JP3896870B2

JP3896870B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP3896870B2
Application number: JP2002055850A
Authority: JP
Inventors: 秋彦根上; 久大木; 孝太郎林; 忍石山; 尚史曲田; 正明小林; 大介柴田; 孝宏大羽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003254042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置の再生制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される内燃機関、特にディーゼル機関では、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代表される微粒子（パティキュレートマター、Particulate Matter、本明細書では、ＰＭという）の除去が重要な課題となっている。このため、大気中にＰＭが放出されないようにディーゼルエンジンの排気系にＰＭの捕集を行うパティキュレートフィルタ（本明細書では、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が周知である。このフィルタにより排気中のＰＭが一旦捕集され大気中へ放出されることを防止することができる。
【０００３】
しかし、捕集したＰＭがフィルタに堆積するとフィルタの目詰まりを発生させることがある。この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞がある。このようなときには、フィルタ上に堆積したＰＭを着火燃焼させることによりこのＰＭを除去することができ、このようにフィルタに堆積したＰＭを除去することをフィルタの再生という。
【０００４】
このようなフィルタの目詰まりが発生したかどうかの判定は、例えば、特開平５−２８８０３７号公報に記載のように、フィルタの前後に圧力計を設置し、このフィルタ前後の排気路中の排気圧力を計測してその差圧が所定値以上になったとき、フィルタにＰＭが所定量以上堆積したものとしてＰＭの除去処理が必要であると判断することができる。
【０００５】
ところで、前記ＰＭの成分に着目すると、この成分は、主に煤分とＳＯＦ分に大別される。ディーゼルエンジンでは、高負荷時に煤分が多く排気中に排出され、中・低負荷時にはＳＯＦ分が多く排出される。図９に示すように、エンジン負荷が低い程、排出されるＳＯＦ分の割合が煤分に対して増大する。その理由は、中・低負荷時には排気温度が低く、未燃焼の燃料成分が多く排気中に排出されるためであると考えられる。
【０００６】
煤分は高温下でないと燃焼しないので、煤分がフィルタに多く堆積した場合にはフィルタ再生時に、例えばフィルタ温度を６００℃〜６５０℃程度にしなければこれを酸化除去することができない。
【０００７】
一方、ＳＯＦ分は比較的低温で燃焼するので、ＳＯＦ分がフィルタに多く堆積している場合には、フィルタ再生時においてフィルタが上記温度にまで達しなくてもＰＭを酸化除去することができる。
【０００８】
従来はこれらの成分の性状に着目し、ＰＭの捕集中におけるエンジンの運転状態を検知して、運転履歴に応じて排出された難燃性ＰＭと良燃性ＰＭとの割合と現在の内燃機関の運転状態によりとトラッパ（フィルタ）の昇温手段を操作する排気浄化装置が公知である（特開平７−１８９６５６号公報）。
【０００９】
この装置によれば、捕集したＰＭの性状を判断できるので、この性状に適した効率的なＰＭの燃焼制御を実施することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィルタ自体が連続的にＰＭを酸化除去する機能を有していて、フィルタに捕集されたＰＭが連続的に減少させられる場合には、上記のような排気浄化装置を用いても効率的なＰＭの燃焼制御を実施することはできない。すなわち、運転状況に基づいてフィルタが捕集するであろうＰＭの量や煤分やＳＯＦ分の量を算出しても、実際にフィルタに堆積しているＰＭの正確な煤分やＳＯＦ分の量、またこれらの割合が正確に把握されないために、適切かつ効率的な燃焼制御をするという所期の目的は達成できない。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためにされたものであり、排気中のＰＭを捕集しこれを燃焼させるフィルタを備えた排気浄化装置において、フィルタに堆積した煤分やＳＯＦ分の正確な堆積量を算出して、効率的なＰＭの燃焼制御を実施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を技術的課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の排気浄化装置の再生制御方法は、以下のような手段を採用した。すなわち、内燃機関の排気中のＰＭを一時期捕集可能であり、所定温度領域では酸化促進手段によって前記ＰＭを連続的に酸化除去することが可能なフィルタを排気系に配置した内燃機関の排気浄化装置において、
前記内燃機関の煤分の排出量から前記フィルタによる煤分の酸化除去量を減算してフィルタでの煤分の堆積量を算出するとともに、前記内燃機関のＳＯＦ分の排出量から前記フィルタによるＳＯＦ分の酸化除去量を減算してフィルタでのＳＯＦ分の堆積量を算出し、これらの煤分とSOF分の堆積量からＰＭの堆積量を求め、このＰＭの堆積量が所定量を超えた場合には堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御を実行することを特徴とする。
【００１３】
本発明の最大の特徴は、ＰＭを連続的に酸化除去可能なフィルタにおけるＰＭの酸化除去量を把握し、実際にフィルタに堆積しているＰＭ量を推定して、適切なタイミングで堆積したＰＭを酸化除去するフィルタ再生制御を実施することである。
【００１４】
