(57)【要約】【課題】燃費の悪化を抑制しつつ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元する。【解決手段】車両の減速時または停止時にＮＯｘ触媒に還元剤を供給する内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒に還元剤を供給しているときに、車両の加速が予測され且つＮＯｘ触媒の温度が所定温度以下の場合には、ＮＯｘ触媒への還元剤の供給を停止させる。加速前に前もって還元剤の供給を停止させておくことにより、加速時にＮＯｘ触媒に多くの還元剤が滞留していることを抑制する。【選択図】図３
2019183706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されている内燃機関の排気通路に設けられる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給部と、を備え、
前記車両の減速時または停止時に前記還元剤供給部から前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給することにより、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置において、
前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を検出する温度検出部と、
前記車両の加速を予測する加速予測部と、
前記還元剤供給部から前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給しているときに、前記加速予測部により前記車両の加速が予測され且つ前記温度検出部により検出される温度が所定温度以下の場合には、前記還元剤供給部による還元剤の供給を停止させる制御部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記車両の前方に位置する他車両との距離を検出する検出部を更に備え、
前記加速予測部は、前記他車両との距離が拡大する場合に、前記車両が加速すると予測する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記車両は、アクセルペダル及びブレーキペダルを更に備え、
前記加速予測部は、前記アクセルペダルが踏まれていない状態から踏まれている状態に変化した場合、及び／または、前記ブレーキペダルが踏まれている状態から踏まれていない状態に変化した場合に、前記車両が加速すると予測する請求項１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、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒ともいう。）を配置する技術が知られている。このＮＯｘ触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。なお、「吸蔵」とは、一時的なＮＯｘの吸着をも含む用語として使用している。
【０００３】
ここで、排気通路に流れる排気の流量又はその相関値を排気通路に設けられたセンサにより検出し、ＮＯｘ触媒に対する還元剤の添加時期をその検出結果に基づいて制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、還元剤が排気通路の壁面に付着するのを抑制しつつ、ＮＯｘ触媒の機能を好適に再生することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５１２４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７１４６号公報
【特許文献３】特開２０１７−００７５７２号公報
【特許文献４】特開平０９−２０７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、車両の減速時や停止時等の排気の流量が少ないときにＮＯｘ触媒に還元剤を供給することにより、ＮＯｘ触媒に還元剤が接触している時間を長くすることができるため、より少ない還元剤でＮＯｘを還元させることができる。このため、ＮＯｘの還元効率を向上させることができる。なお、ＮＯｘの浄化率を高めるためには、還元剤がＮＯｘ触媒に接触している時間をより長くすることが好ましい。しかし、ＮＯｘ触媒に還元剤を添加した後に車両が加速されると、排気の流量の増加によって、還元剤がＮＯｘ触媒で反応しきれずにＮＯｘ触媒から流出する虞がある。この場合、還元剤がＮＯｘ触媒に接触している時間が短くなるために、ＮＯｘの還元が十分に行われない。そうすると、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元するために、より多くの還元剤が必要となるため、燃費の悪化を招く虞がある。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費の悪化を抑制しつつ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の態様の一つは、車両に搭載されている内燃機関の排気通路に設けられる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給部と、を備え、前記車両の減速時または停止時に前記還元剤供給部から前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給することにより、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置において、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を検出する温度検出部と、前記車両の加速を予測する加速予測部と、前記還元剤供給部から前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給しているときに、前記加速予測部により前記車両の加速が予測され且つ前記温度検出部により検出される温度が所定温度以
