JP4660446B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳しくは内燃機関の排気系に配置されたフィルタ（Diesel Particulate Filter。ディーゼルパーティキュレートフィルタ）とＮＯｘ触媒装置（Lean NOx Catalyst）の再生処理についての装置に関する。

内燃機関、具体的にはディーゼルエンジンの排気系には、排ガス（排気）中の未燃ＨＣ（炭化水素）などの固形の微粒子（Particulate MatterパーティキュレートマターあるいはＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）が配置される。フィルタに捕集される微粒子の堆積量が増加すると目詰まりを起こすことから、燃焼させてフィルタを再生する必要がある。

また、近年では、排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）成分を吸着するＮＯｘ触媒装置を装着したディーゼルエンジン車も増えている。ＮＯｘ触媒装置は排ガス中のＳＯｘ（硫黄酸化物）が堆積すると浄化率が低下するため、堆積したＳＯｘを定期的に除去し、その被毒から再生する必要がある。ディーゼル燃料（軽油）はガソリンに比べて硫黄分（サルファ）が多いため、再生作業は重要となる。

ＮＯｘ触媒装置の再生処理を行うには、排気系の温度を高温、例えば５００℃から６５０℃の範囲に昇温すると共に、空燃比をリッチにする必要がある。また、フィルタの再生処理を行うには、排気系の温度を同様に高温、例えば５００℃から７００℃の範囲に昇温すると共に、空燃比をリーンにする必要がある。このように共に高温の排気雰囲気を必要とするため、一般的に、両者の再生を同じタイミングで行うことが燃費やエミッションの点で有効とされる。

その意図から、下記の特許文献１記載の技術にあっては、空燃比をリッチにしてＮＯｘ触媒装置を硫黄被毒から再生すると共に、ＮＯｘ触媒装置の再生中にフィルタの再生が必要か否か判断し、必要と判断されるとき、空燃比を一時的にリーンにしてフィルタを再生するように構成している。

特開２００４−２０４８１２号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、フィルタに捕集された微粒子の量が所定値を超えるとき、フィルタの再生処理が必要と判断している。換言すれば、特許文献１記載の技術にあっては、あくまでも現在の微粒子の量のみから判断しており、フィルタが再生可能な状況にあるか否かを判断していないため、フィルタが再生されている状況にあったとしても、微粒子の量が所定値を超えるときは再生を行うことなり、その分、ＮＯｘ触媒装置の再生が延滞する不都合があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、フィルタが再生可能な状況にあるか否か判断してフィルタを再生することで、ＮＯｘ触媒装置の再生を延滞させることなく、ＮＯｘ触媒装置とフィルタ双方の再生を効率良く行うようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、排気中の微粒子を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）と、排気中のＮＯｘ成分を除去するＮＯｘ触媒装置と、リーン空燃比を供給して前記フィルタに捕集された微粒子を除去して前記フィルタを再生するフィルタ再生処理と、リッチ空燃比を供給して前記ＮＯｘ触媒に吸着された排気中の硫黄分を燃焼させて硫黄被毒から前記ＮＯｘ触媒を再生するＮＯｘ再生処理とを実行する再生処理実行手段とを少なくとも備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ再生処理の実行中に前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少しているか否か判断するフィルタ微粒子量減少判断手段を備えると共に、前記再生処理実行手段は、前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少していないとき、前記フィルタ再生処理を実行する如く構成した。

請求項２に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、前記再生処理実行手段は、前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少していないとき、前記リーン空燃比よりリッチ側に設定された第２の空燃比を供給して前記フィルタ再生処理を実行する如く構成した。

請求項３に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、前記再生処理実行手段は、前記ＮＯｘ再生処理を実行する前、前記リーン空燃比を供給して前記フィルタに捕集された微粒子を所定量以下に減少させるフィルタ再生処理を実行する如く構成した。

請求項４に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、前記ＮＯｘ触媒装置は、前記排ガスの流れにおいて前記フィルタの下流に配置される如く構成した。

