(57)【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、周囲雰囲気が酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し周囲雰囲気が還元雰囲気のときに吸蔵しているＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流側から燃料を供給する燃料供給手段と、
該燃料供給手段によって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に燃料を供給することで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を昇温させると共にその周囲雰囲気を還元雰囲気とし、それによって、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元するＳＯｘ被毒回復制御を、前記内燃機関の運転中に所定の間隔で実行するＳＯｘ被毒回復制御実行手段と、を備え、
前記ＳＯｘ被毒回復制御実行手段は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量が上限吸蔵量に達したと推定される時にＳＯｘ被毒回復制御の実行を開始し、その後、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量が、ＳＯｘ被毒回復制御を実行しても前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の前端部付近に吸蔵されたままとなるＳＯｘの量である最小吸蔵量に達したと推定される時にＳＯｘ被毒回復制御の実行を一旦停止するものであって、前記所定の間隔は、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量が前記最小吸蔵量から前記上限吸蔵量に達するまでの間隔であり、
前記内燃機関の運転が最初に開始された時点から、前記所定の間隔よりも長い所定の期間は、前記ＳＯｘ被毒回復制御実行手段によるＳＯｘ被毒回復制御の実行を禁止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】
前記所定の期間が、ＳＯｘ被毒回復制御を実行することで還元することが可能なＳＯｘが前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵され始めるまでの期間であることを特徴とする請求項１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、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化システムにおいては、周囲雰囲気が酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し周囲雰囲気が還元雰囲気のときに吸蔵しているＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）を備えたものがある。
【０００３】
ＮＯｘ触媒には、ＮＯｘと同様、排気中のＳＯｘをも吸蔵される。ＮＯｘ触媒でのＳＯｘ吸蔵量が増加すると該ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が低下する。そのため、ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいては、ＮＯｘに吸蔵されたＳＯｘを還元するための制御、所謂ＳＯｘ被毒回復制御が行われている。
【０００４】
特許文献１には、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量が最大量になったときにＳＯｘ被毒回復制御の実行を開始し、その後、該ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量が最小量になったときに該ＳＯｘ被毒回復制御の実行を停止する技術が開示されている。また、この特許文献１には、内燃機関の運転に使用されている燃料のＳＯｘ濃度に応じて、ＳＯｘ吸蔵量の最大量および最小値を変更する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−９０２７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８１７６号公報
【特許文献３】特開２００３−２０６７２３号公報
【特許文献４】特開２００５−７６５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量を計測することは困難である。そのため、一般に、ＳＯｘ被毒回復制御は、内燃機関の運転中、該内燃機関を搭載した車両の走行距離や該内燃機関での燃料噴射量の積算量等に基づいて定められた所定の間隔で実行される。
【０００６】
また、ＳＯｘ被毒回復制御は、ＮＯｘ触媒に該ＮＯｘ触媒よりも上流側から燃料を供給し、それによって、ＮＯｘ触媒を昇温させると共にその周囲雰囲気を還元雰囲気とすることで行われる。そのため、ＳＯｘ被毒回復制御の実行頻度が増加すると、燃費の悪化やＮＯｘ触媒の劣化を促進させる虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＳＯｘ被毒回復制御をより好適な時期に実行することで、燃費の悪化やＮＯｘ触媒の劣化を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、内燃機関の運転中に所定の間隔で行われるＳＯｘ被毒回復制御の実行を、該内燃機関の運転が最初に開始された時点から、所定の間隔よりも長い所定の期間は禁止するものである。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係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、周囲雰囲気が酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し周囲雰囲気が還元雰囲気のときに吸蔵しているＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と、
該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流側から燃料を供給する燃料供給手段と、
