(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に酸化触媒とフィルタとを設けた排気浄化システムにおいて、フィルタの内部と酸化触媒の排気流入側の端部に堆積する粒子状物質の酸化除去とを行うとともに、粒子状物質の酸化除去のための燃費の悪化を抑制する。【解決手段】上記内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタの内部が詰まり状態であると判定されるときは（Ｓ１０１）、酸化触媒に燃料を供給してフィルタに流入する排気温度を上昇させてその内部の詰まり状態を解消し、酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定され、且つ内燃機関の運転状態が該端部の温度を所定温度まで上昇させることが可能な状態であると判定されるときは（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、フィルタ内部の詰まり状態を解消する場合より多い量の燃料を酸化触媒に供給して、該端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する。【選択図】  図２
2005120986.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、酸化機能を有する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集された粒子状物質による該フィルタの内部の詰まり状態を判定するフィルタ内部詰まり判定手段と、
前記酸化触媒の排気流入側の端部における詰まり状態を判定する端部詰まり判定手段と、
前記酸化触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料を供給することで、前記フィルタに流入する排気温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消する第一解消手段と、
前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料を供給することで、該酸化触媒の排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する第二解消手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第二解消手段による前記酸化触媒の排気流入側の端部温度の上昇が可能か否かを判定する端部詰まり解消条件判定手段と、を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記フィルタ内部詰まり判定手段によって前記フィルタの内部が詰まり状態であると判定されるときは、前記第一解消手段によって該フィルタに流入する排気温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消し、
前記端部詰まり判定手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定され、且つ前記端部詰まり解消条件判定手段によって前記内燃機関の運転状態が該端部の温度を前記所定温度まで上昇させることが可能な状態であると判定されるときは、前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記端部詰まり解消条件判定手段は、少なくとも前記排気通路を流れる排気温度および排気流量に基づいて、前記第二解消手段による前記酸化触媒の排気流入側の端部温度の上昇が可能か否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記酸化触媒から流出し且つ前記フィルタへ流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記燃料供給手段により供給される燃料量に基づいて、前記酸化触媒から流出する排気温度を推定する排気温度推定手段と、を更に備え、
前記端部詰まり判定手段は、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料が供給されているときに前記排気温度推定手段によって推定される排気温度と前記排気温度検出手段によって検出される排気温度との差が所定値以上である場合、前記酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記酸化触媒から流出し且つ前記フィルタへ流入する排気の温度を検出する第一排気温度検出手段と、
前記フィルタから流出する排気温度を検出する第二排気温度検出手段と、を更に備え、
前記端部詰まり判定手段は、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料が供給されているときに前記第一排気温度検出手段によって検出される排気温度と前記第二排気温度検出手段によって検出される排気温度との差が所定値以上である場合、前記酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記酸化触媒に流入する排気温度を検出する排気温度検出手段を、更に備え、
前記端部詰まり判定手段は、前記排気温度検出手段によって検出される排気温度の推移
に基づいて、前記酸化触媒の排気流入側の端部における詰まり状態を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量は、前記第一解消手段によって前記フィルタに流入する排気温度を上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量より多いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させる際の、該端面より下流側の該酸化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段を、更に備え、
前記触媒温度推定手段によって推定される前記酸化触媒の温度が所定温度を超える場合、前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおいて前記燃料供給手段による燃料供給を間欠的に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する触媒が担持され且つ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集された粒子状物質による該フィルタの内部の詰まり状態を判定するフィルタ内部詰まり判定手段と、
前記フィルタの排気流入側の端部における詰まり状態を判定する端部詰まり判定手段と、
前記フィルタに燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段によって前記フィルタに燃料を供給することで、該フィルタの温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消する第一解消手段と、
前記燃料供給手段によって前記フィルタに燃料を供給することで、該フィルタの排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する第二解消手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第二解消手段による前記フィルタの排気流入側の端部温度の上昇が可能か否かを判定する端部詰まり解消条件判定手段と、を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記フィルタ内部詰まり判定手段によって前記フィルタの内部が詰まり状態であると判定されるときは、前記第一解消手段によって該フィルタの温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消し、
