JP4430705B2

JP4430705B2 - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP4430705B2
Application number: JP2007258228A
Authority: JP
Inventors: 光小田島; 功金子; 慎吾鶴田; 芳彦渡邊; 秀隆牧
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2009085157A; US20090087364A1; US7758833B2

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、特に機関の排気系に設けられたＮＯｘ浄化装置及び粒子状物質を捕捉するパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）を備えるものに関する。

排気中の酸素濃度が比較的に高い酸化雰囲気において、ＮＯｘを捕捉し、排気中の還元剤濃度が比較的高い還元雰囲気においてＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化装置は、よく知られている。このＮＯｘ浄化装置は、ＮＯｘだけでなく、燃料に含まれる硫黄の酸化物を捕捉し、それによってＮＯｘの捕捉能力が低下する。そのため、硫黄酸化物の捕捉量が多くなったときに、捕捉された硫黄酸化物を除去する処理を行う必要がある。

一方、排気中の主としてすすからなるパティキュレート（粒子状物質）を捕捉するＤＰＦは広く使用されているが、ＤＰＦが捕捉しうるパティキュレート量には限界があるため、ＤＰＦに捕捉されたパティキュレートを燃焼させるＤＰＦ再生処理を適時行う必要がある。

特許文献１には、上記硫黄酸化物除去処理及びＤＰＦ再生処理を交互に行う手法が示されている。具体的には、ＤＰＦの温度をパティキュレートが燃焼する温度以上に維持しつつ排気を酸化雰囲気に制御して、ＤＰＦの再生が行われ、次にＮＯｘ浄化装置の温度を硫黄酸化物の除去が可能な温度の維持しつつ排気を還元雰囲気に制御して、硫黄酸化物の除去が行われる。

