(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する前段触媒と、
前記前段触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記前段触媒より下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタと、
前記フィルタにアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給するアンモニア供給装置と、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、酸化機能を有する後段触媒と、
前記燃料供給装置から前記前段触媒に燃料を供給することで、前記フィルタの温度を粒子状物質の酸化が促進される所定のフィルタ再生温度まで上昇させ、それによって前記フィルタに堆積した粒子状物質を酸化させて除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生処理実行部と、を備え、
前記フィルタ再生処理の実行が要求された時に、前記後段触媒の温度が所定活性温度より低いときは、前記フィルタ再生処理実行部によって前記フィルタ再生処理を実行する前に、内燃機関から排出される排気の温度を上昇させる制御と排気の流量を増加させる制御とを実行することで前記後段触媒の温度を前記所定活性温度以上に上昇させる内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記フィルタ再生処理の実行が要求された時の前記後段触媒の温度が前記所定活性温度より低いときに、前記フィルタの温度が所定フィルタ温度より低い場合は、排気の流量を増加させる制御の実行を禁止するか、又は、排気の流量を増加させるときの増加量を前記フィルタの温度が前記所定フィルタ温度以上のときよりも小さくする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記フィルタ再生処理の実行が要求された時の前記後段触媒の温度が前記所定活性温度より低いときに、前記フィルタに担持された前記選択還元型ＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化率が所定浄化率より低い場合は、排気の流量を増加させる制御の実行を禁止するか、又は、排気の流量を増加させるときの増加量を前記選択還元型ＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化率が前記所定浄化率以上のときよりも小さくする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置として、フィルタに選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒と称する）を担持させたものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。フィルタは、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集する。ＳＣＲ触媒は、アンモ二ア（ＮＨ３）を還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。以下、このようなＳＣＲ触媒を担持したフィルタをＳＣＲＦと称する場合もある。【０００３】
排気浄化装置としてＳＣＲＦを採用することで、フィルタとＳＣＲ触媒とを別々に排気通路に設けた場合に比べて、排気浄化装置の大きさをより小さくすることができる。そのため、排気浄化装置の搭載性を向上させることができる。また、ＳＣＲＦを採用することで、排気通路におけるより上流側にＳＣＲ触媒を配置することが可能となる。排気通路におけるＳＣＲ触媒の配置がより上流側であるほど、該ＳＣＲ触媒が排気の熱によって加熱され易くなる。そのため、ＳＣＲ触媒の暖機性の向上や、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率の向上を図ることができる。【０００４】
ここで、ＳＣＲＦには、捕集されたＰＭが堆積する。そのため、ＳＣＲＦを備えた排気浄化システムにおいてはフィルタ再生処理が実行される。フィルタ再生処理は、ＳＣＲＦに堆積したＰＭを酸化させて除去する処理である。フィルタ再生処理は、ＳＣＲＦよりも上流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する前段触媒に燃料を供給することで実現される。前段触媒において燃料が酸化されると、ＳＣＲＦに流入する排気が酸化熱によって加熱される。そのため、ＳＣＲＦの温度を、ＰＭの酸化が促進されるフィルタ再生温度まで上昇させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５０１３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＣＲＦには、アンモニア又はアンモニアの前駆体が供給される。