JP2005344682A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することのできる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】この装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加して同排気浄化機構の温度を上昇させる昇温処理と、前記燃料添加弁から目標噴射量Ｔｑに応じた量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する抑制処理とを実行する。燃料添加弁についての目標噴射量と実噴射量との乖離度合を検出し、その検出した乖離度合に基づいて目標噴射量Ｔｑを設定する（Ｓ３０６）。
【選択図】 図７

Description

この発明は、機関排気通路に設けられた燃料添加弁からの燃料添加を通じて排気浄化機構の温度を上昇させる昇温処理と前記燃料添加弁からの燃料噴射を通じて同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理とを実行する排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気浄化装置として、触媒としての機能の他、排気中の微粒子物質（ＰＭ）を捕集する機能を有するものが知られている。そして、この種の排気浄化装置では、このように捕集されたＰＭが所定量を超えた場合に、その機能回復を図るべく同装置の温度を意図的に上昇させる処理、即ち昇温処理が実行される。この昇温処理では、例えば排気通路に設けられた燃料添加弁から排気浄化装置に燃料を添加してその温度を上昇させ、排気浄化装置内にＰＭを燃焼させるようにしている。

ところで、上記燃料添加弁の噴孔周辺には、昇温処理において噴射される燃料の一部や排気中の未燃燃料が付着したままになることがある。そして、燃料添加弁が排気の熱によって温度上昇すると、その熱により噴孔周辺に付着した燃料が変質して粘性が高くなり、徐々に堆積して噴孔の一部を塞いでしまうことがある。その結果、燃料添加量の不足を招くおそれがある。

そこで従来、燃料添加弁から燃料を間欠的に噴射してその温度上昇を抑制する処理（抑制処理）を実行する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。こうした抑制処理では、その目標噴射量が燃料添加弁の温度状態に応じて設定される。
特開２００３−３２８７４４号公報

ところで、こうした抑制処理では、上記目標噴射量が燃料添加弁の噴孔にデポジットが付着しておらず、同弁の詰まりが生じていない状態を想定して設定される。このため、仮に燃料添加弁に詰まりが生じていると、燃料添加弁から噴射される燃料、換言すれば同燃料噴射弁の冷却に寄与する燃料の量が不足し、燃料添加弁の温度上昇を効果的に抑制することが困難になる。また、こうした詰まりを見込んで予め余裕をみた量に上記目標噴射量を設定することもできるが、これは燃料消費量を不必要に増大させることとなる。従って、いずれにせよ、効率的な対処方法とは言い難い。

また、燃料添加弁の温度上昇を抑制する上で必要な燃料噴射量は、燃料温度によっても異なる量となる。このため、こうした燃料温度について何ら考慮することなく、上記抑制処理を実行していては、上述したような噴孔の詰まりが生じている場合と同様の不都合を招くこととなる。

このように、従来の抑制処理では、燃料添加弁の温度上昇についてその効果的な抑制が図られているとは云えず、未だ改善の余地を残すものとなっている。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することのできる排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
先ず、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、前記燃料添加弁の実噴射量と目標噴射量との乖離度合を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される乖離度合に基づいて前記所定量を設定する設定手段とを備えることをその要旨とする。

同構成によれば、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じる等、目標噴射量と実噴射量との間に乖離が生じた場合、その乖離度合に基づいて、温度上昇抑制処理を通じて燃料添加弁から噴射される燃料量が設定される。従って、適切な噴射量をもって上記温度上昇抑制処理を実行することができ、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の排気浄化装置において、前記検出手段は前記昇温処理において前記燃料添加弁からの燃料添加を通じて上昇する前記排気浄化機構の実温度とその目標温度との差に基づいて前記乖離度合を検出するものであり、前記設定手段は前記温度上昇抑制処理を通じて前記燃料添加弁から添加される燃料の基本量を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される乖離度合に基づいて前記基本量を補正するものであることをその要旨とする。

燃料添加弁の実噴射量が目標噴射量と乖離すると、昇温処理における排気浄化機構の目標温度と実温度との間に差が生じるようになる。
この点、上記構成によれば、前記温度上昇抑制処理を通じて前記燃料添加弁から添加される燃料の基本量が機関運転状態に基づいて設定されるとともに、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じる等して上記目標温度と実温度とが乖離した場合に、その乖離度合に基づいて上記基本量に必要となる補正量が決定され、これが基本量に反映されるようになる。従って、上記温度上昇抑制処理に際して噴射される燃料量を適切に設定することができ、燃料添加弁の温度上昇を一層好適に抑制することができるようになる。

また通常、昇温処理における燃料噴射量は温度上昇抑制処理における燃料噴射量よりも多量であるために、昇温処理の実行時には、上記目標噴射量及び実噴射量の乖離による影響が温度上昇抑制処理の実行時よりも大きなものとして現われる。

