CN108240250B - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

Abstract

提供能够抑制由PM引起的催化剂堵塞的内燃机的排气净化装置。一种内燃机(1)的排气净化装置，具备：配置于内燃机的排气通路(27)的催化剂(28)；向催化剂供给燃料的燃料供给装置(3、35)；和控制由燃料供给装置进行的燃料供给的控制装置(80)。控制装置在判定为附着于催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，从燃料供给装置向催化剂供给液体状态的燃料。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

以往，为了净化从燃烧室排出的排气，已知有捕集排气中所含有的粒子状物质(PM)的过滤器被设置于排气通路的内燃机。对于这样的内燃机而言，执行过滤器再生处理，即：在设置于过滤器的上游侧的催化剂中使燃料进行氧化反应，利用通过氧化反应而产生的反应热来将在过滤器中堆积的PM燃烧除去。

但是，过滤器再生处理能够在内燃机处于规定的运转状态时执行。因而，对于专利文献1所记载的内燃机而言，为了避免在不能执行过滤器再生处理的期间过滤器被PM堵塞而向过滤器上的PM供给冷凝水之类的液体物质。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－124576号公报

发明内容

但是，专利文献1对于PM附着于催化剂的情况丝毫没有提及。本申请的发明人进行了潜心研究，结果发现：在催化剂中也附着PM。可以认为该现象是基于以下说明的机理而产生的。

例如，在过滤器再生处理中，为了在催化剂上使氧化反应发生而向催化剂供给燃料。但是，由于在催化剂的上游侧端面难以发生氧化反应，所以由氧化反应热引起的温度上升很小。因而，燃料的重质成分残留在催化剂的上游侧端面。所残留的燃料的重质成分通过被暴露在排气中而进行氧化聚合，从而变化成为高粘度成分。其结果是，PM经由燃料而附着于催化剂的上游侧端面。当反复进行过滤器再生处理从而PM向催化剂的附着量变多时，催化剂被PM堵塞，催化剂的功能降低。

另外，即使没有执行过滤器再生处理，也有向催化剂供给燃料的情况。例如，为了防止向内燃机的排气通路喷射燃料的排气燃料喷射阀的喷射口被烟灰等堵塞，从排气燃料喷射阀定期地喷射燃料的情况下，所喷射的燃料被供给到催化剂。另外，在催化剂为NOx吸藏还原催化剂(NSR催化剂)的情况下，为了将被催化剂吸藏的NOx进行还原净化，燃料作为还原剂而被供给。在这些情况下，也由于同样的原理，PM经由燃料附着于催化剂。

因此，本发明的目的在于提供能够抑制由PM引起的催化剂的堵塞的内燃机的排气净化装置。

本公开的要旨如下。

(1)一种内燃机的排气净化装置，具备：配置于内燃机的排气通路的催化剂；向所述催化剂供给燃料的燃料供给装置；和控制由所述燃料供给装置进行的燃料供给的控制装置，所述控制装置在判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料。

(2)根据上述(1)所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在该流入排气的温度为预先设定的基准温度以上的时间的合计达到了第一阈值的情况下，判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下。

(3)根据上述(2)所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置算出所述流入排气的温度为所述基准温度以上时的该流入排气的温度的平均值，在该平均值相对高的情况下，与该平均值相对低的情况相比，使所述第一阈值较短。

(4)根据上述(1)所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，由该流入排气的温度和该温度被维持的时间算出热供给量，在该热供给量达到了基准量的情况下，判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下。

(5)根据上述(1)～(4)的任一项所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在该流入排气的温度为粒子状物质的燃烧温度以上的时间的合计达到了第二阈值的情况下，判定为从所述催化剂除去了粒子状物质，且不从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料。

(6)根据上述(1)～(5)的任一项所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，在所述流入排气的温度为燃料的最低沸点以下时，从所述燃料供给装置向所述催化剂供给燃料。

(7)根据上述(1)～(6)的任一项所述的内燃机的排气净化装置，所述燃料供给装置是配置于所述催化剂的排气流动方向上游侧的所述排气通路的排气燃料喷射阀，所述控制装置在判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，在所述内燃机处于怠速停止状态时或被设为该怠速停止状态时，从所述燃料供给装置向所述催化剂供给燃料。

(8)根据上述(1)～(7)的任一项所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料时，在所述流入排气的温度相对高的情况下，与该流入排气的温度相对低的情况相比，使燃料的供给量较多。

