(57)【要約】【課題】構造の簡素化を図ると共にフィルタの再生を効率よく行うことができるフィルタの再生システム及びフィルタの再生方法を提供することを課題とする。【解決手段】ガソリンを主燃料とする内燃機関１の排気通路５４上に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタ５の再生システムであって、排気通路５４上に設けられ、フィルタ５より上流側、下流側にそれぞれ設けられた上流側触媒４と下流側触媒６と、上流側触媒４とフィルタ５との間で排気通路５４と接続した二次空気供給用通路６１とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンを主燃料とする内燃機関の排気通路上に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタの再生システムであって、
前記排気通路上に設けられ、前記フィルタより上流側、下流側にそれぞれ設けられた上流側触媒と下流側触媒と、
前記上流側触媒と前記フィルタとの間で前記排気通路と接続した二次空気供給用通路とを備えている、ことを特徴とするフィルタの再生システム。
【請求項２】
混合気の空燃比をストイキよりもリッチ側に制御すると共に、前記二次空気供給通路を介して前記フィルタへ二次空気を供給することにより前記フィルタを再生するフィルタ再生制御手段とを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタの再生システム。
【請求項３】
前記フィルタの温度を算出するフィルタ温度算出手段を備え、
前記フィルタ再生制御手段は、前記算出された温度に基づいて前記フィルタへの二次空気の供給を停止する、ことを特徴とする請求項２に記載のフィルタの再生システム。
【請求項４】
前記フィルタ再生制御手段は、前記フィルタへの二次空気の供給の停止後は、混合気の空燃比をストイキに収束するように制御する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のフィルタの再生システム。
【請求項５】
前記フィルタは、酸素吸蔵放出機能を有した触媒が担持されており、
前記フィルタ再生制御手段は、前記フィルタへの二次空気の供給の停止後、混合気の空燃比をリッチ側とリーン側とに交互に切り替える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のフィルタの再生システム。
【請求項６】
前記下流側触媒は、ＮＯｘ触媒である、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のフィルタの再生システム。
【請求項７】
ガソリンを主燃料とする内燃機関の排気通路上に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタの再生方法であって、
混合気の空燃比をストイキよりもリッチ側に制御するステップと、
前記排気通路上に設けられ前記フィルタよりも上流側に設けられた上流側触媒と、前記フィルタとの間に二次空気を供給するステップとを含む、ことを特徴とするフィルタの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のフィルタの再生システム及びフィルタの再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる微粒子（以下、ＰＭと称する）を捕集するフィルタが知られている。特許文献１には、このフィルタに堆積したＰＭを燃焼させるために、フィルタの上流に配設されたヒータを作動させ、フィルタに二次空気を供給する技術が開示されている。
また、ディーゼルエンジンでは、フィルタに燃料を噴射することにより、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させる技術も知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８８５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１に開示されている技術では、ヒータを設ける必要がありエンジン周辺の構造が複雑化する。
【０００５】
また、フィルタへの燃料噴射によりＰＭを燃焼させる技術でも、同様に専用の燃料噴射手段を設ける必要がある。また、ガソリンエンジンの場合、通常は混合気の空燃比は理論空燃比近傍に制御されるので、フィルタに燃料を噴射してもＰＭの燃焼を促進するための酸素量が不足している場合が多い。このため、フィルタの再生を充分に行えない恐れがある。