特開２００５−１８８３８７号公報

上記従来の手法では、硫黄酸化物除去処理及びＤＰＦ再生処理の繰り返し周期は、予め定めらた時間、あるいはＤＰＦのパティキュレート堆積量（残存量）に応じた時間に設定される。しかしながら、ＮＯｘ浄化装置及びＤＰＦの温度を所望値に制御しつつ、排気を酸化雰囲気及び還元雰囲気に交互に制御することは容易ではない。そのため、ＮＯｘ浄化装置あるいは他の排気浄化触媒の温度が高くなりすぎ、ＮＯｘ浄化装置あるいは他の排気浄化触媒の劣化を促進するおそれがあった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、硫黄酸化物除去処理及びＤＰＦ再生処理を交互に行う際の切換制御をより適切に行い、ＮＯｘ浄化装置あるいは他の排気浄化用触媒の温度を適正な範囲内に維持することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ浄化手段（２２）及びパティキュレートフィルタ（２３）を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記排気系の温度（ＴＣＡＴ）を検出する温度検出手段（２４）と、前記機関の排気が還元雰囲気となるように還元剤を前記排気系に供給することにより、前記ＮＯｘ浄化手段（２２）に蓄積した硫黄酸化物を除去する処理を行う硫黄酸化物除去手段と、前記温度検出手段（２４）により検出される排気系温度（ＴＣＡＴ）を目標温度（Ｔ２）と一致させる温度制御を実行することにより、前記パティキュレートフィルタ（２３）に捕集されたパティキュレートを燃焼させる再生処理を行う再生手段と、前記硫黄酸化物の除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理の少なくとも一方を行う必要があると判定されたときに、前記硫黄酸化物除去手段及び前記再生手段が交互に作動するように切換制御を行う切換制御手段とを備え、前記切換制御手段は、前記再生手段の作動中において、前記排気系温度（ＴＣＡＴ）が前記目標温度（Ｔ２）近傍の所定制御範囲（Ｔ２±ΔＴ）内にある状態が所定時間（ＴＣＳＮＴ）継続したときに前記再生手段の作動を停止させ、前記硫黄酸化物除去手段の作動を開始させ、前記硫黄酸化物除去手段の作動中において前記排気系温度（ＴＣＡＴ）が所定限界範囲（Ｔ１〜Ｔ３）を逸脱したときに、前記硫黄酸化物除去手段の作動を停止させ、前記再生手段の作動を開始させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ浄化手段（２２）及びパティキュレートフィルタ（２３）を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記排気系の温度（ＴＣＡＴ）を検出する温度検出手段（２４）と、前記ＮＯｘ浄化手段（２２）に蓄積した硫黄酸化物を除去する処理を行う硫黄酸化物除去手段と、前記パティキュレートフィルタ（２３）に捕集されたパティキュレートを燃焼させる再生処理を行う再生手段と、前記硫黄酸化物の除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理の少なくとも一方を行う必要があると判定されたときに、前記硫黄酸化物除去手段及び前記再生手段が交互に作動するように切換制御を行う切換制御手段とを備え、前記切換制御手段は、前記硫黄酸化物除去手段を作動させる第１の時間（ＴＤｅＳＯｘ）、及び前記再生手段を作動させる第２の時間（ＴＲｅＤＰＦ）を前記温度検出手段により検出される排気系温度（ＴＣＡＴ）に応じて設定し、該設定した時間に亘って、前記硫黄酸化物除去手段及び前記再生手段をそれぞれ作動させ、前記第１の時間（ＴＤｅＳＯｘ）は、前記排気系温度（ＴＣＡＴ）が高くなるほど長くなるように設定され、前記第２の時間（ＴＲｅＤＰＦ）は、前記排気系温度（ＴＣＡＴ）が高くなるほど短くなるように設定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気系温度は、前記ＮＯｘ浄化手段近傍の温度であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記機関の排気系の、前記ＮＯｘ浄化手段及びパティキュレートフィルタの上流側にはさらに排気浄化触媒が設けられており、前記排気系温度は、前記排気浄化触媒近傍の温度であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、硫黄酸化物の除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理の少なくとも一方を行う必要があると判定されたときに、検出される排気系温度に応じて、硫黄酸化物の除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理が交互に切り換えられて実行される。具体的には、検出される排気系温度を目標温度と一致させる温度制御を実行することにより、パティキュレートフィルタの再生処理が行われ、再生処理の実行中において、排気系温度が目標温度近傍の所定制御範囲内にある状態が所定時間継続したときに再生処理が終了され、硫黄酸化物除去処理が開始される。パティキュレートを燃焼させるのに必要な温度は硫黄酸化物除去処理に必要な温度と同程度あるので、目標温度を適切に設定することにより、硫黄酸化物除去処理を適切に実行することができる。さらに硫黄酸化物除去処理の実行中において排気系温度が所定限界範囲を逸脱したときに、硫黄酸化物除去処理が終了され、パティキュレートフィルタの再生処理が開始される。硫黄酸化物除去処理中において、排気系温度が高くなりすぎたり、低くなりすぎたりしたときは、再生処理に戻すことによって、排気系温度が目標温度近傍に制御され、再生処理を適切に実行することができるとともに、再度硫黄酸化物除去処理を開始することが可能となる。したがって、排気系温度を適正な範囲内に維持することができ、ＮＯｘ浄化手段あるいは他の排気浄化触媒の劣化を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、硫黄酸化物除去処理を実行する第１の時間、及び再生処理を実行する第２の時間が排気系温度に応じて設定され、該設定された時間に亘って、硫黄酸化物除去処理及び再生処理が実行される。排気系温度が比較的高いときは長時間に亘って硫黄酸化物除去処理が実行可能であり、かつ硫黄酸化物除去処理を実行することにより排気系温度を低下させることができる。一方、排気系温度が比較的に低いときは比較的長時間に亘って再生処理を実行することにより、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を高めて捕捉されたパティキュレートを燃焼させることができる。よって各処理の実行開始時点における排気系温度に応じて、第１の時間を、排気系温度が高くなるほど長くなるように設定し、第２の時間を、排気系温度が高くなるほど短くなるように設定することにより、排気系温度を適切に維持しつつ硫黄酸化物除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理を実行することができる。

