JP2010019092A - 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、触媒の過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力をより早期に回復させる技術を提供する。
【解決手段】Ｓ再生を実施する場合に、燃料噴射弁によって内燃機関へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、ＮＳＲに流入する排気の空燃比を低下させる燃焼リッチ制御と、燃料添加弁によって燃料を添加し、ＮＳＲに流入する排気の空燃比を低下させる添加リッチ制御とを交互に切り換える。
【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。

車両の減速時に、内燃機関の排気通路に配置された触媒の排気浄化能力を回復するために排気の空燃比を低下させる場合において、排気の空燃比を低下させる空燃比低下制御中に触媒が過昇温してしまうときには、空燃比低下制御を停止し、スロットル弁を開き側に制御して空気量を増加させて触媒の温度を低下させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−６０５３７号公報 特開２００６−７０８１８号公報 特開２００４−３４６７９３号公報 特開２００６−３１６７５７号公報

特許文献１に記載の技術では、触媒の過昇温を回避するために空燃比低下制御を停止する期間を設けており、この空燃比低下制御を停止する期間分、触媒の排気浄化能力を回復させる全体の時間が延びてしまう場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気浄化装置において、触媒の過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力をより早期に回復させる技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比が低下すると排気浄化能力を回復可能な触媒と、
前記内燃機関へ供給する燃料量を変更する燃料量変更手段と、
前記触媒よりも上流側に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記燃料量変更手段によって前記内燃機関へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる燃焼空燃比低下手段と、
前記還元剤添加手段によって還元剤を添加し、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる添加空燃比低下手段と、
前記触媒の排気浄化能力を回復させる場合に、前記燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることと、前記添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることとを交互に切り換える触媒回復手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。

燃焼空燃比低下手段では、内燃機関へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、触媒に流入する排気の空燃比を低下させる。この燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させると、内燃機関から酸素の少ない排気が排出され、触媒には酸素が供給されず、触媒の温度が低下する。このため、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を長期間低下させ続けると、触媒の温度が過度に低下してしまう。

一方、添加空燃比低下手段では、還元剤を添加し、触媒に流入する排気の空燃比を低下させる。この添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させると、燃焼空燃比低下
手段よりも内燃機関から酸素の多い排気が排出され、触媒に酸素が供給されて還元剤と反応し、触媒が昇温される。このため、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を長期間低下させ続けると、触媒が過昇温してしまう。

よって、これら燃焼空燃比低下手段及び添加空燃比低下手段のいずれかによって排気の空燃比を長期間低下させ続けることはできず、一旦排気の空燃比を低下させることを停止し、触媒の温度が過度に低下することを回避したり、触媒が過昇温することを回避したりする必要があった。しかしながら、一旦排気の空燃比を低下させることを停止すると、その停止時間分、触媒の排気浄化能力を回復させる全体の時間が延びてしまう場合がある。

そこで、本発明では、触媒の排気浄化能力を回復させる場合に、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることと、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることとを交互に切り換えるようにした。

本発明によると、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることで触媒の温度が低下すると、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させ、触媒を昇温する。一方、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることで触媒が昇温すると、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させ、触媒の温度を低下させる。これにより、触媒の排気浄化能力を回復させる場合に、触媒の温度が過度に低下することを回避できると共に触媒が過昇温することを回避できる。

しかも、燃焼空燃比低下手段と添加空燃比低下手段とを切り換える際に、長時間間隔を置く必要も無いので、排気の空燃比をほぼ連続的に低下させることができる。よって、触媒の排気浄化能力を回復させる全体の時間が延びてしまうことはない。

したがって、触媒の温度の過度な低下を回避すると共に触媒の過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力をより早期に回復させることができる。

前記触媒回復手段は、前記燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させた状態と、前記添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させた状態との間に、排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間を設けるとよい。

ここで、排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間とは、触媒から流出する排気の空燃比がストイキよりも上昇し、触媒に酸素を吸着できた期間である。この所定期間は、短時間に設定できる。よって、燃焼空燃比低下手段と添加空燃比低下手段とを切り換える際に、長時間間隔を置く必要も無いので、排気の空燃比をほぼ連続的に低下させることができる。よって、触媒の排気浄化能力を回復させる時間が延びてしまうことはない。

