JP4645586B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関から排出される排気を浄化する技術として、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒等）や、排気中に含まれる微粒子物質を捕集するフィルタなどの排気浄化装置を備えた排気浄化システムが知られている。

ところで、上記の排気浄化装置を備える排気浄化システムに対し、該排気浄化装置の温度を迅速に所定の要求温度まで上昇させる昇温要求が出される場合がある。例えば、ＮＯｘ触媒の温度が活性温度よりも低いときには迅速に活性温度まで上昇させる必要がある。また、ＮＯｘ触媒に対するＳＯｘ被毒回復制御が実施される場合にはＮＯｘ触媒を高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）に維持する必要がある。また、フィルタに捕集されたＰＭを酸化除去するＰＭ再生制御を実施する場合には該フィルタの温度をＰＭが酸化（燃焼）可能な温度（例えば、５００℃乃至７００℃）まで上昇させる必要がある。

また、内燃機関から排出される排気にＮＯｘ触媒を迂回させることの可能なバイパス通路を備え、運転状態に基づいて該バイパス通路を通過する排気の流量を調節可能な排気浄化システムも提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平６−１０６５６号公報 特開２００６−１５３０００号公報

しかしながら、上記従来技術には排気浄化装置を迅速に昇温させるための技術は開示されていない。また、排気浄化装置に対して昇温制御を実施する際に、排気浄化装置を通過する排気による熱の持ち去りや、排気浄化装置の熱容量が大きいことに起因して、排気浄化装置の温度を所定の要求温度まで迅速に上昇させることが困難となる場合があった。

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、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置を該排気浄化装置に要求される目標温度まで迅速に昇温することのできる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、排気浄化装置を該排気浄化装置に要求される目標温度まで昇温させるときに、前段触媒を通過する流量を減少させ且つ還元剤供給手段に還元剤を前段触媒に供給させることによって前段触媒を昇温した後、前段触媒を通過する流量を増加させることによって排気を介して前段触媒から排気浄化装置に熱量を供給させることを最大の特徴とする。

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ると共に酸化機能を有する前段触媒と、
前記排気通路における前記前段触媒よりも下流側に設けられるとともに排気を浄化する排気浄化装置と、
前記前段触媒よりも上流側に設けられると共に、前記前段触媒及び前記排気浄化装置に
還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気通路における前記還元剤供給手段よりも上流側の部分と前記前段触媒の下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前段触媒を迂回させるバイパス通路と、
前記排気が前記バイパス通路を通過する流量であるバイパス側流量を増加させると共に該排気が前記前段触媒を通過する流量である触媒側流量を減少させる触媒側減量制御と、前記バイパス側流量を減少させると共に前記触媒側流量を増加させる触媒側増量制御とを実行可能な排気流量変更手段と、
を備え、
前記排気浄化装置を該排気浄化装置に要求される目標温度まで昇温させるときに、前記排気流量変更手段に前記触媒側減量制御を実行させ且つ前記還元剤供給手段に前記還元剤を供給させることによって前記前段触媒を所定の後段昇温可能温度まで昇温させた後、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させることを特徴とする。

上記構成の排気浄化システムでは、還元剤供給手段によって供給される還元剤が前段触媒において酸化されるときの反応熱により前段触媒が昇温される。そして、内燃機関から排出された排気は前段触媒において昇温され、高温となった排気が下流側の排気浄化装置に流入することにより、排気浄化装置が該排気浄化装置に要求される目標温度まで昇温される。

ところで、排気浄化装置を迅速に目標温度まで昇温するためには、前段触媒に対してより多くの熱量を与える必要がある。そうすれば、前段触媒の温度がより高温まで上昇し、下流側の排気浄化装置をより効率的に昇温させることができる。しかしながら、還元剤供給手段によって還元剤が供給されるときに前段触媒を通過する排気の流量である触媒側流量が多いと、排気による熱の持ち去り量が増加し、迅速に前段触媒を昇温させることができない場合がある。

これに対し、本発明では、排気流量変更手段に上記の触媒側減量制御及び触媒側増量制御を実行させることによって触媒側流量を増減させることができる。そして、本発明では、排気浄化装置を該排気浄化装置に要求される目標温度まで昇温させるときに、排気流量変更手段に前記触媒側減量制御を実行させる。これにより、バイパス通路を通過する排気の流量であるバイパス側流量を増加させて触媒側流量を減少させることができる。

そして、排気流量変更手段に上記触媒側減量制御を実行させつつ還元剤供給手段に還元剤を前段触媒に供給させることによって、排気による熱の持ち去りを抑制しつつ迅速に前段触媒を後段昇温可能温度まで昇温させることができる。ここで、後段昇温可能温度とは、前段触媒を通過するときに昇温する排気を排気浄化装置に流入させ、該排気浄化装置を目標温度まで昇温させるために必要な前段触媒に要求される温度を意味する。

本発明では、上記のように、前段触媒が後段昇温可能温度まで昇温した後は、排気流量変更手段に触媒側増量制御を実行させる。つまり、バイパス側流量を減少させると共に触媒側流量を増加させる。これにより、前段触媒及び該前段触媒の下流側の排気浄化装置を通過する排気の流量が増加する。その結果、前段触媒を通過して高温となった排気を介して前段触媒から排気浄化装置に熱量を好適に伝えることができる。従って、排気浄化装置を急速に目標温度まで昇温させることができる。

また、本発明では、前段触媒が後段昇温可能温度まで昇温した後であって排気浄化装置を目標温度まで触媒側増量制御によって昇温する場合に、還元剤供給手段に還元剤の供給を停止させても良い。その場合には、触媒側増量制御が行われるときに還元剤が供給されなくても排気浄化装置が目標温度まで昇温するように前段触媒を昇温すれば良い。これに
より、還元剤供給手段による還元剤の供給量を節約することができる。つまり、排気浄化装置を目標温度まで昇温させる消費される還元剤の量を可及的に低減することができる。また、触媒側増量制御が実行されるときにおいて還元剤供給手段に還元剤の供給を継続させる場合には、排気浄化装置を目標温度までより迅速に昇温させることが可能となる。

また、本発明においては、前記排気流量変更手段は、前記触媒側減量制御において前記前段触媒が前記後段昇温可能温度まで昇温するまでは前記触媒側流量を略零にさせるとより好適である。これにより、前段触媒を通過する排気によって前段触媒から持ち去られる熱量を可及的に減少させることができ、前段触媒を迅速に後段昇温可能温度まで昇温させることができる。

