(57)【要約】【課題】排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて、排気への燃料供給を介した酸化触媒による排気昇温処理を行う際に、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒によるＮＯｘ浄化能力の低下を抑制する。【解決手段】排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられた供給弁により、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する第１燃料供給手段と、内燃機関での燃料噴射条件を調整することで、排気通路へ排出される排気に燃料を供給する第２燃料供給手段を備え、排気昇温処理に伴う選択還元型ＮＯｘ触媒の昇温過程では、第１燃料供給手段により燃料を供給する第１制御を少なくとも行い、排気昇温処理に伴う選択還元型ＮＯｘ触媒の温度維持過程では、第１燃料供給手段による燃料供給量に対する第２燃料供給手段による燃料供給量の比率が、該第１制御の実行時と比べて高くなる第２制御を少なくとも行う。【選択図】図２
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【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供給弁により、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する第１燃料供給手段と、
前記内燃機関での燃料噴射条件を調整することで、前記排気通路へ排出される排気に燃料を供給する第２燃料供給手段と、
前記供給弁の下流側の前記排気通路に設けられ、酸化能を有する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化装置であって、前記内燃機関における所定の排気浄化能力を有する排気浄化要素と、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒とを有する排気浄化装置と、
前記排気浄化要素の温度を所定目的温度まで上昇させるために、排気に燃料を供給し前記酸化触媒で該供給燃料を酸化させることにより前記排気浄化装置に流れ込む排気温度を上昇させる昇温処理を行う昇温制御手段と、
を備え、
前記昇温制御手段は、前記昇温処理において、
前記第１燃料供給手段による燃料供給が行われる第１制御を少なくとも実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度まで昇温させ、
前記第１燃料供給手段による燃料供給量に対する前記第２燃料供給手段による燃料供給量の比率が、前記第１制御の実行時と比べて高くなる第２制御を少なくとも実行することにより、前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する、
内燃機関の排気浄化制御システム。
【請求項２】
前記排気浄化要素は、前記内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、
前記昇温制御手段は、前記第１制御を行い、その後に前記第２制御を行うことで、前記フィルタに堆積している粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理を前記昇温処理として実行する、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化制御システム。
【請求項３】
前記排気浄化装置は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が、前記フィルタに担持されて形成されている、
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】
前記排気浄化要素は、前記内燃機関からの排気中のＮＯｘを吸蔵し、吸蔵していたＮＯｘを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、
前記昇温制御手段は、前記第１制御を行い、その後に前記第２制御を行うことで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に蓄積している硫黄酸化物を除去する硫黄被毒回復処理を前記昇温処理として実行する、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化制御システム。
【請求項５】
前記昇温制御手段は、前記第２制御においては前記第１燃料供給手段による燃料供給は行わず、前記第２燃料供給手段による燃料供給のみを行う、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度を算出する算出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率に関連する、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度の閾値である所定の燃料濃度閾値を取得する閾値取得手段と、
を更に備え、
前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、
前記算出手段によって算出された燃料濃度が前記所定の燃料濃度閾値を超えているときに、前記第２制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持し、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても前記算出手段によって算出された燃料濃度が前記所定の燃料濃度閾値を超えていないときは、前記第２制御は実行せずに前記第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高いほど、前記第２制御を実行する際の前記第１燃料供給手段による燃料供給量に対する前記第２燃料供給手段による燃料供給量の比率を高くする、
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気のＮＯｘ濃度と該選択還元型ＮＯｘ触媒から流れ出る排気のＮＯｘ濃度とに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒による実際のＮＯｘ浄化率を測定する実浄化率測定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が置かれている、ＮＯｘ浄化のための所定パラメータに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒が発揮すると想定される基準ＮＯｘ浄化率を推定する浄化率推定手段と、
前記実浄化率測定手段によって測定された実際のＮＯｘ浄化率と、前記浄化率推定手段によって推定された基準ＮＯｘ浄化率とに基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒状態が形成されているか否かを判定する被毒判定手段と、
を更に備え、
前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、前記被毒判定手段によって前記燃料被毒状態が形成されていると判定されたときに、前記第２制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持し、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても前記被毒判定手段によって前記燃料被毒状態が形成されていると判定されないときは、前記第２制御を実行せずに前記第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記排気通路における排気流量を取得する流量取得手段を、更に備え、
前記第２燃料供給手段は、噴射された燃料が前記内燃機関の出力に寄与しにくいポスト噴射を行うことで排気への燃料供給を行い、且つ、該第２燃料供給手段による燃料供給量が同量としたときに、前記流量取得手段により取得された排気流量が大きい場合、該排気流量が小さい場合と比べて該ポスト噴射の燃料噴射時期を進角させる、
請求項１から請求項８の何れか１項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】
本願発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には、排気中のＮＯｘを還元するための選択還元型ＮＯｘ触媒を備える場合がある。一般には、選択還元型ＮＯｘ触媒は、ゼオライトの細孔内部に、ＦｅやＣｕ等のＮＯｘに対する選択還元性を示す少なくとも１種の活性成分がイオン交換により担持されて形成されている。選択還元型ＮＯｘ触媒においては、アンモニアが供給されることで排気中のＮＯｘが選択的に還元される。ここで、選択還元型ＮＯｘ触媒に排気中の燃料が付着し、その付着した燃料が活性成分を覆ってしまうことで、選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元能力が低下する燃料被毒状態に至る場合がある。この燃料被毒状態は、選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率の低下を招く。そのため、例えば、特許文献１に示すように燃料被毒状態に陥った選択還元型ＮＯｘ触媒を昇温させて、その被毒状態を解消させる技術が開発されている。また、選択還元型ＮＯｘ触媒ではなく吸蔵還元型ＮＯｘ触媒についてではあるが、同じように燃料被毒によるＮＯｘ浄化率の低下を考慮して、その燃料被毒状態が生じないように排気中の燃料量を制限する技術が、例えば特許文献２に開示されている。
【０００３】
また、選択還元型ＮＯｘ触媒がフィルタに担持されて形成されるＳＣＲＦを有する排気浄化システムにおいて、そこに堆積した粒子状物質を酸化除去するために排気中に燃料を供給し、ＳＣＲＦの上流側に配置された酸化触媒で排気温度を上昇させるフィルタ再生処理が行われる（例えば、特許文献３を参照）。このようなフィルタ再生処理が実行されると排気中に燃料が供給されることから、ＳＣＲＦにも多少の燃料が流れ込みそこに担持された選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４１４３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２７２号公報
【特許文献３】特開２０１４−１４８９０８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８０８１４号公報
【特許文献５】特開２０１４−１６８３号公報
【特許文献６】特開２０１０−１１６８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて、排気中に燃料が供給されその供給燃料が酸化触媒で酸化されることで選択還元型ＮＯｘ触媒が高温の排気雰囲気に晒されると、選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒状態に陥りやすいことが見出された。酸化触媒において供給燃料が酸化され、酸化触媒自体も昇温すると、供給燃料の一部が酸化触媒で十分に酸化されず分子量の小さな燃料成分として選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込みやすくなることによるものと考えられる。
【０００６】
また、選択還元型ＮＯｘ触媒自身も高温の排気に晒されて温度上昇することで、上流から流れ込んできた燃料が選択還元型ＮＯｘ触媒で分子量の小さな燃料成分へと変質する傾向もある。更には温度上昇によって選択還元型ＮＯｘ触媒を形成するゼオライトの細孔が拡径し得る。これらの結果、選択還元型ＮＯｘ触媒の細孔内に燃料が入り込みやすくなり
、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒が生じやすくなる。
【０００７】
