JP2008231925A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】排気に排気浄化触媒を迂回させることの可能なバイパス通路を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、バイパス通路を流通する排気の流量に制御誤差が生じることによって触媒に流入する排気の流量の推定誤差が生じ、排気浄化触媒に対する還元剤の供給量に過不足が生じることを可及的に抑制する。
【解決手段】基本温度誤差ΔＴｎに基づいて燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄが略零になるように燃料添加量Ｑａｄを補正する添加燃料補正係数Ｋｉを算出し、添加燃料補正係数Ｋｉに基づいて燃料添加量Ｑａｄを補正する。また、バイパス温度誤差ΔＴｖに基づいてバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが略零になるようにバイパス開度Ｄｖを補正するバイパス開度補正係数Ｋｖを算出し、バイパス開度補正係数Ｋｖに基づいてバイパス開度Ｄｖを補正する（Ｓ３０５）。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

排気通路に排気浄化触媒を備える内燃機関の排気浄化システムでは、排気浄化触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、ＮＯｘ触媒を担持するフィルタ等）の排気浄化性能を再生する性能再生処理を実施する際、排気浄化触媒よりも上流側から該排気浄化触媒に還元剤を供給する還元剤供給制御が行われる。

例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）に対するＳＯｘ被毒回復処理においては、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給することで排気の空燃比をリッチ空燃比にさせ、且つ還元剤の反応熱によってＮＯｘ触媒の触媒床温を高温（例えば、６００℃乃至７００℃）に維持することによってＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが還元される。また、ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元処理においては、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給することでＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比にさせ、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元させる。

また、ＮＯｘ触媒を担持するフィルタ（以下、単に「フィルタ」という。）に対するＰＭ再生処理においては、フィルタに供給した還元剤の反応熱によってフィルタの温度を上昇させ（例えば、５００℃乃至７００℃）、フィルタに捕集されているＰＭが酸化除去される。

ところで、内燃機関の排気通路に直列に２つの排気浄化触媒を設け、排気に上流側の排気浄化触媒をバイパスさせるバイパス通路と、バイパス通路を流通する排気の流量（以下、単に「バイパス側流量」ともいう。）を変更可能なバイパス弁とを備える内燃機関の排気浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。このような排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒の性能再生処理を行うべく該排気浄化触媒に還元剤を供給する場合、排気浄化触媒に流入する排気の流量（以下、単に「触媒側流量」ともいう。）に応じて還元剤の供給量が決定される。
特開平７−１６３８３５号公報 特開２００５−１８８３７４号公報 特開平７−８３０２３号公報

しかしながら、バイパス弁の製造精度、劣化、或いはバイパス通路へのカーボンの付着などの経時変化等によって実際のバイパス側流量と指令値との誤差（以下、単に「バイパス側流量の制御誤差」という。）が生じる場合がある。その結果、排気浄化触媒に流入する排気の流量（以下、単に「触媒側流量」ともいう。）の推定誤差が生じ、実際の触媒側流量に応じた量の還元剤を排気浄化触媒に供給することが困難となる。その結果、排気浄化触媒に対する性能再生処理の効率が悪化する虞があった。また、触媒床温が過度に高温となって熱劣化が生じる虞や触媒床温が過度に低下して排気浄化触媒の活性が失われる虞があった。

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、排気に排気浄化触媒を迂回させることの可能なバイパス通路を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、バイパス通路を流通する排気の流量に制御誤差が生じることによって触媒
に流入する排気の流量の推定誤差が生じ、排気浄化触媒に対する還元剤の供給量に過不足が生じることを可及的に抑制することのできる技術を提供することである。

上記課題を達成するために本発明における内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。即ち、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側から還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側の部分と下流側の部分とを連通し、排気に前記排気浄化触媒を迂回させるバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する排気の流量であるバイパス側流量を制御して、前記排気浄化触媒に流入する排気の流量である触媒側流量を調節可能な流量制御手段と、
前記排気浄化触媒の排気浄化性能を再生する性能再生処理において前記触媒側流量に応じた量の還元剤を前記還元剤供給手段に供給させる還元剤供給制御を実行する還元剤供給制御手段と、
前記還元剤供給制御が実施され、前記排気浄化触媒が昇温したときの触媒床温と目標床温との温度誤差を取得する温度誤差取得手段と、
前記排気に前記バイパス通路を流通させないときの前記温度誤差である基本温度誤差が略零になるように前記還元剤の供給量を補正する基本補正手段と、
前記排気に前記バイパス通路を流通させ、且つ前記基本補正手段により補正された量の還元剤が前記排気浄化触媒に供給されたときの前記温度誤差であるバイパス温度誤差が略零になるように前記バイパス側流量および／又は前記還元剤の供給量を補正するバイパス補正手段と、
を備えることを特徴とする。

