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JP2004324587A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

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JP2004324587A JP2003122560A JP2003122560A JP2004324587A JP 2004324587 A JP2004324587 A JP 2004324587A JP 2003122560 A JP2003122560 A JP 2003122560A JP 2003122560 A JP2003122560 A JP 2003122560A JP 2004324587 A JP2004324587 A JP 2004324587A
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Hideyuki Takahashi
Katsunori Umezawa
克則 梅澤
Yasuhiro Tsutsui
泰弘 筒井
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Abstract

【課題】パティキュレートフィルタを簡単且つ安価な構成にして効率よく再生可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】パティキュレートフィルタの再生を行う強制再生手段は、パティキュレートフィルタの上流に設けられ、燃料噴霧を着火により燃焼させて排気通路内の排気を昇温させる燃焼モードと着火せずに燃料噴霧のみを排気通路に供給する燃料供給モードとを切り換えて作動可能なバーナを含み、該バーナを燃焼モードで作動させた（Ｓ１２）後、燃料供給モードに切り換えて作動させる（Ｓ１８）。
【選択図】 図２

Description

【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係り、詳しくは、排ガス中のパティキュレートマターを捕捉するパティキュレートフィルタの再生技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
バス、トラック等に搭載されるディーゼルエンジンから排出される排ガスには、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等のほか、微粒子であるパティキュレートマター（以下、ＰＭと略す）が多く含まれている。そこで、ディーゼルエンジンの後処理装置として、ＰＭを捕捉した後、当該捕捉したＰＭをバーナ等の外部熱源により直接に焼却除去するような構成のディーゼル・パティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと略す）が開発され実用化されている。
【０００３】
また、例えば、燃焼式ヒータを利用し、燃焼熱で排気昇温ひいてはＤＰＦ昇温を行うとともに、高温の排気温度のもとで該燃焼式ヒータにより発生する燃焼ガス或いは気化燃料を添加剤として排気浄化手段（例えば酸化機能を有するＤＰＦ）に供給し、当該ＤＰＦ上で生じる反応熱によりＰＭを除去する構成の装置も開発されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
また、最近では、ＤＰＦの上流側にＰＭを酸化除去するための酸化剤（ＮＯ２）を生成する酸化触媒を別途設け、外部熱源を用いることなく連続的にＤＰＦ上のＰＭを処理する連続再生式ＤＰＦも開発されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８６５４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記連続再生式ＤＰＦにおいても、エンジンの温度が低い場合等、運転条件によってはＤＰＦに捕捉されたＰＭを完全には除去し切れずＰＭが堆積し、故に連続再生式ＤＰＦを備えた場合であっても、ＤＰＦに捕捉されたＰＭを強制的に焼却除去する外部熱源等の手段が必要である。
【０００７】
しかしながら、上記バーナ等の外部熱源により直接にＰＭを焼却除去する方式では、ＤＰＦを火炎によって直接加熱することになるため、簡単で安価な構成である一方、ＰＭの燃焼にむらが生じてＤＰＦ外周部のＰＭを十分に除去できないという問題がある。さらに、このようにＤＰＦが火炎に直接曝されることになると、ＤＰＦが過熱により溶損するおそれが高いという問題もある。
【０００８】
