JP2006233936A

JP2006233936A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2006233936A
Application number: JP2005053461A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Kondo; 暢宏近藤; Sei Kawatani; 聖川谷; Yoshihisa Takeda; 好央武田; Hitoshi Yokomura; 仁志横村; Minehiro Murata; 峰啓村田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-07
Also published as: WO2006093035A1; KR100797503B1; DE112006000441T5; DE112006000441T8; US20090025370A1; KR20060095516A; CN101142382A

Abstract

【課題】排気浄化機能を維持するために必要な補助剤の供給を精度よく行って、排気浄化機能を安定して維持することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気浄化手段（２４，５６，７８）の排気浄化機能を維持するための補助剤を排気浄化手段（２４，５６，７８）より上流側に供給する補助剤供給手段（３２，５８）を備え、補助剤供給手段（３２，５８）を制御して補助剤の供給量を調整する制御手段（３８）は、排気浄化機能の維持に必要な補助剤の基準供給量を設定する基準供給量設定部（４０，５０，６８，８６）と、基準供給量を排気圧力に基づき補正して補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部（４２，５２，７０，８８）と、目標供給量の補助剤を供給するよう補助剤供給手段を制御する供給制御部（４４，５４，７２，９０）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳しくは、排気浄化機能を維持するために補助剤を用いる排気浄化装置に関する。

従来より、内燃機関の排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ(一酸化炭素)、ＮＯｘ（窒素酸化物）などの汚染物質を浄化するために排気浄化触媒が用いられており、ディーゼルエンジンの場合には、このような排気浄化触媒に加えて排気中に含まれるパティキュレートを捕捉するためのパティキュレートフィルタが用いられている。そして、これら排気浄化触媒やパティキュレートフィルタなどの排気浄化装置においては、その排気浄化機能を維持するための補助剤を用いるものがある。

パティキュレートフィルタの場合は、パティキュレートフィルタに捕捉されて蓄積されたパティキュレートが所定量になったときに、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路内に補助剤として燃料を供給し、パティキュレートフィルタに捕捉されているパティキュレートを焼却することにより、パティキュレートフィルタを再生して、パティキュレートを捕捉する機能を維持するようにしている。このように排気通路に補助剤を供給して排気浄化機能を維持するようにしたものは、排気浄化触媒についても知られている。

例えば、排気中のＮＯｘを浄化するための触媒として、流入する排気の空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵した前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒がある。このＮＯｘ吸蔵触媒はＮＯｘの吸蔵量に限界があるため、吸蔵したＮＯｘを放出して還元する必要がある。そこで、吸蔵されたＮＯｘを放出、還元してＮＯｘ吸蔵触媒の浄化機能を維持するために、ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側の排気通路に燃料添加弁を配設し、ＮＯｘの放出及び還元に必要な燃料をこの燃料添加弁から排気通路内に噴射してＮＯｘ吸蔵触媒に供給するようにした排気浄化装置が知られている（例えば特許文献１）。
特開２０００−２０５００５号公報

特許文献１に示された排気浄化装置においては、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出、還元するために必要な量の燃料を、燃料添加弁を用いてＮＯｘ吸蔵触媒の上流側の排気通路に噴射し、ＮＯｘ吸蔵触媒に流入する排気の空燃比をリッチ化することにより、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出、還元している。このとき、燃料の供給量は燃料添加弁の開弁時間によって調整され、開弁時間を長くするほど多くの燃料が排気通路内に噴射されるようになっている。

そして、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出させて還元するために必要な燃料量、即ち燃料添加弁の開弁時間は、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されているＮＯｘの蓄積量などに基づいて決定する必要があるが、ＮＯｘ蓄積量を直接的に検知することは困難であるため、実際には吸入空気量とエンジン回転数の関数として、予め設定されたマップから必要燃料量に相当する開弁時間を読み出して用いるようにしている。

しかしながら、燃料添加弁から排気通路内に噴射される燃料の量は、排気通路内の排気圧力や、供給される燃料の温度によって変動するため、例え吸入空気量とエンジン回転数とに基づき必要な燃料量を供給するための開弁時間が精度よく求められたとしても、実際に燃料添加弁から排気通路内に噴射される燃料量がマップから求められた燃料量とは相違してしまう可能性がある。

即ち、噴射される燃料の供給圧が一定である場合、排気圧力が高い場合は低い場合に比べて燃料供給圧と排気圧力との差圧が小さいため、同じ開弁時間で実際に排気通路内に供給される燃料量は排気圧力が高いほど少なくなる。特に、排気ブレーキや排気浄化触媒やパティキュレートフィルタの温度制御などを目的として、排気通路中に排気絞りを設けている場合、この排気絞りの開閉によって排気圧力は大きく変動するため、上述した排気圧力による燃料供給量への影響はより大きくなる。

また、燃料の温度が高い場合は低い場合に比べて燃料の粘度が低下するので、同じ開弁時間で実際に排気通路内に供給される燃料量は燃料温度が高いほど多くなる。
このように、燃料添加弁による排気通路内への燃料供給量は排気圧力や燃料温度によって変動するため、必ずしも必要とされる量の燃料がＮＯｘ吸蔵触媒に供給されず、ＮＯｘ吸蔵触媒によるＮＯｘの浄化が不十分となったり、吸蔵されているＮＯｘの放出が十分行われずにＮＯｘ吸蔵触媒の浄化能力が低下するといった問題や、過剰な燃料添加により、余剰燃料が大気に放出されてしまうといった問題がある。

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あり、その目的とするところは、排気浄化機能を維持するために必要な補助剤の供給を精度よく行って、排気浄化機能を安定して維持することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するための補助剤を前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内に供給する補助剤供給手段と、前記排気浄化手段より上流側の排気通路内の排気圧力を検出する排気圧力検出手段と、前記補助剤供給手段を制御して前記排気通路内に供給される前記補助剤の量を調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な前記補助剤の基準供給量を設定する基準供給量設定部と、前記基準供給量設定部によって設定された前記基準供給量を、前記排気圧力検出手段によって検出された排気圧力に基づき補正して前記補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部と、前記目標供給量設定部によって設定された前記目標供給量の補助剤を供給するよう前記補助剤供給手段を制御する供給制御部とを備えることを特徴とする（請求項１）。

或いは、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するための補助剤を前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内に供給する補助剤供給手段と、前記補助剤の温度を検出する補助剤温度検出手段と、前記補助剤供給手段を制御して前記排気通路内に供給される前記補助剤の量を調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な前記補助剤の基準供給量を設定する基準供給量設定部と、前記基準供給量設定部によって設定された前記基準供給量を、前記補助剤温度検出手段によって検出された前記補助剤の温度に基づき補正して前記補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部と、前記目標供給量設定部によって設定された前記目標供給量の補助剤を供給するよう前記補助剤供給手段を制御する供給制御部とを備えることを特徴とする（請求項２）。

また、請求項２の構成において、前記排気浄化手段より上流側の排気通路内の排気圧力を検出する排気圧力検出手段を更に備え、前記目標供給量設定部は、前記排気圧力検出手段によって検出された排気圧力と、前記補助剤温度検出手段によって検出された前記補助剤の温度とに基づき前記基準供給量を補正して前記目標供給量を設定することを特徴とする（請求項３）。

これら請求項１乃至３の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な補助剤の基準供給量を、排気圧力検出手段によって検出された排気圧力、及び補助剤温度検出手段によって検出された補助剤の温度のいずれか一方、或いは両方に基づき補正して補助剤の目標供給量を設定し、設定された目標供給量の補助剤が、補助剤供給手段によって排気浄化手段より上流側の排気通路内に供給される。

より具体的には、前記排気浄化手段が、流入する排気の空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵した前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒であり、前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側の前記排気通路内に供給するものであり、前記基準供給量設定部は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒が吸蔵したＮＯｘを放出させ還元するために必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする（請求項４）。

