(57)【要約】【課題】内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置において、排気浄化の際に排気浄化装置に適度の流量の排気を流し排気浄化装置の温度を排気浄化に適した温度に上昇させる。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関からの排気が流れる複数の排気通路１７、１８と、該排気通路の排気流量を調整する複数の排気調整弁８、１４と、酸化能を有し該排気通路を流れる排気の浄化を行う複数の排気浄化触媒６、１２と、複数の排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給手段７、１３と、燃料供給手段によって燃料が供給されることで複数の排気浄化触媒のうち一の排気浄化触媒の温度を上昇させるとき、該一の排気浄化触媒の設けられた一の排気通路と該一の排気通路以外の排気通路とのそれぞれにおける排気調整弁の開度を、該一の排気通路における排気の流量が所定流量となる開度とする排気調整弁制御手段と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気が流れる複数の排気通路と、
前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する複数の排気調整弁と、
前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、酸化能を有し該排気通路を流れる排気の浄化を行う複数の排気浄化触媒と、
前記複数の排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段によって燃料が供給されることで前記複数の排気浄化触媒のうち一の排気浄化触媒の温度を上昇させるとき、該一の排気浄化触媒の設けられた一の排気通路と該一の排気通路以外の排気通路とのそれぞれにおける排気調整弁の開度を、該一の排気通路における排気の流量が所定流量になる開度とする排気調整弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気調整弁制御手段は、前記一の排気浄化触媒の目標上昇温度、前記内燃機関の運転状態、排気温度のうち少なくとも一つに基づいて、前記一の排気通路と該一の排気通路以外の排気通路とのそれぞれにおける排気調整弁の開度を調整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装置。
【請求項３】
前記内燃機関における吸気流量が前記所定流量の前記複数倍より少ない場合、前記排気調整弁制御手段は、前記一の排気通路における排気調整弁の開度を全開とするとともに該一の排気通路以外の排気通路における排気調整弁の開度を全開より閉じ側に調整し、
前記内燃機関における吸気流量が前記所定流量の前記複数倍以上である場合、前記排気調整弁制御手段は、前記一の排気通路以外の排気通路における排気調整弁の開度を全開とするとともに該一の排気通路における排気調整弁の開度を全開より閉じ側に調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記一の排気浄化触媒から流出する排気の温度から該一の排気浄化触媒に流入する排気の温度を引いた温度差が大きくなるに従い、前記所定流量は少なくなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関から排出される排気の温度が高くなるに従い、前記所定流量は少なくなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記内燃機関から排出される排気の温度が高くなるに従い、前記燃料供給手段によって前記一の排気通路に供給される単位時間あたりの燃料量は少なくなることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記排気通路、前記排気調整弁、前記排気浄化触媒はそれぞれ二個ずつ設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化を行う内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーン燃焼を行うガソリン直噴エンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関において、排気中のＮＯｘを浄化すべくいわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が利用される。この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、リーン空燃比下では排気中のＮＯｘを吸蔵し、ストイキもしくはリッチ空燃比下では吸蔵したＮＯｘを外部に放出するとともに、排気中の還元剤と還元反応を起こすことでＮＯｘの浄化を図る。
【０００３】
