(57)【要約】【課題】内燃機関の排気中のＰＭを除去できるとともにＮＯｘを効果的に除去することができ、さらにフィルタを効果的に再生させることができる内燃機関の排気後処理システムを提供する。【解決手段】内燃機関の排気後処理システム１０は、フィルタ２０及びＮＯｘ還元触媒３０を有する第１構造又はＮＯｘ還元触媒付きのフィルタ２０ａを有する第２構造のいずれか一方の構造と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０と、尿素水噴射部５１と、フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合に尿素水噴射部に尿素水を噴射させるフィルタ連続再生処理を実行し、ＰＭ堆積量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合にフィルタよりも上流側の排気の温度を基準排気温度以上に上昇させるフィルタ強制再生処理を実行する制御装置５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置されたフィルタ及び該フィルタよりも下流側に配置されたＮＯｘ還元触媒を有する第１構造、又は前記排気通路に配置されたＮＯｘ還元触媒付きのフィルタを有する第２構造のいずれか一方の構造と、
前記フィルタよりも上流側に配置され、排気がリーン状態のときに排気中のＮＯｘを一旦吸蔵し、吸蔵されたＮＯｘを排気がリッチ状態のときに還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒よりも上流側の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射部と、
前記フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つ前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合に、前記尿素水噴射部に尿素水を噴射させることによって前記フィルタを再生させるフィルタ連続再生処理を実行し、前記ＰＭ堆積量が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合に、前記フィルタよりも上流側の排気の温度を予め設定された基準排気温度以上に上昇させることによって前記フィルタを再生させるフィルタ強制再生処理を実行する制御装置と、を備える内燃機関の排気後処理システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の排気入口の温度が２００℃〜４００℃の範囲内にあるという条件がさらに満たされた場合に、前記フィルタ連続再生処理を実行する請求項１記載の内燃機関の排気後処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気後処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気中のＰＭ及びＮＯｘを除去するための排気後処理システムが知られている（例えば特許文献１参照）。具体的には、特許文献１には、内燃機関の排気通路にフィルタ（特許文献１ではＤＰＦと称されている）が配置され、このフィルタよりも下流側にＮＯｘを還元する触媒（以下、ＮＯｘ還元触媒と称する）が配置された排気後処理システムが開示されている。このような排気後処理システムによれば、フィルタによってＰＭを捕集することで排気中のＰＭを除去し、ＮＯｘ還元触媒によってＮＯｘを還元することで排気中のＮＯｘを除去することができる。
【０００３】
また、特許文献１には、フィルタよりも上流側の排気中に尿素水を噴射し、この尿素水から生成された二酸化窒素（ＮＯ２）によってフィルタに堆積したＰＭを燃焼させることにより、フィルタを再生させる技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような、フィルタよりも上流側の排気中に尿素水を噴射することによるフィルタ再生処理は、ＰＭの燃焼速度が遅いため、フィルタ再生処理が完了するまでに長時間を要する。このため、フィルタに多量のＰＭが堆積した場合には、このようなフィルタ再生処理のみでは、フィルタに堆積したＰＭを十分に除去することは困難である。また、特許文献１のように、フィルタよりも下流側にＮＯｘ還元触媒を備えているだけでは、排気中のＮＯｘを十分に除去できるともいえない。
【０００６】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気中のＰＭを除去できるとともにＮＯｘを効果的に除去することができ、さらにフィルタを効果的に再生させることができる内燃機関の排気後処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る内燃機関の排気後処理システムは、内燃機関の排気通路に配置されたフィルタ及び該フィルタよりも下流側に配置されたＮＯｘ還元触媒を有する第１構造、又は前記排気通路に配置されたＮＯｘ還元触媒付きのフィルタを有する第２構造のいずれか一方の構造と、前記フィルタよりも上流側に配置され、排気がリーン状態のときに排気中のＮＯｘを一旦吸蔵し、吸蔵されたＮＯｘを排気がリッチ状態のときに還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒よりも上流側の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射部と、前記フィルタにおけるＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つ前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合に、前記尿素水噴射部に尿素水を噴射させることによって前記フィルタを再生させるフィルタ連続再生処理を実行し、前記ＰＭ堆積量が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合に、前記フィルタよりも上流側の排気の温度を予め設定された基準排気温度以上に上昇させることによって前記フィルタを再生させるフィルタ強制再生処理を実行する制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィルタ及びＮＯｘ還元触媒を有する第１構造を有する場合には、フィルタによって排気中のＰＭを除去し、ＮＯｘ還元触媒によって排気中のＮＯｘを除去することができる。