JP2015121199A - 車載内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両停止中でのフィルタの再生処理による排気の温度上昇を抑えることのできる車載内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】車載用のエンジン１の排気通路２６には、排気中の微粒子を捕集するフィルタ３２と、フィルタ３２の排気下流に設けられて排気通路２６内に排気浄化用の尿素水を添加する尿素添加弁２３０とが設けられている。制御装置８０は、フィルタ３２よりも排気上流の排気通路２６内に燃料を添加することによってフィルタ３２を再生する再生処理を実施する。この制御装置８０は、車両停止中でのフィルタ３２の再生処理の実行中に、排気温度が規定の温度を超える場合には、尿素添加弁２３０から尿素水を添加する。【選択図】図１

Description

本発明は、車載内燃機関の排気浄化装置に関するものである。

特許文献１などに記載されているように、車両に搭載される内燃機関の排気浄化装置として、排気通路内に還元液を添加する還元液添加弁を備えた装置が知られている。こうした排気浄化装置では、還元液添加弁から排気通路内に向けて添加された還元液を利用して排気中のＮＯｘが還元浄化される。また、同文献１に記載の装置では、車両停止中に還元液の添加を行わないようにしている。

他方、車両に搭載される内燃機関の排気浄化装置として、排気中の微粒子を捕集するフィルタを排気通路に備えるものがある。こうしたフィルタを備える場合には、排気通路内に燃料を添加してフィルタに捕集された微粒子を燃焼させることにより同フィルタを再生する再生処理が実施される。

特開２０１０−７１２７０号公報

上記再生処理は、内燃機関の運転中に実行条件が成立すれば、車両停止中であっても実施される。ここで、車両停止中に再生処理が実施されると、走行風による排気系の冷却が行われないために排気通路内の排気温度が高くなり、例えば車両から排出される排気の温度も高温化するおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両停止中でのフィルタの再生処理による排気の温度上昇を抑えることのできる車載内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記課題を解決する車載内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられて微粒子を捕集するフィルタと、フィルタの排気下流に設けられて排気通路内に排気浄化用の還元液を添加する還元液添加弁とを備えており、フィルタよりも排気上流の排気通路内に燃料を添加することにより同フィルタを再生する再生処理を実施する。そして、この排気浄化装置は、車両停止中での上記再生処理の実行中に、排気温度が規定の温度を超える場合には、還元液添加弁から還元液を添加するようにしている。

同構成によれば、車両停止中での再生処理の実行中に、排気温度が規定の温度を超える場合には、排気通路内に還元液が添加される。添加された還元液は、排気通路内で気化して周囲の熱を奪うため、排気通路内の排気温度は低くなる。従って、車両停止中でのフィルタの再生処理による排気の温度上昇を抑えることができるようになる。

また、同構成では、フィルタの排気下流に還元液添加弁が設けられているため、フィルタよりも排気下流の排気温度が還元液の気化熱によって低くなる。従って、フィルタの再生温度自体を大きく下げなくても、還元液添加弁よりも排気下流の排気温度を低下させることができる。

上記排気浄化装置において、排気温度が上記規定の温度を超えることにより還元液添加弁から還元液を添加する場合には、排気浄化用に還元液を添加する場合と比較して還元液の噴射圧を高くすることが好ましい。

同構成によれば、排気温度を下げるために還元液を添加する場合には、排気を浄化するために還元液を添加する場合と比較して、還元液の噴射圧が高くされる。従って、添加された還元液の微粒化が促されて還元液の気化が促進される。このようにして添加された還元液の気化が促進されると、排気通路の内壁に付着する還元液の量が少なくなるため、停止中であった車両が発進するときに排気通路から還元液が排出されることを抑えることができる。

また、アイドル運転状態のように内燃機関の回転速度が低く、排気通路内の排気流量が少ないときには、添加された還元液の微粒化が進みにくい。そこで、内燃機関の機関回転速度が低いときほど還元液の噴射圧を高くすることにより、排気流量が少なくても、添加された還元液の微粒化を促すことができるようになる。

