JP4640145B2 - 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。）。

これに対し、排気浄化システム（以下、ＮＯx触媒を含んだ排気浄化装置及び、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た上で、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、供給された燃料を効率よく排気浄化装置の浄化能力の再生に用いるとともに、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。)。

ところで、上記技術において、排気浄化装置に含まれるＮＯx触媒にはＮＯxを効果的に浄化することができる温度範囲（温度ウィンド）があり、冷間始動時などではＮＯx触媒
の温度をこの温度ウィンドまで早期に上昇させることが重要となる。

例えば、上記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た排気浄化システムにおいて、それらの排気浄化装置のうちの一部の排気浄化装置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、排気を他の排気浄化装置に集中的に導入した場合について考える。このような場合、集中的に排気が導入された排気浄化装置は排気の熱エネルギを多く得ることができ、ＮＯx触媒の温度の早期の上昇
が可能となる。一方、導入される排気の流量が所定値まで抑えられた排気浄化装置については、排気が殆ど流通せず排気の熱エネルギを殆ど得ることができないので、ＮＯx触媒
の温度の早期の上昇が困難となる。
特開２００３−１０６１４２号公報 特開２００３−７４３２８号公報 特開２００３−１０６１３６号公報 特開平７−９１２４１号公報

本発明の目的とするところは、複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化触媒を備えた排気浄化システムにおいて、システム全体の排気浄化触媒の温度を早期に上昇可能と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以下の点を最大の特徴とする。すなわち、複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化触媒を備えるようにした内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記複数の分岐通路の少なくとも一部における排気浄化触媒の上流側
にヒータ付き触媒を備えるようにする。そして、排気浄化触媒を暖機する際には、前記ヒータ付き触媒を備えた分岐通路のうちの少なくとも一部における排気流量を減少させ、他の分岐通路に排気を集中して通過させることにより、該他の分岐通路における排気浄化触媒を暖機する。それと並行して、排気流量を減少させた分岐通路については、ヒータ付き触媒に通電して排気浄化触媒の暖機を図る。

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触媒と、
前記複数の分岐通路の各々または前記排気通路における前記複数の分岐通路への分岐部に設けられ、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、
前記複数の分岐通路のうちの少なくとも一部の分岐通路における前記排気浄化触媒の上流であって、前記還元剤添加手段の下流に配置されたヒータ付き触媒と、
前記排気流量制御弁により、前記ヒータ付き触媒が設けられた分岐通路のうちの少なくとも一部の分岐通路である排気絞り分岐通路における排気流量を減少させ、該減少分の排気に前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路を通過させるとともに、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒に通電し、前記排気絞り分岐通路及び前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路における排気浄化触媒の暖機を促進する触媒暖機促進手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化触媒を備えるようにした内燃機関の排気浄化システムにおいて、一部の分岐通路における排気流量を減少させ、内燃機関からの排気に他の一部の分岐通路を集中して通過させることにより、該他の一部の分岐通路における排気浄化触媒を暖機する場合について考える。このような場合、排気流量を減少させた前記一部の分岐通路における排気浄化触媒に関しては排気が殆ど流通せず排気の熱エネルギを得ることが殆どできない。従って従来の技術においては、前記他の一部の分岐通路における排気浄化装置の暖機が完了してから、前記一部の分岐通路に排気を集中して通過させることにより暖機を図ることになる。

そうすると、複数の分岐通路に配置された排気浄化触媒の全ての暖機が完了するまでには長時間を要し、それまでの期間は充分に排気浄化を行うことが困難となる場合があった。その結果、冷間始動時などにおいてエミッションの悪化を抑制することが困難となる場合があった。

そこで、本発明においては、ヒータ付き触媒が設けられた分岐通路のうちの少なくとも一部の分岐通路である排気絞り分岐通路について排気流量を減少させるようにし、排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒に通電して加熱し、その下流における排気浄化触媒の暖機を図ることとした。そうすれば、前記排気絞り分岐通路についてはヒータ付触媒の発する熱により、排気浄化触媒の暖機を図ることができる。また、前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路については高温の排気が集中して通過することにより、排気浄化触媒の暖機を図ることができる。

