(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、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するフィルタであって、多孔質の隔壁を有し、該粒子状物質を酸化除去する針状の酸化触媒と、該隔壁に該酸化触媒を接着するとともに、該酸化触媒同士を接着するバインダと、を含む触媒層が該隔壁の表面に担持されたフィルタと、
前記フィルタを昇温させる昇温手段と、を有する排気浄化装置であって、
前記フィルタの前記触媒層におけるアッシュの推定堆積量を触媒層アッシュ堆積量としたとき、該触媒層アッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定手段と、
前記アッシュ堆積量推定手段によって推定された前記触媒層アッシュ堆積量に基づいて、前記昇温手段を制御する制御手段と、を備え、
前記バインダは、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化除去される温度よりも高い温度で融解し、
前記制御手段が、前記アッシュ堆積量推定手段によって推定された前記触媒層アッシュ堆積量が所定堆積量以上であり、且つ前記フィルタに流れ込む排気流量が所定流量以上であるときに、前記昇温手段を用いて前記フィルタの温度を前記バインダが融解する温度に制御す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、排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」と称する場合もある）を捕集するフィルタを設ける技術が知られている。このフィルタには、ＰＭの他に、内燃機関の潤滑オイル等に含まれる成分に由来する不燃性の物質（以下、「アッシュ」と称する場合もある）も捕集される。フィルタに堆積したＰＭは、該フィルタの温度を上昇させることで該ＰＭを酸化させる処理である所謂フィルタ再生処理を実行することで、該フィルタから除去することができる。しかしながら、フィルタに堆積したアッシュは、金属成分を含んでいるため、フィルタ再生処理を実行しても該フィルタから除去されない。そのため、フィルタに堆積したアッシュは継続的に残存する。そして、フィルタにアッシュが堆積していくことで、フィルタ再生処理時におけるフィルタに堆積したＰＭの酸化速度が低下する問題が知られている。
【０００３】
また、フィルタには、フィルタに堆積したＰＭを酸化除去するための酸化触媒が担持されることが知られている。そして、フィルタ再生処理において、フィルタに堆積したＰＭを効率良く酸化除去できる酸化触媒の開発が進められている（例えば、特許文献１から５参照。）。
【０００４】
特許文献１には、凸状材を含有する触媒被膜をフィルタの表面に担持することにより、酸化触媒とフィルタに堆積したＰＭとの接触性を向上させる技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献６には、フィルタを所定温度まで加熱しフィルタに堆積したアッシュを収縮させることによって、アッシュの堆積に起因するフィルタの圧力損失を低減させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−０５０８０８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２００６７０号公報
【特許文献３】特開２０１１−０３６７４２号公報
【特許文献４】特開２００８−２８０９２９号公報
【特許文献５】特開２００２−３７１８２３号公報
【特許文献６】特開２０１５−０５２２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来から、フィルタに担持した酸化触媒とフィルタに堆積したＰＭとの接触性を向上させることを目的とした酸化触媒の開発が進められている。しかしながら、上記酸化触媒の開発は、フィルタに堆積したアッシュの影響を考慮したものではない。ここで、フィルタにアッシュが堆積していくと、前記酸化触媒と前記ＰＭとの接触性が低下し、フィルタ再生処理時における前記ＰＭの酸化速度が低下する。例えば、酸化触媒を含む多孔質の隔壁により複数の通路が画定されたウォールフロー型のパティキュレートフィルタにおいては、アッシュが該フィルタの隔壁に堆積していくため、前記酸化触媒とフィルタに堆積したＰＭとの接触性が低下する。このような課題に対しては、上記技術（特許文献１から５）は何らの解決手段を提供するものではない。また、フィルタに堆積したアッシュを収縮さ
せる場合には、フィルタ再生処理時のフィルタ温度よりも格段に高い温度までフィルタを加熱する必要がある。この場合、前記フィルタの加熱に多くのエネルギを消費するだけでなく、フィルタに堆積したアッシュは残存したままであり、上述した課題を解決することができない。
