WO2006093035A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

　排気浄化手段（２４，５６，７８）の排気浄化機能を維持するための補助剤を排気浄化手段（２４，５６，７８）より上流側に供給する補助剤供給手段（３２，５８）を備え、補助剤供給手段（３２，５８）を制御して補助剤の供給量を調整する制御手段（３８）は、排気浄化機能の維持に必要な補助剤の基準供給量を設定する基準供給量設定部（４０，５０，６８，８６）と、基準供給量を排気圧力に基づき補正して補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部（４２，５２，７０，８８）と、目標供給量の補助剤を供給するよう補助剤供給手段を制御する供給制御部（４４，５４，７２，９０）とを備える。

Description

内燃機関の排気浄化装置

技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関の排気浄ィ匕装置に関し、より詳しくは、排気浄化機能を維持 するために補助剤を用いる排気浄ィ匕装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、内燃機関の排気中に含まれる HC (炭化水素）、 CO (—酸ィ匕炭素)、 NOx

(窒素酸ィ匕物)などの汚染物質を浄ィ匕するために排気浄ィ匕触媒が用いられており、 ディーゼルエンジンの場合には、このような排気浄ィ匕触媒に加えて、排気中に含まれ るパティキュレートを捕捉するためのパティキュレートフィルタが用いられて 、る。そし て、これら排気浄ィ匕触媒やパティキュレートフィルタなどの排気浄ィ匕装置にぉ 、ては 、その排気浄化機能を維持するための補助剤を用いるものがある。

[0003] パティキュレートフィルタの場合は、パティキュレートフィルタに捕捉されて蓄積され たパティキュレートが所定量になったときに、パティキュレートフィルタの上流側の排 気通路内に補助剤として燃料を供給し、パティキュレートフィルタに捕捉されているパ ティキュレートを焼却することにより、パティキュレートフィルタを再生して、パティキュ レートを捕捉する機能を維持するようにして 、る。このように排気通路に補助剤を供 給して排気浄化機能を維持するようにしたものは、排気浄化触媒についても知られて いる。

[0004] 例えば、排気中の NOxを浄ィ匕するための触媒として、流入する排気の空燃比がリ ーンであるときに排気中の NOxを吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸 蔵した前記 NOxを放出して還元する NOx吸蔵触媒がある。この NOx吸蔵触媒は N Oxの吸蔵量に限界があるため、吸蔵した NOxを放出して還元する必要がある。そこ で、吸蔵された NOxを放出、還元して NOx吸蔵触媒の浄化機能を維持するために 、 NOx吸蔵触媒より上流側の排気通路に燃料添加弁を配設し、 NOxの放出及び還 元に必要な燃料をこの燃料添加弁カゝら排気通路内に噴射して NOx吸蔵触媒に供給 するようにした排気浄ィ匕装置力 例えば特開 2000— 205005号公報（以下特許文 献 1という）によって知られている。

[0005] 特許文献 1に示された排気浄化装置においては、 NOx吸蔵触媒に吸蔵されている NOxを放出、還元するために必要な量の燃料を、燃料添加弁を用いて NOx吸蔵触 媒の上流側の排気通路に噴射し、 NOx吸蔵触媒に流入する排気の空燃比をリッチ 化することにより、 NOx吸蔵触媒に吸蔵されている NOxを放出、還元している。この とき、燃料の供給量は燃料添加弁の開弁時間によって調整され、開弁時間を長くす るほど多くの燃料力 S排気通路内に噴射されるようになっている。

[0006] そして、 NOx吸蔵触媒に吸蔵されて 、る NOxを放出させて還元するために必要な 燃料量、即ち燃料添加弁の開弁時間は、 NOx吸蔵触媒に吸蔵されている NOxの蓄 積量などに基づいて決定する必要がある力 NOx蓄積量を直接的に検知することは 困難であるため、実際には吸入空気量とエンジン回転数の関数として、予め設定さ れたマップ力も必要燃料量に相当する開弁時間を読み出して用いるようにしている。

[0007] しかしながら、燃料添加弁から排気通路内に噴射される燃料の量は、排気通路内 の排気圧力や、供給される燃料の温度によって変動するため、例え吸入空気量とェ ンジン回転数とに基づき必要な燃料量を供給するための開弁時間が精度よく求めら れたとしても、実際に燃料添加弁カゝら排気通路内に噴射される燃料量がマップから 求められた燃料量とは相違してしまう可能性がある。

[0008] 即ち、噴射される燃料の供給圧が一定である場合、排気圧力が高い場合は低い場 合に比べて燃料供給圧と排気圧力との差圧が小さいため、同じ開弁時間で実際に 排気通路内に供給される燃料量は排気圧力が高いほど少なくなる。特に、排気ブレ ーキとして、又は排気浄ィ匕触媒やパティキュレートフィルタの温度制御などを目的とし て、排気通路中に排気絞り弁を設けている場合、この排気絞り弁の開閉によって排 気圧力は大きく変動するため、上述した排気圧力による燃料供給量への影響はより 大きくなる。

[0009] また、燃料の温度が高 、場合は低 、場合に比べて燃料の粘度が低下するので、同 じ開弁時間で実際に排気通路内に供給される燃料量は燃料温度が高いほど多くな る。

[0010] このように、燃料添加弁による排気通路内への燃料供給量は排気圧力や燃料温度 によって変動するため、必ずしも必要とされる量の燃料力 SNOx吸蔵触媒に供給され ず、 NOx吸蔵触媒による NOxの浄ィ匕が不十分となったり、吸蔵されている NOxの放 出が十分行われずに NOx吸蔵触媒の浄ィ匕能力が低下したりするといつた問題や、 過剰な燃料添カ卩により、余剰燃料が大気に放出されてしまうといった問題がある。 発明の開示

[0011] 本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とすると ころは、排気浄化機能を維持するために必要な補助剤の供給を精度よく行って、排 気浄化機能を安定して維持することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する ことにある。

[0012] 本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設されて前記内 燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段の排気浄化機能を維 持するための補助剤を前記排気浄化手段より上流側の前記排気通路内に供給する 補助剤供給手段と、前記補助剤の供給量の変動要因となるパラメータを検出する変 動要因パラメータ検出手段と、前記補助剤供給手段を制御して前記排気通路内に 供給される前記補助剤の量を調整する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記排 気浄化手段の排気浄化機能を維持するために必要な前記補助剤の基準供給量を 設定する基準供給量設定部と、前記基準供給量設定部によって設定された前記基 準供給量を、前記変動要因パラメータ検出手段によって検出されたパラメータの値に 基づき補正して前記補助剤の目標供給量を設定する目標供給量設定部と、前記目 標供給量設定部によって設定された前記目標供給量の補助剤を供給するよう前記 補助剤供給手段を制御する供給制御部とを備えることを特徴とする。

[0013] 本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、排気浄化手段の排気浄化機能を維 持するために必要な補助剤の基準供給量を、前記変動要因パラメータの値に基づき 補正した上で排気通路への補助剤の供給が行われるので、補助剤供給量の変動要 因の影響を受けることなぐ排気浄ィ匕手段の排気浄化機能を維持するために必要と される量の補助剤を精度よく排気通路に供給することができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の全体構成図、 [図 2]図 1の ECUにおける軽油の供給制御のブロック図、

[図 3]図 1の ECUによる軽油の供給制御のフローチャート、

[図 4]図 1の ECUが用 、る排気圧力 Pex -補正係数 Rpマップの特性図、

[図 5]図 1の ECUが用いる軽油温度 Tf—補正係数 Rtマップの特性図、

[図 6]図 1の ECUが用いる目標供給量 Mt—デューティ比 Dtマップの特性図、

[図 7]本発明の第 2実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置における軽油の供給 制御のブロック図、