下の場合には、前記還元剤供給部による還元剤の供給を停止させる制御部と、を備える内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃費の悪化を抑制しつつ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【図２】実施形態１に係る燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図３】実施形態１に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【図４】実施形態１に係る燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図５】実施形態１に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【図６】実施形態１に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【図７】実施形態２に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【図８】実施形態２に係る燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図９】実施形態２に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【図１０】実施形態２に係る燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図１１】実施形態２に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【図１２】実施形態３に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。
【図１３】実施形態３に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【図１４】実施形態４に係る燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。
【図１５】実施形態４に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と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がこれに限らない。内燃機関１は、車両１００に搭載されている。内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側から順に、添加弁３と、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４（以下、Ｎ
Ｏｘ触媒４という。）と、が設けられている。
【００１２】
添加弁（還元剤供給部）３は、排気中に内燃機関１の燃料（ＨＣ）を添加する。この燃料は、ＮＯｘ触媒４においてＮＯｘを還元する還元剤として利用される。なお、ＮＯｘ触媒４に供給する還元剤には、内燃機関１から排出される未燃燃料であるＨＣまたはＣＯを利用することもできる。すなわち、内燃機関１をリッチ空燃比で運転することにより、ＮＯｘ触媒４へ還元剤を供給することもできる。この場合には、添加弁３を備える必要はない。
【００１３】
ＮＯｘ触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する。すなわち、ＮＯｘ触媒４に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比であるリーン空燃比のときにＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘ触媒４に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比であるリッチ空燃比のときにＮＯｘを還元する。
【００１４】
また、ＮＯｘ触媒４よりも上流の排気通路２には、排気の空燃比を検出する空燃比センサ１１と、排気のＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ１２とが取り付けられている。また、ＮＯｘ触媒４よりも下流の排気通路２には、排気の温度を検出する温度センサ（温度検出部）１３と、排気のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ１４とが取り付けられている。
【００１５】
また、内燃機関１には、該内燃機関１へ燃料を供給する噴射弁６が取り付けられている。内燃機関１には、吸気通路７が接続されている。吸気通路７の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル８が設けられている。スロットル８よりも上流の吸気通路７には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１９が取り付けられている。
【００１６】
以上述べたように構成された内燃機関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であるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポート等を有する公知の構成のデジタルコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ１０のＲＯＭには、複数のプログラムが記憶されており、ＥＣＵ１０が所定のプログラムを実行することにより、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１６、運転者がブレーキペダルを踏み込んだときに電気信号を出力するブレーキスイッチ１７、および機関回転速度を検知するクランクポジションセンサ１８が電気配線を介して接続され、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００１７】
