JP2010059804A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタの先端面及び連通路の内壁面へのデポジットの堆積を抑えた排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気通路１２のターボチャージャ２７よりも下流側に介装される排気浄化用触媒３６と、排気浄化用触媒３６よりも上流側に配されると共に排気通路１２に連通する連通路６１内に先端面５２が露出した状態で固定され、連通路６１を介して排気通路１２に添加剤を噴射するインジェクタ５０と、一端側が連通路６１に連通すると共に他端側がターボチャージャ２７とＥＧＲ通路３０との間の吸気通路２２に接続されて吸気通路２２から連通路６１に空気を供給する供給路８０とを有する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。

自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等が多く含まれている。このため、一般的には、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記汚染物質を分解（還元等）するための三元触媒や、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスが浄化された状態で大気中に放出されるようにしている。

このようなパティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にＰＭが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。このような再生処理としては、パティキュレートフィルタに加熱装置を配設し、加熱によりＰＭを燃焼さて除去することが行われていたが、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料（軽油）などの炭化水素系液体を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行う方法も提案されている。

また、ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物（ＮＯｘ）が特に多く発生し易い。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のＮＯｘを効率的に分解するために、例えば、ＮＯｘの吸着と還元とを繰り返し行ってＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＮＯｘトラップ触媒が多く採用されている。

このようなＮＯｘトラップ触媒は、吸着したＮＯｘを分解（還元）するため、ＮＯｘトラップ触媒に外部から還元剤（添加剤）を適宜供給する必要がある。このため、一般的には、燃料（軽油）等を還元剤として排気通路内に噴射することでＮＯｘトラップ触媒に供給するようにしている。例えば、排気管に設けられたインジェクタによって燃料を排気通路内に噴射し、燃料が混合された排気ガスをＮＯｘトラップ触媒に供給するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

またＮＯｘトラップ触媒にはＮＯｘと共に硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸着されるため、ＮＯｘトラップ触媒に燃料（還元剤）を供給してＮＯｘトラップ触媒を高温にすることで、ＳＯｘを分解（還元）することも行われている。
特開２００５−２１４１００号公報 特開２００４−０４４４８３号公報

このようなインジェクタの先端面及びその周囲には、いわゆるデポジットが徐々に堆積してしまい、ノズルの目詰まり等の問題が生じる虞がある。具体的には、排気通路内に燃料等の還元剤を噴射するインジェクタのノズルが開口する先端面は、排気通路内に露出されており高温の排気ガスに晒されるため、この先端面の温度は比較的高温になる。このため、インジェクタから噴射した還元剤（例えば、燃料）がインジェクタの先端面に付着すると、付着した還元剤の揮発成分が蒸発して残った成分が変質してデポジットとして徐々に堆積してしまう。また付着した還元剤がバインダとなって排ガス中の煤が付着してデポジットとして徐々に堆積してしまう。このようにインジェクタのノズルにデポジットが堆積すると、目詰まりが生じて排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。

また、例えば、排気通路に連通する噴射空間（連通路）を設け、この噴射空間を介して排気通路内に還元剤が噴射されるように構成されたものがある（例えば、特許文献２参照）。このように連通路が設けられている場合には、インジェクタの先端面だけでなく、インジェクタの周囲、つまり連通路の内壁にもデポジットが堆積してしまう虞がある。連通路の内壁にデポジットが堆積すると還元剤の通路が狭まってしまい、排気通路に還元剤を良好に供給できなくなる虞がある。

なおこのようにデポジットが堆積してしまった場合には、インジェクタを取り外して堆積したデポジットを除去するメンテナンス作業を行う必要があった。インジェクタを取り外すには、インジェクタが取り付けられている装着部材や、インジェクタに取り付けられている還元剤（燃料）の配管や、その周囲に配されている冷却水の配管等を取り外す必要があり、メンテナンス作業にはかなりの労力を必要とする。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インジェクタの先端面及び連通路の内壁面へのデポジットの堆積を抑えた排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ターボチャージャを備えると共に吸気通路に連通するＥＧＲ通路を具備するエンジンの排気浄化装置であって、排気通路の前記ターボチャージャよりも下流側に介装される排気浄化用触媒と、該排気浄化用触媒よりも上流側に配されると共に前記排気通路に連通する連通路内に先端面が露出した状態で固定され、前記連通路を介して前記排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、一端側が前記連通路に連通すると共に他端側が前記ターボチャージャと前記ＥＧＲ通路との間の吸気通路に接続されて前記吸気通路から前記連通路に空気を供給する供給路と、を有することを特徴とする排気浄化装置にある。

