(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う場合、排気中のＮＯｘ浄化および粒子状物質除去を適切に行うとともに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力とフィルタのフィルタ機能を排気浄化に適した状態に維持する。【解決手段】ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒とフィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路を設け、排気の流れを、ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態又はバイパス通路側とする第二排気流れ状態に切り替え可能とし、分岐点の上流側の排気通路における排気圧とフィルタの下流側の排気通路における排気圧との差圧を検出する差圧検出手段と、排気の流れが第一排気流れ状態とされたときの第一差圧と、排気の流れが第二排気流れ状態とされたときの第二差圧とに基づいて、ＮＯｘ触媒の目詰まりおよび／またはフィルタの目詰まりを判定する。【選択図】図３
2007315237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気が流れる排気通路と、
前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、
前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、
前記分岐点の上流側の排気通路における排気圧と前記フィルタの下流側の排気通路における排気圧との差圧を検出する差圧検出手段と、
前記排気切替手段によって前記内燃機関からの排気の流れが前記第一排気流れ状態とされたときに前記差圧検出手段によって検出される第一差圧と、該排気切替手段によって該内燃機関からの排気の流れが前記第二排気流れ状態とされたときに該差圧検出手段によって検出される第二差圧とに基づいて、前記ＮＯｘ触媒の目詰まりおよび／または前記フィルタの目詰まりを判定する目詰まり判定手段と、
を備え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】
前記排気通路を流れる排気の流量を検出又は推定する排気流量検出手段を、更に備え、
前記目詰まり判定手段は、前記第一差圧に対する、前記第一排気流れ状態において前記排気流量検出手段によって検出される第一排気流量の比率である第一比率と、前記第二差圧に対する、前記第二排気流れ状態において該排気流量検出手段によって検出される第二排気流量の比率である第二比率と、に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の目詰まりおよび／または前記フィルタの目詰まりを判定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。
【請求項３】
前記目詰まり判定手段は、前記第一比率と前記第二比率との差が第一所定値を超えるとき前記ＮＯｘ触媒が目詰まりをしていると判定し、前記第二比率が第二所定値を超えるとき前記フィルタが目詰まりをしていると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気切替手段は、前記分岐点に設けられた流路切替弁であって、
前記流路切替弁は、制御軸と、該制御軸に設けられた制御板を有し、且つ該制御軸によって該制御板が第一制御位置に置かれることで、該制御板が前記バイパス通路を塞ぎ前記第一排気流れ状態が形成され、該制御軸によって該制御板が第二制御位置に置かれることで、該制御板が前記排気通路を塞ぎ前記第二排気流れ状態が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記目詰まり判定手段によって前記ＮＯｘ触媒が目詰まりしていると判定されると、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、該燃料供給が終了してから第一所定時間経過後、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とする第一ＮＯｘ触媒再生手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記第一ＮＯｘ触媒再生手段が排気の流れを前記第二排気流れ状態とした後、前記排気切替手段によって排気の流れを再び前記第一排気流れ状態とする第二ＮＯｘ触媒再生手段を、更に備え、
前記第一ＮＯｘ触媒再生手段による処理と前記第二ＮＯｘ触媒再生手段による処理が交互に所定回数繰り返されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記目詰まり判定手段によって前記フィルタが目詰まりしていると判定されると、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行うフィルタ再生手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段を、更に備え、
前記フィルタ再生手段は、前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定される温度が所定触媒温度より高いときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行うことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段を更に備え、
前記フィルタ再生手段は、前記燃料供給手段による燃料供給を断続的に行い、前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定される排気温度が所定排気温度より低いときであって且つ該燃料供給手段による燃料供給が停止される期間には、一時的に前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態とすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記フィルタは酸化能を有する酸化触媒が担持され、
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記目詰まり判定手段によって前記フィルタが目詰まりしていると判定されると、前記燃料供給手段による燃料供給を断続的に行うフィルタ再生手段と、を更に備え、
前記フィルタ再生手段は、前記燃料供給手段による燃料供給が行われる期間は前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とし、該燃料供給手段による燃料供給が行われない期間は該排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態とすることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を、所定期間行う第三ＮＯｘ触媒再生手段を更に備え、
前記フィルタ再生手段による処理は、前記ＮＯｘ触媒再生手段による処理が終了した後に実行されることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１２】
前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘ量を推定する吸蔵ＮＯｘ量推定手段と、
前記フィルタ再生手段による処理が実行されているときであって且つ前記吸蔵ＮＯｘ量推定手段によって推定される吸蔵ＮＯｘ量が所定ＮＯｘ量を超えるとき、前記燃料供給手段による燃料供給が行われない期間に、追加的に該燃料供給手段によって前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するための所定還元量の燃料を供給する第四ＮＯｘ触媒再生手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１３】
前記第四ＮＯｘ触媒再生手段による追加的な燃料の供給時期は、前記フィルタ再生手段による処理における、次の燃料供給が行われる期間の開始時期より第二所定時間以上前であることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１４】
前記フィルタは酸化能を有する酸化触媒が担持され、
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記目詰まり判定手段によって前記ＮＯｘ触媒および前記フィルタが目詰まりしていると判定されると、前記燃料供給手段による燃料供給を行う排気浄化用再生手段と、を更に備え、
前記排気浄化用再生手段は、
前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を、第三所定時間の間行う第一ステップと、
前記第一ステップにおける燃料供給を継続した状態で、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とし、該燃料供給を第四所定時間の間行う第二ステップと、
前記第二ステップにおける処理後に、前記燃料供給手段による燃料供給を停止した状態で、前記排気切替手段によって排気の流れを再び前記第一排気流れ状態とする第三ステップと、
を所定回数繰り返し実行することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１５】
前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段を、更に備え、
前記第一ＮＯｘ触媒再生手段は、
前記第一所定時間経過後であって、且つ前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度より低いときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態に維持しながら前記燃料供給手段により排気に燃料を供給し、
前記第一所定時間経過後であって、且つ前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定活性温度以上であるときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とする
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１６】
前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段を、更に備え、
前記フィルタ再生手段は、
前記燃料供給手段による燃料供給が行われる期間において前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度より低いときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態に維持し、
前記燃料供給手段による燃料供給が行われる期間において前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定活性温度以上であるときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とする
ことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１７】
前記ＮＯｘ触媒温度検出手段は、前記ＮＯｘ触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気温度センサによって検出された排気温度に基づいて該ＮＯｘ触媒の温度を推定し、
前記排気温度センサによる排気温度の検出が行われるとき、一時的に前記排気切替手段によって排気の流れが前記第一排気流れ状態とされることを特徴とする請求項８、請求項
１５、請求項１６の何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ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段を更に備え、
前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定される排気温度が所定ライトオフ温度以上であるとき、前記排気温度センサによる排気温度の検出が行われることを特徴とする請求項１７記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１９】
前記内燃機関は車両に搭載され、
前記車両が減速するときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態とする処理は禁止されることを特徴とする請求項１から請求項１８の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２０】
内燃機関からの排気が流れる排気通路と、
前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、
前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替え、または該第一排気流れ状態となる排気流量と該第二排気流れ状態となる排気流量の比率を調整する排気切替手段と、
前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段と、
前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段と、
前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度と前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度とに基づいて、前記ＮＯｘ触媒の温度が所定触媒温度範囲に属するように、前記排気切替手段による排気の流れを制御する排気流れ制御手段と、
を備え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２１】
前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定触媒温度範囲の上限値以下であるときであって、且つ前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度が該ＮＯｘ触媒の温度より低いとき、前記排気流れ制御手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とすることを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２２】
前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定触媒温度範囲に属しているときであって、且つ前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度が前記所定触媒温度範囲に属するとき、前記排気流れ制御手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを交互に前記第一排気流れ状態と前記排気流れ状態の何れかにし、または該第一排気流れ状態となる排気流量を所定排気流量とすることを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２３】
前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度が前記所定触媒温度範囲の上限値を超えるとき、前記排気流れ制御手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とすることを特徴とする請求項２０に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２４】
前記フィルタは、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されることを特徴とする請求項２０から請求項２３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２５】
内燃機関からの排気が流れる排気通路と、
前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するとともに排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタと、
前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、
前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、該燃料供給の開始から第五所定時間経過後、該排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とする排気浄化用再生手段と、
を備え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２６】
内燃機関からの排気が流れる排気通路と、
前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するとともに排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタと、
前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、
前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、更に、該燃料供給を継続しながら該排気切替手段によって排気の流れを一時的に前記第一排気流れ状態とする排気浄化用再生手段と、
を備え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２７】