ここで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒において、吸蔵されたＮＯｘと還元剤との還元反応を効率的に行う技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。この技術によると、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する際に、そこに流れ込む排気流量を減少させることで、排気中の還元剤とＮＯｘとの還元反応が効率的に行われるようにするとともに、その反応状態を維持すべく排気流量を排気中の酸素濃度や排気温度等に基づいて制御している。
【特許文献１】特開２００４−５２６０３号公報
【特許文献２】特許第２９４７０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化装置、例えば吸蔵還元型ＮＯｘ触媒や排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ等が設けられた排気浄化装置において、効率的な排気浄化の一環として排気浄化装置に適度の流量の排気を流し排気浄化装置の温度を排気浄化に適した温度に維持する必要がある。しかし、内燃機関の排気通路が一つである場合、必然的に排気浄化装置に流入する排気の流量は、内燃機関の運転状態によって大きく変動し、それを排気浄化に適した一定量に維持することは困難である。
【０００５】
本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置において、排気浄化の際に排気浄化装置に適度の流量の排気を流し排気浄化装置の温度を排気浄化に適した温度に上昇させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路を複数設け、更に各排気通路のそれぞれに排気の流量を調整する排気調整弁を設けることとした。そして、この各排気通路の排気調整弁の開度を調整することで、特定の排気通路における排気の流量を内燃機関の運転状態にかかわらず、より容易に一定に維持することが可能となる。
【０００７】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化装置であって、内燃機関からの排気が流れる複数の排気通路と、前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する複数の排気調整弁と、前記複数の排気通路のそれぞれに設けられ、酸化能を有し該排気通路を流れる排気の浄化を行う複数の排気浄化触媒と、前記複数の排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段によって燃料が供給されることで前記複数の排気浄化触媒のうち一の排気浄化触媒の温度を上昇させるとき、該一の排気浄化触媒の設けられた一の排気通路と該一の排気通路以外の排気通路とのそれぞれにおける排気調整弁の開度を、該一の排気通路における排気の流量が所定流量になる開度とする排気調整弁制御手段と、を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の排気浄化装置においては、排気通路が複数設けられ、そして各排気通路にそれぞれ排気調整弁と排気浄化触媒が設けられている。従って、各排気通路を流れる排気流量を、換言すると各排気通路に設けられた排気浄化触媒に流れ込む排気流量を、対応する排気調整弁によって任意に調整することが可能である。その結果、一の排気浄化触媒に流れ込む排気流量を略一定に維持しながら、他の排気浄化触媒に残りの排気を流し込むことで、一の排気浄化触媒において内燃機関の運転状態に影響されない排気流量の制御が可能となる。
【０００９】
ここで、複数の排気浄化触媒において、排気浄化のためにその温度を上昇させる必要がある。その場合、燃料供給手段によって供給された燃料が排気浄化触媒の有する酸化能で酸化されることで、酸化熱が発生し温度上昇が図られる。しかし、排気浄化触媒の温度が部分的に過度に上昇すると溶損したり、部分的に温度上昇が不十分であると排気浄化が効率的に行われなかったりするため、排気浄化触媒の温度上昇は、その全体で均一に行われるのが好ましい。
【００１０】
排気浄化触媒における温度分布はそこに流れ込む排気の流量に大きく影響される。例えば、排気流量が適量より少ない場合は、供給された燃料が排気浄化触媒の上流側に滞留しやすくなるため、その上流側での発熱が顕著となり、排気浄化触媒の上流側が高温で下流側が低温となる温度分布となる。また、排気流量が適量より多い場合は、供給された燃料が排気浄化触媒の上流側をすり抜け下流側に滞留しやすくなり排気浄化触媒の上流側が低温で下流側が高温となる温度分布となる。
【００１１】
