JP2007263073A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元処理の実施において、ＮＯｘ触媒の上流に設けられたＳトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることを抑制し、以ってＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じることを抑制する。
【解決手段】ＮＳＲのＮＯｘ還元処理において、Ｓ−Ｔｒａｐ及びＮＳＲを通過する排気の流量を減少させる制御弁閉弁期間Ｔ２（ｔ２からｔ３）を、ＮＳＲのＮＯｘ還元処理が終了してから、Ｓ−ＴｒａｐのＳＯｘが放出され始めるまでの間に終了させる。
【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する。

内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）を浄化する技術として内燃機関の排気系に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という。）を配置する技術が知られている。このＮＯｘ触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵（吸収、吸着）し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを窒素（Ｎ₂）に還元する。なお、この技術では、ＮＯ
ｘ触媒において、吸蔵されたＮＯｘの量が増加すると浄化能力が低下するため、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元放出することが行われる（以下、「ＮＯｘ還元処理」という。）。

また、ＮＯｘ触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物（以下、「ＳＯｘ」という。）がＮＯｘと同様のメカニズムによって吸収されてしまう。そして、ＮＯｘ触媒に吸収されたＳＯｘは比較的安定な硫酸塩を形成し、分解、放出され難いため該ＮＯｘ触媒に蓄積され易い傾向がある。その結果、ＮＯｘ触媒に対するＳＯｘ吸収量が増大すると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下してしまい、所謂ＳＯｘ被毒が生じる場合がある。

これに対し、ＮＯｘ触媒より上流に位置する排気通路にＳトラップ触媒を設けることによりＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、上記のようにＳトラップ触媒とＮＯｘ触媒が直列に配置された場合において、ＮＯｘ還元処理を行う際の還元雰囲気が長期化するとＳトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出され、結果的にＳトラップ触媒の下流に設けられたＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じる虞があった。

これに関しては、Ｓトラップ触媒からＳＯｘが放出される際に、排気にＮＯｘ触媒を迂回させることによりＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じることを抑制する技術も提案されているが（例えば、特許文献２を参照。）、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘの還元処理を実施する際に、Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘの放出自体を抑制する技術が望まれていた。
特開２０００−１８６５２９号公報 特開２０００−３０３８７８号公報 特開平７−１０２９４７号公報

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元処理の実施において、前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられたＳトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることを抑制し、以って前記ＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じることを抑制する技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、還元剤をＳトラップ触媒及びＮＯｘ触媒に供給するとともに、Ｓトラップ触媒及びＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を減少させることによって前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元処理を実施する場合において、Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが多量に放出される前に、Ｓトラップ触媒及びＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を再び増加させることを最大の特徴とする。

より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられ流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに流入する排気の酸素濃度が低いときには吸蔵したＮＯｘを放出し還元するＮＯｘ触媒と、
前記排気通路における前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられ、排気の空燃比がリーンのときに排気中のＳＯｘを吸収するＳトラップ触媒と、
前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する前記排気の流量を制御する排気流量制御手段と、
前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に前記還元剤添加手段から還元剤を添加することによって還元剤を前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に供給するとともに前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を所定期間に亘り減少させて、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘを還元放出させるＮＯｘ還元処理を実施するＮＯｘ還元手段と、
を備え、
前記Ｓトラップ触媒に還元剤が供給されるとともに該Ｓトラップ触媒を通過する排気の流量が減少した状態が継続した場合に、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが、該Ｓトラップ触媒から放出される、内燃機関の排気浄化システムであって、
前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが所定量以上放出されるまでに終了することを特徴とする。

このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元処理を実施する必要が生じたときに、前記還元剤添加手段から前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤（燃料等）が添加される。そのことにより、還元剤が前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に供給され、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された前記ＮＯｘが放出され還元される。

また、前記還元剤添加手段から前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤（燃料等）が添加された後は、前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を減少させる。このようにすると、該排気によって還元剤（燃料等）が下流に持ち去られることが抑制され、該ＮＯｘ触媒に還元剤（燃料等）が残留することによりＮＯｘ還元反応を促進させることができる。

ところが、上記のように、前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量が小さく、且つ前記排気の空燃比がリッチの状態が継続されると、前記Ｓトラップ触媒に吸収されている前記ＳＯｘが放出されてしまい、下流に設けられた前記ＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じる虞がある。

そこで、本発明において、前記還元剤添加手段から前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤（燃料等）が添加された後、前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を減少させた状態を、Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが所定量以上放出されるまでに終了し、前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を増加させることとした。

ここで、上記の所定期間とは、前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を減少させた状態が維持される期間である。また、所定量とは、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが放出された際に、前記ＮＯｘ触媒にお
いてＳＯｘ被毒が顕著になりうるＳＯｘの放出量であり、予め実験的に求められる。

すなわち、本発明においては、前記Ｓトラップ触媒に還元剤（燃料等）が供給されてから、前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を減少させた状態を維持した後、前記Ｓトラップ触媒から、前記ＮＯｘ触媒においてＳＯｘ被毒が顕著になりうる量のＳＯｘが放出される前に、前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を増大させる。このようにすると、前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気の空燃比がリーンになることによって、Ｓトラップ触媒からＳＯｘが放出されることを抑制できる。従って、前記Ｓトラップ触媒の下流に設けられる前記ＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が顕著になることをより確実に抑制することが可能となる。

尚、本発明において、前記ＮＯｘ触媒としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、或いは吸蔵還元型ＮＯｘ触媒やフィルタの組み合わせ等が例示できる。また、前記還元剤添加手段は、排気中に還元剤（燃料等）を噴射する還元剤添加弁や、エンジンの膨張行程や排気行程等に燃料を副噴射する燃料噴射弁を含んで構成されてもよい。また、本発明において、吸収とは、吸蔵および吸着をも含むものである。

また、本発明においては、前記所定期間は、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元放出が略終了してから、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが放出され始めるまでの間に終了してもよい。

