(57)【要約】【課題】２個の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、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現可能とする技術を提供する。【解決手段】一端が内燃機関１に接続され、分岐点において第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂに分岐する排気管５と、該第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂを橋渡すように設けられた第１連結通路１０ｃ及び第２連結通路１０ｄと、第１連結通路１０ｃに配置された第１フィルタ１１ａ及び、第２連結通路１０ｄに配置された第２フィルタ１１ｂを備えており、さらに、前記第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂには第１弁１２ａ〜第６弁１２ｆを備える。【選択図】図１
2006022739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が内燃機関に接続され、分岐点において第１分岐通路と第２分岐通路とに分岐するとともに、前記内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
一端が第１接続部において前記第１分岐通路と接続され、他端が第２接続部において前記第２分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第１排気浄化装置が設けられた第１連結通路と、
前記第１分岐通路における前記第１接続部より下流側の第３接続部において一端が前記第１分岐通路と接続され、前記第２分岐通路における前記第２接続部より下流側の第４接続部において他端が前記第２分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第２排気浄化装置が設けられた第２連結通路と、
前記第１分岐通路における前記分岐点と前記第１接続部との間に設けられた第１弁と、
前記第２分岐通路における前記分岐点と前記第２接続部との間に設けられた第２弁と
前記第１分岐通路における前記第１接続部と前記第３接続部との間に設けられた第３弁と、
前記第２分岐通路における前記第２接続部と前記第４接続部との間に設けられた第４弁と、
前記第１分岐通路における前記第３接続部の下流に設けられた第５弁と、
前記第２分岐通路における前記第４接続部の下流に設けられた第６弁と、
前記第１〜第６弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記第１〜第６弁の開閉を制御することにより、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の一方のみが含まれる第１のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置が並列に接続されて含まれる第２のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置が直列に接続されて含まれる第３のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置のどちらも含まれない第４のモードと、
を選択可能であることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記制御手段が、前記第１〜第４の各々のモードにおいて前記第１〜第６弁の開閉を制御することにより、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置のうち、前記排気が通過する経路に含まれる排気浄化装置に対する前記排気の通過方向を逆転可能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。
【請求項３】
前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段をさらに備え、
前記吸入空気量が所定値より少ない場合には、前記第１のモードまたは第３のモードを選択し、前記吸入空気量が前記所定値以上の場合には、前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気の温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記排気の温度が所定の第１温度以下である場合には、前記第３のモードを選択し、前記排気の温度が前記第１温度より高い所定の第２温度以上の場合には、前記第１のモードまたは前記第２のモードを選択することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置は、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を有し、
前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段
をさらに備え、
前記第１のモードが選択されている場合に、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方におけるＮＯxを還元す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。
【請求項６】
前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置は、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を有し、
前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第２のモードが選択されている場合に、前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置におけるＮＯxを還元す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。
【請求項７】
前記還元剤供給手段は、前記第１連結通路における前記第１排気浄化装置の両側及び、前記第２連結通路における前記第２排気浄化装置の両側に配置されたことを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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が含まれている。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」という。）を設ける技術が知られている。
【０００３】
か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ので、フィルタの上流側の排気温度を上昇させることにより、捕集された微粒子物質を酸化除去し、フィルタの排気浄化性能の再生を図るようにしている（以下、「フィルタの再生処理」という。）。
【０００４】
ここで、上記再生処理においてフィルタの上流側の排気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、再生処理時に、該酸化触媒に還元剤としての燃料を供給することにより、該酸化触媒において燃料の酸化反応を起し、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。
【０００５】
