JP3969417B2 - 内燃機関の排気浄化システム。 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関の排気ガス中には、通常有害なＮＯxなどが含まれている。このため、排気中
のＮＯxを浄化するために、内燃機関の排気系にＮＯx触媒を設けることが行われている。ここで、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒の場合には、吸蔵されたＮＯxの量が増加すると浄化性能が悪化する。それに対し、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給し、同
触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出するようにしている（以下、「ＮＯx還元処理」という。）。さらに、吸蔵還元型ＮＯx触媒に排気中のＳＯxが吸蔵されることにより、浄化性能が劣化するいわゆるＳＯx被毒が発生することが知られており、このＳＯx被毒を解消するために、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給する場合もある（以下、「ＳＯx被毒回復処理」という。）。

ここで、上記した吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給する際に、吸蔵還
元型ＮＯx触媒に導入される排気の排気流量が適当でない場合には、供給された燃料の一
部が充分に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒における酸化反応に用いられないことがある。そう
するとＮＯx還元処理やＳＯx被毒回復処理が充分に行われなかったり、燃費が悪化したりする場合がある。

これに対し、ＮＯx触媒内の蓄積ＮＯx量を減少させるべきときには、ＮＯx触媒内を流
通する排気ガスの量を減少させると共に、予め定められた経過時間だけ経過したときに還元剤を供給する技術が提案されている。さらに、還元剤が供給されたときにＮＯx触媒か
ら排出された排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサにより検出し、酸素濃度に生じたピークの値が目標値に一致するように、前記経過時間を補正することで高い浄化率を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、上記の記述においても、添加燃料の分散性が悪く、添加燃料がＮＯx触媒のう
ちの一部分に偏ることが考えられる。この傾向は、ＮＯx触媒自体の長さが長い場合や、
複数のＮＯx触媒を直列に配置した場合においては、より顕著となる。そして、このよう
な場合、ＮＯx触媒の下流の排気ガスの状態量だけで添加時期を制御しても、添加燃料の
ＮＯx触媒内での分散性を向上させるには限界があり、ＮＯx触媒の全体に亘って充分にＮＯx還元処理を行うことに対しては、改良の余地を残していた。
特開２００４-５２６０３号公報 特開平１０−１２１９４４号公報 特開２０００−２３０４２０号公報 特開２００３−２１４１５０号公報

本発明の目的とするところは、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減させる
とともに前記ＮＯx触媒に還元剤を供給することによって前記ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元する内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯx触媒内における還元剤の分散の仕方を制御することにより、より確実にＮＯx還元処理を行うことができる技術を提
供することである。

上記目的を達成するための本発明は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流と下流に空燃比検出
手段を配置し、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減させるとともに前記排気中に還
元剤が添加された後の所定期間における、前記ＮＯx触媒の上流に配置された空燃比検出
手段により検出された空燃比と下流に配置された空燃比検出手段により検出された空燃比との差が所定の目標値になるように、前記還元剤の添加時期を変更することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関の排気通路に配置され、排気中のＮＯxを浄化する吸蔵還元型
ＮＯx触媒と、
前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流側に配置され、排気中に還元剤
を添加する還元剤添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減する排気量低減手段と、
を備え、
少なくとも前記排気量低減手段により前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気量を低
減している間に前記還元剤添加手段が排気中に還元剤を添加することにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元処理を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流で且つ前記還元剤添加手段の下
流に配置され、排気の空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流に配置され、排気の空燃比を検
出する下流側空燃比検出手段と、をさらに備え、
前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間における、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が所定の目標値となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加時期を変更することを特徴とする。

ここで、前述のように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流と下流に空燃比検出手段を配置し
、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を排気量低減手段によって低減させるとともに該排
気に還元剤を添加して前記ＮＯx触媒のＮＯx還元処理を実施する場合、前記ＮＯx触媒に
流入する排気の量は、前記排気量低減手段の作動とともに低減する。そして、排気の量が低減している期間中、還元剤添加手段によって添加された還元剤は、前記ＮＯx触媒中に
分散し、その分散位置近傍におけるＮＯxを還元する。

そして、ＮＯx触媒に流入する排気の量が低減している際に、前記還元剤添加手段から
添加された還元剤が、前記ＮＯx触媒中の上流側の部分または下流側の部分に偏って分散
している場合には、ＮＯx触媒に流入する排気の量が低減している間の、前記ＮＯx触媒の上流と下流における空燃比の差が大きくなる。例えば、前記還元剤が前記ＮＯx触媒中の
上流側の部分に偏って分散している場合には、前記ＮＯx触媒の上流における空燃比が低
くなり、下流における空燃比は高くなる。逆に、前記還元剤が前記ＮＯx触媒中の下流側
の部分に偏って分散している場合には、前記ＮＯx触媒の下流における空燃比が低くなり
、上流における空燃比は高くなる。

そこで、本発明においては、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減させると
ともに、前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤を添加して前記ＮＯx触媒のＮＯx還元処理を実施する場合に、前記ＮＯx触媒の上流で且つ前記還元剤添加手段の下流に配
置された上流側空燃比検出手段と、前記排気通路における前記ＮＯx触媒の下流に配置さ
れた下流側空燃比検出手段と、を備えるようにし、前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間における、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が所定の目標値となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加時期を変更することとした。

そうすれば、前記排気量低減手段によって前記ＮＯx触媒に流入する排気の量が低減さ
れている期間中において、還元剤添加手段から添加された還元剤の分散の仕方を適宜変更することができる。その結果、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxをより効率よく還元できるように還元剤を分散させることができ、前記ＮＯx触媒におけるＮＯx還元処理をより確実に行うことができる。

例えば、上記における所定の目標値を零にすることにより、前記ＮＯx触媒に流入する
排気の量が低減されている期間中において、還元剤を前記ＮＯx触媒の中央部を中心に略
均一に分散させることができる。そうすれば、前記ＮＯx触媒の全体においてＮＯx還元処理をより確実に行うことができる。

また、本発明においては、前記排気に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をバイパスさせるバイ
パス通路をさらに備え、
前記排気量低減手段は、前記バイパス通路を通過する排気の量を制御することによって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減するバルブであり、
前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間は、前記バルブにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気量が略最小にされた流れ停止期間であるようにして
もよい。

すなわち、前記排気に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をバイパスさせるバイパス通路をさら
に備え、前記排気量低減手段を前記バイパス通路を通過する排気の量を制御することによって前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減するバルブとすれば、バルブの開閉という簡単な制御によって、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減させることができる。そして、前記バルブによって、前記内燃機関の排気の略全部に、前記ＮＯx触媒をバイパスさせて、前記バイパス通路を通過させることにより、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を略零にすることができる。

こうすれば、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減した際に、前記還元剤添加手段
により添加された還元剤のＮＯx触媒における分布をより容易に制御することができる。
なお、ここで前記バルブによって、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減する場合、
上述のように前記ＮＯx触媒に流入する排気の量は略零にすることが望ましい。そうすれ
ば、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減した際に、前記還元剤添加手段により添加
された還元剤をＮＯx触媒中において略静止させることができるからである。しかし、必
ずしも略零にする必要はなく、前記バルブの性能の範囲において、前記ＮＯx触媒に流入
する排気の量を略最小にすればよい。以下においては、略最小とは略零と同義として説明を行う。