なお、ブレーキスイッチ１７は、運転者がブレーキペダルを踏み込んだときにＯＮとなり、運転者がブレーキペダルから足を離したときにＯＦＦになる。ブレーキスイッチ１７がＯＮの状態をブレーキＯＮともいい、ブレーキスイッチ１７がＯＦＦの状態をブレーキＯＦＦともいう。また、以下では、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ時にアクセル開度センサ１６がＯＮになり、運転者がアクセルペダルから足を離したときにＯＦＦになるものとして説明する。アクセル開度センサ１６がＯＮの状態をアクセルＯＮともいい、アクセル開度センサ１６がＯＦＦの状態をアクセルＯＦＦともいう。
【００１８】
一方、ＥＣＵ１０には、添加弁３、噴射弁６、スロットル８が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により、添加弁３の開閉時期、噴射弁６の開閉時期、スロットル８の開度が制御される。
【００１９】
ＥＣＵ１０は、温度センサ１３によって検出される排気の温度に基づいて、ＮＯｘ触媒４の温度を検出することが可能である。なお、温度センサ１３により検出される温度が、ＮＯｘ触媒４の温度としてもよい。また、ＮＯｘ触媒４の温度は内燃機関１の運転状態と関連性を有することから、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態に基づいてＮＯｘ触媒４の温度を推定することもできる。
【００２０】
さらに、ＥＣＵ１０は、車両１００の減速時や停止時などの排気の流量が少ないときに、添加弁３から燃料を添加することによりＮＯｘ触媒４に流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比まで低下させる。この燃料添加により、ＮＯｘ触媒４に吸蔵されているＮＯｘを還元する。ＥＣＵ１０は、例えば、アクセルＯＦＦのとき、または、ブレーキＯＮのときに、車両１００の減速時または停止時であると判定する。ＮＯｘ触媒４への燃料添加は、例えば、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量が所定の上限吸蔵量となった場合に実施される。ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量は、たとえば、ＮＯｘ触媒４に吸蔵されるＮＯｘ量から、ＮＯｘ触媒４で還元されるＮＯｘ量を減算することで求めることができる。ＮＯｘ触媒４に吸蔵されるＮＯｘ量は、ＮＯｘ触媒４に流入するＮＯｘ量と、ＮＯｘ触媒４から流出するＮＯｘ量と、の差を積算することにより算出される。ＮＯｘ触媒４に流入するＮＯｘ量及びＮＯｘ触媒４から流出するＮＯｘ量は、第一ＮＯｘセンサ１２及び第二ＮＯｘセンサ１４の検出値とエアフローメータ１９により検出される吸入空気量とに基づいて算出することができる。なお、ＮＯｘ触媒４に流入するＮＯｘ量は、内燃機関１の運転状態と関連性を有することから、内燃機関１の運転状態に基づいて推定することもできる。ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量の算出方法は周知の技術を用いることができるため、詳細は省略する。このように、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量を常時推定している。ＮＯｘ触媒４への燃料添加量は、ＮＯｘ吸蔵量に応じて決定される。
【００２１】
ここで、車両１００が加速状態にあると排気流量が増加するために、燃料がＮＯｘ触媒４に接触する時間が短くなり、ＮＯｘが還元され難くなる。これにより、ＮＯｘ触媒４から燃料が流出する虞がある。そのため、ＥＣＵ１０は、車両１００が加速されることを予測しており、燃料添加中に車両１００が加速されると予測される場合には、燃料添加を停止させる。例えば、ブレーキＯＮからブレーキＯＦＦに変化した場合には、運転者が車両１００の停止を望んでいない場合であり、車両１００が加速すると予測できる。したがって、ＥＣＵ１０は、ブレーキＯＮからブレーキＯＦＦに変化したときに、車両１００が加速すると予測して、燃料添加を停止させる。また、アクセルＯＦＦからアクセルＯＮに変化した場合には、運転者が車両１００の加速を望んでいる場合であり、車両１００が加速すると予測できる。したがって、ＥＣＵ１０は、アクセルＯＦＦからアクセルＯＮに変化したときに、車両１００が加速すると予測して、燃料添加を停止させる。なお、車両１００が加速するとＥＣＵ１０が予測することにより、本発明における加速予測部として機能する。また、ＥＣＵ１０が燃料添加を停止させることにより、本発明における制御部として機能する。
【００２２】
なお、ＮＯｘ触媒４の温度が十分に高い場合には、加速時であっても、燃料とＮＯｘとの反応速度が高いためにＮＯｘを還元することができる。一方、ＮＯｘ触媒４の温度が十分に高くない場合には、燃料とＮＯｘとの反応速度が低いために、加速時にＮＯｘ触媒４から燃料が流出する虞がある。したがって、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒４の温度が十分に高くない場合に限り、燃料添加を停止させる。すなわち、ＥＣＵ１０は、燃料添加中に、車両１００が加速すると予測され、且つ、ＮＯｘ触媒４の温度が所定温度以下であると、燃料添加を停止させる。所定温度は、加速時にＮＯｘ触媒４から燃料が流出する温度として予め実験またはシミュレーション等により求めておく。
【００２３】
図２は、燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。上