また、前記フィルタ再生制御では、煤分とSOF分の割合を算出し、この割合に応じてＰＭの酸化促進手段の制御量を求め、これに基づいてフィルタの温度を上昇させる昇温制御を実行することが可能である。このようにすれば、フィルタの堆積物がほとんど煤分である場合を想定して、当初からフィルタを高温にする必要がなくなり昇温制御をきわめて効率的に実施できるので、フィルタの無駄な昇温を回避できる。ＰＭの酸化促進手段とは、具体的には、排気中への燃料添加による排気温度の上昇及びフィルタ床温の上昇である。
【００１５】
上記のようなＰＭ排出量の推定手段によって内燃機関から排出されたＰＭ量を推定し、この排出量からフィルタにおいて酸化除去されたＰＭ量を減算した堆積量が、予め定めた所定量を超えたときにフィルタ再生制御を実行するようにすれば、きわめて適切な時期にフィルタ制御を実行することが可能となり、効率的なフィルタ再生が行われる。
【００１６】
また、前記フィルタ上には、貴金属触媒と、このフィルタに流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、フィルタに流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチであるときは吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、を担持させることができる。
【００１７】
前記ＮＯｘ吸蔵剤としては、アルカリ金属、アルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択されたものが使用可能である。
【００１８】
また、本発明は、周囲に過剰酸素が存在するときは酸素を吸蔵して酸素を保持し、周囲の酸素濃度が低下したときは保持している酸素を活性酸素として放出する活性酸素放出剤をフィルタ上に担持し、放出された活性酸素によってフィルタ上に堆積したＰＭを酸化させることができる。
【００１９】
前記活性酸素放出剤は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択されたものが使用できる。
【００２０】
このような本発明の排気浄化装置の再生制御方法では、従来のようにフィルタの前後の差圧を計測して、この差圧に基づいてフィルタの詰まりの検出をすることなく、実際に堆積したＰＭの量に基づいて、そのＰＭの燃焼除去によるフィルタ再生制御を適切な時期に実行することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排気浄化装置の再生制御方法の具体的な実施態様を図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置の再生制御方法を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る内燃機関１とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００２３】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。このコモンレール４には、このコモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００２４】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、この燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００２５】
このように構成された燃料噴射系では、クランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトからこの燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じた圧力で燃料を吐出する。
【００２６】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００２７】
次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００２８】
前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、この吸気管９は、この吸気管９内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１が取り付けられている。
【００２９】
前記吸気管９における吸気枝管８の直上流に位置する部位には、この吸気管９内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。
この吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されてこの吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００３０】
前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６が設けられている。
【００３１】
このように構成された吸気系では、エアクリーナボックス１０に流入した吸気は、このエアクリーナボックス１０内のエアフィルタ（図示省略）によって吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００３２】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、このコンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００３３】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００３４】
前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、この排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。
【００３５】
前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）２０が設けられている。
【００３６】
