(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料中に混在する複数の成分の夫々の沸点を考慮して排気通路への付着燃料量及び排気通路に付着した燃料の蒸発量を推定し、これらの値に応じてより効果的な燃料添加を行なうことができる技術を提供する。【解決手段】燃料を添加させることにより排気浄化触媒の浄化能力を回復させるときに、添加燃料を沸点の高さに応じて少なくとも２つのグループに分け、各グループの新規付着燃料量、蒸発燃料量、及び付着燃料量を推定し、他のグループと比較して沸点の低いグループの蒸発燃料量が第１所定値以下となる前に次の燃料添加を行なう。【選択図】図６
2008121495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流の排気通路へ沸点の異なる複数の成分が混在する燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段から燃料を添加させることにより前記排気浄化装置の浄化能力を回復させる浄化能力回復手段と、
前記燃料添加手段から添加された燃料の中で前記排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段と、
前記排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を推定する蒸発燃料量推定手段と、
前記新規付着燃料量推定手段により推定される燃料量と前記蒸発燃料量推定手段により推定される蒸発量との差により前記排気通路に残留している燃料の量を推定する付着燃料量推定手段と、
を備え、
前記沸点の異なる複数の成分を沸点の高さに応じて少なくとも２つのグループに分け、
前記新規付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に新規付着燃料量を推定し、
前記蒸発燃料量推定手段は、前記グループ毎に蒸発燃料量を推定し、
前記付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に付着燃料量を推定し、
前記浄化能力回復手段は、前記グループの中で他のグループと比較して沸点の低いグループの蒸発燃料量が第１所定値以下となる前に次の燃料を添加させ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】
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流の排気通路へ沸点の異なる複数の成分が混在する燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段から燃料を添加させることにより前記排気浄化装置の浄化能力を回復させる浄化能力回復手段と、
前記燃料添加手段から添加された燃料の中で前記排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段と、
前記排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を推定する蒸発燃料量推定手段と、
前記新規付着燃料量推定手段により推定される燃料量と前記蒸発燃料量推定手段により推定される蒸発量との差により前記排気通路に残留している燃料の量を推定する付着燃料量推定手段と、
を備え、
前記沸点の異なる複数の成分を沸点の高さに応じて少なくとも２つのグループに分け、
前記新規付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に新規付着燃料量を推定し、
前記蒸発燃料量推定手段は、前記グループ毎に蒸発燃料量を推定し、
前記付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に付着燃料量を推定し、
前記浄化能力回復手段は、前記グループの中で他のグループと比較して沸点の高いグループの蒸発燃料量が第２所定値以下となってから次の燃料を添加させることを特徴とする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】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）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に排気中
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に、吸蔵
していたＮＯxを還元する。
【０００３】
また、内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという。）が大気へ放出されないように、内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」とする）を設ける技術が知られている。
【０００４】
