(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気通路に設けられた排気浄化装置の排気浄化能力を再生させる再生制御の実行時における排気エミッションの悪化を抑制すること。【解決手段】  再生制御の実行開始時点での流入排気の温度変化率を算出する。そして、この温度変化率が負の値の場合、該温度変化率が比較的小さいときは該温度変化率が比較的大きいときと比較して、再生制御の実行初期における触媒への還元剤供給量をより少ない量とする。【選択図】  図３
2007002774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
該排気浄化装置より上流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、
前記排気浄化装置に流入する排気である流入排気の温度を検出する流入排気温度検出手段と、
前記流入排気の温度の単位時間当たりの変化量である排気温度変化率を算出する排気温度変化率算出手段と、
前記触媒にその上流側から還元剤を供給することで前記排気浄化装置を昇温させ、それによって該排気浄化装置の排気浄化能力を再生させる再生制御を実行する再生制御実行手段と、
前記再生制御における前記触媒への還元剤供給量を決定する還元剤供給量決定手段と、を備え、
前記再生制御実行手段は、所定条件が成立したときに前記再生制御を開始し、
前記還元剤供給量決定手段は、前記再生制御における前記触媒への還元剤供給量の基準値である基準供給量を前記内燃機関の吸入空気量および前記流入排気の温度に基づいて算出する基準供給量算出手段を有しており、さらに、前記所定条件が成立した時点における前記排気温度変化率が負の値である場合、該排気温度変化率が比較的小さいときは該排気温度変化率が比較的大きいときと比較して前記基準供給量がより少ない量となるように補正し、その補正量を、前記再生制御の実行初期における前記触媒への還元剤供給量である初期供給量と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】
前記内燃機関の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となったときに、該内燃機関から排出される排気の温度が低下し始める時点から前記流入排気の温度が低下し始める時点までの期間である温度低下遅れ時間を算出する温度低下遅れ時間算出手段をさらに備え、
前記内燃機関の運転状態が前記過渡運転状態となった後に前記所定条件が成立した場合であって、且つ、前記所定条件が成立した時点における前記排気温度変化率が負の値である場合は、前記供給量決定手段が、前記再生制御における前記触媒への還元剤供給開始時の還元剤供給量を前記初期供給量とすると共に、還元剤供給開始後に還元剤供給量を徐々に増加させ、さらに、該還元剤供給量を増加させるときの増加速度を前記温度低下遅れ時間が短いほど速くす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排気浄化装置と、該排気浄化装置より上流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、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、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、該排気浄化装置より上流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、を備えたものが知られている。ここで、排気浄化装置としては、酸化機能を有する触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）が例示できる。フィルタは排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集する。また、ＮＯｘ触媒は、その周囲雰囲気が酸化雰囲気のときにＮＯｘを吸蔵し還元雰囲気のときに吸蔵していたＮＯｘを還元する。
【０００３】
このような内燃機関の排気浄化システムでは、排気浄化装置の排気浄化能力を再生させるべく再生制御が行われている。この再生制御では排気浄化装置を昇温させるが、このときの昇温方法としては、排気浄化装置より上流側に設けられた酸化機能を有する触媒に還元剤を供給する方法が知られている。このような方法では、触媒において還元剤が酸化することで発生する酸化熱によって、排気浄化装置に流入する排気（以下、流入排気と称する）の温度が上昇する。そして、この流入排気の昇温に伴って排気浄化装置が昇温する。
【０００４】
また、特許文献１には、上記のような再生制御において、触媒への還元剤供給量を流入排気の温度に基づいて制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８３０２９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７３８１号公報
【特許文献３】特開平７−９７９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
再生制御において、排気浄化装置より上流側に設けられた酸化機能を有する触媒に還元剤を供給する場合、還元剤供給量が触媒の温度に対して過剰な量となると、還元剤の一部が触媒で酸化されずに外部に放出されることで排気エミッションの悪化を招く虞がある。そのため、還元剤供給量を触媒の温度に応じて制御する必要がある。
【０００６】
しかしながら、触媒の温度を直接検出することは困難である。そのため、触媒より下流側の排気の温度、即ち、流入排気の温度に応じて、還元剤供給量を制御する場合がある。このような場合、触媒の温度と流入排気の温度との間に差が生じ、それによって、還元剤供給量が過剰な量となる虞がる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気浄化システムにおいて、再生制御の実行時における排気エミッションの悪化を抑制することが可能な技術を提供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、排気浄化装置と、該排気浄化装置より上流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、再生制御の実行開始時点での流入排気の温度変化率を算出する。そして、この温度変化率が負の値の場合、該
排気温度変化率が比較的小さいときは該排気温度変化率が比較的大きいときと比較して、再生制御の実行初期における触媒への還元剤供給量をより少ない量とする。
