(57)【要約】【課題】ＥＧＲ触媒を備えるＥＧＲ通路を有する内燃機関の排気浄化システムであって、ＥＧＲガス中のＳＯＦよるＥＧＲ触媒の酸化機能の低下をより確実に回復させて、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下によるエミッションの悪化を抑制する。【解決手段】ＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲクーラ２４と、ＥＧＲクーラ２４の上流側に設けられたＥＧＲ触媒２３と、を備える内燃機関１の排気浄化システムにおいて、前記ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断されるとき、前記ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒２３の酸化機能を回復させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、該内燃機関から排出される排気の一部を該排気通路から該吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に備えられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラの上流側の前記ＥＧＲ通路に設けられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気中の物質を酸化する酸化機能を有するＥＧＲ触媒と、
前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気中のＳＯＦによって、該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断するＳＯＦ被毒判断手段と、
前記ＳＯＦ被毒判断手段によって前記ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断されるとき、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能を回復させるＳＯＦ被毒回復手段と、を備える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記ＳＯＦ被毒回復手段は、前記ＳＯＦ被毒判断手段によって前記ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断されるとき、
前記内燃機関における燃焼条件を制御して前記ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度を昇温させることで、該ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させる排気温度制御手段と、
前記ＥＧＲ触媒には該ＥＧＲ触媒の温度を昇温させるヒータが備えられ、該ヒータへの通電を制御することで、該ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるヒータ制御手段と、
前記ＳＯＦ被毒回復手段による前記ＥＧＲ触媒温度の昇温が行われないときに比べて、前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気の量を増量することで、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるＥＧＲ量制御手段と、
のうち少なくとも何れかによって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて、該ＥＧＲ触媒の酸化機能を回復させ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。
【請求項３】
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度と該ＥＧＲ触媒から流出する排気の温度との関係に基づいて、該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断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システム。
【請求項４】
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記内燃機関から放出されるＳＯＦの前記ＥＧＲ触媒における付着ＳＯＦ量を推定し、該推定された付着ＳＯＦ量の積算量が所定のＳＯＦ量を越えると、該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断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システム。
【請求項５】
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、
前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の酸素濃度と、
前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の温度と、
のうち少なくとも何れかに基づいて、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断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システム。
【請求項６】
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記内燃機関の排気通路内の排気のＮＯｘ濃度が所定のＮＯｘ濃度より低いときは、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断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システム。
【請求項７】
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵、還元するＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすることで、該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を低減させる還元制御手段と、を更に備え、
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記還元制御手段によって前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすることを中断して、該中断期間における前記ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度に基づいて、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断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システム。
【請求項８】
前記内燃機関からの排気が前記ＥＧＲ通路を介して再循環されて該内燃機関の燃焼室に供給されることにより増加する煤の発生量のピーク時における再循環排気量よりも、該燃焼室に供給される再循環排気の量を多くすることで、該燃焼室内の燃焼状態を煤の発生量を抑制する低温燃焼状態とする低温燃焼制御手段を更に備え、
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記低温燃焼制御手段によって前記燃焼室内の燃焼状態が低温燃焼状態とされているとき、該燃焼室内の燃焼安定性又は前記内燃機関による発生トルクの何れかに基づいて、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断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システム。
【請求項９】
内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、該内燃機関から排出される排気の一部を該排気通路から該吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に備えられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラの上流側の前記ＥＧＲ通路に設けられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気中の物質を酸化する酸化機能を有するＥＧＲ触媒と、
所定期間毎に、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能を回復させるＳＯＦ被毒回復手段と、を備える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記ＳＯＦ被毒回復手段は、
前記内燃機関における燃焼条件を制御して前記ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度を昇温させることで、該ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させる排気温度制御手段と、
前記ＥＧＲ触媒には該ＥＧＲ触媒の温度を昇温させるヒータが備えられ、該ヒータへの通電を制御することで、該ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるヒータ制御手段と、
前記ＳＯＦ被毒回復手段による前記ＥＧＲ触媒温度の昇温が行われないときに比べて前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気の量を増量することで、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるＥＧＲ量制御手段と、
のうち少なくとも何れかによって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて、該ＥＧＲ触媒に堆積しているＳＯＦを酸化除去することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記内燃機関の排気通路に、前記内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵、還元するＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすることで、該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を低減させる還元制御を行う還元制御手段と、を更に備え、
前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う期間における、前記還元制御手段による還元制御を行う頻度を、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行わない期間における、前記還元制御手段による還元制御を行う頻度より高くすることを特徴とする請求項１又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１２】
前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う期間における、前記内燃機関の吸気通路への新気量を、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行わない期間における、前記内燃機関の吸気通路への新気量より少なくすることを特徴とする請求項１又は請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１３】
前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度を推定するＳＯＦ被毒量推定手段を更に備え、
前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定される前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に従い、前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気量を減量し、又は前記内燃機関の吸気通路への新気量を増量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システム。
【請求項１４】
前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度を推定するＳＯＦ被毒量推定手段を更に備え、
前記ＥＧＲクーラは、該ＥＧＲクーラに排気を冷却するための冷却水が流入し、該冷却水量を制御することで該ＥＧＲクーラの冷却能力が調整され、
前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定される前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に従い、前記ＥＧＲクーラへ流入する冷却水量を減少させ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システム。
【請求項１５】
前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度を推定するＳＯＦ被毒量推定手段と、
前記ＥＧＲクーラの上流側の前記ＥＧＲ通路と前記ＥＧＲクーラの下流側の前記ＥＧＲ通路を連通して、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の一部を、前記ＥＧＲクーラを迂回させるＥＧＲバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラに流入する排気量に対する前記ＥＧＲバイパスに流入する排気量の比率であるＥＧＲバイパス率を制御する排気流量制御弁と、を更に備え、
前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定される前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に従い、前記排気流量制御弁によって前記ＥＧＲバイパス率を高く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システム。
【請求項１６】