このフィルタにより排気中のＰＭが一旦捕集されるが、該フィルタに捕集されたＰＭの量が多くなるとフィルタ上流の排気の圧力が上昇するため、内燃機関の出力低下や燃費の悪化を誘発する虞がある。このようなときには、フィルタ上に堆積したＰＭを酸化させることにより該ＰＭを除去することができる。このようにフィルタに捕集されたＰＭを除去することをフィルタの再生という。
【０００５】
フィルタの再生は、フィルタよりも上流側に酸化能力を備えた触媒を設けたり、該フィルタに酸化能力を備えた触媒を担持させたりし、さらに該触媒に燃料等の還元剤を添加することでフィルタの温度を上昇させることにより行なうことができる。
【０００６】
そして、比較的時間をおいた間欠的な燃料添加により、触媒床温は比較的低温で空燃比をストイキ又はリッチ空燃比としてＮＯxを還元する技術が知られている（例えば、特許
文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−２９２３９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１５５８５号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２９４８号公報
【特許文献４】特開２００４−２７８４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、ＮＯx触媒若しくはフィルタ等の排気浄化装置に対して適正量の燃料添加を行
なうために、排気浄化装置に流入する燃料量を推定する場合がある。この燃料添加時に排気浄化装置へ流入する燃料には、燃料添加弁から噴射された燃料が直接到達する分（直達分）と、一旦排気通路に付着した燃料が蒸発して到達する分（蒸発分）と、がある。そして、燃料添加時において、直達分と蒸発分との両方を考慮して排気浄化装置に流入する燃料量を推定することにより、適正量の燃料を供給することができる。
【０００８】
ところで、排気浄化装置に添加される燃料には、沸点の異なる複数の成分が混在している。そして、この成分の中では沸点が低い成分ほど蒸発し易い。つまり、燃料添加により排気通路に付着した燃料の中で沸点の比較的低い成分（以下、低沸点成分という。）は直ぐに蒸発するため、時間が経つに従い、沸点の比較的高い成分（以下、高沸点成分という。）の割合が高くなる。つまり、排気通路に付着した燃料は、徐々に蒸発し難くなる。
【０００９】
従来では、排気通路の壁面に付着した燃料の付着量と蒸発量とを考慮して、排気浄化装
置に流入する排気の空燃比を推定することはあったが、沸点の異なる複数の成分が混在していることまでは考慮されていなかった。そのため、蒸発量や付着量の推定値と、実際の値と、で差が生じることがあった。これにより、適正量の燃料添加が困難となり、ＮＯx
還元率の低下や、白煙を発生させる虞があった。
【００１０】
また、沸点の低い成分ほど排気浄化装置での反応性が高いため、該沸点の低い成分の供給の仕方によっては、ＮＯxの浄化効率を向上させることができたり、フィルタの温度を
速やかに上昇させることによりフィルタの再生を速やかに完了させたりできる。
【００１１】
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、内燃機関の排気浄化システムにおいて、燃料中に混在する複数の成分の夫々の沸点を考慮して排気通路への付着燃料量及び排気通路に付着した燃料の蒸発量を推定し、これらの値に応じてより効果的な燃料添加を行なうことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。すなわち、本発明によ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る排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流の排気通路へ沸点の異なる複数の成分が混在する燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段から燃料を添加させることにより前記排気浄化装置の浄化能力を回復させる浄化能力回復手段と、
前記燃料添加手段から添加された燃料の中で前記排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段と、
前記排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を推定する蒸発燃料量推定手段と、
前記新規付着燃料量推定手段により推定される燃料量と前記蒸発燃料量推定手段により推定される蒸発量との差により前記排気通路に残留している燃料の量を推定する付着燃料量推定手段と、
を備え、
前記沸点の異なる複数の成分を沸点の高さに応じて少なくとも２つのグループに分け、
前記新規付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に新規付着燃料量を推定し、