[図 8]本発明の第 3実施形態に係る内燃機関の排気浄ィ匕装置の要部構成図、

[図 9]図 8の排気浄ィ匕装置における尿素水の供給制御のブロック図、

[図 10]図 8の排気浄ィ匕装置における尿素水の供給制御のフローチャート、

[図 11]図 8の排気浄ィ匕装置における尿素水の供給制御で使用する排気圧力 Pex— 補正係数 Rpマップの特性図、

[図 12]図 8の排気浄ィ匕装置における尿素水の供給制御で使用する尿素水温度 Tu— 補正係数 Rtマップの特性図、

[図 13]本発明の第 4実施形態に係る内燃機関の排気浄ィ匕装置の要部構成図、及び [図 14]図 13の排気浄ィ匕装置における軽油の供給制御のブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図 1は、本発明の第 1実施形態に係る排気浄ィ匕装置が適用される 4気筒のディーゼ ルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図 1に基づき本発 明に係る排気浄化装置の構成を説明する。

[0016] 図 1に示すように、エンジン 1は直列 4気筒型のディーゼルエンジンであって、各気 筒に配設された燃料噴射弁 (図示せず)を介して各気筒内に直接燃料が供給される ようになっている。

[0017] 吸気通路 2にはターボチャージャ 4が装備されており、図示しないエアクリーナから 吸入された吸気は、吸気通路 2からターボチャージャ 4のコンプレッサ 4aへと流入し、 コンプレッサ 4aで過給された吸気はインタークーラ 6を介して吸気マ-ホールド 8に導 入される。 [0018] 吸気通路 2のコンプレッサ 4aより上流側には、エンジン 1への吸入空気流量を検出 するためのエアフローセンサ 10が設けられている。また、インタークーラ 6の下流側の 吸気通路 2には、エンジン 1に吸入される吸気量を調整するための吸気絞り弁 12が 設けられている。

[0019] 一方、エンジン 1の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マ 二ホールド 14を介して排気管 (排気通路） 16に接続されている。なお、排気マ-ホー ルド 14と吸気マ-ホールド 8との間には、 EGR弁 18を介して排気マ-ホールド 14と 吸気マ-ホールド 8とを連通する EGR通路 20が設けられている。

[0020] 排気管 16はターボチャージャ 4のタービン 4bを経て排気後処理装置 22に接続さ れている。タービン 4bはコンプレッサ 4aと連結されており、排気管 16内を流動する排 気を受けてコンプレッサ 4aを駆動する。

[0021] また、排気後処理装置 22は、ケーシング内の上流側に排気浄ィ匕手段としての NOx 吸蔵触媒 24が収容されると共に、この NOx吸蔵触媒 24の下流側に DPF (ディーゼ ルパティキュレートフィルタ） 26が収容されている。この NOx吸蔵触媒 24は、排気空 燃比がリーンであるときに排気中の NOxを吸蔵し、排気空燃比がリッチであるときに、 吸蔵している NOxを放出して還元する機能を有しており、このような機能を有する N Ox吸蔵触媒 24は公知のものである。また、 DPF26は排気中に含まれるパティキユレ ートを捕捉する機能を有しており、この DPF26も公知のものである。これら NOx吸蔵 触媒 24及び DPF26によって浄ィ匕された排気が大気中に放出される。

[0022] 排気後処理装置 22の上流側には排気ブレーキとして機能する排気絞り弁 28が設 けられ、この排気絞り弁 28の上流側には、排気管 16内の排気圧力を検出する排気 圧力センサ (排気圧力検出手段) 30が設けられている。

[0023] また、排気絞り弁 28の上流側には、排気空燃比をリッチにすることにより、 NOx吸 蔵触媒 24に吸蔵されている NOxを放出させて還元するために、エンジン 1と同一の 燃料である軽油を補助剤として排気管 16内に噴射する軽油添加弁 (補助剤供給手 段） 32が設けられている。この軽油添加弁 32は電磁式で、通電されることにより開弁 して軽油を噴射し、通電を停止することにより閉弁して軽油の供給を停止するように なっている。従って、軽油の供給圧力が一定であれば、軽油添加弁 32の通電時間 に応じた量の軽油が排気管 16内に供給される。

[0024] 軽油添加弁 32には軽油供給通路 34を介して軽油が供給され、この軽油供給通路 34には軽油添加弁 32に供給される軽油の温度を検出する軽油温度センサ (補助剤 温度検出手段） 36が設けられている。

[0025] ECU (制御手段） 38は、エンジン 1を含め、本発明に係る排気浄化装置の総合的 な制御を行うための制御装置であり、 CPU,メモリ、タイマカウンタなど力も構成され、 各気筒に供給する燃料量の演算をはじめとして様々な制御量の演算とその制御量 に基づく各種デバイスの制御を行って 、る。

[0026] ECU38の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、エアフローセン サ 10、排気圧力センサ 30、軽油温度センサ 36などの各種センサ類が接続されてお り、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁（図示 せず)や軽油添加弁 32などの各種デバイス類が接続されて 、る。

[0027] このように構成された内燃機関の排気浄ィ匕装置では、エンジン 1の運転中にェンジ ン 1から排出された排気が排気管 16を通って排気後処理装置 22に導入され、排気 中の NOxが NOx吸蔵触媒 24に吸蔵されると共に、パティキュレートが DPF26に捕 捉される。

[0028] パティキュレートの浄ィ匕については、軽油添加弁 32から排気管 16内に軽油を噴射 して、 NOx吸蔵触媒 24で酸化させた高温ガスを DPF26内に流入させ、 DPF26に 捕捉されたパティキュレートを酸ィ匕して DPF26から除去する。

[0029] また、 NOx吸蔵触媒 24への NOx吸蔵量が限界量を超えて吸蔵されなくなった排 気中の NOxは、下流側の DPF26に流入し、 DPF26に捕捉されたパティキュレート に対して酸化剤として作用し、パティキュレートを酸ィ匕して DPF26から除去すると共 に Nとなって大気中に排出される。

2

[0030] 一方、 NOxの浄ィ匕にっ 、ては、リーン運転により NOx吸蔵触媒に NOxを吸蔵させ て、ある程度 NOxが NOx吸蔵触媒に吸蔵された後、軽油添加弁 32から排気管 16 内に軽油を噴射して排気空燃比をリッチ化する。そして、 NOx吸蔵触媒 24では、こ のようにして空燃比がリッチ化された排気が供給されることにより、吸蔵されている NO Xが放出されて還元され、 NOx吸蔵触媒の吸蔵能力が回復する。吸蔵していた NOx の放出及び還元によって NOx吸蔵触媒 24の再生が完了すると、軽油添加弁 32から の軽油の噴射を終了する。

[0031] このようにして NOx吸蔵触媒 24と DPF26の再生を適宜繰り返すことにより、 NOx 吸蔵触媒 24の排気浄化機能及び DPF26の排気浄化機能が維持される。

[0032] ここで、軽油添加弁 32による軽油の供給制御について、図 2乃至 6に基づき、以下 に説明する。

[0033] 図 2は、 ECU38において軽油の供給制御を実行する制御ブロックの構成を示し、 図 3は、これら各ブロックで行われる供給制御のフローチャートを示す。

[0034] 図 2に示すように、 ECU38には、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵されている NOxを放出 させて還元し、 NOx吸蔵触媒 24の NOx吸蔵能力を維持するのに必要な軽油の基 準供給量 Mbを設定する基準供給量設定部 40と、基準供給量設定部 40によって設 定された基準供給量 Mbを、排気圧力センサ 30によって検出された排気圧力 Pexと 、軽油温度センサ 36によって検出された軽油温度 Tfとに基づき補正して目標供給 量 Mtを設定する目標供給量設定部 42と、目標供給量設定部 42によって設定され た目標供給量 Mtの軽油が排気通路内に供給されるように軽油添加弁 32を制御する 供給制御部 44とが設けられて 、る。

[0035] より詳細には、基準供給量設定部 40には、エアフローセンサ 10によって検出され た吸入空気流量 Qaと、回転数センサ 46によって検出されたエンジン回転数 Neとが 入力され、予め記憶されているマップから、これら吸入空気流量 Qa及びエンジン回 転数 Neに基づき、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵されて 、る NOxを放出させて還元する のに必要な軽油の基準供給量 Mbが設定される（図 3のステップ S 10)。

[0036] 基準供給量設定部 40によって設定された基準供給量 Mbは目標供給量設定部 42 に送られる。この目標供給量設定部 42には、排気圧力センサ 30によって検出された 排気圧力 Pexと、軽油温度センサ 36によって検出された軽油温度 Tfが入力され、こ れら排気圧力 Pex及び軽油温度 Tfに基づき基準供給量 Mbを補正する。