このフィルタ２０より上流の排気管１９には、この排気管１９内を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ２４が取り付けられている。
【００３７】
また、前記したフィルタ２０より下流の排気管１９には、この排気管１９内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けられている。この排気絞り弁２１には、ステップモータ等で構成されてこの排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ２２が取り付けられている。
【００３８】
このように構成された排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、この排気が有するエネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００３９】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入し、排気中のＰＭが捕集され、かつ有害ガス成分が除去または浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され、かつ有害ガス成分を除去または浄化された排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００４０】
また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。
【００４１】
前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６より上流には、このＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設けられ内燃機関１を冷却するための冷却水の一部が循環する。
【００４２】
このように構成された排気再循環機構では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て吸気枝管８へ導かれる。
【００４３】
その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００４４】
ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ導かれる。
【００４５】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）の発生量が抑制される。
【００４６】
更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下するとともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガスが燃焼室内に供給されたときに、この燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少することもない。
【００４７】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０について説明する。
【００４８】
図２は、フィルタ２０の断面図である。図２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図である。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図である。
【００４９】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるようにフィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示している。従って、排気流入通路５０および排気流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０によって包囲されるように配置される。
【００５０】
フィルタ２０は、例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流出通路５１内に流出する。
【００５１】
本発明による実施例では、各排気流入通路５０および各排気流出通路５１の周壁面、すなわち各隔壁５４の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には、例えばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。
【００５２】
ここではフィルタ２０は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナからなる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）を担持し、これにＯ₂ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ₂Ｏ₃）を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒が採用されている。
【００５３】
次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の機能について説明する。このようなＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵（吸収、吸着）する。
【００５４】
一方、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒から放出された窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ₂）に還元せしめることができる。
【００５５】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去されずに排気中に残存する。
【００５６】
特に、ディーゼル機関である内燃機関１では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和し易い。
【００５７】
