JP3572439B2

JP3572439B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JP3572439B2
Application number: JP13991198A
Authority: JP
Inventors: 元啓新沢; 靖久北原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JPH11336530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はディーゼルエンジンの排気浄化装置、特に排気中に含まれるＮＯｘと粒子状物質（以下ＰＭという）の両方を除去するようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＯｘを還元する触媒は、ＮＯｘの還元効率を高めるため還元剤としてのＨＣを必要とする。しかしながら、一般的にディーゼルエンジンでは、ＮＯｘの排出量に対してＨＣの排出量が比較的少ないため（ＨＣ／ＮＯｘ比は１以下のレベル）、コモンレール式の燃料噴射装置を用いて、主噴射とは別に各気筒の膨張行程もしくは排気行程で小量の燃料を後噴射し、この小量の燃料を未燃ＨＣとしてＮＯｘ触媒に導くようにしたものが各種提案されている（特開平６−１１７２２５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、後噴射するタイミングが燃料の主噴射のタイミングや主噴射された燃料の終了するタイミングに近すぎたり、またはある程度間隔をとっていても主噴射量が増加するなど、後噴射するときの気筒内温度が高いと、後噴射された燃料がほとんど燃焼してしまい、温度は上昇してもＨＣ／ＮＯｘ比を増加させることができない。つまり、触媒のＮＯｘ還元性能は温度に対して突起的な特性（ＮＯｘ還元効率がある狭い温度範囲でのみ最大値を示し、それ以下の温度でもそれ以上の温度でもＮＯｘ還元効率が低下する特性）を持つので、触媒のＮＯｘ還元性能が最大になる温度条件（ＮＯｘ還元性能の最大活性段階）や、ＮＯｘ還元性能が最大に達して下降する温度条件（ＮＯｘ還元性能の下降段階）で、このような後噴射を実行したのでは、却ってＮＯｘの還元効率が低下してしまう。
【０００４】
また、ＮＯｘ還元性能がまだ最大に達しておらず、温度上昇に伴いＮＯｘ還元性能が高くなっている温度条件（ＮＯｘ還元性能の上昇段階）では、ＨＣ／ＮＯｘ比だけを増加させるようなタイミングで後噴射を実行してもＮＯｘの還元効率の増加は少ない。
【０００５】
そこで、触媒の温度に対する少なくとも２つの活性段階（たとえばＮＯｘ還元性能の上昇段階と最大活性段階）を予め設定しておき、これら複数の活性段階のうちどの段階に現在の活性段階が該当するのかを判定し、この判定される現活性段階で触媒の浄化効率が最大となるように後噴射の量とタイミングを制御することにより、触媒の浄化性能を最大限に発揮させるようにしたものを先に提案した（特願平１０−８４３００号参照）。このものを以下、先願装置という。
【０００６】
一方、触媒ではＮＯｘは除去できても、ＰＭ（特にカーボンが主成分のドライスート）は除去できないので、排気中のＰＭを捕集する、いわゆるディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦという）を設け、さらにこのＤＰＦの上流に酸化触媒を配置し、この酸化触媒で排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成させ（ＮＯｘ中のＮＯ_２の比率が増加）、ＤＰＦに捕集されているＰＭをこの生成させた高酸化力のあるＮＯ_２によって燃焼させて除去することにより、ＤＰＦを再生するようにしたものがある（特開平１−３１８７１５号公報参照）。
【０００７】
ところで、従来装置のＰＭ除去の反応原理は、「ＮＯ_２＋Ｃ→ＮＯおよび２ＮＯ_２＋２Ｃ→Ｎ_２＋２ＣＯ_２」であり、エンジンからのＰＭ発生量に見合ったＮＯ_２が存在すれば、酸化触媒が比較的低温であってもＤＰＦに捕集されたＰＭが連続的に除去されＤＰＦにＰＭが堆積しないため、ＤＰＦを再生させるための特別な加熱装置等を設ける必要がない。この点は、本出願人の研究において確認している。
【０００８】
しかしながら、酸化触媒によるＮＯからＮＯ_２への変換は触媒温度に依存しており、ＮＯからＮＯ_２への変換は触媒入口の排気温度で約１５０℃当たりから始まる。また、上記の「ＮＯ_２＋Ｃ→ＮＯおよび２ＮＯ_２＋２Ｃ→Ｎ_２＋２ＣＯ_２」の反応もやはり触媒温度に依存しているため、実用上は約２５０℃〜約３００℃以上の触媒温度でないとＤＰＦに捕集されたＰＭが連続的に除去される状況にならないことが上記の研究において判明した。これより、アイドリング運転の比率が高くなる渋滞運転時など触媒入口における排気低温時には徐々にＤＰＦにＰＭが堆積していくため、渋滞運転が継続されたのでは、背圧上昇によってエンジンの動力性能が悪くなり、またＰＭの燃焼条件に合致したときにＰＭの堆積量が多いと、ＰＭ燃焼による発熱が過大となってＤＰＦが焼損する可能性がある。
【０００９】
そこで本発明は、ＮＯからＮＯ_２への変換を可能にする酸化性能を併せ持たせたＮＯｘ触媒の下流にＤＰＦを配置しておき、ＤＰＦの再生条件にない場合は、触媒浄化性能を、上記の先願装置と同様に最大限に発揮させ、ＤＰＦの再生条件になったときも、触媒浄化性能を、上記の先願装置と同様に最大限にあるいはできるだけ発揮させつつ、前記ＮＯｘ触媒とＤＰＦに流入する排気の各温度を上昇させることにより、渋滞運転が継続された場合にも、ＮＯｘを浄化しながら、背圧上昇によるエンジン動力性能の悪化やＤＰＦの焼損を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図２０に示すように、各気筒に燃料を噴射供給する装置５１を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置５１により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路５２に設けたＮＯｘ触媒５３への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記触媒が触媒の温度に対する活性段階であるＮＯｘ還元性能の上昇段階と最大活性段階との少なくとも２つの活性段階を有し、前記触媒５３にＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する触媒５３の下流にDPF５５を配置する一方で、前記触媒の温度に対する少なくとも２つの活性段階を予め設定する手段５６と、これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを判定する手段５７と、この判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段５８と、前記DPF５５の再生条件になったかどうかを判定する手段５９と、この判定結果よりDPF５５の再生条件になった場合に、前記触媒５３および前記DPF５５の温度を上昇させる昇温手段６０とを設け、前記昇温手段６０が後噴射を行う手段であり、 DPF 再生条件になった場合の後噴射のタイミングを前記ＮＯｘ還元性能の上昇段階にあるときには主噴射からの遅角間隔を小さくする側に設定するとともに、 DPF 再生条件になった場合の後噴射の量を DPF 再生条件でない場合より所定値大きくするかまたは DPF 再生条件になった場合の後噴射を行う領域を DPF 再生条件でない場合より拡大する。
【００１２】
第２の発明は、図２０に示すように、各気筒に燃料を噴射供給する装置５１を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置５１により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路５２に設けたＮＯｘ触媒５３への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記触媒が触媒の温度に対する活性段階であるＮＯｘ還元性能の上昇段階と最大活性段階との少なくとも２つの活性段階を有し、前記触媒５３にＮＯからＮＯ ₂ への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する触媒５３の下流に DPF ５５を配置する一方で、前記触媒の温度に対する少なくとも２つの活性段階を予め設定する手段５６と、これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを判定する手段５７と、この判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段５８と、前記 DPF ５５の再生条件になったかどうかを判定する手段５９と、この判定結果より DPF ５５の再生条件になった場合に、前記触媒５３および前記 DPF ５５の温度を上昇させる昇温手段６０とを設け、前記昇温手段６０が後噴射を行う手段であり、DPF再生条件になった場合の後噴射のタイミングを前記ＮＯｘ還元性能の最大活性段階にあるときには主噴射からの遅角間隔を大きくする側に設定するとともに、DPF再生条件になった場合の後噴射の量をDPF再生条件でない場合より所定値大きくするかまたはDPF再生条件になった場合の後噴射を行う領域をDPF再生条件でない場合より拡大する。
【００１３】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記後噴射の量を所定値大きくした場合に、この大きくした分に対応して、前記DPF再生条件になった場合の後噴射のタイミングを、主噴射からの遅角間隔が小さくなる側に変更する。
【００１４】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明においてDPFの再生中に、DPFの温度（たとえば入口温度）が、DPFに捕集されたＰＭが自着火して燃焼するのに十分な温度（たとえば約600℃を超える温度域）になったとき、後噴射を停止する。