また、ＮＯｘ還元触媒付きのフィルタを有する第２構造を有する場合には、このフィルタによって排気中のＰＭを除去し、このフィルタのＮＯｘ還元触媒によってＮＯｘを除去することができる。また、本発明によれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒をさらに備えているので、排気中のＮＯｘを効果的に除去することができる。また、ＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つＮＯｘ吸蔵還元触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合にフィルタ連続再生処理が実行されるので、フィルタを再生することができ、ＰＭ堆積量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合にはフィルタ強制再生処理が実行されるので、フィルタを効果的に再生することができる。
【０００９】
なお、本発明によれば、フィルタ強制再生処理の他にフィルタ連続再生処理も実行されるので、フィルタのサイズを大きくすることなく、フィルタ強制再生処理の実行頻度を低減させることもできる。これにより、フィルタの搭載態様の自由度が低減することを抑制しつつ、内燃機関の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す構成図である。
【図２】制御装置がフィルタ連続再生処理及びフィルタ強制再生処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図３】実施形態２に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係る内燃機関の排気後処理システム１０（以下、排気後処理システム１０と略称する）について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る排気後処理システム１０が適用された内燃機関システム１の全体構成を模式的に示す構成図である。この内燃機関システム１は、内燃機関２、排気通路４、制御装置５、及び排気後処理システム１０を備えている。
【００１２】
本実施形態では、内燃機関２の一例として、軽油を燃料とするディーゼル機関（ディーゼルエンジン）を用いている。なお、図１において内燃機関２の気筒３の個数は一例として４個であるが、気筒３の個数はこれに限定されるものではない。排気通路４は内燃機関２の気筒３から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部が分岐して各気筒３の排気ポートに接続している。
【００１３】
制御装置５は、内燃機関２の燃料噴射量や燃料噴射時期等を制御するとともに、後述する排気後処理システム１０の動作も制御する。この制御装置５は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するＣＰＵ６や、ＣＰＵ６の動作に必要な各種情報やプログラム等を記憶する記憶部７等を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部７としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置が用いられる。
【００１４】
排気後処理システム１０は、フィルタ２０と、尿素ＳＣＲ触媒３０（ＮＯｘ還元触媒）と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０と、尿素水噴射部５０と、尿素水噴射部５１と、差圧センサ６０とを備えている。また、排気後処理システム１０は、この排気後処理システム１０を
制御する制御装置５も、その構成要件の一部に含んでいる。すなわち、本実施形態に係る排気後処理システム１０は、内燃機関システム１を統合的に制御する制御装置５が排気後処理システム１０の制御装置としての機能を兼務している。但し、排気後処理システム１０の構成はこれに限定されるものではなく、例えば排気後処理システム１０は、内燃機関システム１を統合的に制御する制御装置５とは別に、排気後処理システム１０専用の制御装置を備える構成とすることもできる。
【００１５】
フィルタ２０は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも下流側、且つ尿素ＳＣＲ触媒３０よりも上流側の排気通路４に配置されている。フィルタ２０は、排気中のＰＭを捕集する機能を有している。このような機能を有するものであれば、フィルタ２０の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においてはフィルタ２０の一例として、ウォールスルータイプのディーゼルパティキュレートフィルタを用いている。
【００１６】
尿素ＳＣＲ触媒３０は、フィルタ２０よりも下流側の排気通路４に配置されている。尿素ＳＣＲ触媒３０は、排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒の一例である。すなわち、本実施形態に係る排気後処理システム１０は、フィルタ２０及びＮＯｘ還元触媒を有する第１構造を備える排気後処理システムとなっている。
【００１７】
尿素ＳＣＲ触媒３０は、排気中に噴射された尿素水の加水分解によって生じるアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として用いて、排気中のＮＯｘを選択的に還元する。尿素ＳＣＲ触媒３０の具体的な種類は、特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）等の卑金属酸化物や、ゼオライト等の貴金属等を用いることができる。
【００１８】
尿素水噴射部５０は、フィルタ２０よりも下流側、且つ尿素ＳＣＲ触媒３０よりも上流側の排気通路４に配置されている。この尿素水噴射部５０は、制御装置５の指示を受けて排気中に尿素水を噴射する。なお制御装置５は、尿素水噴射指示を受信した場合（例えば尿素水噴射開始スイッチがユーザによってＯＮに操作された場合等）において、尿素水噴射部５０に尿素水を噴射させる。