従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００５８】
このように酸素濃度を低下させる方法としては、排気中の燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼の実施、気筒２内への燃料噴射時期や回数の変更等の方法が考えられるが、本実施の形態では、フィルタ２０より上流の排気管１９を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにしている。
【００５９】
還元剤供給機構は、図１に示されるように、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けられ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射する還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、還元剤供給路２９に設けられてこの還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備えている。
【００６０】
このような還元剤供給機構では、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３５からの信号によりこの還元剤噴射弁２８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００６１】
還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気の酸素濃度を低下させる。
【００６２】
このようにして形成された酸素濃度の低い排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ₂）に還元することになる。
【００６３】
その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止されることになる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、排気中に燃料を噴射して燃料添加を行っているが、これに替えて低温燃焼を行っても良く、また、内燃機関１の膨張行程や排気行程等に燃料噴射弁３から燃料を噴射させても良い。
【００６５】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００６６】
ＥＣＵ３５には、差圧センサ３７からのアナログ信号の他、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、クランクポジションセンサ３３、アクセル開度センサ３６等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号が入力されるようになっている。
【００６７】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３１等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３５が制御することが可能になっている。
【００６８】
ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すように、双方向性バス３５０によって相互に接続された、ＣＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バックアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備えている。
【００６９】
前記入力ポート３５６は、クランクポジションセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７０】
前記入力ポート３５６は、第１の圧力センサ３７ａ及び第２の圧力センサ３７ｂからのアナログ信号の他、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、アクセル開度センサ３６等のように、アナログ信号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７１】
前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、遮断弁３１等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、ＥＧＲ弁２６、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁３１へ送信する。
【００７２】
前記ＲＯＭ３５２は、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチン、その他、燃料噴射弁３を制御するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、フィルタ２０に還元剤を添加して吸蔵されたＮＯxを放出させるＮＯx浄化制御ルーチン、フィルタ２０のＳＯx被毒を解消する被毒解消制御ルーチン、等のアプリケーションプログラムを記憶している。
【００７３】
前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記制御マップは、例えば、本願発明のフィルタ再生制御の実行のための煤排出量マップ、煤酸化量マップ、ＳＯＦ排出量マップ、ＳＯＦ酸化量マップの他、内燃機関１の運転状態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マップ、等である。
【００７４】
前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機関回転数等である。これらのデータは、例えばクランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデータに書き換えられる。
【００７５】
前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモリである。
【００７６】
