(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯxを浄化する機能を有する第１排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置と直列に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する第２排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置の夫々に設けられ、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置に夫々ＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記第１排気浄化装置へのＨＣの供給と前記第２排気浄化装置へのＨＣの供給とでどちらの優先度が高いのか決定する優先度決定手段と、
を備え、
前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求と前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とが重なる場合には、前記優先度決定手段により決定される優先度の低いほうへのＨＣの供給量を、ＨＣ供給要求が重ならない場合よりも減少させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記優先度決定手段は、前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の何れか一方のみをＨＣの供給により還元雰囲気とする場合には、ＨＣの供給により還元雰囲気とするほうの優先度が高いと決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装置。
【請求項３】
前記優先度決定手段は、ＨＣを供給しないと排気の浄化機能低下の度合いが大きくなるほうの優先度が高いと決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装置。
【請求項４】
前記優先度決定手段は、前記第１排気浄化装置へのＨＣの供給の優先度が高いと決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装置。
【請求項５】
前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の何れか一方へＨＣを供給しているときには、他方へのＨＣの供給を停止させることを特徴とする請求項１から４の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求と前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とが
重なり、優先度の高いほうへＨＣを供給した後に、優先度の低いほうへＨＣを供給するときには、優先度の高いほうへＨＣを供給しているときに優先度の低いほうへのＨＣの供給量が、前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求と前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とが重なっていないときの供給量よりも減少された分を加えて供給することを特徴とする請求項１から５の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記優先度の低いほうへＨＣを供給しているときに該優先度の低いほうの温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加した場合には、該温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加したほうの優先度を高くすることを特徴とする請求項１から６の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
ＨＣの要求量が所定値以下に減少するまで、前記温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加したほうの優先度を高くす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装置。
【請求項９】
前記内燃機関からの排気の空燃比が所定値以下の場合には、還元雰囲気にするためのＨＣの供給を行なうほうの優先度を、前記温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加したほうの優先度よりも高くすることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記第１排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒を含んで構成されることを特徴とする
請求項１から９の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記第１排気浄化装置は、尿素選択還元型ＮＯx触媒を含んで構成されることを特徴と
する請求項１から９の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記第１排気浄化装置は、吸蔵還元機能及びアンモニア選択還元機能を別体または一体的に備えるＮＯx触媒を含んで構成されることを特徴とする請求項１から９の何れか１に
記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１３】
前記第２排気浄化装置は、パティキュレートフィルタと酸化能力を有する触媒とを含んで構成されることを特徴とする請求項１から１２の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１４】
前記第１排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒を含んで構成され、前記第２排気浄化装
置はパティキュレートフィルタと酸化能力を有する触媒とを含んで構成され、前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求とは前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復のためのＨＣ
供給要求であり、前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とは前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の酸化のためのＨＣ供給要求であることを特徴とする請求項１から９の何れか１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１５】
前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求は、目標温度まで上昇させるための昇温段階と、目標温度まで上昇した後の再生段階とに分かれ、
前記昇温段階のときには、前記優先度によらず前記第１排気浄化装置および前記第２排気浄化装置の夫々のＨＣ供給要求に応じてＨＣを供給し、
前記再生段階のときには、前記優先度決定手段により決定される優先度の低いほうへのＨＣの供給量を、ＨＣ供給要求が重ならない場合よりも減少させ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装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒という。）を配置する技術が知られている。このＮＯx触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときに排気中
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に吸蔵し
ていたＮＯxを還元する。ＮＯx触媒では、硫黄被毒が起こり得る。
【０００３】
また、ＮＯx触媒には燃料に含まれる硫黄成分もＮＯxと同様に吸蔵される。このように吸蔵された硫黄成分はＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒内に蓄積される。これを硫黄被毒という。この硫黄被毒によりＮＯx触媒でのＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる硫黄被毒回復処理を施す必要がある。この硫黄被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温にし、且つ理論空燃比またはリッチ空燃比の排気をＮＯx触媒に流通させて行われる。例えばＮＯx触媒に燃料を添加することにより、該燃料がＮＯx触媒で反応して該ＮＯx触媒が高温となる。この状態でさらに燃料を添加して排気の空燃比をリッ
チ空燃比とすることにより、硫黄被毒を回復させることができる。
【０００４】
また、酸化能を有する触媒を担持または上流に備えたパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）を備え、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという。）を捕集する技術が知られている。フィルタに捕集されているＰＭ量が一定量に達すると、酸化能を有する触媒に還元剤を供給し、該フィルタの温度を上昇させることによりＰＭを酸化させて除去することができる。このようにＰＭを除去することをフィルタの再生という。以下、硫黄被毒回復処理のことをＳ再生といい、ＰＭを酸化させることにより該ＰＭを除去することをＰＭ再生という。