[0037] 軽油添加弁 32から供給される軽油の量は、その開弁時間によって調整され、開弁 時間を長くするほど多くの燃料力 S排気管 16内に噴射されるようになっている。従って 、軽油の供給圧力が一定である場合、同じ開弁時間で実際に排気管 16内に供給さ れる軽油の量は排気圧力が高いほど少なくなる。また、軽油の温度が高い場合は低 い場合に比べて軽油の粘度が低下するので、同じ開弁時間で実際に排気管 16内に 供給される軽油の量は軽油温度が高いほど多くなる。

[0038] そこで、排気圧力 Pexにつ 、ては、図 4に示すように、排気圧力 Pexが高くなるほど 小さくなる補正係数 Rpが予め記憶されているマップから、検出された排気圧力 Pex に対応する補正係数 Rpを読み出し（図 3のステップ S12)、基準供給量 Mbを補正係 数 Rpで除することにより、基準供給量 Mbを補正して圧力補正供給量 Mpを求めてい る（図 3のステップ S 14)。

[0039] なお、補正係数 Rpは、基準供給量 Mbを設定する際に用いたマップを作成したとき の排気圧力を標準状態として、この標準状態における値を 1. 0に設定している。

[0040] このように補正係数 Rpを用いて基準供給量 Mbを補正することにより、排気圧力 Pe Xが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも増大し、排 気圧力 Pexの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力 Pexが標 準状態よりも低下すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも減少し、排気圧 力 Pexの低下による供給量の過剰分が排除される。

[0041] 次に、軽油温度 Tfについては、図 5に示すように、軽油温度 Tfが高くなるほど大き くなる補正係数 Rtが予め記憶されて ヽるマップから、検出された軽油温度 Tfに対応 する補正係数 Rtを読み出し（図 3のステップ S16)、圧力補正供給量 Mpを補正係数 Rtで除することにより、圧力補正供給量 Mpを補正して目標供給量 Mtを求めて 、る ( 図 3のステップ S 18)。

[0042] なお、補正係数 Rtは、基準供給量 Mbを設定する際に用いたマップを作成したとき の軽油温度を標準状態として、この標準状態における値を 1. 0に設定している。

[0043] ここで、補正係数 Rtによる補正は圧力補正供給量 Mpに対して行って 、るが、圧力 補正供給量 Mpは、前述の通り、基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正したも のであるので、実質的には補正係数 Rtによる補正も基準供給量 Mbに対して行って いることになる。従って、このように補正係数 Rtを用いて圧力補正供給量 Mp、即ち 実質的には基準供給量 Mbを補正することにより、軽油温度 Tfが上昇すると目標供 給量 Mtは減少し、軽油温度 Tfの上昇による供給量の過剰分が排除される。また逆 に、軽油温度 Tfが低下すると目標供給量 Mtは増大し、軽油温度の低下による供給 量の不足分が補われる。

[0044] なお、図 3に示すフローチャートでは、上述のようにまずステップ S12及び S14にお V、て、基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正して圧力補正供給量 Mpを求め た後、ステップ S 16及び S 18において、圧力補正供給量 Mpを軽油温度 Tfに基づき 補正して目標供給量 Mtを設定するようにしているが、これらの順番はこれに限られる ものではない。

[0045] 例えば、ステップ 12及び S14の処理とステップ S16及び S18の処理とを入れ替え、 まず基準供給量 Mbを軽油温度 Tfに対応した補正係数 Rtで補正して温度補正供給 量を求めた後、この温度補正供給量を排気圧力 Pexに対応した補正係数 Rpで補正 して目標供給量 Mtを求めてもょ 、。

[0046] 或いは、先に排気圧力 Pexに対応した補正係数 Rpと軽油温度 Tfに対応した補正 係数 Rtとをそれぞれマップカゝら読み出した後、基準供給量 Mbを補正係数 Rpと Rtと で除して一気に目標供給量 Mtを求めてもょ 、。

[0047] また、基準供給量 Mbや圧力補正供給量 Mp或 、は温度補正供給量を補正係数 R Pや補正係数 Rtで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を、記憶 したマップ力 読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。

[0048] このようにして、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵されて 、る NOxを放出させて還元するた めに必要な軽油の目標供給量 Mtが設定されると、供給制御部 44ではこの目標供給 量 Mtの軽油を軽油添加弁 32から噴射するために必要な軽油添加弁 32の開弁時間 を、予め記憶しているマップ力も読み出す（図 3のステップ S20)。軽油添加弁 32の 制御は所定の制御周期で繰り返し行われるので、このマップには、図 6に示すように 、目標供給量 Mtに対応する軽油添加弁 32の開弁時間が、 1制御周期における最大 開弁時間に対するデューティ比 Dtとして設定されて 、る。

[0049] 目標供給量 Mtに対応するデューティ比 Dtをマップ力も読すと、供給制御部 44はこ のデューティ比 Dtで軽油添加弁 32を開弁駆動し（図 3のステップ S22)、軽油添加弁 32から目標供給量 Mtに相当する軽油が排気管 16内に噴射される。これにより、排 気空燃比がリッチとなり、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵されている NOxが適正に放出され 還元される。

[0050] また、排気圧力センサ 30が排気絞り 28の上流側に配設されているので、排気絞り 28の開閉により排気管 16内の圧力が変動しても、上述のように、排気圧力センサ 30 が検出した排気圧力に基づき基準供給量 Mbの補正が行われるため、排気管 16内 の圧力変動にかかわらず、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵されている NOxの放出及び還 元に必要な軽油が常に適正に供給される。

[0051] 以上のように、本発明の第 1実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、 NOx吸蔵 触媒 24に吸蔵されている NOxを放出させて還元し、 NOx吸蔵触媒 24の NOx吸蔵 能力を維持するのに必要な軽油の供給量が、排気圧力や軽油温度の変動に影響さ れることなく適正に制御され、排気浄化機能を安定して維持すると共に、余剰軽油が 大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

[0052] なお、上記第 1実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、 NOx吸蔵触媒 24の N Ox吸蔵能力の維持に必要な軽油の基準供給量 Mbを、排気圧力 Pexと軽油温度 Tf の両方に基づき補正して目標供給量 Mtを設定するようにして ヽるが、 Vヽずれか一方 のみに基づき補正を行ってもよい。この場合には、排気圧力 Pexと軽油温度 Tfの両 方に基づき補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように 排気圧力と軽油温度のいずれも考慮しない排気浄ィ匕装置に比べれば、制御の精度 は向上する。

[0053] また、 NOx吸蔵触媒 24から NOxを放出させて還元するために必要な軽油の基準 供給量 Mbを、予め記憶されているマップから、吸入空気流量 Qa及びエンジン回転 数 Neに基づき設定したが、基準供給量 Mbの設定方法はこれに限られるものではな ぐ例えば NOx吸蔵触媒 24の下流側に NOxセンサを設けて NOx吸蔵能力の低下 度合いを検出し、その低下度合いに応じて基準供給量 Mbを設定してもよぐ種々知 られて 、る手法を用いることができる。

[0054] 更に、上記第 1実施形態はディーゼルエンジンの排気浄ィ匕装置に本発明を適用し たものであつたが、エンジンはこれに限定されるものではなぐ NOx吸蔵触媒を用い るエンジンであればどのようなものでも適用可能であり、ガソリンエンジンの場合には 補助剤として軽油の代わりにガソリンが用いられる。 [0055] 上記第 1実施形態に係る排気浄ィ匕装置で用いた NOx吸蔵触媒 24は、燃料に含ま れて 、るィォゥ成分が燃焼して生じる SOx (硫黄酸化物）を吸蔵することにより NOx 吸蔵機能が低下する。そこで、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵された SOxを NOx吸蔵触媒 24から脱離させ、低下した NOx吸蔵機能を回復させる必要がある。 NOx吸蔵触媒 2 4に吸蔵された SOxは、 NOx吸蔵触媒 24の温度を上昇させることにより脱離させるこ とが可能であるが、上記第 1実施形態で用いた軽油添加弁 32により NOx吸蔵触媒 2 4に軽油を供給し、この軽油の燃焼により NOx吸蔵触媒 24の温度を上昇させること ができる。