この点、上記構成によれば、そうした昇温処理の実行時における乖離の度合に基づいて、温度上昇抑制処理に際して噴射される燃料量が設定されることから、該燃料量を上記燃料添加弁の噴射状態に即したかたちで設定することもできるようになる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の排気浄化装置において、前記設定手段は前記検出手段により検出される前記実噴射量が前記目標噴射量よりも少ないときほど前記基本量が多くなるようにこれを補正することをその要旨とする。

同構成によれば、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じることに起因してその噴射量が減少し、燃料噴射による冷却効果が低下している場合でも、上記温度上昇抑制処理における基本量がそうした噴射量の減少に見合ったかたちで増量補正される。このため、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じている状況下にあっても、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項４に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、前記燃料添加弁の実噴射量と目標噴射量との乖離度合を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される乖離度合に基づいて前記温度上昇抑制処理の実行間隔を設定する設定手段とを備えることをその要旨とする。

同構成によれば、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じる等、目標噴射量と実噴射量との間に乖離が生じた場合、その乖離度合に基づいて温度上昇抑制処理の実行間隔が設定される。従って、適切な実行間隔、ひいては適切な噴射量をもって上記温度上昇抑制処理を実行することができ、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４記載の排気浄化装置において、前記検出手段は前記昇温処理において前記燃料添加弁から燃料添加を通じて上昇する前記排気浄化機構の目標温度と実温度との差に基づいて前記乖離度合を検出するものであり、前記設定手段は前記温度上昇抑制処理の実行間隔を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される乖離度合に基づいて前記実行間隔を補正するものであることをその要旨とする。

同構成によれば、機関運転状態に基づいて前記温度上昇抑制処理の基本時期が設定されるとともに、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じる等して、前記排気浄化機構についての目標温度と実温度とが乖離した場合には、その乖離度合に基づいて上記実行間隔が補正されるようになる。従って、上記温度上昇抑制処理を適切な間隔をもって実行することができ、燃料添加弁の温度上昇を一層好適に抑制することができるようになる。

しかも、そうした昇温処理の実行時における乖離の度合に基づいて温度上昇抑制処理に際して噴射される燃料量が設定されることから、該燃料量を上記燃料添加弁の噴射状態に即したかたちで設定することもできるようになる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５記載の排気浄化装置において、前記設定手段は前記検出手段により検出される前記実噴射量が前記目標噴射量よりも少ないときほど前記実行間隔が短くなるようにこれを補正するものであることをその要旨とする。

同構成によれば、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じることに起因してその噴射量が減少し、燃料噴射による冷却効果が低下している場合でも、上記温度上昇抑制処理の実行間隔がそうした噴射量の減少に見合ったかたちで補正される。このため、燃料添加弁の噴孔に詰まりが生じている状況下にあっても、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項７に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、前記燃料添加弁から噴射される燃料の温度を検出する検出手段と、該検出手段により検出される燃料温度に基づいて前記所定量を設定する設定手段とを備えることをその要旨とする。

同構成によれば、燃料添加弁から噴射される燃料の温度が上記温度上昇抑制処理の実行時期毎に相違し、その燃料噴射による冷却効果が異なる場合であっても、その燃料温度に基づいて燃料添加弁から噴射される燃料量が設定される。従って、適切な噴射量をもって上記温度上昇抑制処理を実行することができ、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の排気浄化装置において、前記設定手段は前記温度上昇抑制処理を通じて前記燃料添加弁から添加される燃料の基本量を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される燃料温度に基づいて前記基本量を補正するものであることをその要旨とする。

同構成によれば、前記温度上昇抑制処理を通じて前記燃料添加弁から添加される燃料の基本量が機関運転状態に基づいて設定されるとともに、燃料温度に基づいて上記基本量に必要となる補正量が決定され、これが基本量に反映される。従って、上記温度上昇抑制処理に際して噴射される燃料量を適切に設定することができ、燃料添加弁の温度上昇を一層好適に抑制することができるようになる。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８記載の排気浄化装置において、前記設定手段は前記検出手段により検出される燃料温度が高いときほど前記基本量が多くなるようにこれを補正することをその要旨とする。

同構成によれば、燃料温度が高くなることにより燃料噴射による冷却効果が低下している場合でも、上記温度上昇抑制処理における基本量がそうした冷却効果の低下に見合ったかたちで増量補正される。このため、燃料の温度が高くその噴射による冷却効果が低下している状況下にあっても、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項１０に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、前記燃料添加弁から噴射される燃料の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される燃料温度に基づいて前記温度上昇抑制処理の実行間隔を設定する設定手段とを備えることをその要旨とする。

