(57)【要約】【課題】触媒へＨＣを供給して触媒の温度を上昇させるときに、アンモニアスリップ触媒においてＨＣ被毒が発生することを抑制する。【解決手段】排気中へ燃料を添加する燃料添加弁、酸化機能を有する触媒である前段触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒を担持するフィルタ、アンモニアスリップ触媒、を内燃機関の排気通路に上流側から順に設け、前段触媒へ燃料を供給する場合で且つ前記アンモニアスリップ触媒が活性状態でない場合には、前段触媒へ供給する燃料量のうち、燃料添加弁から排気中へ添加する燃料量を、前段触媒で酸化可能な燃料量である所定燃料量以下とし、且つ、前段触媒へ供給する燃料量から前記燃料添加弁により排気中へ添加する燃料量を減算した燃料量を前記内燃機関においてポスト噴射を実施させることで該内燃機関から排出させる。【選択図】図３
2015075011.tif 000002
【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、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒を担持し、且つ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも上流の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒である前段触媒と、
前記前段触媒よりも上流の排気通路に設けられ排気中へ燃料を添加する燃料添加弁と、
前記フィルタよりも下流の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒であるアンモニアスリップ触媒と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記前段触媒へ燃料を供給することで該前段触媒において熱を発生させる場合で且つ前記アンモニアスリップ触媒が活性状態でない場合には、前記前段触媒へ供給する燃料量のうち、前記燃料添加弁から排気中へ添加する燃料量を、前記前段触媒で酸化可能な燃料量である所定燃料量以下とし、且つ、前記前段触媒へ供給する燃料量から前記燃料添加弁により排気中へ添加する燃料量を減算した燃料量を前記内燃機関においてポスト噴射を実施させることで該内燃機関から排出させる制御装置を備える内燃機関の排気浄化装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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】
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、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触媒である前段触媒に燃料（ＨＣ）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。
【０００４】
ここで、内燃機関の排気通路に上流側から順に、燃料添加弁、前段触媒（酸化触媒）、ＳＣＲＦ、アンモニアスリップ触媒を備える技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。アンモニアスリップ触媒は、ＳＣＲＦから流出するアンモニアを酸化させる触媒である。
【０００５】
ところで、ＳＣＲＦは、ＰＭを捕集する機能と、ＮＯｘを還元させる機能とを有するが、高温時にはアンモニアを酸化してＮＯｘを発生させる虞がある。このため、ＳＣＲＦにおいてアンモニアが酸化されることを抑制するために、ＳＣＲＦの酸化能力は通常のフィルタ（ＳＣＲ触媒を担持していないフィルタ）よりも低く設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０５２５４６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２２２０８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１６８１８号公報
【特許文献４】特開２００３−１２０３７３号公報
【特許文献５】特開２０１０−１０６７５３号公報
【特許文献６】特開２０１０−０２５０１４号公報