また、上記排気浄化装置において、車両停止中での再生処理の実行中に、排気温度が上記規定の温度を超える場合には、そうでない場合に比較して燃料の添加量を減量することが好ましい。

同構成によれば、車両停止中での再生処理の実行中に、排気温度が上記規定の温度を超える場合には、燃料添加量が減量される。そのため、再生処理実行中での微粒子の燃焼は緩慢になり、排気通路内の排気温度は低くなる。従って、車両停止中でのフィルタの再生処理による排気の温度上昇を抑えることができるようになる。

また、このようにして燃料添加量を減量する場合には、フィルタの温度が、同フィルタの再生を継続することのできる最低温度にまで低下するように燃料の添加量を減量することが好ましい。

同構成によれば、フィルタの再生を継続させながら排気温度をできる限り低くすることができる。また、この場合には、還元液添加弁よりも排気上流の排気温度が低くなるため、還元液の添加による排気温度の低下をより効果的に行うことができる。

車載内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 同実施形態において、排気温度を下げるための一連の処理手順を示すフローチャート。 目標再生温度と燃料添加量との関係を示す概念図。 同実施形態において、燃料添加量を減量する処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態において、排気温度を下げるための一連の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において、冷却添加の処理手順を示すフローチャート。 機関回転速度及び吸入空気量と尿素噴射圧との関係を示す概念図。 目標再生温度と冷却添加量との関係を示す概念図。 第１実施形態の変形例において、燃料添加量を減量する処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態の変形例において、排気温度を下げるための一連の処理手順を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、車載内燃機関の排気浄化装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１に、本実施形態にかかる排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図を示す。
エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは各気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。

燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。

吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。

排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。同ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びフィルタ３２が配設されている。

酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、フィルタ３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する部材であって、多孔質のセラミックで構成されている。このフィルタ３２には、ＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されており、排気中のＰＭは、フィルタ３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。

また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やフィルタ３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。また、燃料の噴射時期を調整してポスト噴射を行うことにより、酸化触媒３１やフィルタ３２に添加剤としての燃料を供給してもよい。

フィルタ３２に捕集されたＰＭの量（以下、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍという）が所定の再生開始値ＰＭＢを超えると、フィルタ３２の再生処理が開始されて燃料添加弁５からはエキゾーストマニホールド８内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁５から噴射された燃料は、酸化触媒３１に達すると燃焼され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒３１にて昇温された排気がフィルタ３２に流入することにより、同フィルタ３２は昇温され、これによりフィルタ３２に堆積したＰＭが燃焼処理されてフィルタ３２の再生が図られる。そして、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍが所定の再生終了値ＰＭｅ以下にまで減少すると、燃料添加弁５からの燃料噴射が終了されて、再生処理は終了される。

また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元液を利用して排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒として、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。

さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。

エンジン１には、上記ＳＣＲ触媒４１に還元液を供給する還元液供給機構としての尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０等で構成されている。

尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向けられている。この尿素添加弁２３０が開弁されると、排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。

ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素添加弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素添加弁２３０及び供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。

また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水をＳＣＲ触媒４１の上流で分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。

尿素添加弁２３０から噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアになる。このアンモニアはＳＣＲ触媒４１に吸蔵されてＮＯｘの還元に利用される。
この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。このＥＧＲ循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気再循環量、すなわちＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。

エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温センサ２３は、外気温ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。

また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、フィルタ３２の上流及び下流の排気圧の圧力差である差圧ΔＰを検出する。第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素添加弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、フィルタ３２から流出した排気の温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度、つまりＳＣＲ触媒４１で浄化される前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。第３浄化部材５０の下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１で浄化された排気のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。

これら各種センサ等の出力は制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。

そして、この制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。また、上記フィルタ３２に捕集されたＰＭを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置８０によって行われる。

また、制御装置８０は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御を行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素添加量ＱＥが機関運転状態等に基づいて算出される。そして、算出された尿素添加量ＱＥが尿素添加弁２３０から噴射されるように、尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。

