JP2008261246A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止後において排気中に生じた凝縮水が排気浄化触媒に付着することを抑制し、内燃機関の始動時における触媒活性の早期化が阻害されることを抑制する。
【解決手段】内燃機関の停止後において、下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気を加熱することによって排気循環経路（下流側接続部ＬＪ〜連通路４（吸水剤５）〜上流側接続部ＵＪ〜触媒３〜下流側接続部ＬＪ）内の残留排気に温度差を与える。そして、残留排気の対流によって排気循環経路内を環流させ、残留排気の温度が低下して凝縮水が生じる前に残留排気中の水蒸気を吸水剤に吸収させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。

内燃機関から排出される排気（既燃ガス）にはＨ_２Ｏ（水蒸気）とＣＯ_２とが多く含まれている。内燃機関の稼働中においては排気の温度が比較的高いためＨ_２Ｏは水蒸気として排気中に存在する。しかしながら、内燃機関が停止すると排気通路が放熱等により冷却されて排気中の水蒸気が凝縮し、排気通路内に凝縮水が生じる場合がある。

内燃機関の再始動時において、排気浄化触媒が活性温度に達しないと排気の浄化効率が著しく悪化するため、排気浄化触媒の暖機を行って早期に活性させる必要がある。内燃機関の始動時において凝縮水が排気浄化触媒に付着していると、凝縮水の気化潜熱によって排気浄化触媒から熱が奪われ、排気浄化触媒に活性化が遅延する虞がある。

特許文献１には、排気通路における排気浄化触媒よりも上流側に水分除去装置を備え、内燃機関の稼働時において排気中の水分を除去する技術が開示されている。
特開平１０−３１１２１５号公報 特開２００４−１４３９４０号公報 特開平５−６５８１９号公報

しかしながら、上記従来技術においても、内燃機関の停止後において、排気浄化触媒の内部または近傍で発生した凝縮水が排気浄化触媒に付着する場合がある。その結果、内燃機関の始動時における排気浄化触媒の暖機が効率良く行われず、排気浄化触媒の早期活性が阻害される虞があった。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止後において排気中の水蒸気が冷却されることによって生じた凝縮水が排気浄化触媒に付着することを抑制し、内燃機関の始動時における触媒活性の早期化が阻害されることを抑制できる技術を提供することである。

上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。
即ち、
内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記排気通路における前記排気浄化触媒よりも上流側の部分と下流側の部分とを連通する連通路と、
少なくとも前記排気通路における前記連通路との接続部間の部分および前記連通路を含んで形成される排気の循環経路内に設けられる吸水部材と、
前記内燃機関の停止後において前記循環経路内の排気に該循環経路内を環流させる環流手段と、
を備えることを特徴とする。

内燃機関が停止すると排気通路が冷却されて排気中の水蒸気が凝縮し、凝縮水が排気浄
化触媒に付着してしまう虞がある。これに対し、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムでは、内燃機関の停止後に環流手段が排気に循環経路内、即ち吸水部材と排気浄化触媒とを含む経路内を環流させる。本発明では、循環経路内を環流する排気が吸水部材を通過する際、吸水部材に排気中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を吸収させることとした。

これにより、内燃機関から排出された排気中に含まれる水蒸気が冷却され、凝縮水となって排気浄化触媒に付着する前に吸水部材によって好適に吸収させることができる。つまり、内燃機関の停止中において、凝縮水が排気浄化触媒に付着することを抑制することが可能となり、以って内燃機関の始動時に触媒の早期活性が阻害されることを抑制できる。

なお、本発明における吸水部材は、排気中における水蒸気（Ｈ_２Ｏ）の吸収能を有する部材である。また、本発明において「吸収」とは吸着を含む概念であっても良い。

また、上述のように吸水部材を循環経路内に設けていれば良い。従って、例えば吸水部材は連通路に設けられても良いし、排気通路における連通路との接続部の間の部分、または接続部近傍に設けられても良い。環流手段によって循環経路内を排気に環流させれば、循環経路内のいずれの位置に吸水部材が設けられていても、排気中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を好適に吸収することができる。