また、排気中のＮＯxを浄化するために、内燃機関の排気系にＮＯx触媒を設けることが知られている。ここでも、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒の場合には、吸蔵されたＮＯxの量が増加すると浄化性能が悪化する。そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出するようにしている（以下、「「Ｏx還元処理」という。）。さらに、ＮＯx触媒に排気中のＳＯxが吸蔵されることにより、浄化性能が劣化するいわゆるＳＯx被毒が発生することが知られており、このＳＯx被毒を解消するために、ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を供給する場合もある（以下、「ＳＯx被毒回復処理」」という。）。
【０００６】
ここで、上記したフィルタやＮＯx触媒などの排気浄化装置に還元剤としての燃料を供給する際に、フィルタやＮＯx触媒に導入される排気流量が多い場合には、供給された燃料の一部が高温の排気と接触して酸化することにより、前記酸化触媒やＮＯx触媒における酸化反応に用いられないことがある。そうするとフィルタの再生処理や、ＮＯx還元処理、ＳＯx被毒回復処理（以下、これらを総称して「再生処理など」という。）における燃費が悪化してしまう場合がある。
【０００７】
これに対し、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、「排気浄化システム」という。）において２個の排気浄化装置を備えるようにし、２個の排気浄化装置のうちの一方にのみ排気を導入し、他方の排気浄化装置への排気の導入量を抑えるとともに、排気の導入量が抑えられた方の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、供給された燃料のうち、再生処理などに用いられる燃料の割合を大きくすることが行われている。これにより、再生処理などにおける燃費を向上させることができるとともに、内燃機関の運転状態やエミッションに影響を及ぼすことなくフィルタの再生処理などを行うことができる（以下、このモードを排気浄化システムにおける「シングルモード」という。）。
【０００８】
この他にも、排気浄化システムにおいて２個の排気浄化装置を備えれば、種々の利点がある。例えば、２個の排気浄化装置を並列に備えることにより、排気における背圧を低減するとともに、排気浄化装置の浄化性、耐久性を向上させることができる（以下、このモ
ードを「デュアルモード」という。）また、２個の排気浄化装置を直列に備えることにより、排気に排気浄化装置を２度通過させ、排気の浄化性を向上させることもできる（以下、このモードを「タンデムモード」という。）。さらに、排気浄化装置の温度が過度に高温になった場合には、高温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、また、排気浄化装置の温度が過度に低温になった場合には、低温の排気に両方の排気浄化装置をバイパスさせることにより、排気浄化装置の温度を適正に維持することができる（以下、このモードを「バイパスモード」という。）。
【０００９】
以上のように、２個の排気浄化装置を組み合わせた種々のモードを切換えることにより、排気浄化システムの性能を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。しかし、排気浄化システムにおいて上記の個々のモードを実現することはできても、全てのモードを１つのシステムで実現することは困難であった。
【特許文献１】特開平０７−１８９６５５号公報
【特許文献２】特許第２７２７９０６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的とするところは、複数個の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、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現可能とする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、一端が内燃機関に接続され、分岐点において第１及び第２分岐通路に分岐する排気通路と、該第１分岐通路及び第２分岐通路を橋渡すように設けられた第１及び第２連結通路と、該第１及び第２連結通路に配置された第１及び第２排気浄化装置を備えており、さらに、前記第１及び第２分岐通路には第１〜第６弁を備え、該第１〜第６弁を適宜開閉することにより、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現することを最大の特徴とする。
【００１２】
より詳しくは、一端が内燃機関に接続され、分岐点において第１分岐通路と第２分岐通路とに分岐するとともに、前記内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
一端が第１接続部において前記第１分岐通路と接続され、他端が第２接続部において前記第２分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第１排気浄化装置が設けられた第１連結通路と、
前記第１分岐通路における前記第１接続部より下流側の第３接続部において一端が前記第１分岐通路と接続され、前記第２分岐通路における前記第２接続部より下流側の第４接続部において他端が前記第２分岐通路と接続されるとともに、排気を浄化する第２排気浄化装置が設けられた第２連結通路と、
前記第１分岐通路における前記分岐点と前記第１接続部との間に設けられた第１弁と、
前記第２分岐通路における前記分岐点と前記第２接続部との間に設けられた第２弁と
前記第１分岐通路における前記第１接続部と前記第３接続部との間に設けられた第３弁と、
前記第２分岐通路における前記第２接続部と前記第４接続部との間に設けられた第４弁と、
前記第１分岐通路における前記第３接続部の下流に設けられた第５弁と、
前記第２分岐通路における前記第４接続部の下流に設けられた第６弁と、
前記第１〜第６弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記第１〜第６弁の開閉を制御することにより、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の一方の
みが含まれる第１のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置が並列に接続されて含まれる第２のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置が直列に接続されて含まれる第３のモードと、
前記排気が通過する経路に前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置のどちらも含まれない第４のモードと、
を選択可能であることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、上記構成において、第１、第４、第６弁を開弁し、第２、第３、第５弁を閉弁することにより、排気経路に前記第１排気浄化装置のみが含まれる第１のモードを実現可能である。また、第２、第４、第５弁を開弁し、第１、第３、第６弁を閉弁することにより、排気経路に前記第２排気浄化装置のみが含まれる第１のモードを実現可能である。
【００１４】
次に、上記構成において、第２、第３、第４、第５弁を開弁し、第１、第６弁を閉弁することにより、排気経路に前記第２のモードを実現可能である。また、第１、第４、第５弁を開弁し、第２、第３、第６弁を閉弁することにより、排気経路に前記第３のモードを実現可能である。さらに、第１〜第６弁の全てを開弁することにより前記第４のモードを実現可能である。
【００１５】