根据本发明，能提供能够抑制由PM引起的催化剂的堵塞的内燃机的排气净化装置。

附图说明

图1是概略地表示设置有本发明的第一实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的内燃机的图。

图2是表示排气燃料喷射阀的燃料喷射方式的一例的图。

图3是用于说明通过供给液体状态的燃料而从催化剂除去PM的机理的图。

图4是表示供给轻油时的排气的温度和催化剂的堵塞率的关系的图。

图5是表示附着于催化剂的PM中的高粘度成分的比例和催化剂的堵塞率的关系的图。

图6是表示在催化剂的基材上残留的PM的图。

图7是表示对附着有PM的催化剂进行了热处理的情况下的PM中的高粘度成分的比例随时间的变化的图。

图8是表示来自缸内燃料喷射阀的燃料喷射量以及内燃机转速和流入排气的温度的关系的映射图(map)。

图9是表示本发明的第一实施方式中的PM附着判定处理的控制程序的流程图。

图10是表示本发明的第一实施方式中的燃料供给条件判定处理的控制程序的流程图。

图11是表示本发明的第一实施方式中的PM除去处理的控制程序的流程图。

图12是表示燃料的供给量和流入排气的温度的关系的映射图。

图13是表示本发明的第二实施方式中的燃料供给条件判定处理的控制程序的流程图。

图14是表示第一阈值和流入排气的温度的平均值的关系的映射图。

图15是表示本发明的第三实施方式中的燃料供给条件判定处理的控制程序的流程图。

附图标记说明

1：内燃机

3：缸内燃料喷射阀

27：排气管

28：催化剂

29：过滤器

35：排气燃料喷射阀

80：电子控制单元(ECU)

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。再者，在以下的说明中，同样的构成要素附带相同的参照标记。

＜第一实施方式＞

以下，参照图1～图12，对本发明的第一实施方式进行说明。

＜内燃机总体的说明＞

图1是概略地表示设置有本发明的第一实施方式涉及的内燃机的排气净化装置的内燃机的图。图1所示的内燃机1是压缩自着火式内燃机(柴油发动机)。内燃机1装载于车辆中。

参照图1，10表示内燃机主体，2表示各气缸的燃烧室，3表示向各燃烧室2内分别喷射燃料的电子控制式的缸内燃料喷射阀，4表示进气歧管，5表示排气岐管。进气歧管4经由进气管6与涡轮增压器(增压器)7的压缩机7a的出口连结。压缩机7a的入口经由进气管6与空气滤清器8连结。在进气管6内配置有节流阀9。而且，在进气管6的周围配置有用于将在进气管6内流动的吸入空气进行冷却的中冷器13。在内燃机1中，内燃机冷却水被导入到中冷器13内，通过内燃机冷却水来冷却吸入空气。进气歧管4以及进气管6形成将空气向燃烧室2导入的进气通路。

另一方面，排气岐管5经由排气管27与涡轮增压器7的涡轮7b的入口连结。涡轮7b的出口经由排气管27与催化剂28连结。催化剂28经由排气管27与过滤器29连结。排气岐管5以及排气管27形成将通过燃烧室2中的混合气的燃烧而产生的排气排出的排气通路。

催化剂28是能够将排气中的未燃燃料(HC、CO等)氧化的氧化催化剂(DOC)。催化剂28配置于过滤器29的排气流动方向上游侧的排气通路。具体而言，催化剂28在内燃机1的排气通路中配置于涡轮7b和过滤器29之间的排气管27内。过滤器29捕集排气中所含有的粒子状物质(PM)。过滤器29例如是柴油发动机颗粒过滤器(DPF)。

排气岐管5和进气歧管4经由排气再循环(EGR)通路14相互连结。在EGR通路14内配置有电子控制式的EGR控制阀15。另外，在EGR通路14的周围配置有用于将在EGR通路14内流动的EGR气体进行冷却的EGR冷却装置20。在内燃机1中，内燃机冷却水被导入到EGR冷却装置20内，通过内燃机冷却水来冷却EGR气体。

燃料通过燃料泵30从燃料箱31经由燃料配管32向共轨18内供给。燃料泵30汲取燃料箱31内的燃料，并且将燃料升压。供给到共轨18内的高压的燃料经由各燃料供给管17向各缸内燃料喷射阀3供给。各缸内燃料喷射阀3向各燃烧室2内喷射燃料。燃料为例如轻油。

另外，泄漏燃料配管33与各缸内燃料喷射阀3连结。从共轨18供给至各缸内燃料喷射阀3的燃料之中的、没有喷射到燃烧室2内的燃料，经由泄漏燃料配管33向排气燃料喷射阀35供给。

排气燃料喷射阀35配置于催化剂28的排气流动方向上游侧的排气通路。具体而言，排气燃料喷射阀35在内燃机1的排气通路中被固定于涡轮7b和催化剂28之间的排气管27。排气燃料喷射阀35例如是与缸内燃料喷射阀3同样的电子控制式喷射阀。排气燃料喷射阀35向排气管27内喷射燃料，经由排气管27向催化剂28供给燃料。例如，排气燃料喷射阀35如图2所示那样朝向催化剂28喷射燃料。

内燃机1的各种控制由电子控制单元(ECU)80执行。ECU80包含数字计算机，具备由双向总线81互相连接的ROM(只读存储器)82、RAM(随机存取存储器)83、CPU(微处理器)84、输入端口85以及输出端口86。负荷传感器101以及空气流量计102的输出经由对应的AD转换器87而向输入端口85输入。