【特許文献７】特開２００３−２８６８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、ＳＣＲＦの酸化能力を低く設定すると、燃料添加弁から燃料を添加したときに前段触媒において酸化しきれなかったＨＣが、ＳＣＲＦに流入したときに、該ＳＣＲＦにおいてもＨＣを酸化できなくなる虞がある。そうすると、ＳＣＲＦからＨＣが流出し、アンモニアスリップ触媒にＨＣが付着する虞がある。アンモニアスリップ触媒はアンモニアを酸化させる目的で設けられているため、燃料添加弁から添加される重質なＨＣを酸化させる能力は低い。このため、アンモニアスリップ触媒において所謂ＨＣ被毒が発生する虞がある。
【０００８】
このように、通常のフィルタよりも酸化能力の低いＳＣＲＦでは、アンモニアスリップ触媒においてＨＣ被毒が発生する虞がある。このＨＣ被毒により、アンモニアの酸化機能が低下する虞がある。また、加速時などにＨＣがアンモニアスリップ触媒から脱離して、白煙を発生させる虞がある。また、アンモニアスリップ触媒に付着していたＨＣが一斉に酸化して、該アンモニアスリップ触媒が過熱する虞がある。
【０００９】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒へＨＣを供給して触媒の温度を上昇させるときに、アンモニアスリップ触媒においてＨＣ被毒が発生することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒を担持し、且つ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも上流の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒である前段触媒と、
前記前段触媒よりも上流の排気通路に設けられ排気中へ燃料を添加する燃料添加弁と、
前記フィルタよりも下流の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒であるアンモニアスリップ触媒と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記前段触媒へ燃料を供給することで該前段触媒において熱を発生させる場合で且つ前記アンモニアスリップ触媒が活性状態でない場合には、前記前段触媒へ供給する燃料量のうち、前記燃料添加弁から排気中へ添加する燃料量を、前記前段触媒で酸化可能な燃料量である所定燃料量以下とし、且つ、前記前段触媒へ供給する燃料量から前記燃料添加弁により排気中へ添加する燃料量を減算した燃料量を前記内燃機関においてポスト噴射を実施させることで該内燃機関から排出させる制御装置を備える。
【００１１】
アンモニアスリップ触媒が活性状態にない場合には、該アンモニアスリップ触媒へ燃料が流入すると、ＨＣ被毒が発生する虞がある。このため、アンモニアスリップ触媒が活性状態にない場合には、該アンモニアスリップ触媒へＨＣが流入することを抑制する。ここで、フィルタにおける酸化能力は一般的に低く設定されているため、該フィルタに燃料が流入すると、該フィルタにおいて燃料を酸化しきれない虞がある。そして、アンモニアスリップ触媒に燃料が到達する虞がある。これに対して制御装置は、前段触媒において酸化可能な燃料量だけを燃料添加弁から添加する。これにより、燃料添加弁から添加される重質なＨＣは、前段触媒において酸化されるので、フィルタ及びアンモニアスリップ触媒へＨＣが流入することを抑制できる。なお、前段触媒において酸化可能な燃料量は、前段触媒から燃料が流出しないような燃料量としてもよい。
【００１２】
また、燃料添加弁から添加する燃料量を減少させると、前段触媒における発熱量が不足するため、これを補うように内燃機関から未燃燃料を排出させる。ここで、ポスト噴射は、内燃機関の気筒内に燃料の主噴射を行った後に実施される噴射である。ポスト噴射によって気筒内に噴射される燃料は、ポスト噴射よりも前の主噴射による燃焼ガス中で軽質なＨＣに改質され、排気通路に排出される。この軽質なＨＣは、燃料添加弁から添加される重質なＨＣよりも、前段触媒で反応しやすい。したがって、前段触媒からＨＣが流出することを抑制できるため、アンモニアスリップ触媒のＨＣ被毒が発生することを抑制できる。
【００１３】
ここで、燃料添加弁から添加される燃料は、排気中に拡散し難い。このため、燃料添加弁から添加される燃料は、前段触媒内で濃度が不均一になる。例えば燃料の濃度が高い箇