前記端部詰まり判定手段によって前記フィルタの排気流入側の端部が詰まり状態であると判定され、且つ前記端部詰まり解消条件判定手段によって前記内燃機関の運転状態が該端部の温度を前記所定温度まで上昇させることが可能な状態であると判定されるときは、前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記端部詰まり解消条件判定手段は、少なくとも前記排気通路を流れる排気温度および排気流量に基づいて、前記第二解消手段による前記フィルタの排気流入側の端部温度の上昇が可能か否かを判定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記フィルタから流出する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記燃料供給手段により供給される燃料量に基づいて、前記フィルタから流出する排気の温度を推定する排気温度推定手段と、を更に備え、
前記端部詰まり判定手段は、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料が供給されているときに前記排気温度検出手段によって検出される排気温度と前記排気温度推定手段によって推定される排気温度とに基づいて、前記フィルタの排気流入側の端部における詰まり状態を判定することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化
システム。
【請求項１１】
前記フィルタに流入する排気温度を検出する排気温度検出手段を、更に備え、
前記端部詰まり判定手段は、前記排気温度検出手段によって検出される排気温度の推移に基づいて、前記フィルタの排気流入側の端部における詰まり状態を判定することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１２】
前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量は、前記第一解消手段によって前記フィルタの温度を上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量より多いことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１３】
前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおける、該端部より下流側の該フィルタの部位の温度を推定する触媒温度推定手段を、更に備え、
前記触媒温度推定手段によって推定される前記フィルタの部位の温度が所定温度を超える場合、前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおいて前記燃料供給手段による燃料供給を間欠的に行うことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化を行う排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃料の燃焼によって生成される粒子状物質が大気中に放出されないように内燃機関の排気通路に粒子状物質の捕集を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が知られている。しかし、フィルタでの粒子状物質の捕集量が増大してフィルタ詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘発する虞がある。
【０００３】
そこで、フィルタ上流に酸化触媒を設けて該酸化触媒に燃料を供給し、そのときに発生した酸化熱により下流のフィルタを加熱して粒子状物質を酸化させフィルタの再生を行っている。このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、酸化触媒での酸化熱により均一にフィルタを加熱することで、フィルタに捕集された粒子状物質を除去し、フィルタの詰まりを解消することが可能となる（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
また、排気通路に設けられたフィルタの排気流入側の端部においては、内燃機関から排出された排気に直接曝されるため、端部の下流側に位置するフィルタの中心部や下流部と比べて温度が低下する。その結果、フィルタの排気流入側の端部に粒子状物質が堆積する場合がある。そこで、フィルタの排気流入側の端部に堆積した粒子状物質を除去するための技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開平８−１７０５２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の排気通路にフィルタを設けて排気中の粒子状物質を捕集する場合、捕集された粒子状物質による内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を回避するために、フィルタの上流側に酸化触媒を設け、もしくは該フィルタに酸化触媒を担持させて、該酸化触媒に燃料を供給して酸化熱を発生させることで、粒子状物質の酸化除去を行う必要がある。
【０００６】
一方で、フィルタや該フィルタの上流側に酸化触媒を設ける場合には、それらの排気流入側の端部は、内燃機関から排出される排気の流れに曝されるため、該端部の下流側に位置するフィルタや酸化触媒のその他の部位と比べ比較的温度が低くなり、該端部に粒子状物質が堆積する場合がある。該端部に粒子状物質が堆積すると、内燃機関の出力が低下したり酸化触媒の酸化機能を十分に発揮させることが困難となったりする虞がある。
【０００７】
また、酸化触媒の排気流入側の端部や酸化機能を有する酸化触媒が担持されたフィルタの排気流入側の端部においては、先述の通り酸化触媒やフィルタのその他の部位と比べ比較的温度が低くなる傾向が強いため、該端部の温度を上昇させて該端部に堆積した粒子状物質を酸化除去するために要する燃料量が増加し燃費が悪化する虞がある。
【０００８】
本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関の排気通路に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタの内部に捕集された粒子状物質の酸化除去と、内燃機関から排出される排気が直接流入するフィルタやフィル
タの上流に設けられた酸化触媒の端部に堆積する粒子状物質の酸化除去とを行うとともに、粒子状物質の酸化除去のための燃費の悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決するために、酸化触媒の排気流入側の端部や酸化機能を有する酸化触媒が担持されたフィルタの排気流入側の端部に堆積した粒子状物質の酸化除去を行うための内燃機関の運転状態に着目した。該端部に堆積した粒子状物質を酸化除去するためには、該端部を含む酸化触媒またはフィルタ全体を昇温させて、その熱を該端部まで伝播させて、該端部の温度を堆積した粒子状物質が酸化除去される温度にまで上昇させる必要がある。従って、その熱の伝播をより効率的に行い得る内燃機関の運転状態においてのみ、該端部の昇温を行うことで、粒子状物質の酸化除去のための燃費の悪化を抑制し得る。