【００１９】
尿素水噴射部５０から尿素水が排気中に噴射された場合、尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、尿素ＳＣＲ触媒３０の触媒作用の下で、ＮＯｘを還元させる。この結果、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）が生成される。このようにして、尿素ＳＣＲ触媒３０は、排気中のＮＯｘの低減を図っている。
【００２０】
ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０は、フィルタ２０よりも上流側の排気通路４に配置されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０は、排気がリーン状態（排気中の燃料成分が基準値よりも少ない状態）のときに排気中のＮＯｘを一旦吸蔵し、この吸蔵されたＮＯｘを排気がリッチ状態（排気中の燃料成分が基準値以上の状態）のときに還元する触媒である。このような機能を有するものであれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の具体的な種類は特に限定されるものではなく、公知のＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いることができる。なお、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の一例を挙げると、例えば、ＮＯｘ吸蔵材としてのカリウム（Ｋ）やバリウム（Ｂａ）等が三元触媒に添加されたものを用いることができる。
【００２１】
制御装置５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも上流側の排気をリッチ状態にする旨の要求（以下、リッチ要求と称する）を受信した場合に、メイン噴射よりも後の時期に気筒３内に燃料を噴射するポスト噴射を実行したり、あるいは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも上流側の排気通路４に配置された排気管インジェクタ（図示せず）から燃料を排気中に噴射したりすることによって、排気をリッチ状態にする。このように排気がリッチ状態になることによって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０は、リーン状態において吸蔵したＮＯｘを還元させる。
【００２２】
尿素水噴射部５１は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも上流側の排気通路４に配置されている。尿素水噴射部５１は、制御装置５の指示を受けて排気中に尿素水を噴射する。
【００２３】
差圧センサ６０は、フィルタ２０の上流側と下流側との圧力差（すなわちフィルタ２０の前後差圧）を検出し、この検出結果を制御装置５に伝える。ここで、フィルタ２０の前後差圧はフィルタ２０におけるＰＭ堆積量と相関関係を有している。具体的には、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が多いほど、フィルタ２０の前後差圧は高くなる。そこで、本実施形態に係る制御装置５は、この差圧センサ６０の検出結果に基づいてフィルタ２０におけるＰＭ堆積量を推定する。
【００２４】
制御装置５は、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つＮＯｘ吸蔵還元触媒４０におけるＮＯｘ吸蔵量が予め設定された基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合に、尿素水噴射部５１に尿素水を噴射させることによってフィルタ２０を再生させるフィルタ連続再生処理を実行する。また、制御装置５は、ＰＭ堆積量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合に、フィルタ２０よりも上流側の排気の温度を予め設定された基準排気温度以上に上昇させることによってフィルタ２０を再生させるフィルタ強制再生処理を実行する。このフィルタ連続再生処理及びフィルタ強制再生処理について、フローチャートを用いて詳細に説明すると、次のようになる。
【００２５】
図２は、制御装置５がフィルタ連続再生処理及びフィルタ強制再生処理を実行する際のフローチャートの一例を示す図である。制御装置５は、内燃機関２の始動開始と同時に図２のフローチャートを繰り返し実行する。なお、図２の各ステップは制御装置５の具体的にはＣＰＵ６が実行する。
【００２６】
ステップＳ１０において、制御装置５は、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が第１閾値以上であるか否かを判定する。具体的には、本実施形態に係る制御装置５は、差圧センサ６０の検出したフィルタ２０の前後差圧が予め設定された第１基準差圧以上である場合に、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が第１閾値以上であると判定する。
【００２７】
なお、第１閾値の具体的な値は特に限定されるものではないが、例えば、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量がこの第１閾値以上になった場合に、フィルタ２０を再生した方が好ましいと考えられる値を用いることができる。この第１閾値に対応するフィルタ２０の前後差圧の第１基準差圧は、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、記憶部７に記憶させておく（すなわち、制御装置５に予め設定しておく）。
【００２８】
ステップＳ１０でＮＯと判定された場合、制御装置５はフローチャートをスタートから実行する（リターン）。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合、制御装置５は、ステップＳ２０を実行する。このステップＳ２０において、制御装置５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０におけるＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上であるか否かを判定する。