同構成によれば、燃料添加弁から噴射される燃料の温度が上記温度上昇抑制処理の実行時期毎で相違し、その燃料噴射による冷却効果が異なる場合であっても、その燃料温度に基づいて温度上昇抑制処理の実行間隔が設定される。従って、適切な実行間隔、ひいては適切な噴射量をもって上記温度上昇抑制処理を実行することができ、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の排気浄化装置において、前記設定手段は前記温度上昇抑制処理の実行間隔を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される燃料温度に基づいて前記実行間隔を補正するものであることをその要旨とする。

同構成によれば、機関運転状態に基づいて前記温度上昇抑制処理の実行間隔が設定されるとともに、燃料温度に基づいて上記実行間隔に必要となる補正量が決定され、これに基づいて実行間隔が補正される。従って、上記温度上昇抑制処理を適切な間隔をもって実行することができ、燃料添加弁の温度上昇を一層好適に抑制することができるようになる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１記載の排気浄化装置において、前記設定手段は前記検出手段により検出される燃料温度が高いときほど前記実行間隔が短くなるようにこれを補正するものであることをその要旨とする。

同構成では、燃料温度が高く、燃料噴射による冷却効果が小さいときほど、上記温度上昇抑制処理の実行間隔が短くなるように、すなわち単位時間当たりの燃料噴射量が多くなるように同実行間隔が補正されるようになる。したがって上記構成によれば、そうした燃料温度の差に起因する冷却効果の変化に応じたかたちで燃料噴射量を補正することができ、燃料添加弁の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

以下、本発明にかかる排気浄化装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる排気浄化装置が適用される内燃機関の概略構成を示している。

同図１に示すように、内燃機関１０はその燃焼室１２内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１４を備えている。この燃料噴射弁１４は蓄圧配管１６に連通されており、蓄圧配管１６内には燃料ポンプ１８を通じて燃料タンク２０から燃料が供給されている。

また、内燃機関１０の排気通路２２には排気浄化機構３０が設けられており、排気浄化機構３０はそれぞれ排気浄化触媒が収納された２つの触媒コンバータを備えている。
上流側の第１触媒コンバータ３２には窒素酸化物（ＮＯｘ）吸蔵還元触媒が収納されている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒には、排気が酸化雰囲気（リーン）にあるときに、ＮＯｘが吸蔵される。そして、還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘが酸化窒素（ＮＯ）として離脱し炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）によって還元され、浄化される。

下流側の第２触媒コンバータ３４にはモノリス構造を有するフィルタが収納され、同フィルタには排気が通過する微小孔が形成されている。また、フィルタ表面にはＮＯｘ吸蔵還元触媒がコーティングされている。このため、第１触媒コンバータ３２と同様、ＮＯｘの浄化が行われる。フィルタ表面には排気中の微粒子物質（ＰＭ）が捕捉されるので、酸化雰囲気ではＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭの酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。また、還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒から発生する大量の活性酸素によりＰＭの酸化が促進される。このことによりＮＯｘの浄化と共に、ＰＭの浄化も実行している。

また、排気通路２２の上記排気浄化機構３０よりも上流側には、排気中に還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁４０が設けられている。この燃料添加弁４０には連通管４２を通じて前記燃料ポンプ１８が連通されており、同燃料ポンプ１８を通じて燃料タンク２０から燃料が供給されている。そして、この燃料添加弁４０から燃料が噴射されることによって排気が一時的に還元雰囲気となり、これにより第１触媒コンバータ３２及び第２触媒コンバータ３４に吸蔵されているＮＯｘが還元浄化され、更に第２触媒コンバータ３４ではＰＭの浄化も実行される。

一方、内燃機関１０の吸気通路２４には、燃焼室１２内に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサ５２が設けられている。また内燃機関１０の排気通路２２における第２触媒コンバータ３４の下流側には排気温度ＴＨＥを検出するための排気温度センサ５４が配置されている。その他、機関出力軸２６の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するための回転速度センサ５６や、燃料添加弁４０から噴射される燃料の温度ＴＨＱ（正確には、蓄圧配管１６内の燃料の温度）を検出する検出手段としての燃料温度センサ５８等も設けられている。

電子制御ユニット５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの他、燃料噴射弁１４、燃料添加弁４０等のアクチュエータを駆動するための駆動回路を備えて構成されている。そして電子制御ユニット５０は上記各種センサの出力信号を取り込むとともに各種の演算を行い、その演算結果に基づいて燃料噴射弁１４や燃料添加弁４０の駆動を制御する。

本実施の形態では、そうした制御の一つとして、燃料添加弁４０からの燃料添加を継続的に行うことによって触媒床温を高温化（例えば６００〜７００℃）する昇温処理が実行される。この昇温処理は、各触媒コンバータ３２，３４の機能回復、具体的には各触媒コンバータ３２，３４内に堆積しているＰＭを燃焼させて二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）にして排出することなどを目的に実行される。

