JP2007278120A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯx触媒が活性化した後に行われるＮＯx還元処理において、ＮＯx触媒に吸蔵
されたＮＯxをより確実に還元放出させ、浄化効率を向上させることができる技術を提供
する。
【解決手段】ＮＯx触媒が活性化した直後であると判断され（Ｓ１０１〜Ｓ１０２）、且
つその時点でＮＯx触媒に所定量以上のＮＯxが吸蔵されていると判断された場合（Ｓ１０３）には、その時点でＮＯx還元処理を行い、ＮＯx触媒に既に吸蔵されているＮＯxを還
元放出させる（Ｓ１０４）。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気にはＮＯxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するために、内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を設けることが知られている。この技術において例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒を設けた場合には、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、吸蔵還元型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。）。

このＮＯx還元処理については、ＮＯx触媒に還元剤を供給する手段は複数考えられるので、複数の還元剤供給手段の中から、ＮＯx吸蔵速度に応じて一番ＮＯx還元効率が高い手段を選択して還元剤を供給させる技術などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、これらのＮＯx還元処理においては、ＮＯx触媒が活性化した時点で既に吸蔵されているＮＯxの量を把握することが容易ではないため、ＮＯx触媒が活性化した後に、ＮＯx触媒におけるＮＯxを確実に還元放出させることが困難となる場合があった。
特開２００４−３０１１０９号公報 特開２００２−１５５７８４号公報 特開２００３−２６９１４６号公報 特開２００３−２１４１５３号公報 特開平１１−８１９９６号公報

本発明の目的とするところは、ＮＯx還元処理において、ＮＯx触媒におけるＮＯxをよ
り確実に還元放出させることができ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、ＮＯx触媒が活性化した時点でＮＯx還元処理を実施することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に設けられ、前記排気通路を通
過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤を添加させ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に
前記還元剤を供給することにより、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxを還元放出させるＮＯx還元処理を行うＮＯx還元制御手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことを検出する活性化検出手段と、を備え
前記活性化検出手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことが検出された
場合に、前記ＮＯx還元制御手段によって前記ＮＯx還元処理が実施されることを特徴とする。

ここで、従来のＮＯx還元処理においては、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に「ＮＯx
触媒」という。）が活性化したと判定された時点で既に吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵され
ているＮＯxについて考慮はされていない。しかし、実際には、ＮＯx触媒の活性化の判定には誤差が伴っており、ＮＯx触媒が活性化したと判定された時点で既にＮＯxがＮＯx触
媒内に吸蔵または吸着（以下、単に「吸蔵」と表現する。）されている場合がある。

このような場合、実際にＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの量が推定量より多くなることにより、ＮＯx還元処理において充分にＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出するこ
とが困難な場合があった。そうすると、ＮＯx触媒によるＮＯx浄化率が低下する場合があった。また、ＮＯx触媒の劣化が進んだ状態では、ＮＯx触媒の温度の上昇中において、吸蔵されているＮＯxが還元されずに放出されてエミッションが悪化するおそれもあった。

そこで、本発明においては、ＮＯx触媒の活性化を検出する活性化検出手段によってＮ
Ｏx触媒が活性化したことが検出された際には、ＮＯx還元処理を実施することとした。そうすれば、ＮＯx触媒の活性化時において既に吸蔵されているＮＯxを還元放出させることができ、以降のＮＯx還元処理においては可及的にＮＯx吸蔵量が少ない状態でＮＯx還元
することができる。その結果ＮＯx還元効率を向上させることができ、ＮＯx触媒のＮＯx
浄化率を向上させることができる。また、ＮＯx触媒の劣化が進んだ状態においても、Ｎ
Ｏx触媒の温度の上昇中に、既に吸蔵されているＮＯxが還元されずに放出されることを抑制できる。その結果、エミッションの悪化を抑制することができる。

また、本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx量を推定するＮＯx
量推定手段をさらに備え、
前記活性化検出手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことが検出された
時点において、前記ＮＯx量推定手段により推定された前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx量が所定値以上の場合に、前記ＮＯx還元制御手段によってＮＯx還元処理が行なわ
れ、
前記ＮＯx量推定手段が前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx量を推定する際には、
ＮＯx量の推定値に対して想定されるバラツキ範囲におけるバラツキ中心より多い側の値
を推定値としてもよい。

