WO2006095918A1

WO2006095918A1 - 内燃機関の排気浄化システム

Info

Publication number: WO2006095918A1
Application number: PCT/JP2006/305191
Authority: WO
Inventors: Kuniaki Niimi; Tomihisa Oda; Takanori Ueda
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-09-14
Also published as: JP2006250001A; EP1857650A1; EP1857650A4; EP1857650B1; CN101128654A; CN100595423C; DE602006013799D1; JP4148231B2

Abstract

　排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられた排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、より確実にまたはより効率良く、排気浄化装置の浄化能力を再生することができる技術を提供する。第１分岐通路に設けられた第１排気浄化装置の浄化能力の再生の際には、第２分岐通路に設けられた第２弁を所定の第１中間開度とし、さらに第１分岐通路に設けられた第１弁を全閉状態とする。その後、第１分岐通路に設けられた第１燃料添加弁から燃料を添加する。

Description

明細書内燃機関の排気浄化システム技術分野

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。背景技術

内燃機関の排気には N Ox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 N Oxを浄化する N O X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 N Ox 触媒を設けた場合には、吸蔵された N Oxの量が増加すると浄化能力が低下するため、吸蔵還元型 N Ox触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵された N O xを還元放出することが行われる（以下、「N Ox還元処理」という。）。

さらに、 N Ox触媒に排気中の S Oxが吸蔵され、浄化能力が低下する S Ox 被毒を解消するために、 N〇x触媒の床温を上昇させるとともに還元剤を供給する場合もある（以下、「S Ox再生処理」という。）。

一方、内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質（P M :

Particulate Matter) も含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」とレ、う。）を設ける技術が知られている。

力かるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下する。これに対し、フィルタに導入される排気の温度を上昇させることによりフィノレタの温度を上昇させ、捕集された微粒子物質を酸ィ匕除去し、フィルタの排気浄化能力の再生を図るようにしている（以下、「P M再生処理」という。）。ここで、上記 P M再生処理においてフィルタに導入される排気の温度を上昇させる方法として、フィルタの上流側に酸化能を有する酸化触媒を配置し、 P M再生処理時に、該酸化触媒に還元剤を供給することにより、該酸化触媒において酸化反応を起し、フィルタの上流側の排気温度を上昇させる方法が知られている。そして、この際、排気浄化装置に導入される排気の流量を抑える方が望ましいことが知られている。これは、上記の N Ox触媒やフィルタなどの排気浄化装置に還元剤を供給して、浄化能力を再生する際には、供給された還元剤が高温の排気と接触して酸化することにより前記吸蔵還元型 N Ox触媒や前記酸化触媒における酸化反応に用いられなくなることを抑制するためである。

これに対し、特開 2 0 0 3— 1 0 6 1 4 2号公報や、特開 2 0 0 3— 7 4 3 2 8号公報に開示されているように、排気浄化システム（以下、排気浄化装置及び、その制御系を含め、「排気浄ィヒシステム」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ィ匕装置を備えるようにした技術が提案されている。この技術においては、上記の排気浄ィヒ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、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、供給された燃料が効率よく排気浄化装置の浄化能力の再生に用いられるとともに、内燃機関の運転性能に及ぼす影響を抑制する。

また、これに関連して、特開平 7— 1 0 2 9 4 7号公報には、複数の分岐通路及び各分岐通路に配置された排気浄化装置を備えた構成において、一方の分岐通路における排気絞り弁を閉じ、排気の流量が低下した時に還元剤を供給する技術が開示されている。また、特許第 2 9 4 7 0 2 1号公報には、複数の分岐通路及ぴ各分岐通路に配置された N Ox触媒を備えた構成において、切換弁の切換え作用により各分岐通路に交互に排気ガスを導びく技術が開示されている。さらに、特許第 2 7 2 7 9 0 6号公報にも、複数の分岐通路及ぴ各分岐通路に配置された N Ox触媒を備えた構成において、一方の分岐通路の排気の流量を減少させ、排気の流量が低下した時にリッチスパイクを実施する技術が開示されている。

し力し、上記技術においても、還元剤としての燃料を前記排気浄化装置の全体に確実に供給し、効率良く浄化能力の再生を行うという点では改善の余地があつた。

本発明の目的とするところは、排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられた排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、より確実にまたはより効率良く、排気浄化装置の浄化能力を再生することができる技術を提供することである。発明の開示

上記目的を達成するための本発明は、排気通路が複数の分岐通路に分岐するとともに、各分岐通路に、排気浄化装置と、還元剤添加手段と、排気流量制御弁を備えた排気浄ィ匕システムであって、以下のことを最大の特徴とする。

すなわち、前記排気浄化装置の浄化能力の再生の際には、前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を略全閉にする。また、他の分岐通路の少なくとも一つにおける排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とする。

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ィ匕する排気浄化装置と、

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、を備える内燃機関の排気浄化システムであって、

前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄化装置の浄ィヒ能力を再生する際には、

前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度とすることを特徴とする。

ここで、上記の各分岐通路に備えられた排気浄化装置の浄化能力を再生するために、前記排気浄化装置に還元剤を供給する場合には、該排気浄化装置の上流側に設けられた還元剤添加手段によって、前記分岐通路を通過する排気に還元剤が添加される。し力し、前述のように、添加された還元剤の一部は、高温の前記排気と接触することにより酸化されてしまい、排気浄化装置の浄化能力の再生に用いられないことが知られている。そして、前記分岐通路を通過する排気の流量が多い程、前記還元剤添加手段から添加された還元剤のうち、前記浄化能力の再生に用いられない還元剤の割合が増加する。従って、前記浄化能力の再生処理における燃費を向上させるためには、浄化能力を再生すベき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路を通過する排気の流量は少なくする方が良い。

一方、前記還元剤添加手段から添加された還元剤は流量の多い排気に乗ることにより、排気浄ィヒ装置における下流側の部分にまで到達することができる。従つて、各分岐通路を通過する排気の流量が過度に少ない場合には、前記還元剤添カロ手段から添加された還元剤は、前記排気浄化装置の全体にまで行き渡ることができない場合がある。

すなわち、排気浄ィヒ装置の浄ィ匕能力を再生する場合、前記浄化能力を再生すベき排気浄化装置が設けられた分岐通路を通過する排気の流量は、上記の 2点を鑑みた適当な流量とすべきである。

