JP4453686B2 - 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。

内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という。）を浄化する技術として内燃機関の排気系に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」ともいう。）を配置する技術が知られている。ここで、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの量が増加すると浄化能力が低下するため、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給して該ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにすることによりＮＯｘを還元することが行われる（以下、「ＮＯｘ還元処理」という。）。

また、ＮＯｘ触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物（以下、「ＳＯｘ」という。）がＮＯｘと同様のメカニズムによって吸蔵されてしまう。そして、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量が増大するとＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下してしまい所謂ＳＯｘ被毒が生じる場合がある。そのような場合には、ＮＯｘ触媒を高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）にするとともに還元剤を供給しＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元することが行われる（以下、「ＳＯｘ被毒回復処理」という。）。

そして、ＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元処理やＳＯｘ被毒回復処理（以下、これらをまとめて単に「性能再生処理」ともいう。）を実施する際に内燃機関の吸入空気量が少ない場合には、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチにしても、該ＮＯｘ触媒に流入する還元剤の量が少なくなる場合がある。そのような場合には、該性能再生処理の効率が悪化することを抑制するために該性能再生処理を禁止する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

しかし、吸入空気量が多い場合にＮＯｘ触媒に対する性能再生処理を実施する場合には、排気通路を通過する排気の流量も増加するため、性能再生処理に係る還元剤の供給量が増大し、還元剤が燃料である場合には燃費が悪化する場合や、還元剤が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をすり抜けて大気中に排出される場合があった。

一方、内燃機関の排気通路が並列した２つの分流通路に分岐しているとともに上記ＮＯｘ触媒がこれら分流通路内にそれぞれ配置され、且つ各分流通路を通過する排気の流量を変更可能な排気浄化システムにおいては、一方の分流通路内に配置されたＮＯｘ触媒に対して性能再生処理を行うとともに該分流通路に流入する排気の流量を小さくすることにより（以下、単に「低ＳＶ制御」ともいう。）、ＮＯｘ触媒の性能再生の効率を向上させる技術も提案されている。

しかし、排気の流量が比較的多いときの運転状態において、上記の低ＳＶ制御によってＮＯｘ触媒の性能再生処理を行う場合には、ＮＯｘ触媒の性能再生処理を行わない他方の分流通路における排気の流量が増大するため、該他方の分流通路に設けられているＮＯｘ触媒をＮＯｘがすり抜け、大気中に排出されるＮＯｘが増大する虞があった。
特開２００２−１３０００８号公報 特開２００３−２０９８２号公報 特開２００４−６８７８５号公報

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気通路から分岐される複数の分流通路に設けられているＮＯｘ触媒に対して性能再生処理を実施する際に、該性能再生処理の効率を向上させるとともに、内燃機関から排出されるＮＯｘが大気中に放出されることを抑制す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、内燃機関から排出されるとともに該内燃機関から排出されるＮＯｘ量が所定量より少ない場合に、排気通路から分岐される複数の分流通路の少なくとも一に設けられているＮＯｘ触媒に対して性能再生処理を実施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、
前記排気通路の途中の分岐部において分岐される複数の分流通路と、
前記複数の分流通路の少なくとも一に設けられるとともに、流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチで還元剤が存在する時には前記吸蔵されたＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記各分流通路を通過する前記排気の流量を変更する排気流量変更手段と、
前記内燃機関から排出されるとともに前記排気通路に流入するＮＯｘ量が所定量より少ない場合に、前記還元剤供給手段から前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させた後、前記還元剤が供給された前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられている分流通路を通過する排気の流量を他の分流通路を通過する排気の流量よりも前記排気流量変更手段が減少させることによって該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の性能を再生する性能再生処理を実施する再生手段と、
を備えることを特徴とする。

上記のように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、前記内燃機関からから排出されるとともに前記排気通路に流入するＮＯｘ量が所定量より少ない場合に、前記還元剤供給手段によって前記ＮＯｘ触媒に還元剤（例えば燃料等）が供給される。

また、前記ＮＯｘ触媒に前記還元剤が供給された後は、前記排気流量変更手段によって該還元剤が供給された前記ＮＯｘ触媒が設けられる分流通路を通過する排気の流量を他の分流通路を通過する排気の流量よりも減少させる。

このようにすると、前記還元剤が供給されたＮＯｘ触媒が設けられる分流通路を通過する排気によって還元剤が前記ＮＯｘ触媒よりも下流側に持ち去られることが抑制され、該ＮＯｘ触媒に還元剤が残留することにより前記ＮＯｘ触媒における還元反応を促進させることができる。例えば、前記還元剤が供給されたＮＯｘ触媒が設けられる分流通路を通過する排気の流量を略零にするとともに、排気に他の分流通路を通過させても良い。これにより、前記性能再生処理を効率よく実施することが可能となり、還元剤の供給量を節約することができる。

一方、前記性能再生処理が継続されている期間において、前記還元剤が供給されたＮＯｘ触媒が設けられる分流通路を通過する排気の流量に比べて他の分流通路を通過する排気の流量は多くなる。しかし、本発明における前記性能再生処理は内燃機関から排出されるＮＯｘ量が所定量より少ないときに実施されるため、多量のＮＯｘ量が外部に放出されることが抑制され、エミッションが悪化する虞が生じない。

ここで、前記排気通路に流入するＮＯｘ量の所定量とは、例えば、前記内燃機関から大
気中に排出されることによってエミッションが過度に悪化してしまうＮＯｘ量に対して所定のマージンを見込んだＮＯｘ量としても良く、予め一定値に定めておいても良い。

尚、内燃機関から排出されるＮＯｘ量が所定量より少ないときとは、該内燃機関の所謂フューエルカット時や減速運転、アイドル運転時、或いは低回転かつ低負荷による運転時等が例示できる。

また、前記排気通路の途中の分岐部において分岐される前記複数の分流通路は、該分岐部よりも下流側において再び前記排気通路に合流していても良い。更に、前記ＮＯｘ触媒は、前記複数の分流通路の少なくとも一に設けられていれば良く、各分流通路にそれぞれ設けられていても良い。