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいては、環流手段が排気に循環経路内を環流させるときにおいて、排気通路における連通路との接続部のうち下流側に位置する下流側接続部と前記排気通路における該下流側接続部よりも下流側の部分との排気の通気を遮断する下流側遮断手段を、備えていても良い。

上記構成によれば、下流側遮断手段は、環流手段によって循環経路内を環流させられる排気が下流側接続部よりも更に下流側の部分に流出してしまうことを抑制できる。また、上流側接続部においても、下流側遮断手段が下流側接続部と該下流側接続部よりも下流側の排気通路とにおける排気の通気が遮断されることによって、上流側接続部よりも上流側の排気通路内に排気が流出し難くなる。

これにより、環流手段が排気に循環経路内を環流させるときの排気の循環効率を向上することができる。その結果、循環経路内に設けられる吸水部材に排気を効率よく流通させることができるため、排気中の水蒸気を好適に吸収させることができる。従って、排気浄化触媒に付着する凝縮水の量を好適に減量することができる。

また、本発明においては、環流手段が排気に循環経路内を環流させるときにおいて、上記接続部のうち上流側に位置する上流側接続部と排気通路における該上流側接続部よりも上流側の部分との排気の通気を遮断する上流側遮断手段を、更に備えても良い。

上記構成によれば、環流手段が排気を環流させる循環経路を閉空間にすることができるので、排気が排気通路における上流側接続部よりも更に上流側の部分や、下流側接続部よりも更に下流側の部分に流出することを確実に抑制できる。従って、排気の循環経路内における循環効率をより一層向上させることができる。つまり、循環経路内を環流する排気中の水蒸気を吸水部材がより好適に吸収することができる。

例えば、上流側遮断手段は、排気通路における上流側接続部よりも上流側の部分に設けられ且つ排気通路を遮断することの可能な遮断弁（「上流側遮断弁」ともいう。）であっても良い。また、下流側遮断手段は、排気通路における下流側接続部よりも下流側の部分に設けられ且つ排気通路を遮断することの可能な遮断弁（「下流側遮断弁」ともいう。）であっても良い。

また、循環経路内の排気に温度差が生じると、その密度差によって排気の対流が生じる。そこで、本発明における環流手段は、循環経路内の排気に温度差を生じさせて排気を対流させる対流形成手段を、有していても良い。「循環経路内の排気に温度差を生じさせる」とは、循環経路内の一部（例えば、対流形成手段の近傍）における排気の温度を他の部位における排気の温度に比べて相対的に高温または低温にする意味である。このように、対流形成手段が循環経路内の排気に対流を生じさせることにより、循環経路内の排気を効率的に環流させることができる。

なお、本発明における対流形成手段は循環経路内の排気に温度差を生じさせることが可能であれば種々の手段を採用することができる。例えば、本発明における対流形成手段は、循環経路内の一部において循環経路内の排気を冷却する冷却装置であっても良い。

内燃機関の停止後において冷却装置が循環経路内の一部において排気を冷却することによって、その他の部位に比べて相対的に排気の温度を低くすることができる。つまり、循環経路内の排気に温度差を確実に生じさせることができる。本発明において「排気を冷却する」とは、循環経路の構成部材（排気通路、連通路等）を冷却することによって排気を間接的に冷却することも含まれる概念である。

また、本発明における対流形成手段は、循環経路内の一部において循環経路内の排気を保温する保温装置であっても良い。保温装置は、循環経路の構成部材（排気通路、連通路等）に比して熱容量が充分に大きい蓄熱部材であっても良い。これにより、内燃機関の停止後においても、循環経路内における保温装置（例えば、蓄熱部材）近傍の排気を他の部位における排気に比べて高温に維持することができる。従って、循環経路内の排気に温度差を確実に生じさせることができる。

また、本発明における対流形成手段は、循環経路内の一部において循環経路内の排気を加熱する加熱装置（例えば、電気式ヒータ、燃焼式ヒータ等）であっても良い。これにより、循環経路内の排気に温度差を確実に生じさせることができる。

