内燃機関の排気浄化装置
【課題】気筒群毎に独立した排気通路を有し且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能を有する触媒が配置された内燃機関の排気浄化装置において、各触媒へ流入する排気流量を独立して制御可能とする。
【解決手段】複数の排気通路の各々の触媒より上流の部位を相互に連通する連通路と、連通路を開閉する上流側開閉弁と、各排気通路の連通路の接続部位より下流且つ前記各触媒より上流に配置された還元剤添加弁と、各排気通路の連通路の接続部位より下流に配置された流量調整弁と、前記各弁の制御手段とを備え、制御手段は、複数の触媒の一のＮＯｘ吸収能を再生する場合に、上流側開閉弁を開弁させ、一の触媒が配置された排気通路の流量調整弁を全閉させ、更に流量調整弁の実際の開度が全閉となる時に還元剤が一の触媒へ到達するように還元剤添加弁を作動させることにより、少量の還元剤によって一の触媒のＮＯｘ吸収能を再生させる。
【解決手段】複数の排気通路の各々の触媒より上流の部位を相互に連通する連通路と、連通路を開閉する上流側開閉弁と、各排気通路の連通路の接続部位より下流且つ前記各触媒より上流に配置された還元剤添加弁と、各排気通路の連通路の接続部位より下流に配置された流量調整弁と、前記各弁の制御手段とを備え、制御手段は、複数の触媒の一のＮＯｘ吸収能を再生する場合に、上流側開閉弁を開弁させ、一の触媒が配置された排気通路の流量調整弁を全閉させ、更に流量調整弁の実際の開度が全閉となる時に還元剤が一の触媒へ到達するように還元剤添加弁を作動させることにより、少量の還元剤によって一の触媒のＮＯｘ吸収能を再生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に複数のＮＯｘ吸収剤を並列に配置した内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置としては、内燃機関の排気通路を途中で二股に分岐させるとともに各分岐管にＮＯｘ吸収剤を配置し、それらＮＯｘ吸収剤へ流入する排気流量を交互に減少させてＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力を再生させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特許第２７２７９０６号公報
【特許文献２】米国特許第５９５６９４９号明細書
【特許文献３】特開平８−１２１１５３号公報
【特許文献４】特開２００３−３４３２４４号公報
【特許文献５】特開平６−１７３６６６号公報
【特許文献６】特開２００２−１２９９５１号公報
【特許文献７】実開昭６３−７８１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、Ｖ型内燃機関のように気筒群毎に独立した排気通路を有し、且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能やＰＭ捕集能を有する触媒が配置されている場合には、各触媒へ流入する排気流量を独立して調整することが困難である。このため、触媒の再生処理や硫黄被毒解消処理等を好適に行うことができない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒群毎に独立した排気通路を有し且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能やＰＭ捕集能を有する触媒が配置された内燃機関の排気浄化装置において、各触媒へ流入する排気流量を独立して制御可能とし、依って触媒の再生処理や硫黄被毒解消処理等を好適に行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、気筒群毎に独立した排気通路と各排気通路に配置されたＮＯｘ吸収能および／またはＰＭ捕集能を具備する触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記複数の排気通路の各々の触媒より上流の部位を相互に連通する上流側連通路と、前記上流側連通路を開閉する上流側開閉弁と、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位より下流に配置された流量調整弁と、前記各触媒の状態に応じて、前記上流側開閉弁、及び前記各流量調整弁を制御する制御手段と、備えるようにした。
【０００６】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、制御手段が上流側開閉弁及び各流量調整弁を適当に制御することにより、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく各触媒へ流入する排気流量を変更することが可能となる。
【０００７】
例えば、複数の触媒のうちの一の触媒へ流入する排気流量を減少させる場合には、上流側開閉弁を開弁させるとともに前記一の触媒が配置された排気通路（以下、一の排気通路と称する）の流量調整弁の開度を他の流量調整弁より減少させる。
【０００８】
この場合、内燃機関から前記一の排気通路へ排出された排気の一部は、上流側連通路を
介して他の排気通路へ流れるようになる。このため、前記一の触媒へ流入する排気流量が減少する。従って、内燃機関（詳細には、一の排気通路が接続された気筒群）から排出される排気流量を変化させることなく、一の触媒へ流入する排気流量を減少させることが可能となる。また、他の触媒についても同様の方法により、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく各触媒へ流入する排気流量を減少させることができる。
【０００９】
本発明に係る各触媒がＮＯｘ吸収能を有している場合には、各触媒に吸収又は吸蔵されたＮＯｘを該触媒から放出させる時や触媒を硫黄被毒から回復させる時等（以下、単に触媒のＮＯｘ吸収能を再生させる時と記す）に、各触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比にする必要がある。
【００１０】
各触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比にする方法としては、各触媒より上流の排気中に燃料等の還元剤を添加する方法を例示することができる。但し、各排気通路における上流側連通路の接続部位より上流で還元剤が添加されると、還元剤の一部が排気とともに上流側連通路を介して他の排気通路へ流れてしまう。このため、各排気通路における上流側連通路の接続部位より下流且つ各触媒より上流の排気中へ還元剤を添加することが好ましい。
【００１１】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、各排気通路における上流側連通路より下流且つ各触媒より上流の部位に還元剤添加弁を配置し、一の触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とする場合には、一の排気通路に配置された還元剤添加弁から排気中へ還元剤を添加させるようにしてもよい。
【００１２】
上記した方法により一の触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比以下へ低下させる場合には、上流側開閉弁を開弁させるとともに一の排気通路の流量調整弁の開度を他の流量調整弁より小さくすることにより、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく一の触媒へ流入する排気流量を減少させるようにしてもよい。
【００１３】
前記一の触媒へ流入する排気流量が減少すると、排気空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比まで低下させるために還元剤添加弁から添加すべき還元剤量を少なくすることができる。
【００１４】
更に、一の触媒へ流入する排気流量が減少すると、該一の触媒へ流入する排気の流速も低下するため、還元剤の空間速度（ｓｖ）が低下する。還元剤の空間速度（ｓｖ）が低下すると、還元剤とＮＯｘとの反応性（ＮＯｘ浄化率）が向上するため、より少ない還元剤によってＮＯｘを浄化することが可能となる。
【００１５】
従って、本発明を利用して触媒のＮＯｘ吸収能を再生させることにより、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、還元剤の添加量を減少させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明を利用して一の触媒のＮＯｘ吸収能を再生させる場合には、制御手段は、上流側開閉弁を開弁させた後、或いは上流側開閉弁の開弁と同時に一の排気通路の流量調整弁を全閉させ、該流量調整弁の実際の開度が全閉となる時に還元剤が一の触媒に到達するタイミングで一の排気通路の還元剤添加弁を作動させるようにしてもよい。
【００１７】
この場合、還元剤が一の触媒へ到達した時点で該一の触媒へ流入する排気の流れが止まるようになる。これにより、還元剤が一の触媒内に留まるようになる。還元剤が一の触媒内に留まると、還元剤添加弁が還元剤の添加を継続しなくとも一の触媒内がリッチ雰囲気に保たれる。その結果、より一層少ない還元剤によって触媒のＮＯｘ吸収能を再生させることが可能となる。
【００１８】
還元剤が一の触媒へ到達した時点で該一の触媒へ流入する排気の流れを止める方法、言い換えれば、流量調整弁の実際の開度が全閉となるタイミングと還元剤が一の触媒に到達するタイミングを同期させる方法としては、流量調整弁の応答遅れ期間中に還元剤添加弁を作動させる方法を例示することができる。
【００１９】
流量調整弁は、制御手段からの全閉指令信号を受けてから全閉となるまでに応答遅れを生じる。このため、流量調整弁の応答遅れ期間中に還元剤添加弁が還元剤の添加を行えば、還元剤が一の触媒へ到達するタイミングと流量調整弁の実際の開度が全閉になるタイミングを略同時期にすることが可能となる。
【００２０】
還元剤添加弁から添加された燃料が触媒へ到達するタイミングは、排気の流速（流量）によっても変化する。排気の流速（流量）は、機関回転数（吸入空気量）の影響を受ける。このため、還元剤添加弁から還元剤を添加するタイミングは、流量調整弁の応答遅れ期間中において機関回転数が低く（吸入空気量が少なく）なる程早くされるようにしてもよい。
【００２１】
本発明において、ＮＯｘ吸収能を有する触媒としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された触媒コンバータ、ＮＯｘ吸収剤が担持された触媒コンバータ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ、或いは、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタ等を例示することができる。
【００２２】
本発明に係る触媒がＰＭ捕集能のみを有するパティキュレートフィルタ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタ、或いは酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタ等のようにＰＭ捕集能を有している場合には、上流側開閉弁が必要に応じて開弁されるようにしてもよい。
【００２３】
例えば、パティキュレートフィルタ毎にＰＭ捕集量が異なる時には、パティキュレートフィルタ毎に圧力損失が異なるため、各気筒群に作用する背圧の大きさが相違してしまう。気筒群毎に背圧が異なると、気筒群毎に出力や排気エミッションが異なる等の不具合を生じる可能性がある。従って、パティキュレートフィルタ毎にＰＭ捕集量が異なる時に、上流側開閉弁が開弁させられると、各排気通路内の排気圧力が平準化されるため、上記したような不具合の発生を抑制することができる。
【００２４】
また、本発明に係る触媒がＰＭ捕集能を有している場合には、制御手段は、各触媒のＰＭ捕集量が均一となるように上流側開閉弁や流量調整弁を制御するようにしてもよい。例えば、本発明に係る制御手段は、内燃機関の始動から所定期間は複数の触媒のうち特定の触媒に全ての排気が流入し、且つ、内燃機関の始動毎に前記した特定の触媒が変更されるように上流側開閉弁及び各流量調整弁を制御するようにしてもよい。
【００２５】
内燃機関から排出されるＰＭの量は、暖機完了後の温間運転時に対して始動から暖機完了までの冷間運転時（言い換えれば、暖機運転時）に多くなる傾向がある。これは、冷間運転時における内燃機関の燃焼状態が温間運転時に比べて不安定になるためと考えられる。その際の燃焼状態は気筒毎にばらつき易いため、ＰＭの排出量が気筒群毎に異なる可能性がある。依って、気筒群毎に排気系（排気通路や触媒を含む）が独立した内燃機関では、触媒毎にＰＭ捕集量が大きく異なる可能性がある。
【００２６】
触媒毎にＰＭ捕集量が異なる場合には、ＰＭ捕集量が最も多い触媒を基準にして全触媒のＰＭ捕集能が再生（以下、ＰＭ再生処理と記す）させられる。すなわち、複数の触媒の
うちの少なくとも一の触媒のＰＭ捕集量が一定量を超えると、他の触媒のＰＭ捕集能に余裕が残っていても全ての触媒に対してＰＭ再生処理が実施されることになる。
【００２７】
その結果、ＰＭ捕集能に余裕が残っている触媒に対して不必要なＰＭ再生処理が施されることとなり、ＰＭ再生処理に係る燃費の悪化や熱劣化の進行を促進させてしまう可能性があった。
【００２８】
これに対し、内燃機関の始動から所定期間、すなわち内燃機関から排出されるＰＭ量が最も多くなる冷間運転時に、全ての排気が複数の触媒のうちの特定の触媒のみに流入すれば、特定の触媒にのみ多量のＰＭが捕集されるようになる。更に、ＰＭ再生処理の実行周期は、通常は数トリップに一度の周期となるため、内燃機関の始動毎に前記した特定の触媒が変更されれば、ＰＭ再生処理実行時における複数の触媒のＰＭ捕集量が略均一となる。
【００２９】
その結果、一の触媒のＰＭ捕集量が一定量に達した時（すなわち、ＰＭ再生処理の実行時）には、他の触媒のＰＭ捕集量も略一定量に達しているようになる。
【００３０】
本発明に係る排気浄化装置は、各排気通路の上流側連通路の接続部位と各触媒の間に配置された還元剤添加弁を更に備えるようにしてもよい。この場合、制御手段は、複数の触媒のうち特定の触媒のＰＭ再生処理を行う時に、上流側開閉弁を開弁させ、特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させ、更に特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から特定の触媒へ還元剤を供給し、特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後は、特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を増加させるとともに他の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から他の触媒へ還元剤を供給するようにしてもよい。
【００３１】
触媒のＰＭ捕集能を再生させる場合には、触媒を大凡５００℃以上の高温且つリーンな雰囲気に曝す必要がある。内燃機関から排出される排気の温度が５００℃以上になることは希であるため、触媒のＰＭ捕集能を再生する場合には触媒の温度を５００℃以上の目標温度域まで強制的に昇温させる処理（昇温処理）が必要となる。昇温処理の実行方法としては、触媒へ燃料等の還元剤を供給することにより触媒において還元剤の酸化反応熱を発生させる方法が有効である。
【００３２】
但し、昇温処理実行中に触媒へ流入する排気量が増加すると、還元剤の酸化反応熱が排気によって奪われてしまうため、触媒が前記目標温度域に到達するまでの所要時間が長くなる虞がある。触媒が前記目標温度域に到達するまでの所要時間が長くなると、昇温処理の実行時間が長くなるとともに昇温処理に要する還元剤量が増加するという不具合を生じる。
【００３３】
これに対し、本発明に係る排気浄化装置では、特定の触媒に対して昇温処理を実行する際に、上流側開閉弁が開弁させられるとともに特定の触媒と同一の排気通路（以下、特定の排気通路と称する）に配置された流量調整弁（以下、特定の流量調整弁と称する）の開度が他の排気通路に配置された流量調整弁より減少させられるため、内燃機関から前記特定の排気通路へ排出された排気の一部が上流側連通路を介して他の排気通路へ流れるようになる。その結果、前記特定の触媒へ流入する排気流量が減少する。
【００３４】
昇温処理実行中に特定の触媒へ流入する排気量が減少すると、該特定の触媒が少量の還元剤によって短時間に目標温度域まで昇温するようになる。
【００３５】
特定の触媒が目標温度域まで昇温すると、該特定の触媒に捕集されていたＰＭが酸化されるようになるが、その際のＰＭ酸化率は特定の触媒へ流入する酸素量が多くなるほど高くなる。また、特定の触媒が目標温度域まで昇温した後も該特定の触媒へ流入する排気量を減少させた状態が続くと、ＰＭの酸化反応熱によって触媒が過昇温する可能性がある。依って、特定の触媒が目標温度域まで昇温した後は、特定の触媒へ流入する排気量を増加させることが好ましい。
【００３６】
これに対し、本発明の排気浄化装置では、特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後に、前記特定の流量調整弁の開度が増加させられるとともに他の排気通路に配置された流量調整弁の開度が減少させられるため、他の排気通路に配置された触媒へ流入する排気量が減少するとともに特定の触媒へ流入する排気量が増加するようになる。その結果、該特定の触媒の過昇温を抑制しつつ該特定の触媒に捕集されたＰＭの酸化率を高めることが可能となる。
【００３７】
尚、本発明に係る排気浄化装置によれば、前述したように複数の触媒のＰＭ捕集量が略均一になるため、前記特定の触媒と略同時期に他の触媒のＰＭ捕集能も再生させることが好ましい。
【００３８】
これに対し、本発明の排気浄化装置では、特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後の他の触媒へ流入する排気量が減少させられている時に、他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁が前記他の触媒へ還元剤を供給するため、前記他の触媒が少ない還元剤により短時間で目標温度域まで昇温するようになる。
【００３９】
更に、特定の触媒の昇温処理が実行されている期間（言い換えれば、特定の触媒へ流入する排気量が減少させられているとともに他の触媒へ流入する排気量が増加させられている期間）において他の触媒が多量の排気によってある程度昇温させられているため、他の触媒を目標温度域まで昇温させる際に必要となる還元剤の量及び所要時間は一層少なくなる。
【００４０】
このように本発明に係る排気浄化装置によれば、複数の触媒のＰＭ再生処理を効率的に行うことができるため、複数の触媒のＰＭ再生処理に係る還元剤の量及び所要時間を減少させることができる。
【００４１】
本発明に係る触媒がＮＯｘ吸収能を有している場合には、触媒のＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させる処理（Ｓ被毒回復処理）が必要となる。触媒の硫黄被毒は該触媒が大凡５００℃以上の高温且つリッチな雰囲気に曝された時に解消されるため、触媒を硫黄被毒から回復させる際には上記したＰＭ再生処理と同様の昇温処理が必要となる。
【００４２】
そこで、本発明に係る排気浄化装置では、特定の触媒の硫黄被毒を解消すべく昇温処理を行う場合に、上記したＰＭ再生処理と同様に、上流側開閉弁を開弁させ、特定の流量調整弁の開度を減少させ、更に特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁（以下、特定の還元剤添加弁と称する）から特定の触媒へ還元剤を供給させるようにしてもよい。
【００４３】
この場合、昇温期間中に特定の触媒へ流入する排気量が減少するため、特定の触媒が少ない還元剤によって短時間に目標温度域まで昇温するようになる。
【００４４】
尚、ＰＭ再生処理では特定の触媒が目標温度域まで昇温した後に該特定の触媒へ流入する排気量が増加させられるが、ＳＯｘ被毒回復処理では特定の触媒が目標温度域まで昇温した後も該特定の触媒へ流入する排気量を減少させた状態が継続される。前記特定の触媒
が目標温度域に達した後も該特定の触媒へ流入する排気量を減少させた状態が継続されると、特定の触媒へ流入する排気をリッチ雰囲気とするために必要となる還元剤量を少なくすることができる。
【００４５】
また、制御手段は、特定の触媒の硫黄被毒が解消させられた後は、特定の流量調整弁の開度を増加させるとともに他の排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に他の排気通路の還元剤添加弁から他の触媒へ還元剤を供給させる。この場合、他の触媒が少量の還元剤によって短時間に目標温度域まで昇温するようになるとともに、他の触媒が目標温度域へ昇温した後も少量の還元剤によって前記他の触媒へ流入する排気をリッチ雰囲気とすることができる。
【００４６】
更に、特定の触媒のＳ被毒回復処理が実行されている期間（特定の触媒へ流入する排気量が減少させられているとともに他の触媒へ流入する排気量が増加させられている期間）において他の触媒が多量の排気によってある程度昇温させられているため、他の触媒の昇温処理時に必要となる還元剤の量及び所要時間は一層少なくなる。
【００４７】
本発明に係る排気浄化装置は、各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、副排気通路を開閉する副開閉弁と、各排気通路の各触媒より上流における副排気通路の接続部位と上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁とを更に備え、各流量調整弁が各排気通路の各触媒より下流における副排気通路の接続部位より下流に配置されるようにしてもよい。
【００４８】
このように構成された排気浄化装置では、制御手段は、例えば、内燃機関の始動から所定期間は全ての排気が複数の触媒を直列に流れ、且つ、内燃機関の始動毎に排気が流れる触媒の順序（特に、排気が最初に流入する触媒）が変更されるように、上流側開閉弁、流量調整弁、遮断弁、及び副開閉弁を制御するようにしてもよい。
【００４９】
全ての排気が複数の触媒を直列に流れるようにする場合は、制御手段は、上流側開閉弁を開弁させ、特定の触媒と同一の排気通路に配置された遮断弁を閉弁且つ流量調整弁を開弁させ、特定の触媒より下流の排気通路に接続された副排気通路（特定の触媒より下流の排気通路と他の触媒より上流の排気通路とを接続する副排気通路）の上流側開閉弁を閉弁させ、他の触媒と同一の排気通路に配置された遮断弁を開弁且つ流量調整弁を閉弁させ、更に他の触媒より下流の排気通路に接続された副排気通路（他の触媒より下流の排気通路と特定の触媒より上流の排気通路とを接続する副排気通路）の上流側開閉弁を開弁させる。
【００５０】
この場合、内燃機関から特定の排気通路へ排出された排気の全ては、上流側連通路を介して他の排気通路へ流れる。特定の排気通路から前記他の排気通路へ流れた排気は、内燃機関から前記他の排気通路へ排出された排気とともに他の触媒へ流入する。前記他の触媒を通過した排気の全ては、前記他の触媒より下流の排気通路から副排気通路を経て前記特定の触媒より上流の排気通路へ導かれる。前記特定の触媒より上流の排気通路へ流入した排気は、前記特定の触媒を通過することになる。
【００５１】
依って、内燃機関から排出された排気の全ては、前記他の触媒を経由した後に前記特定の触媒を流れるようになる。内燃機関の始動から所定期間（内燃機関の冷間運転時）に上記したような排気の流れが実現されると、内燃機関から排出された排気の全てが他の触媒を経由した後に特定の触媒へ流入することになるため、内燃機関から排出されるＰＭの略全てが他の触媒によって捕集されるようになる。そして、内燃機関の次回の始動時には、内燃機関から排出された排気の全てが前記特定の触媒を経由した後に前記他の触媒を流れ
るように上流側開閉弁、流量調整弁、遮断弁、及び副開閉弁が制御されれば、複数の触媒のＰＭ捕集量を略均一にすることが可能となる。
【００５２】
更に、内燃機関の冷間運転時に、内燃機関の排気が複数の触媒を直列に流れるようになると、全ての触媒が排気によって暖められるので、全ての触媒を早期に活性させつつ全ての触媒のＰＭ捕集量を均一にすることが可能となる。
【００５３】
本発明に係る排気浄化装置は、各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、各排気通路の各触媒より上流における副排気通路の接続部位と上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁と、各排気通路の各触媒より下流における副排気通路の接続部位より上流の部位を相互に接続する下流側連通路と、下流側連通路を開閉する下流側開閉弁とを更に備え、流量調整弁が各排気通路の各触媒より下流における下流側連通路の接続部位と副排気通路の接続部位との間に配置されるようにしてもよい。
【００５４】
このように構成された排気浄化装置では、制御手段は、例えば、特定の排気通路と他の排気通路とを相互に接続する上流側連通路及び下流側連通路に各々配置された上流側開閉弁及び下流側開閉弁を開弁させ、特定の排気通路の遮断弁を開弁且つ流量調整弁を閉弁させ、他の排気通路の遮断弁を開弁且つ流量調整弁を閉弁させ、特定の排気通路における触媒より下流の部位と他の排気通路における触媒より上流の部位とを結ぶ副排気通路の副開閉弁を閉弁させ、更に特定の排気通路における触媒より上流の部位と他の排気通路における触媒より下流の部位とを結ぶ副排気通路の副開閉弁を開弁させる。
【００５５】
この場合、内燃機関から特定の排気通路へ排出された排気の全ては上流側連通路を介して他の排気通路へ流れる。特定の排気通路から他の排気通路へ流入した排気は、内燃機関から他の排気通路へ排出された排気とともに他の排気通路の触媒（他の触媒）へ流入する。他の触媒から流出した排気は、他の排気通路から下流側連通路を介して特定の排気通路へ流入する。特定の排気通路へ流入した排気は、特定の排気通路に配置された触媒（特定の触媒）を下流側から上流側へ逆流し、次いで特定の排気通路における触媒より上流の部位と他の排気通路における触媒より下流の部位（流量調整弁より下流の部位）へ流れる。
【００５６】
すなわち、内燃機関から特定の排気通路及び他の排気通路へ排出された排気の全ては、他の触媒を経由した後に特定の触媒を逆流することになる。特定の触媒のＰＭ再生処理中（好ましくは、昇温処理終了後のＰＭ再生処理中）に、上記したような排気の流れが実現されると、特定の触媒においてＰＭの一部（例えば、特定の触媒における上流側の部位に捕集されたＰＭ）が酸化しきれずに残留することを防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、気筒群毎に独立した排気通路を有し且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能および／またはＰＭ捕集能を有する触媒が配置された内燃機関の排気浄化装置において、各触媒へ流入する排気流量を独立して制御可能となるため、触媒の再生処理や硫黄被毒解消処理等を行う場合に各触媒へ流入する排気流量を適量にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
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。
【実施例１】
【００５９】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、第１気筒群（
第１バンク）１ａと第２気筒群（第２バンク）１ｂがＶ型に配列された圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００６０】
第１及び第２バンク１ａ，１ｂには、第１排気通路２ａ及び第２排気通路２ｂが各々接続されている。第１及び第２排気通路２ａ，２ｂには、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂが各々配置されている。第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された触媒コンバータであり、本発明に係る触媒の一実施態様である。
【００６１】
第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより上流の第１排気通路２ａと、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより上流の第２排気通路２ｂとは、上流側連通路４によって接続されている。上流側連通路４の途中には、該上流側連通路４の導通と遮断を切り換える上流側開閉弁５が設けられている。
【００６２】
