(57)【要約】【課題】フィルタ温度の過度な上昇を抑制するに好適な内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前段触媒２０により反応させ、パティキュレートフィルタ２１に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ２１の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、劣化状態判定手段（ステップＳ３，Ｓ４）により前記前段触媒２０の劣化状態を判定し、前段触媒２０の劣化が判定された場合には、制御手段としてのコントロールユニット２６により前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ２１再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒２０を通過して前記パティキュレートフィルタ２１に流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタ２１で許容されるＨＣ量以下とするようにした。【選択図】図２
2009002192.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た酸化能力を有する前段触媒と、前記前段触媒の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタと、前記前段触媒の上流からＨＣを供給するＨＣ供給手段と、を備え、前記ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前記前段触媒により反応させ、前記パティキュレートフィルタに捕獲された粒子状物質を除去してフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、
前記前段触媒の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
前記劣化状態判定手段による前段触媒の劣化が判定された場合に、前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタで許容されるＨＣ量以下とする制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
パティキュレートフィルタの再生を開始する粒子状物質の目標捕集量を設定する目標捕集量設定手段を備え、
前記制御手段は、前記劣化状態判定手段による前段触媒の劣化が判定された場合に、判定後のパティキュレートフィルタの再生時においては、前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタで許容されるＨＣ量以下とし、以降のパティキュレートフィルタの再生時においては、前記目標捕集量設定手段による再生開始の目標捕集量を減量補正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装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒と、前記前段触媒の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタと、前記前段触媒の上流からＨＣを供給するＨＣ供給手段と、を備え、前記ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前記前段触媒により反応させ、前記パティキュレートフィルタに捕獲された粒子状物質を除去してフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、
前記前段触媒の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
前記パティキュレートフィルタの再生時にパティキュレートフィルタへ供給する排気目標入口温度を設定する排気目標入口温度設定手段と、
前記劣化状態判定手段による前段触媒の劣化が判定された場合に、前記排気目標入口温度設定手段により設定している排気目標入口温度を低下補正し、前記低下補正させた排気目標入口温度に維持されるよう前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するＨＣ供給量を制御する制御手段と、を備えることを特徴と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、酸化触媒等の前段触媒とパティキュレートフィルタとを備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、フィルタ温度の過度な上昇を抑制するに好適な内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：以下、「ＰＭ」という）を除去するため、排気通路に酸化触媒等の前段触媒とその下流にＰＭの捕獲を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」または「ＤＰＦ」という）とを備え、供給したＨＣにより排気ガス温度を前段触媒で、例えば、６００℃以上に昇温させ、後段のフィルタに堆積したＰＭを燃焼除去することでフィルタを再生するパティキュレートフィルタの再生制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、ＤＰＦ再生時には速やかに目標温度まで昇温して、目標温度近傍にＤＰＦ温度を維持し、ＰＭの未燃焼による燃費悪化や、高温によるＤＰＦの破損あるいは酸化触媒の劣化等を防止するため、ポスト噴射等の昇温操作を行って、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去する際に、ＤＰＦの温度に応じて昇温操作の実施・停止の時間比率（Ｄｕｔｙ比）を変更することで、ＤＯＣに供給されるＨＣ量を多段階あるいは連続的に制御して、ＤＰＦの温度を目標温度近傍に制御するものである。
