(57)【要約】【課題】フィルタやＮＯx触媒などの排気浄化素子の性能の再生処理において、排気浄化素子の上流に設けられた熱容量の小さい酸化触媒の熱劣化を抑制しつつ、該排気浄化素子に対しては前記再生処理に対して必要な温度への昇温を迅速に行い、以って燃費や排気エミッションを向上させる。【解決手段】ＮＳＲ（１１１ａ、１１１ｂ）のＳＯx還元処理中において、排気中への燃料の添加により、ＮＳＲ（１１１ａ、１１１ｂ）の前段のヒータ付き触媒（１１０ａ、１１０ｂ）が過度に昇温される虞がある場合には、ヒータ付き触媒（１１０ａ、１１０ｂ）を介さずにＮＳＲ（１１１ａ、１１１ｂ）に排気を導き、前記ＳＯx再生処理を継続する。【選択図】図１
2007239556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられ該排気通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化素子と、
前記排気通路における前記排気浄化素子の上流に設けられ酸化機能を有するとともに前記排気浄化素子よりも小さい熱容量を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の上流に設けられるとともに該排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記排気通路を通過する排気に前記還元剤添加手段から還元剤を添加することによって還元剤を前記排気浄化素子に供給し、前記排気浄化素子の性能を再生する再生処理を実施する再生手段と、
前記排気通路における前記還元剤添加手段の下流側であって且つ前記酸化触媒の上流側の部分と、前記酸化触媒の下流側であって且つ前記排気浄化素子の上流側の部分とを連通し、前記排気通路を通過する排気に前記酸化触媒を迂回させるバイパス通路と、
前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路または前記酸化触媒のいずれを通過させるかを切り換える排気切換手段と、を備え、
前記再生処理中に前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記酸化触媒を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が所定温度以上となった場合には、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させ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】
前記酸化触媒は、前記酸化機能の他に、自らを加熱する加熱機能を有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】
前記酸化触媒は、通電により発熱する電熱ヒータを有するとともに金属を基材とするヒータ付き触媒であ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】
前記再生処理中に前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記酸化触媒を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が所定温度以上となった場合に、前記還元剤添加手段による還元剤の添加を一旦停止した上で、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させ、その後前記還元剤添加手段による還元剤の添加を再開することを特徴とする請求項１から３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５】
前記還元剤添加手段による還元剤の添加を一旦停止した場合に、その後所定期間が経過してから、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記再生処理中に前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記バイパス通路を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が前記所定温度よりも低い第２所定温度以下となった場合には、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記酸化触媒を通過させることを特徴とする請求項１から５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７】
前記排気通路は、該排気通路と前記バイパス通路との合流部よりも下流において複数の分流通路に分岐するとともに、前記排気浄化素子は、該分流通路の各々に設けられ、さらに、前記各分流通路を通過する排気の流量を制御する分流排気流量制御手段を備えることを特徴とする請求項１から６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８】
前記再生手段によって前記還元剤添加手段から前記排気に還元剤が添加されるとともに
、前記分流排気流量制御手段が特定の前記分流通路に対して前記排気を通過させることにより、該特定の前記分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が実施され、
前記分流排気流量制御手段が前記排気を通過させる分流通路を所定間隔で切換えることにより、前記複数の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が実施され、
一の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が終了した後、次の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が開始するまでの期間のうち少なくとも一部の期間は、前記排気切換手段によって、前記排気に前記バイパス通路を通過させる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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、排気中に含まれる煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）と窒素酸化物（ＮＯx）とを浄化することが要求さ
れている。
【０００３】
これに対し、内燃機関の排気系に、排気中のＮＯxを浄化するＮＯx触媒を設ける技術が知られている。また、内燃機関の排気系に、排気中のＰＭを捕集するフィルタ、或いはＮＯx触媒とフィルタ（以下、「フィルタ等」という。）を組み合わせたものを配置する技
術が知られている。
【０００４】
ここで一般に、内燃機関が冷えた状態で始動（以下、「冷間始動」という。）した場合には、ＮＯx触媒の温度が活性化温度に達しておらず、ＮＯx触媒による排気浄化率が低下してしまう場合がある。
【０００５】
これに対し、内燃機関の排気通路において、前記ＮＯx触媒の上流に電気加熱式触媒を
設け、内燃機関の冷間始動時には電気加熱式触媒に通電することにより、下流側のＮＯx
触媒の活性化を促進し、ＮＯx触媒による排気浄化率を向上させる技術が知られている。
【０００６】
ここで、一般に電気加熱式触媒は、消費電力の節約や通電時の早期昇温性の観点から熱容量が小さく出来ていることが多い。従って、特に電気加熱式触媒に対する通電時において排気の温度が高温になった場合などには、電気加熱式触媒が過度に昇温されることにより熱劣化してしまうおそれがあった。
【０００７】
これに関しては、冷間始動後における電気加熱式触媒の熱劣化を抑制するため、電気加熱式触媒を迂回させるバイパス通路を排気通路に備え、冷間始動後には電気加熱式触媒の通電を停止するとともに排気がバイパス通路を通るようにする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００８】
また、吸蔵還元型ＮＯx触媒のいわゆるＳＯx被毒に対するＳＯx再生処理や、フィルタ
に対するＰＭ再生処理の実施時等（以下、ＳＯx再生処理、ＰＭ再生処理又はＮＯx触媒に対するＮＯx還元処理を含めて排気浄化素子の性能の再生処理という。）においては、燃
料等の還元剤が排気に添加される場合がある。その場合、排気に添加された還元剤が電気加熱式触媒にも供給される。そうすると、例え電気加熱式触媒が通電されていない場合でも、前述の熱容量の小ささに起因して電気加熱式触媒が過度に昇温されて熱劣化する虞があった。
【０００９】
その結果、電気加熱式触媒の排気通路下流に設けられたＮＯx触媒やフィルタ等の床温
がＳＯx再生処理やＰＭ再生処理のために必要な温度に達していなくても、電気加熱式触
媒の熱劣化への配慮から前記排気への還元剤添加が制限される場合があった。また、このような場合、電気加熱式触媒の床温低下のための待機時間を設ける必要があるため、ＳＯx再生処理や、ＰＭ再生処理に要する時間が長くなる場合があった。このことにより、燃
費や排気エミッションが悪化する場合があり、これらを抑制する技術が望まれていた。