本発明によると、排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間を設けるので、この期間に触媒に酸素を吸着でき、当該酸素と触媒に流入する燃料、還元剤、一酸化炭素等が反応するので、燃料、還元剤、一酸化炭素等が触媒からすり抜けることを抑制できる。

前記触媒回復手段は、前記燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前に、前記触媒の昇温期間を設けると共に、前記添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前に、前記触媒の冷却期間を設けるとよい。

本発明によると、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前に、触媒が昇温される。よって、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる際に触媒の温度が低下していくときの、触媒の温度が過度に低下する前までの期間を長くできる。また、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前に、触媒の温度が低下され
る。よって、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる際に触媒が昇温していくときの、触媒が過昇温される前までの期間を長くできる。

ここで、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前には、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させており、触媒が予め昇温している。このため、昇温期間は、触媒を昇温させる温度幅が狭く、短時間に設定できる。一方、添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前には、燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させており、触媒の温度が予め低下している。このため、冷却期間は、触媒の温度を低下させる温度幅が狭く、短時間に設定できる。よって、燃焼空燃比低下手段と添加空燃比低下手段とを切り換える際に、長時間間隔を置く必要も無いので、排気の空燃比をほぼ連続的に低下させることができる。よって、触媒の排気浄化能力を回復させる時間が延びてしまうことはない。

本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、触媒の過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力をより早期に回復させることができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
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及び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、４つの気筒を有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は車両に搭載されている。内燃機関１には、排気通路２が接続されている。

内燃機関１に接続された排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＳＲという）３が配置されている。ＮＳＲ３は、内燃機関１が通常運転状態のように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、流入する排気の空燃比が低下して排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは、吸蔵されていたＮＯｘを放出還元しＮＯｘ吸蔵能力を回復する特性を有する。また、内燃機関１が通常運転状態のように流入する排気の酸素濃度が高いときは、排気中のＮＯｘと共にＳＯｘをも吸蔵し、高温に昇温され且つ流入する排気の空燃比が低下して排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは、吸蔵されていたＳＯｘを放出還元しＮＯｘ吸蔵能力を回復する特性を有する。本実施例におけるＮＳＲ３が本発明の触媒に相当し、ＮＳＲ３のＮＯｘ吸蔵能力が本発明の排気浄化能力に相当する。

なお、本発明の触媒としては、流入する排気の空燃比が低下すると排気浄化能力を回復可能な触媒であればよく、ＮＯｘ直接還元型触媒や、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。これらの触媒であっても、流入する排気の空燃比が低下すると、吸着したＳＯｘを放出還元し、排気浄化能力を回復できる。

ＮＳＲ３よりも上流側の排気通路２には、該排気通路２内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４が配置されている。燃料添加弁４から排気通路２内の排気中へ添加された燃料は、ＮＳＲ３に流入する排気空燃比を低下させてＮＳＲ３に吸蔵されたＮＯｘやＳＯｘを放出還元することができる。本実施例における燃料添加弁４が本発明の還元剤添加手段に相当する。

ＮＳＲ３の直下流の排気通路２には、ＮＳＲ３から流出する排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ５が配置されている。また、ＮＳＲ３の直下流の排気通路２には、ＮＳＲ
３から流出する排気の温度を検出する排気温度センサ６が配置されている。排気通路２及び排気通路２に配置される上記機器が内燃機関１の排気系を構成している。

また、内燃機関１には、該内燃機関１の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁７が備えられている。本実施例における燃料噴射弁７が本発明の燃料量変更手段に相当する。

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ＥＣＵ８が併設されている。このＥＣＵ８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。

ＥＣＵ８には、排気空燃比センサ５や排気温度センサ６の他、アクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ９、及び、内燃機関１の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１０等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ８に入力される。

一方、ＥＣＵ８には、燃料添加弁４及び燃料噴射弁７が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ８によりこれらの機器が制御される。