以上のように、本発明によれば、対流形成手段が循環経路内の排気に温度差を生じさせることによって、循環経路内の排気に該循環経路内を好適に環流させることができる。これにより、内燃機関の停止後において、排気中の水蒸気が冷却されて凝縮水となって排気浄化触媒に付着してしまう前に、吸水部材によって水蒸気を好適に吸収させることができる。従って、内燃機関の始動時における排気浄化触媒の暖機効率を向上させることが可能となり、排気浄化触媒をより迅速に活性させることが可能となる。

本発明にあっては、排気浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の停止後において排気中の水蒸気が冷却されることによって生じた凝縮水が排気浄化触媒に付着することを抑制し、内燃機関の始動時における触媒活性の早期化が阻害されることを抑制することができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１においては、内燃機関１の内部は省略されている。内燃機関１には、該内燃機関１からの排気が流通する排気通路２が接続され、この排気通路２は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気通路２の途中には、排気中の有害物質（例えば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等）を浄化する排気浄化触媒（以下、単に「触媒」という。）３が配置されている。この触媒３の種類は特に限定されるものではなく、三元触媒、ＮＯｘ触媒、酸化触媒等を例示することができる。

また、排気通路２における触媒３よりも上流側の部分と下流側の部分とは連通路４によって連通されている。以下、排気通路３における連通路４との接続部のうち、触媒３よりも上流側の接続部を「上流側接続部ＵＪ」と称し、触媒３よりも下流側の接続部を「下流側接続部ＬＪ」と称す。本実施例においては上流側接続部ＵＪと下流側接続部ＬＪとが、それぞれ本発明における上流側接続部と下流側接続部とに相当する。

排気通路２における排気浄化触媒３よりも下流側であって、下流側接続部ＬＪ近傍には電熱ヒータ６が設けられている。電熱ヒータ６が通電されると該電熱ヒータ６近傍における排気が加熱される。また、電熱ヒータ６の代わりに排気を可能な加熱装置（例えば、燃焼式バーナ）を設けても良い。本実施例においては電熱ヒータ６が本発明における加熱装置に相当する。

連通路４には排気中の水分（Ｈ_２Ｏ）を吸収する吸水剤５が設けられている。吸水剤５は、排気中の水蒸気を吸収して保持することができ、耐熱性と通気性を備えるものを用いることができる。例えば、吸水剤５はゼオライトによって形成されても良い。なお、本実施例において「吸収」とは「吸着」の意味を含む概念であっても良い。

排気通路２における下流側接続部ＬＪの直下流には遮断弁７が設けられている。遮断弁７は後述する第１の位置と第２の位置とに切換可能である。遮断弁７が第１の位置に切り換えられると（図１中、実線）、排気通路２における下流側接続部ＬＪと該下流側接続部ＬＪよりも下流側の部分との排気の通気が遮断される。また、遮断弁７が第２の位置に切り換えられると（図１中、破線）、排気通路２における下流側接続部ＬＪと連通路４との排気の通気が遮断される。本実施例においては遮断弁７が本発明における下流側遮断手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１及びその排気系には、該内燃機関１及び排気系を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０が併設さ
れている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するほか、後述する機関停止後吸水制御を行うユニットである。

ＥＣＵ１０には、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などの内燃機関１の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、内燃機関１内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示省略）、電熱ヒータ６、遮断弁７が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０によって制御される。

また、ＥＣＵ１０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。機関停止後吸水制御に係る制御ルーチンも、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。

ここで、内燃機関１の稼働時において該内燃機関１から排出される排気（既燃ガス）に
はＨ_２ＯとＣＯ_２とが多く含まれる。内燃機関１の稼働中においては排気の温度が比較的高いためＨ_２Ｏは水蒸気として排気中に存在する。しかし、内燃機関１が停止すると排気通路２からの放熱等により水蒸気が冷却され、飽和水蒸気圧が低下する。その結果、水蒸気が凝縮（液化）することによって触媒３に凝縮水が付着する場合がある。

一方、内燃機関１の再始動時において、触媒３の触媒床温が活性温度（例えば、３００℃乃至３５０℃）まで上昇しないと排気の浄化効率が著しく悪化するため、触媒３の暖機を行って早期に活性させる必要がある。