【０００５】
そして、排気通路の上流側から、ＨＣ添加弁と、酸化触媒と、パティキュレートフィルタと、ＨＣ添加弁と、吸蔵還元型ＮＯx触媒と、尿素選択還元型ＮＯx触媒と、を順に備える技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００６−５１２５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＰＭ再生とＳ再生とが重なった場合、上流側のＨＣ添加弁と、下流側のＨＣ添加弁と、から夫々独立してＨＣを添加すると、ＨＣの供給量が過剰となって触媒にて反応し切れずに大気中へ放出される虞がある。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、ＨＣが過剰に供給されることを抑制しつつフィルタの再生とＮＯxの浄化と
を両立させることができる技術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】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
ＮＯxを浄化する機能を有する第１排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置と直列に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する第２排気浄化装置と、
前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置の夫々に設けられ、前記第１排気浄化装置及び前記第２排気浄化装置に夫々ＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記第１排気浄化装置へのＨＣの供給と前記第２排気浄化装置へのＨＣの供給とでどちらの優先度が高いのか決定する優先度決定手段と、
を備え、
前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求と前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とが重なる場合には、前記優先度決定手段により決定される優先度の低いほうへのＨＣの供給量を、ＨＣ供給要求が重ならない場合よりも減少させることを特徴とする。
【０００９】
第１排気浄化装置は、ＮＯxを浄化するための触媒を少なくとも含み、さらに他の触媒
が組み合わされていても良い。そして、第１排気浄化装置にＨＣを供給することにより、例えばＮＯxを浄化したり、ＮＯxの浄化能力を回復させたり、ＮＯxの浄化能力を高めた
りすることができる。
【００１０】
第２排気浄化装置は、例えばパティキュレートフィルタに酸化能力を有する触媒を担持させたものでも良く、パティキュレートフィルタよりも上流側に酸化能力を有する触媒を備えていても良い。また、他の触媒が組み合わされていてもよい。そして、第２排気浄化装置にＨＣを供給することにより、例えばパティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させることができる。そして、第１排気浄化装置と第２排気浄化装置とは直列に配置されている。この場合、どちらが上流側であってもよい。
【００１１】
そして、第１排気浄化装置または第２排気浄化装置へＨＣを供給する時期となったときにＨＣ供給要求がなされる。そして、ＨＣ供給要求があり且つ他の条件も満たしていれば、各ＨＣ供給手段からＨＣが供給される。
【００１２】
「前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求と前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とが重なる場合」とは、第１排気浄化装置および第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求が同時になされることをいう。このときには、夫々のＨＣ供給要求の少なくとも一部が重なっていればよい。
【００１３】
前記第１排気浄化装置へのＨＣの供給と前記第２排気浄化装置へのＨＣの供給とでどちらの優先度が高いのかは、例えば、ＨＣを供給する目的、第１排気浄化装置若しくは第２排気浄化装置の温度、または内燃機関１の運転状態に応じて決定される。
【００１４】
そして、優先度の低いほうへのＨＣの供給量を減少させることにより、優先度の高いほうへのＨＣの供給を主体的に行なうことができる。このときには、優先度の高いほうへのＨＣの供給量または供給時期は、優先度の低いほうへのＨＣの供給に関わらず決定することができる。そのため、優先度の高いほうでは最適な量のＨＣを供給することができる。
【００１５】
本発明においては、前記優先度決定手段は、ＨＣの供給により還元雰囲気とするほうの優先度が高いと決定することができる。
【００１６】
「ＨＣの供給により還元雰囲気とするほう」は、還元雰囲気にする必要があるほうとしてもよく、還元雰囲気とすることにより排気を浄化したり、排気の浄化能力を向上させたり、若しくは排気の浄化能力を回復させたりするほうとしてもよい。つまり、ＨＣの供給により還元雰囲気とするほうの優先度が高いとして優先的にＨＣを供給することにより、排気の浄化能力を高めること等ができる。
【００１７】
本発明においては、前記優先度決定手段は、ＨＣを供給しないと排気の浄化機能低下の度合いが大きくなるほうの優先度が高いと決定することができる。
【００１８】
ここで、排気浄化装置の種類によっては、ＨＣの供給が少しぐらい停止されても直ぐには排気の浄化能力が低下しないものもある。一方で、ＨＣの供給が停止されると直ぐに排気の浄化能力が低下するものもある。つまり、排気の浄化能力の低下を招きやすいほうへ優先的にＨＣを供給することにより、システム全体としての排気の浄化能力の低下を抑制できる。
【００１９】
例えば尿素選択還元型ＮＯx触媒は、その温度が低いとＮＯxの浄化性能が低くなる。そのため、尿素選択還元型ＮＯx触媒の温度が低いときには、床温を上昇させるためのＨＣ
を供給しなければ排気の浄化機能低下の度合いが大きい。また、例えばアンモニア生成触媒と選択還元触媒とを備え、該アンモニア生成触媒にＨＣを供給することによりアンモニアを発生させて、ＮＯxの選択還元を行なう場合には、ＨＣを供給しなければアンモニア
が生成されない。つまり、ＨＣを供給しなければＮＯxの浄化機能が低下するため、排気
の浄化機能低下の度合いが大きい。これに対し、パティキュレートフィルタでは、ＨＣを供給しない場合には粒子状物質を酸化させることはできないが、粒子状物質の捕集を行なう機能が低下するわけではない。つまり、ＨＣを供給しないときの排気の浄化機能低下の度合いは比較的小さい。
【００２０】
本発明においては、前記優先度決定手段は、前記第１排気浄化装置へのＨＣの供給の優先度が高いと決定することができる。
【００２１】
つまり、ＮＯxを浄化するためのＮＯx触媒等では、ＨＣを供給することによりＮＯxを
還元したり、硫黄被毒回復を行ったりする。そのため、ＨＣの供給が制限されると、ＮＯxが還元できなくなったり、ＮＯxを吸蔵できなくなったりして、該ＮＯx触媒からＮＯxが流出する虞がある。一方、粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ等では、ＨＣの供給が制限されたとしても該パティキュレートフィルタから粒子状物質が流出する虞はほとんどない。つまり、排気の浄化について考えると、第１排気浄化装置へ優先的にＨＣを供給したほうがよい。これにより、ＮＯxの流出を抑制できる。
【００２２】
本発明においては、前記第１排気浄化装置または前記第２排気浄化装置の何れか一方へＨＣを供給しているときには、他方へのＨＣの供給を停止させることができる。
【００２３】
つまり、「前記優先度決定手段により決定される優先度の低いほうへのＨＣの供給量を、ＨＣ供給要求が重ならない場合よりも減少させること」には、優先度の低いほうへのＨＣの供給を停止することを含んでいる。これにより、優先度の高いほうのみにＨＣが供給されるため、過剰なＨＣの供給によるＨＣのすり抜けを抑制できる。そして、優先度の低いほうへのＨＣの供給は、優先度の高いほうへのＨＣの供給が停止されているときに限り行なうことができる。
【００２４】
本発明においては、前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求と前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とが重なり、優先度の高いほうへＨＣを供給した後に、優先度の低いほうへＨＣを供給するときには、優先度の高いほうへＨＣを供給しているときに優先度の低いほうへのＨＣの供給量が減少された分を加えて供給することができる。
【００２５】
優先度の高いほうへＨＣを供給しているときには、優先度の低いほうへのＨＣの供給量が減少されている。そして、その後に優先度の高いほうのＨＣの供給が終了すると、ＨＣ供給要求が重ならなくなるため、優先度の低いほうへのＨＣの供給量を減少させる必要がなくなる。優先度の高いほうへＨＣを供給しているときには、優先度の低いほうへのＨＣの供給量が減少されているため、この間の優先度の低いほうへのＨＣ供給量は要求量よりも少なくなる。つまり、優先度の低いほうへＨＣを供給するときにＨＣの供給量を単に要