このように、本発明は種々の形態によって構成される排気通路を備える内燃機関の排気浄化システムに適用可能である。そして、上述した前記排気通路に流入するＮＯｘ量の所定量は、前記他の分流通路に前記ＮＯｘ触媒が設けられているか否かに基づいて定められても良い。

例えば、前記他の分流通路に前記ＮＯｘ触媒が設けられている場合には、該ＮＯｘ触媒によってＮＯｘを吸蔵することができるため、外部に放出されるＮＯｘを減少させることができる。従って、そのような場合には前記所定量を前記他の分流通路にＮＯｘ触媒が設けられていない場合に比べて多くしても良い。更に、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘを吸蔵することが可能な能力（例えば、ＮＯｘを吸蔵することのできる容量等）によって定められても良い。

尚、本発明におけるＮＯｘ触媒としては、流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する空燃比がリッチで還元剤が存在する時には前記吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵剤を担持した触媒であれば良く、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタであっても良い。

また、前記還元剤供給手段は、排気中に還元剤を噴射する還元剤添加弁や、エンジンの膨張行程や排気行程等に燃料を副噴射する燃料噴射弁を含んで構成されてもよい。また、前記還元剤供給手段が前記還元剤添加弁である場合には、前記分岐部よりも上流側に単一の該還元剤添加弁が設けられていても良いし、ＮＯｘ触媒が設けられる分流通路において該ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられていても良い。

また、前記排気流量変更手段について、前記各分流通路を通過する前記排気の流量を変更することが可能な構造又は配置とすれば良く、例えば、通過する排気の流量を変更可能な弁を各分流通路に設けるようにしても良い。また、前記排気通路における分岐部から各分流通路に流入する排気の割合を変更可能な単一の弁を前記分岐部に設けるようにしても良い。

上記のように、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムによれば、前記ＮＯｘ触媒に対して性能再生処理を実施する際には、前記排気流量変更手段によって、前記還元剤が供給されたＮＯｘ触媒が設けられる分流通路を通過する排気の流量が前記他の分流通路を通過する排気の流量よりも減少されるので、前記ＮＯｘ触媒の周辺雰囲気を還元雰囲気に維持することが可能となる。従って、前記ＮＯｘ触媒に対する性能再生処理の効率を向上することができるので、該性能再生処理に係る燃費を向上させることができる。

また、前記還元剤が供給されたＮＯｘ触媒が設けられる分流通路を通過する排気の流量を減少させた状態が長期化しても、多量のＮＯｘ量が外部に放出されることが抑制される
ため、エミッションが悪化することを抑制できる。

また、本発明において、前記ＮＯｘ触媒が複数の分流通路に設けられている場合には、一の分流通路に設けられるＮＯｘ触媒に対して前記性能再生処理を実施した後、他の何れかの分流通路に設けられるＮＯｘ触媒に対して前記性能再生処理を実施しても良い。

なお、還元剤を供給する際に、前記排気流量変更手段は、前記性能再生処理が実施されるＮＯｘ触媒が設けられている分流通路（以下、単に「性能再生対象通路」ともいう。）を通過する排気の流量を性能再生対象通路以外の分流通路を通過する排気の流量よりも多くしても良い。例えば、前記内燃機関から排出され、前記排気通路に流入する全ての排気に前記性能再生対象通路を通過させるようにしても良い。これにより前記性能再生処理を実施する前記ＮＯｘ触媒に速やかに還元剤を供給することができる。

ところで、通常、運転者の減速要求によって内燃機関のアクセル開度が急激に小さくなった時などには該内燃機関の燃焼に用いられる燃料の供給が停止（以下、単に「フューエルカット」ともいう。）されるとともに吸入空気量を減少させる。ここで、上記の減速要求時において、瞬間的に燃料の供給量および吸入空気量を略零にすると機関トルクが急変し所謂トルク段差が生じる場合がある。

そこで本発明においては、前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給を停止させる場合には、該燃料の供給量および吸入空気量を徐々に減少させても良い（以下、単に「トルクなまし」ともいう。）。これにより、燃焼に用いられる燃料の供給が停止される場合においても機関トルクが急変することを抑制することができる。尚、上記の「徐々に減少させる」とは、燃料の供給量および吸入空気量を直線的または曲線的に減少させることのほか、段階的に減少させることも含む。

そして、前記性能再生処理が実施される吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられている分流通路（性能再生対象通路）に流入する排気の流量が、前記還元剤供給手段から供給される還元剤を該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入させるために必要な所定の流量以上のときに、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させても良い。

ここで、上記のトルクなましが行われる時には吸入空気量が徐々に減少されるとともに、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が減少される。そして、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が過度に少ない場合、例えば前記還元剤供給手段から供給される還元剤を該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入させるために必要な所定の流量よりも少ない場合には、前記還元剤供給手段によって還元剤が供給されても該還元剤を前記ＮＯｘ触媒に導入させることが困難になる場合がある。

これに対し、本発明においては前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が前記所定の流量以上のときに前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させる。そうすれば、確実に還元剤を前記ＮＯｘ触媒に導入させることが可能となる。

尚、上記の所定の流量は、前記還元剤供給手段によって還元剤を供給した場合に、還元剤を前記ＮＯｘ触媒に導入させることができないときの排気の流量に対して所定のマージンを見込んだ排気の流量としても良く、予め実験的に求めておいても良い。

また、本発明において、前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給を停止させる場合には、該燃料の供給量を徐々に減少させるとともにスロットル開度を徐々に小さくさせても良い。そして、前記スロットル開度が零になる前に、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させても良い。

つまり、前記スロットル開度が徐々に小さくなると、吸入空気量が徐々に減少されるため、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が減少される。そして、上記のように、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が過度に少ない場合には、前記還元剤供給手段によって還元剤が供給されても該還元剤を前記ＮＯｘ触媒に導入させることが困難となる場合がある。

これに対し、本発明においては、前記スロットル開度が零になる前に、前記還元剤が前記ＮＯｘ触媒に供給されるため、より確実に前記ＮＯｘ触媒の性能再生処理を実施することが可能となる。

尚、本発明において、内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給が停止されるとき（フューエルカット時）とは、運転者の減速要求によってアクセル開度が急激に小さくなるときの他、例えば、前記内燃機関の他に電動モータ等の動力源を備えた所謂ハイブリッド車両において、該内燃機関の稼働を停止させるとき等が例示できる。