から順に、排気流量、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量、ＮＯｘ触媒４の温度（触媒温度）、アクセル開度センサ１６のＯＮ−ＯＦＦ状態（アクセル）、添加弁３からの燃料添加状態、ＮＯｘ触媒４から流出する燃料量（燃料流出量）の推移を示している。排気流量におけるＶ０は、従来において排気流量に基づいて燃料添加を停止した場合の燃料添加を実施する排気流量の上限値である。ＮＯｘ吸蔵量におけるＮｘは、許容されるＮＯｘ吸蔵量の上限値である。また、ＮＯｘ触媒４の温度におけるＴ０は、上記所定温度を示している。燃料添加状態は、添加弁３から燃料が添加されているか否かを示しており、燃料が添加されているときにはＯＮとなり、燃料が添加されていないときにはＯＦＦとなる。横軸は時間を示しており、０からＴ１までは、車両１００が定常運転されており、Ｔ１からＴ２までは車両１００が減速しており、Ｔ２以降は車両１００が加速している。
【００２４】
定常運転されている期間（０からＴ１までの期間）では、運転者によってアクセルＯＮに維持されており、排気流量及び触媒温度が一定で推移している。内燃機関１からはＮＯｘが排出されるため、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に増加する。このときには、燃料添加が実施されておらず、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出もない。
【００２５】
車両が減速されている期間（Ｔ１からＴ２までの期間）では、運転者によってアクセルＯＦＦが維持されている。その結果、排気流量が徐々に減少する。このときには、内燃機関１からＮＯｘがほとんど排出されないため、ＮＯｘ吸蔵量はほとんど増加しない。また、内燃機関１では燃料カットが実施されているため、排気通路２には温度の低い排気が流通する。このため、触媒温度が徐々に低下し、所定温度Ｔ０よりも低くなる。また、アクセルＯＮからアクセルＯＦＦに変化することにより、添加弁３からの燃料添加が行われる。このときには、排気流量が少ないために、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出はほとんどない。
【００２６】
Ｔ２においてアクセルＯＦＦからアクセルＯＮに変化すると、添加弁３からの燃料添加が停止される。この後、排気流量が増加することにより、ＮＯｘ触媒４から燃料が流出し易い状態になるが、本実施形態では、燃料添加を停止しているため、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出は抑制される。なお、仮に、従来のように排気流量がＶ０に達したときに燃料添加を停止する場合には、Ｔ３まで燃料添加が継続するため、破線で示したようにＴ２からＴ３までの期間でＮＯｘ触媒４から燃料が流出する。
【００２７】
図３は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。
【００２８】
ステップＳ１０１では、運転条件が取得される。本ステップＳ１０１では、以下のステップにおいて用いられる運転条件が取得される。
【００２９】
ステップＳ１０２では、単位時間当たりにＮＯｘ触媒４に吸蔵されるＮＯｘ量ＮＯｘａが算出される。単位時間当たりにＮＯｘ触媒４に吸蔵されるＮＯｘ量ＮＯｘａは、第一ＮＯｘセンサ１２の検出値及びエアフローメータ１９の検出値に基づいて算出される。ステップＳ１０３では、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが算出される。本ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出されるＮＯｘ量ＮＯｘａを積算することにより、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが算出される。ステップＳ１０４では、ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが、上限値Ｎｘよりも少ないか否か判定される。ＮＯｘ吸蔵量ΣＮＯｘが上限値Ｎｘ以下の場合には、ＮＯｘ触媒４に吸蔵されているＮＯｘを早期に還元させる必要がないために、燃料添加を停止させることができる。ステップＳ１０４で肯定判定された場合にはステップＳ１０５へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００３０】
ステップＳ１０５では、ＮＯｘ触媒４の温度ＴＣが、所定温度Ｔ０よりも低いか否か判定される。ＮＯｘ触媒４の温度ＴＣが所定温度Ｔ０よりも低くなると、排気流量によっては、ＮＯｘの還元が困難となる。ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ１０６へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ１０６では、アクセルＯＮであるか否か判定される。ステップＳ１０６で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ１０７では、車両１００が加速されると予測する。そして、ステップＳ１０８では、添加弁３からの燃料添加が停止される。
【００３１】
なお、図２及び図３においては、アクセルＯＦＦからアクセルＯＮに変化したときに車両１００が加速すると予測しているが、これに代えて、ＥＣＵ１０は、ブレーキＯＮからブレーキＯＦＦに変化したときに車両１００が加速すると予測してもよい。
【００３２】
図４は、燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。上から順に、排気流量、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量、ＮＯｘ触媒４の温度（触媒温度）、ブレーキスイッチ１７のＯＮ−ＯＦＦ状態（ブレーキ）、添加弁３からの燃料添加状態、ＮＯｘ触媒４から流出する燃料量（燃料流出量）の推移を示している。横軸は時間を示しており、０からＴ１までは、車両１００が定常運転されており、Ｔ１からＴ２までは車両１００が減速しており、Ｔ２以降は車両１００が加速している。
【００３３】
定常運転されている期間（０からＴ１までの期間）では、運転者によってブレーキＯＦＦが維持されており、排気流量及び触媒温度が一定で推移する。内燃機関１からはＮＯｘが排出されるため、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に増加する。このときには、燃料添加が実施されておらず、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出もない。
