたりの熱量を算出する。そして、ＨＣがＰＭフィルタ４２の位置で発生する熱量を、二次空気をＰＭフィルタ４２の目標温度まで到達させるために必要な単位量あたりの熱量で除算することによって、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、二次空気の供給量を決定する（ステップＳ４ｄ）。

尚、上記図４の演算プロセスにおいて、二次空気の温度は、例えば、温度センサ５５からの検出信号に基づいて求められる。又、酸化触媒４１からのＨＣスリップ量は、例えば、エンジン本体１０の燃料噴射装置のポスト噴射の噴射量、及び酸化触媒４１におけるＨＣ燃焼効率［％］に基づいて求めることができる。又、ＨＣがＰＭフィルタ４２の位置で発生する熱量は、例えば、酸化触媒４１からのＨＣスリップ量及びＰＭフィルタ４２におけるＨＣ燃焼効率［％］に基づいて求められる。又、ＰＭフィルタ４２の目標温度は、例えば、ＰＭ燃焼速度の温度特性（例えば、後述する図６を参照）を考慮して設定される。

ここで、二次空気の供給量を決定する際に、二次空気の温度がＰＭフィルタ４２の目標温度まで到達するようにしているのは、ＰＭフィルタ４２が所定温度（例えば、５００度〜６００度）以下になると、ＰＭの燃焼速度が急激に低下するためである。

図５は、ＰＭフィルタ４２における排気ガス中の酸素濃度［％］とＰＭ燃焼速度の関係（ＰＭ燃焼速度の酸素濃度特性）の一例を示す図である。図６は、ＰＭフィルタ４２の温度［℃］とＰＭフィルタ４２におけるＰＭ燃焼速度の関係（ＰＭ燃焼速度の温度特性）の一例を示す図である。

図５及び図６の縦軸は、単位時間あたりのＰＭ燃焼量を示し、横軸は、時間を示している。図５は、排気ガスの温度［℃］を一定にした条件下で、排気ガス中の酸素濃度［％］を変化させたときの単位時間あたりのＰＭ燃焼量の時間的変化を実験により求めたものである。又、図６は、排気ガス中の酸素濃度［％］を一定にした条件下で、ＰＭフィルタ４２の温度［℃］を変化させたときの単位時間あたりのＰＭ燃焼量の時間的変化を実験により求めたものである。

図６から明らかなように、ＰＭ燃焼速度の温度特性には、ＰＭの燃焼速度が急激に低下する閾値温度ｂ１（例えば、５００度〜６００度度）が存在する。一方、図５から明らかなように、ＰＭ燃焼速度の酸素濃度特性においては、排気ガス中の酸素濃度の低下に応じて悪化するＰＭの燃焼速度は、図６と比較して、比較的に緩やかである。

従って、二次空気を供給する際には、ＰＭフィルタ４２の温度が閾値温度以下に低下しないようにするのが望ましい。上記図４の演算プロセスでは、当該観点から、ＰＭフィルタ４２においてＨＣが発生する熱量によって、二次空気の温度が閾値温度ｂ１以上に上昇し得る量だけ、二次空気の供給する制御を行っている。

以上、本実施形態に係る排気浄化装置４０によれば、ＰＭフィルタ４２の再生時に、ＰＭフィルタ４２と酸化触媒４１の間の排気通路３０に二次空気を供給することができるため、排気ガス中の酸素濃度及びＰＭフィルタ４２の温度の微調整が可能となる。従って、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、大量にＥＧＲを行う等、排気ガス中の酸素濃度が低下している条件下においても、ＰＭの燃焼効率ができるだけ良い条件になるように、排気ガス中の酸素濃度及びＰＭフィルタ４２の温度を制御することが可能となる。その結果、短時間で効率良く、ＰＭフィルタ４２の再生を実行することができる。

特に、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、ＰＭフィルタ４２の再生時に、酸化触媒４１からスリップする炭化水素量に基づいて、二次空気の温度が閾値温度ｂ１以上になるように、二次空気の供給量を決定する構成を有する。従って、供給された二次空気によって、ＰＭフィルタ４２の温度が低下し、ＰＭの燃焼速度が低下してしまう事態も確実に抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

