JP2004339993A

JP2004339993A - 内燃機関の排気浄化システム

Info

Publication number: JP2004339993A
Application number: JP2003135921A
Authority: JP
Inventors: Toshisuke Toshioka; 俊祐利岡; Masaaki Kobayashi; 正明小林; Hisashi Oki; 久大木; Masaaki Yamaguchi; 正晃山口; Kotaro Hayashi; 孝太郎林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US20070000237A1; EP1479900B1; US20050050881A1; EP1479900A1; DE602004001290D1; US7464542B2; DE602004001290T2; US7165394B2

Abstract

【課題】排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘを放出する機会を増やすことで、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図る内燃機関の排気浄化システムを提供する。
【解決手段】内燃機関から排出される排気中のＳＯｘを吸蔵するとともに、排気中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化手段を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、捕集能力再生制御によって粒子状物質の酸化、除去を行っているときに、更に、内燃機関の機関負荷がＳＯｘ被毒回復制御が実行可能な負荷領域に属しているときは（Ｓ１０５）、捕集能力再生制御を中断しＳＯｘ被毒回復制御を実行する（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
【選択図】図３

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を行う排気浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、特に希薄燃焼を行う内燃機関から排出される排気を浄化すべく、排気に含まれる物質を酸化する機能を有する触媒、例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）を担持したフィルタによって、排気中に含まれる微粒子状物質を捕集するとともに、排気中のＮＯｘを高い浄化率で浄化する技術が公開されている。しかし、ＮＯｘ触媒には排気中のＳＯｘも吸蔵する性質があり、ＮＯｘ触媒に吸蔵されるＳＯｘ量が増加すると、ＮＯｘ触媒の排気浄化機能が低下する。
【０００３】
ここで、ＮＯｘ触媒の排気浄化機能を回復させるために、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ触媒から放出させる必要がある。そこで、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側の空燃比として、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元すると同時に吸蔵されているＳＯｘを放出させる技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、内燃機関の機関負荷状態にかかわらず、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側の空燃比としているため、機関回転数が高い場合や機関トルクが高い場合などには、ＮＯｘ触媒の温度が過度に上昇する虞や、排気中のＨＣが大気中へ放出される虞がある。
【０００４】
また、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出するためには、ＮＯｘ触媒の温度を比較的高い温度（例えば、６５０℃）にし、且つＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ側の空燃比にする必要がある。そこで、ＮＯｘ触媒に捕集された粒子状物質を先ず酸化することで除去し、その際に発生した熱を利用することで、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘの放出に必要な温度に簡易に上昇させる技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５３４４２号公報
【特許文献２】
特許２７２７９０６号公報
【特許文献３】
特開２００１−２７１６３４号公報
【特許文献４】
特開平１１−１０７８０９号公報
【特許文献５】
特開２００２−３８９３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
排気浄化システムにおけるＮＯｘ触媒等の排気浄化手段に排気中のＳＯｘが吸蔵されることで、排気浄化手段の排気浄化能力が低下する。そこで、排気浄化手段の温度と排気浄化手段の流入する排気の空燃比を制御することで、排気浄化手段に吸蔵されているＳＯｘを放出させ、以て排気浄化手段の排気浄化能力を回復させる必要がある。
【０００７】
しかし、そのためには排気浄化手段の温度を所定の温度に上昇させるとともに、排気浄化手段の流入する排気の空燃比を所定のリッチ側の空燃比になるように制御する必要があるため、内燃機関の機関負荷状態によっては、排気浄化手段の温度と排気の空燃比の制御が困難となる虞があり、更には、排気の空燃比をリッチ側の空燃比に制御することによって、外気に排気中のＨＣが放出される虞がある。従って、排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘを放出させる機会が制限され、排気浄化手段の速やかな排気浄化能力の回復を図ることが困難となる。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、上記ＮＯｘ触媒等のような排気浄化手段において排気中のＳＯｘが吸蔵される内燃機関の排気浄化システムであって、吸蔵されたＳＯｘを放出する機会を増やし、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図る内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムの排気浄化手段において、排気浄化手段によって捕集された粒子状物質の酸化が行われるときの、内燃機関の機関負荷の状態に着目した。これは、排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘの放出は内燃機関の機関負荷の状態によって実行され得るか否かが決定されるからである。
【００１０】
そこで、内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関から排出される排気中のＳＯｘを吸蔵するとともに、排気中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化手段と、前記排気浄化手段に捕集された粒子状物質量を推定する捕集量推定手段と、前記捕集量推定手段によって推定される粒子状物質量が所定の捕集量を越えるとき前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御する捕集能力再生制御手段と、前記排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘを放出するときに前記排気浄化手段の温度を第二所定温度に制御するとともに前記排気浄化手段に流入する排気の空燃比を所定のリッチ側の空燃比に制御するＳＯｘ被毒回復制御手段と、内燃機関の機関負荷が、前記ＳＯｘ被毒回復制御手段によって前記排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘを放出させることが可能な負荷領域であるＳＯｘ放出負荷領域に属しているか否かを判定するＳＯｘ放出判定手段と、前記捕集能力再生制御手段によって前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御するときに、更に前記ＳＯｘ放出判定手段によって内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判断される場合には、前記捕集能力再生制御手段による制御を中断し前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を行うＳＯｘ放出手段と、を備える。