ここでは、まず前記ＮＯx触媒が活性化した時点で、既に前記ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの量を推定し、その推定値が所定値以上の場合に、ＮＯx還元処理が行われることとした。すなわち、前記ＮＯx触媒が活性化した時点において該ＮＯx触媒にＮＯxがあま
り吸蔵していない場合には、その時点においてＮＯx還元処理を実施せず、従来のＮＯx還元処理のフローに従って、例えばＮＯx触媒へのＮＯx吸蔵量が許容値を超えた時点でＮＯx還元処理を行うこととした。そうすれば、前記ＮＯx触媒が活性化した時点で無駄にＮＯx還元処理が行われることを抑制でき、燃費の悪化を抑制することができる。

また、前記ＮＯx量推定手段が前記ＮＯx触媒におけるＮＯx量を推定する際には、ＮＯx量の推定値に対して想定されるバラツキ範囲におけるバラツキ中心より多い側の値を推定値とするので、実際には推定されたＮＯxの値より多くのＮＯxがＮＯx触媒に吸蔵されて
いるという事態の発生を抑制でき、以降のＮＯx還元処理において、ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxをより確実に還元放出させることができる。

なお、ここで所定値とは、ＮＯx触媒の活性化時点において、それ以上のＮＯxが吸蔵されている場合に、そのＮＯxを還元放出しなければ、以降のＮＯx還元処理においてＮＯx
の還元放出が充分に完了しなくなる閾値としてのＮＯx吸蔵量であり、予め実験的に求め
られる。

また、本発明においては、前記活性化検出手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活
性化したことが検出された場合に、前記ＮＯx還元処理を行うとともに、該ＮＯx還元処理
において供給された還元剤によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を、充分に高い浄化
率が得られる温度領域である所定の高浄化率ウィンドウに属するまで上昇させるようにしてもよい。

ここで高浄化率ウィンドウとは、前記ＮＯx触媒によるＮＯxの浄化率が充分に高いと考えられる温度範囲であり、予め実験的に求められる。これによれば、前記ＮＯx触媒の活
性化後、一気に前記ＮＯx触媒の温度を高浄化率ウィンドウに属するまで上昇させること
ができ、例えば排気温度の低い大型ディーゼル機関においても前記ＮＯx触媒の活性化直
後から高浄化率を得ることが可能となり、冷間始動時におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

また、本発明においては、前記ＮＯx還元処理において供給される還元剤の量は、
還元すべきＮＯxの量に基づいて求められるＮＯx還元対応還元剤量と、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を前記高浄化率ウィンドウに属するまで昇温させるために必要なエネル
ギーに基づいて求められる温度上昇対応還元剤量とから決定され、
前記温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤は、該温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤が添加された場合の前記排気の空燃比がストイキまたはそれよりリーン側となるように添加されるようにしてもよい。

ここで、前述のように前記ＮＯx触媒に還元剤を供給してその温度を上昇させる場合に
ついて考える。この場合、ＮＯx触媒に供給する還元剤の量を過度に増加させたとしても
、前記ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比がストイキを超えた分に相当する還元剤は、Ｎ
Ｏx触媒の昇温に用いられない。

従って、前記温度上昇対応還元剤量は、その量の還元剤が添加された場合に、前記ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比がストイキ以上となるように供給することが望ましい。そ
のため、本発明においては、前記温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤は、該温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤が添加された場合の前記排気の空燃比がストイキまたはそれよりリーン側となるように添加されるようにした。具体的には、前記温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤の添加時間は、該還元剤を添加した排気の空燃比がストイキよりリーン側となる範囲で決定されるようにした。

そうすれば、前記ＮＯx触媒に供給される還元剤を前記ＮＯx触媒の温度上昇のために効率よく利用することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、ＮＯx還元処理において、ＮＯx触媒におけるＮＯxをより確実に還
元放出させることができる。

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に示す内燃機関１はディーゼル機関である。なお、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。