そして、ＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒において、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘが還元される。ここで、アンモニアが酸化されるとＮＯｘが生成される場合がある。このようなＮＯｘの生成を抑制する必要があるため、ＳＣＲＦには酸化能力の高い触媒を担持させることが困難である。従って、ＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒は酸化能力が非常に低い。【０００７】
上記のようなフィルタ再生処理が実行された際には、前段触媒に供給された燃料に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の一部が該前段触媒において酸化されずに該前段触媒をすり抜ける場合がある。前段触媒をすり抜けたＨＣやＣＯはＳＣＲＦに流入する。しかしながら、上述したようにＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒は酸化能力が非常に低い。そのため、ＨＣやＣＯが前段触媒をすり抜けると、該ＨＣやＣＯがＳＣＲＦをもすり抜けることとなる。【０００８】
また、フィルタ再生処理が実行されることで、ＳＣＲＦに堆積したＰＭが酸化されると、ＣＯが生成される。ＳＣＲＦでは、このＣＯも酸化され難い。従って、フィルタ再生処理の実行時においては、燃料に含まれるＨＣやＣＯ及びＰＭの酸化によって生成されたＣＯがＳＣＲＦから流出する虞がある。【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、ＳＣＲＦを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生処理の実行時にＨＣやＣＯが外部に排出されることを抑制すると共に、フィルタ再生処理を効率よく行うことができる技術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】
【００１０】
本発明では、ＳＣＲＦよりも下流側の排気通路に後段触媒を設ける。後段触媒は酸化機能を有している。そして、フィルタ再生処理の実行が要求された時に、後段触媒の温度が所定活性温度より低いときは、フィルタ再生処理を実行する前に、内燃機関から排出される排気の温度を上昇させる制御と排気の流量を増加させる制御とを実行することで後段触媒の温度を上昇させる。【００１１】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する前段触媒と、
前記前段触媒に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記前段触媒より下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタと、
前記フィルタにアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給するアンモニア供給装置と、
前記フィルタより下流側の排気通路に設けられ、酸化機能を有する後段触媒と、
前記燃料供給装置から前記前段触媒に燃料を供給することで、前記フィルタの温度を粒子状物質の酸化が促進される所定のフィルタ再生温度まで上昇させ、それによって前記フィルタに堆積した粒子状物質を酸化させて除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生処理実行部と、を備え、
前記フィルタ再生処理の実行が要求された時に、前記後段触媒の温度が所定活性温度より低いときは、前記フィルタ再生処理実行部によって前記フィルタ再生処理を実行する前に、内燃機関から排出される排気の温度を上昇させる制御と排気の流量を増加させる制御とを実行することで前記後段触媒の温度を前記所定活性温度以上に上昇させる。【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、前段触媒、ＳＣＲＦ、及び後段触媒が内燃機関の排気通路において上流側から順に設けられている。そして、ＳＣＲＦには、アンモニア供給装置からアンモニア又はアンモニアの前駆体が供給される。ＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒では、供給されたアンモニア又は供給されたアンモ二アの前駆体から生成されるアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘが還元される。また、ＳＣＲＦに堆積したＰＭを除去するためのフィルタ再生処理が、燃料供給装置から前段触媒に燃料が供給されることで実現される。【００１３】