そこで、上記の内燃機関の排気浄化装置では、排気調整弁制御手段によって、排気浄化が行われる一の排気浄化触媒において、それに流れ込む排気の流量が前記所定流量となるべく、各排気調整弁の開度が調整される。即ち、複数ある排気通路のうち一の排気通路とそれ以外の排気通路とで排気調整弁の開度調整を別個に行うことで、一の排気通路の排気流量を所定流量に維持するものである。ここで、所定流量とは、上述した「適量」の排気流量であり、換言すると排気浄化触媒で行われる排気浄化がより効率的に行われるための排気流量である。従って、この所定流量は、排気浄化触媒で行われる排気浄化の種類次第で変動する値でもある。
【００１２】
また、上記の排気浄化触媒としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、酸化触媒等の酸化能を有する触媒の他に、これらの触媒が担持されたフィルタ等も含まれる。そして、排気浄化触媒における排気浄化には、上述の各触媒によって行われるＮＯｘ浄化、粒子状物質の捕集およびその酸化除去、排気中の物質の酸化等の他に、排気浄化触媒が硫黄被毒した場合の該被毒状態からの再生等も含まれる。
【００１３】
以上より、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によって、排気浄化の際に排気浄化触媒に適度の流量の排気を流しその温度を排気浄化に適した温度に上昇させることが可能となる。
【００１４】
ここで、上記の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気調整弁制御手段は、前記一の排気浄化触媒の目標上昇温度、前記内燃機関の運転状態、排気温度のうち少なくとも一つに基づいて、前記一の排気通路と該一の排気通路以外の排気通路とのそれぞれにおける排気調整弁の開度を調整するようにしてもよい。
【００１５】
即ち、一の排気浄化触媒の温度をそこで行われる排気浄化に適した温度とするために、排気浄化触媒の温度と関連性の強い排気浄化触媒の目標温度、内燃機関の運転状態、排気温度のうち少なくとも一つに基づいて各排気調整弁の開度を制御するものである。例えば
、排気浄化触媒の目標温度が高くなるに従い、排気浄化触媒での酸化熱の発生を促すために、一の排気通路における排気流量を下げるべく各排気調整弁の開度が調整される。また、内燃機関の運転状態や排気温度については、排気浄化触媒の目標温度との関係から、各排気調整弁の開度が適正な開度に調整される。
【００１６】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関における吸気流量が前記所定流量の前記複数倍より少ない場合、前記排気調整弁制御手段は、前記一の排気通路における排気調整弁の開度を全開とするとともに該一の排気通路以外の排気通路における排気調整弁の開度を全開より閉じ側に調整し、前記内燃機関における吸気流量が前記所定流量の前記複数倍以上である場合、前記排気調整弁制御手段は、前記一の排気通路以外の排気通路における排気調整弁の開度を全開とするとともに該一の排気通路における排気調整弁の開度を全開より閉じ側に調整するようにしてもよい。
【００１７】
内燃機関における吸気流量が所定流量の複数倍より少ない場合、即ち、各排気調整弁を全開とすると一の排気通路に流れ込む排気の流量が所定流量よりも少なくなる場合には、一の排気通路における排気調整弁を全開とすることで排気流量を可及的に確保するとともに、一の排気通路以外の排気通路における排気調整弁の開度を、一の排気通路における排気調整弁の開度より閉じ側、即ち全開より閉じ側の中間開度にすることで、一の排気通路における排気流量が所定流量となるようにする。
【００１８】
また、内燃機関における吸気流量が所定流量の複数倍以上である場合、即ち各排気調整弁を全開とすると一の排気通路に流れ込む排気の流量が所定流量よりも多くなる場合には、一の排気通路以外の排気通路における排気調整弁の開度を全開とすることでこれらの排気通路に流れる排気の流量を所定流量より多くするとともに、一の排気通路における排気調整弁の開度を、それ以外の排気通路における排気調整弁の開度より閉じ側、即ち全開より閉じ側の中間開度にすることで、一の排気通路における排気流量が所定流量となるようにする。
【００１９】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記一の排気浄化触媒から流出する排気の温度から該一の排気浄化触媒に流入する排気の温度を引いた温度差が大きくなるに従い、前記所定流量は少なくなるようにしてもよい。
【００２０】
即ち、上述したように、一の排気浄化触媒に流入する排気流量によって、その温度上昇時に該排気浄化触媒に発生する温度分布が異なる。つまり、一の排気浄化触媒の温度上昇時に排気流量が多くなるに従い、燃料供給手段から供給された燃料が一の排気浄化触媒の下流側で発熱しやすくなり、その結果、上記の温度差は大きくなる。そこで、この温度差を検出、推定し、それに基づいて上記の所定流量を補正することで、排気調整弁制御手段による排気調整弁の開度調整を介して、一の排気浄化触媒の温度を排気浄化に適した温度に維持することが可能となる。
【００２１】
