CN101688458A - 内燃机的排气净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供内燃机的排气净化系统，在排气净化装置的上游侧的排气通路中设置热容量比排气净化装置小的前段催化剂，其所要解决的问题在于即使从还原剂添加阀向前段催化剂的上游侧端面添加还原剂的情况下，也可以抑制前段催化剂的过升温。在本发明中，还原剂添加阀设置于所添加的还原剂以液体状态到达前段催化剂的位置。从而在为了将还原剂供给到前段催化剂和排气净化装置而执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下相比，更集中地添加还原剂。

Description

内燃机的排气净化系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的排气净化系统，其具备：设置在比内燃机的排气通路中的排气净化装置靠上游侧、热容量(热容)比排气净化装置小的前段催化剂。
背景技术
在内燃机的排气净化系统中，有的在内燃机的排气通路中设置：吸藏还原型NOX催化剂(以下，称为NOX催化剂)、担载有催化剂的颗粒过滤器(以下，称为过滤器)，以及它们的组合等这样的排气净化装置。而且，有时在排气净化装置上游侧的排气通路上设置具有氧化功能的前段催化剂，并在该前段催化剂紧上游的排气通路上设置还原剂添加阀。
在该情况下，在为了恢复排气净化装置的功能而使该排气净化装置升温或降低该排气净化装置的周围气氛的空燃比时，可通过从还原剂添加阀添加还原剂，由此将还原剂供给到前段催化剂和排气净化装置。
在此，在使用热容量比排气净化装置小的催化剂作为前段催化剂的情况下，在内燃机的冷态起动时等，可以通过向前段催化剂添加还原剂来使该前段催化剂更早地升温。其结果，能够使排气净化装置更早地升温。
在日本特开2007-032398号公报中，记载有这样的技术：在比排气净化装置靠上游侧，在从排气通路分支而与排气净化装置相通的分支通路上设有燃料添加阀和燃烧用催化剂。在该特开2007-032398号公报中，在分支通路上还设有空气泵和火花塞。
而且，在日本特开2005-127257号公报中，记载有在比排气通路中的NOX催化剂靠上游侧，设有将供给的燃料进行改质(改性)的改质催化剂的技术。此外，在该特开2005-127257号公报中，公开有在排气通路的中央部配置改质催化剂，并在该改质催化剂的外周形成排气所流动的迂回路的技术。
而且，在日本特开2006-70818号公报中，记载有这样的技术，在排气通路上设置燃料喷射器，在排气的温度为基准温度以上并且内燃机的运行状态为加速状态时，通过从燃料喷射器喷射燃料，来控制排气的温度。
而且，在日本特开2006-275020号公报中，记载有这样的技术，为了控制排气净化催化剂的过升温，向比该排气净化催化剂靠上游侧的排气通路供给富氮空气。
而且，在日本特开平8-158928号公报中，记载了关于考虑了凝缩水的气化热的排气温度的运算方法的技术。在日本特开2005-163586号公报中，记载了关于利用了HC吸附催化剂的NOX催化剂的升温方法的技术。
发明内容
在相比排气净化装置靠上游侧的排气通路上设置前段催化剂、并在该前段催化剂紧上游的排气通路上设置还原剂添加阀的情况下，从还原剂添加阀向前段催化剂的上游侧端面添加还原剂。即使在这样的情况下，在使排气净化装置的功能恢复时，从还原剂添加阀对排气净化装置添加需要量的还原剂。此时，若前段催化剂的热容量比排气净化装置的热容量小、并且前段催化剂的活性程度非常高的状态，则在前段催化剂中大量的还原剂的氧化被急剧地促进，从而存在前段催化剂过升温的忧虑。
本发明是考虑到上述问题而进行的，目的在于提供这样一种技术：即使在相比排气净化装置靠上游侧的排气通路上设置热容量比排气净化装置小的前段催化剂、并从还原剂添加阀向前段催化剂的上游侧端面添加还原剂的情况下，也能够抑制前段催化剂的过升温。
在本发明中，还原剂添加阀设置于所添加的还原剂以液体的状态到达前段催化剂的位置。从而，在为了将还原剂供给到前段催化剂和排气净化装置而执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下相比，更集中地添加还原剂。
更详细地，第一发明所涉及的内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备：
排气净化装置，该排气净化装置设置于内燃机的排气通路且构成为含有催化剂；
前段催化剂，该前段催化剂设置于该排气净化装置的上游侧的排气通路，热容量比所述排气净化装置的热容量小，且具有氧化功能；和
还原剂添加阀，该还原剂添加阀设置于该前段催化剂的紧上游的排气通路，在向所述前段催化剂和所述排气净化装置供给还原剂时，向所述前段催化剂的上游侧端面添加液体状态的还原剂，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在所述前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的添加的期间中的至少一部分期间，与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下相比，更集中地添加还原剂。
在此，所谓预定水平，是若前段催化剂的活性程度比该预定水平高，则在与前段催化剂的活性程度为预定水平以下时同样地向前段催化剂供给还原剂的情况下，可判断为由于在前段催化剂中的还原剂的氧化被急剧地促进从而存在前段催化剂过升温的问题的阈值以下的值。这样的预定水平可以由实验等而预先确定。可以根据内燃机的运行状态变更预定水平。
若将还原剂以液体的状态供给前段催化剂，则由于还原剂的温度比前段催化剂低，所以前段催化剂由还原剂冷却。从而，越向前段催化剂集中供给还原剂，则越促进由还原剂对前段催化剂的冷却。
而且，以液体的状态供给前段催化剂的还原剂在前段催化剂中气化。从而，气化了的还原剂的一部分在前段催化剂中被氧化，此时，由还原剂气化所产生的气化热使得前段催化剂被冷却，并且，由气化了的还原剂进行氧化所产生的氧化热而使得前段催化剂被加热。该情况下，越向前段催化剂集中供给还原剂，则由还原剂的气化而在每单位时间所产生的气化热越增加。另一方面，越向前段催化剂集中供给还原剂，则供给前段催化剂的氧的量越减少，其结果，越难促进还原剂的氧化。
即，越向前段催化剂集中供给还原剂，由还原剂的氧化而产生的氧化热对前段催化剂的加热量越小，由液体的还原剂对前段催化剂的冷却量以及由还原剂的气化所产生的气化热对前段催化剂的冷却量越大。
因此，根据本发明，即使在前段催化剂的活性程度比预定水平高的状态下执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加的情况下，也可抑制前段催化剂的过升温。
第二发明的内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备：
排气净化装置，该排气净化装置设置于内燃机的排气通路且构成为含有催化剂；
前段催化剂，该前段催化剂设置于该排气净化装置的上游侧的排气通路，热容量比所述排气净化装置的热容量小，且具有氧化功能；和
还原剂添加阀，该还原剂添加阀设置于该前段催化剂的紧上游的排气通路，在向所述前段催化剂和所述排气净化装置供给还原剂时，向所述前段催化剂的上游侧端面添加液体状态的还原剂，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在所述前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的添加的期间中的至少一部分期间，控制所述还原剂添加阀，使得与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下相比，以更短的期间添加同量的还原剂。
在此预定水平是与第一发明所涉及的预定水平同样的值。
根据本发明，在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的添加的期间中的至少一部分期间，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下相比，可以更集中地添加还原剂。从而可抑制前段催化剂的过升温。
第三发明的内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备：
排气净化装置，该排气净化装置设置于内燃机的排气通路且构成为含有催化剂；
前段催化剂，该前段催化剂设置于该排气净化装置的上游侧的排气通路，热容量比所述排气净化装置的热容量小，且具有氧化功能；和
还原剂添加阀，该还原剂添加阀设置于该前段催化剂的紧上游的排气通路，在向所述前段催化剂和所述排气净化装置供给还原剂时，间歇地向所述前段催化剂的上游侧端面添加液体状态的还原剂，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的间歇添加时，在所述前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的间歇添加的期间中的至少一部分期间，控制所述还原剂添加阀，使得在与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下的一次还原剂添加期间和其后的一次还原剂添加停止期间之和相当的期间中，与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下的一次还原剂添加期间的还原剂添加量相比，添加更多的还原剂。
