JP4434061B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気中の粒子状物質の浄化を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。

上記排気浄化装置は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段（例えば排気中へ燃料を噴射する燃料添加弁）と、排気中へ供給された添加剤の酸化反応を促進させる触媒装置と、同触媒の下流に配置されて排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−Ｍａｔｔｅｒ）を捕捉する排気フィルタとを備えて構成されている（特許文献１参照）。

こうした排気浄化装置では、排気フィルタ上のＰＭの堆積量が限界に達したと推定されるとき、捕捉されているＰＭを燃焼させるためのＰＭ再生制御を行う。このＰＭ再生制御では、排気フィルタの温度を目標温度まで上昇させるべく排気中への添加剤の供給を実行する。

これにより、触媒装置での添加剤の酸化反応にともなう発熱を通じて排気が高温となるため、排気フィルタへ流れ込んだ高温の排気によりＰＭが燃焼されるようになる。また、排気フィルタでの添加剤の酸化反応にともなう発熱によっても、排気フィルタのＰＭが燃焼されるようになる。
特開２００４−１４３９８８号公報

ところで、排気浄化装置においては、触媒装置の触媒機能の劣化が生じることもある。
触媒機能の劣化が生じている状態においてＰＭ再生制御が行われた場合、排気中へ添加剤が供給されるものの、触媒装置で添加剤の酸化反応が十分に生じないため、排気フィルタには低温の排気（触媒装置の正常時のＰＭ再生制御を通じて排気フィルタへ供給される排気よりも温度の低い排気）が供給されるようになる。また、この排気中には触媒装置で燃焼されなかった多量の添加剤が含まれる。即ち、排気フィルタには、多量の添加剤を含む比較的低温の排気が供給される。

従って、触媒機能の劣化時、排気フィルタの温度は主に同フィルタでの添加剤の酸化反応により昇温される。このとき、フィルタ下流部では添加剤の酸化反応にともなって生じた熱がより多く蓄積される一方で、フィルタ上流部ではそうした熱が十分に蓄積されないため、フィルタ上流部におけるＰＭの浄化能力が低下するようになる。この場合、フィルタ上流部においてＰＭの燃え残りが生じることにより、排気フィルタの詰まり等をまねくことが懸念される。

なお、特許文献１に記載の排気浄化装置によれば、触媒機能の劣化を検出することはできるものの、上述したようなＰＭの浄化能力の低下については何ら考慮されていないため、排気フィルタの詰まり等を回避することは困難である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの目標温度を前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出される前の目標温度よりも大きい値に変更する制御手段を備え、この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記変更後の目標温度として設定することを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時、目標温度の変更が行われない場合に比べて排気フィルタ全体の温度が高い温度に維持されるため、従来の排気浄化装置では燃焼しきらない粒子状物質についても酸化反応が促進されるようになる。これにより、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合いを加味して前記目標温度の変更を行うものであることを要旨としている。
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合が大きくなるにつれて前記排気フィルタの目標温度を増大側に補正する度合を大きくすることを要旨としている。

触媒機能の劣化時における粒子状物質の燃え残り量は、触媒機能の劣化度合いと相関がある。そこで、上記発明のように触媒機能の劣化度合いを加味して目標温度の変更を行うことで、添加剤の供給量の過不足を抑制して効率よく粒子状物質を燃焼させることができるようになる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることに基づいて設定した前記排気フィルタの目標温度が上限目標温度を超えているとき、該上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定するものであることを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時、目標温度として設定することのできる値が上限目標温度までに制限されるため、目標温度が過度に高い温度に設定されることに起因して排気フィルタの損傷が生じることを抑制することができるようになる。なお、上限目標温度は、熱に起因する排気フィルタの損傷を回避することのできる排気フィルタの温度のうちで最も高い温度に相当する。

（５）請求項５に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されていないときに前記排気フィルタの目標温度として第１目標温度を設定する一方で、前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されているときに前記排気フィルタの目標温度として前記第１目標温度よりも高い第２目標温度を設定する制御手段を備え、この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記第２目標温度として設定することを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時、目標温度として第２目標温度が設定されない場合に比べて排気フィルタ全体の温度が高い温度に維持されるため、従来の排気浄化装置では燃焼しきらない粒子状物質についても酸化反応が促進されるようになる。これにより、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（６）請求項６に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、該触媒機能の劣化度合の指標値に基づいて前記排気フィルタの目標温度としての劣化時目標温度を設定する制御手段を備え、この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記劣化時目標温度として設定することを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時における粒子状物質の燃え残り量と相関のある触媒機能の劣化度合いに基づいて排気フィルタの目標温度の設定が行われるため、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することができるようになる。なお、劣化度合いの指標値としては、例えば触媒装置下流の排気温度の計測値と触媒装置下流の排気温度の推定値との差を採用することができる。

（７）請求項７に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定する制御手段を備え、この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記上限目標温度として設定することを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時、上限目標温度が目標温度として設定されることで排気フィルタ全体の温度が従来の排気浄化装置よりも高い温度に維持されるため、従来の排気浄化装置では燃焼しきらない粒子状物質についても酸化反応が促進されるようになる。これにより、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することができるようになる。また、目標温度が過度に高い温度に設定されることに起因して排気フィルタの損傷が生じることを抑制することができるようになる。

（８）請求項８に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタ内の上流部の温度を監視するとともに、この上流部の温度を前記目標温度まで上昇させるべく、同目標温度と前記上流部の温度との差に基づいて前記添加剤の供給量を設定する制御手段を備えることを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時、排気フィルタ内の上流部の温度が目標温度まで昇温されるため、従来の排気浄化装置では燃焼しきらない粒子状物質についても酸化反応が促進されるようになる。これにより、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（９）請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記排気フィルタ内の上流部の温度と前記目標温度との乖離度合いに基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給量を設定するものであることを要旨としている。

上記発明によれば、排気フィルタ内の上流部の温度と目標温度との乖離度合いに基づいて添加剤の供給量が設定されるため、触媒機能の劣化時、同上流部の温度が的確に目標温度に維持されるようになる。これにより、同上流部の粒子状物質を十分に浄化することができるようになる。

（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の下流且つ前記排気フィルタの上流の排気通路における排気の温度を基準排気温度として、前記内燃機関の運転状態に基づいて推定した前記基準排気温度と排気温度センサにより計測された基準排気温度との乖離度合いが基準の度合いを超えていることをもって前記触媒装置の触媒機能が劣化していると判断することを要旨としている。

触媒機能の劣化が生じているとき、触媒装置で添加剤の酸化反応が十分に行われないため、排気温度センサにより計測された基準排気温度は、触媒機能の劣化が生じていないときよりも低い温度を示すようになる。従って、触媒機能の劣化時、基準排気温度の検出値と基準排気温度の推定値との乖離度合いが大きくなる。

上記発明では、こうした基準排気温度の検出値及び推定値の乖離傾向を利用して、触媒機能の劣化の有無について判断するようにしているため、触媒機能の劣化を的確に検出することができるようになる。

（１１）請求項１１に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記排気フィルタへ流れ込む排気の温度の計測値と該排気の温度の推定値との乖離度合いが基準の度合いを超えていることに基づいて前記目標温度を増大側に補正する制御手段を備え、この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記変更後の目標温度として設定することを要旨としている。

上記発明によれば、触媒機能の劣化時、目標温度の補正が行われない場合に比べて排気フィルタ全体の温度が高い温度に維持されるため、従来の排気浄化装置では燃焼しきらない粒子状物質についても酸化反応が促進されるようになる。これにより、触媒装置の触媒機能の劣化が生じた場合において、排気フィルタの上流部における粒子状物質の浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されているものであることを要旨としている。

（１３）請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に酸化触媒が担持されているものであることを要旨としている。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態では、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンの排気浄化装置として具体化した場合を想定している。

＜ディーゼルエンジンの構造＞
図１に、本発明が適用されたディーゼルエンジンの概略構造を示す。
ディーゼルエンジン１は、エンジン本体１１、ターボチャージャ４、コモンレール式燃料供給装置５、排気再循環装置６及び排気浄化装置７を備えて構成されている。また、電子制御装置９を通じて各種装置が制御される。

