内燃機関の排気浄化装置
【課題】排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備えた排気浄化装置において、従来に比してより低温且つ短時間でフィルタを再生可能な排気浄化装置を提供すること。
【解決手段】ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触しているか否かを、エンジン１の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する堆積状態判定部４２と、再生処理の実行を制御する再生制御部４３と、を備え、再生制御部４３は、堆積状態判定部４２により、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、再生処理の実行を許可することを特徴とする排気浄化装置である。
【解決手段】ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触しているか否かを、エンジン１の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する堆積状態判定部４２と、再生処理の実行を制御する再生制御部４３と、を備え、再生制御部４３は、堆積状態判定部４２により、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、再生処理の実行を許可することを特徴とする排気浄化装置である。
【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装置に関する。詳しくは、内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに搭載される内燃機関、特に圧縮着火式内燃機関においては、排出される排気中に多量の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が含まれる。この粒子状物質は人体に有害であり、またエミッション規制対象物質である。このため、粒子状物質を除去するためのフィルタが、上記内燃機関の排気通路に設けられているのが一般的である。
【０００３】
上記フィルタとしては、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、ＤＰＦに酸化触媒を担持させたＣＳＦ（Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｓｏｏｔ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられている。これらのフィルタでは、粒子状物質が堆積するとフィルタの上流側と下流側との間で差圧が生じ、出力の低下や燃費の悪化を招く。このため、粒子状物質がある程度堆積した段階で、堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生処理を実行する必要がある。これにより、フィルタの継続使用が可能となる。
【０００４】
ところで、粒子状物質の燃焼には、５５０℃〜６５０℃の高温が必要であるとされており、上記ＣＳＦのように触媒を用いた場合であっても、粒子状物質を低温で効率良く燃焼できていないのが現状である。これは、粒子状物質と触媒との反応が固体−固体反応であり、触媒との接触状態が良好でない粒子状物質の燃焼反応が進行し難いためである。
【０００５】
例えば、ＣＳＦに捕集される粒子状物質の量と燃焼除去される粒子状物質の量とを、内燃機関の運転状態から推定するとともに、その推定結果に基づいて粒子状物質の堆積量を推定し、推定された堆積量が所定の堆積量を超えたときに再生処理を実行する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置が開示されている（特許文献１参照）。
この特許文献１に開示された発明によれば、粒子状物質の堆積状態を監視することにより、フィルタの目詰まりを確実に防止でき、効率良く粒子状物質を除去できるとされている。
【０００６】
また、排気中に含まれるＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒を有するフィルタを備え、ＮＯ２生成触媒により生成されたＮＯ２との接触反応により、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する排気浄化方法が開示されている（特許文献２参照）。
この特許文献２に開示された発明では、ＮＯ２と粒子状物質との固体−気体反応が利用されるため、ＮＯ２生成触媒と粒子状物質との接触状態によらず、フィルタに堆積した粒子状物質を比較的低温下で効率良く燃焼除去できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３９５１６１９号
【特許文献２】特許３０１２２４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、多量に捕集した粒子状物質の燃焼熱によってフィルタが溶損するのを回避すべく、捕集可能な粒子状物質の量が制限されている。このため、再生処理の頻度が増加し、燃費が悪化する。
また、上述したように、粒子状物質と触媒との反応が固体−固体反応であるにも関わらず、粒子状物質と触媒との接触状態を考慮せずに再生処理を実行するため、低温下での燃焼除去が困難であり、再生処理に長時間を要する。また、高温下で再生処理を実行する必要があるため、システムが複雑化し、コストの増加にも繋がる。
【０００９】
一方、上述したように特許文献２では、粒子状物質とＮＯ２との固体−気体反応が利用されるため、比較的低温下で粒子状物質を燃焼させることができるものの、その燃焼速度は低く、再生処理に長時間を要する。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備えた排気浄化装置において、従来に比してより低温且つ短時間でフィルタを再生可能な排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、内燃機関（１）の排気通路に設けられ、当該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕捉するとともに、捕捉した粒子状物質を浄化するための浄化触媒を有するフィルタ（３２）を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させることにより、当該フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生処理を実行する再生手段（９，２１，３１，４０，４１）と、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触しているか否かを、前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する堆積状態判定手段（２２，４０，４２）と、前記再生処理の実行を制御する再生制御手段（４０，４３）と、を備え、前記再生制御手段は、前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする。
【００１２】
上述したように、従来では、粒子状物質と浄化触媒との接触状態を考慮せずに再生処理を実行していた。このため、粒子状物質が浄化触媒と良好な接触性を確保できる量をはるかに超えた量の粒子状物質を燃焼させていたため、高温且つ長時間の再生処理が必要であった。
これに対して、請求項１記載の発明では、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が、当該フィルタに担持されている浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、再生処理の実行を許可する。これにより、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質のうち、浄化触媒と密に接触している粒子状物質のみを燃焼させることができる。従って、本発明によれば、浄化触媒が本来有する浄化性能を十分に発揮させることができ、従来に比して、より低温且つ短時間で粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生できる。ひいては、再生処理に伴うエネルギーロスを低減でき、燃費の悪化を抑制できる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータは、前記フィルタの上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明では、フィルタの上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間に基づいて、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が浄化触媒と密に接触しているか否かを判定する。
後述するように、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質と浄化触媒との接触状態は、フィルタの上流側と下流側との間の差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とによって決定される。このため、本発明によれば、フィルタに生じた差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とに基づいて粒子状物質の堆積状態を判定するため、粒子状物質が浄化触媒と密に接触しているか否かを正確に判定できる。従って、浄化触媒と密に接触している粒子状物質のみを確実に燃焼させることができ、請求項１記載の発明の効果がより高く発揮される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、粒子状物質の堆積量が、前記フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達しているか否かを判定する堆積量判定手段（４０，４４）をさらに備え、前記再生制御手段は、前記堆積量判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質の堆積量が前記最大堆積量に達していると判定されたときに、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明では、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が浄化触媒と密に接触していると判定された場合であって、粒子状物質の堆積量が、フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されたときに、再生処理の実行を許可する。
これは、粒子状物質が浄化触媒と密に接触できるのは、粒子状物質がフィルタの細孔内に捕捉されて堆積した場合であることに基づく。即ち、フィルタの表面に堆積した粒子状物質は、フィルタの細孔内に堆積した粒子状物質とは異なり、浄化触媒に密に接触することができない。このため、粒子状物質の堆積量が、フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達した後は、フィルタの表面に粒子状物質が堆積していくだけであり、浄化触媒と密に接触できる粒子状物質の量は飽和に達しているため、再生処理を実行するのである。従って、本発明によれば、飽和量に達した、浄化触媒と密に接触している粒子状物質のみを燃焼させることができるため、再生処理の頻度をより低減でき、燃費の悪化をより抑制できる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記再生制御手段は、前記浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、前記再生処理の実行を禁止することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明では、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が浄化触媒と密に接触し、且つ粒子状物質の堆積量がフィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されて再生処理を実行した場合において、浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、再生処理の実行を禁止する。
これにより、浄化触媒と密に接触している粒子状物質が燃焼除去されたところで再生処理の実行を中止することができる。従って、本発明によれば、再生処理に伴うエネルギーロスをさらに低減でき、燃費の悪化をさらに抑制できる。