本願発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて、排気への燃料供給を介した酸化触媒による排気昇温を行う際に、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒によるＮＯｘ浄化能力の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本出願人は、選択還元型ＮＯｘ触媒での燃料被毒の生じやすさを踏まえ、酸化触媒による排気昇温のための燃料供給の形態を、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に応じて調整する構成を採用した。そして、その調整に際しては、燃料被毒抑制の観点から、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気中の燃料濃度を制御することを視野に入れる。
【０００９】
より詳細には、本願発明は、内燃機関の排気通路に設けられた供給弁により、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する第１燃料供給手段と、前記内燃機関での燃料噴射条件を調整することで、前記排気通路へ排出される排気に燃料を供給する第２燃料供給手段と、前記供給弁の下流側の前記排気通路に設けられ、酸化能を有する酸化触媒と、前記酸化触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化装置であって、前記内燃機関における所定の排気浄化能力を有する排気浄化要素と、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒とを有する排気浄化装置と、前記排気浄化要素の温度を所定目的温度まで上昇させるために、排気に燃料を供給し前記酸化触媒で該供給燃料を酸化させることにより前記排気浄化装置に流れ込む排気温度を上昇させる昇温処理を行う昇温制御手段と、を備える内燃機関の排気浄化制御システムである。そして、前記昇温制御手段は、前記昇温処理において、前記第１燃料供給手段による燃料供給が行われる第１制御を少なくとも実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度まで昇温させ、前記第１燃料供給手段による燃料供給量に対する前記第２燃料供給手段による燃料供給量の比率が、前記第１制御の実行時と比べて高くなる第２制御を少なくとも実行することにより、前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、排気浄化装置による排気浄化が行われ、当該排気浄化装置には、排気浄化要素と、選択還元型ＮＯｘ触媒が備えられる。排気浄化要素は、排気浄化システムにおいて排気浄化を目的にとして所定の排気浄化能力、例えば、排気中の粒子状物質の捕集機能や、排気中のＮＯｘ浄化能力（ＮＯｘからアンモニアへの転化機能を含む）等が付与された構成であり、選択還元型ＮＯｘ触媒とは区別して認識できる構成である。したがって、排気浄化要素と選択還元型ＮＯｘ触媒は互いに区別できる限りにおいて、排気浄化装置における排気浄化要素と選択還元型ＮＯｘ触媒の配置や構造は任意に調整可能である。例えば、排気浄化要素と選択還元型ＮＯｘ触媒を直列に配置してもよく、また、両者を一体の構造物として形成してもよい。
【００１１】
ここで、昇温制御手段は、上記排気浄化要素を所定目的温度まで昇温させるために、酸化触媒に流れ込む排気へ燃料を供給し、酸化触媒での燃料の酸化反応を促進させることで排気浄化要素を有する排気浄化装置に流れ込む排気温度を上昇させる昇温処理を実行する。この所定目的温度は、排気浄化要素が有する排気浄化能力等に応じて適宜設定されるものであり、特定の目的のための温度に限定されるものではない。そして、この排気浄化装置には、選択還元型ＮＯｘ触媒も設けられているため、昇温処理が実行されると排気温度の上昇に伴って選択還元型ＮＯｘ触媒の温度も上昇することになる。
【００１２】
そして、昇温制御手段による昇温処理には、第１燃料供給手段による燃料供給形態と、第２燃料供給手段による燃料供給形態が採用される。前者は、排気通路を流れる排気に供
給弁を介して燃料を供給するものである。第１燃料供給手段は、内燃機関の運転状態に影響されず、又は、内燃機関の燃焼に影響を及ぼすことなく排気への燃料供給が可能であり、その供給された燃料は比較的高温の雰囲気に晒されることがないため、比較的分子量の大きい燃料を酸化触媒に送り込むことになる。一方で、後者は、内燃機関での燃料噴射時期等の燃料噴射条件を調整することで排気中に燃料を含ませて酸化触媒に燃料を供給するものである。そのため、第２燃料供給手段によれば、比較的分子量の小さい燃料を酸化触媒に送り込むことが可能となるが、内燃機関での燃焼環境に何らかの影響（ＥＧＲガス導入の禁止等燃焼条件の制限）を及ぼしたり、気筒壁面への燃料付着によるオイル希釈等の不都合を生じさせたりする可能性がある。
【００１３】
酸化触媒による排気昇温及び選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒の観点に立てば、排気へ供給された燃料が酸化触媒によって十分に酸化反応に供され、下流側に位置する選択還元型ＮＯｘ触媒に燃料が流れ込まないのが好ましい。特に、昇温処理が実行されると、選択還元型ＮＯｘ触媒自身も昇温することになるため、上述したように選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒しやすい状況が形成されることにもなる。そのため、選択還元型ＮＯｘ触媒に到達する燃料量を抑制するためには酸化触媒において燃料の酸化反応が完結するのが理想であり、例えば、比較的小さい分子量を供給する第２燃料供給手段による燃料供給形態が好ましいとも言える。しかしながら、上記の通り、当該燃料供給形態には種々の不都合が伴う可能性がある。
【００１４】
そこで、本発明に係る排気浄化システムでは、昇温制御手段は、排気浄化要素の昇温処理において、排気浄化要素を所定目的温度まで昇温させる過程（以下、「昇温過程」という）と、排気浄化要素を所定目的温度に維持する過程（以下、温度維持過程）という）とで、排気への燃料供給形態を適切に調整、選択する。具体的には、昇温過程では排気浄化要素は所定目的温度に到達していない状態であるため、排気浄化装置に含まれる選択還元型ＮＯｘ触媒の温度も比較的低い状態にある。したがって、昇温過程では仮に選択還元型ＮＯｘ触媒に燃料が流れ込んでも比較的燃料被毒しにくい状況であるため、内燃機関の運転に対する自由度が高い第１燃料供給手段による燃料供給を少なくとも行う第１制御が実行される。一方で、温度維持過程では排気浄化要素は所定目的温度に到達しているため、排気浄化装置に含まれる選択還元型ＮＯｘ触媒の温度は比較的高くなっている。したがって、温度維持過程では上記の通り選択還元型ＮＯｘ触媒自身が燃料被毒しやすい状況に置かれているため、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気中の燃料濃度を抑制可能な第２制御による燃料供給が実行される。この第２制御による燃料供給では、第１燃料供給手段による燃料供給量に対する第２燃料供給手段による燃料供給量の比率が、該第１制御の実行時と比べて高くされる。すなわち、第２制御による燃料供給が行われると、第１制御による燃料供給が行われる場合と比べて、比較的分子量が小さい燃料がより多く酸化触媒に届けられることになる。そのため酸化触媒において供給燃料が効率的に酸化反応に供される。その結果、酸化触媒から流れ出して選択還元型ＮＯｘ触媒に到達する燃料量を抑制することが可能となる。
【００１５】
このように構成される排気浄化システムによれば、昇温処理での昇温過程と温度維持過程とで選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒状態に陥りやすいか否かという観点に立って、排気への燃料供給形態が調整され、いわば第２燃料供給手段による燃料供給が制限的に利用されることになる。その結果、昇温処理に際して、内燃機関の運転状況に及ぼす影響等を可及的に抑制し、且つ選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒を抑制しそのＮＯｘ浄化率の低下を回避することが可能となる。
【００１６】
ここで、上記内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記排気浄化要素は、前記内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであってもよく、その場合、前記昇温制御手段は、前記第１制御を行い、その後に前記第２制御を行うことで、前記フィルタに堆
積している粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理を前記昇温処理として実行する。上記フィルタと選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化装置において、昇温制御手段はフィルタに堆積した粒子状物質を酸化除去するためのフィルタ再生処理を行う。そして、そのフィルタ再生処理における排気への燃料供給に関し、上述した第１制御及び第２制御を適用することで、フィルタ再生処理時の選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒を抑制し、そのＮＯｘ浄化率の低下を回避することができる。
【００１７】
なお、前記排気浄化装置は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が、前記フィルタに担持されて形成されていてもよい。すなわち、排気浄化装置は、フィルタと選択還元型ＮＯｘ触媒が一体となった、いわゆるＳＣＲＦとして形成される。このようなＳＣＲＦでは、昇温処理によるフィルタの昇温が、直接的に選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に反映されるため、選択還元型ＮＯｘ触媒はより燃料被毒しやすい状況に置かれていると言える。したがって、上述した第１制御及び第２制御を適用することで、より効果的に、フィルタ再生処理時の選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒を抑制し、そのＮＯｘ浄化率の低下を回避することができる。
【００１８】
また、排気浄化装置の別の形態として、前記排気浄化要素は、前記内燃機関からの排気中のＮＯｘを吸蔵し、吸蔵していたＮＯｘを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。その場合、前記昇温制御手段は、前記第１制御を行い、その後に前記第２制御を行うことで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に蓄積している硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する硫黄被毒回復処理を前記昇温処理として実行する。すなわち、上記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒と選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化装置において、昇温制御手段は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵機能を回復させるための硫黄被毒回復処理を行う。そして、その硫黄被毒回復処理における排気への燃料供給に関し、上述した第１制御及び第２制御を適用することで、硫黄被毒回復処理時の選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒を抑制し、そのＮＯｘ浄化率の低下を回避することができる。なお、上記硫黄被毒回復処理においては、選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒しない範囲で、第１制御や第２制御によって、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の昇温とともにその周囲をリッチ雰囲気とする。
【００１９】
ここで、上述までの排気浄化システムにおいて、前記昇温制御手段は、前記第２制御においては前記第１燃料供給手段による燃料供給は行わず、前記第２燃料供給手段による燃料供給のみを行ってもよい。これにより、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高温領域に属する場合には、第２燃料供給手段による燃料供給のみが行われるため、酸化触媒には比較的分子量の小さい燃料がより多く送り込まれることになる。そのため、酸化触媒からの燃料の流出を可及的に抑制でき、以て、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒を効果的に抑制することが可能となる。