エンジン本体１１には、複数のシリンダ１２が備えられている。
シリンダ１２内には、空気と燃料との混合気を燃焼させるための燃焼室１３が形成されている。

ディーゼルエンジン１の吸気系においては、エンジン本体１１のインテークポートとインテークマニホールド２１とインテークパイプ２２とにより、外部の空気を燃焼室１３内へ流通させる吸気通路２３が構成されている。

吸気通路２３には、空気の流れ方向の上流側から順に、エアクリーナ２４、ターボチャージャ４のコンプレッサーホイール４１、インタークーラ２５及びスロットルバルブ２６が配置されている。

ディーゼルエンジン１の排気系においては、エンジン本体１１のエキゾーストポートとエキゾーストマニホールド３１とエキゾーストパイプ３２とにより、燃焼室１３内のガスを外部へ流通させる排気通路３３が構成されている。

排気通路３３には、排気の流れ方向の上流側から順に、排気浄化装置７の燃料添加弁７１、ターボチャージャ４のタービンホイール４２並びに排気浄化装置７のＮＯｘ触媒コンバータ７２及び触媒担持型ＰＭフィルタ７３が配置されている。なお、本実施形態においては、燃料添加弁７１が添加剤供給手段に相当する。また、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が触媒装置に相当する。また、触媒担持型ＰＭフィルタ７３が排気フィルタに相当する。

〔１〕「ターボチャージャの構造」
ターボチャージャ４は、排気のエネルギーを利用してインテークパイプ２２内の空気を圧縮することで、燃焼室１３内へ供給される空気の量を増加させる。

ターボチャージャ４は、吸気通路２３に配置されたコンプレッサーホイール４１と排気通路３３に配置されたタービンホイール４２とこれら各ホイール４１，４２を接続するローターシャフト４３とを備えて構成されている。そして、排気のエネルギーを通じてタービンホイール４２とともにコンプレッサーホイール４１を回転させることで吸入空気の圧縮を行う。

〔２〕「コモンレール式燃料供給装置の構造」
コモンレール式燃料供給装置５は、高圧の燃料を燃焼室１３内へ噴射することにより、燃焼室１３にて燃料を燃焼させる。

コモンレール式燃料供給装置５は、燃料噴射弁５１、燃料タンク５２、燃料ポンプ５３及びコモンレール５４を備えて構成されている。
燃料噴射弁５１は、対応するシリンダ１２の燃焼室に燃料を噴射する。

燃料ポンプ５３は、燃料タンク５２内の燃料を吸引するとともに、吸引した燃料を所定の圧力まで加圧してコモンレール５４へ供給する。
コモンレール５４は、燃料ポンプ５３から供給された燃料を高圧の状態に維持する。コモンレール５４内の燃料は、各燃料噴射弁５１の開弁にともない燃料噴射弁５１からシリンダ１２の燃焼室へ噴射される。

〔３〕「排気再循環装置の構造」
排気再循環装置６は、インテークパイプ２２内に排気の一部を供給することで、混合気の燃焼温度を低下させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を低減させる。

排気再循環装置６は、連通管６１、ＥＧＲクーラ６２及びＥＧＲバルブ６３を備えて構成されている。
連通管６１は、タービンホイール４２よりも上流の排気通路３３とスロットルバルブ２６よりも下流の吸気通路２３とを連通する。また、連通管６１には、排気の流れ方向の上流側から順に、ＥＧＲクーラ６２及びＥＧＲバルブ６３が配置されている。

ＥＧＲクーラ６２は、連通管６１を介してインテークパイプ２２へ供給される排気を冷却する。
ＥＧＲバルブ６３は、連通管６１を介してインテークパイプ２２へ供給される排気の流量を調整する。

〔４〕「排気浄化装置の構造」
排気浄化装置７は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の浄化を行う。

排気浄化装置７は、燃料添加弁７１、ＮＯｘ触媒コンバータ７２及び触媒担持型ＰＭフィルタ７３を備えて構成されている。
ＮＯｘ触媒コンバータ７２は、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持された触媒担体を備えて構成されている。

ＮＯｘ触媒コンバータ７２においては、次のようにＮＯｘの浄化が行われる。
（ａ）排気が酸化雰囲気（リーン）の状態にあるとき、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒に吸蔵される。
（ｂ）排気が還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）の状態にあるとき、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘが一酸化窒素（ＮＯ）として離脱し、ＨＣやＣＯにより還元される。

なお、「ストイキ」は排気の空燃比が理論空燃比に相当する状態を、「リーン」は排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい状態を、「リッチ」は排気の空燃比が理論空燃比よりも小さい状態をそれぞれ示す。

触媒担持型ＰＭフィルタ７３は、排気中のＰＭを捕捉することのできる多孔質セラミック構造体（ＰＭフィルタ）を備えて構成されている。また、ＰＭフィルタには、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。

触媒担持型ＰＭフィルタ７３においては、次のようにＰＭの捕捉及び浄化が行われる。
（ａ）排気が多孔質セラミック構造体の壁を通過する際、排気中のＰＭが同セラミック構造体の壁に捕捉される。
（ｂ）排気が高温のとき、捕捉されているＰＭが排気中の酸素により酸化される。
（ｃ）ＮＯｘの吸蔵時や放出時に生成される活性酸素により、捕捉されているＰＭが酸化される。

また、触媒担持型ＰＭフィルタ７３においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２と同様の態様をもってＮＯｘの浄化が行われる。以降では、触媒担持型ＰＭフィルタ７３内の上流側の部分をフィルタ上流部７３Ａとし、触媒担持型ＰＭフィルタ７３内の下流側の部分をフィルタ下流部７３Ｂとする。

燃料添加弁７１は、燃料（添加剤）の噴射を通じて排気中へ燃料を添加する。燃料添加弁７１には、コモンレール５４へ供給される燃料よりも圧力の低い燃料が燃料ポンプ５３を通じて供給される。

燃料添加弁７１から噴射された燃料は、排気とともにＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される。なお、ディーゼルエンジン１においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３に対して燃料を供給することを目的として、燃料添加弁７１による燃料の噴射（燃料添加）が行われる。こうした燃料添加弁７１による燃料添加態様の詳細については後述する。

〔５〕「制御系の構造」
電子制御装置９は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置９の入力ポートには、エンジン運転状態を検出するための第１排気温度センサ９１、第２排気温度センサ９２、エアフローメータ９３及び回転速度センサ９４等が接続されている。

第１排気温度センサ９１は、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の下流且つ触媒担持型ＰＭフィルタ７３の上流の排気通路３３に設けられており、触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ流れ込む排気の温度（第１排気温度ＴＥｉ）に応じた電気信号を出力する。第１排気温度センサ９１の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、第１排気温度計測値ＴＥｉＭとして各種制御に用いられる。なお、本実施形態においては、第１排気温度ＴＥｉが基準排気温度に相当する。

第２排気温度センサ９２は、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の下流の排気通路３３に設けられており、触媒担持型ＰＭフィルタ７３から流れ出た排気の温度（第２排気温度ＴＥｏ）に応じた電気信号を出力する。第２排気温度センサ９２の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、第２排気温度計測値ＴＥｏＭとして各種制御に用いられる。

エアフローメータ９３は、エアクリーナ１６の下流且つコンプレッサーホイール４１の上流の吸気通路２３に設けられており、インテークパイプ２２内を流れる空気の流量（吸入空気量ＧＡ）に応じた電気信号を出力する。エアフローメータ９３の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、吸入空気量計測値ＧＡＭとして各種制御に用いられる。

回転速度センサ９４は、クランクシャフトの近傍に設けられており、クランクシャフトの回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）に応じた電気信号を出力する。回転速度センサ９４の出力信号は、電子制御装置９へ入力された後、エンジン回転速度計測値ＮＥＭとして各種制御に用いられる。

電子制御装置９の出力ポートには、スロットルバルブ２６、ＥＧＲバルブ６３、燃料ポンプ５３、燃料噴射弁５１及び燃料添加弁７１等の駆動回路が接続されている。
電子制御装置９は、上記各センサの検出信号から把握されるエンジン運転状態に基づいて、各制御パラメータの要求値（例えば燃料噴射弁５１による燃料の噴射量（燃料噴射量ＦＩ）や燃料添加弁７１による燃料の添加量（燃料添加量ＦＡ））を設定する。そして、出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に対して、上記要求値に対応した指令信号を出力する。