在此预定水平是与第一发明所涉及的预定水平同样的值。
在本发明中，间歇地进行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加。即，在向前段催化剂和排气净化装置供给还原剂时，控制还原剂添加阀使得进行还原剂的添加的还原剂添加期间和还原剂的添加停止的还原剂添加停止(休止)期间交替地反复。在此，一次的还原剂添加期间和其后的一次的还原剂添加停止期间之和称作单位期间。而且，将一次还原剂添加期间的还原剂添加量称作单位添加量。
在本发明中，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的间歇添加的期间中的至少一部分期间，在相当于前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下的单位期间中，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下的单位添加量相比，添加更多的还原剂。由此，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的间歇添加的期间中的至少一部分期间，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况相比，在同一期间中添加的还原剂的量变多。
即，根据本发明，在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的添加的期间中的至少一部分期间，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况相比，可以更集中地添加还原剂。因此，可以抑制前段催化剂的过升温。
在本发明中，可以在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的间歇添加时，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的间歇添加的期间中的至少一部分期间，执行以下控制中的至少任一控制：(1)与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况相比缩短还原剂添加停止期间的控制；(2)与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况相比延长还原剂添加期间的控制；和(3)与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下相比使还原剂添加期间中的每单位时间的还原剂添加量增加的控制。
通过执行(1)至(3)的控制中的至少某一个，在相当于前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下的单位期间的期间中，与前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下的单位添加量相比，可以从还原剂添加阀添加更多的还原剂。
在第一至第三发明中，也可将前段催化剂设置为流入排气净化装置的排气不是全部而是其一部分通过前段催化剂。
若流入前段催化剂的排气的流量少，与流入前段催化剂的排气的流量多的情况下相比，容易促进由还原剂氧化而产生的氧化热进行的对前段催化剂的加热。因此，上述构成的情况下，若前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下与前段催化剂的活性程度在预定水平以下的情况下同样地添加还原剂，则前段催化剂易于过升温。
另一方面，上述构成的情况下，向前段催化剂的上游侧端面添加还原剂时前段催化剂中每单位面积所供给的还原剂量，多于以便于流入排气净化装置的排气的全部通过前段催化剂的构成的情况。因此，在从还原剂添加阀更集中地添加还原剂的情况下，前段催化剂更易于冷却。因此，第一至第三发明的前段催化剂的过升温抑制的效果较大。
在第一至第三发明中，也可以在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，使流入前段催化剂的排气的流量增加。
在流入前段催化剂的排气的流量增加的情况下，由该排气所带走的热量增加。因此，根据以上所述，可以进一步抑制前段催化剂的过升温。
而且，在第一至第三发明中，也可以包括将排气的一部分作为EGR气体导入内燃机的进气系统的EGR装置。而且，在该情况下，还可以包括EGR气体导入单元，在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，该EGR气体导入单元将EGR气体导入前段催化剂。
在将EGR气体导入前段催化剂的情况下，与排气的流量增加的情况下同样地，通过前段催化剂的气体(排气+EGR气体)的流量增加。因此，由该气体所带走的热量增加。因此，根据以上所述，可以进一步抑制前段催化剂的过升温。
而且，在第一至第三发明中，也可以包括新气体导入单元，在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，该新气体导入单元将内燃机的吸入气体或外部气体导入前段催化剂。
在将内燃机的吸入气体或外部气体导入前段催化剂的情况下，与排气的流量增加的情况下同样地，通过前段催化剂的气体(排气+吸入气体或外部气体)的流量增加。因此，由该气体所带走的热量增加。因此，根据以上所述，可以进一步抑制前段催化剂的过升温。而且，内燃机的吸入气体或外部气体与排气相比温度低。因此，根据以上所述，前段催化剂的过升温抑制的效果更大。
而且，在第一至第三发明中，也可以设置成还原剂添加阀相对于前段催化剂的上游侧端面倾斜地添加还原剂。
在该情况下，还原剂易于和前段催化剂的隔壁中的一面相冲突，而还原剂将难于和前段催化剂的隔壁中的另一面相冲突。从而，在将还原剂供给到前段催化剂的隔壁中还原剂易于发生冲突一侧的面时，则易于被冷却。另一方面，在前段催化剂的隔壁中还原剂难于发生冲突一侧的面，易于促进还原剂的氧化。
因此，根据以上所述，在前段催化剂的活性程度为预定水平以下的情况下，在执行由还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，可以更促进前段催化剂中的还原剂的氧化。而且，在前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，可以更促进前段催化剂的冷却，由此可以进更抑制前段催化剂的过升温。
附图说明
图1是表示实施例1涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图；
图2是表示实施例1涉及的氧化催化剂的温度和氧化催化剂的活性程度的关系的图；
图3是表示实施例1涉及的过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形(模式，pattern)的图，图3(a)表示当氧化催化剂的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图3(b)表示当氧化催化剂的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图3(c)表示当氧化催化剂的活性程度处于低活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形；
图4是表示实施例1涉及的在执行由燃料添加阀进行的燃料添加时的氧化催化剂的冷却量与加热量的图，图4(a)表示由图3(a)所示的燃料添加图形进行燃料添加时情况，图4(b)表示由图3(b)所示的燃料添加图形进行燃料添加时的情况；
图5是表示实施例1涉及的过滤器再生控制的例程的流程图；
图6是表示实施例1涉及的过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形的第一变形例的图，图6(a)表示当氧化催化剂的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图6(b)表示当氧化催化剂的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形；
图7是表示实施例1涉及的过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形的第二变形例的图，图7(a)表示当氧化催化剂的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图7(b)表示当氧化催化剂的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形；
图8是表示实施例1涉及的过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形的第三变形例的图，图8(a)表示当氧化催化剂的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图8(b)表示当氧化催化剂的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形；