[0056] このようにして、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵された SOxの脱離を行うようにした排気浄 化装置を、本発明の第 2実施形態として以下に説明する。

[0057] なお、全体のシステム構成については、第 1実施形態と同様に図 1に示すとおりで あるので詳細な説明を省略し、要部について、第 1実施形態と共通する部分には同 じ符号を用いて以下に説明する。

[0058] 図 7は、 ECU38 (制御手段）において SOx脱離のための軽油供給制御を実行する 制御ブロックの構成を示す。

[0059] 図 7に示すように、 ECU38には、 NOx吸蔵触媒 24が吸蔵したィォゥ成分を放出さ せて、低下した NOx吸蔵能力を回復させるのに必要な燃料の基準供給量 Mbを設 定する基準供給量設定部 50と、基準供給量設定部 50によって設定された基準供給 量 Mbを、排気圧力センサ 30によって検出された排気圧力 Pexと、軽油温度センサ 3 6によって検出された軽油温度 Tfとに基づき補正して目標供給量 Mtを設定する目 標供給量設定部 52と、目標供給量設定部 52によって設定された目標供給量 Mtの 軽油が排気通路内に供給されるように軽油添加弁 32を制御する供給制御部 54とが 設けられている。

[0060] 基準供給量設定部 50には、 NOx吸蔵触媒 24に流入する排気の温度を検出する 排気温度センサ 48が接続されている。そして、基準供給量設定部 50は、 ECU38内 で演算された各気筒への燃料供給量の積算値から、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵された SOxの蓄積量を推定し、この SOx推定蓄積量と、排気温度センサ 48によって検出さ れた排気温度 Texとに基づき、 NOx吸蔵触媒 24からの SOxの脱離に最適な温度（ 例えば 600°C)まで NOx吸蔵触媒 24の温度を上昇させるために必要な軽油の基準 供給量 Mbを、予め記憶しているマップ力も読み出して設定する。

[0061] 基準供給量設定部 50で設定された基準供給量 Mbの補正及び軽油添加弁 32〖こ よる軽油の噴射制御は、前述した第 1実施形態と同様に、図 3に示すフローチャート のステップ S12乃至 S22と同じステップを有するフローチャートに従って行われる。

[0062] 即ち、目標供給量設定部 52は基準供給量設定部 50から基準供給量 Mbを受け、 排気圧力センサ 30によって検出された排気圧力 Pexと、軽油温度センサ 36によって 検出された軽油温度 Tfとに基づき基準供給量 Mbを補正する。

[0063] 基準供給量 Mbの補正は、前述した第 1実施形態と同様であって、排気圧力 Pexに ついては、図 4に示すように、排気圧力 Pexが高くなるほど小さくなる補正係数 Rpが 予め記憶されているマップから、検出された排気圧力 Pexに対応する補正係数 Rpを 読み出し（図 3のステップ S12)、基準供給量 Mbを補正係数 Rpで除することにより、 基準供給量 Mbを補正して圧力補正供給量 Mpを求めている（図 3のステップ S14)。

[0064] このように補正係数 Rpを用いて基準供給量 Mbを補正することにより、排気圧力 Pe Xが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも増大し、排 気圧力 Pexの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力 Pexが標 準状態よりも低下すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも減少し、排気圧 力 Pexの低下による供給量の過剰分が排除される。

[0065] また、軽油温度 Tfについては、図 5に示すように、軽油温度 Tfが高くなるほど大きく なる補正係数 Rtが予め記憶されて ヽるマップから、検出された軽油温度 Tfに対応す る補正係数 Rtを読み出し（図 3のステップ S16)、圧力補正供給量 Mpを補正係数 Rt で除することにより、圧力補正供給量 Mpを補正して目標供給量 Mtを求めて 、る（図 3のステップ S 18)。

[0066] ここで、補正係数 Rtによる補正は圧力補正供給量 Mpに対して行って 、るが、第 1 実施形態につ!、て述べたように、圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正したものであるので、実質的には補正係数 Rtによる補正も基準供 給量 Mbに対して行っていることになる。従って、このように補正係数 Rtを用いて圧力 補正供給量 Mp、即ち実質的には基準供給量 Mbを補正することにより、軽油温度 Tf が上昇すると目標供給量 Mtは減少し、軽油温度 Tfの上昇による供給量の過剰分が 排除される。また逆に、軽油温度 Tfが低下すると目標供給量 Mtは増大し、軽油温度 の低下による供給量の不足分が補われる。

[0067] なお、図 3に示すフローチャートにおいて、ステップ S 12及び S 14の処理と、ステツ プ S16及び S18の処理については、前述した第 1実施形態と同様に、これらの順番 力 Sこれに限られるものではな！/、。

[0068] また、基準供給量 Mbや圧力補正供給量 Mp或 、は温度補正供給量を補正係数 R Pや補正係数 Rtで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を、記憶 したマップ力 読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。

[0069] このようにして、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵された SOxを脱離させるために必要な軽 油の目標供給量 Mtが設定されると、前述した第 1実施形態と同様に、供給制御部 5 4では目標供給量 Mtの軽油を軽油添加弁 32から噴射するために必要な軽油添カロ 弁 32の開弁時間を、予め記憶しているマップ力もデューティ比 Dtとして読み出す（図 3のステップ S20)。

[0070] 目標供給量 Mtに対応するデューティ比 Dtをマップ力 読すと、供給制御部 54はこ のデューティ比 Dtで軽油添加弁 32を開弁駆動し（図 3のステップ S22)、軽油添加弁 32から目標供給量 Mtに相当する軽油が排気管 16内に噴射される。排気中の軽油 は排気熱によって HCに分解し、 NOx吸蔵触媒に達して燃焼する。これにより NOx 吸蔵触媒 24の温度が上昇し、 NOx吸蔵触媒 24に吸蔵された SOxが適正に脱離さ れ、 NOx吸蔵触媒 24の NOx吸蔵能力が回復する。

[0071] 以上のように、本発明の第 2実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、 NOx吸蔵 触媒 24に吸蔵された SOxを脱離させて、 NOx吸蔵触媒 24の NOx吸蔵能力を維持 するのに必要な軽油の供給量が、排気圧力や軽油温度の変動に影響されることなく 適正に制御され、 NOx吸蔵触媒 24の排気浄化機能を安定して維持すると共に、余 剰軽油が大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

[0072] なお、上記第 2実施形態に係る排気浄ィ匕装置にぉ 、ては、 NOx吸蔵触媒 24の N Ox吸蔵能力の維持に必要な軽油の基準供給量 Mbを、排気圧力 Pexと軽油温度 Tf の両方に基づき補正して目標供給量 Mtを設定しているが、いずれか一方のみに基 づき補正を行ってもよい。この場合には、排気圧力 Pexと軽油温度 Tfの両方に基づ き補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧力と 軽油温度のいずれも考慮しない排気浄ィ匕装置に比べれば、制御の精度は向上する

[0073] また、 NOx吸蔵触媒 24から SOxを脱離させるために必要な軽油の基準供給量 M bを、予め記憶されているマップから、各気筒への燃料供給量の積算値と排気温度 T exとに基づき設定するようにしたが、基準供給量 Mbの設定方法はこれに限られるも のではなぐ種々知られて 、る手法を用いることができる。

[0074] 更に、上記第 2実施形態の SOx脱離の制御を前述した第 1実施形態の排気浄ィ匕 装置でも行うようにして、共通の軽油添加弁 32から NOxの放出及び還元のための軽 油供給と SOx脱離のための軽油供給を行ってもよい。

[0075] また、上記第 2実施形態はディーゼルエンジンの排気浄ィ匕装置に本発明を適用し たものであつたが、エンジンはこれに限定されるものではなぐ NOx吸蔵触媒を用い るエンジンであればどのようなものでも適用可能であり、ガソリンエンジンの場合には 補助剤として軽油の代わりにガソリンが用いられる。