請求項５に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、前記フィルタ微粒子量減少判断手段は、前記ＮＯｘ再生処理の実行中に、前記フィルタに捕集された微粒子の減少変化量が所定値を超えるとき、前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少していると判断する如く構成した。

請求項１に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、ＮＯｘ再生処理の実行中にフィルタ（ＤＰＦ）に捕集された微粒子の量が減少しているか否か判断し、フィルタに捕集された微粒子の量が減少していないとき、フィルタ再生処理を実行する如く構成したので、捕集された微粒子の量が減少していないとき、換言すればフィルタが再生されている状況にないときにフィルタの再生処理を実行するので、フィルタの再生を必要最小限に止めることができ、ＮＯｘ触媒装置の再生を延滞させることなく、ＮＯｘ触媒装置とフィルタ双方の再生を効率良く行うことができる。

請求項２に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、フィルタに捕集された微粒子の量が減少していないとき、リーン空燃比よりリッチ側に設定された第２の空燃比を供給してフィルタ再生処理を実行する如く構成したので、上記した効果に加え、フィルタ再生処理によって酸素が消費されることによるリッチ化も含め、ＮＯｘ再生処理を行いながら、フィルタ再生処理を行うことができる。

請求項３に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、ＮＯｘ再生処理を実行する前、リーン空燃比を供給してフィルタに捕集された微粒子を所定量以下に減少させるフィルタ再生処理を実行する如く構成したので、上記した効果に加え、フィルタの過度の昇温を抑制することができる。即ち、リッチ状態（酸欠状態）からリーン状態に移行した場合、微粒子の燃焼速度が急激に上昇するため、フィルタが過度に昇温することがあるが、フィルタに捕集された微粒子を所定量以下に減少しておくことで、そのような不都合を回避することができる。

請求項４に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、ＮＯｘ触媒装置は排ガスの流れにおいてフィルタの下流に配置される如く構成したので、上記した効果に加え、フィルタでの燃焼によって昇温された高温の排気をＮＯｘ再生に利用できると共に、上記したフィルタで酸素が消費されることによるリッチ化もＮＯｘ再生に利用することができ、よってＮＯｘ触媒装置とフィルタ双方の再生を一層効率良く行うことができる。

即ち、通常のフィルタ再生でのリーン空燃比よりリッチ側に設定された第２の空燃比、より具体的には捕集された微粒子が燃焼する程度のリーン度が少ない空燃比を供給してフィルタ再生処理を実行することで、フィルタでは微粒子を燃焼させてフィルタを再生できると共に、そこで酸素が消費されることでフィルタ後のＮＯｘ触媒装置に流入する排気の空燃比をよりリッチにすることができ、そのリッチ空燃比を供給することで、ＮＯｘ触媒装置も併せて再生することができる。それにより、燃料消費量を低減することもできる。

さらに、ＮＯｘ触媒装置での硫黄被毒の再生には、ＣＯ(一酸化炭素)とＨＣ（炭化水素）が存在すると、酸素濃度は同一でも再生効果が向上するが、フィルタの再生処理で発生するＣＯとＨＣをＮＯｘ触媒装置に供給することができ、ＮＯｘ触媒装置の再生を一層効果的に行うことができる。

請求項５に係る内燃機関の排気浄化装置にあっては、ＮＯｘ再生処理の実行中に、フィルタに捕集された微粒子の減少変化量が所定値を超えるとき、フィルタに捕集された微粒子の量が減少していると判断する如く構成したので、フィルタの再生を必要最小限に確実に止めることができ、ＮＯｘ触媒装置の再生を延滞させることなく、ＮＯｘ触媒装置とフィルタ双方の再生を効率良くかつ確実に行うことができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の排気浄化装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符号１０は、４気筒の内燃機関、より具体的にはディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０において、エアクリーナ（図示せず）から吸入された空気は吸気管とそれに連続する吸気マニホルドからなる吸気系１２を流れ、それぞれの気筒の吸気バルブ（図示せず）が開弁すると共に、ピストン（図示せず）が下降するとき、燃焼室（図示せず）に吸入され、ピストンの上昇によって圧縮される。

燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料（軽油）はポンプおよびコモンレール（共に図示せず）を介してそれぞれの気筒の燃焼室を臨む位置に配置されたインジェクタ１４に供給され、駆動回路（図示せず）を介してインジェクタ１４が駆動（開弁）されるとき、燃焼室に噴射され、圧縮されて高温となった吸入空気に触れて自然着火して燃焼する。それによってピストンは下方に駆動された後、再び上昇し、排気バルブ（図示せず）が開弁するとき、排ガス（排気）を排気マニホルドとそれに連続する排気管からなる排気系１６に排出する。

排気系１６の適宜位置には、白金などからなる酸化触媒装置２０が配置されると共に、その下流（排ガスの流れにおいて）には排ガス中の未燃ＨＣ（炭化水素）などの固形の微粒子（Particulate Matterパーティキュレートマター。以下「ＰＭ」という）を捕集するフィルタ（Diesel Particulate Filter。以下「ＤＰＦ」という）２２が配置される。

ＤＰＦ２２はセラミック製のハニカムフィルタからなり、その内部に上流側端部が閉塞されて下流側端部が開放された排ガス通路と、上流側端部が開放されて下流側端部が閉塞された排ガス通路とが交互に配列されると共に、隣接する通路間には１０μｍ程度の孔径の多数の孔が穿設された壁面が形成されてなる。

ＤＰＦ２２の下流（排ガスの流れにおいて）には、排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）成分を吸着するＮＯｘ触媒装置（Lean NOx Catalyst。以下「ＬＮＣ」という）２４が配置される。ＬＮＣ２４は、白金などを担体上に担持させたＮＯｘ触媒装置、あるいは金属炭化物または金属窒化物から選ばれる担体上にイリジウムとアルカリ土類金属を共存担持させた選択還元型のＮＯｘ触媒装置のいずれかからなる。

上記した構成において、排ガスは酸化触媒装置２０が酸化雰囲気にあるとき、そこでＣＯ（一酸化炭素）とＨＣ（炭化水素）が酸化・除去されて下流に流れ、その中の未燃ＨＣ（炭化水素）などのＰＭがＤＰＦ２２の壁面に穿設された孔で捕集される。

排ガスは次いでＬＮＣ２４に至り、リーン雰囲気にあるとき、その中のＮＯｘ（窒素酸化物）成分およびＳＯｘ（硫黄酸化物）が、ＬＮＣ２４で吸着されて浄化された後、エンジン外へと排出される。ＬＮＣ２４に吸着されたＮＯｘおよびＳＯｘは、後述の如く、高温の還元雰囲気において還元作用によってＳ_２あるいはＮ_２に還元されて浄化される。

吸気系１２の適宜位置には吸気絞り装置２６が配置される。吸気絞り装置２６はバルブ２６ａと、それに接続される電動モータなどのアクチュエータ２６ｂを備える。吸気絞り装置２６において、ＥＣＵ（後述）によって駆動回路（図示せず）を介してアクチュエータ２６ｂが駆動されるとき、それに応じてバルブ２６ａが閉鎖方向に駆動されて吸気管の開度を絞り方向に調整し、そこを通過する吸気量を減少させる。

排気管と吸気管との間にはＥＧＲ管３０が設けられて排気系と吸気系を接続すると共に、ＥＧＲ管３０にはＥＧＲバルブ３０ａが設けられ、ＥＧＲ管３０を開閉する。ＥＧＲバルブ３０ａは、ＥＣＵ（後述）によって駆動回路（図示せず）を介して作動させられるとき、ＥＧＲ管３０から排ガスの一部を吸気系に還流させる。

エンジン１０のクランク軸（図示せず）の付近には複数組の電磁ピックアップからなるクランク角センサ３４が配置され、気筒判別信号を出力すると共に、４気筒のそれぞれのＴＤＣあるいはその付近でＴＤＣ信号を出力し、さらに所定クランク角度ごとにクランク角度信号を出力する。