フィルタ再生処理が実行された際に、前段触媒において酸化されずに該前段触媒及びＳＣＲＦをすり抜けたＨＣやＣＯは後段触媒に流入する。このとき、後段触媒の酸化機能が十分に活性化していれば、該後段触媒においてＨＣやＣＯを酸化させることができる。【００１４】
そこで、本発明では、フィルタ再生処理の実行が要求された時に、後段触媒の温度が所定活性温度より低いときは、フィルタ再生処理実行部によってフィルタ再生処理を実行する前に（即ち、燃料供給装置から前段触媒への燃料の供給を実行する前に）、内燃機関から排出される排気の温度を上昇させる制御と排気の流量を増加させる制御とを実行することで後段触媒の温度を所定活性温度以上に上昇させる。ここで、所定活性温度は、後段触媒に流入するＨＣ及びＣＯを十分に酸化させることが可能な温度である。【００１５】
内燃機関から排出される排気の温度を上昇させる制御によれば、燃料供給手段から前段触媒に燃料を供給する場合に比べて排気中のＨＣやＣＯの増加を抑制しつつ、後段触媒に流入する排気の温度を上昇させることができる。そして、後段触媒に流入する排気の温度を上昇させることで、該排気によって後段触媒に供給される熱量を増加させることができる。【００１６】
また、排気の流量を増加させることで、後段触媒よりも上流側に設けられた前段触媒及びＳＣＲＦに排気の熱量が奪われ難くなる。そのため、排気によって後段触媒に供給される熱量をより増加させることができる。従って、後段触媒の昇温をより促進させることが可能となる。【００１７】
本発明によれば、フィルタ再生処理は後段触媒の温度が所定活性温度以上のときに実行される。従って、フィルタ再生処理の実行時にＨＣやＣＯが外部に排出されることを抑制することができる。また、後段触媒の酸化機能の活性が不十分のときは、該後段触媒の酸化機能を十分なレベルまで速やかに高めることができる。従って、より早期にフィルタ再生処理の実行を開始することが可能となる。そのため、フィルタ再生処理を効率よく行うことができる。【００１８】
本発明においては、フィルタ再生処理の実行が要求された時の後段触媒の温度が所定活性温度より低いときに、フィルタの温度が所定フィルタ温度より低い場合は、排気の流量を増加させる制御の実行を禁止してもよい。また、本発明においては、フィルタ再生処理の実行が要求された時の後段触媒の温度が所定活性温度より低いときに、ＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率が所定浄化率より低い場合は、排気の流量を増加させる制御の実行を禁止してもよい。【００１９】
これらによれば、ＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率が不十分の状態のときにＳＣＲＦに流入するＮＯｘ量が増加することを抑制することができる。そのため、ＮＯｘの外部への排出量の増加を抑制することができる。【００２０】
本発明においては、フィルタ再生処理の実行が要求された時の後段触媒の温度が所定活性温度より低いときに、フィルタの温度が所定フィルタ温度より低い場合は、排気の流量を増加させるときの増加量をフィルタの温度が該所定フィルタ温度以上のときよりも小さくしてもよい。また、本発明においては、フィルタ再生処理の実行が要求された時の後段触媒の温度が所定活性温度より低いときに、ＳＣＲＦに担持されたＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率が所定浄化率より低い場合は、排気の流量を増加させるときの増加量をＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率が該所定浄化率以上のときよりも小さくしてもよい。【００２１】
これらによれば、後段触媒の昇温を促進させつつ、ＮＯｘの外部への排出量の過剰な増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＳＣＲＦを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタ再生処理の実行時にＨＣやＣＯが外部に排出されることを抑制することができ、且つ、フィルタ再生処理を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る、排気昇温制御を実行した時の、前段触媒、ＳＣＲＦ、及び後段触媒の温度と排気の流量との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローを示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローを示すフローチャートである。
【図５】実施例３に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
＜実施例１＞
ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムを、車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合について説明する。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。
【００２６】
［吸排気系の概略構成］
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。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、エアフローメータ１１及びスロットル弁９が設けられている。エアフローメータ１１は内燃機関１の吸入空気量を検知する。スロットル弁９は内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２７】
排気通路３には、燃料添加弁４、前段触媒５、第１排気温度センサ１２、アンモニア添加弁６、ＳＣＲＦ７、第２排気温度センサ１３、後段触媒８、第３排気温度センサ１４、及びＮＯｘセンサ１５が排気の流れに沿って上流側から順に設けられている。
【００２８】
前段触媒５は酸化触媒である。ただし、前段触媒５は、酸化機能を有する触媒であれば酸化触媒以外の触媒であってもよい。燃料添加弁４は、前段触媒５に燃料を供給すべく、排気中に燃料を添加する。
【００２９】
尚、本実施例においては、燃料添加弁４が本発明に係る燃料供給装置に相当する。ただし、燃料添加弁４を設けずに、内燃機関１において、噴射された燃料が燃焼に供されずに排気通路３に未燃の状態で排出されるタイミングで副燃料噴射を実行することで、前段触媒５に燃料を供給することもできる。
【００３０】
ＳＣＲＦ７は、排気中のＰＭを捕集するウォールフロー型のフィルタにＳＣＲ触媒７ａが担持されて構成されている。ＳＣＲ触媒７ａは、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。アンモニア添加弁６は、ＳＣＲＦ７にアンモニアを供給すべく、排気中にアンモニアガスを添加する。ＳＣＲＦ７にアンモニアが供給されると該アンモニアはＳＣＲＦ７に担持されたＳＣＲ触媒７ａに一旦吸着する。そして、吸着したアンモニアが還元剤となって排気中のＮＯｘが還元される。
【００３１】
尚、本実施例においては、アンモニア添加弁６が本発明に係るアンモニア供給装置に相当する。ただし、本発明に係るアンモニア供給装置は、アンモニアを液体又は個体として供給する装置であってもよい。また、本発明に係るアンモニア供給装置は、アンモニアの前駆体を供給する装置であってもよい。例えば、本実施例において、アンモニア添加弁６に代えて、排気中に尿素水溶液を添加する尿素添加弁を設けてもよい。この場合、アンモニアの前駆体として尿素がＳＣＲＦ７に供給される。そして、尿素が加水分解することでアンモニアが生成される。
【００３２】
後段触媒８は酸化触媒である。ただし、後段触媒８は、酸化機能を有する他の触媒であってもよい。また、後段触媒８は、酸化触媒と、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒とを組み合わせることで構成された触媒であってもよい。この場合、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やゼオライト等を材料とする担体に白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持させることで酸化触媒を形成し、ゼオライトを材料とする担体に銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）等の卑金属を担持させることでＳＣＲ触媒を形成してもよい。後段触媒８をこのような構成の触媒とすることで、排気中のＨＣ、ＣＯ、及びアンモニアを酸化させることができ、さらに、アンモニアの一部を酸化させることでＮＯｘを生成すると共に該生成されたＮＯｘを余剰のアンモニアを還元剤として還元することもできる。
【００３３】
第１排気温度センサ１２、第２排気温度センサ１３、及び第３排気温度センサ１４は排気の温度を検知するセンサである。第１排気温度センサ１２は、前段触媒５から流出した排気の温度を検知する。第２排気温度センサ１３は、ＳＣＲＦ７から流出した排気の温度を検知する。第３排気温度センサ１４は、後段触媒８から流出した排気の温度を検知する。ＮＯｘセンサ１５は排気中のＮＯｘ量を検知する。
【００３４】
また、排気通路３における燃料添加弁４よりも上流側には、ＥＧＲ通路１６の一端が接続されている。ＥＧＲ通路１６の他端は、吸気通路２におけるスロットル弁９よりも下流側に接続されている。また、ＥＧＲ通路１６にはＥＧＲ弁１７が設けられている。
【００３５】
このような構成によれば、内燃機関１から排出された排気の一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１６を通して吸気通路２に導入される。これにより、ＥＧＲガスが内燃機関１に供給される。また、ＥＧＲ通路１６を通して吸気通路２に導入されるＥＧＲガスの流量がＥＧＲ弁１７によって調整される。