【００３４】
車両が減速されている期間（Ｔ１からＴ２までの期間）では、運転者によってブレーキＯＮが維持されている。その結果、排気流量が徐々に減少する。このときには、内燃機関１からＮＯｘがほとんど排出されないため、ＮＯｘ吸蔵量はほとんど増加しない。また、内燃機関１では燃料カットが実施されているため、排気通路２には温度の低い排気が流通する。このため、触媒温度が徐々に低下し、所定温度Ｔ０よりも低くなる。また、ブレーキＯＦＦからブレーキＯＮに変化することにより、添加弁３からの燃料添加が行われる。このときには、排気流量が少ないために、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出はほとんどない。
【００３５】
Ｔ２においてブレーキＯＮからブレーキＯＦＦに変化すると、添加弁３からの燃料添加が停止される。この後、排気流量が増加することにより、ＮＯｘ触媒４から燃料が流出し易い状態になるが、本実施形態では、燃料添加を停止しているため、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出は抑制される。
【００３６】
図５は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。図３に示したフローチャートと同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図５に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、ブレーキＯＦＦであるか否か判定される。ステップＳ２０１で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００３８】
なお、ＥＣＵ１０は、アクセルＯＦＦからアクセルＯＮに変化し、且つ、ブレーキＯＮ
からブレーキＯＦＦに変化したときに車両１００が加速すると予測してもよい。ブレーキペダルとアクセルペダルとの両方の状態に基づいて加速を予測することにより、予測精度をより高めることができる。
【００３９】
図６は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。図３に示したフローチャートと同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図６に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ３０１へ進む。ステップＳ３０１では、アクセルＯＮで且つブレーキＯＦＦであるか否か判定される。ステップＳ３０１で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００４１】
以上説明したように本実施形態によれば、アクセルペダルまたはブレーキペダルの踏込状態に基づいて車両１００が加速することを予測するため、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が実際に増加する前から燃料添加を停止することができる。これにより、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が増加したときにＮＯｘ触媒４から燃料が流出することを抑制できる。
【００４２】
＜実施形態２＞
図７は、本実施形態に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。実施形態１と異なる点について主に説明する。本実施形態に係る車両１００には、車間距離検出部２０が設けられている。車間距離検出部２０は、車両１００の前方を走行する他の車両（以下、他車両という。）との距離を検出する。車間距離検出部２０は、例えば、レーダを備えており、このレーダによって車両１００と他車両との距離を検出してもよいし、カメラを備えており、カメラによって撮像した画像を解析することにより車両１００と他車両との距離を検出してもよい。
【００４３】
ここで、車両１００と他車両との距離が拡大した場合には、運転者が車間距離を短くするように車両１００を加速させることが考えられる。一方、車両１００と他車両との距離が縮小した場合には、運転者が車間距離を長くするように車両１００を減速させることが考えられる。このように、車間距離に基づいて車両１００の加減速を予測することができる。
【００４４】
図８は、燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。上から順に、排気流量、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量、ＮＯｘ触媒４の温度（触媒温度）、車間距離の単位時間当たりの変化量（ｄＬ／ｄｔ）、添加弁３からの燃料添加状態、ＮＯｘ触媒４から流出する燃料量（燃料流出量）の推移を示している。車間距離の単位時間当たりの変化量（ｄＬ／ｄｔ）は、車両１００と他車両との距離が拡大する場合には正の値となり、縮小する場合には、負の値になる。横軸は時間を示しており、０からＴ１までは、車両１００が定常運転されており、Ｔ１からＴ２までは車両１００が減速しており、Ｔ２以降は車両１００が加速している。
【００４５】
定常運転されている期間（０からＴ１までの期間）では、車間距離が一定であるため、ｄＬ／ｄｔが０になる。そのため、運転者による車両１００の加減速が行われていないので、排気流量及び触媒温度が一定で推移する。内燃機関１からはＮＯｘが排出されるため、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に増加する。このときには、燃料添加が実施されておらず、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出もない。
【００４６】
Ｔ１からＴ２までの期間では、車間距離が減少してｄＬ／ｄｔが負の値になり、運転者
