JP4089690B2 - 内燃機関の排気浄化システム及び、排気浄化システムの浄化能力再生方法 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システム及び、排気浄化システムの浄化能力再生方法に関する。

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、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、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ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給する際に、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、ＳＯx被毒回復処理（以下、これらを総称して「ＮＯx還元処理など」という。）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、排気浄化システム（以下、ＮＯx触媒などの排気浄化装置及び、その制御系を含め、「排気浄化システム」という。）において２個のＮＯx触媒を備えるようにし、２個のＮＯx触媒のうちの一方に導入される排気の排気流量を、流路断面積を変更可能な弁によってほぼ所定量となるように制御し、その際に排気流量が抑えられた方のＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給することにより、供給された燃料が効率よくＮＯx還元処理などに用いられるようにする技術が提案されている(例えば、特許文献１参照。)。

しかし、上記技術においても、還元剤としての燃料を前記ＮＯx触媒における下流側部分を含む全体に確実に供給しているとは言えず、前記ＮＯx触媒全体について効率よくＮＯx還元処理などを行うことは困難な場合があった。特に、前記ＮＯx触媒が排気流れ方向に長い場合や、直列に複数個のＮＯx触媒が設けられた場合には、その傾向は顕著であった。
特開２００３−７４３２８号公報 欧州特許出願公開第１０５５８０６号明細書 特開２００３−７４３２７号公報 特開２００２−３８９３９号公報 特開２００４−５２６０３号公報 特開２００１−１４０６３５号公報 特開平０６−２７２５４１号公報 特開２００３−２１４１５０号公報

本発明の目的とするところは、ＮＯx触媒を備えた排気浄化システムにおいて、より確実に、または効率よくＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復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、ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、前記排気通路における排気流量を変化させ、排気流量が異なる複数の時期に、前記排気通路を通過する排気に還元剤を添加することを最大の特徴とする。

より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路を通過する排気の排気流量を制御する排気流量制御手段と、
前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒と、
前記排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク制御において、一回または複数回の還元剤吐出動作によって、前記排気通路を通過する排気に対して還元剤を添加する還元剤添加手段と、
を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
前記排気流量制御手段によって、前記排気通路を通過する排気の排気流量を変化させるとともに、該排気流量の変化中における、排気流量が異なる複数の時期において、前記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする。

ここで、上記の各排気通路に備えられたＮＯx触媒に還元剤を供給する場合、還元剤添加手段から添加された還元剤の一部は、排気と接触することにより酸化されてしまい、ＮＯx還元処理などに用いられないことが知られている。そして、排気通路を通過する排気の排気流量が多い程、還元剤添加手段から添加された還元剤のうち、ＮＯx還元処理などに用いられない還元剤の割合が増加する。従って、ＮＯx還元処理などにおける燃費を向上させるためには、各排気通路における排気流量は少なくする方が良い。

一方、還元剤添加手段から添加された還元剤は流量の多い排気に乗ることにより、前記ＮＯx触媒における下流側にまで到達することができる。従って、前記排気通路を通過する排気の排気流量が少ない場合には、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は、前記ＮＯx触媒の全体にまで行き渡ることができない場合がある。

そこで、本発明においては、前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、前記排気流量制御手段によって、前記排気通路を通過する排気の排気流量を変化させるとともに、該排気流量の変化中における、前記排気流量が異なる複数の時期において、前記還元剤添加手段から前記排気通路を通過する排気に還元剤を添加するようにした。

そうすれば、排気通路における排気流量は、前記排気流量制御手段が作動を開始した時点における前記内燃機関の運転状態によって定められる排気流量から略零まで変化する。そして、その過程で、前記排気通路を通過する排気の排気流量が異なる複数の状態において、前記排気に還元剤を添加することができ、前記ＮＯx触媒の一部に偏って還元剤が供給
されることを抑制することができ、前記ＮＯx触媒全体に還元剤を行き渡らせることがで
きる。

なお、上記において燃料吐出動作とは、前記燃料添加手段から燃料を吐き出す動作を意味し、前記燃料添加手段から燃料を噴射する動作を含む。

また、本発明においては、前記還元剤添加手段から還元剤を添加する時期は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に応じて定められ、
前記複数の時期において、前記還元剤添加手段によって添加される還元剤の量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定められるようにしてもよい。

ここで前述のように、基本的には、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は流量の多い排気に乗ることにより、前記ＮＯx触媒における下流側にまで到達することができる。一方、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は流量の少ない排気に乗ることにより、前記ＮＯx触媒における上流側に到達する。

このように、前記ＮＯx触媒において前記還元剤を到達させることができる位置と、前記排気通路を通過する排気に還元剤を添加する際の前記排気の排気流量との相関は高い。ここで、前記排気流量制御手段によって制御される排気流量の時間的変化が予め分かっていれば、前記排気通路を通過する排気の排気流量が前記ＮＯx触媒においてＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対応した排気流量となった時期に、前記還元剤添加手段から還元剤を添加すれば、前記ＮＯx触媒においてＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に優先的に前記還元剤を到達させることができる。

さらに、前記ＮＯx触媒においてＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置が、複数ある場合や広く分布している場合には、前記排気通路を通過する排気の排気流量が前記ＮＯx触媒においてＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対応した排気流量となった複数の時期において、前記還元剤添加手段から還元剤を添加すれば、前記ＮＯx触媒においてＮＯxまたはＳＯxを還元すべき複数の位置または広い範囲に前記還元剤を到達させることができる。

そうすることにより、前記ＮＯx触媒の広い範囲に前記還元剤を行き渡らせることができるとともに、前記ＮＯx触媒において、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置が複数ある場合に、それらの場所に優先的に前記還元剤を到達させ、より効率よく、且つより確実にＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理を行うことができる。

また、前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される各時期において、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定めることにより、前記ＮＯx触媒における前記ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置において、充分にＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理を行うことができる。ここで、要求される還元量に応じて定められる還元剤の量とは、要求される還元量のＮＯxまたはＳＯxを還元するのに必要充分な量の還元剤の量としてもよいし、所定のマージンを見込んだより多くの還元剤の量としてもよい。

またここで、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定める場合には、例えば、前回のＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理の終了後の前記内燃機関を搭載した車両の走行距離と、前記ＮＯx触媒における温度分布の傾向などから、前記走行距離と、前記ＮＯx触媒における位置及び、要求される還元量との関係をマップ化しておき、該マップから走行距離に応じた、各位置に対して要求される還元量を読み出すようにしてもよい。

さらに、前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される各時期及び、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を、前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される各時期及び、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量と、内燃機関の吸入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度などのパラメータとの関係を格納したマップから、上記パラメータに対応した値を読み出すことによって定めるようにしてもよい。これは、前記
還元剤添加手段によって還元剤が添加される各時期及び、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量は、内燃機関の吸入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度の影響を受けるからである。

また、本発明においては、前記ＮＯx触媒は、複数のＮＯx触媒からなるＮＯx触媒群であり、
前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置は、前記ＮＯx触媒群のうちの各ＮＯx触媒を単位として定められるようにしてもよい。

すなわち、前記排気通路に複数のＮＯx触媒が直列に配置された場合は、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき場所として、前記複数のＮＯx触媒のうちの一部のＮＯx触媒を定めてもよい。そうすれば、直列に配置された複数のＮＯx触媒のうち、一部のＮＯx触媒においてのみ、ＮＯxまたはＳＯxを還元させる必要が生じた場合にも、対象となるＮＯx触媒に優先的に還元剤を供給することができる。

また、本発明においては、前記排気通路は、その途中で２つの分岐通路に分岐され、
前記排気流量制御手段は前記２つの分岐通路を通過する排気流量を制御し、
前記ＮＯx触媒は、前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、
前記還元剤添加手段は、前記２つの分岐通路の各々における前記ＮＯx触媒の上流に各々配置され、
前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のうち、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき前記ＮＯx触媒が設けられた方の排気流量を略零まで減少させ、
前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される時期は、前記ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき前記ＮＯx触媒が設けられた方の分岐通路を通過する排気の排気流量が略零になる時点で、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に達すべく決定されるようにしてもよい。