【特許文献１】特開平６−１０８８３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１１０６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルタやＮＯｘ触媒等の排気浄化素子の性能の再生処理において、該排気浄化素子の上流に設けられた熱容量の小さい酸化触媒の熱劣化を抑制しつつ、該排気浄化素子に対しては前記再生処理のために必要な温度までの昇温を迅速に行える技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明は、排気浄化素子の性能の再生処理中において、排気中への還元剤（燃料等）の添加により、前記排気浄化素子の前段の酸化触媒が過度に昇温され、または過度に昇温される虞がある場合には、前記酸化触媒を介さずに前記排気浄化素子に排気を導き、前記再生処理を継続することを最大の特徴とする。
【００１２】
より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられ該排気通路を通過する前記排気を浄化する排気浄化素子と、
前記排気通路における前記排気浄化素子の上流に設けられ酸化機能を有するとともに前記排気浄化素子よりも小さい熱容量を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の上流に設けられるとともに該排気通路を通過する排気に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記排気通路を通過する排気に前記還元剤添加手段から還元剤を添加することによって還元剤を前記排気浄化素子に供給し、前記排気浄化素子の性能を再生する再生処理を実施する再生手段と、
前記排気通路における前記還元剤添加手段の下流側であって且つ前記酸化触媒の上流側の部分と、前記酸化触媒の下流側であって且つ前記排気浄化素子の上流側の部分とを連通し、前記排気通路を通過する排気に前記酸化触媒を迂回させるバイパス通路と、
前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路または前記酸化触媒のいずれを通過させるかを切り換える排気切換手段と、を備え、
前記再生処理中に前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記酸化触媒を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が所定温度以上となった場合には、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させることを特徴とする。
【００１３】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムでは、前記排気浄化素子の一例であるＮＯx触媒のＳＯx再生処理や同じく排気浄化素子の一例であるフィルタのＰＭ再生処理等を実施する必要が生じたときに、前記還元剤添加手段により前記酸化触媒の上流に還元剤（燃料等）が添加される。
【００１４】
しかし、通常、前記排気浄化素子の上流に設けられた酸化触媒は、早期昇温の観点によりその熱容量は小さい。さらに、前記酸化触媒は前記排気浄化素子よりも排気通路の上流側に設けられるため、酸化触媒において最初に還元剤（燃料等）の酸化反応が生じる。従って、このような構成において、酸化触媒の方が前記排気浄化素子と比較して還元剤が供給された際の昇温幅が大きくなる場合がある。
【００１５】
そうすると、前記排気浄化素子の床温がＳＯx再生処理やＰＭ再生処理に必要な温度に
達していなくても、前記酸化触媒の熱劣化への配慮から排気への還元剤（燃料等）の添加が制限される場合があった。
【００１６】
そこで、前記排気浄化素子の性能の再生処理中において前記還元剤添加手段によって前
記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記酸化触媒を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が所定温度以上となった場合には、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させる。
【００１７】
このように、酸化触媒を介さずに排気浄化素子に排気を導くことによって、酸化触媒の過度の昇温を抑制することができる。また、還元剤（燃料等）が添加された排気は継続して排気浄化素子に導くことができるので、排気浄化素子の床温を再生処理に必要な温度まで迅速に昇温させ、あるいは再生処理に必要な温度に維持することが可能となる。
【００１８】
その結果、酸化触媒における熱劣化の抑制、燃費の向上及び排気エミッションの向上を実現することが可能となる。
【００１９】
本発明において、触媒の熱劣化とは、酸化触媒が過度に昇温されることにより、触媒自体が溶損等してしまうことの他、例えば酸化触媒としての酸化機能が低下することも含む。
【００２０】
尚、所定温度とは、前記酸化触媒に熱劣化を生じさせないための、酸化触媒に許容される上限の温度であり、酸化触媒に熱劣化が生じる触媒床温に対して所定のマージンを見込んだ温度でもよい。例えば、前記酸化触媒に熱劣化が生じる触媒床温が７５０℃である場合に、前記所定温度を７００℃に設定してもよい。また、熱劣化が生じる触媒の床温は触媒の種類等によって異なる場合があるので、前記所定温度は触媒の種類に基づいて定めてもよい。
【００２１】
尚、本発明において、前記排気浄化素子としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒、フィルタ、
或いはこれらの組み合わせ等が例示できる。また、前記還元剤添加手段は、排気中に還元剤（燃料等）を噴射する還元剤添加弁や、エンジンの膨張行程や排気行程等に燃料を副噴射する燃料噴射弁を含んで構成されてもよい。
【００２２】
また、本発明においては、前記酸化触媒は、前記酸化機能の他に、自らを加熱する加熱機能を有する触媒としてもよい。上記のような加熱機能を有する酸化触媒の床温は、還元剤（燃料等）の酸化反応による発熱の他、前記加熱機能による発熱によっても上昇する。その結果、前記加熱機能による加熱中は前記酸化触媒の昇温量が特に大きく、熱劣化されやすい。また、一般に加熱機能を有する酸化触媒は、昇温され易いように熱容量が小さく設計されていることが多い。従って、前記加熱機能を用いていない場合でも、加熱機能を有する酸化触媒は、昇温し易く熱劣化され易いといえる。
【００２３】
従って、前記酸化触媒が加熱機能を有する酸化触媒である場合には、本発明を適用することで、より効果的に酸化触媒の熱劣化を抑制することができる。そして、前記排気浄化素子に対しては、より効果的に昇温させ、燃費や排気エミッションを向上させることができる。
【００２４】
この場合の酸化触媒の例としては、通電により発熱する電熱ヒータを有するとともに金属を基材とするヒータ付き触媒を挙げることができる。さらに、該酸化触媒が有する加熱機能は、例えば燃焼式バーナ等によるものでもよい。
【００２５】
また、本発明においては、前記再生処理中に前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記酸化触媒を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が所定温度以上となった場合に、前記還元剤添加手段による還元剤の添加を一旦停止した上で、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させ、その後前記還元剤添加手段による還元剤の添加を再開させてもよい。
【００２６】
このように、前記排気切換手段が前記排気に前記バイパス通路を通過させる前に、前記還元剤添加手段による還元剤の添加を一旦停止させることにより、酸化触媒の近傍に還元剤が残留した状態で前記酸化触媒側の排気流量が急激に低下することを抑制できる。その結果、前記排気切換手段が前記排気に前記バイパス通路を通過させた後に、残留した還元剤が酸化触媒で反応することにより該酸化触媒が過度に昇温してしまうことを抑制できる。
【００２７】
さらに、前記排気切換手段によって前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させ、その後前記還元剤添加手段による還元剤の添加を再開する。これにより前記酸化触媒が前記所定温度に達しても、該酸化触媒の床温が低下するまで待機することなく前記排気中への還元剤（燃料等）の添加をすることが可能となる。従って、前記排気浄化素子の床温を再生処理のために必要な温度まで迅速に昇温することにより、燃費の向上及び排気エミッションの向上が可能となる。
【００２８】
また、上記の制御においては、前記還元剤添加手段による還元剤の添加を一旦停止した場合に、その後所定期間が経過してから、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記バイパス通路を通過させるようにしてもよい。
【００２９】
ここで、前記所定期間とは、前記還元剤添加手段による還元剤の添加を一旦停止した時点で前記酸化触媒に導入された還元剤（燃料等）が、前記酸化触媒に吸着され、酸化されるまでに要する時間である。
【００３０】