【特許文献１】特開２００４−３０１０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来例のように、ＤＰＦ再生時に上流からＨＣを供給することにより、前段触媒に担持させた酸化触媒により目標温度まで排気ガスを昇温させて、ＤＰＦに捕集したＰＭを燃焼除去する排気浄化装置においては、前段触媒に担持させた酸化触媒の劣化が進行するにつれてその酸化能力が低下し、前段触媒で反応しないまま下流へ流出するＨＣが多くなり、ＤＰＦを目標温度まで昇温させるために必要なＨＣ供給量も増加することとなる。
【０００５】
このように、酸化触媒が劣化した場合、反応しないまま下流へ流出するＨＣはＤＰＦで反応することになるが、ＤＰＦ内部の温度を直接検知できないことから、ＤＰＦ再生中において排気ガス量が減少する運転状態、例えば、急減速運転状態に変化されると、ＤＰＦでの放熱量が急激に低下し、ＤＰＦの温度が急激に上昇する虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、再生中におけるフィルタ温度の過度な上昇を抑制するに好適な内燃機関の排気浄化装置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】
【０００７】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒と、前記前段触媒の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタと、前記前段触媒の上流からＨＣを供給するＨＣ供給手段と、を備え、前記ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前記前段触媒により反応させ、前記パティキュレートフィルタに捕獲された粒子状物質を除去してフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、劣化状態判定手段により前記前段触媒の劣化状態を判定し、前段触媒の劣化が判定された場合には、制御手段により前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタで許容されるＨＣ量以下とするようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、劣化状態判定手段により前記前段触媒の劣化状態を判定し、前段触媒の劣化が判定された場合には、制御手段により前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタで許容されるＨＣ量以下とすることにより、再生中におけるパティキュレートフィルタ温度の過度な上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態を示す過給機付ディーゼルエンジンのシステム構成図である。
【００１１】
図１に示すように、エンジン本体１には、コモンレール２、燃料噴射弁３およびサプライポンプ４を構成要素とするコモンレール燃料噴射系が設けられており、高圧の燃料をエンジン本体１に供給する。前記燃料噴射弁３は、燃焼室５に燃料を直接噴射し、かつメイン噴射の前にパイロット噴射が可能であり、またコモンレール２内の設定燃料圧力を変更することにより、燃料噴射圧力を可変制御できる。
【００１２】
前記過給機１０の排気タービン１０Ａは排気通路１１に配置されて、エンジン本体１よりの排気により回転して、吸気通路１２に配置されている過給機１０のコンプレッサ１０Ｂを駆動する。過給機１０のコンプレッサ１０Ｂは前記排気タービン１０Ａに駆動されて圧縮空気をエンジン本体１に供給している。本実施形態の過給機１０は、可変容量型の形式が採用され、低速域においてはタービン１０Ａに側に設けた可変ノズル（ベーン）１０Ｃを絞ってタービン効率を高め、高速域においてはこの可変ノズル１０Ｃを開いてタービン容量を拡大させることにより、広い運転領域で高い過給効果を得るものとしている。
【００１３】
前記吸気通路１２には、前記過給機１０のコンプレッサ１０Ｂの上流側にエアフローメータ１３、エアクリーナ１４が配置され、下流側にインタークーラ１５、スロットル弁１６がそれぞれ介装されている。スロットル弁１６は、例えば、ステップモータを用いて開度変更が可能な電子制御式のものであり、その開度に応じてエンジン本体１に吸入される吸入空気量を制御する。
【００１４】
前記排気通路１１には、エンジン本体１と排気タービン１０Ａとの間から分岐して吸気通路１２に接続するＥＧＲ通路６が設けられ、このＥＧＲ通路６にはＥＧＲ弁７が介装されている。前記ＥＧＲ弁７は、例えば、ステップモータを用いた電子制御式のものであり、その開度に応じて吸気側に還流する排気の量、すなわち、エンジン本体１に吸入されるＥＧＲ量を制御する。排気通路１１には、排気タービン１０Ａの下流側に前段触媒２０およびパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」、または、単に「フィルタ」という。）２１が順に設けられている。前記前段触媒２０は、活性状態においてＨＣ、ＣＯを酸化処理する酸化触媒（ＤＯＣ）、若しくは、ＮＯｘ触媒により構成される。ＤＰＦ２１は排気中のＰＭ（微粒子状物質）を捕集する。捕集したＰＭは排気温度を高温化する再生制御により燃焼処理される。
【００１５】
各種状態を検出するセンサとして、吸入空気量を検出する前記エアフローメータ１３、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１７、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１８、冷却水温を検出する水温センサ１９、前記コモンレール２内の燃料圧力（すなわち、燃料噴射圧）を検出する図示しないレール圧センサ等が設けられる。また、それぞれ前記前段触媒２０出口の排気ガス温度、およびＤＰＦ２１の出口排気温度を検出する温度センサ２２、２３が設けられ、ＤＰＦ２１の入口と出口との圧力差を検出する差圧センサ２４が設けられている。排気通路１１のＤＰＦ２１下流側には排気空燃比または酸素濃度を検出する排気センサ２５が設けられている。
【００１６】
ＣＰＵおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されたコントロールユニット２６は、前記各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射量、噴射時期を設定して前記燃料噴射弁３の駆動を制御すると共に、前記スロットル弁１６およびＥＧＲ弁７の開度制御を行う。
【００１７】
また、前記コントロールユニット２６は、ＤＰＦ２１の入口と出口との圧力差を検出する差圧センサ２４よりの信号に基づきＤＰＦ２１に堆積されているＰＭ量を推定し、予め設定した所定量のＰＭが堆積したと判定した場合には、ＤＰＦ２１の再生処理を実行する。
【００１８】
前記ＤＰＦ２１の再生処理は、例えば、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等を前段触媒２０より上流から供給し、このときに該前段触媒２０で発生する熱により温度上昇した排気をフィルタ２１に流通させて行う。前段触媒２０へＨＣを供給する方法としては、エンジン本体１で燃料噴射弁３からの主噴射の後の膨張行程中若しくは排気行程中に、再度燃料を噴射させるポスト噴射や過給機１０の下流に燃料（ＨＣ）を噴射するインジェクタ２７を例示することができる。このポスト噴射により噴射された燃料（ＨＣ）は、噴射時期によっては燃焼せずに燃焼室５から排出され、この排出されたＨＣは、主噴射による高温の燃焼ガスにより改質され、前段触媒２０にて反応しやすい状態となる。また、前記インジェクタ２７より噴射された燃料（ＨＣ）も同様に排気ガスの熱により蒸発して、前段触媒２０にて反応しやすい状態となる。
【００１９】
また、コントロールユニット２６は、ＤＰＦ２１再生中において、前記前段触媒２０の出口に配置した温度センサ２２よりの排気ガス温度信号とポスト噴射量（若しくは、インジェクタ２７よりの燃料噴射量）とに基づき、前段触媒２０で反応しているＨＣ量、前段触媒２０を通過するＨＣ量を推定し、前段触媒２０の劣化状態を判定している。前段触媒２０に劣化が生じてＨＣの酸化能力が低下すると、該前段触媒２０で反応するＨＣが減少し、フィルタ２１の上流側での温度上昇が緩慢となり、ＤＰＦ２１でのＰＭの燃焼（酸化）が困難となる。具体的には、ポスト噴射量（若しくは、インジェクタ２７よりの燃料噴射量）に対してマップ等により設定している設定温度上昇率の下限値を超えて前段触媒２０の出口排気ガス温度が上昇されない場合に、前段触媒２０が劣化したと判定するようにしている。そして、前段触媒２０の劣化が判定された場合には、ユーザに警告を発して前段触媒２０の交換を促すとともに、前段触媒２０を通過するＨＣ量がＤＰＦ２１で反応処理が可能なＨＣ量（ＤＰＦ許容値）となるまで、ポスト噴射量若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を減量させる。
【００２０】
図２は、第１の実施の形態に基づく再生制御のフローチャートである。この再生制御のフローチャートは、差圧センサ２４よりの信号に基づきＤＰＦ２１の入口と出口との圧力差が予め設定された所定値に達し、予め設定した所定量のＰＭが堆積したと判定した場合に実行されるＤＰＦ２１の再生処理中において、所定時間毎にコントロールユニット２６によって実行される。このＤＰＦ２１の再生処理においては、エンジン本体１で燃料噴射弁３からの主噴射の後の膨張行程中に、再度燃料を噴射させるポスト噴射（若しくはインジェクタ２７による燃料噴射）が実行されていることを前提としている。
【００２１】
コントロールユニット２６は、先ずステップＳ１において、前段触媒劣化フラグ、ポスト噴射量、前段触媒２０後の排ガス温度、ＤＰＦ２１前後の圧力差、を夫々読込み、ステップＳ２へ進む。
【００２２】
ステップＳ２では、前段触媒劣化フラグＦが０か否かが判定され、前段触媒劣化フラグＦが（Ｆ＝１）となっている場合には前段触媒２０の劣化後の処理となるステップＳ５へ進み、前段触媒劣化フラグＦが（Ｆ＝０）である場合には前段触媒２０の劣化が判定基準に達していないと判断してステップＳ３へ進む。
【００２３】
ステップＳ３では、前段触媒２０後の実温度上昇率触媒劣化判定温度か否かにより、排気ガス温度信号とポスト噴射量（若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量）とに基づき、前段触媒２０で反応しているＨＣ量、前段触媒２０を通過するＨＣ量を推定し、前段触媒２０の劣化状態を判定する。この判定において、前段触媒２０後の実温度がポスト噴射量もしくはインジェクタ２７による燃料噴射量に対応する劣化判定温度未満である場合には前段触媒２０の劣化が所定以上進んでおり、ステップＳ４へ進んで前段触媒劣化フラグ（Ｆ＝１）をセットし、ステップＳ５へ進み、前段触媒２０後の実温度が十分高く、前段触媒２０の劣化が進んでいない場合には今回の処理ステップを終了する。
【００２４】
ステップＳ５では、前段触媒２０の劣化が進んでいるため、ポスト噴射量（若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量）を減量して、ステップＳ６へ進む。
【００２５】
ステップＳ６では、前段触媒２０を通過するＨＣ量がＤＰＦ２１の許容値を下回っているか否かが判定され、下回っていない場合にはステップＳ５へ戻ってポスト噴射量（若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量）を減量し、再びステップＳ６において、前段触媒２０を通過するＨＣ量がＤＰＦ２１の許容値を下回っているか否かが判定される。この処理ステップが繰返されることにより、前段触媒２０を通過するＨＣ量がＤＰＦ２１の許容値を下回ったと判定された場合に、今回の処理ステップを終了する。このように、ＤＰＦ２１へ供給されるＨＣ量を制限することで、再生中ＤＰＦ２１のベッド温度が最大になる条件下にあってもＤＰＦ２１に影響を及ぼさないようにしている。
【００２６】
図３に示すタイムチャートは、時点ｔ１においてポスト噴射もしくはインジェクタ２７による燃料噴射が開始されたＤＰＦ再生時における前段触媒２０の温度およびＤＰＦ２１の温度とＰＭ堆積量の各時間的変化状態を示したものである。
【００２７】
前段触媒２０が劣化していない状態においては、図中の実線で示すように、時点ｔ１（Ｂ参照）でポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射が開始されると、先ず前段触媒２０に排気ガス中に含まれるＨＣが流入してその燃焼（酸化）により前段触媒２０の温度が上昇され（Ａ参照）、前段触媒２０を通過して温度上昇された排気ガスが流入することにより、ＤＰＦ２１の温度も連動して上昇される（Ｃ参照）。前段触媒２０で酸化反応に利用されずに通過したＨＣはＤＰＦ２１に流入してＤＰＦ２１で酸化反応してＤＰＦ２１の温度を上昇させる。前段触媒２０およびＤＰＦ２１の温度は前段触媒２０通過後の排気ガス温度を検出する温度センサ２２およびＤＰＦ２１通過後の排気ガス温度を検出する温度センサ２３により夫々フィードバックされる。
【００２８】
時点ｔ２において、前段触媒２０が活性化温度に到達して前段触媒２０による酸化反応により通過する排気ガス温度は上昇されて、ＤＰＦ２１の温度がＰＭ燃焼に必要な目標温度に到達すると、ＤＰＦ２１に堆積されているＰＭの燃焼が開始され、ＰＭ堆積量が減少され始める（Ｄ参照）。ＰＭ堆積量の減少はＤＰＦ２１の入口と出口との圧力差を検出する差圧センサ２４よりの信号によりフィードバックされる。このように、前段触媒２０が劣化していない状態においては、供給されたＨＣは排気ガス温度の上昇に効率的に消費され、ＤＰＦ２１の再生が確実に実行される。
【００２９】
前段触媒２０が劣化され始めると、前段触媒２０によるＨＣの酸化反応が徐々に低下され、前段触媒２０通過後の排気ガス温度が低下し始めるとともにＤＰＦ２１入口ＨＣ濃度が上昇し始める。触媒劣化が判定されるまで前段触媒２０通過後の排気ガス温度が低下される。図３中の破線は、前段触媒２０が劣化したと判定された状態における、ＤＰＦ２１再生時における前段触媒２０の温度およびＤＰＦ２１の温度とＰＭ堆積量の各時間的変化状態を示している。
【００３０】
劣化した前段触媒２０では、その温度上昇に遅延を伴い、例えば、時点ｔ３の段階において、触媒活性化温度に到達して、排気ガス中に含まれるＨＣの酸化反応が遅延を伴って活発となる。したがって、ＤＰＦ２１の温度上昇も時点ｔ３まで遅延され、堆積されたＰＭ燃焼も時点ｔ３から徐々に開始される。前段触媒２０が活性化されるまでに前段触媒２０を通過する排気ガス中に含まれているＨＣは、前段触媒２０での酸化能力が低下しているため、酸化反応されることなくＤＰＦ２１に流入する量が多くなり、ＤＰＦ２１内で反応することになる。したがって、この場合には、ＤＰＦ２１内でのＨＣの酸化反応とＰＭの燃焼とが重なり合って、ＤＰＦ２１の温度上昇が過度に大きくなる虞がある。
【００３１】
前記ＤＰＦ２１の温度上昇が過度に大きくなる場合とは、ＤＰＦ２１を通過する排気ガス量が大きく減少する運転状態、例えば、車両速度３０〜４０［ｋｍ／ｈ］の走行状態からブレーキペダルを踏み込んでの減速運転状態若しくはアクセルペダルの踏み込みをオフした運転状態では、ＤＰＦ２１を他面では冷却する機能を備えている、ＤＰＦ２１を通過する排気ガスの流量が大きく減少する（Ｅの鎖線参照）ために、ＤＰＦ２１の過度の温度上昇を抑制する機能がなくなる場合であり、このような場合には、堆積していたＰＭが急激に燃焼され（Ｄの鎖線参照）、ＤＰＦ２１の温度が鎖線（Ｃ参照）で示すように異常に上昇する虞がある。
【００３２】
しかしながら、本実施形態においては、前記したように前段触媒２０を通過するＨＣ量がＤＰＦ２１許容値となるまでポスト噴射量もしくはインジェクタ２７による燃料噴射量が低減され（前段触媒２０の劣化の進行とともに低減）、それに伴いＤＰＦ２１入口ＨＣ濃度が所定濃度に維持される。したがって、ＤＰＦ２１の温度が過度に上昇されるのを抑制できる。
【００３３】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３４】
（ア）内燃機関の排気通路１１に設けられた酸化能力を有する前段触媒２０と、前記前段触媒２０の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタ２１と、前記前段触媒２０の上流からＨＣを供給するＨＣ供給手段としてのポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射手段と、を備え、前記ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前記前段触媒２０により反応させ、前記パティキュレートフィルタ２１に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ２１の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、劣化状態判定手段（ステップＳ３，Ｓ４）により前記前段触媒２０の劣化状態を判定し、前段触媒２０の劣化が判定された場合には、制御手段としてのコントロールユニット２６により前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ２１再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒２０を通過して前記パティキュレートフィルタ２１に流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタ２１で許容されるＨＣ量以下とするようにした。このため、再生中におけるパティキュレートフィルタ２１の温度の過度な上昇を抑制することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
図４は、本発明を適用した排気浄化装置の第２実施形態を示すコントローラによる制御フローチャートである。本実施形態においては、前段触媒の劣化を検知した後に、ＤＰＦの目標入口排気温度を低下補正する構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置・部材等には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３６】
図４において、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置は、第１実施形態の制御フローチャートにおけるステップＳ６のポスト噴射量若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量の減量補正処理を実行した後に、実行される次回の処理ステップにおいて、ＤＰＦ２１の目標入口排気温度を低下補正する処理ステップＳ７〜Ｓ９を追加するようにしたものである。その他の構成は、第１実施形態と同様に構成している。
【００３７】
前記ステップＳ７においては、前段触媒２０の劣化フラグＦがＦ＝０からＦ＝１に変更されたか否かが判定され、前回の処理ステップにおいて前段触媒２０の劣化フラグＦが変更されたものである場合にはステップＳ８へ進み、ステップＳ８において、ＤＰＦ２１の目標入口排気温度を低下補正して、今回の処理を終了する。また、前回の処理ステップにおいて前段触媒２０の劣化フラグＦが変更されたものでない、即ち、前々回の処理ステップにおいて変更されたものである場合にはステップＳ９へ進み、ステップＳ９において、ＤＰＦ２１の入口排気温度が前記補正目標温度となるように、ポスト噴射量若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を制御する。この場合の補正量は、ステップＳ５およびＳ６で実行した前段触媒２０を通り抜けるＨＣ量がＤＰＦ２１許容値の範囲内に収れんするまで低下させた場合に、前段触媒２０の下流で得られる排気ガス温度を基準に設定する。この排気ガス温度は、予め前段触媒２０の劣化の進行に伴って低下する前段触媒２０でのＨＣ反応量の変化を測定し、そのＨＣ反応量で得られる排気ガス温度の上昇割合に基づいたマップ等により設定する。したがって、この補正量は前段触媒２０の劣化が進行するにつれて前段触媒２０を通過するＨＣ量が増加してゆくため、それをＤＰＦ２１許容値に減量するよう変化される。
【００３８】
この実施形態は、前段触媒２０の所定以上の劣化をステップＳ３により判定した場合においては、先ず、ステップＳ４〜Ｓ６によりポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を、ＤＰＦ２１が許容するＨＣ流入量まで削減して、ＤＰＦ２１の温度上昇を抑制する。そして、ステップＳ８において、ＤＰＦ２１の入口目標排気温度を低下補正して今回の処理を終了する。そして、次回以降の処理ステップにおいては、ステップＳ２からステップＳ７、Ｓ９へ進んで、補正されたＤＰＦ２１の入口目標排気温度になるように前段触媒２０の排気ガス出口温度が制御される。即ち、前段触媒２０の排気ガス出口温度は温度センサ２２によりフィードバックされ、前段触媒２０の排気ガス出口温度が補正されたＤＰＦ２１の入口目標排気温度になるよう、ポスト噴射量若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量が制御（減量）される。このように、ＤＰＦ２１へ供給されるＨＣ量を制限することで、再生中ＤＰＦ２１のベッド温度が最大になる条件下、例えば、前記したように排気ガス量が低下する運転状態においても、ＤＰＦ２１に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００３９】
なお、上記実施形態において、ポスト噴射量若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量の減量目標として、前段触媒２０の劣化を判定した初期の処理ステップにおいては、ポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を、ＤＰＦ２１が許容するＨＣ流入量まで削減し、次に、ＤＰＦ２１の入口目標排気温度を低下補正することによりポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を減量補正するものについて説明した。しかし、図示はしないが、前段触媒２０の劣化を判定した初期の処理ステップにおいて、ＤＰＦ２１の入口目標排気温度を低下補正することによりポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を減量補正するものであってもよい。
【００４０】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００４１】
（イ）内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒２０と、前記前段触媒２０の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタ２１と、前記前段触媒２０の上流からＨＣを供給するＨＣ供給手段としてのポスト噴射手段やインジェクタ２７による燃料噴射手段と、を備え、前記ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前記前段触媒２０により反応させ、前記パティキュレートフィルタ２１に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ２１の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、前記前段触媒２０の劣化状態を判定する劣化状態判定手段（ステップＳ３，Ｓ４）と、前記パティキュレートフィルタ２１の再生時にパティキュレートフィルタ２１へ供給する排気目標入口温度を設定する排気目標入口温度設定手段（ステップＳ８）と、前記劣化状態判定手段による前段触媒２０の劣化が判定された場合に、前記排気目標入口温度設定手段により設定している排気目標入口温度を低下補正し、前記低下補正させた排気目標入口温度に維持されるよう前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ２１の再生中に供給するＨＣ供給量を制御する制御手段としてのコントロールユニット２６と、を備える。このため、再生中におけるパティキュレートフィルタ２１の温度の過度な上昇を抑制することができる。
【００４２】
（第３実施形態）
図５は、本発明を適用した排気浄化装置の第３実施形態を示すコントローラによる制御フローチャートである。本実施形態においては、前段触媒の劣化を検知した後に、ＤＰＦ再生開始の目標ＰＭ堆積量を減量補正する構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置・部材等には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４３】
図５において、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置は、第１実施形態の制御フローチャートにおけるステップＳ６のポスト噴射量若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量の減量補正処理を実行し、今回のＤＰＦ２１再生が完了するまで、追加したステップＳ１０によりＤＰＦ２１再生を実行させ、その後に追加したステップＳ１１によりＤＰＦ２１再生開始の目標ＰＭ堆積量を減量させる補正を実行する。したがって、次回のＤＰＦ２１再生処理は、減量補正した目標ＰＭ堆積量に到達した段階でＤＰＦ２１再生を開始するようにしたものである。その他の構成は、第１実施形態と同様に構成している。
【００４４】
前記ステップＳ１１において実行する減量補正するＤＰＦ２１再生開始の目標ＰＭ堆積量は、予め実験などにより、排気ガス量が大きく減少される運転状態において堆積させたＰＭが、前段触媒２０を通過して流入するＨＣ量と共に、急激に燃焼された場合においても、ＤＰＦ２１に影響を及ぼさない数値をシミュレーションすることにより設定する。
【００４５】
したがって、この実施形態では、前段触媒２０の所定以上の劣化をステップＳ３により判定した場合においては、先ず、ステップＳ４〜Ｓ６によりポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射量を、ＤＰＦ２１が許容するＨＣ流入量まで削減して、ＤＰＦ２１の温度上昇を抑制して、ＤＰＦ２１が焼損したりクラックを生ずることを防止する。そして、ステップＳ１０により今回のＤＰＦ２１再生が完了するまでＤＰＦ２１再生を実行させる。次いで、ステップＳ１１において、ＤＰＦ２１の目標ＰＭ堆積量を減量補正して今回の処理を終了する。次回以降のＤＰＦ２１処理においては、前回の処理ルーチンにおけるステップＳ１１で減量補正して設定したＤＰＦ２１再生開始の目標ＰＭ堆積量に到達した段階で、ＤＰＦ２１の再生を開始する。
【００４６】
この実施形態においては、次回以降のＤＰＦ２１再生は、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積量が前記ステップＳ１１により減量補正しているため、再生中ＤＰＦ２１のベッド温度が最大になる条件下、例えば、前記したように排気ガス量が低下する運転状態においても、ＤＰＦ２１に影響を及ぼさないようにすることができる。
【００４７】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）に加えて、以下に記載する効果を奏することができる。
【００４８】
（ウ）内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒２０と、前記前段触媒２０の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタ２１と、前記前段触媒２０の上流からＨＣを供給するＨＣ供給手段としてのポスト噴射若しくはインジェクタ２７による燃料噴射手段と、を備え、前記ＨＣ供給手段により供給したＨＣを前記前段触媒２０により反応させ、前記パティキュレートフィルタ２１に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ２１の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、前記前段触媒２０の劣化状態を判定する劣化状態判定手段（ステップＳ３，Ｓ４）と、パティキュレートフィルタ２１の再生を開始する粒子状物質の目標捕集量を設定する目標捕集量設定手段（ステップＳ１１）と、これらの制御手段としてのコントロールユニット２６と、を備え、前記制御手段は、前記劣化状態判定手段による前段触媒２０の劣化が判定された場合に、判定後のパティキュレートフィルタ２１の再生時においては、前記ＨＣ供給手段によりパティキュレートフィルタ２１再生中に供給するＨＣ供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒２０を通過して前記パティキュレートフィルタ２１に流入するＨＣ量をパティキュレートフィルタ２１で許容されるＨＣ量以下とし、以降のパティキュレートフィルタ２１の再生時においては、前記目標捕集量設定手段による再生開始の目標捕集量を減量補正するようにした。このため、再生中ＤＰＦ２１のベッド温度が最大になる条件下、例えば、排気ガス量が低下する運転状態においても、ＤＰＦ２１に影響を及ぼさないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置を備える過給機付ディーゼルエンジンのシステム構成図。
【図２】同じくコントローラによる再生制御のフローチャート。
【図３】ポスト噴射もしくはインジェクタによる燃料噴射が開始されたＤＰＦ再生時における前段触媒の温度およびＤＰＦの温度とＰＭ堆積量の各時間的変化状態を示すタイムチャート。
【図４】本発明の第２実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置における再生制御のフローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置における再生制御のフローチャート。
【符号の説明】
【００５０】
１  内燃機関、エンジン本体
２  コモンレール
３  燃料噴射弁
４  サプライポンプ
５  燃焼室
６  ＥＧＲ通路
７  ＥＧＲ弁
１０  過給機
１０Ａ  排気タービン、タービン
１０Ｂ  コンプレッサ
１０Ｃ  可変ノズル
１１  排気通路
１２  吸気通路
２０  前段触媒、酸化触媒
２１  パティキュレートフィルタ、フィルタ、ＤＰＦ
２２、２３  温度センサ
２４  差圧センサ
２６  コントロールユニット
２７  インジェクタ
【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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