内燃機関からの排気が流れる排気通路と、
前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するとともに排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されフィルタと、
前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、
前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側
の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、
前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関からの排気温度を上昇させるとともに前記燃料供給手段によって燃料を供給することで、前記ＮＯｘ触媒および前記フィルタのＳＯｘ被毒を回復させるＳＯｘ被毒回復手段と、を備え、
前記ＳＯｘ被毒回復手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、その後該排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態として該燃料供給手段によって燃料の供給を行うことでＳＯｘ被毒回復を行う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を行う排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リーン燃焼を行うガソリン直噴エンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関において、排気中のＮＯｘを浄化すべくいわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」ともいう）が利用される。このＮＯｘ触媒は、リーン空燃比下では排気中のＮＯｘを吸蔵し、ストイキもしくはリッチ空燃比下では吸蔵したＮＯｘを外部に放出するとともに、排気中の還元剤と還元反応を起こすことでＮＯｘの浄化を図る。
【０００３】
ここで、内燃機関の排気浄化システムとして、排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設け、更に該ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路およびＮＯｘ触媒の直上流に排気に燃料を添加する燃料添加弁を設ける技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。この技術において、ＮＯｘ触媒が設けられている排気通路の排気流量を調整する調整弁とバイパス通路の排気流量を調整する調整弁とが更に設けられ、ＮＯｘ触媒の温度やＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比に基づいて両調整弁の開度が制御され、以て外部に排出される排気中のＮＯｘや粒子状物質の抑制が図られる。
【特許文献１】特開２００２−３４９２３６号公報
【特許文献２】特開平５−２３１１４０号公報
【特許文献３】特開２０００−２６５８２７号公報
【特許文献４】特開平５−３１２０２８号公報
【特許文献５】特開２００３−１３７３０号公報
【特許文献６】特開２００２−１８８４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う場合、該ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路と、ＮＯｘ触媒側の排気通路とバイパス通路への排気の流れを切り替える切替弁を設けることで、排気を選択的にＮＯｘ触媒とフィルタに流すことが可能となる。これにより、排気中のＮＯｘ浄化および粒子状物質除去が適切に行われ得る。
【０００５】
しかし、ＮＯｘ触媒においては、排気中の粒子状物質が付着することでＮＯｘ触媒が目詰まり状態となりＮＯｘ浄化能力が低下する虞がある。また、ＮＯｘ触媒に吸蔵し得るＮＯｘ量には物理的に限界が存在し、また排気中のＳＯｘがＮＯｘ触媒に吸蔵されることでもＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力は低下する。一方で、フィルタにおいても、その使用とともに排気中の粒子状物質がフィルタ上に堆積し、フィルタ機能の低下、背圧の上昇による機関負荷の上昇を引き起こす。
【０００６】
本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う場合、排気中のＮＯｘ浄化および粒子状物質除去を適切に行うとともに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力とフィルタのフィルタ機能を排気浄化に適した状態に維持することを可能と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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、第一に、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路を設けるとともに、バイパス通路を通る場合と通らない場合とにおける、分岐点・フィルタ下流間の排気差圧に着目した。この両排気差圧は、ＮＯｘ触媒およびフィルタの目詰まり状態を反映するパラメータだからである。
【０００８】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化システムであって、内燃機関からの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、前記分岐点の上流側の排気通路における排気圧と前記フィルタの下流側の排気通路における排気圧との差圧を検出する差圧検出手段と、前記排気切替手段によって前記内燃機関からの排気の流れが前記第一排気流れ状態とされたときに前記差圧検出手段によって検出される第一差圧と、該排気切替手段によって該内燃機関からの排気の流れが前記第二排気流れ状態とされたときに該差圧検出手段によって検出される第二差圧とに基づいて、前記ＮＯｘ触媒の目詰まりおよび／または前記フィルタの目詰まりを判定する目詰まり判定手段と、を備える。
【０００９】
上記排気浄化システムでは、主に、排気中のＮＯｘはＮＯｘ触媒によって浄化され、排気中の粒子状物質はフィルタによって捕集される。その際、排気中のＮＯｘや粒子状物質が適切に浄化されるべく、内燃機関の運転状態等に応じて、適宜排気切替手段によって排気の流れを第一排気流れ状態もしくは第二排気流れ状態に制御してもよく、また常時、排気がＮＯｘ触媒、フィルタの順に流れ込むように、即ち排気の流れを第一排気流れ状態としてもよい。
【００１０】
ここで、上記排気浄化システムの使用に伴い、排気中の粒子状物質等によってＮＯｘ触媒やフィルタが目詰まりを起こし、それらの排気浄化機能を十分に発揮できなくなる場合がある。そこで、本発明では、上記目詰まり判定手段によって、ＮＯｘ触媒やフィルタの目詰まりが適切に判定される。具体的には、排気切替手段によって排気の流れを、内燃機関下流の排気通路からＮＯｘ触媒、フィルタの順になる第一排気流れ状態としたときの第一差圧と、排気の流れを、内燃機関下流の排気通路からバイパス通路、フィルタの順になる第二排気流れ状態としたときの第二差圧と、に基づいて、目詰まり判定手段がＮＯｘ触媒とフィルタの目詰まりを判定する。
【００１１】
この第一差圧は、ＮＯｘ触媒とフィルタを共に通過する排気の流れにおいて生じる排気差圧であるから、いわばＮＯｘ触媒とフィルタの何れかの又は両者の目詰まり状態が反映される。一方で、第二差圧は、フィルタのみを通過する排気の流れにおいて生じる排気差圧であるから、主にフィルタの目詰まり状態が反映される。従って、これら第一差圧と第二差圧との差は、主にＮＯｘ触媒の目詰まり状態を反映する排気差圧とも考えられる。従って、目詰まり判定手段は、第一差圧と第二差圧との関係からＮＯｘ触媒の目詰まり状態とフィルタの目詰まり状態とを適切に判定することが可能となる。そして、この判定結果に基づいて発生した目詰まり状態を解消することで、ＮＯｘ触媒とフィルタの排気浄化能力を適切に維持できる。
【００１２】
ここで、上記の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記排気通路を流れる排気の流量を検出又は推定する排気流量検出手段を、更に備えるとき、前記目詰まり判定手段は、
前記第一差圧に対する、前記第一排気流れ状態において前記排気流量検出手段によって検出される第一排気流量の比率である第一比率と、前記第二差圧に対する、前記第二排気流れ状態において該排気流量検出手段によって検出される第二排気流量の比率である第二比率と、に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の目詰まりおよび／または前記フィルタの目詰まりを判定するようにしてもよい。
【００１３】
第一排気流量とは、排気の流れが内燃機関下流の排気通路からＮＯｘ触媒、フィルタの順になる第一排気流れ状態となったときの排気流量であり、第二排気流量とは、排気の流れが内燃機関下流の排気通路からバイパス通路、フィルタの順になる第二排気流れ状態となったときの流量である。即ち、上記排気浄化システムでは、ＮＯｘ触媒の目詰まり状態とフィルタの目詰まり状態を判定するに際して、その目詰まり状態を反映させるファクターとして上記排気差圧に加えて、排気の流量を考慮する。一般的に、排気差圧が大きくなるに従い排気の流量も大きくなることを考慮すると、この排気の流量に結びつく排気差圧を控除して目詰まり状態を判定するのが好ましい。
【００１４】
そこで、その一例として、上記のように、第一差圧に対する第一排気流量の比率である第一比率と、第二差圧に対する第二排気流量の比率である第二比率との関係に基づくことで、より適切にＮＯｘ触媒の目詰まり状態とフィルタの目詰まり状態とを判定することが可能となる。従って、例えば、上述した場合と同じように、第一比率と第二比率との差がＮＯｘ触媒の目詰まり状態を反映し、第二比率がフィルタの目詰まり状態を反映していると考えることが可能である。
【００１５】
そこで、上記内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記目詰まり判定手段は、前記第一比率と前記第二比率との差が第一所定値を超えるとき前記ＮＯｘ触媒が目詰まりをしていると判定し、前記第二比率が第二所定値を超えるとき前記フィルタが目詰まりをしていると判定するようにしてもよい。この第一所定値は、ＮＯｘ触媒が目詰まり状態にあると想定される場合の第一比率と第二比率との差であり、第二所定値は、フィルタが目詰まり状態にあると想定される場合の第二比率の値であり、それぞれ実験等で予め決定しておくこともできる。
【００１６】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記排気切替手段は、前記分岐点に設けられた流路切替弁であって、前記流路切替弁は、制御軸と、該制御軸に設けられた制御板を有し、且つ該制御軸によって該制御板が第一制御位置に置かれることで、該制御板が前記バイパス通路を塞ぎ前記第一排気流れ状態が形成され、該制御軸によって該制御板が第二制御位置に置かれることで、該制御板が前記排気通路を塞ぎ前記第二排気流れ状態が形成されるようにしてもよい。
【００１７】
排気切替手段をこのような構成とすることで、制御軸を介して制御板を第一制御位置と第二制御位置とする、簡単な制御軸の制御で、排気の流れを第一排気流れ状態と第二排気流れ状態の何れかとすることが可能となる。尚、排気切替手段の構成はこれに限られず、例えば、ＮＯｘ触媒の直上流（分岐点の下流）に設けられた排気の流量を調整する調整弁と、バイパス通路に設けられた排気の流量を調整する調整弁とによって、排気切替手段を構成するようにしてもよい。このとき、各調整弁の開度によっては、ＮＯｘ触媒側とバイパス通路の何れにも排気を流すことも可能であるが、第一排気流れ状態と第二排気流れ状態を形成することが可能である限り、この点は本発明に何ら支障を来たさない。
【００１８】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒が目詰まり状態と判定されたときの、その目詰まり状態の解消について考慮する。即ち、該排気浄化システムにおいて、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記目詰まり判定手段によって前記ＮＯｘ触媒が目
詰まりしていると判定されると、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、該燃料供給が終了してから第一所定時間経過後、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とする第一ＮＯｘ触媒再生手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【００１９】
上記排気浄化システムにおいては、ＮＯｘ触媒が目詰まり状態にあると判定されたとき、その目詰まり状態の解消が第一ＮＯｘ触媒再生手段によって実行される。先ず、排気の流れを第一排気流れ状態としながら排気に燃料を供給することで、該燃料がＮＯｘ触媒に到達する。ここで、上記第一所定時間とは、排気に供給された燃料がＮＯｘ触媒に到達するまでに要する時間である。従って、第一所定時間経過後に排気の流れが第二排気流れ状態とされたときは、排気に供給された燃料はＮＯｘ触媒に至った後、且つＮＯｘ触媒に流れ込む排気流量は零もしくは極めて少ない量となる。その結果、ＮＯｘ触媒においては、燃料を多く含む排気が停滞した状態、即ち低ＳＶ状態となる。これにより排気中の燃料が、ＮＯｘ触媒と反応する機会が増加し、ＮＯｘ触媒による燃料の酸化熱がより多く発生するとともに、その熱がＮＯｘ触媒の前端（排気流入側の端部）から後端（排気流出側の端部）により確実に伝播して、ＮＯｘ触媒の目詰まり状態が効率的に解消される。
【００２０】
更に、前記第一ＮＯｘ触媒再生手段が排気の流れを前記第二排気流れ状態とした後、前記排気切替手段によって排気の流れを再び前記第一排気流れ状態とする第二ＮＯｘ触媒再生手段を備えるようにしてもよく、このとき、前記第一ＮＯｘ触媒再生手段による処理と前記第二ＮＯｘ触媒再生手段による処理が交互に所定回数繰り返されるのが好ましい。
【００２１】
第二ＮＯｘ触媒再生手段によって排気の流れを第一排気流れ状態に戻すことで、ＮＯｘ触媒に酸素を多く含む排気を供給することが可能となる。従って、第二ＮＯｘ触媒再生手段によってＮＯｘ触媒と燃料との酸化反応を促進し得る。そして、更には、第一ＮＯｘ触媒再生手段による処理と第二ＮＯｘ触媒再生手段による処理を交互に繰り返すことで、ＮＯｘ触媒の目詰まり状態をより確実に解消することが可能となる。
【００２２】
次に、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、フィルタが目詰まり状態と判定されたときの、その目詰まり状態の解消について考慮する。即ち、更に、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記目詰まり判定手段によって前記フィルタが目詰まりしていると判定されると、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行うフィルタ再生手段と、備えるようにしてもよい。
【００２３】
フィルタ再生手段によって、排気の流れが第一排気流れ状態としながら排気中に燃料が供給されると、該燃料が先ずＮＯｘ触媒に到達する。そして該燃料の一部がＮＯｘ触媒によって酸化されることで、高温の排気と残りの燃料がフィルタに流れ込むことになり、以てフィルタの目詰まり状態を効率的に解消することが可能となる。特にフィルタに酸化触媒が担持されていない場合、または酸化触媒が担持されていてもその担持量が少ない場合等には、上記のように第一排気流れ状態において燃料を供給するのが好ましい。
【００２４】
ここで、前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段を、更に備えるとき、前記フィルタ再生手段は、前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定される温度が所定触媒温度より高いときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行うようにしてもよい。
【００２５】
上記の所定触媒温度とは、ＮＯｘ触媒がそのＮＯｘ浄化能を発揮し得る温度範囲の上限値であり、ＮＯｘ触媒の熱劣化が懸念される温度である。従って、上記の排気浄化システ
ムでは、ＮＯｘ触媒の熱劣化が懸念されるときは、排気の流れを第二排気流れ状態としてＮＯｘ触媒に燃料を含む排気が流れ込み、その燃料によってＮＯｘ触媒の温度が過度に上昇するのを回避する。ＮＯｘ触媒が高温のとき下流にあるフィルタも高温なので、供給された燃料によってフィルタの目詰まり状態を解消することが可能となる。
【００２６】
更に、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段を更に備えるとき、前記フィルタ再生手段は、前記燃料供給手段による燃料供給を断続的に行い、前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定される排気温度が所定排気温度より低いときであって且つ該燃料供給手段による燃料供給が停止される期間には、一時的に前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態とするようにしてもよい。
【００２７】
