JP2002180817A

JP2002180817A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2002180817A
Application number: JP2000380961A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Oki; 久大木; Shinobu Ishiyama; 忍石山; Hisafumi Magata; 尚史曲田; Masaaki Kobayashi; 正明小林; Daisuke Shibata; 大介柴田; Akihiko Negami; 秋彦根上; Tomihisa Oda; 富久小田; Yasuo Harada; 泰生原田; Yasuhiko Otsubo; 康彦大坪; Taro Aoyama; 太郎青山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JP3620446B2

Abstract

(57)【要約】【課題】粒子状物質の除去及び窒素酸化物の還元を適正
な時期に行い、還元剤がフィルタに堆積することを防止
し、以て、フィルタ機能の低下を防止する。【解決手段】粒子状物質を捕集するフィルタ２０と、窒
素酸化物吸収剤２０と、還元剤供給手段２８と、フィル
タに堆積した粒子状物質の量を推定する堆積状態推定手
段３８と、内燃機関１の運転状態を検出する運転状態検
出手段３６と、フィルタ再生手段３５と、を具備し、所
定量以上の粒子状物質がフィルタ２０に堆積しているに
もかかわらず所定期間以上フィルタ２０の再生が行われ
ない場合には、フィルタ２０の再生が完了するまで還元
剤の供給を行わない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、特に、ディーゼルエンジンの排気中に含
まれる浮遊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以下特に断らない限
り「ＰＭ」という。）を捕集する手段を有する排気浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンは経済性に優れてい
る反面、排気中に含まれるＰＭの除去が重要な課題とな
っている。このため、大気中にＰＭが放出されないよう
にディーゼルエンジンの排気系にＰＭ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）を設ける技術が周知である。

【０００３】このフィルタにより排気中のＰＭが一旦捕
集され大気中へ放出されることを防止することができ
る。しかし、捕集されたＰＭはフィルタに堆積しフィル
タの目詰まりを発生させる。この目詰まりによりフィル
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。そこで、フィルタ上に堆積した
ＰＭを着火燃焼せしめることによりＰＭを除去する必要
が生じる。このようにフィルタに堆積したＰＭを除去す
ることをフィルタの再生という。

【０００４】しかし、前記フィルタに捕集されたＰＭを
着火燃焼させるためには、フィルタの温度を例えば５０
０℃以上の高温にする必要があるが、ディーゼルエンジ
ンの排気の温度は通常この温度よりも低いためＰＭを燃
焼除去するのは困難であった。

【０００５】そこで、電気ヒータ、バーナ等を用いて捕
集されたＰＭの着火燃焼が生じる温度までフィルタを加
熱、昇温することが考えられるが、これには多大なエネ
ルギを外部から供給する必要がある。この問題に対し、
例えば特開平６−１５９０３７号公報によれば、ＮＯx
触媒を担持したフィルタと、排気中に炭化水素を供給す
る装置とを使用し、排気中に供給した炭化水素をＮＯx
触媒で燃焼させた際に発生する熱を利用して容易にＰＭ
の燃焼を可能としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような構成の内燃
機関の排気浄化装置では、ＮＯx触媒へ還元剤を供給す
るための実行条件及びＰＭを燃焼減量させるための実行
条件を適切に設定することが重要である。

【０００７】例えば、車両の運転条件、ＮＯx触媒温
度、前回のＰＭ燃焼制御実行からの経過時間をＰＭ燃焼
制御の実行条件とすると、この条件が成立しない限りＰ
Ｍの燃焼制御は行われないため、ＰＭの燃焼除去が必要
とされる堆積量よりも多くのＰＭがフィルタに堆積する
ことがある。この状態が長く続いた後、ＮＯx触媒に吸
収されたＮＯxを還元するために還元剤を排気中へ供給
すると、還元剤はＮＯx触媒に到達する前にフィルタに
堆積したＰＭに付着してＰＭ同様にフィルタに堆積し、
フィルタの目詰まりを進行させてしまう。

【０００８】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明が解決しようとする課題は、フ
ィルタ及び窒素酸化物吸収剤を具備する内燃機関の排気
浄化装置において、粒子状物質の除去及び窒素酸化物の
還元を適正な時期に行い、還元剤がフィルタに堆積する
ことを防止し、以て、フィルタ機能の低下を防止するこ
とができる技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、次の手段を採用
した。

【００１０】すなわち、内燃機関の排気通路に設けられ
排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、内
燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる窒素酸化
物を吸収する窒素酸化物吸収剤と、前記窒素酸化物吸収
剤に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記フィルタ
に堆積した粒子状物質の量を推定する堆積状態推定手段
と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手
段と、前記堆積状態推定手段が所定量以上の粒子状物質
が堆積していると推定し且つ前記運転状態検出手段によ
り検出された内燃機関の運転状態が所定条件を満たした
場合に堆積した粒子状物質を除去して前記フィルタの再
生を行うフィルタ再生手段と、を具備し、前記堆積状態
推定手段がフィルタ再生の条件である所定量以上の粒子
状物質がフィルタに堆積していると推定したにもかかわ
らず前記運転状態検出手段で検出された運転状態が所定
条件を満たさないために所定期間以上フィルタの再生が
行われない場合には、前記フィルタに堆積した粒子状物
質の除去が完了するまで前記還元剤供給手段による還元
剤の供給を行わないことを特徴とする。

【００１１】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、排気中に含まれる粒子状物質が排気通路に設
けられたフィルタによって捕集される。

【００１２】フィルタに捕集された粒子状物質は、フィ
ルタに堆積しフィルタの目詰まりを誘発するので、フィ
ルタ再生手段により除去される。

【００１３】また、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ
x）は、排気通路に設けられた窒素酸化物吸収剤に吸収
される。

【００１４】そして、窒素酸化物吸収剤へ還元剤を供給
する必要が生じたときに、還元剤供給手段は、窒素酸化
物吸収剤より上流の排気通路へ還元剤を供給する。

【００１５】排気通路に供給された還元剤は、排気通路
の上流から流れてくる排気とともに窒素酸化物吸収剤へ
流入する。そして、窒素酸化物吸収剤は、還元剤を利用
して排気中の有害ガス成分を還元及び浄化することにな
る。

【００１６】ところで、フィルタの再生及び窒素酸化物
の還元を行ったときの効果は、内燃機関の運転状態等に
よって大きく異なる。

【００１７】そこで、フィルタに粒子状物質が堆積して
いる状態又は窒素酸化物吸収剤に吸収されている窒素酸
化物の量を考慮しつつ運転状態検出手段の検出結果等に
基づいてフィルタの再生又は窒素酸化物吸収剤へ還元剤
を供給する時期が決定される。

