JP2008069728A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復時に内
燃機関の燃焼状態が変更された場合であっても該吸蔵還元型ＮＯx触媒の過熱を抑制でき
る技術を提供する。
【解決手段】吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行うときであって所定条件を満たし
ている場合には、該所定条件を満たしていない場合と比較して、空燃比を低くした状態で内燃機関の運転を行ない、吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行っているときに所定
条件を満たさなくなった場合であっても燃料添加手段から燃料を添加して硫黄被毒回復を継続する場合、所定条件を満たさなくなった後の燃料の添加時間を、前記所定条件を満たしていると仮定したときの燃料の添加時間よりも短くする（Ｓ１０４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に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に排気中
のＮＯxを吸蔵し、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に吸蔵し
ていたＮＯxを還元する。

また、ＮＯx触媒には燃料に含まれる硫黄成分もＮＯxと同様に吸蔵される。このように吸蔵された硫黄成分はＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒内に蓄積される。これを硫黄被毒という。この硫黄被毒によりＮＯx触媒でのＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる硫黄被毒回復処理を施す必要がある。この硫黄被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温にし、且つ理論空燃比またはリッチ空燃比の排気をＮＯx触媒に流通させて行われる。例えばＮＯx触媒に燃料を添加することにより、該燃料がＮＯx触媒で反応して該ＮＯx触媒が高温となる。この状態でさらに燃料を添加して排気の空燃比をリッ
チ空燃比とすることにより、硫黄被毒を回復させることができる。そして、リッチ空燃比とするときに、吸入空気量を減少させることがある。

ところで、硫黄被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温にしたり、排気の空燃比をリッチと
したりするため、限られた条件下で行われる。例えば、内燃機関をリッチ空燃比で運転できないような場合には、ＮＯx触媒へ流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とするために
多量の還元剤が必要となるため、硫黄被毒回復を中止することがあった。

しかし、硫黄被毒回復処理を中止すると、次回の硫黄被毒回復を行なうときにＮＯx触
媒の温度を再度上昇させなくてはならず燃費が悪化する虞がある。また、内燃機関の運転状態等が硫黄被毒回復可能な状態となるまでに時間がかかると、ＮＯx浄化率が低下する
虞もある。

これに対し、硫黄被毒回復を行なっているときに硫黄被毒回復に適した運転状態を維持できなくなったとしても、所定条件の下で燃料添加を継続する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−９０２７６号公報 特開２００５−３３７０３９号公報 特開２００５−１０５８２１号公報

ここで、硫黄被毒回復が行われている場合には、吸入空気量を減少させて例えばリッチ空燃比で内燃機関が運転されるが、その後リッチ空燃比で内燃機関を運転させることが困難となった場合には、例えばリーン空燃比で内燃機関が運転される。そして、リーン空燃比へ移行するために内燃機関の吸入空気量が増加される。このように、リーン空燃比へ移行すると、ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とするために、多量の還元
剤が必要となる。このように多量の還元剤を供給して硫黄被毒回復を継続させると、多量の還元剤が短時間でＮＯx触媒へ流入することになる。これにより、ＮＯx触媒で反応する還元剤の量が多くなるので、該ＮＯx触媒が過熱する虞がある。また、多量の還元剤が短
時間でＮＯx触媒に流入すると、たとえＮＯx触媒に流入する排気の空燃比に変化が無くて
も、該ＮＯx触媒をすり抜ける還元剤が多くなるので、白煙が発生する虞もある。これは
、ＮＯx触媒で反応できる還元剤の量が限られていることによる。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復時に内燃機関の燃焼状態が変更された
場合であっても該吸蔵還元型ＮＯx触媒の過熱を抑制できる技術を提供することを目的と
する。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
ＮＯxを吸蔵し且つ吸蔵していたＮＯxが燃料添加により還元される吸蔵還元型ＮＯx触
媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路へ燃料を供給する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段から燃料を添加させることにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入す
る排気の空燃比を所定空燃比として前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒を回復させる硫
黄被毒回復手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行うときであって所定条件を満たしている
場合には、該所定条件を満たしていない場合と比較して、空燃比を低くした状態で内燃機関の運転を行なう燃焼状態変更手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行っているときに前記所定条件を満たさな
くなった場合であっても前記燃料添加手段から燃料を添加して硫黄被毒回復を継続する燃料添加継続手段と、
を備え、
前記燃料添加継続手段は、前記所定条件を満たさなくなった後の燃料の添加時間を、前記所定条件を満たしていると仮定したときの燃料の添加時間よりも短くすることを特徴とする。