求量に合わせるだけでは、優先度の低いほうへ供給されるＨＣの総量が少なくなる。そのため、ＨＣの不足によりＨＣ供給の効果を十分に得ることができなくなる虞がある。これに対し、優先度の低いほうへＨＣを供給するときに、減少された分のＨＣを要求量に加えて供給することにより、該優先度の低いほうへ供給されるＨＣの総量の減少を抑制できる。
【００２６】
本発明においては、前記優先度の低いほうへＨＣを供給しているときに該優先度の低いほうの温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加した場合には、該温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加したほうの優先度を高くすることができる。
【００２７】
これにより、優先度が入れ替わるため、今まで優先度が高かったほうへのＨＣの供給時期となっても、今まで優先度の低いほうへのＨＣの供給が継続して行なわれる。ここで、内燃機関の負荷が例えば高くなることにより吸入空気量が増加すると、ＨＣをより多く供給しなくてはならない。これは、吸入空気量が多くなることにより、空燃比を低下させるためにより多くのＨＣが必要となったり、排気浄化装置の温度を上昇させるためにより多くのＨＣが必要となったりするためである。つまり、ＨＣの要求量が多くなる。しかし、そのときにＨＣの供給量を増加させると、排気の空燃比が過剰に低くなりＨＣが排気浄化装置をすり抜ける虞がある。また、ＨＣ供給手段が単位時間あたりに供給できるＨＣ量に制限がある場合には、要求量のＨＣを供給することができなくなる。すなわち、優先度の低いほうの温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加することにより、ＨＣの供給期間が延びることがある。しかし、優先度の高いほうへのＨＣの供給時期となって優先度の低いほうへのＨＣの供給量を減少させると、該優先度の低いほうの温度が低くなってしまう。つまり、ＨＣ供給の効果が著しく低下する虞がある。
【００２８】
これに対し、優先度の高いほうと低いほうとで優先度を入れ替えることにより、今まで優先度の低かったほうに優先的にＨＣを供給することができるため、ＨＣが不足することを抑制できる。また、今まで優先度の高かったほうではＨＣの供給量が減少されるが、これにより該優先度の高かったほうの温度が低下するため、その後により多くのＨＣを供給することができる。つまり、ＨＣの供給量を減少させたことによる該ＨＣ供給の効果の低下は、その後のＨＣの供給量を増加させたり、供給期間を延ばしたりすることにより回復できる。
【００２９】
本発明においては、ＨＣの要求量が所定値以下に減少するまで、前記温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加したほうの優先度を高くすることができる。
【００３０】
つまり、ＨＣの要求量が少なくなった場合には、優先度を入れ替えたままにする理由がなくなるため、優先度を元に戻す。つまり、ここでの所定値とは、前記ＨＣの不足を解消したとすることのできるＨＣの要求量とすることができる。また、所定値は略０であってもよい。
【００３１】
本発明においては、前記内燃機関からの排気の空燃比が所定値以下の場合には、還元雰囲気にするためのＨＣの供給を行なうほうの優先度を、前記温度を上昇させるためのＨＣの要求量が増加したほうの優先度よりも高くすることができる。
【００３２】
例えば内燃機関からの排気の空燃比がリッチにはならないものの低下した場合には、ＨＣの供給により空燃比をリッチ空燃比まで低下させるために要するＨＣの量が少なくて済む。そして、還元雰囲気とするほうの優先度を高くすることにより、ＨＣの供給量を少なくすることができるため、ＨＣによる温度上昇を抑制できたり、排気浄化装置をすり抜けるＨＣ量を減少させたりすることができる。ここで空燃比が所定値以下とは、ＨＣ供給手段からのＨＣの供給量を十分に減少し得る空燃比となっていることを意味する。
【００３３】
本発明においては、前記第１排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒を含んで構成され
ていてもよい。
【００３４】
この場合のＨＣの供給は、ＮＯxの還元時および硫黄被毒回復時に行われる。硫黄被毒
回復では、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を上昇させるときと、該吸蔵還元型ＮＯx触媒を還元雰囲気とするときと、においてＨＣが供給される。
【００３５】
本発明においては、前記第１排気浄化装置は、尿素選択還元型ＮＯx触媒を含んで構成
されていてもよい。
【００３６】
この場合のＨＣの供給は、尿素選択還元型ＮＯx触媒の温度をＮＯxの還元に必要となる温度まで上昇させるときに行われる。
【００３７】
本発明においては、前記第１排気浄化装置は、吸蔵還元機能及びアンモニア選択還元機能を別体または一体的に備えるＮＯx触媒を含んで構成されていてもよい。
【００３８】
例えば下層に吸蔵還元型ＮＯx触媒、上層にゼオライトといった吸着層を一体的に備え
るＮＯx触媒であってもよい。この場合、ＨＣを過剰に添加したときに吸蔵還元型ＮＯx触媒にてアンモニアが生成され、且つアンモニアが吸着層に吸着される。したがって、ＮＯxの吸蔵還元と、吸着アンモニアの再放出による選択還元を行うことができるため、より
広い運転領域でＮＯxの浄化が可能となる。なお、ＨＣの添加によりアンモニアを生成す
る触媒をＮＯx触媒の上流側に備えていてもよい。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒と選択還元型ＮＯx触媒とを別々に備えていてもよい。このような場合のＨＣの供給は、ＮＯx触媒のアンモニア吸着時、ＮＯxの還元時、硫黄被毒回復時、またはアンモニア選択還元型ＮＯx触媒の昇温時に行われる。
【００３９】
本発明においては、前記第２排気浄化装置は、パティキュレートフィルタと酸化能力を有する触媒とを含んで構成されていてもよい。
【００４０】
この場合のＨＣの供給は、パティキュレートフィルタの温度を上昇させるために行われる。つまり、酸化能力を有する触媒でＨＣを反応させ、このときに発生する熱により粒子状物質を酸化させる。なお、このときには、パティキュレートフィルタを酸化雰囲気に保つようにＨＣを供給してもよい。
【００４１】
本発明においては、前記第１排気浄化装置は吸蔵還元型ＮＯx触媒を含んで構成され、
前記第２排気浄化装置はパティキュレートフィルタと酸化能力を有する触媒とを含んで構成され、前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求とは前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被
毒回復のためのＨＣ供給要求であり、前記第２排気浄化装置へのＨＣ供給要求とは前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の酸化のためのＨＣ供給要求であってもよい。
【００４２】
つまり、吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒回復時には、ＨＣの供給により還元雰囲気と
する必要がある。また、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させるためには、ＨＣの供給により該パティキュレートフィルタの温度を上昇させる必要がある。なお、パティキュレートフィルタに酸化能力を有する触媒を担持させるか、またはパティキュレートフィルタよりも上流に酸化能力を有する触媒を備える。これにより、酸化能力を有する触媒にてＨＣと排気中の酸素とを反応させてパティキュレートフィルタの温度を上昇させることができる。この粒子状物質の酸化は酸化雰囲気で行なわれる。
【００４３】
本発明においては、前記第１排気浄化装置へのＨＣ供給要求は、目標温度まで上昇させるための昇温段階と、目標温度まで上昇した後の再生段階とに分かれ、
前記昇温段階のときには、前記優先度によらず前記第１排気浄化装置および前記第２排気浄化装置の夫々のＨＣ供給要求に応じてＨＣを供給し、
前記再生段階のときには、前記優先度決定手段により決定される優先度の低いほうへのＨＣの供給量を、ＨＣ供給要求が重ならない場合よりも減少させることができる。
【００４４】
ここでいう目標温度とは、ＨＣの供給により第１排気浄化装置の浄化能力を向上させたり、浄化能力を回復させたり、ＮＯxの還元を行ったりすることのできる温度であり、例
えば、ＮＯx触媒の活性温度、または硫黄被毒回復に必要な温度である。昇温段階では、
第１排気浄化装置の温度を目標温度まで上昇させるためにＨＣが供給される。また、再生段階では、実際に第１排気浄化装置の浄化能力が向上した状態で排気の浄化を行なったり、浄化能力を回復させたり、ＮＯxの還元を行ったりする。
【００４５】
ここで、昇温段階では第１排気浄化装置の温度を上昇させるだけでよいため、還元雰囲気にする必要はない。つまり、第１排気浄化装置へのＨＣの供給は、酸化雰囲気を維持したまま行なうことができる。そのため、ＨＣが下流に流出する虞はほとんどないので、第１排気浄化装置および第２排気浄化装置の夫々に独立してＨＣを供給することができる。つまり、優先度によらずにＨＣを供給することができる。
【００４６】
一方、再生段階では、第１排気浄化装置を還元雰囲気とするため、第２排気浄化装置へ要求量のＨＣを供給すると、触媒にてＨＣを酸化し切れない虞がある。つまり、優先度に応じてＨＣを供給することにより、ＨＣのすり抜けを抑制できる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、ＨＣが過剰に供給されることを抑制しつつフィルタの再生とＮＯxの浄化とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４９】
