内燃機関の排気浄化装置
【課題】ＰＭが自己着火する温度以下の比較的低い温度で効率良くＤＰＦの再生を行うことができ、オイル希釈を回避して、燃費を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ＯＳＣ性能を有する触媒が担持されたパティキュレートフィルタを備え、パティキュレートフィルタの再生時に、パティキュレートフィルタの温度を、ＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つパティキュレートフィルタに堆積したＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にする内燃機関の排気浄化装置である。
【解決手段】ＯＳＣ性能を有する触媒が担持されたパティキュレートフィルタを備え、パティキュレートフィルタの再生時に、パティキュレートフィルタの温度を、ＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つパティキュレートフィルタに堆積したＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にする内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パティキュレートフィルタに堆積された粒子状物質が自己着火しない比較的低い温度で効率よくパティキュレートフィルタを再生する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気中に含まれるパティキュレートマター（Particulate
matter:粒子状物質、以下、「ＰＭ」と称する。）を除去するために、排気通路にＰＭの捕獲を行うパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」又は「ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）」と称する。）とを備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。なお、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気中には、微量のＳＯｘ（硫黄酸化成分、以下「硫黄分」と称する。）も含んでいる。
【０００３】
内燃機関の排気中に含まれるＰＭは、ＤＰＦを構成する多孔質壁に捕集されて堆積するので、目詰まり等による排気抵抗が増加しないうちに、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼により除去してＤＰＦを再生する必要がある。
【０００４】
ＤＰＦの再生方法として、排気中の燃料添加量（ＨＣ量）を調整することにより、フィルタの温度をＰＭの自己燃焼温度よりも低く且つ触媒活性温度よりも高い温度に保持し、その後、更にＨＣを添加して、フィルタの温度をＰＭの自己燃焼温度まで昇温させる方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のＤＰＦの再生方法は、ＰＭを自己着火させた後の自然延焼（伝播燃焼）により緩慢に焼却させた後、メイン燃料噴射後の追加燃料の噴射であるポスト噴射を行って、排気中にＨＣを添加して排気温度を６００℃以上に上昇させてＰＭを自己燃焼させている。
【０００７】
排気温度を昇温させるためには、内燃機関の吸気流量を調整するか、ポスト噴射を行うか、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード（遅角）を行うことによって、ＨＣを排気中に添加して排気温度を昇温させている。
【０００８】
排気温度を６００℃以上に昇温させるためには、ポスト噴射や、メイン噴射燃料の噴射時期の遅角を多く行って、多量のＨＣを添加する必要があり、大幅に燃費が悪化し、オイルが希釈されるという問題を生じる。
【０００９】
また、上記特許文献１のように、ＰＭを自己着火させた後の自然延焼（伝播燃焼）を利用すると共に、更に６００℃以上に昇温させてＰＭを燃焼させているため、ＰＭの堆積量が多い場合は、ＰＭの酸化発熱によって一気に高温化し、ＤＰＦが損傷する場合もある。
【００１０】
このようなＤＰＦの損傷を防ぐために、急激なＰＭの燃焼が起こらないように、空気過剰率（λ）を細かく制御する必要があり、制御性がよくなかった。
【００１１】
また、比較的運転負荷が低い状況で走行を続けている場合は、ＤＰＦの再生が可能となる温度まで昇温することができず、ＰＭを燃焼させて除去することができず、目詰まりを起こしてＤＰＦが閉塞してしまう場合がある。
【００１２】
また、上記のような低負荷の運転状態では、ＤＰＦの再生が可能になる温度まで昇温することができず、再生処理を行う運転領域が限定されてしまい、再生処理の機会が減少する場合があった。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＭが自己着火する温度以下の低い温度で効率良くパティキュレートフィルタの再生を行うことができ、従来の６００℃以上の温度で再生を行っていた場合と比較して、オイル希釈を回避して、燃費を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、活性酸素を放出する触媒を担持させたパティキュレートフィルタを用いて、再生処理中のパティキュレートフィルタの温度を、上記触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にすることによって、上記目的を達成し得ることを見出した。
【００１５】
また、本発明は、内燃機関と、上記内燃機関の排気通路に配置された、排気中のＮＯｘを吸蔵し還元放出するＮＯｘトラップ触媒と、上記ＮＯｘトラップ触媒の排気下流側に配置された、活性酸素を放出する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕獲するパティキュレートフィルタを備え、上記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄分の堆積量を推測する硫黄堆積量推測手段と、上記硫黄分の堆積量に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除時期を判定する硫黄被毒解除時期判定手段と、上記硫黄被毒解除時期判定手段が硫黄被毒解除時期であると判定した場合は、硫黄被毒解除を行う前に、上記パティキュレートフィルタの再生要求を行うパティキュレートフィルタ再生要求手段と、上記再生要求に基づいて、上記パティキュレートフィルタの温度を、上記触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質が自己着火する温度以下の目標温度範囲にする再生制御手段と、上記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したか否かを判定する再生終了判定手段と、上記再生終了判定手段が、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したと判定した場合には、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除をする硫黄被毒解除制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、活性酸素を放出する触媒が担持されたパティキュレートフィルタを用いたことにより、堆積したＰＭを燃焼させて再生するフィルタの再生時に、パティキュレートフィルタの温度を、触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にすることによって、上記触媒から放出された活性酸素によりＰＭが連続的に燃焼し、従来の温度（ＰＭが自己着火する約６００℃以上の温度）よりも低い温度で、パティキュレートフィルタを再生することができる。
【００１７】
このように、従来のよりも低い温度でパティキュレートフィルタを再生することができるので、パティキュレートフィルタを損傷するおそれがなくなる。また、温度上昇のために行っていたポスト噴射、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード等を少なくすることができ、オイル希釈を回避し、燃費を向上させることができる。
【００１８】
従来よりも低い温度で効率的にＰＭを燃焼させてパティキュレートフィルタを再生することができるので、運転負荷が低い状況下においても比較的容易にパティキュレートフィルタの再生処理を行うことができる。また、再生処理を行うことの可能な運転領域が拡大し、再生処理を行う機会を増加させることが可能である。
【００１９】
また、本発明は、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除を行う前に、パティキュレートフィルタの再生を要求するようにしたので、硫黄被毒解除をする際には、パティキュレートフィルタにＰＭが殆ど堆積していない。ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除をし、その後に、硫黄被毒解除をしたために高温となっている状態で排気の空気過剰率を通常値に復帰させたとしても、パティキュレートフィルタにＰＭが殆ど堆積していないので、ＰＭの急速な酸化燃焼による急激な温度上昇を生じることがなく、パティキュレートフィルタを損傷するおそれがない。そのため、パティキュレートフィルタの損傷防止のために、排気の空気過剰率λを制御する必要なく、制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態における内燃機関の排気浄化装置を示すシステム構成図である。
【図２】実施形態における排気浄化装置の再生制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ＤＰＦ再生時期判定用背圧しきい値を示すマップである。
【図４】ＤＰＦの温度とＰＭの酸化速度の関係を示すグラフである。
【図５】ＤＰＦの温度を６５０℃にし、運転状態を低負荷・低回転のアイドル運転に変更した場合のＰＭ堆積量とＤＰＦの温度との関係を示すグラフである。
【図６】再生処理時のＤＰＦの目標温度と、再生処理時におけるＤＰＦの最高（Ｍａｘ）温度との関係を示すグラフである。
【図７】再生処理時のＤＰＦの目標温度と、オイル希釈、燃費悪化の関係を示すグラフである。
【図８】ＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素の放出を開始するライトオフ温度と、ＰＭ酸化が開始される下限温度との関係を示すグラフである。
【図９】実施形態におけるＤＰＦ再生処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】実施形態における硫黄被毒解除のルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒再生のルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】実施形態におけるＤＰＦ再生要求の設定を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態における硫黄被毒解除要求の設定を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒再生要求の設定を示すフローチャートである。
【図１５】ＤＰＦ再生時期の運転領域を示すマップである。
【図１６】硫黄被毒解除時期の運転領域を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態の排気浄化装置１が適用されるディーゼルエンジン２（以下、「エンジン１」という。）を示すシステム構成図である。
【００２３】
エンジン２の吸気通路３の上流には、可変ノズルターボチャージャ４のコンプレッサ４ａが配置されている。
【００２４】
吸入空気は、コンプレッサ４ａによって過給された後、インタークーラ５で冷却されて、吸気スロットル６を通過した後、各気筒の燃焼室内に流入する。
【００２５】
燃料は、燃料噴射ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃料室内に直接噴射される。
燃料噴射弁９による噴射には、動力を発生させるためのメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角させて行われるポスト噴射とが含まれる。
【００２６】
この燃料噴射ポンプ７、コモンレール８及び燃料噴射弁９によって、コモンレール式燃料噴射装置が構成される。
【００２７】
そして、燃焼室内に流入した吸入空気と燃料噴射との混合気が燃焼して、所望のエンジントルクを発生させ、排気は、排気通路１０に排出される。
【００２８】
排気通路１０に排出された排気の一部は、排気循環（Exhaust Gas Recirculation 、以下「ＥＧＲ」と称する。）バルブ１２が介装された排気循環通路１１を介して吸気側へ還流される。
【００２９】
排気の残りは、可変ターボチャージャ４のタービン４ｂを回転駆動し、該タービン４ｂと同軸に設けられたコンプレッサ４ａが回転し、吸気を過給する。
【００３０】
排気通路１０のタービン４ｂの下流側には、排気の上流側から酸化触媒１３と、吸着型のＮＯｘトラップ触媒１４と、ＤＰＦ１５がこの順序で配置されている。
【００３１】
酸化触媒１３は、排気中の炭化水素（以下「ＨＣ」と称する。）及び一酸化炭素（以下「ＣＯ」と称する。）を浄化する。
【００３２】