請求項３に記載の発明によれば、排気系温度はＮＯｘ浄化手段近傍の温度であるので、ＮＯｘ浄化手段の温度を適切な値に維持することができる。
請求項４に記載の発明によれば、排気系温度は上流側に設けられた他の排気浄化触媒近傍の温度であるので、当該排気浄化触媒の温度を適切な値に維持することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期は、ＥＣＵ５により制御される。

エンジン１は、吸気管２、排気管４、及び過給機９を備えている。過給機９は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン１１と、タービン１１により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ１０とを備えている。

タービン１１は、複数の可変ベーン（図示せず）を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービン１１のベーン開度は、ＥＣＵ５により電磁的に制御される。

吸気管２内の、コンプレッサ１０の下流には加圧された空気を冷却するためのインタークーラ１２及び吸入空気量を制御するインテークシャッタ（スロットル弁）１３が設けられている。インテークシャッタ１３は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ５により、開閉制御される。

排気管４のタービン１１の上流側と、吸気管２のインテークシャッタ１３の下流側との間には、排気の一部を吸気管２に還流する排気還流通路７が設けられている。排気還流通路７には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）８が設けられている。ＥＧＲ弁８は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ５により制御される。

排気管４の、タービン１１の下流側には、排気を浄化する触媒コンバータ２１と、リーンＮＯｘ触媒２２と、ＤＰＦ２３とが上流側からこの順序で設けられている。

触媒コンバータ２１は、排気中に含まれる炭化水素及び一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒を内蔵する。なお、触媒コンバータ２１は、周知の三元触媒を内蔵するものであってもよい。

リーンＮＯｘ触媒２２は、排気中の酸素濃度が比較的高い状態、すなわち還元成分（ＨＣ、ＣＯ）の濃度が比較的低い状態でＮＯｘが捕捉され、排気中の還元成分濃度が高い状態で捕捉したＮＯｘが還元成分により還元されて放出されるように構成されている。リーンＮＯｘ触媒２２には、ＮＯｘだけでなく硫黄酸化物（以下「ＳＯｘ」という）も捕捉され、ＮＯｘの浄化性能を低下させるため、適時、ＳＯｘを除去するＳＯｘ除去処理を行う。

ＤＰＦ２３は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素（Ｃ）を主成分とするパティキュレートであるスート（ｓｏｏｔ）を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスや金属多孔体が使用される。

ＤＰＦ２３のスート捕集能力の限界までスートを捕集すると、排気圧力の上昇（ＤＰＦ２３の閉塞）を引き起こすので、適時スートを燃焼させる再生処理を行う必要がある。この再生処理では、排気の温度をスートの燃焼温度まで上昇させるために、ポスト噴射が実行される。ポスト噴射は、燃料噴射弁６により、爆発行程または排気行程において行われる燃料噴射である。ポスト噴射により噴射された燃料は、主として触媒コンバータ２１で燃焼し、リーンＮＯｘ触媒２２及びＤＰＦ２３に流入する排気の温度を上昇させる。

触媒コンバータ２１には、触媒コンバータ２１の触媒温度ＴＣＡＴを検出する触媒温度センサ２４が設けられている。また、触媒コンバータ２１とリーンＮＯｘ触媒２２の間には酸素濃度センサ２５が設けられている。センサ２４及び２５の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量ＡＰを検出するアクセルセンサ、エンジン回転数（回転速度）ＮＥを検出するエンジン回転数センサ、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサなどのエンジン運転状態を検出するセンサ（いずれも図示せず）が、ＥＣＵ５に接続されており、これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、ＥＧＲ弁８などに駆動信号を供給する出力回路から構成される。

