(57)【要約】【課題】ＮＯx触媒に燃料を供給するとともに排気の一部にＮＯx触媒をバイパスさせることによってＮＯx触媒の浄化能力の再生処理を実施するシステムにおいて、より簡単な制御でより確実にシステム全体としてのＮＯxの浄化効率を向上できる技術を提供する。【解決手段】例えばＮＳＲのＮＯx還元処理などの際に、燃料添加弁によって燃料を排気に添加するとともに排気管を通過する排気のうちの、ＮＳＲをバイパスするバイパス管を通過する排気の量を増加させ、ＮＳＲに流入する排気の低ＳＶ化を図る添加同期バイパス制御を行うシステムに関する。ＮＯx還元処理において必要とされる燃料の添加頻度が、添加同期バイパス制御によってシステム全体のＮＯxの浄化効率を高められる上限の添加頻度である限界添加頻度以下である場合にのみ、添加同期バイパス制御を行うようにした。【選択図】図４
2008280980.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、前記排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の上流側において前記排気通路から分岐するとともに、前記排気浄化装置の下流側において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置をバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側において排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給し前記排気浄化装置に導入させることにより、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する再生処理を行う再生手段と、
前記再生手段が前記再生処理を行う場合に、前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させ、前記排気浄化装置を通過する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行う再生時排気流量制御手段と、
前記再生手段による再生処理において必要とされる、前記還元剤の添加頻度を導出する添加頻度導出手段と、
を備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度に基づいて、前記再生時排気流量制御を実施するか否かを決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２】
前記再生処理において前記再生時排気流量制御が行われた場合の排気の浄化効率が、前記再生時排気流量制御が行われなかった場合の排気の浄化効率以上となる上限の前記還元剤の添加頻度である限界添加頻度を導出する限界添加頻度導出手段を更に備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度が、前記限界添加頻度以下の場合に、前記再生時排気流量制御を実施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ＮＯxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するための方策の例としては、内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを浄化する吸蔵
還元型ＮＯx触媒を設ける技術が知られている。この技術においては吸蔵されたＮＯxの量が増加すると浄化能力が低下するため、例えばリッチスパイク制御を行うことにより吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたＮＯxを還元放出することが行われる（以下、「ＮＯx還元処理」という。）。
【０００３】
また、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（ＰＭ：Particulate Matter）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。
【０００４】
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、フィルタの温度を上昇させて捕集された微粒子物質を酸化除去することとしている（以下、「ＰＭ再生処理」という。）。この場合にも、フィルタの温度を上昇させるために、フィルタに還元剤としての燃料を供給する場合がある。
【０００５】
ここで、ＮＯx触媒についてのＮＯx還元処理やフィルタ（特にＮＯx触媒が担持された
もの）についてのＰＭ再生処理を実施する際には、還元剤の供給と同時に排気の一部にＮＯx触媒やフィルタなどの排気浄化装置をバイパスさせ、排気浄化装置を通過する排気の
流量を低減する技術が提案されている。これによれば、還元剤が排気浄化装置に到達する前に多量の排気によって酸化してしまうことを抑制できるとともに、還元剤による排気浄化装置内における酸化還元反応が充分に終了する時間を確保でき、排気浄化装置の浄化能力の再生効率を向上させることができる。
【０００６】
このような排気浄化システムの技術に関連して、例えば以下の技術が公知である。すなわち、エンジンの排気管に吸蔵還元型ＮＯx触媒を設け、還元剤を噴射可能な液体噴射ノ
ズルを吸蔵還元型ＮＯx触媒より排ガス上流側の排気管に設ける。また、酸化触媒として
機能するパティキュレートフィルタを吸蔵還元型ＮＯx触媒より排ガス下流側の排気管に
設ける。さらに、吸蔵還元型ＮＯx触媒をバイパスするようにバイパス管を排気管に接続
し、排ガス調整弁が排ガスを吸蔵還元型ＮＯx触媒又はバイパス管のいずれか一方に流す