图9是表示实施例2涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图；
图10是表示实施例2的变形例涉及的排气通路的简略构成的图；
图11是表示实施例3涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图；
图12是表示实施例4涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图；
图13是表示实施例5涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图；
图14是表示实施例6涉及的氧化催化剂和燃料添加阀的配置的图；
图15是表示实施例6涉及的氧化催化剂的隔壁与从燃料添加阀的燃料添加方向的图；
图16是表示实施例7涉及的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形控制的例程的第一流程图；
图17是表示实施例7涉及的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形控制的例程的第二流程图；
图18是表示实施例8涉及的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形的图，图18(a)表示当氧化催化剂的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图18(b)表示当过滤器再生控制期间内燃机的运行状态变化到内燃机负荷为预定负荷以下且内燃机转速为预定转速以上的区域时的燃料添加图形；
图19是表示实施例8涉及的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形控制的例程的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明涉及的内燃机的排气净化系统的具体的实施方式进行说明。
(实施例1)
<内燃机的进气排气系统的简略构成>
在此，例举本发明适用于车辆驱动用柴油机的情况为例进行说明。图1是表示本实施例涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图。
内燃机1是车辆驱动用的柴油机。在内燃机1上，连接有进气通路3和排气通路2。在进气通路3设有节气门阀7及空气流量计8。
在排气通路2上，设有捕集排气中的粒子状物质(Particulate Matter：以下称为PM)的过滤器5。在该过滤器5中担载有NOX催化剂9。在本实施例中，该过滤器5和NOX催化剂9相当于本发明涉及的排气净化装置。
在排气通路2的比过滤器5靠上游侧设有氧化催化剂4。氧化催化剂4的热容量比过滤器5的热容量小。在本实施例中，该氧化催化剂4相当于本发明涉及的前段催化剂。氧化催化剂4，只要是具有氧化功能的催化剂即可，例如，可以代替氧化催化剂4设置三元催化剂或NOX催化剂。
在氧化催化剂4的紧上游(正上游)的排气通路2上，设有添加燃料作为还原剂的燃料添加阀6。在该燃料添加阀6上以与氧化催化剂4的上游侧端面相对向的方式形成燃料喷射孔，从该燃料喷射孔向氧化催化剂4的上游侧端面喷射液体的燃料。从燃料添加阀6的燃料喷射孔以圆锥状喷射燃料(在图1中，斜线部表示燃料的喷雾)。在此所谓“氧化催化剂4的紧上游”是指从燃料添加阀6的燃料喷射孔所喷射的燃料的至少一部分以液体的状态达到氧化催化剂4的范围内的位置。在本实施例中，燃料喷射阀6相当于本发明涉及的还原剂添加阀。
在本实施例中，为了将排气的一部分作为EGR气体导入内燃机1设有EGR通路15。EGR通路15，一端与比燃料添加阀6靠上游侧的排气通路2连接，另一端与比节气门阀7靠下游侧的进气通路3连接。在EGR通路15上，设有用于控制EGR气体的流量的EGR阀16。
在排气通路2的氧化催化剂4和过滤器5之间设有检测排气的空燃比的空燃比传感器13。另外，在排气通路2中的比过滤器5靠下游侧设有检测排气的温度的温度传感器14。
对如上所述构成的内燃机1，还同时设有用于控制该内燃机1的电子控制单元(ECU)10。在ECU10上电气连接有：空气流量计8、空燃比传感器13、温度传感器14、曲轴位置传感器11以及加速踏板开度传感器12。它们的输出信号被输入到ECU10。
曲轴位置传感器11是检测内燃机1的曲轴转角的传感器。加速踏板开度传感器12是检测搭载了内燃机1的车辆的加速踏板开度的传感器。ECU10，基于曲轴位置传感器11的输出值计算内燃机1的内燃机转速，并基于加速踏板开度传感器12的输出值计算内燃机1的内燃机负载。另外，ECU10，基于空燃比传感器13的输出值推定过滤器5的周围气氛(即，NOX催化剂9的周围气氛)的空燃比，并基于温度传感器14的输出值来推定过滤器5的温度(即，NOX催化剂9的温度)。
另外，在ECU10上电气连接有：节气门阀7、燃料添加阀6、EGR阀16以及内燃机1的燃料喷射阀。通过ECU10对它们进行控制。
<过滤器再生控制>
在本实施例中，为了去除过滤器5所捕集的PM而进行过滤器再生控制。本实施例涉及的过滤器再生控制，是通过从燃料添加阀6添加燃料，由此向氧化催化剂4和过滤器5供给燃料而实现的。若供给到氧化催化剂4的燃料在该氧化催化剂4中被氧化，则流入过滤器5的排气被该氧化热升温。其结果，过滤器5被升温。另外，在氧化催化剂4中未被氧化而通过该氧化催化剂4的燃料被供给到过滤器5。若供给到过滤器5的燃料在NOX催化剂9中被氧化，则过滤器5被该氧化热进一步升温。通过控制从燃料添加阀6添加的燃料的量，而能够使过滤器5的温度升温到可氧化PM的目标温度，由此能够氧化并去除过滤器5所捕集的PM。
而且，在本实施例所涉及的过滤器再生控制中，基于过滤器再生控制的执行时的过滤器5的温度和目标温度的差以及内燃机1的运行状态来决定过滤器再生控制所需要的燃料添加量(以下称为要求添加量)。从而，在过滤器再生控制的执行时对要求添加量的燃料分割为多次而间歇地从燃料添加阀6添加。
<燃料添加图形>
在本实施例中，从燃料添加阀6向氧化催化剂4的上游侧端面添加燃料。即从燃料添加阀6添加的燃料以不向排气中广泛地扩散的状态被供给到氧化催化剂4。
在此，氧化催化剂4的温度根据排气的温度变化而变化，氧化催化剂4的温度越高，则该氧化催化剂4的活性程度越高。而且，如上所述，本实施例涉及的氧化催化剂4的热容量比过滤器5小。因此，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度过份地高的情况下，若从燃料添加阀6添加要求添加量的燃料，则在氧化催化剂4中大量的燃料的氧化被急剧地促进，从而存在该氧化催化剂4过升温的忧虑。
于是，在本实施例涉及的过滤器再生控制中，为了抑制氧化催化剂4过升温，根据过滤器再生控制的执行时的氧化催化剂4的活性程度而变更从燃料添加阀6添加燃料时的燃料添加图形。以下，基于图2和图3说明本实施例所涉及的过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形。
图2是表示氧化催化剂4的温度Tc和氧化催化剂4的活性程度的关系的图。在图2中，横轴表示氧化催化剂4的温度Tc，纵轴表示氧化催化剂4的活性程度。
如上所述，氧化催化剂4的温度Tc越高则氧化催化剂4的活性程度越高。本实施例的氧化催化剂4当温度Tc在Tc1以上且Tc2以下的范围内时其活性程度处于最佳状态。在此，设氧化催化剂4的温度Tc为Tc1时的氧化催化剂4的活性程度的水平(level，值)为L1，设氧化催化剂4的温度Tc为Tc2时的氧化催化剂4的活性程度的水平为L2。
氧化催化剂4的活性程度的水平L1，是在过滤器再生控制的执行时，在与氧化催化剂4的活性程度的水平为该水平L1以上时同样地从燃料添加阀6添加燃料的情况下，可以判断为在氧化催化剂4中由于燃料的氧化不能被充分地促进从而存在氧化催化剂4难以充分地升温的问题的阈值。此外，氧化催化剂4的活性程度的水平L2，是在过滤器再生控制的执行时，在与氧化催化剂4的活性程度的水平为该水平L2以下时同样地从燃料添加阀6添加燃料的情况下，可以判断为在氧化催化剂4中由于燃料的氧化被急剧地地促进从而存在氧化催化剂4过升温的问题的阈值。而且，本实施例中，氧化催化剂4的活性程度的水平L2相当于本发明中的预定水平。
以下，将氧化催化剂4的活性程度为L1以上且为L2以下的区域称为最佳活性区域。而且，将氧化催化剂4的活性程度的水平比L1低的区域称为低活性区域，将氧化催化剂4的活性程度的水平比L2高的区域称为过活性区域。氧化催化剂4的最佳活性区域可以基于实验等而预先确定。而且，如上述所设定的氧化催化剂4的活性程度的水平L1和L2根据内燃机1的运行状态而变化。即，在高负荷运行时，与低负荷运行时相比，氧化催化剂4的活性程度的水平L1和L2变得较低。因此，最佳活性区域、低活性区域和过活性区域都根据内燃机1的运行状态而变化。
图3是表示根据过滤器再生控制的执行时的氧化催化剂4的活性程度的燃料添加图形的图。图3(a)、(b)、(c)表示过滤器再生控制的执行时从ECU10向燃料添加阀6输出的指令信号。在指令信号开启(ON)时从燃料添加阀6添加燃料，在指令信号断开(OFF)时停止从燃料添加阀6的燃料添加。图3(a)表示当氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。图3(b)表示当氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形，图3(c)表示当氧化催化剂4的活性程度处于低活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。
