JP2005291039A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化手段の排気浄化能力を再生させるときにかかる時間をより好適なものとすることでエミッションの悪化を抑制することが可能な技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 排気浄化手段の排気浄化能力を回復させるときにＮＯｘ触媒に還元剤を供給することで該ＮＯｘ触媒を昇温させる昇温手段を備え、ＮＯｘ触媒に吸蔵された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該ＮＯｘ触媒を昇温させるときの昇温手段の昇温能力を高くする（Ｓ１０３）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関し、特に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。

吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する。）を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、排気浄化手段の排気浄化能力を再生させるために、ＮＯｘ触媒を昇温させると共に周囲雰囲気を還元雰囲気とすることで、該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒再生制御が行われる。

しかしながら、ＳＯｘ被毒再生制御を実行してもＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘの全てを放出させることは出来ず、ある程度の量のＳＯｘはＮＯｘ触媒に残留する（以下、この残留するＳＯｘを永久被毒ＳＯｘと称する。）。

そこで、通常のＳＯｘ被毒再生制御実行後のＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化率が規定値を下回ったときは、より強力なＳＯｘ被毒再生制御を実行し、さらに、この強力なＳＯｘ被毒再生制御後のＮＯｘ触媒でのＮＯｘ浄化率に内燃機関の運転状態を依存させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特表２００３−５１９７４４号公報 特表２００３−５００５９５号公報 特開２０００−１０４５３７号公報

上述したように、ＳＯｘ被毒再生制御を実行してもＮＯｘ触媒には永久被毒ＳＯｘが残留するが、この永久被毒ＳＯｘは、ＮＯｘ触媒における排気の流れに沿って上流側の部分に分布し易い。

ここで、ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＳＯｘ被毒再生制御等のように、排気に含まれ排気浄化手段にたまることでその排気浄化能力を低下させる排気成分を該排気浄化手段から除去し該排気浄化手段の排気浄化能力を再生させるときには、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給し、該ＮＯｘ触媒での該還元剤の反応熱によって、ＮＯｘ触媒を昇温させる。そして、それによって排気浄化手段を昇温させる。

しかしながら、ＮＯｘ触媒における永久被毒ＳＯｘが分布した部分では触媒機能が低下し、供給された還元剤の化学反応が生じにくくなるため、永久被毒ＳＯｘ量が増加すると、還元剤を供給したときにＮＯｘ触媒が昇温しにくくなる。そのため、排気浄化手段の排気浄化能力を再生させるために、ＮＯｘ触媒への還元剤の供給を開始してから、排気浄化手段の温度が、排気成分の除去が可能となる温度に達するまでに時間がかかるようになる。従って、排気浄化能力の再生にかかる時間、即ち、ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給する時間が長くなり、その結果、エミッションが悪化する虞がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化手段の排気浄化能力を再生させるときに、該再生にかかる時間をより好適なものとすることでエミッションの悪化を抑制することが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化手段の排気浄化能力を回復させるときにＮＯｘ触媒に還元剤を供給することで該ＮＯｘ触媒を昇温させる昇温手段を備え、ＮＯｘ触媒に吸蔵された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該ＮＯｘ触媒を昇温させるときの昇温手段の昇温能力を高くするものである。

