JP2007303345A - 可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置の性能をより好適に回復させることを課題とする。
【解決手段】ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路に設けられた排気浄化装置の性能を回復させるべく該排気浄化装置に還元剤を供給するときに、ターボチャージャのタービンの可変ノズルを閉口側に制御する（Ｓ１０３）。これにより、排気の温度を上昇させて還元剤の霧化を促進させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、排気浄化装置の性能を回復させるべく該排気浄化装置よりも上流側から該排気浄化装置に還元剤を供給する場合がある。

特許文献１には、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に還元剤添加弁を設ける技術が開示されている。ここでは、還元剤添加弁から還元剤を添加するときに、排気通路における還元剤添加弁から添加された還元剤が直接当たる部分の温度をその他の部分よりも高くする。これによって、還元剤の霧化を促進することが出来る。

また、特許文献２には、可変ノズルターボチャージャ付ガソリンエンジンの排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の暖機時に点火時期を遅角すると共にタービンの可変ノズルを閉口側に制御する技術が開示されている。
特開２００２−３０９２７号公報 特開２００５−２５６６９１号公報 特開２００５−２１４１７５号公報 特開２０００−２２０４４５号公報

本発明は、可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置の性能をより好適に回復させることが出来る技術を提供することを目的とする。

本発明は、可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムにおいて、ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路に設けられた排気浄化装置の性能を回復させるべく該排気浄化装置に還元剤を供給するときに、ターボチャージャのタービンの可変ノズルを閉口側に制御するものである。

より詳しくは、本発明に係る可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムは、
前記ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
該排気浄化装置より上流側から該排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
所定条件が成立したときに、前記還元剤供給手段によって還元剤を供給することで前記排気浄化装置の性能を回復させる回復制御を実行する回復制御実行手段と、を備え、
前記回復制御実行手段によって前記回復制御が実行されるときに前記タービンの可変ノズルを閉口側に制御することを特徴とする。

本発明においては、回復制御の実行時にターボチャージャのタービンの可変ノズルが閉口側に制御される。可変ノズルが閉口側に制御されると、タービンより上流側の排圧が上昇し、それに伴って排気の温度が上昇する。その結果、還元剤供給手段から供給された還元剤の霧化が促進される。

還元剤の霧化が促進されると、排気浄化装置における該排気浄化装置の性能を回復させるための化学反応が促進されることになる。従って、本発明によれば、排気浄化装置の性能をより好適に回復させることが出来る。

本発明においては、回復制御が実行されるときに排気浄化装置よりも上流側の排気の温度が所定温度より低い場合に可変ノズルを閉口側に制御してもよい。

ここで、所定温度を、還元剤の霧化が十分に促進されると判断出来る温度の下限値としてもよい。

これにより、排気の過昇温や燃費の悪化を抑制することが出来る。

また、回復制御の実行中においては、タービンの可変ノズルの開度が一定であっても、内燃機関の運転状態の変化等に起因して該内燃機関から排出される排気の温度が低下する場合がある。上記によれば、このような場合においても、排気の過剰な温度低下を抑制することが出来る。そのため、還元剤の霧化を促進することが出来る。

本発明において、排気浄化装置における上流側には酸化機能を有する前段触媒を設けてもよい。この場合、該前段触媒の温度を検出する前段触媒温度検出手段をさらに備え、回復制御実行手段によって回復制御が実行されているときに、前段触媒温度検出手段によって検出される前段触媒の温度が所定低下量以上低下した場合、タービンの可変ノズルを閉口側に制御してもよい。

回復制御の実行中において、内燃機関から排出される排気の温度が低下すると、還元剤供給手段から供給される還元剤が霧化し難くなる。その結果、前段触媒において該還元剤が酸化され難くなり、該前段触媒の温度が低下する。

ここで、所定低下量とは、前段触媒の温度が該所定低下量以上低下した場合、内燃機関から排出される排気の温度が、還元剤が霧化し難くなるほど低下したと判断出来る閾値となる値である。

