JP5915516B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
内燃機関の排気通路に還元剤を添加するための還元剤添加弁を備えることがある。この還元剤添加弁には、排気中の粒子状物質が付着する。そして、還元剤添加弁の温度が高い場合には、還元剤添加弁に付着した粒子状物質が熱により固まり、該還元剤噴射弁の噴孔を塞ぐ虞がある。すなわち、還元剤添加弁に詰まりが生じ得る。これに対し、還元剤添加弁の温度を低下させることにより、該還元剤添加弁に詰まりが生じることを抑制できる。そして、還元剤添加弁から定期的に還元剤を噴射することで、該還元剤添加弁の温度を低下させることができる。このような還元剤の詰まりを抑制するための還元剤の添加を以下、「詰まり抑制噴射」と称する。
そして、内燃機関の排気通路に上流側から順に、燃料を噴射する燃料添加弁と、酸化触媒とを備え、酸化触媒の活性前は、燃料添加弁の詰まり抑制噴射時の添加量を制限する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、酸化触媒よりも下流側に選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）を備える場合がある。ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒に流入する排気中のＮＯｘ量に占めるＮＯ２量の割合（以下、ＮＯ２比率という）によって変わる場合がある。ここで、詰まり抑制噴射を実施すると、酸化触媒における酸化能力が低下する。このため、ＮＯからＮＯ２への酸化が抑制されるので、ＮＯ２比率が低下する。このようにしてＮＯ２比率が低下すると、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率が低下する虞がある。すなわち、詰まり抑制噴射を実施することで、ＮＯｘ浄化率が低下する虞がある。
特開２００７−０６４１８３号公報 特開２００４−０６０５１５号公報 特開２００７−０７１１７５号公報 特開２００９−１３８７３１号公報
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、その目的は、還元剤添加弁の詰まりを抑制する添加を実施するときのＮＯｘ浄化率の低下を抑制することにある。
上記課題を達成するために本発明では、
内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する第一排気浄化装置と、
前記第一排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられＮＯｘの選択還元機能を有する第二排気浄化装置と、
前記第一排気浄化装置よりも上流の排気通路に設けられ排気中に燃料を噴射する燃料添加弁と、
を備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記燃料添加弁から燃料を噴射する所定の条件が成立した場合に、前記第二排気浄化装
置の温度が、所定の温度範囲内のときには、所定の温度範囲外のときよりも、前記燃料添加弁から噴射する燃料量を少なくする制御装置を備える。
第一排気浄化装置は、例えば酸化能力を有する触媒を備えている。この触媒はフィルタに担持されていてもよい。また、酸化能力を有する触媒よりも下流にフィルタを備えたものを第一排気浄化装置としてもよい。第二排気浄化装置は、例えば選択還元型ＮＯｘ触媒を備えている。この選択還元型ＮＯｘ触媒はフィルタに担持されていてもよい。
燃料添加弁は、第一排気浄化装置に燃料を供給する。この燃料は、第一排気浄化装置において反応するときに、該第一排気浄化装置の酸化能力を低下させる。制御装置は、ＳＣＲ触媒の温度が、所定の温度範囲内の場合に、燃料添加弁からの燃料噴射量を減量する。なお、所定の温度範囲は、燃料添加弁から燃料を噴射するときに燃料噴射量を減量しなければＮＯｘ浄化率が低下する温度範囲としてもよい。ここで、ＳＣＲ触媒の温度によっては、ＮＯ２比率が変化することで、ＮＯｘ浄化率が変化してしまう。このような温度範囲内のときに燃料添加弁から燃料を噴射させると、ＮＯｘ浄化率が低下し得る。一方、燃料添加弁からの燃料噴射量を減量すると、第一排気浄化装置における酸化能力の低下を抑制することができるため、ＮＯｘ浄化率の低下を抑制できる。なお、燃料添加弁から燃料を噴射する所定の条件は、詰まり抑制噴射を実行する条件としてもよい。詰まり抑制噴射は、規定間隔で行うことができる。すなわち、規定間隔で所定の条件が成立するとしてもよい。また、「燃料添加弁から燃料を噴射する所定の条件が成立した場合」は、詰まり抑制噴射を実施する場合としてもよい。