なお、ヒータ付き触媒による排気浄化触媒全体の暖機について考えると、通常、通電後のヒータ付き触媒の温度より内燃機関からの排気の温度の方が低いため、通電後のヒータ付き触媒を排気が通過する際に熱が持ち去られ、自身の暖機が遅れるという問題があった。これに対し、本発明においては、排気流量が減少した排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒に通電するので、通電後のヒータ付き触媒の温度を効率よく上昇させることがで
きる。

本発明においては、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒が活性化した際には、該活性化したヒータ付き触媒が設けられた前記分岐通路における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。

そうすれば、活性化した状態のヒータ付き触媒に還元剤を供給することができ、還元剤の反応熱によってヒータ付き触媒の温度をさらに上昇させることができる。それにより、下流側の排気浄化触媒に供給する熱エネルギをより確実に確保することができる。

また、本発明においては、前記触媒暖機促進手段が、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒に通電を開始した後、該通電したヒータ付き触媒が活性化するまでの時点において、該通電したヒータ付き触媒が設けられた前記分岐通路における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。

この場合、ヒータの加熱によってヒータ付き触媒に局所的な温度上昇が発生している状態で還元剤が供給されることにより、還元剤の反応を利用して、より早くヒータ付き触媒の全体を活性化することができる。その結果、ヒータ付き触媒の活性化を早期化することができ、さらには下流側の排気浄化触媒の温度の上昇を早期化することができる。

また、本発明においては、前記触媒暖機促進手段は、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒が活性化した際には、前記排気流量制御弁によって、該活性化したヒータ付き触媒が設けられた前記分岐通路における排気流量を徐々に増加させるようにしてもよい。

そうすることにより、ヒータ付き触媒の暖機が完了した状態で該ヒータ付き触媒を通過する排気の流量を徐々に増加することができ、ヒータ付き触媒の下流に配置された排気浄化触媒に高温の排気を効率的に供給することができる。

また、本発明においては、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒が活性化した際には、前記触媒暖機促進手段による前記活性化したヒータ付き触媒への通電を停止するようにしてもよい。

これによれば、還元剤の反応熱によってヒータ付き触媒の温度をさらに上昇できる状態では、該ヒータ付き触媒への通電を停止するので、消費電力を最小限に抑えることができる。

また、本発明においては、前記排気通路は、途中で２つの分岐通路に分岐するデュアル排気通路構成であり、
前記ヒータ付き触媒は、前記２つの分岐通路のうちの一方に設けられているようにしてもよい。

すなわち、本発明をデュアル排気通路構成の排気浄化システムに適用する場合に、ヒータ付き触媒を一方の分岐通路にのみ設けるようにしてもよい。そうすれば、排気浄化触媒の暖機を図る場合に、ヒータ付き触媒が設けられていない方の分岐通路については、排気を集中的に通過させることにより排気浄化触媒の温度の上昇を図る。一方、ヒータ付き触媒が設けられた方の分岐通路については、ヒータ付き触媒に通電することにより、下流側の排気浄化触媒の温度の上昇を図る。そうすれば、ヒータ付き触媒の設置数を最低限に抑え、コストダウンを図ることができる。

また、本発明においては、前記排気浄化触媒の暖機が一旦完了した後、前記内燃機関の運転中に前記排気浄化触媒の活性状態が失われた場合には、前記触媒暖機促進手段によって前記排気絞り分岐通路及び前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路における排気浄化触媒を再度暖機するようにしてもよい。

そうすれば、内燃機関の運転状態の変化等によって、一旦活性化した排気浄化触媒が失活した場合にも、早期に排気浄化触媒を活性状態に戻すことができる。

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、複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化触媒を備えた排気浄化システムにおいて、システム全体の排気浄化触媒の温度を早期に上昇させることができる。

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ＮＯxを浄化し、さらに排気中の微粒子物質（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の内部にはそれぞれ、上流側から、通電によって発熱する電気式ヒータが設けられるとともに酸化能を有する第１ＥＨＣ１１０ａ、吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された第１ＮＳＲ１１１ａ、排気中の微粒子物質を捕集するフ
ィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された第１ＤＰＮＲ１１２ａ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２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂが直列に配置されている。なお、第１ＥＨＣ１１０ａ及び第２ＥＨＣ１１０ｂは、本実施例におけるヒータ付き触媒に相当する。また、第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂは、本実施例における排気浄化触媒に相当する。