ここでは、前記内燃機関の排気通路が途中で２つの分岐通路に分岐され、各分岐通路に前記ＮＯx触媒及び、前記還元剤添加手段を備えた排気浄化システムを想定している。このシステムにおいては、２つの分岐通路に配置されたＮＯx触媒について片方づつＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理を行うことにより、それらの処理の実施が前記内燃機関の運転状態に与える影響を抑制している。そして、前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、前記排気流量制御手段は、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべきＮＯx触媒が設けられた方の分岐通路を通過する排気の排気流量を略零まで減少させる。

そうすると、該分岐通路における排気流量は、前記排気流量制御手段が作動を開始した時点における前記内燃機関の運転状態によって定められる排気流量から略零まで変化する。そして、その過程において、前記還元剤添加手段によって、還元すべきＮＯx触媒が設けられた方の分岐通路を通過する排気に還元剤が添加される。そうすると、添加された還元剤は、該排気とともに前記分岐通路の下流側に流れてゆき、前記排気流量が略零となった時点で停止する。そして、該停止した還元剤によって、その位置におけるＮＯxまたはＳＯxが還元される。

従って、前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される時期を、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき前記ＮＯx触媒が設けられた方の分岐通路を通過する排気の排気流量が略零になる時点で、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に到達するような時期にすれば、簡単な制御で、前記ＮＯx触
媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に、還元剤をより確実に供給することができる。その結果、前記ＮＯx触媒における所望の位置に対して、より確実にＮＯx還元処理またはＳＯx被毒再生処理を実施することができる。

また、上記目的を達成するための本発明は、排気通路が２つの分岐通路に分岐するとともに、各分岐通路に、ＮＯx触媒と、還元剤添加手段とを備えた排気浄化システムであって、
ＮＯx還元処理などの際には、前記２つの分岐通路のいずれか一方における排気流量が他方における排気流量と比較して多い状態から、前記排気流量が多い方の分岐通路における排気流量を減少させるとともに、前記排気流量が少ない方の分岐通路における排気流量を増加させる排気流量逆転制御を実施するとともに、前記還元剤添加手段から還元剤を添加してもよい。

より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過するとともに、途中で２つの分岐通路に分岐する排気通路と、
前記２つの分岐通路を通過する排気流量を制御する排気流量制御手段と、
前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒と、
前記２つの分岐通路の各々における前記ＮＯx触媒の上流に配置されるとともに該分岐通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方における排気流量が他方における排気流量と比較して多い状態から、前記排気流量が多い方の分岐通路における排気流量を減少させるとともに、前記排気流量が少ない方の分岐通路における排気流量を増加させる排気流量逆転制御が実施され、
該排気流量逆転制御の実施中に、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする。

ここで、前述した内燃機関の排気通路と同様、上記の各分岐通路に備えられたＮＯx触媒に還元剤を供給する場合、還元剤添加手段から添加された還元剤の一部は、排気と接触することにより酸化されてしまい、ＮＯx還元処理などに用いられないことが知られている。そして、各分岐通路における排気流量が多い程、還元剤添加手段から添加された還元剤のうち、ＮＯx還元処理などに用いられない還元剤の割合が増加する。従って、ＮＯx還元処理などにおける燃費を向上させるためには、各分岐通路における排気流量は少なくする方が良い。

一方、前述したように、還元剤添加手段から添加された還元剤は流量の多い排気に乗ることにより、ＮＯx触媒における下流側にまで到達することができる。従って、各分岐通路における排気の排気流量が少ない場合には、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は、ＮＯx触媒の全体にまで行き渡ることができない場合がある。

そこで、本発明においては、２つの分岐通路に分岐する排気通路と、前記２つの分岐通路を通過する排気流量を制御する排気流量制御手段と、を備え、前記各分岐通路には、ＮＯx触媒と、該ＮＯx触媒の上流から該分岐通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段とが設けられた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯx還元処理などで前記ＮＯx触媒に還元剤を供給する際には、前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方における排気流量が他方における排気流量と比較して多い状態から、前記排気流量が多い方の分岐通路における排気流量を減少させるとともに、前記排気流
量が少ない方の分岐通路における排気流量を増加させる排気流量逆転制御が実施されることとした。

こうすれば、排気流量逆転制御の実施中は、前記分岐通路の一方については、排気流量が多い状態から少ない状態に変化する。また、前記分岐通路の他方については、排気流量の少ない状態から多い状態に変化する。

その結果、各分岐通路において排気流量が多い状態と少ない状態の両方において還元剤をＮＯx触媒に供給することができる。そうすると、排気流量が多い状態においてはＮＯx触媒の全体に還元剤を行き渡らせることができ、排気流量が少ない状態においては、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率の悪化を抑制することができる。

ここで、上記の排気流量逆転制御を実施する際は、前記２つの分岐通路のいずれか一方における排気流量が他方における排気流量と比較して多い状態においては、排気流量の多い方の分岐通路における排気流量はより多い方が望ましい。また、前記排気流量が多い方の分岐通路における排気流量を減少させた後は、当該分岐通路における排気流量は、より少ない方が望ましい。換言すると、前記分岐通路における排気流量の変化はより大きい方が望ましい。

そうすれば、排気流量のより大きな変化を利用して、還元剤添加手段からＮＯx触媒に還元剤を供給することができ、排気流量逆転制御中における還元剤添加のタイミングの自由度を大きくすることができる。

ここで、前記２つの分岐通路における排気流量の合計は、内燃機関の運転状態が一定であれば略一定となる。従って、一方の分岐通路における排気流量の変化が大きいということは、他方の分岐通路における排気流量の変化も大きいということを意味する。

そして、本発明においては、前記排気流量制御手段は、前記排気流量逆転制御において、前記２つの分岐通路における合計の排気流量に対する、いずれか一方の分岐通路における排気流量の割合が最大で他方の分岐通路における排気流量の割合が最小である状態から、前記排気流量の割合が最大である方の分岐通路における排気流量の割合を最小にするとともに、前記排気流量の割合が最小である方の分岐通路における排気流量の割合を最大にするようにしてもよい。

そうすれば、各分岐通路における還元剤の添加時において、排気流量を最大値から最小値または、最小値から最大値まで変化させることができ、排気流量の変化を最大にすることができる。その結果、排気流量逆転制御中における還元剤添加のタイミングの自由度をさらに大きくすることができるので、より確実にＮＯx触媒の全体に還元剤を行き渡らせることができるとともに、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率の悪化を抑制することができる。

また、本発明においては、前記排気流量制御手段は、前記各分岐通路に備えられた排気流量制御弁を有し、前記排気流量逆転制御において、前記２つの分岐通路のいずれか一方の排気流量制御弁が全開で他方の排気流量制御弁が全閉である状態から、前記全開状態である排気流量制御弁を全閉するとともに、前記全閉状態である排気流量制御弁を全開するようにしてもよい。

そうすれば、簡単な構成によって、前記２つの分岐通路における合計の排気流量に対する、いずれか一方の分岐通路における排気流量の割合が最大で他方の分岐通路における排気流量の割合が最小である状態から、前記排気流量の割合が最大である方の分岐通路にお
ける排気流量の割合を最小にするとともに、前記排気流量の割合が最小である方の分岐通路における排気流量の割合を最大にすることができる。

また、本発明においては、前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、前記２つの分岐通路の両方における前記還元剤添加手段から、該還元剤添加手段の下流側の前記ＮＯx触媒に還元剤を供給するようにしてもよい。そうすれば、２つの分岐通路におけるＮＯx触媒のＮＯx還元処理などを一度に行うことができる。

また、本発明においては、前記排気流量制御手段によって、前記排気流量逆転制御が所定期間に亘って繰り返し実施されるようにしてもよい。すなわち、一回の排気流量逆転制御の実施時間内に前記ＮＯx触媒のＮＯx還元処理などが完了しない場合には、該ＮＯx還元処理などが完了するまで前記排気流量逆転制御を繰り返し実施するとともに、該排気流量逆転制御の実施中に、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を添加するようにしてもよい。こうすれば、より確実に前記ＮＯx触媒のＮＯx還元処理などを完了させることができる。

また、本発明においては、前記各分岐通路における前記還元剤添加手段は、前記排気流量逆転制御において、該分岐通路における排気流量が減少する程、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を減少させるとともに、該分岐通路における排気流量が増加する程、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を増加させるようにしてもよい。