ここで、本発明における「浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間」は、所定の実験を行うことにより、予め算出される。具体的には、再生温度に応じた粒子状物質の燃焼速度と、フィルタの細孔内に堆積し得る粒子状物質の最大堆積量とから算出される。浄化触媒と密に接触している粒子状物質は、フィルタの細孔内でしか生じないからである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１から４いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は、主噴射量の増量、前記フィルタの上流側に酸化触媒を設けたうえでのポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱により、前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させて前記再生処理を実行することを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明では、主噴射量を増量してフィルタに流入する排気の温度を昇温させることにより、再生処理を実行する。あるいは、ポスト噴射を実行して排気中に燃料成分を含有させ、フィルタの上流側に設けた酸化触媒で燃料成分を酸化反応させることにより、発生する熱を利用して再生処理を実行する。あるいは、ヒータを利用してフィルタを加熱することにより、再生処理を実行する。従って、本発明によれば、これらの再生処理により、浄化触媒と密に接触している粒子状物質を確実に燃焼除去でき、請求項１から４いずれか記載の発明の効果が確実に発揮される。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１から５いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記浄化触媒は、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明では、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなる浄化触媒を用いる。Ａｇは低温下で優れたＰＭ燃焼性能を有し、酸素放出能を有する複合酸化物やＰｄを併用することによって、低温下でより優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタは、排気中のＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒をさらに有することを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明では、浄化触媒に加えて、ＮＯ２生成触媒を有するフィルタを用いる。ＮＯ２生成触媒の作用により排気中のＮＯから生成されるＮＯ２は、優れたＰＭ酸化性能を有する。このため、浄化触媒とＮＯ２生成触媒との相乗効果によって、低温下で非常に優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯ２生成触媒は、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなることを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の発明では、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなるＮＯ２生成触媒を用いる。これら貴金属元素は、ＮＯ２生成能に優れることから、請求項７記載の発明の効果がより高く発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態で用いられるＤＰＦの断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る再生制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】タイトコンタクトＰＭの模式図である。
【図５】ルーズコンタクトＰＭの模式図である
【図６】タイトコンタクト領域を示す図である。
【図７】差圧ΔＰと堆積ＰＭ量との関係を示す図である。
【図８】Ａｇ系浄化触媒のＴＧ−ＤＴＡチャートである。
【図９】再生温度と再生時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。内燃機関（以下、エンジン）１は、各気筒７の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒７には図示しない燃料噴射弁が設けられている。これら燃料噴射弁は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０により電気的に接続されており、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間は、ＥＣＵ４０により制御される。
【００３０】
エンジン１には、吸気が流通する吸気管２と、排気が流通する排気管４と、排気の一部を吸気に還流するＥＧＲ通路６と、吸気管２に吸気を圧送する過給機８と、が設けられている。
【００３１】
吸気管２は、吸気マニホールド３の複数の分岐部を介してエンジン１の各気筒７の吸気ポートに接続されている。排気管４は、排気マニホールド５の複数の分岐部を介してエンジン１の各気筒７の排気ポートに接続されている。
【００３２】
過給機８は、排気管４に設けられたタービン８１と、吸気管２に設けられたコンプレッサ８２と、を備える。タービン８１は、排気管４を流通する排気の運動エネルギにより駆動される。コンプレッサ８２は、タービン８１の回転により駆動され、吸気を加圧し吸気管２内へ圧送する。また、タービン８１は、図示しない複数の可変ベーンを備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービンの回転速度を変更できるように構成されている。ベーン開度は、ＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００３３】
吸気管２のうち過給機８の上流側には、エンジン１の吸入空気量を制御するスロットル弁９が設けられている。このスロットル弁９は、アクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。スロットル弁９により制御された吸入空気量は、エアフローメータ２１により検出される。
【００３４】
ＥＧＲ通路６は、排気マニホールド５と吸気マニホールド３とを接続し、タービン８１の上流の排気の一部を、吸気管２のうちコンプレッサ８２の下流に還流する。ＥＧＲ通路６には、還流する排気の流量を制御するＥＧＲ弁１１が設けられている。ＥＧＲ弁１１は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その弁開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００３５】
また、排気管４のうちタービン８１の下流には、酸化触媒３１とＤＰＦ３２とが、上流側からこの順で設けられている。
【００３６】
酸化触媒３１は、後述するポスト噴射によって排気中に導入される燃料成分を酸化させ、発生する熱で排気を昇温する。この酸化触媒３１としては、例えば、触媒として作用する白金（Ｐｔ）を、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）担体に担持させたものに、ＨＣの吸着作用に優れたゼオライトと、ＨＣの水蒸気改質作用に優れたロジウム（Ｒｈ）を加えて構成されたものが用いられる。
【００３７】
ＤＰＦ３２は、排気がフィルタの細孔を通過する際に、粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、以下「ＰＭ」という）をフィルタの表面及びフィルタの細孔内に堆積させることによって捕集する。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックス多孔体からなるハニカム構造体を利用したウォールフロー型ＤＰＦが使用される。ウォールフロー型ＤＰＦは、下流側が目封止された排気流入路と、排気流入路に隣接し上流側が目封止された排気流出路と、排気流入路と排気流出路とを区画するフィルタ壁と、から構成される。
なお、ＤＰＦ３２では、ＰＭが捕集されていくにつれて排気管４の圧損が増大するため、捕集したＰＭを燃焼させる後述の再生処理が実行される。
【００３８】
ＤＰＦ３２には、フィルタに捕捉されて堆積したＰＭを浄化するための浄化触媒が担持されている。浄化触媒としては、堆積したＰＭを燃焼させるＰＭ燃焼触媒が用いられる。
具体的には、浄化触媒として、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなるＰＭ燃焼触媒が好ましく用いられる。
酸素放出能を有する複合酸化物としては、ペロブスカイト型、スピネル型、ルチル型、デラフォサイト型、マグネトプランバイト型、イルメナイト型、及びフルオライト型からなる群より選択される少なくとも１種の結晶構造を備える複合酸化物が好ましく用いられる。これらの結晶構造を備える複合酸化物のうち、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ、及びＺｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素を主要構成元素とする複合酸化物が好ましく用いられる。
また、上記複合酸化物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属、及び貴金属からなる群より選択される少なくとも１種の元素を添加したものがより好ましく用いられる。これらの元素を複合酸化物に添加することにより、構成元素の価数が変化して酸素の吸収及び放出が可能となる。
【００３９】
上記浄化触媒の調製方法及び担持方法については特に限定されず、例えば、従来公知のウォッシュコート法を採用することができる。具体的には、上記浄化触媒を構成する材料を含むスラリーを調製し、このスラリー中に上記ハニカム構造体を所定時間、浸漬させる。所定時間経過後、ハニカム構造体を引き上げて余分なスラリーを除去して乾燥させることにより、浄化触媒をハニカム構造体に担持させることができる。
【００４０】
また、ＤＰＦ３２には、上記浄化触媒に加えて、排気中に含まれるＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒が担持されていることが好ましい。
ＮＯ２生成触媒としては、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなるＮＯ２生成触媒が好ましく用いられる。
高比表面積担体としては特に限定されず、従来公知の酸化物や複合酸化物が用いられる。
【００４１】
また、本実施形態では、図２に示すような、ＤＰＦ３２を構成するフィルタ壁３３上に形成された浄化触媒層３４と、この浄化触媒層３４上に形成されたＮＯ２生成触媒層３５とを有する２層構造体が好ましく用いられる。
この２層構造のＤＰＦ３２は、ウォッシュコート法により、フィルタ壁３３上に浄化触媒層３４、ＮＯ２生成触媒層３５を順次形成することにより得られる。
【００４２】
図１に戻って、ＤＰＦ３２の上流側及び下流側の排気管４には、圧力導入管２３を介して接続された差圧センサ２２が設けられている。この差圧センサ２２により、ＤＰＦ３２の上流側圧力と下流側圧力との差圧が検出される。差圧センサ２２は、後述のＥＣＵ４０に接続されており、その検出信号がＥＣＵ４０に供給される。
【００４３】
ＥＣＵ４０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下、ＣＰＵという）とを備える。この他、ＥＣＵ４０は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラムおよび演算結果などを記憶する記憶回路と、スロットル弁９、エンジン１の燃料噴射弁、及びＤＰＦ３２を加熱するためのヒータ（図示せず）などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。
【００４４】
以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ４０には、再生部４１、堆積状態判定部４２、再生制御部４３、及び堆積量判定部４４の各モジュールが構成される。
再生部４１は、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させることにより、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理を実行する。
堆積状態判定部４２は、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが、浄化触媒と密に接触しているか否かを、エンジン１の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する。
堆積量判定部４４は、堆積状態判定部４２により、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが、上記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、ＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達しているか否かを判定する。
再生制御部４３は、堆積状態判定部４２により、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触していると判定された場合において、堆積量判定部４４によりＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されたときに、再生処理の実行を許可する。
【００４５】