本発明においては、前記所定の温度範囲は、前記第二排気浄化装置に流入する排気中のＮＯｘ量に占めるＮＯ２量の割合が変化すると、前記第二排気浄化装置におけるＮＯｘ浄化率が変化する温度範囲であってもよい。
燃料添加弁からの燃料噴射量を減少させることにより、ＮＯ２比率の減少度合いが小さくなる。これにより、より多くのＮＯ２をＳＣＲ触媒に流入させることができるので、ＮＯｘ浄化率の低下を抑制できる。また、ＮＯ２比率が変化するとＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率が変化する温度範囲に限って燃料添加弁からの燃料噴射量を減少させることにより、所定の温度範囲外のときには、燃料添加弁の温度上昇を抑制することができる。また、所定の温度範囲外のときには、燃料添加弁からの燃料噴射量を減少させてＮＯ２比率を高めたとしても、ＮＯｘ浄化率に影響がないため、燃料噴射量を減少させる必要もない。なお、ＮＯ２比率が変化したときのＮＯｘ浄化率の変化量が非常に小さいと考えられる所定量以下の場合には、ＮＯｘ浄化率は変化していないと考えてもよい。
本発明においては、前記制御装置は、前記燃料添加弁から燃料を噴射する所定の条件が成立した場合に、前記燃料添加弁において基準となる燃料噴射量を算出し、前記第二排気浄化装置の温度が、所定の温度範囲内のときには、前記基準となる燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量を減少させ、前記第二排気浄化装置の温度が、前記所定の温度範囲よりも低い温度範囲であって、前記所定の温度範囲に隣り合う温度範囲、又は、前記所定の温度範囲よりも高い温度範囲であって、前記所定の温度範囲に隣り合う温度範囲の場合には、前記基準となる燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量を増加させてもよい。
基準となる燃料噴射量（以下、基準噴射量ともいう）は、例えば内燃機関の運転状態に基づいて算出される燃料噴射量であり、燃料添加弁の詰まりを抑制するために必要となる燃料噴射量である。なお、基準噴射量が少なすぎると、燃料添加弁の詰まりを抑制することが困難となり、基準噴射量が多すぎると、燃料の消費量が多くなって燃費の悪化を招く。したがって、基準噴射量は、燃料添加弁の詰まりを抑制するために必要な燃料噴射量の下限値としてもよい。
そして、燃料噴射によりＮＯｘ浄化率が低下する虞がある場合には、燃料添加弁から燃料を噴射するときに、基準噴射量よりも少ない量の燃料を噴射させる。基準噴射量よりも少ない量の燃料を噴射させることで、ＮＯｘ浄化率の低下を抑制できるが、燃料添加弁の温度が高くなって詰まりが発生する虞がある。そこで、所定の温度範囲に入る前に、予め基準噴射量よりも多い量の燃料を噴射させておくことで、燃料添加弁の温度を必要以上に低下させておく。これにより、所定の温度範囲内で燃料添加弁の温度が上昇したとしても、詰まりが発生する温度に達するまでには余裕があるため、詰まりが発生することを抑制できる。
本発明においては、前記制御装置は、実際の燃料噴射量から前記基準となる燃料噴射量を減じた値の積算値が、所定値以下となった場合には、前記燃料添加弁から噴射する燃料量を前記基準となる燃料噴射量としてもよい。
実際の燃料噴射量から基準噴射量を減じた値の積算値は、燃料添加弁の温度と関連している。すなわち、基準噴射量よりも多くの燃料を噴射した場合には、燃料添加弁の温度が必要以上に低くなり、基準噴射量よりも少ない燃料を噴射した場合には、燃料添加弁の温度が、詰まりを抑制するために必要となる温度よりも高くなる。燃料添加弁の温度の下降分と上昇分とは、基準噴射量からの増減量によって決まり、この増減量は、燃料添加弁の温度と相関関係にある。そして、実際の燃料噴射量から基準噴射量を減じた値の積算値は、燃料添加弁の温度の過不足の状態を表しており、積算値が大きくなるほど、燃料添加弁の温度は低いといえる。しかし、ＳＣＲ触媒の温度が前記所定の温度範囲内となっている時間が長く続くと、燃料添加弁の温度が高くなり、詰まりが発生する虞がある。このようなときには、実際の燃料噴射量から基準噴射量を減じた値の積算値が小さくなる。そこで、実際の燃料噴射量から基準噴射量を減じた値の積算値であって、燃料添加弁に詰まりが生じる虞のある積算値を所定値として設定している。そして、この積算値が所定値以下となった場合に、燃料添加弁からの燃料噴射量を基準噴射量とすることにより、燃料添加弁の温度を、詰まりの発生しない温度に維持することができる。
なお、燃料噴射量の増減があったとしても、長い時間が経過すると、現時点における燃料添加弁の温度に与える影響が小さくなるため、前記積算値は、所定期間における積算値としてもよい。