また、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が所定の目標値となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加時期を変更する制御において、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値を検出する前記所定期間を、前記バルブにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気量が略
最小にされた流れ停止期間とすることにより、前記上流側空燃比検出手段及び、前記下流側空燃比検出手段により空燃比を検出する際の、両検出手段近傍における空燃比の変動を抑制することができ、それぞれの空燃比検出手段における検出精度を向上させることができる。また、その期間中は、前記還元剤添加手段から添加された還元剤の移動速度が略最小になるので、ＮＯx還元処理に最も影響を及ぼす期間における空燃比を検出でき、結果
として、ＮＯx還元処理に最も影響を及ぼす期間における還元剤の分散を制御することが
できる。

ここで、前記流れ停止期間は、具体的には前記バルブを全閉状態にすることにより、前記ＮＯx触媒に流入する排気量が略最小（前記バルブからの漏れを除いて略零）になった
期間としてもよい。また、上記のバイパス通路は、単に前記排気通路における前記ＮＯx
触媒を上流側と下流側とを連通させる排気管であってもよいし、その途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒などの第２のＮＯx触媒を備えるようにしてもよい。後者の場合は、前記ＮＯx触媒のＮＯx還元処理を行う場合にはバイパス通路を通過する排気の量を増加させて前記第２のＮＯx触媒によって排気中のＮＯxを浄化し、前記第２のＮＯx触媒のＮＯx還元処理を行う場合には、バイパス通路を通過する排気の量を減少させて前記ＮＯx触媒によって
排気中のＮＯxを浄化するようにしてもよい。

また、本発明においては、前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気の空燃比における変化が所定変化量以下であることをもって、前記流れ停止期間であると判断するようにしてもよい。

ここで、前記バルブによって前記ＮＯx触媒に流入する排気量の低減が開始された後、
前記還元剤添加手段から添加された還元剤は、前記上流側空燃比検出手段の近傍を通過する。そしてその後、前記還元剤がさらに下流側に移動し、前記ＮＯx触媒近傍に到達した
時点で、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量が略零になり、還元剤がその位置において略
静止する。換言すると、基本的には、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記ＮＯx触媒中に到達した時点で前記ＮＯx触媒に流入する排気の量が略零になるように、バルブの動作速度と、前記還元剤添加手段からの還元剤の添加時期との関係が予め設定されている。

このような動作中においては、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比は、前記還元剤が前記上流側空燃比検出手段の近傍を通過する際には、一旦急激に低くなり、前記還元剤が前記ＮＯx触媒に到達した際には、再度高くなる。そしてその後、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量が略零になることにより安定する。すなわち、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比における変化と、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量と
の間には高い相関がある。

従って、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比における変化が、所定変化量以下となったことをもって、前記ＮＯx触媒に流入する排気還元剤の量が略零になる時
期、すなわち流れ停止時期と判断してもよい。そうすれば、前記ＮＯx触媒に流入する排
気の量を直接検出する手段を備える必要がなく、平易な方法によって流れ停止時期の始期の検出を行うことができる。

また、この際、前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気の空燃比における変化の値が所定変化量以下となり、且つ前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気の空燃比の値が所定空燃比以下となったことをもって、前記流れ停止期間であると判断するようにしてもよい。すなわち、前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気の空燃比における変化の値が所定変化量以下となる場合のみをもって、流れ停止時期と判断した場合、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記上流側空燃比検出手段の近傍を通過する前の時期をもって、流れ停止時期と判断してしまう危険性がある。それに対し、前記還元剤添加手段から還元剤が添加された前後においては、前記上流側空燃比検出手段によって検出される空燃比の値は全く異なることが分かっている。

従って、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比における変化とともに、空燃比の絶対値も考慮したうえで、流れ停止期間を判断することにより、さらに正確に流れ停止期間を判断することができる。

なお、最も簡単には、前記排気量低減手段の作動か開始してから、前記ＮＯx触媒に流
入する排気の量が略零になるまでの時間を予め実験的に求めておき、前記排気量低減手段の作動か開始してから、前記実験的に求められた時間が経過したことをもって流れ停止期間を判断してもよい。

また、本発明においては、前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間において、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が略前記目標値となった際の、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、所定の目標空燃比となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加量を変更するようにしてもよい。

ここで、上述したように、前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間における、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が所定の目標値となるように、前記還元剤添加手段による還元剤添加時期を変更することにより、前記ＮＯx触媒における前記還元剤
の分散の仕方を制御することができる。例えば、前記目標値を零と設定することにより、前記ＮＯx触媒における前記還元剤を中央に偏りなく分散させることができる。しかし、
この場合でも、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、ＮＯx還元処理において目標とされる空
燃比の値から外れている場合がある。

このような場合には、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxを充分に還元することが困難となる危険性がある。そして、このようなことが起こる原因としては、前記還元剤添加手段から添加された還元剤の量が設定値から外れている場合が考えられる。あるいは設定値自体が適当でない場合も考えられる。

そこで、本発明においては、前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間において、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が略前記所定の目標値となった際の、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、所定の目標空燃比となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加量を変更するようにした。

こうすれば、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量が低減された期間において、ＮＯx触媒中に分散する還元剤の分布の偏りを適宜制御できるとともに、該還元剤の量を、ＮＯx還
元処理に最適な値に、より確実に制御することができる。従って、より確実に前記ＮＯx
触媒のＮＯx還元処理を行うことができる。

また上述のように、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、ＮＯx還元処理において目標とさ
れる空燃比の値から外れてしまう他の原因として、前記還元剤添加手段から添加された還元剤の量は適当であるものの、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が、前記ＮＯx
触媒の中央部に過度に集中して分散している場合が考えられる。このような場合には、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量そのものは増加させずに、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の添加回数を増加させ、あるいは前記還元剤添加手段から添加される還元剤の添加率を減少させて還元剤を添加するようにしてもよい。こうすれば、より少量の還元剤を長い時間をかけて添加することにより、必要量の還元剤を添加することができるので、前記ＮＯx触媒全体において還元剤をより均一に分散させることができ、前
記ＮＯx触媒の全体において、ＮＯx還元処理を良好に行うことができる。

また、本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は、前記排気通路において直列に
複数個配置され、
前記上流側空燃比検出手段は前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に配置され、
前記下流側空燃比検出手段は前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流に配置され、
ＮＯx還元処理の際に、前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒のうちの各触媒において要求される還元剤量に応じて前記所定の目標値を設定するようにしてもよい。

ここで、前述のように、前記還元剤が前記ＮＯx触媒中の上流側の部分に偏って分散し
ている場合には、前記ＮＯx触媒の上流における空燃比が低くなり、下流における空燃比
は高くなる。逆に、前記還元剤が前記ＮＯx触媒中の下流側の部分に偏って分散している
場合には、前記ＮＯx触媒の下流における空燃比が低くなり、上流における空燃比は高く
なる。逆に言うと、前記ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減している期間中において、
前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が所望の値となるように、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の添加時期を変更することにより、前記ＮＯx触媒における前記還元剤の分
散の仕方を変化させることができる。