ＮＯｘトラップ触媒１４は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比が理論空燃比（ストイキオメトリ、以下「ストイキ」と略称する。）又はリッチのときにＮＯｘを脱離させて浄化する触媒である。
ＮＯｘトラップ触媒１４には、ＮＯｘ以外に排気中に含まれる硫黄分もトラップされる。
【００３３】
ＤＰＦ１５は、排気中のＰＭを捕集するセラミックス等を素材とした多孔質のフィルタエレメントに、ＰＭの燃焼を促進させるＰｔ等の貴金属等から成る触媒を担持させたものであり、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。
更に、本例の排気浄化装置に用いるＤＰＦ１５は、酸素の吸蔵放出性能（Oxygen Storage Capacity；以下「ＯＳＣ」と略記する）の高い触媒を担持させたものである。ＯＳＣ性能の高い触媒としては、遷移金属、具体的にはセリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）の酸化物等が挙げられる。
本実施形態のＤＰＦ１５に担持させるＯＳＣ性能を有する触媒は、４００℃以下の温度で活性酸素を放出するものであることが好ましい。
【００３４】
エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と称する。）２０には、エンジンの制御のため、各種センサからの検出信号が入力される。
【００３５】
本例のエンジン１の排気浄化装置には、各種センサとして、運転状況判定センサである、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転センサ（クランク角センサ）２１と、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２２とを備えている。
【００３６】
また、エンジン２の排気浄化装置１は、ＮＯｘトラップ触媒の温度を測定するＮＯｘトラップ触媒温度センサ２３と、ＤＰＦ１５の入口側でエンジン１からの排気圧力を測定する圧力センサ２４と、ＤＰＦ１５の温度を測定するＤＰＦ温度センサ２５と、ＤＰＦ１５の出口側で空気過剰率λを測定するλセンサ２６とを備えている。
【００３７】
なお、ＮＯｘトラップ触媒１４及びＤＰＦ１５の温度は、これらの上流側又は下流側に排気温度センサを備え、この排気温度センサで検出される排気温度に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１４及びＤＰＦ１５の温度を推測するようにしてもよい。
【００３８】
上記各種センサの検出信号の出力は、ＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２１の出力に基づいてエンジンの回転数Ｎｅを演算し、アクセル開度センサ２２の出力に基づいてアクセル開度ＡＰＯを演算する。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、上記各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴出量及び噴射時期を制御するための燃料噴射弁８への燃料噴射指令信号、吸気スロットル６への開度指令信号、ＥＧＲバルブ１２への開度指令信号、可変ノズルターボチャージャ４への可動指令信号等を出力する。
【００４０】
また、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ１５の再生処理を行う。
本実施形態の排気浄化装置１におけるＥＣＵ２０は、運転状況測定センサであるクランク角センサ２１及びアクセル開度センサ２２の測定結果に基づいて、エンジン２の運転状態が複数の運転領域のどの運転領域に属するかを判定する運転領域判定手段と、圧力センサ２４の測定結果に基づいて、ＤＰＦ１５に捕獲されたＰＭの堆積量を推測するＰＭ堆積量推測手段と、ＰＭの堆積量に基づいて、ＤＰＦの再生時期を判定する再生時期判定手段と、再生制御手段を備えている。
【００４１】
ＥＣＵ２０の再生制御手段は、ＤＰＦの再生時に、ＤＰＦ１５に担持させたＯＳＣ性能を有する触媒から活性酸素を放出する温度以上、且つＤＰＦ１５に堆積したＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にして、ＤＰＦ１５を再生する処理を行う。
本実施形態の排気浄化装置１は、ＤＰＦ１５の再生処理時に、ＯＳＣ性能を有する触媒から放出される活性酸素により、ＤＰＦ１５に堆積したＰＭが連続的に燃焼し、ＰＭが自己着火する温度以下の温度でＤＰＦ１５の効率的な再生を行うことができる。
上記目標温度範囲は４５０〜５５０℃であることが好ましい。
【００４２】
また、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒を解除する処理を行う。
本実施形態の排気浄化装置１におけるＥＣＵ２０は、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積した硫黄分の堆積量を推測する硫黄堆積量推測手段と、硫黄分の堆積量に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除の時期を判定する硫黄被毒解除時期判定手段と、硫黄被毒解除判定手段が硫黄被毒解除時期であると判定した場合は、硫黄被毒解除を行う前に、ＤＰＦ１５の再生要求を行うＤＰＦ再生要求手段と、ＤＰＦの再生が終了したか否かを判定する再生終了判定手段と、ＤＰＦの再生が終了したと判定した場合には、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒を解除する硫黄被毒解除制御手段を備えている。
【００４３】
ＥＣＵ２０の硫黄被毒解除手段は、硫黄被毒解除時に、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度を目標温度範囲にし、排気をリッチ〜ストイキ雰囲気となるように空気過剰率λを目標値にして、ＮＯｘトラップ触媒１５の硫黄被毒を解除する処理を行う。
ＮＯｘトラップ触媒１４の温度の目標温度範囲は６８０〜７２０℃であることが好ましい。
また、空気過剰率λの目標値は、０．９であることが好ましい。
【００４４】
また、ＥＣＵ２０は、排気をリッチ雰囲気（好ましくは空気過剰率λが０．８）にして、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積したＮＯｘを脱離・還元させてＮＯｘトラップ触媒１４を再生する処理を行う。
【００４５】
以下、ＥＣＵ２０の動作をフローチャートにより説明する。
図２は、ＤＰＦ１５及びＮＯｘトラップ触媒１４の再生制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ１では、運転状態として、エンジンの回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯと読み込み、これらをパラメータとするマップから演算されているメイン燃料噴射量Ｑを読み込む。
【００４７】
ステップＳ２では、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されたＮＯｘの量を推測し検知する。ＮＯｘ堆積量推測手段は、エンジン回転センサ２１で測定されたエンジンの回転数Ｎｅの積算値からＮＯｘ堆積量を推測する。また、ＮＯｘ堆積量推測手段は、走行距離に基づいて単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されていくＮＯｘの量を演算し、これを積算して算出して、ＮＯｘ堆積量を推測してもよい。
【００４８】
ステップＳ３では、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積された硫黄分の量を推測し検知する。硫黄堆積量推測手段は、ＮＯｘ堆積量を推測するのと同様に、エンジン回転センサ２１で測定されたエンジンの回転数Ｎｅの積算値から硫黄分の堆積量を推測してもよく、走行距離に基づいて単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されていく硫黄分の量を演算し、これを積算して硫黄分の堆積量を推測してもよい。
【００４９】
ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されている硫黄分は定期的に放出させる必要があり、ＥＣＵ２０は、そのための制御を行う。ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積された硫黄分を放出させることを硫黄被毒解除という。
【００５０】
ステップＳ４では、ＤＰＦ１５に捕獲されたＰＭの量を推測し検知する。ＰＭ堆積量推測手段は、圧力センサ２４で測定されたエンジンの背圧をモニタし、予め作成されたマップから近似するＰＭの堆積量を推測する。背圧が高いときほど大きな値として推定する。
【００５１】
図３は、ＤＰＦ再生時期判定用背圧しきい値を示すマップであり、横軸は回転速度Ｎｅ、縦軸はメイン（Ｍａｉｎ）噴射量Ｑを示している。
【００５２】
ＰＭ堆積量推測手段は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン（Ｍａｉｎ）噴射量Ｑにより図３に示すマップを検索し、圧力センサ２４で測定された背圧がマップに示されているしきい値を超えているか否かを判定し、ＰＭの堆積量を推測する。
【００５３】
また、ＰＭの堆積量は、エンジン２の運転状態と相関するため、クランク角センサ２１のエンジン回転数Ｎｅや、前回のＤＰＦ１５の再生時からの走行距離に基づいてエンジン２から単位時間当たりに排出されるＰＭの量を演算し、これを積算して推定してもよい。
【００５４】
ステップＳ５では、ＤＰＦ１５の再生（ＰＭ酸化）モード中であるか否を示すｒｅｇフラグを判定する。ＤＰＦ１５に堆積しているＰＭを酸化燃焼させる処理をＤＰＦ１５の再生という。
【００５５】
そして、ｒｅｇフラグ＝０であって、ＤＰＦ１５の再生モード中ではない場合は、ステップＳ６に進む。
【００５６】
一方、ｒｅｇフラグ＝１であって、ＤＰＦ１５の再生モード中である場合は、図９に示すフローチャートのステップＳ１０１に進み、ＤＰＦの再生処理を行う。
【００５７】
ステップＳ６では、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除モード中であるか否かを示すｄｅｓｕｌフラグを判定する。
【００５８】
そして、ｄｅｓｕｌフラグ＝０であって、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除モード中ではない場合は、ステップＳ７に進む。
【００５９】
一方、ｄｅｓｕｌフラグ＝１であって、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除モード中である場合は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２０１に進み、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除を行う。
【００６０】
ステップＳ７では、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されたＮＯｘの脱離・還元処理を行うために、排気空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクモード中であるか否かを示すｓｐフラグを判定する。
【００６１】
そして、ｓｐフラグ＝０であって、リッチスパイクモード中ではない場合は、ステップ８に進む。
【００６２】
一方、ｓｐフラグ＝１であって、リッチスパイクモード中である場合は、図１１に示すフローチャートのステップＳ３０１に進み、ＮＯｘ再生（ＮＯｘの脱離・還元）のためのリッチスパイクを行う。
【００６３】
ステップＳ８では、ステップＳ４で検知したＰＭ堆積量が、ＤＰＦ１５の再生が必要な所定量ＰＭ１に達しているか否か、即ち、ＤＰＦ再生時期になったか否かを判定する。
【００６４】
そして、ＰＭ堆積量≦ＰＭ１であって、ＤＰＦ再生時期ではないと判定された場合には、ステップＳ９に進む。
【００６５】
一方、ＰＭ堆積量＞ＰＭ１であって、ＤＰＦ再生時期であると判定された場合には、図１２に示すフローチャートのステップＳ４０１に進む。
【００６６】
ステップＳ９では、ステップＳ３で検知した硫黄堆積量が、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒の解除が必要な所定量ＳＭ１に達しているか否か、即ち、硫黄被毒解除時期になったか否かを判定する。
【００６７】
そして、硫黄堆積量≦ＳＭ１であって、硫黄被毒解除時期ではないと判定された場合には、ステップＳ１０に進む。
【００６８】
一方、硫黄堆積量＞ＳＭ１であって、硫黄被毒解除時期であると判定された場合には、図１３に示すフローチャートのステップＳ５０１に進む。
【００６９】
ステップＳ１０では、ステップＳ２で検知したＮＯｘ堆積量が、ＮＯｘの脱離・還元を行う必要がある所定量ＮＯｘ１に達しているか否か、即ち、ＮＯｘの脱離・還元期になったか否かを判定する。
【００７０】
そして、ＮＯｘ堆積量≦ＮＯｘ１であって、ＮＯｘの脱離・還元処理時期ではないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了させる。
【００７１】
一方、ＮＯｘ堆積量＞１であって、ＮＯｘの脱離・還元時期であると判定された場合には、図１４に示すフローチャートのステップＳ６０１に進む。
【００７２】
次に、ＤＰＦ再生処理時におけるＤＰＦの温度とＰＭの燃焼（酸化速度）との関係について説明する。
図４は、ＤＰＦの温度とＰＭの酸化速度の関係を示すグラフである。
