JP2000186545A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2000186545A JP2000186545A JP10365775A JP36577598A JP2000186545A JP 2000186545 A JP2000186545 A JP 2000186545A JP 10365775 A JP10365775 A JP 10365775A JP 36577598 A JP36577598 A JP 36577598A JP 2000186545 A JP2000186545 A JP 2000186545A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、所定条件下で添加剤が供給される
と排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段を備え
た内燃機関において、添加剤の供給処理に要するエネル
ギ量を低減させつつ、排気中の有害ガス成分を浄化する
ことができる技術を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、上記課題を解決するために、排気浄化手段で有害ガ
ス成分を浄化すべき時に、燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として排気
浄化手段に供給し、燃焼式ヒータが非作動状態にあれば
燃焼式ヒータに燃料を供給して燃料を気化させ、気化燃
料を添加剤として排気浄化手段に供給するようにした。
と排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段を備え
た内燃機関において、添加剤の供給処理に要するエネル
ギ量を低減させつつ、排気中の有害ガス成分を浄化する
ことができる技術を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、上記課題を解決するために、排気浄化手段で有害ガ
ス成分を浄化すべき時に、燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として排気
浄化手段に供給し、燃焼式ヒータが非作動状態にあれば
燃焼式ヒータに燃料を供給して燃料を気化させ、気化燃
料を添加剤として排気浄化手段に供給するようにした。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、特に燃焼式ヒータを具備した内燃機関の
排気浄化装置に関する。
化装置に関し、特に燃焼式ヒータを具備した内燃機関の
排気浄化装置に関する。
【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関で
は、環境保護等の理由により排気中の有害ガス成分を低
減させることが要求されている。このような要求に対
し、内燃機関と独立した燃焼装置（燃焼式ヒータ）を設
け、この燃焼式ヒータで発生する燃焼熱を利用して内燃
機関の吸気や冷却水を加熱することにより、燃料の気
化、内燃機関の燃焼室内温度の昇温、及び暖機を促進さ
せ、冷間始動時に内燃機関から排出される未燃ＨＣや白
煙を低減させる技術が提案されている。上記したような
燃焼式ヒータは、内燃機関の吸気の一部と燃料の一部と
をヒータ内燃焼室に取り込んで着火及び燃焼させ、その
燃焼ガスを機関吸気系に排出するよう構成されている。
さらに、ヒータ内燃焼室の周囲には、機関冷却水を循環
させるためのヒータ内水路が形成されている。このよう
に構成された燃焼式ヒータによれば、ヒータ内燃焼室で
燃焼された高温の燃焼ガスが内燃機関の吸気系に排出さ
れるため、吸気系を流れる吸気が燃焼ガスの熱を受けて
昇温する。このように吸気温度が昇温されると、内燃機
関の燃焼室内の温度が高まり、燃料の気化が促進され、
その結果、混合気の燃焼が促進される。さらに、燃焼式
ヒータでは、ヒータ内水路を流れる機関冷却水が燃焼熱
を受けて昇温するため、このようにして昇温された機関
冷却水が内燃機関内の冷却水路を循環することにより、
内燃機関の温度が上昇し、暖機が促進される。従って、
上記したような燃焼式ヒータによれば、内燃機関の冷間
始動時における未燃ＨＣ及び白煙の発生量が低減される
とともに、内燃機関の暖機を促進することが可能とな
る。尚、上記したような燃焼式ヒータでは、燃焼式ヒー
タから内燃機関へ向かう冷却水路の途中に室内暖房用の
ヒータコアを配置することにより、燃焼式ヒータで暖め
られた冷却水の熱を利用して暖房用の空気を加熱するこ
とができ、冷間始動時の暖房性能を向上させることも可
能である。また、ディーゼルエンジンの場合は、排気中
に含まれる煤や未燃燃料成分（未燃炭化水素（ＨＣ））
等の粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）、及び窒
素酸化物（ＮＯX）を低減させることも重要である。こ
のような要求に対し、従来では所定条件下で排気中のＮ
ＯXを還元・浄化するＮＯX触媒や、排気中のＰＭを捕捉
するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等を排気系
に具備した内燃機関の開発が進められている。ＮＯX触
媒としては、触媒に流入する排気の状態が酸素過剰状態
で且つＨＣが存在する状態であるときに、部分酸化した
ＨＣを還元剤としてＮＯXを窒素（Ｎ2）、水（Ｈ
2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等に還元する選択還元型の
ＮＯX触媒、あるいは、触媒に流入する排気の空燃比が
リーン雰囲気のときに排気中のＮＯXを吸蔵し、排気中
の酸素濃度が低下したときに吸蔵していたＮＯXを放出
するとともに放出されたＮＯXを未燃ＨＣや一酸化炭素
（ＣＯ）等と反応させてＮ2等に還元・浄化する吸蔵還
元型ＮＯX触媒等が知られている。一方、ＤＰＦとして
は、多孔質のセラミック等で形成され、排気が孔を通過
する際に排気中のＰＭを捕捉し、捕捉したＰＭを流入排
気の空燃比がリーン雰囲気且つ排気温度が高温（例え
ば、５００Ｃ°〜７００Ｃ°）であるときに燃焼させる
ものや、ＤＰＦ内の排気流路表面に触媒を担持し、ＨＣ
等を還元剤として酸素と反応させ、その際の反応熱によ
り、捕捉したＰＭを燃焼させるもの等が知られている。
ところで、ディーゼルエンジンは、一般に酸素過剰状態
の混合気を燃焼するため、排気中のＨＣ量が少なく、還
元剤として十分な量のＨＣをＮＯX触媒やＤＰＦに供給
することが困難であった。このような問題に対し、特開
平６−１１７２２５号公報に記載された「内燃機関の排
気浄化装置」が知られている。この公報に記載された排
気浄化装置は、コモンレール式の筒内噴射型ディーゼル
エンジンにおいて、各気筒の膨張行程もしくは排気行程
に燃料噴射弁から燃料を噴射（副噴射）させることによ
り、燃焼室内の既燃ガスの熱を利用して燃料中のＨＣを
部分酸化させ、その部分酸化ＨＣを排気とともにＮＯX
触媒やＤＰＦに供給してＮＯXやＰＭを還元・処理する
ものである。
は、環境保護等の理由により排気中の有害ガス成分を低
減させることが要求されている。このような要求に対
し、内燃機関と独立した燃焼装置（燃焼式ヒータ）を設
け、この燃焼式ヒータで発生する燃焼熱を利用して内燃
機関の吸気や冷却水を加熱することにより、燃料の気
化、内燃機関の燃焼室内温度の昇温、及び暖機を促進さ
せ、冷間始動時に内燃機関から排出される未燃ＨＣや白
煙を低減させる技術が提案されている。上記したような
燃焼式ヒータは、内燃機関の吸気の一部と燃料の一部と
をヒータ内燃焼室に取り込んで着火及び燃焼させ、その
燃焼ガスを機関吸気系に排出するよう構成されている。
さらに、ヒータ内燃焼室の周囲には、機関冷却水を循環
させるためのヒータ内水路が形成されている。このよう
に構成された燃焼式ヒータによれば、ヒータ内燃焼室で
燃焼された高温の燃焼ガスが内燃機関の吸気系に排出さ