吸蔵還元型ＮＯx触媒は、燃料添加手段から燃料が添加されることによりＮＯxを浄化することができる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒に燃料を添加することにより該吸蔵還元型
ＮＯx触媒の硫黄被毒が回復される。このときに、吸入空気量又は燃料添加前の排気の空
燃比に合わせて燃料が添加され、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比が、硫黄
被毒を回復させるために必要となる空燃比とされる。つまり、硫黄被毒回復手段により排気の空燃比が所定空燃比とされる場合の所定空燃比とは、硫黄被毒回復を行なうときに必要となる空燃比（例えばリッチ空燃比）とすることができる。

「空燃比を低くした状態で内燃機関の運転を行なう」とは、例えば、吸入空気量を減少させることにより、内燃機関の気筒内で空燃比を低下させて燃焼を行なうことをいう。ただし、内燃機関の負荷等によっては、空燃比を低下させることが困難な場合もある。つまり、空燃比を低下させるために例えば吸入空気量を減少させると、発生トルクが限られてしまうため、ドライバビリティが悪化することがある。そのため、所定条件を満たしている場合に限り空燃比を低くした状態で内燃機関の運転を行ないつつ硫黄被毒回復を行なっている。つまり、所定条件とは、内燃機関を低空燃比で運転させても問題無く運転が可能であるという条件であり、所定条件が満たされているか否かは例えば内燃機関の負荷又はＮＯx触媒の状態により判断される。そして、硫黄被毒回復中に所定条件を満たさなくな
った場合には、前記「空燃比を低くした状態で内燃機関の運転を行なう」ことを中止し、空燃比がより高い状態（例えばリーン空燃比）で燃料添加が行なわれる。

燃料添加継続手段は、硫黄被毒回復時に前記所定条件が満たされなくなり、内燃機関がより高い空燃比で運転されているようになっても、燃料添加を継続させて硫黄被毒回復を
継続させることができる。この場合にも、硫黄被毒回復手段により排気の空燃比が所定空燃比とされる。つまり、前記所定条件を満たしている場合よりも、満たしていない場合のほうが、所定空燃比とするために単位時間当たりの燃料添加量がより多くなる。このように多くの燃料が添加されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒では燃料が過剰となる虞がある。

これに対し、前記所定条件が満たされなくなった後の実際の燃料の添加時間を、前記条件が満たされていると仮定したときに設定される残りの燃料添加時間よりも短くすることにより、燃料の添加量を減少させることができる。これにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒の
温度上昇を抑制することができるので、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の過熱を抑制できる。

また、本発明においては、前記内燃機関の実際の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を更に備え、
前記燃料添加継続手段は、前記所定条件を満たさなくなった後の燃料の添加時間を、
実際の吸入空気量の積算値と、
前記所定条件を満たしていると仮定した場合における硫黄被毒回復の完了時までの吸入空気量の積算値と、
に応じて決定することができる。

ここで、吸入空気量の積算値は、燃料の添加量と相関関係にある。すなわち、吸入空気量が増加すると排気の空燃比がより高くなるため、所定空燃比に維持するためには燃料がより多く添加される。

つまり、燃焼状態変更手段により空燃比を低くした状態の内燃機関の運転が継続されていると仮定した場合における硫黄被毒回復の完了時までの吸入空気量の積算値は、この場合における硫黄被毒回復の完了時までの燃料添加量の総量と相関がある。一方、実際の吸入空気量の積算値は、実際の燃料添加量の総量と相関がある。