ところで、例えば、上記トルクなましが行われる時に前記ＮＯｘ触媒の床温が過度に高い場合等には、該ＮＯｘ触媒のいわゆる過昇温や熱劣化を抑制する観点から、前記還元剤を前記ＮＯｘ触媒に供給させることが困難な場合がある。

そのような場合に、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が前記還元剤供給手段から供給される還元剤を該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入させるために必要な所定の流量よりも少なくなった後では、還元剤供給手段によって還元剤を供給しても該還元剤を前記ＮＯｘ触媒に導入させることができない虞がある。

これに対し、本発明においては、前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給が停止された後であって、前記性能再生処理が実施される吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられている分流通路（前記性能再生対象通路）に流入する排気の流量が、前記還元剤供給手段から供給される還元剤を該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入させるために必要な所定の流量よりも少ないときには、前記排気の流量を前記所定の流量以上にした後に、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させても良い。

つまり、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量が前記所定の流量より少ない場合においても、再び該排気の流量を前記所定の流量以上にさせることによって、前記還元剤供給手段によって供給させる還元剤を確実に前記ＮＯｘ触媒に導入させることができる。また、前記トルクなまし時においてＮＯｘ触媒の温度が高いために還元剤を供給することができなくても、その後に温度が低下するため、還元剤を供給することが可能となる。

また、本発明において、前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給が停止された後であって、スロットル開度が零であるときには、前記スロットル開度を所定期間に亘り零以外の所定開度に変更させるとともに、前記スロットル開度が所定開度に変更された後に、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させても良い。

ここで、所定期間とは前記スロットル開度を前記所定開度に維持する期間であり、予め実験的に求めておいても良い。具体的には、例えば前記還元剤供給手段による還元剤の供給量に基づいて決定しても良い。更に、該還元剤の供給量は前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量に基づいて決定しても良いし、予め定められる一定量としても良い。

また、前記所定開度とは、零以外の開度であって且つスロットル開度を前記所定期間に亘り該所定開度に維持することにより、前記還元剤供給手段から供給される還元剤を前記
ＮＯｘ触媒に導入させることの可能な開度である。

上記のように、内燃機関の燃焼に用いられる燃料の供給が停止され、スロットル開度が零である場合であっても、再び前記スロットル開度を所定期間に亘り所定開度に変更することによって、前記還元剤供給手段によって供給させる還元剤を確実に前記ＮＯｘ触媒に導入させることができる。

また、上記のように、前記性能再生対象通路に流入する排気の流量を前記所定の流量以上にする場合や、前記スロットル開度を所定期間に亘り零以外の所定開度に変更させる場合には、内燃機関の燃焼に用いられる燃料を該内燃機関に供給しても良い。例えば、前記スロットル開度を前記所定開度に維持することにより前記内燃機関に流入する吸気に対して、良好な燃焼状態を得るために必要な燃料を供給するようにしても良い。そうすれば、前記ＮＯｘ触媒に導入される排気の酸素濃度を低減させ、前記性能再生処理の効率を向上させることができる。

また、本発明において、前記性能再生処理は前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させるＮＯｘ還元処理または前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒回復処理であっても良い。例えば、ＮＯｘ還元処理を実施するときは、前記還元剤供給手段によってＮＯｘ触媒に供給される還元剤によってＮＯｘ触媒に導入される排気の空燃比をリッチにしても良い。また、ＳＯｘ被毒回復処理を実施するときは、ＮＯｘ触媒の床温を高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）にするとともに、ＮＯｘ触媒に導入される排気の空燃比をリッチにしても良い。

また、本発明において、前記ＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元処理を実施しているときに、内燃機関から排出されるＮＯｘ量が前記所定量以上になった場合には、前記排気流量変更手段によって前記性能再生対象通路に流入する排気の流量を増大させて、該ＮＯｘ還元処理を終了させても良い。

本発明においては、前記ＮＯｘ触媒に対する前記ＳＯｘ被毒回復処理を実施しているときに内燃機関から排出されるＮＯｘ量が前記所定量以上になった場合には、前記排気流量変更手段によって前記性能再生対象通路に流入する排気の流量を増大させた後、該ＮＯｘ触媒に対するＳＯｘ被毒回復処理を継続させても良い。

本発明にあっては、排気通路から分岐される複数の分流通路に設けられている吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対して性能再生処理を実施する際に、該性能再生処理の効率を向上させるとともに、内燃機関から排出されるＮＯｘが大気中に放出されることを抑制することができる。

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。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

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においては、内燃機関１の内部は省略されている。また、本実施例に係る排気通路は、途中で２つの分岐通路に分岐しており、さらに、これらの分岐通路がその下流側で合流する構成となっている。

図１において、内燃機関１には、該内燃機関１に流入する吸気が流通する吸気管２が接続されており、該吸気管２には該吸気管２内を流通する吸気の流量を調節するスロットルバルブ３が設けられている。また、内燃機関１には、該内燃機関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、排気中の粒子状物質（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、分岐部５ｃにおいて第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は合流部５ｄ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ＮＯｘを浄化し、さらに排気中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集する第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は第２排気管５ｂとともに、本実施例において排気通路を構成する。また、第１分岐通路１０ａ及び、第２分岐通路１０ｂは本実施例において分流通路に相当する。

本実施例における第１排気浄化装置１１ａの内部にはそれぞれ、上流側から吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された第１フィルタ１１１ａが直列に配置されている。また、第２排気浄化装置１１ｂには同じく上流側から第２ＮＯｘ触媒１１０ｂ、第２フィルタ１１１ｂが直列に配置されている。尚、第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ、第２ＮＯｘ触媒１１０ｂ、第２フィルタ１１１ｂは、本実施例において吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に相当する。

また、第１分岐通路１０ａにおける、第１排気浄化装置１１ａよりも下流側の部分には、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量を変更する第１流量変更弁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の下流側の部分には、第２流量変更弁１２ｂが備えられている。尚、上記の第１流量変更弁１２ａ、第２流量変更弁１２ｂは、本実施例において排気流量変更手段に相当する。

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１３ａ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１３ｂが備えられている。なお、上記の第１燃料添加弁１３ａ及び第２燃料添加弁１３ｂは、本実施例において還元剤供給手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１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）３０が併設されている。このＥＣＵ３０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ほか、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。