れるため、吸気系を流れる吸気が燃焼ガスの熱を受けて
昇温する。このように吸気温度が昇温されると、内燃機
関の燃焼室内の温度が高まり、燃料の気化が促進され、
その結果、混合気の燃焼が促進される。さらに、燃焼式
ヒータでは、ヒータ内水路を流れる機関冷却水が燃焼熱
を受けて昇温するため、このようにして昇温された機関
冷却水が内燃機関内の冷却水路を循環することにより、
内燃機関の温度が上昇し、暖機が促進される。従って、
上記したような燃焼式ヒータによれば、内燃機関の冷間
始動時における未燃ＨＣ及び白煙の発生量が低減される
とともに、内燃機関の暖機を促進することが可能とな
る。尚、上記したような燃焼式ヒータでは、燃焼式ヒー
タから内燃機関へ向かう冷却水路の途中に室内暖房用の
ヒータコアを配置することにより、燃焼式ヒータで暖め
られた冷却水の熱を利用して暖房用の空気を加熱するこ
とができ、冷間始動時の暖房性能を向上させることも可
能である。また、ディーゼルエンジンの場合は、排気中
に含まれる煤や未燃燃料成分（未燃炭化水素（ＨＣ））
等の粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）、及び窒
素酸化物（ＮＯX）を低減させることも重要である。こ
のような要求に対し、従来では所定条件下で排気中のＮ
ＯXを還元・浄化するＮＯX触媒や、排気中のＰＭを捕捉
するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等を排気系
に具備した内燃機関の開発が進められている。ＮＯX触
媒としては、触媒に流入する排気の状態が酸素過剰状態
で且つＨＣが存在する状態であるときに、部分酸化した
ＨＣを還元剤としてＮＯXを窒素（Ｎ2）、水（Ｈ
2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等に還元する選択還元型の
ＮＯX触媒、あるいは、触媒に流入する排気の空燃比が
リーン雰囲気のときに排気中のＮＯXを吸蔵し、排気中
の酸素濃度が低下したときに吸蔵していたＮＯXを放出
するとともに放出されたＮＯXを未燃ＨＣや一酸化炭素
（ＣＯ）等と反応させてＮ2等に還元・浄化する吸蔵還
元型ＮＯX触媒等が知られている。一方、ＤＰＦとして
は、多孔質のセラミック等で形成され、排気が孔を通過
する際に排気中のＰＭを捕捉し、捕捉したＰＭを流入排
気の空燃比がリーン雰囲気且つ排気温度が高温（例え
ば、５００Ｃ°〜７００Ｃ°）であるときに燃焼させる
ものや、ＤＰＦ内の排気流路表面に触媒を担持し、ＨＣ
等を還元剤として酸素と反応させ、その際の反応熱によ
り、捕捉したＰＭを燃焼させるもの等が知られている。
ところで、ディーゼルエンジンは、一般に酸素過剰状態
の混合気を燃焼するため、排気中のＨＣ量が少なく、還
元剤として十分な量のＨＣをＮＯX触媒やＤＰＦに供給
することが困難であった。このような問題に対し、特開
平６−１１７２２５号公報に記載された「内燃機関の排
気浄化装置」が知られている。この公報に記載された排
気浄化装置は、コモンレール式の筒内噴射型ディーゼル
エンジンにおいて、各気筒の膨張行程もしくは排気行程
に燃料噴射弁から燃料を噴射（副噴射）させることによ
り、燃焼室内の既燃ガスの熱を利用して燃料中のＨＣを
部分酸化させ、その部分酸化ＨＣを排気とともにＮＯX
触媒やＤＰＦに供給してＮＯXやＰＭを還元・処理する
ものである。
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな排気浄化装置は、通常の燃料噴射に加えて副噴射を
行うため、燃料噴射弁や燃料ポンプ等にかかる負荷が大
きくなるという問題がある。また、上記した排気浄化装
置は、膨張行程や排気行程で燃焼室内に燃料を噴射する
必要があるため、燃料噴射弁が燃焼室内に直接燃料を噴
射する筒内噴射型の内燃機関には有効であるが、それ以
外の内燃機関には適用することができないという問題が
ある。本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされ
たものであり、所定条件下で添加剤が供給されると排気
中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段を備えるとと
もに、燃焼式ヒータを備えた内燃機関において、添加剤
の供給処理に要するエネルギ量を低減させつつ、排気中
の有害ガス成分を浄化することができる技術を提供する
ことを目的とする。
うな排気浄化装置は、通常の燃料噴射に加えて副噴射を
行うため、燃料噴射弁や燃料ポンプ等にかかる負荷が大
きくなるという問題がある。また、上記した排気浄化装
置は、膨張行程や排気行程で燃焼室内に燃料を噴射する
必要があるため、燃料噴射弁が燃焼室内に直接燃料を噴
射する筒内噴射型の内燃機関には有効であるが、それ以
外の内燃機関には適用することができないという問題が
ある。本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされ
たものであり、所定条件下で添加剤が供給されると排気
中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段を備えるとと
もに、燃焼式ヒータを備えた内燃機関において、添加剤
の供給処理に要するエネルギ量を低減させつつ、排気中
の有害ガス成分を浄化することができる技術を提供する
ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】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、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機
関の関連要素を昇温させる燃焼式ヒータと、前記内燃機
関の排気系に設けられ、所定条件下で添加剤が供給され
ると排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段と、
前記所定条件成立時に前記燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば前記燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として
前記排気浄化手段の上流の排気系に導入し、前記燃焼式
ヒータが非作動状態にあれば前記燃焼式ヒータに燃料を
供給して燃料を気化させ、気化燃料を添加剤として前記
排気浄化手段の上流の排気系に導入する浄化制御手段
と、を備えることを特徴とする。このように構成された
排気浄化装置では、浄化制御手段は、排気浄化手段が有
害ガス成分を浄化可能となる条件が成立した際に、燃焼
式ヒータが作動状態にあるか又は燃焼式ヒータが非作動
状態にあるかを判別する。燃焼式ヒータが作動状態にあ
ると判定した場合は、浄化制御手段は、燃焼式ヒータで
燃焼されたガスを添加剤として排気浄化手段上流の排気
系に導入する。この場合、燃焼式ヒータから排出された
燃焼ガス中に含まれる燃料成分は、燃焼式ヒータにおい
て燃焼熱に曝されて、比較的小さな分子サイズの燃料成
分に熱分解され、有害ガス成分を浄化するのに適した添
加剤となる。一方、燃焼式ヒータが非作動状態にあると
判定した場合は、浄化制御手段は、燃焼式ヒータに燃料
を供給し、燃焼式ヒータの余熱等を利用して燃料を気化
させ、気化燃料を添加剤として排気浄化手段上流の排気
系に導入する。この場合、燃焼式ヒータから排出された
気化燃料は、燃焼式ヒータの余熱に曝されて、比較的小
さな分子サイズの燃料成分に熱分解され、有害ガス成分
を浄化するのに適した添加剤となる。すなわち、本発明
にかかる排気浄化装置は、燃焼式ヒータから排出される
ガス中の燃料成分を添加剤として排気浄化手段に供給す
るため、燃焼式ヒータの作動時は燃焼式ヒータの燃焼熱
を利用し、燃焼式ヒータの非作動時は燃焼式ヒータの余
熱を利用して燃料の気化あるいは熱分解を行うことがで