前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定された前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度が所定の酸化機能より低い状態であるときに、該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１７】
前記ＳＯＦ被毒量推定手段は、所定の条件における前記ＥＧＲ触媒の温度を検出し、該検出された前記ＥＧＲ触媒の温度が低くなるに従い、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能がより低下していると推定する請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１８】
前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度を所定期間ＳＯＦ除去温度に昇温させた後に、前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の酸素濃度と、前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の温度のうち少なくとも何れかが、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復状態における、それぞれの回復値に至らないときに、
前記内燃機関の冷却水温度、該内燃機関の排気通路内の背圧に基づいて、前記内燃機関の排気浄化システムの不具合を判断する請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１９】
前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度を所定期間ＳＯＦ除去温度に昇温させた後に、前記排気のＮＯｘ濃度が、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復状態における回復値に至らないときに、
前記内燃機関の冷却水温度、該内燃機関の排気通路内の背圧に基づいて、前記内燃機関の排気浄化システムの不具合を判断する請求項６又は請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２０】
前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度を所定期間ＳＯＦ除去温度に昇温させた後に、前記排気のＮＯｘ濃度が、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復状態における回復値に至らないときに、
前記内燃機関の燃料噴射系の不具合を判断する請求項６又は請求項７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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化を行う排気浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排出される排気のＮＯｘを抑制するための技術として、排気の一部を内燃機関の吸気通路に再循環させる、いわゆるＥＧＲ装置がある。ＥＧＲ装置は、内燃機関の燃焼室に排気を導入することにより、燃焼室内の燃焼温度を下げてＮＯｘの生成量を減少させるものである。
【０００３】
ＥＧＲ装置は、再循環される排気（以下、「ＥＧＲガス」という）が流れるＥＧＲ通路、ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するためのＥＧＲクーラ、ＥＧＲ通路を流れる排気量を調整するＥＧＲ弁等の機器から構成される。ここで、再循環される排気中に含まれるＨＣや粒子状物質（以下、「ＰＭ」という）等がこれらＥＧＲクーラやＥＧＲ弁に付着、堆積すると、ＥＧＲクーラの目詰まりによる排気冷却能力の低下や、ＥＧＲ弁の固着を招き、排気の再循環制御を良好に行うことが困難となる。
【０００４】
排気中に含まれるＰＭは、燃料未燃分や潤滑油未燃分であるＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）と、煤（Ｓｏｏｔ）に大別できる。そこで、ＥＧＲ装置において、上流側から順に、酸化触媒、活性金属（酸化触媒）を担持したフィルタを設けることで、先ずＥＧＲガス中のＳＯＦを酸化触媒で酸化処理し、そしてＥＧＲガス中の煤をフィルタで捕集する技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。そして、フィルタで捕集された煤は、フィルタに担持されたＰｔ等の活性金属において酸化処理される。
【０００５】
この他に、ＥＧＲ装置の上流側に排気中の物質を酸化するＥＧＲ触媒を設けて、ＥＧＲクーラ等に流入する排気中のＨＣやＰＭ等を浄化して、これらに起因する悪影響を未然に防止する技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。また、排気に含まれる煤等がＥＧＲクーラに付着してその冷却能力が低下したときに、排気の温度を上昇させて、付着している煤等を燃焼させて、煤等を酸化除去する技術も公開されている（例えば、特許文献３を参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３８３２０号公報
【特許文献２】
特開２０００−４５８８１号公報
【特許文献３】
特開２００２−１７４１４８号公報
【特許文献４】
特開２００２−３７１８７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＧＲ通路を有する内燃機関において、ＥＧＲガス中のＨＣ等の物質を酸化除去するためのＥＧＲ触媒が設けられる。このＥＧＲ触媒によりＥＧＲガスを浄化し、ＥＧＲ触媒の下流に配置されるＥＧＲクーラの目詰まり等を防止するとともに、内燃機関の燃焼室における燃焼状態に悪影響が及ぶのを抑制する。
【０００８】
しかし、排気中に含まれるＰＭの中でも、ＳＯＦは燃料や潤滑油の未燃分であるため、煤よりも比較的ＥＧＲ触媒に付着し堆積しやすい。その結果、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下し、ＥＧＲガス中のＨＣ等の物質を酸化することが困難となり、ＥＧＲ触媒の下流に配置されるＥＧＲクーラの目詰まり等を十分に抑制することができなくなる。また、酸化機能が低下することによりＥＧＲガスの温度が昇温されにくくなるため、ＥＧＲガスの体積密度が変化し、ＮＯｘの抑制に必要なＥＧＲガス流量の正確な制御が困難となる虞がある。
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ＥＧＲ触媒を備えるＥＧＲ通路を有する内燃機関の排気浄化システムであって、ＥＧＲガス中のＳＯＦよるＥＧＲ触媒の酸化機能の低下をより確実に解消し、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下によるエミッションの悪化を抑制する内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度に着目した。これは、ＥＧＲ通路に設けられた排気浄化のための酸化触媒であるＥＧＲ触媒には、排気中のＳＯＦによってその酸化機能が低下するが、該酸化機能の低下の程度は排気温度によって異なるからである。更には、排気温度を比較的高温まで上昇させることで、ＳＯＦによるＥＧＲ触媒の酸化機能の低下を解消することも可能となる。
【００１１】
そこで、内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、該内燃機関から排出される排気の一部を該排気通路から該吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラの上流側の前記ＥＧＲ通路に備えられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気中の物質を酸化する酸化機能を有するＥＧＲ触媒と、前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気中のＳＯＦによって、該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断するＳＯＦ被毒判断手段と、前記ＳＯＦ被毒判断手段によって前記ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断されるとき、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能を回復させるＳＯＦ被毒回復手段と、を備える。
【００１２】
前記内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＥＧＲ通路を介した排気再循環によるＮＯｘ排出の低減が行われる。しかし、先述したようにＥＧＲガス中のＳＯＦによって、ＥＧＲ触媒の酸化機能が次第に低下し、ＥＧＲ触媒の本来の機能を十分に発揮できないＳＯＦ被毒状態となる。そこで、前記ＳＯＦ被毒判断手段によって、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する。その結果、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断された場合には、前記ＳＯＦ被毒回復手段によってＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度まで上昇させ、ＥＧＲ触媒に付着し堆積しているＳＯＦを酸化燃焼させる。ここで、ＳＯＦ除去温度とは、ＥＧＲ触媒に付着し堆積したＳＯＦを酸化燃焼して除去するために必要なＥＧＲ触媒の温度である。このＳＯＦ除去温度は比較的高温であるため、内燃機関の一般的な運転状態において、ＥＧＲ触媒はＳＯＦ除去温度に至っている期間は短い。そこで、ＳＯＦ被毒回復手段によって、ＥＧＲ触媒を強制的にＳＯＦ除去温度にするのである。
【００１３】
尚、ＳＯＦ被毒回復手段によってＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるに際して、内燃機関の運転状態を考慮してもよい。即ち、先述したように内燃機関の運転状態によって、ＥＧＲ触媒の温度がＳＯＦ除去温度のような高温まで昇温する期間は短い。従って、ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させることで内燃機関の運転状態に悪影響を与える場合、例えば、燃焼室内の燃焼状態が不安定になったり、またはエミッションが悪化したりする場合には、ＳＯＦ被毒判断手段によってＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断されて直ちにＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるのではなく、内燃機関の運転状態に悪影響を与えない状態となった後にＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させる。
【００１４】
これにより、ＥＧＲガス中のＳＯＦよるＥＧＲ触媒の酸化機能の低下をより確実に解消して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下によるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【００１５】
ここで、ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるためには、以下にあげる手段を採用し得る。即ち、前記ＳＯＦ被毒回復手段は、前記ＳＯＦ被毒判断手段によって前記ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断されるとき、前記内燃機関における燃焼条件を制御して前記ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度を昇温させることで、該ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させる排気温度制御手段と、前記ＥＧＲ触媒には該ＥＧＲ触媒の温度を昇温させるヒータが備えられ、該ヒータへの通電を制御することで、該ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるヒータ制御手段と、前記ＳＯＦ被毒回復手段による前記ＥＧＲ触媒温度の昇温が行われないときに比べて、前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気の量を増量することで、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させるＥＧＲ量制御手段と、のうち少なくとも何れかによって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて、該ＥＧＲ触媒の酸化機能を回復させる。
【００１６】
前記排気温度制御手段は、内燃機関の燃焼条件である噴射量を増量したり、噴射時期を遅角させたりすることで、ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度を上昇させる。また、燃料噴射を圧縮上死点近傍で行う主噴射とは別に、主噴射の後の所定時期において燃料噴射（以下、「副噴射」という）を行うことでも、ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度を昇温させてもよい。内燃機関の燃焼状態を制御して排気温度を昇温させる場合、内燃機関のトルク変動等の内燃機関の運転状態へ悪影響が及ぶ虞があるため、燃料の噴射量や噴射時期は該内燃機関の運転状態への影響を考慮するのが好ましい。
【００１７】
前記ヒータ制御手段は、ＥＧＲ触媒を昇温させるヒータの通電量を制御することでＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度とする。ここで、ヒータによるＥＧＲ触媒の温度制御の態様としては、ヒータの発熱部（通電されることで発熱する金属部等）上にＥＧＲ触媒が担持されて、ヒータに通電することでＥＧＲ触媒の温度が昇温する態様に加えて、ヒータの発熱部とＥＧＲ触媒が個別に構成されて該発熱部からの熱が伝播してＥＧＲ触媒の温度が昇温する態様のいずれでもよい。
【００１８】
前記ＥＧＲ量制御手段は、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲガスは、ＮＯｘの発生を抑制すべく、内燃機関の機関負荷に基づいて、再循環される排気量、即ちＥＧＲ通路の流量が制御される。従って、排気を再循環することで、内燃機関での燃焼状態が悪化して失火する虞がある場合や、エミッションが悪化する場合は、ＥＧＲガス量を減量するか、また排気の再循環そのものが中止される。