または、前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側の前記排気通路内に供給するものであり、前記基準供給量設定部は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒が排気中のイオウ成分を吸蔵することにより低下した前記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるため、前記ＮＯｘ吸蔵触媒が吸蔵したイオウ成分を放出させるのに必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする（請求項５）。

或いは、前記排気浄化手段が、排気中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒であり、前記補助剤供給手段は、前記補助剤として尿素水を前記ＮＯｘ触媒より上流側の前記排気通路内に供給するものであり、前記基準供給量設定部は、前記ＮＯｘ触媒が排気中のＮＯｘを選択還元するために必要な尿素水の基準供給量を設定することを特徴とする（請求項６）。

更にまた、前記排気浄化手段が、排気中のパティキュレートを捕捉するパティキュレートフィルタであり、前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路内に供給するものであり、前記基準供給量設定部は、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を焼却して前記パティキュレートフィルタを再生するために必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする（請求項７）。

請求項４乃至７の内燃機関の排気浄化装置では、排気浄化手段が、ＮＯｘ吸蔵触媒、選択還元型のＮＯｘ触媒、或いはパティキュレートフィルタである場合に、これら排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な補助剤としての燃料或いは尿素水の基準供給量を、排気圧力及び上記補助剤の温度のいずれか一方、或いは両方に基づき補正して目標供給量を設定し、設定された目標供給量の補助剤が、補助剤供給手段によって上記排気浄化手段より上流側の排気通路内に供給される。

また、請求項１乃至３の内燃機関の排気浄化装置において、前記補助剤供給手段は、電磁弁の開閉により前記補助剤の供給と遮断を切り換えるものであり、前記供給制御部は、前記目標供給量の前記補助剤を前記排気通路中に供給するよう、前記電磁弁の開閉をデューティ制御することを特徴とする（請求項８）。
或いは、請求項１または３の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路に配設されて前記排気通路中の排気流量を調整する排気絞りを更に備え、前記排気圧力検出手段は、前記排気絞りよりも上流側の前記排気通路内の排気圧力を検出するものであって、前記補助剤供給手段は、上記排気絞りよりも上流側に配設されることを特徴とする（請求項９）。

請求項１乃至７の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な補助剤の基準供給量を、排気圧力及び補助剤の温度のいずれか一方、或いは両方に基づき補正した上で排気通路への補助剤の供給が行われるので、排気圧力の変動や補助剤の温度の変化を加味して補助剤の供給を行うことが可能となり、排気圧力或いは補助剤の温度の影響を受けることなく、排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要とされる量の補助剤を精度よく排気通路に供給することができる。

また、請求項８の内燃機関の排気浄化装置によれば、補助剤供給手段の電磁弁の開閉時間をデューティ制御するだけで補助剤の供給量を調整するようにしたので、簡単な構成で精度の高い補助剤の供給制御を実現することができる。
更に、請求項９の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気通路に排気絞りを備え、排気絞りの開閉により排気圧力が大きく変動する場合であっても、排気絞りより上流側の排気圧力に応じて補助剤の供給量が補正されるので、排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要とされる量の補助剤を精度よく排気通路に供給することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
図１に示すように、エンジン１は直列４気筒型のディーゼルエンジンであって、各気筒に配設された燃料噴射弁（図示せず）を介して各気筒内に直接燃料が供給されるようになっている。

吸気通路２にはターボチャージャ４が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路２からターボチャージャ４のコンプレッサ４ａへと流入し、コンプレッサ４ａで過給された吸気はインタークーラ６を介して吸気マニホールド８に導入される。
吸気通路２のコンプレッサ４ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するためのエアフローセンサ１０が設けられている。また、インタークーラ６の下流側の吸気通路２には、エンジン１に吸入される吸気量を調整するための吸気絞り弁１２が設けられている。

一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１４を介して排気管（排気通路）１６に接続されている。なお、排気マニホールド１４と吸気マニホールド８との間には、ＥＧＲ弁１８を介して排気マニホールド１４と吸気マニホールド８とを連通するＥＧＲ通路２０が設けられている。
排気管１６はターボチャージャ４のタービン４ｂを経て排気後処理装置２２に接続されている。タービン４ｂはコンプレッサ４ａと連結されており、排気管１６内を流動する排気を受けてコンプレッサ４ａを駆動する。

また、排気後処理装置２２は、ケーシング内の上流側に排気浄化手段としてのＮＯｘ吸蔵触媒２４が収容されると共に、このＮＯｘ吸蔵触媒２４の下流側にＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）２６が収容されている。このＮＯｘ吸蔵触媒２４は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチであるときに、吸蔵しているＮＯｘを放出して還元する機能を有しており、このような機能を有するＮＯｘ吸蔵触媒２４は公知のものである。また、ＤＰＦ２６は排気中に含まれるパティキュレートを捕捉する機能を有しており、このＤＰＦ２６も公知のものである。これらＮＯｘ吸蔵触媒２４及びＤＰＦ２６によって浄化された排気が大気中に放出される。

排気後処理装置２２の上流側には排気ブレーキとして機能する排気絞り弁２８が設けられ、この排気絞り弁２８の上流側には、排気管１６内の排気圧力を検出する排気圧力センサ（排気圧力検出手段）３０が設けられている。
また、排気絞り弁２８の上流側には、排気空燃比をリッチにすることにより、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘを放出させて還元するために、エンジン１と同一の燃料である軽油を補助剤として排気管１６内に噴射する軽油添加弁（補助剤供給手段）３２が設けられている。この軽油添加弁３２は電磁式で、通電されることにより開弁して軽油を噴射し、通電を停止することにより閉弁して軽油の供給を停止するようになっている。従って、軽油の供給圧力が一定であれば、軽油添加弁３２の通電時間に応じた量の軽油が排気管１６内に供給される。

軽油添加弁３２には軽油供給通路３４を介して軽油が供給され、この軽油供給通路３４には軽油添加弁３２に供給される軽油の温度を検出する軽油温度センサ（補助剤温度検出手段）３６が設けられている。
ＥＣＵ（制御手段）３８は、エンジン１を含め、本発明に係る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、タイマカウンタなどから構成され、各気筒に供給する燃料量の演算をはじめとして様々な制御量の演算とその制御量に基づく各種デバイスの制御を行っている。

ＥＣＵ３８の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、エアフローセンサ１０、排気圧力センサ３０、軽油温度センサ３６などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁（図示せず）や軽油添加弁３２などの各種デバイス類が接続されている。
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、エンジン１の運転中にエンジン１から排出された排気が排気管１６を通って排気後処理装置２２に導入され、排気中のＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されると共に、パティキュレートがＤＰＦ２６に捕捉される。

パティキュレートの浄化については、軽油添加弁３２から排気管１６内に軽油を噴射して、ＮＯｘ吸蔵触媒２４で酸化させた高温ガスをＤＰＦ２６内に流入させ、ＤＰＦ２６に捕捉されたパティキュレートを酸化してＤＰＦ２６から除去する。
また、ＮＯｘ吸蔵触媒２４へのＮＯｘ吸蔵量が限界量を超えて吸蔵されなくなった排気中のＮＯｘは、下流側のＤＰＦ２６に流入し、ＤＰＦ２６に捕捉されたパティキュレートに対して酸化剤として作用し、パティキュレートを酸化してＤＰＦ２６から除去すると共にＮ₂となって大気中に排出される。

一方、ＮＯｘの浄化については、リーン運転によりＮＯｘ吸蔵触媒にＮＯｘを吸蔵させて、ある程度ＮＯｘがＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵された後、軽油添加弁３２から排気管１６内に軽油を噴射して排気空燃比をリッチ化する。そして、ＮＯｘ吸蔵触媒２４では、このようにして空燃比がリッチ化された排気が供給されることにより、吸蔵されているＮＯｘが放出されて還元され、ＮＯｘ吸蔵触媒の吸蔵能力が回復する。吸蔵していたＮＯｘの放出及び還元によってＮＯｘ吸蔵触媒２４の再生が完了すると、軽油添加弁３２からの軽油の噴射を終了する。

