JP3962386B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

従来より、車載用ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用される排気浄化装置として、排気中に含まれる煤を主成分とする微粒子を捕集するＰＭフィルタを排気系に設けたものが知られている（特許文献１参照）。こうした排気浄化装置が設けられた内燃機関では、微粒子によるＰＭフィルタの詰まりを回避すべく、同微粒子を燃焼させて除去するＰＭ再生制御が行われる。

特許文献１のＰＭ再生制御では、排気空燃比をリッチとリーンとの間で反転させてＰＭフィルタの触媒に対し未燃燃料成分及び酸素の供給を行い、その未燃燃料成分の酸化反応を利用して触媒床温を昇温させるとともにＰＭフィルタの微粒子を燃焼させるようにしている。なお、こうしたＰＭ再生制御での触媒への未燃燃料成分の供給は、その供給量を最小限にとどめつつ触媒昇温を図ることの可能な態様で行われる。これはＰＭ再生制御の実行に伴う余分な燃料消費を極力抑えるためである。
特開平２００２−２２７６８８公報

ところが、上述したＰＭ再生制御では、ＰＭフィルタの前端（排気上流側の端部）に堆積した微粒子を全て燃焼させることはできないことが確認された。このことの原因としては以下のようなものが考えられる。

・ＰＭフィルタの前端には微粒子が堆積し易く、その部分での微粒子の堆積量が下流側の部分での微粒子の堆積量に比べてより多くなること。
・ＰＭ再生制御でのＰＭフィルタへの未燃燃料成分及び酸素の供給態様では、未燃燃料成分及び酸素の単位時間当たりの供給量がＰＭフィルタ前端に堆積した微粒子を全て燃焼させる上で必要とされる値に足りないこと。

以上の原因により、ＰＭ再生制御を長く続けたとしても、ＰＭフィルタの前端には燃焼しきらないＰＭが残るようになると推測される。そして、このようにＰＭが残った状態でＰＭ再生制御終了後に排気空燃比がリッチになると、ＰＭフィルタに未燃燃料成分が供給され、その未燃成分の酸化反応に伴い当該微粒子が燃焼し、ＰＭフィルタの触媒床温が過上昇するおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＰＭフィルタの微粒子を燃焼しきることができ、更には同微粒子の燃焼を実行する際に招きかねない燃費悪化を抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、排気系に設けられた触媒への未燃燃料成分の供給により、前記触媒を昇温させるとともに同触媒周りに捕集された微粒子を燃焼させるＰＭ再生制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記ＰＭ再生制御の開始後、前記触媒周りでの微粒子の堆積量が第１の判定値未満になったとき、前記排気系の触媒上流への集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を所定回数繰り返すバーンアップ制御を実行する実行手段と、前記バーンアップ制御の終了を条件に前記ＰＭ再生制御を停止する停止手段と、前記バーンアップ制御の開始後、前記触媒周りでの微粒子の堆積量が前記第１の判定値よりも小さい第２の判定値まで低減してからの経過時間が所定時間に達したとき、前記バーンアップ制御を強制的に終了させる強制終了手段とを備えた。

ＰＭ再生制御の開始後に行われるバーンアップ制御では、集中的な間欠燃料添加を通じて、触媒への未燃燃料成分及び酸素の単位時間当たりの供給量を、ＰＭ再生制御では燃焼しきれずに同触媒の排気上流端の周りに残った微粒子を燃焼させることの可能な値まで引き上げることができる。従って、こうした集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を所定回数繰り返すことで、触媒の排気上流端の周りに残った微粒子を燃焼させることができる。そして、バーンアップ制御の終了に基づきＰＭ再生制御が終了させられ、ＰＭ再生制御による触媒への未燃燃料成分の供給も停止されることとなる。