すなわち、通常、前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量が小さく、且つ前記排気の空燃比がリッチの状態が継続された場合、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元放出時期と比べて前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘの放出時期は遅くなる。従って、上記のように前記所定期間を終了することで、前記Ｓトラップ触媒の下流に設けられる前記ＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じることをより確実に抑制しつつ、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵された前記ＮＯｘをより確実に還元することができる。

また、本発明においては、前記排気通路は、途中で複数の分流通路に分岐し、該複数の分岐通路の少なくとも一に、前記ＮＯｘ触媒及び前記Ｓトラップ触媒が設けられてもよい。
すなわち、本発明においては、前記排気通路はシングル構成のほか、前記Ｓトラップ触媒の上流において複数の分流通路に分岐していてもよい。例えば、前記所定期間において、前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を減少させる際に、該排気を前記分流通路にバイパスさせてもよい。

また、本発明において、前記排気通路は前記Ｓトラップ触媒の上流において複数の分流通路に分岐するとともに該分流通路は前記ＮＯｘ触媒の下流において合流し、各分流通路に前記還元剤添加手段、前記Ｓトラップ触媒、前記ＮＯｘ触媒が設けられたデュアル構成としてもよい。

即ち、このような構成にすることにより、例えば、特定の分流通路に係る前記ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理を実行しているときは、他の分流通路に設けられた前記Ｓトラップ触媒により排気に含まれるＳＯｘを吸収し、且つ前記ＮＯｘ触媒によって排気に含まれるＮＯｘを吸蔵することができる。

また、本発明において、前記所定期間は、内燃機関の排気の流量に基づいて設定されてもよい。即ち、前記排気の流量は運転状態によって異なり、例えば、前記排気流量制御手段によって排気の流量を減少させる制御がなされても、そもそも機関の排気の流量が多い
場合は、該排気の流量が少ない場合に比べて、前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量は相対的に増加する。このような場合には、前記Ｓトラップ触媒に吸収されている前記ＳＯｘが放出され易く、且つ下流の前記ＮＯｘ触媒に該ＳＯｘが導入されやすい場合がある。

一方、排気の流量などの条件によっては、上記のように、前記所定期間において機関の排気の流量が多いことに起因して、前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量が相対的に増加した場合、前記排気に添加された還元剤（燃料等）も該排気と共に下流に持ち去られる場合がある。そのような場合には、前記Ｓトラップ触媒に吸収されている前記ＳＯｘが放出されにくくなる場合も考えられる。

従って、本発明においては、前記内燃機関の排気の流量に基づいて最適な前記所定期間が設定されることにより、前記Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることを抑制することができる。

また、本発明において、前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒の床温が高いほど、短く設定されてもよい。上記のように、前記Ｓトラップ触媒の床温が高いと、該Ｓトラップ触媒に吸収されているＳＯｘの熱分解が促進されることにより該ＳＯｘが放出され易い。そうすると、前記Ｓトラップ触媒の床温が高いほど、該Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが放出される時期が早まると考えられる。

従って、本発明においては、前記Ｓトラップ触媒の床温が高いほど、前記所定期間を短く設定することによって、前記Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることをより確実に抑制できる。

また、本発明において、前記所定期間は前記Ｓトラップ触媒に吸収されているＳＯｘ量が多いほど短く設定されてもよい。上記のように、前記Ｓトラップ触媒における前記ＳＯｘ量が少ない時には、該Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘ吸蔵材の吸蔵能力が高いため、該ＳＯｘは放出され難い。ところが、該ＳＯｘ量の増加に起因して、該ＳＯｘ吸蔵材の吸蔵能力が低くなると、該ＳＯｘが放出され易くなる。そうすると、前記Ｓトラップ触媒に吸収されているＳＯｘ量が多いほど、該Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが放出される時期が早まると考えられる。

そこで、本発明においては、前記Ｓトラップ触媒に吸収されているＳＯｘ量が多いほど前記所定期間を短く設定することによって、前記Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることをより確実に抑制できる。

また、本発明において、前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒の熱劣化度合いが大きいほど、短く設定されてもよい。上記のように、前記Ｓトラップ触媒の熱劣化度合いが大きいときには、前記Ｓトラップ触媒における貴金属の活性が低下し、またはＳＯｘ吸蔵材が劣化することにより、前記Ｓトラップ触媒のＳＯｘの吸収容量が減少しＳＯｘの吸蔵能力が低下する場合がある。このような場合には、前記Ｓトラップ触媒の熱劣化度合いが大きいほど、該ＳＯｘが放出され易く、該Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが放出される時期が早まると考えられる。

そこで、本発明においては、前記Ｓトラップ触媒の熱劣化度合いが大きいほど前記所定期間を短く設定することによって、前記Ｓトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることを確実に抑制しつつ、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘ還元期間を充分に確保することができる。

ここで、Ｓトラップ触媒の熱劣化度合いとは、該Ｓトラップ触媒に熱劣化が生じている程度をいう。また、該Ｓトラップ触媒の熱劣化とは、該Ｓトラップ触媒が溶損等することの他、例えば、該Ｓトラップ触媒に担持された貴金属等が半溶解状態となることにより該貴金属の活性が低下し、または前記ＳＯｘ吸蔵材が基材に固溶してしまうことにより、該Ｓトラップ触媒のＳＯｘ吸収機能が低下することも含む。

尚、前記熱劣化度合いの大きさは、例えば、前記Ｓトラップ触媒の床温が、該Ｓトラップ触媒に対して熱劣化が急速に進行する温度に到達している時間の累計時間等により推定してもよい。

また、本発明においては、前記還元剤添加手段から添加される前記還元剤の添加量を設定する還元剤添加量設定手段をさらに備え、前記還元剤添加量設定手段は、前記所定期間の長さに基づいて前記還元剤の添加量を設定してもよい。