ところで、車両停止中にフィルタ３２の再生処理が行われると、走行風による排気系の冷却が行われないために排気通路２６内の排気温度が高くなり、例えば車両から排出される排気の温度も高温化するおそれがある。

そこで、制御装置８０は、図２に示す排気温度低下処理を実行することにより、車両停止中にフィルタ３２の再生処理が行われる場合でも、排気の温度上昇を抑えるようにしている。以下、排気温度低下処理の手順を説明する。

図２に示す処理が開始されるとまず、制御装置８０は、フィルタ３２の再生要求が有るか否かを判定する（Ｓ１００）。このステップＳ１００では、ＰＭ堆積量ＰＭｓｍが上述した再生開始値ＰＭＢを超えているときに、フィルタ３２の再生要求が有ると判定される。そして、フィルタ３２の再生要求が無いときには（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置８０は、本処理を一旦終了する。

一方、フィルタ３２の再生要求が有るときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御装置８０は、再生処理実行時の目標再生温度ＰＦＴを設定する（Ｓ１１０）。この目標再生温度ＰＦＴは、フィルタ３２に堆積した微粒子を燃焼処理するために必要なフィルタ３２の温度であり、フィルタ３２等に対して熱害の影響を与えない範囲内で、できる限り速やかに堆積した微粒子を燃焼処理することが可能な温度が機関運転状態等に基づいて設定される。

次に、制御装置８０は、設定された目標再生温度ＰＦＴにまでフィルタ３２の温度を高めるのに必要な燃料添加量ＱＦを設定する（Ｓ１２０）。
図３に示すように、燃料添加量ＱＦは、設定された目標再生温度ＰＦＴが高いときほど多くなるように、同目標再生温度ＰＦＴに基づいて可変設定される。なお、同図３に示す最低再生温度ＰＦＴＬとは、フィルタ３２の再生を継続することの可能なフィルタ３２の最低温度である。

こうして、燃料添加量ＱＦが設定されると、制御装置８０は、燃料添加量ＱＦに相当する量の燃料が添加されるように燃料添加弁５の駆動を制御することにより、フィルタ３２の再生処理を実行する（Ｓ１３０）。

フィルタ３２の再生処理の実行が開始されると、制御装置８０は、現在の車速ＳＰＤが「０」であり、且つアクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。そして、車速ＳＰＤが「０」ではなく車両が走行しているとき、あるいはアクセル操作量ＡＣＣＰが「０」ではなくエンジン１がアイドル運転状態ではないときには（Ｓ１４０：ＮＯ）、制御装置８０は、本処理を一旦終了する。

一方、車速ＳＰＤが「０」であり、且つアクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であるとき（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、つまり車両が停止中であってエンジン１がアイドル運転状態になっているときには、制御装置８０は、現在の第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超えているか否かを判定する（Ｓ１５０）。閾値Ａとしては、第２排気温度ＴＨ２が規定値よりも高い状態になっていることを判定可能な値が設定されている。例えば本実施形態では、車両から排出される排気の温度が規制値に達するときの第２排気温度ＴＨ２よりもある程度低い温度が閾値Ａとして設定されている。

そして、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超えていないときには（Ｓ１５０：ＮＯ）、制御装置８０は、本処理を一旦終了する。
一方、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超えているときには（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、制御装置８０は、排気温度を低下させるために燃料添加量の減量処理を実行して（Ｓ２００）、本処理を一旦終了する。なお、ステップＳ２００での減量処理は、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａよりもやや低い温度に低下するまで実行される。

図４に、ステップＳ２００で実行される燃料添加量の減量処理に関する処理手順を示す。この減量処理が開始されると、制御装置８０は、上記ステップＳ１１０で設定された目標再生温度ＰＦＴを上述した最低再生温度ＰＦＴＬに変更する（Ｓ２１０）。

次に、制御装置８０は、上記ステップＳ１２０で設定された燃料添加量ＱＦを、最低再生温度ＰＦＴＬに対応する燃料添加量ＱＦ（先の図３に示す燃料添加量ＱＦ１）に変更して（Ｓ２２０）、この燃料添加量の減量処理に関する処理手順を終了する。