ただし、上記バーンアップ制御では、集中的な間欠燃料添加を行っても同燃料が気化しきらないような運転条件、例えば低負荷運転時といった排気温度の上がらない運転条件のもとでは、ＰＭ再生制御による触媒への未燃燃料成分の供給の続行したままでの待機状態となる。そして、上記運転条件を脱したときに集中的な間欠燃料添加が再開され、その間欠燃料添加及び同燃料添加の停止の回数が所定回数に達するまでバーンアップ制御が続けられることとなる。従って、機関運転状態によっては、バーンアップ制御の開始後に待機状態が長く続き、その間に行われるＰＭ再生制御に基づく触媒への未燃燃料成分の供給分だけ内燃機関の燃費が悪化することは避けられない。

この点、請求項１記載の発明では、バーンアップ制御の開始後、上記経過時間が所定時間に達したとき、バーンアップ制御が強制的に終了させられ、それに伴いＰＭ再生制御も終了することから、バーンアップ制御が過度に長く待機状態となることに起因して上述したように燃費が悪化するのを抑制することができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記所定時間は、前記バーンアップ制御での集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を前記所定回数だけ連続して繰り返すのに要する時間よりも長く、且つ前記所定時間中でのＰＭ再生制御の実行に伴う燃費悪化を許容できる時間に設定されていることを要旨とした。

バーンアップ制御の待機状態が燃費悪化を許容できないほど長く続く場合には、バーンアップ制御が強制的に終了させられるため、その燃費悪化を許容レベル未満に抑えることができる。

請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記触媒は、前記排気系に直列に配置されたＰＭフィルタ及びＮＯx 触媒コンバータに担持されているものとした。

上記構成によれば、ＰＭフィルタとＮＯx 触媒コンバータとのうちの排気上流側に位置する方の排気上流端には、特に微粒子の堆積が生じ易くなり、ＰＭ再生制御実行によっては燃焼しきらない微粒子の量も多くなる。そして、その微粒子が燃焼しきらない部分では排気に曝される触媒の表面積が減少することから触媒の活性が滞り、同触媒での排気浄化時に発生する熱量が少なくなる。その結果、ＰＭフィルタとＮＯx 触媒コンバータとのうち排気下流側に位置する方では、排気上流側から受ける熱が少なくなって触媒の活性度合いが悪くなり、排気浄化能力の低下を招くおそれがある。しかし、こうした不具合については、ＰＭフィルタとＮＯx 触媒コンバータとのうちの排気上流側に位置する方の排気上流端に堆積した微粒子をＰＭ再生制御開始後のバーンアップ制御により燃焼しきることで解消することができる。

以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関１０の構成を示している。この内燃機関１０は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ１１を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路１２、燃焼室１３、及び排気通路１４を備えて構成されている。

内燃機関１０の吸気系を構成する吸気通路１２には、その最上流部に配設されたエアクリーナ１５から下流側に向けて順に、エアフローメータ１６、上記ターボチャージャ１１のコンプレッサ１７、インタークーラ１８、及び吸気絞り弁１９が配設されている。また吸気通路１２は、吸気絞り弁１９の下流側に設けられた吸気マニホールド２０において分岐され、吸気ポート２１を介して内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３に接続されている。

一方、内燃機関１０の排気系を構成する排気通路１４では、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された排気ポート２２は、排気マニホールド２３を介して上記ターボチャージャ１１の排気タービン２４に接続されている。また排気通路１４の排気タービン２４下流には、上流側から順に、ＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、酸化触媒コンバータ２７が配設されている。

ＮＯｘ触媒コンバータ２５には、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されている。このＮＯｘ触媒は、排気の酸素濃度が高いときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低いときにその吸蔵したＮＯｘを放出する。またＮＯｘ触媒は、上記ＮＯｘ放出時に、還元剤となる未燃燃料成分がその周囲に十分存在していれば、その放出されたＮＯｘを還元して浄化する。

