(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に空気を安定して供給し、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理とパティキュレートフィルタの再生処理とを同時に適切に実施することができるエンジンの排気浄化装置を提供する。【解決手段】一端側が排気通路２６のＮＯｘ吸蔵触媒３８よりも下流側で且つパティキュレートフィルタ３９よりも上流側の接続部２６ａに接続されると共に他端側が外気に開放されて外気が導入される導入通路４５と、排気通路２６のパティキュレートフィルタ３９よりも下流側と導入通路４５とを接続する排気循環通路４７と、導入通路４５に設けられる供給ポンプ４６と、排気循環通路４７に設けられ排気循環通路４７を開閉する第１の開閉弁４８と、を備える構成とする。【選択図】図１
2018031301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられるＮＯｘ吸蔵触媒と、
前記排気通路の前記ＮＯｘ吸蔵触媒よりも下流側に設けられるパティキュレートフィルタと、を備えるエンジンの排気浄化装置であって、
一端側が前記排気通路の前記ＮＯｘ吸蔵触媒よりも下流側で且つ前記パティキュレートフィルタよりも上流側の接続部に接続されると共に他端側が外気に開放されて外気が導入される導入通路と、
前記排気通路の前記パティキュレートフィルタよりも下流側と前記導入通路とを接続する排気循環通路と、
前記導入通路に設けられる供給ポンプと、
前記排気循環通路に設けられ当該排気循環通路を開閉する第１の開閉弁と、
を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理を実行する触媒再生処理部と、
前記触媒再生処理部により前記ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理が実行されているタイミングで、前記パティキュレートフィルタの再生処理を実行するフィルタ再生処理部と、を備え、
前記フィルタ再生処理部は、
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が第１の温度以上まで上昇しているタイミングで前記供給ポンプを作動させ、外気を含むガスを前記導入通路を介して前記排気通路の前記接続部に供給する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタ再生処理部は、
前記パティキュレートフィルタの温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度以上になると前記第１の開閉弁を開弁させ、外気と共に前記排気循環通路から供給される排気を含むガスを前記導入通路を介して前記排気通路の前記接続部に供給する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記導入通路に設けられて当該導入通路を開閉する第２の開閉弁をさらに備え、
前記フィルタ再生処理部は、
前記パティキュレートフィルタの温度が前記第２の温度よりも高い第３の温度以上になると前記第２の開閉弁を閉弁させ、前記排気循環通路から供給される排気からなるガスを前記導入通路を介して前記排気通路の前記接続部に供給する
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタ再生処理部は、
前記パティキュレートフィルタの温度が前記第１の温度よりも高く且つ前記第２の温度以下の温度である第４の温度よりも低くなると、前記第１の開閉弁を閉弁させる
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置において、
前記フィルタ再生処理部は、前記第１の開閉弁を徐々に閉弁させる
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気を浄化するためのＮＯｘ吸蔵触媒及びパティキュレートフィルタを備えるエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等の排気ガス成分が含まれている。このため、エンジンの排気通路には、上記物質を分解（還元等）するための三元触媒と、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタとが設けられている。
【０００３】