【００１５】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明において前記ＮＯｘ触媒が、貴金属をイオン交換したゼオライト、貴金属担持の活性アルミナまたはこれら両材料を組み合わせたものである。
【００１６】
第６の発明は、図２１に示すように、各気筒に燃料を噴射供給する装置５１を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置５１により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路５２に設けたＮＯｘ触媒５３への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒を、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる複数の触媒を上流側より直列配置した複合触媒で構成し、このうち下流側に配置される低温活性型触媒５３ｂにＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する低温活性型触媒５３ｂの下流にDPF５５を配置する一方で、触媒温度に対する少なくとも２つの活性段階を前記複数の各触媒毎に予め設定する手段６１と、これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを前記複数の各触媒毎に判定する手段６２と、前記複数の各触媒毎にこの判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段６３と、前記DPF５５の再生条件になったかどうかを判定する手段５９と、この判定結果よりDPF５５の再生条件になった場合に、この場合（DPF再生条件になった場合）の後噴射の量をDPF再生条件でない場合より所定値大きくするかまたはDPF再生条件になった場合の後噴射を行う領域をDPF再生条件でない場合より拡大する手段６４とを設けた。
【００１７】
第７の発明は、図２２に示すように、各気筒に燃料を噴射供給する装置５１を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置５１により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路５２に設けたＮＯｘ触媒５３への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒を、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる複数の触媒を上流側より直列配置した複合触媒で構成し、このうち下流側に配置される低温活性型触媒５３ｂにＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する低温活性型触媒５３ｂの下流にDPF５５を配置する一方で、触媒温度に対する少なくとも２つの活性段階を前記複数の各触媒毎に予め設定する手段６１と、これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを前記複数の各触媒毎に判定する手段６２と、前記複数の各触媒毎にこの判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段６３と、触媒温度が所定値（たとえば基準温度ａ）以上の領域で主噴射からの遅角間隔を小さくする側に前記後噴射のタイミングを設定し、かつ前記後噴射の量を大きく設定する第２の手段７１と、前記DPF５５の再生条件になったかどうかを判定する手段５９と、この判定結果よりDPF５５の再生条件になった場合に、前記第２設定手段７１による後噴射の量とタイミングに切換える手段７２とを設けた。
【００１８】
第８の発明は、図２３に示すように、各気筒に燃料を噴射供給する装置５１を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置５１により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路５２に設けたＮＯｘ触媒５３への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒を、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる複数の触媒を上流側より直列配置した複合触媒で構成し、このうち下流側に配置される低温活性型触媒５３ｂにＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する低温活性型触媒５３ｂの下流にDPF５５を配置する一方で、触媒温度に対する少なくとも２つの活性段階を前記複数の各触媒毎に予め設定する手段６１と、これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを前記複数の各触媒毎に判定する手段６２と、前記複数の各触媒毎にこの判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段６３と、触媒温度が所定値（たとえば基準温度ｂ）以上の領域で主噴射からの遅角間隔を大きくする側に前記後噴射のタイミングを設定し、かつ前記後噴射の量を小さく設定する第２の手段８１と、前記DPF５５の再生条件になったかどうかを判定する手段５９と、この判定結果よりDPF５５の再生条件になった場合に、前記第２設定手段８１による後噴射の量とタイミングに切換える手段７２とを設けた。
【００１９】
第９の発明では、第６から第８までのいずれか一つの発明においてDPFの再生中に、DPFの温度（たとえば入口温度）が、DPFに捕集されたＰＭが自着火して燃焼するのに十分な温度（たとえば約600℃を超える温度域）になったとき、後噴射を停止する。
【００２０】
第１０の発明では、第６から第９までのいずれか一つの発明において前記低温活性型触媒が、貴金属をイオン交換したゼオライト、貴金属担持の活性アルミナまたはこれら両材料を組み合わせたものである。
【００２１】
第１１の発明では、第１から第１０までのいずれか一つの発明において前記燃料供給装置がコモンレール式燃料噴射装置である。
【００２２】
【発明の効果】
第１、第３、第１１の各発明では、DPFの再生条件になった場合に、触媒の特性の異なる活性段階を判定しながら、各活性段階で触媒浄化効率が最大となるように、後噴射の量とタイミングを制御することから、ＮＯｘ還元性能が温度に対して突起的な特性を有する触媒における浄化性能を最大限に発揮させることができる。これに加えてさらに、触媒およびその下流のDPFの温度を上昇させることで、触媒の有する酸化性能によるＮＯからＮＯ₂への変換が盛んになり、この高酸化力のあるＮＯ₂を用いてDPFにおけるＰＭの燃焼が促進され、DPFが再生される。
【００２３】
このようにして、第１、第３、第１１の各発明によれば、渋滞運転が継続された場合にも、触媒浄化性能を先願装置と同様に最大限に発揮させつつ、DPFの再生を行うことができ、これによってＮＯｘを浄化しながら、背圧上昇によるエンジン動力性能の悪化やDPFの焼損を防止することができる。
【００２４】
第１の発明によれば、さらにDPF再生条件になった場合にＮＯｘ還元性能の上昇段階にあるときには主噴射からの遅角間隔を小さくする側に設定するので、後噴射の増量分だけ、ＨＣ／ＮＯｘ比を増加させつつ後噴射燃料の気筒内での燃焼量割合が増加してエンジンアウトでの排気温度が上昇し、その分だけ酸化性能を有するＮＯｘ触媒およびDPFに流入する排気の各温度が高くなり、ＮＯｘ触媒の有する酸化性能によるＮＯからＮＯ₂への変換とDPFにおけるＰＭの燃焼を促進することができる。
【００２５】
第２の発明によれば、さらにDPF再生条件になった場合にＮＯｘ還元性能の最大活性段階にあるときには主噴射からの遅角間隔を大きくする側に設定するので、後噴射の増量分だけ、ＮＯｘ触媒に流入する未燃ＨＣの量が増加し、この未燃ＨＣがＮＯｘ触媒の有する酸化性能によりで燃焼してＮＯｘ触媒の温度が上昇し、DPFに流入する排気の温度も高まる。これによって、ＮＯｘ触媒の有する酸化性能によるＮＯからＮＯ₂への変換とDPFにおけるＰＭの燃焼を促進することができるほか、エンジンアウトからDPFまでの排気管からの放熱による温度低下分に相当する燃料を節約できる。
【００２６】
一方、DPF再生条件になった場合に拡大される後噴射領域では燃焼室内の温度が高いため、ほとんどの燃料が燃焼し、これによってＨＣ／ＮＯｘ比が増加することがなく、エンジンアウトでの排気の温度のみが上昇することになる。しかながら、DPFの再生のためにはエンジンアウトでの排気の温度を高めるほうが望ましく、したがって第１、第２の各発明において、DPF再生条件になった場合に後噴射を行う領域を拡大することで、ＮＯｘ触媒の有する酸化性能によるＮＯからＮＯ₂への変換とDPFにおけるＰＭの燃焼、除去を促進できる。
【００２７】
第４、第９の各発明によれば、無駄な燃料消費を抑制できる。
【００２８】
第５、１０の各発明によれば、ＮＯｘ触媒が、貴金属をイオン交換したゼオライト、貴金属担持の活性アルミナまたはこれら両材料を組み合わせたものであり、これらの場合にだけ、還元性能に併せて酸化性能を有させることができる。
【００２９】
ＮＯｘ還元性能が温度に対して突起的な特性を有する触媒を複数配置した複合触媒の場合にも、複数の各触媒の浄化性能を、第６の発明では最大限に引き出しつつ、また第７、第８の各発明では第６の発明より若干落ちる程度に引き出しつつDPFの再生を行わせることができ、これによって第６、第７、第８の各発明によれば、渋滞運転が継続された場合にも、ＮＯｘを浄化しながら、背圧上昇によるエンジン動力性能の悪化やDPFの焼損を防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１において、１はディーゼルエンジンの本体で、排気通路２にＮＯｘ触媒３を備える。ＮＯｘ触媒３のケーシング内には、上流側より高温活性型触媒３ａと低温活性型触媒３ｂとがこの順に直列配置されている。