ＰＭフィルタ２６は、多孔質材料によって形成されており、排気中の煤を主成分とする微粒子（ＰＭ）が捕集されるようになっている。このＰＭフィルタ２６にも、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５と同様に、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されており、排気中のＮＯｘの浄化が行われるようになっている。またこのＮＯｘ触媒によって触発される反応により、上記捕集されたＰＭが燃焼（酸化）されて除去されるようにもなっている。

酸化触媒コンバータ２７には、酸化触媒が担持されている。この酸化触媒は、排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する。
なお排気通路１４の上記ＰＭフィルタ２６の上流側及び下流側には、ＰＭフィルタ２６に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ２８、及びＰＭフィルタ２６通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ２９がそれぞれ配設されている。また排気通路１４には、上記ＰＭフィルタ２６の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ３０が配設されている。更に排気通路１４の上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流側、及び上記ＰＭフィルタ２６と上記酸化触媒コンバータ２７との間には、排気中の酸素濃度を検出する２つの酸素センサ３１、３２がそれぞれ配設されている。

更にこの内燃機関１０には、排気の一部を吸気通路１２内の空気に再循環させる排気再循環（以下、ＥＧＲと記載する）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気通路１４と吸気通路１２とを連通するＥＧＲ通路３３を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３３の最上流部は、排気通路１４の上記排気タービン２４の排気上流側に接続されている。ＥＧＲ通路３３には、その上流側から、再循環される排気を改質するＥＧＲ触媒３４、その排気を冷却するＥＧＲクーラ３５、その排気の流量を調整するＥＧＲ弁３６が配設されている。そしてＥＧＲ通路３３の最下流部は、吸気通路１２の上記吸気絞り弁１９の下流側に接続されている。

一方、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１３には、同燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ４０がそれぞれ配設されている。各気筒のインジェクタ４０は、高圧燃料供給管４１を介してコモンレール４２に接続されている。コモンレール４２には、燃料ポンプ４３を通じて高圧燃料が供給される。コモンレール４２内の高圧燃料の圧力は、同コモンレール４２に取り付けられたレール圧センサ４４によって検出されるようになっている。更に燃料ポンプ４３からは、低圧燃料供給管４５を通じて、低圧燃料が添加弁４６に供給されるようになっている。

こうした内燃機関１０の各種制御は、電子制御装置５０により実施されている。電子制御装置５０は、機関制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置５０の入力ポートには、上述した各センサに加え、機関回転速度を検出するＮＥセンサ５１やアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５２、吸気絞り弁１９の開度を検出する絞り弁センサ５３等が接続されている。また電子制御装置５０の出力ポートには、上記吸気絞り弁１９やＥＧＲ弁３６、インジェクタ４０、燃料ポンプ４３、添加弁４６等の駆動回路が接続されている。

電子制御装置５０は、上記各センサから入力される検出信号より把握される機関運転状態に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして上記吸気絞り弁１９の開度制御、上記ＥＧＲ弁３６の開度制御に基づくＥＧＲ制御、上記インジェクタ４０からの燃料噴射量、燃料噴射時期、及び燃料噴射圧の制御、上記添加弁４６からの燃料添加の制御等の各種制御が電子制御装置５０により実施されている。

以上の如く構成された本実施形態では、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６でのＰＭによる目詰まりを防止すべく、それらＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６に捕集されたＰＭを燃焼させて浄化するＰＭ再生制御が実施されている。こうしたＰＭ制御では、上記ＮＯｘ触媒コンバータ２５やＰＭフィルタ２６のＮＯｘ触媒に未燃燃料成分を供給することで、その未燃燃料成分の排気中や触媒上での酸化に伴う発熱により触媒を例えば６００〜７００℃程度まで昇温させるとともに触媒周りのＰＭを燃焼させている。

なお、ＰＭ再生制御での触媒への未燃燃料成分の供給は、インジェクタ４０から燃焼室１３内での燃焼に供される燃料の噴射後に排気行程や膨張行程で行われる副噴射（アフター噴射）や、添加弁４６からの排気に対する燃料添加等によって行われる。また、ＰＭ再生制御での触媒への未燃燃料成分の供給量は、同制御の実行に伴う余分な燃料消費を極力抑えるため、必要な触媒昇温を図り得る最小限の値にとどめられる。