図１は、本実施例に係る内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００５０】
内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【００５１】
前記排気通路２の途中には、内燃機関１側から順に、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０（以下
、ＮＯx触媒３０という。）と、パティキュレートフィルタ４１（以下、フィルタ４１と
いう。）とが設けられている。また、フィルタ４１には酸化触媒４２が担持されている。
【００５２】
ＮＯx触媒３０は、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く且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機
能を有する。なお、本実施例においてはＮＯx触媒３０が、本発明における第１排気浄化
装置に相当する。また、本実施例ではフィルタ４１及び酸化触媒４２が、本発明における第２排気浄化装置に相当する。ここで、ＮＯx触媒３０には他の触媒が組み合わされてい
ても良い。また、酸化触媒４２は、フィルタ４１に担持されないで該フィルタ４１の上流側に設けられていても良い。酸化触媒４２は、酸化能を有する触媒であれば良く、例えば
三元触媒またはＮＯx触媒であっても良い。
【００５３】
ＮＯx触媒３０よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気中に還元剤
たるＨＣ（軽油）を添加する第１添加弁５を備えている。また、ＮＯx触媒３０よりも下
流で且つ酸化触媒４２よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気中に還元剤たるＨＣ（軽油）を添加する第２添加弁６を備えている。なお、本実施例においては第１添加弁５および第２添加弁６が、本発明におけるＨＣ供給手段に相当する。
【００５４】
第１添加弁５及び第２添加弁６は、後述するＥＣＵ７からの信号により開弁して排気中へＨＣを噴射する。第１添加弁５または第２添加弁６から排気通路２内へ噴射されたＨＣは、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。
【００５５】
そして、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxの還元時には、第１添加弁５からＨＣを添加することにより、ＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパ
イク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。なお、一回のリッチスパイクを、複数回のＨＣの添加により形成してもよい。他にも、ＮＯx触媒３０の
硫黄被毒を回復させるときに第１添加弁５から該ＮＯx触媒３０へＨＣが添加される。
【００５６】
なお、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復は、ＮＯx触媒３０の温度を硫黄被毒回復に必要となる温度まで上昇させる昇温段階と、その後にＮＯx触媒３０から硫黄分を放出させる再
生段階とにより構成されている。昇温段階では、第１添加弁５から少量のＨＣを間欠的に噴射して、ＮＯx触媒３０に流入する排気の空燃比がリーン空燃比となるようにする。こ
れにより、ＮＯx触媒３０にてＨＣと酸素とが反応して該ＮＯx触媒３０の温度が上昇する。また、再生段階では、第１添加弁５からＨＣを添加して所定のリッチ空燃比とされる。このときには、ＮＯx触媒３０の温度が過剰に上昇しないように、間欠的にリッチ空燃比
とされる。
【００５７】
また、第２添加弁６からＨＣを噴射させることにより酸化触媒４２にてＨＣを反応させると、フィルタ４１の温度が上昇する。フィルタ４１の再生時には、フィルタ４１の温度がＰＭの酸化に必要な温度まで上昇した後に第２添加弁６からＨＣを間欠的に噴射させて、該ＰＭの酸化に必要となる温度を維持する。このときに、フィルタ４１に流入する排気の空燃比がリーンとなるように第２添加弁６からＨＣを噴射させることにより、フィルタ４１に捕集されているＰＭが酸化される。
【００５８】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ７が併設されている。このＥＣＵ７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。
【００５９】
また、ＮＯx触媒３０と酸化触媒４２との間の排気通路には、排気の空燃比を測定する
空燃比センサ８と、排気の温度を測定する温度センサ９とが取り付けられている。
【００６０】
そして、ＥＣＵ７には空燃比センサ８及び温度センサ９が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ７へ入力されるようになっている。
【００６１】
一方、ＥＣＵ７には、第１添加弁５及び第２添加弁６が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ７により第１添加弁５及び第２添加弁６が制御される。
【００６２】
そして本実施例では、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復処理と、フィルタ４１の再生処理
とが同時期に行なわれる場合に、第１添加弁５からＨＣ添加を行なっているときには、第２添加弁６からのＨＣ添加を停止させる。つまり、第１添加弁５からのＨＣ添加を優先さ
せることにより、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復を優先的に行なう。これは、空燃比を制
御している側、若しくは還元雰囲気にする側、さらにはＨＣ添加を行なわないとエミッションが悪化する側のＨＣ添加を優先させるとしてもよい。なお、本実施例ではＮＯx触媒
３０へのＨＣ添加を優先させるＥＣＵ７が、本実施例における優先度決定手段に相当する。
【００６３】
ＮＯx触媒３０の温度が硫黄被毒回復に必要となる温度に達した後であって第１添加弁
５からリッチスパイク制御を行っているときには、フィルタ４１に流入する排気の空燃比が間欠的にリッチとなる。このリッチとなっているときに第２添加弁６からＨＣ添加を行なっても、排気中の酸素が不足しているため、酸化触媒４２にてＨＣを酸化し切れない。このように酸化し切れなかったＨＣはフィルタ４１から流出する。
【００６４】
これに対し、第１添加弁５からＨＣを添加しているときには、第２添加弁６からＨＣを添加しないようにすれば、ＨＣがフィルタ４１から流れ出ることを抑制できる。
【００６５】
ここで図２は、本実施例による第１添加弁５および第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量の推移を示したタイムチャートである。このタイムチャートは、ＮＯx触媒
３０の硫黄被毒回復と、フィルタ４１の再生と、が同時期に行なわれている場合のものである。単位時間あたりのＨＣ添加量は、所定の期間におけるＨＣ添加量を該所定の期間で除した値としてもよい。つまり、ＨＣ添加を間欠的に行なっている場合には、平均値を用いてもよい。
【００６６】
図２中のＡで示される時間において、ＮＯx触媒３０の温度が硫黄被毒回復に必要とな
る温度（すなわち、目標温度）に達している。そして、この時間に第１添加弁５からの硫黄被毒回復のためのＨＣ添加が開始されている。この第１添加弁５からのＨＣ添加はＢで示される時間まで行なわれる。このＡからＢまでの期間は、第１添加弁５からのＨＣ添加が優先されて行なわれる期間であり、第２添加弁６からのＨＣ添加は停止される。
【００６７】
そして、Ｂで示される時間において、例えばＮＯx触媒３０の温度が過熱する虞のある
温度となり、第１添加弁５からのＨＣ添加が停止される。そのため、優先度の低い第２添加弁６からのＨＣ添加が開始される。ここで、ＡからＢまでの期間において第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されているため、フィルタ４１の温度が低下している。そのため、フィルタ４１の再生が困難となる虞がある。
【００６８】
そこで、Ｂで示される時間以降において、第２添加弁６からのＨＣ添加量を通常よりも多くする。通常のＨＣ添加量とは、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復とフィルタ４１の再生
とが重なっていない場合に第２添加弁６から添加されるＨＣ量である。例えば、間欠的にＨＣを添加しているときの間隔を短くしたり、ＨＣの噴射圧力を高めたりすることにより、ＨＣ添加量を通常よりも多くすることができる。このときには、フィルタ４１の温度低下を抑制し得るだけＨＣ添加量を多くする。
【００６９】
一方、第２添加弁６からＨＣ添加が行なわれているときには、ＮＯx触媒３０へＨＣが
添加されていないので、該ＮＯx触媒３０の温度が低下する。そして、Ｃで示される時間
において、ＮＯx触媒３０の温度がＨＣ添加を行なっても過熱する虞のない温度まで低下
する。つまり、ＢからＣの期間においてＮＯx触媒３０の温度が目標温度となるように調