上記の所定排気温度とは、ＮＯｘ触媒を冷却し得る排気温度である。従って、上記の所定触媒温度と同じ温度か、もしくはＮＯｘ触媒の冷却に適した、該所定触媒温度より低い温度を、所定排気温度として設定することができる。また、上記の断続的な燃料の供給とは、燃料供給手段による燃料供給において、燃料供給が行われる期間と燃料供給が行われない期間とが繰り返される燃料の供給形態をいう。従って、上記排気浄化システムでは、フィルタ再生手段によってフィルタの目詰まり状態を解消している段階において、断続的に行う燃料供給の中で該燃料供給が行われていない期間には、ＮＯｘ触媒に燃料が含まれていない排気を流し込むことで、ＮＯｘ触媒の冷却を図ることが可能となり、以てＮＯｘ触媒の熱劣化を抑制し得る。
【００２８】
フィルタが目詰まり状態と判定されたときの、その目詰まり状態の解消に関して、フィルタ再生手段による以下のような処理も有用である。即ち、上記の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタは酸化能を有する酸化触媒が担持され、更に、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記目詰まり判定手段によって前記フィルタが目詰まりしていると判定されると、前記燃料供給手段による燃料供給を断続的に行うフィルタ再生手段と、を備え、前記フィルタ再生手段は、前記燃料供給手段による燃料供給が行われる期間は前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とし、該燃料供給手段による燃料供給が行われない期間は該排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としてもよい。
【００２９】
上記排気浄化システムでは、フィルタ再生手段によって排気中に燃料が断続的に供給される。この断続的な供給については、上述の通りである。そして、その断続的な燃料供給を行っている段階において、燃料供給が行われる期間は排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、燃料を含む排気をフィルタのみに導く。これにより、フィルタに担持された酸化触媒によって燃料を酸化反応させてフィルタの目詰まり状態を解消するとともに、ＮＯｘ触媒に燃料が供給されて該ＮＯｘ触媒の温度が過度に上昇するのを抑制し得る。
【００３０】
一方で、その断続的な燃料供給を行っている段階において、燃料供給が行われない期間は排気の流れを第一排気流れ状態とすることで、燃料を含まない排気をＮＯｘ触媒に導く。これにより、排気中のＮＯｘをＮＯｘ触媒が吸蔵することでエミッションの向上が図られる。従って、上記排気浄化システムでは、フィルタの目詰まり解消とエミッションの向上の両立を図ることが可能となる。
【００３１】
ここで、上記排気浄化システムにおいて、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を、所定期間行う第三ＮＯｘ触媒再生手段を更に備える場合、前記フィルタ再生手段による処理は、前記ＮＯｘ触媒再生手段による処理が終了した後に実行されるようにしてもよい。
【００３２】
上記所定期間とは、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元して浄化するのに要する燃料の供給期間である。従って、第三ＮＯｘ触媒再生手段によってＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化が行われた後に、上述したフィルタ再生手段による処理が実行される。その結果、断続的な燃料供給を行っている段階における燃料供給が行われない期間での、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの吸蔵をより確実に遂行することが可能となる。
【００３３】
また、上述までの排気浄化システムにおいて、更に、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘ量を推定する吸蔵ＮＯｘ量推定手段と、前記フィルタ再生手段による処理が実行されているときであって且つ前記吸蔵ＮＯｘ量推定手段によって推定される吸蔵ＮＯｘ量が所定ＮＯｘ量を超えるとき、前記燃料供給手段による燃料供給が行われない期間に、追加的に該燃料供給手段によって前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するための所定還元量の燃料を供給する第四ＮＯｘ触媒再生手段と、を備えるようにしてもよい。
【００３４】
上記所定ＮＯｘ量とは、ＮＯｘ触媒に吸蔵し得るＮＯｘ量の上限値である。従って、上述したように、断続的な燃料供給を行っている段階における燃料供給が行われない期間での、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの吸蔵によって、その吸蔵量が上限値を超えるときは、十分なＮＯｘ浄化が困難となる。そこで、フィルタ再生手段によるフィルタの目詰まり解消が実行されている間にも、第四ＮＯｘ触媒再生手段によってＮＯｘ触媒に還元剤としての燃料が供給されて、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能を回復させる。従って、所定還元量とは、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元するのに要する燃料量である。
【００３５】
尚、前記第四ＮＯｘ触媒再生手段による追加的な燃料の供給時期は、前記フィルタ再生手段による処理における、次の燃料供給が行われる期間の開始時期より第二所定時間以上前とするのが好ましい。この第二所定時間は、第四ＮＯｘ触媒再生手段による供給燃料がＮＯｘ触媒に到達するために必要とされる時間である。これにより、追加的に供給された燃料がＮＯｘ触媒に確実に届き、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能がより確実に回復される。
【００３６】
次に、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒及びフィルタが目詰まり状態と判定されたときの、その目詰まり状態の解消について考慮する。即ち、該排気浄化システムにおいて、前記フィルタは酸化能を有する酸化触媒が担持され、更に、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記目詰まり判定手段によって前記ＮＯｘ触媒および前記フィルタが目詰まりしていると判定されると、前記燃料供給手段による燃料供給を行う排気浄化用再生手段と、を備えるものであって、前記排気浄化用再生手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を、第三所定時間の間行う第一ステップと、前記第一ステップにおける燃料供給を継続した状態で、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とし、該燃料供給を第四所定時間の間行う第二ステップと、前記第二ステップにおける処理後に、前記燃料供給手段による燃料供給を停止した状態で、前記排気切替手段によって排気の流れを再び前記第一排気流れ状態とする第三ステップと、を所定回数繰り返し実行するようにしてもよい。
【００３７】
上記排気浄化用再生手段は、ＮＯｘ触媒とフィルタの両者に発生した目詰まり状態を解消するために、上記の第一ステップから第三ステップまでの処理を所定回数だけ順次繰り返す。従って、ここでいう所定回数とは、ＮＯｘ触媒とフィルタの目詰まり状態解消に必要な回数であり、それが解消可能な限り繰り替えし回数は一回であっても構わない。
【００３８】
ここで、第一ステップは、第三所定時間の間、ＮＯｘ触媒に燃料を供給することでＮＯｘ触媒の目詰まり状態を徐々に解消する。この第三所定時間は、ＮＯｘ触媒の目詰まり状
態がある程度解消すべく適宜決定されるが、好ましくはＮＯｘ触媒の熱劣化を回避すべく触媒温度が過度に上昇しない程度の時間である。従って、目詰まり状態解消のために、ある程度ＮＯｘ触媒の温度が上昇した時点で次の第二ステップの処理が実行される。
【００３９】
第二ステップは、第一ステップでの燃料供給が継続された状態で、排気の流れが第一排気流れ状態から第二排気流れ状態に切り替えられる。従って、ＮＯｘ触媒では低ＳＶ状態となりＮＯｘ触媒の温度が全体的に均一に上昇していくとともに、フィルタにも燃料が供給され、その目詰まり状態が徐々に解消されていく。ここで、この第四所定時間は、フィルタの目詰まり状態がある程度解消すべく適宜決定されるが、好ましくはフィルタの溶損やそこに担持された酸化触媒の熱劣化を回避すべく、フィルタ温度が過度に上昇しない程度の時間である。
【００４０】
次に、第三ステップでは、排気への燃料供給を停止した状態で、再び排気の流れを第一排気流れ状態に戻す。これにより、第一ステップにおいて燃料が供給されたＮＯｘ触媒に酸素が供給されるため、ＮＯｘ触媒の温度を更に上昇させることが可能となる。
【００４１】
このように、第一ステップから第三ステップまでの処理を、順次繰り返すことで、ＮＯｘ触媒およびフィルタに供給される一回あたりの燃料量を抑制しながらも両者の温度を確実に上昇させることができる。これは排気の流れを切り替えることで、燃料によるＮＯｘ触媒およびフィルタの昇温に要する時間を確保できる。また、この結果、ＮＯｘ触媒およびフィルタの昇温が平滑化されて、それらの過昇温を抑制することが可能となる。
【００４２】
ここで、上記第一ＮＯｘ触媒再生手段を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段を、更に備え、前記第一ＮＯｘ触媒再生手段は、前記第一所定時間経過後であって、且つ前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度より低いときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態に維持しながら前記燃料供給手段により排気に燃料を供給し、前記第一所定時間経過後であって、且つ前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定活性温度以上であるときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とするようにしてもよい。
【００４３】
上記所定活性温度とは、ＮＯｘ触媒がその触媒機能を発揮し得ると判断されるその下限値である。上述したように、第一所定時間を経過した後は、第一ＮＯｘ触媒再生手段は排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒を低ＳＶ雰囲気に置き、ＮＯｘ触媒と燃料との酸化反応を促す。しかし、ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度より低い場合は、その低ＳＶ雰囲気での酸化反応が十分に生じないため、第一ＮＯｘ触媒再生手段は、排気流れを第一排気流れ状態として高温の排気をＮＯｘ触媒に導いてＮＯｘ触媒の温度を上昇させるとともに、排気に燃料を供給して更にＮＯｘ触媒の温度上昇をアシストする。これにより、ＮＯｘ触媒を、速やかにその触媒機能が十分に発揮し得る状態とすることが可能となる。尚、ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度以上となると、第一ＮＯｘ触媒再生手段は、上述したように、第一所定時間を経過した後は、第一ＮＯｘ触媒再生手段は排気の流れを第二排気流れ状態とする処理を行うようにすればよい。
【００４４】
ここで、上記フィルタ再生手段を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段を、更に備え、前記フィルタ再生手段は、前記燃料供給手段による燃料供給が行われる期間において前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度より低いときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態に維持し、前記燃料供給手段による燃料供給が行われる期間において前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検
出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定活性温度以上であるときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とするようにしてもよい。
【００４５】
上記所定活性温度は、上述と同じである。上述したように、フィルタ再生手段によって断続的に燃料供給が行われるとき、その燃料供給が行われる期間においては、排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、フィルタに燃料を供給しその目詰まり状態の解消を図る。しかし、ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度より低い場合は、排気浄化システムとしてのＮＯｘ浄化能力が低い状態にあるので、ＮＯｘ触媒を速やかに活性状態に導くのが好ましい。そこで、このような場合、上記フィルタ再生手段は、フィルタの目詰まり状態中であっても、排気の流れを第一排気流れ状態とすることで、排気に供給した燃料を先ずＮＯｘ触媒に送り、そこで酸化熱を発生させてＮＯｘ触媒の温度上昇を図るとともに、その熱を更にフィルタに利用してその目詰まり状態の解消を図る。尚、ＮＯｘ触媒の温度が所定活性温度以上となると、フィルタ再生手段は、上述したように、燃料供給が行われる期間においては排気の流れを第二排気流れ状態とする処理を行えばよい。
【００４６】
ここで、上記ＮＯｘ触媒温度検出手段を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯｘ触媒温度検出手段は、前記ＮＯｘ触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気温度センサによって検出された排気温度に基づいて該ＮＯｘ触媒の温度を推定し、前記排気温度センサによる排気温度の検出が行われるとき、一時的に前記排気切替手段によって排気の流れが前記第一排気流れ状態とされるようにしてもよい。
【００４７】
ＮＯｘ触媒温度検出手段は、排気温度センサによって検出されたＮＯｘ触媒から流出した排気の温度に基づいて、ＮＯｘ触媒の温度を推定する。即ち、ＮＯｘ触媒から流出してくる排気にはＮＯｘ触媒の温度が反映されていることを考慮したものである。従って、ＮＯｘ触媒の温度をより正確に推定するために、ＮＯｘ触媒温度検出手段は、排気の流れを第一排気流れ状態としてＮＯｘ触媒の温度が反映された排気の温度を排気温度センサによって検出するものである。
【００４８】
更に、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段を備える場合、前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定される排気温度が所定ライトオフ温度以上であるとき、前記排気温度センサによる排気温度の検出が行われるようにしてもよい。
【００４９】
上記所定ライトオフ温度とは、ＮＯｘ触媒の触媒機能が十分に発揮し得る状態を維持することが可能な排気温度であり、上述した所定活性温度とほぼ同義であるが、必ずしも所定活性温度と同じ値とする必要はない。ＮＯｘ触媒に流入する排気温度が、このライトオフ温度より低いとＮＯｘ触媒の活性を奪う虞があるため、上記のＮＯｘ触媒温度検出手段によるＮＯｘ触媒の温度推定は、排気温度が所定ライトオフ温度より高いときに、その排気をＮＯｘ触媒に流し込むこととするものである。
【００５０】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記内燃機関が車両に搭載される場合、前記車両が減速するときは、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態とする処理は禁止されるようにしてもよい。
【００５１】
車両が減速するときは内燃機関に係る負荷は零もしくは非常に小さくなるため、排気温度が非常に低くなる。そのため、この排気をＮＯｘ触媒に流し込むとＮＯｘ触媒が過度に冷却され活性を奪われる虞があるため、このような場合は、排気の流れを第一排気流れ状態とすることを禁止することで、ＮＯｘ触媒の過度の冷却を抑制する。
【００５２】
第二に、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒
と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路を流れる排気量を制御することでＮＯｘ触媒の温度を触媒機能が良好に発揮し得る状態とすることとした。
【００５３】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化システムであって、内燃機関からの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替え、または該第一排気流れ状態となる排気流量と該第二排気流れ状態となる排気流量の比率を調整する排気切替手段と、前記ＮＯｘ触媒の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒温度検出手段と、前記ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度を検出又は推定するＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段と、前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度と前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度とに基づいて、前記ＮＯｘ触媒の温度が所定触媒温度範囲に属するように、前記排気切替手段による排気の流れを制御する排気流れ制御手段と、を備える。
【００５４】
