(57)【要約】【課題】還元触媒の上流に捕集装置を介設せずに配置された酸化触媒が劣化した場合でも、還元触媒への熱害を防止すると共に燃費の悪化を回避しながら、後処理装置の機能を回復できる内燃機関及び排気ガス後処理装置の機能回復方法を提供する。【解決手段】第一酸化触媒３１の劣化を判定する判定手段４４を備え、制御装置４０を、判定手段４４で第一酸化触媒３１が劣化していないと判定した場合には、開始温度Ｔｃを基準温度Ｔ０とし、最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０になったときに機能回復制御を行い、判定手段４４で第一酸化触媒３１が劣化していると判定した場合には、最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０よりも高い温度Ｔｄになったときに機能回復制御を行うように構成される。【選択図】図２
2016109071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内から排出された排気ガスが通過する排気通路に配置された還元触媒の上流に、排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集装置を介設せずに配置された一つ又は複数の酸化触媒を有した排気ガス後処理装置と、
最上流に配置された前記酸化触媒の入口に配置されて、該酸化触媒を通過する前の排気ガスの最上流温度を取得する最上流温度取得手段と、
前記最上流温度が予め設定される開始温度になったときに、未燃燃料を排気ガスに供給して、前記酸化触媒を通過した後及び前記還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度以上に維持する機能回復制御を行う制御装置と、を備えた内燃機関において、
前記酸化触媒の劣化を判定する判定手段を備え、
前記制御装置を、前記判定手段で前記酸化触媒が劣化していないと判定した場合には、前記開始温度を予め定められた基準温度とし、前記最上流温度が前記基準温度になったときに前記機能回復制御を行い、
前記判定手段で前記酸化触媒が劣化していると判定した場合には、前記開始温度を前記基準温度よりも高い温度とし、前記最上流温度がその温度になったときに前記機能回復制御を行う構成にしたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記開始温度が、前記基準温度と該基準温度から予め定められた上昇温度ずつ高くなる複数の温度とのいずれかに設定され、
前記制御装置を、前記判定手段で前記酸化触媒が劣化していると判定された場合には、前記最上流温度が、前回の前記開始温度よりも前記上昇温度分高い温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給して前記機能回復制御を行う構成にした請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記基準温度を２００度以上に設定し、前記開始温度の上限温度を３５０度以下に設定した請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
内燃機関の筒内から排出された排気ガスが通過する排気通路に配置された還元触媒の上流に、排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集装置を介設せずに配置された一つ又は複数の酸化触媒を有した排気ガス後処理装置の機能が低下した際に、最上流に配置された前記酸化触媒を通過する前の排気ガスの最上流温度が予め設定される開始温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給して、最上流に配置された前記酸化触媒を通過した後及び前記還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度に維持する排気ガス後処理装置の機能回復方法において、
前記最上流温度が前記開始温度になったときの前記酸化触媒の劣化を判定し、
前記酸化触媒が劣化していないと判定した場合には、前記開始温度を予め定められた基準温度として、前記最上流温度が該基準温度よりも高い温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給し、