本発明によれば、還元剤添加弁の詰まりを抑制する添加を実施するときのＮＯｘ浄化率の低下を抑制することができる。
実施例に係る内燃機関と、その排気系との概略構成を示す図である。 ＳＣＲ触媒の温度と、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率との関係を示した図である。 ＳＣＲ触媒の温度と、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量との関係を示した図である。 詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を決定するフローを示したフローチャートである。 ＳＣＲ触媒の温度と、基準噴射量の補正係数と、の関係を示した図である。 図４に示すルーチンが実施された場合の、内燃機関に関する各パラメータの推移を例示したタイムチャートである。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の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＞
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系との概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関であるが、ガソリン機関であってもよい。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側から順に、酸化触媒３、フィルタ４、選択還元型ＮＯｘ触媒５（以下、ＳＣＲ触媒５という。）が備えられている。
酸化触媒３は、酸化能力を有する触媒であり、排気中の例えばＨＣまたはＣＯを酸化させる。なお、酸化触媒３は、酸化能力を有する他の触媒（例えば三元触媒または吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）であってもよい。そして、本実施例においては酸化触媒３が、本発明における第一排気浄化装置に相当する。
フィルタ４は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。なお、酸化触媒３は、フィルタ４に担持されていてもよい。
ＳＣＲ触媒５は、還元剤を吸着しておき、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。ＳＣＲ触媒５へ供給する還元剤には、ＮＨ３を利用することができる。なお、ＳＣＲ触媒５は、フィルタ４に担持されていてもよい。例えば、酸化触媒３よりも下流に、ＳＣＲ触媒５を担持したフィルタ４を備えていてもよい。また、酸化触媒３を担持したフィルタ４よりも下流に、ＳＣＲ触媒５を備えていてもよい。そして、本実施例においてはＳＣＲ触媒５が、本発明における第二排気浄化装置に相当する。
酸化触媒３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燃料（ＨＣ）を噴射する燃料添加弁７が設けられている。燃料添加弁７から排気中にＨＣを添加することにより、酸化触媒３でＨＣを反応させ、この反応熱により排気の温度を上昇させることができる。例えば、酸化触媒３、フィルタ４、ＳＣＲ触媒５の温度を上昇させるときに、燃料添加弁７からＨＣを添加する。
また、フィルタ４よりも下流で且つＳＣＲ触媒５よりも上流の排気通路２には、排気中に尿素水またはアンモニア（ＮＨ３）を添加するアンモニア添加弁８が設けられている。尿素水は、排気の熱により加水分解されてアンモニアとなる。なお、アンモニア添加弁８は、酸化触媒３よりも上流に設けてもよく、また、酸化触媒３よりも下流で且つフィルタ４よりも上流に設けてもよい。アンモニアは、ＳＣＲ触媒５において還元剤として利用される。
また、酸化触媒３よりも下流で且つフィルタ４よりも上流の排気通路２には、排気の温度を検出する第一温度センサ１１及び排気の空燃比を検出する空燃比センサ１２が取り付けられている。なお、第一温度センサ１１により酸化触媒３の温度またはフィルタ４の温度を検出することができる。また、空燃比センサ１２により、酸化触媒３から流出する排気の空燃比、または、フィルタ４に流入する排気の空燃比を検出することができる。また、フィルタ４よりも下流で且つアンモニア添加弁８よりも上流の排気通路２には、排気の温度を検出する第二温度センサ１３が取り付けられている。この第二温度センサ１３により、フィルタ４の温度またはＳＣＲ触媒５の温度を検出することができる。なお、酸化触
媒３、フィルタ４、ＳＣＲ触媒５の夫々に温度センサを取り付けて、夫々の部材の温度を直接検出してもよい。
なお、上記センサは、全て取り付ける必要はなく、適宜選択して取り付けてもよい。