负载传感器101产生与加速踏板120的踏下量成比例的输出电压。因此，负载传感器101检测内燃机负荷。空气流量计102在进气通路中配置于空气滤清器8和压缩机7a之间，检测在进气管6内流动的空气流量。而且，曲轴转角传感器108与输入端口85连接，所述曲轴转角传感器108是曲轴每转动例如15°就发生输出脉冲的传感器，由曲轴转角传感器108检测内燃机转速。

另一方面，输出端口86经由对应的驱动电路88与缸内燃料喷射阀3、节流阀驱动用电动机、EGR控制阀15、燃料泵30以及排气燃料喷射阀35连接。ECU80控制从缸内燃料喷射阀3喷射的燃料的喷射正时以及喷射时间、节流阀9的开度、EGR控制阀15的开度、燃料泵30的工作、以及从排气燃料喷射阀35喷射的燃料的喷射正时以及喷射时间。

再者，设置排气净化装置的内燃机，也可以是在燃烧室配置有火花塞的火花点火式内燃机(汽油发动机)。另外，气缸排列、进气排气系统的构成以及有无增压器之类的内燃机的具体构成也可以与图1所示的构成不同。

例如，向缸内燃料喷射阀3供给的燃料，也可以代替燃料泵30而利用配置于燃料箱31内的罐内泵来向共轨18供给。另外，向排气燃料喷射阀35供给的燃料，也可以不通过燃料配管32以及泄漏燃料配管33而经由将燃料箱31和排气燃料喷射阀35直接连接的燃料配管(未图示)向排气燃料喷射阀35供给。在该情况下，泄漏燃料配管33被省略。另外，向排气燃料喷射阀35供给的燃料，也可以储存在与燃料箱31分开的另外的燃料箱中。燃料为例如轻油。

＜内燃机的排气净化装置的构成＞

以下，对本发明的第一实施方式涉及的内燃机1的排气净化装置的构成进行说明。内燃机1的排气净化装置，具备过滤器29、催化剂28、向催化剂28供给燃料的燃料供给装置、和控制由燃料供给装置进行的燃料供给的控制装置。在本实施方式中，排气燃料喷射阀35相当于燃料供给装置，ECU80相当于控制装置。

再者，燃料供给装置也可以是向燃烧室2内喷射燃料的缸内燃料喷射阀3。缸内燃料喷射阀3通过进行在各气缸中的膨胀冲程中喷射燃料的后喷射能够向催化剂28供给未燃燃料。在该情况下，也可以省略排气燃料喷射阀35。

＜PM向催化剂的附着＞

在内燃机1的排气净化装置中，通过排气中的PM被过滤器29捕集来净化排气。但是，当被过滤器29捕集了的PM的量变多时，会产生过滤器29的堵塞(孔眼堵塞)，阻碍从过滤器29通过的排气的排出。因而，需要定期地除去被过滤器29捕集了的PM。

在本实施方式中，为了除去被过滤器29捕集了的PM，排气净化装置的控制装置执行过滤器再生处理。在过滤器再生处理中，通过从燃料供给装置向催化剂28供给燃料来将被过滤器29捕集了的PM燃烧除去。当向催化剂28供给燃料时，在催化剂28上发生燃料的氧化反应，向过滤器29流入的排气的温度由于反应热而上升。其结果是，过滤器29的温度上升，被过滤器29捕集了的PM被燃烧除去。

但是，当执行过滤器再生处理时，虽然被过滤器29捕集了的PM被除去，但是PM会附着于催化剂28。可以认为该现象是基于以下说明的机理而产生的。

如上述那样，在过滤器再生处理中，为了在催化剂28上发生氧化反应而向催化剂28供给燃料。但是，在催化剂28的上游侧(内燃机主体10侧)端面，难以发生氧化反应，因此由氧化反应热引起的温度上升很小。因而，燃料的重质成分会残留在催化剂28的上游侧端面。所残留的燃料的重质成分通过被暴露在排气中而进行氧化聚合，变化成为高粘度成分。其结果是，PM经由燃料而附着于催化剂28的上游侧端面。当反复进行过滤器再生处理从而PM向催化剂28的附着量变多时，催化剂28被PM堵塞，催化剂28的功能降低。

另外，即使没有执行过滤器再生处理，也有向催化剂28供给燃料的情况。例如，为了防止排气燃料喷射阀35的喷射口被烟灰等堵塞，从排气燃料喷射阀35定期地喷射燃料的情况下，所喷射的燃料被供给至催化剂28。另外，在催化剂28为NOx吸藏还原催化剂(NSR催化剂)的情况下，为了将被催化剂28吸藏的NOx还原净化，从排气燃料喷射阀35或缸内燃料喷射阀3向催化剂28供给作为还原剂的燃料。在这些情况下，也由于同样的原理，PM经由燃料而附着于催化剂28。

＜催化剂上的PM的除去＞

因而，在本实施方式中，排气净化装置的控制装置，为了除去附着于催化剂28的PM而从燃料供给装置向催化剂28供给液体状态的燃料。以下，对通过向催化剂28供给液体状态的燃料来除去附着于催化剂28的PM的机理进行说明。

