JP4148231B2 - 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。

内燃機関の排気にはＮＯxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を低減するために、内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を設けることが知られている。この技術において例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒を設けた場合には、吸蔵されたＮＯxの量が増加すると浄化能力が低下するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出することが行われる（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、浄化能力が低下するＳＯx被毒を解消するために、ＮＯx触媒の床温を上昇させるとともに還元剤を供給する場合もある（以下、「ＳＯx再生処理」という。）。

一方、内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質（ＰＭ：Particulate Matter）も含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）を設ける技術が知られている。

かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタに導入される排気の温度を上昇させることによりフィルタの温度を上昇させ、捕集された微粒子物質を酸化除去し、フィルタの排気浄化能力の再生を図るようにしている（以下、「ＰＭ再生処理」という。）。

ここで、上記ＰＭ再生処理においてフィルタに導入される排気の温度を上昇させる方法として、フィルタの上流側に酸化能を有する酸化触媒を配置し、ＰＭ再生処理時に、該酸化触媒に還元剤を供給することにより、該酸化触媒において酸化反応を起し、フィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法が知られている。

そして、上記のＮＯx触媒やフィルタなどの排気浄化装置に還元剤を供給して、浄化能力を再生する際には、供給された還元剤が高温の排気と接触して酸化することにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒や前記酸化触媒における酸化反応に用いられなくなることを抑制するため、排気浄化装置に導入される排気の流量を抑える方が望ましいことが知られている。

これに対し、排気浄化システム（以下、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。）において複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化装置を備えるようにし、それらの排気浄化装置のうちの一つに導入される排気の流量を、流路断面積を変更可能な弁によって所定量まで抑え、導入する排気の流量が抑えられた排気浄化装置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排気浄化装置の浄化能力の再生に用いられるとともに、内燃機関の運転性能に及ぼす影響を抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献１または特許文献２参照。)。

しかし、上記技術においても、還元剤としての燃料を前記排気浄化装置の全体に確実に供給し、効率良く浄化能力の再生を行うという点では改善の余地があった。
特開２００３−１０６１４２号公報 特開２００３−７４３２８号公報 特開平７−１０２９４７号公報 特許第２９４７０２１号公報 特許第２７２７９０６号公報

本発明の目的とするところは、排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられた排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、より確実にまたはより効率良く、排気浄化装置の浄化能力を再生する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、排気通路が複数の分岐通路に分岐するとともに、各分岐通路に、排気浄化装置と、還元剤添加手段と、排気流量制御弁を備えた排気浄化システムであって、
前記排気浄化装置の浄化能力の再生の際には、前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を全閉にするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度と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とともに、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化装置と、
前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する排気の流量を制御する排気流量制御弁と、
前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置の上流に設けられるとともに各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、
前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とすることを特徴とする。

ここで、上記の各分岐通路に備えられた排気浄化装置の浄化能力を再生するために、前記排気浄化装置に還元剤を供給する場合には、該排気浄化装置の上流側に設けられた還元剤添加手段によって、前記分岐通路を通過する排気に還元剤が添加される。しかし、前述のように、添加された還元剤の一部は、高温の前記排気と接触することにより酸化されてしまい、排気浄化装置の浄化能力の再生に用いられないことが知られている。そして、前記分岐通路を通過する排気の流量が多い程、前記還元剤添加手段から添加された還元剤のうち、前記浄化能力の再生に用いられない還元剤の割合が増加する。従って、前記浄化能力の再生処理における燃費を向上させるためには、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路を通過する排気の流量は少なくする方が良い。

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多い排気に乗ることにより、排気浄化装置における下流側の部分にまで到達することができる。従って、各分岐通路を通過する排気の流量が過度に少ない場合には、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は、前記排気浄化装置の全体にまで行き渡ることができない場合がある。

すなわち、排気浄化装置の浄化能力を再生する場合、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路を通過する排気の流量は、上記の２点を鑑みた適当な流量とすべきである。

そこで、本発明においては、排気通路が複数の分岐通路に分岐するとともに、各分岐通路に、排気浄化装置と、還元剤添加手段と、排気流量制御弁を備えた排気浄化システムであって、
前記排気浄化装置の浄化能力の再生の際には、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を全閉とし、且つ、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とすることとした。

ここで所定の浄化能力再生時開度とは中間開度から全閉までの範囲の開度であり、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁が全閉とされた前後の、該浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路を通過する排気の流量を制御すべく定められる開度である。

こうすれば、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を全閉とすることにより、該分岐通路における排気の流量を減少させ、略零とすることができるとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とすることにより、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気の流量が減少して略零になる過程における流量を、該浄化能力再生時開度に応じて制御することができる。