【００３６】
内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ１１、第１排気温度センサ１２、第２排気温度センサ１３、第３排気温度センサ１４、及びＮＯｘセンサ１５等の各種センサが電気的に接続されている。そして、各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、エアフローメータ１１の出力値に基づいて排気通路３における排気の流量を推定する。また、ＥＣＵ１０は、第１排気温度センサ１２の出力値に基づいて前段触媒５の温度を推定し、第２排気温度センサ１３の出力値に基づいてＳＣＲＦ７の温度（即ちＳＣＲ触媒７ａの温度）を推定し、第３排気温度センサ１４の出力値に基づいて後段触媒８の温度を推定する。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ１０には、スロットル弁９、燃料添加弁４、アンモニア添加弁６、及びＥＧＲ弁１７が電気的に接続されている。そして、これらの装置がＥＣＵ１０によって制御される。
【００３８】
［フィルタ再生処理］
ＳＣＲＦ７には、捕集されたＰＭが徐々に堆積する。そこで、本実施例においては、ＥＣＵ１０によって、ＳＣＲＦ７に堆積したＰＭを除去するためのフィルタ再生処理が実行される。本実施例に係るフィルタ再生処理は、燃料添加弁４から燃料を添加し、それによって燃料を前段触媒５に供給することで実現される。
【００３９】
前段触媒５において燃料が酸化されると酸化熱が生じる。この酸化熱によってＳＣＲＦ７に流入する排気が加熱される。これにより、ＳＣＲＦ７の温度が上昇する。フィルタ再生処理の実行時においては、燃料添加弁４からの燃料添加量を制御することで、ＳＣＲＦ７の温度をＰＭの酸化が促進される所定のフィルタ再生温度（例えば、６００〜６５０℃）まで上昇させる。その結果、ＳＣＲＦ７に堆積したＰＭが酸化され除去される。
【００４０】
本実施例では、前回のフィルタ再生処理の実行が終了してから所定時間が経過する毎にフィルタ再生処理の実行が要求される。尚、内燃機関１を搭載した車両が所定の走行距離を走行する毎にフィルタ再生処理の実行を要求してもよい。また、ＳＣＲＦ７におけるＰＭ堆積量が所定の堆積量に達する毎にフィルタ再生処理の実行を要求してもよい。ＳＣＲＦ７におけるＰＭ堆積量は、内燃機関１での燃料噴射量、ＳＣＲＦ７に流入する排気の流量、及びＳＣＲＦ７の温度等の履歴に基づいて推定することができる。
【００４１】
そして、フィルタ再生処理の実行が要求された時に、前段触媒５の温度が所定の第１活性温度以上の場合、フィルタ再生処理が実行される（即ち、燃料添加弁４からの燃料添加が実行される）。ここで、第１活性温度は、燃料添加弁４から添加された燃料を前段触媒５においてある程度酸化させることが可能な温度である。この第１活性温度は、前段触媒５の種類及び構成に応じて定まる温度であり、実験等に基づいて予め定められている。
【００４２】
燃料添加弁４から燃料を添加することでフィルタ再生処理が実行されたときには、前段触媒５に供給された燃料に含まれるＨＣやＣＯの一部が該前段触媒５において酸化されずに該前段触媒５をすり抜ける場合がある。前段触媒５をすり抜けたＨＣやＣＯはＳＣＲＦ７に流入する。しかしながら、ＳＣＲＦ７に担持されたＳＣＲ触媒７ａは酸化能力が非常に低いため、該ＨＣやＣＯはＳＣＲ触媒７ａにおいて酸化され難い。そのため、前段触媒５をすり抜けたＨＣやＣＯはＳＣＲＦ７をもすり抜けることとなる。
【００４３】
また、フィルタ再生処理が実行されることで、ＳＣＲＦ７に堆積したＰＭが酸化されると、ＣＯが生成される。ＳＣＲＦ７では、このＣＯも酸化され難い。従って、フィルタ再生処理の実行時においては、燃料に含まれるＨＣやＣＯ及びＰＭの酸化によって生成されたＣＯがＳＣＲＦ７から流出する虞がある。
【００４４】
ここで、本実施例においては、排気通路３におけるＳＣＲＦ７よりも下流側に後段触媒８が設けられている。フィルタ再生処理が実行された際に、前段触媒５において酸化されずに該前段触媒５及びＳＣＲＦ７をすり抜けたＨＣやＣＯは後段触媒８に流入する。このとき、後段触媒８の酸化機能が十分に活性化していれば、該後段触媒８においてＨＣやＣＯを酸化させることができる。
【００４５】
そこで、本実施例では、フィルタ再生処理の実行が要求された時に後段触媒８の温度が所定の第２活性温度より低いときは、フィルタ再生処理を実行する前（即ち、燃料添加弁４から燃料添加を実行する前）に、排気昇温制御及び排気流量増加制御を実行することで後段触媒の温度を所定活性温度以上に上昇させる。
【００４６】
ここで、第２活性温度は、後段触媒８おいて、該後段触媒８に流入するＨＣ及びＣＯを十分に酸化させることが可能な温度である。この第２活性温度は、後段触媒８の種類及び構成に応じて定まる温度であり、実験等に基づいて予め定められている。尚、本実施例においては、この第２活性温度が、本発明に係る所定活性温度に相当する。