以下、昇温処理について具体的に説明する。
図２は昇温処理の具体的な処理手順を示すフローチャートである。
この処理では先ず、目標温度Ｔｔｃが算出される（ステップＳ１００）。この目標温度Ｔｔｃは、第２触媒コンバータ３４の触媒床温についての目標温度であり、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の過熱限界温度以下の温度であって、ＰＭの燃焼に適した温度（例えば６００℃〜７００℃）に設定される。

また、ベース床温Ｔｂｃが算出される（ステップＳ１０２）。このベース床温Ｔｂｃとしては、触媒反応により反応熱を生じていない場合における第２触媒コンバータ３４の触媒床温に相当する値が算出される。このベース床温Ｔｂｃは、排気通路２２を流れる排気からの熱伝達によって変化する温度であることから、排気温度と相関の高い機関運転状態、具体的には機関回転速度ＮＥ及び機関負荷（ここでは燃料噴射弁１４から燃焼用に噴射される燃料量Ｑ）に基づいて算出される。

次に、目標温度Ｔｔｃ、ベース床温Ｔｂｃ及び吸入空気量ＧＡに基づいて下式（１）から、第２触媒コンバータ３４の触媒床温を目標温度Ｔｔｃまで上昇させる、若しくは同目標温度Ｔｔｃで維持するために必要な燃料添加量（昇温添加量ｆａｄ）が算出される（ステップＳ１０４）。

ｆａｄ←（Ｔｔｃ−Ｔｂｃ）・ＧＡ・Ｃｋ …（１）
ＧＡ：吸入空気量
Ｃｋ：換算係数

ここで、式（１）では吸入空気量ＧＡが排気流量の指標値として用いられている。また、換算係数Ｃｋは吸入空気量ＧＡを燃料添加量に換算するための係数であり、同換算係数Ｃｋとしては流量が「１ｇ／秒」である排気の温度を１度上昇させるために必要な燃料添加量が実験などにより求められ設定されている。したがって、昇温添加量ｆａｄとしては、上式（１）を通じて、そのときどきの排気流量において第２触媒コンバータ３４の触媒床温をベース床温Ｔｂｃから目標温度Ｔｔｃまで上昇させる或いは目標温度Ｔｔｃで維持することの可能な単位時間当たりの燃料添加量が算出される。

そして、このように算出された昇温添加量ｆａｄに基づいて燃料添加弁４０の駆動が制御される（ステップＳ１０６）。
図３に一例を示すように、上記昇温処理では、短い添加期間（図中にＡで示す期間）に燃料添加弁４０の開弁／閉弁を複数回（本例では４回）切り替えるといった制御が、比較的長い添加間隔（図中にＢで示す間隔）を置いて繰り返し実行される。そして、単位時間当たりの燃料添加量の調節は、昇温添加量ｆａｄに応じて、上記添加期間Ａにおける燃料添加弁４０の開弁時間及び閉弁時間の比や上記添加間隔Ｂを設定することにより行われる。

なお、このように機関運転状態に基づき設定される昇温添加量ｆａｄに応じた量の燃料を添加しても、燃料添加弁４０の個体差の影響などにより、目標温度Ｔｔｃと実際の床温とにずれが生じることは避けられない。このため、目標温度Ｔｔｃ及び実際の床温の差に基づいて、それら目標温度Ｔｔｃと実際の床温とを一致させるための補正項Ｋｉを学習する学習処理が実行されている。この学習処理にあっては、上記実際の床温の指標値として、第２触媒コンバータ３４から流れ出す排気の温度、すなわち排気温度センサ５４により検出される排気温度ＴＨＥが用いられる。

以下、上記学習処理について説明する。
図４は、上記学習処理の具体的な処理手順を示すフローチャートである。
同図４に示される一連の処理は、昇温処理が実行されていることを条件に、所定周期毎の処理として電子制御ユニット５０により実行される処理である。本実施の形態では、この学習処理が、燃料添加弁について目標噴射量と実噴射量との乖離度合を検出する検出手段として機能する。

この処理では先ず、前提条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２００）。ここでは、例えば排気温度ＴＨＥがほぼ一定の温度で安定していること等、第２触媒コンバータ３４の触媒床温が上昇した後にほぼ一定の温度で安定していることを判断可能な条件が満たされていることをもって前提条件が成立した旨判断される。

そして、前提条件が成立していない場合には（ステップＳ２００：ＮＯ）、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
一方、前提条件が成立している場合には（ステップＳ２００：ＹＥＳ）、上記補正項Ｋｉを学習する処理が実行される。

