JP2003269155A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2003269155A JP2002072294A JP2002072294A JP2003269155A JP 2003269155 A JP2003269155 A JP 2003269155A JP 2002072294 A JP2002072294 A JP 2002072294A JP 2002072294 A JP2002072294 A JP 2002072294A JP 2003269155 A JP2003269155 A JP 2003269155A
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intake
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Abstract

(57)【要約】 【課題】、吸入空気量を過度に減らすことなく、空燃比
をリッチにするために添加する還元剤の量をできるだけ
少なくする。 【解決手段】流入する排気の空燃比がリーンのときには
排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の空燃比が理論
空燃比又はリッチになると吸蔵したＮＯｘを放出するＮ
Ｏｘ吸蔵剤２０と、ＮＯｘ吸蔵剤２０に流入する排気の
空燃比を低下させ、放出されたＮＯｘを還元浄化する還
元剤の添加手段２８と、吸気系に排気の一部を再循環さ
せるＥＧＲ装置２５と、吸気系に再循環させる排気の量
をコントロールするＥＧＲ弁２６と、吸入空気量をコン
トロールする吸気絞り弁１３と、吸入空気を加熱する吸
入空気加熱手段２１を備える。還元剤の添加手段２８に
より排気中に還元剤を添加する際には、吸気絞り弁１３
を閉じ側にしてＥＧＲ弁２６を開いて吸入空気量を減ら
し、吸入空気加熱手段２１による吸入空気の加熱を行う
ことで、還元剤の添加量を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等に搭載される内燃機関、
特に酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合
気）を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・
ガソリン機関では、この内燃機関の排気系にＮＯx吸蔵
剤を配置する技術が提案されている。このＮＯx吸蔵剤
の一つとして、流入する排気の酸素濃度が高いときは排
気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入する排気の
酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵して
いた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ窒素（Ｎ2）に還
元する吸蔵還元型ＮＯx触媒が知られている。
【０００３】吸蔵還元型ＮＯx触媒が内燃機関の排気系
に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の
空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）
が吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵され、吸蔵還元型ＮＯx触
媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元
型ＮＯx触媒に吸蔵されていた窒素酸化物（ＮＯx）が放
出されつつ窒素（Ｎ2）に還元される。
【０００４】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒には燃料
に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（Ｓ
Ｏx）もＮＯxと同じメカニズムで吸蔵される。このよう
に吸蔵されたＳＯxはＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯ
x触媒内に蓄積される。これを硫黄被毒（ＳＯx被毒）と
いい、ＮＯx浄化率が低下するため、適宜の時期にＳＯx
被毒から回復させる被毒回復処理を施す必要がある。こ
の被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温（例えば６００乃
至６５０℃程度）にしつつ酸素濃度を低下させた排気を
ＮＯx触媒に流通させて行われている。
【０００５】ところが希薄燃焼運転時の排気の温度は低
いため、ＳＯx被毒の回復に必要とされる温度まで触媒
を昇温させることは困難である。このようなときに、排
気中へ燃料の供給を行うことにより触媒の温度を上昇さ
せつつ排気の酸素濃度を低下させることができる。
【０００６】例えば、特開平１１−３４３８３６号公報
に記載された内燃機関の排気浄化装置では、吸蔵還元型
ＮＯx触媒の被毒回復が必要となった場合には、この吸
蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃
比近傍に維持しつつ、間欠的に空燃比を理論空燃比より
も小さくしている。これにより、被毒回復中の大部分の
時間は理論空燃比近傍の空燃比に維持される。
【０００７】また、間欠的に空燃比を理論空燃比よりも
小さくすることにより、被毒回復中の平均空燃比は理論
空燃比よりもリッチ側になる。すなわち、排気中の酸素
濃度が低下する。このため、比較的短時間で吸蔵還元型
ＮＯx触媒の硫黄被毒を回復させることが可能である。
なお、前記公報によれば、被毒回復制御は、吸蔵還元型
ＮＯx触媒の温度が、例えば３００℃以上であって、か
つ吸蔵された硫黄酸化物が所定量以上のときに実行され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うにＮＯｘの放出、還元や硫黄被毒回復は排気中の酸素
濃度を低下させて行われるが、これは内燃機関が低負荷
運転を行っているときに実行される。これは高負荷運転
を行っているときに還元剤を多量に排気中に供給する
と、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が過剰に上昇してしま
い、この吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱劣化を誘発する虞が
あるからである。
【０００９】また、還元剤の添加は上記のような目的を
達成するために必要充分な量を最低限供給すればよく、
過剰な添加は還元剤である燃料を余分に消費するので燃
費悪化につながる。このような観点からはできるだけ還
元剤の添加量を減らすことが望まれ、そのための一つの
方法として吸入空気量を減量するこが考えられる。
【００１０】しかしながら、低負荷運転時であっても過
度な吸入空気量の減量は吸気管内圧が低下し、内燃機関
を良好な運転状態に保持できなくなるので、その減量に
は限界がある。
【００１１】本発明はかかる事情に鑑みてされたもの
で、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の排気
浄化装置において、吸入空気量を過度に減らすことな
く、排気中の酸素濃度を低くするために添加する還元剤
の量をできるだけ少なくすることが可能な技術を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採
用した。即ち、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排
気系に配置され、流入する排気中の酸素濃度が高いとき
には排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気中の酸素濃
度がひくくなると吸蔵したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵
剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が
高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸
蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下させるととも
に、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤の添加手段
と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空
気を加熱する吸入空気加熱手段を設け、前記還元剤の添