上記排気浄化システムでは、主に、排気中のＮＯｘはＮＯｘ触媒によって浄化され、排気中の粒子状物質はフィルタによって捕集される。その際、排気中のＮＯｘや粒子状物質が適切に浄化されるべく、内燃機関の運転状態等に応じて、適宜排気切替手段によって排気の流れを第一排気流れ状態もしくは第二排気流れ状態に制御してもよく、また常時、排気がＮＯｘ触媒、フィルタの順に流れ込むように、即ち排気の流れ常時、第一排気流れ状態としてもよい。
【００５５】
ここで、ＮＯｘ触媒には、その触媒機能が良好に発揮し得るための触媒温度には一定の範囲が存在し、この範囲が上記所定触媒温度範囲である。ＮＯｘ触媒の温度がこの所定触媒温度範囲の下限値より低い温度であると、ＮＯｘ触媒によるライトオフが十分に行われず、またＮＯｘ触媒の温度がこの所定触媒温度範囲の上限値を超える場合は、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの吸蔵が十分に行われなかったり熱劣化したりする可能性がある。
【００５６】
そこで、本発明に係る排気浄化システムでは、排気流れ制御手段が、ＮＯｘ触媒の温度とＮＯｘ触媒に流入する排気温度とに基づいて、ＮＯｘ触媒が設けられた排気通路とバイパス通路を流れる排気流量を調整することで、ＮＯｘ触媒の温度を上記所定触媒温度範囲に維持することで、その触媒機能が良好に保たれる。
【００５７】
排気流れ制御手段による制御として、第一に、前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定触媒温度範囲の上限値以下であるときであって、且つ前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度が該ＮＯｘ触媒の温度より低いとき、前記排気流れ制御手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態としてもよい。即ち、排気の流れを第二排気流れ状態とすることによって、ＮＯｘ触媒の温度が所定触媒温度範囲に属している場合、もしくは所定触媒温度範囲の下限値より低い温度である場合、更に低温の排気がＮＯｘ触媒に流れ込むことでＮＯｘ触媒の温度がより低くなることを回避することが可能となる。
【００５８】
排気流れ制御手段による制御として、第二に、前記ＮＯｘ触媒温度検出手段によって検出又は推定された前記ＮＯｘ触媒の温度が前記所定触媒温度範囲に属しているときであっ
て、且つ前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度が前記所定触媒温度範囲に属するとき、前記排気流れ制御手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを交互に前記第一排気流れ状態と前記排気流れ状態の何れかにし、または該第一排気流れ状態となる排気流量を所定排気流量としてもよい。
【００５９】
ＮＯｘ触媒の温度および排気温度が所定触媒温度範囲に属しているため、ＮＯｘ触媒の触媒機能の観点から、ＮＯｘ触媒の温度はこの状態を維持するのが好ましい。そこで、ＮＯｘ触媒が設けられた排気通路とバイパス通路の流量が、ＮＯｘ触媒の温度維持となるべく、上記のような排気切替手段による排気の流れの調整が行われる。従って、上記所定排気流量とは、ＮＯｘ触媒の温度を維持するのに適した、第一排気流れ状態においてＮＯｘ触媒に流れ込む流量である。
【００６０】
また、排気流れ制御手段による制御として、第三に、前記ＮＯｘ触媒入りガス温度検出手段によって検出又は推定された排気温度が前記所定触媒温度範囲の上限値を超えるとき、前記排気流れ制御手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態としてもよい。即ち、所定触媒温度範囲の上限値を超える排気温度ではＮＯｘ触媒が熱劣化を生じる可能性があるため、そのような場合は、ＮＯｘ触媒に排気が流れ込まないように、排気の流れを第二排気流れ状態とする。
【００６１】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記フィルタは、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されていてもよい。フィルタに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持することで、排気の流れを第一排気流れ状態または第二排気流れ状態の何れとしても、排気中のＮＯｘの浄化が可能となる。
【００６２】
第三に、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路を利用してＮＯｘ触媒を低ＳＶ雰囲気に置いて、吸蔵されたＮＯｘの還元をより確実に行うこととした。
【００６３】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化システムであって、内燃機関からの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するとともに排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタと、前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、該燃料供給の開始から第五所定時間経過後、該排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態とする排気浄化用再生手段と、を備える。
【００６４】
上記排気浄化用再生手段による燃料の排気への供給及び排気の流れの調整が、上記の排気浄化システムの特徴点である。上記の第五所定時間とは、排気の流れが第一排気流れ状態にあるとき、燃料供給手段から供給された燃料がＮＯｘ触媒に到達するまでに要する時間である。好ましくは、第五所定時間は、燃料供給の開始から、最後に供給された燃料がＮＯｘ触媒に到達するまでの時間であり、この時間が過度に長いと、ＮＯｘ触媒を、燃料
を含んだ低ＳＶ雰囲気に置くことが困難となる。
【００６５】
そして、第五所定時間経過後に排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒は、低ＳＶ状態の燃料を含む排気で形成される雰囲気に置かれる。その結果、燃料と吸蔵ＮＯｘとの接触時間が保たれるため、ＮＯｘの還元効率が向上するとともに、排気中の燃料がＮＯｘ触媒によって軽質化される。そして、この軽質化された燃料は、下流側に位置する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタに送られ、その吸蔵還元型ＮＯｘ触媒でのＮＯｘの還元にも効率的に寄与する。以上より、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、ＮＯｘの浄化能力が従来よりも一段と向上する。
【００６６】
第四に、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路を利用してフィルタに捕集された粒子状物質の酸化除去を行うこととした。
【００６７】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化システムであって、内燃機関からの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するとともに排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたフィルタと、前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、更に、該燃料供給を継続しながら該排気切替手段によって排気の流れを一時的に前記第一排気流れ状態とする排気浄化用再生手段と、を備える。
【００６８】
上記排気浄化用再生手段による燃料の排気への供給及び排気の流れの調整が、上記の排気浄化システムの特徴点である。排気の流れを第二排気流れ状態とした状態で排気に燃料を供給することで、ＮＯｘ触媒を介さずに直接フィルタに燃料が供給される。その結果、供給された燃料が、フィルタに担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒で酸化され、その酸化熱により捕集された粒子状物質の酸化除去が行われる。従って、供給された燃料の熱エネルギーを効率的に粒子状物質の酸化除去に利用することが可能となり、以て該酸化除去に要する燃料量を少なく抑えることができる。
【００６９】
また、排気に燃料を供給している状態で、排気の流れを一時的に第一排気流れ状態から第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒に一時的に燃料を供給する。これにより、ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化することが可能である。更に、ＮＯｘ触媒に燃料を供給した後、再び排気の流れを第二排気流れ状態に戻すため、ＮＯｘ触媒を低ＳＶ雰囲気に置くこととなり、以てＮＯｘ触媒でのＮＯｘ還元が効率的に行われる。
【００７０】
第五に、本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒をバイパスして該フィルタに排気を流すバイパス通路を設けるとともに、このバイパス通路を利用してＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒の回復を行うこととした。
【００７１】
詳細には、本発明は、内燃機関の排気浄化システムであって、内燃機関からの排気が流れる排気通路と、前記排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行うＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するとともに排気中のＮＯｘを吸蔵、還元することで排気浄化を行う吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されフィルタと、前記排気通路をバイパスするバイパス通路であって、前記ＮＯｘ触媒の上流側の排気通路から該ＮＯｘ触媒と前記フィルタの間に位置する排気通路を結ぶバイパス通路と、前記内燃機関からの排気の流れを、前記排気通路と前記バイパス通路の分岐点の下流側の前記ＮＯｘ触媒側とする第一排気流れ状態または前記バイパス通路側とする第二排気流れ状態の何れかに切り替える排気切替手段と、前記分岐点より上流側の前記排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する燃料供給手段と、前記内燃機関からの排気温度を上昇させるとともに前記燃料供給手段によって燃料を供給することで、前記ＮＯｘ触媒および前記フィルタのＳＯｘ被毒を回復させるＳＯｘ被毒回復手段と、を備え、前記ＳＯｘ被毒回復手段は、前記排気切替手段によって排気の流れを前記第一排気流れ状態としながら前記燃料供給手段によって燃料の供給を行い、その後該排気切替手段によって排気の流れを前記第二排気流れ状態として該燃料供給手段によって燃料の供給を行うことでＳＯｘ被毒回復を行う。
【００７２】
上記排気浄化用再生手段による燃料の排気への供給及び排気の流れの調整が、上記の排気浄化システムの特徴点である。即ち、ＮＯｘ触媒とフィルタのＳＯｘ被毒回復を同時期に行うのが、上記排気浄化システムの特徴点である。これは、上流側のＮＯｘ触媒についてＳＯｘ被毒回復を行っても、放出されたＳＯｘが下流側にあるフィルタの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に再び吸蔵されてしまう可能性があることを考慮したものである。そして、ＮＯｘ触媒がフィルタより上流側に設けられていることを考慮して、先ずＮＯｘ触媒のＳ被毒回復を行い、その後フィルタのＳ被毒回復を行う。これにより、両者のＳＯｘ被毒がより確実に解消される。
【００７３】
また、排気の流れを制御しながら燃料供給が行われるため、ＮＯｘ触媒とフィルタには、それぞれ適量の燃料が供給されることになる。その結果、ＮＯｘ触媒とフィルタの温度が平滑化され、特に上流側にあるＮＯｘ触媒の温度が過度に上昇するのをより確実に回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００７４】
内燃機関の排気通路にＮＯｘ触媒と粒子状物質を捕集するためのフィルタとを設けて排気浄化を行う場合、排気中のＮＯｘ浄化および粒子状物質除去を適切に行うとともに、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力とフィルタのフィルタ機能を排気浄化に適した状態に維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
ここで、本発明に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。
【実施例１】
【００７６】
図１は、本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの概略構成を表す図である。内燃機関１で発生した排気は、排気通路４へと送られる。本発明に係る排気浄化システムの排気通路４の途中には、いわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であるＮＯｘ触媒５と、その下流側に排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」ともいう）を捕集するフィルタ６が設けられている。このフィルタ６には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されている。また、これら吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、排気中の未燃燃料成分等を酸化する酸化能を有している。
【００７７】
更に、上記排気浄化システムには、ＮＯｘ触媒５が設けられた部位の上流側の分岐点Ｊ
１から、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６の間の合流点Ｊ２まで繋がり、ＮＯｘ触媒５をバイパスして排気を流すバイパス通路７が設けられている。更に、このバイパス通路７と排気通路４との分岐点Ｊ１には、排気の流れを切り替える切替弁８が設けられ、この切替弁８によってＮＯｘ触媒５およびフィルタ６への排気の供給態様が変化する。
【００７８】
具体的には、図２に示すように、切替弁８は、回転駆動される制御軸８ｂと、その制御軸８ｂに取り付けられた制御板８ａから構成される。制御軸８ｂが回転駆動されることで、制御板８ａが、第一の制御位置（図２（ａ）に示す状態）と、第二の制御位置（図２（ｂ）に示す状態）とを採る。制御板８ａが第一の制御位置を採るとき、内燃機関１からの排気は、バイパス通路７に流れ込まずＮＯｘ触媒５に流れ込み、その後フィルタ６へと流れ込む。この排気の流れを「第一排気流れ状態」という。次に、制御板８ａが第二の制御位置を採るとき、内燃機関１からの排気は、バイパス通路７に流れ込んでＮＯｘ触媒５をバイパスし、フィルタ６へのみ流れ込む。この排気の流れを「第二排気流れ状態」という。
【００７９】
また、分岐点Ｊ１の上流側の排気通路４には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁９が設けられている。この燃料添加弁９は、ＮＯｘやＰＭの浄化、後述するＮＯｘ触媒５やフィルタ６の不具合の解消等に用いられる。更に、内燃機関１の吸気通路２の途中には、吸気流量を検出するためのエアフローメータ３が設けられている。
【００８０】
ここで、図１に示す内燃機関１の排気浄化システムには、該内燃機関１や排気浄化システムの各要素を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、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の運転状態や排気浄化システムの動作等を制御するユニットである。
【００８１】
ここで、切替弁８は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって駆動され、排気の流れを上述した第一排気流れ状態と第二排気流れ状態の何れかに切り替える。加えて、燃料添加弁９もＥＣＵ２０からの制御信号によって、その燃料添加時期や燃料添加量が制御される。
【００８２】
そして、クランクポジションセンサ２２とアクセル開度センサ２１がＥＣＵ２０と電気的に接続されている。これにより、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って内燃機関１の機関回転速度Ｎｅ等を算出し、またはアクセル開度に応じた信号を受け取って内燃機関１に要求される機関負荷Ｔｑ等を算出する。また、エアフローメータ３がＥＣＵ２０に電気的に接続されている。
【００８３】
更に、分岐点Ｊ１の上流側の排気通路４、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６との間であって合流点Ｊ２の上流側の排気通路４、フィルタ６の下流側の排気通路４に、それぞれ排気温度を検出する排気温度センサ２３、２４、２５が設けられている。そして、それぞれの排気温度センサはＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は各部位における排気温度を検出することが可能となる。また、フィルタ６の下流側の排気通路４には排気の空燃比を検出する空燃比センサ２７が設けられ、ＥＣＵ２０と電気的に接続されている。
【００８４】
更に、分岐点Ｊ１の直上流の排気通路４を流れる排気の排気圧と、フィルタ６の下流側の排気通路４を流れる排気の排気圧との差圧を検出するための差圧センサ２６が設けられており、ＥＣＵ２０と電気的に接続される。この差圧センサ２６は、切替弁８によって形成される第一排気流れ状態と第二排気流れ状態での、上記排気の差圧を検出することが可能である。
【００８５】
このように構成される内燃機関１の排気浄化システムは、内燃機関１の運転状態等に基
