内燃機関の排気浄化装置
【課題】ディーゼルエンジンにおいて、始動直後等の低温時にＮＯｘの大気への放出を抑制しつつ、堆積したＰＭを燃焼除去する。
【解決手段】低温時ＮＯｘトラップ機能、酸化触媒機能及びＰＭ捕集機能を有するフィルタ触媒を備えた構成において、フィルタ触媒の温度がＮＯｘ脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又はＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに急速昇温制御を実行してフィルタ触媒の温度をＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度へと上昇させ、ＮＯ２を用いてＰＭを燃焼除去する（Ｓ１〜Ｓ５）。フィルタ触媒の温度が第２所定温度よりも高い第３所定温度まで上昇した場合には、フィルタ触媒の温度を更に昇温させてＰＭを燃焼除去するフィルタ強制再生処理を実行する（Ｓ６〜Ｓ１１）。
【解決手段】低温時ＮＯｘトラップ機能、酸化触媒機能及びＰＭ捕集機能を有するフィルタ触媒を備えた構成において、フィルタ触媒の温度がＮＯｘ脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又はＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに急速昇温制御を実行してフィルタ触媒の温度をＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度へと上昇させ、ＮＯ２を用いてＰＭを燃焼除去する（Ｓ１〜Ｓ５）。フィルタ触媒の温度が第２所定温度よりも高い第３所定温度まで上昇した場合には、フィルタ触媒の温度を更に昇温させてＰＭを燃焼除去するフィルタ強制再生処理を実行する（Ｓ６〜Ｓ１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、ディーゼルエンジンにおいて排気中の微粒子物質（パティキュレート：ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気浄化装置として連続再生式ＤＰＦが知られている。例えば、特許文献１に記載の装置では、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の上流側に酸化触媒を配置し、この酸化触媒にて排気中のＮＯをＮＯ２に転換し、このＮＯ２によってＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去することによってフィルタ機能を再生している。
【特許文献１】特許第３０１２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術によれば、排気中のＮＯｘを除去しつつ、ＤＰＦに堆積したＰＭを除去することが可能になる。
しかし、酸化触媒が活性化している必要があり、排気温度が低く酸化触媒が活性化していない状態が継続した場合には、ＤＰＦにＰＭが堆積し続けてしまい、また、排気中のＮＯｘを除去することが難しい。このため、始動直後等の低温時におけるＮＯｘ及びＤＰＦに堆積したＰＭの除去について課題が残る。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、特に始動後の低温時にＮＯｘ及びＰＭを効果的に除去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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、低温時に排気中のＮＯｘトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と、排気中の微粒子物質（パティキュレート：ＰＭ）を捕集するＰＭ捕集機能とを有する排気浄化フィルタを備えた構成において、排気浄化フィルタの温度が前記脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又は排気浄化フィルタのＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに該排気浄化フィルタを急速昇温させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、始動直後等の低温時にＮＯｘの大気への放出を抑制しつつ、堆積したＰＭを燃焼除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（ディーゼルエンジン）の全体構成図である。図１において、エンジン１の吸気通路２には、エアクリーナ３の下流側にターボ過給機４の吸気コンプセッサ41が設けられている。この吸気コンプレッサ41は、排気通路５に設けられ排気のエネルギーによって回転駆動される排気タービン42に同軸結合される。ターボ過給機４は、吸気コンプレッサ41、排気タービン42及び可変ノズル43を含んで構成され、排気タービン42の回転に伴って吸気コンプレッサ41が回転することで空気を圧縮して送り込む。可変ノズル43は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）10からの制御信号によりアクチュエータ44を介して駆動され、タービン容積を可変する。
【０００８】
吸気コンプレッサ41の下流側にはインタークーラー６が設けられている。このインタークーラー６は、吸気コンプレッサ41によって圧縮された空気（過給空気）を冷却する。インタークーラー６によって冷却された過給空気は、さらに下流側の吸気絞り弁７、コレクタ部８及び吸気マニホールド９を経てエンジン１の各気筒の燃焼室に供給される。吸気絞り弁７は、ＥＣＵ10からの制御信号によってアクチュエータ71を介して駆動される。
【０００９】
排気通路５には、排気タービン42よりも下流側にフィルタ触媒（本発明の「排気浄化フィルタ」に相当する）11及びＮＯｘトラップ触媒12が介装されている。
フィルタ触媒11は、例えば、セラミック製の目封じタイプのハニカム体（ＰＭフィルタ）にゼオライトをコーティングし、さらに貴金属（白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等）を担持したアルミナをコーティングして形成される。
【００１０】
フィルタ触媒11は、低温時に排気中のＮＯｘをトラップし、ある程度温度が高くなるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能（低温時ＮＯｘトラップ機能）と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と、排気中の微粒子物質（パティキュレート：ＰＭ）を捕集するＰＭ捕集機能とを有する。ここで、本実施形態におけるフィルタ触媒11は、始動後の低温時においては排気中のＮＯｘをトラップし、所定のＮＯｘ脱離温度（およそ１７０℃）になるとトラップしたＮＯｘの脱離を開始する。また、ＮＯをＮＯ２に転換するだけでなく、他の排気成分であるＨＣやＣＯの酸化処理も可能である。さらに、フィルタ触媒11の温度を６００℃以上に昇温させることにより、堆積したＰＭを燃焼除去してＰＭ捕集機能を再生することが可能である（強制再生）。