該燃料供給手段によって前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に燃料を供給することで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を昇温させると共にその周囲雰囲気を還元雰囲気とし、それによって、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元するＳＯｘ被毒回復制御を、前記内燃機関の運転中に所定の間隔で実行するＳＯｘ被毒回復制御実行手段と、を備え、
前記内燃機関の運転が最初に開始された時点から、前記所定の間隔よりも長い所定の期間は、前記ＳＯｘ被毒回復制御実行手段によるＳＯｘ被毒回復制御の実行を禁止することを特徴とする。
【００１０】
ここで、所定の間隔を、前回のＳＯｘ被毒回復制御の実行が停止された時点から該所定の間隔が経過するとＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量が所定吸蔵量に達すると推定される間隔としても良い。この場合、所定吸蔵量は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が過剰に低下したと判断される閾値よりも少ない量であって予め定められた量である。また、所定の間隔を、車両の走行距離や該内燃機関での燃料噴射量の積算量等に基づいて予め定めても良い。
【００１１】
ＳＯｘ被毒回復制御が実行されると、ＮＯｘ触媒より上流側から燃料が供給される。このとき、ＮＯｘ触媒の前端部（排気に流れに沿って上流側の端部）付近においては、供給された燃料が還元剤として機能するまで十分に気化するのは困難であり、また、排気の空燃比が還元雰囲気となるまで十分に低下するのは困難である。そのため、ＳＯｘ被毒回復制御を実行しても、ＮＯｘ触媒における前端部付近に吸蔵されたＳＯｘは還元されずに吸蔵されたままの状態となる。
【００１２】
内燃機関の運転が最初に開始されると、ＮＯｘ触媒においてはその前端部付近から徐々にＳＯｘが吸蔵されていく。そのため、内燃機関の運転が最初に開始されてからＮＯｘ触媒の前端部付近にＳＯｘが吸蔵される初期の時期においては、通常通り所定の間隔でＳＯｘ被毒回復制御を実行してもＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元することは困難である。また、ＮＯｘ触媒の前端部付近にのみＳＯｘが吸蔵されている間は該ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘ吸蔵量は所定吸蔵量には達しない。
【００１３】
そこで、本発明では、内燃機関の運転が最初に開始された時点から、所定の間隔よりも長い所定の期間は、ＳＯｘ被毒回復制御実行手段によるＳＯｘ被毒回復制御の実行を禁止する。
【００１４】
これによれば、ＳＯｘ被毒回復制御の不要な実行を抑制することが出来る。つまり、本発明によれば、ＳＯｘ被毒回復制御をより好適な時期に実行することが出来、以って、燃費の悪化やＮＯｘ触媒の劣化を抑制することが出来る。
【００１５】
本発明において、所定の期間を、ＳＯｘ被毒回復制御を実行することで還元することが可能なＳＯｘがＮＯｘ触媒に吸蔵され始めるまでの期間としても良い。
【００１６】
これにより、ＳＯｘ被毒回復制御の不要な実行をより抑制することが出来る。
【００１７】
尚、本発明においては、所定の期間を、所定の間隔と同様、車両の走行距離や該内燃機関での燃料噴射量の積算量等に基づいて定めても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＳＯｘ被毒回復制御をより好適な時期に実行することが出来る。その結果、燃費の悪化やＮＯｘ触媒の劣化を抑制することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【００２１】
内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。この内燃機関１には、吸気通路３および排気通路２が接続されている。排気通路２には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４（以下、単にＮＯｘ触媒４と称する）が設けられている。ＮＯｘ触媒４は、周囲雰囲気が酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し周囲雰囲気が還元雰囲気のときに吸蔵していたＮＯｘを還元する触媒である。また、ＮＯｘ触媒４より上流側の排気通路２には排気中に燃料を添加する燃料添加弁６が設けられている。
【００２２】
さらに、排気通路２におけるＮＯｘ触媒４より下流側には、排気の空燃比を検出する空燃比センサ７および排気の温度を検出する排気温度センサ８が設けられている。
【００２３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、空燃比センサ７および排気温度センサ８が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、排気温度センサ８の検出値に基づいてＮＯｘ触媒４の温度を推定する。
【００２４】
また、ＥＣＵ１０には燃料添加弁６が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれが制御される。
【００２５】
＜ＳＯｘ被毒回復制御＞
ＮＯｘ触媒４においては、排気中のＮＯｘのみならずＳＯｘも吸蔵される。ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量が増加した場合、該ＮＯｘ触媒４におけるＮＯｘ吸蔵能力が低下することになる。そのため、本実施例では、ＮＯｘ触媒４に吸蔵されたＳＯｘを還元するＳＯｘ被毒回復制御が行われる。
【００２６】
ＳＯｘ被毒回復制御においては、燃料添加弁６から燃料を添加することで、ＮＯｘ触媒４の温度をＳＯｘが還元することが可能なＳＯｘ還元温度にまで上昇させると共に、ＮＯｘ触媒４の周囲雰囲気を還元雰囲気とする。燃料添加弁６から燃料が添加された場合、該燃料がＮＯｘ触媒４に供給される。そして、この供給された燃料がＮＯｘ触媒４において酸化することで発生する酸化熱によってＮＯｘ触媒４の温度がＳＯｘ還元温度にまで上昇する。また、燃料添加弁６から燃料が添加された場合、ＮＯｘ触媒４に流入する排気の空燃比が低下する。これによって、ＮＯｘ触媒４の周囲雰囲気が還元雰囲気となる。