【００１１】
前記内燃機関の排気浄化システムにおいては、前記排気浄化手段によって排気中に含まれるＳＯｘが吸蔵されるとともに粒子状物質が捕集されることで、排気の浄化を行う。前記排気浄化手段としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタ等が挙げられる。
【００１２】
ここで、前記排気浄化手段に捕集される粒子状物質の捕集量が増加するに従いその捕集能力が低下するため、捕集量が一定量に達すれば捕集された粒子状物質を除去して、前記排気浄化手段の粒子状物質の捕集能力を回復する必要がある。そこで、前記捕集量推定手段によって前記排気浄化手段に捕集された粒子物質量を推定し、その推定量が、前記排気浄化手段の粒子状物質の捕集能力を回復すべきと判断される閾値と定義される前記所定の捕集量を越えるときに、前記捕集能力再生制御手段によって、前記排気浄化手段の粒子状物質の捕集能力の回復制御（以下、「捕集能力再生制御」という）が行われる。
【００１３】
この捕集能力再生制御は、排気浄化手段の温度を前記排気浄化手段の温度を前記第一所定温度とすることで、前記排気浄化手段に捕集された粒子状物質を酸化させ除去する。従って、前記第一所定温度とは、粒子状物質を酸化するために必要な前記排気浄化手段の温度と定義される。
【００１４】
また、前記排気浄化手段には排気中に含まれるＳＯｘが吸蔵されるが、このＳＯｘ吸蔵量が増加するに従い、前記排気浄化手段の排気浄化能力が低下するため、吸蔵されたＳＯｘを排気浄化手段から放出する必要がある。そこで、前記排気浄化手段の温度を前記第二所定温度とするとともに前記排気浄化手段に流入する排気の空燃比を所定のリッチ側の空燃比とする制御（以下、「ＳＯｘ被毒回復制御」という）が行われる。
【００１５】
ここで、前記第二所定温度は、吸蔵されたＳＯｘを放出させるために必要な前記排気浄化手段の温度であり、一般に前記第一所定温度より高い温度であるが、前記第一所定温度と同一程度の温度であってもＳＯｘの放出が可能な温度であれば構わない。また前記所定のリッチ側の空燃比は、吸蔵されたＳＯｘを放出させるために必要な排気の空燃比であり、リッチ側の空燃比とすることによって、吸蔵されたＳＯｘを還元し排気浄化手段から放出させるための排気の空燃比である。
【００１６】
しかし、ＳＯｘ被毒回復制御によって吸蔵されたＳＯｘの放出を行うためには、前記排気浄化手段に流入する排気の空燃比を前記所定のリッチ側の空燃比とする必要があるため、内燃機関の機関負荷が所定の負荷領域に属しているときにのみＳＯｘ被毒回復制御を行うことが可能となる。即ち、内燃機関の機関負荷が、機関トルクが高い領域や機関回転速度が高い領域では、ＳＯｘ被毒回復制御による排気のリッチ化によって前記排気浄化手段の温度が過剰に昇温し、又は排気量が増加することにより排気中のＨＣが前記排気浄化手段での酸化反応に供されずに外気へ放出されるため、ＳＯｘ被毒回復制御は、内燃機関の機関負荷が、機関トルクが比較的小さい領域であって且つ機関回転速度が比較的低い領域に属している場合にのみ、実行されるのが可能となる。
【００１７】
そこで、前記ＳＯｘ放出判定手段は、前記内燃機関の機関負荷が、先述した機関トルクが比較的小さい領域であって且つ機関回転速度が比較的低い領域である前記ＳＯｘ放出負荷領域に属しているか否かを判定することによって、ＳＯｘ被毒回復制御の実行が可能か否かを判定する。
【００１８】
一方で、先述した捕集能力再生制御は、前記排気浄化手段の温度を前記第一所定温度に昇温する制御であって、排気の空燃比をＳＯｘ被毒回復制御のようにリッチ側の空燃比に制御する必要がない。従って、捕集能力再生制御は、ＳＯｘ被毒回復制御のように内燃機関の機関負荷に大きく影響されず、比較的広い機関負荷領域において実行が可能である。その結果、捕集能力再生制御が実行され得る機会は、ＳＯｘ被毒回復制御が実行され得る機会よりも多くなる。
【００１９】
そこで、ＳＯｘ被毒回復制御が実行され得る機会を可及的に増加させるために、前記ＳＯｘ放出手段によって、前記排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘの放出を行う。即ち、前記ＳＯｘ放出手段によって、捕集能力再生制御が実行されるときであっても、前記ＳＯｘ放出判定手段によって内燃機関の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属していると判定されたときは、実行中の捕集能力再生制御を中断し、前記排気浄化手段に吸蔵されているＳＯｘの吸蔵量にかかわらず、ＳＯｘ被毒回復制御を実行し、吸蔵されたＳＯｘの放出を行う。
【００２０】
これにより、吸蔵されたＳＯｘを放出する機会が可及的に増加されるため、排気浄化手段におけるＳＯｘ吸蔵量の増加を可及的に抑えることが可能となる。その結果、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図ることが可能となる。また、捕集能力再生制御を中断しＳＯｘ被毒回復制御へ移行することで、排気浄化手段の昇温に要するエネルギーは、第一所定温度から第二所定温度へ移行する分に相当するエネルギーでまかなわれるため、ＳＯｘ被毒回復制御自体に要するエネルギーを低く抑えることも可能となる。
【００２１】
また、前記ＳＯｘ放出手段によってＳＯｘ被毒回復制御が実行されているときにおいても内燃機関の機関負荷の状態は変動する。そこで、前記ＳＯｘ放出手段による制御が行われているときに、更に前記ＳＯｘ放出判定手段によって内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属さないと判断される場合には、前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を中止し前記捕集能力再生制御手段による制御を再開するものとする。
【００２２】
即ち、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御実行中であっても、内燃機関の機関負荷がＳＯｘ放出に適したＳＯｘ放出負荷領域に属していない状態となったときは、先述した前記排気浄化手段の過剰昇温や外気へのＨＣ放出を回避するために、該ＳＯｘ被毒回復制御を中止して、中断された状態となっていた捕集能力再生制御が再び開始されることとなる。従って、前記放出手段によってＳＯｘ被毒回復制御が実行され得る機会を増やす場合であっても、過度にその機会を増やすことで発生する前記排気浄化手段の過剰昇温等の弊害を防止することが可能となる。
【００２３】
また、前記排気浄化手段の構成は、排気中のＳＯｘを吸蔵する触媒が排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタの上に担持された構成、例えば先述したＮＯｘ触媒を担持したフィルタのような構成の他にも、排気中のＳＯｘを吸蔵する触媒と排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタが個別に設けられた構成であってもよい。即ち、前記排気浄化手段は、内燃機関から排出される排気中のＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ触媒と、該ＳＯｘ触媒の下流に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタで構成される。
【００２４】
そのように構成される排気浄化手段においては、前記捕集量推定手段は、前記フィルタに捕集された粒子状物質量を推定し、前記捕集能力再生制御手段は前記捕集量推定手段によって推定される粒子状物質量が前記所定の捕集量を越えるとき前記フィルタの温度を前記第一所定温度に制御し、前記ＳＯｘ被毒回復制御手段は前記ＳＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出するときに、前記ＳＯｘ触媒の温度を前記第二所定温度に制御するとともに前記ＳＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を前記所定のリッチ側の空燃比に制御し、前記ＳＯｘ放出判定手段は、前記内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ被毒回復制御手段によって前記ＳＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させることが可能な負荷領域であるＳＯｘ放出負荷領域に属しているか否かを判定する。
【００２５】
これにより、吸蔵されたＳＯｘを放出する機会が可及的に増加されるため、排ＳＯｘの吸蔵量を可及的に低く抑えることが可能となる。その結果、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図ることが可能となる。