また、上記特許文献１に記載の燃焼式ヒータを利用した技術の場合においては、燃焼式ヒータは基本的にはエンジンの冷却水の昇温を目的としているため、ＤＰＦを昇温させるにはヒートロスが大きく、逆にＤＰＦの昇温を優先させると、外気温の高い夏季等においては冷却水温度が高くなりすぎてエンジンに無用の熱負荷が掛かるという問題がある。さらに、当該燃焼式ヒータでは、点火グロープラグとは別に気化グロープラグを備え、燃焼式ヒータの非作動時には該気化グロープラグに通電して燃料を気化しており、装置が複雑になるとともにエネルギ効率が極めて悪いという問題もある。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、パティキュレートフィルタを簡単且つ安価な構成にして効率よく再生可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に介装され、排気中のパティキュレートマターを捕捉するとともに上流部分に酸化触媒を有するパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタに捕捉されたパティキュレートマターを強制的に焼却して該パティキュレートフィルタの再生を行う強制再生手段とを備え、前記強制再生手段は、前記パティキュレートフィルタの上流に設けられ、燃料噴霧を着火により燃焼させて排気通路内の排気を昇温させる燃焼モードと着火せずに燃料噴霧のみを排気通路に供給する燃料供給モードとを切り換えて作動可能なバーナを含み、該バーナを燃焼モードで作動させた後、燃料供給モードに切り換えて作動させることを特徴としている。
【００１１】
即ち、パティキュレートフィルタの強制再生時には、先ずバーナを燃焼モードで作動させることで排気通路内の排気を昇温させ、その後バーナを燃料供給モードに切り換えて着火なく作動させることで燃料噴霧のみを排気通路に供給するようにする。
これにより、先ずは昇温した排気によってパティキュレートフィルタの酸化触媒が活性状態とされる。そして、その後このように活性化した酸化触媒に向けてバーナから燃料噴霧だけが供給されるが、このとき燃料噴霧はバーナの余熱によって十分に気化が促進されているので、当該燃料噴霧が酸化触媒において速やかに酸化反応を起こして発熱し、当該酸化反応熱によってＤＰＦに捕捉されたＰＭが良好に焼却除去される。
【００１２】
従って、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の場合、バーナを用いた簡単且つ安価な構成でありながら、バーナの火炎によってＰＭの燃焼むらを起こしたりＤＰＦを溶損させたりすることもなく、内燃機関に無用の負荷を掛けることもなく、さらにヒートロスを排してエネルギを無駄に使用することもなく効率よくＰＭの焼却除去が可能である。
【００１３】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、前記強制再生手段は、前記パティキュレートフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、前記バーナの燃焼モードでの作動中に前記フィルタ温度検出手段により前記パティキュレートフィルタの温度が前記酸化触媒の活性温度に達したことが検出されたとき、燃料供給モードに切り換えて前記バーナを作動させることを特徴としている。
【００１４】
従って、パティキュレートフィルタは、燃焼モードのもとで該パティキュレートフィルタが酸化触媒の活性温度、即ち酸化反応が十分実施される温度に達するまでバーナによって十分に昇温させられることになり、当該活性温度となった時点で速やかに燃焼モードから燃料供給モードに切り換えることにより、燃料噴霧を酸化触媒によって効率よく確実に酸化可能である。
【００１５】
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、さらに、前記パティキュレートフィルタの上流には酸化触媒コンバータが介装されていることを特徴としている。
従って、酸化触媒コンバータとＤＰＦとから連続再生式ＤＰＦを構成でき、通常は連続的にＰＭが焼却されてＤＰＦの再生が行われ、必要なときにのみバーナを使用して強制再生を実施可能である。
【００１６】
また、バーナが酸化触媒コンバータよりも上流側に燃焼ガスを供給するよう設けられていれば、バーナの燃焼熱によって酸化触媒コンバータをも昇温させて活性化を図ることができ、後に供給される燃料噴霧の酸化反応がより一層速やかに生起されて発熱が加速され、ＤＰＦに捕捉されたＰＭがさらに良好に焼却除去される。
【００１７】
これにより、バーナによる強制再生の実施頻度を必要最小限に抑えるようにしながら、より一層効率よく且つ効果的にＰＭの焼却除去が可能である。