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（説明は省略）や、後述する触媒暖機ルーチンなど
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関し、冷間始動時において第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂ（具体的には第１ＥＨＣ１１０ａ、第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａ及び、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂ）を暖機するための制御について説明する。特に第２排気浄化装置１１ｂを優先的に暖機する場合を例として説明する。

本実施例においては、第２排気浄化装置１１ｂの暖機を行う場合に、第１弁１２ａを全閉状態とし、内燃機関１からの排気に第２分岐通路１０ｂを集中的に通過させ、排気の熱エネルギによって第２排気浄化装置１１ｂの温度を上昇させる。一方、第１排気浄化装置１１ａについては、第１ＥＨＣ１１０ａに通電することによりその温度を上昇させ、その熱によって暖機を促進することとした。

図２は、本実施例における第１弁１２ａの開度、第１ＥＨＣ１１０ａへの通電のＯＮ−ＯＦＦ、第１燃料添加弁１４ａのＯＮ−ＯＦＦ、第１排気浄化装置１１ａにおける各触媒の温度、第２排気浄化装置１１ｂにおける各触媒の温度を示したタイムチャートである。

図２に示されるように、本実施例では、時点ｔ１において内燃機関１の始動とともに第１弁１２ａが全閉状態とされる。それと同時に第１ＥＨＣ１１０ａへの通電がＯＮとなる。そうすると、内燃機関１からの排気の全てが第２分岐通路１０ｂを通過するようになり、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂに供給される熱エネルギが増加するので、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂの温度が上昇を開始する。また、それと同時に、第１ＥＨＣ１１０ａの温度が電気エネルギを供給されて上昇を開始する。

そして、時点ｔ２において、第１ＥＨＣ１１０ａの温度が活性温度に達したとする。そうすると、第１ＥＨＣ１１０ａへの通電が停止される。また、第１弁１２ａの全閉状態が解除され徐々に開弁される。さらに、それと同時にまたは所定の時間遅れを伴って、第１燃料添加弁１４ａから、第１分岐通路１０ａを通過する排気に燃料が添加される。

そうすると、第１分岐通路１０ａにおいて排気流量が増加し始め、その排気によって、第１燃料添加弁１４ａによって添加された燃料が第１ＥＨＣ１１０ａに供給される。そして、第１ＥＨＣ１１０ａにおける燃料による酸化還元反応によって第１ＥＨＣ１１０ａの温度はさらに上昇し、活性を維持する。また、第１ＥＨＣ１１０ａにおける熱エネルギが排気の流れによって下流側の第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａに供給され、第１ＮＳＲ１１１ａ及び、第１ＤＰＮＲ１１２ａの温度も上昇を開始し、第１ＮＳＲ１１１ａ及び、第１ＤＰＮＲ１１２ａの温度を早期に活性温度に到達させることができる。

以上のような制御を行うことにより、本発明の制御を実施しない場合と比較して、第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂの双方を早期に活性化させることができる。なお、上記の実施例においては第１弁１２ａが全閉状態とされることから、第１分岐通路１０ａが排気絞り分岐通路に相当する。

ここで、上記実施例においては、時点ｔ１において第１弁１２ａを全閉状態としたが、第１弁１２ａは必ずしも全閉状態とする必要はない。第２分岐通路１０ｂに充分に多くの排気が流入し、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂの暖機を促進できる開度まで閉弁すればよい。

また、上記実施例においては、時点ｔ２において第１ＥＨＣ１１０ａへの通電を停止したが、これは上記制御における消費電力を低減するためであって、この時点で必ずしも上記通電を停止する必要はない。第１ＥＨＣ１１０ａへの通電を維持しながら還元剤を供給することにより、より早期に第１ＥＨＣ１１０ａの温度を上昇させることができる。その結果、より早期に第１ＮＳＲ１１１ａ及び、第１ＤＰＮＲ１１２ａを活性化させることができる。

また、上記実施例においては、時点ｔ２においてまたはｔ２に対して所定の時間遅れを伴って、第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加していた。しかし、第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加するタイミングはこれに限られない。例えば、時点ｔ１と時点ｔ２との間の期間に添加してもよい。その場合には、第１ＥＨＣ１１０ａがヒータによって局所的に加熱された状態で還元剤としての燃料が供給されることとなる。そうすると、第１ＥＨＣ１１０ａにおいて加熱された部分を中心として燃料による酸化還元反応を促進することができ、その反応熱によって第１ＥＨＣ１１０ａ全体をより早期に活性化させることができる。