より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
排気通路に設けられ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にその上流側から還元剤を供給することによって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を昇温させる共に前記排気浄化手段を昇温させる昇温手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ吸蔵量を推定するＳＯｘ吸蔵量推定手段と、
該ＳＯｘ吸蔵量推定手段によって推定されたＳＯｘ吸蔵量が規定ＳＯｘ吸蔵量以上となったときに、前記昇温手段によって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をＳＯｘの放出が可能な温度（以下、ＳＯｘ放出温度と称する。）にまで昇温させ、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とすることで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒再生制御を実行するＳＯｘ被毒再生制御実行手段と、
該ＳＯｘ被毒再生制御実行手段によるＳＯｘ被毒再生制御の実行中に、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘ放出量を推定するＳＯｘ放出量推定手段と、
該ＳＯｘ放出量推定手段によって、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘがほとんどないと推定されたときに、ＳＯｘ被毒再生制御を停止するＳＯｘ被毒再生制御停止手段と、
ＳＯｘ被毒再生制御の実行開始から停止までの間、前記ＳＯｘ放出量推定手段によって推定されるＳＯｘ放出量を積算するＳＯｘ放出量積算手段と、
前記ＳＯｘ吸蔵量推定手段によって推定されたＳＯｘ被毒再生制御の実行開始時点でのＳＯｘ吸蔵量から、前記ＳＯｘ放出量積算手段によって積算されたＳＯｘ被毒再生制御によるＳＯｘ放出量の積算量を減算することで、ＳＯｘ被毒再生制御を実行しても前記吸蔵還元ＮＯｘ触媒から放出されずに前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に残留するＳＯｘ量である永久被毒ＳＯｘ量を算出する永久被毒ＳＯｘ量算出手段と、
排気に含まれており前記排気浄化手段にたまることで前記排気浄化手段の排気浄化能力を低下させる排気成分を、少なくとも、前記昇温手段によって前記排気浄化手段を排気成分の除去が可能な温度（以下、排気成分除去温度と称する。）にまで上昇させることで、前記排気浄化手段から除去する排気成分除去手段と、を備え、
前記永久被毒ＳＯｘ量算出手段によって算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該永久被毒ＳＯｘ量が算出された後に前記排気成分除去手段によって前記排気浄化手段から前記排気成分を除去するときの前記昇温手段の昇温能力を高くすることを特徴とする。

本発明では、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ吸蔵量が規定ＳＯｘ吸蔵量以上となったときに、ＳＯｘ被毒再生制御が実行される。ここで、規定ＳＯｘ吸蔵量は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力が低下しエミッションが過剰に悪化する虞があると判断できるＳＯｘ吸蔵量であってもよい。

また、本発明では、ＳＯｘ被毒再生制御の実行中に、ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘ放出量を推定し、このＳＯｘ放出量がほとんどなくなったとき、即ち、ＮＯｘ触媒からＳＯｘがほとんど放出されなくなったときに、ＳＯｘ被毒再生制御が停止される。

さらに、ＳＯｘ被毒再生制御の実行中にＳＯｘ放出量を積算し、このＳＯｘ放出量の積算量を、ＳＯｘ被毒再生制御の実行開始時点でのＳＯｘ吸蔵量から減算することによって
、永久被毒ＳＯｘ量が算出される。

また、排気浄化能力を再生させるために、排気浄化手段にたまった排気成分を該排気浄化手段から除去するときは、昇温手段によって、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給し、該還元剤の反応熱によってＮＯｘ触媒を昇温させ、それによって排気浄化手段を排気成分除去温度にまで上昇させる。

しかしながら、ＮＯｘ触媒の永久被毒ＳＯｘ量が増加すると、還元剤を供給したときにＮＯｘ触媒が昇温しにくくなる。そこで、排気浄化手段からの排気成分の除去を実行するときは、該排気成分の除去実行前に算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、即ち、排気成分の除去を実行する時点の永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、昇温手段の昇温能力を高くする。これにより、永久被毒ＳＯｘ量が増加した場合であっても、ＮＯｘ触媒の昇温をより促進させることが出来る。

本発明によれば、ＮＯｘ触媒の永久被毒ＳＯｘ量が増加した場合であっても、排気浄化手段から排気成分を除去するときにおいて、該排気浄化手段の温度が排気成分除去温度に達するまでの時間が長くなるのを抑制することが出来る。また、その結果、排気浄化能力の再生にかかる時間、即ち、ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給する時間が長くなるのを抑制することが出来る。そのため、エミッションの悪化を抑制することが出来る。

本発明において、前記排気成分をＳＯｘとした場合、前記排気成分除去手段は、前記ＳＯｘ被毒再生制御実行手段によってＳＯｘ被毒再生制御を実行することでＮＯｘ触媒からＳＯｘを放出させる、即ち前記排気浄化手段からＳＯｘを除去する。そして、永久被毒ＳＯｘ量は、ＳＯｘ被毒再生制御が実行され、それが停止した後に算出されるが、この算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、次回のＳＯｘ被毒再生制御を実行するときの昇温手段の昇温能力を高くする。この場合は、排気成分除去温度はＳＯｘ放出温度となる。