づいて、排気の流れを第一排気流れ状態もしくは第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒５およびフィルタ６によって排気中のＮＯｘやＰＭの浄化が行われる。しかし、その使用とともに、排気中のＰＭがＮＯｘ触媒５の触媒表面や内部間隙に付着し、目詰まり状態となりその触媒機能が低下していく。またフィルタ６においても、フィルタ６上に捕集されたＰＭが堆積すると、目詰まり状態となってフィルタ機能が低下するとともに内燃機関１の背圧が上昇し機関負荷の増加を引き起こす。
【００８６】
従って、ＮＯｘ触媒５およびフィルタ６の排気浄化機能を維持するために、両者の目詰まり状態を的確に検知するとともに、その目詰まり状態を解消する必要がある。そこで、内燃機関１の排気浄化システムにおいて、第一に、ＮＯｘ触媒５およびフィルタ６の目詰まり状態を検知するための制御（以下、「目詰まり判定制御」という。）について、図３に基づいて説明する。尚、本実施例における目詰まり判定制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００８７】
Ｓ１０１では、切替弁８の位置が図２（ａ）で示される第一の制御位置とされることで、内燃機関１からの排気の流れが第一排気流れ状態とされる。このとき、排気は、バイパス通路７に流れ込まず、ＮＯｘ触媒５、フィルタ６の順に流れていく。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。
【００８８】
Ｓ１０２では、差圧センサ２６によって、排気の流れが第一排気流れ状態であるときの排気の差圧である第一差圧ΔＰ１が検出される。その後、Ｓ１０３で、排気の流れが第一排気流れ状態であるときの排気通路４を流れる排気の流量である第一排気流量Ｇｅｘ１が、エアフローメータ３の検出値に基づいて算出される。エアフローメータ３は、直接的には吸気通路２の吸気流量を検出するが、排気通路４を流れる排気流量と吸気通路２を流れる吸気流量との間には関連性が存在するため、それに基づいて排気通路４を流れる排気流量の検出、推定は可能である。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００８９】
Ｓ１０４では、Ｓ１０２で検出された第一差圧ΔＰ１に対する、Ｓ１０３で検出された第一排気流量Ｇｅｘ１の比率である第一比率ＰＧ１が算出される。具体的には、以下の式に基づいて、第一比率ＰＧ１が算出される。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
ＰＧ１＝ΔＰ１／Ｇｅｘ１
【００９０】
Ｓ１０５では、切替弁８の位置が図２（ｂ）で示される第二の制御位置とされることで、内燃機関１からの排気の流れが第二排気流れ状態とされる。このとき、排気は、ＮＯｘ触媒５に流れ込まず、バイパス通路７に流れ込み、フィルタ６のみに流れていく。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００９１】
Ｓ１０６では、差圧センサ２６によって、排気の流れが第二排気流れ状態であるときの排気の差圧である第二差圧ΔＰ２が検出される。その後、Ｓ１０７で、排気の流れが第二排気流れ状態であるときの排気通路４を流れる排気の流量である第二排気流量Ｇｅｘ２が、エアフローメータ３の検出値に基づいて算出される。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００９２】
Ｓ１０８では、Ｓ１０６で検出された第二差圧ΔＰ２に対する、Ｓ１０７で検出された第二排気流量Ｇｅｘ２の比率である第二比率ＰＧ２が算出される。具体的には、以下の式に基づいて、第二比率ＰＧ２が算出される。Ｓ１０８の処理が終了すると、Ｓ１０９へ進む。
ＰＧ２＝ΔＰ２／Ｇｅｘ２
【００９３】
Ｓ１０９では、Ｓ１０４で算出された第一比率ＰＧ１とＳ１０８で算出された第二比率との差である比率差ΔＰＧが算出される。具体的には、以下の式に基づいて、比率差ΔＰＧが算出される。
ΔＰＧ＝ＰＧ１−ＰＧ２
【００９４】
ここで、第一比率ＰＧ１は、第一排気流れ状態での排気の流れからも分かるように、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６の両者を排気が通過したときに生じる、排気の差圧と排気流量が考慮された、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態を表すパラメータである。即ち、ＮＯｘ触媒５および／またはフィルタ６に目詰まり状態が発生すると、排気の差圧が上昇し、排気流量が低下することを踏まえて、第一比率ＰＧ１の算出が行われる。第二比率ＰＧ２の場合も同様に、第二比率ＰＧ２は、第二排気流れ状態での排気の流れからも分かるように、フィルタ６のみを排気が通過したときに生じる、排気の差圧と排気流量が考慮された、フィルタ６の目詰まり状態を表すパラメータである。従って、Ｓ１０９で算出された比率差ΔＰＧは、ＮＯｘ触媒６のみを排気が通過したと仮定したときの、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を表すパラメータである。これら第一比率ＰＧ１、第二比率ＰＧ２、比率差ΔＰＧは、それらの値が上昇するに従い、対応する要素での目詰まり状態が顕著となることを意味する。
Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ１１０へ進む。
【００９５】
Ｓ１１０では、Ｓ１０９で算出された比率差ΔＰＧが、基準比率ＰＧｒｅｆ１を超えているか否かが判定される。この基準比率ＰＧｒｅｆ１は、ＮＯｘ触媒５が目詰まり状態にありその触媒機能が効率的に発揮されていないと判断されるための閾値である。そこで、比率差ΔＰＧが、基準比率ＰＧｒｅｆ１を超えていると判定されると、Ｓ１１１へ進み、ＮＯｘ触媒５が目詰まり状態にあると判定され、その後Ｓ１１２へ進む。一方で、比率差ΔＰＧが、基準比率ＰＧｒｅｆ１を超えていないと判定されると、ＮＯｘ触媒５に対しては目詰まり状態の判定は行われず、Ｓ１１２へ進む。
【００９６】
Ｓ１１２では、Ｓ１０８で算出された第二比率ＰＧ２が、基準比率ＰＧｒｅｆ２を超えているか否かが判定される。この基準比率ＰＧｒｅｆ２は、フィルタ６が目詰まり状態にありそのＰＭ捕集機能が効率的に発揮されていないと判断されるための閾値である。そこで、第二比率ＰＧ２が、基準比率ＰＧｒｅｆ２を超えていると判定されると、Ｓ１１３へ進み、フィルタ６が目詰まり状態にあると判定され、その後本制御を終了する。一方で、第二比率ＰＧ２が、基準比率ＰＧｒｅｆ２を超えていないと判定されると、フィルタ６に対しては目詰まり状態の判定は行われず、本制御を終了する。
【００９７】
本制御によると、切替弁８によって排気の流れを第一排気流れ状態と第二排気流れ状態とすることで、排気通路４に設けられたＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態をそれぞれ的確に検知することが可能となる。
【００９８】
次に、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図４に基づいて説明する。尚、本実施例におけるＰＭ除去制御は、ＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【００９９】
Ｓ２０１では、ＮＯｘ触媒５が目詰まり状態になっているか否かが判定される。これは、上述した目詰まり判定制御による判定結果に基づいて、行われる。ＮＯｘ触媒５が目詰まり状態になっていると判定されるとＳ２０２へ進み、ＮＯｘ触媒５が目詰まり状態になっていないと判定されると本制御を終了する。
【０１００】
Ｓ２０２では、切替弁８によって、排気の流れが第一排気流れ状態とされる。次に、Ｓ
２０３で、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消するための燃料が、燃料添加弁９から添加される。この結果、排気に添加された燃料はＮＯｘ触媒５に到達し、ＮＯｘ触媒５との酸化反応に供され目詰まり状態の解消が行われることとなる。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４へ進む。
【０１０１】
Ｓ２０４では、Ｓ２０３で行われた燃料添加において、その添加終了の時点から所定時間Ｔ１が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ１は、燃料添加弁９から排気に添加された燃料がＮＯｘ触媒５に到達するまでに要する、予め設定される時間である。従って、排気通路４における排気流量や内燃機関１の運転状態等に応じた値を適宜設定し得る。所定時間Ｔ１が経過したと判定されるとＳ２０５へ進み、所定時間Ｔ１が経過していないと判定されると再びＳ２０４の処理が行われる。
【０１０２】
Ｓ２０５では、切替弁８によって、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。この結果、ＮＯｘ触媒５は、低ＳＶ状態の、燃料を含む排気によって囲まれた状態となる。そのため、排気中の燃料とＮＯｘ触媒５との酸化反応の機会が増加するため、より多くの酸化熱が発生し、以てＮＯｘ触媒５の目詰まり状態の解消が効率的に行われる。Ｓ２０５の処理が終了すると、Ｓ２０６へ進む。
【０１０３】
Ｓ２０６では、Ｓ２０５で実行された第二排気流れ状態が所定時間Ｔ２保持されたか否かが判定される。この所定時間Ｔ２は、上記のＮＯｘ触媒５を低ＳＶ雰囲気に置くための時間であり、その目詰まり状態の解消に適した時間を設定すればよい。第二排気流れ状態が所定時間Ｔ２保持されたと判定されるとＳ２０７へ進み、第二排気流れ状態が所定時間Ｔ２保持されていないと判定されると再びＳ２０６の処理が行われる。
【０１０４】
Ｓ２０７では、切替弁８によって、再び排気の流れが第一排気流れ状態とされる。このとき、燃料添加弁９からの燃料の添加は行われていない。従って、ＮＯｘ触媒５には、酸素を比較的多く含む排気が供給されることになる。その結果、燃料と酸化反応を生じているＮＯｘ触媒５に対して酸素が供給されることになるため、その酸化反応が促進され、更にＮＯｘ触媒５の目詰まり状態が効率的に解消される。Ｓ２０７の処理が終了すると、Ｓ２０８へ進む。
【０１０５】
Ｓ２０８では、上述したＳ２０３からＳ２０７までの一連の処理が、所定回数のＮ１回繰り返されたか否かが判定される。この所定回数Ｎ１は、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態の解消に必要な回数であればよい。一連の処理が所定回数のＮ１回繰り返されたと判定されるとＳ２０９へ進み、一連の処理が所定回数のＮ１回繰り返されていないと判定されると、該一連の処理を行うべくＳ２０３からの処理が再度行われる。
【０１０６】
Ｓ２０９では、上述した目詰まり判定制御を再度行い、その結果に基づいてＮＯｘ触媒５が目詰まり状態になっているか否かの確認が行われる。ＮＯｘ触媒５がまだ目詰まり状態であると判定されるとＳ２０２からの処理が再び行われ、ＮＯｘ触媒５は目詰まり状態ではないと判定されると本制御を終了する。
【０１０７】
本制御によると、目詰まり状態にあるＮＯｘ触媒５に対して、効率的にその目詰まり状態の解消を図り、ＮＯｘ触媒５の触媒機能を良好な状態に維持することが可能となる。
【０１０８】
次に、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図５に基づいて説明する。尚、本実施例におけるＰＭ除去制御は、ＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１０９】
Ｓ３０１では、フィルタ６が目詰まり状態になっているか否かが判定される。これは、上述した目詰まり判定制御による判定結果に基づいて、行われる。フィルタ６が目詰まり状態になっていると判定されるとＳ３０２へ進み、フィルタ６が目詰まり状態になっていないと判定されると本制御を終了する。
【０１１０】
Ｓ３０２では、切替弁８によって、排気の流れが第一排気流れ状態とされる。次に、Ｓ３０３で、フィルタ６の目詰まり状態を解消するための燃料が、燃料添加弁９から添加される。この結果、排気に添加された燃料はＮＯｘ触媒５に到達する。そして、この燃料の一部はＮＯｘ触媒５の酸化能で酸化されて、高温の排気とともに残りの燃料が軽質化されて下流に位置するフィルタ６に供給されることで、フィルタ６の目詰まり状態の解消が行われる。Ｓ３０３の処理が終了すると、Ｓ３０４へ進む。
【０１１１】
Ｓ３０４では、Ｓ３０３の燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ３が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ３は、フィルタ６の目詰まり状態を解消するために要する、予め設定される時間である。所定時間Ｔ３が経過したと判定されるとＳ３０５へ進み、所定時間Ｔ３が経過していないと判定されると再びＳ３０４の処理が行われる。
【０１１２】
Ｓ３０５では、上述した目詰まり判定制御を再度行い、その結果に基づいてフィルタ６が目詰まり状態になっているか否かの確認が行われる。フィルタ６がまだ目詰まり状態であると判定されるとＳ３０２からの処理が再び行われ、フィルタ６は目詰まり状態ではないと判定されると本制御を終了する。
【０１１３】
本制御によると、排気の流れを第一排気流れ状態として排気に燃料が添加されることで、フィルタ６の目詰まり状態の解消が図られる。このようにすることで、フィルタ６には、高温の排気と軽質化された燃料が供給されるので、フィルタ６の目詰まり状態が効率的に解消される。この解消方法は、特に、フィルタ６の温度が比較的低い場合や、フィルタ６の構成上その前端部分（排気が流入する端部）に酸化能を有する触媒が担持されてない若しくはその担持量が少ない場合等に有用な方法である。
【実施例２】
【０１１４】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第二の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図６に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図５に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１１５】
本ＰＭ除去制御と、図５に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ４０１からＳ４０５の処理が追加されている点である。Ｓ３０１でフィルタ６が目詰まり状態になっていると判定されるとＳ４０１へ進む。Ｓ４０１では、ＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣが推定される。具体的には、ＮＯｘ触媒５の下流側に設けられている排気温度センサ２４によって検出される排気温度から触媒温度ＴＣが推定される。これは、ＮＯｘ触媒５から流出する排気の温度は、ＮＯｘ触媒５の温度が反映されているからである。Ｓ４０１の処理が終了すると、Ｓ４０２に進む。
【０１１６】
ここで、排気温度センサ２４によって排気温度の検出を行う場合、その時点で排気の流れが第二排気流れ状態であるときは一時的に第一排気流れ状態として、第一排気流れ状態であるときはその状態を維持したまま、排気温度の検出を行う。このようにすることで、ＮＯｘ触媒５の温度が反映された排気を排気温度センサ２４に供給することとなり、より
正確にＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣを推定することが可能となる。尚、この排気温度センサ２４による排気温度の検出については、後述する各制御においても同様とする。
【０１１７】
Ｓ４０２では、Ｓ４０１で推定された触媒温度ＴＣが、所定温度ＴＣ１より低いか否かが判定される。この所定温度ＴＣ１は、ＮＯｘ触媒５がそのＮＯｘ浄化能を発揮し得る温度範囲の上限値であり、ＮＯｘ触媒５の熱劣化が懸念される温度である。触媒温度ＴＣが所定温度ＴＣ１より低いと判定されると、上述したＳ３０２以降の処理が行われる。一方で、触媒温度ＴＣが、所定温度ＴＣ１より低くないと判定されると、Ｓ４０３へ進む。
【０１１８】
Ｓ４０３では、切替弁８によって、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。次に、Ｓ４０４では、Ｓ３０３の処理と同様に、フィルタ６の目詰まり状態を解消するための燃料が、燃料添加弁９から添加される。しかし、この場合、添加された燃料はＮＯｘ触媒５には至らずに、バイパス通路７を経由してフィルタ６に直接到達する。Ｓ４０４の処理が終了すると、Ｓ４０５へ進む。
【０１１９】
Ｓ４０５では、Ｓ４０４の燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ４が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ４は、排気の流れを第二排気流れ状態としたときの、フィルタ６の目詰まり状態を解消するために要する、予め設定される燃料添加のための時間である。所定時間Ｔ４が経過したと判定されるとＳ３０５へ進み、所定時間Ｔ４が経過していないと判定されると再びＳ４０５の処理が行われる。
【０１２０】
本制御によると、ＮＯｘ触媒５の触媒温度に応じて排気の流れが制御された上で、排気に燃料が添加されフィルタ６の目詰まり状態の解消が図られる。このようにすることで、ＮＯｘ触媒５に熱劣化の虞がない場合には、フィルタ６には、高温の排気と軽質化された燃料が供給されるので、フィルタ６の目詰まり状態が効率的に解消される。一方で、ＮＯｘ触媒５に熱劣化の虞がある場合は、フィルタ６に直接燃料が供給されるため、ＮＯｘ触媒５の温度が過度に上昇するのを防ぎつつ、フィルタ６の目詰まり状態の解消が図られる。
【実施例３】
【０１２１】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第三の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図７に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図５、６に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１２２】