電子制御装置９は、こうした駆動回路の制御を通じて、スロットルバルブ２６の開度を調整するスロットル制御、ＥＧＲバルブ６３の開度を調整するＥＧＲ制御、燃料ポンプ５３の吐出圧力を調整する吐出圧力制御、燃料噴射弁５１から燃料を噴射させる燃料噴射制御、並びに燃料添加弁７１から燃料を噴射させる燃料添加制御等の各種制御を行う。なお、制御手段は、電子制御装置９を含めて構成されている。

＜排気浄化制御＞
本実施形態では、排気を浄化するための制御として、触媒担持型ＰＭフィルタ７３上のＰＭを燃焼させる「ＰＭ再生制御」、ＮＯｘ触媒に吸蔵されている硫黄酸化物（ＳＯｘ）を還元して放出させる「Ｓ被毒回復制御」、及びＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元して放出させる「ＮＯｘ還元制御」が行われる。

ＰＭを燃焼させるＰＭ再生やＳＯｘを還元・放出させるＳ被毒回復を行うには、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３の温度（触媒床温）を十分に高温化する必要がある。そこで、ＰＭ再生制御やＳ被毒回復制御においては、触媒床温をＰＭ再生やＳ被毒回復に必要とされる温度（例えば６００〜７００℃）まで上昇させる昇温制御が行われる。

昇温制御では、燃料添加弁７１による排気への燃料添加を比較的短い間隔で継続的に繰り返すことで、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３）に対する燃料の供給量を増大させるようにしている。これにより、排気中や触媒上での燃料の酸化反応にともなう発熱により触媒床温の高温化が図られるようになる。

〔１〕「ＰＭ再生制御」
排気浄化装置７においては、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に捕捉されているＰＭの量が多くなるにつれて、同ＰＭフィルタ７３での圧力損失が増大する。従って、エンジン運転状態の悪化をまねく程度まで圧力損失が増大する前に、フィルタ上に堆積しているＰＭを浄化する必要がある。

そこで、電子制御装置９は、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に堆積しているＰＭの量が限界値に達したと推定されるとき、ＰＭ再生制御を通じて昇温制御を行う。
そして、ＮＯｘ触媒コンバータ７２での燃料の酸化反応により高温の排気が触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給されるため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の高温化を通じてＰＭが燃焼される。また、ＮＯｘ触媒コンバータ７２を通過した燃料が触媒担持型ＰＭフィルタ７３で酸化されるため、酸化反応にともなう発熱を通じてＰＭが燃焼される。

〔２〕「Ｓ被毒回復制御」
ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘ触媒は、燃料や潤滑油に由来する硫黄分から生成されるＳＯｘをＮＯｘとともに吸収する性質がある。一方で、ＮＯｘ触媒の吸蔵量には限界があるため、ＳＯｘ吸蔵量が過度に多くなった場合にはＮＯｘ吸蔵能力の低下（Ｓ被毒）をまねくようになる。従って、排気浄化装置７においては、ＳＯｘ吸蔵量の増加に起因してＮＯｘの吸蔵に支障をきたす前に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘを還元する必要がある。

そこで、電子制御装置９は、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘの量が限界値に達したと推定されるとき、Ｓ被毒回復制御を通じて昇温制御とＳＯｘ還元制御とを行う。
これにより、昇温制御を通じてＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３が高温化された後、ＳＯｘ還元制御を通じて排気の空燃比がリッチとされるため、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３の周囲が高温の還元雰囲気に維持される。そして、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元された後にＮＯｘ触媒から放出される。

〔３〕「ＮＯｘ還元制御」
排気浄化装置７においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘ吸蔵量が限界に達する前に、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元して放出させる必要がある。

そこで、電子制御装置９は、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘの量が限界値に達したと推定されるとき、ＮＯｘ還元制御を通じて燃料添加弁７１による間欠的な燃料添加を行う。

これにより、ＮＯｘ触媒周囲の排気の空燃比が一時的にストイキまたはリッチの状態とされるため、ＮＯｘ触媒コンバータ７２や触媒担持型ＰＭフィルタ７３のＮＯｘが還元される。なお、ＮＯｘ還元制御時、触媒床温は比較的低温（例えば２５０〜５００℃）に維持される。

なお、上記ＰＭ再生制御やＳ被毒回復制御の実行時における昇温制御の実行中、必要に応じて燃料噴射弁５１によるアフター噴射を行うこともできる。このアフター噴射は、パイロット噴射及びメイン噴射がなされた後の圧縮行程中や排気行程中に実行される燃料の噴射であり、パイロット噴射やメイン噴射のような燃焼室１３での燃焼に供される燃料の噴射とは別の燃料の噴射となっている。これにより、アフター噴射において噴射された燃料の多くは、燃焼室１３内で燃焼されることなく排気系に排出されるため、排気中の燃料が増量されて触媒床温の高温化が図られる。

＜ＮＯｘ触媒コンバータの劣化＞
排気浄化装置７においては、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能の劣化が生じることもある。なお、ここでいう触媒機能の劣化とは、酸化能力が要求される能力よりも低下した状態を示す。以降では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化しているときをＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時とし、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の触媒機能が劣化していないときをＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時とする。

ＮＯｘ触媒コンバータ７２が劣化した状態においてＰＭ再生制御が行われた場合、昇温制御を通じて排気へ燃料が添加されるものの、ＮＯｘ触媒コンバータ７２で燃料の酸化反応が十分に生じないため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３には低温の排気（ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時のＰＭ再生制御を通じて触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される排気よりも温度の低い排気）が供給されるようになる。また、この排気中にはＮＯｘ触媒コンバータ７２で燃焼されなかった多量の燃料が含まれる。即ち、触媒担持型ＰＭフィルタ７３には、多量の燃料を含む比較的低温の排気が供給される。

従って、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温は主に同フィルタ７３での燃料の酸化反応により昇温される。このとき、フィルタ下流部７３Ｂでは酸化反応にともなって生じた熱がより多く蓄積される一方で、フィルタ上流部７３Ａではそうした熱が十分に蓄積されないため、フィルタ上流部７３ＡにおけるＰＭの浄化能力が低下するようになる。また、フィルタ下流部７３Ｂの触媒床温とフィルタ上流部７３Ａの触媒床温との差はＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時よりも大きくなる傾向を示す。

即ち、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時におけるＰＭ再生制御の実行中、フィルタ下流部７３Ｂの触媒床温がＰＭを燃焼させることのできる程度にまで昇温されていたとしても、フィルタ上流部７３Ａの触媒床温がそうした温度まで昇温されていないこともある。この場合、フィルタ上流部７３ＡにおいてＰＭの燃え残りが生じるため、ＰＭが堆積し続けることに起因してフィルタの詰まり等をまねくようになる。

ここで、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温をフィードバック制御により目標触媒床温まで昇温させるＰＭ再生制御をモデルとした場合、上記ＰＭの燃え残りが生じるしくみを次のように説明することができる。

ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時において、ＰＭ再生制御を通じて触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温（制御上で把握されている触媒床温）が目標触媒床温まで昇温されたとき、同フィルタ７３の全体においてＰＭ再生を行うために必要となる触媒床温が得られるようになる。

一方で、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時は、フィルタ上流部７３Ａの触媒床温の上昇度合いがＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時よりも小さいため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温（制御上で把握されている触媒床温）が目標触媒床温まで昇温されていても、フィルタ上流部７３Ａの実際の触媒床温がＰＭ再生に必要とされる温度に達していないこともある。この場合、フィルタ上流部７３ＡにおいてＰＭの燃え残りが生じるようになる。

本実施形態のＰＭ再生制御では、上述したようなことを考慮して、ＮＯｘ触媒コンバータの劣化状態を検出するための「触媒劣化判定処理」（図３）、及びＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時に通常のＰＭ再生制御では燃焼しきらないＰＭを燃焼させるための「目標触媒床温変更処理」（図５）を行うようにしている。

＜ＰＭ再生制御処理＞
図２を参照して、「ＰＭ再生制御処理」について説明する。本処理は、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。なお、以降の説明において、フィルタ触媒床温ＴＦは触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温を、目標触媒床温ＴＦＴは昇温制御におけるフィルタ触媒床温ＴＦの目標値をそれぞれ示す。