图3是用于说明通过供给液体状态的燃料来从催化剂28除去PM的机理的图。如图3A所示，供给至催化剂28的燃料的重质成分通过氧化聚合而变化成为高粘性的高聚合成分以及低聚合成分，使排气中的PM附着于催化剂28的基材28a上。然后，如图3B所示，液体状态的燃料被向催化剂28供给。当液体状态的燃料被向催化剂28供给时，PM中的可溶性有机成分(SOF)溶解于燃料中。如图3C所示，溶解有SOF的燃料被催化剂28的基材28a吸收，并且由于热而蒸发。另外，溶解有SOF的燃料在被催化剂28的基材28a吸收时，通过液体交联力而使PM凝聚。凝聚了的PM，与基材28a的粘接性降低。因而，其后，如图3D所示，凝聚了的PM通过排气而从基材28a剥离。因此，通过供给液体状态的燃料，能够从催化剂28除去PM。

本申请的发明人为了确认由供给液体状态的燃料带来的除去PM的效果而进行了以下的实验。图4是表示供给轻油时的排气的温度和催化剂的堵塞率的关系的图。再者，排气的温度在催化剂的排气流动方向上游侧进行了测定。在该实验中，向附着有PM的催化剂供给轻油，在供给轻油前后测定了催化剂的堵塞率。在五次实验中，变更了供给轻油时的排气的温度。轻油的沸点，根据轻油所含有的成分而不同，大概为200℃～350℃。如图4的图所示，当为轻油的最低沸点(200℃)以下的温度时，轻油以液体状态向催化剂供给，因此通过轻油的供给，催化剂的堵塞率大幅度降低。另一方面，当为比轻油的最低沸点高的温度(250℃)时，轻油以气液混合状态向催化剂供给，因此，通过轻油的供给，催化剂的堵塞率几乎没有降低。

图5是表示附着于催化剂的PM中的高粘度成分的比例和催化剂的堵塞率的关系的图。在该实验中，使附着于催化剂的PM中的高粘度成分的比例变化，测定了供给了液体状态的轻油后的催化剂的堵塞率。如图5所示，附着于催化剂的PM中的高粘度成分的比例越高，供给轻油后的催化剂的堵塞率越高。

其原因可以考虑如下。PM包含作为高粘度成分的可溶性有机成分(SOF)，在PM中的SOF的比例高的情况下，在向催化剂供给了液体状态的轻油后不溶解于轻油而残留在PM中的SOF的量变多。其结果是，凝聚了的PM的粘着力变高，如图6所示，凝聚了的PM的一部分没有由于排气而从催化剂28的基材28a剥离，残留在基材28a上。因而，附着于催化剂的PM中的高粘度成分的比例越高，供给轻油后的催化剂的堵塞率越高。

图7是表示在将附着有PM的催化剂进行了热处理的情况下的PM中的高粘度成分的比例随时间的变化的图。在五次实验中，变更了热处理的温度。当催化剂在高温(例如250℃以上)下进行热处理时，附着于催化剂的PM中的SOF被氧化分解。因而，如图7所示，通过催化剂的热处理，PM中的SOF的比例、即PM中的高粘度成分的比例降低。因此，通过将催化剂进行热处理后进行液体状态的轻油的供给，能够促进PM从催化剂剥离。

基于上述见解，排气净化装置的控制装置，在判定为附着于催化剂28的PM中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，从燃料供给装置向催化剂28供给液体状态的燃料。由此，能够从催化剂28有效地剥离PM，因此能够抑制由PM引起的催化剂28的堵塞。

在本实施方式中，控制装置判定为催化剂28附着有规定量以上的PM后，在向催化剂28流入的排气(以下称为“流入排气”)的温度为基准温度以上的时间的合计达到了第一阈值的情况下，判定为附着于催化剂28的PM中的高粘度成分的比例为规定值以下。例如，控制装置在出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料的情况下，判定为催化剂28附着有规定量以上的PM。再者，控制装置也可以在出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料后经过了规定时间的情况下，判定为催化剂28附着有规定量以上的PM。

另外，控制装置如以下那样检测或推定流入排气的温度。例如，控制装置利用配置于排气通路的排气温度传感器36来检测流入排气的温度。排气温度传感器36配置于催化剂28的排气流动方向上游侧的排气通路，具体而言，配置于排气燃料喷射阀35和催化剂28之间的排气管27内。另外，排气温度传感器36的输出经由对应的AD转换器87向ECU80的输入端口85输入。

再者，控制装置也可以使用映射图或计算式并基于来自缸内燃料喷射阀3的燃料喷射量和内燃机转速来推定流入排气的温度。在该情况下，排气温度传感器36也可以从内燃机1中省略。映射图或计算式被存储在例如ECU80的ROM82中。在映射图中，如图8所示，流入排气的温度IET作为来自缸内燃料喷射阀3的燃料喷射量Qe以及内燃机转速NE的函数而示出。