【００４７】
排気昇温制御は、内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させる制御である。この排気昇温制御としては、内燃機関１において、一燃焼サイクル中における主燃焼噴射よりも後のタイミングであって噴射された燃料が燃焼に供されるタイミングで副燃料噴射を実行する制御を例示することができる。
【００４８】
排気流量増加制御は、排気通路３を流れる排気の流量を増加させる制御である。排気流量増加制御としては、スロットル弁９の開度を大きくすることで吸入空気量を増加させる制御や、ＥＧＲ弁１７の開度を小さくすることでＥＧＲガス量を減少させる制御を例示することができる。
【００４９】
排気昇温制御によって内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させることで、燃料添加弁４から燃料を添加し該燃料を前段触媒５において酸化させる場合に比べて排気中のＨＣやＣＯの増加を抑制しつつ、後段触媒８に流入する排気の温度を上昇させることができる。そして、後段触媒８に流入する排気の温度を上昇させることで、該排気によって後段触媒８に供給される熱量を増加させることができる。
【００５０】
また、排気流量増加制御によって排気通路３を流れる排気の流量を増加させることで、後段触媒８よりも上流側に設けられた前段触媒５及びＳＣＲＦ７に排気の熱量が奪われ難くなる。つまり、後段触媒８に流入する排気の温度をより高く維持することができる。そのため、排気によって後段触媒８に供給される熱量をより増加させることができる。従って、後段触媒８の昇温をより促進させることが可能となる。
【００５１】
図２は、排気昇温制御を実行した時の、前段触媒５、ＳＣＲＦ７、及び後段触媒８の温度と排気の流量との関係を示す図である。図２において、破線は相対的に排気の流量が小さい場合の温度を示しており、実線は相対的に排気の流量が大きい場合の温度を示している。図２に示すように、フィルタ再生処理の実行時において、排気の流量が大きいときは、排気の流量が小さいときに比べて後段触媒８の温度が高くなる。
【００５２】
上記によれば、フィルタ再生処理は、後段触媒８の温度が第２活性温度以上のときに実行される。つまり、後段触媒８の酸化能力が十分に活性化した状態の下でフィルタ再生処理が実行される。従って、フィルタ再生処理の実行時にＨＣやＣＯが外部に排出されることを抑制することができる。
【００５３】
また、フィルタ再生処理の実行が要求された時に後段触媒８の酸化機能の活性が不十分のときは、該後段触媒８の酸化機能を十分なレベルまで速やかに高めることができる。従って、より早期にフィルタ再生処理の実行を開始することが可能となる。そのため、フィルタ再生処理を効率よく行うことができる。
【００５４】
［フィルタ再生処理の実行開始のフロー］
ここで、本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローについて図３に基づいて説明する。図３は、本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００５５】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、フィルタ再生処理の実行要求があるか否かが判別される。上述したように、本実施例では、前回のフィルタ再生処理の実行が終了してから所定時間が経過したときに、フィルタ再生処理の実行が要求される。ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。
【００５６】
ステップＳ１０２においては、前段触媒５の温度Ｔｐｒｅが所定の第１活性温度Ｔｃ１以上であるか否かが判別される。上述したように、第１活性温度Ｔｃ１は、実験等に基づいて定められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。前段触媒５の温度Ｔｐｒｅが第１活性温度Ｔｃ１より低い場合、燃料添加弁４から燃料を添加しても該燃料が前段触媒５において酸化され難い。そのため、ステップＳ１０２において否定判定された場合は、本フローの実行が一旦終了される。一方、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。
【００５７】
ステップＳ１０３においては、後段触媒８の温度Ｔｐｏｓｔが所定の第２活性温度Ｔｃ２以上であるか否かが判別される。上述したように、第２活性温度Ｔｃ２は、実験等に基づいて定められ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。ステップＳ１０３において肯定判定された場合、次にステップＳ１０４において、燃料添加弁４からの燃料添加が実行される。即ち、フィルタ再生処理の実行が開始される。
