(57)【要約】【課題】排気トラップ再生直後であってもパティキュレートとＮＯｘを効果的に低減することを目的とする。【解決手段】排気の一部を吸気中に還流する排気還流手段と、リーン雰囲気でＮＯｘを吸着し、リッチ雰囲気で吸着したＮＯｘを放出・還元する吸着型ＮＯｘ触媒１３と、排気中のパティキュレートを補集する排気トラップ１４とを備える。排気トラップ１４へのパティキュレートの補集量が所定値に達すると排気トラップ１４を再生し、排気トラップ１４の再生後、所定の期間は、排気還流量を減少させ、かつ吸入空気量を予め決められた量まで減少させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関において、
排気の一部を吸気中に還流する排気還流手段と、
排気通路に設置され、リーン雰囲気でＮＯｘを吸着し、リッチ雰囲気で吸着したＮＯｘを放出・還元する吸着型ＮＯｘ触媒と、
排気通路に設置され、排気中のパティキュレートを補集する排気トラップと、
排気トラップへのパティキュレート補集量が所定値に達すると排気トラップを再生し、排気トラップの再生後、所定の期間は、排気還流量を減少させ、かつ吸入空気量を予め決められた量まで減少させる制御手段と、
を備えることを特徴とするディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記吸入空気量の減少は、吸気通路に設けた吸気絞弁の開度を減少して行う請求項１に記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記吸入空気量の減少は、吸気を過給するターボチャージャの可変ノズル開度を大きくすることで行う請求項１に記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記吸入空気量の減少は、吸気通路に設けた吸気絞弁の開度と、吸気を過給するターボチャージャの可変ノズル開度を、併用的に制御して行う請求項１に記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記減少させる吸入空気量を前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて決める請求項１〜４のいずれか一つに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディーゼル機関の排気浄化装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関から排出されるＮＯｘを低減するために排気還流を行い、また排気中に含まれるパティキュレート（ＰＭ）を排気トラップで補集することが、特許文献１に開示されている。
【０００３】
排気還流率を高くすることによりＮＯｘの低減効果は高まるが、反面、排気中のパティキュレートは増加する傾向にあり、そこで排気トラップによりパティキュレートを補集し、また補集したパティキュレートについては補集量が所定値に達すると、例えば燃料噴射量を一時的に増量して排気温度を上昇させ、排気トラップを再生処理している。
【０００４】
排気還流によってＮＯｘは相対的に低減するが、さらにＮＯｘ排出レベルを低減させるために、空燃比がリーンでの運転時に排気中のＮＯｘを吸着し、リッチ雰囲気でＮＯｘを放出・還元する吸着型ＮＯｘ触媒を備えることがある。リーン雰囲気で吸着したＮＯｘ量が、ある量に達したならばリッチスパイクを行い、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘを放出・還元処理するようになっている。
【特許文献１】特開平５−１３３２８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のように、補集したパティキュレートを燃焼除去するための排気トラップの再生処理を実施すると、再生後、しばらくの期間はパティキュレートの補集効率が低下することが知られている。そこで、排気トラップの再生直後は排気中のパティキュレートが多くならないように排気還流率を減少させていた。
【０００６】