【００１８】このような条件を定めると、フィルタに粒
子状物質が所定量以上堆積し、再生が必要とされても、
運転状態等の所定条件が成立していないときにはフィル
タの再生は行われない。このような状態が続いてフィル
タに所定量以上の粒子状物質が堆積したときに、窒素酸
化物吸収剤へ還元剤を供給する条件が成立してしまい還
元剤の供給が行われると、窒素酸化物吸収剤へ還元剤が
到達する前に、フィルタに堆積した粒子状物質に還元剤
が付着しそのまま粒子状物質と共にフィルタに堆積して
しまう。

【００１９】そこで、フィルタに堆積している粒子状物
質の量を堆積状態推定手段により推定し、所定量以上の
粒子状物質の堆積が推定されたときには、フィルタの再
生が完了するまでは還元剤の供給は行わないようにし、
フィルタの目詰まりが進行することを防止する。

【００２０】前記堆積状態推定手段は、例えばフィルタ
前後の差圧に基づいて予め求めた数値マップにより粒子
状物質の堆積量を推定することができる。その他にも、
所定期間フィルタの再生が行われていない、所定の距離
を走行した間にフィルタの再生が行われていない、フィ
ルタを再生する前に内燃機関の運転が停止された等の条
件が成立したときに、フィルタの再生が完了するまで窒
素酸化物吸収剤へ還元剤の供給を行わないようにしても
よい。

【００２１】本発明においては、前記運転状態検出手段
により検出された運転状態が所定条件を満たしていない
ためにフィルタの再生が行われていないときに、前記内
燃機関が高負荷状態になった場合には、前記内燃機関に
供給する燃料を減量させてもよい。

【００２２】高負荷時に供給される燃料の量が多いと、
酸素濃度が低い状態での高温燃焼となるため粒子状物質
が多量に発生する。そこで、高負荷時に燃料を減量する
ことで内燃機関から排出される粒子状物質を低減するこ
とができ、フィルタの目詰まりが進行することを防止で
きる。

【００２３】本発明においては、排気の一部を内燃機関
の吸気系に再循環させるＥＧＲ装置を具備し、前記運転
状態検出手段により検出された運転状態が所定条件を満
たしていないためにフィルタの再生が行われていないと
きに、ＥＧＲガス量を減量させてもよい。

【００２４】高負荷時にＥＧＲガス量が多いと、酸素濃
度が低い状態での高温燃焼となるため粒子状物質が多量
に発生する。そこで、高負荷時にＥＧＲガス量を減量す
ることで内燃機関から排出される粒子状物質を低減する
ことができ、フィルタの目詰まりが進行することを防止
できる。

【００２５】本発明においては、前記還元剤供給手段
は、内燃機関の排気通路に還元剤を添加する還元剤添加
ノズルであり、また、前記フィルタ再生手段は、内燃機
関へ機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の機
関出力とはならない時期に再度燃料を噴射させる副噴射
であってもよい。

【００２６】副噴射を行うと、噴射された燃料は内燃機
関から排出される前に燃焼し、排気の温度を上昇させ
る。この高温になった排気がフィルタに到達すると、フ
ィルタに堆積した粒子状物質は着火され燃焼除去され
る。

【００２７】また、このときに排出される炭化水素は十
分にガス化されており、フィルタに捕集されて目詰まり
の原因とはなりにくいものである。

【００２８】本発明においては、前記窒素酸化物吸収剤
を前記フィルタに担持させてもよい。

【００２９】また、本発明においては、前記フィルタを
前記窒素酸化物吸収剤よりも排気通路の上流に設置して
もよい。

【００３０】窒素酸化物吸収剤が担持されたフィルタ
や、窒素酸化物吸収剤よりも排気通路の上流に設置され
たフィルタは、還元剤が窒素酸化物吸収剤に到達する前
にフィルタに堆積した粒子状物質に付着するので特に効
果が高い。

【００３１】本発明においては、前記内燃機関が低回転
低負荷で運転されているときで、前記内燃機関が温間状
態にあるときは、通常よりもＥＧＲガス量を増量し、ま
た、前記内燃機関が冷間状態にあるときは、内燃機関へ
機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の機関出
力とはならない時期に再度燃料を噴射させる副噴射を行
いフィルタ又は窒素酸化物吸収剤の温度を上昇させるこ
とができる。

【００３２】副噴射を行うと、噴射された燃料は内燃機
関から排出される前に燃焼し、排気の温度を上昇させ
る。この副噴射により窒素酸化物吸収剤及びフィルタの
早期温度上昇が可能となる。ここで、窒素酸化物吸収剤
は、炭化水素を酸化する機能も有するが、冷間時は、窒
素酸化物吸収剤の温度が活性温度に達していないため炭
化水素の酸化が行われないので炭化水素の排出量が少な
い副噴射をおこなう。

【００３３】また、このときに排出される炭化水素は高
温のため十分にガス化されており、フィルタに捕集され
て目詰まりの原因とはなりにくいものである。

【００３４】副噴射は、燃料を燃焼させて排気を高温状
態にするため、フィルタ及び窒素酸化物吸収剤の昇温を
行うことに関しては効果的であるが、燃料を多く消費す
るため冷間時に主に行うこととしたが、以下に述べる低
温燃焼が達成できない領域では、温間時でも使用するこ
とができる。

【００３５】温間時は、窒素酸化物吸収剤の温度が活性
温度に達しているので窒素酸化物吸収剤による炭化水素
の浄化が期待できる。このときに、ＥＧＲガス量を通常
よりも増量して内燃機関の運転を行う。これは、粒子状
物質の発生量がピークとなるＥＧＲガス量よりも更に多
くのＥＧＲガスを加えて燃料を燃焼させるものである。
これを、低温燃焼といい、粒子状物質はほとんど発生せ
ず、その代わりに未燃炭化水素が多く排出される。排出
された未燃炭化水素は窒素酸化物吸収剤で酸化され該窒
素酸化物吸収剤の温度が上昇する。この低温燃焼は未燃
炭化水素を多く排出するために窒素酸化物吸収剤が活性
温度に達してないと、未燃炭化水素が窒素酸化物吸収剤
で酸化されずに大気中へ放出されてしまう。そこで、低
温燃焼は温間時のみ行うこととした。

【００３６】本発明においては、フィルタとしてパティ
キュレートフィルタを例示できる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化装置を車両
駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説
明する。＜第１の実施の形態＞図１は、本発明に係る排気浄化装
置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す
図である。

【００３８】図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。

【００３９】内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、該
コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。

【００４０】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃
機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられた
クランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。

【００４１】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。

【００４２】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。

【００４３】次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。

【００４４】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続され
ている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気
管９には、該吸気管９内を流通する吸気の質量に対応し
た電気信号を出力するエアフローメータ１１と、該吸気
管９内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を出力
する吸気温度センサ１２とが取り付けられている。

【００４５】前記吸気管９における吸気枝管８の直上流
に位置する部位には、該吸気管９内を流通する吸気の流
量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この吸
気絞り弁１３には、ステッパモータ等で構成されて該吸
気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ
１４が取り付けられている。