上記によっても、回復制御の実行中における排気の過剰な温度低下を抑制することが出来る。

本発明において、使用される還元剤が性状の異なるものとなった場合、該還元剤の霧化特性も変化する場合ある。ここで、霧化特性とは、霧化し易さを示す特性である。つまり、還元剤が供給されるときの排気の温度をある一定の温度とすると、還元剤の霧化特性が比較的高い場合は比較的低い場合に比べてその霧化がより促進される。

そこで、本発明においては、還元剤供給手段から供給される還元剤の霧化特性を検出する霧化特性検出手段をさらに備えてもよい。この場合、該霧化特性検出手段によって検出される還元剤の霧化特性が基準特性値よりも低い場合、回復制御実行手段によって回復制御が実行されるときにタービンの可変ノズルを閉口側に制御してもよい。

ここで、基準特性値とは、還元剤の霧化特性が該基準特性値以上である場合は、回復制御の実行時にタービンの可変ノズルを閉口側に制御しなくてもその還元剤は十分に霧化すると判断出来る閾値となる値である。

上記によれば、回復制御に使用される還元剤の性状が変化した場合であっても、還元剤
の霧化を十分に促進することが出来る。従って、排気浄化装置の性能をより好適に回復させることが出来る。

本発明によれば、可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置の性能をより好適に回復させることが出来る。

以下、本発明に係る可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関および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エンジンである。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にはターボチャージャ６のコンプレッサ６ａが設置されている。排気通路３にはターボチャージャ６のタービン６ｂが設置されている。

排気通路３におけるタービン６ｂより下流側には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と称する）４が設けられている。また、該ＮＯｘ触媒４よりも下流側にはパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと称する）５が設けられている。

ＮＯｘ触媒４は、周囲雰囲気が酸化雰囲気のときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、周囲雰囲気が還元雰囲気のときは吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する触媒である。フィルタ５は排気中の粒子状物質（Particulate matter:以下、ＰＭと称する）を捕集する。また、該
フィルタ５にはＮＯｘ触媒が担持されている。本実施例では、このＮＯｘ触媒４とフィルタ５とが本発明に係る排気浄化装置に相当する。また、ＮＯｘ触媒４が本発明に係る前段触媒に相当する。尚、ＮＯｘ触媒４やフィルタ５に担持されているＮＯｘ触媒（以下、担持ＮＯｘ触媒と称する）は、酸化機能を有する触媒であればよくＮＯｘ触媒に限られるものではない。

排気通路３におけるタービン６ｂより上流側には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁７および排気の温度を検出する第一温度センサ８が設けられている。また、排気通路３におけるＮＯｘ触媒４とフィルタ５との間には、排気の温度を検出する第二温度センサ９が設けられている。

本実施例に係るターボチャージャ６は可変ノズルターボチャージャである。ここで、該ターボチャージャ６のタービン６ｂの概略構成について図２に基づいて説明する。図２に示すように、タービン６ｂには、可変ノズル１１を構成する複数のノズルベーン１２がタービンホイール１３の周囲に設けられている。該ノズルベーン１２が制御されることでノズルベーン１２が開口側または閉口側に制御される。このようにノズルベーン１２を制御することによってターボチャージャ６による過給圧を上昇または低下させることが出来る。

また、内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。このＥＣＵ１０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。ＥＣＵ１０には、第一温度センサ８および第二温度センサ９、内燃機関１のクランク角を検出するクランクポジションセンサ１４が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。

ＥＣＵ１０は、第二温度センサ９の検出値に基づいてＮＯｘ触媒４の温度を推定する。

また、ＥＣＵ１０には、タービン６ｂのノズルベーン１２や燃料添加弁７が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらが制御される。

＜フィルタ再生制御＞
次に、フィルタ５に捕集されたＰＭを除去するために行われるフィルタ再生制御について説明する。本実施例に係るフィルタ再生制御では、燃料添加弁７から燃料を添加することで、該燃料を還元剤としてＮＯｘ触媒４およびフィルタ５に供給する。そして、供給された燃料がＮＯｘ触媒４および担持ＮＯｘ触媒において酸化されることで生じる酸化熱によってフィルタ５の温度が上昇する。その結果、フィルタ５に捕集されていたＰＭが酸化され除去される。尚、本実施例においては、このフィルタ再生制御が本発明に係る回復制御に相当する。