【００１１】
ＮＯｘトラップ触媒12は、例えば、アルミナを担体とし、この担体上に、アルカリ金属（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｃｓ等）、アルカリ土類（Ｂａ，Ｃａ等）、希土類（Ｌａ，Ｙ等）から選ばれた少なくとも１つの元素と、貴金属とが担持されて形成される。
【００１２】
ＮＯｘトラップ触媒12は、活性状態において、排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、理論空燃比又はリッチのときにそれまでトラップしていたＮＯｘを放出する（高温時ＮＯｘトラップ機能）。
【００１３】
従って、排気中のＮＯｘは始動後の低温時においてはフィルタ触媒11にトラップされ、始動からある程度時間が経過して排気温度が十分に高くなると、フィルタ触媒11から脱離したＮＯｘ及び排気中のＮＯｘはＮＯｘトラップ触媒12にトラップされることになる。
【００１４】
排気通路５の排気タービン42よりも上流側と、吸気通路２のコレクタ部８とを結ぶＥＧＲ通路13には、ＥＧＲクーラー14及びＥＧＲ弁15が設けられている。ＥＧＲクーラー14はＥＧＲ通路13を介して再循環する排気を冷却し、ＥＧＲ弁15はＥＣＵ10からの制御信号によって開閉駆動されて運転状態に応じた所定のＥＧＲ率となるように再循環する排気量を調整する。
【００１５】
また、エンジン１は、コモンレール式の燃焼噴射装置16を備えている。燃料噴射装置16は、サプライポンプ17と、コモンレール18と、燃料噴射弁19とを含んで構成される。サプライポンプ17から圧送された燃料はコモンレール18に蓄えられる。燃料噴射弁19はＥＣＵ10によって開弁駆動され、コモンレール18を介して供給される加圧燃料を各気筒のシリンダ内に噴射する。燃焼噴射装置16（燃料噴射弁19）は、フィルタ触媒11を昇温させるためにメイン噴射の後にさらに所定量の燃料を噴射するポスト噴射を行うことが可能である。
【００１６】
ＥＣＵ10は、各種センサから出力される検出信号を入力し、これら検出信号に基づいて各種エンジン制御を実行する。特に、機関の始動時等においては、フィルタ触媒11の温度及びＮＯｘトラップ量をモニタし、所定条件のときにフィルタ触媒11を昇温させる。
【００１７】
上記各種センサとしては、アクセル開度（踏込量）を検出するアクセルセンサ21、クランク角センサ（エンジン回転速度センサとしても機能する）22、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ23、吸入空気量を検出するエアフローメータ24、フィルタ触媒11の入口排気温度を検出する上流側温度センサ25、フィルタ触媒11の出口排気温度を検出する下流側温度センサ26、フィルタ触媒11をバイパスする差圧検出通路27に設けられてフィルタ触媒11の上流側と下流側との圧力差（圧力損失）を検出する差圧センサ28、排気空燃比を検出する空燃比センサ29などがある。
【００１８】
次に、始動時にＥＣＵ10が実行する制御について説明する。
図２は、本実施形態に係る始動時制御のフローチャートであり、始動開始（例えば、スタートキーの操作による電源ＯＮ）と共に起動する。
【００１９】
図２において、ステップＳ１では、フィルタ触媒11の温度を検出する。具体的には、上流側温度センサ25及び下流側温度センサ26の検出温度に基づいてフィルタ触媒11の温度を算出する。但し、これらに限るものではなく、各種運転パラメータ（吸入空気量、アクセル開度、エンジン回転速度等）に基づいてマップ等を検索してフィルタ触媒11を算出（推定）してもよい。なお、ここでは上流側温度センサ25の検出温度をフィルタ触媒11の温度として検出してもよい。
【００２０】
ステップＳ２では、フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量を算出する。ＮＯｘトラップ量の算出方法は従来から各種知られており、そのいずれを用いてもよい。例えば、エンジン１から排出されるＮＯｘ量（例えば、単位回転数当たりに排出されるＮＯｘ量の積算値）、フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ性能（例えば、フィルタ触媒11の温度に応じたトラップ効率）及びフィルタ触媒11からのＮＯｘ脱離量（例えば、フィルタ触媒11が脱離温度以上となったときに単位時間当たりに脱離するＮＯｘ量の積算値）に基づいてＮＯｘトラップ量を算出することができる。
【００２１】
ステップＳ３では、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度となったか否かを判定する。この第１所定温度は、フィルタ触媒11においてトラップしたＮＯｘが脱離を開始するＮＯｘ脱離温度又はその近傍（より好ましくはやや低め）の温度に設定される。本実施形態では第１所定温度を１７０℃に設定する。そして、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度よりも低い場合はステップＳ４に進み、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度となっていればステップＳ５に進む。
【００２２】
ステップＳ４では、フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量が所定の上限許容値となったか否かを判定する。この上限許容値は、フィルタ触媒11の許容ＮＯｘトラップ量又はこれに近づいてＮＯｘトラップ性能（効率）が急激に落ちるＮＯｘトラップ量としてあらかじめ設定される。フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量が上限許容値となっていればステップＳ５に進み、上限許容値よりも少なければステップＳ１に戻る。
【００２３】
ステップＳ５では、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度となっている又はフィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量が上限許容値となっているので、排気中のＮＯｘがフィルタ触媒11にトラップされない（トラップしたＮＯｘが脱離する）状態であると判断し、フィルタ触媒11の急速昇温制御を実行する。この急速昇温制御は、具体的には、メイン噴射の後に所定量の燃料を噴射するポスト噴射を行い、排気温度を上昇させることでフィルタ触媒11の温度を該フィルタ触媒11におけるＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度（＞第１所定温度）へと上昇させるものである。そして、第２所定温度となった後は、この第２所定温度を維持するようにポスト噴射が調整される。なお、フィルタ触媒11の昇温にあたり、ポスト噴射と共に吸気絞り弁７を閉方向に制御して吸入空気量を減少させるようにしてもよい。