図３には、本実施例における触媒暖機ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンはＥＣＵ３５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において冷間始動時かどうかが判定される。具体的には図示しない冷却水温センサにより検出された内燃機関１の冷却水温が閾値より高いかどうかによって判定してもよい。ここで、冷間始動時ではない、すなわち内燃機関１の暖機が完了した状態であると判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。一方、
冷間始動時であると判定された場合にはＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂの活性化が完了しているかどうかが判定される。これは、第２排気浄化装置１１ｂの下流側に配置された図示しない排気温度センサにより、第２排気浄化装置１１ｂからの出ガスの温度を検出して判定してもよいし、内燃機関１の始動開始からの時間または吸入空気量の積算値から推定してもよい。

ここで第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂが活性化していると判定された場合には、さらに活性化を図る必要がないのでそのまま本ルーチンを終了する。一方、活性化していないと判定された場合には、Ｓ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、第１弁１２ａが全閉状態とされ、第１ＥＨＣ１１０ａへの通電が開始される。これにより、内燃機関１からの排気の全量が第２分岐通路１０ｂを通過することとなり、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂの暖機が促進される。また、通電によって第１ＥＨＣ１１０ａの温度が上昇を開始する。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、第１ＥＨＣ１１０ａへの通電が開始してから所定のＥＨＣ活性化時間が経過したかどうかが判定される。ここでＥＨＣ活性化時間とは、Ｓ１０３において第１ＥＨＣ１１０ａへの通電を開始してから、第１ＥＨＣ１１０ａが活性化するまでに必要な時間であり、Ｓ１０２で推定された現在の第１ＥＨＣ１１０ａの温度との関係が格納されたマップから読み出すことにより導出するようにしてもよい。

ここで、未だＥＨＣ活性化時間が経過していないと判定された場合にはＳ１０４の処理の前に戻り、ＥＨＣ活性化時間が経過したと判定されるまでＳ１０４の処理が繰り返し実行される。一方Ｓ１０４でＥＨＣ活性化時間が経過したと判定された場合には、第１ＥＨＣ１１０ａが活性化したと判断されるのでＳ１０５に進む。

Ｓ１０５においては、第１ＥＨＣ１１０ａへの通電を終了する。そして、第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加するとともに、第１弁１２ａを徐々に開弁し始める。これにより、活性化した第１ＥＨＣ１１０ａにおいて燃料による酸化還元反応を生じさせることができ、第１ＥＨＣ１１０ａの温度をさらに上昇させることができる。また、第１弁１２ａを徐々に開弁することにより、第１ＥＨＣ１１０ａの熱エネルギを下流側に供給することができ、第１ＮＳＲ１１１ａ及び第１ＤＰＮＲ１１２ａの温度を早急に上昇させることができる。

以上、説明したように、本実施例によれば、まず、冷間始動時において活性化されていない第２排気浄化装置１１ｂ内の第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂを、排気に第２分岐通路１０ｂを集中的に通過させることによって早急に活性化させることができる。

一方、その間、第１ＥＨＣ１１０ａに通電を行い、第１ＥＨＣ１１０ａが活性化した際に第１燃料添加弁１４ａから燃料を添加するとともに、第１弁１２ａを徐々に開弁して下流側の第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａの温度を上昇させ、これらの触媒を早期に活性化させることができる。

従って、２つの分岐通路と排気浄化装置を備えるデュアルタイプの排気浄化システムにおいて、双方の排気浄化装置における触媒を早期に活性化させることができる。なお、上記において上記触媒暖機ルーチンを実行するＥＣＵ３５は、本実施例における触媒暖機促
進手段を構成する。

なお、上記の実施例においては、特に第２排気浄化装置１１ｂを優先的に暖機する場合を例として説明した。従って、例えば触媒暖機ルーチンのＳ１０２においては第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ及び第２ＤＰＮＲ１１２ｂの活性化が完了しているかどうかが判定された。これに対し、第１排気浄化装置１１ａを優先的に暖機する場合は、上記で説明した制御において、第１分岐通路１０ａ側に係る制御と第２分岐通路１０ｂ側に係る制御とを入れ替えればよい。その場合は、例えば触媒暖機ルーチンのＳ１０２においては第１ＥＨＣ１１０ａ、第１ＮＳＲ１１１ａ及び第１ＤＰＮＲ１１２ａの活性化が完了しているかどうかが判定される。