かかる第１の態様では、供給路を介して連通路内に空気（吸気）が供給されることで、デポジットが堆積する際のバインダ（接着剤）となる添加剤が排気通路まで押し出される。また供給路を介して連通路に供給される空気によってインジェクタが冷却される。したがって、連通路内に排気ガスが流入しても排気ガス中の煤が連通路の内壁面或いはインジェクタの先端面に付着してデポジットとして堆積するのを防止することができる。

本発明の第２の態様は、前記供給路が、前記ターボチャージャとスロットルバルブとの間の吸気通路に接続されていることを特徴とする第１の態様の排気浄化装置にある。

かかる第２の態様では、供給路が接続された部分の吸気通路の圧力は、排気通路の圧力よりも高いため、排気ガスが逆流することなく供給路から連通路に空気を良好に供給することができる。

好ましくは、前記供給路が、インタークーラと前記スロットルバルブとの間の吸気通路に接続されている。

この構成では、連通路に供給される空気がインタークーラによって冷却されているため、ターボチャージャで過給されて吸気が昇温した状態で直接制御弁に流入することを抑制できる。

本発明の第３の態様は、前記供給路には、当該供給路における空気の流れを制御する制御弁が設けられていることを特徴とする第１又は２の態様の排気浄化装置にある。

かかる第３の態様では、排気ガスの逆流を抑えつつ、所望の量及びタイミングで空気を供給路を介して連通路に供給することができる。

好ましくは、前記制御弁が、前記供給路の前記吸気通路側の端部近傍に設けられている。

この構成では、排気ガスが多少逆流した場合でも、制御弁の排気ガスの熱による損傷を抑制することができる。

本発明の第４の態様では、前記供給路には、前記制御弁の前記連通路側に前記吸気通路側への逆流を防止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置にある。

かかる第４の態様では、排気ガスが制御弁に流入することを抑制するため、デポジットにより制御弁の作動が阻害されることを抑制する。制御弁の排気ガスの熱による損傷をも抑制することができる。

本発明の第５の態様は、前記インジェクタが装着される装着孔を有する装着部材を具備し、前記供給路の一端側が前記装着孔に接続されていることを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様の排気浄化装置にある。

かかる第５の態様では、インジェクタの先端面近傍にデポジットが堆積した場合でも、装着孔から連通路に空気を供給することで、堆積しているデポジットを除去することもできる。また、供給された空気によりインジェクタを効果的に冷却することもできる。

本発明に係る排気浄化装置では、供給路を介して連通路に空気を供給することで、連通路内に残っている添加剤を含む排気ガスや堆積したデポジットを排気通路に排出できる。したがって、連通路の内壁面やインジェクタの先端面等にデポジットが堆積するのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、排気浄化装置１０は、複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとを有し、これら複数の排気浄化用触媒と排気浄化用フィルタとは、車両に搭載される多気筒ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１１の排気管（排気通路）１２に介装されている。

エンジン１１は、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１４とを有し、シリンダブロック１４の各シリンダボア１５内には、ピストン１６が往復移動自在に収容されている。そして、このピストン１６とシリンダボア１５とシリンダヘッド１３とで燃焼室１７が形成されている。なお、ピストン１６は、コンロッド１８を介してクランクシャフト１９に接続されており、ピストン１６の往復運動によってクランクシャフト１９が回転するようになっている。

またシリンダヘッド１３には吸気ポート２０が形成され、この吸気ポート２０には吸気マニホールド２１を含む吸気管（吸気通路）２２が接続されている。また、吸気ポート２０には、吸気弁２３が設けられておりこの吸気弁２３によって吸気ポート２０が開閉されるようになっている。