上記のように、機関の運転状態や前記Ｓトラップ触媒の状態に応じて最適な前記所定期間の長さが設定される。従って、前記還元剤添加量設定手段は、前記所定期間の長さに基づいて前記還元剤の添加量を設定することにより、前記所定期間におけるＮＯｘ還元処理に必要かつ最小限の還元剤（燃料等）を添加することができる。その結果、前記ＮＯｘ還元処理に係る燃費の悪化を抑制することが可能となる。

ところで、上記のように、前記Ｓトラップ触媒からＳＯｘが放出されることを抑制する観点により前記所定期間の長さは設定されるため、該所定期間の長さに起因して前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元量も変動する。従って、例えば、前記所定期間が短く設定される場合には、所定のＮＯｘ還元量が得られない場合がある。一方、前記所定期間が長く設定される場合には、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元量が増加することにより前記ＮＯｘ還元処理を実施する間隔を長くできる場合がある。

そこで、本発明においては、前記ＮＯｘ還元手段による前記ＮＯｘ還元処理が終了した後、次に該ＮＯｘ還元処理が開始されるまでの間隔は、前記所定期間が短く設定されるほど短く設定され、前記所定期間が長く設定されるほど長く設定されてもよい。

このように、一度の前記ＮＯｘ還元処理における前記ＮＯｘ還元量が変動しても、前記ＮＯｘ還元処理を実施する間隔を前記所定期間の長さに基づいて設定することにより、所定量のＮＯｘを還元し、以って排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

本発明にあっては、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元処理の実施において、前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられたＳトラップ触媒に吸収されたＳＯｘが放出されることを抑制し、以って前記ＮＯｘ触媒にＳＯｘ被毒が生じることを抑制できる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。また、本実施例にかかる排気通路は、途中で二つの分岐通路に分岐しており、さらに、これらの分岐通路がその下流側で合流する構成となっている。

図１において、内燃機関１には、内燃機関１からの排気が流通する排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中のＳＯｘ、粒子状物質（例えば、煤）、ＮＯｘ等を浄化する排気浄化部１０が配置されている。以下、排気管５において、排気浄化部１０の上流を第１排気管５ａ、下流を第２排気管５ｂという。また、排気浄化部１０内では、第１排気管５ａは、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂに分岐されており、この第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂは下流において合流し、第２排気管５ｂを形成している。そして、第１分岐通路１０ａには、排気中のＮＯｘを浄化し、さらに排気中のＳＯｘや粒子状物質（例えば、煤）を捕集する第１排気浄化装置１１ａが設けられており、第２分岐通路１０ｂには、同じく第２排気浄化装置１１ｂが設けられている。ここで、第１排気管５ａ及び、第２排気管５ｂは、本実施例における排気通路を構成する。また、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂは本実施例において分流通路に相当する。

本実施例における第１排気浄化装置１１ａの内部にはそれぞれ、上流側から、Ｓトラップ触媒が担持された第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された第１ＮＳＲ１１１ａ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された第１ＤＰＮＲ１１２ａが直列に配置されている。また、第２排気浄化装置１１ｂには同じく上流側から、第２Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂが直列に配置されている。尚、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ、第２Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ｂは本実施例におけるＳトラップ触媒に相当する。また、第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂは、本実施例におけるＮＯｘ触媒に相当する。

また、第１分岐通路１０ａにおける、第１排気浄化装置１１ａの下流部分には、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量を制御する第１制御弁１２ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける、第２排気浄化装置１１ｂの下流部分には、第２制御弁１２ｂが備えられている。尚、第１制御弁１２ａ及び第２制御弁１２ｂは本実施例における排気流量制御手段に相当する。

また、図１中、第１排気管５ａにおける、第１分岐通路１０ａと第２分岐通路１０ｂとの分岐部より上流側には、第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂのＮＯｘ還元処理などの際に、還元剤としての燃料を排気に添加する燃料添加弁１３が備えられている。尚、燃料添加弁１３は本実施例における還元剤添加手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４０が併設さ
れている。このＥＣＵ４０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の運転状態等を制御する他、内燃機関１の排気浄化部１０に係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ４０には、クランクポジションセンサ４１や、アクセルポジションセンサ４２などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ４０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ４０には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における第１制御弁１２ａ、第２制御弁１２ｂ及び燃料添加弁１３が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ４０によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ４０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元放出
させるためのＮＯｘ還元処理ルーチン等も、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。従って、ＥＣＵ４０は本実施例におけるＮＯｘ還元手段に相当する。

次に、本実施例の排気浄化システムに関し、第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂ（具体的には第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａ及び、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂ）に対するＮＯｘ還元処理を実施する場合の制御について説明する。本実施例では、特に第１ＮＳＲ１１１ａに対してＮＯｘ還元処理を実施する場合を例として説明する。

図２は、本実施例に係るＮＯｘ還元処理のメインルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１においては、第１ＮＳＲ１１１ａに対してＮＯｘ還元要求が出されているかどうかが判定される。ここで、ＮＯｘ還元要求は、例えば前回の第１ＮＳＲ１１１ａに対するＮＯｘ還元処理が終了してからの吸入空気量の積算値に基づいて出されるようにしてもよい。また、第１ＮＳＲ１１１ａの下流側に図示しないＮＯｘセンサを設け、該ＮＯｘセンサの出力に基づいて出されるようにしてもよい。

ここで、ＮＯｘ還元要求が出されていないと判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、ＮＯｘ還元要求が出されていると判定された場合にはＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、ＥＣＵ４０により第２制御弁閉弁期間Ｔ１が設定される。ここで第２制御弁閉弁期間Ｔ１とは、本ルーチンにおいてＮＯｘ還元処理を行わない第２Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ｂ及び第２ＮＳＲ１１１ｂ側を通過する排気の流量を減少させた状態が維持される期間である。具体的には、例えば、機関回転数や機関負荷と第２制御弁閉弁期間Ｔ１との関係が格納されたマップから第２制御弁閉弁期間Ｔ１を読み出すことにより導出してもよい。Ｓ１０２の処理が終わるとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、ＥＣＵ４０により第１制御弁閉弁期間Ｔ２が設定される。第１制御弁閉弁期間Ｔ２とは、第１制御弁１２ａが閉弁され、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量を減少させた状態が維持される期間である。また、第１制御弁閉弁期間Ｔ２は、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量を減少させた状態が、第１ＮＳＲ１１１ａにおけるＮＯｘの還元放出が終了してから、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａにおけるＳＯｘが放出され始めるまでの間に終了するように定められる。