また、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関から排出される排気の温度が高くなるに従い、前記所定流量は少なくなるようにしてもよい。排気の温度が高くなるに従い、燃料供給手段によって供給された燃料の気化が促進される。このことは、供給された燃料が排気浄化触媒のより下流側で酸化されることに帰結する。そのため、一の排気通路における排気の流量である所定流量が常時一定であると、一の排気浄化触媒において上述したような温度分布が発生する。そこで、排気の温度上昇に伴って燃料の気化が促進されることを鑑みて、所定流量の値を少なくし、以て供給された燃料が一の排気浄化触媒で均一に酸化されるようにする。
【００２２】
また、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関から排出される排気
の温度が高くなるに従い、前記燃料供給手段によって前記一の排気通路に供給される単位時間あたりの燃料量は少なくなるようにしてもよい。
【００２３】
即ち、排気の温度が高くなるに従い、燃料供給手段による燃料供給で温度上昇される一の排気浄化触媒においては、実際の触媒温度と温度上昇の目標温度との温度差が縮まることになる。そこで、排気温度の上昇に伴って単位時間あたりの燃料供給量を減量させても、排気温度の上昇が無い場合と同様に一の排気浄化触媒の温度を目標温度に到達させることが可能となり、温度上昇時の燃費改善が図られる。
【００２４】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路、前記排気調整弁、前記排気浄化触媒はそれぞれ二個ずつ設けられてもよい。即ち、内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関からの排気が流れる二つの排気通路と、前記二つの排気通路のそれぞれに設けられ、該排気通路の排気流量を調整する二つの排気調整弁と、前記二つの排気通路のそれぞれに設けられ、酸化能を有し該排気通路を流れる排気の浄化を行う二つの排気浄化触媒と、前記二つの排気浄化触媒に流入する排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段によって燃料が供給されることで前記二つの排気浄化触媒のうち一の排気浄化触媒の温度を上昇させるとき、該一の排気浄化触媒の設けられた一の排気通路と他の排気通路とのそれぞれにおける排気調整弁の開度を、該一の排気通路における排気の流量が所定流量となる開度とする排気調整弁制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００２５】
内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置において、排気浄化の際に排気浄化装置に適度の流量の排気を流し排気浄化装置の温度を排気浄化に適した温度に上昇させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ここで、本発明に内燃機関の排気浄化装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明に係る内燃機関１の排気浄化装置の概略構成を表す図である。内燃機関１で発生した排気は、排気通路４へと送られる。本発明に係る排気浄化装置の排気通路４は、先ず第一排気通路１７と第二排気通路１８との二本の排気通路で構成される。第一排気通路１７の途中には、排気浄化を行う第一排気浄化触媒が設けられ、それは第一酸化触媒５と第一フィルタ６とで構成されている。第一酸化触媒５は排気中の未燃燃料成分等を酸化する酸化触媒であり、第一フィルタ６は主に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という。）が担持されているフィルタである。また、第一フィルタ６は第一酸化触媒５の下流側に位置している。一方で、第二排気通路１８の途中には、排気浄化を行う第二排気浄化触媒が設けられ、それは第二酸化触媒１１と第二フィルタ１２とで構成されている。第二酸化触媒１１は排気中の未燃燃料成分等を酸化する酸化触媒であり、第二フィルタ１２は主に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであってＮＯｘ触媒が担持されているフィルタである。また、第二フィルタ１２は第二酸化触媒１１の下流側に位置している。
【００２８】
また、第一酸化触媒５の上流側の第一排気通路１７には、排気中に燃料を添加する第一燃料添加弁７が設けられ、第二酸化触媒１１の上流側の第二排気通路１８には、排気中に燃料を添加する第二燃料添加弁１３が設けられている。更に、第一フィルタ６の下流側の第一排気通路１７には、該第一排気通路１７を流れる排気の流量を調整する第一排気調整弁８が設けられ、第二フィルタ１２の下流側の第二排気通路１８には、該第二排気通路１８を流れる排気の流量を調整する第二排気調整弁１４が設けられている。そして、第一排