所にさらに燃料添加弁からの燃料が到達すると、燃料を酸化しきれずになり、前段触媒から燃料が流出する虞がある。一方、ポスト噴射により供給される燃料は、排気中での濃度が比較的均一になるので、前段触媒内でも濃度が均一になる。前段触媒内で均一な軽質のＨＣは、燃料添加弁からの燃料添加による燃料の濃度が低い箇所において反応する。このため、燃料添加弁から排気中へ添加する燃料量を、前段触媒で酸化可能な燃料量である所定燃料量とし、且つ、前段触媒へ供給する燃料量から所定燃料量を減算した燃料量を内燃機関においてポスト噴射を実施させることで該内燃機関から排出させても、ポスト噴射による燃料は前段触媒で殆ど酸化される。したがって、前段触媒から燃料が流出することを抑制できるので、アンモニアスリップ触媒のＨＣ被毒が発生することを抑制できる。
【００１４】
また、全ての燃料をポスト噴射により供給しようとすると、燃料による内燃機関の潤滑油の希釈が顕著になる。これに対し、燃料添加弁から添加する燃料量だけでは不足する分の燃料量だけをポスト噴射により供給することで、潤滑油の希釈を抑制できる。
【００１５】
なお、前段触媒へ燃料を供給することで該前段触媒において熱を発生させる場合で且つアンモニアスリップ触媒が活性状態である場合には、前段触媒へ供給する燃料量の全てを、燃料添加弁から添加してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、触媒へＨＣを供給して触媒の温度を上昇させるときに、アンモニアスリップ触媒においてＨＣ被毒が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】前段触媒（ＤＯＣ）及びアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）の温度の推移を示したタイムチャートである。
【図３】実施例に係るフィルタ再生処理のフローを示したフローチャートである。
【図４】前段触媒の温度（ＤＯＣ温度）と、排気流量と、燃料添加量との関係を示した図である。
【図５】燃料添加弁からの燃料添加のみによりフィルタ再生処理を実施した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図６】燃料添加弁からの燃料添加とポスト噴射とによりフィルタ再生処理を実施した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
（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。
【００２０】
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９は内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２１】
排気通路３には、第一排気温度センサ１２、燃料添加弁４、前段触媒５、第一ＮＯｘセンサ１３、第二排気温度センサ１４、アンモニア添加弁６、ＳＣＲＦ７、アンモニアスリップ触媒８、第二ＮＯｘセンサ１５、第三排気温度センサ１６が排気の流れに沿って上流側から順に設けられている。
【００２２】
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（ＨＣ）を添加する。
【００２３】
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。
【００２４】
なお、アンモニア添加弁６は、アンモニアガスに代えて、液体のアンモニアを供給してもよい。また、固体のアンモニアを供給する他の装置を設けることもできる。また、アンモニア添加弁６に代えて、アンモニアの前駆体を供給する装置を設けてもよい。例えば、アンモニア添加弁６に代えて、アンモニアの前駆体である尿素水溶液を添加する尿素添加弁を設けてもよい。尿素が加水分解することでアンモニアが生成される。
【００２５】
アンモニアスリップ触媒８は酸化機能を有する触媒である。アンモニアスリップ触媒８は、酸化触媒でもよいし、酸化機能を有する他の触媒であってもよい。アンモニアスリップ触媒８は、排気中のＨＣ、ＣＯ、及びアンモニアを酸化させる。
【００２６】
第一排気温度センサ１２、第二排気温度センサ１４、第三排気温度センサ１６は、排気の温度を検知するセンサである。第一排気温度センサ１２は、内燃機関１から流出する排気の温度または前段触媒５に流入する排気の温度を検知する。第二排気温度センサ１４は、前段触媒５から流出する排気の温度またはＳＣＲＦ７に流入する排気の温度を検知する。第三排気温度センサ１６は、アンモニアスリップ触媒８から流出する排気の温度を検知する。第一ＮＯｘセンサ１３及び第二ＮＯｘセンサ１５は排気中のＮＯｘ濃度を検知するセンサである。第一ＮＯｘセンサ１３は、ＳＣＲＦ７に流入する排気中のＮＯｘ濃度を検知する。第二ＮＯｘセンサ１５は、アンモニアスリップ触媒８から流出する排気中のＮＯｘ濃度を検知する。これらセンサは、必ずしも全てが必要であるということではなく、適宜選択して設けることができる。