第１排気通路２ａにおいて前記上流側連通路４の接続部位より下流には、第１流量調整弁６ａが設けられている。図１において、第１流量調整弁６ａは、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより上流に設けられているが、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより下流に設けられていてもよい。
【００６３】
第２排気通路２ｂにおいて前記上流側連通路４の接続部位より下流には、第２流量調整弁６ｂが設けられている。図１において、第２流量調整弁６ｂは、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより上流に設けられているが、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより下流に設けられていてもよい。
【００６４】
第１流量調整弁６ａと第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａとの間の第１排気通路２ａには、第１燃料添加弁７ａが配置されている。第２流量調整弁６ｂと第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂとの間の第２排気通路２ｂには、第２燃料添加弁７ｂが配置されている。第１及び第２燃料添加弁７ａ，７ｂは、本発明に係る還元剤添加弁の一実施態様である。
【００６５】
第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより下流の第１排気通路２ａには、第１空燃比センサ８ａが配置されている。第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより下流の第２排気通路２ｂには、第２空燃比センサ８ｂが配置されている。
【００６６】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた算術論理演算回路である。このＥＣＵ９には、第１及び第２空燃比センサ８ａ，８ｂ等のセンサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ９には、上流側開閉弁５、第１及び第２流量調整弁６ａ，６ｂ、第１及び第２燃料添加弁７ａ，７ｂが電気的に接続されている。
【００６７】
ＥＣＵ９は、図示しないクランクポジションセンサやアクセルポジションセンサ等の出力信号より内燃機関１の運転状態を判別し、判別された機関運転状態に基づいて内燃機関１や上記した各部を電気的に制御する。
【００６８】
例えば、ＥＣＵ９は、燃料噴射制御等の既知の制御に加え、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能（或いはＮＯｘ吸蔵能）を再生する処理を行う。ＮＯｘ吸収能を再生する処理としては、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂに吸収又は吸蔵されたＮＯｘを還元及び浄化するＮＯｘ再生処理や、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂをＳＯｘ被毒から回復させるＳＯｘ被毒回復処理などを例示することができる。
【００６９】
ＮＯｘ再生処理やＳＯｘ被毒回復処理（以下、単にＮＯｘ吸収能再生処理と記す）では、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比へ低下させる必要があるため、ＥＣＵ９は、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂから排気中へ燃料を添加させることにより排気空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比まで低下させる。
【００７０】
ところで、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比へ低下させる必要がある時に排気流量が多くなると、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂから多量の燃料を添加しなければならなくなるため、燃費が悪化する。
【００７１】
また、排気流量が多い時は排気の流速が高くなるため、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂから添加された燃料が高速で第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂを通り抜けてしまう。すなわち、排気流量が多い時は、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂがリッチ雰囲気に曝される時間が短くなり易い上、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する燃料の空間速度（ｓｖ）が高くなってしまう。
【００７２】
このような場合には、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂがリッチ雰囲気に曝される時間を延長すべく第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂの燃料添加時間を延長させる必要が生じる。その結果、燃費の更なる悪化を招くという問題がある。
【００７３】
上記の問題に対し、本実施例では、ＥＣＵ９は、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能再生処理を行う時に、以下の方法によって第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の流量及び流速を低下させるようにした。尚、ＮＯｘ吸収能再生処理の実行時以外は、上流側開閉弁５が全閉に維持され、且つ第１及び第２流量調整弁６ａ，６ｂが全開に維持されるものとする。
【００７４】
先ず、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収能を再生する場合には、ＥＣＵ９は、先ず上流側開閉弁５を開弁させる。ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５の閉弁と同時或いは上流側開閉弁５の閉弁後に第１流量調整弁６ａの開度を第２流量調整弁６ｂより小さくする。
【００７５】
第１流量調整弁６ａの開度変更タイミングが上流側開閉弁５の開弁タイミング以降とされる理由は、上流側開閉弁５が開弁されるより先に第１流量調整弁６ａの開度が小さくされると、第１排気通路２ａの背圧が変動して内燃機関１（特に第１バンク１ａ）の運転状態に影響を及ぼす可能性があるためである。
【００７６】
上流側開閉弁５が開弁され且つ第１流量調整弁６ａの開度が小さくされると、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の一部が上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ流入するようになる。その結果、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の流量が減少する。
【００７７】
第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気流量が減少させられると、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とするために第１燃料添加弁７ａから添加すべき燃料量を少なくすることができる。
【００７８】
また、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気流量が減少させられると、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の流速が低下するため、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒がリッチ雰囲気に曝される時間が長くなるとともに添加燃料の空間速度（ｓｖ）が低下する。これにより、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａにおけるＮＯｘ浄化率が高められる。
【００７９】
従って、上記したように第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の流量及び流速が低下させられれば、少量且つ短時間の燃料添加によって第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収能を再生させることが可能となる。
【００８０】
ところで、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で排気の流れを止めることができれば、添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に留まるようになるため、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ浄化率を一層高めることができるとともに第１燃料添加弁７ａから添加すべき燃料量を一層少なくすることができる。
【００８１】
添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で排気の流れを止めるためには、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で前記第１流量調整弁６ａの実際の開度が全閉となるように、第１流量調整弁６ａ及び第１燃料添加弁７ａの作動タイミングが制御されればよい。
【００８２】
第１流量調整弁６ａは、ＥＣＵ９からの全閉指令信号を受けた時から実際の開度が全閉となる時までに応答遅れを生じる。第１燃料添加弁７ａの添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ到達するまでにも応答遅れが生じる。
【００８３】
本実施例では、第１燃料添加弁７ａが第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａの直上流に配置されているとともに、排気の流速が第１流量調整弁６ａの動作速度より十分に速いため、第１燃料添加弁７ａの添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ到達するまでの応答遅れ時間は第１流量調整弁６ａの応答遅れ時間よりも短くなる。
【００８４】
そこで、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａに対する全閉指令信号を出力した時から該第１流量調整弁６ａの実際の開度が全閉となる時までの期間内に、第１燃料添加弁７ａへ燃料添加指令信号を出力するようにした。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａに対する全閉指令信号を出力した時から所定のディレイ時間経過後に、第１燃料添加弁７ａへ燃料添加指令信号を出力するようにした。
【００８５】
この場合、第１燃料添加弁７ａからの添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時期と略同時期に第１流量調整弁６ａの実際の開度が全閉となるため、添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に留まるようになる。その結果、少量且つ短時間の燃料添加により第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａを長期間リッチ雰囲気とすることが可能になる上、添加燃料の空間速度（ｓｖ）を可能な限り低くすることが可能になる。
【００８６】
第１流量調整弁６ａの応答遅れ時間は該第１流量調整弁６ａのハードウェアに依存した略一定の時間となる。一方、添加燃料の応答遅れ時間は排気流速が高くなるほど短くなる。排気流速は機関回転数が高くなるほど又は吸入空気量が多くなるほど高くなる。従って、上記したディレイ時間は機関回転数が高くなるほど又は吸入空気量が多くなるほど長く設定されることが好ましい。
【００８７】
また、第１流量調整弁６ａが全閉にされると、第１バンク１ａから排出される排気の全てが第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂを流れることになる。すなわち、第１バンク１ａ及び第２バンク１ｂから排出される排気の全て（内燃機関１から排出される排気の全て）が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂを流れることになる。
【００８８】
このため、内燃機関１から多量のＮＯｘが排出される時に第１流量調整弁６ａが全閉にされると、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂが排気中のＮＯｘを処理しきれなくなる可能性
がある。これに対し、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂの容量を大きくする方法が考えられるが、暖機性の低下や車載性の低下を招く可能性がある。
【００８９】
そこで、本実施例では、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量（以下、ＮＯｘ排出量と称する）が比較的少ない時に上記したようなＮＯｘ吸収能の再生処理が行われるようにした。ＮＯｘ排出量は、内燃機関１の負荷に応じて変化する。すなわち、内燃機関１の負荷が低くなるほどＮＯｘ排出量が減少する。このため、ＥＣＵ９は、内燃機関１の負荷が所定の負荷より低い時にＮＯｘ吸収能再生処理を実行すればよい。前記した所定負荷は、ＮＯｘ排出量が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能を超えない範囲内で最大の負荷と同等、若しくは若干低く設定されるものとする。
【００９０】
次に、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能を再生する場合には、ＥＣＵ９は、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収能を再生する場合と同様の方法によって上流側開閉弁５、第２流量調整弁６ｂ、及び第２燃料添加弁７ｂを制御する。この場合も第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａと同様に、少量且つ短時間の燃料添加によって第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能が再生されるようになる。
【００９１】
以下、本実施例におけるＮＯｘ吸収能再生制御について図２に沿って説明する。図２は、ＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンを示すフローチャートである。このＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンは、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂに吸収されたＮＯｘを還元及び浄化するＮＯｘ再生処理を対象としたルーチンである。
【００９２】
ＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、Ｓ１０１において第１再生フラグＦｒｓ１の値が“１”であるか否かを判別する。第１再生フラグＦｒｓ１は、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａの前回のＮＯｘ再生処理実行終了時からの経過時間が所定時間以上となった時、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量（或いはＮＯｘ吸収量）が所定量以上となった時に“１”がセットされ、ＮＯｘ再生処理実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。
【００９３】
前記Ｓ１０１において肯定判定された場合（Ｆｒｓ１＝１）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の運転状態が低負荷運転領域にあるか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ排出量が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能より少ないか否かを判別する。この具体的な判別方法としては、アクセル開度が所定開度未満である、或いは燃料噴射量が所定量未満であることを条件に、内燃機関１の運転状態が低負荷運転領域にある（ＮＯｘ排出量が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能より少ない）と判定する方法を例示することができる。
【００９４】
前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開閉させる。
【００９５】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全閉させる。続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５において、第１流量調整弁６ａに対する全閉指令信号を出力した時点からの経過時間がディレイ時間以上になったか否かを判別する。ディレイ時間は、第１流量調整弁６ａの応答遅れ時間より短い時間であって、機関回転数が高くなるほど又は吸入空気量が多くなるほど長く設定される。
【００９６】
前記Ｓ１０５で否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記ディレイ時間が経過するまで前記Ｓ１０５の処理を繰り返し実行する。前記Ｓ１０５で肯定判定されると、ＥＣＵ９は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａから所定量の燃料を添加させるべく燃料添加信号を出力する。前記した所定量は、予め設定された一定量であってもよく、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量に応じて変更される可変値であってもよい。
【００９７】
Ｓ１０７ではＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａに対する燃料添加指令信号が出力された時からの経過時間（第１流量調整弁６ａが全閉状態にされている時間と略等しい）が所定時間以上であるか否かを判別する。この所定時間は、予め定められた一定時間でもよく、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量や前記第１燃料添加弁７ａからの添加量に応じて変更される可変値であってもよい。
【００９８】
前記Ｓ１０７で否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記所定時間が経過するまで前記Ｓ１０７の処理を繰り返し実行する。前記Ｓ１０７において肯定判定されると、ＥＣＵ９は、Ｓ１０８へ進み、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ再生処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａへ全開指令信号を出力するとともに上流側開閉弁５へ閉弁指令信号を出力する。続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０９において第１再生フラグＦｒｓ１の値を“０”にリセットする。
【００９９】
このように第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ再生処理が行われると、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で第１流量調整弁６ａが全閉となり、更に第１流量調整弁６ａが全閉状態を所定時間維持するようになる。
【０１００】
この場合、第１燃料添加弁７ａから添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に所定時間留まるため、添加燃料の空間速度（ｓｖ）が低下する。更に、第１燃料添加弁７ａから添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に留まると、第１燃料添加弁７ａが燃料添加を継続しなくとも第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内がリッチ雰囲気に保たれる。
【０１０１】
この結果、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに吸蔵されているＮＯｘは、少量且つ短時間の燃料添加によって好適に還元及び浄化されるようになる。
【０１０２】
次に、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０１において否定判定された場合、若しくは、前記Ｓ１０９の処理を実行し終えた場合に、Ｓ１１０へ進み、第２再生フラグＦｒｓ２の値が“１”であるか否かを判別する。この第２再生フラグＦｒｓ２は、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂの前回のＮＯｘ再生処理実行終了時からの経過時間が所定時間以上となった時、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量が所定量以上となった時に“１”がセットされ、ＮＯｘ再生処理実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。
【０１０３】
前記Ｓ１１０において否定判定された場合（Ｆｒｓ２＝０）の場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。前記Ｓ１１０において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１１１〜Ｓ１１８において第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ再生処理を行う。その際、ＥＣＵ９は、前述した第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ再生処理と同様の方法によって、上流側開閉弁５、第２流量調整弁６ｂ、及び第２燃料添加弁７ｂを制御する。
【０１０４】
このように第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ再生処理が行われると、第２燃料添加弁７ｂから排気中へ添加された燃料が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂに到達した時点で第２流量調整弁６ｂが全閉となり、更に第２流量調整弁６ｂが全閉状態を所定時間維持するようになる。
【０１０５】
この場合、第２燃料添加弁７ｂから添加された燃料が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂ内
に所定時間留まるため、添加燃料の空間速度（ｓｖ）が低下する。更に、第２燃料添加弁７ｂから添加された燃料が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂ内に留まると、第２燃料添加弁７ｂが燃料添加を継続しなくとも第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂ内がリッチ雰囲気に保たれる。
【０１０６】
この結果、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂに吸蔵されているＮＯｘは、少量且つ短時間の燃料添加によって好適に還元及び浄化されるようになる。
【０１０７】
以上述べた実施例によれば、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能を再生する場合に、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の流量及び流速を好適に低下させることができる。特に、添加燃料が第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂに到達した時点で第１又は第２流量調整弁６ａ，６ｂが全閉にされると、内燃機関１から排出される排気の流量が増加した場合であっても、少量の添加燃料によって第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能を再生させることが可能となる。
【０１０８】
その結果、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能再生に要する燃料を最小限に抑えることが可能となり、以て燃費の悪化を防止することができる。
【０１０９】
尚、本実施例では、本発明を適用する内燃機関としてＶ型の内燃機関を例に挙げたが、これに限られるものではないことは勿論であり、内燃機関が複数の気筒群を有し且つ各気筒群毎に独立した排気通路及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を具備する構成であればよい。
【０１１０】
例えば、図３に示されるように、直列型の内燃機関１０が２つの気筒群（図３に示す例では、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）を含む気筒群と、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）を含む気筒群）に区分され、且つ、各気筒群毎に独立した排気通路１１，１２と吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１３ａ，１３ｂを備えている場合にも、本発明を適用することができる。
【０１１１】
その場合の装置構成は、排気通路１１，１２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１３ａ，１３ｂより上流の部位を相互に連通する連通路１６と、連通路１６を開閉する上流側開閉弁１７と、各排気通路１１，１２における連通路１６の接続部位より下流且つ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１３ａ，１３ｂより上流に配置された燃料添加弁１５ａ，１５ｂと、各排気通路１１，１２における連通路１６の接続部位より下流に配置される流量調整弁１４ａ，１４ｂとを備える構成とすればよい。そして、ＥＣＵ８は、前述した図２のルーチンと同様の手順に従って上流側開閉弁１７、流量調整弁１４ａ，１４ｂ、燃料添加弁１５ａ，１５ｂを制御すればよい。
【実施例２】
【０１１２】
次に、本発明の第２の実施例について図４〜図７に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１３】
図４は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図４において、第１排気通路２ａ及び第２排気通路２ｂには、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂの代わりに、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂが各々設けられている。
【０１１４】
第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂは、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタである。第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂは、酸化能を有する触媒（例えば、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、三元触媒等）を具
備している。その際、酸化能を有する触媒は、パティキュレートフィルタの直上流に配置されてもよく、或いはパティキュレートフィルタの担体に担持されていてもよい。尚、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集容量は同一であるものとする。
【０１１５】
第１排気通路２ａの第１フィルタ３０ａより下流の部位には、第１排気温度センサ１９ａが配置されている。第２排気通路２ｂの第２フィルタ３０ｂより下流の部位には、第２排気温度センサ１９ｂが配置されている。尚、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂが酸化触媒とパティキュレートフィルタを直列に配置して構成されている場合には、酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間に排気温度センサが設けられるようにしてもよい。
