WO2007004747A1

WO2007004747A1 - 内燃機関の排気浄化システム

Info

Publication number: WO2007004747A1
Application number: PCT/JP2006/313809
Authority: WO
Inventors: Takahiro Oba
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2007-01-11
Also published as: EP1900928A1; EP1900928A4; US20090044517A1

Abstract

本発明は、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、触媒をより速やかに昇温させることが可能な技術を提供することを課題とする。本発明では、触媒を活性温度にまで昇温させるときに、排気流量制御弁を閉弁方向に制御すると共に吸入空気量制御弁を開弁方向に制御する（Ｓ１０２）。そして、さらに、内燃機関における燃料噴射時期を遅角することで機関排出排気を昇温させる（Ｓ１０５、Ｓ１０９）。

Description

明細書

内！^関の排気浄化システム技術分野

本発明は、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。背景籠

内燃機関の排気浄化システムにおいては、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えたものがある。このような排気浄化システムでは、排気浄化装置の排気浄化能力を再生させるベく排気浄化装置を "温させる場合がある。

排気挣化装置を昇温させる方法としては、内燃機関から排 ttiされる排気（以下、機関排出排気と称する）を昇温させることで触媒を活性温度にまで昇温させると共に、活性温度にまで昇温された触媒に δ¾剤を供給することで排気浄化装置を昇温させる方法が知られてる。特開 2 0 0 1— 2 2 7 3 8 1号報には、内燃機関においてパイロット噴射及び主燃料噴射の実 ί亍時期を圧縮行程上死点より後に遅角することで機関排出排気を昇温させ、その後、吸入空気 ftを減少させることにより排気中の未燃燃料を増加させることで触媒に燃料（g|3ち、還元剤）を供給する擬が開示されてレる。

ま广こ、特開平 7— 9 7 9 1 8号報には、排気浄化装置を屏温させる場合に、該気浄化装置より下流側に設けられた排気絞り弁を閉弁する技術が開^されている。また、特鬨 2 0 0 3 - 8 3 0 2 9号公報には、排気浄化装置が酸化触媒とパティヰュレートフィルタとによって構成されている場合において、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生制卸の実行中、酸化触媒の温度〖こ基づいて該酸化触媒への還元剤供給量を制御する技術が開示されている。

酸 {匕機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内垂関の排^:浄化システムにおいて、排気浄化装置を昇温させるベく触媒を活性温度にまで昇温させる場合、 P及入空気量を減少させる場合がある。入空気量を減少させるとボンビングロスが増加するために燃料噴射量が増口する。これにより、饞関排出排気の温度が上昇する。また、吸入空気量が減少すると排気流量も減少するため、排気によって触媒から持ち去られる熱量（以下、単に、持ち去り熱量と称する）が減少する。これらによって、触媒が昇温されることになる。

しかしながら、吸入空気量が減少することにより排気流量が減少、すると、触媒に供給されるエネルギー量^^減少することになる。これは、触媒の昇温速度を抑する要因となる。そして、触媒の昇温速度力 ¾1レ、ほど、排気浄ィ匕装置の昇温により時間がかかることになる。発明の開

本発明は、 _t記問題に鑑みてなされたものであって、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、媒をより速やかに昇温させることが可食な技術を提供することを課題とする。

本発明は、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、触媒を昇温ざせる場合、排気流量制御弁を閉弁方向に制御すると共に吸入空気量制御弁を開弁方向に制御する。さらに、内燃機関における燃料噴射時期を遅角する。これらにより機関排出排気を昇温させる。

より詳しくま、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、

内 β関の^ 気通路に設けられ、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置と、

前記内燃機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁と、

前記排気通路における排気流量を制御する排気流量制御弁と、

前記内燃機関における燃料噴射時期を制御する噴射時期制御手と、

前記触媒を昇温させる昇温手段と、を備え、

前記昇温手段は、廳己触媒を昇温させる場合、觸己排気流量制御弁を閉弁方向に制御すると共に前記吸入空気量制御弁を開弁方向に制御し、さらに、前言己噴射制御手段によって前記内燃機関における燃料噴射時期を遅角することで、前記内燃機 raから排出される排気を温させる。

ここで、排気统量制御弁を閉弁方向に制御する場合、排気流量制御弁の開度を可及的に小さくしても良い。また、吸入空気量制御弁を開弁方向に制御する場合、 p及入空気量制 ί 弁の開度を、可及的に大きくしても良く、また、吸入空気量が可及的に多い量となる開度としても良い。排気流量制御を閉弁方向に制御すると、該排気流量制御より上流側の排気通路内の圧力が上昇する。これに伴って、内燃機鬨の筒内圧も上昇する。さらに、本発明においては、吸入空気量制御弁を,弁方向に制御するため吸入空気量制御弁を閉弁方向に制御した場よりも吸入空気量が多くなる。そのため、内燃機関の筒内圧がより高くなる。

内燃機関の筒内圧が高いほど筒内において燃料が燃焼し ¾くなるため、燃料噴射時期をより遅角することが来る。そして、噴于された燃料が燃焼する範囲内で燃料噴射時期を遅角するほど機関排出排気の温度をより昇温することが出来る。

さらに、 P及入空気量制御弁を開弁方向に制御することで吸ス空気量を増加させた場合、排気流量も増加する。そのため、吸入空気量制御弁を閉弁方向に制御した場合よりも触媒に供給されるエネルギーを増加させることが ίϋ来る。

また、吸入空気量が増加すること〖こよつて燃料噴射量を増カロさせることが出来る。燃料噴射量を増加させることにより、機閧排排気をさらに昇温することが出来る。

一方、吸入空気量制御弁を開弁方向に制御した場合、吸入空気量制御弁を閉弁方向に制御した場合よりも、ポンピンダロスが減少、したり、また、持ち去り熱量が増加したりする虡がある。これらは触媒の溫度低下の要因となり得る。

しかしながら、ボンピングロスの減少や持ち去り熱量の増カロに起因する触媒の温度低下分よりも、上記のような、燃料噴射時期の 5S角量の増加及び排気统量の増加に起因する触媒の温度上昇分の方が大きい。 ,

従って、本発明によれば、触媒をより速やかに昇温させることが出来る。尚、本発明において、触媒を昇温させる場合、内燃機関における燃料噴射を、主燃料噴射と、該主燃料噴射より後の時期であって且つ噴射された燃料が燃親に供される時期に実行される副燃料噴射とにつて行っても良い。

この場合、主燃料噴射時期力 ¾1角されると共に、遅角され主燃料噴射の後で副然料噴射が実行される。このとき、上記理由により、主燃料噴射時期をより遅角することが出来ると共に、主燃料噴射の実 ί亍時期と副燃料噴射の実行時期との間隔をより長くすることができる。そして、主燃料噴射日宇期と同様、噴射された燃料が燃焼する範囲 r¾で副燃料噴射時期を達角するほど機関排出排気の温度をより昇温することが出来る。そこで、上記の場合、主燃料賓射の実行時期と副燃料噴!^の実行時期との間隔を可及的に長くしても良い。つまり、副燃料賓射時期を可及的に遅角しても良い。これにより、機関排出排気をより昇温することが出来る。

また、本発明〖こおいては、昇温手段、触媒を活性温度にで昇温させるものであっても良い。

本発明においては、触媒に還元剤を ί 給する s¾剤供給手段と、触媒の温度を推定する温度推定手段と、規定条件が成立したときに気浄化装置の排気争化能力を再生させる再生制御を実行する再生手とをさらに備えても良い。

この場合、再手段は、昇温手段によって触媒を活性温度 ίこまで昇温させると共に、還元剤供給手段によつて触媒に還元剤を供給することで排気浄化装置をさらに昇温させる。

つまり、この場合の再生制御では、昇温手段によつて活性度にまで昇温された媒に ¾ 剤が供給される。そして、供給された »ΰ剤が酸化することで発生する酸化熱によつて排気浄化装置がさらに早温される。

このような再制御においては、触媒への ¾剤供給量を T及的に多くすることで排気浄化装置をより速やかに昇温させることが来る。しかしながら、触媒への ¾剤供給量が ϋ¾な量となると、還剤が触媒で酸化されることなく大気中に放 tBされるがある。一方、触媒の酸化能力は該触媒の劣化度合いによって変化する。つまり、触の劣化度合いが大きぐなるほど該触媒において S ¾剤が酸化され難くなる。そのため、再生鲔御実行時においては、触媒の劣化度合いに応じて触媒への ¾剤供給量を制御する必要がある。