【００４６】前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。

【００４７】このように構成された吸気系では、エアク
リーナボックス１０に流入した吸気は、該エアクリーナ
ボックス１０内の図示しないエアクリーナによって吸気
中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコンプ
レッサハウジング１５ａに流入する。

【００４８】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、必
要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて吸
気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の
燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。

【００４９】一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。

【００５０】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。

【００５１】前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を担持したパティキュレートフィルタ２０が配
置されている。フィルタ２０の上流の排気管１９には、
該排気管１９内を流通する排気の圧力に対応した電気信
号を出力するフィルタ上流圧力センサ３８が取り付けら
れている。フィルタ２０より下流の排気管１９には、該
排気管１９内を流通する排気の空燃比に対応した電気信
号を出力する空燃比センサ２３と、該排気管１９内を流
通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温
度センサ２４と、該排気管１９内を流通する排気の圧力
に対応した電気信号を出力するフィルタ下流圧力センサ
３９と、が取り付けられている。

【００５２】前記した空燃比センサ２３及び排気温度セ
ンサ２４より下流の排気管１９には、該排気管１９内を
流通する排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けら
れている。この排気絞り弁２１には、ステッパモータ等
で構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り
用アクチュエータ２２が取り付けられている。

【００５３】このように構成された排気系では、内燃機
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイール
を回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。

【００５４】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入
し、排気中のＰＭが捕集され且つ有害ガス成分が除去又
は浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され且つ有
害ガス成分を除去又は浄化された排気は、必要に応じて
排気絞り弁２１によって流量を調節された後にマフラー
を介して大気中に放出される。

【００５５】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連
通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁
などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ
通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスと称す
る）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設
けられている。

【００５６】前記ＥＧＲ通路２５においてＥＧＲ弁２６
より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥ
ＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられてい
る。

【００５７】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て
吸気枝管８へ導かれる。

【００５８】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流通するＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱
交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。

【００５９】ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。

【００６０】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ₂Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ₂）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯ
x）の発生量が抑制される。

【００６１】更に、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲガ
スが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下すると
ともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少するこ
ともない。

【００６２】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
ついて説明する。

【００６３】図４にフィルタ２０の構造を示す。なお、
図４において（Ａ）はフィルタ２０の横方向断面を示し
ており、（Ｂ）はフィルタ２０の縦方向断面図を示して
いる。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフィルタ
２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路
５０，５１を具備するいわゆるウォールフロー型であ
る。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞され
た排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞され
た排気流出通路５１とにより構成される。なお、図４
（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示し
ている。従って、排気流入通路５０および排気流出通路
５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換言
すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各排
気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包囲
され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０に
よって包囲されるように配置される。

【００６４】フィルタ２０は例えばコージライトのよう
な多孔質材料から形成されており、従って排気流入通路
５０内に流入した排気は図４（Ｂ）において矢印で示さ
れるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気流出
通路５１内に流出する。

【００６５】本発明による実施例では各排気流入通路５
０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４
の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例え
ばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担
体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。

【００６６】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の働きについて説明す
る。

【００６７】フィルタ２０は、例えば、アルミナを担体
とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等
のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウ
ム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もし
くはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少
なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して
構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナから
なる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）とを担持
して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明
する。

【００６８】このように構成されたＮＯx触媒は、該Ｎ
Ｏx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中
の窒素酸化物（ＮＯx）を吸収する。

【００６９】一方、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒に流入す
る排気の酸素濃度が低下したときは吸収していた窒素酸
化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水素
（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在して
いれば、ＮＯx触媒は、該ＮＯx触媒から放出された窒素
酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ₂）に還元せしめることがで
きる。

【００７０】尚、ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用について
は明らかにされていない部分もあるが、おおよそ以下の
ようなメカニズムによって行われていると考えられる。

【００７１】先ず、ＮＯx触媒では、該ＮＯx触媒に流入
する排気の空燃比がリーン空燃比となって排気中の酸素
濃度が高まると、図２（Ａ）に示されるように、排気中
の酸素（Ｏ₂）がＯ₂ ^-またはＯ^2-の形で白金（Ｐｔ）の
表面上に付着する。排気中の一酸化窒素（ＮＯ）は、白
金（Ｐｔ）の表面上でＯ₂ ^-またはＯ^2-と反応して二酸化
窒素（ＮＯ₂）を形成する（２ＮＯ＋Ｏ₂→２ＮＯ₂）。
二酸化窒素（ＮＯ₂）は、白金（Ｐｔ）の表面上で更に
酸化され、硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）の形でＮＯx触媒に吸
収される。尚、ＮＯx触媒に吸収された硝酸イオン（Ｎ
Ｏ₃ ^-）は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硝酸バリ
ウム（Ｂａ（ＮＯ₃）₂）を形成する。

【００７２】このようにＮＯx触媒に流入する排気の空
燃比がリーン空燃比であるときは、排気中の窒素酸化物
（ＮＯx）が硝酸イオン（ＮＯ_3-）としてＮＯx触媒に吸
収される。

【００７３】上記したようなＮＯx吸収作用は、流入排
気の空燃比がリーン空燃比であり、且つＮＯx触媒のＮ
Ｏx吸収能力が飽和しない限り継続される。従って、Ｎ
Ｏx触媒に流入する排気の空燃比がリーン空燃比である
ときは、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和しない限り、
排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸収され、
排気中から窒素酸化物（ＮＯx）が除去されることにな
る。

【００７４】これに対して、ＮＯx触媒では、該ＮＯx触
媒に流入する排気の酸素濃度が低下すると、白金（Ｐ
ｔ）の表面上において二酸化窒素（ＮＯ₂）の生成量が
減少するため、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合していた
硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）が逆に二酸化窒素（ＮＯ₂）や一
酸化窒素（ＮＯ）となってＮＯx触媒から離脱する。

【００７５】その際、排気中に炭化水素（ＨＣ）や一酸
化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、それら
の還元成分が白金（Ｐｔ）上の酸素（Ｏ₂ ^-またはＯ^2-）
と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、
ＮＯx触媒から放出された二酸化窒素（ＮＯ₂）や一酸化
窒素（ＮＯ）を窒素（Ｎ₂）に還元せしめることにな
る。

【００７６】従って、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃
比が理論空燃比又はリッチ空燃比となって排気中の酸素
濃度が低下するとともに還元剤の濃度が高まると、ＮＯ
x触媒に吸収されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放出及び
還元され、以てＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が再生される
ことになる。

【００７７】ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸
収されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長
期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和
し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去
されずに大気中へ放出されてしまう。

【００７８】特に、内燃機関１のようなディーゼル機関
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮ
Ｏx吸収能力が飽和し易い。

【００７９】従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸収能力が飽和する前に
ＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸収された窒
素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。

【００８０】本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装
置は、フィルタ２０より上流の排気通路を流通する排気
中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構
を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加す
ることにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度
を低下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにし
た。