上記構成の排気浄化システムにおいては、排気浄化触媒に対する性能再生処理を実施する際、排気浄化触媒に流入する触媒側流量に応じた量の還元剤を該排気浄化触媒に供給する還元剤供給制御が実行される。これにより、排気浄化触媒の触媒床温を目標温度まで上昇させ、或いは排気浄化触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃費（例えば、リッチ空燃比或いは理論空燃比）まで低下させる。

上記性能再生処理として、前述した排気浄化触媒としてのＮＯｘ触媒に対するＳＯｘ被毒回復処理やＮＯｘ還元処理が例示できる。また、ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタに対するＰＭ再生処理を例示できる。

ここで、排気浄化触媒に対する性能再生処理を効率よく実施するためには、還元剤供給制御手段が、触媒側流量に応じて還元剤供給手段に供給させる還元剤の量を精度よく制御することが要求される。しかし、上述のように、バイパス通路へのカーボンの付着等に起因して実際のバイパス側流量と指令値との間に誤差が生じる場合がある。そうすると、バイパス側流量の制御誤差が生じると実際の触媒側流量の推定にも誤差生じるため、排気浄化触媒に対して還元剤が過剰に供給され、又は不足することになる。

ここで、還元剤供給制御が実行された際に上昇する触媒床温は触媒側流量と還元剤の供給量に依存すると考えられる。本発明では、性能再生処理における還元剤供給制御が実行されたときの触媒床温と目標床温との温度誤差に基づいて、バイパス側流量の制御誤差が生じることを抑制すべくバイパス側流量および／又は還元剤の供給量を補正することとした。

しかしながら、排気にバイパス通路を通過させた状態で還元剤供給制御を実行する場合、その結果として生じる触媒床温と目標温度との温度誤差には、バイパス側流量の制御誤
差に起因する温度誤差の他に、還元剤の供給量の制御誤差に起因する温度誤差も含まれてしまう。還元剤の供給量の制御誤差とは、還元剤供給手段による還元剤の実際の供給量と指令値との誤差による制御誤差が挙げられる。また、エアフローメータの検出誤差によって内燃機関から排出される排気流量に推定誤差が生じ、還元剤供給手段に還元剤を供給させるときの指令値が実際の触媒側流量に応じた値から外れることによる制御誤差が挙げられる。

バイパス側流量の制御誤差を精度良く学習し、該制御誤差を抑制するためには、前述した還元剤の供給量の制御誤差とバイパス側流量の制御誤差のそれぞれを精度良く学習することが必要となる。そこで本発明においては、先ず基本補正手段によって還元剤の供給量の制御誤差が略零になるように還元剤の供給量を補正することとした。すなわち、本発明において、排気にバイパス通路を流通させないときの触媒床温と目標床温との温度誤差である基本温度誤差を温度誤差取得手段が取得する。触媒床温は例えば排気の温度を検出する温度センサを排気浄化触媒の上流側および／又は下流側に配置し、この温度センサの検出値に基づいて推定しても良い。

基本温度誤差は排気にバイパス通路を流通させずに還元剤供給制御を実行したときの温度誤差であるため、前述したバイパス側流量の制御誤差の影響が除外される。つまり、基本温度誤差は還元剤の供給量の制御誤差に起因する温度誤差と判断することができる。これにより、基本温度誤差の大きさに基づいて、還元剤の供給量の制御誤差量を学習することができる。

本発明では、還元剤供給制御において、基本補正手段により基本温度誤差が略零になるように補正された量の還元剤が排気浄化触媒に供給される。これにより、還元剤の供給量の制御誤差が生じることが抑制される。

また、還元剤供給制御において排気にバイパス通路を流通させる場合に、そのときの温度誤差であるバイパス温度誤差が温度誤差取得手段によって取得される。ここで、バイパス温度誤差はバイパス側流量の制御誤差のみに起因する温度誤差であると判断することができる。これにより、バイパス温度誤差の大きさに基づいて、バイパス側流量の制御誤差量を学習することができる。

ここで、バイパス補正手段は、バイパス側流量の制御誤差量が略零になるように流量制御手段の制御するバイパス側流量を補正しても良い。あるいは、還元剤の供給量が、実際の触媒側流量に応じた量になるように補正しても良い。例えば、バイパス側流量が指令値よりも増量側に制御誤差が生じた場合に、実際の触媒側流量は該触媒側流量の推定値よりも少なくなる。その場合には、実際の触媒側流量に応じた量の還元剤を排気浄化触媒に供給させるべく、バイパス側流量の制御誤差量に応じて還元剤の供給量を減量側に補正しても良い。また、本発明ではバイパス側流量の制御誤差量が略零になるようにバイパス側流量および還元剤の供給量を補正するようにしても良い。

これにより、バイパス側流量の制御誤差が生じることに起因して排気浄化触媒に供給される還元剤に過不足が生じることを抑制できる。従って、排気浄化触媒の排気浄化能力を効率良く再生することが可能となる。また、排気浄化触媒の触媒床温と目標温度との間に温度誤差が生じることが抑制される。従って、排気浄化触媒の温度が過度に上昇して熱劣化が生じることを抑制できる。