【０００８】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの隔壁の表面に堆積したアッシュを好適に除去することによって、該フィルタに捕集されたＰＭの酸化除去を可及的に高い効率で実施することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、粒子状物質を捕集するフィルタが多孔質の隔壁を有し、該隔壁の表面に触媒層が担持される。そして、所定の条件で触媒層が有するバインダを融解させることによって、該触媒層に堆積したアッシュを、該フィルタの下流部へ運ぶ構成を採用した。
【００１０】
より詳細には、本発明に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集するフィルタであって、多孔質の隔壁を有し、該粒子状物質を酸化除去する針状の酸化触媒と、該隔壁に該酸化触媒を接着するとともに、該酸化触媒同士を接着するバインダと、を含む触媒層が該隔壁の表面に担持されたフィルタと、前記フィルタを昇温させる昇温手段と、を有する排気浄化装置であって、前記フィルタの前記触媒層におけるアッシュの推定堆積量を触媒層アッシュ堆積量としたとき、該触媒層アッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定手段と、前記アッシュ堆積量推定手段によって推定された前記触媒層アッシュ堆積量に基づいて、前記昇温手段を制御する制御手段と、を備え、前記バインダは、前記フィルタに捕集された粒子状物質が酸化除去される温度よりも高い温度で融解し、前記制御手段が、前記アッシュ堆積量推定手段によって推定された前記触媒層アッシュ堆積量が所定堆積量以上であり、且つ前記フィルタに流れ込む排気流量が所定流量以上であるときに、前記昇温手段を用いて前記フィルタの温度を前記バインダが融解する温度に制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられたフィルタの隔壁の表面に堆積したアッシュが好適に除去され、該フィルタに捕集されたＰＭの酸化除去を可及的に高い効率で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るパティキュレートフィルタの概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るパティキュレートフィルタの概略構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る壁堆積の概念およびボトム堆積の概念を示す図である。
【図５】従来技術における、アッシュが壁堆積する場合の隔壁におけるアッシュの堆積状態の概念を示す図である。
【図６】従来技術における、隔壁に堆積したアッシュが、隔壁に担持された酸化触媒と隔壁に堆積したＰＭとの接触性に与える影響について説明するための図である。
【図７】本発明の実施例に係る、隔壁の表面を膜コートするように形成される触媒層を示す図である。
【図８】アッシュが触媒層に堆積する場合の、触媒層におけるアッシュの堆積状態の概念を示す図である。
【図９】隔壁の表面に堆積したアッシュの堆積量と排気流量との関係を示す概念図である。
【図１０】本発明の実施例に係る壁堆積の状態およびアッシュのボトム堆積化制御によってアッシュが運ばれる状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施例に係るアッシュのボトム堆積化制御フローを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の変形例に係る壁堆積の状態およびアッシュのボトム堆積化制御によってアッシュが運ばれる状態を示す図である。
【図１３】本発明の変形例に係るアッシュのボトム堆積化制御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】
【００１３】
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。
【００１４】
＜実施例１＞
（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関にも適用することができる。