このようにしてＮＯｘ吸蔵触媒２４とＤＰＦ２６の再生を適宜繰り返すことにより、ＮＯｘ吸蔵触媒２４の排気浄化機能及びＤＰＦ２６の排気浄化機能が維持される。
ここで、軽油添加弁３２による軽油の供給制御について、図２乃至６に基づき、以下に説明する。
図２は、ＥＣＵ３８において軽油の供給制御を実行する制御ブロックの構成を示し、図３は、これら各ブロックで行われる供給制御のフローチャートを示す。

図２に示すように、ＥＣＵ３８には、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘを放出させて還元し、ＮＯｘ吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力を維持するのに必要な軽油の基準供給量Ｍｂを設定する基準供給量設定部４０と、基準供給量設定部４０によって設定された基準供給量Ｍｂを、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、軽油温度センサ３６によって検出された軽油温度Ｔｆとに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定する目標供給量設定部４２と、目標供給量設定部４２によって設定された目標供給量Ｍｔの軽油が排気通路内に供給されるように軽油添加弁３２を制御する供給制御部４４とが設けられている。

より詳細には、基準供給量設定部４０には、エアフローセンサ１０によって検出された吸入空気流量Ｑａと、回転数センサ４６によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとが入力され、予め記憶されているマップから、これら吸入空気流量Ｑａ及びエンジン回転数Ｎｅに基づき、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘを放出させて還元するのに必要な軽油の基準供給量Ｍｂが設定される（図３のステップＳ１０）。

基準供給量設定部４０によって設定された基準供給量Ｍｂは目標供給量設定部４２に送られる。この目標供給量設定部４２には、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、軽油温度センサ３６によって検出された軽油温度Ｔｆが入力され、これら排気圧力Ｐｅｘ及び軽油温度Ｔｆに基づき基準供給量Ｍｂを補正する。
軽油添加弁３２から供給される軽油の量は、その開弁時間によって調整され、開弁時間を長くするほど多くの燃料が排気管１６内に噴射されるようになっている。従って、軽油の供給圧力が一定である場合、同じ開弁時間で実際に排気管１６内に供給される軽油の量は排気圧力が高いほど少なくなる。また、軽油の温度が高い場合は低い場合に比べて軽油の粘度が低下するので、同じ開弁時間で実際に排気管１６内に供給される軽油の量は軽油温度が高いほど多くなる。

そこで、排気圧力Ｐｅｘについては、図４に示すように、排気圧力Ｐｅｘが高くなるほど小さくなる補正係数Ｒｐが予め記憶されているマップから、検出された排気圧力Ｐｅｘに対応する補正係数Ｒｐを読み出し（図３のステップＳ１２）、基準供給量Ｍｂを補正係数Ｒｐで除することにより、基準供給量Ｍｂを補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めている（図３のステップＳ１４）。

なお、補正係数Ｒｐは、基準供給量Ｍｂを設定する際に用いたマップを作成したときの排気圧力を標準状態として、この標準状態における値を１．０に設定している。
このように補正係数Ｒｐを用いて基準供給量Ｍｂを補正することにより、排気圧力Ｐｅｘが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂよりも増大し、排気圧力Ｐｅｘの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力Ｐｅｘが標準状態よりも低下すると圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂよりも減少し、排気圧力Ｐｅｘの低下による供給量の過剰分が補われる。

次に、軽油温度Ｔｆについては、図５に示すように、軽油温度Ｔｆが高くなるほど大きくなる補正係数Ｒｔが予め記憶されているマップから、検出された軽油温度Ｔｆに対応する補正係数Ｒｔを読み出し（図３のステップＳ１６）、圧力補正供給量Ｍｐを補正係数Ｒｔで除することにより、圧力補正供給量Ｍｐを補正して目標供給量Ｍｔを求めている（図３のステップＳ１８）。

なお、補正係数Ｒｔは、基準供給量Ｍｂを設定する際に用いたマップを作成したときの軽油温度を標準状態として、この標準状態における値を１．０に設定している。
ここで、補正係数Ｒｔによる補正は圧力補正供給量Ｍｐに対して行っているが、圧力補正供給量Ｍｐは、前述の通り、基準供給量Ｍｂを排気圧力Ｐｅｘに基づき補正したものであるので、実質的には補正係数Ｒｔによる補正も基準供給量Ｍｂに対して行っていることになる。従って、このように補正係数Ｒｔを用いて圧力補正供給量Ｍｐ、即ち実質的には基準供給量Ｍｂを補正することにより、軽油温度Ｔｆが上昇すると目標供給量Ｍｔは減少し、軽油温度Ｔｆの上昇による供給量の過剰分が補われる。また逆に、軽油温度Ｔｆが低下すると目標供給量Ｍｔは増大し、軽油温度の低下による供給量の不足分が補われる。

なお、図３に示すフローチャートでは、上述のようにまずステップＳ１２及びＳ１４において、基準供給量Ｍｂを排気圧力Ｐｅｘに基づき補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めた後、ステップＳ１６及びＳ１８において、圧力補正供給量Ｍｐを軽油温度Ｔｆに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、これらの順番はこれに限られるものではない。

例えば、ステップ１２及びＳ１４の処理とステップＳ１６及びＳ１８の処理とを入れ替え、まず基準供給量Ｍｂを軽油温度Ｔｆに対応した補正係数Ｒｔで補正して温度補正供給量を求めた後、この温度補正供給量を排気圧力Ｐｅｘに対応した補正係数Ｒｐで補正して目標供給量Ｍｔを求めるようにしてもよい。
或いは、先に排気圧力Ｐｅｘに対応した補正係数Ｒｐと軽油温度Ｔｆに対応した補正係数Ｒｔとをそれぞれマップから読み出した後、基準供給量Ｍｂを補正係数ＲｐとＲｔとで除して一気に目標供給量Ｍｔを求めるようにしてもよい。

また、基準供給量Ｍｂや圧力補正供給量Ｍｐ或いは温度補正供給量を補正係数Ｒｐや補正係数Ｒｔで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を記憶したマップから読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。
このようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘを放出させて還元するために必要な軽油の目標供給量Ｍｔが設定されると、供給制御部４４ではこの目標供給量Ｍｔの軽油を軽油添加弁３２から噴射するために必要な軽油添加弁３２の開弁時間を、予め記憶しているマップから読み出す（図３のステップＳ２０）。軽油添加弁３２の制御は所定の制御周期で繰り返し行われるので、このマップには、図６に示すように、目標供給量Ｍｔに対応する軽油添加弁３２の開弁時間が、１制御周期における最大開弁時間に対するデューティ比Ｄｔとして設定されている。

目標供給量Ｍｔに対応するデューティ比Ｄｔをマップから読すと、供給制御部４４はこのデューティ比Ｄｔで軽油添加弁３２を開弁駆動し（図３のステップＳ２２）、軽油添加弁３２から目標供給量Ｍｔに相当する軽油が排気管１６内に噴射される。これにより、排気空燃比がリッチとなり、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘが適正に放出され還元される。

また、排気圧力センサ３０が排気絞り２８の上流側に配設されているので、排気絞り２８の開閉により排気管１６内の圧力が変動しても、上述のように、排気圧力センサ３０が検出した排気圧力に基づき基準供給量Ｍｂの補正が行われるため、排気管１６内の圧力変動にかかわらず、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘの放出及び還元に必要な軽油が常に適正に供給される。

以上のように、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置においては、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されているＮＯｘを放出させて還元し、ＮＯｘ吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力を維持するのに必要な軽油の供給量が、排気圧力や軽油温度の変動に影響されることなく適正に制御され、排気浄化機能を安定して維持すると共に、余剰軽油が大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