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、排気中の微粒子物質（例えば、煤）やＮＯxを浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下「ＮＯx触媒」）１１が設けられている。また、図１中、排気通路５におけるＮＯx触媒１１の上流側には、ＮＯx触媒１１のＮＯx還元処理の際に、還元剤としての燃料を排気に添加する燃料添加弁１２及び、ＮＯx触媒１１に流入する排気の空燃比を検出する空燃比セ
ンサ１３が備えられている。さらに、排気通路５におけるＮＯx触媒１１の下流部分には
、ＮＯx触媒１１を通過した後の排気の温度を取得してＮＯx触媒１１の温度を検出する温度センサ１５が備えられている。なお、ここで燃料添加弁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）３５が併設さ
れている。このＥＣＵ３５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ＮＯx触媒１１に係る制御を行うユニットであ
る。

ＥＣＵ３５には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類の他、空燃比センサ１３、温度センサ１５が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５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、本実施例における燃料添加弁１２が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３５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。ＮＯx触媒１１の活性化が完了した後において、ＮＯx触媒１１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（説明は省略）も、ＥＣＵ３５のＲＯＭ
に記憶されているプログラムの一つであり、ＥＣＵ３５によって実行される。なお、ここでＮＯx還元処理ルーチンを実行するＥＣＵ３５は本実施例におけるＮＯx還元制御手段を構成する。

ＮＯx触媒１１のＮＯx還元処理を行う場合には、燃料添加弁１２から還元剤としての燃料を排気中に添加し、この燃料をＮＯx触媒１１に供給する。ここで、特に冷間始動時な
どＮＯx触媒１１が活性化していない場合に燃料を供給してしまうと、供給された燃料が
ＮＯx触媒１１において還元反応を起こしづらく、ＮＯx還元処理が良好に行われないおそれがある。

従ってこのような場合には、内燃機関１の始動開始後、温度センサ１５によってＮＯx
触媒１１の温度がライトオフ温度以上となり活性化したことを検出してから、燃料添加弁１２によって燃料を添加することとしていた。

しかし、温度センサ１５によるＮＯx触媒１１の温度検出には誤差が伴うので、温度セ
ンサ１５がＮＯx触媒１１の温度がライトオフ温度以上となったことを検出した際には、
実際にはＮＯx触媒１１のライトオフが完了しＮＯx吸蔵が開始されており、既にＮＯxが
吸蔵されているおそれがある。

また、排気量の大きいディーゼル機関の場合、内燃機関１の熱容量、冷却水量が大きく冷却損失が大きいこと及び、内燃機関１の発生エネルギーに対する吸入空気量が大きくな
ることなどにより、排気温度がなかなか上昇せず、ＮＯx触媒１１の温度を高浄化率が得
られる温度まで早期に昇温させることが困難な場合があった。

そうするとＮＯx還元処理において、ＮＯx触媒１１に吸蔵されたＮＯxを充分に還元放
出させることが困難となる場合があった。その結果、ＮＯx触媒１１のＮＯx浄化率が低下するおそれがあった。

そこで、本実施例においては、温度センサ１５によってＮＯx触媒１１のライトオフが
検出された場合には、燃料添加弁１２から燃料を添加することによりＮＯx還元処理を行
い、ＮＯx触媒１１のライトオフ時点で既にＮＯx触媒１１に吸蔵されているＮＯxを還元
放出することとした。

図２には、本実施例におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチンを示す。本ルーチン
はＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中は所定時間毎に実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されるとまずＳ１０１において、ＮＯx触媒１１がライトオフしたか
どうかが判定される。具体的には温度センサ１５の出力値をＥＣＵ３５に取り込み、ＮＯx触媒１１の温度がライトオフ温度以上となっているかどうかが判定される。ここで、Ｎ
Ｏx触媒１１がライトオフしていないと判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。
一方、ＮＯx触媒１１がライトオフしていると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。な
お、ここで温度センサ１５及びＥＣＵ３５は、本実施例における活性化検出手段を構成する。