こうして、燃料添加量ＱＦが最低再生温度ＰＦＴＬに対応した量（燃料添加量ＱＦ１）に変更されると、制御装置８０は、燃料添加量ＱＦ１に相当する量の燃料が添加されるように燃料添加弁５の駆動を制御して、フィルタ３２の再生処理を継続する。

次に、上記排気温度低下処理の作用を説明する。
フィルタ３２の再生処理が実行されているときに、車両が停止状態で且つエンジン１がアイドル運転状態であるときには（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、第２排気温度ＴＨ２と閾値Ａとが比較される（Ｓ１５０）。そして、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超えているときには（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、燃料添加量の減量処理が実行される（Ｓ２００）。この減量処理では、目標再生温度ＰＦＴが最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下されることにより（図４のＳ２１０）、燃料添加量ＱＦは、機関運転状態に応じて設定された量から最低再生温度ＰＦＴＬに対応した量にまで減量される（図４のＳ２２０）。このようにして再生処理実行中の燃料添加量ＱＦが減量されると、再生処理実行中において、フィルタ３２での微粒子の燃焼は緩慢になるため、排気通路２６内の排気温度は、燃料添加量ＱＦの減量前と比較して低くなる。従って、車両停止中にフィルタ３２の再生処理を行う際、フィルタ３２の再生を継続させつつ、排気の温度上昇を抑えることができる。

また、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超えているときには（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、目標再生温度ＰＦＴが最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下される。従って、フィルタ３２の再生を継続させつつ、排気温度をできる限り低くすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両停止中でのフィルタ３２の再生処理実行中に、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超える場合には、燃料添加量ＱＦが減量される。従って、車両停止中でのフィルタ３２の再生処理による排気の温度上昇を抑えることができる。

（２）車両停止中でのフィルタ３２の再生処理実行中に、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ａを超える場合には、フィルタ３２の温度が、同フィルタ３２の再生を継続することのできる最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下するように燃料添加量ＱＦは減量される。従って、フィルタ３２の再生を継続させながら排気温度をできる限り低くすることができる。

（第２実施形態）
次に、車載内燃機関の排気浄化装置を具体化した第２実施形態について、図５〜図８を参照して説明する。

第１実施形態では、排気温度を低下させるために燃料添加量ＱＦを減量した。一方、本実施形態では、排気温度を低下させるために尿素水を添加するようにしており、この点が第１実施形態とは異なっている。そこで以下では、こうした相違点を中心にして本実施形態での排気温度低下処理を説明する。

図５に、本実施形態の排気温度低下処理の手順を示す。なお、図５において、先の図２に示したステップと同一のステップについては同じステップ番号を付しており、本実施形態の排気温度低下処理でも、ステップＳ１００からステップＳ１４０までは、第１実施形態の排気温度低下処理と同じ処理手順になっている。

本実施形態でのステップＳ１４０の処理において、車速ＳＰＤが「０」であり、且つアクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であると判定されるとき（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、つまり車両が停止中であってエンジン１がアイドル運転状態になっているときには、制御装置８０は、現在の第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えているか否かを判定する（Ｓ１６０）。

上記閾値Ｄとしては、第２排気温度ＴＨ２が規定値よりも高い状態になっていることを判定可能な値が設定されている。例えば、燃料添加量ＱＦの減量による排気温度の低下効果よりも尿素添加による排気温度の低下効果の方が大きい場合には、閾値Ｄを上記閾値Ａよりも高い温度に設定することができる。また、燃料添加量ＱＦの減量による排気温度の低下効果よりも尿素添加による排気温度の低下効果の方が小さい場合には、閾値Ｄを上記閾値Ａよりも低い温度に設定することが望ましい。また、燃料添加量ＱＦの減量による排気温度の低下効果と尿素添加による排気温度の低下効果とが同等の場合には、閾値Ｄを上記閾値Ａと同じ温度に設定することができる。