この原理を利用して、本発明においては、排気通路に複数個配置された吸蔵還元型ＮＯx触媒に対してＮＯx還元処理を行う場合に、前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒のうちの各
触媒において要求される還元剤量に応じて前記所定の目標値を変更するようにした。例えば、上流側の前記ＮＯx触媒において要求される還元剤量が下流側の前記ＮＯx触媒において要求される還元剤量よりも多い場合には、流れ停止期間における前記還元剤の分散の中心が上流側になるように所定の目標値を変更する。逆に、下流側の前記ＮＯx触媒におい
て要求される還元剤量が上流側の前記ＮＯx触媒において要求される還元剤量よりも多い
場合には、流れ停止期間における前記還元剤の分散の中心が下流側になるように所定の目標値を変更する。

こうすれば、排気通路に複数のＮＯx触媒を備えた場合において、各ＮＯx触媒がＮＯx
還元処理において要求する還元剤量が異なる場合にも、複数のＮＯx触媒の全体について
良好にＮＯx還元処理を行うことができる。また、同様の制御を行うことにより、排気通
路に１個の長いＮＯx触媒を備えた場合に、ＮＯx還元処理において、該ＮＯx触媒の各部
分が要求する還元剤量が異なる場合にも、ＮＯx触媒全体に対して良好にＮＯx還元処理を行うことができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減させるとともにＮ
Ｏx触媒に還元剤を供給することによって前記ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元する内
燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯx触媒内における還元剤の分散の仕方を制
御することができ、より確実にＮＯx還元処理を行うことができる。

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。

図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である
。なお、図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。

図１において、内燃機関１には、内燃機関１からの排気が流通する排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５は、途中で第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂに分岐されており、この第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂは下流において合流している。そして、第１分岐通路１０ａには、排気中のＮＯxを吸蔵還元する第１ＮＯx触媒１１ａが設けられており、第２分岐通路１０ｂには、同じく第２ＮＯx触媒１１ｂが設けられている。

また、第１分岐通路１０ａにおける、第１ＮＯx触媒１１ａの上流には、第１分岐通路
１０ａを通過する排気の量を制御する第１弁１２ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける、第２ＮＯx触媒１１ｂの上流には、第２弁１２ｂが備えられている
。なお、上記の第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂは、本実施例における排気量低減手段に相当する。

また、図１中、第１分岐通路１０ａにおける第１弁１２ａと第１ＮＯx触媒１１ａの間
には、第１ＮＯx触媒１１ａのＮＯx還元処理の際に、還元剤としての燃料を排気に添加する第１燃料添加弁１３ａ及び、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における排気の空燃比を検出
する第１上流側空燃比センサ１４ａが上流側から並べて備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける第２弁１２ｂと第２ＮＯx触媒１１ｂの間には、第２燃料添加弁１
３ｂ及び第２上流側空燃比センサ１４ａが上流側から並べて備えられている。

さらに、第１分岐通路１０ａにおける第１ＮＯx触媒１１ａの下流には、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における排気の空燃比を検出する第１下流側空燃比センサ１５ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける第２ＮＯx触媒１１ｂの下流には、第２Ｎ
Ｏx触媒１１ｂの下流における排気の空燃比を検出する第２下流側空燃比センサ１５ｂが
備えられている。なお、上記の第１上流側空燃比センサ１４ａ及び第２上流側空燃比センサ１４ｂは、それぞれ本実施例における上流側空燃比検出手段を構成する。また、第１下流側空燃比センサ１５ａ及び第２下流側空燃比センサ１５ｂは、それぞれ本実施例における下流側空燃比検出手段を構成する。また、第１還元剤添加弁１３ａ及び第２還元剤添加弁１３ｂは、本実施例における還元剤添加手段を構成する。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設さ
れている。このＥＣＵ３５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他、内燃機関１の第１ＮＯx触媒１１ａ及び、第２ＮＯx触媒１１ｂに対するＮＯx還元処理などに係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ３５には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類の他、第１上流側空燃比センサ１４ａ、第２上流側空燃比センサ１４ｂ、第１下流側空燃比センサ１５ａ、第１下流側空燃比センサ１５ｂが電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における第１弁１２ａ、第２弁１２ｂ及び、第１還元剤添加弁１３ａ、第２還元剤添加弁１３ｂが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３５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。第１ＮＯx触媒１１ａ、第２ＮＯx触媒１１ｂに吸蔵されたＮＯxを還元放出させる
ためのＮＯx還元処理ルーチンの他、ＳＯx被毒回復処理ルーチン（説明は省略）なども、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。

次に、このような内燃機関１の排気系において、ＮＯx還元処理が行われる場合の例と
して、特に第１ＮＯx触媒１１ａのＮＯx還元処理の際についての、第１弁１２ａ、第１還元剤添加弁１３ａの動作及び、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量の変化について
図２を用いて説明する。図２は、第１弁１２ａの開閉、第１還元剤添加弁１３ａのＯＮ−ＯＦＦ、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量について示したタイムチャートであり
、横軸は時間である。

第１ＮＯx触媒１１ａのＮＯx還元処理が行われる際には、まず、ＥＣＵ３５によって第１弁１２ａに全閉動作指令が出され、第２弁１２ｂには全開動作指令が出される。そうすると、排気管５を通過中の排気のうちの略全量が、第２分岐通路１０ｂを通過するようになる。従って、図２に示すように、第１弁が全閉された後、第１ＮＯx触媒１１ａに流入
する排気の量は減少し、第１弁１２ａからの漏れを除いて略零になる。

一方、第１弁１２ａに全閉動作指令がなされてから所定のディレイ時間ΔＴが経過した時点で、第１燃料添加弁１３ａから還元剤としての燃料が排気中に添加される。ここで、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量が減少する過程において、第１燃料添加弁１３
ａから排気中に添加された燃料は、前記排気とともに下流側に移動し、第１ＮＯx触媒１
１ａに到達した時点で、排気の量が略零になり、還元剤としての燃料が第１ＮＯx触媒１
１ａ内に分散するようにディレイ時間ΔＴが設定されている。

そして、前記還元剤が第１ＮＯx触媒１１ａ内に分散している期間中に、第１ＮＯx触媒１１ａ中のＮＯxが還元される。さらに所定時間経過後、ＥＣＵ３５により第１弁１２ａ
に全開動作指令が出され、第２弁１２ｂには全閉動作指令が出される。そうすると、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量が増加し始め、ＮＯx還元処理が行われる前と同等の値になる。

ここで、第１弁１２ａが全閉状態となり、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量が
略零になってから、第１弁１２ａの全開動作が開始し、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する
排気の量が増加し始めるまでの期間を、「流れ停止期間」と呼ぶ。

上記のＮＯx還元処理において、内燃機関１の運転状態や第１弁１２ａの閉弁速度、デ
ィレイ時間ΔＴがばらついた場合などにおいては、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量が略零になった際に、第１ＮＯx触媒１１ａ内に均一に分散されずに、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分または下
流側の部分に偏った状態で分散する場合があった。例えばディレイ時間ΔＴが短すぎる場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料の、流れ停止期間前の移動距離が長くなるので、燃料は、流れ停止期間となった時点で、第１ＮＯx触媒１１ａ内における下
流側の部分に偏って分散することとなる。逆に、ディレイ時間ΔＴが長すぎる場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料の流れ停止期間前の移動距離が短くなるので、燃料は、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分散することとなる。そうすると、第１ＮＯx触媒１１ａの全体に亘って吸蔵されているＮＯxを充分に還元することができない場合があった。