そうすれば、より確実に、酸化触媒の近傍に還元剤が残留した状態で前記酸化触媒側の排気流量が急激に低下することを抑制できる。その結果、前記排気切換手段が前記排気に前記バイパス通路を通過させた後に、残留した還元剤が酸化触媒で反応することより該酸化触媒が過度に昇温されてしまうことをより確実に抑制できる。
【００３１】
ところで、前記排気切換手段によって、前記排気の流路を前記バイパス通路側に切り換えた後は、前記酸化触媒の床温は徐々に低下する。そこで、前記再生処理中に前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加されているとともに前記排気が前記バイパス通路を通過している状態で、前記酸化触媒の温度が前記所定温度よりも低い第２所定温度以下となった場合には、前記排気切換手段によって、前記排気通路を通過する排気に前記酸化触媒を通過させるようにしてもよい。
【００３２】
ここで第２所定温度とは、前記酸化触媒の温度がこの温度まで下降した場合には、前記排気に再度前記酸化触媒を通過させても当面は前記所定温度以上に昇温されず、且つ前記酸化触媒の温度がこの温度まで下降した場合であっても、この状態で排気に前記酸化触媒を通過させた際には前記排気浄化素子を再生処理に必要な温度まで昇温可能な温度である。この第２所定温度は予め実験的に求めておいても良い。
【００３３】
これによれば、前記酸化触媒の温度が前記第２所定温度以下になった場合には、前記還元剤添加手段によって前記排気に還元剤が添加され、前記酸化触媒が再び昇温される。このような制御が繰り返し実施されることにより、前記酸化触媒が過度に昇温されることを抑制しつつ、前記排気浄化素子を効率よく昇温させることができる。また、前記酸化触媒が前記排気浄化素子と比較して過剰に高温になることを抑制し、前記酸化触媒と前記排気浄化素子の床温を平準化することが可能となる。
【００３４】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気通路はシングル構成のほか、排気通路が途中で２つの分流通路に分岐され、各分流通路に前記還元剤添加手段、
前記酸化触媒、前記バイパス通路、前記排気浄化素子が設けられたデュアル構成としてもよい。
【００３５】
また、本発明においては、前記排気通路は、該排気通路と前記バイパス通路との合流部よりも下流において複数の分流通路に分岐するとともに、前記排気浄化素子は、該分流通路の各々に設けられ、さらに、前記各分流通路を通過する排気の流量を制御する分流排気流量制御手段を備えていてもよい。
【００３６】
即ち、このように、前記酸化触媒の下流において排気通路が複数の分流通路に分岐されて、該分流通路の各々に前記排気浄化素子が設けられた構成にすることにより、例えば、特定の分流通路に係る排気浄化素子の性能の再生処理を実行しているときは、他の分流通路に設けられた排気浄化素子によって排気を浄化することができる。尚、前記分流排気流量制御手段により前記各分流通路を通過する排気の流量を制御するとともに、前記還元剤添加手段から還元剤が添加されることによって、各分流通路における前記排気浄化素子の性能の再生処理及び排気浄化処理は制御される。
【００３７】
また、本発明の構成によれば、上記のように前記排気浄化素子が複数設けられても、前記酸化触媒を１つにすることができる。従って、複数に分岐された分流通路毎に前記酸化触媒を設ける場合に比べて部品コストを削減することができる。さらに、前記分流通路の数が多いほど、分流通路毎に前記酸化触媒を設ける場合に比べて部品コスト削減効果を大きくすることが可能となる。
【００３８】
また、上記の構成においては、前記再生手段によって前記還元剤添加手段から前記排気に還元剤が添加されるとともに、前記分流排気流量制御手段が特定の前記分流通路に対して前記排気を通過させることにより、該特定の前記分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が実施され、
前記分流排気流量制御手段が前記排気を通過させる分流通路を所定間隔で切換えることにより、前記複数の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が実施され、
一の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が終了した後、次の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が開始するまでの期間のうち少なくとも一部の期間は、前記排気切換手段によって、前記排気に前記バイパス通路を通過させてもよい。
【００３９】
本発明においては、前記分流排気流量制御手段が前記排気を通過させる分流通路を所定間隔で切換えることにより、複数の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が実施される。ここで、還元剤（燃料等）が添加された排気が前記酸化触媒を通過すると、該還元剤（燃料等）の酸化反応により該酸化触媒は昇温する。しかし、各分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が行われていない期間については、前記酸化触媒には還元剤が供給されないので、該酸化触媒の温度が低下する場合がある。
【００４０】
これに対し、本発明においては、前述のように複数の分流通路に対して前記酸化触媒が１つだけ設けられる構成としているので、前記複数に分岐された分流通路毎に前記酸化触媒が設けられる場合に比べて同一の酸化触媒に対する還元剤の添加された排気の通過する頻度が高まる。従って、各分流通路における排気浄化素子の性能の再生処理の待機期間に前記酸化触媒の床温が過度に低下することを抑制できる。
【００４１】
さらに、本発明においては、一の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が終了した後、次の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が開始するまでの期間のうち少なくとも一部の期間は、前記排気切換手段によって、前記排気に前記バイパス通路を通過させる。
【００４２】
こうすれば、各分流通路に備えられた排気浄化素子の性能の再生処理の間の期間に、前記酸化触媒より温度の低い排気によって、該酸化触媒の熱が持ち去られることを抑制することができる。即ち、所定間隔で行われる前記排気浄化素子の性能の再生処理において、次の該排気浄化素子に対する再生処理までの待機期間に前記酸化触媒を保温することが可能となる。尚、所定間隔とは、予め定められた一定間隔でもよいし、他の方法により定義されてもよい。例えば、一の排気浄化素子に対する再生処理が開始されてから、その再生処理が終了し、さらに分流通路のいずれかにおいて再生処理が必要となる排気浄化素子が現れ、その再生処理が開始されるまでの間隔としてもよい。
【００４３】
ところで、比較的高温の酸化触媒に還元剤（燃料等）を通過させると、該還元剤が低分子化されることによって分散効果が高まり、いわゆる還元剤の改質効果が得られる。従って、本発明によれば、前記酸化触媒床温の低下抑制効果及び保温効果によって、前記還元剤の改質効果をより一層得ることができ、以って前記排気浄化素子に対する再生処理の効率を向上できる。
【００４４】
また、前記酸化触媒が前記ヒータ付き触媒である場合であって、例えば、該ヒータ付き触媒の床温が低く、活性化温度に達していないときには、通電により該ヒータ付き触媒を昇温させることが考えられる。このような場合にも、本発明によると、一旦活性化温度まで昇温すれば、上記のような触媒床温の低下抑制効果及び保温効果によって、前記ヒータ付き触媒の通電の頻度を低減することができる。即ち、前記再生処理に係る燃費を向上することが可能である。
【発明の効果】
【００４５】
本発明にあっては、排気浄化素子の性能の再生処理において、該排気浄化素子の上流に設けられた酸化触媒の熱劣化を抑制しつつ、該排気浄化素子に対しては該排気触媒素子の性能の再生処理に必要な温度への昇温を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００４７】
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。また、本実施例にかかる排気通路は、途中で二つの分岐通路に分岐しており、さらに、これらの分岐通路がその下流側で合流する構成となっている。
【００４８】
図１において、内燃機関１には、内燃機関１からの排気が流通する排気管５が接続され、この排気管５は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管５の途中には、排気中の粒子状物質（例えば、煤）やＮＯxを浄化する排気浄化部１０が配置され
ている。以下、排気管５において、排気浄化部１０の上流を第１排気管５ａ、下流を第２排気管５ｂという。また、排気浄化部１０内では、第１排気管５ａは、第１分岐通路１０ａ、第２分岐通路１０ｂに分岐されており、この第１分岐通路１０ａ及び第２分岐通路１０ｂは下流において合流し、第２排気管５ｂを形成している。そして、第１分岐通路１０ａには、排気中のＮＯxを浄化し、さらに排気中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集する