また、前記触媒側増量制御において前記前段触媒が前記後段昇温可能温度まで昇温した後は前記バイパス側流量を略零にさせるとより好適である。これにより、高温となったより多くの排気を排気浄化装置に流入させることができる。つまり、可及的速やかに排気浄化装置を目標温度まで昇温させることが可能となる。

尚、本発明において排気浄化装置の目標温度とは、必要に応じて様々な異なる温度に設定されても良い。例えば、排気浄化装置が排気中のＮＯｘを還元可能なＮＯｘ触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒等）を有する場合には、上記目標温度をＮＯｘ触媒の活性温度としても良い。即ち、ＮＯｘ触媒の温度が活性温度よりも低い場合には、本発明により迅速にＮＯｘ触媒を活性させても良い。触媒が活性していない場合にはＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの浄化率が著しく低下して、エミッションが悪化するからである。

また、上記構成の場合に、排気中のＳＯｘによって被毒されたＮＯｘ触媒を回復させるＳＯｘ被毒回復制御を実施するときには、ＮＯｘ触媒を高温（例えば、６００℃乃至６５０℃）に維持する必要がある。その場合には、上記目標温度をＮＯｘ触媒からＳＯｘを還元可能な温度としても良い。

また、排気浄化装置が排気中の微粒子物質（以下、単に「ＰＭ」ともいう。）を捕集可能なフィルタを有する場合には、上記目標温度をＰＭが酸化（燃焼）可能な温度（例えば、５００℃乃至７００℃）としても良い。

また、本発明におけるバイパス通路は、上述のように排気通路における還元剤供給手段よりも上流側の部分と前段触媒の下流側の部分とを連通し、排気に前段酸化触媒を迂回させる。ここで、バイパス通路の一端と連通する「前段触媒の下流側の部分」とは、排気通路における排気浄化装置よりも上流側の部分でも良いし、排気浄化装置よりも下流側の部分でも良い。

ところで、内燃機関の運転状態は随時変更されるため、運転状態（例えば、機関負荷、機関回転数等）に応じて内燃機関から排出される排気の温度や排気の流量が変化する。そして、排気浄化装置を目標温度まで昇温させる制御が実施されている間において内燃機関の運転状態が変更されると、前段触媒に流入する排気の温度や前段触媒に流入する排気の流量が変化し、更に排気浄化装置の温度も変化する場合がある。

その結果、排気浄化装置の昇温制御が実施される際に設定された温度（後段昇温可能温度）まで前段触媒を昇温しても、その後において排気浄化装置を目標温度まで確実に昇温させることができない虞がある。例えば、排気浄化装置の昇温制御が実施されてから内燃機関の運転状態がアイドル状態、或いは低負荷等に変更され、内燃機関から流出する排気の温度が過度に低下する場合が例示できる。

そこで、より確実に排気浄化装置を目標温度まで昇温させるための本発明は、
前記前段触媒が前記後段昇温可能温度まで昇温した後、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させることによって前記前段触媒から前記排気浄化装置に供給される熱量である供給熱量が前記排気浄化装置を前記目標温度まで昇温させるために必要な熱量である必要熱量よりも少ないか否かを判定する判定手段を更に備えていても良い。

ここで、判定手段は前段触媒に流入する排気の温度と前段触媒に流入する排気の流量と前段触媒の温度（後段昇温可能温度）とに基づいて後段昇温可能温度の前段触媒から排気を介して排気浄化装置に供給可能な熱量（供給熱量）を算出するようにしても良い。また、排気浄化装置の温度と該排気浄化装置の目標温度と排気浄化装置に流入する排気の流量とに基づいて、排気浄化装置を目標温度まで昇温させるために必要な熱量（必要熱量）を算出するようにしても良い。

そして、前記判定手段によって前記供給熱量が前記必要熱量よりも少ないと判定されるときに、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させ且つ前記還元剤供給手段に前記還元剤を前記前段触媒及び排気浄化装置に供給させることにより前記排気浄化装置を前記目標温度まで昇温させるようにしても良い。

これにより、排気によって熱を持ち去られる前段触媒が過度に低温となることが抑制され前段触媒を高温に維持することができる。つまり、上記の供給熱量が必要熱量に対して不足し得る場合に供給熱量を補充することができる。従って、排気浄化装置を確実に目標温度まで昇温させることができる。

また、本発明においては、前記排気浄化装置は排気中の微粒子物質（ＰＭ）を捕集可能なフィルタを有し、前記還元剤供給手段に前記還元剤を前記フィルタに供給させることによって該フィルタに捕集された前記微粒子物質（ＰＭ）を酸化除去するＰＭ再生制御を実行するＰＭ再生制御実行手段を、更に備えていても良い。

このように上記構成の排気浄化システムによれば、フィルタの温度を迅速にＰＭが酸化（燃焼）可能な温度まで上昇させ、好適にＰＭ再生制御を実行することができる。

また、通常、ＰＭ再生制御は比較的長い期間（例えば、数分間）に亘り継続される場合が多い。その場合には、フィルタの温度を一旦目標温度まで上昇させてもＰＭ再生制御の実行中においてフィルタの温度が目標温度よりも過度に低下し、フィルタに捕集されているＰＭを好適に酸化除去することができなくなる場合がある。

そこで本発明においては、前記ＰＭ再生制御実行手段に前記ＰＭ再生制御を実行させるときに、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させるようにしても良い。つまり、バイパス側流量を減少させると共に触媒側流量を増加させ、且つ還元剤供給手段によって還元剤をフィルタに供給させても良い。

これにより、ＰＭ再生制御の実行中においてフィルタの温度を目標温度（ＰＭが酸化可能な温度）に維持することができる。つまり、ＰＭ再生制御が実行される期間に亘り好適にＰＭを酸化除去することができる。

また、ＰＭ再生制御が実行されるときには触媒側流量が増加されるので、排気中に含まれる酸素を常にフィルタに供給することができる。これにより、より好適にフィルタに捕集されているＰＭを酸化除去することが可能となる。

また、本発明においては、前記排気浄化装置は排気中のＮＯｘを還元可能なＮＯｘ触媒を有し、前記還元剤供給手段に前記還元剤を前記ＮＯｘ触媒に供給させることによって該ＮＯｘ触媒において前記ＮＯｘを還元させるＮＯｘ還元制御及び／又は該ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒を回復させるＳＯｘ被毒回復制御を実行する性能再生制御実行手段を、更に備えても良い。