その結果、前記還元剤添加手段から還元剤を添加する際の、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気の流量を前記２点を鑑みた適当な流量に近づけることができ、前記還元剤添加手段から添加された還元剤を、より確実にまたはより効率よく、前記排気浄化装置に供給することができる。

なお、ここで排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒またはフィルタであってもよいし、それらを組み合わせたものであってもよい。また、前記排気浄化システムにおける分岐通路の数は２個であることが多いが、２個以上であれば特に制限はない。

さらに、前記浄化能力再生時開度の値は、前記他の分岐通路のうちの一つの分岐通路における排気流量制御弁の開度が該浄化能力再生時開度とされるのか、複数個の分岐通路における排気流量制御弁の開度が該浄化能力再生時開度とされるのかの条件によって適宜定めるようにしてもよい。

また、本発明においては、前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間には、所定の時間差を設けるようにしてもよい。

ここで、例えば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とする前に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とした場合には、一旦、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における排気の流量を増加させることができる。従って、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とする動作の開始時における排気の流量を多くすることができ、排気流量制御弁を全閉とすることによる、排気の流量の変化の幅を広げることができる。

また、例えば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とした後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とした場合には、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気の流量が減少して略零となる途中において、該分岐通路を通過する排気の流量を相対的に増加させることができる。従って、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路において、前記排気流量制御弁を全閉とすることによる、排気流量の減少の仕方を変化させることができる。

このように、前記排気流量制御弁を全閉とする動作と、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間に、所定の時間差を設けることにより、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた方の分岐通路において排気流量制御弁を全閉とすることによる、該分岐通路における排気流量の変化の仕方を、より大きな自由度をもって制御することができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の運転状態が所定の軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
前記他の分岐通路少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度としてから、所定の第１時間の経過後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするようにしてもよい。

すなわち、前記内燃機関の運転状態が軽負荷領域に属する場合には、もともと前記内燃機関から排出される排気の量が少ない。従って、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とした場合に、該分岐通路を通過する排気の流量が減少を開始する初期の流量が少なく、還元剤添加手段から添加された還元剤が充分に前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給できないおそれがある。

従って、前記内燃機関が前記内燃機関の運転状態が所定の軽負荷領域に属する場合に、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度としてから所定の第１時間の経過後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とする。

そうすれば、一旦、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における排気の流量を増加させた後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とすることにより、再度排気の流量を減少させて略零とすることができる。従って、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路を通過する排気の流量が少ない場合でも、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に充分な量の還元剤を供給することができる。

ここで、所定の軽負荷領域とは、機関負荷が小さい運転領域であって、内燃機関の運転状態がこの領域に属する場合に、単に浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とした場合には、該分岐通路を通過する排気の流量が少ないために、浄化能力を再生すべき排気浄化装置に充分な還元剤を供給できないと考えられる運転領域である。この運転領域は予め実験的に確定してもよい。

また、所定の第１時間とは、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、浄化能力を再生すべき排気浄化装置に充分な還元剤を供給することが
できる、排気流量制御弁を全閉とする制御の開始時における排気の流量を確保することができる、前記排気流量制御弁を全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間の時間差であり、予め実験的に求めるようにしてもよい。なお、実際に前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を全閉とする制御の開始時における排気の流量を充分に多くすることができるかどうかは、前記第１時間と、前記浄化能力再生時開度との組み合わせによって定められる。

また、本発明においては、前記内燃機関の運転状態が所定の中軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉としてから、所定の第２時間の経過後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度とするようにしてもよい。

すなわち、前記内燃機関の運転状態が軽〜中負荷領域に属する場合には、前記内燃機関から排出される排気の量は比較的多くなる。従って、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とした場合に、還元剤添加手段から添加された還元剤が前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に充分に供給されるだけの運搬性を確保することができる。

このような場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉としてから、所定の第２時間の経過後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度とする。

そうすれば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とした後に、該分岐通路に流入しようとする排気の流量が相対的に増加するので、結果として、該分岐通路における排気流量の減少の勾配を緩やかにすることができる。このことで、より長時間に亘って、前記還元剤添加手段から添加された還元剤を安定的に前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給することができる。

ここで、所定の中軽負荷領域とは、前記軽負荷領域よりは機関負荷が大きい領域であって、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた方の分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とすることにより、前記還元剤添加装置から添加された還元剤を前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給するために充分な排気の流量を確保することができると考えられる運転状態の領域である。この運転領域は予め実験的に確定してもよい。