ここで、前述のように、各分岐通路において、排気流量が多い場合には、還元剤添加手段から添加された還元剤のうち、ＮＯx還元処理などに用いられる還元剤の割合は少ない。また、排気流量が多い場合に添加された還元剤は、ＮＯx触媒の下流側のより遠い部分に供給するための還元剤である。従って、該分岐通路における排気流量が減少する程、該還元剤添加手段から添加される還元剤の量を減少させることにより、換言すると、排気流量が増加する程、還元剤添加手段がら添加される還元剤の量を増加させることにより、より確実に、ＮＯx触媒の全域に亘って還元剤を供給することができる。その結果、より確実に、且つ効率よくＮＯx還元処理などを行うことができる。

また、本発明においては、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過するとともに、途中で２つの分岐通路に分岐する排気通路と、
前記２つの分岐通路を通過する排気の排気流量を制御する排気流量制御手段と、
前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒と、
前記排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク制御において、一回または複数回の還元剤吐出動作によって、前記排気通路を通過する排気に対して還元剤を添加する還元剤添加手段と、を備える排気浄化システムの浄化能力再生方法であって、
前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方を通過する排気の排気流量を増加させるとともに、他方の分岐通路を通過する排気の排気流量を減少させ、該排気流量の減少および／または増加の途中における、排気流量が異なる複数の時期において、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする排気浄化システムの浄化能力再生方法を採用してもよい。

この方法を採用すれば、前記排気通路が途中で２つの前記分岐通路に分岐され、各分岐通路にＮＯx触媒及び還元剤添加手段を備えた排気浄化システムにおいて、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべきＮＯx触媒を有する方の分岐通路を通過する排気の排気流量を減少させ、
他方の分岐通路を通過する排気の排気流慮を増加させることにより、内燃機関の運転状態に過度の影響を与えずに、前記ＮＯx触媒におけるＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理が行えるとともに、先述のように、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべきＮＯx触媒を有する方の分岐通路を通過する排気の排気流量が異なる複数の状態において、前記排気に還元剤を添加することができ、前記ＮＯx触媒の一部に偏って還元剤が供給されることを抑制することができ、前記ＮＯx触媒全体に還元剤を行き渡らせることができる。

また、上記方法においては、前記還元剤添加手段から還元剤を添加する複数の時期は、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する排気の排気流量が所定の第１排気流量となった際と、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する排気の排気流量が所定の第２排気流量となった際の２回であり、
前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する排気の排気流量が前記第１排気流量となった際には、前記還元剤添加手段から所定の第１還元剤量の還元剤を添加するとともに、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する排気の排気流量が前記第２排気流量となった際には、前記還元剤添加手段から所定の第２還元剤量の還元剤を添加し、
前記第１排気流量及び、前記第２排気流量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に応じて定められ、
前記第１還元剤量及び、前記第２還元剤量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定められるようにしてもよい。

ここで、前記第１排気流量及び、前記第２排気流量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に応じて定められた排気流量である。すなわち、前記第１排気流量及び、前記第２排気流量は、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒において、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき２箇所の位置に、前記還元剤添加手段から添加した還元剤を到達させるのに最適な排気流量として予め実験的に求められる。さらに、前記第１還元剤量及び、前記第２還元剤量は、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒において、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき２箇所の位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定められている。

従って、前記分岐通路を通過する排気の排気流量を検出または推測し、該排気流量が前記第1排気流量となった際に、前記還元剤添加手段から前記第１還元剤量の還元剤を添加し、該排気流量が前記第２排気流量となった際に、前記還元剤添加手段から前記第２還元剤量の還元剤を添加するという単純な制御によって、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき２箇所の位置に対して、その２箇所の位置において要求されている還元剤量に応じた量の還元剤を供給することができ、より効率よく、且つより確実に前記ＮＯx触媒におけるＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理を行うことができる。

またここで、前記第１還元剤量及び、第２還元剤量を、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定める場合には、例えば、前回のＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理の終了後の前記内燃機関を搭載した車両の走行距離と、前記ＮＯx触媒における温度分布の傾向などから、前記走行距離と、前記ＮＯx触媒における位置及び、要求される還元量との関係をマップ化しておき、該マップから走行距離に応じた、各位置に対して要求される還元量を読み出すようにしてもよい。

また、前記第１排気流量、第２排気流量及び、前記第１還元剤量、第２還元剤量を、前記第１排気流量、第２排気流量及び、前記第１還元剤量、第２還元剤量と、内燃機関の吸
入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度などのパラメータとの関係を格納したマップから、上記パラメータに対応した値を読み出すことによって定めるようにしてもよい。

また、上記の方法においては、前記ＮＯx触媒は、複数のＮＯx触媒からなるＮＯx触媒群であり、
前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置は、前記ＮＯx触媒群のうちの前記ＮＯx触媒を単位として定められるようにしてもよい。

そうすれば、直列に配置された複数のＮＯx触媒のうち、一部のＮＯx触媒においてのみ、ＮＯxまたはＳＯxを還元させる必要が生じた場合にも、対象となるＮＯx触媒に優先的に還元剤を供給することができる。

また、上記の方法においては、前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方を前記内燃機関からの排気の全量が通過する状態から、前記２つの分岐通路の他方を前記内燃機関からの排気の全量が通過する状態へ移行させるとともに、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする排気浄化システムの浄化能力再生方法を採用してもよい。

この方法を採用することにより、各分岐通路において排気流量が多い状態と少ない状態の両方において還元剤をＮＯx触媒に供給することができる。そうすると、排気流量が多い状態においてはＮＯx触媒の全体に還元剤を行き渡らせることができ、排気流量が少ない状態においては、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率の悪化を抑制することができる。

また、本発明における排気浄化システムの浄化能力再生方法においては、前記還元剤添加手段から還元剤を添加する際に、該還元剤添加手段が設けられた分岐通路を通過する排気の排気流量が減少する程、該還元剤添加手段から添加される還元剤の量を減少させるとともに、該還元剤添加手段が設けられた分岐通路を通過する排気の排気流量が増加する程、該還元剤添加手段から添加される還元剤の量を増加させるようにしてもよい。そうすれば、より確実に、ＮＯx触媒の全域に亘って還元剤を供給することができる。その結果、より確実に、且つ効率よくＮＯx還元処理など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、ＮＯx触媒を備えた排気浄化システムにおいて、より確実に、または効率よくＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復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。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関である。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の途中には、排気中の微粒子物質（例えば、煤）やＮＯxを浄化する排気浄化部１０が配置されている。以下、排気管５において、排気浄化部１０の上流を第１排気管５ａ、下流を第２排気管５ｂという。また、排気浄化部１０内では、第１排気管５ａは、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、第２排気管５ｂを形成している。そして、第１分岐通路１０ａには、排気中の微粒子物質（例えば、煤）を捕集し、さらに排気中のＮＯxを吸蔵還元する第１フィルタ１１ａが設けられており、第２分岐通路１０ｂには、同じく第２フィルタ１１ｂが設けられている。ここで、第１排気管５ａ、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂ、第２排気管５ｂは本実施例における排気通路を構成する。

本実施例における第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂは、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されたものである。但し、必ずしも第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂはパティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された構成でなくてもよく、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されていないパティキュレートフィルタと、それに直列に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒とからなる構成にしてもよい。さらに吸蔵還元型ＮＯx触媒以外のＮＯx触媒を用いても良い。

また、第１分岐通路１０ａにおける、第１フィルタ１１ａの下流部分には、第１分岐通路１０ａを通過する排気流量を制御する第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２フィルタ１１ｂの下流部分には、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流量制御弁である。

また、図１中、第１分岐通路１０ａにおける第１フィルタ１１ａの上流側には、第１フィルタ１１ａのＮＯx還元処理などの際に、還元剤としての燃料を排気に添加する第１燃料添加弁１４ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける第２フィルタ１１ｂの上流側には、第２燃料添加弁１４ｂが備えられている。なお、上記の第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂ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の排気浄化部１０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燃料添加弁１４ａ、第２燃料添加弁１４ｂ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。ここで、本実施例における排気流量制御手段は、第１弁１２ａ、第２弁１２ｂ及びＥＣＵ３５を含んで構成される。