そのため、吸入空気量の積算値に基づいて燃料添加の総量を決定することにより、所定条件を満たさなくなった後の実際の燃料添加量の総量が、所定条件を満たしていると仮定したときの残りの燃料添加量の総量よりも多くなることが抑制される。これにより、燃料の過剰添加を抑制することができる。

さらに、本発明においては、単位時間当たりの燃料添加量が多くなるほど、燃料の添加時間をより短くすることができる。

ここで、燃料の添加量が同じであっても、燃料の添加時間が短いほど吸蔵還元型ＮＯx
触媒の温度上昇は大きくなる。つまり、単位時間当たりの燃料添加量が多くなるほど、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度上昇は大きくなる。これは、燃料の添加時間が短くなるほど、
燃料の反応によって発生した熱のなかで排気に持ち去られる分がより少なくなるためである。したがって、単位時間当たりの燃料の添加量が多くなるほど、吸蔵還元型ＮＯx触媒
がより過熱しやすくなる。これに対し、単位時間当たりの燃料添加量が多くなるほど、燃料の添加時間を短くすれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の過熱を抑制することができる。

なお、単位時間当たりの燃料添加量は、リッチ空燃比とするときに添加される燃料添加量をリッチ空燃比とする時間で除した値としてもよい。つまり、リッチ空燃比とされる期間において燃料添加が複数回行なわれる場合の燃料添加量が多くなるほど、単位時間当たりの燃料添加量が多くなるといえる。また、燃料の噴射圧力が大きくなるほど、単位時間当たりの燃料添加量が多くなるといえる。

本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復時に内燃機関の燃焼状態が変更
された場合であっても該吸蔵還元型ＮＯx触媒の過熱を抑制できる。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・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。この吸気通路２の途中には、スロットル４が設けられている。このスロットル４は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル４よりも上流の吸気通路２には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ５が設けられている。このエアフローメータ５により、内燃機関１の吸入新気量が測定される。なお、本実施例においてはエアフローメータ５が、本発明における吸入空気量検出手段に相当する。

一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒６（以下、ＮＯx触媒６という。）が備えられている。ＮＯx触媒６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を還元する機能を有する。

さらに、本実施例では、ＮＯx触媒６よりも上流の排気通路３を流通する排気中に還元
剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁７を備えている。ここで、燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁７から排気通路３内へ噴射された燃料は、排気通路３の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該ＮＯx触媒６に吸蔵されていたＮＯxを還元する。このＮＯx還元時に
は、ＮＯx触媒６に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に
リッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。

また、ＮＯx触媒６には燃料に含まれる硫黄成分もＮＯxと同様に吸蔵される。このように吸蔵された硫黄成分はＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒６内に蓄積される。これを硫黄被毒という。この硫黄被毒によりＮＯx触媒６でのＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる硫黄被毒回復処理を施す必要がある。この硫黄被毒回復処理は、ＮＯx触媒６を高温にし、且つ理論空燃比またはリッチ空燃比の排気をＮＯx触媒６に流通させて行われる。このときにも前記リッチスパイク制御が行われる。なお、本実施例では燃料添加弁７が、本発明における燃料添加手段に相当する。

そして、内燃機関１には、排気通路３内を流通する排気の一部を吸気通路２へ再循環させるＥＧＲ装置８が備えられている。このＥＧＲ装置８は、ＥＧＲ通路８１及びＥＧＲ弁８２を備えて構成されている。

ＥＧＲ通路８１は、ＮＯx触媒６よりも上流側の排気通路３と、スロットル４よりも下
流の吸気通路２と、を接続している。このＥＧＲ通路８１を通って、排気が再循環される。また、ＥＧＲ弁８２は、ＥＧＲ通路８１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路８１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。

さらに、ＮＯx触媒６よりも下流側の排気通路３には、該排気通路３を流通する排気の
温度を検出する排気温度センサ９が取り付けられている。この排気温度センサ９の出力信号に基づいてＮＯx触媒６の温度が検出される。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０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、エアフローメータ５及び排気温度センサ９が電気配線を介して接続され、該排気温度センサ９の出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、スロットル４、燃料添加弁７及びＥＧＲ弁８２が電気配線を介して接続され、これらはＥＣＵ１０により制御される。

