JP4816599B2 - 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、リッチスパイク制御を行うこと
により吸蔵還元型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。

また、吸蔵還元型ＮＯx触媒に排気中のＳＯxが吸蔵されて浄化能力が低下するＳＯx被
毒を解消するために、吸蔵還元型ＮＯx触媒の床温をＳＯxの放出が可能な温度まで上昇させるとともに還元剤を供給して吸蔵還元型ＮＯx触媒をリッチ雰囲気とする処理を行う場
合もある（以下、この処理を「ＳＯx再生処理」という。）。このＳＯx再生処理において、還元剤は吸蔵還元型ＮＯx触媒の床温を上昇させるためにも用いられる。

上記のＳＯx再生処理を行う場合は、上述のように吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給して、吸蔵還元型ＮＯx触媒を理論空燃比またはそれ以下のリッチ雰囲気とするとともに
吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度をＳＯxの還元放出に充分な高温まで上昇させる必要がある。

この場合、吸蔵還元型ＮＯx触媒に導入される排気の空燃比と、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度の両方を最適に制御する必要があるため、排気の空燃比を理論空燃比またはリッチとする制御と、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を高温に維持する制御とを交互に行う技術が提
案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給する手段としては、例えば内燃機関の筒内
における副噴射による技術や、排気通路の吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流において還元剤の
添加弁を備え、排気通路を通過する排気に還元剤を添加する技術を適宜組み合わせることが公知である（例えば、特許文献２または３参照。）。

例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx再生処理における制御の一例としては、内燃機関の気筒内における燃料をリッチ空燃比で行うリッチ燃焼と、気筒内における燃焼をリーン空燃比で行うリーン燃焼とが所定期間ずつ交互に実行される制御を挙げることができる。この制御では、気筒内における燃焼時の空燃比制御とは別の方法で排気に燃料を供給する燃料供給手段を備える。そして、リーン燃焼が実行されるリーン期間においては、この燃料供給手段から燃料を排気に供給して吸蔵還元型ＮＯx触媒において反応させ、その温度
をＳＯxの還元放出が可能な高温に維持する。また、リッチ燃焼が行われるリッチ期間に
おいては、吸蔵還元型ＮＯx触媒をリッチ雰囲気としてＳＯxを還元放出させる。

しかし、上記の制御では、リーン期間においては吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度はＳＯxの還元放出可能な高温に維持されるものの、触媒に導入される排気の空燃比がリーンであるために、ＳＯxの還元放出を行うことができていなかった。すなわち、リーン期間中はＳ
Ｏxの還元放出が行われず、リッチ期間中にのみＳＯxの還元放出が行われていた。そうすると、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx再生処理の処理時間が長くなり、燃費の悪化や触媒の熱劣化が問題となる場合があった。
特開２００４−０６８７００号公報 特開２００３−１２０３７３号公報 特開２００２−１５５７２４号公報

本発明の目的とするところは、内燃機関の気筒内における燃焼をリッチ空燃比で行うリッチ燃焼と、気筒内における燃焼をリーン空燃比で行うリーン燃焼とを所定期間ずつ交互に実行することで、吸蔵還元型ＮＯx触媒における空燃比及び温度をＳＯxの還元放出が可能な状態とするＳＯx再生処理において、吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＳＯxの還元放出を
より短期間で完了させ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、内燃機関の気筒内におけるリッチ燃焼とリーン燃焼とを所定期間ずつ交互に実行することで吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単に「ＮＯx触媒」という。）のＳＯx再生処理を行うとともに、気筒内における燃焼時の空燃比制御とは
別の方法で排気に燃料を供給する燃料供給手段を備える排気浄化システムを対象としている。そして、リーン燃焼が実行されるリーン期間においては、燃料供給手段から燃料を排気に供給してＮＯx触媒の温度をＳＯxの還元放出が可能な高温に維持し、リッチ燃焼が行われるリッチ期間においては、ＮＯx触媒をリッチ雰囲気としてＳＯxを還元放出させる。さらに本発明においては、リーン期間においても、燃料供給手段からの燃料供給によって排気の空燃比を理論空燃比またはそれより低いリッチ空燃比とすることでＳＯxを還元放
出することを最大の特徴とする。