［ステップＳ１１０］フィルタ触媒床温ＴＦを目標触媒床温ＴＦＴまで昇温させるための「昇温制御処理」（図４）が実行されているか否かを判定する。
・「昇温制御処理」が実行されていないとき、ステップＳ１２０の処理を行う。
・「昇温制御処理」が実行されているとき、ステップＳ１３０の処理を行う。

［ステップＳ１２０］ＰＭ再生制御の実行条件（ＰＭを浄化するための条件）が成立しているか否かを判定する。
・実行条件が成立しているとき、ステップＳ１２２の処理を行う。
・実行条件が成立していないとき、「ＰＭ再生制御処理」を一旦終了する。

ステップＳ１２０の処理においては、例えば、次の［ａ］及び［ｂ］の条件が成立していることをもってＰＭ再生制御の実行条件が成立していると判断することができる。
［ａ］触媒担持型ＰＭフィルタ７３に堆積しているＰＭの量（ＰＭ堆積量）が限界値に達している。
［ｂ］エンジン運転状態がＰＭ再生制御を実行することのできる状態にある。

また、ステップＳ１２０の処理においては、例えば、次の［ｃ］及び［ｄ］の条件のいずれかが成立していることをもってＰＭ堆積量が限界値に達していると判断することができる。
［ｃ］ディーゼルエンジン１の運転履歴（吸入空気量や燃料噴射量）に基づいて推定されたＰＭ堆積量が所定値以上である。
［ｄ］触媒担持型ＰＭフィルタ７３上流の圧力の計測値と下流の圧力の計測値との乖離度合いが所定の度合いよりも大きい。

［ステップＳ１２２］「触媒劣化判定処理」（図３）及び「昇温制御処理」（図４）を開始する。これにより、「ＰＭ再生制御処理」の次回の制御周期においては、ステップＳ１１０の処理からステップＳ１３０の処理へ移行するようになる。

［ステップＳ１３０］ＰＭ再生制御の終了条件が成立しているか否かを判定する。
・終了条件が成立しているとき、ステップＳ１３２の処理を行う。
・終了条件が成立していないとき、「ＰＭ再生制御処理」を一旦終了する。

ステップＳ１３０の処理においては、例えば、次の［ａ］及び［ｂ］の条件のいずれかが成立していることをもってＰＭ再生制御の終了条件が成立していると判断することができる。
［ａ］ディーゼルエンジン１の運転履歴（吸入空気量や燃料噴射量）に基づいて推定されたＰＭ堆積量が初期値以下である。
［ｂ］触媒担持型ＰＭフィルタ７３上流の圧力の計測値と下流の圧力の計測値との乖離度合いが所定の度合いよりも小さい。

本実施形態の排気浄化装置７においては、ＰＭ再生制御の実行条件の成立からＰＭ再生制御の終了条件の成立までの期間がＰＭ再生制御の実行中に相当する。即ち、同期間がＰＭ再生制御の１サイクルに相当する。

［ステップＳ１３２］「触媒劣化判定処理」（図３）を通じて設定された触媒劣化フラグｅＦＣを「ＯＦＦ」に設定する。また、「昇温制御処理」（図４）を通じて設定された目標触媒床温ＴＦＴをクリアする。なお、ＰＭ再生制御の実行条件や終了条件については、上記にて例示した内容に限られず適宜変更することができる。

〔１〕「触媒劣化判定処理」
図３に、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化状態を検出するための「触媒劣化判定処理」を示す。本処理は、ＰＭ再生制御の実行条件が成立してからＰＭ再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。

［ステップＳ２１０］劣化状態を判定するための前提条件が成立しているか否かを判定する。
本実施形態では、次の［１］〜［３］の条件を前提条件としている。
［１］第１排気温度計測値ＴＥｉＭが所定値以上である。
［２］触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温の推定値が基準推定値以上である。
［３］触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温の目標値が基準目標値以上である。

前提条件は、フィルタ触媒床温ＴＦが十分に高い温度（ここでは目標触媒床温ＴＦＴ）まで昇温されているとともに安定した状態にある否かを判定するための条件として設定されている。即ち、全ての前提条件が成立しているとき、フィルタ触媒床温ＴＦが目標触媒床温ＴＦＴの近傍で安定して推移していると推定することができる。なお、前提条件としては、例示した条件に限られず適宜の条件を採用することができる。

電子制御装置９は、ステップＳ２１０の判定処理を通じて、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化状態の判定について次のように判断する。
（ａ）全ての前提条件が成立しているとき、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化状態の判定を精度よく行うことができると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ２１２の処理を行う。

（ｂ）成立していない前提条件があるとき、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化状態の判定を精度よく行うことができないと判断する。この判定結果が得られたときは、「触媒劣化判定処理」を一旦終了する。

［ステップＳ２１２］触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ流れ込む排気の温度の推定値（第１排気温度推定値ＴＥｉＥ）を算出する。第１排気温度推定値ＴＥｉＥは、エンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度計測値ＮＥＭ及び燃料噴射弁５１の燃料噴射量）に基づいて、算出することができる。

［ステップＳ２１４］第１排気温度計測値ＴＥｉＭを読み込む。
［ステップＳ２２０］第１排気温度推定値ＴＥｉＥと第１排気温度計測値ＴＥｉＭとの差（第１排気温度差△ＴＥ）が基準温度差△ＴＥＸ以上か否かを判定する。なお、基準温度差△ＴＥＸは、第１排気温度差△ＴＥがＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化状態を示す領域にあるか否かを判定するための閾値として、試験等を通じて予め設定されている。

電子制御装置９は、ステップＳ２２０の判定処理を通じて、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化状態について次のように判断する。
（ａ）第１排気温度差△ＴＥが基準温度差△ＴＥＸ以上のとき、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が劣化していると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ２２２の処理を行う。

（ｂ）第１排気温度差△ＴＥが基準温度差△ＴＥＸ未満のとき、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が正常に機能していると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ２２４の処理を行う。

ちなみに、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時には、ＮＯｘ触媒での燃料の酸化反応が十分に生じないため、第１排気温度計測値ＴＥｉＭは、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時の第１排気温度計測値ＴＥｉＭよりも小さい値を示す。一方で、第１排気温度推定値ＴＥｉＥは、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が正常に機能していることを前提に算出されるため、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時及び正常時のいずれにおいても同じ値を示す。なお、ここでは、同一の条件（エンジン運転状態等）のもとで、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時の計測値及び推定値とＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時の計測値及び推定値とを比較している。

従って、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、第１排気温度計測値ＴＥｉＭと第１排気温度推定値ＴＥｉＥとの乖離度合いがＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時よりも大きくなる。

本処理では、こうした第１排気温度計測値ＴＥｉＭ及び第１排気温度推定値ＴＥｉＥの乖離傾向を利用して、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化の有無について判定するようにしている。即ち、第１排気温度計測値ＴＥｉＭと第１排気温度推定値ＴＥｉＥとの乖離度合いが、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時には生じない大きさに達していることをもって（基準の度合いよりも大きいことをもって）、ＮＯｘ触媒コンバータ７２が劣化していると判断するようにしている。

［ステップＳ２２２］触媒劣化フラグｅＦＣを「ＯＮ」に設定する。
［ステップＳ２２４］触媒劣化フラグｅＦＣを「ＯＦＦ」に設定する。なお、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化判定を行うための前提条件や劣化状態の判定方法については、上記にて例示した内容に限られず適宜変更することができる。

〔２〕「昇温制御処理」
図４に、「昇温制御処理」の処理手順を示す。本処理は、ＰＭ再生制御の実行条件が成立してからＰＭ再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。

［ステップＳ３１０］今回のＰＭ再生制御が開始された後、目標触媒床温ＴＦＴの設定が行われたか否かを判定する。
・目標触媒床温ＴＦＴの設定が行われていないとき、ステップＳ３１２の処理を行う。
・目標触媒床温ＴＦＴの設定が既に行われているとき、ステップＳ３２４の処理を行う。

［ステップＳ３１２］エンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度計測値ＮＥＭ及び燃料噴射量ＦＩ）に基づいて、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを算出する。ここでは、エンジン運転状態と基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅとの関係が予め設定されたマップから基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを算出する。