ここで、図２は、硫黄被毒回復時に燃料添加弁７へ送られるＥＣＵ１０からの指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。図２（Ａ）はＥＣＵ１０からの指令信号の推移を示したタイムチャートであり、図２（Ｂ）は空燃比の推移を示したタイムチャートである。

燃料添加弁７は、同図２（Ａ）に示す指令信号がオン（「ＯＮ」）の状態となっているときに開弁し、燃料を添加する。そして、燃料添加が行われることにより、ＮＯx触媒６
に流入する排気の空燃比が低くなる（リッチスパイクが形成される）ようになる。ここで、添加期間（図２（Ａ）参照。）を長くするほど、また添加インターバル（図２（Ａ）参照。）を短くするほど、空燃比の変化量（図２（Ｂ）参照。）は大きくなる。また、総添加期間（図２（Ａ）参照。）を長くするほどリッチスパイクの形成期間（図２（Ｂ）参照。）も長くなる。一方、燃料添加の休止期間（図２（Ａ）参照。）の長さは、連続的に形成されるリッチスパイクの間においてリーン雰囲気が継続する期間（図２（Ｂ）参照。）の長さに対応する。なお、添加期間とその後の添加インターバルとを合わせた期間、すなわち添加期間の開始から次の添加期間の開始までの期間を添加間隔としている。

そして、複数回の燃料添加を行ったとしても、燃料が添加されてからＮＯx触媒６に到
達するまでに排気中を燃料が拡散するので、添加インターバル中に燃料添加弁７の近くを通過した排気もリッチにされる。このようにして、総添加期間中に複数回添加された燃料によりリッチスパイクが１回形成される。

なお、硫黄被毒回復時には、燃料添加前の排気の空燃比に応じて燃料添加弁７から燃料を添加し、ＮＯx触媒６に流入する排気の空燃比を目標空燃比としている。このときに、
添加期間、添加インターバル、又は添加間隔が変更される。そして、添加期間、添加インターバル、又は添加間隔を変更することは、リッチスパイク中の燃料添加量を変更することであり、本実施例では単位時間当たりの燃料添加量を変更しているといえる。なお、本実施例では燃料添加弁７から燃料を添加させて硫黄被毒回復を行なうＥＣＵ１０が、本発明における硫黄被毒回復手段に相当する。

そして、本実施例では、硫黄被毒回復処理を行なうときに、内燃機関１の吸入空気量を減少させて排気中の酸素濃度を低下させる。このようにすることで、燃料添加弁７から添加する燃料量が少量であっても排気の空燃比をリッチ空燃比とすることができる。

そのため、硫黄被毒回復処理を行なうときには、スロットル４が閉じ側となるように、且つＥＧＲ弁８２が開き側となるようにＥＣＵ１０がこれらを制御する。つまり、スロットル４を閉じることにより、吸入空気量を減少させることができるので、排気の量を減少させることができる。また、スロットル４を閉じることにより、該スロットル４よりも下流側の圧力が低下する。そのため、ＥＧＲ通路８１の排気通路３側と吸気通路２側との差
圧が大きくなるので、ＥＧＲガス量を増加させることができる。このときに、内燃機関１の気筒内に供給される燃料量は変化させないことで、発生トルクの変動を抑制しつつ排気の空燃比を低下させることができる。このようにスロットル４を閉じ且つＥＧＲ弁８２を開いた状態で燃料を燃焼させることを以下「Ｓ再生燃焼」という。なお、本実施例ではスロットル４を閉じたりＥＧＲ弁８２を開いたりして内燃機関１の燃焼状態を変更するＥＣＵ１０が、本発明における燃焼状態変更手段に相当する。

ところで、Ｓ再生燃焼は、例えば機関回転数が１０００から３０００回転の間にあり、且つ気筒内への燃料噴射量が１０から３０（ｍｍ^３／ｓｔ）の間にある場合に行われる。このような場合には、内燃機関１の吸入空気量が少ないために少量の燃料で硫黄被毒を回復させることができるので、硫黄被毒回復による燃費の悪化を抑制できる。なお、本実施例ではＳ再生燃焼が行われるこれらの条件が、本発明における「所定条件」に相当する。