また、例えば、ディーゼルエンジン等のように、空燃比を理論空燃比（ストイキ）よりリーン空燃比側に制御して酸化雰囲気で燃焼を行なうエンジンの場合、三元触媒では排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を充分に浄化できない。このため、この種のエンジンの排気通路には、ＮＯｘ吸蔵触媒が設けられているものがある。ＮＯｘ吸蔵触媒は、排気の空燃比がリーンであると排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の空燃比がリッチであると吸蔵されているＮＯｘを放出還元する。
【０００４】
ディーゼルエンジン等においては、通常、排気の空燃比がリーンであるため、窒素酸化物はＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される。このため、所定のタイミングで排気の空燃比をリッチ化させてＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されたＮＯｘを分解（還元）する再生処理（ＮＯｘパージ）を行う必要がある。
【０００５】
また燃料中には硫黄成分が有害成分として含まれているため、硫黄成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となってＮＯｘの代わりにＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵される（Ｓ被毒）。このため、所定のタイミングで、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する再生処理（サルファパージ：Ｓパージ）を行う必要がある。この再生処理（Ｓパージ）を行うには、空燃比をリッチ化させると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒を所定温度以上の高温にする必要がある。
【０００６】
またパティキュレートフィルタは、使用に伴って内部にＰＭが堆積して通過抵抗が増大する。このため、パティキュレートフィルタについても、所定のタイミングで再生処理を行う必要がある。すなわちパティキュレートフィルタを昇温させて、内部に堆積したＰＭを燃焼除去する必要がある。
【０００７】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理（ＮＯｘパージ及びＳパージ）は、触媒内部を酸素欠乏状態とする必要がある。一方で、パティキュレートフィルタの再生処理は、フィルタ内部を酸素が充分に供給されている状態とする必要がある。このため、現在のエンジンでは、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理と、パティキュレートフィルタの再生処理とは、一般的に、別々に行われており、各再生処理において多くの燃料が消費されてしまっている。
【０００８】
このような問題を解消するために、排気通路に設けられたＮＯｘトラップ触媒（ＮＯｘ吸蔵触媒）と、ＮＯｘトラップ触媒の下流側に設けられたＰＭトラップ（パティキュレートフィルタ）と、ＰＭトラップの上流側排気通路に空気を供給可能な空気供給装置と、を備え、ＮＯｘトラップ触媒を通過する経路とは別の経路からＰＭフィルタに対して空気を導入することで、ＮＯｘトラップ触媒の再生（触媒再生）と、ＰＭフィルタの再生（フィルタ再生）とを同時に行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
この特許文献１には、具体的には、空気供給装置として、過給機のコンプレッサ下流の吸気通路とＰＭトラップの上流側排気通路とを接続する空気導入路を有し、この空気導入路を介してＰＭフィルタに空気を導入する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２０１８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、安定してパティキュレートフィルタ（ＰＭフィルタ）に空気を供給することができない虞がある。
【００１２】
例えば、排気通路を流れる排気の圧力は、通常、大気圧より高いため、排気通路に空気を導入するには、空気を昇圧する必要がある。特許文献１に記載の構成は、空気導入路の一端側が、エンジンの運転状態によっては負圧になり得るコンプレッサ下流の吸気通路に接続されている。このため、エンジンの運転状態によっては、空気導入路内の空気が負圧となり、上流側排気通路から空気導入路を介して吸気通路に向かって空気が逆流してしまう虞がある。
【００１３】
