(57)【要約】【課題】  アンモニアの脱離を行うアンモニア脱離処理と、粒子状物質の除去を行うＰＭ再生処理とを的確に実施する。【解決手段】  浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアを脱離させるアンモニア脱離処理を行う条件が成立した際に、アンモニア脱離処理に必要な第１の時間と、ＰＭ再生処理に必要な第２の時間とを比較し、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間として、ＰＭ再生処理の温度条件でフィルター再生処理を実行し、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態で、ＰＭ再生処理を行って粒子状物質の除去を行う。【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設けられ、粒子状物質を捕集すると共に、ＮＯｘを選択還元する選択還元触媒が流路にコーティングされた浄化触媒・微粒子捕集フィルターと、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの排気流れ方向上流側の前記排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された粒子状物質を除去するＰＭ再生処理と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された尿素水由来の生成物を脱離させる生成物脱離処理とを実行する制御手段と、
を備えた排気浄化システムであって、
前記制御手段は、
前記生成物が前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着されている際に、前記生成物脱離処理に必要な第１の時間と前記ＰＭ再生処理に必要な第２の時間とを比較し、いずれか長い方を前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターのフィルター再生時間とする
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された前記生成物の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの温度とに基づいて、前記第１の時間を設定する
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項３】
請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記尿素水噴射手段により噴射された尿素水の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターで浄化されたＮＯｘ浄化量とに基づいて、吸着された前記生成物の量を推定する
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項４】
請求項３に記載の排気浄化システムにおいて、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの前後のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ検出手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記ＮＯｘ浄化量を推定する
ことを特徴とする排気浄化システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記フィルター再生時間が経過した際に、前記生成物の脱離が確認された場合、前記フィルター再生時間を延長する
ことを特徴とする排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する技術として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムを用いた排気浄化システムは、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）が設けられた排気通路内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）されるシステムである。
【０００３】
尿素ＳＣＲシステムの選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）として、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが従来から知られている（例えば、特許文献１）。浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用いた場合、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に尿素水が噴射される構成とされている。
【０００４】
微粒子捕集フィルターとＳＣＲ触媒を組み合わせて、浄化触媒・微粒子捕集フィルターとすることにより、浄化触媒・微粒子捕集フィルターをエンジンに近づけて搭載することができる。このため、排気ガス温度の低下が抑制され、尿素水を噴射できる運転領域が広がる。
【０００５】
微粒子捕集フィルターとＳＣＲ触媒を組み合わせた浄化触媒・微粒子捕集フィルターでは、浄化触媒・微粒子捕集フィルターにアンモニアが吸着した場合、アンモニアが脱離する温度まで浄化触媒・微粒子捕集フィルターを昇温させ、アンモニアを脱離させて再生する処理が実施されている。
【０００６】
ところで、微粒子捕集フィルターの流路にコーティングされるＳＣＲ触媒に触媒貴金属が含まれると、ＮＯｘ浄化性能が低下する。このため、浄化触媒・微粒子捕集フィルターにおける流路にコーティングされるＳＣＲ触媒には、貴金属を添加しないのが一般的である。
【０００７】
浄化触媒・微粒子捕集フィルターは、昇温させることで粒子状物質を燃焼させて強制的に除去する再生運転が実施されているが、ＳＣＲ触媒には貴金属が添加されていないのが一般的であるため、再生運転を実施しても粒子状物質の燃焼速度が低下し、粒子状物質に燃え残りが生じる虞があった。
【０００８】
上述した状況から、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが用いられている排気浄化システムでは、アンモニアを脱離させて再生する処理と、粒子状物質の除去を行う再生運転とを的確に実施できる技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−３２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来の生成物の脱離を行う再生処理と、粒子状物質の除去を行う再生運転とを的確に実施できるようにした排気浄化システム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】