なお、上記第１実施形態に係る排気浄化装置においては、ＮＯｘ吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力の維持に必要な軽油の基準供給量Ｍｂを、排気圧力Ｐｅｘと軽油温度Ｔｆの両方に基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、いずれか一方のみに基づき補正を行うようにしてもよい。この場合には、排気圧力Ｐｅｘと軽油温度Ｔｆの両方に基づき補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧力と軽油温度のいずれも考慮しない排気浄化装置に比べれば、制御の精度は向上する。

また、ＮＯｘ吸蔵触媒２４からＮＯｘを放出させて還元するために必要な軽油の基準供給量Ｍｂを、予め記憶されているマップから、吸入空気流量Ｑａ及びエンジン回転数Ｎｅに基づき設定するようにしたが、基準供給量Ｍｂの設定方法はこれに限られるものではなく、例えばＮＯｘ吸蔵触媒２４の下流側にＮＯｘセンサを設けてＮＯｘ吸蔵能力の低下度合いを検出し、その低下度合いに応じて基準供給量Ｍｂを設定するようにしてもよく、種々知られている手法を用いることができる。

更に、上記第１実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンはこれに限定されるものではなく、ＮＯｘ吸蔵触媒を用いるエンジンであればどのようなものでも適用可能であり、ガソリンエンジンの場合には補助剤として軽油の代わりにガソリンが用いられる。
上記第１実施形態に係る排気浄化装置で用いたＮＯｘ吸蔵触媒２４は、燃料に含まれているイオウ成分が燃焼して生じるＳＯｘ（硫黄酸化物）を吸蔵することによりＮＯｘ吸蔵機能が低下する。そこで、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘをＮＯｘ吸蔵触媒２４から脱離させ、低下したＮＯｘ吸蔵機能を回復させる必要がある。ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘは、ＮＯｘ吸蔵触媒２４の温度を上昇させることにより脱離させることが可能であるが、上記第１実施形態で用いた軽油添加弁３２によりＮＯｘ吸蔵触媒２４に軽油を供給し、この軽油の燃焼によりＮＯｘ吸蔵触媒２４の温度を上昇させることができる。

このようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘの脱離を行うようにした排気浄化装置を、本発明の第２実施形態として以下に説明する。
なお、全体のシステム構成については、第１実施形態と同様に図１に示すとおりであるので詳細な説明を省略し、要部について、第１実施形態と共通する部分には同じ符号を用いて以下に説明する。

図７は、ＥＣＵ３８（制御手段）においてＳＯｘ脱離のための軽油供給制御を実行する制御ブロックの構成を示す。
図７に示すように、ＥＣＵ３８には、ＮＯｘ吸蔵触媒が吸蔵したイオウ成分を放出させて、低下したＮＯｘ吸蔵能力を回復させるのに必要な燃料の基準供給量Ｍｂを設定する基準供給量設定部５０と、基準供給量設定部５０によって設定された基準供給量Ｍｂを、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、軽油温度センサ３６によって検出された軽油温度Ｔｆとに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定する目標供給量設定部５２と、目標供給量設定部５２によって設定された目標供給量Ｍｔの軽油が排気通路内に供給されるように軽油添加弁３２を制御する供給制御部５４とが設けられている。

基準供給量設定部５０には、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ４８が接続されている。そして、基準供給量設定部５０は、ＥＣＵ３８内で演算された各気筒への燃料供給量の積算値から、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘの蓄積量を推定し、このＳＯｘ推定蓄積量と、排気温度センサ４８によって検出された排気温度Ｔｅｘとに基づき、ＮＯｘ吸蔵触媒２４からのＳＯｘの脱離に最適な温度（例えば６００℃）までＮＯｘ吸蔵触媒２４の温度を上昇させるために必要な軽油の基準供給量Ｍｂを、予め記憶しているマップから読み出して設定する。

基準供給量設定部５０で設定された基準供給量Ｍｂの補正及び軽油添加弁３２による軽油の噴射制御は、前述した第１実施形態と同様に図３に示すフローチャートのステップＳ１２乃至Ｓ２２と同じステップを有するフローチャートに従って行われる。
即ち、目標供給量設定部５２は基準供給量設定部５０から基準供給量Ｍｂを受け、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、軽油温度センサ３６によって検出された軽油温度Ｔｆとに基づき基準供給量Ｍｂを補正する。

基準供給量Ｍｂの補正は、前述した第１実施形態と同様であって、排気圧力Ｐｅｘについては、図４に示すように、排気圧力Ｐｅｘが高くなるほど小さくなる補正係数Ｒｐが予め記憶されているマップから、検出された排気圧力Ｐｅｘに対応する補正係数Ｒｐを読み出し（図３のステップＳ１２）、基準供給量Ｍｂを補正係数Ｒｐで除することにより、基準供給量Ｍｂを補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めている（図３のステップＳ１４）。

このように補正係数Ｒｐを用いて基準供給量Ｍｂを補正することにより、排気圧力Ｐｅｘが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂよりも増大し、排気圧力Ｐｅｘの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力Ｐｅｘが標準状態よりも低下すると圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂよりも減少し、排気圧力Ｐｅｘの低下による供給量の過剰分が補われる。

また、軽油温度Ｔｆについては、図５に示すように、軽油温度Ｔｆが高くなるほど大きくなる補正係数Ｒｔが予め記憶されているマップから、検出された軽油温度Ｔｆに対応する補正係数Ｒｔを読み出し（図３のステップＳ１６）、圧力補正供給量Ｍｐを補正係数Ｒｔで除することにより、圧力補正供給量Ｍｐを補正して目標供給量Ｍｔを求めている（図３のステップＳ１８）。

ここで、補正係数Ｒｔによる補正は圧力補正供給量Ｍｐに対して行っているが、第１実施形態について述べたように、圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂを排気圧力Ｐｅｘに基づき補正したものであるので、実質的には補正係数Ｒｔによる補正も基準供給量Ｍｂに対して行っていることになる。従って、このように補正係数Ｒｔを用いて圧力補正供給量Ｍｐ、即ち実質的には基準供給量Ｍｂを補正することにより、軽油温度Ｔｆが上昇すると目標供給量Ｍｔは減少し、軽油温度Ｔｆの上昇による供給量の過剰分が補われる。また逆に、軽油温度Ｔｆが低下すると目標供給量Ｍｔは増大し、軽油温度の低下による供給量の不足分が補われる。

なお、図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１２及びＳ１４の処理と、ステップＳ１６及びＳ１８の処理については、前述した第１実施形態と同様に、これらの順番がこれに限られるものではない。
また、基準供給量Ｍｂや圧力補正供給量Ｍｐ或いは温度補正供給量を補正係数Ｒｐや補正係数Ｒｔで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を記憶したマップから読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。

このようにして、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘを脱離させるために必要な軽油の目標供給量Ｍｔが設定されると、前述した第１実施形態と同様に、供給制御部５４では目標供給量Ｍｔの軽油を軽油添加弁３２から噴射するために必要な軽油添加弁３２の開弁時間を、予め記憶しているマップからデューティ比Ｄｔとして読み出す（図３のステップＳ２０）。

目標供給量Ｍｔに対応するデューティ比Ｄｔをマップから読すと、供給制御部５４はこのデューティ比Ｄｔで軽油添加弁３２を開弁駆動し（図３のステップＳ２２）、軽油添加弁３２から目標供給量Ｍｔに相当する軽油が排気管１６内に噴射される。排気中の軽油は排気熱によってＨＣに分解し、ＮＯｘ吸蔵触媒に達して燃焼する。これによりＮＯｘ吸蔵触媒２４の温度が上昇し、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘが適正に脱離され、ＮＯｘ吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力が回復する。