節される。そして、第１添加弁５からのＨＣ添加のほうが第２添加弁６からのＨＣ添加よりも優先度が高いため、Ｃで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が開始されると、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止される。
【００７０】
ここで、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復は還元雰囲気とする期間が必要である。そして
、この期間を確保できないために硫黄被毒回復を行なうことができなくなると、ＮＯxの
浄化が困難となるので、ＮＯx触媒３０よりも下流へＮＯxが流出する虞がある。一方、フィルタ４１の再生では、ＨＣ添加を少しの期間停止して、該フィルタ４１の温度が低下したとしてもフィルタ４１からＰＭが流出することはほとんどない。つまり、第１添加弁５からのＨＣ添加を第２添加弁６からのＨＣ添加よりも優先的に行なってもＰＭの流出は抑制できる。
【００７１】
しかし、第１添加弁５からＨＣを添加しているときに第２添加弁６からのＨＣ添加を停止させると、フィルタ４１の温度が低下する。その後、第２添加弁６から添加するＨＣ量を、第２添加弁６からのＨＣ添加を停止しなかった場合と同じにすると、フィルタ４１の温度上昇が不十分となり該フィルタ４１の再生が困難となる虞がある。そのため、第２添加弁６からＨＣを添加させるときには、該第２添加弁６が停止していた期間の分だけＨＣ添加量を増加させる。
【００７２】
なお、ＮＯx触媒３０の温度を硫黄被毒回復に必要となる温度まで上昇させている間（
以下、昇温段階という。）は、第１添加弁５からＨＣを添加していても、該ＮＯx触媒３
０を通過する排気の空燃比はリッチとならない。そのため、第１添加弁５と第２添加弁６とから同時にＨＣを添加したとしても、酸化触媒４２で殆どのＨＣを反応させることができるため、該フィルタ４１よりも下流へＨＣが流出することは殆どない。つまり、ＮＯx
触媒３０の昇温段階では、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復とフィルタ４１の再生とを夫々
独立に行なってもよい。すなわち、第１添加弁５からのＨＣ添加と、第２添加弁６からのＨＣ添加とを同時に行なってもよい。ただし、内燃機関１からの排気の空燃比または第１添加弁５からのＨＣ添加量によっては、酸化触媒４２にてリッチ空燃比となることも考えられるため、これらを考慮して第２添加弁６からのＨＣ添加を行なう時期を決定してもよい。
【００７３】
次に図３は、本実施例によるＨＣ添加制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００７４】
ステップ１０１では、ＰＭ再生要求およびＳ再生要求があるか否か判定される。ＰＭ再生要求があるとは、フィルタ４１の再生が必要なことを意味する。また、Ｓ再生要求があるとは、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復が必要であることを意味する。
【００７５】
ステップ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００７６】
ステップ１０２では、第１添加弁５からＨＣ添加を行なうことでＮＯx触媒３０の温度
を上昇させる。つまり、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復が可能な温度まで該ＮＯx触媒３０の温度を上昇させる。このときには、排気の空燃比がリーンとなるようにＨＣ添加量が調節される。
【００７７】
ステップ１０３では、第２添加弁６からＨＣ添加を行なうことでフィルタ４１の温度を上昇させる。つまり、フィルタ４１の再生が可能な温度まで該フィルタ４１の温度を上昇させる。このときには、排気の空燃比がリーンとなるようにＨＣ添加量が調節される。
【００７８】
ステップ１０４では、Ｓ再生条件が成立しているか否か判定される。Ｓ再生条件とは、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復に必要となる条件である。例えばＮＯx触媒３０の温度が６００℃以上となっているか否か判定される。
【００７９】
ステップ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップ１０５へ進み、一方否定判定が
なされた場合にはステップ１０２へ戻り、引き続きＮＯx触媒３０およびフィルタ４１の
温度が上昇される。なお、肯定判定がなされた時が図２中のＡで示される時間となる。
【００８０】
ステップ１０５では、Ｓ再生添加条件が成立しているか否か判定される。Ｓ再生添加条件とは、ＨＣ添加により異常が生じる虞がない条件である。例えば、ＨＣ添加によりＮＯx触媒３０が過熱する虞がないか否か判定される。
【００８１】
ステップ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップ１０６へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップ１０８へ進む。
【００８２】
ステップ１０６では、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止される。つまり、ＮＯx触媒
３０の硫黄被毒回復を優先させるため、フィルタ４１の温度上昇のためのＨＣ添加が停止される。
【００８３】
ステップ１０７では、第１添加弁５からのＨＣ添加が許可される。つまり、第１添加弁５からのＨＣ添加が開始される。これは、排気の空燃比をリッチとしてＮＯx触媒３０か
ら硫黄分を放出させるためのＨＣ添加である。なお、第１添加弁５からのＨＣ添加が開始されるのと、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されるのと、を同時に行なうと、排気中のＨＣ量が一時的に過剰となる虞がある。そのため、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止された後に第１添加弁５からのＨＣ添加を開始する。第２添加弁６からのＨＣ添加の停止後、例えば１００ｍｓ経過してから第１添加弁５からのＨＣ添加を許可してもよい。
【００８４】
ステップ１０８では、第１添加弁５からのＨＣ添加が停止される。つまり、ＮＯx触媒
３０が過熱する虞があるため、ＮＯx触媒３０の温度上昇のためのＨＣ添加が停止される
。
【００８５】
ステップ１０９では、第２添加弁６からのＨＣ添加が許可される。つまり、第２添加弁６からのＨＣ添加が開始される。第２添加弁６からのＨＣ添加は第１添加弁５からのＨＣ添加よりも優先度が低いため、第１添加弁５からのＨＣ添加が停止されているときに第２添加弁６からのＨＣ添加が行なわれる。これにより、フィルタ４１の温度が上昇される。
【００８６】
以上説明したように本実施例によれば、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復とフィルタ４１
の再生とが同時に行なうときに、ＮＯx触媒３０へのＨＣ添加を主体的に行なうことによ
り、大気中へのＨＣの放出を抑制することができる。
【実施例２】
【００８７】
本実施例では、ＮＯx触媒３０の温度が過度に上昇しないように、第１添加弁５からの
ＨＣ添加が停止されているときには、第２添加弁６からのＨＣの噴射を等間隔に行なう。
【００８８】
例えば第１添加弁５からのＨＣ添加が停止される期間を推定し、この期間中の要求添加量と添加可能回数とを算出し、各回の添加で同じ量のＨＣを添加させる。
【００８９】
ここで図４は、第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量、及び各添加弁からの添加量積算値、要求添加量積算値の推移を示したタイムチャートである。
【００９０】
Ａで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が開始され、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されている。Ｂで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が停止され、第２添加弁６からのＨＣ添加が開始されている。Ｃで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が開始され、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されている。
【００９１】
図４中の実線は、第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量を示している。単位時間あたりのＨＣ添加量は、所定の期間における全ＨＣ添加量を該所定の期間で除した値としてもよい。つまり、ＨＣ添加を間欠的に行なっている場合には、平均値を用いてもよい。
【００９２】
図４中の一点鎖線は夫々の添加弁の添加量積算値である。添加量積算値とは、夫々の添加弁から実際に添加される単位時間あたりのＨＣ量を積算したものである。第１添加弁５の添加量積算値を以下、第１添加量積算値Ｑａｄｓｕｍ１（ｍｍ３）とし、第２添加弁６の添加量積算値を以下、第２添加量積算値Ｑａｄｓｕｍ２（ｍｍ３）とする。
【００９３】
また、図４中の破線は夫々の添加弁の要求添加量積算値である。要求添加量積算値とは、夫々の添加弁に添加が要求される単位時間当たりのＨＣ量を積算したものである。第１添加弁５の要求添加量積算値を以下、第１要求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ１（ｍｍ３）とし、第２添加弁６の要求添加量積算値を以下、第２要求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ２（ｍｍ３）とする。