【０１１６】
このように構成された内燃機関１では、ＥＣＵ９は、始動から所定期間は内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみを通過し、且つ始動毎に前記一のフィルタが変更されるように上流側開閉弁５、第１流量調整弁６ａ、及び第２流量調整弁６ｂを制御する処理（以下、このような処理を始動時偏流処理と称する）を行うようにした。
【０１１７】
内燃機関１から排出されるＰＭの量は、暖機完了後の温間運転時に対して始動から暖機完了までの冷間運転時（言い換えれば、暖機運転時）に多くなる傾向がある。これは、冷間運転時の内燃機関１では混合気の燃焼が不安定となり易いためである。また、内燃機関１の冷間運転時は、第１バンク１ａと第２バンク１ｂの燃焼安定性が均一となり難いため、第１バンク１ａと第２バンク１ｂから排出されるＰＭ量が相違し易い。依って、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量が大きく相違する可能性がある。
【０１１８】
これに対し、内燃機関１の始動から所定期間、すなわち内燃機関から排出されるＰＭ量が最も多くなる冷間運転時に、全ての排気が第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみに流入すれば、一のフィルタのみに多量のＰＭが捕集されるようになる。更に、ＰＭ再生処理の実行周期は数トリップに一度の周期となるため、内燃機関１の始動毎に前記した一の触媒が変更されれば、ＰＭ再生処理実行時における第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量を略均一にすることができる。
【０１１９】
ここで、始動時における排気の流れを制御する方法について図５のフローチャートに沿って具体的に説明する。図５のフローチャートは、始動時排気流れ制御ルーチンを示すフローチャートである。この始動時排気流れ制御ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、内燃機関１の始動（例えば、スタータスイッチのオン信号）をトリガとして実行される。
【０１２０】
始動時排気流れ制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ２０１において、今回の始動が冷間始動であるか否かを判別する。この判別方法としては、冷却水の温度が所定温度未満である、および／または潤滑油の温度が所定温度未満である時に、今回の始動が冷間始動であると判定する方法を例示することができる。
【０１２１】
前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０２〜Ｓ２０８において始動時偏流処理を実行する。Ｓ２０２では、ＥＣＵ９は、再生フラグの値が“０”であるか否かを判別する。再生フラグは、ＰＭ再生処理の実行完了時に“１”がセットされ、後述する始動時偏流処理が実行された時に“０”がリセットされるフラグである。
【０１２２】
前記Ｓ２０２において肯定判定された場合（再生フラグの値が“０”である場合）、すなわち、ＰＭ再生処理の実行完了時から現時点までの間に始動時偏流処理が少なくとも一回は実行されている場合に、ＥＣＵ９は、Ｓ２０３へ進み、前回の始動時偏流処理の履歴
（前回の冷間始動時に第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れに全ての排気が流されたかを識別する情報）を読み込む。
【０１２３】
Ｓ２０４では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ２０３で読み込んだ履歴に基づいて、前回の冷間始動時に全ての排気を流したフィルタが第１フィルタ３０ａであるか否かを判別する。
【０１２４】
前記Ｓ２０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０５へ進む。Ｓ２０５では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の全ての排気が第２フィルタ３０ｂのみを流れるように第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全閉、第２流量調整弁６ｂを全開、及び上流側開閉弁５を開弁させるべく制御する。
【０１２５】
この場合、第１バンク１ａから排出された排気の全ては、第１排気通路２ａ及び上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ導かれる。第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気とともに第２フィルタ３０ｂへ流入する。依って、第１バンク１ａ及び第２バンク１ｂから排出された排気の全ては、第１フィルタ３０ａを流れずに第２フィルタ３０ｂのみを流れることになる。
【０１２６】
一方、前記Ｓ２０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０６では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａのみを流れるように第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを全閉、及び上流側開閉弁５を開弁させるべく制御する。
【０１２７】
この場合、第２バンク１ｂから排出された排気の全ては、第２排気通路２ｂ及び上流側連通路４を介して第１排気通路２ａへ導かれる。第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気とともに第１フィルタ３０ａへ流入する。依って、第１バンク１ａ及び第２バンク１ｂから排出された排気の全ては、第２フィルタ３０ｂを流れずに第１フィルタ３０ａのみを流れることになる。
【０１２８】
前記Ｓ２０５又は前記Ｓ２０６の処理を実行し終えたＥＣＵ９は、Ｓ２０７において、内燃機関１の暖機が完了したか否かを判別する。この判別方法としては、冷却水の温度が所定温度以上である、および／または潤滑油の温度が所定温度以上である時に、内燃機関１の暖機が完了したと判定する方法を例示することができる。
【０１２９】
前記Ｓ２０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、内燃機関１の暖機が完了するまで該Ｓ２０７の処理を繰り返し実行する。その間、内燃機関１から排出された排気の全ては、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみを流れることになるため、冷間運転状態の内燃機関１から排出される全てのＰＭは第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみに捕集されるようになる。
【０１３０】
内燃機関１の暖機が完了すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ２０７において肯定判定してＳ２０８へ進むことになる。Ｓ２０８では、ＥＣＵ９は、前記した再生フラグの値を“０”にリセットする。
【０１３１】
Ｓ２０９では、ＥＣＵ９は、排気の流れを通常の流れとすべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。すなわち、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを全開、及び上流側開閉弁５を閉弁させるべく制御する。
【０１３２】
この場合、第１バンク１ａから排出された排気が第１排気通路２ａ及び第１フィルタ３０ａを流れるとともに、第２バンク１ｂから排出された排気が第２排気通路２ｂ及び第２フィルタ３０ｂを流れるようになる。
【０１３３】
前記したＳ２０２において否定判定された場合（再生フラグの値が“１”である場合）は、ＰＭ再生処理の実行完了時から現時点までに始動時偏流処理が一回も実行されていないことになる。このような場合には、現時点における第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量は略同量となるため、ＥＣＵ９は前回の始動時偏流制御の履歴を考慮せずに始動時偏流処理を実行する。その際、図５に示す例では、ＥＣＵ９は、Ｓ２０３及びＳ２０４をスキップしてＳ２０５を実行するが、Ｓ２０３及びＳ２０４をスキップしてＳ２０６を実行してもよい。
【０１３４】
また、前記したＳ２０１において否定判定された場合、すなわち、今回の始動が温間始動である場合には、ＥＣＵ９は、始動時偏流処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０８の処理）を実行せずに、Ｓ２０９において排気の流れを通常の流れとすべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。
【０１３５】
これは、内燃機関１が温間始動された場合には、混合気の燃焼が不安定となり難いため、内燃機関１から多量のＰＭが排出され難く、且つ各バンク１ａ、１ｂ毎にＰＭの排出量がばらつき難いからである。
【０１３６】
このようにＥＣＵ９が始動時排気流れ制御ルーチンを実行することにより、第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能が飽和するタイミング（第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集量が上限量に達するタイミング）と、第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能が飽和するタイミング（第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量が上限量に達するタイミング）とを略同じタイミングにすることができる。
【０１３７】
第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能が飽和するタイミングと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能が飽和するタイミングとが略同じタイミングになると、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂに対するＰＭ再生処理を略同時期に行うことが可能となる。依って、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のＰＭ再生条件が成立した時に、以下のような方法により第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理を行うようにした。
【０１３８】
図６及び図７は、本実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。ＰＭ再生処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９によって一定周期毎に実行される。
【０１３９】
ＰＭ再生処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ず、Ｓ３０１において、第１フィルタ３０ａの再生条件が成立しているか否かを判別する。この判別方法としては、前回のＰＭ再生処理実行完了時からの積算運転時間が所定時間以上である、前回のＰＭ再生処理実行完了時からの積算吸入空気量が所定量以上である、前回のＰＭ再生処理実行完了時からの積算燃料噴射量が所定量以上である、或いは第１フィルタ３０ａの上流における排気圧力と下流における排気圧力との差圧（フィルタ前後差圧）が所定値以上である場合に、再生条件が成立していると判定する方法を例示することができる。
【０１４０】
前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０２へ進み、第１フィルタ３０ａの昇温処理を実行する。昇温処理では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを所定量閉弁、第２流量調整弁６ｂを全開、上流側開閉弁５を開弁、及び第１燃料添加弁７ａを作動させるべく制御を行う。
【０１４１】
この場合、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の一部が上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ流れるため、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少するとともに、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が増加する。
【０１４２】
また、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料は、排気とともに第１フィルタ３０ａへ流入する。第１フィルタ３０ａへ流入した添加燃料は、第１フィルタ３０ａの酸化能によって酸化される。その結果、第１フィルタ３０ａが添加燃料の酸化反応熱を受けて昇温する。
【０１４３】
その際、前記第１フィルタ３０ａが持つ熱の一部は第１フィルタ３０ａを通過する排気によって奪われるが、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が少なくなっているため、第１フィルタ３０ａから排気へ伝達される熱量が過剰に多くなることがない。依って、第１フィルタ３０ａが少量の添加燃料によって速やかに昇温するようになる。尚、内燃機関１が軽負荷運転されている時（すなわち、内燃機関１から排出される排気量が少なく、且つ排気温度が低くなる運転状態）は、第１燃料添加弁７ａを作動させる代わりに第２燃料添加弁７ｂを作動させて第２フィルタ３０ｂの昇温を図るようにしてもよい。
【０１４４】
Ｓ３０３では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの昇温が完了したか否か、すなわち、第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域（例えば、６００℃以上）まで昇温したか否かを判別する。この判別方法としては、第１排気温度センサ１９ａの検出温度がＰＭ酸化可能な温度域に達している場合に、第１フィルタ３０ａの昇温が完了していると判定する方法を例示することができる。
【０１４５】
前記Ｓ３０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ３０３を繰り返し実行する。第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０３において肯定判定してＳ３０４へ進む。
【０１４６】
Ｓ３０４では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを所定量閉弁、及び第２燃料添加弁７ｂを作動させるべく制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持するとともに、第１燃料添加弁７ａは燃料添加を継続するものとする。
【０１４７】
上流側開閉弁５が開弁状態のまま第１流量調整弁６ａが全開されるとともに第２流量調整弁６ｂが所定量閉弁されると、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が増加するとともに、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が減少する。
【０１４８】
第１フィルタ３０ａがＰＭ酸化可能な温度域まで昇温した状態で該第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が増加すると、第１フィルタ３０ａにおけるＰＭの酸化速度（単位時間当たりに酸化されるＰＭ量）が増加する。これは、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量の増加に伴って、該第１フィルタ３０ａへ流入する酸素量も増加するためである。
【０１４９】
第１フィルタ３０ａにおけるＰＭの酸化速度が高くなると、第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能を短時間で再生させることが可能になる。尚、ＰＭの酸化速度が高くなると、ＰＭの酸化反応熱によって第１フィルタ３０ａ触媒が過昇温することが懸念されるが、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量の増加によって第１フィルタ３０ａから排気へ伝達される熱量も増加しているため、第１フィルタ３０ａの過昇温が抑制される。
【０１５０】
従って、第１フィルタ３０ａの過昇温を抑制しつつ第１フィルタ３０ａにおけるＰＭ酸化速度を高めることができる。
【０１５１】
一方、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が減少した状態で第２燃料添加弁７ｂが作動させられると、第２フィルタ３０ｂが少量の添加燃料によって速やかに昇温するようになる。更に、第２フィルタ３０ｂは、第１フィルタ３０ａの昇温処理が実行されている時（第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少させられている時）に、該第２フィルタ３０ｂへ流入する多量の排気によってある程度昇温させられているため、第１フィルタ３０ａより少ない添加燃料でＰＭ酸化可能な温度域まで昇温することができる。
【０１５２】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの昇温が完了したか否か、すなわち、第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温したか否かを判別する。この判別方法としては、第２排気温度センサ１９ｂの検出温度がＰＭ酸化可能な温度域に達している場合に、第２フィルタ３０ｂの昇温が完了していると判定する方法を例示することができる。
【０１５３】
前記Ｓ３０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ３０５を繰り返し実行する。第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０５において肯定判定してＳ３０６へ進む。
【０１５４】
Ｓ３０６では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを所定量閉弁させるとともに第２流量調整弁６ｂを全開に制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持し、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂは燃料添加を継続するものとする。
【０１５５】
この場合、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が増加するため、第２フィルタ３０ｂの過昇温を抑制しつつ第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能を効率的に再生させることが可能となる。
【０１５６】
ところで、第１フィルタ３０ａにおいてＰＭが酸化している時に該第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少すると、第１フィルタ３０ａから排気へ伝達される熱量が減少するため、第１フィルタ３０ａの過昇温が懸念される。
【０１５７】
これに対し、本実施例のＰＭ再生処理では、第１フィルタ３０ａがＰＭ酸化可能な温度に達した時（前記Ｓ３０３において肯定判定された時）から第２フィルタ３０ｂがＰＭ酸化可能な温度域に達する時（前記Ｓ３０５において肯定判定される時）までの期間において、第１フィルタ３０ａにおけるＰＭ酸化速度が高められているため、前記Ｓ３０６が実行される時点で第１フィルタ３０ａに残存しているＰＭ量は十分に少ない量となっている。第１フィルタ３０ａに残存するＰＭ量が少なくなると、単位時間当たりに酸化されるＰＭ量も少なくなるため、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少させられても第１フィルタ３０ａの過昇温が抑制される。
【０１５８】
Ｓ３０７では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。この判別方法としては、第１フィルタ３０ａに対するＰＭ再生処理時間が一定時間以上である、或いはフィルタ前後差圧が所定値以下である場合に、第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立していると判定する方法を例示することができる。
【０１５９】
前記Ｓ３０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ３０７を繰り返し実行する。前記した再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０７において肯定判定してＳ３０８へ進む。Ｓ３０８では、ＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａの作動を停止させる。
【０１６０】
Ｓ３０９では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。この判別方法は、第１フィルタ３０ａと同様である。前記Ｓ３０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ３０９を繰り返し実行する。第２フィルタ３０ｂの再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０９において肯定判定してＳ３１０へ進む。
【０１６１】
Ｓ３１０では、ＥＣＵ９は、第２燃料添加弁７ｂの作動を停止させるとともに、排気の流れを通常の流れに戻すべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御（第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全開とし、上流側開閉弁５を閉弁させる制御）する。
【０１６２】
次に、前記したＳ３０１において第１フィルタ３０ａの再生条件が不成立であると判定された場合には、ＥＣＵ９は、図７に示すＳ４０１へ進む。Ｓ４０１では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの再生条件が成立しているか否かを判別する。前記Ｓ４０１において否定判定された場合、すなわち、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの何れの再生条件も成立していない場合には、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。
【０１６３】
一方、前記Ｓ４０１において肯定判定された場合には、ＥＣＵ９は、Ｓ４０２へ進む。Ｓ４０２では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの昇温処理を行う。すなわち、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを所定量閉弁、上流側開閉弁５を開弁、及び第２燃料添加弁７ｂを作動させるべく制御する。この場合、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が減少するため、第２フィルタ３０ｂが少量の添加燃料によって速やかに昇温するようになる。また、第１フィルタ３０ａは、該第１フィルタ３０ａへ流入する多量の排気によって適当に昇温されるようになる。
【０１６４】
Ｓ４０３では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの昇温が完了したか否かを判別する。前記Ｓ４０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ４０３を繰り返し実行する。第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０３において肯定判定してＳ４０４へ進む。
【０１６５】
Ｓ４０４では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを所定量閉弁、第２流量調整弁６ｂを全開、及び第１燃料添加弁７ａを作動させるべく制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持するとともに、第２燃料添加弁７ｂは燃料添加を継続するものとする。
【０１６６】
この場合、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が増加するため、第２フィルタ３０ｂの過昇温を抑制しつつ第２フィルタ３０ｂにおけるＰＭ酸化速度を高めることができる。更に、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少させられた状態で第１燃料添加弁７ａから第１フィルタ３０ａへ燃料が供給されるため、第１フィルタ３０ａが少量の燃料によって速やかに昇温するようになる。尚、第１フィルタ３０ａは、前記したＳ４０２の処理によってある程度昇温させられているため、第２フィルタ３０ｂより少量の添加燃料によってＰＭ酸化可能な温度域まで昇温するようになる。
【０１６７】
Ｓ４０５では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの昇温が完了したか否かを判別する。前記Ｓ４０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ４０５を繰り返し実行する。第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０５において肯定判定してＳ４０６へ進む。
【０１６８】
Ｓ４０６では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開させるとともに第２流量調整弁
６ｂを所定量閉弁させるべく制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持し、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂは燃料添加を継続するものとする。
【０１６９】
この場合、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が増加するため、第１フィルタ３０ａの過昇温を抑制しつつ第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能を効率的に再生させることが可能となる。
【０１７０】
Ｓ４０７では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。前記Ｓ４０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ４０７を繰り返し実行する。前記した再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０７において肯定判定してＳ４０８へ進む。Ｓ４０８では、ＥＣＵ９は、第２燃料添加弁７ｂの作動を停止させることにより、第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理を終了させる。
【０１７１】
Ｓ４０９では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。前記Ｓ４０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ４０９を繰り返し実行する。第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０９において肯定判定してＳ４１０へ進む。
【０１７２】
Ｓ４１０では、ＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａの作動を停止させるとともに、排気の流れを通常の流れに戻すべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御（第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全開とし、上流側開閉弁５を閉弁させる制御）することにより、第１フィルタ３０ａのＰＭ再生処理を終了させる。
【０１７３】