このように、本発明においては、前記第１〜第６弁を適宜開閉するように制御することにより、シングルモード、デュアルモード、タンデムモード、バイパスモードに相当する第１〜第４のモードを実現することができ、排気浄化システムの浄化性能、耐久性能を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記制御手段が、前記第１〜第４の各々のモードにおいて前記第１〜第６弁の開閉を制御することにより、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置のうち、前記排気が通過する経路に含まれる排気浄化装置に対する前記排気の通過方向を逆転可能としてもよい。
【００１７】
すなわち、前述の排気経路に前記第１排気浄化装置のみが含まれる第１のモードにおいて、第２、第３、第５弁を開弁し、第１、第４、第６弁を閉弁することにより、前記第１排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。同様に、排気経路に前記第２排気浄化装置のみが含まれる第１のモードにおいて、第１、第３、第６弁を開弁し、第２、第４、第５弁を閉弁することにより、前記第２排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。
【００１８】
また、前記排気経路における前記第２のモードにおいて、第１、第３、第４、第６弁を開弁し、第２、第５弁を閉弁することにより、前記第１及び第２排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。さらに、また、前記排気経路における前記第３のモードにおいて第２、第３、第６弁を開弁し、第１、第４、第５弁を閉弁することにより、前記第１及び第２排気浄化装置における排気の通過方向を逆転させることができる。
【００１９】
こうすれば、例えば、微粒子物質を再生処理によって酸化させた後の灰が、第１および／または第２排気浄化装置になお堆積している場合などに、排気の通過方向を逆転させることにより前記微粒子物質の灰を放出することができ、第１および／または第２排気浄化装置の排気浄化性能をより確実に再生させることができる。また、定期的に排気の通過方向を逆転させることにより、第１および／または第２排気浄化装置に捕集された微粒子物質の分布や、第１および／または第２排気浄化装置に吸蔵されたＮＯx及びＳＯxの分布を均一にすることができる。それにより、第１および／または第２排気浄化装置をより効率
的に使用可能となる。さらに、内燃機関の始動時など、第１および／または第２排気浄化装置内における温度差が大きい場合に、第１および／または第２排気浄化装置における温度分布を均一化することも可能である。
【００２０】
加えて、前記第３のモードが選択されている際に排気の通過方向を逆転させるようにすれば、第１および第２排気浄化装置の片方から放出した微粒子物質を、第１および第２排気浄化装置の他方で捕集し、それらが車外に放出されないようにすることもできる。さらに、微粒子物質を、第１および第２排気浄化装置の片方に集めた上で、還元剤を添加して再生処理を行うことにより、再生処理に使用される還元剤の量を抑えることができる。結果として、再生処理における還元剤の消費効率を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明においては、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記吸入空気量が所定値より少ない場合には、前記第１のモードまたは前記第３のモードを選択し、前記吸入空気量が前記所定値以上の場合には、前記第２のモードを選択するようにしてもよい。
【００２２】
ここで、前記内燃機関に吸入される吸入空気量を検出することにより、内燃機関から排出される排気流量を推定することができる。そして、前記第２のモードと、前記第１及び前記第３のモードとを比較した場合、第２のモードにおける第１及び第２排気浄化装置のトータルの圧損が、第１及び第３のモードにおけるそれよりも少ないことが分かっている。
【００２３】
一方、前述したように、第１のモードはシングルモードに相当するため、第１のモードを選択した上で、排気の経路に含まれていない方の排気浄化装置に還元剤を供給して再生処理などを行うことにより、再生処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。また、第３のモードにおいて、排気の通過方向を逆転させることにより、第１及び第２排気浄化装置の片方に微粒子物質を集めた上で還元剤を供給し、再生処理における還元剤の消費効率を向上させることができる。また、第１及び第２排気浄化装置における微粒子物質やＮＯx、ＳＯxの分布を均一化することができ、温度分布を均一化することができる。
【００２４】
そこで、本発明においては、内燃機関の吸入空気量によって、第２のモードと、第１および／または第３のモードとを切換えることにより、それぞれのモードの長所を効果的に利用することとした。すなわち、吸入空気量が所定値より少ない場合には、内燃機関から排出される排気流量も少ないため、排気浄化装置の圧損が機関性能に影響を及ぼす可能性は低い。従ってそのような場合には、第１または第３のモードを選択する。
【００２５】
そして、吸入空気量が所定値以上となった場合には、内燃機関から排出される排気流量が増加するため、排気浄化装置の圧損が機関性能に影響を及ぼす可能性が生じるので、デュアルモードに相当する第２のモードを選択する。こうすれば、内燃機関の運転状態に応じて最適のモードと選択することができ、内燃機関の機関性能に第１および／または第２排気浄化装置における圧損の影響を及ぼすことなく、排気浄化システムを効率的に稼動させることができる。
【００２６】
ここで、前記所定値とは、吸入空気量がそれ以上になると、排気浄化システムにおいて第１または第３のモードが選択されている場合には、内燃機関の機関性能に第１および／または第２排気浄化装置における圧損の影響を及ぼすと判断される閾値としての吸入空気量である。
【００２７】
また、本発明においては、前記排気の温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記排気の温度が所定の第１温度以下である場合には、前記第３のモードを選択し、前記排気の温度が前記第１温度より高い所定の第２温度以上の場合には、前記第１のモードまたは前記第２のモードを選択するようにしてもよい。
【００２８】
ここで、第１および／または第２排気浄化装置がＮＯx触媒などの触媒を有している場合、特に内燃機関の始動直後などにおいては、排気の温度が低いために触媒を活性化させるまでに時間がかかる場合がある。そうすると、前記ＮＯx触媒が活性化するまでの期間のエミッションが悪化してしまうおそれがある。
【００２９】
一方、第１および／または第２排気浄化装置が排気中の微粒子物質を捕集するフィルタを含んでいる場合であって、それらの再生処理を行った場合などにおいては、内燃機関の運転状態によっては排気の温度が上昇し、第１および／または第２排気浄化装置の温度が過度に高温になってしまうおそれがある。
【００３０】
ここで、本発明の排気浄化システムにおける第３のモードと、第１及び第２のモードとを比較すると、第３のモードにおいては、第１及び第２排気浄化装置が直列に接続されているため、上流側の排気浄化装置を通過することにより昇温された排気が下流側の排気浄化装置に導入される。その結果、第３のモードにおいては、第１及び第２のモードよりも、熱の逃げも少なく、排気浄化装置の温度を効率よく上昇させることができる。
【００３１】
そこで、本発明においては、排気温度検出手段によって検出された内燃機関からの排気の温度が所定の第１温度以下の場合には、前記第３のモードを選択するようにしてもよい。そうすれば、内燃機関の始動時など、第１または第２排気浄化装置の温度が低い場合には、それらの温度を効率よく上昇させることができる。なお、ここで、所定の第１温度とは、排気の温度がそれ以下であれば、第１または第２排気浄化装置における触媒が活性化しておらず、充分な排気浄化性能を得ることが困難と考えられる閾値としての温度である。
【００３２】