【００８１】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むよう内燃機関１の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃
料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴
射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出された燃料
を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路２９と、こ
の還元剤供給路２９の途中に設けられ該還元剤供給通路
２９内を流通する燃料の流量を調整する流量調整弁３０
と、この流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に
設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流通を遮断す
る遮断弁３１と、前記流量調整弁３０より上流の還元剤
供給路２９に取り付けられ該還元剤供給路２９内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ３２
と、を備えている。

【００８２】尚、還元剤噴射弁２８は、該還元剤噴射弁
２８の噴孔が排気枝管１８におけるＥＧＲ通路２５との
接続部位より下流であって、排気枝管１８における４つ
の枝管の集合部に最も近い気筒２の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管１８の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。

【００８３】これは、還元剤噴射弁２８から噴射された
還元剤（未燃の燃料成分）がＥＧＲ通路２５へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管１８内に滞る
ことなく遠心過給機のタービンハウジング１５ｂへ到達
するようにするためである。

【００８４】尚、図１に示す例では、内燃機関１の４つ
の気筒２のうち１番（＃１）気筒２が排気枝管１８の集
合部と最も近い位置にあるため、１番（＃１）気筒２の
排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられている
が、１番（＃１）気筒２以外の気筒２が排気枝管１８の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒２の排気
ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられるようにす
る。

【００８５】また、前記還元剤噴射弁２８は、シリンダ
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流通す
る冷却水を利用して還元剤噴射弁２８が冷却されるよう
にしてもよい。

【００８６】このような還元剤供給機構では、流量調整
弁３０が開弁されると、燃料ポンプ６から吐出された高
圧の燃料が還元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８
へ印加される。そして、還元剤噴射弁２８に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁２
８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴
射される。

【００８７】還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング１５ｂへ流入する。
タービンハウジング１５ｂ内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。

【００８８】このようにして形成されたリッチ空燃比の
排気は、タービンハウジング１５ｂから排気管１９を介
してフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸収されて
いた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ₂）に
還元することになる。

【００８９】その後、流量調整弁３０が閉弁されて燃料
ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁２８が
閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添加が停止される
ことになる。

【００９０】以上述べたように構成された内燃機関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
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、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の運転状態を制御するユ
ニットである。

【００９１】ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４
ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気
管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ
２４、還元剤圧力センサ３２、クランクポジションセン
サ３３、水温センサ３４、アクセル開度センサ３６、フ
ィルタ上流圧力センサ３８、フィルタ下流圧力センサ３
９等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記し
た各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるよう
になっている。

【００９２】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１等
が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ３
５が制御することが可能になっている。

【００９３】ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すよう
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。

【００９４】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。

【００９５】前記入力ポート３５６は、コモンレール圧
センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１
２、吸気管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温
度センサ２４、還元剤圧力センサ３２、水温センサ３
４、アクセル開度センサ３６、フィルタ上流圧力センサ
３８、フィルタ下流圧力センサ３９等のように、アナロ
グ信号形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介
して入力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ
３５３へ送信する。

【００９６】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、
吸気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエ
ータ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、遮断弁３１
等と電気配線を介して接続され、ＣＰＵ３５１から出力
される制御信号を、前記した燃料噴射弁３、吸気絞り用
アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエータ２２、
ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、あるいは遮断弁３１へ
送信する。

【００９７】前記ＲＯＭ３５２は、燃料噴射弁３を制御
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁２１を
制御するための排気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を
制御するためのＥＧＲ制御ルーチン、フィルタ２０に捕
集されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチ
ン、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元する
ための燃料添加制御ルーチン、フィルタ２０の酸化物に
よる被毒を解消するための被毒解消制御ルーチン等のア
プリケーションプログラムを記憶している。

【００９８】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運
転状態と排気絞り弁２１の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態とＥＧＲ
弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ弁開度制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と還元剤の目標添加量（若し
くは排気の目標空燃比）との関係を示す還元剤添加量制
御マップ、還元剤の目標添加量と流量調整弁３０の開弁
時間との関係を示す流量調整弁制御マップ等である。

【００９９】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。

【０１００】前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機
関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。

【０１０１】前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、Ｅ
ＧＲ制御、ＰＭ燃焼制御、燃料添加制御、被毒解消制御
等を実行する。

【０１０２】例えば、燃料噴射弁制御では、ＣＰＵ３５
１は、先ず、燃料噴射弁３から噴射される燃料量を決定
し、次いで燃料噴射弁３から燃料を噴射する時期を決定
する。

【０１０３】燃料噴射量を決定する場合は、ＣＰＵ３５
１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）とを読
み出す。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射量制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応し
た基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）を算出する。Ｃ
ＰＵ３５１は、エアフローメータ１１、吸気温度センサ
１２、水温センサ３４等の出力信号値等に基づいて前記
基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時間を決
定する。

【０１０４】燃料噴射時期を決定する場合は、ＣＰＵ３
５１は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前
記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料
噴射時期を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフローメー
タ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４等の出力
信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正
し、最終的な燃料噴射時期を決定する。

【０１０５】燃料噴射時間と燃料噴射時期とが決定され
ると、ＣＰＵ３５１は、前記燃料噴射時期とクランクポ
ジションセンサ３３の出力信号とを比較し、前記クラン
クポジションセンサ３３の出力信号が前記燃料噴射開始
時期と一致した時点で燃料噴射弁３に対する駆動電力の
印加を開始する。ＣＰＵ３５１は、燃料噴射弁３に対す
る駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記
燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁３に対する駆動
電力の印加を停止する。

【０１０６】尚、燃料噴射制御において内燃機関１の運
転状態がアイドル運転状態にある場合は、ＣＰＵ３５１
は、水温センサ３４の出力信号値や、車室内用空調装置
のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利
用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして
内燃機関１の目標アイドル回転数を算出する。そして、
ＣＰＵ３５１は、実際のアイドル回転数が目標アイドル
回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御
する。

【０１０７】また、吸気絞り制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数
とアクセル開度とを読み出す。ＣＰＵ３５１は、吸気絞
り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアク
セル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。Ｃ
ＰＵ３５１は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動
電力を吸気絞り用アクチュエータ１４に印加する。その
際、ＣＰＵ３５１は、吸気絞り弁１３の実際の開度を検
出して、実際の吸気絞り弁１３の開度と目標吸気絞り弁
開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ
１４をフィードバック制御するようにしてもよい。

【０１０８】また、排気絞り制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、内燃機関１が冷間始動後の暖機運転状態に
ある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合など
に排気絞り弁２１を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用ア
クチュエータ２２を制御する。

【０１０９】この場合、内燃機関１の負荷が増大し、そ
れに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結
果、内燃機関１の発熱量が増加し、内燃機関１の暖機が
促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保され
る。

【０１１０】また、ＥＧＲ制御では、ＣＰＵ３５１は、
ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数、水温センサ
３４の出力信号（冷却水温度）、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）等を読み出し、ＥＧＲ制
御の実行条件が成立しているか否かを判別する。