き、添加剤を供給するための専用の装置を設ける必要が
なく、且つ、添加剤の供給処理に要するエネルギを低減
させることが可能となる。ここで、上記した排気浄化手
段としては、流入排気がリーン雰囲気のときに炭化水素
が添加されると排気中の窒素酸化物を還元及び浄化する
選択還元型リーンＮＯX触媒、流入排気がリーン雰囲気
であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、流入排気に
添加剤が添加されて酸素濃度が低下したときは吸蔵して
いた窒素酸化物を放出及び浄化する吸蔵還元型リーンＮ
ＯX触媒、あるいは、排気中の粒子状物質を捕捉し、流
入排気がリーン雰囲気且つ流入排気の温度が所定温度以
上のときに炭化水素が添加されると捕捉していた粒子状
物質を燃焼及び処理するパティキュレートフィルタ等を
例示することができる。また、浄化制御手段は、排気浄
化手段の状態に応じて、前記燃焼式ヒータの燃焼ガス又
は気化燃料の状態を変更するようにしてもよい。その
際、浄化制御手段は、排気浄化手段下流の排気温度と機
関回転数と機関トルクとのうちの少なくとも１つに応じ
て排気浄化手段の状態を判定するようにしてもよい。
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、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、内燃機
関の関連要素を昇温させる燃焼式ヒータと、前記内燃機
関の排気系に設けられ、所定条件下で添加剤が供給され
ると排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄化手段と、
前記所定条件成立時に前記燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば前記燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として
前記排気浄化手段の上流の排気系に導入し、前記燃焼式
ヒータが非作動状態にあれば前記燃焼式ヒータに燃料を
供給して燃料を気化させ、気化燃料を添加剤として前記
排気浄化手段の上流の排気系に導入する浄化制御手段
と、を備えることを特徴とする。このように構成された
排気浄化装置では、浄化制御手段は、排気浄化手段が有
害ガス成分を浄化可能となる条件が成立した際に、燃焼
式ヒータが作動状態にあるか又は燃焼式ヒータが非作動
状態にあるかを判別する。燃焼式ヒータが作動状態にあ
ると判定した場合は、浄化制御手段は、燃焼式ヒータで
燃焼されたガスを添加剤として排気浄化手段上流の排気
系に導入する。この場合、燃焼式ヒータから排出された
燃焼ガス中に含まれる燃料成分は、燃焼式ヒータにおい
て燃焼熱に曝されて、比較的小さな分子サイズの燃料成
分に熱分解され、有害ガス成分を浄化するのに適した添
加剤となる。一方、燃焼式ヒータが非作動状態にあると
判定した場合は、浄化制御手段は、燃焼式ヒータに燃料
を供給し、燃焼式ヒータの余熱等を利用して燃料を気化
させ、気化燃料を添加剤として排気浄化手段上流の排気
系に導入する。この場合、燃焼式ヒータから排出された
気化燃料は、燃焼式ヒータの余熱に曝されて、比較的小
さな分子サイズの燃料成分に熱分解され、有害ガス成分
を浄化するのに適した添加剤となる。すなわち、本発明
にかかる排気浄化装置は、燃焼式ヒータから排出される
ガス中の燃料成分を添加剤として排気浄化手段に供給す
るため、燃焼式ヒータの作動時は燃焼式ヒータの燃焼熱
を利用し、燃焼式ヒータの非作動時は燃焼式ヒータの余
熱を利用して燃料の気化あるいは熱分解を行うことがで
き、添加剤を供給するための専用の装置を設ける必要が
なく、且つ、添加剤の供給処理に要するエネルギを低減
させることが可能となる。ここで、上記した排気浄化手
段としては、流入排気がリーン雰囲気のときに炭化水素
が添加されると排気中の窒素酸化物を還元及び浄化する
選択還元型リーンＮＯX触媒、流入排気がリーン雰囲気
であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、流入排気に
添加剤が添加されて酸素濃度が低下したときは吸蔵して
いた窒素酸化物を放出及び浄化する吸蔵還元型リーンＮ
ＯX触媒、あるいは、排気中の粒子状物質を捕捉し、流
入排気がリーン雰囲気且つ流入排気の温度が所定温度以
上のときに炭化水素が添加されると捕捉していた粒子状
物質を燃焼及び処理するパティキュレートフィルタ等を
例示することができる。また、浄化制御手段は、排気浄
化手段の状態に応じて、前記燃焼式ヒータの燃焼ガス又
は気化燃料の状態を変更するようにしてもよい。その
際、浄化制御手段は、排気浄化手段下流の排気温度と機
関回転数と機関トルクとのうちの少なくとも１つに応じ
て排気浄化手段の状態を判定するようにしてもよい。
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づい
て説明する。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において、内燃機関１は、多
気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。内燃機関１に
は、吸気枝管２が接続され、この吸気枝管２の各枝管が
各気筒の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通し
ている。前記吸気枝管２は、吸気管３に接続され、吸気
管３は、エアフィルタを内装したエアクリーナボックス
４に接続されている。このように構成された吸気系で
は、エアクリーナボックス４に流入した新気がエアフィ
ルタにて埃や塵を除去された後、吸気管３を経て吸気枝
管２へ導かれ、吸気枝管２の各枝管を通って各気筒の燃
焼室に分配される。一方、内燃機関１には、排気枝管６
が接続され、この排気枝管６の各枝管が各気筒の燃焼室
と図示しない排気ポートを介して連通している。前記排
気枝管６は、排気管７に接続され、前記排気管７の途中
には本発明に係る排気浄化手段としての選択還元型リー
ンＮＯX触媒８が設けられている。前記選択還元型リー
ンＮＯX触媒８は、この選択還元型リーンＮＯX触媒８に
流入する排気の空燃比がリーン雰囲気にあり、且つ炭化
水素ＨＣが存在する状況下で排気中のＮＯXを還元ある
いは分解する触媒であり、例えば、ゼオライトからなる
担体にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持したもの
や、ゼオライトもしくはアルミナからなる担体に貴金属
を担持したもの等を例示することができる。このように
構成された排気系では、各気筒の燃焼室で燃焼された混
合気が排気枝管６の各枝管を通って排気管７へ導かれ、
選択還元型リーンＮＯX触媒８に流れ込む。その際、選
択還元型リーンＮＯX触媒８に流入する排気の空燃比が
リーン雰囲気にあり、且つ排気中にＨＣが存在していれ
ば、選択還元型リーンＮＯX触媒８においてＨＣの一部
が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中の
ＮＯXと反応して、ＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等に還元
する。次に、内燃機関１には、気筒毎に１つの燃料噴射
弁１０が取り付けられている。各燃料噴射弁１０は、そ
の噴孔が各気筒の燃焼室に臨むよう取り付けられてお
り、燃焼室内に直接燃料を噴射可能となっている。燃料
噴射弁１０は、燃料分配管１１を介して蓄圧室（コモン
レール）１２と連通しており、コモンレール１２は、燃
料通路１３を介して図示しない燃料ポンプと連通してい
る。このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプ
から吐出された燃料がコモンレール１２にて所定圧まで