また、本発明においては、前記基本補正手段は前記基本温度誤差に基づいて前記還元剤の補正量を算出する基本補正量算出手段を有し、前記バイパス補正手段は前記バイパス温度誤差に基づいて前記バイパス側流量の補正量および／又は前記還元剤の補正量を算出す
るバイパス補正量算出手段を有していても良い。

また、本発明においては、前記基本温度誤差が大きいほど前記基本補正手段による補正量を増量し、前記バイパス温度誤差が大きいほど前記バイパス補正手段による補正量を増量するようにしても良い。そうすれば、還元剤の供給量の制御誤差およびバイパス側流量の制御誤差が生じることをより好適に抑制することができる。

ここで、基本補正量算出手段は、エアフローメータの検出値と還元剤の供給量と基本温度誤差との関係に基づいて還元剤の補正量を算出しても良い。また、バイパス補正量算出手段は、エアフローメータの検出値とバイパス側流量と還元剤の供給量とバイパス温度誤差との関係に基づいてバイパス側流量の補正量および／又は還元剤の補正量を算出しても良い。

また、本発明における前記流量制御手段は、前記バイパス通路を流通する排気の流路面積を調節可能なバイパス弁を有し、該バイパス弁の開度を調節することによって前記バイパス側流量を制御しても良い。

また、本発明において、還元剤供給手段は、排気通路における排気浄化触媒よりも上流側に設けられ、排気浄化触媒に流入する前の排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁を有し、該還元剤添加弁に還元剤を添加させることにより排気浄化触媒に還元剤を供給しても良い。その場合、バイパス通路は、排気通路における還元剤添加弁よりも上流側の部分と該排気浄化触媒よりも下流側の部分とを連通するとより好適である。これにより、排気浄化触媒に対する性能再生処理において、排気にバイパス通路を流通させる場合に、排気浄化触媒を迂回してしまう還元剤の量を低減することができる。

また、還元剤供給手段は、主噴射とは異なる時期に燃料噴射弁に還元剤としての燃料を副噴射させることによって排気浄化触媒に還元剤を供給しても良い。この副噴射として、内燃機関の膨張行程や排気行程等におけるポスト噴射等を例示できる。

また、本発明においては排気通路における排気浄化触媒よりも下流側に酸化能を有する補助触媒を設けても良い。これにより、排気浄化触媒に対する還元剤供給制御において供給された還元剤が該排気浄化触媒をすり抜けた場合、該還元剤を補助触媒において酸化させることができる。その結果、還元剤が白煙として大気中に放出されることを好適に抑制できる。

また、本発明の排気浄化システムが、排気浄化触媒よりも上流側に設けられる還元剤添加弁と該排気浄化触媒よりも下流側に設けられる補助触媒を備える場合、バイパス通路は、排気通路における排気浄化触媒よりも上流側の部分と排気浄化触媒と補助触媒との間の部分とを連通すると、より好適である。その結果、可及的に多くの還元剤が排気浄化触媒に供給され、バイパス通路を流通する排気の空燃比を過度に低下させることなく該排気を補助触媒に流入させることができる。つまり、補助触媒に流入する排気の酸素濃度が過度に低くならないので、排気浄化触媒をすり抜けてしまった還元剤を好適に補助触媒において浄化することができる。

本発明にあっては、排気に排気浄化触媒を迂回させることの可能なバイパス通路を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、バイパス通路を流通する排気の流量に制御誤差が生じることによって触媒に流入する排気の流量の推定誤差が生じ、排気浄化触媒に対する還元剤の供給量に過不足が生じることを可及的に抑制することができる。

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。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は本実施例における内燃機関１と、その吸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、４つの気筒２を有するディーゼルエンジンである。内燃機関１には、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を各気筒に備えている。

＜吸気系＞
内燃機関１には、吸気マニホールド８が接続されており、吸気マニホールド８の各枝管は吸気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド８と吸気通路９との接続部近傍には、吸気通路９内を流通する吸気の流量を調節可能な吸気絞り弁１１が設けられている。また、吸気通路９における吸気絞り弁１１よりも上流側には、吸気通路９を流れるガスを冷却するインタークーラ１３が設けられている。

さらに、吸気通路９におけるインタークーラ１３よりも上流側には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング６が設けられている。また、コンプレッサハウジング６よりも上流側には吸気通路９内を流通する吸気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１４が配置されており、該エアフローメータ１４よりも上流側にはエアクリーナ４が設けられている。

このように構成された内燃機関１の吸気系では、エアクリーナ４によって吸気中の塵や埃が除去された後、吸気通路９を介してコンプレッサハウジング６に流入する。コンプレッサハウジング６に流入した吸気は、該コンプレッサハウジング６に内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。そして、圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ１３にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁１１によって流量を調節されて吸気マニホールド８に流入する。そして、吸気マニホールド８に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２に分配され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼される。