によって車両１００が減速される。その結果、排気流量が徐々に減少する。このときには、内燃機関１からＮＯｘがほとんど排出されないため、ＮＯｘ吸蔵量はほとんど増加しない。このときには、内燃機関１では燃料カットが実施されているため、排気通路２には温度の低い排気が流通する。このため、触媒温度が徐々に低下し、所定温度Ｔ０よりも低くなる。また、車間距離が減少してｄＬ／ｄｔが負の値になることにより、添加弁３からの燃料添加が行われる。このときには、排気流量が少ないために、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出はほとんどない。
【００４７】
Ｔ２において車間距離が拡大してｄＬ／ｄｔが正の値に変化すると、添加弁３からの燃料添加が停止される。この後、排気流量が増加することにより、ＮＯｘ触媒４から燃料が流出し易い状態になるが、本実施形態では、燃料添加を停止しているため、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出は抑制される。
【００４８】
図９は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。図３に示したフローチャートと同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図９に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１では、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）が算出される。単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）は、例えばドップラーレーダーにより求めてもよい。なお、本フローチャートでは、ｄＬ／ｄｔが正の値であるか否か判定できればよいため、本ステップＳ４０１において、ｄＬ／ｄｔが正の値であるか否かを求めてもよい。次に、ステップＳ４０２では、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）が正の値であるか否か判定される。すなわち、車間距離が拡大しているか否か判定される。ステップＳ４０２で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００５０】
なお、図８及び図９においては、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）が正の値のときに車両１００が加速すると予測しているが、これに代えて、車両１００の速度が他車両の速度より低いときに車両１００が加速すると予測してもよい。すなわち、車両１００の速度が他車両の速度より低ければ、車間距離が拡大するために、車両１００の運転者が車両１００を加速させると予想できる。車両１００の速度は、例えば、スピードセンサにより検出される。また、他車両の速度は、車両１００の速度と、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）と、に基づいて算出できる。なお、上記レーダによって車両１００の速度を検出してもよいし、上記カメラによって撮像した画像を解析することにより車両１００の速度を検出してもよい。
【００５１】
図１０は、燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。上から順に、排気流量、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵量、ＮＯｘ触媒４の温度（触媒温度）、車両１００と他車両との速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）、添加弁３からの燃料添加状態、ＮＯｘ触媒４から流出する燃料量（燃料流出量）の推移を示している。車両１００と他車両との速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）は、車両１００の速度Ｖｍから、他車両の速度Ｖｙを減算することにより求められる。速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）が正の値の場合には、車両１００のほうが他車両よりも速いために、車間距離が縮小し、負の値の場合には、車両１００のほうが他車両よりも遅いために、車間距離が拡大する。横軸は時間を示しており、０からＴ１までは、車両１００が定常運転されており、Ｔ１からＴ２までは車両１００が減速しており、Ｔ２以降は車両１００が加速している。
【００５２】
０からＴ１までの期間では、速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）が０になっており、車間距離が一定
である。そのため、運転者による車両１００の加減速が行われておらず、排気流量及び触媒温度が一定で推移する。内燃機関１からはＮＯｘが排出されるため、ＮＯｘ吸蔵量は徐々に増加する。このときには、燃料添加が実施されておらず、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出もない。
【００５３】
Ｔ１からＴ２までの期間では、車両１００が相対的に速くなり、速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）が正の値になる。そのため、Ｔ１から車両１００が減速を始める。その結果、排気流量が徐々に減少する。このときには、内燃機関１からＮＯｘがほとんど排出されないため、ＮＯｘ吸蔵量はほとんど増加しない。また、内燃機関１では燃料カットが実施されているため、排気通路２には温度の低い排気が流通する。このため、触媒温度が徐々に低下し、所定温度Ｔ０よりも低くなる。また、速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）が正の値になることにより、添加弁３からの燃料添加が行われる。このときには、排気流量が少ないために、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出はほとんどない。
