WO2011096086A1 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

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教悦 高橋
伊藤　和浩
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine provided with an addition valve for adding an oxidizing agent or a reducing agent to the exhaust gas.
  • Patent Document 1 discloses an exhaust emission control device including a urea water addition valve that adds urea water into an exhaust pipe in order to supply urea to a selective reduction type NOx catalyst.
  • Patent Document 1 discloses a technology for sucking back urea water remaining in the urea addition valve by driving a pump for pumping urea water to the urea addition valve in reverse rotation after the operation of the internal combustion engine is stopped. ing. According to this technique, the urea water remaining in the urea addition valve is frozen after the operation of the internal combustion engine is stopped, and the volume of the urea water expands, thereby preventing the urea addition valve from being damaged.
  • fuel may be added from the addition valve as an oxidant or a reducing agent. Even in such a case, if the fuel remains in the fuel addition valve after the operation of the internal combustion engine is stopped, the fuel accelerates the deterioration of the addition valve, or when the fuel addition is performed after the internal combustion engine is restarted. There is a risk of causing poor addition. If the fuel is sucked back from the fuel addition valve after the operation of the internal combustion engine is stopped, the occurrence of these problems can be suppressed.
  • sucking back control when the oxidizing agent or reducing agent is sucked back from the addition valve as described above (hereinafter referred to as sucking back control), foreign matter (near the injection hole of the oxidizing valve or reducing agent in the addition valve) (for example, there may be a case where an oxidizer or reductant heat-modified material or oxide and particulate matter contained in exhaust gas are sucked into the addition valve from the injection hole. If foreign matter is sucked into the addition valve, there is a possibility that foreign matter may be caught or clogged with foreign matter in the addition valve (hereinafter, “foreign matter biting or foreign matter clogging” may be referred to as “foreign matter malfunction”. ).
  • foreign matter malfunctions in the addition valve may occur during operation of the internal combustion engine. Then, if the suck back control is executed in a state where the foreign matter malfunction originally occurs in the addition valve, the foreign matter malfunction may be deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the occurrence or deterioration of foreign matters in the addition valve caused by sucking back the reducing agent.
  • the present invention performs addition of an oxidizing agent or a reducing agent for the purpose of blowing off foreign matter existing in the addition valve or in the vicinity of the injection hole of the addition valve at a predetermined timing before executing the suck back control. is there.
  • the exhaust gas purification system for an internal combustion engine is: An exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine; An addition valve that is provided in an exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst, and that adds an oxidizing agent or a reducing agent for supplying the exhaust purification catalyst to the exhaust; A supply unit for supplying an oxidizing agent or a reducing agent to the addition valve; Suck-back control execution means for performing suck-back control for sucking back the oxidant or reducing agent accumulated in the addition valve to the supply unit after the operation of the internal combustion engine is stopped; Pre-suck back addition control execution means for executing pre-suck back addition control for adding an oxidizing agent or a reducing agent from the addition valve at a predetermined timing before the suction back control execution means is executed by the suck back control execution means; It is characterized by having.
  • the oxidant or the reducing agent is added from the addition valve, so that the foreign matter existing in the vicinity of the injection hole of the addition valve or in the addition valve can be blown off. Therefore, it is possible to suppress the suction of foreign matter when the suck back control is executed. As a result, it is possible to suppress the occurrence or deterioration of foreign matter defects in the addition valve.
  • the predetermined timing may be either before or after the operation of the internal combustion engine is stopped.
  • the predetermined timing is a timing before the internal combustion engine is stopped, the predetermined timing is immediately before the internal combustion engine is stopped, and the operation of the internal combustion engine is stopped after the execution of the pre-suck back addition control is stopped. It may be set at a timing at which the amount of foreign matter in the exhaust gas newly adhering to the vicinity of the injection hole of the addition valve before stopping is suppressed within an allowable range.
  • the predetermined timing is a timing after the operation of the internal combustion engine is stopped, the predetermined timing is immediately after the operation of the internal combustion engine is stopped, and the exhaust purification catalyst is still in an active state, and the addition control before sucking back is performed.
  • the timing may be set such that the oxidizing agent or reducing agent added by the above is consumed in the oxidation reaction or reduction reaction in the exhaust purification catalyst.
  • the exhaust purification catalyst may be a selective reduction type NOx catalyst
  • the addition valve may add an ammonia-derived compound as a reducing agent.
  • the predetermined timing may be the timing after the operation of the internal combustion engine is stopped.
  • the addition valve may add fuel as a reducing agent.
  • the predetermined timing may be a timing before the operation of the internal combustion engine is stopped.
  • the pre-suck back addition control by the pre-suck back addition control execution means may be executed once.
  • the predetermined number of times is two or more times and is a predetermined number of times. According to this, consumption of an oxidizing agent or a reducing agent can be suppressed compared with the case where pre-suck back addition control is executed each time the suck back control is executed.
  • the exhaust gas purification system for an internal combustion engine may further include a discriminating unit that discriminates whether or not the addition valve is clogged with foreign matter or the injection hole is clogged with foreign matter.
  • the determination means makes an affirmative determination
  • the pre-suck back addition control by the pre-suck back addition control execution means may be executed. According to this, consumption of an oxidizing agent or a reducing agent can be suppressed while suppressing deterioration of foreign matter defects.
  • the oxidant or the reducing agent when the oxidant or the reducing agent is added to the exhaust gas from the addition valve, the oxidant or the reducing agent may be injected a plurality of times periodically. In this case, at the time of execution of the pre-suction addition control, the oxidant or the reducing agent is compared with the case where the oxidizing agent or the reducing agent is added from the addition valve to supply the exhaust purification catalyst (hereinafter sometimes referred to as normal addition). The injection period of the agent may be shortened. Further, in the present invention, when the pre-suck back addition control is executed, the injection pressure of the oxidizing agent or the reducing agent may be made higher than that during normal addition. According to these, it becomes possible to blow off the foreign matter existing in the vicinity of the injection hole of the addition valve or in the addition valve more effectively by the addition control before sucking back.
  • the exhaust gas purification catalyst when the exhaust gas purification catalyst is a selective reduction type NOx catalyst and the addition valve adds an ammonia-derived compound as a reducing agent, it is derived from ammonia in the selective reduction type NOx catalyst. You may further provide the adsorption amount acquisition means which acquires the adsorption amount of a compound.
  • the addition amount of the ammonia-derived compound from the addition valve at the time of execution of the pre-suck back addition control may be set based on the adsorption amount of the ammonia-derived compound acquired by the adsorption amount acquisition means. That is, even if the addition amount of the ammonia-derived compound from the addition valve at the time of execution of the pre-suck back addition control is set so that the adsorption amount of the ammonia-derived compound in the selective reduction type NOx catalyst does not exceed the upper limit of the adsorbable amount. Good. According to this, when the pre-suck back addition control is executed, it is possible to suppress the ammonia-derived compound added from the addition valve from slipping downstream from the selective reduction type NOx catalyst.
  • the supply unit may include a storage tank, a supply passage, and a pump.
  • a storage tank is a tank which stores an oxidizing agent or a reducing agent.
  • the supply passage is a passage connecting the storage tank and the addition valve.
  • the pump is provided in the supply passage, and pumps the oxidizing agent or the reducing agent from the storage tank side to the addition valve side.
  • the suck back control execution means can execute the suck back control by reversely driving the pump.
  • the supply unit may include a storage tank, a supply passage, a pump, a first return passage, a second return passage, and a three-way valve.
  • the first return passage is a passage that connects the pump and the storage tank, and the oxidizing agent or the reducing agent flows from the pump side to the storage tank side by the pumping force of the pump.
  • the second return passage is a passage connecting the downstream side of the pump in the supply passage and the pump or the first return passage.
  • the three-way valve is provided at a connection portion between the supply passage and the second return passage.
  • the suck back control execution means can execute the suck back control by opening the supply passage and the second return passage on the downstream side of the three way valve by the three way valve.
  • an exhaust gas purification system for an internal combustion engine including an addition valve for adding an oxidant or a reducing agent to exhaust gas
  • the addition valve caused by sucking back the oxidant or the reducing agent from the addition valve Occurrence or deterioration of foreign matter defects can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a urea addition valve according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of addition control before sucking back and sucking back control according to the first embodiment. It is a flowchart which shows the flow of the pre-suck back addition control which concerns on Example 2, and a suck back control.
  • 12 is a flowchart illustrating a flow of pre-suck back addition control and suck back control according to a third embodiment. It is a flowchart which shows the flow of the pre-suck back addition control which concerns on Example 4, and the suck back control.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to a modification of the fourth embodiment.
  • Example 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a case where the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.
  • the internal combustion engine according to the present invention is not limited to a diesel engine.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle.
  • An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1.
  • An air flow meter 17 is provided in the intake passage 2.
  • the exhaust passage 3 is provided with a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as SCR) 4 as an exhaust purification catalyst.
  • SCR selective reduction type NOx catalyst
  • the exhaust system of the internal combustion engine 1 is provided with a urea supply device 11 for supplying urea as a reducing agent to the SCR 4.
  • the urea supply device 11 includes a urea addition valve 5, a urea tank 6, an electric pump 7, a urea passage 8, and a pressure sensor 12.
  • the urea addition valve 5 is provided in the exhaust passage 3 upstream of the SCR 4.
  • One end of a urea passage 8 is connected to the urea addition valve 5.
  • the other end of the urea passage 8 is connected to the urea tank 6.
  • the electric pump 7 and the pressure sensor 12 are provided in the urea passage 8.
  • a urea aqueous solution is stored in the urea tank 6.
  • the aqueous urea solution stored in the urea tank 6 is pumped to the urea addition valve 5 through the urea passage 8 by the electric pump 7.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the urea addition valve 5.
  • a plurality of injection holes 5 a are formed at the tip of the urea addition valve 5.
  • a needle 5 b is provided inside the urea addition valve 5.
  • the injection hole 5a is opened or closed.
  • the injection hole 5a is opened, the urea aqueous solution is injected from the injection hole 5a.
  • the injection and injection of the urea aqueous solution is periodically performed by repeatedly opening and closing the injection hole 5a.
  • the injection pressure of the urea aqueous solution from the urea addition valve 5 can be changed by changing the pumping pressure of the urea aqueous solution by the electric pump 7.
  • Urea is supplied to the SCR 4 by adding a urea aqueous solution into the exhaust gas from the urea addition valve 5.
  • Urea supplied to the SCR 4 is once adsorbed to the SCR 4.
  • ammonia arises because the adsorbed urea hydrolyzes. This ammonia serves as a reducing agent to reduce NOx in the exhaust.
  • the intake and exhaust system of the internal combustion engine 1 is provided with an EGR device 9 that introduces a part of the exhaust gas into the intake system as EGR gas.
  • the EGR device 9 includes an EGR passage 9a and an EGR valve 9b.
  • One end of the EGR passage 9 a is connected to the exhaust passage 3 upstream of the SCR 4, and the other end of the EGR passage 9 a is connected to the intake passage 2 downstream of the air flow meter 17.