ように切換える。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒より排ガス上流側の排気管内の排ガス温
度を検出する温度センサの検出出力に基づいて還元剤の噴射と排ガス調整弁開度をそれぞれ制御する。（特許文献１参照。）。
【０００７】
この技術においては、排ガス温度が所定値未満の場合、還元剤の噴射をオフし、排ガスを吸蔵還元型ＮＯx触媒に流すとともに、バイパス管に流さないように排ガス調整弁を調
整する。これにより排ガス中のＮＯxは触媒に吸蔵され、排ガス中のＨＣは触媒に担持さ
れた貴金属の酸化作用により酸化される。排ガス温度が所定値以上の場合、大部分の排ガスをバイパス管に流しかつ一部の排ガスを触媒に流すように排ガス調整弁を調整すると同時に、液体噴射ノズルから還元剤を噴射する。これにより触媒入口の排ガスの空気過剰率が低下するとともに、触媒に吸蔵されたＮＯxが上記ＨＣ等と反応しＮ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏと
なって触媒から放出される。また、還元剤の噴射により生成されたＨＣなどの一部は触媒を通過してフィルタにより捕集される。このフィルタに捕集されたＨＣなどは、還元剤が噴射されているときに、大部分の排ガスがバイパス管を流れて、空気過剰率の高い排ガスがフィルタに流入するので、フィルタに担持された活性金属の酸化作用により酸化・燃焼される。
【０００８】
これによれば、排ガスに含まれるＮＯx及びパティキュレートの排出量を高効率で低減
できるとともに、液体噴射ノズルから排気管に噴射された還元剤が気化した状態で大気中に排出されるのを防止できる。
【０００９】
しかし、ＮＯx還元処理やＰＭ再生処理などの浄化能力の再生処理において、排気に排
気浄化装置をバイパスさせた場合、上述のように排気浄化装置の浄化能力の再生効率を上昇でき、浄化率の向上が期待できる一方、バイパスさせた排気中の浄化物質が排気浄化装置を通過せずに排出されるので、エミッションの悪化に繋がるおそれがあった。
【特許文献１】特開２００２−３４９２３６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、排気浄化装置に還元剤を供給するとともに排気の一部に排気浄化装置をバイパスさせることによって排気浄化装置の浄化能力の再生処理を実施するシステムにおいて、より簡単な制御でより確実にシステム全体としての排気の浄化効率を向上でき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、排気浄化装置の浄化能力の再生処理時に、還元剤を排気浄化装置に供給するとともに排気浄化装置をバイパスする排気の量を増加させ、排気浄化装置に流入する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行うシステムに関する。そして、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を再生するために必要とされる還元剤の添加頻度を導出し、この添加頻度の値に基づいて、再生時排気流量制御の実行または不実行を決定するようにしたことを最大の特徴とする。
【００１２】
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の上流側において前記排気通路から分岐するとともに、前記排気浄化装置の下流側において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置をバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側において排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給し前記排気浄化装置に導入させることにより、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する再生処理を行う再生手段と、
前記再生手段が前記再生処理を行う場合に、前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させ、前記排気浄化装置を通過する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行う再生時排気流量制御手段と、
前記再生手段による再生処理において必要とされる、前記還元剤の添加頻度を導出する添加頻度導出手段と、
を備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度に基づいて、前記再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することを特徴とする。
【００１３】
ここで前述のように、再生時排気流量制御においては、還元剤添加手段から還元剤を排
気中に添加して再生処理を行う際に、排気通路を通過する排気のうちバイパス通路を通過する排気の量を増加させる。このことによって、排気中に添加された還元剤が排気浄化装置に到達する前に大量の排気との接触によって酸化してしまうことを抑制できるとともに、排気浄化装置内で還元剤による酸化還元反応が終了するために充分な時間を確保することができる。従って、再生時排気流量制御によって排気浄化装置における排気の浄化率を向上することができる。
【００１４】
一方、再生時排気流量制御の実施中は、排気浄化装置をバイパスする排気の量が増加することにより、排気浄化装置で浄化されずに下流側に流出する排気の量が増加する。
【００１５】