上記のような場合、ＮＯｘ触媒の永久被毒ＳＯｘ量が増加した場合であっても、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時に、ＮＯｘ触媒の温度がＳＯｘ放出温度に達するまでの時間が長くなるのを抑制することが出来る。また、その結果、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時間、即ち、ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給する時間が長くなるのを抑制することが出来る。そのため、エミッションの悪化を抑制することが出来る。

本発明において、前記排気成分を粒子状物質（以下、ＰＭと称する。）とし、前記排気浄化手段を、ＮＯｘ触媒を担持し且つＰＭを捕集するフィルタとした場合、前記排気成分除去手段は、フィルタに堆積したＰＭ量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、該ＰＭ堆積量推定手段によって推定されたＰＭの堆積量が規定ＰＭ堆積量以上となったときに、昇温手段によってフィルタをＰＭの酸化・除去が可能な温度（以下、ＰＭ除去温度と称する。）にまで昇温させることで、フィルタからＰＭを除去するＰＭ除去制御を実行するＰＭ除去制御実行手段と、を有し、ＰＭ除去制御実行手段によってＰＭ除去制御を実行することでフィルタからＰＭを除去するものである。そして、永久被毒ＳＯｘ量算出手段によって算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該永久被毒ＳＯｘ量が算出された後のＰＭ除去制御実行時における昇温手段の昇温能力を高くする。

この場合、フィルタのＰＭ堆積量が規定ＰＭ堆積量以上となったときに、フィルタからＰＭを除去するＰＭ除去制御が実行される。ここで、規定ＰＭ堆積量とは、フィルタの目詰まりによって該フィルタより上流側の排気通路内の圧力が上昇することで内燃機関の運転状態に過剰な影響を与える虞があると判断できるＰＭ堆積量であってもよい。

また、ＰＭ除去制御においては、昇温手段によって、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給し、該
還元剤の反応熱によってＮＯｘ触媒を昇温させ、それによってフィルタをＰＭ除去温度にまで上昇させる。つまり、この場合、排気成分除去温度はＰＭ除去温度となる。

上記のような場合、ＮＯｘ触媒の永久被毒ＳＯｘ量が増加した場合であっても、ＰＭ除去制御の実行時に、フィルタの温度がＰＭ除去温度に達するまでの時間が長くなるのを抑制することが出来る。また、その結果、ＰＭ除去制御の実行時間、即ち、ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給する時間が長くなるのを抑制することが出来る。

本発明によれば、ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化手段の排気浄化能力を再生させるときに、該再生にかかる時間をより好適なものとすることが出来、その結果、エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

以下、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。

＜内燃機関とその吸排気系の概略構成＞
先ず、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例１について説明する。ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。

内燃機関１は車両駆動用のディーゼル機関である。この内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。吸気通路２には、エアフローメータ７およびスロットル弁８が設けられている。一方、排気通路３には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４（以下、単にＮＯｘ触媒４と称する。）が内部に設置された触媒コンバータ５が設けられている。ＮＯｘ触媒４は、ディーゼル機関である内燃機関１が通常の運転状態にあるときのように排気空燃比が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比が低くなり且つ排気中に還元成分が存在するときは吸蔵されたＮＯｘを放出する触媒である。

さらに、触媒コンバータ５より上流側の排気通路３には、還元剤として燃料を排気中に添加する燃料添加弁６が設けられている。触媒コンバータ５より下流側の排気通路３には、該排気通路３を流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ９と、該排気通路３を流通する排気のＳＯｘ濃度に対応した電気信号を出力するＳＯｘ濃度センサ１０が設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０は、エアフローメータ７や、排気温度センサ９、ＳＯｘ濃度センサ１０等の各種センサと電気的に接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。そして、ＥＣＵ２０は、排気温度センサ９の検出値からＮＯｘ触媒４の温度を推定する。また、ＥＣＵ２０は、スロットル弁８や、燃料添加弁６、さらに内燃機関１の燃料噴射弁等と電気的に接続されており、これらを制御することが可能となっている。