加手段により排気中に還元剤を添加する際に、前記吸入
空気加熱手段による吸入空気の加熱を行うことを特徴と
する。
【００１３】本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄
化装置において、ＮＯｘ吸蔵剤からＮＯｘを放出させ、
このＮＯｘを還元浄化するために排気中に還元剤を添加
する際に、吸入空気を加熱して吸入空気量を減少させ、
以て所定の空燃比にするための還元剤の添加量を減らす
ことにある。
【００１４】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、軽負荷時に、吸入空気加熱手段により吸入空
気を加熱し、この状態において排気が所定の空燃比とな
るように所定量の還元剤を添加して排気をリッチにす
る。吸入空気の温度が上昇すれば、吸入空気の密度が低
下するので、所定の空燃比にするための還元剤である燃
料供給量を減少させることが可能である。
【００１５】前記還元剤添加手段としては、排気通路中
に設置したノズルから還元剤を添加するもの、または燃
焼室内における燃料のメイン噴射の後、所定時間をおい
て行われる副噴射等、が例示できる。
【００１６】第２の発明は、排気系に配置され、流入す
る排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸
蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵した
ＮＯｘを放出するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に
流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に
還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸
素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元
浄化する還元剤の添加手段と、前記内燃機関の吸気系に
排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に再循
環する排気の量をコントロールするＥＧＲ弁と、ＥＧＲ
装置による吸気系への排気の還流口よりも上流に配置さ
れ、吸入空気量をコントロールする吸気絞り弁と、を備
えた内燃機関の排気浄化装置において、吸入空気を加熱
する吸入空気加熱手段を設け、前記還元剤の添加手段に
より排気中に還元剤を添加する際に、前記吸気絞り弁及
び／または前記ＥＧＲ弁の開度を調整して吸入空気量を
減らし、前記吸入空気加熱手段による吸入空気の加熱を
行うことを特徴とする。
【００１７】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、軽負荷時に、吸気絞り弁及び／または前記Ｅ
ＧＲ弁を調整して吸入空気量を減少させるとともに、吸
入空気加熱手段により吸入空気を加熱する。吸入空気量
を減少させながらこれを加熱するため、排気を所定の空
燃比にするために添加する還元剤の量をさらに減少させ
ることが可能である。
【００１８】第３の発明は、排気系に配置され、流入す
る排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸
蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵した
ＮＯｘを放出、還元するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸
蔵剤に流入する排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸
蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気
中の酸素濃度を低下させるとともに、放出されたＮＯｘ
を還元浄化する還元剤の添加手段と、前記内燃機関のの
吸気系に排気の一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気
系に排気の一部を再循環させるためのＥＧＲ通路に設け
られたＥＧＲクーラと、を備えた内燃機関の排気浄化装
置において、前記ＥＧＲクーラをバイパスして排気の一
部をＥＧＲクーラを通過させずに吸気系に再循環させる
ためのクーラバイパス通路を形成し、前記還元剤の添加
手段により排気中に還元剤を添加する際に、吸気系に再
循環させる排気がクーラバイパス通路を通過するように
したことを特徴とする。
【００１９】ここでは、吸入空気の温度を上昇させる手
段として、ＥＧＲ装置によって吸気系に再循環される排
気をＥＧＲクーラによって冷却することなく、これを吸
気系に戻すようにしている。このため内燃機関の吸入空
気の温度が上昇し、上述のように添加する還元剤の量を
減少させることができる。
【００２０】第４の発明は、排気系に配置され、流入す
る排気中の酸素濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸
蔵し、流入する排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵した
ＮＯｘを放出、還元するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸
蔵剤に流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘ吸
蔵剤に還元剤を供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気
の空燃比を低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還
元浄化する還元剤の添加手段と、吸入空気を排気のエネ
ルギーによって過給して内燃機関に供給する過給装置
と、過給された吸入空気を冷却するためのインタークー
ラと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記
インタークーラをバイパスするインタークーラバイパス
通路を形成し、前記還元剤の添加手段により排気中に還
元剤を添加する際に、過給された吸入空気の全部または
一部がインタークーラバイパス通路を通過するようにし
たことを特徴とする。
【００２１】この発明では、吸入空気の温度を上昇させ
る手段として、過給装置によって過給される吸入空気を
インタークーラで冷却しないことにより、内燃機関の吸
入空気の温度が上昇し、上述のように添加する還元剤の
量を減少させることができる。
【００２２】なお、前記インタークーラバイパス通路に
は、このインタークーラバイパス通路内を通過する吸入
空気を暖める暖気供給手段を設けることができる。例え
ば、インタークーラバイパス通路の周囲に内燃機関の冷
却水を接触させて、その熱交換によってインタークーラ
バイパス通路内の吸入空気を暖めることが可能である。
【００２３】また、上述の発明においては、例えばイン
テークヒータ、また燃焼室内のグロープラグを前記吸入
空気加熱手段として用いることができる。
【００２４】前記ＮＯｘ吸蔵剤は、排気系に配置され、
内燃機関の排気中の微粒子を一時期捕集可能であり、所
定温度領域では前記微粒子を連続的に酸化除去すること
が可能なフィルタに担持されたものとしてもよい。
【００２５】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、吸入空気を昇温させることでその空気密度を
低くし、吸入空気量（新気）を減らすことができるの
で、目標空燃比とするための添加還元剤の供給量を減少
させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて
説明する。ここでは、本発明に係る内燃機関の排気浄化
装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例
に挙げて説明する。 ＜第１の実施の形態＞図１は、本実施の形態に係る排気
浄化装置を適用する内燃機関１とその吸排気系の概略構
成を示す図である。
【００２７】図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００２８】内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。このコモンレール４には、こ
のコモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を
出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられてい
る。