従って、再生時排気流量制御の実施に際して、再生処理における還元剤の添加頻度が比較的低い場合には、バイパス通路を通過して未浄化のまま流出する排気の量が比較的少ないので全体としての排気の浄化効率は上昇する傾向がある。それに対し、再生処理における還元剤の添加頻度が高くなると、バイパス通路を通過して未浄化のまま流出する排気の量が増加するのでシステム全体としての排気の浄化効率は低下する傾向がある。
【００１６】
このように、再生時排気流量制御によってシステム全体としての排気の浄化効率を向上させることができるか否かは、その際の還元剤の添加頻度によって異なる。
【００１７】
そこで、本発明においては、添加頻度導出手段によって、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を充分に再生するために必要とされる還元剤の添加頻度を導出する。そして、導出された添加頻度に基づいて、再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することとした。
【００１８】
より具体的には、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を充分に再生するために必要とされる還元剤の添加頻度と所定の基準値とを比較し、その大小関係によって再生時排気流量制御を実施するか否かを決定してもよい。
【００１９】
これによれば、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を充分に再生するために必要とされる還元剤の添加頻度の値によって、再生時排気流量制御を実施するか否かを決定するので、再生時排気流量制御を実施するか否かの判定において複雑な演算を必要とせず、より簡単に再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することができる。
【００２０】
また、本発明においては、前記再生処理において前記再生時排気流量制御が行われた場合の排気の浄化効率が、前記再生時排気流量制御が行われなかった場合の排気の浄化効率以上となる上限の前記還元剤の添加頻度である限界添加頻度を導出する限界添加頻度導出手段を更に備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度が、前記限界添加頻度以下の場合に、前記再生時排気流量制御を実施するようにしてもよい。
【００２１】
ここで前述のように、再生時排気流量制御によってシステム全体としての排気の浄化効率を向上させることができるか否かは、その際の還元剤の添加頻度によって異なる。そして、還元剤の添加頻度が所定の閾値以上となると、再生時排気流量制御を実施しない場合の方が再生時排気流量制御を実施する場合より、システム全体としての排気の浄化効率が高くなる場合がある。
【００２２】
そこで、本発明においては、再生時排気流量制御を実施した場合の方が、実施しない場合と比較して、システム全体としての排気の浄化効率が高くなる上限の添加頻度である限界添加頻度を限界添加頻度導出手段によって導出する。そして、再生処理において必要とされる還元剤の添加頻度が限界添加頻度以下である場合に限って、再生処理において再生
時排気流量制御を行うこととしてもよい。
【００２３】
これによれば、再生処理において必要とされる還元剤の添加頻度と限界添加頻度とを比較するという簡単な制御によって、再生時排気流量制御がシステム全体としての排気の浄化効率を高める方向に作用するかどうかを判定することができ、システム全体としての排気の浄化効率が高められる場合に限って再生時排気流量制御を実施することができる。
【００２４】
本発明によれば、より簡単な制御でシステム全体としての排気の浄化効率を高めることができ、より確実にエミッションを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明にあっては、排気浄化装置に還元剤を供給するとともに排気の一部に排気浄化装置をバイパスさせることによって排気浄化装置の浄化能力の再生処理を実施するシステムにおいて、より簡単な制御でより確実にシステム全体としての排気の浄化効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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】
【００２７】
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。
【００２８】
図１において、内燃機関１には、内燃機関１から排出される排気が流通する排気通路としての排気管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ＮＯxを浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、「ＮＳＲ」と略す。）１０が配置されている。そして、排気管５におけるＮＳＲ１０の下流側には、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ１１が配置されている。なお、ＮＳＲ１０に酸化能を有する酸化触媒ＣＣｏが付加された構成としてもよい。
【００２９】
また、ＮＳＲ１０の上流の分岐部５ａにおいて、排気管５からバイパス通路としてのバイパス管６が分岐されている。そして、バイパス管６には、内燃機関１からの排気にバイパス管６を通過させるか遮断するかを切換える切換弁１５が備えられている。また、バイパス管６は、ＮＳＲ１０とフィルタ１１の間の部分で排気管５に合流している。
【００３０】