【０１１１】上記したＥＧＲ制御実行条件としては、冷
却水温度が所定温度以上にある、内燃機関１が始動時か
ら所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度
の変化量が正値である等の条件を例示することができ
る。

【０１１２】上記したようなＥＧＲ制御実行条件が成立
していると判定した場合は、ＣＰＵ３５１は、機関回転
数とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲ弁開度制
御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセ
ル開度に対応した目標ＥＧＲ弁開度を算出する。ＣＰＵ
３５１は、前記目標ＥＧＲ弁開度に対応した駆動電力を
ＥＧＲ弁２６に印加する。一方、上記したようなＥＧＲ
制御実行条件が成立していないと判定した場合は、ＣＰ
Ｕ３５１は、ＥＧＲ弁２６を全閉状態に保持すべく制御
する。

【０１１３】更に、ＥＧＲ制御では、ＣＰＵ３５１は、
内燃機関１の吸入空気量をパラメータとしてＥＧＲ弁２
６の開度をフィードバック制御する、いわゆるＥＧＲ弁
フィードバック制御を行うようにしてもよい。

【０１１４】ＥＧＲ弁フィードバック制御では、例え
ば、ＣＰＵ３５１は、アクセル開度や機関回転数等をパ
ラメータとして内燃機関１の目標吸入空気量を決定す
る。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入空気
量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアク
セル開度と機関回転数とから目標吸入空気量が算出され
るようにしてもよい。

【０１１５】上記した手順により目標吸入空気量が決定
されると、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に記憶された
エアフローメータ１１の出力信号値（実際の吸入空気
量）を読み出し、実際の吸入空気量と目標吸入空気量と
を比較する。

【０１１６】前記した実際の吸入空気量が前記目標吸入
空気量より少ない場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁
２６を所定量閉弁させる。この場合、ＥＧＲ通路２５か
ら吸気枝管８へ流入するＥＧＲガス量が減少し、それに
応じて内燃機関１の気筒２内に吸入されるＥＧＲガス量
が減少することになる。その結果、内燃機関１の気筒２
内に吸入される新気の量は、ＥＧＲガスが減少した分だ
け増加する。

【０１１７】一方、実際の吸入空気量が目標吸入空気量
より多い場合には、ＣＰＵ３５１は、ＥＧＲ弁２６を所
定量開弁させる。この場合、ＥＧＲ通路２５から吸気枝
管８へ流入するＥＧＲガス量が増加し、それに応じて内
燃機関１の気筒２内に吸入されるＥＧＲガス量が増加す
る。この結果、内燃機関１の気筒２内に吸入される新気
の量は、ＥＧＲガスが増加した分だけ減少することにな
る。

【０１１８】次に、燃料添加制御では、ＣＰＵ３５１
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を比
較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチ空燃比
とする、リッチスパイク制御を実行する。

【０１１９】リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性
状態にあるか、排気温度センサ２４の出力信号値（排気
温度）が所定の上限値以下であるか、被毒解消制御が実
行されていないか、等の条件を例示することができる。

【０１２０】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１
は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく流量調整弁３０を制御することによ
り、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を一
時的に所定の目標リッチ空燃比とする。

【０１２１】具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５
３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１
の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出
す。更に、ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアク
セル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとし
てＲＯＭ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比と
する上で必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算
出する。

【０１２２】続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量
をパラメータとしてＲＯＭ３５２の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁３０の開弁
時間（目標開弁時間）を算出する。

【０１２３】流量調整弁３０の目標開弁時間が算出され
ると、ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させる。
この場合、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還
元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ供給される
ため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁
圧以上に達し、還元剤噴射弁２８が開弁する。

【０１２４】ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁さ
せた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整
弁３０を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ６から還元
剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断されるため、還元
剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧未満とな
り、還元剤噴射弁２８が閉弁する。

【０１２５】このように流量調整弁３０が目標開弁時間
だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２
８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝
管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標リ
ッチ空燃比の混合気を形成して吸蔵還元型ＮＯx触媒に
流入する。

【０１２６】この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」と
「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返す
ことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒が窒素酸化物
（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰
り返すことになる。

【０１２７】次に、本発明の要旨となるＰＭ燃焼制御に
ついて説明する。

【０１２８】図５は、フィルタ２０を再生するときに行
われるＰＭ燃焼制御のフローチャート図である。

【０１２９】ステップ１０１では、ＰＭが所定量以上フ
ィルタ２０に堆積し、再生の必要があるか否か判定す
る。

【０１３０】まず、フィルタ２０の上流側に設置された
フィルタ上流圧力センサ３８の出力信号と下流側に設置
されたフィルタ下流圧力センサ３９の出力信号とに基づ
いてフィルタ２０前後の差圧をＣＰＵ３５１が算出す
る。算出された差圧をＲＯＭ３５２に記憶されたフィル
タ２０前後の差圧とＰＭ堆積量との関係を示す数値マッ
プに代入してフィルタ２０に堆積したＰＭの量を求める
ことができる。

【０１３１】また、フィルタ２０が再生されなかった時
間、フィルタ２０が再生されなかった間に車両が走行し
た距離、等に基づいてＰＭの堆積量を推定してもよい。

【０１３２】このようにして推定されたＰＭの堆積量
が、所定量よりも多い場合は、フィルタの再生が必要で
ある旨を示す数値をＲＡＭ３５３に記憶させる。このよ
うに、ＰＭ再生が必要である旨を示す数値をＲＡＭ３５
３に記憶させた状態を図５では「ＰＭ再生フラグＯＮ」
と表現している。また、推定されたＰＭの堆積量が、所
定量以下の場合は、フィルタの再生が必要でない旨を示
す数値をＲＡＭ３５３に記憶させる。このように、フィ
ルタの再生が必要でない旨を示す数値をＲＡＭ３５３に
記憶させた状態を図５では「ＰＭ再生フラグＯＦＦ」と
表現している。

【０１３３】ステップ１０２では、フィルタ再生可能条
件が成立しているか否か判定する。具体的には、ＲＡＭ
３５３に記憶された数値がフィルタの再生が必要である
旨を示す数値か否かを判定する。フィルタの再生が必要
である旨がＲＡＭ３５３に記憶されていればステップ１
０３へ進み、フィルタの再生が必要でない旨がＲＡＭ３
５３に記憶されていればステップ１０５へ進む。

【０１３４】ステップ１０５では、フィルタの再生が必
要でない旨を示す数値をＲＡＭ３５３に記憶させる。

【０１３５】ステップ１０３では、ＰＭの燃焼制御を実
行できる状態である否か判定する。このＰＭ燃焼制御実
行条件としては、例えば、フィルタ２０が活性状態にあ
るか、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が
所定の上限値以下であるか、等の条件を例示することが
できる。フィルタ再生条件が成立していればステップ１
０４へ進む。