【００２７】
内燃機関１の各気筒には、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１７が設けられている。
【００２８】
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、第一排気温度センサ１２、第一ＮＯｘセンサ１３、第二排気温度センサ１４、第二ＮＯｘセンサ１５、第三排気温度センサ１６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、第一排気温度センサ１２の出力値に基づいて前段触媒５の温度を推定し、第二排気温度センサ１４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、第三排気温度センサ１６の出力値に基づいてアンモニアスリップ触媒８の温度を推定する。
【００２９】
さらに、ＥＣＵ１０には、スロットル９、燃料添加弁４、アンモニア添加弁６、燃料噴射弁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。
【００３０】
また、本実施例では、内燃機関１から未燃燃料を排出させることもできる。ＥＣＵ１０は、内燃機関１において、燃料噴射弁１７から噴射された燃料が燃焼せずに排気通路３に未燃の状態で排出されるタイミングで燃料を噴射するポスト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。
【００３１】
ここで、ＳＣＲＦ７には、捕集されたＰＭが徐々に堆積する。このため、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、前段触媒５へ燃料を供給することで実現される。前段触媒５への燃料の供給は、燃料添加弁４からの燃料添加、または、ポスト噴射の少なくとも一方により実施される。
【００３２】
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、前段触媒５へ供給する燃料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。
【００３３】
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。なお、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。
【００３４】
ここで、フィルタ再生処理の実行時には、前段触媒５に供給された燃料に含まれるＨＣ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を通り抜ける場合がある。このＨＣはＳＣＲＦ７に流入するが、一般的にＳＣＲＦ７の酸化能力は低いため、ＳＣＲＦ７において酸化されないＨＣも存在する。そして、ＳＣＲＦ７から流出するＨＣは、アンモニアスリップ触媒８に流入する。このアンモニアスリップ触媒８は、前段触媒５からの距離が長いため、該アンモニアスリップ触媒８を通過する排気の温度は比較的低くなっている。
【００３５】
図２は、前段触媒５（ＤＯＣ）及びアンモニアスリップ触媒８（ＡＳＣ）の温度の推移を示したタイムチャートである。図２において「燃料添加」で示される期間において、燃料添加弁４から燃料添加が実施されている。図２に示すように、前段触媒５の温度が活性温度よりも高い場合であっても、アンモニアスリップ触媒８の温度が活性温度よりも低い場合もある。そして、例えば、フィルタ再生処理の実行が要求されたときに、前段触媒５の温度が活性温度よりも高いために燃料添加弁４から燃料を添加してＳＣＲＦ７の温度が上昇しても、アンモニアスリップ触媒８の温度は活性温度よりも低い場合もある。このような場合には、アンモニアスリップ触媒８にＨＣが付着して、ＨＣ被毒が発生する虞がある。
【００３６】
これに対して本実施例では、フィルタ再生処理時に、アンモニアスリップ触媒８が活性状態にない場合には、活性状態にある場合よりも、燃料添加弁４からの燃料添加量を少なくする。このときの燃料添加弁４からの燃料添加量は、前段触媒５において酸化可能な燃料量である所定燃料量以下とする。そして、燃料添加弁４から添加する燃料が少なくなっ
た分は、内燃機関１から未燃燃料を排出させることで補う。
【００３７】