ここで、切換弁１５を作動させて、内燃機関１からの排気にそのまま排気管５を通過させることにより、排気にＮＳＲ１０及びフィルタ１１の両方を通過させることができる。同様に、内燃機関１からの排気にバイパス管６を通過させることにより、排気にＮＳＲ１０をバイパスさせてフィルタ１１のみを通過させることができる。
【００３１】
なお、排気管５における分岐部５ａの上流側には、ＮＳＲ１０のＮＯx還元処理または
ＳＯx被毒再生処理の際や、フィルタ１１のＰＭ再生処理の際に、還元剤としての燃料を
排気中に添加する燃料添加弁１４が配置されている。上記においてＮＳＲ１０は排気浄化装置に相当する。また、燃料添加弁１４は還元剤供給手段に相当する。
【００３２】
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）２０が併設さ
れている。このＥＣＵ２０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ＮＳＲ１０、フィルタ１１を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。
【００３３】
ＥＣＵ２０には、図示しないエアフローメータ、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、出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０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、本実施例における切換弁１５、燃料添加弁１４などが電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０によって制御されるようになっている。
【００３４】
また、ＥＣＵ２０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。以下で説明する本実施例における添加同期バイパス制御実行判断ルーチンも、ＥＣＵ２０内のＲＯＭに記憶されたプログラムの一つである。
【００３５】
ここで、上記の構成においてＮＳＲ１０のＮＯx還元処理を行う場合について考える。
この場合、燃料添加弁１４から還元剤としての燃料を添加するとともに、燃料が添加されている期間中は切換弁１５を開弁し、排気の一部にバイパス管６を通過させる。これにより、ＮＳＲ１０に流入する排気の量を低減し（低ＳＶ(Space Velocity)化し）、燃料添加弁１４から添加された燃料がＮＳＲ１０に到達するまでに酸化消費されてしまうことを抑制できる。また、ＮＳＲ１０に到達した燃料がＮＳＲ１０内で充分に還元反応を完了可能な時間を確保することができ、ＮＳＲ１０におけるＮＯxの還元効率を向上させることが
できる（以下、この制御を「添加同期バイパス制御」という。）。
【００３６】
なお、添加同期バイパス制御を実施することによって、燃料添加弁１４から排気に添加された燃料もバイパス管６を通過して下流側に流出されるが、その量が少量であるので、ＮＳＲ１０におけるＮＯxの還元効率には殆ど影響を及ぼさない。また、バイパス管６を
通過した燃料はフィルタ１１で酸化させることが可能である。
【００３７】
次に、図２には、ＮＳＲ１０に対するＮＯx還元処理における燃料添加弁１４からの燃
料添加と切換弁１５の開閉に係るタイムチャートを示す。なお、添加同期バイパス制御は再生時排気流量制御に相当し、添加同期バイパス制御を実行するＥＣＵ２０及び切換弁１５は、再生時排気流量制御手段を構成する。また、本実施例においてＮＯx還元処理が再
生処理に相当し、ＥＣＵ２０は本実施例において再生手段に相当する。
【００３８】
ここで、ＮＳＲ１０のＮＯx還元処理時に添加同期バイパス制御を行った場合、切換弁
１５を開弁している期間中、バイパス管６を介して排気がＮＳＲ１０を通過せずに下流側に流出するため、浄化されないまま排出されるＮＯxの量が増加する。そして、ＮＯx還元処理における燃料添加弁１４からの燃料添加頻度（図２中、１／（燃料添加インターバル）に相当する。）によっては、ＮＳＲ１０における還元効率の向上の効果より、バイパス管６を経由して下流側に流出するＮＯxの増加による影響が大きくなり、システム全体と
してのＮＯxの浄化効率が低下してしまうことが考えられた。
【００３９】
具体的には、燃料添加弁１４からの燃料添加頻度が高いほど、バイパス管６を経由して下流側に流出するＮＯxの量が増加する。また、基本的には燃料添加弁１４からの燃料添
加頻度が高い方が、ＮＳＲ１０におけるＮＯx浄化率自体は高くなるが、燃料添加頻度の
増加に対するＮＯxの浄化率の上昇に係る傾きは、燃料添加頻度が高くなると緩やかにな
る傾向がある。
【００４０】
そうすると、システム全体としてのＮＯxの浄化効率は、燃料添加頻度が高くなると、
むしろ添加同期バイパス制御を行うことによって低下することとなる。図３は、燃料添加弁１４からの燃料添加頻度とシステム全体としてのＮＯxの浄化効率との関係が、添加同
期バイパス制御が実施された場合とされない場合でどのように異なるかを示したグラフである。図３のグラフからも分かるように、添加同期バイパス制御が実施された場合とされない場合におけるシステム全体としてのＮＯxの浄化効率は、特定の燃料添加頻度を閾値
として逆転する。
【００４１】
そこで、本実施例においては、図３に示すように、上記特定の燃料添加頻度を限界添加頻度と定義した。そしてＮＳＲ１０のＮＯx還元処理の実行時において、必要とされる燃
料添加頻度が限界添加頻度以下の場合にのみ、添加同期バイパス制御を実施することとした。
【００４２】
図４には、本実施例における、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＥＣＵ２０によってＮＯx還元処理の実行指令が出された際に実行される。