より詳しくは、内燃機関からの排気が通過する排気通路に設けられ、前記排気中のＮＯxを浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
内燃機関の筒内における燃焼時の空燃比がリッチ空燃比となるリッチ燃焼を実行するリッチ燃焼手段と、
内燃機関の筒内における燃焼時の空燃比がリーン空燃比となるリーン燃焼を実行するリーン燃焼手段と、
前記筒内における燃焼に係る燃料とは別に、前記排気中に燃料を供給する燃料供給手段と、
を備え、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx再生処理を実行する際には、前記リッチ燃焼手段によるリッチ燃焼と、前記リーン燃焼手段によるリーン燃焼とを所定期間ずつ交互に実行させ、前記リッチ燃焼が実行されているリッチ期間中には前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をＳＯxの放出還元が可能なリッチ雰囲気とするとともに、前記リーン燃焼が実行されているリーン期間中に前記燃料供給手段によって前記排気中に燃料を供給することで、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度をＳＯxの放出還元が可能な温度に維持する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記リーン期間中についても、前記燃料供給手段によって前記排気中に供給された燃料によって、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をＳＯxの放出還元が可能なリッチ雰囲気とすることを特徴とする。

ここで、ＮＯx触媒に対するＳＯx再生処理においては、ＮＯx触媒をＳＯxの放出還元が可能となる温度まで昇温させるとともに、ＮＯx触媒中をリッチ雰囲気とする必要がある
。本発明の前提となる技術においては、内燃機関の気筒内における燃焼をリッチ燃焼とするリッチ期間と、筒内における燃焼をリーン燃焼とするリーン期間とを所定期間ずつ交互に設け、さらに、リーン期間においては、燃料供給手段によって別途排気に燃料を供給することとしている。

すなわち、リーン期間中にＮＯx触媒に供給される燃料によって触媒温度を上昇させ、
ＳＯxの還元放出が可能な高温に維持するとともに、リッチ期間においてＮＯx触媒中をリッチ雰囲気とすることでＳＯxを還元放出する。

このように、本発明の前提となる技術においては、リーン期間はＮＯx触媒を充分な高
温に維持するための期間であり、この期間中はＳＯxの還元放出は行われていなかった。
一方、実際にＳＯxが還元放出されるリッチ期間においてはＮＯx触媒の温度がむしろ低下する傾向があるため、リッチ期間を無制限に長く設定することは困難であった。このことは、ＳＯx再生処理においてＳＯxの還元放出を完了させるまでの時間を短縮する妨げとなっており、ＳＯx再生処理に係る燃費の悪化や、ＮＯx触媒の熱劣化の原因となるおそれがあった。

そこで、本発明においては、リーン期間中は燃料供給手段によって排気に燃料を供給してＮＯx触媒を昇温させることに加えて、供給された燃料によって排気の空燃比をリッチ
化し、ＮＯx触媒をリッチ雰囲気とすることにした。

これによれば、リッチ期間中とリーン期間中の両方においてＮＯx触媒をリッチ雰囲気
とすることができ、ＳＯxを還元放出することが可能となる。従って、ＳＯx再生処理においてＳＯxの還元放出を完了させるまでの時間を短縮することができる。その結果、ＳＯx再生処理に係る燃費を向上でき、ＮＯx触媒の熱劣化も抑制できる。

また、本発明においては、前記燃料供給手段は、前記排気通路における前記ＮＯx触媒
の上流側に設けられ、前記排気通路を通過する排気に燃料を添加する燃料添加弁としてもよい。