【００３１】
ここで、高温活性型触媒３ａはＣｕ−ゼオライト系触媒（またはＰｄ−ゼオライト系触媒）から、低温活性型触媒３ｂはＰｔ−ゼオライト系触媒から構成される。このような金属−ゼオライト系触媒は、イオン交換に用いる金属によってＮＯｘの還元性能温度範囲が異なることから、高温活性型であるＣｕ−ゼオライト系触媒（または中高温活性型であるＰｄ−ゼオライト系）と低温活性型であるＰｔ−ゼオライト系とを、ＮＯｘ還元性能温度範囲を広げるため組み合わせたもの（複合触媒）である。各触媒３ａ、３ｂのＮＯｘ還元性能が温度に対して突起的な特性を持つため、複合触媒のＮＯｘ還元性能も、図３右側に示したようにやはり２つの突起を持った特性になる。なお、ゼオライトとしてはＺＳＭ−５、β、ＵＳＹ、モルデナイト型が知られており、これらを用いることが望ましい。金属−ゼオライト系触媒に限らず、金属（Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ等）を担持した活性アルミナも利用でき、たとえば高温活性型触媒にはＰｄまたはＡｇを担持した活性アルミナを、低温活性型触媒にはＰｔを担持した活性アルミナを利用してもよい。
【００３２】
さて、ＮＯｘ触媒３はＮＯｘの還元効率を高めるため還元剤としてのＨＣを必要とするが（ＨＣ／ＮＯｘ比を最低でも２以上とする必要がある）、一般的にディーゼルエンジンはＮＯｘの排出量に対してＨＣの排出量が比較的少ないので、コモンレール式の燃料噴射装置を用いて、各気筒の膨張行程もしくは排気行程で小量の燃料を後噴射し、この小量の燃料を未燃ＨＣとしてＮＯｘ触媒３に導くようにすることが有効である。
【００３３】
しかしながら、後噴射のタイミングが燃料の主噴射のタイミングや主噴射された燃料の終了するタイミングに近すぎたり、またはある程度間隔をとっていても主噴射量が増加するなど、後噴射するときの気筒内温度が高いと、後噴射された燃料がほとんど燃焼してしまい、排気温度（触媒温度）は上昇してもＨＣ／ＮＯｘ比を増加させることができない。つまり、各触媒３ａ，３ｂの最大活性段階や高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能の下降段階でこのような後噴射を実行したのでは、却ってＮＯｘの還元効率が低下してしまう。
【００３４】
また、各触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ還元性能の上昇段階では、ＨＣ／ＮＯｘ比だけを増加させるようなタイミングで後噴射を実行してもＮＯｘの還元効率の増加は少ない。
【００３５】
この場合、各触媒３ａ，３ｂ毎にＮＯｘ還元性能の上昇段階、最大活性段階、ＮＯｘ還元性能の下降段階といった３つの活性段階があり、複合触媒はこれらの組み合わせであることから、先願装置では、合計で６つの活性段階を予め設定しておき、現活性段階がこれらのうちいずれの活性段階にあるのかを判定し、複合触媒が所定の活性温度以下になる活性段階または所定の活性温度以上になる活性段階を判定したときは後噴射を停止するとともに、それ以外の活性段階であることを判定したとき、その判定された各活性段階毎に触媒のＮＯｘ浄化効率が最大となるように後噴射の量とタイミングを制御する。
【００３６】
この先願装置を以下に説明する。
【００３７】
図３右側に示した複合触媒のＮＯｘ還元性能に対して、５つの基準温度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ（ただしａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ＜ｅ）を定め、次の６つの基準領域Ｉ〜ＶＩに区分けする（図３左側参照）。なお、図３右側では触媒３ａを触媒Ａで、触媒３ｂを触媒Ｂで略記している。
【００３８】
領域Ｉ：低温活性型触媒３ｂのＮＯｘ還元性能が発現する温度範囲（ＮＯｘ還元性能の上昇段階の前段階）（約２００℃まで）。
【００３９】
領域ＩＩ：低温活性型触媒３ｂのＮＯｘ還元性能が上昇する温度範囲（ＮＯｘ還元性能の上昇段階）（約２００〜２３０℃まで）
領域ＩＩＩ：低温活性型触媒３ｂのＮＯｘ還元性能のピーク温度範囲（最大活性段階）（約２３０〜２８０℃）
領域ＩＶ：低温活性型触媒３ｂのＮＯｘ還元性能が下降し、代わって高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能が上昇する温度範囲（ＮＯｘ還元性能の上昇段階）（約２８０〜３７０℃まで）
領域Ｖ：高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能のピーク温度範囲（最大活性段階）（約３７０〜４５０℃）
領域ＶＩ：高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能が下降する温度範囲（ＮＯｘ還元性能の下降段階）（約４５０℃以上）
そして、上記の各領域に対し次のように後噴射を停止したり実行したりする。
【００４０】
（１）領域Ｉに対して後噴射を停止する。これは次の理由からである。領域ＩではもともとＨＣ／ＮＯｘ比が高く、後噴射しなくてもＮＯｘ還元性能が発現する。また、領域Ｉのようにエンジンの負荷、回転数が低い場合に後噴射を行っても、主噴射量に対する後噴射量の比率を大きくしなければ温度上昇効果が少ない。そこで、領域Ｉでは燃費を最小限に抑えてＮＯｘ還元性能を効率よく発現させるという観点から後噴射を停止する。
【００４１】
（２）領域ＩＩ〜Ｖに対しては次の通り後噴射を行う。領域ＩＩでは低温活性型触媒３ｂの温度上昇とＨＣ／ＮＯｘ比の増加の両方を狙って、また領域ＩＶでは高温活性型触媒３ａの温度上昇とＨＣ／ＮＯｘの増加の両方を狙って後噴射の開始時期を主噴射に近づけるとともに後噴射量を大きくする。これに対して、領域ＩＩＩとＶではＨＣ／ＮＯｘ比の増加だけを主に狙って、後噴射の開始時期を主噴射から離すとともに後噴射量を小さくする。
【００４２】
ここで、領域ＩＩ、ＩＶと領域ＩＩＩ、Ｖとで後噴射時期の設定を変えた理由を説明する。後噴射するタイミングは圧縮上死点からのクランク角度間隔が大きいほど主噴射された燃料の燃焼の影響を受けにくく、したがって後噴射された燃料が未燃ＨＣとなって排出される割合が多くなる。この逆に、後噴射するタイミングが圧縮上死点からのクランク角度間隔が小さくなるほど主噴射された燃料の燃焼の影響を受けやすく、したがって後噴射された燃料のうち燃焼する割合が多くなるため、排気温度は上昇するが未燃ＨＣとなって排出される割合が少なくなる（ＨＣ／ＮＯｘ比の増加が少ない）。
【００４３】
そこで、低温活性型触媒３ｂのＮＯｘ還元性能が上昇する活性段階である領域ＩＩでは低温活性型触媒３ｂの温度上昇とＨＣ／ＮＯｘの増加の両方を狙って、また高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能が上昇する活性段階である領域ＩＶについても高温活性型触媒３ａの温度上昇とＨＣ／ＮＯｘの増加の両方を狙って主噴射からの遅角間隔を小さく設定し、これに対して低温活性型触媒３ｂのＮＯｘ還元性能のピークがくる活性段階である領域ＩＩＩと高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能のピークがくる活性段階である領域ＶではＨＣ／ＮＯｘ比の増加だけを主に狙って主噴射からの遅角間隔を大きく設定するのである。このため実施形態では主噴射からの遅角間隔を大きくしたマップと小さくしたマップの２つを用意している。
【００４４】
また、後噴射時期を定めるこれら２つのマップでは、エンジンの負荷、回転数が増大するほど、主噴射からの遅角間隔を増大するように設定している（図５、図６参照）。これは、負荷や回転数が高くなると燃焼室内の温度が相対的に増加するため、後噴射のタイミングを遅らせる必要があるからである。
【００４５】
この結果、後噴射の開始時期は、図５、図６において矢印で示したように、領域毎に大きく切換わり、同じ領域内では負荷Ｌｏａｄや回転数が増大するほど遅角していくことになる。なお、図５は図４においてＸ軸に沿う特性、図６は図４においてＹ軸に沿う特性である。
【００４６】
なお、図５、図６には、本発明の第１実施形態の場合を重ねて示しており、本発明部分は後述する。
【００４７】
次に、領域ＩＩ、ＩＶと領域ＩＩＩ、Ｖとで後噴射量の設定を変えた理由を説明する。上述したように主噴射からの遅角間隔が大きいと、後噴射された燃料が未燃ＨＣとなって排出される割合が多くなるので、このときには後噴射量が少なくてもＨＣ／ＮＯｘ比の増加効果が高い。これに対して主噴射からの遅角間隔が小さいときには、後噴射された燃料の燃焼する割合が多くなるため、温度は上昇するが未燃ＨＣとなって排出される割合が少なくなる（ＨＣ／ＮＯｘ比の増加が少ない）。
【００４８】
そこで、主噴射からの遅角間隔を小さくして温度上昇とＨＣ／ＮＯｘ比の増加の両方を狙うときには、後噴射量を大きく設定し、これに対して主噴射からの遅角間隔を大きくしてＨＣ／ＮＯｘ比の増加だけを主に狙うときには、後噴射量を小さく設定するのである。このため先願装置では、図７に示したように、後噴射量比率Ｋａｆｔを領域毎に切換えるテーブルを用意している。なお、主噴射量Ｑｍａｉｎにこの後噴射量比率Ｋａｆｔを乗じることで、後噴射量Ｑａｆｔを求めることができる。
【００４９】
なお、図７にも本発明の第１実施形態の場合を重ねて示しており、本発明部分は後述する。
【００５０】
（３）領域ＶＩに対しては後噴射を停止する。これは次の理由からである。領域ＶＩでの負荷と回転数では燃焼室内の温度が高く、後噴射時期を遅角して排気行程の最後の方で後噴射を実行してもほとんどの燃料が燃焼し、これによって温度が上昇するだけでＨＣ／ＮＯｘ比が増加することがない。つまり、この温度上昇によりＮＯｘ還元性能が却って下降することになるので、燃費悪化を防止するためにも後噴射を停止するのである。
【００５１】