そこで、本発明においては、排気通路が複数の分岐通路に分岐するとともに、各分岐通路に、排気浄化装置と、還元剤添加手段と、排気流量制御弁を備えた排気净化システムであって、

前記排気浄化装置の浄化能力の再生の際には、浄化能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を略全閉とし、且つ、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とすることとした。

ここで、略全閉とは、完全な閉弁状態若しくは完全な閉弁状態に近い状態であつて、このことにより分岐通路における排気流量が零または零に近くなる状態をい。

ここで所定の浄化能力再生時開度とは中間開度から全閉までの範囲の開度である。また、浄ィ匕能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁が略全閉とされた前後の、該浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路を通過する排気の流量を制御すべく定められる開度である。こうすれば、浄ィ匕能力を再生すべき排気浄ィヒ装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を略全閉とすることにより、該分岐通路における排気の流量を減少させ、略零とすることができる。また、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とすることにより、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気の流量が減少して略零になる過程における流量を、該浄化能力再生時開度に応じて制御することができる。

その結果、前記還元剤添加手段から還元剤を添加する際の、浄化能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が設けられた分岐通路における排気の流量を前記 2点を鑑みた適当な流量に近づけることができる。そして、前記還元剤添加手段から添加された還元剤を、より確実にまたはより効率よく、前記排気浄化装置に供給することができる。

なお、ここで排気浄ィ匕装置は、吸蔵還元型 N Ox触媒またはフィルタであってもよいし、それらを組み合わせたものであってもよい。また、前記排気浄化システムにおける分岐通路の数は 2個であることが多いが、 2個以上であれば特に制限はない。

さらに、前記浄化能力再生時開度の値は、前記他の分岐通路のうちの一つの分岐通路における排気流量制御弁の開度が該浄化能力再生時開度とされるのか、複数個の分岐通路における排気流量制御弁の開度が該浄化能力再生時開度とされるのかの条件によって適宜定めるようにしてもよい。

また、本発明においては、前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間には、所定の時間差を設けるようにしてもよい。

ここで、例えば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とする前に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄ィヒ能力再生時開度とした場合について考える。この場合には、ー且、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における排気の流量を増加させることができる。従って、前記浄化能力を再生すベき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とする動作の開始時における排気の流量を多くすることができる。そうすると、排気流量制御弁を略全閉とすることによる、排気の流量の変化の幅を広げることができる。

また、例えば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とした後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とした場合について考える。この場合は、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気の流量が減少して略零となる途中において、該分岐通路を通過する排気の流量を相対的に増加させることができる。従って、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路において、前記排気流量制御弁を略全閉とすることによる、排気流量の減少の仕方を変化させることができる。このように、前記排気流量制御弁を略全閉とする動作と、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間に、所定の時間差を設けることにより、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた方の分岐通路において排気流量制御弁を略全閉とすることによる、該分岐通路における排気流量の変化の仕方を、より大きな自由度をもつて制御することができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の運転状態が所定の軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度としてから、所定の第 1時間の経過後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするようにしてもよい。

すなわち、前記内燃機関の運転状態が軽負荷領域に属する場合には、もともと前記内燃機関から排出される排気の量が少ない。従って、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とした場合に、該分岐通路を通過する排気の流量が減少を開始する初期の流量が少なく、還元剤添加手段から添加された還元剤が充分に前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給できないおそれがある。

従って、前記内燃機関が前記内燃機関の運転状態が所定の軽負荷領域に属する場合に、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄ィヒ装置の浄ィヒ能力を再生する際には、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を前記浄ィヒ能力再生時開度とする。そして、それから所定の第 1時間の経過後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とする。

そうすれば、一旦、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における排気の流量を増加させることができる。そして、その後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とすることにより、再度排気の流量を減少させて略零とすることができる。従って、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路を通過する排気の流量が少ない場合でも、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に充分な量の還元剤を供給することができる。

ここで、所定の軽負荷領域とは、機関負荷が小さい運転領域である。そして、内燃機関の運転状態がこの領域に属する場合に、単に浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とした場合には、該分岐通路を通過する排気の流量が少ないために、浄化能力を再生すべき排気浄化装置に充分な還元剤を供給できないと考えられる運転領域である。この運転領域は予め実験的に確定してもよい。

また、所定の第 1時間とは、前記排気流量制御弁を略全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間の時間差である。そしてこの時間差を第 1時間とすれば、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を略全閉とする制御の開始時における排気の流量を、浄ィ匕能力を再生すべき排気浄化装置に充分な還元剤を供給できるような流量にすることができる。この第 1時間は予め実験的に求めるようにしてもよい。

なお、実際に前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を略全閉とする制御の開始時における排気の流量を充分に多くすることができるかどうかは、前記第 1時間と、前記浄化能力再生時開度との組み合わせによって定められる。

また、本発明においては、前記内燃機関の運転状態が所定の中軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、

前記浄化能力を再生すベき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉としてから、所定の第 2時間の経過後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度とするようにしてもよい。

すなわち、前記内燃機関の運転状態が軽〜中負荷領域に属する場合には、前記内燃機関から排出される排気の量は比較的多くなる。従って、浄化能力を再生すべき排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を略全閉とした場合に、還元剤添加手段から添加された還元剤が前記浄化能力を再生すべき排気浄ィ匕装置に充分に供給されるだけの運搬性を確保することができる。

このような場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄化装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、前記浄ィヒ能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉としてから、所定の第 2時間の経過後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度とする。

そうすれば、前記浄ィヒ能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とした後に、該分岐通路に流入しょうとする排気の流量が相対的に増加する。その結果として、該分岐通路における排気流量の減少の勾配を緩やかにすることができる。このことで、より長時間に亘つて、前記還元剤添加手段から添加された還元剤を安定的に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給することができる。

ここで、所定の中軽負荷領域とは、前記軽負荷領域よりは機関負荷が大きい領域である。そして、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における排気流量制御弁を略全閉とする際にも、前記還元剤添加装置から添カロされた還元剤を前記浄ィヒ能力を再生すべき排気浄化装置に供給するために充分な排気の流量を確保することができると考えられる運転状態の領域である。この運転領域は予め実験的に確定してもよい。