前記酸化触媒が劣化していると判定した場合には、前記開始温度を前記基準温度よりも高い温度として、前記最上流温度がその温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給し、最上流に配置された前記酸化触媒を通過した後及び前記還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度に維持することを特徴とする排気ガス後処理装置の機能回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び排気ガス後処理装置の機能回復方法に関し、より詳細には、還元触媒の上流に捕集装置を介設せずに配置された酸化触媒が劣化した場合でも、還元触媒への熱害を防止すると共に燃費の悪化を回避しながら、後処理装置の機能を回復できる内燃機関及び排気ガス後処理装置の機能回復方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含有される浄化対象成分（窒素酸化物、炭素酸化物、炭化水素）を後処理する排気ガス後処理装置においては、上流側に配置された酸化触媒（ＤＯＣ）の硫黄被毒による劣化や、下流側に配置された還元触媒の還元剤の成分による被毒による劣化が生じると、その劣化により低下した機能を回復する機能回復制御が行われている。
【０００３】
これに関して、酸化触媒が劣化した場合には、酸化触媒に流入する排気ガスの温度を上昇させることにより、硫黄被毒を回復する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、酸化触媒の被毒は硫黄以外にエンジンオイルに含まれるリンなどの成分が排気ガス中に混入し、それが酸化触媒の表面に付着することによっても発生する。但し、この酸化触媒に堆積したリン成分などは高温環境下でも燃焼、除去できない。つまり前述したように排気ガスに未燃燃料を供給して排気ガスの温度を上昇させても酸化触媒の機能を回復することができない。
【０００５】
この酸化触媒における劣化には、触媒性の劣化だけでなく、酸化触媒における排気ガスが通過できる有効面積の減少に伴う排気ガスの流速の増加によって、当該酸化触媒だけでなく直後の酸化触媒において、未燃燃料が十分に酸化触媒の触媒作用を受けずに酸化触媒を通過することも含まれる。
【０００６】
排気ガス後処理装置には、還元触媒の上流に捕集装置を介設せずに酸化触媒を配置したものがある。このような排気ガス後処理装置においては、上流側に配置した酸化触媒が劣化した状態で、機能回復制御を行うと、以下に挙げるいずれかの又はいくつかを組み合わせた問題が生じる。
【０００７】
第一に、機能回復制御における未燃燃料の供給量は、酸化触媒を通過した後及び還元触媒を通過する前のそれぞれの排気温度を予め定められた機能回復温度以上にする量に調節されているが、酸化触媒が劣化しているために、酸化触媒の触媒作用を十分に受けられずに未燃燃料が燃焼しきれない状況では、排気ガスの温度を機能回復温度以上に上昇させようとして、排気ガスに供給される未燃燃料の供給量が増加する。
【０００８】
第二に、未燃燃料の供給量を増加しても、酸化触媒を通過した後及び還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度まで上昇できずに、排気ガス後処理装置の機能を回復できない。
【０００９】
第三に、酸化触媒における排気ガスが通過できる有効面積の減少に伴う排気ガスの流速の増加によって、酸化触媒の触媒作用を十分に受けられずに酸化触媒では燃焼しきれなかった未燃燃料が下流に配置された還元触媒まで到達してから燃焼し、還元触媒が許容されている温度を超えた高温になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１０１２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、還元触媒の上流に捕集装置を介設せずに配置された酸化触媒が劣化した場合でも、還元触媒への熱害を防止すると共に燃費の悪化を回避しながら、後処理装置の機能を回復できる内燃機関及び排気ガス後処理装置の機能回復方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の内燃機関は、内燃機関の筒内から排出された排気ガスが通過する排気通路に配置された還元触媒の上流に、排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集装置を介設せずに配置された一つ又は複数の酸化触媒を有した排気ガス後処理装置と、最上流に配置された前記酸化触媒の入口に配置されて、該酸化触媒を通過する前の排気ガスの最上流温度を取得する最上流温度取得手段と、前記最