図３は、本実施形態の再生制御の手順を示すフローチャートである。この再生制御は、上述のＥＣＵ４０により繰り返し実行される。
【００４６】
ステップＳ１１では、先ず、ＤＰＦ３２の上流側圧力と下流側圧力との差圧ΔＰを、差圧センサ２２により検出する。次いで、差圧ΔＰの検出値から、平均差圧ΔＰＡｖｅを算出する。
また、差圧ΔＰが生じた時間の累積時間Ｔｐを計測する。計測後、ステップＳ１２に移る。
【００４７】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出した平均差圧ΔＰＡｖｅと、ステップＳ１１で計測した差圧ΔＰが生じた時間の累積時間Ｔｐに基づいて、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触している（以下、「タイトコンタクト」という）か否かを判定する。
具体的には、後述するタイトコンタクト領域判定マップを参照することにより、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭがタイトコンタクト化しているか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合にはステップＳ１３に移り、ＮＯの場合には再びステップＳ１１に戻ることとなる。
【００４８】
ここで、タイトコンタクトＰＭと、浄化触媒と密に接触していない（以下、「ルーズコンタクト」という）ＰＭについて説明する。
図４は、タイトコンタクトＰＭを模式的に示した図である。また、図５は、ルーズコンタクトＰＭを模式的に示した図である。図４に示されるように、タイトコンタクトＰＭは、ＤＰＦ３２に担持された浄化触媒（図４に示す例では、ＣｅＺｒＯ２にＡｇ及びＰｄを担持してなるＰＭ燃焼触媒）と密に接触しているため、燃焼反応がスムーズに進行する結果、低温且つ短時間で燃焼除去される。一方、図５に示されるように、ルーズコンタクトＰＭでは、浄化触媒との間に隙間が形成されているため、燃焼反応がスムーズに進行せず、燃焼には高温且つ長時間を必要とする。図５に示すようなルーズコンタクトＰＭは、再生処理によりタイトコンタクトＰＭを燃焼除去した直後などに見られる。
本発明は、このタイトコンタクトＰＭとルーズコンタクトＰＭの特性の違いに着目してなされたものであり、本発明では、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させることにより、低温且つ短時間での再生処理を可能としている。
【００４９】
次に、タイトコンタクト領域判定マップについて説明する。
図６は、Ａｇを含有する浄化触媒を担持したＤＰＦ３２の平均差圧ΔＰＡｖｅと、差圧ΔＰが生じた時間の累積時間（以下、「ＰＭ圧縮時間」という）Ｔｐとによって決定されるタイトコンタクト領域の判定マップである。この判定マップは、所定の差圧になるまでＤＰＦ３２にＰＭを堆積させ、Ｎ２ガスを用いて所定時間ＰＭを圧縮した後、Ａｉｒガスに切り替えたときを試験開始時として試験開始から３０秒間で燃焼したＰＭからＰＭ燃焼速度を算出し、算出されたＰＭ燃焼速度が飽和燃焼速度となった結果を基に作成されたものである。この判定マップは、上記実験により予め作成され、ＥＣＵ４０に格納されている。
図６に示す通り、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭと浄化触媒との接触性が飽和に達する条件は、ＤＰＦ３２の平均差圧ΔＰＡｖｅと、ＰＭ圧縮時間Ｔｐとによって決定される。図６の曲線の右上の領域が、ＰＭがタイトコンタクト化するための平均差圧ΔＰＡｖｅ及びＰＭ圧縮時間Ｔｐの条件である。図６に示すように、ＤＰＦ３２の平均差圧ΔＰＡｖｅが大きく、ＰＭ圧縮時間Ｔｐが長いほど、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭはタイトコンタクト化する。
ここで、「ＰＭがタイトコンタクト化する」とは、ＰＭと浄化触媒との接触性が飽和に達することを意味する。
【００５０】
図３に戻って、ステップＳ１３では、ＤＰＦ３２に堆積した堆積ＰＭ量Ｗが、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐに達しているか否かを判定する。この判定がＮＯの場合には再びステップＳ１１に戻ることとなる。また、ＹＥＳの場合には、ステップＳ１４に移って、再生処理が実行されることとなる。
これは、タイトコンタクトＰＭの燃焼は、ＤＰＦ３２の細孔内でのみ起こることを本発明者らが見出したことに基づく。即ち、ＤＰＦ３２の表面に堆積したＰＭは、細孔内に堆積したＰＭとは異なり、浄化触媒に密に接触することができない。このため、堆積ＰＭ量Ｗが、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐに達した後は、ＤＰＦ３２の表面にＰＭが堆積していくこととなるため、再生処理を実行するのである。
【００５１】
ここで、ＤＰＦ３２に堆積した堆積ＰＭ量Ｗは、差圧センサ２２により検出されたＤＰＦ３２の差圧ΔＰに基づいて、図７に示すマップを参照することにより算出される。図７に示すマップは、Ａｇを含有する浄化触媒を用いたときのＤＰＦ３２の差圧ΔＰと堆積ＰＭ量との関係を示しており、予め所定の実験により作成され、ＥＣＵ４０に格納されている。
また、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐは、予め所定の実験により算出され、ＥＣＵ４０に格納されている。具体的には、図７の曲線において、差圧ΔＰの上昇が緩やかとなるＰにおける堆積ＰＭ量である。即ち、図７の曲線のＰまではＤＰＦ３２の差圧ΔＰが急激に上昇しているが、これは、ＤＰＦ３２の細孔内にＰＭが捕捉されて堆積し、僅かな堆積ＰＭ量で圧損が大きく上昇するためである。従って、図７の曲線のＰにおける堆積ＰＭ量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐである。
【００５２】
ステップＳ１４では、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させることにより、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理を実行する。再生処理の実行を開始した後、ステップＳ１５に移る。
具体的には、スロットル弁９、エンジン１の燃料噴射弁、又はＤＰＦ３２を加熱するためのヒータに制御信号を出力することにより、吸入空気量の減量、主噴射量の増量、ポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱を行い、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させて再生処理を実行する。
【００５３】
本実施形態の再生処理では、浄化触媒が本来有する浄化性能を十分に発揮でき、タイトコンタクトＰＭを高い燃焼速度で燃焼できる温度まで昇温させることが好ましい。
以下、具体例を挙げて説明する。
ＣｅＺｒＯ２に対してＡｇを３０質量％、Ｐｄを１質量％担持させた浄化触媒のＴＧ−ＤＴＡチャートを図８に示す。図８は、ＰＭ粉末を触媒粉末に対して５質量％となるように乳鉢で混合してタイトコンタクト化させた後、Ａｉｒを流して２０℃／分の条件で昇温させたときのＴＧ−ＤＴＡチャートである。
図８に示すように、温度Ｔ１でＰＭの燃焼が開始され、温度Ｔ２で燃焼速度が劇的に高くなり、温度Ｔ３で燃焼速度がピークに達する。従って、本実施形態の再生処理では、ＰＭの燃焼開始温度であるＴ１以上の所定温度まで上昇させることが好ましい。また、ＰＭの燃焼速度が劇的に高くなり始めるＴ２以上の所定温度まで上昇させることがより好ましく、ＰＭの燃焼ピーク温度Ｔ３以上の所定温度まで上昇させることがさらに好ましい。
【００５４】
ステップＳ１５では、タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間が経過した後、再生処理の実行を禁止する。
タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間は、予め所定の実験により算出され、ＥＣＵ４０に格納されている。具体的には、タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間は、再生温度に応じたＰＭの燃焼速度と、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得るＰＭの最大堆積量とから算出される。タイトコンタクトＰＭは、ＤＰＦ３２の細孔内でしか生じないからである。
図９は、Ａｇを含有する浄化触媒を用い、所定量のタイトコンタクトＰＭのみを燃焼させて再生処理を実行したときの再生温度と、再生時間との関係を示す図である。このように、各再生温度におけるＰＭの燃焼速度に基づいて、タイトコンタクトＰＭの燃焼に必要な時間、即ち再生時間が求められる。
【００５５】
以下、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の効果について説明する。
上述したように、従来では、ＰＭと浄化触媒との接触状態を考慮せずに再生処理を実行していた。このため、ＰＭが浄化触媒と良好な接触性を確保できる量をはるかに超えた量のＰＭを燃焼させていたため、高温且つ長時間の再生処理が必要であった。
これに対して、本実施形態では、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが、タイトコンタクト化していると判定された場合に、再生処理の実行を許可する。これにより、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭのうち、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させることができる。
従って、本実施形態によれば、浄化触媒が本来有する浄化性能を十分に発揮させることができ、従来に比して、より低温且つ短時間でＰＭを燃焼させてＤＰＦ３２を再生できる。具体的には、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させる再生処理を実行することで、従来では５５０℃〜６５０℃の高温が必要とされていた再生処理を、４００℃以下の低温で実行可能である（図９参照）。このため、再生処理に伴うエネルギーロスを低減でき、燃費の悪化を抑制できる。
【００５６】
また、本実施形態では、ＤＰＦ３２の上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間に基づいて、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭがタイトコンタクト化しているか否かを判定する。
上述したように、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭと浄化触媒との接触状態は、ＤＰＦ３２の上流側と下流側との間の差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とによって決定される。このため、本実施形態によれば、ＤＰＦ３２に生じた差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とに基づいてＰＭの堆積状態を判定するため、ＰＭがタイトコンタクト化しているか否かを正確に判定できる。従って、タイトコンタクトＰＭのみを確実に燃焼させることができ、上記の効果がより高く発揮される。
【００５７】
また、本実施形態では、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭがタイトコンタクト化していると判定された場合であって、ＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されたときに、再生処理の実行を許可する。
これは、ＰＭがタイトコンタクト化できるのは、ＰＭがＤＰＦ３２の細孔内に捕捉されて堆積した場合であることに基づく。即ち、ＤＰＦ３２の表面に堆積したＰＭは、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積したＰＭとは異なり、タイトコンタクト化できない。このため、ＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達した後は、ＤＰＦ３２の表面にＰＭが堆積していくだけであり、タイトコンタクトＰＭ量は既に飽和に達しているため、再生処理を実行するのである。従って、本実施形態によれば、飽和量に達した、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させることができるため、再生処理の頻度をより低減でき、燃費の悪化をより抑制できる。
【００５８】
また、本実施形態では、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭがタイトコンタクト化し、且つＰＭの堆積量がＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されて再生処理が実行された場合において、タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、再生処理の実行を禁止する。
これにより、タイトコンタクトＰＭが燃焼除去されたところで再生処理の実行を中止することができる。従って、本実施形態によれば、再生処理に伴うエネルギーロスをさらに低減でき、燃費の悪化をさらに抑制できる。