【００１５】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００１６】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００１７】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ５０（以下、単に「フィルタ５０」と称する。）が設けられている。このフィルタ５０は、ウォールフロータイプのフィルタであり、その基材は多孔質体を有し、さらに針状の酸化触媒とバインダとを含む触媒層５２０が該基材に担持されている（後述する図７を参照。）。そして、フィルタ５０を覆うようにしてマイクロ波発生装置５４が設けられている。ここで、このマイクロ波発生装置５４により発生されるマイクロ波の照射の作用により加熱される公知のマイクロ波吸収剤がフィルタ５０の基材に含まれている。または、フィルタ５０の基材がマイクロ波の照射の作用により加熱される公知の材料で形成されてもよいし、前記マイクロ波吸収剤が前記バインダに含まれているようにしてもよい。そして、フィルタ５０よりも上流側の排気通路５にフィルタ５０に流れ込む排気に燃料（未燃燃料）を供給する燃料供給弁５１が設けられている。
【００１８】
フィルタ５０よりも下流側の排気通路５には、フィルタ５０の下流側の排気通路５を流れる排気の温度を検出する温度センサ５２が設けられている。温度センサ５２は排気の温度に応じた電気信号を出力する。さらに、排気通路５には、差圧センサ５３が設けられている。差圧センサ５３は、フィルタ５０の上流と下流との間の排気圧力の差（以下、「フィルタ差圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。
【００１９】
そして、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は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、温度センサ５２、および差圧センサ５３に加え、アクセルポジションセンサ７およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、温度センサ５２の出力値に基づいてフィルタ５０の温度（以下、「フィルタ温度」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、フィルタ５０に流入する排気の流量（以下、単に「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。
【００２０】
また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、燃料供給弁５１、およびマイクロ波発生装置５４等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。
【００２１】
上記の通り構成される内燃機関１の排気浄化装置では、概略的には、排気に含まれるＰＭはフィルタ５０によって捕集され、外部への放出が抑制される。その他、図示されない排気浄化用の触媒（ＮＯｘ浄化用の触媒等）が設けられてもよい。ここで、上述したように、フィルタ５０の基材上には酸化能を有する針状の酸化触媒とバインダとを含む触媒層５２０が担持されている。ここで、針状の酸化触媒とは、針状の構造を有する触媒物質のことであり、フィルタ５０の基材が有する細孔に該触媒物質が入り込まずに、該基材の表面に該触媒物質を含む触媒層を形成することができるような触媒物質のことをいう（後述する図７を参照。）。そして、この針状の酸化触媒の酸化能により、排気中の未燃燃料やＮＯを酸化させることが可能となる。なお、ＮＯが酸化されＮＯ２となると、ＮＯ２自身の酸化能により、フィルタ５０に堆積したＰＭの酸化除去を促進させることが可能となる。また、バインダの材料としては、フィルタ５０の基材に針状の酸化触媒を接着するとともに、針状の酸化触媒同士を接着するのに適した公知の材料を採用することができる。ただし、本実施例では、後述するアッシュのボトム堆積化制御によってバインダを融解させるので、該バインダは、フィルタ５０に捕集された粒子状物質が酸化除去される温度では融解せず、アッシュのボトム堆積化制御により設定されるフィルタ５０の目標温度で融解するものでなければならない。なお、前記目標温度は、フィルタ５０に捕集された粒子状物質が酸化除去される温度よりも高い温度に設定される。
【００２２】
ここで、フィルタ５０に堆積したＰＭは、フィルタ５０での限界堆積量まで堆積すると排気通路５における背圧が上昇するため、フィルタ５０の昇温により酸化除去される。当該酸化除去のための処理を、本明細書では、「フィルタ再生処理」と称する。例えば、フィルタ再生処理では、燃料供給弁５１から所定量の燃料が排気中に供給されて、フィルタ５０に担持されている酸化触媒で酸化されることで、フィルタ５０が昇温され、それによりフィルタ５０に堆積しているＰＭの酸化除去が行われる。
【００２３】