図４に示すように、ＰＭを燃焼させるために、即ち、ＤＰＦを再生するために、ＤＰＦの温度を昇温させていくと、６００℃以上の温度でＰＭの酸化速度が指数関数的に急激に増大し、ＰＭが暴走的に燃焼する。
【００７３】
図５は、例えば再生のためにＤＰＦの温度を６５０℃にし、運転状態を低負荷・低回転のアイドル運転に変更した場合のＰＭ堆積量とＤＰＦの温度との関係を示すグラフである。
図５に示すように、ＰＭ堆積量が多くなる程、ＰＭの酸化速度が急激に増大すると、ＰＭの酸化発熱によって、１０００℃以上にＤＰＦが昇温する。このようにＤＰＦが一気に高温化するとＤＰＦを構成する多孔質壁や触媒等が破壊され、ＤＰＦが損傷する。
【００７４】
図６は、再生処理時のＤＰＦの温度と、再生処理時におけるＤＰＦの最高（Ｍａｘ）温度との関係を示すグラフである。
図６に示すように、ＰＭ堆積量が多くなるほど、再生処理時のＤＰＦの温度を６００℃程度にしても、ＰＭの急速な酸化燃焼によって、ＤＰＦの温度が急激に上昇し、再生処理時におけるＤＰＦの最高（Ｍａｘ）温度が１０００℃以上の高温となる。
【００７５】
図７は、再生処理時のＤＰＦの目標温度とオイル希釈、燃費悪化の関係を示すグラフである。
図７に示すように、再生処理時のＤＰＦの目標温度を５５０℃を超える温度にすると、排気温度を昇温するために、メイン燃料噴射後の追加燃料の噴射であるポスト噴射を行うか、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード（遅角）を行う必要が生じる。このためオイル希釈が大きくなり、燃費が悪化する。
【００７６】
図４に示すように、本発明者らが検討したところ、ＤＰＦにＯＳＣ性能を有する触媒が担持されている場合は、ＰＭの急速な酸化燃焼が始まる６００℃以下の温度、即ち、約４５０〜５５０℃の間は、ＰＭの酸化特性が安定化する領域（ＤＰＦ温度−ＰＭ酸化速度曲線が平らな棚状となる領域）があることが確認された。
【００７７】
図８は、ＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素の放出を開始するライトオフ温度と、ＰＭ酸化が開始される下限温度との関係を示すグラフである。
図８に示すように、ＯＳＣ性能を有する触媒から活性酸素の放出を開始するライトオフ温度が低い程、ＰＭの酸化特性が安定化する領域（ＤＰＦ温度−ＰＭ酸化速度曲線が平らとなる棚状の領域）が拡大される。
そのため、ＤＰＦに担持させるＯＳＣ性能を有する触媒は、ライトオフ温度（活性酸素の放出を開始する温度）が低いものが好ましく、ライトオフ温度が４００℃以下のものであることが好ましい。
【００７８】
本実施形態の排気浄化装置は、触媒から放出された活性酸素によりＰＭが連続的に燃焼し、従来の温度（ＰＭが自己着火する約６００℃以上の温度）よりも低い温度で、ＤＰＦを再生することができる。そのため、ＤＰＦの再生処理時に、ＰＭが急速に酸化燃焼して、ＤＰＦの温度が急激に上昇することがなく、ＤＰＦの損傷を防止することができる。
【００７９】
また、本実施形態の排気浄化装置は、従来よりも低い温度で、ＤＰＦの再生処理を行うことができるため、温度上昇のために行っていたポスト噴射、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード等を少なくすることができ、オイル希釈を回避し、燃費を向上させることができる。
【００８０】
本実施形態の排気浄化装置は、低負荷の運転状態でも比較的容易に再生処理を行うことができ、再生処理の機会を増やすことができる。
【００８１】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ５で、ｒｅｇフラグ＝１と判定されたときのＤＰＦ再生処理を図９のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００８２】
ステップＳ１０１では、ＤＰＦの再生要求に基づいて、ＤＰＦ温度センサ２５によりＤＰＦ１５の温度を読み込む。
後述するように、ＤＰＦ１５の温度を、ＤＰＦ１５に担持されたＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つＤＰＦ１５に堆積したＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にする。この目標温度範囲は、４５０〜５５０℃であることが好ましく、目標下限値Ｔ１が４５０℃、目標上限値Ｔ２が５５０℃である。
【００８３】
ステップＳ１０２では、ＤＰＦ１５の温度が再生処理中の目標下限値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｔ１≦ＤＰＦ温度）。
【００８４】
ＤＰＦ１５の温度が目標下限値Ｔ１以上である場合には、ステップＳ１０３に進む。
【００８５】
一方、ＤＰＦ１５の温度が目標下限値Ｔ１未満の温度である場合には、ステップＳ１０８に進み、ＤＰＦ１５の温度を目標下限値に上昇させる。
【００８６】
図１５は、ＤＰＦ再生時期の運転領域を示すマップであり、横軸は回転速度Ｎｅ、縦軸はメイン（Ｍａｉｎ）燃料噴射量Ｑを示している。
【００８７】
ＥＣＵ２０は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑにより図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の第１の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量を算出する。
【００８８】
そして、ＥＣＵ２０は、開度指令信号を出力して、吸気スロットル６の開度を絞り、吸入新気量を減少させることにより、排気温度を上昇させて、ＤＰＦ１５の温度を上昇させる。または、ＥＣＵ２０は、開度指令信号を出力し、ＥＧＲバルブ１２の開度を増加させて排気還流量を増大させることにより、排気温度を上昇させて、ＤＰＧＦ１５の温度を上昇させる。
なお、吸気絞り（吸気スロットル６の開度）と排気絞り（ＥＧＲバルブ１２の開度）は、吸気流量を変化させる装置なので、どちらか一方を操作すればよい。
【００８９】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第２の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を上昇させるポスト噴射量を算出する。
【００９０】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量を調整すると共に、燃料噴射弁９へ燃料噴射指令信号を出力し、ポスト噴射量を減少させることにより、排気の空気過剰率λを変化（減少）させ排気温度を上昇させて、ＤＰＦ１５の温度を上昇させる。
エンジン２の運転状態が比較的低負荷である場合は、エンジンの吸気流量と、ポスト噴射量の両方を調整することによって、ＤＰＦ１５の温度を目標下限値Ｔ１以上に上昇させることができる。
【００９１】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第３の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を上昇させるポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン燃料の噴射時期を算出する。
【００９２】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量とポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、燃料噴射弁９への燃料噴射指令信号を出力し、メイン燃料の噴射時期を遅角（リタード）させ、排気温度を上昇させて、ＤＰＦ１５の温度を上昇させる。
【００９３】
ステップＳ１０３では、ＤＰＦ１５の温度が再生処理中の目標上限値Ｔ２以下であるか否かを判定する（Ｔ２≧ＤＰＦ温度）。
【００９４】
ＤＰＦ１５の温度が目標上限値Ｔ２以下である場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００９５】
一方、ＤＰＦ１５の温度が目標上限値Ｔ２を超える温度である場合には、ステップＳ１０７に進み、ＤＰＦ１５の温度を目標上限値以下に下降させる。
【００９６】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の第１の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量を算出する。
【００９７】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気スロットル６の開度指令信号を出力して、吸気スロットル６の開度を開放し、吸入新気量を増大させることにより、排気温度を下降させて、ＤＰＦ１５の温度を下降させる。または、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ１２への開度指令信号を出力し、ＥＧＲバルブ１２の開度を減少させて排気還流量を減少させることにより、排気温度を下降させて、ＤＰＧＦ１５の温度を下降させる。
【００９８】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第２の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を下降させるポスト噴射量を算出する。
【００９９】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量を調整すると共に、燃料噴射弁８へ燃料噴射指令信号を出力し、ポスト噴射量を増加させることにより、排気の空気過剰率λを変化（増加）させ排気温度を下降させて、ＤＰＦ１５の温度を目標上限値Ｔ２以下に下降させる。
【０１００】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第３の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を下降させるポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン燃料の噴射時期を算出する。
【０１０１】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量とポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、燃料噴射弁８への燃料噴射指令信号を出力し、メイン燃料の噴射時期を進角させ、排気温度を下降させて、ＤＰＦ１５の温度を目標上限値Ｔ２以下に下降させる。
【０１０２】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０８又はステップＳ１０７でＤＰＦ１５の温度を目標温度範囲にした後、この温度が維持されて所定時間ｔｄｐｆｒｅｇが経過したか否かを判断する。目標温度範の温度にＤＰＦ１５が所定時間維持されると、ＰＭが燃焼し、ＤＰＦが再生する。
目標温度範囲の温度にＤＰＦ１５の維持された時間、即ち、ＤＰＦの再生処理時間ｔｉｍｅ１が、所定時間ｔｄｐｆｒｅｇを経過した（ｔｉｍｅ１≧ｔｄｐｆｒｅｇ）場合は、ステップＳ１０５に進む。
【０１０３】
一方、ＤＰＦの再生処理時間ｔｉｍｅ１が、所定時間ｔｄｐｆｒｅｇを経過していないとき（ｔｉｍｅ１＜ｔｄｐｆｒｅｇ）は、ＤＰＦ再生を継続させるべくステップＳ１０５〜ステップＳ１０６を迂回して、本ルーチンを終了させる。
【０１０４】
ステップＳ１０５では、ＤＰＦの再生処理が終了したと判定し、ポスト噴射を中止し、ステップＳ１０６に進む。
【０１０５】
ステップＳ１０６では、ｒｅｇフラグを０に設定する（ｒｅｇフラグ＝０）。
【０１０６】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ６で、ｄｅｓｅｌフラグ＝１と判定されたときの硫黄被毒解除処理を、図１０のフローチャートに従って詳細に説明する。
【０１０７】
ステップＳ２０１では、硫黄被毒解除の要求に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の温度及び排気の空気過剰率を読み込む。
硫黄被毒解除処理においては、ＮＯｘトラップ触媒の温度の目標温度範囲は、６８０〜７２０℃であることが好ましい。
また、硫黄被毒解除処理においては、排気の空気過剰率λは０．９程度であることが好ましい。
【０１０８】
ステップＳ２０２では、ＮＯｘトラップ触媒の温度が硫黄被毒解除処理中の目標下限値ｔ１以上であるか否か（ｔ１≦ＮＯｘトラップ触媒温度）、排気中の空気過剰率λが目標値（λ＝０．９）であるか否を判定する。
【０１０９】
ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標下限値ｔ１以上であり、空気過剰率λが目標値（０．９）である場合には、ステップＳ２０３に進む。
【０１１０】
一方、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標下限値ｔ１以下であり、空気過剰率λが目標値ではない場合には、ステップＳ２１１に進み、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度を上昇させ、排気の空気過剰率を目標値にする。
【０１１１】
図１６は、硫黄被毒解除時期の運転領域を示すマップであり、横軸は回転速度Ｎｅ、縦軸はメイン（Ｍａｉｎ）噴射量Ｑを示している。
【０１１２】
ＥＣＵ２０は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑにより図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出する