ここで、内燃機関１の主噴射の後に再度燃料を噴射するポスト噴射を行うことにより、内燃機関１から未燃燃料を排出させることができる。このポスト噴射は、燃料が燃焼しないような時期に燃料を噴射するものであり、ポスト噴射による燃料は、未燃燃料として内燃機関１から排気通路３へ排出される。ポスト噴射が実施される時には、主噴射による燃料が燃焼した後なので、気筒内の温度が高くなっている。そして、高温の気筒内に燃料を噴射することにより、燃料が改質されて、軽質化する。この軽質化した燃料は、改質される前の重質な燃料と比較して、前段触媒５で反応しやすい。このため、フィルタ再生処理時にポスト噴射を実施することにより、前段触媒５及びＳＣＲＦ７からＨＣが流出することを抑制できるので、アンモニアスリップ触媒８におけるＨＣ被毒の発生を抑制できる。
【００３８】
しかし、ポスト噴射は、ピストンが下死点にある程度近付いた時期に行われるため、燃料がシリンダ壁面とピストンとの間の隙間に入り、潤滑油を希釈しやすい。このため、フィルタ再生処理におけるＳＣＲＦ７の温度上昇を全てポスト噴射で行おうとすると、潤滑油の希釈が顕著になる。これに対して本実施例では、燃料添加弁４からの燃料添加を併用し、潤滑油の希釈を抑制する。
【００３９】
すなわち、アンモニアスリップ触媒８が活性状態にない場合には、燃料添加弁４からの燃料添加量を、前段触媒５において酸化可能な燃料量である所定燃料量以下とし、残りの燃料をポスト噴射により供給する。なお、ポスト噴射を実施して内燃機関１から排出されたガスが、燃料添加弁４の設置位置を通過する際に燃料添加弁４からの燃料添加を実施してもよいし、燃料添加のタイミングが多少ずれていてもよい。例えば、まずポスト噴射を実施して前段触媒５の温度をある程度上昇させ、その後に燃料添加弁４からの燃料添加を実施することで、燃料の消費量を低減することができる。
【００４０】
燃料添加弁４からの燃料添加量は、前段触媒５において酸化可能な燃料量である。これは、ポスト噴射を実施しないときに前段触媒５において酸化可能な燃料量である。この燃料添加弁４からの燃料添加にさらにポスト噴射による燃料が加わっても、ポスト噴射による燃料は軽質であり且つ排気中に広く分散しているため、前段触媒５において十分反応する。したがって、燃料添加弁４から添加する燃料量であって前段触媒５において酸化可能な燃料量である所定燃料量を添加し、さらに、ポスト噴射による燃料を前段触媒５へ供給しても、ポスト噴射による燃料は、前段触媒５において反応し得る。このため、フィルタ再生処理に必要となる燃料量のうち、前段触媒５において酸化可能な燃料量である所定燃料量を燃料添加弁４から添加し、さらに、フィルタ再生処理に必要となる燃料量から所定燃料量を減算した燃料量をポスト噴射による供給しても、両燃料は前段触媒５において反応する。
【００４１】
図３は、本実施例に係るフィルタ再生処理のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
【００４２】
ステップＳ１０１では、前段触媒５の温度を上昇させる要求があるか否か判定される。本ステップでは、フィルタ再生処理のために前段触媒５の温度を上昇させる要求があるか否か判定される。この場合、例えば、ＳＣＲＦ７に堆積しているＰＭ量が、フィルタ再生処理を実施する閾値に達している場合に、前段触媒５の温度を上昇させる要求があると判定される。なお、フィルタ再生処理のために前段触媒５の温度を上昇させる要求があるか否か判定することに代えて、ＳＣＲ触媒７ａの温度を上昇させる要求があるか否か、または、ＳＣＲ触媒７ａを活性化させる要求があるか否か判定してもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００４３】
ステップＳ１０２では、アンモニアスリップ触媒８が未活性の状態である（活性状態でない）か否か判定される。本ステップでは、第三排気温度センサ１６により得られる排気温度からアンモニアスリップ触媒８の温度を推定し、該温度が活性温度未満であるか否か判定される。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００４４】
ステップＳ１０３では、ポスト噴射を実施可能であるか否か判定される。本ステップでは、ポスト噴射を実施したときに潤滑油の希釈が許容範囲内であるか否か判定している。潤滑油の希釈は、内燃機関１の負荷及び冷却水の温度等に依存するため、これらに基づいて判定がなされる。ここで、高負荷になるほど気筒壁面の温度が高くなるため、燃料が蒸発し易くなるので、潤滑油の希釈は起こり難くなる。また、内燃機関１の冷却水の温度が高いほど、燃料が蒸発し易くなるので、潤滑油の希釈は起こり難くなる。潤滑油の希釈が許容範囲内となる内燃機関１の負荷及び冷却水の温度等の関係を、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。なお、本実施例では、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５を省略することもできる。すなわち、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にステップＳ１０４へ進んでもよい。