【００２０】
また、上述までの排気浄化システムにおいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度を算出する算出手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率に関連する、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度の閾値である所定の燃料濃度閾値を取得する閾値取得手段と、を更に備えるように当該システムを構成してもよい。その場合、前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、前記算出手段によって算出された燃料濃度が前記所定の燃料濃度閾値を超えているときに、前記第２制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持し、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても前記算出手段によって算出された燃料濃度が前記所定の燃料濃度閾値を超えていないときは、前記第２制御は実行せずに前記第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する。
【００２１】
上記の所定温度閾値は、上記の通り選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高くなることで燃料
被毒状態に陥る可能性があるとされる触媒温度の閾値である。したがって、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を超える場合には選択還元型ＮＯｘ触媒は燃料被毒状態に陥る可能性があると言える。一方で、選択還元型ＮＯｘ触媒は、自身のＮＯｘ浄化能力に応じたＮＯｘ還元を行うが、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度が高くなると、燃料被毒が生じやすくなり、また、触媒周囲の燃料の存在によりＮＯｘとアンモニアの還元反応が阻害され、結果として選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化率が低下する。換言すれば、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度の観点からは燃料被毒状態に陥りやすい場合であっても、そこ流れ込む排気の燃料濃度がある程度低ければ、燃料被毒を回避でき選択還元型ＮＯｘ触媒において好適なＮＯｘ浄化率を実現することが可能とも言える。
【００２２】
そこで、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に基づいて、ＮＯｘ浄化率に関するパラメータである所定の燃料濃度閾値、すなわち、選択還元型ＮＯｘ触媒において好適なＮＯｘ浄化率が実現できる排気の燃料濃度の上限値を、閾値取得手段が取得する。そして、上記の考えに基づいて、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、上記燃料濃度が所定の燃料濃度閾値を超えているときに限って、第２制御の実行により、選択還元型ＮＯｘ触媒の所定目的温度での温度維持を行う。すなわち、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても燃料濃度が所定の燃料濃度閾値を超えていなければ、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒は回避し得るものと考えられる。このように温度維持過程における第２制御の実行条件を限定することで、内燃機関の運転状況への影響等を可及的に抑制しながら、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒の回避し、ＮＯｘ浄化率の低下抑制を図ることができる。
【００２３】
また、上記の排気浄化システムでは、前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高いほど、前記第２制御を実行する際の前記第１燃料供給手段による燃料供給量に対する前記第２燃料供給手段による燃料供給量の比率を高くしてもよい。選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高いほど、選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒しやすく、また、ＮＯｘ浄化率が低下しやすい状況に置かれていることになる。そこで、上記のように選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高いほど、第２燃料供給手段による燃料供給量の比率を高くすることで、酸化触媒から流れ出して選択還元型ＮＯｘ触媒に到達する燃料量を抑制することができる。なお、上述した硫黄被毒回復処理の場合には、上流側に位置する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に所望のリッチ雰囲気が形成される範囲で、選択還元型ＮＯｘ触媒に到達する燃料量を抑制する。
【００２４】
また、第２制御による燃料供給の別の形態として、上述までの排気浄化システムは、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気のＮＯｘ濃度と該選択還元型ＮＯｘ触媒から流れ出る排気のＮＯｘ濃度とに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒による実際のＮＯｘ浄化率を測定する実浄化率測定手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が置かれている、ＮＯｘ浄化のための所定パラメータに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒が発揮すると想定される基準ＮＯｘ浄化率を推定する浄化率推定手段と、前記実浄化率測定手段によって測定された実際のＮＯｘ浄化率と、前記浄化率推定手段によって推定された基準ＮＯｘ浄化率とに基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒状態が形成されているか否かを判定する被毒判定手段と、を更に備えてもよい。その場合、前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、前記被毒判定手段によって前記燃料被毒状態が形成されていると判定されたときに、前記第２制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持し、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても前記被毒判定手段によって前記燃料被毒状態が形成されていると判定されないときは、前記第２制御を実行せずに前記第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する。
【００２５】
実浄化率測定手段は、選択還元型ＮＯｘ触媒による実際のＮＯｘ浄化率を測定し、浄化
率推定手段は、選択還元型ＮＯｘ触媒によって発揮されると想定される基準ＮＯｘ浄化率を推定する。なお、基準ＮＯｘ浄化率の推定のための所定パラメータは、選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化に関連するパラメータであり、例えば、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度や排気流量、選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込むＮＯｘ濃度等を採用することができる。そして、実際のＮＯｘ浄化率と推定された基準ＮＯｘ浄化率とを比較すれば、選択還元型ＮＯｘ触媒の実際のＮＯｘ浄化能力が、本来あるべきＮＯｘ浄化能力とどの程度乖離しているか判定することが可能となる。そして、本発明では、その乖離程度に基づいて、被毒判定手段が選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒状態が形成されているか否かを判定する。
【００２６】
被毒判定手段によって選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒状態にあると判定されると、選択還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ浄化能力は十分な余裕がない状態にあると考えられる。このような選択還元型ＮＯｘ触媒に燃料濃度の高い排気が流れ込むと、ＮＯｘ還元反応を効率的に行うことがより困難となる。そこで、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒状態が形成されていると判定されたときには、第２制御の実行により選択還元型ＮＯｘ触媒を所定目的温度に維持する。これにより、供給燃料を酸化触媒で酸化し選択還元型ＮＯｘ触媒に到達しにくくすることで、温度維持過程において選択還元型ＮＯｘ触媒の更なる燃料被毒の進行やＮＯｘ浄化率の低下を回避することができる。なお、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒状態が形成されていると判定されない場合には、選択還元型ＮＯｘ触媒の所定目的温度での温度維持のために第２制御は実行されずに第１制御が実行されるため、内燃機関の運転状態への影響は回避できる。
【００２７】
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、前記排気通路における排気流量を取得する流量取得手段を、更に備え、前記第２燃料供給手段は、噴射された燃料が前記内燃機関の出力に寄与しにくいポスト噴射を行うことで排気への燃料供給を行い、且つ、該第２燃料供給手段による燃料供給量が同量としたときに、前記流量取得手段により取得された排気流量が大きい場合、該排気流量が小さい場合と比べて該ポスト噴射の燃料噴射時期を進角させてもよい。酸化触媒における供給燃料の酸化反応は、そこを流れる排気流量に影響される。例えば、供給燃料が所定量の場合に、排気流量が大きいほど供給燃料が酸化触媒に留まる時間が短くなるため、酸化触媒から燃料が流れ出しやすい。一方で、排気流量が小さいほど酸化触媒での上流側の部位で酸化反応が生じ、酸化触媒の下流側の部位では放熱が進むため、効率的に排気温度を上げにくい。そこで、排気流量に応じてポスト噴射の噴射時期を調整することで、第２制御により酸化触媒に届けられる燃料の分子量の大きさを調整でき、酸化触媒で酸化反応が生じる部位を制御できる。この結果、上述した供給燃料の下流への流出や酸化触媒での放熱を抑制することができる。
【００２８】
また、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記昇温制御手段は、前記昇温処理の実行前に、前記第２燃料供給手段による燃料供給を行うことで、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を、前記第１制御の実行が開始される所定の開始温度まで昇温させるプレ昇温処理を行ってもよい。第１制御による供給燃料は比較的分子量が大きいため、酸化触媒の温度が低い場合には酸化反応が進行しにくい。そこで、第１制御が実行される前に第２燃料供給手段によって分子量が比較的小さい燃料を供給して、酸化触媒の温度を所定の開始温度まで上昇させてから第１制御を行うようにすることで、円滑な昇温処理を実現することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本願発明によれば、排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒とその上流に酸化触媒が配置されて構成される排気浄化システムにおいて、排気への燃料供給を介した酸化触媒による排気昇温を行う際に、選択還元型ＮＯｘ触媒の燃料被毒によるＮＯｘ浄化能力の低下を抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す第１の図である。