また、所定の第 2時間とは、前記排気流量制御弁を略全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間の時間差である。そしてこの時間差を第 2時間とすれば、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を略全閉とする制御の開始時以降における排気の流量の減少の勾配を緩やかにすることができる。この第 2時間は予め実験的に求めるようにしてもよい。

なお、実際に前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を略全閉とする制御の開始時以降における排気の流量の減少の勾配を充分に緩やかにすることができるかどうかは、前記第 2時間と、前記浄化能力再生時開度との組み合わせによって定められる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されるようにしてもよレ、。

ここで、前記浄ィヒ能力を再生すべき排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路において、排気流量制御弁を略全閉とする際の、該分岐通路における排気流量の変化の仕方は、前述のように、前記他の分岐通路における排気流量制卸弁の開度によつて変化する。同様に、その際の前記内燃機関の運転状態によっても変化する。そうすると、前記還元剤添加手段から還元剤が添加された時点及ぴそれ以降の、前記浄ィ匕能力を再生すべき排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路における排気流量は、前記他の分岐通路における前記排気流量制御弁の開度及び、前記内燃機関の運転状態により変化する。それにより、前記還元剤添加手段から添加された還元剤の、前記浄ィヒ能力を再生すべき排気浄ィヒ装置への到達の仕方も変化し、結果として、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置における浄ィヒ能力の再生度合いも変化する。

そこで、本発明においては、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の浄化能力を最良とすることができる浄ィヒ能力再生時開度の値を予め求めておいてもよい。そして、前記排気浄化装置の浄化能力を再生させる際には、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉とする。また、他の分岐通路の少なくとも一つにおける排気流量制御弁の開度を、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を最良とする浄化能力再生時開度とする。

そうすれば、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、前記浄化能力を再生すベき排気浄化装置の浄化能力を、最良の状態に再生することができる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すベき排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されるようにしてもよい。

ここで、前記複数の分岐通路のいずれか一つに設けられた排気浄ィヒ装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際に、該分岐通路における前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、例えば他の分岐通路の一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を、全開状態から浄ィヒ能力再生時開度まで閉弁した場合について考える。この場合には、前記複数の分岐通路全体を通過できる排気の合計量が減少する。

そうすると、前記内燃機関の運転状態によっては、浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度を、浄化能力再生時開度とすることにより、前記内燃機関の機関出力が低下するなどの影響が出るおそれがある。

そこで、本発明においては、浄ィ匕能力再生時開度を以下のように定めてもよレ、。すなわち、浄ィヒ能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度を当該浄化能力再生時開度まで閉弁しても、前記内燃機関の機関出力に及ぼす影響が所定の許容値を超えない開度であって、その中で最小の開度とする。そして、当該浄化能力再生時開度は、前記内燃機関の運転状態に応じて予め求めるようにしてもよい。

ここで所定の許容値とは、前記内燃機関の機関出力の低下が運転者にとって不快とならない閾値としての、前記内燃機関の機関出力に及ぶ影響の度合いであり、予め実験によって求めるようにしても良い。

そうすれば、前記浄ィヒ能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が備えられた分岐通路における排気流量を、前記内燃機関の機関出力に影響を及ぼさない範囲で可及的に多くすることができる。従って、前記還元剤添加手段から添加された還元剤をより確実に前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置に供給できるとともに、前記内燃機関の機関出力に過度な影響を及ぼすことを抑制できる。

また、本発明においては、前記浄ィヒ能力再生時開度は、前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄ィ匕能力を再生すべき前記排気浄ィヒ装置の、浄化能力の再生後における浄ィヒ能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度と、

前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度と、

を比較した場合の、より大きい方の開度であるようにしてもよい。

例えば、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置における再生後の浄化能力を最良とする、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける排気流量制御弁の開度の値を予め求めておき、基本的にはこの値を浄化能力再生時開度として決定する。そして、こうして決定された浄化能力再生時開度が、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の弁開度より小さい場合には、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の弁開度を浄ィヒ能力再生時開度として決定する。

そうすれば、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を可及的に高くすることができるとともに、前記内燃機関の機関出力に過度な影響を及ぼすことを抑制できる。

また、本発明においては、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の温度及び、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧の少なくとも一方に基いて補正されるようにしてもよレ、。

ここで、内燃機関の運転状態が同じであれば、排気浄化装置の温度が高いほど、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を最良とする浄化能力再生時開度の値はより大きくなると考えられる。これは、浄化能力を再生すベき排気浄化装置の温度が高ければ、還元反応がより生じ易くなるため、少量の還元剤によつて充分に浄化能力を再生できることによる。

また、内燃機関の運転状態が同じであれば、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧が高いほど、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲で最小の弁開度はより大きくなると考えられる。これは、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧が高い場合には、他の分岐通路における排気流量制御弁の弁開度を大きくして、前記複数の分岐通路を通過可能な排気の流量の合計値を増加させないと、前記内燃機関の機関出力に及ぼす影響が大きくなる可能性が高いからである。

従って、前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の温度及び、前記浄化能力を再生すべきお気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧の少なくとも一つに基いて補正するとよい。このことにより、前記内燃機関の運転状態にかかわらず、より確実に、浄化能力を再生すべき排気浄化装置の再生後の浄化能力を最良とすることができる。また、より確実に、前記内燃機関の機関出力への影響が大きくなりドライバビリティが損なわれることを抑制できる。

具体的には、前記浄化能力再生時開度を、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置の温度が高い程、大きい方に補正してもよい。また、前記浄化能力を再生すべき排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄化装置による背圧が高い程、前記浄化能力再生時開度を大きい方に補正してもよい。

また、本発明においては、前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置の浄ィヒ能力を再生した後に、該再生中に前記浄化能力再生時開度とされた排気流量制御弁が設けられた分岐通路における前記排気浄化装置の浄化能力を連続して再生する際には、浄化能力の再生が終了した前記排気浄ィヒ装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を略全閉状態から前記浄化能力再生時開度とするとともに、浄化能力の再生をこれから行うべき前記排気浄ィ匕装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度から略全閉状態とするようにしてもよい。