【０１１３】
そして、ＥＣＵ２０は、吸入新気量を減少させ又は排気還流量を増大させると共に、ポスト噴射量を減少させることにより、排気の空気過剰率λを０．９に調整する。
ＮＯｘトラップ触媒に堆積している硫黄分を放出させるには、排気中の還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）を増加させ、リッチ〜ストイキ雰囲気を形成するだけではなく、ＮＯｘトラップ触媒の温度を上昇させることが必要になるので、例えばＮＯｘトラップ触媒を加熱する等して、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標下限値ｔ１以上に上昇させる。
【０１１４】
また、ＥＣＵ２０は、図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が比較的低負荷の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン噴射の噴射時期を算出する。
【０１１５】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量及びポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、メイン燃料の噴射時期を遅角（リタード）させ、排気の空気過剰率λを０．９に調整し、排気温度を上昇させる。排気温度の上昇だけでは、ＮＯｘトラップ触媒の温度が目標下限値以上にならない場合は、ＮＯｘトラップ触媒を加熱する等して、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標下限値ｔ１以上に上昇させる。
【０１１６】
ステップＳ２０３では、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が硫黄被毒解除中の目標上限値ｔ２以下であるか否か（ｔ２≧ＮＯｘトラップ触媒温度）、排気中の空気過剰率λが目標値（λ＝０．９）であるか否を判定する。
【０１１７】
ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標上限値ｔ２以下であり、空気過剰率λが目標値（０．９）である場合には、ステップＳ２０４に進む。
【０１１８】
一方、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標上限値ｔ２以下であり、空気過剰率λが目標値ではない場合には、ステップＳ２１０に進み、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度を下降させ、排気の空気過剰率を目標値にする。
【０１１９】
ＥＣＵ２０は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑにより図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の運転領域である場合は、排気温度を下降させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出する
【０１２０】
そして、ＥＣＵ２０は、吸入新気量を増大させ又は排気還流量を減少させると共に、ポスト噴射量を増大させることにより、排気の空気過剰率λを０．９に調整し、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標上限値ｔ２以下に下降させる。
【０１２１】
また、ＥＣＵ２０は、図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が比較的低負荷の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン噴射の噴射時期を算出する。
【０１２２】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量及びポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、メイン燃料の噴射時期を遅角（リタード）させ、排気の空気過剰率λを０．９に調整し、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標上限値ｔ２以下に下降させる。
【０１２３】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２１１又はステップＳ２１０でＮＯｘトラップ触媒の温度を目標温度範囲にし、排気の空気過剰率を目標値にした後、この目標温度範囲の温度及び空気過剰率が所定時間（ｔｄｅｓｕｌ）が維持されたか否かを判断する。ｔｄｅｓｕｌが経過するまでの間に、硫黄分が分解され、放出されて、硫黄被毒解除が終了する。
【０１２４】
硫黄被毒解除処理の時間ｔｉｍｅ２が所定時間ｔｄｅｓｕｌを経過した場合した場合は（ｔｉｍｅ２≧ｔｄｅｓｕｌ）、ステップＳ２０５に進む。
【０１２５】
一方、硫黄被毒解除処理の時間ｔｉｍｅ２が、所定時間ｔｄｅｓｕｌを経過していないとき（ｔｉｍｅ２＜ｔｄｅｓｕｌ）は、硫黄被毒解除処理を継続させるべく、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０９を迂回して本ルーチンを終了させる。
【０１２６】
ステップＳ２０５では、硫黄被毒解除処理が終了したと判定し、吸気流量の調整及びポスト噴射によるストイキ運転を解除し、通常の燃焼に戻し、ステップＳ２０６に進む。
【０１２７】
ステップＳ２０６では、ｄｅｓｕｌフラグを０に設定する（ｄｅｓｕｌフラグ＝０）。
【０１２８】
ステップＳ２０７では、ＮＯｘトラップ触媒１４のＮＯｘ堆積量を０にリセットする。
これは硫黄被毒解除を行うことで、ＮＯｘトラップ触媒１４が長時間、リッチ〜ストイキの雰囲気に曝されることにより、硫黄分と共にＮＯｘも放出され、ＮＯｘ再生が同時に行われるためである。
【０１２９】
ステップＳ２０８では、ＮＯｘとラップ触媒１４の硫黄堆積量を０にリセットする。
【０１３０】
ステップＳ２０９では、ｓｐフラグを０に設定する（ｓｐフラグ＝０）。
【０１３１】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ７で、ｓｐフラグ＝１と判定されたときのＮＯｘトラップ触媒の再生処理を、図１１のフローチャートに従って詳細に説明する。
【０１３２】
ステップＳ３０１では、ＮＯｘトラップ触媒１４の再生要求に基づいて、排気の空気過剰率λをＮＯｘトラップ触媒再生のために空気過剰率を目標値にする。
ＮＯｘトラップ触媒再生処理においては、排気の空気過剰率λは０．８程度であることが好ましい。
【０１３３】
ＮＯｘトラップ触媒１４の雰囲気を一時的にリッチ（還元雰囲気）にすることにより、ＮＯｘトラップ触媒１４にトラップされていたＮＯｘを脱離・還元処理する。
【０１３４】
ステップＳ３０２では、空気過剰率を目標値にした時間、即ち、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理時間（ｔｉｍｅ３）が、所定時間（ｔｓｐｉｋｅ）が維持されたか否かを判断する。リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅが経過するまでの間に、ＮＯｘが脱離され、還元されて、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理が終了する。
【０１３５】
ＮＯｘトラップ触媒の再生処理時間ｔｉｍｅ３が、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅを経過した場合した場合は（ｔｉｍｅ２≧ｔｄｅｓｕｌ）、ステップＳ３０３に進む。
【０１３６】
一方、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理時間ｔｉｍｅ３が、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅを経過していないとき（ｔｉｍｅ３＜ｔｓｐｉｋｅ）は、再生処理を継続させるべく、ステップＳ３０３を迂回して本ルーチンを終了させる。
【０１３７】
ステップＳ３０３では、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理が終了したと判定し、ｓｐフラグを０に設定する（ｓｐフラグ＝０）。
【０１３８】
図１２は、ＤＰＦ再生要求の設定のルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ８で、ＰＭ堆積量がＤＰＦ１５の再生に必要な所定量ＰＭ１に達しており、ＤＰＦ再生時期である判定された場合は、ステップＳ４０１でｒｅｇフラグ＝１に設定して、ＤＰＦ再生要求を出す。
【０１３９】
図１３は、硫黄被毒解除要求の設定のルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ９で、硫黄堆積量が、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒の解除が必要な所定量ＳＭ１に達しており、硫黄被毒解除時期であると判定された場合には、ステップＳ５０１でｄｅｓｕｌフラグ＝１に設定して、硫黄被毒解除要求を出し、ステップＳ５０２に進む。
【０１４０】
ステップＳ５０２では、ｒｅｇフラグ＝１に設定して、硫黄被毒解除を行う前にＤＰＦ再生要求を出す。
【０１４１】
ＤＰＦ再生要求に基づいて、図９に示すフローチャートのステップＳ１０１に進み、ＤＰＦの再生処理を行う。そして、ステップＳ１０６でｒｅｇフラグ＝０に設定され、ＤＰＦ１５の再生が終了したと判定した場合は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２０１に進み、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除を行う。
【０１４２】
本実施形態においては、硫黄被毒解除を行う前に、必ずＤＰＦの再生処理を行うようにしたので、硫黄被毒解除時には、ＤＰＦにはＰＭが堆積していないか、堆積量が少ない。ＤＰＦ後に硫黄被毒解除をし、硫黄被毒解除が終了した時点の高温下で、空気過剰率λを即時に通常値に復帰させたとしても、ＤＰＦにＰＭが殆ど堆積していないので、ＰＭの急速な酸化燃焼によるＤＰＦの急激な温度上昇がない。そのため、ＤＰＦを損傷するおそれがなく、損傷防止のための空気過剰率λ制御が必要なくなり、制御性を向上させることができる。
【０１４３】
図１４は、ＮＯｘトラップ触媒再生要求の設定のルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ１０で、ＮＯｘ堆積量がＮＯｘトラップ触媒の再生に必要な所定量ＮＯｘ１に達しており、ＮＯｘトラップ触媒再生時期である判定された場合は、ステップＳ６０１でｓｐフラグ＝１に設定して、ＮＯｘトラップ触媒再生要求を出す。
【０１４４】
本実施形態に関して、図２に示すフローチャートのステップＳ１が運転領域判定手段を、
ステップＳ４がＰＭ堆積量推定手段を、ステップＳ５とステップＳ８が再生時期判定手段を構成し、図９に示すフローチャート全体が再生制御手段を構成する。
【０１４５】
また、本実施形態に関して、図２に示すフローチャートのステップＳ３が硫黄堆積量推測手段を、ステップＳ６とステップＳ９が硫黄被毒解除時期判定手段を、図１３に示すフローチャートのステップＳ５０２がパティキュレートフィルタ再生要求手段を、図９に示すステップＳ１０６が再生終了判定手段を、図１０に示すフローチャート全体が硫黄被毒解除制御手段を構成する。
【０１４６】
本発明の排気浄化装置は、空燃比をリーンにして運転を行う直噴ガソリンエンジンに適用することもできる。
【符号の説明】
【０１４７】
１ 内燃機関の排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン
３ 吸気通路
４ 可変ノズルターボチャージャ
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
５ インタークーラ
６ 吸気スロットル
７ 燃料噴射ポンプ
８ 高圧コモンレール
９ 燃料噴射弁
１０ 排気通路
１１ 排気循環通路
１２ ＥＧＲバルブ
１３ 酸化触媒
１４ ＮＯｘトラップ触媒
１５ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
２０ ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
２１ エンジン回転センサ（クランク角センサ）
２２ アクセル開度センサ
２３ ＮＯｘトラップ触媒温度センサ
２４ 圧力センサ
２５ ＤＰＦ温度センサ
２６ λセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パティキュレートフィルタに堆積された粒子状物質が自己着火しない比較的低い温度で効率よくパティキュレートフィルタを再生する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気中に含まれるパティキュレートマター（Particulate
matter:粒子状物質、以下、「ＰＭ」と称する。）を除去するために、排気通路にＰＭの捕獲を行うパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」又は「ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）」と称する。）とを備えた内燃機関の排気浄化装置が知られている。なお、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気中には、微量のＳＯｘ（硫黄酸化成分、以下「硫黄分」と称する。）も含んでいる。
