JP4487982B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、排気の空燃比が比較的高くＮＯｘ触媒の周囲雰囲気が酸化雰囲気である場合、排気中のＮＯｘが該ＮＯｘ触媒に吸蔵される。このとき、排気中のＳＯｘをも該ＮＯｘ触媒に吸蔵される。
このようにＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物（ＮＯｘやＳＯｘ）を還元するときは、還元の対象となる酸化物が還元可能となる空燃比として設定されている目標空燃比にまでＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を比較的短い周期で繰り返し低下させる、所謂リッチスパイク制御が行われる場合がある。
このようなリッチスパイク制御においては、ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられた還元剤添加弁によって排気中に還元剤を複数回添加することでＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を目標空燃比にまで低下させる技術が知られている。また、特許文献１には、このようなリッチスパイク制御における還元剤の添加を内燃機関のクランク角に同期させることよって、排気弁が開弁したときに該還元剤の添加が実行されるようにする技術が開示されている。
特開２００２−１０６３３２号公報 特開２００３−２８６８７８号公報 特開２００５−２４８７６０号公報 特開２００２−３８９２６号公報
還元剤添加弁においては、還元剤の付着等によって詰まりが生じる場合がある。このような還元剤添加弁の詰まりが生じると、リッチスパイク制御の実行時に該還元剤添加弁から添加される単位時間当たりの還元剤添加量（以下、単位添加量と称する）が減少することになる。この場合、還元剤添加弁による還元剤の添加を実行しても排気の空燃比が目標空燃比まで低下せず、その結果、ＮＯｘ触媒に吸蔵されていた酸化物が十分に還元されない虞がある。
そこで、還元剤添加弁に詰まりが生じ単位添加量が減少した場合、リッチスパイク制御において排気の空燃比を低下させるべく還元剤添加弁によって還元剤を複数回添加するときの一回当たりの添加期間（以下、単に添加期間と称する）を延長する技術が知られている。これにより、排気の空燃比を低下させるときにおける還元剤添加弁からの還元剤添加量の減少を抑制することが出来る。即ち、排気の空燃比をより低い値にまで低下させることが可能となる。
しかしながら、還元剤添加弁からの還元剤の添加を内燃機関のクランク角に同期させて実行する場合、添加期間は内燃機関のクランク角によって制限される。即ち、添加期間には上限値がある。そして、添加期間を上限値まで延長しても還元剤の添加量が足りず、排気の空燃比が目標空燃比までは低下しない場合がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、還元剤添加弁に詰まりが生じた場合であっても、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより還元させることが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明は、還元剤添加弁に詰まりが生じた場合、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増加させるものである。
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流側の前記排気通路に設けられ排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を周期的に目標空燃比とすべく低下させるリッチスパイク制御を実行するものであって、該排気の空燃比を低下させるときは前記内燃機関のクランク角が所定範囲内にあるときに実行される前記還元剤添加弁による還元剤の添加を複数回行うリッチスパイク実行手段と、
前記還元剤添加弁に詰まりが生じたか否かを判別する添加弁詰まり判定手段と、を備え、
前記添加弁詰まり判定手段によって前記還元剤添加弁に詰まりが生じたと判定された場合、前記リッチスパイク実行手段によるリッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増加させることを特徴とする。
ここで、所定範囲とは、内燃機関のクランク角が該所定の範囲内にあるときに還元剤添加弁からの還元剤の添加を実行することで、還元剤をより好適にＮＯｘ触媒に到達させることが可能な範囲である。該所定範囲は実験等によって予め定められている。
リッチスパイク制御の実行時において、還元剤添加弁による複数回の還元剤の添加を実行する回数を増加させることにより、排気の空燃比を低下させる回数を増加させることが出来る。これにより、リッチスパイク制御の実行中に該還元剤添加弁によって添加される総還元剤添加量を増加させることが出来る。
つまり、本発明によれば、還元剤添加弁に詰まりが生じて単位添加量が減少し、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比が目標空燃比まで低下しなくなった場合であっても、ＮＯｘ触媒に供給される還元剤の量の減少を抑制することが出来る。従って、還元剤添加弁に詰まりが生じた場合であっても、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより還元させることが可能となる。
本発明においては、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増加させるときは、該リッチスパイク制御の実行中に還元剤添加弁によって添加される総還元剤添加量が、還元剤添加弁に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合の総還元剤添加量と略同量となる回数分増加させてもよい。