ここで、本発明における性能再生制御実行手段がＮＯｘ還元制御、或いはＳＯｘ被毒回復制御を実行するときにおいて、ＮＯｘ触媒の種類によって排気流量変更手段の制御を異なるようにしても良い。

例えば、本発明におけるＮＯｘ触媒が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である場合には、性能再生制御実行手段により性能再生制御（ＮＯｘ還元制御、ＳＯｘ被毒回復制御等）が実行される期間に亘り排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させるとＮＯｘ触媒に対する性能再生制御の効率が向上するため、より好適である。

そこで、排気浄化装置が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を有する場合の本発明は、前記バイパス通路は前記排気通路における前記還元剤添加手段よりも上流側の部分と前記排気浄化装置の下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前段酸化触媒及び前記排気浄化装置を迂回させるようにしても良い。

そして、前記性能再生制御実行手段に前記ＮＯｘ還元制御及び／又は前記ＳＯｘ被毒回復制御を実行させるときに、前記排気流量変更手段に前記触媒側減量制御を実行させるようにしても良い。つまり、バイパス側流量を増加させると共に触媒側流量を減少させた状態で、還元剤供給手段によって還元剤を吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給させても良い。

これにより、バイパス通路を通過する排気は前段触媒及び排気浄化装置を迂回するため、バイパス側流量を増加することにより排気浄化装置を通過する排気の流量を減少させることができる。その結果、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に供給された還元剤がＮＯｘ触媒に残留し、該ＮＯｘ触媒の下流側にすり抜けてしまうことを抑制することができる。

つまり、本発明によれば、ＮＯｘ還元制御が実行されるときの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元効率、ＳＯｘ被毒回復制御が実行されるときの吸蔵還元型ＮＯｘ触媒におけるＳＯｘの還元効率を向上させることが可能となり、以ってＮＯｘ触媒に供給する還元剤の量を節約することができる。

また、本発明では、還元剤供給手段から供給された還元剤は排気浄化装置に流入する前に先ず前段触媒を通過する。これにより、還元剤が低分子化されることにより分散効果が向上し、いわゆる還元剤の改質効果を得ることができる。その結果、上述したＮＯｘの還元効率、ＳＯｘの還元効率を更に向上させることが可能となり、還元剤供給手段によって供給される還元剤の量をより好適に節約することができる。

また、例えば本発明におけるＮＯｘ触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒である場合には、該選択還元型ＮＯｘ触媒においてＮＯｘを還元させる際に排気浄化装置を通過する排気の流量を増加させても良い。つまり、選択還元型ＮＯｘ触媒は該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入したＮＯｘを還元雰囲気下において還元させるため、排気浄化装置を通過する排気の流量を増加させた方がＮＯｘ還元制御の効率が向上するからである。

尚、上記のＮＯｘ触媒に対してＮＯｘ還元制御を実行させるときとＳＯｘ被毒回復制御を実行させるときとでは排気浄化装置（ＮＯｘ触媒）を昇温させるときの目標温度を異なる温度に設定しても良いことは当然である。

例えば、性能再生制御実行手段にＮＯｘ還元制御を実行させるときにおける排気浄化装置（ＮＯｘ触媒）の目標温度は、ＮＯｘ触媒の活性温度としても良い。ＮＯｘ触媒が活性していない場合には還元剤供給手段によって還元剤を供給してもＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの浄化率が著しく低下するからである。

また、性能再生制御実行手段にＳＯｘ被毒回復制御を実行させるときにおける排気浄化装置（ＮＯｘ触媒）の目標温度は、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを還元可能な温度（例えば、６００℃乃至６５０℃）としても良い。

また、本発明におけるＮＯｘ触媒が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である場合には還元剤としての燃料等を還元剤供給手段によって供給させても良い。また、ＮＯｘ触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒であるときは、還元剤としての尿素水、或いはアンモニア水を還元剤供給手段によって供給させても良い。

また、本発明においては、前記前段触媒活性手段を更に備えていても良い。そして、前段触媒の温度が該前段触媒の活性温度よりも低い場合には、該前段触媒活性手段によって前記前段触媒を活性温度まで昇温しても良い。

上記の前段触媒活性手段は、例えばグロープラグを有していても良いし、電気ヒータを有していても良い。そして、グロープラグ、電気ヒータ等によって前段触媒を昇温させても良い。また、該電気ヒータは排気通路における前段触媒よりも上流側に設けられても良いし、前段触媒と一体となる構成であっても良い。また、前段触媒が電気加熱式触媒である場合には、電気加熱式触媒に通電することにより前段触媒を昇温させるようにしても良い。

また、例えば上記のグロープラグや電気ヒータ等の様に特別な加熱装置を用いなくても、前段触媒活性手段は、内燃機関の燃料噴射量を増加させて該内燃機関から排出される排気の温度を上昇させることにより前段触媒を活性温度まで昇温しても良い。

本発明にあっては、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置を該排気浄化装置に要求される目標温度まで迅速に昇温することができる。

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。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、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。

図１は本実施例における内燃機関１と、その吸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、内燃機関１には、該内燃機関１に流入する吸気が流通する吸気管２が接続されており、該吸気管２には該吸気管２内を流通する吸気の流量を調節するスロットルバルブ３が設けられている。また、スロットルバルブ３より上流の吸気管２には、吸気管２内を流通する吸気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４が取り付けられている。

また、内燃機関１には、該内燃機関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、
排気を浄化する排気浄化装置１０が配置されている。この排気浄化装置１０内には排気中の微粒子物質（以下、単に「ＰＭ」という。）を捕集するフィルタ１０ａ、排気中のＮＯｘを浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）１０ｂが配置されている。以下、排気管５において、排気浄化装置１０の上流を第１排気管５ａ、下流を第２排気管５ｂという。ここで、本実施例においては第１排気管５ａ、第２排気管５ｂが本発明における排気通路に相当する。

また、第１排気管５ａには、第１排気管５ａに比して径の小さな（断面積の小さな）酸化触媒１１が設けられており、該酸化触媒１１の上流側には排気中に還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁１２が設けられている。この燃料添加弁１２は酸化触媒１１の直上流に近接して設けられている。そして、燃料添加弁１２から添加される燃料は酸化触媒１２を通過する排気の流量に関わらず、燃料添加弁１２の燃圧によって酸化触媒１１に供給される。ここで、本実施例においては燃料添加弁１２が本発明における還元剤供給手段に相当する。また、本実施例においては酸化触媒１１が本発明における前段触媒に相当する。