如上所述，在本实施例的过滤器再生控制中，要求添加量的燃料分割为多次而间歇地从燃料添加阀6添加。在此，例举要求添加量的燃料分割为四次而添加的情况进行说明。在图3中，Δta表示执行燃料添加的燃料添加期间，Δts表示燃料添加停止的燃料添加停止期间。如图3所示，在过滤器再生控制的执行时，燃料添加期间Δta和燃料添加停止期间Δts交替地反复。
而且，在图3中，Δtu表示作为一次的燃料添加期间Δta和其后的一次的燃料添加停止期间Δts之和的单位期间，Δtf表示作为间歇地进行燃料添加的期间的总添加期间。而且，将燃料添加期间Δta的一次的燃料添加量称为单位添加量。而且，将从最初的燃料添加期间Δta开始的时刻起到最后的燃料添加期间Δta结束的时刻为止的期间Δtf称为总添加期间。而且，在本实施例中，总添加期间Δtf相当于本发明的“执行还原剂添加的期间”或“执行还原剂的间歇添加的期间”。
在此，将氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时的燃料添加图形(图3(a))中的燃料添加期间Δta称为基准添加期间，将燃料添加停止期间Δts称为基准添加停止期间，将其中的单位期间Δtu称为基准单位期间。而且，将其中的基准添加期间中从燃料添加阀6添加的燃料的量称为基准单位添加量。
在本实施例中，在氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下，如图3(b)所示，使燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短，执行由燃料添加阀6进行的间歇的燃料添加。
由此，在与基准单位期间(图3(a)中的单位期间Δtu)相当的期间中，从燃料添加阀6添加的燃料的量变得比基准单位添加量多。结果，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，同量的燃料在更短的期间内从燃料添加阀6添加。即，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，燃料被更集中地添加。
基于图4对如此从燃料添加阀6更集中地添加燃料的情况下的效果进行说明。在本实施例中，从燃料添加阀6添加液体燃料。从而，以液体状态而供给氧化催化剂4的燃料在氧化催化剂4中气化。该气化的燃料的一部分在氧化催化剂4中被氧化，由此时产生的氧化热对氧化催化剂4加热。
另一方面，液体状态的燃料的温度比氧化催化剂4的温度低。因此，若燃料以液体状态到达氧化催化剂4，则由该燃料冷却氧化催化剂4。而且，在氧化催化剂4中，氧化催化剂4也由燃料氧化时所产生的气化热而被冷却。
即，若执行由燃料添加阀6进行的燃料添加，则氧化催化剂4由燃料氧化而产生的氧化热而被加热，但是氧化催化剂4也由液体的燃料和该燃料气化而产生的气化热而被冷却。图4是示出此时的加热量Qheat和冷却量Qcool的图。图4(A)表示由图3(a)所示的燃料添加图形进行燃料添加的情况，图4(B)表示由图3(b)所示的燃料添加图形进行燃料添加的情况。
在图3(a)所示的燃料添加图形中，为了促进在氧化催化剂4中在燃料添加期间Δta中所添加的燃料的氧化，将燃料添加停止期间Δts设定为基准停止期间。即，在燃料添加停止期间Δts中向氧化催化剂4供给充足的氧，所以促进氧化催化剂4中的燃料的氧化。因此，如图4(A)所示，加热量Qheat变得比冷却量Qcool大，加热量Qheat和冷却量Qcool的差成为氧化催化剂4的温度上升量ΔTup。即使在该情况下，在氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内的情况下，氧化催化剂4不易于过升温。
另一方面，若通过图3(b)所示的燃料添加图形与图3(a)所示的燃料添加图形相比集中地向氧化催化剂4供给燃料，则氧化催化剂4易于由燃料而冷却。而且，通过向氧化催化剂4的氧的供给量减少，对燃料的氧化的促进变难，并且，由燃料气化而在每单位时间生成的气化热增加。因此，如图4(B)所示，冷却量Qcool变得比加热量Qheat大，并且冷却量Qcool和加热量Qheat的差成为氧化催化剂4的温度下降量ΔTdown。
因此，即使在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域的情况下，通过由图3(b)所示的燃料添加图形执行从燃料添加阀6的燃料添加，更集中地向氧化催化剂4供给燃料，从而，可以抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，若氧化催化剂4的温度通过由图3(b)所示的燃料添加图形执行燃料添加而降低，则氧化催化剂4的活性程度从过活性区域内向最佳活性区域内变化(转移)。在氧化催化剂4的活性程度变为最佳活性区域内的情况下，将执行过滤器再生控制时的燃料添加图形变更为图3(a)所示的燃料添加图形。
在本实施例中，在氧化催化剂4的活性程度处于低活性区域时而执行过滤器再生控制的情况下，如图3(c)所示，使燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间长，执行从燃料添加阀6进行的间歇的燃料添加。
由此，在燃料添加停止期间Δts中供给氧化催化剂4的氧，变得比由如图3(a)所示的燃料添加图形执行燃料添加的情况下多。从而，氧化催化剂4中的燃料的氧化更易于被促进。结果，可以促进氧化催化剂4的升温。
而且，若氧化催化剂4的温度通过由图3(c)所示的燃料添加图形执行燃料添加而升温，则氧化催化剂4的活性程度从低活性区域内向最佳活性区域内变化。在氧化催化剂4的活性程度变为最佳活性区域内的情况下，将执行过滤器再生控制时的燃料添加图形变更为图3(a)所示的燃料添加图形。
在根据本实施例的过滤器再生控制的执行时，由图3(a)、(b)、(c)中的任一燃料添加图形来执行从燃料添加阀6的燃料添加，总添加期间Δtf中的总燃料添加量都为要求添加量。因此，无论是哪一燃料添加图形，通过选择根据氧化催化剂4的活性程度的燃料添加图形，可以将过滤器5的温度控制为目标温度。
在此，对于本实施例的过滤器再生控制的例程，基于图5所示的流程图进行说明。本例程预先存储于ECU10，在内燃机1的运行期间以预定的间隔执行。
在本例程中，ECU10，首先在S101中判别过滤器再生控制的执行条件是否成立了。在此，可以在过滤器5中的PM的捕集量为预定捕集量以上时，判定为过滤器再生控制的执行条件成立了。过滤器5中的PM捕集量，能够根据内燃机1的运行状态的履历等进行推定。在S101中肯定判定的情况下，ECU10进入S102，在否定判定的情况下，ECU10暂时结束本例程的执行。
在S102中，ECU10基于内燃机1的运行状态和当前时刻的过滤器5的温度等算出要求燃料添加量Qfre。
然后，ECU10进入S103，基于内燃机1的运行状态等推定氧化催化剂4的温度Tc。而且，也可以在排气通路2的氧化催化剂4的紧下游设置温度传感器，基于该温度传感器的检测值来推定氧化催化剂4的温度Tc。
然后，ECU10，进入S104，基于氧化催化剂4的温度Tc判断氧化催化剂4的活性程度是否在最佳活性区域内。在S104中在肯定判定的情况下，ECU10进入S105，在否定判定的情况下，ECU10进入S107。
进入了S105的ECU10，选择图3(a)所示的燃料添加图形作为由燃料添加阀6进行的燃料添加图形。
接着，ECU10进入S106，执行由燃料添加阀6进行的燃料添加。之后，ECU10暂时结束本例程的执行。
另一方面，进入了S107的ECU10，基于氧化催化剂4的温度Tc判断氧化催化剂4的活性程度是否在过活性区域内。在S107中在肯定判定的情况下，ECU10进入S108。此外，在S107中在否定判定的情况下，ECU10判断氧化催化剂4的活性程度在低活性区域内，进入S109。
在S108中，ECU10选择图3(b)所示的燃料添加图形作为由燃料添加阀6进行的燃料添加图形。之后，ECU10进入S106。
在S109中，ECU10选择图3(c)所示的燃料添加图形作为由燃料添加阀6进行的燃料添加图形。之后，ECU10进入S106。
根据以上说明的例程，在过滤器再生控制的执行时，可以由根据氧化催化剂4的活性程度而选择的燃料添加图形，执行从燃料添加阀6的燃料添加。
而且，在上述中，例举将过滤器再生控制的执行时的燃料添加的分割次数为四次的情况进行了说明，但是燃料添加的分割次数并不限于四次。
而且，在本实施例中，用于将过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形设为图3(b)所示的图形的氧化催化剂4的活性程度的阈值(下限值)，可设定成为比水平1高但为水平2以下的值。即，在过滤器再生控制的执行时，当氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时，可将燃料添加图形设为图3(b)所示的图形，执行从燃料添加阀6的燃料添加。