【０００３】
内燃機関の排気中に含まれるＰＭは、ＤＰＦを構成する多孔質壁に捕集されて堆積するので、目詰まり等による排気抵抗が増加しないうちに、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼により除去してＤＰＦを再生する必要がある。
【０００４】
ＤＰＦの再生方法として、排気中の燃料添加量（ＨＣ量）を調整することにより、フィルタの温度をＰＭの自己燃焼温度よりも低く且つ触媒活性温度よりも高い温度に保持し、その後、更にＨＣを添加して、フィルタの温度をＰＭの自己燃焼温度まで昇温させる方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のＤＰＦの再生方法は、ＰＭを自己着火させた後の自然延焼（伝播燃焼）により緩慢に焼却させた後、メイン燃料噴射後の追加燃料の噴射であるポスト噴射を行って、排気中にＨＣを添加して排気温度を６００℃以上に上昇させてＰＭを自己燃焼させている。
【０００７】
排気温度を昇温させるためには、内燃機関の吸気流量を調整するか、ポスト噴射を行うか、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード（遅角）を行うことによって、ＨＣを排気中に添加して排気温度を昇温させている。
【０００８】
排気温度を６００℃以上に昇温させるためには、ポスト噴射や、メイン噴射燃料の噴射時期の遅角を多く行って、多量のＨＣを添加する必要があり、大幅に燃費が悪化し、オイルが希釈されるという問題を生じる。
【０００９】
また、上記特許文献１のように、ＰＭを自己着火させた後の自然延焼（伝播燃焼）を利用すると共に、更に６００℃以上に昇温させてＰＭを燃焼させているため、ＰＭの堆積量が多い場合は、ＰＭの酸化発熱によって一気に高温化し、ＤＰＦが損傷する場合もある。
【００１０】
このようなＤＰＦの損傷を防ぐために、急激なＰＭの燃焼が起こらないように、空気過剰率（λ）を細かく制御する必要があり、制御性がよくなかった。
【００１１】
また、比較的運転負荷が低い状況で走行を続けている場合は、ＤＰＦの再生が可能となる温度まで昇温することができず、ＰＭを燃焼させて除去することができず、目詰まりを起こしてＤＰＦが閉塞してしまう場合がある。
【００１２】
また、上記のような低負荷の運転状態では、ＤＰＦの再生が可能になる温度まで昇温することができず、再生処理を行う運転領域が限定されてしまい、再生処理の機会が減少する場合があった。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＭが自己着火する温度以下の低い温度で効率良くパティキュレートフィルタの再生を行うことができ、従来の６００℃以上の温度で再生を行っていた場合と比較して、オイル希釈を回避して、燃費を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、活性酸素を放出する触媒を担持させたパティキュレートフィルタを用いて、再生処理中のパティキュレートフィルタの温度を、上記触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にすることによって、上記目的を達成し得ることを見出した。
【００１５】
また、本発明は、内燃機関と、上記内燃機関の排気通路に配置された、排気中のＮＯｘを吸蔵し還元放出するＮＯｘトラップ触媒と、上記ＮＯｘトラップ触媒の排気下流側に配置された、活性酸素を放出する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕獲するパティキュレートフィルタを備え、上記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄分の堆積量を推測する硫黄堆積量推測手段と、上記硫黄分の堆積量に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除時期を判定する硫黄被毒解除時期判定手段と、上記硫黄被毒解除時期判定手段が硫黄被毒解除時期であると判定した場合は、硫黄被毒解除を行う前に、上記パティキュレートフィルタの再生要求を行うパティキュレートフィルタ再生要求手段と、上記再生要求に基づいて、上記パティキュレートフィルタの温度を、上記触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質が自己着火する温度以下の目標温度範囲にする再生制御手段と、上記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したか否かを判定する再生終了判定手段と、上記再生終了判定手段が、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したと判定した場合には、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除をする硫黄被毒解除制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、活性酸素を放出する触媒が担持されたパティキュレートフィルタを用いたことにより、堆積したＰＭを燃焼させて再生するフィルタの再生時に、パティキュレートフィルタの温度を、触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にすることによって、上記触媒から放出された活性酸素によりＰＭが連続的に燃焼し、従来の温度（ＰＭが自己着火する約６００℃以上の温度）よりも低い温度で、パティキュレートフィルタを再生することができる。
【００１７】
このように、従来のよりも低い温度でパティキュレートフィルタを再生することができるので、パティキュレートフィルタを損傷するおそれがなくなる。また、温度上昇のために行っていたポスト噴射、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード等を少なくすることができ、オイル希釈を回避し、燃費を向上させることができる。
【００１８】
従来よりも低い温度で効率的にＰＭを燃焼させてパティキュレートフィルタを再生することができるので、運転負荷が低い状況下においても比較的容易にパティキュレートフィルタの再生処理を行うことができる。また、再生処理を行うことの可能な運転領域が拡大し、再生処理を行う機会を増加させることが可能である。
【００１９】
また、本発明は、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除を行う前に、パティキュレートフィルタの再生を要求するようにしたので、硫黄被毒解除をする際には、パティキュレートフィルタにＰＭが殆ど堆積していない。ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除をし、その後に、硫黄被毒解除をしたために高温となっている状態で排気の空気過剰率を通常値に復帰させたとしても、パティキュレートフィルタにＰＭが殆ど堆積していないので、ＰＭの急速な酸化燃焼による急激な温度上昇を生じることがなく、パティキュレートフィルタを損傷するおそれがない。そのため、パティキュレートフィルタの損傷防止のために、排気の空気過剰率λを制御する必要なく、制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態における内燃機関の排気浄化装置を示すシステム構成図である。
【図２】実施形態における排気浄化装置の再生制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】ＤＰＦ再生時期判定用背圧しきい値を示すマップである。
【図４】ＤＰＦの温度とＰＭの酸化速度の関係を示すグラフである。
【図５】ＤＰＦの温度を６５０℃にし、運転状態を低負荷・低回転のアイドル運転に変更した場合のＰＭ堆積量とＤＰＦの温度との関係を示すグラフである。
【図６】再生処理時のＤＰＦの目標温度と、再生処理時におけるＤＰＦの最高（Ｍａｘ）温度との関係を示すグラフである。
【図７】再生処理時のＤＰＦの目標温度と、オイル希釈、燃費悪化の関係を示すグラフである。
【図８】ＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素の放出を開始するライトオフ温度と、ＰＭ酸化が開始される下限温度との関係を示すグラフである。
【図９】実施形態におけるＤＰＦ再生処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】実施形態における硫黄被毒解除のルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒再生のルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】実施形態におけるＤＰＦ再生要求の設定を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態における硫黄被毒解除要求の設定を示すフローチャートである。
【図１４】実施形態におけるＮＯｘトラップ触媒再生要求の設定を示すフローチャートである。
【図１５】ＤＰＦ再生時期の運転領域を示すマップである。
【図１６】硫黄被毒解除時期の運転領域を示すマップである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態の排気浄化装置１が適用されるディーゼルエンジン２（以下、「エンジン１」という。）を示すシステム構成図である。
【００２３】
エンジン２の吸気通路３の上流には、可変ノズルターボチャージャ４のコンプレッサ４ａが配置されている。
【００２４】
吸入空気は、コンプレッサ４ａによって過給された後、インタークーラ５で冷却されて、吸気スロットル６を通過した後、各気筒の燃焼室内に流入する。
【００２５】
燃料は、燃料噴射ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃料室内に直接噴射される。
燃料噴射弁９による噴射には、動力を発生させるためのメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角させて行われるポスト噴射とが含まれる。
【００２６】
この燃料噴射ポンプ７、コモンレール８及び燃料噴射弁９によって、コモンレール式燃料噴射装置が構成される。
【００２７】
そして、燃焼室内に流入した吸入空気と燃料噴射との混合気が燃焼して、所望のエンジントルクを発生させ、排気は、排気通路１０に排出される。
【００２８】
排気通路１０に排出された排気の一部は、排気循環（Exhaust Gas Recirculation 、以下「ＥＧＲ」と称する。）バルブ１２が介装された排気循環通路１１を介して吸気側へ還流される。
【００２９】
排気の残りは、可変ターボチャージャ４のタービン４ｂを回転駆動し、該タービン４ｂと同軸に設けられたコンプレッサ４ａが回転し、吸気を過給する。
【００３０】
排気通路１０のタービン４ｂの下流側には、排気の上流側から酸化触媒１３と、吸着型のＮＯｘトラップ触媒１４と、ＤＰＦ１５がこの順序で配置されている。
【００３１】
酸化触媒１３は、排気中の炭化水素（以下「ＨＣ」と称する。）及び一酸化炭素（以下「ＣＯ」と称する。）を浄化する。
【００３２】
ＮＯｘトラップ触媒１４は、排気空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比が理論空燃比（ストイキオメトリ、以下「ストイキ」と略称する。）又はリッチのときにＮＯｘを脱離させて浄化する触媒である。
ＮＯｘトラップ触媒１４には、ＮＯｘ以外に排気中に含まれる硫黄分もトラップされる。
【００３３】
ＤＰＦ１５は、排気中のＰＭを捕集するセラミックス等を素材とした多孔質のフィルタエレメントに、ＰＭの燃焼を促進させるＰｔ等の貴金属等から成る触媒を担持させたものであり、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。
更に、本例の排気浄化装置に用いるＤＰＦ１５は、酸素の吸蔵放出性能（Oxygen Storage Capacity；以下「ＯＳＣ」と略記する）の高い触媒を担持させたものである。ＯＳＣ性能の高い触媒としては、遷移金属、具体的にはセリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）の酸化物等が挙げられる。
本実施形態のＤＰＦ１５に担持させるＯＳＣ性能を有する触媒は、４００℃以下の温度で活性酸素を放出するものであることが好ましい。
【００３４】
エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と称する。）２０には、エンジンの制御のため、各種センサからの検出信号が入力される。
【００３５】
本例のエンジン１の排気浄化装置には、各種センサとして、運転状況判定センサである、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転センサ（クランク角センサ）２１と、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２２とを備えている。
【００３６】
また、エンジン２の排気浄化装置１は、ＮＯｘトラップ触媒の温度を測定するＮＯｘトラップ触媒温度センサ２３と、ＤＰＦ１５の入口側でエンジン１からの排気圧力を測定する圧力センサ２４と、ＤＰＦ１５の温度を測定するＤＰＦ温度センサ２５と、ＤＰＦ１５の出口側で空気過剰率λを測定するλセンサ２６とを備えている。
【００３７】