[0076] 次に、本発明の第 3実施形態について図 8乃至 11に基づき以下に説明する。

図 8は、本発明の第 3実施形態に係る排気浄ィ匕装置を示す構成図であり、ベースと なるエンジンとその吸気側の構成は、前述した第 1実施形態と同様である。図 8にお いて、前述の第 1実施形態と共通する部分については同じ符号を用いている。

[0077] 途中にターボチャージャのタービン（図示せず）を介在させてエンジンの排気マ-ホ 一ルド（図示せず）に接続された排気管 16は、その下流側に排気浄ィ匕手段として選 択還元型 NOx触媒 (以下、 SCR触媒という） 56が接続されている。 SCR触媒 56は、 アンモニアと排気中に含まれる NOxとの間の脱硝反応を促進し、 NOxを選択還元し て浄ィ匕するものである。

[0078] SCR触媒 56の上流側には排気ブレーキとして機能する排気絞り弁 28が設けられ、 この排気絞り弁 28の上流側には、排気管 16内の排気圧力を検出する排気圧力セン サ (排気圧力検出手段) 30が設けられている。

[0079] また、排気絞り弁 28の上流側には、 NOxの浄化に必要なアンモニアを SCR触媒 5 6に供給するために、排気管 16内に補助剤として尿素水を噴射する尿素水添加弁（ 補助剤供給手段） 58が設けられている。この尿素水添加弁 58は電磁式で、通電され ることにより開弁して尿素水を噴射し、通電を停止することにより閉弁して尿素水の噴 射を停止するようになっている。従って、尿素水の供給圧力が一定であれば、尿素水 添加弁 58の通電時間に応じた量の尿素水が排気管 16内に供給される。

[0080] 尿素水添加弁 58から排気管 16内に噴射された尿素水は、排気の熱により加水分 解してアンモニアとなり、 SCR触媒 56に供給されて NOxの浄ィ匕に使用される。

[0081] 尿素水添加弁 58には、図示しない尿素水貯蔵タンクから尿素水供給通路 60を介 して尿素水が供給され、この尿素水供給通路 60には尿素水添加弁 58に供給される 尿素水の温度を検出する尿素水温度センサ (補助剤温度検出手段) 62が設けられ ている。

[0082] SCR触媒 56の上流側の排気管 16には、 SCR触媒 56に流入する排気の温度を検 出する上流排気温度センサ 64が設けられている。また、 SCR触媒 56の下流側の排 気管 16には、 SCR触媒 56から流出する排気の温度を検出する下流排気温度セン サ 66が設けられている。

[0083] 前述した第 1実施形態と同様に、エンジンを含め、本発明に係る排気浄化装置の 総合的な制御を行うための制御装置である ECU (制御手段） 38の入力側には、各種 制御に必要な情報を収集するため、排気圧力センサ 30、尿素水温度センサ 62、上 流排気温度センサ 64、下流排気温度センサ 66などの各種センサ類が接続されてお り、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁（図示 せず)や尿素水添加弁 58などの各種デバイス類が接続されて 、る。

[0084] このように構成された排気浄ィ匕装置では、エンジンから排出された排気が排気管 1 6を通って SCR触媒 56に導入される一方、尿素水添加弁 58から排気管 16内に噴射 された尿素水が排気の熱によって加水分解してアンモニアとなり、 SCR触媒 56に供 給される。 SCR触媒 56では、アンモニアと排気中の NOxとの間で脱硝反応が促進さ れ、 NOxの浄化が行われる。

[0085] このように補助剤として尿素水を排気管 16内に供給することにより、 SCR触媒 56に よる排気浄化機能が維持される。 [0086] ここで、尿素水添加弁 58による尿素水の供給制御について、図 9乃至 12に基づき 、以下に説明する。

[0087] 図 9は、 ECU38において尿素水の供給制御を実行する制御ブロックの構成を示し 、図 10は尿素水供給制御のフローチャートを示す。

[0088] 図 9に示すように、 ECU38には、 SCR触媒 56が排気中の NOxを選択還元するた めに必要な尿素水の基準供給量 Mbを設定する基準供給量設定部 68と、基準供給 量設定部 68によって設定された基準供給量 Mbを、排気圧力センサ 30によって検出 された排気圧力 Pexと、尿素水温度センサ 62によって検出された尿素水温度 Tuとに 基づき補正して目標供給量 Mtを設定する目標供給量設定部 70と、目標供給量設 定部 70によって設定された目標供給量 Mtの尿素水が排気管 16内に供給されるよう に尿素水添加弁 58を制御する供給制御部 72とが設けられている。

[0089] より詳細には、基準供給量設定部 68には、上流排気温度センサ 64によって検出さ れた SCR触媒 56上流側の排気温度 Texuと、下流排気温度センサ 66によって検出 された SCR触媒 56下流側の排気温度 Texdと、回転数センサ 46によって検出された エンジン回転数 Neとが入力される。そして、 ECU38内で演算された各気筒への燃 料供給量や、予め記憶して 、るマップから求めた NOx推定排出量や NOx浄ィ匕率、 及び上記各センサから入力された排気温度 Texu、排気温度 Texd、エンジン回転数 Neなどに基づき、 SCR触媒 56が排気中の NOxを選択還元するために必要な尿素 水の基準供給量 Mbを、予め記憶しているマップ力も読み出して設定する（図 10のス テツプ S 110)。

[0090] なお、上述した基準供給量設定部 68による基準供給量 Mbの設定自体は公知の 手法であり、 SCR触媒 56が排気中の NOxを選択還元するために必要な尿素水の 基準供給量 Mbの算出はこれに限られるものではな 、。

[0091] 基準供給量設定部 68によって設定された基準供給量 Mbは目標供給量設定部 70 に送られる。この目標供給量設定部 70には、排気圧力センサ 30によって検出された 排気圧力 Pexと、尿素水温度センサ 62によって検出された尿素水温度 Tuが入力さ れ、これら排気圧力 Pex及び尿素水温度 Tuに基づき基準供給量 Mbを補正する。

[0092] 前述した第 1実施形態の場合と同様に、尿素水添加弁 58から噴射される尿素水の 量は尿素水添加弁 58の開弁時間によって調整され、開弁時間を長くするほど、より 多くの尿素水が排気管 16内に噴射されるようになっている。従って、尿素水の供給 圧力が一定であれば、同じ開弁時間で実際に排気管 16内に供給される尿素水の量 は排気圧力が高いほど少なくなる。また、尿素水の温度が高い場合は低い場合に比 ベて尿素水の粘度が低下するので、同じ開弁時間で実際に排気管 16内に供給され る尿素水の量は尿素水の温度が高 、ほど多くなる。

[0093] そこで、排気圧力 Pexについては、図 11に示すように、排気圧力 Pexが高くなるほ ど小さくなる補正係数 Rpが予め記憶されたマップから、検出された排気圧力 Pex〖こ 対応する補正係数 Rpを読み出し（図 10のステップ S112)、基準供給量 Mbを補正係 数 Rpで除することにより、基準供給量 Mbを補正して圧力補正供給量 Mpを求めてい る（図 10のステップ S 114)。

[0094] なお、補正係数 Rpは、基準供給量 Mbを設定する際に使用したマップを作成したと きの排気圧力を標準状態として、この標準状態における値を 1. 0に設定している。

[0095] このように補正係数 Rpを用いて基準供給量 Mbを補正することにより、排気圧力 Pe Xが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも増大し、排 気圧力 Pexの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力 Pexが標 準状態よりも低下すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも減少し、排気圧 力 Pexの低下による供給量の過剰分が排除される。

[0096] 次に、尿素水温度 Tuについては、図 12に示すように、尿素水温度 Tuが高くなるほ ど大きくなる補正係数 Rtが予め記憶されたマップから、検出された尿素水温度 Tuに 対応する補正係数 Rtを読み出し（図 10のステップ S116)、圧力補正供給量 Mpを補 正係数 Rtで除することにより、圧力補正供給量 Mpを補正して目標供給量 Mtを求め ている（図 10のステップ S 118)。

[0097] なお、補正係数 Rtは、基準供給量 Mbを設定する際に使用したマップを設定したと きの尿素水の温度を標準状態として、この標準状態における値を 1. 0に設定してい る。