蓄圧され、蓄圧された燃料が燃料分配管１１を介して燃
料噴射弁１０に印加される。そして、燃料噴射弁１０が
開弁されると、蓄圧された燃料が燃焼室内に噴射され
る。また、内燃機関１には、燃焼式ヒータ１４が併設さ
れている。この燃焼式ヒータ１４には、吸気導入通路１
５と燃焼ガス排出通路１７とが接続されている。前記吸
気導入通路１５は、吸気管３に接続され、前記燃焼ガス
排出通路１７は、前記選択還元型リーンＮＯX触媒８上
流の排気管７に接続されている。前記吸気導入通路１５
の途中には、吸気管３内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒ
ータ１４へ圧送するエアポンプ１６が設けられている。
続いて、前記燃焼式ヒータ１４には、内燃機関１の冷却
水を燃焼式ヒータ１４へ導く冷却水導入通路１８と、燃
焼式ヒータ１４内で暖められた冷却水を内燃機関１へ導
く冷却水排出通路１９とが接続されている。さらに、燃
焼式ヒータ１４には、燃料導入通路２０が接続され、燃
料導入通路２０は、前記した燃料通路１３に接続されて
いる。これにより、燃料通路１３を流れる燃料の一部を
燃焼式ヒータ１４へ供給することが可能になっている。
ここで、燃焼式ヒータ１４の具体的な構成について図２
に基づいて説明する。燃焼式ヒータ１４は、内燃機関１
の図示しないウォータジャケットと冷却水導入通路１８
及び冷却水排出通路１９を介して連通しており、燃焼式
ヒータ１４の内部には、前記ウォータジャケットからの
冷却水を流すためのヒータ内部冷却水通路１４ａが形成
されている。前記ヒータ内部冷却水通路１４ａは、燃焼
式ヒータ１４の内部に形成された燃焼室１４ｄの周りを
巡回するよう構成され、ヒータ内部冷却水路１４ａ内を
流れる冷却水が燃焼室１４ｄからの熱を受けて昇温する
ようになっている。これについては、順次述べる。燃焼
室１４ｄは、火炎を発生させる燃焼源としての燃焼筒１
４ｂと、燃焼筒１４ｂを覆うことで火炎が外部に漏れな
いようにする円筒状の隔壁１４ｃとから構成されてい
る。このように燃焼筒１４ｂを隔壁１４ｃで覆うことに
より、燃焼室１４ｄが隔壁１４ｃ内に画されることにな
る。そして、隔壁１４ｃは、燃焼式ヒータ１４の燃焼室
本体４３の外壁４３ａによって覆われており、前記隔壁
１４ｃと前記外壁４３ａとの間には環状の隙間が設けら
れ、この隙間が前述したヒータ内部冷却水路１４ａとし
て機能する。燃焼式ヒータ１４には、空気供給口１４ｄ
1と排気排出口１４ｄ2とが形成され、これらの空気供給
口１４ｄ1と排気排出口１４ｄ2とが燃焼室１４ｄに連通
している。前記空気供給口１４ｄ1には前述した吸気導
入通路１５が接続され、前記排気排出口１４ｄ2には前
述した燃焼ガス排出通路１７が接続されている。続い
て、燃焼式ヒータ１４には、冷却水導入口１４ａ1と冷
却水排出口１４ａ2とが形成され、これらの冷却水導入
口１４ａ1と冷却水排出口１４ａ2とが前記ヒータ内部冷
却水通路１４ａに連通している。前記冷却水導入口１４
ａ1には前述した冷却水導入通路１８が接続され、前記
冷却水排出口１４ａ2には前述した冷却水排出通路１９
が接続されている。また、燃焼筒１４ｂには、前記した
燃料導入通路２０が接続され、燃料ポンプから吐出され
た燃料の一部が燃焼筒１４ｂに供給されるようになって
いる。燃焼筒１４ｂには、前記燃料導入通路２０によっ
て供給された燃料を気化するための気化グロープラグ
（図示せず）と、気化燃料に着火するための点火グロー
プラグ（図示せず）とが内装されている。尚、気化グロ
ープラグと点火グロープラグとは、単一のグロープラグ
で兼用されるようにしてもよい。このように構成された
燃焼式ヒータ１４では、吸気導入通路１５から空気供給
口１４ｄ1に流れ込んだ吸気が燃焼室１４ｄに導かれる
とともに、燃料導入通路２０によって燃焼筒１４ｂに供
給された燃料が図示しない気化グロープラグによって気
化される。そして、前記吸気と前記気化燃料とが混合し
て混合気を形成し、その混合気が燃焼室１４ｄ内の図示
しない点火グロープラグによって着火されて燃焼する。
前記燃焼室１４ｄで燃焼されたガスは、燃焼室１４ｄか
ら排気排出口１４ｄ2に導かれ、次いで排気排出口１４
ｄ2から燃焼ガス排出通路１７を経由して選択還元型リ
ーンＮＯX触媒８上流の排気管７に導かれる。その際、
燃焼室１４ｄから排出された燃焼ガスの熱が隔壁１４ｃ
を介して前記ヒータ内部冷却水通路１４ａ内を流れる冷
却水に伝達され、冷却水が昇温する。従って、燃焼室１
４ｄは熱交換通路、換言すれば燃焼式ヒータ１４の燃焼
室１４ｄから排出される燃焼ガスの熱が冷却水に伝達さ
れ、ヒータ内部冷却水通路１４ａを流れる冷却水を昇温
させる伝熱部と言える。ここで図１に戻り、内燃機関１
には、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electr
onic Control Unit）２１が併設されている。ＥＣＵ２
１は、双方向性バスによって相互に接続された、ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インタフェース回路、出力イ
ンタフェース回路等から構成され、前記入力インタフェ
ース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続され
ている。前記した各種センサとしては、吸気管３に取り
付けられたエアフローメータ５、選択還元型リーンＮＯ
X触媒８下流の排気管７に取り付けられた排気温度セン
サ９、内燃機関１に取り付けられたクランクポジション
センサ２２及び水温センサ２３、図示しないアクセルペ
ダルもしくはアクセルペダルと連動して動作するアクセ
ルレバー等に取り付けられたアクセルポジションセンサ
２４等を例示することができる。前記エアフローメータ
５は、吸気管３内を流れる吸気の質量に対応した電気信
号を出力するセンサである。前記排気温度センサ９は、
選択還元型リーンＮＯX触媒８から排出された排気の温
度に対応した電気信号を出力するセンサである。前記ク
ランクポジションセンサ２２は、内燃機関１の図示しな
いクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号
を出力するセンサである。前記水温センサ２３は、内燃
機関１のウォータジャケットを流れる冷却水の温度に対
応した電気信号を出力するセンサである。アクセルポジ
ションセンサ２４は、アクセルペダルの操作量に対応し
た電気信号を出力するセンサである。ＥＣＵ２１は、上
記したような各種センサの出力信号値に基づいて内燃機
関１の運転状態を判別し、その判別結果に基づいて燃料
噴射弁１０、燃焼式ヒータ１４、あるいはエアポンプ１
６に対する制御信号値を算出する。このようにして算出
された各種の制御信号値は、出力インタフェース回路か
ら電気回線を介して燃料噴射弁１０、燃焼式ヒータ１
４、あるいはエアポンプ１６へ向かって出力される。次
に、本実施の形態における排気浄化制御について述べ
る。本実施の形態にかかる排気浄化制御は、燃焼式ヒー
タ１４から排気管７へ供給されるガス中に含有されるＨ
Ｃ量を調節することにより、ＮＯX浄化に必要となるＨ
Ｃ量を選択還元型リーンＮＯX触媒８へ供給するもので
ある。燃焼式ヒータ１４から排気管７へ供給されるガス
中に含有されるＨＣ量を調節する方法としては、燃焼式
ヒータ１４に供給される燃料量を制御する方法、燃焼式
ヒータ１４に供給される吸気量を制御する方法、あるい
は燃焼式ヒータ１４における燃焼状態を制御する方法等
を例示することできるが、本実施の形態では、燃焼式ヒ
ータ１４に供給される燃料量を制御して燃焼ガス中に含
有されるＨＣ量を調節する例について述べる。ＥＣＵ２
１は、図３に示すような排気浄化制御ルーチンに従って
排気浄化制御を行う。前記排気浄化制御ルーチンは、所
定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ２２がパ
ルス信号を出力する都度）に実行されるルーチンであ