また、第１排気管５ａにおける燃料添加弁１２よりも上流側の部分と第２排気管５ｂとはバイパス管５ｃによって連通されている。つまり、本実施例においては排気に該バイパス管５ｃを通過させることにより、排気に酸化触媒１１及び排気浄化装置１０を迂回させることできる。ここで、本実施例においてはバイパス管５ｃが本発明におけるバイパス通路に相当する。

また、第１排気管５ａにおけるバイパス管５ｃとの連通部には、排気に酸化触媒１１側とバイパス管５ｃ側との何れを通過させるかを切り換えることの可能な排気切換弁２０が備えられている。ここで、排気に酸化触媒１１側を通過させるときの排気切換弁２０の停止位置を「触媒側位置」、バイパス管５ｃ側を通過させるときの排気切換弁２０の停止位置を「バイパス側位置」と称す。

また、第１排気管５ａにおける酸化触媒１１の直上流には、通電により発熱するグロープラグ１３が設けられている。また、第１排気管５ａにおける酸化触媒１１よりも上流側には酸化触媒１１に流入する排気の温度を検出する第１温度センサ１４が設けられている。更に、第１排気管５ａにおける酸化触媒１１と排気浄化装置１０との間の部分には酸化触媒１１の温度を検出する第２温度センサ１５が、第２排気管５ｂには排気浄化装置１０の温度を検出する第３温度センサ１６が設けられている。

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及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３０が併設されている。こ
のＥＣＵ３０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ほか、内燃機関１の燃料添加弁１２や排気切換弁２０等に係る制御を行うユニットである。

ＥＣＵ３０には、内燃機関１の回転数を検出するクランクポジションセンサ７や、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ８、エアフローメータ４などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類のほか、第１温度センサ１４〜第３温度センサ１６が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３０には、内燃機関１内の燃料噴射弁（図示省略）、燃料添加弁１２、グロープラグ１３、排気切換弁２０が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３０によって制御されるようになっている。

また、ＥＣＵ３０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。

＜昇温制御＞
次に、本実施例の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置１０の温度を該排気浄化装置１０に要求される目標温度まで上昇させるための制御について説明する。ここでは、フィルタ１０ａの温度ＴＦをフィルタ目標温度ＴＦｔまで上昇させる昇温制御を例として説明する。フィルタ目標温度ＴＦｔとはフィルタ１０ａに要求される目標温度であり、本発明における排気浄化装置に要求される目標温度に相当する。本実施例では、先ず排気切換弁２０の停止位置をバイパス側位置にした状態で燃料添加弁１２から燃料を添加させ、酸化触媒１１を酸化触媒目標温度ＴＯｔまで昇温することとした。酸化触媒１１の上流側には排気中に還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁１２が設けられている。この排気添加弁１２は酸化触媒１１の直上流に近接して設けられている。従って、排気添加弁１２から添加される燃料は効率的に酸化触媒１１を通過する。

ここで、酸化触媒目標温度ＴＯｔとは酸化触媒１１を通過して高温となる排気をフィルタ１０ａに流入させることによりフィルタ１０ａをフィルタ目標温度ＴＦｔまで昇温させるために必要な酸化触媒の目標温度である。この酸化触媒目標温度ＴＯｔは予め実験的に求めておく温度であって、フィルタ目標温度ＴＦｔよりも高い温度としても良い。また、本実施例においては酸化触媒目標温度ＴＯｔが本発明における後段昇温可能温度に相当する。

また、上述したように酸化触媒１１の径は第１排気管５ａに比して小さいため、第１排気管５ａの径と同程度とした場合に比べて酸化触媒１１の熱容量を小さくすることができる。更に、酸化触媒１１の径が小さい場合には、大きい場合に比して酸化触媒１１に流入した排気の流路抵抗が大きいため、酸化触媒１１において燃料の酸化反応を促進させることができる。これにより、酸化触媒１１の温度ＴＯを酸化触媒目標温度ＴＯｔまでより迅速に上昇できる。

そして、酸化触媒１１が酸化触媒目標温度ＴＯｔまで昇温した後は、燃料添加弁１２による燃料の添加を停止させ、排気切換弁２０の停止位置を触媒側位置に変更する。そうすると、酸化触媒１１及びフィルタ１０ａを通過する排気の流量が急激に増加する。ここで、本実施例における酸化触媒１１は上述のように熱容量が小さいため効率よく排気に熱量を供給することができる。そして、酸化触媒１１を通過する際に昇温し、高温となった排気が下流側のフィルタ１０ａに流入することによってフィルタ１０ａが昇温する。これにより、フィルタ１０ａをフィルタ目標温度ＴＦｔまで迅速に昇温させることができる。ここで、本実施例においては排気切換弁２０の停止位置を変更するＥＣＵ３０が本発明における排気流量変更手段に相当する。

ここで、図２は本実施例における昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、フィルタ１０ａに対する昇温要求がある毎に実行される。また、本ルーチンが実行されるときには、排気切換弁２０の停止位置が触媒側位置であることを前提に説明する。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ３０によって、酸化触媒１１の温度ＴＯが推定され、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ（例えば、２００℃乃至２５０℃）以上であるか否かが判定される。つまり、本ステップでは、燃料添加弁１２から添加される燃料を酸化触媒１１において酸化させることが可能か否か判定される。また、酸化触媒１１の温度ＴＯは、第２温度センサ１５の検出値から推定される。

そして、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａよりも低いと判定された場合には、ステップＳ１０２に進む。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であると判定された場合には、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ３０からの指令により、グロープラグ１３が通電される。これにより、グロープラグ１３が発熱し、酸化触媒１１に流入する排気の温度が上昇する。なお、本ステップにおいては排気切換弁２０の停止位置が触媒側位置であるため、グロープラグ１３で発生する熱を酸化触媒１１に好適に伝えることができる。そして、ステップＳ１０２の処理が終わるとステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、酸化触媒１１の温度ＴＯが推定され、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であるか否か判定される。そして、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であると判定された場合には、ステップＳ１０４に進む。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａよりも低いと判定された場合には、ステップＳ１０２に戻る。つまり、グロープラグ１３に対する通電が継続される。