ここで上記のように、流れ停止期間において、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分散している場合には、
第１ＮＯx触媒１１ａの上流の空燃比が下流の空燃比よりも低くなることが分かっている
。また、同様に、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ
内における下流側の部分に偏って分散している場合には、第１ＮＯx触媒１１ａの下流の
空燃比が上流の空燃比よりも低くなることが分かっている。

このことについて図３を用いて説明する。図３（ａ）は、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分散する場合
の、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比の変化を示したグラフである。図３（ｂ
）は、同様の場合における、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比の変化を示した
グラフである。

図３（ａ）、（ｂ）のグラフにおいて縦軸は空燃比、横軸は概略ＮＯx還元処理が開始
してから終了するまでの時間を示している。またＮＯx還元処理において要求される空燃
比の値を目標空燃比として破線で示している。図３（ａ）から分かるように、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏
って分散する場合は、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比は流れ停止期間の略全
体において、目標空燃比より低くなっている。これは、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量が略零になった時点で、第１Ｎ
Ｏx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分散するため、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比が極端に低い状態が継続することによる。

同様に、図３（ｂ）から分かるように、同様の場合、第１ＮＯx触媒１１ａの下流にお
ける空燃比は流れ停止期間の略全体において、目標空燃比より高くなっている。そして、流れ停止期間が終了した後、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比は一旦急激に低
くなり、すぐに回復している。これは、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、流れ停止期間の全体において、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分
散し、第１ＮＯx触媒１１ａの下流には、燃料が殆ど分散しないため、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比が目標値より高い状態が継続し、流れ停止期間が終了した後、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に分散していた燃料が第１ＮＯx触媒１１ａの下流を通過することによる。

次に図４について説明する。図４（ａ）は、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における下流側の部分に偏って分散している場合の、第１
ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比の変化を示したグラフである。図３（ｂ）は、同
様の場合における、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比の変化を示したグラフで
ある。

図４（ａ）から分かるように、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における下流側の部分に偏って分散している場合は、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比は流れ停止期間の前に一旦極端に低くなり、その後、流れ停止期間の略全体に亘って、目標空燃比より高い状態を継続する。これは、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、流れ停止期間の前に、第１ＮＯx触媒１１ａの上流を通過し、
第１ＮＯx触媒１１ａ内における下流側の部分にまで移動し、流れ停止期間においては、
第１ＮＯx触媒１１ａ内における下流側の部分に偏って分散しているため、第１ＮＯx触媒１１ａの上流には燃料があまり分散していないことによる。

同様に、図４（ｂ）から分かるように、同様の場合、第１ＮＯx触媒１１ａの下流にお
ける空燃比は流れ停止期間の全体に亘って、目標空燃比より低くなっている。これは、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、流れ停止期間の全体に亘って、第１ＮＯx
触媒１１ａ内における下流側の部分に偏って分散していることによる。

本発明においては、上述のような、第１ＮＯx触媒１１ａの上流側と下流側の空燃比の
特性を利用し、上流側空燃比センサ１４ａ及び下流側空燃比センサ１５ａによって第１ＮＯx触媒１１ａの上流と下流の空燃比を検出し、流れ停止期間における双方の検出値の差
を零にするようにディレイ時間ΔＴを変更することにより、流れ停止期間において、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内に均一に分散するよ
うにした。

図５は、本実施例におけるＮＯx還元処理ルーチンである。本ルーチンはＥＣＵ３５の
ＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＮＯx還元処理開始条件が満たされたときに実行
される。このＮＯx還元処理開始条件は、内燃機関１の稼働時間あるいは車両の走行距離
が閾値を越えることによって満たされるように規定してもよいし、第１ＮＯx触媒１１ａ
の下流で検出されるＮＯx濃度が閾値を超えることによって満たされると規定してもよい
。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、ＥＣＵ３５によって第１弁１２ａに全閉動作指令が出され、第２弁１２ｂに全開動作指令が出される。この時点で、第１弁１２ａの閉弁動作と第２弁１２ｂの開弁動作が開始する。これにより、第１ＮＯx触媒１
１ａに流入する排気の量が減少し始める。Ｓ１０１の処理が終了するとＳ１０２の処理に進む。

Ｓ１０２においては、第１還元剤添加弁１３ａから、第１分岐通路１０ａを通過する排気中に還元剤としての燃料が添加される。具体的には、第１弁１２ａに全閉動作指令が出され、第２弁１２ｂに全開動作指令が出された後、ディレイ時間ΔＴが経過してから燃料添加が開始される。そして、このディレイ時間ΔＴとしては、予め実験的に求められた基準ディレイ時間ΔＴＳに対して、前回の本ルーチンの実行時に後述の処理において導出された補正値ΔＴ´が加算された値が用いられる。また、この際に添加される燃料の量Ｆについても同様、予め実験的に用いられた基準添加燃料量ＦＳに対して、前回の本ルーチンの実行時に後述の処理において導出された補正値Ｆ´が加算された値が用いられる。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、第１ＮＯx触媒１１ａの上流と下流における空燃比を検出する。
具体的には、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵ及び、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬをＥＣＵ３５に取り込むことにより検出する。

次に、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０３において検出されたＡＦＵと、ＡＦＬとの差分の絶対値が所定の空燃比差分値ＡＦＳ以下かどうかが判定される。ここで空燃比差分値ＡＦＳは、予め実験的に求められた値であり、ＮＯx触媒の上流と下流における空燃比の差分の絶対値がこの値以下であれば、還元剤添加弁から添加された燃料が流れ停止期間において、ＮＯx触媒の中央部を中心に分散されていると判断できる閾値としての差分値である。

ここで、ＡＦＵと、ＡＦＬとの差分の絶対値がＡＦＳより大きいと判定された場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における中央部に分散されておらず、上流側の部分か下流側の部分かに偏って分散していると判断できるので、ディレイ時間ΔＴを補正すべく、Ｓ１０５に進む。一方、ＡＦＵと、ＡＦＬとの差分の絶対値がＡＦＳ以下であると判定された場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における中央部に分散されていると判断できるので、ディレイ時間ΔＴの補正をせずに、そのままＳ１０６に進む。

ここで、Ｓ１０４において算出されたＡＦＵとＡＦＬとの差分が正の値である場合、すなわちＡＦＵがＡＦＬに対して大きい値であった場合には、燃料は第１ＮＯx触媒１１ａ
内における下流側の部分に偏って分散していると判断され、ＡＦＵがＡＦＬに対して小さ
い値であった場合には、燃料は第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分
散していると判断される。