【図２】図１に示す排気浄化システムにおいて実行されるフィルタ再生制御に関する、第１のフローチャートである。
【図３】図１に示す排気浄化システムにおいて実行されるフィルタ再生制御に関する、第２のフローチャートである。
【図４】図１に示す排気浄化システムに含まれるＳＣＲＦの温度と、ＳＣＲＦに担持された選択還元型ＮＯｘ触媒が燃料被毒状態になると見込まれる排気の燃料濃度との相関を示す図である。
【図５】図１に示す排気浄化システムにおいて実行されるフィルタ再生制御に関する、第３のフローチャートである。
【図６】図５に示すフローチャートに係るフィルタ再生制御に含まれる被毒情報取得処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図１に示す排気浄化システムに含まれる酸化触媒での、排気流量と燃料の酸化反応による発熱の状態との相関を示す図である。
【図８】本願発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す第２の図である。
【図９】本願発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す第３の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００３２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本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示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。
【００３３】
内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には、排気中のＮＯｘを、アンモニアを還元剤として選択還元する選択還元ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＳＣＲ触媒」ともいう）が、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するウォールフロー型のフィルタに担持されて形成されるＳＣＲＦ４が設けられている。そして、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒において還元剤として作用するアンモニアを生成するために、尿素タンク８に貯留されている、アンモニアの前駆体である尿素水が、ＳＣＲＦ４の上流側に位置する供給弁７によって排気中に供給される。供給弁７から供給された尿素水が排気の熱で加水分解されて、アンモニアが生成され、当該アンモニアがＳＣＲＦ４に到達するとそこに担持されたＳＣＲ触媒に吸着される。そして、アンモニアと排気中のＮＯｘとの還元反応が生じ、ＮＯｘの浄化が行われる。本実施例では、上記の通り供給弁７から尿素水が供給されるが、それに代えて、アンモニア又はアンモニア水を直接排気に供給してもよい。
【００３４】
ＳＣＲＦ４の下流側に、ＳＣＲＦ４からスリップしてくるアンモニアを酸化するための酸化触媒（以下、「ＡＳＣ触媒」）５が設けられている。また、ＡＳＣ触媒５は、酸化触媒と、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒とを組み合わせる
ことで構成された触媒であってもよい。この場合、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やゼオライト等を材料とする担体に白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持させることで酸化触媒を形成し、ゼオライトを材料とする担体に銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）等の卑金属を担持させることでＳＣＲ触媒を形成してもよい。ＡＳＣ触媒５をこのような構成の触媒とすることで、排気中のＨＣ、ＣＯ、及びアンモニアを酸化させることができ、さらに、アンモニアの一部を酸化させることでＮＯｘを生成すると共に該生成されたＮＯｘを、余剰のアンモニアで還元することもできる。
【００３５】
更に、ＳＣＲＦ４および供給弁７の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒３が設けられている。そして、酸化触媒３に流れ込む排気を介して酸化触媒３に内燃機関１の燃料を供給可能な燃料供給弁６が、当該酸化触媒３の上流側に配置されている。燃料供給弁６から排気に供給された燃料は、酸化触媒３により酸化され、下流に位置するＳＣＲＦ４に流れ込む排気の温度を昇温させ得る。
【００３６】
また、ＳＣＲＦ４の上流側には、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１０が設けられ、ＳＣＲＦ４の下流側には、ＳＣＲＦ４から流れ出る排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１１が設けられている。更に、酸化触媒３の下流側には、酸化触媒３から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１３が設けられ、ＳＣＲＦ４の下流側であってＡＳＣ触媒５の上流側には、ＳＣＲＦ４から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１４が設けられる。また、ＳＣＲＦ４の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差圧を検出するための差圧センサ１２が設けられている。そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されており、該ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態や排気浄化システム等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上述したＮＯｘセンサ１０、１１、差圧センサ１２、温度センサ１３、１４の他、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２や、内燃機関１の吸気通路２５に設置されたエアフローメータ２６等が電気的に接続され、各センサの検出値がＥＣＵ２０に渡される。したがって、ＥＣＵ２０は、エアフローメータ２６の検出値に基づく吸入空気量やそれに基づいて算出される排気流量や、クランクポジションセンサ２１の検出に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ２２の検出に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態に関するパラメータを把握可能である。
【００３７】
なお、本実施例では、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサ１０によって検出可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＳＣＲＦ４に浄化される前の排気であり、すなわちＳＣＲＦ４に流れ込む排気）のＮＯｘ濃度は、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。
【００３８】
そして、このように検出、推定される排気中のＮＯｘ濃度に応じて、ＥＣＵ２０は供給弁７に指示を出し、ＮＯｘの還元浄化に必要な量の尿素水が排気中に供給される。例えば、以下の式１で決定されるＳＣＲＦ４による実際のＮＯｘ浄化率（以下、「実ＮＯｘ浄化率」という）が、排気浄化の観点から好ましい所定の範囲に収まるように、供給弁７からの尿素水供給が制御されてもよく、また、別法として、推定されるＳＣＲ触媒に吸着されているアンモニア量に基づいて供給弁７からの尿素水供給量が決定されてもよい。
ＮＯｘ浄化率  ＝  １−（ＮＯｘセンサ１１の検出値）／（ＮＯｘセンサ１０の検出値）  ・・（式１）
【００３９】
また、図１に示す内燃機関１の排気浄化システムでは、上記の通り排気のＮＯｘ濃度に応じて供給弁７から尿素水の供給が行われることでＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化が実行されるとともに、ＳＣＲＦ４のフィルタ機能により排気中のＰＭが捕集される。ＳＣＲＦ４によってＰＭが捕集されることで、外部へ放出されるＰＭ量を抑制できるが、ＳＣＲＦ４
でのＰＭ堆積量が多くなると内燃機関１の運転状態に影響を及ぼすことになるため、堆積したＰＭを酸化除去するために、排気に燃料を供給し酸化触媒３の酸化機能でその供給燃料を酸化させることでＳＣＲＦ４に流れ込む排気温度を上昇させ、ＳＣＲＦ４の昇温を図るフィルタ再生制御（本発明の昇温処理に相当する）が行われる。
【００４０】
ここで、内燃機関１の排気浄化システムでは、フィルタ再生制御のために排気への燃料供給に関する第１制御と第２制御が実行される。具体的には、第１制御は、燃料供給弁６から排気への燃料供給を行う制御であり、供給された燃料は酸化触媒３に流れ込みそこで酸化反応に供され、排気温度を上昇させる。また、第２制御は、内燃機関１での燃料噴射条件を調整することで、内燃機関１から排気通路２へ排出され排気中に燃料を含ませる制御である。その燃料は酸化触媒３に流れ込みそこで酸化反応に供され、排気温度を上昇させる。燃料噴射条件の調整の一例として、内燃機関１でのポスト噴射の実行を挙げることができる。
【００４１】
ポスト噴射は、噴射された燃料が内燃機関１の出力にほとんど寄与しない時期、例えば膨張行程の後期や排気行程の前期等に行われる燃料噴射である。したがって、ポスト噴射による燃料の多くは、燃焼には供されないものの燃焼室内の高温の排気に晒されることになるため、排気通路２に流れ込む時点においてその分子量が、第１制御によって排気に供給された燃料の分子量よりも小さくなる傾向がある。そのため、第２制御により供給された燃料は、第１制御により供給された燃料と比べて、酸化触媒３における燃料の酸化反応が促進されることになる。一方で、ポスト噴射は、上記の通り膨張行程の後期等、噴射燃料が内燃機関１の出力に寄与しにくい時期に行われるため、気筒内壁面への噴射燃料の付着が生じやすい。更に、内燃機関１に排気を吸気系に再循環させるＥＧＲ装置が備えられている場合、ポスト噴射時には燃焼室内へのＥＧＲガス導入が制限され、ポスト噴射時には排気エミッションが悪化しやすくなる。
【００４２】
ここで、フィルタ再生制御が行われる場合、第１制御による燃料供給であれ第２制御による燃料供給であれ、酸化触媒３において燃料が酸化反応に供されて酸化触媒３が昇温するとともに、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気が昇温される。その結果、ＳＣＲＦ４におけるフィルタ温度が上昇するとともに、そこに担持されているＳＣＲ触媒の温度も上昇することになる。ここで、フィルタ再生制御時に酸化触媒３が高温となると、燃料の酸化は促進されるが、その燃料の酸化反応の結果、分子量が比較的小さい燃料が酸化触媒３で生成され、それが下流側のＳＣＲＦ４に流れ込みやすくなる。また、ＳＣＲＦ４自身も高温となることで、ＳＣＲＦ４においても燃料の低分子量化が生じやすくなる。このようにＳＣＲＦ４は分子量が比較的小さい燃料に晒される機会が多くなると、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒が燃料被毒しやすくなる。特に、ＳＣＲＦ４が高温となると、ＳＣＲ触媒を形成するゼオライトの細孔が拡径し、細孔内に燃料が入り込みやすくなるため、燃料被毒がより生じやすい。
【００４３】
そこで、本実施例では、ＳＣＲＦ４に担持されているＳＣＲ触媒の燃料被毒の観点から、上記の通り燃料被毒が生じやすいＳＣＲＦ４の温度領域を高温領域とし、それよりも低い温度領域、すなわち燃料被毒が生じにくい温度領域を低温領域とする。そして、内燃機関１の排気浄化システムでは、ＳＣＲＦ４でのＳＣＲ触媒の燃料被毒を好適に抑制し得るフィルタ再生制御が実行される。当該フィルタ再生制御について図２に基づいて説明する。なお、図２に示すフィルタ再生制御は、ＥＣＵ２０に格納された制御プログラムにより実行される。
【００４４】
先ず、Ｓ１０１では、フィルタ再生制御の実行要求（再生要求）があるか否かが判定される。本実施例では、差圧センサ１２による検出値、すなわちＳＣＲＦ４の上流側と下流側の排気圧力差及びエアフローメータ２６による検出値から算出される排気流量に基づい