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１フィルタ１１ａ、第２フィルタ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、Ｅ
ＣＵ３５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従来の制御例として、特に第１フィルタ１１ａのＮＯx還元処理の際についての、第１弁１２ａ、第１燃料添加弁１４ａの動作及び、第１フィルタ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燃料添加弁１４ａの開閉、第１フィルタ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１フィルタ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、第１排気管５ａ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弁に全閉動作指令が出された後、第１ＮＯx触媒１１ａに流入する排気の量は減少し、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１４ａ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１フィルタ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１４ａ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１フィルタ１１ａ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１フィルタ１１ａ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１フィルタ１１ａ内に分散している期間中に、第１フィルタ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に対する全閉動作指令及び、第２弁１２ｂに対する全開動作指令が解除される。そうすると、第１フィルタ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の全閉動作が解除され、第１フィルタ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燃料添加弁１４ａから添加された燃料が、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が略零になった際に、第１フィルタ１１ａ内に均一に分散されずに、第１フィルタ１１ａ内における一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燃料添加弁１４ａ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１フィルタ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燃料添加弁１４ａ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１フィルタ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１フィルタ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。

そこで、本実施例においては、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加を２回に分け、第１弁１２ａに全閉動作指令が出てから、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が減少し、略零になる過程において、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が異なる時期に２回に亘って第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加することとした。

図３に、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加を２回に分けた場合の、第１弁１２ａの
開閉、第１燃料添加弁１４ａの開閉、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量について表したタイムチャートを示す。図３においては、第１弁１２ａに全閉動作指令がなされてから所定の第１ディレイ時間ΔＴ_１が経過した時点で、第１燃料添加弁１４ａから１回目の燃料添加動作が行われる。さらに、第２ディレイ時間ΔＴ_２が経過した時点で、２回目の燃料添加動作が行われる。

ここで、第１ディレイ時間ΔＴ_１とは、この時点で燃料を添加すれば、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が、その後減少して略零になった際に、添加された燃料が第１フィルタ１１ａの下流側に分散するディレイ時間として予め実験的に求められた値である。同様に、第２ディレイ時間ΔＴ_２とは、この時点で燃料を添加すれば、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が、その後減少して略零になった際に、添加された燃料が第１フィルタ１１ａの上流側に分散するディレイ時間として予め実験的に求められた値である。

また、第１ディレイ時間ΔＴ_１及び、第２ディレイ時間ΔＴ_２は、内燃機関１の吸入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度の影響を受ける。これは、例えば、吸入空気量が多い程、同じディレイ時間における第１分岐通路１０ａへの流入空気量が増加すること、排気温度や触媒温度が高い程、添加された燃料の拡散が早くなること、バルブ駆動速度が速い程、同じディレイ時間における第１分岐通路１０ａへの流入空気量が減少することによる。従って、第１ディレイ時間ΔＴ_１及び、第２ディレイ時間ΔＴ_２は、ディレイ時間と、内燃機関１の吸入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度などのパラメータとの関係を格納したマップから、上記パラメータに対応した値を読み出すことによって定めるようにしてもよい。

またここで、１回の燃料添加動作においては、第１燃料添加弁１４ａから一回の燃料吐出動作により燃料を添加するようにしてもよいし、第１燃料添加弁１４ａが連続する複数回の燃料吐出動作によって、燃料を添加するようにしてもよい。

このように、本実施例においては、第１弁１２ａに全閉動作指令がなされてから第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が略零となるまでの間に、該全閉動作指令から第１ディレイ時間ΔＴ_１が経過した時点及び、第２ディレイ時間ΔＴ_２が経過した時点の、２回に亘って燃料添加動作が行われる。

そうすれば、第１燃料添加弁１４ａから、第１フィルタ１１ａにおける上流側の部分及び、下流側の部分のそれぞれを対象として燃料を添加することができ、より確実に、燃料を第１フィルタ１１ａの全体に行き渡らせることができる。

次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例における排気浄化システムと、図１に示した排気浄化システムとの相違点は、第１フィルタ及び、第２フィルタの構成が図１に示したものとは異なる点であり、その他の点は、図１に示したものと同等である。

図４には、本実施例における第１フィルタ２１ａの構成を示す。また、図５には、本実施例における、第１弁１２ａの開閉、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加量、第１フィルタ２１ａに流入する排気の量について表したタイムチャートを示す。図４において、第２フィルタ２１ｂについては図示しないが、同様の構成をとっている。特に図４（Ａ）に示すのは、本実施例における第１フィルタ２１ａの第１の態様である。この態様においては、１つのケーシングの中に、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、「上流側ＮＯx触媒」）２１０ａ、フィルタ部２１０ｂ、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、「下流側ＮＯx触媒」）２１０ｃが直列に備えられている。ここで、フィルタ部２１０ｂは、多孔質の基材からなるウォ
ールフロー型のパティキュレートフィルタであり、ＮＯx触媒は担持されていない。

この態様の第１フィルタ２１ａに対してＮＯx還元処理を行う場合には、図５における第１燃料添加弁からの燃料添加量タイムチャート（Ａ）に示したように、第１燃料添加弁１４ａが２回に亘って燃料添加動作を行う（この場合の第１燃料添加弁１４ａの開閉動作についてのタイムチャートは図３に示したものと同様である。）。この場合の第１ディレイ時間ΔＴ_１及び、第２ディレイ時間ΔＴ_２は、第１弁１２ａに全閉動作指令がなされてから第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が略零となるまでの過程で、第１フィルタ２１ａに流入する排気の量が所定の第１排気流量Ｆ_１及び、第２排気流量Ｆ_２となるディレイ時間として予め実験的に求められた時間である。

また、第１排気流量Ｆ_１は、第１フィルタ２１ａに流入する排気の量がこの量である時期に、第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加した場合には、第１フィルタ２１ａに流入する排気の量が略零となる時点で、添加された燃料が、第１フィルタ２１ａにおける下流側ＮＯx触媒２１０ｃに達する排気の量として実験的に求められた値である。

同様に、第２排気流量Ｆ_２は、第１フィルタ２１ａに流入する排気の量がこの量である時期に、第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加した場合には、第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が略零となる時点で、添加された燃料が、第１フィルタ２１ａにおける上流側ＮＯx触媒２１０ａに達する排気の量として実験的に求められた値である。

そうすれば、第１弁１２ａに全閉動作指令がなされてから第１フィルタ２１ａに流入する排気の量が略零となるまでの過程で、前記全閉動作指令から第１ディレイ時間ΔＴ_１及び、第２ディレイ時間ΔＴ_２が経過した時期に、第１燃料添加弁１４ａが燃料添加動作を行い、第１分岐通路１０ａを通過する排気に燃料を添加することにより、上流側ＮＯx触媒２１０ａ及び、下流側ＮＯx触媒２１０ｃに選択的に燃料を供給することができる。換言すると、ＮＯx還元処理が必要でないフィルタ部２１０ｂに無駄な燃料を供給することを抑制できる。

その結果、ＮＯx還元処理における還元効率を向上させることができ、燃費を向上させることができるとともに、ＮＯx還元が要求されている部分に対してより確実にＮＯx還元処理を行うことができる。

次に、図４（Ｂ）に示す、本実施例における第１フィルタ２１ａの第２の態様について説明する。本態様においては、第１の態様の第１フィルタ２１ａにおける下流側ＮＯx触媒２１０ｃの触媒容量が、上流側ＮＯx触媒２１０ａの触媒容量より大きい場合を想定している。この場合は、ＮＯx還元処理での、下流側ＮＯx触媒２１０ｃにおける要求還元量が、上流側ＮＯx触媒２１０ａにおける要求還元量より大きくなる。

その場合には、図５における第１燃料添加弁からの燃料添加量タイムチャート（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、第１ディレイ時間ΔＴ_１における、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加量を、第２ディレイ時間ΔＴ_２における、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加量より増加させ、各々のディレイ時間において第１燃料添加弁１４ａから添加される燃料の量が、下流側ＮＯx触媒２１０ｃにおける要求還元量及び上流側ＮＯx触媒２１０ａにおける要求還元量を満足するように設定する。