基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅは、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時に触媒担持型ＰＭフィルタ７３上のＰＭを燃焼させるために最低限必要とされる触媒床温よりも高い温度として設定されている。従って、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時、「昇温制御処理」を通じてフィルタ触媒床温ＴＦが基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅに維持されることにより、堆積しているＰＭが十分に燃焼されるようになる。

［ステップＳ３１４］基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを目標触媒床温ＴＦＴとして設定する。
［ステップＳ３２０］触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されているか否かについて判定する。

電子制御装置９は、ステップＳ３２０の判定処理を通じて、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の目標触媒床温ＴＦＴについて次のように判断する。
（ａ）触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されているとき、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを目標触媒床温ＴＦＴとして設定した場合には、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に堆積しているＰＭが十分に燃焼されないと判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ３２２の処理を行う。

（ｂ）触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＦＦ」に設定されているとき、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを目標触媒床温ＴＦＴとして設定することで、触媒担持型ＰＭフィルタ７３に堆積しているＰＭが十分に燃焼されると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ３２４の処理を行う。

なお、ステップＳ３２０の処理を通じて基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを目標触媒床温ＴＦＴとして設定することが確定された後、今回のＰＭ再生制御が終了されるまで（ＰＭ再生制御の終了条件が満たされるまで）は、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅが目標触媒床温ＴＦＴとして設定される。

［ステップＳ３２２］「目標触媒床温変更処理」（図５）を実行する。同処理を通じて目標触媒床温ＴＦＴが設定された後、ステップＳ３２４の処理が行われる。
［ステップＳ３２４］目標触媒床温ＴＦＴに基づいて、燃料添加弁７１による排気への燃料の添加量（燃料添加量ＦＡ）を設定する。ここでは、目標触媒床温ＴＦＴとフィルタ触媒床温ＴＦの推定値（推定触媒床温ＴＦＥ）との差に基づいて、フィルタ触媒床温ＴＦを目標触媒床温ＴＦＴに維持するために必要となる燃料添加量ＦＡを算出する。

推定触媒床温ＴＦＥは、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温を代表する値として算出される。なお、推定触媒床温ＴＦＥの算出方法の一例としては、第１排気温度計測値ＴＥｉＭまたは第２排気温度計測値ＴＥｏＭを排気の流量（吸入空気量計測値ＧＡＭ）に基づいて補正した値を推定触媒床温ＴＦＥとする方法が挙げられる。

電子制御装置９において別途実行されている燃料添加制御では、このステップＳ３２４を通じて燃料添加量ＦＡが設定される毎に同添加量ＦＡの燃料を燃料添加弁７１から噴射させるべく同添加弁７１を制御する。こうして、燃料添加弁７１による燃料添加が繰り返して実行されることにより、フィルタ触媒床温ＴＦが目標触媒床温ＴＦＴ（またはその近傍の触媒床温）に維持されるようになる。

〔３〕「目標触媒床温変更処理」
図５を参照して、「目標触媒床温変更処理」について説明する。
［ステップＳ４０２］補正触媒床温ＴＦＨを算出する。ここでは、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅに床温補正値ＴＦＡを加算することで補正触媒床温ＴＦＨの算出を行う。即ち、補正触媒床温ＴＦＨは基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きい値として算出される。

床温補正値ＴＦＡは、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時に基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅを目標触媒床温ＴＦＴとして設定した場合のＰＭ燃焼能力の不足分を補償する値として、試験等を通じて予め設定されている。

［ステップＳ４１０］補正触媒床温ＴＦＨが上限触媒床温ＴＦＵＬ以上か否かを判定する。
上限触媒床温ＴＦＵＬは、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷をまねかないフィルタ触媒床温ＴＦのうちで最も大きい値に相当する。また、試験等を通じて予め設定されている。

電子制御装置９は、ステップＳ４１０の判定処理を通じて、目標触媒床温ＴＦＴについて次のように判断する。
（ａ）補正触媒床温ＴＦＨが上限触媒床温ＴＦＵＬ以上のとき、補正触媒床温ＴＦＨを目標触媒床温ＴＦＴとして設定した場合には、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷をまねくおそれがあると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ４１２の処理を行う。

（ｂ）補正触媒床温ＴＦＨが上限触媒床温ＴＦＵＬ未満のとき、補正触媒床温ＴＦＨを目標触媒床温ＴＦＴとして設定した場合においても、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷をまねくおそれはないと判断する。この判定結果が得られたときは、ステップＳ４１４の処理を行う。

［ステップＳ４１２］上限触媒床温ＴＦＵＬを目標触媒床温ＴＦＴとして設定する。
［ステップＳ４１４］補正触媒床温ＴＦＨを目標触媒床温ＴＦＴとして設定する。なお、ステップＳ４１２またはステップＳ４１４の処理を通じて目標触媒床温ＴＦＴが設定された後、今回のＰＭ再生制御が終了されるまで（ＰＭ再生制御の終了条件が満たされるまで）は、補正触媒床温ＴＦＨが目標触媒床温ＴＦＴとして設定される。

＜触媒担持型ＰＭフィルタの触媒床温＞
図６を参照して、ＰＭ再生制御時における排気浄化装置７の各部の温度について説明する。ここでは、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時に目標触媒床温ＴＦＴの変更が行われない排気浄化装置（ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時に基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅが目標触媒床温ＴＦＴとして設定される排気浄化装置（以下その他の排気浄化装置））との比較に基づいて、排気浄化装置７の各部の温度について説明する。なお、以降の説明では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化の有無以外については、同一の運転状態であることを前提としている。

図６において、実線、破線及び一点鎖線はそれぞれ以下に説明する温度の一例を示している。
・実線は、本実施形態の排気浄化装置７及びその他の排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時にＰＭ再生制御が実行されたときの温度を示す。
・破線は、その他の排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時にＰＭ再生制御が実行されたときの温度を示す。
・一点鎖線は、本実施形態の排気浄化装置７において、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時にＰＭ再生制御が実行されたときの温度を示す。

〔１〕「ＮＯｘ触媒コンバータの触媒床温」
ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時におけるＰＭ再生制御の実行中、本実施形態の排気浄化装置７では基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きい補正触媒床温ＴＦＨ（または上限触媒床温ＴＦＵＬ）が目標触媒床温ＴＦＴとして設定される。一方で、その他の排気浄化装置では基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅが目標触媒床温ＴＦＴとして設定される。

このため、本実施形態の排気浄化装置７において燃料添加弁７１から排気中へ添加される燃料の量（燃料添加量ＦＡ）は、その他の排気浄化装置における燃料添加量ＦＡよりも多くなる。即ち、本実施形態の排気浄化装置７においてＮＯｘ触媒コンバータ７２での燃料の酸化反応にともなって生じる発熱量は、その他の排気浄化装置における同発熱量を上回る。

これにより、本実施形態の排気浄化装置７におけるＮＯｘ触媒コンバータ７２の温度は、その他の排気浄化装置におけるＮＯｘ触媒コンバータ７２の温度よりも高くなる。また、これにともなって、触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される排気の温度もその他の排気浄化装置における同排気の温度よりを上回る。

〔２〕「触媒担持型ＰＭフィルタの触媒床温」
ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時におけるＰＭ再生制御の実行中、本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２から触媒担持型ＰＭフィルタ７３へ供給される排気の温度がその他の排気浄化装置よりも高くなるため、触媒担持型ＰＭフィルタ７３全体の触媒床温がその他の排気浄化装置よりも高められるようになる。

これにより、フィルタ上流部７３Ａを含む全領域の触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬ（ＰＭを十分に燃焼させるために最低限必要とされる触媒床温）よりも高い温度まで昇温される頻度がその他の排気浄化装置に比べて高くなるため、フィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下が抑制されるようになる。

例えば、その他の排気浄化装置ではフィルタ上流部７３Ａの触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬに達しないような状況であっても、本実施形態の排気浄化装置７ではフィルタ上流部７３Ａを含む全領域の触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬよりも高い温度まで昇温されるようになる。

このように、本実施形態の排気浄化装置７によれば、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時におけるフィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下が抑制されるため、堆積しているＰＭをその他の排気浄化装置よりも多く燃焼させることができるようになる。即ち、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、その他の排気浄化装置では燃焼させることのできないフィルタ上流部７３ＡのＰＭを燃焼させることが可能となる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。

