JP2008095545A - 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、排気の流量が極少量のときであっても排気通路に付着している燃料量をより正確に推定することができる技術を提供する。
【解決手段】排気中に添加された燃料の中で排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段（Ｓ１０４）と、排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて推定する蒸発燃料量推定手段（Ｓ１０６、Ｓ１１０）と、排気通路に残留している燃料の量を、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて推定する付着燃料量推定手段（Ｓ１０７、Ｓ１１１）と、を備える。
【選択図】図３

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。

そして、ＮＯx触媒よりも上流の排気中に燃料を添加することにより、該ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxを還元することができる。ここで、排気中に添加された燃料が排気通路に付着することがある。そして、付着している燃料が一気に蒸発すると、白煙が発生する虞がある。これに対し、燃料添加時に排気通路に付着した燃料量が所定量以上となった場合には、燃料添加を禁止することにより白煙の発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１８０２９０号公報 特開２００２−３０９２７号公報 特開２００３−６５１１３号公報

ここで、排気通路に燃料が付着した状態で内燃機関が停止された場合には、内燃機関の停止中であっても排気通路に付着していた燃料の蒸発は起こり得る。しかし、内燃機関の停止中には排気の流量が略０となるため、単位時間当たりの蒸発量は少ない。一方で、内燃機関の停止時間が長くなれば、それに従い総蒸発量は多くなる。そのため、内燃機関の停止直前と、内燃機関の始動直度と、では、排気通路に付着している燃料量が減少していることもある。

このような内燃機関の停止時の燃料の蒸発は、従来では考慮されていなかったため、内燃機関の始動直後に排気通路に付着している燃料量が実際よりも多く推定される虞がある。この推定値に基づいて燃料添加量が減少されたり燃料添加が停止されたりすると、排気の空燃比を所望の値とすることが困難となり、ＮＯxの還元や硫黄被毒回復が不十分になる虞がある。

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、排気の流量が極少量のときであっても排気通路に付着している燃料量をより正確に推定することが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、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側から燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段から添加された燃料の中で前記排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段と、
前記排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて推定する蒸発燃料量推定手段と、
前記排気通路に残留している燃料の量を、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて推定する付着燃料量推定手段と、
を備えることを特徴とする。

排気浄化触媒には、繰り返し燃料が添加され浄化能力が回復される。これは、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元するときや、又は該触媒の硫黄被毒を回復するときに行なわれる。

ここで、燃料添加手段から添加された燃料は、排気の流れに乗って直接排気浄化触媒に流入する分（直達燃料）と、一旦排気通路に付着した後に蒸発して排気浄化触媒に流入する分（蒸発燃料）と、に分かれる。そして、直達燃料と蒸発燃料との両方を考慮することにより、排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を正確に推定することができる。

ところで、排気の流量がある程度多い場合には、排気の流量に応じて蒸発燃料量が変化する。しかし、排気の流量が極少量の場合には、排気の流量とは関係なく蒸発燃料量が変化する。そのため、蒸発燃料量推定手段は、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて蒸発燃料量を推定している。つまり、蒸発燃料量を排気の流量が所定量以下のとき（例えば内燃機関が停止中のとき）と所定量よりも多いとき（例えば内燃機関が作動中のとき）とでは、蒸発燃料量の推定するために用いる要素や方法、計算式、マップ等の少なくとも１つが異なり、排気の流量に応じてこれらが切り替えられる。

また、付着燃料量も同様に、排気の流量がある程度多い場合には排気の流量に応じて変化するが、排気の流量が極少量の場合には排気の流量とは関係なく変化する。そのため、付着燃料量推定手段も、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて付着燃料量を推定している。例えば排気通路に付着していた燃料量から蒸発した燃料量を減じることにより、該排気通路に残留している燃料量（つまり付着燃料量）を推定してもよい。

このように排気の流量に応じて付着燃料量の求め方を切り替えることで、付着燃料量をより正確に求めることができる。

なお、排気の流量が所定値以下のときにおける蒸発燃料量及び付着燃料量の推定は、排気の流量が所定値以下のときに時々刻々と行なってもよく、排気の流量が所定値よりも多くなってから例えば排気の温度の履歴や経過時間等に基づいて推定してもよい。また、前記所定値とは、蒸発燃料量及び付着燃料量を推定するときのモデルを変更しなければ精度の良い推定が困難となる場合の排気の流量であり、例えば略０としても良い。また、排気の流れの乱れ度合い等に基づいて所定値を設定しても良い。