る。排気浄化制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２１は、先
ずＳ３０１〜Ｓ３０２において、選択還元型リーンＮＯ
X触媒８がＮＯXを浄化可能な状態にあるか否か、すなわ
ちＮＯX浄化条件が成立しているか否かを判別する。こ
こでいうＮＯX浄化条件は、選択還元型リーンＮＯX触媒
８から排出される排気の温度が所定温度範囲（触媒浄化
ウィンド）内にあることである。従って、ＥＣＵ２１
は、Ｓ３０１において排気温度センサ９の出力信号値
（排気温度）を入力し、次いでＳ３０２において排気温
度が前記した触媒浄化ウィンド内にあるか否かを判別す
る。前記Ｓ３０２において排気温度が前記触媒浄化ウィ
ンド内にあると判定した場合は、ＥＣＵ２１は、Ｓ３０
３〜Ｓ３０５において選択還元型リーンＮＯX触媒８が
排気中のＮＯXを浄化する上で必要となるＨＣの添加量
（要求ＨＣ添加量）を算出する。ここで、要求ＨＣ添加
量は、排気中のＮＯX量に応じて変化し、排気中のＮＯX
量は、内燃機関１の運転状態（機関回転数、機関トル
ク）に応じて変化するため、本実施の形態では、予め実
験等により機関回転数と機関トルクと要求ＨＣ添加量と
の関係を求めておき、それらの関係をマップ化してＥＣ
Ｕ２１のＲＯＭ等に記憶させている。そして、ＥＣＵ２
１は、Ｓ３０３においてクランクポジションセンサ２２
及びアクセルポジションセンサ２４の出力信号値を入力
する。Ｓ３０４では、ＥＣＵ２１は、クランクポジショ
ンセンサ２２がパルス信号を出力する時間的な間隔に基
づいて内燃機関１の機関回転数を算出するとともに、ア
クセルポジションセンサ２４の出力信号値に基づいて内
燃機関１から出力されるトルクを算出する。Ｓ３０５で
は、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ３０４で算出された機関回転
数及びトルクをパラメータとしてＲＯＭのマップにアク
セスして、要求ＨＣ添加量を算出する。Ｓ３０６では、
ＥＣＵ２１は、燃焼式ヒータ１４が作動状態にあるか又
は非作動状態にあるかを判別する。前記Ｓ３０６におい
て燃焼式ヒータ１４が作動状態にあると判定した場合
は、ＥＣＵ２１は、Ｓ３０７へ進み、燃焼式ヒータ１４
の燃焼に要する燃料量（別途の制御ルーチンにおいて算
出された燃料量、以下、燃焼用燃料量と称する）を入力
する。Ｓ３０８では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ３０５で算
出された要求ＨＣ添加量相当の燃料量を前記Ｓ３０７で
入力された燃焼用燃料量に加算して、燃焼式ヒータ１４
に供給すべき燃料量（以下、要求燃料量と称する）を算
出する。そして、ＥＣＵ２１は、Ｓ３０９へ進み、前記
Ｓ３０８で算出された要求燃料量を燃焼式ヒータ１４に
供給する。その際、燃焼式ヒータ１４に供給される吸気
量は、前記した燃焼用燃料量を完全燃焼させるために必
要となる吸気量とする。この場合、燃焼式ヒータ１４で
は、燃焼用燃料量相当の燃料が燃焼され、残りの燃料量
すなわち要求ＨＣ添加量相当の燃料量が未燃の状態で燃
焼式ヒータ１４から排出されることになる。その未燃燃
料は、燃焼式ヒータ１４内で高温の燃焼熱に曝された際
に比較的小さな分子サイズに熱分解されたＨＣを含むこ
とになる。このようなＨＣを含有した燃焼ガスは、燃焼
ガス排出通路１７を経由して選択還元型リーンＮＯX触
媒８上流の排気管７に供給される。この結果、選択還元
型リーンＮＯX触媒８には、分子サイズが小さくＮＯX浄
化率が高いＨＣを含有した排気が流入することになり、
前記ＨＣの一部が部分酸化して活性種を生成し、その活
性種が排気中のＮＯXと反応して、ＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、
ＣＯ2に還元する。一方、前記Ｓ３０６において燃焼式
ヒータ１４が非作動状態にあると判定した場合は、ＥＣ
Ｕ２１は、Ｓ３１０へ進み、燃焼式ヒータ１４の気化グ
ロープラグに通電する。但し、燃焼式ヒータ１４が作動
停止直後で、燃焼式ヒータ１４内の温度が十分に高い
（例えば、３００〜４００Ｃ°）場合には、気化グロー
プラグに通電しないようにしてもよい。続いて、ＥＣＵ
２１は、Ｓ３１１へ進み、前記Ｓ３０５で算出された要
求ＨＣ添加量相当の燃料量と、その燃料を燃焼式ヒータ
１４から排気管７へ運ぶためのキャリアガスとしての吸
気とを燃焼式ヒータ１４へ供給する。この場合、燃焼式
ヒータ１４から排出されるガスには、前記要求ＨＣ添加
量相当の気化燃料が含まれることになる。その気化燃料
には、気化グロープラグによって加熱された際に熱分解
して分子サイズが小さくなったＨＣが含有されている。
このようなＨＣを含有したガスは、燃焼ガス排出通路１
７を経由して選択還元型リーンＮＯX触媒８上流の排気
管７に供給される。この結果、選択還元型リーンＮＯX
触媒８には、分子サイズが小さくＮＯX浄化率が高いＨ
Ｃを含有した排気が流入することになり、前記ＨＣの一
部が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中
のＮＯXと反応してＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に還元す
る。このようにＥＣＵ２１が排気浄化制御ルーチンを実
行することにより、本発明にかかる浄化制御手段が実現
される。従って、本実施の形態によれば、燃焼式ヒータ
を備えた内燃機関において、燃焼式ヒータから排出され
るガス中に含まれるＨＣを添加剤として選択還元型リー
ンＮＯX触媒に供給することにより、そのガス中に含ま
れるＨＣを燃焼式ヒータの燃焼熱や余熱等を利用して熱
分解又は気化させ、ＮＯX浄化率の高いＨＣを生成する
ことができるため、添加剤を供給するための専用の装置
を設ける必要がなく、且つ、添加剤の供給処理に要する
エネルギ量を低減させることが可能となる。尚、本実施
の形態では、本発明にかかるリーンＮＯX触媒として選
択還元型リーンＮＯX触媒を例にあげて説明したが、こ
れに限られないことは勿論であり、吸蔵還元型リーンＮ
ＯX触媒あるいは酸化触媒が担持されたパティキュレー
トフィルタ等でも構わない。要は、ＨＣを添加剤として
用いることにより排気中の有害ガス成分を浄化すること
ができる構成のものであればよい。
排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づい
て説明する。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において、内燃機関１は、多
気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。内燃機関１に
は、吸気枝管２が接続され、この吸気枝管２の各枝管が
各気筒の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通し
ている。前記吸気枝管２は、吸気管３に接続され、吸気
管３は、エアフィルタを内装したエアクリーナボックス
４に接続されている。このように構成された吸気系で
は、エアクリーナボックス４に流入した新気がエアフィ
ルタにて埃や塵を除去された後、吸気管３を経て吸気枝
管２へ導かれ、吸気枝管２の各枝管を通って各気筒の燃
焼室に分配される。一方、内燃機関１には、排気枝管６
が接続され、この排気枝管６の各枝管が各気筒の燃焼室
と図示しない排気ポートを介して連通している。前記排
気枝管６は、排気管７に接続され、前記排気管７の途中
には本発明に係る排気浄化手段としての選択還元型リー
ンＮＯX触媒８が設けられている。前記選択還元型リー
ンＮＯX触媒８は、この選択還元型リーンＮＯX触媒８に
流入する排気の空燃比がリーン雰囲気にあり、且つ炭化
水素ＨＣが存在する状況下で排気中のＮＯXを還元ある
いは分解する触媒であり、例えば、ゼオライトからなる