另外，控制装置以从燃料供给装置供给液体状态的燃料的方式在以下的时机(timing)从燃料供给装置供给燃料。控制装置在检测或推定出的流入排气的温度为燃料的最低沸点以下时从燃料供给装置向催化剂28供给燃料。再者，控制装置也可以在内燃机1处于怠速停止状态时或被设为怠速停止状态时从燃料供给装置向催化剂28供给燃料。在该情况下，作为燃料供给装置，可使用排气燃料喷射阀35。再者，怠速停止(idling stop)状态，意指在装载有内燃机1的车辆的暂时停止期间，向燃烧室2的燃料供给停止的状态。在怠速停止状态下，没有从燃烧室2排出由混合气的燃烧而产生的高温的排气，因此能够以液体状态向催化剂28供给从排气燃料喷射阀35喷射出的燃料。

另外，在流入排气的温度为PM的燃烧温度以上的情况下，附着于催化剂28的PM由于排气而被燃烧除去。在该情况下，不需要通过燃料供给来从催化剂28除去PM。因而，控制装置也可以在判定为催化剂28附着有PM后，在检测或推定出的流入排气的温度为PM的燃烧温度以上的时间的合计达到了第二阈值的情况下，判定为从催化剂28除去了PM，且不从燃料供给装置向催化剂28供给液体状态的燃料。由此，能够减少用于从催化剂28除去PM的燃料的量，能够改善内燃机1的耗燃料量。

＜PM附着判定处理＞

以下，参照流程图，对上述的控制进行详细说明。图9是表示本发明的第一实施方式中的PM附着判定处理的控制程序的流程图。本控制程序由排气净化装置的控制装置(在本实施方式中为ECU80)反复执行。在本控制程序中，判定催化剂28是否附着有规定量以上的PM。

最初，在步骤S101中，控制装置判定PM附着标志是否为关(OFF)。PM附着标志是在判定为催化剂28附着有规定量以上的PM的情况下被设为开的标志。在步骤S101中判定为PM附着标志为开的情况下，本控制程序结束。另一方面，在步骤S101中判定为PM附着标志为关的情况下，本控制程序进入到步骤S102。

在步骤S102中，控制装置判定是否出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料。例如，控制装置在执行了过滤器再生处理的情况下判定为出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料。另外，控制装置在为了防止排气燃料喷射阀35的喷射口的堵塞、或为了将NOx还原净化而从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料的情况下，判定为出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料。

在步骤S102中判定为出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料的情况下，本控制程序进入到步骤S103。在步骤S103中，控制装置判定是否出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料后经过了规定时间。

在步骤S103中判定为经过了规定时间的情况下，本控制程序进入到步骤S104。在步骤S104中，控制装置将PM附着标志设为开。在步骤S104之后，本控制程序结束。

另外，在步骤S102中判定为没有出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给燃料的情况下，或者在步骤S103中判定为没有经过规定时间的情况下，本控制程序结束。再者，也可以省略步骤S103。

＜燃料供给条件判定处理＞

图10是表示本发明的第一实施方式中的燃料供给条件判定处理的控制程序的流程图。本控制程序由排气净化装置的控制装置(在本实施方式中为ECU80)反复执行。在本控制程序中，判定用于向催化剂28供给液体状态的燃料的条件是否成立。

最初，在步骤S201中，控制装置判定PM附着标志是否为开。在判定为PM附着标志为关的情况下，本控制程序结束。另一方面，在判定为PM附着标志为开的情况下，本控制程序进入到步骤S202。

在步骤S202中，控制装置采用上述的任一种方法检测或推定流入排气的温度IET。接着，在步骤S203中，控制装置判定流入排气的温度IET是否为PM的燃烧温度Tfc以上。PM的燃烧温度Tfc为例如500℃。在步骤S203中判定为流入排气的温度IET小于PM的燃烧温度Tfc的情况下，本控制程序进入到步骤S204。

在步骤S204中，控制装置判定流入排气的温度IET是否为基准温度Tref以上。基准温度Tref是SOF的沸点以上的温度或催化剂28的活性温度以上的温度，为例如250℃。在步骤S204中判定为流入排气的温度IET小于基准温度Tref的情况下，本控制程序结束。另一方面，在步骤S204中判定为流入排气的温度IET为基准温度Tref以上的情况下，本控制程序进入到步骤S205。

在步骤S205中，控制装置更新第一累计时间T1。第一累计时间T1是流入排气的温度IET维持为基准温度Tref以上的时间的合计。控制装置将第一累计时间T1和微小时间Δt相加所得到的值作为新的第一累计时间T1。微小时间Δt是与本控制程序的执行间隔相当的值。第一累计时间T1的初始值为零。

接着，在步骤S206中，控制装置判定第一累计时间T1是否为第一阈值Tth1以上。第一阈值Tth1是预先设定以使得PM中的高粘度成分的比例通过热处理而变为规定值以下的值。规定值为例如25％以下的值，第一阈值Tth1为例如10分钟以上的值。另外，第一阈值Tth1也可以基于出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料时的流入排气的温度、PM量、燃料供给量等来设定。