一方、機関回転数が１０００から３０００回転の間になかったり、または気筒内への燃料噴射量が１０から３０（ｍｍ^３／ｓｔ）の間になかったりする場合には、スロットル４を閉じ且つＥＧＲ弁８２を開いていると、必要なトルクが得られなくなったり、燃焼状態が不安定となったりする。そのため、このような運転状態では、Ｓ再生燃焼は行わない。また、硫黄被毒回復中にこのような運転状態となった場合には、Ｓ再生燃焼は中止される。しかし、Ｓ再生燃焼が中止された場合であっても、燃料を添加してＮＯx触媒６に流入
する排気の空燃比を低下させれば該ＮＯx触媒６の硫黄被毒を回復させることができる。

ここで、Ｓ再生燃焼が行われているときに燃料を添加する場合よりも、Ｓ再生燃焼が中止された後に燃料を添加する場合のほうが、単位時間当たりの燃料添加量が多くなる。つまり、図２に示される添加期間が長くなるか又は添加インターバルが短くなる。すなわち、Ｓ再生燃焼が中止された場合には、Ｓ再生燃焼が行われているときよりも内燃機関１の吸入空気量が増加しているため、ＮＯx触媒６に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比と
するためには、より多くの燃料を添加する必要がある。そのため、Ｓ再生燃焼が中止された後の燃料添加を、Ｓ再生燃焼が継続していると仮定したときに行われる燃料添加と同じ期間に亘り行なうと、燃料添加量が過剰となりＮＯx触媒６が過熱する虞がある。

そこで本実施例では、Ｓ再生燃焼が中止された後に燃料添加を行なう場合には、Ｓ再生燃焼が継続された場合よりも燃料添加時間を短くする。

ここで、図３は、Ｓ再生燃焼の状態と、燃料添加の状態と、空燃比と、吸入空気量と、の推移を示したタイムチャートである。Ｓ再生燃焼の状態とは、Ｓ再生燃焼が行われているか否かを示しており、Ｓ再生燃焼が行われているときに「ＯＮ」とされ、Ｓ再生燃焼が行われていないときに「ＯＦＦ」とされる。また、燃料添加の状態とは、燃料添加が行われているか否かを示しており、図３では「Ｓ再生添加」で表されている。このＳ再生添加は、燃料添加弁７から燃料が添加されるときに「ＯＮ」とされ、それ以外は「ＯＦＦ」とされる。

そして、図３では、（Ａ）で示される時間においてＳ再生燃焼が「ＯＮ」とされ、同時にスロットル４が閉じ側へ且つＥＧＲ弁８２が開き側へ動き始める。

そして、（Ｂ）で示される時間において、Ｓ再生燃焼が中止されている。つまり、（Ｂ）で示される時間の後にスロットル４が開かれ且つＥＧＲ弁が閉じられるので、吸入空気量の上昇率が高くなる。なお、Ｓ再生燃焼が継続していたと仮定したときの吸入空気量の推移を一点鎖線で示している。

さらに、（Ｃ）で示される時間において本実施例の燃料添加が終了している。そのため
、（Ｃ）で示される時間から後に空燃比が上昇している。

また、（Ｄ）で示される時間は、Ｓ再生燃焼が継続していると仮定したときに燃料添加が終了する時間である。つまり、本実施例では、燃料添加が行われる期間を（Ｃ）から（Ｄ）の期間分だけ短縮している。なお、Ｓ再生燃焼が継続していると仮定したときの燃料添加の状態を破線で示している。