そうすることにより、上流側ＮＯx触媒２１０ａ、下流側ＮＯx触媒２１０ｃの位置及び容量に対応した、ディレイ時間及び、還元剤量によって燃料添加動作を行うことができ、無駄な燃料添加によって燃費が悪化することを抑制するとともに、より確実に、複数のＮＯx触媒のＮＯx還元処理を行うことができる。

なお、上記の態様において、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加量を変更する際には、第１還元剤添加弁１４ａが一回の燃料吐出動作によって燃料添加動作を行う場合には、一回の燃料吐出時間を長くする、すなわち、第１還元剤添加弁１４ａの開弁時間を長くすればよい。この場合の第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加量のタイムチャートは、図５における（Ｂ）に該当する。また、第１還元剤添加弁１４ｂが複数回の燃料吐出動作によって燃料添加動作を行う場合には、複数回の燃料吐出動作の密度を高くする、すなわち、複数回の燃料吐出動作の間隔を短くしてもよい。この場合の第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加量のタイムチャートは、図５における（Ｃ）に該当する。

次に、図４（Ｃ）に示す、本実施例における第１フィルタ２１ａの第３の態様について説明する。第１及び、第２の態様における第１フィルタ２１ａは、単一のケーシング内に複数のＮＯx触媒及びフィルタ部が直列に配列された構成をとったが、本態様においては、一つのケーシングに一種類の触媒またはフィルタ部が収納された形態の上流側ＮＯx触媒２１０ａ、フィルタ部２１０ｂ、下流側ＮＯx触媒２１０ｃが第１分岐通路１０ａに直列に配置された態様である。

このような態様の第１フィルタ２１ａに対しても、前記第２の態様で説明した燃料添加制御と同様の燃料添加制御を行うことにより、上流側ＮＯx触媒２１０ａ、下流側ＮＯx触媒２１０ｃの位置及び容量に対応した、ディレイ時間及び、還元剤量によって燃料添加動作を行うことができ、無駄な燃料添加によって燃費が悪化することを抑制するとともに、より確実に、複数のＮＯx触媒のＮＯx還元処理またはＳＯx被毒回復処理を行うことができる。

なお、上記実施例２における、第１ディレイ時間ΔＴ_１、第２ディレイ時間ΔＴ_２及び、各ディレイ時間において要求される燃料添加量も、内燃機関１の吸入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度の影響を受ける。従って、実施例２において、第１ディレイ時間ΔＴ_１、第２ディレイ時間ΔＴ_２及び、各ディレイ時間において要求される燃料添加量を、ディレイ時間または燃料添加量と、内燃機関１の吸入空気量、排気温度、触媒温度、バルブ駆動速度などのパラメータとの関係を格納したマップから、上記パラメータに対応した値を読み出すことによって定めるようにしてもよい。

なお、上記の実施例１及び２においては、第１弁１２ａに全閉動作指令がなされてから第１フィルタ１１ａに流入する排気の量が略零となるまでの間に、該全閉動作指令から、第１ディレイ時間ΔＴ_１が経過した時点及び、第２ディレイ時間ΔＴ_２が経過した時点の、２回に亘って燃料添加動作が行われることとした。これに対して、燃料添加の回数は２回に限られるものではない。例えば、実施例１における第１フィルタ１１ａの長さがさらに長いような場合や、実施例２における第１フィルタ２１ａが、さらに多くのＮＯx触媒及び、フィルタが直列に配置されることによって構成されている場合などには、より多くの回数に亘って燃料添加動作を行うようにしてもよい。

また、上記の実施例１及び２においては、第１ディレイ時間ΔＴ_１及び第２ディレイ時間ΔＴ_２としては、予め定められた値または予め定められたマップから読み出された値を用いたが、これらの値またはマップは、ＮＯx還元処理の度に更新するようにしてもよい。すなわち、例えば第１フィルタに対するＮＯx還元処理が終了した際における、第１フィルタから排出される排気のＮＯx浄化率をＮＯxセンサなどによって検出し、その際のＮＯx浄化率が低い場合は、第１ディレイ時間ΔＴ_１及び第２ディレイ時間ΔＴ_２の値が最適値からずれていると判断し、これらの値またはマップを更新する。この際、第１ディレイ時間ΔＴ_１及び第２ディレイ時間ΔＴ_２を遅らせる方向に更新するか、早める方向に更新するかは、一旦どちらかの方向に更新した後のＮＯx浄化率の変化を検出し、ＮＯx浄化率
がどのように変化したかによって判断してもよい。

こうすれば、常に最適の第１ディレイ時間ΔＴ_１及び第２ディレイ時間ΔＴ_２を採用することができ、さらに効率よく、且つ確実にＮＯx還元処理を行うことができる。

また、上記の実施例１及び２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１フィルタ１１ａ，２１ａ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２フィルタ１１ｂ、２１ｂ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２フィルタ１１ｂ、２１ｂにおけるＮＯx還元処理をより効率よく、且つより確実に行うことができる。以下の説明において、第１フィルタ１１ａ、２１ａに対してＮＯx還元処理を行う例についてのみ説明する場合も、同様の制御を、第２フィルタ１１ｂ、２１ｂ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、上記実施例１及び２においては、第１フィルタ１１ａ，２１ａに対するＮＯx還元処理を実施する場合について説明したが、第１フィルタ１１ａ、２１ａまたは第２フィルタ１１ｂ、２１ｂにおけるいわゆるＳＯx被毒再生処理を実施する場合に、同様の制御を適用してもよい。

次に、本発明における実施例３の排気浄化システムにおける、ＮＯx還元処理時の制御について説明する。図６は、ＮＯx還元処理時の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う各分岐通路における排気流量の変化及び、各燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチャートである。図６における横軸は時間を示している。

図６に示すように、ＮＯx還元処理時にはまず、時点ｔ１において、第１弁１２ａを全閉状態とし、第２弁１２ｂを全開状態にする。そうすると、第１分岐通路１０ａにおける排気流量は急激に減少し、略零になる。そして、それまで第１分岐通路１０ａを通過していた排気が第２分岐通路１０ｂを通過するようになるため、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量はその時点の運転状態における略最大値まで増加する。ここで、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂを通過する排気の排気流量の合計は、内燃機関１の運転状態によって略規定される。従って、この時点での２つの分岐通路における合計の排気流量に対する、第１分岐通路１０ａにおける排気流量の割合は最小となる。また、２つの分岐通路における合計の排気流量に対する、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量の割合は最大となる。従って、以下、排気流量が略最大値になるとは、２つの分岐通路における合計の排気流量に対する、一方の分岐通路における排気流量の割合が最大となることを意味する。

次に、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂにおける排気流量が安定した時点ｔ２において、第１弁１２ａを全開状態とし、第２弁１２ｂを全閉状態とする。そうすると、第２分岐通路１０ｂを通過していた略最大流量の排気が、略全量第１分岐通路１０ａに導入されるため、第１分岐通路１０ａにおける排気流量は略零の状態から略最大値の状態まで急激に増加する。逆に、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量は、略最大値の状態から略零の状態まで急激に減少する。

そして、上述の急激な排気流量の変化が始まった時点ｔ２から、急激な排気流量の変化が略終了する時点ｔ３までの期間において、第１燃料添加弁１４ａ及び、第２燃料添加弁１４ｂを開放し、それぞれ第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂを通過中の排気に還元剤としての燃料を添加する。次に第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂの排気流
量が再度安定した時点ｔ４において、今度は第１弁１２ａを再度全閉状態とし、第２弁１２ｂを全開状態とする。そうすると、第１分岐通路１０ａを通過していた略最大流量の排気が、略全量第２分岐通路１０ｂに導入されるため、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量は略零の状態から略最大値の状態まで急激に増加する。逆に、第１分岐通路１０ａにおける排気流量は、略最大値の状態から略零の状態まで急激に減少する。

そして、上述の急激な排気流量の変化が始まった時点ｔ４から、急激な排気流量の変化が略終了する時点ｔ５までの期間は、第１燃料添加弁１４ａ及び、第２燃料添加弁１４ｂを開放し、それぞれ第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂを通過中の排気に還元剤としての燃料を添加する。