【００２９】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、この燃料ポ
ンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内
燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられ
たクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。
【００３０】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
この燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応
じた圧力で燃料を吐出する。
【００３１】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。
【００３２】次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００３３】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
この吸気管９は、エアクリーナボックス１０に接続され
ている。前記エアクリーナボックス１０より下流の吸気
管９には、この吸気管９内を流通する吸気の質量に対応
した電気信号を出力するエアフローメータ１１が取り付
けられている。
【００３４】前記吸気管９における吸気枝管８の直上流
に位置する部位には、この吸気管９内を流通する吸気の
流量を調節する吸気絞り弁１３が設けられている。この
吸気絞り弁１３には、ステップモータ等で構成されてこ
の吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエ
ータ１４が取り付けられている。
【００３５】前記エアフローメータ１１と前記吸気絞り
弁１３との間に位置する吸気管９には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージ
ャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられ、
コンプレッサハウジング１５ａより下流の吸気管９に
は、前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６
が設けられている。さらにこのインタークーラ１６の下
流には、吸入空気を加熱するインテーククーラ２１が設
けられている。このインテーククーラ２１は、インター
クーラ１６を通過した吸入空気の温度が、所定温度より
も低いときにこれを加熱する。
【００３６】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１０に流入した吸気は、このエアクリー
ナボックス１０内のエアクリーナ（図示省略）によって
吸気中の塵や埃等が除去された後、吸気管９を介してコ
ンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００３７】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、このコンプレッサハウジング１５ａに内装され
たコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前
記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温と
なった吸気は、インタークーラ１６にて冷却された後、
必要に応じて吸気絞り弁１３によって流量を調節されて
吸気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、
各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２
の燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼
される。
【００３８】一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が排気ポート（図示省
略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００３９】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続
されている。
【００４０】前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、
単にフィルタという。）２０が設けられている。フィル
タ２０より上流の排気管１９には、この排気管１９内を
流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気
温度センサ２４が取り付けられている。
【００４１】このように構成された排気系では、内燃機
関１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、この排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウ
ジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイー
ルを回転させる。その際、タービンホイールの回転トル
クは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプ
レッサホイールへ伝達される。
【００４２】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入
し、排気中のＰＭが捕集され且つ有害ガス成分が除去又
は浄化される。フィルタ２０にてＰＭを捕集され且つ有
害ガス成分を除去又は浄化された排気は、マフラーを介
して大気中に放出される。
【００４３】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）
２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途
中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応
じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧ
Ｒガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、
ＥＧＲ弁とする。）２６が設けられている。
【００４４】前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６
より上流には、このＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲ
ガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前
記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設
けられ内燃機関１を冷却するための冷却水の一部が循環
する。
【００４５】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、ＥＧＲ通路２５が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７を経て
吸気枝管８へ導かれる。
【００４６】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流通するＥＧＲガスと内燃機関１の冷却水と
の間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００４７】ＥＧＲ通路２５を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれる。
【００４８】ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ2Ｏ）や
二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれ
ているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混
合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯx）
の発生量が抑制される。
【００４９】さらに、ＥＧＲクーラ２７においてＥＧＲ
ガスが冷却されると、ＥＧＲガス自体の温度が低下する
とともにＥＧＲガスの体積が縮小されるため、ＥＧＲガ
スが燃焼室内に供給されたときにこの燃焼室内の雰囲気