【００９４】
そして、第１添加弁５からのＨＣ添加が停止される期間は以下の式により推定することができる。
Ｔｌｅａｎ１＝（Ｑａｄｓｕｍ１−Ｑｒｑｓｕｍ１）／Ｑｒｑ１・・・（１）
但し、Ｔｌｅａｎ１は推定期間（ｓｅｃ）、Ｑｒｑ１は第１添加弁５の単位時間あたりの要求添加量（以下、第１要求添加量瞬時値という。）（ｍｍ３／ｓｅｃ）である。この推定期間Ｔｌｅａｎ１は、現時点から次回の第１添加弁５によるＨＣ添加が開始される直前までの期間の推定値である。この期間は、ＮＯx触媒３０に流入する排気の量若しくは
温度、またはＮＯx触媒３０の目標温度若しくは現時点での温度等により変わる。そのた
め、これらの値をパラメータとして第１要求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ１が設定される。これらパラメータと第１要求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ１との関係は予め実験等により求めておく。
【００９５】
つまり、第１添加弁５からＨＣ添加が停止されるのは、ＮＯx触媒３０の温度を目標温
度に合わせるためなので、ＮＯx触媒３０の温度に関係するパラメータに基づいて第１要
求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ１を設定している。そして、式（１）は、ＮＯx触媒３０の
温度がどのくらいの期間で目標温度まで低下するのかを算出している。
【００９６】
次に、現時点から第１添加弁５においてＨＣ添加が開始される直前までの第２添加弁６からの要求添加量の総量（以下、推定全要求添加量という。）Ｑａｄｓｕｍ２’（ｍｍ３）は、以下の式により求めることができる。
Ｑａｄｓｕｍ２’＝Ｑａｄｓｕｍ２＋Ｑｒｑ２×Ｔｌｅａｎ１
但し、Ｑｒｑ２は第２添加弁６の単位時間あたりの要求添加量（以下、第２要求添加量瞬時値という。）（ｍｍ３／ｓｅｃ）である。
【００９７】
すなわち、第２添加弁６からのＨＣ添加が開始されてから今までの実際の添加量の総和（第２添加量積算値Ｑａｄｓｕｍ２）と、残りの期間で添加される予定のＨＣ量の総和と、を加えることにより、推定全要求添加量Ｑａｄｓｕｍ２’を算出する。
【００９８】
そして、第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量Ｑａｄ２（ｍｍ３／ｓｅｃ）は、以下の式により求めることができる。
Ｑａｄ２＝Ｑａｄｓｕｍ２’／Ｔｌｅａｎ１
【００９９】
なお、第２添加弁６からのＨＣ添加は間欠的に行なわれる。これは、例えば第２添加弁
６からＨＣを添加し続けると、ＨＣの噴射圧力が低下してしまい、ＨＣの添加量が安定しないためである。また、例えば内燃機関１の回転に同期させてＨＣを添加することにより、排気の流れにＨＣを乗せることができるためである。これらに基づき、現時点から第１添加弁５からのＨＣ添加が開始される直前までの期間において第２添加弁６からＨＣ添加が可能な回数（以下、添加可能回数という。）Ｎａｄを算出する。
【０１００】
そして、第２添加弁６からの１回の添加当たりのＨＣ量（以下、第２最終添加量という。）Ｑａｄｆ２（ｍｍ３／回）は、以下の式により求めることができる。
Ｑａｄｆ２＝Ｑａｄ２／Ｎａｄ
【０１０１】
そして、第１添加弁５からのＨＣ添加が停止されている期間において、第２添加弁６から第２最終添加量Ｑａｄｆ２のＨＣを等間隔で添加可能回数Ｎａｄ繰り返し噴射する。これにより、第１添加弁５のＨＣ添加開始から次回ＨＣ添加開始の直前までの間における第２添加弁６からのＨＣ噴射量の総量を、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復とフィルタ４１の
再生とが重ならなかった場合と同じにすることができる。これにより、フィルタ４１の温度が低下することを抑制できるため、該フィルタ４１の再生を速やかに完了させることができる。
【０１０２】
なお、一般的に用いられているＨＣ添加弁には、添加することのできるＨＣの下限値が設定されている。この下限値よりも少ない量のＨＣを添加させようとしても、添加量の精度が低下してしまうため、このような場合にはＨＣ添加を行なわない。
【０１０３】
そのため、第２添加弁６に設定されている下限値よりも第２最終添加量Ｑａｄｆ２が少ない場合には、添加間隔をより広くし且つ１回当たりの添加量を増加させる。例えば添加可能回数Ｎａｄ毎に第２最終添加量Ｑａｄｆ２を積算し、この積算値が下限値よりも少ない場合には第２添加弁６からのＨＣ添加を行なわず、下限値以上となったときにその積算値の量のＨＣを添加する。
【０１０４】
このときの添加間隔Ｎを以下の式により求めてもよい。
Ｎ＝Ｑａｄｍｎ２／Ｑａｄｆ２
但し、Ｑａｄｍｎ２は第２添加弁６に設定されているＨＣ添加量の下限値（ｍｍ３／回）である。なお、小数点以下は切り上げる。
【０１０５】
そして、変更後の添加可能回数Ｎａｄ’は以下の式により求めることができる。
Ｎａｄ’＝Ｎａｄ／Ｎ
このようにして、第２添加弁６からのＨＣ添加間隔をより広くすることにより、ＨＣ添加が可能となる。
【実施例３】
【０１０６】
ここで、第２添加弁６からＨＣを添加している最中（間欠的な噴射における噴射停止時を含む）において内燃機関１の負荷が高くなると、第１要求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ１（ｍｍ３）が多くなることがある。これにより、第１添加弁５からのＨＣ添加の開始時期が早まることがある。そして、第１添加弁５からのＨＣ添加の開始時期が推定よりも早くなると、フィルタ４１からのＨＣの流出を抑制するために第２添加弁６からのＨＣ添加を停止せざるを得なくなるため、フィルタ４１の温度が低下する虞がある。
【０１０７】
これに対し本実施例では、第２添加弁６からのＨＣ添加の初期にＨＣの添加量を可及的に増加させる。このときの添加量は、例えば、フィルタ４１からＨＣが流出しない添加量、白煙が発生しない添加量、またはフィルタ４１に流入する排気の空燃比が所定の空燃比（例えば１６）となる添加量とすることができる。このときにフィルタ４１に流入する排
気の空燃比を限界空燃比と称する。
【０１０８】
図５は、第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量、及び各添加弁からの添加量積算値、要求添加量積算値の推移を示したタイムチャートである。
【０１０９】
図５中の実線は、第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量を示している。一点鎖線は夫々の添加弁から実際に添加される単位時間あたりのＨＣ量を積算した値である添加量積算値である。破線は夫々の添加弁に添加が要求される単位時間当たりのＨＣ量を積算した値である要求添加量積算値である。
【０１１０】
Ａで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が開始され、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されている。Ｂで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が停止され、第２添加弁６からのＨＣ添加が開始されている。Ｃで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が開始され、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されている。Ｄで示される時間では、第２添加弁６からのＨＣ添加量が通常の添加量とされている。つまり、ＢからＤの期間において第２添加弁６からのＨＣ添加量が可及的に増加されている。
【０１１１】
ここで、限界空燃比は以下の式で表すことができる。
限界空燃比＝吸入空気量／（筒内噴射量＋第２添加弁添加量）
但し、吸入空気量とは内燃機関１に吸入される空気量であり、筒内噴射量とは内燃機関１の気筒内に噴射されるＨＣ量である。第２添加弁添加量とは、第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量（ｍｍ３／ｓｅｃ）である。
【０１１２】
つまり、第２添加弁添加量は、以下の式により求めることができる。
第２添加弁添加量＝（吸入空気量／限界空燃比）−筒内噴射量
【０１１３】
この第２添加弁添加量に従ってＨＣ添加を行ない、第２添加量積算値Ｑａｄｓｕｍ２が第２要求添加量積算値Ｑｒｑｓｕｍ２と等しくなったときに、通常の添加量に切り替える。この通常の添加量とは、ＮＯx触媒３０の硫黄被毒回復とフィルタ４１の再生とが重な
らない場合の第２添加弁６からのＨＣ添加量である。第２添加弁添加量の増加は、１回当たりのＨＣ噴射時間を長くするか又はＨＣの噴射圧力を高くすることにより行なうことができる。
【０１１４】
なお、第１添加弁５から添加されたＨＣが排気通路２に付着する分およびそこから蒸発する分、または第２添加弁６から添加されたＨＣが排気通路２に付着する分およびそこから蒸発する分に基づいて第２添加弁添加量を補正してもよい。
【０１１５】
このように第２添加弁６からＨＣ添加を行なう初期のＨＣ添加量を可及的に増加させることにより、第２添加弁６からＨＣを添加することができなかった期間の分のＨＣを速やかに供給することができる。すなわち、内燃機関１の負荷が高くなることにより第２添加弁６からのＨＣ添加が途中で停止されたとしても、フィルタ４１の温度低下を抑制できる。