また、パティキュレートフィルタにＰＭ（すす）が多く堆積している場合、パティキュレートフィルタに空気を供給した際、パティキュレートフィルタの温度が過度に上昇し、パティキュレートフィルタの劣化や損傷を招く虞がある。このため、パティキュレートフィルタに供給する空気（酸素）の量を適宜調整できるようにすることが望ましい。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされてなされたものであり、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に空気を安定して供給し、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理とパティキュレートフィルタの再生処理とを同時に適切に実施することができるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１５】
さらに本発明は、パティキュレートフィルタの再生処理中に、パティキュレートフィルタに供給する空気の量を適切に調整することができるエンジン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】
【００１６】
上記課題を解決する本発明の態様は、エンジンの排気通路に設けられるＮＯｘ吸蔵触媒と、排気通路のＮＯｘ吸蔵触媒よりも下流側に設けられるパティキュレートフィルタと、を備えるエンジンの排気浄化装置であって、一端側が排気通路のＮＯｘ吸蔵触媒よりも下流側で且つパティキュレートフィルタよりも上流側の接続部に接続されると共に他端側が外気に開放されて外気が導入される導入通路と、排気通路のパティキュレートフィルタよりも下流側と導入通路とを接続する排気循環通路と、導入通路に設けられる供給ポンプと、排気循環通路に設けられ排気循環通路を開閉する第１の開閉弁と、を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置にある。
【００１７】
ここでエンジンの排気浄化装置は、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理を実行する触媒再生処理部と、触媒再生処理部によりＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理が実行されているタイミングで、パティキュレートフィルタの再生処理を実行するフィルタ再生処理部と、を備え、フィルタ再生処理部は、ＮＯｘ吸蔵触媒の温度が第１の温度以上まで上昇しているタイミングで供給ポンプを作動させ、外気を含むガスを導入通路を介して排気通路の接続部に供給することが好ましい。
【００１８】
またフィルタ再生処理部は、パティキュレートフィルタの温度が第１の温度よりも高い第２の温度以上になると前記第１の開閉弁を開弁させ、外気と共に排気循環通路から供給される排気を含むガスを導入通路を介して排気通路の接続部に供給することが好ましい。
【００１９】
さらにエンジンの排気浄化装置は、導入通路に設けられて導入通路を開閉する第２の開閉弁をさらに備え、フィルタ再生処理部は、パティキュレートフィルタの温度が第２の温度よりも高い第３の温度以上になると第２の開閉弁を閉弁させ、排気循環通路から供給される排気からなるガスを導入通路を介して排気通路の接続部に供給することが好ましい。
【００２０】
またフィルタ再生処理部は、パティキュレートフィルタの温度が第１の温度よりも高く且つ第２の温度以下の温度である第４の温度よりも低くなると、第１の開閉弁を閉弁させることが好ましく、その際、第１の開閉弁を徐々に閉弁させることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
かかる本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に空気を含むガスを安定して供給できる。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生処理（Ｓパージ）が実施されている間に、パティキュレートフィルタの再生処理を適切に実施することができる。
【００２２】
また第１の開閉弁を適宜制御して排気循環通路を介して導入路に排気を流入させることで、パティキュレートフィルタの再生処理中に、パティキュレートフィルタに導入される空気の量を適切に調整することができる。すなわちパティキュレートフィルタの上流側の排気通路に供給されるガスの酸素濃度を適切に低下させ、パティキュレートフィルタの温度上昇（過昇温）を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を備えるエンジンの全体構成を示す概略図である。
【図２】排気管、導入管及び排気循環管のガスの流れを説明する図である。