また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、前記強制再生手段は、燃焼モードによる作動と燃料供給モードによる作動とを繰り返し実施することを特徴としている。
【００１８】
従って、燃焼モードから燃料供給モードに切り換わった後、燃料噴霧に気化熱を奪われるために、暫くするとバーナの余熱が減少してバーナの温度が低下するが、燃焼モードと燃料供給モードとを繰り返すことにより、バーナが強制再生中に亘り燃料噴霧を気化するのに十分な温度に維持され、ＤＰＦに捕捉されたＰＭが効率よくより一層確実に焼却除去される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が概略的に示されている。
エンジン１は例えばディーゼルエンジンからなり、このエンジン１は直列４気筒型のシリンダレイアウトを有している。エンジン１の吸気通路３にはターボチャージャ２が装備されており、ここで過給された吸気はインタークーラ４を介して吸気マニホールド６に流れ込む。
【００２０】
エンジン１の燃料供給系は例えばコモンレールシステムからなり、図示しないが、このシステムにはコモンレールおよび気筒毎のインジェクタが含まれている。なお、コモンレールシステムは公知であり、該コモンレールシステムの構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
エンジン１の各気筒の排気ポートは、排気マニホールド１０を介して１つに集合した排気管１２に接続されている。なお、排気マニホールド１０と吸気マニホールド６間にはＥＧＲ通路１４が設けられており、ＥＧＲ通路１４にはＥＧＲ弁１６が介装されている。
【００２１】
排気管１２には排気後処理装置２０が接続されており、この排気後処理装置２０は円筒状のケーシング２２の内部にＰＭ（パティキュレートマター）を捕捉するＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレートフィルタ）２４を収容するとともに、該ＤＰＦ２４の排気上流側に酸化触媒（酸化触媒コンバータ）２３を配して構成されている。
【００２２】
酸化触媒２３はＮＯ２を生成する機能を有しており、当該酸化触媒２３とＤＰＦ２４とから上述の連続再生式ＤＰＦが構成されている。これにより、排気温度がある程度高く所定温度より大きい通常運転時には、酸化触媒２３により生成されたＮＯ２を酸化剤としてＤＰＦ２４に堆積したＰＭを常時燃焼除去し、ＤＰＦ２４を連続的に再生することが可能である。
【００２３】
また、ＤＰＦ２４の排気上流部分には、酸化触媒部２４ａが設けられており、故に、ＤＰＦ２４はＨＣ、ＣＯ等の排ガスを酸化処理可能に構成されている。
また、ＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａに対応してＤＰＦ２４の温度を検出する温度センサ２６が設けられており、酸化触媒２３よりも排気上流側には、排気管１２内の排気圧を検出する排気圧センサ１９が設けられている。
【００２４】
排気後処理装置２０の上流側には、排気管１２から分岐して燃焼ガス通路１８が延びており、該燃焼ガス通路１８の終端には、例えばエンジン１と同一の燃料（軽油等）により燃焼火炎を発生するバーナ３０が設けられている。燃焼ガス通路１８とバーナ３０とはフランジ３６にて接合される。
バーナ３０はインジェクタ３２と点火装置であるイグナイタ３４とから自己着火式に構成されている。詳しくは、インジェクタ３２とイグナイタ３４とはＥＣＵ（電子コントロールユニット）４０に電気的に接続されており、ＥＣＵ４０からの信号に応じ、インジェクタ３２から所定量の燃料を噴射可能であり、当該噴射された燃料にイグナイタ３４によって瞬時に着火可能である。つまり、バーナ３０は、インジェクタ３２から噴射された燃料を燃焼させること（以下、燃焼モードという）もできるし、またイグナイタ３４による着火を行わずにインジェクタ３２から燃料のみ噴射すること（以下、燃料供給モードという）も可能に構成されている。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、エンジン１を含めた本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタ等から構成されている。
ＥＣＵ４０の入力側には、上記排気圧センサ１９、温度センサ２６等の他、各種センサ類が接続されており、出力側には、燃料噴射弁やインジェクタ３２、イグナイタ３４等の他、各種デバイス類が接続されている。
【００２６】