しかし、排気還流率の低下に伴い、この間は排出されるＮＯｘ量が増加し、そのためＮＯｘ触媒での処理しなければならないＮＯｘ量が増加する。しかし、排気還流率を減少させることで吸入空気量（新気量）が相対的に増大し、かつ排気温度も上昇するが、これによりＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化効率が低下する傾向にあり、このため排気トラップの再生直後のＮＯｘの低減が効果的に行えないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、排気トラップ再生直後であってもパティキュレートとＮＯｘを効果的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ディーゼル機関において、排気の一部を吸気中に還流する排気還流手段と、排気通路に設置され、リーン雰囲気でＮＯｘを吸着し、リッチ雰囲気で吸着したＮＯｘを放出・還元する吸着型ＮＯｘ触媒と、排気通路に設置され、排気中のパティキュレートを補集する排気トラップと、排気トラップへのパティキュレート補集量が所定値に達すると排気トラップを再生し、排気トラップの再生後、所定の期間は、排気還流量を減少させ、かつ吸入空気量を予め決められた量まで減少させる制御手段とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
排気トラップを再生した直後は、パティキュレートの補集効率が低下するが、この間は排気還流率を減少させ、排気中のパティキュレートそのものを減らし、排気還流率の減少によるＮＯｘの増大に対しては吸入空気量を減らすことで、吸入空気量と排気温度が共に低下する領域で浄化効率が良好となる、ＮＯｘ触媒の浄化効率の高い条件を維持し、ＮＯｘを効率よく浄化することを可能とする。すなわち、排気トラップの再生直後においてもパティキュレートとＮＯｘを効果的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
まず、図１を参照して全体的な構成を説明すると、１はディーゼル機関本体であり、各気筒の燃料噴射弁２に対しては、コモンレール式の燃料噴射装置３によって高圧燃料が直接的に供給される。各燃料噴射弁２はエンジン制御コントロールユニット（ＥＣＵ）１０からの噴射信号に応じて開閉作動し、高圧燃料を気筒内に噴射する。また、ＥＣＵ１０は後述するような種々の制御も行う。
【００１２】
ディーゼル機関本体１の各吸気ポートに接続する吸気コレクタ４には吸気通路５が接続し、吸気通路５には、上流側から過給のための可変ノズル式のターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、加圧空気を冷却するインタークーラ７、吸気量を制御する吸気絞弁８が設置される。
【００１３】
また、排気通路１１には、その上流側から、前記ターボチャージャ６のタービン６ｂ、排気中の未燃焼成分を酸化処理する酸化触媒１２、リーン運転時に排気中のＮＯｘを吸着し、リッチスパイクにより吸着したＮＯｘを放出・還元する吸着型ＮＯｘ触媒１３、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を補集する排気トラップ（ＤＰＦ）１４が順次配置される。
【００１４】
また、排気通路１１の前記タービン６ｂの上流から分岐して吸気コレクタ４に接続する排気還流通路２１が設けられ、この排気還流通路２１には排気還流制御弁２２が設置され、運転条件に応じて吸気中に還流される排気量を制御する。
【００１５】
前記ＥＣＵ１０には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３１、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ３２、また排気通路１１のＮＯｘ触媒１３とＤＰＦ１４との間の排気圧力を検出する排気圧センサ３３、ＤＰＦ１４の下流の排気空燃比を検出する排気空燃比センサ３４、ＤＰＦ１４の温度センサ３５、ＮＯｘ触媒１３の温度センサ３６などからの各検出信号が入力し、これらに基づいて前記ターボチャージャ６の可変ノズルベーンの開度を制御するための信号、排気還流制御弁２２の開度を制御するための信号、吸気絞弁８の開度を制御するための信号、さらには、前記燃料噴射弁２による燃料噴射量を制御するための信号、ＮＯｘ触媒１３のリッチスパイク時期を判断して、リッチスパイク制御を行うよう、燃料噴射弁２を作動させるための信号、ＤＰＦ１４の再生時期を判断し、再生のための排気温度上昇に必要な燃料供給をする燃料噴射弁２を作動させるための信号などをそれぞれ演算し、出力する。