前記蒸発燃料量推定手段は、前記グループ毎に蒸発燃料量を推定し、
前記付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に付着燃料量を推定し、
前記浄化能力回復手段は、前記グループの中で他のグループと比較して沸点の低いグループの蒸発燃料量が第１所定値以下となる前に次の燃料を添加させることを特徴とする。
【００１３】
排気浄化装置には、繰り返し燃料が添加され浄化能力が回復される。これは、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元するときや、又は該触媒の硫黄被毒を回復するときに行なわれる。さらに、フィルタの再生を行なうときにも行なわれる。つまり、排気浄化装置には、吸蔵還元型ＮＯx触媒又はパティキュレートフィルタを例示するこ
とができる。そして、パティキュレートフィルタに触媒を担持したものを排気浄化装置としても良く、またパティキュレートフィルタと該パティキュレートフィルタよりも上流に備わる触媒とを併せて排気浄化装置としても良い。
【００１４】
なお、吸蔵還元型ＮＯx触媒においてＮＯx還元や硫黄被毒回復を行うときには、燃料添加により排気の空燃比が所定空燃比まで低下される。この場合の所定空燃比とは、ＮＯx
の還元や硫黄成分の放出に必要となる空燃比（例えば理論空燃比又はリッチ空燃比）とすることができる。また、フィルタの再生時には、燃料の添加によりパティキュレートフィルタの温度が所定温度まで上昇される。この場合の所定温度とは、ＰＭを酸化させるために必要となる温度である。
【００１５】
「他のグループと比較して沸点の低いグループ」とは、より沸点の高いグループが他に少なくとも１つ存在することを示している。つまり、沸点の低いグループは、最も沸点の高いグループ以外のグループである。なお、最も沸点の低いグループとしてもよい。そして、このグループ分けは、燃料に含まれる全ての成分を対象にしても良く、特定の成分のみを対象にしてもよい。
【００１６】
ここで、燃料添加手段により添加された量に対し排気通路に付着せずに排気浄化装置へ直接流入する量の割合を沸点の異なる複数の成分毎に見ると、沸点の低い成分ほどその割合は高くなる。つまり、沸点の高い成分ほど、添加された量に対して、排気通路に付着する量の割合が高くなる。このような関係から、新規付着燃料量推定手段はグループ毎に新規付着燃料量を推定する。
【００１７】
また、排気通路に付着している量に対し該排気通路から蒸発する量の割合を沸点の異なる複数の成分毎に見ると、沸点の低い成分ほどその割合は高くなる。つまり、沸点の高い成分ほど、付着している量に対して、排気通路に残留する量の割合が高くなる。このような関係から、蒸発燃料量推定手段はグループ毎に蒸発燃料量を推定する。
【００１８】
そして、付着燃料量から蒸発燃料量を減じることにより、付着燃料量推定手段は、付着燃料量をグループ毎に推定する。
【００１９】
なお、新規付着燃料量、蒸発燃料量、及び付着燃料量は、排気の温度や排気の流量により変わり得るので、排気の温度や排気の流量に応じて変えてもよい。
【００２０】
浄化能力回復手段は、燃料添加を複数回行なうときに、１回の燃料添加が終了した後、他のグループと比較して沸点の低いグループの蒸発燃料量が第１所定値以下となる前に次の燃料を添加させる。ここで、例えば吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx還元や硫黄被毒回復は排気の空燃比が所定値空燃比以下となっているときに効率良く行なわれる。したがって、排気通路に燃料が付着していても蒸発燃料量が少ない場合には、排気の空燃比を十分に低下させることができないので、浄化能力の回復を効率よく行なうことができなくなる。また、例えばフィルタの再生時において、排気通路に燃料が付着していても蒸発燃料量が少ない場合には、パティキュレートフィルタの温度を十分に上昇させることができないので、フィルタの再生を効率よく行なうことが困難となる。
【００２１】
これに対し、他のグループと比較して沸点の低いグループの蒸発燃料量が第１所定値よりも多いときに次の燃料を添加すると、排気の空燃比が低い状態のときに、沸点の低いグループの蒸発燃料量を増加させることができる。つまり、新たな燃料添加により付着した沸点の低いグループと、もともと付着していた沸点の低いグループと、が共に蒸発するため、この沸点の低いグループの蒸発燃料量がより多くなる。また、沸点の低いグループは、沸点の高いグループよりも蒸発し易いため、燃料添加前に付着していた沸点の低いグループは、燃料添加後の早い時期に、新たに添加された沸点の低いグループと共に蒸発する。そのため、排気の空燃比が所定空燃比以下のときの沸点の低いグループの蒸発量を増加させることができる。また、パティキュレートフィルタの温度を上昇させているときの沸点の低いグループの蒸発量を増加させることができる。
【００２２】