【０１３６】ステップ１０４では、フィルタ２０の再生
を行うために副噴射が行われる。フィルタ２０の温度を
早期に上昇させる手段として、内燃機関１の膨張行程中
に燃料を副次的に噴射させる副噴射を行うことが有効で
ある。このように膨張行程で燃料を噴射させるのは、圧
縮行程中に行う燃料噴射は機関出力を上昇させ運転状態
が悪化する虞があるためである。副噴射により噴射され
た燃料は気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を上昇さ
せる。温度が上昇したガスは排気となって排気管１９を
通りフィルタ２０に到達し、フィルタ２０の温度を上昇
させ、ＰＭが燃焼する。

【０１３７】副噴射の量及び噴射時期は、アクセル開度
と機関回転数と副噴射量又は副噴射時期との関係を予め
マップ化しておきＲＯＭ３５２に記憶させておけば、そ
のマップとアクセル開度と機関回転数とから算出するこ
とができる。

【０１３８】また、ステップ１０３でフィルタの再生条
件が成立していなければステップ１０６へ進む。

【０１３９】ステップ１０６では、ＰＭ再生フラグがＯ
Ｎになってから所定時間が経過しているか否か判定され
る。ＣＰＵ３５１はＰＭ再生フラグがＯＮになっている
時間を算出し、ＲＯＭ３５２に記憶された所定の時間と
比較して、ＰＭ再生フラグがＯＮになってからの経過時
間が所定時間よりも長いか否か判定する。所定時間以上
経過している場合は、ステップ１０８へ進み、所定時間
以上経過していない場合は、ステップ１０７へ進む。

【０１４０】ステップ１０６では、燃料の添加を禁止す
る旨の数値をＲＡＭ３５３に記憶させる。このように、
燃料の添加を禁止する旨の数値をＲＡＭ３５３に記憶さ
せた状態を図５では「燃料添加フラグＯＦＦ」と表現し
ている。この状態では、所定量以上のＰＭがフィルタ２
０に堆積しているため、燃料の添加を行うと燃料がＰＭ
に付着し目詰まりが進行するので、これを防止するため
に燃料の添加が禁止される。

【０１４１】ステップ１０７では、燃料の添加をする旨
の数値をＲＡＭ３５３に記憶させる。このように、燃料
の添加をする旨の数値をＲＡＭ３５３に記憶させた状態
を図５では「燃料添加フラグＯＮ」と表現している。こ
の状態では、所定量以上のＰＭはフィルタ２０に堆積し
ていないため、燃料添加が行われＮＯx触媒に吸蔵され
ているＮＯxが還元される。

【０１４２】ステップ１０９では、高負荷時の気筒２内
への燃料主噴射量を減量する。フィルタ２０に所定量以
上のＰＭが堆積しているため、ＰＭの排出量を低減し目
詰まりの進行を抑制する。

【０１４３】一般に、高負荷時には、機関出力を増大さ
せるために燃料の噴射量を増加させるが、燃料の噴射量
が増加すると局所的に燃料の過濃な部分が発生し、不完
全燃焼によってＰＭの排出量が増加する。そこで、機関
出力となるための燃料の主噴射量を減量し、ＰＭの排出
を低減する。

【０１４４】燃料噴射量を決定する場合は、ＣＰＵ３５
１は、ＲＡＭ３５３に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ３６の出力信号（アクセル開度）とを読
み出す。ＣＰＵ３５１は、予めＲＯＭ３５２に記憶させ
ておいた燃料噴射量減量制御マップへアクセスし、前記
機関回転数及び前記アクセル開度に対応した燃料噴射量
（燃料噴射時間）を算出する。ＣＰＵ３５１は、エアフ
ローメータ１１、吸気温度センサ１２、水温センサ３４
等の出力信号値等に基づいて前記燃料噴射時間を補正
し、最終的な燃料噴射時間を決定する。

【０１４５】ステップ１１０では、高負荷時のＥＧＲガ
ス量を減量する。フィルタ２０に所定量以上のＰＭが堆
積しているため、ＰＭの排出量を低減し目詰まりの進行
を抑制する。

【０１４６】一般に、高負荷時には、機関出力を増大さ
せるために燃料の噴射量を増加させるが、ＥＧＲガス量
が多いと局所的に燃料の過濃な部分が発生し、不完全燃
焼によってＰＭの排出量が増加する。そこで、ＥＧＲガ
ス量を減量し、ＰＭの排出を低減する。

【０１４７】ここで、ＣＰＵ３５１は、予めＲＯＭ３５
２に記憶させておいた機関回転数とアクセル開度とをパ
ラメータとするＥＧＲ減量弁開度制御マップへアクセス
し、機関回転数及びアクセル開度に対応した目標ＥＧＲ
減量弁開度を算出しＥＧＲ弁フィードバック制御を行
う。

【０１４８】このようにして、フィルタ２０に堆積した
ＰＭ量に基づいてフィルタ２０の再生の実行若しくは禁
止が選択され、再生が実行されときにはＰＭは燃焼さ
れ、再生が禁止されたときには、ＰＭが更に堆積して目
詰まりを進行させることを抑制することができる。

【０１４９】次に、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵された
ＮＯxを還元するための燃料添加制御について説明す
る。

【０１５０】図６は、フィルタ２０に担持された吸蔵還
元型ＮＯx触媒の吸蔵されたＮＯxを還元するときのフロ
ーチャート図である。

【０１５１】ステップ２０１では、フィルタ再生可能条
件が成立しているか否か判定する。具体的には、ＲＡＭ
３５３に記憶された数値が還元剤たる燃料の添加が必要
である旨を示す数値か否かを判定する。燃料の添加が必
要である旨がＲＡＭ３５３に記憶されていればステップ
２０２へ進み、燃料の添加が必要でない旨がＲＡＭ３５
３に記憶されていればステップ２０４へ進む。ステップ
２０４では、燃料の添加が必要でない旨を示す数値をＲ
ＡＭ３５３に記憶させる。

【０１５２】ステップ２０２では、還元剤噴射弁２８か
ら燃料を添加するリッチスパイク制御を実行できる状態
である否か判定する。このリッチスパイク制御実行条件
としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性状態に
あるか、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）
が所定の上限値以下であるか、被毒解消制御が実行され
ていないか、等の条件を例示することができる。リッチ
スパイク制御実行条件が成立していればステップ２０３
へ進み、成立していなければステップ２０４へ進む。

【０１５３】ステップ２０３では、ＣＰＵ３５１は、還
元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料を噴射
させるべく流量調整弁３０を制御することにより、吸蔵
還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を一時的に所
定の目標リッチ空燃比とするリッチスパイク制御を行
う。

【０１５４】この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」と
「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返す
ことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒が窒素酸化物
（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互に短周期的に繰
り返すことになる。

【０１５５】このようにして、フィルタ２０にＰＭが所
定量以上堆積していないときにのみ燃料添加制御を行
い、目詰まりの進行を抑制することができる。＜第２の実施の形態＞本発明に係る第２の実施の形態
は、第１の実施の形態と比較してフィルタ２０及びＮＯ
x触媒の温度を上昇させる手段が異なる。