以上述べたＰＭ再生処理によれば、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能を再生させる際に必要となる燃料量を減少させることができるとともに、ＰＭ再生処理に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１７４】
尚、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂがＮＯｘ吸収能を有している場合には、それら第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させるためのＳ被毒回復処理を行う必要があるが、その際の昇温処理としては上記したＰＭ再生処理における昇温処理と同様の方法を適用することができる。
【０１７５】
第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させるためには、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂを大凡５００℃以上の高温域まで昇温させるべく昇温処理が必要となる。
【０１７６】
そこで、上記したＰＭ再生処理における昇温処理と同様に、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を減少させた上で第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂから第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ各々燃料を供給するようにすればよい。
【０１７７】
尚、ＮＯｘ吸収能の硫黄被毒は、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂが高温且つリッチな雰囲気に曝された時に解消されるため、上記した昇温処理の実行後に第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂをリッチな雰囲気にする必要がある。
【０１７８】
第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂをリッチな雰囲気にする方法としては、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂから第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ燃料を供給する方法を例示することができるが、その際に第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が多くなると、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加
弁７ｂから多量の燃料を添加する必要が生じる。
【０１７９】
そこで、前述したＰＭ再生処理では第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの昇温処理実行後に第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を増加させているのに対し、Ｓ被毒回復処理では第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの昇温処理実行後も第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を引き続き減少させるようにすればよい。
【０１８０】
このようなＳ被毒回復処理によれば、少量の燃料添加によって第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させることが可能となる。
【０１８１】
但し、Ｓ被毒回復処理とＰＭ再生処理が各々単独で実行されると、昇温処理に要する燃料量が増加してしまうため、ＰＭ再生処理とＳ被毒回復処理が連続して行われることが好ましい。
【０１８２】
例えば、前述したＰＭ再生処理ルーチンのＳ３０７及びＳ４０７においてＰＭ再生処理の終了条件が成立したと判定された後も第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂからの燃料添加を継続させるとともに、Ｓ３０９及びＳ４０９においてＰＭ再生処理の終了条件が成立した後に再び第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を減少させ且つ第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂからの燃料添加を継続させることにより、Ｓ被毒回復処理を行うようにすればよい。
【０１８３】
尚、本実施例では、内燃機関１の冷間運転時、ＰＭ再生処理実行時、或いはＳ被毒回復処理実行時に上流側開閉弁５が開弁されるが、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集状態が相違する時にも上流側開閉弁５が開弁されるようにしてもよい。第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集状態が相違する場合には、フィルタ毎に圧力損失が異なるため、各バンクに作用する背圧も相違するようになる。各バンクに作用する背圧が相違すると、バンク毎に運転状態（ＥＧＲガス量、吸入空気量、出力損失など）が異なってしまう可能性がある。
【０１８４】
これに対し、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集状態が相違する時に上流側開閉弁５が開弁されると、各バンクに作用する背圧が平準化されるため、上記したような不具合の発生を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【０１８５】
次に、本発明の第３の実施例について図８〜図１０に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１８６】
図８は、本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図である。図８において、第１流量調整弁６ａは第１排気通路２ａの第１フィルタ３０ａより下流に設けられ、第２流量調整弁６ｂは第２排気通路２ｂの第２フィルタ３０ｂより下流に設けられている。
【０１８７】
第１排気通路２ａにおいて上流側連通路４の接続部位より下流且つ第１フィルタ３０ａより上流の部位には、第１遮断弁２０ａが設けられている。第２排気通路２ｂにおいて上流側連通路４の接続部位より下流且つ第２フィルタ３０ｂより上流の部位には、第２遮断弁２０ｂが設けられている。第１副排気通路２１ａの途中には、第１副開閉弁２２ａが配置されている。
【０１８８】
第１排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流且つ第１流量調整弁６ａより上
流の部位には、第１副排気通路２１ａが接続されている。この第１副排気通路２１ａは、第２排気通路２ｂにおける第２遮断弁２０ｂより下流且つ第２フィルタ３０ｂより上流の部位に接続されている。
【０１８９】
第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流且つ第２流量調整弁６ｂより上流の部位には、第２副排気通路２１ｂが接続されている。この第２副排気通路２１ｂは、第１排気通路２ａにおける第１遮断弁２０ａより下流且つ第１フィルタ３０ａより上流の部位に接続されている。第２副排気通路２１ｂの途中には、第２副開閉弁２２ｂが配置されている。
【０１９０】
上記した第１遮断弁２０ａ、第２遮断弁２０ｂ、第１副開閉弁２２ａ、及び第２副開閉弁２２ｂは、ＥＣＵ９によって電気的に制御されるようになっている。
【０１９１】
このような構成によれば、内燃機関１から排出された全ての排気を第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂへ直列に流すことが可能となる。例えば、内燃機関１から排出された全ての排気を第１フィルタ３０ａから第２フィルタ３０ｂへ順次流す場合には、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａを全閉、第２流量調整弁６ｂを全開、第１遮断弁２０ａを開弁、第２遮断弁２０ｂを閉弁、第１副開閉弁２２ａを開弁、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を閉弁させるべく制御する。
【０１９２】
この場合、図９に示すように、内燃機関１の第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気の全ては、上流側連通路４を経て第１排気通路２ａへ導かれる。第２排気通路２ｂから第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気とともに第１フィルタ３０ａへ導かれる。第１フィルタ３０ａを経由した排気は、第１副排気通路２１ａを介して第２排気通路２ｂへ導かれ、次いで第２フィルタ３０ｂへ流入する。依って、内燃機関１から排出された全ての排気は、第１フィルタ３０ａから第２フィルタ３０ｂへ順次流れることになる。
【０１９３】
また、内燃機関１から排出された全ての排気を第２フィルタ３０ｂから第１フィルタ３０ａへ順次流す場合には、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを全閉、第１遮断弁２０ａを閉弁、第２遮断弁２０ｂを開弁、第１副開閉弁２２ａを閉弁、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を開弁させるべく制御する。
【０１９４】
この場合、図１０に示すように、内燃機関１の第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の全ては、上流側連通路４を経て第２排気通路２ｂへ導かれる。第１排気通路２ａから第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気とともに第２フィルタ３０ｂへ導かれる。第２フィルタ３０ｂを経由した排気は、第２副排気通路２１ｂを介して第１排気通路２ａへ導かれ、次いで第１フィルタ３０ａへ流入する。依って、内燃機関１から排出された全ての排気は、第２フィルタ３０ｂから第１フィルタ３０ａへ順次流れることになる。
【０１９５】
ここで、前述した第２の実施例の始動時排気流れ制御において、上記した図９及び図１０に示したような排気の流れが実現されると、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの活性時期を早めることが可能となる。
【０１９６】
例えば、前述した図５の始動時排気流れ制御ルーチンにおいてＳ２０５又はＳ２０６の処理（内燃機関１から排出された排気の全てを第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のみに流す処理）が実行されると、内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のみを流れるため、一方のフィルタ（排気が流れるフィルタ）は排気の熱を受けて昇温されるが、他方のフィルタ（排気が流れないフィ
ルタ）は排気の熱を受けることができない。依って、内燃機関１から排出されるＰＭの全てを第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のみに捕集させることは可能になるが、他方のフィルタの活性時期が遅くなる。
【０１９７】
これに対し、始動時排気流れ制御において、ＥＣＵ９が前記Ｓ２０５の処理を実行する代わりに、内燃機関１の全ての排気が第２フィルタ３０ｂから第１フィルタ３０ａへ順次流れるように上流側開閉弁５、第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、第１遮断弁２０ａ、第２遮断弁２０ｂ、第１副開閉弁２２ａ、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を制御すると、内燃機関１から排出された全てのＰＭを第２フィルタ３０ｂに捕集させることが可能になる上、第１フィルタ３０ａを排気によって暖めることが可能となる。
【０１９８】
また、ＥＣＵ９が前記Ｓ２０６の処理を実行する代わりに、内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａから第２フィルタ３０ｂへ順次流れるように上流側開閉弁５、第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、第１遮断弁２０ａ、第２遮断弁２０ｂ、第１副開閉弁２２ａ、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を制御すると、内燃機関１から排出された全てのＰＭを第１フィルタ３０ａに捕集させることが可能になる上、第２フィルタ３０ｂを排気によって暖めることが可能となる。
【０１９９】
依って、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの活性時期を過剰に遅らせることなく、双方のフィルタ３０ａ、３０ｂのＰＭ捕集量を均一にすることが可能となる。
【０２００】
次に、前述した第２の実施例のＰＭ再生処理において、第１フィルタ３０ａ又は第２フィルタ３０ｂの昇温処理中に第１副開閉弁２２ａ又は第２副開閉弁２２ｂを開弁させることにより、ＰＭ再生処理に要する燃料量を一層低減することができる。
【０２０１】
例えば、前述した図６及び図７のＰＭ再生処理ルーチンにおいて、Ｓ３０２の処理（第１フィルタ３０ａの昇温処理）が実行されている時に、第１副開閉弁２２ａ弁を開弁させると、第１フィルタ３０ａから流出した高温な排気の一部が第１副排気通路２１ａを介して第２排気通路２ｂへ流れるため、第２フィルタ３０ｂが前記高温な排気によって暖められるようになる。依って、第２フィルタ３０ｂの昇温処理において必要となる添加燃料量を一層低減することが可能となる。
【０２０２】
また、前述した図６及び図７のＰＭ再生処理ルーチンにおいて、Ｓ４０２（第２フィルタ３０ｂの昇温処理）が実行されている時に、第２副開閉弁２２ｂを開弁させると、第２フィルタ３０ｂから流出した高温な排気の一部が第２副排気通路２１ｂを介して第１排気通路２ａへ流れるため、第１フィルタ３０ａが前記高温な排気によって暖められるようになる。依って、第１フィルタ３０ａの昇温処理において必要となる添加燃料量を一層低減することが可能となる。
【実施例４】
【０２０３】
次に、本発明の第４の実施例について図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０２０４】
図１１は、本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図である。図１１において、第１流量調整弁６ａは、第１排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流且つ第１副排気通路２１ａの接続部位より上流に配置されている。第２流量調整弁６ｂは、第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流且つ第２副排気通路２１ｂの接続部位より上流に配置されている。
【０２０５】
第１排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流且つ第１流量調整弁６ａより上
流の部位と、第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流且つ第２流量調整弁６ｂより上流の部位とは、下流側連通路２３によって連通されている。下流側連通路２３の途中には、下流側開閉弁２４が配置されている。
【０２０６】
このような構成によれば、第１フィルタ３０ａ又は第２フィルタ３０ｂに対して排気を逆向きに流すことが可能となる。例えば、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全閉、第１遮断弁２０ａを開弁、第２遮断弁２０ｂを閉弁、第１副開閉弁２２ａを開弁、第２副開閉弁２２ｂを閉弁、及び下流側開閉弁２４を開弁させる。
【０２０７】
この場合、図１２に示すように、内燃機関１の第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気の全てが上流側連通路４を介して第１排気通路２ａへ導かれる。第２排気通路２ｂから第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気とともに第１フィルタ３０ａへ流入する。第１フィルタ３０ａを通過した排気は、下流側連通路２３を介して、第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流へ導かれる。その際、第２流量調整弁６ｂが全閉となっているため、第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２排気通路２ｂ及び第２フィルタ３０ｂを逆流し、第２フィルタ３０ｂより上流の第２排気通路２ｂへ流れる。第２フィルタ３０ｂより上流の第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第１副排気通路２１ａを介して第１排気通路２ａにおける第１流量調整弁６ａより下流へ流れる。
【０２０８】
依って、内燃機関１から排出された排気の全ては、第１フィルタ３０ａを上流側から下流側へ向かって流れた後、第２フィルタ３０ｂを下流側から上流側へ向かって逆流することになる。
【０２０９】
ここで、第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理実行中に、上記のような排気の流れが実現されると、第２フィルタ３０ｂに対するＰＭ再生処理の効果を高めることができる。すなわち、ＰＭ再生処理実行時に第２フィルタ３０ｂの上流側から下流側へ排気が流れていると、第２フィルタ３０ｂの上流側端面に捕集されているＰＭが酸化しきれずに残留する可能性があるが、ＰＭ再生処理実行時に第２フィルタ３０ｂの下流側から上流側へ排気が逆流すると、第２フィルタ３０ｂの上流側端面に捕集されているＰＭが酸化し易くなる。
【０２１０】
従って、第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理実行中に、上記したような排気の流れが実現されると、第２フィルタ３０ｂの上流側端面等においてＰＭの一部が酸化しきれずに残留することを抑制することが可能となる。
【０２１１】
また、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全閉、第１遮断弁２０ａを閉弁、第２遮断弁２０ｂを開弁、第１副開閉弁２２ａを閉弁、第２副開閉弁２２ｂを開弁、及び下流側開閉弁２４を開弁させるようにしてもよい。
【０２１２】
この場合、図１３に示すように、内燃機関１の第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の全てが上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ導かれる。第１排気通路２ａから第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気とともに第２フィルタ３０ｂへ流入する。第２フィルタ３０ｂを通過した排気は、下流側連通路２３を介して、第２排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流へ導かれる。その際、第１流量調整弁６ａが全閉となっているため、第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１排気通路２ａ及び第１フィルタ３０ａを逆流し、第１フィルタ３０ａより上流の第１排気通路２ａへ流れる。第１フィルタ３０ａより上流の第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第２副排気通路２１ｂを介して第２排気通路２ｂにおける第２流量調整弁６ｂより下流へ流れる。
【０２１３】
依って、内燃機関１から排出された排気の全ては、第２フィルタ３０ｂを上流側から下流側へ向かって流れた後、第１フィルタ３０ａを下流側から上流側へ向かって逆流することになる。
【０２１４】
ここで、第１フィルタ３０ａのＰＭ再生処理実行中に、上記のような排気の流れが実現されると、第１フィルタ３０ａの上流側端面等においてＰＭの一部が酸化しきれずに残留することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】第１の実施例において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】ＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】第１の実施例において本発明を適用する内燃機関の他の構成例を示す図
【図４】第２の実施例において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図５】第２の実施例における始動時排気流れ制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】第２の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示す第１のフローチャート
【図７】第２の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示す第２のフローチャート
【図８】第３の実施例において本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図
【図９】第３の実施例において排気が第１フィルタから第２フィルタへ順次流れる場合の態様を示す図
【図１０】第３の実施例において排気が第２フィルタから第１フィルタへ順次流れる場合の態様を示す図
【図１１】第４の実施例において本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図
【図１２】第４の実施例において排気が第２フィルタを逆流する場合の態様を示す図
【図１３】第４の実施例において排気が第１フィルタを逆流する場合の態様を示す図
【符号の説明】
【０２１６】
１・・・・・内燃機関
２ａ・・・・第１排気通路
２ｂ・・・・第２排気通路
３ａ・・・・第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
３ｂ・・・・第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
４・・・・・上流側連通路
５・・・・・上流側開閉弁
６ａ・・・・第１流量調整弁
６ｂ・・・・第２流量調整弁
７ａ・・・・第１燃料添加弁
７ｂ・・・・第２燃料添加弁
９・・・・・ＥＣＵ（制御手段）
２０ａ・・・第１遮断弁
２０ｂ・・・第２遮断弁
２１ａ・・・第１副排気通路
２１ｂ・・・第２副排気通路
２２ａ・・・第１副開閉弁
２２ｂ・・・第２副開閉弁
２３・・・・下流側連通路
２４・・・・下流側開閉弁
３０ａ・・・第１フィルタ
３０ｂ・・・第２フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に複数のＮＯｘ吸収剤を並列に配置した内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置としては、内燃機関の排気通路を途中で二股に分岐させるとともに各分岐管にＮＯｘ吸収剤を配置し、それらＮＯｘ吸収剤へ流入する排気流量を交互に減少させてＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力を再生させるものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特許第２７２７９０６号公報
【特許文献２】米国特許第５９５６９４９号明細書
【特許文献３】特開平８−１２１１５３号公報
【特許文献４】特開２００３−３４３２４４号公報
【特許文献５】特開平６−１７３６６６号公報
【特許文献６】特開２００２−１２９９５１号公報
【特許文献７】実開昭６３−７８１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、Ｖ型内燃機関のように気筒群毎に独立した排気通路を有し、且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能やＰＭ捕集能を有する触媒が配置されている場合には、各触媒へ流入する排気流量を独立して調整することが困難である。このため、触媒の再生処理や硫黄被毒解消処理等を好適に行うことができない場合がある。
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気筒群毎に独立した排気通路を有し且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能やＰＭ捕集能を有する触媒が配置された内燃機関の排気浄化装置において、各触媒へ流入する排気流量を独立して制御可能とし、依って触媒の再生処理や硫黄被毒解消処理等を好適に行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、気筒群毎に独立した排気通路と各排気通路に配置されたＮＯｘ吸収能および／またはＰＭ捕集能を具備する触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記複数の排気通路の各々の触媒より上流の部位を相互に連通する上流側連通路と、前記上流側連通路を開閉する上流側開閉弁と、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位より下流に配置された流量調整弁と、前記各触媒の状態に応じて、前記上流側開閉弁、及び前記各流量調整弁を制御する制御手段と、備えるようにした。
【０００６】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、制御手段が上流側開閉弁及び各流量調整弁を適当に制御することにより、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく各触媒へ流入する排気流量を変更することが可能となる。
【０００７】
例えば、複数の触媒のうちの一の触媒へ流入する排気流量を減少させる場合には、上流側開閉弁を開弁させるとともに前記一の触媒が配置された排気通路（以下、一の排気通路と称する）の流量調整弁の開度を他の流量調整弁より減少させる。
【０００８】
この場合、内燃機関から前記一の排気通路へ排出された排気の一部は、上流側連通路を
介して他の排気通路へ流れるようになる。このため、前記一の触媒へ流入する排気流量が減少する。従って、内燃機関（詳細には、一の排気通路が接続された気筒群）から排出される排気流量を変化させることなく、一の触媒へ流入する排気流量を減少させることが可能となる。また、他の触媒についても同様の方法により、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく各触媒へ流入する排気流量を減少させることができる。
【０００９】
本発明に係る各触媒がＮＯｘ吸収能を有している場合には、各触媒に吸収又は吸蔵されたＮＯｘを該触媒から放出させる時や触媒を硫黄被毒から回復させる時等（以下、単に触媒のＮＯｘ吸収能を再生させる時と記す）に、各触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比にする必要がある。
【００１０】
各触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比にする方法としては、各触媒より上流の排気中に燃料等の還元剤を添加する方法を例示することができる。但し、各排気通路における上流側連通路の接続部位より上流で還元剤が添加されると、還元剤の一部が排気とともに上流側連通路を介して他の排気通路へ流れてしまう。このため、各排気通路における上流側連通路の接続部位より下流且つ各触媒より上流の排気中へ還元剤を添加することが好ましい。
【００１１】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、各排気通路における上流側連通路より下流且つ各触媒より上流の部位に還元剤添加弁を配置し、一の触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とする場合には、一の排気通路に配置された還元剤添加弁から排気中へ還元剤を添加させるようにしてもよい。
【００１２】
上記した方法により一の触媒へ流入する排気の空燃比を理論空燃比以下へ低下させる場合には、上流側開閉弁を開弁させるとともに一の排気通路の流量調整弁の開度を他の流量調整弁より小さくすることにより、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく一の触媒へ流入する排気流量を減少させるようにしてもよい。