【００１９】
しかし、ＳＯＦ被毒判断手段によってＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断される場合は、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を優先して、ＥＧＲガス量を増量する。即ち、ＥＧＲガス量が増量されることで、内燃機関での燃焼状態やエミッションが若干悪化する虞はあるが、エミッションが極度に悪化したり失火したりしない限りにおいてはＥＧＲガス量が増量される。その結果、ＥＧＲ触媒の温度がＳＯＦ除去温度へ速やかに至り、以てＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒が解消される。
【００２０】
ここで、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒を判断するためには、以下にあげる手段を採用し得る。先ず、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度と該ＥＧＲ触媒から流出する排気の温度との関係に基づいて、該ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する。
【００２１】
即ち、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下することによって、ＥＧＲ触媒での、排気中に含まれる物質の酸化反応が鈍化する。従って、該酸化反応による酸化熱の発生量が減少するために、ＥＧＲ触媒に流入する排気の、ＥＧＲ触媒での温度上昇量が小さくなる。即ち、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下するに従い該温度上昇量がより小さくなる。そこで、ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度に対する、ＥＧＲ触媒から流出する排気の温度の温度上昇量に基づいて、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することが可能である。
【００２２】
第二に、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記内燃機関から放出されるＳＯＦの前記ＥＧＲ触媒における付着ＳＯＦ量を推定し、該推定された付着ＳＯＦ量の積算量が所定のＳＯＦ量を越えると、該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断する。
【００２３】
即ち、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下は、内燃機関から排出される排気に含まれるＳＯＦがＥＧＲ触媒に付着することに起因するものであり、その付着ＳＯＦ量を推定することでＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断するものである。排気に含まれるＳＯＦ量は内燃機関の機関負荷が低くなるほど増加し、また内燃機関での燃焼状態が排気中に多量のＨＣを含む燃焼状態である場合にも、排気に含まれるＳＯＦ量は増加する。従って、これらに基づいてＥＧＲ触媒に付着するＳＯＦ量を推定する。また、ＥＧＲ触媒の温度が低いほどＥＧＲ触媒にＳＯＦが付着しやすくなるため、付着ＳＯＦ量の推定にあたり、ＥＧＲ触媒の温度を考慮してもよい。そして、付着ＳＯＦ量の積算量が、所定のＳＯＦ量を越えることで、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能となる。尚、所定のＳＯＦ量は、実験等で、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下を踏まえて決定すればよい。
【００２４】
第三に、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の酸素濃度と、前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の温度と、のうち少なくとも何れかに基づいて、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する。
【００２５】
ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態となり酸化機能が低下すると、ＥＧＲ触媒での酸化反応が鈍化するために、内燃機関の燃焼室に再循環されるＥＧＲガス温度は、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下していない状態と比べて、低下する。従って、ＥＧＲガスの体積密度が高い状態になるため、結果的にＥＧＲガスと新気が混入する部位（内燃機関の燃焼室を含む）における、新気に対するＥＧＲガスの重量比率（以下、「ＥＧＲ率」という）が高くなる。その結果、ＥＧＲガスと新気が混入する部位での吸気の酸素濃度が低下する。そこで、該部位での吸気の酸素濃度に基づいて、例えば該部位での吸気の酸素濃度が所定の酸素濃度より低くなった場合には、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能である。
【００２６】
また、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴い、ＥＧＲガスの温度が、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下していない状態と比べて、低下するのは先述の通りである。従って、ＥＧＲガスと新気が混入する部位での吸気の温度も低下することになる。そこで、該部位での吸気の温度に基づいて、例えば該部位での吸気の温度が所定の温度より低くなった場合には、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能である。
【００２７】
第四に、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記内燃機関の排気通路内の排気のＮＯｘ濃度が所定のＮＯｘ濃度より低いときは、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断する。
【００２８】
ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴う、ＥＧＲガスと新気が混入する部位における、新気に対するＥＧＲ率が高くなるのは先述の通りである。従って、実質的にＥＧＲガス量が増量されることになるため、内燃機関での燃焼状態が不安定な状態（例えば酸素不足による燃焼の悪化等）となる虞がある。しかし、該ＥＧＲガス量が増量されることで、発生するＮＯｘの量は減少することになる。従って、内燃機関の排出通路におけるＮＯｘ濃度に基づいて、即ち該ＮＯｘ濃度が所定のＮＯｘ濃度より低くなった場合には、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能である。ここで、所定のＮＯｘ濃度とは、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒状態を判断するための、排気通路におけるＮＯｘ濃度の閾値であり、予め実験等で求めておくのが好ましい。
【００２９】
第五に、前記内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵、還元するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすることで、該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を低減させる還元制御手段と、を更に備える。そして、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記還元制御手段によって前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすることを中断して、該中断期間における前記ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度に基づいて、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する。
【００３０】
上記内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒を備える場合、還元制御手段による排気の空燃比制御とともに、該ＮＯｘ触媒によって排気中のＮＯｘが吸蔵、還元され、排気の浄化が行われる。このＮＯｘ触媒の下流における排気のＮＯｘ濃度、即ちＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度に基づいて、先述したようなＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあるか否かの判断を行う場合、還元制御によってＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度の変動が小さくなるため、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを正確に判断するのが困難となる。そこで該還元制御を中断し、その中断期間において判断することで、還元制御手段による排気の空燃比制御の影響を回避する。そして、ＮＯｘ触媒の変動をより確実に検出し、以てＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあるか否かをより確実に判断することが可能となる。
【００３１】
第六に、前記内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記内燃機関からの排気が前記ＥＧＲ通路を介して再循環されて該内燃機関の燃焼室に供給されることにより増加する煤の発生量のピーク時における再循環排気量よりも、該燃焼室に供給される再循環排気の量を多くすることで、該燃焼室内の燃焼状態を煤の発生量を抑制する低温燃焼状態とする低温燃焼制御手段を、更に備える。そして、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記低温燃焼制御手段によって前記燃焼室内の燃焼状態が低温燃焼状態とされているとき、該燃焼室内の燃焼安定性又は前記内燃機関による発生トルクの何れかに基づいて、前記ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する。
【００３２】
低温燃焼制御手段による低温燃焼状態とは、燃焼室内へ再循環される排気量を正確に制御する必要があるために、低負荷領域等、限られた内燃機関の運転状態においてのみ実現が可能な燃焼状態である。従って、低温燃焼状態は、外乱に対するロバスト性の低い燃焼状態であるため、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下して、燃焼室内に導入される吸気におけるＥＧＲ率が高くなると、比較的容易に燃焼室内の燃焼状態が不安定な状態となったり、内燃機関による発生トルクが変動したりする。
【００３３】
そこで、燃焼室内の燃焼状態が低温燃焼状態であるときの燃焼室内の燃焼安定性や内燃機関の発生トルクに基づいて、即ち燃焼室内の燃焼状態が不安定となることを検出することで、または内燃機関の発生トルクが急に増加または減少することを検出することで、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能である。尚、具体的には、気筒内の筒内圧力の推移や内燃機関の機関出力軸の回転ムラ等から、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能である。
【００３４】
ここで、先述までの内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＥＧＲ触媒をＳＯＦ被毒状態から回復させるときは、前記ＳＯＦ被毒判断手段によってＥＧＲ触媒の酸化機能が低下して、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断されるときである。そのため、先述したように、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒を判断するための制御を要し、該内燃機関の排気浄化システムが複雑となる。
【００３５】
そこで、内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気通路から吸気通路へ連通し、該内燃機関から排出される排気の一部を該排気通路から該吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に備えられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気を冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラの上流側の前記ＥＧＲ通路に設けられ、該ＥＧＲ通路を流れる排気中の物質を酸化する酸化機能を有するＥＧＲ触媒と、所定期間毎に、前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能を回復させるＳＯＦ被毒回復手段と、を備える。
【００３６】
このように構成される内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復は、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度にかかわらず所定期間毎に行われる。従って、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態であるか否かを判断するための制御が不要となり、該内燃機関の排気浄化システムが簡便なものとなる。ここで、前記所定期間とは、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴ってエミッションが悪化するまでに、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う間隔である。尚、この間隔は、常時、一定間隔である必要はなく、内燃機関の運転状態毎に変動させてもよい。
【００３７】