Ｓ１０２においては、前回の本ルーチンの実行時においてＮＯx触媒がライトオフして
いたかどうかが判定される。具体的には、Ｓ１０１においてＮＯx触媒１１がライトオフ
していると判定された場合には、本ルーチンの終了時にライトオフフラグをオンしておき、Ｓ１０２においてライトオフフラグを読み込むことにより判定してもよい。ここで前回の本ルーチンの実行時にはＮＯx触媒１１が既にライトオフしていたと判定された場合に
は本ル−チンを一旦終了する。前回の本ルーチンの実行時にはＮＯx触媒１１が既にライ
トオフしていなかったと判定された場合にはＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、ＮＯx触媒１１に既に吸蔵されていると推定されるＮＯxの量が所定値を超えているかどうかが判定される。ここで、ＮＯx触媒１１に既に吸蔵されている
ＮＯxの量は、温度センサ１５の出力のバラツキを考慮し、実際のＮＯx触媒１１の温度がバラツキの範囲の中で最も高かったとした場合に、Ｓ１０１でライトオフしたと判定された時点にＮＯx触媒１１に吸蔵されているＮＯxの量として推定される。

具体的には、実際のＮＯx触媒１１の温度がバラツキの中で最も高かったとした場合の
ＮＯx触媒１１のライトオフ時間とＳ１０１でＮＯｘ触媒１１がライトオフしたと判定さ
れた時点との時間差と、その間の吸入空気量の積算値と、実際のＮＯx触媒１１の温度が
バラツキの中で最も高かったとした場合のＳ１０１でＮＯｘ触媒１１がライトオフしたと判定された時点おけるＮＯｘ触媒１１の温度と、ＮＯx触媒１１に既に吸蔵されているＮ
Ｏxの量との関係を予めマップ化しておき、当該マップからこの時点に得られた上記パラ
メータに対応するＮＯx吸蔵量を読み出すことによって推定してもよい。

また、ここで所定値とは、ＮＯx触媒１１のライトオフ時において、これより多くのＮ
Ｏxが吸蔵されている場合には、以降のＮＯx還元処理において吸蔵されたＮＯxを完全に
還元放出できなくなり、その結果ＮＯx浄化率が低下すると考えられる閾値としてのＮＯx吸蔵量である。なお、ここでＮＯx触媒１１に吸蔵されているＮＯxの量を推定するＥＣＵ
３５は、本実施例におけるＮＯx量推定手段を構成する。

Ｓ１０３において、ＮＯx触媒１１に既に吸蔵されているＮＯxの量が所定値より少ないと判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。また、ＮＯxの量が所定値以上であ
ると判定された場合にはＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、燃料添加弁１２から燃料を添加することにより、ＮＯx還元処理
を行う。Ｓ１０４の処理が終了すると本ルーチンを終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、ＮＯx触媒１１がライトオフしたと判定
された時点でＮＯx触媒１１に既にＮＯxが吸蔵されており、以降のＮＯx還元処理によっ
て充分にＮＯxを還元放出できないおそれがある場合には、ＮＯx触媒１１がライトオフしたと判定された時点でＮＯx還元処理を行うこととしている。従って、温度センサ１５の
出力などにバラツキがあっても、ＮＯx触媒１１のライトオフ後のＮＯx還元処理において、より確実にＮＯx触媒１１に吸蔵されたＮＯxを還元放出することができる。その結果、ＮＯx触媒１１におけるＮＯx浄化率の低下を抑制することができる。

また、本実施例においては、ＮＯx触媒１１がライトオフしたと判定された時点におい
て既にＮＯx触媒１１に吸蔵されている可能性があるＮＯxの量が、後のＮＯx還元処理ま
たはＮＯx触媒１１のＮＯx浄化率に影響を及ぼさない程度である場合には、ＮＯx触媒１
１がライトオフした時点ではＮＯx還元処理を行わない。従って無駄にＮＯx還元処理を行うことが抑制され、燃費の悪化を抑制することができる。

また、上記の実施例１のＳ１０３の処理においては、ライトオフの時点で既にＮＯx触
媒１１に吸蔵されているＮＯxの量は、実際のＮＯx触媒１１の温度がバラツキの範囲の中で最も高かったとした場合に、Ｓ１０１でライトオフしたと判定された時点にＮＯx触媒
１１に吸蔵されているＮＯxの量として推定された。これは、ライトオフの時点で既にＮ
Ｏx触媒１１に吸蔵されているＮＯxの量の推定値として、推定値のバラツキ範囲の中で最大の値を採用することに実質的に相当する。