本発明においては、前記蒸発燃料量推定手段及び前記付着燃料量推定手段は、
排気の流量が所定量よりも多いときに、引数として少なくとも排気の流量、燃料付着箇所の壁面温度、排気の温度を用い、
排気の流量が所定量以下のときに、引数として少なくとも燃料付着箇所の壁面温度、排気の温度、排気通路内の燃料濃度、排気通路内の圧力を用いることができる。

ここで、排気の温度及び燃料付着箇所の壁温は、排気の流量にかかわらず蒸発燃料量に影響を与える。しかし、排気の流量が所定値よりも多い場合には該排気の流量に応じて蒸発燃料量が変わるものの、排気の流量が所定値以下となると該排気の流量に応じては蒸発燃料量が変わらなくなる。

また、排気の流量が所定値よりも多い場合には、燃料付着箇所近傍の排気は常に入れ替わるため、排気通路内の燃料濃度は蒸発燃料量に対して殆ど影響を与えない。一方で排気の流量が所定値以下の場合には、排気通路内の燃料濃度や排気通路内の圧力が蒸発燃料量に与える影響が大きい。

このようなことから、蒸発燃料量推定手段は、排気の流量が所定値よりも多い場合と、所定値以下の場合と、で異なる引数を用いて蒸発燃料量を推定しても良い。

また、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ても良い。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側から燃料を添加する燃料添加手段と、
内燃機関の停止直前に前記排気通路に付着している量を推定する機関停止前付着燃料量推定手段と、
前記燃料添加手段により燃料が添加されるよりも下流の排気通路で排気の空燃比を測定する空燃比測定手段と、
内燃機関の停止直前と内燃機関の始動直後とで前記空燃比測定手段により夫々測定される空燃比を比較した値、及び排気通路に付着していた燃料が蒸発する範囲の容積から、内燃機関の停止中に排気通路から蒸発した燃料量を推定する機関停止中蒸発燃料量推定手段と、
前記機関停止前付着燃料量推定手段により推定される付着燃料量と前記機関停止中蒸発燃料量推定手段により推定される蒸発燃料量とを比較した値から内燃機関の始動直後に排気通路に付着している燃料量を推定する機関始動時付着燃料量推定手段と、
を備えることを特徴としても良い。

ここで、内燃機関が停止中に排気通路から蒸発する燃料は、該排気通路内を拡散すると共に排気中の燃料濃度を上昇させる。つまり、内燃機関の停止中に、排気通路内の空燃比が低下する。この蒸発した燃料は、内燃機関の始動直後に内燃機関からの排気に乗って排気通路内を流通する。そして、内燃機関の停止直前の空燃比と、内燃機関の始動直後の空燃比と、では、蒸発した燃料の分だけ差が生じている。つまり、この差を検出することにより、内燃機関停止中の蒸発燃料量を求めることができる。なお、空燃比は、空気量と蒸発燃料量とに応じて変わるが、空気量は燃料が蒸発する範囲の空気量とし、例えば排気通路の容積としても良い。空燃比の差と蒸発燃料量との関係を予め求めておいても良い。

そして、内燃機関が停止される直前の付着燃料量から内燃機関停止中の蒸発燃料量を減じることにより、内燃機関始動直後の付着燃料量を求めることができる。

本発明によれば、排気の流量が極少量のときであっても排気通路に付着している燃料量をより正確に推定することができる。

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とその吸・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、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４が設けられている。このエアフローメータ４により、内燃機関１の吸入新気空気量が測定される。

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。なお、本実施例ではＮＯx触媒６が、本発明における排気浄化触媒に相当する。

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。

さらに、ＮＯx触媒６よりも上流側の排気通路３には、該排気通路３を流通する排気の温度を検出する温度センサ８が取り付けられている。この温度センサ８の出力信号に基づいて燃料添加弁７近傍の排気の温度が検出される。また、ＮＯx触媒６よりも下流側の排気通路３には、該排気通路３内の排気の空燃比を検出する空燃比センサ９が取り付けられている。