また、所定の第２時間とは、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を全閉とする制御の開始時以降における排気の流量の減少の勾配を緩やかにすることができる、前記排気流量制御弁を全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間の時間差であり、予め実験的に求めるようにしてもよい。なお、実際に前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を全閉とする制御の開始時以降における排気の流量の減少の勾配を充分に緩やかにすることができるかどうかは、前記第２時間と、前記浄化能力再生時開度との組み合わせによって定められる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記
排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されるようにしてもよい。

ここで、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を全閉とする際の、該分岐通路における排気流量の変化の仕方は、前述のように、前記他の分岐通路における排気流量制御弁の開度によって変化する。同様に、その際の前記内燃機関の運転状態によっても変化する。

そうすると、前記還元剤添加手段から還元剤が添加された時点及びそれ以降の、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における排気流量は、前記他の分岐通路における前記排気流量制御弁の開度及び、前記内燃機関の運転状態により変化する。そうすると、前記還元剤添加手段から添加された還元剤の、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置への到達の仕方も変化し、結果として、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置における浄化能力の再生度合いも変化する。

そこで、本発明においては、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の浄化能力を最良とすることができる浄化能力再生時開度の値を予め求めておき、前記排気浄化装置の浄化能力を再生させる際には、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける排気流量制御弁の開度を、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を最良とする浄化能力再生時開度とする。

そうすれば、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の浄化能力を、最良の状態に再生することができる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されるようにしてもよい。

ここで、前記複数の分岐通路のいずれか一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際に、該分岐通路における前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、例えば他の分岐通路の一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を、全開状態から浄化能力再生時開度まで閉弁した場合には、前記複数の分岐通路全体を通過できる排気の合計量が減少する。

そうすると、前記内燃機関の運転状態によっては、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度を、浄化能力再生時開度とすることにより、前記内燃機関の機関出力が低下するなどの影響が出るおそれがある。

そこで、本発明においては、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度をその開度まで閉弁しても、前記内燃機関の機関出力に及ぼす影響が所定の許容値を超えない開度であって、その中で最小の開度を、前記内燃機関の運転状態に応じて予め求めておき、その開度を浄化能力再生時開度とする。

ここで所定の許容値とは、前記内燃機関の機関出力の低下が運転者にとって不快とならない閾値としての、前記内燃機関の機関出力に及ぶ影響の度合いであり、予め実験によって求めるようにしても良い。

そうすれば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量を、前記内燃機関の機関出力に影響を及ぼさない範囲で可及的に多くすることができる。従って、前記還元剤添加手段から添加された還元剤をより確実に前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給できるとともに、前記内燃機関の機関出力に過度な影響を及ぼすことを抑制できる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度と、
前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度と、
を比較した場合の、より大きい方の開度であるようにしてもよい。

例えば、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置における再生後の浄化能力を最良とする、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける排気流量制御弁の開度の値を予め求めておき、基本的にはこの値を浄化能力再生時開度として決定する。そして、こうして決定された浄化能力再生時開度が、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の弁開度より小さい場合には、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の弁開度を浄化能力再生時開度として決定する。

そうすれば、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を可及的に高くすることができるとともに、前記内燃機関の機関出力に過度な影響を及ぼすことを抑制できる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の温度及び、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧の少なくとも一方に基いて補正されるようにしてもよい。

ここで、内燃機関の運転状態が同じであれば、排気浄化装置の温度が高いほど、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を最良とする浄化能力再生時開度の値はより大きくなると考えられる。これは、浄化能力を再生すべき排気浄化装置の温度が高ければ、還元反応がより生じ易くなるため、少量の還元剤によって充分に浄化能力を再生できることによる。

また、内燃機関の運転状態が同じであれば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧が高いほど、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲で最小の弁開度はより大きくなると考えられる。これは、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧が高い場合には、他の分岐通路における排気流量制御弁の弁開度を大きくして、前記複数の分岐通路を通過可能な排気の流量の合計値を増加さ
せないと、前記内燃機関の機関出力に及ぼす影響が大きくなる可能性が高いからである。

従って、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の温度及び、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧の少なくとも一つに基いて補正することにより、より確実に、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を最良とするとともに、前記内燃機関の機関出力への影響が大きくなりドライバビリティが損なわれることを抑制できる。

具体的には、前記浄化能力再生時開度を、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の温度が高い程、大きい方に補正してもよい。また、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧が高い程、前記浄化能力再生時開度を大きい方に補正してもよい。

また、本発明においては、前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置の浄化能力を再生した後に、該再生中に前記浄化能力再生時開度とされた排気流量制御弁が設けられた分岐通路における前記排気浄化装置の浄化能力を連続して再生する際には、浄化能力の再生が終了した前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を全閉状態から前記浄化能力再生時開度とするとともに、浄化能力の再生をこれから行うべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度から全閉状態とするようにしてもよい。