また、排気温度検出手段によって検出された内燃機関からの排気の温度が前記第１温度より高い所定の第２温度以上の場合には、前記第１または第２のモードを選択するようにしてもよい。それにより、第１及び第２排気浄化装置の温度が上昇しづらくなるので、それらの温度が過度に高温になることを抑制できる。なお、前記所定の第２温度とは、内燃機関からの排気の温度がそれ以上であれば、第１または第２排気浄化装置の温度が過度に高温になるおそれがあると判断される閾値としての温度である。
【００３３】
また、本発明においては、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置は、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を有し、
前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第１のモードが選択されている場合に、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方におけるＮＯxを還元するようにしてもよい。
【００３４】
前述のように、第１及び第２排気浄化装置がＮＯx触媒を有する場合、第１及び第２排気浄化装置のうち、排気の導入量が抑えられた方に還元剤を供給することにより、供給された還元剤のうち、排気と接触して酸化消費されずにＮＯxを還元するために用いられる還元剤の割合を増やすことができる。
【００３５】
従って、本発明の排気浄化システムにおいては、前記第１のモードが選択されている場
合に、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置のうち前記排気の経路に含まれていない方に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、当該排気浄化装置におけるＮＯxを還元するようにしてもよい。そうすれば、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。なお、これは、第１または第２排気浄化装置のＮＯx還元処理のみならず、ＳＯx被毒回復処理や、第１及び第２排気浄化装置がフィルタを有する場合の再生処理にも適用することができる。
【００３６】
また、本発明においては、前記第１排気浄化装置及び第２排気浄化装置は、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を有し、
前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備え、
前記第２のモードが選択されている場合に、前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給することにより、前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置におけるＮＯxを還元するようにしてもよい。
【００３７】
ここで、前述のように、本排気浄化システムにおいては、第２のモードが選択されたときには、内燃機関からの排気流量が同じと考えると、第１及び第３のモードが選択された場合よりも、内燃機関からの排気が分割される分だけ、第１及び第２排気浄化装置に導入される排気の量は少ない。従って、第２のモードを選択した上で、前記第１排気浄化装置および／または第２排気浄化装置に、還元剤供給手段により還元剤を供給すれば、単純に第１及び第３のモードが選択された場合よりも、供給された還元剤のうち、ＮＯx還元処理に用いられる還元剤の割合を増やすことができ、ＮＯx還元処理などにおける還元剤の消費効率を向上させることができる。なお、これは、第１または第２排気浄化装置のＮＯx還元処理のみならず、ＳＯx被毒回復処理や、第１及び第２排気浄化装置がフィルタを有する場合の再生処理にも適用することができる。
【００３８】
また、本発明においては、前記還元剤供給手段は、前記第１連結通路における前記第１排気浄化装置の両側及び、前記第２連結通路における前記第２排気浄化装置の両側に配置されるようにしてもよい。
【００３９】
そうすれば、本発明の排気浄化システムにおいてどのモードが選択されても、さらに第１および／または第２排気浄化装置における排気の通過方向が逆転しても、確実に第１および／または第２排気浄化装置に還元剤を供給することができる。
【００４０】
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。
【発明の効果】
【００４１】
本発明にあっては、２個の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、シングルモード、デュアルモード、リバースモード、バイパスモードを含む複数のモードを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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】
【００４３】
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。
【００４４】
図１において、内燃機関１には、内燃機関１からの排気が流通する排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中の微粒子物質（例えば、煤）やＮＯxを浄化する排気浄化部１０が配置されている。以下、排気管５において、排気浄化部１０の上流を第１排気管５ａ、下流を第２排気管５ｂという。また、排気浄化部１０内では、第１排気管５ａは、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂに分岐されており、この第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂは下流において合流し、第２排気管５ｂを形成している。また、排気浄化部１０内において、第１分岐通路１０ａと第２分岐通路１０ｂとを橋渡すように第１連結通路１０ｃが設けられている。また、第１連結通路１０ｃの下流側において第１分岐通路１０ａと第２分岐通路１０ｂとを橋渡すように第２連結通路１０ｄが設けられている。そして、第１連結通路１０ｃ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ＮＯxを吸蔵還元する第１フィルタ１１ａが設けられており、第２連結通路１０ｃには、同じく第２フィルタ１１ｂが設けられている。
【００４５】
本実施例における第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂは、多孔質の基材からなるウォールフロー型のパティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されたものである。但し、必ずしも第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂはパティキュレートフィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された構成でなくてもよく、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されていないパティキュレートフィルタと、それに直列に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒とからなる構成にしてもよい。さらに吸蔵還元型ＮＯx触媒以外のＮＯx触媒を用いても良い。
【００４６】
また、第１分岐通路１０ａにおける、第１排気管５ａとの接続部及び、第１連結通路１０ｃとの接続部の間には、第１分岐通路１０ａを通過する排気を通過可能とし、または遮断する第１弁１２ａが備えられている。同様に、第１分岐通路１０ａにおける第１連結通路１０ｃとの接続部と、第２連結通路１０ｄとの接続部の間には、第３弁１２ｃが、第１分岐通路１０ａにおける第２連結通路１０ｄとの接続部と、第２排気管５ｂとの接続部との間には、第５弁１２ｅが備えられている。