例如，在用于将燃料添加图形设为图3(b)所示的图形的氧化催化剂4的活性程度的阈值设定为最佳活性区域内的比较低的水平的情况下，在过滤器再生控制的执行时，可以促进氧化催化剂4的燃料的氧化，同时可以将氧化催化剂4的温度抑制为较低的温度。因此，即使在内燃机1的内燃机负荷急剧上升的情况下，也可以抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，在用于将燃料添加图形设为图3(b)所示的图形的氧化催化剂4的活性程度的阈值设定为最佳活性区域内的比较高的水平的情况下，与将该阈值设定为水平2的情况下相比，可以更高的概率抑制氧化催化剂4的过升温，而且，可以将过滤器再生控制的执行时的氧化催化剂4的温度维持在比较高的温度。因此，与把用于将燃料添加图形设为图3(b)所示的图形的氧化催化剂4的活性程度的阈值设定为最佳活性区域内的比较低的水平的情况下相比，可以更促进氧化催化剂4中的燃料的氧化。
<燃料添加图形的变形例>
下面，基于图6至图8，对过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域的情况下的燃料添加图形的变形例进行说明。
图6是表示过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形的第一变形例的图。图6(a)表示当氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。该图6(a)所示的燃料添加图形与图3(a)所示的燃料添加图形相同。图6(b)表示当氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。
在图3(b)所示的燃料添加图形中，使总添加期间Δtf中的所有的燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短。但是，在本变形例所涉及的、氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形中，如图6(b)所示，仅总添加期间Δtf中的一部分期间中设置成使燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短。
在该情况下，在使得燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短的期间中，在相当于基准单位期间的期间中从燃料添加阀6所添加的燃料的量变得比基准单位添加量多。即，在由燃料添加阀6执行间歇的燃料添加的期间中的一部分期间中，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，燃料被更集中地添加。
结果，在由燃料添加阀6执行间歇的燃料添加的期间中的一部分期间，促进了氧化催化剂4的冷却。因此，通过以如图6(b)所示的燃料添加图形执行燃料添加时，也可以抑制氧化催化剂4的过升温。
图7是表示过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形的第二变形例的图。图7(a)表示当氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。该图7(a)所示的燃料添加图形与图3(a)所示的燃料添加图形相同。图7(b)表示当氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。
在本变形例所涉及的、氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形中，如图7(b)所示，使燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短。进而，燃料添加的分割次数减少为三次，并且使一部分的燃料添加期间Δta比基准添加期间长。
由此，与图3(b)所示的燃料添加图形执行间歇的燃料添加的情况下相比，在相当于基准单位期间的期间中从燃料添加阀6所添加的燃料的量进一步变多。即，燃料被更集中地添加。结果，可更促进氧化催化剂4的冷却。因此，可以抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，在本变形例所涉及的氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形中，也可将燃料添加的分割次数减少为两次。在该情况下，使各燃料添加期间Δta进一步变长。
在图7(b)所示的燃料添加图形中，使燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短。但是，也可以使燃料添加停止期间Δts保持为基准添加停止期间，减少燃料添加的分割次数并且使燃料添加期间Δta比基准添加期间长。
在该情况下，在相当于基准单位期间的期间中从燃料添加阀6所添加的燃料的量，也变得比如图7(a)所示的燃料添加图形的情况下的单位添加量多。即，在由燃料添加阀6执行间歇的燃料添加的期间中的一部分期间，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下相比，燃料被更集中地添加。从而可以抑制氧化催化剂4的过升温。
图8是表示过滤器再生控制的执行时与氧化催化剂4的活性程度相应的燃料添加图形的第三变形例的图。图8(a)表示当氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。该图8(a)所示的燃料添加图形与图3(a)所示的燃料添加图形相同。图8(b)表示当氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。
在本变形例所涉及的、氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形中，如图8(b)所示，使燃料添加期间Δta以及燃料添加停止期间Δts分别为基准添加期间以及基准添加停止期间，并且将燃料添加的分割次数减少为两次。使在各燃料添加期间Δta中的每单位时间的燃料添加量增加(在图8中，指令信号为开启时的高度表示每单位时间的燃料添加量)。
在该情况下，在相当于基准单位期间的期间中从燃料添加阀6所添加的燃料的量也变得比基准单位添加量多。即，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，燃料被更集中地添加。从而可以促进氧化催化剂4的冷却。因此可以抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，在本变形例中，在氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形中，也可不分割燃料添加地进行一次燃料添加。在该情况下，与将燃料添加的分割次数设为两次的情况相比使得燃料添加期间Δta变长，和/或与将燃料添加的分割次数设为两次的情况相比使得每单位时间的燃料添加量进一步增加。由此，可以更集中地添加燃料。
在本实施例中，在执行过滤器再生控制时将要求添加量的燃料分割为多数次而间歇地从燃料添加阀6添加。但是，也可不分割燃料添加而连续地以一次的燃料添加来添加要求添加量的燃料。在该情况下，在氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下，在执行燃料添加的期间中的至少一部分期间，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，使每单位时间的燃料添加量增多。
由此，在氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下，在执行燃料添加的期间中的至少一部分期间，与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，燃料被更集中地添加。因此，可以抑制氧化催化剂4的过升温。
<实施例2>
图9是表示本实施例涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图。在本实施例中，氧化催化剂4的外径小于排气通路2的内径。即，氧化催化剂4的与排气流动方向垂直的方向的截面积，小于排气通路2的与排气流动方向垂直的方向的截面积。通过这样的构成，排气在氧化催化剂4的外周面和排气通路2的内周面之间流动。
在本实施例中，燃料添加阀6也设置在氧化催化剂4的紧上流的排气通路2上。即，从燃料添加阀6的燃料喷射孔喷射的燃料的至少一部分以液体的状态到达氧化催化剂4。而且，燃料从燃料添加阀6的燃料喷射孔朝向氧化催化剂4的上游侧端面喷射，所喷射的燃料的大致全部流入氧化催化剂4(在图9中，斜线部表示燃料的喷雾)。
上述以外的构成与实施例1相同，因此对于同样的构成部件赋予同样的参照标号而省略其说明。
在本实施例中，也执行与实施例1相同的过滤器再生控制。本实施例的这样的构成的情况下，流入氧化催化剂4的排气的流量与实施例1的构成的情况下相比少。因此，由燃料氧化而产生的氧化热对氧化催化剂4的加热容易被促进。因此，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域的情况下，若由与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域时同样的燃料添加图形进行燃料添加，则氧化催化剂4易于过升温。
于是，在本实施例中，与实施例1相同地，也根据氧化催化剂4的活性程度变更过滤器再生控制的执行时的从燃料添加阀6的燃料添加图形。由此，在氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下，在执行燃料添加的期间中(总添加期间Δtf中)的至少一部分期间，与在氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下相比，更集中地添加燃料。