＜排気系＞
一方、内燃機関１には、排気マニホールド１８が接続されており、排気マニホールド１８の各枝管は排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と接続されている。排気マニホールド１８にはターボチャージャ５のタービンハウジング７が接続されている。このタービンハウジング７には排気通路１９が接続されており、排気通路１９は下流にてマフラー（図示省略）に接続されている。

また、排気通路１９におけるタービンハウジング７よりも下流側には内燃機関１から排出される排気を浄化するための２つの触媒が直列に設けられている。２つの触媒のうち上流側に配置された触媒は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）１５であり、下流側に配置された触媒は、酸化能を有する酸化触媒１６である。

ＮＯｘ触媒１５は、流入する排気の酸素濃度が高い時は排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低い時は吸蔵しているＮＯｘを放出する。その際、周囲の排気中に燃料などの還元成分が存在していれば、放出されたＮＯｘと燃料がＮＯｘ触媒１５上で還元反応してＮＯｘが還元・浄化される。

排気通路１９におけるタービンハウジング７とＮＯｘ触媒１５との間には後述するＥＣＵ２６からの指令信号により開弁して還元剤としての燃料を排気中に添加する燃料添加弁１７が設けられている。そして、燃料添加弁１７から排気通路１９内の排気に添加された燃料は該排気の酸素濃度を低下させる。このようにして形成された酸素濃度の低い排気はＮＯｘ触媒１５に流入し、該ＮＯｘ触媒１５に吸蔵されていたＮＯｘを放出させつつ窒素（Ｎ_２）に還元することになる。本実施例においては燃料添加弁１７が本発明における還元剤供給手段に相当する。

燃料添加弁１７から添加されＮＯｘ触媒をすり抜けた燃料は、下流側の酸化触媒１６において酸化される。このようにしてＮＯｘ触媒１５で反応しない燃料が白煙として大気中に放出され、エミッションが悪化することが抑制される。

また、排気通路１９におけるＮＯｘ触媒１５の直上流と直下流には排気の温度を検出する第１温度センサ２３及び第２温度センサ２４が設けられている。

このように構成された内燃機関１の排気系では、内燃機関１の各気筒２で燃焼された既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド１８に排出され、次いで排気マニホールド１８からターボチャージャ５のタービンハウジング７に流入する。タービンハウジング７に流入した排気は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジング７内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクはコンプレッサハウジング６のコンプレッサホイールに伝達される。そして、コンプレッサハウジング６から排出された排気は、排気通路１９を介してＮＯｘ触媒１５および酸化触媒１６を通過した後、マフラーを介して大気中に放出される。

＜排気バイパス機構＞
また、内燃機関１には、排気にＮＯｘ触媒１５を迂回させて酸化触媒１６に流入させることの可能な排気バイパス機構２０が備えられている。排気バイパス機構２０は、排気通路１９における燃料添加弁１７よりも上流側の部分とＮＯｘ触媒１５と酸化触媒１６との間の部分を連通するバイパス通路２１と、バイパス通路２１内を流れる排気の流量（以下、「バイパス側流量」という。）Ｖｖを調節可能なバイパス弁２２とを備えている。このように構成された排気バイパス機構２０では、バイパス弁２２が開弁されると、バイパス通路２１が導通状態となり、排気マニホールド９内の排気はＮＯｘ触媒１５を迂回して、酸化触媒１６に流入する。

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及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２６が併設されている。こ
のＥＣＵ２６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。

また、ＥＣＵ２６には、エアフローメータ１４や、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ２７、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ２８などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類や第１温度センサ２３および第２温度センサ２４が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ２６に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２６には、燃料噴射弁３、燃料添加弁１７、吸気絞り弁１１、バイパス弁２２等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ２６によって制御されるようになっている。

ＥＣＵ２６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。また、後述する制御ルーチンはＥＣＵ２６のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つで
ある。

次に、本実施例におけるＮＯｘ触媒１５に対するＳＯｘ被毒回復処理について説明する。ＮＯｘ触媒１５が排気中のＳＯｘによって被毒するとＮＯｘの還元効率が悪化するため、ＮＯｘ触媒１５からＳＯｘを還元させるＳＯｘ被毒回復処理が実施される。具体的には、燃料添加弁１７から排気中に還元剤としての燃料を添加させる燃料添加制御を実行する。その結果、燃料が酸化されるときの反応熱によってＮＯｘ触媒１５の触媒床温Ｔｃを目標温度Ｔｔまで上昇させるとともに、ＮＯｘ触媒１５に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比にして、ＮＯｘ触媒１５に吸蔵されたＳＯｘを還元させる。