在步骤S206中判定为第一累计时间T1小于第一阈值Tth1的情况下，本控制程序结束。另一方面，在步骤S206中判定为第一累计时间T1为第一阈值Tth1以上的情况下，本控制程序进入到步骤S207。在该情况下，推定为附着于催化剂28的PM中的高粘度成分的比例成为了规定值以下。因而，在步骤S207中，控制装置将燃料供给标志设为开，并且将第一累计时间T1重置为零。燃料供给标志是在用于向催化剂28供给液体状态的燃料的条件成立时被设为开的标志。在步骤S207之后，本控制程序结束。

另一方面，在步骤S203中判定为流入排气的温度IET为燃烧温度Tfc以上的情况下，本控制程序进入到步骤S208。在步骤S208中，控制装置更新第一累计时间T1以及第二累计时间T2。第二累计时间T2是流入排气的温度IET被维持在燃烧温度Tfc以上的时间的合计。控制装置将第一累计时间T1加上微小时间Δt所得到的值作为新的第一累计时间T1，将第二累计时间T2加上微小时间Δt所得到的值作为新的第二累计时间T2。微小时间Δt是与本控制程序的执行间隔相当的值。第二累计时间T2的初始值为零。

接着，在步骤S209中，控制装置判定第二累计时间T2是否为第二阈值Tth2以上。第二阈值Tth2是预先设定以使得通过PM的燃烧，催化剂28上的PM的量变得小于规定值的值。第二阈值Tth2为例如3分钟以上的值。

在步骤S209中判定为第二累计时间T2为第二阈值Tth2以上的情况下，本控制程序进入到步骤S210。在该情况下，推定为催化剂28上的PM的量小于规定值。因而，在步骤S210中，控制装置将PM附着标志以及燃料供给标志设为关，并且将第一累计时间T1以及第二累计时间T2重置为零。在步骤S210之后，本控制程序结束。

另一方面，在步骤S209中判定为第二累计时间T2小于第二阈值Tth2的情况下，本控制程序进入到步骤S206。在步骤S206中，控制装置判定第一累计时间T1是否为第一阈值Tth1以上。在判定为第一累计时间T1小于第一阈值Tth1的情况下，本控制程序结束。另一方面，在判定为第一累计时间T1为第一阈值Tth1以上的情况下，本控制程序进入到步骤S207。在步骤S207中，控制装置将燃料供给标志设为开，并且将第一累计时间T1重置为零。在步骤S207之后，本控制程序结束。再者，也可以省略步骤S203以及步骤S208～步骤S210。

＜PM除去处理＞

图11是表示本发明的第一实施方式中的PM除去处理的控制程序的流程图。本控制程序由排气净化装置的控制装置(在本实施方式中为ECU80)反复执行。在本控制程序中，执行用于除去催化剂28上的PM的控制。

最初，在步骤S301中，控制装置判定燃料供给标志是否为开。在判定为燃料供给标志为关的情况下，本控制程序结束。另一方面，在判定为燃料供给标志为开的情况下，本控制程序进入到步骤S302。

在步骤S302中，控制装置判定是否内燃机1处于怠速停止状态或被设为怠速停止状态。例如，控制装置在装载有内燃机1的车辆暂时停止了的情况下，判定为内燃机1被设为怠速停止状态。在步骤S302中判定为内燃机1没有处于怠速停止状态且没有被设为怠速停止状态的情况下，本控制程序进入到步骤S303。

在步骤S303中，控制装置采用上述的任一种方法检测或推定流入排气的温度IET。接着，在步骤S304中，控制装置判定流入排气的温度IET是否为燃料的最低沸点BPmin以下。燃料为例如轻油，燃料的最低沸点BPmin为例如200℃。

在步骤S304中判定为流入排气的温度IET比燃料的最低沸点BPmin高的情况下，不能向催化剂28供给液体状态的燃料，因此本控制程序结束。另一方面，在判定为流入排气的温度为燃料的最低沸点BPmin以下的情况下，本控制程序进入到步骤S305。另外，在步骤S102中判定为内燃机1处于怠速停止状态或者被设为怠速停止状态的情况下，本控制程序跳过步骤S303以及步骤S304而进入到步骤S305。

在步骤S305中，控制装置从燃料供给装置向催化剂28供给燃料。此时，向催化剂28供给液体状态的燃料。燃料的供给量例如被设定为每单位面积的催化剂280.03ml/cm²以上且0.06ml/cm²以下。由此，能够抑制内燃机1的耗燃料量的恶化，并且能够从催化剂28除去PM。

再者，控制装置也可以在流入排气的温度IET相对高的情况下，与流入排气的温度IET相对低的情况相比使燃料的供给量较多。由此，不管流入排气的温度IET如何，都能够以液体状态向催化剂28供给除去PM所需要的量的燃料。例如，控制装置使用如图12所示那样的映射图来设定燃料的供给量。在该映射图中，燃料的供给量作为流入排气的温度IET的函数而示出。如图12中实线所示，燃料的供给量随着流入排气的温度IET变高而线性地增多。再者，燃料的供给量也可以如图12中虚线所示那样随着流入排气的温度变高而阶段性(阶梯状)地增多。