第１制御弁閉弁期間Ｔ２は、具体的には、例えば、実験やシミュレーションにより得られるマップや近似式等により導出しても良い。尚、第１制御弁閉弁期間Ｔ２は本実施例における所定期間に相当する。また、Ｓ１０３の具体的な処理については、別ルーチンである第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンにおいて実行される。処理内容は後で詳細に説明する。Ｓ１０３の処理が終わるとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、ＥＣＵ４０により燃料添加弁１３から添加される燃料添加量Ｑａｄが設定される。ここで、燃料添加量Ｑａｄとは、一度の第１ＮＳＲ１１１ａに対するＮＯｘ還元処理において燃料添加弁１３から添加される燃料の添加量である。尚、ＥＣＵ４０は本実施例における還元剤添加量設定手段を構成する。そして、燃料添加量Ｑａｄは本実施例における還元剤の添加量に相当する。また、Ｓ１０４の具体的な処理については、別ルーチンである燃料添加量Ｑａｄ設定ルーチンにおいて実行される。処理内容は後で詳
細に説明する。Ｓ１０４の処理が終わるとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、ＥＣＵ４０によりＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔが設定される。ここで、ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔとは、第１ＮＳＲ１１０ａに対してＮＯｘ還元処理が終了した後、再度、第１ＮＳＲ１１０ａに対してＮＯｘ還元処理が開始されるまでの期間である。

尚、ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔは本実施例における所定間隔に相当する。また、Ｓ１０５の具体的な処理については、別ルーチンであるＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔ設定ルーチンにより実行される。処理内容は後から詳細に説明する。Ｓ１０５の処理が終わるとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、第２制御弁１２ｂは閉弁される。ここでの閉弁期間はＳ１０２において設定された第２制御弁閉弁期間Ｔ１である。そしてＳ１０７において、燃料添加弁１３から燃料が添加される。上記のように第２制御弁１２ｂは閉弁された状態で燃料添加弁１３から燃料が添加されることにより、ＮＯｘ還元処理を行う側の第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに導入される排気の量が多い状態で、燃料を添加することができるので、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに燃料を効率よく供給することができる。

そして、Ｓ１０４において設定された燃料添加量Ｑａｄの燃料が燃料添加弁１３から添加されると、燃料の添加が停止される。尚、上記の第２制御弁閉弁期間Ｔ１は燃料添加弁１３から燃料の添加が始まる前から開始されてもよい。こうすることによって、ＮＯｘの還元処理に必要な燃料を効率よく第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに導入される排気に導入することができる。Ｓ１０７の処理が終わるとＳ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、第１制御弁１２ａは閉弁され、第２制御弁１２ｂは開弁される。従って、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量が減少する。このようにすると、第１ＮＳＲ１１１ａに導入された燃料が第１ＮＳＲ１１１ａに残留することにより、ＮＯｘ還元反応を促進することができる。Ｓ１０８の処理が終わるとＳ１０９に進む。

Ｓ１０９においては、第１制御弁１２ａが閉弁されてからの経過期間がカウントされる。Ｓ１０９の処理が終わるとＳ１１０に進む。

Ｓ１１０においては、上記の経過期間が第１制御弁閉弁期間Ｔ２を経過したか否かが判定される。そして、前記経過期間が第１制御弁閉弁期間Ｔ２を経過していない場合は、第１制御弁閉弁期間Ｔ２が経過されるまでＳ１０８の処理の後の状態が継続される。一方、前記経過期間が第１制御弁閉弁期間Ｔ２を経過した場合には、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されているＳＯｘが第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａから放出される虞があると判断され、Ｓ１１１に進む。

Ｓ１１１においては、第１制御弁１２ａが開弁される。そうすると、ＳＯｘが第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａから放出される前に、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量を増加させることができる。その結果、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに残留していた燃料が下流に持ち去られることにより、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａにおけるＳＯｘの還元反応を抑制でき、ＳＯｘが第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａから放出されることを抑制できる。Ｓ１１０の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

ところで、図３は、本実施例に係る燃料添加弁１３のＯＮ−ＯＦＦ、第１制御弁１２ａ及び第２制御弁１２ｂの開度、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａ下流の
排気の空燃比、第１ＮＳＲ１１１ａのＮＯｘ還元量、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａのＳＯｘ放出量を示したタイムチャートである。

図３に示すように、本実施例では時点ｔ１において、第１制御弁１２ａは開弁し、第２制御弁１２ｂは閉弁としている状態で、燃料添加弁１３から燃料が添加される。そうすると、ここで添加された燃料が、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに導入される。

そして、燃料添加弁１３から燃料添加量Ｑａｄの燃料が添加される時点ｔ２において、燃料添加弁１３からの燃料の添加が停止される。それと同時に、第１制御弁１２ａは閉弁され、さらに、第２制御弁１２ｂは開弁される。このようにすると、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量が減少し、第１ＮＳＲ１１１ａに燃料が残留することにより、図に示すように第１ＮＳＲ１１１ａに吸蔵されているＮＯｘが還元放出される。

ここで、時点ｔ３以降も継続して上記のＳ１０７の処理の後の状態を継続した場合を図中に破線で示す。図中の破線が示すように、時点ｔ３以降においても第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量が減少した状態が維持されると、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａからＳＯｘが放出される場合がある。

そこで、本実施例においては、時点ｔ３において、第１制御弁１２ａを開弁することによって、第１分岐通路１０ａを通過する排気が、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに残留している燃料を下流に持ち去ることにより、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに導入される排気の空燃比を高くすることができる。