すなわち先ず、前記目標温度Ｔｔｃと排気温度との差（＝Ｔｔｃ−「排気温度」）に基づいて補正項Ｋｉが算出される（ステップＳ２０２）。この補正項Ｋｉとしては具体的には、上記差が「０」である場合には「１．０」が、また上記差が大きいときほど大きい正の値が算出される。なお、補正項Ｋｉとして、上記差に比例して大きくなる値を算出することの他、同差が大きくなるに連れて段階的に大きくなる値を算出すること等も可能である。また、補正項Ｋｉの算出に用いる排気温度としては、排気温度ＴＨＥそのものや、直前の所定期間における排気温度ＴＨＥの平均値を用いることが可能である。

そして、そうして算出された補正項Ｋｉと本処理の前回実行時に算出された補正項Ｋｉｉとに基づいて下式（２）のように補正項Ｋｉが更新された後（ステップＳ２０４）、本処理は一旦終了される。

Ｋｉ←Ｋｉｉ・Ｋｉ …（２）

そして、上記昇温処理にあっては、機関運転状態に応じて設定された添加間隔Ｂｂｓｅが補正項Ｋｉに基づいて下式（３）のように補正されて前記添加間隔Ｂ（図３）が設定される。

添加間隔Ｂ←添加間隔Ｂｂｓｅ／補正項Ｋｉ …（３）

これにより、前記目標温度Ｔｔｃと排気温度とに差が生じた場合に、それら目標温度Ｔｔｃ及び排気温度が一致するように上記添加間隔Ｂが補正されて単位時間当たりの燃料添加量が増減されるようになる。

さて、本実施の形態では、燃料添加弁４０の駆動制御にかかる処理として、上述した昇温処理の他、燃料添加弁４０の先端部の温度上昇を抑制するべく、所定量の燃料を燃料添加弁４０から噴射する処理（抑制処理）も実行される。

この抑制処理では、機関運転状態に基づき目標噴射量Ｔｑが設定される。そして、図５に燃料添加弁４０の駆動態様の一例を示すように、燃料添加弁４０を開弁駆動する処理（温度上昇抑制処理）が所定の実行間隔（図中にＣで示す間隔）毎に繰り返し実行されて、目標噴射量Ｔｑに応じた量の燃料が噴射される。

上記目標噴射量Ｔｑとしては、デポジットの生成及び堆積を的確に抑制することの可能な燃料添加弁４０の温度（所定温度α、例えば１６５℃）が実験等により求められるとともに燃料添加弁４０の温度を所定温度α以下の温度に維持するために最低限必要な燃料噴射量が求められて設定されている。

ところで、図６に示すように、こうした抑制処理にあっては燃料添加弁４０から噴射される燃料量が少なくなるほど冷却効果が小さくなり、燃料添加弁４０の温度が高くなる。そのため、燃料添加弁４０の噴孔に詰まりが生じる等して、上記噴射される燃料量が少なくなると、その分だけ同燃料添加弁４０の温度が不要に高くなる。しかも、これによって燃料添加弁４０の温度が上記所定温度αよりも高くなると、デポジットの生成を適正に抑制することができなくなってその堆積が急速に進むこととなってしまう。なお、これとは逆に、個体差などの影響によって燃料添加弁４０から噴射される燃料量が意図した量よりも多くなる場合には、十分な冷却効果が得られるとはいえ、燃料消費量が不要に増大することとなり好ましくない。

ここで、燃料添加弁４０の目標噴射量と実際の噴射量とが乖離すると、上述した昇温処理において目標温度Ｔｔｃと排気温度ＴＨＥとの間に差が生じるようになる。具体的には、燃料添加弁４０から噴射される燃料量が少なくなると、排気温度ＴＨＥが目標温度Ｔｔｃまで上昇しなくなり、これとは逆に、燃料添加弁４０から噴射される燃料量が多くなると、排気温度ＴＨＥが目標温度Ｔｔｃを超えて上昇するようになる。そうした目標温度Ｔｔｃとの差は上述した学習処理において学習される補正項Ｋｉによって補償されることから、補正項Ｋｉは、燃料添加弁４０の詰まりに起因する燃料噴射量の不足分や、個体差に起因する燃料噴射量の過剰分が好適に反映された値であると云える。

そうした実情をふまえ、本実施の形態では、上記補正項Ｋｉを、抑制処理における前記目標噴射量Ｔｑの補正にも用いるようにしている。なお、昇温処理における燃料添加量の不足分が大きいときほど補正項Ｋｉとして大きな値が算出されることから、本実施の形態にかかる抑制処理では、目標噴射量Ｔｑについての基本量Ｔｑｂに補正項Ｋｉを乗ずることによって同目標噴射量Ｔｑを設定するようにしている。これにより、燃料添加弁４０の詰まりの進行度合が大きいほど燃料噴射量が多くなるように目標噴射量Ｔｑが設定される。