【００５９】
また、本実施形態では、主噴射量の増量、ＤＰＦ３２の上流側に酸化触媒３１を設けたうえでのポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱により、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させて再生処理を実行する。従って、本実施形態によれば、これらの再生処理により、浄化触媒と密に接触しているＰＭを確実に燃焼除去でき、上記効果が確実に発揮される。
【００６０】
また、本実施形態では、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなる浄化触媒を用いる。Ａｇは低温下で優れたＰＭ燃焼性能を有し、酸素放出能を有する複合酸化物やＰｄを併用することによって、低温下でより優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００６１】
また、本実施形態では、浄化触媒に加えて、ＮＯ２生成触媒を有するＤＰＦ３２を用いる。ＮＯ２生成触媒の作用により排気中のＮＯから生成されるＮＯ２は、優れたＰＭ酸化性能を有する。このため、浄化触媒とＮＯ２生成触媒との相乗効果によって、低温下で非常に優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００６２】
また、本実施形態では、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなるＮＯ２生成触媒を用いる。これら貴金属元素は、ＮＯ２生成能に優れることから、上記効果がより高く発揮される。
【００６３】
本実施形態では、ＥＣＵ４０が、本発明の再生手段、堆積状態判定手段、再生制御手段、及び堆積量判定手段を構成する。具体的には、再生部４１が再生手段に相当し、堆積状態判定部４２が堆積状態判定手段に相当し、再生制御部４３が再生制御手段に相当し、堆積量判定部４４が堆積量判定手段に相当する。また、図３のステップＳ１２の実行に係る手段が堆積状態判定手段に相当し、ステップＳ１３の実行に係る手段が堆積量判定手段に相当し、ステップＳ１４の実行に係る手段が再生手段及び再生制御手段に相当し、ステップＳ１５の実行に係る手段が再生制御手段に相当する。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６６】
＜単体ＰＭ燃焼性能評価＞
［実施例１：Ａｇ系触媒］
（Ａｇ系触媒の調製）
ＣｅＺｒＯ２に対して、Ａｇが３０質量％、Ｐｄが１質量％となるように、所定量の硝酸銀及び硝酸Ｐｄを水に溶解させた。次いで、ナスフラスコ中にＣｅＺｒＯ２粉末、硝酸銀、及び硝酸Ｐｄ混合水溶液を入れ、ロータリーエバポレータで蒸発乾固させた。これを７００℃×２時間焼成することにより、ＡｇＰｄ／ＣｅＺｒＯ２を作製した。
【００６７】
（ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持）
上記で調製したＡｇＰｄ／ＣｅＺｒＯ２に対し、ＳｉＯ２ゾルを所定量の水とともに加え、ボールミルで攪拌してスラリーとした。３００セルのＳｉＣ−ＤＰＦハニカムを準備し、このハニカムをスラリー中に浸漬させた。浸漬後、ハニカムを引き上げて余分なスラリーをエアーナイフで良く切った後、２００℃での乾燥を所定の重量になるまで繰り返し行い、セル内にスラリー乾固物で担持されるようにした。次いで、７００℃×２時間の焼成を行うことにより、触媒付ＤＰＦ１Ｌ当たり６０ｇ／Ｌの触媒が担持された触媒付ＤＰＦを得た。
【００６８】
（ＰＭ燃焼性能評価）
以下の条件でＰＭ燃焼試験を実施した。なお、試験は初期状態、即ち、上記で得られた触媒付ＤＰＦをそのまま用いて実施した。
ＰＭの捕集は、ディーゼル発電機の排気を１５ｃｃの触媒付ＤＰＦに流通させることで行った。捕集と同時に、触媒付ＤＰＦに堆積したＰＭを５〜１０ｋＰａで６０分間圧縮することにより、ＰＭと触媒とをタイトコンタクト化させた。捕集したＰＭの重量は、捕集前後の触媒付ＤＰＦの重量を測定することにより求めた。また、重量測定は、水やＨＣの影響を除外するために、２００℃×１５分間、乾燥器内で乾燥させてから行った。
ＰＭ捕集後の触媒付ＤＰＦのテストピースについて、ＰＭ燃焼性能評価装置を用いて、ＰＭが燃焼する際に生成するＣＯ及びＣＯ２の濃度を測定することにより、ＰＭ燃焼性能評価を行った。具体的には、ＰＭが燃焼しないようにＮ２ガスで４００℃まで昇温した後、ガス組成を、Ｏ：２５％、ＮＯｘ：７００ｐｐｍ、Ｎ２：バランス（線速度ＳＶ＝５００００ｈ−１）に切り替えたときを燃焼開始時とし、燃焼開始から３０秒間、タイトコンタクトＰＭが燃焼するときの高い燃焼速度をタイトコンタクト燃焼速度とし、その後ＰＭの９０％が燃焼するまでのＰＭ燃焼速度をルーズコンタクト燃焼速度として、ＰＭ燃焼性能を評価した。
【００６９】
［実施例２：Ａｇ／Ｐｔ系触媒］
（Ａｇ系触媒の調製）
Ａｇ系触媒は、触媒の比表面積を増加させてタイトコンタクト化できるＰＭ量を増加させるべく、スラリー調製時にクエン酸を混合した以外は実施例１と同様にして調製した。
【００７０】
（Ｐｔ系触媒の調製）
Ａｌ２Ｏ３に対して、Ｐｔが９．３質量％、Ｐｄが４．７質量％となるように、所定量の硝酸Ｐｔ及び硝酸Ｐｄを水に溶解させた。次いで、ナスフラスコ中にＡｌ２Ｏ３粉末、硝酸Ｐｔ、及び硝酸Ｐｄ混合水溶液を入れ、ロータリーエバポレータで蒸発乾固させた。これを７００℃×２時間焼成することにより、ＰｔＰｄ／Ａｌ２Ｏ３を作製した。
【００７１】
（ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持）
実施例１と同様にして作製したＡｇ系触媒付ＤＰＦの上層に、上記Ｐｔ系触媒をＤＰＦ１Ｌ当たり２０ｇ／Ｌ担持させた以外は、実施例１と同様の操作を行い、Ａｇ／Ｐｔ系触媒付ＤＰＦを得た。
【００７２】
（ＰＭ燃焼性能評価）
得られた触媒付ＤＰＦについて、実施例１と同様のＰＭ燃焼性能評価を実施した。
【００７３】
［比較例１：Ｐｔ系触媒］
市販のＰｔ／Ａｌ２Ｏ３触媒を用い、実施例１と同様のＰＭ燃焼性能評価を実施した。
【００７４】
＜実機ＰＭ燃焼性能評価＞
［実施例３：Ａｇ系触媒］
（Ａｇ系触媒の調製）
触媒の比表面積を増加させてタイトコンタクト化できるＰＭ量を増加させるべく、スラリー調製時にクエン酸を混合した以外は、実施例１と同様の操作を行い、Ａｇ系触媒を作製した。
【００７５】
（ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持）
ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持は、ＤＰＦ容量を２．１Ｌとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、触媒付ＤＰＦを得た。
【００７６】
（ＰＭ燃焼性能評価）
以下の条件でＰＭ燃焼試験を実施した。なお、試験は初期状態、即ち、上記で得られた触媒付ＤＰＦをそのまま用いて実施した。
自動車用ディーゼルエンジンを用いて、触媒付ＤＰＦ直前の温度が４００℃程度となるようにエンジン回転数及びトルクを制御し、排気を触媒付ＤＰＦに導入した。このときの差圧（圧損）は、５〜１０ｋＰａ程度であった。排気の導入時間を３０分間に設定してタイトコンタクト化させなかったものと、排気の導入時間を１２０分間に設定してタイトコンタクト化させたものとの２種類について、排気導入前後の重量を測定することにより、ＰＭ燃焼性能評価を行った。なお、重量測定は、水やＨＣの影響を除外するために、２００℃×２．５時間乾燥させてから行った。
【００７７】
［比較例２：Ｐｔ系触媒］
比較例１と同様に市販のＰｔ／Ａｌ２Ｏ３触媒を用い、実施例３と同様のＰＭ燃焼性能評価を実施した。
【００７８】
＜単体ＰＭ燃焼性能評価結果：実施例１〜２、比較例１＞
実施例１〜２、比較例１のＰＭ燃焼性能評価結果を表１に示す。実施例１と比較例１との比較により、試験開始後３０秒間のＰＭ燃焼速度、即ちタイトコンタクトＰＭ燃焼速度は、Ａｇ系触媒の方が高かった。これは、ＤＰＦの細孔内において、タイトコンタクトＰＭが燃焼することにより、Ａｇ系触媒が本来的に有する高い浄化性能が発揮された結果である。
これに対して、試験開始３０秒経過後、ＰＭの９０％が燃焼するまでの燃焼速度、即ちルーズコンタクトＰＭ燃焼速度は、Ａｇ系触媒とＰｔ系触媒とでは、有意差は認められなかった。これは、ルーズコンタクトＰＭが燃焼することにより、主にＮＯ２を利用した燃焼反応が進行する結果である。このため、触媒の浄化性能の相違による影響や、ＰＭと触媒との接触状態による影響が殆ど見られず、いずれもほぼ同等のＰＭ燃焼速度が得られたものと考えられる。
この結果から、特にＡｇ系触媒においては、ＰＭと触媒とをタイトコンタクト化させることにより、高いＰＭ燃焼速度が得られることが判った。
【００７９】
また、実施例１と実施例２との比較により、ＰＭ燃焼触媒であるＡｇ系触媒単独よりも、ＮＯ２生成触媒であるＰｔ系触媒を組み合わせた方が高いＰＭ燃焼速度が得られた。これは、Ａｇ系触媒とＰＭとが密に接している界面で進行するタイトコンタクトＰＭ燃焼に、ＰＭ酸化性能に優れたＮＯ２が加わったことによる相乗効果によるものと考えられた。
また、ルーズコンタクトＰＭ燃焼速度は、実施例１と実施例２とでは有意差は認められなかった。この要因としては、ＰＭは主にＮＯ２によって燃焼しており、ＰＭと触媒との接触状態による影響が限りなく小さいためと考えられた。
【００８０】
【表１】
【００８１】
＜実機ＰＭ燃焼性能評価：実施例３、比較例２＞
実施例３及び比較例２のＰＭ燃焼性能評価結果を表２に示す。実施例３における排気導入時間３０分のときのＰＭ燃焼率は０％であった。これは、平均差圧３．８ｋＰａ、排気導入時間、即ちＰＭ圧縮時間３０分の条件では、タイトコンタクト領域外であるため、ＰＭの燃焼反応が進行しなかったものと考えられた（図６参照）。一方、排気導入時間１２０分のときのＰＭ燃焼率は４０％であった。これは、平均圧損３．９ｋＰａ、排気導入時間、即ちＰＭ圧縮時間１２０分の条件が、タイトコンタクト領域内であるため、ＰＭの燃焼反応が進行したものと考えられた（図６参照）。
これに対して、比較例２における排気導入時間３０分のときのＰＭ燃焼率は６％であった。これは、比較例２ではＰｔ系触媒を用いているため、主にＮＯ２による気体−固体反応によってＰＭが燃焼しているため、ＰＭと触媒との接触状態による影響が殆ど無いためと考えられた。また、排気導入時間１２０分のときのＰＭ燃焼率は１７％であり、実施例３の排気導入時間１２０分のときに比して半分以下しか燃焼していなかった。これは、Ａｇ系触媒がＰＭとタイトコンタクトしたときの燃焼性能が、ＮＯ２による燃焼よりも高い燃焼性能を有しているためと考えられた。
【００８２】
【表２】
【符号の説明】
【００８３】
１…エンジン（内燃機関）
９…スロットル弁（再生手段）
２１…エアーフローメータ（再生手段）
２２…差圧センサ（堆積状態判定手段）
３１…酸化触媒（再生手段）
３２…ＤＰＦ（フィルタ）
４０…ＥＣＵ（再生手段、堆積状態判定手段、再生制御手段、堆積量判定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。詳しくは、内燃機関から排出される排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などに搭載される内燃機関、特に圧縮着火式内燃機関においては、排出される排気中に多量の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）が含まれる。この粒子状物質は人体に有害であり、またエミッション規制対象物質である。このため、粒子状物質を除去するためのフィルタが、上記内燃機関の排気通路に設けられているのが一般的である。
【０００３】
上記フィルタとしては、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、ＤＰＦに酸化触媒を担持させたＣＳＦ（Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｓｏｏｔ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられている。これらのフィルタでは、粒子状物質が堆積するとフィルタの上流側と下流側との間で差圧が生じ、出力の低下や燃費の悪化を招く。このため、粒子状物質がある程度堆積した段階で、堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生処理を実行する必要がある。これにより、フィルタの継続使用が可能となる。
【０００４】
ところで、粒子状物質の燃焼には、５５０℃〜６５０℃の高温が必要であるとされており、上記ＣＳＦのように触媒を用いた場合であっても、粒子状物質を低温で効率良く燃焼できていないのが現状である。これは、粒子状物質と触媒との反応が固体−固体反応であり、触媒との接触状態が良好でない粒子状物質の燃焼反応が進行し難いためである。
【０００５】
例えば、ＣＳＦに捕集される粒子状物質の量と燃焼除去される粒子状物質の量とを、内燃機関の運転状態から推定するとともに、その推定結果に基づいて粒子状物質の堆積量を推定し、推定された堆積量が所定の堆積量を超えたときに再生処理を実行する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置が開示されている（特許文献１参照）。
この特許文献１に開示された発明によれば、粒子状物質の堆積状態を監視することにより、フィルタの目詰まりを確実に防止でき、効率良く粒子状物質を除去できるとされている。