【００１０】
そこで、内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する酸化触媒と、前記酸化触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、を設けることで排気中の粒子状物質を捕集する内燃機関の排気浄化システムにおける捕集された粒子状物質の酸化除去について説明する。該内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタに捕集された粒子状物質による該フィルタの内部の詰まり状態を判定するフィルタ内部詰まり判定手段と、前記酸化触媒の排気流入側の端部における詰まり状態を判定する端部詰まり判定手段と、前記酸化触媒に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料を供給することで、前記フィルタに流入する排気温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消する第一解消手段と、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料を供給することで、該酸化触媒の排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する第二解消手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第二解消手段による前記酸化触媒の排気流入側の端部温度の上昇が可能か否かを判定する端部詰まり解消条件判定手段と、を備える。
【００１１】
そして、前記フィルタ内部詰まり判定手段によって前記フィルタの内部が詰まり状態であると判定されるときは、前記第一解消手段によって該フィルタに流入する排気温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消し、前記端部詰まり判定手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定され、且つ前記端部詰まり解消条件判定手段によって前記内燃機関の運転状態が該端部の温度を前記所定温度まで上昇させることが可能な状態であると判定されるときは、前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する。
【００１２】
上記内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタの内部のフィルタ構造部材に排気中の粒子状物質が捕集されることで、該粒子状物質が大気へ放出されるのが回避される。そして、フィルタの内部に粒子状物質が捕集され、次第にフィルタが詰まり状態となることで、内燃機関の出力へと影響を及ぼす。そこで、フィルタ内部詰まり判定手段によって、フィルタの内部での粒子状物質の捕集具合、即ちフィルタの詰まり状態を判定する。例えば、フィルタが詰まり状態となることによる排気通路内の圧力上昇に基づいて、フィルタの内部での詰まり状態を判定する。
【００１３】
ここで、フィルタの内部が詰まっていると判定されると、第一解消手段によって燃料供給手段から酸化触媒へ燃料を供給し、酸化触媒において発生する燃料の酸化熱によって昇温された排気がフィルタへ流入する。そして、フィルタの内部に捕集された粒子状物質が高温の排気に曝されることで酸化除去され、フィルタの詰まり状態が解消される。
【００１４】
一方で、酸化触媒はフィルタの上流側に位置するため、排気中の粒子状物質の一部が酸
化触媒上に堆積する場合がある。特に、排気が流入する側の酸化触媒の端部は、内燃機関から排出される排気に直接曝されているため、酸化触媒のその他の部位と比べて低温である。また燃料供給手段によって供給された燃料の酸化熱の多くは排気の流れに従い下流側へと伝播しやすいため、酸化触媒の排気流入側の端部の温度は、その他の部位と比べてやはり低温となる。
【００１５】
従って、酸化触媒の排気流入側の端部には排気中の粒子状物質が堆積する場合がある。そこで、端部詰まり判定手段によって、酸化触媒の該端部での粒子状物質の堆積具合、即ち酸化触媒の該端部の詰まり状態を判定する。ここで、酸化触媒の該端部が詰まっていると判定されると、第二解消手段によって燃料供給手段から酸化触媒へ燃料を供給し、酸化触媒において発生する燃料の酸化熱によって酸化触媒の温度を上昇させる。
【００１６】
このとき、酸化触媒の該端部に堆積した粒子状物質を酸化除去するために、酸化触媒の該端部の温度を粒子状物質が酸化除去され得る温度である所定温度まで上昇させるべく、燃料供給手段から酸化触媒へ燃料が供給される。ここで、酸化触媒の該端部には内燃機関の排気が直接流入するため、酸化触媒の該端部の温度は該排気の流量や温度等に関係する内燃機関の運転状態に左右される。
【００１７】
即ち、内燃機関の排気流量が多くなるに従い、酸化触媒の排気流入側の端部の有する熱量が排気によって奪われたり、また排気中に含まれる燃料成分が該端部において酸化反応に供される間もなく下流側へ流されたりするため、該端部の温度上昇が困難となり該端部とその下流側の部位の温度との差は拡大する。また、内燃機関の排気温度が低い場合には、排気温度自体で酸化触媒の温度を上昇させ得る程度が減少するため、または排気中の燃料成分を効果的に気化させることが困難となり、酸化触媒による酸化反応が鈍化する。その結果、該端部の温度上昇は困難となり、該端部とその下流側の部位の温度との差は拡大する。
【００１８】
そして、酸化触媒の該端部の温度上昇が困難となる内燃機関の運転状態において、第二解消手段による酸化触媒の該端部の所定温度までの昇温を行うと、該昇温に要する燃料の供給量が増大し燃費が悪化する虞がある。
【００１９】
そこで、第二酸化触媒の該端部の温度上昇は、端部詰まり判定手段によって該端部が詰まり状態であると判定された場合であって、且つ端部詰まり解消条件判定手段によって内燃機関の運転状態が該端部の温度上昇に好適な状態であると判定されるときにのみ、実行される。内燃機関の運転状態が該端部の温度上昇に好適な状態であるか否かの判定は、上述したように酸化触媒における温度分布を決定する要素である排気温度と排気流量、即ち酸化触媒に流入する排気温度と排気流量に少なくとも基づくことが好ましい。
【００２０】
その結果、酸化触媒の該端部の詰まり状態の解消は、内燃機関の運転状態が酸化触媒の該端部の詰まり状態を解消する状態であるときのみに行われるため、燃料供給手段より酸化触媒に供給される燃料量がより効率的に酸化触媒の該端部の温度上昇に寄与し、以て燃費の悪化を回避することが可能となる。更に、上記フィルタが貴金属等の酸化機能を有する触媒が担持されたフィルタである場合には、該フィルタに必要以上の燃料が供給されることが回避されることになるため、該フィルタの過度な昇温による担持された触媒の熱劣化や該フィルタの溶損を抑制することも可能となる。
【００２１】
尚、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、酸化触媒として、貴金属の酸化機能による酸化触媒に加えて、貴金属が担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒も有用である。また、酸化触媒への燃料供給は、酸化触媒の上流側の排気通路を流れる排気に燃料を添加したり、内燃機関での燃料噴射時期等の燃焼条件を制御することで排気中に含まれる燃料成分
量を増量したりすることで可能となる。
【００２２】