以下、このように構成された排気浄化装置の本発明に係るＤＰＦ強制再生制御（強制再生手段）について説明する。
図２を参照すると、ＥＣＵ４０の実行する、ＤＰＦ２４の強制再生制御ルーチンがフローチャートで示されており、図３には当該強制再生制御のタイムチャートが示されており、以下、タイムチャートを参照しながら当該フローチャートに沿い説明する。
【００２７】
先ず、ステップＳ１０では、ＰＭ堆積量が所定量を越えた（ＰＭ堆積量＞所定量）か否かを判別する。詳しくは、ＤＰＦ２４のＰＭ堆積量が増加してフィルタの目詰まりが生じると排ガスの流れが悪くなり、排気圧が上昇することから、ここでは、排気圧センサ１９からの排気圧情報に基づき、排気圧が所定圧を越えたら、ＰＭ堆積量が所定量を越えたと判定するようにしている。或いは、排気温度が所定温度以下と低いような場合には、酸化触媒２３が活性状態になくＤＰＦ２４の連続再生は行われないので、排気温度が低い領域でのエンジン１の総運転時間からＤＰＦ２４のＰＭ堆積量を推定し判別を行うようにしてもよい。
【００２８】
ステップＳ１０の判別結果が偽（Ｎｏ）で、ＰＭ堆積量が所定量以下と判定された場合には、何もせず当該ルーチンを抜ける。なお、この場合、排気温度が比較的高く所定温度を越えているような場合には、上述したように、ＤＰＦ２４は酸化触媒２３により生成されるＮＯ２の作用によって良好に連続再生される。
一方、ステップＳ１０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、ＰＭ堆積量が所定量を越えたと判定された場合には、次にステップＳ１２に進む。
【００２９】
ステップＳ１２では、バーナ３０を燃焼モードで作動させる。つまり、インジェクタ３２とイグナイタ３４を共にＯＮとし、所定量の燃料をインジェクタ３２から噴射するとともにイグナイタ３４で着火を行い、バーナ３０の燃焼ガスを燃焼ガス通路１８、排気管１２を介して排気後処理装置２０に導く。この場合、上述したように、燃焼火炎が排気後処理装置２０にまで到達することはなく、高温の燃焼ガスによって酸化触媒２３及びＤＰＦ２４が昇温させられる。
【００３０】
ステップＳ１４では、バーナ３０を燃焼モードで作動させた後、経過時間ｔが所定時間ｔ１（例えば、２ｍｉｎ）経過したか否かを判別する。ここに、所定時間ｔ１は、例えばＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａが活性温度に達する時間に予め設定されている。或いは、温度センサ２６の情報に基づき、バーナ３０の燃焼モードでの作動中において、ＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａの温度が活性温度に達したか否かを直接に判別するようにしてもよい（フィルタ温度検出手段）。
【００３１】
ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）で未だ所定時間ｔ１経過していないと判定された場合には、燃焼モードでの作動を継続する。一方、ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）で所定時間ｔ１経過したと判定された場合には、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、所定時間ｔｉｎｔ１（例えば、３０ｓｅｃ）に亘りバーナ３０の作動、即ち燃料噴射を停止する。これにより、燃焼火炎が消え、バーナ３０の余熱が燃料噴霧の気化に適当な温度に下がるのを待つ。
【００３２】
ステップＳ１８では、バーナ３０を燃料供給モードで作動させる。つまり、インジェクタ３２のみＯＮとする一方イグナイタ３４をＯＦＦとし、イグナイタ３４での点火を行わずに所定量の燃料のみをインジェクタ３２から噴射し、バーナ３０の余熱により良好に噴霧と化した燃料噴霧（ＨＣ）を燃焼ガス通路１８、排気管１２を介して排気後処理装置２０に導く。
【００３３】
このように排気後処理装置２０に導かれた燃料噴霧（ＨＣ）は、昇温し活性化した酸化触媒２３及びＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａにおいて良好に酸化反応することになり、当該酸化反応の反応熱によってＤＰＦ２４が加熱昇温され、ＤＰＦ２４に堆積していたＰＭが良好に焼却除去される。この際、バーナ３０は燃焼モードで作動した直後においては加熱状態にあって余熱を有しているため、この余熱によってインジェクタ３２から噴射される燃料は霧化が促進されており、故に燃料噴霧は酸化触媒２３及びＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａにおいて速やかに酸化反応し、急速にＤＰＦ２４が加熱昇温され、ＰＭは十分に焼却除去される。