そこで、上記構成の場合、触媒の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段と、触媒の劣化度合いに基づいて再生制御実行時 (こおける触媒への還元剤供給量を制御する供給量制御手段と、をさらに備えても良い。この場合、劣化度合い推定手は、内燃機関の運転態がアイドリングであつて規定条件が成立する以前に、昇温手段によって触媒を活性温度におで昇温させると共に還元剤供給手段によって該触媒に M¾剤を供給する。そして、 ¾剤を給したときの触媒の昇温速度に基づいて該触媒の劣化度合いを推定する。

活性状態にある触媒に還元剤を ί共給した場合、触媒の劣匕度合レゝが大きいほど 1¾触媒の昇温速度は遅くなる。そのため、触媒の昇温速度に基づいて該独媒の劣化度合いを推定することが出来る。

また、内燃機関の運転状態がアイドリングのときは、該燃機関の運転状態が媒の温度変化に与える影響が比較的小さい。そのため、内燃機関の運 β状態がアイドリングときに触媒の劣化度合いを推定した場合、該劣ィ匕度合いをより精度良く推定することが出来る。しかしながら、 ft媒を活性温度にまで昇温させる時間が長くなると、触媒の劣化度合いの維定にかかる時間が長くなる。この場合、内燃機関の運転状態がアイドングである間に触媒 Ο劣化度合いを推定することが困難となる虞がある。

そこで、劣、化度合い推定手段は、上述した昇温手段によって触媒を活性温度にで昇温させる。これにより、触媒の劣化度合いの推定にかかる時間をり短縮することが出る。その結果、内醒関の運転状態がアイドリングである間に触媒の化度合いを推定することが可能となる。

従って、上記構成によれば、触媒の劣化度合いをより精度良く推定することが来る。そして、所定条件が成立する以前、即ち、再生制御が実行される前に触媒の劣化度合いを推定し、再生制御実行時における触媒への iS¾剤供給量を該劣化度合いに基づいて制御することで、還元剤供&ftをより精度よく制御することが出来る。これにり、剤の中〜の放出を抑制しつつ再生制御をより短時間で ί亍うことが可能となる。本発明において、上記と同様の還元剤供給手段と、温度推定手段と、再生手段、を備えている場合、再生手段による再生制御の実行時であって触媒に剤を供給しているときの触媒の温度の変化幅が所定値以上のときは、機関排出排気の温度をより高くしても良い。

再生制御の実行時に還元剤の供給量が触媒において安定して酸化可能な量より多くなると、還元剤が局所的に酸化される場合がある。これにより触媒の温度が不安定となり、該温度の八ンチングの変化幅がより大きくなる虡がある。このとき、触媒の温度の変化幅がに大きくなると、排気浄化装置に流入する排気の温度の変化幅も大きくなるため排気浄化裝置の過昇温を招く虞がある。

上記において、触媒の温度の変ィ匕 Φ畐とは、該触媒の温度 V、ンチングしているときの上限温度と下限温度との差のことである。また、所定値とは、触媒の温度の変化幅が該所定値以上となると、排気狰化装置に流入する排気の温度の変化幅が大きくなることで排気浄 f匕装置の過昇温を招く虞^ Sあると判断出来る閾値となる値より小さい値ある。

触媒にぉレ、て安定して酸化可能な剤の量は、 ¾剤が、供給されるときの触媒の温度によつて変化する。即ち、触媒の温度が高いほどより多くの 5ΐ剤を安定して酸化すること力可能となる。

そのため、上記のように、触媒の溫度の変化幅が所定値以上となった場合は機関排出排気の温度をさら〖こ上昇させることによって触媒の温度をより高くする。これによつて、触媒においてより多くの ¾剤を安定して酸化することが可能となる。その結果、 ¾剤が供給されているときの触媒の温度の変化幅を減少、させることが出来る。

つまり、上記構成によれば、再生 il御の実行時における触媒の温度をより安定させることが可能となる。これにより、排気浄化装置の過昇温を抑制することが出来る。

また、上言己構成において、触媒の化度合いを推定する劣化度合い推定手段をさらに備えた場合、該劣化度合い推定手段は、触媒のの変化幅が所定値より小さくなるまで機関排出排気の温度をより高くしたときの該機鬨排出排気の温度上昇量に基づいて触媒の劣ィ匕度合いを推定しても良い。上記のように、機関排出排気の温度を上昇させることによって触媒の温度を上昇させることが出来る。し; 0、しながら、触媒の温度が同様であっても、言亥触媒の劣化度合いによって該触媒において安定して酸化することが可能な ¾剤の量は変化する。つまり、触媒の温度が同様であっても、該触媒の劣化度合いが大きいほど安定して酸化すること力河能な還元剤の量は少なくなる。

そのため、触媒に還元剤を供給しているときの該触媒の温度の変化幅を所定儘よりも小さくすべく機関排出排気の温度を上昇させる場合、触媒の劣化度合いが大きいほど機関排出排気の温度をより高くする必要がある。

従って、上記のように、触媒の温度の変ィ匕幅が所定値より小さくなるまで機閬徘出排気の温度をより高くしたときの該機関排出気の温度上昇量に基づいて触媒の劣化度合いを推定することが出来る。

本発明にぉレて、排気浄化装置が、、排気中の粒子状物質（以下、 PMと称する）を捕集するパティキユレ——トフィルタ (以下、単に、フィルタと称する) を有し、該フィルタより上流側に触媒が配置されて構成されている場合、触媒に Μ ΰ剤を供給する剤供給段と、排気通路におけるフィルタの上流側とフイレタの下流側との差圧（以下、前圧とする）を検出する差圧検出手段と、該差圧検出手段によって検出される #ΐΓ¾¾圧に基づいてフィルタにおける ΡΜ捕集量を推定する捕集量推定手段と、フィルタに捕集された ΡΜを酸化させ除去するフィル夕再生制御を実行するフィル夕再生手段と、をさらに備えても良い。

この場合、フィル夕再生手段は、捕集量推定手段によって推定された ΡΜ捕集量が規定捕集量以上となったときにフィルタ再生讳 I卿を実行する。このときのフィルタ再生 f¾J御は、昇温手段によつて前記触媒を活性温度にまで昇温させると共に還元剤供給手段によつて触媒に ¾ 剤を供給することでフィルタを PM酸化温度にまで昇温させることで行われる。

ここで、規定捕集量とは、内赚関の運転状態への影響が翻に大きくなる捕集量の下限値よりも少ない量であり、また、 PM:¾s'酸化したときにフィレタが過する虞がある捕集量の下限値よりも少ない量である。また、 PM酸化^ Jtとは、フィル夕に捕集された PMの酸化が可能となる温度である。

上記構成では、浦集量推定手段によって推定された PM铺集量が規定捕集量以上となったときにフィルタ再生制御が開始される。しかしながら、フィゾ夕の上流側端面に； P Mが捕集された場合、フィルタにおけるセルの壁面（以下、フィルタの内部と称する）にが捕集された場合に比べて前圧が上昇し難い。

そのため、フイクレ夕の上流側端面に捕集された PMが増 ¾口すると、捕集量推定手段によって推定された PM捕集量が実際の PM捕集量よりも少なくなる場合がある。このような場合、規定捕集量が、内燃機関の運転状態への影響が過剰に大きくなる捕集量の下限値近傍の量、もしくは、 PMが酸化したときにフィル夕が'過昇温する虞がある捕集量の下限値近磨の量に設定されていると、実際の P M捕集量が過剰な量となる虞がある。また、規定捕集量をより少ない量に設定すると、フィル夕再生制御の実 ¾g度がより高くなる虞がある。

そこで、上記構成の場合、フィルタの上流側端面における HC付着量を推定する HC量推定手段と、フィルタの上流側端面に付着した HCを除去する HC除去手段と、をさらに備えても良い。この場合、 H C除去手段は、内燃機関の運転状態がアイドリングであって且つ HC量推定手段によつて推定された H C付着量力規定付着量以上となったときに、昇温段によつて触媒を活性温度にま ~e昇温させると共に is¾剤供給手段によって触媒に ¾剤を供給することでフィルタを P M酸化温度より低い H C酸化温度にまで昇溫させる。これにより、フィル夕の上流側端面に付着した H Cを除去する。

フィル夕の上流 ilij端面においては、先ず H Cが付着し、該 HCに PMが付着することで HC の捕集が βされる。そのため、フィゾレ夕の上流側端面に付着した HCを除去することによつて該端面に Ρ Μが ί甫集されるのを抑制することが出来る。