【図３】排気管、導入管及び排気循環管のガスの流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１０は、直列４気筒のディーゼルエンジンであり、４つの気筒が形成されたエンジン本体１１を備える。エンジン本体１１は、シリンダヘッド１２とシリンダブロック１３とを有し、シリンダブロック１３内には、ピストン１４が収容されている。ピストン１４は、コンロッド１５を介してクランクシャフト１６に接続されている。そして、このピストン１４とシリンダヘッド１２及びシリンダブロック１３とで各気筒の燃焼室１７が形成されている。
【００２５】
シリンダヘッド１２には各気筒の燃焼室１７に開口する吸気ポート１８が形成され、吸気ポート１８には吸気マニホールド１９を含む吸気管（吸気路）２０が接続されている。吸気マニホールド１９には、吸気圧を検出する吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）２１及び吸気の温度を検出する吸気温センサ２２が設けられている。各吸気ポート１８内には吸気弁２３が設けられ、吸気弁２３によって各吸気ポート１８が開閉されるようになっている。
【００２６】
またシリンダヘッド１２には各気筒の燃焼室１７に開口する排気ポート２４が形成され、排気ポート２４には、排気マニホールド２５を含む排気管（排気通路）２６が接続されている。排気ポート２４には排気弁２７が設けられており、吸気ポート１８と同様に、排気ポート２４は排気弁２７によって開閉されるようになっている。なお吸気弁２３及び排気弁２７は既存の構成であるため詳細な説明は省略するが、ピストン１４の往復運動と連動して回転するカムによって所定のタイミングで開閉する。
【００２７】
また各気筒には、燃料を噴射するためのインジェクタ（燃料噴射弁）３０が設けられている。図示は省略するが、各インジェクタ３０はコモンレールに接続され、コメンレールは、サプライポンプ（高圧ポンプ）を介して燃料タンクに接続されている。このサプライポンプによって燃料タンクから燃料がコモンレールに圧送され、コモンレール内の高圧の燃料が各インジェクタ３０から噴射されるようになっている。
【００２８】
吸気管２０及び排気管２６の途中には、ターボチャージャ（過給機）３２が設けられている。ターボチャージャ３２は、タービン３２ａと、コンプレッサ３２ｂとを有し、これらタービン３２ａとコンプレッサ３２ｂとはタービン軸３２ｃによって連結されている。ターボチャージャ３２内に排気が流れ込むと、排気の流れによってタービン３２ａが回転し、このタービン３２ａの回転に伴ってコンプレッサ３２ｂが回転する。コンプレッサ３２ｂの回転によって加圧された空気（吸気）が、吸気管２０に送り出されて、各気筒の燃焼室１７に供給される。
【００２９】
ターボチャージャ３２のコンプレッサ３２ｂの上流側の吸気管２０には、エアクリーナ３３が設けられている。またターボチャージャ３２のコンプレッサ３２ｂの下流側の吸気管２０には、ターボチャージャ３２での加圧により温度が上昇した吸気を冷却するインタークーラ３４が配されている。またインタークーラ３４の下流側の吸気管２０には、スロットルバルブ３５と、スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３６と、が設けられている。
【００３０】
一方、ターボチャージャ３２のタービン３２ａの下流側の排気管２６には、排気浄化装置を構成する排気浄化触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタが設けられている。本実施形態では、上流側に排気浄化触媒であるＮＯｘ吸蔵触媒３８が設けられ、ＮＯｘ吸蔵触媒３８の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）３９が設けられている。またＮＯｘ吸蔵触媒３８の出口付近の排気管２６には、ＮＯｘ吸蔵触媒３８から流出する排気の空燃比を検出する空燃比センサ（空燃比検出手段）４０が設けられている。同様に、ＤＰＦ３９の出口付近の排気管２６にも、ＤＰＦ３９から流出する排気の空燃比を検出する空燃比センサ（空燃比検出手段）４１が設けられている。なおこれら空燃比センサ４０，４１は、排気中の酸素濃度を検出するものであってもよい。さらにＮＯｘ吸蔵触媒３８及びＤＰＦ３９の出口付近の排気管２６には、排気の温度を検出する温度センサ（温度検出手段）４２，４３が設けられている。
【００３１】