【００３４】
ステップＳ２０では、バーナ３０を燃料供給モードで作動させた後、経過時間ｔが所定時間ｔ２（例えば、４５ｓｅｃ）経過したか否かを判別する。ここに、所定時間ｔ２は、例えば、バーナ３０の余熱が燃料の気化熱として使用され、バーナ３０が霧化の促進に十分でない温度に低下するまでの時間に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）で未だ所定時間ｔ２経過していないと判定された場合には、燃料供給モードでの作動を継続する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で所定時間ｔ２経過したと判定された場合には、ステップＳ２２に進む。
【００３５】
ステップＳ２２では、所定時間ｔｉｎｔ２（例えば、１５ｓｅｃ）に亘りバーナ３０の作動、即ち燃料噴射を停止する。これにより、燃焼ガス通路１８内の燃料噴霧がパージされるのを待つ。
ステップＳ２４では、ステップＳ１２において最初にバーナ３０を燃焼モードで作動させた後、即ち強制再生を開始した後、経過時間ｔが所定時間ｔｍａｘ（例えば、１０ｍｉｎ）経過したか否かを判別する。ここに、所定時間ｔｍａｘは、例えば、ＤＰＦ２４に堆積した上記所定量のＰＭが完全に焼却除去されたと擬制される時間に設定されている。つまり、ここでは強制再生の終了を判定する。判別結果が偽（Ｎｏ）で未だ経過時間ｔが所定時間ｔｍａｘ経過していないと判定される場合には、ステップＳ２６に進む。
【００３６】
ステップＳ２６では、再びバーナ３０を燃焼モードで作動させる。つまり、霧化の促進に十分でない温度にまで低下したバーナ３０を再び昇温させるべく、所定量の燃料をインジェクタ３２から噴射するとともにイグナイタ３４で着火を行う。これにより、バーナ３０が再び霧化の促進に十分な温度になり、また、バーナ３０の燃焼ガスによって酸化触媒２３やＤＰＦ２４がさらに加熱されることにもなり、ＤＰＦ２４に堆積したＰＭが良好に焼却除去され続ける。
【００３７】
ステップＳ２８では、バーナ３０を再度燃焼モードで作動させた後、経過時間ｔが所定時間ｔ３（例えば、４５ｓｅｃ）経過したか否かを判別する。ここに、所定時間ｔ３は、例えば、バーナ３０が霧化の促進に十分な温度に上昇する一方、酸化触媒２３やＤＰＦ２４を過熱させない程度の時間に設定されている。判別結果が偽（Ｎｏ）で未だ所定時間ｔ３経過していないと判定された場合には、燃焼モードでの作動を継続する。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で所定時間ｔ３経過したと判定された場合には、ステップＳ３０に進む。
【００３８】
ステップＳ３０では、所定時間ｔｉｎｔ３（例えば、１５ｓｅｃ）に亘りバーナ３０の作動、即ち燃料噴射を停止する。これにより、燃焼火炎が消えるのを待つ。なお、上記所定時間ｔｉｎｔ３が上記所定時間ｔｉｎｔ１よりも短くてよいのは、バーナ３０の燃焼時間が短く、消炎及び燃料噴霧気化の適温までの下降に要する時間も短いと考えられるからである。
【００３９】
バーナ３０を燃焼モードで作動させた後には、ステップＳ１８に戻り、再度バーナ３０を燃料供給モードで作動させる。そして、ステップＳ２４において経過時間ｔが所定時間ｔｍａｘ経過したか否かを判別し、判別結果が真（Ｙｅｓ）で経過時間ｔが所定時間ｔｍａｘ経過したと判定された場合には、ステップＳ３２に進み、上記ＰＭ堆積量をリセットして当該ルーチンを抜ける。これにより強制再生を終了する。
【００４０】
一方、ステップＳ２４の判別結果が偽（Ｎｏ）で経過時間ｔが所定時間ｔｍａｘ経過していないと判定された場合には、以降、経過時間ｔが所定時間ｔｍａｘ経過するまで燃焼モードと燃料供給モードとを繰り返し実施する。
このように、途中にバーナ３０の停止時間を挟みながら燃焼モードと燃料供給モードとを繰り返し実施するようにすると、図４にＤＰＦ２４の下流温度の時間変化を示し、図５にＤＰＦ２４の中央外周温度の時間変化を示すように、従来の如くバーナ３０を連続燃焼させた場合（破線）には温度が緩やかに上昇するのに対し、ＤＰＦ２４の下流及び中央外周ともに燃料噴霧の供給に伴って周期的に高温状態となり（実線）、ＤＰＦ２４に捕捉されたＰＭの焼却除去がＤＰＦ２４全体で良好に促進される。これにより、ＤＰＦ２４の再生が早期に達成される。
【００４１】
従って、図６を参照すると、同一時間（例えば、１０ｍｉｎ）においてバーナ３０を連続燃焼させた場合と本願発明、即ち燃焼モードと燃料供給モードとを繰り返し実施した場合とのＤＰＦ２４の再生比率（焼却ＰＭ／捕捉ＰＭ）が比較して示されているが、このように同一時間内でバーナ３０を連続燃焼させた場合の約２倍の再生比率を実現可能である。