また、経過時間に基づいて、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行うのではなく、該内燃機関の排気浄化システムにおけるいずれかの制御が行われるのに伴って、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行ってもよい。このような場合は、先述した該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復のための制御と同様の制御が行われるときに併せて、該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行うことで、一の制御において複数の目的を同時に達成することが可能となる。特に燃焼室での燃焼条件を制御することで排気温度を上昇する場合には、その発生した高温の排気を、上記「いずれかの制御」とともにＳＯＦ被毒回復にも利用することが可能となる。
【００３８】
また、ＳＯＦ被毒回復制御手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を、所定期間毎に行う場合においても、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復は、先述した前記排気温度制御手段、前記ヒータ制御手段および前記ＥＧＲ量制御手段のうち少なくとも何れかによって実行される。
【００３９】
ここで、前記ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復が行われているとき、ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度とする制御が行われる。その結果、ＥＧＲ通路を経て燃焼室へ再循環される排気の温度が上昇するために、ＥＧＲガスの体積密度が低下する。そして、燃焼室への吸気におけるＥＧＲ率が低減するため、内燃機関から排出される排気に含まれるＮＯｘ量が上昇する。
【００４０】
そこで、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記内燃機関の排気通路に、前記内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵、還元するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とすることで、該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量を低減させる還元制御を行う還元制御手段と、を更に備える。そして、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う期間における、前記還元制御手段による還元制御を行う頻度を、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行わない期間における、前記還元制御手段による還元制御を行う頻度より高くする。
【００４１】
このようにすることで、ＳＯＦ回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復が行われている場合において、内燃機関からの排出ＮＯｘ量が増えても、ＮＯｘ触媒および還元手段による排気浄化をより高頻度で行うことで、ＮＯｘが外気へ放出されるのを抑制することが可能となる。また、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復が行われている場合にのみ前記還元制御をより高頻度で行うことにより、ＮＯｘ触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とするのに要する燃料量をより少なく抑えることが可能となる。
【００４２】
また、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う期間における、前記内燃機関の吸気通路への新気量を、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて該ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行わない期間における、前記内燃機関の吸気通路への新気量より少なくすることも有用である。
【００４３】
即ち、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復が行われているときに、ＥＧＲ通路を経て燃焼室へ再循環される排気の温度が上昇するために、ＥＧＲガスの体積密度が低下するのは先述の通りであるが、そのＥＧＲガスの体積密度が低下するのに従って、新気量を少なくすることで、燃焼室に流入する吸気におけるＥＧＲ率の変動を抑え、ＮＯｘの増加を抑制するものである。
【００４４】
次に、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒状態からの回復制御は、ＥＧＲ触媒をＳＯＦ除去温度とすることで行われるが、内燃機関の運転状態等によっては、該回復制御は随時実行できるとは限らない。例えば、ＥＧＲガス量を制御することでＥＧＲ触媒をＳＯＦ除去温度とする場合には、エミッションが極端に悪化しない範囲で、若しくは失火しない範囲で、燃焼室での燃焼条件やＥＧＲガス量を制御するのが求められる。また、ヒータへの通電量を制御することでＥＧＲ触媒をＳＯＦ除去温度とする場合には、バッテリに十分な蓄電量が存在するときにのみヒータへの通電が可能である。
【００４５】
従って、内燃機関の運転状態等を理由に、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒状態からの回復制御が行われないときは、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下している状態にあるため、先述したように燃焼室内におけるＥＧＲ率が高くなる。そのため正確な排気再循環制御が行われないため、燃焼室内の燃焼状態が不安定な状態となる虞や、失火する虞がある。また、ＥＧＲ触媒の酸化機能が、前記ＳＯＦ被毒判断手段によってＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断されるまでに至らない状態であっても、ＥＧＲ触媒の酸化機能は幾分低下しているため、同様に、燃焼室内の燃焼状態が不安定な状態となる虞等がある。
【００４６】
そこで、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、以下の手段を採用し得る。第一に、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度を推定するＳＯＦ被毒量推定手段を更に備える。そして、前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定される前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に従い、前記ＥＧＲ通路を介して前記内燃機関の吸気通路へ再循環される排気量を減量し、又は前記内燃機関の吸気通路への新気量を増量する。
【００４７】
これにより、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴って上昇した、吸気におけるＥＧＲ率を、ＥＧＲガス量または新気量を調整することで、排気の再循環制御において本来あるべきＥＧＲ率とすることが可能となる。以て、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴って燃焼室内の燃焼状態が不安定な状態となる状態や、失火する状態を、回避することが可能となる。
【００４８】
第二に、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度を推定するＳＯＦ被毒量推定手段を更に備える。そして、前記ＥＧＲクーラは、該ＥＧＲクーラに排気を冷却するための冷却水が流入し、該冷却水量を制御することで該ＥＧＲクーラの冷却能力が調整されるものであり、前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定される前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に従い、前記ＥＧＲクーラへ流入する冷却水量を減少させる。
【００４９】
燃焼室内でのＥＧＲ率の増加は、先述したように、ＥＧＲ触媒の酸化機能が低下して燃焼室内へ再循環されるＥＧＲガスの温度が目的とする温度より低くなることに起因する。そこで、ＥＧＲガスの温度を制御するＥＧＲクーラの冷却能力を調整して、ＥＧＲ触媒で昇温しない分だけＥＧＲクーラの冷却能力を弱めることで、結果的に燃焼室内へ再循環されるＥＧＲガスの温度を目的とする温度に近づける。このとき、ＥＧＲクーラは、ＥＧＲクーラに流れ込む冷却水量を制御することで、その冷却能力が調整される。即ち、ＥＧＲクーラに流れ込む冷却水によって排気との熱交換を行うため、その冷却水量を少なくすることで、ＥＧＲクーラの冷却能力が低下する。そこで、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復が行われるときに、冷却水量を少なくすることで、該冷却水の燃焼室内のＥＧＲ率を本来あるべきＥＧＲ率とし、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴って燃焼室内の燃焼状態が不安定な状態となる状態や、失火する状態を、回避することが可能となる。
【００５０】
第三に、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度を推定するＳＯＦ被毒量推定手段と、前記ＥＧＲクーラの上流側の前記ＥＧＲ通路と前記ＥＧＲクーラの下流側の前記ＥＧＲ通路を連通して、前記ＥＧＲ通路を流れる排気の一部を、前記ＥＧＲクーラを迂回させるＥＧＲバイパス通路と、前記ＥＧＲクーラに流入する排気量に対する前記ＥＧＲバイパスに流入する排気量の比率であるＥＧＲバイパス率を制御する排気流量制御弁と、を更に備える。そして、前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定される前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に従い、前記排気流量制御弁によって前記ＥＧＲバイパス率を高くする。
【００５１】
即ち、一部のＥＧＲガスをＥＧＲクーラを介して冷却するとともに、残りのＥＧＲガスはＥＧＲクーラをバイパスさせてその温度を保ち、これらのＥＧＲガスを混合し、その混合比率である前記バイパス率を制御することで、最終的に燃焼室に再循環されるＥＧＲガスの温度を本来あるべき温度にするものである。これによって、燃焼室内のＥＧＲ率が本来あるべきＥＧＲ率となり、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に伴って燃焼室内の燃焼状態が不安定となる状態や、失火する状態を、回避することが可能となる。
【００５２】
ここで、前記ＳＯＦ被毒量推定手段は、ＥＧＲ触媒にＥＧＲガス中のＳＯＦが付着してＥＧＲ触媒の酸化機能がどの程度低下しているかを推定するものである。そこで、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定されたＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度に基づいてＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断してもよい。即ち、前記ＳＯＦ被毒判断手段は、前記ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定された前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度が所定の酸化機能より低い状態であるときに該ＥＧＲ触媒は酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態にあると判断する。
【００５３】
尚、所定の酸化機能より低い状態とは、ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定されるＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度が、ＥＧＲ触媒がＳＯＦ被毒状態にあると判断し得る程度に低下している状態であることを意味する。
【００５４】
ここで、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下の程度は、ＥＧＲ触媒での酸化反応による酸化熱を大きく反映する、ＥＧＲ触媒の温度に基づいて推定することが可能である。即ち、前記ＳＯＦ被毒量推定手段は、所定の条件における前記ＥＧＲ触媒の温度を検出し、該検出された前記ＥＧＲ触媒の温度が低くなるに従い、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能がより低下していると推定する。
【００５５】
ＥＧＲ触媒の温度に基づいてＥＧＲ触媒の酸化機能の低下を推定する場合、同一の条件下におけるＥＧＲ触媒の温度に基づく必要がある。そこで、前記所定の条件とは、ＥＧＲ触媒に流入する排気温度が同一温度である場合など、より正確なＥＧＲ触媒の酸化機能の低下を推定し得る条件下をいう。これにより、所定の条件におけるＥＧＲ触媒温度が低いときは、ＥＧＲ触媒での酸化熱の発生量が比較的低いことを意味し、以てＥＧＲ触媒の酸化機能の低下をより正確に推定することが可能となる。
【００５６】
尚、上述までの、ＳＯＦ被毒量推定手段によって推定されたＥＧＲ触媒の酸化機能の低下に基づいて、燃焼室内の燃焼状態が不安定な状態となることや、失火することを回避するための手段は、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復のためのＳＯＦ被毒回復手段を備える内燃機関の排気浄化システムの他に、該ＳＯＦ被毒回復手段を備えない内燃機関の排気浄化システムにも有用である。特に、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒が起こらない、もしくはＳＯＦ被毒が起こってもその進行の程度が非常に緩慢である内燃機関の排気浄化システムに、有用である。
【００５７】
ここで、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒状態を燃焼室への吸気の酸素濃度または吸気の温度に基づいて判断して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行った場合であっても、該吸気の酸素濃度および温度が本来あるべき値である回復値に回復しない虞がある。これらの値は、内燃機関の排気浄化システムが備える、ＥＧＲ触媒以外の要素にも大きく影響されるためである。そのような場合においてまで、ＳＯＦ被毒回復手段によるＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を継続すると、ＥＧＲ触媒の温度がＳＯＦ除去温度に維持される時間が長期化してＥＧＲ触媒の熱劣化が進む虞がある。