【００１３】
前記一の触媒へ流入する排気流量が減少すると、排気空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比まで低下させるために還元剤添加弁から添加すべき還元剤量を少なくすることができる。
【００１４】
更に、一の触媒へ流入する排気流量が減少すると、該一の触媒へ流入する排気の流速も低下するため、還元剤の空間速度（ｓｖ）が低下する。還元剤の空間速度（ｓｖ）が低下すると、還元剤とＮＯｘとの反応性（ＮＯｘ浄化率）が向上するため、より少ない還元剤によってＮＯｘを浄化することが可能となる。
【００１５】
従って、本発明を利用して触媒のＮＯｘ吸収能を再生させることにより、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、還元剤の添加量を減少させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明を利用して一の触媒のＮＯｘ吸収能を再生させる場合には、制御手段は、上流側開閉弁を開弁させた後、或いは上流側開閉弁の開弁と同時に一の排気通路の流量調整弁を全閉させ、該流量調整弁の実際の開度が全閉となる時に還元剤が一の触媒に到達するタイミングで一の排気通路の還元剤添加弁を作動させるようにしてもよい。
【００１７】
この場合、還元剤が一の触媒へ到達した時点で該一の触媒へ流入する排気の流れが止まるようになる。これにより、還元剤が一の触媒内に留まるようになる。還元剤が一の触媒内に留まると、還元剤添加弁が還元剤の添加を継続しなくとも一の触媒内がリッチ雰囲気に保たれる。その結果、より一層少ない還元剤によって触媒のＮＯｘ吸収能を再生させることが可能となる。
【００１８】
還元剤が一の触媒へ到達した時点で該一の触媒へ流入する排気の流れを止める方法、言い換えれば、流量調整弁の実際の開度が全閉となるタイミングと還元剤が一の触媒に到達するタイミングを同期させる方法としては、流量調整弁の応答遅れ期間中に還元剤添加弁を作動させる方法を例示することができる。
【００１９】
流量調整弁は、制御手段からの全閉指令信号を受けてから全閉となるまでに応答遅れを生じる。このため、流量調整弁の応答遅れ期間中に還元剤添加弁が還元剤の添加を行えば、還元剤が一の触媒へ到達するタイミングと流量調整弁の実際の開度が全閉になるタイミングを略同時期にすることが可能となる。
【００２０】
還元剤添加弁から添加された燃料が触媒へ到達するタイミングは、排気の流速（流量）によっても変化する。排気の流速（流量）は、機関回転数（吸入空気量）の影響を受ける。このため、還元剤添加弁から還元剤を添加するタイミングは、流量調整弁の応答遅れ期間中において機関回転数が低く（吸入空気量が少なく）なる程早くされるようにしてもよい。
【００２１】
本発明において、ＮＯｘ吸収能を有する触媒としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された触媒コンバータ、ＮＯｘ吸収剤が担持された触媒コンバータ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ、或いは、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタ等を例示することができる。
【００２２】
本発明に係る触媒がＰＭ捕集能のみを有するパティキュレートフィルタ、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ、ＮＯｘ吸収剤が担持されたパティキュレートフィルタ、或いは酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタ等のようにＰＭ捕集能を有している場合には、上流側開閉弁が必要に応じて開弁されるようにしてもよい。
【００２３】
例えば、パティキュレートフィルタ毎にＰＭ捕集量が異なる時には、パティキュレートフィルタ毎に圧力損失が異なるため、各気筒群に作用する背圧の大きさが相違してしまう。気筒群毎に背圧が異なると、気筒群毎に出力や排気エミッションが異なる等の不具合を生じる可能性がある。従って、パティキュレートフィルタ毎にＰＭ捕集量が異なる時に、上流側開閉弁が開弁させられると、各排気通路内の排気圧力が平準化されるため、上記したような不具合の発生を抑制することができる。
【００２４】
また、本発明に係る触媒がＰＭ捕集能を有している場合には、制御手段は、各触媒のＰＭ捕集量が均一となるように上流側開閉弁や流量調整弁を制御するようにしてもよい。例えば、本発明に係る制御手段は、内燃機関の始動から所定期間は複数の触媒のうち特定の触媒に全ての排気が流入し、且つ、内燃機関の始動毎に前記した特定の触媒が変更されるように上流側開閉弁及び各流量調整弁を制御するようにしてもよい。
【００２５】
内燃機関から排出されるＰＭの量は、暖機完了後の温間運転時に対して始動から暖機完了までの冷間運転時（言い換えれば、暖機運転時）に多くなる傾向がある。これは、冷間運転時における内燃機関の燃焼状態が温間運転時に比べて不安定になるためと考えられる。その際の燃焼状態は気筒毎にばらつき易いため、ＰＭの排出量が気筒群毎に異なる可能性がある。依って、気筒群毎に排気系（排気通路や触媒を含む）が独立した内燃機関では、触媒毎にＰＭ捕集量が大きく異なる可能性がある。
【００２６】
触媒毎にＰＭ捕集量が異なる場合には、ＰＭ捕集量が最も多い触媒を基準にして全触媒のＰＭ捕集能が再生（以下、ＰＭ再生処理と記す）させられる。すなわち、複数の触媒の
うちの少なくとも一の触媒のＰＭ捕集量が一定量を超えると、他の触媒のＰＭ捕集能に余裕が残っていても全ての触媒に対してＰＭ再生処理が実施されることになる。
【００２７】
その結果、ＰＭ捕集能に余裕が残っている触媒に対して不必要なＰＭ再生処理が施されることとなり、ＰＭ再生処理に係る燃費の悪化や熱劣化の進行を促進させてしまう可能性があった。
【００２８】
これに対し、内燃機関の始動から所定期間、すなわち内燃機関から排出されるＰＭ量が最も多くなる冷間運転時に、全ての排気が複数の触媒のうちの特定の触媒のみに流入すれば、特定の触媒にのみ多量のＰＭが捕集されるようになる。更に、ＰＭ再生処理の実行周期は、通常は数トリップに一度の周期となるため、内燃機関の始動毎に前記した特定の触媒が変更されれば、ＰＭ再生処理実行時における複数の触媒のＰＭ捕集量が略均一となる。
【００２９】
その結果、一の触媒のＰＭ捕集量が一定量に達した時（すなわち、ＰＭ再生処理の実行時）には、他の触媒のＰＭ捕集量も略一定量に達しているようになる。
【００３０】
本発明に係る排気浄化装置は、各排気通路の上流側連通路の接続部位と各触媒の間に配置された還元剤添加弁を更に備えるようにしてもよい。この場合、制御手段は、複数の触媒のうち特定の触媒のＰＭ再生処理を行う時に、上流側開閉弁を開弁させ、特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させ、更に特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から特定の触媒へ還元剤を供給し、特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後は、特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を増加させるとともに他の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から他の触媒へ還元剤を供給するようにしてもよい。
【００３１】
触媒のＰＭ捕集能を再生させる場合には、触媒を大凡５００℃以上の高温且つリーンな雰囲気に曝す必要がある。内燃機関から排出される排気の温度が５００℃以上になることは希であるため、触媒のＰＭ捕集能を再生する場合には触媒の温度を５００℃以上の目標温度域まで強制的に昇温させる処理（昇温処理）が必要となる。昇温処理の実行方法としては、触媒へ燃料等の還元剤を供給することにより触媒において還元剤の酸化反応熱を発生させる方法が有効である。
【００３２】
但し、昇温処理実行中に触媒へ流入する排気量が増加すると、還元剤の酸化反応熱が排気によって奪われてしまうため、触媒が前記目標温度域に到達するまでの所要時間が長くなる虞がある。触媒が前記目標温度域に到達するまでの所要時間が長くなると、昇温処理の実行時間が長くなるとともに昇温処理に要する還元剤量が増加するという不具合を生じる。
【００３３】
これに対し、本発明に係る排気浄化装置では、特定の触媒に対して昇温処理を実行する際に、上流側開閉弁が開弁させられるとともに特定の触媒と同一の排気通路（以下、特定の排気通路と称する）に配置された流量調整弁（以下、特定の流量調整弁と称する）の開度が他の排気通路に配置された流量調整弁より減少させられるため、内燃機関から前記特定の排気通路へ排出された排気の一部が上流側連通路を介して他の排気通路へ流れるようになる。その結果、前記特定の触媒へ流入する排気流量が減少する。
【００３４】
昇温処理実行中に特定の触媒へ流入する排気量が減少すると、該特定の触媒が少量の還元剤によって短時間に目標温度域まで昇温するようになる。
【００３５】
特定の触媒が目標温度域まで昇温すると、該特定の触媒に捕集されていたＰＭが酸化されるようになるが、その際のＰＭ酸化率は特定の触媒へ流入する酸素量が多くなるほど高くなる。また、特定の触媒が目標温度域まで昇温した後も該特定の触媒へ流入する排気量を減少させた状態が続くと、ＰＭの酸化反応熱によって触媒が過昇温する可能性がある。依って、特定の触媒が目標温度域まで昇温した後は、特定の触媒へ流入する排気量を増加させることが好ましい。
【００３６】
これに対し、本発明の排気浄化装置では、特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後に、前記特定の流量調整弁の開度が増加させられるとともに他の排気通路に配置された流量調整弁の開度が減少させられるため、他の排気通路に配置された触媒へ流入する排気量が減少するとともに特定の触媒へ流入する排気量が増加するようになる。その結果、該特定の触媒の過昇温を抑制しつつ該特定の触媒に捕集されたＰＭの酸化率を高めることが可能となる。
【００３７】
尚、本発明に係る排気浄化装置によれば、前述したように複数の触媒のＰＭ捕集量が略均一になるため、前記特定の触媒と略同時期に他の触媒のＰＭ捕集能も再生させることが好ましい。
【００３８】
これに対し、本発明の排気浄化装置では、特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後の他の触媒へ流入する排気量が減少させられている時に、他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁が前記他の触媒へ還元剤を供給するため、前記他の触媒が少ない還元剤により短時間で目標温度域まで昇温するようになる。
【００３９】
更に、特定の触媒の昇温処理が実行されている期間（言い換えれば、特定の触媒へ流入する排気量が減少させられているとともに他の触媒へ流入する排気量が増加させられている期間）において他の触媒が多量の排気によってある程度昇温させられているため、他の触媒を目標温度域まで昇温させる際に必要となる還元剤の量及び所要時間は一層少なくなる。
【００４０】
このように本発明に係る排気浄化装置によれば、複数の触媒のＰＭ再生処理を効率的に行うことができるため、複数の触媒のＰＭ再生処理に係る還元剤の量及び所要時間を減少させることができる。
【００４１】
本発明に係る触媒がＮＯｘ吸収能を有している場合には、触媒のＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させる処理（Ｓ被毒回復処理）が必要となる。触媒の硫黄被毒は該触媒が大凡５００℃以上の高温且つリッチな雰囲気に曝された時に解消されるため、触媒を硫黄被毒から回復させる際には上記したＰＭ再生処理と同様の昇温処理が必要となる。
【００４２】
そこで、本発明に係る排気浄化装置では、特定の触媒の硫黄被毒を解消すべく昇温処理を行う場合に、上記したＰＭ再生処理と同様に、上流側開閉弁を開弁させ、特定の流量調整弁の開度を減少させ、更に特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁（以下、特定の還元剤添加弁と称する）から特定の触媒へ還元剤を供給させるようにしてもよい。
【００４３】
この場合、昇温期間中に特定の触媒へ流入する排気量が減少するため、特定の触媒が少ない還元剤によって短時間に目標温度域まで昇温するようになる。
【００４４】
尚、ＰＭ再生処理では特定の触媒が目標温度域まで昇温した後に該特定の触媒へ流入する排気量が増加させられるが、ＳＯｘ被毒回復処理では特定の触媒が目標温度域まで昇温した後も該特定の触媒へ流入する排気量を減少させた状態が継続される。前記特定の触媒
が目標温度域に達した後も該特定の触媒へ流入する排気量を減少させた状態が継続されると、特定の触媒へ流入する排気をリッチ雰囲気とするために必要となる還元剤量を少なくすることができる。
【００４５】
また、制御手段は、特定の触媒の硫黄被毒が解消させられた後は、特定の流量調整弁の開度を増加させるとともに他の排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に他の排気通路の還元剤添加弁から他の触媒へ還元剤を供給させる。この場合、他の触媒が少量の還元剤によって短時間に目標温度域まで昇温するようになるとともに、他の触媒が目標温度域へ昇温した後も少量の還元剤によって前記他の触媒へ流入する排気をリッチ雰囲気とすることができる。
【００４６】
更に、特定の触媒のＳ被毒回復処理が実行されている期間（特定の触媒へ流入する排気量が減少させられているとともに他の触媒へ流入する排気量が増加させられている期間）において他の触媒が多量の排気によってある程度昇温させられているため、他の触媒の昇温処理時に必要となる還元剤の量及び所要時間は一層少なくなる。
【００４７】
本発明に係る排気浄化装置は、各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、副排気通路を開閉する副開閉弁と、各排気通路の各触媒より上流における副排気通路の接続部位と上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁とを更に備え、各流量調整弁が各排気通路の各触媒より下流における副排気通路の接続部位より下流に配置されるようにしてもよい。
【００４８】
このように構成された排気浄化装置では、制御手段は、例えば、内燃機関の始動から所定期間は全ての排気が複数の触媒を直列に流れ、且つ、内燃機関の始動毎に排気が流れる触媒の順序（特に、排気が最初に流入する触媒）が変更されるように、上流側開閉弁、流量調整弁、遮断弁、及び副開閉弁を制御するようにしてもよい。
【００４９】
全ての排気が複数の触媒を直列に流れるようにする場合は、制御手段は、上流側開閉弁を開弁させ、特定の触媒と同一の排気通路に配置された遮断弁を閉弁且つ流量調整弁を開弁させ、特定の触媒より下流の排気通路に接続された副排気通路（特定の触媒より下流の排気通路と他の触媒より上流の排気通路とを接続する副排気通路）の上流側開閉弁を閉弁させ、他の触媒と同一の排気通路に配置された遮断弁を開弁且つ流量調整弁を閉弁させ、更に他の触媒より下流の排気通路に接続された副排気通路（他の触媒より下流の排気通路と特定の触媒より上流の排気通路とを接続する副排気通路）の上流側開閉弁を開弁させる。
【００５０】
この場合、内燃機関から特定の排気通路へ排出された排気の全ては、上流側連通路を介して他の排気通路へ流れる。特定の排気通路から前記他の排気通路へ流れた排気は、内燃機関から前記他の排気通路へ排出された排気とともに他の触媒へ流入する。前記他の触媒を通過した排気の全ては、前記他の触媒より下流の排気通路から副排気通路を経て前記特定の触媒より上流の排気通路へ導かれる。前記特定の触媒より上流の排気通路へ流入した排気は、前記特定の触媒を通過することになる。
【００５１】
依って、内燃機関から排出された排気の全ては、前記他の触媒を経由した後に前記特定の触媒を流れるようになる。内燃機関の始動から所定期間（内燃機関の冷間運転時）に上記したような排気の流れが実現されると、内燃機関から排出された排気の全てが他の触媒を経由した後に特定の触媒へ流入することになるため、内燃機関から排出されるＰＭの略全てが他の触媒によって捕集されるようになる。そして、内燃機関の次回の始動時には、内燃機関から排出された排気の全てが前記特定の触媒を経由した後に前記他の触媒を流れ
るように上流側開閉弁、流量調整弁、遮断弁、及び副開閉弁が制御されれば、複数の触媒のＰＭ捕集量を略均一にすることが可能となる。
【００５２】
更に、内燃機関の冷間運転時に、内燃機関の排気が複数の触媒を直列に流れるようになると、全ての触媒が排気によって暖められるので、全ての触媒を早期に活性させつつ全ての触媒のＰＭ捕集量を均一にすることが可能となる。
【００５３】
本発明に係る排気浄化装置は、各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、各排気通路の各触媒より上流における副排気通路の接続部位と上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁と、各排気通路の各触媒より下流における副排気通路の接続部位より上流の部位を相互に接続する下流側連通路と、下流側連通路を開閉する下流側開閉弁とを更に備え、流量調整弁が各排気通路の各触媒より下流における下流側連通路の接続部位と副排気通路の接続部位との間に配置されるようにしてもよい。
【００５４】
このように構成された排気浄化装置では、制御手段は、例えば、特定の排気通路と他の排気通路とを相互に接続する上流側連通路及び下流側連通路に各々配置された上流側開閉弁及び下流側開閉弁を開弁させ、特定の排気通路の遮断弁を開弁且つ流量調整弁を閉弁させ、他の排気通路の遮断弁を開弁且つ流量調整弁を閉弁させ、特定の排気通路における触媒より下流の部位と他の排気通路における触媒より上流の部位とを結ぶ副排気通路の副開閉弁を閉弁させ、更に特定の排気通路における触媒より上流の部位と他の排気通路における触媒より下流の部位とを結ぶ副排気通路の副開閉弁を開弁させる。
【００５５】
この場合、内燃機関から特定の排気通路へ排出された排気の全ては上流側連通路を介して他の排気通路へ流れる。特定の排気通路から他の排気通路へ流入した排気は、内燃機関から他の排気通路へ排出された排気とともに他の排気通路の触媒（他の触媒）へ流入する。他の触媒から流出した排気は、他の排気通路から下流側連通路を介して特定の排気通路へ流入する。特定の排気通路へ流入した排気は、特定の排気通路に配置された触媒（特定の触媒）を下流側から上流側へ逆流し、次いで特定の排気通路における触媒より上流の部位と他の排気通路における触媒より下流の部位（流量調整弁より下流の部位）へ流れる。
【００５６】
すなわち、内燃機関から特定の排気通路及び他の排気通路へ排出された排気の全ては、他の触媒を経由した後に特定の触媒を逆流することになる。特定の触媒のＰＭ再生処理中（好ましくは、昇温処理終了後のＰＭ再生処理中）に、上記したような排気の流れが実現されると、特定の触媒においてＰＭの一部（例えば、特定の触媒における上流側の部位に捕集されたＰＭ）が酸化しきれずに残留することを防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、気筒群毎に独立した排気通路を有し且つ各排気通路にＮＯｘ吸収能および／またはＰＭ捕集能を有する触媒が配置された内燃機関の排気浄化装置において、各触媒へ流入する排気流量を独立して制御可能となるため、触媒の再生処理や硫黄被毒解消処理等を行う場合に各触媒へ流入する排気流量を適量にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
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。
【実施例１】
【００５９】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、第１気筒群（
第１バンク）１ａと第２気筒群（第２バンク）１ｂがＶ型に配列された圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００６０】
第１及び第２バンク１ａ，１ｂには、第１排気通路２ａ及び第２排気通路２ｂが各々接続されている。第１及び第２排気通路２ａ，２ｂには、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂが各々配置されている。第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持された触媒コンバータであり、本発明に係る触媒の一実施態様である。
【００６１】
第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより上流の第１排気通路２ａと、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより上流の第２排気通路２ｂとは、上流側連通路４によって接続されている。上流側連通路４の途中には、該上流側連通路４の導通と遮断を切り換える上流側開閉弁５が設けられている。
【００６２】
第１排気通路２ａにおいて前記上流側連通路４の接続部位より下流には、第１流量調整弁６ａが設けられている。図１において、第１流量調整弁６ａは、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより上流に設けられているが、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより下流に設けられていてもよい。
【００６３】
第２排気通路２ｂにおいて前記上流側連通路４の接続部位より下流には、第２流量調整弁６ｂが設けられている。図１において、第２流量調整弁６ｂは、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより上流に設けられているが、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより下流に設けられていてもよい。
【００６４】
第１流量調整弁６ａと第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａとの間の第１排気通路２ａには、第１燃料添加弁７ａが配置されている。第２流量調整弁６ｂと第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂとの間の第２排気通路２ｂには、第２燃料添加弁７ｂが配置されている。第１及び第２燃料添加弁７ａ，７ｂは、本発明に係る還元剤添加弁の一実施態様である。
【００６５】
第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａより下流の第１排気通路２ａには、第１空燃比センサ８ａが配置されている。第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂより下流の第２排気通路２ｂには、第２空燃比センサ８ｂが配置されている。
【００６６】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた算術論理演算回路である。このＥＣＵ９には、第１及び第２空燃比センサ８ａ，８ｂ等のセンサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ９には、上流側開閉弁５、第１及び第２流量調整弁６ａ，６ｂ、第１及び第２燃料添加弁７ａ，７ｂが電気的に接続されている。
【００６７】
ＥＣＵ９は、図示しないクランクポジションセンサやアクセルポジションセンサ等の出力信号より内燃機関１の運転状態を判別し、判別された機関運転状態に基づいて内燃機関１や上記した各部を電気的に制御する。
【００６８】
例えば、ＥＣＵ９は、燃料噴射制御等の既知の制御に加え、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能（或いはＮＯｘ吸蔵能）を再生する処理を行う。ＮＯｘ吸収能を再生する処理としては、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂに吸収又は吸蔵されたＮＯｘを還元及び浄化するＮＯｘ再生処理や、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂをＳＯｘ被毒から回復させるＳＯｘ被毒回復処理などを例示することができる。
【００６９】
ＮＯｘ再生処理やＳＯｘ被毒回復処理（以下、単にＮＯｘ吸収能再生処理と記す）では、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比へ低下させる必要があるため、ＥＣＵ９は、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂから排気中へ燃料を添加させることにより排気空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比まで低下させる。
【００７０】
ところで、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比へ低下させる必要がある時に排気流量が多くなると、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂから多量の燃料を添加しなければならなくなるため、燃費が悪化する。
【００７１】
また、排気流量が多い時は排気の流速が高くなるため、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂから添加された燃料が高速で第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂを通り抜けてしまう。すなわち、排気流量が多い時は、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂがリッチ雰囲気に曝される時間が短くなり易い上、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する燃料の空間速度（ｓｖ）が高くなってしまう。
【００７２】
このような場合には、第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂがリッチ雰囲気に曝される時間を延長すべく第１又は第２燃料添加弁７ａ，７ｂの燃料添加時間を延長させる必要が生じる。その結果、燃費の更なる悪化を招くという問題がある。
【００７３】
上記の問題に対し、本実施例では、ＥＣＵ９は、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能再生処理を行う時に、以下の方法によって第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の流量及び流速を低下させるようにした。尚、ＮＯｘ吸収能再生処理の実行時以外は、上流側開閉弁５が全閉に維持され、且つ第１及び第２流量調整弁６ａ，６ｂが全開に維持されるものとする。
【００７４】
先ず、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収能を再生する場合には、ＥＣＵ９は、先ず上流側開閉弁５を開弁させる。ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５の閉弁と同時或いは上流側開閉弁５の閉弁後に第１流量調整弁６ａの開度を第２流量調整弁６ｂより小さくする。
【００７５】
第１流量調整弁６ａの開度変更タイミングが上流側開閉弁５の開弁タイミング以降とされる理由は、上流側開閉弁５が開弁されるより先に第１流量調整弁６ａの開度が小さくされると、第１排気通路２ａの背圧が変動して内燃機関１（特に第１バンク１ａ）の運転状態に影響を及ぼす可能性があるためである。
【００７６】
上流側開閉弁５が開弁され且つ第１流量調整弁６ａの開度が小さくされると、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の一部が上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ流入するようになる。その結果、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の流量が減少する。
【００７７】
第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気流量が減少させられると、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の空燃比を理論空燃比又はリッチ空燃比とするために第１燃料添加弁７ａから添加すべき燃料量を少なくすることができる。
【００７８】