このとき、内燃機関１から排出される排気の温度がある程度の温度よりも低いと、燃料添加弁７から添加された燃料が霧化し難くなる。そのため、ＮＯｘ触媒４および担持ＮＯｘ触媒における該燃料の酸化が促進され難くなる。その結果、フィルタ５の温度が上昇し難く、ＰＭの酸化も促進され難くなる。

そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行開始時に第一温度センサ８によって検出される排気の温度（以下、上流側排気温度と称する）が所定温度よりも低い場合、タービン６ｂのノズルベーン１２を制御することで可変ノズル１１を閉口側に制御する。可変ノズル１１が閉口側に制御されることでタービン６ｂより上流側の排圧が上昇し、それによって上流側排気温度が上昇する。そのため、燃料添加弁７から添加された燃料の霧化が促進され易くなる。

ここで、所定温度は、燃料添加弁７から添加される燃料の霧化が十分に促進されると判断出来る上流側排気温度の下限値である。該所定温度は実験等によって予め定められている。

＜フィルタ再生制御の第一の制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係るフィルタ再生制御の第一の制御ルーチンについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中に所定の間隔で繰り返し実行されるものである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、フィルタ再生制御の実行条件が成立したか否かを判別する。ここで、フィルタ再生制御の実行条件としては、フィルタ５におけるＰＭ捕集量の推定量が、フィルタ再生制御の実行開始の閾値となる所定量に達したときを例示することが出来る。尚、本実施例においては、フィルタ再生制御の実行条件が本発明に係る所定条件に相当する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、上流側排気温度Ｔｇｕｐが所定温度Ｔｇ０よりも低いか否かを判別する。このＳ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０３において、ＥＣＵ１０は、ノズルベーン１２の開度θｖｎを所定量Δθ０分低下させることで、可変ノズル１１を閉口側に制御する。ここで、所定量Δθ０とは、フィ
ルタ再生制御実行時に排気の温度を調整すべくノズルベーン１２の開度θｖｎを制御するときの単位制御量となる値である。

次に、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進み、上流側排気温度Ｔｇｕｐが所定温度Ｔｇ０以上に上昇したか否かを判別する。このＳ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。一方、Ｓ１０５において、否定判定された場合、Ｓ１０３に戻り、ノズルベーン１２の開度を更に所定量Δθ０分低下させる。

Ｓ１０５において、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７からの燃料添加の実行を開始する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

以上説明したルーチンによれば、フィルタ再生制御の実行開始時において、内燃機関１から排出される上流側排気温度Ｔｇｕｐが所定温度Ｔｇ０以上となった状態で燃料添加弁７からの燃料添加の実行が開始される。そのため、添加された燃料の霧化を促進させることが出来る。

添加された燃料の霧化が促進されると、ＮＯｘ触媒４および担持ＮＯｘ触媒における該燃料の酸化が促進され易くなる（特に、フィルタ５より上流側にあるＮＯｘ触媒４においては、霧化が十分に促進されていない燃料が供給された場合に比べて燃料が酸化され易くなる）。従って、フィルタ５の温度をより速やかに上昇させることが出来る。そのため、フィルタ５に捕集されたＰＭをよりより速やかに除去することが出来る。

また、霧化が十分に促進されていない燃料が供給された場合、担持ＮＯｘ触媒において局所的に過剰な量の燃料が供給されることでフィルタ５の温度が局所的に過剰に上昇する虞がある。上記によれば、霧化が十分に促進された状態で燃料が供給されるため、このようなフィルタ５の局所的な過昇温を抑制することが出来る。

以上のように、本実施例によれば、フィルタ５の性能をより好適に回復させることが出来る。

＜フィルタ再生制御の第二の制御ルーチン＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御の第二の制御ルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、上記第一の制御ルーチンと同様、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中に所定の間隔の繰り返し実行されるものである。尚、本ルーチンにおいて、Ｓ１０２およびＳ１０３、Ｓ１０４は上記第一の制御ルーチンと同様の処理であるため、これらの説明は省略する。