これにより、還元剤添加弁に詰まりが生じた場合であっても、還元剤添加弁に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合と略同量の還元剤をＮＯｘ触媒に供給することが出来る。そのため、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を、還元剤添加弁に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合と同程度還元することが出来る。
本発明においては、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増
加させるときは、該リッチスパイク制御おける排気の空燃比の低下を休止している期間、つまり、還元剤添加弁による複数回の還元剤の添加を休止している期間を短縮してもよい。
これによれば、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増加させた場合であっても、該リッチスパイク制御の実行期間が長くなるのを抑制することが出来る。
本発明においては、添加弁詰まり判定手段によって前記還元剤添加弁に詰まりが生じたと判定された場合、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させるときの還元剤添加弁による一回当たりの還元剤添加期間を延長する添加期間延長手段をさらに備えてもよい。しかしながら、本発明では、還元剤添加弁による還元剤の添加は内燃機関のクランク角が所定範囲内にあるときに実行される。そのため、内燃機関のクランク角が所定範囲ある期間の長さが必然的に添加期間の上限値となる。
そこで、上記構成の場合、添加期間延長手段によってリッチスパイク制御の実行時の添加期間を上限値まで延長しても、該リッチスパイク制御の実行中に還元剤添加弁によって添加される総還元剤添加量が、還元剤添加弁に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合の総還元剤添加量に達しない場合に、該リッチスパイク制御において排気の空燃比を低下させる回数を増加させてもよい。
これによれば、還元剤添加弁に詰まりが生じた場合であっても、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を可及的に目標空燃比に近づけることが出来る。そのため、リッチスパイク制御における排気の空燃比を低下させる回数を増加させるときの増加回数を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより還元させることが出来る。
本発明によれば、還元剤添加弁に詰まりが生じた場合であっても、ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物をより還元させることが出来る。
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
＜内燃機関およびその吸排気系の概略構成＞
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は４つの気筒２を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒２には該気筒２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３がそれぞれ設けられている。
内燃機関１には、インテークマニホールド５およびエキゾーストマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド５には吸気通路４の一端が接続されている。エキゾーストマニホールド７には排気通路６の一端が接続されている。本実施例において、排気通路６はエキゾーストマニホールド７の４番気筒近傍の位置に接続されている。
吸気通路４にはターボチャージャ（過給機）８のコンプレッサ８ａが設置されている。排気通路６にはターボチャージャ８のタービン８ｂが設置されている。吸気通路に４におけるコンプレッサ８ａよりも上流側にはエアフローメータ１２が設けられている。
排気通路６におけるタービン８ｂより下流側には酸化触媒９が設けられており、また、該酸化触媒９より下流側にはＮＯｘ触媒１０が設けられている。排気通路６における酸化
触媒９とＮＯｘ触媒１０との間には排気の温度を検出する温度センサ１３が設けられている。また、排気通路６におけるＮＯｘ触媒１０よりも下流側には排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ１４が設けられている。
エキゾーストマニホールド７における排気通路６の接続部近傍には排気中に還元剤として燃料を添加する燃料添加弁１１が設置されている。
内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフローメータ１２および温度センサ１３、ＮＯｘ濃度センサ１４、クランクポジションセンサ１６、アクセル開度センサ１７が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１６は内燃機関１のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１７は内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出する。そして、上記各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