【０００６】
また、フィルタの上流側に触媒が配置されている場合に、触媒の反応によって、排気中の酸素が消費されて、フィルタの再生に必要な酸素量を確保できない恐れがある。これは、触媒の上流側に二次空気を供給するように構成した場合であっても同様である。
【０００７】
したがって本発明の目的は、構造の簡素化を図ると共にフィルタの再生を効率よく行うことができるフィルタの再生システム及びフィルタの再生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、ガソリンを主燃料とする内燃機関の排気通路上に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタの再生システムであって、前記排気通路上に設けられ、前記フィルタより上流側、下流側にそれぞれ設けられた上流側触媒と下流側触媒と、前記上流側触媒と前記フィルタとの間で前記排気通路と接続した二次空気供給用通路とを備えている、ことを特徴とするフィルタの再生システムによって達成できる。
【０００９】
これにより、フィルタを再生する際に、フィルタに二次空気を供給することができ、フィルタの再生に必要な酸素を供給できる。
【００１０】
上記構成において、混合気の空燃比をストイキよりもリッチ側に制御すると共に、前記二次空気供給通路を介して前記フィルタへ二次空気を供給することにより前記フィルタを再生するフィルタ再生制御手段とを備えている、構成を採用できる。
【００１１】
混合気の空燃比をリッチ側に制御することにより、フィルタには比較的多くの未燃燃料を含む排気が供給されることになる。フィルタには更に二次空気が供給されるので、排気中の未燃燃料と二次空気中の酸素との作用によって、フィルタに堆積したＰＭを燃焼できる。これにより、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させるためのヒータや、燃料噴射手段を廃止できる。
【００１２】
上記構成において、前記フィルタの温度を算出するフィルタ温度算出手段を備え、前記フィルタ再生制御手段は、前記算出された温度に基づいて前記フィルタへの二次空気の供給を停止する、構成を採用できる。
【００１３】
上記構成において、フィルタの温度が所定以上となった場合には、所定期間はフィルタに捕集された微粒子の燃焼温度が維持されるので、二次空気の供給を停止できる。二次空気の供給を停止することにより、二次空気の供給に伴う電力の消費などを抑制できる。
【００１４】
上記構成において、前記フィルタ再生制御手段は、前記フィルタへの二次空気の供給の停止後は、混合気の空燃比をストイキに収束するように制御する、構成を採用できる。
【００１５】
フィルタへの二次空気の供給の停止後は、空燃比がストイキに制御されるので、リッチ制御時間が短縮される。これにより、燃料消費量の増大を抑制できる。また、リッチ制御時間の短縮により、ＮＯｘの排出量についても抑制できる。
【００１６】
上記構成において、前記フィルタは、酸素吸蔵放出機能を有した触媒が担持されており、前記フィルタ再生制御手段は、前記フィルタへの二次空気の供給の停止後、混合気の空燃比をリッチ側とリーン側とに交互に切り替える、構成を採用できる。
【００１７】
フィルタに担持された触媒は、リッチ雰囲気下では酸素を放出してフィルタに堆積したＰＭの燃焼に貢献し、リーン雰囲気下では酸素を吸蔵する。リッチ制御とリーン制御とが交互に繰り返されることにより、フィルタに堆積したＰＭの燃焼が維持される。
【００１８】
上記構成において、下流側触媒は、ＮＯｘ触媒である、構成を採用できる。フィルタの再生処理が実行されている間では、ＰＭの燃焼により排気が高温化し、ＮＯｘの生成量が増大する恐れがあるが、下流側触媒にＮＯｘ触媒を配置することにより、ＮＯｘの排出を抑制できる。
【００１９】
また、上記目的は、ガソリンを主燃料とする内燃機関の排気通路上に設けられ、排気中の微粒子を捕集するフィルタの再生方法であって、混合気の空燃比をストイキよりもリッチ側に制御するステップと、前記排気通路上に設けられ前記フィルタよりも上流側に設けられた上流側触媒と、前記フィルタとの間に二次空気を供給するステップとを含む、ことを特徴とするフィルタの再生方法によっても達成できる。
【００２０】