吸気系１２において吸気管の適宜位置にはエアフローメータ３６が配置され、吸入空気量（エンジン負荷を示す）に応じた信号を出力すると共に、エンジン１０の冷却水通路の付近には水温センサ４０が設けられ、エンジン冷却水温ＴＷに応じた信号を出力する。

車両運転席（図示せず）の床面に配置されたアクセルペダル４２の付近にはアクセル位置センサ４４が配置され、アクセルペダルの位置（踏み込み量。エンジン負荷を示す）ＡＰに応じた信号を出力する。

排気系１６において、酸化触媒装置２０の上流位置には広域空燃比センサ４６が配置され、その部位を流れる排ガス中の酸素濃度に比例した出力を生じると共に、酸化触媒装置２０の下流でＤＰＦ２２の上流の位置には第１の温度センサ５０が配置され、ＤＰＦ２２に流入する排ガス温度に比例した出力を生じる。

ＤＰＦ２２には差圧センサ５２が配置され、ＤＰＦ２２に流入する排ガスの圧力とＤＰＦ２２から流出する排気の圧力の差圧Ｐに比例した出力を生じる。ＤＰＦ２２の下流でＬＮＣ２４の上流の位置には第２の温度センサ５４が配置され、ＬＮＣ２４に流入する排ガス温度に比例した出力を生じる。

上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）６０に送られる。ＥＣＵ６０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータおよび図示しない入出力回路およびカウンタなどを備える。ＥＣＵ６０は、センサ群の出力の中、クランク角センサ３４から出力されるクランク角度信号をカウンタでカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出（算出）する。

尚、エンジン１０には排気系１６に配置されたタービンと吸気系１２に配置されてタービンで駆動されるコンプレッサからなるターボチャージャが設けられるが、この実施例は排気浄化装置に関することから、説明の簡略化のため、図示と説明を省略した。エンジン１０の通常の制御に使用される他のセンサなどの図示および説明も同様の理由から省略した。

次いで、図１に示すディーゼルエンジンの排気浄化装置の動作を、図２フロー・チャートおよび図３タイム・チャートを参照して説明する。

尚、図２に示す動作はＥＣＵ６０によって所定時間、例えば１００ｍｓｅｃごとに実行される。

以下説明すると、Ｓ１０においてＤＰＦ２２の再生条件が成立しているか否か判断する。ＤＰＦ２２の再生条件は、エンジン１０が所定の運転領域、即ち、中負荷以上の運転領域にあることと、ＤＰＦ２２に捕集された（堆積した）ＰＭ量が所定値以上であることなどを意味する。ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量は、差圧センサ５２の出力から得られるＤＰＦ差圧Ｐを適宜換算することで推定（算出）する。

図３は図２の動作を説明するタイム・チャートであるが、所定値は図３（ａ）の縦軸のＤＰＦ差圧において差圧Ｐｒ１相当の値を意味する。尚、同図（ａ）の縦軸のＤＰＦ差圧において、ＰｄはＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量の下限値（零）、ＰｕはＰＭ量の限界値を示す。

図２フロー・チャートにおいてＳ１０で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるとき、即ち、エンジン１０が中負荷以上の運転領域にあり、かつＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量が所定値Ｐｒ１以上と判断されてＤＰＦ再生条件が成立したと判断されるときはＳ１２に進み、再度ＤＰＦ差圧Ｐを読み込み、読み込まれたＤＰＦ差圧がＰｒ２以下か否か判断する。Ｐｒ２は、図３（ａ）に示す如く、所定値Ｐｒ１より高く設定された値である。

Ｓ１２で否定されるときはＳ１４に進み、空燃比Ａ／Ｆをリーン（例えば１６．０：１）に変更し（リーン空燃比を供給し）、ＤＰＦ２２の再生処理を実行する。この空燃比の変更は、インジェクタ１４の開弁時間を短縮することで行う。