【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た排気浄化装置と、
該排気浄化装置より上流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒と、
前記排気浄化装置に流入する排気である流入排気の温度を検出する流入排気温度検出手段と、
前記流入排気の温度の単位時間当たりの変化量である排気温度変化率を算出する排気温度変化率算出手段と、
前記触媒にその上流側から還元剤を供給することで前記排気浄化装置を昇温させ、それによって該排気浄化装置の排気浄化能力を再生させる再生制御を実行する再生制御実行手段と、
前記再生制御における前記触媒への還元剤供給量を決定する還元剤供給量決定手段と、を備え、
前記再生制御実行手段は、所定条件が成立したときに前記再生制御を開始し、
前記還元剤供給量決定手段は、前記再生制御における前記触媒への還元剤供給量の基準値である基準供給量を前記内燃機関の吸入空気量および前記流入排気の温度に基づいて算出する基準供給量算出手段を有しており、さらに、前記所定条件が成立した時点における前記排気温度変化率が負の値である場合、該排気温度変化率が比較的小さいときは該排気温度変化率が比較的大きいときと比較して前記基準供給量がより少ない量となるように補正し、その補正量を、前記再生制御の実行初期における前記触媒への還元剤供給量である初期供給量とする。
【００１０】
ここで、所定条件とは、排気浄化装置の排気浄化能力を再生する必要があると判断出来る条件である。この所定条件は予め定められている。
【００１１】
また、本発明に係る再生制御では、触媒にその上流側から還元剤を供給する。還元剤が触媒で酸化することによって流入排気が昇温される。これに伴って排気浄化装置が昇温される。
【００１２】
この再生制御における触媒への還元剤供給量は還元剤供給量決定手段によって決定される。この還元剤供給量決定手段は基準供給量算出手段を有しており、該基準供給量算出手段は、内燃機関の吸入空気量および流入排気の温度に基づいて基準供給量を算出する。
【００１３】
内燃機関の運転状態が変化することで該内燃機関から排出される排気（以下、機関排出排気と称する）の温度が低下した場合、それに伴って、触媒および流入排気の温度も低下する。このとき、触媒には熱容量があるため、該触媒の温度は排気の流れに沿ってその上流部から徐々に低下する。そのため、機関排出排気の温度が低下し始めてから十分な時間が経過するまでの間においては、触媒の上流部および中央部の温度よりも該触媒の下流部の温度が高くなる場合がある。そして、触媒の上流部および中央部の温度が比較的低い温度となっていても該触媒の下流部の温度が比較的高い間は、該触媒の下流部によって該触媒を通過する排気が昇温される。その結果、触媒の上流部および中流部の温度低下よりも流入排気の温度低下は遅れることになる。
【００１４】
つまり、機関排出排気の温度が低下した場合、十分な時間が経過するまでの間は触媒の上流部および中流部の温度よりも流入排気の温度の方が高くなる虞がある。このような状態のときに、再生制御が実行され、吸入空気量と流入排気の温度とに基づいて算出された基準供給量の還元剤が触媒に供給されると、還元剤供給量が実際の触媒の温度に対して過剰な量となる。
【００１５】
また、流入排気の温度が低下しているときは、排気温度変化率算出手段によって算出される排気温度変化率が負の値となる。ここで、上記のように、流入排気の温度低下は触媒の上流部および中央部の温度低下よりも遅れている。つまり、排気温度変化率が負の値であるときは、触媒の上流部および中央部の温度が流入排気の温度よりもさらに低くなっていると判断出来る。
【００１６】
また、機関排出排気の温度が低下することで触媒の温度が低下した場合、該触媒の単位時間当たりの温度低下量は、該触媒の温度が低下し始めた時点から時間が経過するほど小さくなる。そして、流入排気の温度も触媒の温度と同様に変化するため、排気温度変化率が負の値の場合、流入排気の温度が低下し始めた時点から時間が経過するほど該排気温度変化率は大きい値となる（排気温度変化率の絶対値は小さくなる）。また、流入排気の温度が低下し始めた時点から時間が経過するほど、該流入排気と触媒の上流部および下流部との温度差は小さくなる。
【００１７】
つまり、所定条件が成立した時点における排気温度変化率が負の値である場合は、その時点において、流入排気の温度が触媒の上流部および中央部の温度よりも高くなっており、且つ、その排気温度変化率が小さいほど（排気温度変化率の絶対値が大きいほど）流入排気と触媒の上流部および中央部との温度差が大きくなっている。
【００１８】
そこで、本発明では、所定条件が成立した時点における排気温度変化率が負の値である場合、該排気温度変化率が比較的小さいときは該排気温度変化率が比較的大きいときと比較して基準供給量がより少ない量となるように補正する。そして、この補正量を再生制御の実行初期における還元剤供給量である初期供給量とする。
【００１９】
ここで、再生制御の実行初期とは、触媒への還元剤供給開始時のことであっても良く、また、触媒への還元剤供給開始時から流入排気の温度が上昇し始める時点までの期間のことでも良い。
【００２０】
上記のような制御では、再生制御の実行開始時点において、流入排気の温度が触媒の上流部および中央部の温度よりも高い場合、その温度差が比較的大きいとき、即ち、触媒の上流部および中央部の温度が比較的低いときは、触媒の上流部および中央部の温度が比較的高いときと比較して再生制御における初期供給量が少ない量となる。そのため、還元剤供給量が触媒の温度に対して過剰な量となることを抑制することが出来る。
【００２１】
従って、本発明によれば、再生制御の実行時における排気エミッションの悪化を抑制することが出来る。また、還元剤として内燃機関の燃料を使用する場合、燃費の悪化をも抑制することが出来る。
【００２２】
本発明においては、内燃機関の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となったときに、機関排出排気の温度が低下し始めた時点から流入排気の温度が低下し始める時点までの期間である温度低下遅れ時間を算出する温度低下遅れ時間算出手段をさらに備えても良い。
【００２３】
内燃機関の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となった場合、機関排出排気の温度が低下する。そして、機関排出排気の温度が低下し始めると、それに遅れて流入排気の温度が低下し始める。温度低下遅れ時間算出手段はこのときの温度低下遅れ時間を算出する。
【００２４】
温度低下遅れ時間は、内燃機関の運転状態が上記のような過渡運転状態となった時点で