そして、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えていないときには（Ｓ１６０：ＮＯ）、制御装置８０は、本処理を一旦終了する。
一方、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えているときには（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、制御装置８０は、排気温度を低下させるための尿素添加である冷却添加処理を実行して（Ｓ３００）、本処理を一旦終了する。なお、ステップＳ３００での冷却添加処理は、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄよりもやや低い温度に低下するまで実行される。

図６に、ステップＳ３００で実行される冷却添加処理の処理手順を示す。この冷却添加処理が開始されると、制御装置８０は、排気通路２６内の排気流量ＧＳに基づいて尿素噴射圧ＮＰを設定する（Ｓ３１０）。

このステップＳ３１０では、排気流量ＧＳが少ないときほど尿素噴射圧ＮＰが高くなるように同尿素噴射圧ＮＰは可変設定される。また、ステップＳ３１０で可変設定される尿素噴射圧ＮＰの最低圧は、排気浄化用に尿素水を添加する場合の尿素噴射圧よりも高い圧力に設定されている。ここで、排気流量は、機関回転速度ＮＥが低いときほど、あるいは吸入空気量ＧＡが少ないときほど少なくなる。そこで、本実施形態では、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて尿素噴射圧ＮＰが設定される。

図７に示すように、尿素噴射圧ＮＰは、機関回転速度ＮＥが低いときほど高い圧力に設定される。また、尿素噴射圧ＮＰは、吸入空気量ＧＡが少ないときほど高い圧力に設定される。

次に、制御装置８０は、先の図５に示したステップＳ１１０にて設定された目標再生温度ＰＦＴに基づき、冷却添加用の尿素添加量である冷却添加量ＣＬを設定する（Ｓ３２０）。

図８に示すように、冷却添加量ＣＬは、目標再生温度ＰＦＴが高いときほど多くなるように可変設定される。
こうして尿素噴射圧ＮＰ及び冷却添加量ＣＬが設定されると、制御装置８０は、冷却用の尿素添加を実行する（Ｓ３３０）。このステップＳ３３０において、制御装置８０は、尿素添加弁２３０から添加される尿素水の噴射圧が、ステップＳ３１０にて設定された尿素噴射圧ＮＰとなるようにポンプ２２０の回転速度を制御するとともに、冷却添加量ＣＬに相当する量の尿素水が添加されるように尿素添加弁２３０の駆動を制御する。そして、制御装置８０は、この冷却添加処理に関する処理手順を終了する。

次に、本実施形態の排気温度低下処理で得られる作用を説明する。
フィルタ３２の再生処理が実行されているときに、車両が停止状態で且つエンジン１がアイドル運転状態であるときには（図５のＳ１４０：ＹＥＳ）、第２排気温度ＴＨ２と閾値Ｄとが比較される（Ｓ１６０）。そして、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えているときには（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、尿素水を使った冷却添加処理が実行されることにより（Ｓ３００）、排気通路２６内には尿素水が添加される。添加された尿素水は、排気通路２６内で気化して周囲の熱を奪うため、排気通路２６内の排気温度は低くなる。従って、車両停止中にフィルタ３２の再生処理を行う際、フィルタ３２の再生を継続させつつ、排気の温度上昇を抑えることができる。

また、フィルタ３２の排気下流に尿素添加弁２３０が設けられているため、フィルタ３２よりも排気下流の排気温度が尿素水の気化熱によって低くなる。そのため、フィルタ３２の再生温度自体を大きく下げなくても、尿素添加弁２３０よりも排気下流の排気温度を低下させることができる。従って、例えば第１実施形態のように排気温度を低下させるために燃料添加量ＱＦを減量する場合には、フィルタ３２の再生完了時間が長くなるおそれがあるが、本実施形態の排気温度低下処理では、そうした再生完了時間の長期化を抑えることも可能になる。

また、図６のステップＳ３１０で可変設定される尿素噴射圧ＮＰの最低圧は、排気浄化用に尿素水を添加する場合の尿素噴射圧よりも高い圧力に設定されている。従って、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えることにより尿素添加弁２３０から尿素水を添加するときには、排気浄化用に尿素水を添加する場合と比較して尿素水の噴射圧が高くされる。このようにして尿素水の噴射圧が高くされると、添加された尿素水の微粒化が促されて尿素水の気化が促進される。尿素水の気化が促進されると、排気通路２６の内壁に付着する尿素水の量が少なくなる。そのため、停止中であった車両が発進するときにおいて、排気通路２６の内壁に付着していた尿素水が車両から排出されてしまうことを抑えることができる。