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４、温度センサ８、空燃比センサ９が電気配線を介して接続され、これらからの出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁７等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。

そして、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７から添加された燃料が排気通路３に付着する量、及びその付着した燃料が蒸発する量を求める。なお、排気通路３に新たに付着する燃料を以下、「新規付着燃料」という。また、排気通路に付着している燃料を以下、「付着燃料」という。さらに、排気通路３に付着していた燃料の中で蒸発する燃料を以下、「蒸発燃料」という。

なお、本実施例では、燃料添加弁７からの燃料添加は内燃機関１の作動中に限っている。つまり、新規付着燃料量は、内燃機関１の作動中にのみ増加する。また、本実施例では
、蒸発燃料量及び付着燃料量を求める際に付着蒸発モデルを用いている。この付着蒸発モデルは、内燃機関１が作動中の場合と、内燃機関１が停止中の場合と、で夫々異なるものを用いる。ここで、内燃機関１が作動中の付着蒸発モデルを以下、「作動中付着蒸発モデル」という。また、内燃機関１が停止中の付着蒸発モデルを以下、「停止中付着蒸発モデル」という。このように、２つの付着蒸発モデルを内燃機関１が作動しているか否かにより切り替える。

ここで、内燃機関１の作動中において付着燃料量及び蒸発燃料量は、排気の流量、燃料付着箇所の壁面温度、及び排気の温度に大きな影響を受ける。一方、内燃機関１の停止中において付着燃料量及び蒸発燃料量は、燃料付着箇所の壁面温度、排気の温度、排気通路３内の燃料濃度、及び排気通路３内の圧力に大きな影響を受ける。そのため本実施例では、作動中付着蒸発モデルで用いる引数を、排気の流量、燃料付着箇所の壁面温度、及び排気の温度とする。また、停止中付着蒸発モデルで用いる引数を、燃料付着箇所の壁面温度、排気の温度、排気通路３内の燃料濃度、及び排気通路３内の圧力とする。この場合、排気通路３内の燃料濃度は、排気の空燃比としても良く、ＨＣ濃度としても良い。

なお、本実施例では、内燃機関１の停止中と作動中とで付着蒸発モデルを切り替えているが、これに代えて、排気の流量に基づいて付着蒸発モデルを切り替えても良い。つまり、排気の流量が所定量以下（例えば略０）のときに停止中付着モデルを用い、排気の流量がそれよりも多いときに作動中付着モデルを用いても良い。また、前記した引数ではなく他の引数を用いても良い。何を引数として用いるかは、実験等により決定しても良い。

次に、図２は、機関停止からの壁面温度、排気の温度、燃料濃度、蒸発燃料量の推移を示したタイムチャートである。壁面温度とは、排気通路３における燃料付着箇所の壁面温度である。排気の温度とは、付着燃料近傍の排気の温度である。

壁面温度及び排気の温度は、排気通路３を介して排気から大気へ熱が放出されるため、徐々に低下して大気温度に収束する。また、燃料濃度は、付着燃料の蒸発により徐々に増加し、飽和濃度に収束する。そして、蒸発燃料量が少なくなると、燃料濃度の上昇が緩慢となる。蒸発燃料量は、機関停止直後は壁面温度や排気の温度が高いために多いが、これらの温度は徐々に低下するため蒸発燃料量は徐々に少なくなる。そして、蒸発燃料量は、燃料濃度が飽和濃度に達するまで徐々に減少する。

このような関係に基づいて本実施例では、付着燃料量及び蒸発燃料量を推定する。

図３は、本実施例における蒸発燃料量及び付着燃料量を求めるフローを示した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、内燃機関１が作動中であるか否か判定される。本ステップでは、作動中付着蒸発モデル又は停止中付着蒸発モデルのどちらを用いるのか判定している。

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ステップＳ１０８へ進む。つまり、ステップＳ１０２からステップＳ１０７までが作動中付着蒸発モデルに相当し、ステップＳ１０８からステップＳ１１２までが停止中付着蒸発モデルに相当する。

ステップＳ１０２では、排気の流量、壁面温度、及び排気の温度が取得される。排気の流量は、吸入空気量と等しいとしてエアフローメータ４による測定値が用いられる。壁面温度及び排気の温度は、センサで直接測定しても良く、内燃機関の運転状態から推定しても良い。