の触媒が有する熱量が多いほど長くなる。また、内燃機関の運転状態が上記のような過渡運転状態となった時点での吸入空気量が多いほど、該内燃機関の運転状態が過渡運転状態となっている間に排気によって触媒から持ち去られる熱量が多くなる。そのため、温度低下遅れ時間は、内燃機関の運転状態が上記のような過渡運転状態となった時点での吸入空気量が多いほど短くなる。
【００２５】
また、排気温度変化率が負の値であるときは、流入排気の温度が低下している際中である。このようなときに、再生制御が実行されることで機関排出排気の温度が上昇した場合、それに伴って流入排気の温度も上昇し始める。しかしながら、この場合、機関排出排気の温度が低下するときと同様、流入排気の温度は機関排出排気の温度上昇に遅れて上昇する。つまり、機関排出排気の温度が上昇し始めてから、ある程度遅れて流入排気の温度が上昇し始める。
【００２６】
さらに、このような場合における、機関排出排気の温度が上昇し始めた時点から流入排気の温度が上昇し始める時点までの期間（以下、温度上昇遅れ期間と称する）は、内燃機関の運転状態が上記のような過渡運転状態となったときにおける温度低下遅れ時間とほぼ同様の時間となる。つまり、温度低下遅れ時間が短いほど温度上昇遅れ時間も短くなる。
【００２７】
一方、再生制御の実行が開始されると、機関排出排気の昇温に伴って触媒の上流部および中央部の温度は比較的早く昇温し始める。
【００２８】
そこで、内燃機関の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となった後に所定条件が成立した場合は、該所定条件が成立した時点における排気温度変化率が負の値である場合であっても、触媒への還元剤供給開始時の還元剤供給量を上記のような初期供給量として再生制御を開始すると共に、還元剤供給開始後に還元剤供給量を徐々に増加しても良い。
【００２９】
さらに、再生制御の実行開始後に流入排気の温度が上昇し始める時点においては、流入排気と触媒の上流部および中央部とはほぼ同様の温度となる。そのため、流入排気の温度上昇開始時点においては、還元剤供給量を基準供給量にまで増加させても該還元剤供給量が過剰となる可能性は低い。そのため、流入排気の温度上昇遅れ時間が短いほど、還元剤供給量を初期供給量から基準供給量にまでより速やかに増加させることが出来る。そして、上述したように、温度低下遅れ時間が短いほど温度上昇遅れ時間は短くなる。
【００３０】
そこで、上記のように、触媒への還元剤供給開始時の還元剤供給量を初期供給量として再生制御を開始し、還元剤供給開始後に還元剤供給量を徐々に増加させる場合、そのときの増加速度を、温度低下遅れ時間算出手段によって算出される温度低下遅れ時間が短いほど速くしても良い。
【００３１】
これによれば、再生制御の実行開始後に、流入排気の温度が上昇し始めるまでの時間、即ち、流入排気と触媒の上流部および中央部とがほぼ同様の温度となるまでの時間が短いほど触媒への還元剤供給量はより速やかに増加される。そのため、再生制御において、触媒への還元剤供給量が過剰な量となることを抑制しつつ、より多くの還元剤を触媒に供給することが出来る。従って、排気エミッションの悪化を抑制しつつ排気浄化装置をより速やかに昇温することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムによれば、再生制御の実行時における排気エミッションの悪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】
【００３３】
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の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３４】
＜内燃機関とそ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機関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とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００３５】
内燃機関１は車両駆動用のディーゼル機関である。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。吸気通路３には、エアフロメータ７およびスロットル弁８が設けられている。
【００３６】
一方、排気通路２には、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ４（以下、単にフィルタ４と称する）が設けられている。また、このフィルタ４より上流側の排気通路２に酸化触媒５が設けられている。尚、酸化触媒５は酸化機能を有する触媒であれば良く、例えば、ＮＯｘ触媒であっても良い。本実施例では、フィルタ４が本発明に係る排気浄化装置を構成し、酸化触媒５が本発明に係る触媒を構成する。
【００３７】
また、排気通路２には、フィルタ３の前後における排気通路２内の圧力差に対応した電気信号を出力する差圧センサ１１が設けられている。さらに、排気通路２における、酸化触媒５より上流側、および、酸化触媒５より下流側且つフィルタ４より上流側には、排気の温度に対応した電気信号を出力する上流側温度センサ１２および下流側温度センサ１３がそれぞれ設けられている。
【００３８】
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。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３９】
ＥＣＵ１０には、エアフロメータ７および差圧センサ１１、上流側温度センサ１２、下流側温度センサ１３、さらに、内燃機関１のクランクシャフトの回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ１４、および、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５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。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、差圧センサ１１の検出値に基づいてフィルタ４におけるＰＭ捕集量を推定する。また、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１４の検出値に基づいて内燃機関１の回転数を算出し、アクセル開度センサ１５の検出値に基づいて内燃機関１の負荷を算出する。
【００４１】
また、ＥＣＵ１０には、スロットル弁８や内燃機関１の燃料噴射弁が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれらが制御される。