＜ＳＯｘ被毒再生制御＞
本実施例では、ＮＯｘ触媒４に吸蔵されたＳＯｘ吸蔵量Ｓ１を推定し、このＳＯｘ吸蔵量Ｓ１が規定ＳＯｘ吸蔵量Ｓ０以上となったときは、ＮＯｘ触媒４からＳＯｘを放出すべ
くＳＯｘ被毒再生制御が実行される。ここでの規定ＳＯｘ吸蔵量Ｓ０は、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ浄化能力が低下しエミッションが過剰に悪化する虞があると判断できるＳＯｘ吸蔵量である。

ＳＯｘ被毒再生制御にでは、内燃機関１において、膨張行程及び／または排気行程中に主噴射とは別に筒内に燃料を噴射する、所謂ポスト噴射を実行すると共に、燃料添加弁６から間欠的に燃料を添加することによって、ＮＯｘ触媒４の周囲雰囲気を、ストイキあるいはリッチ空燃比であって且つ還元剤が存在する還元雰囲気とすると共にＮＯｘ触媒４の温度をＳＯｘ放出温度にまで上昇させる。

ここで、ＳＯｘ被毒再生制御における燃料添加弁６からの燃料添加制御について図２に基づいて説明する。図２は、ＥＣＵ２０から燃料添加弁６に出される指令信号を示しており、この指令信号がＯＮのときは燃料添加弁６が開弁して燃料が添加され、指令信号がＯＦＦのときは燃料添加弁６が閉弁して燃料の添加が休止される。

図２に示すように、ＳＯｘ被毒再生制御においては燃料添加弁６からの燃料添加は間欠的に行われる。ここでは、１回の燃料添加の期間を添加期間と称し、燃料添加が間欠的に行われている期間を総添加期間と称する。また、燃料添加９からの間欠的な燃料添加が休止している期間を添加休止期間と称する。以下、図２に示すような、燃料添加弁６からの間欠的な燃料添加を間欠燃料添加と称する。

間欠燃料添加を実行することによって、ＮＯｘ触媒４に供給される排気の空燃比（以下、排気空燃比と称する。）を、総添加期間においてはストイキあるいはリッチ空燃比にまで低下させ、添加休止期間においてはリーン空燃比に戻す。このように、ＳＯｘ被毒再生制御時は、排気空燃比は間欠的にストイキあるいはリッチ空燃比に制御される。

また、燃料添加弁６から燃料が添加されると、ポスト噴射によって内燃機関１から排出される未燃成分（燃料）と共に該燃料がＮＯｘ触媒４に還元剤として供給される。ＮＯｘ触媒４に燃料が供給されると該燃料の反応熱によって該ＮＯｘ触媒４の温度が上昇する。そして、ＮＯｘ触媒４の周囲雰囲気が還元雰囲気となり、且つ、該ＮＯｘ触媒４がＳＯｘ放出温度にまで昇温すると、ＮＯｘ触媒４からＳＯｘが放出される。

尚、本実施例では、ＳＯｘ被毒再生制御が開始された後、ＮＯｘ触媒４からＳＯｘがほとんど放出されなくなったときに該ＳＯｘ被毒再生制御は停止される。

＜永久被毒ＳＯｘ＞
しかしながら、上記のようなＳＯｘ被毒再生制御を実行しても、ＮＯｘ触媒４に吸蔵されたＳＯｘの全てを放出させることは出来ず、ある程度の量の永久被毒ＳＯｘがＮＯｘ触媒４に残留する。そして、この永久被毒ＳＯｘ量が増加するほど、ＳＯｘ被毒再生制御においてＮＯｘ触媒４に燃料が供給されたときに該ＮＯｘ触媒４が昇温しにくくなり、ＮＯｘ触媒４の温度がＳＯｘ放出温度にまで上昇するのに時間がかかるようになる虞がある。

そこで、本実施例では、ＳＯｘ被毒再生制御が実行された後に永久被毒ＳＯｘ量を算出し、算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、次回のＳＯｘ被毒再生制御実行時においてＮＯｘ触媒４を昇温させるときの昇温能力を高くする。