なお、ＮＯｘトラップ触媒１４及びＤＰＦ１５の温度は、これらの上流側又は下流側に排気温度センサを備え、この排気温度センサで検出される排気温度に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１４及びＤＰＦ１５の温度を推測するようにしてもよい。
【００３８】
上記各種センサの検出信号の出力は、ＥＣＵ２０に入力される。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２１の出力に基づいてエンジンの回転数Ｎｅを演算し、アクセル開度センサ２２の出力に基づいてアクセル開度ＡＰＯを演算する。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、上記各種センサの検出信号に基づいて、燃料噴出量及び噴射時期を制御するための燃料噴射弁８への燃料噴射指令信号、吸気スロットル６への開度指令信号、ＥＧＲバルブ１２への開度指令信号、可変ノズルターボチャージャ４への可動指令信号等を出力する。
【００４０】
また、ＥＣＵ２０は、ＤＰＦ１５の再生処理を行う。
本実施形態の排気浄化装置１におけるＥＣＵ２０は、運転状況測定センサであるクランク角センサ２１及びアクセル開度センサ２２の測定結果に基づいて、エンジン２の運転状態が複数の運転領域のどの運転領域に属するかを判定する運転領域判定手段と、圧力センサ２４の測定結果に基づいて、ＤＰＦ１５に捕獲されたＰＭの堆積量を推測するＰＭ堆積量推測手段と、ＰＭの堆積量に基づいて、ＤＰＦの再生時期を判定する再生時期判定手段と、再生制御手段を備えている。
【００４１】
ＥＣＵ２０の再生制御手段は、ＤＰＦの再生時に、ＤＰＦ１５に担持させたＯＳＣ性能を有する触媒から活性酸素を放出する温度以上、且つＤＰＦ１５に堆積したＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にして、ＤＰＦ１５を再生する処理を行う。
本実施形態の排気浄化装置１は、ＤＰＦ１５の再生処理時に、ＯＳＣ性能を有する触媒から放出される活性酸素により、ＤＰＦ１５に堆積したＰＭが連続的に燃焼し、ＰＭが自己着火する温度以下の温度でＤＰＦ１５の効率的な再生を行うことができる。
上記目標温度範囲は４５０〜５５０℃であることが好ましい。
【００４２】
また、ＥＣＵ２０は、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒を解除する処理を行う。
本実施形態の排気浄化装置１におけるＥＣＵ２０は、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積した硫黄分の堆積量を推測する硫黄堆積量推測手段と、硫黄分の堆積量に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除の時期を判定する硫黄被毒解除時期判定手段と、硫黄被毒解除判定手段が硫黄被毒解除時期であると判定した場合は、硫黄被毒解除を行う前に、ＤＰＦ１５の再生要求を行うＤＰＦ再生要求手段と、ＤＰＦの再生が終了したか否かを判定する再生終了判定手段と、ＤＰＦの再生が終了したと判定した場合には、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒を解除する硫黄被毒解除制御手段を備えている。
【００４３】
ＥＣＵ２０の硫黄被毒解除手段は、硫黄被毒解除時に、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度を目標温度範囲にし、排気をリッチ〜ストイキ雰囲気となるように空気過剰率λを目標値にして、ＮＯｘトラップ触媒１５の硫黄被毒を解除する処理を行う。
ＮＯｘトラップ触媒１４の温度の目標温度範囲は６８０〜７２０℃であることが好ましい。
また、空気過剰率λの目標値は、０．９であることが好ましい。
【００４４】
また、ＥＣＵ２０は、排気をリッチ雰囲気（好ましくは空気過剰率λが０．８）にして、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積したＮＯｘを脱離・還元させてＮＯｘトラップ触媒１４を再生する処理を行う。
【００４５】
以下、ＥＣＵ２０の動作をフローチャートにより説明する。
図２は、ＤＰＦ１５及びＮＯｘトラップ触媒１４の再生制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ１では、運転状態として、エンジンの回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯと読み込み、これらをパラメータとするマップから演算されているメイン燃料噴射量Ｑを読み込む。
【００４７】
ステップＳ２では、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されたＮＯｘの量を推測し検知する。ＮＯｘ堆積量推測手段は、エンジン回転センサ２１で測定されたエンジンの回転数Ｎｅの積算値からＮＯｘ堆積量を推測する。また、ＮＯｘ堆積量推測手段は、走行距離に基づいて単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されていくＮＯｘの量を演算し、これを積算して算出して、ＮＯｘ堆積量を推測してもよい。
【００４８】
ステップＳ３では、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積された硫黄分の量を推測し検知する。硫黄堆積量推測手段は、ＮＯｘ堆積量を推測するのと同様に、エンジン回転センサ２１で測定されたエンジンの回転数Ｎｅの積算値から硫黄分の堆積量を推測してもよく、走行距離に基づいて単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されていく硫黄分の量を演算し、これを積算して硫黄分の堆積量を推測してもよい。
【００４９】
ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されている硫黄分は定期的に放出させる必要があり、ＥＣＵ２０は、そのための制御を行う。ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積された硫黄分を放出させることを硫黄被毒解除という。
【００５０】
ステップＳ４では、ＤＰＦ１５に捕獲されたＰＭの量を推測し検知する。ＰＭ堆積量推測手段は、圧力センサ２４で測定されたエンジンの背圧をモニタし、予め作成されたマップから近似するＰＭの堆積量を推測する。背圧が高いときほど大きな値として推定する。
【００５１】
図３は、ＤＰＦ再生時期判定用背圧しきい値を示すマップであり、横軸は回転速度Ｎｅ、縦軸はメイン（Ｍａｉｎ）噴射量Ｑを示している。
【００５２】
ＰＭ堆積量推測手段は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン（Ｍａｉｎ）噴射量Ｑにより図３に示すマップを検索し、圧力センサ２４で測定された背圧がマップに示されているしきい値を超えているか否かを判定し、ＰＭの堆積量を推測する。
【００５３】
また、ＰＭの堆積量は、エンジン２の運転状態と相関するため、クランク角センサ２１のエンジン回転数Ｎｅや、前回のＤＰＦ１５の再生時からの走行距離に基づいてエンジン２から単位時間当たりに排出されるＰＭの量を演算し、これを積算して推定してもよい。
【００５４】
ステップＳ５では、ＤＰＦ１５の再生（ＰＭ酸化）モード中であるか否を示すｒｅｇフラグを判定する。ＤＰＦ１５に堆積しているＰＭを酸化燃焼させる処理をＤＰＦ１５の再生という。
【００５５】
そして、ｒｅｇフラグ＝０であって、ＤＰＦ１５の再生モード中ではない場合は、ステップＳ６に進む。
【００５６】
一方、ｒｅｇフラグ＝１であって、ＤＰＦ１５の再生モード中である場合は、図９に示すフローチャートのステップＳ１０１に進み、ＤＰＦの再生処理を行う。
【００５７】
ステップＳ６では、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除モード中であるか否かを示すｄｅｓｕｌフラグを判定する。
【００５８】
そして、ｄｅｓｕｌフラグ＝０であって、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除モード中ではない場合は、ステップＳ７に進む。
【００５９】
一方、ｄｅｓｕｌフラグ＝１であって、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除モード中である場合は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２０１に進み、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除を行う。
【００６０】
ステップＳ７では、ＮＯｘトラップ触媒１４に堆積されたＮＯｘの脱離・還元処理を行うために、排気空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクモード中であるか否かを示すｓｐフラグを判定する。
【００６１】
そして、ｓｐフラグ＝０であって、リッチスパイクモード中ではない場合は、ステップ８に進む。
【００６２】
一方、ｓｐフラグ＝１であって、リッチスパイクモード中である場合は、図１１に示すフローチャートのステップＳ３０１に進み、ＮＯｘ再生（ＮＯｘの脱離・還元）のためのリッチスパイクを行う。
【００６３】
ステップＳ８では、ステップＳ４で検知したＰＭ堆積量が、ＤＰＦ１５の再生が必要な所定量ＰＭ１に達しているか否か、即ち、ＤＰＦ再生時期になったか否かを判定する。
【００６４】
そして、ＰＭ堆積量≦ＰＭ１であって、ＤＰＦ再生時期ではないと判定された場合には、ステップＳ９に進む。
【００６５】
一方、ＰＭ堆積量＞ＰＭ１であって、ＤＰＦ再生時期であると判定された場合には、図１２に示すフローチャートのステップＳ４０１に進む。
【００６６】
ステップＳ９では、ステップＳ３で検知した硫黄堆積量が、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒の解除が必要な所定量ＳＭ１に達しているか否か、即ち、硫黄被毒解除時期になったか否かを判定する。
【００６７】
そして、硫黄堆積量≦ＳＭ１であって、硫黄被毒解除時期ではないと判定された場合には、ステップＳ１０に進む。
【００６８】
一方、硫黄堆積量＞ＳＭ１であって、硫黄被毒解除時期であると判定された場合には、図１３に示すフローチャートのステップＳ５０１に進む。
【００６９】
ステップＳ１０では、ステップＳ２で検知したＮＯｘ堆積量が、ＮＯｘの脱離・還元を行う必要がある所定量ＮＯｘ１に達しているか否か、即ち、ＮＯｘの脱離・還元期になったか否かを判定する。
【００７０】
そして、ＮＯｘ堆積量≦ＮＯｘ１であって、ＮＯｘの脱離・還元処理時期ではないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了させる。
【００７１】
一方、ＮＯｘ堆積量＞１であって、ＮＯｘの脱離・還元時期であると判定された場合には、図１４に示すフローチャートのステップＳ６０１に進む。
【００７２】
次に、ＤＰＦ再生処理時におけるＤＰＦの温度とＰＭの燃焼（酸化速度）との関係について説明する。
図４は、ＤＰＦの温度とＰＭの酸化速度の関係を示すグラフである。
図４に示すように、ＰＭを燃焼させるために、即ち、ＤＰＦを再生するために、ＤＰＦの温度を昇温させていくと、６００℃以上の温度でＰＭの酸化速度が指数関数的に急激に増大し、ＰＭが暴走的に燃焼する。
【００７３】
図５は、例えば再生のためにＤＰＦの温度を６５０℃にし、運転状態を低負荷・低回転のアイドル運転に変更した場合のＰＭ堆積量とＤＰＦの温度との関係を示すグラフである。
図５に示すように、ＰＭ堆積量が多くなる程、ＰＭの酸化速度が急激に増大すると、ＰＭの酸化発熱によって、１０００℃以上にＤＰＦが昇温する。このようにＤＰＦが一気に高温化するとＤＰＦを構成する多孔質壁や触媒等が破壊され、ＤＰＦが損傷する。
【００７４】
図６は、再生処理時のＤＰＦの温度と、再生処理時におけるＤＰＦの最高（Ｍａｘ）温度との関係を示すグラフである。
図６に示すように、ＰＭ堆積量が多くなるほど、再生処理時のＤＰＦの温度を６００℃程度にしても、ＰＭの急速な酸化燃焼によって、ＤＰＦの温度が急激に上昇し、再生処理時におけるＤＰＦの最高（Ｍａｘ）温度が１０００℃以上の高温となる。
【００７５】
図７は、再生処理時のＤＰＦの目標温度とオイル希釈、燃費悪化の関係を示すグラフである。
図７に示すように、再生処理時のＤＰＦの目標温度を５５０℃を超える温度にすると、排気温度を昇温するために、メイン燃料噴射後の追加燃料の噴射であるポスト噴射を行うか、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード（遅角）を行う必要が生じる。このためオイル希釈が大きくなり、燃費が悪化する。
【００７６】
図４に示すように、本発明者らが検討したところ、ＤＰＦにＯＳＣ性能を有する触媒が担持されている場合は、ＰＭの急速な酸化燃焼が始まる６００℃以下の温度、即ち、約４５０〜５５０℃の間は、ＰＭの酸化特性が安定化する領域（ＤＰＦ温度−ＰＭ酸化速度曲線が平らな棚状となる領域）があることが確認された。
【００７７】
図８は、ＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素の放出を開始するライトオフ温度と、ＰＭ酸化が開始される下限温度との関係を示すグラフである。
図８に示すように、ＯＳＣ性能を有する触媒から活性酸素の放出を開始するライトオフ温度が低い程、ＰＭの酸化特性が安定化する領域（ＤＰＦ温度−ＰＭ酸化速度曲線が平らとなる棚状の領域）が拡大される。
そのため、ＤＰＦに担持させるＯＳＣ性能を有する触媒は、ライトオフ温度（活性酸素の放出を開始する温度）が低いものが好ましく、ライトオフ温度が４００℃以下のものであることが好ましい。