上流温度が予め設定される開始温度になったときに、未燃燃料を排気ガスに供給して、前記酸化触媒を通過した後及び前記還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度以上に維持する機能回復制御を行う制御装置と、を備えた内燃機関において、前記酸化触媒の劣化を判定する判定手段を備え、前記制御装置を、前記判定手段で前記酸化触媒が劣化していないと判定した場合には、前記開始温度を予め定められた基準温度とし、前記最上流温度が前記基準温度になったときに前記機能回復制御を行い、前記判定手段で前記酸化触媒が劣化していると判定した場合には、前記開始温度を前記基準温度よりも高い温度とし、前記最上流温度がその温度になったときに前記機能回復制御を行う構成にしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記の課題を解決する本発明の排気ガス後処理装置の機能回復方法は、内燃機関の筒内から排出された排気ガスが通過する排気通路に配置された還元触媒の上流に、排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集装置を介設せずに配置された一つ又は複数の酸化触媒を有した排気ガス後処理装置の機能が低下した際に、最上流に配置された前記酸化触媒を通過する前の排気ガスの最上流温度が予め設定される開始温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給して、最上流に配置された前記酸化触媒を通過した後及び前記還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度に維持する排気ガス後処理装置の機能回復方法において、前記最上流温度が前記開始温度になったときの前記酸化触媒の劣化を判定し、前記酸化触媒が劣化していないと判定した場合には、前記開始温度を予め定められた基準温度として、前記最上流温度が該基準温度よりも高い温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給し、前記酸化触媒が劣化していると判定した場合には、前記開始温度を前記基準温度よりも高い温度として、前記最上流温度がその温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給し、最上流に配置された前記酸化触媒を通過した後及び前記還元触媒を通過する前のそれぞれの排気ガスの温度を機能回復温度に維持することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関及び排気ガス後処理装置の機能回復方法によれば、排気ガス後処理装置の機能を回復する際に、酸化触媒が劣化している場合には、その酸化触媒の入口における排気ガスの最上流温度を開始温度の基準温度よりも高い温度になるまで待ち、最上流温度がその温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給する。
【００１５】
最上流温度が基準温度よりも高くなったときに排気ガスに未燃燃料を供給すれば、酸化触媒が劣化していても、その酸化性能は基準温度における酸化触媒が劣化していない場合の酸化性能と同等になる。つまり、本発明においては、排気ガスの温度上昇に伴う酸化性能の向上を利用することで、還元触媒に到達する未燃燃料の量を低減して還元触媒への熱害を防止すると共に、未燃燃料の供給量の増加を抑制して燃費の悪化を回避しながら、排気ガス後処理装置の機能を回復できる。
【００１６】
また、酸化触媒が劣化しても酸化触媒を交換せずに、排気ガス後処理装置の機能を回復できるので、酸化触媒を交換する頻度を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の酸化触媒劣化診断装置の実施形態を例示する説明図である。
【図２】図１の排気ガス後処理装置を拡大した拡大図である。
【図３】図１の排気ガス後処理装置の機能回復制御中の酸化触媒の入口温度、出口温度、還元触媒の入口温度の時間経過を例示する図であり、開始温度を基準温度とした場合を示す。
【図４】図１の排気ガス後処理装置の機能回復制御中の酸化触媒の入口温度、出口温度、還元触媒の入口温度の時間経過を例示する図であり、開始温度を基準温度よりも高い温度とした場合を示す。
【図５】図１の排気ガス後処理装置の機能回復制御中の酸化触媒の入口温度の時間経過を例示する図であり、開始温度の基準温度、基準温度よりも高い温度、及び上限温度を示す。