ここで、低沸点成分ほど排気浄化装置における反応性が高いため、浄化能力をより速やかに回復させることができる。つまり、排気の空燃比が所定空燃比以下のとき又はパティキュレートフィルタの温度を上昇させているときに、沸点の低いグループの蒸発量が増加することにより、排気浄化装置の浄化能力を速やかに回復させることができる。また、燃料添加量がより少なくても、浄化能力を回復させることができる。
【００２３】
なお、前記第１所定値とは、低沸点成分が蒸発し切ったとすることのできる値としても良く、また０であっても良い。さらに、極少量としても良い。
【００２４】
また、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用してもよい。すなわち、本発明によ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る排気浄化装置と、
前記排気浄化装置よりも上流の排気通路へ沸点の異なる複数の成分が混在する燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段から燃料を添加させることにより前記排気浄化装置の浄化能力を回復させる浄化能力回復手段と、
前記燃料添加手段から添加された燃料の中で前記排気通路に付着する量を推定する新規付着燃料量推定手段と、
前記排気通路に付着している燃料の中で蒸発する量を推定する蒸発燃料量推定手段と、
前記新規付着燃料量推定手段により推定される燃料量と前記蒸発燃料量推定手段により推定される蒸発量との差により前記排気通路に残留している燃料の量を推定する付着燃料量推定手段と、
を備え、
前記沸点の異なる複数の成分を沸点の高さに応じて少なくとも２つのグループに分け、
前記新規付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に新規付着燃料量を推定し、
前記蒸発燃料量推定手段は、前記グループ毎に蒸発燃料量を推定し、
前記付着燃料量推定手段は、前記グループ毎に付着燃料量を推定し、
前記浄化能力回復手段は、前記グループの中で他のグループと比較して沸点の高いグループの蒸発燃料量が第２所定値以下となってから次の燃料を添加させることを特徴としてもよい。
【００２５】
「他のグループと比較して沸点の高いグループ」とは、より沸点の低いグループが他に少なくとも１つ存在することを示している。つまり、沸点の高いグループは、最も沸点の低いグループ以外のグループである。なお、最も沸点の高いグループとしてもよい。そして、このグループ分けは、燃料に含まれる全ての成分を対象にしても良く、特定の成分のみを対象にしてもよい。
【００２６】
前記したように、排気通路に付着している燃料の中で沸点の高い成分ほど該排気通路に残留し易い。そのため、排気通路に沸点の高いグループがまだ残っている状態で次の燃料添加を行なうと、この沸点の高いグループの付着燃料量が徐々に多くなっていく。沸点の高いグループは沸点の低いグループと比較して蒸発し難いが、沸点の高いグループの絶対量が多ければその分だけ蒸発量も多くなる。そのため、沸点の高いグループの付着量が多くても、排気の空燃比を低くしたりパティキュレートフィルタの温度を上昇させたりすることはできる。しかし、沸点の高いグループは反応性が悪いため、排気浄化装置の浄化能力の回復に時間がかかり、効率が悪い。
【００２７】
これに対し沸点の高いグループの蒸発量が第２所定値以下となってから次の燃料添加を行なうようにすれば、蒸発燃料中の沸点の高いグループの割合を低くすることができる。これにより、浄化能力の回復を速やかに行なうことができる。なお、第２所定値は、浄化の能力の回復を速やかに行なう上で沸点の高いグループの蒸発量が許容範囲となる値であり、例えば略０としても良い。また、沸点の高いグループが全て蒸発するには時間がかかるため、極少量の蒸発は許容しても良い。
【００２８】
なお、上記手段は組み合わせて用いることができる。すなわち、前記グループの中で他のグループと比較して沸点の低いグループの蒸発燃料量が第１所定値以下となる前に次の
燃料を添加させることを少なくとも１回した後に、前記グループの中で他のグループと比較して沸点の高いグループの蒸発燃料量が第２所定値以下となってから次の燃料を添加させても良い。
【００２９】
また、蒸発燃料量が第１所定値以下となる前に次の燃料添加を行なっているが、これに代えて、付着燃料量が第１所定値以下となる前に次の燃料添加を行なってもよい。さらに、蒸発燃料量が第２所定値以下となってから次の燃料添加を行なっているが、これに代えて、付着燃料が第２所定値以下となってから次の燃料添加を行なってもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、燃料中に混在する複数の成分の夫々の沸点を考慮して排気通路への付着燃料量及び排気通路に付着した燃料の蒸発量を推定し、これらの値に応じてより効果的な燃料添加を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３３】