すなわち、複数の分岐通路に設けられた排気浄化装置の浄化能力を連続して再生する場合には、まず、最初に浄ィヒ能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を閉弁するとともに、他の分岐通路の少なくとも一つに設けられた排気制御弁の開度を浄化能力再生時開度とする。そして、最初に浄化能力を再生すべき排気浄化の浄化能力の再生が終了した際には、その分岐通路に設けられた排気流量制御弁の開度を全開に戻さずに、直接浄化能力再生時開度とする。一方、次に浄化能力を再生すべき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁を略全閉とする。この際、次に浄化能力を再生すベき排気浄化装置が設けられた分岐通路における排気流量制御弁が浄ィヒ能力再生時開度となっていた場合には、この排気流量制御弁を全開に戻さずに、直接略全閉とする。

そうすれば、複数の分岐通路に設けられた排気浄ィ匕装置の浄化能力を連続して再生する場合に、各分岐通路に設けられた排気流量制御弁の駆動量を可及的に少なくすることができる。また、前記分岐通路全体における背圧の変化を抑制することができる。結果として内燃機関の機関出力に及ぼす影響を抑制することができるとともに、消費電力や騒音を低減することができる。

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。図面の簡単な説明

第 1図は、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。

第 2図は、本発明の実施例 1における第 1排気浄ィ匕装置に対する N〇x還元処理を行う場合の第 1弁及ぴ第 2弁の開閉動作、それに伴う第 1分岐通路における排気流量の変化及び、第 1燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチヤートである。

第 3図は、本発明の実施例 1における第 1排気浄ィヒ装置に対する N〇x還元処理を行う場合の第 1弁及ぴ第 2弁の開閉動作、それに伴う第 1分岐通路における排気流量の変化及び、第 1燃料添加弁の開閉動作の別の例について示したタイムチヤ一トである。

第 4図は、本発明の実施例 1における内燃機関の運転状態と、第 1排気浄化装置の N Ox還元処理後の N Ox浄化能力が最良となる、 N Ox還元処理時における第 2弁の弁開度との関係を示すグラフである。

第 5図は、本発明の実施例 1における内燃機関の運転状態と、内燃機関の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない範囲で最小である、 N〇x還元処理時における第 2弁の弁開度との関係を示すグラフである。

第 6図は、本発明の実施例 1における内燃機関の運転状態と、内燃機関の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない範囲で、第 1排気浄化装置の N Ox還元処理後の N Ox浄化能力が最良となる、 N Ox還元処理時における第 2弁の弁開度との関係を示すグラフである第 7図は、本発明の実施例 2における第 1排気浄ィヒ装置に対する N Ox還元処理を行う場合の第 1弁及び第 2弁の開閉動作、それに伴う第 1分岐通路における排気流量の変化及ぴ、第 1燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチャートである。

第 8図は、本発明の実施例 3における第 1排気浄化装置及び第 2排気浄化装置に対する N Ox還元処理を連続して行う場合の第 1弁及び第 2弁の開閉動作、それに伴う第 1分岐通路及び第 2分岐通路における排気流量の変化及び、第 1燃料添加弁及び第 2燃料添加弁の開閉動作について示したタイムチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

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。実施例 1

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に示す内燃機関 1は、ディーゼル機関である。なお、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 N Oxを浄ィ匕する排気浄化部 1 0が配置されている。以下、排気管 5において、排気浄化部 1 0の上流を第 1排気管 5 a、下流を第 2排気管 5 bという。また、排気浄化部 1 0内では、第 1排気管 5 aは、第 1分岐通路 1 0 a、第 2分岐通路 1 0 bに分岐されており、この第 1分岐通路 1 0 a及ぴ第 2分岐通路 1 0 bは下流において合流し、第 2排気管 5 bを形成している。そして、第 1分岐通路 1 0 aには、排気中の微粒子物質（例えば、煤）を捕集し、さらに排気中の N Oxを吸蔵還元する第 1排気浄化装置 1 1 aが設けられており、第 2分岐通路 1 0 bには、同じく第 2排気浄化装置 1 1 bが設けられている。ここで、第 1排気管 5 a及び、第 2排気管 5 bは、本実施例における排気通路を構成する。第 1分岐通路 1 0 a及ぴ、第 2分岐通路 1 0 b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排気浄ィ匕装置 1 1 a、第 2排気浄化装置 1 1 bは、多孔質の基材からなるウォールフロ一型のフィルタに吸蔵還元型 N Ox触媒が担持されたものである。但し、必ずしも第 1排気浄化装置 1 1 a、第 2排気浄化装置 1 1 bはフィルタに吸蔵還元型 N Ox触媒が担持された構成でなくてもよい。例えば、吸蔵還元型 N Ox触媒が担持されていないフィルタと、それに直列に設けられた吸蔵還元型 N〇x触媒とからなる構成にしてもよい。

また、第 1分岐通路 1 0 aにおける、第 1排気浄化装置 1 1 aの下流部分には、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量を制御する第 1弁 1 2 aが備えられている。同様に、第 2分岐通路 1 0 bにおける、第 2排気浄化装置 1 1 bの下流部分には、第 2弁 12 bが備えられている。なお、上記の第 1弁 12 a及び第 2弁 1 2 b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 10 aにおける第 1排気浄化装置 1 1 aの上流側には、第 1排気浄化装置 1 1 a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 14 aが備えられている。同様に、第 2分岐通路 10 bにおける第 2排気浄ィヒ装置 1 1 bの上流側には、第 2燃料添加弁 14 bが備えられている。なお、上記の第 1燃料添加弁 14 a及び第 2燃料添加弁 1 4 b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及ぴ排気系を制御するための電子制御ュニット（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 ECU 35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 12 a、第 2弁 1 2 b及び、第 1燃料添カロ弁 14 a、第 2燃料添加弁 14 bが電気配線を介して接続されており、 ECU 3 5によって制御されるようになっている。

また、 ECU35には、 CPU、 R〇M、 R AM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 1 1 a、第 2排気浄化装置 1 l bに吸蔵された NOxを還元放出させるための NOx還元処理ルーチンの他、第 1排気浄化装置 1 1 a、第 2排気浄化装置 1 1 bに吸蔵された S Oxを還元放出させるための S Ox被毒回復処理ルーチン、第 1排気浄化装置 1 1 a、第 2排気浄化装置 1 1 bに捕集、堆積された微粒子物質を酸化除去するための P M再生処理ルーチン（各々の説明は省略）なども、 E C U 3 5の R OM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おける、 N Ox還元処理時の制御について説明する。まず、図 2を用いて、内燃機関 1の運転状態が軽負荷の領域に属し、そのまま各分岐通路を通過する排気に還元剤を添加したとしても、排気浄化装置に還元剤を充分に供給することが出来ない状態で、第 1排気浄化装置 1 1 aの N 〇x還元処理を行う場合について説明する。図 2は、第 1排気浄ィ匕装置 1 1 aに対する N Ox還元処理を行う場合の第 1弁 1 2 a及ぴ第 2弁 1 2 bの開閉動作、それに伴う第 1分岐通路 1 0 aにおける排気流量の変化及び、第 1燃料添加弁 1 4 aの開閉動作について示したタイムチャートである。図 2における横軸は時間を示している。