【００２９】
なお、本実施形態に係る制御装置５は、前回、排気をリッチ状態にしてからの経過時間が所定時間以上になった場合に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上になったと判定する。
【００３０】
また、基準吸蔵量の具体的な値は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０におけるＮＯｘの吸蔵量の上限値を用いることができる。すなわち、この場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０におけるＮＯｘ吸蔵量がこの基準吸蔵量以上の場合、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０はこれ以上ＮＯｘを吸蔵できないことになる。これにより、後述するステップＳ３０において生成される二酸化窒素がＮＯｘ吸蔵
還元触媒４０によって吸収されることを効果的に抑制することができる。なお、この基準吸蔵量に対応する所定時間（前回、排気をリッチ状態にしてからの経過時間）は、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、記憶部７に記憶させておく。
【００３１】
ステップＳ２０でＮＯと判定された場合、制御装置５はフローチャートをスタートから実行する（リターン）。ステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合、制御装置５は、ステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理を実行する。
【００３２】
具体的には制御装置５は、このステップＳ３０において、尿素水噴射部５１に尿素水を噴射させる。この尿素水噴射部５１から排気中に噴射された尿素水中の尿素は、加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアがＮＯｘ吸蔵還元触媒４０において酸化されることで、二酸化窒素（ＮＯ２）が生成される。なお、本実施形態の場合、ステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合（すなわちＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上の場合）にステップＳ３０が実行されているので、二酸化窒素がＮＯｘ吸蔵還元触媒４０によって吸収されることは抑制されている。この二酸化窒素はＮＯｘ吸蔵還元触媒４０を通過してフィルタ２０に流入する。フィルタ２０においては、この二酸化窒素がフィルタ２０に堆積したＰＭ中の炭素と反応することで、二酸化炭素（ＣＯ）及び一酸化窒素（ＮＯ）が生成される。すなわち、二酸化窒素によってフィルタ２０のＰＭが燃焼する。これにより、フィルタ２０のＰＭが除去され、この結果、フィルタ２０が再生される。
【００３３】
なお、本実施形態において、ステップＳ３０は、予め設定された所定時間の間、実行される。ステップＳ３０の後に制御装置５は、ステップＳ４０を実行する。このステップＳ４０において制御装置５は、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が第２閾値（これは第１閾値よりも大きい値である）以上であるか否かを判定する。具体的には、本実施形態に係る制御装置５は、差圧センサ６０の検出したフィルタ２０の前後差圧が予め設定された第２基準差圧（これは第１基準差圧よりも大きい値である）以上である場合に、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が第２閾値以上であると判定する。
【００３４】
なお、このステップＳ４０でＹＥＳと判定される場合は、具体的には、ステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理のみではフィルタ２０のＰＭを除去しきれないほど、フィルタ２０に多量のＰＭが堆積している場合に相当する。より具体的には、ステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理におけるＰＭの燃焼速度は遅いため、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量が多い場合には、このフィルタ連続再生処理のみではＰＭを十分に除去しきれず、その結果、ＰＭ堆積量が第２閾値以上になる場合が考えられる。ステップＳ４０でＹＥＳと判定される場合は、このような場合を想定している。
【００３５】
また、第２閾値は、第１閾値より大きい値であればよく、その具体的な値は特に限定されるものではないが、例えば、フィルタ２０におけるＰＭ堆積量がこの第２閾値以上になった場合には、フィルタ連続再生処理のみではフィルタ２０に堆積したＰＭを十分に除去できず、後述するステップＳ５０に係るフィルタ強制再生処理を実行した方が好ましいと考えられる値を用いることができる。この第２閾値に対応するフィルタ２０の前後差圧の第２基準差圧は、予め実験、シミュレーション等によって求めておき、記憶部７に記憶させておけばよい。
【００３６】
ステップＳ４０でＮＯと判定された場合、制御装置５はフローチャートをスタートから実行する（リターン）。ステップＳ４０でＹＥＳと判定された場合、制御装置５はステップＳ５０に係るフィルタ強制再生処理を実行する。
【００３７】
具体的には制御装置５は、このステップＳ５０において、フィルタ２０よりも上流側の排気の温度を所定の基準排気温度以上に上昇させる。この基準排気温度としては、例えば
フィルタ２０に堆積したＰＭの燃焼を促進できる温度以上の値を用いることができる。なお、この基準排気温度の一例を挙げると、例えば６００℃程度の温度を用いることができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る制御装置５は、このフィルタ強制再生処理の一例として、ポスト噴射を実行する。但し、フィルタ強制再生処理の具体例はこれに限定されるものではない。フィルタ強制再生処理の他の例を挙げると、例えば制御装置５は、ポスト噴射の実行に代えて、又はポスト噴射の実行とともに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも上流側の排気通路４に配置された排気管インジェクタ（図示せず）から燃料を排気中に噴射することで排気温度を上昇させることもできる。