本実施例においてはＮＯｘ触媒１５に対するＳＯｘ被毒回復処理が本発明における性能再生処理に相当する。また、上記の燃料添加制御が本発明における還元剤供給制御に相当する。また、目標床温Ｔｔとは、ＮＯｘ触媒１５に吸蔵されたＳＯｘを好適に放出可能な温度（例えば、６００℃〜７００℃）であり、予め実験的に求められる温度である。

ＳＯｘ被毒回復処理の実施中にＮＯｘ触媒１５をすり抜けた燃料は下流側に配置される酸化触媒１６によって酸化される。しかしながら、ＮＯｘ触媒１５から流出する排気の空燃比は低く、酸化触媒１６において効率よく燃料を酸化させるための酸素が不足する。その結果、燃料が白煙として大気中に放出されてエミッションが悪化する虞がある。

本実施例では、ＳＯｘ被毒回復処理に係る燃料添加制御において、バイパス弁２２を開弁して比較的酸素濃度の高い排気を酸化触媒１５に流入させる。その結果、ＮＯｘ触媒１５をすり抜けた燃料は酸化触媒１６において好適に酸化される。「バイパス弁２２を開弁する」とはバイパス弁２２の開度（以下、「バイパス開度」）Ｄｖを「全閉」以外の所定の目標開度に制御することを意味する。バイパス弁２２の目標開度は内燃機関１の運転状態（機関回転数、負荷）に応じて予め実験的に求めておき、ＥＣＵ２６からバイパス弁２２への指令信号によってバイパス開度Ｄｖが制御される。本実施例においては、バイパス弁２２に指令を出してバイパス側流量Ｖｖを制御するとともにＮＯｘ触媒１５に流入する排気の流量（以下、「触媒側流量」という。）Ｖｃを調節するＥＣＵ２６が本発明における流量制御手段に相当する。

また、燃料添加弁１７によって排気中に添加される燃料（以下、「添加燃料」という。）の燃料添加量Ｑａｄは、ＮＯｘ触媒１５の昇温量（つまり、現在の触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとの差）と触媒側流量Ｖｃとに応じて決定され、ＥＣＵ２６によって制御される。ＮＯｘ触媒１５の触媒床温Ｔｃを目標床温Ｔｔまで上昇させるために必要な熱エネルギが求められ、それに応じて燃料添加量Ｑａｄが求められる。本実施例においては触媒側流量Ｖｃに応じた量の燃料を燃料添加弁１７に添加させるＥＣＵ２６が本発明における還元剤供給制御手段に相当する。

現在の触媒床温Ｔｃは第１温度センサ２３および第２温度センサ２４の検出値に基づいて推定される。また、触媒側流量Ｖｃは内燃機関１から排出される排気流量Ｖａからバイパス側流量Ｖｖを減算した値である。ＥＣＵ２６は、エアフローメータ１４の検出値に基づいて排気流量Ｖａを推定する。また、ＥＣＵ２６は、排気流量Ｖａとバイパス開度Ｄｖとに基づいて触媒側流量Ｖｃを推定する。

ところで、バイパス側流量Ｖｖはバイパス弁２２の製造精度のバラツキ、あるいはバイパス弁２２の劣化、バイパス弁２２およびバイパス通路２１へのカーボンの付着等によって、実際のバイパス側流量と指令値との間に制御誤差（これを、「バイパス側流量の制御誤差」という。）が生じる場合がある。その場合には、触媒側流量Ｖｃに対して添加燃料に過不足が生じ、ＳＯｘ被毒回復処理の効率が悪化し、あるいは触媒床温Ｔｃが過度に高
温となってＮＯｘ触媒１５に熱劣化が生じる虞がある。

本実施例におけるＳＯｘ被毒回復制御においては、燃料添加制御を実施したときのＮＯｘ触媒１５の触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとの誤差温度ΔＴに基づいてバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが学習され、該バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが略零になるようにバイパス開度Ｄｖがフィードバック制御される。

ここで、温度誤差ΔＴには、バイパス側流量の制御誤差に起因する温度誤差のほか、燃料添加量の制御誤差に起因する温度誤差が含まれる。燃料添加量の制御誤差に起因する温度誤差とは、具体的には、燃料添加弁１７から添加される実際の燃料添加量が指令値（目標値）からずれることに起因する温度誤差が含まれる。また、エアフローメータ１４による吸気量の検出誤差により触媒側流量の推定値に誤差が生じ、燃料添加量の指令値（目標値）が実際の触媒側流量に応じた適合値から乖離することに起因する温度誤差が含まれる。

そこで、本実施例におけるＳＯｘ被毒回復処理においては、燃料添加誤差学習制御において燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄを学習し、バイパス側流量誤差学習制御においてバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖを学習する。