しかしながら、上述したように内燃機関１の始動時であって触媒３の暖機を行う際に凝縮水が触媒３に付着していると、凝縮水が気化するときの気化潜熱によって触媒３から熱が奪われて触媒３の暖機効率が悪化する。また、触媒３に付着している凝縮水が触媒３の貴金属を覆っている場合には、貴金属と排気との接触を妨げてしまうことも考えられる。これらの原因により、内燃機関１の始動時において触媒３の早期活性が阻害される場合があった。

そこで本実施例では、内燃機関１の停止後において排気通路２内に残留する排気（以下、この排気を「残留排気」という。）に含まれる水蒸気を吸水剤５によって吸収させる機関停止後吸水制御を実行することとした。

内燃機関１の稼働時（通常運転時）においては、遮断弁７は第２の位置に切り換えられる。つまり、下流側接続部において排気通路２とバイパス通路５が遮断されており、内燃機関１から排出される全ての排気が触媒３を通過する。これにより、排気中の有害物質が効率的に浄化される。

そして、内燃機関１が運転者からの停止要求等により停止されると、ＥＣＵ１０が遮断弁７を第１の位置に切り換えるとともに電熱ヒータ６を通電する。これにより電熱ヒータ６近傍（本実施例においては、下流側接続部ＬＪ近傍）の残留排気が加熱される。

一方、電熱ヒータ６から比較的離れた部位（例えば、上流側接続部ＵＪ近傍や連通路４内）における残留排気は外部からの冷却によってその温度が低下してゆく。これにより、電熱ヒータ６近傍の残留排気の温度が他の部位に比べて相対的に高くなる。その結果、電熱ヒータ６近傍の残留排気の密度が他の部位に比べて相対的に低くなるため、残留排気に対流が発生する。

図２は、本実施例における残留排気の排気循環経路を示す図である。上述したように電熱ヒータ６によって下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気が加熱されると、残留排気の密度が低下することによって連通路５に流入する。

その結果、下流側接続部ＬＪ近傍の圧力が低下するため、触媒３近傍における残留排気が下流側接続部近傍に流れ込む。更に、触媒３近傍の圧力が低下することによって上流側接続部ＵＪ近傍の残留排気が触媒３近傍に流れ込み、これによって連通路４内の残留空気が上流側接続部ＵＪ近傍に流れ込む。以上より、残留排気に対流が順次発生するため、下流側接続部ＬＪ→連通路４（吸水剤５）→上流側接続部ＵＪ→触媒３→下流側接続部ＬＪの環状経路（図中、矢印にて図示）を残留排気が循環することになる。以下、この残留排気が循環する環状経路を排気循環経路と称す。本実施例においては排気循環経路が本発明における循環経路に相当する。また、電熱ヒータ６が本発明における加熱装置および対流形成手段に相当する。

以上のように、本実施例においては、ＥＣＵ１０が電熱ヒータ６に排気循環経路内にお
ける一部の残留排気を加熱させることによって残留排気に排気循環経路内を環流させ、連通路４に設けられている吸水剤５に残留排気中の水蒸気を吸収させることができる。本発明における環流手段は、電熱ヒータ６と該電熱ヒータ６を制御するＥＣＵ１０とを含んで構成される。

また、本実施例の機関停止後吸水制御おいては、ＥＣＵ１０が遮断弁７を第１の位置に切り換え、排気通路２における下流側接続部ＬＪと該下流側接続部ＬＪよりも下流側の部分とにおける排気の通気が遮断されるので、残留排気に排気循環経路内を効率よく環流させることができる。本発明における下流側遮断手段は遮断弁７と該遮断弁７を制御するＥＣＵ１０とを含んで構成される。

以下、ＥＣＵ１０によって実行される機関停止後吸水制御について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３は本実施例における機関停止後吸水制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０内のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。

また、本実施例における排気浄化システムは、内燃機関１の機関停止後においても機関停止後吸水制御の実行が終了するまでは、ＥＣＵ１０に図示しないバッテリから電力が供給される。本ルーチンの実行時において、遮断弁７は第２の位置に切り換えられていることを前提に説明する。