一方、抑制処理にあっては、燃料添加弁４０に供給される燃料の温度が高いときほど冷却効果が小さくなる。燃料温度が高いときにも燃料添加弁４０の温度を上記所定温度α以下に維持することが可能なだけの燃料が噴射されるように上記目標噴射量Ｔｑを設定すると、燃料温度が低いときには燃料が余分に噴射されるようになる。これは燃料消費量を不要に増大させることとなり好ましくない。

そこで、本実施の形態では、燃料温度が高いときほど噴射量が多くなるように上記目標噴射量Ｔｑを設定するようにしている。
以下、本実施の形態の抑制処理について、図７を参照して説明する。

図７は抑制処理の具体的な処理手順を示すフローチャートである。
この処理では先ず、機関負荷が高く、燃料添加弁４０の温度が前記所定温度αを超えるおそれのある所定運転領域で内燃機関１０が運転されているか否かが判断される（ステップＳ３００）。

そして、所定運転領域ではない場合には（ステップＳ３００：ＮＯ）、温度上昇抑制のための燃料噴射を実行する必要がないとして、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。

一方、所定運転領域で内燃機関１０が運転されている場合には（ステップＳ３００：ＹＥＳ）、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷（ここでは燃料噴射弁１４から燃焼用に噴射される燃料量Ｑ）に基づいて基本量Ｔｑｂが算出される（ステップＳ３０２）。この基本量Ｔｑｂとしては、機関回転速度ＮＥが高いときほど、また機関負荷が大きいときほど多量の燃料が噴射されるようになる値が算出される。これは以下のような理由による。

機関回転速度ＮＥが高いときほど単位時間当たりの排気流量が多くなるために排気の有する熱量が大きくなる。また、機関負荷が高いときほど燃焼室１２から排出される燃焼ガスの温度が高くなるために排気の有する熱量が大きくなる。そして、排気の有する熱量が大きいときほど、燃料添加弁４０に伝達される熱量も大きくなることから、同燃料添加弁４０の温度を上記所定温度α以下の温度に維持するためには多量の燃料を噴射する必要が生じるためである。

次に、燃料温度ＴＨＱに基づいて補正係数Ｋｔが算出される（ステップＳ３０４）。この補正係数Ｋｔとしては正の値であって、燃料温度ＴＨＱが任意の基準温度であるときには「１．０」が、また同基準温度よりも低いときには「１．０」よりも小さい値が、更には同基準温度よりも高いときには「１．０」よりも大きい値が算出される。

次に、上記基本量Ｔｑｂ、補正係数Ｋｔ、及び前記補正項Ｋｉに基づいて下式（４）から目標噴射量Ｔｑが設定される（ステップＳ３０６）。

Ｔｑ←Ｔｑｂ・Ｋｔ・Ｋｉ …（４）

本実施の形態では、このステップＳ３０６の処理が、前述した学習処理において検出される乖離度合に基づいて目標噴射量Ｔｑを設定する設定手段、及び前記燃料温度センサ５８により検出される燃料温度ＴＨＱに基づいて目標噴射量Ｔｑを設定する設定手段として機能する。

そして、このように目標噴射量Ｔｑが算出された後、同目標噴射量Ｔｑに基づいて燃料添加弁４０の駆動が制御される（ステップＳ３０８）。
図８に、抑制処理における燃料添加弁４０の駆動態様の一例を示す。

燃料添加弁４０に詰まりが生じる等して補正項Ｋｉが「１．０」よりも大きい値になっているとき、或いは燃料温度ＴＨＱが高いときには、目標噴射量Ｔｑが増量補正される。これにより、図８に示すように、一回の燃料噴射において燃料添加弁４０が開弁駆動される時間が長く設定されて、単位時間当たりの燃料噴射量が増量されるようになる。

これとは逆に、個体差等の影響によって補正項Ｋｉが「１．０」よりも小さい値になっているとき、或いは燃料温度ＴＨＱが低いときには、目標噴射量Ｔｑが減量補正されて、上記開弁駆動される時間が短く設定され、単位時間当たりの燃料噴射量が減量されるようになる。

このように、本実施の形態では、抑制処理における目標噴射量Ｔｑを上記補正項Ｋｉに基づいて設定するようにしたことから、燃料添加弁４０における詰まり発生や個体差等による燃料噴射量の過不足分が補償されるようになる。加えて、上記目標噴射量Ｔｑを補正係数Ｋｔに基づいて設定するようにしたために、燃料噴射による冷却効果が燃料温度の相違に起因して異なる場合であっても、所望の冷却効果が得られる量の燃料であって、そのときどきの燃料温度に適した量の燃料が燃料添加弁４０から噴射されるようになる。

したがって、適切な噴射量をもって前記温度上昇抑制処理を実行することができるようになり、比較的長期にわたって抑制処理における燃料添加弁４０の冷却効果を維持し、燃料添加弁４０の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）昇温処理の実行時における触媒床温と目標温度Ｔｔｃとの差に基づいて目標噴射量Ｔｑを設定するようにしたために、燃料添加弁４０の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