（１）本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きい補正触媒床温ＴＦＨ（または上限触媒床温ＴＦＵＬ）を目標触媒床温ＴＦＴとして設定するようにしている。これにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の全領域において触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬよりも高い温度まで昇温される頻度が高められるため、フィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（２）その他の排気浄化装置では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、フィルタ上流部７３ＡのＰＭが十分に燃焼されないため、ＰＭ再生制御の終了後もフィルタ上流部７３Ａに多くのＰＭが堆積し続ける。そして、ＰＭの堆積量が過度に多くなったとき、そうしたＰＭが一気に燃焼する現象（ＰＭの熱暴走）が生じるようになる。この場合、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の触媒床温が著しく高くなるため、熱による同フィルタ７３の損傷をまねくようになる。

本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、フィルタ触媒床温ＴＦがその他の排気浄化装置よりも高められることでフィルタ上流部７３ＡのＰＭをより多く燃焼させることができるようになる。また、これにともなって、ＰＭの熱暴走による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷が生じることを抑制することができるようになる。

（３）本実施形態の排気浄化装置７では、補正触媒床温ＴＦＨが上限触媒床温ＴＦＵＬ以上のとき、上限触媒床温ＴＦＵＬを目標触媒床温ＴＦＴとして設定するようにしている。これにより、目標触媒床温ＴＦＴを基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも高い値に変更する場合においても、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷が生じることを抑制することができるようになる。

（４）本実施形態の排気浄化装置７では、ＰＭ再生制御の実行条件が成立する毎にＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化判定を行うとともに、目標触媒床温ＴＦＴの設定を行うようにしている。これにより、目標触媒床温ＴＦＴが不要に高い温度に設定されることに起因する燃費の低下を抑制することができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記第１実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第１実施形態において、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いを加味して床温補正値ＴＦＡの大きさを設定することもできる。例えば、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いの指標値として第１排気温度差△ＴＥを採用するとともに、同指標値と床温補正値ＴＦＡとの関係が予め設定されたマップから床温補正値ＴＦＡの算出を行うこともできる。この場合、第１排気温度差△ＴＥが大きくなるにつれて床温補正値ＴＦＡが大きくなるようにこれらパラメータの関係が設定される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図７を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態の「昇温制御処理」における目標触媒床温ＴＦＴの設定態様を以下に説明するように変更している。なお、本実施形態の排気浄化装置７において、以下に説明する構成以外については、前記第１実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。

＜昇温制御処理＞
図７に、本実施形態の「昇温制御処理」の処理手順を示す。本処理は、ＰＭ再生制御の実行条件が成立してからＰＭ再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置９により一定の時間毎に繰り返し実行される。

［ステップＴ３１０］今回のＰＭ再生制御の開始後、目標触媒床温ＴＦＴの設定が行われたか否かを判定する。
・目標触媒床温ＴＦＴの設定が行われていないとき、ステップＴ３２０の処理を行う。
・目標触媒床温ＴＦＴの設定が既に行われているとき、ステップＴ３２６の処理を行う。

［ステップＴ３２０］触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されているか否かを判定する。
・触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＦＦ」のとき、ステップＴ３２２の処理を行う。
・触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」のとき、ステップＴ３２４の処理を行う。

［ステップＴ３２２］エンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度計測値ＮＥＭ及び燃料噴射弁５１の燃料噴射量）と第１目標触媒床温ＴＦＴ１との関係が予め設定された第１目標床温算出マップから第１目標触媒床温ＴＦＴ１を算出する。そして、算出した第１目標触媒床温ＴＦＴ１を目標触媒床温ＴＦＴとして設定する。

第１目標触媒床温ＴＦＴ１は、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時において、触媒担持型ＰＭフィルタ７３上のＰＭを十分に燃焼させることのできる触媒床温として設定されている。即ち、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時、「昇温制御処理」を通じてフィルタ触媒床温ＴＦが第１目標触媒床温ＴＦＴ１に維持されることにより、堆積しているＰＭが十分に燃焼されるようになる。

［ステップＴ３２４］エンジン運転状態（例えば、エンジン回転速度計測値ＮＥＭ及び燃料噴射弁５１の燃料噴射量）と第２目標触媒床温ＴＦＴ２との関係が予め設定された第２目標床温算出マップから第２目標触媒床温ＴＦＴ２を算出する。そして、算出した第２目標触媒床温ＴＦＴ２を目標触媒床温ＴＦＴとして設定する。

ここで、同一のエンジン運転状態に基づいて算出される第２目標触媒床温ＴＦＴ２と第１目標触媒床温ＴＦＴ１とを比較すると、第２目標触媒床温ＴＦＴ２は第１目標触媒床温ＴＦＴ１よりも大きい値となる。即ち、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時には、第１目標触媒床温ＴＦＴ１よりも大きい第２目標触媒床温ＴＦＴ２が目標触媒床温ＴＦＴとして設定される。なお、第２目標床温算出マップは、いずれのエンジン運転状態においても第２目標触媒床温ＴＦＴ２が上限触媒床温ＴＦＵＬを上回らないように構成されている。

［ステップＴ３２６］目標触媒床温ＴＦＴに基づいて、燃料添加弁７１による排気中への燃料の添加量（燃料添加量ＦＡ）を設定する。ここでは、目標触媒床温ＴＦＴと推定触媒床温ＴＦＥとの差に基づいて、フィルタ触媒床温ＴＦを目標触媒床温ＴＦＴに維持するために必要となる燃料添加量ＦＡを算出する。

電子制御装置９において別途実行されている燃料添加制御では、このステップＴ３２６を通じて燃料添加量ＦＡが設定される毎に同添加量ＦＡの燃料を燃料添加弁７１から噴射させるべく同添加弁７１を制御する。こうして、燃料添加弁７１による燃料添加が繰り返して実行されることにより、フィルタ触媒床温ＴＦが目標触媒床温ＴＦＴ（またはその近傍の触媒床温）に維持されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第２実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第１実施形態による前記（２）及び（４）の効果に準じた効果が得られるようになる。

（５）本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、第１目標触媒床温ＴＦＴ１よりも大きい第２目標触媒床温ＴＦＴ２を目標触媒床温ＴＦＴとして設定するようにしている。これにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の全領域において触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬよりも高い温度まで昇温される頻度が高められるため、フィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（６）本実施形態の排気浄化装置７では、いずれのエンジン運転状態においても第２目標触媒床温ＴＦＴ２が上限触媒床温ＴＦＵＬを上回らないように第２目標床温算出マップを構成している。これにより、目標触媒床温ＴＦＴとして第２目標触媒床温ＴＦＴ２を設定する場合においても、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷が生じることを抑制することができるようになる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図８を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態の「目標触媒床温変更処理」を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態の排気浄化装置７において、以下に説明する構成以外については、前記第１実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。

＜目標触媒床温変更処理＞
図８に、本実施形態の「目標触媒床温変更処理」を示す。
［ステップＵ４０２］上限触媒床温ＴＦＵＬを目標触媒床温ＴＦＴとして設定する。

なお、上限触媒床温ＴＦＵＬは、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷をまねかないフィルタ触媒床温ＴＦのうちで最も大きい値に相当する。また、試験等を通じて予め設定されている。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第３実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第１実施形態による前記（２）及び（４）の効果に準じた効果が得られるようになる。

（７）本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きい上限触媒床温ＴＦＵＬを目標触媒床温ＴＦＴとして設定するようにしている。これにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の全領域において触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬよりも高い温度まで昇温される頻度が高められるため、フィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（８）また、目標触媒床温ＴＦＴを基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きい値に変更する場合においもて、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷が生じることを抑制することができるようになる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について、図９を参照して説明する。
本実施形態では、前記第１実施形態の「目標触媒床温変更処理」における目標触媒床温ＴＦＴの設定態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態の排気浄化装置７において、以下に説明する構成以外については、前記第１実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。

＜目標触媒床温変更処理＞
図９に、本実施形態の「目標触媒床温変更処理」の一部を示す。
［ステップＶ４０２］ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いの指標値に基づいて、補正触媒床温ＴＦＨを算出する。ここでは、同指標値として、第１排気温度推定値ＴＥｉＥと第１排気温度計測値ＴＥｉＭとの差（第１排気温度差△ＴＥ）を採用している。そして、第１排気温度差△ＴＥと補正触媒床温ＴＦＨとの関係が予め設定されたマップに第１排気温度差△ＴＥを適用することで補正触媒床温ＴＦＨの算出を行うようにしている。