【００５８】
一方、ステップＳ１０３において否定判定された場合、次にステップＳ１０５の処理が実行される。ステップＳ１０５においては排気昇温制御が実行される。このときの排気温度の上昇量は、後段触媒８の温度Ｔｐｏｓｔや、内燃機関１の運転状態等に応じて設定されてもよく、また、予め定められた一定量であってもよい。
【００５９】
次に、ステップＳ１０６において排気流量増加制御が実行される。このときの排気流量の増加量は、後段触媒８の温度Ｔｐｏｓｔや、内燃機関１の運転状態等に応じて設定されてもよく、また、予め定められた一定量であってもよい。
【００６０】
次に、ステップＳ１０７において、後段触媒８の温度Ｔｐｏｓｔが第２活性温度Ｔｃ２以上であるか否かが再度判別される。ステップＳ１０７において否定判定された場合、次にステップＳ１０５及びステップＳ１０６の処理が再度実行される。即ち、排気昇温制御及び排気流量増加制御の実行が継続される。
【００６１】
一方、ステップＳ１０７において肯定判定された場合、次にステップＳ１０８およびＳ１０９の処理が実行される。ステップＳ１０８においては排気昇温制御の実行が停止される。ステップＳ１０９においては排気流量増加制御の実行が停止される。次に、ステップＳ１０４の処理が実行される。即ち、フィルタ再生処理の実行が開始される。
【００６２】
上記フローによれば、後段触媒８の温度が第２活性温度以上の状態でフィルタ再生制御の実行が開始される。また、フィルタ再生処理の実行が要求された時に後段触媒８の温度が第２活性温度より低いときは、排気昇温制御及び排気流量増加制御が実行されることで後段触媒８の昇温が促進される。
【００６３】
尚、本実施例において、フィルタ再生処理の実行が要求された時に前段触媒５の温度が第１活性温度以上であり且つ後段触媒８の温度が第２活性温度以上である場合においても、燃料添加弁４からの燃料添加に加えて排気昇温制御を実行することでフィルタ再生処理を実行してもよい。
【００６４】
＜実施例２＞
［フィルタ再生処理の実行開始のフロー］
本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローについて図４に基づいて説明する。図４は、本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローを示すフローチャートである。ここでは、実施例１に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローとは異なる点についてのみ説明する。図４において図３に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を行うステップには同様の参照番号を付し、その説明を省略する。尚、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。
【００６５】
本フローでは、ステップＳ１０５の次にステップＳ２０６の処理が実行される。ステップＳ２０６においては、ＳＣＲＦ７の温度Ｔｆが所定の第３活性温度Ｔｃ３以上であるか否かが判別される。ステップＳ２０６において肯定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。即ち、排気流量増加制御が実行される。一方、ステップＳ２０６において否定判定された場合、次に、ステップＳ１０６の処理が実行されずに、ステップＳ１０７の処理が実行される。即ち、排気流量増加制御の実行が禁止される。
【００６６】
排気流量像制御によって排気通路３を流れる排気の流量を増加させると、ＳＣＲＦ７に流入するＮＯｘ量が増加する。このとき、ＳＣＲＦ７に担持されたＳＣＲ触媒７ａにおけるＮＯｘ浄化率（ＳＣＲＦ７に流入するＮＯｘ量に対する該ＳＣＲ触媒７ａにおいて還元されるＮＯｘ量の割合）が不十分であると、ＮＯｘの外部への排出量が過剰に増加する虞がある。
【００６７】
そこで、本実施例では、上記フローのように、後段触媒８の温度が第２所定温度より低いときであっても、ＳＣＲＦ７の温度が第３活性温度より低い場合は排気流量増加制御の実行を禁止する。ここで、第３活性温度は、排気流量増加制御を実行してもＮＯｘの外部への排出量が許容範囲内となる程度にＳＣＲ触媒７ａのＮＯｘ浄化機能が活性化していると判断できる温度である。この第３活性温度は、ＳＣＲ触媒７ａの種類及び構成に応じて定まる温度であり、実験等に基づいて予め定められている。尚、本実施例においては、この第３活性温度が、本発明に係る所定フィルタ温度に相当する。
【００６８】
本実施例によれば、ＳＣＲＦ７に担持されたＳＣＲ触媒７ａでのＮＯｘ浄化率が不十分の状態のときにＳＣＲＦ７に流入するＮＯｘ量が増加することを抑制することができる。そのため、ＮＯｘの外部への排出量の増加を抑制することができる。
【００６９】
（変形例）