本ＰＭ除去制御と、図６に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ４０３からＳ４０５の処理に代えて、Ｓ５０１からＳ５０８の処理を行う点である。Ｓ４０２で触媒温度ＴＣが所定温度ＴＣ１より低くないと判定されると、Ｓ５０１へ進む。Ｓ５０１では、排気温度センサ２３によって、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の温度である入りガス温度ＴＧが検出される。Ｓ５０１の処理が終了すると、Ｓ５０２へ進む。
【０１２３】
Ｓ５０２では、Ｓ５０１で検出された入りガス温度ＴＧが所定温度ＴＧ１より低いか否かが判定される。この所定温度ＴＧ１は、触媒温度が比較的高くなったＮＯｘ触媒５を冷却することが可能な排気温度である。従って、所定温度ＴＧ１として、上述した所定温度ＴＣ１と同等の値を設定してもよく、または所定温度ＴＣ１より低い温度を所定温度ＴＧ１としてもよい。入りガス温度ＴＧが所定温度ＴＧ１より低いと判定されるとＳ５０３へ進み、入りガス温度ＴＧが所定温度ＴＧ１より低くないと判定されるとＳ５０８へ進む。
【０１２４】
Ｓ５０３では、フィルタ６の目詰まり状態を解消するための燃料が、燃料添加弁９から添加される。この際の燃料の添加形態は、燃料噴射弁９からの燃料添加において、明確に燃料が添加される期間（以下、「添加期間」という。）と燃料の添加が休止される期間（以下、「添加休止期間」という。）が交互に繰り返される形態である。このように、添加期間と添加休止期間とが交互に繰り返されることで、燃料が供給されたフィルタ６の温度が急激に上昇し溶損するのを回避することが可能となる。Ｓ５０３の処理が終了すると、Ｓ５０４へ進む。
【０１２５】
Ｓ５０４では、Ｓ５０３での燃料添加の形態において、添加休止期間か否かが判定される。添加休止期間であると判定されると、Ｓ５０５へ進み、切替弁８によって排気の流れが第一排気流れ状態とされ、添加休止期間でないと判定されると、即ち添加期間であると判定されると、Ｓ５０６へ進み、切替弁８によって排気の流れが第二排気流れ状態とされる。これらの処理後、Ｓ５０７へ進む。
【０１２６】
Ｓ５０７では、Ｓ５０４の燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ４が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ４は、上述のＳ４０５における所定時間Ｔ４と同じである。所定時間Ｔ４が経過したと判定されるとＳ３０５へ進み、所定時間Ｔ４が経過していないと判定されると再びＳ５０４以降の処理が行われる。
【０１２７】
また、Ｓ５０２で入りガス温度ＴＧが所定温度ＴＧ１より低くないと判定されると、Ｓ５０８に進むが、このＳ５０８では、上述したＳ４０３からＳ４０５の処理が順次行われる。
【０１２８】
本制御によると、フィルタ６の目詰まり状態が解消されるとともに、ＮＯｘ触媒５の温度が、熱劣化が懸念される程度に比較的高温であるときであって、排気通路４を流れる排気温度が比較的低温である場合には、燃料添加弁９からの添加形態において添加休止期間であるときに、その比較的低温である排気をＮＯｘ触媒５に供給することで、ＮＯｘ触媒５の温度を下げることが可能となり、以てＮＯｘ触媒５の熱劣化を回避することが可能となる。また、燃料添加弁９からの添加形態において添加期間であるときは、燃料を含む排気がＮＯｘ触媒５に供給されないように、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。
【実施例４】
【０１２９】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第四の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図８に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１３０】
Ｓ６０１では、フィルタ６が目詰まり状態になっているか否かが判定される。これは、上述した目詰まり判定制御による判定結果に基づいて、行われる。フィルタ６が目詰まり状態になっていると判定されるとＳ６０２へ進み、フィルタ６が目詰まり状態になっていないと判定されると本制御を終了する。
【０１３１】
Ｓ６０２では、フィルタ６の目詰まり状態を解消するための燃料が、燃料添加弁９から添加される。この際の燃料の添加形態は、燃料噴射弁９からの燃料添加において、明確に添加期間と添加休止期間とが交互に繰り返される形態である。このように、添加期間と添加休止期間とが交互に繰り返されることで、燃料が供給されたフィルタ６の温度が急激に上昇し溶損するのを回避することが可能となる。Ｓ６０２の処理が終了すると、Ｓ６０３
へ進む。
【０１３２】
Ｓ６０３では、Ｓ６０２での燃料添加の形態において、添加休止期間か否かが判定される。添加休止期間であると判定されると、Ｓ６０４へ進み、切替弁８によって排気の流れが第一排気流れ状態とされ、添加休止期間でないと判定されると、即ち添加期間であると判定されると、Ｓ６０５へ進み、切替弁８によって排気の流れが第二排気流れ状態とされる。これらの処理後、Ｓ６０６へ進む。
【０１３３】
Ｓ６０６では、Ｓ６０２の燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ５が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ５は、フィルタ６の目詰まり状態を解消するための燃料添加を継続する、予め設定されている時間である。所定時間Ｔ５が経過したと判定されるとＳ６０７へ進み、所定時間Ｔ５が経過していないと判定されると再びＳ６０３の処理が行われる。
【０１３４】
Ｓ６０７では、上述した目詰まり判定制御を再度行い、その結果に基づいてフィルタ６が目詰まり状態になっているか否かの確認が行われる。フィルタ６がまだ目詰まり状態であると判定されるとＳ６０２からの処理が再び行われ、フィルタ６は目詰まり状態ではないと判定されると本制御を終了する。
【０１３５】
本制御によると、燃料添加弁９からの添加形態において添加期間であるときは、排気の流れが第二排気流れ状態とされることで、フィルタ６の目詰まり状態が解消されるとともに、燃料添加弁９からの添加形態において添加休止期間であるときには、排気の流れが第一排気流れ状態とされることで、ＮＯｘ触媒５による排気中のＮＯｘの吸蔵が実行される。これにより、フィルタ６の目詰まり状態の解消を図りながらも、排気中のＮＯｘが外部に放出されるのを可及的に抑制することが可能となる。
【実施例５】
【０１３６】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第五の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図９に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図８に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１３７】
本ＰＭ除去制御と、図８に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ６１０およびＳ６１１の処理が追加された点である。Ｓ６０１でフィルタ６が目詰まり状態にあると判定されると、Ｓ６１０へ進む。Ｓ６１０では、切替弁８によって排気の流れが第一排気流れ状態とされる。その後、Ｓ６１１において、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化するための、燃料添加弁９からの燃料添加が行われる。このＳ６１１における燃料添加での添加量は、内燃機関１の運転履歴等からＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘ量を推定し、その推定ＮＯｘ量に基づいて決定されてもよい。Ｓ６１１の処理が終了すると、上述したＳ６０２以降の処理が行われる。
【０１３８】
本制御によると、一度ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化した後で、実施例４で示したフィルタ６の目詰まり状態の解消が行われる。そのため、該目詰まり状態の解消が開始された時点でのＮＯｘ触媒５のＮＯｘ吸蔵のマージンが大きくなり、以て該目詰まり状態の解消とともに行われるＮＯｘ触媒５によるＮＯｘの吸蔵を、より確実に実行し、外部へのＮＯｘの放出をより確実に抑制することが可能となる。
【実施例６】
【０１３９】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第六の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図１０に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図８、９に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１４０】
本ＰＭ除去制御と、図９に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ６２０およびＳ６２１の処理が追加された点である。Ｓ６０４において、切替弁８によって排気の流れを第一排気流れ状態とした後、Ｓ６２０に進む。Ｓ６２０では、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ量が、所定の吸蔵量Ｓ１を超えているか否かが判定される。所定の吸蔵量Ｓ１は、ＮＯｘ触媒５がＮＯｘ浄化機能を効果的に発揮し得る限界のときの、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されるＮＯｘ量の上限値である。ＮＯｘ触媒５の吸蔵ＮＯｘ量は、前回のＮＯｘ触媒５における吸蔵ＮＯｘの還元浄化からの内燃機関１の運転履歴、例えば、トータルの燃料噴射量等に基づいて推定してもよい。
【０１４１】
ここで、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ量が、所定の吸蔵量Ｓ１を超えていると判定されると、Ｓ６２１に進み、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化するための、燃料添加弁９からの燃料添加が行われる。この燃料添加は、上述したＳ６１１での燃料添加と同質のものである。一方で、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ量が、所定の吸蔵量Ｓ１を超えていないと判定されると、Ｓ６２１の処理は行われずＳ６０６の処理が行われる。
【０１４２】
ここで、Ｓ６２１での燃料添加は、フィルタ６の目詰まり状態解消のための燃料添加（Ｓ６０２での燃料添加）の形態において添加休止期間に行われるものである。従って、Ｓ６２１での燃料添加は、該添加休止期間の次に来る添加期間の開始時期より所定の時間だけ早い時期に行われる。なぜなら、Ｓ６２１において燃料添加弁９から添加された燃料が、ＮＯｘ触媒５の吸蔵ＮＯｘを確実に還元浄化するために、該燃料がＮＯｘ触媒５に到達した後に、排気の流れを、Ｓ６０５の処理によって第二排気流れ状態に切り替える必要があるからである。従って、ここでいう所定の時間とは、Ｓ６２１での添加燃料がＮＯｘ触媒５に確実に到達するのに必要とされる時間であり、例えば、排気通路４における排気流量等を基に適宜設定すればよい。
【０１４３】
本制御によると、燃料添加弁９からの添加形態において添加期間であるときは、排気の流れが第二排気流れ状態とされることで、フィルタ６の目詰まり状態が解消されるとともに、燃料添加弁９からの添加形態において添加休止期間であるときには、排気の流れが第一排気流れ状態とされることで、ＮＯｘ触媒５による排気中のＮＯｘの吸蔵が実行される。これにより、フィルタ６の目詰まり状態の解消を図りながらも、排気中のＮＯｘが外部に放出されるのを可及的に抑制することが可能となる。更に、添加休止期間において、ＮＯｘ触媒５の吸蔵ＮＯｘ量が閾値を超えるとその還元浄化が行われるため、フィルタ６の目詰まり状態解消時において、ＮＯｘ触媒５によるＮＯｘの浄化をより確実に実行することができる。
【実施例７】
【０１４４】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第七の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図１１に基づいて説明する。
また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１４５】
Ｓ７０１では、ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６の両者が目詰まり状態になっているか否かが判定される。これは、上述した目詰まり判定制御による判定結果に基づいて、行われる。ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６が目詰まり状態になっていると判定されるとＳ７０２へ進み、それ以外の判定では本制御を終了する。
【０１４６】
Ｓ７０２では、切替弁８によって排気の流れを第一排気流れ状態とする。次に、Ｓ７０３では、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態を解消するために、燃料添加弁９からの燃料の添加が開始される。その後、Ｓ７０４では、燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ６経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ６は、主にＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消するために該ＮＯｘ触媒５に燃料が供給され続ける時間であり、ＮＯｘ触媒５の触媒温度が熱劣化や溶損を引き起こさない程度に上昇し得る時間である。所定時間Ｔ６が経過したと判定されるとＳ７０５に進み、所定時間Ｔ６が経過していないと判定されるとＳ７０４の処理が再び行われる。
【０１４７】
Ｓ７０５では、燃料添加弁９からの燃料添加が継続されている状態で、切替弁８によって、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。その結果、排気に添加された燃料は、フィルタ６に直接供給されることになる。Ｓ７０５の処理が終了すると、Ｓ７０６に進む。
【０１４８】
Ｓ７０６では、Ｓ７０５で排気の流れが第二排気流れ状態とされてから所定時間Ｔ７経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ７は、フィルタ６の目詰まり状態を解消するために該フィルタ６に燃料が供給され続ける時間であり、フィルタ６の温度がそこに担持された触媒が熱劣化したりフィルタが溶損したりしない程度に上昇し得る時間である。所定時間Ｔ７が経過したと判定されるとＳ７０７に進み、所定時間Ｔ７が経過していないと判定されるとＳ７０６の処理が再び行われる。
【０１４９】
Ｓ７０７では、燃料添加弁９による排気への燃料添加が停止される。その後、Ｓ７０８で、切替弁８によって排気の流れが第一排気流れ状態とされる。これにより、先にＮＯｘ触媒５に供給された燃料に対して、酸素を比較的多く含む排気を供給することになるため、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消するために供給された燃料の酸化が促進される。Ｓ７０８の処理が終了すると、Ｓ７０９へ進む。
【０１５０】
Ｓ７０９では、上述したＳ７０３からＳ７０８までの一連の処理が、所定回数のＮ２回繰り返された否かが判定される。この所定回数Ｎ２は、ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６の目詰まり状態の解消に必要な回数であればよい。一連の処理が所定回数のＮ２回繰り返されたと判定されるとＳ７１０へ進み、一連の処理が所定回数のＮ２回繰り返されていないと判定されると、該一連の処理を行うべくＳ７０３からの処理が再度行われる。
【０１５１】
Ｓ７１０では、上述した目詰まり判定制御を再度行い、その結果に基づいてＮＯｘ触媒５およびフィルタ６が目詰まり状態になっているか否かの確認が行われる。ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６がまだ目詰まり状態であると判定されるとＳ７０２からの処理が再び行われ、ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６は目詰まり状態ではないと判定されると本制御を終了する。尚、何れか一方がまだ目詰まり状態であると判定されるときは、上述したＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消するＰＭ除去制御、若しくはフィルタ６の目詰まり状態を解消するＰＭ除去制御を行ってもよい。
【０１５２】
本制御によると、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態が同時に解消される。両者の目詰まり状態の解消を同時に行うことで、ＮＯｘ触媒５で発生した熱をフィルタ６の目
詰まり状態にも供給することができ、更には、それぞれの温度を上昇させるにあたり、触媒の熱劣化や溶損を回避するために燃料の供給を断続的に行い、一方が燃料が供給されるとき他方には燃料供給を行わずその温度が急激に上昇するのを抑制することができる。この結果、ＮＯｘ触媒５及びフィルタ６に対して個別にその目詰まり状態を解消したときよりも、より効率的な目詰まり解消が可能となるとともに、それに要する時間を短縮化することで、目詰まり解消中でのＮＯｘの外部への放出量を抑制することが可能となる。
【実施例８】