本実施形態では、ＤＰＦ再生処理と、リーンＮＯｘ触媒２２のＳＯｘ除去処理（以下単に「ＳＯｘ除去処理」という）とを、検出される触媒温度ＴＣＡＴに応じて交互に行う。

図２は、ＤＰＦ再生処理とＳＯｘ除去処理を切り換えて実行する処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１１では、ＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘまたはＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦの何れかが「１」であるか否かを判別する。ＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘは以下のように設定される。図示しない処理により、リーンＮＯｘ触媒２２に堆積したＳＯｘ量の推定値（以下「推定ＳＯｘ量」という）ＭＳＯｘをエンジン運転状態に応じて算出し、推定ＳＯｘ量ＭＳＯｘが所定上限ＳＯｘ量ＭＳＯｘＴＨＨに達すると、ＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘは「１」に設定される。またＳＯｘ除去処理が実行されるとその実行時間及びエンジン運転状態に応じて推定ＳＯｘ量ＭＳＯｘの減算処理が行われ、推定ＳＯｘ量ＭＳＯｘが所定下限ＳＯｘ量ＭＳＯｘＴＨＬに達すると、ＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘは「０」に戻される。

一方ＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦは以下のように設定される。図示しない処理により、ＤＰＦ２３に捕捉されたパティキュレート量の推定値（以下「推定パティキュレート量」という）ＭＰＭをエンジン運転状態に応じて算出し、推定パティキュレート量ＭＰＭが所定上限ＰＭ量ＭＰＭＴＨＨに達すると、ＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦは「１」に設定される。またＤＰＦ再生処理が実行されるとその実行時間及びエンジン運転状態に応じて推定パティキュレート量ＭＰＭの減算処理が行われ、推定パティキュレート量ＭＰＭが所定下限ＰＭ量ＭＰＭＴＨＬに達すると、ＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦは「０」に戻される。

ステップＳ１１の答が否定（ＮＯ）、すなわちＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘ及びＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦがともに「０」であるときは、直ちに本処理を終了する。

ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、先ずＤＰＦ再生処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、検出される触媒温度ＴＣＡＴが目標温度Ｔ２（例えば６００℃）に一致するようにポスト噴射における燃料噴射量（以下「ポスト噴射量」という）ＴＰＳＴをフィードバック制御する。ステップＳ１３では、触媒温度ＴＣＡＴと目標温度Ｔ２の偏差の絶対値が所定偏差ΔＴ（例えば５〜１０度）以下である否か、換言すれば触媒温度ＴＣＡＴが目標温度Ｔ２±ΔＴの所定制御範囲内にあるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１３で｜ＴＣＡＴ−Ｔ２｜≦ΔＴであるときは、ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）となった時点から所定継続時間ＴＳＣＮＴ（例えば５秒）が経過したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ１２に戻り、ＤＰＦ再生処理を継続する。

ステップＳ１４の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ＤＰＦ再生処理を終了し、ＳＯｘ除去処理を開始する（ステップＳ１５）。ＳＯｘ除去処理では、排気中の還元剤濃度を高める必要があるため、酸素濃度センサ２５により検出される酸素濃度から算出される換算空燃比ＡＦＣが所定リッチ空燃比ＡＦＲ０に一致するようにポスト噴射量ＴＰＳＴをフィードバック制御する。

ステップＳ１６では、触媒温度ＴＣＡＴが所定下限温度Ｔ１（例えば５００℃）より高くかつ所定上限温度Ｔ３（例えば７００℃）より低いか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、ステップＳ１５に戻り、ＳＯｘ除去処理を継続する。

ステップＳ１６でＴＣＡＴ≦Ｔ１またはＴＣＡＴ≧Ｔ３であるときは、リーンＮＯｘ触媒２２の温度が、ＳＯｘ除去が可能な温度範囲を外れていると推定されるので、ステップＳ１１に戻る。したがって、ＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘまたはＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦが「１」であれば、ＤＰＦ再生処理が実行される（ステップＳ１２）。