て、ＳＣＲＦ４におけるＰＭ堆積量を推定し、その推定ＰＭ堆積量が所定堆積量を超えた場合に、上記再生要求が出されることになる。なお、ＳＣＲＦ４におけるＰＭ堆積量は、内燃機関１の運転状態に基づいて推定される排気に含まれるＰＭ量の履歴に基づいて算出されてもよい。Ｓ１０１で肯定判定されるとＳ１０２へ進み、否定判定されると本制御を終了する。
【００４５】
次に、Ｓ１０２では、温度センサ１４による検出値に基づいてＳＣＲＦ４の温度Ｔｃが取得される。このＳＣＲＦ４の温度は、ＳＣＲＦ４のフィルタ部分の温度に相当し、またそこに担持されているＳＣＲ触媒の温度にも相当するものである。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３へ進む。
【００４６】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で取得された温度Ｔｃに基づいて、ＳＣＲＦ４がフィルタ再生制御における目標温度Ｔｔｇに到達したか否かが判定される。フィルタ再生制御における目標温度Ｔｔｇは、ＳＣＲＦ４に堆積しているＰＭが連続的に酸化除去される温度であって、ＳＣＲＦ４の焼損を引き起こさない程度の温度である。したがって、フィルタ再生制御においては、ＳＣＲＦ４の温度Ｔｃが目標温度Ｔｔｇに到達するまでの過程が昇温過程とされ、目標温度Ｔｔｇに到達した後であってＳＣＲＦ４が焼損しないように、且つ堆積ＰＭを酸化除去していく過程が温度維持過程とされる。Ｓ１０３で肯定判定されるとＳ１０６へ進み、否定判定されるとＳ１０４へ進む。
【００４７】
Ｓ１０４では、ＳＣＲＦ４の温度Ｔｃが、所定温度閾値Ｔ０以下であるか否かが判定される。この所定温度閾値Ｔ０は、上記のようにＳＣＲＦ４に担持されているＳＣＲ触媒の燃料被毒の観点から設定される低温領域と高温領域とを分けるための温度閾値である。本実施例の場合、この所定温度閾値Ｔ０は、ＳＣＲＦ４が昇温過程にある途中の温度である。したがって、ＳＣＲＦ４が温度維持過程に置かれる場合には、その温度は既に高温領域に属していることになる。また、昇温過程に置かれる場合には、ＳＣＲＦ４の温度が所定温度閾値Ｔ０以下である場合にはＳＣＲＦ４の温度は低温領域に属することになり、一方で、ＳＣＲＦ４の温度が所定温度閾値Ｔ０を超える場合にはＳＣＲＦ４の温度は高温領域に属することになる。
【００４８】
フィルタ再生制御の昇温過程においては、酸化触媒３での酸化反応とともにＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒も昇温されることになる。そのため、ＳＣＲＦ４（ＳＣＲ触媒）の温度が比較的高温となると、すなわち、ＳＣＲＦ４の温度が所定温度閾値Ｔ０を超えると、フィルタ再生制御のために排気に供給された燃料が酸化触媒３で酸化される際に、低分子量化された燃料がＳＣＲ触媒側に流れ込みやすい環境であるとともに、ＳＣＲ触媒の高温化によりＳＣＲ触媒自身による燃料の低分子量化やＳＣＲ触媒を形成するゼオライトの細孔の拡径が生じやすい環境が形成される。この結果、ＳＣＲ触媒のゼオライト内に比較的分子量の小さい燃料が入り込み、ＳＣＲ触媒の燃料被毒状態が促進される。なお、この点は、フィルタ再生制御の温度維持過程でも同様である。このようなフィルタ再生制御時におけるＳＣＲＦ４の温度とＳＣＲ触媒の燃料被毒の生じやすさとの関係を考慮して、燃料被毒が生じにくいＳＣＲＦ４の温度領域を上記低温領域とし、燃料被毒が生じやすいＳＣＲＦ４の温度領域を上記高温領域とする。
【００４９】
そして、Ｓ１０４で肯定判定されると、ＳＣＲＦ４の温度は低温領域に属することを意味し、この場合は上記の通りＳＣＲ触媒の温度の観点からＳＣＲ触媒の燃料被毒は生じにくい環境が形成されている。そこで、この場合は、Ｓ１０５の処理により、燃料供給弁６から排気への燃料供給が行われる。当該燃料供給が、本発明の第１制御による燃料供給に相当する。なお、燃料供給弁６からの燃料の供給量は、ＳＣＲＦ４の昇温に必要な量であり、例えば、現時点でのＳＣＲＦ４の温度ＴｃとＰＭ酸化除去のために到達すべき温度との差分等に基づいて決定される。これにより、分子量の比較的大きい燃料が排気に供給さ
れることで、ＳＣＲＦ４の昇温が図られることになるが、ＳＣＲＦ４の温度は低温領域に属しているため仮に酸化触媒３の下流側に燃料が流れ出したとしても、その燃料がＳＣＲ触媒のゼオライトの細孔内には入り込みにくいため、ＳＣＲ触媒の燃料被毒は生じにくい。一方で、排気への燃料供給に燃料供給弁６が利用されるため、燃料供給に当たって内燃機関１の運転制限や、気筒内の燃料希釈等の不都合は生じにくい。
【００５０】
また、Ｓ１０４で否定判定されると、ＳＣＲＦ４の温度は高温領域に属することを意味し、この場合は上記の通りＳＣＲ触媒の温度の観点からＳＣＲ触媒の燃料被毒が生じやすい環境が形成されている。そこで、この場合は、ＳＣＲＦ４が目的温度Ｔｔｇに到達している場合と同じようにＳ１０６の処理により、ポスト噴射による排気への燃料供給が行われる。当該燃料供給が、本発明の第２制御による燃料供給に相当する。なお、ポスト噴射による燃料の供給量、すなわちポスト噴射量は、ＳＣＲＦ４の昇温や温度維持に必要な量であり、例えば、現時点でのＳＣＲＦ４の温度ＴｃとＰＭ酸化除去のために到達すべき温度との差分やＳＣＲＦ４からの放熱量等に基づいて決定される。これにより、分子量の比較的小さい燃料が排気に供給されることで、ＳＣＲＦ４の昇温が図られることになる。このようにポスト噴射による燃料供給が行われると、酸化触媒３には比較的分子量の小さい燃料が到達し、それにより排気の昇温が行われる。そのため酸化触媒３において供給燃料が消費されやすく、酸化触媒３の下流側に燃料が流れ出しにくくなる。これにより、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒の燃料被毒を抑制することができる。
【００５１】
Ｓ１０５又はＳ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、フィルタ再生制御を終了すべきか否かが判定される。例えば、ＳＣＲＦ４の昇温のために排気への燃料供給を開始してから、ＰＭ燃焼に要する所定時間が経過したことをもって、フィルタ再生制御の終了を判定することができる。Ｓ１０７で肯定判定されるとＳ１０８へ進み、否定判定されるとＳ１０２以降の処理が繰り返される。そして、Ｓ１０８では、ＳＣＲＦ４の昇温のために行われている排気への燃料供給が停止され、本フィルタ再生制御が終了する。
【００５２】
上記制御によれば、ＳＣＲＦ４に堆積しているＰＭを酸化除去するためにフィルタ再生制御が実行される場合において、ＳＣＲＦ４の温度、すなわちＳＣＲＦ４に担持されているＳＣＲ触媒の温度に基づいて、ＳＣＲＦ４の昇温のための排気への燃料供給の形態が、第１制御による形態と第２制御による形態の何れかとなる。具体的には、例えば、ＳＣＲＦ４が温度維持過程に置かれている場合には第２制御による燃料供給が行われ、ＳＣＲＦ４が昇温過程であってその温度が低温領域にある場合には第１制御による燃料供給が行われる。その結果、内燃機関１の運転制限や気筒壁面のオイル希釈の抑制と、ＳＣＲ触媒の燃料被毒の抑制の両立を図りながら、堆積ＰＭの酸化除去を実現することが可能となり、ＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化能力の低下を回避することができる。
【００５３】
＜変形例＞
なお、上記の実施例１のフィルタ再生制御においては、Ｓ１０６での第２制御による排気への燃料供給にはポスト噴射が利用され、燃料供給弁６からの燃料供給は行われない。これに代えて、燃料供給弁６による燃料供給量に対するポスト噴射による燃料供給量の比率がＳ１０５での第１制御実行時よりも大きくなるよう、Ｓ１０６においてポスト噴射による燃料供給と燃料供給弁６による燃料供給を併用してもよい。ただし、その併用においては、ＳＣＲＦ４の温度が高温領域に属する状態において、ＳＣＲ触媒の燃料被毒が生じないように、特に燃料供給弁６による燃料供給量が過大とならないように制御される。また、上記のフィルタ再生制御ではＳ１０５での第１制御では、燃料供給弁６による燃料供給のみが行われているため、Ｓ１０６で少なくともポスト噴射による燃料供給を部分的に行えば、上記比率が第１制御実行時よりも大きくなる、排気への燃料供給が行われることになる。更に、Ｓ１０５でもポスト噴射による燃料供給と燃料供給弁６による燃料供給を
併用してもよい。ただし、その併用においては、燃料供給弁６による燃料供給量に対するポスト噴射による燃料供給量の比率が、Ｓ１０６における燃料供給弁６による燃料供給量に対するポスト噴射による燃料供給量の比率と比べて低くなるように制御される。
【実施例２】
【００５４】
内燃機関１の排気浄化システムにおいて実行されるフィルタ再生制御の第２の実施例について、図３に基づいて説明する。図３は、図２と同様に、ＥＣＵ２０に格納された制御プログラムにより実行されるフィルタ再生制御のフローチャートを示す。先ず、Ｓ２０１では、上記のＳ１０１と同様に、フィルタ再生制御の実行要求（再生要求）があるか否かが判定される。Ｓ２０１で肯定判定されるとＳ２０２へ進み、否定判定されると本制御は終了する。そして、２０２では、上記Ｓ１０２と同じように、温度センサ１４による検出値に基づいてＳＣＲＦ４の温度Ｔｃが取得される。Ｓ２０２の処理が終了するとＳ２０３へ進む。
【００５５】
次に、Ｓ２０３では、上記のＳ１０３と同じように、ＳＣＲＦ４が目標温度Ｔｔｇに到達したか否かが判定される。すなわち、ＳＣＲＦ４が温度維持過程に置かれているか否かが判定される。そして、Ｓ２０３で肯定判定されるとＳ２０５へ進み、否定判定されるとＳ２０４へ進む。そして、Ｓ２０４では、上記のＳ１０４と同じように、ＳＣＲＦ４の温度Ｔｃが、所定温度閾値Ｔ０以下であるか否かが判定される。すなわち、Ｓ２０４では、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒の燃料被毒の観点から、昇温過程において、ＳＣＲＦ４の温度が低温領域に属するか高温領域に属するかの判定が行われることになる。したがって、Ｓ２０４で肯定判定されるとＳＣＲＦ４の温度は低温領域に属することを意味し、否定判定されるとＳＣＲＦ４の温度は高温領域に属することを意味する。そして肯定判定の場合は、処理はＳ２０９へ進み、否定判定の場合は、処理はＳ２０５へと進む。
【００５６】
次に、Ｓ２０５では、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気の燃料濃度Ｄｈｃが取得される。ここで、燃料濃度Ｄｈｃは、図３に示すフィルタ再生制御が行われている際に、内燃機関１から排出された排気であって酸化触媒３を経由してＳＣＲＦ４に到達する排気の燃料濃度である。したがって、燃料濃度Ｄｈｃの取得に際しては、内燃機関１からの燃料の排出、ＳＣＲＦ４の昇温のための排気への燃料供給、酸化触媒３での燃料の消費（酸化反応）が考慮され、具体的には、以下の手順（ステップ１〜４）で燃料濃度Ｄｈｃが算出されることになる。
（ステップ１）
ステップ１では、内燃機関１から排出される排気の燃料濃度が算出される。具体的には、内燃機関１の機関負荷及び機関回転速度と、排気の燃料濃度の相関が格納された制御マップがＥＣＵ２０に記憶され、当該制御マップにアクセスすることで、内燃機関１の機関負荷及び機関回転速度に基づいた燃料濃度の算出が行われる。なお、当該排気の燃料濃度には、フィルタ再生制御でのＳＣＲＦ４の昇温のために後述するＳ２０８又はＳ２０９で排気へ供給される燃料は反映されない。
（ステップ２）
次にステップ２では、後述するＳ２０８又はＳ２０９で排気へ供給される燃料を考慮した上で、酸化触媒３に流れ込む単位時間当たりの燃料量が算出される（Ｓ２０８、Ｓ２０９の処理後、Ｓ２１１で否定判定されるとＳ２０５の処理が行われることに留意されたい。）。具体的には、上記ステップ１で算出された燃料濃度と、エアフローメータ２６の検出値に基づいて算出される排気流量とを乗算した値に、Ｓ２０８又はＳ２０９での燃料供給量を加算することで、酸化触媒３に流れ込む単位時間当たりの燃料量が算出される。なお、フィルタ再生制御において、Ｓ２０８、Ｓ２０９の処理がまだ行われていない場合には、これらの処理による排気への燃料供給量は考慮されなくてよい。
【００５７】
（ステップ３）