このように、Ｓ再生燃焼が中止された後の燃料添加時間を、Ｓ再生燃焼が継続されると仮定したときよりも短くすることにより、ＮＯx触媒６の過熱を抑制することができる。

そして、例えば、Ｓ再生燃焼が継続さていたと仮定した場合に推定される吸入空気量の積算値と、実際の吸入空気量の積算値と、が等しくなるまで燃料添加を行なう。つまり、リッチ空燃比に維持する時間ではなく、吸入空気量の積算値に基づいて燃料添加の終了時期を決定する。こうすれば、Ｓ再生燃焼が継続した場合と、Ｓ再生燃焼が中止された場合と、で同じ量の燃料を添加することができる。

次に、本実施例に係るＳ再生中止後の燃料添加終了時期を決定するフローについて説明する。図４は、本実施例に係るＳ再生中止後の燃料添加終了時期を決定するフローを示したフローチャートである。つまり、図３の（Ｃ）で示される時間を決定するためのフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、硫黄被毒回復を行なうための燃料が燃料添加弁７から添加されているか否か判定される。つまり、硫黄被毒回復中であるか否か判定される。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１０２では、燃焼状態がＳ再生燃焼以外であるか否か判定される。すなわち、Ｓ再生燃焼が中止されているか否か判定される。ここでは、燃料添加時間を短くする必要があるか否か判定されている。

ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１０３では、吸入空気量が積算される。ここでは、Ｓ再生燃焼中止後の吸入空気量が積算される。吸入空気量はエアフローメータ５により測定される。

ステップＳ１０４では、吸入空気量の積算値が所定値以下であるか否か判定される。所定値とは、Ｓ再生燃焼が中止されてから硫黄被毒回復が完了するまでの間の吸入空気量の積算値であって、Ｓ再生燃焼が継続していたと仮定したときの吸入空気量の積算値である。

ここで、硫黄被毒回復時には、吸入空気量が目標空気量で一定となるようにスロットル４の開度が制御される。この目標空気量は内燃機関１の負荷毎に予め設定されてＥＣＵ１０に記憶されている。つまり、Ｓ再生燃焼が継続していると仮定した場合の単位時間当たりの吸入空気量は、そのときの負荷に応じた目標空気量と等しいとすることができる。

また、Ｓ再生燃焼が行われているときの燃料添加期間は、硫黄被毒回復に要する燃料添加期間として内燃機関１の負荷毎に予め実験等により求められ、ＥＣＵ１０に記憶されている。そして、Ｓ再生燃焼が行われているときには、そのときの負荷に応じた時間に従っ
て燃料添加が行なわれる。つまり、Ｓ再生燃焼が行われている時間を計測しておけば、Ｓ再生燃焼が中止されたときに、あとどの位の燃料添加時間が残っているのか求めることができる。

そして、残りの燃料添加時間に、単位時間当たりの目標空気量を乗じることにより、Ｓ再生が継続すると仮定した場合におけるＳ再生燃焼が中止されてから硫黄被毒回復が完了するまでの吸入空気量の積算値を求めることができる。この積算値が前記所定値とされる。

つまり、本ステップでは、実際の吸入空気量の積算値が、Ｓ再生燃焼が継続されたと仮定したときの吸入空気量の積算値以下であるか否か判定される。これにより、ＮＯx触媒
６が過熱する虞がないか否か判定されている。

ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０５では、燃料添加弁７からの燃料添加が継続される。このときの燃料添加量ＧＦＡは、排気の空燃比が添加目標空燃比ＡＦとなるように決定される。つまり、以下の関係式から燃料添加量ＧＦＡを求めることができる。
ＡＦ＝ＧＡ／（ＧＦ＋ＧＦＡ）
ただし、ＧＡは排気の流量、ＧＦは気筒内への燃料噴射量である。添加目標空燃比ＡＦは、ＮＯx触媒６の硫黄被毒回復を行なうときの最適な空燃比として予め実験等により求
められる。排気の流量ＧＡは、吸入空気量と等しいとして例えばエアフローメータ５により得ることができる。また、気筒内への燃料噴射量ＧＦはＥＣＵ１０で計算される指令値を用いる。