ここで、酸化触媒の排気流入側の端部の詰まり状態の判定について以下に説明する。第一に、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記酸化触媒から流出し且つ前記フィルタへ流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、前記燃料供給手段により供給される燃料量に基づいて、前記酸化触媒から流出する排気温度を推定する排気温度推定手段と、を更に備える場合、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料が供給されているときに前記排気温度推定手段によって推定される排気温度と前記排気温度検出手段によって検出される排気温度との差が所定値以上である場合、前記酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定してもよい。
【００２３】
酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態である場合、排気が酸化触媒を効率的に通過することが困難となり、燃料供給手段から燃料が供給されても酸化触媒から流出する排気温度の上昇が緩慢となる。その結果、供給された燃料量に応じた排気の温度上昇を行うことが困難となる。そこで、供給される燃料量に基づいて本来得られる排気温度と実際の排気温度との間の差が大きくなるに従い、酸化触媒の該端部における粒子状物質の堆積量が増加することを意味することとなり、両排気温度の差を以て、酸化触媒の該端部の詰まり状態を判定し得る。従って、前記所定値とは、酸化触媒の該端部が詰まり状態と判断されるときの本来あるべき排気温度と実際の排気温度との差を表す。
【００２４】
第二に、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記酸化触媒から流出し且つ前記フィルタへ流入する排気の温度を検出する第一排気温度検出手段と、前記フィルタから流出する排気温度を検出する第二排気温度検出手段と、を更に備える場合、前記端部詰まり判定手段は、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料が供給されているときに前記第一排気温度検出手段によって検出される排気温度と前記第二排気温度検出手段によって検出される排気温度との差が所定値以上である場合、前記酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態であると判定してもよい。
【００２５】
酸化触媒の排気流入側の端部が詰まり状態である場合、排気が酸化触媒を効率的に通過することが困難となり、燃料供給手段から燃料が供給されても酸化触媒から流出する排気温度の上昇が緩慢となる。一方で、フィルタの内部に捕集されている粒子状物質の一部が酸化除去されることによって発生する酸化熱によって、またはフィルタに酸化触媒が担持されている場合には、上流の酸化触媒で酸化されなかった燃料がフィルタに流入し該燃料が酸化されることによって発生する酸化熱によって、フィルタから流出する排気の温度は上昇する。その結果、第一排気温度検出手段と第二排気温度検出手段とによって検出される排気温度差が拡大するに従い、酸化触媒の該端部における粒子状物質の堆積量が増加することを意味することとなり、両排気温度の差を以て、酸化触媒の該端部の詰まり状態を判定し得る。従って、前記所定値とは、酸化触媒の該端部が詰まり状態と判断されるときの第一排気温度検出手段と第二排気温度検出手段とによって検出される排気温度差である。
【００２６】
第三に、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記酸化触媒に流入する排気温度を検出する排気温度検出手段を、更に備える場合、前記端部詰まり判定手段は、前記排気温度検出手段によって検出される排気温度の推移に基づいて、前記酸化触媒の排気流入側の端部における詰まり状態を判定してもよい。
【００２７】
酸化触媒の排気流入側の端部における粒子状物質の堆積量は、酸化触媒に流入する排気温度に大きく左右される。即ち、酸化触媒に流入する排気温度が高い場合には、酸化触媒の該端部は高温の排気に曝されることになるので、堆積した粒子状物質が酸化除去されて、その堆積量は減少する。一方で、酸化触媒に流入する排気温度が低い場合には、堆積し
た粒子状物質は酸化除去されずに、その堆積量は次第に増加していく。そこで、酸化触媒に流入する排気温度の平均値や、低温の排気温度の継続時間等に基づいて、酸化触媒の該端部の詰まり状態を判定することが可能となる。また、酸化触媒に流入する排気温度を直接検出する代わりに、内燃機関の負荷状態等から該排気温度を推定するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、第一解消手段と第二解消手段における酸化触媒への燃料供給は、それぞれ独立した燃料供給である。即ち、第二解消手段による燃料供給は、酸化触媒の排気流入側の端部の温度を所定の温度まで上昇させることを目的とする。従って、酸化触媒における排気の流れを考慮すると、前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量を、前記第一解消手段によって前記フィルタに流入する排気温度を上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量より多くする。これにより、より確実に、酸化触媒の該端部の温度を所定温度まで上昇することが可能となる。
【００２９】
ここで、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、第二解消手段による酸化触媒の排気流入側の端部温度の所定温度までの昇温は、先述したように内燃機関の運転状態が該昇温に好適な状態であるときに実行される。しかし、酸化触媒の該端部の温度上昇時において、該端部と、該端部より高温となる部位、例えばその下流側の部位との温度差が拡大し、下流側の部位の温度が過度に上昇すると、酸化触媒が熱劣化する虞がある。
【００３０】
そこで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させる際の、該端面より下流側の該酸化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段を、更に備える場合、前記触媒温度推定手段によって推定される前記酸化触媒の温度が所定温度を超える場合、前記第二解消手段によって前記酸化触媒の排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおいて前記燃料供給手段による燃料供給を間欠的に行ってもよい。
【００３１】
燃料を間欠的に供給することで、燃料が供給されていない期間においては酸化触媒の温度上昇が鈍化もしくは温度が低下するため、酸化触媒の排気流入側の端部と該端部の下流側の部位との温度差が縮小される。その結果、第二解消手段によって該端部に堆積した粒子状物質に起因する該端部の詰まり状態を解消するときに、酸化触媒の温度が過度に上昇して酸化触媒が熱劣化するのを回避することが可能となる。また、フィルタに酸化触媒が担持されている場合、上述のように燃料を間欠的に供給することで、酸化触媒の排気流入側の端部とフィルタとの温度差も縮小されるため、供給燃料によるフィルタの過度な昇温を回避し、フィルタに担持された酸化触媒の熱劣化やフィルタの溶損を抑制することも可能となる。
【００３２】