上記マップにおいては、第１排気温度差△ＴＥが大きくなるにつれて（ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いが大きくなるにつれて）補正触媒床温ＴＦＨが大きくなるようにこれらパラメータの関係が設定されている。また、補正触媒床温ＴＦＨは、基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きく且つ上限触媒床温ＴＦＵＬよりも小さい値として設定されている。

ちなみに、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時におけるＰＭの燃え残り量は、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いと相関がある。そこで、上記処理ではＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いを加味して補正触媒床温ＴＦＨの算出を行うことで、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時において燃料添加量ＦＡの過不足が抑制されるようにしている。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第４実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、先の第１実施形態による前記（１）（２）及び（４）の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。

（９）本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いに基づいて補正触媒床温ＴＦＨを算出するようにしている。これにより、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時において、燃料添加弁７１による燃料添加量の過不足を抑制して効率よくＰＭを燃焼させることができるようになる。

（１０）本実施形態の排気浄化装置７では、補正触媒床温ＴＦＨを基本触媒床温ＴＦＴｂａｓｅよりも大きく且つ上限触媒床温ＴＦＵＬよりも小さい値に設定している。これにより、補正触媒床温ＴＦＨを目標触媒床温ＴＦＴとして設定する場合においても、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷が生じることを抑制することができるようになる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について、図１０を参照して説明する。
前記第１実施形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、補正触媒床温ＴＦＨを目標触媒床温ＴＦＴとして設定することでフィルタ上流部７３ＡにおけるＰＭ浄化能力の低下の抑制を図るようにしている。

これに対して、本実施形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、フィルタ上流部７３Ａの触媒床温を目標触媒床温ＴＦＴまで昇温させることでフィルタ上流部７３ＡにおけるＰＭ浄化能力の低下の抑制を図るようにしている。具体的には、フィルタ上流部７３Ａの触媒床温の推定値（推定上流触媒床温ＴＦＥＵ）が目標触媒床温ＴＦＴへ収束するように燃料添加弁７１の燃料添加量ＦＡの設定を行うようにしている。

本実施形態では、前記第１実施形態の「昇温制御処理」を以下で説明するように変更している。また、これにともなって「目標触媒床温変更処理」を行わないようにしている。なお、これらの変更点以外については、前記第１実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。

＜昇温制御処理＞
図１０に、本実施形態の「昇温制御処理」の一部を示す。
本実施形態の「昇温制御処理」では、ステップＳ３２０の処理において触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されていると判定したとき、ステップＷ３２２の処理を行う。一方で、触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＦＦ」に設定されていると判定したとき、ステップＳ３２４の処理を行う。

［ステップＷ３２２］目標触媒床温ＴＦＴ及び推定上流触媒床温ＴＦＥＵに基づいて、燃料添加弁７１による排気中への燃料の添加量（燃料添加量ＦＡ）を設定する。具体的には、目標触媒床温ＴＦＴと推定上流触媒床温ＴＦＥＵとの差に基づいて、フィルタ触媒床温ＴＦを目標触媒床温ＴＦＴに維持するために必要となる燃料添加量ＦＡを算出する。

上記処理において、推定上流触媒床温ＴＦＥＵは、フィルタ上流部７３Ａの触媒床温を代表する値として算出される。なお、算出方法の一例としては、第１排気温度計測値ＴＥｉＭまたは第２排気温度計測値ＴＥｏＭ及び排気の流量（吸入空気量計測値ＧＡＭ）と推定上流触媒床温ＴＦＥＵとの関係を予めマップに設定するとともに、このマップから現在の運転状態に適合した推定上流触媒床温ＴＦＥＵを算出する方法が挙げられる。また、別途の処理を通じて推定上流触媒床温ＴＦＥＵの算出が行われている場合には、この値を参照して燃料添加量ＦＡの設定を行うこともできる。

電子制御装置９において別途実行されている燃料添加制御では、このステップＷ３２２を通じて燃料添加量ＦＡが設定される毎に同添加量ＦＡの燃料を燃料添加弁７１から噴射させるべく同添加弁７１を制御する。こうして、燃料添加弁７１による燃料添加が繰り返して実行されることにより、フィルタ上流部７３Ａの触媒床温が目標触媒床温ＴＦＴ（またはその近傍の触媒床温）に維持されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第５実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第１実施形態による前記（２）の効果に準じた効果が得られるようになる。

（１１）本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、推定上流触媒床温ＴＦＥＵが目標触媒床温ＴＦＴとなるように燃料添加量ＦＡを設定するようにしている。これにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の全領域において触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬよりも高い温度まで高められるため、フィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記第５実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第５実施形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、推定上流触媒床温ＴＦＥＵを算出することでフィルタ上流部７３Ａの触媒床温を監視するようにしたが、センサを通じて同触媒床温を直接的に監視することもできる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について、図１１を参照して説明する。
前記第１実施形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、補正触媒床温ＴＦＨを目標触媒床温ＴＦＴとして設定することでフィルタ上流部７３ＡにおけるＰＭ浄化能力の低下の抑制を図るようにしている。

これに対して、本実施形態では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、目標触媒床温ＴＦＴに基づいて設定された燃料添加量ＦＡを増量補正することでフィルタ上流部７３ＡにおけるＰＭ浄化能力の低下の抑制を図るようにしている。

本実施形態では、前記第１実施形態の「昇温制御処理」を以下で説明するように変更している。また、これにともなって「目標触媒床温変更処理」を行わないようにしている。なお、これらの変更点以外については、前記第１実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。

＜昇温制御処理＞
図１１に、本実施形態の「昇温制御処理」の一部を示す。
本実施形態の「昇温制御処理」では、ステップＳ３１４の処理を行った後、ステップＳ３２４の処理を通じて燃料添加量ＦＡ（基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅ）を設定する。そして、ステップＳ３２０の処理を通じて、触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されているか否かを判定する。

（Ａ）触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されていないとき、「昇温制御処理」を一旦終了する。
電子制御装置９において別途実行されている燃料添加制御では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時、燃料添加弁７１から基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅの燃料を噴射させるべく同添加弁７１を制御する。こうして、燃料添加弁７１による燃料添加が繰り返して実行されることにより、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の正常時、フィルタ触媒床温ＴＦが目標触媒床温ＴＦＴ（またはその近傍の触媒床温）に維持されるようになる。

（Ｂ）触媒劣化フラグｅＦＣが「ＯＮ」に設定されているとき、ステップＳ３２６の処理を行う。
ステップＳ３２６の処理では、基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅを増量側へ補正した値（補正燃料添加量ＦＡＨ）を燃料添加量ＦＡとして設定する。補正燃料添加量ＦＡＨは、例えば基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅに補正添加量ＦＡＦを加算して算出することができる。なお、基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅの増量補正に際しては、推定触媒床温ＴＦＥが上限触媒床温ＴＦＵＬを超えないように補正度合いが制限される。

電子制御装置９において別途実行されている燃料添加制御では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、燃料添加弁７１から補正燃料添加量ＦＡＨの燃料を噴射させるべく同添加弁７１を制御する。こうして、燃料添加弁７１による燃料添加が繰り返して実行されることにより、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、フィルタ触媒床温ＴＦが補正添加量ＦＡＦに応じて目標触媒床温ＴＦＴよりも高い温度に維持されるようになる。

＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、この第６実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第１実施形態による前記（２）の効果に準じた効果が得られるようになる。

（１２）本実施形態の排気浄化装置７では、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化時、基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅよりも大きい補正燃料添加量ＦＡＨを燃料添加弁７１の燃料添加量ＦＡとして設定するようにしている。これにより、触媒担持型ＰＭフィルタ７３の全領域において触媒床温が下限触媒床温ＴＦＬＬよりも高い温度まで昇温される頻度が高められるため、フィルタ上流部７３ＡのＰＭ浄化能力の低下を抑制することができるようになる。

（１３）本実施形態の排気浄化装置７では、推定触媒床温ＴＦＥが上限触媒床温ＴＦＵＬを上回らないように基本燃料添加量ＦＡｂａｓｅの増量補正を行うようにしている。これにより、熱による触媒担持型ＰＭフィルタ７３の損傷が生じることを抑制することができるようになる。