【００４５】
ステップＳ１０４では、フィルタ再生処理に必要となる燃料量よりも、燃料添加弁４からの燃料添加量を少なくし、残りの燃料をポスト噴射により供給する。前段触媒５へ供給する燃料の総量は、現時点における前段触媒５の温度と、前段触媒５の熱容量と、前段触媒５の目標温度と、に基づいて決定される。すなわち、前段触媒５の温度を現時点の温度から目標温度まで上昇させるのに必要となる熱を発生させる燃料量が、前段触媒５へ供給する燃料の総量となる。目標温度は、ＳＣＲＦ７においてＰＭが酸化される温度とすることができる。この前段触媒５へ供給する燃料の総量は、燃料添加弁４からの燃料添加量と、ポスト噴射時の燃料噴射量と、の合計値である。そして、燃料添加弁４からの燃料添加量は、図４に示した関係から得る。ここで、図４は、前段触媒５の温度（ＤＯＣ温度）と、排気流量と、燃料添加量との関係を示した図である。燃料添加量は、前段触媒５において酸化可能な燃料量である。横軸は排気流量であり、縦軸は前段触媒５の温度（ＤＯＣ温度）であり、図４中の矢印は、燃料添加量の増減の方向を示している。排気流量は、前段触媒５を通過する排気の流量としてもよい。
【００４６】
前段触媒５においては温度が高いほど活性が高くなるため、燃料添加量を多くすることができる。一方、排気の流量が大きくなると、燃料が前段触媒５を通り抜けやすくなるため、燃料添加量を少なくする。この関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、本実施例においてはステップＳ１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４７】
一方、ステップＳ１０５では、フィルタ再生処理に必要となる燃料量よりも燃料添加弁４からの燃料添加量を少なくし、さらに、昇温燃焼（例えば、アフター噴射または遅延噴射）を実施する。本ステップでは、燃料添加弁４からの燃料添加量を少なくすることにより前段触媒５の温度が低くなる分を、昇温燃焼による温度上昇により補う。
【００４８】
アフター噴射は、主噴射の後に燃料を噴射する点ではポスト噴射と同じであるが、噴射した燃料が燃焼するタイミングで燃料を噴射する点でポスト噴射とは異なる。また、遅延噴射は、主噴射の時期を遅くするものである。アフター噴射または遅延噴射によれば、トルクの発生を抑制しつつ、気筒内でより多くの燃料を燃焼させることができるため、排気の温度を高くすることができる。これにより、前段触媒５及びＳＣＲＦ７の温度を上昇さ
せることができる。さらに、アフター噴射または遅延噴射は、ピストンが比較的上死点に近い時期に行われるため、潤滑油の希釈を抑制することができる。ただし、ポスト噴射よりも多くの燃料を必要とするため、燃費が悪化する虞がある。このため、ポスト噴射による潤滑油の希釈が問題となる場合、すなわち、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合に実施している。
【００４９】
ステップＳ１０６では、アンモニアスリップ触媒８が活性しているか否か判定される。本ステップでは、第三排気温度センサ１６により得られる排気温度からアンモニアスリップ触媒８の温度を推定し、該温度が活性温度以上であるか否か判定される。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ戻る。すなわち、アンモニアスリップ触媒８が活性化するまで、燃料添加弁４からの燃料添加量を減少させ、さらに、ポスト噴射または昇温燃焼を実施する。
【００５０】
ステップＳ１０７では、燃料添加弁４からの燃料添加によりフィルタ再生処理が実行される。このときには、前段触媒５から燃料が流出しても、アンモニアスリップ触媒８において酸化可能なため、ＨＣ被毒が発生する可能性は低い。このため、ポスト噴射は実施しない。
【００５１】