そして、その場合、ディレイ時間ΔＴを変更して燃料を第１ＮＯx触媒１１ａ内におけ
る中央部に分散させるようにする必要があるので、Ｓ１０５においては、ディレイ時間ΔＴを変更するための補正値ΔＴ´を導出する。具体的には、ディレイ時間ΔＴは、基準ディレイ時間ΔＴＳに補正値ΔＴ´を加えることにより算出されるように設定し、ＡＦＵとＡＦＬの差分値と、その差分値に対して、ＡＦＵとＡＦＬとの差分を零とするためのディレイ時間の補正値ΔＴ´との関係を予めマップにしておく。そして、Ｓ１０４において算出されたＡＦＵとＡＦＬとの差分値に対応する補正値ΔＴ´の値を前述のマップから読み出すことによって導出する。Ｓ１０５の処理が終了した場合及び、Ｓ１０４においてＡＦＵと、ＡＦＬとの差分の絶対値がＡＦＳ以下であると判定された場合には、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、Ｓ１０３において検出されたＡＦＵとＡＦＬとの平均値と、第１ＮＯx触媒１１ａのＮＯx還元処理における目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値が所定の目標空燃比偏差ＡＦＤ以下かどうかが判定される。ここで目標空燃比偏差ＡＦＤは、予め実験的に求められた値であり、ＮＯx触媒の上流と下流における空燃比の平均値と目標空燃
比との偏差の絶対値がこの値以下であれば、ＮＯx還元処理が良好に行われると判断でき
る閾値としての偏差の値である。

ここで、ＡＦＵとＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値がＡＦＤより大きいと判定された場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料の量が少なすぎ、または多すぎて、第１ＮＯx触媒中１１ａにおけるＮＯx還元処理が良好に行われないと判断できるので、燃料添加量Ｆを補正すべく、Ｓ１０７に進む。一方、ＡＦＵとＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値がＡＦＤ以下であると判定された場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料の量が適当であると判断できるので、燃料添加量Ｆの補正をせずに、そのままＳ１０８に進む。

Ｓ１０７においては、上述のように、燃料添加量Ｆを補正するための補正値Ｆ´が導出される。具体的には、燃料添加量Ｆは、基準燃料添加量ＦＳに補正値Ｆ´を加えることにより算出されるように設定し、ＡＦＵ及びＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差と、その偏差に対して、ＡＦＵ及びＡＦＬの平均値を目標空燃比ＡＦＴとするための補正値Ｆ´との関係を予めマップにしておく。そして、Ｓ１０６において算出されたＡＦＵ及びＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差に対応する補正値Ｆ´の値を前述のマップから読み出すことによって導出する。Ｓ１０７の処理が終了した場合及び、Ｓ１０６においてＡＦＵ及びＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値がＡＦＤ以下であると判定された場合には、Ｓ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、基準ディレイ時間ΔＴＳにＳ１０５で導出された補正値ΔＴ´を加えることにより、新たなディレイ時間ΔＴを算出する。同様に、基準燃料添加量ＦＳにＳ１０７で導出された補正値Ｆ´を加えることにより、新たな燃料添加量Ｆを算出する。Ｓ１０８の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例におけるＮＯx還元処理ルーチンにおいては、第１上
流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵと、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬとの差分の絶対値が空燃比差分値ＡＦＳより大きい場合には、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵと、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬとの差分を零にすべく、ディレイ時間ΔＴを変更している。従って、次回に第１還元剤添加弁１３ａから燃料を添加する際のディレイ時間ΔＴが変更され、次回の流れ停止期間において、燃料を
第１ＮＯx触媒１１ａ内における中央部に分散させることができる。

また、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵ及び第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬの平均値と、目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値が目標空燃比偏差ＡＦＤより大きい場合には、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵ及び第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬの平均値と、目標空燃比ＡＦＴとの偏差を零にすべく、燃料添加量Ｆを変更している。従って、次回に還元剤添加弁１３ａから燃料を添加する際の燃料添加量Ｆが変更され、第１ＮＯx触媒１１ａにおけるＮＯx還元処理を行うに適当な量の燃料が添加される。その結果、第１ＮＯx触媒１１ａにおけるＮＯx還元処理をより確実に行うことができる。

なお、本実施例においては、ＮＯx還元処理を行う際に第１弁１２ａに全閉動作指令が
出され、第２弁１２ｂに全開動作指令が出された後、第１ＮＯx触媒１１ａに対してＮＯx還元処理を行う例について説明したが、第１弁１２ａに全開動作指令が出され、第２弁１２ｂに全閉動作指令が出された後、第２ＮＯx触媒１１ｂに対してＮＯx還元処理を行う場合についても同様の制御を行うことにより、第２ＮＯx触媒１１ｂにおけるＮＯx還元処理をより確実に行うことができる。以下の説明においても、第１ＮＯx触媒１１ａに対してＮＯx還元処理を行う例についてのみ説明するが、同様の制御を、第２ＮＯx触媒１１ｂに対してＮＯx還元処理を行う際に適用することが可能である。

また、上記のＮＯx還元処理ルーチンにおいては、第１上流側空燃比センサ１４ａの出
力値ＡＦＵ及び第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬの平均値と、目標空燃比ＡＦＴとの偏差を零とするような制御を行っているが、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵと、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬそれぞれに対し別個の目標空燃比（例えばＡＦＴ１とＡＦＴ２）を設定し、ＡＦＵとＡＦＴ１の偏差と、ＡＦＬとＡＦＴ２の偏差とをそれぞれ零とするような制御を行ってもよい。

また、本実施例において、流れ停止期間は、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量
が略零になっている期間としているが、この流れ停止期間の始期は、ＥＣＵ３５により第１弁１２ａに全閉動作指令が出され、第２弁１２ｂに全開動作指令が出されてから、予め実験的に求められた一定の値である排気量低減期間ＴＤが経過した時点としてもよい。

あるいは、第１還元剤添加弁１３ａから燃料が添加された後、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力信号が一旦急激に低くなった後、回復して安定したことをもって、流れ停止期間の始期と判断するようにしてもよい。これは、前述のように、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力は、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料を含んだ排気が第１分岐通路１０ａ内を移動している間は安定せず、変化を続けているが、第１ＮＯx触媒１１ａ
に流入する排気の量、換言すると、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料を含んだ排気の流量が略零となった時点で安定すると考えられるからである。

具体的には、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力信号が一旦急激に低くなった後、回復して安定するまでの時間を計測し、その計測結果によって上記の排気量低減期間ＴＤを補正するようにしてもよい。

図６には、本実施例における排気量低減期間補正ルーチンを示す。本ルーチンは、例えば図５に示す第１ＮＯx触媒１１ａのＮＯx還元処理ルーチンが実行されると同時に実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されるとまず、Ｓ２０１において第１弁１２ａの全閉動作が開始したかどうかが判定される。具体的には、ＥＣＵ３５から、第１弁１２ａの全閉動作指令が出
されたどうかを判定する。ここで、第１弁１２ａの全閉動作が開始していないと判定された場合には、本ルーチンをそのまま終了する。一方、第１弁１２ａの全閉動作が開始したと判定された場合には、Ｓ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、排気量低減期間ＴＤを変更するための排気量低減期間補正値ＴＤ´の値がインクリメントされる。Ｓ２０２の処理が終了するとＳ２０３に進む。