次に、ステップ１０４では、ＥＣＵ３０からの指令により、グロープラグ１３に対する通電が停止される。そして、ステップＳ１０４の処理が終わるとステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ３０からの指令により排気切換弁２０の停止位置がバイパス側位置に変更される。そうすると、内燃機関１から排出される排気の略全てにバイパス管５ｃを通過させ、酸化触媒１１を通過する排気の流量が略零になる。ここで、本実施例においては、ＥＣＵ３０が排気切換弁２０の停止位置をバイパス側位置に変更する制御が本発明における触媒側減量制御に相当する。

そして、続くステップＳ１０６では、燃料添加弁１２による燃料の添加が開始される。そうすると、酸化触媒１１の直上流に設けられた燃料添加弁１２から酸化触媒１１に直接燃料が添加されることにより、酸化触媒１１が昇温される。ここで、酸化触媒１１を通過する排気の流量を略零とすることにより、排気による熱、燃料等の持ち去りを抑制し、より好適に酸化触媒１１の温度ＴＯを上昇させることができる。そして、ステップＳ１０６の処理が終わるとステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、第２温度センサ１５の検出値によって酸化触媒１１の温度ＴＯが推定され、酸化触媒１１の温度ＴＯが酸化触媒目標温度ＴＯｔ以上であるか否かが判定される。そして、酸化触媒１１の温度ＴＯが酸化触媒目標温度ＴＯｔ以上であると判定された場合には、ステップＳ１０８に進む。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯが酸化触媒目標温度ＴＯｔよりも低いと判定された場合には、ステップＳ１０６に戻る。つまり、燃料添加弁１２による燃料の添加が継続され、酸化触媒１１の昇温制御が継続される。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ３０からの指令により燃料添加弁１２による燃料の添加が停止される。続くステップＳ１０９では、ＥＣＵ３０により排気切換弁２０の停止位置が触媒側位置に変更される。その結果、内燃機関１から排出される排気の略全てに酸化触媒１１及びフィルタ１０ａを通過させ、バイパス管５ｃを通過する排気の流量が略零になる。ここで、本実施例においては、ＥＣＵ３０が排気切換弁２０の停止位置を触媒側位置に変更する制御が本発明における触媒側増量制御に相当する。そして、ステップＳ１０８の処理が終わるとステップＳ１０９に進む。

そして、続くステップＳ１１０では、ＥＣＵ３０によって第１温度センサ１４の検出値から酸化触媒１１に流入する排気の温度（以下、単に「入りガス温度」という。）ＴＥが
、エアフローメータ４の検出値から酸化触媒１１に流入する排気の流量（以下、単に「入りガス量」という。）ＶＥが推定される。そして、ステップＳ１１０の処理が終わるとステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、ＥＣＵ３０によって酸化触媒１１からフィルタ１０ａに供給される熱量である供給熱量ＱＳがフィルタ１０ａをフィルタ目標温度ＴＦｔまで昇温させるために必要な熱量である必要熱量ＱＮよりも少ないか否か判定される。つまり、本ステップでは、燃料添加弁１２に燃料の添加を再開させなくてもフィルタ１０ａの温度ＴＦをフィルタ目標温度ＴＦｔまで上昇させることが困難かどうか判定される。ここで、本実施例においては、供給熱量ＱＳが必要熱量ＱＮよりも少ないか否かを判定するＥＣＵ３０が本発明における判定手段に相当する。

具体的には、供給熱量ＱＳは入りガス温度ＴＥと入りガス量ＶＥと酸化触媒目標温度ＴＯｔとに基づいて演算される。例えば、上記パラメータと供給熱量ＱＳとの関係が格納されたマップから供給熱量ＱＳを読み出すことにより導出しても良い。

また、必要熱量ＱＮは、フィルタ１０ａの温度ＴＦとフィルタ目標温度ＴＦｔと入りガス量ＶＥとに基づいて演算される。例えば、上記パラメータと必要熱量ＱＮとの関係が格納されたマップから必要熱量ＱＮを読み出すことにより導出しても良い。尚、フィルタ１０ａの温度ＴＦは第３温度センサ１６の検出値から推定される。

そして、ＥＣＵ３０によって供給熱量ＱＳが必要熱量ＱＮよりも少ないと判定された場合には、ステップＳ１１２に進む。一方、供給熱量ＱＳが必要熱量ＱＮ以上であると判定された場合には、フィルタ１０ａの温度ＴＦをフィルタ目標温度ＴＦｔまで上昇させることができると判断され、本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１１２では、ＥＣＵ３０からの指令により燃料添加弁１２による燃料の添加が再開される。これにより、酸化触媒１１において燃料が反応し、その反応熱をフィルタ１０ａに供給することができる。そして、ステップＳ１１２の処理が終わるとステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３では、ＥＣＵ３０によって、第３温度センサ１６の検出値からフィルタ１０ａの温度ＴＦが推定され、該フィルタ１０ａの温度ＴＦがフィルタ目標温度ＴＦｔ以上であるか否かが判定される。つまり、本ステップでは、フィルタ１０ａに対する昇温制御を終了しても良いか否かが判定される。そして、フィルタ１０ａの温度ＴＦがフィルタ目標温度ＴＦｔよりも低いと判定された場合には、ステップＳ１１２に戻る。つまり、燃料添加弁１２による燃料の添加が継続される。これにより、フィルタ１０ａの温度ＴＦが上昇する。一方、フィルタ１０ａの温度ＴＦがフィルタ目標温度ＴＦｔ以上であると判定された場合には、ステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、ＥＣＵ３０からの指令により燃料添加弁１２による燃料の添加が停止される。そして、ステップＳ１１４の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本ルーチンによれば、フィルタ１０ａをフィルタ目標温度ＴＦｔまで迅速に昇温することができる。また、ステップＳ１１１において供給熱量ＱＳが必要熱量ＱＮ以上であると判定されれば、燃料添加弁１２による燃料の添加を再開させる必要が無いため、燃料の添加量を節約することができる。

また、本実施例に係る昇温制御によれば、供給熱量ＱＳと必要熱量ＱＮとに基づいて燃料の添加を補充的に実施するかどうかを好適に判断することができる。従って、例えば本
ルーチンの実行中において内燃機関１の運転状態が変更され、入りガス温度ＴＥが過度に低下したとしても、確実にフィルタ１０ａをフィルタ目標温度ＴＦｔまで迅速に昇温することができる。