在本实施例这样的构成的情况下，在朝向氧化催化剂4的上游侧端面添加燃料时供给到氧化催化剂4的每单位面积的燃料的量，与实施例1那样的流入过滤器5的排气的全部通过氧化催化剂4的构成的情况下相比，变多。因此，在从燃料添加阀6更集中地添加燃料的情况下，氧化催化剂4更易于被冷却。因此，可使得氧化催化剂4的过升温效果变大。
<变形例>
下面就本实施例的变形例进行说明。图10是表示本变形例涉及的排气通路的简略构成的图。在图10中，箭头表示排气的流动方向，与图9所示的构成同样，排气通路2的上游侧端部连接于内燃机1。
本实施例的排气通路2，在途中分支为第一分支通路2a和第二分支通路2b，而且，第一分支通路2a和第二分支通路2b在下游侧集合。氧化催化剂4设置于第一分支通路2a，而在第二分支通路2b没有设置催化剂。
氧化催化剂4的外径比第一分支通路2a中未设置该氧化催化剂的部分的内径大。而且，在第一分支通路2a的氧化催化剂4的紧上游设有燃料添加阀6。与实施例1同样地，从氧化催化剂4的燃料喷射孔向氧化催化剂4的上游侧端面喷射液体燃料。即，从燃料添加阀6的燃料喷射孔喷射的燃料的至少一部分以液体的状态到达氧化催化剂4(在图10中斜线部表示燃料的喷雾)。
与第一分支通路2a和第二分支通路2b的下游侧集合部相比靠下游侧的排气通路2上，设置有空燃比传感器13、过滤器5和温度传感器14。
上述以外的构成与图1所示的构成同样，所以省略它们的图示与说明。
在本变形例的构成情况下，在排气通路2中流动的排气分流到第一分支通路2a和第二分支通路2b。因此，与图9所示的构成的情况下同样，流入过滤器5的排气并非全部而是其一部分通过氧化催化剂4。另一方面，从燃料添加阀6添加的燃料的全量被供给氧化催化剂4。
因此，在本变形例中，与上述同样地，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域时，若以与氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域的情况下同样的燃料添加图形进行燃料添加，则氧化催化剂4易于过升温。
于是，在本变形例中，与上述同样地，也根据氧化催化剂4的活性程度变更过滤器再生控制的执行时的从燃料添加阀6的燃料添加图形。由此，能够抑制氧化催化剂4的过升温。
<实施例3>
图11是表示本实施例涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图。在本实施例中，设置有排气逆流通路17，其一端连接于排气通路2的过滤器5的下游侧，另一端连接于排气通路2的燃料添加阀6的紧上游。在排气逆流通路17上，设置有将排气从一端侧向另一端侧压送的泵18。若泵18工作，则将在过滤器5的下游侧的排气通路2流动的排气的一部分经由排气逆流通路17而返回到燃料添加阀6的紧上游。泵18与ECU10电连接，由ECU10控制。除这些以外的构成与实施例1同样，因此对于同样的构成部件赋予同样的参照标号而省略其说明。
在本实施例中，执行与实施例1相同的过滤器再生控制。即，根据氧化催化剂4的活性程度变更过滤器再生控制的执行时的从燃料添加阀6的燃料添加图形。从而在本实施例中，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域时使泵18工作。
若泵18工作、将在过滤器5的下游侧的排气通路2流动的排气返回到燃料添加阀6的紧上游，则通过氧化催化剂4的排气的流量增加。因此，由排气所带走的热量增加。因此，根据本实施例，能够进一步抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，在本实施例中，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域时，也可以通过将EGR阀16控制向闭阀方向而使在EGR通路15内流动的EGR气体的流量减少。
若使EGR气体的流量减少，则相应地流入氧化催化剂4的排气的流量增加。即，也可以由此而使通过氧化催化剂4的排气的流量增加，从而可以使由排气所带走的热量增加。
<实施例4>
图12是表示本实施例涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图。在本实施例中，设置有EGR气体导入通路19，其一端连接于EGR通路15，另一端连接于排气通路2的燃料添加阀6的紧上游。在EGR气体导入通路19设置有用于使该EGR气体导入通路19切断或开通的导入控制阀20。该导入控制阀20与ECU10电连接，由ECU10控制。除这些以外的构成与实施例1同样，因此对于同样的构成部件赋予同样的参照标号而省略其说明。而且，在本实施例中，EGR气体导入通路19和导入控制阀20相当于本发明中的EGR气体导入单元。
在本实施例中，也执行与实施例1相同的过滤器再生控制。即，根据氧化催化剂4的活性程度变更过滤器再生控制的执行时的从燃料添加阀6的燃料添加图形。从而在本实施例中，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域时，使导入控制阀20打开以开通EGR气体导入通路19。
若EGR气体导入通路19开通，则EGR气体被导入燃料添加阀6的紧上游的排气通路2。从而该EGR气体和排气一起流入氧化催化剂4。由此，与排气的流量增加的情况下同样地，通过氧化催化剂4的气体(排气+EGR气体)的流量增加。因此，由该气体所带走的热量增加。因此，根据本实施例，与实施例3同样地，能够进一步抑制氧化催化剂4的过升温。
<实施例5>
图13是表示本实施例涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成的图。在本实施例中，设置有吸气导入通路21，其一端连接于节气门7的下游侧的吸气通路3，另一端连接于排气通路2的燃料添加阀6的紧上游。在吸气导入通路21设置有将吸入气体从一端侧向另一端侧压送的泵22。即若泵22工作，则在吸气通路3流动的吸入气体的一部分经由吸气导入通路21而被导入燃料添加阀6的紧上游。泵22与ECU10电连接，由ECU10控制。除这些以外的构成与实施例1同样，因此对于同样的构成部件赋予同样的参照标号而省略其说明。而且，在本实施例中，吸气导入通路21和泵22相当于本发明所涉及的新气导入单元。
在本实施例中，执行与实施例1相同的过滤器再生控制。即，根据氧化催化剂4的活性程度变更过滤器再生控制的执行时的从燃料添加阀6的燃料添加图形。从而在本实施例中，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域时，使泵22工作。
若泵22工作、在吸气通路3流动的吸入气体被导入燃料添加阀6的紧上游，则与排气的流量增加的情况下同样地，通过氧化催化剂4的气体(排气+吸入气体)的流量增加。因此，由该气体所带走的热量增加。因此，根据本实施例，与实施例3同样地，能够进一步抑制氧化催化剂4的过升温。进而，内燃机的吸入气体比排气温度低。因此，根据本实施例，氧化催化剂4的过升温抑制的效果更大。
而且，在本实施例中，在过滤器再生控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域时，也可以代替内燃机1的吸入气体而将外部气体导入氧化催化剂4。由此，可以使通过氧化催化剂4的气体(排气+外部气体)的流量增加。因此，可以进一步抑制氧化催化剂4的过升温。而且，外部气体和内燃机的吸入气体一样，温度也比排气低。因此，在将外部气体导入氧化催化剂4的情况下，氧化催化剂4的过升温抑制的效果更大。
<实施例6>
图14是表示本实施例涉及的氧化催化剂4和燃料添加阀6的配置的图。如图14所示，在本实施例中，配置有燃料添加阀6，以使得燃料相对于氧化催化剂4的上游侧端面从氧化催化剂4的下方倾斜地添加。上述以外的构成与实施例1同样，所以省略它们的说明。
在本实施例中，执行与实施例1相同的过滤器再生控制。即，在滤器再生控制的执行时，从燃料添加阀6向氧化催化剂4的上游侧端面添加燃料。而且，此时的燃料添加图形根据氧化催化剂4的活性程度变更。
图15是表示本实施例涉及的氧化催化剂4的隔壁4a与从燃料添加阀6的燃料添加方向的图。在图15中，箭头表示从燃料添加阀6的燃料添加方向，斜线部表示隔壁上的从燃料添加阀6添加的燃料所冲击的部分。
如上所述，在本实施例中，燃料相对于氧化催化剂4的上游侧端面从氧化催化剂4的下方倾斜地添加。在该情况下，与燃料从氧化催化剂4的上游侧端面的正面添加的情况相比，燃料更易于冲击氧化催化剂4的隔壁4a的下方侧的面。而且，可减少不与氧化催化剂4的隔壁4a冲击而穿逸过氧化催化剂4的燃料。
由此，在从燃料添加阀6添加燃料时，在燃料易于冲击的部分，由该燃料进行的冷却更得到促进。即，氧化催化剂4的隔壁4a的下方侧的面易于由燃料冷却。
因此，如在氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时的过滤器再生控制的执行那样的、从燃料添加阀6更集中地添加燃料的情况下，氧化催化剂4的隔壁4a的下方侧的面的冷却急速地进展。从而，由于其冷却量大，所以氧化催化剂4的隔壁4a的上方侧的面的温度也由于热传导而降低。因此，根据本实施例，能够进一步抑制当氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域内时执行过滤器再生控制的情况下的氧化催化剂4的过升温。