本ルーチンが実行されると、まずステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０が内燃機関１に停止要求が出されているか否か判定する。この停止要求は、例えば内燃機関１におけるイグニッションスイッチがＯＮの状態からＯＦＦに切り替わるときに出されても良い。本ステップにおいて、肯定判定された場合にはステップＳ１０２に進む。一方、否定判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０が燃料噴射弁（図示省略）に指令を出し、燃料の噴射を停止させ（燃料カット）、内燃機関１を停止させる。ステップＳ１０２の処理が終わるとステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０が遮断弁７の停止位置を第２の位置から第１の位置に切り換える。そして、ＥＣＵ１０が電熱ヒータ６に通電する。これにより電熱ヒータ６近傍における残留排気が加熱される。その結果、残留排気が対流することによって該残留排気が排気循環経路内を循環する。従って、残留排気が吸水剤５を通過する際に該残留排気中の水蒸気が吸水剤５によって吸収される。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０が、電熱ヒータ６に通電してからの経過期間Δｔをカウントする。続くステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０が、経過期間Δｔが基準期間Δｔｂ以上になったか否か判定する。基準期間Δｔｂとは、本制御の終了後においても触媒３に凝縮水が付着する虞がないほど充分に残留排気中の水蒸気を吸水剤５に吸収させるために必要な期間である。本実施例において、基準期間Δｔｂは予め実験的に求めておく。

本ステップにおいて肯定判定された場合には、本制御を終了しても良いと判断され、ステップＳ１０６に進む。一方、否定判定された場合には、本制御を継続する必要があると判断され、ステップＳ１０４の処理に戻る。つまり、経過期間Δｔが引き続きカウントされ、基準期間Δｔｂ以上になるまで残留排気に排気循環経路内を環流させることによって残留排気中の水蒸気を吸水剤５に吸収させる。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０が遮断弁７の停止位置を第１の位置から第２の位置
に切り換え、電熱ヒータ６への通電を停止する。これにより、機関停止後吸水制御の実行が終了する。本ステップの終了後は、ＥＣＵ１０に対する電力供給が停止され、本ルーチンを一旦終了する。

以上のように、本実施例における機関停止後吸水制御を実行することによって残留排気中の水蒸気が凝縮して触媒３に付着する前に水蒸気を吸水剤５に吸収させることができる。従って、内燃機関１の始動時における触媒３の暖機効率を向上させることが可能となり、触媒３をより迅速に活性させることが可能となる。

なお、本実施例においては遮断弁７を排気通路２における下流側接続部ＬＪの直下流の部分に設けているが、これに限定される趣旨ではない。例えば、遮断弁７を備えていない排気浄化システムにおいても本発明を適用することができる。また、排気通路２における上流側接続部ＵＪの直上流の部分に遮断弁を設けても良い。この場合、機関停止後吸水制御において、排気通路２における上流側接続部ＵＪよりも上流側の部分に残留排気が流出することを抑制できる。

また、本実施例においては、電熱ヒータ６によって排気循環経路内の残留排気の一部を加熱して他の部位における残留排気よりも昇温させているが、これとは異なる構成によって残留排気を対流させ、該残留排気に排気循環経路内を環流させても良い。具体的には電熱ヒータ６の代わりに下流側接続部ＬＪ近傍に蓄熱部材を配設しても良い。この「蓄熱部材」は排気通路２を構成する材料に比べて充分に熱容量が大きい熱容量体である。蓄熱部材が本発明における保温装置に相当する。

以下、排気通路２における下流側接続部ＬＪ近傍に蓄熱部材を設けた排気浄化システムにおける機関停止後吸水制御について説明する。内燃機関１の停止後においては、外部からの冷却等によって排気循環経路の構成部材（排気通路２、連通路４等）の温度が低下する。しかしながら、内燃機関１の稼働中に高温の排気によって昇温された蓄熱部材は熱容量が大きいため、内燃機関１の停止後においても長時間に亘り高温を維持することができる。

これにより、排気循環経路内において蓄熱部材が配設される下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気を好適に保温することができる。つまり、排気循環経路内の他の部位における残留排気に比べて下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気の温度低下が抑制される。その結果、排気循環経路内の残留排気に温度差を生じさせ、図２に示した方向と同方向に残留排気を環流させることができる。