＜ＰＭ再生制御＞
また、フィルタ１０ａに捕集されているＰＭを酸化除去するＰＭ再生制御に上記の昇温制御ルーチンを適用する場合には、フィルタ目標温度ＴＦｔをＰＭが酸化可能な温度（例えば、５００℃乃至７００℃）に設定すれば良い。そうすれば、好適にフィルタ１０ａに捕集されているＰＭを酸化除去することができる。

また、ＰＭ再生制御は比較的長い期間（例えば、数分間）に亘り継続される場合が多いため、フィルタ１０ａをＰＭが酸化可能な温度まで昇温しても、その後においてフィルタ１０ａの温度ＴＦが低下してしまうとＰＭの酸化効率が低下する虞がある。そこで、本実施例におけるＰＭ再生制御では、フィルタ１０ａの温度ＴＦをフィルタ目標温度ＴＦｔまで上昇させた後、継続して燃料添加弁１２に燃料を添加させるようにしても良い。

また、本実施例におけるＰＭ再生制御は、排気切換弁２０の停止位置が触媒側位置に停止した状態で実行されるため、フィルタ１０ａに捕集されたＰＭを酸化させるために必要な酸素を該フィルタ１０ａに好適に流入させることができる。

＜ＮＯｘ還元制御＞
次に、本実施例におけるＮＯｘ触媒１０ｂに対するＮＯｘ還元制御について説明する。ここで、図３は本実施例におけるＮＯｘ還元制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０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。

本ルーチンが実行されると、まずステップＳ２０１においては、ＮＯｘ触媒１０ｂに対してＮＯｘ還元要求が出されているかどうかが判定される。ここで、ＮＯｘ還元要求は、例えば前回のＮＯｘ還元制御が終了してからの吸入空気量の積算値に基づいて出されるようにしてもよい。また、第２排気管５ｂにＮＯｘセンサ（図示省略）を設け、該ＮＯｘセンサの出力に基づいて出されるようにしても良い。

ここで、ＮＯｘ還元要求が出されていないと判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、ＮＯｘ還元要求が出されていると判定された場合にはステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、第３温度センサ１６の検出値に基づいてＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが推定され、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが活性温度ＴＮａ（例えば、２００℃乃至２５０℃）よりも低いか否かが判定される。

そして、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが活性温度ＴＮａよりも低いと判定された場合にはＮＯｘ触媒１０ｂを昇温させる必要があると判断され、ステップＳ２０３に進む。一方、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが活性温度ＴＮａ以上であると判定された場合には、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０３では、ＮＯｘ触媒１０ｂを活性温度ＴＮａまで昇温させるＮＯｘ触媒昇温制御が実行される。具体的には、上述した昇温制御ルーチン（ステップＳ１０１〜Ｓ１１３）が実行される。ここで、昇温制御ルーチンで用いた用語を以下の様に読み替えるものとする。即ち、フィルタ１０ａ、フィルタ１０ａの温度ＴＦ、フィルタ目標温度ＴＦｔを、それぞれＮＯｘ触媒１０ｂ、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮ、ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｔと読み替える。そして、上記ルーチンを実行するときのＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｔをＮＯｘ触媒１０ｂの活性温度ＴＮａとすれば良い。これにより、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度
ＴＮが活性温度ＴＮａよりも低い場合に、迅速に活性温度ＴＮａまで上昇させることができる。

尚、本ルーチンにおいてはＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｔが本発明における排気浄化装置に要求される目標温度に相当する。そして、ステップＳ２０３の処理が終わるとステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ３０からの指令により排気切換弁２０の停止位置が再びバイパス側位置に変更される。そして、続くステップＳ２０５では、ＥＣＵ３０からの指令によりＮＯｘ触媒１０ｂに吸蔵されているＮＯｘを還元させるための燃料が燃料添加弁１２によって添加される。これにより、ＮＯｘ触媒１０ｂに吸蔵されているＮＯｘが還元される。そして、続くステップＳ２０６では、ＥＣＵ３０からの指令により排気切換弁２０の停止位置が再び触媒側位置に変更され、本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本ルーチンに係るＮＯｘ還元制御によれば、ＮＯｘ触媒１０ｂが活性していないときにおいても迅速に活性させた後、効率よくＮＯｘ還元制御を実施することができる。また、ＮＯｘ触媒１０ｂにおいてＮＯｘの還元を行うときには、ＮＯｘ触媒１０ｂを通過する排気の流量が略零とすることにより、燃料添加弁１２から添加された燃料が該ＮＯｘ触媒１０ｂよりも下流側にすり抜けてしまうことを抑制することができる。つまり、燃料の添加量を節約するとともに、ＮＯｘの還元効率を向上させることができる。

＜ＮＯｘ還元制御の変形例＞
次に、ＮＯｘ触媒１０ｂに吸蔵されているＮＯｘの還元効率をより向上させるための制御について説明する。ＮＯｘ還元制御ルーチンのステップＳ２０３の処理が終わってステップＳ２０４の処理を実行する前に、以下の制御を行うようにしても良い。即ち、酸化触媒１１の温度ＴＯがＮＯｘ還元時目標温度ＴＯｔ２以上であるか否か判定される。

そして、酸化触媒１１の温度ＴＯがＮＯｘ還元時目標温度ＴＯｔ２以上であると判定された場合には、ステップＳ２０４以降の処理が実行される。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯがＮＯｘ還元時目標温度ＴＯｔ２よりも低いと判定された場合には、酸化触媒１１の温度ＴＯが第２酸化触媒目標温度ＴＯｔ２以上になるまで酸化触媒１１が昇温される。これにより、酸化触媒１１の温度ＴＯが低いときに比べて高い方が燃料添加弁１２から添加される燃料が改質され、ＮＯｘの還元効率が向上する。

尚、第２酸化触媒目標温度ＴＯｔ２とはＮＯｘ触媒１０ｂにおいてＮＯｘを還元させるときの酸化触媒１１に要求される目標温度であって、予め実験的に求めておいても良い。また、酸化触媒１１を昇温するときには、排気切換弁２０をバイパス側位置に停止させた状態で燃料添加弁１２から燃料が添加させるとより好適である。これにより、ＮＯｘ触媒１０ｂの下流側への燃料のすり抜けや、熱の持ち去りを可及的に低減することが可能となり、酸化触媒１１をより迅速に第２酸化触媒目標温度ＴＯｔ２まで昇温することができる。