担体にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持したもの
や、ゼオライトもしくはアルミナからなる担体に貴金属
を担持したもの等を例示することができる。このように
構成された排気系では、各気筒の燃焼室で燃焼された混
合気が排気枝管６の各枝管を通って排気管７へ導かれ、
選択還元型リーンＮＯX触媒８に流れ込む。その際、選
択還元型リーンＮＯX触媒８に流入する排気の空燃比が
リーン雰囲気にあり、且つ排気中にＨＣが存在していれ
ば、選択還元型リーンＮＯX触媒８においてＨＣの一部
が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中の
ＮＯXと反応して、ＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等に還元
する。次に、内燃機関１には、気筒毎に１つの燃料噴射
弁１０が取り付けられている。各燃料噴射弁１０は、そ
の噴孔が各気筒の燃焼室に臨むよう取り付けられてお
り、燃焼室内に直接燃料を噴射可能となっている。燃料
噴射弁１０は、燃料分配管１１を介して蓄圧室（コモン
レール）１２と連通しており、コモンレール１２は、燃
料通路１３を介して図示しない燃料ポンプと連通してい
る。このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプ
から吐出された燃料がコモンレール１２にて所定圧まで
蓄圧され、蓄圧された燃料が燃料分配管１１を介して燃
料噴射弁１０に印加される。そして、燃料噴射弁１０が
開弁されると、蓄圧された燃料が燃焼室内に噴射され
る。また、内燃機関１には、燃焼式ヒータ１４が併設さ
れている。この燃焼式ヒータ１４には、吸気導入通路１
５と燃焼ガス排出通路１７とが接続されている。前記吸
気導入通路１５は、吸気管３に接続され、前記燃焼ガス
排出通路１７は、前記選択還元型リーンＮＯX触媒８上
流の排気管７に接続されている。前記吸気導入通路１５
の途中には、吸気管３内を流れる吸気の一部を燃焼式ヒ
ータ１４へ圧送するエアポンプ１６が設けられている。
続いて、前記燃焼式ヒータ１４には、内燃機関１の冷却
水を燃焼式ヒータ１４へ導く冷却水導入通路１８と、燃
焼式ヒータ１４内で暖められた冷却水を内燃機関１へ導
く冷却水排出通路１９とが接続されている。さらに、燃
焼式ヒータ１４には、燃料導入通路２０が接続され、燃
料導入通路２０は、前記した燃料通路１３に接続されて
いる。これにより、燃料通路１３を流れる燃料の一部を
燃焼式ヒータ１４へ供給することが可能になっている。
ここで、燃焼式ヒータ１４の具体的な構成について図２
に基づいて説明する。燃焼式ヒータ１４は、内燃機関１
の図示しないウォータジャケットと冷却水導入通路１８
及び冷却水排出通路１９を介して連通しており、燃焼式
ヒータ１４の内部には、前記ウォータジャケットからの
冷却水を流すためのヒータ内部冷却水通路１４ａが形成
されている。前記ヒータ内部冷却水通路１４ａは、燃焼
式ヒータ１４の内部に形成された燃焼室１４ｄの周りを
巡回するよう構成され、ヒータ内部冷却水路１４ａ内を
流れる冷却水が燃焼室１４ｄからの熱を受けて昇温する
ようになっている。これについては、順次述べる。燃焼
室１４ｄは、火炎を発生させる燃焼源としての燃焼筒１
４ｂと、燃焼筒１４ｂを覆うことで火炎が外部に漏れな
いようにする円筒状の隔壁１４ｃとから構成されてい
る。このように燃焼筒１４ｂを隔壁１４ｃで覆うことに
より、燃焼室１４ｄが隔壁１４ｃ内に画されることにな
る。そして、隔壁１４ｃは、燃焼式ヒータ１４の燃焼室
本体４３の外壁４３ａによって覆われており、前記隔壁
１４ｃと前記外壁４３ａとの間には環状の隙間が設けら
れ、この隙間が前述したヒータ内部冷却水路１４ａとし
て機能する。燃焼式ヒータ１４には、空気供給口１４ｄ
1と排気排出口１４ｄ2とが形成され、これらの空気供給
口１４ｄ1と排気排出口１４ｄ2とが燃焼室１４ｄに連通
している。前記空気供給口１４ｄ1には前述した吸気導
入通路１５が接続され、前記排気排出口１４ｄ2には前
述した燃焼ガス排出通路１７が接続されている。続い
て、燃焼式ヒータ１４には、冷却水導入口１４ａ1と冷
却水排出口１４ａ2とが形成され、これらの冷却水導入
口１４ａ1と冷却水排出口１４ａ2とが前記ヒータ内部冷
却水通路１４ａに連通している。前記冷却水導入口１４
ａ1には前述した冷却水導入通路１８が接続され、前記
冷却水排出口１４ａ2には前述した冷却水排出通路１９
が接続されている。また、燃焼筒１４ｂには、前記した
燃料導入通路２０が接続され、燃料ポンプから吐出され
た燃料の一部が燃焼筒１４ｂに供給されるようになって
いる。燃焼筒１４ｂには、前記燃料導入通路２０によっ
て供給された燃料を気化するための気化グロープラグ
（図示せず）と、気化燃料に着火するための点火グロー
プラグ（図示せず）とが内装されている。尚、気化グロ
ープラグと点火グロープラグとは、単一のグロープラグ
で兼用されるようにしてもよい。このように構成された
燃焼式ヒータ１４では、吸気導入通路１５から空気供給
口１４ｄ1に流れ込んだ吸気が燃焼室１４ｄに導かれる
とともに、燃料導入通路２０によって燃焼筒１４ｂに供
給された燃料が図示しない気化グロープラグによって気
化される。そして、前記吸気と前記気化燃料とが混合し
て混合気を形成し、その混合気が燃焼室１４ｄ内の図示
しない点火グロープラグによって着火されて燃焼する。
前記燃焼室１４ｄで燃焼されたガスは、燃焼室１４ｄか
ら排気排出口１４ｄ2に導かれ、次いで排気排出口１４
ｄ2から燃焼ガス排出通路１７を経由して選択還元型リ
ーンＮＯX触媒８上流の排気管７に導かれる。その際、
燃焼室１４ｄから排出された燃焼ガスの熱が隔壁１４ｃ
を介して前記ヒータ内部冷却水通路１４ａ内を流れる冷
却水に伝達され、冷却水が昇温する。従って、燃焼室１
４ｄは熱交換通路、換言すれば燃焼式ヒータ１４の燃焼
室１４ｄから排出される燃焼ガスの熱が冷却水に伝達さ
れ、ヒータ内部冷却水通路１４ａを流れる冷却水を昇温
させる伝熱部と言える。ここで図１に戻り、内燃機関１
には、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electr
onic Control Unit）２１が併設されている。ＥＣＵ２
１は、双方向性バスによって相互に接続された、ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インタフェース回路、出力イ
ンタフェース回路等から構成され、前記入力インタフェ
ース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続され
ている。前記した各種センサとしては、吸気管３に取り
付けられたエアフローメータ５、選択還元型リーンＮＯ
X触媒８下流の排気管７に取り付けられた排気温度セン
サ９、内燃機関１に取り付けられたクランクポジション
センサ２２及び水温センサ２３、図示しないアクセルペ
ダルもしくはアクセルペダルと連動して動作するアクセ
ルレバー等に取り付けられたアクセルポジションセンサ
２４等を例示することができる。前記エアフローメータ
５は、吸気管３内を流れる吸気の質量に対応した電気信
号を出力するセンサである。前記排気温度センサ９は、
選択還元型リーンＮＯX触媒８から排出された排気の温
度に対応した電気信号を出力するセンサである。前記ク
ランクポジションセンサ２２は、内燃機関１の図示しな
いクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号
を出力するセンサである。前記水温センサ２３は、内燃
機関１のウォータジャケットを流れる冷却水の温度に対
応した電気信号を出力するセンサである。アクセルポジ
ションセンサ２４は、アクセルペダルの操作量に対応し
た電気信号を出力するセンサである。ＥＣＵ２１は、上
記したような各種センサの出力信号値に基づいて内燃機
関１の運転状態を判別し、その判別結果に基づいて燃料