フィルタ再生制御の実行中においても、内燃機関１の運転状態の変化等に起因して内燃機関１から排出される排気の温度が低下する場合がある。この場合、燃料添加弁７から添加された燃料が霧化し難くなる。その結果、ＮＯｘ触媒４や担持ＮＯｘ触媒における該燃料の酸化が促進され難くなり、フィルタ５からＰＭが除去され難くなる虞がある。そこで、本ルーチンによって、フィルタ再生制御の実行中における上流側排気温度の過剰な低下を抑制すべく可変ノズル１１の開度を制御する。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ２０１において、フィルタ再生制御の実行中であるか否かを判別する。このＳ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。そして、Ｓ１０２に進んだ場合、ＥＣＵ１０は、第一の制御ルーチンと同様、上流側排気温度Ｔｇｕｐが所定温度Ｔｇ０よりも低いか否かを判別する。

そして、本ルーチンでは、Ｓ１０２において否定判定された場合、および、Ｓ１０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０５に進む。Ｓ２０５において、ＥＣＵ１０は燃料添加弁７からの燃料添加の実行を継続する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

また、本ルーチンでは、Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０２に進む。可変ノズル１１を過剰に閉口側に制御すると、過給圧が過剰に上昇し内燃機関１の負荷が過剰に上昇する虞がある。そこで、Ｓ２０２において、ＥＣＵ１０は、ノズルベーン１２の開度θｖｎをさらに低下させることが可能か否かを判別する。Ｓ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進む。一方、Ｓ２０２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は、可変ノズル１１をさらに閉口側に制御することによって上流側排気温度Ｔｇｕｐを上昇させることは不可能と判断し、Ｓ２０６に進む。

Ｓ２０６において、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７からの燃料添加の実行を停止する。即ち、フィルタ再生制御の実行を停止する。その後、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。

本ルーチンにおいては、Ｓ１０４において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０２に戻る。

以上説明したルーチンによれば、フィルタ再生制御の実行中において、内燃機関１の運転状態が低下した場合等であっても上流側排気温度Ｔｇｕｐが所定温度Ｔｇ０以上に制御される。そのため、添加された燃料の霧化を促進させることが出来る。その結果、フィルタ再生制御の実行中におけるフィルタ５の温度低下を抑制することが出来、以って、フィルタ５からのＰＭの除去を促進することが出来る。従って、フィルタ５の性能をより好適に回復させることが出来る。

尚、上記フィルタ再生制御の第一および第二のルーチンにおいては、タービン６ｂの可変ノズル１１が閉口側に制御されるのは、上流側排気温度Ｔｇｕｐが所定温度Ｔｇ０より低いときのみである。従って、可変ノズル１１が閉口側に制御されることに起因する排気の過昇温や燃費の悪化を抑制することが出来る。

また、フィルタ再生制御の実行中において、上流側排気温度Ｔｇｕｐが低下することで添加された燃料が霧化し難くなった場合、ＮＯｘ触媒４での該燃料の酸化が促進され難くなることで該ＮＯｘ触媒４の温度が低下する。

そこで、本実施例においては、フィルタ再生制御の実行中において、ＮＯｘ触媒４の温度が所定低下量以上低下した場合、可変ノズル１１をさらに閉口側に制御するとしても良い。ここで、所定低下量とは、ＮＯｘ触媒４の温度が該所定低下量以上低下した場合、燃料が霧化し難くなるほど上流側排気温度が低下したと判断出来る閾値となる値である。

このような制御によっても、フィルタ再生制御の実行中における過剰な温度低下を抑制することが出来る。

＜実施例２＞
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様であるためその説明を省略する。

＜添加燃料の霧化特性算出＞
本実施例においても、実施例１と同様、燃料添加弁７から燃料を添加することでフィルタ再生制御が行われる。そのため、内燃機関１が搭載された車両の給油タンク（図示せず）に給油される燃料の性状が変化すると、フィルタ再生制御実行時に還元剤として燃料添加弁７から添加される燃料の性状も必然的に変化する。これに伴い、燃料添加弁７から添加される燃料の霧化特性が変化する場合がある。