温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室
内に供給される吸入空気の量（新気の体積）が不要に減
少することもない。
【００５０】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
ついて説明する。
【００５１】図２は、フィルタ２０の断面図である。図
２（Ａ）は、フィルタ２０の横方向断面を示す図であ
る。図２（Ｂ）は、フィルタ２０の縦方向断面を示す図
である。
【００５２】図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようにフ
ィルタ２０は、互いに平行をなして延びる複数個の排気
流通路５０、５１を具備するいわゆるウォールフロー型
である。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞
された排気流入通路５０と、上流端が栓５３により閉塞
された排気流出通路５１とにより構成される。なお、図
２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５３を示
している。従って、排気流入通路５０および排気流出通
路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配置される。換
言すると排気流入通路５０および排気流出通路５１は各
排気流入通路５０が４つの排気流出通路５１によって包
囲され、各排気流出通路５１が４つの排気流入通路５０
によって包囲されるように配置される。
【００５３】フィルタ２０は、例えばコージェライトの
ような多孔質材料から形成されており、従って排気流入
通路５０内に流入した排気は図２（Ｂ）において矢印で
示されるように周囲の隔壁５４内を通って隣接する排気
流出通路５１内に流出する。
【００５４】本発明による実施例では各排気流入通路５
０および各排気流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４
の両側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例え
ばアルミナからなる担体の層が形成されており、この担
体上に吸蔵還元型ＮＯx触媒が坦持されている。
【００５５】次に、本実施の形態に係るフィルタ２０に
担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒の働きについて説明す
る。
【００５６】フィルタ２０は、例えば、アルミナを担体
とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎ
ａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等
のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウ
ム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もし
くはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少
なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して
構成されている。尚、本実施の形態では、アルミナから
なる担体上にバリウム（Ｂａ）と白金（Ｐｔ）とを担持
し、更にＯ2ストレージ能力のあるセリア（Ｃｅ2Ｏ3）
を添加して構成される吸蔵還元型ＮＯx触媒を採用し
た。
【００５７】このように構成されたＮＯx触媒は、この
ＮＯx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気
中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵する。
【００５８】一方、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒に流入
する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していた窒素
酸化物（ＮＯx）を放出する。その際、排気中に炭化水
素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在し
ていれば、ＮＯx触媒は、このＮＯx触媒から放出された
窒素酸化物（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元せしめること
ができる。
【００５９】ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転され
ている場合は、内燃機関１から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒に吸
蔵されることになるが、内燃機関１の希薄燃焼運転が長
期間継続されると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和
し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）がＮＯx触媒にて除去
されずに大気中へ放出されてしまう。
【００６０】特に、内燃機関１のようなディーゼル機関
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、ＮＯx触媒のＮ
Ｏx吸蔵能力が飽和し易い。
【００６１】従って、内燃機関１が希薄燃焼運転されて
いる場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前に
ＮＯx触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高め、ＮＯx触媒に吸蔵された窒
素酸化物（ＮＯx）を放出及び還元させる必要がある。
【００６２】このように酸素濃度を低下させる方法とし
ては、排気中の燃料添加や、気筒２内への膨張行程中の
燃料噴射等の方法が考えられるが、本実施の形態では、
フィルタ２０より上流の排気管１９を流通する排気中に
還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備
え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加するこ
とにより、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低
下させるとともに還元剤の濃度を高めるようにした。
【００６３】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けら
れ、ＥＣＵ３５からの信号により開弁して燃料を噴射す
る還元剤噴射弁２８と、前述した燃料ポンプ６から吐出
された燃料を前記還元剤噴射弁２８へ導く還元剤供給路
２９と、還元剤供給路２９に設けられてこの還元剤供給
路２９内の燃料の流通を遮断する遮断弁３１と、を備え
ている。
【００６４】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２９を介
して還元剤噴射弁２８へ印加される。そして、ＥＣＵ３
５からの信号によりこの還元剤噴射弁２８が開弁して排
気枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。
【００６５】還元剤噴射弁２８から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気の酸素濃度を低下させる。
【００６６】このようにして形成された酸素濃度の低い
排気はフィルタ２０に流入し、フィルタ２０に吸蔵され
ていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ窒素（Ｎ2）
に還元することになる。
【００６７】その後、ＥＣＵ３５からの信号により還元
剤噴射弁２８が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添
加が停止されることになる。
【００６８】以上述べたように構成された内燃機関１に
は、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設され
ている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユ
ニットである。
【００６９】ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４
ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２４、クラ