なお、昇温処理における燃料噴射量は抑制処理における燃料噴射量よりも多量であるために、昇温処理の実行時には、その目標噴射量及び実噴射量の乖離による影響が抑制処理の実行時よりも大きなものとして現われる。この点、本実施の形態では、そうした昇温処理の実行時における乖離の度合に基づいて目標噴射量Ｔｑが設定されるために、実噴射量を燃料添加弁４０の噴射状態に即したかたちで設定することができるようになる。

（２）機関運転状態に基づいて基本量Ｔｑｂを設定するとともに、上記目標温度Ｔｔｃと排気温度との差に基づいて上記基本量Ｔｑｂに必要となる補正量を決定し、その補正量を基本量Ｔｑｂに反映させて上記目標噴射量Ｔｑを設定するようにした。このため、そのときどきの機関運転状態や上記目標温度Ｔｔｃと排気温度との乖離度合に応じたかたちで上記目標噴射量Ｔｑを適切に設定することができ、燃料添加弁４０の温度上昇を一層好適に抑制することができるようになる。

（３）排気温度が目標温度Ｔｔｃよりも低くなる傾向にあるために補正項Ｋｉとして大きい値が設定されているときほど、基本量Ｔｑｂが多くなるようにこれを補正して、目標噴射量Ｔｑを設定するようにした。これにより、燃料添加弁４０に詰まりが生じることに起因してその噴射量が減少し、燃料噴射による冷却効果が低下している場合でも、抑制処理における目標噴射量Ｔｑがそうした噴射量の減少に見合ったかたちで増量補正される。このため、燃料添加弁４０に詰まりが生じている状況下にあっても、燃料添加弁４０の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

（４）燃料温度ＴＨＱに基づいて目標噴射量Ｔｑを設定するようにしたために、燃料添加弁４０の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。
（５）上記燃料温度ＴＨＱに基づいて上記基本量Ｔｑｂに必要となる補正量を決定し、その補正量を基本量Ｔｑｂに反映させて上記目標噴射量Ｔｑを設定するようにした。このため、そのときどきの燃料温度ＴＨＱに応じたかたちで上記目標噴射量Ｔｑを適切に設定することができ、燃料添加弁４０の温度上昇を一層好適に抑制することができるようになる。

（６）燃料温度ＴＨＱが高いときほど基本量Ｔｑｂが多くなるようにこれを補正して、目標噴射量Ｔｑを設定するようにした。このため、燃料温度が高くなることにより燃料噴射による冷却効果が低下している場合でも、抑制処理における目標噴射量Ｔｑをそうした冷却効果の低下に見合ったかたちで増量補正することができ、燃料添加弁４０の温度上昇を好適に抑制することができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・目標噴射量Ｔｑを補正することに代えて、図９に一例を示すように、温度上昇抑制処理の実行間隔Ｃを補正するようにしてもよい。こうした構成によっても、例えば実行間隔を短い時間に変更することによって（Ｃ：同図（ａ）→Ｃ’：同図（ｂ））、単位時間当たりの燃料噴射量を増量することができる。したがって、昇温処理の実行時における触媒床温と目標温度Ｔｔｃとの差や、燃料温度ＴＨＱに応じたかたちで単位時間当たりの燃料噴射量を設定することができ、上記実施の形態と同様の効果が得られる。こうした構成は、例えば予め設定された実行間隔Ｃを次式「実行間隔Ｃ’←実行間隔Ｃ／（補正係数Ｋｔ・補正項Ｋｉ）」のように補正する等といった構成によって実現することができる。

・補正係数Ｋｔに基づく補正及び補正項Ｋｉに基づく補正のうち、何れか一方のみを実行することも可能である。
・上記補正項Ｋｉに基づいて目標噴射量Ｔｑを設定する構成に限らず、昇温処理の実行時における目標温度Ｔｔｃと実際の床温との差に基づいて新たな補正項を算出し、同補正項に基づいて目標噴射量Ｔｑを設定するようにしてもよい。

・また、例えば燃料添加弁４０の開弁駆動に伴う排気の酸素濃度の変化等から抑制制御の実行時における燃料添加弁４０の実噴射量を求め、この実噴射量と目標噴射量Ｔｑとの乖離度合に基づいて同目標噴射量Ｔｑを設定することなども可能である。

・何れも上述した補正係数Ｋｔに基づく補正のみを実行する構成や、新たに算出した補正項によって目標噴射量Ｔｑを設定する構成、抑制制御の実行時における実噴射量と目標噴射量Ｔｑとの乖離度合に基づいて同目標噴射量Ｔｑを設定する構成は、前述した学習処理の実行されない装置にも適用可能である。