以上のように、本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置においては、ＮＯｘ吸蔵触媒２４に吸蔵されたＳＯｘを脱離させて、ＮＯｘ吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力を維持するのに必要な軽油の供給量が、排気圧力や軽油温度の変動に影響されることなく適正に制御され、ＮＯｘ吸蔵触媒２４の排気浄化機能を安定して維持すると共に、余剰軽油が大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

なお、上記第２実施形態に係る排気浄化装置においては、ＮＯｘ吸蔵触媒２４のＮＯｘ吸蔵能力の維持に必要な軽油の基準供給量Ｍｂを、排気圧力Ｐｅｘと軽油温度Ｔｆの両方に基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、いずれか一方のみに基づき補正を行うようにしてもよい。この場合には、排気圧力Ｐｅｘと軽油温度Ｔｆの両方に基づき補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧力と軽油温度のいずれも考慮しない排気浄化装置に比べれば、制御の精度は向上する。

また、ＮＯｘ吸蔵触媒２４からＳＯｘを脱離させるために必要な軽油の基準供給量Ｍｂを、予め記憶されているマップから、各気筒への燃料供給量の積算値と排気温度Ｔｅｘとに基づき設定するようにしたが、基準供給量Ｍｂの設定方法はこれに限られるものではなく、種々知られている手法を用いることができる。
更に、上記第２実施形態のＳＯｘ脱離の制御を前述した第１実施形態の排気浄化装置でも行うようにして、共通の軽油添加弁３２からＮＯｘの放出及び還元のための軽油供給とＳＯｘ脱離のための軽油供給を行ってもよい。

また、上記第２実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンはこれに限定されるものではなく、ＮＯｘ吸蔵触媒を用いるエンジンであればどのようなものでも適用可能であり、ガソリンエンジンの場合には補助剤として軽油の代わりにガソリンが用いられる。
次に、本発明の第３実施形態について図８乃至１１に基づき以下に説明する。

図８は、本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置を示す構成図であり、ベースとなるエンジンとその吸気側の構成は、前述した第１実施形態と同様である。図８において、前述の第１実施形態と共通する部分については同じ符号を用いている。
途中にターボチャージャのタービン（図示せず）を介在させてエンジンの排気マニホールド（図示せず）に接続された排気管１６は、その下流側に排気浄化手段として選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）５６が接続されている。ＳＣＲ触媒５６は、アンモニアと排気中に含まれるＮＯｘとの間の脱硝反応を促進し、ＮＯｘを選択還元して浄化するものである。

ＳＣＲ触媒５６の上流側には排気ブレーキとして機能する排気絞り弁２８が設けられ、この排気絞り弁２８の上流側には、排気管１６内の排気圧力を検出する排気圧力センサ（排気圧力検出手段）３０が設けられている。
また、排気絞り弁２８の上流側には、ＮＯｘの浄化に必要なアンモニアをＳＣＲ触媒５６に供給するために、排気管１６内に補助剤として尿素水を噴射する尿素水添加弁（補助剤供給手段）５８が設けられている。この尿素水添加弁５８は電磁式で、通電されることにより開弁して尿素水を噴射し、通電を停止することにより閉弁して尿素水の噴射を停止するようになっている。従って、尿素水の供給圧力が一定であれば、尿素水添加弁５８の通電時間に応じた量の尿素水が排気管１６内に供給される。

尿素水添加弁５８から排気管１６内に噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒５６に供給されてＮＯｘの浄化に使用される。
尿素水添加弁５８には、図示しない尿素水貯蔵タンクから尿素水供給通路６０を介して尿素水が供給され、この尿素水供給通路６０には尿素水添加弁５８に供給される尿素水の温度を検出する尿素水温度センサ（補助剤温度検出手段）６２が設けられている。

ＳＣＲ触媒５６の上流側の排気管１６には、ＳＣＲ触媒５６に流入する排気の温度を検出する上流排気温度センサ６４が設けられている。また、ＳＣＲ触媒５６の下流側の排気管１６には、ＳＣＲ触媒５６から流出する排気の温度を検出する下流排気温度センサ６６が設けられている。
前述した第１実施形態と同様に、エンジンを含め、本発明に係る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るＥＣＵ（制御手段）３８の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、排気圧力センサ３０、尿素水温度センサ６２、上流排気温度センサ６４、下流排気温度センサ６６などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁（図示せず）や尿素水添加弁５８などの各種デバイス類が接続されている。

このように構成された排気浄化装置では、エンジンから排出された排気が排気管１６を通ってＳＣＲ触媒５６に導入される一方、尿素水添加弁５８から排気管１６内に噴射された尿素水が排気の熱によって加水分解してアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒５６に供給される。ＳＣＲ触媒５６では、アンモニアと排気中のＮＯｘとの間で脱硝反応が促進され、ＮＯｘの浄化が行われる。

このように補助剤として尿素水を排気管１６内に供給することにより、ＳＣＲ触媒５６による排気浄化機能が維持される。
ここで、尿素水添加弁５８による尿素水の供給制御について、図９乃至１２に基づき、以下に説明する。
図９は、ＥＣＵ３８において尿素水の供給制御を実行する制御ブロックの構成を示し、図１０は尿素水供給制御のフローチャートを示す。

図９に示すように、ＥＣＵ３８には、ＳＣＲ触媒５６が排気中のＮＯｘを選択還元するために必要な尿素水の基準供給量Ｍｂを設定する基準供給量設定部６８と、基準供給量設定部６８によって設定された基準供給量Ｍｂを、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、尿素水温度センサ６２によって検出された尿素水温度Ｔｕとに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定する目標供給量設定部７０と、目標供給量設定部７０によって設定された目標供給量Ｍｔの尿素水が排気管１６内に供給されるように尿素水添加弁５８を制御する供給制御部７２とが設けられている。

より詳細には、基準供給量設定部６８には、上流排気温度センサ６４によって検出されたＳＣＲ触媒５６上流側の排気温度Ｔｅｘｕと、下流排気温度センサ６６によって検出されたＳＣＲ触媒５６下流側の排気温度Ｔｅｘｄと、回転数センサ４６によって検出されたエンジン回転数Ｎｅとが入力される。そして、ＥＣＵ３８内で演算された各気筒への燃料供給量や、予め記憶しているマップから求めたＮＯｘ推定排出量やＮＯｘ浄化率、及び上記各センサから入力された排気温度Ｔｅｘｕ、排気温度Ｔｅｘｄ、エンジン回転数Ｎｅなどに基づき、ＳＣＲ触媒５６が排気中のＮＯｘを選択還元するために必要な尿素水の基準供給量Ｍｂを、予め記憶しているマップから読み出して設定する（図１０のステップＳ１１０）。

なお、上述した基準供給量設定部６８による基準供給量Ｍｂの設定自体は公知の手法であり、ＳＣＲ触媒５６が排気中のＮＯｘを選択還元するために必要な尿素水の基準供給量Ｍｂの算出はこれに限られるものではない。
基準供給量設定部６８によって設定された基準供給量Ｍｂは目標供給量設定部７０に送られる。この目標供給量設定部７０には、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、尿素水温度センサ６２によって検出された尿素水温度Ｔｕが入力され、これら排気圧力Ｐｅｘ及び尿素水温度Ｔｕに基づき基準供給量Ｍｂを補正する。

前述した第１実施形態の場合と同様に、尿素水添加弁５８から噴射される尿素水の量は尿素水添加弁５８の開弁時間によって調整され、開弁時間を長くするほど、より多くの尿素水が排気管１６内に噴射されるようになっている。従って、尿素水の供給圧力が一定であれば、同じ開弁時間で実際に排気管１６内に供給される尿素水の量は排気圧力が高いほど少なくなる。また、尿素水の温度が高い場合は低い場合に比べて尿素水の粘度が低下するので、同じ開弁時間で実際に排気管１６内に供給される尿素水の量は尿素水の温度が高いほど多くなる。