ＮＯｘ触媒４を昇温させる昇温能力を高くする方法としては、図２における添加期間を長くすることで総添加期間中に燃料添加弁６から添加される燃料量を増加させる方法や、図２における添加休止期間を短くする方法等を例示出来る。これらの方法によれば、ＮＯｘ触媒４を昇温させるときに、該ＮＯｘ触媒４に供給される単位時間当たりの燃料量が増
加する。その結果、ＮＯｘ触媒４における永久被毒ＳＯｘが分布していない部分での燃料の反応熱が増加するため、ＮＯｘ触媒４の昇温をより促進することができる。

＜ＳＯｘ被毒再生制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係るＳＯｘ被毒再生制御ルーチンについて図３に示すフローチャート図に基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、規定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、ＮＯｘ触媒４のＳＯｘ吸蔵量Ｓ１を推定し、該ＳＯｘ吸蔵量Ｓ１が規定ＳＯｘ吸蔵量Ｓ０以上であるか否かを判別する。ＳＯｘ吸蔵量を推定する方法としては、内燃機関１の運転に使用された燃料量から推定する方法を例示出来る。Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、前回の本ルーチン実行時に算出され記憶された永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅ１を読み込む。永久被毒ＳＯｘ量の算出方法については後述する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅ１に基づいて、今回のＳＯｘ被毒再生制御における燃料添加弁６からの燃料の添加期間および添加休止期間を算出する。ここでは、ＳＯｘ被毒再生制御において、排気空燃比とＮＯｘ触媒４の温度とのそれぞれがＳＯｘの放出に適した値となるような、永久被毒ＳＯｘ量と添加期間および添加休止期間との関係を実験等によって定め、これらの関係をマップとしてＥＣＵ２０に記憶させておいても良い。この場合、このマップに永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅ１を代入することで燃料添加期間および添加休止期間を算出する。上述したように、該マップにおいては、永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、燃料添加期間は長くされ、添加休止期間は短くされる。尚、永久被毒ＳＯｘ量の増加に伴って変更するのは、燃料添加期間または添加休止期間のいずれかのみとしてもよい。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０３にて算出された燃料添加期間および添加休止期間に応じた間欠燃料添加を実行すると共にポスト噴射を実行し、ＳＯｘ被毒再生制御を開始する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、ＮＯｘ触媒４から放出されるＳＯｘ放出量Ｓｄｃを、エアフローメータ７によって検出される吸気量およびＳＯｘ濃度センサ１０によって検出されるＳＯｘ濃度から推定すると共に、このＳＯｘ放出量を積算する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、ＳＯｘ放出量Ｓｄｃが規定ＳＯｘ放出量Ｓｄｃ０以下となったか否かを判別する。ここでの規定ＳＯｘ放出量Ｓｄｃ０は、ＮＯｘ触媒４からＳＯｘがほとんど放出されなくなったと判断できる値であってもよく、好ましくは、ＮＯｘ触媒４からＳＯｘが放出されなくなったと判断できる値とするのがよい。この規定ＳＯｘ放出量Ｓｄｃ０は、吸気量及び燃料添加弁６から添加される燃料量、内燃機関１でのポスト噴射による燃料噴射量に応じて決定してもよく、また実験等によって予め定めた固定値であってもよい。Ｓ１０６において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に戻り間欠燃料添加及びポスト噴射を継続する。尚、このＳ１０６においては、ＳＯｘ濃度センサ１０の検出値が、ＮＯｘ触媒４に流入する排気のＳＯｘ濃度と同等以下となったか否かを判別するとしてもよい。ＮＯｘ触媒４に流入する排気のＳＯｘ濃度は吸気量及び燃料添加弁６から添加される燃料量、内燃機関１でのポスト噴射による燃料噴射量から推定できる。

Ｓ１０７において、ＥＣＵ２０は、間欠燃料添加及びポスト噴射を停止し、今回のＳＯ
ｘ被毒再生制御を停止する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８に進み、今回のＳＯｘ被毒再生制御の開始から停止までの間のＳＯｘ放出量Ｓｄｃの積算量Ｓｄｑを、今回のＳＯｘ被毒再生制御開始時点のＳＯｘ吸蔵量Ｓ１から減算することで、現時点でのＮＯｘ触媒４の永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅ２を算出する。