そこで、本実施例においては、給油終了毎に給油された燃料の霧化特性を算出する。そして、フィルタ再生制御時においては、該燃料の霧化特性に応じてタービン６ｂの可変ノズル１１の開度を制御する。

ここで、本実施例に係る燃料の霧化特性の算出方法について説明する。本実施例では、給油終了後、上流側排気温度が所定の霧化特性算出温度となったときに、燃料添加弁７からの燃料添加を実行する。そして、このときにＮＯｘ触媒４の温度上昇量を算出し、該温度上昇量に基づいて添加された燃料の霧化特性を算出する。算出された燃料の霧化特性はＥＣＵ１０に記憶される。

尚、上流側排気温度が所定の霧化特性算出温度であるときにおける、燃料添加時のＮＯｘ触媒４の温度上昇量と燃料の霧化特性との関係は、実験等によって予め求められておりマップとしてＥＣＵ１０に記憶されている。

＜フィルタ再生制御の制御ルーチン＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンについて図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中に所定の間隔で繰り返し実行されるものである。

本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ３０１において、フィルタ再生制御の実行条件が成立したか否かを判別する。この実行条件は、実施例１に係るフィルタ再生制御の第一の制御ルーチンと同様である。このＳ３０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

Ｓ３０２において、ＥＣＵ１０は、記憶されている燃料の霧化特性Ｆａｔ（即ち、現時点で燃料タンクに貯留されている燃料の霧化特性）を読み込む。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０３に進み、現時点での上流側排気温度Ｔｇｕｐに応じた霧化特性の基準特性値Ｆａｔ０を算出する。ここで、基準特性値Ｆａｔ０とは、現時点での上流側排気温度Ｔｇｕｐの排気中に霧化特性が該基準特性値Ｆａｔ０である燃料が添加された場合、該燃料が十分に霧化すると判断出来る閾値となる値である。上流側排気温度Ｔｇｕｐと基準特性値Ｆａｔ０との関係は実験等によって予め求められておりマップとしてＥＣＵ１０に記憶されている。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０４に進み、Ｓ３０２において読み込まれた燃料の霧化特性Ｆａｔが基準特性値Ｆａｔ０よりも小さいか否かを判別する。Ｓ３０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３１０に進む。

Ｓ３０５において、ＥＣＵ１０は、霧化特性Ｆａｔの燃料が燃料添加弁７から添加された場合であっても該燃料が十分に霧化することが可能な上流側排気温度である目標排気温度Ｔｇｔを算出する。霧化特性Ｆａｔと目標排気温度Ｔｇｔとの関係は実験等によって予め求められておりＥＣＵ１０に記憶されている。

次に、ＥＣＵ１０はＳ３０６に進み、現時点の上流側排気温度Ｔｇｕｐを目標排気温度Ｔｇｔまで上昇させることが可能なタービン６ｂのノズルベーン１２の閉弁量である目標閉弁量Δｖｎｔを算出する。この目標閉弁量Δｖｎｔは現時点での内燃機関１の運転状態によっても変化する。目標排気温度Ｔｇｔと目標閉弁量Δｖｎｔ、内燃機関１の運転状態、の関係は実験等によって予め求められておりＥＣＵ１０に記憶されている。

次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０７に進み、ノズルベーン１２の開度を目標閉弁量Δｖｎｔ分低下させることが可能か否かを判別する。つまり、ノズルベーン１２の開度を目標閉弁量Δｖｎｔ分低下させても内燃機関１の負荷が過剰に上昇しないか否かを判別する。Ｓ３０７において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０８に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３１１に進む。