【００７８】
本実施形態の排気浄化装置は、触媒から放出された活性酸素によりＰＭが連続的に燃焼し、従来の温度（ＰＭが自己着火する約６００℃以上の温度）よりも低い温度で、ＤＰＦを再生することができる。そのため、ＤＰＦの再生処理時に、ＰＭが急速に酸化燃焼して、ＤＰＦの温度が急激に上昇することがなく、ＤＰＦの損傷を防止することができる。
【００７９】
また、本実施形態の排気浄化装置は、従来よりも低い温度で、ＤＰＦの再生処理を行うことができるため、温度上昇のために行っていたポスト噴射、メイン燃料噴射の噴射時期のリタード等を少なくすることができ、オイル希釈を回避し、燃費を向上させることができる。
【００８０】
本実施形態の排気浄化装置は、低負荷の運転状態でも比較的容易に再生処理を行うことができ、再生処理の機会を増やすことができる。
【００８１】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ５で、ｒｅｇフラグ＝１と判定されたときのＤＰＦ再生処理を図９のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００８２】
ステップＳ１０１では、ＤＰＦの再生要求に基づいて、ＤＰＦ温度センサ２５によりＤＰＦ１５の温度を読み込む。
後述するように、ＤＰＦ１５の温度を、ＤＰＦ１５に担持されたＯＳＣ性能を有する触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つＤＰＦ１５に堆積したＰＭが自己着火する温度以下の目標温度範囲にする。この目標温度範囲は、４５０〜５５０℃であることが好ましく、目標下限値Ｔ１が４５０℃、目標上限値Ｔ２が５５０℃である。
【００８３】
ステップＳ１０２では、ＤＰＦ１５の温度が再生処理中の目標下限値Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｔ１≦ＤＰＦ温度）。
【００８４】
ＤＰＦ１５の温度が目標下限値Ｔ１以上である場合には、ステップＳ１０３に進む。
【００８５】
一方、ＤＰＦ１５の温度が目標下限値Ｔ１未満の温度である場合には、ステップＳ１０８に進み、ＤＰＦ１５の温度を目標下限値に上昇させる。
【００８６】
図１５は、ＤＰＦ再生時期の運転領域を示すマップであり、横軸は回転速度Ｎｅ、縦軸はメイン（Ｍａｉｎ）燃料噴射量Ｑを示している。
【００８７】
ＥＣＵ２０は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑにより図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の第１の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量を算出する。
【００８８】
そして、ＥＣＵ２０は、開度指令信号を出力して、吸気スロットル６の開度を絞り、吸入新気量を減少させることにより、排気温度を上昇させて、ＤＰＦ１５の温度を上昇させる。または、ＥＣＵ２０は、開度指令信号を出力し、ＥＧＲバルブ１２の開度を増加させて排気還流量を増大させることにより、排気温度を上昇させて、ＤＰＧＦ１５の温度を上昇させる。
なお、吸気絞り（吸気スロットル６の開度）と排気絞り（ＥＧＲバルブ１２の開度）は、吸気流量を変化させる装置なので、どちらか一方を操作すればよい。
【００８９】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第２の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を上昇させるポスト噴射量を算出する。
【００９０】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量を調整すると共に、燃料噴射弁９へ燃料噴射指令信号を出力し、ポスト噴射量を減少させることにより、排気の空気過剰率λを変化（減少）させ排気温度を上昇させて、ＤＰＦ１５の温度を上昇させる。
エンジン２の運転状態が比較的低負荷である場合は、エンジンの吸気流量と、ポスト噴射量の両方を調整することによって、ＤＰＦ１５の温度を目標下限値Ｔ１以上に上昇させることができる。
【００９１】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第３の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を上昇させるポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン燃料の噴射時期を算出する。
【００９２】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量とポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、燃料噴射弁９への燃料噴射指令信号を出力し、メイン燃料の噴射時期を遅角（リタード）させ、排気温度を上昇させて、ＤＰＦ１５の温度を上昇させる。
【００９３】
ステップＳ１０３では、ＤＰＦ１５の温度が再生処理中の目標上限値Ｔ２以下であるか否かを判定する（Ｔ２≧ＤＰＦ温度）。
【００９４】
ＤＰＦ１５の温度が目標上限値Ｔ２以下である場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００９５】
一方、ＤＰＦ１５の温度が目標上限値Ｔ２を超える温度である場合には、ステップＳ１０７に進み、ＤＰＦ１５の温度を目標上限値以下に下降させる。
【００９６】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の第１の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量を算出する。
【００９７】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気スロットル６の開度指令信号を出力して、吸気スロットル６の開度を開放し、吸入新気量を増大させることにより、排気温度を下降させて、ＤＰＦ１５の温度を下降させる。または、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ１２への開度指令信号を出力し、ＥＧＲバルブ１２の開度を減少させて排気還流量を減少させることにより、排気温度を下降させて、ＤＰＧＦ１５の温度を下降させる。
【００９８】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第２の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を下降させるポスト噴射量を算出する。
【００９９】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量を調整すると共に、燃料噴射弁８へ燃料噴射指令信号を出力し、ポスト噴射量を増加させることにより、排気の空気過剰率λを変化（増加）させ排気温度を下降させて、ＤＰＦ１５の温度を目標上限値Ｔ２以下に下降させる。
【０１００】
ＥＣＵ２０は、図１５に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が第３の運転領域である場合は、吸気流量を算出すると共に、排気温度を下降させるポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン燃料の噴射時期を算出する。
【０１０１】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量とポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、燃料噴射弁８への燃料噴射指令信号を出力し、メイン燃料の噴射時期を進角させ、排気温度を下降させて、ＤＰＦ１５の温度を目標上限値Ｔ２以下に下降させる。
【０１０２】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０８又はステップＳ１０７でＤＰＦ１５の温度を目標温度範囲にした後、この温度が維持されて所定時間ｔｄｐｆｒｅｇが経過したか否かを判断する。目標温度範の温度にＤＰＦ１５が所定時間維持されると、ＰＭが燃焼し、ＤＰＦが再生する。
目標温度範囲の温度にＤＰＦ１５の維持された時間、即ち、ＤＰＦの再生処理時間ｔｉｍｅ１が、所定時間ｔｄｐｆｒｅｇを経過した（ｔｉｍｅ１≧ｔｄｐｆｒｅｇ）場合は、ステップＳ１０５に進む。
【０１０３】
一方、ＤＰＦの再生処理時間ｔｉｍｅ１が、所定時間ｔｄｐｆｒｅｇを経過していないとき（ｔｉｍｅ１＜ｔｄｐｆｒｅｇ）は、ＤＰＦ再生を継続させるべくステップＳ１０５〜ステップＳ１０６を迂回して、本ルーチンを終了させる。
【０１０４】
ステップＳ１０５では、ＤＰＦの再生処理が終了したと判定し、ポスト噴射を中止し、ステップＳ１０６に進む。
【０１０５】
ステップＳ１０６では、ｒｅｇフラグを０に設定する（ｒｅｇフラグ＝０）。
【０１０６】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ６で、ｄｅｓｅｌフラグ＝１と判定されたときの硫黄被毒解除処理を、図１０のフローチャートに従って詳細に説明する。
【０１０７】
ステップＳ２０１では、硫黄被毒解除の要求に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の温度及び排気の空気過剰率を読み込む。
硫黄被毒解除処理においては、ＮＯｘトラップ触媒の温度の目標温度範囲は、６８０〜７２０℃であることが好ましい。
また、硫黄被毒解除処理においては、排気の空気過剰率λは０．９程度であることが好ましい。
【０１０８】
ステップＳ２０２では、ＮＯｘトラップ触媒の温度が硫黄被毒解除処理中の目標下限値ｔ１以上であるか否か（ｔ１≦ＮＯｘトラップ触媒温度）、排気中の空気過剰率λが目標値（λ＝０．９）であるか否を判定する。
【０１０９】
ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標下限値ｔ１以上であり、空気過剰率λが目標値（０．９）である場合には、ステップＳ２０３に進む。
【０１１０】
一方、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標下限値ｔ１以下であり、空気過剰率λが目標値ではない場合には、ステップＳ２１１に進み、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度を上昇させ、排気の空気過剰率を目標値にする。
【０１１１】
図１６は、硫黄被毒解除時期の運転領域を示すマップであり、横軸は回転速度Ｎｅ、縦軸はメイン（Ｍａｉｎ）噴射量Ｑを示している。
【０１１２】
ＥＣＵ２０は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑにより図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出する
【０１１３】
そして、ＥＣＵ２０は、吸入新気量を減少させ又は排気還流量を増大させると共に、ポスト噴射量を減少させることにより、排気の空気過剰率λを０．９に調整する。
ＮＯｘトラップ触媒に堆積している硫黄分を放出させるには、排気中の還元剤（ＨＣ、ＣＯ等）を増加させ、リッチ〜ストイキ雰囲気を形成するだけではなく、ＮＯｘトラップ触媒の温度を上昇させることが必要になるので、例えばＮＯｘトラップ触媒を加熱する等して、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標下限値ｔ１以上に上昇させる。
【０１１４】
また、ＥＣＵ２０は、図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が比較的低負荷の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン噴射の噴射時期を算出する。
【０１１５】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量及びポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、メイン燃料の噴射時期を遅角（リタード）させ、排気の空気過剰率λを０．９に調整し、排気温度を上昇させる。排気温度の上昇だけでは、ＮＯｘトラップ触媒の温度が目標下限値以上にならない場合は、ＮＯｘトラップ触媒を加熱する等して、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標下限値ｔ１以上に上昇させる。
【０１１６】
ステップＳ２０３では、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が硫黄被毒解除中の目標上限値ｔ２以下であるか否か（ｔ２≧ＮＯｘトラップ触媒温度）、排気中の空気過剰率λが目標値（λ＝０．９）であるか否を判定する。
【０１１７】
ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標上限値ｔ２以下であり、空気過剰率λが目標値（０．９）である場合には、ステップＳ２０４に進む。
【０１１８】
一方、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度が目標上限値ｔ２以下であり、空気過剰率λが目標値ではない場合には、ステップＳ２１０に進み、ＮＯｘトラップ触媒１４の温度を下降させ、排気の空気過剰率を目標値にする。
【０１１９】