ちなみに本実施形態では、ＰＭ再生制御は、下記条件すべての成立をもって実施される。
・ＰＭ再生の要求時である。ここでのＰＭ再生要求は、機関運転状態から推定されるＰＭフィルタ２６等でのＰＭ堆積量が許容値以上になることに基づき、上記ＰＭフィルタ２６の詰りの発生が確認されたときになされる。
・上記入ガス温度センサ２８の検出値（入ガス温度ｔｈｃｉ）がＰＭ再生制御実施の下限温度Ａ（例えば１５０℃）以上である。また機関運転状態の履歴から推定されるＮＯｘ触媒の触媒床温が、ＰＭ再生制御実施の下限温度Ｂ以上である。これら下限温度Ａ、Ｂには、未燃燃料成分の供給に伴って触媒床温を上昇させられるだけの酸化反応を生じさせることのできる排気温度及び触媒床温の下限値がそれぞれ設定されている。
・入ガス温度センサ２８の検出値が、ＰＭ再生制御に伴う発熱による触媒の過昇温を回避し得る温度範囲の上限値Ｃ未満である。
・出ガス温度センサ２９の検出値が、同じくＰＭ再生制御に伴う発熱による触媒の過昇温を回避し得る温度範囲の上限値Ｄ未満である。
・排気に対する燃料添加の実施が許可されている。すなわち、排気燃料添加の実施を許容できる機関運転状態にある。この内燃機関１０では、エンジンストール中でなく、気筒判別が終了しており、且つアクセル開度の制限がなされていないのであれば、排気燃料添加が許可されるようになっている。

ところで、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流端、及びＰＭフィルタ２６の排気上流端には、上記のようにＰＭ再生制御を行ったとしても、それだけでは燃焼しきらないＰＭが残ることになる。このようにＰＭが残るのは、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流端、及びＰＭフィルタ２６の排気上流端がＰＭの堆積し易い部分であり、ＰＭ再生制御での触媒への未燃燃料成分の供給では単位時間当たりの未燃燃料成分の供給量が上記ＰＭを全て燃焼させるのには足りないためと考えられる。特に、ＰＭフィルタ２６よりも排気上流側に位置するＮＯｘ触媒コンバータ２５においては、その排気上流端にＰＭ再生制御では燃焼しきらないＰＭが多く残ることになる。

そこで本実施形態では、上述したＰＭ再生制御だけでは燃焼しきらないＰＭを燃焼させるためのバーンアップ制御をＰＭ再生制御の終期に実施する。ここで、このバーンアップ制御の概要を図２のタイムチャートを参照して説明する。なお、図２において、（ａ）は添加弁４６の燃料添加態様を示し、（ｂ）は排気空燃比の推移を示している。

同図から分かるように、バーンアップ制御では、添加弁４６からの集中的な間欠燃料添加、及び同燃料添加の停止を繰り返すようにしている。こうした集中的な間欠燃料添加では、ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６の触媒への未燃燃料成分及び酸素の単位時間当たりの供給量を、ＰＭ再生制御だけでは燃焼しきらない上記ＰＭを燃焼させることの可能な値まで引き上げることができる。従って、上記集中的な間欠燃料添加によって上記ＰＭが燃焼するようになる。

ただし、上記のような集中的な間欠燃料添加を行うと触媒床温の上昇も顕著になるため、その燃料添加を定期的に停止し、触媒床温の過上昇を抑制するようにしている。その結果、集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止が繰り返され、図２（ｂ）に示されるように排気空燃比がリッチとリーンとの間で反転するようになる。そして、バーンアップ制御は、集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止の繰り返し回数がＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６に残ったＰＭを全て燃焼させ得る回数（本実施形態では三回）に達したことに基づき終了される。