気調整弁８と第二排気調整弁１４との下流側で、第一排気通路１７と第二排気通路１８とは合流し、排気通路１９となる。また、内燃機関１の吸気通路２の途中には、吸気流量を検出するためのエアフローメータ３が設けられている。
【００２９】
ここで、図１に示す内燃機関１の排気浄化装置には、該内燃機関１や排気浄化装置の各要素を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００３０】
ここで、第一排気調整弁８および第二排気調整弁１４は、ＥＣＵ２０からの制御信号によってその開度が調整される。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、各排気調整弁の開度が調整され、各排気通路を流れる排気の流量、即ち各酸化触媒や各フィルタに流れ込む排気の流量が調整される。加えて、第一燃料添加弁７と第二燃料添加弁１３もＥＣＵ２０からの制御信号によって、燃料噴射量が調整される。
【００３１】
そして、クランクポジションセンサ２２とアクセル開度センサ２１がＥＣＵ２０と電気的に接続されている。これにより、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取って内燃機関１の機関回転速度Ｎｅ等を算出し、またはアクセル開度に応じた信号を受け取って内燃機関１に要求される機関負荷Ｔｑ等を算出する。また、エアフローメータ３がＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００３２】
更に、第一酸化触媒５と第一フィルタ６との間、第二酸化触媒１１と第二フィルタ１２との間、第一フィルタ６の下流側、および第二フィルタ１２の下流側にそれぞれ排気温度を検出する排気温度センサ９、１０、１５、１６が設けられている。そして、それぞれの排気温度センサはＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０各部位における排気温度を検出し、それより各フィルタに流れ込む排気の温度や各フィルタの温度等を推定することが可能となる。
【００３３】
このように構成される内燃機関１の排気浄化装置においては、内燃機関１から排出された排気は、第一排気通路１７および第二排気通路１８に流れ込み、それぞれに設けられた第一排気浄化触媒と第二排気浄化触媒によって排気の浄化が行われる。例えば、第一酸化触媒５や第二酸化触媒１１によって排気中の未燃燃料成分が酸化されたり、第一フィルタ６および第二フィルタ１２によって排気中の粒子状物質が捕集されるとともに、それぞれに担持されているＮＯｘ触媒によってＮＯｘの還元浄化が行われたりする。
【００３４】
ここで、各フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去するためにはフィルタ温度を目的とする温度まで上昇させる必要があり、また各フィルタ担持されたＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化を効率的に行うためには、ＮＯｘ触媒を昇温し吸蔵されたＳＯｘを放出させる必要がある。そして、これらの目標温度への上昇は、フィルタ全体でより均一に行われ温度分布の格差が生じないのが好ましい。
【００３５】
各フィルタの温度を上昇させる場合、各燃料添加弁から排気中に燃料が添加され、添加された燃料が各酸化触媒やＮＯｘ触媒で酸化されることで発生する酸化熱が利用される。しかし、この酸化熱の発生は、各フィルタに流れ込む排気の流量によって変動する。ここで、第一排気浄化触媒（酸化触媒５とフィルタ６）を例にとって、図２に基づいて、排気流量と触媒各部位の温度との関係を説明する。
【００３６】
図２（ａ）は、第一排気浄化触媒における温度検出位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を示す図である。それぞれ、Ｐ１は第一酸化触媒５の上流側の排気温度の検出位置、Ｐ２
は第一酸化触媒５の上流側部位の触媒温度の検出位置、Ｐ３は第一酸化触媒５の下流側部位の触媒温度の検出位置、Ｐ４は第一フィルタ６の上流側部位の触媒温度の検出位置、Ｐ５は第一フィルタ６の下流側部位の触媒温度の検出位置である。
【００３７】
そして、図２（ｂ）に、各検出位置と検出温度との関係を、第一排気通路１７を流れる排気の流量毎に示した。線Ｌ１で示される各検出位置と検出温度との関係においては、排気流量が適量（以下、この排気流量を「最適流量」という。）であり、第一燃料添加弁７によって添加された燃料が第一酸化触媒５および第一フィルタ６においてほぼ均一に広がり、第一酸化触媒５および第一フィルタ６の温度が目標温度に対して広い温度分布無く上昇している。次に、線Ｌ２で示される各検出位置と検出温度との関係においては、排気流量が最適流量より少ない状態である。この場合、第一燃料添加弁７によって添加された燃料は、その粘性によって第一排気浄化触媒の上流側、特に第一酸化触媒５に多く滞留する。従って、第一酸化触媒５の触媒温度が第一フィルタ６の触媒温度よりも高くなる。次に、線Ｌ３で示される各検出位置と検出温度との関係においては、排気流量が最適流量より多い状態である。この場合、第一燃料添加弁７によって添加された燃料は、その排気の流れによって第一排気浄化触媒の下流側、特に第一フィルタ６に多く滞留する。従って、第一フィルタ６の触媒温度が第一酸化触媒５の触媒温度よりも高くなる。このように、排気流量次第で、燃料添加時の第一酸化触媒５と第一フィルタ６の触媒温度の様子は変動する。