上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいては、酸化触媒とその下流に設けられたフィルタによって排気の浄化、特に排気中の粒子状物質の除去が行われている。ここで、粒子状物質を捕集するフィルタ上に酸化機能を有する酸化触媒が担持されている排気浄化装置が、排気通路に設けられる場合においても、フィルタの内部に粒子状物質が捕集されるとともに、上述の場合と同様の理由で、フィルタの排気流入側の端部にも粒子状物質が堆積する。
【００３３】
そこで、内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する触媒が担持され且つ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタに捕集された粒子状物質による該フィルタの内部の詰まり状態を判定するフィルタ内部詰まり判定手段と、前記フィルタの排気流入側の端部における詰まり状態を判定する
端部詰まり判定手段と、前記フィルタに燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段によって前記フィルタに燃料を供給することで、該フィルタの温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消する第一解消手段と、前記燃料供給手段によって前記フィルタに燃料を供給することで、該フィルタの排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する第二解消手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第二解消手段による前記フィルタの排気流入側の端部温度の上昇が可能か否かを判定する端部詰まり解消条件判定手段と、を備える。
【００３４】
そして、前記フィルタ内部詰まり判定手段によって前記フィルタの内部が詰まり状態であると判定されるときは、前記第一解消手段によって該フィルタの温度を上昇させて該フィルタの内部の詰まり状態を解消し、前記端部詰まり判定手段によって前記フィルタの排気流入側の端部が詰まり状態であると判定され、且つ前記端部詰まり解消条件判定手段によって前記内燃機関の運転状態が該端部の温度を前記所定温度まで上昇させることが可能な状態であると判定されるときは、前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を所定温度まで上昇させて、該端部における詰まり状態を解消する。
【００３５】
酸化触媒が担持されたフィルタの内部に捕集された粒子状物質は、第一解消手段により燃料供給手段から燃料が供給されることで発生する、フィルタに担持された酸化触媒による酸化反応で、酸化除去される。一方で、フィルタの排気流入側の端部に堆積した粒子状物質は、第二解消手段により燃料供給手段から供給された燃料がフィルタに担持された酸化触媒により酸化されることで発生する酸化熱が該端部に伝播する。そして、該端部が前記所定温度に上昇することで、該端部に堆積した粒子状物質が酸化除去される。従って、ここでいう所定温度とは、該端部に堆積した粒子状物質が酸化除去され得る該端部の温度である。
【００３６】
ここで、先述した内燃機関の排気浄化システムの場合と同様に、フィルタの排気流入側の端部の温度は、その下流側の部位の温度より低く、フィルタに流入する排気流量や排気温度に大きく影響を受ける。そこで、第二解消手段による堆積した粒子状物質の酸化除去は、端部詰まり解消条件判定手段によって内燃機関の運転状態が、第二解消手段による該端部の温度上昇に好適な状態であるときに行うことが好ましい。これにより、燃料供給手段より酸化触媒に供給される燃料がより効率的に酸化触媒の該端部の温度上昇に寄与して、該端部に堆積した粒子状物質の酸化除去の際の燃費の悪化を回避することが可能となる。更には、フィルタに必要以上の燃料が供給されてフィルタの温度が過度に上昇することで該フィルタに担持された酸化触媒の熱劣化やフィルタの溶損が発生するのを、回避することが可能となる。
【００３７】
ここで、フィルタの排気流入側の端部の詰まり状態の判定について以下に説明する。第一に、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタから流出する排気の温度を検出する排気温度検出手段と、前記燃料供給手段により供給される燃料量に基づいて前記フィルタから流出する排気の温度を推定する排気温度推定手段と、を更に備える場合、前記端部詰まり判定手段は、前記燃料供給手段によって前記酸化触媒に燃料が供給されているときに前記排気温度検出手段によって検出される排気温度と前記排気温度推定手段によって推定される排気温度とに基づいて、前記フィルタの排気流入側の端部における詰まり状態を判定してもよい。
【００３８】
フィルタの排気流入側の端部に粒子状物質が堆積して該端部が詰まり状態である場合、フィルタを通過する排気流量が低下する。従って、フィルタへ燃料を供給してフィルタの温度を上昇させるとき、フィルタから流出する排気の温度上昇が緩慢なとなり、本来あるべき排気の温度上昇の推移と異なる。そこで、排気温度推定手段によって推定された排気温度とフィルタから実際に流出する排気温度に基づいて、フィルタの該端部が詰まり状態
であるか否かを判定することが可能となる。
【００３９】
第二に、先述した内燃機関の排気浄化システムと同様に、前記フィルタに流入する排気温度を検出する排気温度検出手段を、更に備える場合、前記端部詰まり判定手段は、前記排気温度検出手段によって検出される排気温度の推移に基づいて、前記フィルタの排気流入側の端部における詰まり状態を判定してもよい。
【００４０】
また、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、第一解消手段と第二解消手段におけるフィルタへの燃料供給は、それぞれ独立した燃料供給である。即ち、第二解消手段による燃料供給は、フィルタの排気流入側の端部の温度を所定の温度まで上昇させることを目的とする。従って、フィルタにおける排気の流れを考慮すると、前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量は、前記第一解消手段によって前記フィルタの温度を上昇させるときにおける前記燃料供給手段による燃料供給量より多くする。これにより、より確実に、フィルタの該端部の温度を所定温度まで上昇することが可能となる。
【００４１】
ここで、上述の内燃機関の排気浄化システムにおいて、第二解消手段によるフィルタの排気流入側の端部温度の所定温度までの昇温は、先述したように内燃機関の運転状態が該昇温に好適な状態であるときに実行される。しかし、フィルタの該端部の温度上昇時において、該端部と、該端部より高温となる部位、例えばその下流側の部位との温度差が拡大し下流側の部位の温度が過度に上昇すると、フィルタに担持された酸化触媒が熱劣化し、もしくはフィルタが溶損する虞がある。
【００４２】
そこで、先述した内燃機関の排気浄化システムの場合と同様に、前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおける、該端部より下流側の該フィルタの部位の温度を推定する触媒温度推定手段を、更に備える場合、前記触媒温度推定手段によって推定される前記フィルタの部位の温度が所定温度を超える場合、前記第二解消手段によって前記フィルタの排気流入側の端部の温度を前記所定温度に上昇させるときにおいて前記燃料供給手段による燃料供給を間欠的に行ってもよい。これにより、フィルタの過度な温度を抑制して、フィルタに担持された酸化触媒が熱劣化しもしくはフィルタが溶損するのを回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００４３】