第１排気浄化装置１１ａが設けられており、第２分岐通路１０ｂには、同じく第２排気浄化装置１１ｂが設けられている。ここで、第１排気管５ａ及び、第２排気管５ｂは、本実施例における排気通路を構成する。
【００４９】
本実施例における第１排気浄化装置１１ａの内部にはそれぞれ、上流側から、通電によって発熱する電熱ヒータが設けられた酸化触媒である第１ＥＨＣ１１０ａ、吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された第１ＮＳＲ１１１ａ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに吸
蔵還元型ＮＯx触媒が担持された第１ＤＰＮＲ１１２ａが直列に配置されている。また、
第２排気浄化装置１１ｂには同じく上流側から、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂが直列に配置されている。なお、第１ＥＨＣ１１０ａ及び第２ＥＨＣ１１０ｂは、本実施例における酸化触媒に相当する。また、第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂは、本実施例における排気浄化素子に相当する。ところで、第１ＥＨＣ１１０ａ等の電熱ヒータが設けられた酸化触媒は早期昇温の観点により、比熱の小さな金属等を基材とすることが多い。さらに、同様の観点により、第１ＥＨＣ１１０ａ等の後段に設けられた第１ＮＳＲ１１１ａ等の排気浄化素子に比べて、第１ＥＨＣ１１０ａ等の容積は小さく設計されることも多い。例えば、第１ＥＨＣ１１０ａの容積を０．１リットルとし、第１ＮＳＲ１１１ａの容積を２リットルとして設計される場合がある。このことにより、第１ＥＨＣ１１０ａ等は第１ＮＳＲ１１１ａ等に比べてその熱容量が小さい場合が考えられる。
【００５０】
また、第１分岐通路１０ａには第１ＥＨＣ１１０ａを迂回して排気を第１ＮＳＲ１１１ａ及び第１ＤＰＮＲ１１２ａに導く第１バイパス通路１２ａが設けられる。また、第２分岐通路１０ｂには同じく、第２バイパス通路１２ｂが設けられる。従って、第１バイパス通路１２ａ及び第２バイパス通路１２ｂは本実施例におけるバイパス通路に相当する。
【００５１】
また、第１分岐通路１０ａにおける、第１バイパス通路１２ａとの分岐部には、排気に第１ＥＨＣ１１０ａ及び第１バイパス通路１２ａのいずれを通過させるかを切り換える第１排気切換弁１３ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける、第２バイパス通路１２ｂとの分岐部には、第２排気切換弁１３ｂが備えられている。尚、上記の第１排気切換弁１３ａ、第２排気切換弁１３ｂは、本実施例における排気切換手段に相当する。
【００５２】
また、第１分岐通路１０ａにおける、第１排気浄化装置１１ａの下流部分には、第１分岐通路１０ａを通過する排気の流量を制御する第１排気制御弁１４ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける、第２排気浄化装置１１ｂの下流部分には、第２排気制御弁１４ｂが備えられている。
【００５３】
また、図１中、第１分岐通路１０ａにおける第１排気切換弁１３ａの上流側には、第１排気浄化装置１１ａのＮＯx還元処理などの際に、還元剤としての燃料を排気に添加する
第１燃料添加弁１５ａが備えられている。同様に、第２分岐通路１０ｂにおける第２排気切換弁１３ｂの上流側には、第２燃料添加弁１５ｂが備えられている。なお、上記の第１燃料添加弁１５ａ及び第２燃料添加弁１５ｂは、本実施例における還元剤添加手段を構成する。
【００５４】
以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）４０が併設さ
れている。このＥＣＵ４０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御する他、内燃機関１の排気浄化部１０に係る制御を行うユニットである。
【００５５】
ＥＣＵ４０には、クランクポジションセンサ４１や、アクセルポジションセンサ４２などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ４０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ４０には、内燃機関１内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における第１
排気切換弁１３ａ、第２排気切換弁１３ｂ、第１排気制御弁１４ａ、第２排気制御弁１４ｂ及び第１燃料添加弁１５ａ、第２燃料添加弁１５ｂが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ４０によって制御されるようになっている。
【００５６】
また、ＥＣＵ４０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。第１排気浄化装置１１ａ、第２排気浄化装置１１ｂに吸蔵されたＮＯxを還元放出
させるためのＮＯx還元処理ルーチンや、ＳＯx再生処理ルーチン、ＰＭ再生処理ルーチンなども、ＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。従って、ＥＣＵ４０は本実施例における再生手段に相当する。
【００５７】
次に、本実施例の排気浄化システムに関し、第１排気浄化装置１１ａ及び第２排気浄化装置１１ｂ（具体的には第１ＥＨＣ１１０ａ、第１ＮＳＲ１１１ａ、第１ＤＰＮＲ１１２ａ及び、第２ＥＨＣ１１０ｂ、第２ＮＳＲ１１１ｂ、第２ＤＰＮＲ１１２ｂ）に対するＳＯx再生処理やＰＭ再生処理を実施する場合の制御について説明する。本実施例では、特
に第１排気浄化装置１１ａに対してＳＯx再生処理を実施する場合を例として説明する。
【００５８】
ここでまず、図２を用いて、第１バイパス通路１２ａを全く利用せずに、排気浄化装置１１ａのＳＯx再生処理を実施する場合について説明する。図２は、本実施例に係る第１
燃料添加弁１５ａのＯＮ−ＯＦＦ、第１ＥＨＣ１１０ａの床温、第１ＮＳＲ１１１ａの床温を示したタイムチャートである。
【００５９】
図２に示すように、第１バイパス通路１２ａを全く用いない場合には、第１燃料添加弁１５ａから燃料を添加すると、先ず、第１ＥＨＣ１１０ａにおいて燃料が酸化反応を生じることにより、該第１ＥＨＣ１１０ａが昇温され、それに遅れて下流の第１ＮＳＲ１１１ａも昇温される。さらに、上記のように該第１ＥＨＣ１１０ａの熱容量は下流の第１ＮＳＲ１１１ａと比較して小さいので、燃料が供給された際の昇温幅は第１ＮＳＲ１１１ａと比較して第１ＥＨＣ１１０ａの方が大きい。従って、該第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１に達した場合、第１ＮＳＲ１１１ａの床温がＳＯｘ再生処理に必要な温度に達していなくても、燃料の添加を停止して該第１ＥＨＣ１１０ａの床温が低下するのを待機しなければならなかった。その結果、第１ＮＳＲ１１１ａを継続して加熱することが困難となり、ＳＯｘ再生処理に必要な温度まで昇温させるのに要する時間が多くかかった。
【００６０】
そこで本実施例においては、ＳＯx再生処理中に第１ＥＨＣ１１０ａの温度がＥＨＣ昇
温限界温度Ｔ１に達した場合には、排気にバイパス通路１２ａを通過させて第１ＥＨＣ１１０ａをバイパスさせることとした。そして、バイパス通路１２ａを通過した後の排気を、燃料添加弁１５ａから添加された燃料とともに第１ＮＳＲ１１１ａに供給することとした。尚、ＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１は第１ＥＨＣ１１０ａに熱劣化を生じさせないための、第１ＥＨＣ１１０ａに許容される上限の温度であり、第１ＥＨＣ１１０ａに熱劣化が生じる温度に対して充分なマージンを見込んだ温度であり、本実施例における所定温度に相当する。例えば、第１ＥＨＣ１１０ａに熱劣化が生じる温度が７５０℃である場合に、ＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１を７００℃に設定してもよい。
【００６１】
図３は、本実施例に係るＳＯｘ再生処理ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。
【００６２】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、第１排気切換弁１３ａにより第１ＥＨＣ１１０ａ側に排気を通過させている状態で、第１燃料添加弁１５ａから燃料が添加
される。Ｓ１０１の処理が終わるとＳ１０２に進む。
【００６３】
Ｓ１０２においては、第１ＥＨＣ１１０ａの床温が取得される。具体的には、例えば、第１ＥＨＣ１１０ａの下流に設けられた図示しない排気温度センサにより検出された排気温度から第１ＥＨＣ１１０ａの床温を推定してもよいし、過去の運転状態の履歴及び第１ＥＨＣ１１０ａへの通電量の履歴より推定してもよい。Ｓ１０２の処理が終わるとＳ１０３に進む。
【００６４】