本発明の一実施の形態が適用される内燃機関を示す概略構成図。 昇温処理の具体的な処理手順を示すフローチャート。 昇温処理における燃料添加弁の駆動態様の一例を示すタイミングチャート。 学習処理の具体的な処理手順を示すフローチャート。 抑制処理における燃料添加弁の駆動態様の一例を示すタイミングチャート。 燃料噴射量と燃料添加弁の温度との関係を示すグラフ。 抑制処理の具体的な処理手順を示すフローチャート。 抑制処理における燃料添加弁の駆動態様の一例を示すタイミングチャート。 （ａ）及び（ｂ）抑制処理における燃料噴射量の補正態様についてその変形例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…燃焼室、１４…燃料噴射弁、１６…蓄圧配管、１８…燃料ポンプ、２０…燃料タンク、２２…排気通路、２４…吸気通路、２６…機関出力軸、３０…排気浄化機構、３２…第１触媒コンバータ、３４…第２触媒コンバータ、４０…燃料添加弁、４２…連通管、５０…電子制御ユニット、５２…吸気量センサ、５４…排気温度センサ、５６…回転速度センサ、５８…燃料温度センサ。

Claims (12)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、
   前記燃料添加弁の実噴射量と目標噴射量との乖離度合を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出される乖離度合に基づいて前記所定量を設定する設定手段と
   を備えることを特徴とする排気浄化装置。
2. 請求項１記載の排気浄化装置において、
   前記検出手段は前記昇温処理において前記燃料添加弁からの燃料添加を通じて上昇する前記排気浄化機構の実温度とその目標温度との差に基づいて前記乖離度合を検出するものであり、
   前記設定手段は前記温度上昇抑制処理を通じて前記燃料添加弁から添加される燃料の基本量を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される乖離度合に基づいて前記基本量を補正するものである
   ことを特徴とする排気浄化装置。
3. 請求項２記載の排気浄化装置において、
   前記設定手段は前記検出手段により検出される前記実噴射量が前記目標噴射量よりも少ないときほど前記基本量が多くなるようにこれを補正する
   ことを特徴とする排気浄化装置。
4. 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、
   前記燃料添加弁の実噴射量と目標噴射量との乖離度合を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出される乖離度合に基づいて前記温度上昇抑制処理の実行間隔を設定する設定手段と
   を備えることを特徴とする排気浄化装置。
5. 請求項４記載の排気浄化装置において、
   前記検出手段は前記昇温処理において前記燃料添加弁からの燃料添加を通じて上昇する前記排気浄化機構の実温度とその目標温度との差に基づいて前記乖離度合を検出するものであり、
   前記設定手段は前記温度上昇抑制処理の実行間隔を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される乖離度合に基づいて前記実行間隔を補正するものである
   ことを特徴とする排気浄化装置。
6. 請求項５記載の排気浄化装置において、
   前記設定手段は前記検出手段により検出される前記実噴射量が前記目標噴射量よりも少ないときほど前記実行間隔が短くなるようにこれを補正するものである
   ことを特徴とする排気浄化装置。
7. 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、
   前記燃料添加弁から噴射される燃料の温度を検出する検出手段と、
   該検出手段により検出される燃料温度に基づいて前記所定量を設定する設定手段と
   を備えることを特徴とする排気浄化装置。
8. 請求項７記載の排気浄化装置において、
   前記設定手段は前記温度上昇抑制処理を通じて前記燃料添加弁から添加される燃料の基本量を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される燃料温度に基づいて前記基本量を補正するものである
   ことを特徴とする排気浄化装置。
9. 請求項８記載の排気浄化装置において、
   前記設定手段は前記検出手段により検出される燃料温度が高いときほど前記基本量が多くなるようにこれを補正する
   ことを特徴とする排気浄化装置。
10. 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化機構に燃料添加弁から燃料を添加してその昇温処理を実行するとともに、前記燃料添加弁から所定量の燃料を排気通路に噴射することにより同燃料添加弁の温度上昇を抑制する温度上昇抑制処理を実行する排気浄化装置において、
    前記燃料添加弁から噴射される燃料の温度を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出される燃料温度に基づいて前記温度上昇抑制処理の実行間隔を設定する設定手段と
    を備えることを特徴とする排気浄化装置。
11. 請求項１０記載の排気浄化装置において、
    前記設定手段は前記温度上昇抑制処理の実行間隔を機関運転状態に基づいて設定するとともに、前記検出される燃料温度に基づいて前記実行間隔を補正するものである
    ことを特徴とする排気浄化装置。
12. 請求項１１記載の排気浄化装置において、
    前記設定手段は前記検出手段により検出される燃料温度が高いときほど前記実行間隔が短くなるようにこれを補正するものである
    ことを特徴とする排気浄化装置。

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