図 2に示すように、内燃機関 1の通常運転時は、第 1弁 1 2 a及び第 2弁 1 2 bの双方が全開状態となっている。そして、第 1排気浄化装置 1 l aの N Ox還元処理時にはまず、時点 t 1において、第 2弁 1 2 bを第 1中間開度まで閉弁する。そうすると、それまで第 2分岐通路 1 0 bを通過していた排気の一部が第 1 分岐通路 1 0 aを通過するようになるため、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量は一且増加する。

次に、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量が安定した時点 t 2において、第 1弁 1 2 aを全閉する。そうすると、第 1分岐通路 1 0 aを通過していた排気は急激に減少し、略零となる。また、本実施例においては、時点 t 2において、第 2弁 1 2 bを全開状態に戻している。

そして、上述の急激な排気流量の変化が始まった時点 t 2から、急激な排気流量の変化が略終了する時点 t 4までの間の時点 t 3において、第 1燃料添加弁 1 4 aを作動させ、第 1分岐通路 1 0 aを通過中の排気に還元剤としての燃料を添加する。そうすると、時点 t 1において一旦増加した第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気が減少する過程の適当な排気流量の時期において、第 1分岐通路 1 0 a を通過中の排気に還元剤としての燃料を添加することができる。

その後、第 1排気浄化装置 1 1 aにおける N Oxの還元反応が充分に行われる時間が経過した後、時点 t 5において、第 1弁 1 2 a力 S全開にされる。そうすると、第 1弁 1 2 a及び第 2弁 1 2 bの両方が全開状態となるので、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量は N Ox還元処理開始前の中程度の流量となる。上記のように、本実施例では、内燃機関 1の運転状態が軽負荷の領域に属し、そのまま各分岐通路を通過する排気に還元剤を添カ卩したとしても、排気浄化装置に還元剤を充分に供給することが出来ない状態について考えた。このような状態おいて、第 1排気浄化装置 1 1 aの N〇x還元処理を行う場合には、まず第 2弁 1 2 aを一旦第 1中間開度まで閉弁することにより、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量をー且増加させた。そしてその状態から、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量が安定した後に、第 1弁 1 2 aを全閉状態とするとともに第 2弁 1 2 bを全開状態に戻し、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量を急激に減少させた。

そして、上記した、第 1分岐通路 1 0 aにおける排気流量の変化途中に、第 1 燃料添加弁 1 4 aから還元剤としての燃料を供給した。そうすれば、内燃機関 1 の運転状態が軽負荷の領域に属し、内燃機関 1から排出される排気の流量が少ない場合でも、第 1分岐通路を通過する排気の流量を一旦増加させてから、減少させることができる。従って、第 1燃料添加弁 1 4 aから添加された燃料を、より確実に第 1排気浄化装置 1 1 aに供給することができる。その結果、より確実に、第 1排気浄化装置 1 1 aの N Ox還元処理を完了させることができる。

なお、上記の例においては、第 2弁 1 2 bが時点 t 1において第 1中間開度まで閉弁された後、時点 t 2において全開状態に戻される制御を行った。これに対し、図 3に示すように、第 2弁 1 2 bは、時点 t 5において第 1弁 1 2 aが全開とされてから所定時間が経るまでは第 1中間開度を維持し、時点 t 6において全開されるようにしてもよい。そうすれば、第 1分岐通路 1 0 a及び第 2分岐通路 1 0 bを通過する合計の排気流量の変化が急激に変化することを抑制でき、トルクショックを抑制することができる。また、第 1弁 1 2 aと第 2弁 1 2 bの作動時期が重なることを抑制でき、弁駆動時の騒音が大きくなることを抑制できる。ここで、図 2及び図 3における第 1中間開度は、本実施例における浄化能力再生時開度に相当するが、この開度の値は予め定められた一定値としてもよい。また、この値として、内燃機関 1の運転状態に応じて最適な値を N Ox還元処理毎に決定してもよレ、。すなわち、内燃機関 1から排出される排気の量は内燃機関 1 の運転状態によって変化するので、内燃機関 1の運転状態に応じて、 N Ox還元処理の終了後の第 1排気浄化装置 1 1 aの N Ox浄化能力が最良となるための第 1中間開度の値を定めることができる。これは、第 1排気浄化装置 1 1 aの N O X還元処理後における N Ox浄化能力が、第 1排気浄化装置 1 1 aの全体に如何に確実に適量の燃料が供給されたかに依存していることによる。

従って、内燃機関 1の運転状態と、 N Ox還元処理の終了後の排気浄化装置の N〇x浄ィ匕能力が最良となるための第 1中間開度の値との関係を格納したマップを予め実験に基いて作成しておき、このマップから、内燃機関 1の運転状態に対応する、第 2弁 1 2 bの弁開度の値を読み出して決定してもよい。

図 4には、上記マップの基準となる、内燃機関 1の運転状態と、内燃機関 1の運転状態に応じて、 N Ox還元処理の終了後の第 1排気浄ィヒ装置 1 1 aの N Ox 浄化能力が最良となるための第 1中間開度の値との関係のグラフの例を示す。図 4において横軸は機関回転数、縦軸は機関負荷を示す。そして、実線で示す直線は、各機関回転数、機関負荷の運転状態において選択されるべき第 1中間開度の値を示す。

なお、この、内燃機関 1の運転状態と第 1中間開度との関係は、浄化能力を再生すべき第 1排気浄化装置 1 1 aの温度によって補正されてもよい。すなわち、第 1排気浄化装置 1 1 aの温度が高い場合には、第 1排気浄化装置 1 1 a中の N Ox触媒における反応性が上昇するので、第 1排気浄化装置 1 1 aに到達する燃料が少なくても高い浄ィ匕効率を得ることができる。従って、同じ運転状態における第 1中間開度の値は大きい方にシフ卜すると考えられるからである。