これについて説明すると、ＬＮＣ（ＮＯｘ触媒装置）２４の再生と組み合わせてＤＰＦ２２の再生を行う場合、リッチ状態（酸欠状態）からリーン状態に移行させることになるが、そのときに燃焼速度が急激に上昇する結果、排気系が過度に昇温することがある。従って、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭが所定量（Ｐｒ２）以下ではないとき、Ｓ１４において燃焼・除去して所定量以下に減少しておくことで、そのような不都合を回避する。尚、Ｓ１２で肯定されるときはそのような懸念がないことから、Ｓ１４の処理をスキップする。

ＤＰＦ２２の再生温度について説明すると、最初に述べた如く、ＤＰＦ２２の再生には空燃比をリーン化すると共に、ＤＰＦ２２の雰囲気温度を５００℃から７００℃の範囲に昇温する必要がある。従って、ＥＣＵ６０は第１の温度センサ５０の出力からＤＰＦ２２の雰囲気温度を推定し、温度が不足するときは、ポスト噴射（燃焼後の膨張行程または排気行程での燃料噴射）を行うなどしてＤＰＦ２２の再生温度を管理する。

次いでＳ１６に進み、ＬＮＣ２４の再生条件（より詳しくは硫黄被毒からの再生の条件）が成立しているか否か判断する。ＬＮＣ２４の再生条件は、エンジン１０が所定の運転領域、即ち、中負荷以上の運転領域にあることと、ＬＮＣ２４のＳＯｘ堆積量（硫黄被毒量）が所定値以上であることからなる。

この実施例においては、エンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑからエンジン負荷を示す値を算出すると共に、その値を積算し、エンジン１０が停止される前に積算値を不揮発性メモリなどに格納しておく。従って、Ｓ１６においては、その格納された値を適宜換算してＳＯｘ堆積量を求め、それを適宜設定される所定値と比較することで判断する。尚、エンジン負荷を示す値に代え、走行距離の積算値などを求めて判断しても良い。

Ｓ１６で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ１８に進み、ＬＮＣ２４の硫黄被毒からの再生処理を実行する。このとき、図３タイム・チャート（ｂ）に示す如く、空燃比を弱リッチ（例えば１４．３：１）に保持して再生処理を実行する。この空燃比の変更は、インジェクタ１４の開弁時間を延長する、および／または吸気絞り装置２６を動作させて吸入空気量を減少させることで行う。

尚、空燃比のリッチ化に加え、ＬＮＣ２４を再生するにも、ＬＮＣ２４の雰囲気温度を５００℃から６５０℃の範囲に昇温する必要がある。従って、ＥＣＵ６０は第２の温度センサ５４の出力からＬＮＣ２４の雰囲気温度を推定し、温度が不足するとき、同様にポスト噴射（燃焼後の膨張行程または排気行程での燃料噴射）を行う。

ＬＮＣ２４においては、よって生じた高温の還元雰囲気において付着されて堆積したＳＯｘは、供給された燃料中のＨＣと流入した排ガス中のＣＯ，ＨＣと反応してＳ_２あるいはＮ_２に還元されて除去され、ＬＮＣ２４はＳＯｘの被毒から再生される。

次いでＳ２０に進み、ＤＰＦ差圧の減少変化量が所定値を超える、即ち、ＬＮＣ２４の再生処理が実行されるときにＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量が減少しているか、より正確にはＬＮＣ２４の再生処理が実行されるときにＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量が所定値を超えて減少しているか否か判断する。

この判断は具体的には、異なる時点（例えば数ｓｅｃ）におけるＤＰＦ差圧の差分を求め、その差分が減少方向に変化していると共に、適宜設定される所定値を超えるか否か判断することで行う。尚、Ｓ２０の処理は、異なる時点における差分の変化率を求め、適宜設定される所定の率を超えるか否か判断することで行っても良い。