以上のように、排気循環経路内に蓄熱部材を設けた排気浄化システムにおける機関停止後吸水制御では、残留排気を積極的に加熱しなくても保温することによって好適に残留排気を環流させることができる。また、電熱ヒータ６に対する制御が不要となるので、ＥＣＵ１０が実行する処理内容を簡略化することができる。また、電熱ヒータ６等の特別な加熱装置が不要となり排気浄化システムの製造コストを削減することができる。さらに、加熱装置が故障する等の虞が生じないため、排気浄化システムの信頼性を向上させることも可能となる。

次に、実施例１とは異なる実施形態について説明する。図４は、本実施例に係る内燃機関１と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図４においては、内燃機関１の内部及びその吸気系は省略されている。実施例１の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

本実施例係る排気浄化システムにおいては、排気通路２における上流側接続部ＵＪの直上流には第２遮断弁８が設けられている。第２遮断弁８は遮断弁７と同様に第１の位置と第２の位置とに切換可能である。第２遮断弁８はＥＣＵ１０と電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０によって制御される。

即ち、第２遮断弁８が第１の位置に切り換えられると（図４中、実線）、排気通路２における上流側接続部ＵＪと該上流側接続部ＵＪよりも上流側の部分との排気の通気が遮断される。また、第２遮断弁８が第２の位置に切り換えられると（図４中、破線）、排気通路２における上流側接続部ＵＪと連通路４との排気の通気が遮断される。本実施例においては第２遮断弁８が本発明における上流側遮断手段に相当する。

また、本実施例に係る排気浄化システムには、下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気を冷却する冷却装置２０が設けられている。この冷却装置２０は、以下に説明する排気管冷却循環路２１、流入側冷却水通路２２、流出側冷却水通路２３、ラジエータ２４、ラジエータファン２４ａ、電動ポンプ２５、開閉弁２６によって構成される。本実施例においては冷却装置２０が本発明における冷却装置および対流形成手段に相当する。

排気通路２における下流側接続部ＬＪ近傍には、内部を冷却水が循環する排気管冷却循環路２１が設けられている。そして、排気管冷却循環路２１に冷却水が流入する冷却水入口部には流入側冷却水通路２２が接続されており、排気管冷却水路２１から冷却水が流出する冷却水出口部には流出側冷却水通路２３が接続されている。流入側冷却水通路２２および流出側冷却水通路２３の他端は内燃機関１に併設されるラジエータ２４に接続されている。また、ラジエータ２４には冷却水を空冷するためのラジエータファン２４ａが設けられている。

流入側冷却水通路２２の途中には、排気管冷却循環路２１に冷却水を圧送するための電動ポンプ２５が設けられている。また、流入側冷却水通路２２における電動ポンプ２５と排気管冷却循環路２１との間の部分には、流入側冷却水通路２２を開閉する開閉弁２６が設けられている。ラジエータファン２４ａ、電動ポンプ２５、開閉弁２６はＥＣＵ１０と電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０によって制御される。

本実施例では、内燃機関１の停止後において、排気管冷却循環路２１近傍の残留排気と該排気管冷却循環路２１を循環する冷却水との間で熱交換を行うことによって該残留排気を冷却し、排気循環経路内の残留排気に温度差を与えることとした。以下、本実施例における機関停止後吸水制御について説明する。

内燃機関１が停止すると、ＥＣＵ１０が、遮断弁７および第２遮断弁８の停止位置を第２の位置から第１の位置に切り換える。これにより、排気通路２における下流側接続部ＬＪと該下流側接続部ＬＪよりも下流側の部分とにおける排気の通気が遮断されるとともに、上流側接続部ＵＪと該上流側接続部ＵＪよりも上流側の部分とにおける排気の通気が遮断される。これにより、残留排気の排気循環経路内が閉鎖された空間となる。

そして、ＥＣＵ１０がラジエータファン２４ａにラジエータ２４内の冷却水を冷却させ、開閉弁２６を開弁し、電動ポンプ２５に冷却水を圧送させる。その結果、温度の低下したラジエータ２４内の冷却水が排気管冷却循環路２１に流入し、該排気管冷却循環路２１内を循環する。その結果、排気管冷却循環路２１近傍、つまり下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気が冷却される。下流側接続部ＬＪ近傍における残留排気との熱交換によって温度の上昇した冷却水は流出側冷却水通路２３を介してラジエータ２４に流入し、再度冷却される。