図３は、図２の処理による切換制御を説明するためのタイムチャートである。ＤＰＦ再生処理を実行することにより、時刻ｔ１に触媒温度ＴＣＡＴが所定制御範囲に達する。時刻ｔ１から所定継続時間ＴＳＣＮＴが経過した時刻ｔ２にＤＰＦ再生処理を終了し、ＳＯｘ除去処理を開始する。その後触媒温度ＴＣＡＴが所定上限温度Ｔ３に達すると、ＳＯｘ除去処理を終了し、ＤＰＦ再生処理を開始する（時刻ｔ３）。時刻ｔ４に触媒温度ＴＣＡＴが所定制御範囲に達し、時刻ｔ４から所定継続時間ＴＳＣＮＴが経過した時刻ｔ５にＳＯｘ除去処理に移行する。その後触媒温度ＴＣＡＴが所定下限温度Ｔ１に達すると、ＤＰＦ再生処理に移行する（時刻ｔ６）。

以上のように本実施形態によれば、ＤＰＦ再生処理では、触媒温度ＴＣＡＴを目標温度Ｔ２と一致させる、ポスト噴射量ＴＰＳＴのフィードバック制御が実行され、ＤＰＦ再生処理中において触媒温度ＴＣＡＴが目標温度Ｔ２近傍の所定制御範囲内に達した時点から所定継続時間ＴＳＣＮＴが経過した時点でＤＰＦ再生処理が終了され、ＳＯｘ除去処理手段が開始される。ＤＰＦ２３のパティキュレートを燃焼させるのに必要な温度は、ＳＯｘ除去処理に必要な温度と同程度あるので、目標温度Ｔ２を適切に設定することにより、ＳＯｘ除去処理を適切に実行することができる。

さらにＳＯｘ除去処理では、ポスト噴射によって排気中の還元剤濃度が高められ、換算空燃比ＡＦＣが所定リッチ空燃比ＡＦＲ０となるようにポスト噴射量ＴＰＳＴが制御される。そして、ＳＯｘ除去処理中において触媒温度ＴＣＡＴが所定下限温度Ｔ１及び所定上限温度Ｔ３で決まる限界範囲を逸脱したとき、ＳＯｘ除去処理が終了され、ＤＰＦ再生処理手段が開始される。ＳＯｘ除去処理中において、触媒温度ＴＣＡＴが高くなりすぎたり、低くなりすぎたりしたときは、ＤＰＦ再生処理に戻すことによって、触媒温度ＴＣＡＴが目標温度Ｔ２近傍に制御され、ＤＰＦ再生処理を適切に実行することができるとともに、再度ＳＯｘ除去処理を開始することが可能となる。

本実施形態では、リーンＮＯｘ触媒２２がＮＯｘ浄化手段に相当し、触媒温度センサ２４が温度検出手段に相当する。またＥＣＵ５及び燃料噴射弁６により、硫黄酸化物除去手段及び再生手段が構成され、ＥＣＵ５により切換制御手段が構成される。より具体的には、図２のステップＳ１２が再生手段に相当し、ステップＳ１５が硫黄酸化物除去手段に相当し、ステップＳ１３，Ｓ１４，及びＳ１６が切換制御手段に相当する。

［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態にかかるＤＰＦ再生処理とＳＯｘ除去処理の切換制御の手順を示すフローチャートである。本実施形態は、ＤＰＦ再生処理の実行時間（以下「ＤＰＦ再生時間」という）ＴＲｅＤＰＦ及びＳＯｘ除去処理の実行時間（以下「ＳＯｘ除去時間」という）ＴＤｅＳＯｘをそれぞれ、処理開始時における触媒温度ＴＣＡＴに応じて設定するようにしたものである。以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