上述したように、本実施例では、ＮＯｘ触媒４からのＳＯｘ放出量がほとんどなくなった時点でＳＯｘ被毒再生制御が停止される。そのため、ＳＯｘ放出量Ｓｄｃの積算量ＳｄｑとＳＯｘ吸蔵量Ｓ１との差分を、放出されずＮＯｘ触媒４に残留した永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅ２とすることが出来る。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９に進み、Ｓ１０８にて算出された永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅ２を記憶し、本ルーチンの実行を一旦終了する。

本ルーチンによれば、ＳＯｘ被毒再生制御を実行した時にＮＯｘ触媒４の永久被毒ＳＯｘ量が算出される。そして、この永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、次回のＳＯｘ被毒再生制御実行時においてＮＯｘ触媒４を昇温させるときの昇温能力が高くされる。

従って、本実施例によれば、ＮＯｘ触媒４の永久被毒ＳＯｘ量が増加した場合であっても、ＮＯｘ触媒４の昇温をより促進させることが出来るため、該ＮＯｘ触媒４の温度をＳＯｘ放出温度とするまでにかかる時間が長くなるのを抑制することが出来る。その結果、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時間が長くなるのを抑制することが出来、以てエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

さらに、本実施例によれば、間欠燃料添加時において、燃料添加を行っているときの単位時間当たりの燃料添加量は増加するが、該間欠燃料添加の実行時間自体は短くなるため、ＳＯｘ被毒再生制御において添加される燃料を全体としては少なくすることが出来る。そのため、燃費の悪化をも抑制することが可能となる。

次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例２について説明する。図４は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。尚、上述した実施例１と同様の構成には、図１と同様の参照番号を付しその説明を省略する。

本実施例では、触媒コンバータ５内に、排気に含まれるＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ１１（以下、単にフィルタ１１と称する）が設置されている。そして、このフィルタ１１にはＮＯｘ触媒４が担持されている。また、排気通路３には、フィルタ１１の上流側と下流側との差圧に対応した電気信号を出力する差圧センサ１２が設けられている。この差圧センサ１２はＥＣＵ２０と電気的に接続されており、その出力信号がＥＣＵ２０に入力される。

ＥＣＵ２０は、排気温度センサ９の検出値からフィルタ１１の温度を推定する。 また、フィルタ１１に担持されたＮＯｘ触媒４に対しては、上述した実施例１と同様のＳＯｘ被毒再生制御がＥＣＵ２０の指令によって実行される。

＜ＰＭ除去制御＞
本実施例では、フィルタ１１に堆積したＰＭ堆積量Ｑ１を推定し、このＰＭ堆積量Ｑ１が規定ＰＭ堆積量Ｑ０以上となったときは、フィルタ１１からＰＭを除去すべくＰＭ除去制御が実行される。ここでの規定ＰＭ堆積量Ｑ０は、フィルタ１１の目詰まりによって該
フィルタ１１より上流側の排気通路３内の圧力が上昇することで内燃機関１の運転状態に過剰な影響を与える虞があると判断できるＰＭ堆積量である。

ＰＭ除去制御においては、上述したＳＯｘ被毒再生制御と同様、間欠燃料添加及びポスト噴射を行うことによって、フィルタ１１に担持されたＮＯｘ触媒４に燃料を供給し、該燃料の反応熱によってＮＯｘ触媒４と共にフィルタ１１を昇温させる。そして、フィルタ１１がＰＭ除去温度にまで昇温するとＰＭが酸化しフィルタ１１から除去される。

ここで、ＰＭ除去制御においてもＮＯｘ触媒４での燃料の反応熱によってフィルタ１１を昇温するため、ＮＯｘ触媒４の永久被毒ＳＯｘ量が増加するほど、ＰＭ除去制御においてＮＯｘ触媒４に燃料が供給されたときにフィルタ１１が昇温しにくくなり、フィルタ１１の温度がＰＭ除去温度にまで上昇するのに時間がかかるようになる虞がある。

そこで、本実施例においても、前記実施例１と同様、ＳＯｘ被毒再生制御が実行された後に永久被毒ＳＯｘ量を算出し、算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、その後に行われるＰＭ除去制御実行時において、フィルタ１１を昇温させるときの昇温能力を高くする。