【００２６】
ここで、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御が実行されているときは、前記排気浄化触媒の温度は前記第二所定温度に達しているため、前記第二所定温度が前記第一所定温度以上の温度であれば、該ＳＯｘ被毒回復制御時においても、前記排気浄化手段において捕集された粒子状物質が酸化され、その結果、前記排気浄化手段の温度が過度に昇温し、前記排気浄化手段が溶損する虞がある。
【００２７】
そこで、先述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＳＯｘ放出手段は、前記捕集能力再生制御手段によって前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御し且つ前記ＳＯｘ放出判定手段によって前記内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判断される場合であって、更に前記捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量が前記所定の捕集量より少ない過剰酸化防止捕集量より少なくなるときに、前記捕集能力再生制御手段による制御を中断し前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を行う。ここで、前記過剰酸化防止捕集量とは、記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御時によって捕集された粒子状物質が酸化されることで前記排気浄化手段の温度が過度に昇温すると判断するための、粒子状物質の捕集量と定義される。
【００２８】
即ち、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御において前記排気浄化手段の過剰な昇温を防止するために、捕集能力再生制御時に内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属している場合であっても、前記排気浄化手段における粒子状物質の捕集量が前記過剰酸化防止捕集量より少なくならない限りは、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御が実行されないことになる。これにより、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御において、前記排気浄化手段の過剰昇温を回避することが可能となる。
【００２９】
ここで、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御は、前記排気浄化手段に還元剤としてのＨＣを、排気を介して供給することで、前記排気浄化手段より吸蔵されていたＳＯｘが放出される。しかし、放出されたＳＯｘが、更に排気中のＨＣと還元反応を起こすことで硫化水素が発生し、該硫化水素の放出量が増加すると、その臭気が顕著となる虞がある。
【００３０】
そこで、先述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、更に、前記ＳＯｘ放出手段による制御が行われるときに前記排気浄化手段から放出される硫化水素の放出量を推定する硫化水素放出量推定手段を備え、前記ＳＯｘ放出手段は、前記捕集能力再生制御手段によって前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御し且つ前記ＳＯｘ放出判定手段によって前記内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判断されてから、前記硫化水素放出量推定手段によって推定される前記排気浄化手段からの硫化水素の放出量が所定の硫化水素放出量より少ない状態であるまでの期間において、前記捕集能力再生制御手段による制御を中断し前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を行う。
【００３１】
即ち、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御が行われるときに、放出されたＳＯｘが排気中のＨＣによって更に還元されて硫化水素になり、該硫化水素の放出量が増加することでその臭気が顕著となるまでには、一定の時間を要するため、その限られた時間においてのみ、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御を行うことで、硫化水素による臭気が顕著となるのを防止することが可能となる。
【００３２】
従って、前記ＳＯｘ放出判定手段によって内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判定されてから、前記硫化水素放出量推定手段によって推定される硫化水素の放出量が、硫化水素の臭気が顕著となる所定の硫化水素放出量となるまでの期間においては、前記ＳＯｘ放出手段によるＳＯｘ被毒回復制御による硫化水素の臭気は顕著とならないと考えられ、その期間に限って該ＳＯｘ被毒回復制御が実行される。ここで、前記硫化水素放出量推定手段は、ＳＯｘの還元反応を考慮して、ＳＯｘ被毒回復制御時の排気温度、排気の空燃比、前記排気浄化手段の温度、ＳＯｘ被毒回復制御が開始されてからの経過時間等を考慮して硫化水素の放出量を推定する。また、放出量とは、硫化水素の放出が開始されてからの累積放出量、または単位時間あたりの硫化水素の放出量のいずれでもよく、それぞれの放出量に対応した所定の硫化水素放出量を設定する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される排気浄化システム、該排気浄化システムを含む内燃機関１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。
【００３４】
内燃機関１は、４つの気筒２を有する内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。蓄圧室４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
【００３５】
次に、内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、気筒２の燃焼室と吸気ポートを介して連通している。ここで、気筒２の燃焼室と吸気ポートとの連通は、吸気弁の開閉によって行われる。また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。吸気管８には、該吸気管８内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り付けられている。前記吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、該吸気管８内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。
【００３６】
ここで、エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には排気のエネルギーを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１７のコンプレッサハウジング１７ａが設けられ、コンプレッサハウジング１７ａより下流の吸気管８には、前記コンプレッサハウジング１７ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１８設けられている。
【００３７】
一方、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管が排気ポートを介して気筒２の燃焼室と連通している。ここで、気筒２の燃焼室と排気ポートとの連通は、排気弁の開閉によって行われる。また、排気枝管１２には、排気枝管１２を流れる排気に対して燃料を添加する燃料添加弁３０が設けられている。
【００３８】
また、前記排気枝管１２は、前記遠心過給機１７のタービンハウジング１７ｂと接続されている。前記タービンハウジング１７ｂは、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラー（図示略）に接続されている。更に、排気管１３の途中には、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを吸蔵、還元して排気の浄化を行うＮＯｘ触媒が担持されたフィルタであって排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する排気浄化手段１６が設けられている。このＮＯｘ触媒には排気中のＳＯｘも吸蔵する性質を有する。また、排気浄化手段１６の上流側の排気管１３には、酸化機能を有する前段触媒３４が設けられている。