なお本実施形態では、排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵触媒のみが設けられているが、排気浄化触媒はＮＯｘ吸蔵触媒が含まれていればよく、例えば、ＮＯｘ吸蔵触媒と共にディーゼル酸化触媒等を含む構成としてもよい。なお、ディーゼル酸化触媒では、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）が生成される。
【００３２】
ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒３８は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そしてＮＯｘ吸蔵触媒３８は、酸化雰囲気において排気成分である窒素酸化物（ＮＯｘ）を一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）等に還元する。本実施形態に係るエンジン１０は、ディーゼルエンジンであるため、通常は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８ではＮＯｘが吸蔵されるのみで吸蔵されたＮＯｘが分解（還元）されることはない。
【００３３】
このため所定のタイミング、例えば、エンジン１０を所定期間運転させる毎に、吸蔵されたＮＯｘを除去するための再生処理（ＮＯｘパージ）が実行される。この再生処理（ＮＯｘパージ）では、所定のタイミングでＮＯｘ吸蔵触媒に還元剤としての燃料が供給される。これによりＮＯｘ吸蔵触媒３８内が還元雰囲気となり、吸蔵されたＮＯｘが分解（還元）されてＮＯｘ吸蔵触媒３８から除去される。
【００３４】
またＮＯｘ吸蔵触媒３８は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と同様、排気成分である硫黄酸化物（ＳＯｘ）を吸蔵する。このため、所定のタイミングでＳＯｘを除去するための再生処理（Ｓパージ）も実施される。この再生処理（Ｓパージ）では、排気に還元剤としての燃料を適宜供給して排気空燃比をリッチ化すると共に、ＮＯｘ吸蔵触媒３８を所定温度（例えば、７００℃程度）以上に昇温させる。これにより、吸蔵された硫黄酸化物（ＳＯｘ）が分解（還元）されてＮＯｘ吸蔵触媒３８から除去される。
【００３５】
ＤＰＦ３９は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタである。ＤＰＦ３９に捕捉されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ２によって酸化（燃焼）されてＣＯ２として排出され、ＤＰＦ３９内に残存するＮＯ２はＮ２に分解されて排出される。このＤＰＦ３９も、内部に堆積したＰＭを除去するために、所定のタイミングで再生処理（ＤＰＦ再生）が実行される。このＤＰＦ再生では、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージと同様に、ＤＰＦ３９を所定の第１の温度（例えば、６００℃）以上に昇温させることで、ＤＰＦ３９に堆積しているＰＭを燃焼させる。
【００３６】
ところで、ＤＰＦ３９の再生処理は、上記のようにＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージと同様にＤＰＦ３９を第１の温度以上に昇温させる必要がある一方、Ｓパージとは異なりＤＰＦ３９の排気空燃比をリーン化する必要がある。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージとＤＰＦ３９の再生処理とは別々に実施する必要があった。
【００３７】
しかしながら、本実施形態に係るエンジン１０は、以下に詳述する導入管（導入通路）４５を排気浄化装置の一部として備えているため、この導入管４５を介してＮＯｘ吸蔵触媒３８の下流側の排気管２６に空気（酸素）を供給できる。つまり導入管４５を介してＤＰＦ３９に空気（酸素）を導入することができる。このため、ＮＯｘ吸蔵触媒３８の排気空燃比がリッチ化された状態でも、ＤＰＦ３９における排気空燃比をリーン化することができる。したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージを実施中に、ＤＰＦ３９の再生処理を同時に実施することができる。
【００３８】
導入管４５は、一端側が排気管のＮＯｘ吸蔵触媒よりも下流側で且つＤＰＦ３９よりも上流側の接続部２６ａに接続されると共に他端側が外気に開放されている（図１参照）。この導入管４５には、電動ポンプ等で構成される供給ポンプ４６が設けられており、供給ポンプ４６を作動することで外気が導入管４５内に流入する。そして、流入した外気を含むガス（以下、導入ガスという）が導入管を介して排気管２６の接続部２６ａに供給されるようになっている。