【００５８】
そこで、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒状態を燃焼室への吸気の酸素濃度または吸気の温度に基づいて判断して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度を所定期間ＳＯＦ除去温度に昇温させた後に、前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の酸素濃度と、前記ＥＧＲ通路が前記吸気通路と連通する部位より下流の該吸気通路内の吸気の温度のうち少なくとも何れかが、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復状態における、それぞれの回復値に至らないときに、前記内燃機関の冷却水温度、該内燃機関の排気通路内の背圧に基づいて、前記内燃機関の排気浄化システムの不具合を判断する。
【００５９】
ここで、前記所定期間とは、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒を解消するためにＳＯＦ除去温度とする期間をいう。そこで、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒は解消している状態において、先ず、内燃機関の冷却水温度に基づいて、前記内燃機関の排気浄化システムの不具合を判断する。これは、該冷却水温度が過度に低い場合、もしくは過度に高い場合には、ＥＧＲクーラによる冷却能力が適正な範囲に収まっていない蓋然性が高く、正確な排気循環制御が行われていないために、吸気の酸素濃度と温度が回復値に戻らないと考えられる。従って、この場合には、ＥＧＲ触媒の酸化機能は回復しているが、ＥＧＲクーラによる冷却が適正に行われていないと判断し得る。
【００６０】
次に、内燃機関の排気通路内の背圧に基づいて、前記内燃機関の排気浄化システムの不具合を判断する。該排気通路内の背圧が過度に高くなると、排気通路から吸気通路へのＥＧＲガスに係る圧力が高まる。その結果、吸気通路へ再循環されるＥＧＲガス量が増量し、吸気の酸素濃度と温度が回復値に戻らないと考えられる。従って、この場合には、ＥＧＲ触媒の酸化機能は回復しているが、背圧が適正な値ではないと判断し得る。そして、該排気通路内の背圧を下げる処理が行われる。このように、ＥＧＲ触媒以外の不具合を判断することで、ＥＧＲ触媒の温度がＳＯＦ被毒温度となる時間が不必要に長くなることを回避することが可能となる。
【００６１】
また、先述した内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気のＮＯｘ濃度に基づいて判断して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行った場合においても、同様に、該排気のＮＯｘ濃度が本来あるべき値である回復値に回復しない虞がある。
【００６２】
そこで、排気のＮＯｘ濃度に基づいて判断して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度を所定期間ＳＯＦ除去温度に昇温させた後に、前記排気のＮＯｘ濃度が、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復状態における回復値に至らないときに、先述と同様に、前記内燃機関の冷却水温度、該内燃機関の排気通路内の背圧に基づいて、前記内燃機関の排気浄化システムの不具合を判断する。
【００６３】
また、排気のＮＯｘ濃度に基づいて判断して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行った場合においては、内燃機関の燃料噴射弁や燃料供給装置等の燃料噴射系に不具合があって正確な燃料噴射が行えないために、ＥＧＲ触媒の酸化機能が回復した後でも排気のＮＯｘ濃度がその回復値に至らない虞がある。そこで、排気のＮＯｘ濃度に基づいて判断して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＳＯＦ被毒回復手段によって前記ＥＧＲ触媒の温度を所定期間ＳＯＦ除去温度に昇温させた後に、前記排気のＮＯｘ濃度が、前記ＥＧＲ触媒の酸化機能の回復状態における回復値に至らないときに、前記内燃機関の燃料噴射系の不具合を判断する。
【００６４】
これによって、内燃機関の燃料噴射系に不具合が発見されれば、該不具合を修正する処理が行われ、ＥＧＲ触媒の温度がＳＯＦ被毒温度となる時間が不必要に長くなることを回避することが可能となる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
ここで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される排気浄化システム、該排気浄化システムを含む圧縮着火式の内燃機関１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。
【００６６】
内燃機関１は、４つの気筒２を有する内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。蓄圧室４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
【００６７】
次に、内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、気筒２の燃焼室と吸気ポートを介して連通している。ここで、気筒２の燃焼室と吸気ポートとの連通は、吸気弁の開閉によって行われる。また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。吸気管８には、該吸気管８内を流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ９が取り付けられている。前記吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、該吸気管８内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。
【００６８】
ここで、エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には、排気のエネルギーを駆動源として作動する可変容量型ターボチャージャ１６のコンプレッサハウジング１６ａが設けられ、コンプレッサハウジング１６ａより下流の吸気管８には、前記コンプレッサハウジング１６ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１５設けられている。
【００６９】
一方、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管が排気ポートを介して気筒２の燃焼室と連通している。ここで、気筒２の燃焼室と排気ポートとの連通は、排気弁の開閉によって行われる。
【００７０】
また、内燃機関１には、排気再循環装置２１が設けられている。排気再循環装置２１は排気枝管１２の排気の一部を吸気枝管７へ再循環させる。排気再循環装置２１は、排気枝管１２（上流側）から吸気枝管７（下流側）へ延出しているＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２上に上流側から順に設けられたＥＧＲ触媒２３、ＥＧＲクーラ２４、ＥＧＲ弁２５と、を備える。更に、ＥＧＲ装置２１には、ＥＧＲクーラ２４とＥＧＲ触媒２３の間のＥＧＲ通路２２から、ＥＧＲクーラ２４の下流側のＥＧＲ通路２２へ延出するＥＧＲバイパス路２７が設けられている。そして、ＥＧＲ通路２２とＥＧＲバイパス路２７が連通する上流側の部位に、両通路に流入するＥＧＲガスの比率を調整する流量調整弁２６が設けられている。
【００７１】
ＥＧＲ触媒２３は、ＥＧＲ通路２２を流れる排気中のＨＣやＰＭ等を酸化して排気を浄化する機能を有する触媒である。ＥＧＲクーラ２４はＥＧＲ通路２２を流れる排気を冷却し、ＥＧＲ弁２５はＥＧＲ通路２２を流れる排気の流量を調整する。ＥＧＲ弁２５が開弁することで、排気枝管１２にある排気の一部がＥＧＲ通路２２に流入し、排気中のＨＣやＰＭ等がＥＧＲ触媒２３で酸化されてＥＧＲクーラ２４、ＥＧＲ弁２５を経て、吸気枝管７に再循環される。また、排気枝管１２からＥＧＲ通路２２へ流入した排気の一部は、流量調整弁２６によってＥＧＲバイパス路２７へ導かれ、更にＥＧＲクーラ２４を迂回して吸気枝管７へ再循環される。
【００７２】
また、前記排気枝管１２は、前記遠心過給機１６のタービンハウジング１６ｂと接続されている。前記タービンハウジング１６ｂは、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラーに接続されている。そして、排気管１３の途中には、排気中のＰＭを捕集する機能を有するフィルタであって、更に該排気に含まれるＮＯｘを酸化、吸蔵するＮＯｘ触媒が担持されているフィルタ１４設けられている。
【００７３】
ここで、燃料噴射弁３は、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０からの制御信号によって開閉動作を行う。また、ＥＧＲ弁２５および流量調整弁２６も、ＥＣＵ２０からの指令に従い、開弁制御される。
【００７４】
更に、アクセル開度センサ３４がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関トルク等を算出する。また、クランクポジションセンサ３２がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、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り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。
【００７５】
また、吸気枝管７には、吸気通路８を経て吸気枝管７に流入した新気と、ＥＧＲ通路２２を経て吸気枝管７に流入したＥＧＲガスとの混合による吸気における酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサ３５と、該吸気の温度を検出する吸気温度センサ３６が設けられている。また、フィルタ１４の下流側の排気枝管１３には、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ３１が設けられている。更に、ＥＧＲ通路２２には、ＥＧＲ触媒２３の上流側と下流側の排気温度を検出する排気温度センサ３７、３８が設けられている。
【００７６】
更に、フィルタ１４の上流側の排気管１３には排気を導入する上流側導入管３３ａの一端が接続され、フィルタ１４の下流の排気管１３には排気を導入する下流側導入管３３ｂの一端が接続される。上流側導入管３３ａ及び下流側導入管３３ｂの他端は差圧センサ３３に接続されている。差圧センサ３３は、上流側導入管３３ａ及び下流側導入管３３ｂへ導入された排気の差圧に対応した電圧をＥＣＵ２０に伝えることで差圧が検出される。
【００７７】
これらのセンサとフィルタ１４、ＥＧＲ装置２１等で構成される排気浄化システムによって、内燃機関１から排出される排気の浄化が行われる。ここで、ＥＧＲ通路２２に設けられたＥＧＲ触媒２３は、その酸化機能により、ＥＧＲガス中のＨＣやＰＭ等を酸化する。その結果、ＥＧＲクーラ２４やＥＧＲ弁２５へのＰＭ等の付着、堆積による各機器の性能の低下を抑制する。しかし、ＥＧＲガスに含まれるＰＭのうちＳＯＦについては、その酸化に要する温度が高温のため、ＥＧＲ触媒２３において十分に酸化されず、却ってＥＧＲ触媒２３にＳＯＦが付着、堆積し、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下する虞がある。この状態をＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態という。ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下することによって、ＥＧＲガスの浄化が不十分なものとなり、下流のＥＧＲクーラ２４やＥＧＲ弁２５等の機器の性能が低下する。
【００７８】
そこで、ＥＧＲ触媒２３をＳＯＦ被毒状態から回復させるために、ＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させることで、ＥＧＲ触媒２３に付着、堆積しているＳＯＦを酸化除去する。このとき、ＥＧＲ触媒２３に付着、堆積しているＳＯＦをより確実に酸化除去するために、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度まで昇温させる必要がある。以下に、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度まで昇温させるための手法について説明する。
【００７９】
第一に、内燃機関１での燃焼条件、例えば燃料噴射弁３からの燃料噴射量や燃料噴射時期を制御して、燃焼室から排出される燃焼ガスを昇温させて、ＥＧＲ触媒２３に流入する排気の温度を上昇させることで、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度まで昇温させる。例えば各気筒２における圧縮上死点近傍において行われる主噴射の後に行われる副噴射を行うことで、または燃料噴射時期を遅角側に移行させることで、燃焼室から排出される燃焼ガス温度を昇温させる。
【００８０】
第二に、ＥＧＲ触媒２３に隣接するようにヒータを設け、該ヒータに通電して発熱させることで、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度まで昇温させる。このとき、ヒータへの電力の供給は、内燃機関１の有するバッテリから行われる。また、ヒータの発熱部上にＥＧＲ触媒２３を担持して、ヒータへ通電することで、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度まで昇温させる。
【００８１】
第三に、ＥＧＲ通路２２を流れるＥＧＲガス量を増量すべくＥＧＲ弁２５の開度を更に開くようにしてもよい。通常、排気の再循環制御は、排気中のＮＯｘを低減すべく吸気枝管７へ再循環されるが、排気を再循環することで燃料の燃焼状態やエミッションが悪化しない程度において、最適なＥＧＲガス量が再循環される。しかし、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態を回復させる場合には、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させることを優先し、ＥＧＲガス量を増量する。但し、少なくとも内燃機関１において失火となる状態を避けるＥＧＲガス量とするのが好ましい。
【００８２】