  • the EGR valve 9b is provided in the EGR passage 9a. The amount of EGR gas introduced into the intake passage 2 from the exhaust passage 3 through the EGR passage 9a is controlled by the EGR valve 9b.
  • An upstream NOx sensor 13 is provided upstream of the urea addition valve 5 in the exhaust passage 3, and a downstream NOx sensor 14 is provided downstream of the SCR 4 in the exhaust passage 3. Each NOx sensor 13, 14 detects the NOx concentration in the exhaust.
  • An upstream temperature sensor 15 is provided downstream of the urea addition valve 5 in the exhaust passage 3 and upstream of the SCR 4, and a downstream temperature sensor 16 is provided downstream of the SCR 4 in the exhaust passage 3. Yes. Each temperature sensor 15, 16 detects the temperature of the exhaust.
  • the internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (ECU) 10 for controlling the internal combustion engine 1.
  • ECU electronice control unit
  • An air flow meter 17, a pressure sensor 12, NOx sensors 13 and 14, and temperature sensors 15 and 16 are electrically connected to the ECU 10. Output signals from these sensors are input to the ECU 10. Further, the ECU 10 is electrically connected to a fuel injection valve (not shown) of the internal combustion engine 1, a urea addition valve 5, an electric pump 7, and an EGR valve 9b. These devices are controlled by the ECU 10.
  • the SCR 4 corresponds to the exhaust purification catalyst according to the present invention
  • the urea addition valve 5 corresponds to the addition valve according to the present invention
  • the urea supply device 11 corresponds to a supply unit according to the present invention.
  • the urea aqueous solution may freeze. If the urea aqueous solution freezes in the urea passage 8 or the urea addition valve 5, the urea passage 8 or the urea addition valve 5 may be damaged due to an increase in the volume thereof. Further, when the operation of the internal combustion engine 1 is resumed, it is necessary to heat the urea passage 8 or the urea addition valve 5 in order to dissolve the frozen urea aqueous solution. Furthermore, even if the urea aqueous solution does not freeze, if the urea aqueous solution remains in the urea addition valve 5, deterioration of the urea addition valve 5 due to urea may be promoted.
  • the electric pump 7 is driven in the reverse direction to suck the urea aqueous solution accumulated in the urea passage 8 and the urea addition valve 5 back to the urea tank 6. Perform return control. By executing this suck back control, it is possible to suppress the urea aqueous solution from remaining in the urea addition valve 5.
  • such a foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 may occur even during the operation of the internal combustion engine 1. If the suck back control is executed in a state where the foreign matter malfunction originally occurs in the urea addition valve 5, the foreign matter malfunction may be deteriorated.
  • the pre-suck back addition control is executed before the suction back control is executed.
  • an aqueous urea solution is added from the urea addition valve 5 for the purpose of blowing away foreign substances existing in the vicinity of the injection hole 5a of the urea addition valve 5 or in the urea addition valve 5.
  • the pre-suck back addition control is first executed. Thereafter, the suck back control is executed.
  • the urea added by the pre-suck back addition control is not consumed as a reducing agent.
  • the urea adsorbs to SCR4. The adsorbed urea is consumed as a reducing agent after the internal combustion engine 1 is restarted.
  • a urea aqueous solution is added from the urea addition valve 5 to supply urea to the SCR 4 during the normal operation of the internal combustion engine 1 (hereinafter, this time).
  • the urea aqueous solution injection cycle is shortened as compared to the case where the urea aqueous solution addition is sometimes referred to as normal addition).
  • the injection period of the urea aqueous solution is shortened, the number of movements of the needle 5b in the urea addition valve 5 increases. Thereby, a foreign material peels off by the vibration at the time of seating of the needle 5b, or a foreign material is crushed by the needle 5b. As a result, foreign matter is easily blown away.
  • the injection pressure of the urea aqueous solution is made higher than that during normal addition.
  • the urea adsorption amount in the SCR 4 is estimated during the operation of the internal combustion engine 1.
  • the urea adsorption amount in the SCR 4 can be estimated based on the NOx emission amount from the internal combustion engine 1, the flow rate of the exhaust, the temperature of the SCR 4, and the addition amount of the urea aqueous solution from the urea addition valve 5 at the normal addition.
  • the NOx emission amount from the internal combustion engine 1 is calculated based on the operating state of the internal combustion engine 1.
  • the flow rate of the exhaust is calculated based on the detected value of the air flow meter 17.
  • the temperature of the SCR 4 is calculated based on the detection values of the upstream and downstream temperature sensors 15 and 16.
  • the addition amount of the urea aqueous solution when the pre-suck back addition control is executed is set.
  • the addition amount of the urea aqueous solution at the time of execution of the pre-suck back addition control is set so that the urea adsorption amount in the SCR 4 does not exceed the adsorbable amount upper limit value. According to this, when the pre-suck back addition control is executed, the urea aqueous solution added from the urea addition valve 5 can be prevented from slipping downstream from the SCR 4 and being released to the outside.
  • the amount of urea that can be adsorbed by the SCR 4 varies depending on the temperature of the SCR 4. That is, the lower the temperature of the SCR 4, the larger the upper limit value of the urea adsorption capacity in the SCR 4. Therefore, in this embodiment, the adsorbable amount upper limit value is calculated based on the temperature of the SCR 4 when the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
  • Control flow Hereinafter, the flow of the pre-suck back addition control and the suck back control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This flow is stored in advance in the ECU 10 and is repeatedly executed by the ECU 10 at predetermined intervals.
  • step S101 it is determined whether or not the operation of the internal combustion engine 1 has stopped. If an affirmative determination is made in step S101, the process of step S102 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated.
  • step S102 the temperature Tcs of the SCR 4 when the operation of the internal combustion engine 1 is stopped is read.
  • step S103 based on the temperature Tcs of the SCR 4 read in step S102, the urea adsorbable amount upper limit value Qlimit of the SCR 4 is calculated.
  • the relationship between the temperature of the SCR 4 and the urea adsorbable amount upper limit value Qulimit is obtained in advance based on experiments or the like, and is stored in the ECU 20 as a map.
  • step S104 the urea adsorption amount Qus in the SCR 4 when the operation of the internal combustion engine 1 is stopped is read.
  • the urea adsorption amount in the SCR 4 is estimated by the ECU 10 at any time by the method described above.
  • the estimated value is stored in the ECU 10.
  • the ECU 10 that estimates the urea adsorption amount in the SCR 4 corresponds to the adsorption amount acquisition means according to the present invention.
  • step S105 based on the urea adsorption amount Qus in the SCR 4 read in step S104, the urea aqueous solution addition amount Qadd when the pre-suck back addition control is executed is set.
  • the addition amount Qadd of the urea aqueous solution is set so that the urea adsorption amount in the SCR 4 does not exceed the adsorbable amount upper limit value Qlimit calculated in step S103 when the pre-suck back addition control is executed. .
  • step S106 the urea aqueous solution injection cycle tinj and the injection pressure Pinj from the urea addition valve 5 when the pre-suck back addition control is executed are set.
  • the injection cycle tinj and the injection pressure Pinj are respectively set to preset values for the pre-suck back addition control.
  • the set value of the injection cycle tinj for the pre-suck back addition control is shorter than the set value of the injection cycle for normal addition.
  • the set value of the injection pressure Pinj for the pre-suck back addition control is larger than the set value of the normal addition injection pressure.
  • step S107 the pre-suck back addition control is executed.
  • the ECU 10 executing step S107 corresponds to the pre-suck back addition control execution means according to the present invention.
  • step S108 it is determined whether or not the total addition amount of the aqueous urea solution after the execution of the pre-suck back addition control has reached the urea aqueous solution addition amount Qadd set in step S105. The If an affirmative determination is made in step S108, the execution of the pre-suck back addition control is then stopped in step S109. On the other hand, if a negative determination is made in step S108, execution of the pre-suck back addition control is continued.
  • step S109 If the execution of the pre-suck back addition control is stopped in step S109, next, the suction back control is executed in step S110.
  • the ECU 10 that executes step S110 corresponds to the suck back control execution means according to the present invention.
  • the pre-suck back addition control may be executed before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
  • urea added by the pre-suck back addition control can be consumed for NOx reduction in the SCR 4 at the time of execution.
  • foreign matter in the exhaust gas is newly introduced in the vicinity of the injection hole 5a of the urea addition valve 5 during this period. There is a risk of sticking to.
  • the pre-suck back addition control is executed at a predetermined timing immediately before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
  • the predetermined timing is the foreign matter in the exhaust gas newly attached in the vicinity of the injection hole 5a of the urea addition valve 5 after the execution of the pre-suck back addition control is stopped until the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
  • the amount is determined to be within an allowable range. Examples of the predetermined timing include when the shift lever is parked or neutral or when the parking brake is applied in a vehicle equipped with the internal combustion engine 1.
  • the suck back control is executed every time the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
  • the pre-suck back addition control does not necessarily have to be executed every time the suck back control is executed. That is, the pre-suck back addition control may be executed once every time the number of operation stop of the internal combustion engine 1 reaches a predetermined number.
  • the predetermined number is two or more times. This predetermined number of times is set based on experiments or the like so that the deterioration of foreign matter defects caused by executing the suck back control without executing the pre-suck back addition control is suppressed within an allowable range.
  • Example 2 of the present invention will be described. Here, only differences from the first embodiment will be described.
  • the pre-suck back addition control is executed before the suction back control is executed.
  • the pre-suck back addition control is executed only when a foreign matter malfunction has already occurred in the urea addition valve 5 when the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. According to this, consumption of urea aqueous solution can be suppressed, suppressing the deterioration of the foreign material malfunction in the urea addition valve 5 at the time of performing suck-back control.
  • Whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 is determined during operation of the internal combustion engine 1. For example, when foreign matter is caught in the urea addition valve 5, a gap is formed between the inner wall surface of the urea addition valve 5 and the needle 5b even when the needle 5b is seated in the urea addition valve 5. Is done. As a result, the injection hole 5a cannot be completely blocked, and the urea aqueous solution leaks from the injection hole 5a. In this case, the amount of urea supplied to the SCR 4 is larger than the desired amount.
  • the amount of the urea aqueous solution added into the exhaust gas from the urea addition valve 5 is smaller than that in the normal state. As a result, the amount of urea supplied to the SCR 4 is less than the desired amount.
  • the amount of urea actually supplied to the SCR 4 is estimated, and the estimated value is used as the urea supply amount to the SCR 4 when the urea addition valve 5 is normal (hereinafter sometimes referred to as normal supply amount).
  • normal supply amount the amount of urea actually supplied to the SCR 4 is estimated, and the estimated value is used as the urea supply amount to the SCR 4 when the urea addition valve 5 is normal.
  • the urea supply amount to the SCR 4 is estimated based on the difference between the detected value of the upstream NOx sensor 13 and the detected value of the downstream NOx sensor 14. As the amount of urea supplied to the SCR 4 increases, the reduction of NOx in the SCR 4 is promoted. As a result, the NOx concentration in the exhaust downstream of the SCR 4 decreases, and the difference between the detected value of the upstream NOx sensor 13 and the detected value of the downstream NOx sensor 14 increases. Therefore, the urea supply amount to the SCR 4 can be estimated based on the difference between these detected values.