【００３９】
更に、排気浄化手段１６の下流の排気管１３には、該排気管１３内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１４が設けられている。この排気絞り弁１４には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１４を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１５が取り付けられている。
【００４０】
ここで、燃料噴射弁３および燃料添加弁３０は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔと称する）２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３および燃料添加弁３０における燃料の噴射時期および噴射量が弁毎に制御される。
【００４１】
更に、アクセル開度センサ１９がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関トルク等を算出する。また、クランクポジションセンサ３５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。
【００４２】
また、前段触媒３４と排気浄化手段１６の間の排気管１３には排気浄化手段１６に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ３１が設けられている。更に、排気浄化手段１６の下流の排気管１３には排気浄化手段１６から流出する排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ３２が設けられている。排気温度センサ３１および排気空燃比センサ３２は、それぞれＥＣＵ２０は電気的に接続され、排気温度センサ３１が排気温度に応じた電圧をＥＣＵ２０に伝えることで排気温度が検出され、排気空燃比センサ３２が排気中の酸素の濃度に応じた電圧をＥＣＵ２０に伝えることで排気の空燃比が検出される。
【００４３】
更に、前段触媒３４と排気浄化手段１６との間の排気管１３には排気を導入する上流側導入管３３ａの一端が接続され、排気浄化手段１６下流の排気管１３には下流側導入管３３ｂの一端が接続される。上流側導入管３３ａ及び下流側導入管３３ｂの他端は差圧センサ３３に接続されている。差圧センサ３３は、上流側導入管３３ａ及び下流側導入管３３ｂから導入された排気の差圧に対応した電圧をＥＣＵ２０に伝えることで差圧が検出される。
【００４４】
これらのセンサと排気浄化手段１６、燃料添加弁３０等で構成される排気浄化システムによって、内燃機関１から排出される排気の浄化が行われる。そこで、排気浄化手段１６には、排気中に含まれる粒子状物質が捕集されるが、その捕集量が増加すると排気浄化手段１６による捕集能力が低下し、排気中の粒子状物質が外気へ放出されるため、捕集された粒子状物質を除去する必要がある。排気浄化手段１６に粒子状物質が捕集されるに従い、差圧センサ３３によって検出される差圧が大きくなる。そこで、該差圧が所定の圧力以上となるときに排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の除去のために、捕集能力再生制御を行う。
【００４５】
捕集能力再生制御は、燃料添加弁３０から排気中に燃料を添加し、その添加された燃料が前段触媒３４によって酸化されることで、該前段触媒の下流に位置する排気浄化手段１６に流入する排気の温度を上昇させて、排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質を酸化させる。また、燃料噴射弁３による燃料の噴射量や噴射時期を調整することで排気浄化手段１６に流入する排気の温度を上昇させることで、排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質を酸化させることも可能である。
【００４６】
また、排気浄化手段１６には、排気中のＳＯｘが吸蔵されるため、その吸蔵量が一定量まで増加すると排気浄化手段１６の排気浄化能力、例えばＮＯｘ浄化能力がより顕著に低下するため、吸蔵されたＳＯｘを放出するＳＯｘ被毒回復制御を行う。ＳＯｘ被毒回復制御は、燃料添加弁３０から排気中に燃料を添加することによって、排気浄化手段１６に流入する排気の温度を上昇させるとともに、該排気の空燃比をＳＯｘの放出に適した所定のリッチ側の空燃比とする。
【００４７】
しかし、ＳＯｘ被毒回復制御は、排気浄化手段１６に流入する排気の温度を上昇させるに加えて、排気の空燃比を所定のリッチ側の空燃比とする必要があるため、図２に示すように、捕集能力再生制御が可能となる内燃機関の機関負荷領域と比べ、ＳＯｘ被毒回復制御が可能となる内燃機関の機関負荷領域は大きく制限される。
【００４８】
ここで、図２に基づいて、捕集能力再生制御が可能となる内燃機関の機関負荷領域とＳＯｘ被毒回復制御が可能となる内燃機関の機関負荷領域について説明する。図２は、内燃機関１の機関負荷を示す概略図であり、横軸は内燃機関１の機関回転速度を示し、縦軸は内燃機関１の機関トルクを示している。ここで、線Ｌ１で表されるのが、内燃機関１の各機関回転速度に対する抗し得る機関トルクの推移であり、本実施の形態における内燃機関１は最高機関回転速度がＮｅ１であり、また最大機関トルクがＴＱ１である。従って、線Ｌ１とグラフ縦軸および横軸で囲まれる領域Ｒ０に属する機関負荷に対して、内燃機関１は抗し得る。
【００４９】
このような機関負荷特性を有する内燃機関１においては、排気浄化手段１６における捕集能力再生制御は、内燃機関１の機関負荷が領域Ｒ１（以下、「捕集能力再生負荷領域Ｒ１」という）に属しているときに、実行可能となる。一方で、排気浄化手段１６におけるＳＯｘ被毒回復制御は、内燃機関１の機関負荷が領域Ｒ２（以下、「ＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２」という）に属しているときに、実行可能となり、先述したとおり捕集能力再生制御が可能となる内燃機関の機関負荷領域と比べ、ＳＯｘ被毒回復制御が可能となる内燃機関の機関負荷領域は大きく制限されている。
【００５０】
従って、排気浄化手段１６に吸蔵されたＳＯｘ量が一定量まで達してから吸蔵されたＳＯｘを放出しようとしても、上述のようにＳＯｘ被毒回復制御を行う機会が少ないために、十分に且つ速やかに吸蔵されたＳＯｘの放出を行うことが困難となる。そこで、排気浄化手段１６におけるＳＯｘ被毒回復制御を行う機会をより多く確保するための制御について図３に基づいて説明する。図３は捕集能力再生制御が実行されている際のＳＯｘ被毒回復制御（捕集能力再生時ＳＯｘ被毒回復制御）のフローチャートである。尚、該制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。
【００５１】
先ずＳ１００では、排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量ＱＰＭを推定する。具体的には、先述したように差圧センサ３３によって検出される排気浄化手段１６の上流側と下流側の圧力差によって推定する。Ｓ１００の処理が終了すると、Ｓ１０１へ進む。
【００５２】
Ｓ１０１では、Ｓ１００で推定した捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ１より多いか否かが判断される。所定の捕集量ＱＰＭ１は、捕集能力再生制御を開始すべきとする排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量の閾値である。従って、Ｓ１０１で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ１より多いと判断されると、以降捕集能力再生制御を行うべくＳ１０２へ進む。一方で、Ｓ１０１で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ１以下と判断されると、排気浄化手段１６による粒子状物質の捕集能力はまだ十分であることを意味し、再びＳ１００以降の処理が行われる。
【００５３】
Ｓ１０２では、内燃機関１の機関負荷が捕集能力再生負荷領域Ｒ１に属しているか否かが判断される。Ｓ１０１において、捕集能力再生制御を行うべきと判断されているが、該制御を行うためには内燃機関１の機関負荷が所定の負荷領域に属していなければならないのは先述したとおりである。従って、Ｓ１０２で内燃機関１の機関負荷が捕集能力再生負荷領域Ｒ１に属している、即ち捕集能力再生制御が実行可能な機関負荷であると判断されれば、Ｓ１０３へ進む。一方で、Ｓ１０２で内燃機関１の機関負荷が捕集能力再生負荷領域Ｒ１に属していない、即ち捕集能力再生制御が実行可能な機関負荷でないと判断されれば、内燃機関１の機関負荷が捕集能力再生負荷領域Ｒ１に属するまで待機すべく、再びＳ１０２の処理が行われる。