＜変更例＞
なお、上記第６実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記第６実施形態において、補正燃料添加量ＦＡＨまたは補正添加量ＦＡＦの大きさをＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いに応じて設定することもできる。例えば、ＮＯｘ触媒コンバータ７２の劣化度合いの指標値として第１排気温度差△ＴＥを採用するとともに、同指標値と補正燃料添加量ＦＡＨまたは補正添加量ＦＡＦとの関係が予め設定されたマップから補正燃料添加量ＦＡＨまたは補正添加量ＦＡＦの算出を行うこともできる。この場合、第１排気温度差△ＴＥが大きくなるにつれて補正燃料添加量ＦＡＨまたは補正添加量ＦＡＦが大きくなるようにこれらパラメータの関係が設定される。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記各実施形態では、「昇温制御処理」において目標触媒床温ＴＦＴが一度設定された後、ＰＭ再生制御の終了条件が成立するまでは目標触媒床温ＴＦＴを更新しないようにしたが、「昇温制御処理」の実行毎に目標触媒床温ＴＦＴの算出及び更新を行うようにすることもできる。

・上記各実施形態では、ＰＭフィルタに吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持された構造の触媒担持型ＰＭフィルタ７３を排気フィルタとして採用したが、ＰＭフィルタに酸化触媒が担持された構造の触媒担持型フィルタを排気フィルタとして採用することもできる。要するに、ＰＭを捕捉することのできるフィルタ上に触媒機能を有する触媒が担持された構造の触媒担持型フィルタであれば適宜のフィルタを排気フィルタとして採用することができる。

・上記各実施形態では、触媒装置としてＮＯｘ触媒コンバータ７２を採用したが、排気中の燃料の酸化反応を促進させることのできる触媒装置であれば、ＮＯｘ触媒コンバータ７２に限られず適宜の触媒装置を採用することができる。

・上記各実施形態では、添加剤供給手段として燃料添加弁７１を採用したが、燃料添加弁７１に代えて燃料噴射弁５１を添加剤供給手段として採用することもできる。または、燃料添加弁７１とともに燃料噴射弁５１を添加剤供給手段として採用することもできる。こうした場合、燃料噴射弁５１を通じて燃焼室での燃焼に供される燃料の噴射（パイロット噴射やメイン噴射）が行われた後の膨張行程中や排気行程中に燃料噴射弁５１による燃料噴射を行うことで排気中へ燃料を添加することができる。

・上記各実施形態では、図１に例示した構造のディーゼルエンジンを想定したが、触媒装置と触媒装置の下流に配置された排気フィルタとを備えるとともに、排気中へ添加剤（燃料）を添加することのできるエンジンであれば、適宜の構造のエンジンに対して本発明を適用することができる。

本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第１実施形態について、同装置を含めたディーゼルエンジンの全体構成を示す構成図。 同実施形態において電子制御装置により実行される「ＰＭ再生制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置により実行される「触媒劣化判定処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置により実行される「昇温制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において電子制御装置により実行される「目標触媒床温変更処理」の処理手順を示すフローチャート。 ＰＭ再生制御の実行中における排気温度の推移を示す図。 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２実施形態について、電子制御装置により実行される「昇温制御処理」の処理手順を示すフローチャート。 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第３実施形態について、電子制御装置により実行される「目標触媒床温変更処理」の処理手順を示すフローチャート。 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第４実施形態について、電子制御装置により実行される「目標触媒床温変更処理」の処理手順の一部を示すフローチャート。 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第５実施形態について、電子制御装置により実行される「昇温制御処理」の処理手順の一部を示すフローチャート。 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第６実施形態について、電子制御装置により実行される「昇温制御処理」の処理手順の一部を示すフローチャート。

符号の説明

１…ディーゼルエンジン、１１…エンジン本体、１２…シリンダ、１３…燃焼室。
２１…インテークマニホールド、２２…インテークパイプ、２３…吸気通路、２４…エアクリーナ、２５…インタークーラ、２６…スロットルバルブ。

３１…エキゾーストマニホールド、３２…エキゾーストパイプ、３３…排気通路。
４…ターボチャージャ、４１…コンプレッサーホイール、４２…タービンホイール、４３…ローターシャフト。

５…コモンレール式燃料供給装置、５１…燃料噴射弁、５２…燃料タンク、５３…燃料ポンプ、５４…コモンレール。
６…排気再循環装置、６１…連通管、６２…ＥＧＲクーラ、６３…ＥＧＲバルブ。
７…排気浄化装置、７１…燃料添加弁、７２…ＮＯｘ触媒コンバータ、７３…触媒担持型ＰＭフィルタ。

９…電子制御装置、９１…第１排気温度センサ、９２…第２排気温度センサ、９３…エフローメータ、９４…回転速度センサ。
ＧＡ…吸入空気量、ＧＡＭ…吸入空気量計測値、ＮＥ…エンジン回転速度、ＮＥＭ…エンジン回転速度計測値、ＦＩ…燃料噴射量、ＦＡ…燃料添加量、ＦＡｂａｓｅ…基本燃料添加量、ＦＡＨ…補正燃料添加量、ｅＦＣ…触媒劣化フラグ。

ＴＥｉ…第１排気温度、ＴＥｉＭ…第１排気温度計測値、ＴＥｉＥ…第１排気温度推定値、△ＴＥ…第１排気温度差、△ＴＥＸ…基準温度差、ＴＥｏ…第２排気温度、ＴＥｏＭ…第２排気温度計測値。

ＴＦ…フィルタ触媒床温、ＴＦＴ…目標触媒床温、ＴＦＴ１…第１目標触媒床温、ＴＦＴ２…第２目標触媒床温、ＴＦＥ…推定触媒床温、ＴＦＥＵ…推定上流触媒床温、ＴＦＨ…補正触媒床温、ＴＦＡ…床温補正値、ＴＦＴｂａｓｅ…基本触媒床温、ＴＦＵＬ…上限触媒床温、ＴＦＬＬ…下限触媒床温。

Claims (13)

1. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの目標温度を前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出される前の目標温度よりも大きい値に変更する制御手段を備え、
   この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記変更後の目標温度として設定する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合いを加味して前記目標温度の変更を行うものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合が大きくなるにつれて前記排気フィルタの目標温度を増大側に補正する度合を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることに基づいて設定した前記排気フィルタの目標温度が上限目標温度を超えているとき、該上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されていないときに前記排気フィルタの目標温度として第１目標温度を設定する一方で、前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されているときに前記排気フィルタの目標温度として前記第１目標温度よりも高い第２目標温度を設定する制御手段を備え、
   この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記第２目標温度として設定する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、該触媒機能の劣化度合の指標値に基づいて前記排気フィルタの目標温度としての劣化時目標温度を設定する制御手段を備え、
   この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記劣化時目標温度として設定する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
7. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定する制御手段を備え、
   この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記上限目標温度として設定する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
8. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタ内の上流部の温度を監視するとともに、この上流部の温度を前記目標温度まで上昇させるべく、同目標温度と前記上流部の温度との差に基づいて前記添加剤の供給量を設定する制御手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記制御手段は、前記排気フィルタ内の上流部の温度と前記目標温度との乖離度合いに基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給量を設定するものである
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    前記制御手段は、前記触媒装置の下流且つ前記排気フィルタの上流の排気通路における排気の温度を基準排気温度として、前記内燃機関の運転状態に基づいて推定した前記基準排気温度と排気温度センサにより計測された基準排気温度との乖離度合いが基準の度合いを超えていることをもって前記触媒装置の触媒機能が劣化していると判断する
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
11. 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
    前記排気フィルタへ流れ込む排気の温度の計測値と該排気の温度の推定値との乖離度合いが基準の度合いを超えていることに基づいて前記目標温度を増大側に補正する制御手段を備えた
    この制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化している状態のもとで前記添加剤供給手段による添加剤の供給が行われたときにも前記排気フィルタ内の上流部の温度が下限触媒床温、すなわち粒子状物質を十分に燃焼させるために必要とされる触媒床温よりも高くなる温度を前記変更後の目標温度として設定する
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されているものである
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に酸化触媒が担持されているものである
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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