ここで、規定付着量とは、予め定められた量であって、 Ρ Μの捕集が纏され易くなる HC 付着量の下限値より少ない量であっても良い。また、 H C酸化温度とは、フイリレ夕の上流側端面に付着した HC C¾酸化が可能となる温度である。 HCは PMに比べて酸化され易いため、 H C酸化温度は PM酸化温度よりも低い温度となっている。内腿関の運転状態がアイドリングである場合は、排気の温度が比較的低い广こめフィル夕の上流側端面 ίこ H C力 S付着しやすい。こで、 H C除去手段は、内燃機関の運転態がアイドリングであつて且つ H C量推定手段につて推定された H Cィ寸着量が規定付着量以上となったときに、上した昇温手段によって fife媒を活性温度にまで昇温させる。そして、さらに、 S¾ 剤供給手段 ίこよって触媒に M¾剤を ί 給することでフィルタを HC酸化温度にまで昇温させる。

昇温手段によって触媒を活性温度〖こまで昇温させることで、フィルタを HC酸化温度にまで昇温させるのにかかる時間をより短縮することが出来る。その結果、内燃機関の運転状態がァィドリングである間に HCを除去することが可能となる。

このように、上記構成によれば、フィル夕の上流側端面における HC付着量規定付着量以上となったとき該 HCが除去される。これにより、フィルタの上流側端面に Ρ Μが捕集されるのを抑制することが出来る。そのため、フィル夕における Ρ Μ捕集量を前後差 BEに基づいてより精度よく推定することが出来る。 ' の結果、フィルタ再生制御をより好適なダイミングで実行すること力 S可能となる。

本発明においては、排気浄化装置がフィルタを有する場合、該フィルタの上蔬側に触媒が置されると共に、該フィルタに触媒が旦持されていても良レまた、このような場合おいては、排気浄化装置より上流側から触媒に剤を供給する ¾刻供給手段と、フィレ夕に捕集された P Mを酸ィ匕させ除去するフィルタ薄生制御を実行するフィルタ再生手段をさらに備えても良い。このフィルタ再生手段は、前言己と同様、上述した昇温手段によって触媒を活性温度にまで昇温させると共に ¾剤供給手段〖こよって触媒に剤を供給することでフィルタを PM 酸化温度にで昇温させる。そして、このような構成の場合、フィル夕再生手によるフィル夕再生制御案行時において、内燃機園の吸入空気量が規定空気量以下の場合、独媒の温度が活性温度に達した後は吸入空気量制御および排気流量制御を開弁方向に制御しても良レ上記構成の場合、排気浄化装置より上流側から触媒に 5¾剤が供給される。そのため、フィルタに赚ざれた触媒には、フィル夕より上流側に配置された触媒で酸化され 'に該触媒を通過した還元剤が供給される。 '

ここで、昇温手段によって触媒を活'性温度にまで昇温させているときは排気流量制御弁が閉弁方向に制御されている。この場合、気流量制御弁が開弁方向に糾御されている場合に比べて、排気浄 ί匕装置を通る排気の流量が少なくなる。

排気浄化置を通る排気の流量が比齩的少ない状態で剤手段から剤が供給された場合、該排気の流量が比較的多い状態の場合に比べて、フィルタより上流側に配置された触媒において還元剤が酸化され易くなる。つまり、フィル夕より上流側 ίこ配置された触媒を ¾剤が通過し難くなる。そのため、フィルタに «された触媒に還元剤が供給され難くなる。その結果、フィルタの昇温速度が低下する虞がある。

そこで、記のように、フィルタ再生制御実行時において、内燃饞関の吸入空気量が規定空気量以下の場合、触媒の温度が活性温度に達した後は吸入空気量制御弁を開弁方向に制御した状態を維持すると共に排気流量制御弁をも開弁方向に制御する。ここで、規定空気量とは、排気流量制御が閉弁方向に制御された状態では、フィルタに担持された触媒に還元剤が供給され難くなるぽど排気浄化装置を通る排気の流量が少なくなると判断出来る吸入空気量の上限値以上の値である。この規定空気量は実験等によつて予め定められた値である。

このように、吸入空気量制御弁と排気流量制御弁とを共に開弁方向に制御することで、排気浄化装置を通る排気の流量を増加させることが出来る。その結果、フィル夕に担持された触媒に ¾剤が供給され易くなるため、フィルタをより速やかに昇温することが可能となる。尚、上記構成において、吸入空気量制御弁および排気流量制御弁を開弁方向に制御することで排気浄化装置を通る排気の流量を増加させると、持ち去り熱量が磐加することになる。その結果、フィルタより上流側に配置された触媒の温度が活性温度より低くなる場合がある。このような場合、排気流量制御弁を再度閉弁方向に制御しても良い。

これにより、フィル夕より上流側に配置された触媒の温度をより遊やかに活性温度に戻すこと力 s出来る。図面の簡単な説明 '

図 1は、実施例〖こ係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図。

図 2は、実施例 Lに係る排気昇温制御の制御ル一チンを示すフ ϋ一チヤ一トである。

図 3は、実施例 2に係る劣化度合い推定制御の制御ルーチンをすフローチャートである。図 4は、実施例 3に係る HC除去制御の制御ルーチンを示すフ ϋ一チャートである。

図 5は、実施例 4に係るフィル夕再生 IJ御の制御ルーチンを示すフロ一チヤ一トである。図 6は、酸化触媒の温度と燃料添加弁からの燃料添加量との関係を示す図である。

図 7は、実施例 5に係るフィルタ再生 fj¾御の制御ルーチンを示すフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る内 β関の排気浄化システムの具体的な実跑形態について図面に基づいて説明する。

(実施例 1 )

<内«関の吸お気系の概略構成〉

ここでは、本発 Β月を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場台を例に挙げて説明する。図 1は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。

内謹関 1は車両勵用のディ一ゼル機関である。この内燃機関 1には、吸気通路 3おび排気通路 2が接続されている。吸気通路 3には、ェアフロメータァおよびスロットル弁 8 S設けられている。

一方、排気通路 2には、排気中の ΡΜを捕集するパティキユレ——トフィルタ 4 (以下、単にフィル夕 4と称する）が設けられている。また、フィルタ 4より流側の排気通路 2に酸 {匕触媒 5が設けられてレる。尚、酸化触媒 5は酸化機能を有した触媒であれば良く、例えば、 m

S t型 N O X触媒であっても良い。

さらに、酸化触媒 5より上流側の排気 ¾^ 2には排気中に燃料を添加する燃料添加弁 6 設けられている。フィル夕 4より下流側の気通路 2には排気絞り弁 9が設けられている。また、排気通路 2には、フィルタ 4の前後における排気通路 2内の圧力差に対応した電気信号を出力する差圧センサ 11が設けられている。排気通路 2における酸化触媒 5より上流側には該排気通路内の圧力に対応した霞気信号を出力する圧力センサ 13が設けられている。排気通路 2における酸化触媒 5より下流側且つフィルタ 4より上流側、および、排気 1路 2におけるフィルタ 4より下流側且つ排気絞り弁 9より上流側には、お気の温度に対応しこ電気信号を出力する上側温度センサ 12および流側温度センサ 16がそれぞれ設けられている。以上述べたように構成された内燃機関 1には、この内燃擴 M 1を制御するための灣子制御ュニット（ECXJ) 10が併設されている。この ECU 10ま、内燃機関 1の運転条ィ牛や運転者の要求に応じて内燃機関 1の運転状 I を制御するュニットである。

ECU10 tこは、エアフロメ一夕ァおよび差圧センサ 11、圧力センサ 13、上側温度センサ 12、下流側温度センサ 16、ざらに、内謹関 1のケランクシャフトの回転に対応した電気信号を t 力するクランクポジションセンサ 14、および、内燃機関 1を搭載した車両のアクセル開度に対応した電気信号を tB力するアクセル開度センサ 15力 S電気的に接続されている。そして、これらの出力信号が ECU 10に入力される。

ECU10は、クランクポジションセンサ 14の検出値基づいて内燃機関 1€>回転数（以下、単に機関回転数と称する）を算 taし、アクセル開度センサ 15の検出値に基づいて内燃機関 1の負荷を算出する。また、 ECU10は、上流側温度ンサ 12の検出値に基づいて酸化触媒 5の温度を推定し、下流側温度七ンサ 16の検出値に基づいてフィルタ 4のを推定する。さらに、； ECU10は、差圧センサ 11の検出値に基づいてフィルタ 4における PM捕集量を推定する _D