次に、本実施例におけるフィルタ５０の構成について図２、３に基づいて説明する。図２は本実施例に係るフィルタ５０の概略構成を示す縦断面図であり、図３は本実施例に係るフィルタ５０の概略構成を示す横断面図である。フィルタ５０は、略筒状のケース５００内に円柱状の基材５１０を内装している。前記基材５１０には、軸方向（排気の流れ方向）に延在する複数の通路５１１、５１２が形成されるとともに、それら複数の通路５１１、５１２がハニカム状に配置されている。言い換えると、前記基材５１０は、ハニカム状に配置される複数の通路５１１、５１２を画定するように形成されている。なお、図２
、３に示す通路５１１、５１２の本数は一例に過ぎず、それら通路５１１、５１２の本数は車両や内燃機関の諸元に応じて適宜決定されればよい。
【００２４】
複数の通路５１１、５１２のうち、一部の通路５１１は、排気の流れ方向における上流側端部が栓体５１３により閉塞されている。複数の通路５１１、５１２のうち、残りの通路５１２は、排気の流れ方向における下流側端部が栓体５１４により閉塞されている。なお、通路５１１と通路５１２は、交互に配置されている。以下では、通路５１１を第１通路５１１と称し、通路５１２を第２通路５１２と称する。
【００２５】
前記基材５１０において、第１通路５１１と第２通路５１２の間に位置する隔壁５１５は、多孔質体により形成されている。なお、前記基材５１０のうちの隔壁５１５のみが多孔質体により形成されてもよく、栓体５１３、５１４を含む基材５１０の全体が多孔質体により形成されていてもよい。ここでいう多孔質体の材料としては、排気中のＰＭを捕集するのに適した公知の材料を採用することができる。ただし、基材５１０がマイクロ波の照射の作用により加熱される材料で形成される場合は、前記多孔質体の材料としては、排気中のＰＭを捕集するのに適し、且つマイクロ波の照射の作用により加熱される公知の材料が採用される。
【００２６】
（アッシュのボトム堆積化制御）
上述したように、フィルタ５０には、ＰＭの他に内燃機関の潤滑オイル等に含まれる成分に由来するアッシュも捕集される。本実施例に係る排気浄化装置では、フィルタ５０における隔壁５１５の表面に担持された触媒層５２０に堆積しているアッシュの堆積量（以下、「触媒層アッシュ堆積量」と称する場合もある。）を推定する。そして、触媒層アッシュ堆積量に基づいて、マイクロ波発生装置５４により発生されるマイクロ波照射の作用によってフィルタ５０を昇温させ、隔壁５１５の表面に担持された触媒層５２０に堆積しているアッシュをフィルタ５０の下流部である、第２通路５１２における栓体５１４が設けられている側へ運ぶ。ここで、隔壁５１５の表面に担持された触媒層５２０は、ＰＭを酸化除去する針状の酸化触媒とバインダとを含み、該バインダは隔壁５１５に針状の酸化触媒を接着するとともに、針状の酸化触媒同士を接着している。そして、バインダが融解する温度までフィルタ５０を昇温させることによって該バインダが融解し、排気の流れによって触媒層５２０が隔壁５１５の表面から剥離する。その結果、隔壁５１５の表面に担持された触媒層５２０に堆積しているアッシュが該触媒層５２０とともに排気の流れによって、フィルタ５０の下流部である、第２通路５１２における栓体５１４が設けられている側へ運ばれる。本実施例においては、バインダを融解させるために、触媒層アッシュ堆積量に基づいて、マイクロ波発生装置５４を制御することを「アッシュのボトム堆積化制御」と称する。
【００２７】
ここで、本実施例に係るフィルタ５０のようなウォールフロータイプのフィルタでは、一般的に、アッシュは隔壁および栓体に堆積する。そして、本実施例においては、アッシュがフィルタ５０の隔壁５１５に堆積することを「壁堆積」と称し、アッシュがフィルタ５０の下流部である、第２通路５１２における栓体５１４が設けられている側に堆積することを「ボトム堆積」と称する。図４（ａ）に壁堆積の概念を、図４（ｂ）にボトム堆積の概念を示す。内燃機関１の運転時には、排気はフィルタ５０の隔壁５１５を通過して、フィルタ上流側から下流側へ流れる。このとき、一般的に、アッシュは、フィルタ上流側である隔壁５１５における上流部の側に堆積し易い傾向がある。つまり、アッシュは、フィルタ５０において、壁堆積し易くボトム堆積し難いという傾向を有することになる。
【００２８】
また、従来技術における、アッシュが壁堆積する場合の隔壁におけるアッシュの堆積状態の概念を図５に示す。図５に示すように、一般的に、アッシュは隔壁の壁面および壁内に堆積する。このとき、アッシュは、隔壁の壁面から壁内にかけてアッシュ同士が相互に
結合しながら堆積していき、さらに、所謂アンカー効果によりアッシュは隔壁と強固に結合する。このように隔壁と強固に結合したアッシュを、排気の流れによってフィルタの下流部に運ぶことは、一般的に困難である。
【００２９】