ここで、リーン期間中に排気に燃料を供給する手段としては、燃料添加弁を備えることの他に、例えば気筒内における主噴射の他に副噴射を行う副噴射手段を挙げることができる。しかし、副噴射手段によって燃料を排気に供給した場合には、気筒内に噴射される燃料量が増加するために、筒内壁面において所謂オイル希釈が発生するおそれがある。また、内燃機関が排気再循環（ＥＧＲ）装置を有する場合には、副噴射手段によって副噴射された燃料がＥＧＲ通路に回りこみ、ＥＧＲ装置を構成する各部品を劣化させてしまうおそれもある。

それに対し、排気通路中に設けられた燃料添加弁によって排気に燃料を供給する場合には、そのような不都合を生じることなく、リーン期間中にＮＯx触媒の温度を高温に維持
できるとともに、ＮＯx触媒をリッチ雰囲気にすることができる。

また、本発明においては、前記リーン期間の長さは、ＮＯx触媒の温度をＳＯxの放出還元が可能な温度に維持するために必要な熱量に基づいて決定されるようにしてもよい。

すなわち、リーン期間中は、燃料供給手段から燃料が排気中に供給されるので、リーン期間が長いほど、ＮＯx触媒の温度を高温にすることができるという関係がある。そうす
ると、リーン期間が長過ぎてＮＯx触媒の温度が過度に高温になると、触媒の熱劣化や溶
損が生じるおそれがある。一方、リーン期間が短か過ぎると、ＮＯx触媒の温度をＳＯxの還元放出が可能な温度にまで上昇させることが困難となる場合がある。さらに、本発明においては、燃料供給手段から燃料を排気中に供給することで、ＮＯx触媒をリッチ雰囲気
にしている。すなわち本発明においては、燃料供給手段から供給される燃料を排気の空燃比の制御にも用いているので、リーン期間中の燃料供給量（供給率）に対する自由度は必ずしも高くない。

従って、本発明において、リーン期間の長さを、ＮＯx触媒の温度をＳＯxの還元放出が可能な温度に維持するために必要な熱量に基づいて決定するようにした。そうすれば、ＮＯx触媒の温度を、熱劣化や溶損が生じない範囲で、ＳＯxの還元放出に適切な温度に維持することが可能となる。

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、内燃機関の気筒内における燃焼をリッチ空燃比で行うリッチ燃焼と、気筒内における燃焼をリーン空燃比で行うリーン燃焼とを所定期間ずつ交互に実行することで、吸蔵還元型ＮＯx触媒における空燃比及び温度をＳＯxの還元放出が可能な状態とするＳＯx再生処理において、吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＳＯxの還元放出をより短期間
で完了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の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は４つの気筒２を有するディーゼル機関であり、各々の気筒２には気筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁３が設けられている。

内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は吸気管９と接続されている。さらに吸気管９は、遠心過給機１５のコンプレッサハウジング１５ａに接続されている。一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、該タービンハウジング１５ｂは排気管１９と接続されている。この排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。

排気管１９の途中には、排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵（吸収、吸
着）するとともに、排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを放出還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒としてのＮＳＲ１０が備えられている。また、排気管１９におけるＮＳＲ１０の上流側には、排気管１９を通過する排気に還元剤としての燃料を添加することにより、燃料をＮＳＲ１０に供給する燃料添加弁１４が設けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１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ユニットである。そして、このＥＣＵ３５によってＮＳＲ１０に関する制御も行なわれる。

ＥＣＵ３５には、図示しないエアフローメータ、アクセルポジションセンサ、クランクポジションセンサなどの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、燃料噴射弁３、燃料添加弁１４などが電気配線を介して接続され、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。後述する、本発明におけるＳＯx再生処理ルーチンも、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶
されているプログラムの一つである。

次に、図２を用いて、本実施例におけるＮＳＲ１０のＳＯx再生処理の制御について説
明する。本実施例においては、気筒２内における燃焼時の空燃比をリッチ空燃比とするリッチ燃焼と、燃焼時の空燃比をリーン空燃比とするリーン燃焼とを所定の期間ずつ交互に実行する。すなわち、本実施例においてはリッチ期間とリーン期間が制御の１サイクルとなっており、リッチ期間とリーン期間によって構成される１サイクルが周期的に繰り返される。また、本実施例では、リッチ燃焼を実行するリッチ期間は、リーン燃焼を実行するリーン期間より短く設定されている。