【００４２】
＜フィルタ再生制御＞
本実施例においては、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が第一所定捕集量以上となった場合、ＰＭを酸化・除去すべくフィルタ再生制御が開始される。ここで、第一所定捕集量とは、内燃機関１の運転状態への影響が過剰に大きくなる捕集量よりも少ない量であり、また、ＰＭが酸化したときにフィルタ４が過昇温する虞がある捕集量よりも少ない量である。この第一所定捕集量は実験等によって予め定められている。尚、本実施例においては、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が第一所定捕集量以上となることが本発明に係る所定条件に相当する。
【００４３】
本実施例に係るフィルタ再生制御では、機関排出排気を昇温させる排気昇制御
が実行されると共に、内燃機関１において主燃料噴射より後の時期に副燃料噴射を実行することで酸化触媒５に還元剤として燃料が供給される。排気昇温制御としては、内燃機関１での主燃料噴射時期を遅角する制御やスロットル弁８を閉弁方向に制御する制御を例示することが出来る。
【００４４】
また、副燃料噴射は、該副燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部が未燃の状態で内燃機関１から排出されるようなタイミングで実行される。この副燃料噴射実行時における燃料噴射量（副燃料噴射量）は、フィルタ４の温度を所定フィルタ温度とすべく制御される。ここで、所定フィルタ温度とは、捕集されているＰＭを酸化・除去することが可能な温度であって、且つ、フィルタ４の劣化を抑制することが可能な温度である。この所定フィルタ温度は実験等によって予め定められている。このようなフィルタ再生制御を実行することで、フィルタ４が昇温し、その結果、ＰＭが酸化・除去される。
【００４５】
＜フィルタ流入排気の温度変化＞
ここで、機関排出排気および酸化触媒の中央部、フィルタ流入排気それぞれの温度変化の関係について図２に基づいて説明する。図２の(ａ)および（ｂ）、(ｃ)の縦軸は、それぞれ、機関排出排気の温度Ｔｅｘ、酸化触媒５の中央部の温度Ｔｃｃ（以下、触媒中央部温度Ｔｃｃと称する）、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎを表している。これらの縦軸におけるＴ１およびＴ２、Ｔ３はそれぞれ同様の温度を表している。また、図２の(ａ)および（ｂ）、(ｃ)の横軸は時間を表している。
【００４６】
図２におけるｔａは、内燃機関１の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となった時期を表している。また、図２におけるｔｃは、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が第一所定捕集量以上となることでフィルタ再生制御の実行が開始された時期を表している。
【００４７】
図２におけるｔａの時期に、内燃機関の運転状態が上記のような過渡運転状態となると機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下し始める。これに伴って、酸化触媒５およびフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎも低下する。
【００４８】
このとき、酸化触媒５には熱量容量があるため、該酸化触媒５の温度は排気の流れに沿ってその上流部から徐々に低下する。そのため、酸化触媒５の下流部の温度は、該酸化触媒５の上流部および中央部のよりも遅れてその温度が低下し始める。そして、酸化触媒５の上流部および中央部が比較的低温となった後であっても、酸化触媒５の下流部が比較的高温であれば該酸化触媒５の下流部によって酸化触媒５を通過する排気が昇温される。そのため、図２に示すように、酸化触媒５の上流部および中流部の温度低下よりもフィルタ流入排気の温度低下が遅れることになる。その結果、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎは、図２におけるｔｂの時期に低下し始める。ここで、機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下し始めてからフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下し始めるまでの期間（図２におけるｔａからｔｂまでの期間）を温度低下遅れ時間Δｔｄｒとする。
【００４９】
このように、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となることで機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下した場合、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎは触媒中央部温度Ｔｃｃよりも遅れて低下する。そのため、機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下し始めてから十分な時間が経過しておらずフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下中である間は、図２に示すように、酸化触媒５の上流部および中央部の温度よりもフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎの温度の方が高い場合がある。
【００５０】
一方、図２におけるｔｃの時期に、即ち、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下している最中に、フィルタ再生制御が開始されると機関排出排気の温度Ｔｅｘが上昇し始める。これに伴って、酸化触媒５の温度が上昇し、さらには、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎも上昇する。このとき、機関排出排気Ｔｅｘが低下する場合と同様、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎは酸化触媒５の上流部および中央部の温度よりも遅れて上昇する。その結果、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎは、図２におけるｔｄの時期に上昇し始める。ここで、機関排出排気の温度Ｔｅｘが上昇し始めてからフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下し始めるまでの期間（図２におけるｔｃからｔｄまでの期間）を温度上昇遅れ時間Δｔｕｒとする。