前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作して、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、ＥＧＲ制御、ＮＯx浄化制御、フィルタ再生制御、被毒解消制御、等を実行する。
【００７７】
ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気中の酸素濃度を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００７８】
このようなリッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実行条件としては、例えば、フィルタ２０が活性状態にある、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下である、被毒解消制御が実行されていない、等の条件を例示することができる。
【００７９】
上記したようなリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させるべく当該還元剤噴射弁２８を制御することにより、フィルタ２０に流入する排気の空燃比を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
【００８０】
具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１の出力信号値（吸入空気量）、空燃比センサの出力信号、燃料噴射量等を読み出す。
【００８１】
ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００８２】
続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量をパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤噴射弁制御マップへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還元剤を噴射させる上で必要となる還元剤噴射弁２８の開弁時間（目標開弁時間）を算出する。
【００８３】
還元剤噴射弁２８の目標開弁時間が算出されると、ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させる。
【００８４】
ＣＰＵ３５１は、還元剤噴射弁２８を開弁させた時点から前記目標開弁時間が経過すると、還元剤噴射弁２８を閉弁させる。
【００８５】
このように還元剤噴射弁２８が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そして、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標空燃比の混合気を形成してフィルタ２０に流入する。
【００８６】
この結果、フィルタ２０に流入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で酸素濃度が変化し、フィルタ２０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰り返すことになる。
【００８７】
また、フィルタ再生制御では、ＣＰＵ３５１は、内燃機関１の運転状況を検出して、内燃機関１から排出されるＰＭの量とフィルタ２０でのＰＭの酸化量とに基づいて、フィルタ２０に堆積しているＰＭの量（以下、ＰＭ堆積量という）を算出する。以下、フィルタ２０に堆積しているＰＭ堆積量の算出について具体的に説明する。
【００８８】
第１に、煤の堆積量は次のようにして算出する。
【００８９】
ＣＰＵ３５１は、一定のサンプリング時間毎（例えば、１秒毎）の内燃機関１の回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑを読み込む。回転数Ｎｅは、上述のようにクランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出され、燃料噴射量Ｑは、燃料噴射量制御マップに基づいて噴射された燃料噴射量である。
【００９０】
次に、前記サンプリング時間毎の回転数Neと燃料噴射量Qから、図４（Ａ）に示す煤排出量マップに基づいて煤の排出量を求める。
【００９１】
さらに、ＣＰＵ３５１は、所定期間における煤の排出量の合計を、所定期間内のサンプリング時間毎の煤の排出量を積算することによって算出する。
【００９２】
また、煤の酸化量は、次のようにして求められる。
【００９３】
上記のサンプリング時間毎のフィルタ２０の温度Ｔを計測する。この温度Ｔは排気温度センサ２４により測定された温度を用いる。
【００９４】
次に、図４（Ｂ）に示す煤酸化量マップから求められる煤の酸化速度、すなわち単位時間あたりの煤の酸化量に基づいて前記サンプリング時間毎の煤の酸化量を算出する。さらに所定期間における煤の酸化量の合計を、所定期間内のサンプリング時間毎の煤の酸化量を積算することで算出する。
【００９５】
さらに、前記の煤の排出量の合計から煤の酸化量の合計を除することで、フィルタ２０での所定期間における煤の堆積量が求められる。
【００９６】
一方、ＳＯＦ分の堆積量は、次のようにして求める。
【００９７】
上記のサンプリング時間毎の回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑから、図５（Ａ）に示すＳＯＦ排出量マップに基づいてＳＯＦ分の排出量を求める。次に、所定期間におけるＳＯＦ分の排出量の合計を、所定期間内のサンプリング時間毎のＳＯＦ分の排出量を積算することによって算出する。
【００９８】
次に、ＳＯＦ分の酸化量を次のようにして求める。
【００９９】
一定のサンプリング時間毎のフィルタ２０の温度Ｔを計測し、図５（Ｂ）に示すＳＯＦ酸化量マップから求められるＳＯＦ分の酸化速度、すなわち単位時間あたりのＳＯＦ分の酸化量に基づいて、前記サンプリング時間毎のＳＯＦ分の酸化量を算出する。さらに所定期間におけるＳＯＦ分の酸化量の合計を、所定期間内のサンプリング時間毎のＳＯＦ分の酸化量を積算することで算出する。