ＥＣＵ２０は、温度センサ１３の検出値に基づいて酸化触媒９の温度を推定する。また、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６の検出値に基づいて内燃機関１の回転数を導出し、アクセル開度センサ１７の検出値に基づいて内燃機関１の負荷を導出する。
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁３および燃料添加弁１１が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
＜リッチスパイク制御＞
本実施例では、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比を目標空燃比まで比較的短い周期で繰り返し低下させるリッチスパイク制御を行うことで該ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを還元させる。ここで、目標空燃比とは、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを還元することが可能な空燃比の上限値以下の値である。排気の空燃比を該目標空燃比とすることで、ＮＯｘの還元のために十分な量の燃料（還元剤）をＮＯｘ触媒１０に供給することが出来る。該目標空燃比は実験等によって予め定められている。
以下、本実施例に係るリッチスパイク制御について図２に基づいて説明する。
図２は、燃料添加弁１１に送られるＥＣＵ２０の指令信号の波形と、その波形に対応する排気の空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャートである。図２（Ａ）はＥＣＵ２０の指令信号の推移を示したタイムチャートであり、図２（Ｂ）は排気の空燃比の推移を示したタイムチャートである。
燃料添加弁１１は、図２（Ａ）に示す指令信号がオン（「ＯＮ」）の状態となっているときに開弁し、排気中に燃料を添加する。この図２（Ａ）に示すように、燃料添加弁１１による燃料の添加が複数回行われることによりＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比が低下しリッチとなる。また、燃料添加弁１１による複数回の燃料添加が休止されると、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気の空燃比が上昇しリーンとなる。
ここで、排気の空燃比がリッチとなっている期間をリッチ期間と称し、排気の空燃比がリーンとなっている期間をリーン期間と称する。また、燃料添加弁１１によって燃料を複数回添加するときの一回当たりの添加期間を単に添加期間と称し、添加期間と次回の添加期間との間の期間を添加インターバルと称する。そして、一回の添加期間とその後の添加インターバルとを合わせた期間（即ち、添加期間の開始から次の添加期間の開始までの期間）を添加間隔と称する。また、燃料添加弁１１による複数回の燃料添加を実行している期間を総添加期間と称し、該複数回の燃料添加を休止している期間を休止期間と称する。
リッチスパイク制御においては、添加期間を長くするほど一回の燃料添加によって排気
中に添加される燃料量が増加するため、リッチ期間における排気の空燃比を低くすることが出来る。尚、リッチスパイク制御において、一回のリッチ期間を形成するために実行される燃料添加の回数（即ち、一回の総添加期間における添加期間の回数）は予め定められている（本実施例においては、図２に示すように４回）。
また、本実施例に係るリッチスパイク制御では、総添加期間における各燃料添加は内燃機関１のクランク角に同期して実行される。つまり、各燃料添加は内燃機関１のクランク角が予め定められた所定範囲内にあるときに実行される。ここで、総添加期間における各燃料添加の実行時期について図３に基づいて説明する。図３は、リッチスパイク制御の実行時における各燃料添加の実行時期と４番気筒での燃焼行程との関係を示す図である。
図３に示すように、添加間隔は一燃焼サイクル（７２０°ＣＡ）と同一の期間となっている。そして、添加期間には４番気筒が排気行程にある期間が含まれている。本実施例では、燃料添加弁１１がエキゾーストマニホールド７の４番気筒側に配置されている。この場合、燃料添加弁１１から添加される燃料を４番気筒から排出される排気の流れに乗せることで該燃料をＮＯｘ触媒１０に効率よく到達させることが出来る。そのため、所定範囲は、４番気筒が排気行程にある期間が含まれる範囲であって、燃料添加弁１１から添加された燃料が４番気筒から排出される排気の流れに乗り易い範囲に設定されている。
＜燃料添加弁詰まり＞
燃料添加弁１１においては、燃料の付着等によって詰まりが生じる場合がある。このような燃料添加弁１１の詰まりが生じると、リッチスパイク制御の実行時に該燃料添加弁１１から添加される単位時間当たりの燃料添加量（以下、単位添加量と称する）が減少する。この場合、燃料添加弁１１の詰まりが生じていない場合に比べて、添加期間において排気中に添加される燃料の量が少なくなるため、リッチ期間における排気の空燃比がより高くなる。
本実施例においては、燃料添加弁１１の詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合にリッチ期間における排気の空燃比が目標空燃比となるよう添加期間の基準値（以下、基準添加期間と称する）が設定される。そのため、燃料添加弁１１の詰まりが生じた状態で添加期間を基準添加期間としてリッチスパイク制御を実行した場合、リッチ期間における排気の空燃比が目標空燃比までは低下しなくなる。その結果、リッチスパイク制御の実行中にＮＯｘ触媒１０に供給される燃料が減少し、該ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されていたＮＯｘが十分に還元されない虞がある。