すなわち、複数の分岐通路に設けられた排気浄化装置の浄化能力を連続して再生する場合には、まず、最初に浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を閉弁するとともに、他の分岐通路の少なくとも一つに設けられた排気制御弁の開度を浄化能力再生時開度とする。そして、最初に浄化能力を再生すべき排気浄化の浄化能力の再生が終了した際には、その分岐通路に設けられた排気流量制御弁の開度を全開に戻さずに、直接浄化能力再生時開度とする。一方、次に浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を全閉とする。この際、次に浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁が浄化能力再生時開度となっていた場合には、この排気流量制御弁を全開に戻さずに、直接全閉とする。

そうすれば、複数の分岐通路に設けられた排気浄化装置の浄化能力を連続して再生する場合に、各分岐通路に設けられた排気流量制御弁の駆動量を可及的に少なくすることができるとともに、前記分岐通路全体における背圧の変化を抑制することができる。結果として内燃機関の機関出力に及ぼす影響を抑制することができるとともに、消費電力や騒音を低減することができる。

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、排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられた排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、より確実にまたはより効率良く、排気浄化装置の浄化能力を再生することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

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排気浄化装置１１ａが設けられており、第２分岐通路１０ｂには、同じく第２排気浄化装置１１ｂが設けられている。ここで、第１排気管５ａ及び、第２排気管５ｂは、本実施例における排気通路を構成する。第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂは本実施例における分岐通路を構成する。

本実施例における第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂは、多孔質の基材からなるウォールフロー型の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排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂは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。

また、第１分岐通路１０ａにおける、第１排気浄化装置１１ａの下流部分には、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量を制御する第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排気浄化装置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排気浄化装置１１ａの上流側には、第１排気浄化装置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排気浄化装置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。

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排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置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、第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂに吸蔵されたＳＯxを還元放出させるためのＳＯx被毒回復処理ルーチン、第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂに捕集、堆積された微粒子物質を酸化除去するためのＰＭ再生処理ルーチン（各々の説明は省略）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、本実施例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。まず、図２を用いて、内燃機関１の運転状態が軽負荷の領域に属し、そのまま各分岐通路を通過する排気に還元剤を添加したとしても、排気浄化装置に還元剤を充分に供給することが出来ない状態で、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理を行う場合について説明する。図２は、第１排気浄化装置１１ａに対するＮＯx還元処理を行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路１０ａにおける排気流量の変化及び、第１燃料添加弁１４ａの開閉動作について示したタイムチャートである。図２における横軸は時間を示している。

図２に示すように、内燃機関１の通常運転時は、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの双方が全開状態となっている。そして、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理時にはまず、時点ｔ１において、第２弁１２ｂを第１中間開度まで閉弁する。そうすると、それまで第２分岐通路１０ｂを通過していた排気の一部が第１分岐通路１０ａを通過するようになるため、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量は一旦増加する。

次に、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が安定した時点ｔ２において、第１弁１２ａを全閉する。そうすると、第１分岐通路１０ａを通過していた排気は急激に減少し、略零となる。また、本実施例においては、時点ｔ２において、第２弁１２ｂを全開状態に戻している。

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ｔ４までの間の時点ｔ３において、第１燃料添加弁１４ａを作動させ、第１分岐通路１０ａを通過中の排気に還元剤としての燃料を添加する。そうすると、時点ｔ１において一旦増加した第１分岐通路１０ａを通過する排気が減少する過程の適当な排気流量の時期において、第１分岐通路１０ａを通過中の排気に還元剤としての燃料を添加することができる。

その後、第１排気浄化装置１１ａにおけるＮＯxの還元反応が充分に行われる時間が経過した後、時点ｔ５において、第１弁１２ａが全開にされる。そうすると、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの両方が全開状態となるので、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量はＮＯx還元処理開始前の中程度の流量となる。

上記のように、本実施例では、内燃機関１の運転状態が軽負荷の領域に属し、そのまま各分岐通路を通過する排気に還元剤を添加したとしても、排気浄化装置に還元剤を充分に供給することが出来ない状態において、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理を行う場合には、まず第２弁１２ａを一旦第１中間開度まで閉弁することにより、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量を一旦増加させた。そしてその状態から、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が安定した後に、第１弁１２ａを全閉状態とするとともに第２弁１２ｂを全開状態に戻し、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量を急激に減少させた
。