これにより、最悪のケースを基準として、ＮＯx触媒１１のライトオフの時点でＮＯx還元処理を実行するかどうかを判断することとなるので、ＮＯx触媒１１のライトオフ後の
ＮＯx還元処理において、さらに確実にＮＯx触媒１１に吸蔵されたＮＯxを還元放出する
ことができる。しかし、ライトオフの時点で既にＮＯx触媒１１に吸蔵されているＮＯxの量の推定値としては、必ずしもバラツキ範囲の中で最大の値を採用する必要はない。バラツキ範囲の中心の値よりも多い側の値をＮＯxの量の推定値として採用すれば、充分に上
記制御の効果を得ることができる。

次に、本発明における実施例２について説明する。実施例２においては、ＮＯx触媒１
１のライトオフ時に、ＮＯx還元処理を行うとともに、ＮＯx還元処理において供給された燃料によってＮＯx触媒１１の温度を高浄化率が得られる温度領域まで上昇させる制御に
ついて説明する。

図３には、本実施例におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチン２を示す。本ルーチ
ンにおいては、実施例１に示したライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチンに対して、Ｓ１０
３の代りにＳ２０１からＳ２０６の処理が設けられている点が相違する。ここではＳ２０１からＳ２０６の処理についてのみ説明し、Ｓ１０１からＳ１０３の処理の説明は省略する。

Ｓ１０３において、推定されたＮＯxの吸蔵量が所定値以上であると判定された場合に
はＳ２０１に進む。Ｓ２０１においては、ＮＯx触媒１１の温度がこの時点で、充分に高
い浄化率を得ることができる温度領域（高浄化率ウィンドウ）より低い温度かどうかが判定される。この高浄化ウィンドウの温度範囲については予め実験的に決定される。

ここで、ＮＯx触媒１１の温度が高浄化ウィンドウに属しているかそれ以上と判定され
た場合には、本ルーチンによってＮＯx触媒１１を昇温させる必要はないと判断されるの
で、後述する温度上昇のための処理をスキップしてＳ２０４に進む。この場合、ＮＯx触
媒１１を温度上昇させるために必要な燃料の単位時間あたりの添加量ｄＱｉｎｊ及び、燃料添加時間ｔｉｎｊ（ともに後述）はともに零に設定される。一方、ＮＯx触媒１１の温
度が高浄化ウィンドウより低い温度と判定された場合には、Ｓ２０２に進む。

Ｓ２０２においてはＮＯx触媒１１の温度を高浄化率が期待できる高浄化率温度まで上
昇させるために必要な燃料量が導出される。ここで高浄化率温度とは、前述の高浄化率ウィンドウに属する温度であり、予め定められる。

上述の燃料量は、具体的には以下の順序で導出される。
まず、現在のＮＯx触媒１１の温度と高浄化率温度との差分ΔＴが以下のように求めら
れる。
ΔＴ＝高浄化率温度―現在の排気温度 （１）
ここで、現在の排気温度は、Ｓ１０１で取得した温度センサ１５の出力から求めても良い。
次に、温度上昇のために、ＮＯx触媒１１に単位時間あたりに供給すべき熱エネルギー
ｄＥｉｎｊが以下のように求められる。
ｄＥｉｎｊ（ｊ／ｓ）＝ΔＴ×吸入空気量（ｇ／ｓ）×ガス比熱×α （２）
ここでαは実験的に求められた係数である。
そして、供給すべき熱エネルギーＥｉｎｊは以下のように求められる。
Ｅｉｎｊ（ｊ）＝ｄＥｉｎｊ（ｊ／ｓ）×Δｔ（ｓ） （３）
ここで、ΔｔはＮＯx触媒１１がライトオフした後、ＮＯx触媒１１が高浄化率を得ることが必要とされるまでの時間であり、予め定められた値である。

そして、ＮＯx触媒１１を高浄化率温度まで上昇させるのに必要な燃料量Ｑｉｎｊは以
下のように求められる。
Ｑｉｎｊ（ｇ）＝Ｅｉｎｊ（ｊ）／燃料発熱量（ｊ／ｇ） （４）
ここで燃料発熱量は１ｇの燃料によって発生する熱エネルギー量であり予め取得可能な値である。Ｓ２０２の処理が終了するとＳ２０３に進む。