ところで、排気通路２に配置されたＮＳＲ３では、吸蔵されるＮＯｘが内燃機関１の運転時間と共に増加する。そして、ＮＳＲ３は吸蔵されたＮＯｘが増加して行くと、ＮＯｘ吸蔵能力が低下してしまう。最終的には、ＮＳＲ３のＮＯｘ吸蔵能力が飽和し、排気中のＮＯｘがＮＳＲ３に吸蔵されずに大気中へ放出されてしまうおそれもある。そこで、ＮＳＲ３のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるために、ＮＳＲ３に吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が所定量以上になると、ＮＯｘ還元を実施する場合がある。ＮＯｘ還元は、燃料添加弁４から燃料を添加させる又は燃料噴射弁７から増量した燃料を供給し、排気通路２に配置されたＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させ、ＮＳＲ３からＮＯｘを放出還元させる。本実施例におけるＮＯｘ還元を実行する場合が本発明の触媒の排気浄化能力を回復させる場合に相当する。

また、ＮＳＲ３では、ＮＯｘと共に吸蔵されるＳＯｘが内燃機関１の運転時間と共に増加する。そして、ＮＳＲ３は吸蔵されたＳＯｘが増加して行くと、ＮＯｘ吸蔵能力が低下してしまう。そこで、ＮＳＲ３のＮＯｘ吸蔵能力を回復させるために、ＮＳＲ３に吸蔵されたＳＯｘ吸蔵量が所定量以上になると、Ｓ再生を実施する場合がある。Ｓ再生は、燃料添加弁４から燃料を添加させる又は燃料噴射弁７から増量した燃料を供給し、排気通路２に配置されたＮＳＲ３を高温に昇温すると共にＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させ、ＮＳＲ３からＳＯｘを放出還元させる。本実施例におけるＳ再生を実行する場合が本発明の触媒の排気浄化能力を回復させる場合に相当する。以下、Ｓ再生を例に挙げて説明する。しかし、ＮＯｘ還元でも同様な制御が行われる。

このようなＳ再生を実施する際に、排気の空燃比を低下させる方法として、燃料噴射弁７によるアフター噴射によって内燃機関１へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる方法（以下、燃焼リッチ制御という）がある。ここで、本実施例における燃焼リッチ制御を実行するＥＣＵ８が本発明の燃焼空燃比低下手段に相当する。

また、燃料添加弁４によって燃料を添加し、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる方法（以下、添加リッチ制御という）もある。ここで、本実施例における添加リッチ制御を実行するＥＣＵ８が本発明の添加空燃比低下手段に相当する。なお、添加リッチ制御には、燃料噴射弁７によるポスト噴射によって燃料を添加し、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる場合も含まれる。この場合には、ポスト噴射を行う燃料噴射弁７が
還元剤添加手段に相当する。

ここで、燃焼リッチ制御では、燃料噴射弁７によるアフター噴射によって内燃機関１へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる。この燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させると、内燃機関１から酸素の少ない排気が排出され、ＮＳＲ３には酸素が供給されないのでＮＳＲ３では酸素と燃料が反応せず、図２に示すようにＮＳＲ３の温度が低下する。このため、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を長期間低下させ続けると、ＮＳＲ３の温度が過度に低下してしまう。

一方、添加リッチ制御では、燃料添加弁４によって燃料を添加し、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる。この添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させると、燃焼リッチ制御よりも内燃機関１から酸素の多い排気が排出され、ＮＳＲ３に酸素が供給されて燃料と反応し、図３に示すようにＮＳＲ３が昇温される。このため、添加リッチ制御によって排気の空燃比を長期間低下させ続けると、ＮＳＲ３が過昇温してしまう。

よって、これら燃焼リッチ制御及び添加リッチ制御のいずれかによって排気の空燃比を長期間低下させ続けることができず、一旦排気の空燃比を低下させることを停止し、図２に示すようにＮＳＲ３の温度が過度に低下することを回避したり、図３に示すようにＮＳＲ３が過昇温することを回避したりする必要があった。しかしながら、一旦排気の空燃比を低下させることを停止すると、その停止時間分、ＮＳＲ３についてのＳ再生時間が延びてしまう場合がある。

そこで、本実施例では、Ｓ再生を実施する場合に、図４に示すように、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させることと、添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させることとを交互に切り換えるようにした。

本実施例によると、図４に示すように、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させることでＮＳＲ３の温度が低下すると、添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させ、ＮＳＲ３を昇温する。一方、添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させることでＮＳＲ３が昇温すると、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させ、ＮＳＲ３の温度を低下させる。これにより、ＮＳＲ３についてＳ再生を実施する場合に、ＮＳＲ３の温度が過度に低下することを回避できると共にＮＳＲ３が過昇温することを回避できる。