そして、上記した、第１分岐通路１０ａにおける排気流量の変化途中に、第１燃料添加弁１４ａから還元剤としての燃料を供給した。そうすれば、内燃機関１の運転状態が軽負荷の領域に属し、内燃機関１から排出される排気の流量が少ない場合でも、第１分岐通路を通過する排気の流量を一旦増加させてから、減少させることができ、第１燃料添加弁１４ａから添加された燃料を、より確実に第１排気浄化装置１１ａに供給することができる。その結果、より確実に、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理を完了させることができる。

なお、上記の例においては、第２弁１２ｂが時点ｔ１において第１中間開度まで閉弁された後、時点ｔ２において全開状態に戻される制御を行ったが、図３に示すように、第２弁１２ｂは、時点ｔ５において第１弁１２ａが全開とされてから所定時間が経るまでは第１中間開度を維持し、時点ｔ６において全開されるようにしてもよい。そうすれば、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂを通過する合計の排気流量の変化が急激に変化することを抑制でき、トルクショックを抑制することができる。また、第１弁１２ａと第２弁１２ｂの作動時期が重なることを抑制でき、弁駆動時の騒音が大きくなることを抑制できる。

ここで、図２及び図３における第１中間開度は、本実施例における浄化能力再生時開度に相当するが、この開度の値は予め定められた一定値としてもよい。また、この値として、内燃機関１の運転状態に応じて最適な値をＮＯx還元処理毎に決定してもよい。すなわち、内燃機関１から排出される排気の量は内燃機関１の運転状態によって変化するので、内燃機関１の運転状態に応じて、ＮＯx還元処理の終了後の第１排気浄化装置１１ａのＮＯx浄化能力が最良となるための第１中間開度の値を定めることができる。これは、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理後におけるＮＯx浄化能力が、第１排気浄化装置１１ａの全体に如何に確実に適量の燃料が供給されたかに依存していることによる。

従って、内燃機関１の運転状態と、ＮＯx還元処理の終了後の排気浄化装置のＮＯx浄化能力が最良となるための第１中間開度の値との関係を格納したマップを予め実験に基いて作成しておき、このマップから、内燃機関１の運転状態に対応する、第２弁１２ｂの弁開度の値を読み出して決定してもよい。

図４には、上記マップの基準となる、内燃機関１の運転状態と、内燃機関１の運転状態に応じて、ＮＯx還元処理の終了後の第１排気浄化装置１１ａのＮＯx浄化能力が最良となるための第１中間開度の値との関係のグラフの例を示す。図４において横軸は機関回転数、縦軸は機関負荷を示す。そして、実線で示す直線は、各機関回転数、機関負荷の運転状態において選択されるべき第１中間開度の値を示す。

なお、この、内燃機関１の運転状態と第1中間開度との関係は、浄化能力を再生すべき第１排気浄化装置１１ａの温度によって補正されてもよい。すなわち、第１排気浄化装置１１ａの温度が高い場合には、第１排気浄化装置１１ａ中のＮＯx触媒における反応性が上昇するので、第１排気浄化装置１１ａに到達する燃料が少なくても高い浄化効率を得ることができる。従って、同じ運転状態における第１中間開度の値は大きい方にシフトすると考えられるからである。

具体的には、浄化能力を再生すべき第１排気浄化装置１１ａの温度によって、第１中間開度を読み出すマップを変更してもよいし、第１中間開度を読み出すマップは第１排気浄化装置１１ａの温度に係らず同一のマップとし、該マップから読み出された値に、第１排気浄化装置１１ａの温度に対応した係数を乗じることにより、最終的な第１中間開度の値
を求めてもよい。

またここで、図２における第１中間開度は、内燃機関１の運転状態に応じて、内燃機関１の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない範囲における最小の開度として決定してもよい。

すなわち、時点ｔ１において、第２弁１２ａを第１中間開度まで閉弁した際には、２つの分岐通路を通過できる合計の排気の流量が減少するので、運転状態によっては内燃機関１の機関出力に影響を及ぼす場合がある。また、特に図３で示した制御を行う場合に、時点ｔ２において第１弁１２ａを全閉にした際にも、２つの分岐通路を通過できる合計の排気の流量が減少するので、内燃機関１の機関出力に影響を及ぼす場合がある。そしてこの影響が大きいと、内燃機関1の運転性能が悪化するおそれがある。

そこで、内燃機関１の運転状態と、内燃機関１の機関出力に与える影響が許容値を超えない範囲で最小の開度としての第１中間開度との関係を格納したマップを予め準備し、このマップから、内燃機関１の運転状態に対応する第１中間開度の値を読み出すようにしてもよい。ここで許容値とは、内燃機関１の機関出力の低下が運転者にとって不快とならない閾値としての、機関出力に及ぼされる影響の度合いであって、予め実験によって求めるようにしてもよい。