噴射弁１０、燃焼式ヒータ１４、あるいはエアポンプ１
６に対する制御信号値を算出する。このようにして算出
された各種の制御信号値は、出力インタフェース回路か
ら電気回線を介して燃料噴射弁１０、燃焼式ヒータ１
４、あるいはエアポンプ１６へ向かって出力される。次
に、本実施の形態における排気浄化制御について述べ
る。本実施の形態にかかる排気浄化制御は、燃焼式ヒー
タ１４から排気管７へ供給されるガス中に含有されるＨ
Ｃ量を調節することにより、ＮＯX浄化に必要となるＨ
Ｃ量を選択還元型リーンＮＯX触媒８へ供給するもので
ある。燃焼式ヒータ１４から排気管７へ供給されるガス
中に含有されるＨＣ量を調節する方法としては、燃焼式
ヒータ１４に供給される燃料量を制御する方法、燃焼式
ヒータ１４に供給される吸気量を制御する方法、あるい
は燃焼式ヒータ１４における燃焼状態を制御する方法等
を例示することできるが、本実施の形態では、燃焼式ヒ
ータ１４に供給される燃料量を制御して燃焼ガス中に含
有されるＨＣ量を調節する例について述べる。ＥＣＵ２
１は、図３に示すような排気浄化制御ルーチンに従って
排気浄化制御を行う。前記排気浄化制御ルーチンは、所
定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ２２がパ
ルス信号を出力する都度）に実行されるルーチンであ
る。排気浄化制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ２１は、先
ずＳ３０１〜Ｓ３０２において、選択還元型リーンＮＯ
X触媒８がＮＯXを浄化可能な状態にあるか否か、すなわ
ちＮＯX浄化条件が成立しているか否かを判別する。こ
こでいうＮＯX浄化条件は、選択還元型リーンＮＯX触媒
８から排出される排気の温度が所定温度範囲（触媒浄化
ウィンド）内にあることである。従って、ＥＣＵ２１
は、Ｓ３０１において排気温度センサ９の出力信号値
（排気温度）を入力し、次いでＳ３０２において排気温
度が前記した触媒浄化ウィンド内にあるか否かを判別す
る。前記Ｓ３０２において排気温度が前記触媒浄化ウィ
ンド内にあると判定した場合は、ＥＣＵ２１は、Ｓ３０
３〜Ｓ３０５において選択還元型リーンＮＯX触媒８が
排気中のＮＯXを浄化する上で必要となるＨＣの添加量
（要求ＨＣ添加量）を算出する。ここで、要求ＨＣ添加
量は、排気中のＮＯX量に応じて変化し、排気中のＮＯX
量は、内燃機関１の運転状態（機関回転数、機関トル
ク）に応じて変化するため、本実施の形態では、予め実
験等により機関回転数と機関トルクと要求ＨＣ添加量と
の関係を求めておき、それらの関係をマップ化してＥＣ
Ｕ２１のＲＯＭ等に記憶させている。そして、ＥＣＵ２
１は、Ｓ３０３においてクランクポジションセンサ２２
及びアクセルポジションセンサ２４の出力信号値を入力
する。Ｓ３０４では、ＥＣＵ２１は、クランクポジショ
ンセンサ２２がパルス信号を出力する時間的な間隔に基
づいて内燃機関１の機関回転数を算出するとともに、ア
クセルポジションセンサ２４の出力信号値に基づいて内
燃機関１から出力されるトルクを算出する。Ｓ３０５で
は、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ３０４で算出された機関回転
数及びトルクをパラメータとしてＲＯＭのマップにアク
セスして、要求ＨＣ添加量を算出する。Ｓ３０６では、
ＥＣＵ２１は、燃焼式ヒータ１４が作動状態にあるか又
は非作動状態にあるかを判別する。前記Ｓ３０６におい
て燃焼式ヒータ１４が作動状態にあると判定した場合
は、ＥＣＵ２１は、Ｓ３０７へ進み、燃焼式ヒータ１４
の燃焼に要する燃料量（別途の制御ルーチンにおいて算
出された燃料量、以下、燃焼用燃料量と称する）を入力
する。Ｓ３０８では、ＥＣＵ２１は、前記Ｓ３０５で算
出された要求ＨＣ添加量相当の燃料量を前記Ｓ３０７で
入力された燃焼用燃料量に加算して、燃焼式ヒータ１４
に供給すべき燃料量（以下、要求燃料量と称する）を算
出する。そして、ＥＣＵ２１は、Ｓ３０９へ進み、前記
Ｓ３０８で算出された要求燃料量を燃焼式ヒータ１４に
供給する。その際、燃焼式ヒータ１４に供給される吸気
量は、前記した燃焼用燃料量を完全燃焼させるために必
要となる吸気量とする。この場合、燃焼式ヒータ１４で
は、燃焼用燃料量相当の燃料が燃焼され、残りの燃料量
すなわち要求ＨＣ添加量相当の燃料量が未燃の状態で燃
焼式ヒータ１４から排出されることになる。その未燃燃
料は、燃焼式ヒータ１４内で高温の燃焼熱に曝された際
に比較的小さな分子サイズに熱分解されたＨＣを含むこ
とになる。このようなＨＣを含有した燃焼ガスは、燃焼
ガス排出通路１７を経由して選択還元型リーンＮＯX触
媒８上流の排気管７に供給される。この結果、選択還元
型リーンＮＯX触媒８には、分子サイズが小さくＮＯX浄
化率が高いＨＣを含有した排気が流入することになり、
前記ＨＣの一部が部分酸化して活性種を生成し、その活
性種が排気中のＮＯXと反応して、ＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、
ＣＯ2に還元する。一方、前記Ｓ３０６において燃焼式
ヒータ１４が非作動状態にあると判定した場合は、ＥＣ
Ｕ２１は、Ｓ３１０へ進み、燃焼式ヒータ１４の気化グ
ロープラグに通電する。但し、燃焼式ヒータ１４が作動
停止直後で、燃焼式ヒータ１４内の温度が十分に高い
（例えば、３００〜４００Ｃ°）場合には、気化グロー
プラグに通電しないようにしてもよい。続いて、ＥＣＵ
２１は、Ｓ３１１へ進み、前記Ｓ３０５で算出された要
求ＨＣ添加量相当の燃料量と、その燃料を燃焼式ヒータ
１４から排気管７へ運ぶためのキャリアガスとしての吸
気とを燃焼式ヒータ１４へ供給する。この場合、燃焼式
ヒータ１４から排出されるガスには、前記要求ＨＣ添加
量相当の気化燃料が含まれることになる。その気化燃料
には、気化グロープラグによって加熱された際に熱分解
して分子サイズが小さくなったＨＣが含有されている。
このようなＨＣを含有したガスは、燃焼ガス排出通路１
７を経由して選択還元型リーンＮＯX触媒８上流の排気
管７に供給される。この結果、選択還元型リーンＮＯX
触媒８には、分子サイズが小さくＮＯX浄化率が高いＨ
Ｃを含有した排気が流入することになり、前記ＨＣの一
部が部分酸化して活性種を生成し、その活性種が排気中
のＮＯXと反応してＮＯXをＮ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2に還元す
る。このようにＥＣＵ２１が排気浄化制御ルーチンを実
行することにより、本発明にかかる浄化制御手段が実現
される。従って、本実施の形態によれば、燃焼式ヒータ
を備えた内燃機関において、燃焼式ヒータから排出され
るガス中に含まれるＨＣを添加剤として選択還元型リー
ンＮＯX触媒に供給することにより、そのガス中に含ま
れるＨＣを燃焼式ヒータの燃焼熱や余熱等を利用して熱
分解又は気化させ、ＮＯX浄化率の高いＨＣを生成する
ことができるため、添加剤を供給するための専用の装置
を設ける必要がなく、且つ、添加剤の供給処理に要する
エネルギ量を低減させることが可能となる。尚、本実施
の形態では、本発明にかかるリーンＮＯX触媒として選
択還元型リーンＮＯX触媒を例にあげて説明したが、こ
れに限られないことは勿論であり、吸蔵還元型リーンＮ
ＯX触媒あるいは酸化触媒が担持されたパティキュレー
トフィルタ等でも構わない。要は、ＨＣを添加剤として
用いることにより排気中の有害ガス成分を浄化すること
ができる構成のものであればよい。
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置
は、燃焼式ヒータから排出されるガス中の燃料成分を添
加剤として排気浄化手段に供給することにより、その排
出ガス中に含まれる燃料成分を燃焼式ヒータの燃焼熱や
余熱を利用して熱分解や気化させることができ、添加剤
を供給するための専用の装置を設ける必要がなく、且