【図６】本発明の酸化触媒劣化診断方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の内燃機関及び排気ガス後処理装置の機能回復方法について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態のエンジン１０の構成を例示する。このエンジン１０は、第一還元触媒３５の上流に排気ガスに含有される粒子状物質を捕集する捕集装置を介設せずに第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３を配置した排気ガス後処理装置３０の機能を回復するものである。
【００２０】
図１に示すように、運転中のエンジン１０においては、吸気バルブ１１からピストン１２が往復する筒内１３に吸入された吸入空気と、燃料噴射弁１４から筒内１３に噴射された燃料とが混合されて燃焼して、排気ガスとなって排気バルブ１５から排気されている。
【００２１】
吸入空気は、外部から吸気通路１６へ吸入されて、ターボチャージャ１７のコンプレッサ１８により圧縮されて高温になり、インタークーラー１９で冷却されている。その後に、吸気スロットル２０により流量が調節されて、インテークマニホールド２１を経て吸気バルブ１１から筒内１３に吸入されている。
【００２２】
排気ガスは、筒内１３から排気バルブ１５を経由してエキゾーストマニホールド２２から排気通路２３へ排気されて、ターボチャージャ１７のタービン２４を駆動させている。その後に、排気ガス後処理装置３０で処理されて大気へと放出されている。
【００２３】
また、排気ガスの一部はＥＧＲガスとして、排気通路２３から分岐して吸気通路１６に接続されたＥＧＲ通路２５に設けられたＥＧＲクーラー２６で冷却された後に、ＥＧＲバルブ２７により吸気通路１６に供給されて吸入空気に混合されている。
【００２４】
排気ガス後処理装置３０は上流側から下流側に向って順に、第一酸化触媒３１、第二酸
化触媒３２、第三酸化触媒３３、尿素水噴射弁３４、第一還元触媒３５、第二還元触媒３６、及び第三還元触媒３７が配置されている。つまり、この排気ガス後処理装置３０は、第三酸化触媒３３と第一還元触媒３５との間に排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集装置が介設されていない後処理装置である。
【００２５】
この第一還元触媒３５の上流に捕集装置を介設せずに配置された複数の第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３を有する排気ガス後処理装置３０を備えたエンジン１０は、油圧ショベル、クレーンなどの産業機械や農業機械に適用される産業用エンジンを例示できる。
【００２６】
第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３は貴金属触媒を有して構成され、それぞれ異なる酸化触媒を用いてもよい。例えば、第一酸化触媒３１を窒素酸化物の浄化に優れている酸化吸蔵能力（ＯＳＣ）を有する酸化物と酸化物半導体が混在した触媒を担持させて構成し、第二酸化触媒３２や第三酸化触媒３３にはＨＣの浄化に優れている金属触媒又は炭化水素吸着材と貴金属触媒が混在した触媒を担持させて構成してもよい。また、複数の第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３を一つの酸化触媒に置き換えてもよいが、酸化触媒を複数にすることで、排気ガスの浄化性能は向上するので、実施形態の第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３のように複数とすることが好ましい。
【００２７】
第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７においても、それぞれ異なる還元触媒を用いてもよく、例えば、第三還元触媒３７は、第一還元触媒３５及び第二還元触媒３６で消費されなかったアンモニアを分解して、アンモニアがスリップするのを防止する触媒としてもよい。また、複数の第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７を一つの還元触媒に置き換えてもよい。
【００２８】
なお、エンジン１０には、制御装置４０が設けられており、それぞれ各種センサと接続されて、燃料噴射弁１４や尿素水噴射弁３４を制御している。
【００２９】