混合気の空燃比をリッチ側に制御することにより、フィルタには比較的多くの未燃燃料を含む排気が供給されることになる。フィルタには更に二次空気が供給されるので、排気中の未燃燃料と二次空気中の酸素との作用によって、フィルタに堆積したＰＭを燃焼できる。これにより、フィルタに堆積したＰＭの燃焼させるためのヒータや、燃料噴射手段を廃止できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、構造の簡素化を図ると共にフィルタの再生を効率よく行うことができるフィルタの再生システム及びフィルタの再生方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明に係る複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、実施例１に係るフィルタ再生システムが採用されたエンジンシステムの概略構成を示す図である。エンジンシステムは、内燃機関１、電子制御ユニット（Electronic  Control  Unit、以下ＥＣＵと称する）２０、排気通路５４、上流側触媒４、フィルタ５、下流側触媒６等を含む。内燃機関１は、４つのシリンダ３０を有する４サイクル・ガソリン機関であり、各シリンダ３０のピストンの上方には、ピストンの頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼室が形成されている。また、エンジンシステムは、吸気系４０、排気系５０、二次空気供給系６０を備えている。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、内燃機関１の動作全体を制御するものであり、不図示のＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などから構成される。内燃機関１は、通常の運転状態において、ＥＣＵ２０によって混合気の空燃比がストイキ（理論空燃比）周辺に収束されるように制御される。また、ＲＯＭには、後述するフィルタ再生処理を実行するために必要なプログラムが格納されている。ＥＣＵ２０は、フィルタ再生制御手段、フィルタ温度算出手段に相当する。
【００２５】
吸気系４０は、吸気管４１、吸気枝管２６を含む。それぞれの吸気枝管２６に接続した吸気管４１には、スロットル弁４２が設けられており、この吸気管４１はエアフィルタ４３に接続されている。このエアフィルタ４３とスロットル弁４２の間には、吸入空気量を測定するためのエアフロメータ４４が配設されている。また、エアフィルタ４３よりも上流側には、吸気の温度を検出する吸気温センサ４８が配置されている。
【００２６】
吸気枝管２６には、それぞれ燃料噴射弁３２が設けられている。燃料噴射弁３２からの燃料噴射量は、ＥＣＵ２０からの指示により制御される。尚、シリンダ３０内には、不図示の点火プラグが設けられ、ＥＣＵ２０からの制御によって点火タイミングが制御される。
【００２７】
排気系５０は、排気通路５４、排気枝管５２を含む。排気通路５４は、各燃焼室から排出される排気の通路である。排気通路５４は、内燃機関１と接続した複数の排気枝管５２と連通している。排気通路５４には、上流から下流にかけて、上流側触媒４、フィルタ５、下流側触媒６が配置されている
【００２８】
上流側触媒４は、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する機能を備えた三元触媒である。また、上流側触媒４は酸素吸蔵機能を有している。上流側触媒４は、セラミックから成る担持体に触媒物質である貴金属及びセリア（ＣｅＯ２）が担持されている。上流側触媒４は、スタートキャタリティックコンバータ（ＳＣ）、又は第１触媒とも称される。
【００２９】
フィルタ５は、セラミックからなる周知のフィルタであって、排気中に含まれるＰＭを捕集する。フィルタ５は、上流側触媒４よりも下流側であって、下流側触媒６よりも上流側に配置されている。
【００３０】
下流側触媒６は、排気中の還元成分濃度が低い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の還元成分濃度が高い状態ではＮＯｘを放出する特性を有している。排気中に放出されたＮＯｘは、排気中にＨＣやＣＯ等の還元成分が存在していれば、それらと速やかに反応して窒素に還元される。下流側触媒６は、車両のフロア下方に配置されているため、アンダフロアキャタリティックコンバータ又は第２触媒とも称されている。
【００３１】