具体的には、浄化能力を再生すべき第 1排気浄化装置 1 1 aの温度によって、第 1中間開度を読み出すマップを変更してもよい。あるいは、第 1中間開度を読み出すマップは第 1排気浄ィヒ装置 1 1 aの温度に係らず同一のマップとし、該マップから読み出された値に、第 1排気浄化装置 1 1 aの温度に対応した係数を乗じることにより、最終的な第 1中間開度の値を求めてもよい。

またここで、図 2における第 1中間開度は、内燃機関 1の運転状態に応じて、内燃機関 1の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない範囲における最小の開度として決定してもよい。

すなわち、時点 t 1において、第 2弁 1 2 aを第 1中間開度まで閉弁した際には、 2つの分岐通路を通過できる合計の排気の流量が減少するので、運転状態によっては内燃機関 1の機関出力に影響を及ぼす場合がある。また、特に図 3で示した制御を行う場合に、時点 t 2において第 1弁 1 2 aを全閉にした際にも、 2 つの分岐通路を通過できる合計の排気の流量が減少するので、内燃機関 1の機関出力に影響を及ぼす場合がある。そしてこの影響が大きいと、内燃機関 1の運転性能が悪ィ匕するおそれがある。

そこで、内燃機関 1の運転状態と、内燃機関 1の機関出力に与える影響が許容値を超えない範囲で最小の開度としての第 1中間開度との関係を格納したマップを予め準備し、このマップから、内燃機関 1の運転状態に対応する第 1中間開度の値を読み出すようにしてもよい。ここで許容値とは、内燃機関 1の機関出力の低下が運転者にとって不快とならない閾値としての、機関出力に及ぼされる影響の度合いであって、予め実験によって求めるようにしてもよい。

そうすれば、排気浄化装置の浄化能力の再生をより確実に行うことができるとともに、排気浄ィ匕装置の浄ィ匕能力の再生が内燃機関 1の運転性能に過度な影響を及ぼすことを抑制することができる。

なお、図 5には、第 1中間開度を、内燃機関 1の運転状態に応じて、内燃機関 1の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度として決定する場合の、内燃機関 1の運転状態と第 1中間開度との関係を示す。ここで、 N〇x還元処理を行うべき第 1排気浄化装置 1 1 aにおける P M捕集量によって、第 1中間開度の値を捕正してもよい。これは、 N Ox還元処理を行うべき第 1排気浄化装置 1 1 aにおける P M捕集量が多い場合には、第 1排気浄化装置 1 1 aにおける背圧が上昇するので、時点 t 2において、第 2弁 1 2 bを閉弁した際に、第 1分岐通路 1 0 a及び第 2分岐通路 1 O bを通過できる合計の排気の流量がより少なくなり、内燃機関 1の機関出力に及ぼす影響が大きくなると考えられるからである。

具体的には、 N Ox還元処理を行うべき第 1排気浄化装置 1 1 aの P M捕集量によって、第 1中間開度を読み出すマップを変更してもよい。あるいは、第 1中間開度を読み出すマップは第 1排気浄化装置 1 1 aの P M捕集量に係らず同一のマップとし、該マップから読み出された弁開度の値に、第 1排気浄化装置 1 1 a の P M捕集量に対応した係数を乗じることにより、第 1中間開度を求めてもよい。また、この場合の P M捕集量は、前回第 1排気浄化装置 1 1 aのフィルタに捕集された微粒子物質を酸化除去する P M再生処理を実施してからの、車両の走行距離などから算出するようにしてもよい。あるいは、第 1排気浄ィ匕装置 1 1 aの前後に図示しない排気圧センサを設け、第 1排気浄化装置 1 1 aの前後の排気圧センサの出力の差から背圧を直接検出するようにしてもよい。

さらに、本実施例においては、上記の 2通りの方法で導出された、内燃機関 1 の運転状態に応じた第 1中間開度の値を比較し、より開度が大きい方を、最終的な第 1中間開度として決定するようにしてもよい。すなわち、基本的には、内燃機関 1の運転状態に応じて、 N〇x還元処理の終了後の第 1排気浄ィ匕装置 1 1 a の N〇x浄化能力が最良となる、第 2弁 1 2 bの開度を最終的な第 1中間開度として決定する。

し力し、決定された第 1中間開度の値が、内燃機関 1のその際の運転状態において、内燃機関 1の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲で最小の開度よりも小さい場合には、その運転状態において内燃機関 1の機関出力に及ぼす影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度を第 1中間開度として用いる。

そうすれば、内燃機関 1の運転状態に応じて、内燃機関 1の機関出力に影響を及ぼさない範囲で、 N Ox還元処理後の第 1排気浄化装置 1 1 aの N〇x浄化能力を可及的に高くすることができる第 2弁 1 2 bの開度を、第 1中間開度として決定することができる。この場合の、内燃機関 1の運転状態と、第 1中間開度との関係を図 6に示す。

図 6において、破線で示すのは、それぞれ、図 4及び、図 5で示した第 2弁 1 2 bの開度の値であり、実線で示すのは、これらのうち、第 1中間開度としてより大きい開度が得られるラインを選択したものである。図 6における実線で示すラインを基にマップを作成し、内燃機関 1の運転状態に応じた第 1中間開度の値を読み出せばよい。例えば内燃機関 1の運転状態が図 6中 A点で示される場合、 N〇x還元処理の終了後の第 1排気浄化装置 1 1 aの N Ox浄化効率が最良となる弁開度は 6 5 %となる。一方、内燃機関 1の機関出力に及ぼす影響が許容値を超えない最小の開度は 7 5 %となる。この場合、第 1中間開度としては 7 5 %が選択される。

なお、上記の実施例においては、第 1排気浄化装置 1 1 aの N〇x還元処理を行う場合について説明したが、第 2排気浄化装置 1 2 bの N Ox還元処理を行う場合についても同様の考えを適用できる。その場合は、第 1分岐通路 1 0 aと第 2分岐通路 1 0 b、第 1排気浄ィ匕装置 1 1 aと第 2排気浄ィヒ装置 1 1 b、第 1弁 1 2 3と第2弁1 2 13、第 1燃料添加弁 1 4 aと第 2燃料添加弁 1 4 bとを入れ替えて考えればよい。以下の説明についても同様である。実施例 2