内燃機関の排気通路に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタの内部に捕集された粒子状物質の酸化除去と、内燃機関から排出される排気が直接流入するフィルタやフィルタの上流に設けられた酸化触媒の端部に堆積する粒子状物質の酸化除去とを行うとともに、粒子状物質の酸化除去のための燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４５】
図１は、本発明が適用される内燃機関の排気浄化システムの概略構成を表すブロック図である。ここで、内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関である。内燃機関１において燃焼により生成された排気は、内燃機関１から排気通路２へと排出される。排気通路２の途中には、酸化機能を有する酸化触媒３と、酸化触媒３の下流側の排気通路２には排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ４が設けられている。また、酸化触媒３の上流側の排気通路２には、排気通路を流れる排気に燃料を添加する燃料添加弁８が設けられている。
【００４６】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）９が併設されている。このＥＣＵ９は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００４７】
ＥＣＵ９には、アクセル開度センサ１０、クランクポジションセンサ１１等、内燃機関１の運転状態を検出する種々のセンサが電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ９に入力されるようになっている。更に、ＥＣＵ９には、フィルタ４の上流側と下流側の排気通路２内の排気圧の差を検出する差圧センサ１２が電気的に接続されている。
【００４８】
また、酸化触媒３の上流側の排気通路２に排気温度を検出する第一排気温度センサ５が、酸化触媒３とフィルタ４との間の排気通路２に排気温度を検出する第二排気温度センサ６が、フィルタ４の下流側の排気通路２に排気温度を検出する第三排気温度センサ７が設けられており、ＥＣＵ９はこれらのセンサと電気的に接続されている。従って、第一排気温度センサ５によって酸化触媒３に流入する排気の温度が検出され、第二排気温度センサ６によって酸化触媒３から流出しフィルタ４に流入する排気の温度が検出され、第三排気温度センサ７によってフィルタ４から流出する排気の温度が検出される。
【００４９】
一方、ＥＣＵ９には、燃料添加弁８が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ９からの指令に従って燃料添加弁８から排気通路２を流れる排気に供給される燃料量等が制御される。また、図１には図示されていないが内燃機関１に備えられている燃料噴射弁もＥＣＵ９と電気的に接続され、ＥＣＵ９からの指令に従って燃料噴射弁からの燃料の噴射時期や噴射量が制御される。
【００５０】
このように構成される内燃機関１の排気系においては、排気中に含まれる粒子状物質は、フィルタ４によって捕集される。そしてフィルタ４において捕集された粒子状物質量が増大すると排気通路２内の圧力が上昇し、内燃機関１の出力が低下する。そこで、燃料添加弁３から排気へ燃料を添加したり、または内燃機関１における燃料噴射時期や燃料噴射量を制御したりすることで、酸化触媒３に燃料を供給して酸化触媒３において酸化熱を発生させる。そして、該酸化熱によって高温となった排気をフィルタ４に流入させることで、フィルタ４に捕集された粒子状物質を酸化除去し、内燃機関１の出力低下を回避する。
【００５１】
しかし、酸化触媒３の排気が流入する側の端部（以下、単に「端部」という。）３ａは、内燃機関１から排出された排気に直接曝されるため、酸化触媒３において端部３ａより下流側に位置する部位（以下、単に「下流部」という。）３ｂと比べて、温度が低くなる。また、端部３ａにおいて排気中の燃料成分によって発生した酸化熱も排気の流れに従って、その多くは下流側の下流部３ｂへと伝播する。その結果、端部３ａと下流部３ｂとの間に温度差が生じ、より低温部である端部３ａにおいては、排気中の粒子状物質が堆積しやすくなり、排気通路２における排気の流れを遮る場合がある。そこで、酸化触媒３の端部３ａに堆積した粒子状物質およびフィルタ４に捕集された粒子状物質を酸化除去し、排気通路２における排気の流れを確保するための制御（以下、「粒子状物質除去制御」という。）を行う。ここで、粒子状物質除去制御について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。粒子状物質除去制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００５２】
先ず、Ｓ１０１では、フィルタ４の内部に粒子状物質が捕集されてフィルタ４の内部が詰まり状態となっているか否かが判断される。具体的には、差圧センサ１２から得られるフィルタ４の上流側と下流側の排気通路内の圧力差が所定値以上であれば、フィルタ４が詰まり状態であると判定する。フィルタ４が詰まり状態にあると判定されるとＳ１０２へ
進み、フィルタ４が詰まり状態にないと判定されるとＳ１０３へ進む。
【００５３】
Ｓ１０２では、燃料添加弁８から燃料を排気へ添加することで酸化触媒３に燃料を供給する。Ｓ１０２で行う酸化触媒３への燃料供給を、以下「第一燃料供給」という。第一燃料供給において供給された燃料は酸化触媒３において酸化される。そして、そこで発生した酸化熱によって排気温度が上昇して、高温の排気がフィルタ４に流入することでフィルタ４の内部に捕集された粒子状物質が酸化除去される。従って、第一燃料供給において酸化触媒３に供給される燃料量は、フィルタ４に流入する排気温度を粒子状物質の酸化除去に適した温度に上昇させ得る量である。Ｓ１０２の処理後、本制御を終了する。
【００５４】
Ｓ１０３では、酸化触媒３の端部３ａが詰まり状態となっているか否かが判定される。具体的には、第一排気温度センサ５によって検出される排気温度の推移に基づいて、端部３ａの詰まり状態が判定される。内燃機関１の機関負荷が増大して排気温度が高温となると、端部３ａに堆積していた粒子状物質はその高温の排気に曝されることで酸化除去され、端部３ａにおける堆積量が減少していく。また、内燃機関１の機関負荷が低い状態が長時間続くと、端部３ａに堆積している粒子状物質は酸化除去されることなく、徐々に端部３ａにおいて粒子状物質の堆積量は増大する。そこで、第一排気温度センサ５によって検出される排気の平均温度や排気温度の履歴等から端部３ａにおける粒子状物質の堆積量が推定され、以て端部３ａが詰まり状態となっているか否かが判定される。
【００５５】
また、この他にも、既に処理Ｓ１０２が行われている場合、Ｓ１０２における第一燃料供給時の、第二排気温度センサ６や第三排気温度センサ７によって検出された排気温度等に基づいて、端部３ａの詰まり状態を判定することが可能である。そこで、以下に、端部３ａの詰まり状態の判定方法について二例を示す。
【００５６】