上記実施形態では、二次空気供給装置４３の一例として、排気通路３０の方が吸気通路２０よりも負圧であることを利用して、吸気通路２０からＰＭフィルタ４２に二次空気を供給する構成を示した。但し、二次空気供給装置４３は、上記構成に限らず、二次空気供給管４３ａに電動式のエアポンプを設け、当該エアポンプによって、吸気通路２０から排気通路３０に二次空気を供給する構成としてもよい。又、その他、吸気通路２０から二次空気を取り込む構成に代えて、又はこれと共に、空気が貯留されたリザーバ等からＰＭフィルタ４２に二次空気を供給してもよい。

又、上記実施形態では、フィルタ再生ＥＣＵ４４の二次空気量制御部４４ｂの一例として、図３及び図４の演算プロセスによって二次空気の供給量を決定する態様を示した。但し、当該演算プロセスは、上記に限らず、種々に変形可能である。

又、上記実施形態では、フィルタ再生ＥＣＵ４４の構成の一例として、フィルタ再生時期判定部４４ａ及び二次空気量制御部４４ｂの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、二次空気量制御部４４ｂの機能を複数のコンピュータによって実現してもよい。他方、フィルタ再生ＥＣＵ４４とエンジンＥＣＵの機能を一のＥＣＵによって実現してもよいのは勿論である。

又、上記実施形態では、フィルタ再生ＥＣＵ４４の構成の一例として、フィルタ再生時期判定部４４ａ及び二次空気量制御部４４ｂの処理を一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部が並列で実行されるものとしてもよい。

又、上記実施形態では、各種センサ５１〜５５の一例として、酸素濃度センサ５１、流量センサ５２、ＰＭセンサ５３、温度センサ５４及び温度センサ５５を示した。但し、上記の他に、ＰＭフィルタ４２の入口における排気ガス温度を検出する温度センサ等が設けられてもよいのは勿論である。他方、上記のセンサの検出対象の検出値は、他のセンサの検出値を用いて演算処理により、間接的に求められてもよく、その場合、上記のセンサの一部を省略してよい。

又、上記実施形態では、車輌Ａの一例として、外部ＥＧＲ装置３１を有する態様を示したが、外部ＥＧＲ装置３１を有しない車輌にも適用できるのは勿論である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本開示は、ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことを可能とする内燃機関の排気浄化装置として、好適に用いることができる。

１０ エンジン本体
２０ 吸気通路
２１ エアクリーナ
２２ ターボチャージャ
２３ 吸気スロットルバルブ
３０ 排気通路
３１ 外部ＥＧＲ装置
４０ 排気浄化装置
４１ 酸化触媒
４２ ＰＭフィルタ
４３ 二次空気供給装置
４４ フィルタ再生ＥＣＵ
５１ 酸素濃度センサ
５２ 流量センサ
５３ ＰＭセンサ
５４ 温度センサ
５５ 温度センサ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に上流側から下流側に向かって順に配設された酸化触媒及びパティキュレートフィルタと、
   前記排気通路の前記酸化触媒と前記パティキュレートフィルタの間に、二次空気を供給する二次空気供給装置と、を備える、
   内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記二次空気供給装置から供給する前記二次空気の供給量を制御する制御装置、を更に備える、
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記二次空気供給装置は、一端が前記排気通路の前記酸化触媒と前記パティキュレートフィルタの間に接続され、他端が前記内燃機関の吸気通路に接続された二次空気供給管と、前記二次空気供給管から前記排気通路に流入する前記二次空気の量を調整する流量制御バルブと、を有する、
   請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの再生時、
   前記酸化触媒からスリップする炭化水素の量に基づいて、前記二次空気を所定温度まで上昇させるために要する熱量が前記炭化水素の発熱量によって補完され得るように、前記二次空気の供給量を決定する、
   請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記二次空気を所定温度まで上昇させるために要する熱量は、前記パティキュレートフィルタの目標温度と前記二次空気の温度の差に基づいて算出される、
   請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの再生時、
   前記排気通路を流通する排気ガス中の酸素濃度が所定値以下で、且つ、前記酸化触媒からスリップする炭化水素量が所定値以上の場合、前記二次空気の供給を実行する、
   請求項２乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。