【０００６】
また、排気中に含まれるＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒を有するフィルタを備え、ＮＯ２生成触媒により生成されたＮＯ２との接触反応により、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼除去する排気浄化方法が開示されている（特許文献２参照）。
この特許文献２に開示された発明では、ＮＯ２と粒子状物質との固体−気体反応が利用されるため、ＮＯ２生成触媒と粒子状物質との接触状態によらず、フィルタに堆積した粒子状物質を比較的低温下で効率良く燃焼除去できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３９５１６１９号
【特許文献２】特許３０１２２４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、多量に捕集した粒子状物質の燃焼熱によってフィルタが溶損するのを回避すべく、捕集可能な粒子状物質の量が制限されている。このため、再生処理の頻度が増加し、燃費が悪化する。
また、上述したように、粒子状物質と触媒との反応が固体−固体反応であるにも関わらず、粒子状物質と触媒との接触状態を考慮せずに再生処理を実行するため、低温下での燃焼除去が困難であり、再生処理に長時間を要する。また、高温下で再生処理を実行する必要があるため、システムが複雑化し、コストの増加にも繋がる。
【０００９】
一方、上述したように特許文献２では、粒子状物質とＮＯ２との固体−気体反応が利用されるため、比較的低温下で粒子状物質を燃焼させることができるものの、その燃焼速度は低く、再生処理に長時間を要する。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタを備えた排気浄化装置において、従来に比してより低温且つ短時間でフィルタを再生可能な排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、内燃機関（１）の排気通路に設けられ、当該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕捉するとともに、捕捉した粒子状物質を浄化するための浄化触媒を有するフィルタ（３２）を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させることにより、当該フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生処理を実行する再生手段（９，２１，３１，４０，４１）と、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触しているか否かを、前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する堆積状態判定手段（２２，４０，４２）と、前記再生処理の実行を制御する再生制御手段（４０，４３）と、を備え、前記再生制御手段は、前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする。
【００１２】
上述したように、従来では、粒子状物質と浄化触媒との接触状態を考慮せずに再生処理を実行していた。このため、粒子状物質が浄化触媒と良好な接触性を確保できる量をはるかに超えた量の粒子状物質を燃焼させていたため、高温且つ長時間の再生処理が必要であった。
これに対して、請求項１記載の発明では、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が、当該フィルタに担持されている浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、再生処理の実行を許可する。これにより、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質のうち、浄化触媒と密に接触している粒子状物質のみを燃焼させることができる。従って、本発明によれば、浄化触媒が本来有する浄化性能を十分に発揮させることができ、従来に比して、より低温且つ短時間で粒子状物質を燃焼させてフィルタを再生できる。ひいては、再生処理に伴うエネルギーロスを低減でき、燃費の悪化を抑制できる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータは、前記フィルタの上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明では、フィルタの上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間に基づいて、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が浄化触媒と密に接触しているか否かを判定する。
後述するように、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質と浄化触媒との接触状態は、フィルタの上流側と下流側との間の差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とによって決定される。このため、本発明によれば、フィルタに生じた差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とに基づいて粒子状物質の堆積状態を判定するため、粒子状物質が浄化触媒と密に接触しているか否かを正確に判定できる。従って、浄化触媒と密に接触している粒子状物質のみを確実に燃焼させることができ、請求項１記載の発明の効果がより高く発揮される。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、粒子状物質の堆積量が、前記フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達しているか否かを判定する堆積量判定手段（４０，４４）をさらに備え、前記再生制御手段は、前記堆積量判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質の堆積量が前記最大堆積量に達していると判定されたときに、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明では、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が浄化触媒と密に接触していると判定された場合であって、粒子状物質の堆積量が、フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されたときに、再生処理の実行を許可する。
これは、粒子状物質が浄化触媒と密に接触できるのは、粒子状物質がフィルタの細孔内に捕捉されて堆積した場合であることに基づく。即ち、フィルタの表面に堆積した粒子状物質は、フィルタの細孔内に堆積した粒子状物質とは異なり、浄化触媒に密に接触することができない。このため、粒子状物質の堆積量が、フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達した後は、フィルタの表面に粒子状物質が堆積していくだけであり、浄化触媒と密に接触できる粒子状物質の量は飽和に達しているため、再生処理を実行するのである。従って、本発明によれば、飽和量に達した、浄化触媒と密に接触している粒子状物質のみを燃焼させることができるため、再生処理の頻度をより低減でき、燃費の悪化をより抑制できる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記再生制御手段は、前記浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、前記再生処理の実行を禁止することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明では、フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が浄化触媒と密に接触し、且つ粒子状物質の堆積量がフィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されて再生処理を実行した場合において、浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、再生処理の実行を禁止する。
これにより、浄化触媒と密に接触している粒子状物質が燃焼除去されたところで再生処理の実行を中止することができる。従って、本発明によれば、再生処理に伴うエネルギーロスをさらに低減でき、燃費の悪化をさらに抑制できる。
ここで、本発明における「浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間」は、所定の実験を行うことにより、予め算出される。具体的には、再生温度に応じた粒子状物質の燃焼速度と、フィルタの細孔内に堆積し得る粒子状物質の最大堆積量とから算出される。浄化触媒と密に接触している粒子状物質は、フィルタの細孔内でしか生じないからである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１から４いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記再生手段は、主噴射量の増量、前記フィルタの上流側に酸化触媒を設けたうえでのポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱により、前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させて前記再生処理を実行することを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明では、主噴射量を増量してフィルタに流入する排気の温度を昇温させることにより、再生処理を実行する。あるいは、ポスト噴射を実行して排気中に燃料成分を含有させ、フィルタの上流側に設けた酸化触媒で燃料成分を酸化反応させることにより、発生する熱を利用して再生処理を実行する。あるいは、ヒータを利用してフィルタを加熱することにより、再生処理を実行する。従って、本発明によれば、これらの再生処理により、浄化触媒と密に接触している粒子状物質を確実に燃焼除去でき、請求項１から４いずれか記載の発明の効果が確実に発揮される。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１から５いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記浄化触媒は、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなることを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明では、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなる浄化触媒を用いる。Ａｇは低温下で優れたＰＭ燃焼性能を有し、酸素放出能を有する複合酸化物やＰｄを併用することによって、低温下でより優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタは、排気中のＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒をさらに有することを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明では、浄化触媒に加えて、ＮＯ２生成触媒を有するフィルタを用いる。ＮＯ２生成触媒の作用により排気中のＮＯから生成されるＮＯ２は、優れたＰＭ酸化性能を有する。このため、浄化触媒とＮＯ２生成触媒との相乗効果によって、低温下で非常に優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記ＮＯ２生成触媒は、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなることを特徴とする。
【００２６】
請求項８記載の発明では、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなるＮＯ２生成触媒を用いる。これら貴金属元素は、ＮＯ２生成能に優れることから、請求項７記載の発明の効果がより高く発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態で用いられるＤＰＦの断面模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る再生制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】タイトコンタクトＰＭの模式図である。
【図５】ルーズコンタクトＰＭの模式図である
【図６】タイトコンタクト領域を示す図である。
【図７】差圧ΔＰと堆積ＰＭ量との関係を示す図である。
【図８】Ａｇ系浄化触媒のＴＧ−ＤＴＡチャートである。