【００２４】
図３に示すように、フィルタ触媒11におけるＮＯからＮＯ２への転換率はフィルタ触媒11の温度に応じて変化する。そして、本実施形態におけるフィルタ触媒11では、およそ３００〜３５０℃にてＮＯからＮＯ２への転換率が最大となることが確認されている。そこで、本実施形態においては、上記第２所定温度をＮＯからＮＯ２への転換率が所定値（例えば５０％）以上となる温度領域、具体的には、２５０〜４００℃（より好ましくは３００〜３５０℃）に設定している。
【００２５】
ここで、ポスト噴射量は、基本的には排気温度に応じて調整されるものであるが、排気温度は機関の運転状態から推定できるため、本実施形態では、メイン噴射量（アクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて設定される）及びエンジン回転速度に基づき、図４に示すようなマップを検索することで算出する。
【００２６】
かかる急速昇温制御によりフィルタ触媒11ではＮＯ２の生成が積極的、効果的に行われるようになり、このときのフィルタ触媒11の温度はＰＭとＮＯ２とが反応できる温度となっているので、このＮＯ２によってフィルタ触媒11に堆積したＰＭを燃焼させることができる。これにより、始動直後の低温時におけるＮＯｘの放出を抑制しつつ、フィルタ触媒11に堆積しているＰＭを除去することができる。
【００２７】
ステップＳ６では、上記ステップＳ２と同様、フィルタ触媒11の温度を再び検出する。なお、上記ステップＳ２で上流側温度センサ25の検出温度をフィルタ触媒11の温度とした場合には、ここでは下流側温度センサ26の検出温度をフィルタ触媒11の温度として検出するのが好ましい。酸化反応熱を含めたフィルタ触媒11の温度をより効果的に検出するためである。
【００２８】
ステップＳ７では、フィルタ触媒11の温度が第３所定温度以上となったか否かを判定する。この第３所定温度は上記第２所定温度よりも高い温度であり、本実施形態では４５０〜５００℃に設定する。上記急速昇温制御により、基本的にはフィルタ触媒11の温度は第２所定温度を維持するのであるが、フィルタ触媒11の温度が上昇し過ぎてしまう場合がある。本ステップでは、かかるフィルタ触媒11の温度が上昇し過ぎた状態を検出する。第３所定温度以上であればステップＳ８に進み、フィルタ触媒11の温度が第３所定温度よりも低ければステップＳ１２に進む。
【００２９】
ステップＳ８では、フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えて上昇し過ぎた状態にあると判断し、フィルタ強制再生制御を実行する。このフィルタ強制再生制御は、具体的には、ポスト噴射によってフィルタ触媒11を更に昇温させてフィルタ触媒11の温度をＰＭ燃焼温度（＞第３所定温度）まで上昇させるものである。なお、ＰＭ燃焼温度は、フィルタ触媒11に堆積しているＰＭが燃焼する温度であり、例えば６００℃に設定される。ポスト噴射量は、上記ステップＳ５と同様、メイン噴射量及びエンジン回転速度に基づき図４に示すマップを検索することで算出する。急速昇温制御中にフィルタ触媒11の温度が第３所定温度以上となるのは、ポスト噴射を伴わない通常噴射時の排気温度が高くなったため、すなわち、運転状態が急変して図４のＣ領域になったためと考えられる。このため、図４のマップを検索してポスト噴射量を設定する。
【００３０】
ステップＳ９では、フィルタ触媒11のＰＭ堆積量を算出する。ＰＭ堆積量の算出方法も従来から各種知られており、そのいずれを用いてもよい。例えば、フィルタ触媒11の上下流の圧力差とＰＭ堆積量との関係を予めマップ化して格納しておき、このマップを差圧センサ28により検出された圧力差に基づいて検索してＰＭ堆積量を算出する。また、前回のＰＭ燃焼除去から現在までの運転履歴（走行距離等）に基づいてＰＭ堆積量を推定するようにしてもよい。なお、ここで算出されるＰＭ堆積量は、フィルタ強制再生制御によって燃焼除去されたＰＭを除いたフィルタ触媒11に残っているＰＭ量（ＰＭ残量）である。
【００３１】
ステップＳ１０では、フィルタ触媒11のＰＭ堆積量が所定の強制再生終了閾値まで減少したか否かを判定する。この強制再生終了閾値は、フィルタ強制再生制御を終了させるＰＭ堆積量であり、採用するフィルタ触媒等に応じて任意に設定することができる。そして、ＰＭ堆積量が強制再生終了閾値まで減少するとステップＳ１１に進む。
【００３２】
ステップＳ１１では、ポスト噴射を停止してフィルタ強制再生制御を終了する。
一方、ステップＳ１２では、急速昇温制御中フィルタ触媒11の温度が適正に維持されていたので、フィルタ触媒11の急速昇温制御の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、ＮＯｘ脱離温度以上の状態においてフィルタ触媒11にトラップされているＮＯｘがすべて放出される程度の時間とするのが好ましい。例えば、フィルタ触媒11の最大ＮＯｘトラップ量又はステップＳ１で算出されたＮＯｘトラップ量に応じて上記所定時間を設定すればよい。
【００３３】
ステップＳ１３では、ポスト噴射を停止して急速昇温制御を停止する。
本実施形態において、ＥＣＵ10が本発明の「ＮＯｘトラップ量算出手段」、「温度検出手段」及び「昇温手段」としての機能を備えており、特に、図２のステップＳ１の処理が「温度検出手段」に相当し、ステップＳ２の処理が「ＮＯｘトラップ量算出手段」に相当し、ステップＳ３〜Ｓ１３の処理が「昇温手段」に相当する。
【００３４】
本実施形態では、機関の始動からフィルタ触媒11の温度及びＮＯｘトラップ量をモニタし、フィルタ触媒11の温度がＮＯｘ脱離温度近傍の第１所定温度（１７０℃）となったとき又はＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに、フィルタ触媒11の急速昇温制御を実行する（ステップＳ１〜Ｓ５）。この急速昇温制御は、ポスト噴射によってフィルタ触媒11の温度をＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度（２５０〜４００℃、好ましくは、３００〜３５０℃）へと上昇させるものであり、急速昇温制御の実行中は、この第２所定温度を維持するようにポスト噴射量が調整される。
【００３５】
これにより、機関の始動から排気中のＮＯｘをトラップして大気への放出を抑制してきたフィルタ触媒11が、ＮＯｘをトラップすることができない状態及び／又はトラップしたＮＯｘを脱離する状態になると、排気中及び脱離したＮＯを積極的かつ効果的にＮＯ２へと転換し、このＮＯ２を利用して堆積している（捕集された）ＰＭを燃焼除去する。
【００３６】