ステップＳ２１では、ＳＯｘ除去フラグＦＤｅＳＯｘまたはＤＰＦ再生フラグＦＲｅＤＰＦの何れかが「１」であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、その時点の触媒温度ＴＣＡＴに応じて図５（ａ）に示すＴＲｅＤＰＦテーブルを検索し、ＤＰＦ再生時間ＴＲｅＤＰＦを算出する（ステップＳ２２）。ＴＲｅＤＰＦテーブルは、触媒温度ＴＣＡＴが高くなるほどＤＰＦ再生時間ＴＲｅＤＰＦが減少するように設定されている。

ステップＳ２３ではＤＰＦ再生処理を実行する。ステップＳ２４では、ＤＰＦ再生処理の開始時点からＤＰＦ再生時間ＴＲｅＤＰＦが経過したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）である間はＤＰＦ再生処理を継続し（ステップＳ２３）、ステップＳ２４の答が肯定（ＹＥＳ）となるとステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、その時点の触媒温度ＴＣＡＴに応じて図５（ｂ）に示すＴＤｅＳＯｘテーブルを検索し、ＳＯｘ除去時間ＴＤｅＳＯｘを算出する。ＴＤｅＳＯｘテーブルは、触媒温度ＴＣＡＴが高くなるほどＳＯｘ除去時間ＴＤｅＳＯｘが増加するように設定されている。ステップＳ２６ではＳＯｘ除去処理を実行する。ステップＳ２７では、ＳＯｘ除去処理の開始時点からＳＯｘ除去時間ＴＤｅＳＯｘが経過したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）である間はステップＳ２６に戻る。ステップＳ２７の答が肯定（ＹＥＳ）となると、ステップＳ２１に戻る。

図４の処理によれば、図６に示すようにＤＰＦ再生時間ＴＲｅＤＰＦに亘ってＤＰＦ再生処理が実行され、次いでＳＯｘ除去時間ＴＤｅＳＯｘに亘ってＳＯｘ除去処理が実行され、必要に応じてこの処理パターンが繰り返される。ここで、ＤＰＦ再生時間ＴＲｅＤＰＦ及びＳＯｘ除去時間ＴＤｅＳＯｘがそれぞれＤＰＦ再生処理及びＳＯｘ除去処理の開始時点の触媒温度ＴＣＡＴに応じて設定される。触媒温度ＴＣＡＴが比較的高いときは長時間に亘ってＳＯｘ処理が実行可能でり、かつＳＯｘ除去処理を実行することにより、通常は触媒温度ＴＣＡＴを低下させることができる。一方、触媒温度ＴＣＡＴが比較的に低いときは比較的長時間に亘ってＤＰＦ再生処理を実行することにより、ＤＰＦ２３に流入する排気の温度を高めて捕捉されたパティキュレートを燃焼させることができる。よって各処理の実行開始時点における触媒温度ＴＣＡＴに応じて各処理の実行時間を設定することにより、触媒温度ＴＣＡＴを適切な温度に維持しつつＳＯｘ除去処理及びＤＰＦ再生処理を実行することができる。

本実施形態では、図４のステップＳ２６及びＳ２３がそれぞれ再生手段及び硫黄酸化物除去手段に相当し、ステップＳ２２，Ｓ２４，Ｓ２５，及びＳ２７が切換制御手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では排気管４の最上流側に設けられた触媒コンバータ２１内の触媒の温度を「排気系温度」として用いたが、触媒コンバータ２１から排出される排気の温度を「排気系温度」として用いてもよい。また触媒コンバータ２１が設けられていない場合にも本願発明を適用することは可能であり、その場合にはリーンＮＯｘ触媒２２の温度あるいはリーンＮＯｘ触媒２２から排出される排気の温度を「排気系温度」として用いることができる。