Ｓ１０３においては、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１に到達したか否かが判定される。ここで、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１に到達していない場合は、第１ＥＨＣ１１０ａに熱劣化が生じる虞がないと判断され、引き続き第１ＥＨＣ１１０ａに燃料が添加された排気を通過させる。一方、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１に到達したと判定された場合は、第１ＥＨＣ１１０ａに熱劣化が生じる虞があると判断され、Ｓ１０４に進む。
【００６５】
Ｓ１０４においては、第１燃料添加弁１５ａからの燃料の添加が停止される。Ｓ１０４の処理が終わるとＳ１０５に進む。
【００６６】
Ｓ１０５においては、ＥＣＵ４０により燃料の添加が停止されてからの経過期間がカウントされる。Ｓ１０５の処理が終わるとＳ１０６に進む。
【００６７】
Ｓ１０６においては、上記の経過期間が酸化反応継続期間を経過したか否かが判定される。ここで、酸化反応継続期間とは、第１燃料添加弁１５ａからの燃料の添加を一旦停止した時点で第１ＥＨＣ１１０ａに導入された燃料が、第１ＥＨＣ１１０ａに吸着され、酸化されるまでに要する時間である。そして、前記経過期間が酸化反応継続期間を経過していない場合は、酸化反応継続期間が経過されるまでＳ１０４の処理の後の状態が継続される。一方、前記経過期間が酸化反応継続期間を経過している場合は、第１ＥＨＣ１１０ａに吸着された燃料の酸化反応が終了したと判断され、Ｓ１０７に進む。尚、酸化反応継続期間は本実施例における所定期間に相当する。
【００６８】
Ｓ１０７においては、第１排気切換弁１３ａは排気の流路を第１バイパス通路１２ａ側に切り換える。
【００６９】
このようにすると、第１ＥＨＣ１１０ａに燃料がさらに供給されることを抑制でき、第１ＥＨＣ１１０ａの昇温を抑制することができる。また、第１ＥＨＣ１１０ａへの燃料供給が停止されてから酸化反応継続期間が経過してから排気の流路を切り換えるので、第１ＥＨＣ１１０ａの近傍に燃料が残留した状態で第１ＥＨＣ１１０ａ側の排気流量が急激に低下することをより確実に抑制できる。従って、第１排気切換弁１３ａが排気に第１バイパス通路１２ａを通過させた際に、残留した燃料が第１ＥＨＣ１１０ａで反応することより第１ＥＨＣ１１０ａが過度に昇温してしまうことをより確実に抑制できる。
【００７０】
さらに、Ｓ１０７においては、排気の流路が第１バイパス通路１２ａ側に切り換えられた後、第１燃料添加弁１５ａによる燃料の添加が再開される。従って、第１ＮＳＲ１１１ａの床温をＳＯｘ再生処理の実施に必要な温度まで迅速に昇温することが可能となる。Ｓ１０７の処理が終わるとＳ１０８に進む。
【００７１】
ところで、上記のＳ１０７において排気の流路が第１バイパス通路１２ａ側に切り換えられると、第１ＥＨＣ１１０ａ側に燃料が流入しなくなるため、第１ＥＨＣ１１０ａの床温は徐々に低下する。そこで、本実施例においては以下に示すように、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２以下になった場合には、第１排気切換弁１３ａによっ
て排気の流路が第１ＥＨＣ１１０ａ側に切り換えられ、第１ＥＨＣ１１０ａが再び昇温されるようにした。尚、ＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２は本実施例における第２所定温度に相当する。
【００７２】
Ｓ１０８においては、Ｓ１０２と同様にＥＣＵ４０によって第１ＥＨＣ１１０ａの床温が取得される。Ｓ１０８の処理が終わるとＳ１０９に進む。
【００７３】
Ｓ１０９においては、Ｓ１０８で取得された第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２まで低下したか否かが判定される。ここで、第１ＥＨＣ１１０ａがＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２まで低下していないと判定された場合には、第１ＥＨＣ１１０ａを再昇温すると熱劣化が生じる虞があると判断されるので、Ｓ１０７の処理の後の状態が継続される。即ち、燃料が添加された排気に第１バイパス通路１２ａ側を通過させて、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理が継続される。一方、第１ＥＨＣ１１０ａがＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２まで低下していると判定された場合には、Ｓ１１０に進む。
【００７４】
Ｓ１１０においては、第１排気切換弁１３ａが排気の流路を第１ＥＨＣ１１０ａ側に切り換える。その際、第１燃料添加弁１５ａによって排気に燃料が添加されることにより第１ＥＨＣ１１０ａも再び昇温される。Ｓ１１０の処理が終わるとＳ１１１に進む。
【００７５】
Ｓ１１１においては、第１ＮＳＲ１１１ａに残留しているＳＯｘ量がＳＯｘ再生処理後における目標残留ＳＯｘ量以下であるか否かが判定される。ここで、第１ＮＳＲ１１１ａに残留したＳＯｘ量の取得は、例えば、第１燃料添加弁１５ａによる燃料の添加量と、残留ＳＯｘ量との関係が格納されたマップから残留しているＳＯｘ量を読み出すことにより導出するようにしてもよい。また、目標残留ＳＯｘ量とは、第１ＮＳＲ１１１ａにおける吸蔵還元型ＮＯｘ触媒としてのＮＯｘ浄化機能を低下させないために、第１ＮＳＲ１１１ａに許容される上限の残留ＳＯｘ量に対し、充分なマージンを見込んだＳＯｘ量としてもよい。
【００７６】
ここで、第１ＮＳＲ１１１ａに残留したＳＯｘ量が目標残留ＳＯｘ量以下であると判定された場合は、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理は完了したと判断されることにより、本ルーチンを一旦終了する。一方、残留したＳＯｘ量が目標残留ＳＯｘ量を超えていると判定された場合は、第１ＮＳＲ１１１ａの再生処理は完了していないと判断されることにより、Ｓ１０１に戻り、本ルーチンが継続される。尚、本実施例では、第１ＮＳＲ１１１ａに残留したＳＯｘ量が目標残留ＳＯｘ量以下であるか否かの判定をＳ１１１において実施しているが、上記の判定は本ルーチンの実行中の他のタイミングにおいて、あるいはより頻繁に実施してもよく、その結果、第１ＮＳＲ１１１ａに残留したＳＯｘ量が目標残留ＳＯｘ量以下と判定された場合には本ルーチンを一旦終了してもよい。
【００７７】
ところで、図４は、本実施例に係る第１排気切換弁１３ａによる排気流路、第１燃料添加弁１５ａのＯＮ−ＯＦＦ、第１ＮＳＲ１１１ａの床温を示したタイムチャートである。尚、第１燃料添加弁１５ａのＯＮ−ＯＦＦにおいて、本実施例に係る第１燃料添加弁１５ａの制御を実線により上段に示し、第１バイパス通路１２ａを全く利用しない場合における第１燃料添加弁１５ａの制御を破線により下段に示す。同様に、本実施例に係る第１ＮＳＲ１１１ａの床温を実線により示し、第１バイパス通路１２ａを全く利用しない場合における第１ＮＳＲ１１１ａの床温を破線により示す。
【００７８】
ここで、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１に到達した場合には、図４に示すように、第１燃料添加弁１５ａからの燃料の添加が停止される（図４中Ａにより示す。）。さらに、燃料の添加が停止されてから酸化反応継続期間が経過すると、第１排気切換弁１３ａは排気の流路を第１バイパス通路１２ａ側に切り換える（図４中Ｂにより
示す。）。こうすれば、第１ＥＨＣ１１０ａが過度に昇温してしまうことを抑制しつつ、第１ＮＳＲ１１１ａを効率よく昇温させることができる。
【００７９】
図５は、本実施例に係る第１排気切換弁１３ａによる排気流路、第１燃料添加弁１５ａのＯＮ−ＯＦＦ、第１ＥＨＣ１１０ａの床温を示したタイムチャートである。尚、図４と同様に、本実施例に係る第１ＥＨＣ１１０ａの床温を実線により示し、第１バイパス通路１２ａを全く利用しない場合における第１ＥＨＣ１１０ａの床温を破線により示す。
【００８０】
図５に示すように、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２まで低下した場合に、第１排気切換弁１３ａが排気の流路を第１ＥＨＣ１１０ａ側に切り換え、第１燃料添加弁１５ａによって排気に燃料が添加されることで、第１ＥＨＣ１１０ａが再び昇温される（図５中Ｃにより示す。）。このようにして、第１ＥＨＣ１１０ａの床温が過度に低下することを抑制できる。
【００８１】
以上、説明したように、本実施例によれば、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１に到達した場合には排気に第１バイパス通路１２ａを通過させる制御と、第１ＥＨＣ１１０ａの床温がＥＨＣ昇温可能温度Ｔ２まで低下した場合には排気に第１ＥＨＣ１１０ａを通過させる制御とを、繰り返しながら第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理を実施する。このことにより、第１ＥＨＣ１１０ａが過度に昇温されることを抑制しつつ、第１ＮＳＲ１１１ａを効率よく昇温させることができる。また、第１ＥＨＣ１１０ａが第１ＮＳＲ１１１ａと比較して過剰に高温になることを抑制し、第１ＥＨＣ１１０ａと第１ＮＳＲ１１１ａの床温を平準化することが可能となる。