空燃比センサ４ａは、空燃比センサ４ａが配置された排気通路５４内を通過する排気の空燃比に応じた出力値をＥＣＵ２０へと出力する。詳細には、空燃比センサ４ａは、限界電流式の酸素濃度センサである。被検出ガスの空燃比に応じた電圧を出力する。出力値は、被検出ガスの空燃比が大きくなるほど（リーン側であるほど）増大する。
【００３２】
空燃比センサ４ｂは、上流側触媒４とフィルタ５との間に設けられている。空燃比センサ４ｂは、上流側触媒４とフィルタ５との間を通過する排気の空燃比に応じた出力値をＥＣＵ２０へ出力する。空燃比センサ４ｂは、起電力式の酸素濃度センサである。
【００３３】
また、上流側触媒４とフィルタ５との間には、圧力センサ５ａが設けられている。また、フィルタ５と下流側触媒６との間には、圧力センサ５ｂが設けられている。従って、圧力センサ５ａ、５ｂは、フィルタ５を挟むように設けられている。圧力センサ５ａは、フィルタ５を通過する前の排気の圧力を検出し、圧力センサ５ｂは、フィルタ５を通過した後の排気の圧力を検出する。圧力センサ５ａ、５ｂは、それぞれ排気の圧力に応じた出力値をＥＣＵ２０へと出力する。ＥＣＵ２０は、圧力センサ５ａ、５ｂからの出力値に基づいて、フィルタ５前後での圧力差を算出でき、フィルタ５前後での圧力差に基づいてフィルタ５に堆積したＰＭ量を推定できる。フィルタ５に堆積したＰＭ量は、ＥＣＵ２０のＲＯＭに予め記憶された、フィルタ５前後での圧力差と堆積量とが対応付けられたマップに基づいて推定される。
【００３４】
また、フィルタ５には温度センサ５ｃが設けられている。温度センサ５ｃは、公知のサーミスタなどから構成され、フィルタ５の温度に応じた出力値をＥＣＵ２０へと出力する。尚、その他の温度センサであってもよい。
【００３５】
二次空気供給系６０は、内燃機関１の外部から取り入れた空気を二次空気として強制的に排気通路５４に供給するように構成されている。
【００３６】
二次空気供給通路６１上には、上流側からエアポンプ１３、スイッチングバルブ６２、逆止弁であるリードバルブ６３が配置されている。また、エアポンプ１３とエアスイッチングバルブ６２の間には圧力センサ６４が設けられている。前記エアスイッチングバルブ６２には、吸気管４１のスロットル弁４２の下流から延びる配管６５が接続され、この配管６５には電磁弁６６が設けられている。
【００３７】
エアポンプ１３は電気モータにより駆動され、このエアポンプ１３は、外部からの指示に基づいて回転駆動するモータ部と、このモータ部により回転駆動されて吸入した空気を加圧するポンプ部とを備えている。そして、空気導入通路１４を通じて外部から空気を吸入する。エアポンプ１３から圧送される空気は、二次通路供給通路６１を介して排気通路５４へと導かれる。
【００３８】
二次空気供給通路６１は、図１に示すように、上流側触媒４とフィルタ５との間で排気通路５４と接続している。従って、二次空気供給通路６１から供給される二次空気は、フィルタ５に供給されることになる。
【００３９】
二次空気供給系６０は、電磁弁６６を開くことで、吸気管４１内の負圧をエアスイッチングバルブ６２に導き、このエアスイッチングバルブ６２を開くことができる。この状態でエアポンプ１３を駆動させることで、エアフィルタ４３ａを通過した外気は二次空気供給通路６１を介して、排気通路５４内に導かれる。
【００４０】
一般的な二次空気供給系は、主として、冷間始動時等であって燃料濃度が高く、空燃比が小さく、かつ排気を浄化する触媒が活性温度に達していない状態で、触媒に二次空気を供給することにより、触媒を早期に活性化温度まで暖機するものである。しかしながら、本実施例に係る二次空気供給系６０は、触媒の暖機のみならず、フィルタ５を再生する際にフィルタ５へ二次空気を供給する。詳しくは後述する。
【００４１】
内燃機関１は、クランクシャフトの端部に取り付けられたタイミングロータと電磁ピックアップとからなるクランクポジションセンサ４７と、内燃機関１の内部に形成された冷却水路を流れる冷却水の温度を検出すべくシリンダブロックに取り付けられた水温センサ４６とを備えている。
【００４２】
ＥＣＵ２０には、空燃比センサ４ａ、４ｂ、圧力センサ５ａ、５ｂ、温度センサ５ｃ、エアフローメータ４４、スロットルポジションセンサ４５、水温センサ４６、クランクポジションセンサ４７、等、の各種センサが電気配線を介して接続されている。ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ４７から入力される信号に基づいて、燃料の噴射時期及び点火時期を演算することができる。また、内燃機関１の運転状態に関する各制御や、特にエアポンプ１３の駆動やスイッチングバルブ６２の開閉駆動を通じて排気通路５４に二次空気を供給する制御を実施する。