Ｓ２０３においては、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力信号ＡＦＵの変化の値ｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値が基準変化量以下かどうかが判定される。ここで、ＡＦＵの値は、本ルーチンの処理において第１上流側空燃比センサ１４ａの出力信号を改めてＥＣＵ３５に読み込むことによって取得してもよいし、図５におけるＳ１０３において直近に検出された検出値を用いても良い。そして、ｄＡＦＵ／ｄＴの値を求める際には、今回得られたＡＦＵの値と、前回の本ルーチンの実施時において得られたＡＦＵの値との差を、本ルーチンの実行間隔時間で除することによって取得してもよい。またここで、基準変化量は、ｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値がこれ以下となった場合には、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力信号が安定した、換言すると第１ＮＯx触媒１１ａへ流入する排気の量が略零になった
と判断できる閾値としてのＡＦＵの変化の値である。

そして、Ｓ２０３においてｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値が基準変化量より大きいと判定された場合には、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力信号が安定していないと判断できるので、Ｓ２０２の前にもどり、再度排気量低減期間補正値ＴＤ´をインクリメントする。そして、Ｓ２０３において、ｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値が基準変化量以下と判定されるまでＳ２０２及びＳ２０３の処理を繰り返し実行する。

Ｓ２０３において、ｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値が基準変化量以下と判定された場合には、第１上流側空燃比センサ１３ａの出力が安定したと判断できるので、Ｓ２０４に進む。

Ｓ２０４においては、ＡＦＵの値が基準空燃比値以下かどうかが判定される。この処理は、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力が、第１還元剤添加弁１３ａにより添加された燃料が通過する前の状態で安定している場合に、そのことをもって流れ停止期間の始期と判断してしまうことを避けるために設けられた処理である。そして、基準空燃比値とは、ＡＦＵがこれより大きい値を示す場合には、第１還元剤添加弁１３ａにより添加された燃料が第１上流側空燃比センサ１４ａ近傍を通過する前の状態であると判断できる閾値としての空燃比の値である。

Ｓ２０４において、ＡＦＵの値が基準空燃比値より大きいと判定された場合には、第１還元剤添加手段１３ａにより添加された燃料が通過する前の状態であると判断できるので、例えｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値が基準変化量以下であっても、まだ第１上流側空燃比センサ１３ａの出力が安定していないと判断し、Ｓ２０２の前に戻る。

一方、Ｓ２０４において、ＡＦＵの値が基準空燃比値以下であると判定された場合には、第１還元剤添加手段１３ａにより添加された燃料が通過した後に、ｄＡＦＵ／ｄＴの絶対値が基準変化量以下となった状態と判断できるので、Ｓ２０５に進む。

Ｓ２０５においては、この時点における排気量低減期間補正値ＴＤ´の値を、排気量低減期間ＴＤとして保管する。Ｓ２０５の処理が終了するとＳ２０６に進む。

Ｓ２０６においては、排気量低減期間補正値ＴＤ´の値をリセットしたうえで、本ルーチンを終了する。

このように、本実施例においては、流れ停止期間の始期を、第１弁１２ａの全閉動作開始から排気量低減期間ＴＤが経過した時点と定義し、さらに、排気量低減期間ＴＤの値が、第１還元剤添加弁１３ａから燃料が添加された後、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力が安定するまでの期間と一致するように常に補正している。その結果、流れ停止期間の始期を、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量が略零になった期間として、より正確に判断することができる。

なお、上記の実施例においては、第１分岐通路１０ａには第１ＮＯx触媒１１ａが備え
られ、第２分岐通路１０ｂには、第２ＮＯx触媒１１ｂが備えられる構成について説明し
たが、例えば、第１ＮＯx触媒１１ａと第１上流側空燃比センサ１４ａとの間に第１酸化
触媒が、第２ＮＯx触媒１１ｂと第２上流側空燃比センサ１４ｂとの間に第２酸化触媒が
備えられるような構成にしてもよい。

また、上記の実施例においては、流れ停止期間における、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力値ＡＦＵと第１下流側空燃比センサ１５ａの出力値ＡＦＬの差分を検出することにより、第１ＮＯx触媒１１ａにおける燃料の分散の偏りを推測しているが、これを、図
３及び図４に示した、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力と第１下流側空燃比センサ１５ａの出力のグラフの波形の差から推測してもよい。

例えば、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比が目標空燃比以下である時間が、
第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比が目標空燃比以下である時間より長い場合に
は、添加燃料が第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏って分散していると推
測され、逆に、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比が目標空燃比以下である時間
が、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比が目標空燃比以下である時間より短い場
合には、添加燃料が第１ＮＯx触媒１１ａ内における下流側の部分に偏って分散している
と推測される。

また、例えば、第１ＮＯx触媒１１ａの下流における空燃比のグラフに急峻な下向きの
ピークが現れる場合には、添加燃料が第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分に偏
って分散していると推測され、逆に、第１ＮＯx触媒１１ａの上流における空燃比のグラ
フに急峻な下向きのピークが現れる場合には、添加燃料が第１ＮＯx触媒１１ａ内におけ
る下流側の部分に偏って分散していると推測される。

次に、本発明における実施例２について説明する。実施例２においては、第１燃料添加弁１３ａから添加される燃料添加量Ｆの値は予め定められた一定の値とすることを前提した場合であって、実施例１において説明したＮＯx還元処理において、第１上流側空燃比
センサ１４ａの出力ＡＦＵ及び、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力ＡＦＬの平均値と、目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値が目標空燃比偏差ＡＦＤより大きい場合には、第１燃料添加弁１３ａからの燃料添加量Ｆが最適値からずれているのではなく、第１燃料添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内における中央部に過度に集中して分散し、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分及び下流側の部分には分散していない状態であると判断する制御について説明する。

図７には、本実施例におけるＮＯx還元処理ルーチンを示す。本ルーチンと、図５に示
すＮＯx還元処理ルーチンとの相違は、Ｓ３０１、Ｓ３０２及びＳ３０３の処理のみであ
るので、これらの処理についてのみ説明する。

Ｓ３０１においては、実施例１と同様、Ｓ１０１で第１弁１２ａに全閉動作指令がなされ、第２弁１２ｂに全開動作指令が出された後、ディレイ時間ΔＴが経過してから第１還
元剤添加弁１３ａによって燃料添加が開始される。本実施例では、この際に添加される燃料の量Ｆについては補正を行わず、予め定められた一定量の燃料が添加される。その代わり、本実施例においては、燃料添加をＮ回に分けて行うようにし、Ｎの値については本ルーチンの後の処理において決定された値が用いられる。

Ｓ３０２においては、Ｓ１０６でＡＦＵとＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値が目標空燃比偏差ＡＦＤより大きいと判定された場合に、実施例１のように、燃料添加量Ｆを補正するための補正値Ｆ´が導出されるのではなく、Ｓ３０１における燃料添加回数Ｎの補正値Ｎ´が導出される。具体的には、ＡＦＵ及びＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差と、その偏差に対して、ＡＦＵ及びＡＦＬの平均値を目標空燃比ＡＦＴとするために必要な補正値Ｎ´との関係を予めマップにしておく。そして、Ｓ１０６において算出されたＡＦＵ及びＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差に対応する補正値Ｎ´の値を前述のマップから読み出すことによって導出する。