そうすれば、排気浄化装置の浄化能力の再生をより確実に行うことができるとともに、排気浄化装置の浄化能力の再生が内燃機関１の運転性能に過度な影響を及ぼすことを抑制することができる。

なお、図５には、第１中間開度を、内燃機関１の運転状態に応じて、内燃機関１の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度として決定する場合の、内燃機関１の運転状態と第１中間開度との関係を示す。

ここで、ＮＯx還元処理を行うべき第１排気浄化装置１１ａにおけるＰＭ捕集量によって、第１中間開度の値を補正してもよい。これは、ＮＯx還元処理を行うべき第１排気浄化装置１１ａにおけるＰＭ捕集量が多い場合には、第１排気浄化装置１１ａにおける背圧が上昇するので、時点ｔ２において、第２弁１２ｂを閉弁した際に、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂを通過できる合計の排気の流量がより少なくなり、内燃機関１の機関出力に及ぼす影響が大きくなると考えられるからである。

具体的には、ＮＯx還元処理を行うべき第１排気浄化装置１１ａのＰＭ捕集量によって、第１中間開度を読み出すマップを変更してもよいし、第１中間開度を読み出すマップは第１排気浄化装置１１ａのＰＭ捕集量に係らず同一のマップとし、該マップから読み出された弁開度の値に、第１排気浄化装置１１ａのＰＭ捕集量に対応した係数を乗じることにより、第１中間開度を求めてもよい。

また、この場合のＰＭ捕集量は、前回第１排気浄化装置１１ａのフィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去するＰＭ再生処理を実施してからの、車両の走行距離などから算出するようにしてもよいし、第１排気浄化装置１１ａの前後に図示しない排気圧センサを設け、第１排気浄化装置１１ａの前後の排気圧センサの出力の差から背圧を直接検出するようにしてもよい。

さらに、本実施例においては、上記の２通りの方法で導出された、内燃機関１の運転状態に応じた第１中間開度の値を比較し、より開度が大きい方を、最終的な第１中間開度として決定するようにしてもよい。すなわち、基本的には、内燃機関１の運転状態に応じて
、ＮＯx還元処理の終了後の第１排気浄化装置１１ａのＮＯx浄化能力が最良となる、第２弁１２ｂの開度を最終的な第１中間開度として決定する。

しかし、決定された第１中間開度の値が、内燃機関１のその際の運転状態において、内燃機関１の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲で最小の開度よりも小さい場合には、その運転状態において内燃機関１の機関出力に及ぼす影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度を第１中間開度として用いる。

そうすれば、内燃機関１の運転状態に応じて、内燃機関１の機関出力に影響を及ぼさない範囲で、ＮＯx還元処理後の第１排気浄化装置１１ａのＮＯx浄化能力を可及的に高くすることができる第２弁１２ｂの開度を、第１中間開度として決定することができる。この場合の、内燃機関１の運転状態と、第１中間開度との関係を図６に示す。

図６において、破線で示すのは、それぞれ、図４及び、図５で示した第２弁１２ｂの開度の値であり、実線で示すのは、これらのうち、第１中間開度としてより大きい開度が得られるラインを選択したものである。図６における実線で示すラインを基にマップを作成し、内燃機関１の運転状態に応じた第１中間開度の値を読み出せばよい。例えば内燃機関１の運転状態が図６中Ａ点で示される場合、ＮＯx還元処理の終了後の第１排気浄化装置１１ａのＮＯx浄化効率が最良となる弁開度は６５％となる一方、内燃機関１の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない最小の開度は７５％となる。この場合、第１中間開度としては７５％が選択される。

なお、上記の実施例においては、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理を行う場合について説明したが、第２排気浄化装置１２ｂのＮＯx還元処理を行う場合についても、第１分岐通路１０ａと第２分岐通路１０ｂ、第１排気浄化装置１１ａと第２排気浄化装置１１ｂ、第１弁１２ａと第２弁１２ｂ、第１燃料添加弁１４ａと第２燃料添加弁１４ｂとを入れ替えて考えればよい。以下の説明についても同様である。

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、内燃機関１における運転状態が、軽〜中負荷領域に属している状態で、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理を行う場合の制御であって、第１弁１２ａを全閉状態とした後に、第２弁１２ｂを第２中間開度まで閉弁する制御について説明する。

図７は、内燃機関１の運転状態が軽〜中負荷の領域に属し、各分岐通路を通過する排気にそのまま還元剤を添加することにより、排気浄化装置に還元剤を充分に供給することが出来る状態において、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理を行う場合の、各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路１０ａにおける排気流量の変化及び、第１燃料添加弁１４ａの開閉動作について示したタイムチャートである。