ＥＣＵ２０は、エンジン回転数Ｎｅ及びメイン噴射量Ｑにより図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態に応じて、例えば運転状態が比較的高負荷の運転領域である場合は、排気温度を下降させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出する
【０１２０】
そして、ＥＣＵ２０は、吸入新気量を増大させ又は排気還流量を減少させると共に、ポスト噴射量を増大させることにより、排気の空気過剰率λを０．９に調整し、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標上限値ｔ２以下に下降させる。
【０１２１】
また、ＥＣＵ２０は、図１６に示すマップを検索し、エンジンの運転状態が比較的低負荷の運転領域である場合は、排気温度を上昇させる吸気流量と、ポスト噴射量を算出し、さらに必要に応じてメイン噴射の噴射時期を算出する。
【０１２２】
そして、ＥＣＵ２０は、吸気流量及びポスト噴射量の調整の両方を行うと共に、必要に応じて、メイン燃料の噴射時期を遅角（リタード）させ、排気の空気過剰率λを０．９に調整し、ＮＯｘトラップ触媒の温度を目標上限値ｔ２以下に下降させる。
【０１２３】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２１１又はステップＳ２１０でＮＯｘトラップ触媒の温度を目標温度範囲にし、排気の空気過剰率を目標値にした後、この目標温度範囲の温度及び空気過剰率が所定時間（ｔｄｅｓｕｌ）が維持されたか否かを判断する。ｔｄｅｓｕｌが経過するまでの間に、硫黄分が分解され、放出されて、硫黄被毒解除が終了する。
【０１２４】
硫黄被毒解除処理の時間ｔｉｍｅ２が所定時間ｔｄｅｓｕｌを経過した場合した場合は（ｔｉｍｅ２≧ｔｄｅｓｕｌ）、ステップＳ２０５に進む。
【０１２５】
一方、硫黄被毒解除処理の時間ｔｉｍｅ２が、所定時間ｔｄｅｓｕｌを経過していないとき（ｔｉｍｅ２＜ｔｄｅｓｕｌ）は、硫黄被毒解除処理を継続させるべく、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０９を迂回して本ルーチンを終了させる。
【０１２６】
ステップＳ２０５では、硫黄被毒解除処理が終了したと判定し、吸気流量の調整及びポスト噴射によるストイキ運転を解除し、通常の燃焼に戻し、ステップＳ２０６に進む。
【０１２７】
ステップＳ２０６では、ｄｅｓｕｌフラグを０に設定する（ｄｅｓｕｌフラグ＝０）。
【０１２８】
ステップＳ２０７では、ＮＯｘトラップ触媒１４のＮＯｘ堆積量を０にリセットする。
これは硫黄被毒解除を行うことで、ＮＯｘトラップ触媒１４が長時間、リッチ〜ストイキの雰囲気に曝されることにより、硫黄分と共にＮＯｘも放出され、ＮＯｘ再生が同時に行われるためである。
【０１２９】
ステップＳ２０８では、ＮＯｘとラップ触媒１４の硫黄堆積量を０にリセットする。
【０１３０】
ステップＳ２０９では、ｓｐフラグを０に設定する（ｓｐフラグ＝０）。
【０１３１】
次に、図２に示すフローチャートのステップＳ７で、ｓｐフラグ＝１と判定されたときのＮＯｘトラップ触媒の再生処理を、図１１のフローチャートに従って詳細に説明する。
【０１３２】
ステップＳ３０１では、ＮＯｘトラップ触媒１４の再生要求に基づいて、排気の空気過剰率λをＮＯｘトラップ触媒再生のために空気過剰率を目標値にする。
ＮＯｘトラップ触媒再生処理においては、排気の空気過剰率λは０．８程度であることが好ましい。
【０１３３】
ＮＯｘトラップ触媒１４の雰囲気を一時的にリッチ（還元雰囲気）にすることにより、ＮＯｘトラップ触媒１４にトラップされていたＮＯｘを脱離・還元処理する。
【０１３４】
ステップＳ３０２では、空気過剰率を目標値にした時間、即ち、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理時間（ｔｉｍｅ３）が、所定時間（ｔｓｐｉｋｅ）が維持されたか否かを判断する。リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅが経過するまでの間に、ＮＯｘが脱離され、還元されて、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理が終了する。
【０１３５】
ＮＯｘトラップ触媒の再生処理時間ｔｉｍｅ３が、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅを経過した場合した場合は（ｔｉｍｅ２≧ｔｄｅｓｕｌ）、ステップＳ３０３に進む。
【０１３６】
一方、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理時間ｔｉｍｅ３が、リッチスパイク時間ｔｓｐｉｋｅを経過していないとき（ｔｉｍｅ３＜ｔｓｐｉｋｅ）は、再生処理を継続させるべく、ステップＳ３０３を迂回して本ルーチンを終了させる。
【０１３７】
ステップＳ３０３では、ＮＯｘトラップ触媒の再生処理が終了したと判定し、ｓｐフラグを０に設定する（ｓｐフラグ＝０）。
【０１３８】
図１２は、ＤＰＦ再生要求の設定のルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ８で、ＰＭ堆積量がＤＰＦ１５の再生に必要な所定量ＰＭ１に達しており、ＤＰＦ再生時期である判定された場合は、ステップＳ４０１でｒｅｇフラグ＝１に設定して、ＤＰＦ再生要求を出す。
【０１３９】
図１３は、硫黄被毒解除要求の設定のルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ９で、硫黄堆積量が、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒の解除が必要な所定量ＳＭ１に達しており、硫黄被毒解除時期であると判定された場合には、ステップＳ５０１でｄｅｓｕｌフラグ＝１に設定して、硫黄被毒解除要求を出し、ステップＳ５０２に進む。
【０１４０】
ステップＳ５０２では、ｒｅｇフラグ＝１に設定して、硫黄被毒解除を行う前にＤＰＦ再生要求を出す。
【０１４１】
ＤＰＦ再生要求に基づいて、図９に示すフローチャートのステップＳ１０１に進み、ＤＰＦの再生処理を行う。そして、ステップＳ１０６でｒｅｇフラグ＝０に設定され、ＤＰＦ１５の再生が終了したと判定した場合は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２０１に進み、ＮＯｘトラップ触媒１４の硫黄被毒解除を行う。
【０１４２】
本実施形態においては、硫黄被毒解除を行う前に、必ずＤＰＦの再生処理を行うようにしたので、硫黄被毒解除時には、ＤＰＦにはＰＭが堆積していないか、堆積量が少ない。ＤＰＦ後に硫黄被毒解除をし、硫黄被毒解除が終了した時点の高温下で、空気過剰率λを即時に通常値に復帰させたとしても、ＤＰＦにＰＭが殆ど堆積していないので、ＰＭの急速な酸化燃焼によるＤＰＦの急激な温度上昇がない。そのため、ＤＰＦを損傷するおそれがなく、損傷防止のための空気過剰率λ制御が必要なくなり、制御性を向上させることができる。
【０１４３】
図１４は、ＮＯｘトラップ触媒再生要求の設定のルーチンを示すフローチャートである。
図２に示すフローチャートのステップＳ１０で、ＮＯｘ堆積量がＮＯｘトラップ触媒の再生に必要な所定量ＮＯｘ１に達しており、ＮＯｘトラップ触媒再生時期である判定された場合は、ステップＳ６０１でｓｐフラグ＝１に設定して、ＮＯｘトラップ触媒再生要求を出す。
【０１４４】
本実施形態に関して、図２に示すフローチャートのステップＳ１が運転領域判定手段を、
ステップＳ４がＰＭ堆積量推定手段を、ステップＳ５とステップＳ８が再生時期判定手段を構成し、図９に示すフローチャート全体が再生制御手段を構成する。
【０１４５】
また、本実施形態に関して、図２に示すフローチャートのステップＳ３が硫黄堆積量推測手段を、ステップＳ６とステップＳ９が硫黄被毒解除時期判定手段を、図１３に示すフローチャートのステップＳ５０２がパティキュレートフィルタ再生要求手段を、図９に示すステップＳ１０６が再生終了判定手段を、図１０に示すフローチャート全体が硫黄被毒解除制御手段を構成する。
【０１４６】
本発明の排気浄化装置は、空燃比をリーンにして運転を行う直噴ガソリンエンジンに適用することもできる。
【符号の説明】
【０１４７】
１ 内燃機関の排気浄化装置
２ ディーゼルエンジン
３ 吸気通路
４ 可変ノズルターボチャージャ
４ａ コンプレッサ
４ｂ タービン
５ インタークーラ
６ 吸気スロットル
７ 燃料噴射ポンプ
８ 高圧コモンレール
９ 燃料噴射弁
１０ 排気通路
１１ 排気循環通路
１２ ＥＧＲバルブ
１３ 酸化触媒
１４ ＮＯｘトラップ触媒
１５ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
２０ ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
２１ エンジン回転センサ（クランク角センサ）
２２ アクセル開度センサ
２３ ＮＯｘトラップ触媒温度センサ
２４ 圧力センサ
２５ ＤＰＦ温度センサ
２６ λセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
上記内燃機関の排気通路に配置された、排気中のＮＯｘを吸蔵し還元放出するＮＯｘトラップ触媒と、
上記ＮＯｘトラップ触媒の排気下流側に配置された、活性酸素を放出する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕獲するパティキュレートフィルタを備え、
上記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄分の堆積量を推測する硫黄堆積量推測手段と、
上記硫黄分の堆積量に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除時期を判定する硫黄被毒解除時期判定手段と、
上記硫黄被毒解除時期判定手段が硫黄被毒解除時期であると判定した場合は、硫黄被毒解除を行う前に、上記パティキュレートフィルタの再生要求を行うパティキュレートフィルタ再生要求手段と、
上記再生要求に基づいて、上記パティキュレートフィルタの温度を、上記触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質が自己着火する温度以下の目標温度範囲にする再生制御手段と、
上記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したか否かを判定する再生終了判定手段と、
上記再生終了判定手段が、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したと判定した場合には、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除をする硫黄被毒解除制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関と、
上記内燃機関の排気通路に配置された、排気中のＮＯｘを吸蔵し還元放出するＮＯｘトラップ触媒と、
上記ＮＯｘトラップ触媒の排気下流側に配置された、活性酸素を放出する触媒が担持され、排気中の粒子状物質を捕獲するパティキュレートフィルタを備え、
上記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄分の堆積量を推測する硫黄堆積量推測手段と、
上記硫黄分の堆積量に基づいて、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除時期を判定する硫黄被毒解除時期判定手段と、
上記硫黄被毒解除時期判定手段が硫黄被毒解除時期であると判定した場合は、硫黄被毒解除を行う前に、上記パティキュレートフィルタの再生要求を行うパティキュレートフィルタ再生要求手段と、
上記再生要求に基づいて、上記パティキュレートフィルタの温度を、上記触媒が活性酸素を放出する温度以上、且つパティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質が自己着火する温度以下の目標温度範囲にする再生制御手段と、
上記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したか否かを判定する再生終了判定手段と、
上記再生終了判定手段が、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が終了したと判定した場合には、ＮＯｘトラップ触媒の硫黄被毒解除をする硫黄被毒解除制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２４６９３０（Ｐ２０１２−２４６９３０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５７２５６（Ｐ２０１２−１５７２５６）
【出願日】平成２４年７月１３日（２０１２．７．１３）
【分割の表示】特願２００８−２２１５８０（Ｐ２００８−２２１５８０）の分割
【原出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【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２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１３日（２０１２．７．１３）
【分割の表示】特願２００８−２２１５８０（Ｐ２００８−２２１５８０）の分割
【原出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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