このような排気ガス後処理装置３０においては、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３のそれぞれ触媒上で複雑な反応を経て排気ガス成分である窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素を酸化除去し、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７で尿素水噴射弁３４から噴射された尿素水が加水分解して生じたアンモニアを還元剤として排気ガス中の窒素酸化物を浄化している。代表的な還元反応としては、「４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ」、「６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ」、「ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ」を例示できる。
【００３０】
この排気ガス後処理装置３０における排気ガスの浄化が進むと、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３は排気ガス中の硫黄成分により被毒して、排気ガス中のガス成分の酸化機能が低下する。また、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７は排気ガス中に噴霧される尿素水の成分により白色生成物が堆積して、窒素酸化物の還元機能が低下する。
【００３１】
そこで、このエンジン１０においては、車両の走行中には、制御装置４０により所定の運転時間毎に定期的に機能回復制御を行っている。この所定の運転時間は、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３、及び第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７の劣化が進行する時間に設定され、例えば３０時間程度である。この走行中に行われる機能回復制御は５分〜１０分程度に渡って行われる。また、車両の停車中には、運転者により手動で行われる手動機能回復制御を行っている。この手動機能回復制御は数時間に渡って行われる。
【００３２】
機能回復制御においては、第一酸化触媒３１の入口に配置されて、第一酸化触媒３１を通過する前の排気ガスの最上流温度Ｔ１を取得する最上流温度センサ４１が予め設定される開始温度Ｔｃになったときに、制御装置２８が燃料噴射弁１４を制御してポスト噴射を
行う。なお、この燃料噴射弁１４からのポスト噴射に代えて、排気通路２３に噴射弁を設けて直接排気ガスに未燃燃料を供給してもよい。
【００３３】
開始温度Ｔｃは少なくとも各触媒が活性化する温度、例えば、２００度以上の値に設定されている。
【００３４】
このポスト噴射によって排気ガスに未燃燃料が供給されて、その未燃燃料が第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３で燃焼することによって排気ガスの温度が上昇する。このとき、排気ガスに供給される未燃燃料の供給量は、第一酸化触媒３１の出口に配置されて、第一酸化触媒３１を通過した後の排気ガスの出口温度Ｔ２を取得する出口温度センサ４２、及び第一還元触媒３５の入口に配置されて、第一還元触媒３５を通過する前の排気ガスの入口温度Ｔ３を取得する入口温度センサ４３のそれぞれの検出値に基づいて調節される。具体的には、排気ガスに供給される未燃燃料の供給量は、出口温度センサ４２及び入口温度センサ４３のそれぞれの検出値を機能回復温度Ｔａ以上に上昇させる量に調節される。そして、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３に堆積した硫黄分を燃焼、除去すると共に、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７に堆積した尿素水の成分による白色生成物を燃焼、除去する。
【００３５】
なお、このとき、出口温度Ｔ２及び入口温度Ｔ３のそれぞれが、機能回復温度Ｔａ以上、許容温度Ｔｂ以下となるように、ポスト噴射による噴射量を調節することが望ましい。機能回復温度Ｔａは、硫黄成分や白色生成物が燃焼する値に、例えば、４５０度〜５５０度に設定さている。許容温度Ｔｂは、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３、及び第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７の耐性に基づいた値に、例えば、６５０度〜７５０度に設定されている。また、出口温度Ｔ２及び入口温度Ｔ３はそれぞれが異なる温度でもよく、同等の温度でもよい。