また、従来技術では、フィルタの隔壁にアッシュが堆積していくことで、フィルタの基材に担持された酸化触媒とフィルタに堆積したＰＭとの接触性が低下し、フィルタ再生処理時におけるフィルタに堆積したＰＭの酸化速度が低下する。図６は、従来技術における、隔壁に堆積したアッシュが、該隔壁に担持された酸化触媒と該隔壁に堆積したＰＭとの接触性に与える影響について説明するための図である。上述したように、フィルタに堆積したアッシュは、フィルタ再生処理を実行しても該フィルタから除去されないため、フィルタに堆積したアッシュは継続的に残存する。その結果、図６に示すように、隔壁に担持された酸化触媒はアッシュによって覆われて、酸化触媒を覆ったアッシュの表面にＰＭが堆積していくことになるので、該酸化触媒と該ＰＭとの接触性が低下する。
【００３０】
本実施例に係る排気浄化装置では、アッシュのボトム堆積化制御を行うことによって、上述した従来技術の課題を解決する。すなわち、本実施例に係る排気浄化装置では、フィルタ５０における隔壁５１５の表面に堆積したアッシュを好適に除去し、以て、該フィルタ５０に捕集されたＰＭの酸化除去を可及的に高い効率で実施することが可能となる。以下に、アッシュのボトム堆積化制御によって、フィルタ５０における隔壁５１５の表面に堆積したアッシュを除去する手法について説明する。
【００３１】
上述したように、フィルタ５０の隔壁５１５の表面には酸化能を有する針状の酸化触媒とバインダとを含む触媒層５２０が担持される。この触媒層５２０は、図７に示すように隔壁５１５の表面を膜コートするように形成される。さらに、触媒層５２０の表面から内部にかけてアッシュ同士が相互に結合しながら堆積していくことができる厚みを有するように触媒層５２０が形成される。ここで、バインダは、隔壁５１５に針状の酸化触媒を接着するとともに、針状の酸化触媒同士を接着している。さらに、この触媒層５２０は、ＰＭが隔壁５１５の壁内に堆積しない程度の大きさの細孔を有し、例えば、この細孔径は１０μｍ以下に設定される。すなわち、一般的にウォールフロータイプのフィルタによって捕集される程度の大きさを持つＰＭは、触媒層５２０によって捕集されることになる。ただし、本実施例においては、周知の技術を用いて、隔壁５１５の壁内に酸化触媒が担持されてもよい。そして、触媒層５２０には、ＰＭが堆積するだけでなく、アッシュも堆積することになる。ここで、アッシュが触媒層５２０に堆積する場合の該触媒層５２０におけるアッシュの堆積状態の概念を図８に示す。図８に示すように、アッシュは、触媒層５２０の表面から内部にかけてアッシュ同士が相互に結合しながら堆積していき、このとき、所謂アンカー効果によりアッシュは触媒層５２０と強固に結合する。すなわち、アッシュは触媒層５２０と結合し易く、隔壁５１５とは結合し難いことになる。
【００３２】
そして、本実施例では、ＥＣＵ１０によって、触媒層アッシュ堆積量が推定される。この触媒層アッシュ堆積量は、フィルタ差圧に基づいて推定される。上述したように、フィルタ５０に堆積したアッシュは、フィルタ再生処理が実行されても該フィルタ５０から除去されない。そのため、フィルタ再生処理の実行終了直後の時期においては、フィルタ５０には、ほぼアッシュのみが堆積している状態となる。そのため、この時のフィルタ差圧は、触媒層アッシュ堆積量との相関が高い。そこで、フィルタ再生処理の実行終了直後のフィルタ差圧に基づいて、触媒層アッシュ堆積量を推定することができる。また、触媒層アッシュ堆積量は、上記の手法とは別の手法によって推定することもできる。例えば、内燃機関１でのオイル消費量に基づいて推定してもよいし、内燃機関１を搭載した車両の走行距離に基づいて推定してもよい。なお、本実施例においては、触媒層アッシュ堆積量をフィルタ差圧に基づいて推定するＥＣＵ１０が、本発明におけるアッシュ堆積量推定手段に相当する。
【００３３】
上述したように、フィルタ５０の隔壁５１５の表面（すなわち、触媒層５２０）にアッシュが堆積していくと、酸化触媒とフィルタ５０に堆積したＰＭとの接触性が低下し、フィルタ再生処理時におけるフィルタ５０に堆積したＰＭの酸化速度が低下する。このような、フィルタ５０に堆積したＰＭの酸化速度の低下を抑制するために、触媒層アッシュ堆積量が所定堆積量以上となったとき、アッシュのボトム堆積化制御が実行される。ここで、前記所定堆積量は、フィルタ再生処理において許容範囲内のフィルタ５０に堆積したＰＭの酸化速度が得られる値として実験等に基づき予め定められた値であり、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。
【００３４】