Ｓ２０３においては、Ｓ２０２で求められた燃料量を燃料添加弁１２から添加するために必要な燃料添加時間ｔｉｎｊが算出される。ここで、燃料が添加された排気の空燃比がストイキとなる量以上の燃料が排気に過剰供給されても、過剰供給された燃料は温度上昇に使われない。従って、燃料添加弁１２からは、排気の空燃比がストイキとなる量の燃料ｄＱｉｎｊを単位時間あたりに添加することとし、その場合にＱｉｎｊの燃料を供給し切るのに必要な時間を導出する。従って燃料添加時間ｔｉｎｊは、以下のように求められる。
ｔｉｎｊ（ｔ）＝Ｑｉｎｊ（ｇ）／ｄＱｉｎｊ（ｇ／ｔ） （５）
ここで単位時間あたりの燃料添加量ｄＱｉｎｊは、この時点における吸入空気量と空燃比センサ１３によって取得される現時点における空燃比から求めることができる。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０４に進む。

Ｓ２０４においては、現時点でＮＯx触媒１１中に吸蔵されているＮＯxを還元するのに
必要な燃料量Ｑｒｉｃｈが以下のように導出される。
Ｑｒｉｃｈ（ｇ）＝推定吸蔵ＮＯx量（ｇ）×β （６）
ここで推定吸蔵ＮＯx量はＳ１０３で取得された値であり、βは実験的に求められた係
数である。Ｓ２０４の処理が終了するとＳ２０５に進む。

Ｓ２０５においては、ＮＯx触媒１１中に既に吸蔵されているＮＯxを還元するために必要な単位時間あたりの燃料添加量ｄＱｒｉｃｈと燃料添加時間ｔｒｉｃｈを導出する。ここで燃料添加時間ｔｒｉｃｈは、予め定められた一定の値であり、ライトオフ時ＮＯx還
元処理ルーチンのＳ１０４で採用された燃料の添加時間と同一としてもよい。そして、単位時間あたりの燃料添加量ｄＱｒｉｃｈは以下のように求められる。
ｄＱｒｉｃｈ（ｇ／ｓ）＝Ｑｒｉｃｈ（ｇ）／ｔｒｉｃｈ（ｓ） （７）
Ｓ２０５の処理が終了するとＳ２０６に進む。

Ｓ２０６においては、Ｓ２０２からＳ２０５において求めた条件に基づいて燃料添加弁１２によってＱｉｎｊ＋Ｑｒｉｃｈの量の燃料を添加する。ここで図４は、Ｓ２０６において燃料添加弁１２によって行われる燃料添加の燃料添加率（単位時間あたりに添加される燃料量）の変化を示すタイムチャートである。図４から分かるように、燃料添加弁１２からは先ず最初にｄＱｉｎｊ＋ｄＱｒｉｃｈに相当する燃料が単位時間あたりに添加される。

この時点で、ＮＯx触媒１１に流入する排気の空燃比はリッチとなり、ＮＯx触媒１１に既に吸蔵されているＮＯxが還元放出されるとともに、ＮＯx触媒１１の温度が昇温する。そして、時間ｔｒｉｃｈが経過した時点でＮＯx還元に必要な燃料の供給は完了するので
ｄＱｒｉｃｈに相当する燃料添加が停止される。

そうすると、ＮＯx触媒１１に流入する排気の空燃比はストイキとなる。さらに燃料添
加開始から時間ｔｉｎｊが経過した時点でＮＯx触媒１１の温度が高浄化率温度に達する
ので燃料添加弁１２からのｄＱｉｎｊに相当する燃料添加が停止される。なお、上記においてＱｉｎｊの値は本実施例における温度上昇対応還元剤量に相当し、Ｑｒｉｃｈの値は本実施例におけるＮＯx還元対応還元剤量に相当する。

このように、本実施例においては、ＮＯx触媒１１がライトオフしたと判定された場合
に、ＮＯx触媒１１を高浄化率温度まで上昇させるのに必要な単位時間あたりの燃料添加
量及び燃料噴射時間と、ＮＯx触媒１１に既に吸蔵されたＮＯxを還元するために必要な単位時間あたりの燃料添加量及び燃料噴射時間とを独立に決定し、それらの合計量を添加することとした。また、特にＮＯx触媒１１の温度を高浄化率温度まで上昇させるための燃
料を添加する場合に、ＮＯx触媒１１に流入する排気の空燃比がストイキとなるようにし
た。