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ＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
ＥＣＵ１０には、上記センサ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ＥＣＵ１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁７、アンモニア添加弁８が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
そして、ＥＣＵ１０は、酸化触媒３に対してＨＣを供給することで、酸化触媒３及び排気の温度を上昇させる。例えば、ＳＣＲ触媒５の温度が低いためにＮＯｘ浄化率が低い場合に、酸化触媒３にＨＣを供給することで、ＳＣＲ触媒５の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒３の温度を上昇させて浄化率を高めたいときにも、酸化触媒３にＨＣを供給することで該酸化触媒３の温度を上昇させることができる。
また、ＥＣＵ１０は、フィルタ４に捕集されているＰＭ量が閾値に達すると、酸化触媒３へＨＣを供給して排気の温度を上昇させる。そうすると、フィルタ４の温度が上昇するため、ＰＭが酸化される。これにより、フィルタ４からＰＭを除去することができる。このようにして、フィルタ４の再生が実施される。なお、酸化触媒３よりも下流に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えている場合には、該酸化触媒３にＨＣを供給することで、該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させて、硫黄被毒を回復させることができる。
このように酸化触媒３へＨＣを供給するために、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７から燃料を添加させる。
また、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７の温度を低下させるために、該燃料添加弁７から燃料を噴射させる詰まり抑制噴射を実施している。詰まり抑制噴射は、内燃機関１が作動している場合に規定間隔で実施され、該規定間隔は、燃料添加弁７の温度が詰まりを抑制する温度である規定温度となるように予め定められている。また、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７の温度が、詰まりを抑制する温度となるような燃料噴射量である基準噴射量を算出し、該基準噴射量にしたがって詰まり抑制噴射を実施する。
しかし、詰まり抑制噴射を実施することにより、酸化触媒３における酸化能力が低下し、該酸化触媒３及びフィルタ４においてＮＯ２に酸化されるＮＯの量が減少する。このため、ＳＣＲ触媒５に流入するＮＯｘ量に対するＮＯ２量の比（ＮＯ２比率）が低下する。なお、ＮＯｘ量は、ＮＯとＮＯ２とを合わせた量としてもよい。そして、ＳＣＲ触媒５の温度によっては、ＮＯ２比率が低下することにより、ＮＯｘ浄化率が低下する。
ここで、図２は、ＳＣＲ触媒５の温度と、ＳＣＲ触媒５におけるＮＯｘ浄化率との関係を示した図である。実線は、ＮＯ２比率が３０％の場合を示し、一点鎖線は、ＮＯ２比率が４０％の場合を示し、破線は、ＮＯ２比率が５０％の場合を示す。
図２に示されるように、ＳＣＲ触媒５の温度が高くなるほど、ＮＯｘ浄化率が高くなる。そして、ＳＣＲ触媒５の温度が例えば１５０℃から２００℃までの範囲内では、ＮＯ２比率が５０％に近付くほどＮＯｘ浄化率が高くなる。この温度範囲内では、ＮＯｘが還元されるときにＮＯとＮＯ２とが同じ数だけ必要となるため、ＮＯ２比率が５０％のときに
最もＮＯｘ浄化率が高くなる。一方、ＳＣＲ触媒５の温度が例えば１５０℃よりも低い場合、及び、例えば２００℃よりも高い場合には、ＮＯｘ浄化率は温度に応じてほぼ決まるため、ＮＯ２比率の影響はほとんどない。
ところで、内燃機関１から排出されたばかりのガス中のＮＯ２比率は５０％よりも低いが、酸化触媒３においてＮＯを酸化させることにより、ＮＯ２比率を５０％に近付けることができる。なお、ＮＯ２比率が５０％に近付くような酸化能力を酸化触媒３に持たせておいてもよい。
このようにＮＯ２比率が５０％に近付くように調整された酸化触媒３を排気通路２に備えたとしても、詰まり抑制噴射を実施した場合には、酸化触媒３における酸化能力が低下するため、ＮＯ２比率が低くなってしまう。このため、ＳＣＲ触媒５におけるＮＯｘ浄化率が低下してしまう。