[0098] ここで、補正係数 Rtによる補正は圧力補正供給量 Mpに対して行って 、るが、圧力 補正供給量 Mpは、前述の通り、基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正したも のであるので、実質的には補正係数 Rtによる補正も基準供給量 Mbに対して行って いることになる。従って、このように補正係数 Rtを用いて圧力補正供給量 Mp、即ち 実質的には基準供給量 Mbを補正することにより、尿素水温度 Tuが上昇すると目標 供給量 Mtは減少し、尿素水温度 Tuの上昇による供給量の過剰分が排除される。ま た逆に、尿素水温度 Tuが低下すると目標供給量 Mtは増大し、尿素水温度 Tuの低 下による供給量の不足分が補われる。

[0099] なお、図 10に示すフローチャートでは、上述のようにまずステップ S 112及び S 114 にお 、て、基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正して圧力補正供給量 Mpを 求めた後、ステップ S116及び S118〖こおいて、圧力補正供給量 Mpを尿素水温度 T uに基づき補正して目標供給量 Mtを設定するようにしているが、前述の第 1実施形 態と同様に、これらの順番はこれに限られるものではない。

[0100] 例えば、ステップ S112及び S114の処理とステップ S116及び S118の処理とを入 れ替え、まず基準供給量 Mbを尿素水温度 Tuに対応した補正係数 Rtで補正して温 度補正供給量を求めた後、この温度補正供給量を排気圧力 Pexに対応した補正係 数 Rpで補正して目標供給量 Mtを求めてもょ ヽ。

[0101] 或いは、先に排気圧力 Pexに対応した補正係数 Rpと尿素水温度 Tuに対応した補 正係数 Rtとをそれぞれマップカゝら読み出した後、基準供給量 Mbを補正係数 Rpと Rt とで除して一気に目標供給量 Mtを求めてもよい。

[0102] また、基準供給量 Mbや圧力補正供給量 Mp或 、は温度補正供給量を補正係数 R Pや補正係数 Rtで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を、記憶 したマップ力 読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。

[0103] このようにして、 SCR触媒 56が NOxの選択還元を行うために必要な尿素水の目標 供給量 Mtが設定されると、供給制御部 72ではこの目標供給量 Mtの尿素水を尿素 水添加弁 58から噴射するために必要な尿素水添加弁 58の開弁時間を、予め記憶し ているマップ力も読み出す（図 10のステップ S120)。前述の第 1実施形態と同様に、 尿素水添加弁 58の制御は所定の制御周期で繰り返し行われるので、このマップに は、目標供給量 Mtに対応する尿素水添加弁 58の開弁時間が、 1制御周期における 最大開弁時間に対するデューティ比 Dtとして設定されている。目標供給量 Mtとデュ 一ティ比 Dtとの関係は、前述の第 1実施形態で用いた図 6と同様に比例関係にある ので、ここでは図示を省略する。

[0104] 目標供給量 Mtに対応するデューティ比 Dtをマップ力 読み取ると、供給制御部 7 2はこのデューティ比 Dtで尿素水添加弁 58を開弁駆動し（図 10のステップ S 122)、 尿素水添加弁 58から目標供給量 Mtに相当する尿素水が排気管 16内に噴射される 。このようにして排気管 16内に噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してァ ンモユアとなり、 SCR触媒 56にお 、て排気中の NOxを選択還元するための還元剤 として使用される。

[0105] また、排気圧力センサ 30が排気絞り弁 28の上流側に配設されているので、排気絞 り弁 28の開閉により排気管 16内の圧力が変動しても、上述のように、排気圧力セン サ 30が検出した排気圧力 Pexに基づき基準供給量 Mbの補正が行われるため、排 気管 16内の圧力変動にかかわらず、 SCR触媒 56での NOxの選択還元に必要な尿 素水が常に適正に供給される。

[0106] 以上のように、本発明の第 3実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、 SCR触媒 56の NOx浄ィ匕能力を維持するため、 SCR触媒 56が排気中の NOxを選択還元する のに必要な尿素水の供給量が、排気圧力や尿素水温度の変動に影響されることなく 適正に制御され、排気浄化機能を安定して維持すると共に、余剰の尿素水或いはァ ンモユアが大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

[0107] なお、上記第 3実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、 SCR触媒 56の NOx浄 化能力の維持に必要な尿素水の基準供給量 Mbを、排気圧力 Pexと尿素水温度 Tu の両方に基づき補正して目標供給量 Mtを設定しているが、いずれか一方のみに基 づき補正を行ってもよい。この場合には、排気圧力 Pexと尿素水温度 Tuの両方に基 づき補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧 力と尿素水温度のいずれも考慮しない排気浄化装置に比べれば、制御の精度は向 上する。

[0108] 更に、上記第 3実施形態はディーゼルエンジンの排気浄ィ匕装置に本発明を適用し たものであつたが、エンジンはこれに限定されるものではなぐ SCR触媒を用い、尿 素水の供給により排気中の NOxを選択還元するエンジンであれば、どのようなもので も適用可能である。

[0109] 次に、本発明の第 4実施形態に係る排気浄化装置について、図 13及び 14に基づ き以下に説明する。

[0110] 図 13は、本発明の第 4実施形態に係る排気浄ィ匕装置を示す構成図であり、ベース となるエンジンとその吸気側の構成は、前述の第 1実施形態と同様である。図 13にお いて、前述の第 1実施形態と共通する部分については同じ符号を用いている。

[0111] 途中にターボチャージャのタービン（図示せず）を介在させてエンジンの排気マ-ホ 一ルド（図示せず）に接続された排気管 16は、その下流側に排気後処理装置 74が 接続されている。

[0112] 排気後処理装置 74は、ケーシング内の上流側に酸ィ匕触媒 76が収容され、その下 流側には排気浄ィ匕手段としての DPF (ディーゼルパティキュレートフィルタ） 78が収 容されている。この DPF78は、セラミック力もなる多孔質のハ-カム構造を有し、排気 が通過する際に、排気中に含まれるパティキュレートを捕捉する機能を有している。

[0113] DPF78に捕捉されたパティキュレートが DPF78内に蓄積されていくと、次第に DP F78の捕捉能力が低下すると共に排気抵抗が増大する。このため、ある程度パティ キュレートが蓄積されたときに、このパティキュレートを焼却して DPF78の捕捉能力を 維持する必要がある。そこで、パティキュレートの焼却が可能な排気温度を実現する ために酸化触媒 76が使用される。即ち、後述する方法により酸化触媒 76に補助剤と して軽油を供給して燃焼させ、この軽油の燃焼により排気温度を上昇させることにより 、 DPF78に蓄積されたパティキュレートを焼却して除去するようにしている。

[0114] 排気後処理装置 74には、 DPF78の入口側の排気温度 Tinを検出する入口温度 センサ 80と、 DPF78の入口側の排気圧力 Pinを検出する入口圧力センサ 82が酸化 触媒 76と DPF78との間にそれぞれ設けられると共に、 DPF78の出口側の排気圧力 Poutを検出する出口圧力センサ 84が DPF78の下流側に設けられている。

[0115] 排気後処理装置 74の上流側には排気ブレーキとして機能する排気絞り弁 28が設 けられ、この排気絞り弁 28の上流側には、排気管 16内の排気圧力を検出する排気 圧力センサ (排気圧力検出手段) 30が設けられている。

[0116] また、排気絞り弁 28の上流側には、 DPF78に蓄積されたパティキュレートの焼却 除去に必要な軽油を酸ィ匕触媒 76に供給するために、排気管 16内に補助剤として軽 油を噴射する軽油添加弁 (補助剤供給手段） 32が設けられて 、る。この軽油添加弁 32は、前述の第 1実施形態において用いたものと同様のものであって、通電されるこ とにより開弁して軽油を噴射し、通電を停止することにより閉弁して軽油の噴射を停 止するようになっている。従って、軽油の供給圧力が一定であれば、軽油添加弁 32 の通電時間に応じた量の軽油が排気管 16内に供給される。