Ｓ３０３においては、基準ディレイ時間ΔＴＳにＳ１０５で導出された補正値ΔＴ´を加えることにより、新たなディレイ時間ΔＴを算出する。また、Ｓ３０１の処理で使用する燃料添加回数Ｎに、Ｓ３０２で導出された燃料添加回数補正値Ｎ´を代入することにより、新たな燃料添加回数Ｎを決定する。Ｓ３０１の処理で使用する燃料添加回数Ｎに、Ｓ３０２で導出された燃料添加回数補正値Ｎ´を代入することにより、新たな燃料添加回数Ｎを決定する。Ｓ３０３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、Ｓ１０６において、ＡＦＵとＡＦＬの平均値と目標空燃比ＡＦＴとの偏差の絶対値が目標空燃比偏差ＡＦＤより大きいと判定された場合には、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料が、第１ＮＯx触媒１１ａ内に
おける中央部に過度に集中して分散し、第１ＮＯx触媒１１ａ内における上流側の部分及
び下流側の部分にまで分散していないと判断し、同量の燃料を最適の回数に分けて添加することにより、第１ＮＯx触媒１１ａ全域に均一に分散させるようにする。これにより、
第１ＮＯx触媒１１ａの全体に亘って、より確実にＮＯx還元処理を行うことができる。

図８は、第１弁１２ａの開閉、第１還元剤添加弁１３ａのＯＮ−ＯＦＦ、第１ＮＯx触
媒１１ａに流入する排気の量についてのタイムチャートの、図２に示したものとは異なる例を示す。図８（ａ）は上述した本実施例についてのタイムチャートである。第１弁１２ａの全閉動作の開始からディレイ時間ΔＴ経過後に、第１還元剤添加弁１３ａから複数回に分けて予め定められた燃料添加量Ｆに相当する燃料を添加している。

なお、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料を、第１ＮＯx触媒１１ａ全体に均
一に分散させるためには、上記の本実施例で行ったように第１還元剤添加弁１３ａによる燃料添加回数を増加させるのではなく、図８（ｂ）に示すように、第１還元剤添加弁１３ａから燃料を添加する際の燃料添加率及び燃料噴射時間を変更してもよい。ここで燃料添加率は、単位時間あたりに添加する燃料の量を意味する。この場合は、同量の燃料を、小さい燃料添加率で、長い時間をかけて燃料添加することにより、第１ＮＯx触媒１１ａに
おいて燃料をより均一に分散させることができる。

次に、本発明における実施例３について説明する。実施例３においては、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂにおいてＮＯx触媒が複数個直列に設けられた例であっ
て、例えば第１分岐通路１０ａに設けられたＮＯx触媒のＮＯx還元処理を行う際には、各ＮＯx触媒において要求される還元剤の量に応じて、第１上流側空燃比センサ１４ａと第
１下流側空燃比センサ１５ａの出力信号の差分の目標値を設定する例について説明する。

図９には、本実施例における内燃機関１と、その排気系及び制御系の概略構成を示す。図９における図１との相違点は、第１分岐通路１０ａにおける第１ＮＯx触媒１１ａと第
１下流側空燃比センサ１５ａとの間に、補助用の吸蔵還元型ＮＯx触媒である第１下流側
ＮＯx触媒１６ａを備え、同様に、第２分岐通路１０ｂにおける第２ＮＯx触媒１１ｂと第２下流側空燃比センサ１５ｂとの間に、第２下流側ＮＯx触媒１６ｂを備えた点である。

ここで、第１燃料添加弁１３ａから添加された燃料が、流れ停止期間において、第１上流側空燃比センサ１４ａと第１下流側空燃比センサ１５ａの間の領域における上流側に分散するほど、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力ＡＦＵは低くなり、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力ＡＦＬは高くなることが分かっている。逆に下流側に分散するほど、第１上流側空燃比センサ１４ａの出力ＡＦＵは高くなり、第１下流側空燃比センサ１５ａの出力ＡＦＬは低くなることが分かっている。逆に言うと、流れ停止期間中において、ＡＦＵの値とＡＦＬの値との差分が所望の値となるように、ディレイ時間ΔＴを変更することにより、流れ停止期間における各ＮＯx触媒における燃料の分散量を制御することがで
きる。

そこで、本実施例においては、ＮＯx還元処理の際に、各ＮＯx触媒において要求される還元剤量に応じてＡＦＵの値とＡＦＬの値との差分が制御されるべき目標値を設定することとした。

例えば、第１ＮＯx触媒１１ａのＮＯx還元処理に必要な還元剤量が、第１下流側ＮＯx
触媒１６ａのＮＯx還元処理に必要な還元剤量より多いような場合は、流れ停止期間にお
ける燃料の分散の中心が、第１ＮＯx触媒１１ａ側に位置するように、ＡＦＵの値とＡＦ
Ｌの値との差分の目標値を設定する。そうすることにより、第１ＮＯx触媒１１ａと第１
下流側ＮＯx触媒１６ａとの両方を最適にＮＯx還元することができる。

図１０には本実施例におけるＮＯx還元処理ルーチンを示す。本実施例におけるＮＯx還元処理ルーチンと、図５に示したものとの相違点はＳ４０１及びＳ４０２の処理のみであるので、この処理についてのみ説明する。

図５に示したＮＯx還元処理ルーチンにおいては、Ｓ１０４でＡＦＵとＡＦＬの差分の
絶対値が空燃比差分値ＡＦＳ以下かどうかが判定された。それに対し、本実施例におけるＳ４０１においては、ＡＦＵとＡＦＬの差分と目標空燃比差分ＡＦＤＴとの偏差の絶対値が空燃比差分値ＡＦＳ以下かどうかが判定される。すなわち、本実施例においては、ＡＦＵとＡＦＬとの差分の目標値が零ではなく、目標空燃比差分ＡＦＤＴとなる。ここで目標空燃比差分ＡＦＤＴは、ＡＦＵとＡＦＬとの差分をこの値にすれば、ＮＯx還元処理時に
、第１ＮＯx触媒１１ａと第１下流側ＮＯx触媒１６ａとの両方において必要な還元剤量を供給できるように燃料が分散される差分値であり、予め実験的に求められた値である。

Ｓ４０１においてＡＦＵとＡＦＬとの差分と目標空燃比差分ＡＦＤＴとの偏差の絶対値が空燃比差分値ＡＦＳより大きいと判定された場合には、流れ停止期間における燃料の分散の仕方が、予め実験的に求められた、第１ＮＯx触媒１１ａと第１下流側ＮＯx触媒１６ａとの両方を最適にＮＯx還元することができる燃料分布から外れていると判断できるの
で、Ｓ４０２に進む。