上記のように、本実施例においては、ＮＯx還元処理などを実施する際には、まず第１弁１２ａを全閉状態とし、第２弁１２ｂを全開状態とすることにより、第１分岐通路１０ａにおける排気流量を略零とし、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量を略最大値とした。そしてその状態から、第１弁１２ａを全開状態とし、第２弁１２ｂを全閉状態とすることにより第１分岐通路１０ａにおける排気流量を略零から略最大値に増加させ、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量を略最大値から略零に急激に減少させる。

そして、上記した、各分岐通路における排気流量の変化の最中に、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂから還元剤としての燃料を供給した。そのことにより、排気流量が最大値付近である時期に添加された燃料を、それぞれ第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂ内における下流部分にまで行き渡らせることができる。そして排気流量が減少した時期、例えば最大値の半分以下になった時期に添加された燃料については、排気と接触することにより酸化消費されづらいので、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂ内における上流部分に効率よく供給することができる。

その結果、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂから添加された燃料をより確実に第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂの全体に供給できるとともに、無駄に酸化消費される燃料を減少させ、燃費を向上させることができる。

なお、図６におけるＮＯx還元処理時の制御は、排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方を前記内燃機関からの排気の全量が通過する状態から、前記２つの分岐通路の他方を前記内燃機関からの排気の全量が通過する状態へ移行させるとともに、燃料を供給すべきＮＯx触媒の上流の還元剤添加手段から還元剤としての燃料を添加する浄化能力再生方法に相当する。

次に図７を用いて、本実施例におけるＮＯx還元処理の詳細について説明する。図７は、本実施例におけるＮＯx還元処理ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、ＮＯx還元処理開始条件が満たされているかどうかが判定される。ここで、ＮＯx還元処理開始条件とは、前回のＮＯx還元処理の終了時からの車両の運転距離や運転時間が所定値を越えたことをもって満たされるとしてもよいし、フィルタ下流側の排気中のＮＯx濃度を検出し、検出されたＮＯx濃度が所定値を超えたことをもって満たされるとしてもよい。ここで、ＮＯx還元処理開始条件が満たされていないと判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。一方、ＮＯx還元処理開始条件が満たされていると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、内燃機関１の運転状態を取得する。具体的には、図示しないクラ
ンクポジションセンサの出力より機関回転数を取得し、図示しないアクセルポジションセンサの出力信号から機関負荷を取得するようにしてもよい。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、後述する排気流量逆転制御を行う際に、第１弁１２ａ、第２弁１２ｂの開度を逆転させるための基準時間ｄｔ１、ｄｔ３と、第１燃料添加弁１４ａ、第２燃料添加弁１４ｂから燃料を添加する基準時間ｄｔ２とを導出する。これは、内燃機関１の運転状態により内燃機関１からの排気流量が変化するため、第１弁１２ａ、第２弁１２ｂの開度を逆転させるべき時間や、第１燃料添加弁１４ａ、第２燃料添加弁１４ｂから燃料を添加するべき時間も内燃機関１の運転状態によって変わることに対応するためである。ここでは、内燃機関１の運転状態と、ｄｔ１、ｄｔ２、ｄｔ３との関係を格納したマップを予め作成しておき、当該マップから内燃機関１の運転状態に対応したｄｔ１、ｄｔ２、ｄｔ３を読み出すことによって導出する。

次に、Ｓ１０４においては、第１弁１２ａが全閉状態にされ、第２弁１２ｂが全開状態にされる。このことにより、第１分岐通路１０ａにおける排気流量は急激に減少し、略零になる。一方、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量は急激に増加し、略最大値に達する。ここで、Ｓ１０４が実行されるタイミングは、図６における時点ｔ１に相当する。また、Ｓ１０４においては、時点ｔ１以降の経過時間を計測するタイマを作動させる。

次に、Ｓ１０５に進み、時点ｔ１以降の経過時間ｔｐ１がｄｔ１以上かどうかが判定される。ここでｄｔ１は、Ｓ１０３において導出された、第１弁１２ａ、第２弁１２ｂの開度を逆転させるべき基準時間であり、Ｓ１０４における第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの制御開始の後、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂにおける排気の流れが安定するまでの期間としてもよい。このｄｔ１は、図６における時点ｔ１から時点ｔ２までの間の時間に相当する。ここで、ｔｐ１がｄｔ１より小さいと判定された場合には、Ｓ１０５の前に戻り、再度ｔｐ１がｄｔ１以上かどうかが判定される。そして、ｔｐ１がｄｔ１以上であると判定されるまでＳ１０５の処理が繰り返し実行される。Ｓ１０５においてｔｐ１がｄｔ１以上であると判定された場合には、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６においては第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの開度を逆転させる。すなわち、第１弁１２ａを全開状態とし、第２弁１２ｂを全閉状態とする。そうすることにより、第１分岐通路１０ａを通過する排気流量は略零から略最大値まで急激に増加し、第２分岐通路１０ｂを通過する排気流量は略最大値から略零まで急激に減少する。このＳ１０６の処理は本実施例における排気流量逆転制御に相当する。Ｓ１０６の処理の開始タイミングは、図６における時点ｔ２に相当する。また、ここでも、時点ｔ２以降の経過時間を計測するタイマを作動させる。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、第１燃料添加弁１４ａ、第２燃料添加弁１４ｂからそれぞれ第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂを通過する排気に燃料が添加される。ここで、第１燃料添加弁１４ａから添加された燃料は、最初は流量の小さい排気に乗って第１フィルタ１１ａに供給されるため、排気との接触により酸化消費される割合が少なく、効率よく第１フィルタ１１ａに燃料が供給される。その後、第１分岐通路１０ａを通過する排気流量が急激に増加するため、第１フィルタ１１ａに到達するまでに酸化消費される燃料が増加し、効率が悪くなるが、第１フィルタ１１ａ内の下流側の部分まで確実に燃料を供給することができるようになる。

一方、第２燃料添加弁１４ｂから添加された燃料は、最初は流量の大きい排気に乗って第２フィルタ１１ｂに供給されるため、第２フィルタ１１ｂに到達するまでに酸化消費される燃料が多く、効率は良くないが、第２フィルタ１１ｂ内の下流側の部分まで確実に燃
料を供給することができる。その後、第２分岐通路１０ｂを通過する排気流量が急激に減少するため、排気との接触により酸化消費される燃料の割合も減少し、効率よく第２フィルタ１１ｂに燃料が供給できるようになる。

次に、Ｓ１０８に進み、時点ｔ２以降の経過時間ｔｐ２がｄｔ２以上かどうかが判定される。ここでｄｔ２は、第１燃料添加弁１４ａ、第２燃料添加弁１４ｂからの燃料添加を停止させるべき基準時間であり、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂにおける排気流量の急激な変化が略終了するまでの期間である。ｄｔ２は、図６中の時点ｔ２から時点ｔ３までの時間に相当する。ここで、ｔｐ２がｄｔ２より小さいと判定された場合には、Ｓ１０８の前に戻り再度Ｓ１０８において、時点ｔ２以降の経過時間ｔｐ２がｄｔ２以上かどうかが判定される。そして、Ｓ１０８において、時点ｔ２以降の経過時間ｔｐ２がｄｔ２以上と判定されるまでＳ１０８の処理が繰り返し実行される。一方、Ｓ１０８において、ｔｐ２がｄｔ２以上であると判定された場合には、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９においては、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂからの燃料添加が停止される。Ｓ１０９の処理が終了するとＳ１１０に進む。

Ｓ１１０においては、時点ｔ２以降の経過時間ｔｐ２がｄｔ３以上かどうかが判定される。ｄｔ３は、一度排気流量逆転制御によって第１弁１２ａ、第２弁１２ｂが開閉制御された後、再度第１弁１２ａ、第２弁１２ｂの開閉状態が逆転されるまでの基準時間であり、排気流量逆転制御後の第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂの排気流量が安定するまでの時間としてもよい。このｄｔ３は、図６における時点ｔ２から時点ｔ４までの時間であり、ｄｔ１の略２倍の時間と考えられる。

ここで、ｔｐ２がｄｔ３より小さいと判定された場合には、Ｓ１１０の前に戻り再度Ｓ１１０において、時点ｔ２以降の経過時間ｔｐ２がｄｔ３以上かどうかが判定される。そして、Ｓ１１０において、時点ｔ２以降の経過時間ｔｐ２がｄｔ３以上と判定されるまでＳ１１０の処理が繰り返し実行される。一方、Ｓ１１０において、ｔｐ２がｄｔ３以上であると判定された場合には、Ｓ１１１に進む。