【００３８】
そこで、内燃機関１の排気浄化装置において、第一フィルタ６の触媒温度をより均一に上昇させるための排気流量の制御の一例を図３に示す。図３は、第一フィルタ６の触媒温度上昇のための排気流量の制御（以下、「触媒昇温制御」という。）に関するフローチャートである。尚、本実施例における触媒昇温制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図４は、図３の触媒昇温制御が実行されるときの吸気流量（図４（ａ）に示される。）、昇温側排気調整弁（本制御の昇温の対象である第一フィルタ６側の第一排気調整弁８）の開度（図４（ｂ）に示される。）、非昇温側排気調整弁（本制御の昇温の対象でない第二フィルタ１１側の第二排気調整弁１４）の開度（図４（ｃ）に示される。）、昇温側排気流量（第一排気通路１７の排気流量）（図４（ｄ）に示される。）、非昇温側排気流量（第二排気通路１８の排気流量）（図４（ｅ）に示される。）のタイムチャートである。図３および図４を用いて触媒昇温制御について、以下に説明する。
【００３９】
Ｓ１０１では、第一フィルタ６の再生である、捕集された粒子状物質の酸化除去をする必要があるか、または第一フィルタ６に担持されたＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生をする必要があるか、否かが判定される。即ち、第一フィルタ６の触媒温度をフィルタ再生または硫黄被毒再生における目標温度まで昇温させる必要があるか否かが判定される。ここで、第一フィルタ６の再生については、内燃機関１の運転状態の履歴等に基づいて第一フィルタ６に捕集された粒子状物質量を推定し、その推定量が基準量を超えたときフィルタ再生の必要有りと判定する。また、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒再生については、内燃機関１の運転状態の履歴等に基づいてＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘ量を推定し、その推定量が基準量を超えたとき硫黄被毒再生の必要有りと判定する。本処理で肯定判定されるとＳ１０２へ進み、否定判定されると本制御を終了する。
【００４０】
Ｓ１０２では、第一フィルタ６の触媒温度上昇のために、第一燃料添加弁７から燃料の供給を開始する。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００４１】
Ｓ１０３では、エアフローメータ３で検出される内燃機関１の吸気流量が、上述の排気の最適流量Ｇｓの二倍の値２Ｇｓより少ないか否かが判定される。即ち、第一排気調整弁８および第二排気調整弁１４を仮に全開としたとき、第一排気通路１７を流れる排気流量
が最適流量Ｇｓより少なくなるか、または最適流量以上となるかを判定するための処理である。本処理で肯定判定されると、即ち第一排気調整弁８および第二排気調整弁１４を仮に全開としたとき第一排気通路１７を流れる排気流量が最適流量Ｇｓより少なくなると判定されると、Ｓ１０４へ進む。一方で、本処理で否定判定されると、即ち第一排気調整弁８および第二排気調整弁１４を仮に全開としたとき第一排気通路１７を流れる排気流量が最適流量Ｇｓ以上となると判定されると、Ｓ１０６へ進む。
【００４２】
Ｓ１０４では、触媒温度の昇温が行われる昇温側排気調整弁（本実施例においては、第一排気調整弁８）の開度を全開とする。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５では、触媒温度の昇温が行われない非昇温側排気調整弁（本実施例においては、第二排気調整弁１４）の開度を中間開度とする。中間開度とは、全開の開度と全閉の開度の間のいずれかの開度をいう。
【００４３】
ここで、Ｓ１０４とＳ１０５の処理について、図４に基づいて詳細に説明する。これらの処理が行われるときは、Ｓ１０３の判定結果より、内燃機関１の吸気流量が最適流量の二倍の値２Ｇｓより少ない。本実施例では、吸気流量は最適流量Ｇｓと最適流量の二倍の値２Ｇｓの間の流量とする。そこで、第一排気通路１７を流れる排気の流量が最適流量Ｇｓを確保すべく、第一排気調整弁８の開度を全開とする。一方で、第二排気調整弁１４の開度は、第一排気通路１７を流れる排気の流量が最適流量Ｇｓとなるべく中間開度に調整される。
【００４４】