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、粒子状物質を捕集すると共に、ＮＯｘを選択還元する選択還元触媒が流路にコーティングされた浄化触媒・微粒子捕集フィルターと、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの排気流れ方向上流側の前記排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された粒子状物質を除去するＰＭ再生処理と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された尿素水由来の生成物を脱離させる生成物脱離処理とを実行する制御手段と、を備えた排気浄化システムであって、前記制御手段は、前記生成物が前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着されている際に、前記生成物脱離処理に必要な第１の時間と前記ＰＭ再生処理に必要な第２の時間とを比較し、いずれか長い方を前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターのフィルター再生時間とすることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明の排気浄化システムでは、排気に尿素水が供給されることで排気ガスによって昇温されて生成物（アンモニア）が生成され、アンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着され、アンモニアが排気ガス中のＮＯｘと反応してＮＯｘが浄化される。
【００１３】
そして、請求項１に係る本発明では、生成物脱離処理を行う際に、ＰＭ再生処理に必要な第２の時間、及び、生成物脱離処理に必要な第１の時間の、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間としているので、生成物を脱離させる運転時に、生成物の脱離を確実に実行できる状態で粒子状物質の除去を行うことができる。
【００１４】
このため、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来の生成物の脱離を行う再生処理（アンモニア脱離処理）と、粒子状物質の除去を行う再生運転（ＰＭ再生処理）とを的確に実施することが可能になる。
【００１５】
内燃機関の排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、過給手段よりも排気流れ方向下流側の前記排気通路の排気ガスを、過給手段よりも吸気流れ方向上流側の吸気通路に還流する低圧ＥＧＲ手段とが備えられた場合、生成物の脱離が的確に実施されるため、生成物を含まない排気ガスを還流させることができる。
【００１６】
また、請求項２に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された前記生成物の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの温度とに基づいて、前記第１の時間を設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る本発明では、吸着された生成物の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの温度（例えば、生成物脱離処理の動作温度よりも高い温度のＰＭ再生処理の動作温度）とにより、生成物脱離処理の時間（アンモニア脱離時間）である第１の時間を設定するので、第１の時間を正確に推定することができ、的確な時間で生成物（アンモニア）を脱離させることができる。
【００１８】
また、請求項３に係る本発明の排気浄化システムは、請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記尿素水噴射手段により噴射された尿素水の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターで浄化されたＮＯｘ浄化量とに基づいて、吸着された前記生成物の量を推定することを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る本発明では、吸着された生成物の量を、生成物吸着温度の領域で噴射された尿素水の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルターで浄化されたＮＯｘ浄化量とで推定するので、第１の時間をより正確に推定することができ、実際の運転に応じて生成物を脱離させることができる。
【００２０】
また、請求項４に係る本発明の排気浄化システムは、請求項３に記載の排気浄化システムにおいて、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの前後のＮＯｘ量を検出するＮＯｘ検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記ＮＯｘ検出手段の検出情報に基づいて前記ＮＯｘ浄化量を推定することを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る本発明では、ＮＯｘ検出手段により浄化触媒・微粒子捕集フィルターの前後のＮＯｘ量を検出してＮＯｘ浄化量を算出するので、ＮＯｘ浄化量を的確に算出することができる。ＮＯｘ検出手段としては、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に上流側ＮＯｘセンサを設けると共に、下流に下流側ＮＯｘセンサを設け、上流側ＮＯｘセンサと下流側ＮＯｘセンサの検出値の差によりＮＯｘ浄化量（アンモニアの吸着量）を算出することができる。
【００２２】
また、請求項５に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記フィルター再生時間が経過した際に、前記生成物の脱離が確認された場合、前記フィルター再生時間を延長することを特徴とする。
【００２３】
請求項５に係る本発明では、フィルター再生時間が経過した際に、万一、生成物が脱離していても、フィルター再生時間を延長することで、生成物の脱離を確実に完了させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の排気浄化システムの制御装置は、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来の生成物の脱離を行う再生処理（アンモニア脱離処理）と、粒子状物質の除去を行う再生運転（ＰＭ再生処理）とを的確に実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成図である。