【０１００】
前記のＳＯＦ分の排出量の合計から、前記ＳＯＦ分の酸化量の合計を除することで、フィルタ２０での所定期間におけるＳＯＦ分の堆積量が求められる。
【０１０１】
上記のようにして求めた煤の堆積量及びＳＯＦ分の堆積量の合計をＰＭの堆積量とする。
【０１０２】
次に、ＣＰＵ３５１は、このＰＭの堆積量がＲＯＭ４２に記憶した所定のしきい値を超えているかどうかを判断する。
【０１０３】
この堆積量が前記しきい値を超えていなければ、フィルタ２０の再生制御は必要ないものと判断する。
【０１０４】
他方、前記堆積量がこのしきい値を超えている場合は、直ちにフィルタ再生制御を実行する。このフィルタ再生制御では、ＣＰＵ３５１が、ＰＭが燃焼し得る温度域まで排気温度を高めるべく排気昇温制御を実行する。前記しきい値は、
フィルタ２０に堆積しているＰＭが燃焼した場合にフィルタ２０の過熱が生じない範囲の量であるか否かに基づいて決定される。
【０１０５】
排気昇温制御の実行方法としては、燃料噴射量を増量させると同時に排気絞り弁２１を所定量閉弁する方法、通常の燃料噴射（主燃料噴射）に加えて各気筒２の膨張行程時に追加の燃料噴射（膨張行程噴射）を行なう方法、主燃料噴射及び膨張行程噴射の燃料量を増加させると同時に排気絞り弁２１を所定量閉弁する方法、主燃料噴射に加えて各気筒２の排気行程時に追加の燃料噴射（排気行程噴射）を行うことで未燃の燃料をフィルタ２０へ供給して燃焼させる方法などを例示することができる。
【０１０６】
特に、フィルタ２０が触媒を担持したものである場合は、ＣＰＵ３５１は、各気筒２の膨張行程時に燃料噴射弁３から副次的に燃料を噴射させるとともに還元剤噴射弁２８から排気中へ燃料を添加することで、それらの未燃燃料成分をフィルタ２０において酸化させ、その酸化の際に発生する熱によってフィルタ２０の床温を高めるようにしてもよい。
【０１０７】
但し、フィルタ２０が過剰に昇温された場合、フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、排気温度センサ２４の出力信号値に基づいて副次的な噴射燃料量及び添加燃料量がフィードバック制御されるようにすることが好ましい。
【０１０８】
なお、還元剤噴射弁２８から過剰な量の燃料が噴射されると、それらの燃料がフィルタ２０において急激に燃焼するためフィルタ２０が過熱し、或いは還元剤噴射弁２８から噴射された過剰な燃料によってフィルタ２０が不要に冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５１は、空燃比センサ（図示省略）の出力信号に基づいて還元剤噴射弁２８からの燃料噴射量をフィードバック制御するようにすることが好ましい。
【０１０９】
このようにしてフィルタ再生制御が実行されると、フィルタ２０に堆積していたＰＭが燃焼し、これがフィルタ２０から除去されてフィルタ２０のＰＭの捕集能力が再生される。
【０１１０】
また、ＰＭ堆積量が増大して大量のＰＭが一度に燃焼し、フィルタ２０が溶損するような事態が回避される。
【０１１１】
次に、本実施の形態についてのフローチャートを図６に示し、以下、このフローチャートにしたがってフィルタ再生制御を説明する。
【０１１２】
このフローチャートを実行するルーチンは、予めＲＯＭ３５２に記憶されており、ＣＰＵ３５１によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１１３】
Ｓ１０１では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０の煤分の堆積量を計算する。この煤分の堆積量は、所定期間における内燃機関１の煤の排出量の合計から、所定期間におけるフィルタ２０での煤の酸化量の合計を除することで算出される。
【０１１４】
Ｓ１０２では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０のＳＯＦ分の堆積量を計算する。このＳＯＦ分の堆積量は、所定期間における内燃機関１のＳＯＦ分の排出量の合計から、所定期間におけるフィルタ２０でのＳＯＦ分の酸化量の合計を除することで算出される。
【０１１５】
Ｓ１０３では、フィルタ２０でのＰＭ堆積量を算出する。これは前記Ｓ１０１及びＳ１０２で算出した煤の堆積量とＳＯＦ分の堆積量を積算して求める。
【０１１６】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３で求めたＰＭ堆積量が所定のＰＭしきい値より大きいか否かを判定する。
【０１１７】
Ｓ１０４においてＰＭ堆積量がＰＭしきい値より小さいと判定された場合には、ＣＰＵ３５１は、Ｓ１０６に進みフィルタ２０の再生の必要はないと判断し、このＰＭ詰まり検出を一旦終了する。
【０１１８】
一方、前記Ｓ１０４においてＰＭ堆積量がＰＭしきい値以上であると判定された場合には、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０の詰まりが生じたものと判断し、Ｓ１０５に進み、フィルタ再生制御を実行する。
【０１１９】
このようにしてフィルタ再生制御を実行すれば、フィルタの前後差圧によるフィルタの詰まり検出に比べ、いかなる運転状況でも堆積量の検出が可能であり、詰まり検出遅れによるフィルタの過熱が生じなくなる。
【０１２０】
なお、差圧センサ３７によってフィルタ前後の差圧を検出し、この差圧に基づくフィルタ２０のＰＭ堆積量を検出する手段を併設してフィルタ詰まり検出の精度を高めることも可能である。
（実施の形態２）
この実施の形態は、フィルタ再生制御の実行までの手順は実施の形態１と同一であり、フィルタ詰まりを検出した後のフィルタ再生制御において相違があるので、このフィルタ再生制御について説明する。
【０１２１】
すなわち、実施の形態１では排気の温度を６００℃ないし６５０℃に上昇させてフィルタ２０の床温を堆積したＰＭが燃焼する程度に上昇させていたが、この実施の形態では、煤分とＳＯＦ分では各々燃焼する温度域が異なることに着目して、堆積したＰＭ中のこれらの割合に基づいて、ＰＭの燃焼のための無駄のない適切な昇温制御を実行しようとするものである。
【０１２２】