従って、図４に示すように、吸気流量が一定であるときは、第一排気調整弁８の開度は全開のままで、第二排気調整弁１４の開度はある中間開度に維持される。そして、吸気流量が次第に増加してくると、第一排気調整弁８の開度は全開に維持された状態で、第二排気調整弁１４の開度をより全開側の中間開度に調整する。このようにすることで、吸気流量の変動にかかわらず、第一排気通路１７を流れる排気の流量は最適流量Ｇｓに維持される。このとき、第二排気通路１８を流れる排気の流量は、吸気流量に応じて増加している。Ｓ１０５の処理後、本制御を終了する。
【００４５】
Ｓ１０６では、触媒温度の昇温が行われる昇温側排気調整弁（本実施例においては、第一排気調整弁８）の開度を中間開度とする。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、触媒温度の昇温が行われない非昇温側排気調整弁（本実施例においては、第二排気調整弁１４）の開度を全開とする。
【００４６】
ここで、Ｓ１０６とＳ１０７の処理について、図４に基づいて詳細に説明する。これらの処理が行われるときは、Ｓ１０３の判定結果より、内燃機関１の吸気流量が最適流量の二倍の値２Ｇｓ以上である。そこで、第二排気通路１７により多くの排気が流れるように、第二排気調整弁１４の開度を全開とする。一方で、第一排気調整弁８の開度は、第一排気通路１７を流れる排気の流量が最適流量Ｇｓとなるべく中間開度に調整される。
【００４７】
従って、図４に示すように、吸気流量が最適流量の二倍の値２Ｇｓから上昇するとともに、第一排気調整弁８の開度は全開より全閉側の中間開度に調整され、第二排気調整弁１４の開度は全開に維持される。このようにすることで、吸気流量の変動にかかわらず、第一排気通路１７を流れる排気の流量は最適流量Ｇｓに維持される。このとき、第二排気通路１８を流れる排気の流量は、吸気流量に応じて増加している。Ｓ１０７の処理後、本制御を終了する。
【００４８】
ここで、上述の第一排気調整弁８および第二排気調整弁の１４を中間開度に調整する場合、第一排気通路１７を流れる排気の流量が最適流量Ｇｓとなるべく、目標上昇温度や内燃機関の機関負荷や機関回転速度等の運転状態、排気温度に基づいてその中間開度が決定
される。
【００４９】
本制御によると、第一フィルタ６の昇温時に、内燃機関１の運転状態によって吸気流量が変化するにもかかわらず、第一フィルタ６に流入する排気の流量を最適流量Ｇｓに維持することが可能となる。その結果、第一フィルタ６の触媒温度が、全体でほぼ均一に目標温度まで上昇し温度分布の幅をより小さくすることが可能となる。
【００５０】
尚、本実施例においては、本制御が適用される内燃機関１の排気浄化装置には二本の排気通路が備えられているが、三本以上の排気通路が備えられ、各排気通路に排気浄化触媒、排気調整弁が設けられた排気浄化装置にも本制御を適用することは可能である。
【００５１】
また、図５には、本制御が適用される内燃機関１の排気浄化装置において、内燃機関１の吸気流量が最適流量の二倍の値２Ｇｓを挟んで上下に変動するときの、吸気流量（図５（ａ）に示される。）、昇温側排気調整弁（本制御の昇温の対象である第一フィルタ６側の第一排気調整弁８）の開度（図５（ｂ）に示される。）、非昇温側排気調整弁（本制御の昇温の対象でない第二フィルタ１１側の第二排気調整弁１４）の開度（図５（ｃ）に示される。）、昇温側排気流量（第一排気通路１７の排気流量）（図５（ｄ）に示される。）、非昇温側排気流量（第二排気通路１８の排気流量）（図５（ｅ）に示される。）のタイムチャートを示す。
【００５２】
図４に示すタイムチャート同じように、図５においても、吸気流量が２Ｇｓより少ないときは、第一排気調整弁８は全開に維持され、且つ第二排気調整弁１４は目標上昇温度や内燃機関の機関負荷や機関回転速度等の運転状態、排気温度に基づいて中間開度に調整されることで、第一排気通路１７を流れる排気流量が最適流量Ｇｓに維持される。また、吸気流量が２Ｇｓ以上であるときは、第一排気調整弁８は目標上昇温度や内燃機関の機関負荷や機関回転速度等の運転状態、排気温度に基づいて中間開度に調整され、且つ第二排気調整弁１４は全開に調整されることで、第一排気通路１７を流れる排気流量が最適流量Ｇｓに維持される。
【実施例２】
【００５３】
次に、図１に示す内燃機関１の排気浄化装置において行う触媒昇温制御の別の実施例について、図６に基づいて説明する。尚、本実施例における触媒昇温制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図６において、図３に示す触媒昇温制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
【００５４】
本制御においては、Ｓ１０２の処理が終了するとＳ２０１へ進む。Ｓ２０１では、最適流量Ｇｓの二つの補正が、排気温度に基づいて行われる。先ず第一の補正では、排気温度センサ９によって検出される、第一フィルタ６に流入する排気の温度が高くなるに従い、最適流量Ｇｓの値を少なくする。これは、該排気温度が高まるに従い第一燃料添加弁７によって添加された燃料の気化が促され、排気流量が同じであっても第一フィルタ６における燃料の滞留状態が変動するからである。即ち、第一フィルタ６における添加燃料の滞留の状態は、第一フィルタ６に流入する排気流量と排気温度で変化する添加燃料の粒径との相関によって決定されることを鑑みて、最適流量Ｇｓの値が補正される。