先ず、本実施例における燃料添加誤差学習制御について説明する。燃料添加誤差学習制御は、排気にバイパス通路２１を流通させない状態、つまりバイパス開度Ｄｖを零とした状態で燃料添加制御を実行し、そのときの触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとの温度誤差である基本温度誤差ΔＴｎに基づいて燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄを学習する。燃料添加誤差学習制御は排気にバイパス通路２１を流通させないため、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが生じない。従って、基本温度誤差ΔＴｎは燃料添加量の制御誤差に起因して生じる温度誤差であると判断できる。

次に、バイパス側流量誤差学習制御について説明する。バイパス側流量誤差学習制御は、排気にバイパス通路２１を流通させ、且つ前述の燃料添加誤差学習制御において学習された燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄが略零になるように燃料添加量Ｑａｄを補正して燃料添加制御が実行される。そして、そのときの触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとの温度誤差であるバイパス温度誤差ΔＴｖに基づいてバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖを学習する。バイパス側流量誤差学習制御では、上述のように燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄが略零になるように燃料添加量Ｑａｄが補正されているため、バイパス温度誤差ΔＴｖはバイパス側流量の制御誤差に起因して生じる温度誤差と判断できる。

以下、ＥＣＵ２６により行われる燃料添加誤差学習制御について、図２のフローチャートを参照して説明する。図２は本実施例における燃料添加誤差学習ルーチンを示すフローチャートである。

本ルーチンが実行されると、まずステップＳ１０１では、ＥＣＵ２６がバイパス弁２２に指令を出しバイパス開度Ｄｖが零に変更される。続くステップＳ１０２では、ＥＣＵ２６がエアフローメータ１４の検出値を読み込み、触媒側流量Ｖｃが推定される。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２６が第１温度センサ２３および第２温度センサ２４の検出値を読み込み、現在の触媒床温Ｔｃを推定する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２６が触媒側流量Ｖｃと触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとに基づいて燃料添加量Ｑａｄを演算し、燃料添加弁１７に燃料を排気中に添加させる。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２６が第１温度センサ２３および第２温度センサ２４の検出値から昇温後の触媒床温Ｔｃを推定し、触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとの差である基本温
度誤差ΔＴｎが取得される。本ルーチンにおいては基本温度誤差ΔＴｎを取得するＥＣＵ２６が本発明における温度誤差取得手段に相当する。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ２６が基本温度誤差ΔＴｎに基づいて燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄを演算し、基本温度誤差ΔＴｎが略零になるように（つまり、燃料添加量の制御誤差量ΔＱａｄが略零になるように）燃料添加量Ｑａｄを補正する添加燃料補正係数Ｋｉを算出する。本ルーチンにおいては添加燃料補正係数Ｋｉを算出するＥＣＵ２６が本発明における基本補正量算出手段に相当する。添加燃料補正係数Ｋｉは学習値としてＥＣＵ２６内のＲＯＭに記憶される。本ステップが終了すると本ルーチンを一旦終了する。本ルーチンによれば、燃料添加量の制御誤差ΔＱａｄを好適に抑制させるための添加燃料補正係数Ｋｉを精度良く算出することができる。

次に、図３は本実施例におけるバイパス側流量誤差学習ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンと前述の制御ルーチンとにおいて処理内容が同一のステップは、同じ符号を用いることで詳しい説明を省略する。本ルーチンが実行されると、先ずステップＳ２０１では、ＥＣＵ２６が運転状態（機関回転数、負荷）を検出し、運転状態に応じたバイパス弁２２の目標開度Ｄｖｔを演算する。機関回転数と負荷は、クランクポジションセンサ２７によるクランク角度の検出値と、アクセルポジションセンサ２８によるアクセル開度の検出値とから求められる。そして、ステップＳ２０１の処理が終わるとステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２６がエアフローメータ１４の検出値を読み込み、エアフローメータ１４の検出値およびステップＳ２０１で演算されたバイパス弁２２の目標開度Ｄｖｔに基づいて触媒側流量Ｖｃが推定される。続くステップＳ１０３では、ＥＣＵ２６が現在の触媒床温Ｔｃを推定し、続くステップＳ２０４では、ＥＣＵ２６が触媒側流量Ｖｃと触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとに基づいて基本燃料添加量Ｑａｄｎを演算する。基本燃料添加量Ｑａｄｎとは、燃料添加量の制御誤差が零としたときの、ＮＯｘ触媒１５を目標床温Ｔｔまで昇温するために必要な燃料添加量である。

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ２６が該ＥＣＵ２６内に記憶されている添加燃料補正係数Ｋｉを読み込む。そして、ステップＳ２０６では、ＥＣＵ２６が添加燃料補正係数Ｋｉを基本燃料添加量Ｑａｄｎに乗じることによって修正燃料添加量Ｑａｄｒを算出する。続くステップＳ２０７では、ＥＣＵ２６がバイパス弁２２に指令を出し、バイパス開度Ｄｖを目標開度Ｄｖｔに変更すると共に、燃料添加弁１７に指令を出し修正燃料添加量Ｑａｄｒの燃料を添加させる。