次にステップ３では、温度センサ１３による検出値に基づいて、酸化触媒３の温度が算出される。そして、この時点における酸化触媒３の酸化能力（単位時間当たりの燃料の消費能力）が、酸化触媒３の温度及び排気流量に基づいて算出される。具体的には、酸化触媒３の温度が上昇するほどその酸化能力は大きくなる傾向があり、また、酸化触媒３に流れ込む排気流量が大きくなるほどその酸化能力は低下していく傾向がある。そこで、これらの傾向が反映された制御マップがＥＣＵ２０内に格納され、酸化触媒３の温度と排気流量を引数として当該制御マップにアクセスすることで、酸化触媒３の酸化能力（例えば、酸化触媒３に流入する燃料濃度に対する酸化触媒３から流出する燃料濃度の比率である酸化率）が算出できる。
（ステップ４）
そして、ステップ４では、上記ステップ１〜３の結果を踏まえ、以下の式に従いＳＣＲＦ４に流れ込む排気の燃料濃度Ｄｈｃが算出される。
燃料濃度Ｄｈｃ＝（酸化触媒３に流れ込む燃料量から算出される燃料濃度）×（１−酸化触媒３の酸化能力としての酸化率）
なお、酸化触媒３における燃料の酸化率は、燃料の分子量に依存する場合もある。すなわち、低分子量の燃料は比較的酸化されやすく、一方で高分子量の燃料は酸化されにくい。そこで、比較的低分子量の燃料が供給されるポスト噴射による燃料供給が行われる場合には（Ｓ２０８の処理）、比較的高分子量の燃料が供給される燃料供給弁６による燃料が供給される場合（Ｓ２０９の処理）と比べて、酸化触媒の酸化能力の酸化率を高く設定してもよい。
【００５８】
Ｓ２０５の処理により燃料濃度Ｄｈｃが取得されると、次にＳ２０６へ処理が進む。そして、Ｓ２０６ではＳ２０５で取得された燃料濃度Ｄｈｃが、所定の燃料濃度閾値を超えているか否かが判定される。ここで、所定の燃料濃度閾値は、仮に酸化触媒３から下流側に燃料が流れ出しＳＣＲＦ４に到達した場合であっても、ＳＣＲＦ４において好適なＮＯｘ浄化率が実現できる排気の燃料濃度の上限値である。ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒においては、その温度が高温領域に属する場合にはＳＣＲ触媒のゼオライトの細孔内に燃料が入り込み燃料被毒が生じる可能性があるが、その燃料濃度が所定の燃料濃度閾値より低い場合には、好適なＮＯｘ浄化率の実現が事実上阻害されない。これは、ＳＣＲ触媒における燃料被毒を決定する要因として、ＳＣＲ触媒が晒される排気の燃料濃度を挙げることができ、その燃料濃度が所定の燃料濃度閾値より低いと燃料被毒のためのＳＣＲ触媒への吸着が定常化しにくいことによるものと考えられる。
【００５９】
そして、この燃料濃度と燃料被毒の相関を踏まえると、ＳＣＲＦ４の温度が高温領域に属する場合であっても、ＳＣＲＦ４へ流れ込む排気の燃料濃度が所定の燃料濃度閾値以下であれば、燃料供給弁６による排気への燃料供給、すなわち第１制御による燃料供給を行うことでＳＣＲＦ４の昇温を図ることが可能であることを導出できる。すなわち、実施例１でも説明したように、ＳＣＲＦ４の温度が高温領域に属する場合には、ＳＣＲ触媒の燃料被毒を回避するためにポスト噴射による燃料供給が好ましいが、ＳＣＲＦ４へ流れ込む排気の燃料濃度が所定の燃料濃度閾値以下であれば事実上のＳＣＲ触媒の燃料被毒を回避することが可能であるため、内燃機関１の運転制限等の不都合が生じない燃料供給弁６による燃料供給で、ＳＣＲＦ４の昇温を図ることができることになる。
【００６０】
なお、所定の燃料濃度閾値は、ＳＣＲＦ４の温度とＳＣＲ触媒における燃料被毒の生じやすさとの相関を踏まえ、図４に線Ｌ１で示すように設定される。すなわち、ＳＣＲＦ４の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒での燃料被毒が生じやすくなることを反映し、所定の燃料濃度閾値は、ＳＣＲＦ４の温度が高くなるほど小さくなるように設定される。したがって、Ｓ２０６での判定においては、Ｓ２０２で取得されたＳＣＲＦ４の温度に基づいて設定された所定の燃料濃度閾値と、Ｓ２０５で取得された燃料濃度との比較が行われることになる。そして、Ｓ２０６で肯定判定されるとＳ２０７へ進み、否定判定されるとＳ２
０９へ進む。
【００６１】
次にＳ２０７では、内燃機関１においてポスト噴射による燃料供給が可能であるか否かが判定される。例えば、内燃機関１にＥＧＲ装置が備えられる場合、上記の通りポスト噴射を実行する際には、ＥＧＲガスの燃焼室への導入を制限する必要がある。しかし、内燃機関１のエミッション等の所定の理由により、ＥＧＲガスの燃焼室への導入をポスト噴射より優先させる必要がある場合もある。そのような場合には、Ｓ２０７においてポスト噴射による燃料供給は可能ではないと判定されることになる。
【００６２】
また、ポスト噴射によって排気へ供給される燃料が、酸化触媒３によって酸化（燃焼）し切れるかという観点からＳ２０７の判定を行ってもよい。ポスト噴射により供給される燃料は比較的分子量が小さいため、その全てが、原則として酸化触媒３で酸化されることになる。しかし、酸化触媒３に流れ込む燃料の量や、酸化反応に影響を及ぼす酸化触媒３の温度や排気流量によっては、その供給された燃料が酸化触媒３で全て酸化されず、その下流側に流れ出す可能性がある。ポスト噴射による供給燃料はもとより分子量が比較的小さいため酸化触媒３から流れ出ると、ＳＣＲ触媒の燃料被毒を引き起こしやすいと考えられる。そこで、このようにポスト噴射による供給燃料が酸化触媒３によって酸化し切れないと判定される場合には、Ｓ２０７においてポスト噴射による燃料供給は可能ではないと判定されることになる。なお、ポスト噴射による供給燃料が酸化触媒３によって酸化し切れるか否かという判定は、例えば、ポスト噴射による燃料の供給量が所定量より多い場合であって、酸化触媒３の温度が所定の温度より低い場合又は排気流量が所定の流量より多い場合に、酸化し切れないとの判定をすることができる。
【００６３】
そして、Ｓ２０７で肯定判定されるとＳ２０８へ進み、否定判定されるとＳ２１０へ進む。ここで、Ｓ２０８では、上記のＳ１０６と同じように、第２制御による燃料供給に相当する、ポスト噴射による燃料供給が行われる。また、Ｓ２０４で肯定判定された場合、及びＳ２０６で否定判定された場合において処理が進むＳ２０９では、上記のＳ１０５と同じように、第１制御による燃料供給に相当する、燃料供給弁６による燃料供給が行われる。また、Ｓ２０７で否定判定された場合に処理が進むＳ２１０では、フィルタ再生制御のための燃料供給が停止され、本フィルタ再生制御を終了する。
【００６４】
そして、Ｓ２０８又はＳ２０９の処理が終了すると、Ｓ２１１へ進む。Ｓ２１１では、上記のＳ１０７と同じように、フィルタ再生制御を終了すべきか否かが判定される。Ｓ２１１で肯定判定されるとＳ２１２へ進み、否定判定されるとＳ２０２以降の処理が繰り返される。そして、Ｓ２１２では、ＳＣＲＦ４の昇温のために行われている排気への燃料供給が停止され、本フィルタ再生制御が終了する。
【００６５】
ここで、本実施例のフィルタ再生制御で行われる、排気への燃料供給の形態を、ＳＣＲＦ４の温度を基準としてマップ上に示す。図４は、ＳＣＲＦ４の温度と、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気の燃料濃度からなるマップであり、線Ｌ１は上記の通りＳＣＲＦ４の温度に対する所定の燃料濃度閾値の相関を示す。ここで、ＳＣＲＦ４の温度がＴ０以下である場合は、ＳＣＲＦ４の温度は低温領域に属し、その場合は燃料供給弁６による燃料供給が行われる（上記Ｓ２０４での肯定判定以降のＳ２０９での処理を参照）。なお、本実施例では、上記の通りＳＣＲＦ４の温度が低温領域に属するのはＳＣＲＦ４が昇温過程に置かれている、一部の場合である。更に、ＳＣＲＦ４の温度がＴ０を超えていて高温領域に属している場合であっても、上記の燃料濃度Ｄｈｃが所定の燃料濃度閾値を超えない場合は、燃料供給弁６による燃料供給が行われる（上記Ｓ２０６での否定判定以降のＳ２０９での処理を参照）。一方で、ＳＣＲＦ４の温度がＴ０を超えていて高温領域に属している場合であって、上記の燃料濃度Ｄｈｃが所定の燃料濃度閾値を超えている場合には、ポスト噴射による燃料供給が行われる（上記Ｓ２０６及びＳ２０７での肯定判定以降のＳ２０８での
処理を参照）。なお、本実施例では、上記の通りＳＣＲＦ４の温度が高温領域に属するのはＳＣＲＦ４が昇温過程に置かれている一部の場合と温度維持過程に置かれている場合である。
【００６６】
上記制御によれば、ＳＣＲＦ４に堆積しているＰＭを酸化除去するためにフィルタ再生制御が実行される場合において、ＳＣＲＦ４の温度、すなわちＳＣＲＦ４に担持されているＳＣＲ触媒の温度に基づいて、ＳＣＲＦ４の昇温のための排気への燃料供給の形態が、第１制御による形態と第２制御による形態の何れかとなる。具体的には、例えば、ＳＣＲＦ４が温度維持過程に置かれている場合には第２制御による燃料供給が行われ、ＳＣＲＦ４が昇温過程であってその温度が低温領域にある場合には第１制御による燃料供給が行われる。その結果、内燃機関１の運転制限や気筒壁面のオイル希釈の抑制と、ＳＣＲ触媒の燃料被毒の抑制の両立を図りながら、堆積ＰＭの酸化除去を実現することが可能となり、ＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化能力の低下を回避することができる。更に、ＳＣＲＦ４が温度維持過程に置かれその温度が高温領域に属する場合であっても、ＳＣＲ触媒の燃料被毒が抑制されＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化率が低下しないと見込まれる限りにおいては、ポスト噴射ではなく燃料供給弁６による燃料供給が行われる。そのため、ＳＣＲ触媒の燃料被毒を回避しながら、内燃機関１の運転制限等の不都合を抑制できる機会が増えることになる。
【００６７】
＜変形例＞
なお、上記の実施例２のフィルタ再生制御においては、Ｓ２０８での第２制御による排気への燃料供給にはポスト噴射が利用され、燃料供給弁６からの燃料供給は行われない。これに代えて、燃料供給弁６による燃料供給量に対するポスト噴射による燃料供給量の比率がＳ２０９での第１制御実行時よりも大きくなるよう、Ｓ２０８においてポスト噴射による燃料供給と燃料供給弁６による燃料供給を併用してもよい。ただし、その併用においては、ＳＣＲＦ４の温度が高温領域に属する状態において、ＳＣＲ触媒の燃料被毒が生じないように、特に燃料供給弁６による燃料供給量が過大とならないように制御する。
【００６８】
更に、Ｓ２０９においてポスト噴射による燃料供給と燃料供給弁６による燃料供給を併用する場合、ＳＣＲＦ４の温度、すなわちＳＣＲ触媒の温度が高いほど、その併用における、燃料供給弁６による燃料供給量に対するポスト噴射による燃料供給量の比率を高くしてもよい。実施例２のフィルタ再生制御において、ＳＣＲＦ４の温度が高いほど、ＳＣＲ触媒が燃料被毒しやすく、そしてＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化率が低下しやすい状況に置かれていることを意味する。そこで、このように当該比率をＳＣＲＦ４の温度に従って調整することで、当該温度が高くなるほど第２制御によって酸化触媒３に送り込まれる燃料が低分子量化され、燃料被毒やＮＯｘ浄化率の低下が生じにくくなる。
【実施例３】
【００６９】
内燃機関１の排気浄化システムにおいて実行されるフィルタ再生制御の第３の実施例について、図５に基づいて説明する。図５は、図３と同様に、ＥＣＵ２０に格納された制御プログラムにより実行されるフィルタ再生制御のフローチャートを示す。なお、図５に示すフィルタ再生制御に含まれる処理のうち、図３に示すフィルタ再生制御に含まれる処理と同一のものについては同一の参照番号を付することで、その詳細な説明は省略する。図５に示すフィルタ再生制御では、図３に示すフィルタ再生制御における処理２０６に代えて、Ｓ３０１とＳ３０２の処理が挿入されている。したがって、図５に示すフィルタ再生制御では、Ｓ２０５の処理が終了すると、Ｓ３０１へ進む。
【００７０】
Ｓ３０１では、ＳＣＲＦ４に担持されているＳＣＲ触媒の被毒状態に関する情報を取得するための被毒情報取得処理が行われる。当該被毒状態に関する情報とは、ＳＣＲ触媒において燃料付着によりそのＮＯｘ浄化能力がどの程度低下しているかを示すパラメータで
ある。そして、被毒情報取得処理については、図６に基づいて説明する。Ｓ４０１では、ＳＣＲＦ４が置かれているＮＯｘ浄化に関連するパラメータ（本発明のＮＯｘ浄化のための所定パラメータに相当）に従い、ＳＣＲＦ４が本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率が推定される。具体的には、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲＦ４の温度、排気流量等の影響を受けることを踏まえ、ＥＣＵ２０に、事前に行われた実験で得られたＳＣＲＦ４の温度と排気流量とＮＯｘ浄化率との相関を示す制御マップを記憶しておき、当該制御マップにアクセスすることで、ＳＣＲＦ４が本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率が推定される。なお、この本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘの還元浄化に適当なアンモニアがＳＣＲＦ４に吸着していることを前提とする。Ｓ４０１の処理が終了すると、Ｓ４０２へ進む。