【００４３】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、ＮＳＲ１０のＮＯx還元処理にお
いて必要とされる添加頻度が導出される。具体的には、ＮＳＲ１０におけるＮＯx吸蔵量
、内燃機関１からの排出ＮＯx量、及び、燃料添加弁１４から１回の燃料添加で添加され
る燃料量と、必要とされる添加頻度との関係を予め実験などによって求めマップ化しておく。そして、ＮＳＲ１０におけるこの時点でのＮＯx吸蔵量、内燃機関１の運転状態から
推定される内燃機関１からの排出ＮＯx量、及び、燃料添加弁１４から１回の燃料添加で
添加される実際の燃料量から、これらの量に対応する添加頻度を前述のマップから読み出すことによって、必要とされる添加頻度が導出される。Ｓ１０１の処理が終了するとＳ１０２に進む。
【００４４】
Ｓ１０２においては、限界添加頻度が導出される。ここで、限界添加頻度は、予め実験によって求められてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されており、その値が読み出されることによって導出される。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。
【００４５】
Ｓ１０３においては、必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下かどうかが判定される。ここで必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下であると判定された場合にはＳ１０４に進む。一方、必要とされる添加頻度が限界添加頻度より高いと判定された場合には、本ルーチンをそのまま一旦終了する。
【００４６】
Ｓ１０４においては、添加同期バイパス制御が実行される。具体的には、Ｓ１０１で導出された添加頻度によって燃料添加弁１４から燃料添加されるとともに、燃料添加弁１４からの燃料添加タイミングと同期して切換弁１５を全開する制御を行う。Ｓ１０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００４７】
以上、説明したように、本実施例においてはＮＳＲ１０のＮＯx還元処理において必要
とされる添加頻度が導出され、これを予め定められた限界添加頻度と比較することにより、添加同期バイパス制御を実行するか否かを判断した。従って、添加同期バイパス制御によってシステム全体としてのＮＯxの浄化効率が高められる場合にのみ、添加同期バイパ
ス制御が実行されるので、より確実にエミッションを向上することができる。また、添加同期バイパス制御の実行または不実行を判断する際に、煩雑な演算処理などを必要としないので、より簡単な制御によって迅速に、添加同期バイパス制御の実行または不実行を判断することができる。
【００４８】
なお、上記の添加同期バイパス制御実行判断ルーチンにおけるＳ１０１の処理を実行す
るＥＣＵ２０は、添加頻度導出手段に相当する。また、Ｓ１０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、限界添加頻度導出手段に相当する。
【００４９】
また、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンのＳ１０３の処理においては、必要とされる燃料添加頻度（１／（燃料添加インターバル）に相当）と限界添加頻度とを比較したが、この代わりに、必要とされる燃料添加頻度と限界添加頻度の各々に相当する燃料添加インターバル同士を比較してもよい（その場合は、Ｓ１０３における不等号の向きが逆になることは当然である。）。
【実施例２】
【００５０】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、ＮＯx還元処理にお
いて必要とされる燃料の添加頻度が限界添加頻度より高い場合に、当該必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下となるように、添加同期バイパス制御における切換弁の閉弁時の開度を制御した上で、添加同期バイパス制御を必ず実行するようにした例について説明する。
【００５１】
図５には、本実施例における添加同期バイパス制御判定ルーチン２についてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、ＥＣＵ２０によってＮＯx還元処理の実行指令が出された際に実行される。
【００５２】
本ルーチンと、実施例１で説明した添加同期バイパス制御判定ルーチンとの相違点は、Ｓ１０３で、必要とされる添加頻度が限界添加頻度より高いと判定された場合に、ルーチンを終了させるのではなく、Ｓ２０１に進む点である。以下、本ルーチンと添加同期バイパス制御判定ルーチンとの相違点についてのみ説明する。
【００５３】
本ルーチンのＳ１０３において、必要とされる添加頻度が限界添加頻度より高いと判定された場合には、Ｓ２０１に進む。Ｓ２０１においては、切換弁１５の添加同期バイパス制御における開弁動作時の開度をより閉弁側に変更する。そうすると、添加同期バイパス制御において燃料添加弁１４から燃料添加が行なわれた際に、バイパス管６に流入する排気の量が減少する。
【００５４】
そうすると、燃料添加弁１４からの燃料添加頻度が比較的低い場合における添加同期バイパス制御の効果、すなわちシステム全体としてのＮＯxの浄化効率は低下するが、一方
で、限界添加頻度をより高い側に変化させることができる。
【００５５】