ＥＣＵ３０には、クランクポジションセンサ３１や、アクセルポジションセンサ３２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ＥＣＵ３０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３０には、内燃機関１の燃焼に用いられる燃料を噴射する筒内燃料噴射弁４、第１流量変更弁１２ａ、第２流量変更弁１２ｂ、第１燃料添加弁１３ａ、第２燃料添加弁１３ｂが電気配線を介して接続
されており、ＥＣＵ３０によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３０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を還元させるためのＮＯｘ還元処理ルーチンや、ＳＯｘ被毒回復処理ルーチンなども、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。従って、これらの処理を実行するＥＣＵ３０は本実施例において性能再生手段に相当する。

次に、本実施例の排気浄化システムに関し、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の制御について説明する。上述のように、本排気浄化システムにおけるＮＯｘ還元処理は、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が、大気中に排出されるとエミッションが過度に悪化してしまうＮＯｘ量に対して充分なマージンを見込んだ所定のＮＯｘ量よりも少ない場合に適用される。そこで、本実施例では、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が所定のＮＯｘ量より少ないときの運転状態として、内燃機関１に対して減速要求がなされ、筒内燃料噴射弁４からの燃料噴射が停止（以下、「フューエルカット」という。）される場合を例として説明する。尚、ＮＯｘ還元処理の対象ではない第２排気浄化装置１１ｂの配置されている第２分岐通路１０ｂを通過する排気の流量を変更する第２流量変更弁１２ｂは、本制御において開弁されていることを前提に説明する。

ここで、図２は、本実施例におけるフューエルカットが行なわれる際の各種機器の作動状態を示したタイムチャートである。図２（ａ）はアクセル開度ＡＡ、図２（ｂ）はスロットル開度ＴＡ、図２（ｃ）は筒内燃料噴射弁の燃料噴射量Ｑ、図２（ｄ）は第１燃料添加弁の開閉状態、図２（ｅ）は第１流量変更弁の開閉状態を示したタイムチャートである。

図２（ａ）に示す「アクセル開度ＡＡ」は、「ＡＡ０」のときに全閉以外であって且つ全開を含む所定開度となり、「ＡＡ１」のときに全閉となる。図２（ｂ）に示す「スロットル開度ＴＡ」は、「ＴＡ０」のときに全閉以外であって且つ全開を含む所定開度となり、「ＴＡ１」のときに全閉となる。図２（ｃ）に示す「筒内燃料噴射量Ｑ」は「Ｑ０」のときにアクセル開度ＡＡ０に対応して要求される機関トルクを得るだけの燃料が噴射され、「Ｑ１」のときに燃料の噴射が停止されている。図２（ｄ）に示す「第１燃料添加量弁」は、「ＯＮ」のときに燃料が噴射され、「ＯＦＦ」のときに燃料の噴射が停止されている。図２（ｅ）に示す「第１流量変更弁」は、「開弁」のときに第１流量変更弁１２ａの開度が全閉以外の全開を含む所定の開度とされ、「閉弁」のときに全開以外の全閉を含む所定の開度とされる。

まず、図２（ａ）に示すように、時点Ｔ０において内燃機関１に対して減速要求がなされ、アクセル開度ＡＡがＡＡ０からＡＡ１（全閉）に変更される。そうすると、図２（ｂ）に示すように、時点Ｔ０からＴ１にかけて、スロットル開度ＴＡがＴＡ０からＴＡ１（全閉）に変更され、内燃機関１に流入する吸入空気量が減少される。

また、図２（ｃ）に示すように、筒内燃料噴射弁４からの筒内燃料噴射量Ｑについては、時点Ｔ０において、筒内燃料噴射量Ｑ０から徐々に減少され、時点Ｔ１において筒内燃料噴射弁４からの燃料噴射が停止される（筒内燃料噴射量Ｑ１）。ここで、「筒内燃料噴射量を徐々に減少させる」とは、燃料を噴射する一回当りの噴射時間を徐々に短くする意味を含むものである。このように、スロットル開度ＴＡおよび筒内燃料噴射量Ｑを徐々に減少させる（以下、「トルクなまし制御」ともいう。）ことにより、機関トルクＴＱが急変し、所謂トルク段差が生じることが抑制される。

尚、時点Ｔ１はスロットル開度ＴＡがＴＡ１（全閉）となり、且つ筒内燃料噴射弁からの燃料噴射が停止される時点である。そして、時点Ｔ１は、スロットル開度ＴＡの変更量（ＴＡ０−ＴＡ１）や筒内燃料噴射量Ｑの変更量（Ｑ０−Ｑ１）に基づいて決定しても良い。また、上記の時点Ｔ０からＴ１までの期間が過度に短すぎてドライバビリティが悪化しないように決定しても良く、該期間が過度に長すぎて運転状態の変更要求に対する応答性が悪化しないように決定しても良い。

次に、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、第１流量変更弁１２ａが開弁している状態の時点Ｔ２において、第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）のＮＯｘ還元処理に係る還元剤としての燃料が第１燃料添加弁１３ａから排気に添加される。そして、第１燃料添加弁１３ａからの燃料の添加は、スロットル開度ＴＡがＴＡ１（全閉）になる時点Ｔ１に停止される。

ここで、上記燃料の添加の停止時期である時点Ｔ１において、第１燃料添加弁１３ａの周辺における排気の流量は所定の流量以上である。また、この所定の流量とは、第１燃料添加弁１３ａから燃料が添加される燃料を第１排気浄化装置１１ａに導入させることができなくなるときの排気の流量に対して充分なマージンを見込んだ排気の流量である。尚、第１燃料添加弁１３ａからの燃料の添加の停止時期は上記排気の流量が所定の流量以上であれば、時点Ｔ１よりも前または後の時点で終了させるとしても良い。

そして、時点Ｔ１において、第１流量変更弁１２ａが閉弁される。このようにすると、第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）を通過する排気の流量が急激に減少し、該排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）に燃料を残留させることができる。これにより、ＮＯｘ還元処理の効率を向上させ、該ＮＯｘ還元処理に係る燃費を向上させることが可能となる。