そこで、本実施例では、燃料添加弁１１の詰まりが生じた場合、添加期間を基準添加期間よりも長くする。これにより、リッチ期間における排気の空燃比をより低下させることが可能となる。
しかしながら、本実施例では、上述したように、添加期間は内燃機関１のクランク角が所定範囲内にあるときと定められている。つまり、内燃機関１のクランク角が該所定範囲にある期間の長さが添加期間の上限値となる。そして、添加期間を該上限値にまで延長しても、リッチ期間における排気の空燃比が目標空燃比に達しない場合がある。
このような場合、本実施例では、燃料添加弁１１の詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行するときに比べて、休止期間を短縮すると共にリッチ期間を形成させる回数を増加させる。
リッチ期間を形成させる回数を増加させることにより、該リッチ期間における排気の空燃比が目標空燃比には達していない場合であっても、リッチスパイクの実行中にＮＯｘ触
媒１０に供給される燃料を増加させることが出来る。これにより、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘをより還元させることが可能となる。また、休止期間を短縮することで、リッチ期間を形成させる回数を増加させることに起因してリッチスパイク制御の実行期間が長くなるのを抑制することが出来る。
ここで、本実施例に係る燃料添加弁１１に詰まりが生じたか否かを判定する方法について説明する。燃料添加弁１１に詰まりが生じたか否かを判定する場合、燃料添加弁１１によって燃料を所定期間添加することで酸化触媒９に該燃料を供給する。このとき、酸化触媒９に供給された燃料量が多いほど、即ち、燃料添加弁１１からの燃料添加量が多いほど、酸化触媒９の温度上昇量は大きくなる。そこで、このときの酸化触媒９の温度上量に基づいて燃料添加弁１１の単位添加量を算出する。そして、算出された単位添加量が基準単位添加量よりも少ない場合、燃料添加弁１１に詰まりが生じたと判定する。
ここで、基準単位添加量とは燃料添加弁１１に詰まりが生じていない場合の単位添加量である。また、所定期間は、酸化触媒９の温度が燃料の酸化熱によってある程度上昇する量の燃料を供給することが可能な期間であればよく、比較的短い期間であってもよい。
＜リッチスパイク制御における添加期間、リッチ形成回数、休止期間の設定＞
以下、本実施例に係るリッチスパイク制御における添加期間τおよびリッチ期間を形成させる回数（以下、リッチ形成回数と称する）ｎｒｉｃｈ、休止期間ΔＴｓを設定するためのルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、リッチスパイク制御の実行条件が成立する毎に実行される。本実施例においては、ＮＯｘ触媒１０におけるＮＯｘ吸蔵量が所定吸蔵量以上となったときにリッチスパイク制御の実行条件が成立したと判断する。ＮＯｘ触媒１０におけるＮＯｘ吸蔵量は、内燃機関１での燃料噴射量の積算量等に基づいて推定される。
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、吸入空気量および内燃機関１での燃料噴射量、目標空燃比に基づいて基準添加期間τ０を算出する。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２に進み、上記の方法により燃料添加弁１１に詰まりが生じているか否かを判別する。尚、燃料添加弁１１に詰まりが生じているか否かについては予め判別しておき、その結果を記憶しておいてもよい。このＳ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３に進み、否定判定された場合、Ｓ１１２に進む。
Ｓ１１２に進んだＥＣＵ２０は、添加期間τを基準添加期間τ０に設定する。さらに、このＳ１１２において、ＥＣＵ２０は、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０に設定し、休止期間ΔＴｓを基準休止期間ΔＴｓ０に設定する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
尚、基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０および基準休止期間ΔＴｓ０は、燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態で、添加期間τを基準添加期間τ０としてリッチスパイク制御を実行した場合に、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを十分に還元することが可能となる値として実験等によって予め定められている。
また、燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態で、添加期間τを基準添加期間τ０とし、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０とし、休止期間ΔＴｓを基準休止期間ΔＴｓ０としてリッチスパイク制御を実行したときの、該リッチスパイク制御の実行中に燃料添加弁１１から添加される総燃料添加量を目標総添加量と称する。
一方、Ｓ１０３に進んだＥＣＵ２０は、添加期間τを補正するための補正係数ａを算出