尚、ここでは、ＮＯｘ触媒４を昇温させることによってフィルタ１１を昇温させるため、フィルタ１１を昇温させる昇温能力を高くする方法は、前記実施例１におけるＮＯｘ触媒４を昇温させるときの昇温応力を高くする方法と同様である。

＜ＰＭ除去制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係るＰＭ除去制御ルーチンについて図５に示すフローチャート図に基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、規定時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、フィルタ１１のＰＭ堆積量Ｐ１を推定し、該ＰＭ堆積量Ｐ１が規定ＰＭ堆積量Ｐ０以上であるか否かを判別する。ＰＭ堆積量を推定する方法としては、差圧センサ１２によって検出されるフィルタ１１の上流側と下流側との排気通路３内の差圧から推定する方法を例示出来る。Ｓ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ２０２において、ＥＣＵ２０は、本ルーチン実行前のＳＯｘ被毒再生制御実行時に算出され記憶された永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅを読み込む。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３に進み、永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅに基づいて、今回のＰＭ除去制御における燃料添加弁６からの燃料の添加期間および添加休止期間を算出する。ここでは、ＰＭ除去制御において、フィルタ１１の温度がＰＭ除去温度となるような、永久被毒ＳＯｘ量と添加期間および添加休止期間との関係を実験等によって定め、これらの関係をマップとしてＥＣＵ２０に記憶させておいても良い。この場合、このマップに永久被毒ＳＯｘ量Ｓｅを代入することで燃料添加期間および添加休止期間を算出する。上述したように、ＳＯｘ被毒再生制御時と同様、該マップにおいても、永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、燃料添加期間は長くされ、添加休止期間は短くされる。尚、永久被毒ＳＯｘ量の増加に伴って変更するのは、燃料添加期間または添加休止期間のいずれかのみとしてもよい。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０４に進み、Ｓ２０３にて算出された燃料添加期間および添加休止期間に応じた間欠燃料添加を実行と共にポスト噴射を実行し、ＰＭ除去制御を開始する。

次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０５に進み、間欠燃料添加開始から規定時間ｔ０が経過したか否かを判別する。ここで規定時間ｔ０は、フィルタ１１に堆積したＰＭのほとんどが除去されたと判断することができる時間であって、ＰＭ堆積量Ｐ１に応じて決定される。Ｓ２０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０４に戻り間欠燃料添加及びポスト噴射を継続する。

Ｓ２０６において、ＥＣＵ２０は、間欠燃料添加及びポスト噴射を停止し、今回のＰＭ除去制御を停止する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

尚、本ルーチンにおいては、ＰＭ除去制御を開始した後に、差圧センサ１２の検出値から推定されるＰＭ堆積量が、フィルタ１１に堆積したＰＭのほとんどが除去されたと判断できる値に達したときに、間欠燃料添加及びポスト噴射を停止し、今回のＰＭ除去制御を停止するとしてもよい。

本ルーチンによれば、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時に算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該ＳＯｘ被毒再生制御の実行後に行われるＰＭ除去制御においてフィルタ１１を昇温させるときの昇温能力が高くされる。

従って、本実施例によれば、ＮＯｘ触媒４の永久被毒ＳＯｘ量が増加した場合であっても、フィルタ１１の昇温をより促進させることが出来るため、該フィルタ１１の温度をＰＭ除去温度とするまでにかかる時間が長くなるのを抑制することが出来る。その結果、ＰＭ除去制御の実行時間が長くなるのを抑制することが出来、以てエミッションの悪化を抑制することが可能となる。

さらに、上述した実施例１と同様、本実施例によっても、間欠燃料添加時において、燃料添加を行っているときの単位時間当たりの燃料添加量は増加するが、該間欠燃料添加の実行時間自体は短くなるため、ＰＭ除去制御において添加される燃料を全体としては少なくすることが出来る。そのため、燃費の悪化をも抑制すること可能となる。

本発明の実施例１に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図。 間欠燃料添加の実行時においてＥＣＵから燃料添加弁に出される指令信号を示す図。 本発明の実施例１に係るＳＯｘ被毒再生制御ルーチンを示すフローチャート図。 本発明の実施例２に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図。 本発明の実施例２に係るＰＭ除去制御ルーチンを示すフローチャート図。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
５・・・触媒コンバータ
６・・・燃料添加弁
７・・・エアフローメータ
８・・・スロットル弁
９・・・排気温度センサ
１０・・ＳＯｘ濃度センサ
１１・・パティキュレートフィルタ（フィルタ）
１２・・差圧センサ