【図２】浄化触媒・微粒子捕集フィルターのフィルター再生処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施例の排気浄化システムは、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化システムである。即ち、尿素ＳＣＲシステムの選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）として、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが設けられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に尿素水噴射弁が設けられ、排気通路内に尿素水が尿素水噴射弁から噴射される。
【００２７】
尿素水噴射弁から尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニア（生成物）が生成され、生成されたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルターのＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）されるシステムである。
【００２８】
そして、浄化触媒・微粒子捕集フィルターからアンモニアの脱離を行う再生処理（アンモニア脱離処理）を行う条件が成立した際に、粒子状物質の除去を行う再生運転（ＰＭ再生処理）を実施する。つまり、アンモニア脱離処理を行う際に、ＰＭ再生処理に必要な時間（ＰＭ再生処理時間：第２の時間）を把握し、アンモニア脱離処理に必要な時間（アンモニア脱離時間：第１の時間）とＰＭ再生処理時間（第２の時間）の、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間としている。
【００２９】
このため、アンモニア脱離処理の運転時に、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態でＰＭ再生処理を行って粒子状物質の除去を行うことができる。
【００３０】
従って、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来のアンモニアの脱離を行う再生処理（アンモニア脱離処理）と、粒子状物質の除去を行う再生運転（ＰＭ再生処理）とを的確に実施することが可能になる。
【００３１】
図１に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００３２】
図１には本発明の一実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成を示してある。図１に基づいて排気浄化システムを説明する。
【００３３】
図に示すように、車両に搭載される内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）１の排気通路としての排気管２には排気浄化装置３が備えられている。エンジン１のシリンダブロック４のボア内にはピストン５が往復動自在に備えられ、ピストン５とシリンダヘッド６との間で燃焼室７が形成されている。ピストン５はコンロッド８を介してクランクシャフト９に接続され、ピストン５の往復運動によってクランクシャフト９が駆動される。
【００３４】
シリンダヘッド６には吸気ポートを介して吸気マニホールド１１を含む吸気管１２が接続されている。吸気ポートは吸気バルブにより開閉される。また、シリンダヘッド６には排気ポートを介して排気マニホールド１３を含む排気管（排気通路）２が接続されている。排気ポートは排気バルブにより開閉される。
【００３５】
シリンダヘッド６には各気筒の燃焼室７に燃料を直接噴射する電子制御式の燃料噴射弁１０が設けられ、燃料噴射弁１０には図示しないコモンレールから燃料が供給される。コモンレールでは燃料が所定の燃圧に調整され、燃料噴射弁１０には所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給される。
【００３６】
吸気管１２及び排気管２の途中部には過給機としてターボチャージャ１５が設けられ、ターボチャージャ１５は排気管２側にタービンが備えられ、タービンに連結されたコンプレッサが吸気管１２側に備えられている。エンジン１の排気ガスが排気管２からターボチャージャ１５に送られると、排気ガスの流れによりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１２内の吸気が過給される。
【００３７】
ターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２にはインタークーラ１６が配され、過給された吸気はインタークーラ１６で冷却されて燃焼室７に送られる。インタークーラ１６の下流側の吸気管１２には、吸気管１２を開閉するスロットルバルブ１７が設けられている。図示は省略したが、スロットルバルブ１７の下流側の吸気管１２には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ、吸気マニホールド１１内の圧力を検出するインマニ圧センサが備えられている。
【００３８】
ターボチャージャ１５の上流側の排気管２には高圧ＥＧＲ管３１の一端が接続され、高圧ＥＧＲ管３１の他端はスロットルバルブ１７の下流側（ターボチャージャ１５の下流側）の吸気管１２に連通している。高圧ＥＧＲ管３１には高圧ＥＧＲクーラ３２が設けられ、高圧ＥＧＲ管３１の吸気管１２との接続部には高圧ＥＧＲバルブ３３が設けられている。
【００３９】
高圧ＥＧＲバルブ３３を開くことで、ターボチャージャ１５の上流側の排気管２を流れる排気ガスの一部が高圧ＥＧＲ管３１に導入され、高圧ＥＧＲ管３１に導入された排気ガスは高圧ＥＧＲクーラ３２で冷却されてターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２に供給される。排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。
【００４０】
ターボチャージャ１５の下流側の排気管２には、ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）２１及び排気浄化用の浄化装置２３が備えられている。酸化触媒２１に排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）が生成される。
【００４１】