尚、上記の「閉弁」とは、第１流量変更弁１２ａの開度を時点Ｔ１以前の開度よりも閉じ側であって「全閉」を含む所定の開度に変更することを意味しており、少なくとも第２分岐通路１０ｂよりも第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が少なくなるように、第１流量変更弁１２ａの開度を変更させる。

次に、時点Ｔ３においてアクセル開度がＡＡ１（全閉）から再びＡＡ０に変更されると内燃機関１に対する要求トルクが増大するため、スロットル開度ＴＡがＴＡ１（全閉）からＴＡ０に変更されるとともに、筒内燃料噴射弁４から該内燃機関１の燃焼に用いられる燃料の噴射が開始される。

その結果、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が増大するため、時点Ｔ３において第１流量変更弁１２ａが開弁される。そして、第１流量変更弁１２ａ及び第２流量変更弁１２ｂが開弁された状態となることにより、該内燃機関１から排出されるＮＯｘが第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂによって浄化される。従って、多量のＮＯｘが大気中に放出されることに起因するエミッションの悪化を抑制できる。尚、上記の「開弁」とは、第１流量変更弁１２ａの開度を時点Ｔ３以前の開度よりも開き側であって「全開」を含む所定の開度に変更することを意味する。

次に、図３は本実施例の排気浄化システムに係る第１排気浄化装置１１ａに対するＮＯｘ還元ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０内の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においては、アクセル開度ＡＡが検出される
。具体的には、アクセル開度ＡＡはアクセル開度センサ３２の出力値に基づいて検出される。Ｓ１０１の処理が終わるとＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、Ｓ１０１において検出されたアクセル開度ＡＡに基づいて内燃機関１にフューエルカット要求がなされているか否かが判定される。例えば、前記アクセル開度ＡＡが全閉となっているか否か判定される。また、例えばクランクポジションセンサ３１の出力値に基づいて検出される機関回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＡとに基づいて判定しても良い。つまり、本ステップでは、ＮＯｘ還元処理を行なうのに適した運転状態となっているか否か判定される。そして、フューエルカット要求がな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、フューエルカット要求がなされていると判定された場合にはＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、ＥＣＵ３０によってスロットルバルブ３のスロットル開度ＴＡが全閉に変更されるとともに、筒内燃料噴射弁４からの内燃機関１の燃焼のための燃料の噴射が停止される。本実施例においては、スロットル開度ＴＡおよび筒内燃料噴射量Ｑを徐々に減少させることとした。これにより、機関トルクＴＱが急変し、所謂トルク段差が生じることが抑制される。Ｓ１０３の処理が終わるとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、第１燃料添加弁１３ａから所定量の燃料が排気中に添加される。ここで所定量とは、第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）に吸蔵されているＮＯｘの還元に必要な燃料の量である。具体的には、例えば第１排気浄化装置１１ａに吸蔵されているＮＯｘ量に基づいて決定されても良いし、予め定められる一定量としても良い。そして、Ｓ１０４の処理が終わるとＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、第１流量変更弁１２ａが閉弁され、第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）を通過する排気の流量が減少される。そうすると、第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａにおけるＮＯｘの還元反応が促進される。そして、Ｓ１０５の処理が終わるとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、フューエルカット終了要求がなされているか否かが判定される。具体的には、Ｓ１０２と同様に、アクセル開度ＡＡに基づいて判定しても良い。つまり、本ステップでは、本発明に係るＮＯｘ還元処理を行なうのに適した運転状態から外れたか否かが判定される。そして、フューエルカット終了要求がなされていないと判定された場合にはＳ１０５の処理の後の状態が継続される。即ち、第１流量変更弁１２ａが閉弁された状態で第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａに対するＮＯｘ還元処理が継続される。一方、フューエルカット終了要求がなされていると判定された場合にはＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては第１流量変更弁１２ａが開弁される。そして、Ｓ１０７の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施例によれば、第１燃料添加弁１３ａから第１分岐通路１０ａにおける排気中に燃料が添加された後は、第１排気浄化装置１１ａの周辺雰囲気をＮＯｘの還元雰囲気に維持することが可能となり、ＮＯｘ還元処理に係る燃費を向上させることができる。

また、本実施例に係るＮＯｘ還元処理は内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が少ないフューエルカット時に実行されるため、第２分岐通路１０ｂに設けられる第２排気浄化装置１１ｂをすり抜けて大気中にＮＯｘが放出されることを抑制することができる。

また、本実施例においては、第１排気浄化装置１１ａに吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合を例として説明したが、第２排気浄化装置１１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合おいても本実施例に係る制御を適用することができる。

また、本実施例においては、第２分岐通路１０ｂにおいても第２排気浄化装置１１ｂが設けられているが、該第２排気浄化装置１１ｂが設けられていない構成の排気浄化システムにおいても適用可能である。つまり、フューエルカット時には内燃機関１で燃焼が行われないためＮＯｘが殆ど発生しない。そのため、排気中には殆どＮＯｘが含まれないので、排気を浄化する必要がないからである。

次に、本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの実施例１とは異なる実施例について説明する。ここで、本実施例に係る内燃機関１の構成は実施例１と同様であり、詳しい説明を省略する。

次に、本実施例におけるＮＯｘ還元処理の制御について説明する。また、本実施例においても実施例１と同様、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が所定のＮＯｘ量より少ないときの運転状態として、内燃機関１に対して減速要求がなされ、フューエルカットがなされる際の第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）に対してＮＯｘ還元処理を実施する場合を例として説明する。更に、第２流量変更弁１２ｂは開弁されていることを前提に説明する。

本実施例においては、上述のトルクなまし制御時ではなく、フューエルカットがなされた後に第１排気浄化装置１１ａに対してＮＯｘ還元処理を実施する制御について説明する。例えば、トルクなまし制御がなされるときに第１ＮＯｘ触媒１１０ａ又は第１フィルタ１１１ａの床温が過度に高く、過昇温或いは熱劣化を抑制する観点により還元剤としての燃料を供給することができない場合等に、本実施例におけるＮＯｘ還元処理に係る制御を適用すると、より好適である。

ここで、図４は、本実施例におけるフューエルカットが行なわれる際の各種機器の作動状態を示したタイムチャートである。図４中の記号で図３と同じものは、同じ状態を示している。