また、本実施例においては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に対するＮＯｘ還元制御について本発明を適用する場合を例示的に説明したが、選択還元型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化システムに対しても本発明を適用することができる。その場合には、燃料添加弁１２の代わりに還元剤としての尿素水を添加する尿素水添加弁を設けるようにしても良い。また、尿素水の代わりにアンモニア水を添加するようにしても良い。

また、上記の選択還元型ＮＯｘ触媒は吸蔵したＮＯｘを該ＮＯｘの還元雰囲気下において還元させるＮＯｘ触媒ではなく、排気が選択還元型ＮＯｘ触媒を通過する際に該排気中
のＮＯｘを還元させるＮＯｘ触媒である。従って、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ還元反応を促進させるためには、該選択還元型ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を多くした方がＮＯｘの還元効率を向上させることができる。

そこで、選択還元型ＮＯｘ触媒においてＮＯｘを還元させる際には、ＮＯｘ還元制御ルーチンのステップＳ２０４において、排気切換弁２０の停止位置をバイパス側位置に変更しないようにしても良い。つまり、選択還元型ＮＯｘ触媒を通過する排気の流量を確保した状態で、該選択還元型ＮＯｘ触媒をＮＯｘの還元雰囲気にすることによって、より好適にＮＯｘを還元させることができる。

次に、本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムの実施例１とは異なる実施例について説明する。図４は、本実施例における内燃機関１と、その吸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。

本実施例と実施例１に係る排気浄化システムでは以下の点で相違する。即ち、本実施例における酸化触媒１１は通電によって発熱する電熱ヒータ１１ａが設けられた電気加熱式酸化触媒である。また、本実施例においてはグロープラグ１３が備えられていない。

また、本実施例においては、排気切換弁の代わりに、排気の流量を変更可能な第１流量変更弁２１及び第２流量変更弁２２が備えられている。ここで、第１流量変更弁２１は排気バイパス管５ｃの途中の部分に設けられており、第２流量変更弁２２は第２排気管５ｂにおけるバイパス管５ｃとの接続部よりも上流側の部分に設けられている。

ここで、電気ヒータ１１ａ、第１流量変更弁２１、第２流量変更弁２２はＥＣＵ３０に電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ３０によって制御されるようになっている。つまり、ＥＣＵ３０が電気ヒータ１１ａに通電することによって酸化触媒１１の温度を上昇させることができる。

また、ＥＣＵ３０が第１流量変更弁２１の開度ＤＦを変更することにより、バイパス管５ｃを通過する排気の流量を変更することができる。また、第２流量変更弁２２の開度ＤＳを変更することにより、排気浄化装置１０を通過する排気の流量を変更することができる。

＜ＳＯｘ被毒回復制御＞
次に、上記構成の排気浄化システムにおいて、排気中のＳＯｘに被毒されたＮＯｘ触媒１０ｂを回復させるＳＯｘ被毒回復制御について、図５のフローチャートを参照して説明する。

ここで、図５は本実施例におけるＳＯｘ被毒回復制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ３０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。また、第１流量変更弁２１の開度（以下、単に「第１開度」という。）ＤＦは全閉であって、第２流量変更弁２２の開度（以下、単に「第２開度」という。）ＤＳは全開となっていることを前提に本ルーチンを説明する。つまり、内燃機関１から排出される排気の略全てが排気浄化装置１０（ＮＯｘ触媒１０ｂ）を通過していることを前提に説明する。

本ルーチンが実行されると、まずステップＳ３０１においては、ＮＯｘ触媒１０ｂに対してＳＯｘ被毒回復要求が出されているかどうかが判定される。ここで、ＳＯｘ被毒回復
要求は、例えば、前回のＳＯｘ被毒回復制御が実行されてからの車両の走行距離の積算値に基づいて出されるようにしてもよい。

ここで、ＳＯｘ被毒回復要求が出されていないと判定された場合にはそのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、ＳＯｘ再生処理要求が出されていると判定された場合にはＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、第３温度センサ１６の検出値に基づいてＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが推定され、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓ（例えば、６００℃乃至６５０℃）よりも低いか否かが判定される。ここで、再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓとはＮＯｘ触媒１０ｂに還元剤が供給された場合にＮＯｘ触媒１０ｂに吸蔵されているＳＯｘを還元することの可能な温度（例えば、６００℃乃至６５０℃）であって、予め実験的に求められる温度である。

そして、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓよりも低いと判定された場合には、ＮＯｘ触媒１０ｂを昇温させる必要があると判断され、ステップＳ３０３に進む。一方、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓ以上であると判定された場合には、ステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ３０からの指令により第１開度ＤＦが全開に、第２開度ＤＳが全閉に変更される。つまり、内燃機関１から排出される排気の略全てが排気浄化装置１０を迂回する。そして、続くステップＳ３０４では、ＥＣＵ３０によって、酸化触媒１１の温度ＴＯが推定され、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であるか否かが判定される。そして、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であると判定された場合には、ステップＳ３０８に進む。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａよりも低いと判定された場合には、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、ＥＣＵ３０からの指令により電気ヒータ１１ａが通電される。これにより、酸化触媒１１が発熱するため、該酸化触媒１１の温度ＴＯが上昇する。また、ステップＳ３０２において第２開度ＤＳが全閉に変更されているため、効率的に酸化触媒１１を昇温させることができる。そして、ステップＳ３０５の処理が終わるとステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、再び酸化触媒１１の温度ＴＯが推定され、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であるか否か判定される。そして、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａ以上であると判定された場合には、ステップＳ３０７に進む。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯが活性温度ＴＯａよりも低いと判定された場合には、ステップＳ３０５に戻る。つまり、電気ヒータ１１ａに対する通電が継続される。

次に、ステップ３０７では、ＥＣＵ３０からの指令により、電気ヒータ１１ａに対する通電が停止される。そして、続くステップＳ３０８では、酸化触媒１１の温度ＴＯを再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓまで上昇させるべく、ＥＣＵ３０が燃料添加弁１２に燃料を添加させる。ここで、再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓとは、酸化触媒１１を通過して高温となる排気をＮＯｘ触媒１０ｂに流入させることによりＮＯｘ触媒１０ｂを再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓまで昇温させるために必要な酸化触媒の目標温度を意味する。再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓは予め実験的に求めておく温度であって、再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓよりも高い温度としても良い。また、本ルーチンにおいては再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓが本発明における後段昇温可能温度に相当する。