ステップＳ２０８では、ＥＣＵ２６が第１温度センサ２３および第２温度センサ２４の検出値から昇温後の触媒床温Ｔｃを推定し、触媒床温Ｔｃと目標床温Ｔｔとの差からバイパス温度誤差ΔＴｖが取得される。本ルーチンにおいてはバイパス温度誤差ΔＴｖを取得するＥＣＵ２６が本発明における温度誤差取得手段に相当する。

ステップＳ２０９では、ＥＣＵ２６がバイパス温度誤差ΔＴｖに基づいてバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖを演算し、バイパス温度誤差ΔＴｖが略零になるように（バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが略零になるように）バイパス開度Ｄｖを補正するバイパス開度補正係数Ｋｖを算出する。本ルーチンにおいてはバイパス開度補正係数Ｋｖを算出するＥＣＵ２６が本発明におけるバイパス補正量算出手段に相当する。バイパス開度補正係数Ｋｖは学習値としてＥＣＵ２６内のＲＯＭに記憶される。本ステップが終了すると本ルーチンを一旦終了する。本ルーチンによれば、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖを精度良く学習することができる。

次に、本実施例のＳＯｘ被毒回復処理において燃料添加量Ｑａｄを添加燃料補正係数Ｋｉにより補正し、バイパス開度Ｄｖをバイパス開度補正係数Ｋｖにより補正するときの制御について説明する。図４は、本実施例におけるＳＯｘ被毒回復制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンと前述の制御ルーチンとにおいて処理内容が同一のステップは、同じ符号を用いることで詳しい説明を省略する。なお、本ルーチンにおいては燃料添加量Ｑａｄを添加燃料補正係数Ｋｉにより補正し、バイパス開度Ｄｖをバイパス開度補正係数Ｋｖにより補正するＥＣＵ２６が、本発明における基本補正手段およびバイパス補正手段に相当する。

本ルーチンが実行されると、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ２６が内燃機関１の運転状態（機関回転数、負荷）を検出し、バイパス弁２２の基本目標開度Ｄｖｎｔを演算する。基本目標開度Ｄｖｎｔとは、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが零であるときの内燃機関１の運転状態に応じて定められる目標開度である。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ２６が該ＥＣＵ２６内に記憶されているバイパス開度補正係数Ｋｖを読み込む。ステップＳ３０３では、ＥＣＵ２６がバイパス開度補正係数Ｋｖを基本目標開度Ｄｖｎｔに乗じることによって修正バイパス開度Ｄｖｒｔを算出する。続くステップＳ３０４では、ＥＣＵ２６がエアフローメータ１４の検出値を読み込み、エアフローメータ１４の検出値および修正バイパス開度Ｄｖｒｔに基づいて触媒側流量Ｖｃが推定される。

ステップＳ３０５では、ＥＣＵ２６がバイパス弁２２に指令を出し、バイパス開度Ｄｖを修正目標開度Ｄｖｒｔに変更すると共に、燃料添加弁１７に指令を出し修正燃料添加量Ｑａｄｒの燃料を添加させる。続くステップＳ２０８では、ＥＣＵ２６がバイパス温度誤差ΔＴｖを取得し、ステップＳ２０９では、ＥＣＵ２６がバイパス温度誤差ΔＴｖに基づいてバイパス開度補正係数Ｋｖを算出する。そして、ＥＣＵ２６はバイパス開度補正係数Ｋｖを学習値としてＥＣＵ２６内のＲＯＭに記憶する。本ステップが終了すると本ルーチンを一旦終了する。

本ルーチンによれば、添加燃料の燃料添加量Ｑａｄを添加燃料補正係数Ｋｉに基づいて補正することによって燃料添加量の制御誤差が生じることを精度良く抑制することができる。また、バイパス側流量Ｖｖをバイパス開度補正係数Ｋｖに基づいて補正することによってバイパス側流量の制御誤差が生じることを精度良く抑制することができる。また、本ルーチンが実行される毎にバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが学習され、バイパス開度補正係数Ｋｖが更新される。従って、経時的に変化するバイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖを精度良く学習することが可能となり、ＮＯｘ触媒１５に対するＳＯｘ被毒回復処理を効率よく実施することができる。

また、上述のバイパス側流量誤差学習ルーチンにおいては、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが略零になるようにバイパス開度Ｄｖを補正するバイパス開度補正係数Ｋｖを算出したが、これに限定される趣旨ではない。例えば、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖに基づいて燃料添加量Ｑａｄを補正する第２の添加燃料補正係数を算出するようにしても良い。