まず、図４（ａ）に示すように、時点ｔ０においてアクセル開度ＡＡがＡＡ０からＡＡ１（全閉）に変更されると、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、時点Ｔ０からＴ１にかけて、上述したトルクなまし制御がなされる。即ち、スロットル開度ＴＡがＴＡ０からＴＡ１（全閉）に徐々に変更されるとともに、筒内燃料噴射弁４からの筒内燃料噴射量Ｑについては、筒内燃料噴射量Ｑ０から徐々に減少され、時点Ｔ１において燃料噴射が停止される（筒内燃料噴射量Ｑ１）。

そして、上述のように、例えばトルクなまし制御がなされるときに第１ＮＯｘ触媒１１０ａ又は第１フィルタ１１１ａ過昇温或いは熱劣化を抑制する観点によって燃料を供給することができない場合には、第１燃料添加弁１３ａの周辺における排気の流量が所定の流量より少なくなる場合がある。そのような場合には、第１分岐通路１０ａにおける排気中に第１燃料添加弁１３ａから燃料が添加されても、第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）まで添加された燃料を到達させることが困難となる虞がある。

そこで、本実施例においては、時点Ｔ４において、スロットル開度ＴＡが所定開度ＴＡ２に変更される。これにより、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が再び所定の流
量以上になり、第１燃料添加弁１３ａから添加された燃料が第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）に導入される。

尚、上記の所定開度ＴＡ２は全閉以外であって且つ全開を含む所定開度であり、予め定められる一定の開度である。また、該所定開度ＴＡ２は、第１分岐通路１０ａの第１燃料添加弁１３ａの周辺における排気の流量を所定の流量以上にすることができる開度であり、第１燃料添加弁１３ａから燃料が添加される場合に該燃料を第１排気浄化装置１１ａに導入させることの可能な開度である。尚、この所定開度ＴＡ２は本実施例において所定開度に相当する。

更に、上記の時点Ｔ４において、筒内燃料噴射弁４からの筒内燃料噴射量ＱがＱ１からＱ２に変更される。ここで、筒内燃料噴射量Ｑ２とは、Ｑ１（停止）以外の燃料噴射量であって、例えばスロットル開度ＴＡが所定開度ＴＡ２に変更されることにより内燃機関１に流入する吸気に対して、良好な燃焼状態を得るために必要な筒内燃料噴射量である。この筒内燃料噴射量Ｑ２は、排気管５に流入する排気の空燃比を所定の空燃比とするのに必要な燃料噴射量としても良く、予め実験的に定められる。

そして、時点Ｔ５において、再びスロットル開度ＴＡがＴＡ１（全閉）に変更されるとともに、筒内燃料噴射弁４からの燃料の噴射が停止される（筒内燃料噴射量Ｑ１）。ここで、スロットル開度ＴＡが所定開度ＴＡ２に維持される期間（時点Ｔ４から時点Ｔ５）は、後述する第１燃料添加弁１３ａから添加される燃料添加量に基づいて予め実験的に定められる期間であり、本実施例において所定期間に相当する。そして、該燃料添加量が多いほど該期間を長くしても良い。第１燃料添加弁１３ａによる燃料の添加が停止される時点おいて、第１排気浄化装置１１ａの第１燃料添加弁１３ａの周辺における排気の流量が所定の流量以上であることが必要と考えられるからである。

次に、図４（ｄ）、（ｅ）に示すように、時点Ｔ６から時点Ｔ７に亘り、第１燃料添加弁１３ａから第１分岐通路１０ａにおける排気中に還元剤としての燃料が添加される。ここで、時点Ｔ６は、時点Ｔ４から時点Ｔ５までの期間でスロットルが開かれることにより流れる排気中に燃料を添加できる時期として決定される。また、第１燃料添加弁１３ａによる燃料の停止時期である時点Ｔ７において、第１排気浄化装置１１ａの第１燃料添加弁１３ａの周辺における排気の流量は所定の流量以上であれば、時点Ｔ５の前であっても良いし、後であっても良い。また、時点Ｔ７は時点Ｔ５に基づいて決定されても良い。

そして、時点Ｔ７においては第１流量変更弁１２ａが閉弁される。即ち、第１排気浄化装置１１ａ（第１ＮＯｘ触媒１１０ａ、第１フィルタ１１１ａ）を通過する排気の流量を減少させた状態で、ＮＯｘ還元処理が実施される。

そして、上述した時点Ｔ３において、アクセル開度がＡＡ１（全閉）から再びＡＡ０に変更されると、スロットル開度ＴＡがＴＡ０に変更されるとともに、筒内燃料噴射弁４から燃料の噴射が開始される。更に、第１流量変更弁１２ａが開弁され、ＮＯｘ還元処理が終了される。

尚、本実施例において、上述した時点Ｔ４から時点Ｔ５までの期間に亘り、筒内燃料噴射弁４から燃料を噴射させているが、第１排気浄化装置１１ａの第１燃料添加弁１３ａの周辺における排気の流量が所定の流量以上であれば、必ずしも筒内燃料噴射弁４から燃料を噴射させる必要はない。

次に、図５は、本実施例の排気浄化システムに係る第１排気浄化装置１１ａに対する第２ＮＯｘ還元ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０内の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。

また、本ルーチンにおいてＳ２０１、Ｓ２０２の処理は、実施例１におけるＮＯｘ還元ルーチンのＳ１０１、Ｓ１０２に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、Ｓ２０２において、フューエルカット要求がなされていると判定された場合にはＳ２０３に進む。

Ｓ２０３においては、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が取得される。ここで、該排気の流量の取得は、例えば、図示しないエアフローメータから検出される吸入空気量から推定しても良い。そして、Ｓ２０３の処理が終わるとＳ２０４に進む。