【００５４】
Ｓ１０３では、捕集能力再生制御が開始され、排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の酸化、除去が行われる。具体的には、先述したように、燃料添加弁３０による排気への燃料添加や、燃料噴射弁３による燃料の噴射量や噴射時期の調整による。これにより、排気浄化手段１６の温度が、所定の第一温度、例えば６００℃に昇温され、粒子状物質が酸化される。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００５５】
Ｓ１０４では、Ｓ１００と同様に排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量ＱＰＭを推定する。即ち、Ｓ１０３において開始された捕集能力再生制御によって酸化、除去された粒子状物質量を考慮するものである。また、後述するＳ１０７において実行されるＳＯｘ被毒回復制御においても、粒子状物質の一部が酸化、除去されることも考慮する。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００５６】
Ｓ１０５では、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属しているか否かが判断される。排気浄化手段に吸蔵されているＳＯｘを放出するためにＳＯｘ被毒回復制御を行うには、内燃機関１の機関負荷が所定の負荷領域に属していなければならないのは先述したとおりである。従って、Ｓ１０５で内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属している、即ちＳＯｘ被毒回復制御が実行可能な機関負荷であると判断されれば、Ｓ１０６へ進む。一方で、Ｓ１０５で内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属していない、即ちＳＯｘ被毒回復制御が実行可能な機関負荷でないと判断されれば、Ｓ１０８へ進む。
【００５７】
ここで、Ｓ１０６およびＳ１０７の処理を先に説明する。Ｓ１０６では、Ｓ１０３において開始した捕集能力再生制御を中断する。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００５８】
Ｓ１０７では、ＳＯｘ被毒回復制御が開始され、排気浄化手段１６に吸蔵されたＳＯｘの放出が行われる。具体的には、先述したように、燃料添加弁３０による排気への燃料添加によって、排気浄化手段１６の温度が所定の第二温度、例えば６５０℃に昇温されるとともに、空燃比センサ３２の検出値に基づいて排気浄化手段１６に流入する排気の空燃比が所定のリッチ側の空燃比とすることで、吸蔵されたＳＯｘの放出が行われる。ここで、所定の第二温度は、Ｓ１０３において設定される排気浄化手段１６の温度である所定の第一温度と同一程度の温度であっても、それが吸蔵されたＳＯｘを放出するのに適している温度であれば構わない。
【００５９】
従って、Ｓ１０７においては、排気浄化手段１６に吸蔵されているＳＯｘの吸蔵量にかかわらず、内燃機関の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属しているときであれば、捕集能力再生制御が実行されている場合であっても該制御を中断し、ＳＯｘ被毒回復制御が実行されることになる。Ｓ１０７の処理が終了すると、再びＳ１０４以降の処理が行われる。
【００６０】
次に、Ｓ１０８以降の処理について説明する。Ｓ１０８では、Ｓ１０７において開始されたＳＯｘ被毒回復制御が、実行中であるか否かが判断される。即ち、ＳＯｘ被毒回復制御が実行されているときにおいて、Ｓ１０５において内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属していない状態となっていると判断されており、先述したように排気浄化手段１６の過剰昇温やＨＣの外気への放出が懸念されるため、以降の処理においてＳＯｘ被毒回復制御を中止する必要があるか否かが判断される。従って、Ｓ１０８でＳＯｘ被毒回復制御が実行中であると判断されると、Ｓ１０９へ進み、Ｓ１０９において該ＳＯｘ被毒回復制御を中止する。そして、Ｓ１０９の処理終了後、Ｓ１１０へ進み、Ｓ１０６において中断されている捕集能力再生制御を再開する。Ｓ１１０の処理が終了すると、Ｓ１１１へ進む。
【００６１】
一方で、Ｓ１０８でＳＯｘ被毒回復制御が実行中ではないと判断されると、即ち、Ｓ１０３において開始された捕集能力再生制御が継続して実行されていると判断されると、Ｓ１１１へ進む。
【００６２】
Ｓ１１１では、Ｓ１０４で推定された粒子状物質の捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ０より少ないか否かが判断される。所定の捕集量ＱＰＭ０は、捕集能力再生制御を終了すべきとする排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量の閾値である。従って、Ｓ１１１で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ０より少ないと判断されると、Ｓ１１２へ進み、Ｓ１０３において開始された捕集能力再生制御もしくはＳ１１０で再開された捕集能力再生制御を終了し、本制御を終了する。一方で、Ｓ１１１で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ０以上と判断されると、排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の酸化、除去が十分に行われていないことを意味し、再びＳ１０４以降の処理が行われる。
【００６３】
本制御により、排気浄化手段１６に吸蔵されているＳＯｘの吸蔵量にかかわらず、内燃機関の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属しているときであれば、捕集能力再生制御が実行されている場合であっても該制御を中断し、ＳＯｘ被毒回復制御が実行されるため、ＳＯｘ被毒回復制御が実行される機会が増え、以て、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復が図られる。
【００６４】
更に、捕集能力再生制御を中断してＳＯｘ被毒回復制御を実行しているときであっても、内燃機関の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属していない状態になると、ＳＯｘ被毒回復制御を中止して捕集能力再生制御を再開することで、ＳＯｘ被毒回復制御による排気浄化手段の過剰昇温や外気へのＨＣの放出を抑制することが可能となる。
【００６５】
尚、上述した捕集能力再生時ＳＯｘ被毒回復制御においては、ＳＯｘ被毒回復制御の実行は、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属しているか否かに依るが、排気浄化手段１６におけるＳＯｘ吸蔵量が排気浄化手段の排気浄化能力に影響を与えない程度に少ないとき、または該ＳＯｘ吸蔵量がほぼ零である場合などにおいてまでも、ＳＯｘ被毒回復制御を実行すると、排気の空燃比をリッチ側の空燃比とするため、燃費が悪化する虞がある。
【００６６】
従って、図３に示されたフローチャート中の処理Ｓ１０５において、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属しているか否かを判断するのに加えて、排気浄化手段１６に吸蔵されているＳＯｘ吸蔵量を推定し、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属していても該ＳＯｘ吸蔵量が所定の吸蔵量より少ないと判断される場合は、Ｓ１０６およびＳ１０７の処理を行わずにＳ１０８以降の処理を行うようにしてもよい。このようにすることで、ＳＯｘ被毒回復制御の頻度が高くなることによる燃費の悪化を防止することが可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態においては、排気浄化手段１６は粒子状物質を捕集するフィルタにＳＯｘも吸蔵する性質を有するＮＯｘ触媒が担持された構成となっているが、フィルタと触媒をそれぞれ独立させた構造としてもよい。即ち、排気浄化手段１６が、上流側に配置されたＳＯｘも吸蔵する性質を有するＮＯｘ触媒と、その下流側に配置された粒子状物質を捕集するフィルタとから構成される。