本実施例に係る排気浄化装置では、アッシュのボトム堆積化制御によって、触媒層５２０に含まれるバインダが融解するので、隔壁５１５に直接堆積したアッシュを剥離させるよりも少ない排気流量で、触媒層５２０を剥離させることができる。図９に、隔壁５１５の表面に堆積したアッシュの堆積量と排気流量との関係の概念を示す。図９に示すように、アッシュが隔壁５１５に直接堆積している場合、アッシュが触媒層５２０に堆積している場合、のいずれの場合においても、排気流量がそれぞれの場合における所定の閾値を超えるとアッシュ堆積量が減少する。これは、排気の流れによってアッシュがフィルタ５０の下流部へ運ばれていることを示している。そして、アッシュが触媒層５２０に堆積している場合は、アッシュが隔壁５１５に直接堆積している場合よりも少ない排気流量でアッシュ堆積量が減少する。また、本実施例における、壁堆積の状態を図１０（ａ）に、アッシュのボトム堆積化制御を行いアッシュと触媒層５２０とが、排気の流れによってフィルタ５０の下流部へ運ばれている状態を図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）に示すように、本実施例における壁堆積ではアッシュおよびＰＭは触媒層５２０に堆積する。そして、アッシュのボトム堆積化制御を行うと、バインダが融解し排気の流れによって触媒層５２０が隔壁５１５の表面から剥離し、図１０（ｂ）に示すように、触媒層５２０はアッシュとＰＭとを捕集したまま第２通路５１２における栓体５１４が設けられている側へ運ばれる。このことにより、アッシュをボトム堆積させることが可能となる。なお、本実施例におけるバインダの融点は、例えば７００℃である。また、図１０に示すように触媒層５２０が１つの層により構成される場合は、周知の技術を用いて、隔壁５１５の壁内に酸化触媒が担持される。このことにより、アッシュのボトム堆積化制御を行った後に隔壁５１５の壁内に堆積するＰＭを、好適に酸化除去することが可能となる。
【００３５】
また、本実施例においては、マイクロ波発生装置５４により発生されるマイクロ波をフィルタ５０に照射することによって、フィルタ５０を昇温させることができる。このとき、上述したようにマイクロ波吸収剤がバインダに含まれているようにしてもよく、この場合、該マイクロ波吸収剤がマイクロ波によって好適に加熱されることによって、該バインダが好適に融解し得る。また、フィルタ５０は、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electrically Heated Catalyst：以下、ＥＨＣと称する場合もある）であってもよく、この場合、該発熱体によってバインダが加熱される。また、内燃機関１の排気温度を上昇させることによって、バインダを加熱してもよい。なお、本実施例においては、マイクロ波発生装置５４が、本発明における昇温手段に相当する。そして、触媒層アッシュ堆積量に基づいてマイクロ波発生装置５４を制御するＥＣＵ１０が、本発明における制御手段に相当する。
【００３６】
（アッシュのボトム堆積化制御フロー）
本実施例に係る排気浄化装置における、アッシュのボトム堆積化制御フローについて図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施例に係る排気浄化装置における、アッシュのボトム堆積化制御フローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。また、排気浄化装置のフィルタ再生処理フローが、本フローとは異なるフローにしたがってＥＣＵ１
０によって、内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し行われている。このフィルタ再生処理フローでは、フィルタ再生処理完了後に触媒層アッシュ堆積量Ｄａが算出される。なお、上述したように、触媒層アッシュ堆積量Ｄａはフィルタ差圧Ｐｆに基づいて推定される。ＥＣＵ１０のＲＯＭには、触媒層アッシュ堆積量Ｄａとフィルタ差圧Ｐｆとの相関がマップまたは関数として予め記憶されており、このマップまたは関数を用いて触媒層アッシュ堆積量Ｄａが算出される。また、触媒層アッシュ堆積量Ｄａは上記の手法とは別の手法によって算出されてもよい。そして、現在の触媒層アッシュ堆積量ＤａがＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶される。
【００３７】
図１１に示すフローでは、先ず、Ｓ１０１において、触媒層アッシュ堆積量Ｄａの読込みが行われる。なお、上述したように、ＥＣＵ１０のＲＯＭには、触媒層アッシュ堆積量Ｄａが記憶されている。そして、Ｓ１０２において、排気流量Ｇｅが算出される。上述したように、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、排気流量Ｇｅが算出される。
【００３８】