【００２７】
ここで、本実施例におけるＳＯｘ被毒回復制御の実行時期とＮＯｘ触媒４でのＳＯｘ吸蔵量の変化について図２に基づいて説明する。図２において、縦軸はＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量Ｑｓを表しており、横軸は内燃機関１の運転が最初に開始された時点から
の該内燃機関１での燃料噴射量の積算量Ｑｆｅｎを表している。
【００２８】
ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量Ｑｓを直接計測することは困難である。そのため、本実施例では、内燃機関１の運転中において、予め定められた間隔でＳＯｘ被毒回復制御が繰り返し実行される。より詳しくは、内燃機関１の運転中に、前回のＳＯｘ被毒回復制御の実行が停止された時点からの内燃機関１での燃料噴射量の積算量が第一所定積算量ΔＱｆｅｎ１となる毎にＳＯｘ被毒回復制御が実行される。また、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時間も予め定められた所定実行時間Δｔとなっている。この所定実行時間Δｔについては後述する。
【００２９】
ここで、第一所定積算量ΔＱｆｅｎ１は、前回のＳＯｘ被毒回復制御の実行が停止された時点からの内燃機関１での燃料噴射量の積算量が該第一所定積算量ΔＱｆｅｎ１となるとＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量Ｑｓが上限吸蔵量Ｑｓｍａｘに達すると推定される量である。尚、上限吸蔵量Ｑｓｍａｘは、ＮＯｘ触媒４のＮＯｘ吸蔵能力が過剰に低下したと判断される閾値よりも少ない量である。上限吸蔵量Ｑｓｍａｘは予め定められており、また、第一所定積算量ΔＱｆｅｎ１も該上限吸蔵量Ｑｓｍａｘに基づいて予め定められている。
【００３０】
本実施例においては、ＳＯｘ被毒回復制御が実行されると、ＮＯｘ触媒４にはその上流側から還元剤となる燃料が供給される。このとき、ＮＯｘ触媒４の前端部付近においては、供給された燃料が還元剤として機能するまで十分に気化するのは困難であり、また、排気の空燃比が還元雰囲気となるまで十分に低下するのは困難である。そのため、ＳＯｘ被毒回復制御を実行しても、ＮＯｘ触媒４における前端部付近に吸蔵されたＳＯｘは還元されずに吸蔵されたままの状態となる。ここで、ＳＯｘ被毒回復制御を実行してもＮＯｘ触媒４の前端部付近に吸蔵されたままとなるＳＯｘの量を最小吸蔵量Ｑｓｍｉｎとする。
【００３１】
そこで、本実施例では、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時間を予め定めた所定実行時間Δｔとする。つまり、ＳＯｘ被毒回復制御の実行を開始した時点（例えば、図２における（ｂ）の時点）から所定実行時間Δｔが経過した時点（例えば、図２における（ｃ）の時点）でその実行を停止する。ここで、所定実行時間Δｔは、ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量ＱｓがＳＯｘ被毒回復制御によって上限吸蔵量Ｑｓｍａｘから最小吸蔵量Ｑｓｍｉｎにまで減少すると判断出来る時間である。
【００３２】
上記のような間隔でＳＯｘ被毒回復制御の実行を繰り返すことで、図２の（ａ）の時期以降に示すように、ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量Ｑｓは増減を繰り返すように変化する。
【００３３】
一方、内燃機関１の運転が最初に開始されると、図２における（ａ）の時期以前に示すように、ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量が徐々に増加する。このとき、ＮＯｘ触媒４においてはその前端部付近からＳＯｘが吸蔵されていく。
【００３４】
そのため、内燃機関１の運転が最初に開始されてからＮＯｘ触媒４の前端部付近にＳＯｘが吸蔵される初期の時期においては、上記のようにＳＯｘ被毒回復制御を実行してもＮＯｘ触媒４に吸蔵されたＳＯｘを還元することは困難である。また、ＮＯｘ触媒４の前端部付近にのみＳＯｘが吸蔵されている間は該ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ吸蔵量は上限吸蔵量Ｑｓｍａｘには達しない。
【００３５】
そこで、本実施例では、内燃機関１の運転が最初に開始された時点から、該内燃機関１での燃料噴射量の積算量が第二所定積算量ΔＱｆｅｎ２に達する時点（図２における（ａ）の時点）までの間は、ＳＯｘ被毒回復制御の実行を禁止する。ここで、第二所定積算量
ΔＱｆｅｎ２は、内燃機関１の運転が最初に開始された時点から、即ち、ＮＯｘ触媒４にＳＯｘが吸蔵されていない状態から、該ＮＯｘ触媒４におけるＳＯｘ量が最小吸蔵量Ｑｓｍｉｎに達すると判断出来る量である。この第二所定積算量ΔＱｆｅｎ２も予め定められている。
【００３６】
これにより、ＳＯｘ被毒回復制御を実行することで還元することが可能なＳＯｘがＮＯｘ触媒４に吸蔵され始めるまでの間は、ＳＯｘ被毒回復制御の実行が禁止される。そのため、ＳＯｘ被毒回復制御の不要な実行が抑制されることになる。
【００３７】
つまり、本実施例によれば、ＳＯｘ被毒回復制御をより好適な時期に実行することが出来る。その結果、燃費の悪化やＮＯｘ触媒４の劣化を抑制することが出来る。
【００３８】
尚、本実施例においては、内燃機関１での燃料噴射量の積算量に代えて、内燃機関１を搭載した車両の走行距離を用いてＳＯｘ被毒回復制御の実行時期を制御しても良い。
【００３９】
また、本実施例に係るＳＯｘ被毒回復制御においては、燃料添加弁６からの燃料添加に代えて、内燃機関１で副噴射を行うことでＮＯｘ触媒に燃料を供給しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施例におけるＳＯｘ被毒回復制御の実行時期とＮＯｘ触媒でのＳＯｘ吸蔵量の変化を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
４・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
６・・・燃料添加弁
７・・・空燃比センサ
８・・・排気温度センサ
１０・・ＥＣＵ
【図１】
0004453664.tif 000002
【図２】
0004453664.tif 000003