[0117] 軽油添加弁 32には、軽油供給通路 34を介してエンジンの各気筒に供給される燃 料と同一の軽油が供給され、この軽油供給通路 34には軽油添加弁 32に供給される 軽油の温度を検出する軽油温度センサ (補助剤温度検出手段） 36が設けられている

[0118] 前述した第 1実施形態と同様に、エンジンを含め、本発明に係る排気浄化装置の 総合的な制御を行うための制御装置である ECU (制御手段） 38の入力側には、各種 制御に必要な情報を収集するため、排気圧力センサ 30、入口温度センサ 80、入口 圧力センサ 82、出口圧力センサ 84などの各種センサ類が接続されており、出力側に は演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒の燃料噴射弁（図示せず)や軽 油添加弁 32などの各種デバイス類が接続されている。

[0119] このように構成された排気浄ィ匕装置では、エンジンから排出された排気が排気管 1 6を通って排気後処理装置 74に導入され、 DPF78内を排気が通過することにより、 排気中のパティキュレートが捕捉され、 DPF78内に蓄積される。そして、入口圧力セ ンサ 82の検出値と出口圧力センサ 84の検出値との差など力も DPF78におけるパテ ィキュレートの蓄積量が所定量に達したと判断すると、軽油添加弁 32から排気管 16 内に補助剤として軽油を噴射する。噴射された軽油は、排気の熱により分解して HC となり、酸化触媒 76に供給されて酸化反応が促進され燃焼する。この HCの燃焼によ り、 DPF78に流入する排気温度が上昇し、 DPF78に蓄積されているパティキュレー トを焼却するのに適した温度 (例えば 500°C)となる。この結果、 DPF78に蓄積され ているパティキュレートが除去され、低下したパティキュレート捕捉機能が回復し、 DP F78による排気浄化機能が維持される。

[0120] ここで、軽油添加弁 32による軽油の供給制御について、図 14に基づき、以下に説 明する。図 14は、 ECU38において軽油の供給制御を実行する制御ブロックの構成 を示すものである。

[0121] 図 14に示すように、 ECU38には、 DPF78に捕捉されたパティキュレートを焼却し て DPF78を再生するために必要な軽油の基準供給量を設定する基準供給量設定 部 86と、基準供給量設定部 86によって設定された基準供給量 Mbを、排気圧力セン サ 30によって検出された排気圧力 Pexと、軽油温度センサ 62によって検出された軽 油温度 Tfとに基づき補正して目標供給量 Mtを設定する目標供給量設定部 88と、目 標供給量設定部 88によって設定された目標供給量 Mtの軽油が排気管 16内に供給 されるように軽油添加弁 32を制御する供給制御部 90とが設けられて 、る。

[0122] より詳細には、基準供給量設定部 86には、入口圧力センサ 82によって検出された DPF78入口側の排気圧力 Pinと、出口圧力センサ 84によって検出された DPF78出 口側の排気圧力 Poutと、入口温度センサ 80によって検出された DPF78入口側の 排気温度 Tinとが入力される。そして、 DPF78の入口側排気圧力 Pinと出口側排気 圧力 Poutとの差に基づき推定したパティキュレートの蓄積量、及び入口側排気温度 Tinに基づき、予め記憶しているマップから、 DPF78に流入する排気の温度を上昇 させ、パティキュレートを焼却するために必要な軽油の基準供給量 Mbを読み出して 設定する。

[0123] なお、基準供給量 Mbの設定方法はこれに限られるものではなぐ種々知られてい る手法を用いることができる。

[0124] 基準供給量設定部 86で設定された基準供給量 Mbの補正及び軽油添加弁 32〖こ よる軽油の噴射制御は、前述した第 1実施形態と同様に図 3に示すフローチャートの ステップ S12乃至 S22と同じステップを有するフローチャートに従って行われる。

[0125] 即ち、基準供給量設定部 86によって設定された基準供給量 Mbは目標供給量設 定部 88に送られる。この目標供給量設定部 88には、排気圧力センサ 30によって検 出された排気圧力 Pexと、軽油温度センサ 36によって検出された軽油温度 Tfが入 力され、これら排気圧力 Pex及び軽油温度 Tfに基づき基準供給量 Mbを補正する。

[0126] 基準供給量 Mbの補正は、前述した第 1実施形態と同様であって、排気圧力 Pexに ついては、図 4に示すように、排気圧力 Pexが高くなるほど小さくなる補正係数 Rpが 予め記憶されているマップから、検出された排気圧力 Pexに対応する補正係数 Rpを 読み出し（図 3のステップ S12)、基準供給量 Mbを補正係数 Rpで除することにより、 基準供給量 Mbを補正して圧力補正供給量 Mpを求めている（図 3のステップ S14)。

[0127] このように補正係数 Rpを用いて基準供給量 Mbを補正することにより、排気圧力 Pe Xが標準状態よりも上昇すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも増大し、排 気圧力 Pexの上昇による供給量の不足分が補われる。また逆に、排気圧力 Pexが標 準状態よりも低下すると圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbよりも減少し、排気圧 力 Pexの低下による供給量の過剰分が排除される。

[0128] また、軽油温度 Tfについては、図 5に示すように、軽油温度 Tfが高くなるほど大きく なる補正係数 Rtが予め記憶されて ヽるマップから、検出された軽油温度 Tfに対応す る補正係数 Rtを読み出し（図 3のステップ S16)、圧力補正供給量 Mpを補正係数 Rt で除することにより、圧力補正供給量 Mpを補正して目標供給量 Mtを求めて 、る（図 3のステップ S 18)。

[0129] ここで、補正係数 Rtによる補正は圧力補正供給量 Mpに対して行っているが、第 1 実施形態につ!、て述べたように、圧力補正供給量 Mpは基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正したものであるので、実質的には補正係数 Rtによる補正も基準供 給量 Mbに対して行っていることになる。従って、このように補正係数 Rtを用いて圧力 補正供給量 Mp、即ち実質的には基準供給量 Mbを補正することにより、軽油温度 Tf が上昇すると目標供給量 Mtは減少し、軽油温度 Tfの上昇による供給量の過剰分が 排除される。また逆に、軽油温度 Tfが低下すると目標供給量 Mtは増大し、軽油温度 の低下による供給量の不足分が補われる。

[0130] なお、図 3に示すフローチャートでは、上述のようにまずステップ S12及び S14にお V、て、基準供給量 Mbを排気圧力 Pexに基づき補正して圧力補正供給量 Mpを求め た後、ステップ S 16及び S 18において、圧力補正供給量 Mpを軽油温度 Tfに基づき 補正して目標供給量 Mtを設定するようにしているが、前述した第 1実施形態と同様 に、これらの順番はこれに限られるものではない。

[0131] また、先に排気圧力 Pexに対応した補正係数 Rpと軽油温度 Tfに対応した補正係 数 Rtとをそれぞれマップカゝら読み出した後、基準供給量 Mbを補正係数 Rpと Rtとで 除して一気に目標供給量 Mtを求めてもよい。

[0132] また、基準供給量 Mbや圧力補正供給量 Mp或 、は温度補正供給量を補正係数 R Pや補正係数 Rtで除することにより補正を行ったが、これら補正係数の逆数を記憶し たマップ力 読み出して上記各供給量に乗ずることにより補正を行ってもよい。

[0133] このようにして、 DPF78に蓄積されたパティキュレートの焼却除去を行うために必要 な軽油の目標供給量 Mtが設定されると、供給制御部 90では、この目標供給量 Mt の軽油を軽油添加弁 32から噴射するために必要な軽油添加弁 32の開弁時間を、 予め記憶しているマップ力 読み出す（図 3のステップ S20)。前述の第 1実施形態と 同様に、軽油添加弁 32の制御は所定の制御周期で繰り返し行われるので、図 6に示 すように、このマップには目標供給量 Mtに対応する軽油添加弁 32の開弁時間が、 1 制御周期における最大開弁時間に対するデューティ比 Dtとして設定されている。