尚、ＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させるにあたり、上述の手法を自由に選択、または組み合わせてもよい。その際、内燃機関１の運転状態やバッテリの蓄電量等に基づいて、何れの手法によってＥＧＲ触媒２３の温度の昇温が可能であるかを考慮する。
【００８３】
ここで、ＥＧＲ触媒２３をＳＯＦ被毒状態から回復させるタイミングは、ＳＯＦによってＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態であると判断されるときである。これにより、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させる頻度が、不必要に増大するのを抑制する。そこで、ＳＯＦによってＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下してＳＯＦ被毒状態であると判断する手法について、以下に説明する。
【００８４】
第一に、ＥＧＲ触媒２３から流出する排気温度とＥＧＲ触媒２３に流入する排気温度との関係に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することが可能である。ここで、図２に基づいて、ＥＧＲ触媒２３での酸化熱に基づくＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態の判断手法について説明する。図２は、ＥＧＲ触媒２３に流入する排気の温度に対する、ＥＧＲ触媒２３から流出する排気の温度の関係（以下、「排気温度関係」という）を示すグラフである。図２の横軸はＥＧＲ触媒２３に流入する排気の温度を示し、排気温度センサ３７によって検出される排気温度である。また、図２の縦軸はＥＧＲ触媒２３から流出する排気の温度を示し、排気温度センサ３８によって検出される排気温度である。
【００８５】
図２中の線Ｌ１は、ＥＧＲ２３触媒に流入する排気温度とＥＧＲ触媒２３から流出する排気温度とが同一である状態を示す基準線である。そして、図２中の線Ｌ２および線Ｌ３は、それぞれ、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態でない状態（以下、「正常状態」という）、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であるときの排気温度関係を示す。ＥＧＲ触媒２３が活性状態となった後においては、酸化反応によりＥＧＲ触媒２３から流出する排気温度は、ＥＧＲ触媒２３に流入する排気温度より相対的に高くなる。そこで、ＥＧＲ触媒２３が正常状態であれば、その酸化反応がより活発になるため、ＥＧＲ触媒２３から流出する排気温度がＥＧＲ触媒２３に流入する排気温度より高くなる程度が、より顕著となる。従って、ＥＧＲ触媒２３から流出する排気温度とＥＧＲ触媒２３に流入する排気温度との関係より、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することが可能である。
【００８６】
第二に、ＥＧＲ触媒２３におけるＳＯＦの付着量（以下、「付着ＳＯＦ量」という）を推定し、その付着ＳＯＦ量の積算量に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することが可能である。ここで、図３に基づいて、付着ＳＯＦ量に基づくＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態の判定手法について説明する。図３は、ＥＧＲ触媒２３の温度に対する、ＥＧＲ触媒２３に付着するＳＯＦ量の変化を示すグラフである。図３の横軸はＥＧＲ触媒２３の温度を示し、排気温度センサ３７によって検出される排気温度等に基づいて推定される。また、図３の縦軸はＥＧＲ触媒２３に付着するＳＯＦ量を示す。
【００８７】
図３中の線Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ、Ｌ４ｃの示す付着ＳＯＦ量の変化は、その順に排気中に含まれるＳＯＦ量が増大したときの、付着ＳＯＦ量の変化を示す。ここで、排気中に含まれるＳＯＦ量は、内燃機関１の運転状態等に基づいて推定する。ＥＧＲ触媒２３の温度が上昇するに従い、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が活性化されるため、ＥＧＲ触媒２３に付着する量は少なくなると考えられる。また、排気中に含まれるＳＯＦ量が増大するに従い、当然にＥＧＲ触媒２３に付着するＳＯＦ量が増加する。そこで、ＥＧＲ触媒２３の温度と排気中に含まれるＳＯＦ量をパラメータとして、ＥＧＲ触媒２３に付着するＳＯＦ量を推定し、そしてその積算量が所定の値を越えることをもって、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下し、ＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能である。
【００８８】
第三に、吸気酸素濃度センサ３５によって検出される吸気枝管７内の吸気の酸素濃度、または吸気温度センサ３６によって検出される吸気枝管７内の吸気の温度に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することが可能である。上記２つのセンサが設けられた位置は、ＥＧＲ通路２２が吸気枝管７と連通する部位より下流の部位であるから、該２つのセンサの検出対象となる吸気は、吸気管８からの新気とＥＧＲ通路２２からのＥＧＲガスの混合気である。従って、該吸気は、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下を反映する。
【００８９】
即ち、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下することによって、ＥＧＲガスの昇温の程度が鈍化する。そのためＥＧＲガスの堆積密度が高い状態で吸気枝管７へＥＧＲガスが再循環されることになる。その結果、吸気枝管７内の吸気におけるＥＧＲ率が高くなるために、吸気酸素濃度センサ３５によって検出される吸気枝管７内の吸気の酸素濃度が低下することになる。そこで、吸気酸素濃度センサ３５によって検出される酸素濃度が、基準となる酸素濃度より低くなることをもってＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能となる。
【００９０】
また、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が低下することに伴って、ＥＧＲガスの昇温の程度が鈍化する。従って、吸気温度センサ３６によって検出される吸気枝管７内の吸気の温度が下降する。そこで、吸気温度センサ３６によって検出される吸気温度が、本来あるべき吸気温度（これはＥＧＲ弁２５の開弁度等から算出される）より低くなることをもって、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能となる。
【００９１】
ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下とともに、吸気におけるＥＧＲ率が上昇するのは先述の通りである。そこで、第四に、排気通路１３内の排気のＮＯｘ濃度に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であるか否かを判断することが可能である。吸気におけるＥＧＲ率が上昇することにより、排気中のＮＯｘ濃度が低下すると考えられる。そこで、ＮＯｘ濃度センサ３１によって検出される排気のＮＯｘ濃度が、本来あるべきＮＯｘ濃度（これは内燃機関の運転状態やＥＧＲ弁２５の開弁度等から算出される）より低くなることをもって、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能となる。
【００９２】
尚、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのように、ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタ１４が排気通路１３に設けられている場合、フィルタ１４において該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して浄化するために、フィルタ１４に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とする還元制御が行われる。この還元制御は、主噴射の後に更に燃料を噴射する副噴射によって行われる。この還元制御を定期的に行うことで、ＮＯｘ触媒による排気中のＮＯｘの浄化が継続される。
【００９３】
ここで、ＮＯｘ濃度センサ３１がフィルタ１４の下流に設けられているために、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に伴う排気中のＮＯｘ濃度の変動が鈍化して、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であるか否かを正確に判断することが困難となる場合がある。そこで、図４に基づいて、このような場合において、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であるか否かを正確に判断する手法について説明する。
【００９４】
図４は、排気中のＮＯｘ濃度の推移を示すグラフである。図４の横軸は経過時間を示し、縦軸はＮＯｘ濃度を示す。図４中の線Ｌ６および線Ｌ７は、それぞれＥＧＲ触媒２３が正常状態である場合においてフィルタ１４に流入する排気のＮＯｘ濃度、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態である場合においてフィルタ１４に流入する排気のＮＯｘ濃度を表す。図４中の線Ｌ８および線Ｌ９は、それぞれＥＧＲ触媒２３が正常状態である場合においてフィルタ１４から流出する排気のＮＯｘ濃度、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態である場合においてフィルタ１４から流出する排気のＮＯｘ濃度を表し、ＮＯｘ濃度センサ３１によって検出される。
【００９５】
ここで、時間の経過とともにフィルタ１４に担持されたＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、ＮＯｘ濃度センサ３１によって検出される排気中のＮＯｘ濃度が徐々に増加する。そして、時間Ｔ１において、還元制御が行われ、吸蔵されていたＮＯｘが還元されて、浄化される。このとき、ＥＧＲ触媒２３が正常状態である場合とＳＯＦ被毒状態である場合とでは、ＮＯｘ濃度センサ３１によって検出されるＮＯｘ濃度には違いがあるものの、その差は大きくない。そして、時間Ｔ１の経過後、次に還元制御が行われるはずの時間Ｔ２においては、該還元制御を行わない。そうすると、このときのＮＯｘ濃度センサ３１によって検出されるＮＯｘ濃度は、フィルタ１４に流入する排気のＮＯｘ濃度に近づくために、ＥＧＲ触媒２３が正常状態である場合とＳＯＦ被毒状態である場合とのＮＯｘ濃度の差がより顕著となる。そこで、本来行うべき還元制御を敢えて中断し、その中断期間においてＮＯｘ濃度センサ３１によって検出される排気のＮＯｘ濃度が、本来あるべきＮＯｘ濃度（これは内燃機関の運転状態やＥＧＲ弁２５の開弁度等から算出される）より低くなることをもって、より正確にＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断することが可能となる。
【００９６】
第五に、内燃機関１の燃焼安定性または内燃機関１による発生トルクに基づいてＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であるか否かを判断することが可能である。特に、内燃機関１は、燃焼室への燃料噴射時期を固定した状態で排気再循環装置２１によってＥＧＲガスが燃焼室に供給されることにより増加する煤の発生量が最大となるときのＥＧＲガスの量よりも、燃焼室に供給されるＥＧＲガスの量を多くすることで、煤の発生量が抑制される低温燃焼制御を行うときに、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に伴う内燃機関１の燃焼安定性または内燃機関１による発生トルクの変動が顕著となる。そこで、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態の判断を行うには低温燃焼制御が行われているときが好適である。以下に、内燃機関１において低温燃焼制御が行われているときのＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態の判断について、図５に基づいて説明する。
【００９７】
図５は、クランク角に対する、気筒２内の筒内圧力の推移を示すグラフである。図５の横軸はクランク角を示し、縦軸は気筒２内の筒内圧力を示す。図５中の線Ｌ１０および線Ｌ１１は、低温燃焼制御が行われているときの、それぞれＥＧＲ触媒２３が正常状態である場合の気筒２内の筒内圧力の推移を、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態である場合の気筒２内の筒内圧力の推移を表す。
【００９８】
ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に伴い吸気のＥＧＲ率が上昇するのは先述の通りである。そして、ＥＧＲ率が上昇することで、線Ｌ１１に示されるように、燃焼室における燃料の着火遅れが長くなる。特に、低温燃焼制御が行われているときは、燃焼室内により多量のＥＧＲガスが導入されて、本来より燃焼状態の安定性が低いために、ＥＧＲ率が更に上昇することで、燃焼状態が大きく変動し、内燃機関１の燃焼状態が不安定なものとなりやすい。そして、内燃機関１の燃焼状態が変動すると、気筒２内の圧力、内燃機関１による発生トルク、燃料噴射弁３による燃料噴射量、内燃機関１の機関回転速度等に影響が及ぶ。そこで、低温燃焼制御が行われているときの、これらの変動に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することが可能となる。
【００９９】
以上までの内燃機関１の排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であるか否かを判断し、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であると判断されるときは、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度まで昇温させることで、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態をより確実に解消することが可能となる。そして、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下によるエミッションの悪化が抑制される。