另一方面，本实施例的情况下，与从氧化催化剂4的上游侧端面的正面添加燃料的情况相比，燃料变得难以进行冲击氧化催化剂4的隔壁4a的上方侧的面。而且，若从燃料添加阀6添加的燃料与氧化催化剂4的隔壁4a的下方侧的面冲击，则该燃料扩散，所扩散的燃料在氧化催化剂4的隔壁4a的上方侧的面处被氧化。因此，在氧化催化剂4的隔壁4a的上方侧的面处易于促进燃料的氧化。
因此，如在氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时的过滤器再生控制的执行那样的、从燃料添加阀6添加燃料以易于促进氧化催化剂4中的燃料氧化的情况下，氧化催化剂4的隔壁4a的上方侧的面上的燃料的氧化被进一步促进。其结果，氧化催化剂4的隔壁4a的上方侧的面的加热急速地进展。从而，由于其加热量大，所以氧化催化剂4的隔壁4a的下方侧的面的温度也由于热传导而上升。因此，根据本实施例，能够在执行氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时的过滤器再生控制情况下更快地使氧化催化剂4升温。
而且，在上述实施例1-6中，在使过滤器5所担载的NOX催化剂9所吸藏的NOX释放而进行还原的NOX还原控制、以及，使过滤器5所担载的NOX催化剂9所吸藏的SOX释放而进行还原的SOX中毒恢复控制的执行时，也进行从燃料添加阀6的间歇的燃料添加。
于是，可以与过滤器再生控制的执行时同样地，根据氧化催化剂4的活性程度变更NOX还原控制以及SOX中毒恢复控制的执行时的从燃料添加阀6的燃料添加图形。由此，即使在NOX还原控制或SOX中毒恢复控制的执行时氧化催化剂4的活性程度处于过活性区域的情况下时，也可以抑制氧化催化剂4的过升温。
<实施例7>
本实施例的内燃机的进气排气系统的简略构成与实施例1同样。而且，在本实施例中，与实施例1相同通过从燃料添加阀6添加燃料而执行过滤器再生控制。而且，在本实施例的过滤器再生控制的执行时，也将要求添加量的燃料分割为多次而从燃料添加阀6间歇地添加。
<过滤器再生控制的行期间的运行状态的变化>
在过滤器再生控制的执行期间，存在内燃机1的运行状态变化的情况。在此，若在过滤器再生控制的执行期间，内燃机1的运行状态成为内燃机负荷上升的过渡运行(即加速运行)，则流入氧化催化剂4的排气的温度上升。因此，氧化催化剂4的活性程度上升，存在氧化催化剂4中的燃料的氧化被急剧地促进的情况。
另一方面，若在过滤器再生控制的执行期间，内燃机1的运行状态变为内燃机负荷下降的过渡运行(即减速运行)，则流入氧化催化剂4的排气的流量减少。因此，燃料通过氧化催化剂4所需要的时间变长，存在氧化催化剂4中的燃料的氧化被急剧地促进的情况。
因此，若在过滤器再生控制的执行期间内燃机1的运行状态如上述变化时，以与该运行状态变化前同样的燃料添加图形执行从燃料添加阀6的燃料添加，则存在氧化催化剂4过升温的担忧。
于是，在本实施例的过滤器再生控制中，在其执行期间内燃机1的运行状态如上述变化的情况下，为了抑制氧化催化剂4过升温，要变更从燃料添加阀6添加燃料时的燃料添加图形。
<燃料添加图形控制>
下面基于图16以及图17所示的流程图，对本实施例的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形控制进行说明。图16和图17是表示本实施例涉及的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形控制的例程的流程图。这些例程预先储存于ECU10，在内燃机1的运行期间以预定的间隔而执行。
图16是表示过滤器再生控制的执行期间的内燃机1的运行状态变成了加速运行的情况下的燃料添加图形控制的例程的流程图。
在本例程中，ECU10先在S201中判断是否在正执行过滤器再生控制的期间。而且，在此，在为执行过滤器再生控制的期间的情况下，是以由燃料添加阀6进行的燃料添加图形为图3(a)所示的燃料添加图形为前提。当在S201中作出肯定判定的情况下，ECU10进行到S202，而在作出否定判定的情况下，ECU10暂时结束本例程的执行。
在S202中，ECU10判别内燃机1的运行状态是否成为了加速运行。在S202中为肯定判定的情况下，ECU10进行到S203，而在作出否定判定的情况下，进行到S205。
在S203中，ECU10判别是否存在氧化催化剂4过升温的可能性。在此，可以基于内燃机1的内燃机负荷的上升量等来判别是否存在氧化催化剂4过升温的可能性。在S203中为肯定判定的情况下，ECU10进行到S204，而在作出否定判定的情况下，ECU10进行到S205。
进行到了S204的ECU10，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形变更为图3(b)所示的燃料添加图形。之后，ECU10暂时结束本例程的执行。
进行到了S205的ECU10，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形维持为图3(a)所示的燃料添加图形。之后，ECU10暂时结束本例程的执行。
根据以上说明的例程，在将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形作为图3(a)所示的燃料添加图形而执行过滤器再生控制的期间，在内燃机1的运行状态成为加速运行、产生氧化催化剂4过升温的可能性的情况下，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形变更为图3(b)所示的燃料添加图形。由此，向氧化催化剂4更集中地进行燃料供给，所以可以抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，在加速运行时，如上所述，由流入氧化催化剂4的排气的温度大幅上升而使得氧化催化剂4中的燃料的氧化急剧地被促进。因此，与如图8(b)所示的燃料添加图形那样地使各燃料添加期间Δta中的每单位时间的燃料添加量增加相比，如图3(b)所示的燃料添加图形那样地通过使燃料添加停止期间Δts缩短而使氧化催化剂4的周围气氛的氧浓度降低具有较大的氧化催化剂4的过升温抑制效果。
图17是表示过滤器再生控制执行期间的内燃机1的运行状态变成了减速运行的情况下的燃料添加图形控制的例程的流程图。本例程，是将图16所示例程的S202～S204代换为S302～S304得到的。因此，仅就这些步骤进行说明，而省略对S201和S205的说明。
在本例程中在S201中作出肯定判定的情况下，ECU10进入S302。在S302中，ECU10判别内燃机1的运行状态是否成为了减速运行。在S302中为肯定判定的情况下，ECU10进行到S303，而在作出否定判定的情况下，进行到S205。
在S303中，ECU10判别是否存在氧化催化剂4过升温的可能性。在此，可以基于内燃机1的内燃机负荷的下降量等来判别是否存在氧化催化剂4过升温的可能性。在S303中为肯定判定的情况下，ECU10进行到S304，而在作出否定判定的情况下，ECU10进行到S205。
进行到了S304的ECU10，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形变更为图8(b)所示的燃料添加图形。之后，ECU10暂时结束本例程的执行。
根据以上说明的例程，在将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形作为图3(a)所示的燃料添加图形而执行过滤器再生控制的期间，在内燃机1的运行状态成为减速运行、产生氧化催化剂4过升温的可能性的情况下，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形变更为图8(b)所示的燃料添加图形。由此，向氧化催化剂4更集中地进行燃料供给，所以可以抑制氧化催化剂4的过升温。
而且，在减速运行时，如上所述，由流入氧化催化剂4的排气的流量大幅减少而使得氧化催化剂4中的燃料的氧化急剧地被促进。因此，与如图3(b)所示的燃料添加图形那样地通过使燃料添加停止期间Δts缩短相比，如图8(b)所示的燃料添加图形那样地使各燃料添加期间Δta中的每单位时间的燃料添加量增加这种方式具有较大的氧化催化剂4的过升温抑制效果。
本实施例所涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成不限于与实施例1同样。在实施例2～6所涉及的构成中，也可以适用本实施例所涉及的过滤器再生控制的执行期间的燃料添加图形控制。
<实施例8>
本实施例所涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成与实施例1的同样。而且，在本实施例中，与实施例1同样地，通过从燃料添加阀6添加燃料，而进行过滤器再生控制。而且，在本实施例所涉及的过滤器再生控制的执行时，也将要求添加量的燃料分割为多次而间歇地从燃料添加阀6添加。
<过滤器再生控制执行期间的运行状态的变化>
若在过滤器再生控制的执行期间内燃机1的运行状态过渡到低负荷高转速区域，由于排气的温度下降且排气的流量增加，所以燃料的要求添加量大幅增加。在该情况下，若在维持为与该运行状态的变化前的燃料添加图形相同的燃料添加期间，燃料添加停止期间的状态下将要求添加量的燃料从燃料添加阀6进行添加，则存在氧化催化剂4过升温的担忧。