なお、ＰＭ再生制御は、上記バーンアップ制御の終了に基づき停止される。
次に、ＰＭ再生制御終期のバーンアップ制御の実行手順について、バーンアップ制御ルーチンを示す図３のフローチャートを参照して説明する。このバーンアップ制御ルーチンは、電子制御装置５０を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。

同ルーチンにおいては、まずＰＭ再生制御中であるか否かが判断される（Ｓ１０１）。そして、ＰＭ再生制御中であればＰＭ堆積量が判定値ａ未満になったか否かが判断され、（Ｓ１０２）、ここでの肯定判定に基づきバーンアップ制御を行うためのステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理が実行される。

なお、上記判定値ａは、ＮＯｘ触媒コンバータ２５のＰＭフィルタ２６において、それらの排気下流端寄りの部分のＰＭがＰＭ再生制御によって燃焼しきった状態であって、且つ排気上流端にＰＭ再生制御によっては燃焼しきらないＰＭが残った状態にあると判断することの可能な値、例えば０．３ｇに設定される。このように判定値ａを設定するのは、ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６の排気下流端寄りの部分にＰＭが残ったままバーンアップ制御が実行され、そのＰＭが同制御により燃焼して上記排気下流端寄りの部分の温度が過上昇しないようにするためである。

ところで、バーンアップ制御での集中的な間欠燃料添加は、その燃料を気化させて上記ＰＭの燃焼に寄与させることの可能な状態で行わないと意味がない。このため、上記集中的な間欠燃料添加を行っても同燃料が気化しないような運転条件、例えば低負荷運転時といった排気温度の上がらない運転条件のもとでは、上記集中的な間欠燃料添加を一時的に中断することが望ましい。

従って、バーンアップ制御を実行するためのステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理では、まず上記集中的な間欠燃料添加が可能な運転領域であるか否かが、例えば機関負荷や機関回転速度に基づき判断される（Ｓ１０３）。そして、ここで肯定判定であるときのみ集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止が繰り返される（Ｓ１０４）。また、ステップＳ１０３の処理で否定判定であれば、バーンアップ制御が待機状態とされ（Ｓ１０５）、上記集中的な間欠燃料添加が行われないようにされる。ただし、こうしたバーンアップ制御の待機状態においても、ＰＭ再生制御に基づく触媒への未燃燃料成分の供給は続けられることとなる。

続くステップＳ１０６以降の処理は、バーンアップ制御を終了させるとともに、それに基づきＰＭ再生制御を停止させるためのものである。この一連の処理では、バーンアップ制御開始からの上記集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止の繰り返し回数が三回に達したとき（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、バーンアップ制御が終了され（Ｓ１０８）、それに基づきＰＭ再生制御が停止される（Ｓ１０９）。しかし、上記繰り返し回数が三回に達する前にバーンアップ制御が上述した待機状態となり、当該待機状態が長く続くような場合には、その間に行われるＰＭ再生制御に基づく触媒への未燃燃料成分の供給分だけ、内燃機関の燃費が悪化することは避けられない。

このため、本実施形態では、上記繰り返し回数が三回に達していない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）でも、バーンアップ制御の実行によってＰＭ堆積量が判定値ａよりも小さい判定値ｂに達してからの経過時間が所定時間ｔになると（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、バーンアップ制御を終了する（Ｓ１０８）。上記経過時間が所定時間ｔになったか否かの判断は、例えば以下のカウンタＣに基づき行われる。このカウンタＣは、別のルーチンによってＰＭ堆積量が判定値ｂに達した時点をもとに「０」から所定の時間間隔でインクリメントされるものである。そして、このカウンタＣが上記所定時間ｔに対応する値である判定値ｃに達したことに基づき、上記経過時間が所定時間ｔになった旨の判断が行われる。そして、上記バーンアップ制御の終了（Ｓ１０８）に基づき、ＰＭ再生制御も停止されるため（Ｓ１０９）、バーンアップ制御の待機状態が長く続くことに起因する内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。