【０１００】
＜第２の実施の形態＞
上記の第１の実施の形態においては、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断された後にＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させるが、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する処理を行う必要があるため、排気浄化システムの構成が複雑になる。そこで、排気浄化システムの構成を簡便なものとしつつ、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態を解消するための実施の形態を以下に示す。
【０１０１】
本実施の形態においては、排気浄化システムのハードウェアの構成は図１に示す通りである。該排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断する代わりに、所定期間毎に、上記の第１の実施の形態において説明した通り、ＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させる。所定期間は、予め実験等で決定された期間であって、該期間が経過するとＥＧＲ触媒２３の酸化機能がＳＯＦによって低下させられてＳＯＦ被毒状態にあるとされる期間である。そして、所定期間が経過する毎に、ＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させることで、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態を解消させる。
【０１０２】
また、燃焼室での燃焼条件を制御することによってＥＧＲ触媒２３の温度を昇温する場合、それにより生成された排気をフィルタ１４に流入させることで、フィルタ１４に捕集されたＰＭを酸化除去することが可能である。フィルタ１４には常時排気が流入し、流入する排気量も多いため、フィルタ１４に捕集されたＰＭを酸化除去すべき頻度は、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態となる頻度より、高い。そこで、フィルタ１４に捕集されたＰＭの酸化除去を複数回行う毎に１回、燃焼条件を変えてＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度となるべく、排気温度を上昇させることで、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒の解消と、フィルタ１４のＰＭの酸化除去を同時に行う。
【０１０３】
具体的に、図６に基づいて説明する。図６は、内燃機関１からの排気温度（図中Ｃ１で表される）、フィルタ１４の温度（図中Ｃ２で表される）、ＥＧＲ触媒２３の温度（図中Ｃ３で表される）の、通常運転時、通常フィルタ再生時、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を行うときのフィルタ再生（以下、「ＳＯＦ被毒回復兼用フィルタ再生」という）時における、各温度状態を表すグラフである。ここで、通常フィルタ再生時には、フィルタ１４に捕集されたＰＭを酸化除去することを目的としてフィルタの温度を上昇させる。従って、フィルタ１４の温度はフィルタ温度再生に必要な温度を超えるが、ＥＧＲ触媒２３の温度はＳＯＦ除去温度を超えない。このような温度状態とするには、例えば、燃焼室での燃焼条件において、燃料噴射時期を遅角側に移行させるとともに、図１には図示されていない燃料添加弁によって、フィルタ１４に流入する排気に燃料を添加する。
【０１０４】
そして、通常フィルタ再生を複数回行う毎に、一回ＳＯＦ被毒回復兼用フィルタ再生を行う。これは、フィルタ１４に捕集されたＰＭを酸化除去するとともに、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度とすることを目的とする。従って、フィルタ１４の温度はフィルタ温度再生に必要な温度を超え、ＥＧＲ触媒２３の温度もＳＯＦ除去温度を超える。このような温度状態とするには、先述の通常フィルタ再生時の条件に加えて、燃焼室において副噴射を行う。
【０１０５】
これにより、フィルタ再生の実行回数を基準とすることで、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かを判断することなく、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復が実行され、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下によるエミッションの悪化が抑制される。更に、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を行うことで、フィルタ１４の再生も同時に行われ、排気浄化システムの構成をより簡便なものとすることが可能となる。
【０１０６】
＜第３の実施の形態＞
上記の第１および第２の実施の形態においては、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させることで、ＥＧＲ触媒２３をＳＯＦ被毒状態から回復させる。このとき、ＥＧＲ触媒２３の温度が高温状態となるため、吸気枝管７に再循環されるＥＧＲガスの温度が上昇し、以てＥＧＲガスの体積密度が低下する。その結果、吸気におけるＥＧＲ率が低下することになるため、燃料の燃焼によるＮＯｘの発生量が増大し、エミッションが悪化する。そこで、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を行う際の、エミッションの悪化を抑制するための実施の形態を以下に示す。
【０１０７】
本実施の形態においては、排気浄化システムのハードウェアの構成は図１に示す通りである。ここで、フィルタ１４に担持されたＮＯｘ触媒は排気中のＮＯｘを吸蔵する。そして該ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して浄化するために、フィルタ１４に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とする還元制御が行われる。この還元制御は、主噴射の後に更に燃料を噴射する副噴射によって行われる。この還元制御を定期的に行うことで、ＮＯｘ触媒による排気中のＮＯｘの浄化が継続される。
【０１０８】
ＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度となっているときは、ＥＧＲ率が低下するために、ＮＯｘの生成量が増加し、フィルタ１４に担持されたＮＯｘ触媒へのＮＯｘの吸蔵速度が速まる。そこで、ＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度となっている期間においては、還元制御によるＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元を行う頻度を、ＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度となっていない期間よりも高めることで、多量に発生するＮＯｘをより確実に浄化して、エミッションの悪化を抑制する。
【０１０９】
また、ＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度となっている期間において、ＮＯｘの発生量が増加するのは、吸気におけるＥＧＲ率が低下することに起因する。そこで、ＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度となっている期間においては、吸気管８を経て吸気枝管７に流入する新気量を減量させて低下したＥＧＲ率を高めることで、ＮＯｘの発生を抑制する。
【０１１０】
＜第４の実施の形態＞
ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を行うその他の実施の形態について、図７に基づいて説明する。本実施の形態においては、排気浄化システムのハードウェアの構成は図１に示す通りである。図７はＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を行う制御のフローチャートである。尚、該制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。
【０１１１】
先ず、Ｓ１０１では、ＥＧＲ触媒２３の温度を検出する。ＥＧＲ触媒２３の温度は、ＥＧＲ触媒２３に流入する排気の温度と、ＥＧＲ触媒２３から流出する排気の温度を、それぞれ排気温度センサ３７、３８によって検出し、二つの排気温度の関係からＥＧＲ触媒２３の温度を検出する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【０１１２】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で検出されたＥＧＲ触媒２３の温度に基づいて、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下の程度を推定し、その推定されたＥＧＲ触媒２３の酸化機能に応じて、ＥＧＲ率を調整する。ここで、ＥＧＲ触媒２３の温度が、内燃機関の運転状態や排気温度等から推定される本来あるべき温度より低くなるに従い、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下の程度が大きくなる。そして、その酸化機能の低下の程度が大きくなるに従い、先述した通り、吸気におけるＥＧＲ率が高くなるため、そのＥＧＲ率が本来あるべきＥＧＲ率になるように調整される。
【０１１３】
ここで、ＥＧＲ率の調整の手法について説明する。第一に、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下の程度が大きくなるに従い、ＥＧＲ弁２５の開度を小さくして、吸気枝管７に再循環されるＥＧＲガス量を減量させる。または、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下の程度が大きくなるに従い、吸気絞り弁１０の開度を大きくして、吸気管８から吸気枝管７に流入する新気量を増量させる。これにより、吸気枝管７内に形成される吸気におけるＥＧＲ率が、本来あるべきＥＧＲ率へと近づく。
【０１１４】
第二に、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下の程度が大きくなるに従い、ＥＧＲクーラ２４の冷却能力を弱めるべく、ＥＧＲクーラ２４を流れる冷却水の流量を減量する。これにより、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下によって昇温されなかったＥＧＲガスを、更にＥＧＲクーラ２４によって過度に冷却しないようにする。よって、吸気枝管７に再循環されるＥＧＲガスの温度を本来あるべき温度に近づけることができ、吸気枝管７内に形成される吸気におけるＥＧＲ率が、本来あるべきＥＧＲ率へと近づく。
【０１１５】
第三に、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下の程度が大きくなるに従い、流量調整弁２６を調整して、ＥＧＲバイパス路２７を流れるＥＧＲガス量を増量する。これにより、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下によって昇温されなかったＥＧＲガスの一部を、ＥＧＲクーラ２４を迂回させることでＥＧＲクーラ２４による冷却を回避し、最終的に吸気枝管７に再循環されるＥＧＲガスの温度が本来あるべき温度に近づき、以て吸気枝管７内に形成される吸気におけるＥＧＲ率が、本来あるべきＥＧＲ率へと近づく。
【０１１６】
このように、吸気枝管７内に形成される吸気におけるＥＧＲ率が、本来あるべきＥＧＲ率へと近づくことで、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に伴う内燃機関の燃焼状態への悪影響やエミッションの悪化を抑制することが可能となる。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【０１１７】
Ｓ１０３では、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあるか否かが判断される。具体的には、Ｓ１０１で検出されたＥＧＲ触媒２３の温度に基づいて、その酸化機能の低下の程度を推定し、その低下の程度が一定の程度以上であれば、即ち、検出されたＥＧＲ触媒２３の温度と本来あるべきＥＧＲ触媒２３の温度との差が、一定の温度差以上となることをもって、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断される。Ｓ１０３で、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断されると、Ｓ１０４へ進む。一方で、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断されないと、Ｓ１０１以降の処理が再度行われる。
【０１１８】
Ｓ１０４では、ＳＯＦ被毒状態にあるＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温することが可能な条件が成立しているか否かが判断される。例えば、先述したように燃焼室での燃焼条件を制御してＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させる場合には、内燃機関１の運転状態がその燃焼条件の制御が可能な状態であるか否かが判断される。また、先述したようにヒータによってＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させる場合、ＥＧＲガスの流量を増量することによってＥＧＲ触媒２３の温度を昇温させる場合についても、それぞれが実行可能な条件となっている否かが判断される。Ｓ１０４で、ＳＯＦ被毒状態にあるＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温することが可能な条件が成立していると判断されると、Ｓ１０５へ進む。一方で、ＳＯＦ被毒状態にあるＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温することが可能な条件が成立していないと判断されると、Ｓ１０６へ進む。
【０１１９】
Ｓ１０５では、先述したようにＥＧＲ触媒２３をＳＯＦ除去温度に昇温させて、ＥＧＲ触媒２３をＳＯＦ被毒状態から回復させて、本制御を終了する。