Ｓ３０８に進んだＥＣＵ１０は、ノズルベーン１２の開度を目標閉弁量Δｖｎｔ分低下させることで可変ノズル１１を閉口側に制御する。

次に、ＥＣＵ１０はＳ３０９に進み、上流側排気温度Ｔｇｕｐが目標排気温度Ｔｇｔ以上にまで上昇したか否かを判別する。このＳ３０９において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３１０に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３０９に戻る。

Ｓ３１０において、ＥＣＵ１０は燃料添加弁７からの燃料添加を実行する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。

一方、Ｓ３１１に進んだＥＣＵ１０は、可変ノズル１１を閉口側に制御することなく燃料添加弁７からの燃料添加を実行した場合にＮＯｘ触媒４およびフィルタ５に付着する未燃燃料成分の量である付着燃料成分量Ｑｈｃを予測し、予測された付着燃料成分量Ｑｈｃが上限量Ｑｈｃｌｉｍｉｔ以下であるか否かを判別する。

ここで、付着燃料成分量Ｑｈｃは、燃料の霧化特性Ｆａｔおよび現時点の上流側排気温度Ｔｇｕｐ、燃料添加弁７からの燃料添加量等に基づいて予測される。また、上限量Ｑｈｃｌｉｍｉｔは、ＮＯｘ触媒４およびフィルタ５に付着しても、その未燃燃料成分を除去するための制御を行うことで除去することが可能な付着燃料成分の上限量である。

Ｓ３１１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３１０に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ３１２に進む。

Ｓ３１２において、ＥＣＵ１０は、現時点での燃料添加弁７からの燃料添加を禁止する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合、フィルタ再生制御は、内燃機関１の運転状態の変化等によって上流側排気温度Ｔｇｕｐが上昇し、ノズルベーン１２の目標閉弁量Δｖｎｔが小さくなってから実行される。

以上説明した制御ルーチンによれば、フィルタ再生制御の実行時に燃料添加弁７から実際に添加される燃料の霧化特性Ｆａｔに応じて、タービン６ｂの可変ノズル１１の開度が制御される。従って、給油等によって燃料タンクに貯留される燃料の性状が変化した場合であっても、該燃料が燃料添加弁７から添加されたときに該燃料の霧化を十分に促進することが出来る。そのため、フィルタ５の性能をより好適に回復させることが出来る。

また、上記制御ルーチンによれば、タービン６ｂの可変ノズル１１を閉口側に制御することによる内燃機関１の過剰な負荷の上昇を抑制することが出来る。

尚、上記各実施例において、フィルタ再生制御の実行時に排気を昇温させるべくタービン６ｂの可変ノズル１１を閉口側に制御すると、内燃機関１のトルクが変動する虞がある。

そこで、ノズルベーン１２を閉弁側に制御するときに、該ノズルベーン１２の開度の下限値を設定しても良い。この場合、該下限値は内燃機関１のトルクの変動量が許容範囲の上限値以下となるように設定される。また、このときのノズルベーン１２の開度の下限値は内燃機関１の運転状態に基づいて変更される。このように、ノズルベーン１２の開度を制御することで内燃機関１の過剰なトルクの変動を抑制することが出来る。

もしくは、ノズルベーン１２を所定量ずつ段階的に閉弁側に制御するときに、クランクポジションセンサ１４の出力値に基づいて内燃機関１のトルクの変動量を算出してもよい。この場合、算出されたトルクの変動量が許容範囲の上限値を越えた場合は、ノズルベーン１２を開弁側に制御する。つまり、ノズルベーン１２の開度を一段階前の開度に戻す。

また、各実施例に係るターボチャージャ６を、モータによってその回転を補助することが可能な所謂モータアシストターボチャージャとした場合は、ノズルベーン１２を閉弁側に制御するときに、内燃機関１のトルク変動を抑制する方向へモータによってターボチャージャ６の回転を制御してもよい。

これらによっても、可変ノズル１１を閉口側に制御することに起因する内燃機関１の過剰なトルクの変動を抑制することが出来る。

上記各実施例では、本発明に係る回復制御をフィルタ再生制御とした場合を例に挙げて説明したが、ＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元する、所謂ＮＯｘ還元制御や、これらの触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元する、所謂ＳＯｘ被毒回復制御においても本発明を適用することが出来る。