従って、低温時におけるＮＯｘの大気への放出を抑制できると共に、これと併せてフィルタ触媒11に堆積しているＰＭを燃焼除去することができる。また、堆積したＰＭの燃焼除去を定期的に行えるため、フィルタ触媒11の目詰まり等がより確実に防止されてＰＭ捕集性能の低下を抑制できるとともに、フィルタ触媒11内で大量のＰＭが燃焼することも防止できるため耐久性の面で有利である。さらに、急速昇温制御によりフィルタ触媒11の下流側に設けたＮＯｘトラップ触媒12の早期活性化も図ることができ、これにより、ＮＯｘの大気への放出が更に効果的に抑制できる。
【００３７】
ここで、急速昇温制御は、フィルタ触媒11の温度をＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度へと上昇させると共にこの第２所定温度を維持するように行うものであるが、急加速等によって排気温度が急激に上昇し、フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えてしまう場合がある。フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えてしまうと、ＮＯからＮＯ２への転換率が低下するため、排気中のＮＯｘをＰＭの燃焼除去に利用することができなくなる。
【００３８】
この場合、ポスト噴射を停止したり、吸入空気量を増加したりすることによって、フィルタ触媒11の温度を第２所定温度まで低下させるようにしてもよいが、それではポスト噴射した燃料が無駄になってしまうことになる。一方、従来のフィルタ強制再生のように、通常の運転状態からＰＭ燃焼温度までフィルタ触媒11を昇温させるには、ＰＭ燃焼温度が高温であることからポスト噴射する燃料量が多く必要になる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えて第３所定温度（４５０〜５００℃）となったら、これを利用して、フィルタ触媒11をさらに昇温させてフィルタ強制再生制御を実行する（ステップＳ６〜Ｓ１１）。このフィルタ強制再生制御は、ポスト噴射によってフィルタ触媒11の温度をＰＭ燃焼温度（６００℃以上）へと上昇させて該フィルタ触媒11に堆積しているＰＭを燃焼除去するものであり、ＰＭ堆積量が強制再生終了閾値に減少するまで行われる。この結果、本実施形態では、すでにフィルタ触媒11の温度が高くなっている状態からフィルタ強制再生制御に移行することになるので、従来のフィルタ強制再生制御に比べて、ポスト噴射量を抑えることができる。
【００４０】
なお、以上では、低温時ＮＯｘトラップ機能、酸化触媒機能及びＰＭ捕集機能を備えたフィルタ触媒11について説明したが、これに限るものではなく、フィルタ触媒11に代えて、図５に示すような、低温時ＮＯｘトラップ機能及び酸化触媒機能を備えた低温用ＮＯｘトラップ触媒111と、その下流側に設けられたＰＭフィルタ112とを一体化したものを備えるようにしてもよい。この場合には、機関の始動から低温用ＮＯｘトラップ触媒111の温度（例えば、上流側温度センサの検出温度）及びＮＯｘトラップ量をモニタし、低温用ＮＯｘトラップ触媒111の温度が第１所定温度となったとき又はＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに急速昇温制御を実行し、ＰＭフィルタ112の温度（例えば、下流側温度センサの検出温度）が第３所定温度となったらフィルタ強制再生制御を実行するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の全体構成図である。
【図２】実施形態に係る始動時制御のフローチャートである。
【図３】フィルタ触媒温度とＮＯからＮＯ２への転換率との関係を示す図である。
【図４】ポスト噴射量設定用のマップの一例を示す図である。
【図５】フィルタ触媒に代わる他の排気浄化フィルタの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…内燃機関、５…排気通路、７…吸気絞り弁、10…ＥＣＵ、11…フィルタ触媒（排気浄化フィルタ）、12…ＮＯｘトラップ触媒、16…燃料噴射装置、17…サプライポンプ、18…コモンレール、19…燃料噴射弁、21…アクセルセンサ、22…クランク角センサ、23…水温センサ、24…エアフローメータ、25…上流側温度センサ、26…下流側温度センサ、28…差圧センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、ディーゼルエンジンにおいて排気中の微粒子物質（パティキュレート：ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気浄化装置として連続再生式ＤＰＦが知られている。例えば、特許文献１に記載の装置では、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の上流側に酸化触媒を配置し、この酸化触媒にて排気中のＮＯをＮＯ２に転換し、このＮＯ２によってＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去することによってフィルタ機能を再生している。
【特許文献１】特許第３０１２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術によれば、排気中のＮＯｘを除去しつつ、ＤＰＦに堆積したＰＭを除去することが可能になる。
しかし、酸化触媒が活性化している必要があり、排気温度が低く酸化触媒が活性化していない状態が継続した場合には、ＤＰＦにＰＭが堆積し続けてしまい、また、排気中のＮＯｘを除去することが難しい。このため、始動直後等の低温時におけるＮＯｘ及びＤＰＦに堆積したＰＭの除去について課題が残る。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、特に始動後の低温時にＮＯｘ及びＰＭを効果的に除去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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、低温時に排気中のＮＯｘトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と、排気中の微粒子物質（パティキュレート：ＰＭ）を捕集するＰＭ捕集機能とを有する排気浄化フィルタを備えた構成において、排気浄化フィルタの温度が前記脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又は排気浄化フィルタのＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに該排気浄化フィルタを急速昇温させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、始動直後等の低温時にＮＯｘの大気への放出を抑制しつつ、堆積したＰＭを燃焼除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（ディーゼルエンジン）の全体構成図である。図１において、エンジン１の吸気通路２には、エアクリーナ３の下流側にターボ過給機４の吸気コンプセッサ41が設けられている。この吸気コンプレッサ41は、排気通路５に設けられ排気のエネルギーによって回転駆動される排気タービン42に同軸結合される。ターボ過給機４は、吸気コンプレッサ41、排気タービン42及び可変ノズル43を含んで構成され、排気タービン42の回転に伴って吸気コンプレッサ41が回転することで空気を圧縮して送り込む。可変ノズル43は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）10からの制御信号によりアクチュエータ44を介して駆動され、タービン容積を可変する。