さて、排気温度（触媒温度）はエンジンの状態（負荷、回転数）から定まるので、上記の領域判定には、エンジントルクと回転数をパラメータとする図４に示したマップを用いることができる。つまり、領域を区分けする境界値を、エンジンの暖機後の定常条件でマッチングしておけばよいわけである。
【００５２】
しかしながら、触媒の実際の活性段階は、過渡運転状態になると、定常状態と異なり刻々と変化するので、エンジンの負荷と回転数だけで領域判定を行ったのでは、領域判定を誤り、ＮＯｘの浄化効率が向上しないばかりか却って悪化する事態が生じることがある。このときには無駄な後噴射を行うことになり、燃費ばかりが悪化する。
【００５３】
そこで、触媒の温度を検出するセンサを設けておき、エンジンの負荷と回転数だけでなく、触媒温度に基づいても領域判定を行う。
【００５４】
これで先願装置における後噴射の制御についての概説を終了する。
【００５５】
次に、後噴射に用いるコモンレール式の燃料噴射装置を図２により概説すると（詳細は特開昭９−１１２２５１号公報参照）、この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク１１、燃料供給通路１２、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられる燃料噴射弁１７からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は燃料供給通路１５を介してコモンレール１６にいったん蓄えられたあと、コモンレール１６の高圧燃料が気筒数分の燃料噴射弁１７に分配される。
【００５６】
燃料噴射弁１７は、針弁１８、ノズル室１９、ノズル室１９への燃料供給通路２０、リテーナ２１、油圧ピストン２２、針弁１８を閉弁方向（図で下方）に付勢するリターンスプリング２３、油圧ピストン２２への燃料供給通路２４、この通路２４に介装される三方弁（電磁弁）２５などからなり、バルブボディ内の通路２０と２４が連通して油圧ピストン２２上部とノズル室１９にともに高圧燃料が導かれる三方弁２５のＯＦＦ時（ポートＡとＢが連通、ポートＢとＣが遮断）には、油圧ピストン２２の受圧面積が針弁１８の受圧面積より大きいことから、針弁１８が着座状態にあるが、三方弁２５がＯＮ状態（ポートＡとＢが遮断、ポートＢとＣが連通）になると、油圧ピストン２２上部の燃料が戻し通路２８を介して燃料タンク１１に戻され、油圧ピストン２２に作用する燃料圧力が低下する。これによって針弁１８が上昇して噴射弁先端の噴孔より燃料が噴射される。三方弁２５をふたたびＯＦＦ状態に戻せば、油圧ピストン２２に蓄圧室１６の高圧燃料が導びかれて燃料噴射が終了する。つまり、三方弁２５のＯＮ時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであれば、ＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。２６は逆止弁、２７はオリフィスである。
【００５７】
この燃料噴射装置１０にはさらに、コモンレール圧力を制御するため、サプライポンプ１４から吐出された燃料を戻す通路１３に圧力制御弁３１を備える。この圧力制御弁３１はコントロールユニット４１からのデューティ信号に応じて通路１３の流路面積を変えるためのもので、コモンレール１６への燃料吐出量を調整することによりコモンレール圧力を制御する。コモンレール１６の燃料圧力によっても燃料噴射量は変化し、三方弁２５のＯＮ時間が同じであれば、コモンレール１６の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射量が多くなる。
【００５８】
コモンレール圧力ＰＣＲ１を検出するセンサ３２、ＮＯｘ触媒３の温度Ｔ１を検出するセンサ３７からの信号が、アクセル開度センサ３３（アクセルペダルの踏み込み量に比例した出力Ｌを発生）３３、クランク角センサ３４（エンジン回転数とクランク角度を検出）、クランク角センサ３５（気筒判別を行う）、水温センサ３６とともに入力される電子制御ユニット４１では、エンジン回転数とアクセル開度に応じて主噴射の目標燃料噴射量とコモンレール１６の目標圧力を演算し、圧力センサ３２により検出されるコモンレール圧力がこの目標圧力と一致するように圧力制御弁３１を介してコモンレール１６の燃料圧力をフィードバック制御する。また、演算した主噴射の目標燃料噴射量に対応して三方弁２５のＯＮ時間を制御するほか、主噴射とは別に各気筒の膨張行程もしくは排気行程で前述した後噴射を行って未燃ＨＣをＮＯｘ触媒３に供給する。
【００５９】
電子制御ユニット４１で行われる先願装置におけるこの制御を図８〜図１０、図１２のフローチャートに基づいて説明すると、図８は燃料噴射制御のメインルーチン、図９、図１０、図１２はメインルーチンの一部の詳細を示すサブルーチンである。
【００６０】
まずメインルーチンを示す図８において、ステップ１００ではコモンレール圧力ＰＣＲ１、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、エンジン負荷ＬおよびＮＯｘ触媒３の温度Ｔ１を読み込み、ステップ２００、３００、４００においてコモンレール圧力制御、エンジンの出力制御のための主噴射制御、ＮＯｘ触媒３に対して還元剤としてのＨＣを供給するための後噴射制御をそれぞれ実行する。
【００６１】
なお、ステップ１００において説明しなかったＤＰＦ入口温度Ｔ２の読み込み部分、ステップ５００、６００、７００、８００、９００は本発明部分であり、後述する。
【００６２】
図９のサブルーチンはコモンレール圧力制御を行うためのものである。
【００６３】
ステップ２０１、２０２では、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌから所定のマップを検索してコモンレール１６の目標基準圧力ＰＣＲ０とこのコモンレール基準圧力ＰＣＲ０を得るための圧力制御弁３１用基準デューティ比Ｄｕｔｙ０とを求める。これらのマップはエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌをパラメータとして電子制御ユニット４１のＲＯＭに予め記憶しているものである。後述するマップやテーブルについてもすべて電子制御ユニット４１のＲＯＭに予め記憶しているものであり、この点についての説明は省略する。
【００６４】
ステップ２０３では、目標基準圧力ＰＣＲ０と実際のコモンレール圧力ＰＣＲ１との差の絶対値を求め、これを目標基準圧力ＰＣＲ０に対して予め設定された許容圧力差ΔＰＣＲ０と比較する。｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ１｜が許容範囲内であればステップ２０６に進んで基準デューティ比Ｄｕｔｙ０を開弁デューティ比Ｄｕｔｙとすることによって同じデューティ比を維持し、ステップ２０７においてこのデューティ比Ｄｕｔｙからデューティ信号を作って圧力制御弁３１を駆動する。
【００６５】
一方、｜ＰＣＲ０−ＰＣＲ１｜が許容範囲内にない場合は、ステップ２０３よりステップ２０４に進み、ＰＣＲ０−ＰＣＲ１（＝ΔＰ）に対応して予め設定されているＲＯＭのテーブルを検索してデューティ比の補正係数ＫＤｕｔｙを求める。たとえば、ΔＰがマイナス（ＰＣＲ０よりもＰＣＲ１が大きい）の場合はＫＤｕｔｙが１よりも小さい値に、この逆にΔＰがプラスの（ＰＣＲ０よりもＰＣＲ１が小さい）場合はＫＤｕｔｙが１よりも大きい値になる。具体的には圧力制御弁３１の特性に合わせてデューティ比補正係数ＫＤｕｔｙのテーブルデータを設定する。
【００６６】
ステップ２０５では基準デューティ比Ｄｕｔｙ０をこの補正係数ＫＤｕｔｙにより補正した値を開弁デューティ比Ｄｕｔｙとした後、ステップ２０７の操作を実行する。
【００６７】
図１０のサブルーチンは主噴射制御を行うためのものである。
【００６８】
ステップ３０１ではエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌから所定のマップを検索して主噴射量Ｑｍａｉｎを求め、この主噴射量Ｑｍａｉｎとコモンレール圧力ＰＣＲ１とからステップ３０２において所定のマップを検索して主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄを求める。
【００６９】
ここで、主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄはｍｓｅｃの単位で設定され、図１１に示したように主噴射量Ｑｍａｉｎが同じならコモンレール圧力ＰＣＲ１が高いほど主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄが短くなり、コモンレール圧力ＰＣＲ１が同じなら主噴射量Ｑｍａｉｎが多いほど主噴射期間Ｍｐｅｒｉｏｄが長くなる。
【００７０】
ステップ３０３ではエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌから所定のマップを検索して主噴射開始時期Ｍｓｔａｒｔを求める。ステップ３０４では主噴射量Ｑｍａｉｎが供給されるように噴射開始時期ＭｓｔａｒｔよりＭｐｅｒｉｏｄの期間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁１７を、２つのクランク角センサ３４、３５の信号に基づいて開弁駆動する。
【００７１】
図１２のサブルーチンは後噴射制御を実行するためのものである。
【００７２】
まずステップ４０１では、そのときのエンジントルク（あるいはエンジン負荷Ｌ）とエンジン回転数から定まる運転点が図４に示したいずれの基準領域Ｉ〜ＶＩにあるかを判定する。この判定の結果、領域を表すＩ〜ＶＩのローマ数字がＲＡＭに記憶される。この領域判定結果により定まる領域を基準領域とする。なお、図４において領域の境界を定める値は、エンジンの暖機完了後に定常状態でエンジンを安定して運転させたときにマッチングにより求めたものである。
【００７３】
ステップ４０２では、ＲＡＭに記憶されている基準領域（を示すローマ数字）とＩを比較する。基準領域がＩであるときは、ステップ４１８進み、後噴射を停止する。この後噴射の停止によって、領域Ｉでは燃費を最小限に抑えてＮＯｘ還元性能を効率よく発現させることができる。