そして、続くステップＳ３０９では、酸化触媒１１の温度ＴＯが推定され、酸化触媒１
１の温度ＴＯが再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓ以上であるか否か判定される。そして、酸化触媒１１の温度ＴＯが再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓ以上であると判定された場合には、ステップＳ３１０に進む。一方、酸化触媒１１の温度ＴＯが再生時酸化触媒目標温度ＴＯｓよりも低いと判定された場合には、ステップＳ３０８に戻る。つまり、燃料添加弁１２によって継続して燃料が添加される。

ステップＳ３１０では、ＥＣＵ３０からの指令により燃料添加弁１２による燃料の添加が停止される。そして、続くステップＳ３１１では、ＥＣＵ３０からの指令により第１開度ＤＦが全閉に、第２開度ＤＳが全開に変更される。その結果、ＮＯｘ触媒１０ｂを通過する排気の流量が急増する。つまり、高温の排気を介して酸化触媒１１からＮＯｘ触媒１０ｂに対して熱エネルギが供給され、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮを急激に上昇させることができる。

続くステップＳ３１２では、ＥＣＵ３０によって、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが推定され、該ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓ以上であるか否かが判定される。そして、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓよりも低いと判定された場合には、ステップＳ３１１に戻る。つまり、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓ以上になるまで、高温の排気を介して酸化触媒１１からＮＯｘ触媒１０ｂに熱エネルギが供給される。一方、ＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓ以上であると判定された場合には、ステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３１３では、ＥＣＵ３０からの指令により第１開度ＤＦが全開に、第２開度ＤＳが全閉に変更される。その結果、ＮＯｘ触媒１０ｂを通過する排気の流量が略零になる。そして、続くステップＳ３１４では、ＮＯｘ触媒１０ｂに吸蔵されているＳＯｘを還元させるべく、燃料添加弁１２に燃料を添加させる。ここで、上述したようにＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮが再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓ以上であって、且つ還元剤としての燃料がＮＯｘ触媒１０ｂに供給されることによって好適に該ＮＯｘ触媒１０ｂに吸蔵されているＳＯｘが還元される。

また、ＮＯｘ触媒１０ｂを通過する排気の流量を略零とした状態でＮＯｘ触媒１０ｂにおけるＳＯｘの還元反応が行われるため、ＮＯｘ触媒１０ｂからの燃料のすり抜けや、熱の持ち去りが抑制され、ＳＯｘの還元効率を向上させることができる。そして、続くステップＳ３１５では、ＥＣＵ３０からの指令により第１開度ＤＦが全閉に、第２開度ＤＳが全開に変更され、本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本ルーチンによればＮＯｘ触媒１０ｂの温度ＴＮをＳＯｘ被毒回復制御を実行する際に必要な再生時ＮＯｘ触媒目標温度ＴＮｓまで迅速に昇温させることが可能となり、より好適にＳＯｘ被毒回復制御を実行することができる。

また、上記ルーチンにおいて、第１開度ＤＦ及び第２開度ＤＳを全開または全閉の何れかに変更させる制御について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、「全開」の代わりに「開き側の所定開度」としても良いし、「全閉」の代わりに「閉じ側の所定開度」としても良い。

また、上述した実施形態では、酸化触媒１１が活性していないときには、グロープラグ１３（実施例１）、電気ヒータ１１ｂ（実施例２）に通電させることにより酸化触媒１１の温度ＴＯを活性温度ＴＯａまで上昇させる制御について例示したが、これに限定される趣旨ではない。例えば、内燃機関１の燃料噴射量を増大させ、該内燃機関１から排出される排気の温度を高くすることにより酸化触媒１１を活性温度ＴＯａまで昇温させるように
しても良い。

実施例１における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 実施例１における昇温制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１におけるＮＯｘ還元制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 実施例２におけるＳＯｘ被毒回復制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・吸気管
３・・・スロットルバルブ
４・・・エアフローメータ
５・・・排気管
５ａ・・第１排気管
５ｂ・・第２排気管
５ｃ・・バイパス管
７・・・クランクポジションセンサ
８・・・アクセルポジションセンサ
１０・・排気浄化装置
１０ａ・フィルタ
１０ｂ・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１１・・酸化触媒
１１ａ・電気ヒータ
１２・・燃料添加弁
１３・・グロープラグ
１４・・第１温度センサ
１５・・第２温度センサ
１６・・第３温度センサ
２０・・排気切換弁
２１・・第１流量変更弁
２２・・第２流量変更弁
３０・・ＥＣＵ

Claims (3)

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ると共に酸化機能を有する前段触媒と、
   前記排気通路における前記前段触媒よりも下流側に設けられるとともに排気を浄化する排気浄化装置と、
   前記前段触媒よりも上流側に設けられると共に、前記前段触媒及び前記排気浄化装置に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   前記排気通路における前記還元剤供給手段よりも上流側の部分と前記前段触媒の下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前段触媒を迂回させるバイパス通路と、
   前記排気が前記バイパス通路を通過する流量であるバイパス側流量を増加させると共に該排気が前記前段触媒を通過する流量である触媒側流量を減少させる触媒側減量制御と、前記バイパス側流量を減少させると共に前記触媒側流量を増加させる触媒側増量制御とを実行可能な排気流量変更手段と、
   を備え、
   前記排気浄化装置を該排気浄化装置に要求される目標温度まで昇温させるときに、前記排気流量変更手段に前記触媒側減量制御を実行させ且つ前記還元剤供給手段に前記還元剤を供給させることによって前記前段触媒を所定の後段昇温可能温度まで昇温させた後、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記排気流量変更手段は、前記触媒側減量制御において前記前段触媒が前記後段昇温可能温度まで昇温するまでは前記触媒側流量を略零にさせ、且つ前記触媒側増量制御において前記前段触媒が前記後段昇温可能温度まで昇温した後は前記バイパス側流量を略零に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システム。
3. 前記前段触媒が前記後段昇温可能温度まで昇温した後、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させることによって前記前段触媒から前記排気浄化装置に供給される熱量である供給熱量が前記排気浄化装置を前記目標温度まで昇温させるために必要な熱量である必要熱量よりも少ないか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記判定手段によって前記供給熱量が前記必要熱量よりも少ないと判定されるときに、前記排気流量変更手段に前記触媒側増量制御を実行させ且つ前記還元剤供給手段に前記還元剤を前記前段触媒及び排気浄化装置に供給させることにより前記排気浄化装置を前記目標温度まで昇温させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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