[0134] 目標供給量 Mtに対応するデューティ比 Dtをマップ力 読み込むと、供給制御部 9 0はこのデューティ比 Dtで軽油添加弁 32を開弁駆動し（図 3のステップ S22)、軽油 添加弁 32から目標供給量 Mtに相当する軽油が排気管 16内に噴射される。このよう にして排気管 16内に噴射された軽油は、排気の熱により分解して HCとなり、酸ィ匕触 媒 76において酸化反応が促進されて燃焼し、排気温度を上昇させる。そして、 HC の燃焼により温度の上昇した排気が DPF78を通過することにより、 DPF78に蓄積さ れているパティキュレートが焼却され、 DPF78のパティキュレート捕捉能力が回復す る。

[0135] なお、排気圧力センサ 30が排気絞り弁 28の上流側に配設されているので、排気絞 り弁 28の開閉により排気管 16内の圧力が変動しても、上述のように、排気圧力セン サ 30が検出した排気圧力 Pexに基づき基準供給量 Mbの補正が行われるため、排 気管 16内の圧力変動にかかわらず、 DPF78に蓄積されたパティキュレートの焼却 に必要な軽油が常に適正に供給される。

[0136] 以上のように、本発明の第 4実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、排気温度 を上昇させて DPF78に蓄積されているパティキュレートを焼却除去し、 DPF78のノ ティキュレート捕捉能力を維持するのに必要な軽油の供給量が、排気圧力や軽油温 度の変動に影響されることなく適正に制御され、排気浄化機能を安定して維持すると 共に、余剰軽油が大気中に放出されるのを防止することが可能となる。

[0137] なお、上記第 4実施形態に係る排気浄ィ匕装置においては、 DPF78のパティキユレ ート捕捉能力の維持に必要な軽油の基準供給量 Mbを、排気圧力 Pexと軽油温度 T fの両方に基づき補正して目標供給量 Mtを設定しているが、いずれか一方のみに基 づき補正を行ってもよい。この場合には、排気圧力 Pexと軽油温度 Tfの両方に基づ き補正を行う場合に比べると制御の精度は低下するものの、従来のように排気圧力と 軽油温度のいずれも考慮しない排気浄ィ匕装置に比べれば、制御の精度は向上する

[0138] 更に、上記第 4実施形態はディーゼルエンジンの排気浄ィ匕装置に本発明を適用し たものであつたが、エンジンはこれに限定されるものではなぐ DPFによりパティキュ レートの除去を行うエンジンであればどのようなものでも適用可能である。

[0139] 以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形 態に限定されるものではなぐ排気浄ィ匕手段の排気浄化機能を維持するための補助 剤を、排気浄ィ匕手段より上流側の排気通路に供給するものであれば、本発明を適用 して同様の効果を得ることが可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 内燃機関の排気通路に配設されて前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段 と、

前記排気浄化手段の排気浄化機能を維持するための補助剤を前記排気浄化手段 より上流側の前記排気通路内に供給する補助剤供給手段と、

前記補助剤の供給量の変動要因となるパラメータを検出する変動要因パラメータ 検出手段と、

前記補助剤供給手段を制御して前記排気通路内に供給される前記補助剤の量を 調整する制御手段とを備え、

前記制御手段は、

前記排気浄ィ匕手段の排気浄化機能を維持するために必要な前記補助剤の基準供 給量を設定する基準供給量設定部と、

前記基準供給量設定部によって設定された前記基準供給量を、前記変動要因パ ラメータ検出手段によって検出されたパラメータの値に基づき補正して前記補助剤の 目標供給量を設定する目標供給量設定部と、

前記目標供給量設定部によって設定された前記目標供給量の補助剤を供給する よう前記補助剤供給手段を制御する供給制御部と

を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄ィ匕装置。

[2] 前記変動要因パラメータ検出手段は、前記排気浄化手段より上流側の排気通路内 の排気圧力を検出する排気圧力検出手段によって構成され、前記変動要因パラメ一 タは前記排気圧力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ィ匕装 置。

[3] 前記補助剤供給手段は、電磁弁の開閉により前記補助剤の供給と遮断を切り換え るものであり、

前記供給制御部は、前記目標供給量の前記補助剤を前記排気通路中に供給する よう、前記電磁弁の開閉をデューティ制御することを特徴とする請求項 2に記載の内 燃機関の排気浄化装置。

[4] 前記供給制御部は、前記排気圧力が上昇するに従い、デューティ比がより大きくな るように前記電磁弁の開閉をデューティ制御することを特徴とする請求項 3に記載の 内燃機関の排気浄化装置。

[5] 前記変動要因パラメータ検出手段は、前記補助剤の温度を検出する補助剤温度 検出手段によって構成され、前記変動要因パラメータは前記補助剤温度であること を特徴とする請求項 1に記載の内燃機関の排気浄化装置。

[6] 前記変動要因パラメータ検出手段は、前記排気浄化手段より上流側の排気通路内 の排気圧力を検出する排気圧力検出手段を更に備え、前記目標供給量設定部は、 前記排気圧力検出手段によって検出された排気圧力と、前記補助剤温度検出手段 によって検出された前記補助剤の温度とに基づき前記基準供給量を補正して前記 目標供給量を設定することを特徴とする請求項 5に記載の内燃機関の排気浄化装置

[7] 前記補助剤供給手段は、電磁弁の開閉により前記補助剤の供給と遮断を切り換え るものであり、

前記供給制御部は、前記目標供給量の前記補助剤を前記排気通路中に供給する よう、前記電磁弁の開閉をデューティ制御することを特徴とする請求項 5又は 6に記 載の内燃機関の排気浄化装置。

[8] 前記供給制御部は、前記補助剤温度が上昇するに従い、デューティ比がより小さく なるように前記電磁弁の開閉をデューティ制御することを特徴とする請求項 7に記載 の内燃機関の排気浄ィ匕装置。

[9] 前記排気浄化手段は、流入する排気の空燃比がリーンであるときに排気中の NOx を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵した前記 NOxを放出して還 元する NOx吸蔵触媒であり、

前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記 NOx吸蔵触媒より上流側 の前記排気通路内に供給するものであり、

前記基準供給量設定部は、前記 NOx吸蔵触媒が吸蔵した NOxを放出させ還元 するために必要な燃料の基準供給量を設定することを特徴とする請求項 2乃至 8の いずれかに記載の内燃機関の排気浄ィ匕装置。

[10] 前記排気浄化手段は、流入する排気の空燃比がリーンであるときに排気中の NOx を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになると吸蔵した前記 NOxを放出して還 元する NOx吸蔵触媒であり、

前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記 NOx吸蔵触媒より上流側 の前記排気通路内に供給するものであり、

前記基準供給量設定部は、前記 NOx吸蔵触媒が排気中のィォゥ成分を吸蔵する ことにより低下した前記 NOx吸蔵触媒の NOx吸蔵能力を回復させるため、前記 NO X吸蔵触媒が吸蔵したィォゥ成分を放出させるのに必要な燃料の基準供給量を設定 することを特徴とする請求項 2乃至 8のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置

[11] 前記排気浄化手段は、排気中の NOxを選択還元する NOx触媒であり、

前記補助剤供給手段は、前記補助剤として尿素水を前記 NOx触媒より上流側の 前記排気通路内に供給するものであり、

前記基準供給量設定部は、前記 NOx触媒が排気中の NOxを選択還元するため に必要な尿素水の基準供給量を設定することを特徴とする請求項 2乃至 8のいずれ 力に記載の内燃機関の排気浄ィ匕装置。

[12] 前記排気浄化手段は、排気中のパティキュレートを捕捉するパティキュレートフィル タであり、

前記補助剤供給手段は、前記補助剤として燃料を前記パティキュレートフィルタより 上流側の前記排気通路内に供給するものであり、

前記基準供給量設定部は、前記パティキュレートフィルタに捕捉されたパティキユレ ートを焼却して前記パティキュレートフィルタを再生するために必要な燃料の基準供 給量を設定することを特徴とする請求項 2乃至 8のいずれかに記載の内燃機関の排 気浄化装置。

[13] 前記排気通路に配設されて前記排気通路中の排気流量を調整する排気絞りを更 に備え、

前記排気圧力検出手段は、前記排気絞りよりも上流側の前記排気通路内の排気 圧力を検出するものであって、

前記補助剤供給手段は、上記排気絞りよりも上流側に配設されることを特徴とする 請求項 2乃至 4及び 6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄ィ匕装置。