(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置の特定の物理量を複数の手段により変更可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記物理量を好適に変更可能な技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、酸化触媒が併設されたパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタへ還元剤を供給することによりパティキュレートフィルタの昇温を図る還元剤添加弁と、ポスト噴射燃料をパティキュレートフィルタへ供給することによりパティキュレートフィルタの昇温を図る燃料噴射弁と、パティキュレートフィルタの温度を検出する温度センサとを備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、還元剤添加弁の作動時及び燃料噴射弁のポスト噴射実行時に温度センサの検出値が所定量以上の変化を示さなければ、ポスト噴射のタイミングを進角させることによりパティキュレートフィルタの昇温を図る。【選択図】図２
2008038742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置された排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の特定の物理量を変更させるべく動作可能な第１変更手段と、
前記第１変更手段とは異なる方法により前記物理量を変更させる第２変更手段と、
前記物理量を検出する検出手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記第１変更手段の作動時に前記検出手段の検出値が所定量以上の変化を示さなければ、前記第２変更手段を作動させる制御手段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。
【請求項２】
請求項１において、前記第２変更手段の作動により前記検出手段の検出値が所定量以上の変化を示した場合は、前記制御手段は、前記第１変更手段が故障していると判定す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３】
請求項１において、前記第２変更手段の作動により前記検出手段の検出値が所定量以上の変化を示さない場合は、前記制御手段は、前記排気浄化装置および／または前記検出手段が故障していると判定す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４】
請求項１〜３の何れか一において、前記排気浄化装置は酸化触媒とパティキュレートフィルタを具備し、
前記物理量は、前記パティキュレートフィルタの温度であり、
前記検出手段は、前記パティキュレートフィルタの温度を検出する温度センサであり、
前記第１変更手段は、前記酸化触媒より上流の排気中へ還元剤を添加することにより、前記パティキュレートフィルタの温度を変更可能な還元剤添加弁であり、
前記第２変更手段は、前記内燃機関の気筒内へポスト噴射を行うことにより、前記パティキュレートフィルタの温度を変更可能な燃料噴射弁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５】
請求項４において、前記燃料噴射弁がポスト噴射を実行した時に前記温度センサの検出温度が所定量以上の変化を示さなければ、前記制御手段は、前記酸化触媒が故障していると判定するとともに前記ポスト噴射のタイミングを進角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６】
請求項１〜３の何れか一において、前記排気浄化装置はＮＯｘ触媒を具備し、
前記物理量は、前記ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比であり、
前記検出手段は、排気の空燃比を検出する空燃比センサであり、
前記第１変更手段は、前記排気浄化装置より上流の排気中へ還元剤を添加することにより、前記ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を変更可能な還元剤添加弁であり、
前記第２変更手段は、前記内燃機関の気筒内へポスト噴射を行うことにより、前記ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を変更可能な燃料噴射弁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７】
請求項６において、前記燃料噴射弁がポスト噴射を実行した時に前記空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示さなければ、前記制御手段は、前記空燃比センサが故障していると判定するとともに、前記還元剤添加弁の作動を再開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、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置を再生させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置を昇温させる技術として、パイロット噴射、ポスト噴射、ＥＧＲ制御に基づく低温燃焼、還元剤添加弁による排気系への燃料添加等の複数の制御項目を組み合わせて使用する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２０３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述した従来技術では、排気浄化装置が目標通りに昇温しない場合に、その要因を特定することが困難となるため、排気浄化装置を好適に昇温させることができない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置の特定の物理量を複数の手段により変更可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記した物理量を好適に変更可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、内燃機関の排気通路に配置された排気浄化装置と、前記排気浄化装置の特定の物理量を変更させるべく動作可能な第１変更手段と、前記第１変更手段とは異なる方法により前記物理量を変更させる第２変更手段と、前記物理量を検出する検出手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記第１変更手段の作動時に前記検出手段の検出値が所定量以上の変化を示さなければ、前記第２変更手段を作動させる制御手段を備えるようにした。
【０００６】
かかる構成によれば、第１変更手段の作動時に検出手段の検出値が所定量以上の変化を示さなければ、第２変更手段によって排気浄化装置の物理量を変更することが可能となる。
【０００７】
その際、第２変更手段の作動によって検出手段の検出値が所定量以上の変化を示せば、制御手段は、第１変更手段の故障を特定することができる。この場合、制御手段は、第２変更手段を利用して前記物理量の変更処理を継続することもできる。
【０００８】
また、第２変更手段の作動によって検出手段の検出値が所定量以上の変化を示さない場合は、制御手段は、排気浄化装置および／または検出手段の故障を特定することができる。
【０００９】
本発明にかかる排気浄化装置としては、酸化触媒が併設されたパティキュレートフィルタを例示することができる。パティキュレートフィルタは、該パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを酸化及び除去するためのＰＭ再生処理が必要となる。
【００１０】
パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭは凡そ５００℃以上の高温且つリーンな雰囲気に曝された時に酸化されるため、ＰＭ再生処理の実施時にはパティキュレートフィル
タ内の雰囲気若しくはパティキュレートフィルタ自体を昇温（以下、単に「パティキュレートフィルタを昇温」と記す）させる必要がある。
【００１１】
パティキュレートフィルタを昇温させる方法としては、パティキュレートフィルタに併設された酸化触媒へ未燃燃料や還元剤を供給し、それら未燃燃料や還元剤の酸化反応熱によりパティキュレートフィルタを昇温させる方法を例示することができる。
【００１２】
パティキュレートフィルタに併設された酸化触媒へ未燃燃料や還元剤を供給する方法としては、酸化触媒より上流の排気通路に設けられた還元剤添加弁から排気中へ還元剤を添加させる方法や、内燃機関の気筒内へ直接燃料噴射可能な燃料噴射弁からポスト噴射を行わせる方法を例示することができる。
【００１３】
従って、本発明にかかる排気浄化装置が酸化触媒とパティキュレートフィルタを具備する場合は、排気浄化装置の物理量の一つである温度が還元剤添加弁又は燃料噴射弁によって変更されることになる。
【００１４】
そこで、本発明にかかる内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の特定の物理量をパティキュレートフィルタの温度とし、第１変更手段を還元剤添加弁とし、更に第２変更手段を燃料噴射弁とすることができる。また、検出手段としては、パティキュレートフィルタの温度を検出する温度センサを用いることができる。
【００１５】
かかる構成において、還元剤添加弁の還元剤添加により温度センサの検出値が所定量以上の変化（上昇）を示さない場合は、制御手段は、還元剤添加弁による昇温処理から燃料噴射弁のポスト噴射による昇温処理へ切り換えることができる。
【００１６】
ところで、還元剤添加弁が還元剤の添加を行っても温度センサの検出値が所定量以上の変化を示さない要因としては、還元剤添加弁の故障、温度センサの故障、或いは酸化触媒の故障が考えられる。
【００１７】
還元剤添加弁が故障している場合は、燃料噴射弁のポスト噴射によって昇温処理が行われた時に温度センサの検出値が所定量以上の変化を示す。
【００１８】
よって、還元剤添加弁による昇温処理から燃料噴射弁のポスト噴射による昇温処理へ切り換えられた時に温度センサの検出値が所定量以上の変化を示せば、制御手段は、還元剤添加弁が故障していると判定することができるとともに、燃料噴射弁のポスト噴射を利用して昇温処理を継続することができる。
【００１９】
一方、温度センサ又は酸化触媒が故障している場合は、燃料噴射弁のポスト噴射による昇温処理が行われた時に温度センサの検出値が所定量以上の変化を示さなくなる。
【００２０】
よって、還元剤添加弁による昇温処理から燃料噴射弁のポスト噴射による昇温処理へ切り換えられた時に温度センサの検出値が所定量以上の変化を示さなければ、制御手段は、温度センサ若しくは酸化触媒が故障していると判定することができる。
【００２１】
温度センサが故障している場合は、未燃燃料若しくは還元剤が酸化触媒へ供給されればパティキュレートフィルタの昇温を図ることが可能である。但し、燃料噴射弁のポスト噴射により酸化触媒へ未燃燃料を供給する場合は、燃料噴射弁からポスト噴射された燃料がシリンダボア壁面に付着して潤滑油の希釈等を誘発し易いため、還元剤添加弁の還元剤添加によって昇温処理を継続することが好ましい。
【００２２】
酸化触媒が故障している場合は、未燃燃料成分若しくは還元剤が酸化触媒へ供給されてもパティキュレートフィルタの昇温を図ることが困難となる。そこで、ポスト噴射のタイミングを進角させることにより、内燃機関から排出される排気の温度を昇温させるようにしてもよい。この場合、排気の熱によりパティキュレートフィルタが昇温されるため、昇温処理を継続することが可能になる。
【００２３】
尚、温度センサと酸化触媒の何れが故障しているかを特定することができない場合は、ポスト噴射のタイミングを進角させることにより昇温処理を継続することが好ましい。この場合、潤滑油の希釈等を抑制しつつ昇温処理が継続されるようになる。
【００２４】
次に、本発明にかかる排気浄化装置として、ＮＯｘ触媒を例示することができる。ここでいうＮＯｘ触媒は、還元雰囲気に曝された時に排気中のＮＯｘおよび／または該ＮＯｘ触媒に吸蔵されていたＮＯｘを還元及び浄化する触媒である。
【００２５】
ＮＯｘ触媒を還元雰囲気とする方法としては、ＮＯｘ触媒より上流の排気中へ還元剤を供給する方法が適当である。ＮＯｘ触媒より上流の排気中へ還元剤を供給する方法としては、燃料噴射弁からポスト噴射を行わせる方法や、ＮＯｘ触媒より上流の排気通路に設けられた還元剤添加弁から排気中へ還元剤を添加させる方法を例示することができる。
【００２６】
上記した方法により還元剤の供給が行われると、ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比が低下してＮＯｘ触媒内が還元雰囲気となる。
【００２７】
従って、本発明にかかる排気浄化装置がＮＯｘ触媒である場合は、排気浄化装置の物理量の一つである空燃比が還元剤添加弁又は燃料噴射弁によって変更されることになる。
【００２８】
そこで、本発明にかかる内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の特定の物理量をＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比とし、第１変更手段を還元剤添加弁とし、更に第２変更手段を燃料噴射弁とすることができる。また、検出手段としては、ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサを用いることができる。
【００２９】
かかる構成によれば、還元剤添加弁の還元剤添加により空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示さない場合は、還元剤添加弁による還元剤供給処理から燃料噴射弁のポスト噴射による還元剤供給処理へ切り換えることができる。
【００３０】
ところで、還元剤添加弁が還元剤の添加を行っても空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示さない要因としては、還元剤添加弁の故障若しくは空燃比センサの故障が考えられる。
【００３１】
還元剤添加弁が故障している場合は、燃料噴射弁のポスト噴射によって還元剤供給処理が行われた時に空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示す。
【００３２】
よって、還元剤添加弁による還元剤供給処理から燃料噴射弁のポスト噴射による還元剤供給処理へ切り換えられた時に空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示せば、制御手段は、還元剤添加弁が故障していると判定することができるとともに、燃料噴射弁のポスト噴射を利用して還元剤供給処理を継続することができる。
【００３３】
一方、空燃比センサが故障している場合は、燃料噴射弁のポスト噴射によって還元剤供給処理が行われた時に空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示さなくなる。
【００３４】
よって、還元剤添加弁による還元剤供給処理から燃料噴射弁のポスト噴射による還元剤
供給処理へ切り換えられた時に空燃比センサの検出値が所定量以上の変化を示さなければ、制御手段は、空燃比センサが故障していると判定することができる。
【００３５】
空燃比センサが故障している場合は、還元剤がＮＯｘ触媒へ供給されればＮＯｘの還元及び浄化を図ることが可能である。但し、燃料噴射弁のポスト噴射によりＮＯｘ触媒へ還元剤（未燃燃料）を供給する場合は、燃料噴射弁からポスト噴射された燃料がシリンダボア壁面に付着して潤滑油の希釈等を誘発し易いため、還元剤添加弁の還元剤添加により還元剤供給処理を継続することが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、排気浄化装置の特定の物理量を複数の手段を用いて変更させることが可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記した物理量を好適に変更可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
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。
【００３８】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図２に基づいて説明する。図１は、内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【００３９】
図１において、内燃機関１は、軽油を燃料として運転される圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。内燃機関１は、複数の気筒２を有し、各気筒２には気筒２内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁３が設けられている。
【００４０】
内燃機関１の各気筒２は、吸気通路４と連通している。吸気通路４の途中には、ターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５０、インタークーラ６、吸気絞り弁７等が配置されている。コンプレッサハウジング５０により過給された吸気は、インタークーラ６で冷却された後に各気筒２内へ導入される。各気筒２内へ導かれた吸気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。
【００４１】
各気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気通路８へ排出される。排気通路８へ排出された排気は、排気通路８の途中に配置されたタービンハウジング５１及び排気浄化装置９を経由して大気中へ放出される。
【００４２】
前記排気浄化装置９は、酸化能を有する触媒が担持されたパティキュレートフィルタである。尚、酸化能を有する触媒をパティキュレートフィルタに担持する代わりに、パティキュレートフィルタの直上流に酸化触媒が配置されるようにしてもよい。以下では、排気浄化装置９をパティキュレートフィルタ９と記す。
【００４３】
前記タービンハウジング５１より上流の排気通路８には、還元剤添加弁１０が取り付けられている。還元剤添加弁１０は、排気通路８を流れる排気中へ還元剤を添加する装置である。尚、還元剤添加弁１０から添加される還元剤としては、内燃機関１の燃料を利用することができる。
【００４４】
また、上記した内燃機関１には、本発明にかかる制御手段としてのＥＣＵ１１が併設されている。ＥＣＵ１１は、エアフローメータ１２、差圧センサ１３、排気温度センサ１４、アクセルポジションセンサ１５等の各種センサと電気的に接続されている。
【００４５】
エアフローメータ１２は、吸気通路４を流れる吸気量を測定するセンサである。差圧センサ１３はパティキュレートフィルタ９上流の排気圧力とパティキュレートフィルタ９下
流の排気圧力との差（フィルタ前後差圧）を測定するセンサである。排気温度センサ１４は、パティキュレートフィルタ９から流出する排気の温度を測定するセンサである。アクセルポジションセンサ１５は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を測定するセンサである。
【００４６】
ＥＣＵ１１は、上記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁３、吸気絞り弁７、還元剤添加弁１０などを制御する。例えば、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ９のＰＭ再生処理を行う。
【００４７】
ＰＭ再生処理は、パティキュレートフィルタ９の物理量の一つである温度をＰＭが酸化可能な温度域まで昇温させることにより該パティキュレートフィルタ９に捕集されているＰＭを酸化除去する処理である。このＰＭ再生処理は、パティキュレートフィルタ９に捕集されているＰＭ量（ＰＭ捕集量）が一定量以上であることを条件に実行される。
【００４８】
前記した一定量は、例えば、内燃機関１に作用する背圧が許容範囲に収まるよう定められる量である。また、パティキュレートフィルタ９のＰＭ捕集量を取得する方法としては、差圧センサ１３の測定値をＰＭ捕集量に換算する方法や、機関負荷と機関回転数をパラメータとして内燃機関１から排出されるＰＭ量を求めそのＰＭ量を積算することによりＰＭ捕集量を算出する方法等を例示することできる。
【００４９】
ＥＣＵ１１は、ＰＭ捕集量が一定量以上であるか否かを判別する。ＰＭ捕集量が一定量以上である場合には、ＥＣＵ１１は、ＰＭ再生処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ９の温度をＰＭ酸化可能な温度域まで昇温させる昇温処理を行う。
【００５０】
昇温処理の実行方法としては、パティキュレートフィルタ９へ未燃燃料を供給する方法を例示することができる。パティキュレートフィルタ９へ未燃燃料が供給されると、パティキュレートフィルタ９に担持された触媒により未燃燃料が酸化され、その際の酸化反応熱によってパティキュレートフィルタ９が昇温する。
【００５１】
パティキュレートフィルタ９へ未燃燃料を供給する手段としては、還元剤添加弁１０から排気中へ燃料を添加させる手段（第１変更手段）と、膨張行程の後半の気筒２において燃料噴射弁３からポスト噴射を行わせる手段（第２変更手段）とを例示することができる。
【００５２】
尚、膨張行程後半の気筒２において燃料噴射弁３がポスト噴射を行うと、ポスト噴射された燃料がシリンダボア壁面に付着して潤滑油の希釈等が誘発される可能性がある。このため、パティキュレートフィルタ９へ未燃燃料を供給する場合は、可能な限り還元剤添加弁１０を利用することが好ましい。
【００５３】
上記したような昇温処理においては、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ９の温度がＰＭ酸化可能な温度域から逸脱しないように未燃燃料の供給量をフィードバック制御する。
【００５４】
具体的には、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ９の温度がＰＭ酸化可能な温度域より低い場合は未燃燃料の供給量を増量させるべく還元剤添加弁１０を制御し、パティキュレートフィルタ９の温度がＰＭ酸化可能な温度域より高い場合は未燃燃料の供給量を減量させるべく還元剤添加弁１０を制御する。
【００５５】
その際、パティキュレートフィルタ９の温度は該パティキュレートフィルタ９から流出
する排気の温度と相関するため、ＥＣＵ１１は排気温度センサ１４の測定値がＰＭ酸化可能な温度域に収束するよう還元剤添加弁１０をフィードバック制御してもよい。
【００５６】
ところで、還元剤添加弁１０、排気温度センサ１４、若しくはパティキュレートフィルタ９の酸化触媒が故障すると、排気温度センサ１４の測定値が未燃燃料の供給量に見合った量（所定量）の変化を示さなくなる。
【００５７】
そのような場合に故障箇所が特定されないと、パティキュレートフィルタ９の実際の温度をＰＭ酸化可能な温度域に収束させることができない上、種々の不具合を生じる可能性がある。
【００５８】
そこで、本実施例のＰＭ再生処理では、ＥＣＵ１１は、排気温度センサ１４の測定値が未燃燃料の供給量に見合った量（所定量）の変化を示さない場合に、その要因を特定してＰＭ再生処理を可及的に継続するようにした。
【００５９】
以下、本実施例におけるＰＭ再生処理について図２に沿って説明する。図２は、本実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。このＰＭ再生処理ルーチンは、予めＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、所定期間毎にＥＣＵ１１によって実行される。
【００６０】
ＰＭ再生処理ルーチンにおいて、ＥＣＵ１１は、先ずＳ１０１において、ＰＭ再生条件が成立しているか否かを判別する。ＰＭ再生条件としては、ＰＭ捕集量が一定量以上である、パティキュレートフィルタ９の酸化触媒が活性している等の条件を例示することができる。
【００６１】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０２へ進み、排気温度センサ１４の測定値Ｔｅｘ１（以下、「第１の測定値Ｔｅｘ１」と称する）を読み込む。
【００６２】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１１は、還元剤添加弁１０を作動させて昇温処理（ＰＭ再生処理）を開始する。
【００６３】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１１は、排気温度センサ１４の測定値Ｔｅｘ２（以下、「第２の測定値Ｔｅｘ２」と称する）を読み込む。
【００６４】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１１は、先ず前記第２の測定値Ｔｅｘ２から前記第１の測定値Ｔｅｘ１を減算することにより、パティキュレートフィルタ９の温度上昇量（＝Ｔｅｘ２−Ｔｅｘ１）を算出する。続いて、ＥＣＵ１１は、前記温度上昇量（＝Ｔｅｘ２−Ｔｅｘ１）が所定量△Ｔ未満であるか否かを判別する。
【００６５】
所定量△Ｔは、正常時におけるパティキュレートフィルタ９の温度上昇量に相当する量であり、還元剤添加弁１０からパティキュレートフィルタ９へ供給された未燃燃料の量に応じて定められる。
【００６６】
前記Ｓ１０５において否定判定された場合（Ｔｅｘ２−Ｔｅｘ１≧△Ｔ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１３へ進み、還元剤添加弁１０による昇温処理及びＰＭ再生処理を継続する。
【００６７】
一方、前記Ｓ１０５において肯定判定された場合（Ｔｅｘ２−Ｔｅｘ１＜△Ｔ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ１１は、還元剤添加弁１０の作動を
停止させる。
【００６８】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３のポスト噴射を開始する。すなわち、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０６及びＳ１０７において、還元剤添加弁１０による昇温処理から燃料噴射弁３のポスト噴射による昇温処理へ切り換える。
【００６９】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１１は、排気温度センサ１４の測定値Ｔｅｘ３（以下、「第３の測定値Ｔｅｘ３」と称する）を読み込む。
【００７０】
Ｓ１０９では、ＥＣＵ１１は、先ず前記第３の測定値Ｔｅｘ３から前記第１の測定値Ｔｅｘ１を減算することにより、パティキュレートフィルタ９の温度上昇量（＝Ｔｅｘ３−Ｔｅｘ１）を演算する。続いて、ＥＣＵ１１は、前記温度上昇量（＝Ｔｅｘ３−Ｔｅｘ１）が所定量△Ｔ未満であるか否かを判別する。
【００７１】
尚、還元剤添加弁１０の作動によりパティキュレートフィルタ９の温度が多少変化している場合も考えられるため、前記Ｓ１０９において第１の測定値Ｔｅｘ１の代わりに第２の測定値Ｔｅｘ２が用いられるようにしてもよい。すなわち、ＥＣＵ１１は、Ｓ１０９において、第３の測定値Ｔｅｘ３と第２の測定値Ｔｅｘ２との差（＝Ｔｅｘ３−Ｔｅｘ２）が前記所定量△Ｔ未満であるか否かを判別するようにしてもよい。
【００７２】
前記Ｓ１０９において否定判定された場合（Ｔｅｘ３−Ｔｅｘ１≧△Ｔ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１２へ進み、還元剤添加弁１０が故障していると判定する。次いで、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１３へ進み、燃料噴射弁３のポスト噴射による昇温処理及びＰＭ再生処理を継続する。
【００７３】
この場合、還元剤添加弁１０の故障を検出することができるとともに、昇温処理及びＰＭ再生処理を継続することが可能となる。
【００７４】
一方、前記Ｓ１０９において肯定判定された場合（Ｔｅｘ３−Ｔｅｘ１＜△Ｔ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１１０では、ＥＣＵ１１は、パティキュレートフィルタ９の酸化触媒或いは排気温度センサ１４が故障していると判定する。
【００７５】
Ｓ１１１では、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３によるポスト噴射を停止させて、昇温処理及びＰＭ再生処理を終了させる。
【００７６】
以上述べた実施例によれば、パティキュレートフィルタ９の温度を複数の手段により変更可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、該システムの故障が発生した場合に故障箇所を特定することができるとともに、パティキュレートフィルタ９の昇温処理及びＰＭ再生処理を可及的に継続することができる。
【００７７】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図３に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７８】
前述した第１の実施例では、パティキュレートフィルタ９の酸化触媒又は排気温度センサ１４が故障した場合に、パティキュレートフィルタ９の昇温処理及びＰＭ再生処理を中止する例について述べた。
【００７９】
これに対し、本実施例では、パティキュレートフィルタ９の酸化触媒又は排気温度センサ１４が故障した場合であっても、パティキュレートフィルタ９の昇温処理及びＰＭ再生
処理を継続する例について述べる。
【００８０】
以下、本実施例のＰＭ再生処理について図３に沿って説明する。図３は、本実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。図３のＰＭ再生処理ルーチンにおいて、前述した第１の実施例のＰＭ再生処理ルーチンと同様の処理については同一の符号を付している。
【００８１】
ＰＭ再生処理ルーチンにおいて、Ｓ１１０においてパティキュレートフィルタ９の酸化触媒或いは排気温度センサ１４が故障していると判定された場合に、ＥＣＵ１１は、Ｓ２０１へ進む。
【００８２】
Ｓ２０１では、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３によるポスト噴射のタイミングを進角させる。例えば、ＥＣＵ１１は、ポスト噴射のタイミングを膨張行程後半から膨張行程中盤若しくは前半へ進角させる。
【００８３】
このようにポスト噴射のタイミングが進角されると、ポスト噴射された燃料が高温且つ高圧な雰囲気に曝されて燃焼するようになる。この場合、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇する。その結果、パティキュレートフィルタ９は、排気の熱を受けて昇温するようになる。
【００８４】
従って、本実施例の内燃機関の排気浄化システムによれば、パティキュレートフィルタ９の酸化触媒或いは排気温度センサ１４が故障した場合であっても、パティキュレートフィルタ９の昇温処理及びＰＭ再生処理を継続することが可能となる。
【００８５】
尚、上記したようにポスト噴射のタイミングが進角されると、内燃機関１の発生トルクが少なからず増加する可能性がある。よって、燃料噴射弁３によるメイン噴射のタイミングを遅角させ、若しくはメイン噴射の燃料噴射量を減量することにより、トルクの増加を相殺するようにしてもよい。
【００８６】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図４〜図５に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００８７】
前述した第１の実施例では、本発明にかかる排気浄化装置としてパティキュレートフィルタを用いる例について述べたが、本実施例ではＮＯｘ触媒を用いる例について述べる。
【００８８】
図４は、本実施例における内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。同図において前述した第１の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００８９】
図４において、タービンハウジング５１より下流の排気通路８には、ＮＯｘ触媒９０が配置されている。ＮＯｘ触媒９０は、排気中の酸素濃度が高い時（排気の空燃比がリーンな時）は排気中のＮＯｘを吸蔵或いは吸収し、排気中の酸素濃度が低く且つ還元剤が存在する時（排気の空燃比がリッチな時）は吸蔵していたＮＯｘを放出しつつ還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。
【００９０】
ＮＯｘ触媒９０より上流の排気通路８には、ＮＯｘ触媒９０へ流入する排気の空燃比を計測する空燃比センサ１６が取り付けられている。
【００９１】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＥＣＵ１１は、ＮＯｘ触媒９０のＮＯｘ再生処理を行う。ＮＯｘ再生処理は、ＮＯｘ触媒９０の物理量の一つであ
る空燃比（詳細には、ＮＯｘ触媒９０内の排気の空燃比）をＮＯｘが放出及び還元される空燃比まで低下させることにより、該ＮＯｘ触媒９０に吸蔵されたＮＯｘを放出及び還元させる処理である。
【００９２】
具体的には、ＥＣＵ１１は、ＮＯｘ触媒９０へ間欠的に還元剤を供給するリッチスパイク処理を行うことにより、ＮＯｘ触媒９０内の排気の空燃比を所望の空燃比まで低下させる。
【００９３】
ＮＯｘ触媒９０へ間欠的に還元剤を供給する具体的な手段としては、還元剤添加弁１０から排気中へ間欠的に燃料を添加させる手段（第１変更手段）と、各気筒２の膨張行程後半において燃料噴射弁３からポスト噴射を行わせる手段（第２変更手段）とを例示することができる。
【００９４】
尚、膨張行程後半の気筒２において燃料噴射弁３がポスト噴射を行うと、ポスト噴射された燃料がシリンダボア壁面に付着して潤滑油の希釈等が誘発される可能性がある。このため、ＮＯｘ触媒９０へ還元剤を供給する場合は、可能な限り還元剤添加弁１０を利用することが好ましい。
【００９５】
上記したようなリッチスパイク処理においては、ＥＣＵ１１は、ＮＯｘ触媒９０内の排気の空燃比が所望の空燃比となるように還元剤（燃料）の供給量をフィードバック制御する。例えば、ＥＣＵ１１は、ＮＯｘ触媒９０内の排気の空燃比が所望の空燃比よりリーンな時は還元剤の供給量を増加させるべく還元剤添加弁１０を制御し、ＮＯｘ触媒９０内の排気の空燃比が所望の空燃比よりリッチな時は還元剤の供給量を減少させるべく還元剤添加弁１０を制御する。
【００９６】
尚、ＮＯｘ触媒９０内の排気の空燃比は該ＮＯｘ触媒９０へ流入する排気の空燃比と相関するため、ＥＣＵ１１は空燃比センサ１６の測定値が所望の空燃比となるように還元剤添加弁１０をフィードバック制御する。
【００９７】
ところで、還元剤添加弁１０、若しくは空燃比センサ１６が故障すると、空燃比センサ１６の測定値が還元剤の供給量に見合った量（所定量）の変化を示さなくなる。
【００９８】
そのような場合に故障箇所が特定されないと、ＮＯｘ触媒９０内の空燃比を所望の空燃比に収束させることができない上、種々の不具合を生じる可能性がある。
【００９９】
そこで、本実施例のＮＯｘ再生処理では、ＥＣＵ１１は、空燃比センサ１６の測定値が還元剤の供給量に見合った量（所定量）の変化を示さない場合に、その要因を特定してＮＯｘ再生処理を可及的に継続するようにした。
【０１００】
以下、本実施例におけるＮＯｘ再生処理について図５に沿って説明する。図５は、本実施例におけるＮＯｘ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。このＮＯｘ再生処理ルーチンは、予めＥＣＵ１１のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、所定期間毎にＥＣＵ１１によって実行される。
【０１０１】
ＮＯｘ再生処理ルーチンでは、ＥＣＵ１１は、先ずＳ３０１において、ＮＯｘ再生条件が成立しているか否かを判別する。ＮＯｘ再生条件としては、ＮＯｘ触媒９０のＮＯｘ吸蔵量が一定量以上である、或いは前回のＮＯｘ再生処理実行終了時から一定期間が経過している等の条件を例示することができる。
【０１０２】
前記Ｓ３０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、本ルーチンの実行を一旦
終了する。一方、前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０２へ進む。
【０１０３】
Ｓ３０２では、ＥＣＵ１１は、空燃比センサ１６の測定値Ａ／Ｆ１（以下、「第１の測定値Ａ／Ｆ１」と称する）を読み込む。
【０１０４】
Ｓ３０３では、ＥＣＵ１１は、還元剤添加弁１０を間欠的に作動させてリッチスパイク処理を行う。
【０１０５】
Ｓ３０４では、ＥＣＵ１１は、空燃比センサ１６の測定値Ａ／Ｆ２（以下、「第２の測定値Ａ／Ｆ２」と称する）を読み込む。
【０１０６】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ１１は、前記第１の測定値Ａ／Ｆ１から前記第２の測定値Ａ／Ｆ２を減算して、空燃比の低下量（＝Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ２）を算出する。次いで、ＥＣＵ１１は、前記低下量（＝Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ２）が所定量△Ａ／Ｆ未満であるか否かを判別する。
【０１０７】
前記した所定量△Ａ／Ｆは、正常時における空燃比の低下量に相当する量であり、還元剤添加弁１０からＮＯｘ触媒９０へ供給された還元剤（燃料）の量に応じて定められる。
【０１０８】
前記Ｓ３０５において否定判定された場合（Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ２≧△Ａ／Ｆ）は、Ｓ３１３へ進み、還元剤添加弁１０によるリッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理を継続する。
【０１０９】
前記Ｓ３０５において肯定判定された場合（Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ２＜△Ａ／Ｆ）は、Ｓ３０６へ進み、還元剤添加弁１０の作動を停止させる。
【０１１０】
Ｓ３０７では、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３によるポスト噴射を開始する。すなわち、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０６及びＳ３０７において、還元剤添加弁１０によるリッチスパイク処理から燃料噴射弁３のポスト噴射によるリッチスパイク処理へ切り換える。
【０１１１】
Ｓ３０８では、ＥＣＵ１１は、空燃比センサ１６の測定値Ａ／Ｆ３（以下、「第３の測定値Ａ／Ｆ３」と称する）を読み込む。
【０１１２】
Ｓ３０９では、ＥＣＵ１１は、先ず前記第１の測定値Ａ／Ｆ１から前記第３の測定値Ａ／Ｆ３を減算することにより、空燃比の低下量（＝Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ３）を算出する。次いで、ＥＣＵ１１は、前記低下量（＝Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ３）が所定量△Ａ／Ｆ未満であるか否かを判別する。
【０１１３】
尚、還元剤添加弁１０の作動により排気の空燃比が多少変化している場合も考えられるため、前記Ｓ３０９において第１の測定値Ａ／Ｆ１の代わりに第２の測定値Ａ／Ｆ２が用いられるようにしてもよい。すなわち、ＥＣＵ１１は、Ｓ３０９において、第３の測定値Ａ／Ｆ３と第２の測定値Ａ／Ｆ２との差（＝Ａ／Ｆ２−Ａ／Ｆ３）が前記所定量△Ａ／Ｆ未満であるか否かを判別するようにしてもよい。
【０１１４】
前記Ｓ３０９において否定判定された場合（Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ３≧△Ａ／Ｆ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ３１２へ進み、還元剤添加弁１０が故障していると判定する。続いて、ＥＣＵ１１は、Ｓ３１３へ進み、燃料噴射弁３のポスト噴射によるリッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理を継続する。
【０１１５】
この場合、還元剤添加弁１０の故障を検出することができるとともに、リッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理を継続することが可能となる。
【０１１６】
また、前記Ｓ３０９において肯定判定された場合（Ａ／Ｆ１−Ａ／Ｆ３＜△Ａ／Ｆ）は、ＥＣＵ１１は、Ｓ３１０へ進み、空燃比センサ１６が故障していると判定する。
【０１１７】
続いて、ＥＣＵ１１は、Ｓ３１１へ進み、燃料噴射弁３のポスト噴射を停止させるとともに、還元剤添加弁１０を作動させる。すなわち、ＥＣＵ１１は、燃料噴射弁３のポスト噴射によるリッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理から還元剤添加弁１０によるリッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理へ戻す。
【０１１８】
この場合、空燃比センサ１６の故障を検出することができるとともに、潤滑油の希釈等を抑制しつつリッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理を継続することが可能となる。
【０１１９】
以上述べた実施例によれば、ＮＯｘ触媒９０内における排気の空燃比を複数の手段によって変更可能な内燃機関の排気浄化システムにおいて、該システムの故障が発生した場合に故障箇所を特定することができるとともに、ＮＯｘ触媒９０に対するリッチスパイク処理及びＮＯｘ再生処理を可及的に継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１の実施例における内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第２の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】第３の実施例における内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図５】第３の実施例におけるＮＯｘ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２１】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・燃料噴射弁（第２変更手段）
８・・・・・排気通路
９・・・・・パティキュレートフィルタ（排気浄化装置）
１０・・・・還元剤添加弁（第１変更手段）
１１・・・・ＥＣＵ（制御手段）
１３・・・・差圧センサ
１４・・・・排気温度センサ（検出手段）
１６・・・・空燃比センサ（検出手段）
【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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