図７によれば、時点ｔ１においてまず、第１弁１２ａが全閉となる。そうすると、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が減少を始める。その後時点ｔ７において、第２弁１２ａが第２中間開度まで閉弁される。そうすると、第２分岐通路１０ｂを通過していた排気の一部が、全閉状態になろうとする第１分岐通路１０ａに流入するため、第１分岐通路１０ａにおける排気流量の減少の勾配が緩やかになる。

ここで、第２中間開度は、本実施例における浄化能力再生時開度に相当するが、前述の第１中間開度とは異なる値でもよい。そして、第１中間開度と同様、予め定められた一定値としてもよいし、内燃機関１の運転状態に応じて、ＮＯx還元処理の終了後の第１排気浄化装置１１ａのＮＯx浄化効率が最良となる開度としてもよい。また、内燃機関１の運
転状態に応じて、内燃機関１の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度としてもよい。

次にこの状態で、時点ｔ８において、第１燃料添加弁１４ａから燃料が添加される。すなわち、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が緩やかに減少している状態で、燃料添加弁１４ａから燃料が添加されるので、第１燃料添加弁１４ａから添加された燃料を長時間に亘って安定的に第１排気浄化装置１１ａに供給することができる。そうすると、燃料添加弁１４ａからの燃料添加が開始される時点ｔ８に要求される設定精度が緩和されるとともに、多くの量の燃料を良好に第１排気浄化装置１１ａに供給することができる。

そして、第１排気浄化装置１１ａにおいて充分にＮＯx還元が終了したと考えられる時点ｔ９において、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂを全開させ、各分岐通路を通過する排気の流量を、時点ｔ１以前の状態に戻す。

以上、説明したとおり、本実施例においては、内燃機関１の運転状態が軽〜中負荷状態であって、燃料添加弁から添加された燃料が充分に排気浄化装置に供給されるだけの運搬性が確保されている場合には、まず、ＮＯx還元処理を行う方の第１分岐通路１０ａにおける第１弁１２ａを全閉とし、その直後に、第２分岐通路１０ｂにおける第２弁１２ｂを第２中間開度まで閉弁させる。

そうすれば、ＮＯx還元処理を行う第１分岐通路１０ａにおける排気流量の減少の勾配を緩やかにすることができ、長時間に亘って安定的に還元剤を第１排気浄化装置１１ａに供給することができる。従って、第１燃料添加弁１４ａからの燃料添加タイミングの要求精度を緩和することができ、多くの燃料をより確実に第１排気浄化装置１１ａに供給することができる。

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排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理と第２排気浄化装置１１ｂのＮＯx還元処理とを連続して行う場合について説明する。

図８は、第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂに対するＮＯx還元処理を連続して行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂにおける排気流量の変化、第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂの開閉動作について示したタイムチャートである。

図８において、時点ｔ１〜ｔ４までの制御は図３において説明した制御と同等であるので説明を省略する。そして、図３に示した制御では、時点ｔ５においては、第１弁１２ａを全開とし、時点ｔ６において第２弁１２ｂを全開とした。これに対し、本実施例では、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理が終了した際には、連続して第２排気浄化装置１１ｂのＮＯx還元処理を行うので、時点ｔ５において第１弁１２ａを全開にするのではなく、第１弁１２ａを第１中間開度まで開弁する。

そうすることにより、第１弁１２ａ、第２弁１２ｂの両方が第１中間開度である状態となる。従って、それまで内燃機関１から排出される排気の略全量が通過していた第２分岐通路１０ｂを通過する排気の流量は、中程度の流量まで減少する。同時に、それまで略零であった第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量は、第２分岐通路１０ｂと同等の流量まで増加する。次に、時点ｔ１０において、第２弁１２ｂを全閉とする。そうすると、第２分岐通路１０ｂを通過する排気の流量はさらに減少し、略零となる。同時に、内燃機関１から排出される排気の略全量が第１分岐通路１０ａを通過することとなる。そして、本
実施例においては、上述したように第２分岐通路１０ｂを通過する排気の流量が、中程度の流量から略零まで減少している期間中の時点ｔ１１において、第２燃料添加弁１４ｂから燃料を添加する。

それにより、第２排気浄化装置１１ｂに還元剤としての燃料が供給され、第２排気浄化装置１１ｂにおけるＮＯx還元が開始される。その後、第２排気浄化装置１１ｂにおけるＮＯx還元が終了するのに充分な時間が経過した後、時点ｔ１２において、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの両方が全開される。そうすることにより、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂを通過する排気の流量がともに、時点ｔ１以前の状態に戻る。