実施の形態１で算出した煤分とＳＯＦ分の堆積量に基づいて、これらの割合を算出し、図７に示すような前記割合と燃料添加量を示すマップに基づいて、ＰＭを除去するために最適なフィルタ温度を決定する。図７のマップに基づけば、煤分の割合が大きければ、フィルタ温度を高くしなければ所定の酸化速度、すなわち酸化量が得られず、反対にＳＯＦ分が多ければフィルタ温度が低くても、所定量のＰＭの酸化が可能であるので、この目標とするフィルタ温度に基づいて燃料の添加量を決定し、フィルタ再生を行う。そして、このマップからフィルタ２０におけるＰＭの酸化量を計算し、ＰＭ堆積量が所定値以下になったらフィルタ再生制御を終了する。
【０１２３】
次に、本実施の形態についてのフローチャートを図８に示し、以下、このフローチャートにしたがってフィルタ再生制御を説明する。
【０１２４】
このフローチャートを実行するルーチンは、予めＲＯＭ３５２に記憶されており、ＣＰＵ３５１によって所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行されるルーチンである。
【０１２５】
ここでフィルタ再生のスタートは、その前提として図６におけるＳ１０１からＳ１０５が実行されていることが必要である。Ｓ１０５に達したらＳ２０１を続けて実行することになる。Ｓ２０１では、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０の煤分とＳＯＦ分のそれぞれの堆積量からＰＭ全体における両者の割合を算出する。
【０１２６】
次にＳ２０２において、図７に示すマップに基づいて燃料の添加量を求める。その後、Ｓ２０３に進みＳ２０２で求めた量の燃料を排気中に添加してフィルタ再生制御を実行する。Ｓ２０４でが、前記マップに基づいてＰＭの酸化速度からＰＭ酸化量を計算する。
【０１２７】
Ｓ２０５では、所定時間が経過したら先の実施の形態１のＳ１０３で求めたＰＭ堆積量と、ＰＭ酸化終了しきい値とを比較する。このＰＭ酸化終了しきい値としては、フィルタ２０に残存するＰＭが少量で、その燃焼によりフィルタ２０が損傷しない程度の量が設定される。
【０１２８】
Ｓ２０５では、ＰＭ堆積量がＰＭ酸化終了しきい値より小さくなければＳ２０４に戻り、フィルタ再生制御を継続しつつＰＭの酸化量の計算を続行する。
【０１２９】
Ｓ２０５では、時間の経過とともに増加したＰＭ酸化量を差し引いたＰＭ堆積量と、ＰＭ酸化終了しきい値とを再び比較し、その値がＰＭ酸化終了しきい値より小さければフィルタ再生制御を終了する。反対に、ＰＭ堆積量が依然としてＰＭ酸化終了しきい値より大きければ、フィルタ再生制御は終了せず、Ｓ２０４とＳ２０５を繰り返して実行する。
【０１３０】
以上のように、このフィルタ再生制御では、ＣＰＵ３５１は、煤分とＳＯＦ分の割合に応じてＰＭが燃焼するのに必要な温度域まで排気温度を高めるべく排気昇温制御を実行するので、必要以上の燃料添加や昇温が行われることがない。
【０１３１】
このようにしてフィルタ再生制御が実行されると、フィルタ２０に堆積していたＰＭが燃焼し除去されるので、フィルタ２０のＰＭ捕集能力が再生される。
【０１３２】
前記Ｓ２０６においてフィルタ再生制御を実行し終えたＣＰＵ３５１は、ＰＭ堆積量の記憶内容をリセットし、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３３】
このように本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタ再生制御の際に、直ちに煤分を酸化除去するために必要な温度にまでフィルタの床温を高めることなく、煤分とＳＯＦ分の割合に応じてこれらを除去するのに適切な温度にまでフィルタ２０の床温を上昇させる制御が実行される。よってフィルタ２０に対する無駄な昇温がされることが無くなり、必要以上にフィルタ２０が高温になることがない。その結果、フィルタ２０の熱劣化が抑制されるのでその寿命を延ばすことができる。
（実施の形態３）
実施の形態１、２では、内燃機関での燃焼のための燃料噴射量に基づいて煤分やＳＯＦ分の量を算出していたが、フィルタ２０に担持したＮＯｘ吸蔵剤からＮＯｘを放出するために、所定期間毎に還元剤としての燃料が排気中に添加される場合には、この排気中への燃料の添加量を考慮して煤分とSOF分の排出量を決定するようにした。
【０１３４】
すなわち、上述のようにリッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１はリッチスパイク制御実行条件が成立していると判定された場合は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射させる。このとき、ＣＰＵ３５１は、機関回転数とアクセル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気の空燃比を予め設定された目標空燃比とする上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。この添加量に基づいて還元剤噴射弁２８が目標開弁時間だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴射され、この燃料は混合気としてフィルタ２０に流入する。
【０１３５】
したがって、燃焼室内での燃料噴射量による煤分とSOF分の量に加えて、所定期間内のリッチスパイク制御による排気中への燃料添加量によるSOF分を合算することとした。リッチスパイクによってフィルタ２０に到達した燃料はSOF分としてフィルタに堆積する。
【０１３６】
一方、燃料添加量とSOF分の関係はほぼ比例するので、この関係を実験により予め求めておき、これをＲＯＭ３５２に記憶しておく。そして、フィルタ２０に対するＰＭ堆積量は実施の形態１に説明した方法によって算出されるが、このマップによって求められた燃料添加量に基づくSOF分を、さらに前記ＰＭ堆積量に積算することで、より正確なフィルタ２０でのＰＭ堆積量が求められる。このようにして求めたＰＭ堆積量に対して、上述した昇温制御を実行する。このようにすればＰＭ堆積量の算出がより正確に行えるので、精度の高いフィルタ再生制御の実行が可能となる。
【０１３７】