また、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気流量が減少させられると、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の流速が低下するため、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒がリッチ雰囲気に曝される時間が長くなるとともに添加燃料の空間速度（ｓｖ）が低下する。これにより、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａにおけるＮＯｘ浄化率が高められる。
【００７９】
従って、上記したように第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ流入する排気の流量及び流速が低下させられれば、少量且つ短時間の燃料添加によって第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収能を再生させることが可能となる。
【００８０】
ところで、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で排気の流れを止めることができれば、添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に留まるようになるため、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ浄化率を一層高めることができるとともに第１燃料添加弁７ａから添加すべき燃料量を一層少なくすることができる。
【００８１】
添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で排気の流れを止めるためには、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で前記第１流量調整弁６ａの実際の開度が全閉となるように、第１流量調整弁６ａ及び第１燃料添加弁７ａの作動タイミングが制御されればよい。
【００８２】
第１流量調整弁６ａは、ＥＣＵ９からの全閉指令信号を受けた時から実際の開度が全閉となる時までに応答遅れを生じる。第１燃料添加弁７ａの添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ到達するまでにも応答遅れが生じる。
【００８３】
本実施例では、第１燃料添加弁７ａが第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａの直上流に配置されているとともに、排気の流速が第１流量調整弁６ａの動作速度より十分に速いため、第１燃料添加弁７ａの添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａへ到達するまでの応答遅れ時間は第１流量調整弁６ａの応答遅れ時間よりも短くなる。
【００８４】
そこで、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａに対する全閉指令信号を出力した時から該第１流量調整弁６ａの実際の開度が全閉となる時までの期間内に、第１燃料添加弁７ａへ燃料添加指令信号を出力するようにした。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａに対する全閉指令信号を出力した時から所定のディレイ時間経過後に、第１燃料添加弁７ａへ燃料添加指令信号を出力するようにした。
【００８５】
この場合、第１燃料添加弁７ａからの添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時期と略同時期に第１流量調整弁６ａの実際の開度が全閉となるため、添加燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に留まるようになる。その結果、少量且つ短時間の燃料添加により第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａを長期間リッチ雰囲気とすることが可能になる上、添加燃料の空間速度（ｓｖ）を可能な限り低くすることが可能になる。
【００８６】
第１流量調整弁６ａの応答遅れ時間は該第１流量調整弁６ａのハードウェアに依存した略一定の時間となる。一方、添加燃料の応答遅れ時間は排気流速が高くなるほど短くなる。排気流速は機関回転数が高くなるほど又は吸入空気量が多くなるほど高くなる。従って、上記したディレイ時間は機関回転数が高くなるほど又は吸入空気量が多くなるほど長く設定されることが好ましい。
【００８７】
また、第１流量調整弁６ａが全閉にされると、第１バンク１ａから排出される排気の全てが第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂを流れることになる。すなわち、第１バンク１ａ及び第２バンク１ｂから排出される排気の全て（内燃機関１から排出される排気の全て）が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂを流れることになる。
【００８８】
このため、内燃機関１から多量のＮＯｘが排出される時に第１流量調整弁６ａが全閉にされると、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂが排気中のＮＯｘを処理しきれなくなる可能性
がある。これに対し、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂの容量を大きくする方法が考えられるが、暖機性の低下や車載性の低下を招く可能性がある。
【００８９】
そこで、本実施例では、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量（以下、ＮＯｘ排出量と称する）が比較的少ない時に上記したようなＮＯｘ吸収能の再生処理が行われるようにした。ＮＯｘ排出量は、内燃機関１の負荷に応じて変化する。すなわち、内燃機関１の負荷が低くなるほどＮＯｘ排出量が減少する。このため、ＥＣＵ９は、内燃機関１の負荷が所定の負荷より低い時にＮＯｘ吸収能再生処理を実行すればよい。前記した所定負荷は、ＮＯｘ排出量が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能を超えない範囲内で最大の負荷と同等、若しくは若干低く設定されるものとする。
【００９０】
次に、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能を再生する場合には、ＥＣＵ９は、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収能を再生する場合と同様の方法によって上流側開閉弁５、第２流量調整弁６ｂ、及び第２燃料添加弁７ｂを制御する。この場合も第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａと同様に、少量且つ短時間の燃料添加によって第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能が再生されるようになる。
【００９１】
以下、本実施例におけるＮＯｘ吸収能再生制御について図２に沿って説明する。図２は、ＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンを示すフローチャートである。このＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンは、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂに吸収されたＮＯｘを還元及び浄化するＮＯｘ再生処理を対象としたルーチンである。
【００９２】
ＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、Ｓ１０１において第１再生フラグＦｒｓ１の値が“１”であるか否かを判別する。第１再生フラグＦｒｓ１は、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａの前回のＮＯｘ再生処理実行終了時からの経過時間が所定時間以上となった時、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量（或いはＮＯｘ吸収量）が所定量以上となった時に“１”がセットされ、ＮＯｘ再生処理実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。
【００９３】
前記Ｓ１０１において肯定判定された場合（Ｆｒｓ１＝１）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の運転状態が低負荷運転領域にあるか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ排出量が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能より少ないか否かを判別する。この具体的な判別方法としては、アクセル開度が所定開度未満である、或いは燃料噴射量が所定量未満であることを条件に、内燃機関１の運転状態が低負荷運転領域にある（ＮＯｘ排出量が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ吸収能より少ない）と判定する方法を例示することができる。
【００９４】
前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開閉させる。
【００９５】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全閉させる。続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５において、第１流量調整弁６ａに対する全閉指令信号を出力した時点からの経過時間がディレイ時間以上になったか否かを判別する。ディレイ時間は、第１流量調整弁６ａの応答遅れ時間より短い時間であって、機関回転数が高くなるほど又は吸入空気量が多くなるほど長く設定される。
【００９６】
前記Ｓ１０５で否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記ディレイ時間が経過するまで前記Ｓ１０５の処理を繰り返し実行する。前記Ｓ１０５で肯定判定されると、ＥＣＵ９は、Ｓ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａから所定量の燃料を添加させるべく燃料添加信号を出力する。前記した所定量は、予め設定された一定量であってもよく、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量に応じて変更される可変値であってもよい。
【００９７】
Ｓ１０７ではＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａに対する燃料添加指令信号が出力された時からの経過時間（第１流量調整弁６ａが全閉状態にされている時間と略等しい）が所定時間以上であるか否かを判別する。この所定時間は、予め定められた一定時間でもよく、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量や前記第１燃料添加弁７ａからの添加量に応じて変更される可変値であってもよい。
【００９８】
前記Ｓ１０７で否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記所定時間が経過するまで前記Ｓ１０７の処理を繰り返し実行する。前記Ｓ１０７において肯定判定されると、ＥＣＵ９は、Ｓ１０８へ進み、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ再生処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａへ全開指令信号を出力するとともに上流側開閉弁５へ閉弁指令信号を出力する。続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ１０９において第１再生フラグＦｒｓ１の値を“０”にリセットする。
【００９９】
このように第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ再生処理が行われると、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに到達した時点で第１流量調整弁６ａが全閉となり、更に第１流量調整弁６ａが全閉状態を所定時間維持するようになる。
【０１００】
この場合、第１燃料添加弁７ａから添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に所定時間留まるため、添加燃料の空間速度（ｓｖ）が低下する。更に、第１燃料添加弁７ａから添加された燃料が第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内に留まると、第１燃料添加弁７ａが燃料添加を継続しなくとも第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ内がリッチ雰囲気に保たれる。
【０１０１】
この結果、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａに吸蔵されているＮＯｘは、少量且つ短時間の燃料添加によって好適に還元及び浄化されるようになる。
【０１０２】
次に、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０１において否定判定された場合、若しくは、前記Ｓ１０９の処理を実行し終えた場合に、Ｓ１１０へ進み、第２再生フラグＦｒｓ２の値が“１”であるか否かを判別する。この第２再生フラグＦｒｓ２は、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂの前回のＮＯｘ再生処理実行終了時からの経過時間が所定時間以上となった時、或いは第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ吸収量が所定量以上となった時に“１”がセットされ、ＮＯｘ再生処理実行終了時に“０”がリセットされるフラグである。
【０１０３】
前記Ｓ１１０において否定判定された場合（Ｆｒｓ２＝０）の場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。前記Ｓ１１０において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１１１〜Ｓ１１８において第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ再生処理を行う。その際、ＥＣＵ９は、前述した第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａのＮＯｘ再生処理と同様の方法によって、上流側開閉弁５、第２流量調整弁６ｂ、及び第２燃料添加弁７ｂを制御する。
【０１０４】
このように第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂのＮＯｘ再生処理が行われると、第２燃料添加弁７ｂから排気中へ添加された燃料が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂに到達した時点で第２流量調整弁６ｂが全閉となり、更に第２流量調整弁６ｂが全閉状態を所定時間維持するようになる。
【０１０５】
この場合、第２燃料添加弁７ｂから添加された燃料が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂ内
に所定時間留まるため、添加燃料の空間速度（ｓｖ）が低下する。更に、第２燃料添加弁７ｂから添加された燃料が第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂ内に留まると、第２燃料添加弁７ｂが燃料添加を継続しなくとも第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂ内がリッチ雰囲気に保たれる。
【０１０６】
この結果、第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂに吸蔵されているＮＯｘは、少量且つ短時間の燃料添加によって好適に還元及び浄化されるようになる。
【０１０７】
以上述べた実施例によれば、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能を再生する場合に、第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂへ流入する排気の流量及び流速を好適に低下させることができる。特に、添加燃料が第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂに到達した時点で第１又は第２流量調整弁６ａ，６ｂが全閉にされると、内燃機関１から排出される排気の流量が増加した場合であっても、少量の添加燃料によって第１又は第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能を再生させることが可能となる。
【０１０８】
その結果、第１及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ，３ｂのＮＯｘ吸収能再生に要する燃料を最小限に抑えることが可能となり、以て燃費の悪化を防止することができる。
【０１０９】
尚、本実施例では、本発明を適用する内燃機関としてＶ型の内燃機関を例に挙げたが、これに限られるものではないことは勿論であり、内燃機関が複数の気筒群を有し且つ各気筒群毎に独立した排気通路及び吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を具備する構成であればよい。
【０１１０】
例えば、図３に示されるように、直列型の内燃機関１０が２つの気筒群（図３に示す例では、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）を含む気筒群と、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）を含む気筒群）に区分され、且つ、各気筒群毎に独立した排気通路１１，１２と吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１３ａ，１３ｂを備えている場合にも、本発明を適用することができる。
【０１１１】
その場合の装置構成は、排気通路１１，１２の吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１３ａ，１３ｂより上流の部位を相互に連通する連通路１６と、連通路１６を開閉する上流側開閉弁１７と、各排気通路１１，１２における連通路１６の接続部位より下流且つ吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１３ａ，１３ｂより上流に配置された燃料添加弁１５ａ，１５ｂと、各排気通路１１，１２における連通路１６の接続部位より下流に配置される流量調整弁１４ａ，１４ｂとを備える構成とすればよい。そして、ＥＣＵ８は、前述した図２のルーチンと同様の手順に従って上流側開閉弁１７、流量調整弁１４ａ，１４ｂ、燃料添加弁１５ａ，１５ｂを制御すればよい。
【実施例２】
【０１１２】
次に、本発明の第２の実施例について図４〜図７に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１３】
図４は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図４において、第１排気通路２ａ及び第２排気通路２ｂには、第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ａ及び第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒３ｂの代わりに、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂが各々設けられている。
【０１１４】
第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂは、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタである。第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂは、酸化能を有する触媒（例えば、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、三元触媒等）を具
備している。その際、酸化能を有する触媒は、パティキュレートフィルタの直上流に配置されてもよく、或いはパティキュレートフィルタの担体に担持されていてもよい。尚、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集容量は同一であるものとする。
【０１１５】
第１排気通路２ａの第１フィルタ３０ａより下流の部位には、第１排気温度センサ１９ａが配置されている。第２排気通路２ｂの第２フィルタ３０ｂより下流の部位には、第２排気温度センサ１９ｂが配置されている。尚、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂが酸化触媒とパティキュレートフィルタを直列に配置して構成されている場合には、酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間に排気温度センサが設けられるようにしてもよい。
【０１１６】
このように構成された内燃機関１では、ＥＣＵ９は、始動から所定期間は内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみを通過し、且つ始動毎に前記一のフィルタが変更されるように上流側開閉弁５、第１流量調整弁６ａ、及び第２流量調整弁６ｂを制御する処理（以下、このような処理を始動時偏流処理と称する）を行うようにした。
【０１１７】
内燃機関１から排出されるＰＭの量は、暖機完了後の温間運転時に対して始動から暖機完了までの冷間運転時（言い換えれば、暖機運転時）に多くなる傾向がある。これは、冷間運転時の内燃機関１では混合気の燃焼が不安定となり易いためである。また、内燃機関１の冷間運転時は、第１バンク１ａと第２バンク１ｂの燃焼安定性が均一となり難いため、第１バンク１ａと第２バンク１ｂから排出されるＰＭ量が相違し易い。依って、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量が大きく相違する可能性がある。
【０１１８】
これに対し、内燃機関１の始動から所定期間、すなわち内燃機関から排出されるＰＭ量が最も多くなる冷間運転時に、全ての排気が第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみに流入すれば、一のフィルタのみに多量のＰＭが捕集されるようになる。更に、ＰＭ再生処理の実行周期は数トリップに一度の周期となるため、内燃機関１の始動毎に前記した一の触媒が変更されれば、ＰＭ再生処理実行時における第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量を略均一にすることができる。
【０１１９】
ここで、始動時における排気の流れを制御する方法について図５のフローチャートに沿って具体的に説明する。図５のフローチャートは、始動時排気流れ制御ルーチンを示すフローチャートである。この始動時排気流れ制御ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、内燃機関１の始動（例えば、スタータスイッチのオン信号）をトリガとして実行される。
【０１２０】
始動時排気流れ制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ２０１において、今回の始動が冷間始動であるか否かを判別する。この判別方法としては、冷却水の温度が所定温度未満である、および／または潤滑油の温度が所定温度未満である時に、今回の始動が冷間始動であると判定する方法を例示することができる。
【０１２１】
前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０２〜Ｓ２０８において始動時偏流処理を実行する。Ｓ２０２では、ＥＣＵ９は、再生フラグの値が“０”であるか否かを判別する。再生フラグは、ＰＭ再生処理の実行完了時に“１”がセットされ、後述する始動時偏流処理が実行された時に“０”がリセットされるフラグである。
【０１２２】
前記Ｓ２０２において肯定判定された場合（再生フラグの値が“０”である場合）、すなわち、ＰＭ再生処理の実行完了時から現時点までの間に始動時偏流処理が少なくとも一回は実行されている場合に、ＥＣＵ９は、Ｓ２０３へ進み、前回の始動時偏流処理の履歴
（前回の冷間始動時に第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れに全ての排気が流されたかを識別する情報）を読み込む。
【０１２３】
Ｓ２０４では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ２０３で読み込んだ履歴に基づいて、前回の冷間始動時に全ての排気を流したフィルタが第１フィルタ３０ａであるか否かを判別する。
【０１２４】
前記Ｓ２０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０５へ進む。Ｓ２０５では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の全ての排気が第２フィルタ３０ｂのみを流れるように第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全閉、第２流量調整弁６ｂを全開、及び上流側開閉弁５を開弁させるべく制御する。
【０１２５】
この場合、第１バンク１ａから排出された排気の全ては、第１排気通路２ａ及び上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ導かれる。第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気とともに第２フィルタ３０ｂへ流入する。依って、第１バンク１ａ及び第２バンク１ｂから排出された排気の全ては、第１フィルタ３０ａを流れずに第２フィルタ３０ｂのみを流れることになる。
【０１２６】
一方、前記Ｓ２０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０６では、ＥＣＵ９は、内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａのみを流れるように第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。具体的には、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを全閉、及び上流側開閉弁５を開弁させるべく制御する。
【０１２７】
この場合、第２バンク１ｂから排出された排気の全ては、第２排気通路２ｂ及び上流側連通路４を介して第１排気通路２ａへ導かれる。第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気とともに第１フィルタ３０ａへ流入する。依って、第１バンク１ａ及び第２バンク１ｂから排出された排気の全ては、第２フィルタ３０ｂを流れずに第１フィルタ３０ａのみを流れることになる。
【０１２８】
前記Ｓ２０５又は前記Ｓ２０６の処理を実行し終えたＥＣＵ９は、Ｓ２０７において、内燃機関１の暖機が完了したか否かを判別する。この判別方法としては、冷却水の温度が所定温度以上である、および／または潤滑油の温度が所定温度以上である時に、内燃機関１の暖機が完了したと判定する方法を例示することができる。
【０１２９】
前記Ｓ２０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、内燃機関１の暖機が完了するまで該Ｓ２０７の処理を繰り返し実行する。その間、内燃機関１から排出された排気の全ては、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみを流れることになるため、冷間運転状態の内燃機関１から排出される全てのＰＭは第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一のフィルタのみに捕集されるようになる。
【０１３０】