この場合、リッチ期間においては、空燃比を低くするために吸入空気量を絞ることから、ＮＯx触媒１０に導入される排気の温度は若干の時間遅れの後上昇する。そして、リー
ン期間に切換わると、吸入空気量が増加するためＮＳＲ１０に導入される排気の温度は若干の時間遅れの後低下する。

また、図２の上から３段目のグラフに示すように、リーン期間に切り換わり、気筒２内における燃焼時の空燃比がリーン空燃比となった場合に、本実施例においては燃料添加弁１４から還元剤としての燃料を排気中に添加する。このことにより、ＮＳＲ１０に燃料を供給して酸素と反応させることができＮＳＲ１０の温度をＳＯx再生処理に必要な温度ま
で昇温させることができる。

図２の上から４段目のグラフには、ＳＯx再生処理中のＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出に必要な高温に維持するためのＮＳＲ１０における要求発熱量の積算値と、燃料添加弁１４からの燃料添加によるＮＳＲ１０における実際の発熱量の積算値のグラフを示している。

図２の上から４段目のグラフに示すように、燃焼時の空燃比がリッチに切り換わった直後から要求発熱量の積算値が急激に増加し、その後要求発熱量の積算値は、リーン期間が終了するまでさらに緩やかに増加する。次のサイクルにおいてリッチ期間に切換わった際には、要求発熱量の積算値が一旦リセットされ、また新たに要求発熱量の積算が開始される。

一方、ＮＳＲ１０における実際の発熱量の積算値は、燃料添加弁１４からの燃料添加が開始された後に増加を開始し、その後増加を続ける。そして、ＮＳＲ１０における実際の発熱量の積算値が要求発熱量の積算値と同等となった時点で、リーン期間が終了され、次のサイクルのリッチ期間に切換わる。

すなわち、ＳＯx再生処理中のＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出に必要な高温に維持するために必要な発熱量に等しい発熱量が実際に得られた時点で燃焼Ａ／Ｆ制御の１サイクルを終了することとし、このサイクルを繰り返すこととした。これにより、ＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出に必要な高温により確実に維持することができる。

また、本実施例においては、リーン期間中に燃料添加弁１４から添加する燃料の量は、リーン期間中においてＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比がストイキより低いリッチ空燃比となる量とした。

すなわち、リーン期間中に燃料添加弁１４から排気に燃料を添加する場合であっても、図２の上から３段目のグラフに破線で示すように、燃料添加量が少ない場合には、図２に
最下段のグラフに破線で示すように、ＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比がリーン期間中においてストイキより高い状態となる。この場合には、リーン期間においてはＮＳＲ１０の温度維持のみが行なわれ、ＳＯxの還元放出が行われない。そうすると、ＳＯx再生処理中におけるリッチ期間にのみＮＳＲ１０中のＳＯxが還元放出されることとなるので、
ＳＯx再生処理を完了させるまでの期間が長くなり、ＳＯx再生処理に係る燃費が悪化したり、ＮＳＲ１０の熱劣化が生じたりするおそれがあった。

それに対し、本実施例においては、図２における上から３段目及び最下段のグラフに実線で示すように、リーン期間中にも燃料添加弁１４によって排気に燃料を添加することで、ＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比をリッチとする。従って、リーン期間中にもＮＳＲ１０に吸蔵されているＳＯxを放出還元することができる。その結果、ＳＯx再生処理の期間を短縮することができ、ＳＯx再生処理に係る燃費の悪化やＮＳＲ１０の熱劣化を抑
制することができる。