Ｓ２０１の処理が終了するとＳ１０２の処理の前に戻り、添加同期バイパス制御における切換弁１５の開弁動作時の開度を変更した後の、新たな限界添加頻度を導出する。具体的には、添加同期バイパス制御における切換弁１５の開弁動作時の開度と限界添加頻度との関係を予め実験などによって求めてマップ化しておく。そして、このマップから、この時点における切換弁１５の開弁動作時の開度に対応した限界添加頻度の値を読み出すことによって新たな限界添加頻度を導出する。そして、Ｓ１０３において、必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下であると判定されるまでＳ１０２、Ｓ１０３及びＳ２０１の処理を繰り返し実行する。Ｓ１０３において、必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下であると判定された場合には、Ｓ１０４以降に進む。
【００５６】
以上、説明したように、本実施例においては、切換弁１５の添加同期バイパス制御における切換弁１５の開弁動作時の開度を変更することによって限界添加頻度をより高い側に変更し、必要添加頻度が限界添加頻度以下となる条件を満たすようにした上で、添加同期バイパス制御を必ず実行することとした。
【００５７】
これによれば、添加同期バイパス制御を実行可能な機会を増やすことができ、システム全体としてのＮＯxの浄化効率をより確実に高めることができる。
【００５８】
なお、上記の実施例においては、排気浄化装置がＮＳＲ１０である場合について説明したが、排気浄化装置は、フィルタに吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持されたＤＰＮＲなど、他
の形態のものでもよい。また、排気浄化装置がＤＰＮＲである場合には、本発明をＤＰＮＲのＰＭ再生に適用することも可能である。さらに、本発明における排気浄化装置への燃料の供給方法は、燃料添加弁１４からの燃料添加に限られず、例えば内燃機関１における副噴射によるものであってもよい。
【００５９】
また、上記の実施例においては、燃料添加弁１４を分岐部５ａの上流側に配置し、燃料添加弁１４からの燃料添加タイミングにおいて切換弁１５を開弁することによって添加同期バイパス制御を行なった。これに対し、燃料添加弁１４を排気管５における分岐部５ａとＮＳＲ１０の間の部分に配置し、燃料添加弁１４からの燃料添加タイミングにおいて切換弁１５を開弁することによって添加同期バイパス制御を行なうようにしてもよい。これによっても、燃料添加弁１４からの燃料添加タイミングにＮＳＲ１０に導入される排気の量を低減することができ、ＮＳＲ１０のＮＯx還元処理におけるＮＯx還元効率を向上させることができる。
【００６０】
さらに、上記の実施例においては、ＥＣＵ２０とバイパス管６に配置された切換弁１５とによって再生時排気流量制御手段を構成するようにしたが、切換弁１５をバイパス管６に配置する代わりに、分岐部５ａに三方弁を配置し、排気管５の分岐部５ａの下流側に流れる排気の量とバイパス管６に流入する排気の量を調節するようにしても良い。
【００６１】
また、上記の実施例においては、ＮＳＲ１０のＮＯx還元処理において必要とされる添
加頻度が、添加同期バイパス制御が実施された場合とされない場合におけるシステム全体としてのＮＯxの浄化効率が逆転する閾値としての限界添加頻度以下となる場合にのみ、
添加同期バイパス制御を実施することとした。しかし、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンまたは同ルーチン２におけるＳ１０３の処理で、ＮＳＲ１０のＮＯx還元処理にお
いて必要とされる添加頻度と比較され、添加同期バイパス制御の実行または不実行を決定する基準となる添加頻度として、限界添加頻度以外の添加頻度を用いてもよい。
【００６２】
例えば、フィルタ１１における酸化能力が低く、添加同期バイパス制御の実行時にバイパス管６を通過して下流側に流出した燃料をフィルタ１１で充分に酸化できないような場合には、限界添加頻度よりも低い添加頻度を基準としてもかまわない。その他、内燃機関１の状態に応じて限界添加頻度に対して所定のマージンを加減した添加頻度を基準とすることは、本発明の技術思想を逸脱するものではない。
【００６３】
また、本発明は、燃料以外の還元剤を用いる排気浄化システム、例えば尿素水を還元剤として用いる選択還元型のＮＯx触媒を含む排気浄化システムにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の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した図である。
【図２】本発明の実施例に係る燃料添加と切換弁の開閉のタイミングを示すタイムチャートの例である。
【図３】本発明の実施例に係る燃料添加頻度とシステム全体としてのＮＯxの浄化効率の関係の、添加同期バイパス制御の有無による相違を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係る添加同期バイパス制御実行判断ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２に係る添加同期バイパス制御実行判断ルーチン２を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・内燃機関
５・・・排気管
５ａ・・・分岐部
６・・・バイパス管
１０・・・ＮＳＲ
１１・・・フィルタ
１４・・・燃料添加弁
１５・・・切換弁
２０・・・ＥＣＵ
【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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