【００５１】
＜副燃料噴射量制御＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御において、副燃料噴射を実行するときの副燃料噴射量の制御、即ち、酸化触媒５への燃料供給量の制御について説明する。本実施例においては、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが下流側温度センサ１３によって検出される。そして、副燃料噴射実行時には、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎおよび内燃機関１の吸入空気量に基づいて、副燃料噴射量の基準値である基準副燃料噴射量が決定される。
【００５２】
しかしながら、上記のように、内燃機関１の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となった後であって、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎの温度が低下している最中においては、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが酸化触媒５の上流部および中央部の温度よりも高い場合がある。このようなときに、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が第一所定捕集量以上となり、フィルタ再生制御が実行されることで基準副燃料噴射量を副燃料噴射量として副燃料噴射が行われた場合、酸化触媒５への燃料供給量が過剰な量となる虞がある。
【００５３】
そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行開始時、即ち、フィルタ４におけるＰＭ捕集量が第一所定捕集量となった時点で、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎの単位時間当たりの変化量である排気温度変化率αを算出する。フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下中の場合、この排気温度変化率αが負の値となる。そして、排気温度変化率αが負の値の場合、基準燃料噴射量を該排気温度変化率αが小さいほど（排気温度変化率αの絶対値が大きいほど）少ない量となるように補正し、この補正量を初期副燃料噴射量として副燃料噴射を実行する。
【００５４】
機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下することでフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下した場合、該フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下し始めた時点から時間が経過するほど該排気温度変化率αは大きい値となる（排気温度変化率αの絶対値は小さくなる）。また、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下し始めた時点から時間が経過するほど、該フィルタ流入排気と酸化触媒５の上流部および下流部との温度差は小さくなる。
【００５５】
そのため、上記のような制御によれば、フィルタ再生制御の実行開始時点において、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが酸化触媒５の上流部および中央部の温度よりも高い場合、その温度差が大きいほど、即ち、酸化触媒５の上流部および中央部の温度が低いほど、該フィルタ再生制御における副燃料噴射量が少ない量となる。これにより、酸化触媒５への燃料供給量が該酸化触媒５の温度に対して過剰な量となることを抑制することが出来る。
【００５６】
尚、フィルタ再生制御の実行が開始された後、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎの温度が上昇し始める時点では、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎと酸化触媒５の温度とはほぼ同等となっている。そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行開始後、排気温度変
化率αが負の値である間は初期副燃料噴射量を副燃料噴射量とし、排気温度変化率αが０となった時点以降は基準副燃料噴射量を副燃料噴射量とする。
【００５７】
＜フィルタ再生制御の制御ルーチン＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンについて図３に示すフローチャート基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定間隔毎に実行されるルーチンである。
【００５８】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、フィルタ４におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍが第一所定捕集量Ｑ１以上であるか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００５９】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、上述した排気昇温制御を実行する。
【００６０】
次に、ＥＣＵ１０は、上流側温度センサ１２によって検出される機関排出排気Ｔｅｘが酸化触媒５の活性温度Ｔａ以上であるか否かを判別する。このＳ１０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３を繰り返す。
【００６１】
Ｓ１０４に進んだＥＣＵ１０は、フィルタ再生制御の実行開始時点、即ち、排気昇温制御開始時点での排気温度変化率αが負の値であるか否かを判別する。ここで、排気温度変化率αを、排気昇温制御開始時点でのフィルタ流入排気の温度から排気昇温制御開始の１秒前のフィルタ流入排気の温度を減算することで算出しても良い。このＳ１０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０９に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。
【００６２】