【００７１】
Ｓ４０２では、ＳＣＲＦ４が実際に発揮しているＮＯｘ浄化率が測定される。具体的には、上記の式１に従いＮＯｘセンサ１０、１１による検出値に基づいて実際のＮＯｘ浄化率が取得される。Ｓ４０２の処理が終了すると、Ｓ４０３へ進む。
【００７２】
そして、Ｓ４０３では、Ｓ４０１で推定された基準ＮＯｘ浄化率とＳ４０２で測定された実際のＮＯｘ浄化率とを比較することで、ＮＯｘ浄化率の乖離量が算出される。このＮＯｘ浄化率の乖離量は、ＳＣＲＦ４において示される実際のＮＯｘ浄化率が本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率から乖離している程度を表すパラメータであり、最も単純には、推定された基準ＮＯｘ浄化率から実際のＮＯｘ浄化率を差し引いた差分として算出される。このＮＯｘ浄化率の乖離量が大きくなるほど、ＳＣＲＦ４の実際のＮＯｘ浄化率が、本来発揮すべき基準ＮＯｘ浄化率から大きく低下していることを意味し、換言すれば、ＮＯｘ浄化率の乖離量はＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化能力の低下の程度を表す。Ｓ４０３の処理が終了すると、図５に示すフィルタ再生制御に戻りＳ３０２の処理が行われる。
【００７３】
そして、Ｓ３０２では、被毒情報取得処理によって取得されたＮＯｘ触媒の乖離量に基づいて、ＳＣＲ触媒が被毒状態に陥っているか否かが判定される。上記の通り、ＮＯｘ浄化率の乖離量は、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化能力の低下の程度を表す。そこで、Ｓ３０２において、ＮＯｘ浄化率の乖離量が、所定の値を超える場合にはＳＣＲ触媒が燃料被毒状態に陥っていると判定（肯定判定）し、所定の値を超えない場合にはＳＣＲ触媒は燃料被毒状態に陥っていないと判定（否定判定）する。そして、Ｓ３０２で肯定判定されるとＳ２０７へ進み、否定判定されるとＳ２０９へ進む。なお、Ｓ２０７の判定結果に応じてＳ２０８、Ｓ２１０へと処理が進む。また、Ｓ２０８、Ｓ２０９では、上述までの通り、それぞれの形態に従って排気への燃料供給が行われる。
【００７４】
このように構成されるフィルタ再生制御によれば、実施例２に係るフィルタ再生制御と比べて、更にポスト噴射による燃料供給、すなわち第２制御による燃料供給が実行される条件が限定されることになる。すなわち、本実施例に係るフィルタ再生制御では、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒が燃料被毒状態に陥ったと判定されたときに、ポスト噴射による燃料供給が行われ、ＳＣＲ触媒が燃料被毒状態に陥ったと判定されるまでは、燃料供給弁６による燃料供給、すなわち第１制御による燃料供給が実行される。この結果、燃料供給弁６による燃料供給の機会を可及的に広く確保し、内燃機関１の運転制限等の不都合を抑制しやすくなる。一方で、ＳＣＲ触媒は一定の燃料被毒状態となるものの、燃料被毒状態となった以降においてはポスト噴射による燃料供給が行われることになり、この場合、ＳＣＲＦ４には燃料が到達しにくくなるためＳＣＲ触媒の燃料被毒の進行は大きく抑制でき、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化率が更に低下することを抑制することができる。したがって、Ｓ３０２における燃料被毒の判定において、ＮＯｘ浄化率の乖離量と比較する上記所定の値を適切に設定すれば、燃料供給弁６による燃料供給の機会の確保と、燃料被毒状態と判定された後のＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化率の維持の両立を図ることができる。
【実施例４】
【００７５】
上述までの実施例に係るフィルタ再生制御に適用可能な、排気への燃料供給に関する処理について、図７に基づいて説明する。本実施例では、ポスト噴射により排気へ供給された燃料が酸化触媒３での酸化反応により効果的に排気温度の上昇を図るために、ポスト噴射に関する燃料噴射条件が調整される。ここで、図７には、ポスト噴射によって供給された所定量の燃料が酸化触媒３に到達しそこで酸化反応が生じる部位を、概略的にＲ１、Ｒ２の網掛け領域で示している。そして、図７の上段（ａ）には排気流量が低い低排気流量時（低Ｇａ時）の酸化反応部位Ｒ１、Ｒ２が示され、下段（ｂ）には排気流量が高い高排気流量時（高Ｇａ時）の酸化反応部位Ｒ１、Ｒ２が示されている。
【００７６】
ここで、所定量の燃料が酸化触媒３に到達する場合に、排気流量が低くなると、酸化触媒３内での燃料の移動が遅いため、図７（ａ）に示すように、ポスト噴射による供給燃料は、部位Ｒ１で示される酸化触媒３の上流側の比較的狭い範囲で酸化反応に供されてしまう。その結果、酸化触媒３の下流側の比較的広い部位の温度は上がらず、逆にそこから酸化触媒３の周囲に放熱してしまい酸化反応熱が排気に移らず、フィルタ再生制御を効率的に実行することが困難となる。一方で、所定量の燃料が酸化触媒３に到達する場合に、排気流量が高くなると、酸化触媒３における燃料の移動が速くなるため、図７（ｂ）に示すように、ポスト噴射による供給燃料は、部位Ｒ１で示される酸化触媒３を超えた領域を含む、比較的広い領域に到達することになる。そのため、供給燃料の一部が酸化触媒３での酸化反応に供されることなく酸化触媒３から流れ出ることになり、供給燃料の浪費や、下流側に位置するＳＣＲＦ４でのＳＣＲ触媒の燃料被毒の要因となる。
【００７７】
以上を踏まえ、本実施例においては、ポスト噴射により所定量の燃料が排気供給される場合、可及的に酸化触媒３の全体において供給燃料が酸化反応に供されるように、排気流量が大きい場合、排気流量が小さい場合と比べてポスト噴射の燃料噴射時期を進角させる。すなわち、ポスト噴射による供給燃料が図７に示す部位Ｒ２で酸化反応に供されるように、排気流量が小さくなるほどポスト噴射の燃料噴射時期を遅角させ、排気流量が大きくなるほどポスト噴射の噴射時期を進角させる。ポスト噴射の燃料噴射時期が遅角されると、内燃機関１から排出される排気に含まれる燃料の分子量が大きくなり、酸化触媒３での燃料の酸化反応性が低下するため、供給燃料が酸化触媒３のより下流側に広がった状態、すなわち部位Ｒ２で酸化反応に供されることになる。また、ポスト噴射の燃料噴射時期が進角されると、内燃機関１から排出される排気に含まれる燃料の分子量が小さくなり、酸化触媒３での燃料の酸化反応性が向上するため、供給燃料が酸化触媒３のより上流側の部位、すなわち部位Ｒ２で酸化反応に供されることになる。この結果、ポスト噴射による供給燃料を、その下流側に流れ出させることなく酸化触媒３のより広い部位で酸化反応に供することができるため、効率的なフィルタ再生制御が実現される。
【００７８】
＜その他の実施例＞
上述までの実施例に係るフィルタ再生制御に適用可能な、酸化触媒のプレ昇温処理について説明する。当該プレ昇温処理は、フィルタ再生制御の実行要求があった際に酸化触媒３の温度が、燃料供給弁６による供給燃料の酸化反応が効率的に生じない程度に低い場合に、燃料供給弁６による燃料供を開始するのに適した温度まで酸化触媒３を昇温させるための処理である。具体的には、プレ昇温処理では、ポスト噴射による燃料供給が行われる。ポスト噴射による供給燃料は比較的分子量が小さいため、酸化触媒３の温度を、燃料供給弁６による供給燃料の酸化に適した温度まで速やかに上昇させることができる。その結果、上述までのフィルタ再生制御での燃料供給弁６による供給燃料の酸化を円滑に進めることができる。
【００７９】
また、上述までの実施例では、第２制御ではポスト噴射による燃料供給が行われていたが、この態様に代えて、内燃機関１の燃料噴射条件を調整し圧縮上死点近傍での噴射燃料
の一部を燃え残すことで実現される燃料供給を、第２制御による燃料供給としてもよい。
【００８０】
＜内燃機関１の排気浄化システムの第２の構成＞
次に、図１に示す内燃機関１の排気浄化システムに代えて、図８に示す内燃機関１の排気浄化システムに、上述までのフィルタ再生制御を実質的に適用することができる。図８に示す排気浄化システムでは、図１に示す排気浄化システムのＳＣＲＦ４に代えて、フィルタ３１及び選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）３２が排気通路２に設けられている。フィルタ３１は排気中のＰＭを捕集するウォールフロー型のフィルタであり、ＳＣＲ触媒３２は、フィルタ３１の下流側に配置されている。そして、ＳＣＲ触媒３２において還元剤として作用するアンモニアを生成するための尿素水供給のための供給弁７が、フィルタ３１とＳＣＲ触媒３２との間に配置されている。
【００８１】
更に、酸化触媒３の下流側には、酸化触媒３から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１３が設けられ、ＳＣＲ触媒３２の下流側には、ＳＣＲ触媒３２から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１４が設けられる。そして、フィルタ３１の下流側には、フィルタ３１から流れ出る排気温度を検出する温度センサ１５が設けられる。その他、上述までの排気浄化システムと同様に、クランクポジションセンサ２１、アクセル開度センサ２２、エアフローメータ２６等も配置されており、これらの各センサはＥＣＵ２０に電気的に接続され、その検出値がＥＣＵ２０に渡される。
【００８２】
このように構成される内燃機関１の排気浄化システムにおいても、フィルタ３１に堆積したＰＭを酸化除去するために、酸化触媒３に燃料が到達するように排気への燃料供給を行うフィルタ再生制御が行われる。このとき、フィルタ３１の温度は温度センサ１５により検出され、ＳＣＲ触媒３２の温度は温度センサ１４により検出される。そして、その実行時においては、酸化触媒３での燃料の酸化反応によって昇温した排気がフィルタ３１に流れることでＰＭの酸化が促進されるとともに、そのＰＭ酸化により比較的高温の排気がＳＣＲ触媒３２にも流れ込むことになる。したがって、結果として、フィルタ３１での堆積ＰＭの酸化除去のためにフィルタ再生制御が行われると、ＳＣＲ触媒３２の温度も上昇することになり、そこに上流側から燃料が流れてくれば、ＳＣＲ触媒３２が燃料被毒状態に陥ってしまう可能性がある。そこで、図８のように構成される内燃機関１の排気浄化システムにおいても、図２、図３、図５に示すフィルタ再生制御を適用することで、ＳＣＲ触媒３２の燃料被毒を回避し、それによるＮＯｘ浄化率の低下を抑制することができる。
【００８３】
＜内燃機関１の排気浄化システムの第３の構成＞
本発明の内燃機関の排気浄化システムの更に別の構成を図９に基づいて説明する。図９に示す内燃機関１００は、ガソリンエンジンである。内燃機関１００が接続される排気通路２に、上流側から順に、三元触媒４１、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」という）４２、選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）４３という。）が備えられている。三元触媒４１は、酸化機能を有し、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを最大効率で浄化する。また、ＮＳＲ触媒４２は、ＮＯｘを吸蔵する吸蔵剤を有し、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを放出し還元する。ＮＳＲ触媒４２に供給する還元剤には、内燃機関１００から排出される燃料や燃料供給弁６による供給燃料を利用することができる。
【００８４】
ここで、三元触媒４１またはＮＳＲ触媒４２を排気が通過するときに、排気中のＮＯｘがＨＣまたは水素と反応してアンモニアが生成されることがある。例えば、水性ガスシフト反応または水蒸気改質反応により排気中のＣＯや水から水素が発生すれば、該水素が三元触媒４１またはＮＳＲ触媒４２においてＮＯと反応してアンモニアが生成される。三元触媒４１またはＮＳＲ触媒４２を通過する排気の空燃比が理論空燃比以下のときにアンモ