【００８２】
なお、上記の実施例においては、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理を実施する場合を例として説明した。これに対し、第２ＮＳＲ１１１ｂのＳＯｘ再生処理を実施する場合は、上記で説明した制御において、第１分岐通路１０ａ側に係る制御と第２分岐通路１０ｂ側に係る制御とを入れ換えればよい。
【００８３】
また、上記実施例においては、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理を実施する場合を例として説明したが、第１ＤＰＮＲ１１２ａのＳＯx再生処理やＰＭ再生処理の実施にお
いても本実施例にかかる制御を適用することができる。
【００８４】
さらに、上記実施例においては、排気通路を２つの分岐通路に分岐させたデュアル排気通路構成の排気浄化システムに対して本発明を適用した場合の制御について説明したが、排気通路を複数の分岐通路に分岐させない排気通路の他、３つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムに本発明を適用してもよい。
【実施例２】
【００８５】
次に、本発明における実施例２について説明する。実施例２に係る排気浄化システムの構成は実施例１と同様である。また、本実施例においては、実施例１のＳ１０７において、排気の流路が第１バイパス通路１２ａ側に切り換えられた際、第１ＮＳＲ１１１ａが過度に昇温されている場合には、第１ＥＨＣ１１０ａとともに第１ＮＳＲ１１１ａの床温を低下させる制御について説明する。
【００８６】
図６は、本実施例に係るＳＯｘ再生処理ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。
【００８７】
ここで、Ｓ１０１からＳ１０７までの制御は実施例１における制御と同様であるので説明を省略する。Ｓ１０７においては、上記のように、排気の流路が第１バイパス通路１２
ａ側に切り換えられ、さらに、第１燃料添加弁１５ａが燃料の添加を再開することにより、第１ＮＳＲ１１１ａが昇温される。従って、第１ＮＳＲ１１１ａが過度に昇温されることにより熱劣化が生じる場合がある。
【００８８】
そこで、本実施例においてはＳ１０７の処理が終わるとＳ２０１に進む。Ｓ２０１においては、ＥＣＵ４０によって第１ＮＳＲ１１１ａの床温が取得される。具体的には、例えば、第１ＮＳＲ１１１ａの下流に設けられた図示しない排気温度センサにより検出された排気温度から第１ＮＳＲ１１１ａの床温を推定してもよい。Ｓ２０１の処理が終わるとＳ２０２に進む。
【００８９】
Ｓ２０２においては、第１ＮＳＲ１１１ａの床温がＮＳＲ昇温限界温度Ｔ３に到達したか否かが判定される。ここで、第１ＮＳＲ１１１ａの床温がＮＳＲ昇温限界温度Ｔ３に到達していない場合は、第１ＮＳＲ１１１ａに熱劣化が生じる虞がないと判断され、Ｓ１０８に進む。一方、第１ＮＳＲ１１１ａの床温がＮＳＲ昇温限界温度Ｔ３に到達したと判定された場合は、第１ＮＳＲ１１１ａに熱劣化が生じる虞があると判断され、Ｓ２０３に進む。
【００９０】
尚、ＮＳＲ昇温限界温度Ｔ３とは、第１ＮＳＲ１１１ａに熱劣化を生じさせないための、第１ＮＳＲ１１１ａに許容される上限の温度であり、第１ＮＳＲ１１１ａに熱劣化が生じる触媒床温に対して充分なマージンを見込んだ温度でもよい。また、ＥＨＣ昇温限界温度Ｔ１とＮＳＲ昇温限界温度Ｔ３とは異なる温度としてもよい。
【００９１】
Ｓ２０３においては、第１燃料添加弁１５ａが燃料の添加を停止させ、さらに、第１排気切換弁１３ａが第１ＥＨＣ１１０ａ側に排気の流路を切り換える。このようにして、燃料が添加されておらず第１ＥＨＣ１１０ａや第１ＮＳＲ１１１ａに比べて温度の低い排気に第１ＥＨＣ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａを通過させることにより、第１ＥＨＣ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａの熱を持ち去らせることができる。従って、第１ＥＨＣ１１０ａ及び第１ＮＳＲ１１１ａは冷却され、第１ＮＳＲ１１１ａが過度に昇温されることを抑制できる。
【００９２】
Ｓ２０３の処理が終わるとＳ１０８に進む。ここで、Ｓ１０８からＳ１１１は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００９３】
以上のように、本実施例に係るＳＯｘ再生処理の制御では、第１ＥＨＣ１１０ａとともに、第１ＮＳＲ１１１ａに対しても過度に昇温されることによる熱劣化を抑制しつつ、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理を実施することが可能となる。
【００９４】
尚、本実施例においては、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理を実施する場合を例として説明した。これに対し、第２ＮＳＲ１１１ｂのＳＯｘ再生処理を実施する場合は、上記で説明した制御において、第１分岐通路１０ａ側に係る制御と第２分岐通路１０ｂ側に係る制御とを入れ換えればよい。
【００９５】
また、本実施例においては、第１ＮＳＲ１１１ａのＳＯｘ再生処理を実施する場合を例として説明したが、第１ＤＰＮＲ１１２ａのＳＯx再生処理やＰＭ再生処理の実施におい
ても本実施例に係る制御を適用することができる。
【００９６】
さらに、本実施例においては、排気通路を２つの分岐通路に分岐させたデュアル排気通路構成の排気浄化システムに対して本発明を適用した場合の制御について説明したが、排気通路を複数の分岐通路に分岐させない排気通路の他、３つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムに本発明を適用してもよい。
【実施例３】
【００９７】
次に、本発明における実施例３について説明する。図７は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。ここで、実施例１の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００９８】
本実施例では、排気管５の途中には、排気中の粒子状物質（例えば、煤）やＮＯxを浄
化する排気浄化部２０が配置されている。
【００９９】
以下、排気浄化部２０の上流を第１排気管５ａ、排気浄化部２０の下流を第２排気管５ｂという。そして、第１排気管５ａにおいて、電熱ヒータが設けられた酸化触媒であるＥＨＣ３００を含むＥＨＣ部３０が設けられている。さらに、ＥＨＣ部３０には、ＥＨＣ３００が備えられたＥＨＣ側通路３０ａと、ＥＨＣ３００を迂回して排気を排気浄化部２０に導くＥＨＣバイパス通路３０ｂとが並列に設けられている。
【０１００】
ＥＨＣ部３０におけるＥＨＣ側通路３０ａ及びバイパス通路３０ｂはＥＨＣ３００の下流において合流している。ここで、排気管５ａにおいて、ＥＨＣ部３０より上流を上流側第１排気管５０ａ、下流を下流側第１排気管５０ｂという。従って、ＥＨＣバイパス通路３０ｂは本実施例におけるバイパス通路に相当する。
【０１０１】
一方、排気浄化部２０内において、下流側第１排気管５０ｂは、第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂに分岐されており、この第１分岐通路２０ａ及び第２分岐通路２０ｂは下流において合流し、第２排気管５ｂを形成している。そして、第１分岐通路２０ａには、排気中のＮＯxを浄化し、さらに排気中の粒子状物質（例えば、煤）を捕集する第１
排気浄化装置２１ａが設けられており、第２分岐通路２０ｂには、同じく第２排気浄化装置２１ｂが設けられている。ここで、第１排気管５ａ及び、第２排気管５ｂは、本実施例における排気通路を構成する。第１分岐通路２０ａ及び、第２分岐通路２０ｂは本実施例における分流通路を構成する。
【０１０２】
本実施例における第１排気浄化装置２１ａの内部にはそれぞれ、上流側から、吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された第１ＮＳＲ２１１ａ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ
に吸蔵還元型ＮＯx触媒が担持された第１ＤＰＮＲ２１２ａが直列に配置されている。ま
た、第２排気浄化装置２１ｂには同じく上流側から、第２ＮＳＲ２１１ｂ、第２ＤＰＮＲ２１２ｂが直列に配置されている。尚、第１ＮＳＲ２１１ａ、第１ＤＰＮＲ２１２ａ、第２ＮＳＲ２１１ｂ、第２ＤＰＮＲ２１２ｂは、本実施例における排気浄化素子に相当する。
【０１０３】
ここで、第１排気管５ａにおける、ＥＨＣ側通路３０ａとＥＨＣバイパス通路３０ｂとの分岐部には、排気にＥＨＣ側通路３０ａ及びＥＨＣバイパス通路３０ｂのいずれを通過させるかを切り換える排気切換弁２３が備えられている。尚、排気切換弁２３は、本実施例における排気切換手段に相当する。
【０１０４】