そこで本実施例では、ＮＯ２比率が変わるとＮＯｘ浄化率が変わる所定の温度範囲内の場合には、酸化触媒３の酸化能力の低下を抑制するように、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を、他の温度のときと比較して減少させる。このときの燃料噴射量は、基準噴射量よりも少ない。燃料添加弁７からの燃料噴射量を低減することにより、酸化触媒３における酸化能力の低下を抑制できるため、ＮＯの酸化を促進させることができる。なお、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量が多いほど、酸化触媒３における酸化能力は低くなる。
このように、ＳＣＲ触媒５の温度が所定の温度範囲内の場合には、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を減少させることで、ＮＯｘ浄化率を高めることができる。
しかし、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を基準噴射量よりも少なくすることにより、燃料添加弁７の温度が、詰まりを抑制する温度である規定温度よりも高くなる虞がある。すなわち、燃料添加弁７の詰まりが発生する虞がある。
そこで本実施例では、ＳＣＲ触媒５の温度が、前記所定の温度範囲よりも低い温度範囲または高い温度範囲であって、前記所定の温度範囲に隣り合う温度範囲内の場合には、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を基準噴射量よりも増加させてもよい。
ここで、図３は、ＳＣＲ触媒５の温度と、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量との関係を示した図である。前記所定の温度範囲に隣り合う温度範囲内のときに、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を基準噴射量よりも多くすることにより、燃料添加弁７の温度が、詰まりを抑制する温度である規定温度よりもさらに低くなる。これにより、ＳＣＲ触媒５の温度が前記所定の温度範囲内となったときには、燃料添加弁７の温度が必要以上に低下している状態になっているので、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を減少させたとしても、燃料添加弁７の温度が規定温度よりも高くなることを抑制できる。なお、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を基準噴射量よりも増加させるのは、ＳＣＲ触媒５の温度が、前記所定の温度範囲よりも低い温度の場合、又は、前記所定の温度範囲よりも高い温度の場合の少なくとも一方であってもよい。
また、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を基準噴射量よりも多くする温度範囲は、燃費の悪化等を考慮して決定してもよい。ここで、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を基準噴射量よりも多くする温度範囲を広くすることにより、詰まりが発生することをより抑制できるが、燃費が悪化する虞がある。また、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を基準噴射量よりも多くする温度範囲を狭くし過ぎると、詰まりが発生する確率が高くなる。したがって、燃費の悪化の抑制と、詰まりの発生の抑制とを考慮して、実験又はシミュレーションにより、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を基準噴射量よりも多くする温度範囲を求めておいても
よい。また、このときの燃料噴射量も同様に求めることができる。
なお、ＳＣＲ触媒５の温度が前記所定の温度範囲内である時間が長くなると、燃料添加弁７の温度が詰まりを抑制する温度である規定温度よりも高くなる虞がある。そこで本実施例では、例えば、実際の燃料噴射量から基準噴射量を減じた値の積算値が、所定値以下となった場合には、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を基準噴射量に戻してもよい。また、例えば、基準噴射量よりも増加させて燃料を噴射したときの燃料の増加分の総量よりも、基準噴射量よりも減少させて燃料を噴射したときの燃料の減少分の総量のほうが大きくなった場合には、燃料添加弁７に詰まりが発生する虞があると考えて、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量を基準噴射量に戻してもよい。