【００３９】
このフィルタ強制再生処理の実行によって排気温度が上昇することで、フィルタ２０に堆積したＰＭを燃焼除去することができる。なお、本実施形態において、ステップＳ５０は、予め設定された所定時間の間、実行される。ステップＳ５０の後に制御装置５は、フローチャートをスタートから実行する（リターン）。
【００４０】
なお、制御装置５は、例えばステップＳ３０を実行した後において（例えばステップＳ３０とステップＳ４０との間の時期等）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも上流側の排気をリッチ状態に制御してもよい。このような制御が実行されることによって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０に吸蔵されていたＮＯｘを還元させることができる。
【００４１】
また、制御装置５は、ステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理を実行した後にステップＳ４０に係る判定処理を実行し、このステップＳ４０においてＹＥＳと判定された場合にステップＳ５０に係るフィルタ強制再生処理を実行しているが、フィルタ連続再生処理及びフィルタ強制再生処理の実行順序はこれに限定されるものではない。
【００４２】
他の例を挙げると、制御装置５は、フィルタ連続再生処理及びフィルタ強制再生処理を並列して実行してもよい。すなわち、この場合、制御装置５は、「スタート、ステップＳ１０、ステップＳ２０、ステップＳ３０、リターン」の一連の制御処理と、「スタート、ステップＳ４０、ステップＳ５０、リターン」の一連の制御処理とを並列して実行する。
【００４３】
あるいは制御装置５は、ステップＳ４０でＮＯと判定された場合にステップＳ１０〜ステップＳ３０の一連の制御処理を実行する構成とすることもできる。すなわち、この場合、制御装置５は、「スタート、ステップＳ４０、ステップＳ５０（これはステップＳ４０でＹＥＳの場合に実行される）、リターン」の一連の制御処理を実行し、ステップＳ４０でＮＯと判定された場合に、「ステップＳ１０、ステップＳ２０、ステップＳ３０、リターン」の一連の制御処理を実行する。
【００４４】
以上説明した本実施形態によれば、フィルタ２０を備えているので排気中のＰＭを除去できるとともに、尿素ＳＣＲ触媒３０（ＮＯｘ還元触媒）を備えているので排気中のＮＯｘを除去することができる。さらにＮＯｘ吸蔵還元触媒４０も備えているので排気中のＮＯｘを効果的に除去することができる。また、ＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つＮＯｘ吸蔵還元触媒４０におけるＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合にフィルタ連続再生処理が実行されるので（ステップＳ３０）、フィルタ２０を再生することができ、さらにＰＭ堆積量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合にフィルタ強制再生処理が実行されるので（ステップＳ５０）、フィルタ２０を効果的に再生することができる。
【００４５】
また本実施形態によれば、フィルタ強制再生処理のみならずフィルタ連続再生処理も実行されるので、フィルタ２０のサイズを大きくすることなく（すなわちフィルタ２０の大
型化を抑制しつつ）、フィルタ強制再生処理の実行頻度を低減させることができる。このようにフィルタ２０のサイズを大きくする必要がないことによって、フィルタ２０の搭載態様の自由度が低減することを抑制することができる。また、フィルタ強制再生処理の実行頻度が高い場合には内燃機関２の燃費が低減するところ、本実施形態によれば、フィルタ強制再生処理の実行頻度を低減させることができるので、内燃機関２の燃費を向上させることができる。
【００４６】
（実施形態２）
続いて本発明の実施形態２に係る内燃機関の排気後処理システム１０ａ（以下、排気後処理システム１０ａと略称する）について説明する。図３は、本実施形態に係る排気後処理システム１０ａが適用された内燃機関システム１ａの全体構成を模式的に示す構成図である。本実施形態に係る排気後処理システム１０ａは、尿素ＳＣＲ触媒３０を備えていない点と、フィルタ２０に代えてＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａを備えている点と、尿素水噴射部５０の配置箇所が変更されている点とにおいて、図１に示す排気後処理システム１０と異なっている。すなわち、本実施形態に係る排気後処理システム１０ａは、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａを有する第２構造を有する排気後処理システムとなっている。排気後処理システム１０ａの他の構成は、排気後処理システム１０と同様であるため、他の構成の説明は省略する。
【００４７】
ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａは、排気中のＰＭを捕集するフィルタに、ＮＯｘ還元触媒が担持された構成を有している。そのため、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａは、ＰＭを除去する機能に加えて、排気中のＮＯｘを還元除去する機能も有している。このため、本実施形態の場合、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａとは別に尿素ＳＣＲ触媒３０を備える必要がない。したがって、本実施形態に係る排気後処理システム１０ａは尿素ＳＣＲ触媒３０を別途備えていないのである。なお、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａのＮＯｘ還元触媒の具体例としては、例えば尿素ＳＣＲ触媒を用いることができる。
【００４８】
ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａがＮＯｘ還元触媒を備えているため、本実施形態に係る尿素水噴射部５０は、このＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａよりも上流側の排気通路４、具体的にはＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａよりも上流側、且つＮＯｘ吸蔵還元触媒４０よりも下流側の排気通路４に配置されている。制御装置５は、尿素水噴射指示を受信した場合において、尿素水噴射部５０に尿素水を噴射させる。これにより排気中に噴射された尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０のＮＯｘ還元触媒の触媒作用の下で、ＮＯｘを還元させる。この結果、窒素及び水が生成される。このようにして、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａは、排気中のＰＭの低減のみならず、排気中のＮＯｘの低減も図っている。
【００４９】
なお、本実施形態に係る制御装置５も、実施形態１の場合と同様に図２のフローチャートを実行する。
【００５０】
本実施形態によれば、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａを備えているので排気中のＰＭを除去できるとともに、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａのＮＯｘ還元触媒によって排気中のＮＯｘを除去することができる。さらにＮＯｘ吸蔵還元触媒４０を備えているので、排気中のＮＯｘを効果的に除去することができる。また、ＰＭ堆積量が第１閾値以上であり且つＮＯｘ吸蔵還元触媒４０におけるＮＯｘ吸蔵量が基準吸蔵量以上であるとの条件が満たされた場合にフィルタ連続再生処理が実行されるので（ステップＳ３０）、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａを再生することができ、さらにＰＭ堆積量が第１閾値よりも大きい第２閾値以上であるとの条件が満たされた場合にフィルタ強制再生処理も実行されるので（ステップＳ５０）、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａを効果的に再生するこ
とができる。
【００５１】
また本実施形態においても、フィルタ強制再生処理のみならずフィルタ連続再生処理が実行されるので、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａのサイズを大きくすることなく、フィルタ強制再生処理の実行頻度を低減させることができる。これにより、ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａの搭載態様の自由度が低減することを抑制できるとともに、内燃機関２の燃費を向上させることができる。
【００５２】
（実施形態１及び実施形態２の変形例）
なお、上述した実施形態１及び実施形態２において、制御装置５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の排気入口の温度が２００℃〜４００℃の範囲内にあるという条件（以下、排気温度条件と称する）がさらに満たされた場合に、ステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理を実行してもよい。
【００５３】
具体的には、本変形例に係る制御装置５は、図２のステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合において、さらに排気温度条件が満たされたか否かを判定する。なお、制御装置５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０の排気入口部分の温度を、例えば、この排気入口部分に配置された温度センサ（図示せず）の検出結果を得ることで取得することができる。そして、制御装置５は、この排気温度条件が満たされたと判定した場合に、ステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理を実行する。一方、制御装置５は、排気温度条件が満たされないと判定した場合には、ステップＳ３０は実行せずに、フローチャートをスタートから実行する（リターン）。
【００５４】
本変形例によれば、前述した実施形態１及び実施形態２の作用効果に加えて、次の作用効果を奏することができる。まず、二酸化窒素は２００℃〜４００℃の温度範囲で安定的に存在することができる。したがって、本変形例によれば、ステップＳ１０及びステップＳ２０の条件が満たされた場合に加えて排気温度条件が満たされた場合にステップＳ３０に係るフィルタ連続再生処理が実行されるので、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０において二酸化窒素を安定的に発生させることができる。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒４０において安定的に発生した二酸化窒素によってフィルタ２０（又はＮＯｘ還元触媒付きフィルタ２０ａ）のＰＭを効果的に燃焼させることができる。
【００５５】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかか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。
【符号の説明】
【００５６】
１，１ａ  内燃機関システム
２  内燃機関
４  排気通路
５  制御装置
１０，１０ａ  内燃機関の排気後処理システム
２０  フィルタ
２０ａ  ＮＯｘ還元触媒付きフィルタ
３０  尿素ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ還元触媒）
４０  ＮＯｘ吸蔵還元触媒
５１  尿素水噴射部
６０  差圧センサ
【図１】
2018059452.tif 000003
【図２】
2018059452.tif 000004
【図３】
2018059452.tif 000005