接着，在步骤S306中，控制装置将PM附着标志以及燃料供给标志设为关，并且将第二累计时间T2重置成为零。在步骤S306之后，本控制程序结束。再者，也可以省略步骤S302或者步骤S303以及步骤S304。

＜第二实施方式＞

第二实施方式涉及的内燃机的排气净化装置，除了以下说明的点以外基本上与第一实施方式涉及的内燃机的排气净化装置同样。因而，以下对于本发明的第二实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图7所示，热处理的温度越高，附着于催化剂28的PM中的高粘度成分的比例通过热处理越大大降低。因而，流入排气的温度越高，使PM中的高粘度成分的比例成为规定值以下所需要的热处理时间越短。

因此，在第二实施方式中，排气净化装置的控制装置执行以下的控制。控制装置与第一实施方式同样地，在流入排气的温度为基准温度以上的时间的合计达到了第一阈值的情况下，判定为附着于催化剂28的PM中的高粘度成分的比例为规定值以下，并从燃料供给装置向催化剂28供给液体状态的燃料。而且，控制装置算出流入排气的温度为基准温度以上时的流入排气的温度的平均值，在平均值相对高的情况下，与平均值相对低的情况相比，使第一阈值较短。由此，能够在更适当的时机向催化剂28供给液体状态的燃料，能够促进通过燃料供给来进行的催化剂28上的PM的除去。再者，流入排气的温度使用与第一实施方式同样的方法来检测或推定。

＜燃料供给条件判定处理＞

图13是表示本发明的第二实施方式中的燃料供给条件判定处理的控制程序的流程图。本控制程序由排气净化装置的控制装置(在本实施方式中为ECU80)反复执行。在本控制程序中，判定用于向催化剂28供给液体状态的燃料的条件是否成立。

步骤S401～步骤S405以及步骤S410～步骤S412，与图10中的步骤S201～步骤S205以及步骤S208～步骤S210是同样的，因此省略说明。

在步骤S411中判定为第二累计时间T2小于第二阈值Tth2的情况下、或者在步骤S405之后，本控制程序进入到步骤S406。在步骤S406中，控制装置算出流入排气的温度IET为基准温度Tref以上时的流入排气的温度IET的平均值。

接着，在步骤S407中，控制装置基于在步骤S406中算出的平均值而算出第一阈值Tth1。具体而言，控制装置在平均值相对高的情况下，与平均值相对低的情况相比，使第一阈值Tth1较短。例如，控制装置使用如图14所示那样的映射图来设定第一阈值Tth1。在该映射图中，第一阈值Tth1作为流入排气的温度IET的平均值的函数而示出。如图14中实线所示，第一阈值Tth1随着流入排气的温度IET的平均值变高而线性地减小。再者，第一阈值Tth1也可以如图12中虚线所示那样随着流入排气的温度IET的平均值变高而阶段性(阶梯状)地减小。

接着，在步骤S408中，控制装置判定第一累计时间T1是否为第一阈值Tth1以上。第一阈值Tth1是在步骤S407中算出的值。在步骤S408中判定为第一累计时间T1小于第一阈值Tth1的情况下，本控制程序结束。另一方面，在步骤S408中判定为第一累计时间T1为第一阈值Tth1以上的情况下，本控制程序进入到步骤S409。在步骤S409中，控制装置将燃料供给标志设为开，并且将第一累计时间T1重置为零。在步骤S409之后，本控制程序结束。

再者，在第二实施方式中，也与第一实施方式同样地，执行图9的PM附着判定处理以及图11的PM除去处理。

＜第三实施方式＞

第三实施方式涉及的内燃机的排气净化装置，除了以下说明的点以外基本上与第一实施方式涉及的内燃机的排气净化装置同样。因而，以下对于本发明的第三实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。

向附着有PM的催化剂28供给的热量越多，PM中的SOF被氧化分解的量就越多，PM中的高粘度成分的比例就越低。因而，在第三实施方式中，排气净化装置的控制装置执行以下的控制。控制装置在判定为催化剂28附着有规定量以上的PM之后，由流入排气的温度和该温度被维持的时间来算出热供给量。控制装置在热供给量达到了基准量的情况下判定为附着于催化剂28的PM中的高粘度成分的比例为规定值以下，并从燃料供给装置向催化剂28供给液体状态的燃料。由此，能够在更适当的时机向催化剂28供给燃料，能够促进通过燃料供给进行的催化剂28上的PM的除去。

＜燃料供给条件判定处理＞

图15是表示本发明的第三实施方式中的燃料供给条件判定处理的控制程序的流程图。本控制程序由排气净化装置的控制装置(在本实施方式中为ECU80)反复执行。在本控制程序中，判定用于向催化剂28供给液体状态的燃料的条件是否成立。