【００５４】
Ｔ２において速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）が負の値になると、運転者が車両１００を加速させている。Ｔ２において速度差（Ｖｍ−Ｖｙ）が負の値になった時点で添加弁３からの燃料添加が停止される。この後、排気流量が増加することにより、ＮＯｘ触媒４から燃料が流出し易い状態になるが、本実施形態では、燃料添加を停止しているため、ＮＯｘ触媒４からの燃料の流出は抑制される。
【００５５】
図１１は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。図３に示したフローチャートと同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図１１に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ５０１へ進む。ステップＳ５０１では、車両１００の速度Ｖｍが他車両の速度Ｖｙよりも低いか否か判定される。ステップＳ５０１で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００５７】
以上説明したように本実施形態によれば、他車両との車間距離または速度差に基づいて車両１００が加速することを予測するため、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が実際に増加する前から燃料添加を停止することができる。これにより、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が増加したときにＮＯｘ触媒４から燃料が流出することを抑制できる。
【００５８】
＜実施形態３＞
図１２は、本実施形態に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。実施形態１及び実施形態２と異なる点について主に説明する。本実施形態に係る車両１００には、信号検出部２１が設けられている。信号検出部２１は、車両１００が走行している道路に設けられている交通信号機が示している信号を検出する。信号検出部２１は、例えば、カメラを備えており、カメラによって撮像した画像を解析することにより、交通信号機が示している信号（点灯している交通信号の色：以下、単に信号という。）を検出する。なお、信号検出部２１は、外部から電波を受信することにより交通信号機が示している信号を検出してもよい。
【００５９】
ここで、信号が赤から青に変わると、運転者が車両１００を発信させ、車両１００が加速される。そのため、本実施形態では、信号が赤から青に変化したことを検出すると、車両１００が加速すると予測して燃料添加を停止する。
【００６０】
図１３は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである
。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。図３に示したフローチャートと同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図１３に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ６０１へ進む。ステップＳ６０１では、信号が赤から青に変化したか否か判定される。ステップＳ６０１で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００６２】
以上説明したように本実施形態によれば、交通信号機が示している信号の変化に基づいて車両１００が加速することを予測するため、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が実際に増加する前から燃料添加を停止することができる。これにより、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が増加したときにＮＯｘ触媒４から燃料が流出することを抑制できる。
【００６３】
＜実施形態４＞
本実施形態に係る車両１００には、コースティング機能が備わる。ＥＣＵ１０は、車両１００の減速時にコースティング制御を実施する。コースティング機能は、車両１００の走行中にアクセルＯＦＦになると内燃機関１からトランスミッションへの駆動力の伝達を切断する機能である。ＥＣＵ１０は、ＲＯＭに記憶されている所定のプログラムを実行することにより、コースティング制御を実行する。そして、本実施形態では、コースティング制御を実施しているときに、他車両との車間距離が増加した場合に、車両１００が加速すると予測する。
【００６４】
図１４は、燃料添加が停止されるときの各種値の推移を示したタイムチャートである。上から順に、車両１００の速度（車速）、内燃機関１の回転速度（機関回転速度）、アクセル開度センサ１６のＯＮ−ＯＦＦ状態（アクセル）、噴射弁６から内燃機関１への燃料噴射量（筒内燃料噴射量）、排気流量、車両１００と他車両との距離（車間距離）、添加弁３からの燃料添加状態の推移を示している。横軸は時間を示しており、０からＴ１１までは、車両１００が定常運転されており、Ｔ１１からＴ１３までは車両１００が減速しており且つコースティング制御が実施されており、Ｔ１１からＴ１２までは、車間距離が縮小しており、Ｔ１２からＴ１３までは、車間距離が拡大しており、Ｔ１３において車両１００の加速が開始されている。
【００６５】
定常運転されている期間（０からＴ１までの期間）では、運転者によってアクセルＯＮが維持されており、車速、機関回転速度、筒内噴射量、及び排気流量が一定で推移する。このときには、燃料添加が実施されていない。この期間は、車間距離が一定である。
【００６６】