ステップＳ１０３では、付着率が算出される。付着率とは、燃料添加弁７から添加された燃料がどれだけの割合で排気通路３に付着するのかを示す値である。排気の温度が高くなるほど、燃料添加弁７から噴射された燃料が排気通路３へ到達するまでに蒸発する量が多くなる。また、排気の流量が多いほど、燃料添加弁７から噴射された燃料が排気通路３まで到達する量が少なくなる。つまり、排気の温度が高くなるほど、又は排気の流量が多くなるほど付着率は低くなる。この関係は、予め実験等により求めてマップ化しておく。

ステップＳ１０４では、新規付着燃料量が算出される。本ステップでは、前回ルーチンから今回ルーチンにかけて、どれだけの燃料が新たに排気通路３に付着したのかが求められる。この新規付着燃料量は、燃料添加量に低沸点成分付着率を乗じることにより得ることができる。ここで、燃料添加量は、燃料添加弁７から燃料を添加する際にＥＣＵ７で計算される指令値である。なお、本実施例においてはステップＳ１０４の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における新規付着燃料量推定手段に相当する。

ステップＳ１０５では、蒸発率が算出される。蒸発率とは、付着燃料がどれだけの割合で蒸発するのかを示す値である。内燃機関１の作動時では、壁面温度、排気の温度、排気の流量に応じて蒸発率が決定される。つまり、壁面温度若しくは排気の温度が高くなるほど燃料は蒸発し易くなるため、壁面温度及び排気の温度が高いほど蒸発率は高くなる。また、排気の流量が多いほど蒸発率は高くなる。この関係は、予め実験等により求めておきマップ化しておく。

ステップＳ１０６では、蒸発燃料量が算出される。本ステップでは、前回ルーチンから今回ルーチンにかけて、どれだけの燃料が蒸発したのかが求められる。蒸発燃料量は、前回のルーチンのステップＳ１０７で算出される付着燃料量に、ステップＳ１０５で算出される蒸発率を乗じることにより求められる。つまり、前回のルーチンから今回のルーチンまでの間の蒸発燃料量が求められる。また、機関始動直後の１回目では、前回ルーチンのステップＳ１１１で算出された付着燃料量が用いられる。

ステップＳ１０７では、付着燃料量が算出される。本ステップでは、排気通路３の壁面にどれだけの燃料が付着しているのかが求められる。付着燃料量は、前回ルーチンのステップＳ１０７で算出された付着燃料量に、ステップＳ１０４で算出される新規付着燃料量を加え、さらにステップＳ１０６で算出される蒸発燃料量を減じることにより求められる。また、機関始動直後の１回目では、前回ルーチンのステップＳ１１１で算出された付着燃料量が用いられる。その後、本ルーチンを一旦終了させる。

ステップＳ１０８では、燃料濃度、排気の圧力、壁面温度、及び排気の温度が算出される。壁面温度及び排気の温度は、センサで直接測定しても良く、排気通路３内の排気の熱容量、外気温度等に基づいて推定しても良い。

ここで、図４は、機関停止からの経過時間と壁面温度若しくは排気の温度との関係を初期温度毎に示した図である。初期温度とは、内燃機関１の停止直後の壁面温度若しくは排気の温度である。初期温度から大気温度に収束するまでの温度の推移は該初期温度によりほぼ決定されるため、この関係を予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておき、この関係に基づいて壁面温度及び排気の温度を推定しても良い。燃料濃度は、前回ルーチンのステップＳ１１２で算出された値である。排気の圧力は、センサにより検出しても良く、推定しても良い。

ステップＳ１０９では、蒸発率が算出される。壁面温度若しくは排気の温度が高くなるほど燃料は蒸発し易くなるため、壁面温度及び排気の温度が高いほど蒸発率は高くなる。
また、燃料濃度低いほど蒸発率は高くなる。さらに、排気の圧力が低いほど蒸発率は高くなる。この関係は、予め実験等により求めておきマップ化しておく。