本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローにおいては、排気流量増加制御の実行を禁止することに代えて、排気流量増加制御における排気の流量の増加量を小さくしてもよい。つまり、図４に示すフローのステップＳ２０６において否定判定された場合、該ステップＳ２０６において肯定判定された場合に比べて排気流量の増加量を小さくして排気流量増加制御を実行してもよい。
【００７０】
これによれば、後段触媒８の昇温を促進させつつ、ＮＯｘの外部への排出量の過剰な増加を抑制することができる。
【００７１】
＜実施例３＞
［フィルタ再生処理の実行開始のフロー］
本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローについて図５に基づいて説明する。図５は、本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローを示すフローチャートである。ここでは、実施例１に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローとは異なる点についてのみ説明する。図５において図３に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を行うステップには同様の参照番号を付し、その説明を省略する。尚、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。
【００７２】
本フローでは、ステップＳ１０５の次にステップＳ３０６の処理が実行される。ステップＳ３０６においては、ＳＣＲＦ７に担持されたＳＣＲ触媒７ａにおけるＮＯｘ浄化率Ｒｐが算出される。ＳＣＲＦ７に流入する排気中のＮＯｘ量は内燃機関１の運転状態等に基づいて推定することができる。また、ＳＣＲＦ７から流出する排気中のＮＯｘ量はＮＯｘセンサ１５によって検出することができる。これらのＮＯｘ量の推定値及び検出値に基づいてＳＣＲ触媒７ａにおけるＮＯｘ浄化率Ｒｐを算出することができる。尚、排気通路３におけるＳＣＲＦ７よりも上流側にもＮＯｘセンサを設け、ＳＣＲＦ７に流入する排気中のＮＯｘ量を該ＮＯｘセンサによって検出してもよい。
【００７３】
次に、ステップＳ３０７において、ＳＣＲ触媒７ａにおけるＮＯｘ浄化率Ｒｐが所定浄化率Ｒｐ０以上であるか否かが判別される。ステップＳ３０７において肯定判定された場合、次にステップＳ１０６の処理が実行される。即ち、排気流量増加制御が実行される。一方、ステップＳ３０７において否定判定された場合、次に、ステップＳ１０６の処理が実行されずに、ステップＳ１０７の処理が実行される。即ち、排気流量増加制御の実行が禁止される。
【００７４】
ここで、所定浄化率は、排気流量増加制御を実行することで、ＳＣＲＦ７に流入するＮＯｘ量が増加してもＮＯｘの外部への排出量が許容範囲内となるＮＯｘ浄化率である。この所定浄化率は、ＳＣＲ触媒７ａの種類及び構成に応じて定まる値であり、実験等に基づいて予め定められている。
【００７５】
上記フローによれば、後段触媒８の温度が第２所定温度より低いときであっても、ＳＣＲ触媒７ａにおけるＮＯｘ浄化率が所定浄化率より低い場合は排気流量増加制御の実行が禁止される。従って、実施例２に係るフローと同様、ＳＣＲＦ７に担持されたＳＣＲ触媒７ａでのＮＯｘ浄化率が不十分の状態のときにＳＣＲＦ７に流入するＮＯｘ量が増加することを抑制することができる。そのため、ＮＯｘの外部への排出量の増加を抑制することができる。
【００７６】
（変形例）
本実施例に係るフィルタ再生処理の実行開始のフローにおいては、実施例２に係るフローと同様、排気流量増加制御の実行を禁止することに代えて、排気流量増加制御における排気の流量の増加量を小さくしてもよい。つまり、図５に示すフローのステップＳ３０７において否定判定された場合、該ステップＳ３０７において肯定判定された場合に比べて排気流量の増加量を小さくして排気流量増加制御を実行してもよい。
【００７７】
これによれば、後段触媒８の昇温を促進させつつ、ＮＯｘの外部への排出量の過剰な増加を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・燃料添加弁
５・・・前段触媒
６・・・アンモニア添加弁
７・・・フィルタ（ＳＣＲＦ）
７ａ・・選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
８・・・後段触媒
９・・・スロットル弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・エアフローメータ
１２・・第１排気温度センサ
１３・・第２排気温度センサ
１４・・第３排気温度センサ
１５・・ＮＯｘセンサ
１６・・ＥＧＲ通路
１７・・ＥＧＲ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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