以上より、本実施例のような制御によれば、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａにおけるＳＯｘは放出されず、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ被毒を抑制することができる。また、それとともに、第１ＮＳＲ１１１ａに吸蔵されているＮＯｘのＮＯｘ還元処理を完了させることができる。尚、図中の時点ｔ２から時点ｔ３までの期間である第１制御弁閉弁期間Ｔ２は本実施例における所定期間に相当する。

尚、本実施例では、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量を制御するために、第１制御弁１２ａ及び第２制御弁１２ｂを開弁、閉弁しているが、上記の開弁、閉弁は制御弁の全開、全閉に限られるものではない。例えば第１制御弁１２ａを閉弁するとは、それによって第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量を、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに還元剤を滞留させるのに充分な量まで減少させることができる開度とすることを意味する。一方、第１制御弁１２ａを開弁するとは、それによって第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の流量を、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａに滞留する還元剤を下流側に持ち去るのに充分な量まで増加することができる開度とすることを意味する。

次に、第１制御弁閉弁期間Ｔ２を設定するための制御について詳細に説明する。図４は、本実施例に係る第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図２に示したＮＯｘ還元処理のメインルーチンにおけるＳ１０３において実行されるサブルーチンである。また、本ルーチンもＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムである。

本ルーチンが実行されると、まずＳ２０１において、本実施例に係る内燃機関１の排気の流量と第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温が取得される。排気の流量については、具体的
には、例えば、図示しないエアフローメータにより検出された吸入空気量から排気の流量を推定してもよい。また、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温については、例えば、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの下流に設けられた図示しない排気温度センサにより検出された排気温度から第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温を推定してもよい。Ｓ２０１の処理が終わるとＳ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、Ｓ２０１で取得した排気の流量、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温に基づいて、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂが設定される。ここで、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂとは、排気の流量及び第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温がＳ２０１で取得した値であるとしたときにおける、第１制御弁１２ａが閉弁されてから、第１ＮＳＲ１１１ａに吸蔵されているＮＯｘが還元放出されるまでの期間より長い期間であり、さらに、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されたＳＯｘが第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａから放出されるまでの期間に対して充分なマージンを見込んだ期間である。具体的には、例えば、排気の流量や第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温と第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂとの関係が格納されたマップから第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂを読み出すことにより導出してもよい。Ｓ２０２の処理が終わるとＳ２０３に進む。

Ｓ２０３においては、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されているＳＯｘ量が取得される。具体的には、例えば、内燃機関１の図示しない気筒における燃焼で消費された燃料の積算値や吸入空気量の積算値から推定してもよい。Ｓ２０３の処理が終わるとＳ２０４に進む。

Ｓ２０４においては、Ｓ２０３で取得されたＳＯｘ量に基づいてＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓが設定される。ここで、ＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓとは、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されているＳＯｘ量に基づいて設定される第１制御弁閉弁期間Ｔ２を補正するための係数である。尚、ＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓは、例えば、ＳＯｘ量とＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓとの関係が格納されたマップからＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓを読み出すことにより導出してもよい。Ｓ２０４の処理が終わるとＳ２０５に進む。

Ｓ２０５においては、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに対するＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いが取得される。ここで、上記Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いとは、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに熱劣化が生じている程度である。また、上記の熱劣化とは第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａが熱により溶損することの他、例えば、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに担持された貴金属が半溶解状態となること等により、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａにおける貴金属の活性が低下し、またはＳＯｘ吸蔵材が基材に固溶してしまうことにより、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａのＳＯｘ吸収機能が低下することも含む。尚、Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いは本実施例における熱劣化度合いに相当する。

また、Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いの取得は、例えば、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温が、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに対して熱劣化が急速に進行する予め定められた温度に到達している累計時間により推定してもよい。さらに、上記の熱劣化が急速に進行する温度は予め実験等により求めておいてもよい。Ｓ２０５の処理が終わるとＳ２０６に進む。

Ｓ２０６においては、Ｓ２０５で取得されたＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いに基づいて熱劣化補正係数Ｋｓｔが設定される。ここで、熱劣化補正係数Ｋｓｔとは、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａのＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いに基づいて設定される第１制御弁閉弁期間Ｔ２を補正するための係数である。尚、熱劣化補正係数Ｋｓｔは、例えばＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いと、熱劣化補正係数Ｋｓｔとの関係が格納されたマップから熱劣化補正係数Ｋｓｔを読み出すことにより導出してもよい。Ｓ２０６の処理が終わるとＳ２０７に進む。

Ｓ２０７においては、前回の第１ＮＳＲ１１１ａに対するＮＯｘ還元処理における、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する目標の排気の空燃比（以下、「目標Ａ／Ｆ」という。）と実際の排気の空燃比（以下、「実際のＡ／Ｆ」という。）の誤差の積算値（以下、「Ａ／Ｆの誤差の積算値」という。）が取得される。ここで、目標Ａ／Ｆとは、第１ＮＳＲ１１１ａに吸蔵されたＮＯｘを還元するために適切な排気の空燃比であり、上記のＮＯｘ還元時に第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の空燃比を制御する際に、目標として設定される排気の空燃比である。

また、実際のＡ／Ｆとは、ＮＯｘ還元処理時における実際の第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過する排気の空燃比である。この実際のＡ／Ｆは、図２で示したＮＯｘ還元処理ルーチンにおいて、予め定められたタイミングにおいて上記Ａ／Ｆを取得してもよく、さらに、Ｓ１１１の処理が終わった時点で、上記のＮＯｘ還元処理ルーチンにおける実際のＡ／Ｆの誤差の積算値を取得してもよい。このようにすることで、上記のＳ２０７において、前回実行されたＮＯｘ還元処理ルーチンにおける実際のＡ／Ｆの誤差の積算値を取得することができる。尚、上記の実際のＡ／Ｆは、例えば図示しないＡ／Ｆセンサによる出力に基づいて推定してもよい。Ｓ２０７の処理が終わるとＳ２０８に進む。