また、 ECU 10には、スロットリレ弁 8や燃料添加弁 6、排気絞り弁 9、内燃機 Mlの燃料噴射弁が電気 θ¾に接続されている。 ECU10によってこれらが制御される。

ぐフィルタ生制御 >

本実施例においては、フィルタ 4〖こおける ΡΜ捕集量が窮一規定量以上となつだ場合、 ΡΜ を酸化'除去すべくフィル夕再生制御が開始される。ここで、第一規定量とは、内 «関 1の運転状態への影響が翻に大きくなる捕集量よりも少ない量であり、また、 p Mが化したときにフィルタ 4力 S過昇温する虞がある捕集量よりも少ない量である。この第一規定量は実験等によって予め定 ¾5られている。

本実施例に係るフィルタ再生制御では、排気昇温制御を実行することで機関排出非気を昇温させ、それによつて酸化触媒 5の温度を活性温度にまで上昇させる。そして、燃料添加弁 6から燃料を添加することで、活性状態にある酸化触媒 5に燃料を 51¾剤として供給する。このとき、酸化触媒 5において燃料力 S酸化することで発生する酸化熱によってフィル夕 4 P M酸化温度にまで昇温される。これによつて、 PM力 S酸化され除去される。ここで、 PM酸ィ匕温度は、 PMの酸化力 S可肯な温度であり且つフィルタ 4の過昇温力 S抑 fimされる温度である。

そして、フィヌレタ再生制御の実行開始後、フィルタ 4における P M捕集量が第二親定量以下にまで減少すると、該フィルタ再生制御の実行が停止される。ここで、第二規定量とは、第一規定量より少ない量であって、 p M捕氣量が再度第一規定量とよるまでにはある程度時間がかかると判断出来る閾値となる量である。この第二規定量も実験等によって予め定められた量である。

く排気昇温制御〉

次に、本実施例に係る排気昇温制御について説明する。本案施例に係る排気昇温卿では、排気絞り弁 9を閉弁方向に制御すると共にスロットル弁 8を鬧弁方向に制御する。この'とき、排気絞り弁 9の圑度は可及的に小さくされ、スロットル弁 8 開度は可及的に大きくされる。そして、内赚鬨 1における主燃料噴時期を遅角すると共に副燃料噴射を実行する。ここで、副燃料噴射は、燃焼サイクルにおける主燃料噴射時期よりも變の時期であって、噴衬された燃料が燃焼に供さ牙 !■る時期に実行される。

排気絞り弁 9及びス口ットル弁 8を上記のように制御することで、内纖関 1の筒内圧を可及的に高くすることが出来る。これにり、筒内において燃杯が燃焼し易くなるため、主燃料噴射時期および J燃料噴射時期をより遅い時期まで遅角することが出来る。そのため、機関排出排気をより # ^させることが出来る。また、スロットル 8を開弁方向に制御することで排気流量が増加するため、酸化触媒 5に供給されるエネルギーをより増加させることが出来る。

<排気昇温制御の制御ルーチン >

次に、本実施例に係る排気昇温制御について図 2に示すフローチャートに基づいて説明する。図 2は、本実施例に係る排気昇温制卿の制御ルーチンを表すフローチャートである。本ル —チンは、 ECU1 0に予め記憶されており、内燃機関 1の運 ¾中、規定間隔で実行される。本ルーチンでは、 ECU10は、先ず S 101において、排気昇温制御の実行条件力成立したか否かを判別する。本実施例では、排気昇温制御の実行条件ほフィルタ 4における P M捕集量力第一規定量以となることである。 S 101において、肯定判定された場合、 ECU10 は S 102に進み、否定判定された場合、 ECU10は本ルーチンの実行を一旦終了する。

S 102において、 ECU10は、排気殺り弁 9を閉弁方向に制御すると共にスロ、ットル弁 8を開弁方向に制御する。

次に、 ECU10は、 S 103fc進み、要求されている機関回転数 Ne (以下、要球機関回転数 Ne tと称する）より機関回転数が低いか否かを判別する。 S 103において、肯定判定された場合、 E CU10は、 S 102 における制御により機関回転数 Neが要求機関回転数 Ne tより低くなつたと判断し、 ECLJ10は S 114に進。一方、 S 103【こおいて、否定判定された場合、 ECU10は S104に進む。

S 114に進んだ E CU 10は、機関 HI転数を上昇させるベく内 β関 1における主燃料噴射量 Qmを増加させる。その後、 ECU10は S 103に戻る。

一方、 S 104に進んだ ECU 10は、主燃料噴射時期の遅角量 Δ tm、および、 ^¾!ΤΤる S 107における副燃料噴射量の増加量 a、鍵する S 1 O 9における副燃料噴射時期の遅角量△ t aを圧力センサ 13の検出値に基づいて算出する。

次に、 ECU10は、 S 105に進み、料噴射時期を S 104にて算出された 3@角量 Δ tm 角させると共に副燃料噴射を実行する。このとき、副燃料噴射量および燃料噴射時期は、現時点における酸化触媒 5の温度等に基づいて決定される。次に、 ECU10は、 S I 06に進み、機関回転数 N eが要機関回転数 N e tより低いか否かを判別する。 S 106において、肯判定された場合、 ECU10は、 S 105における制御により機関回数 N eが要求機関回伝数 N e tより低くなつたと判断し、 S 1 1 5に進む。一方、 S 106において、否定判定された場合、 ECUI Oは S 107に進む。

S 115に進んだ、 E CU 10は、機関回転数を上昇させるベく内賺関 1における主燃料噴射量 Qmを増加させる。その後、 ECUL 0は S 106に戻る。

S 107に進んだ、 E CU 10は、副燃噴射量を S 104にて算出された増加量△ Q a分増加させる。

次に、 ECU10は、 S 108に進み、機関回転数 Ne力 S要求機関回転数 Ne tより高いか否かを判別する。 S 108において、肯判定された場合、 ECU10は、 S 107における制御により機関回数 N eが要求機関回数 N e tより高くなつたと判断し、 S 1 L 6に進む。一方、 S 108において、否定判定された場合、 ECU 1 0は S 109に進む。

S 116に進んだ、 E CU10は、機関 Θ転数を低下させるベく内燃機関 1における主燃料噴射量 Qmを減少させる。その後、 ECU10は S 108に戻る。

S 109に進んだ Έ CU 10は。副燃^ f噴射時期を S 104にて算出された遅角 t a分遅角させる。

次に、 ECU1 Oは、 S 110に進み、機関回転数 N eが要求機関回転数 N e tより低いか否かを判別する。 S 110において、肯定判定された場合、 ECU10は、 S 109 における制御により機関回数 N eが要求機関回数 N e tより低くなつたと判断し、 S 1 ]_ 7に進む。一方、 S 11 Oにおいて、否定判定された場合、 ECU 1 0は S 111に進む。

S 117に進んだ E CU 10は、機関 13転数を上昇させるベく内纖関 1における主燃料噴射量 Qmを増加させる。その後、 E CU IL 0は S 110に戻る。

S 111に進んだ E C U 10は、酸化独媒 5の温度 T cが活'性温度の下限値 T c 0以上であるか否かを判別する。この S 111におレて、肯定判定された場合、 ECU10は S 112に進、否定判定された場合、 ECU10は S 104に戻る。尚、フィルタ再生制御の合においては、 S I 1 1において肯定判定された場合、即ち、酸化触媒 5 ¾活性化した場合、 E CU 1 0は燃料添加弁 6からの燃料添加を実行する。

S 1 1 2において、 E CU 1 0は、排気昇温制御の停止条件が咸立したか否力、を判另1』する。本実施例では、排気温制御の実行条件はフィルタ 4における捕集量が第二規定量以下となることである。 S 1 1 2において、肯定半 II定された場合、 E CU 1 0は S 1 1 3に進み、否定判定された場合、 E CU 1 0は S 1 1 2を繰り返す。

S 1 1 3において、 E C U 1 0は排気昇温制御を停止する。即ち、副燃料噴射を停止すると共に、主燃料噴射時期および主燃料噴射量を通常の時期および量に戻す。その後、 E C U 1 0 は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明した制御レーチンによれば、主燃料噴射時期および劄燃料噴射時期が可及的に遅角される。また、副燃料噴射量が可及的に増; toされる。これらにより、機関排出排気をより昇温することが出来る。また、スロットル弁 8を開弁方向に制御とすることで排気流量が増加するため、酸化触媒 5に供給されるエネルギー；^増加する。

従って、本実施例〖こよれば、酸化触媒 5を活性温度にまでより速やかに昇温させることが出来る。そのため、フィル夕再生制御にかかる時間をより短縮することが出来る。

尚、本実施例においては、フィルタ 4の代わりに吸蔵還元型 N O X触媒（以下、 N〇x触媒と称する）を設けて良い。この場合、 1^0 触媒に吸蔵された3 0 を^¾する3〇被毒回復制御が実行される。

この S O X被毒回復制御においても、フィル夕再生制御と同様、 NO X触媒を昇温させるベく、酸化触媒 5を活性温度にまで昇温させる必要がある。そこで、賴施例に係る排昇温制御を適用することによって、 S O X被毒回復制御にかかる時間をより短縮することが出来る。

(実施例 2 )

本実施例に係る内^ «関の吸排気系の概略構成は実施例 1と可様であるためその説明を省略する。 .