なお、本発明の装置では、実施の形態１に述べたようにフィルタ２０のＰＭ堆積量を求め、このＰＭ堆積量が所定量以上であることに基づいてフィルタの再生制御を直ちに実行してもよく、また、実施の形態２、３で説明したように、さらに堆積したＰＭの煤分とSOF分の割合を求め、これに基づいてＰＭ除去に必要な燃料添加量を算出してからフィルタ再生制御を実行してもよい。
【０１３８】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、フィルタに堆積したＰＭの量を正確に把握して、適切な時期にフィルタ再生制御を実行することができる。
【０１３９】
また、堆積したＰＭを構成する煤分とＳＯＦ分の割合を算出する場合には、ＰＭの酸化除去に見合った必要量の燃料添加をする昇温制御に基づいて、より効率的なフィルタ再生制御を実施することができる。したがって必要以上の無駄な昇温がされることがなく、フィルタの熱劣化を最低限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置を適用するディーゼルエンジンとその吸排気系とを併せ示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）は、フィルタの横方向断面を示す図である。（Ｂ）は、フィルタの縦方向断面を示す図である。
【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）は機関回転数と燃料噴射量に基づく煤排出量マップを示し、（Ｂ）はフィルタ床温と酸化速度に基づいて煤酸化量を示すマップである。
【図５】（Ａ）は機関回転数と燃料噴射量に基づくＳＯＦ排出量マップを示し、（Ｂ）はフィルタ床温と酸化速度に基づいてＳＯＦ酸化量を示すマップである。
【図６】本発明の実施の形態１におけるフィルタ再生制御実行フローを示すフローチャート図である。
【図７】煤分とＳＯＦ分の割合と昇温のための燃料添加量との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２におけるフィルタ再生制御実行フローを示すフローチャート図である。
【図９】内燃機関の負荷とＰＭ排出量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
１ａ・・・クランクプーリ
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
４ａ・・・コモンレール圧センサ
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
６ａ・・・ポンププーリ
８・・・・吸気枝管
９・・・・吸気管
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・フィルタ
２１・・・排気絞り弁
２４・・・排気温度センサ
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・還元剤噴射弁
２９・・・還元剤供給路
３１・・・遮断弁
３３・・・クランクポジションセンサ
３４・・・水温センサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・アクセル開度センサ

Claims

内燃機関の排気中のＰＭを一時期捕集可能であり、所定温度領域では酸化促進手段によって前記ＰＭを連続的に酸化除去することが可能なフィルタを排気系に配置した内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の煤分の排出量から前記フィルタによる煤分の酸化除去量を減算してフィルタでの煤分の堆積量を算出するとともに、前記内燃機関のＳＯＦ分の排出量から前記フィルタによるＳＯＦ分の酸化除去量を減算してフィルタでのＳＯＦ分の堆積量を算出し、これらの煤分とＳＯＦ分の堆積量からＰＭの堆積量を求め、このＰＭの堆積量が所定量を超えたときには、堆積したＰＭを燃焼させて除去するフィルタ再生制御を実行し、
前記フィルタ再生制御では、煤分とＳＯＦ分の割合を算出し、この割合に応じたフィルタ温度となるようにＰＭの酸化促進手段の制御量を求め、フィルタの温度を上昇させる昇温制御を実行し、
ＰＭの酸化速度からＰＭ酸化量を計算し、ＰＭ酸化量を差し引いたＰＭ堆積量が、所定のＰＭ酸化終了しきい値より小さい場合に前記フィルタ再生制御を終了することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記フィルタに、このフィルタに流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、フィルタに流入する排気の空燃比が理論空燃比またはリッチであるときは吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤を担持した請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵剤からＮＯｘを放出するために所定期間毎に還元剤としての燃料が排気中に添加される場合には、この排気中への燃料の添加量に基づくＳＯＦ分を、さらに前記ＰＭ堆積量に積算することで、フィルタでのＰＭの堆積量を求める請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
周囲に過剰酸素が存在するときは酸素を吸蔵して酸素を保持し、周囲の酸素濃度が低下したときは保持している酸素を活性酸素として放出する活性酸素放出剤をフィルタ上に担持し、放出された活性酸素によってフィルタ上に堆積したＰＭを酸化させる請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記活性酸素放出剤は、アルカリ金属、アルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択されたものである請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記ＮＯｘ吸蔵剤は、アルカリ金属、アルカリ土金属、希土類または遷移金属から選択されたものである請求項２から５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。