このようにして求めた燃料添加量に従って燃料を添加することにより、ＮＯx触媒６が
目標空燃比（例えば１４．２）となり、硫黄被毒が回復される。なお、本実施例ではＳ再生燃焼が中止された後に燃料添加を行ない且つステップＳ１０４で否定判定がなされるまで燃料添加を継続させるＥＣＵ１０が、本発明における燃料添加継続手段に相当する。

ステップＳ１０６では、燃料添加弁７からの燃料添加が禁止される。これにより、ＮＯx触媒６へ過剰な燃料が供給されることが抑制されるので、該ＮＯx触媒６の過熱を抑制することとできる。

以上説明したように、本実施例では、Ｓ再生燃焼が中止された場合であっても燃料添加を継続し、このときの燃料添加時間をＳ再生燃焼が継続されると仮定したときよりも短くすることで、ＮＯx触媒６の過熱を抑制することができる。また、Ｓ再生燃焼が中止され
た場合の吸入空気量の積算値が、所定値に達するまで燃料添加を行なうことにより、ＮＯx触媒６の過熱を抑制しつつ、より長い期間燃料添加を行うことができるので、硫黄被毒
回復を効率良く行なうことができる。

本実施例では、Ｓ再生燃焼が中止された後であって燃料添加を継続している場合には、単位時間当たりの燃料添加量が多いほど燃料添加時間を短くする。他の装置等については実施例１と同様なので説明を省略する。

ここで、ＮＯx触媒６へ燃料が添加され、該ＮＯx触媒６で熱が発生すると、ＮＯx触媒
６及び排気の温度が上昇される。そして排気の温度を上昇させた分の熱は、排気と共にＮＯx触媒６から流出する。このように排気に熱を持ち去られると、ＮＯx触媒６の温度上昇
は小さくなる。一方、単位時間当たりの燃料添加量が多くなると、排気による熱の持ち去りが少なくなるので、その分ＮＯx触媒６の温度が高くなる。すなわち、単位時間当たり
の燃料添加量が多くなるほど、排気の温度を上昇させる分の燃料が少なくなるので、ＮＯx触媒６の温度を上昇させる分の燃料が多くなる。

そこで、本実施例では、このようにＮＯx触媒６の温度上昇率が高くなる場合に、燃料
添加時間を実施例１と比較して更に短縮することにより、ＮＯx触媒６の過熱を抑制して
いる。

ここで、図５は、総燃料添加量とＮＯx触媒６の温度との推移を示したタイムチャート
である。実線は、単位時間当たりの実際の排気の流量と、Ｓ再生燃焼を継続したと仮定したときの単位時間当たりの排気の流量と、の比（以下単に、排気流量比という。）に応じて燃料添加時間を短縮した場合を示している。なお、排気流量比は、単位時間当たりの実際の燃料添加量と、Ｓ再生燃焼を継続したと仮定したときの単位時間当たりの燃料添加量と、の比に置き換えてもよい。また、破線は、Ｓ再生燃焼を中止したにもかかわらず燃料添加時間を短縮しなかった場合を示している。さらに、一点鎖線は、Ｓ再生燃焼が継続されている場合を示している。また、総燃料添加量とは、Ｓ再生燃焼が中止された後の燃料添加量の積算値である。

硫黄被毒回復時には、過熱限界線を目標としてＮＯx触媒６の温度が上昇される。この
過熱限界線は、ＮＯx触媒６が過熱状態とならない限界値として設定される値である。図
５では、（Ｅ）で示される時間において、Ｓ再生燃焼が中止されている。ただし、Ｓ再生燃焼を継続している場合（一点鎖線）には、（Ｅ）で示される時間以降もＳ再生燃焼が継続している。

ここで、Ｓ再生燃焼を継続している場合（一点鎖線）よりも、Ｓ再生燃焼が中止された場合（実線及び破線）のほうが、吸入空気量が多くなり、それに従い燃料添加量も多くなるため、単位時間当たりの燃料添加量が多くなる。そのため、ＮＯx触媒６の温度の上昇
率も高くなる。したがって、Ｓ再生燃焼が中止された場合のほうが過熱限界線に早く到達する。