【００７４】
基準領域がＩでないときはステップ４０３に進み、触媒温度Ｔ１と図３に示した基準温度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとの比較からいずれの領域Ｉ〜ＶＩにあるかを判定する。この判定結果、領域を表すＩ〜ＶＩのローマ数字がＲＡＭに記憶される。この領域判定結果により定まる領域を、上記の基準領域と区別するため実領域とする。
【００７５】
ステップ４０４〜４１１、４１９は図４に示したＩＩからＶＩまでの各領域を判定する部分で、次のように判定して、ステップ４１２以降、ステップ４１４以降、ステップ４１８のいずれかに進む。つまり、
〈１〉基準領域＝ＩＩかつ実領域≦ＩＩのときはステップ４０４，４０５よりステップ４１４以降に進む。
【００７６】
〈２〉基準領域＝ＩＩかつ実領域＞ＩＩのときはステップ４０４，４０５よりステップ４１２以降に進む。
【００７７】
〈３〉基準領域＝ＩＩＩかつ実領域＝ＩＩＩのときはステップ４０６，４０７よりステップ４１２以降に進む。
【００７８】
〈４〉基準領域＝ＩＩＩかつ実領域≠ＩＩＩのときはステップ４０６，４０７よりステップ４１４以降に進む。
【００７９】
〈５〉基準領域＝ＩＶかつ実領域＝ＩＶのときはステップ４０８，４０９よりステップ４１４以降に進む。
【００８０】
〈６〉基準領域＝ＩＶかつ実領域≠ＩＶのときはステップ４０８，４０９よりステップ４１２以降に進む。
【００８１】
〈７〉基準領域＝Ｖかつ実領域≧Ｖかつ実領域≠ＶＩのときはステップ４１０，４１１，４１９よりステップ４１２以降に進む。
【００８２】
〈８〉基準領域＝Ｖかつ実領域＜Ｖのときはステップ４１０，４１１よりステップ４１４以降に進む。
【００８３】
〈９〉基準領域≠Ｖのときはステップ４１０よりステップ４１８に進む。
【００８４】
〈１０〉基準領域＝Ｖかつ実領域≧Ｖかつ実領域＝ＶＩのときはステップ４１０，４１１，４１９よりステップ４１８に進む。
【００８５】
ここで、上記の〈１〉、〈３〉、〈５〉、〈７〉は基準領域と実領域が一致する場合（定常時）であり、〈１〉、〈５〉の場合は、ステップ４１４に進み、負荷と回転数から、主噴射からの遅角間隔を小さくした後噴射開始時期マップ（図示しない）を検索して後噴射開始時期Ａｓｔａｒｔを求める。この後噴射開始時期Ａｓｔａｒｔは、図５、図６において領域ＩＩ、ＩＶに示したように、膨張行程に位置している。
【００８６】
ステップ４１５では、負荷から後噴射量比率テーブルを検索して後噴射量比率Ｋａｆｔを求め、これを図１０で求めた主噴射量Ｑｍａｉｎに乗じることで後噴射量Ｑａｆｔ（＝Ｋａｆｔ×Ｑｍａｉｎ）を算出する。後噴射量比率テーブルでは、図７において領域ＩＩ、ＩＶに示したように、領域ＩＩＩ、Ｖの場合よりＫａｆｔの値が大きくなっている。
【００８７】
同様にして、〈３〉、〈７〉の場合は、ステップ４１２に進み、負荷と回転数から、主噴射からの遅角間隔を大きくした後噴射開始時期マップ（図示しない）を検索して後噴射開始時期Ａｓｔａｒｔを求める。この後噴射開始時期Ａｓｔａｒｔは、図５、図６において領域ＩＩＩ、Ｖに示すように今度は排気行程に位置している。
【００８８】
ステップ４１３では、負荷から図７に示す後噴射量比率をテーブルを検索して後噴射量比率Ｋａｆｔを小さな値で求め（図７において領域ＩＩＩ、Ｖ参照）、これを図１０で求めた主噴射量Ｑｍａｉｎに乗じて後噴射量Ｑａｆｔを算出する。
【００８９】
このようにして算出した後噴射量Ｑａｆｔとコモンレール圧力ＰＣＲ１からステップ４１６で所定のマップ（図１１参照）を検索して後噴射期間Ａｐｅｒｉｏｄを求め、ステップ４１７では図１０のステップ３０３，３０４と同様にして後噴射を実行する（後噴射量Ｑａｆｔが供給されるように、後噴射開始時期Ａｓｔａｒｔより後噴射期間Ａｐｅｒｉｏｄのあいだ、後噴射すべき気筒の燃料噴射弁を、２つのクランク角センサ３４、３５の信号に基づいて開弁駆動する）。
【００９０】
これに対して上記の〈２〉、〈４〉、〈６〉、〈８〉は基準領域と実領域が一致しない場合（過渡時）で、このときは基準領域の隣の領域に対する後噴射の制御を行う。つまり、〈１〉、〈２〉のときは領域ＩＩの隣の領域であるＩＩＩの領域と、〈１〉、〈４〉のときは領域ＩＩＩの隣の領域であるＩＩまたはＩＶの領域と、〈６〉のときは領域ＩＶの隣の領域であるＩＩＩまたはＶの領域と、〈８〉のときは領域Ｖの隣の領域であるＩＶの領域と同じ後噴射の制御とするわけである。
【００９１】
さらに述べると、たとえばアクセルペダルを急激に踏み込んだとき、エンジントルクと回転数は応答良く上昇するのに対して、触媒温度Ｔ１のほうは遅れて立ち上がるため、エンジントルクと回転数から判定した基準領域はＶであるのに、実領域は隣の領域ＩＶにあることがある。この場合には、マップから判定される基準領域に対する後噴射の制御を選択するのではなく、触媒温度から推定される実領域に対する後噴射の制御を選択させることで、過渡運転状態においても領域判定を誤らないようにして、ＮＯｘの浄化効率の低下と無駄な後噴射とを回避することができる。
【００９２】
上記の〈１〉、〈９〉、〈１０〉の場合には、無駄な後噴射を行わないので、ＮＯｘの浄化性能の悪化と燃費悪化を防止できる。
【００９３】
このように、先願装置では、複合触媒を構成する低温活性と高温活性の各触媒について活性段階がＮＯｘ還元性能の上昇段階、最大活性段階、ＮＯｘ還元性能の下降段階の３つあることから、複合触媒としては、
▲１▼低温活性触媒のＮＯｘ還元性能の上昇段階の前段階、
▲２▼低温活性触媒のＮＯｘ還元性能の上昇段階、
▲３▼低温活性触媒の最大活性段階、
▲４▼高温活性触媒のＮＯｘ還元性能の上昇段階（低温活性触媒のＮＯｘ還元性能の下降段階でもある）、
▲５▼高温活性触媒の最大活性段階、
▲６▼高温活性触媒のＮＯｘ還元性能の下降段階
の６つに区分けしておき、現在の活性段階がこのうちのいずれの活性段階にあるのかを判定し、上記▲２▼〜▲５▼までの各活性段階では触媒浄化効率が最大となるように後噴射の量とタイミングを制御し、また上記▲１▼と▲６▼の各活性段階（複合触媒が所定の活性温度以下になる活性段階と所定の活性温度以上になる活性段階）では後噴射を停止するようにしたので、燃費の悪化を最小にしつつＮＯｘ触媒の浄化性能を最大限に発揮させることができる。
【００９４】
また、上記６つの活性段階に対応してエンジンの負荷と回転数により定まる基準領域Ｉ〜ＶＩを設定し、現在のエンジンの負荷と回転数からどの基準領域にあるのかをみて現活性段階を判定するほか、上記６つの活性段階を複合触媒の温度により定まる実領域でも設定し、複合触媒の現在の温度からどの実領域にあるかのをみて現活性段階を判定し、この判定結果と基準領域に基づく判定結果が異なるときは、基準領域に基づく判定結果の隣の活性段階にあると判定するようにしたので、新たなセンサを設けることなく、上記６つの活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを精度良く判定できるとともに、過渡運転状態においても活性段階の判定を誤らないようにして、ＮＯｘの浄化効率の低下と無駄な後噴射とを回避できる。
【００９５】
図３左側に示したように、先願装置によればＩＩ〜Ｖの各領域で破線で示したようにＨＣ／ＮＯｘ比を一定に保ちつつ前述した後噴射の量とタイミングの制御を行うことで、後噴射を実行しない場合と比べてＮＯｘ転換率であるηＮＯｘ（％）が大きく向上することになっている（一点鎖線参照）。なお、図３左側において、後噴射（アフターインジェクション）付きをｗ／Ａ．Ｉで、後噴射なしをｗ／ｏＡ．Ｉで略記している。
【００９６】
これで先願装置の説明を終える。
【００９７】
一方、触媒ではＮＯｘは除去できても、ＰＭ（特にドライスート）は除去できないので、図１に示したように、低温活性型触媒３ｂの下流にＤＰＦ４を備える。これは筒の部分に多数の孔を設けた有底円筒状の芯部材４ａにセラミックファイバー４ｂを幾層にも巻き回したもので、底のあるほうを下流側にして取り付けている。このとき、排気は図示の矢印のように流れ、排気中のＰＭがセラミックファイバー４ｂに捕集される。ＤＰＦはこのタイプのものに限らず、従来より公知のウォールフローハニカムタイプのものであってもよい。
【００９８】
さて、こうしたＤＰＦ４の上流側に酸化触媒を設け、この酸化触媒で排気中のＮＯを酸化させてＮＯ_２を生成させ（ＮＯｘ中のＮＯ_２の比率が増加）、ＤＰＦに捕集されているＰＭをこの生成させた高酸化力のあるＮＯ_２によって燃焼させて除去することにより、ＤＰＦを再生するようにしたものが公知である。
【００９９】
この従来装置でのＰＭ除去の反応原理は、「ＮＯ_２＋Ｃ→ＮＯおよび２ＮＯ_２＋２Ｃ→Ｎ_２＋２ＣＯ_２」であり、エンジンからのＰＭ発生量に見合ったＮＯ_２が存在すれば、比較的低温であってもＤＰＦに捕集されたＰＭが連続的に除去されてＤＰＦにＰＭが堆積しないため、ＤＰＦを再生させるための特別な加熱装置等を設ける必要がない。この点は、本出願人の研究において確認している。
【０１００】
そこで、低温活性型触媒３ｂに酸化性能をも併せ持たせ、従来装置と同じにこの酸化性能により排気中のＮＯをＮＯ_２に変換させることが考えられる。なお、酸化性能を低温活性型触媒３ｂに持たせるには、低温活性型触媒３ｂが、貴金属（特に白金）をイオン交換したゼオライト、貴金属担持の活性アルミナまたはこれら両材料を組み合わせたものである必要がある。
【０１０１】
しかしながら、酸化性能によるＮＯからＮＯ_２への変換は触媒３ｂの温度に依存しており、ＮＯからＮＯ_２への変換は触媒３ｂの入口排気温度で約１５０℃当たりから始まる。また、上記の「ＮＯ_２＋Ｃ→ＮＯおよび２ＮＯ_２＋２Ｃ→Ｎ_２＋２ＣＯ_２」の反応もやはり触媒３ｂの触媒温度に依存しているため、実用上は約２５０℃〜約３００℃以上の触媒温度でないとＤＰＦ４に捕集されたＰＭが連続的に除去される状況にならないことが上記の研究において判明した。これより、アイドリング運転の比率が高くなる渋滞運転時など触媒３ｂ入口における排気低温時には徐々にＤＰＦ４にＰＭが堆積していくため、渋滞運転が継続されたのでは、背圧上昇によってエンジンの動力性能が悪くなり、また、ＰＭの燃焼条件に合致したときにＰＭの堆積量が多いと、ＰＭ燃焼による発熱が過大となってＤＰＦ４が焼損する可能性がある。