ンクポジションセンサ３３、アクセル開度センサ３６等
の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各
種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようにな
っている。
【００７０】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、還元剤噴射弁２８、ＥＧ
Ｒ弁２６、遮断弁３１等が電気配線を介して接続され、
上記した各部をＥＣＵ３５が制御することが可能になっ
ている。
【００７１】ここで、ＥＣＵ３５は、図３に示すよう
に、双方向性バス３５０によって相互に接続された、Ｃ
ＰＵ３５１と、ＲＯＭ３５２と、ＲＡＭ３５３と、バッ
クアップＲＡＭ３５４と、入力ポート３５６と、出力ポ
ート３５７とを備えるとともに、前記入力ポート３５６
に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）３５５を備え
ている。
【００７２】前記入力ポート３５６は、クランクポジシ
ョンセンサ３３のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ３５１やＲＡＭ３５３へ送信する。
【００７３】前記入力ポート３５６は、コモンレール圧
センサ４ａ、エアフローメータ１１、排気温度センサ２
４、アクセル開度センサ３６等のように、アナログ信号
形式の信号を出力するセンサのＡ／Ｄ３５５を介して入
力し、それらの出力信号をＣＰＵ３５１やＲＡＭ３５３
へ送信する。
【００７４】前記出力ポート３５７は、燃料噴射弁３、
吸気絞り用アクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６、還元剤
噴射弁２８、遮断弁３１等と電気配線を介して接続さ
れ、ＣＰＵ３５１から出力される制御信号を、前記した
燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、ＥＧＲ
弁２６、還元剤噴射弁２８、あるいは遮断弁３１へ送信
する。
【００７５】前記ＲＯＭ３５２は燃料噴射弁３を制御す
るための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁１３を制御
するための吸気絞り制御ルーチン、ＥＧＲ弁２６を制御
するためのＥＧＲ制御ルーチン、フィルタ２０に還元剤
を添加して吸蔵されたＮＯxを放出させるＮＯx浄化制御
ルーチン、フィルタ２０のＳＯx被毒を回復する被毒回
復制御ルーチン、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼
除去するためのＰＭ燃焼制御ルーチン等のアプリケーシ
ョンプログラムを記憶している。
【００７６】前記ＲＯＭ３５２は、上記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状
態と基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関１の運転状態と吸気絞り弁１３の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関１の運
転状態とＥＧＲ弁２６の目標開度との関係を示すＥＧＲ
弁開度制御マップ、内燃機関１の運転状態と還元剤の目
標添加量（若しくは排気の目標空燃比）との関係を示す
還元剤添加量制御マップ、還元剤の目標添加量と還元剤
噴射弁２８の開弁時間との関係を示す還元剤噴射弁制御
マップ等である。
【００７７】前記ＲＡＭ３５３は、各センサからの出力
信号やＣＰＵ３５１の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ３３がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ３３がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
【００７８】前記バックアップＲＡＭ３５４は、内燃機
関１の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
【００７９】前記ＣＰＵ３５１は、前記ＲＯＭ３５２に
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、ＥＧＲ制御、ＮＯ
x浄化制御、被毒回復制御、ＰＭ燃焼制御等を実行す
る。
【００８０】次に、本発明を、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒２
０を使用したＮＯｘ浄化制御に適用する場合を例として
説明する。
【００８１】ＮＯx浄化制御では、ＣＰＵ３５１は、吸
蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気中の酸素濃度を
比較的に短い周期でスパイク的（短時間）に低くする、
所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００８２】リッチスパイク制御では、ＣＰＵ３５１
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０が
活性状態にあること、被毒解消制御が実行されていない
こと、排気温度センサ２４の出力信号値（排気温度）が
所定の上限値以下であること、等の条件を例示すること
ができる。
【００８３】上記したようなリッチスパイク制御実行条
件が成立していると判定された場合は、ＣＰＵ３５１
は、還元剤噴射弁２８からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく流量調整弁３０を制御することによ
り、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気中の酸素
濃度を一時的に所定の目標酸素濃度とする。
【００８４】具体的には、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５
３に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３
６の出力信号（アクセル開度）、エアフローメータ１１
の出力信号値（吸入空気量）、燃料噴射量等を読み出
す。ＣＰＵ３５１は、前記した機関回転数とアクセル開
度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとしてＲＯ
Ｍ３５２の還元剤添加量制御マップへアクセスし、排気
中の酸素濃度を予め設定された目標酸素濃度とする上で
必要となる還元剤の添加量（目標添加量）を算出する。
【００８５】この実施の形態では、吸気絞り弁を閉側に
位置させ、かつＥＧＲ弁を開くことで吸入空気量を減少
させる。さらに、吸気管９を通過する吸入空気をインテ
ークヒータ２１により加熱するので、その密度が低くな
る。すなわち、吸入空気は、インテークヒータ２１によ
り加熱されて昇温されていない場合に比べてその量が減
少する。その理由は、吸入空気を暖めることで、次のよ
うにその吸入空気の原子量が減るからである。
【００８６】吸入空気温度Ｔ1が吸入空気温度Ｔ2よりも
高く、流速（ＰＶ）が一定の場合は、ｎ1ＲＴ1＝ｎ2Ｒ
Ｔ2（ｎ1は吸入空気温度Ｔ1のときの原子量、ｎ2は吸入
空気温度Ｔ2のときの原子量）であるので、ｎ1＜ｎ2と
なる。
【００８７】このように、ＥＧＲ弁２６及び吸気絞り弁
１３の開度が固定されているときは、吸入空気の温度に
よってその空気量が異なることになる。
【００８８】このように、吸入空気は、インテークヒー
タ２１によって加熱され空気密度が低くなり空気量が少
なくなる。したがって、所定の空燃比にするために添加
すべき還元剤の量が減少する。
【００８９】続いて、ＣＰＵ３５１は、前記目標添加量
をパラメータとしてＲＯＭ３５２の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁２８から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁３０の開弁
時間（目標開弁時間）を算出する。
【００９０】流量調整弁３０の目標開弁時間が算出され
ると、ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁させる。
この場合、燃料ポンプ６から吐出された高圧の燃料が還
元剤供給路２９を介して還元剤噴射弁２８へ供給される
ため、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁
圧以上に達し、還元剤噴射弁２８が開弁する。
【００９１】ＣＰＵ３５１は、流量調整弁３０を開弁さ