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。この吸気通路２の途中には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が設けられている。このエアフローメータ４により、内燃機関１の吸入新気空気量が測定される。
【００３４】
一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒６（以下、ＮＯx触媒６という。）を担持したパティキュレートフィルタ６１（以下、フィルタ６１という。）が備えられている。ＮＯx触媒６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
る機能を有する。また、フィルタ６１は、排気中に含まれるＰＭを捕集する。なお、本実施例ではＮＯx触媒６又はＮＯx触媒６を担持したフィルタ６１が、本発明における排気浄化装置に相当する。
【００３５】
さらに、本実施例では、ＮＯx触媒６及びフィルタ６１よりも上流の排気通路３を流通
する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁７を備えている。ここで、燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁７から排気通路３内へ噴射された燃料は、排気通路３の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該ＮＯx触媒６に吸蔵されていたＮＯxを還元する。このＮＯx還元時には、ＮＯx触媒６に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００３６】
また、ＮＯx触媒６には燃料に含まれる硫黄成分もＮＯxと同様に吸蔵される。このように吸蔵された硫黄成分はＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒６内に蓄積される。これを硫黄被毒という。この硫黄被毒によりＮＯx触媒６でのＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる硫黄被毒回復処理を施す必要がある。この硫黄被毒回復処理は、ＮＯx触媒６を高温にし、且つ理論空燃比またはリッチ空燃比の排気をＮＯx触媒６に流通させて行われる。このときにも前記リッチスパイク制御が行われる。なお、本
実施例では燃料添加弁７が、本発明における燃料添加手段に相当する。
【００３７】
また、燃料添加弁７から噴射された燃料がＮＯx触媒６で反応すると、反応熱によりフ
ィルタ６１の温度が上昇される。そして、フィルタ６１の温度がＰＭの酸化に必要となる温度まで上昇した後に燃料添加弁７からの燃料の噴射を停止させると、該フィルタ６１がリーン雰囲気となって該フィルタ６１に捕集されているＰＭが酸化される。つまり、フィルタ６１の再生を行なうことができる。また、硫黄被毒回復を行なうときにはＮＯx触媒
６を高温にする必要があるが、このときにも同様に燃料の反応熱によりＮＯx触媒６の温
度を上昇させることができる。このようにＮＯx触媒６やフィルタ６１の温度を上昇させ
るときには、該ＮＯx触媒６やフィルタ６１の温度が目標温度となるように、燃料添加弁
７から噴射する燃料量が決定される。
【００３８】
さらに、ＮＯx触媒６及びフィルタ６１よりも上流側の排気通路３には、該排気通路３
を流通する排気の温度を検出する温度センサ８が取り付けられている。この温度センサ８の出力信号に基づいて燃料添加弁７近傍の排気の温度が検出される。
【００３９】
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。このＥＣＵ１０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の運転状態を制御するユニットである。
【００４０】
ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４及び温度センサ８が電気配線を介して接続され、該エアフローメータ４及び温度センサ８の出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁７等が電気配線を介して接続され、これらはＥＣＵ１０により制御される。
【００４１】
そして、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７から添加された燃料が排気通路３に付着する量、及びその付着した燃料が蒸発する量を燃料中の成分毎に求める。なお、本実施例では、燃料の成分を比較的沸点の高い高沸点成分と、それよりも沸点の低い低沸点成分との２つのグループに分けた場合について説明するが、沸点の高さに応じて３つ以上のグループに分けても良い。なお、排気通路３に付着している燃料を以下、「付着燃料」という。また、排気通路３に新たに付着する燃料を以下、「新規付着燃料」という。さらに、排気通路３に付着していた燃料の中で蒸発する燃料を以下、「蒸発燃料」という。