また、第１分岐通路２０ａにおける、第１排気浄化装置２１ａの下流部分には、第１分岐通路２０ａを通過する排気の流量を制御する第１排気制御弁２４ａが備えられている。同様に、第２分岐通路２０ｂにおける、第２排気浄化装置２１ｂの下流部分には、第２排気制御弁２４ｂが備えられている。尚、上記の第１排気制御弁２４ａ及び第２排気制御弁２４ｂは、本実施例における分流排気流量制御手段に相当する。
【０１０５】
また、上流側第１排気管５０ａには、排気浄化部２０のＮＯx還元処理などの際に、還
元剤としての燃料を排気に添加する燃料添加弁２５が備えられている。尚、燃料添加弁２
５は、本実施例における還元剤添加手段に相当する。
【０１０６】
次に、本実施例の排気浄化システムに関し、第１排気浄化装置２１ａ及び第２排気浄化装置２１ｂ（具体的には第１ＮＳＲ２１１ａ、第１ＤＰＮＲ２１２ａ及び、第２ＮＳＲ２１１ｂ、第２ＤＰＮＲ２１２ｂ）に吸蔵されたＮＯｘを交互に還元処理する制御について説明する。本実施例では、第１ＮＳＲ２１１ａ、第２ＮＳＲ２１１ｂの順に吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合を例として説明する。
【０１０７】
図８は、本実施例に係るＮＯｘ吸蔵還元ルーチンのフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ４０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり内燃機関１の稼動中は所定期間毎に実行される。
【０１０８】
本ルーチンが実行されると、まずＳ３０１においては、ＥＣＵ４０により第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘの吸蔵量が取得される。ＮＯｘの吸蔵量は、例えば前回の第１ＮＳＲ２１１ａに対するＮＯx還元処理が終了してからの吸入空気量の積算値から推定し
てもよい。また、第１ＮＳＲ２１１ａの下流側に図示しないＮＯｘセンサを設け、該ＮＯｘセンサの出力に基づいて推定してもよい。Ｓ３０１の処理が終わるとＳ３０２に進む。
【０１０９】
Ｓ３０２においては、第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘを還元処理する必要があるか否かが判定される。具体的には、Ｓ３０１で取得されたＮＯｘ吸蔵量が、第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ吸蔵限界量に基づいて算出される閾値以上かどうかによって判定してもよい。ここで、第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が前記閾値未満である場合は、吸蔵されたＮＯｘを還元処理する必要がないと判断され、Ｓ３０８に進む。一方、第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が前記閾値以上である場合は、吸蔵されたＮＯｘを還元処理する必要があると判断され、Ｓ３０３に進む。
【０１１０】
Ｓ３０３においては、ＥＣＵ４０によりＥＨＣ３００の床温が取得される。具体的には、例えば、ＥＨＣ３００の下流に設けられた図示しない排気温度センサにより検出された排気温度からＥＨＣ３００の床温を推定してもよいし、過去の運転状態の履歴及びＥＨＣ３００への通電量の履歴より推定してもよい。Ｓ３０３の処理が終わるとＳ３０４に進む。
【０１１１】
Ｓ３０４においては、ＥＨＣ３００を昇温する必要があるか否かが判定される。ここで、ＥＨＣ３００床温が低く活性化温度に達していない場合には、通電によりＥＨＣ３００を昇温させる必要がある。そこで本ステップでは、Ｓ３０３で取得されたＥＨＣ３００の床温が酸化触媒としての酸化機能を良好に発揮することができる活性化温度に到達しているかどうかによって判定してもよい。ここで、ＥＨＣ３００の床温が活性化温度に到達している場合はＥＨＣ３００を昇温する必要はないと判断され、Ｓ３０６に進む。一方、ＥＨＣ３００の床温が活性化温度未満である場合は、ＥＨＣ３００を昇温する必要があると判断され、Ｓ３０５に進む。
【０１１２】
Ｓ３０５においては、ＥＨＣ３００が通電されることによりＥＨＣ３００は昇温される。その際、排気切換弁２３は排気にＥＨＣバイパス通路３０ｂを通過させる。従って、昇温中のＥＨＣ３００の熱が温度の低い排気によって持ち去られることを抑制できる。Ｓ３０５の処理が終わるとＳ３０６に進む。
【０１１３】
Ｓ３０６においては、排気切換弁２３により排気の流路がＥＨＣ側通路３０ａに切り換えられる。また、第１排気制御弁２４ａは開かれ、第２排気制御弁２４ｂは閉じられる。さらに、燃料添加弁２５により燃料が排気に添加される。
【０１１４】
このように、燃料の添加された排気にＥＨＣ３００を通過させると、酸化反応の発熱によりＥＨＣ３００は昇温される。その際に燃料は改質され、分散性能が高まることにより、効率よく第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘを還元処理することができる。また、Ｓ３０６においては、上記の状態を予め定められた継続時間に亘って継続する。この継続時間は、上記の状態を継続することにより第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯxを還元
処理することができる時間である。以上のように、燃料添加弁２５により所定量の燃料が排気に添加され、その状態で継続時間が経過すると第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘは還元処理されたと判断され、Ｓ３０７に進む。
【０１１５】
Ｓ３０７においては、排気切換弁２３により排気の流路がＥＨＣバイパス通路３０ｂに切り換えられ、第１排気制御弁２４ａ及び第２排気制御弁２４ｂが開かれる。さらに、燃料添加弁２５により燃料の添加が停止される。
【０１１６】
この制御を行うことにより、第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ還元処理が終了した後であって、第２ＮＳＲ２１１ｂのＮＯｘ還元処理が開始されるまでの期間に、ＥＨＣ３００より温度の低い排気によって、ＥＨＣ３００の熱が持ち去られることを防止できる。即ち、第２ＮＳＲ２１１ｂに対するＮＯｘ還元処理までの待機期間にＥＨＣ３００を保温することが可能となる。Ｓ３０７の処理が終わるとＳ３０８に進む。
【０１１７】
Ｓ３０８においては、ＥＣＵ４０により、第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘの吸蔵量が取得される。Ｓ３０８の処理が終わるとＳ３０９に進む。
【０１１８】
Ｓ３０９においては、第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元処理する必要があるか否かが判定される。具体的には、Ｓ３０８で取得されたＮＯｘ吸蔵量が、第２ＮＳＲ２１１ｂのＮＯｘ吸蔵限界量に基づいて算出される閾値以上かどうかによって判定してもよい。ここで、第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が前記閾値未満である場合は、吸蔵されたＮＯｘを還元処理する必要がないと判断され、本ルーチンを一旦終了する。一方、第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が前記閾値以上である場合は、吸蔵されたＮＯｘを還元処理する必要があると判断され、Ｓ３１０に進む。
【０１１９】
ここで、Ｓ３１０からＳ３１２においては、再度ＥＣＵ４０によりＥＨＣ３００の床温が取得され、ＥＨＣ３００床温が低く活性化温度に達していない場合には、通電によりＥＨＣ３００が昇温される。これらの制御は、上記のＳ３０３からＳ３０５における制御と同様であるので、詳細な説明を省略する。ここで本実施例においては、上記のように、Ｓ３０５においてＥＨＣ３００に対し通電がなされ、あるいはＳ３０７においてＥＨＣ３００の保温がなされているので、Ｓ３１０において取得されるＥＨＣ３００の床温は十分に高い温度に維持されていることが期待できる。そのような場合にはＥＨＣ３００を通電によって昇温する必要が無いため、ＮＯｘの還元処理に係る燃費を向上することができる。Ｓ３１２の処理が終わるとＳ３１３に進む。
【０１２０】
Ｓ３１３においては、排気切換弁２３により排気の流路がＥＨＣ側通路３０ａに切り換えられる。また、第１排気制御弁２４ａは閉じられ、第２排気制御弁２４ｂは開かれる。さらに、燃料添加弁２５により燃料が排気に添加されることによって、第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘが還元処理される。そして、前述の継続時間が経過すると第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘは還元浄化されたと判断され、本ルーチンを一旦終了する。
【０１２１】
ここで、図９に、本実施例におけるＮＯx還元処理の制御概念図を示す。図９（ａ）は
、本実施例に係る第１ＮＳＲ２１１ａに吸蔵されたＮＯｘの還元処理時の制御概念図である。図９（ｂ）は、本実施例に係るＮＯｘ吸蔵時の制御概念図である。即ち、第１ＮＳＲ