Ｓ２０８においては、Ｓ２０７で取得したＡ／Ｆの誤差の積算値に基づいて空燃比補正係数Ｋｓａｆが設定される。空燃比補正係数Ｋｓａｆとは、Ａ／Ｆの誤差の積算値に基づいて設定される第１制御弁閉弁期間Ｔ２を補正するための係数である。ここで、通常、実際のＡ／Ｆが目標Ａ／Ｆと比べて低い場合には第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されているＳＯｘがより放出され易くなる。このような場合には、Ａ／Ｆの誤差の積算値に基づいて第１制御弁閉弁期間Ｔ２が短くなるように空燃比補正係数Ｋｓａｆを設定してもよい。一方、実際のＡ／Ｆが目標Ａ／Ｆと比べて高い場合には第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されているＳＯｘがより放出され難くなる。このような場合には、Ａ／Ｆの誤差の積算値に基づいて第１制御弁閉弁期間Ｔ２が長くなるように空燃比補正係数Ｋｓａｆを設定してもよい。

尚、空燃比補正係数Ｋｓａｆは、例えば、Ａ／Ｆの誤差の積算値と空燃比補正係数Ｋｓａｆとの関係が格納されたマップから空燃比補正係数Ｋｓａｆを読み出すことにより導出してもよい。Ｓ２０８の処理が終わるとＳ２０９に進む。

Ｓ２０９においては閉弁補正期間ΔＴが設定される。ここで閉弁補正期間ΔＴとは、上記のＳ２０４、Ｓ２０６及びＳ２０８において設定されたＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓ、熱劣化補正係数Ｋｓｔ及び空燃比補正係数Ｋｓａｆに基づいて、設定される第１制御弁閉弁期間Ｔ２を補正する閉弁期間である。例えば、閉弁補正期間ΔＴはＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓ、熱劣化補正係数Ｋｓｔ及び空燃比補正係数Ｋｓａｆの和を第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂに乗じて算出してもよく、（１）式により求めることができる。
ΔＴ＝Ｔ２ｂ×（Ｋｓｓ＋Ｋｓｔ＋Ｋｓａｆ）・・・（１）

Ｓ２０９の処理が終わるとＳ２１０に進む。Ｓ２１０においては、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂ及び閉弁補正期間ΔＴに基づいて第１制御弁閉弁期間Ｔ２が設定される。第１制御弁閉弁期間Ｔ２は、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂと閉弁補正期間ΔＴの和としてもよく、（２）式により求めることができる。

Ｔ２＝Ｔ２ｂ＋ΔＴ・・・（２）
Ｓ２１０の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

ここで、図５は、本実施例に係る第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されているＳＯｘ量
とＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓとの関係を例示した図である。通常、吸収されているＳＯｘ量が多いほど第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａとＳＯｘとの吸着力が弱くなるので、ＳＯｘがより放出され易い。従って、図に示すように、ＳＯｘ量が多いほど第１制御弁閉弁期間Ｔ２が短くなるようにＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓを設定してもよい。

図６は、本実施例に係るＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いと熱劣化補正係数Ｋｓｔとの関係を例示した図である。ここで、上記Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いが大きいほど第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａにおける貴金属の活性が低下し、またはＳＯｘ吸蔵材が劣化することにより、ＳＯｘ吸収能力が低下するとともにＳＯｘの放出されるまでの期間が短くなる場合がある。従って、図に示すように、Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いの値が大きいほど、第１制御弁閉弁期間Ｔ２が短くなるように熱劣化補正係数Ｋｓｔを設定してもよい。

以上のように、本ルーチンに係る制御によれば、排気の流量、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温、ＳＯｘ量、Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いに基づいて第１制御弁閉弁期間Ｔ２を設定することにより、第１ＮＳＲ１１１ａに対するＳＯｘ被毒をより確実に抑制しつつＮＯｘの還元処理を実施することが可能となる。

尚、本実施例では、図５においてはＳＯｘ量とＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓとの関係を、図６においてはＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いと熱劣化補正係数Ｋｓｔとの関係を直線的に近似しているが、例えば、曲線的に近似してもよい。

尚、本実施例においては、排気の流量及び第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温に基づいて第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂを設定し、さらにＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓ、熱劣化補正係数Ｋｓｔ、空燃比補正係数Ｋｓａｆに基づいて補正することにより第１制御弁閉弁期間Ｔ２を設定しているが、例えば、排気の流量、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されたＳＯｘ量、Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合い及びＡ／Ｆの誤差の積算値などの第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａからＳＯｘが放出される時期に影響を及ぼす各パラメータと第１制御弁閉弁期間Ｔ２との関係が格納されたマップから読み出すことにより第１制御弁閉弁期間Ｔ２を導出してもよい。

ところで、通常、上記のＳＯｘが放出される時期に影響を及ぼす各パラメータにおいて、排気の流量及び第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温は本実施例における内燃機関１の運転状態等に基づいて常時変化するため、本実施例において補正係数として扱った上記の第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａに吸収されたＳＯｘ量、Ｓ−Ｔｒａｐ熱劣化度合い及びＡ／Ｆの誤差の積算値と比較して、その変化速度は速いと考えられる。

そこで、本実施例においては、排気の流量及び第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａの床温に基づいて設定した第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂと、係数（Ｋｓｓ、Ｋｓｔ及びＫｓａｆ）とを用いて第１制御弁閉弁期間Ｔ２を求めることとし、ＥＣＵ４０内のＲＡＭにおけるメモリを節約している。

また、本実施例においては、第１制御弁閉弁期間Ｔ２の開始時期と燃料添加弁１３からの燃料添加の終了時期及び第２制御弁１２ｂの閉弁時期とを同時としているが、燃料添加弁１３からの燃料添加の終了時期及び第２制御弁１２ｂの閉弁時期との関係は、それに限定されない。