【００６８】
このような場合、捕集能力再生制御は、燃料添加弁３０から排気中に燃料を添加し、その添加された燃料が前段触媒３４によって酸化されることで、該前段触媒の下流に位置するフィルタに流入する排気の温度を上昇させて、フィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させる。また、燃料噴射弁３による燃料の噴射量や噴射時期を調整することでフィルタに流入する排気の温度を上昇させることで、フィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させることも可能である。
【００６９】
また、ＳＯｘ被毒回復制御は、燃料添加弁３０から排気中に燃料を添加することによって、ＳＯｘ触媒に流入する排気の温度を上昇させるとともに、該排気の空燃比をＳＯｘの放出に適した所定のリッチ側の空燃比とする。尚、該ＳＯｘ被毒回復制御は、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属しているときに実行されるのは、先述と同様である。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
ここで、第１の実施の形態に係るＳＯｘ被毒回復制御が行われているときにも、排気浄化手段１６の温度は第二の所定温度に昇温され、且つ流入する排気もリッチ側の空燃比とされるが、幾分かの酸素が残存していることより、排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の一部は酸化、除去される。そのため、排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質の捕集量が過度に多いと、その酸化熱により排気浄化手段１６（先述したように、排気浄化手段１６がＮＯｘ触媒およびフィルタと個別に構成されている場合は、そのフィルタ）の温度が過度に上昇し、溶損する虞がある。
【００７１】
そこで、第１の実施の形態に係るＳＯｘ被毒回復制御が行われているときに、排気浄化手段１６が溶損するのを回避する制御について、図４に基づいて説明する。図４は排気浄化手段１６でのＳＯｘ被毒回復制御時における排気浄化手段の溶損を防止する制御（溶損防止制御）のフローチャートである。溶損防止制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。尚、図４に示す溶損防止制御のフローチャートにおいて、図３に示す捕集能力再生時ＳＯｘ被毒回復制御のフローチャート中の処理と同一の処理については、図３と同一の参照番号を付すことにより、その説明を省略する。
【００７２】
図４の溶損防止制御のフローチャートにおいては、処理Ｓ１０５で、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域Ｒ２に属していると判断されれば、Ｓ２００へ進む。Ｓ２００では、Ｓ１０４で推定された粒子状物質の捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭＯＴより少ないか否かが判断される。所定の捕集量ＱＰＭＯＴは、ＳＯｘ被毒回復制御時における排気浄化手段１６に捕集されていた粒子状物質の酸化熱により排気浄化手段１６が溶損する虞があると判断する排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量の閾値である。
【００７３】
従って、Ｓ２００で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭＯＴより少ないと判断されると、ＳＯｘ被毒回復制御による排気浄化手段１６の溶損の虞はないことを意味し、Ｓ１０６以降の処理において、ＳＯｘ被毒回復制御が行われる。一方で、Ｓ２００で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭＯＴ以上と判断されると、ＳＯｘ被毒回復制御による排気浄化手段１６の溶損の虞があることを意味し、従ってＳ１０８へ進み、ＳＯｘ被毒回復制御は行われない。
【００７４】
ここで、本実施の形態に係る溶損防止制御が実行されるときの、排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質の捕集量の推移を、図５に示すグラフに基づいて説明する。図５に示すグラフの縦軸は、排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質の捕集量を、横軸は経過時間を示している。
【００７５】
図５に示すグラフにおいて、曲線ＬＰＭは排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質の捕集量の推移を表す。即ち、Ｔ１までの時間においては、排気浄化手段１６に逐次、粒子状物質が捕集されていき、その捕集量が増加している。そして、時間Ｔ１の時点でその捕集量がＱＰＭ１となることにより、内燃機関１の機関負荷が捕集能力再生負荷領域Ｒ１に属していれば、捕集能力再生制御が実行される。即ち、図４に示す溶損防止制御における処理Ｓ１００から処理Ｓ１０３が行われる。
【００７６】
次に、捕集能力再生制御が実行されることによって捕集量が減少していくが、例え内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属していても捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭＯＴ以上であればＳＯｘ被毒回復制御は行われず、捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭＯＴより少なくなった時点、即ち図５に示すグラフ中の時間Ｔ２の時点でＳＯｘ被毒回復制御が行われる。即ち、図４に示す溶損防止制御における処理Ｓ２００以降の処理が行われる。尚、時間Ｔ２以降においては、内燃機関１の機関負荷に応じて、ＳＯｘ被毒回復制御又は捕集能力再生制御が実行される。
【００７７】
本制御により、先述の第１の実施の形態と同様に、ＳＯｘ被毒回復制御が実行される機会が増え、以て、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図られるとともに、排気浄化手段の溶損をより確実に防止することが可能となる。
【００７８】
＜第３の実施の形態＞
ここで、第１の実施の形態に係るＳＯｘ被毒回復制御が行われているときに、排気浄化手段１６から放出されたＳＯｘは、排気中のＨＣによって更に還元されることで硫化水素へ変化する。硫化水素の放出量が増加すると、その臭気が顕著となる虞がある。
【００７９】
そこで、第１の実施の形態に係るＳＯｘ被毒回復制御が行われているときに、硫化水素による臭気が顕著となるのを回避する制御について、図６に基づいて説明する。図６は排気浄化手段１６でのＳＯｘ被毒回復制御時における硫化水素による臭気を防止する制御（硫化水素抑制制御）のフローチャートである。硫化水素抑制制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。尚、図６に示す硫化水素抑制制御のフローチャートにおいて、図３に示す捕集能力再生時ＳＯｘ被毒回復制御のフローチャート中の処理と同一の処理については、図３と同一の参照番号を付すことにより、その説明を省略する。
【００８０】
図６の硫化水素抑制制御のフローチャートにおいては、処理Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ３００へ進む。Ｓ３００では、排気浄化手段１６から放出されるＳＯｘが還元されることで外気へ放出される硫化水素の放出量ＱＳを推定する。本実施の形態においては、単位時間あたりの放出量を推定するものとする。具体的には、ＳＯｘ被毒再生時の排気浄化手段１６の温度や、排気浄化手段１６に流入する排気の空燃比、ＳＯｘ被毒再生制御が開始されてからの経過時間等から推定する。Ｓ３００の処理が終了すると、Ｓ３０１へ進む。
【００８１】
Ｓ３０１では、Ｓ３００において推定された硫化水素放出量ＱＳが、所定の硫化水素放出量ＱＳ０より少ないか否かが判断される。所定の硫化水素放出量ＱＳ０は、硫化水素による臭気が顕著であると判断される硫化水素放出量の閾値である。従って、Ｓ３０１で、推定された硫化水素放出量ＱＳが所定の硫化水素放出量ＱＳ０より少ないと判断されると、硫化水素による臭気は顕著ではないことを意味し、ＳＯｘ被毒回復制御を継続すべくＳ１０４以降の処理が行われる。一方で、Ｓ３０１で、推定された硫化水素放出量ＱＳが所定の硫化水素放出量ＱＳ０以上と判断されると、硫化水素による臭気が顕著であることを意味し、ＳＯｘ被毒回復制御を中止して硫化水素の発生を抑制すべくＳ１０９以降の処理が行われる。