そこで、排気圧力Ｐｅｘについては、図１１に示すように、排気圧力Ｐｅｘが高くなるほど小さくなる補正係数Ｒｐが予め記憶されたマップから、検出された排気圧力Ｐｅｘに対応する補正係数Ｒｐを読み出し（図１０のステップＳ１１２）、基準供給量Ｍｂを補正係数Ｒｐで除することにより、基準供給量Ｍｂを補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めている（図１０のステップＳ１１４）。

なお、補正係数Ｒｐは、基準供給量Ｍｂを設定する際に使用したマップを作成したときの排気圧力を標準状態として、この標準状態における値を１．０に設定している。
このように補正係数Ｒｐを用いて基準供給量Ｍｂを補正することにより、排気圧力Ｐｅｘが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂよりも増大し、排気圧力Ｐｅｘの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力Ｐｅｘが標準状態よりも低下すると圧力補正供給量Ｍｐは基準供給量Ｍｂよりも減少し、排気圧力Ｐｅｘの低下による供給量の過剰分が補われる。

次に、尿素水温度Ｔｕについては、図１２に示すように、尿素水温度Ｔｕが高くなるほど大きくなる補正係数Ｒｔが予め記憶されたマップから、検出された尿素水温度Ｔｕに対応する補正係数Ｒｔを読み出し（図１０のステップＳ１１６）、圧力補正供給量Ｍｐを補正係数Ｒｔで除することにより、圧力補正供給量Ｍｐを補正して目標供給量Ｍｔを求めている（図１０のステップＳ１１８）。

なお、補正係数Ｒｔは、基準供給量Ｍｂを設定する際に使用したマップを設定したときの尿素水の温度を標準状態として、この標準状態における値を１．０に設定している。
ここで、補正係数Ｒｔによる補正は圧力補正供給量Ｍｐに対して行っているが、圧力補正供給量Ｍｐは、前述の通り、基準供給量Ｍｂを排気圧力Ｐｅｘに基づき補正したものであるので、実質的には補正係数Ｒｔによる補正も基準供給量Ｍｂに対して行っていることになる。従って、このように補正係数Ｒｔを用いて圧力補正供給量Ｍｐ、即ち実質的には基準供給量Ｍｂを補正することにより、尿素水温度Ｔｕが上昇すると目標供給量Ｍｔは減少し、尿素水温度Ｔｕの上昇による供給量の過剰分が補われる。また逆に、尿素水温度Ｔｕが低下すると目標供給量Ｍｔは増大し、尿素水温度Ｔｕの低下による供給量の不足分が補われる。

なお、図１０に示すフローチャートでは、上述のようにまずステップＳ１１２及びＳ１１４において、基準供給量Ｍｂを排気圧力Ｐｅｘに基づき補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めた後、ステップＳ１１６及びＳ１１８において、圧力補正供給量Ｍｐを尿素水温度Ｔｕに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、前述の第１実施形態と同様に、これらの順番はこれに限られるものではない。

例えば、ステップＳ１１２及びＳ１１４の処理とステップＳ１１６及びＳ１１８の処理とを入れ替え、まず基準供給量Ｍｂを尿素水温度Ｔｕに対応した補正係数Ｒｔで補正して温度補正供給量を求めた後、この温度補正供給量を排気圧力Ｐｅｘに対応した補正係数Ｒｐで補正して目標供給量Ｍｔを求めるようにしてもよい。
或いは、先に排気圧力Ｐｅｘに対応した補正係数Ｒｐと尿素水温度Ｔｕに対応した補正係数Ｒｔとをそれぞれマップから読み出した後、基準供給量Ｍｂを補正係数ＲｐとＲｔとで除して一気に目標供給量Ｍｔを求めるようにしてもよい。

また、基準供給量Ｍｂや圧力補正供給量Ｍｐ或いは温度補正供給量を補正係数Ｒｐや補正係数Ｒｔで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を記憶したマップから読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。
このようにして、ＳＣＲ触媒５６がＮＯｘの選択還元を行うために必要な尿素水の目標供給量Ｍｔが設定されると、供給制御部７２ではこの目標供給量Ｍｔの尿素水を尿素水添加弁５８から噴射するために必要な尿素水添加弁５８の開弁時間を、予め記憶しているマップから読み出す（図１０のステップＳ１２０）。前述の第１実施形態と同様に、尿素水添加弁５８の制御は所定の制御周期で繰り返し行われるので、このマップには、目標供給量Ｍｔに対応する尿素水添加弁５８の開弁時間が、１制御周期における最大開弁時間に対するデューティ比Ｄｔとして設定されている。目標供給量Ｍｔとデューティ比Ｄｔとの関係は、前述の第１実施形態で用いた図６と同様に比例関係にあるので、ここでは図示を省略する。

目標供給量Ｍｔに対応するデューティ比Ｄｔをマップから読すと、供給制御部７２はこのデューティ比Ｄｔで尿素水添加弁５８を開弁駆動し（図１０のステップＳ１２２）、尿素水添加弁５８から目標供給量Ｍｔに相当する尿素水が排気管１６内に噴射される。このようにして排気管１６内に噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒５６において排気中のＮＯｘを選択還元するための還元剤として使用される。

また、排気圧力センサ３０が排気絞り２８の上流側に配設されているので、排気絞り２８の開閉により排気管１６内の圧力が変動しても、上述のように、排気圧力センサ３０が検出した排気圧力Ｐｅｘに基づき基準供給量Ｍｂの補正が行われるため、排気管１６内の圧力変動にかかわらず、ＳＣＲ触媒５６でのＮＯｘの選択還元に必要な尿素水が常に適正に供給される。

以上のように、本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置においては、ＳＣＲ触媒５６のＮＯｘ浄化能力を維持するため、ＳＣＲ触媒５６が排気中のＮＯｘを選択還元するのに必要な尿素水の供給量が、排気圧力や尿素水温度の変動に影響されることなく適正に制御され、排気浄化機能を安定して維持すると共に、余剰の尿素水或いはアンモニアが大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

なお、上記第３実施形態に係る排気浄化装置においては、ＳＣＲ触媒５６のＮＯｘ浄化能力の維持に必要な尿素水の基準供給量Ｍｂを、排気圧力Ｐｅｘと尿素水温度Ｔｕの両方に基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、いずれか一方のみに基づき補正を行うようにしてもよい。この場合には、排気圧力Ｐｅｘと尿素水温度Ｔｕの両方に基づき補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧力と尿素水温度のいずれも考慮しない排気浄化装置に比べれば、制御の精度は向上する。

更に、上記第３実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンはこれに限定されるものではなく、ＳＣＲ触媒を用い、尿素水の供給により排気中のＮＯｘを選択還元するエンジンであれば、どのようなものでも適用可能である。
次に、本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置について、図１３及び１４に基づき以下に説明する。

図１３は、本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置を示す構成図であり、ベースとなるエンジンとその吸気側の構成は、前述の第１実施形態と同様である。図１３において、前述の第１実施形態と共通する部分については同じ符号を用いている。
途中にターボチャージャのタービン（図示せず）を介在させてエンジンの排気マニホールド（図示せず）に接続された排気管１６は、その下流側に排気後処理装置７４が接続されている。

排気後処理装置７４は、ケーシング内の上流側に酸化触媒７６が収容され、その下流側には排気浄化手段としてのＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）７８が収容されている。このＤＰＦ７８は、セラミックからなる多孔質のハニカム構造を有し、排気が通過する際に、排気中に含まれるパティキュレートを捕捉する機能を有している。
ＤＰＦ７８に捕捉されたパティキュレートがＤＰＦ７８内に蓄積されていくと、次第にＤＰＦ７８の捕捉能力が低下すると共に排気抵抗が増大する。このため、ある程度パティキュレートが蓄積されたときに、このパティキュレートを焼却してＤＰＦ７８の捕捉能力を維持する必要がある。そこで、パティキュレートの焼却が可能な排気温度を実現するために酸化触媒７６が使用される。即ち、後述する方法により酸化触媒７６に補助剤として軽油を供給して燃焼させ、この軽油の燃焼により排気温度を上昇させることにより、ＤＰＦ７８に蓄積されたパティキュレートを焼却して除去するようにしている。