Ｓ１１１においては、ＮＯx還元処理終了条件が満たされているかどうかが判定される。ここでＮＯx還元処理終了条件とは、今回の本ルーチンの実行において実施された排気流量逆転制御の回数や、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂからの燃料添加時間の合計が所定値を越えたことをもって満たされるとしてもよいし、ＮＯx還元処理の実行時間が所定期間を超えたことをもって満たされるとしてもよい。また、フィルタ下流側の排気中のＮＯx濃度を検出し、検出されたＮＯx濃度が所定値以下となったことをもって満たされるとしてもよい。ここで、ＮＯx還元処理終了条件が満たされたと判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。一方、ＮＯx還元処理終了条件が満たされていないと判定された場合には、Ｓ１０６に戻り、再度排気流量逆転制御を行う。

ここで、ＮＯx還元処理終了条件が、例えば排気流量逆転制御が２回行われることとされている場合には、図６における時点ｔ５において、本ルーチンが終了することとなる。一方、例えば、ＮＯx還元処理終了条件が、ＮＯx還元処理の実行時間が所定期間を超えたこととされている場合には、排気流量逆転制御が当該所定期間に亘って繰り返し実施されることとなる。

なお、上記した本実施例においては、排気流量逆転制御を実施し、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂを通過する排気流量が急激な変化をしている期間すなわち、時点ｔ２から時点ｔ３または、時点ｔ４から時点ｔ５の間中、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂからの燃料添加を継続させたが、この燃料添加は時点ｔ２から時点ｔ３
まで、または時点ｔ４から時点ｔ５までの間の全ての期間に亘って継続させる必要はなく、当該期間中の一部の期間において行っても良い。さらに、例えば短期間の燃料添加を複数回実施してもよい。このようにすれば、還元剤としての燃料が排気に乗り易く、燃料の分散性がさらに向上する。加えて、時点ｔ２から時点ｔ３まで、または時点ｔ４から時点ｔ５までの間にのみ燃料を添加するのではなく、時点ｔ２から時点ｔ３の期間を含むより長い期間、時点ｔ４から時点ｔ５の期間を含むより長い期間に亘って燃料を添加してもよい。このようにしても本発明の効果を得ることができる。

また、本実施例においては、排気流量逆転制御が実施される度に、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂの両方から還元剤としての燃料を添加したが、これをどちらか片方からのみ行うようにしてもよい。

また、本実施例においては、排気流量逆転制御を実施する際に、第１弁１２ａ及び、第２弁１２ｂをそれぞれ全開状態から全閉状態にまたは、全閉状態から全開状態に変化させた。しかし、この際の各排気流量制御弁の制御は全閉状態と全開状態との間で行う必要はなく、その途中段階、すなわち比較的開度が大きい状態と、比較的開度が小さい状態との間で行ってもよい。

また、本実施例においては、各分岐通路にフィルタが１個づつ設けられている例について説明したが、フィルタの数はこれに限らない。すなわち、分岐通路の各々に、直列に配置された複数個のフィルタを設けるようにしてもよい。この場合は、排気流量が最大値付近である時期に各燃料添加弁から燃料を添加することにより、還元剤としての燃料を、直列に配置された下流側のフィルタにまで到達させるようにしてもよい。

また、本実施例における排気流量制御手段は、各分岐通路に設けられた第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂを含んで構成されたが，この構成に限られるものではない。例えば、第１排気管５ａと、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂとの接続部に、第１排気管５ａを通過する排気を第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂに対してどの割合で導入させるかを制御可能な制御弁を１個設けることで、排気流量制御手段を構成してもよい。

次に、本発明における実施例４について説明する。実施例４においては、実施例３において説明した排気流量逆転制御において、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂを通過する排気流量が急激な変化をしている期間中、第１燃料添加弁１４ａ及び、第２燃料添加弁１４ｂから添加する燃料量を、排気流量によって変更させる例について説明する。

図８は、本実施例におけるＮＯx還元処理時の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う各分岐通路における排気流量の変化及び、各燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチャートである。図８における横軸は時間を示している。図８における各排気流量制御弁の開閉動作については、図６におけるものと同じであるので説明は省略する。図８においては、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂの開閉動作の制御に特徴がある。

すなわち、時点ｔ２において、第１弁１２ａを全開状態にし、第２弁１２ｂを全閉状態とした際に、第１分岐通路１０ａの排気流量は略零から略最大値まで急激に増加する。そして、この第１分岐通路１０ａの排気流量の増加に伴って、第１燃料添加弁１４ａからの添加燃料量を増加させるように制御する。

具体的には、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間において、第１燃料添加弁１４ａはパルス状に開閉を繰り返すようにし、開弁時間を徐々に長くするように制御される。そのこと
により、排気流量が多い期間には多くの燃料を排気に添加することができるので、たとえ排気との接触によって酸化消費されてしまう燃料の量が増加したとしても充分な量の燃料を第１フィルタ１１ａ内の下流部分にまで行き渡らせることができ、より確実に第１フィルタ１１ａ全体に燃料を供給することができる。また、排気流量が少ない期間には少量の燃料を排気に添加することができるので、排気との接触によって酸化消費されてしまう燃料の量が少ない場合に、過剰な燃料を排気に添加してしまうことがなく、燃費を向上させることができる。

一方、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間において、第２燃料添加弁１４ｂはパルス状に開閉を繰り返すようにし、開弁時間を徐々に短くするように制御される。そのことによっても、排気流量が多い期間には多くの燃料を排気に添加することができるので、たとえ排気との接触によって酸化消費されてしまう燃料の量が増加したとしても充分な量の燃料を第２フィルタ１１ｂ内の下流部分にまで行き渡らせることができ、より確実に第２フィルタ１１ｂ全体に燃料を供給することができる。また、排気流量が少ない期間には少量の燃料を排気に添加することができるので、排気との接触によって酸化消費されてしまう燃料の量が少ない場合に、過剰な燃料を排気に添加してしまうことがなく、燃費を向上させることができる。

そして、時点ｔ４から時点ｔ５までの期間においては、上述した第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂの開閉動作を逆にした上で、同様の制御が行われる。なお、図８における時点ｔ２から時点ｔ３においては、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂは双方、５回のパルスに分割して燃料添加を実施している。しかし、これは必ずしも５回に限るものではなく、２回以上なら何回でもよい。

なお、上記の説明においては、内燃機関１はディーゼル機関であるとしたが、上記実施例をガソリンエンジンに適用しても構わない。

また、上記実施例においては、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂに対するＮＯx還元処理など（ＮＯx還元処理及びＳＯx被毒回復処理）を実施する場合について説明したが、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂにおけるいわゆるＰＭ再生処理（微粒子物質の補修能力の再生処理）を実施する場合に、同様の制御を適用することにより、各フィルタの温度を上昇させてもよい。さらに、その場合には、ＮＯx触媒ではなく、各フィルタの上流に配置された酸化触媒に還元剤としての燃料を供給するようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を添加することによりＮＯx還元処理などを実施する場合について説明したが、尿素水を還元剤として排気通路内に供給し、排気ガス中のＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒システムにも適用が可能である。

本発明の実施例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。 従来例における第１弁の開閉、第１燃料添加弁の開閉、第１フィルタ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。 本発明の実施例１における第１弁の開閉、第１燃料添加弁の開閉、第１フィルタ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。 本発明の実施例２における第１フィルタの概略構成を示す図である。 本発明の実施例２における第１弁の開閉、第１燃料添加弁からの燃料添加量、第１フィルタ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。 本発明の実施例３におけるＮＯx還元処理時の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う各分岐通路における排気流量の変化及び、各燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチャートである。 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。 本発明の実施例４におけるＮＯx還元処理時の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う各分岐通路における排気流量の変化及び、各燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気管
５ａ・・・第１排気管
５ｂ・・・第２排気管
１０・・・排気浄化部
１０ａ・・・第１分岐通路
１０ｂ・・・第２分岐通路
１１ａ，２１ａ・・・第１フィルタ
１１ｂ、２１ｂ・・・第２フィルタ
１２ａ・・・第１弁
１２ｂ・・・第２弁
１４ａ・・・第１燃料添加弁
１４ｂ・・・第２燃料添加弁
３５・・・ＥＣＵ
２１０ａ・・・上流側ＮＯx触媒
２１０ｂ・・・フィルタ部
２１０ｃ・・・下流側ＮＯx触媒