【００８２】
ここで、本実施の形態に係る硫化水素抑制制御が実行されるときの、ＳＯｘおよび硫化水素の放出量の推移を、図７に示すグラフに基づいて説明する。図７に示すグラフの縦軸は、ＳＯｘおよび硫化水素の放出量を、横軸は経過時間を示している。
【００８３】
図７に示すグラフにおいて、曲線ＬＳＯは排気浄化手段１６から放出されたＳＯｘの放出量の推移を、曲線ＬＨＳは排気浄化手段１６から放出されたＳＯｘによる硫化水素の放出量の推移を表す。時間Ｔ３において、ＳＯｘ被毒回復制御が実行され排気浄化手段１６からのＳＯｘ放出量が時間とともに増加する。更に、ＳＯｘ放出にともない硫化水素の放出量も増加し、時間Ｔ４の時点で、硫化水素の放出量が所定の硫化水素放出量ＱＳ０に達する。従って、時間Ｔ４において、ＳＯｘ被毒回復制御が中止される。即ち、図６に示す硫化水素抑制制御における処理Ｓ３０１および処理Ｓ１０９が行われる。尚、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間において、内燃機関１の機関負荷がＳＯｘ放出負荷領域に属さないようになった場合、Ｓ１０５の処理によりＳＯｘ被毒回復制御が中止される。
【００８４】
本制御により、先述の第１の実施の形態と同様に、ＳＯｘ被毒回復制御が実行される機会が増え、以て、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図られるとともに、硫化水素の放出を抑制し、硫化水素による臭気が顕著となるのを防止することが可能となる。
【００８５】
＜第４の実施の形態＞
先述したＳＯｘ被毒回復制御において、排気浄化手段１６の過剰な昇温を防止するために、排気浄化手段１６に流入する排気の空燃比を交互にリッチ側の空燃比と、リーン側の空燃比に制御するいわゆるリッチスパイク制御を行う場合がある。ここで、ＳＯｘ被毒回復制御においても排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の一部が酸化、除去されるのは先述の通りであるが、リッチスパイク制御においては排気浄化手段１６に流入する排気の空燃比がリーン側の空燃比となるときに、排気中の酸素量が増加するために、排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質が、排気の空燃比をリッチ側の空燃比のみとする場合よりもより多く酸化、除去される。
【００８６】
そこで、リッチスパイク制御によるＳＯｘ放出制御を捕集能力再生制御より優先的に行うことで、ＳＯｘが放出される機会を増加するとともに、粒子状物質の酸化、除去をより効率的に行う制御（以下、「リッチスパイク優先制御」という）について、図８に基づいて説明する。図８はリッチスパイク優先制御のフローチャートである。該制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。
【００８７】
Ｓ４００では、排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量ＱＰＭ、および排気浄化手段１６に吸蔵されているＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘを推定する。具体的には、捕集量ＱＰＭについては、先述したように差圧センサ３３によって検出される排気浄化手段１６の上流側と下流側の圧力差によって、ＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘについては、前回のＳＯｘ被毒回復制御からの内燃機関１の稼動時間や燃料噴射量、燃料の硫黄濃度等から推定する。Ｓ４００の処理が終了すると、Ｓ４０１へ進む。
【００８８】
Ｓ４０１では、Ｓ４００で推定した捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ２より多いか否かが判断される。所定の捕集量ＱＰＭ２は、捕集能力再生制御を開始すべきとする排気浄化手段１６に捕集された粒子状物質の捕集量の閾値である。従って、Ｓ４０１で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ２より多いと判断されると、以降の処理において捕集能力再生制御を行うべくＳ４０２へ進む。一方で、Ｓ４０１で捕集量ＱＰＭが所定の捕集量ＱＰＭ２以下と判断されると、排気浄化手段１６による粒子状物質の捕集能力はまだ十分であることを意味し、Ｓ４０４へ進む。
【００８９】
Ｓ４０２では、Ｓ４００で推定したＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１より多いか否かが判断される。所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１は、リッチスパイク制御を開始すべきとする排気浄化手段１６に吸蔵されたＳＯｘの吸蔵量の閾値である。従って、Ｓ４０２でＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１より多いと判断されると、以降の処理においてリッチスパイク制御を行うべくＳ４０５へ進む。一方で、Ｓ４０２でＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１以下と判断されると、Ｓ４０３へ進む。
【００９０】
Ｓ４０３では、Ｓ４００で推定したＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ２より多いか否かが判断される。所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ２は、先述の所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１より小さい値である。従って、Ｓ４０３では、Ｓ４００で推定したＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１と所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ２の間の値か否かが判断されることになる。
【００９１】
ここで、所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ２は、リッチスパイク制御を速やかに開始して排気浄化手段１６に吸蔵されたＳＯｘを速やかに放出すべき程のＳＯｘ吸蔵量ではないが、予防的に排気浄化手段１６のＳＯｘ吸蔵量を減少させておくことで、排気浄化手段１６の排気浄化能力の低下を可及的に回避するためのＳＯｘ吸蔵量と定義される。従って、Ｓ４０３でＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ２より多いと判断されると、以降の処理においてリッチスパイク制御を行うべくＳ４０５へ進む。一方で、Ｓ４０１でＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ２以下と判断されると、リッチスパイクによるＳＯｘ放出を実行する必要がないことを意味し、Ｓ４０６へ進む。
【００９２】
ここで、Ｓ４０５では、排気浄化手段１６に吸蔵されたＳＯｘを放出すべくリッチスパイク制御によるＳＯｘ放出制御が行われる。このリッチスパイク制御において、特に排気浄化手段１６に流入する排気の空燃比をリーン側の空燃比とする際に、排気浄化手段１６に捕集されていた粒子状物質の酸化、除去も行われる。Ｓ４０５の処理が終了すると、Ｓ４０６へ進み、排気浄化手段１６に捕集されていた粒子状物質の酸化、除去を行うべく、捕集能力再生制御が実行される。Ｓ４０３からＳ４０６へ進むときも、同様に排気浄化手段１６に捕集されていた粒子状物質の酸化、除去を行うべく、捕集能力再生制御が実行される。
【００９３】
次に、Ｓ４０１からＳ４０４へ進むときの、Ｓ４０４における処理について説明する。Ｓ４０４では、Ｓ４０２と同様に、Ｓ４００で推定したＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１より多いか否かが判断される。そこで、Ｓ４０４でＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１より多いと判断されると、以降の処理においてリッチスパイク制御を行うべくＳ４０７へ進む。一方で、Ｓ４０４でＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１以下と判断されると、捕集能力再生制御およびリッチスパイク制御のいずれも行う必要はないため、再びＳ４００以降の処理が行われる。尚、Ｓ４０７の処理は、Ｓ４０５の処理と同様のリッチスパイク制御が行われる。
【００９４】
Ｓ４０６およびＳ４０７の各制御が終了後、本制御は終了する。