【００３６】
しかし、硫黄以外の成分が堆積して第一酸化触媒３１が劣化していると、機能回復制御における未燃燃料の供給量が増加する、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７への熱害が生じる、及び排気ガス後処理装置３０の機能を回復できないなどの様々な問題が起きる。
【００３７】
そこで、本発明のエンジン１０においては、第一酸化触媒３１の劣化を判定する判定手段４４を備え、制御装置４０を、判定手段４４で第一酸化触媒３１が劣化していないと判定した場合には、開始温度Ｔｃを基準温度Ｔ０とし、最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０になったときに機能回復制御を行い、判定手段４４で第一酸化触媒３１が劣化していると判定した場合には、最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０よりも高い温度Ｔｄになったときに機能回復制御を行うように構成される。
【００３８】
図２に示すように、最上流温度センサ４１は、第一酸化触媒３１に流入する排気ガスの、即ち、第一酸化触媒３１を通過する前、好ましくは第一酸化触媒３１を通過する直前の排気ガスの最上流温度Ｔ１を取得するセンサであり、制御装置４０に接続されている。
【００３９】
出口温度センサ４２は、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３のうちの最上流に配置される第一酸化触媒３１を通過後で、且つ第二酸化触媒３２を通過する前の排気ガスの温度である出口温度Ｔ２を取得するセンサである。この出口温度センサ４２も制御装置４０に接続されている。
【００４０】
入口温度センサ４３は、第一還元触媒３５に流入する排気ガスの、即ち、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３を通過して、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７のうちの最も上流側に配置される第一還元触媒３５を通過する前の排気ガスの温度である入口温度Ｔ３を取得するセンサである。この入口温度センサ４３も制御装置４０に接続されている。
【００４１】
判定手段４４は、例えば、制御装置４０に記憶されたプログラムを例示できる。この判定手段４４は、開始温度Ｔｃにおける第一酸化触媒３１の劣化を判定するものである。第一酸化触媒３１の劣化の判定は、例えば、最上流温度Ｔ１と出口温度Ｔ２との差分が予め定められた温度未満になるか否かの判定、あるいは、出口温度Ｔ２と入口温度Ｔ３との差分が予め定められた温度以上になるか否かの判定、あるいは、第一酸化触媒３１の前後の圧力損失が閾値以上になるか否かの判定を例示できる。
【００４２】
次に、このエンジン１０における排気ガス後処理装置３０の機能回復方法について説明する。
【００４３】
まず、判定手段４４が、第一酸化触媒３１が劣化しているか否かを判定する。次いで、判定手段４４が、第一酸化触媒３１が劣化していないと判定すると、制御装置４０が、最上流温度センサ４１で最上流温度Ｔ１を取得する。次いで、最上流温度Ｔ１が開始温度Ｔｃになったときに、制御装置４０が機能回復制御を開始する。
【００４４】
一方、判定手段４４が、第一酸化触媒３１が劣化していると判定すると、制御装置４０が、最上流温度センサ４１で最上流温度Ｔ１を取得する。次いで、最上流温度Ｔ１が開始温度Ｔｃよりも上昇温度ΔＴ分高い温度になったときに、制御装置４０が機能回復制御を開始する。
【００４５】
上記のエンジン１０及び排気ガス後処理装置３０の機能回復方法によれば、排気ガス後処理装置３０の機能を回復する際に、第一酸化触媒３１が劣化している場合には、その第一酸化触媒３１の入口における排気ガスの最上流温度Ｔ１を開始温度Ｔｃの基準温度Ｔ０よりも高い温度Ｔｄになるまで待ち、最上流温度Ｔ１がその温度Ｔｄになったときに、排気ガスに未燃燃料を供給する。
【００４６】
最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０よりも高くなったときに排気ガスに未燃燃料を供給すれば、第一酸化触媒３１が劣化していても、その酸化性能は基準温度Ｔ０における第一酸化触媒３１が劣化していない場合の酸化性能と同等になる。つまり、排気ガスの温度上昇に伴う酸化性能の向上を利用することで、第一還元触媒３５へ到達する未燃燃料の量を低減して第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７への熱害を防止すると共に、未燃燃料の供給量の増加を抑制してエンジン１０の燃費の悪化を回避しながら、排気ガス後処理装置３０の機能を回復できる。