ステップＳ１１０では、蒸発燃料量が算出される。本ステップでは、前回ルーチンから今回ルーチンにかけて、どれだけの燃料が蒸発したのかが求められる。蒸発燃料量は、付着燃料量に蒸発率を乗じることにより算出される。このときに用いられる付着燃料量は、前回ルーチンのステップＳ１１１で算出された付着燃料量である。また、機関停止直後の１回目では、前回ルーチンのステップＳ１０７で算出された付着燃料量が用いられる。

ステップＳ１１１では、付着燃料量が算出される。本ステップでは、排気通路３の壁面にどれだけの燃料が付着しているのかが求められる。付着燃料量は、前回ルーチンのステップＳ１１１で算出された付着燃料量からステップＳ１１０で算出される蒸発燃料量を減じることにより求められる。また、機関停止直後の１回目では、前回ルーチンのステップＳ１０７で算出された付着燃料量が用いられる。

ステップＳ１１２では、排気中の燃料濃度が算出される。本ステップでは、現時点での排気通路３内の燃料濃度が算出される。燃料濃度は、機関停止後の蒸発燃料量の総量を排気通路３の容積を大気が満たしていると仮定した場合の質量で減じることにより求められる。その後、本ルーチンを一旦終了させる。

このように、機関作動中と機関停止中とで付着蒸発モデルを切り替えることにより、どちらの状態においても、より正確に付着燃料量及び蒸発燃料量を求めることができる。

なお、本実施例においてはステップＳ１０６及びステップＳ１１０の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における蒸発燃料量推定手段に相当する。また、本実施例においてはステップＳ１０７及びステップＳ１１１の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における付着燃料量推定手段に相当する。

また、本実施例及び以下の実施例においては、機関停止直前は機関停止直後としても良く、機関停止直後は機関停止直前としても良い。そして機関停止直前又は機関停止直後は、内燃機関１が停止されるその時のことを指していてもよい。さらに、機関始動直後は機関始動直前としても良く、機関始動直前は機関始動直後としても良い。そして機関始動直前又は機関始動直後は、内燃機関１が始動されるその時のことを指していてもよい。

本実施例では、機関始動直後に機関停止中の蒸発燃料量及び付着燃料量を算出する。その他は実施例１と同様なので説明を省略する。

図５は、本実施例における蒸発燃料量及び付着燃料量を求めるフローを示したフローチャートである。本ルーチンは内燃機関１の始動直後に実行される。

ステップＳ２０１では、排気通路３の壁面温度若しくは排気の温度の履歴が算出される。この温度履歴は、内燃機関１の停止中の温度履歴であり、図４に示したマップと初期温度とにより得ることができる。

ステップＳ２０２では、内燃機関１が停止されていた時間（以下、機関停止時間という。）を取得する。機関停止時間は、ＥＣＵ１０にタイマーを内蔵することにより得ることができる。

ステップＳ２０３では、カウンタＴが機関停止時間未満であるか否か判定される。本ル
ーチンでは、内燃機関１が停止されてからの経過時間に応じた付着燃料量及び蒸発燃料量が繰り返し算出される。そして、これらの値が算出される毎にカウンタＴが加算される。つまり、内燃機関１の停止直後からカウンタＴで示される時間後の蒸発燃料量及び付着燃料量が繰り返し算出される。そして、カウンタＴが機関停止時間に達したときに、機関始動時の蒸発燃料量及び付着燃料量が得られる。

ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ２１０へ進む。つまり、ステップＳ２０４からステップＳ２０９までが停止中付着蒸発モデルに相当し、ステップＳ２１０からステップＳ２１６までが作動中付着蒸発モデルに相当する。

ステップＳ２０４では、機関停止からカウンタＴで示される時間が経過したときの燃料濃度、排気の圧力、壁面温度、及び排気の温度が算出される。壁面温度及び排気の温度は、図４の関係により算出される。燃料濃度は、前回ルーチンのステップＳ２０８で算出された値である。排気の圧力は、排気の温度や壁面温度等から推定しても良く、機関停止中にセンサにより検出した値を用いても良い。

ステップＳ２０５では、機関停止からカウンタＴで示される時間が経過したときの蒸発率が算出される。ここで、壁面温度若しくは排気の温度が高くなるほど燃料は蒸発し易くなるため、壁面温度及び排気の温度が高いほど蒸発率は高くなる。また、燃料濃度低いほど蒸発率は高くなる。さらに、排気の圧力が低いほど蒸発率は高くなる。この関係は、予め実験等により求めておきマップ化しておく。