Ｓ再生燃焼を継続した場合（一点鎖線）では、（Ｈ）で示される時間まで燃料添加が行われることにより、ＮＯx触媒６の温度が過熱限界線に達している。一方、Ｓ再生燃焼を
中止した場合（実線及び破線）には、（Ｆ）で示される時間まで燃料添加を行なえば、ＮＯx触媒６の温度が過熱限界線に達する。ここで、Ｓ再生燃焼が中止されたにもかかわら
ずＳ再生燃焼が継続されている場合と同量の燃料を添加した場合、すなわち、（Ｇ）で示される時間まで燃料添加を継続した場合には、ＮＯx触媒６の温度は過熱限界線を超えて
しまう。したがって、Ｓ再生燃焼が中止された場合には、ＮＯx触媒６の温度が過熱限界
線を超えないように（Ｆ）で示される時間で燃料添加を停止させれば、ＮＯx触媒６の過
熱を抑制しつつ硫黄被毒回復を行なうことができる。

そして、図６は、排気流量比と短縮係数との関係を示した図である。この短縮係数は、燃料添加時間を短縮するために用いられる。具体的には、図５に示される（Ｅ）から（Ｇ）の期間に短縮係数を乗じることにより、（Ｅ）から（Ｆ）の期間を得ることができる。つまり、短縮係数を用いることにより、燃料添加を終了させる時間を求めることができる。この短縮係数はＮＯx触媒６の容量やそのときのＮＯx浄化率等によって異なるため、予め実験等により求めておく。

このようにして、ＮＯx触媒６の温度が過熱限界線近傍となるまで燃料添加を継続する
ことできるので、該ＮＯx触媒６の過熱を抑制しつつ硫黄被毒回復を効率良く行なうこと
ができる。

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 硫黄被毒回復時に燃料添加弁へ送られるＥＣＵからの指令信号の波形と、その波形に対応する空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。図２（Ａ）はＥＣＵからの指令信号の推移を示したタイムチャートであり、図２（Ｂ）は空燃比の推移を示したタイムチャートである。 Ｓ再生燃焼の状態と、燃料添加の状態と、空燃比と、吸入空気量と、の推移を示したタイムチャートである。 実施例１に係るＳ再生中止後の燃料添加終了時期を決定するフローを示したフローチャートである。 総燃料添加量とＮＯx触媒の温度との推移を示したタイムチャートである。 排気流量比と短縮係数との関係を示した図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ 排気通路
４ スロットル
５ エアフローメータ
６ 吸蔵還元型ＮＯx触媒
７ 燃料添加弁
８ ＥＧＲ装置
９ 排気温度センサ
１０ ＥＣＵ
８１ ＥＧＲ通路
８２ ＥＧＲ弁

Claims (3)

1. ＮＯxを吸蔵し且つ吸蔵していたＮＯxが燃料添加により還元される吸蔵還元型ＮＯx触
   媒と、
   前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路へ燃料を供給する燃料添加手段と、
   前記燃料添加手段から燃料を添加させることにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入す
   る排気の空燃比を所定空燃比として前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒を回復させる硫
   黄被毒回復手段と、
   前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行うときであって所定条件を満たしている
   場合には、該所定条件を満たしていない場合と比較して、空燃比を低くした状態で内燃機関の運転を行なう燃焼状態変更手段と、
   前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復を行っているときに前記所定条件を満たさな
   くなった場合であっても前記燃料添加手段から燃料を添加して硫黄被毒回復を継続する燃料添加継続手段と、
   を備え、
   前記燃料添加継続手段は、前記所定条件を満たさなくなった後の燃料の添加時間を、前記所定条件を満たしていると仮定したときの燃料の添加時間よりも短くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記内燃機関の実際の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を更に備え、
   前記燃料添加継続手段は、前記所定条件を満たさなくなった後の燃料の添加時間を、
   実際の吸入空気量の積算値と、
   前記所定条件を満たしていると仮定した場合における硫黄被毒回復の完了時までの吸入空気量の積算値と、
   に応じて決定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装置。
3. 単位時間当たりの燃料添加量が多くなるほど、燃料の添加時間をより短く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。

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