すなわち、第１制御弁閉弁期間Ｔ２の開始時期に関わらず、第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａにおけるＳＯｘが放出される時期に基づいて第１制御弁閉弁期間Ｔ２の終了時期が理想的になるように第１制御弁閉弁期間Ｔ２の終了時期を設定することができる。

次に、本実施例に係る燃料添加量Ｑａｄを設定するための制御について詳細に説明する。図７は、本実施例に係る燃料添加量Ｑａｄ設定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図２に示したＮＯｘ還元処理のメインルーチンにおけるＳ１０４において実行されるサブルーチンである。また、本ルーチンもＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムである。

本ルーチンが実行されると、まずＳ３０１において、基本燃料添加量Ｑａｄｂが設定される。ここで、基本燃料添加量Ｑａｄｂとは、上記の第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンにおいて閉弁補正期間ΔＴが設定されず、第１制御弁閉弁期間Ｔ２が第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂと等しい場合に、第１制御弁閉弁期間Ｔ２において第１ＮＳＲ１１１ａに吸蔵されたＮＯｘの還元処理に消費される燃料の添加量である。この基本燃料添加量Ｑａｄｂは、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂと基本燃料添加量Ｑａｄｂとの関係が格納されたマップから基本燃料添加量Ｑａｄｂを読み出すことにより導出してもよい。Ｓ３０１の処理が終わるとＳ３０２に進む。

Ｓ３０２においては、燃料添加補正量ΔＱａｄを設定する。燃料添加補正量ΔＱａｄとは、基本燃料添加量Ｑａｄｂを補正する燃料添加量であり、上記の第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンにおけるＳ２０２、Ｓ２０９において設定した第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂ及び閉弁補正期間ΔＴに基づいて設定される。

具体的には、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂに対する閉弁補正期間ΔＴの割合を、基本燃料添加量Ｑａｄｂに乗じることにより（３）式によって求めてもよい。

ΔＱａｄ＝Ｑａｄｂ×ΔＴ／Ｔ２ｂ・・・（３）
Ｓ３０２の処理が終わるとＳ３０３に進む。

Ｓ３０３においては、基本燃料添加量Ｑａｄｂ及び燃料添加補正量ΔＱａｄに基づいて燃料添加量Ｑａｄが設定される。燃料添加量Ｑａｄは、基本燃料添加量Ｑａｄｂと燃料添加補正量ΔＱａｄの和としてもよく、（４）式により求めることができる。

Ｑａｄ＝Ｑａｄｂ＋ΔＱａｄ・・・（４）
Ｓ３０３の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本ルーチンに係る制御によれば、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂに対する閉弁補正期間ΔＴの割合に基づいて燃料添加補正量ΔＱａｄを設定し、さらに燃料添加補正量ΔＱａｄに基づいて燃料添加量Ｑａｄを設定することにより、第１制御弁閉弁期間Ｔ２におけるＮＯｘ還元処理に消費される必要かつ最小限の燃料を添加することができる。その結果、前記ＮＯｘ還元処理に係る燃費を向上することが可能となる。

また、本実施例においては、上記のように、基本燃料添加量Ｑａｄｂと燃料添加補正量ΔＱａｄとに基づいて燃料添加量Ｑａｄを設定しているが、例えば、第１制御弁閉弁期間Ｔ２と燃料添加量Ｑａｄとの関係が格納されたマップから読み出すことにより燃料添加量Ｑａｄを導出してもよい。

次に、本実施例に係る第１ＮＳＲ１１１ａに対するＮＯｘ還元処理が終了した後、再度、第１ＮＳＲ１１１ａに対するＮＯｘ還元処理が開始されるまでのＮＯｘ還元処理間隔Ｔｉｎｔを設定するための制御について詳細に説明する。

図８は、本実施例に係るＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔ設定ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、図２に示したＮＯｘ還元処理のメインルーチンにおけるＳ１０５に
おいて実行されるサブルーチンである。また、本ルーチンもＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムである。

本ルーチンが実行されると、まずＳ４０１において、基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂが設定される。ここで、基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂとは、上記の第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンにおいて閉弁補正期間ΔＴが設定されず、第１制御弁閉弁期間Ｔ２が第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂと等しい場合に、第１ＮＳＲ１１１ａに対してＮＯｘ還元処理が終了した後、再度、第１ＮＳＲ１１１ａに対してＮＯｘ還元処理が開始されるまでの間隔である。また、この基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂは、繰り返しＮＯｘ還元処理が実施されることによって、第１ＮＳＲ１１１ａに吸蔵されるＮＯｘ量が、第１ＮＳＲ１１１ａが最大限に吸蔵可能な飽和ＮＯｘ量に当面は到達しないような間隔としてもよい。

具体的には、例えば、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂと基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂとの関係が格納されたマップから基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂを読み出すことにより導出してもよい。Ｓ４０１の処理が終わるとＳ４０２に進む。

Ｓ４０２においては、ＮＯｘ還元補正間隔ΔＴｉｎｔを設定する。燃料添加補正量ΔＴｉｎｔとは、上記の第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンにおけるＳ２０２、Ｓ２０９において設定した第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂ及び閉弁補正期間ΔＴに基づいて設定される基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂを補正するＮＯｘ還元処理の間隔である。

ＮＯｘ還元補正間隔ΔＴｉｎｔは、具体的には、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂに対する閉弁補正期間ΔＴの割合を、基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂに乗じてもよく、（５）式によって求めることができる。

ΔＴｉｎｔ＝Ｔｉｎｔｂ×ΔＴ／Ｔ２ｂ・・・（５）
Ｓ４０２の処理が終わるとＳ４０３に進む。

Ｓ４０３においては、基本ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔｂ及びＮＯｘ還元補正間隔ΔＴｉｎｔに基づいてＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔが設定される。ＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔは、基本ＮＯｘ還元間隔ＴｉｎｔｂとＮＯｘ還元補正間隔ΔＴｉｎｔの和としてもよく、（６）式により求めることができる。