なお、本実施形態では上記判定値ｂとして「０」が採用される。また、所定時間ｔとしては、バーンアップ制御での集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加を三回連続して繰り返すのに要する時間よりも長く、且つ上記待機状態でのＰＭ再生制御の実行に伴う燃費悪化を許容できる時間に設定される。ちなみに、集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加を一回行うのには通常３０〜４０秒かかるため、上記所定時間ｔの具体例としては１８０秒といった時間をあげることができる。

最後に、ＰＭ再生制御及びバーンアップ制御の実行態様について、図４のタイムチャートを参照しつつ総括する。なお、図４において（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、ＰＭ堆積量の推移、ＰＭ再生制御の実行態様、バーンアップ制御の実行態様、及びカウンタＣの推移を示している。

同図のタイミングＴ１にてＰＭ再生制御が開始されると、ＰＭ堆積量が減少して判定値ａ未満になり（タイミングＴ２）、バーンアップ制御が開始されるようになる。バーンアップ制御の実行中、同制御での待機状態が長く続くような場合には、図４（ｃ）に二点鎖線で示されるように同制御の終了が遅れる。その結果、バーンアップ制御の流量に基づくＰＭ再生制御の停止も図４（ｂ）に二点鎖線で示されるように遅れ、上記待機状態でのＰＭ再生制御に基づく触媒への未燃燃料成分の供給分だけ燃費が悪化する。

しかし、本実施形態では、バーンアップ制御によりＰＭ堆積量が０（判定値ｂ）に達した時点（タイミングＴ３）からの経過時間が所定時間ｔとなったとき、即ちカウンタＣが判定値ｃに達したとき（タイミングＴ４）、バーンアップ制御が図４（ｃ）に実線で示されるように強制的に終了させられる。そして、このーンアップ制御の強制終了に合わせてＰＭ再生制御も、図（ｂ）に実線で示されるように停止され、上述した内燃機関の燃費悪化が抑制されるようになる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）ＰＭ再生制御だけでは燃焼しきれないＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６の排気上流端のＰＭを、ＰＭ再生制御の終期に行われるバーンアップ制御によって燃焼しきることができる。従って、ＰＭ再生制御の終了後、排気空燃比がリッチになったとき、ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６の排気上流端に残ったＰＭが燃焼し、触媒の温度が過上昇するのを抑制することができる。

（２）バーンアップ制御の待機状態が長く続いているときには、同制御によりＰＭ堆積量が判定値ｂ（「０」）となってからの経過時間が所定時間ｔに達することを条件に、バーンアップ制御が強制的に終了させられる。このため、バーンアップ制御が過度に長く待機状態となることに起因して、内燃機関の燃費が悪化するのを抑制することができる。

（３）上記所定時間ｔは、バーンアップ制御での集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加を三回連続して繰り返すのに要する時間よりも長く、且つ上記待機状態でのＰＭ再生制御の実行に伴う燃費悪化を許容できる時間に設定される。このため、バーンアップ制御の待機状態が上記燃費悪化を許容できないほど長く続く場合には、バーンアップ制御が強制的に終了させられることになり、その燃費悪化を許容レベル未満に抑えることができるようになる。

（４）ＮＯｘ触媒コンバータ２５はＰＭフィルタ２６よりも排気通路１４の上流に設けられているため、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流端には特にＰＭの堆積が生じ易くなり、ＰＭ再生制御だけでは燃焼しきらないＰＭの量も多くなる。そして、そのＰＭが燃焼しきらない部分では、排気に曝される触媒の表面積が減少することから触媒の活性が滞り、同触媒での排気浄化時に発生する熱量が少なくなる。その結果、ＮＯｘ触媒コンバータ２５から排気下流のＰＭフィルタ２６に伝達される熱が少なくなることから、同ＰＭフィルタ２６でも触媒の活性度合いが悪くなり排気浄化能力の低下を招くおそれがある。しかし、こうした不具合については、ＮＯｘ触媒コンバータ２５の排気上流端に残ったＰＭを、ＰＭ再生制御終期でのバーンアップ制御により燃焼しきることで解消することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ＮＯｘ触媒コンバータ２５、ＰＭフィルタ２６、及び酸化触媒コンバータ２７の排気通路１４に沿った配置の順序を適宜変更してもよい。