つ、添加剤の供給処理に要するエネルギ量を低減させる
ことが可能となる。
は、燃焼式ヒータから排出されるガス中の燃料成分を添
加剤として排気浄化手段に供給することにより、その排
出ガス中に含まれる燃料成分を燃焼式ヒータの燃焼熱や
余熱を利用して熱分解や気化させることができ、添加剤
を供給するための専用の装置を設ける必要がなく、且
つ、添加剤の供給処理に要するエネルギ量を低減させる
ことが可能となる。
【図１】 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を適
用する内燃機関の概略構成を示す図
用する内燃機関の概略構成を示す図
【図２】 燃焼式ヒータの内部構成を示す図
【図３】 排気浄化制御ルーチンを示すフローチャート
１・・・内燃機関 ２・・・吸気枝管 ３・・・吸気管 ６・・・排気枝管 ７・・・排気管 ８・・・選択還元型リーンＮＯX触媒 ９・・・排気温度センサ １４・・燃焼式ヒータ １５・・吸気導入通路 １６・・エアポンプ １７・・燃焼ガス排出通路 ２０・・燃料導入通路 ２１・・ＥＣＵ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA18 AA28 AB02 AB05 AB06 AB13 BA03 BA14 BA31 BA32 CA02 CA15 CA18 CB02 CB08 DA01 DA02 EA01 EA05 EA07 EA16 EA17 EA31 FA02 FA04 FB02 FB10 FC07 GA18 GB01W GB09X HA14 HA37
Claims (6)
- 【請求項１】 内燃機関の関連要素を昇温させる燃焼式
ヒータと、 前記内燃機関の排気系に設けられ、所定条件下で添加剤
が供給されると排気中の有害ガス成分を浄化する排気浄
化手段と、 前記所定条件成立時に前記燃焼式ヒータが作動状態にあ
れば前記燃焼式ヒータで燃焼されたガスを添加剤として
前記排気浄化手段の上流の排気系に導入し、前記燃焼式
ヒータが非作動状態にあれば前記燃焼式ヒータに燃料を
供給して燃料を気化させ、気化燃料を添加剤として前記
排気浄化手段の上流の排気系に導入する浄化制御手段
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】 前記排気浄化手段は、流入排気がリーン
雰囲気のときに炭化水素が添加されると、排気中の窒素
酸化物を還元及び浄化する選択還元型リーンＮＯX触媒
であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項３】 前記排気浄化手段は、流入排気がリーン
雰囲気であるときは排気中の窒素酸化物を吸蔵し、流入
排気に添加剤が添加されて酸素濃度が低下したときは吸
蔵していた窒素酸化物を放出及び浄化する吸蔵還元型リ
ーンＮＯX触媒であることを特徴とする請求項１記載の
内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記排気浄化手段は、排気中の粒子状物
質を捕捉し、流入排気がリーン雰囲気且つ流入排気の温
度が所定温度以上のときに炭化水素が添加されると捕捉
していた粒子状物質を燃焼及び処理するパティキュレー
トフィルタであることを特徴とする請求項１記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記浄化制御手段は、排気浄化手段の状
態に応じて、前記燃焼式ヒータの燃焼ガス又は気化燃料
の状態を変更することを特徴とする請求項１記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記浄化制御手段は、前記排気浄化手段
下流の排気温度と機関回転数と機関トルクとのうちの少
なくとも１つに応じて前記排気浄化手段の状態を判定す
ることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気浄化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36577598A JP3520789B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36577598A JP3520789B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000186545A true JP2000186545A (ja) | 2000-07-04 |
| JP3520789B2 JP3520789B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=18485086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36577598A Expired - Fee Related JP3520789B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520789B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7367182B2 (en) | 2003-04-25 | 2008-05-06 | Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corporation | Exhaust emission control device for an internal combustion engine |
| DE102008033154A1 (de) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Regenerationsvorrichtung |
| DE102020100114A1 (de) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Abgasbrenner, Verbrennungsmotor mit einem Abgasbrenner sowie Verfahren zum Aufheizen einer Abgasnachbehandlungskomponente |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP36577598A patent/JP3520789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7367182B2 (en) | 2003-04-25 | 2008-05-06 | Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corporation | Exhaust emission control device for an internal combustion engine |
| DE102008033154A1 (de) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | Regenerationsvorrichtung |
| DE102020100114A1 (de) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Abgasbrenner, Verbrennungsmotor mit einem Abgasbrenner sowie Verfahren zum Aufheizen einer Abgasnachbehandlungskomponente |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3520789B2 (ja) | 2004-04-19 |
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