【図９】再生温度と再生時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。内燃機関（以下、エンジン）１は、各気筒７の燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒７には図示しない燃料噴射弁が設けられている。これら燃料噴射弁は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）４０により電気的に接続されており、燃料噴射弁の開弁時間および閉弁時間は、ＥＣＵ４０により制御される。
【００３０】
エンジン１には、吸気が流通する吸気管２と、排気が流通する排気管４と、排気の一部を吸気に還流するＥＧＲ通路６と、吸気管２に吸気を圧送する過給機８と、が設けられている。
【００３１】
吸気管２は、吸気マニホールド３の複数の分岐部を介してエンジン１の各気筒７の吸気ポートに接続されている。排気管４は、排気マニホールド５の複数の分岐部を介してエンジン１の各気筒７の排気ポートに接続されている。
【００３２】
過給機８は、排気管４に設けられたタービン８１と、吸気管２に設けられたコンプレッサ８２と、を備える。タービン８１は、排気管４を流通する排気の運動エネルギにより駆動される。コンプレッサ８２は、タービン８１の回転により駆動され、吸気を加圧し吸気管２内へ圧送する。また、タービン８１は、図示しない複数の可変ベーンを備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービンの回転速度を変更できるように構成されている。ベーン開度は、ＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００３３】
吸気管２のうち過給機８の上流側には、エンジン１の吸入空気量を制御するスロットル弁９が設けられている。このスロットル弁９は、アクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。スロットル弁９により制御された吸入空気量は、エアフローメータ２１により検出される。
【００３４】
ＥＧＲ通路６は、排気マニホールド５と吸気マニホールド３とを接続し、タービン８１の上流の排気の一部を、吸気管２のうちコンプレッサ８２の下流に還流する。ＥＧＲ通路６には、還流する排気の流量を制御するＥＧＲ弁１１が設けられている。ＥＧＲ弁１１は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ４０に接続されており、その弁開度はＥＣＵ４０により電磁的に制御される。
【００３５】
また、排気管４のうちタービン８１の下流には、酸化触媒３１とＤＰＦ３２とが、上流側からこの順で設けられている。
【００３６】
酸化触媒３１は、後述するポスト噴射によって排気中に導入される燃料成分を酸化させ、発生する熱で排気を昇温する。この酸化触媒３１としては、例えば、触媒として作用する白金（Ｐｔ）を、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）担体に担持させたものに、ＨＣの吸着作用に優れたゼオライトと、ＨＣの水蒸気改質作用に優れたロジウム（Ｒｈ）を加えて構成されたものが用いられる。
【００３７】
ＤＰＦ３２は、排気がフィルタの細孔を通過する際に、粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、以下「ＰＭ」という）をフィルタの表面及びフィルタの細孔内に堆積させることによって捕集する。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックス多孔体からなるハニカム構造体を利用したウォールフロー型ＤＰＦが使用される。ウォールフロー型ＤＰＦは、下流側が目封止された排気流入路と、排気流入路に隣接し上流側が目封止された排気流出路と、排気流入路と排気流出路とを区画するフィルタ壁と、から構成される。
なお、ＤＰＦ３２では、ＰＭが捕集されていくにつれて排気管４の圧損が増大するため、捕集したＰＭを燃焼させる後述の再生処理が実行される。
【００３８】
ＤＰＦ３２には、フィルタに捕捉されて堆積したＰＭを浄化するための浄化触媒が担持されている。浄化触媒としては、堆積したＰＭを燃焼させるＰＭ燃焼触媒が用いられる。
具体的には、浄化触媒として、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなるＰＭ燃焼触媒が好ましく用いられる。
酸素放出能を有する複合酸化物としては、ペロブスカイト型、スピネル型、ルチル型、デラフォサイト型、マグネトプランバイト型、イルメナイト型、及びフルオライト型からなる群より選択される少なくとも１種の結晶構造を備える複合酸化物が好ましく用いられる。これらの結晶構造を備える複合酸化物のうち、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｅ、及びＺｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素を主要構成元素とする複合酸化物が好ましく用いられる。
また、上記複合酸化物に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属、及び貴金属からなる群より選択される少なくとも１種の元素を添加したものがより好ましく用いられる。これらの元素を複合酸化物に添加することにより、構成元素の価数が変化して酸素の吸収及び放出が可能となる。
【００３９】
上記浄化触媒の調製方法及び担持方法については特に限定されず、例えば、従来公知のウォッシュコート法を採用することができる。具体的には、上記浄化触媒を構成する材料を含むスラリーを調製し、このスラリー中に上記ハニカム構造体を所定時間、浸漬させる。所定時間経過後、ハニカム構造体を引き上げて余分なスラリーを除去して乾燥させることにより、浄化触媒をハニカム構造体に担持させることができる。
【００４０】
また、ＤＰＦ３２には、上記浄化触媒に加えて、排気中に含まれるＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒が担持されていることが好ましい。
ＮＯ２生成触媒としては、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなるＮＯ２生成触媒が好ましく用いられる。
高比表面積担体としては特に限定されず、従来公知の酸化物や複合酸化物が用いられる。
【００４１】
また、本実施形態では、図２に示すような、ＤＰＦ３２を構成するフィルタ壁３３上に形成された浄化触媒層３４と、この浄化触媒層３４上に形成されたＮＯ２生成触媒層３５とを有する２層構造体が好ましく用いられる。
この２層構造のＤＰＦ３２は、ウォッシュコート法により、フィルタ壁３３上に浄化触媒層３４、ＮＯ２生成触媒層３５を順次形成することにより得られる。
【００４２】
図１に戻って、ＤＰＦ３２の上流側及び下流側の排気管４には、圧力導入管２３を介して接続された差圧センサ２２が設けられている。この差圧センサ２２により、ＤＰＦ３２の上流側圧力と下流側圧力との差圧が検出される。差圧センサ２２は、後述のＥＣＵ４０に接続されており、その検出信号がＥＣＵ４０に供給される。
【００４３】
ＥＣＵ４０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下、ＣＰＵという）とを備える。この他、ＥＣＵ４０は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラムおよび演算結果などを記憶する記憶回路と、スロットル弁９、エンジン１の燃料噴射弁、及びＤＰＦ３２を加熱するためのヒータ（図示せず）などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。
【００４４】
以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ４０には、再生部４１、堆積状態判定部４２、再生制御部４３、及び堆積量判定部４４の各モジュールが構成される。
再生部４１は、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させることにより、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理を実行する。
堆積状態判定部４２は、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが、浄化触媒と密に接触しているか否かを、エンジン１の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する。
堆積量判定部４４は、堆積状態判定部４２により、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが、上記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、ＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達しているか否かを判定する。
再生制御部４３は、堆積状態判定部４２により、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触していると判定された場合において、堆積量判定部４４によりＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されたときに、再生処理の実行を許可する。
【００４５】
図３は、本実施形態の再生制御の手順を示すフローチャートである。この再生制御は、上述のＥＣＵ４０により繰り返し実行される。
【００４６】
ステップＳ１１では、先ず、ＤＰＦ３２の上流側圧力と下流側圧力との差圧ΔＰを、差圧センサ２２により検出する。次いで、差圧ΔＰの検出値から、平均差圧ΔＰＡｖｅを算出する。
また、差圧ΔＰが生じた時間の累積時間Ｔｐを計測する。計測後、ステップＳ１２に移る。
【００４７】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出した平均差圧ΔＰＡｖｅと、ステップＳ１１で計測した差圧ΔＰが生じた時間の累積時間Ｔｐに基づいて、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭが浄化触媒と密に接触している（以下、「タイトコンタクト」という）か否かを判定する。
具体的には、後述するタイトコンタクト領域判定マップを参照することにより、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭがタイトコンタクト化しているか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合にはステップＳ１３に移り、ＮＯの場合には再びステップＳ１１に戻ることとなる。
【００４８】
ここで、タイトコンタクトＰＭと、浄化触媒と密に接触していない（以下、「ルーズコンタクト」という）ＰＭについて説明する。
図４は、タイトコンタクトＰＭを模式的に示した図である。また、図５は、ルーズコンタクトＰＭを模式的に示した図である。図４に示されるように、タイトコンタクトＰＭは、ＤＰＦ３２に担持された浄化触媒（図４に示す例では、ＣｅＺｒＯ２にＡｇ及びＰｄを担持してなるＰＭ燃焼触媒）と密に接触しているため、燃焼反応がスムーズに進行する結果、低温且つ短時間で燃焼除去される。一方、図５に示されるように、ルーズコンタクトＰＭでは、浄化触媒との間に隙間が形成されているため、燃焼反応がスムーズに進行せず、燃焼には高温且つ長時間を必要とする。図５に示すようなルーズコンタクトＰＭは、再生処理によりタイトコンタクトＰＭを燃焼除去した直後などに見られる。
本発明は、このタイトコンタクトＰＭとルーズコンタクトＰＭの特性の違いに着目してなされたものであり、本発明では、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させることにより、低温且つ短時間での再生処理を可能としている。
【００４９】
次に、タイトコンタクト領域判定マップについて説明する。
図６は、Ａｇを含有する浄化触媒を担持したＤＰＦ３２の平均差圧ΔＰＡｖｅと、差圧ΔＰが生じた時間の累積時間（以下、「ＰＭ圧縮時間」という）Ｔｐとによって決定されるタイトコンタクト領域の判定マップである。この判定マップは、所定の差圧になるまでＤＰＦ３２にＰＭを堆積させ、Ｎ２ガスを用いて所定時間ＰＭを圧縮した後、Ａｉｒガスに切り替えたときを試験開始時として試験開始から３０秒間で燃焼したＰＭからＰＭ燃焼速度を算出し、算出されたＰＭ燃焼速度が飽和燃焼速度となった結果を基に作成されたものである。この判定マップは、上記実験により予め作成され、ＥＣＵ４０に格納されている。
図６に示す通り、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭと浄化触媒との接触性が飽和に達する条件は、ＤＰＦ３２の平均差圧ΔＰＡｖｅと、ＰＭ圧縮時間Ｔｐとによって決定される。図６の曲線の右上の領域が、ＰＭがタイトコンタクト化するための平均差圧ΔＰＡｖｅ及びＰＭ圧縮時間Ｔｐの条件である。図６に示すように、ＤＰＦ３２の平均差圧ΔＰＡｖｅが大きく、ＰＭ圧縮時間Ｔｐが長いほど、ＤＰＦ３２に堆積したＰＭはタイトコンタクト化する。
ここで、「ＰＭがタイトコンタクト化する」とは、ＰＭと浄化触媒との接触性が飽和に達することを意味する。
【００５０】
図３に戻って、ステップＳ１３では、ＤＰＦ３２に堆積した堆積ＰＭ量Ｗが、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐに達しているか否かを判定する。この判定がＮＯの場合には再びステップＳ１１に戻ることとなる。また、ＹＥＳの場合には、ステップＳ１４に移って、再生処理が実行されることとなる。