【０１２０】
また、Ｓ１０６では、Ｓ１０１と同様にＥＧＲ触媒２３の温度を検出する。その後、Ｓ１０７へ進み、Ｓ１０２と同様にＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に応じて、ＥＧＲ率が調整される。Ｓ１０７の処理が終了すると、再び、Ｓ１０４の処理が行われる。
【０１２１】
本制御において、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であると判断されると、ＥＧＲ触媒２３の温度がＳＯＦ除去温度に昇温されて、酸化機能の回復が行われる。更に、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態であると判断されるまでの期間、およびＳＯＦ被毒状態であると判断された後であってＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に直ちに昇温できない期間において、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下によって高くなったＥＧＲ率を本来の適正な値とすべく、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に応じてＥＧＲ率の調整が行われる。以て、内燃機関の燃焼状態への悪影響やエミッションの悪化が抑制される。
【０１２２】
尚、本制御においては、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下に応じてＥＧＲ率の調整が行われるが、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下が著しい場合、例えば基準となる酸化機能より低いと判断される場合には、ＳＯＦの付着によるＥＧＲ弁２５の固着やＥＧＲクーラの目詰まり等が生じる虞のある、内燃機関１における所定の燃焼を行うことを禁止する。このような所定の燃焼としては、先述した低温燃焼や、また低温燃焼程度の量のＥＧＲガスを再循環はしないが比較的量の多い排気再循環を伴う燃焼等が挙げられる。このようにすることで、ＥＧＲ弁２５の固着やＥＧＲクーラの目詰まり等が防止され、これらの不具合を抑制し、以て、内燃機関の燃焼状態への悪影響やエミッションの悪化が抑制される。
【０１２３】
＜第５の実施の形態＞
上記の第１の実施の形態において説明したように、吸気枝管７内の吸気の酸素濃度または該吸気の温度に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断した後に、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させた場合において、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が回復したにもかかわらず、ＥＧＲ触媒２３以外の、排気浄化システムの不具合によって、吸気枝管７内の吸気の酸素濃度または該吸気の温度が本来あるべき値（以下、「回復値」という）に戻らない場合がある。そのような状態において、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に維持し続けると、ＥＧＲ触媒２３が熱劣化する虞がある。
【０１２４】
そこで、そのようなＥＧＲ触媒２３の熱劣化を抑制すべく内燃機関１の排気浄化システムの不具合を検出する制御について、図８に基づいて説明する。図８は内燃機関１の排気浄化システムの不具合を検出する不具合検出制御のフローチャートである。尚、該制御は、ＥＣＵ２０によって実行される。尚、本実施の形態においては、排気浄化システムのハードウェアの構成は図１に示す通りである。
【０１２５】
本制御において、Ｓ２０１、Ｓ２０２、およびＳ２０３においては、先述した通り、Ｓ２０１では吸気枝管７内の吸気の酸素濃度Ｉｏまたは該吸気の温度Ｉｔを検出し、Ｓ２０２でそれらに基づいてＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断した後に、Ｓ２０３でＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を図る。ここで、ＥＧＲ触媒２３は所定期間ＳＯＦ除去温度とされることで、ＳＯＦ被毒が解消される。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４へ進む。
【０１２６】
Ｓ２０４では、Ｓ２０３でＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させて、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態からの回復を図った後の、吸気枝管７内の吸気の酸素濃度Ｉｏまたは該吸気の温度Ｉｔを検出し、それらがそれぞれの回復値に回復しているかが判断される。即ち、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が回復していれば、吸気の酸素濃度Ｉｏは回復値まで上昇しているか、または吸気温度Ｉｔは回復値まで上昇しているかが判断される。
【０１２７】
Ｓ２０４で、吸気の酸素濃度Ｉｏまたは該吸気の温度Ｉｔがそれぞれの回復値に回復していると判断されると、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態が解消するとともに、排気浄化システムにも不具合はないことを意味し、本制御を終了する。一方で、Ｓ２０４で、吸気の酸素濃度Ｉｏまたは該吸気の温度Ｉｔがそれぞれの回復値に回復していないと判断されると、ＥＧＲ触媒２３のＳＯＦ被毒状態は解消しているものの、排気浄化システムに不具合が存在することを意味し、該不具合を検出すべく、Ｓ２０５以降の処理が行われる。
【０１２８】
Ｓ２０５では、ＥＧＲクーラ２４の冷却能力を決定する、ＥＧＲクーラ２４に流入している冷却水の温度が温度Ｔｃ０より大きいか否かが判断される。ここで、温度Ｔｃ０は、冷却水温度が過度に低温であるためにＥＧＲクーラ２４の冷却能力が強すぎて、ＥＧＲガスを過度に冷却しているか否かを判断するための閾値である。これは、ＥＧＲガスが過度に冷却されてしまうと、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔがそれぞれ低下してしまうことによる。
【０１２９】
そこで、Ｓ２０５で、冷却水の温度が温度Ｔｃ０より高いと判断されると、ＥＧＲクーラ２４によってＥＧＲガスは過度に冷却されてはおらず、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔがそれぞれの回復値に回復しないのは、ＥＧＲクーラ２４以外の、排気浄化システムに不具合があることを意味し、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０５で、冷却水の温度が温度Ｔｃ０以下であると判断されると、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔがそれぞれの回復値に回復しないのは、ＥＧＲクーラ２４によってＥＧＲガスが過度に冷却されていたためであるので、Ｓ２０９へ進み、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔが回復値に回復すべく、ＥＧＲ量を調整して、本制御を終了する。
【０１３０】
Ｓ２０６では、排気管１３内の背圧が圧力Ｐ０より大きいか否かが判断される。ここで、圧力Ｐ０は、背圧が高くなることによって、吸気枝管７に再循環されるＥＧＲガス量が増大するか否かを判断するための閾値である。これは、再循環されるＥＧＲガスが増大すると、吸気枝管７内のＥＧＲ率が上昇するために吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔがそれぞれ低下してしまうことによる。
【０１３１】
そこで、Ｓ２０６で、排気管１３内の背圧が圧力Ｐ０より大きいと判断されると、背圧の増大によってＥＧＲガス量が増大してはおらず、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔがそれぞれの回復値に回復しないのは、更に背圧増大以外の理由による、排気浄化システムの不具合があることを意味し、Ｓ２０７へ進む。Ｓ２０６で、排気管１３内の背圧が圧力Ｐ０以下であると判断されると、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔがそれぞれの回復値に回復しないのは、背圧の増大に依るためであることを意味し、Ｓ２０８へ進み、背圧の増大の原因であるフィルタ１４において捕集されたＰＭの酸化除去を行う。フィルタ１４において捕集されたＰＭが酸化除去されると、背圧が低下して、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔが回復値に回復する。Ｓ２０８の処理の後、本制御を終了する。
【０１３２】
Ｓ２０７では、冷却水温度および背圧以外の理由によって、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔが回復値に回復しないと考えられるため、吸気の酸素濃度Ｉｏおよび該吸気の温度Ｉｔに関連のある各センサの不具合を確認する。その場合に、各センサの不具合がより顕著に現れ、該不具合を確認するのに好適な条件下で行うのが好ましい。
【０１３３】
例えば、ＥＧＲ弁２５を閉弁し、吸気絞り弁１０を全開し、可変容量型ターボチャージャ１６のベーン開度を全開とすることで、吸気枝管７内の吸気はより大気に近い状態なる。このような状態において、エアフローメータ９、吸気酸素濃度センサ３５、吸気温度センサ３６等のセンサの値が、適切な値、この場合では大気に近い状態の値となっているか否かを判断して、各センサの不具合を判断する。Ｓ２０７の処理の後、本制御を終了する。
【０１３４】
本制御によると、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能が回復した後であって、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下以外の、排気浄化システムの不具合が判断される。これにより、ＥＧＲ触媒２３の温度を不必要にＳＯＦ除去温度に維持し続けることによってＥＧＲ触媒２３が熱劣化するのを抑制することが可能となる。また、各センサが不具合と判断された場合には、内燃機関１を備える車両等の運転者に警告を出し、該センサの修理、交換を促す。
【０１３５】
また、上記の第１の実施の形態において説明したように、吸気管１３を流れる排気のＮＯｘ濃度に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断した後に、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させた場合において、該ＮＯｘ濃度がその回復値に回復しないときにも、本制御における処理Ｓ２０４からＳ２０９までを行うことで、ＥＧＲ触媒２３の酸化機能の低下以外の、排気浄化システムの不具合を判断することが可能となる。
【０１３６】
尚、排気管１３を流れる排気のＮＯｘ濃度に基づいて、ＥＧＲ触媒２３がＳＯＦ被毒状態にあると判断した後に、ＥＧＲ触媒２３の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させた場合において、該ＮＯｘ濃度がその回復値に回復しないときは、排気浄化システムの不具合の他に、内燃機関１の燃料噴射系の不具合も考えられる。そこで、燃料噴射弁３の噴孔詰まり、噴射圧、噴射量、噴射時期などが適正であるかを判断し、該燃料噴射系に不具合が存在すると判断されるときは、内燃機関１を備える車両等の運転者に警告を出し、該センサの修理、交換を促す。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、ＥＧＲ触媒を備えるＥＧＲ装置を有する内燃機関の排気浄化システムであって、ＥＧＲ触媒の温度をＳＯＦ除去温度に昇温させることで、ＥＧＲガス中のＳＯＦによるＥＧＲ触媒の酸化機能の低下をより確実に解消して、ＥＧＲ触媒の酸化機能の低下によるエミッションの悪化を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムおよび該排気浄化システムを含む内燃機関およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ触媒に流入する排気の温度に対する、ＥＧＲ触媒から流出する排気の温度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ触媒の温度に対する、ＥＧＲ触媒に付着するＳＯＦ量の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、排気中のＮＯｘ濃度の推移を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、クランク角に対する、気筒内の筒内圧力の推移を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、内燃機関からの排気温度、フィルタの温度、ＥＧＲ触媒の温度の、複数の内燃機関の運転状態における、各温度の状態を表すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、ＥＧＲ触媒のＳＯＦ被毒状態からの回復を行う制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気浄化システムの不具合を検出する不具合検出制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
７・・・・吸気枝管
８・・・・吸気管
９・・・・エアフローメータ
１０・・・・吸気絞り弁
１２・・・・排気枝管
１３・・・・排気管
１４・・・・フィルタ
１６・・・・可変容量型ターボチャージャ
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・排気再循環装置
２２・・・・ＥＧＲ通路
２３・・・・ＥＧＲ触媒
２４・・・・ＥＧＲクーラ
２５・・・・ＥＧＲ弁
２６・・・・流量調整弁
２７・・・・ＥＧＲバイパス路
３１・・・・ＮＯｘ濃度センサ
３２・・・・クランクポジションセンサ
３３・・・・差圧センサ
３５・・・・吸気酸素濃度センサ
３６・・・・吸気温度センサ
３７・・・・排気温度センサ
３８・・・・排気温度センサ
【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】
2005016395.tif 000009
【図８】
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