図３には、本実施例におけるＳＯx再生処理ルーチンを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３
５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＳＯx再生処理が必要と判断された場合にＯ
ＮされるＳＯx再生処理フラグのＯＮ期間中は所定期間毎にＥＣＵ３５によって繰り返し
実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されるとまずＳ１０１において、リッチ燃焼の実施中か否かが判定される。具体的には、リッチ燃焼実施中にＯＮされるリッチ燃焼フラグの値を読み込むことによって判定してもよいし、ＥＣＵ３５から燃料噴射弁３への指令値から判定してもよい。ここでリッチ燃焼中でないと判定された場合にはＳ１０６に進む。一方、リッチ燃焼中と判定された場合にはＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、この時点において、ＮＳＲ１０をＳＯx再生処理が可能な温度に
維持するために要求される発熱量の積算値（要求発熱量積算値）が算出される。より具体的には、ＳＯx再生処理においてリッチ期間とリーン期間によって構成される１サイクル
の間、ＮＳＲ１０をＳＯx再生処理が可能な温度に維持するために必要な要求燃料積算値
Ｆｒ（ｇ）が次式によって算出される。
Ｆｒ＝Ｆｒｆ＋（Ｔｔ−Ｔｇ）×Ｇｎｓｒ×Ｃ・・・・・・・・・（１）
ここでＦｒｆ（ｇ）は、前回の本ルーチンのＳ１０２を実行した際に得られた要求燃料積算値Ｆｒ（ｇ）の値である。Ｔｔ（゜Ｃ）は、ＳＯx再生処理におけるＮＳＲ１０の目
標温度である。Ｔｇ（゜Ｃ）は、Ｓ１０２が実行される時点でＮＳＲ１０に導入されている排気の温度である。Ｇｎｓｒ（ｇ）はＮＳＲ１０に導入されている排気の流量である。Ｃ（ｇ／ｇ゜Ｃ）は床温反応係数であり、１ｇの排気の温度を１℃上昇させるために必要な燃料の量である。すなわち、本実施例においては、ＮＳＲ１０をＳＯx再生処理が可能
な温度に維持するために必要な発熱量の積算値を、その際に要求される燃料量の積算値で代用している。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、今回のリッチ燃焼の継続期間が予め定められた予定リッチ期間Ｐｒより長いか否かが判定される。ここで、リッチ燃焼の継続期間は、今回のリッチ燃焼が開始されてからこの時点までの実際の経過時間である。また、予定リッチ期間Ｐｒは、リッチ燃焼を継続させるべき期間として予め実験によって定められた期間である。この予定リッチ期間Ｐｒは、ＳＯx再生処理においてリッチ燃焼中は、ＮＳＲ１０の温度（ＮＳＲ
１０に導入される排気の温度ではない）がむしろ低下する傾向があるため、ＮＳＲ１０の温度維持の効率の観点から決定される。

ここで、リッチ燃焼の継続期間が予定リッチ期間Ｐｒ以下であると判定された場合には、リッチ燃焼が未だ終了すべき時期ではないと判断されるので、Ｓ１０４に進む。一方、
リッチ燃焼の継続期間が予定リッチ期間Ｐｒを超えたと判定された場合には、リッチ燃焼を終了すべきと判断されるのでＳ１０５に進む。

Ｓ１０４においては、リッチ燃焼が継続されるとともに、リッチ燃焼の継続期間のカウンタがアップされ本ルーチンが一旦終了される。Ｓ１０５においては、リッチ燃焼が終了されリーン燃焼に移行される。Ｓ１０５の処理が終了するとＳ１０６に進む。

Ｓ１０６においては、燃料添加弁１４から排気管１９を通過する排気への燃料添加が開始される。その際、ＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比が理論空燃比より低いリッチとなるように燃料添加量が定められる。Ｓ１０６の処理が終了するとＳ１０７に進む。