【００４２】
ここで、図２は、燃料添加弁７からの燃料添加を同一間隔で複数回行なっているときの排気通路３に付着している燃料の量（付着燃料量）と、この付着している燃料中の高沸点成分と低沸点成分との割合（成分割合）と、の推移を示したタイムチャートである。図２の付着燃料量における実線は低沸点成分と高沸点成分とをあわせた量を示し、破線は高沸点成分の量を示している。つまり、実線と破線との差は低沸点成分の量を示している。
【００４３】
（Ａ）で示される時間において燃料添加弁７から燃料が添加され、（Ｂ）で示される時間において燃料の添加が停止されている。同様に、（Ｃ）で示される時間において燃料添加弁７から燃料が添加され、（Ｄ）で示される時間において燃料の添加が停止されている。また、図２は、複数回繰り返して行なわれる燃料添加の最中の場合を示しており、（Ａ）で示される時間において既に排気通路３に燃料が付着している。
【００４４】
（Ａ）から（Ｂ）の期間、及び（Ｃ）から（Ｄ）の期間では、付着燃料量は、新規付着燃料量から蒸発燃料量を減じた分だけ増加する。また、（Ｂ）から（Ｃ）の期間では、付着燃料量は、蒸発燃料量の分だけ減少する。
【００４５】
そして、（Ａ）で示される時間において燃料が添加されると、低沸点成分及び高沸点成
分の量が増加する。ここで、（Ａ）で示される時間において付着燃料中の低沸点成分の割合は、燃料添加弁７から添加される燃料中の低沸点成分の割合よりも小さい。これは、付着燃料中の低沸点成分は高沸点成分よりも蒸発し易いため、時間の経過と共に付着燃料中の高沸点成分の割合が高くなるためである。
【００４６】
（Ｂ）から（Ｃ）の期間においても同様であり、時間の経過と共に高沸点成分の割合が高くなる。そして、付着燃料が蒸発し切らないうちに次の燃料添加を行なうことを繰り返すと、付着燃料中の高沸点成分の割合が高くなっていく。つまり、付着燃料の平均沸点が徐々に上昇していく。なお、平均沸点とは、高沸点成分の沸点に燃料中の高沸点成分の割合を乗じたものに、低沸点成分の沸点に燃料中の低沸点成分の割合を乗じたものを加えた値をいう。この平均沸点が上昇するほど、付着燃料は蒸発し難くなる。一方、燃料添加弁７から添加される燃料の平均沸点が高くなるほど、燃料添加弁７から排気通路３までの間に蒸発する燃料が少なくなるので、該添加される燃料が排気通路３に付着し易くなる。
【００４７】
以上のことを考慮して、本実施例では、付着燃料量及び蒸発燃料量を低沸点成分及び高沸点成分の夫々について推定する。
【００４８】
ここで、燃料添加弁７から添加された燃料がどれだけの割合で排気通路３に付着するのかを示す値を付着率とすると、この付着率は排気の温度が高くなるほど低くなる。そして、成分毎に付着率を見ると、高沸点成分のほうが低沸点成分よりも付着率が高くなる。
【００４９】
ここで、図３は、排気の温度と付着率との関係を示した図である。実線は低沸点成分、破線は高沸点成分を示している。排気の温度が高くなるほど、燃料添加弁７から噴射された燃料が排気通路３へ到達するまでに蒸発する量が多くなる。つまり、排気の温度が高くなるほど付着率が低くなる。また、低沸点成分のほうが高沸点成分よりも蒸発し易いので、低沸点成分のほうが付着率は低くなる。この関係は、予め実験等により求めておいても良い。
【００５０】
そして、燃料添加による付着燃料量の増加分、つまり新規付着燃料量は、燃料添加弁７から添加される燃料量に各成分の割合を乗じ、さらに図３により求めた付着率を夫々乗じることにより求めることができる。
【００５１】
また、付着燃料がどれだけの割合で蒸発するのかを示す値を蒸発率とすると、この蒸発率は排気の温度が高くなるほど高くなる。そして、成分毎に蒸発率を見ると、低沸点成分のほうが高沸点成分よりも蒸発率が高くなる。
【００５２】
ここで、図４は、排気の温度と蒸発率との関係を示した図である。実線は低沸点成分、破線は高沸点成分を示している。排気の温度が高くなるほど、燃料は蒸発し易くなるため、高沸点成分及び低沸点成分共に蒸発率が高くなる。そして、低沸点成分のほうが高沸点成分よりも蒸発し易いので、低沸点成分のほうが蒸発率は高くなる。この関係は、予め実験等により求めておいても良い。
【００５３】
そして、排気通路３から蒸発した燃料量、つまり蒸発燃料量は、各成分の付着燃料量に、図４により求めた蒸発率を夫々乗じることにより求めることができる。
【００５４】
さらに、低沸点成分と高沸点成分とで夫々、新規付着燃料量から蒸発燃料量を減じることにより、付着燃料中の各成分がどれだけ増減したのかを求めることができる。なお、付着燃料量及び蒸発燃料量は、排気の流量によっても変わり得るため、該排気の流量に応じてこれらの値を補正してもよい。
【００５５】
図５は、付着燃料量を求めるフローを示したフローチャートである。このルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５６】