ニアが生成される。そして、ＳＣＲ触媒４３は、三元触媒４１またはＮＳＲ触媒４２にて生成される上記のアンモニアを吸着しておき、ＮＯｘが通過するときに、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する。
【００８５】
ここで、図９に示す内燃機関１００の排気浄化システムにおいては、三元触媒４１の上流側に排気に燃料を供給するための燃料供給弁６が配置されている。したがって、当該排気浄化システムにおいても、燃料供給弁６による燃料供給、すなわち第１制御による燃料供給と、内燃機関１００でのポスト噴射による燃料供給、すなわち第２制御による燃料供給が可能であり、これらの供給燃料は三元触媒４１に到達しそこで酸化反応に供されたり、また、更に下流側のＮＳＲ触媒４２に到達することで、上記のアンモニア生成に供されたりする。
【００８６】
更に、ＮＳＲ触媒４２の下流側には、ＮＳＲ触媒４２から流れ出る排気温度を検出する温度センサ４４が設けられ、ＳＣＲ触媒４５の下流側には、ＳＣＲ触媒４３から流れ出る排気温度を検出する温度センサ４５が設けられる。その他、上述までの排気浄化システムと同様に、クランクポジションセンサ２１、アクセル開度センサ２２、エアフローメータ２６等も配置されており、これらの各センサはＥＣＵ２０に電気的に接続され、その検出値がＥＣＵ２０に渡される。
【００８７】
このように構成される排気浄化システムでは、三元触媒４１、ＮＳＲ触媒４２、ＳＣＲ触媒４３の各排気浄化能力により、内燃機関１００から排出される排気の浄化が図られる。その際に、排気に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）が、ＮＳＲ触媒４２の吸蔵剤にＮＯｘとともに吸蔵され、そして蓄積していく場合がある。吸蔵材にＳＯｘが蓄積していくと、ＮＯｘを吸蔵できる容量が低下するため、結果としてＮＳＲ触媒４２が本来果たすべきＮＯｘ浄化機能を発揮しにくくなる。そこで、ＮＳＲ触媒４２の吸蔵剤に蓄積したＳＯｘを放出するために、ＮＳＲ触媒４２の温度を上昇させるとともにＮＳＲ触媒４２をリッチ雰囲気に置く硫黄被毒回復制御が行われる。具体的には、酸化機能を有する三元触媒４１に対して、排気を介して燃料を送り込み、そこでの燃料の酸化反応熱によりＮＳＲ触媒４２の温度が所定の温度となるように昇温が図られる。なお、ＮＳＲ触媒４２の温度は、温度センサ４４の検出値に基づいて検出される。また、硫黄被毒回復制御においてはＮＳＲ触媒４２をリッチ雰囲気に置く必要があるため、三元触媒４１に流れ込む排気へ供給される燃料は、ＮＳＲ触媒４２の昇温とともにリッチ雰囲気の形成を考慮した量となる。
【００８８】
このような硫黄被毒回復制御が行われると、ＮＳＲ触媒４２の昇温に伴いＳＣＲ触媒４３の温度が上昇するとともに、リッチ雰囲気の形成に要する燃料がＳＣＲ触媒４３側にも流れ込みやすくなる。その結果、上記実施例におけるフィルタ再生制御の場合と同じように、ＳＣＲ触媒４３の温度が高温領域に属する場合に、ＳＣＲ触媒４３が燃料被毒し、そのＮＯｘ浄化率が低下しやすくなる。
【００８９】
以上を踏まえ、図９に示す内燃機関１００の排気浄化システムにおいても、硫黄被毒回復制御を行う際に、上記通常フィルタ再生制御と同じように、ＮＳＲ触媒４２の昇温及びリッチ雰囲気形成のための排気への燃料供給に関し、ＳＣＲ触媒４３の温度に応じてと燃料供給弁６による燃料供給とポスト噴射による燃料供給とを適切に調整すればよい。それにより、硫黄被毒回復制御での昇温過程において、ＳＣＲ触媒４３の温度が低温領域に属する場合には燃料供給弁６による燃料供給が行われ、ＳＣＲ触媒４３の温度が高温領域に属する場合にはポスト噴射による燃料供給が行われることで、ＳＣＲ触媒４３の燃料被毒を回避し、そのＮＯｘ浄化率の低下が抑制される。
【符号の説明】
【００９０】
１、１００  内燃機関
２    排気通路
３    酸化触媒
４    ＳＣＲＦ
５    ＡＳＣ触媒
６    燃料供給弁
７    供給弁
１０、１１  ＮＯｘセンサ
１２  差圧センサ
１３、１４、１５  温度センサ
２０  ＥＣＵ
２１  クランクポジションセンサ
２２  アクセル開度センサ
３１  フィルタ
３２  ＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒）
４１  三元触媒
４２  ＮＳＲ触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
４３  ＳＣＲ触媒
４４、４５  温度センサ
【図１】
2016121589.tif 000003
【図２】
2016121589.tif 000004
【図３】
2016121589.tif 000005
【図４】
2016121589.tif 000006
【図５】
2016121589.tif 000007
【図６】
2016121589.tif 000008
【図７】
2016121589.tif 000009
【図８】
2016121589.tif 000010
【図９】
2016121589.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月31日(2016.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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供給弁により、該排気通路を流れる排気に燃料を供給する第１燃料供給手段と、
前記内燃機関での燃料噴射条件を調整することで、前記排気通路へ排出される排気に燃料を供給する第２燃料供給手段と、
前記供給弁の下流側の前記排気通路に設けられ、酸化能を有する酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化装置であって、前記内燃機関における所定の排気浄化能力を有する排気浄化要素と、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒とを有する排気浄化装置と、
前記排気浄化要素の温度を所定目的温度まで上昇させるために、排気に燃料を供給し前記酸化触媒で該供給燃料を酸化させることにより前記排気浄化装置に流れ込む排気温度を上昇させる昇温処理を行う昇温制御手段と、
を備え、
前記昇温制御手段は、前記昇温処理において、
前記第１燃料供給手段による燃料供給が行われる第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度まで昇温させ、
前記第１燃料供給手段による燃料供給量に対する前記第２燃料供給手段による燃料供給量の比率が、前記第１制御の実行時と比べて高くなる第２制御を少なくとも実行することにより、前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する、
内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記排気浄化要素は、前記内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、
前記昇温制御手段は、前記第１制御を行い、その後に前記第２制御を行うことで、前記フィルタに堆積している粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理を前記昇温処理として実行する、
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】
前記排気浄化装置は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が、前記フィルタに担持されて形成されている、
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】
前記排気浄化要素は、前記内燃機関からの排気中のＮＯｘを吸蔵し、吸蔵していたＮＯｘを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、
前記昇温制御手段は、前記第１制御を行い、その後に前記第２制御を行うことで、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に蓄積している硫黄酸化物を除去する硫黄被毒回復処理を前記昇温処理として実行する、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記昇温制御手段は、前記第２制御においては前記第１燃料供給手段による燃料供給は行わず、前記第２燃料供給手段による燃料供給のみを行う、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度を算出する算出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度に基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率に関連する、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気の燃料濃度の閾値である所定の燃料濃度閾値を取得する閾値取得手段と、
を更に備え、
前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、前記算出手段によって算出された燃料濃度が前記所定の燃料濃度閾値を超えているときに、前記第２制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持し、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても前記算出手段によって算出された燃料濃度が前記所定の燃料濃度閾値を超えていないときは、前記第２制御は実行せずに前記第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が高いほど、前記第２制御を実行する際の前記第１燃料供給手段による燃料供給量に対する前記第２燃料供給手段による燃料供給量の比率を高くする、
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気のＮＯｘ濃度と該選択還元型ＮＯｘ触媒から流れ出る排気のＮＯｘ濃度とに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒による実際のＮＯｘ浄化率を測定する実浄化率測定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が置かれている、ＮＯｘ浄化のための所定パラメータに基づいて、該選択還元型ＮＯｘ触媒が発揮すると想定される基準ＮＯｘ浄化率を推定する浄化率推定手段と、
前記実浄化率測定手段によって測定された実際のＮＯｘ浄化率と、前記浄化率推定手段によって推定された基準ＮＯｘ浄化率とに基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒において燃料被毒状態が形成されているか否かを判定する被毒判定手段と、
を更に備え、
前記昇温制御手段は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越え、且つ、前記被毒判定手段によって前記燃料被毒状態が形成されていると判定されたときに、前記第２制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持し、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定温度閾値を越えていても前記被毒判定手段によって前記燃料被毒状態が形成されていると判定されないときは、前記第２制御を実行せずに前記第１制御を実行することにより前記排気浄化要素を前記所定目的温度に維持する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記排気通路における排気流量を取得する流量取得手段を、更に備え、
前記第２燃料供給手段は、噴射された燃料が前記内燃機関の出力に寄与しにくいポスト
噴射を行うことで排気への燃料供給を行い、且つ、該第２燃料供給手段による燃料供給量が同量としたときに、前記流量取得手段により取得された排気流量が大きい場合、該排気流量が小さい場合と比べて該ポスト噴射の燃料噴射時期を進角させる、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。