内燃機関１の暖機が完了すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ２０７において肯定判定してＳ２０８へ進むことになる。Ｓ２０８では、ＥＣＵ９は、前記した再生フラグの値を“０”にリセットする。
【０１３１】
Ｓ２０９では、ＥＣＵ９は、排気の流れを通常の流れとすべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。すなわち、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを全開、及び上流側開閉弁５を閉弁させるべく制御する。
【０１３２】
この場合、第１バンク１ａから排出された排気が第１排気通路２ａ及び第１フィルタ３０ａを流れるとともに、第２バンク１ｂから排出された排気が第２排気通路２ｂ及び第２フィルタ３０ｂを流れるようになる。
【０１３３】
前記したＳ２０２において否定判定された場合（再生フラグの値が“１”である場合）は、ＰＭ再生処理の実行完了時から現時点までに始動時偏流処理が一回も実行されていないことになる。このような場合には、現時点における第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量は略同量となるため、ＥＣＵ９は前回の始動時偏流制御の履歴を考慮せずに始動時偏流処理を実行する。その際、図５に示す例では、ＥＣＵ９は、Ｓ２０３及びＳ２０４をスキップしてＳ２０５を実行するが、Ｓ２０３及びＳ２０４をスキップしてＳ２０６を実行してもよい。
【０１３４】
また、前記したＳ２０１において否定判定された場合、すなわち、今回の始動が温間始動である場合には、ＥＣＵ９は、始動時偏流処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０８の処理）を実行せずに、Ｓ２０９において排気の流れを通常の流れとすべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御する。
【０１３５】
これは、内燃機関１が温間始動された場合には、混合気の燃焼が不安定となり難いため、内燃機関１から多量のＰＭが排出され難く、且つ各バンク１ａ、１ｂ毎にＰＭの排出量がばらつき難いからである。
【０１３６】
このようにＥＣＵ９が始動時排気流れ制御ルーチンを実行することにより、第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能が飽和するタイミング（第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集量が上限量に達するタイミング）と、第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能が飽和するタイミング（第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集量が上限量に達するタイミング）とを略同じタイミングにすることができる。
【０１３７】
第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能が飽和するタイミングと第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能が飽和するタイミングとが略同じタイミングになると、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂに対するＰＭ再生処理を略同時期に行うことが可能となる。依って、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のＰＭ再生条件が成立した時に、以下のような方法により第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理を行うようにした。
【０１３８】
図６及び図７は、本実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。ＰＭ再生処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９によって一定周期毎に実行される。
【０１３９】
ＰＭ再生処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ず、Ｓ３０１において、第１フィルタ３０ａの再生条件が成立しているか否かを判別する。この判別方法としては、前回のＰＭ再生処理実行完了時からの積算運転時間が所定時間以上である、前回のＰＭ再生処理実行完了時からの積算吸入空気量が所定量以上である、前回のＰＭ再生処理実行完了時からの積算燃料噴射量が所定量以上である、或いは第１フィルタ３０ａの上流における排気圧力と下流における排気圧力との差圧（フィルタ前後差圧）が所定値以上である場合に、再生条件が成立していると判定する方法を例示することができる。
【０１４０】
前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０２へ進み、第１フィルタ３０ａの昇温処理を実行する。昇温処理では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを所定量閉弁、第２流量調整弁６ｂを全開、上流側開閉弁５を開弁、及び第１燃料添加弁７ａを作動させるべく制御を行う。
【０１４１】
この場合、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の一部が上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ流れるため、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少するとともに、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が増加する。
【０１４２】
また、第１燃料添加弁７ａから排気中へ添加された燃料は、排気とともに第１フィルタ３０ａへ流入する。第１フィルタ３０ａへ流入した添加燃料は、第１フィルタ３０ａの酸化能によって酸化される。その結果、第１フィルタ３０ａが添加燃料の酸化反応熱を受けて昇温する。
【０１４３】
その際、前記第１フィルタ３０ａが持つ熱の一部は第１フィルタ３０ａを通過する排気によって奪われるが、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が少なくなっているため、第１フィルタ３０ａから排気へ伝達される熱量が過剰に多くなることがない。依って、第１フィルタ３０ａが少量の添加燃料によって速やかに昇温するようになる。尚、内燃機関１が軽負荷運転されている時（すなわち、内燃機関１から排出される排気量が少なく、且つ排気温度が低くなる運転状態）は、第１燃料添加弁７ａを作動させる代わりに第２燃料添加弁７ｂを作動させて第２フィルタ３０ｂの昇温を図るようにしてもよい。
【０１４４】
Ｓ３０３では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの昇温が完了したか否か、すなわち、第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域（例えば、６００℃以上）まで昇温したか否かを判別する。この判別方法としては、第１排気温度センサ１９ａの検出温度がＰＭ酸化可能な温度域に達している場合に、第１フィルタ３０ａの昇温が完了していると判定する方法を例示することができる。
【０１４５】
前記Ｓ３０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ３０３を繰り返し実行する。第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０３において肯定判定してＳ３０４へ進む。
【０１４６】
Ｓ３０４では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを所定量閉弁、及び第２燃料添加弁７ｂを作動させるべく制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持するとともに、第１燃料添加弁７ａは燃料添加を継続するものとする。
【０１４７】
上流側開閉弁５が開弁状態のまま第１流量調整弁６ａが全開されるとともに第２流量調整弁６ｂが所定量閉弁されると、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が増加するとともに、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が減少する。
【０１４８】
第１フィルタ３０ａがＰＭ酸化可能な温度域まで昇温した状態で該第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が増加すると、第１フィルタ３０ａにおけるＰＭの酸化速度（単位時間当たりに酸化されるＰＭ量）が増加する。これは、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量の増加に伴って、該第１フィルタ３０ａへ流入する酸素量も増加するためである。
【０１４９】
第１フィルタ３０ａにおけるＰＭの酸化速度が高くなると、第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能を短時間で再生させることが可能になる。尚、ＰＭの酸化速度が高くなると、ＰＭの酸化反応熱によって第１フィルタ３０ａ触媒が過昇温することが懸念されるが、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量の増加によって第１フィルタ３０ａから排気へ伝達される熱量も増加しているため、第１フィルタ３０ａの過昇温が抑制される。
【０１５０】
従って、第１フィルタ３０ａの過昇温を抑制しつつ第１フィルタ３０ａにおけるＰＭ酸化速度を高めることができる。
【０１５１】
一方、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が減少した状態で第２燃料添加弁７ｂが作動させられると、第２フィルタ３０ｂが少量の添加燃料によって速やかに昇温するようになる。更に、第２フィルタ３０ｂは、第１フィルタ３０ａの昇温処理が実行されている時（第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少させられている時）に、該第２フィルタ３０ｂへ流入する多量の排気によってある程度昇温させられているため、第１フィルタ３０ａより少ない添加燃料でＰＭ酸化可能な温度域まで昇温することができる。
【０１５２】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの昇温が完了したか否か、すなわち、第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温したか否かを判別する。この判別方法としては、第２排気温度センサ１９ｂの検出温度がＰＭ酸化可能な温度域に達している場合に、第２フィルタ３０ｂの昇温が完了していると判定する方法を例示することができる。
【０１５３】
前記Ｓ３０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ３０５を繰り返し実行する。第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０５において肯定判定してＳ３０６へ進む。
【０１５４】
Ｓ３０６では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを所定量閉弁させるとともに第２流量調整弁６ｂを全開に制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持し、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂは燃料添加を継続するものとする。
【０１５５】
この場合、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が増加するため、第２フィルタ３０ｂの過昇温を抑制しつつ第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能を効率的に再生させることが可能となる。
【０１５６】
ところで、第１フィルタ３０ａにおいてＰＭが酸化している時に該第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少すると、第１フィルタ３０ａから排気へ伝達される熱量が減少するため、第１フィルタ３０ａの過昇温が懸念される。
【０１５７】
これに対し、本実施例のＰＭ再生処理では、第１フィルタ３０ａがＰＭ酸化可能な温度に達した時（前記Ｓ３０３において肯定判定された時）から第２フィルタ３０ｂがＰＭ酸化可能な温度域に達する時（前記Ｓ３０５において肯定判定される時）までの期間において、第１フィルタ３０ａにおけるＰＭ酸化速度が高められているため、前記Ｓ３０６が実行される時点で第１フィルタ３０ａに残存しているＰＭ量は十分に少ない量となっている。第１フィルタ３０ａに残存するＰＭ量が少なくなると、単位時間当たりに酸化されるＰＭ量も少なくなるため、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少させられても第１フィルタ３０ａの過昇温が抑制される。
【０１５８】
Ｓ３０７では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。この判別方法としては、第１フィルタ３０ａに対するＰＭ再生処理時間が一定時間以上である、或いはフィルタ前後差圧が所定値以下である場合に、第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立していると判定する方法を例示することができる。
【０１５９】
前記Ｓ３０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ３０７を繰り返し実行する。前記した再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０７において肯定判定してＳ３０８へ進む。Ｓ３０８では、ＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａの作動を停止させる。
【０１６０】
Ｓ３０９では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。この判別方法は、第１フィルタ３０ａと同様である。前記Ｓ３０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ３０９を繰り返し実行する。第２フィルタ３０ｂの再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０９において肯定判定してＳ３１０へ進む。
【０１６１】
Ｓ３１０では、ＥＣＵ９は、第２燃料添加弁７ｂの作動を停止させるとともに、排気の流れを通常の流れに戻すべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御（第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全開とし、上流側開閉弁５を閉弁させる制御）する。
【０１６２】
次に、前記したＳ３０１において第１フィルタ３０ａの再生条件が不成立であると判定された場合には、ＥＣＵ９は、図７に示すＳ４０１へ進む。Ｓ４０１では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの再生条件が成立しているか否かを判別する。前記Ｓ４０１において否定判定された場合、すなわち、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの何れの再生条件も成立していない場合には、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。
【０１６３】
一方、前記Ｓ４０１において肯定判定された場合には、ＥＣＵ９は、Ｓ４０２へ進む。Ｓ４０２では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの昇温処理を行う。すなわち、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを所定量閉弁、上流側開閉弁５を開弁、及び第２燃料添加弁７ｂを作動させるべく制御する。この場合、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が減少するため、第２フィルタ３０ｂが少量の添加燃料によって速やかに昇温するようになる。また、第１フィルタ３０ａは、該第１フィルタ３０ａへ流入する多量の排気によって適当に昇温されるようになる。
【０１６４】
Ｓ４０３では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの昇温が完了したか否かを判別する。前記Ｓ４０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ４０３を繰り返し実行する。第２フィルタ３０ｂの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０３において肯定判定してＳ４０４へ進む。
【０１６５】
Ｓ４０４では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを所定量閉弁、第２流量調整弁６ｂを全開、及び第１燃料添加弁７ａを作動させるべく制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持するとともに、第２燃料添加弁７ｂは燃料添加を継続するものとする。
【０１６６】
この場合、第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が増加するため、第２フィルタ３０ｂの過昇温を抑制しつつ第２フィルタ３０ｂにおけるＰＭ酸化速度を高めることができる。更に、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が減少させられた状態で第１燃料添加弁７ａから第１フィルタ３０ａへ燃料が供給されるため、第１フィルタ３０ａが少量の燃料によって速やかに昇温するようになる。尚、第１フィルタ３０ａは、前記したＳ４０２の処理によってある程度昇温させられているため、第２フィルタ３０ｂより少量の添加燃料によってＰＭ酸化可能な温度域まで昇温するようになる。
【０１６７】
Ｓ４０５では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの昇温が完了したか否かを判別する。前記Ｓ４０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域に達するまで前記Ｓ４０５を繰り返し実行する。第１フィルタ３０ａの温度がＰＭ酸化可能な温度域まで昇温すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０５において肯定判定してＳ４０６へ進む。
【０１６８】
Ｓ４０６では、ＥＣＵ９は、第１流量調整弁６ａを全開させるとともに第２流量調整弁
６ｂを所定量閉弁させるべく制御する。その際、上流側開閉弁５は開弁した状態を維持し、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂは燃料添加を継続するものとする。
【０１６９】
この場合、第１フィルタ３０ａへ流入する排気量が増加するため、第１フィルタ３０ａの過昇温を抑制しつつ第１フィルタ３０ａのＰＭ捕集能を効率的に再生させることが可能となる。
【０１７０】
Ｓ４０７では、ＥＣＵ９は、第２フィルタ３０ｂの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。前記Ｓ４０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ４０７を繰り返し実行する。前記した再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０７において肯定判定してＳ４０８へ進む。Ｓ４０８では、ＥＣＵ９は、第２燃料添加弁７ｂの作動を停止させることにより、第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理を終了させる。
【０１７１】
Ｓ４０９では、ＥＣＵ９は、第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立しているか否かを判別する。前記Ｓ４０９において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前記した再生終了条件が成立するまで前記Ｓ４０９を繰り返し実行する。第１フィルタ３０ａの再生終了条件が成立すると、ＥＣＵ９は、前記Ｓ４０９において肯定判定してＳ４１０へ進む。
【０１７２】
Ｓ４１０では、ＥＣＵ９は、第１燃料添加弁７ａの作動を停止させるとともに、排気の流れを通常の流れに戻すべく第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、及び上流側開閉弁５を制御（第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全開とし、上流側開閉弁５を閉弁させる制御）することにより、第１フィルタ３０ａのＰＭ再生処理を終了させる。
【０１７３】
以上述べたＰＭ再生処理によれば、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集能を再生させる際に必要となる燃料量を減少させることができるとともに、ＰＭ再生処理に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１７４】
尚、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂがＮＯｘ吸収能を有している場合には、それら第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させるためのＳ被毒回復処理を行う必要があるが、その際の昇温処理としては上記したＰＭ再生処理における昇温処理と同様の方法を適用することができる。
【０１７５】
第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させるためには、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂを大凡５００℃以上の高温域まで昇温させるべく昇温処理が必要となる。
【０１７６】
そこで、上記したＰＭ再生処理における昇温処理と同様に、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を減少させた上で第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂから第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ各々燃料を供給するようにすればよい。
【０１７７】
尚、ＮＯｘ吸収能の硫黄被毒は、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂが高温且つリッチな雰囲気に曝された時に解消されるため、上記した昇温処理の実行後に第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂをリッチな雰囲気にする必要がある。
【０１７８】
第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂをリッチな雰囲気にする方法としては、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂから第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ燃料を供給する方法を例示することができるが、その際に第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量が多くなると、第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加
弁７ｂから多量の燃料を添加する必要が生じる。
【０１７９】
そこで、前述したＰＭ再生処理では第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの昇温処理実行後に第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を増加させているのに対し、Ｓ被毒回復処理では第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの昇温処理実行後も第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を引き続き減少させるようにすればよい。
【０１８０】
このようなＳ被毒回復処理によれば、少量の燃料添加によって第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＮＯｘ吸収能を硫黄被毒から回復させることが可能となる。
【０１８１】
但し、Ｓ被毒回復処理とＰＭ再生処理が各々単独で実行されると、昇温処理に要する燃料量が増加してしまうため、ＰＭ再生処理とＳ被毒回復処理が連続して行われることが好ましい。
【０１８２】
例えば、前述したＰＭ再生処理ルーチンのＳ３０７及びＳ４０７においてＰＭ再生処理の終了条件が成立したと判定された後も第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂからの燃料添加を継続させるとともに、Ｓ３０９及びＳ４０９においてＰＭ再生処理の終了条件が成立した後に再び第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂへ流入する排気量を減少させ且つ第１燃料添加弁７ａ及び第２燃料添加弁７ｂからの燃料添加を継続させることにより、Ｓ被毒回復処理を行うようにすればよい。
【０１８３】
尚、本実施例では、内燃機関１の冷間運転時、ＰＭ再生処理実行時、或いはＳ被毒回復処理実行時に上流側開閉弁５が開弁されるが、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集状態が相違する時にも上流側開閉弁５が開弁されるようにしてもよい。第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集状態が相違する場合には、フィルタ毎に圧力損失が異なるため、各バンクに作用する背圧も相違するようになる。各バンクに作用する背圧が相違すると、バンク毎に運転状態（ＥＧＲガス量、吸入空気量、出力損失など）が異なってしまう可能性がある。
【０１８４】
これに対し、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂのＰＭ捕集状態が相違する時に上流側開閉弁５が開弁されると、各バンクに作用する背圧が平準化されるため、上記したような不具合の発生を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【０１８５】
次に、本発明の第３の実施例について図８〜図１０に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１８６】
図８は、本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図である。図８において、第１流量調整弁６ａは第１排気通路２ａの第１フィルタ３０ａより下流に設けられ、第２流量調整弁６ｂは第２排気通路２ｂの第２フィルタ３０ｂより下流に設けられている。
【０１８７】
第１排気通路２ａにおいて上流側連通路４の接続部位より下流且つ第１フィルタ３０ａより上流の部位には、第１遮断弁２０ａが設けられている。第２排気通路２ｂにおいて上流側連通路４の接続部位より下流且つ第２フィルタ３０ｂより上流の部位には、第２遮断弁２０ｂが設けられている。第１副排気通路２１ａの途中には、第１副開閉弁２２ａが配置されている。
【０１８８】
第１排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流且つ第１流量調整弁６ａより上
流の部位には、第１副排気通路２１ａが接続されている。この第１副排気通路２１ａは、第２排気通路２ｂにおける第２遮断弁２０ｂより下流且つ第２フィルタ３０ｂより上流の部位に接続されている。
【０１８９】
第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流且つ第２流量調整弁６ｂより上流の部位には、第２副排気通路２１ｂが接続されている。この第２副排気通路２１ｂは、第１排気通路２ａにおける第１遮断弁２０ａより下流且つ第１フィルタ３０ａより上流の部位に接続されている。第２副排気通路２１ｂの途中には、第２副開閉弁２２ｂが配置されている。