また、本実施例では、図４に示すように、Ｓ再生を実施する際に、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させた状態と、添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させた状態との間に、排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間を設けるようにしている。

ここで、排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間とは、ＮＳＲ３から流出する排気の空燃比がストイキよりも高い排気の空燃比が１６等に上昇するまでのＮＳＲ３に酸素を吸着できる期間である。この所定期間は、排気の空燃比が低下した状態から排気の空燃比が１６等に上昇するまでの短時間に設定できる。よって、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御とを切り換える際に、長時間間隔を置く必要も無いので、排気の空燃比をほぼ連続的に低下させることができる。よって、所定期間を置いても、Ｓ再生実施時間が延びてしまうことはない。

このように排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間を設けるので、この所定期間にＮＳＲ３に酸素を吸着でき、当該酸素とＮＳＲ３に流入する燃料（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等が反応するので、燃料及び一酸化炭素等がＮＳＲ３からすり抜けることを抑制できる。

したがって、ＮＳＲ３の温度の過度な低下を回避すると共にＮＳＲ３の過昇温を回避しつつ、ＮＳＲ３のＮＯｘ吸蔵能力をより早期に回復させることができる。

次に、本実施例によるＳ再生制御ルーチン１について説明する。図５は、本実施例によるＳ再生制御ルーチン１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。本ルーチンを実行するＥＣＵ８が本発明の触媒回復手段に相当する。

ステップＳ１０１では、Ｓ再生実施要求があるか否かを判別する。車両の減速時等における各種センサで検出する内燃機関１の運転状態等からＳ再生実施条件が成立している場合に、Ｓ再生実施要求があると判断できる。

ステップＳ１０１において、Ｓ再生実施要求があると肯定判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。ステップＳ１０１において、Ｓ再生実施要求がないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０２では、内燃機関１の運転状態を取得する。内燃機関１の運転状態は、各種センサの出力値から求められる。なお、このとき、排気温度センサ６の出力値からＮＳＲ３の温度も推定される。

ステップＳ１０３では、Ｓ再生実施時間を算出する。Ｓ再生実施時間は、ＮＳＲ３に吸蔵されたＳＯｘ吸蔵量等に基づき算出される。

ステップＳ１０４では、Ｓ再生において燃焼リッチ制御を実施するか否かを判別する。

まず、ステップＳ１０３から本ステップに初めて移行したＳ再生開始時の場合には、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御のどちらから開始するかを判別する。このＳ再生開始時の場合には、ステップＳ１０２において推定されたＮＳＲ３の温度に応じて決定される。すなわち、ＮＳＲ３の温度が所定温度以上の場合には、燃焼リッチ制御から開始するので、肯定判定してステップＳ１０５へ移行する。一方、ＮＳＲ３の温度が所定温度よりも低い場合には、添加リッチ制御から開始するので、否定判定してステップＳ１０６へ移行する。ここでの所定温度は、ＮＳＲ３の活性状態での平均温度等を用いればよい。また、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御のどちらから開始するかは、ＮＳＲ３の温度によらず、内燃機関１の機関負荷によって決定してもよい。機関負荷が低負荷であると、燃焼リッチ制御が行い易く、機関負荷が高負荷であると、添加リッチ制御が行い易いので、これらの関係に基づいて決定してもよい。

また、ステップＳ１０８から本ステップに移行したＳ再生途中時の場合には、前回に燃焼リッチ制御と添加リッチ制御のどちらを実施したかにより、前回とは異なる方を実施するよう判別する。すなわち、前回添加リッチ制御を実施した場合には、燃焼リッチ制御を実施するので、肯定判定してステップＳ１０５へ移行する。一方、前回燃焼リッチ制御を実施した場合には、添加リッチ制御を実施するので、否定判定してステップＳ１０６へ移行する。

ステップＳ１０５では、燃焼リッチ制御を実施する。すなわち、燃料噴射弁７によるアフター噴射によって内燃機関１へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる。この燃焼リッチ制御の実施は、排気温度センサ６の出力値から推定されるＮＳＲ３の温度が第１閾値に低下すると終了する。第１閾値は、それよりも低くなるとＮＳＲ３の温度が過度に低下してしまう閾値等である。また、内燃機関１の機関負荷が変動している場合には、機関負荷が低負荷から高負荷に移行した時点で
燃焼リッチ制御の実施を終了してもよい。さらには、燃焼リッチ制御を実施する時間を予め定めておいてもよい。