【０００８】
吸気コンプレッサ41の下流側にはインタークーラー６が設けられている。このインタークーラー６は、吸気コンプレッサ41によって圧縮された空気（過給空気）を冷却する。インタークーラー６によって冷却された過給空気は、さらに下流側の吸気絞り弁７、コレクタ部８及び吸気マニホールド９を経てエンジン１の各気筒の燃焼室に供給される。吸気絞り弁７は、ＥＣＵ10からの制御信号によってアクチュエータ71を介して駆動される。
【０００９】
排気通路５には、排気タービン42よりも下流側にフィルタ触媒（本発明の「排気浄化フィルタ」に相当する）11及びＮＯｘトラップ触媒12が介装されている。
フィルタ触媒11は、例えば、セラミック製の目封じタイプのハニカム体（ＰＭフィルタ）にゼオライトをコーティングし、さらに貴金属（白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ等）を担持したアルミナをコーティングして形成される。
【００１０】
フィルタ触媒11は、低温時に排気中のＮＯｘをトラップし、ある程度温度が高くなるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能（低温時ＮＯｘトラップ機能）と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と、排気中の微粒子物質（パティキュレート：ＰＭ）を捕集するＰＭ捕集機能とを有する。ここで、本実施形態におけるフィルタ触媒11は、始動後の低温時においては排気中のＮＯｘをトラップし、所定のＮＯｘ脱離温度（およそ１７０℃）になるとトラップしたＮＯｘの脱離を開始する。また、ＮＯをＮＯ２に転換するだけでなく、他の排気成分であるＨＣやＣＯの酸化処理も可能である。さらに、フィルタ触媒11の温度を６００℃以上に昇温させることにより、堆積したＰＭを燃焼除去してＰＭ捕集機能を再生することが可能である（強制再生）。
【００１１】
ＮＯｘトラップ触媒12は、例えば、アルミナを担体とし、この担体上に、アルカリ金属（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ，Ｃｓ等）、アルカリ土類（Ｂａ，Ｃａ等）、希土類（Ｌａ，Ｙ等）から選ばれた少なくとも１つの元素と、貴金属とが担持されて形成される。
【００１２】
ＮＯｘトラップ触媒12は、活性状態において、排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘをトラップし、理論空燃比又はリッチのときにそれまでトラップしていたＮＯｘを放出する（高温時ＮＯｘトラップ機能）。
【００１３】
従って、排気中のＮＯｘは始動後の低温時においてはフィルタ触媒11にトラップされ、始動からある程度時間が経過して排気温度が十分に高くなると、フィルタ触媒11から脱離したＮＯｘ及び排気中のＮＯｘはＮＯｘトラップ触媒12にトラップされることになる。
【００１４】
排気通路５の排気タービン42よりも上流側と、吸気通路２のコレクタ部８とを結ぶＥＧＲ通路13には、ＥＧＲクーラー14及びＥＧＲ弁15が設けられている。ＥＧＲクーラー14はＥＧＲ通路13を介して再循環する排気を冷却し、ＥＧＲ弁15はＥＣＵ10からの制御信号によって開閉駆動されて運転状態に応じた所定のＥＧＲ率となるように再循環する排気量を調整する。
【００１５】
また、エンジン１は、コモンレール式の燃焼噴射装置16を備えている。燃料噴射装置16は、サプライポンプ17と、コモンレール18と、燃料噴射弁19とを含んで構成される。サプライポンプ17から圧送された燃料はコモンレール18に蓄えられる。燃料噴射弁19はＥＣＵ10によって開弁駆動され、コモンレール18を介して供給される加圧燃料を各気筒のシリンダ内に噴射する。燃焼噴射装置16（燃料噴射弁19）は、フィルタ触媒11を昇温させるためにメイン噴射の後にさらに所定量の燃料を噴射するポスト噴射を行うことが可能である。
【００１６】
ＥＣＵ10は、各種センサから出力される検出信号を入力し、これら検出信号に基づいて各種エンジン制御を実行する。特に、機関の始動時等においては、フィルタ触媒11の温度及びＮＯｘトラップ量をモニタし、所定条件のときにフィルタ触媒11を昇温させる。
【００１７】
上記各種センサとしては、アクセル開度（踏込量）を検出するアクセルセンサ21、クランク角センサ（エンジン回転速度センサとしても機能する）22、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ23、吸入空気量を検出するエアフローメータ24、フィルタ触媒11の入口排気温度を検出する上流側温度センサ25、フィルタ触媒11の出口排気温度を検出する下流側温度センサ26、フィルタ触媒11をバイパスする差圧検出通路27に設けられてフィルタ触媒11の上流側と下流側との圧力差（圧力損失）を検出する差圧センサ28、排気空燃比を検出する空燃比センサ29などがある。
【００１８】
次に、始動時にＥＣＵ10が実行する制御について説明する。
図２は、本実施形態に係る始動時制御のフローチャートであり、始動開始（例えば、スタートキーの操作による電源ＯＮ）と共に起動する。
【００１９】
図２において、ステップＳ１では、フィルタ触媒11の温度を検出する。具体的には、上流側温度センサ25及び下流側温度センサ26の検出温度に基づいてフィルタ触媒11の温度を算出する。但し、これらに限るものではなく、各種運転パラメータ（吸入空気量、アクセル開度、エンジン回転速度等）に基づいてマップ等を検索してフィルタ触媒11を算出（推定）してもよい。なお、ここでは上流側温度センサ25の検出温度をフィルタ触媒11の温度として検出してもよい。
【００２０】
ステップＳ２では、フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量を算出する。ＮＯｘトラップ量の算出方法は従来から各種知られており、そのいずれを用いてもよい。例えば、エンジン１から排出されるＮＯｘ量（例えば、単位回転数当たりに排出されるＮＯｘ量の積算値）、フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ性能（例えば、フィルタ触媒11の温度に応じたトラップ効率）及びフィルタ触媒11からのＮＯｘ脱離量（例えば、フィルタ触媒11が脱離温度以上となったときに単位時間当たりに脱離するＮＯｘ量の積算値）に基づいてＮＯｘトラップ量を算出することができる。