浄化装置２３は、粒子状物質を捕集するディーゼル微粒子捕集フィルターの流路に、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）がコーティングされた、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２を備えている。そして、酸化触媒２１と浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の間の排気管２には、尿素水噴射手段としての尿素水噴射弁２８が設けられている。
【００４２】
浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２にコーティングされているＳＣＲ触媒は、酸点が弱くされてアンモニアの吸着性能が低くされている。
【００４３】
排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で捕集される。浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で捕集されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ２によって酸化（燃焼）されＣＯ２として排出され、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に残存するＮＯ２はＮ２に分解されて排出される。
【００４４】
浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の手前側の排気管２にはミキサ２９が備えられ、尿素水噴射弁２８から噴射された尿素水は、ミキサ２９で拡散されて浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に均等に接触する。
【００４５】
尿素水噴射弁２８から排気管２内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２のＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。
【００４６】
尿素水が加水分解してアンモニアが生成される温度は、例えば、２００℃以上である。アンモニアの吸着量を可能な限り少なくするため、尿素水を噴射する温度域は、例えば、３００℃以上に設定される。
【００４７】
酸化触媒２１の上流側には、ＮＯｘ検出手段としての上流側ＮＯｘセンサ５５が設けられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の下流側にはＮＯｘ検出手段としての下流側ＮＯｘセンサ５６が設けられている。下流側ＮＯｘセンサ５６で検出されるＮＯｘ量の検出値が、上流側ＮＯｘセンサ５５で検出されるＮＯｘ量の検出値よりも値が高い時に、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが排出していることが検出される。
【００４８】
つまり、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６で検出されるＮＯｘ量の検出値に基づいて、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度を加味することで、ＮＯｘの浄化量が推定される。
【００４９】
尚、酸化触媒２１の上流側に上流側ＮＯｘセンサ５５を設けたが、酸化触媒２１と尿素水噴射弁２８の間に上流側ＮＯｘセンサ５５を設けることも可能である。
【００５０】
また、酸化触媒２１の上流側には、第１温度センサ５７が備えられ、ミキサ２９と浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の間には、第２温度センサ５８が備えられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の下流側には、第３温度センサ５９が備えられている。
【００５１】
第１温度センサ５７で検出される排気ガスの温度により酸化触媒２１の温度が推定され、第２温度センサ５８で検出される排気ガスの温度により浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度が推定され、第３温度センサ５９で検出される排気ガスの温度により後述する低圧ＥＧＲフィルターの温度が推定される。
【００５２】
一方、浄化装置２３の下流側で第３温度センサ５９、または、下流側ＮＯｘセンサ５６よりも下流側の排気管２には還流ラインとしての低圧ＥＧＲ管５１の一端が接続され、低圧ＥＧＲ管５１の他端はターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に連通している。低圧ＥＧＲ管５１には低圧ＥＧＲクーラ５２が設けられ、低圧ＥＧＲ管５１の排気管２との接続部の近傍にはＥＧＲ開閉手段としての低圧ＥＧＲバルブ５３が設けられている。
【００５３】
低圧ＥＧＲ管５１の低圧ＥＧＲバルブ５３と低圧ＥＧＲクーラ５２の間には低圧ＥＧＲフィルター５０が設けられ、低圧ＥＧＲフィルター５０には流路に酸化触媒がコーティングされている。第３温度センサ５９で低圧ＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度よりも高い状態が測定されている場合、低圧ＥＧＲ管５１に流入する排気ガスにアンモニアが混入しても、酸化触媒で酸化されて無害化される。
【００５４】
尚、低圧ＥＧＲフィルター５０を低圧ＥＧＲクーラ５２と一体に設けることが可能である。また、低圧ＥＧＲフィルター５０を浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の出口側に一体に設けることも可能である。
【００５５】
低圧ＥＧＲバルブ５３を開くことで、ターボチャージャ１５の下流側の排気管２を流れる排気ガスの一部が低圧ＥＧＲ管５１に導入され、低圧ＥＧＲ管５１に導入された排気ガスは、低圧ＥＧＲフィルター５０で浄化された後、低圧ＥＧＲクーラ５２で冷却されてターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に供給される。
【００５６】
低圧ＥＧＲ装置により排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させたり、燃焼室内の燃焼ガスをリッチ化させたりすることで、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。ターボチャージャ１５による過給が十分に必要となる運転状態（空気量を確保する必要がある運転状態）の場合であっても、低圧ＥＧＲ装置を用いてＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００５７】