本発明をＮＯｘ還元制御に適用した場合、ＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とすべく燃料添加弁７から燃料が添加される。このとき、該燃料の霧化が促進されることで、ＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘの還元反応が促進され易くなる。

また、本発明をＳＯｘ被毒回復制御に適用した場合、ＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒の周囲雰囲気を還元雰囲気とすると共にこれらの触媒を昇温させるべく燃料添加弁７から燃料が添加される。このとき、該燃料の霧化が促進されることで、上記フィルタ再生制御時と同様の理由でＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒の温度が上昇し易く、また、これらの触媒に吸蔵されているＳＯｘの還元反応が促進され易くなる。

従って、本発明をＮＯｘ還元制御やＳＯｘ被毒回復制御に適用した場合においては、ＮＯｘ触媒４または担持ＮＯｘ触媒の能力をより好適に回復させることが出来る。

また、上記のように、各実施例によれば、フィルタ再生制御（もしくは、ＮＯｘ還元制御やＳＯｘ被毒回復制御）の実行時において、燃料添加弁７から添加される燃料の霧化が促進されるため該燃料のＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒での酸化反応（もしくは、ＮＯｘ還元反応やＳＯｘ還元反応）が促進され易い。従って、ＮＯｘ触媒４および／または担持ＮＯｘ触媒を構成する貴金属を低減することも出来る。

各実施例においては、タービン６ｂよりも上流側の排気通路３に燃料添加弁７を設置したが、該燃料添加弁７をタービン６ｂよりも下流側且つＮＯｘ触媒４よりも上流側の排気
通路３に設置してもよい。また、燃料添加弁７からの燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射よりも後の時期に副燃料噴射を実行することでＮＯｘ触媒４およびフィルタ５に燃料を供給してもよい。

実施例１に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。 実施例１に係るターボチャージャのタービンの概略構成を示す図。 実施例１に係るフィルタ再生制御の第一の制御ルーチンを示すフローチャート。 実施例１に係るフィルタ再生制御の第二の制御ルーチンを示すフローチャート。 実施例２に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンを示すフローチャート。

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
５・・・パティキュレートフィルタ
６・・・ターボチャージャ
６ａ・・コンプレッサ
６ｂ・・タービン
７・・・燃料添加弁
８・・・第一温度センサ
９・・・第二温度センサ
１０・・ＥＣＵ
１１・・可変ノズル
１２・・ノズルベーン
１３・・タービンホイール
１４・・クランクポジションセンサ

Claims (4)

1. 可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
   該排気浄化装置より上流側から該排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   所定条件が成立したときに、前記還元剤供給手段によって還元剤を供給することで前記排気浄化装置の性能を回復させる回復制御を実行する回復制御実行手段と、を備え、
   前記回復制御実行手段によって前記回復制御が実行されるときに前記タービンの可変ノズルを閉口側に制御することを特徴とする可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記回復制御実行手段によって前記回復制御が実行されるときに、前記排気浄化装置よりも上流側の排気の温度が所定温度より低い場合に前記可変ノズルを閉口側に制御することを特徴とする請求項１記載の可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記排気浄化装置における上流側には酸化機能を有する前段触媒が設けられており、
   該前段触媒の温度を検出する前段触媒温度検出手段をさらに備え、
   前記回復制御実行手段によって前記回復制御が実行されているときに、前記前段触媒温度検出手段によって検出される前記前段触媒の温度が所定低下量以上低下した場合、前記タービンの可変ノズルを閉口側に制御することを特徴とする請求項１記載の可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記還元剤供給手段から供給される還元剤の霧化特性を検出する霧化特性検出手段をさらに備え、
   該霧化特性検出手段によって検出される還元剤の霧化特性が基準特性値よりも低い場合、前記回復制御実行手段によって前記回復制御が実行されるときに前記タービンの可変ノズルを閉口側に制御することを特徴とする請求項１記載の可変ノズルターボチャージャ付内燃機関の排気浄化システム。
   

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