【００２１】
ステップＳ３では、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度となったか否かを判定する。この第１所定温度は、フィルタ触媒11においてトラップしたＮＯｘが脱離を開始するＮＯｘ脱離温度又はその近傍（より好ましくはやや低め）の温度に設定される。本実施形態では第１所定温度を１７０℃に設定する。そして、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度よりも低い場合はステップＳ４に進み、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度となっていればステップＳ５に進む。
【００２２】
ステップＳ４では、フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量が所定の上限許容値となったか否かを判定する。この上限許容値は、フィルタ触媒11の許容ＮＯｘトラップ量又はこれに近づいてＮＯｘトラップ性能（効率）が急激に落ちるＮＯｘトラップ量としてあらかじめ設定される。フィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量が上限許容値となっていればステップＳ５に進み、上限許容値よりも少なければステップＳ１に戻る。
【００２３】
ステップＳ５では、フィルタ触媒11の温度が第１所定温度となっている又はフィルタ触媒11のＮＯｘトラップ量が上限許容値となっているので、排気中のＮＯｘがフィルタ触媒11にトラップされない（トラップしたＮＯｘが脱離する）状態であると判断し、フィルタ触媒11の急速昇温制御を実行する。この急速昇温制御は、具体的には、メイン噴射の後に所定量の燃料を噴射するポスト噴射を行い、排気温度を上昇させることでフィルタ触媒11の温度を該フィルタ触媒11におけるＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度（＞第１所定温度）へと上昇させるものである。そして、第２所定温度となった後は、この第２所定温度を維持するようにポスト噴射が調整される。なお、フィルタ触媒11の昇温にあたり、ポスト噴射と共に吸気絞り弁７を閉方向に制御して吸入空気量を減少させるようにしてもよい。
【００２４】
図３に示すように、フィルタ触媒11におけるＮＯからＮＯ２への転換率はフィルタ触媒11の温度に応じて変化する。そして、本実施形態におけるフィルタ触媒11では、およそ３００〜３５０℃にてＮＯからＮＯ２への転換率が最大となることが確認されている。そこで、本実施形態においては、上記第２所定温度をＮＯからＮＯ２への転換率が所定値（例えば５０％）以上となる温度領域、具体的には、２５０〜４００℃（より好ましくは３００〜３５０℃）に設定している。
【００２５】
ここで、ポスト噴射量は、基本的には排気温度に応じて調整されるものであるが、排気温度は機関の運転状態から推定できるため、本実施形態では、メイン噴射量（アクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて設定される）及びエンジン回転速度に基づき、図４に示すようなマップを検索することで算出する。
【００２６】
かかる急速昇温制御によりフィルタ触媒11ではＮＯ２の生成が積極的、効果的に行われるようになり、このときのフィルタ触媒11の温度はＰＭとＮＯ２とが反応できる温度となっているので、このＮＯ２によってフィルタ触媒11に堆積したＰＭを燃焼させることができる。これにより、始動直後の低温時におけるＮＯｘの放出を抑制しつつ、フィルタ触媒11に堆積しているＰＭを除去することができる。
【００２７】
ステップＳ６では、上記ステップＳ２と同様、フィルタ触媒11の温度を再び検出する。なお、上記ステップＳ２で上流側温度センサ25の検出温度をフィルタ触媒11の温度とした場合には、ここでは下流側温度センサ26の検出温度をフィルタ触媒11の温度として検出するのが好ましい。酸化反応熱を含めたフィルタ触媒11の温度をより効果的に検出するためである。
【００２８】
ステップＳ７では、フィルタ触媒11の温度が第３所定温度以上となったか否かを判定する。この第３所定温度は上記第２所定温度よりも高い温度であり、本実施形態では４５０〜５００℃に設定する。上記急速昇温制御により、基本的にはフィルタ触媒11の温度は第２所定温度を維持するのであるが、フィルタ触媒11の温度が上昇し過ぎてしまう場合がある。本ステップでは、かかるフィルタ触媒11の温度が上昇し過ぎた状態を検出する。第３所定温度以上であればステップＳ８に進み、フィルタ触媒11の温度が第３所定温度よりも低ければステップＳ１２に進む。
【００２９】
ステップＳ８では、フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えて上昇し過ぎた状態にあると判断し、フィルタ強制再生制御を実行する。このフィルタ強制再生制御は、具体的には、ポスト噴射によってフィルタ触媒11を更に昇温させてフィルタ触媒11の温度をＰＭ燃焼温度（＞第３所定温度）まで上昇させるものである。なお、ＰＭ燃焼温度は、フィルタ触媒11に堆積しているＰＭが燃焼する温度であり、例えば６００℃に設定される。ポスト噴射量は、上記ステップＳ５と同様、メイン噴射量及びエンジン回転速度に基づき図４に示すマップを検索することで算出する。急速昇温制御中にフィルタ触媒11の温度が第３所定温度以上となるのは、ポスト噴射を伴わない通常噴射時の排気温度が高くなったため、すなわち、運転状態が急変して図４のＣ領域になったためと考えられる。このため、図４のマップを検索してポスト噴射量を設定する。
【００３０】
ステップＳ９では、フィルタ触媒11のＰＭ堆積量を算出する。ＰＭ堆積量の算出方法も従来から各種知られており、そのいずれを用いてもよい。例えば、フィルタ触媒11の上下流の圧力差とＰＭ堆積量との関係を予めマップ化して格納しておき、このマップを差圧センサ28により検出された圧力差に基づいて検索してＰＭ堆積量を算出する。また、前回のＰＭ燃焼除去から現在までの運転履歴（走行距離等）に基づいてＰＭ堆積量を推定するようにしてもよい。なお、ここで算出されるＰＭ堆積量は、フィルタ強制再生制御によって燃焼除去されたＰＭを除いたフィルタ触媒11に残っているＰＭ量（ＰＭ残量）である。
【００３１】
ステップＳ１０では、フィルタ触媒11のＰＭ堆積量が所定の強制再生終了閾値まで減少したか否かを判定する。この強制再生終了閾値は、フィルタ強制再生制御を終了させるＰＭ堆積量であり、採用するフィルタ触媒等に応じて任意に設定することができる。そして、ＰＭ堆積量が強制再生終了閾値まで減少するとステップＳ１１に進む。
【００３２】
ステップＳ１１では、ポスト噴射を停止してフィルタ強制再生制御を終了する。