【００４３】
次に、ＥＣＵ２０が実行するフィルタ再生処理について説明する。図２は、ＥＣＵ２０が実行するフィルタ再生処理の一例を示したフローチャート図である。図２に示すように、ＥＣＵ２０は、フィルタ５に所定量のＰＭが堆積したか否かを判定する（ステップＳ１）。詳細には、ＥＣＵ２０は、圧力センサ５ａ、５ｂからの出力信号に基づいて、フィルタ５のＰＭの堆積量を推定する。即ち、圧力センサ５ａ、５ｂの出力信号の差が所定値よりも大きい場合には、フィルタ５に堆積したＰＭ量は、フィルタ５の再生処理が必要なほど多いものと判定する。圧力センサ５ａ、５ｂの出力信号の差が所定値よりも小さい場合には、フィルタ５に堆積したＰＭ量は、フィルタ５の再生処理が必要なほど堆積に至っていないものと判断する。
【００４４】
尚、フィルタ５の堆積量は、このような判定方法に限定されずに、その他の公知技術を採用しうる。例えば、フィルタ５の上流側の圧力と大気圧とを比較することにより、フィルタ５へのＰＭの堆積量を推定してもよい。
【００４５】
ステップＳ１において否定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、本処理を終了する。肯定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の現在の運転状態が、フィルタ再生可能領域にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。フィルタ再生可能領域とは、後述する手法によりフィルタ５の再生処理を行った場合であっても、内燃機関１の運転状態には大きな影響を与えない領域である。具体的には、ＥＣＵ２０は、機関回転数、機関の負荷の状態等に基づいて、現在の内燃機関１の運転状態を把握する。次にＥＣＵ２０は、現在の運転状態が、フィルタ再生領域内に該当するか否かを、ＲＡＭに予め記憶されたマップに基づいて判定する。ＥＣＵ２０は、内燃機関１の負荷状態については、スロットルポジションセンサ４５などからの信号に基づいて判定し、機関回転数については、クランクポジションセンサ４７からの信号に基づいて判定する。
【００４６】
ステップＳ２において否定判定の場合には、再度ステップＳ２を実行する。即ち、内燃機関１の運転状態がフィルタ再生可能領域に含まれるまでＥＣＵ２０は監視する。肯定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、燃料噴射量を制御して、空燃比をストイキよりもリッチ側に制御する（ステップＳ３）。尚、ＥＣＵ２０が空燃比を制御する場合には、空燃比センサ４ａからの出力を参照してフィードバック制御を行う。
【００４７】
次に、ＥＣＵ２０は、エアポンプ１３、電磁弁６６へ指令を出して、排気通路５４へ二次空気を供給する（ステップＳ４）。これにより空燃比がリッチ側にあり、かつフィルタ５に二次空気が供給されることになる。従って、空燃比がリッチである排気中に含まれる未燃燃料と、フィルタ５へ供給される２次空気中との酸素との作用によって、フィルタ５に堆積したＰＭが燃焼される。このようにして、フィルタ５の再生処理が行われる。
【００４８】
次に、ＥＣＵ２０は、温度センサ５ｃからの出力に基づいて、フィルタ５の温度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。所定値未満の場合には、ＥＣＵ２０は再度ステップＳ５の処理を実行する。即ち、ＥＣＵ２０は、フィルタ５の温度が所定値以上になるまで監視する。
【００４９】
フィルタ５の温度が所定値以上の場合には、ＥＣＵ２０は、エアポンプ１３、電磁弁６６へ指令を出して、二次空気の供給を停止する（ステップＳ６）。このように二次空気の供給を停止する理由は、一度フィルタ５の温度が所定値以上まで上昇すれば、未燃燃料が供給されなくてもフィルタ５に堆積したＰＭが次々と燃焼するからである。このように早期に二次空気の供給を停止することができるので、二次空気を供給するために必要となる電力消費を抑制できる。
【００５０】
次に、ＥＣＵ２０は、混合気の空燃比をリッチ側からストイキ周辺に収束するように制御する（ステップＳ７）。これにより、空燃比がリッチ側に制御されている時間を短縮化され、燃料消費量を抑制でき、燃費の悪化が防止される。尚、ステップＳ７の処理においても、ＥＣＵ２０は空燃比センサ４ａからの出力によりフィードバック制御を行う。