次に、Ｓ１０３において、触媒層アッシュ堆積量Ｄａが判定閾値Ｄａｔｈ以上であり、且つ排気流量Ｇｅが判定閾値Ｇｅｔｈ以上であるか否かが判別される。この判定閾値Ｄａｔｈは、フィルタ再生処理において許容範囲内のフィルタ５０に堆積したＰＭの酸化速度が得られる値として実験等に基づき予め定められた値であり、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。また、判定閾値Ｇｅｔｈは、アッシュのボトム堆積化制御によって、触媒層５２０に含まれるバインダが融解した後に、触媒層５２０を隔壁５１５から剥離させることができる排気流量の値として実験等に基づき予め定められた値であり、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４の処理へ進み、Ｓ１０３において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００３９】
Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４において、目標フィルタ温度Ｔｆが設定される。目標フィルタ温度Ｔｆは、バインダを溶解させることができる温度であり、触媒層５２０に含まれるバインダに応じて設定される。そして、Ｓ１０５において、フィルタ昇温が実行され、フィルタ温度が目標フィルタ温度Ｔｆに制御される。
【００４０】
次に、Ｓ１０６において、フィルタ差圧Ｐｆが判定閾値Ｐｆｔｈより小さいか否かが判別される。Ｓ１０６において肯定判定された場合、つまり、隔壁５１５の表面に堆積したアッシュが十分に除去され、フィルタ差圧Ｐｆが許容範囲内である場合には、ＥＣＵ１０はＳ１０７の処理へ進み、Ｓ１０７において、フィルタ昇温が終了される。一方、Ｓ１０６において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５の処理へ進む。ここで、Ｓ１０６において肯定判定されない場合、Ｓ１０５においてフィルタ昇温が延々実行され、内燃機関１を搭載する車両の燃費の悪化や、フィルタ５０の劣化といった問題を引き起こし得る。したがって、本フローとは別のフローによっても、フィルタ昇温を継続するか否かの判断が行われてもよい。そして、Ｓ１０７の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００４１】
本実施例によれば、アッシュのボトム堆積化制御を行うことによって、フィルタ５０における隔壁５１５の表面に堆積したアッシュを好適に除去し、以て、該フィルタ５０に捕集されたＰＭの酸化除去を可及的に高い効率で実施することが可能となる。
【００４２】
＜変形例＞
実施例１では、触媒層５２０が１つの層により構成されるものとした。これに対し、本変形例は、触媒層５２０が異なる融点を有する複数のバインダを含む複数の触媒層により構成されるものとする例である。本変形例における、触媒層５２０以外の構成は、実施例１と同様であるため説明は省略し、異なる構成および処理についてのみ説明を行う。
【００４３】
本変形例では、隔壁５１５の表面に担持される触媒層５２０は、異なる融点を有する複
数のバインダを含む複数の触媒層によって形成される。このとき、触媒層５２０のうち、融点が最も高いバインダを含む触媒層が触媒層５２０の最深層に形成され、融点が最も低いバインダを含む触媒層が触媒層５２０の最表層に形成される。また、触媒層５２０のうち、それぞれの層が表面から内部にかけてアッシュ同士が相互に結合しながら堆積していくことができる厚みを有するように、触媒層５２０が形成される。さらに、実施例１と同様に、この触媒層５２０は、ＰＭが隔壁５１５の壁内に堆積しない程度の大きさの細孔を有する。なお、ＰＭが触媒層５２０に堆積する際に、触媒層５２０のうちの最表層からＰＭが堆積していくように、触媒層５２０のうち、最表層の細孔が最も小さく、最深層の細孔が最も大きくなるように、触媒層５２０が形成されてもよい。
【００４４】
このときの、壁堆積の状態を図１２（ａ）に、アッシュのボトム堆積化制御を行いアッシュと触媒層５２０とが、排気の流れによってフィルタ５０の下流部へ運ばれている状態を図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）では、触媒層５２０は、第一層５２１、第二層５２２、および第三層５２３を含む。ここで、触媒層５２０のうち、第一層５２１に含まれるバインダの融点が最も低く、第三層５２３に含まれるバインダの融点が最も高く、第二層５２２に含まれるバインダは第一層５２１に含まれるバインダの融点と第三層５２３に含まれるバインダの融点との間の融点を有する。ここで、第一層５２１は、表面から内部にかけてアッシュ同士が相互に結合しながら堆積していくことができる厚みを有しているので、アッシュは第一層５２１に堆積し、アンカー効果により第一層５２１と結合する。なお、図１２（ａ）に示す触媒層５２０が有する触媒層の数は一例に過ぎず、それらの数は車両や内燃機関の諸元に応じて適宜決定されればよい。そして、アッシュのボトム堆積化制御において、フィルタ温度が第一層５２１に含まれるバインダの融点以上で第二層５２２に含まれるバインダの融点より低くなるように該制御を行うと、第一層５２１に含まれるバインダのみが融解し排気の流れによって第一層５２１が第二層５２２から剥離し、図１２（ｂ）に示すように、第一層５２１はアッシュとＰＭとを捕集したまま第２通路５１２における栓体５１４が設けられている側へ運ばれる。このとき、第二層５２２および第三層５２３は隔壁５１５の表面に残存した状態であるので、次に、アッシュは第二層５２２に堆積し、第二層５２２と結合する。そして、再度のアッシュのボトム堆積化制御によって、第二層５２２が第三層５２３から剥離する。このときのフィルタ温度は、第二層５２２に含まれるバインダの融点以上で第三層５２３に含まれるバインダの融点より低い。その後、アッシュは第三層５２３に堆積していき、再度のアッシュのボトム堆積化制御が可能となる。なお、本変形例における、第一層５２１に含まれるバインダの融点は例えば７００℃であり、第二層５２２に含まれるバインダの融点は例えば７５０℃であり、第三層５２３に含まれるバインダの融点は例えば８００℃である。
【００４５】
本変形例に係る排気浄化装置における、アッシュのボトム堆積化制御フローについて図１３に基づいて説明する。図１３は、本変形例に係る排気浄化装置における、アッシュのボトム堆積化制御フローを示すフローチャートである。本変形例では、ＥＣＵ１０によって、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。ここで、本フローでは、触媒層５２０は、第一層５２１、第二層５２２、および第三層５２３を含むものとする。なお、上記実施例１と実質的に同一の処理については、同一の処理番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図１３に示すフローでは、先ず、Ｓ２０１において、制御実行カウンターＮｆｃｒが３であるか否かが判別される。この制御実行カウンターＮｆｃｒは、アッシュのボトム堆積化制御の実行回数を記録するカウンターとしてＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されるものであり、内燃機関１を搭載する車両の出荷状態において、初期値０に設定されている。上述したように、本変形例においては、触媒層５２０は、第一層５２１、第二層５２２、および第三層５２３を含むので、制御実行カウンターＮｆｃｒが３のときには、アッシュのボトム堆積化制御が３回実行され、第一層５２１、第二層５２２、および第三層５２３の全て
が隔壁５１５から剥離している状態を示す。つまり、これ以上アッシュのボトム堆積化制御を実行することができないことを示す。このように、制御実行カウンターＮｆｃｒの判別値は、触媒層５２０が有する触媒層の数に応じて設定されるべき値であり、図１３に示すフローでの値は一例に過ぎず、この値は、車両や内燃機関の諸元に応じて適宜決定される触媒層５２０が有する触媒層の数に応じて設定されればよい。Ｓ２０１において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０１の処理へ進む。一方、Ｓ２０１において肯定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００４７】
また、図１３に示すフローでは、Ｓ１０４における目標フィルタ温度Ｔｆは、実施例１と同様に触媒層５２０に含まれるバインダに応じて設定され、例えば、触媒層５２０のうち、第一層５２１、第二層５２２、および第三層５２３の全てが残存している場合（すなわち、制御実行カウンターＮｆｃｒが０のとき）は、目標フィルタ温度Ｔｆは、第一層５２１に含まれるバインダの融点以上で第二層５２２に含まれるバインダの融点より低くなるように設定される。
【００４８】
そして、図１３に示すフローでは、Ｓ１０７の処理の後、Ｓ２０２において、アッシュのボトム堆積化制御の総実行回数が制御実行カウンターＮｆｃｒとしてＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶され、本フローの実行が終了される。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・内燃機関
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
４０・・エアフローメータ
５０・・フィルタ
５１・・燃料供給弁
５２・・温度センサ
５３・・差圧センサ
５４・・マイクロ波発生装置
１０・・ＥＣＵ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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