ステップＳ１０１では、付着燃料から蒸発した低沸点成分の量（以下、低沸点成分蒸発量という。）が算出される。本ステップでは、前回のルーチンから今回のルーチンにかけて、どれだけの低沸点成分が蒸発したのかが求められる。この低沸点成分蒸発量は、以下の式により求められる。
低沸点成分蒸発量＝低沸点成分蒸発率×低沸点成分付着量前回値
ただし、低沸点成分蒸発率とは、図４に基づいて得られる低沸点成分の蒸発率であり、低沸点成分付着量前回値とは、前回のルーチンで求められた低沸点成分の付着量である。
【００５７】
ステップＳ１０２では、低沸点成分が排気通路３へ新たに付着した量（以下、低沸点成分新規付着量という。）が算出される。本ステップでは、前回ルーチンから今回ルーチンにかけて、どれだけの低沸点成分が新たに排気通路３に付着したのかが求められる。この低沸点成分新規付着量は、以下の式により求められる。
低沸点成分新規付着量＝燃料添加量×低沸点成分割合×低沸点成分付着率
ただし、燃料添加量は、燃料添加弁７から燃料を添加する際にＥＣＵ７で計算される指令値である。また、低沸点成分割合とは、燃料添加弁７から添加される燃料中の低沸点成分の割合であり、予め設定される値である。なお、この低沸点成分割合は、内燃機関１の発生トルク等に基づいて求めても良い。さらに、低沸点成分付着率とは、図３に基づいて得られる低沸点成分の付着率である。
【００５８】
ステップＳ１０３では、排気通路３に付着している低沸点成分の量（以下、低沸点成分付着量という。）が算出される。本ステップでは、排気通路３に残留している低沸点成分の量が求められる。この低沸点成分付着量は、以下の式により求めることができる。
低沸点成分付着量＝低沸点成分付着量前回値＋低沸点成分新規付着量−低沸点成分蒸発量
ただし、低沸点成分付着量前回値とは、前回ルーチンのステップＳ１０３で求められた低沸点成分付着量である。つまり、前回ルーチンから今回ルーチンにかけての低沸点成分の増減に基づいて、低沸点成分の残留量が求められる。
【００５９】
ステップＳ１０４からステップＳ１０６では、低沸点成分と同様に高沸点成分の各値が求められる。そして、ステップＳ１０１からステップＳ１０３の「低沸点」を「高沸点」に置き換えるだけなので、説明を省略する。
【００６０】
ステップＳ１０７では、付着燃料量が求められる。つまり、排気通路３に付着している低沸点成分の量と高沸点成分の量とを合わせた値である総燃料量が求められる。つまり付着燃料量は、以下の式により求めることができる。
付着燃料量＝低沸点成分付着量＋高沸点成分付着量
【００６１】
以上のようにして、低沸点成分及び高沸点成分の夫々について付着量と蒸発量とを求めることができる。なお、本実施例ではステップＳ１０２又はステップＳ１０５の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における新規付着燃料量推定手段に相当する。また、本実施例ではステップＳ１０１又はステップＳ１０４の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における蒸発燃料量推定手段に相当する。更に、本実施例ではステップＳ１０３又はステップＳ１０６の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明における付着燃料量推定手段に相当する。
【００６２】
そして、本実施例では、この低沸点成分及び高沸点成分の夫々の付着量と蒸発量とに基づいて燃料の添加間隔を調節する。
【００６３】
ここで、低沸点成分のほうが高沸点成分よりも反応性が高いため、該低沸点成分がより多く供給されたほうがＮＯx浄化率や硫黄被毒回復、さらにはフィルタの再生時の効率を
向上させることができる。つまり、反応性の高い低沸点成分の量が多くなることにより、ＮＯxが還元され易くなったり、硫黄成分が放出され易くなったり、フィルタ６１の温度
が上昇され易くなったりする。また、ＮＯxの還元時や硫黄被毒回復時には、排気の空燃
比が所定空燃比以下となっている必要がある。つまり、排気の空燃比が所定空燃比以下となっているときに、より多くの低沸点成分を供給することで、ＮＯx浄化率等を向上させ
ることができる。それには、排気の空燃比が所定空燃比以下となっているときに、低沸点成分をより多く蒸発させればよい。また、フィルタ６１の温度を上昇させるときにも同様に燃料の添加により空燃比が低下されるが、この空燃比が低下されているときに、より多くの低沸点成分を供給することで、速やかにフィルタ６１の温度を上昇させることができる。
【００６４】
しかし、低沸点成分の付着量が少ないと該低沸点成分の蒸発量も少なくなる。そこで、低沸点成分蒸発量が０となる前に新たに燃料添加を行なう。つまり、以前に添加された低沸点成分がまだ排気通路３に付着しているときに次の燃料添加を行なう。これにより、排気の空燃比が所定空燃比以下となっているときの低沸点成分の蒸発量及び付着量を増加させることができるので、このときにより多くの低沸点成分をＮＯx触媒６に供給すること
ができる。
【００６５】