【０１９０】
上記した第１遮断弁２０ａ、第２遮断弁２０ｂ、第１副開閉弁２２ａ、及び第２副開閉弁２２ｂは、ＥＣＵ９によって電気的に制御されるようになっている。
【０１９１】
このような構成によれば、内燃機関１から排出された全ての排気を第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂへ直列に流すことが可能となる。例えば、内燃機関１から排出された全ての排気を第１フィルタ３０ａから第２フィルタ３０ｂへ順次流す場合には、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａを全閉、第２流量調整弁６ｂを全開、第１遮断弁２０ａを開弁、第２遮断弁２０ｂを閉弁、第１副開閉弁２２ａを開弁、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を閉弁させるべく制御する。
【０１９２】
この場合、図９に示すように、内燃機関１の第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気の全ては、上流側連通路４を経て第１排気通路２ａへ導かれる。第２排気通路２ｂから第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気とともに第１フィルタ３０ａへ導かれる。第１フィルタ３０ａを経由した排気は、第１副排気通路２１ａを介して第２排気通路２ｂへ導かれ、次いで第２フィルタ３０ｂへ流入する。依って、内燃機関１から排出された全ての排気は、第１フィルタ３０ａから第２フィルタ３０ｂへ順次流れることになる。
【０１９３】
また、内燃機関１から排出された全ての排気を第２フィルタ３０ｂから第１フィルタ３０ａへ順次流す場合には、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａを全開、第２流量調整弁６ｂを全閉、第１遮断弁２０ａを閉弁、第２遮断弁２０ｂを開弁、第１副開閉弁２２ａを閉弁、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を開弁させるべく制御する。
【０１９４】
この場合、図１０に示すように、内燃機関１の第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の全ては、上流側連通路４を経て第２排気通路２ｂへ導かれる。第１排気通路２ａから第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気とともに第２フィルタ３０ｂへ導かれる。第２フィルタ３０ｂを経由した排気は、第２副排気通路２１ｂを介して第１排気通路２ａへ導かれ、次いで第１フィルタ３０ａへ流入する。依って、内燃機関１から排出された全ての排気は、第２フィルタ３０ｂから第１フィルタ３０ａへ順次流れることになる。
【０１９５】
ここで、前述した第２の実施例の始動時排気流れ制御において、上記した図９及び図１０に示したような排気の流れが実現されると、第１フィルタ３０ａ及び第２フィルタ３０ｂの活性時期を早めることが可能となる。
【０１９６】
例えば、前述した図５の始動時排気流れ制御ルーチンにおいてＳ２０５又はＳ２０６の処理（内燃機関１から排出された排気の全てを第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のみに流す処理）が実行されると、内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のみを流れるため、一方のフィルタ（排気が流れるフィルタ）は排気の熱を受けて昇温されるが、他方のフィルタ（排気が流れないフィ
ルタ）は排気の熱を受けることができない。依って、内燃機関１から排出されるＰＭの全てを第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの何れか一方のみに捕集させることは可能になるが、他方のフィルタの活性時期が遅くなる。
【０１９７】
これに対し、始動時排気流れ制御において、ＥＣＵ９が前記Ｓ２０５の処理を実行する代わりに、内燃機関１の全ての排気が第２フィルタ３０ｂから第１フィルタ３０ａへ順次流れるように上流側開閉弁５、第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、第１遮断弁２０ａ、第２遮断弁２０ｂ、第１副開閉弁２２ａ、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を制御すると、内燃機関１から排出された全てのＰＭを第２フィルタ３０ｂに捕集させることが可能になる上、第１フィルタ３０ａを排気によって暖めることが可能となる。
【０１９８】
また、ＥＣＵ９が前記Ｓ２０６の処理を実行する代わりに、内燃機関１の全ての排気が第１フィルタ３０ａから第２フィルタ３０ｂへ順次流れるように上流側開閉弁５、第１流量調整弁６ａ、第２流量調整弁６ｂ、第１遮断弁２０ａ、第２遮断弁２０ｂ、第１副開閉弁２２ａ、及び第２副開閉弁２２ｂ弁を制御すると、内燃機関１から排出された全てのＰＭを第１フィルタ３０ａに捕集させることが可能になる上、第２フィルタ３０ｂを排気によって暖めることが可能となる。
【０１９９】
依って、第１フィルタ３０ａと第２フィルタ３０ｂの活性時期を過剰に遅らせることなく、双方のフィルタ３０ａ、３０ｂのＰＭ捕集量を均一にすることが可能となる。
【０２００】
次に、前述した第２の実施例のＰＭ再生処理において、第１フィルタ３０ａ又は第２フィルタ３０ｂの昇温処理中に第１副開閉弁２２ａ又は第２副開閉弁２２ｂを開弁させることにより、ＰＭ再生処理に要する燃料量を一層低減することができる。
【０２０１】
例えば、前述した図６及び図７のＰＭ再生処理ルーチンにおいて、Ｓ３０２の処理（第１フィルタ３０ａの昇温処理）が実行されている時に、第１副開閉弁２２ａ弁を開弁させると、第１フィルタ３０ａから流出した高温な排気の一部が第１副排気通路２１ａを介して第２排気通路２ｂへ流れるため、第２フィルタ３０ｂが前記高温な排気によって暖められるようになる。依って、第２フィルタ３０ｂの昇温処理において必要となる添加燃料量を一層低減することが可能となる。
【０２０２】
また、前述した図６及び図７のＰＭ再生処理ルーチンにおいて、Ｓ４０２（第２フィルタ３０ｂの昇温処理）が実行されている時に、第２副開閉弁２２ｂを開弁させると、第２フィルタ３０ｂから流出した高温な排気の一部が第２副排気通路２１ｂを介して第１排気通路２ａへ流れるため、第１フィルタ３０ａが前記高温な排気によって暖められるようになる。依って、第１フィルタ３０ａの昇温処理において必要となる添加燃料量を一層低減することが可能となる。
【実施例４】
【０２０３】
次に、本発明の第４の実施例について図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０２０４】
図１１は、本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図である。図１１において、第１流量調整弁６ａは、第１排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流且つ第１副排気通路２１ａの接続部位より上流に配置されている。第２流量調整弁６ｂは、第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流且つ第２副排気通路２１ｂの接続部位より上流に配置されている。
【０２０５】
第１排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流且つ第１流量調整弁６ａより上
流の部位と、第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流且つ第２流量調整弁６ｂより上流の部位とは、下流側連通路２３によって連通されている。下流側連通路２３の途中には、下流側開閉弁２４が配置されている。
【０２０６】
このような構成によれば、第１フィルタ３０ａ又は第２フィルタ３０ｂに対して排気を逆向きに流すことが可能となる。例えば、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全閉、第１遮断弁２０ａを開弁、第２遮断弁２０ｂを閉弁、第１副開閉弁２２ａを開弁、第２副開閉弁２２ｂを閉弁、及び下流側開閉弁２４を開弁させる。
【０２０７】
この場合、図１２に示すように、内燃機関１の第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気の全てが上流側連通路４を介して第１排気通路２ａへ導かれる。第２排気通路２ｂから第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気とともに第１フィルタ３０ａへ流入する。第１フィルタ３０ａを通過した排気は、下流側連通路２３を介して、第２排気通路２ｂにおける第２フィルタ３０ｂより下流へ導かれる。その際、第２流量調整弁６ｂが全閉となっているため、第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２排気通路２ｂ及び第２フィルタ３０ｂを逆流し、第２フィルタ３０ｂより上流の第２排気通路２ｂへ流れる。第２フィルタ３０ｂより上流の第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第１副排気通路２１ａを介して第１排気通路２ａにおける第１流量調整弁６ａより下流へ流れる。
【０２０８】
依って、内燃機関１から排出された排気の全ては、第１フィルタ３０ａを上流側から下流側へ向かって流れた後、第２フィルタ３０ｂを下流側から上流側へ向かって逆流することになる。
【０２０９】
ここで、第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理実行中に、上記のような排気の流れが実現されると、第２フィルタ３０ｂに対するＰＭ再生処理の効果を高めることができる。すなわち、ＰＭ再生処理実行時に第２フィルタ３０ｂの上流側から下流側へ排気が流れていると、第２フィルタ３０ｂの上流側端面に捕集されているＰＭが酸化しきれずに残留する可能性があるが、ＰＭ再生処理実行時に第２フィルタ３０ｂの下流側から上流側へ排気が逆流すると、第２フィルタ３０ｂの上流側端面に捕集されているＰＭが酸化し易くなる。
【０２１０】
従って、第２フィルタ３０ｂのＰＭ再生処理実行中に、上記したような排気の流れが実現されると、第２フィルタ３０ｂの上流側端面等においてＰＭの一部が酸化しきれずに残留することを抑制することが可能となる。
【０２１１】
また、ＥＣＵ９は、上流側開閉弁５を開弁、第１流量調整弁６ａ及び第２流量調整弁６ｂを全閉、第１遮断弁２０ａを閉弁、第２遮断弁２０ｂを開弁、第１副開閉弁２２ａを閉弁、第２副開閉弁２２ｂを開弁、及び下流側開閉弁２４を開弁させるようにしてもよい。
【０２１２】
この場合、図１３に示すように、内燃機関１の第１バンク１ａから第１排気通路２ａへ排出された排気の全てが上流側連通路４を介して第２排気通路２ｂへ導かれる。第１排気通路２ａから第２排気通路２ｂへ導かれた排気は、第２バンク１ｂから第２排気通路２ｂへ排出された排気とともに第２フィルタ３０ｂへ流入する。第２フィルタ３０ｂを通過した排気は、下流側連通路２３を介して、第２排気通路２ａにおける第１フィルタ３０ａより下流へ導かれる。その際、第１流量調整弁６ａが全閉となっているため、第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第１排気通路２ａ及び第１フィルタ３０ａを逆流し、第１フィルタ３０ａより上流の第１排気通路２ａへ流れる。第１フィルタ３０ａより上流の第１排気通路２ａへ導かれた排気は、第２副排気通路２１ｂを介して第２排気通路２ｂにおける第２流量調整弁６ｂより下流へ流れる。
【０２１３】
依って、内燃機関１から排出された排気の全ては、第２フィルタ３０ｂを上流側から下流側へ向かって流れた後、第１フィルタ３０ａを下流側から上流側へ向かって逆流することになる。
【０２１４】
ここで、第１フィルタ３０ａのＰＭ再生処理実行中に、上記のような排気の流れが実現されると、第１フィルタ３０ａの上流側端面等においてＰＭの一部が酸化しきれずに残留することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】第１の実施例において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】ＮＯｘ吸収能再生制御ルーチンを示すフローチャート
【図３】第１の実施例において本発明を適用する内燃機関の他の構成例を示す図
【図４】第２の実施例において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図
【図５】第２の実施例における始動時排気流れ制御ルーチンを示すフローチャート
【図６】第２の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示す第１のフローチャート
【図７】第２の実施例におけるＰＭ再生処理ルーチンを示す第２のフローチャート
【図８】第３の実施例において本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図
【図９】第３の実施例において排気が第１フィルタから第２フィルタへ順次流れる場合の態様を示す図
【図１０】第３の実施例において排気が第２フィルタから第１フィルタへ順次流れる場合の態様を示す図
【図１１】第４の実施例において本発明を適用する内燃機関の排気系の構成を示す図
【図１２】第４の実施例において排気が第２フィルタを逆流する場合の態様を示す図
【図１３】第４の実施例において排気が第１フィルタを逆流する場合の態様を示す図
【符号の説明】
【０２１６】
１・・・・・内燃機関
２ａ・・・・第１排気通路
２ｂ・・・・第２排気通路
３ａ・・・・第１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
３ｂ・・・・第２吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
４・・・・・上流側連通路
５・・・・・上流側開閉弁
６ａ・・・・第１流量調整弁
６ｂ・・・・第２流量調整弁
７ａ・・・・第１燃料添加弁
７ｂ・・・・第２燃料添加弁
９・・・・・ＥＣＵ（制御手段）
２０ａ・・・第１遮断弁
２０ｂ・・・第２遮断弁
２１ａ・・・第１副排気通路
２１ｂ・・・第２副排気通路
２２ａ・・・第１副開閉弁
２２ｂ・・・第２副開閉弁
２３・・・・下流側連通路
２４・・・・下流側開閉弁
３０ａ・・・第１フィルタ
３０ｂ・・・第２フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒群毎に独立した排気通路と、各排気通路に配置されたＮＯｘ吸収能および／またはＰＭ捕集能を具備する触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記複数の排気通路の各々の触媒より上流の部位を相互に連通する上流側連通路と、
前記上流側連通路を開閉する上流側開閉弁と、
前記各排気通路における前記上流側連通路の接続部位より下流に配置された流量調整弁と、
前記各触媒の状態に応じて、前記上流側開閉弁、及び前記各流量調整弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位より下流且つ前記各触媒より上流に配置された還元剤添加弁を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の触媒の一のＮＯｘ吸収能を再生させる時に、前記上流側開閉弁を開弁させ、前記一の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に前記一の触媒が配置された排気通路の還元剤添加弁から前記一の触媒へ還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記制御手段は、前記上流側開閉弁を開弁させた後或いは前記上流側開閉弁の開弁と同時に前記流量調整弁を全閉させ、該流量調整弁の実際の開度が全閉となる時に還元剤が前記一の触媒に到達するタイミングで前記還元剤添加弁を作動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４】
請求項３において、前記制御手段は、前記流量調整弁へ全閉指令信号を出力してから該流量調整弁の実際の開度が全閉となるまでの期間内に前記還元剤添加弁から還元剤を添加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５】
請求項１において、前記複数の触媒はＰＭ捕集能を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の始動から所定期間は前記複数の触媒のうち特定の触媒に全ての排気が流入し、且つ、前記内燃機関の始動毎に特定の触媒が変更されるように前記上流側開閉弁及び前記各流量調整弁を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１において、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位と前記各触媒の間に配置された還元剤添加弁を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の触媒のうち特定の触媒のＰＭ捕集能を再生させる時に、前記上流側開閉弁を開弁させ、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させ、更に前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記特定の触媒へ還元剤を供給し、
前記特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後は、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を増加させるとともに他の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に前記他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記他の触媒へ還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１において、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位と前記各触媒の間に配置された還元剤添加弁を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の触媒のうち特定の触媒の硫黄被毒を解消させる時に、前記上流側開閉弁を開弁させ、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させ、更に前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記
特定の触媒へ還元剤を供給し、
前記特定の触媒が硫黄被毒から回復した後は、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を増加させるとともに他の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に前記他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記他の触媒へ還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一において、前記各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、
前記各副排気通路を開閉する副開閉弁と、
前記各排気通路の前記各触媒より上流における前記副排気通路の接続部位と前記上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁とを更に備え、
前記流量調整弁は、前記各排気通路の前記各触媒より下流における前記副排気通路の接続部位より下流に配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一において、前記各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ前記上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、
前記各副排気通路を開閉する副開閉弁と、
前記各排気通路の前記各触媒より上流における前記副排気通路の接続部位と前記上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁と、
前記各排気通路の前記各触媒より下流における前記副排気通路の接続部位より上流の部位を相互に接続する下流側連通路と、
前記下流側連通路を開閉する下流側開閉弁と、を更に備え、
前記流量調整弁は、前記各排気通路の前記各触媒より下流における前記下流側連通路の接続部位と前記副排気通路の接続部位との間に配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
気筒群毎に独立した排気通路と、各排気通路に配置されたＮＯｘ吸収能を具備する触媒とを備えた内燃機関の排気浄化方法において、
前記複数の触媒の一のＮＯｘ吸収能を再生させる時に、前記一の触媒より上流の排気通路を他の排気通路と連通させ、
前記一の触媒へ流入する排気流量を調整する流量調整弁を全閉させ、
前記流量調整弁の実際の開度が全閉となる前に前記一の触媒より上流の排気通路へ還元剤を添加することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【請求項１】
気筒群毎に独立した排気通路と、各排気通路に配置されたＮＯｘ吸収能および／またはＰＭ捕集能を具備する触媒とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記複数の排気通路の各々の触媒より上流の部位を相互に連通する上流側連通路と、
前記上流側連通路を開閉する上流側開閉弁と、
前記各排気通路における前記上流側連通路の接続部位より下流に配置された流量調整弁と、
前記各触媒の状態に応じて、前記上流側開閉弁、及び前記各流量調整弁を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位より下流且つ前記各触媒より上流に配置された還元剤添加弁を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の触媒の一のＮＯｘ吸収能を再生させる時に、前記上流側開閉弁を開弁させ、前記一の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に前記一の触媒が配置された排気通路の還元剤添加弁から前記一の触媒へ還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記制御手段は、前記上流側開閉弁を開弁させた後或いは前記上流側開閉弁の開弁と同時に前記流量調整弁を全閉させ、該流量調整弁の実際の開度が全閉となる時に還元剤が前記一の触媒に到達するタイミングで前記還元剤添加弁を作動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４】
請求項３において、前記制御手段は、前記流量調整弁へ全閉指令信号を出力してから該流量調整弁の実際の開度が全閉となるまでの期間内に前記還元剤添加弁から還元剤を添加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５】
請求項１において、前記複数の触媒はＰＭ捕集能を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の始動から所定期間は前記複数の触媒のうち特定の触媒に全ての排気が流入し、且つ、前記内燃機関の始動毎に特定の触媒が変更されるように前記上流側開閉弁及び前記各流量調整弁を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１において、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位と前記各触媒の間に配置された還元剤添加弁を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の触媒のうち特定の触媒のＰＭ捕集能を再生させる時に、前記上流側開閉弁を開弁させ、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させ、更に前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記特定の触媒へ還元剤を供給し、
前記特定の触媒が所望の目標温度域まで昇温した後は、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を増加させるとともに他の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に前記他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記他の触媒へ還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項１において、前記各排気通路の前記上流側連通路の接続部位と前記各触媒の間に配置された還元剤添加弁を更に備え、
前記制御手段は、前記複数の触媒のうち特定の触媒の硫黄被毒を解消させる時に、前記上流側開閉弁を開弁させ、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させ、更に前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記
特定の触媒へ還元剤を供給し、
前記特定の触媒が硫黄被毒から回復した後は、前記特定の触媒と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を増加させるとともに他の触媒が配置された排気通路の流量調整弁の開度を減少させ、更に前記他の触媒と同一の排気通路に配置された還元剤添加弁から前記他の触媒へ還元剤を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一において、前記各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、
前記各副排気通路を開閉する副開閉弁と、
前記各排気通路の前記各触媒より上流における前記副排気通路の接続部位と前記上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁とを更に備え、
前記流量調整弁は、前記各排気通路の前記各触媒より下流における前記副排気通路の接続部位より下流に配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一において、前記各排気通路の触媒より下流の部位を他の排気通路の触媒より上流且つ前記上流側連通路の接続部位より下流の部位に接続する副排気通路と、
前記各副排気通路を開閉する副開閉弁と、
前記各排気通路の前記各触媒より上流における前記副排気通路の接続部位と前記上流側連通路の接続部位との間に配置された遮断弁と、
前記各排気通路の前記各触媒より下流における前記副排気通路の接続部位より上流の部位を相互に接続する下流側連通路と、
前記下流側連通路を開閉する下流側開閉弁と、を更に備え、
前記流量調整弁は、前記各排気通路の前記各触媒より下流における前記下流側連通路の接続部位と前記副排気通路の接続部位との間に配置されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
気筒群毎に独立した排気通路と、各排気通路に配置されたＮＯｘ吸収能を具備する触媒とを備えた内燃機関の排気浄化方法において、
前記複数の触媒の一のＮＯｘ吸収能を再生させる時に、前記一の触媒より上流の排気通路を他の排気通路と連通させ、
前記一の触媒へ流入する排気流量を調整する流量調整弁を全閉させ、
前記流量調整弁の実際の開度が全閉となる前に前記一の触媒より上流の排気通路へ還元剤を添加することを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１５３０００（Ｐ２００６−１５３０００Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７１４９８（Ｐ２００５−１７１４９８）
【出願日】平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]