車両には、制御手段として電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０が備えられ、ＥＣＵ４０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。ＥＣＵ４０にはセンサ類からの情報が入力され、センサ類の情報に基づいて排気浄化装置３を含むエンジン１の総合的な制御がＥＣＵ４０により行われる。
【００５８】
上述した排気浄化システムでは、予め設定されたインターバルにより、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に堆積した粒子状物質の除去を行う再生運転（ＰＭ再生処理）が実施される。例えば、追加燃料を供給する等して浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２を昇温し（例えば、４００℃以上）、粒子状物質を燃焼させて除去する運転が実施される。
【００５９】
また、尿素水噴射弁２８からの尿素水の噴射状況に応じ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着したアンモニアの脱離を行う再生処理（アンモニア脱離処理）が実施される。例えば、追加燃料を供給する等して浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２を昇温し（脱離温度以上）、アンモニアを脱離する運転が実施される。
【００６０】
ＥＣＵ４０では、アンモニア脱離処理を行う条件が成立した際に、ＰＭ再生処理を実施するようにしている。つまり、アンモニア脱離処理を行う際に、アンモニア脱離処理に必要な時間（第１の時間：以下、アンモニア脱離処理時間という）とＰＭ再生処理に必要な時間（第２の時間：以下、ＰＭ再生処理時間という）とを把握し、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間としてＰＭ再生処理を実施する。
【００６１】
ＥＣＵ４０は、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着されたアンモニアの量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度（ＰＭ再生処理の時の昇温温度）とにより、アンモニア脱離処理時間を設定する。
【００６２】
そして、吸着されたアンモニアの量は、アンモニア吸着温度の領域で尿素水噴射弁２８から噴射された尿素水の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で浄化されたＮＯｘ浄化量とで推定する。
【００６３】
具体的には、まず、尿素水噴射弁２８から噴射された尿素水の量と尿素水の加水分解反応式（下記（１）式）に基づき、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に添加されたアンモニア量を算出する。この際、第２温度センサ５８で検出される温度が加味される。
ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２      ・・・  （１）
【００６４】
次に、ＮＯｘ浄化に消費されたアンモニア量を、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で浄化されたＮＯｘ浄化量と、浄化触媒上でのＮＯｘの分解反応式（下記（２）式）に基づいて算出する。
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      ・・・  （２）
【００６５】
そして、（１）式で算出された添加されたアンモニア量から、（２）式で算出されたＮＯｘ浄化に消費されたアンモニア量を減算することで、吸着されたアンモニア量を算出する。
【００６６】
尚、ＮＯｘ浄化量は、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値の差に基づき、第２温度センサ５８で検出される温度が加味されて、算出される。
【００６７】
即ち、ＥＣＵ４０には、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値の情報と第２温度センサ５８の検出値の情報が入力される。
【００６８】
図２に基づいて排気浄化システムの具体的な処理を説明する。
【００６９】
図２には浄化触媒・微粒子捕集フィルターの再生処理を行うためのフローチャートを示してある。
【００７０】
ステップＳ１でアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着しているか否かが判断される。即ち、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度がアンモニアの吸着温度域にある状態で、尿素水の噴射がされているかが判断される。ステップＳ１でアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着していないと判断された場合、アンモニア脱離処理は実施されないので、処理が終了となる。
【００７１】
ステップＳ１でアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着していると判断された場合、アンモニア脱離処理を実行するため、ステップＳ２でアンモニアの吸着量が算出され、ステップＳ３でアンモニア脱離時間Ｔ１が算出される。
【００７２】
尚、アンモニアの吸着量は、前述のとおり、尿素水噴射弁２８から噴射された尿素水の量、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値、第２温度センサ５８で検出される浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度に基づいて算出される。また、アンモニア脱離時間Ｔ１は、アンモニアの吸着量と浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度に基づいて算出される。
【００７３】
アンモニア脱離処理を実行する際に、ＰＭ再生処理時間が把握される。即ち、ステップＳ４で微粒子（ＰＭ）の堆積量が算出され、ＰＭの堆積量に基づいて、ステップＳ５でＰＭ再生処理時間Ｔ２が算出される。
【００７４】
ステップＳ６でアンモニア脱離時間Ｔ１とＰＭ再生処理時間Ｔ２が比較され、ステップＳ６でアンモニア脱離時間Ｔ１がＰＭ再生処理時間Ｔ２よりも長いと判断された場合、ステップＳ７でフィルター再生時間をＴ１と設定する。ステップＳ６でアンモニア脱離時間Ｔ１がＰＭ再生処理時間Ｔ２よりも長くないと判断された場合、ステップＳ８でフィルター再生時間をＴ２と設定する。
【００７５】
尚、アンモニア脱離時間Ｔ１とＰＭ再生処理時間Ｔ２が等しいと判断された場合、アンモニア脱離時間Ｔ１がＰＭ再生処理時間Ｔ２よりも長いとみなして、ステップＳ７に移行する。この場合、ステップＳ８に移行することも可能である。