一方、ステップＳ１２では、急速昇温制御中フィルタ触媒11の温度が適正に維持されていたので、フィルタ触媒11の急速昇温制御の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、ＮＯｘ脱離温度以上の状態においてフィルタ触媒11にトラップされているＮＯｘがすべて放出される程度の時間とするのが好ましい。例えば、フィルタ触媒11の最大ＮＯｘトラップ量又はステップＳ１で算出されたＮＯｘトラップ量に応じて上記所定時間を設定すればよい。
【００３３】
ステップＳ１３では、ポスト噴射を停止して急速昇温制御を停止する。
本実施形態において、ＥＣＵ10が本発明の「ＮＯｘトラップ量算出手段」、「温度検出手段」及び「昇温手段」としての機能を備えており、特に、図２のステップＳ１の処理が「温度検出手段」に相当し、ステップＳ２の処理が「ＮＯｘトラップ量算出手段」に相当し、ステップＳ３〜Ｓ１３の処理が「昇温手段」に相当する。
【００３４】
本実施形態では、機関の始動からフィルタ触媒11の温度及びＮＯｘトラップ量をモニタし、フィルタ触媒11の温度がＮＯｘ脱離温度近傍の第１所定温度（１７０℃）となったとき又はＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに、フィルタ触媒11の急速昇温制御を実行する（ステップＳ１〜Ｓ５）。この急速昇温制御は、ポスト噴射によってフィルタ触媒11の温度をＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度（２５０〜４００℃、好ましくは、３００〜３５０℃）へと上昇させるものであり、急速昇温制御の実行中は、この第２所定温度を維持するようにポスト噴射量が調整される。
【００３５】
これにより、機関の始動から排気中のＮＯｘをトラップして大気への放出を抑制してきたフィルタ触媒11が、ＮＯｘをトラップすることができない状態及び／又はトラップしたＮＯｘを脱離する状態になると、排気中及び脱離したＮＯを積極的かつ効果的にＮＯ２へと転換し、このＮＯ２を利用して堆積している（捕集された）ＰＭを燃焼除去する。
【００３６】
従って、低温時におけるＮＯｘの大気への放出を抑制できると共に、これと併せてフィルタ触媒11に堆積しているＰＭを燃焼除去することができる。また、堆積したＰＭの燃焼除去を定期的に行えるため、フィルタ触媒11の目詰まり等がより確実に防止されてＰＭ捕集性能の低下を抑制できるとともに、フィルタ触媒11内で大量のＰＭが燃焼することも防止できるため耐久性の面で有利である。さらに、急速昇温制御によりフィルタ触媒11の下流側に設けたＮＯｘトラップ触媒12の早期活性化も図ることができ、これにより、ＮＯｘの大気への放出が更に効果的に抑制できる。
【００３７】
ここで、急速昇温制御は、フィルタ触媒11の温度をＮＯからＮＯ２への転換率が高い第２所定温度へと上昇させると共にこの第２所定温度を維持するように行うものであるが、急加速等によって排気温度が急激に上昇し、フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えてしまう場合がある。フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えてしまうと、ＮＯからＮＯ２への転換率が低下するため、排気中のＮＯｘをＰＭの燃焼除去に利用することができなくなる。
【００３８】
この場合、ポスト噴射を停止したり、吸入空気量を増加したりすることによって、フィルタ触媒11の温度を第２所定温度まで低下させるようにしてもよいが、それではポスト噴射した燃料が無駄になってしまうことになる。一方、従来のフィルタ強制再生のように、通常の運転状態からＰＭ燃焼温度までフィルタ触媒11を昇温させるには、ＰＭ燃焼温度が高温であることからポスト噴射する燃料量が多く必要になる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、フィルタ触媒11の温度が第２所定温度を超えて第３所定温度（４５０〜５００℃）となったら、これを利用して、フィルタ触媒11をさらに昇温させてフィルタ強制再生制御を実行する（ステップＳ６〜Ｓ１１）。このフィルタ強制再生制御は、ポスト噴射によってフィルタ触媒11の温度をＰＭ燃焼温度（６００℃以上）へと上昇させて該フィルタ触媒11に堆積しているＰＭを燃焼除去するものであり、ＰＭ堆積量が強制再生終了閾値に減少するまで行われる。この結果、本実施形態では、すでにフィルタ触媒11の温度が高くなっている状態からフィルタ強制再生制御に移行することになるので、従来のフィルタ強制再生制御に比べて、ポスト噴射量を抑えることができる。
【００４０】
なお、以上では、低温時ＮＯｘトラップ機能、酸化触媒機能及びＰＭ捕集機能を備えたフィルタ触媒11について説明したが、これに限るものではなく、フィルタ触媒11に代えて、図５に示すような、低温時ＮＯｘトラップ機能及び酸化触媒機能を備えた低温用ＮＯｘトラップ触媒111と、その下流側に設けられたＰＭフィルタ112とを一体化したものを備えるようにしてもよい。この場合には、機関の始動から低温用ＮＯｘトラップ触媒111の温度（例えば、上流側温度センサの検出温度）及びＮＯｘトラップ量をモニタし、低温用ＮＯｘトラップ触媒111の温度が第１所定温度となったとき又はＮＯｘトラップ量が許容上限値となったときに急速昇温制御を実行し、ＰＭフィルタ112の温度（例えば、下流側温度センサの検出温度）が第３所定温度となったらフィルタ強制再生制御を実行するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の全体構成図である。
【図２】実施形態に係る始動時制御のフローチャートである。
【図３】フィルタ触媒温度とＮＯからＮＯ２への転換率との関係を示す図である。
【図４】ポスト噴射量設定用のマップの一例を示す図である。
【図５】フィルタ触媒に代わる他の排気浄化フィルタの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…内燃機関、５…排気通路、７…吸気絞り弁、10…ＥＣＵ、11…フィルタ触媒（排気浄化フィルタ）、12…ＮＯｘトラップ触媒、16…燃料噴射装置、17…サプライポンプ、18…コモンレール、19…燃料噴射弁、21…アクセルセンサ、22…クランク角センサ、23…水温センサ、24…エアフローメータ、25…上流側温度センサ、26…下流側温度センサ、28…差圧センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温時に排気中のＮＯｘをトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するＰＭ捕集機能とを有する排気浄化フィルタと、
前記排気浄化フィルタのＮＯｘトラップ量を算出するＮＯｘトラップ量算出手段と、
前記排気浄化フィルタの温度を検出する温度検出手段と、
前記排気浄化フィルタの温度が前記脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又は前記排気浄化フィルタのＮＯｘトラップ量が所定の許容上限値となったときに前記排気浄化フィルタを急速昇温させる昇温手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記昇温手段は、前記排気浄化フィルタの温度を該排気浄化フィルタにおけるＮＯからＮＯ２への転換率が高い前記第１所定温度よりも高温の第２所定温度へと急速昇温させ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。