以上、説明したように、本実施例においては、第１排気浄化装置１１ａ及び、第２排気浄化装置１１ｂの両方について連続してＮＯx還元処理を行う場合に、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元が終了した時点で、第１弁１２ａを全開状態に戻さずに第１中間開度とし、第２弁１２ｂを直接全閉状態とした上で、第２排気浄化装置１１ｂのＮＯx還元を開始している。

そうすれば、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの開閉弁の際の駆動量を可及的に少なくすることができ、このことによる背圧の変化や、機関出力に及ぼす影響を可及的に小さくすることができる。さらに、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの開閉弁動作に伴う消費電力や騒音を低減することができる。

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排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂ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排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂにおけるＳＯx再生処理や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、同様の制御を適用してもよい。特に、ＰＭ再生処理を実施する場合には、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。

また、上記実施例においては、排気通路を２つの分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、１方の分岐通路に備えられた排気浄化装置に対してＮＯx還元処理を行う場合の制御について説明したが、３つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、１つの排気浄化装置に対してＮＯx還元処理を行う場合に、他の分岐通路のうちの１つにおける排気流量制御弁の開度を制御する場合に本発明を適用してもよい。さらに、３つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、１つの排気浄化装置に対してＮＯx還元処理を行う場合に、他の分岐通路のうちの２つ以上における排気流量制御弁の開度を制御する場合や、４つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、２つ以上の排気浄化装置に対して同時にＮＯx還元処理を行う場合に、他の分岐通路のうちの２つ以上における排気流量制御弁の開度を制御する場合などに本発明と同様の考え方を適用してもよい。

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。 本発明の実施例１における第１排気浄化装置に対するＮＯx還元処理を行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路における排気流量の変化及び、第１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１における第１排気浄化装置に対するＮＯx還元処理を行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路における排気流量の変化及び、第１燃料添加弁の開閉動作の別の例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における内燃機関の運転状態と、第１排気浄化装置のＮＯx還元処理後のＮＯx浄化能力が最良となる、ＮＯx還元処理時における第２弁の弁開度との関係を示すグラフである。 本発明の実施例１における内燃機関の運転状態と、内燃機関の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない範囲で最小である、ＮＯx還元処理時における第２弁の弁開度との関係を示すグラフである。 本発明の実施例１における内燃機関の運転状態と、内燃機関の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない範囲で、第１排気浄化装置のＮＯx還元処理後のＮＯx浄化能力が最良となる、ＮＯx還元処理時における第２弁の弁開度との関係を示すグラフである。 本発明の実施例２における第１排気浄化装置に対するＮＯx還元処理を行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路における排気流量の変化及び、第１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における第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置に対するＮＯx還元処理を連続して行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第１分岐通路及び第２分岐通路における排気流量の変化及び、第１燃料添加弁及び第２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・・・第１排気浄化装置
１１ｂ・・・第２排気浄化装置
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

Claims (7)

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とともに、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する排気の流量を制御する排気流量制御弁と、
   前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置の上流に設けられるとともに各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、
   前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とする内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記内燃機関の運転状態が所定の軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記他の分岐通路少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度としてから、所定の第１時間の経過後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 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、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する排気の流量を制御する排気流量制御弁と、
   前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置の上流に設けられるとともに各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、
   前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とする内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記内燃機関の運転状態が所定の中軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を全閉としてから、所定の第２時間の経過後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度とすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
3. 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、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する排気の流量を制御する排気流量制御弁と、
   前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置の上流に設けられるとともに各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、
   前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とする内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
4. 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、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する排気の流量を制御する排気流量制御弁と、
   前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置の上流に設けられるとともに各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、
   前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とする内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通
   路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されることを特徴とする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、途中で複数の分岐通路に分岐する排気通路と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記複数の分岐通路の各々に設けられ、各分岐通路を通過する排気の流量を制御する排気流量制御弁と、
   前記複数の分岐通路の各々における前記排気浄化装置の上流に設けられるとともに各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、
   前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、
   前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とする内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記浄化能力再生時開度は、前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度と、を比較した場合の、より大きい方の開度であることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の温度及び、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧の少なくとも一方に基いて補正されることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置の浄化能力を再生した後に、該再生中に前記浄化能力再生時開度とされた排気流量制御弁が設けられた分岐通路における前記排気浄化装置の浄化能力を連続して再生する際には、浄化能力の再生が終了した前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を全閉状態から前記浄化能力再生時開度とするとともに、浄化能力の再生をこれから行うべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度から全閉状態とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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