【００４７】
一方、第２分岐通路１０ｂにおける、第１排気管５ａとの接続部及び、第１連結通路１０ｃとの接続部の間には、第２分岐通路１０ｂを通過する排気を通過可能とし、または遮断する第２弁１２ｂが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける第１連結通路１０ｃとの接続部と、第２連結通路１０ｄとの接続部の間には、第４弁１２ｄが、第２分岐通路１０ｂにおける第２連結通路１０ｄとの接続部と、第２排気管５ｂとの接続部との間には、第６弁１２ｆが備えられている。
【００４８】
ここで、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂにおける、第１排気管５ａとの接続部は、本実施例における分岐点に相当する。そして、第１分岐通路１０ａにおける、第１連結通路１０ｃの接続部は第１接続部に、第２分岐通路１０ｂにおける、第１連結通路１０ｃとの接続部は第２接続部に相当する。また、第１分岐通路１０ｂにおける、第２連結通路１０ｄの接続部は第３接続部に、第２分岐通路１０ｂにおける、第２連結通路１０ｄとの接続部は第４接続部に相当する。また、第１排気管５ａ、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂ及び第２排気管５ｂは、本実施例における排気通路を構成する。
【００４９】
また、図１中、第１連結通路１０ｃにおける第１フィルタ１１ａの左右両側には、第１フィルタ１１ａの再生処理などの際に、還元剤としての燃料を噴射する第１燃料添加弁１４ａ及び第２燃料添加弁１４ｂが備えられている。同様に、第２連結通路１０ｄにおける第２フィルタ１１ｂの左右両側には、第３燃料添加弁１４ｃ及び第４燃料添加弁１４ｄが備えられている。なお、上記の第１燃料添加弁１４ａ〜第４燃料添加弁１４ｄは、本実施
例における還元剤供給手段を構成する。
【００５０】
以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１の排気浄化部１０に係る制御を行うユニットである。
【００５１】
ＥＣＵ３５には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における第１弁１２ａ〜第６弁１２ｆ及び、第１燃料添加弁１４ａ〜第４燃料添加弁１４ｄが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。従って、ＥＣＵ３５は、本実施例における制御手段を構成する。
【００５２】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの微粒子物質の捕集能力を再生するための再生処理ルーチンの他、ＮＯx還元処理ルーチン、ＳＯx被毒回復処理ルーチン（いずれも説明は省略）なども、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００５３】
次に、本実施例における排気浄化システムのとりうるモード及び、その作用について説明する。
【００５４】
[デュアルモード]先ず、図２を用いて、内燃機関１の排気浄化部１０を制御して実現する最も基本的なデュアルモードについて説明する。このデュアルモードは本実施例における第２のモードに相当する。この場合、例えば図２（ａ）に示すように、第２弁１２ｂ、第３弁１２ｃ、第４弁１２ｄ、第５弁１２ｅを開弁し、第１弁１２ａ、第６弁１２ｆを閉弁する。そうすると、内燃機関１から排出された排気は、図２（ａ）に示すように、第１排気管５ａから第２分岐通路１０ｂを通過し、第１連結通路１０ｃ及び第２連結通路１０ｄを並行して通過し、その後、第１分岐通路１０ａ、第２排気管５ｂを通過して車外に排出される。
【００５５】
このモードが選択された場合は、内燃機関１からの排気が、第１フィルタ１１ａ及び、第２フィルタ１１ｂの両方を並行して通過するので、排気浄化部１０としてのトータルのフィルタ断面積を増大させることができる。その結果、排気浄化部１０における圧損を抑制することができる。また、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの単位断面積当たりを通過する排気の量を相対的に減少させることができるので、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの排気浄化性能を向上させることができ、さらに、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの負担が減少することから、その耐久性を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施例においては、このモードが選択されている状態で、第１フィルタ１１ａおよび／または第２フィルタ１１ｂの再生処理を行ってもよい。すなわち、デュアルモードにおいては、内燃機関１からの排気が、第１連結通路１０ｃと第２連結通路１０ｄに分かれた上で、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂに導入される。従って、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂに導入される排気の流量を、内燃機関１から排出された量の半分にすることができる。その結果、再生処理などの際に、燃料添加弁から添加された燃料が高温の排気と接触することにより酸化消費されてしまうことを抑制でき、再
生処理などの際の燃費を向上させることができる。
【００５７】
なお、このデュアルモードにおいては、図２（ｂ）に示すように、第１弁１２ａ、第３弁１２ｃ、第４弁１２ｄ、第６弁１２ｅを開弁し、第２弁１２ｂ、第５弁１２ｅを閉弁することにより、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転させることができる。このように、デュアルモードにおいて、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を適宜逆転させることにより、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されるＮＯxの分布を、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂ内部において均一化することができ、フィルタの容量を有効に使用することができる。また、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂにおける温度分布をも均一化することができ、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの一部のみが過剰に高温または低温になることを抑制できる。
【００５８】
なお、上記のデュアルモードで第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転させるタイミングは、内燃機関１が搭載された車両の積算走行距離、積算走行時間などで決定するとよい。しかし、当該タイミングは、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの再生処理の後であることが望ましい。第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転させた際に、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに堆積した微粒子物質が放出され、そのまま車外に放散されるおそれがあるからである。そして、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの再生処理の後に排気の通過方向を逆転させることにより、再生処理において微粒子物質が酸化された後の灰を第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂから放出し、それらの浄化性能をより確実に再生することができる。