【請求項３】
前記昇温手段は、メイン噴射の後に燃料を噴射するポスト噴射によって前記排気浄化フィルタを昇温させるものであって、
前記排気浄化フィルタの温度が前記第２所定温度を維持するようにポスト噴射量を調整することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記排気浄化フィルタの温度が前記第２所定温度よりも高温の第３所定温度を超えた場合には、該排気浄化フィルタの温度を前記捕集されたＰＭが燃焼する前記第３所定温度よりも高温のＰＭ燃焼温度へと更に昇温させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
低温時に排気中のＮＯｘトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と有するＮＯｘトラップ触媒と、
該ＮＯｘトラップ触媒の下流側に配置され、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するＰＭフィルタと、
前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量を算出するＮＯｘトラップ量算出手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の温度が前記脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又は前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量が所定の許容上限値となったときに、前記ＮＯｘトラップ触媒を急速昇温させる昇温手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記昇温手段は、前記ＮＯｘトラップ触媒の温度を該ＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯからＮＯ２への転換率が高い前記第１所定温度よりも高温の第２所定温度へと急速昇温させることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記ＰＭフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を備え、
前記昇温手段は、前記ＰＭフィルタの温度が前記第２所定温度よりも高温の第３所定温度を超えた場合には、前記ＰＭフィルタの温度を該ＰＭフィルタに捕集されたＰＭが燃焼する前記第３所定温度よりも高温のＰＭ燃焼温度へと昇温させることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
低温時に排気中のＮＯｘをトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するＰＭ捕集機能とを有する排気浄化フィルタと、
前記排気浄化フィルタのＮＯｘトラップ量を算出するＮＯｘトラップ量算出手段と、
前記排気浄化フィルタの温度を検出する温度検出手段と、
前記排気浄化フィルタの温度が前記脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又は前記排気浄化フィルタのＮＯｘトラップ量が所定の許容上限値となったときに前記排気浄化フィルタを急速昇温させる昇温手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記昇温手段は、前記排気浄化フィルタの温度を該排気浄化フィルタにおけるＮＯからＮＯ２への転換率が高い前記第１所定温度よりも高温の第２所定温度へと急速昇温させ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。
【請求項３】
前記昇温手段は、メイン噴射の後に燃料を噴射するポスト噴射によって前記排気浄化フィルタを昇温させるものであって、
前記排気浄化フィルタの温度が前記第２所定温度を維持するようにポスト噴射量を調整することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記排気浄化フィルタの温度が前記第２所定温度よりも高温の第３所定温度を超えた場合には、該排気浄化フィルタの温度を前記捕集されたＰＭが燃焼する前記第３所定温度よりも高温のＰＭ燃焼温度へと更に昇温させることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
低温時に排気中のＮＯｘトラップし、所定の脱離温度になるとトラップしたＮＯｘを脱離するＮＯｘトラップ機能と、ＮＯをＮＯ２に転換する酸化触媒機能と有するＮＯｘトラップ触媒と、
該ＮＯｘトラップ触媒の下流側に配置され、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するＰＭフィルタと、
前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量を算出するＮＯｘトラップ量算出手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の温度が前記脱離温度近傍の第１所定温度となったとき又は前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量が所定の許容上限値となったときに、前記ＮＯｘトラップ触媒を急速昇温させる昇温手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記昇温手段は、前記ＮＯｘトラップ触媒の温度を該ＮＯｘトラップ触媒におけるＮＯからＮＯ２への転換率が高い前記第１所定温度よりも高温の第２所定温度へと急速昇温させることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記ＰＭフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を備え、
前記昇温手段は、前記ＰＭフィルタの温度が前記第２所定温度よりも高温の第３所定温度を超えた場合には、前記ＰＭフィルタの温度を該ＰＭフィルタに捕集されたＰＭが燃焼する前記第３所定温度よりも高温のＰＭ燃焼温度へと昇温させることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１８５６５９（Ｐ２００９−１８５６５９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１６５（Ｐ２００８−２５１６５）
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]