２１１ａのＮＯｘ還元処理が終了し、第２ＮＳＲ２１１ｂのＮＯｘ還元処理を開始するまでの間の状態を示す。また、図９（ｃ）は、本実施例に係る第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘの還元処理時の制御概念図である。図中の矢印は排気の流路を示し、図中の白抜きの矢印は、排気に添加された燃料の分布領域を示す。
【０１２２】
図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）はそれぞれＳ３０６、Ｓ３０７及びＳ３１３における制御に対応している。
【０１２３】
図１０は本実施例に係る排気浄化システムにおいて、第１ＮＳＲ２１１ａ、第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘの還元を、繰り返し実施した場合のＥＨＣ３００の床温を示したタイムチャートである。本実施例に係るＥＨＣ３００の床温を図１０中イの曲線により示す。また、図１０中ロ、ハ、ニにより示す曲線は本実施例と異なる構成の排気浄化システムにおけるＥＨＣ３００の床温を示している。ここで、図１０中ロにより示す曲線は、第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂ毎にＥＨＣ３００を設け、さらにＥＨＣバイパス通路３０ｂがそれぞれの分岐通路に備えられる場合（実施例１に係る構成）のＥＨＣ３００の床温を示す。また、図１０中ハにより示す曲線は、第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂ毎にＥＨＣ３００を設け、さらにＥＨＣバイパス通路３０ｂが備えられない場合のＥＨＣ３００の床温を示す。さらに、図１０中ニにより示す曲線は、ＥＨＣ３００が、電熱ヒータを設けていない酸化触媒である場合のＥＨＣ３００の床温を示す。尚、図１０中において、第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ還元処理が開始されてから第２ＮＳＲ２１１ｂのＮＯｘ還元処理が開始されるまでの期間（図１０中Ａにより示す。）が本実施例における所定間隔に相当する。
【０１２４】
図１０に示すように、本実施例によれば（図１０中イにより示す。）、２つの第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂに対して、ＥＨＣ３００が１つだけ設けられる構成であり、前記第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂ毎にＥＨＣ３００が備えられる場合（図１０中ロにより示す。）に比べて、燃料の添加された排気がＥＨＣ３００を通過する頻度が高い。従って、第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ還元処理が終了し、第２ＮＳＲ２１１ｂのＮＯｘ還元処理が開始されるまでの期間に、ＥＨＣ３００の床温が低下することを抑制できる（図１０中Ｂにより示す。）。
【０１２５】
また、本実施例によれば（図１０中イにより示す。）、第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ還元処理が終了し、第２ＮＳＲ２１１ｂのＮＯｘ還元処理が開始されるまでの期間に、排気にＥＨＣバイパス通路３０ｂを通過させることにより、ＥＨＣ３００を保温することができる。従って、第１分岐通路２０ａ、第２分岐通路２０ｂ毎にＥＨＣ３００が設けられ、且つＥＨＣバイパス通路３０ｂが設けられていない排気浄化システム（図１０中ハにより示す。）と比べてＥＨＣ３００を高い温度に維持することができる（図１０中Ｃにより示す。）。
【０１２６】
さらに、図１０中イにより示す曲線とニにより示す曲線とを比べて分かるように、本実施例によれば、特に、ＥＨＣ３００が活性化温度に到達していないときには、通電による発熱によってＥＨＣ３００を迅速に昇温することができる。従って、より迅速に燃料の改質効果を得ることが可能となる。
【０１２７】
以上、説明したように、本実施例によれば（図１０中イにより示す。）、ＥＨＣ３００を一旦活性化温度まで昇温すれば、上記のように、ＥＨＣ３００の床温の低下抑制効果及び保温効果によって、ＥＨＣ３００の通電を行う頻度を低減することができる。即ち、ＮＯｘの還元処理に係る燃費を向上することが可能となる。
【０１２８】
尚、本実施例では、一の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が終了し
た後、次の分流通路に備えられた排気浄化素子に対する再生処理が開始するまでの期間（図１０中Ｄにより示す。）のうち、全ての期間に渡って排気にバイパス通路を通過させているが、一部の期間に渡って排気にバイパス通路を通過させてもよい。
【０１２９】
尚、上記の実施例においては、第１ＮＳＲ２１１ａの次には第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合を例として説明した。これに対し、第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ還元処理を終了した後に、何等かの原因により第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘ吸蔵量が多くなった場合には、再度第１ＮＳＲ２１１ａのＮＯｘを還元処理してもよい。また、第１ＮＳＲ２１１ａ及び第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘを同時に還元処理する制御を実施してもよい。
【０１３０】
また、上記の実施例においては、第１ＮＳＲ２１１ａ及び第２ＮＳＲ２１１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合を例として説明したが、第１ＤＰＮＲ２１２ａや第２ＤＰＮＲ２１２ｂ等に吸蔵されたＮＯｘを還元処理する場合おいても本実施例に係る制御を適用することができる。
【０１３１】
また、上記の実施例においては、ＮＯｘの吸蔵還元処理を実施する場合を例として説明したが、本実施例に係る制御をＳＯx再生処理やＰＭ再生処理を実施する場合の制御に適
用してもよい。
【０１３２】
さらに、上記の実施例においては、排気浄化部２０が所謂デュアル排気通路構成の排気浄化システムに対して本発明を適用した場合の制御について説明したが、排気通路を３つ以上の分岐通路に分岐する排気浄化システムに本実施例に係る制御を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】実施例１に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１においてバイパス通路を全く用いない場合の第１燃料添加弁のＯＮ−ＯＦＦ、第１ＥＨＣの床温、第１ＮＳＲの床温を示したタイムチャートである。
【図３】実施例１に係るＳＯｘ再生処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図４】実施例１に係る第１排気切換弁による排気流路、第１燃料添加弁のＯＮ−ＯＦＦ、第１ＮＳＲの床温を示したタイムチャートである。
【図５】実施例１に係る第１排気切換弁による排気流路、第１燃料添加弁のＯＮ−ＯＦＦ、第１ＥＨＣの床温を示したタイムチャートである。
【図６】実施例２に係るＳＯｘ再生処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】実施例３に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。
【図８】実施例３に係るＮＯｘ吸蔵還元ルーチンを示したフローチャートである。
【図９】（ａ）は実施例３に係る第１ＮＳＲに吸蔵されたＮＯｘ還元処理時の制御概念図である。（ｂ）は実施例３に係るＮＯｘ吸蔵時の制御概念図である。（ｃ）は実施例３に係る第２ＮＳＲに吸蔵されたＮＯｘ還元処理時の制御概念図である。
【図１０】実施例３に係る第１ＮＳＲ、第２ＮＳＲに吸蔵されたＮＯｘの還元処理を、繰り返し実施した場合のＥＨＣの床温を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１３４】
１・・・内燃機関
５・・・排気管
５ａ・・・第１排気管
５ｂ・・・第２排気管
１０・・・排気浄化部
１０ａ・・・第１分岐通路
１０ｂ・・・第２分岐通路
１１ａ・・・第１排気浄化装置
１１ｂ・・・第２排気浄化装置
１２ａ・・・第１バイパス通路
１２ｂ・・・第２バイパス通路
１３ａ・・・第１排気切換弁
１３ｂ・・・第２排気切換弁
１４ａ・・・第１排気制御弁
１４ｂ・・・第２排気制御弁
１５ａ・・・第１燃料添加弁
１５ｂ・・・第２燃料添加弁
４０・・・ＥＣＵ
１１０ａ・・・第１ＥＨＣ
１１０ｂ・・・第２ＥＨＣ
１１１ａ・・・第１ＮＳＲ
１１１ｂ・・・第２ＮＳＲ
１１２ａ・・・第１ＤＰＮＲ
１１２ｂ・・・第２ＤＰＮＲ
【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】
2007239556.tif 000009
【図８】
2007239556.tif 000010
【図９】
2007239556.tif 000011
【図１０】
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