く劣化度合い推定制御 > 本実施例においては実施例 1と同様のフルタ再生制御;^行われる。上記のように、フィル夕再生制御では、燃料添加弁 6から燃料を添加することで該燃料を酸化触媒 5に供給する。このとき、酸化触媒 5の劣化度合い力大きくなるほど該酸化触媒 5において燃料が ¾化され難くなる。そこで、本実施例では、酸化触媒 5の劣化度合いを推定すべく劣化度合い推定 βΐ卿を実行する。そして、推定された劣化度合いに基づいて、フィルタ再生制御実行時における燃料添加弁 6からの燃料添加量を制御する。

以下、本実施例に係る劣化度合い推定制御の制御ルーチンにつレて図 3に示すフロ——チヤ一トに基づいて説明する。本ルーチンは、 ECU10に予め記憶さており、内燃機関 1の運転中、規定間隔で実行される。

本ルーチンでは、 ECU10は、先ず S 201において、内燃機関 1の運転状態がアイドリングであるか否力を判別する。この S20 1において、肯定判定された場合、 ECU 10は3 202に進み、否定判定された場合、 EC U10は本リレーチン実行を一旦終了する。

S 202におレて、 ECU10は、フイスレ夕 4における PM捕集量 Qpm力 S第三規定捕集量 Qpm3以上となつたか否かを判別する。ここで、第三規定捕集量 Q pm 3とは上述した第一規定捕集量 Q p m 1よりも僅かに少ない量であって、予め定められた量である。 P Mii集量 Q pmが第三規定捕集量 Qpm3以上となつた場合、フィル夕再生讳 ij御が実行される直" ήΐίであると判断出来る。 S 202において、肯定判定された場合、 ECU 10は S 203に進み、否定判定された場合、 E C U 10は本ルーチンの実行を一旦終了する。

S 203におレて、 E CU 10は、実例 1と同様の排気昇温制御を実行する。この場合、排気昇温制御の実行条件は、内讓関 1の運転状態がアイドリングであって、且つ、フィル夕 4における P Mi 集量 Q p m力 S第三規定搶集量 Q p m 3以上とることである。

次に、 ECU 10は、 S204に進み、酸化触媒 5の温度 T c 活性温度の下限値 _c 0以上であるか否か ¾判別する。この S 204において、肯定判定された場合、 ECU 1 0は S 2 05に進み、否定判定された場合、 ECU10は S203に戻る。

S 205におレ、て、 ECU10は、燃添加弁 6からの微料添加を規定時間行する。ここで、微料添加とは、燃料が大気中に放出された場合であってもその放出量が許容範囲内となる程度の量であって予め定められた量の燃料を添加することである。また、規定時間は、 ί ΤΤる酸化触媒 5の昇温速度 R t u pを算出すること力河能な時間であって、予め定められた時間である。

尚、 S 2 0 5においては、微 β料添加閬始後、規定時間が経過した時点で燃料添加 6からの燃料添加を停 J±する。また、この燃料添加の停止と同時に排気昇温制御も停止する。この場合、排気昇温制御の停止条件は、微應料添加開始後、規定時間？^経過することである。次に、 E CU 1〇は、 S 2 0 6に進み、 S 2 0 5において微量燃科添カロを実行していた間の酸化触媒 5の昇温速度 R t u pを算出する。

次に、 E CU I Oは、 S 2 0 7に進み、酸化触媒 5の昇温速度 R t u pに基づいて劣ィ匕度合いを算出する。酸 ί匕触媒 5の劣化度合いが:^:きいほど昇温速度 R t u pは遅くなるため、該昇温速度 R t u pに基づいて該劣化度合いを算出することが出来る。

尚、 S 2 0 7においては、酸化触媒 5の化度合いは、フィルタ再生制御実行時にお^る燃料添加弁 6からの燃料添加量を補正するための補正係数として算出される。該補正係数と酸化触媒 5の昇温速度 R t u pとの関係は予めマップとして E CU 1 0に記憶されている。酸化触媒 5の劣化度合いを算出した後、 E CU 2 0は本ル一チンの寒行を一旦終了する。

以上説明した制御ルーチンでは、実施例 1と同様の排気昇温制御によって酸化触媒 5を活性温度にまで昇温する。これにより、劣化度合い推定制御にかかる時間をより短縮することが出来る。その結果、内讓関 1の運転状態が、酸化触媒 5の温度変化に与える影響が比較 ½J小さいアイドリングである間に、酸化触媒 5の劣化度合いを推定することが可能となる。

従って、本実施例によれば、酸化触媒 5の劣化度合いをより精度良く推定することが出る。そして、本実施倒では、推定された酸化激媒 5の劣化度合いに基づいて、フィルタ再制御における燃料添加弁 6からの燃料添加量を制御する。これにより、燃料の大気中への放や燃費の謝匕を抑制しつつより速やかにフィルタ 4に捕集された PMを酸化'除去すること力 S出来る。尚、本実施例においても、実施例 1と同様、フィルタ 4の代わりに N〇x触媒を設けても良レ。この場合、 S O X被毒回復制御において、フィルタ再生制御と^ Γ様、酸化触媒 5に燃科を供給すベく燃料添加 6から燃料が添加される。

そこで、本実施例に係る劣化度合い推定制御を適用し、推定され劣化度合いに基づいて S O X被毒回復制御における燃料添加弁 6からの燃料添加量を制御する。これにより、燃料の大気中への放出や燃費の衝匕を抑制しつつより速やかに NO X触媒に吸蔵された S O xを還元することが出来る。

(実施例 3 )

本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例 1と同様であるためその説明を省略する。

く HC除去制御〉

本実施例においては実施例 1と同様のフィルタ再生制御が行われる。上記のように、フィル夕再生制御は、フィレタ 4における PM捕臭量が第一規定量以上となったときに実行される。また、このときの PM:捕集量は差圧センサ 1 1め検出値に基づいて推定される。

しかしながら、フィル夕 4の上流側端面に P M力 S捕集された場合、フィルタ 4の内部に I> M 力 S捕集された場合に比べて謝緩圧が上昇し難い。そのため、フィ )レタ 4の上流側端面に搪集された PMが増加すると、差圧センサ 1 1の検出値に基づいて推定ざれた PM捕集量が実)^の P M捕集量よりも少なくなる場合がある。

フィルタ 4の上流俱 U端面においては、先ず HC力付着し、該 HC〖こ PMが付着することで P Mの捕集が鍵される。そこで、本実施例においては、フィルタ 4〖こおける PM捕集量をり精度よく推定するために、フィルタ 4の上流^ W端面に付着した HCを除去すべく HC除去制御を実行する。

以下、本実施例に係る HC除去制御の制御リレーチンについて図 4に示すフローチャート ίこ基づいて説明する。本フレーチンは、 E CU 1 0 に予め記憶されており、内麵関 1の運転中、規定間隔で実行される。本ル一チンでは、 E C "U 10は、先ず S 301において、内燃機関 1の運転状態がアイドリングであるか否かを判する。この S 301において、肯定判定された場合、 E CU 10は S 3 02に進み、否定判定された場合、 ECU 10は本ルーチンの実行を一旦終了する。