【００４７】
また、第一酸化触媒３１が劣化してもその第一酸化触媒３１を交換せずに、排気ガス後処理装置３０の機能を回復できるので、第一酸化触媒３１を交換する頻度を低減できる。
【００４８】
図３及び図４は、第一酸化触媒３１の入口であるＩ地点、第一酸化触媒３１の出口であるＩＩ地点、第一還元触媒３５の入口であるＩＩＩ地点の温度変化を示しており、図３は、基準温度Ｔ０で機能回復制御を開始した場合を示し、図４は基準温度Ｔ０よりも高い温度Ｔｄで機能回復制御を開始した場合を示している。
【００４９】
図３に示すように、第一酸化触媒３１が劣化した場合に、時間ｔ１で最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０になり、機能回復制御が開始されると、排気ガスに供給された未燃燃料は第一酸化触媒３１で燃焼して排気ガスの温度は図３のＩから図３のＩＩに示すように上昇する。また、排気ガスに供給された未燃燃料は、第一酸化触媒３１が劣化してその有効面積が減少していることにより、排気ガスの流速が速くなり第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３を通過して第一還元触媒３５に到達して燃焼する。これによって、図３のＩＩＩに示すように、時間ｔ２で第一還元触媒３５の温度が許容温度Ｔｂまで上昇する。そして、時
間ｔ３で機能回復制御が終了する。
【００５０】
このように、第一酸化触媒３１が劣化した状態で、最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０になったときに機能回復制御を行うと、第一酸化触媒３１においては、出口温度Ｔ２は機能回復温度Ｔａまで上昇しないため、第一酸化触媒３１に付着した硫黄を燃焼除去できない。また、出口温度Ｔ２を機能回復温度Ｔａまで上昇しようと未燃燃料の供給量が増加する。そのため、第一還元触媒３５においては、増加した未燃燃料の酸化により温度が許容温度Ｔｂまで上昇するため、熱害の影響が生じる。また、燃費も悪化する。
【００５１】
一方、図４に示すように、第一酸化触媒３１が劣化した場合に、時間ｔ４で最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０よりも高い温度Ｔｄになったときに、機能回復制御が開始されると、排気ガスに供給された未燃燃料は第一酸化触媒３１で燃焼して排気ガスの温度は図４のＩから図４のＩＩに示すように上昇する。このとき、出口温度Ｔ２及び入口温度Ｔ３は機能回復温度Ｔａまで上昇する。そして、図４のＩＩＩに示すように、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３を通過する未燃燃料が減少しているため、第一還元触媒３５の温度が許容温度Ｔｂまで到達しない。そして、時間ｔ５で機能回復制御が終了する。
【００５２】
このように、第一酸化触媒３１が劣化した場合には、最上流温度Ｔ１が基準温度Ｔ０よりも高い温度Ｔｄになったときに機能回復制御を開始することで、機能回復制御における未燃燃料の供給量の増加を抑制すると共に、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７への熱害を防止ししながら、排気ガス後処理装置３０の機能を回復できる。
【００５３】
図５に示すように、上記のエンジン１０においては、開始温度Ｔｃが、基準温度Ｔ０と基準温度Ｔ０から予め定められた上昇温度ΔＴずつ高くなる複数の温度Ｔｄ（Ｔ０＋ΔＴ）、上限温度Ｔｅ（Ｔｄ＋ΔＴ）とのいずれかに設定され、制御装置４０を、判定手段４４で第一酸化触媒３１が劣化していると判定された場合には、最上流温度Ｔ１が、前回の開始温度Ｔｃよりも上昇温度ΔＴ分高い温度になったときに、排気ガスに未燃燃料を供給して機能回復制御を行う構成が望ましい。
【００５４】
上昇温度ΔＴは、第一酸化触媒３１の劣化度合いに応じた値、すなわち判定手段４４における劣化の判定の度合いに応じた値に設定される。この上昇温度ΔＴは、例えば、５０度以上、１００度以下の値に設定される。
【００５５】