【００５９】
[タンデムモード]次に、図３を用いて、内燃機関１からの排気が、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂの各々を直列に通過するタンデムモードについて説明する。図３は、本実施例における排気浄化システムでタンデムモードを実現した際の作用について説明するための図である。
【００６０】
本モードにおいては、例えば図３（ａ）に示すように、第１弁１２ａ、第４弁１２ｄ、第５弁１２ｅを開弁し、第２弁１２ｂ、第３弁１２ｃ、第６弁１２ｆを閉弁することにより、内燃機関１からの排気は、第１排気管５ａから第１分岐通路１０ａに導入され、第１連結通路１０ｃ、第２分岐通路１０ｂ、第２連結通路１０ｄ、第１分岐通路１０ａの順番で通過した後、第２排気管５ｂに導入される。
【００６１】
このモードにおいては、内燃機関１からの排気は、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂを直列に通過するので、排気の単位体積あたりの排気浄化能力を高くすることができる。
【００６２】
また、このモードにおいて、図３（ｂ）に示すように第２弁１２ｂ、第３弁１２ｃ、第６弁１２ｆを開弁し、第１弁１２ａ、第４弁１２ｄ、第５弁１２ｅを閉弁することにより、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転させることができる。このモードにおいて、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転させることにより、前述したように、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されるＮＯxの分布を、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂ内部において均一化することができ、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂにおける温度分布も均一化することができる。
【００６３】
なお、タンデムモードにおいては、排気中の微粒子物質は、排気が先に導入される第１フィルタ１１ａにおける、排気が導入される側の端面付近に最も多く堆積すると考えられ
る。そして、上記のように第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転すると、第１フィルタ１１ａに捕集された微粒子物質を放出することができ、さらに放出された微粒子物質を第２フィルタ１１ｂにおいて捕集することができる。このようにタンデムモードにおいて、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに対する排気の通過方向を逆転することにより、再生処理によって酸化される前の微粒子物質をそのまま第１フィルタ１１ａから放出させることができ、放出された微粒子物質が社外に放散されることを抑制できる。
【００６４】
さらに、上記の状態において、第１フィルタ１１ａから放出された微粒子物質を捕集した第２フィルタ１１ｂに対し、上流側の燃料添加弁、すなわち図３（ｂ）における第３燃料添加弁１４ｃから還元剤としての燃料を供給することにより、第２フィルタ１１ｂの再生処理を行うとよい。そうすると、第１フィルタ１１ａに捕集された微粒子物質を第２フィルタ１１ｂに集めた上で再生処理を行うことができ、再生処理に使用される燃料の量を低減することができる。その結果、再生処理における燃費を向上させることができる。
【００６５】
また、上記において、再生処理によって微粒子物質が酸化した後の灰が、フィルタにおける排気導入部に集中して分布しているような場合には、やはりその部分で目詰まりを起し、微粒子物質の灰がフィルタをすり抜けて車外に放散されることが困難となる場合があった。また、微粒子物質の灰の粒径が大きい場合なども、フィルタをすり抜けて車外に放散されることが困難となる場合があった。その結果、再生処理を実施した後も、フィルタの浄化性能が充分に再生されない場合があった。
【００６６】
このような場合にも、タンデムモードで、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂにおける排気の通過方向を逆転させることにより、微粒子物質の灰が、フィルタの一部に集中して分布し目詰まりを起すことを抑制できる。さらに、微粒子物質の灰がフィルタ間を移動する際に細粒化され、第２フィルタ１１ｂをすり抜けて車外に放散され易くなる。その結果、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂにおける微粒子物質の浄化能力をより確実に再生することができる。
【００６７】
[シングルモード]次に、図４を用いて、内燃機関１の排気浄化部１０における第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂのうち、片方のみに排気を通過させるシングルモードについて説明する。このシングルモードは、第１フィルタ１１ａまたは第２フィルタ１１ｂの再生処理などを行う際に選択されることにより好適に作用する。
【００６８】
すなわち、例えばデュアルモードで運転中に、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの両方の再生処理を一度に行った場合には、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの温度が内燃機関１の運転状態の影響を受ける。例えば、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの再生処理の最中に内燃機関１の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合には、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに導入される排気の温度が高温になるため、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの温度が過度に高温になるおそれがある。また、排気流量が多い状態で、第１フィルタ１１ａおよび／または第２フィルタ１１ｂの再生処理などのために還元剤としての燃料を供給すると、供給された燃料のうち、排気中で酸化消費されてしまう燃料の量が多くなる。その結果、再生処理などに用いられる燃料の割合が低下し、燃費が悪化するおそれがある。
【００６９】
そこで、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの再生処理などを行う際には、図４（ａ）に示すように、例えば、第１弁１２ａ、第４弁１２ｄ、第６弁１２ｆを開弁し、第２弁１２ｂ、第３弁１２ｃ、第５弁１２ｅを閉弁する。そうすると、内燃機関１からの排気は、第１フィルタ１１ａのみを通過する。そして、排気の通過が略停止した第２フィルタ１１ｂにおける図４中右側の第４燃料添加弁１４ｄからのみ燃料を噴射する。すなわち
、内燃機関１からの排気に、第１フィルタ１１ａのみを通過させるようにした上で、第２フィルタ１１ｂの再生処理などを行う。そうすれば、第２フィルタ１１ｂに導入される排気流量が減少した状態で第２フィルタ１１ｂに燃料を供給することができるので、再生処理などにおける燃費を向上させることができる。また、内燃機関１の運転状態が、第２フィルタ１１ｂの再生処理などに影響を及ぼすことを抑制できる。
【００７０】