一方、ステップＳ１０６では、添加リッチ制御を実施する。すなわち、燃料添加弁４によって排気中に燃料を添加し、ＮＳＲ３に流入する排気の空燃比を低下させる。この添加リッチ制御の実施は、排気温度センサ６の出力値から推定されるＮＳＲ３の温度が第２閾値に達すると終了する。第２閾値は、それよりも高くなるとＮＳＲ３が過昇温してしまう閾値等である。また、内燃機関１の機関負荷が変動している場合には、機関負荷が高負荷から低負荷に移行した時点で添加リッチ制御の実施を終了してもよい。さらには、添加リッチ制御を実施する時間を予め定めておいてもよい。

ステップＳ１０７では、Ｓ再生を終了するか否かを判別する。すなわち、実際に実施したＳ再生実施時間が、ステップＳ１０３で算出したＳ再生実施時間以上となっていれば、Ｓ再生を終了する。

ステップＳ１０７において、Ｓ再生を終了すると肯定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。ステップＳ１０７において、Ｓ再生を終了せず続行すると否定判定された場合には、ステップＳ１０８へ移行する。

ステップＳ１０８では、所定期間経過を待つ。すなわち、燃焼リッチ制御も添加リッチ制御も実施せず、ＮＳＲ３に排気を流通させる。このときの排気は、内燃機関１の通常運転時の排気であるので、排気の空燃比は高い。そして、所定期間の次には燃焼リッチ制御又は添加リッチ制御のいずれかを実施することになる。よって、所定期間は、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させた状態と、添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させた状態との間の排気の空燃比を上昇させた状態の期間である。

この所定期間は、排気空燃比センサ５が検出するＮＳＲ３から流出する排気の空燃比がストイキよりも高い排気の空燃比が１６等に上昇するまでのＮＳＲ３に酸素を吸着できる期間である。このため、排気空燃比センサ５が排気の空燃比が１６等になったことを検出すると本ステップは終了する。また、所定期間は、各種センサが検出する内燃機関１の運転状態に基づいて、予め実験等で求めたマップによって算出してもよい。

以上説明した本ルーチンによれば、Ｓ再生を実施する場合に、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御とを交互に切り換えることができる。これにより、ＮＳＲ３の温度の過度な低下を回避すると共にＮＳＲ３の過昇温を回避して、Ｓ再生をより短時間で実施できる。

＜実施例２＞
本実施例では、燃焼リッチ制御の前に、ＮＳＲ３の昇温期間を設けると共に、添加リッチ制御の前に、ＮＳＲ３の冷却期間を設ける。本実施例ではその特徴部分を説明し、その他の構成は上記実施例と同様であるので説明は省略する。

本実施例によると、燃焼リッチ制御の前に、昇温期間でＮＳＲ３の上流側端面が昇温される。よって、燃焼リッチ制御を実施する際にＮＳＲ３の温度が低下していくときの、ＮＳＲ３の温度が過度に低下する前までの期間を長くできる。また、添加リッチ制御の前に、冷却期間でＮＳＲ３の上流側端面の温度が低下する。よって、添加リッチ制御を実施する際にＮＳＲ３が昇温していくときの、ＮＳＲ３が過昇温される前までの期間を長くできる。

ここで、燃焼リッチ制御の前には、添加リッチ制御によって排気の空燃比を低下させており、ＮＳＲ３が予め昇温している。このため、昇温期間は、ＮＳＲ３を昇温させる温度
幅が狭く、短時間に設定できる。一方、添加リッチ制御の前には、燃焼リッチ制御によって排気の空燃比を低下させており、ＮＳＲ３の温度が予め低下している。このため、冷却期間は、ＮＳＲ３の温度を低下させる温度幅が狭く、短時間に設定できる。よって、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御とを切り換える際に、長時間間隔を置く必要も無いので、排気の空燃比をほぼ連続的に低下させることができる。よって、Ｓ再生実施時間が延びてしまうことはない。