これは、タイトコンタクトＰＭの燃焼は、ＤＰＦ３２の細孔内でのみ起こることを本発明者らが見出したことに基づく。即ち、ＤＰＦ３２の表面に堆積したＰＭは、細孔内に堆積したＰＭとは異なり、浄化触媒に密に接触することができない。このため、堆積ＰＭ量Ｗが、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐに達した後は、ＤＰＦ３２の表面にＰＭが堆積していくこととなるため、再生処理を実行するのである。
【００５１】
ここで、ＤＰＦ３２に堆積した堆積ＰＭ量Ｗは、差圧センサ２２により検出されたＤＰＦ３２の差圧ΔＰに基づいて、図７に示すマップを参照することにより算出される。図７に示すマップは、Ａｇを含有する浄化触媒を用いたときのＤＰＦ３２の差圧ΔＰと堆積ＰＭ量との関係を示しており、予め所定の実験により作成され、ＥＣＵ４０に格納されている。
また、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐは、予め所定の実験により算出され、ＥＣＵ４０に格納されている。具体的には、図７の曲線において、差圧ΔＰの上昇が緩やかとなるＰにおける堆積ＰＭ量である。即ち、図７の曲線のＰまではＤＰＦ３２の差圧ΔＰが急激に上昇しているが、これは、ＤＰＦ３２の細孔内にＰＭが捕捉されて堆積し、僅かな堆積ＰＭ量で圧損が大きく上昇するためである。従って、図７の曲線のＰにおける堆積ＰＭ量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量Ｗｐである。
【００５２】
ステップＳ１４では、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させることにより、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理を実行する。再生処理の実行を開始した後、ステップＳ１５に移る。
具体的には、スロットル弁９、エンジン１の燃料噴射弁、又はＤＰＦ３２を加熱するためのヒータに制御信号を出力することにより、吸入空気量の減量、主噴射量の増量、ポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱を行い、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させて再生処理を実行する。
【００５３】
本実施形態の再生処理では、浄化触媒が本来有する浄化性能を十分に発揮でき、タイトコンタクトＰＭを高い燃焼速度で燃焼できる温度まで昇温させることが好ましい。
以下、具体例を挙げて説明する。
ＣｅＺｒＯ２に対してＡｇを３０質量％、Ｐｄを１質量％担持させた浄化触媒のＴＧ−ＤＴＡチャートを図８に示す。図８は、ＰＭ粉末を触媒粉末に対して５質量％となるように乳鉢で混合してタイトコンタクト化させた後、Ａｉｒを流して２０℃／分の条件で昇温させたときのＴＧ−ＤＴＡチャートである。
図８に示すように、温度Ｔ１でＰＭの燃焼が開始され、温度Ｔ２で燃焼速度が劇的に高くなり、温度Ｔ３で燃焼速度がピークに達する。従って、本実施形態の再生処理では、ＰＭの燃焼開始温度であるＴ１以上の所定温度まで上昇させることが好ましい。また、ＰＭの燃焼速度が劇的に高くなり始めるＴ２以上の所定温度まで上昇させることがより好ましく、ＰＭの燃焼ピーク温度Ｔ３以上の所定温度まで上昇させることがさらに好ましい。
【００５４】
ステップＳ１５では、タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間が経過した後、再生処理の実行を禁止する。
タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間は、予め所定の実験により算出され、ＥＣＵ４０に格納されている。具体的には、タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間は、再生温度に応じたＰＭの燃焼速度と、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得るＰＭの最大堆積量とから算出される。タイトコンタクトＰＭは、ＤＰＦ３２の細孔内でしか生じないからである。
図９は、Ａｇを含有する浄化触媒を用い、所定量のタイトコンタクトＰＭのみを燃焼させて再生処理を実行したときの再生温度と、再生時間との関係を示す図である。このように、各再生温度におけるＰＭの燃焼速度に基づいて、タイトコンタクトＰＭの燃焼に必要な時間、即ち再生時間が求められる。
【００５５】
以下、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の効果について説明する。
上述したように、従来では、ＰＭと浄化触媒との接触状態を考慮せずに再生処理を実行していた。このため、ＰＭが浄化触媒と良好な接触性を確保できる量をはるかに超えた量のＰＭを燃焼させていたため、高温且つ長時間の再生処理が必要であった。
これに対して、本実施形態では、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭが、タイトコンタクト化していると判定された場合に、再生処理の実行を許可する。これにより、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭのうち、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させることができる。
従って、本実施形態によれば、浄化触媒が本来有する浄化性能を十分に発揮させることができ、従来に比して、より低温且つ短時間でＰＭを燃焼させてＤＰＦ３２を再生できる。具体的には、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させる再生処理を実行することで、従来では５５０℃〜６５０℃の高温が必要とされていた再生処理を、４００℃以下の低温で実行可能である（図９参照）。このため、再生処理に伴うエネルギーロスを低減でき、燃費の悪化を抑制できる。
【００５６】
また、本実施形態では、ＤＰＦ３２の上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間に基づいて、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭがタイトコンタクト化しているか否かを判定する。
上述したように、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭと浄化触媒との接触状態は、ＤＰＦ３２の上流側と下流側との間の差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とによって決定される。このため、本実施形態によれば、ＤＰＦ３２に生じた差圧と、この差圧が生じた時間の累積時間とに基づいてＰＭの堆積状態を判定するため、ＰＭがタイトコンタクト化しているか否かを正確に判定できる。従って、タイトコンタクトＰＭのみを確実に燃焼させることができ、上記の効果がより高く発揮される。
【００５７】
また、本実施形態では、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭがタイトコンタクト化していると判定された場合であって、ＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されたときに、再生処理の実行を許可する。
これは、ＰＭがタイトコンタクト化できるのは、ＰＭがＤＰＦ３２の細孔内に捕捉されて堆積した場合であることに基づく。即ち、ＤＰＦ３２の表面に堆積したＰＭは、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積したＰＭとは異なり、タイトコンタクト化できない。このため、ＰＭの堆積量が、ＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達した後は、ＤＰＦ３２の表面にＰＭが堆積していくだけであり、タイトコンタクトＰＭ量は既に飽和に達しているため、再生処理を実行するのである。従って、本実施形態によれば、飽和量に達した、タイトコンタクトＰＭのみを燃焼させることができるため、再生処理の頻度をより低減でき、燃費の悪化をより抑制できる。
【００５８】
また、本実施形態では、ＤＰＦ３２に捕捉されて堆積したＰＭがタイトコンタクト化し、且つＰＭの堆積量がＤＰＦ３２の細孔内に堆積し得る最大堆積量に達していると判定されて再生処理が実行された場合において、タイトコンタクトＰＭを燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、再生処理の実行を禁止する。
これにより、タイトコンタクトＰＭが燃焼除去されたところで再生処理の実行を中止することができる。従って、本実施形態によれば、再生処理に伴うエネルギーロスをさらに低減でき、燃費の悪化をさらに抑制できる。
【００５９】
また、本実施形態では、主噴射量の増量、ＤＰＦ３２の上流側に酸化触媒３１を設けたうえでのポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱により、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を昇温させて再生処理を実行する。従って、本実施形態によれば、これらの再生処理により、浄化触媒と密に接触しているＰＭを確実に燃焼除去でき、上記効果が確実に発揮される。
【００６０】
また、本実施形態では、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなる浄化触媒を用いる。Ａｇは低温下で優れたＰＭ燃焼性能を有し、酸素放出能を有する複合酸化物やＰｄを併用することによって、低温下でより優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００６１】
また、本実施形態では、浄化触媒に加えて、ＮＯ２生成触媒を有するＤＰＦ３２を用いる。ＮＯ２生成触媒の作用により排気中のＮＯから生成されるＮＯ２は、優れたＰＭ酸化性能を有する。このため、浄化触媒とＮＯ２生成触媒との相乗効果によって、低温下で非常に優れたＰＭ浄化性能が得られる。
【００６２】
また、本実施形態では、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなるＮＯ２生成触媒を用いる。これら貴金属元素は、ＮＯ２生成能に優れることから、上記効果がより高く発揮される。
【００６３】
本実施形態では、ＥＣＵ４０が、本発明の再生手段、堆積状態判定手段、再生制御手段、及び堆積量判定手段を構成する。具体的には、再生部４１が再生手段に相当し、堆積状態判定部４２が堆積状態判定手段に相当し、再生制御部４３が再生制御手段に相当し、堆積量判定部４４が堆積量判定手段に相当する。また、図３のステップＳ１２の実行に係る手段が堆積状態判定手段に相当し、ステップＳ１３の実行に係る手段が堆積量判定手段に相当し、ステップＳ１４の実行に係る手段が再生手段及び再生制御手段に相当し、ステップＳ１５の実行に係る手段が再生制御手段に相当する。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６６】
＜単体ＰＭ燃焼性能評価＞
［実施例１：Ａｇ系触媒］
（Ａｇ系触媒の調製）
ＣｅＺｒＯ２に対して、Ａｇが３０質量％、Ｐｄが１質量％となるように、所定量の硝酸銀及び硝酸Ｐｄを水に溶解させた。次いで、ナスフラスコ中にＣｅＺｒＯ２粉末、硝酸銀、及び硝酸Ｐｄ混合水溶液を入れ、ロータリーエバポレータで蒸発乾固させた。これを７００℃×２時間焼成することにより、ＡｇＰｄ／ＣｅＺｒＯ２を作製した。
【００６７】
（ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持）
上記で調製したＡｇＰｄ／ＣｅＺｒＯ２に対し、ＳｉＯ２ゾルを所定量の水とともに加え、ボールミルで攪拌してスラリーとした。３００セルのＳｉＣ−ＤＰＦハニカムを準備し、このハニカムをスラリー中に浸漬させた。浸漬後、ハニカムを引き上げて余分なスラリーをエアーナイフで良く切った後、２００℃での乾燥を所定の重量になるまで繰り返し行い、セル内にスラリー乾固物で担持されるようにした。次いで、７００℃×２時間の焼成を行うことにより、触媒付ＤＰＦ１Ｌ当たり６０ｇ／Ｌの触媒が担持された触媒付ＤＰＦを得た。
【００６８】
（ＰＭ燃焼性能評価）
以下の条件でＰＭ燃焼試験を実施した。なお、試験は初期状態、即ち、上記で得られた触媒付ＤＰＦをそのまま用いて実施した。
ＰＭの捕集は、ディーゼル発電機の排気を１５ｃｃの触媒付ＤＰＦに流通させることで行った。捕集と同時に、触媒付ＤＰＦに堆積したＰＭを５〜１０ｋＰａで６０分間圧縮することにより、ＰＭと触媒とをタイトコンタクト化させた。捕集したＰＭの重量は、捕集前後の触媒付ＤＰＦの重量を測定することにより求めた。また、重量測定は、水やＨＣの影響を除外するために、２００℃×１５分間、乾燥器内で乾燥させてから行った。
ＰＭ捕集後の触媒付ＤＰＦのテストピースについて、ＰＭ燃焼性能評価装置を用いて、ＰＭが燃焼する際に生成するＣＯ及びＣＯ２の濃度を測定することにより、ＰＭ燃焼性能評価を行った。具体的には、ＰＭが燃焼しないようにＮ２ガスで４００℃まで昇温した後、ガス組成を、Ｏ：２５％、ＮＯｘ：７００ｐｐｍ、Ｎ２：バランス（線速度ＳＶ＝５００００ｈ−１）に切り替えたときを燃焼開始時とし、燃焼開始から３０秒間、タイトコンタクトＰＭが燃焼するときの高い燃焼速度をタイトコンタクト燃焼速度とし、その後ＰＭの９０％が燃焼するまでのＰＭ燃焼速度をルーズコンタクト燃焼速度として、ＰＭ燃焼性能を評価した。