【００５１】
また、空燃比がリッチ側に制御されて且つ二次空気がフィルタ５に供給されている場合には、未燃燃料の燃焼により排気が高温化する。この高温化により、排気中に含まれる窒素と酸素とが結合してＮＯｘが発生する。しかしなら、上述したようにリッチ側に制御されている時間を短縮化することにより、排気が高温化する期間を短縮でき、ＮＯｘの排出量を抑制できる。
【００５２】
次にＥＣＵ２０は、空燃比をストイキに制御を開始してから所定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。具体的には、ＥＣＵ２０は、空燃比をストイキに収束させるように制御を開始してからカウントをして、カウンタ値と所定の閾値とを比較することにより、所定時間の経過を判定する。尚、ＥＣＵ２０はこれ以外の公知の方法で所定時間の経過を判定してもよい。否定判定の場合には、ＥＣＵ２０は再度ステップＳ７を実行する。即ち、所定期間継続して空燃比がストイキに収束するように制御される。
【００５３】
所定時間経過後は、ＥＣＵ２０は、フィルタ５の再生処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、ＥＣＵ２０は、圧力センサ５ａ、５ｂからの出力値に基づいてフィルタ５前後での差圧を検出し、温度センサ５ｃからの出力値に基づいてフィルタ５の温度を検出する。即ち、ＥＣＵ２０は、フィルタ５前後での圧力差とフィルタ５の温度とに基づいて、フィルタ５の再生処理が完了したか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、フィルタ５前後での圧力差が小さくなれば、フィルタ５に堆積したＰＭは減少したものと推定できる。また、フィルタ５の温度変化が低下して、略一定になった場合には、フィルタ５に堆積したＰＭは燃焼されたものと判定できる。尚、再生処理の完了の判定は、これ以外の公知の判定方法であってもよい。
【００５４】
ステップＳ９において否定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、再度ステップＳ２の処理を実行し、フィルタの再生処理を実行する。肯定判定の場合には、ＥＣＵ２０は、この一連の処理を終了する。
【００５５】
以上のように、混合気の空燃比をリッチ側に制御すると共にフィルタ５へ二次空気を供給することにより、フィルタ５に堆積したＰＭを燃焼させるためのヒータや燃料噴射手段を設けることなく、フィルタ５を再生することができる。このように、フィルタ５の再生に必要な構造の簡素化を図ると共にフィルタ５の再生を効率よく行うことができる。尚、フィルタ５上でＰＭが燃焼されるので上流側触媒４が熱劣化することもない。
【００５６】
次に、フィルタ再生処理が実行された場合のフィルタ５の温度変化等について説明する。図３は、フィルタ再生処理が実行された場合のフィルタ５の温度変化等を示すグラフである。図３のグラフには、フィルタ５前後での差圧（ｋＰａ）を示す曲線Ｌ１、フィルタ５の温度（℃）を示す曲線Ｌ２、ＮＯｘの発生量（ｐｐｍ）を示す曲線Ｌ３が示されている。また、図３のグラフは、横軸が時間（秒）を示しており、縦軸は、フィルタ５の温度、差圧を示している。尚、曲線Ｌ１は、圧力センサ５ａ、５ｂからの出力値に基づいて算出したものであり、曲線Ｌ２は、温度センサ５ｃに基づいて算出した。また、ＮＯｘの発生量については、フィルタ５と下流側触媒６との間の排気通路５４に、公知のＮＯｘセンサ（不図示）を配置して算出した。
【００５７】
図３に示すように、フィルタ再生処理が実行されると、フィルタ５の上流側に二次空気が供給されて、フィルタ５の上流側の圧力は急上昇する。このため、フィルタ５の前後での差圧が急上昇して曲線Ｌ１も上昇する。また、二次空気の供給と略同時期に、空燃比がリッチ側に制御されるので、フィルタ５には、未燃燃料を多く含んだ排気が供給される。排気中の未燃燃料と二次空気中の酸素との結合によって、未燃燃料が燃焼して、フィルタ５周辺の排気が高温化する。また、フィルタ５に付着した未燃燃料が燃焼することにより、フィルタ５に堆積したＰＭが燃焼し始める。曲線Ｌ２に示すように、フィルタ再生処理が実行されてからおよそ３０秒後には、フィルタ５の温度は、当初温度４００℃程度から２００℃程度上昇して、６００℃程度となって一定になる。
【００５８】