図５には、本実施例におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチン２を実行させた場合
のＮＯx触媒１１の温度の変化についてのタイムチャートを示す。このタイムチャートを
見て分かるように、本実施例によれば、より早くＮＯx触媒１１の温度を高浄化率ウィン
ドウに属するまで昇温させることができる。そして、ＮＯx触媒１１がライトオフしたと
判定された時点で、既にＮＯx触媒１１に吸蔵されているＮＯxを還元放出させることができる。これらの作用により、ＮＯx触媒１１を早急に高浄化率を得ることが可能な状態と
することができ、加えてＮＯx触媒１１のライトオフ以降のＮＯx還元処理において、より確実にＮＯx触媒１１に吸蔵されたＮＯxを還元放出させることができる。その結果、ＮＯx触媒１１におけるＮＯx浄化率及びエミッションの悪化を抑制することができる。

また、本実施例においては、ＮＯx触媒１１の温度を高浄化率温度まで上昇させるため
の燃料を添加する場合に、ＮＯx触媒１１に流入する排気の空燃比がストイキとなるよう
にしている。これにより、ＮＯx触媒１１の温度上昇に寄与せずに消費される燃料を低減
することができ、ＮＯx触媒１１の温度を上昇させる際の燃費を向上させることができる
。

ここで、ＮＯx触媒１１の温度を高浄化率温度まで上昇させるための燃料を添加する場
合に、ＮＯx触媒１１に流入する排気の空燃比を必ずしもストイキとなるように制御する
必要はない。ストイキよりリーン側の空燃比となるように制御すれば、ＮＯx触媒１１の
温度上昇に寄与せずに消費される燃料を低減することができ、ＮＯx触媒１１の温度を上
昇させる際の燃費を向上させることができる。

なお、上記の実施例においては、内燃機関１はディーゼル機関である例について説明したが、ガソリン機関に対して本発明を適用しても構わない。

本発明の実施例における内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例２におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチン２を示すフローチャートである。 本発明の実施例２におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチン２において、ＮＯx触媒のライトオフ時に添加される燃料量の変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施例２におけるライトオフ時ＮＯx還元処理ルーチン２を実行した場合の、ＮＯx触媒の温度の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気管
１１・・・ＮＯx触媒
１２・・・燃料添加弁
１３・・・空燃比センサ
１５・・・温度センサ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
   前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に設けられ、前記排気通路を通
   過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤を添加させ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に
   前記還元剤を供給することにより、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxを還元放出させるＮＯx還元処理を行うＮＯx還元制御手段と、
   前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことを検出する活性化検出手段と、を備え
   前記活性化検出手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことが検出された
   場合に、前記ＮＯx還元制御手段によって前記ＮＯx還元処理が実施されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx量を推定するＮＯx量推定手段をさらに備え、
   前記活性化検出手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことが検出された
   時点において、前記ＮＯx量推定手段により推定された前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx量が所定値以上の場合に、前記ＮＯx還元制御手段によってＮＯx還元処理が行なわ
   れ、
   前記ＮＯx量推定手段が前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx量を推定する際には、
   ＮＯx量の推定値に対して想定されるバラツキ範囲におけるバラツキ中心より多い側の値
   を推定値と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. 前記活性化検出手段によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が活性化したことが検出された
   場合に、前記ＮＯx還元処理を行うとともに、該ＮＯx還元処理において供給された還元剤によって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を、充分に高い浄化率が得られる温度領域であ
   る所定の高浄化率ウィンドウに属するまで上昇させ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。
4. 前記ＮＯx還元処理において供給される還元剤の量は、
   還元すべきＮＯxの量に基づいて求められるＮＯx還元対応還元剤量と、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を前記高浄化率ウィンドウに属するまで昇温させるために必要なエネル
   ギーに基づいて求められる温度上昇対応還元剤量とから決定され、
   前記温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤は、該温度上昇対応還元剤量に相当する還元剤が添加された場合の前記排気の空燃比がストイキまたはそれよりリーン側となるように添加されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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