・バーンアップ制御において、集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を繰り返す回数については、ＮＯｘ触媒コンバータ２５及びＰＭフィルタ２６に残ったＰＭを燃焼しきることの可能な回数であればよく、このことを考慮しつつ三回以外の回数に変更してもよい。

・判定値ａについては、ＰＭ再生制御によってＮＯｘ触媒コンバータ２５のＰＭフィルタ２６の排気下流端寄りの部分のＰＭが燃焼しきった状態であることを判断できる値であればよく、上記実施形態にて例示した０．３ｇという値以外の値に変更することも可能である。

・判定値ｂを「０」以外の判定値ａよりも小さい値に変更してもよい。

本実施形態の排気浄化装置が適用される内燃機関の全体構成を示す略図。 （ａ）及び（ｂ）は、バーンアップ制御における燃料添加態様、及びその燃料添加に伴う排気空燃比の推移を示すタイムチャート。 ＰＭ再生制御終期におけるバーンアップ制御の実行手順を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、ＰＭ再生制御及びバーンアップ制御に係るＰＭ堆積量の推移、ＰＭ再生制御の実行態様、バーンアップ制御の実行態様、及びカウンタＣの推移を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…ターボチャージャ、１２…吸気通路、１３…燃焼室、１４…排気通路、１５…エアクリーナ、１６…エアフローメータ、１７…コンプレッサ、１８…インタークーラ、１９…吸気絞り弁、２０…吸気マニホールド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２３…排気マニホールド、２４…排気タービン、２５…ＮＯｘ触媒コンバータ、２６…ＰＭフィルタ、２７…酸化触媒コンバータ、２８…入ガス温度センサ、２９…出ガス温度センサ、３０…差圧センサ、３１…酸素センサ、３２…酸素センサ、３３…ＥＧＲ通路、３４…ＥＧＲ触媒、３５…ＥＧＲクーラ、３６…ＥＧＲ弁、４０…インジェクタ、４１…高圧燃料供給管、４２…コモンレール、４３…燃料ポンプ、４４…レール圧センサ、４５…低圧燃料供給管、４６…添加弁、５０…電子制御装置（実行手段、停止手段、強制終了手段）、５１…ＮＥセンサ、５２…アクセルセンサ、５３…絞り弁センサ。

Claims (3)

1. 排気系に設けられた触媒への未燃燃料成分の供給により、前記触媒を昇温させるとともに同触媒周りに捕集された微粒子を燃焼させるＰＭ再生制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
   前記ＰＭ再生制御の開始後、前記触媒周りでの微粒子の堆積量が第１の判定値未満になったとき、前記排気系の触媒上流への集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を所定回数繰り返すバーンアップ制御を実行する実行手段と、
   前記バーンアップ制御の終了を条件に前記ＰＭ再生制御を停止する停止手段と、
   前記バーンアップ制御の開始後、前記触媒周りでの微粒子の堆積量が前記第１の判定値よりも小さい第２の判定値まで低減してからの経過時間が所定時間に達したとき、前記バーンアップ制御を強制的に終了させる強制終了手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記所定時間は、前記バーンアップ制御での集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を前記所定回数だけ連続して繰り返すのに要する時間よりも長く、且つ前記所定時間中でのＰＭ再生制御の実行に伴う燃費悪化を許容できる時間に設定されている
   請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記触媒は、前記排気系に直列に配置されたＰＭフィルタ及びＮＯx 触媒コンバータに担持されている
   請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。

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