図４は、詰まり抑制噴射時の燃料噴射量を決定するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により、所定時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては図４に示すルーチンを処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
ステップＳ１０１では、燃料添加弁７の温度が詰まりを抑制する温度となるような燃料噴射量である基準噴射量が算出される。ここで、燃料添加弁７の温度は、機関回転数及び機関負荷によって変わる。すなわち、機関回転数及び機関負荷と、基準噴射量とは相関関係にある。そこで、機関回転数及び機関負荷と、基準噴射量との関係を求めるマップまたは式を、予め実験又はシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。
ステップＳ１０２では、基準噴射量を補正して、詰まり抑制噴射時に実際に噴射する燃料量（補正噴射量）が算出される。ここで、図５は、ＳＣＲ触媒５の温度と、基準噴射量の補正係数と、の関係を示した図である。図５に示した関係は、図３に示した関係に対応している。すなわち、ステップＳ１０１で算出される基準噴射量に、ステップＳ１０２で算出される補正係数を乗算して得られる燃料噴射量が、図３に示した燃料噴射量となるように、図５のマップが設定されている。補正係数は、予め実験またはシミュレーション等により最適値を求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。
ステップＳ１０３では、積算補正量が読み込まれる。積算補正量は、実際の燃料噴射量から基準噴射量を減じた値を積算した積算値である。すなわち、基準噴射量よりも多い分の燃料噴射量を加算し、基準噴射量よりも少ない分の燃料噴射量を減算した値である。なお、現時点から所定期間前までの積算値としてもよい。
ステップＳ１０４では、詰まり抑制噴射時における燃料噴射量の減量補正が実施されているか否か判定される。すなわち、補正噴射量が基準噴射量よりも少ないか否か判定される。本ステップでは、ＳＣＲ触媒５の温度が、前記所定の温度範囲内であるか否か判定してもよい。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
ステップＳ１０５では、積算補正量が所定値以下であるか否か判定される。本ステップでは、燃料添加弁７の詰まりを抑制することが可能な状態であるか否か判定している。ここでいう所定値は、燃料添加弁７の詰まりを抑制することができる積算補正量であり、例えば０としてもよい。また、実験またはシミュレーション等を行った結果に基づいて所定値を設定してもよい。本ステップでは、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量の減量補正が長時間行われることで、燃料添加弁７に詰まりが発生する虞があるか否か判定している。ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
ステップＳ１０６では、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量が、基準噴射量に設定される。すなわち、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量の減量補正が長時間行われることで燃料添加弁７の詰まりが発生する虞があるため、減量補正を禁止している。
ステップＳ１０７では、詰まり抑制噴射時に噴射する燃料量が、補正噴射量に設定される。これにより、燃料添加弁７の詰まりが発生することを抑制しつつ、ＮＯｘ浄化率が低下することを抑制できる。
ここで、図６は、図４に示すルーチンが実施された場合の、内燃機関１に関する各パラメータの推移を例示したタイムチャートである。図６において、「車速」は、内燃機関１が搭載される車両の速度を示しており、「燃料噴射量」は、詰まり抑制噴射時に噴射される燃料量を示しており、「ＮＯｘ浄化率」は、ＳＣＲ触媒５に流入するＮＯｘ量に対するＳＣＲ触媒５で還元されたＮＯｘ量を示している。実線は、本実施例に係る制御を実施した場合を示し、破線は、常に基準噴射量を噴射する場合であり従来の詰まり抑制噴射を実施した場合を示している。
本実施例では、Ｔ１の時点においては、ＳＣＲ触媒５の温度が、所定の温度範囲よりも低く且つ所定の温度範囲に隣り合う温度範囲内となっているため、詰まり抑制噴射時に燃料噴射量の増量補正が行われている。このときには、従来よりも燃料添加弁７の温度が低くなる。また、このときには、ＮＯ２比率が低くなるものの、ＳＣＲ触媒５の温度が低いために、ＮＯｘ浄化率は従来と殆ど変らない。