次に、本実施例によるＳ再生制御ルーチン２について説明する。図６は、本実施例によるＳ再生制御ルーチン２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。本ルーチンを実行するＥＣＵ８が本発明の触媒回復手段に相当する。なお、本ルーチンにおいて上記実施例のＳ再生制御ルーチン１と同様な処理については説明を省略する。本ルーチンでは、上記実施例のＳ再生制御ルーチン１に対して、ステップＳ２０１及びＳ２０２の処理が新たに加わり、ステップＳ１０８の処理が無くなっている。

まず、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に初めて移行したＳ再生開始時の場合には、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御のどちらから開始するかを判別する。このＳ再生開始時の場合には、ステップＳ１０２において推定されたＮＳＲ３の温度に応じて決定される。すなわち、ＮＳＲ３の温度が所定温度以上の場合には、燃焼リッチ制御から開始するので、肯定判定してステップＳ２０１へ移行する。一方、ＮＳＲ３の温度が所定温度よりも低い場合には、添加リッチ制御から開始するので、否定判定してステップＳ２０２へ移行する。

また、ステップＳ１０８からステップＳ１０４に移行したＳ再生途中時の場合には、前回に燃焼リッチ制御と添加リッチ制御のどちらを実施したかにより、前回とは異なる方を実施するよう判別する。すなわち、前回添加リッチ制御を実施した場合には、燃焼リッチ制御を実施するので、肯定判定してステップＳ２０１へ移行する。一方、前回燃焼リッチ制御を実施した場合には、添加リッチ制御を実施するので、否定判定してステップＳ２０２へ移行する。

ステップＳ２０１では、昇温期間経過を待つ。すなわち、燃料添加弁４から燃料を添加しＮＳＲ３に燃料を供給してＮＳＲ３の上流側端面を昇温する。このようにＮＳＲ３の上流側端面を昇温するときには、ＮＳＲ３に燃料が供給できればよく、排気の空燃比を低下させることが伴わなくてもよい。

この昇温期間は、排気温度センサ６の出力値から推定されるＮＳＲ３の温度が第３閾値に達すると終了する。第３閾値は、それよりも高くなるとＮＳＲ３が過昇温してしまう閾値等である。結局、昇温期間は、ＮＳＲ３の上流側端面の温度に応じて増減される。そして、昇温期間の終了の後、ステップＳ１０５へ移行する。

ステップＳ２０２では、冷却期間経過を待つ。すなわち、例えば排気流量を多くする等してＮＳＲ３に排気を流入させてＮＳＲ３の上流側端面を冷却する。

この冷却期間は、ＮＳＲ３の上流側端面を冷却できる期間経過すると終了する。冷却期間は、ＮＳＲ３の上流側端面の温度に応じて増減される。そして、冷却期間の終了の後、ステップＳ１０６へ移行する。

以上説明した本ルーチンによっても、Ｓ再生を実施する場合に、燃焼リッチ制御と添加リッチ制御とを交互に切り換えることができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図。 燃焼リッチ制御を実施する場合のＮＳＲ床温を示す図。 添加リッチ制御を実施する場合のＮＳＲ床温を示す図。 実施例１に係る燃焼リッチ制御と添加リッチ制御とを交互に切り換える場合のＮＳＲ床温を示す図。 実施例１に係るＳ再生制御ルーチン１を示すフローチャート。 実施例２に係るＳ再生制御ルーチン２を示すフローチャート。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ ＮＳＲ
４ 燃料添加弁
５ 排気空燃比センサ
６ 排気温度センサ
７ 燃料噴射弁
８ ＥＣＵ
９ アクセル開度センサ
１０ クランクポジションセンサ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比が低下すると排気浄化能力を回復可能な触媒と、
   前記内燃機関へ供給する燃料量を変更する燃料量変更手段と、
   前記触媒よりも上流側に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   前記燃料量変更手段によって前記内燃機関へ供給する燃料量を増加してリッチ燃焼させ、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる燃焼空燃比低下手段と、
   前記還元剤添加手段によって還元剤を添加し、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる添加空燃比低下手段と、
   前記触媒の排気浄化能力を回復させる場合に、前記燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることと、前記添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させることとを交互に切り換える触媒回復手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記触媒回復手段は、前記燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させた状態と、前記添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させた状態との間に、排気の空燃比を上昇させた状態の所定期間を設け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. 前記触媒回復手段は、前記燃焼空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前に、前記触媒の昇温期間を設けると共に、前記添加空燃比低下手段によって排気の空燃比を低下させる前に、前記触媒の冷却期間を設け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。

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