Ｓ１０５に進んだＥＣＵ１０は、現時点での内燃機関１の吸入空気量およびフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎに基づいて基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを算出する。
【００６３】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０６に進み、基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを副燃料噴射量として副燃料噴射を実行する。これにより、フィルタ５の温度が目標フィルタ温度にまで昇温する。
【００６４】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０７に進み、フィルタ５におけるＰＭ捕集量Ｑｐｍが第二所定捕集量Ｑ２以下となったか否かを判別する。ここで、第二所定捕集量Ｑ２とは、ＰＭ捕集量が再度第一所定捕集量Ｑ１となるまでにはある程度時間がかかると判断出来る閾値となる量、即ち、ＰＭ捕集量が十分に減少したと判断出来る閾値となる量である。この第二所定捕集量Ｑ２も実験等によって予め定められた量である。Ｓ１０７において、肯定判定された場合ＥＣＵ１０はＳ１０８に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に戻る。
【００６５】
Ｓ１０８において、ＥＣＵ１０は、排気昇温制御および副燃料噴射を停止する。即ち、フィルタ再生制御の実行を停止する。その後、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦停止する。
【００６６】
一方、Ｓ１０９に進んだＥＣＵ１０は、Ｓ１０５と同様、現時点での内燃機関１の吸入空気量およびフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎに基づいて基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを算出する。
【００６７】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１０に進み、基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを補正するための初期補正係数ｃを排気温度変化率αに基づいて導出する。ここでは、図４に示すような排気温度変化率αと初期補正係数ｃとの関係を表すマップから初期補正係数ｃが導出される。このマップにおいて排気温度変化率αは負の値であり、補正係数は正の値であって且つ１より小さい値である。このマップでは、排気温度変化率αが小さくなるほど初期補正係数ｃが小さい値となっている。
【００６８】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１１に進み、基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅに初期補正係数ｃを乗算することで初期副燃料噴射量Ｑｆｅを算出する。
【００６９】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１２に進み、初期副燃料噴射量Ｑｆｅを副燃料噴射量として副燃料噴射を実行する。
【００７０】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１３に進み、現時点での排気温度変化率α´が０以上となったか否かを判別する。つまり、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが上昇し始めたか否かを判別する。このＳ１１３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。これにより、副燃料噴射の実行開始後、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎと酸化触媒５の温度とがほぼ同等となった時点以降は基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを副燃料噴射量として副燃料噴射が実行される。一方、Ｓ１１３において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０９に戻る。
【００７１】
以上説明した制御ルーチンによれば、フィルタ再生制御の実行開始時点において、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下している最中の場合、即ち、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが酸化触媒５の上流部および中央部の温度よりも高い場合は、酸化触媒５の上流部および中央部の温度が低いほど、該フィルタ再生制御における副燃料噴射量が少ない量となる。これにより、酸化触媒５への燃料供給量が該酸化触媒５の温度に対して過剰な量となることを抑制することが出来る。
【００７２】
従って、本実施例によれば、フィルタ再生制御の実行時における排気エミッションの悪化を抑制することが出来る。また、燃費の悪化をも抑制することが出来る。
【００７３】
＜変形例＞
次に、本実施例の変形例として、フィルタ４の代わりにＮＯｘ触媒を設けた場合について説明する。このような場合、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＳＯｘを還元すべくＳＯｘ被毒再生制御が行われる。尚、この場合、ＮＯｘ触媒が本発明に係る排気浄化装置を構成する。また、ＳＯｘ再生制御が本発明に係る再生制御に相当する。
【００７４】
ＳＯｘ被毒再生制御においても、フィルタ再生制御と同様、ＮＯｘ触媒を昇温すべく副燃料噴射によって酸化触媒５に燃料が供給される。これによりＮＯｘ触媒を昇温させ、さらに、副燃料噴射によってＮＯｘ触媒に還元剤として燃料を供給することで、ＮＯｘ触媒の周囲が還元雰囲気となり、ＳＯｘが還元される。
【００７５】
このような構成の場合、ＮＯｘ触媒に流入する排気の温度変化は上記したフィルタ流入排気の温度変化と同様となる。そこで、ＳＯｘ被毒再生制御における副燃料噴射量を上記フィルタ再生制御の場合と同様に制御する。これにより、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時における排気エミッションの悪化を抑制することが出来る。また、燃費の悪化をも抑制することが出来る。
【実施例２】
【００７６】
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１と同様であるためその説
明を省略する。また、本実施例においても、実施例１と同様、排気昇温制御および副燃料噴射を実行することでフィルタ再生制御が行われる。