Ｓ１０７においては、実際にＮＳＲ１０において発生した発熱量の積算値が算出される。具体的には、ＮＳＲ１０に導入された供給燃料積算値Ｆｔ（ｇ）が次式によって算出される。
Ｆｔ＝Ｆｔｆ＋ΔＦｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、Ｆｔｆ（ｇ）は、前回の本ルーチンのＳ１０７を実行した際に得られたＮＳＲ１０に導入された供給燃料積算値Ｆｔの値である。ΔＦｔ（ｇ）は前回の本処理の実行時から今回の本処理の実行時までの間に燃料添加弁１４から添加された燃料の量である。Ｓ１０７の処理が終了するとＳ１０８に進む。

Ｓ１０８においては、供給燃料積算値Ｆｔが要求燃料積算値Ｆｒを超えたかどうかが判定される。ここで、供給燃料積算値Ｆｔが要求燃料積算値Ｆｒ以下であると判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、供給燃料積算値Ｆｔが要求燃料積算値Ｆｒを超えたと判定された場合には、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９においては、要求燃料積算値Ｆｒと供給燃料積算値Ｆｔの値がクリヤされる。Ｓ１０９の処理が終了するとＳ１１０に進む。

Ｓ１１０においては、リーン燃焼及び燃料添加弁１４からの燃料添加が終了され、リッチ燃焼が開始される。Ｓ１１０の処理が終了するとＳ１１１に進む。

Ｓ１１１においては、リッチ燃焼の継続カウンタがクリヤされる。Ｓ１１１の処理が終了すると本ルーチンが一旦終了される。

以上、説明したように、本実施例においては内燃機関１の気筒２における燃焼時の空燃比をリッチ空燃比とするリッチ燃焼と、気筒２における燃焼時の空燃比をリーン空燃比とするリーン燃焼とを所定期間ずつ繰り返し実行し、リーン燃焼を実行する期間であるリーン期間においては排気に燃料添加を行うことでＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出が可
能な温度に維持した。また、リッチ燃焼を実行する期間であるリッチ期間においては、ＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比もリッチとなるため、ＮＳＲ１０に吸蔵されたＳＯx
をリッチ期間中に還元放出させることができる。

さらに、本実施例においては、リーン期間中に排気に添加される燃料量を最適化して、リッチ燃焼を実行する期間であるリッチ期間のみならずリーン期間中にＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比をもリッチ空燃比とした。そうすることにより、リーン期間とリッチ期間の両方の期間においてＳＯxの還元放出を可能とした。その結果、ＳＯx再生処理の処理時間を短縮することができ、ＳＯx再生処理に係る燃費の悪化やＮＳＲ１０の熱劣化を
抑制することができる。

また、本実施例においては、リーン期間中に排気中に燃料を供給する手段として排気管
１９に設けられた燃料添加弁１４を採用した。これにより、例えば内燃機関１の気筒２における副噴射を採用した場合のように、ＮＳＲ１０に燃料を供給する際に、気筒２内にオイル希釈が発生したり、燃料が図示しないＥＧＲ通路に回り込んだりする不都合を抑制できる。

但し、リーン期間中に排気中に燃料を供給する手段として、例えば内燃機関１の気筒２における副噴射を採用した場合であっても、ＳＯx再生処理の処理時間を短縮することが
でき、ＳＯx再生処理に係る燃費の悪化やＮＳＲ１０の熱劣化を抑制することができると
いう、本発明の最大の効果を奏することは充分に可能である。

また、本実施例においては、リーン期間の終了時期を、ＮＳＲ１０で発生した発熱量の積算値（ＮＳＲ１０に供給された燃料量の積算値Ｆｔ）が要求発熱量積算値（要求燃料積算値Ｆｒ）を超えた時としているので、リーン期間を、ＮＳＲ１０の温度がＳＯxの還元
放出が可能な温度に維持するために充分な期間とすることができる。これにより、簡単な制御でより確実にＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出が可能な温度に維持することがで
きる。