于是，在本实施例所涉及的过滤器再生控制中，在其执行期间内燃机1的运行状态如上述那样变化的情况下，为了抑制氧化催化剂4的过升温，对从燃料添加阀6添加燃料时的燃料添加图形进行变更。
<燃料添加图形控制>
图18是表示本实施例涉及的过滤器再生控制的执行时的燃料添加图形的图。图18(a)表示当氧化催化剂4的活性程度处于最佳活性区域内时执行过滤器再生控制情况下的燃料添加图形。该图18(a)所示的燃料添加图形与图3(a)所示的燃料添加图形相同。
图18(b)表示当过滤器再生控制执行期间内燃机1的运行状态变化到内燃机负荷Qe为预定负荷Qe0以下且内燃机转速Ne为预定转速Ne0以上的区域时的燃料添加图形。在此，预定负荷Qe0和预定转速Ne0，被设定为若以维持为与图18(a)所示的燃料添加图形相同的燃料添加期间、燃料添加停止期间的状态下将要求添加量的燃料从燃料添加阀6进行添加则可判断为氧化催化剂4过升温的阈值。这样的预定负荷Qe0和预定转速Ne0可以基于实验等而预先设定。
在图18(b)所示的燃料添加图形中，与图3(b)所示的燃料添加图形相同，使燃料添加停止期间Δts比基准添加停止期间短。在此基础上，使各燃料添加期间Δta中的每单位时间的燃料添加量增加(图18中，指令信号为开启时的高度表示每单位时间的燃料添加量)，由此，将总添加期间Δtf中从燃料添加阀6添加的总燃料添加量控制为要求添加量。
根据这样的燃料添加图形，与在维持为和图18(a)所示的燃料添加图形相同的燃料添加期间、燃料添加停止期间的状态下执行燃料添加的情况下相比，可以更集中地添加燃料。因此，可以在促进氧化催化剂4的冷却的同时添加要求燃料添加量的燃料。因此，可以抑制氧化催化剂4的过升温。
在此，基于图19所示的流程图对本实施例涉及的过滤器再生控制的执行期间的燃料添加图形控制进行说明。图19是表示过滤器再生控制的执行期间的燃料添加图形控制的例程的流程图。本例程预先存储于ECU10，在内燃机1的运行中以预定的间隔执行。
在本例程中，ECU10，首先在S401中判别是否处于过滤器再生控制的执行期间。而且，在此，在处于过滤器再生控制的执行期间的情况下，是以由燃料添加阀6进行的燃料添加图形为图18(a)所示的燃料添加图形为前提。在S401中作出肯定判定的情况下，ECU10进行到S402，而在作出否定判定的情况下，ECU10暂时结束本例程的执行。
在S402中，ECU10判别内燃机1的运行状态是否过渡到了内燃机负荷Qe为预定负荷Qe0以下且内燃机转速Ne为预定转速Ne0以上的区域。在S402中为肯定判定的情况下，ECU10进行到S403，而在作出否定判定的情况下，ECU10进行到S404。
进行到了S404的ECU10，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形变更为图19(b)所示的燃料添加图形。之后，ECU10暂时结束本例程的执行。
进行到了S405的ECU10，将由燃料添加阀6进行的燃料添加图形变更为图19(a)所示的燃料添加图形。之后，ECU10暂时结束本例程的执行。
本实施例所涉及的内燃机的进气排气系统的简略构成不限于与实施例1同样。在实施例2～6所涉及的构成中，也可以适用本实施例所涉及的过滤器再生控制执行期间的燃料添加图形控制。
以上所说明的各实施例可以尽可能地进行组合。
根据本发明，即使在向热容量比排气净化装置小的前段催化剂的上游侧端面添加还原剂的情况下，也可以抑制前段催化剂的过升温。

Claims (10)

1.一种内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备：
排气净化装置，该排气净化装置设置于内燃机的排气通路且构成为含有催化剂；
前段催化剂，该前段催化剂设置于该排气净化装置的上游侧的排气通路，热容量比所述排气净化装置的热容量小，且具有氧化功能；和
还原剂添功阀，该还原剂添加阀设置于该前段催化剂的紧上游的排气通路，在向所述前段催化剂和所述排气净化装置供给还原剂时，向所述前段催化剂的上游侧端面添加液体状态的还原剂，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在所述前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的添加的期间中的至少一部分期间，与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下相比，更集中地添加还原剂。
2.一种内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备：
排气净化装置，该排气净化装置设置于内燃机的排气通路且构成为含有催化剂；
前段催化剂，该前段催化剂设置于该排气净化装置的上游侧的排气通路，热容量比所述排气净化装置的热容量小，且具有氧化功能；和
还原剂添加阀，该还原剂添加阀设置于该前段催化剂的紧上游的排气通路，在向所述前段催化剂和所述排气净化装置供给还原剂时，向所述前段催化剂的上游侧端面添加液体状态的还原剂，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在所述前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的添加的期间中的至少一部分期间，控制所述还原剂添加阀，使得与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下相比，以更短的期间添加同量的还原剂。
3.一种内燃机的排气净化系统，其特征在于，具备：
排气净化装置，该排气净化装置设置于内燃机的排气通路且构成为含有催化剂；
前段催化剂，该前段催化剂设置于该排气净化装置的上游侧的排气通路，热容量比所述排气净化装置的热容量小，且具有氧化功能；和
还原剂添加阀，该还原剂添加阀设置于该前段催化剂的紧上游的排气通路，在向所述前段催化剂和所述排气净化装置供给还原剂时，间歇地向所述前段催化剂的上游侧端面添加液体状态的还原剂，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的间歇添加时，在所述前段催化剂的活性程度比预定水平高的情况下，在执行还原剂的间歇添加的期间中的至少一部分期间，控制所述还原剂添加阀，使得在与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下的一次还原剂添加期间和其后的一次还原剂添加停止期间之和相当的期间中，与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下的一次还原剂添加期间的还原剂添加量相比，添加更多的还原剂。
4.根据权利要求3所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的间歇添加时，在所述前段催化剂的活性程度比所述预定水平高的情况下，在执行还原剂的间歇添加的期间中的至少一部分期间，执行以下控制中的至少任一控制：
与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况相比缩短还原剂添加停止期间的控制；
与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况相比延长还原剂添加期间的控制；和
与所述前段催化剂的活性程度为所述预定水平以下的情况下相比使还原剂添加期间中的每单位时间的还原剂添加量增加的控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，
所述前段催化剂被设置为流入所述排气净化装置的排气不是全部而是其一部分通过所述前段催化剂。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，
在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在所述前段催化剂的活性程度比所述预定水平高的情况下，使流入所述前段催化剂的排气的流量增加。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，还具备：
将排气的一部分作为EGR气体导入所述内燃机的进气系统的EGR装置；和
EGR气体导入单元，在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时在所述前段催化剂的活性程度比所述预定水平高的情况下，该EGR气体导入单元将EGR气体导入所述前段催化剂。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，还具备：
新气体导入单元，在执行由所述还原剂添加阀进行的还原剂的添加时，在所述前段催化剂的活性程度比所述预定水平高的情况下，该新气体导入单元将所述内燃机的吸入气体或外部气体导入所述前段催化剂。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，所述还原剂添加阀相对于所述前段催化剂的上游侧端面倾斜地添加还原剂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的内燃机的排气净化系统，其特征在于，基于所述前段催化剂的温度判断所述前段催化剂的劣化程度水平。
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