【００４２】
即ち、本発明に係る排気浄化装置によれば、バーナ３０を用いた簡単且つ安価な構成でありながら、強制再生時において、バーナ３０の火炎によってＰＭの燃焼むらを起こしたりＤＰＦ２４を溶損させたりすることもなく、エンジン１に無用の負荷を掛けることもなく、またエネルギを無駄に使用することもなく効率よくＤＰＦ２４に堆積したＰＭの焼却除去を行うことができる。
【００４３】
また、バーナ３０の燃焼モードでの作動中においてＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａが活性温度に達したときに燃料供給モードに切り換え、ＤＰＦ２４を酸化触媒部２４ａの活性温度、即ち酸化反応が十分実施される温度まで十分に昇温させてから燃料噴霧を供給するようにしているので、当該燃料噴霧を酸化触媒部２４ａによって効率よく確実に酸化させることができる。
【００４４】
また、酸化触媒２３とＤＰＦ２４とから連続再生式ＤＰＦを構成するようにしているので、バーナ３０による強制再生の実施頻度を必要最小限に抑えることができ、さらに、バーナ３０が酸化触媒２３よりも上流側に燃焼ガスを供給するよう設けられているので、バーナ３０の燃焼熱によって酸化触媒２３をも昇温させて良好に活性化を図り、ＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａのみならず酸化触媒２３をも使用して酸化反応を促進でき、より一層効率よく且つ効果的にＰＭを焼却除去することができる。
【００４５】
また、燃焼モードと燃料供給モードとを繰り返すことにより、燃料供給モードにおいてバーナ３０の余熱が減少してバーナ３０の温度が低下したとしても、バーナ３０を強制再生中に亘って燃料噴霧の気化を促進するのに十分な温度に維持でき、ＤＰＦ２４に捕捉されたＰＭをより一層確実に焼却除去することができる。
【００４６】
以上で実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、バーナ３０を酸化触媒２３よりも上流側に燃焼ガスを供給可能に設けるようにしたが、他の実施形態として、図７に示すように、バーナ３０をＤＰＦ２４の直上流に燃焼ガスを供給可能に設けるようにしてもよい。このようにしても、燃料供給モード時には燃料噴霧の酸化反応をＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａによって良好に促進でき、上記同様に効率よくＤＰＦ２４に堆積したＰＭの焼却除去を行うことができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、酸化触媒２３を設けてＤＰＦ２４の連続再生を行うようにしたが、必ずしも酸化触媒２３を設けなくてもＤＰＦ２４の酸化触媒部２４ａによって本発明の効果は十分に達成される。
また、上記実施形態では、燃焼モードと燃料供給モードとの間にバーナ３０を停止するインターバル期間（ｔｉｎｔ１、ｔｉｎｔ２、ｔｉｎｔ３）を設けるようにしたが、燃焼モードと燃料供給モードとを速やかに切り換えることができれば必ずしもこのようなインターバル期間を設ける必要はない。
【００４８】
また、上記実施形態では、エンジン１としてディーゼルエンジンを採用したが、ＰＭを除去すべくパティキュレートフィルタを必要とするエンジンであれば、エンジン１はディーゼルエンジンに限定されるものではない。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生時には、先ずバーナを燃焼モードで作動させることで排気通路内の排気を昇温させ、その後バーナを燃料供給モードに切り換えて着火なく作動させることで燃料噴霧のみを排気通路に供給するようにするので、バーナの余熱により十分に気化した燃料噴霧を活性化したパティキュレートフィルタの酸化触媒に向けて供給し、当該酸化触媒で速やかに酸化反応を起こして発熱可能であり、当該酸化反応熱によってＤＰＦに捕捉されたＰＭを良好に焼却除去することができる。
【００５０】
即ち、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、バーナを用いた簡単且つ安価な構成でありながら、バーナの火炎によってＰＭの燃焼むらを起こしたりＤＰＦを溶損させたりすることもなく、内燃機関に無用の負荷を掛けることもなく、さらにヒートロスを排してエネルギを無駄に使用することもなく効率よくＰＭの焼却除去を行うことができる。