また、アイドル運転状態のように、エンジン１の回転速度が低く吸入空気量ＧＡも少ないとき、つまり排気通路２６内の排気流量が少ないときには、添加された尿素水の微粒化が進みにくい。そこで、機関回転速度ＮＥが低く排気流量ＧＳが少ないときほど、あるいは吸入空気量ＧＡが少なく排気流量ＧＳが少ないときほど、尿素噴射圧ＮＰは高くされる。従って、アイドル運転状態のように排気流量ＧＳが少ないときでも、添加された尿素水の微粒化を促すことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（３）車両停止中でのフィルタ３２の再生処理実行中に、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超える場合には、尿素添加弁２３０から排気冷却用の尿素水が添加される。従って、車両停止中でのフィルタ３２の再生処理による排気の温度上昇を抑えることができる。

（４）フィルタ３２の排気下流に尿素添加弁２３０が設けられているため、フィルタ３２の再生温度自体を大きく下げなくても、尿素添加弁２３０よりも排気下流の排気温度を低下させることができる。

（５）第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えることにより尿素添加弁２３０から尿素水を添加するときには、排気浄化用に尿素水を添加する場合と比較して尿素水の噴射圧を高くするようにしている。従って、尿素水の気化が促進され、これにより停止中であった車両が発進するときにおいて、排気通路２６の内壁に付着していた尿素水が車両から排出されることを抑えることができる。

（６）機関回転速度ＮＥが低いときほど尿素噴射圧ＮＰを高くするようにしているため、排気通路２６内の排気流量が少ない場合でも、添加された尿素水の微粒化を促すことができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・第１実施形態では、機関運転状態に基づいて設定された目標再生温度ＰＦＴを最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下させることにより、燃料添加によるフィルタ３２の再生を継続させつつ、排気温度を下げるようにした。この他、燃料添加量の減量処理として、再生処理の実行を禁止するようにしてもよい。

図９にこの変形例における燃料添加量の減量処理を示す。この変形例における燃料添加量の減量処理が開始されると、制御装置８０は、再生処理の実行を禁止する（Ｓ２３０）。より詳細には、先の図２に示したステップＳ１２０にて設定された燃料添加量ＱＦを「０」に変更して、本処理を終了する。なお、フィルタ３２の再生処理の実行を許可する制御フラグ等が用意されている場合には、そうした制御フラグの値を変更することにより、再生処理の実行を禁止するようにしてもよい。この変形例の場合には、フィルタ３２の再生を継続させることはできないものの、少なくとも車両停止中でのフィルタ３２の再生処理による排気の温度上昇についてはこれを抑えることができる。

・第２実施形態において、第１実施形態で説明した燃料添加量の減量処理を併用してもよい。
図１０に、この変形例における排気温度低下処理の手順についてその一例を示す。この図１０に示すように、第２実施形態で説明した排気温度低下処理のステップＳ１４０において、第２排気温度ＴＨ２が閾値Ｄを超えていると判定されるときには（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、制御装置８０は、第１実施形態で説明した燃料添加量の減量処理を実行する（Ｓ２００）。また、制御装置８０は、第２実施形態で説明した冷却添加処理も実行して（Ｓ３００）、本処理を終了する。

この変形例の場合には、第１実施形態及び第２実施形態に準じた作用効果を得ることができる。ここで、同変形例の場合には、上述した燃料添加量の減量処理が実行されるため、フィルタ３２の目標再生温度ＰＦＴは最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下される。こうした目標再生温度ＰＦＴの低下と尿素水の冷却添加とを併用する場合には、第２実施形態の排気温度低下処理を実行する場合と比較して、尿素添加弁２３０よりも排気上流の排気温度が低くなる。そのため、予め定められた温度にまで排気温度を低下させるために必要な時間が短くなり、尿素水添加による排気温度の低下をより効果的に行うことができるようになる。