車両が減速されている期間（Ｔ１１からＴ１３までの期間）では、運転者によってアクセルＯＦＦが維持される。その結果、筒内噴射量が減少され、これにしたがって、車速が徐々に減少する。このときには、機関回転速度、筒内噴射量、排気流量も減少する。また、アクセルＯＮからアクセルＯＦＦに変化することにより、添加弁３からの燃料添加が行われる。なお、Ｔ１１において、他車両が減速することにより車間距離が縮小している。このため、Ｔ１１から運転者がアクセルＯＦＦにしており、車両１００はコースティング制御によって惰性で進んでいる。そして、Ｔ１２までは、車両１００が惰性で進むことにより、他車両との距離が縮小している。そのため、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）は負の値となる。
【００６７】
そして、Ｔ１２の時点で、車両１００と他車両との車速が等しくなり、Ｔ１２以降では、逆に車両１００の速度よりも他車両の速度の方が速くなることにより、車間距離が増加に転じている。そのため、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）は、Ｔ１２
以降に正の値となる。このように車間距離が増加すると、その後に運転者が車両１００を加速させると考えられるため、本実施形態では、Ｔ１２の時点において燃料添加を停止している。Ｔ１３では、運転者がアクセルペダルを踏み込んで実際に車両１００の加速を開始している。このように、実際に加速が始まる前に、燃料添加を停止している。
【００６８】
図１５は、本実施形態に係る燃料添加を停止するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは燃料添加中にＥＣＵ１０によって実行される。なお、別途ＥＣＵ１０により燃料添加が行われている。図３に示したフローチャートと同じ処理が行われるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図１５に示したフローチャートでは、ステップＳ１０５で肯定判定された場合にはステップＳ７０１へ進む。ステップＳ７０１では、車両１００の速度（車速Ｖ）が車速閾値ＶＡよりも低いか否か判定される。ステップＳ７０１で肯定判定された場合にはステップＳ７０２へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ７０２では、機関回転速度ＮＥが回転速度閾値ＮＥ１よりも高いか否か判定される。ステップＳ７０２で肯定判定された場合にはステップＳ７０３へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ７０３では、アクセルＯＦＦであるか否か判定される。ステップＳ７０３で肯定判定された場合にはステップＳ７０４へ進み、否定判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。上記ステップＳ７０１からステップＳ７０３では、コースティング制御が開始可能か否かを判定しており、車速閾値ＶＡ及び回転速度閾値ＮＥ１は、コースティング制御が開始可能であるか否かに基づいて実験またはシミュレーション等により求められる値である。そして、ステップＳ７０４では、コースティング制御が開始される。なお、コースティング制御の終了時期は、ＥＣＵ１０により別途判定される。
【００７０】
ステップＳ７０５では、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）が算出される。ステップＳ７０６では、単位時間当たりの車間距離の変化量（ｄＬ／ｄｔ）が正の値であるか否か判定される。すなわち、車間距離が拡大しているか否か判定される。ステップＳ７０６で肯定判定された場合にはステップＳ１０７へ進み、否定判定された場合にはステップＳ７０５へ戻る。
【００７１】
以上説明したように本実施形態によれば、コースティング制御中に車間距離が拡大したときに車両１００が加速すると予測するため、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が実際に増加する前から燃料添加を停止することができる。これにより、ＮＯｘ触媒４を流れる排気の量が増加したときにＮＯｘ触媒４から燃料が流出することを抑制できる。
【００７２】
＜実施形態５＞
車両１００がナビゲーションシステムを備え、車両１００の位置情報及び地図情報を取得可能であれば、これらの情報に基づいて、車両１００が加速するか否か判定することもできる。例えば、高速道路のジャンクションを走行中には、その先の高速道路の本線を走行することが予測できるため、そのときに車両１００が加速すると予測できる。また、走行車線から追い越し車線に車線変更した場合には、車両１００が加速すると予測できる。さらに、車両１００が渋滞情報または道路の工事情報を取得可能であれば、車両１００が渋滞を抜けたり、または、工事個所を抜けたりした場合に、車両１００が加速すると予測することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１  内燃機関
２  排気通路
３  添加弁
４  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
６  噴射弁
７  吸気通路
８  スロットル
１０  ＥＣＵ
１３  温度センサ
１６  アクセル開度センサ
１７  ブレーキスイッチ
２０  車間距離検出部
２１  信号検出部
１００  車両
【図１】
2019183706.tif 000003
【図２】
2019183706.tif 000004
【図３】
2019183706.tif 000005
【図４】
2019183706.tif 000006
【図５】
2019183706.tif 000007
【図６】
2019183706.tif 000008
【図７】
2019183706.tif 000009
【図８】
2019183706.tif 000010
【図９】
2019183706.tif 000011
【図１０】
2019183706.tif 000012
【図１１】
2019183706.tif 000013
【図１２】
2019183706.tif 000014
【図１３】
2019183706.tif 000015
【図１４】
2019183706.tif 000016
【図１５】
2019183706.tif 000017