【００７６】
フィルター再生時間を設定した後、ステップＳ９でフィルター再生処理が実行される。例えば、フィルター再生時間がＴ１に設定された場合、アンモニア脱離時間Ｔ１でＰＭ再生処理を動作させる。ステップＳ１０でフィルター再生時間が経過したか否かが判断され、フィルター再生時間が経過するまでステップＳ９に移行してステップＳ１０の判断を繰り返す。
【００７７】
ステップＳ１０でフィルター再生時間が経過したと判断された場合、ステップＳ１１でアンモニアの排出がないか否かが判断される。より具体的には、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値を比較し、下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値の方が大きい場合、アンモニアの排出があると判断される。
【００７８】
ステップＳ１１でアンモニアの排出がないと判断された場合、即ち、下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値よりも上流側ＮＯｘセンサ５５の検出値の方が大きい場合、処理が終了となる。ステップＳ１１でアンモニアの排出があると判断された場合、ステップＳ１２でフィルター再生時間を延長してアンモニアの排出がなくなるまでステップＳ１１の判断を繰り返す。
【００７９】
つまり、フィルター再生時間が経過してアンモニア脱離処理及びＰＭ再生処理が終了した時、万一、アンモニアが排出されていた場合であっても、フィルター再生時間を延長してアンモニアの排出がなくなるまでフィルター再生処理が実行される。
【００８０】
上述した排気浄化システムでは、アンモニア脱離処理を行う条件が成立した際に、アンモニア脱離時間とＰＭ再生処理時間の、いずれか長い方の動作時間をフィルター再生時間としてＰＭ再生処理の温度条件でフィルター再生処理が実行される。
【００８１】
これにより、アンモニア脱離処理をフィルター再生処理の温度（例えば、４００℃以上）で実施することができ、アンモニアの脱離を確実に実行することができる。そして、アンモニア脱離処理の運転時に、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態でＰＭ再生処理を行って粒子状物質の除去を行うことができる。
【００８２】
つまり、ＰＭ再生処理のインターバルよりも頻度が高いアンモニア脱離処理の実行時に、ＰＭ再生処理も同時に実施することができ、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態で、粒子状物質の燃焼残りを低減することができる。
【００８３】
従って、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２を用い、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来のアンモニアの脱離を行うアンモニア脱離処理と、粒子状物質の除去を行うＰＭ再生処理とを的確に実施することが可能になる。
【００８４】
また、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着されたアンモニアの量と浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度に基づいてアンモニア脱離時間を算出しているため、より的確にアンモニアの脱離処理とＰＭ再生処理を実施することができる。
【００８５】
また、吸着されたアンモニアの量は、尿素水噴射弁２８により噴射された尿素水の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で浄化されたＮＯｘ浄化量とに基づいて算出している。このため、アンモニアの吸着量を正確に推定することが可能となり、アンモニアの脱離時間をより正確に推定することができる。
【００８６】
さらに、ＮＯｘ浄化量は、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の前後に配置されたＮＯｘセンサ（上流側ＮＯｘセンサ５５、下流側ＮＯｘセンサ５６）で検出されたＮＯｘ量に基づいて推定されるため、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着されたアンモニアの量をより正確に推定することができる。
【００８７】
また、ＮＯｘセンサの検出値を用いて浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２から排出されるアンモニアの量を推定しているため、アンモニアを検出するための別の検出手段を設けることなく、安価な検出手段でアンモニアの排出を検出することができる。
【００８８】
尚、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の下流側にアンモニアを直接検出するアンモニアセンサを設けることも可能である。その場合、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からのアンモニアの排出を容易に検出することができる。また、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着されるアンモニアの量も容易に推定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化システムの産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
２  排気管
３  排気浄化装置
４  シリンダブロック
５  ピストン
６  シリンダヘッド
７  燃焼室
８  コンロッド
９  クランクシャフト
１０  燃料噴射弁
１１  吸気マニホールド
１２  吸気管
１３  排気マニホールド
１５  ターボチャージャ
１６  インタークーラ
１７  スロットルバルブ
２１  ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）
２２  浄化触媒・微粒子捕集フィルター
２３  浄化装置
２８  尿素水噴射弁
２９  ミキサ
３１  高圧ＥＧＲ管
３２  高圧ＥＧＲクーラ
３３  高圧ＥＧＲバルブ
４０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５０  低圧ＥＧＲフィルター
５１  低圧ＥＧＲ管
５２  低圧ＥＧＲクーラ
５３  低圧ＥＧＲバルブ
５５  上流側ＮＯｘセンサ
５６  下流側ＮＯｘセンサ
５７  第１温度センサ
５８  第２温度センサ
５９  第３温度センサ
【図１】
2015172340.tif 000003
【図２】
2015172340.tif 000004