【０１０２】
これに対処するため本発明の第１実施形態では、ＤＰＦ４の再生条件になったかどうかを判定し、ＤＰＦ４の再生条件でない場合には先願装置の後噴射量制御（つまり排気浄化主体の後噴射量制御）を行い、ＤＰＦ４の再生条件になると、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御に切換え、このＤＰＦ再生主体の後噴射制御により触媒３ｂおよびＤＰＦ４に流入する排気の各温度を上昇させる。
【０１０３】
ここで、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御をさらに説明する。
【０１０４】
ＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期を図５、図６に重ねて示す。なお、実線で示す先願装置に対して、一点鎖線で示す本発明の第１実施形態を重ならせると、重なった部分が見にくくなるので、実際には省略しているが、実線で示した矢印の位置に、一点鎖線で示す矢印があることになる。
【０１０５】
さて、領域ＩＩ〜Ｖでは排気浄化主体の後噴射の開始時期と同じである。これは、ＤＰＦ４の再生中においても、複合触媒の浄化性能を最大限に発揮させるためである。
【０１０６】
ＤＰＦ再生主体の場合は、後噴射を行う領域をさらにＶＩの領域まで拡大する。これは次の理由による。排気浄化主体の場合は、領域ＶＩにおいて後噴射を停止することにより、高温活性型触媒３ａのＮＯｘ還元性能の下降を防止している。しかしながら、ＤＰＦ再生主体の場合は、後噴射を行って酸化性能を有する触媒３ｂの温度を上昇させたほうが触媒３ｂの酸化性能によるＮＯからＮＯ_２への変換が活発化するので、ＤＰＦ再生主体の場合は、ＶＩの領域においても後噴射を行わせるのである。
【０１０７】
ただし、領域ＶＩでは、領域Ｖと同じに主噴射からの遅角間隔を大きく設定している。
【０１０８】
一方、ＤＰＦ再生主体の後噴射量は、排気浄化主体よりも所定値だけ大きく設定する。このためＤＰＦ再生主体の後噴射量比率Ｋａｆｔを、図７に重ねて示すと、ＤＰＦ再生主体のほうが排気浄化主体よりも後噴射量比率Ｋａｆｔが所定値だけ大きくなる（一点鎖線の矢印参照）。実際には、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御用にも、後噴射量比率Ｋａｆｔを領域毎に切換えるテーブルを用意している。
【０１０９】
このように、領域ＩＩとＩＶにおいて、排気浄化主体の場合と同じに複合触媒３の温度上昇とＨＣ／ＮＯｘ比の増加の両方を狙って、ＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期を主噴射に近づけるとともに、排気浄化主体の場合よりもＤＰＦ再生主体の後噴射量を大きくすると、その後噴射量の増量分だけ排気浄化主体の場合より後噴射した燃料の気筒内での燃焼量割合と燃焼量が増加してエンジンアウトでの排気の温度が上昇し、その分だけ酸化性能を有する触媒３ｂおよびＤＰＦ４に流入する排気の各温度が上昇する。これによって、触媒３ｂの有する酸化性能によるＮＯからＮＯ_２への変換率が高まり、ＤＰＦ４におけるＰＭの燃焼、除去が促進される。
【０１１０】
一方、領域ＩＩＩとＶにおいて、排気浄化主体の場合と同じにＨＣ／ＮＯｘ比の増加だけを主に狙って、ＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期を主噴射から離すとともに、排気浄化主体の場合よりもＤＰＦ再生主体の後噴射量を大きくすると、排気浄化主体の場合に比べて、後噴射した燃料の気筒内での燃焼量割合は平均すると小さいが、燃焼量がほぼ同等になるため、酸化性能を有する触媒３ｂまで運ばれる未燃ＨＣ量が増加し、触媒３ｂではこの増加した未燃ＨＣを酸化（燃焼）させることで触媒３ｂとこの触媒３ｂを通過する排気の各温度が上昇する。つまり、排気浄化主体の場合よりも多い未燃ＨＣの酸化による発熱で、触媒３ｂとＤＰＦ４に流入する排気の各温度が上昇するわけである。したがって、この触媒３ｂとＤＰＦ４に流入する排気の各温度の上昇によって触媒３ｂの有する酸化性能によるＮＯからＮＯ_２への変換率が上昇し（図１４の破線参照）、ＤＰＦ４におけるＰＭの燃焼、除去が促進される。
【０１１１】
なお、図１４においても、図３左側と同様に、後噴射（アフターインジェクション）付きをｗ／Ａ．Ｉで、後噴射なしをｗ／ｏＡ．Ｉで略記している。
【０１１２】
また、領域ＶＩでは燃焼室内の温度が高いため、主噴射から大きく遅角して排気行程の最後のほうで後噴射を実行しても、ほとんどの燃料が燃焼し、これによってＨＣ／ＮＯｘ比が増加することがなく、エンジンアウトでの排気の温度のみが上昇することになる。しかながら、ＤＰＦ４の再生のためにはエンジンアウトでの排気の温度を高めるほうが望ましく、したがって領域ＶＩにまで後噴射を行う領域を拡大することで、触媒３ｂの有する酸化性能によるＮＯからＮＯ_２への変換とＤＰＦ４におけるＰＭの燃焼、除去がさらに促進される。
【０１１３】
電子制御ユニット４１で行われる本発明の第１実施形態によるこの制御をフローチャートを参照してさらに説明すると、先願装置に対して、図８のステップ５００、６００、７００、８００、９００と図１３（図８のステップ７００のサブルーチン）とを新たに追加している。
【０１１４】
図８から説明すると、ステップ５００では再生中フラグからＤＰＦ４の再生中であるかどうかを判定する。ここで、再生中フラグ＝１はＤＰＦ４の再生中であることを、また再生中フラグ＝０はＤＰＦの再生中でないことを表す。初回は再生中フラグ＝０であるため、ステップ６００に進み、ＤＰＦ４の再生が必要かどうかを判定する。
【０１１５】
再生が必要な条件とは、ＤＰＦ４に所定量のＰＭが捕集された状態となった場合である。たとえば触媒３ｂの入口温度Ｔ１が約１５０℃以下の低温状態が所定時間（例えば約１時間）連続すると、ＤＰＦ４に所定量のＰＭが捕集された状態となる。したがって、触媒３ｂの入口温度Ｔ１が約１５０℃以下の低温状態が約１時間連続していなければ（ＤＰＦ４の再生が必要でない）、ステップ４００に進み、排気浄化主体の後噴射制御（前述した先願装置の後噴射制御）を実行する。
【０１１６】
これに対して、触媒３ｂの入口温度Ｔ１が約１５０℃以下の低温状態が所定時間連続したとき（ＤＰＦ４の再生が必要である）、ステップ７００でＤＰＦ再生主体の後噴射制御（詳細は図１３により後述する）を実行する。なお、このとき、再生中フラグが“１”となる。
【０１１７】
ステップ８００ではＤＰＦ４の再生が終了したかどうかを判定する。ここで、再生を開始して所定時間（たとえば約１０分）が経過すれば、再生が終了する。したがって、再生の開始から所定時間が経過していないとき（再生が終了していない）、そのまま今回の処理を終了する。
【０１１８】
上記の再生中フラグの“１”への設定により、次回からステップ５００よりステップ７００に進むことになり、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御を継続し、再生の開始から約１０分が経過するまでそのまま終了する。
【０１１９】
やがて、再生の開始から約１０分が経過したとき（再生を終了）、ステップ８００からステップ９００に進み、再生中フラグ＝０とする。この再生中フラグの“０”へのリセットにより、次回からはステップ５００よりステップ６００に進むことになる。
【０１２０】
図１３のサブルーチンは、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御を実行するためのものである。
【０１２１】
ここで、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御は、図１２に示した排気浄化主体の後噴射制御と基本的に同様なので、図１２と同一部分には同一のステップ番号を付けている。図１３を図１２と比べてみると、次の３点だけが図１２と異なる。
【０１２２】
〔１〕図１２のステップ４１９に対応する部分が図１３にない。
【０１２３】
〔２〕図１２のステップ４１３、４１５と図１３のステップ７０１、７０２とで内容が少し異なる。
【０１２４】
〔３〕図１２にはないステップ７０３が図１３にある。
【０１２５】
まず、〔１〕の違いより、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御では、上記の〈９〉，〈１０〉の場合も原則としてステップ４１２以降に進む。
【０１２６】
ここで、〈９〉，〈１０〉を改めてまとめてみると、
〈９〉基準領域＝ＶＩのとき、
〈１０〉基準領域＝Ｖかつ実領域＝ＶＩのとき
である。つまり、領域ＶＩの場合（〈９〉と〈１０〉の場合））にもステップ４１２に進むことになり、主噴射からの遅角間隔を大きくした後噴射開始時期マップを検索して後噴射開始時期Ａｓｔａｒｔを求める。この結果、図５、図６に示したように、ＤＰＦ再生主体の場合は、領域ＶＩまで後噴射の領域が拡大される（一点鎖線の矢印参照）。
【０１２７】
〔２〕の違いより、排気浄化主体の場合の後噴射量を「基準後噴射量」とすれば（図１２のステップ４１３、４１５参照）、ＤＰＦ再生主体の場合は、この基準後噴射量よりも所定量大きい後噴射量（ＤＰＦ再生後噴射量）を算出する（図１３のステップ７０１、７０２）。つまり、負荷Ｌｏａｄから図７に示す後噴射量比率テーブルのうちＤＰＦ再生主体の場合のテーブル（つまり一点鎖線の矢印で示した特性のテーブル）を検索して後噴射量比率Ｋａｆｔを求め、これを図１０で求めた主噴射量Ｑｍａｉｎに乗じてＤＰＦ再生後噴射量Ｑａｆｔを求める。
【０１２８】
〔３〕の違いより、後噴射期間Ａｐｅｒｉｏｄを求めたあとステップ７０３でＤＰＦ４の入口温度Ｔ２と所定温度（たとえば約６００℃）を比較する。なお、ＤＰＦ４の入口温度Ｔ２は図８のステップ１００において温度センサ３８（図１参照）から読み込んでいる。