【００７７】
＜副燃料噴射量制御＞
ここで、本実施例に係るフィルタ再生制御において、副燃料噴射を実行するときの副燃料噴射量の制御について説明する。
【００７８】
上述したように、内燃機関１の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態となることで機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下した場合、該機関排出排気の温度Ｔｅｘが低下し始めてから温度低下遅れ時間Δｔｄｒが経過してからフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下し始める。温度低下遅れ時間Δｔｄｒは、内燃機関１の運転状態が上記のような過渡運転状態となった時点での酸化触媒５が有する熱量が多いほど長くなり、内燃機関１の運転状態が上記のような過渡運転状態となった時点での吸入空気量が多いほど短くなる。
【００７９】
また、内燃機関１の運転状態が上記のような過渡運転状態となった後、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下している最中にフィルタ再生制御が実行されることで機関排出排気の温度Ｔｅｘが上昇した場合、該機関排出排気の温度Ｔｅｘが上昇し始めてから温度上昇遅れ時間Δｔｕｒが経過してからフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが上昇し始める。
【００８０】
そして、このときの温度上昇遅れ時間Δｔｕｒは内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となったときにおける温度低下遅れ時間Δｔｄｒとほぼ同様の時間となる。
【００８１】
一方、フィルタ再生制御の実行が開始されると、機関排出排気の昇温に伴って酸化触媒５の上流部および中央部の温度は比較的早く昇温し始める。そのため、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下している最中にフィルタ再生制御が実行され副燃料噴射が行われる場合、副燃料噴射量を実施例１と同様の方法で算出される初期副燃料噴射量Ｑｆｅとして副燃料噴射の実行を開始すると共に、該副燃料噴射開始後に副燃料噴射量を徐々に増加しても良い。
【００８２】
また、フィルタ再生制御の実行開始後にフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが上昇し始める時点においては、フィルタ流入排気と酸化触媒５の上流部および中央部とはほぼ同様の温度となる。そのため、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎの上昇開始時点においては、副燃料噴射量を実施例１と同様の方法で算出される基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅにまで増加させても酸化触媒５への燃料供給量が過剰となる可能性は低い。そのため、フィルタ流入排気の温度上昇遅れ時間Δｔｕｒが短いほど、副燃料噴射量を初期副燃料噴射量Ｑｆｅから基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅにまでより速やかに増加させることが出来る。そして、温度低下遅れ時間Δｔｄｒが短いほど温度上昇遅れ時間Δｔｕｒも短くなる。
【００８３】
そこで、本実施例では、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下している最中にフィルタ再生制御が開始され副燃料噴射が行われる場合、初期副燃料噴射量Ｑｆｅを副燃料噴射量として副燃料噴射の実行を開始すると共に、該副燃料噴射量を徐々に増加させる。そして、このときの増加速度を、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となったときにおける温度低下遅れ時間Δｔｄｒが短いほど速くする。
【００８４】
このような制御により、フィルタ再生制御の実行開始後に、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが上昇し始めるまでの時間、即ち、フィルタ流入排気と酸化触媒５の上流部および中央部とがほぼ同様の温度となるまでの時間が短いほど酸化触媒５への燃料供給量はより速やかに増加される。そのため、フィルタ再生制御において、酸化触媒５への燃料供給量が過剰な量となることを抑制しつつ、より多くの燃料を酸化触媒５に供給することが出来
る。従って、本実施例によれば、排気エミッションの悪化を抑制しつつフィルタ４をより速やかに昇温することが可能となる。
【００８５】
＜フィルタ再生制御の制御ルーチン＞
次に、本実施例に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンについて図５に示すフローチャート基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、所定間隔毎に実行されるルーチンである。尚、本ルーチンにおけるＳ１０２〜Ｓ１０３およびＳ１０５〜Ｓ１０８は実施例１に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンと同様であるため、同様のステップには同様の参照番号を付しその説明を省略する。
【００８６】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ２０１において、内燃機関１の運転状態がその負荷および回転数が低下する過渡運転状態に移行したか否かを判別する。このＳ２０１において、肯定判定された場合された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００８７】
Ｓ２０２に進んだＥＣＵ１０は、現時点での排気温度変化率α´´が負の値となったか否か、即ち、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下し始めたか否かを判別する。このＳ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００８８】
Ｓ２０３に進んだＥＣＵ１０は、温度低下遅れ時間Δｔｄｒを算出し、その後、Ｓ１０１に進む。
【００８９】
また、本ルーチンでは、Ｓ１０２において排気昇温制御が開始された時点での排気温度変化率αは負の値であると判断出来る。そのため、Ｓ１０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０９に進み、実施例１と同様の方法で基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを算出する。