【０１５３】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第八の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図１２に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図４に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１５４】
本ＰＭ除去制御と、図４に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ２２０からＳ２２４の処理が追加されている点である。Ｓ２０４で、所定時間Ｔ１が経過したと判定されると、Ｓ２２０へ進む。Ｓ２２０では、上述したＳ４０１と同様に、ＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣが推定される。Ｓ２２０の処理が終了すると、Ｓ２２１へ進む。
【０１５５】
Ｓ２２１では、Ｓ２２０で推定された触媒温度ＴＣが、所定温度ＴＣ２より低いか否かが判定される。この所定温度ＴＣ２は、ＮＯｘ触媒５がそのＮＯｘ浄化能を発揮し得る温度範囲の下限値であり、ＮＯｘ触媒５の温度がこの所定温度ＴＣ２より低いときはＮＯｘ触媒によるＮＯｘの吸蔵が効率的に行われない温度である。触媒温度ＴＣが所定温度ＴＣ２より低いと判定されると、Ｓ２２２へ進む。一方で、触媒温度ＴＣが、所定温度ＴＣ２より低くないと判定されると、上述したＳ２０５以降の処理が行われる。
【０１５６】
Ｓ２２２では、Ｓ２０３で行われた燃料添加であって現時点で終了している該燃料添加を再開する。このとき、排気の流れは、Ｓ２０２の処理により第一排気流れ状態のままである。Ｓ２２２の処理が終了すると、Ｓ２２３へ進む。Ｓ２２３では、Ｓ２２２で燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ８が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ８は、Ｓ２２２で再開された燃料添加を継続する時間である。Ｓ２２３で所定時間Ｔ８が経過したと判定されると、Ｓ２２４に進み、燃料添加弁９からの燃料添加が停止され、その後Ｓ２０９に進む。一方で、所定時間Ｔ８が経過していないと判定されると、Ｓ２２３の処理が再び行われる。
【０１５７】
本制御によると、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態を解消するに際して、ＮＯｘ触媒５の温度が十分に上昇していない場合、Ｓ２２０からＳ２２４の処理が行われることで、ＮＯｘ触媒５の温度上昇が図られる。これにより、ＮＯｘ触媒５を速やかに暖機して、排気浄化システムのＮＯｘ浄化能を機能させた上で、ＮＯｘ触媒５の目詰まり状態が解消される。
【実施例９】
【０１５８】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第九の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図１３に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図８に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１５９】
本ＰＭ除去制御と、図８に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ６３０からＳ６３２の処理が追加された点である。Ｓ６０３で添加休止期間ではないと判定されると、Ｓ６３０に進む。Ｓ６３０では、上述したＳ４０１と同様に、ＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣが推定される。その後、Ｓ６３１では、上述したＳ２２１と同様に、Ｓ６３０で推定された触媒温度ＴＣが、所定温度ＴＣ２より低いか否かが判定される。触媒温度ＴＣが所定温度ＴＣ２より低いと判定されると、Ｓ６３２へ進む。Ｓ６３２では、切替弁８によって、排気の流れが第一排気流れ状態とされる。一方で、触媒温度ＴＣが、所定温度ＴＣ２より低くないと判定されると、上述したＳ６０５以降の処理が行われる。
【０１６０】
本制御によると、フィルタ６の目詰まり状態の解消中であって、燃料添加弁９から燃料が排気に添加される燃料添加期間であるときは、ＮＯｘ触媒５の温度に基づいて、排気の流れが制御される。即ち、図８に示すＰＭ除去制御では、ＮＯｘ触媒５の温度にかかわらず排気の流れは第二排気流れ状態とされるが、本ＰＭ除去制御では、ＮＯｘ触媒５の温度が比較的低温であるときは、燃料が添加された排気の流れを第一排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒５に燃料を供給しその温度上昇を優先的に行う。このとき、フィルタ６には、ＮＯｘ触媒５と燃料との酸化反応で高温となった排気と一部軽質化された燃料が供給されることで、その目詰まり状態は徐々に解消される。
【０１６１】
従って、本制御では、フィルタ６の目詰まり状態を解消しながら、内燃機関１の排気浄化システム、特にＮＯｘ触媒５の暖機を図り、早期に排気浄化システムによる排気浄化能を発揮させることが可能となる。
【実施例１０】
【０１６２】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第十の実施例について、以下に説明する。本実施例では、内燃機関１は車両に備えられており、その内燃機関１の排気浄化システムで行われる、上記のＮＯｘ触媒５とフィルタ６の目詰まり状態の判定に基づく、フィルタ６の目詰まり状態を解消する制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図１４に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、図１に示す内燃機関の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。尚、図８に示すＰＭ除去制御の処理内容と同一の処理については、同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【０１６３】
本ＰＭ除去制御と、図８に示すＰＭ除去制御との相違点は、Ｓ６４０、Ｓ６４１の処理が追加された点である。Ｓ６０３で添加休止期間であると判定されると、Ｓ６４０へ進み、添加休止期間ではないと判定されると、上述したＳ６０５へ進む。Ｓ６４０では、アクセル開度センサ２１やクランクポジションセンサ２２の検出値に基づいて、内燃機関１が備えられている車両が減速中か否かが判定される。車両が減速中であるときは、内燃機関１において燃料の燃焼が行われないか、若しくは燃焼に供される燃料量が極めて少ない状態である。従って、この際に内燃機関１から排出される排気温度は極めて低温である。そこで、該車両が減速中であると判定されるとＳ６４１に進み、切替弁８によって排気の流れを第二排気流れ状態とする。一方で、該車両が減速中でないと判定されると上述したＳ６０４に進み、切替弁８によって排気の流れを第一排気流れ状態とする。
【０１６４】
本制御によると、内燃機関１からの排気温度が比較的低くなる車両の減速時には、排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒５に該排気が流れ込まないようにし、以てＮＯｘ触媒５の温度が低下しその活性が失われるのを回避することが可能となる。
【実施例１１】
【０１６５】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第十一の実施例について、以下に説明する。本実施例では図１に示す内燃機関１の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒５の温
度をＮＯｘ浄化能が効率的に発揮される温度に維持するための制御（以下、「触媒ウィンドウ制御」という。）について、図１５に基づいて説明する。また、本触媒ウィンドウ制御は、内燃機関１の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１６６】
Ｓ８０１では、排気温度センサ２３によって、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の温度である入りガス温度ＴＧが検出される。Ｓ８０１の処理が終了すると、Ｓ８０２へ進む。Ｓ８０２では、上述したＳ４０１と同様に、ＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣが推定される。Ｓ８０２の処理が終了すると、Ｓ８０３へ進む。
【０１６７】
Ｓ８０３では、内燃機関１が搭載される車両が減速運転中か、若しくは内燃機関１の運転状態が排気低温領域に属しているか、否かが判定される。内燃機関１の運転状態は、アクセル開度センサ２１からの信号に基づく機関負荷とクランクポジションセンサ２２からの信号に基づく機関回転速度から、決定され、Ｓ８０３では、この内燃機関１の運転状態が、機関負荷が小さく且つ機関回転速度が低い排気低温領域に属するか否かが判定される。換言すると、Ｓ８０３では、車両の減速運転を含めて、内燃機関１からの排気温度が比較的低温となるか否かが判定されることになる。上記判定において、車両が減速運転中か、若しくは内燃機関１の運転状態が排気低温領域に属していると判定されるとＳ８０４に進み、それ以外の判定結果の場合はＳ８０８に進む。
【０１６８】
Ｓ８０４では、Ｓ８０２で推定されたＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣが、所定温度範囲ＴＲ内にあるか否かが判定される。この所定温度範囲ＴＲは、ＮＯｘ触媒５の排気浄化能、特に排気中のＮＯｘを吸蔵する機能と、排気中のＰＭを酸化する機能との両立が可能となるＮＯｘ触媒５の触媒温度の範囲である。ＮＯｘを吸蔵する機能は触媒温度の上昇とともに低下し、ＰＭを酸化する機能は触媒温度の上昇とともに上昇する。従って、ＮＯｘ触媒５の触媒温度がこの所定温度範囲ＴＲ内に属している場合は、ＮＯｘ触媒５のＮＯｘ吸蔵機能とＰＭ酸化機能とが両立する。触媒温度ＴＣが所定温度範囲ＴＲ内にあると判定されるとＳ８０５に進み、触媒温度ＴＣが所定温度範囲ＴＲ内にないと判定されるとＳ８０６に進む。
【０１６９】
Ｓ８０６では、Ｓ８０１で検出された入りガス温度ＴＧが、ＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣより低いか否かが判定される。入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣより低いと判定されるとＳ８０７に進み、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣより低くないと判定されるとＳ８０６に進む。
【０１７０】
Ｓ８０６では、切替弁８によって、排気の流れが第一排気流れ状態とされる。この場合、第一に、排気温度が比較的低く且つ触媒温度ＴＣが所定温度範囲ＴＲ内に属していない場合であるから、排気の流れを第一排気流れ状態とすることで、触媒温度ＴＣが低温側の温度である場合は触媒温度ＴＣを可及的に維持、若しくは上昇させることが可能となり、触媒温度ＴＣが高温側の温度である場合には上がり過ぎた触媒温度ＴＣを冷却することが可能となる。第二に、この場合は、排気温度が比較的低く、触媒温度ＴＣは所定温度範囲ＴＲ内に属しているが排気温度が触媒温度ＴＣより低くない場合であるから、排気の流れを第一排気流れ状態とすることで、触媒温度ＴＣが適温に維持される。
【０１７１】
Ｓ８０７では、切替弁８によって、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。この場合、排気温度が比較的低く、触媒温度ＴＣは所定温度範囲ＴＲ内に属し、且つ排気温度が触媒温度ＴＣより低い場合であるから、排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、触媒温度ＴＣが冷却されて所定温度範囲ＴＲから外れるのを回避することが可能となる。
【０１７２】
次に、Ｓ８０３の判定によってＳ８０８に進んだ場合の、Ｓ８０８以降の処理について説明する。Ｓ８０８では、入りガス温度ＴＧが所定温度Ｔ＿ｈｉｇｈより高いか否かが判
定される。この所定温度Ｔ＿ｈｉｇｈは、ＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣを過度に上昇させて熱劣化を生じさせる虞があるときの排気温度の閾値である。従って、入りガス温度ＴＧが所定温度Ｔ＿ｈｉｇｈより高いと判定されるとＳ８０７に進み、排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、高温の排気がＮＯｘ触媒５に流入するのを回避させて、ＮＯｘ触媒５の熱劣化を抑制する。一方で、入りガス温度ＴＧが所定温度Ｔ＿ｈｉｇｈより高くないと判定されるとＳ８０９に進む。
【０１７３】
Ｓ８０９では、Ｓ８０４と同様に、Ｓ８０２で推定されたＮＯｘ触媒５の触媒温度ＴＣが、所定温度範囲ＴＲ内にあるか否かが判定される。触媒温度ＴＣが所定温度範囲ＴＲ内にあると判定されるとＳ８１２に進み、触媒温度ＴＣが所定温度範囲ＴＲ内にないと判定されるとＳ８１０に進む。Ｓ８１０では、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒温度ＴＣ以上であるか否かが判定される。入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒温度ＴＣ以上であると判定されると、Ｓ８１１に進み、排気の流れが第一排気流れ状態とされる。一方で、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒温度ＴＣ以上ではないと判定されると、Ｓ８０７に進み、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。
【０１７４】
ここで、上記のようにＳ８１１に進んだ場合、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒５に対して適切な温度であり且つ触媒温度ＴＣ以上である場合であって、触媒温度ＴＣが所定温度範囲内に属していない場合であるから、高温の排気がＮＯｘ触媒５に流れ込むことで、ＮＯｘ触媒５が暖められ、その触媒機能が効率的に発揮される状態となる。また、上記のようにＳ８０７に進んだ場合、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒５に対して適切な温度であるが触媒温度ＴＣより低い温度である場合であって、触媒温度ＴＣが所定温度範囲内に属していない場合であるから、ＮＯｘ触媒５の更なる温度低下を回避することが可能となる。
【０１７５】
Ｓ８１２では、入りガス温度ＴＧが所定温度範囲ＴＲ内に属しているか否かが判定される。入りガス温度ＴＧが所定温度範囲ＴＲ内に属していると判定されるとＳ８１３に進み、入りガス温度ＴＧが所定温度範囲ＴＲ内に属していないと判定されるとＳ８０７に進む。ここで、上記のようにＳ８１３に進んだ場合、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒５の機能発揮に適切な温度であって且つＮＯｘ触媒５が機能発揮に適切な温度状態にある場合であるから、Ｓ８１３では、切替弁８の動作によって、第一排気流れ状態と第二排気流れ状態とを交互に繰り返す交互排気が行われる。このように交互排気を行うことで、ＮＯｘ触媒５の温度ＴＣを所定温度範囲ＴＲ内に維持することが可能となる。また、この交互排気においては、入りガス温度ＴＧ又は触媒温度ＴＣの値が高くなるに従って、第二排気流れ状態である時間を第一排気流れ状態である時間より長くしてもよい。このようにすることで、ＮＯｘ触媒５の温度をより確実に所定温度範囲ＴＲ内に維持することが可能となる。
【０１７６】
また、上記のようにＳ８０７に進んだ場合、ＮＯｘ触媒５が機能発揮に適切な温度状態にある場合であるが、入りガス温度ＴＧがＮＯｘ触媒５の機能発揮に適切な温度ではないから、排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ触媒５の温度が所定温度範囲ＴＲから外れることを回避することが可能となる。
【０１７７】
本制御によると、ＮＯｘ触媒５の温度をその触媒機能が効率的に発揮される温度状態に可及的に維持することが可能となり、以て内燃機関１の排気浄化システムとしての浄化能力を適切に維持することができる。
【実施例１２】
【０１７８】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第十二の実施例について、以下に説明する。本実施例では図１に示す内燃機関１の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化するための制御（以下、「ＮＯｘ還元制御」という。）について、図１６に基づいて説明する。また、本ＮＯｘ還元制御は、内燃機関１の排気浄化シス
テムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１７９】
Ｓ９０１では、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ量が、所定の吸蔵量Ｓ１を超えているか否かが判定される。所定の吸蔵量Ｓ１については、上述と同様である。ここで、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ量が、所定の吸蔵量Ｓ１を超えていると判定されると、Ｓ９０２に進み、排気の流れを第一排気流れ状態として、Ｓ９０３で、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化するための、燃料添加弁９からの燃料添加が行われる。この燃料添加は、内燃機関１の運転履歴等からＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＮＯｘ量を推定し、その推定ＮＯｘ量に基づいて決定されてもよい。一方で、Ｓ９０１で、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ量が、所定の吸蔵量Ｓ１を超えていないと判定されると、本制御を終了する。