下流側接続部ＬＪ近傍の残留排気の温度が排気循環経路内における他の部位に比べて相対的に低温となると、下流側接続部ＬＪ近傍から触媒３の方向に向かって残留排気の対流が生じる。つまり、排気循環経路において下流側接続部ＬＪ→触媒３→上流側接続部ＵＪ→連通路４（吸水剤５）→下流側接続部の方向に残留排気を環流させることができる。

以上のように、吸水剤５に残留排気中の水蒸気を好適に吸収させることによって、内燃機関１の始動時における触媒３の暖機効率を向上させることができる。つまり、内燃機関１の始動時における触媒３の早期活性をより確実に実現することが可能となる。

また、本実施例における機関停止後吸水制御では、排気循環経路を環流する残留排気が排気通路２における上流側接続部ＵＪよりも上流側の部分、あるいは下流側接続部ＬＪよりも下流側の部分に流出することがないため、好適に残留排気を環流させることができる。従って、吸水剤５による水蒸気の吸収効率をより一層向上することができる。

以上説明した実施例１および２において、吸収剤５を連通路４に設ける場合を例示的に説明したが、吸収剤５は残留排気が環流する排気循環経路内であればいずれの位置に設けても良い。また、残留排気を環流させるための方法として、排気循環経路内の残留排気に温度差を与えることによって対流を生じさせる方法を例示的に説明したが、これらに限定される趣旨ではない。例えば、排気循環経路内（例えば、連通路４内）にファンを設け、このファンによって残留排気に排気循環経路内を循環させるようにしても良い。

また、実施例１における電熱ヒータ６または蓄熱部材、実施例２における冷却装置２０の備える排気管冷却循環路２１は残留排気の排気循環経路内であればその配置箇所は特段に限定されるものではなく、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得る。排気循環経路内の一部と他の部位とに温度差を与えれば残留排気に排気循環経路内を好適に環流させることができるからである。

実施例１に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。 実施例１における残留排気の排気循環経路を示す図である。 実施例１における機関停止後吸水制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例２における内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。

符号の説明

１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・排気浄化触媒
４・・・連通路
５・・・吸水剤
６・・・電熱ヒータ
７・・・遮断弁
８・・・第２遮断弁
１０・・ＥＣＵ
２０・・冷却装置
２１・・排気管冷却循環路
２２・・流入側冷却水通路
２３・・流出側冷却水通路
２４・・ラジエータ
２４ａ・ラジエータファン
２５・・電動ポンプ
２６・・開閉弁

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
   前記排気通路における前記排気浄化触媒よりも上流側の部分と下流側の部分とを連通する連通路と、
   少なくとも前記排気通路における前記連通路との接続部間の部分および前記連通路を含んで形成される排気の循環経路内に設けられる吸水部材と、
   前記内燃機関の停止後において前記循環経路内の排気に該循環経路内を環流させる環流手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記吸水部材は前記連通路に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記環流手段が前記排気に前記循環経路内を環流させるときにおいて、前記接続部のうち下流側に位置する下流側接続部と前記排気通路における該下流側接続部よりも下流側の部分との排気の通気を遮断する下流側遮断手段を、
   備え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システム。
4. 前記環流手段が前記排気に前記循環経路内を環流させるときにおいて、前記接続部のうち上流側に位置する上流側接続部と前記排気通路における該上流側接続部よりも上流側の部分との排気の通気を遮断する上流側遮断手段を、
   更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記環流手段は、前記循環経路内の排気に温度差を生じさせて該排気を対流させる対流形成手段を、有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記対流形成手段は、前記循環経路内の一部において該循環経路内の排気を冷却する冷却装置であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記対流形成手段は、前記循環経路内の一部において該循環経路内の排気を保温する保温装置であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記対流形成手段は、前記循環経路内の一部において該循環経路内の排気を加熱する加熱装置であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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