【００９０】
そして、Ｓ１１２において、ＥＣＵ１０は、実施例１と同様の方法で算出された初期副燃料噴射量Ｑｆｅを副燃料噴射量として副燃料噴射を実行し、その後、Ｓ２１３に進む。
【００９１】
Ｓ２１３において、ＥＣＵ１０は、現時点の内燃機関１の吸入空気量およびフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎに基づいて基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅを算出する。
【００９２】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１４に進み、排気昇温制御が開始されてから現時点までの経過時間ｔｓ（以下、単に経過時間ｔｓと称する）を算出する。
【００９３】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１５に進み、初期補正係数ｃおよび温度低下遅れ時間Δｔｄｒ、経過時間ｔｓに基づいて、次の副燃料噴射量を決定するための増量補正係数ｃ´を導出する。
【００９４】
ここで、増量補正係数ｃ´の導出方法について説明する。上述したように、フィルタ再生制御が開始されてからフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが上昇し始めるまでの時間である温度上昇遅れ時間Δｔｕｒは、温度低下遅れ時間Δｔｄｒとほぼ同様となる。このことから、フィルタ再生制御が開始されてからの経過時間が温度低下遅れ時間Δｔｄｒと同様の時間となった時点以降はフィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎと酸化触媒５の温度とがほぼ同等となると判断出来る。つまり、この時点では副燃料噴射量を基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅにまで増量することが出来る。
【００９５】
そこで、本実施例では、増量補正係数ｃ´を導出すべく図６に示すようなマップが作成
される。このマップにおいて、縦軸は増量補正係数ｃ´を表しており、横軸は経過時間ｔｓを表している。そして、経過時間ｔｓが０のときの増量補正係数ｃ´を初期補正係数ｃとする。また、経過時間ｔｓが温度低下遅れ時間Δｔｄｒのときの増量補正係数ｃ´を１とする。さらに、これら２点を結ぶことで経過時間ｔｓと増量補正係数ｃ´との関係を表す直線を作成する。
【００９６】
このように作成されたマップによれば、増量補正係数ｃ´は時間の経過と共に大きい値となる。また、温度低下遅れ時間Δｔｄｒが短いほど、図６に示す直線の傾きは大きくなるため、増量補正係数ｃ´がより速やかに大きい値となる。
【００９７】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１６に進み、基準副燃料噴射量Ｑｆｂａｓｅに増量補正係数ｃ´を乗算することで、現時点における副燃料噴射量である中間副燃料噴射量Ｑｆｎを算出する。
【００９８】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１７に進み中間副燃料噴射量Ｑｆｎを副燃料噴射量として副燃料噴射を実行する。
【００９９】
次に、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１３に進み、現時点での排気変化率α´が０以上となったか否か、即ち、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが上昇し始めたか否かを判別する。このＳ１１３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。一方、Ｓ１１３において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ２１３に戻る。
【０１００】
以上説明した制御ルーチンによれば、フィルタ流入排気の温度Ｔｆｉｎが低下している最中に副燃料噴射が行われる場合、実施例１と同様、初期副燃料噴射量Ｑｆｅを副燃料噴射量として副燃料噴射の実行が開始される。さらに、初期副燃料噴射量Ｑｆｅを副燃料噴射量として副燃料噴射の実行を開始した後、時間の経過と共に副燃料噴射量が徐々に増加される。そして、このときの増加速度が、内燃機関１の運転状態が過渡運転状態となったときにおける温度低下遅れ時間Δｔｄｒが短いほど速くなる。
【０１０１】
尚、本実施例においても、フィルタ４の代わりにＮＯｘ触媒を設けた場合、実施例１と同様、本実施例に係るフィルタ再生制御時の副燃料噴射量の制御をＳＯｘ被毒再生制御時の副燃料噴射量の制御に適用しても良い。これにより、排気エミッションの悪化を抑制しつつＮＯｘ触媒をより速やかに昇温することが可能となる。
【０１０２】
実施例１および２では、内燃機関１において副燃料噴射を実行することで酸化触媒５に燃料を供給する場合について説明したが、酸化触媒５より上流側の排気通路２に燃料添加弁を設け、該燃料添加弁から燃料を添加することで酸化触媒５に燃料を供給しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図。
【図２】機関排出排気および酸化触媒の中央部、フィルタ流入排気それぞれの温度変化の関係を示す図。
【図３】実施例１に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】排気温度変化率と初期補正係数との関係を表すマップ。
【図５】実施例２に係るフィルタ再生制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】経過時間と増量補正係数との関係を表すマップ。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
４・・・パティキュレートフィルタ
５・・・酸化触媒
７・・・エアフロメータ
１０・・ＥＣＵ
１１・・差圧センサ
１２・・上流側温度センサ
１３・・下流側温度センサ
１４・・クランクポジションセンサ
１５・・アクセル開度センサ
【図１】
2007002774.tif 000003
【図２】
2007002774.tif 000004
【図３】
2007002774.tif 000005
【図４】
2007002774.tif 000006
【図５】
2007002774.tif 000007
【図６】
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