Ｓ２０４においては、Ｓ２０３において取得された排気の流量が予め定められる閾値よりも小さいか否かが判定される。つまり、本ステップでは、第１燃料添加弁１３ａから燃料を添加した場合に第１排気浄化装置１１ａに該燃料を導入させることができないか否かが判定される。ここで、排気の流量が閾値以上であると判定された場合には、上述したトルクなまし制御中に第１燃料添加弁１３ａによって燃料が添加されることにより、該燃料を第１排気浄化装置１１ａに導入させることが可能と判断される。そのような場合には、実施例１におけるＮＯｘ還元ルーチンのＳ１０３以降の処理が実行される。一方、排気の流量が閾値より小さいと判定された場合には、第１燃料添加弁１３ａによって燃料が添加されても、該排気の流量が過度に少ないため該燃料を第１排気浄化装置１１ａに導入させることができないと判断され、Ｓ２０５に進む。

Ｓ２０５においては、所定期間に亘り、スロットル開度ＴＡが所定開度ＴＡ２に変更されるとともに、筒内燃料噴射弁４から筒内噴射量Ｑ２の燃料が噴射される。そして、Ｓ２０５の処理が終わるとＳ２０６に進む。

尚、Ｓ２０６からＳ２０９における処理は、実施例１におけるＮＯｘ還元ルーチンのＳ１０４からＳ１０７における処理に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、Ｓ２０９の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施例においては、内燃機関１に対してフューエルカットがなされる際に、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量が過度に少ない場合においても、確実に第１燃料添加弁１３ａによって添加された燃料を第１排気浄化装置１１ａに導入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。図６は、本実施例に係る内燃機関１と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。ここで、実施例１の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

本実施例では、排気管５の途中には、排気中の粒子状物質（例えば、煤）やＮＯｘを浄化する排気浄化部２０が配置されている。以下、排気浄化部２０の上流を第１排気管５ａ、排気浄化部２０の下流を第２排気管５ｂという。第１排気管５ａは、分岐部５ｃにおいて第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂに分岐されており、この第１分岐通路２０ａ及び第２分岐通路２０ｂは合流部５ｄにおいて合流し、第２排気管５ｂを形成している。従って、第１分岐通路２０ａ及び、第２分岐通路２０ｂは本実施例において分流通路に相当する。

そして、第１分岐通路２０ａには、排気中のＮＯｘを浄化し、さらに排気中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集する第１排気浄化装置２１ａが設けられており、第２分岐通路２
０ｂには、同じく第２排気浄化装置２１ｂが設けられている。

本実施例における第１排気浄化装置２１ａの内部にはそれぞれ、上流側から吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された第１ＮＯｘ触媒２１０ａ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された第１フィルタ２１１ａが直列に配置されている。また、第２排気浄化装置２１ｂには同じく上流側から第２ＮＯｘ触媒２１０ｂ、第２フィルタ２１１ｂが直列に配置されている。尚、第１ＮＯｘ触媒２１０ａ、第１フィルタ２１１ａ、第２ＮＯｘ触媒２１０ｂ、第２フィルタ２１１ｂは、本実施例において吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に相当する。

また、分岐部５ｃには、第１分岐通路２０ａと第２分岐通路２０ｂを通過する排気の流量を変更する第３流量変更弁２２が備えられている。尚、第３流量変更弁２２は、本実施例において排気流量変更手段に相当する。

また、図６中、第１排気管５ａにおける第３流量変更弁２２の上流側には、第１排気浄化装置２１ａや第２排気浄化装置２１ｂのＮＯｘ還元処理等を実施する際に、還元剤としての燃料を排気に添加する第３燃料添加弁２３が備えられている。ここで、第３燃料添加弁２３は、本実施例において還元剤供給手段に相当する。

また、本実施例における第３流量変更弁２２、第３燃料添加弁２３は電気配線を介してＥＣＵ３０に接続されており、これらはＥＣＵ３０によって制御されるようになっている。

次に、本実施例の排気浄化システムに関し、第１排気浄化装置２１ａ及び第２排気浄化装置２１ｂに対するＳＯｘ被毒回復処理を実施する場合の制御について説明する。図７は、本実施例の排気浄化システムに係るＳＯｘ被毒回復ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり第１排気浄化装置２１ａ又は第２排気浄化装置２１ｂに対するＳＯｘ被毒回復処理を実施中における所定期間毎に実行される。

また、本ルーチンは内燃機関１がフューエルカットを行っていない状態（以下、「通常運転時」ともいう。）において、第３流量変更弁２２の停止位置を第１分岐通路２０ａ及び第２分岐通路２０ｂに排気を通過させることが可能な位置としている状態（以下、この停止位置を、「中立位置」ともいう。）でＳＯｘ被毒回復処理（以下、単に「通常時ＳＯｘ被毒回復処理」ともいう。）を実施しているときに実行されるルーチンである。

以下に、第１排気浄化装置２１ａに対してＳＯｘ被毒回復処理を実施する場合を例として説明する。まず、本ルーチンが実行されるときには上記の通常時ＳＯｘ被毒回復処理が実行されている。即ち、第３燃料添加弁２３から燃料が排気中に添加される。

そして、第１排気浄化装置２１ａ（第１ＮＯｘ触媒２１０ａ、第１フィルタ２１１ａ）に燃料が導入されると、第１ＮＯｘ触媒２１０ａ及び第１フィルタ２１１ａの周辺雰囲気がリッチ雰囲気にされるとともに、排気中の酸素により燃料が酸化されて床温が上昇する。そして、床温が高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）になったときに還元剤が存在することによって第１ＮＯｘ触媒２１０ａ及び第１フィルタ２１１ａのＳＯｘ被毒回復がなされる。

そして、上記の通常時ＳＯｘ被毒回復処理中において本ルーチンが実行される。ここで、本ルーチンにおけるＳ３０１からＳ３０３においては、ＮＯｘ還元ルーチンのＳ１０１から１０３に対応しており、詳しい説明を省略する。

そして、Ｓ３０４においては、第３燃料添加弁２３から所定量の燃料が排気中に添加される。ここで所定量の燃料は、例えば第１排気浄化装置２１ａ（第１ＮＯｘ触媒２１０ａ、第２フィルタ２１１ａ）に吸蔵されているＳＯｘ量に基づいて決定されても良いし、予め定められる一定量としても良い。Ｓ３０４の処理が終わるとＳ３０５に進む。