【０１２９】
ここで、所定温度の約６００℃は、ＤＰＦ再生主体の後噴射を実行して酸化性能を有する触媒３ｂとＤＰＦ４に流入する排気の各温度を上昇させるまでもなく、ＤＰＦ４に捕集されたＰＭ（特にドライスート）が十分に燃焼する温度（の下限値）である。したがって、ＤＰＦ４の入口温度Ｔ２が約６００℃を超えるときは、ＤＰＦ４に捕集されたＰＭが自着火して十分に燃焼するので、ステップ４１８に進んでＤＰＦ再生主体の後噴射を停止する。これによって、無駄な燃料消費が抑えられる。
【０１３０】
このように本発明の第１実施形態では、ＮＯｘ触媒が、ＮＯｘ還元性能が温度に対して突起的な特性を有する２つの触媒３ａ、３ｂを直列配置した複合触媒３である場合に、下流側に位置する低温活性型触媒３ｂにＮＯからＮＯ_２への変換を可能にする酸化性能を併せ持たせるとともに、その低温活性型触媒３ｂのすぐ下流にＤＰＦ４を配置しておき、ＤＰＦ４の再生条件になったかどうかを判定し、ＤＰＦ４の再生条件でない場合は、先願装置と同様に排気浄化主体の後噴射量制御を行い、ＤＰＦ４の再生条件になると、ＤＰＦ再生主体の後噴射制御に切換え、このＤＰＦ再生主体の後噴射制御において排気浄化主体の後噴射制御の場合よりも後噴射量（後噴射量比率）を所定値大きくし、かつ後噴射を行う領域を領域ＶＩまで拡大したので、ＮＯｘ還元性能が温度に対して突起的な特性を有する触媒を複数配置した複合触媒である場合にも、複数の各触媒のＮＯｘ浄化性能を最大限に引き出しつつＤＰＦの再生を行わせることができ、これによって渋滞運転が継続された場合にも、ＮＯｘを浄化しながら、背圧上昇によるエンジン動力性能の悪化やＤＰＦの焼損を防止できる。
【０１３１】
また、ＤＰＦ４の再生中に、ＤＰＦ４の入口温度Ｔ２が、ＤＰＦ４に捕集されたＰＭが自着火して燃焼するのに十分な温度になったときは、後噴射を停止するので、無駄な燃料消費を抑制できる。
【０１３２】
図１５は第２、第３の２つの実施形態のＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期を、排気浄化主体の後噴射の開始時期に重ねて示したものである（一点鎖線、二点鎖線の矢印参照）。なお、第２、第３の各実施形態を重ねるといっても、見ずらくなるので、一点鎖線、二点鎖線の矢印を少しずらした位置で示している。
【０１３３】
図１５の一点鎖線の矢印で示したように、第２実施形態は、ＩＩ、ＩＶの領域だけでなく、ＩＩＩ、ＶＩ、ＶＩの領域においても、ＩＩ、ＩＶの領域と同じに、ＨＣ／ＮＯｘ比の増加と排気温度の上昇の両方を狙って、ＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期を主噴射に近づけるようにしたもの、これに対して第３実施形態は、図１５の二点鎖線の矢印で示したように、ＩＩＩ、Ｖの領域だけでなく、ＩＶ、ＶＩの領域においても、ＩＩＩ、Ｖの領域と同じに、ＨＣ／ＮＯｘ比の増加だけを主に狙って、ＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期を主噴射から離すようにしたものである。
【０１３４】
図１６は第２、第３の２つの実施形態のＤＰＦ再生主体の後噴射量を、排気浄化主体の噴射量に重ねて示し（一点鎖線、二点鎖線の矢印参照）、第２、第３の２つの実施形態とも、ＤＰＦ再生主体の後噴射量を、排気浄化主体の場合よりも所定値大きく設定する（ＤＰＦ再生主体の場合のほうが排気浄化主体の場合よりも後噴射量比率Ｋａｆｔが所定値大きくなる）点は第１実施形態と同じである。
【０１３５】
こうした２つの実施形態のＤＰＦ再生主体の後噴射制御の内容を具体的に示すのが、図１７、図１８（図１３と同一部分には同一のステップ番号を付けている）で、これらのサブルーチンは、第１実施形態の図１３に置き換わるものである。
【０１３６】
第２実施形態を示す図１７、第３実施形態を示す図１８において触媒温度Ｔ１と比較するための値（図１７ステップ７１１のａと図１８ステップ７２１のｂ）は、図３に示した各基準温度である。
【０１３７】
このように構成すると、第２実施形態では領域ＩＩ、ＩＶにおいて、また第３実施例では領域ＩＩＩ、Ｖにおいて第１実施形態と同様に、ＤＰＦ４の再生中も複合触媒３のＮＯｘ浄化性能を最大限に引き出しつつＤＰＦ４の再生が行われる。
【０１３８】
一方、第２実施形態では、ＤＰＦ４の再生中、領域ＩＩＩ、Ｖ、ＶＩになると、複合触媒３のＮＯｘ浄化性能を最大限に引き出すことまでは考えず、ＤＰＦ４の再生のため、後噴射した燃料の気筒内での燃焼量割合と燃焼量の増加に伴うエンジンアウトでの排気の温度が上昇させられる。第３実施形態においても、ＤＰＦ４の再生中、領域ＩＶ、ＶＩになると、複合触媒３のＮＯｘ浄化性能を最大限に引き出すことまでは考えず、ＤＰＦ４の再生のため、酸化性能を有する触媒３ｂに運ばれる未燃ＨＣ量を増加させ、この増加した未燃ＨＣを触媒３ｂの有する酸化性能により燃焼させることに伴う触媒３ｂの温度上昇とＤＰＦに流入する排気温度の上昇が図られる。
【０１３９】
つまり、ＤＰＦ４の再生中もＩＩからＶまでの各領域で複合触媒のＮＯｘ浄化性能を最大限に引き出すようにした第１実施形態に対して、第２、第３実施形態では、複合触媒のＮＯｘ浄化性能を最大限に引き出すことまで考えない一部の領域があるぶんだけ、第１実施形態より複合触媒のＮＯｘ浄化性能が若干低下するものの、その反面、ＤＰＦ４の再生処理が第１実施形態の場合よりも簡単であり、第１実施形態と同様に、ＤＰＦの再生中も、ＮＯｘを浄化しながら、ＤＰＦ４の再生が行われる。
【０１４０】
なお、第２実施形態と第３実施形態の違いは、第２実施形態がエンジンアウトでの排気の温度を上昇させ、その高温の排気を、酸化性能を有する触媒３ｂとＤＰＦ４に導くようにするのに対して、第３実施形態では、主に後噴射された燃料を未燃のまま触媒３ｂにまで運び、この未燃ＨＣを触媒３ｂの有する酸化性能により燃焼させることによって触媒３ｂとＤＰＦに流入する排気の各温度の上昇させる点にある。通常、エンジンより出た排気が、触媒３ｂに達するまでに相当な量の熱が排気管外部に放出されてしまうことを考えると、第３実施形態では、エンジンアウトから触媒３ｂまでの放熱量を減らすことができることから、特にエンジンアウトから触媒３ｂまでの管路の距離が長い場合には第３実施形態のほうが有利である。
【０１４１】
図１９は第４、第５実施形態で、第２、第３実施形態の図１５に置き換わるものである。なお、第４、第５実施形態の後噴射量比率Ｋａｆｔの設定は、第２、第３実施形態の図１６と変わりない（つまり、第４実施形態の後噴射量比率Ｋａｆｔの設定は第２実施形態と、第５実施形態の後噴射量比率Ｋａｆｔの設定は第３実施形態と同じ）。
【０１４２】
図１９に示したように、ＤＰＦ再生主体の後噴射の開始時期Ａｓｔａｒｔを、第４実施形態では第２実施形態の場合より、また第５実施形態では第３実施形態の場合より一様にやや主噴射に近づけて（主噴射からの遅角間隔を一様にやや小さく）設定している。これは、ＤＰＦ再生主体の後噴射量を排気浄化主体の場合より大きくした分だけＨＣ量が増加するので（図１６参照）、このＨＣ量の増加分をエンジンアウトでの温度上昇分に振り向けるため、主噴射からの遅角間隔をやや小さくしたもので、これによって、第４、第５の各実施形態でも、第２、第３の各実施形態と同様の作用、効果が生じる。
【０１４３】
実施形態では、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる２つの触媒を直列配置した複合触媒３のうち、低温活性型触媒３ｂにだけに酸化性能を併せ持たせた場合で説明したが、高温活性型触媒３ａに酸化性能を併せ持たせてもかまわない。また、複合触媒でなく、１つだけのＮＯｘ触媒であっても、本発明を適用することができることはいうまでもない。
【０１４４】
実施形態では、コモンレール式の燃料噴射装置を用いて後噴射を実行し、酸化性能を有するＮＯｘ触媒とＤＰＦに流入する排気の各温度を上昇させることによって、ＮＯｘを浄化しながらＤＰＦを再生させるもので説明したが、これに限られるものでない。後噴射に代わる他の装置、たとえばヒータ等を用いて酸化性能を有するＮＯｘ触媒とＤＰＦに流入する排気の各温度を上昇させるようにすることでも、ほぼ同様の効果が得られる。
【０１４５】
ＤＰＦの再生が必要な条件になったかどうかの判定は実施形態のものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の制御システム図。
【図２】コモンレール式燃料噴射装置のシステム図。
【図３】複合触媒のＮＯｘ還元性能および先願装置、本発明の第１実施形態の各効果を示す特性図。
【図４】エンジントルクと回転数に対する領域図。
【図５】図４のＸ軸に沿った後噴射時期の特性図。
【図６】図４のＹ軸に沿った後噴射時期の特性図。
【図７】図４のＸ軸に沿った後噴射量比率Ｋａｆｔのテーブル特性図。
【図８】燃料噴射のメインルーチンを説明するためのフローチャート。
【図９】コモンレール圧力の制御ルーチンを説明するためのフローチャート。
【図１０】主噴射制御ルーチンを説明するためのフローチャート。
【図１１】主噴射と後噴射の燃料噴射期間の特性図。
【図１２】排気浄化主体の後噴射制御ルーチンを説明するためのフローチャート。
【図１３】ＤＰＦ再生主体の後噴射制御ルーチンを説明するためのフローチャート。
【図１４】低温活性型触媒３ｂのＮＯからＮＯ_２への変換率の特性図。
【図１５】第２、第３の各実施形態の図４のＸ軸に沿った後噴射時期の特性図。
【図１６】第２、第３、第４、第５の各実施形態の図４のＸ軸に沿った後噴射量比率Ｋａｆｔのテーブル特性図。
【図１７】第２実施形態のＤＰＦ再生主体後噴射制御ルーチンを説明するためのフローチャート。
【図１８】第３実施形態のＤＰＦ再生主体後噴射制御ルーチンを説明するためのフローチャート。
【図１９】第４、第５の各実施形態の図４のＸ軸に沿った後噴射時期の特性図。
【図２０】第１、第２の発明のクレーム対応図。
【図２１】第６の発明のクレーム対応図。
【図２２】第７の発明のクレーム対応図。