せた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整
弁３０を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ６から還元
剤噴射弁２８に対する還元剤の供給が遮断されるため、
還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が開弁圧未満
となり、還元剤噴射弁２８が閉弁する。
【００９２】このように流量調整弁３０が目標開弁時間
だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２
８から排気枝管１８内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁２８から噴射された還元剤は、排気枝
管１８の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標酸
素濃度の混合気を形成し、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に
流入する。
【００９３】この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流
入する排気中の酸素濃度は、比較的に短い周期で「高
い」状態と「スパイク的な目標酸素濃度」の状態を交互
に繰り返すことになり、以て、吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０が窒素酸化物（ＮＯx）の吸収と放出・還元とを交互
に短周期的に繰り返すことになる。
【００９４】なお、ここでは吸気絞り弁１３とEGR弁２
６の両方を作動させて吸入空気量を減少させたが、これ
らの一方を制御して吸入空気量を減少させてもよい。
【００９５】次に、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０の被毒回
復制御について説明する。
【００９６】被毒回復制御では、ＣＰＵ３５１は、フィ
ルタ２０の酸化物による被毒を回復すべく被毒回復処理
を行うことになる。
【００９７】ここで、内燃機関１の燃料には硫黄（Ｓ）
が含まれている場合があり、そのような燃料が内燃機関
１で燃焼されると、二酸化硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄
（ＳＯ3）などの硫黄酸化物（ＳＯx）が生成される。
【００９８】硫黄酸化物（ＳＯx）は、排気とともにフ
ィルタ２０に流入し、窒素酸化物（ＮＯx）と同様のメ
カニズムによってフィルタ２０に吸蔵される。
【００９９】具体的には、フィルタ２０に流入する排気
中の酸素濃度が高いときには、流入排気ガス中の二酸化
硫黄（ＳＯ2）や三酸化硫黄（ＳＯ3）等の硫黄酸化物
（ＳＯx）が白金（Ｐｔ）の表面上で酸化され、硫酸イ
オン（ＳＯ4 2-）の形でフィルタ２０に吸蔵される。更
に、フィルタ２０に吸蔵された硫酸イオン（ＳＯ4 2-）
は、酸化バリウム（ＢａＯ）と結合して硫酸塩（ＢａＳ
Ｏ4）を形成する。
【０１００】ところで、硫酸塩（ＢａＳＯ4）は、硝酸
バリウム（Ｂａ（ＮＯ3）2）に比して安定していて分解
し難く、フィルタ２０に流入する排気の酸素濃度が低く
なっても分解されずにフィルタ２０内に残留してしま
う。
【０１０１】フィルタ２０における硫酸塩（ＢａＳ
Ｏ4）の量が増加すると、それに応じて窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）の吸蔵に関与することができる酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）の量が減少するため、フィルタ２０のＮＯx吸蔵
能力が低下する、いわゆるＳＯx被毒が発生する。
【０１０２】フィルタ２０のＳＯx被毒を回復する方法
としては、フィルタ２０の雰囲気温度をおよそ６００乃
至６５０℃の高温域まで昇温させるとともに、フィルタ
２０に流入する排気中の酸素濃度を低くすることによ
り、フィルタ２０に吸蔵されている硫酸バリウム（Ｂａ
ＳＯ4）をＳＯ3 -やＳＯ4 -に熱分解し、次いでＳＯ3 -や
ＳＯ4 -を排気中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）と反応させて気体状のＳＯ2 -に還元する方法を例示
することができる。
【０１０３】そこで、本実施の形態に係る被毒回復処理
では、ＣＰＵ３５１は、先ずフィルタ２０の床温を高め
る触媒昇温制御を実行した上で、フィルタ２０に流入す
る排気の酸素濃度を低くするようにした。
【０１０４】触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１は、還元
剤噴射弁２８から燃料を噴射させることにより、フィル
タ２０においてその燃料を酸化させ、その際に発生する
熱によってフィルタ２０の昇温を高める。このときに還
元剤噴射弁２８から噴射される燃料は、ＮＯxの放出・
還元時に行われる燃料噴射よりも噴射間隔が短く、か
つ、そのときの空燃比は高くなるように噴射量が設定さ
れる。
【０１０５】また、触媒昇温制御では、ＣＰＵ３５１
は、例えば、各気筒２の膨張行程時に燃料噴射弁３から
副次的に燃料を噴射させるとともに還元剤噴射弁２８か
ら排気中へ燃料を添加させることにより、それらの未燃
燃料成分をフィルタ２０において酸化させ、酸化の際に
発生する熱によってフィルタ２０の床温を高めるように
してもよい。
【０１０６】但し、フィルタ２０が過剰に昇温すると、
フィルタ２０の熱劣化が誘発される虞があるため、排気
温度センサ２４の出力信号値に基づいて副次的な噴射燃
料量及び添加燃料量がフィードバック制御されるように
することが好ましい。
【０１０７】上記したような触媒昇温処理によりフィル
タ２０の床温が例えば６３０℃の高温域まで上昇する
と、ＣＰＵ３５１は、フィルタ２０に流入する排気中の
酸素濃度を低下させるべく還元剤噴射弁２８から燃料を
噴射させる。
【０１０８】尚、還元剤噴射弁２８から過剰な燃料が噴
射されると、それらの燃料がフィルタ２０で急激に燃焼
してフィルタ２０が過熱し、或いは還元剤噴射弁２８か
ら噴射された過剰な燃料によってフィルタ２０が不要に
冷却される虞があるため、ＣＰＵ３５１は、空燃比セン
サ（図示省略）の出力信号に基づいて還元剤噴射弁２８
からの燃料噴射量をフィードバック制御するようにする
ことが好ましい。
【０１０９】一方、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁２
８から排気枝管１８内へ噴射されと、噴射された還元剤
は、排気枝管１８の上流から流れてきた排気と混合され
る。すると、排気中の酸素濃度が低下して、所定の酸素
濃度の排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する。
【０１１０】このように被毒回復処理が実行されると、
フィルタ２０の床温が高い状況下で、フィルタ２０に流
入する排気の酸素濃度が低くなるため、フィルタ２０に
吸蔵されている硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）がＳＯ3 -や
ＳＯ4 -に熱分解され、それらＳＯ3 -やＳＯ4 -が排気中の
炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）と反応して還元
され、以てフィルタ２０のＳＯx被毒が回復されること
になる。
【０１１１】このような制御においても、上述したリッ
チスパイク制御の場合と同様に、吸入空気の温度を上昇
させて空気密度を低くすることで吸入空気量が少なくな
るので、排気を所定の酸素濃度にするために添加すべき
還元剤の量を減少させることができる。
【０１１２】以上説明したように、本実施の形態に係る
内燃機関の排気浄化装置では、吸入空気を加熱する手段
によって吸入空気の温度を上昇させるので、所定の空燃
比にするために添加すべき還元剤の量が減少し、燃費の
悪化を抑制することができる。 ＜第２の実施の形態＞本実施の形態は、第１の実施の形
態と比較して以下の点で相違する。
【０１１３】図４に示すように、この実施の形態では、
内燃機関１の各燃焼室内に臨むグロープラグ６１が設け
られている。一般には、グロープラグ６１は、内燃機関
１の始動時に燃焼室を加熱し、または噴射された燃料を
直接加熱するものであるが、グロープラグ６１を始動時
以外にも使用することによって燃焼室内に吸入された空
気を暖める。このようにすれば吸入空気の密度が低くな
るので、結果として吸入空気量が減少する。したがっ
て、排気を所定の酸素濃度にするために添加すべき還元
剤の量が減少する。
【０１１４】なお、上記制御を実施する際には、排気絞