尚、Ｓ２０で肯定されるときは以降の処理をスキップすると共に、Ｓ２０で否定されるときは、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量が減少、より正確には所定値を超えて減少しておらず、換言すればＤＰＦ２２が再生されている状況にないことから、Ｓ２２に進み、ＤＰＦ２２の再生処理を実行する。これにより、ＤＰＦ２２の再生を必要最小限に止めることができ、ＬＮＣ２４の再生を延滞させることなく、ＬＮＣ２４とＤＰＦ２２双方の再生を効率良く行うことができる。

また、Ｓ２２の処理で供給する空燃比は、弱リーン（例えば１４．５：１から１５．０：１）とする。即ち、Ｓ１４で供給したリーン空燃比（１６．０：１）よりリッチ側に設定された第２の空燃比を供給してＤＰＦ２２を再生する。

即ち、通常のＤＰＦ２２の再生でのリーン空燃比（例えば１６．０：１）よりリッチ側に設定された、しかし依然としてリーン側の空燃比（例えば１４．５：１から１５．０：１）、より具体的には捕集されたＰＭが燃焼する程度の、リーン度が少ない空燃比を供給してＤＰＦ２２の再生処理を実行することで、ＤＰＦ２２ではＰＭを燃焼させて再生できると共に、そこで酸素が消費されることで排気系の空燃比を全体としてもリッチにすることができ、そのリッチ空燃比でＬＮＣ２４も併せて再生することができる。

このように、この実施例においては、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量が所定値を超えて減少しているとき、換言すればＤＰＦ２２が再生されている状況にあるときはＤＰＦ２２の再生処理を実行しない一方、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量が所定値を超えて減少していない、即ち、ＤＰＦ２２が再生されている状況にないときにのみ、ＤＰＦ２２の再生処理を実行するようにしたので、ＤＰＦ２２の再生を必要最小限に止めることができ、ＬＮＣ２４の再生を延滞させることなく、ＬＮＣ２４とＤＰＦ２２双方の再生を効率良く行うことができる。

さらに、この実施例においては、ＬＮＣ２４は排ガスの流れにおいてＤＰＦ２２の下流に配置される如く構成したので、上記した効果に加え、ＤＰＦ２２での燃焼によって昇温された高温の排気をＬＮＣ２４再生に利用できると共に、上記したＤＰＦ２２で酸素が消費されることによるリッチ化もＬＮＣ２４の再生に利用することができ、ＤＰＦ２２とＬＮＣ２４双方の再生を一層効率良く行うことができる。

さらに、ＬＮＣ２４での硫黄被毒の再生には、ＣＯ(一酸化炭素)とＨＣ（炭化水素）が存在すると、酸素濃度は同一でも再生効果が向上するが、ＤＰＦ２２の再生処理で発生するＣＯとＨＣをＬＮＣ２４に供給することができ、ＬＮＣ２４の再生を一層効果的に行うことができる。

このように、この実施例に係る内燃機関の排気浄化装置においては、リッチ、弱リーン（ＰＭが燃焼する程度の酸素濃度）を再生モードに定期的に繰り返す、換言すれば、ＤＰＦ２２とＬＮＣ２４の再生を同時に行うことで、ＤＰＦ２２とＬＮＣ２４の再生時間を大幅に短縮できると共に、再生頻度も確保でき、さらに消費燃料も節約することができる。

上記の如く、この実施例においては、排気中の微粒子（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）２２と、排気中のＮＯｘ成分を除去するＮＯｘ触媒装置（ＬＮＣ）２４と、リーン空燃比(例えば１６．０：１)を供給して前記フィルタに捕集された微粒子を除去して前記フィルタを再生するフィルタ再生処理と、リッチ空燃比（例えば１４．３：１）を供給して前記ＮＯｘ触媒に吸着された排気中の硫黄分（ＳＯｘ）を燃焼させて硫黄被毒から前記ＮＯｘ触媒を再生するＮＯｘ再生処理とを実行する再生処理実行手段（ＥＣＵ６０，Ｓ１４，Ｓ１８）とを少なくとも備えた内燃機関（エンジン）１０の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ再生処理の実行中に前記フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕集された微粒子の量が減少しているか否か判断するフィルタ微粒子量減少判断手段（ＥＣＵ６０，Ｓ２０）を備えると共に、前記再生処理実行手段は、前記フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕集された微粒子の量が減少していないとき、前記フィルタ再生処理を実行する（ＥＣＵ６０，Ｓ２２）如く構成した。