  • the relationship between the difference between the detected value of the upstream NOx sensor 13 and the detected value of the downstream NOx sensor 14 and the urea supply amount to the SCR 4 is obtained in advance based on experiments and the like. Is stored in the ECU 10 as a map. The urea supply amount to the SCR 4 is calculated using the map.
  • the amount of urea consumed for NOx reduction in the SCR 4 varies depending on the flow rate of the exhaust gas and the temperature of the SCR 4. Therefore, the urea supply amount to the SCR 4 is calculated in consideration of these values.
  • an ammonia sensor for detecting the ammonia concentration of the exhaust gas may be provided in the exhaust passage 3 downstream of the SCR 4.
  • the ammonia sensor it is determined whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 based on the detected value of the ammonia sensor when the urea aqueous solution is added from the urea addition valve 5. May be.
  • step S201 it is determined whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 when the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
  • determination may be performed at the time of normal addition. Further, before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, an aqueous urea solution for the determination may be added separately. Then, the determination result derived during operation of the internal combustion engine 1 is stored in the ECU 10.
  • step S201 if a determination result indicating that a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 is stored in the ECU 10 immediately before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, an affirmative determination is made in step S201. On the other hand, if the ECU 10 stores a determination result that no foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 immediately before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, a negative determination is made in step S201.
  • the ECU 10 that determines whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 corresponds to the determination means according to the present invention.
  • step S201 If an affirmative determination is made in step S201, the process of step S102 is then executed. On the other hand, if a negative determination is made in step S201, then the process of step S110 is executed.
  • the suck back control is executed without executing the pre-suck back addition control.
  • the pre-suck back addition control may be executed before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. In this case, it is determined whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5 at a predetermined timing predetermined as the execution timing of the pre-suck back addition control.
  • This predetermined timing is the same as the predetermined timing when the pre-suck back addition control is performed before the internal combustion engine 1 is stopped in the first embodiment. And when it determines with the foreign material malfunction not having generate
  • the pre-suck back addition control is executed before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. Further, it is determined whether or not a foreign matter failure has occurred in the urea addition valve 5 and the pre-suck back addition control is executed only when a foreign matter failure has occurred.
  • the addition amount of the urea aqueous solution at the time of execution of the pre-suck back addition control is set in advance to a predetermined addition amount.
  • the predetermined addition amount is a constant value and a relatively small amount. Then, after performing addition control before sucking back and adding a predetermined amount of urea aqueous solution, it is determined whether or not the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 has been eliminated. At this time, if it is determined that the foreign matter defect has not been eliminated, the pre-suck back addition control is executed again.
  • Whether or not the foreign matter failure in the urea addition valve 5 has been resolved is determined by the same method as that used to determine whether or not the foreign matter failure in the urea addition valve 5 has occurred before performing the pre-suck back addition control. can do. That is, the urea aqueous solution is added from the urea addition valve 5, and the urea supply amount to the SCR 4 is estimated based on the difference between the detected value of the upstream NOx sensor 13 and the detected value of the downstream NOx sensor 14 at that time. Then, the estimated value is compared with the normal supply amount. If these differences are within the allowable range, it can be determined that the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 has been eliminated.
  • the amount of the urea aqueous solution added from the urea addition valve 5 in order to determine whether or not the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 has been resolved is predetermined.
  • a normal supply amount is calculated based on the predetermined addition amount.
  • ammonia sensor when an ammonia sensor is provided in the exhaust passage 3 downstream of the SCR 4, whether or not the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 has been eliminated is determined when the urea aqueous solution is added from the urea addition valve 5. It can also be determined based on the detection value of the ammonia sensor.
  • the foreign matter failure can be solved even if the amount of urea aqueous solution added by the pre-suck back addition control is relatively small.
  • the amount of foreign matter causing the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 is relatively large, it is necessary to add more urea aqueous solution in order to eliminate the foreign matter malfunction.
  • the amount of the urea aqueous solution to be added in order to eliminate the foreign matter malfunction can be set according to the amount of the foreign matter. Therefore, it is possible to eliminate the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 while suppressing unnecessary addition of the urea aqueous solution.
  • Control flow Hereinafter, the flow of the pre-suck back addition control and the suck back control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This flow is stored in advance in the ECU 10 and is repeatedly executed by the ECU 10 at predetermined intervals.
  • step S301 is the predetermined timing before the operation of the internal combustion engine 1 stopped, and if a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5, has it been time to execute the pre-suck back addition control? It is determined whether or not.
  • the predetermined timing here is the same as the predetermined timing when the pre-suck back addition control is performed before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped in the first or second embodiment. If an affirmative determination is made in step S301, the process of step S302 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated.
  • step S302 it is determined whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the urea addition valve 5.
  • the determination method here is the same as the determination method of whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the second embodiment. If an affirmative determination is made in step S302, the process of step S303 is executed next, and if a negative determination is made, the process of S306 is executed.
  • step S303 the urea aqueous solution injection period tinj and the injection pressure Pinj from the urea addition valve 5 when the pre-suck back addition control is executed are set.
  • the processing in step S303 is the same as step S106 in the flow shown in FIG.
  • step S304 pre-suck back addition control is executed.
  • the pre-suck back addition control executed here is stopped when the addition amount of the aqueous urea solution reaches a predetermined addition amount.
  • the ECU 10 executing step S304 corresponds to the pre-suck back addition control execution means according to the present invention.
  • step S305 it is determined by the above-described method whether or not the foreign matter malfunction in the urea addition valve 5 has been resolved. If an affirmative determination is made in step S305, then the process of step S306 is executed. On the other hand, when a negative determination is made in step S305, the pre-suck back addition control is executed again.
  • step S306 it is determined whether or not the operation of the internal combustion engine 1 has been stopped. If an affirmative determination is made in step S306, then a suck back control is executed in step S307. On the other hand, if a negative determination is made in step S306, the execution of this flow is temporarily terminated.
  • the ECU 10 that executes step S307 corresponds to the suck back control execution means according to the present invention.
  • the pre-suck back addition control is executed before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. Furthermore, if the foreign matter failure has not been resolved even if the pre-suck back addition control is executed, the pre-suck back addition control is executed again. Further, when no foreign matter malfunction occurs in the urea addition valve 5, the suction back control is executed after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped without executing the pre-suck back addition control.
  • the pre-suck back addition control it is preferable to execute the pre-suck back addition control so that the urea adsorption amount in the SCR 4 does not exceed the upper limit of the adsorbable amount. For example, when the pre-suck back addition control is executed again, the urea adsorption amount and the adsorbable amount upper limit value in the SCR 4 at the present time are calculated. Then, if a predetermined addition amount of urea aqueous solution is added by executing the pre-suck back addition control again, it is determined whether or not the urea adsorption amount in the SCR 4 exceeds the adsorbable amount upper limit value. If a positive determination is made here, re-execution of the pre-suck back addition control is prohibited.
  • the pre-suck back addition control when executed, if it is determined that the urea adsorption amount in the SCR 4 exceeds the maximum adsorbable amount upper limit value, the pre-suck back addition control is executed while increasing the amount of NOx discharged from the internal combustion engine 1. May be.
  • the NOx emission amount from the internal combustion engine 1 increases, the amount of urea consumed for NOx reduction in the SCR 4 increases. As a result, the urea adsorption amount in the SCR 4 decreases. Therefore, even if the pre-suck back addition control is executed, it is possible to suppress the urea adsorption amount in the SCR 4 to be equal to or lower than the adsorbable amount upper limit value.
  • a method for increasing the NOx emission amount from the internal combustion engine 1 a method for retarding the fuel injection timing in the internal combustion engine 1 or a method for reducing the amount of EGR gas supplied to the internal combustion engine 1 by the EGR device 9. A method etc. can be illustrated.
  • reference numeral 4 in FIG. 1 denotes an NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as NSR).
  • reference numeral 11 in FIG. 1 denotes a fuel supply device for supplying fuel (HC) as a reducing agent to the NSR 4. That is, in FIG. 1, 5 is a fuel addition valve, 6 is a fuel tank, and 8 is a fuel passage. The fuel stored in the fuel tank 6 is pumped to the fuel addition valve 5 through the fuel passage 8 by the electric pump 7.
  • the schematic configuration of the fuel addition valve 5 according to this embodiment is the same as that shown in FIG. 2 and the urea addition valve according to the first to third embodiments. That is, when the needle 5b moves in the fuel addition valve 5 in the axial direction of the fuel addition valve 5 and the injection hole 5a is opened, fuel is injected from the injection hole 5a.
  • the fuel injection is periodically performed by repeatedly opening and closing the injection hole 5a.
  • the fuel injection pressure from the fuel addition valve 5 can be changed by changing the fuel pumping pressure by the electric pump 7.
  • NSR 4 corresponds to the exhaust purification catalyst according to the present invention
  • the fuel addition valve 5 corresponds to the addition valve according to the present invention
  • the fuel supply device 11 corresponds to a supply unit according to the present invention.
  • the pre-suck back addition control is executed in order to suppress the occurrence or deterioration of foreign matters in the fuel addition valve 5 when the suction back control is executed.
  • the fuel is added from the fuel addition valve 5 for the purpose of blowing away foreign matter existing in the vicinity of the injection hole 5a of the fuel addition valve 5 or in the fuel addition valve 5.
  • the pre-suck back addition control is executed on the internal combustion engine 1 at a predetermined timing before the operation is stopped.
  • This predetermined timing is the same as the predetermined timing when the pre-suck back addition control is performed before the internal combustion engine 1 is stopped in the first embodiment.
  • the fuel added by the pre-suck back addition control is consumed for the oxidation reaction or reduction reaction in NSR4. Therefore, it is possible to suppress the fuel from adhering to the exhaust passage 3 or the NSR 4.
  • Control flow Hereinafter, the flow of the pre-suck back addition control and the suck back control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This flow is stored in advance in the ECU 10 and is repeatedly executed by the ECU 10 at predetermined intervals.
  • step S401 it is determined whether or not a predetermined timing before the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. If the determination in step S401 is affirmative, the process of step S402 is executed next. If the determination is negative, the execution of this flow is temporarily terminated.
  • step 402 the fuel injection period tinj and the injection pressure Pinj from the fuel addition valve 5 at the time of execution of the pre-suck back addition control are set.
  • the processing in step S303 is the same as step S106 in the flow shown in FIG.
  • “normal addition” refers to fuel addition from the fuel addition valve 5 performed to supply fuel to the NSR 4 during normal operation of the internal combustion engine 1.
  • step S403 the pre-suck back addition control is executed.
  • the fuel addition amount at the time of execution of the pre-suck back addition control is set in advance to a predetermined addition amount. Therefore, the pre-suck back addition control executed in step S403 is stopped when the fuel addition amount reaches the predetermined addition amount.
  • the ECU 10 executing step S403 corresponds to the pre-suck back addition control execution means according to the present invention.
  • step S404 it is determined whether or not the operation of the internal combustion engine 1 has been stopped. If an affirmative determination is made in step S404, then a suck back control is executed in step S405. On the other hand, if a negative determination is made in step S404, the process of step S404 is executed again.