排気後処理装置７４には、ＤＰＦ７８の入口側の排気温度Ｔｉｎを検出する入口温度センサ８０と、ＤＰＦ７８の入口側の排気圧力Ｐｉｎを検出する入口圧力センサ８２が酸化触媒７６とＤＰＦ７８との間にそれぞれ設けられと共に、ＤＰＦ７８の出口側の排気圧力Ｐｏｕｔを検出する出口圧力センサ８４がＤＰＦ７８の下流側に設けられている。
排気後処理装置７４の上流側には排気ブレーキとして機能する排気絞り弁２８が設けられ、この排気絞り弁２８の上流側には、排気管１６内の排気圧力を検出する排気圧力センサ（排気圧力検出手段）３０が設けられている。

また、排気絞り弁２８の上流側には、ＤＰＦ７８に蓄積されたパティキュレートの焼却除去に必要な軽油を酸化触媒７６に供給するために、排気管１６内に補助剤として軽油を噴射する軽油添加弁（補助剤供給手段）３２が設けられている。この軽油添加弁３２は、前述の第１実施形態において用いたものと同様のものであって、通電されることにより開弁して軽油を噴射し、通電を停止することにより閉弁して軽油の噴射を停止するようになっている。従って、軽油の供給圧力が一定であれば、軽油添加弁３２の通電時間に応じた量の軽油が排気管１６内に供給される。

軽油添加弁３２には、軽油供給通路３４を介してエンジンの各気筒に供給される燃料と同一の軽油が供給され、この軽油供給通路３４には軽油添加弁３２に供給される軽油の温度を検出する軽油温度センサ（補助剤温度検出手段）３６が設けられている。
前述した第１実施形態と同様に、エンジンを含め、本発明に係る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るＥＣＵ（制御手段）３８の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、排気圧力センサ３０、入口温度センサ８０、入口圧力センサ８２、出口圧力センサ８４などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁（図示せず）や軽油添加弁３２などの各種デバイス類が接続されている。

このように構成された排気浄化装置では、エンジンから排出された排気が排気管１６を通って排気後処理装置７４に導入され、ＤＰＦ７８内を排気が通過することにより、排気中のパティキュレートが捕捉され、ＤＰＦ７８内に蓄積される。そして、入口圧力センサ８２の検出値と出口圧力センサ８４の検出値との差などからＤＰＦ７８におけるパティキュレートの蓄積量が所定量に達したと判断すると、軽油添加弁３２から排気管１６内に補助剤として軽油を噴射する。噴射された軽油は、排気の熱により分解してＨＣとなり、酸化触媒７６に供給されて酸化反応が促進され燃焼する。このＨＣの燃焼により、ＤＰＦ７８に流入する排気温度が上昇し、ＤＰＦ７８に蓄積されているパティキュレートを焼却するのに適した温度（例えば５００℃）となる。この結果、ＤＰＦ７８に蓄積されているパティキュレートが除去され、低下したパティキュレート捕捉機能が回復し、ＤＰＦ７８による排気浄化機能が維持される。

ここで、軽油添加弁３２による軽油の供給制御について、図１４に基づき、以下に説明する。図１４は、ＥＣＵ３８において軽油の供給制御を実行する制御ブロックの構成を示すものである。
図１４に示すように、ＥＣＵ３８には、ＤＰＦ７８に捕捉されたパティキュレートを焼却してＤＰＦ７８を再生するために必要な軽油の基準供給量を設定する基準供給量設定部８６と、基準供給量設定部８６によって設定された基準供給量Ｍｂを、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、軽油温度センサ６２によって検出された軽油温度Ｔｆとに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定する目標供給量設定部８８と、目標供給量設定部８８によって設定された目標供給量Ｍｔの軽油が排気管１６内に供給されるように軽油添加弁３２を制御する供給制御部９０とが設けられている。

より詳細には、基準供給量設定部８６には、入口圧力センサ８２によって検出されたＤＰＦ７８入口側の排気圧力Ｐｉｎと、出口圧力センサ８４によって検出されたＤＰＦ７８出口側の排気圧力Ｐｏｕｔと、入口温度センサ８０によって検出されたＤＰＦ７８入口側の排気温度Ｔｉｎとが入力される。そして、ＤＰＦ７８の入口側排気圧力Ｐｉｎと出口側排気圧力Ｐｏｕｔとの差に基づき推定したパティキュレートの蓄積量、及び入口側排気温度Ｔｉｎに基づき、予め記憶しているマップから、ＤＰＦ７８に流入する排気の温度を上昇させ、パティキュレートの焼却するために必要な軽油の基準供給量Ｍｂを読み出して設定する。

なお、基準供給量Ｍｂの設定方法はこれに限られるものではなく、種々知られている手法を用いることができる。
基準供給量設定部８６で設定された基準供給量Ｍｂの補正及び軽油添加弁３２による軽油の噴射制御は、前述した第１実施形態と同様に図３に示すフローチャートのステップＳ１２乃至Ｓ２２と同じステップを有するフローチャートに従って行われる。

即ち、基準供給量設定部８６によって設定された基準供給量Ｍｂは目標供給量設定部８８に送られる。この目標供給量設定部８８には、排気圧力センサ３０によって検出された排気圧力Ｐｅｘと、軽油温度センサ３６によって検出された軽油温度Ｔｆが入力され、これら排気圧力Ｐｅｘ及び軽油温度Ｔｆに基づき基準供給量Ｍｂを補正する。
基準供給量Ｍｂの補正は、前述した第１実施形態と同様であって、排気圧力Ｐｅｘについては、図４に示すように、排気圧力Ｐｅｘが高くなるほど小さくなる補正係数Ｒｐが予め記憶されているマップから、検出された排気圧力Ｐｅｘに対応する補正係数Ｒｐを読み出し（図３のステップＳ１２）、基準供給量Ｍｂを補正係数Ｒｐで除することにより、基準供給量Ｍｂを補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めている（図３のステップＳ１４）。

なお、図３に示すフローチャートでは、上述のようにまずステップＳ１２及びＳ１４において、基準供給量Ｍｂを排気圧力Ｐｅｘに基づき補正して圧力補正供給量Ｍｐを求めた後、ステップＳ１６及びＳ１８において、圧力補正供給量Ｍｐを軽油温度Ｔｆに基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、前述した第１実施形態と同様に、これらの順番はこれに限られるものではない。

また、先に排気圧力Ｐｅｘに対応した補正係数Ｒｐと軽油温度Ｔｆに対応した補正係数Ｒｔとをそれぞれマップから読み出した後、基準供給量Ｍｂを補正係数ＲｐとＲｔとで除して一気に目標供給量Ｍｔを求めるようにしてもよい。
また、基準供給量Ｍｂや圧力補正供給量Ｍｐ或いは温度補正供給量を補正係数Ｒｐや補正係数Ｒｔで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を記憶したマップから読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。

このようにして、ＤＰＦ７８に蓄積されたパティキュレートの焼却除去を行うために必要な軽油の目標供給量Ｍｔが設定されると、供給制御部９０では、この目標供給量Ｍｔの軽油を軽油添加弁３２から噴射するために必要な軽油添加弁３２の開弁時間を、予め記憶しているマップから読み出す（図３のステップＳ２０）。前述の第１実施形態と同様に、軽油添加弁３２の制御は所定の制御周期で繰り返し行われるので、図６に示すように、このマップには目標供給量Ｍｔに対応する軽油添加弁３２の開弁時間が、１制御周期における最大開弁時間に対するデューティ比Ｄｔとして設定されている。