Ｓ３０５においては、第３流量変更弁２２の停止位置が第２分岐通路２０ｂよりも第１分岐通路２０ａを通過する排気の流量が少なくなるような位置（以下、この停止位置を、「第２側停止位置」ともいう。）に中立位置から切り替えられる。そうすると、第１排気浄化装置２１ａ（第１ＮＯｘ触媒２１０ａ、第１フィルタ２１１ａ）を通過する排気の流量が減少され、該第１排気浄化装置２１ａに燃料を残留させることができる。これにより、ＳＯｘの還元反応を促進させ、ＳＯｘ被毒回復処理に係る燃費を向上させることが可能となる。そして、Ｓ３０５の処理が終わるとＳ３０６に進む。

Ｓ３０６においては、フューエルカット終了要求がなされているか否かが判定される。ここで、Ｓ３０６は上述のＮＯｘ還元ルーチンのＳ１０６に対応しており、詳しい説明を省略する。そして、フューエルカット終了要求がなされていないと判定された場合にはＳ３０５の処理の後の状態が継続される。一方、フューエルカット終了要求がなされていると判定された場合にはＳ３０７に進む。

Ｓ３０７においては第３流量変更弁２２の停止位置が第２側停止位置から中立位置に切り替えられる。そして、Ｓ３０７の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施例によれば、通常時ＳＯｘ被毒回復処理を実施している際においても、内燃機関１にフューエルカット要求がなされる場合に、本実施例に係るＳＯｘ被毒回復ルーチンを実行することにより、ＳＯｘ被毒回復処理に係る燃費を向上させることができる。また、該ＳＯｘ被毒回復処理の実施中において該内燃機関１から排出されるＮＯｘは第２排気浄化装置２１ｂによって浄化可能であり、エミッションが悪化することを抑制できる。

また、上述した本ルーチンの終了時において、第１排気浄化装置２１ａ（第１ＮＯｘ触媒２１０ａ、第１フィルタ２１１ａ）に吸蔵されているＳＯｘ量を推定し、更に、第１排気浄化装置２１ａに対してＳＯｘ被毒回復処理が必要である場合には、上述した通常時ＳＯｘ被毒回復処理を実施しても良い。

また、本ルーチンのＳ３０５において、第３流量変更弁２２の停止位置を第２停止位置とすることにより、第２分岐通路２０ｂよりも第１分岐通路２０ａを通過する排気の流量を少なくさせているが、その際に第１分岐通路２０ａを通過する排気の流量を零にしても良い。そうすることによって、より確実に、第１ＮＯｘ触媒２１０ａ及び第１フィルタ２１１ａに燃料を残留させるとともに該第１ＮＯｘ触媒２１０ａ及び第１フィルタ２１１ａの床温を高温に維持することができる。従って、第１排気浄化装置２１ａに対するＳＯｘ被毒回復処理の効率を向上させ、該ＳＯｘ被毒回復処理に係る燃費を向上させることが可能となる。

本発明に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 実施例１におけるフューエルカットが行なわれる際の各種機器の作動状態を示したタイムチャートである。（ａ）はアクセル開度ＡＡ、（ｂ）はスロットル開度ＴＡ、（ｃ）は筒内燃料噴射弁の燃料噴射量Ｑ、（ｄ）は第１燃料添加弁の開閉状態、（ｅ）は第１流量変更弁の開閉状態を示したタイムチャートである。 実施例１におけるＮＯｘ還元ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２におけるフューエルカットが行なわれる際の各種機器の作動状態を示したタイムチャートである。（ａ）はアクセル開度ＡＡ、（ｂ）はスロットル開度ＴＡ、（ｃ）は筒内燃料噴射弁の燃料噴射量Ｑ、（ｄ）は第１燃料添加弁の開閉状態、（ｅ）は第１流量変更弁の開閉状態を示したタイムチャートである。 実施例２における第２ＮＯｘ還元ルーチンを示すフローチャートである。 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。 実施例３におけるＳＯｘ被毒回復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
３・・・スロットルバルブ
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
１１０ａ・・・第１ＮＯｘ触媒
１１０ｂ・・・第２ＮＯｘ触媒
１１１ａ・・・第１フィルタ
１１１ｂ・・・第２フィルタ
１２ａ・・・第１流量変更弁
１２ｂ・・・第２流量変更弁
１３ａ・・・第１燃料添加弁
１３ｂ・・・第２燃料添加弁
３０・・・ＥＣＵ
３２・・・アクセルポジションセンサ

Claims (6)

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、
   前記排気通路の途中の分岐部において分岐される複数の分流通路と、
   前記複数の分流通路の少なくとも一に設けられるとともに、流入する排気の空燃比がリーンのときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチで還元剤が存在する時には前記吸蔵されたＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入される排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   前記各分流通路を通過する前記排気の流量を変更する排気流量変更手段と、
   前記内燃機関から排出されるとともに前記排気通路に流入するＮＯｘ量が所定量より少ない場合に、前記還元剤供給手段から前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させた後、前記還元剤が供給された前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられている分流通路を通過する排気の流量を他の分流通路を通過する排気の流量よりも前記排気流量変更手段が減少させることによって該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の性能を再生する性能再生処理を実施する再生手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給を停止させる場合には、該燃料の供給量および吸入空気量を徐々に減少させるとともに、
   前記性能再生処理が実施される吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられている分流通路に流入する排気の流量が、前記還元剤供給手段から供給される還元剤を該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入させるために必要な所定の流量以上のときに、
   前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させ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. 前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給を停止させる場合には、該燃料の供給量を徐々に減少させるとともにスロットル開度を徐々に小さくさせ、
   前記スロットル開度が零になる前に、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させ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。
4. 前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給が停止された後であって、前記性能再生処理が実施される吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が設けられている分流通路に流入する排気の流量が、前記還元剤供給手段から供給される還元剤を該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に導入させるために必要な所定の流量よりも少ないときには、
   前記排気の流量を前記所定の流量以上にした後に、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させ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。
5. 前記内燃機関での燃焼に用いられる燃料の供給が停止された後であって、スロットル開度が零であるときには、
   前記スロットル開度を所定期間に亘り零以外の所定開度に変更させるとともに、
   前記スロットル開度が所定開度に変更された後に、前記再生手段は前記還元剤を前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させ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。
6. 前記性能再生処理は前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出させるＮＯｘ還元処理または前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを放出させるＳＯｘ被毒回復処理であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

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