S 302において、 E CU10は、フィルタ 4の上流側端面における HC付着量 Q he力一規定付着量 Qhc 1以上となったか否かを判 gijする。 HC *»Qh cは、内纖閧 1で (Z> 燃料噴射量の値ゃフィル夕 4の温度の履歴寧に基づいて算出される。また、ここでの第—— 規定付着量 Q he 1と【ま、 PMの捕集が®iされ易くなる HC付着量の" F限値より少ない量である。この第一規定付着量 Qh c 1は実験等によって予め定められている。 S 302において、貧定判定された場合、 E CU10は S 303に進み、否定判定された場合、 ECU10は本リレ一チンの実行を一旦終了する。

S 303において、 E CU 10は、実施例 1と同様の排気昇温制御を実行する。この場合、炸気昇温制御の実行条 ί牛は、内燃機関 1の運転態がアイドリングであって、且つ、フィルダの上流側端面における H C付着 iQ h cが第——規定付着量 Q h c 1以上となることである。次に、 ECU10は、 S304に進み、酸化触媒 5の温度 T cが活性溫度の下限値 T cO^ hであるか否かを判別する。この S 304におレて、肯定判定された場合、 ECU10は S 3 0 5に進み、否定判定された場合、 ECU10ほ S 303に戻る。

S 305において、 E CU10は、燃料添加 6からの燃料添加を実行し、酸化触媒 5に燃を供給する。このとき、フィルタ 4の温度が PM酸化温度よりも低い IIC酸化温度となるうに燃^^加量が制御される。これにより、フィルタ 4の上流側端面にィ寸着した HCが除去さる。

次に、 ECU10は、 S306に進み、フィルタ 4の上流側端面における H C付着量 Q h c 第二規定付着量 _{Qh c} 2以下となったか否かを判別する。ここで、第二規定付着量 Qhc2 ヒは、第一規定付着量 Q he 1より少ない量であって、 HC MQh cが再度第一規定量 Q ュ c 1となるまでにはある程度時間がかかると IJ断出来る閾値となる量である。 S 306に ' て、肯定判定された場合、 ECU10は S30 7に進み、否定判定さ; た場合、 ECU1 O は S 3 0 5に戻る。 '

S 3 0 7において、 E CU 1 Oは HC除去制御を f亭止する。即ち、排気温制御および燃料添加弁 6 の燃料添加を停止する。この場合、排昇温制御の実行停止条件はフィルタ 4の上流側端面における HC付着量 Q h cが第二規定付着量 Q h c 2以下となることとなる。 HC 除去制御を ί亭止した後、 E CU 1 0は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明した制御ルーチンで、実施例 1と同様排気昇温制御によって酸化触媒 5を活性温度にまで昇温する。これにより、 HC除去制御に; 0ゝかる時間をより短縮することが出来る。その結果、内燃機関 1の運転状態が、排気温度が比的に低くフィルタ 4の上流側端面に H C が付着しやすいアイドリングである間に、 HCを除去することが可能となる。

従って、本実施例によれば、フィルタ 4の上流 #』面に P Mが捕集されるのを抑制することが出来る。そのため、フィルタにおける PM捕集量を前後差圧に基づいてより精度よく推定すること力出来る。その結果、フィルタ再生制御をり好適なタイミングで実行することが可能となる。 ' -

(雄例 4)

本実施例では、酸化触媒 5に ϋ口えて、フィルタ 4 も酸化触媒が担持されている。それ以外の構成は実施例 1と同様である。尚、フィルタ 4に担持された酸化触媒（以下、担持触媒と称する）も、酸化触媒 5と同様、酸化機能を有する触媒であれば良い。

本実施例においても、実施例ュと同様のフィルタ再生制御が実行される。ただし、本実施例では、燃料添加弁 6から添加された燃料の一部が、饞化触媒 5で酸化されす、に該酸化触媒 5を通過して担觀媒に供給される。そして、酸化触媒 5のみならず ffiWM媒〖こおいて燃料が酸化纩ることで発生する酸化熱によってフィルタ 4が昇溫される。

ところ力上記した排気昇温 !l御においては排気絞り弁 9が閉弁方向に fell御される。この場、排気該り弁 9が開弁方向に !!御された場合に比べて、酸化触媒 5およぴフィル夕 4を通る昨気の流量が少なくなる。そのため、燃料添加弁 6から添加された燃料が酸化触媒 5を通過し進くなる。つまり、媒に燃料が供給され難くなる。その結果、フィレタ 4の昇温速度が低下する虞がある。

そこで、本実施例では、フィルタ再生制御実行 B において、内燃機関 1の P及入空気量が規定空気量以下の場合、酸化触媒 5の温度が活性温度に達した後は、スロットリレ弁 8を開弁方向に制御した状態を維持すると共に排気絞り弁 9も開弁方向に制御する。ここ、規定空気量とは、排気絞り弁 9が閉弁方向に糾御された状態では、担持触媒に燃料が供給され難くなるほど酸化触媒 5およびフィルタ 4を通る排気の流量が少なくなると判断出来る吸入空気量の上限値以上の値である。この規定空気量は実験等によつて予め定められた値である。

上記 tこより、酸化触媒 5およびフィル夕 4を通る排気の流量を増加さることが出来る。その結果、担持触媒に燃料が ί 給され易くなる。

くフィル夕再生制御の制御ルーチン >

ここ、本実施例に係るフィルタ再生制御の制御ル一チンについて図 5 に示すフローチヤ一トに基づいて説明する。図 5は、本実施例に係る； 7ィル夕制御の制御ルーチンを表すフローチヤートある。本ルーチンは、 ECU 10に予め記憶されており、内膽関 1の運転中、規定間隔で実行される。 ' 本ルーチンでは、 ECU1 0は、先ず S401iこおいて、フィルタ 4における PM捕集量 Q pm力 s、第一規定捕集量 Qp 1以上となったか否力を判別する。この S 4, 01において、肯定判定さた場合、 ECU10は S402に進み、否定判定された場合、 K CU10は本ル一チンの実行を一旦終了する。

S4 02において、 ECU 10は、実施例 1と同様の排気昇温制御を実行する。この場合、排気昇制御の実行条件は、実施例 1と同様、フィルタ 4における P M搪 «Q p mが第一規定捕集量 Q pm 1以上となることである。

次に、 E C U 10は、 S 4 03に進み、酸化触媒 5の温度 T cが活性温度の下限値 T c O 上であるか否かを判別する。この S 403において、肯定判定された場台、 E CU 10は S 4 0 に51み、否定判定され場合、 ECU10は S402に戻る。尚、 .酸化触媒 5の温度 T c が活 fe 度の下限値 T c 0以上であれば、 fiitM媒の温度も同様であると判断することが出 3fe る。 '

S 404 こおいて、 E CU 1 (Hま、内顯関の吸入空気量 Q a i r力規定空気量 Q a i r 0 以下である ^否かを判別する。この S 404において、肯定判定された場合、 E CU 10は S 408に進み、否定判定された場合、 ECU10は S4 05に進む。.

S 405に進んだ E C U 10は、燃料添加弁 6からの燃料添加を実行して酸化触媒 5および担持触媒に燃料を供給する。このとき、フィルタ 4の温度が、 PM酸化温度となるように燃料添加量が制される。これにより、フィル夕 4に捕集ざれた PMが ¾化され除去される。次に、 ECU10は、 S406〖こ進み、フィルタ 4に: ¾ける P M捕集量 Q p mが第二規定捕集量 Qpm 2以下となった力、否かを判別する。この S4 06において、肯定 []定された場合、 ECU10は S407に進み、否定判定された場合、 E CU10は S404に戻る。

S 407において、 ECU1 (U フィルタ再生制御を停止する。即ち、排昇温制御および燃料添加弁 6からの燃料添加を停!！:する。この場合、排気昇温制御の実行停 It条件は、実施例 1と同様、フィル夕 4における PM«集量 Qpm力 S第二菊定捕集量 Qpm2 下となることとなる。フイリレタ再生制御を停止した後、 ECU 10はル一チンの実行を一旦終了する。一方、 S 408に進んだ ECU 10は、排気絞り弁 9 を閉弁方向に制御する。

次に、 E C U 10は、 S 409【こ進み、酸化触媒 5の温度 T c力 S活性温度下限値 T c 0以上か否かを半 J別する。この S 409において、肯定判定された場合、 E CU 1 0は S 405に進む。一方、 S409において、否定判定された場合、 *気絞り弁 9を開弁向に制御することで酸化触媒 5の温度 T cが低下し活性温度の下限値 c 0よりも低くなつと判断し、 S 4 10に進む。