ステップＳ２０６では、前回ルーチンから今回ルーチンまでの蒸発燃料量が算出される。蒸発燃料量は、付着燃料量に蒸発率を乗じることにより算出される。このときに用いられる付着燃料量は、前回ルーチンのステップＳ２０７で算出された付着燃料量である。なお、初回は機関停止直前の付着燃料量（つまり、ステップＳ２１６で得られる付着燃料量）が用いられる。

ステップＳ２０７では、機関停止からカウンタＴで示される時間が経過したときの付着燃料量が算出される。つまり、排気通路３の壁面にどれだけの燃料が付着していたのかが求められる。付着燃料量は、前回ルーチンのステップＳ２０７で算出された付着燃料量からステップＳ２０６で算出される蒸発燃料量を減じることにより求められる。なお、初回は、機関停止直前の付着燃料量（つまり、ステップＳ２１６で得られる付着燃料量）が用いられる。

ステップＳ２０８では、機関停止からカウンタＴで示される時間が経過したときの排気中の燃料濃度が算出される。燃料濃度は、機関停止後の蒸発燃料量の総量を排気通路３の容積を大気が満たしていると仮定した場合の質量で減じることにより求められる。

ステップＳ２０９では、カウンタＴがカウントアップされる。そして、その後ステップＳ２０３へ戻る。

ステップＳ２１０では、内燃機関１が停止されたか否か判定される。本実施例では、機関停止中には付着燃料量及び蒸発燃料量の推定は行なわないので、機関停止された場合には本ルーチンを一旦終了させる。本ルーチンを終了させるときにはカウンタＴが０に戻される。

つまり、ステップＳ２１０で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了し、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１１へ進む。

ステップＳ２１１からステップＳ２１４までは、前記ステップ１０２からステップＳ１０５までと同じ処理が実行される。なお、本実施例においてはステップＳ２１３の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における新規付着燃料量推定手段に相当する。

ステップＳ２１５では、蒸発燃料量が算出される。本ステップでは、前回ルーチンから今回ルーチンにかけて、どれだけの燃料が蒸発したのかが求められる。蒸発燃料量は、前回のルーチンのステップＳ２１６で算出された付着燃料量に、ステップＳ２１４で算出される蒸発率を乗じることにより求められる。つまり、前回のルーチンから今回のルーチンまでの間の蒸発燃料量が求められる。また、初回は、前回ルーチンのステップＳ２０７で算出された付着燃料量が用いられる。

ステップＳ２１６では、付着燃料量が算出される。本ステップでは、排気通路３の壁面にどれだけの燃料が付着しているのかが求められる。付着燃料量は、前回ルーチンのステップＳ２１６で算出された付着燃料量に、ステップＳ２１３で算出される新規付着燃料量を加え、さらにステップＳ２１５で算出される蒸発燃料量を減じることにより求められる。また、初回は、前回ルーチンのステップＳ２０７で算出された付着燃料量が用いられる。その後、ステップＳ２１０へ戻る。

このように、機関作動中と機関停止中とで付着蒸発モデルを切り替えることにより、どちらの状態においても、より正確に付着燃料量及び蒸発燃料量を求めることができる。

なお、本実施例においてはステップＳ１０６及びステップＳ１１０の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における蒸発燃料量推定手段に相当する。また、本実施例においてはステップＳ１０７及びステップＳ１１１の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における付着燃料量推定手段に相当する。

本実施例では、機関停止直前の排気の空燃比と機関始動直後の排気の空燃比とを比較することで、機関停止中の蒸発燃料量を求める。なお、機関停止直前の排気の空燃比は、機関停止直後の排気の空燃比としても良い。また、機関始動直後の排気の空燃比は機関始動直前の排気の空燃比としても良い。排気の空燃比は、燃料濃度としても良く、ＨＣ濃度としても良い。なお、本実施例においては空燃比センサ９が、本発明における空燃比測定手段に相当する。

ここで、機関停止直後から付着燃料が蒸発するが、このときには排気の流れがほとんど無いため、排気通路３内の排気の空燃比が徐々に低下していく（よりリッチ側となる）。そして、機関停止直前の排気の空燃比と、機関始動直後の排気の空燃比と、の差は、機関停止中に蒸発した燃料によって生じた差にほかならない。