次に、本発明における実施例 2について説明する。実施例 2においては、内燃機関 1における運転状態が、軽〜中負荷領域に属している状態で、第 1排気浄化装置 1 1 aの N〇x還元処理を行う場合の制御について説明する。この場合は、第 1弁 1 2 aを全閉状態とした後に、第 2弁 1 2 bを第 2中間開度まで閉弁する。図 7は、第 1排気浄化装置 1 1 aの N Ox還元処理を行う場合の、各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第 1分岐通路 1 0 aにおける排気流量の変化及び、第 1燃料添加弁 1 4 aの開閉動作について示したタイムチャートである。

特に、内燃機関 1の運転状態が軽〜中負荷の領域に属し、各分岐通路を通過する排気にそのまま還元剤を添加することにより、排気浄ィヒ装置に還元剤を充分に供給することが出来る状態における制御ついて説明している。

図 7によれば、時点 t lにおいてまず、第 1弁 1 2 aが全閉となる。そうすると、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量が減少を始める。その後時点 t 7 において、第 2弁 1 2 aが第 2中間開度まで閉弁される。そうすると、第 2分岐通路 1 0 bを通過していた排気の一部が、全閉状態になろうとする第 1分岐通路 1 0 aに流入するため、第 1分岐通路 1 0 aにおける排気流量の減少の勾配が緩やかになる。

ここで、第 2中間開度は、本実施例における浄化能力再生時開度に相当する力前述の第 1中間開度とは異なる値でもよい。そして、第 1中間開度ど同様、予め定められた一定値としてもよい。あるいは、内燃機関 1の運転状態に応じて、 N Ox還元処理の終了後の第 1排気浄化装置 1 1 aの N Ox浄化効率が最良となる開度としてもよレ、。また、内燃機関 1の運転状態に応じて、内燃機関 1の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度としてもよい。次にこの状態で、時点 8において、第 1燃料添加弁 1 4 aから燃料が添カロされる。すなわち、第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量が緩やかに減少している状態で、燃料添加弁 1 4 aから燃料が添加される。従って、第 1燃料添加弁 1 4 aから添加された燃料を長時間に亘つて安定的に第 1排気浄ィヒ装置 1 1 aに供給することができる。そうすると、燃料添加弁 1 4 aからの燃料添加が開始される時点 t 8に要求される設定精度が緩和されるとともに、多くの量の燃料を良好に第 1排気浄化装置 1 1 aに供給することができる。

そして、第 1排気浄化装置 1 1 aにおいて充分に N〇x還元が終了したと考えられる時点 t 9において、第 1弁 1 2 a及び第 2弁 1 2 bを全開させ、各分岐通路を通過する排気の流量を、時点 t 1以前の状態に戻す。

以上、説明したとおり、本実施例においては、内燃機関 1の運転状態が軽〜中負荷状態であって、燃料添加弁から添加された燃料が充分に排気浄ィ匕装置に供給されるだけの運搬性が確保されている場合について説明した。そのような場合には、まず、 N Ox還元処理を行う方の第 1分岐通路 1 0 aにおける第 1弁 1 2 a を全閉とし、その直後に、第 2分岐通路 1 0 bにおける第 2弁 1 2 bを第 2中間開度まで閉弁させる。

そうすれば、 N Ox還元処理を行う第 1分岐通路 1 0 aにおける排気流量の減少の勾配を緩やかにすることができ、長時間に亘つて安定的に還元剤を第 1排気浄化装置 1 1 aに供給することができる。従って、第 1燃料添加弁 1 4 aからの燃料添加タイミングの要求精度を緩和することができ、多くの燃料をより確実に第 1排気浄化装置 1 1 aに供給することができる。実施例 3

次に、本発明における実施例 3について説明する。実施例 3においては、第 1 排気浄化装置 1 1 aの N Ox還元処理と第 2排気浄化装置 1 1 bの N Ox還元処理とを連続して行う場合について説明する。

図 8は、第 1排気浄化装置 1 1 a及び第 2排気浄化装置 1 1 bに対する N〇x 還元処理を連続して行う場合の各排気流量制御弁の開閉動作、それに伴う第 1分岐通路 1 0 a及び第 2分岐通路 1 0 bにおける排気流量の変化、第 1燃料添加弁 1 4 a及ぴ第 2燃料添加弁 1 4 bの開閉動作について示したタイムチャートである。

図 8において、時点 t 1〜 t 4までの制御は図 3において説明した制御と同等であるので説明を省略する。そして、図 3に示した制御では、時点 t 5においては、第 1弁 1 2 aを全開とし、時点 t 6において第 2弁 1 2 bを全開とした。これに対し、本実施例では、第 1排気浄化装置 1 1 aの N O x還元処理が終了した際には、連続して第 2排気浄化装置 1 1 bの N O x還元処理を行うので、時点 t 5において第 1弁 1 2 aを全開にするのではなく、第 1弁 1 2 aを第 1中間開度まで開弁する。

そうすることにより、第 1弁 1 2 a、第 2弁 1 2 bの両方が第 1中間開度である状態となる。従って、それまで内燃機関 1から排出される排気の略全量が通過していた第 2分岐通路 1 0 bを通過する排気の流量は、中程度の流量まで減少する。同時に、それまで略零であった第 1分岐通路 1 0 aを通過する排気の流量は、第 2分岐通路 1 0 bと同等の流量まで増加する。次に、時点 1 0において、第 2弁 1 2 bを全閉とする。そうすると、第 2分岐通路 1 0 bを通過する排気の流量はさらに減少し、略零となる。同時に、内燃機関 1から排出される排気の略全量が第 1分岐通路 1 0 aを通過することとなる。そして、本実施例においては、上述したように第 2分岐通路 1 0 bを通過する排気の流量が、中程度の流量から略零まで減少している期間中の時点 t 1 1において、第 2燃料添加弁 1 4 から燃料を添加する。

それにより、第 2排気浄化装置 1 1 bに還元剤としての燃料が供給され、第 2 排気浄化装置 1 1 bにおける N〇x還元が開始される。その後、第 2排気浄化装置 1 1 bにおける N O x還元が終了するのに充分な時間が経過した後、時点 1 2において、第 1弁 1 2 a及び第 2弁 1 2 bの両方が全開される。そうすることにより、第 1分岐通路 1 0 a及ぴ第 2分岐通路 1 0 bを通過する排気の流量がともに、時点 t 1以前の状態に戻る。