【０１５６】第１の実施の形態においては、副噴射及び
還元剤噴射弁２８からの燃料添加が用いられていたが、
本実施の形態においては、内燃機関１が特に低回転低負
荷で運転しているときに限り温間時は低温燃焼、冷間時
は副噴射を用いる。

【０１５７】ここで、低温燃焼について説明する。

【０１５８】従来より内燃機関においてＮＯxの発生を
抑制するためにＥＧＲが用いられてきた。ＥＧＲガス
は、比較的比熱比が高く、従って多量の熱を吸収するこ
とができるので、吸気中におけるＥＧＲガス割合が高く
なるほど気筒２内における燃焼温度が低下する。燃焼温
度が低下するとＮＯxの発生量も低下するので、ＥＧＲ
ガス割合が高くなればなるほどＮＯxの排出量を低下さ
せることができる。

【０１５９】しかし、ＥＧＲガス割合を高くしていくと
ある割合以上で急激に煤の発生量が増大し始める。通常
のＥＧＲ制御は煤が急激に増大し始めるよりも低いＥＧ
Ｒガス割合のところで行われている。

【０１６０】ところが、更にＥＧＲガス割合を高くして
いくと、上述したように煤が急激に増大するが、この煤
の発生量にはピークが存在し、このピークを越えて更に
ＥＧＲガス割合を高くすると、今度は煤が急激に減少し
始め、ついにはほとんど発生しなくなる。

【０１６１】これは、燃焼室内における燃焼時の燃料及
びその周囲のガス温度がある温度以下のときには炭化水
素（ＨＣ）の成長が煤に至る前の途中の段階で停止し、
燃料及びその周囲のガス温度がある温度以上になると炭
化水素（ＨＣ）は一気に煤まで成長してしまうためであ
る。

【０１６２】従って、燃焼室内における燃焼時の燃焼及
びその周囲のガス温度を炭化水素（ＨＣ）の成長が途中
で停止する温度以下に抑制すれば煤は発生しなくなる。
この場合、燃料及びその周囲のガス温度は、燃料が燃焼
した際の燃料周りのガスの吸熱作用が大きく影響してお
り、燃料燃焼時の発熱量に応じて燃料周りのガスの吸熱
量即ちＥＧＲガス割合を調整することによって煤の発生
を抑制することが可能となる。

【０１６３】一方、煤に至る前に成長が途中で停止した
炭化水素（ＨＣ）は、ＮＯx吸収剤等を用いて浄化する
ことができる。

【０１６４】このように、低温燃焼では、煤に至る前に
成長が途中で停止した炭化水素（ＨＣ）をＮＯx吸収剤
等により浄化することを基本としている。従ってＮＯx
吸収剤等が活性化していないときには、炭化水素（Ｈ
Ｃ）は浄化されずに大気中へ放出しされてしまうために
低温燃焼を用いることはできない。

【０１６５】また、気筒２内における燃焼時の燃料及び
その周囲のガス温度を炭化水素（ＨＣ）の成長が途中で
停止する温度以下に制御しうるのは燃焼による発熱量が
少ない比較的機関負荷が低いときに限られる。

【０１６６】従って、本発明においては、内燃機関1が
低回転低負荷で運転されているときで且つフィルタ２０
に担持されたＮＯx触媒が活性温度に達している温間時
に限り低温燃焼制御を行うこととした。

【０１６７】ＮＯx触媒が活性温度に達しているか否か
は排気温度センサ２４の出力信号に基づいて判定するこ
とができる。

【０１６８】このようにして、低温燃焼では、煤に代表
されるＰＭの排出が抑制されるため、フィルタ２０の目
詰まりを進行させることなくＮＯx触媒へＨＣを供給で
きる。ＮＯx触媒ではＨＣが燃焼され、その熱によりフ
ィルタ２０の温度が上昇する。

【０１６９】また、ＮＯx触媒が活性温度に達していな
いときは副噴射を行いフィルタ２０及びＮＯx触媒の温
度を上昇させることとした。副噴射により噴射された燃
料は気筒２内で燃焼し気筒２内のガス温度を上昇させ
る。温度が上昇したガスは排気となって排気管１９を通
りフィルタ２０に到達し、フィルタ２０の温度を上昇さ
せる。また、このときに排出されるＨＣは十分にガス化
されており、フィルタ２０に捕集されて目詰まりの原因
とはなりにくいものである。

【０１７０】このように副噴射を用いるとＮＯx触媒の
温度を早期に上昇させることができるが、燃料を多く消
費するので、燃費改善のため内燃機関1が低回転低負荷
で運転されているときは、ＮＯx触媒が活性温度に達し
ていない冷間時に限り副噴射を行うこととした。

【０１７１】この副噴射及び低温燃焼は、図５の第1の
実施の形態におけるＰＭ燃焼制御中のステップ１０４及
び燃料添加制御中のステップ２０３で行われる。また、
内燃機関１が低回転低負荷で運転されていないときに
は、通常のＰＭ燃焼制御及び燃料添加制御が行われる。

【０１７２】このようにして、内燃機関１が低回転低負
荷で運転していてフィルタ２０及びＮＯx触媒の温度が
上昇しづらいときでも、ＨＣの排出を抑制しつつ早期に
温度上昇させ、ＰＭの燃焼及びＮＯxの還元を行うこと
ができる。＜第３の実施の形態＞本発明に係る第３の実施の形態
は、第１の実施の形態と比較してフィルタ２０と吸蔵還
元型ＮＯx触媒３７との位置関係が異なる。

【０１７３】第１の実施の形態においては、吸蔵還元型
ＮＯx触媒はフィルタ２０に担持されていたが、第３の
実施の形態においては、図７に示すようにフィルタ２０
の下流に吸蔵還元型ＮＯx触媒３７を配置した。

【０１７４】このように構成された排気浄化装置では、
内燃機関１から排出された排気中に含まれるＰＭは上流
のフィルタ２０によって捕集されるので、下流にあるＮ
Ｏx触媒３７にＰＭが付着することがなく、ＮＯx還元能
力が低下せずに済む。

【０１７５】しかし、ＮＯx触媒３７よりも上流に設置
されたフィルタ２０には、ＮＯx触媒２０に吸蔵された
ＮＯxを還元するために排気中へ添加された還元剤たる
燃料が付着する。このときフィルタ２０にＰＭが堆積し
ていると、堆積したＰＭに燃料が付着し、燃料もＰＭと
共にフィルタ２０に堆積してしまう。このようにして目
詰まりが進行し、フィルタ２０の抵抗が大きくなるとフ
ィルタ２０上流の排気の圧力が増大し、フィルタ２０の
毀損及び機関出力の低下を誘発する。