Claims (16)

1. 一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
   前記排気通路を通過する排気の排気流量を制御する排気流量制御手段と、
   前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒と、
   前記排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク制御において、一回または複数回の還元剤吐出動作によって、前記排気通路を通過する排気に対して還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
   前記排気流量制御手段によって、前記排気通路を通過する排気の排気流量を略零まで変化させるとともに、該排気流量の変化中における、排気流量が異なる複数の時期において、前記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記還元剤添加手段から還元剤を添加する時期は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に応じて定められ、
   前記複数の時期において、前記還元剤添加手段によって添加される還元剤の量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定められ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ＮＯx触媒は、複数のＮＯx触媒からなるＮＯx触媒群であり、
   前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置は、前記ＮＯx触媒群のうちの各ＮＯx触媒を単位として定められ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. 前記排気通路は、その途中で２つの分岐通路に分岐され、
   前記排気流量制御手段は前記２つの分岐通路を通過する排気流量を制御し、
   前記ＮＯx触媒は、前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、
   前記還元剤添加手段は、前記２つの分岐通路の各々における前記ＮＯx触媒の上流に各々
   配置され、
   前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
   前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のうち、ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき前記ＮＯx触媒が設けられた方の排気流量を略零まで減少させ、
   前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される時期は、前記ＮＯxまたはＳＯxを還元すべき前記ＮＯx触媒が設けられた方の分岐通路を通過する排気の排気流量が略零になる時
   点で、前記還元剤添加手段から添加された還元剤が前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置に達すべく決定されることを特徴とする請求項２または３に記載の
   内燃機関の排気浄化システム。
5. 一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過するとともに、途中で２つの分岐通路に分岐する排気通路と、
   前記２つの分岐通路を通過する排気流量を制御する排気流量制御手段と、
   前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、排気中のＮＯxを浄化す
   るＮＯx触媒と、
   前記２つの分岐通路の各々における前記ＮＯx触媒の上流に配置されるとともに該分岐通
   路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
   前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方における排気流量が他方における排気流量と比較して多い状態から、前記排気流量が多い方の分岐通路における排気流量を略零まで減少させるとともに、前記排気流量が少ない方の分岐通路における排気流量を増加させる排気流量逆転制御が実施され、
   該排気流量逆転制御の実施中に、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤
   添加手段から還元剤を添加することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記排気通路は、その途中で２つの分岐通路に分岐され、
   前記排気流量制御手段は前記２つの分岐通路を通過する排気流量を制御し、
   前記ＮＯx触媒は、前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、
   前記還元剤添加手段は、前記２つの分岐通路の各々における前記ＮＯx触媒の上流に配置
   され、
   前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
   前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方における排気流量が他方における排気流量と比較して多い状態から、前記排気流量が多い方の分岐通路における排気流量を略零まで減少させるとともに、前記排気流量が少ない方の分岐通路における排気流量を増加させる排気流量逆転制御が実施され、
   該排気流量逆転制御の実施中に、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤
   添加手段から還元剤を添加することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記排気流量制御手段は、前記排気流量逆転制御において、前記２つの分岐通路における合計の排気流量に対する、いずれか一方の分岐通路における排気流量の割合が最大で他方の分岐通路における排気流量の割合が最小である状態から、前記排気流量の割合が最大である方の分岐通路における排気流量の割合を最小にするとともに、前記排気流量の割合が最小である方の分岐通路における排気流量の割合を最大にすることを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記排気流量制御手段は、前記各分岐通路に備えられた排気流量制御弁を有し、前記排気流量逆転制御において、前記２つの分岐通路のいずれか一方の排気流量制御弁が全開で他方の排気流量制御弁が全閉である状態から、前記全開状態である排気流量制御弁を全閉するとともに、前記全閉状態である排気流量制御弁を全開することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
9. 前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
   前記２つの分岐通路の両方における前記還元剤添加手段から、該還元剤添加手段の下流側の前記ＮＯx触媒に還元剤を供給することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載
   の内燃機関の排気浄化システム。
10. 前記排気流量制御手段は、前記排気流量逆転制御を所定期間に亘って繰り返し実施するとともに、該排気流量逆転制御の実施中に、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前
    記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
11. 前記各分岐通路における前記還元剤添加手段は、前記排気流量逆転制御において、該分岐通路における排気流量が減少する程、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を
    減少させるとともに、該分岐通路における排気流量が増加する程、前記還元剤添加手段から添加される還元剤の量を増加させることを特徴とする請求項５から１０のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
12. 一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過するとともに、途中で２つの分岐通路に分岐する排気通路と、
    前記２つの分岐通路を通過する排気の排気流量を制御する排気流量制御手段と、
    前記２つの分岐通路の各々に１個づつまたはそれ以上設けられ、排気中のＮＯxを浄化す
    るＮＯx触媒と、
    前記排気の空燃比を一時的にリッチ側に設定するリッチスパイク制御において、一回または複数回の還元剤吐出動作によって、前記排気通路を通過する排気に対して還元剤を添加する還元剤添加手段と、を備える排気浄化システムの浄化能力再生方法であって、
    前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
    前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方を通過する排気の排気流量を増加させるとともに、他方の分岐通路を通過する排気の排気流量を減少させ、該排気流量の減少および／または増加の途中における、排気流量が異なる複数の時期において、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流の前記還元剤添加手段から還元剤を添加す
    ることを特徴とする排気浄化システムの浄化能力再生方法。
13. 前記還元剤添加手段から還元剤を添加する複数の時期は、前記還元剤を供給すべきＮＯx
    触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する排気の排気流量が所定の第１排気流量となった際と、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する
    排気の排気流量が所定の第２排気流量となった際の２回であり、
    前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分岐通路を通過する排気の排気
    流量が前記第１排気流量となった際には、前記還元剤添加手段から所定の第１還元剤量の還元剤を添加するとともに、前記還元剤を供給すべきＮＯx触媒が配置された方の前記分
    岐通路を通過する排気の排気流量が前記第２排気流量となった際には、前記還元剤添加手段から所定の第２還元剤量の還元剤を添加し、
    前記第１排気流量及び、前記第２排気流量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯx
    を還元すべき位置に応じて定められ、
    前記第１還元剤量及び、前記第２還元剤量は、前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯx
    を還元すべき位置に対して要求されるＮＯxまたはＳＯxの還元量に応じて定められることを特徴とする請求項１２に記載の排気浄化システムの浄化能力再生方法。
14. 前記ＮＯx触媒は、複数のＮＯx触媒からなるＮＯx触媒群であり、
    前記ＮＯx触媒におけるＮＯxまたはＳＯxを還元すべき位置は、前記ＮＯx触媒群のうちの前記ＮＯx触媒を単位として定められることを特徴とする請求項１３に記載の排気浄化シ
    ステムの浄化能力再生方法。
15. 前記ＮＯx触媒に還元剤を供給して、前記ＮＯx触媒上でＮＯxまたはＳＯxを還元する際には、
    前記排気流量制御手段によって、前記２つの分岐通路のいずれか一方を前記内燃機関からの排気の全量が通過する状態から、前記２つの分岐通路の他方を前記内燃機関からの排気の全量が通過する状態へ移行させるとともに、還元剤を供給すべき前記ＮＯx触媒の上流
    の前記還元剤添加手段から還元剤を添加することを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の排気浄化システムの浄化能力再生方法。
16. 前記還元剤添加手段から還元剤を添加する際に、該還元剤添加手段が設けられた分岐通路を通過する排気の排気流量が減少する程、該還元剤添加手段から添加される還元剤の量
    を減少させるとともに、該還元剤添加手段が設けられた分岐通路を通過する排気の排気流量が増加する程、該還元剤添加手段から添加される還元剤の量を増加させることを特徴とする請求項１５に記載の排気浄化システムの浄化能力再生方法。

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