【００１６】
さらにＥＣＵ１０は、ＤＰＦ１４の再生後は、ＤＰＦ１４によるＰＭの補集効率が低下するの伴い、ＰＭの排出量を減らすために、再生後所定の期間にわたって、排気還流制御弁２２の開度を調整して排気還流量を減少させ、一方でこれに伴う吸入空気量の相対的な増加及び排気温度の上昇に起因してのＮＯｘ触媒１３の浄化効率低下を防ぐために、吸気絞弁８の開度を絞り、あるいは必要に応じてターボチャージャ６の可変ノズルベーンの開度を制御して吸入空気量を低下させることで、燃費を悪化させることなく、効果的にＰＭの排出量を低減可能としている。
【００１７】
以下、ＥＣＵ１０で実行される上記した制御を図２以下のフローチャートを参照しながら説明する。
【００１８】
まず図２において、ステップＳ１では回転数センサ３１、アクセル開度センサ３２、排気圧センサ３３、排気空燃比センサ３４、ＤＰＦ温度センサ３５、ＮＯｘ触媒温度センサ３６などからの信号に基づきエンジン運転状態を読み込み、これらに基づいて、ステップＳ２でＮＯｘ触媒１３に吸着されているＮＯｘ吸着量を演算により求める。この演算方法は、例えば特許公報第２６００４９２号の第６頁に記載されているように、エンジン回転数の積算値あるいは所定の距離を走行する毎にＮＯｘ吸着量を加算していく方法であってもよい。
【００１９】
ステップＳ３ではＮＯｘ触媒１３に堆積された硫黄の量を算出し、ここで堆積硫黄量の算出は前掲の公報に従い、エンジン回転数の積算値から推測することができる。
【００２０】
ステップＳ４ではＤＰＦ１４へのパティキュレート補集量を算出する。パティキュレートの補集量は、例えばＤＰＦ１４の入り口側の排圧を排気圧センサ３３で検出することで予測でき、パティキュレートの補集量が増えればＤＰＦ１４の排圧は相対的に上昇する。また前回のＤＰＦ１４の再生からの走行距離、エンジン回転数と排圧とを組み合わせてパティキュレートの補集量を推測することも可能である。
【００２１】
ステップＳ５ではＤＰＦ１４の再生モード中であるかどうか判定する。再生モードはＤＰＦ１４に堆積したパティキュレートの補集量が所定量に達した場合に行われるもので、排気温度を上昇させて補集したパティキュレートを燃焼除去する。再生モード中は再生要求フラグreg＝１となり、図３のフローチャートにしたがって再生モードが実行される。再生モードについては、後述する。
【００２２】
ステップＳ６ではＮＯｘ触媒再生時の硫黄被毒解除モード中かどうかを判定する。硫黄被毒解除モードであれば、硫黄被毒解除要求フラグdesulがたっている（desulフラグ＝１）ので、図４のフローチャートにしたがって、後述するように、硫黄の燃焼除去が行われる。
【００２３】
ステップＳ７ではＮＯｘ触媒１３のリッチスパイクモード中かどうかの判定を行う。リッチスパイクは、リーン運転時にＮＯｘ触媒１３に堆積したＮＯｘ量が所定値に達したときに行われ、空燃比のリッチ化によりＮＯｘ触媒１３に吸着保持されたＮＯｘが放出されると同時に還元処理される。ＮＯｘ触媒再生要求（リッチスパイク要求）spフラグがたっているときは、後述する、図５のフローチャートにしたがってリッチスパイク制御が行われる。
【００２４】
ステップＳ８ではＤＰＦ１４の再生かつＮＯｘ触媒１３の硫黄被毒解除時の溶損防止モード中かどうかの判定を行う。溶損防止モードのときは、溶損防止要求フラグregがたち、後述する図６のフローチャートにしたがって溶損防止モードが実行される。
【００２５】
ステップＳ９てはＤＰＦ１４に堆積したパティキュレート（ＰＭ）の補集量が所定量ＰＭに達してＤＰＦ１４の再生時期になったかどうかを判定する。判定値ＰＭ１は、例えば図１１に示す、排圧のしきい値として設定され、そのときの燃料噴射量Ｑ（アクセル開度）とエンジン回転数Ｎｅに基づいて決まり、排圧のしきい値を越えたときに再生時期と判定する（しきい値はＱとＮｅがそれぞれ大きいほど高い値となる）。ただし、これとは別に、前回の再生からの走行距離が所定値を越え、かつ排圧しきい値を越えているときに再生時期であると判定してもよい。再生時期と判定された場合には、図７のフローチャートのステップＳ５０１に移行して、再生要求フラグregフラグ＝１として、ＤＰＦ１４の再生要求を出す。