  • the ECU 10 that executes step S405 corresponds to the suck back control execution means according to the present invention.
  • the fuel added from the fuel addition valve 5 is oxidized in the NSR 4 so that the temperature of the NSR 4 rises. Therefore, if the amount of fuel supplied to the NSR 4 and oxidized in the NSR 4 is excessively increased, the temperature of the NSR 4 may be excessively increased.
  • the temperature of the NSR 4 may be calculated based on the detection values of the upstream and downstream temperature sensors 15 and 16 during the execution of the pre-suck back addition control. Then, when the temperature of the NSR 4 reaches a predetermined upper limit temperature, the pre-suck back addition control may be stopped.
  • the pre-suck back addition control may be executed only when a foreign matter malfunction has occurred.
  • the fuel supply amount to the NSR 4 can be estimated based on the difference from the detection value of the side NOx sensor 14. Then, by comparing the estimated value with the amount of fuel supplied to the NSR 4 at normal time, it is possible to determine whether or not a foreign matter malfunction has occurred in the fuel addition valve 5.
  • the pre-suck back addition control may be executed again.
  • the predetermined addition amount of fuel at the time of execution of the pre-suck back addition control is set to a relatively small constant amount. Whether or not the foreign matter failure in the fuel addition valve 5 has been resolved is determined by a method similar to that used to determine whether or not the foreign matter failure in the fuel addition valve 5 has occurred before the pre-suck back addition control. be able to.
  • the pre-suck back addition control may be executed after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. In this case, it is preferable to execute the pre-suck back addition control immediately after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped and the NSR 4 is still in the active state. According to this, since the added fuel is oxidized in NSR4, it can suppress that this fuel adheres to NSR4.
  • the suck back control and the pre-suck back addition control according to the present embodiment can be applied.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the intake / exhaust system of the internal combustion engine 1 according to this modification.
  • 8a is a first fuel passage connecting the fuel tank 6 and the internal combustion engine 1
  • 18 is a pump for pumping fuel from the fuel tank 6 side to the internal combustion engine 1 side.
  • the pump 18 is a pump that is driven by the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine 1.
  • reference numeral 19 denotes a first return passage that connects the pump 18 and the internal combustion engine 1.
  • the fuel flows from the pump 18 side to the fuel tank 6 side by the pumping force of the pump 18. That is, fuel unnecessary for fuel injection in the internal combustion engine 1 is returned from the pump 18 to the fuel tank 6 via the first return passage 19.
  • the pump 18 and the fuel addition valve 5 are connected by the second fuel passage 8b.
  • the fuel is supplied from the fuel tank 6 to the fuel addition valve 5 through the first and second fuel passages 8a and 8b.
  • the second fuel passage 8 b and the first return passage 19 are connected by the second return passage 20.
  • a three-way valve 21 is provided at the connection portion between the second fuel passage 8b and the second return passage 20. The three-way valve 21 is electrically connected to the ECU 10 and is controlled by the ECU 10.
  • the three-way valve 21 opens the second fuel passage 8b and the second return passage 20 on the downstream side (the fuel addition valve 5 side) from the three-way valve 21, thereby sucking back.
  • Control can be performed. That is, in the suck back control according to this modification, the fuel accumulated in the fuel addition valve 5 is sucked back into the fuel tank 6 through the second fuel passage 20 by the forward drive of the pump 18. Even with such a configuration, the pre-suck back addition control can be performed in the same manner as described above.
  • SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 ... Intake passage 3 ... Exhaust passage 4 ... Selective reduction type NOx catalyst (SCR), Occlusion reduction type NOx catalyst (NSR) 5 ... urea addition valve, fuel addition valve 5a ... injection hole 5b ... needle 6 ... urea tank, fuel tank 7 ... electric pump 8 ... urea passage, fuel passage 8a ... first fuel Passage 8b, second fuel passage 9, EGR device 10, ECU 11 .. Urea supply device, fuel supply device 12 .... Pressure sensor 13, 14 ... NOx sensor 15, 16 ... Temperature sensor 17 ... Air flow meter 18 ... Pump 19 ... First return passage 20 ... Two return passage 21 .. Three-way valve

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Abstract

　本発明は、排気中に酸化剤または還元剤を添加する添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、添加弁内からの酸化剤または還元剤の吸い戻しに起因する該添加弁における異物不具合の発生または悪化を抑制することを目的とする。本発明では、内燃機関の運転停止後に、添加弁内に溜まっている酸化剤または還元剤を吸い戻す吸い戻し制御を実行する（Ｓ１１０）。さらに、吸い戻し制御を実行する前の所定のタイミングで、添加弁内又は添加弁の噴射孔近傍に存在する異物を吹き飛ばすことを目的とする酸化剤または還元剤の添加を実行する（Ｓ１０７）。

Description

内燃機関の排気浄化システム
　本発明は、排気中に酸化剤または還元剤を添加する添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
　従来、排気浄化触媒に供給するための酸化剤または還元剤を排気中に添加する添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムが知られている。特許文献１には、選択還元型ＮＯｘ触媒に尿素を供給するために排気管内に尿素水を添加する尿素水添加弁を備えた排気浄化装置が開示されている。
　また、特許文献１には、内燃機関の運転停止後に、尿素添加弁に尿素水を圧送するためのポンプを逆回転駆動させることで、尿素添加弁に残留した尿素水を吸い戻す技術が開示されている。この技術によれば、尿素添加弁に残留した尿素水が内燃機関の運転停止後に凍結し、その体積が膨張することで、尿素添加弁が破損することを抑制することができる。
特開２００８－１０１５６４号公報
　また、添加弁から酸化剤または還元剤として燃料を添加する場合もある。このような場合においても、内燃機関の運転停止後に燃料添加弁内に燃料が残留していると、該燃料が添加弁の劣化を促進させたり、内燃機関の再始動後における燃料添加実行時の添加不良の原因となったりする虞がある。内燃機関の運転停止後に燃料添加弁内から燃料を吸い戻せば、これらの不具合の発生を抑制することができる。
　しかしながら、上記のような添加弁内からの酸化剤または還元剤の吸い戻し（以下、吸い戻し制御と称する）を実行すると、該添加弁の酸化剤または還元剤の噴射孔近傍に存在する異物（例えば、酸化剤または還元剤の熱変質物質や排気に含まれる酸化物及び粒子状物質）が該噴射孔から添加弁内に吸い込まれる場合がある。添加弁内に異物が吸い込まれると、該添加弁において異物の噛み込み又は異物による詰まりが生じる虞がある（以下、「異物の噛み込み又は異物による詰まり」を「異物不具合」と称する場合もある）。
　また、添加弁における異物不具合は内燃機関の運転中においても発生する場合がある。そして、添加弁において元々異物不具合が生じている状態で吸い戻し制御が実行されると、該異物不具合が悪化する虞がある。
　添加弁において異物不具合が生じた場合または異物不具合が悪化した場合、内燃機関の再始動後において排気浄化触媒に供給すべく酸化剤または還元剤を排気中に添加する際に、その添加量を適切に制御することがことが困難となる虞がある。
　本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、排気中に酸化剤または還元剤を添加する添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、添加弁内からの酸化剤または還元剤の吸い戻しに起因する該添加弁における異物不具合の発生または悪化を抑制す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、吸い戻し制御を実行する前の所定のタイミングで、添加弁内又は添加弁の噴射孔近傍に存在する異物を吹き飛ばすことを目的とする酸化剤または還元剤の添加を実行するものである。
　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排気浄化触媒と、
　該排気浄化触媒より上流側の排気通路に設けられ、該排気浄化触媒に供給するための酸化剤または還元剤を排気中に添加する添加弁と、
　該添加弁に酸化剤または還元剤を供給する供給部と、
　内燃機関の運転停止後に、前記添加弁内に溜まっている酸化剤または還元剤を前記供給部に吸い戻す吸い戻し制御を実行する吸い戻し制御実行手段と、
　前記吸い戻し制御実行手段によって前記吸い戻し制御を実行する前の所定のタイミングで前記添加弁から酸化剤または還元剤を添加する吸い戻し前添加制御を実行する吸い戻し前添加制御実行手段と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、吸い戻し制御を実行する前に、添加弁から酸化剤または還元剤を添加することで、該添加弁の噴射孔近傍または添加弁内に存在する異物を吹き飛ばすことができる。そのため、吸い戻し制御を実行した時の異物の吸い込みを抑制することができる。その結果、添加弁における異物不具合の発生または悪化を抑制することが可能となる。
　尚、前記所定のタイミングは、内燃機関の運転停止前または停止後のいずれであってもよい。前記所定のタイミングが内燃機関の運転停止前のタイミングである場合、該所定のタイミングは、内燃機関の運転停止直前であって、吸い戻し前添加制御の実行を停止してから内燃機関の運転が停止するまでの間に添加弁の噴射孔近傍に新たに付着する排気中の異物の量が許容範囲内に抑制されるタイミングに設定されてもよい。一方、前記所定のタイミングが内燃機関の運転停止後のタイミングである場合、該所定のタイミングは、内燃機関の運転停止直後であって、排気浄化触媒が未だ活性状態にあり、吸い戻し前添加制御によって添加された酸化剤または還元剤が排気浄化触媒での酸化反応または還元反応に消費されるタイミングに設定されてもよい。
　本発明において、排気浄化触媒は選択還元型ＮＯｘ触媒であってもよく、添加弁は還元剤としてアンモニア由来化合物を添加するものであってもよい。この場合、内燃機関の運転停止後に吸い戻し前添加制御を実行したとしても、添加されたアンモニア由来化合物は選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着する。そして、該吸着したアンモニア由来化合物は、内燃機関の再始動後に還元剤として消費される。そのため、この場合は、前記所定のタイミングを内燃機関の運転停止後のタイミングとしてもよい。
　また、本発明において、添加弁は還元剤として燃料を添加するものであってもよい。この場合、内燃機関の運転停止後に吸い戻し前添加制御を実行すると、添加された燃料が排気通路または排気浄化触媒に付着し易い。そのため、この場合は、前記所定のタイミングを内燃機関の運転停止前のタイミングとしてもよい。
　本発明においては、吸い戻し制御実行手段による吸い戻し制御を所定回数実行する毎に、吸い戻し前添加制御実行手段による吸い戻し前添加制御を一回実行してもよい。ここで、所定回数は、二回以上の回数であって、予め定められた回数である。これによれば、吸い戻し制御を実行する毎に吸い戻し前添加制御を実行する場合に比べて、酸化剤または還元剤の消費を抑制することができる。
　また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、添加弁において異物の噛み込み又は異物による噴射孔の詰まりが発生しているか否かを判別する判別手段をさらに備えてもよい。この場合、該判別手段によって肯定判定された場合に、吸い戻し前添加制御実行手段による吸い戻し前添加制御を実行してもよい。これによれば、異物不具合の悪化を抑制しつつ、酸化剤または還元剤の消費を抑制することができる。
　本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、添加弁から酸化剤または還元剤が排気中に添加されるときには複数回の酸化剤または還元剤の噴射が周期的に行なわれてもよい。この場合、吸い戻し前添加制御の実行時には、排気浄化触媒に供給すべく添加弁から酸化剤または還元剤を添加する時（以下、通常添加時と称する場合もある）に比べて酸化剤または還元剤の噴射周期を短くしてもよい。また、本発明においては、吸い戻し前添加制御の実行時には、通常添加時に比べて酸化剤または還元剤の噴射圧力を高くしてもよい。これらによれば、添加弁の噴射孔近傍又は添加弁内に存在する異物を吸い戻し前添加制御によってより効果的に吹き飛ばすことが可能となる。
　本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒であって、添加弁が還元剤としてアンモニア由来化合物を添加するものである場合、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニア由来化合物の吸着量を取得する吸着量取得手段をさらに備えてもよい。
　この場合、吸い戻し前添加制御の実行時における添加弁からのアンモニア由来化合物の添加量を、吸着量取得手段によって取得されたアンモニア由来化合物の吸着量に基づいて設定してもよい。つまり、吸い戻し前添加制御の実行時における添加弁からのアンモニア由来化合物の添加量を、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニア由来化合物の吸着量が吸着可能量上限値を超えないように設定してもよい。これによれば、吸い戻し前添加制御を実行した際に、添加弁から添加されたアンモニア由来化合物が選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側にすり抜けるのを抑制することができる。
　本発明において、供給部は貯留タンク、供給通路及びポンプを有してもよい。貯留タンクは、酸化剤または還元剤を貯留するタンクである。供給通路は、貯留タンクと添加弁とを接続する通路である。ポンプは、供給通路に設けられ、酸化剤または還元剤を貯留タンク側から添加弁側に圧送する。この場合、吸い戻し制御実行手段は、前記ポンプを逆駆動させることで吸い戻し制御を実行することができる。
　本発明において、供給部は、貯留タンク、供給通路、ポンプ、第一リターン通路、第二リターン通路、及び三方弁を有してもよい。第一リターン通路は、ポンプと貯留タンクとを接続し、該ポンプの圧送力によってポンプ側から貯留タンク側に酸化剤または還元剤が流れる通路である。第二リターン通路は、供給通路におけるポンプより下流側と、ポンプまたは第一リターン通路とを接続する通路である。三方弁は、供給通路と第二リターン通路との接続部に設けられている。この場合、吸い戻し制御実行手段は、三方弁によって、該三方弁より下流側の前記供給通路と前記第二リターン通路とを開通させることで吸い戻し制御を実行することができる。
　本発明によれば、排気中に酸化剤または還元剤を添加する添加弁を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、添加弁内からの酸化剤または還元剤の吸い戻しに起因した該添加弁における異物不具合の発生または悪化を抑制することができる。
実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係る尿素添加弁の概略構成を示す図である。 実施例１に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローを示すフローチャートである。 実施例２に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローを示すフローチャートである。 実施例３に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローを示すフローチャートである。 実施例４に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローを示すフローチャートである。 実施例４の変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　＜実施例１＞
　本発明の実施例１について図１から３に基づいて説明する。ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではない。
　（内燃機関の吸排気系の概略構成）
　図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。吸気通路２にはエアフローメータ１７が設けられている。排気通路３には、排気浄化触媒として選択還元型ＮＯｘ触媒（NOx selective catalyst reduction：以下、ＳＣＲと称する）４が設けられている。
　また、内燃機関１の排気系には、ＳＣＲ４に還元剤となる尿素を供給するための尿素供給装置１１が設けられている。尿素供給装置１１は、尿素添加弁５、尿素タンク６、電動ポンプ７、尿素通路８及び圧力センサ１２を備えている。尿素添加弁５はＳＣＲ４より上流側の排気通路３に設けられている。尿素添加弁５には尿素通路８の一端が接続されている。尿素通路８の他端は尿素タンク６に接続されている。電動ポンプ７及び圧力センサ１２は尿素通路８に設けられている。尿素タンク６には尿素水溶液が貯留されている。尿素タンク６に貯留された尿素水溶液が、電動ポンプ７によって尿素通路８を通って尿素添加弁５に圧送される。
　図２は、尿素添加弁５の概略構成を示す図である。尿素添加弁５の先端部には複数の噴射孔５ａが形成されている。また、尿素添加弁５の内部にはニードル５ｂが設けられている。尿素添加弁５の軸方向（図２の矢印方向）にニードル５ｂが移動することで、噴射孔５ａが開通又は遮断される。噴射孔５ａが開通すると、該噴射孔５ａから尿素水溶液が噴射される。
　本実施例において、尿素添加弁５から尿素水溶液が添加される際には、噴射孔５ａの開通及び遮断が繰り返されることで、複数回の尿素水溶液の噴射が周期的に行なわれる。また、電動ポンプ７による尿素水溶液の圧送圧力を変更することで、尿素添加弁５からの尿素水溶液の噴射圧力を変更することができる。
　尿素添加弁５から排気中に尿素水溶液を添加することで、ＳＣＲ４に尿素が供給される。ＳＣＲ４に供給された尿素は該ＳＣＲ４に一旦吸着する。そして、吸着した尿素が加水分解することでアンモニアが生じる。このアンモニアが還元剤となって排気中のＮＯｘが還元される。
　また、内燃機関１の吸排気系には、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するＥＧＲ装置９が設けられている。ＥＧＲ装置９は、ＥＧＲ通路９ａ及びＥＧＲ弁９ｂを備えている。ＥＧＲ通路９ａの一端はＳＣＲ４より上流側の排気通路３に接続されており、ＥＧＲ通路９ａの他端はエアフローメータ１７より下流側の吸気通路２に接続されている。ＥＧＲ弁９ｂは、ＥＧＲ通路９ａに設けられている。ＥＧＲ弁９ｂによって、ＥＧＲ通路９ａを通って排気通路３から吸気通路２の導入されるＥＧＲガス量が制御される。
　排気通路３における尿素添加弁５より上流側には上流側ＮＯｘセンサ１３が設けられており、排気通路３におけるＳＣＲ４より下流側には下流側ＮＯｘセンサ１４が設けられている。各ＮＯｘセンサ１３、１４は排気のＮＯｘ濃度を検出する。また、排気通路３における尿素添加弁５より下流側且つＳＣＲ４より上流側には上流側温度センサ１５が設けられており、排気通路３におけるＳＣＲ４より下流側には下流側温度センサ１６が設けられている。各温度センサ１５、１６は排気の温度を検出する。
　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）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ１７、圧力センサ１２、ＮＯｘセンサ１３、１４及び温度センサ１５、１６が電気的に接続されている。これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、内燃機関１の燃料噴射弁（図示せず）、尿素添加弁５、電動ポンプ７及びＥＧＲ弁９ｂが電気的に接続されている。これらの装置がＥＣＵ１０によって制御される。
　尚、本実施例においては、ＳＣＲ４が本発明に係る排気浄化触媒に相当し、尿素添加弁５が本発明に係る添加弁に相当する。また、本実施例においては、尿素供給装置１１が本発明に係る供給部に相当する。
　（吸い戻し制御）
　内燃機関１の運転停止後に尿素通路８又は尿素添加弁５内に尿素水溶液が残留していると、該尿素水溶液が凍結する場合がある。尿素通路８又は尿素添加弁５内において尿素水溶液が凍結すると、その体積が増加することによって、尿素通路８又は尿素添加弁５が破損する虞がある。また、内燃機関１の運転を再開した際に、凍結している尿素水溶液を溶解すべく、尿素通路８又は尿素添加弁５を加熱する必要が生ずる。さらに、尿素水溶液が凍結しない場合であっても、尿素添加弁５内に尿素水溶液が残留していると、尿素に起因する尿素添加弁５の劣化が促進される虞がある。
　そこで、本実施例では、内燃機関１の運転停止後に、電動ポンプ７を逆方向に駆動させることで、尿素通路８および尿素添加弁５内に溜まっている尿素水溶液を尿素タンク６に吸い戻す吸い戻し制御を実行する。この吸い戻し制御を実行することで、尿素添加弁５内に尿素水溶液が残留することを抑制することができる。
　（吸い戻し前添加制御）
　ここで、上記のような吸い戻し制御が実行されると、尿素添加弁５の噴射孔５ａ近傍に付着していた異物が該噴射孔５ａから尿素添加弁５内に吸い込まれる虞がある。尿素添加弁５内に異物が吸い込まれると、図２に示すような、異物の噛み込み又は異物による詰まりが生じる場合がある。
　また、このような尿素添加弁５における異物不具合は、内燃機関１の運転中においても発生する場合がある。そして、尿素添加弁５において元々異物不具合が生じている状態で吸い戻し制御が実行されると、該異物不具合が悪化する虞がある。
　そこで、本実施例では、吸い戻し制御を実行する前に吸い戻し前添加制御を実行する。該吸い戻し前添加制御では、尿素添加弁５の噴射孔５ａ近傍又は尿素添加弁５内に存在する異物を吹き飛ばすことを目的として尿素添加弁５から尿素水溶液を添加する。
　このような吸い戻し前添加制御を実行することで、吸い戻し制御を実行した際に尿素添加弁５の噴射孔５ａ近傍に存在する異物が尿素添加弁５内に吸い込まれることを抑制することができる。その結果、尿素添加弁５における異物不具合の発生を抑制することができる。また、尿素添加弁５における異物不具合がすでに発生していた場合においても、吸い戻し前添加制御を実行することで、吸い戻し制御を実行した際に異物不具合が悪化することを抑制することができる。
　本実施例においては、内燃機関１の運転停止直後に、先ず吸い戻し前添加制御が実行される。そして、その後に吸い戻し制御が実行される。この場合、吸い戻し前添加制御が実行された時には排気通路３に排気が流れていないため、吸い戻し前添加制御によって添加された尿素は還元剤として消費されない。しかしながら、該尿素はＳＣＲ４に吸着する。そして、該吸着した尿素は、内燃機関１の再始動後に還元剤として消費される。
　また、本実施例においては、吸い戻し前添加制御の実行時には、通常の内燃機関１の運転中にＳＣＲ４に尿素を供給すべく尿素添加弁５から尿素水溶液を添加する時（以下、この時の尿素水溶液の添加を通常添加と称する場合もある）に比べて尿素水溶液の噴射周期を短くする。尿素水溶液の噴射周期を短くすると、尿素添加弁５内におけるニードル５ｂの移動回数が増加する。これにより、ニードル５ｂの着座時の振動によって異物が剥がれたり、ニードル５ｂによって異物が粉砕されたりする。その結果、異物が吹き飛ばされ易くなる。さらに、吸い戻し前添加制御の実行時には、通常添加時に比べて尿素水溶液の噴射圧力を高くする。このように吸い戻し前添加制御の実行時における噴射周期及び噴射圧力を制御することで、異物をより効果的に吹き飛ばすことが可能となる。
　また、本実施例においては、内燃機関１の運転中にＳＣＲ４における尿素吸着量を推定する。ＳＣＲ４における尿素吸着量は、内燃機関１からのＮＯｘ排出量、排気の流量、ＳＣＲ４の温度及び通常添加時における尿素添加弁５からの尿素水溶液の添加量に基づいて推定することができる。尚、内燃機関１からのＮＯｘ排出量は内燃機関１の運転状態に基づいて算出される。排気の流量はエアフローメータ１７の検出値に基づいて算出される。ＳＣＲ４の温度は上流側及び下流側温度センサ１５、１６の検出値に基づいて算出される。
　そして、内燃機関１の運転が停止した時のＳＣＲ４における尿素吸着量に基づいて、吸い戻し前添加制御の実行時における尿素水溶液の添加量を設定する。この時、吸い戻し前添加制御の実行時における尿素水溶液の添加量は、ＳＣＲ４における尿素吸着量が吸着可能量上限値を超えないように設定される。これによれば、吸い戻し前添加制御を実行した際に、尿素添加弁５から添加された尿素水溶液がＳＣＲ４よりも下流側にすり抜け、外部に放出されるのを抑制することができる。
　尚、ＳＣＲ４における尿素の吸着可能量はＳＣＲ４の温度に応じて変化する。即ち、ＳＣＲ４の温度が低いほどＳＣＲ４における尿素の吸着可能量上限値は大きくなる。そこで、本実施例では、吸着可能量上限値を、内燃機関１の運転が停止した時のＳＣＲ４の温度に基づいて算出する。
　（制御フロー）
　以下、本実施例に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
　本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の運転が停止したか否かが判別される。ステップＳ１０１において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。
　ステップＳ１０２においては、内燃機関１の運転が停止した時のＳＣＲ４の温度Ｔｃｓが読み込まれる。
　次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２にて読み込まれたＳＣＲ４の温度Ｔｃｓに基づいて、ＳＣＲ４における尿素の吸着可能量上限値Ｑｕｌｉｍｉｔが算出される。ＳＣＲ４の温度と尿素の吸着可能量上限値Ｑｕｌｉｍｉｔとの関係は予め実験等に基づいて求められており、ＥＣＵ２０にマップとして記憶されている。
　次に、ステップＳ１０４において、内燃機関１の運転が停止した時のＳＣＲ４における尿素吸着量Ｑｕｓが読み込まれる。本実施例では、内燃機関１の運転中、上述した方法により、ＳＣＲ４における尿素吸着量がＥＣＵ１０によって随時推定されている。そして、その推定値がＥＣＵ１０に記憶されている。尚、本実施例においては、ＳＣＲ４における尿素吸着量を推定するＥＣＵ１０が本発明に係る吸着量取得手段に相当する。
　次に、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４にて読み込まれたＳＣＲ４における尿素吸着量Ｑｕｓに基づいて、吸い戻し前添加制御の実行時における尿素水溶液の添加量Ｑａｄｄが設定される。ここで、尿素水溶液の添加量Ｑａｄｄは、吸い戻し前添加制御を実行した際に、ＳＣＲ４における尿素吸着量が、ステップＳ１０３にて算出された吸着可能量上限値Ｑｕｌｉｍｉｔを超えないように設定される。
　次に、ステップＳ１０６において、吸い戻し前添加制御の実行時における尿素添加弁５からの尿素水溶液の噴射周期ｔｉｎｊ及び噴射圧力Ｐｉｎｊが設定される。ここで、噴射周期ｔｉｎｊ及び噴射圧力Ｐｉｎｊは、それぞれ、予め定められた吸い戻し前添加制御用の設定値に設定される。尚、吸い戻し前添加制御用の噴射周期ｔｉｎｊの設定値は、通常添加用の噴射周期の設定値よりも短い。また、吸い戻し前添加制御用の噴射圧力Ｐｉｎｊの設定値は、通常添加用の噴射圧力の設定値よりも大きい。
　次に、ステップＳ１０７において、吸い戻し前添加制御が実行される。尚、本実施例においては、ステップＳ１０７を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る吸い戻し前添加制御実行手段に相当する。
　次に、ステップＳ１０８において、吸い戻し前添加制御の実行が開始されてからの尿素水溶液の総添加量が、ステップＳ１０５にて設定された尿素水溶液の添加量Ｑａｄｄに達したか否かが判別される。ステップＳ１０８において肯定判定された場合、次にステップＳ１０９において吸い戻し前添加制御の実行が停止される。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、吸い戻し前添加制御の実行が継続される。
　ステップＳ１０９において吸い戻し前添加制御の実行が停止された場合、次に、ステップＳ１１０において吸い戻し制御が実行される。尚、本実施例においては、ステップＳ１１０を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る吸い戻し制御実行手段に相当する。
　本実施例においては、吸い戻し前添加制御を内燃機関１の運転停止前に実行してもよい。この場合、吸い戻し前添加制御によって添加された尿素を、その実行時にＳＣＲ４におけるＮＯｘの還元に消費することができる。しかしながら、この場合、吸い戻し前添加制御の実行を停止してから内燃機関１の運転が停止するまでの期間が長いと、この間に尿素添加弁５の噴射孔５ａ近傍に排気中の異物が新たに付着する虞がある。
　そのため、この場合、内燃機関１の運転停止直前における所定のタイミングで吸い戻し前添加制御を実行する。ここで、所定のタイミングは、吸い戻し前添加制御の実行を停止してから内燃機関１の運転が停止するまでの間に尿素添加弁５の噴射孔５ａ近傍に新たに付着する排気中の異物の量が許容範囲内に抑制されるように定められている。該所定のタイミングとしては、内燃機関１を搭載した車両において、シフトレバーがパーキングまたはニュートラルに入った時や、パーキングブレーキがかけられた時等を例示することができる。
　また、本実施例において、吸い戻し制御は内燃機関１の運転が停止する毎に実行される。しかしながら、吸い戻し前添加制御は、必ずしも吸い戻し制御を実行する毎に実行しなくてもよい。つまり、内燃機関１の運転停止回数が所定回数に達する毎に吸い戻し前添加制御を一回実行するようにしてもよい。ここで、所定回数は、二回以上の回数である。この所定回数は、吸い戻し前添加制御を実行せずに吸い戻し制御を実行することによる異物不具合の悪化が許容範囲内に抑制されるように、実験等に基づいて設定される。
　このように吸い戻し前添加制御の実行回数を制限することで、尿素水溶液の消費を抑制することができる。
　＜実施例２＞
　次に、本発明の実施例２について説明する。尚、ここでは、上記実施例１と異なる点についてのみ説明する。
　（吸い戻し前添加制御）
　本実施例においても、実施例１の場合と同様、内燃機関１の運転停止後、吸い戻し制御を実行する前に吸い戻し前添加制御を実行する。ただし、本実施例においては、内燃機関１の運転が停止した時点ですでに尿素添加弁５において異物不具合が発生している場合にのみ吸い戻し前添加制御を実行する。これによれば、吸い戻し制御を実行した際の尿素添加弁５における異物不具合の悪化を抑制しつつ、尿素水溶液の消費を抑制することができる。
　（異物不具合発生判別方法）
　尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かの判別は内燃機関１の運転中に行なわれる。例えば、尿素添加弁５において異物の噛み込みが生じていると、尿素添加弁５内においてニードル５ｂが着座したときであっても尿素添加弁５の内壁面とニードル５ｂとの間に隙間が形成される。その結果、噴射孔５ａを完全に遮断しきれず、該噴射孔５ａから尿素水容液が漏れ出すことになる。この場合、ＳＣＲ４に供給される尿素の量が所望の量よりも多くなる。
　一方、尿素添加弁５において異物の詰まりが生じていると、尿素添加弁５から排気中に添加される尿素水溶液の量が正常時よりも少なくなる。その結果、ＳＣＲ４に供給される尿素の量が所望の量よりも少なくなる。
　従って、ＳＣＲ４に実際に供給されている尿素の量を推定し、その推定値を、尿素添加弁５の正常時におけるＳＣＲ４への尿素供給量（以下、正常時供給量と称する場合もある）と比較することで、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かを判別することができる。つまり、ＳＣＲ４への尿素供給量の推定値と正常時供給量との差が許容範囲より大きいときは、尿素添加弁５において異物不具合が発生していると判断できる。
　尚、本実施例においては、ＳＣＲ４への尿素供給量は、上流側ＮＯｘセンサ１３の検出値と下流側ＮＯｘセンサ１４の検出値との差に基づいて推定される。ＳＣＲ４への尿素供給量が多いほど、該ＳＣＲ４におけるＮＯｘの還元が促進される。その結果、ＳＣＲ４より下流側の排気におけるＮＯｘ濃度が低下し、上流側ＮＯｘセンサ１３の検出値と下流側ＮＯｘセンサ１４の検出値との差が大きくなる。従って、これらの検出値の差に基づいてＳＣＲ４への尿素供給量を推定することができる。
　本実施例においては、上流側ＮＯｘセンサ１３の検出値と下流側ＮＯｘセンサ１４の検出値との差と、ＳＣＲ４への尿素供給量との関係は予め実験等に基づいて求められており、これらの関係がＥＣＵ１０にマップとして記憶されている。該マップを用いてＳＣＲ４への尿素供給量が算出される。
　また、排気の流量及びＳＣＲ４の温度によっても、ＳＣＲ４におけるＮＯｘの還元に消費される尿素の量は変化する。そのため、ＳＣＲ４への尿素供給量は、これらの値も考慮して算出される。
　また、本実施例においては、ＳＣＲ４よりも下流側の排気通路３に、排気のアンモニア濃度を検出するアンモニアセンサを設けてもよい。該アンモニアセンサが設けられている場合は、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かを、尿素添加弁５から尿素水溶液を添加した際の該アンモニアセンサの検出値に基づいて判別してもよい。
　（制御フロー）
　以下、本実施例に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。尚、図３に示すフローの各ステップと同一処理を行なうステップについては同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
　本フローでは、Ｓ１０１において否定判定された場合、即ち内燃機関１の運転が停止したと判定された場合、次にステップＳ２０１の処理が実行される。ステップＳ２０１においては、内燃機関１の運転が停止した時点で尿素添加弁５において異物不具合が発生していたか否かが判別される。
　ここで、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かの判別は、上述した方法により、内燃機関１の運転中にＥＣＵ１０によって行なわれる。尚、該判別は、通常添加時に行なわれもよい。また、内燃機関１の運転停止前に、該判別のための尿素水溶液の添加を別途行なってもよい。そして、内燃機関１の運転中に導出された判定結果がＥＣＵ１０に記憶される。
　そのため、内燃機関１の運転が停止する直前に、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているとの判定結果がＥＣＵ１０に記憶されていれば、ステップＳ２０１では肯定判定される。一方、内燃機関１の運転が停止する直前に、尿素添加弁５において異物不具合が発生していないとの判定結果がＥＣＵ１０に記憶されていれば、ステップＳ２０１では否定判定される。尚、本実施例においては、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かを判別するＥＣＵ１０が本発明に係る判別手段に相当する。
　ステップＳ２０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。一方、ステップＳ２０１において否定判定された場合、次にステップＳ１１０の処理が実行される。
　上記フローによれば、内燃機関１の運転が停止した時点で尿素添加弁５において異物不具合が発生していなければ、吸い戻し前添加制御を実行することなく吸い戻し制御が実行される。
　尚、本実施例においても、吸い戻し前添加制御を内燃機関１の運転停止前に実行してもよい。この場合、吸い戻し前添加制御の実行タイミングとして予め定められた所定のタイミングにおいて尿素添加弁５での異物不具合が発生しているか否かが判別される。この所定のタイミングは、実施例１において吸い戻し前添加制御を内燃機関１の運転停止前に行なう場合の所定のタイミングと同様である。そして、尿素添加弁５において異物不具合が発生していないと判定された場合、吸い戻し前添加制御を実行することなく内燃機関１の運転が停止される。
　＜実施例３＞
　次に、本発明の実施例３について説明する。尚、ここでは、上記実施例２と異なる点についてのみ説明する。
　（吸い戻し前添加制御）
　本実施例においては、内燃機関１の運転停止前に吸い戻し前添加制御を実行する。また、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かの判別を行い、異物不具合が発生している場合にのみ吸い戻し前添加制御を実行する。
　さらに、本実施例においては、吸い戻し前添加制御の実行時における尿素水溶液の添加量が予め所定添加量に設定されている。ここで、所定添加量は、一定値であって比較的少ない量である。そして、吸い戻し前添加制御を実行し、所定添加量の尿素水溶液を添加した後、尿素添加弁５における異物不具合が解消されたか否かを判別する。この時、異物不具合が解消されていないと判定された場合、吸い戻し前添加制御を再度実行する。
　尚、尿素添加弁５における異物不具合が解消されたか否かは、尿素添加弁５における異物不具合が発生しているか否かを吸い戻し前添加制御の実行前に判別するときと同様の方法によって判別することができる。即ち、尿素添加弁５から尿素水溶液を添加し、その時の上流側ＮＯｘセンサ１３の検出値と下流側ＮＯｘセンサ１４の検出値との差に基づいてＳＣＲ４への尿素供給量を推定する。そして、その推定値と正常時供給量とを比較する。これらの差が許容範囲内であれば、尿素添加弁５における異物不具合が解消されたと判断できる。
　尿素添加弁５における異物不具合が解消されたか否かを判別するために尿素添加弁５から添加される尿素水溶液の量は予め定められている。この予め定められた添加量に基づいて正常時供給量が算出される。
　また、ＳＣＲ４よりも下流側の排気通路３にアンモニアセンサが設けられている場合は、尿素添加弁５における異物不具合が解消されたか否かを、尿素添加弁５から尿素水溶液を添加した際の該アンモニアセンサの検出値に基づいて判別することもできる。
　尿素添加弁５における異物不具合の原因となって異物の量が比較的少ない場合、吸い戻し前添加制御によって添加される尿素水溶液の量が比較的少なくてもその異物不具合を解消することができる。しかし、尿素添加弁５における異物不具合の原因となっている異物の量が比較的多ければ、その異物不具合を解消するためにはより多くの尿素水溶液を添加する必要がある。
　吸い戻し前添加制御を上記のように実行することで、異物不具合を解消すべく添加する尿素水溶液の添加量を異物の量に応じた量とすることができる。よって、不必要な尿素水溶液の添加を抑制しつつ、尿素添加弁５における異物不具合を解消することが可能となる。
　（制御フロー）
　以下、本実施例に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローについて図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
　本フローでは、先ずステップＳ３０１において、内燃機関１の運転停止前の所定のタイミングであって、尿素添加弁５において異物不具合が発生していれば吸い戻し前添加制御を実行すべきタイミングとなったか否かが判別される。ここでの所定のタイミングは、実施例１又は２において吸い戻し前添加制御を内燃機関１の運転停止前に行なう場合の所定のタイミングと同様である。ステップＳ３０１において、肯定判定された場合、次にステップＳ３０２の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。
　ステップＳ３０２においては、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かが判別される。ここでの判別方法は、実施例２における異物不具合が発生しているか否かの判別方法と同様である。ステップＳ３０２において、肯定判定された場合、次にステップＳ３０３の処理が実行され、否定判定された場合、Ｓ３０６の処理が実行される。
　ステップＳ３０３においては、吸い戻し前添加制御の実行時における尿素添加弁５からの尿素水溶液の噴射周期ｔｉｎｊ及び噴射圧力Ｐｉｎｊが設定される。このステップＳ３０３の処理は、図３に示したフローにおけるステップＳ１０６と同様である。
　次に、ステップＳ３０４において、吸い戻し前添加制御が実行される。ここで実行された吸い戻し前添加制御は、尿素水溶液の添加量が所定添加量に達すると停止される。尚、本実施例においては、ステップＳ３０４を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る吸い戻し前添加制御実行手段に相当する。
　次に、ステップＳ３０５において、尿素添加弁５における異物不具合が解消されたか否かが上述した方法により判別される。ステップＳ３０５において肯定判定された場合、次にステップＳ３０６の処理が実行される。一方、ステップＳ３０５において否定判定された場合、吸い戻し前添加制御が再度実行される。
　ステップＳ３０６においては、内燃機関１の運転が停止したか否かが判別される。ステップＳ３０６において肯定判定された場合、次にステップＳ３０７において吸い戻し制御が実行される。一方、ステップＳ３０６において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。尚、本実施例においては、ステップＳ３０７を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る吸い戻し制御実行手段に相当する。
　上記フローによれば、内燃機関１の運転停止前に、尿素添加弁５において異物不具合が発生しているか否かが判別される。そして、該異物不具合が発生している場合は、内燃機関１の運転停止前に吸い戻し前添加制御が実行される。さらに、吸い戻し前添加制御が実行されても該異物不具合が解消されていないときには、吸い戻し前添加制御が再度実行される。また、尿素添加弁５において異物不具合が発生していない場合は、吸い戻し前添加制御を実行することなく、内燃機関１の運転停止後に吸い戻し制御が実行される。
　尚、本実施例においても、ＳＣＲ４における尿素吸着量が吸着可能量上限値を超えないように吸い戻し前添加制御を実行するのが好ましい。例えば、吸い戻し前添加制御を再度実行する際に、現時点でのＳＣＲ４における尿素吸着量及び吸着可能量上限値を算出する。そして、吸い戻し前添加制御を再度実行することによって所定添加量の尿素水溶液を添加したとすると、ＳＣＲ４における尿素吸着量が吸着可能量上限値を超えるか否かを判別する。ここで肯定判定された場合は、吸い戻し前添加制御の再実行を禁止する。
　また、吸い戻し前添加制御を実行するとＳＣＲ４における尿素吸着量が吸着可能量上限値を超えると判定された場合、内燃機関１から排出されるＮＯｘの量を増加させつつ吸い戻し前添加制御を実行してもよい。内燃機関１からのＮＯｘ排出量が増加すると、ＳＣＲ４におけるＮＯｘの還元に消費される尿素の量が増加する。その結果、ＳＣＲ４における尿素吸着量が減少する。そのため、吸い戻し前添加制御を実行しても、ＳＣＲ４における尿素吸着量を吸着可能量上限値以下に抑制することが可能となる。
　ここで、内燃機関１からのＮＯｘ排出量を増加させる方法としては、内燃機関１における燃料噴射時期を遅角させる方法、又はＥＧＲ装置９によって内燃機関１に供給されるＥＧＲガスの量を減少させる方法等を例示することができる。
　＜実施例４＞
　次に、本発明の実施例４について説明する。尚、ここでは、上記実施例１と異なる点についてのみ説明する。
　（概略構成）
　本実施例においては、図１における４が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（NOx storage reduction catalyst：以下、ＮＳＲと称する）である。また、図１における１１が、ＮＳＲ４に還元剤となる燃料（ＨＣ）を供給するための燃料供給装置である。つまり、図１において、５は燃料添加弁であり、６は燃料タンクであり、８は燃料通路である。燃料タンク６に貯留された燃料が、電動ポンプ７によって燃料通路８を通って燃料添加弁５に圧送される。
　本実施例に係る燃料添加弁５の概略構成は、実施例１～３に係る尿素添加弁と図２に示すような構成となっている。つまり、燃料添加弁５内においてニードル５ｂが該燃料添加弁５の軸方向に移動することで、噴射孔５ａが開通すると、該噴射孔５ａから燃料が噴射される。
　また、本実施例においても、燃料添加弁５から燃料が添加される際には、噴射孔５ａの開通及び遮断が繰り返されることで、複数回の燃料の噴射が周期的に行なわれる。また、電動ポンプ７による燃料の圧送圧力を変更することで、燃料添加弁５からの燃料の噴射圧力を変更することができる。
　燃料添加弁５から排気中に燃料が添加されると、ＮＳＲ４に該燃料が供給される。ＮＳＲ４に燃料が供給されると、燃料の酸化熱によってＮＳＲ４の温度が上昇すると共に、ＮＳＲ４の周囲雰囲気の空燃比が低下し該周囲雰囲気が還元雰囲気となる。その結果、ＮＳＲ４に吸蔵されていたＮＯｘが還元される。
　尚、本実施例においては、ＮＳＲ４が本発明に係る排気浄化触媒に相当し、燃料添加弁５が本発明に係る添加弁に相当する。また、本実施例においては、燃料供給装置１１が本発明に係る供給部に相当する。
　（吸い戻し制御）
　本実施例においては、内燃機関１の運転停止後に燃料添加弁５内に燃料が残留していると、燃料に起因する燃料添加弁５の劣化が促進される虞がある。また、該残留した燃料が、内燃機関１の再始動後における通常添加時の添加不良の原因となる虞もある。そこで、本実施例においても、実施例１～３の場合と同様、内燃機関１の運転停止後に、電動ポンプ７を逆方向に駆動させることで、燃料添加弁５内に溜まっている燃料を燃料タンク６に吸い戻す吸い戻し制御を実行する。この吸い戻し制御を実行することで、燃料添加弁５内に燃料が残留することを抑制することができる。
　（吸い戻し前添加制御）
　さらに、本実施例においても、吸い戻し制御を実行した際の燃料添加弁５における異物不具合の発生または悪化を抑制すべく、吸い戻し前添加制御を実行する。該吸い戻し前添加制御では、燃料添加弁５の噴射孔５ａ近傍又は燃料添加弁５内に存在する異物を吹き飛ばすことを目的として燃料添加弁５から燃料を添加する。
　また、本実施例の場合、内燃機関１の運転停止後に吸い戻し前添加制御を実行すると、該吸い戻し前添加制御によって添加された燃料が排気通路３またはＮＳＲ４に付着し易い。そこで、本実施例では、内燃機関１に運転停止前の所定のタイミングで吸い戻し前添加制御を実行する。この所定のタイミングは、実施例１において吸い戻し前添加制御を内燃機関１の運転停止前に行なう場合の所定のタイミングと同様である。
　これにより、吸い戻し前添加制御によって添加された燃料がＮＳＲ４における酸化反応または還元反応に消費される。そのため、該燃料が排気通路３またはＮＳＲ４に付着することを抑制することができる。
　（制御フロー）
　以下、本実施例に係る吸い戻し前添加制御及び吸い戻し制御のフローについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。
　本フローでは、先ずステップＳ４０１において、内燃機関１の運転停止前の所定のタイミングとなったか否かが判別される。ステップＳ４０１において、肯定判定された場合、次にステップＳ４０２の処理が実行され、否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。
　ステップ４０２においては、吸い戻し前添加制御の実行時における燃料添加弁５からの燃料の噴射周期ｔｉｎｊ及び噴射圧力Ｐｉｎｊが設定される。このステップＳ３０３の処理は、図３に示したフローにおけるステップＳ１０６と同様である。尚、本実施例の場合、「通常添加」とは、通常の内燃機関１の運転中にＮＳＲ４に燃料を供給すべく行なわれる燃料添加弁５からの燃料添加のことである。
　次に、ステップＳ４０３において、吸い戻し前添加制御が実行される。本実施例においては、吸い戻し前添加制御の実行時における燃料の添加量が予め所定添加量に設定されている。そのため、ステップＳ４０３において実行された吸い戻し前添加制御は、燃料の添加量が所定添加量に達すると停止される。尚、本実施例においては、ステップＳ４０３を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る吸い戻し前添加制御実行手段に相当する。
　次に、ステップＳ４０４において、内燃機関１の運転が停止したか否かが判別される。ステップＳ４０４において肯定判定された場合、次にステップＳ４０５において吸い戻し制御が実行される。一方、ステップＳ４０４において否定判定された場合、ステップＳ４０４の処理が再度実行される。尚、本実施例においては、ステップＳ４０５を実行するＥＣＵ１０が本発明に係る吸い戻し制御実行手段に相当する。
　尚、本実施例においては、吸い戻し前添加制御を実行すると、燃料添加弁５から添加された燃料がＮＳＲ４において酸化されることでＮＳＲ４の温度が上昇する。従って、ＮＳＲ４に供給され、ＮＳＲ４において酸化される燃料の量が過剰に多くなると、ＮＳＲ４の温度が過剰に上昇する虞がある。
　そこで、本実施例では、吸い戻し前添加制御の実行中に、上流側及び下流側温度センサ１５、１６の検出値に基づいてＮＳＲ４の温度を算出してもよい。そして、ＮＳＲ４の温度が予め定められた上限温度に達した場合は吸い戻し前添加制御を停止させるようにしてもよい。
　また、本実施例においても、実施例２または３の場合と同様、吸い戻し前添加を実行する前に、燃料添加弁５において異物不具合が発生しているか否かを判別してもよい。そして、異物不具合が発生している場合にのみ吸い戻し前添加制御を実行してもよい。本実施例の場合、燃料添加弁５から燃料を添加した際の、上流側温度センサ１５の検出値と下流側温度センサ１６の検出値との差、または上流側ＮＯｘセンサ１３の検出値と下流側ＮＯｘセンサ１４の検出値との差に基づいて、ＮＳＲ４への燃料供給量を推定することができる。そして、その推定値と正常時のＮＳＲ４への燃料供給量とを比較することで、燃料添加弁５において異物不具合が発生しているか否かを判別することができる。
　さらに、本実施例においても、実施例３の場合と同様、吸い戻し前添加制御を実行した後、燃料添加弁５における異物不具合が解消しているか否かをを判別してもよい。そして、燃料添加弁５における異物不具合が解消していないと判定された場合は吸い戻し前添加制御を再度実行するようにしてもよい。この場合、吸い戻し前添加制御の実行時における燃料の所定添加量を比較的少ない一定量とする。燃料添加弁５における異物不具合が解消しているか否かは、燃料添加弁５における異物不具合が発生しているか否かを吸い戻し前添加制御の実行前に判別するときと同様の方法によって判別することができる。
　また、本実施例においても、吸い戻し前添加制御を内燃機関１の運転停止後に実行してもよい。この場合、内燃機関１の運転停止直後であってＮＳＲ４が未だ活性状態にある間に吸い戻し前添加制御を実行するのが好ましい。これによれば、添加された燃料がＮＳＲ４において酸化されるため、該燃料がＮＳＲ４に付着するのを抑制することができる。
　本実施例に係るＮＳＲ４を酸化触媒等の他の触媒又はＮＳＲを担持したフィルタに置き換えた場合にも、本実施例に係る吸い戻し制御及び吸い戻し前添加制御を適用することができる。
　（変形例）
　本実施例の変形例について図７に基づいて説明する。尚、ここでは、上記と異なる点についてのみ説明する。
　図７は、本変形例に係る内燃機関１の吸排気系の概略構成を示す図である。図７において、８ａは、燃料タンク６と内燃機関１を接続する第一燃料通路であり、１８は、燃料タンク６側から内燃機関１側に燃料を圧送するポンプである。該ポンプ１８は、内燃機関１のクランクシャフトの回転によって駆動するポンプである。また、図７において、１９は、ポンプ１８と内燃機関１とを接続する第一リターン通路である。第一リターン通路１９では、ポンプ１８の圧送力によって、ポンプ１８側から燃料タンク６側に燃料が流れる。つまり、内燃機関１での燃料噴射に不要な分の燃料が、第一リターン通路１９を介してポンプ１８から燃料タンク６に戻される。
　また、ポンプ１８と燃料添加弁５とが第二燃料通路８ｂによって接続されている。ポンプ１８によって燃料が圧送されることで、第一及び第二燃料通路８ａ、８ｂを介して燃料タンク６から燃料添加弁５に燃料が供給される。さらに、第二燃料通路８ｂと第一リターン通路１９とが第二リターン通路２０によって接続されている。第二燃料通路８ｂと第二リターン通路２０との接続部には三方弁２１が設けられている。該三方弁２１は、ＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によって制御される。
　本変形例のような構成の場合、三方弁２１によって、該三方弁２１より下流側（燃料添加弁５側）の第二燃料通路８ｂと第二リターン通路２０とを開通させることで、吸い戻し制御を実行することができる。つまり、本変形例に係る吸い戻し制御では、ポンプ１８の順方向の駆動によって、燃料添加弁５内に溜まっている燃料が第二燃料通路２０を介して燃料タンク６に吸い戻される。このような構成であっても、吸い戻し前添加制御は上記と同様に行なうことができる。
　上記実施例１～４は可能な限り組み合わせることができる。また、実施例１～３では排気通路に設けられた添加弁が尿素添加弁である場合について説明し、実施例４では該添加弁が燃料添加弁である場合について説明したが、該添加弁が酸化剤（例えば、オゾンや過酸化水素）を添加するものである場合にも本発明を適用することができる。
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ）、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＳＲ）
５・・・尿素添加弁、燃料添加弁
５ａ・・噴射孔
５ｂ・・ニードル
６・・・尿素タンク、燃料タンク
７・・・電動ポンプ
８・・・尿素通路、燃料通路
８ａ・・第一燃料通路
８ｂ・・第二燃料通路
９・・・ＥＧＲ装置
１０・・ＥＣＵ
１１・・尿素供給装置、燃料供給装置
１２・・圧力センサ
１３、１４・・ＮＯｘセンサ
１５、１６・・温度センサ
１７・・エアーフローメータ
１８・・ポンプ
１９・・第一リターン通路
２０・・第二リターン通路
２１・・三方弁

Claims (10)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
    　該排気浄化触媒より上流側の排気通路に設けられ、該排気浄化触媒に供給するための酸化剤または還元剤を排気中に添加する添加弁と、
    　該添加弁に酸化剤または還元剤を供給する供給部と、
    　内燃機関の運転停止後に、前記添加弁内に溜まっている酸化剤または還元剤を前記供給部に吸い戻す吸い戻し制御を実行する吸い戻し制御実行手段と、
    　前記吸い戻し制御実行手段によって前記吸い戻し制御を実行する前の所定のタイミングで前記添加弁から酸化剤または還元剤を添加する吸い戻し前添加制御を実行する吸い戻し前添加制御実行手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
  2. 　前記吸い戻し制御実行手段による前記吸い戻し制御が所定回数実行される毎に、前記吸い戻し前添加制御実行手段による前記吸い戻し前添加制御が一回実行され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. 　前記添加弁において異物の噛み込み又は異物による噴射孔の詰まりが発生しているか否かを判別する判別手段をさらに備え、
    　前記判別手段によって、前記添加弁において異物の噛み込み又は異物による噴射孔の詰まりが発生していると判定された場合に、前記吸い戻し前添加制御実行手段による前記吸い戻し前添加制御が実行され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。
  4. 　前記添加弁から酸化剤または還元剤が排気中に添加されるときには複数回の酸化剤または還元剤の噴射が周期的に行なわれるものであって、
    　前記吸い戻し前添加制御実行手段による前記吸い戻し前添加制御の実行時は、前記排気浄化触媒に供給すべく前記添加弁から酸化剤または還元剤が添加される時に比べて酸化剤または還元剤の噴射周期が短いことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
  5. 　前記吸い戻し前添加制御実行手段による前記吸い戻し前添加制御の実行時は、前記排気浄化触媒に供給すべく前記添加弁から酸化剤または還元剤が添加される時に比べて酸化剤または還元剤の噴射圧力が高いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
  6. 　前記排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒であり、
    　前記添加弁が還元剤としてアンモニア由来化合物を添加するものであって、
    　前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニア由来化合物の吸着量を取得する吸着量取得手段をさらに備え、
    　前記吸い戻し前添加制御実行手段による前記吸い戻し前添加制御の実行時におけるアンモニア由来化合物の添加量が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニア由来化合物の吸着量が吸着可能量上限値を超えないように、前記吸着量取得手段によって取得されたアンモニア由来化合物の吸着量に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
  7. 　前記排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒であり、
    　前記添加弁が還元剤としてアンモニア由来化合物を添加するものであって、
    　前記所定のタイミングが内燃機関の運転停止後のタイミング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。
  8. 　前記添加弁が還元剤として燃料を添加するものであって、
    　前記所定のタイミングが内燃機関の運転停止前のタイミング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。
  9. 　前記供給部が、
    　酸化剤または還元剤を貯留する貯留タンクと、
    　該貯留タンクと前記添加弁とを接続する供給通路と、
    　該供給通路に設けられ、酸化剤または還元剤を前記貯留タンク側から前記添加弁側に圧送するポンプと、を有し、
    　前記吸い戻し制御実行手段が、前記ポンプを逆駆動させることで前記吸い戻し制御を実行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。
  10. 　前記供給部が、
    　酸化剤または還元剤を貯留する貯留タンクと、
    　該貯留タンクと前記添加弁とを接続する供給通路と、
    　該供給通路に設けられ、酸化剤または還元剤を前記貯留タンク側から前記添加弁側に圧送するポンプと、
    　該ポンプと前記貯留タンクとを接続し、前記ポンプの圧送力によって前記ポンプ側から前記貯留タンク側に酸化剤または還元剤が流れる第一リターン通路と、
    　前記供給通路における前記ポンプより下流側と、前記ポンプまたは前記第一リターン通路とを接続する第二リターン通路と、
    　前記供給通路と前記第二リターン通路との接続部に設けられた三方弁と、を有し、
    　前記吸い戻し制御実行手段が、前記三方弁によって、該三方弁より下流側の前記供給通路と前記第二リターン通路とを開通させることで前記吸い戻し制御を実行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。
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