なお、ここでは、第５弁１２ｅが閉弁していることより、第２フィルタ１１ｂへの排気の導入は略停止されている。しかし、第５弁１２ｅを通過する排気の量は零ではないので、第２分岐通路１０ｂの方から第２フィルタ１１ｂに導入される排気の零ではない。従って、上記においては、第２フィルタ１１ｂの第２分岐通路１０ｂ側にある第４燃料添加弁１４ｄから燃料を添加している。
【００７１】
なお、図４（ｂ）に示すように、第２弁１２ｂ、第３弁１２ｃ、第５弁１２ｅを開弁し、第１弁１２ａ、第４弁１２ｄ、第６弁１２ｆを閉弁することにより、シングルモードにおいて第１フィルタ１１ａに対する排気の通過方向を逆転させることができる。この場合は、第２フィルタ１１ｂの再生処理などにおいて、第３燃料添加弁１４ｃより還元剤としての燃料を供給すればよい。
【００７２】
なお、同様に、第２フィルタ１１ｂにのみ排気を通過させるシングルモードについて図５に示す。図５（ａ）には、第２弁１２ｂ、第４弁１２ｄ、第５弁１２ｅを開弁し、第１弁１２ａ、第３弁１２ｃ、第６弁１２ｆを閉弁することにより、シングルモードを実現した例について示す。図５（ｂ）には、第１弁１２ａ、第３弁１２ｃ、第６弁１２ｆを開弁し、第２弁１２ｂ、第４弁１２ｄ、第５弁１２ｅを閉弁することにより、第１フィルタ１１ａに対する排気の通過方向を逆転させた例について示す。
【００７３】
[バイパスモード]次に、図６を用いてバイパスモードについて説明する。前述のように、デュアルモードで運転中に、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの両方の再生処理を一度に行った場合には、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの温度が内燃機関１の運転状態の影響を受ける場合がある。例えば、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの再生処理中に内燃機関１の運転状態が高機関負荷、高機関回転数になった場合には、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに導入される排気の温度が高温になるため、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの温度が過度に高温になるおそれがある。
【００７４】
このような場合には、第１弁１２ａ〜第６弁１２ｆまでの全てを開弁する。そうすると、内燃機関１からの排気は背圧の低い第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂのみを通過してそのまま第２排気管５ｂに導入される。このことにより、第１フィルタ１１ａまたは第２フィルタ１１ｂが再生処理中において高温となっている場合に、第１フィルタ１１ａまたは第２フィルタ１１ｂへの高温の排気の供給を抑えることができ、第１フィルタ１１ａまたは第２フィルタ１１ｂの過度な昇温を抑制することができる。
【００７５】
また、逆に、内燃機関１がフューエルカット状態にあるような場合は、内燃機関１からの排気を第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに導入させると、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂの温度を低下させてしまうこととなり、また、第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂに担持されたＮＯx触媒に過度な酸素供給をすることとなるため、その後の第１フィルタ１１ａ、第２フィルタ１１ｂにおけるＮＯx浄化性能を劣化させてしまう場合がある。このような場合に、上記バイパスモードを適用してもよい。
【００７６】
なお、第１フィルタ１１ａまたは第２フィルタ１１ｂの片方が上記の高温状態または低温状態、高酸素供給状態になる場合に、バイパスモードを適用してもよいことは言うまでもない。
【００７７】
以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関１の運転状態に応じて第１弁１２ａ〜第６弁１２ｆを適宜開閉することにより、排気浄化部１０におけるデュアルモード、タンデムモード、シングルモード、バイパスモードを使い分けることができ、排気浄化システムの性能を向上させることができるとともに、再生処理などを効果的に、低燃費で行うことができる。
【００７８】
なお、上記において各モードを切換える際には、切換中にも内燃機関１からの排気が第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂの少なくとも一方を通過するような順番で第１弁１２ａ〜第６弁１２ｆの開閉を行うのがよい。例えば、デュアルモードである図２（ａ）の状態から、シングルモードの図４（ａ）に切換る場合には、第３弁１２ｃを閉弁→第１弁１２ａを開弁→第２弁１２ｂを閉弁→第６弁１２ｆを開弁→第５弁１２ｅを閉弁という順番にすることにより、モード切換中に第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂのどちらも通過しない排気が車外に放散されることを抑制できる。
【実施例２】
【００７９】
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、内燃機関１に吸入される吸入空気量をエアフローメータにより検出し、検出された吸入空気量によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを変更する例について説明する。
【００８０】
本実施例における内燃機関１には、図示しないエアフローメータが備えられており、このエアフローメータの出力信号がＥＣＵ３５に入力されることにより、内燃機関１への吸入空気量が検出される。その他の構成は、図１に示したものと同一であるので説明は省略する。そして、本実施例においては、検出された吸入空気量がＧａ０より少ない場合には、タンデムモードが選択される。ここでＧａ０は、吸入空気量がこれ以上の場合は、内燃機関１からの排気流量が大きいため、シングルモードやタンデムモードを選択した場合には、排気浄化部１０における圧損が増大し、内燃機関１の機関性能に影響を及ぼすおそれが生じると判断される閾値としての値である。この値は予め実験的に求められる。
【００８１】
そして、本実施例においては、検出された吸入空気量がＧａ０より少ない場合は上述のようにタンデムモードが選択される。そして、その状態から、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂにおける再生処理を行う場合には、まず、タンデムモードにおいて第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂにおける排気の通過方向を逆転する。そのことにより、第１フィルタ１１ａにそれまでの間に堆積した微粒子物質を放出させ、第２フィルタ１１ｂに捕集する。その後、第１フィルタ１１ａにのみ排気が導入されるシングルモードを選択する。そして、第２フィルタ１１ｂに導入される排気が略停止した状態で、第３燃料添加弁１４ｃまたは、第４燃料添加弁１４ｄから還元剤としての燃料を第２フィルタ１１ｂに供給する。
【００８２】
そして、第２フィルタ１１ｂに担持されたＮＯx触媒における酸化反応で第２フィルタ１１ｂの温度を上昇させ、第２フィルタ１１ｂに堆積された微粒子物質を酸化除去する。こうすれば、第１フィルタ１１ａに堆積された微粒子物質を第２フィルタ１１ｂに集めた上で還元剤を供給するので１つの燃料添加弁からの燃料添加で再生処理が可能となる。さらに、実際に還元剤を供給する際には、シングルモードを選択することで第２フィルタ１１ｂへの排気の導入を略停止させるので、供給された燃料が高温の排気と接触して酸化消費されることを抑制でき、第２フィルタ１１ｂにおける再生処理に用いられなくなることを抑制できる。
【００８３】
本実施例においては、これらの２つの制御の相乗効果として、再生処理における燃費を大幅に向上させることができる。