目標供給量Ｍｔに対応するデューティ比Ｄｔをマップから読すと、供給制御部９０はこのデューティ比Ｄｔで軽油添加弁３２を開弁駆動し（図３のステップＳ２２）、軽油添加弁３２から目標供給量Ｍｔに相当する軽油が排気管１６内に噴射される。このようにして排気管１６内に噴射された軽油は、排気の熱により分解してＨＣとなり、酸化触媒７６において酸化反応が促進されて燃焼し、排気温度を上昇させる。そして、ＨＣの燃焼により温度の上昇した排気がＤＰＦ７８を通過することにより、ＤＰＦ７８に蓄積されているパティキュレートが焼却され、ＤＰＦ７８のパティキュレート捕捉能力が回復する。

なお、排気圧力センサ３０が排気絞り２８の上流側に配設されているので、排気絞り２８の開閉により排気管１６内の圧力が変動しても、上述のように、排気圧力センサ３０が検出した排気圧力Ｐｅｘに基づき基準供給量Ｍｂの補正が行われるため、排気管１６内の圧力変動にかかわらず、ＤＰＦ７８に蓄積されたパティキュレートの焼却に必要な軽油が常に適正に供給される。

以上のように、本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置においては、排気温度を上昇させてＤＰＦ７８に蓄積されているパティキュレートを焼却除去し、ＤＰＦ７８のパティキュレート捕捉能力を維持するのに必要な軽油の供給量が、排気圧力や軽油温度の変動に影響されることなく適正に制御され、排気浄化機能を安定して維持すると共に、余剰軽油が大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

なお、上記第４実施形態に係る排気浄化装置においては、ＤＰＦ７８のパティキュレート捕捉能力の維持に必要な軽油の基準供給量Ｍｂを、排気圧力Ｐｅｘと軽油温度Ｔｆの両方に基づき補正して目標供給量Ｍｔを設定するようにしているが、いずれか一方のみに基づき補正を行うようにしてもよい。この場合には、排気圧力Ｐｅｘと軽油温度Ｔｆの両方に基づき補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧力と軽油温度のいずれも考慮しない排気浄化装置に比べれば、制御の精度は向上する。

更に、上記第４実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンはこれに限定されるものではなく、ＤＰＦによりパティキュレートの除去を行うエンジンであればどのようなものでも適用可能である。
以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、排気浄化手段の排気浄化機能を維持するための補助剤を、排気浄化手段より上流側の排気通路に供給するものであれば、本発明を適用して同様の効果を得ることが可能である。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の全体構成図である。図１のＥＣＵにおける軽油の供給制御のブロック図である。図１のＥＣＵによる軽油の供給制御のフローチャートである。図１のＥＣＵが用いる排気圧力Ｐｅｘ−補正係数Ｒｐマップの特性図である。図１のＥＣＵが用いる軽油温度Ｔｆ−補正係数Ｒｔマップの特性図である。図１のＥＣＵが用いる目標供給量Ｍｔ−デューティ比Ｄｔマップの特性図である。本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置における軽油の供給制御のブロック図である。本発明の第３実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の要部構成図である。図８の排気浄化装置における尿素水の供給制御のブロック図である。図８の排気浄化装置における尿素水の供給制御のフローチャートである。図８の排気浄化装置における尿素水の供給制御で使用する排気圧力Ｐｅｘ−補正係数Ｒｐマップの特性図である。図８の排気浄化装置における尿素水の供給制御で使用する尿素水温度Ｔｕ−補正係数Ｒｔマップの特性図である。本発明の第４実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の要部構成図である。図１３の排気浄化装置における軽油の供給制御のブロック図である。

符号の説明

１エンジン
１６排気管（排気通路）
２４ＮＯｘ吸蔵触媒（排気浄化手段）
３０排気圧力センサ（排気圧力検出手段）
３２軽油添加弁（補助剤供給手段）
３６軽油温度センサ（補助剤温度検出手段）
３８ＥＣＵ（制御手段）
４０，５０，６８，８６基準供給量設定部
４２，５２，７０，８８目標供給量設定部
４４，５４，７２，９０供給制御部
５６ＳＣＲ触媒（排気浄化手段）
５８尿素水添加弁（補助剤供給手段）
６２尿素水温度センサ（補助剤温度検出手段）
７８ＤＰＦ（排気浄化手段）

Claims

内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、
前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するための補助剤を前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内に供給する補助剤供給手段と、
前記排気浄化手段より上流側の排気通路内の排気圧力を検出する排気圧力検出手段と、
前記補助剤供給手段を制御して前記排気通路内に供給される前記補助剤の量を調整する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な前記補助剤の基準供給量を設定する基準供給量設定部と、
前記基準供給量設定部によって設定された前記基準供給量を、前記排気圧力検出手段によって検出された排気圧力に基づき補正して前記補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部と、
前記目標供給量設定部によって設定された前記目標供給量の補助剤を供給するよう前記補助剤供給手段を制御する供給制御部と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、
前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するための補助剤を前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内に供給する補助剤供給手段と、
前記補助剤の温度を検出する補助剤温度検出手段と、
前記補助剤供給手段を制御して前記排気通路内に供給される前記補助剤の量を調整する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な前記補助剤の基準供給量を設定する基準供給量設定部と、
前記基準供給量設定部によって設定された前記基準供給量を、前記補助剤温度検出手段によって検出された前記補助剤の温度に基づき補正して前記補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部と、
前記目標供給量設定部によって設定された前記目標供給量の補助剤を供給するよう前記補助剤供給手段を制御する供給制御部と
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記排気浄化手段より上流側の排気通路内の排気圧力を検出する排気圧力検出手段を更に備え、
前記目標供給量設定部は、前記排気圧力検出手段によって検出された排気圧力と、前記補助剤温度検出手段によって検出された前記補助剤の温度とに基づき前記基準供給量を補正して前記目標供給量を設定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気浄化手段は、流入する排気の空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵した前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒であり、
前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側の前記排気通路内に供給するものであり、
前記基準供給量設定部は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒が吸蔵したＮＯｘを放出させ還元するために必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気浄化手段は、流入する排気の空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵した前記ＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵触媒であり、
前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記ＮＯｘ吸蔵触媒より上流側の前記排気通路内に供給するものであり、
前記基準供給量設定部は、前記ＮＯｘ吸蔵触媒が排気中のイオウ成分を吸蔵することにより低下した前記ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるため、前記ＮＯｘ吸蔵触媒が吸蔵したイオウ成分を放出させるのに必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気浄化手段は、排気中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒であり、
前記補助剤供給手段は、前記補助剤として尿素水を前記ＮＯｘ触媒より上流側の前記排気通路内に供給するものであり、
前記基準供給量設定部は、前記ＮＯｘ触媒が排気中のＮＯｘを選択還元するために必要な尿素水の基準供給量を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気浄化手段は、排気中のパティキュレートを捕捉するパティキュレートフィルタであり、
前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記パティキュレートフィルタより上流側の前記排気通路内に供給するものであり、
前記基準供給量設定部は、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を焼却して前記パティキュレートフィルタを再生するために必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記補助剤供給手段は、電磁弁の開閉により前記補助剤の供給と遮断を切り換えるものであり、
前記供給制御部は、前記目標供給量の前記補助剤を前記排気通路中に供給するよう、前記電磁弁の開閉をデューティ制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気通路に配設されて前記排気通路中の排気流量を調整する排気絞りを更に備え、
前記排気圧力検出手段は、前記排気絞りよりも上流側の前記排気通路内の排気圧力を検出するものであって、
前記補助剤供給手段は、上記排気絞りよりも上流側に配設されることを特徴とする請求項１または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。