【図２３】第８の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１エンジン本体
３ＮＯｘ触媒
３ａ高温活性型触媒
３ｂ低温活性型触媒
４ＤＰＦ
１０コモンレール式燃料噴射装置
１７燃料噴射弁
３７温度センサ
３８温度センサ
４１電子制御ユニット

Claims

各気筒に燃料を噴射供給する装置を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路に設けたＮＯｘ触媒への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記触媒が触媒の温度に対する活性段階であるＮＯｘ還元性能の上昇段階と最大活性段階との少なくとも２つの活性段階を有し、前記触媒にＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する触媒の下流にDPFを配置する一方で、
前記触媒の温度に対する少なくとも２つの活性段階を予め設定する手段と、
これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを判定する手段と、
この判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段と、
前記DPFの再生条件になったかどうかを判定する手段と、
この判定結果よりDPFの再生条件になった場合に、前記触媒および前記DPFの温度を上昇させる昇温手段と
を設け、
前記昇温手段は後噴射を行う手段であり、 DPF 再生条件になった場合の後噴射のタイミングを前記ＮＯｘ還元性能の上昇段階にあるときには主噴射からの遅角間隔を小さくする側に設定するとともに、 DPF 再生条件になった場合の後噴射の量を DPF 再生条件でない場合より所定値大きくするかまたは DPF 再生条件になった場合の後噴射を行う領域を DPF 再生条件でない場合より拡大する
ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
各気筒に燃料を噴射供給する装置を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路に設けたＮＯｘ触媒への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記触媒が触媒の温度に対する活性段階であるＮＯｘ還元性能の上昇段階と最大活性段階との少なくとも２つの活性段階を有し、前記触媒にＮＯからＮＯ ₂ への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する触媒の下流に DPF を配置する一方で、
前記触媒の温度に対する少なくとも２つの活性段階を予め設定する手段と、
これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを判定する手段と、
この判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段と、
前記 DPF の再生条件になったかどうかを判定する手段と、
この判定結果より DPF の再生条件になった場合に、前記触媒および前記 DPF の温度を上昇させる昇温手段と
を設け、
前記昇温手段は後噴射を行う手段であり、DPF再生条件になった場合の後噴射のタイミングを前記ＮＯｘ還元性能の最大活性段階にあるときには主噴射からの遅角間隔を大きくする側に設定するとともに、DPF再生条件になった場合の後噴射の量をDPF再生条件でない場合より所定値大きくするかまたはDPF再生条件になった場合の後噴射を行う領域をDPF再生条件でない場合より拡大する
ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
前記後噴射の量を所定値大きくした場合に、この大きくした分に対応して、前記DPF再生条件になった場合の後噴射のタイミングを、主噴射からの遅角間隔が小さくなる側に変更することを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
DPFの再生中に、DPFの温度が、DPFに捕集されたＰＭが自着火して燃焼するのに十分な温度になったとき、後噴射を停止することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
前記ＮＯｘ触媒は、貴金属をイオン交換したゼオライト、貴金属担持の活性アルミナまたはこれら両材料を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
各気筒に燃料を噴射供給する装置を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路に設けたＮＯｘ触媒への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ触媒を、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる複数の触媒を上流側より直列配置した複合触媒で構成し、このうち下流側に配置される低温活性型触媒にＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する低温活性型触媒の下流にDPFを配置する一方で、
触媒温度に対する少なくとも２つの活性段階を前記複数の各触媒毎に予め設定する手段と、
これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを前記複数の各触媒毎に判定する手段と、
前記複数の各触媒毎にこの判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段と、
前記DPFの再生条件になったかどうかを判定する手段と、
この判定結果よりDPFの再生条件になった場合に、この場合の後噴射の量をDPF再生条件でない場合より所定値大きくするかまたはDPF再生条件になった場合の後噴射を行う領域をDPF再生条件でない場合より拡大する手段と
を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
各気筒に燃料を噴射供給する装置を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路に設けたＮＯｘ触媒への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ触媒を、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる複数の触媒を上流側より直列配置した複合触媒で構成し、このうち下流側に配置される低温活性型触媒にＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する低温活性型触媒の下流にDPFを配置する一方で、
触媒温度に対する少なくとも２つの活性段階を前記複数の各触媒毎に予め設定する手段と、
これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを前記複数の各触媒毎に判定する手段と、
前記複数の各触媒毎にこの判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段と、
触媒温度が所定値以上の領域で主噴射からの遅角間隔を小さくする側に前記後噴射のタイミングを設定し、かつ前記後噴射の量を大きく設定する第２の手段と、
前記DPFの再生条件になったかどうかを判定する手段と、
この判定結果よりDPFの再生条件になった場合に、前記第２設定手段による後噴射の量とタイミングに切換える手段と
を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
各気筒に燃料を噴射供給する装置を備え、燃料の主噴射後の膨張行程または排気行程で前記燃料供給装置により後噴射を行い、この後噴射による未燃ＨＣを、排気通路に設けたＮＯｘ触媒への還元剤として供給するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ触媒を、リーン雰囲気でのＮＯｘ活性温度範囲が異なる複数の触媒を上流側より直列配置した複合触媒で構成し、このうち下流側に配置される低温活性型触媒にＮＯからＮＯ₂への変換を可能にする酸化性能を持たせるとともに、この酸化性能を有する低温活性型触媒の下流にDPFを配置する一方で、
触媒温度に対する少なくとも２つの活性段階を前記複数の各触媒毎に予め設定する手段と、
これら複数の活性段階のうちどの活性段階に現在の活性段階が該当するのかを前記複数の各触媒毎に判定する手段と、
前記複数の各触媒毎にこの判定される現活性段階で触媒浄化効率が最大となるように前記後噴射の量とタイミングを設定する手段と、
触媒温度が所定値以上の領域で主噴射からの遅角間隔を大きくする側に前記後噴射のタイミングを設定し、かつ前記後噴射の量を小さく設定する第２の手段と、
前記DPFの再生条件になったかどうかを判定する手段と、
この判定結果よりDPFの再生条件になった場合に、前記第２設定手段による後噴射の量とタイミングに切換える手段と
を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
DPFの再生中に、DPFの温度が、DPFに捕集されたＰＭが自着火して燃焼するのに十分な温度になったとき、後噴射を停止することを特徴とする請求項６から８までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
前記低温活性型触媒が、貴金属をイオン交換したゼオライト、貴金属担持の活性アルミナまたはこれら両材料を組み合わせたものであることを特徴とする請求項６から９までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
前記燃料供給装置はコモンレール式燃料噴射装置であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。