Ｔｉｎｔ＝Ｔｉｎｔｂ＋ΔＴｉｎｔ・・・（６）
Ｓ４０３の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本ルーチンに係る制御によれば、上記の第１制御弁閉弁期間Ｔ２設定ルーチンにおいて、閉弁補正期間ΔＴが設定されることに起因して第１ＮＳＲ１１１ａに対する一度のＮＯｘ還元処理によって還元されるＮＯｘ量が変動しても、第１制御弁基本閉弁期間Ｔ２ｂに対する閉弁補正期間ΔＴの割合に基づいてＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔを適切に設定することにより、排気エミッションの悪化を抑制することが可能となる。

尚、本実施例においては、上記のように、基本ＮＯｘ還元間隔ＴｉｎｔｂとＮＯｘ還元補正間隔ΔＴｉｎｔとに基づいてＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔを設定しているが、例えば、第１制御弁閉弁期間Ｔ２とＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔとの関係が格納されたマップから読み出すことによりＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔを導出してもよい。

また、本実施例においては、第１ＮＳＲ１１１ａのＮＯｘ還元処理を実施する場合を例として説明した。これに対し、第２ＮＳＲ１１１ｂのＮＯｘ還元処理を実施する場合は、上記で説明した制御において、第１分岐通路１０ａ側に係る制御と第２分岐通路１０ｂ側
に係る制御とを入れ換えればよい。また、第１ＤＰＮＲ１１２ａや第２ＤＰＮＲ１１２ｂ等に吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合おいても本実施例に係る制御を適用することができる。

さらに、本実施例においては、排気通路を２つの分岐通路（第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂ）に分岐させたデュアル排気通路構成の排気浄化システムに対して本発明を適用した場合の制御について説明したが、排気通路を複数の分岐通路に分岐させない排気通路の他、排気通路に、例えば第１Ｓ−Ｔｒａｐ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを迂回するバイパス通路を備えた排気浄化システムや、３つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムに本発明を適用してもよい。

本発明の実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本実施例に係るＮＯｘ還元処理のメインルーチンを示したフローチャートである。 本実施例に係る燃料添加弁のＯＮ−ＯＦＦ、第１制御弁及び第２制御弁の開度、第１Ｓ−Ｔｒａｐ及び第１ＮＳＲ下流の排気の空燃比、第１ＮＳＲのＮＯｘ還元量、第１Ｓ−ＴｒａｐのＳＯｘ放出量を示したタイムチャートである。 本実施例に係る第１制御弁閉弁期間設定ルーチンを示すフローチャートである。 本実施例に係る第１Ｓ−Ｔｒａｐに吸収されているＳＯｘ量とＳＯｘ量補正係数Ｋｓｓとの関係を例示した図である。 本実施例に係るＳ−Ｔｒａｐ熱劣化度合いと熱劣化補正係数Ｋｓｔとの関係を例示した図である。 本実施例に係る燃料添加量Ｑａｄ設定ルーチンを示すフローチャートである。 本実施例に係るＮＯｘ還元間隔Ｔｉｎｔ設定ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気管
５ａ・・・第１排気管
５ｂ・・・第２排気管
１０・・・排気浄化部
１０ａ・・・第１分岐通路
１０ｂ・・・第２分岐通路
１１ａ・・・第１排気浄化装置
１１ｂ・・・第２排気浄化装置
１２ａ・・・第１制御弁
１２ｂ・・・第２制御弁
１３・・・燃料添加弁
４０・・・ＥＣＵ
１１０ａ・・・第１Ｓ−Ｔｒａｐ
１１０ｂ・・・第２Ｓ−Ｔｒａｐ
１１１ａ・・・第１ＮＳＲ
１１１ｂ・・・第２ＮＳＲ
１１２ａ・・・第１ＤＰＮＲ
１１２ｂ・・・第２ＤＰＮＲ

Claims (9)

1. 一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
   前記排気通路に設けられ流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに流入する排気の酸素濃度が低いときには吸蔵したＮＯｘを放出し還元するＮＯｘ触媒と、
   前記排気通路における前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられ、排気の空燃比がリーンのときに排気中のＳＯｘを吸収するＳトラップ触媒と、
   前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する前記排気の流量を制御する排気流量制御手段と、
   前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に導入される排気に前記還元剤添加手段から還元剤を添加することによって還元剤を前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒に供給するとともに前記排気流量制御手段によって前記Ｓトラップ触媒及び前記ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を所定期間に亘り減少させて、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘを還元放出させるＮＯｘ還元処理を実施するＮＯｘ還元手段と、
   を備え、
   前記Ｓトラップ触媒に還元剤が供給されるとともに該Ｓトラップ触媒を通過する排気の流量が減少した状態が継続した場合に、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが、該Ｓトラップ触媒から放出される、内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが所定量以上放出されるまでに終了することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記所定期間は、前記ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元放出が略終了してから、前記Ｓトラップ触媒におけるＳＯｘが放出され始めるまでの間に終了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。
3. 前記排気通路は、途中で複数の分流通路に分岐し、該複数の分岐通路の少なくとも一に、前記ＮＯｘ触媒及び前記Ｓトラップ触媒が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記所定期間は、内燃機関の排気の流量に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒の床温が高いほど、短く設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒に吸収されているＳＯｘ量が多いほど、短く設定されることを決定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記所定期間は、前記Ｓトラップ触媒の熱劣化度合いが大きいほど、短く設定されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記還元剤添加手段から添加される前記還元剤の添加量を設定する還元剤添加量設定手段をさらに備え、
   前記還元剤添加量設定手段は、前記所定期間の長さに基づいて前記還元剤の添加量を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
9. 前記ＮＯｘ還元手段による前記ＮＯｘ還元処理が終了した後、次に該ＮＯｘ還元処理が開始されるまでの間隔は、前記所定期間が短く設定されるほど短く設定され、前記所定期間が長く設定されるほど長く設定されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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