また、上述した制御によって第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂの暖機を完了させた後に、内燃機関１の運転状態によって、第１排気浄化装置１１ａまたは第２排気浄化装置１１ｂの活性状態が失われた場合には、再度上記の制御を行うようにしてもよい。この場合、活性状態が失われた方の排気浄化装置に集中して排気を流入させるようにすれば、より早期に活性状態を回復できる。また、活性状態が失われた方の排気浄化装置におけるＥＨＣに通電するようにすれば、活性状態が維持されている排気浄化装置によって排気浄化を充分に行いつつ、活性状態が失われた排気浄化装置の活性状態を回復することができる。

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させたデュアル排気通路構成の排気浄化システムに対して本発明を適用した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本発明を適用してもよい。その場合は、一部または全部の分岐通路における排気浄化装置にＥＨＣを備えるようにし、そのうちの少なくとも一部のＥＨＣに通電し、通電されたＥＨＣに係る分岐通路に流入する排気の流量を減少させるとともに、他の分岐通路に排気を集中して流入させる制御を行うとよい。

さらに、上記の実施例においては、排気流量制御弁としての第１弁１２ａ、第２弁１２ｂが、それぞれ第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂに設けられた例について説明したが、この構成の代りに、第１排気管５ａが第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂに分岐する分岐部に、第１排気管５ａを通過する排気の、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂへの流入割合を変化させ、または第１排気管５ａを通過する排気が、第１分岐通路１０ａへ流入するか第２分岐通路１０ｂへ流入するかを切り換える３方弁を設けるようにしてもよい。また、この３方弁は、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂが合流して第２排気管５ｂとなる合流部に設けられるようにしてもよい。

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。 本発明の実施例に係る触媒暖機時における、第１弁の開度、第１ＥＨＣへの通電のＯＮ−ＯＦＦ、第１燃料添加弁からの燃料添加のＯＮ−ＯＦＦ、第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置における各触媒の温度の変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施例における触媒暖機ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
５・・・排気管
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
１１０ａ・・・第１ＥＨＣ
１１０ｂ・・・第２ＥＨＣ
１１１ａ・・・第１ＮＳＲ
１１１ｂ・・・第２ＮＳＲ
１１２ａ・・・第１ＤＰＮＲ
１１２ｂ・・・第２ＤＰＮＲ

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触媒と、
   前記複数の分岐通路の各々または前記排気通路における前記複数の分岐通路への分岐部に設けられ、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、
   前記複数の分岐通路のうちの少なくとも一部の分岐通路における前記排気浄化触媒の上流であって、前記還元剤添加手段の下流に配置されたヒータ付き触媒と、
   前記排気流量制御弁により、前記ヒータ付き触媒が設けられた分岐通路のうちの少なくとも一部の分岐通路である排気絞り分岐通路における排気流量を減少させ、該減少分の排気に前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路を通過させるとともに、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒に通電し、前記排気絞り分岐通路及び前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路における排気浄化触媒の暖機を促進する触媒暖機促進手段と、
   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. 前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒が活性化した際には、該活性化したヒータ付き触媒が設けられた前記分岐通路における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に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記触媒暖機促進手段が、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒に通電を開始した後、該通電したヒータ付き触媒が活性化するまでの時点において、該通電したヒータ付き触媒が設けられた前記分岐通路における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または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記触媒暖機促進手段は、前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒が活性化した際には、前記排気流量制御弁によって、該活性化したヒータ付き触媒が設けられた前記分岐通路における排気流量を徐々に増加させ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。
5. 前記排気絞り分岐通路におけるヒータ付き触媒が活性化した際には、前記触媒暖機促進手段による前記活性化したヒータ付き触媒への通電を停止することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記排気通路は、途中で２つの分岐通路に分岐するデュアル排気通路構成であり、
   前記ヒータ付き触媒は、前記２つの分岐通路のうちの一方に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記排気浄化触媒の全部が活性化して一旦暖機が完了した後、前記内燃機関の運転中に前記排気浄化触媒の少なくとも一部の排気浄化触媒の活性状態が失われた場合には、前記触媒暖機促進手段によって前記排気絞り分岐通路及び前記排気絞り分岐通路以外の分岐通路における排気浄化触媒を再度暖機することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
   

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