【００５５】
その結果、例えば、排気温度センサ９によって検出される排気温度が上昇するに従い、Ｓ１０５で行われる第二排気調整弁１４の中間開度をより全開側の開度に調整し、またＳ１０６で行われる第一排気調整弁８の中間開度をより全閉側の開度に調整することで、補正した最適流量Ｇｓに対応する。
【００５６】
次に第二の補正では、排気温度センサ１０によって検出される、第一フィルタ６から流入する排気の温度から、排気温度センサ９によって検出される、第一フィルタ６に流入する排気の温度を差し引いた温度差が大きくなるに従い、最適流量Ｇｓの値を少なくする。これは図２に示すように排気流量が大きくなるに従い、該温度差が広がる傾向があるからである。
【００５７】
その結果、例えば、該温度差が大きくなるに従い、Ｓ１０５で行われる第二排気調整弁１４の中間開度をより全開側の開度に調整し、またＳ１０６で行われる第一排気調整弁８の中間開度をより全閉側の開度に調整することで、補正した最適流量Ｇｓに対応する。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００５８】
また、本制御では、Ｓ１０５もしくはＳ１０７の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２では、排気温度センサ９によって検出される、第一フィルタ６に流入する排気の温度が高くなるに従い、第一燃料添加弁７によって行われる燃料添加での燃料の添加密度（単位時間あたりの燃料添加量）が少なくなるべく補正される。これは、排気温度の上昇に伴い、第一フィルタ６において添加燃料で触媒温度を上昇させるべき温度幅が狭まるからである。Ｓ２０２の処理後、本制御を終了する。
【００５９】
本制御によると、第一フィルタ６の昇温時に、内燃機関１の運転状態によって吸気流量が変化するにもかかわらず、第一フィルタ６に流入する排気の流量を最適流量Ｇｓに維持することが可能となる。その結果、第一フィルタ６の触媒温度が、全体でほぼ均一に目標温度まで上昇し温度分布の幅をより小さくすることが可能となる。更に、最適流量Ｇｓが補正されることで、第一フィルタ６の触媒温度をより均一に上昇させることが可能となる。また、燃料添加密度が補正されることで触媒温度の上昇に伴う燃費悪化を抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置において、排気温度の検出位置および、該検出位置における触媒温度と排気流量との関係を示す図である。
【図３】本発明の第一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置において行われる、フィルタの触媒温度を上昇させるための触媒昇温制御に関するフローチャートである。
【図４】本発明の第一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置において行われる触媒昇温制御時の、吸気流量、昇温側排気調整弁の開度、非昇温側排気調整弁の開度、昇温側排気流量、非昇温側排気流量の変動を表す第一のタイムチャートである。
【図５】本発明の第一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置において行われる触媒昇温制御時の、吸気流量、昇温側排気調整弁の開度、非昇温側排気調整弁の開度、昇温側排気流量、非昇温側排気流量の変動を表す第二のタイムチャートである。
【図６】本発明の第二実施例に係る内燃機関の排気浄化装置において行われる、フィルタの触媒温度を上昇させるための触媒昇温制御に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・・内燃機関
２・・・・吸気通路
３・・・・エアフローメータ
４・・・・排気通路
５・・・・第一酸化触媒
６・・・・第一フィルタ
７・・・・第一燃料添加弁
８・・・・第一排気調整弁
９・・・・排気温度センサ
１０・・・・排気温度センサ
１１・・・・第二酸化触媒
１２・・・・第二フィルタ
１３・・・・第二燃料添加弁
１４・・・・第二排気調整弁
１５・・・・排気温度センサ
１６・・・・排気温度センサ
１７・・・・第一排気通路
１８・・・・第二排気通路
１９・・・・排気通路
２０・・・・ＥＣＵ
【図１】
2006194189.tif 000003
【図２】
2006194189.tif 000004
【図３】
2006194189.tif 000005
【図４】
2006194189.tif 000006
【図５】
2006194189.tif 000007
【図６】
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