以上、本実施例においては、第 1排気浄化装置 1 1 a及ぴ、第 2排気浄化装置 1 1 bの両方について連続して N〇x還元処理を行う場合について説明した。この場合には、第 1排気浄化装置 1 1 aの N Ox還元が終了した時点で、第 1弁 1 2 aを全開状態に戻さずに第 1中間開度とし、第 2弁 1 2 bを直接全閉状態とした上で、第 2排気浄化装置 1 1 bの N O x還元を開始している。

そうすれば、第 1弁 1 2 a及び第 2弁 1 2 bの開閉弁の際の駆動量を可及的に少なくすることができ、このことによる背圧の変化や、機関出力に及ぼす影響を可及的に小さくすることができる。さらに、第 1弁 1 2 a及び第 2弁 1 2 bの開閉弁動作に伴う消費電力や騒音を低減することができる。

なお、上記の説明においては、内燃機関 1はディーゼノレ機関であるとしたが、上記実施例をガソリンエンジンに適用しても構わない。

また、上記実施例においては、第 1排気浄化装置 1 1 a及び第 2排気浄化装置 1 1 bに対する N〇x還元処理を実施する場合について説明したが、第 1排気浄化装置 1 1 a及び第 2排気浄化装置 l i bにおける S Ox再生処理や P MS生処理を実施する場合に、同様の制御を適用してもよい。特に、 P M再生処理を実施する場合には、 N Ox触媒ではなく、各フィルタの上流に配置された酸化触媒に還元剤としての燃料を供給するようにしてもよレ、。

さらに、上記実施例においては、吸蔵還元型 N Ox触媒に還元剤としての燃料を添加することにより N Ox還元処理などを実施する場合について説明した。これに対し本発明は、尿素水を還元剤として排気通路内に供給し、排気ガス中の N O Xを還元する選択還元型 N O X触媒システムにも適用が可能である。

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する排気浄化システムにおいて、 1方の分岐通路に備えられた排気浄ィヒ装置に対して N〇x還元処理を行う場合の制御について説明した。これに対し、 3つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、 1つの排気浄ィ匕装置に対して N Ox還元処理を行う場合に、他の分岐通路のうちの 1つにおける排気流量制御弁の開度を制御する場合に本発明を適用してもよレ、。

さらに、 3つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、 1つの排気浄化装置に対して N Ox還元処理を行う場合に、他の分岐通路のうちの 2っ以上における排気流量制御弁の開度を制御する場合に本発明を適用してもよい。加えて、 4つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムにおいて、 2つ以上の排気浄化装置に対して同時に N Ox還元処理を行う際に、他の分岐通路のうちの 2 つ以上における排気流量制御弁の開度を制御する場合などに本発明と同様の考え方を適用してもよレ、。

また、上記の実施例における全閉とは、完全な閉弁状態のみを意味しない。完全な閉弁状態に近い状態であって、本発明の効果が充分に得られる程度まで閉弁された状態も含んでいる。産業上の利用可能性

本発明にあっては、排気通路から分岐された複数個の分岐通路と、各分岐通路に設けられた排気浄化装置を組み合わせた排気浄化システムにおいて、より確実にまたはより効率良く、排気浄ィヒ装置の浄化能力を再生することができる。

Claims

請求の範囲

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、

を備える内燃機関の排気浄化システムであって、

前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄化装置に還元剤を供給して、該排気浄ィヒ装置の浄化能力を再生する際には、

前記複数の分岐通路のうち、浄ィヒ能力を再生すべき前記排気浄化装置が設けられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、排気流量制御弁の開度を、所定の浄化能力再生時開度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 .

前記複数の分岐通路のうち、浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とする動作と、他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を所定の浄化能力再生時開度とする動作との間には、所定の時間差を設けた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 . 前記内燃機関の運転状態が所定の軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄ィヒ装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する際には、

前記他の分岐通路少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度としてから、所定の第 1時間の経過後に、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉と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。

4 .

前記内燃機関の運転状態が所定の中軽負荷領域に属する場合において、前記複数の分岐通路の一つに設けられた排気浄ィ匕装置に還元剤を供給して、前記排気浄化装置の浄ィヒ能力を再生する際には、

前記浄化能力を再生すべき排気浄ィ匕装置が備えられた分岐通路における、排気流量制御弁を略全閉としてから、所定の第 2時間の経過後に、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度と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。

5 .

前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されることを特徴とする請求項 1から 4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

6 .

前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度であり、前記内燃機関の運転状態に応じて決定されることを特徴とする請求項 1カゝら 4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

7 .

前記浄化能力再生時開度は、前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の、浄化能力の再生後における浄化能力が略最良となる、前記他の分岐通路の少なくとも一つにおける前記排気流量制御弁の開度と、 .

前記内燃機関の運転状態に応じて決定された、前記浄化能力を再生すべき排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁を略全閉とするとともに、前記他の分岐通路の少なぐとも一つにおける、前記排気流量制御弁の開度を該浄化能力再生時開度とした場合に、前記内燃機関の機関出力に与える影響が所定の許容値を超えない範囲における最小の開度と、

を比較した場合の、より大きい方の開度であることを特徴とする請求項 1から 4のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

8 .

前記浄化能力再生時開度は、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置の温度及び、前記浄化能力を再生すべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気浄ィヒ装置による背圧の少なくとも一方に基いて補正されることを特徴とする請求項 5から 7のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

9 .

前記複数の分岐通路の一つに設けられた前記排気浄ィ匕装置の浄ィ匕能力を再生した後に、該再生中に前記浄化能力再生時開度とされた排気流量制御弁が設けられた分岐通路における前記排気浄ィヒ装置の浄ィヒ能力を連続して再生する際には、浄化能力の再生が終了した前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を略全閉状態から前記浄ィヒ能力生時開度とするとともに、浄化能力の再生をこれから行うべき前記排気浄化装置が備えられた分岐通路における、前記排気流量制御弁の開度を前記浄化能力再生時開度から略全閉状態とすることを特徴とする請求項 1カゝら 8のいずれかに記載の内燃機関の排気浄ィ匕システム。