【００８４】
一方、検出された吸入空気量がＧａ０以上である場合は、デュアルモードが選択される。こうすれば、内燃機関１からの排気が２分割され、それぞれが第１フィルタ１１ａ及び、第２フィルタ１１ｂに導入される。従って、内燃機関１からの排気流量が多い場合でも、排気浄化部１０における圧損が増大せず、内燃機関１の機関性能に影響が出ることを抑制できる。
【００８５】
以上、説明したように本実施例においては、内燃機関１への吸入空気量によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを切換えるため、吸入空気量が多い場合でも、排気浄化部１０における圧損が機関性能に影響を及ぼすことを抑制できるとともに、吸入空気量が少ない場合には、再生処理などにおける燃費を向上させることができる。なお、上記のエアフローメータは、本実施例における吸入空気量検出手段を構成する。
【実施例３】
【００８６】
次に、本発明における実施例３について説明する。本実施例においては、内燃機関１からの排気の温度を排気温度センサにより検出し、検出された排気の温度によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを変更する例について説明する。
【００８７】
本実施例における第１排気管５ａには、図示しない温度センサが備えられており、この温度センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されることにより、内燃機関１からの排気の温度が検出される。その他の構成は、図１に示したものと同一であるので説明は省略する。そして、本実施例においては、検出された排気の温度がＴ１以下である場合には、タンデムモードが選択される。ここでＴ１は、排気の温度がこれ以下である場合は、シングルモードやデュアルモードを選択した場合には、排気浄化部１０における第１フィルタ１１ａや第２フィルタ１１ｂの温度が充分に上昇せず、充分な排気浄化性能を得ることが困難になると判断される閾値としての温度である。この値は予め実験的に求められる。
【００８８】
そして、本実施例においては、検出された排気の温度がＴ１以下である場合には、タンデムモードにおいて排気に第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂを直列に通過させる。そうすると、この時点で第１フィルタ１１ａの温度が充分に高い場合には、第１フィルタ１１ａから排出される排気の温度は上昇している。そして、その上昇した排気を第２フィルタ１１ｂに導入させることができる。
【００８９】
このように、タンデムモードにおいては、排気浄化部１０における排気の熱の逃げが少なくて済むので、排気の温度がＴ１以下であっても、排気浄化部１０における浄化性能が劣化することを抑制できる。なお、上記において、第１フィルタ１１ａの温度が充分に高くない場合には、第１燃料添加弁１４ａまたは第２燃料添加弁１４ｂから第１フィルタ１１ａに燃料を添加してもよい。そうすることにより、より確実に第１フィルタ１１ａから排出される排気の温度を上昇させることができ、より確実に、排気浄化部１０の浄化性能が劣化することを抑制できる。
【００９０】
一方、図示しない排気温度センサによって検出された排気の温度がＴ２以上である場合には、シングルモードもしくはデュアルモードを選択する。ここでＴ２は、排気の温度がこれ以上である場合は、タンデムモードを選択した場合には、排気浄化部１０における排気浄化装置の温度が異常に高温になってしまうおそれがあると判断される温度である。この値は予め実験的に求められる。
【００９１】
このような場合に、シングルモード及びデュアルモードを選択することにより、タンデムモードを選択している場合と比較し、排気浄化部１０における排気の熱の逃げ量を増大することができる。結果として、第１フィルタ１１ａまたは第２フィルタ１１ｂが過度に
高温になることを抑制することができる。
【００９２】
以上、説明したように本実施例においては、内燃機関１からの排気の温度によって、排気浄化システムにおいて選択されるモードを切換えるため、内燃機関１からの排気の温度にかかわらず、第１フィルタ１１ａ及び第２フィルタ１１ｂの温度を適性に維持することができる。なお、上記における排気温度センサは、本実施例における排気温度検出手段を構成する。
【００９３】
なお、上記においては、第１弁１２ａ〜第６弁１２ｆとして、開閉の２種類の状態のみを選択可能な弁を用いることを前提として説明した。しかし、例えば、第１排気管５ａと第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂとの接続部において、第１排気管５ａと、第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂのどちらか一方を連通させる機能を有する弁を用いても良い。そうすれば、第１弁１２ａ及び第２弁１２ｂの機能を一つの弁で代用することができる。
【００９４】
また、第３弁１２ｃ〜第６弁１２ｆを用いる代わりに、第１分岐通路１０ａにおける第１連結通路１０ｃおよび／または第２連結通路１０ｄとの接続部及び、第２分岐通路１０ｂにおける第１連結通路１０ｃおよび／または第２連結通路１０ｄとの接続部において、各通路のうち、連通させる通路の組み合わせを決定可能な機能を有する弁を用いるようにしてもよい。
【００９５】
また、上記の説明においては、内燃機関１はディーゼル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、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤としての燃料を添加することによりＮＯx還元処理などを実施する排気浄化システムについて説明したが、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ＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒を備えた排気浄化システムにも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】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。
【図２】本発明の実施例における排気浄化部のデュアルモードについて説明するための図である。
【図３】本発明の実施例における排気浄化部のタンデムモードについて説明するための図である。
【図４】本発明の実施例における排気浄化部のシングルモードについて説明するための図である。
【図５】本発明の実施例における排気浄化部のシングルモードについて、排気の通過方向を逆転した場合を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例における排気浄化部のバイパスモードについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・内燃機関
５・・・排気管
５ａ・・・第１排気管
５ｂ・・・第２排気管
１０・・・排気浄化部
１０ａ・・・第１分岐通路
１０ｂ・・・第２分岐通路
１０ｃ・・・第１連結通路
１０ｄ・・・第２連結通路
１１ａ・・・第１フィルタ
１１ｂ・・・第２フィルタ
１２ａ・・・第１弁
１２ｂ・・・第２弁
１２ｃ・・・第３弁
１２ｄ・・・第４弁
１２ｅ・・・第５弁
１２ｆ・・・第６弁
１４ａ・・・第１燃料添加弁
１４ｂ・・・第２燃料添加弁
１４ｃ・・・第３燃料添加弁
１４ｄ・・・第４燃料添加弁
３５・・・ＥＣＵ
【図１】
2006022739.tif 000003
【図２】
2006022739.tif 000004
【図３】
2006022739.tif 000005
【図４】
2006022739.tif 000006
【図５】
2006022739.tif 000007
【図６】
2006022739.tif 000008