【００２６】
ステップＳ１０ではＤＰＦ１４で補集したパティキュレートの補集量が所定値ＰＭ２に達して、目標排気還流率（ＥＧＲ率）の減少モードを、通常のＥＧＲ率モードに変更し、かつ吸気量の制限コントロールを解除する時期になったかどうか判定する。ＤＰＦ１４の再生直後の所定期間はパティキュレートの補集効率が低下するので、この間は排気還流率を減少させてパティキュレートの排出量を減らし、また排気還流率の減少により、相対的に吸気量が増加し、かつ排気温度が上昇することで、ＮＯｘ触媒１３の浄化効率が低下するので、これを防ぐために吸気量を制限するのである。
【００２７】
パティキュレートの補集量が所定値ＰＭ２に達したかどうかの判定は、例えば図１２に示す、排圧のしきい値として設定され、そのときの燃料噴射量Ｑ（アクセル開度）とエンジン回転数Ｎｅに基づいて決まる排圧のしきい値を越えたときに、ＥＧＲ率の変更時期と判定する。なお、所定値ＰＭ２に相当する排圧のしきい値は、ＤＰＦ１４を再生した直後の状態からパティキュレートの補集が再開され、パティキュレートがいくらか補集されたことにより、ＤＰＦ１４の補集効率が通常の状態に戻った（図２０参照）ときの、ＤＰＦ１４の上流の排圧に相当するもので、当然のことながら、上記ＰＭ１に比較したらはるかに小さな値である。
【００２８】
この場合には、図８のフローチャートにしたがって、ステップＳ６０１で、後述する、lowegrフラグ＝０とし、ステップＳ６０２でＥＧＲ率を通常値に戻し、ステップＳ６０３で吸気量制限コントロールを解除する。
【００２９】
次に、図２に戻って、ステップＳ１１ではＮＯｘ触媒１３に堆積した硫黄量が所定値ＳＮＭ１に達して被毒解除時期になったかどうかの判定を行う。被毒量が所定値に達したときには、図９のフローチャートにしたがって、ステップＳ７０１で硫黄被毒解除要求フラグdesul＝１として、被毒解除要求を出す。
【００３０】
ステップＳ１２ではＮＯｘ触媒１３に吸着されたＮＯｘ量が所定値ＮＯｘ１に達してＮＯｘ再生が必要になったかどうかの判定を行う。ＮＯｘ再生、すなわち、空燃比を一時的にリッチにしてＮＯｘ触媒１３からＮＯｘを放出させ、還元処理する時期に達したときには、図１０のフローチャートにしたがって、ステップＳ８０１でＮＯｘ再生要求フラグsp＝１としてリッチスパイクの要求を出す。
【００３１】
次に、図３にしたがって、図２のステップＳ５で再生要求フラグregフラグ＝１がたち、パティキュレートの補集量が所定値に達したＤＰＦ１４の再生を行う場合について説明する。
【００３２】
ステップＳ１０１では、排気（空気過剰率）λをＤＰＦ１４の再生に必要な目標値に制御する。この排気λは図１５にもあるが、堆積したパティキュレートの補集量が多いときほど小さくなる。なお、目標排気λは吸気絞弁８の開度を調整することにより制御し、図１３にも示すように、λ＝１とするときの目標吸気量（吸入空気量）は、燃料噴射量Ｑエとンジン回転数Ｎｅがそれぞれ大きいほど大きくなる。
【００３３】
ステップＳ１０２では再生中のＤＰＦ１４の温度が目標上限値Ｔ１以上かどうか判定し、もし上限値を超えているときは、ステップＳ１１２に進んで燃料のポスト噴射の噴射量を所定量だけ減量して温度を下げる。
【００３４】
上限値を越えていないときは、ステップＳ１０３でＤＰＦ１４の温度が目標下限値Ｔ２よりも高いかどうか判定し、もし下限値以下ならば、ステップＳ１１１に進んで燃料のポスト噴射の噴射量を所定量だけ増量し、温度を高める。なお、ポスト噴射の単位噴射量は図１６にも示すように、そのときの燃料噴射量（メイン噴射量）とエンジン回転数に応じて決める。
【００３５】
これに対して、ＤＰＦ１４の温度が、上限値と下限値の間に収まっているときは、ステップＳ１０４に進んで、ポスト噴射を初めてからの経過時間t1が基準時間tdpfregが経過したかどうか判定する。基準時間を経過すれば、ＤＰＦ１４に補集されたパティキュレートは確実に燃焼除去される。
【００３６】
基準時間が経過したときは、再生が終了したものと判定してステップＳ１０５に進んでポスト噴射を止め、ＤＰＦ１４の加熱を停止する。ステップＳ１０６では再生モードが終了したので、regフラグ＝０とする。
【００３７】
そして、ステップＳ１０７では、再生モードは終了したものの、パティキュレートの燃え残りがＤＰＦ１４にあった場合に排気λを急に大きくすると、ＤＰＦ１４でパティキュレートが一気に燃えてしまい溶損するおそれもあることから、ＤＰＦ１４の溶損防止モードに入るために、recフラグ＝１にする。
【００３８】
ステップＳ１０８では、ＤＰＦ１４の再生直後には、図２０に示すように、ＤＰＦ１４によるパティキュレートの補集効率が低下するので、図１７のように、目標排気還流率を減少させ、これによりＮＯｘは増加するものの、パティキュレートの発生そのものを抑制する。なお、図１７において、実線は通常排気還流時の等還流率特性線で、点線は排気還流減少時の等還流特性線であり、図中の数字が大きくなるほど排気還流率は高くなる特性に設定してある。
【００３９】
ステップＳ１０９ではＮＯｘ触媒１３を、図２１のように、高い浄化効率の維持をはかるために、図１８のように、ターボチャージャー６の可変ノズルの開度を開き、目標吸入空気量を予め決められた値まで減少させる。図１８において、実線は通常運転時の可変ノズル開度、点線は排気還流減少時の可変ノズル開度の特性線であり、図中の数字が大きくなるほどノズル開度が大きくなり、過給量は減少する。目標吸入空気量は、図１９のように、吸気絞弁８の開度を減少させることでも減少させることができる。
【００４０】
なお、目標吸入空気量は図２１に示すＮＯｘ触媒１３の浄化効率が高い領域となるように設定されるのであるが、実際のＮＯｘ触媒１３の温度に基づいて、目標吸入空気量を修正することもでき、例えば、そのときの触媒温度が高いときは、吸入空気量の減少幅を大きくし、これに対してそれほど触媒温度が高くないときは、吸入空気量の減少幅を小さくする。
【００４１】
ステップＳ１１０では目標排気還流率を減少させ、かつＮＯｘ触媒１３の浄化効率を高めるモードに移行したので、lowegrフラグ＝１として、ＤＰＦ１４の再生後にＤＰＦ１４のパティキュレート補集効率が通常の状態に戻るまでは、低排気還流率、低吸気量モードを維持する。
【００４２】
図４により、図２のステップＳ６以降による硫黄被毒解除モードについて説明する。
【００４３】
ステップＳ２０１ではＮＯｘ触媒１３に対する硫黄堆積量が所定量に達したので、排気λをストイキ（排気λ＝１）に制御する。図１３に示す目標空気量となるように、吸気絞弁８の開度を調整する。
【００４４】
ステップＳ２０２ではＮＯｘ触媒１３の温度が所定値Ｔ３よりも高いか判定する。例えば、Ｂａ系の吸着型ＮＯｘ触媒を備える場合は、硫黄被毒を解除するには、リッチからストイキ雰囲気で６００℃以上とする必要のあることから、所定値Ｔ３は６００℃以上に設定する。もし、所定値よりも触媒温度が低いときは、ステップＳ２０９に進んでポスト噴射を所定量だけ行い、温度を上昇させる。ただし、ポスト噴射により排気λが変動するが、ステップＳ２０１で再度吸入空気量を調整することで、目標の排気λと目標の触媒温度（触媒ベッド温度）とする。
【００４５】
触媒温度が所定値Ｔ３以上のときは、ステップＳ２０３で所定の時間tdesulだけ経過したか判定し、経過するまで硫黄被毒解除を実行する。
【００４６】
所定の時間tdesulが経過したら、硫黄被毒解除が終了したものとして、ステップＳ２０４でストイキ運転を解除する。ステップＳ２０５では、硫黄被毒解除モードは終了したものの、このような高温の排気条件下で排気λを急に大きくすると（λ＞１）、ＤＰＦ１４に堆積しているパティキュレートが一気に燃えてしまい、ＤＰＦ１４が溶損するおそれがあるので、溶損防止モードに移行するためにrecフラグをたてる。
【００４７】
ステップＳ２０６では硫黄被毒解除モードが終了したので、desulフラグを、フラグdusel＝０とする。ステップＳ２０７では同じく硫黄被毒解除モードが終了したので、ＮＯｘ触媒１３への硫黄堆積量をリセットしてゼロにする。また、ステップＳ２０８では、硫黄被毒解除を行うことで、この間はＮＯｘ触媒１３がストイキ空燃比にさらされることで、ＮＯｘ再生（リッチスパイク）が行われるので、ＮＯｘ再生の要求が出ていた場合でも、硫黄被毒解除を行うことで、ＮＯｘ再生も同時に行われる。したがって、ＮＯｘ触媒再生要求フラグとしてのフラグsp＝０にする。
【００４８】
図５にしたがって、図２のステップＳ７以降によるＮＯｘ触媒再生（リッチスパイク）制御モードについて説明する。
【００４９】
ステップＳ３０１でＮＯｘ触媒１３に吸着したＮＯｘを放出、還元処理するために排気λを少なくともストイキ、ないしはこれよりもリッチにする。このために、燃料噴射量を一時的に増量したり、吸気量を絞ったりする。ステップＳ３０２ではリッチスパイクの時間が所定の時間tspikeだけ経過したかどうか判定し、所定の時間を経過したならば、ステップＳ３０３でリッチスパイクを解除し、フラグsp＝０にして、リッチスパイクモードを終了させる。
【００５０】
図６にしたがって、図２のステップＳ８以降によるＤＰＦ１４の溶損防止モードについて説明する。
【００５１】
ステップＳ４０１ではＤＰＦ１４の温度を検出する。ステップＳ４０２では、ＤＰＦ１４の再生直後もしくは高負荷運転直後であって、ＤＰＦ１４の温度が非常に高い状態にあるために、ＤＰＦ１４に燃え残りのパティキュレートがあった場合など、急に排気λが大きくなると、これらが一気に燃焼してＤＰＦ１４が溶損するおそれもあり、そこで排気λを例えばλ＜１．４に制御する。そのときの目標空気量としては、図１４に示すような空気量となるように、ＤＰＦ１４の下流に設けた排気空燃比センサ３４の出力に基づいて、吸気絞弁８の開度をフィードバック制御する。
【００５２】
ステップＳ４０３ではＤＰＦ１４の温度が、パティキュレートの急激な酸化が開始するおそれの無い温度Ｔ４よりも低いかどうか判定する。Ｔ４よりも低下すれば、排気中の酸素濃度が大気並になってもＤＰＦ１４の溶損は回避可能となる。
【００５３】
ステップＳ４０４ではＤＰＦ１４の溶損のおそれが無くなったために、排気λの制御を停止し、ステップＳ４０５で溶損防止フラグであるrecフラグ＝０にして、一連の制御を終了する。
【００５４】
次に全体的な作用について説明する。
【００５５】
ディーゼル機関の排気は、酸化触媒１２を通過するときに排気中の未燃成分が酸化除去され、その下流の吸着型ＮＯｘ触媒１３では排気空燃比がリーンの場合、排気中のＮＯｘが吸着され、除去される。なお、運転状態によるが、高負荷時など排気空燃比がストイキないしはリッチの場合は、ＮＯｘ触媒１３に吸着されたＮＯｘが触媒から放出され、同時に還元される。このような排気空燃比がリッチになる時間的な間隔があき、ＮＯｘ触媒１３へのＮＯｘ吸着量が所定値に達すると、リッチスパイクにより空燃比が一時的にリッチ化され、これによりＮＯｘ触媒１３から吸着ＮＯｘが放出・還元される、すなわち触媒再生が行われる。
【００５６】
また、排気に含まれるパティキュレートは、さらに下流のＤＰＦ１４で補集され、外部への放出が阻止される。ＤＰＦ１４でのパティキュレートの補集量が所定値に達すると、ポスト噴射などにより排気温度を高温化して補集パティキュレートを燃焼除去する、すなわちＤＰＦ１４の再生を行う。
【００５７】
図２０にも示すように、ＤＰＦ１４の再生によりパティキュレートの補集量が無くなると、ある程度パティキュレートの補集量が貯まるまで、ＤＰＦ１４のパティキュレート補集効率が低下する。この間は、排気中のパティキュレートがそのまま外部に放出される比率が高まる。パティキュレートの発生量は排気還流率の影響を受け、ＮＯｘの低減量を大きくするために排気還流率を高めると、パティキュレートの発生量も増加する。
【００５８】
そこで、ＤＰＦ１４の再生直後はしばらくの間、排気還流率を通常状態よりも減少させることで、パティキュレートの発生量そのものを低下させ、ＤＰＦ１４での補集効率の低下分を補う。
【００５９】
一方で、排気還流率の減少によりＮＯｘの発生量が相対的に増加する。これに対しては、ＮＯｘ触媒１３でのＮＯｘ浄化効率を高めることで対処する。
【００６０】
図２１にもあるように、ＮＯｘ触媒１３の浄化効率は、吸入空気量が小さく、触媒温度が低い領域で最も高い値を示す。排気還流率を減少すると、その分だけ相対的に吸入空気量が増え、また燃焼が良好になる分だけ排気温度も上昇する。すなわち、排気還流率を減少させると、ＮＯｘ触媒１３の浄化効率が低下し、排気中のＮＯｘの処理がそれだけ悪化してしまう。
【００６１】
そこで、この状態では、ターボチャージャ６の可変ノズル開度を相対的に大きくして過給量を減らし、さらには吸気絞弁８の開度を全開から絞り、目標とする吸入空気量まで低下させる。これにより、吸入空気量と共に排気温度も下がり、ＮＯｘ触媒１３の浄化効率の高い領域での運転を行うことが可能となり、排気還流率の低下に伴うＮＯｘの増加を、ＮＯｘ触媒１３で効果的に処理するができる。