ここで、図６は、本実施例による排気空燃比の目標値と蒸発燃料量との推移を示したタイムチャートである。また、図７は、低沸点成分が蒸発し切ってから燃料添加を行なう場合の排気の空燃比の目標値と蒸発燃料量との推移を示したタイムチャートである。図６及び図７の蒸発燃料量における実線は低沸点成分蒸発量と高沸点成分蒸発量とを合わせた量を示し、破線は高沸点成分蒸発量を示している。つまり、実線と破線との差は、低沸点成分蒸発量を示している。また、点線で囲まれた範囲において、ＮＯx触媒６に流入する排
気の空燃比が所定空燃比以下となっている。目標空燃比とは、ＮＯx触媒６に流入する排
気の空燃比の目標値であり、該目標空燃比が低くなるのに応じて燃料添加弁７から燃料が添加される。
【００６６】
本実施例の場合（すなわち図６）では、１回目の燃料添加による低沸点成分の蒸発量が０となる前に２回目の燃料添加を行なっている。これにより、１回目よりも２回目の燃料添加のほうが、低沸点成分蒸発量が多い。
【００６７】
一方、図７では、１回目の燃料添加による低沸点成分の蒸発量が０となった後に２回目の燃料添加を行なっている。そのため、低沸点成分蒸発量は１回目と２回目とで変わらない。つまり、図６に示した場合では、図７に示した場合よりも、排気の空燃比が所定空燃比以下となっているときにＮＯx触媒６へ到達する低沸点成分の量が多い。そのため、Ｎ
Ｏx浄化率等を高くする等できる。
【００６８】
なお、本実施例では１回目の燃料添加による低沸点成分の蒸発量が０となる前に２回目の燃料添加を行なうＥＣＵ１０が、本発明における浄化能力回復手段に相当する。
【００６９】
また、図７では、各燃料添加時に高沸点成分の蒸発量が０となる前に燃料添加を行なっているが、図６では、３回目の燃料添加をそれ以前に付着した高沸点成分の蒸発量が略０となってから行なっている。ここで、図７では、高沸点成分付着量が０となる前に次の燃料添加が行なわれていることになるので、各回の燃料添加後における高沸点成分の蒸発量が徐々に増加している。しかし、１回当たりの燃料添加における低沸点成分新規付着量は変わらない。そのため、全燃料蒸発量に占める高沸点成分蒸発量の割合が徐々に高くなっ
ている。
【００７０】
一方、図６では、３回目の燃料添加直前に高沸点成分の蒸発量が略０になっているので、該３回目の燃料添加では高沸点成分蒸発量が１回目のときと殆ど同じになる。そのため、全燃料蒸発量に占める高沸点成分蒸発量の割合を低くすることができるので、ＮＯx浄
化率等を高くすることができる。
【００７１】
なお、本実施例では３回目の燃料添加をそれ以前に付着した高沸点成分の蒸発量が略０となってから行なうＥＣＵ１０が、本発明における浄化能力回復手段に相当する。
【００７２】
以上説明したように、本実施例によれば、高沸点成分と低沸点成分との夫々について付着量と蒸発量とを求め、燃料添加後の低沸点成分の蒸発量が略０となる前に燃料添加を再度行なっているため、ＮＯx触媒６及びフィルタ６１に流入する低沸点成分の量を多くす
ることができる。また、高沸点成分の蒸発量が略０となってから燃料添加を行なうことによって、ＮＯx触媒６及びフィルタ６１に流入する低沸点成分の割合を高くすることがで
きる。そして、これらの夫々において、ＮＯx浄化率や硫黄被毒回復時の効率、更にはフ
ィルタ６１の再生時の効率を高くすることができる。
【００７３】
なお、本実施例では、燃料添加後の低沸点成分の蒸発量が略０となる前に燃料添加を再度行なっているが、これに代えて、燃料添加後の低沸点成分の付着量が略０となる前に燃料添加を再度行なっても良い。また、本実施例では、高沸点成分の蒸発量が略０となってから燃料添加を行なっているが、これに代えて、高沸点成分の付着量が略０となってから燃料添加を行なっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】燃料添加弁からの燃料添加を同一間隔で複数回行なっているときの排気通路に付着している燃料の量（付着燃料量）と、この付着している燃料中の高沸点成分と低沸点成分との割合（成分割合）と、の推移を示したタイムチャートである。
【図３】排気の温度と付着率との関係を示した図である。
【図４】排気の温度と蒸発率との関係を示した図である。
【図５】付着燃料量を求めるフローを示したフローチャートである。
【図６】実施例による排気空燃比の目標値と蒸発燃料量との推移を示したタイムチャートである。
【図７】低沸点成分が蒸発し切ってから燃料添加を行なう場合の排気の空燃比の目標値と蒸発燃料量との推移を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     エアフローメータ
６     吸蔵還元型ＮＯx触媒
７     燃料添加弁
８     温度センサ
１０   ＥＣＵ
６１   パティキュレートフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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