【００５１】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置によれば、強制再生手段は、バーナの燃焼モードでの作動中にパティキュレートフィルタの温度が酸化触媒の活性温度に達したことが検出されたときに燃料供給モードに切り換えるので、パティキュレートフィルタを酸化触媒の活性温度、即ち酸化反応が十分実施される温度まで十分に昇温させてから速やかに燃料噴霧を供給するようにでき、当該燃料噴霧を酸化触媒によって効率よく確実に酸化させることができる。
【００５２】
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの上流には酸化触媒コンバータが介装されているので、酸化触媒コンバータとＤＰＦとから連続再生式ＤＰＦを構成でき、また、バーナが酸化触媒コンバータよりも上流側に燃焼ガスを供給するよう設けられていれば、バーナの燃焼熱によって酸化触媒コンバータをも昇温させて活性化を図ることができ、バーナによる強制再生の実施頻度を必要最小限に抑えるようにしながら、より一層効率よく且つ効果的にＰＭを焼却除去することができる。
【００５３】
また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置によれば、燃焼モードによる作動と燃料供給モードによる作動とを繰り返し実施するので、燃料供給モードでバーナの余熱が減少してバーナの温度が低下したとしても、バーナを強制再生中に亘り燃料噴霧を気化するのに十分な温度に維持でき、ＤＰＦに捕捉されたＰＭを効率よくより一層確実に焼却除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るＤＰＦの強制再生制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】強制再生制御のタイムチャートである。
【図４】ＤＰＦの下流温度の時間変化を示す図である。
【図５】ＤＰＦの中央外周温度の時間変化を示す図である。
【図６】同一時間（例えば、１０ｍｉｎ）においてバーナを連続燃焼させた場合と本願発明とのＤＰＦの再生比率を比較して示した図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン（ディーゼルエンジン）
１２ 排気管
１８ 燃焼ガス通路
１９ 排気圧センサ
２０ 排気後処理装置
２３ 酸化触媒（酸化触媒コンバータ）
２４ ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレートフィルタ）
２４ａ 酸化触媒部
２６ 温度センサ
３０ バーナ
３２ インジェクタ
３４ イグナイタ
４０ ＥＣＵ（電子コントロールユニット）

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気通路に介装され、排気中のパティキュレートマターを捕捉するとともに上流部分に酸化触媒を有するパティキュレートフィルタと、
    前記パティキュレートフィルタに捕捉されたパティキュレートマターを強制的に焼却して該パティキュレートフィルタの再生を行う強制再生手段とを備え、
    前記強制再生手段は、前記パティキュレートフィルタの上流に設けられ、燃料噴霧を着火により燃焼させて排気通路内の排気を昇温させる燃焼モードと着火せずに燃料噴霧のみを排気通路に供給する燃料供給モードとを切り換えて作動可能なバーナを含み、該バーナを燃焼モードで作動させた後、燃料供給モードに切り換えて作動させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記強制再生手段は、前記パティキュレートフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段を有し、前記バーナの燃焼モードでの作動中に前記フィルタ温度検出手段により前記パティキュレートフィルタの温度が前記酸化触媒の活性温度に達したことが検出されたとき、燃料供給モードに切り換えて前記バーナを作動させ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。
  3. さらに、前記パティキュレートフィルタの上流には酸化触媒コンバータが介装されていることを特徴とする、請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記強制再生手段は、燃焼モードによる作動と燃料供給モードによる作動とを繰り返し実施することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
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