また、本実施例では、Ｔ２の時点においては、ＳＣＲ触媒５の温度が所定の温度範囲内であるため、詰まり抑制噴射時に燃料の減量補正が行われている。このときには、Ｔ１の時点における増量補正の影響で、燃料添加弁７の温度が低くなっているため、Ｔ２の時点において燃料添加弁７の温度が上昇したとしても、従来よりも温度が高くなることが抑制されている。そして、詰まり抑制噴射時に燃料の減量補正が行われているため、ＮＯ２比率の減少量が従来よりも抑えられる。このため、ＮＯｘ浄化率の低下が抑制されている。
また、本実施例では、Ｔ３の時点において、積算補正量が所定値まで減少したため、Ｔ４の時点において、詰まり抑制噴射時における燃料噴射量の減量補正が禁止される。これにより、燃料噴射量が従来と同じになる。
以上説明したように本実施例によれば、ＳＣＲ触媒５の温度が、所定の温度範囲内の場合には、詰まり抑制噴射時における燃料噴射量を減量補正するため、ＮＯｘ浄化率が低下することを抑制できる。また、ＳＣＲ触媒５の温度が、所定の温度範囲外の場合であって、該所定の温度範囲に隣り合う温度範囲内の場合には、詰まり抑制噴射時における燃料噴射量を増量補正するため、その後に減量補正が行われたとしても、燃料添加弁７の温度が過度に高くなることを抑制できる。これにより、燃料添加弁７の詰まりが発生することを抑制できる。また、積算補正量が所定値以下になる場合には、減量補正を禁止するため、燃料添加弁７の温度が高くなることにより詰まりが発生することを抑制できる。
１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 酸化触媒
４ フィルタ
５ 選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
７ 燃料添加弁
８ アンモニア添加弁
１０ ＥＣＵ
１１ 第一温度センサ
１２ 空燃比センサ
１３ 第二温度センサ

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する第一排気浄化装置と、
    前記第一排気浄化装置よりも下流の排気通路に設けられＮＯｘの選択還元機能を有する第二排気浄化装置と、
    前記第一排気浄化装置よりも上流の排気通路に設けられ排気中に燃料を噴射する燃料添加弁と、
    を備える内燃機関の排気浄化装置において、
    前記燃料添加弁から燃料を噴射する所定の条件であって前記燃料添加弁の詰まりを抑制するための噴射である詰まり抑制噴射を実行する条件が成立した場合に、前記第二排気浄化装置の温度が、所定の温度範囲内のときには、所定の温度範囲外のときよりも、前記燃料添加弁から噴射する燃料量を少なくする制御装置を備える内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記所定の温度範囲は、前記第二排気浄化装置に流入する排気中のＮＯｘ量に占めるＮＯ２量の割合が変化すると、前記第二排気浄化装置におけるＮＯｘ浄化率が変化する温度範囲である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記制御装置は、前記燃料添加弁から燃料を噴射する所定の条件であって前記燃料添加弁の詰まりを抑制するための噴射である詰まり抑制噴射を実行する条件が成立した場合に、前記燃料添加弁の詰まりを抑制するために必要となる燃料噴射量であって基準となる燃料噴射量を算出し、前記第二排気浄化装置の温度が、所定の温度範囲内のときには、前記基準となる燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量を減少させ、前記第二排気浄化装置の温度が、前記所定の温度範囲よりも低い温度範囲であって、前記所定の温度範囲に隣り合う温度範囲、又は、前記所定の温度範囲よりも高い温度範囲であって、前記所定の温度範囲に隣り合う温度範囲の場合には、前記基準となる燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量を増加させる請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記制御装置は、実際の燃料噴射量から前記基準となる燃料噴射量を減じた値の積算値が、前記第二排気浄化装置の温度が前記所定の温度範囲内のときに、所定値以下となった場合には、前記燃料添加弁から噴射する燃料量を前記基準となる燃料噴射量とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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