上限温度Ｔｅは、第一酸化触媒３１〜第三酸化触媒３３、及び第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７の許容温度Ｔｂに基づいた値、且つ機能回復制御の頻度が低下しない値に設定される。この上限温度Ｔｅは、例えば、３５０度以下に設定される。上限温度Ｔｅが３５０度を超える値に設定されると、最上流温度Ｔ１がその３５０度まで上昇しないと機能回復制御が開始されない。そのため、機能回復制御の頻度が減少して排気ガス後処理装置３０の機能が回復せずに排気ガスの浄化率が低下する。また、上限温度Ｔｅが３５０度を超える値に設定されると、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７への熱害の影響が大きくなる虞がある。
【００５６】
次に、このエンジン１０における排気ガス後処理装置３０の機能回復方法について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、スタート時の開始温度Ｔｃは基準温度Ｔ０とする。
【００５７】
まず、ステップＳ１０では、判定手段４４が、第一酸化触媒３１が劣化しているか否かを判定する。このステップＳ１０では、前回の機能回復制御における開始温度Ｔｃでの第一酸化触媒３１の劣化を判定することが好ましい。前述した通り第一酸化触媒３１は温度によって酸化性能が向上する。そのため、前回の機能回復制御における開始温度Ｔｃでの
劣化を判定することで、劣化度合いに応じた劣化を判定できる。
【００５８】
ステップＳ１０で第一酸化触媒３１が劣化していないと判定すると、ステップＳ４０へ進む。一方、ステップＳ１０で第一酸化触媒３１が劣化していると判定すると、ステップＳ２０へ進む。
【００５９】
次いで、ステップＳ２０では、前回の機能回復制御における開始温度Ｔｃに上昇温度ΔＴを追加した温度を開始温度Ｔｃにする。例えば、前回の機能回復制御における開始温度Ｔｃが基準温度Ｔ０の場合には、温度Ｔｄとし、前回の機能回復制御における開始温度Ｔｃが基準温度Ｔ０よりも上昇温度ΔＴ分高い温度Ｔｄの場合には、上限温度Ｔｅとする。
【００６０】
次いで、ステップＳ３０では、開始温度Ｔｃが上限温度Ｔｅ以下か否かを判定する。このステップＳ３０で開始温度Ｔｃが上限温度Ｔｅを超える場合には、ステップＳ７０へ進む。一方、ステップＳ３０で開始温度Ｔｃが上限温度Ｔｅ以下の場合には、ステップＳ４０へ進む。
【００６１】
次いで、ステップＳ４０では、最上流温度Ｔ１を取得する。次いで、ステップＳ５０では、最上流温度Ｔ１が開始温度Ｔｃ以上か否かを判定する。このステップＳ５０で、最上流温度Ｔ１が開始温度Ｔｃ未満の場合には、再度ステップＳ４０へ戻る。一方、ステップＳ５０で最上流温度Ｔ１が開始温度Ｔｃ以上の場合には、ステップＳ６０へ進む。
【００６２】
次いで、ステップＳ６０では、制御装置４０が機能回復制御を行って、排気ガス後処理装置３０の機能を回復して、スタートへ戻る。
【００６３】
ステップＳ７０では、運転者に第一酸化触媒３１の交換を勧告する。ステップＳ３０で、開始温度Ｔｃが上限温度Ｔｅを超えると判定した場合には、第一酸化触媒３１の劣化は深刻な状態まで進んでいることになる。そこで、警告ランプなどにより運転者に第一酸化触媒３１の交換を促し、第一酸化触媒３１を交換させる。
【００６４】
次いで、ステップＳ８０では、第一酸化触媒３１が交換された後に、開始温度Ｔｃを基準温度Ｔ０にリセットして、スタートへ戻る。
【００６５】
このように、開始温度Ｔｃに複数の温度（基準温度Ｔ０、温度Ｔｄ、上限温度Ｔｅ）を設けることで、第一酸化触媒３１の劣化の進行具合に応じて、開始温度Ｔｃを段々に上昇させることができるので、第一酸化触媒３１が劣化した場合でも、第一還元触媒３５〜第三還元触媒３７への熱害を防止すると共に燃費の悪化を回避しながら、排気ガス後処理装置３０の機能を回復できる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  エンジン
１３  筒内
２３  排気通路
３０  排気ガス後処理装置
３１〜３３  第一酸化触媒〜第三酸化触媒
３４  尿素水噴射弁
３５〜３７  第一還元触媒〜第三還元触媒
４０  制御装置
４１  最上流温度センサ
４２  出口温度センサ
４３  入口温度センサ
４４  判定手段
Ｔ１  最上流温度
Ｔ２  出口温度
Ｔ３  入口温度
Ｔｃ  開始温度
Ｔ０  基準温度
Ｔｄ  基準温度よりも高い温度
【図１】
2016109071.tif 000003
【図２】
2016109071.tif 000004
【図３】
2016109071.tif 000005
【図４】
2016109071.tif 000006
【図５】
2016109071.tif 000007
【図６】
2016109071.tif 000008