Ｓ４０２においては、実施例１と同様、ディレイ時間ΔＴを補正するための補正値が算出される。その場合、ディレイ時間ΔＴを変更して燃料を第１ＮＯx触媒１１ａと第１下
流側ＮＯx触媒１６ａとの両方を最適にＮＯx還元できる燃料分布にする必要があるので、ディレイ時間ΔＴを変更するための補正値ΔＴ´を導出する。具体的には、ディレイ時間ΔＴは、基準ディレイ時間ΔＴＳに補正値ΔＴ´を加えることにより算出されるようにし
、ＡＦＵとＡＦＬとの差分の目標空燃比差分ＡＦＤＴに対する偏差と、その偏差に対して、ＡＦＵとＡＦＬとの差分を目標空燃比差分ＡＦＤＴとするための補正値ΔＴ´との関係を予めマップにしておく。そして、Ｓ４０１において算出されたＡＦＵとＡＦＬとの差分の目標空燃比差分ＡＦＤＴに対する偏差に対応する補正値ΔＴ´の値を前述のマップから読み出すことによってΔＴ´を導出する。

以上、説明したとおり、本実施例においては、第１分岐通路１０ａに第１ＮＯx触媒１
１ａと、第１下流側ＮＯx触媒１６ａの複数のＮＯx触媒を備え、全てのＮＯx触媒を良好
にＮＯx還元処理するための目標空燃比差分ＡＦＤＴが設定されている。そして、ＡＦＵ
とＡＦＬの差分が目標空燃比差分ＡＦＤＴとなるようにディレイ時間ΔＴを変更している。従って、常に第１ＮＯx触媒１１ａと、第１下流側ＮＯx触媒１６ａの両方に対して良好にＮＯx還元処理を行うことができる。

なお、本実施例においては、例えば、第１還元剤添加弁１３ａから添加された燃料を第１ＮＯx触媒１１ａにのみ分散させるために最適な、ＡＦＵとＡＦＬとの差分の目標値で
ある第１目標空燃比差分ＡＦＤＴ１と、第１下流側ＮＯx触媒１６ａにのみ分散させるた
めに最適な、ＡＦＵとＡＦＬとの差分の目標値である第２目標空燃比差分ＡＦＤＴ２とを、予め実験的に求めておき、第１ＮＯx触媒１１ａのみについてＮＯx還元処理を行いたい場合には、ＡＦＵの値とＡＦＬの値との差分の目標値を第１目標空燃比差分ＡＦＤＴ１とし、第１下流側ＮＯx触媒１６ａのみについてＮＯx還元処理を行いたい場合には、ＡＦＵの値とＡＦＬの値との差分の目標値を第２目標空燃比差分ＡＦＤＴ２としてもよい。

そうすれば、ＡＦＵとＡＦＬとの差分の目標値を変更することで、第１ＮＯx触媒１１
ａと第１下流側ＮＯx触媒１６ａのうちどちらかを選択的にＮＯx還元処理を行うことも可能である。

また、本実施例においては、第１分岐通路１０ａに第１ＮＯx触媒１１ａと第１下流側
ＮＯx触媒１６ａの２個のＮＯx触媒が配置された場合について説明したが、第１分岐通路１０ａに配置されるＮＯx触媒の数は２個に限らない。３個以上配置されたＮＯx触媒において本実施例と同様の制御をしても同様の効果を得ることができる。

さらに、第１分岐通路１０ａに配置されるＮＯx触媒の数は１個であって、ＮＯx触媒の長さが長い場合に、本実施例と同様の制御を行うことにより、ＮＯx触媒の中においてＮ
Ｏx還元処理を行うべき領域を制御することができる。

なお、上記の実施例において説明した制御は吸蔵還元型ＮＯx触媒の所謂ＳＯx被毒回復処理や、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタにおけるＰＭ再生処理に適用することも可能である。

本発明の実施例１における内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における第１弁の開閉、第１還元剤添加弁のＯＮ−ＯＦＦ、第１ＮＯx触媒に流入する排気の量について示したタイムチャートである。 図３（ａ）は、第１還元剤添加弁から添加された燃料が、第１ＮＯx触媒内における上流側の部分に偏って分散している場合の、第１ＮＯx触媒の上流における空燃比の変化を示したグラフである。図３（ｂ）は、同様の場合における、第１ＮＯx触媒の下流における空燃比の変化を示したグラフである。 図４（ａ）は、第１還元剤添加弁から添加された燃料が、第１ＮＯx触媒内における下流側の部分に偏って分散している場合の、第１ＮＯx触媒の上流における空燃比の変化を示したグラフである。図４（ｂ）は、同様の場合における、第１ＮＯx触媒の下流における空燃比の変化を示したグラフである。 本発明の実施例１におけるＮＯx還元処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例１における排気量低減期間補正ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例２におけるＮＯx還元処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施例２における第１弁の開閉、第１還元剤添加弁のＯＮ−ＯＦＦ、第１ＮＯx触媒に流入する排気の量についてのタイムチャートである。 本発明の実施例３における内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例３におけるＮＯx還元処理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
５・・・排気管
１０ａ・・・第１分岐通路
１０ｂ・・・第２分岐通路
１１ａ・・・第１ＮＯx触媒
１１ｂ・・・第２ＮＯx触媒
１２ａ・・・第１弁
１２ｂ・・・第２弁
１３ａ・・・第１還元剤添加弁
１３ｂ・・・第２還元剤添加弁
１４ａ・・・第１上流側空燃比センサ
１４ｂ・・・第２上流側空燃比センサ
１５ａ・・・第１下流側空燃比センサ
１５ｂ・・・第２下流側空燃比センサ
１６ａ・・・第１下流側ＮＯx触媒
１６ｂ・・・第２下流側ＮＯx触媒
３５・・・ＥＣＵ

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に配置され、排気中のＮＯxを浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
   前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流側に配置され、排気中に還元剤
   を添加する還元剤添加手段と、
   前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減する排気量低減手段と、
   を備え、
   少なくとも前記排気量低減手段により前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気量を低
   減している間に前記還元剤添加手段が排気中に還元剤を添加することにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元処理を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流で且つ前記還元剤添加手段の下
   流に配置され、排気の空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
   前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流に配置され、排気の空燃比を検
   出する下流側空燃比検出手段と、をさらに備え、
   前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間における、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が所定の目標値となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加時期を変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記排気に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をバイパスさせるバイパス通路をさらに備え、
   前記排気量低減手段は、前記バイパス通路を通過する排気の量を制御することによって前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の量を低減するバルブであり、
   前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間は、前記バルブにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気量が略最小にされた流れ停止期間であることを特徴
   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. 前記上流側空燃比検出手段により検出された前記排気の空燃比における変化が所定変化量以下であることをもって、前記流れ停止期間であると判断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システム。
4. 前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間において、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が略前記目標値となった際の、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、所定の目標空燃比となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加量を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間において、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が略前記目標値となった際の、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、所定の目標空燃比となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加回数を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記還元剤添加手段によって還元剤を添加した後の所定期間において、前記上流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値と、前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値との差が略前記目標値となった際の、前記上流側空燃比検出手段によって検出された空燃比の値及び前記下流側空燃比検出手段により検出された空燃比の値が、所定の目標空燃比となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加率を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は、前記排気通路において直列に複数個配置され、
   前記上流側空燃比検出手段は前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流に配置され、
   前記下流側空燃比検出手段は前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流に配置され、
   ＮＯx還元処理の際に、前記複数の吸蔵還元型ＮＯx触媒のうちの各触媒において要求される還元剤量に応じて前記所定の目標値を設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システム。

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