【００６９】
［実施例２：Ａｇ／Ｐｔ系触媒］
（Ａｇ系触媒の調製）
Ａｇ系触媒は、触媒の比表面積を増加させてタイトコンタクト化できるＰＭ量を増加させるべく、スラリー調製時にクエン酸を混合した以外は実施例１と同様にして調製した。
【００７０】
（Ｐｔ系触媒の調製）
Ａｌ２Ｏ３に対して、Ｐｔが９．３質量％、Ｐｄが４．７質量％となるように、所定量の硝酸Ｐｔ及び硝酸Ｐｄを水に溶解させた。次いで、ナスフラスコ中にＡｌ２Ｏ３粉末、硝酸Ｐｔ、及び硝酸Ｐｄ混合水溶液を入れ、ロータリーエバポレータで蒸発乾固させた。これを７００℃×２時間焼成することにより、ＰｔＰｄ／Ａｌ２Ｏ３を作製した。
【００７１】
（ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持）
実施例１と同様にして作製したＡｇ系触媒付ＤＰＦの上層に、上記Ｐｔ系触媒をＤＰＦ１Ｌ当たり２０ｇ／Ｌ担持させた以外は、実施例１と同様の操作を行い、Ａｇ／Ｐｔ系触媒付ＤＰＦを得た。
【００７２】
（ＰＭ燃焼性能評価）
得られた触媒付ＤＰＦについて、実施例１と同様のＰＭ燃焼性能評価を実施した。
【００７３】
［比較例１：Ｐｔ系触媒］
市販のＰｔ／Ａｌ２Ｏ３触媒を用い、実施例１と同様のＰＭ燃焼性能評価を実施した。
【００７４】
＜実機ＰＭ燃焼性能評価＞
［実施例３：Ａｇ系触媒］
（Ａｇ系触媒の調製）
触媒の比表面積を増加させてタイトコンタクト化できるＰＭ量を増加させるべく、スラリー調製時にクエン酸を混合した以外は、実施例１と同様の操作を行い、Ａｇ系触媒を作製した。
【００７５】
（ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持）
ウォールフロー型ＤＰＦへの触媒担持は、ＤＰＦ容量を２．１Ｌとした以外は、実施例１と同様の操作を行い、触媒付ＤＰＦを得た。
【００７６】
（ＰＭ燃焼性能評価）
以下の条件でＰＭ燃焼試験を実施した。なお、試験は初期状態、即ち、上記で得られた触媒付ＤＰＦをそのまま用いて実施した。
自動車用ディーゼルエンジンを用いて、触媒付ＤＰＦ直前の温度が４００℃程度となるようにエンジン回転数及びトルクを制御し、排気を触媒付ＤＰＦに導入した。このときの差圧（圧損）は、５〜１０ｋＰａ程度であった。排気の導入時間を３０分間に設定してタイトコンタクト化させなかったものと、排気の導入時間を１２０分間に設定してタイトコンタクト化させたものとの２種類について、排気導入前後の重量を測定することにより、ＰＭ燃焼性能評価を行った。なお、重量測定は、水やＨＣの影響を除外するために、２００℃×２．５時間乾燥させてから行った。
【００７７】
［比較例２：Ｐｔ系触媒］
比較例１と同様に市販のＰｔ／Ａｌ２Ｏ３触媒を用い、実施例３と同様のＰＭ燃焼性能評価を実施した。
【００７８】
＜単体ＰＭ燃焼性能評価結果：実施例１〜２、比較例１＞
実施例１〜２、比較例１のＰＭ燃焼性能評価結果を表１に示す。実施例１と比較例１との比較により、試験開始後３０秒間のＰＭ燃焼速度、即ちタイトコンタクトＰＭ燃焼速度は、Ａｇ系触媒の方が高かった。これは、ＤＰＦの細孔内において、タイトコンタクトＰＭが燃焼することにより、Ａｇ系触媒が本来的に有する高い浄化性能が発揮された結果である。
これに対して、試験開始３０秒経過後、ＰＭの９０％が燃焼するまでの燃焼速度、即ちルーズコンタクトＰＭ燃焼速度は、Ａｇ系触媒とＰｔ系触媒とでは、有意差は認められなかった。これは、ルーズコンタクトＰＭが燃焼することにより、主にＮＯ２を利用した燃焼反応が進行する結果である。このため、触媒の浄化性能の相違による影響や、ＰＭと触媒との接触状態による影響が殆ど見られず、いずれもほぼ同等のＰＭ燃焼速度が得られたものと考えられる。
この結果から、特にＡｇ系触媒においては、ＰＭと触媒とをタイトコンタクト化させることにより、高いＰＭ燃焼速度が得られることが判った。
【００７９】
また、実施例１と実施例２との比較により、ＰＭ燃焼触媒であるＡｇ系触媒単独よりも、ＮＯ２生成触媒であるＰｔ系触媒を組み合わせた方が高いＰＭ燃焼速度が得られた。これは、Ａｇ系触媒とＰＭとが密に接している界面で進行するタイトコンタクトＰＭ燃焼に、ＰＭ酸化性能に優れたＮＯ２が加わったことによる相乗効果によるものと考えられた。
また、ルーズコンタクトＰＭ燃焼速度は、実施例１と実施例２とでは有意差は認められなかった。この要因としては、ＰＭは主にＮＯ２によって燃焼しており、ＰＭと触媒との接触状態による影響が限りなく小さいためと考えられた。
【００８０】
【表１】
【００８１】
＜実機ＰＭ燃焼性能評価：実施例３、比較例２＞
実施例３及び比較例２のＰＭ燃焼性能評価結果を表２に示す。実施例３における排気導入時間３０分のときのＰＭ燃焼率は０％であった。これは、平均差圧３．８ｋＰａ、排気導入時間、即ちＰＭ圧縮時間３０分の条件では、タイトコンタクト領域外であるため、ＰＭの燃焼反応が進行しなかったものと考えられた（図６参照）。一方、排気導入時間１２０分のときのＰＭ燃焼率は４０％であった。これは、平均圧損３．９ｋＰａ、排気導入時間、即ちＰＭ圧縮時間１２０分の条件が、タイトコンタクト領域内であるため、ＰＭの燃焼反応が進行したものと考えられた（図６参照）。
これに対して、比較例２における排気導入時間３０分のときのＰＭ燃焼率は６％であった。これは、比較例２ではＰｔ系触媒を用いているため、主にＮＯ２による気体−固体反応によってＰＭが燃焼しているため、ＰＭと触媒との接触状態による影響が殆ど無いためと考えられた。また、排気導入時間１２０分のときのＰＭ燃焼率は１７％であり、実施例３の排気導入時間１２０分のときに比して半分以下しか燃焼していなかった。これは、Ａｇ系触媒がＰＭとタイトコンタクトしたときの燃焼性能が、ＮＯ２による燃焼よりも高い燃焼性能を有しているためと考えられた。
【００８２】
【表２】
【符号の説明】
【００８３】
１…エンジン（内燃機関）
９…スロットル弁（再生手段）
２１…エアーフローメータ（再生手段）
２２…差圧センサ（堆積状態判定手段）
３１…酸化触媒（再生手段）
３２…ＤＰＦ（フィルタ）
４０…ＥＣＵ（再生手段、堆積状態判定手段、再生制御手段、堆積量判定手段）
【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、当該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕捉するとともに、捕捉した粒子状物質を浄化するための浄化触媒を有するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させることにより、当該フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生処理を実行する再生手段と、
前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触しているか否かを、前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する堆積状態判定手段と、
前記再生処理の実行を制御する再生制御手段と、を備え、
前記再生制御手段は、前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータは、前記フィルタの上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、粒子状物質の堆積量が、前記フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達しているか否かを判定する堆積量判定手段をさらに備え、
前記再生制御手段は、前記堆積量判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質の堆積量が前記最大堆積量に達していると判定されたときに、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記再生制御手段は、前記浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、前記再生処理の実行を禁止することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記再生手段は、主噴射量の増量、前記フィルタの上流側に酸化触媒を設けたうえでのポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱により、前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させて前記再生処理を実行することを特徴とする請求項１から４いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記浄化触媒は、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなることを特徴とする請求項１から５いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記フィルタは、排気中のＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒をさらに有することを特徴とする請求項１から６いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記ＮＯ２生成触媒は、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、当該内燃機関の排気中の粒子状物質を捕捉するとともに、捕捉した粒子状物質を浄化するための浄化触媒を有するフィルタを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させることにより、当該フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質を燃焼除去する再生処理を実行する再生手段と、
前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触しているか否かを、前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータに基づいて判定する堆積状態判定手段と、
前記再生処理の実行を制御する再生制御手段と、を備え、
前記再生制御手段は、前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記内燃機関の排気の状態を示すパラメータは、前記フィルタの上流側と下流側との間の差圧、及び当該差圧が生じた時間の累積時間であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記堆積状態判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質が前記浄化触媒と密に接触していると判定された場合に、粒子状物質の堆積量が、前記フィルタの細孔内に堆積し得る最大堆積量に達しているか否かを判定する堆積量判定手段をさらに備え、
前記再生制御手段は、前記堆積量判定手段により、前記フィルタに捕捉されて堆積した粒子状物質の堆積量が前記最大堆積量に達していると判定されたときに、前記再生処理の実行を許可することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記再生制御手段は、前記浄化触媒と密に接触している粒子状物質を燃焼除去するのに必要な時間が経過したときに、前記再生処理の実行を禁止することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記再生手段は、主噴射量の増量、前記フィルタの上流側に酸化触媒を設けたうえでのポスト噴射の実行、又はヒータによる加熱により、前記フィルタに流入する排気の温度を昇温させて前記再生処理を実行することを特徴とする請求項１から４いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記浄化触媒は、酸素放出能を有する複合酸化物に、Ａｇ及びＰｄを担持してなることを特徴とする請求項１から５いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記フィルタは、排気中のＮＯからＮＯ２を生成させるＮＯ２生成触媒をさらに有することを特徴とする請求項１から６いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記ＮＯ２生成触媒は、高比表面積担体に、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈからなる群より選択される少なくとも１種を担持してなることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２６５７５４（Ｐ２０１０−２６５７５４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５３７２（Ｐ２００９−１１５３７２）
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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