Claims (3)

1. 排気通路に設けられ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化手段と、
   前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒にその上流側から還元剤を供給することによって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を昇温させる共に前記排気浄化手段を昇温させる昇温手段と、
   前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ吸蔵量を推定するＳＯｘ吸蔵量推定手段と、
   該ＳＯｘ吸蔵量推定手段によって推定されたＳＯｘ吸蔵量が規定ＳＯｘ吸蔵量以上となったときに、前記昇温手段によって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をＳＯｘの放出が可能な温度にまで昇温させ、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とすることで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒再生制御を実行するＳＯｘ被毒再生制御実行手段と、
   該ＳＯｘ被毒再生制御実行手段によるＳＯｘ被毒再生制御の実行中に、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘ放出量を推定するＳＯｘ放出量推定手段と、
   該ＳＯｘ放出量推定手段によって、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から放出されるＳＯｘがほとんどないと推定されたときに、ＳＯｘ被毒再生制御を停止するＳＯｘ被毒再生制御停止手段と、
   ＳＯｘ被毒再生制御の実行開始から停止までの間、前記ＳＯｘ放出量推定手段によって推定されるＳＯｘ放出量を積算するＳＯｘ放出量積算手段と、
   前記ＳＯｘ吸蔵量推定手段によって推定されたＳＯｘ被毒再生制御の実行開始時点でのＳＯｘ吸蔵量から、前記ＳＯｘ放出量積算手段によって積算されたＳＯｘ被毒再生制御によるＳＯｘ放出量の積算量を減算することで、ＳＯｘ被毒再生制御を実行しても前記吸蔵還元ＮＯｘ触媒から放出されずに前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に残留するＳＯｘ量である永久被毒ＳＯｘ量を算出する永久被毒ＳＯｘ量算出手段と、
   排気に含まれており前記排気浄化手段にたまることで前記排気浄化手段の排気浄化能力を低下させる排気成分を、少なくとも、前記昇温手段によって前記排気浄化手段を排気成分の除去が可能な温度にまで上昇させることで、前記排気浄化手段から除去する排気成分除去手段と、を備え、
   前記永久被毒ＳＯｘ量算出手段によって算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該永久被毒ＳＯｘ量が算出された後に前記排気成分除去手段によって前記排気浄化手段から前記排気成分を除去するときの前記昇温手段の昇温能力を高くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記排気成分はＳＯｘであり、
   前記排気成分除去手段は、前記ＳＯｘ被毒再生制御実行手段によってＳＯｘ被毒再生制御を実行することで前記排気浄化手段からＳＯｘを除去するものであって、
   前記永久被毒ＳＯｘ量算出手段によって算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該永久被毒ＳＯｘ量が算出された後に前記ＳＯｘ被毒再生制御実行手段によってＳＯｘ被毒再生制御を実行するときの前記昇温手段の昇温能力を高くす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システム。
3. 前記排気成分は粒子状物質であり、
   前記排気浄化手段は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持し且つ粒子状物質を捕集するフィルタであり、
   前記排気成分除去手段は、前記フィルタに堆積した粒子状物質量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、該ＰＭ堆積量推定手段によって推定された粒子状物質の堆積量が規定ＰＭ堆積量以上となったときに、前記昇温手段によって前記フィルタを粒子状物質の酸化・除去が可能な温度にまで昇温させることで、前記フィルタから粒子状物質を除去するＰＭ除去制御を実行するＰＭ除去制御実行手段と、を有し、ＰＭ除去制御実行手段によってＰＭ除去制御を実行することで前記フィルタから粒子状物質を除去するものであって、
   前記永久被毒ＳＯｘ量算出手段によって算出された永久被毒ＳＯｘ量が多いほど、該永久被毒ＳＯｘ量が算出された後に前記ＰＭ除去制御実行手段によってＰＭ除去制御を実行するときの前記昇温手段の昇温能力を高くす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システム。

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