空燃比がリッチな混合気は上流側触媒４を通過する際に、アンモニアが生成される。また、排気中の未燃燃料が燃焼することにより、フィルタ５周辺の温度が上昇する。これにより、アンモニアを構成する窒素と二次空気中の酸素とが結合してＮＯｘが発生する。曲線Ｌ３に示すように、フィルタ再生処理実行後から直ちに、ＮＯｘが発生する。ＮＯｘは、下流側触媒６によって浄化される。従って、ＮＯｘの排出量が抑制される。
【００５９】
フィルタ５の温度が６００℃程度になると、二次空気の供給が停止され、空燃比がストイキに制御される。フィルタ５の温度が一度６００℃程度まで上昇すると、フィルタ５に堆積したＰＭが燃焼し始め、二次空気の供給を停止し空燃比がストイキに制御された場合であっても、所定期間燃焼し続ける。図３の曲線Ｌ１に示すように、フィルタ５の温度が６００℃程度に至った後、即ちフィルタ再生処理が実行されてから３０秒程度経過した後は、徐々にフィルタ５前後での差圧が減少しているのがわかる。二次空気の供給の停止と、フィルタ５に堆積したＰＭの燃焼によりフィルタ５前後の差圧が減少する。
【実施例２】
【００６０】
次に、実施例２に係るエンジンシステムの変形例について説明する。尚、実施例１と同様の部分については、同様の符号を付することによって、重複部分の説明を省略する。
【００６１】
図４は、実施例２に係るフィルタ再生システムが採用されたエンジンシステムの概略構成を示す図である。フィルタ５Ａには、酸素吸蔵放出機能（Ｏ２ストレージ機能）を有した触媒が担持されている。詳細には、フィルタ５Ａは、セラミックから成る担持体に触媒物質である貴金属及びセリア（ＣｅＯ２）が担持されている。
【００６２】
図５は、ＥＣＵ２０が実行するフィルタ再生処理の一例を示したフローチャート図である。尚、図３に示した処理と重複する部分についての説明は省略する。
ＥＣＵ２０は、ステップＳ６処理の実行後、混合気の空燃比をリッチ側とリーン側とに所定の周期で交互に切り替える（ステップＳ７ａ）。これにより、二次空気の供給の停止後に、フィルタ５Ａへ周辺は、リッチ雰囲気下とリーン雰囲気下とが交互に繰り返されることになる。フィルタ５Ａに担持された触媒は酸素吸蔵放出機能を有しているため、リーン雰囲気下では酸素を吸蔵し、リッチ雰囲気下では酸素を放出してＰＭの燃焼に貢献する。従って、二次空気の供給が停止した後であっても、空燃比がリッチとリーンとが所定時間交互に繰り返されることにより、フィルタ５Ａに堆積したＰＭの燃焼を維持することができる。これにより、フィルタ５の再生を効率的に行うことができる。
【００６３】
次に、ＥＣＵ２０は所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ８ａ）、肯定判定の場合には、ストイキ制御を行い（ステップＳ８ｂ）、ステップＳ９の処理を実行する。
【００６４】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１に係るフィルタ再生システムが採用されたエンジンシステムの概略構成を示す図である。
【図２】、ＥＣＵが実行するフィルタ再生処理の一例を示したフローチャート図である。
【図３】フィルタ再生処理が実行された場合のフィルタの温度変化等を示すグラフである。
【図４】実施例２に係るフィルタ再生システムが採用されたエンジンシステムの概略構成を示す図である。
【図５】ＥＣＵが実行するフィルタ再生処理の一例を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  内燃機関
１ａ  シリンダヘッド
４  上流側触媒
４ａ、４ｂ  空燃比センサ
５、５Ａ  フィルタ
５ａ、５ｂ  圧力センサ
５ｃ  温度センサ
６  下流側触媒
１３  エアポンプ
１４  空気導入通路
２０  ＥＣＵ（フィルタ再生制御手段、フィルタ温度算出手段）
２６  吸気枝管
３０  シリンダ
３２  燃料噴射弁
４０  吸気系
４１  吸気管
４２  スロットル弁
４３、４３ａ  エアフィルタ
４４  エアフロメータ
４５  スロットルポジションセンサ
４６  水温センサ
４７  クランクポジションセンサ
４８  吸気温センサ
５０  排気系
５２   排気枝管
５４  排気通路
６０  二次空気供給系
６１  二次空気供給通路
６２  スイッチングバルブ
６３  リードバルブ
６４  圧力センサ６４
６５  配管
６６  電磁弁
【図１】
2010013974.tif 000003
【図２】
2010013974.tif 000004
【図３】
2010013974.tif 000005
【図４】
2010013974.tif 000006
【図５】
2010013974.tif 000007