S 410において、 ECU1 Οί· 、排気絞り弁 9を度閉弁方向に制御する。その後、 EC U10は S 409に戻る。

以上説日した制御ルーチンによれば、内賺関 1の吸空気量 Q a i rが規定空気量 Qa i r 0以下の場合、酸化触媒 5の温度が活性温度に達しこ後は、排気絞り弁 6力 S開弁方向に制御される。これにより、酸化触媒 5およびフィル夕 4を道る排気の流量が増加し、媒に燃料が供給ざれ易くなる。従って、本実施例によれば、フィタ 4をより速やかに雾温すること力 S可能となる。

また、上記のように、フィル夕再生制御の実行中において、スロットル弁 8のみならず排気絞り弁 9をも開弁方向に制御することで酸化触媒 5およびフィル夕.4を通る排気の流量を増加させると、持ち去り熱量が増加することになる。その結果、酸化触媒 5の温度: T cが活性温度より低くなる場合がある。

そこで、上記制御ル一チンによれぱ、排気絞り弁 9を開弁方向に制御した後、酸化触媒 5の温度 τ cが活性温度の下限値丁 c 0より低くなった場合、 m り弁 9を再度閉方向に制御する。

これにより、酸化触媒 5の温度 T cをより速やかに活性温度に戻すことが出来る。

(実施俩 5 )

本実施柯に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例 1と同様であるためそ O)説明を省略する。

ぐ酸化触媒の温度のハンチング >

本実施何においては実施例 1と同様のフィルタ再生制御行われる。上記のように、フィル夕再生制御においては、フィルタ 4の温度を PM酸化温度とすべく機関排出排気の温度および燃料添加弁 6からの燃料添加量が糾御される。ここで、酸 f匕触媒 5の温度と燃糊忝加弁 6からの燃料添カロ量との関係について図 6 に基づいて説明する。図 6において、縦軸は ί¾度を表し、潢軸は時間を表している。

図 6において、実線は燃料添加弁 6からの燃料添加量が匕較的少ない場合の酸 ί匕触媒 5の温荬を示しており、破線は燃料添加弁 6からの燃料添加量が較的多い場合の酸化触媒 5の温度を示してレる。また、一点鎖線は P M酸化温度 T tを示している。

フィル夕再生制御において、燃忝加弁 6から燃料が動口される場合、燃料添 iJB量が酸化触某 5におレて安定して酸化可能な ftより多くなると、燃； ^が局所的に酸化される場合がある。二のような場合、図 6における破線で示すように、酸化触媒 5の温度のハンチングの変化幅 Δ T c (以下、温度変化幅 Δ T cと称する）が、燃料添加量より少ない場合に比てより大きくなる虞がある。この温度変化幅厶 T cが画に大きくなると、流出排気の温度 (^変化幅も大きくなるためフィルタ 4の過昇温を招く虞がある。

そこで、本実施例においては、フィルタ再生制御の実行待であって燃料添加弁 6 から燃料を添加しているときに変化幅△丁 cを算出する。そして、この温度変化幅 Δ T c が所定値 Δ Τ 0以上となったときは、該温度変化幅 ΔΤ cを所定値 ΔΤΓ 0より小さくすべく饞関排出排気の温度をより高くする。

ここで、 Bf定値 ΔΤ0とは、温度変化幅 ΔΤο力 S大きい; ^めにフィルタ 4の過 ~温を招く虞があると半 1J断出来る閾値となる値より小さい値である。この所定値 ΔΤ 0は実験寧によって予め定められた値である。

機閧排 tti排気の温度をより高くすることで酸化触媒 5の溫度をさらに上昇させることが出来る。これにより、酸化触媒 5においてより多くの燃料を安定して酸化させること力可能となる。その桔果、温度変化幅 ΔΤ。 ¾減少させることカ拙来る。

くフィレ夕再生制御の制御ルーチン〉

次に、本实施例に係るフィルタ再生制御の制御ル一チンについて図 7に示すフローチヤ一トに基づいて説明する。本ルーチンは、 ECU10に予め記魔されており、内膽関 1の運転中、規定間隔毎に実行されるルーチンである。

本ルーチンでは、 E CU 10は、先ず S 501において、フイリレタ 4における ΡΜ捕集量 Q pmが第一所定量 Q pm 1以上であるか否かを判別する。この S 501において、肯定判定された場合、 ECU10は S502 こ進み、否定判定された場合、 E CU 10は本 Jレーチンの実行を一旦終了する。

•S 502において、 E CU10は、実施例 1と同様の徘昇温制御を実行する。この場合、排気昇温制御の実行条件は、実施例 1と同様、フィルタ 4における PM捕集量 Qpmが第一規定捕集量 Qpml以上となることである。 .

次に、 ECU10は、 S503 tこ進み、酸化触媒 5の温度 T c力舌性温度の下辰値 T c 0以上であるか否かを判別する。この S 503において、肯定碎 IJ定された場合、 ECU1 0は S 5 04に進み、否定判定された場合、 ECU10は S502 に戻る。

S 504 ίこおいて、 E C U 1 ま、燃料添加弁 6から燃料を添加し酸化触媒 5に然料を供給する。このとき、内賺関 1の吸人空気量、および、機闋¾出排気の温度と ΡΜ酸匕温度 T t との差に基づ-いて、燃料添加量を決定しても良い。

次に、 ECU10は、 S 505 ίこ進み、酸化触媒 5の温度変化幅 ATcを算出する。この温度変化幅 Δ T cを算出する場合、 E C U 10は、先ず、酸ィ匕触媒 5の温度 T cの微値 d T c Zd tが 0となったときの酸化触媒 5の温度 Tc 1を記嵐する。次に、 ECUIO^：、酸化触媒 5の温度 ΤΓ cの微分値 d T c Z d tが、 0より大きくつた後または 0より小さくなつた後、再度 0となったときの酸化触媒 5の温度 T c 2を記 1ftする。このように検出された温度 T c 1および TTc 2力 ^酸化触媒 5の温度力八ンチングしているときの上限温度と下艮温度となる。そして、この温度 T c 1から温度 T c 2を減算した値の絶対値を温度変ィ匕幅 Δで cとして算出する。尚、以上のような計算^複数回繰り返し、その平均値を温度変化幅 ATcとしても良い。

次に、 ECU10は、 S 506 ίこ進み、温度変化幅 Δ Γ cが所定値 Δ T 0以上で ¾るか否かを判別する。この S 506において、肯定判定された場合、 E CU 10は S 509【こ進み、否定判定された場合、 ECU10は S 507に進む。

S 507に進んだ E CU 10は、フィルタ 4における I> M捕集量が第二規定捕集量 Q pm2 以下にまで減少したか否かを判別する。この S 507において肯定判定された場合、 ECU1 0は S 508に進み、否定判定された場合、 ECU1 CH S 504に戻る。

S 508 こおいて、 ECU1 (Hま、フィルタ再生制御 Ό実行を停止する。即ち、気昇温制御および燃料添加弁 6からの燃添加を停止する。この合、排気昇温制御の実行止条件は、実施例 1と同様、フイリレ夕 4における P M捕集量 Q p m力 s第二規定捕集量 Q m2以下となることとなる。フィルタ再生制御を ί亭止した後、 ECU 10 ま本ル一チンの実行を一終了する。一方、 S 509に進んだ ECU 10は、機関排出排気をさらに昇温させる。この法としては、副燃料暖射時期をさらに遅角させる方法や、副燃料射量を増量する方法、気絞り弁 9 の開度をより小さくする方を M示することが出来る。

次に、 ECU10は、 S 510に進み、要求機関回転 N e tより機関回転数 N eが高いか否かを判別する。 S 510において、肯定判定された場、 ECU 0は、 S 5 O 9における制御により磯関回転数 Neが要求磯関回転数 Ne tより高くなつたと判断し、 ECU10は S 511に進む。一方、 S 510におて、否定判定された場合、 ECU 10は S 5 06に戻る。

S 511に進んだ E CU 10は、機関回転数 N eを低 " させるべく内燃機関 1における主燃料噴射量 Q を減少させる。その後、 ECU10は S510に戻る。

以上説明した制御ルーチンによれば、フィル夕再生制 Pの実行中であって燃料添加弁 9から燃料が添加されているときに、酸化触媒 5の温度変化幅 T cが所定量△ T 0以上となった場合、該温度変化幅△ T cが所定量^ T 0より小さくなるまで機関排出排気が昇温される。従って、実施例によれば、フィルタ再生制御の実行 [^における酸化触媒 5の温度をより安定させること力可能となる。これ (こより、フィルタ再生^]御にかかる時間をより短縮することが出来ると共に、フィル夕 4の過昇温を抑制することが tB来る。