步骤S501～步骤S504以及步骤S509，与图10中的步骤S201～步骤S204以及步骤S209是同样的，因此省略说明。

在步骤S504中判定为流入排气的温度IET为基准温度Tref以上的情况下，本控制程序进入到步骤S505。在步骤S505中，控制装置更新热供给量HA。热供给量HA是与利用流入排气向催化剂28供给的热量的合计量相关联的值。例如，控制装置将流入排气的温度IET乘以微小时间Δt所得到的值与热供给量HA相加所得到的值作为新的热供给量HA。微小时间Δt是与本控制程序的执行间隔相当的值。热供给量HA的初始值为零。

另外，在步骤S503中判定为流入排气的温度IET为PM的燃烧温度Tfc以上的情况下，本控制程序进入到步骤S508。在步骤S508中，控制装置更新热供给量HA以及第二阈值Tth2。

在步骤S509中判定为第二累计时间T2小于第二阈值Tth2的情况下、或者在步骤S505之后，本控制程序进入到步骤S506。在步骤S506中，控制装置判定热供给量HA是否为基准量HAref以上。基准量HAref是预先设定以使得PM中的高粘度成分的比例通过热处理而变为规定值以下的值。规定值为例如25％以下的值。另外，基准量HAref也可以基于出于除去PM以外的目的从燃料供给装置向催化剂28供给了燃料时的流入排气的温度、PM量、燃料供给量等来设定。

在步骤S506中判定为热供给量HA小于基准量HAref的情况下，本控制程序结束。另一方面，在步骤S506中判定为热供给量HA为基准量HAref以上的情况下，本控制程序进入到步骤S507。在步骤S507中，控制装置将燃料供给标志设为开，并且将热供给量HA重置为零。在步骤S507之后，本控制程序结束。

另外，在步骤S509中判定为第二累计时间T2为第二阈值Tth2以上的情况下，本控制程序进入到步骤S510。在步骤S510中，控制装置将PM附着标志以及燃料供给标志设为关，并且将热供给量HA以及第二累计时间T2重置为零。在步骤S510之后，本控制程序结束。

再者，在第三实施方式中，也与第一实施方式同样地执行图9的PM附着判定处理以及图11的PM除去处理。

以上，对本发明涉及的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于这些实施方式，能够在权利要求书所记载的范围内实施各种修改以及变更。例如，催化剂也可以被过滤器担载。具体而言，催化剂也可以被涂布在过滤器的表面，与过滤器成为一体。另外，也可以省略过滤器。另外，从燃料供给装置供给的燃料，也可以是生物柴油燃料之类的轻油以外的燃料。

Claims (12)

1.一种内燃机的排气净化装置，具备：

配置于内燃机的排气通路的催化剂；

向所述催化剂供给燃料的燃料供给装置；和

控制由所述燃料供给装置进行的燃料供给的控制装置，

所述控制装置检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，在该流入排气的温度为燃料的最低沸点以下的温度时，从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在该流入排气的温度为预先设定的基准温度以上的时间的合计达到了第一阈值的情况下，判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下。

3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置算出所述流入排气的温度为所述基准温度以上时的该流入排气的温度的平均值，在该平均值相对高的情况下，与该平均值相对低的情况相比，使所述第一阈值较短。

4.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，由该流入排气的温度和该温度被维持的时间算出热供给量，在该热供给量达到了基准量的情况下，判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在该流入排气的温度为粒子状物质的燃烧温度以上的时间的合计达到了第二阈值的情况下，判定为从所述催化剂除去了粒子状物质，且不从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料。

6.根据权利要求1～4的任一项所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料时，在所述流入排气的温度相对高的情况下，与该流入排气的温度相对低的情况相比，使燃料的供给量较多。

7.一种内燃机的排气净化装置，具备：

配置于内燃机的排气通路的催化剂；

向所述催化剂供给燃料的燃料供给装置；和

控制由所述燃料供给装置进行的燃料供给的控制装置，

所述燃料供给装置是配置于所述催化剂的排气流动方向上游侧的所述排气通路的排气燃料喷射阀，所述控制装置在判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下的情况下，在所述内燃机处于怠速停止状态时或被设为该怠速停止状态时，从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料。

8.根据权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在该流入排气的温度为预先设定的基准温度以上的时间的合计达到了第一阈值的情况下，判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下。

9.根据权利要求8所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置算出所述流入排气的温度为所述基准温度以上时的该流入排气的温度的平均值，在该平均值相对高的情况下，与该平均值相对低的情况相比，使所述第一阈值较短。

10.根据权利要求7所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，由该流入排气的温度和该温度被维持的时间算出热供给量，在该热供给量达到了基准量的情况下，判定为附着于所述催化剂的粒子状物质中的高粘度成分的比例为规定值以下。

11.根据权利要求7～10的任一项所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置在判定为所述催化剂附着有规定量以上的粒子状物质之后，检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在该流入排气的温度为粒子状物质的燃烧温度以上的时间的合计达到了第二阈值的情况下，判定为从所述催化剂除去了粒子状物质，且不从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料。

12.根据权利要求7～10的任一项所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置检测或推定向所述催化剂流入的流入排气的温度，在从所述燃料供给装置向所述催化剂供给液体状态的燃料时，在所述流入排气的温度相对高的情况下，与该流入排气的温度相对低的情况相比，使燃料的供给量较多。

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