また上述した第１の実施形態では、触媒温度ＴＣＡＴが所定制御範囲（Ｔ２±ΔＴ）に達してから所定継続時間ＴＳＣＮＴ経過後に、ＤＰＦ再生処理からＳＯｘ除去処理に移行するようにしたが、触媒温度ＴＣＡＴが目標温度Ｔ２近傍の所定制御範囲（Ｔ２±ΔＴ）に達した時点で直ちにＳＯｘ除去処理に移行するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、リーンＮＯｘ触媒２２がＤＰＦ２３の上流側に設けられている例を示したが、本発明は、ＤＰＦがリーンＮＯｘ触媒の上流側に設けられているエンジンにも適用可能である。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなど排気浄化装置として適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。パティキュレートフィルタの再生処理及びリーンＮＯｘ触媒の硫黄酸化物除去処理を行う処理のフローチャート（第１の実施形態）である。図２の処理を説明するためのタイムチャートである。パティキュレートフィルタの再生処理及びリーンＮＯｘ触媒の硫黄酸化物除去処理を行う処理のフローチャート（第２の実施形態）である。図４の処理で参照されるテーブルを示す図である。図４の処理を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１内燃機関
４排気管
５電子制御ユニット（硫黄酸化物除去手段、再生手段、切換制御手段）
６燃料噴射弁（硫黄酸化物除去手段、再生手段）
２１触媒コンバータ（排気浄化触媒）
２２リーンＮＯｘ触媒（ＮＯｘ浄化手段）
２３ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
２４触媒温度センサ（温度検出手段）
２５酸素濃度センサ

Claims

内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ浄化手段及びパティキュレートフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気系の温度を検出する温度検出手段と、
前記機関の排気が還元雰囲気となるように還元剤を前記排気系に供給することにより、前記ＮＯｘ浄化手段に蓄積した硫黄酸化物を除去する処理を行う硫黄酸化物除去手段と、
前記温度検出手段により検出される排気系温度を目標温度と一致させる温度制御を実行することにより、前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させる再生処理を行う再生手段と、
前記硫黄酸化物の除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理の少なくとも一方を行う必要があると判定されたときに、前記硫黄酸化物除去手段及び前記再生手段が交互に作動するように切換制御を行う切換制御手段とを備え、
前記切換制御手段は、前記再生手段の作動中において、前記排気系温度が前記目標温度近傍の所定制御範囲内にある状態が所定時間継続したときに前記再生手段の作動を停止させ、前記硫黄酸化物除去手段の作動を開始させ、
前記硫黄酸化物除去手段の作動中において前記排気系温度が所定限界範囲を逸脱したときに、前記硫黄酸化物除去手段の作動を停止させ、前記再生手段の作動を開始させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ浄化手段及びパティキュレートフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気系の温度を検出する温度検出手段と、
前記ＮＯｘ浄化手段に蓄積した硫黄酸化物を除去する処理を行う硫黄酸化物除去手段と、
前記パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させる再生処理を行う再生手段と、
前記硫黄酸化物の除去処理及びパティキュレートフィルタの再生処理の少なくとも一方を行う必要があると判定されたときに、前記硫黄酸化物除去手段及び前記再生手段が交互に作動するように切換制御を行う切換制御手段とを備え、
前記切換制御手段は、前記硫黄酸化物除去手段を作動させる第１の時間、及び前記再生手段を作動させる第２の時間を前記温度検出手段により検出される排気系温度に応じて設定し、該設定した時間に亘って、前記硫黄酸化物除去手段及び前記再生手段をそれぞれ作動させ、
前記第１の時間は、前記排気系温度が高くなるほど長くなるように設定され、前記第２の時間は、前記排気系温度が高くなるほど短くなるように設定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記排気系温度は、前記ＮＯｘ浄化手段近傍の温度であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記機関の排気系の、前記ＮＯｘ浄化手段及びパティキュレートフィルタの上流側にはさらに排気浄化触媒が設けられており、
前記排気系温度は、前記排気浄化触媒近傍の温度であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。