また、本実施例においては、酸ィ匕触媒 5の温度変化幅 T cを所定量△ T 0より小さくすべく機関排出^気の温度を昇温させた場合、そのときの機鬨排出排気の温度上昇量に基づいて酸化触媒 5の劣化度合いを推定しても良い。

この場合、機関排出排気の温度昇量が大きいほど酸ィ匕触媒 5の劣化度合いが^:きいと判断出来る。推定された劣化度合いに基づいて、次回のフィレタ再生制御実行時の副燃料噴射 » 副燃料噴射時期、燃料添加量等を制御することで、より率的に PMを酸化させ除去することが可能となる。

尚、本実施例においても、実施何 1または 2と同様、フィルタ 4の代わりに NOx触媒を設けても良い。 S〇x被毒回復制御においても、フィルタ再生制御と同様、 NOx翔媒を昇温させるベぐお気昇温制御によって酸化触媒 5を活性温度にまで昇温させると共に然料添加弁 6 から燃料を添加する。そして、燃料添加弁 6から燃料を添加するときに、上記と^！様に機関排出お気の温度を制御する。これにより、 S Ox被毒回復制御の実行時における酸化触媒 5の媪度をより安定させること:^'可能となる。

尚、上記実施例 1から 5においては、燃料添加弁 6から燃料を添加することで酸化触媒 5に燃科を供給したが、内燃機関 1において、排気温制御における副燃噴射とは別に、噴射され 7t燃料が燃焼に供されないようなタイミングで副燃料噴射を実行することで酸化触媒 5に燃科を供給しても良い。産業上の利用可能性

本発明によれば、酸化璣能を有する触媒を含んで構成される排気浄ィ匕装置を備えた内燃機関のお気浄化システムにおいて、触媒をより速ゃに昇温させることが出来る。

Claims

請求の範囲

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化置と、

前言己内燃機関の吸入空気量を制御する P及入空気量制御弁と、

前言己排気通路におけるお気流量を制御する排気流量制御弁と、

前言己内燃機関における燃料噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、

前 f己触媒を昇温させる昇温手段と、を備え、

前記昇温手段は、前記 fife媒を昇温させる場合、前記排気流量制御弁を閉弁方向に制御すると共に前記吸入空気量制御弁を開弁方向に制御し、さらに、前記噴射時期制御手段によって前言己内燃機関における燃料噴衬時期を遅角することで、前記内燃機関から排 tBされる排気を昇温ざせることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。

2. 前記昇温手段は、 fir記触媒を昇温させる場合、前記噴射時期制御手段によって前記内機 Mにおける主燃料噴射時期を遅角すると共に、遅角された主燃料噴射より後の時期であって且つ噴射された燃料が燃提に供される時期に実行される副燃料噴射を実行することを特徴とする請求項 1記載の内関の排気浄化システム。

3. 前記昇温手段が、前記触媒を活性温度にで昇温させるものであることを特徴とする唐求項 1記載の内讓閧のお気浄化システム。

4. 前記触媒に還元剤を供給する転剤供給段と、 .

己触媒の温度を推定する温度推定手段と、

規定条件が成立したときに、前記昇温手段につて前記触媒を活性温度にまで ^させると共に前記 s¾剤供給手段〖こよって前記触媒に剤を供給することで菌排気浄化装置をさらに昇温させ、それによつて、前記排気浄化装置の排気浄化能力を再生させる再生制御を実 ί亍する再生手段と、

前記媒の劣化度合いを推定する劣化度合い推定手段と、

前記 fife媒の劣化度合いに基づいて前記再生制御实行時における前記触媒への還元剤供給量を制御する供給量制御手段と、をさらに備え、

前記化度合い推定手段は、前記内纖関の運転状態がアイドリングであって前記規定条件が成立する以前に、前記昇温段によって前記触媒を活性温度にまで昇温させると共に前記還元剤供洽手段によって前記触媒に還元剤を供給し、該 M¾剤を供給したときの前記触媒の昇温速度に基づいて前記触媒の劣 ί匕度合いを推定することを特徴とする請求項 1記載の内燃機関の排気争ィ匕システム。

5. t r記触媒に還元剤を供給する^ ΰ剤供給手と、

前記独媒の温度を推定する温度推定手段と、

規定条件が成立したときに、前言さ昇温手段によって前記触媒を活性温度にまで昇温させると共に前言己 Μ¾剤供給手段によって前記触媒に ¾¾ を供給することで前言己排気浄化装置をさらに昇温させ、それによつて、前記排気浄化装置のお気浄化能力を再生させる再生制御を実行する再手段と、を備え、

前記再生手段による前記再生制御の実行時であつて前記触媒に s¾剤を供給しているときの前記独媒の温度の変化幅が定値以上のときは、前記内燃機関から排される排気の温度をより高くすることを 1数とする請求項 1記載の内燃機関の排気浄化システム。

6. ttr記触媒の劣化度合いを推定する劣化度合推定手段をさらに備え、

該劣 ίヒ度合い推定手段が、 tir記触媒の温度の変ィ匕ゅ畐が前記所定値より/ Jゝさくなるまで前記内燃機関から排出される排気の溫度をより高くしたときの該排気の温度上昇量に基づいて前記触媒の化度合いを推定することをとする請項 5記載の内画関の排気浄化システム。

7 . 前記排気浄化装置が、排気中の' 子状物質を捕集するパティキユレ一トフィル夕を有し、該パティキュレートフィルタより上流側に前記触媒が置ざれて構成されており、

前記触媒に ¾剤を供給する供給手段と、

前記排気通路における前記パティキュレートフィル夕の流側と前記パティキュレートフィル夕の下流側との差圧を検出する差圧検出手段と、

該差圧検手段によって検出される差圧に基づいて前記/ ティキュレートフイリレタにおける P M捕集量を推定する捕集量推定段と、

該捕集量推定手段によって推定された PM捕集量が規定進集量以上となったときに、前記昇温手段によつて前記触媒を活性温度にまで昇温させると共 ίこ前記還元剤供給手段によって前記触媒に還元剤を供給することで前言己パティキユレ一トフルタを Ρ Μ酸化温度にまで昇温させ、それによつて、該パティキユレ——トフィルタに捕集さた粒子状物質を酸 f匕させ除去するフィル夕再生制御を実行するフィルタ再生手段と、

前記パティキュレートフィルタの _t流側端面における H C付着-量を推定する H C量推定手段と、

前記パティキュレートフィルタの流側端面に付着した Cを除去する H C除去手段と、をさらに備え、 '

前記 HC除去手段は、前記内燃機関の運転状態がアイドリングであって且つ HC量推定手段によつて推定された H C付着量が規付着量以上となったときに、前記昇温手段によつて前記触媒を活性温度にまで昇温させると共に前記 ¾剤供給手によつて前記触媒に »ϋ剤を供給することで前記パティキュレートアイル夕を前記 ΡΜ酸ィ匕温度より低い HC麼ィ匕温度にまで昇温させることで HCを除去することを特徴とする請求頃 1記載の内燃機関の気浄化システム。

8. 前記排気浄化装置が、排気中の;^立子状物質を捕集する/、ティキュレートフルタを有し、該パティキエレートフィル夕に嫌媒が担持され且つ該パティキュレートフィリレ夕の上流側にも前言己触媒が配置されて構成されており、

前記排気浄化装置より上流側から前記触媒に還元剤を供給する ¾剤供給手段と、前記 ^手段によって前記触媒を活性温度にまで昇温させると共に前記 ¾剤供給手段によって前言 S触媒に還元剤を供給することで前記パティキユレ一トフィルタを PM酸化温度にまで昇温させ、それによつて、該パティキュレートフィルダに捕集された粒子状 fel質を酸化させ除去するフィル夕再生制御を実行するフィル夕再生手段をさらに備え、

前記フィル夕再生制御実行時において、前記内纖関の扱入空気量が規定空気釁以下の場合、前記触媒の温度が活性温度に達した後は前記吸入空気量制御弁および前記排気流量制御弁を開弁方向に制御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システム。

9. 前言己フィルタ再生制御実行時において、前記 ¾λ空気量制御弁および前記気流量制御弁を開弁状態とした後、前記パティキュレートフィルタより上流側に配置された tff記触媒の温度が活性温度より低くなつたときほ、前記排気流量制御弁を閉弁方向に制御することを髓とする請求項 8記載の内燃機関の排気浄化システム。