【００６２】
なお、吸入空気量は、排気空燃比（排気λ）がリーンを維持する範囲で低減することで、ＮＯｘ触媒１３でのＮＯｘ吸着能力を良好に維持できる。
【００６３】
この低排気還流、低吸気量制御は、ＤＰＦ１４へのパティキュレートの補集量が所定値（ＰＭ２）に達すれば、ＤＰＦ１４が通常の状態に復帰したものと判断し、終了する。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、ＤＰＦ１４を再生した直後は、パティキュレートの補集効率が低下するが、この間は排気還流率を減少させ、排気中のパティキュレートそのものを減らし、排気還流率の減少によるＮＯｘの増大に対しては、吸入空気量を減らすようにした。このために、吸入空気量と排気温度が共に低下する領域で浄化効率が良好となるＮＯｘ触媒１３の特性を活用し、低排気還流下でもＮＯｘを効率よく浄化することが可能となり、これによりＤＰＦ１４の再生直後において、パティキュレートとＮＯｘの低減を両立させられる。
【００６５】
吸入空気量の低下は、吸気絞弁８の開度を全開状態から減少させることで容易かつ精度よく実現でき、またターボチャージャ６の可変ノズル開度を相対的に大きくすることでも実現できる。
【００６６】
また、吸入空気量の低減目標は、ＮＯｘ触媒１３の温度に応じて決めることで、良好な触媒浄化効率を維持しつつ、エンジン燃焼効率の低下を最小限に抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の排気浄化装置は車両用などのディーゼル機関に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図３】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図４】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図５】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図６】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図７】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図８】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図９】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図１０】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図１１】ＤＰＦ再生時期判定の特性図である。
【図１２】排気還流率減少モード解除判定の特性図である。
【図１３】排気λ＝１となる目標吸入空気量の特性図である。
【図１４】ＤＰＦ溶損防止のための目標吸入空気量の特性図である。
【図１５】ＤＰＦ再生中の排気λの特性図である。
【図１６】排気昇温のためのポスト噴射の特性図である。
【図１７】排気還流率減少時の目標排気還流率の特性図である。
【図１８】排気還流率減少時のターボチャージャの可変ノズル開度の特性図である。
【図１９】吸気絞弁開度の特性図である。
【図２０】ＤＰＦのパティキュレート補集効率の特性図である。
【図２１】ＮＯｘ触媒の浄化効率の特性図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ディーゼル機関本体
２  燃料噴射弁
５  吸気通路
６  ターボチャージャ
８  吸気絞弁
１０  コントロールユニット
１１  排気通路
１３  吸着型ＮＯｘ触媒
１４  排気トラップ（ＤＰＦ）
２１  排気還流通路
２２  排気還流制御弁
【図１】
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【図２】
2005240587.tif 000004
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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