つまり、実際の触媒側流量Ｖｃに適合するだけの添加燃料がＮＯｘ触媒１５に供給されるよう、燃料添加弁１７に添加させる燃料添加量Ｑａｄを第２の添加燃料補正係数に基づいて補正しても良い。特に、バイパス開度Ｄｖの補正が困難となる場合には、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが略零になるように燃料添加量を補正するとより好適である。具体的には、上記ルーチンのステップＳ３０１において演算される基本目標開度Ｄｖｎｔが「全開」である場合に、実際のバイパス側流量が指令値に比べて減量側に制御誤差が生じ
る場合が例示できる。また、バイパス側流量の制御誤差量ΔＶｖが略零になるように、バイパス側流量Ｖｖおよび燃料添加量Ｑａｄを補正しても良い。

また、本実施例においては、ＮＯｘ触媒１５に対する性能再生処理の一例としてＳＯｘ被毒回復処理に本発明を適用する制御を例示的に説明したが、例えばＮＯｘ触媒１５に吸蔵されたＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元処理に適用しても良い。その場合、例えばＮＯｘ触媒１５に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで低下させるために必要な燃料添加量を添加燃料補正係数Ｋｉに基づいて補正し、且つバイパス開度Ｄｖをバイパス開度補正係数Ｋｖに基づいて補正しても良い。これにより、ＮＯｘ触媒１５に流入する排気の空燃比を精度良く目標空燃比に一致させることができる。つまり、ＮＯｘ還元処理におけるＮＯｘの還元効率を向上させることができる。

また、本実施例における排気浄化システムがＮＯｘ触媒１５の代わりに例えば、ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタを備える場合、該パティキュレートフィルタにより捕集されたＰＭを酸化除去するＰＭ再生処理に本発明を適用しても良い。つまり、上記フィルタの昇温制御に本発明を適用することにより、フィルタ床温をＰＭが酸化可能な温度まで精度良く上昇させ、ＰＭの再生効率を向上させることができる。

また、本実施例における燃料添加制御は燃料添加弁１７から燃料を添加させているが、例えば内燃機関１の膨張行程や排気行程等において、燃料噴射弁３から燃料をポスト噴射させることによって燃料添加制御を実行しても良い。

また、本実施例におけるバイパス通路２１は排気通路１９における燃料添加弁１７よりも上流側の部分とＮＯｘ触媒１５と酸化触媒１６との間の部分を連通しているが、これに限定される趣旨ではない。例えば、バイパス通路２１は排気マニホールド１８と排気通路１９におけるＮＯｘ触媒１５と酸化触媒１６との間の部分を連通していても良いし、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において実施形態には種々の変更を加え得る。

実施例１における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 実施例１における燃料添加誤差学習ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１におけるバイパス側流量誤差学習ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１におけるＳＯｘ被毒回復制御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
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・エアクリーナ
５・・・ターボチャージャ
８・・・吸気マニホールド
９・・・吸気通路
１４・・エアフローメータ
１５・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１６・・酸化触媒
１７・・燃料添加弁
１８・・排気マニホールド
１９・・排気通路
２０・・排気バイパス機構
２１・・バイパス通路
２２・・バイパス弁
２３・・第１温度センサ
２４・・第２温度センサ
２６・・ＥＣＵ

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の上流側から還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   前記排気通路における前記排気浄化触媒の上流側の部分と下流側の部分とを連通し、排気に前記排気浄化触媒を迂回させるバイパス通路と、
   前記バイパス通路を流通する排気の流量であるバイパス側流量を制御して、前記排気浄化触媒に流入する排気の流量である触媒側流量を調節可能な流量制御手段と、
   前記排気浄化触媒の排気浄化性能を再生する性能再生処理において前記触媒側流量に応じた量の還元剤を前記還元剤供給手段に供給させる還元剤供給制御を実行する還元剤供給制御手段と、
   前記還元剤供給制御が実施され、前記排気浄化触媒が昇温したときの触媒床温と目標床温との温度誤差を取得する温度誤差取得手段と、
   前記排気に前記バイパス通路を流通させないときの前記温度誤差である基本温度誤差が略零になるように前記還元剤の供給量を補正する基本補正手段と、
   前記排気に前記バイパス通路を流通させ、且つ前記基本補正手段により補正された量の還元剤が前記排気浄化触媒に供給されたときの前記温度誤差であるバイパス温度誤差が略零になるように前記バイパス側流量および／又は前記還元剤の供給量を補正するバイパス補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記基本補正手段は前記基本温度誤差に基づいて前記還元剤の補正量を算出する基本補正量算出手段を有し、
   前記バイパス補正手段は前記バイパス温度誤差に基づいて前記バイパス流量の補正量および／又は前記還元剤の補正量を算出するバイパス補正量算出手段を有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. 前記基本温度誤差が大きいほど前記基本補正手段による補正量を増量し、前記バイパス温度誤差が大きいほど前記バイパス補正手段による補正量を増量することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記流量制御手段は、前記バイパス通路を流通する排気の流路面積を調節可能なバイパス弁を有し、該バイパス弁の開度を調節することによって前記バイパス側流量を制御することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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