【実施例４】
【０１１６】
本実施例では、第２添加弁６からＨＣ添加を行っているときに内燃機関１の負荷の変化等によりＨＣ添加の要求量が増加した場合、第２添加弁６からのＨＣ添加が完了するまでは第１添加弁５からのＨＣ添加を停止させておく。
【０１１７】
例えば加速により吸入空気量が増加して第２添加弁６の要求添加量が増加した場合に第
１添加弁５が停止している残りの期間が短いと、第２添加弁６の要求添加量の増加に合わせてＨＣ添加を行なうことが困難となる。つまり、排気の空燃比がリッチとなったり、第２添加弁６が添加可能な単位時間あたりのＨＣ添加量を超えたりする虞がある。しかし、第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量を制限すると、第１添加弁５のＨＣ添加開始までに第２添加弁６の要求添加量を添加し切れなくなる虞がある。このように第２添加弁６からのＨＣが添加し切れていない場合に第２添加弁６からのＨＣ添加を停止させて第１添加弁５からのＨＣ添加を開始すると、フィルタ４１の温度が低下して該フィルタ４１の再生が困難となる虞がある。
【０１１８】
これに対し本実施例では、第２添加弁６からのＨＣ添加量の残量が所定値以下になるまでは第１添加弁５からのＨＣ添加を禁止して、第２添加弁６からのＨＣ添加を継続する。このときの所定値は、フィルタ４１の再生を継続することができる値として予め実験等により求めておく。
【０１１９】
このときには硫黄被毒回復を行なうことができなくなるが、第１添加弁５からのＨＣ添加を禁止している期間にＮＯx触媒３０の温度が低下するため、該第１添加弁５からＨＣ
添加を行なうことができる時間が長くなる。つまり、第１添加弁５からのＨＣ添加の時間を延長して硫黄被毒回復を行なうことができるため、システム全体としてのデメリットは小さい。
【０１２０】
図６は、第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量、及び各添加弁からの添加量積算値、要求添加量積算値の推移を示したタイムチャートである。
【０１２１】
図６中の実線は、第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量を示している。一点鎖線は夫々の添加弁から実際に添加される単位時間あたりのＨＣ量を積算した値である添加量積算値である。破線は夫々の添加弁に添加が要求される単位時間当たりのＨＣ量を積算した値である要求添加量積算値である。
【０１２２】
Ａで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が開始され、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されている。Ｂで示される時間において第１添加弁５からのＨＣ添加が停止され、第２添加弁６からのＨＣ添加が開始されている。Ｃで示される時間は、内燃機関１の負荷が変わらなかったとした場合においてＮＯx触媒３０の温度が過熱する虞のな
い温度になると推定される時間である。Ｅで示される時間において、内燃機関１の負荷が増加している。そのため、第２添加弁６からのＨＣ添加量が増加されている。Ｆで示される時間において第２添加弁６からのＨＣ添加が停止されている。つまり、ＣからＦの期間の分だけ第２添加弁６からのＨＣ添加の期間が延長されている。また、ＥからＦの期間では、ＢからＦの期間よりも第２添加弁６からのＨＣ添加量が増加されている。
【０１２３】
このようにして第２添加弁６からのＨＣ添加を優先させることにより、システム全体としての機能低下を抑制しつつ、フィルタ４１の再生を促進させることができる。
【０１２４】
一方、例えば加速により気筒内に噴射されるＨＣ量が増加すると、内燃機関１からの排気の空燃比（以下、燃焼空燃比という。）が低下する。この場合、燃焼空燃比が低下した分、第１添加弁５からのＨＣ添加量を減少させても要求されるリッチ空燃比とすることができるため硫黄被毒回復を行なうことができる。そこで本実施例では、燃焼空燃比が所定値（例えば２０から１６）以下となった場合に第１添加弁５からのＨＣ添加を開始する。このときには、第２添加弁５からのＨＣ添加が停止されるが、このときに添加し切れなかった残りのＨＣは、次回の第２添加弁５からのＨＣ添加に加えられる。
【０１２５】
このようにして、第１添加弁５からのＨＣ添加によるＮＯx触媒３０の温度上昇を小さ
くすることができる。また、ＮＯx触媒３０をすり抜けるＨＣを少なくすることができる
。これらにより、フィルタ４１の温度の変動を抑制したり、ＮＯx触媒３０または酸化触
媒４２の温度を活性温度の範囲内に維持したりすることができる。
【実施例５】
【０１２６】
本実施例では、ＮＯx触媒３０にてＮＯxを還元するためのＨＣ添加と、フィルタ４１の再生のためのＨＣ添加とが重なる場合について説明する。
【０１２７】
図７は、本実施例による第１添加弁５及び第２添加弁６からの単位時間あたりのＨＣ添加量の推移を示したタイムチャートである。第１添加弁５からのＨＣ添加は、ＮＯx触媒
３０を還元するためのリッチスパイクである。ＮＯx吸蔵量積算値とは、ＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxの全量を示している。ＮＯx吸蔵量積算値における閾値とは、例えばＮＯx触媒３０に吸蔵されているＮＯxが飽和する虞のあるＮＯx吸蔵量若しくはこれに余
裕を持たせた値であり、ＮＯx吸蔵量積算値が閾値以上となった場合にＮＯxの還元が行われる。図７中の第２添加弁添加量および第２添加弁積算値については、図４と同じ意味で用いている。そして、ＡからＢの期間において第１添加弁５からのＨＣ添加が行なわれ、第２添加弁６からのＨＣ添加が停止される。また、ＢからＣの期間において第１添加弁５からのＨＣ添加が停止され、第２添加弁６からのＨＣ添加が行なわれる。
【０１２８】
ＮＯxの還元とフィルタ４１の再生とが重なった場合には、硫黄被毒回復の場合と同様
に第１添加弁５からのＨＣ添加を優先させる。そして、第２添加弁６からのＨＣ添加量を通常よりも増量する。ここで、第１添加弁５からのＨＣ添加が停止されている期間、つまりＢからＣの期間を、ＮＯx吸蔵量積算値に基づいて推定する。例えば、内燃機関１の運
転状態（例えば機関回転数および機関負荷）に基づいて該内燃機関１から排出されるＮＯx量を推定し、この値に基づいてＮＯx吸蔵量積算値を求めることができる。このようにして求められるＮＯx吸蔵量積算値が閾値に到達したときがＣで示される時間となる。後は
、前述した実施例と同様にして夫々の添加弁を制御する。
【０１２９】
以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯxの還元とフィルタ４１の再生とが重な
った場合であっても、ＮＯxの還元を優先させることにより、ＮＯxの流出を抑制できる。また、フィルタ４１の再生については、硫黄被毒回復と同様効果を得ることができる。
【実施例６】
【０１３０】
前述の本実施例では、ＮＯx触媒３０がフィルタ４１よりも上流側に設置されているが
、ＮＯx触媒３０よりもフィルタ４１が上流側に設置されていてもよい。
【０１３１】
また、前述の実施例では吸蔵還元型ＮＯx触媒を備えているが、これに代えて尿素選択
還元型ＮＯx触媒を備えていても良い。尿素選択還元型ＮＯx触媒は、排気中に尿素を添加することによりＮＯxを浄化する触媒である。
【０１３２】
図８は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の代わりに尿素選択還元型ＮＯx触媒を備えた排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１の排気通路２には、内燃機関１側（すなわち上流側）から順に、尿素添加弁５１、第１添加弁５、酸化触媒３４、尿素選択還元型ＮＯx触媒３
１、第２添加弁６、酸化触媒４２を担持したフィルタ４１が設けられている。なお、尿素添加弁５１と第１添加弁５とは、順番を入れ替えることができる。また、酸化触媒３４は、酸化能力を有する他の触媒（例えば三元触媒）であってもよい。このような構成では、酸化触媒３４および尿素選択還元型ＮＯx触媒３１が、本発明における第１排気浄化装置
に相当する。
【０１３３】
尿素添加弁５１は、ＥＣＵ７からの信号により開弁して、排気中に尿素溶液を添加する
。尿素が加水分解または熱分解されることによりアンモニアが生成される。このアンモニアが尿素選択還元型ＮＯx触媒３１にて排気中のＮＯxに選択的に作用して該ＮＯxが還元
される。
【０１３４】
ところで、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１には、ＮＯxの還元を行うのに適した温度領域があり、該尿素選択還元型ＮＯx触媒３１の温度が低すぎるとＮＯxの浄化機能が低下する。そのため本実施例では、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１の温度がＮＯxの還元を行うのに適した温度領域よりも低い場合には、第１添加弁５からＨＣ添加を行なう。添加されたＨＣが酸化触媒３４にて酸化されることにより熱が発生し、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１
の温度が上昇する。
【０１３５】
ここで、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１の温度を上昇させる要求があるにもかかわらず