【０１８０】
Ｓ９０３の処理後、Ｓ９０４に進む。Ｓ９０４では、Ｓ９０３での燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ９が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ９は、Ｓ９０３で排気に添加された燃料がＮＯｘ触媒５に到達するまでに要する時間である。所定時間Ｔ９は、排気通路４を流れる排気流量に応じて調整してもよい。所定時間Ｔ９が経過したと判定されるとＳ９０５へ進み、排気の流れが第二排気流れ状態とされ、所定時間Ｔ９が経過していないと判定されるとＳ９０４の処理が再び行われる。
【０１８１】
Ｓ９０５の処理により排気の流れを第二排気流れ状態とすることで、ＮＯｘ還元用の燃料が供給されたＮＯｘ触媒５は低ＳＶの雰囲気に置かれる。その結果、排気中の燃料とＮＯｘ触媒５（正確には、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＮＯｘ）との還元反応の機会が増え、以てＮＯｘの還元浄化が促進される。Ｓ９０５の処理が終了すると、Ｓ９０６に進む。
【０１８２】
Ｓ９０６では、Ｓ９０５で排気の流れが第二排気流れ状態とされてから、所定時間Ｔ１０が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ１０とは、ＮＯｘの還元浄化のために必要とされる、上述したようにＮＯｘ触媒５を低ＳＶの雰囲気に置く時間である。所定時間Ｔ１０が経過したと判定されればＳ９０７へ進み、所定時間Ｔ１０が経過していないと判定されればＳ９０６の処理が再び行われる。Ｓ９０７では、切替弁８によって、排気の流れが第一排気流れ状態とされ、ＮＯｘ触媒５およびフィルタ６による排気浄化が再び行われる。Ｓ９０７の処理後、本制御を終了する。
【０１８３】
本制御によると、バイパス通路７を利用することで、ＮＯｘ触媒５の効率的な還元浄化が可能となる。
【実施例１３】
【０１８４】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第十三の実施例について、以下に説明する。本実施例では図１に示す内燃機関１の排気浄化システムにおいて、フィルタ６に捕集されたＰＭを除去するための制御（以下、「ＰＭ除去制御」という。）について、図１７に基づいて説明する。また、本ＰＭ除去制御は、内燃機関１の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１８５】
Ｓ９１０では、フィルタ６が捕集されたＰＭによって目詰まり状態になっているか否かが判定される。これは、上述した目詰まり判定制御による判定結果に基づいて、行われる。フィルタ６が目詰まり状態になっていると判定されるとＳ９１１へ進み、フィルタ６が目詰まり状態になっていないと判定されると本制御を終了する。
【０１８６】
Ｓ９１１では、切替弁８によって、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。次に、Ｓ９１２で、フィルタ６の目詰まり状態を解消するための燃料が、燃料添加弁９から添加開
始される。この結果、排気に添加された燃料はフィルタ６に直接到達する。この燃料がフィルタ６に担持されたＮＯｘ触媒で酸化されてフィルタ６の温度が上昇し、以て捕集されたＰＭの酸化除去が徐々に行われる。Ｓ９１２の処理が終了すると、Ｓ９１３に進む。
【０１８７】
Ｓ９１３では、Ｓ９１２で燃料の添加が開始されてから所定時間Ｔ１１が経過したか否か、若しくはフィルタ６の温度が所定温度ＴＦ１を超えているか否かが判定される。尚、フィルタ６の温度は、フィルタ６の下流側に設けられフィルタ６が流出する排気の温度を検出する排気温度センサ２５の検出温度に基づいて推定される。この所定時間Ｔ１１および所定温度ＴＦ１は、フィルタ６に捕集されたＰＭを除去している間はＮＯｘ触媒５によるＮＯｘの吸蔵が行われないため外部に放出されるＮＯｘ量が増加することを懸念して、その放出量を可及的に抑制するために燃料添加を制限することを目的として設定される燃料添加時間、若しくはフィルタ６の温度である。燃料の添加が開始されてから所定時間Ｔ１１が経過したか、若しくはフィルタ６の温度が所定温度ＴＦ１を超えていると判定されると、Ｓ９１４へ進み、それ以外の判定ではＳ９１３の処理が再び行われる。
【０１８８】
Ｓ９１４では、Ｓ９１２で開始された燃料添加弁９からの燃料添加が停止される。従って、フィルタ６に燃料が供給されなくなるが、フィルタ６の温度はＰＭをある程度酸化除去できる程度に上昇しているため、フィルタ６でのＰＭの酸化は徐々に行われていく。一方、燃料の供給が停止されたことで、フィルタ６の温度は徐々に低下していくことになる。Ｓ９１４の処理が終了すると、Ｓ９１５に進み、排気の流れが第一排気流れ状態とされる。これにより、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒５に吸蔵される。Ｓ９１５の処理が終了すると、Ｓ９１６に進む。
【０１８９】
Ｓ９１６では、Ｓ９１５で排気の流れが第一排気流れ状態とされてから所定時間Ｔ１２が経過したか否か、若しくはフィルタ６の温度が所定温度ＴＦ２より低くなっているか否かが判定される。この所定時間Ｔ１２および所定温度ＴＦ２は、上述したように、燃料の供給が停止することで徐々に温度が低下しているフィルタ６において、その温度が捕集されたＰＭを酸化除去するのが困難となる程度に低下したと判断するための時間およびフィルタ６の温度である。そこで、所定時間Ｔ１２が経過したか、若しくはフィルタ６の温度が所定温度ＴＦ２より低くなっていると判定されると、Ｓ９１７に進み、排気の流れが第二排気流れ状態とされ、Ｓ９１８で再び、燃料添加弁９からＰＭを酸化除去するための燃料添加が開始される。Ｓ９１８の処理が終了すると、Ｓ９１９に進む。一方で、それ以外の判定では、Ｓ９１６の処理が再び行われる。
【０１９０】
Ｓ９１９では、Ｓ９１８での燃料添加の再開が実行されてから所定時間Ｔ１３が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ１３は、Ｓ９１８での燃料添加が開始された時点でフィルタ６に残っているＰＭを酸化除去するのに要する燃料添加時間であり、適宜設定され得る。所定時間Ｔ１３が経過していると判定されると本制御を終了し、所定時間Ｔ１３が経過していないと判定されるとＳ９１９の処理が再び行われる。
【０１９１】
本制御によると、フィルタ６に捕集されたＰＭの酸化除去を行うことでそのフィルタ機能の再生を行いながらも、その最中に外部に放出されるＮＯｘ量を可及的に抑制することが可能となる。
【実施例１４】
【０１９２】
本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの第十四の実施例について、以下に説明する。本実施例では図１に示す内燃機関１の排気浄化システムにおいて、ＳＯｘ被毒状態となったＮＯｘ触媒５の浄化能力を回復するための制御（以下、「ＳＯｘ被毒回復制御」という。）について、図１８に基づいて説明する。また、本ＳＯｘ被毒回復制御は、内燃機関１の排気浄化システムのＥＣＵ２０によって実行されるルーチンである。
【０１９３】
Ｓ９２０では、ＮＯｘ触媒５がＳＯｘ被毒状態となり、そのＮＯｘ浄化能が低下したためＳＯｘ被毒回復制御を行う必要があるか否かが判定される。具体的には、内燃機関１での燃料噴射の履歴等に基づいて、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されているＳＯｘ量を推定し、その推定値が基準となる値を超えているときは、ＳＯｘ被毒回復制御を行う必要があると判定する。その場合はＳ９２１へ進み、ＳＯｘ被毒回復制御を行う必要がないと判定されると本制御を終了する。
【０１９４】
Ｓ９２１では、切替弁８によって、排気の流れを第一排気流れ状態とするとともに、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇される。排気温度の上昇は、例えば、内燃機関１の燃料噴射時期の遅角化によって行われる。その後、Ｓ９２２で、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＳＯｘを放出するための、燃料添加弁９からの燃料添加が行われる。これにより、ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ被毒が徐々に回復されていく。Ｓ９２２の処理が終了すると、Ｓ９２３に進む。
【０１９５】
Ｓ９２３では、Ｓ９２２での燃料添加が開始されてから所定時間Ｔ１４が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ１４は、ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ被毒を回復させるために必要な燃料添加時間である。所定時間Ｔ１４が経過したと判定されるとＳ９２４に進み、所定時間Ｔ１４が経過していないと判定されるとＳ９２３の処理が再び行われる。
【０１９６】
Ｓ９２４では、切替弁８によって、排気の流れが第二排気流れ状態とされる。これにより、高温の排気とともに燃料添加弁９から燃料は、フィルタ６に直接供給される。その結果、フィルタ６に担持された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＳＯｘが放出されていく。フィルタ６はＮＯｘ触媒５の下流側に設けられているため、Ｓ９２２での燃料添加によってＮＯｘ触媒５から放出されたＳＯｘが再びフィルタ６に担持されている吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸蔵される可能性がある。そこで、Ｓ９２４の処理によって、ＮＯｘ触媒５に続いて、フィルタ６に対しても同様にＳＯｘ被毒回復のための燃料添加を行うことで、フィルタ６におけるＳＯｘ被毒も確実に解消することが可能となる。Ｓ９２４の処理が終了すると、Ｓ９２５に進む。
【０１９７】
Ｓ９２５では、Ｓ９２４で排気の流れが第二排気流れ状態とされてから所定時間Ｔ１５が経過したか否かが判定される。この所定時間Ｔ１５とは、上述したフィルタ６のＳＯｘ被毒の回復を行う必要がある時間であり、適宜設定される。所定時間Ｔ１５が経過したと判定されるとＳ９２６に進み、所定時間Ｔ１５が経過していないと判定されるとＳ９２５の処理が再び行われる。
【０１９８】
Ｓ９２６では、Ｓ９２１からＳ９２５の一連の処理によってＮＯｘ触媒５のＳＯｘ被毒回復が完了したか否かが判定される。具体的には、排気通路４に設けられた空燃比センサ２７によって検出される排気の空燃比が、ＮＯｘ触媒５がＳＯｘ被毒を全く起こしていない状態での基準値に至っているか否かで、上記判定が行われる。尚、判定手段としては、何らかのモデルに基づく推定手段であってもよく、より簡便には予め設定された所定時間の経過での判定や、ＳＯｘセンサを用いた判定であってもよい。ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ被毒回復が完了したと判定されるとＳ９２７に進み、ＮＯｘ触媒５のＳＯｘ被毒回復が完了していないと判定されるとＳ９２１以降の処理が再び行われる。
【０１９９】
Ｓ９２７では、Ｓ９２１からＳ９２５の一連の処理によってフィルタ６のＳＯｘ被毒回復が完了したか否かが判定される。具体的には、Ｓ９１７の場合と同様に、排気通路４に設けられた空燃比センサ２７によって検出される排気の空燃比が、フィルタ６がＳＯｘ被毒を全く起こしていない状態での基準値に至っているか否かで、上記判定が行われる。尚、判定手段としては、何らかのモデルに基づく推定手段であってもよく、より簡便には予
め設定された所定時間の経過での判定や、ＳＯｘセンサを用いた判定であってもよい。フィルタ６のＳＯｘ被毒回復が完了したと判定されるとＳ９２８に進み、フィルタ６のＳＯｘ被毒回復が完了していないと判定されるとＳ９２４以降の処理が再び行われる。
【０２００】
Ｓ９２８では、Ｓ９２２で開始した燃料添加弁９からの燃料添加を停止する。本制御によると、ＮＯｘ触媒５とフィルタ６のＳＯｘ被毒を確実に解消することが可能となる。また、排気の流れを、第一排気流れから第二排気流れに切り替えることで、ＮＯｘ触媒５が過度に昇温することを回避することが可能となる。
【実施例１５】
【０２０１】
上述までの各制御が行われる内燃機関１の排気浄化システムについて、排気の流れの切り替えを切替弁８に代えて、分岐点Ｊ１の下流側の排気通路４およびバイパス通路７のそれぞれに設けられた二つの排気流量調整弁を用いて、第一排気流れ状態と第二排気流れ状態を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気の流れの切替を行う切替弁の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒とフィルタの目詰まり状態を判定するための目詰まり判定制御に関するフローチャートである。
【図４】本発明の第一実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒の目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第一のフローチャートである。
【図５】本発明の第一実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第一のフローチャートである。
【図６】本発明の第二実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第二のフローチャートである。
【図７】本発明の第三実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第三のフローチャートである。
【図８】本発明の第四実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第四のフローチャートである。
【図９】本発明の第五実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第五のフローチャートである。
【図１０】本発明の第六実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第六のフローチャートである。
【図１１】本発明の第七実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒及びフィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関するフローチャートである。
【図１２】本発明の第八実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒の目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第二のフローチャートである。
【図１３】本発明の第九実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する第七のフローチャートである。
【図１４】本発明の第十実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタの目詰まり状態を解消するためのＰＭ除去制御に関する八のフローチャートである。
【図１５】本発明の第十一実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒の温度を触媒機能の発揮のために適した温度に維持するための触媒ウィンドウ制御に関するフローチャートである。
【図１６】本発明の第十二実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化を行うためのＮＯｘ還元制御に関するフローチャートである。
【図１７】本発明の第十三実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、フィルタに捕集されたＰＭの酸化除去を行うためのＰＭ除去制御に関するフローチャートである。
【図１８】本発明の第十四実施例に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて行われる、ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒回復を行うためのＳＯｘ被毒回復制御に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２０３】
１・・・・内燃機関
２・・・・吸気通路
３・・・・エアフローメータ
４・・・・排気通路
５・・・・ＮＯｘ触媒
６・・・・フィルタ
７・・・・バイパス通路
８・・・・切替弁
８ａ・・・・制御板
８ｂ・・・・制御軸
９・・・・燃料添加弁
２０・・・・ＥＣＵ
２３,２４,２５・・・・排気温度センサ
２６・・・・差圧センサ
【図１】
2007315237.tif 000003
【図２】
2007315237.tif 000004
【図３】
2007315237.tif 000005
【図４】
2007315237.tif 000006
【図５】
2007315237.tif 000007
【図６】
2007315237.tif 000008
【図７】
2007315237.tif 000009
【図８】
2007315237.tif 000010
【図９】
2007315237.tif 000011
【図１０】
2007315237.tif 000012
【図１１】
2007315237.tif 000013
【図１２】
2007315237.tif 000014
【図１３】
2007315237.tif 000015
【図１４】
2007315237.tif 000016
【図１５】
2007315237.tif 000017
【図１６】
2007315237.tif 000018
【図１７】
2007315237.tif 000019
【図１８】
2007315237.tif 000020