・ステップＳ１４０の各判定条件から「アクセル操作量ＡＣＣＰが「０」である」との判定条件を省いてもよい。この場合でも、少なくとも「車速ＳＰＤが「０」である」との判定条件が成立しており、走行風による排気系の冷却が行えない場合には、燃料添加量の減量処理や冷却添加処理が実行されるため、車両停止中でのフィルタ３２の再生処理による排気の温度上昇を抑えることができる。

・ステップＳ１４０では、車速ＳＰＤが「０」であるか否かを判定することにより、現在の車両状態が走行風による排気系の冷却を行えない状態にあるか否かを判定した。ここで、車両が低速で走行しているときにも、排気系の冷却を十分に行うことができない状態になる。従って、ステップＳ１４０での「車速ＳＰＤが「０」である」との判定条件を、「車両が低速で走行している」との判定条件に変更してもよい。

・燃料添加量の減量処理では、目標再生温度ＰＦＴを最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下させるようにしたが、必ずしもこの最低再生温度ＰＦＴＬにまで低下させる必要は無い。少なくともステップＳ１１０にて設定される目標再生温度ＰＦＴよりも低い温度に変更して燃料添加量ＱＦを減量するようにすれば、排気温度を低下させることができる。

・燃料添加量の減量処理では、目標再生温度ＰＦＴの変更を通じて燃料添加量ＱＦを減量するようにした。この他、目標再生温度ＰＦＴは変更せず、燃料添加量ＱＦ自体を直接減量補正するようにしてもよい。

・冷却添加量ＣＬを目標再生温度ＰＦＴに基づいて可変設定するようにしたが、より簡易的には、冷却添加量ＣＬを予め設定された固定値としてもよい。
・尿素噴射圧ＮＰを排気流量に基づいて可変設定するようにしたが、より簡易的には、尿素噴射圧ＮＰを予め設定された固定値としてもよい。なお、こうした固定値にする場合でも、冷却添加処理時の尿素噴射圧ＮＰは、排気浄化用に尿素水を添加する場合と比較して高圧にすることが望ましい。

・燃料添加量の減量処理や冷却添加処理の実行可否に関する判定を第２排気温度ＴＨ２に基づいて行うようにしたが、他の部位の排気温度に基づいてそうした実行可否の判定を行うようにしてもよい。

・還元液として尿素水を使用するようにしたが、この他の還元液を使用するようにしてもよい。
・ＮＯｘ浄化触媒として、選択還元型ＮＯｘ触媒とは異なる触媒を用いてもよい。

・第１実施形態で説明した排気温度低下処理は、尿素添加制御を行うための各種機構を備えていない車載内燃機関でも実施可能である。

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセルセンサ、２３…外気温センサ、２４…車速センサ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路。

Claims (5)

1. 排気通路に設けられて微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの排気下流に設けられて排気通路内に排気浄化用の還元液を添加する還元液添加弁とを備えており、前記フィルタよりも排気上流の排気通路内に燃料を添加することにより同フィルタを再生する再生処理を実施する車載内燃機関の排気浄化装置であって、
   車両停止中での前記再生処理の実行中に、排気温度が規定の温度を超える場合には、前記還元液添加弁から還元液を添加する
   ことを特徴とする車載内燃機関の排気浄化装置。
2. 排気温度が前記規定の温度を超えることにより前記還元液添加弁から還元液を添加する場合には、排気浄化用に還元液を添加する場合と比較して還元液の噴射圧を高くする
   請求項１に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記噴射圧は、前記内燃機関の機関回転速度が低いときほど高くされる
   請求項２に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。
4. 車両停止中での前記再生処理の実行中に、排気温度が前記規定の温度を超える場合には、そうでない場合に比較して前記燃料の添加量を減量する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記フィルタの温度が、同フィルタの再生を継続することのできる最低温度にまで低下するように前記燃料の添加量を減量する
   請求項４に記載の車載内燃機関の排気浄化装置。