【０１７６】そこで、ＰＭが所定量以上フィルタ２０に
堆積している場合には、ＮＯx触媒３７に燃料を添加す
る前にフィルタ２０に堆積したＰＭを除去することとし
た。

【０１７７】ＰＭの堆積量を判定する方法や、ＰＭ燃焼
制御、燃料添加制御等は第１の実施の形態と共通なので
説明は割愛する。

【０１７８】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、窒素酸化物吸収剤に吸収された窒素酸化物を還
元するための還元剤がフィルタに付着して目詰まりが進
行することを防止できる。

【０１７９】よって、目詰まりによるフィルタの毀損や
機関出力の低下を防止し、フィルタの機能を長期に亘っ
て維持することができ、排気エミッションの悪化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化
装置を適用す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】（Ａ）は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸収
メカニズムを説明する図である。（Ｂ）は、吸蔵還元型
ＮＯx触媒のＮＯx放出メカニズムを説明する図である。

【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。

【図４】（Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方
向断面を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフ
ィルタの縦方向断面を示す図である。

【図５】ＰＭ燃焼制御のフローチャート図である。

【図６】燃料添加制御のフローチャート図である。

【図７】第３の実施の形態に係るフィルタと吸蔵還元
型ＮＯx触媒との位置関係を示す図である。

【符号の説明】

１・・・・内燃機関２・・・・気筒３・・・・燃料噴射弁４・・・・コモンレール５・・・・燃料供給管６・・・・燃料ポンプ１８・・・排気枝管１９・・・排気管２０・・・パティキュレートフィルタ２１・・・排気絞り弁２３・・・空燃比センサ２５・・・ＥＧＲ通路２６・・・ＥＧＲ弁２７・・・ＥＧＲクーラ２８・・・還元剤噴射弁２９・・・還元剤供給路３０・・・流量調整弁３１・・・遮断弁３２・・・還元剤圧力センサ３３・・・クランクポジションセンサ３４・・・水温センサ３５・・・ＥＣＵ３７・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒３８・・・フィルタ上流圧力センサ３９・・・フィルタ下流圧力センサ３５１・・ＣＰＵ３５２・・ＲＯＭ３５３・・ＲＡＭ３５４・・バックアップＲＡＭ５０・・・排気流入通路５１・・・排気流出通路５４・・・隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 53/56 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｄ４Ｄ００２ 53/81 3/24 Ｅ４Ｄ０４８ 53/94 ＲＦ０１Ｎ 3/08 Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｈ 3/20 41/04 ３３０Ｄ 3/24 41/38 Ｂ 41/40 ＤＦ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｆ０２Ｍ 25/00 Ｈ 41/04 ３３０Ｋ 41/38 25/07 ５５０Ｇ 41/40 ５７０ＪＦ０２Ｍ 25/00 Ｂ０１Ｄ 53/34 ＺＡＢ１２９Ａ 25/07 ５５０ 53/36 １０３Ｂ５７０１０３Ｃ (72)発明者曲田尚史愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小林正明愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者柴田大介愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者根上秋彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者小田富久愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者原田泰生愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大坪康彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者青山太郎愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 BA00 BA04 BA05 CA07 CA08 DA01 DA02 EA10 ED08 FA06 FA09 GA00 GA01 GA02 GA04 GA08 GA12 GA15 GA17 GA22 3G090 AA03 BA01 CA01 DA04 DA09 DA10 DA12 DA14 DA18 DA20 EA02 EA04 EA05 EA06 EA07 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 AB13 BA00 BA03 BA04 BA11 BA14 BA15 BA32 CA13 CA16 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DB10 DC01 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA15 EA16 EA17 EA31 EA32 EA34 FA02 FA04 FA08 FA09 FA12 FA13 FA14 FB02 FB10 FB11 FB12 FC04 FC07 GA06 GA20 GA24 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HA16 HA36 HA37 HA42 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BB02 BB13 DC03 DC08 DF02 EA01 EA02 EC01 FA18 GA06 HA01Z HA04Z HA05Z HB01X HB02X HD05Z HD07X HD09X HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 KA09 LA03 LB11 MA19 MA26 NC03 PA01Z PA07Z PA10Z PD02Z PD14Z PD15A PE01Z PE04Z 4D002 AA12 AC10 BA03 BA04 BA05 BA06 CA07 DA04 DA11 DA21 DA46 GA02 GA03 GB03 GB04 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA02X BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X BB02 BB14 CC38 CC61 CD05 CD08 DA01 DA02 DA03 DA06 DA10 DA13 DA20 EA04

Claims

【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排気中に含
まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、内燃機関の排気通路に設けられ排気中に含まれる窒素酸
化物を吸収する窒素酸化物吸収剤と、前記窒素酸化物吸収剤に還元剤を供給する還元剤供給手
段と、前記フィルタに堆積した粒子状物質の量を推定する堆積
状態推定手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、前記堆積状態推定手段が所定量以上の粒子状物質が堆積
していると推定し且つ前記運転状態検出手段により検出
された内燃機関の運転状態が所定条件を満たした場合に
堆積した粒子状物質を除去して前記フィルタの再生を行
うフィルタ再生手段と、を具備し、前記堆積状態推定手段がフィルタ再生の条件である所定
量以上の粒子状物質がフィルタに堆積していると推定し
たにもかかわらず前記運転状態検出手段で検出された運
転状態が所定条件を満たさないために所定期間以上フィ
ルタの再生が行われない場合には、前記フィルタに堆積
した粒子状物質の除去が完了するまで前記還元剤供給手
段による還元剤の供給を行わないことを特徴とする内燃
機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記運転状態検出手段により検出された運
転状態が所定条件を満たしていないためにフィルタの再
生が行われていないときに、前記内燃機関が高負荷状態
になった場合には、前記内燃機関に供給する燃料を減量
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】排気の一部を内燃機関の吸気系に再循環さ
せるＥＧＲ装置を具備し、前記運転状態検出手段により
検出された運転状態が所定条件を満たしていないために
フィルタの再生が行われていないときに、ＥＧＲガス量
を減量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４】前記還元剤供給手段は、内燃機関の排気通
路に還元剤を添加する還元剤添加ノズルであり、また、
前記フィルタ再生手段は、内燃機関へ機関出力のための
燃料を噴射させる主噴射の後の機関出力とはならない時
期に再度燃料を噴射させる副噴射であることを特徴とす
る請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記窒素酸化物吸収剤が前記フィルタに担
持されてい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６】前記フィルタが前記窒素酸化物吸収剤より
も排気通路の上流に設置されてい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７】前記内燃機関が低回転低負荷で運転されて
いるときで、前記内燃機関が温間状態にあるときは、通
常よりもＥＧＲガス量を増量し、また、前記内燃機関が
冷間状態にあるときは、内燃機関へ機関出力のための燃
料を噴射させる主噴射の後の機関出力とはならない時期
に再度燃料を噴射させる副噴射を行いフィルタ又は窒素
酸化物吸収剤の温度を上昇させ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。