第一例として、燃料添加弁８から供給された燃料量に基づいて推定される酸化触媒３から流出する排気の温度と、第二排気温度センサ６によって検出される実際に酸化触媒３から流出する排気の温度との温度差に基づいて、端部３ａの詰まり状態を判定する。端部３ａが詰まり状態となると、酸化触媒３を通過する排気流量が減少し、酸化触媒３から流出する排気温度が低下する。従って、端部３ａの詰まり状態が進行するほど、燃料添加弁８から供給された燃料量に基づいて推定される酸化触媒３から流出する排気の温度、即ち燃料供給によって本来上昇すべき排気温度と実際の排気温度との温度差は拡大し、これは端部３ａの詰まり状態に起因するものである。よって、該温度差に基づいて、端部３ａの詰まり状態の判定が可能となる。例えば、該温度差が所定値以上となることで、端部３ａが詰まり状態であると判定する。
【００５７】
次に第二例として、第二排気温度センサ６によって検出される実際に酸化触媒３から流出する排気の温度と第三排気温度センサ７によって検出される実際にフィルタ４から流出する排気の温度との温度差に基づいて、端部３ａの詰まり状態を判定する。端部３ａが詰まり状態となると、酸化触媒３を通過する排気流量が減少し、酸化触媒３から流出する排気温度が低下する。一方で、フィルタ４においては粒子状物質の酸化除去が進行するため、フィルタ４から流出する排気温度は上昇する。従って、端部３ａの詰まり状態が進行するほど、第二排気温度センサ６による排気温度と第三排気温度センサ７による排気温度との温度差は拡大し、これは端部３ａの詰まり状態に起因するものである。よって、該温度差に基づいて端部３ａの詰まり状態の判定が可能となる。例えば、該温度差が所定値以上となることで、端部３ａが詰まり状態であると判定する。
【００５８】
Ｓ１０３において、端部３ａが詰まり状態にあると判定されるとＳ１０４へ進み、端部３ａが詰まり状態にはないと判定されると本制御を終了する。
【００５９】
Ｓ１０４では、内燃機関１の運転状態に基づいて、端部３ａの詰まり状態を効率的に解消し得る条件が成立しているか否かが判定される。ここで、端部３ａの詰まり状態は、後述するＳ１０６またはＳ１０７において、燃料添加弁８より酸化触媒３へ燃料が添加されることで行われる。先述したように、端部３ａにおいては、内燃機関１から排出される排気に直接曝される部位であるため、燃料添加弁８から酸化触媒３に燃料が供給されても、端部３ａの温度上昇は下流部３ｂと比べて困難である。そのため、端部３ａの温度を上昇させるためには、酸化触媒３において発生する酸化熱が効率的に端部３ａに伝播する条件が成立しているときに酸化触媒３へ燃料を供給するのが好ましい。そこで、Ｓ１０４において、端部３ａの温度上昇を効率的に行えるか否かについて、内燃機関１の運転状態に基づいて判定する。
【００６０】
ここで、図３に基づいて、内燃機関１の運転状態と端部３ａの温度上昇との関連性を説明する。図３は酸化触媒３に流入する排気の温度と流量から決定される領域を３つの領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に区分した図である。図３の横軸は排気温度を、縦軸は排気流量を表す。排気温度および排気流量は内燃機関１の運転状態、例えば内燃機関１の機関負荷や機関回転数に大きく関連している。従って、アクセル開度センサ１０、クランクポジションセンサ１１、第一排気温度センサ５等の検出値から、排気温度および排気流量を検出または推定することが可能である。また、図１には図示されない内燃機関１の吸気通路内の空気量を検出するエアフローメータや吸気絞り弁の開度より、排気流量を推定するようにしてもよい。
【００６１】
ここで、領域Ｒ１は、排気温度が低温側で且つ排気流量が低流量側の領域である。内燃機関１の運転領域によって排気温度および排気流量が領域Ｒ１に属するときは、排気温度そのものが比較的低いために、端部３ａの温度を上昇させることが困難となる。次に領域Ｒ２は、排気温度が低温側で且つ排気流量が中流量側の領域、または排気流量が高流量側の領域である。内燃機関１の運転領域によって排気温度および排気流量が領域Ｒ２に属するときは、排気流量が比較的多いため、端部３ａの温度上昇が阻害される。従って、内燃機関１の運転領域によって排気温度および排気流量が領域Ｒ１またはＲ２に属するときは、燃料添加弁８からの燃料供給によって端部３ａの温度上昇を効率的に図ることは困難となる。
【００６２】
次に領域Ｒ３は、排気温度が高温側であって且つ排気流量が中流量以下の領域である。内燃機関１の運転領域によって排気温度および排気流量が領域Ｒ３に属するときは、排気温度が比較的高く且つ排気流量が比較的少ないため、排気の流れによる端部３ａの温度低下の程度も抑制され、燃料添加弁８からの供給燃料の酸化による酸化熱の伝播によって端部３ａの温度上昇を効率的に行うことが可能となる。
【００６３】
そこで、内燃機関１の運転状態に基づいて、排気温度および排気流量が図３に示す領域Ｒ３に属すると判定されると、端部３ａの詰まり状態を解消する条件が成立しているとして、Ｓ１０４からＳ１０５へ進む。一方で、内燃機関１の運転状態に基づいて、排気温度および排気流量が図３に示す領域Ｒ１またはＲ２に属すると判定されると、端部３ａの詰まり状態を解消する条件が成立していないとして、本制御を終了する。
【００６４】
Ｓ１０５では、現時点における内燃機関１からの排気温度や排気流量等に基づいて、燃料添加弁８からの燃料供給を連続して行ったときの、酸化触媒３において局所的に高温となる部位、例えば下流部３ｂの温度を推定し、該推定された温度が所定温度Ｔ０より高いか否かが判定される。ここで、所定温度Ｔ０とは、酸化触媒３が熱劣化を起こす可能性が高いと判断される酸化触媒３の温度である。従って、燃料添加弁８からの燃料供給を行うことで端部３ａの温度上昇を行う際に、酸化触媒３が局所的に高温となり酸化触媒３ａが熱劣化を起こす可能性が高いか否かが判定されることになる。
【００６５】
例えば、内燃機関１の運転状態に基づいて、排気温度および排気流量が図３に示す領域Ｒ３に属すると判定される場合であっても、領域Ｒ３の中でも排気流量が比較的多い領域では、端部３ａと下流部３ｂとの温度差は比較的大きくなる。従って、端部３ａの温度が堆積した粒子状物質が酸化除去され得る温度まで上昇したときに、下流部３ｂの温度が比較的高くなり、所定温度Ｔ０を超える可能性がある。
【００６６】
そこで、Ｓ１０５において推定された酸化触媒３の温度が所定温度Ｔ０を超えないと判定されるとＳ１０６へ進み、推定された酸化触媒３の温度が所定温度Ｔ０を超えると判定されるとＳ１０７へ進む。
【００６７】
Ｓ１０６では、燃料添加弁８から燃料を排気へ添加することで酸化触媒３に燃料を供給する。Ｓ１０６で行う酸化触媒３への燃料供給を、以下「第二燃料供給」という。第二燃料供給において供給された燃料は酸化触媒３において酸化される。そして、そこで発生した酸化熱が酸化触媒３内を伝播して端部３ａにまで至ることで、端部３ａの温度を堆積した粒子状物質を酸化除去し得る温度にまで到達せしめる。尚、これと同時に、高温の排気がフィルタ４に流入することでフィルタ４の内部に捕集された粒子状物質も酸化除去され得る。従って、第二燃料供給において酸化触媒３に供給される燃料量は、端部３ａを目的とする温度にまで昇温させ得る量である。そして、排気の流入による端部３ａの温度上昇への阻害を踏まえると、第二燃料供給において供給された燃料量は、第一燃料供給において供給された燃料量より多くなる。Ｓ１０６の処理後、本制御を終了する。
【００６８】
Ｓ１０７では、第二燃料供給を間欠的に行う。即ち、第二燃料供給を連続して行うと、端部３ａの温度は堆積した粒子状物質が酸化除去される温度にまで到達する一方で、例えば下流部３ｂの温度が熱劣化の虞がある温度にまで到達し得る。そこで、第二燃料供給を連続的に行わずに、間欠的に行うことで、温度上昇状態にある端部３ａと下流部３ｂとの温度差が拡大するのを抑制し、以て端部３ａの温度を目的の温度とするときに、高温状態となる下流部３ｂか過度に昇温し熱劣化するのを回避する。Ｓ１０７の処理後、本制御を終了する。
【００６９】