【００３９】
さらに、この導入管４５は、排気循環配管（排気循環通路）４７を介して排気管２６に接続されている。排気循環配管４７は、導入管４５の供給ポンプ４６よりも下流側（開放側）と排気管２６のＤＰＦ３９よりも下流側とを接続する。そして、この排気循環配管４７を介して、ＤＰＦ３９から流出した排気が導入管４５に供給されるようになっている。
【００４０】
また排気循環配管４７には、排気循環配管４７に流入する排気の量を調整するための第１の開閉弁４８が設けられている。この第１の開閉弁４８の配置は特に限定されないが、本実施形態では、第１の開閉弁４８は排気循環配管４７の排気管２６との連結部付近に設けられている。また導入管４５には、導入管４５に流入する外気の量を調整する第２の開閉弁４９が設けられている。この第２の開閉弁４９の配置は、導入管４５の排気循環配管４７との連結部分よりも下流側（開口側）であればよいが、本実施形態では、導入管４５の排気循環配管４７との連結部分に設けられている。なお、これら第１の開閉弁４８及び第２の開閉弁４９の構造は特に限定されないが、本実施形態では、開度によりこれら第１の開閉弁４８及び第２の開閉弁４９を通過するガスの流量を調整できる構成となっている。
【００４１】
以上のように本実施形態に係るエンジン１０は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８及びＤＰＦ３９を備えると共に、ＤＰＦ３９に外気（酸素）を含む導入ガスを導入するための導入管４５及び供給ポンプ４６と、導入管４５を介して排気を循環させるための排気循環配管４７と、排気循環配管４７を開閉する第１の開閉弁４８及び導入管４５を開閉する第２の開閉弁４９と、を排気浄化装置１００として備えている。
【００４２】
そして排気浄化装置１００は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８の再生処理（Ｓパージ）が実施されている際、所定のタイミングで供給ポンプ４６の作動状態を制御すると共に、第１の開閉弁４８及び第２の開閉弁４９の開閉状態を制御する。具体的には、第１の開閉弁４８は閉弁状態のまま第２の開閉弁４９を開弁させると共に、供給ポンプ４６を作動させる。すなわち排気循環配管４７を遮断した状態で導入管４５を大気開放すると共に、供給ポンプ４６を作動させる。これにより、導入ガスとしての外気が導入管４５を介して排気管２６の接続部２６ａに供給される。
【００４３】
このとき、排気管２６の接続部２６ａを流れる排気の圧力は大気圧よりも高いが、導入管４５を流れる導入ガスは供給ポンプ４６によって圧送されて昇圧されるため、排気管２６の接続部２６ａに良好に供給される。そして、排気管２６の接続部２６ａに供給された導入ガス（酸素を含むガス）は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８から流出する排気と共にＤＰＦ３９に導入される。これにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３８の排気空燃比がリッチ化されている状態（触媒再生中）でも、ＤＰＦ３９の排気空燃比がリーン化される。またエンジン１０の運転状態に拘わらず、ＤＰＦ３９の排気空燃比をリーン化させることができる。
【００４４】
したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージ中に、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージのために昇温された排気を利用してＤＰＦ３９の再生処理を同時に実施することができる。その結果、ＤＰＦ再生のために燃料を噴射して排気の温度を上昇させる必要がなくなるため、燃料の消費量を抑制することができる。
【００４５】
ここで、エンジン１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０を備えており、ＥＣＵ５０には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このＥＣＵ５０が、上述した吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）２１、吸気温センサ２２、スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３６、空燃比センサ４０，４１、温度センサ４２，４３等を含む各種センサ類からの情報に基づいて、エンジン１０の総合的な制御を行っており、供給ポンプ４６、第１の開閉弁４８及び第２の開閉弁４９の動作も適宜制御する。すなわちＥＣＵ５０は、エンジン１０が備える排気浄化装置１００の一部としても機能する。