また、上記のＳＯx再生処理ルーチンでは、ＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出が可能な温度に維持するために必要な熱量を必要な燃料量に置換し、ＮＳＲ１０における実際の発熱に係る熱量をＮＳＲ１０に供給した燃料量に置換し、両者を比較することでリーン期間の終了時期を判断した。しかし、この置換の態様は本発明を実施する上での一例であって、他の手法によって、ＮＳＲ１０の温度をＳＯxの還元放出が可能な温度に維持するた
めに必要な熱量と、ＮＳＲ１０における実際の発熱に係る熱量とを導出しても構わない。

また、本発明においては、リーン期間の長さと、ＮＳＲ１０の温度（ＮＳＲ１０に導入されている排気の温度）、内燃機関１の運転状態との関係を予めマップ化しておいても構わない。そして、ＳＯx再生処理の実行中におけるＮＳＲ１０の温度及び、内燃機関１の
運転状態の検出値に対応するリーン期間の長さを上記マップから読み出すことによってリーン期間の終了時期を決定しても構わない。この方法でリーン期間の終了時期を決定したとしても、ＳＯx再生処理の処理時間を短縮することができ、ＳＯx再生処理に係る燃費の悪化やＮＳＲ１０の熱劣化を抑制することができるという、本発明の最大の効果を奏することは充分に可能である。

なお、上記のＳＯx再生処理ルーチンにおいて、Ｓ１１０の処理を実行するＥＣＵ３５
はリッチ燃焼手段に相当する。また、Ｓ１０５の処理を実行するＥＣＵ３５はリーン燃焼手段に相当する。また、燃料添加弁１４は燃料供給手段を構成する。

また、上記の実施例では本発明をディーゼル機関に適用した例について説明したが、本発明はガソリン機関など他の燃焼方式の内燃機関に適用してもよい。また、上記の実施例では、リーン期間中には燃料添加弁１４から燃料を添加することでＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比を、リッチ期間中もリーン期間中もリッチ空燃比としたが、リーン期間中及びリッチ期間中にＮＳＲ１０に導入される排気の空燃比を理論空燃比としてもよい。

本発明の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した図である。 本発明の実施例に係るＳＯx再生処理における、各パラメータの変化について示したグラフである。 本発明の実施例に係るＳＯx再生処理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
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
８・・・吸気枝管
９・・・吸気管
１０・・・ＮＳＲ
１４・・・燃料添加弁
１５・・・遠心過給機
１５ａ・・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・・タービンハウジング
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
３５・・・ＥＣＵ

Claims (3)

1. 内燃機関からの排気が通過する排気通路に設けられ、前記排気中のＮＯxを浄化する吸
   蔵還元型ＮＯx触媒と、
   内燃機関の筒内における燃焼時の空燃比がリッチ空燃比となるリッチ燃焼を実行するリッチ燃焼手段と、
   内燃機関の筒内における燃焼時の空燃比がリーン空燃比となるリーン燃焼を実行するリーン燃焼手段と、
   前記筒内における燃焼に係る燃料とは別に、前記排気中に燃料を供給する燃料供給手段と、
   を備え、
   前記吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx再生処理を実行する際には、前記リッチ燃焼手段によるリッチ燃焼と、前記リーン燃焼手段によるリーン燃焼とを所定期間ずつ交互に実行させ、前記リッチ燃焼が実行されているリッチ期間中には前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をＳＯxの放出還元が可能なリッチ雰囲気とするとともに、前記リーン燃焼が実行されているリーン期間中に前記燃料供給手段によって前記排気中に燃料を供給することで、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度をＳＯxの放出還元が可能な温度に維持する内燃機関の排気浄化システムであって、
   前記リーン期間中についても、前記燃料供給手段によって前記排気中に供給された燃料によって、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒をＳＯxの放出還元が可能なリッチ雰囲気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. 前記燃料供給手段は、前記排気通路における前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流側に設け
   られ前記排気通路を通過する排気に燃料を添加する燃料添加弁であ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. 前記リーン期間の長さは、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度をＳＯxの還元放出が可能な温度に維持するために必要な熱量に基づいて決定され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。

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