する。この補正係数ａは、現時点での単位添加量（即ち、燃料添加弁１１の詰まりが生じた状態での単位添加量）で、且つ、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０とし休止期間ΔＴｓを基準休止期間ΔＴｓ０として、リッチスパイク制御を実行した場合に、該リッチスパイク制御の実行中に燃料添加弁１１から添加される総燃料添加量が目標総添加量となるような値に添加期間τを補正することが可能な係数である。該補正係数ａと単位添加量との関係は実験等によって予め定められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、基準添加期間τ０に補正係数ａを乗算することで補正添加期間τ１を算出する。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、補正添加期間τ１が添加期間τの上限値τｍａｘよりも長いか否かを判別する。このＳ１０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１１１に進む。
Ｓ１１１に進んだＥＣＵ２０は、添加期間τを補正添加期間τ１に設定する。さらに、このＳ１１１において、ＥＣＵ２０は、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０に設定し、休止期間ΔＴｓを基準休止期間ΔＴｓ０に設定する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
一方、Ｓ１０６に進んだＥＣＵ２０は、現時点での単位添加量で、且つ、添加期間τを上限値τｍａｘとし、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０とし、休止期間ΔＴｓを基準休止期間ΔＴｓ０として、リッチスパイク制御を実行した場合に、該リッチスパイク制御の実行中に燃料添加弁１１から添加される総燃料添加量を、目標総添加量から減算することで、総燃料添加量の不足分（以下、不足添加量と称する）Ｑｄを算出する。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０７に進み、不足添加量Ｑｄを補うことが可能なリッチ形成回数ｎｒｉｃｈの増加回数ｂを算出する。つまり、増加回数ｂは、現時点の単位添加量で、添加期間τを上限値τｍａｘとして燃料添加を実行することでリッチ期間を該増加回数ｂ分形成させた場合、不足添加量Ｑｄ分の燃料を燃料添加弁１１から添加することが出来る値として算出される。
さらに、Ｓ１０７において、ＥＣＵ２０は、基準休止期間ΔＴｓ１を短縮補正するための短縮期間ｃを算出する。この短縮期間ｃは、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを増加回数ｂ分増加させた場合であっても、リッチスパイク制御の実行期間がリッチ形成回数ｎｒｉｃｈを基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０の場合と同様となるように基準休止期間ΔＴｓ１を短縮補正することが可能な値として算出される。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８に進み、基準リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ０に増加回数ｂを加算することで補正リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ１を算出する。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９に進み、基準休止期間ΔＴｓ０から短縮期間ｃを減算することで補正休止期間ΔＴｓ１を算出する。
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０に進み、添加期間τを上限値τｍａｘに設定する。さらに、このＳ１１０において、ＥＣＵ２０は、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを補正リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ１に設定し、休止期間ΔＴｓを補正休止期間ΔＴｓ１に設定する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
以上説明したルーチンによって設定される添加期間τおよびリッチ形成回数ｎｒｉｃｈでリッチスパイク制御を実行することにより、燃料添加弁１１に詰まりが生じている場合であっても、該リッチスパイク制御の実行中に燃料添加弁１１から添加される総燃料添加量を目標総添加量に制御することが出来る。従って、本実施例によれば、燃料添加弁１１に詰まりが生じた場合であっても、燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合と略同量の燃料をＮＯｘ触媒１０に供給することが出来る。そのため、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘを、燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合と同程度還元することが出来る。
また、上記ルーチンによれば、リッチスパイク制御の実行時におけるリッチ形成回数ｎｒｉｃｈを補正リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ１に増加した場合、休止期間ΔＴｓが補正休止期間ΔＴｓ１に短縮される。これにより、リッチスパイク制御の実行期間を燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合と同等とすることが出来る。