次に図６は、機関始動からの経過時間と排気の空燃比（Ａ／Ｆ）との関係を示した図である。機関停止時には蒸発燃料により排気の空燃比が低下しているが、内燃機関の作動開始から時間が経つにつれて、機関停止時に蒸発していた燃料が下流へとながされるため、空燃比センサにより検出される排気の空燃比は徐々に高くなる。つまり、図６のハッチング部分では、機関始動から十分に時間が経ったときと比較して空燃比が低くなる。そして、このハッチング部分を蒸発燃料量に換算することにより、蒸発燃料量を求めることができる。例えば、前記空燃比の差と、排気通路３の容積と、に基づいて蒸発燃料量を求めても良い。

つまり、排気通路３の容積分の空気の質量を機関停止直前の空燃比で除することにより
、機関停止直前の排気中の燃料量を求めることができる。また、排気通路３の容積分の空気の質量を機関始動直後の空燃比で除することにより、機関始動直後の排気中の燃料量を求めることができる。そして、機関始動直後の排気中の燃料量から機関停止直前の排気中の燃料量を減じることにより、機関停止中の蒸発燃料量を求めることができる。なお、本実施例ではこのように蒸発燃料量を推定するＥＣＵ１０が、本発明における機関停止中蒸発燃料量推定手段に相当する。

さらに、機関停止直前の付着燃料量から蒸発燃料量を減じることにより機関始動時の付着燃料量を求めることができる。なお、本実施例ではこのように付着燃料量を推定するＥＣＵ１０が、本発明における機関始動時付着燃料量推定手段に相当する。

ここで、機関停止直前の付着燃料量は、前記ステップ１０２から１０７の処理により求めることができる。なお、本実施例においては機関停止直前の付着燃料量を算出するＥＣＵ１０が、本発明における機関停止前付着燃料量推定手段に相当する。

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。 機関停止からの壁面温度、排気の温度、燃料濃度、蒸発燃料量の推移を示したタイムチャートである。 実施例１における蒸発燃料量及び付着燃料量を求めるフローを示したフローチャートである。 機関停止からの経過時間と壁面温度若しくは排気の温度との関係を初期温度毎に示した図である。 実施例２における蒸発燃料量及び付着燃料量を求めるフローを示したフローチャートである。 機関始動からの経過時間と排気の空燃比（Ａ／Ｆ）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 エアフローメータ
６ 吸蔵還元型ＮＯx触媒
７ 燃料添加弁
８ 温度センサ
９ 空燃比センサ
１０ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒よりも上流側から燃料を添加する燃料添加手段と、
   前記燃料添加手段から添加された燃料の中で前記排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段と、
   前記排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて推定する蒸発燃料量推定手段と、
   前記排気通路に残留している燃料の量を、排気の流量が所定量以下のときと所定量よりも多いときとで夫々別々のモデルを用いて推定する付着燃料量推定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記蒸発燃料量推定手段及び前記付着燃料量推定手段は、
   排気の流量が所定量よりも多いときに、引数として少なくとも排気の流量、燃料付着箇所の壁面温度、排気の温度を用い、
   排気の流量が所定量以下のときに、引数として少なくとも燃料付着箇所の壁面温度、排気の温度、排気通路内の燃料濃度、排気通路内の圧力を用い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. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒よりも上流側から燃料を添加する燃料添加手段と、
   内燃機関の停止直前に前記排気通路に付着している量を推定する機関停止前付着燃料量推定手段と、
   前記燃料添加手段により燃料が添加されるよりも下流の排気通路で排気の空燃比を測定する空燃比測定手段と、
   内燃機関の停止直前と内燃機関の始動直後とで前記空燃比測定手段により夫々測定される空燃比を比較した値、及び排気通路に付着していた燃料が蒸発する範囲の容積から、内燃機関の停止中に排気通路から蒸発した燃料量を推定する機関停止中蒸発燃料量推定手段と、
   前記機関停止前付着燃料量推定手段により推定される付着燃料量と前記機関停止中蒸発燃料量推定手段により推定される蒸発燃料量とを比較した値から内燃機関の始動直後に排気通路に付着している燃料量を推定する機関始動時付着燃料量推定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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