【００４６】
以下、本実施形態に係るエンジン１０が備える排気浄化装置１００の動作の一例、特に、ＤＰＦ３９の再生処理時の動作について説明する。
【００４７】
ＥＣＵ５０は、触媒再生処理部５１とフィルタ再生処理部５２とを含む排気浄化部５３を備える（図１参照）。触媒再生処理部５１は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８の再生処理（ＮＯｘパージ及びＳパージ）を所定のタイミングで実行する。なお触媒再生処理部５１によるＮＯｘ吸蔵触媒３８の再生処理（ＮＯｘパージ及びＳパージ）の方法は、既存の技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４８】
フィルタ再生処理部５２は、触媒再生処理部５１によってＮＯｘ吸蔵触媒３８の再生処理（Ｓパージ）が実行されているタイミングで、ＤＰＦ３９の再生処理（ＤＰＦ再生）を実行する。具体的には、フィルタ再生処理部５２は、ＮＯｘ吸蔵触媒３８のＳパージの実施中に、例えば、ＮＯｘ吸蔵触媒３８の出口付近に設けられている温度センサ４２、或いはＤＰＦ３９の出口付近に設けられている温度センサ４３の検出結果に基づいてＮＯｘ吸蔵触媒３８が所定の第１の温度（例えば、６００℃）以上まで上昇しているか否かを判断する。
【００４９】
そして、ＮＯｘ吸蔵触媒３８が第１の温度以上まで上昇しているタイミングで、つまり排気の温度がＤＰＦ３９の再生処理を実施可能な程度に上昇しているタイミングで、第１の開閉弁４８及び第２の開閉弁４９の開閉状態並びに供給ポンプ４６の作動状態を適宜制御する。具体的には、第１の開閉弁４８を閉弁状態、第２の開閉弁４９を開弁状態とすると共に、供給ポンプ４６を作動させる。本実施形態では、ＤＰＦ３９の再生処理が実施されていない通常時、第１の開閉弁４８及び第２の開閉弁４９は何れも閉弁されている。このため、フィルタ再生処理部５２は、第１の開閉弁４８の閉弁状態を維持しつつ第２の開閉弁４９を所定開度で開弁させると共に、供給ポンプ４６を作動させることで、ＤＰＦ再生を開始する。
【００５０】
これにより、図２（ａ）に示すように、第２の開閉弁４９を通過して外気が導入管４５内に流入する。なお第１の開閉弁４８は閉弁されているため、排気管２６の排ガスが排気循環配管４７を介して導入管４５に流入することはない。そして、流入した外気である導入ガスが、導入管４５を介して排気管２６の接続部２６ａに供給され、その導入ガスがＮＯｘ吸蔵触媒３８から流出する排気と共にＤＰＦ３９に導入される。このようなＤＰＦ３９への導入ガスの導入に伴い、ＤＰＦ３９内の排気空燃比がリーン化される。その結果、ＤＰＦ３９の内部に堆積しているＰＭが燃焼されてＤＰＦ３９が再生される。
【００５１】
なおフィルタ再生処理部５２は、ＤＰＦ３９の再生処理中は、例えば、空燃比センサ４１の検出結果に基づいてＤＰＦ３９の排気空燃比がリーンである状態に維持されるように、導入管４５を介して排気管２６の接続部２６ａに供給される導入ガス量（空気量）を適宜調整する。さらにフィルタ再生処理部５２は、例えば、温度センサ４３の検出結果に基づいてＤＰＦ３９の温度が過度に上昇しないように排気管２６の接続部２６ａに供給される導入ガス量（空気量）を適宜制御する。具体的には、ＤＰＦ３９に導入されるガス（導入ガスと排気とが混合されたもの）の酸素濃度が約５％程度となるように導入ガス量を適宜調整することが好ましい。これにより、ＤＰＦ３９内のＰＭを安定して燃焼させることができる。なお導入ガス量（空気量）の調整方法は、特に限定されず、例えば、供給ポンプ４６の出力を変化させてもよいし、或いは第２の開閉弁４９の開度を変化させるようにしてもよい。
【００５２】
また、フィルタ再生処理部５２は、このように導入管４５を介して排気管２６の接続部２６ａに供給される導入ガス量を適宜調整しているが、その場合でも、ＤＰＦ３９の温度が過度に上昇してしまう虞がある。このため、フィルタ再生処理部５２は、ＤＰＦ３９の温度が第１の温度よりも高い第２の温度（例えば、７００℃程度）以上となると、図２（ｂ）に示すように、第１の開閉弁４８を所定開度で開弁させ、排気循環配管４７を介して導入管４５に排気を流入させる。すなわち外気と共に排気を含む導入ガスを排気管２６の接続部２６ａに供給する。これにより、排気管２６の接続部２６ａに供給される導入ガスの酸素濃度が大きく低下する。結果として、ＤＰＦ３９に導入されるガス（導入ガスと排気とが混合されたもの）の酸素濃度が大きく低下する。したがって、ＤＰＦ３９におけるＰＭの燃焼が抑制されてＤＰＦ３９の温度上昇（過昇温）を抑制することができる。