また、上記ルーチンによれば、補正添加期間τ１が上限値ｍａｘよりも長い場合、添加期間τを上限値ｍａｘとすると共にリッチ形成回数ｎｒｉｃｈを補正リッチ形成回数ｎｒｉｃｈ１に増加補正する。これにより、リッチ期間における排気の空燃比を可及的に目標空燃比に近づけることが出来る。そのため、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈの増加回数ｂを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＮＯｘをより還元させることが出来る。
尚、上記ルーチンにおいては、補正添加期間τ１が上限値τｍａｘよりも大きい場合、不足添加量Ｑｄを予め算出し、該不足添加量Ｑｄを補うことが可能な値としてリッチ形成回数ｎｒｉｃｈの増加回数ｂを算出する。これに対し、リッチスパイク制御の実行中において、ＮＯｘ濃度センサ１４の検出値に基づいて算出されるＮＯｘの還元量の積算値が、燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態のリッチスパイク制御を実行したときのＮＯｘの還元量の積算値と同量となるまでリッチ形成回数ｎｒｉｃｈを増加させてもよい。このように、リッチ形成回数ｎｒｉｃｈを制御した場合も、上記と同様、ＮＯｘ触媒１０への燃料供給量が、燃料添加弁１１に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合と略同量となる。
また、本実施例に係るリッチスパイク制御を、ＮＯｘ触媒１０に吸蔵されたＳＯｘを還元させる場合に適用してもよい。
実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図。 燃料添加弁に送られるＥＣＵの指令信号の波形と、その波形に対応する排気の空燃比の変化とを同一時間軸上に示すタイムチャート。 リッチスパイク制御の実行時における各燃料添加の実行時期と４番気筒での燃焼行程との関係を示す図。 実施例に係るリッチスパイク制御における添加期間およびリッチ期間を形成させる回数、休止期間を設定するためのルーチンを示すフローチャート。
符号の説明
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・吸気通路
５・・・インテークマニホールド
６・・・排気通路
７・・・エキゾーストマニホールド
８・・・ターボチャージャ
８ａ・・コンプレッサ
８ｂ・・タービン
９・・・酸化触媒
１０・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１１・・燃料添加弁
１２・・エアフローメータ
１３・・温度センサ
１４・・ＮＯｘ濃度センサ
１６・・クランクポジションセンサ
１７・・アクセル開度センサ
２０・・ＥＣＵ

Claims (3)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
    該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流側の前記排気通路に設けられ排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁と、
    前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵された酸化物を還元するときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比を周期的に目標空燃比とすべく低下させるリッチスパイク制御を実行するものであって、該排気の空燃比を低下させるときは前記内燃機関のクランク角が所定範囲内にあるときに実行される前記還元剤添加弁による還元剤の添加を複数回行うリッチスパイク実行手段と、
    前記還元剤添加弁に詰まりが生じたか否かを判別する添加弁詰まり判定手段と、
    前記添加弁詰まり判定手段によって前記還元剤添加弁に詰まりが生じたと判定された場合、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させるときの前記還元剤添加弁による一回当たりの還元剤添加期間を延長する添加期間延長手段と、を備え、
    前記添加期間延長手段によってリッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させるときの前記還元剤添加弁による一回当たりの還元剤添加期間を上限値まで延長しても、該リッチスパイク制御の実行中に前記還元剤添加弁によって添加される総還元剤添加量が、前記還元剤添加弁に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合の総還元剤添加量に達しない場合、該リッチスパイク制御において排気の空燃比を低下させる回数を増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
  2. リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増加させるときは、該リッチスパイク制御の実行中に前記還元剤添加弁によって添加される総還元剤添加量が、前記還元剤添加弁に詰まりが生じていない状態でリッチスパイク制御を実行した場合の総還元剤添加量と略同量となる回数分増加させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
  3. リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を低下させる回数を増加させるときは、該リッチスパイク制御おける排気の空燃比の低下を休止している期間を短縮することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
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