第１添加弁５からＨＣを添加しなければ、排気の浄化機能の低下の度合いが大きくなる。すなわち、第１添加弁５からＨＣを添加しないとＮＯxを浄化することが困難となる。一
方、第２添加弁６から燃料を添加しなくてもフィルタ４１からＰＭが流出することは殆どない。そのため、本実施例では、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１へのＨＣ添加の優先度が
、フィルタ４１へのＨＣ添加よりも高いとして、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１へのＨＣ
添加を優先的に行なう。つまり、フィルタ４１の再生要求と尿素選択還元型ＮＯx触媒３
１の温度上昇要求とが重なった場合には、尿素選択還元型ＮＯx触媒３１へのＨＣ添加を
優先して行なう。これは、ＨＣの供給により還元雰囲気とするほうの優先度が高いともいえる。
【０１３６】
また、前述の実施例では吸蔵還元型ＮＯx触媒を備えているが、これに代えて以下の構
成としてもよい。図９は、アンモニア生成触媒３３とＮＯx触媒３２とを備えた排気系の
概略構成を示す図である。内燃機関１の排気通路２には、内燃機関１側（すなわち上流側）から順に、第１添加弁５、酸化触媒４２を担持したフィルタ４１、第２添加弁６、アンモニア生成触媒３３、ＮＯx触媒３２が設けられている。このような構成では、アンモニ
ア生成触媒３３およびＮＯx触媒３２が、本発明における第１排気浄化装置に相当する。
【０１３７】
アンモニア生成触媒３３は、ＨＣを過剰に添加することによりアンモニアを生成する触媒であり、例えば三元触媒である。ＮＯx触媒３２は、下層に吸蔵還元型ＮＯx触媒を、上層に例えばゼオライトといった吸着層を一体的に備えるＮＯx触媒である。第２添加弁６
からＨＣが添加されると、アンモニア生成触媒３３でアンモニアが生成され、このアンモニアはＮＯx触媒３２の吸着層に吸着される。このアンモニアが排気中のＮＯxに選択的に作用して該ＮＯxが還元される。また、ＮＯx触媒３２の下層においては、ＮＯxが吸蔵さ
れる。そして、第２添加弁６からのＨＣ添加により吸蔵されているＮＯxが還元される。
【０１３８】
このようなＮＯx触媒３２の場合には、アンモニア生成触媒３３にてアンモニアを生成
する場合、および吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元する場合において第２添加弁６からＨＣを添加する必要がある。ここで、第２添加弁６からＨＣを添加させる要求があるにもかかわらず第２添加弁６からＨＣを添加しなければ、排気の浄化機能の低下の度合いが大きくなる。すなわち、第２添加弁６からＨＣを添加しないとＮＯxを浄化
することが困難となる。一方、第１添加弁５から燃料を添加しなくてもフィルタ４１からＰＭが流出することは殆どない。そのため、本実施例では、ＮＯx触媒３２またはアンモ
ニア生成触媒３３へのＨＣ添加の優先度が、フィルタ４１へのＨＣ添加よりも高いとして、ＮＯx触媒３２またはアンモニア生成触媒３３へのＨＣ添加を優先的に行なう。つまり
、フィルタ４１の再生要求とＮＯxを還元する要求とが重なった場合には、ＮＯx触媒３２またはアンモニア生成触媒３３へのＨＣ添加を優先して行なう。これは、ＨＣの供給により還元雰囲気とするほうの優先度が高いともいえる。
【０１３９】
さらに、前述の実施例では吸蔵還元型ＮＯx触媒を備えているが、これに代えて以下の
構成としてもよい。図１０は、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０とアンモニア選択還元型ＮＯx触媒３５とを備えた排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１の排気通路２には、内燃機関１側（すなわち上流側）から順に、第１添加弁、酸化触媒４２、フィルタ４１、第２添加弁６、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０、ＮＯ２生成触媒３７、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒３５、酸化触媒３６が設けられている。このような構成では、吸蔵還元型ＮＯx触媒
３０、ＮＯ２生成触媒３７、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒３５、および酸化触媒３６
が、本発明における第１排気浄化装置に相当する。
【０１４０】
ここで、第２添加弁６から吸蔵還元型ＮＯx触媒３０へＨＣを過剰に添加すると、該吸
蔵還元型ＮＯx触媒３０にてアンモニアを生成することができる。このアンモニアはアン
モニア選択還元型ＮＯx触媒３５に吸着される。そして、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒３５では、アンモニアが排気中のＮＯxに選択的に作用して該ＮＯxが還元される。また、ＮＯ２生成触媒３７は、排気中のＮＯ２の比率を高くすることにより、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒３５においてＮＯxをより還元し易くする。アンモニア選択還元型ＮＯx触
媒３５から流出したＨＣやアンモニアは下流の酸化触媒３６にて酸化される。
【０１４１】
このように構成された排気浄化装置では、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０に吸蔵されている
ＮＯxを還元するとき、またはアンモニア選択還元型ＮＯx触媒３５へアンモニアを供給するときに第２添加弁６から吸蔵還元型ＮＯx触媒３０へＨＣが添加される。ここで、第２
添加弁６からＨＣを添加させる要求があるにもかかわらず第２添加弁６からＨＣを添加しなければ、排気の浄化機能の低下の度合いが大きくなる。すなわち、第２添加弁６からＨＣを添加しないとＮＯxを浄化することが困難となる。一方、第１添加弁５から燃料を添
加しなくてもフィルタ４１からＰＭが流出することは殆どない。そのため、本実施例では、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０へのＨＣ添加の優先度が、フィルタ４１へのＨＣ添加よりも
高いとして、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０へのＨＣ添加を優先的に行なう。つまり、フィル
タ４１の再生要求とＮＯxを還元する要求とが重なった場合には、吸蔵還元型ＮＯx触媒３０へのＨＣ添加を優先して行なう。これは、ＨＣの供給により還元雰囲気とするほうの優先度が高いともいえる。
【０１４２】
なお、前述の本実施例では、第１添加弁５または第２添加弁６の何れか一方からＨＣを添加しているときには他方からのＨＣ添加を停止しているが、これに代えて、他方からのＨＣ添加量を通常よりも減少させてもよい。通常の添加量とは、ＮＯx触媒３０の硫黄被
毒回復またはＮＯx触媒３０におけるＮＯxの還元とフィルタ４１の再生とが同時に行なわれていないときのＨＣ添加量である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１による第１添加弁および第２添加弁からの単位時間あたりのＨＣ添加量の推移を示したタイムチャートである。
【図３】実施例１によるＨＣ添加制御のフローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２による第１添加弁及び第２添加弁からの単位時間あたりのＨＣ添加量、及び各添加弁からの添加量積算値、要求添加量積算値の推移を示したタイムチャートである。
【図５】実施例３による第１添加弁及び第２添加弁からの単位時間あたりのＨＣ添加量、及び各添加弁からの添加量積算値、要求添加量積算値の推移を示したタイムチャートである。
【図６】実施例４による第１添加弁及び第２添加弁からの単位時間あたりのＨＣ添加量、及び各添加弁からの添加量積算値、要求添加量積算値の推移を示したタイムチャートである。
【図７】実施例７による第１添加弁及び第２添加弁からの単位時間あたりのＨＣ添加量の推移を示したタイムチャートである。
【図８】吸蔵還元型ＮＯx触媒の代わりに尿素選択還元型ＮＯx触媒を備えた排気系の概略構成を示す図である。
【図９】アンモニア生成触媒とＮＯx触媒とを備えた排気系の概略構成を示す図である。
【図１０】吸蔵還元型ＮＯx触媒とアンモニア選択還元型ＮＯx触媒とを備えた排気系の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１     内燃機関
２     排気通路
５     第１添加弁
６     第２添加弁
７     ＥＣＵ
８     空燃比センサ
９     温度センサ
３０   吸蔵還元型ＮＯx触媒
３１   尿素選択還元型ＮＯx触媒
３２   ＮＯx触媒
３３   アンモニア生成触媒
３４   酸化触媒
３５   アンモニア選択還元型ＮＯx触媒
３６   酸化触媒
３７   ＮＯ２生成触媒
４１   パティキュレートフィルタ
４２   酸化触媒
５１   尿素添加弁
【図１】
0004910932.tif 000002
【図２】
0004910932.tif 000003
【図３】
0004910932.tif 000004
【図４】
0004910932.tif 000005
【図５】
0004910932.tif 000006
【図６】
0004910932.tif 000007
【図７】
0004910932.tif 000008
【図８】
0004910932.tif 000009
【図９】
0004910932.tif 000010
【図１０】
0004910932.tif 000011