【００５３】
さらに、第１の開閉弁４８を開弁させただけではＤＰＦ３９の温度上昇（過昇温）を十分に抑制できない場合には、フィルタ再生処理部５２は、導入管４５への外気の流入を遮断する。すなわち、フィルタ再生処理部５２は、ＤＰＦ３９の温度が第２の温度よりも高い第３の温度（例えば、７５０℃程度）以上になると、図３（ａ）に示すように、第２の開閉弁４９を閉弁させて、外気が導入管４５へ流入しないようにする。これにより、排気循環配管４７から導入管４５に流入する排気が導入ガスとして排気管２６の接続部２６ａに供給される。その結果、ＤＰＦ３９に導入されるガス（導入ガスと排気とが混合されたもの）の酸素濃度がさらに大きく低下する。したがって、ＤＰＦ３９におけるＰＭの燃焼が抑制されてＤＰＦ３９の温度上昇（過昇温）をより確実に抑制することができる。
【００５４】
また、フィルタ再生処理部５２は、上述のようにＤＰＦ３９の温度に応じて導入ガスの酸素濃度の調整を行うが、それと共に、ＮＯｘ吸蔵触媒３８から排気管２６の接続部２６ａに流出する排気の酸素濃度を調整するようにしてもよい。例えば、導入ガスの酸素濃度の調整だけではＤＰＦ３９の温度上昇を十分に抑制できない場合には、例えば、燃料噴射量を増加させたり、或いは吸気量を減少させることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒３８から流出する排気（ＤＰＦ３９に流入する排気）の酸素濃度をさらにリッチ化させるようにしてもよい。これにより、ＤＰＦ３９の温度上昇（過昇温）をより確実に抑制することができる。
【００５５】
なお、その後は、ＤＰＦ３９の温度が第１の温度よりも高く且つ第２の温度以下の温度である第４の温度（例えば、６５０℃程度）よりも低くなると、図３（ｂ）に示すように、第１の開閉弁４８を閉弁させて、排気循環配管４７から導入管４５への排気の流入を終了させる。つまりＤＰＦ３９の温度が、フィルタ再生を行うことができる第１の温度よりも低くならない程度に十分に低下した段階で、導入管４５への排気の流入を終了させる。そして必要に応じて第２の開閉弁４９を開弁させる（図２（ａ）参照）。これにより、ＤＰＦ３９の再生処理を早期に再開することができる。またその際、第１の開閉弁４８は、段階的に徐々に閉弁させることが好ましい。これにより、導入ガスの急減な温度低下、ひいてはＤＰＦ３９の急激な温度低下を抑制でき、ＤＰＦ３９を適切な温度に調整することができる。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒とＤＰＦとが、それぞれ別の筐体に収容された構成を例示したが、これらＮＯｘ吸蔵触媒とＤＰＦとは、一つの筐体内に収容されていてもよい。
また例えば、上述の実施形態では、ディーゼルエンジンに搭載される排気浄化装置を一例として本願発明を説明したが、本発明は、勿論、ガソリンエンジンに搭載される排気浄化装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  エンジン
１１  エンジン本体
１２  シリンダヘッド
１３  シリンダブロック
１４  ピストン
１５  コンロッド
１６  クランクシャフト
１７  燃焼室
１８  吸気ポート
１９  吸気マニホールド
２０  吸気管
２１  吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）
２２  吸気温センサ
２３  吸気弁
２４  排気ポート
２５  排気マニホールド
２６  排気管
２６ａ  接続部
２７  排気弁
３０  インジェクタ
３２  ターボチャージャ
３２ａ  タービン
３２ｂ  コンプレッサ
３２ｃ  タービン軸
３３  エアクリーナ
３４  インタークーラ
３５  スロットルバルブ
３６  スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）
３８  ＮＯｘ吸蔵触媒
３９  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４０，４１  空燃比センサ
４２，４３  温度センサ
４５  導入管（導入通路）
４６  供給ポンプ
４７  排気循環配管（排気循環通路）
４８  第１の開閉弁
４９  第２の開閉弁
５０  ＥＣＵ
５１  触媒再生処理部
５２  フィルタ再生処理部
５３  排気浄化部
１００  排気浄化装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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