また、前記再生処理実行手段は、前記フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕集された微粒子の量が減少していないとき、前記リーン空燃比（例えば１６．０：１）よりリッチ側に設定された第２の空燃比（例えば１４．５：１から１５．０：１）を供給して前記フィルタ再生処理を実行する（ＥＣＵ６０，Ｓ２２）如く構成した。

また、前記再生処理実行手段は、前記ＮＯｘ再生処理を実行する前、前記リーン空燃比を供給して前記フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕集された微粒子を所定量以下に減少させるフィルタ再生処理を実行する（ＥＣＵ６０，Ｓ１４）如く構成した。

また、前記ＮＯｘ触媒装置（ＬＮＣ）２４は、前記排ガスの流れにおいて前記フィルタ（ＤＰＦ）２２の下流に配置される如く構成した。

また、前記フィルタ微粒子量減少判断手段は、前記ＮＯｘ再生処理の実行中に、前記フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕集された微粒子の減少変化量が所定値を超えるとき、前記フィルタ（ＤＰＦ）２２に捕集された微粒子の量が減少していると判断する（ＥＣＵ６０，Ｓ２０）如く構成した。

尚、上記において、Ｓ１８，Ｓ２２の処理を、第１の温度センサ５０の出力などから切り換えても良い。

また、ＤＰＦ２２に捕集されたＰＭ量を差圧から推定（算出）したが、走行距離の積算値から求めても良い。

また、排気系温度をポスト噴射で昇温したが、ヒータなどを用いても良い。

さらに、この発明を車両用のエンジンを例にとって説明したが、この発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶用推進機関用エンジンにも適用が可能である。

この発明の第１実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を全体的に示す概略図である。 図１に示す装置の動作を示すフロー・チャートである。 図２の動作を説明するタイム・チャートである。

符号の説明

１０ ディーゼルエンジン（内燃機関。エンジン）、２０ 酸化触媒装置、２２ ＤＰＦ（フィルタ）、２４ ＬＮＣ（ＮＯｘ触媒装置）、４６ 広域空燃比センサ、５２ 差圧センサ、５０，５４ 温度センサ、６０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (5)

1. 排気中の微粒子を捕集するフィルタと、排気中のＮＯｘ成分を除去するＮＯｘ触媒装置と、リーン空燃比を供給して前記フィルタに捕集された微粒子を燃焼させて前記フィルタを再生するフィルタ再生処理と、リッチ空燃比を供給して前記ＮＯｘ触媒に吸着された排気中の硫黄分を除去して硫黄被毒から前記ＮＯｘ触媒を再生するＮＯｘ再生処理とを実行する再生処理実行手段とを少なくとも備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯｘ再生処理の実行中に前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少しているか否か判断するフィルタ微粒子量減少判断手段を備えると共に、前記再生処理実行手段は、前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少していないとき、前記フィルタ再生処理を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記再生処理実行手段は、前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少していないとき、前記リーン空燃比よりリッチ側に設定された第２の空燃比を供給して前記フィルタ再生処理を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記再生処理実行手段は、前記ＮＯｘ再生処理を実行する前、前記リーン空燃比を供給して前記フィルタに捕集された微粒子を所定量以下に減少させるフィルタ再生処理を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記ＮＯｘ触媒装置は、前記排ガスの流れにおいて前記フィルタの下流に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記フィルタ微粒子量減少判断手段は、前記ＮＯｘ再生処理の実行中に、前記フィルタに捕集された微粒子の減少変化量が所定値を超えるとき、前記フィルタに捕集された微粒子の量が減少していると判断することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
   

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