【００９５】
本制御によると、捕集能力再生制御とリッチスパイク制御が実行される必要があるときは、常にリッチスパイク制御が優先的に実行され、排気浄化手段１６に吸蔵されたＳＯｘの放出が優先的に行われるため、吸蔵されたＳＯｘを放出する機会を増え、排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復を図ることが可能となる。更に、リッチスパイク制御において排気の空燃比をリーン側の空燃比とする際に、排気浄化手段１６に捕集されている粒子状物質をも酸化、除去することにより、後発的に行われる捕集能力再生制御による粒子状物質の酸化、除去に要する時間を短縮することが可能となり、捕集能力再生制御による燃費の悪化を緩和することが可能となる。
【００９６】
尚、図８に示すリッチスパイク優先制御のフローチャートにおいて、処理Ｓ４０４において、ＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘが所定のＳＯｘ吸蔵量ＱＳＯｘ１以下と判断された場合であって、その後にＳ４０３と同様の処理を行うことで、予防的に排気浄化手段１６のＳＯｘ吸蔵量を減少させ、排気浄化手段１６の排気浄化能力の低下を可及的に回避することも可能となる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、捕集能力再生制御が実行されているときであっても、内燃機関の機関負荷がＳＯｘ被毒回復制御の実行が可能となる負荷領域にあれば、該捕集能力再生制御を中断し、ＳＯｘ被毒回復制御を実行するので、吸蔵されたＳＯｘを放出する機会が増加し、以て排気浄化手段の排気浄化能力のより速やかな回復が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムおよび該排気浄化システムを含む内燃機関およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムを含む内燃機関の機関負荷と、捕集能力再生制御およびＳＯｘ被毒回復制御が実施可能な負荷領域との関係を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、捕集能力再生制御実行時におけるＳＯｘ被毒回復御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、捕集能力再生制御実行時におけるＳＯｘ被毒回復御を示す第二のフローチャートである。
【図５】図４に示すＳＯｘ被毒回復制御が実行されるときの、排気浄化手段に捕集されている粒子状物質の捕集量の推移を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、捕集能力再生制御実行時におけるＳＯｘ被毒回復御を示す第三のフローチャートである。
【図７】図６に示すＳＯｘ被毒回復制御が実行されるときの、排気浄化手段から放出されるＳＯｘおよび硫化水素の放出量の推移を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、リッチスパイク制御による吸蔵ＳＯｘの放出を行う制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
３・・・・燃料噴射弁
１２・・・・排気枝管
１３・・・・排気管
１６・・・・排気浄化手段
２０・・・・ＥＣＵ
３０・・・・燃料添加弁
３１・・・・排気温度センサ
３２・・・・排気空燃比センサ
３３・・・・差圧センサ
３４・・・・前段触媒
３５・・・・クランクポジションセンサ

Claims

内燃機関から排出される排気中のＳＯｘを吸蔵するとともに、排気中に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化手段と、
前記排気浄化手段に捕集された粒子状物質量を推定する捕集量推定手段と、
前記捕集量推定手段によって推定される粒子状物質量が所定の捕集量を越えるとき前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御する捕集能力再生制御手段と、
前記排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘを放出するときに、前記排気浄化手段の温度を第二所定温度に制御するとともに前記排気浄化手段に流入する排気の空燃比を所定のリッチ側の空燃比に制御するＳＯｘ被毒回復制御手段と、
内燃機関の機関負荷が、前記ＳＯｘ被毒回復制御手段によって前記排気浄化手段に吸蔵されたＳＯｘを放出させることが可能な負荷領域であるＳＯｘ放出負荷領域に属しているか否かを判定するＳＯｘ放出判定手段と、
前記捕集能力再生制御手段によって前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御するときに、更に前記ＳＯｘ放出判定手段によって内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判断される場合には、前記捕集能力再生制御手段による制御を中断し前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を行うＳＯｘ放出手段と、を備える内燃機関の排気浄化システム。
前記ＳＯｘ放出手段による制御が行われているときに、更に前記ＳＯｘ放出判定手段によって内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属さないと判断される場合には、前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を中止し前記捕集能力再生制御手段による制御を再開することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
前記排気浄化手段は、内燃機関から排出される排気中のＳＯｘを吸蔵するＳＯｘ触媒と、該ＳＯｘ触媒の下流に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタで構成され、
前記捕集量推定手段は、前記フィルタに捕集された粒子状物質量を推定し、
前記捕集能力再生制御手段は、前記捕集量推定手段によって推定される粒子状物質量が前記所定の捕集量を越えるとき前記フィルタの温度を前記第一所定温度に制御し、
前記ＳＯｘ被毒回復制御手段は、前記ＳＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出するときに、前記ＳＯｘ触媒の温度を前記第二所定温度に制御するとともに前記ＳＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を前記所定のリッチ側の空燃比に制御し、
前記ＳＯｘ放出判定手段は、前記内燃機関の機関負荷が、前記ＳＯｘ被毒回復制御手段によって前記ＳＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させることが可能な負荷領域であるＳＯｘ放出負荷領域に属しているか否かを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
前記ＳＯｘ放出手段は、前記捕集能力再生制御手段によって前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御し且つ前記ＳＯｘ放出判定手段によって前記内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判断される場合であって、更に前記捕集量推定手段によって推定される粒子状物質の捕集量が前記所定の捕集量より少ない過剰酸化防止捕集量より少なくなるときに、前記捕集能力再生制御手段による制御を中断し前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を行う請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
前記ＳＯｘ放出手段による制御が行われるときに前記排気浄化手段から放出される硫化水素の放出量を推定する硫化水素放出量推定手段を更に備え、
前記ＳＯｘ放出手段は、前記捕集能力再生制御手段によって前記排気浄化手段の温度を第一所定温度に制御し且つ前記ＳＯｘ放出判定手段によって前記内燃機関の機関負荷が前記ＳＯｘ放出負荷領域に属していると判断されてから、前記硫化水素放出量推定手段によって推定される前記排気浄化手段からの硫化水素の放出量が所定の硫化水素放出量より少ない状態であるまでの期間において、前記捕集能力再生制御手段による制御を中断し前記ＳＯｘ被毒回復制御手段による制御を行う請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。