本制御によると、第一燃料供給によってフィルタ４内に捕集された粒子状物質を酸化除去するとともに、第二燃料供給によって酸化触媒３の排気流入側の端部３ａに堆積した粒子状物質をも酸化除去することが可能となる。これにより、排気通路内の圧力を適正に保ち、内燃機関１の出力低下を抑制し、また酸化触媒３やフィルタ４の排気浄化機能を維持することが可能となる。
【００７０】
また、第二燃料供給において供給される燃料量は第一燃料供給において供給される燃料量より多くなるが、第二燃料供給は、該燃料供給によって端部３ａの温度上昇が効率的に行われて、端部３ａに堆積した粒子状物質が効率的に酸化除去され得る内燃機関の運転状態時に限られて実行されるため、端部３ａに堆積した燃料を酸化除去するために要する燃料量の増加を抑制し、以て燃費の悪化を抑制することが可能となる。尚、フィルタ４に酸化触媒が担持されている場合には、フィルタ４への必要以上の燃料供給が回避されるため、フィルタ４の過度な温度上昇が回避され、以てフィルタ４に担持された酸化触媒の熱劣化やフィルタ４の溶損の発生を抑制することが可能となる。
【００７１】
本制御において、第一燃料供給および第二燃料供給は、燃料添加弁８から行われているが、それに代わり、内燃機関１の燃料噴射弁からの燃料噴射量や燃料噴射時期を変更することで、内燃機関１から排出される排気に含まれる燃料成分量を増量することで、酸化触媒３へ燃料を供給してもよい。例えば、圧縮行程上死点近傍におこなわれる主燃料噴射より後の時期において燃料を内燃機関１の気筒内へ噴射することで、高温の燃焼ガスに曝さ
れた燃料成分を酸化触媒３へ供給する。この場合、燃料成分が高温の燃焼ガスに曝されているため、燃料成分の蒸気化、熱分解が進む。その結果、酸化触媒３における燃料成分の酸化反応が促進されて、端部３ａの温度上昇がより効率的に行われ得る。
【実施例２】
【００７２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの別の実施の形態について、図４に基づいて説明する。尚、図４は内燃機関の排気浄化システムの概略構成を表すブロック図であり、図１に示す排気浄化システムの構成要素と同一の要素については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００７３】
図４に示す内燃機関１の排気浄化システムにおいては、図１に示す排気浄化システムの排気通路２に設けられた酸化触媒３およびフィルタ４に代えて、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ上に、酸化機能を有し且つ排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで該ＮＯｘを浄化するいわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されることで構成されている。また、フィルタ１３の上流側および下流側の排気、即ちフィルタ１３に流入する排気とフィルタ１３から流出する排気の温度を検出する上流側排気温度センサ１４と下流側排気温度センサ１５が設けられ、それぞれがＥＣＵ９と電気的に接続されている。
【００７４】
ここで、フィルタ１３においては、フィルタ１３の内部で排気中に含まれる粒子状物質が捕集される。また、フィルタ１３の排気流入側の端部（以下、単に「端部」という。）１３ａの温度は、図１に示す酸化触媒３の端部３ａと同様に排気の流入によって、端部１３ａより下流側のフィルタ１３の部位（以下、単に「下流部」という。）１３ｂの温度と比べて比較的低温となり、粒子状物質が堆積する場合がある。
【００７５】
そこで、図２に示す粒子状物質除去制御を図４に示す内燃機関１の排気浄化システムに適用することにより、フィルタ１３の内部に捕集された粒子状物質および端部１３ａに堆積した粒子状物質を酸化除去するとともに、該粒子状物質の酸化除去に要する燃料量の増大を抑制し、以て燃費の悪化を抑制することが可能となる。更には、フィルタ１３への必要以上の燃料供給が回避されるため、フィルタ１３の過度な温度上昇が回避され、以てフィルタ１３に担持された酸化触媒の熱劣化やフィルタ１３の溶損の発生を抑制することが可能となる。
【００７６】
尚、図２に示す粒子状物質除去制御の内燃機関１の排気浄化システムへの適用にあたり、フィルタ４をフィルタ１３と、酸化触媒３をフィルタ１３に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、酸化触媒３の端部３ａおよび下流部３ｂをフィルタ１３の端部１３および下流部１３ｂとみなす。
【００７７】
また、図２に示す粒子状物質除去制御の処理Ｓ１０３における端部３ａの詰まり状態の判定処理については、以下に示す二例が挙げられる。先ず第一例は、処理Ｓ１０３の場合と同じように、上流側排気温度センサ１４によって検出される排気の平均温度や排気温度の履歴等から端部１３ａにおける粒子状物質の堆積量が推定され、以て端部１３ａが詰まり状態となっているか否かが判定される。
【００７８】
次に第二例として、第一燃料供給が行われているときにおいて、燃料添加弁８から供給された燃料量に基づいて推定されるフィルタ１３から流出する排気の温度と、下流側排気温度センサ１５によって検出される実際にフィルタ１３から流出する排気の温度との温度差に基づいて、端部１３ａの詰まり状態を判定する。端部１３ａが詰まり状態となると、フィルタ１３を通過する排気流量が減少し、フィルタ１３から流出する排気温度が低下する。従って、端部１３ａの詰まり状態が進行するほど、燃料添加弁８から供給された燃料
量に基づいて推定されるフィルタ１３から流出する排気の温度、即ち燃料供給によって本来上昇すべき排気温度と実際の排気温度との温度差は拡大し、これは端部１３ａの詰まり状態に起因するものである。よって、該温度差に基づいて、端部１３ａの詰まり状態の判定が可能となる。例えば、該温度差が所定値以上となることで、端部１３ａが詰まり状態であると判定する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を表す第一のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタに捕集された又は酸化触媒の端部堆積した粒子状物質を酸化除去する制御のフローチャート図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、酸化触媒に流入する排気の温度と流量から決定される領域と酸化触媒への燃料供給との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を表す第二のブロック図である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・・内燃機関
２・・・・排気通路
３・・・・酸化触媒
３ａ・・・・端部
３ｂ・・・・下流部
４・・・・フィルタ
５・・・・第一排気温度センサ
６・・・・第二排気温度センサ
７・・・・第三排気温度センサ
８・・・・燃料添加弁
９・・・・ＥＣＵ
１０・・・・アクセル開度センサ
１１・・・・クランクポジションセンサ
１２・・・・差圧センサ
１３・・・・フィルタ
１３ａ・・・・端部
１３ｂ・・・・下流部
１４・・・・上流側排気温度センサ
１５・・・・下流側排気温度センサ
【図１】
2005120986.tif 000003
【図２】
2005120986.tif 000004
【図３】
2005120986.tif 000005
【図４】
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