り弁１３、ＥＧＲ弁２６の両方、またはいずれか一方を
制御して吸入空気量をできるだけ減少させることが好ま
しい。
【０１１５】本実施の形態においては、適用対象となる
内燃機関１やその他ハードウェアの基本構成、リッチス
パイク制御等については、第１の実施の形態と共通であ
るため、同一の符号を付して説明を割愛する。 ＜第３の実施の形態＞本実施の形態は、第１の実施の形
態と比較して以下の点で相違する。
【０１１６】図５に示すように、この実施の形態では、
内燃機関１に設けられたＥＧＲクーラ２７をバイパスす
るバイパス通路６２が形成されている。すなわち、吸気
系に循環する排気がＥＧＲクーラ２７を通過する際に冷
やされる結果、吸入空気の温度が低下するが、これを回
避するためにＥＧＲクーラ２７をバイパスさせるように
した。このようにすれば、温度の高い排気が吸入空気と
混合するので吸入空気全体の温度が上昇する。
【０１１７】なお、上記制御を実施する際には、排気絞
り弁１３、ＥＧＲ弁２６の両方、またはいずれか一方を
制御して吸入空気量をできるだけ減少させることが好ま
しい。
【０１１８】ところで、この内燃機関では、ＥＧＲ通路
２５を経由して吸気系に再循環する排気量を増大させる
ことによって吸入空気量を減らすことができるが、この
ような場合は吸気管内圧がほとんど低下しない。このよ
うな観点からは、吸入空気量を減らす手段としてＥＧＲ
弁２６を制御する方法によれば、吸気絞り弁１３を絞る
場合に比べて有利となる。
【０１１９】尚、本実施の形態においては、内燃機関１
の基本構成、リッチスパイク制御等については、第１の
実施の形態と共通なので同一の符号を付して説明を割愛
する。 ＜第４の実施の形態＞本実施の形態は、第１の実施の形
態と比較して以下の点で相違する。
【０１２０】図６に示すように、この実施の形態では、
内燃機関１に設けられたインタークーラ１６をバイパス
するインタークーラバイパス通路６３が形成されてい
る。このインタークーラバイパス通路６３と吸気管９の
分岐点には、通路切替弁６５が設けられる。
【０１２１】吸入空気は、吸気管９において遠心過給機
（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１
５ａを通過するが、コンプレッサハウジング１５ａより
下流の吸気管９には、前記コンプレッサハウジング１５
ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのイ
ンタークーラ１６が設けらている。必要に応じて通路切
替弁６５を作動させ、吸入空気が、このインタークーラ
１６を通過しないようにすることでその冷却を防止し、
吸入空気の温度を保持するようにした。
【０１２２】また、インタークーラバイパス通路６３を
通過する吸入空気を積極的に暖めるため、このインター
クーラバイパス通路６３は、その一部が二重管６４とな
っており、その内管（図示せず）には過給された吸入空
気が流れ、その外周部の外管（図示せず）には内燃機関
１の冷却水が流れる構造となっている。そのため冷却水
からの熱が内管内の吸入空気に伝わり、両者の間で熱交
換がされて吸入空気の温度が上昇する。
【０１２３】なお、このような二重管６４を採用して吸
入空気の積極的加熱を行うことは任意であり、これを設
けなくてもよいのは勿論である。
【０１２４】さらに、第１の実施の形態で説明したよう
なインテークヒータ２１（図１）は、本実施の形態では
併設してもよく、または省略してもよい。インテークヒ
ータ２１を併設する場合には、このインテークヒータ２
１は、インタークーラバイパス通路６３に設けるのが好
ましい。
【０１２５】上記制御を実施する際には、排気絞り弁１
３、ＥＧＲ弁２６の両方、またはいずれか一方を制御し
て吸入空気量をできる限り減少させることが好ましい。
【０１２６】本実施の形態においては、適用対象となる
内燃機関１、リッチスパイク制御等については、第１の
実施の形態と共通なので説明を割愛する。 ＜その他の実施の形態＞還元剤を排気中に添加する手段
は、前記実施の形態では、還元剤を還元剤噴射弁２８か
ら排気枝管１８内へ噴射する構成を示したが、これに限
定されることなく、例えば、メイン噴射後に所定の間隔
をおいて噴射される副噴射を行うようにして還元剤であ
る燃料を排気中に添加するようにしてもよい。この副噴
射は、内燃機関１の膨張行程、排気行程等に行うことが
できる。この場合は、副噴射による燃料の一部が燃焼室
内で燃焼せずに気化し、排気中の酸素濃度が低下する。
【０１２７】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、吸入空気の温度を上昇させることで、吸入空気量を
過度に減らすことなく、空燃比をリッチにするために添
加する還元剤の量をできるだけ少なくすることが可能と
なる。よって還元剤として添加される燃料の量を節減で
き、燃費の悪化を招くことが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の内燃機関とその吸排気系と
を併せ示す概略構成図である。
【図２】（Ａ）は、パティキュレートフィルタの横方向
断面を示す図である。（Ｂ）は、パティキュレートフィ
ルタの縦方向断面を示す図である。
【図３】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態の内燃機関とその吸排気系と
を併せ示す概略構成図である。
【図５】第３の実施の形態の内燃機関とその吸排気系と
を併せ示す概略構成図である。
【図６】第４の実施の形態の内燃機関とその吸排気系と
を併せ示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関 １ａ・・・クランクプーリ ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ４ａ・・・コモンレール圧センサ ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ ６ａ・・・ポンププーリ ８・・・・吸気枝管 ９・・・・吸気管 １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・パティキュレートフィルタ ２１・・・インテークヒータ ２４・・・排気温度センサ ２５・・・ＥＧＲ通路 ２６・・・ＥＧＲ弁 ２７・・・ＥＧＲクーラ ２８・・・還元剤噴射弁 ２９・・・還元剤供給路 ３１・・・遮断弁 ３３・・・クランクポジションセンサ ３５・・・ＥＣＵ ３６・・・アクセル開度センサ ６１・・・グロープラグ ６２・・・ＥＧＲクーラバイパス通路 ６３・・・インタークーラバイパス通路 ６４・・・二重管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ ４Ｄ０４８ 3/08 Ｂ ４Ｄ０５８ 3/24 Ｅ 3/24 Ｍ Ｓ Ｔ Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｑ Ｆ０２Ｄ 9/02 21/08 ３０１Ａ 21/08 ３０１ ３０１Ｂ ３０１Ｄ ３０１Ｚ 23/00 Ａ 23/00 43/00 ３０１Ｋ 43/00 ３０１ ３０１Ｎ ３０１Ｐ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ ５７０Ｊ ５７０ Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ // Ｂ０１Ｄ 46/42 53/36 １０３Ｂ １０１Ｂ １０３Ｃ (72)発明者 鈴木 崇義 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 青木 秀樹 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 BA06 EA04 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA05 FA06 FA23 GA01 GA04 GA09 GA15 3G065 AA01 AA03 AA04 CA12 DA06 EA07 EA10 FA02 GA00 GA05 GA08 GA10 GA46 HA06 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 AA01 BA05 BA08 BA09 BA13 BA14 BA20 BA24 DA10 FA07 FA10 FA13 FA26 FA27 FA37 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB01 AB06 AB09 AB13 BA11 BA14 CA01 CA03 CA05 CA08 CA18 CB01 CB02 DB10 EA01 EA03 EA05 EA07 EA17 EA18 EA22 FB01 FB10 FB12 HA14 HA21 HA36 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 AC01 BA01 BA02 BA03 BA04 BA07 BB01 BB08 DB03 DC09 DC15 DE01S DE03S DE15S DE18S DF01 DF03 DF06 EA05 EA07 EA11 EA12 FA15 FA17 FA20 HA01Z HA04X HA06Z HA11Z HA18Z HB01X HB01Z HB03Z HD01X HD01Z HD02X HD02Z HD07X HE01Z 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA03X BA14Y BA15X BA18Y BA19X BA30X BA41X BB02 CC26 CC27 CC52 CC61 DA01 DA03 DA06 DA10 DA20 EA04 4D058 JA32 JB06 MA42 MA44 SA08 TA02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気系に配置され、流入する排気中の酸素
    濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する
    排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出す
    るＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中
    の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給し
    て、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下さ
    せるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤
    の添加手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置におい
    て、吸入空気を加熱する吸入空気加熱手段を設け、前記
    還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加する際
    に、前記吸入空気加熱手段による吸入空気の加熱を行う
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項２】排気系に配置され、流入する排気中の酸素
    濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する
    排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出す
    るＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中
    の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を供給し
    て、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を低下さ
    せるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する還元剤
    の添加手段と、前記内燃機関の吸気系に排気の一部を再
    循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に再循環する排気の量
    をコントロールするＥＧＲ弁と、ＥＧＲ装置による吸気
    系への排気の還流口よりも上流に配置され、吸入空気量
    をコントロールする吸気絞り弁と、を備えた内燃機関の
    排気浄化装置において、吸入空気を加熱する吸入空気加
    熱手段を設け、前記還元剤の添加手段により排気中に還
    元剤を添加する際に、前記吸気絞り弁及び／または前記
    ＥＧＲ弁の開度を調整して吸入空気量を減らし、また前
    記吸入空気加熱手段による吸入空気の加熱を行うことを
    特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】排気系に配置され、流入する排気中の酸素
    濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する
    排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出、
    還元するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する
    排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を
    供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を
    低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する
    還元剤の添加手段と、前記内燃機関のの吸気系に排気の
    一部を再循環させるＥＧＲ装置と、吸気系に排気の一部
    を再循環させるためのＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲク
    ーラと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前
    記ＥＧＲクーラをバイパスして排気の一部をＥＧＲクー
    ラを通過させずに吸気系に再循環させるためのクーラバ
    イパス通路を形成し、前記還元剤の添加手段により排気
    中に還元剤を添加する際に、吸気系に再循環させる排気
    がクーラバイパス通路を通過するようにしたことを特徴
    とする内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項４】排気系に配置され、流入する排気中の酸素
    濃度が高いときには排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する
    排気中の酸素濃度が低くなると吸蔵したＮＯｘを放出、
    還元するＮＯｘ吸蔵剤と、このＮＯｘ吸蔵剤に流入する
    排気中の酸素濃度が高いときにＮＯｘ吸蔵剤に還元剤を
    供給して、ＮＯｘ吸蔵剤に流入する排気中の酸素濃度を
    低下させるとともに、放出されたＮＯｘを還元浄化する
    還元剤の添加手段と、吸入空気を排気のエネルギーによ
    って過給して内燃機関に供給する過給装置と、過給され
    た吸入空気を冷却するためのインタークーラと、を備え
    た内燃機関の排気浄化装置において、前記インタークー
    ラをバイパスするインタークーラバイパス通路を形成
    し、前記還元剤の添加手段により排気中に還元剤を添加
    する際に、過給された吸入空気がインタークーラバイパ
    ス通路を通過するようにしたことを特徴とする内燃機関
    の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】前記インタークーラバイパス通路には、こ
    のインタークーラバイパス通路内を通過する吸入空気を
    暖める暖気供給手段を設けた請求項４に記載の内燃機関
    の排気浄化装置。
  6. 【請求項６】前記吸入空気加熱手段がインテークヒータ
    であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃
    機関の排気浄化装置。
  7. 【請求項７】前記吸入空気加熱手段がグロープラグであ
    ることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載
    の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 【請求項８】前記ＮＯｘ吸蔵剤は、排気系に配置され、
    内燃機関の排気中の微粒子を一時期捕集可能であり、所
    定温度領域では前記微粒子を連続的に酸化除去すること
    が可能なフィルタに担持されていることを特徴とする請
    求項１から７のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装
    置。
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