ここで、図５は、燃料添加弁４からの燃料添加のみによりフィルタ再生処理を実施した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。図６は、燃料添加弁４からの燃料添加とポスト噴射とによりフィルタ再生処理を実施した場合の各種値の推移を示したタイムチャートである。図５，６における「温度」は、前段触媒５及びアンモニアスリップ触媒８の温度を示している。そして、「ＤＯＣ」は前段触媒５の温度を示し、「ＡＳＣ」はアンモニアスリップ触媒８の温度を示している。図５，６における「燃料添加量」は、燃料添加弁４からの単位時間当たりの燃料添加量を示している。図５，６における「ポスト噴射量」は、ポスト噴射による単位時間当たりの燃料噴射量を示している。図５，６における「ＡＳＣ流入ＨＣ」は、単位時間当たりにアンモニアスリップ触媒８に流入するＨＣ量を示している。図５，６における「ＨＣ被毒量」は、アンモニアスリップ触媒８に付着しているＨＣ量を示している。
【００５２】
図５，６において、Ｔ１からＴ２の期間、Ｔ３からＴ４の期間、及びＴ５以降の期間において、前段触媒５で熱を発生させる要求がなされている。図５の場合には、燃料添加弁４からの燃料添加のみにより前段触媒５を昇温させるため、図６の場合と比較すると、前段触媒５で熱を発生させる要求がなされているときの燃料添加量が多い。さらに、図５では、ポスト噴射を実施していない。
【００５３】
図５の場合には、燃料添加弁４からの燃料添加を開始した後、アンモニアスリップ触媒８の温度が活性温度に達する前に、燃料添加を停止している。燃料添加は、前段触媒５の温度が活性温度以上の場合に実施されるが、前段触媒５の温度が過熱する虞のある温度まで上昇したときに停止される。そして、図５の場合には、燃料添加弁４からの燃料添加量が、前段触媒５で酸化可能な燃料量である所定燃料量よりも多いために、該前段触媒５からＨＣが流出する。このため、燃料添加弁４からの燃料添加時にアンモニアスリップ触媒８に流入するＨＣ量（ＡＳＣ流入ＨＣ）が増加する。そして、アンモニアスリップ触媒８が活性化する前に燃料添加を停止することが繰り返し行われることにより、アンモニアスリップ触媒８のＨＣ被毒量が増加していく。そして、図５の場合には、Ｔ５以降の期間において、アンモニアスリップ触媒８が活性化すると、該アンモニアスリップ触媒８に付着していたＨＣが一斉に酸化されることにより、該アンモニアスリップ触媒８の温度が急激に上昇している。これにより、アンモニアスリップ触媒８が過熱する虞がある。
【００５４】
一方、図６の場合には、燃料添加弁４からの燃料添加量が、図５の場合よりも少なくされる。そして、この燃料添加量の減少分を補うように、ポスト噴射が実施されている。このときの燃料添加弁４からの燃料添加量は、前段触媒５からＨＣが流出しないような量に制限されているため、アンモニアスリップ触媒８に流入するＨＣはほとんどない。したがって、アンモニアスリップ触媒８が活性化していない状態で、燃料添加が繰り返し実施されても、アンモニアスリップ触媒のＨＣ被毒量もほとんど増加しない。このため、図５の場合のようなアンモニアスリップ触媒８の温度の急激な上昇がなく、該アンモニアスリップ触媒８の過熱を抑制できる。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、前段触媒５へＨＣを供給して前段触媒５の温度を上昇させるときに、燃料添加弁４からの燃料添加量を、前段触媒５で酸化可能な量とすることで、アンモニアスリップ触媒８においてＨＣ被毒が発生することを抑制できる。これにより、アンモニアスリップ触媒８の過熱を抑制することができる。さらに、白煙が発生することを抑制できる。さらに、ポスト噴射を併用することにより、前段触媒５へ供給される燃料量は、前段触媒５の昇温に十分な量となるので、前段触媒５の温度を好適に上昇させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
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     ＳＣＲＦ
７ａ   ＳＣＲ触媒
８     アンモニアスリップ触媒
９     スロットル
１０   ＥＣＵ
１１   エアフローメータ
１２   第一排気温度センサ
１３   第一ＮＯｘセンサ
１４   第二排気温度センサ
１５   第二ＮＯｘセンサ
１６   第三排気温度センサ
１７   燃料噴射弁
【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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【図６】
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