また、シリンダヘッド１３には、排気ポート２４が形成され、この排気ポート２４には、排気マニホールド２５を含む排気管（排気通路）１２が接続されている。なお、排気ポート２４には排気弁２６が設けられており、吸気ポート２０と同様に、排気ポート２４はこの排気弁２６によって開閉されるようになっている。

これら吸気管２２及び排気管１２の途中には、ターボチャージャ２７が設けられている。ターボチャージャ２７は、図示しないタービンと、このタービンに連結されたコンプレッサとを有し、エンジン１１からターボチャージャ２７内に排気ガスが流れ込むと、排気ガスの流れによってタービンが回転し、このタービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管２２からターボチャージャ２７内に空気を吸い込んで加圧するようになっている。またターボチャージャ２７の下流側の吸気管２２には、インタークーラ２８が配されている。そして、ターボチャージャ２７で加圧された空気は、インタークーラ２８によって冷却されてエンジン１１の各吸気ポート２０に供給される。

インタークーラ２８の下流側の吸気管２２には、電動アクチュエータの駆動により吸気管（吸気通路）を開閉するスロットルバルブ２９が設けられている。さらに、スロットルバルブ２９の下流側の排気管１２には、ターボチャージャ２７の上流側の排気管１２に連通するＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）３０が接続されている。またこのＥＧＲ管３０にはＥＧＲクーラ３１が設けられ、ＥＧＲ管３０の吸気管２２との接続部分にはＥＧＲ弁３２が設けられている。そしてこのＥＧＲ弁３２が開弁することで、排気管１２を流れる排気ガスの一部がＥＧＲクーラ３１によって冷却された後、吸気管２２に供給されるようになっている。

なおシリンダヘッド１３には、各気筒の燃焼室１７内に燃料を直噴射する電子制御式の燃料噴射弁３３が設けられている。燃料噴射弁３３にはコモンレール３４から燃料が供給される。コモンレール３４にはサプライポンプ３５により燃料タンク（図示なし）の燃料が供給され、エンジン１１の回転速度に応じてサプライポンプ３５から所定圧で燃料がコモンレール３４に供給される。コモンレール３４では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール３４から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁３３に供給される。

ここで、ターボチャージャ２７の下流側の排気管１２には、排気浄化用触媒であるディーゼル酸化触媒（以下、単に酸化触媒と称する）３６及びＮＯｘトラップ触媒３７と、排気浄化用フィルタであるディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter：以下、ＤＰＦと称する）３８とが上流側から順に配されている。また、詳しくは後述するが、ターボチャージャ２７と酸化触媒３６との間の排気管１２には、還元剤（添加剤）である燃料（軽油）を排気管（排気通路）１２内に噴射するインジェクタ５０が設けられている。

酸化触媒３６は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されてなる。酸化触媒３６では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。また、酸化触媒３６における酸化反応が起こるには、酸化触媒３６が所定温度以上に加熱されている必要があるため、酸化触媒３６は可及的にエンジン１１に近い位置に配されていることが好ましい。酸化触媒３６がエンジン１１の熱によって加熱され、エンジン始動時等であっても、比較的短時間で酸化触媒３６を所定温度以上に加熱することができるからである。

ＮＯｘトラップ触媒３７は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持されてなる。そして、ＮＯｘトラップ触媒３７では、酸化雰囲気においてＮＯｘ、すなわち、酸化触媒３６で生成されたＮＯ_２、また酸化触媒３６で酸化されずに排気ガス中に残存するＮＯを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ_２）等に還元する。

また酸化触媒３６で生成されたＮＯ_２の多くはＮＯｘトラップ触媒３７によって吸着・分解（還元）され、吸着・分解されなかった残りのＮＯ_２はＤＰＦ３８での反応により浄化されるようになっている。

通常、エンジン１１から排出される排気ガスは通常リーンであるため、ＮＯｘトラップ触媒３７内が酸化雰囲気となり、ＮＯｘトラップ触媒３７ではＮＯｘが吸着されるのみで吸着されたＮＯｘが分解（還元）されることはない。このため、ＮＯｘトラップ触媒３７に所定量のＮＯｘが吸着されると、ターボチャージャ２７と酸化触媒３６との間の排気管１２に固定されたインジェクタ５０から添加剤である燃料（軽油）が噴射されるようになっている。これにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒３６を通過してＮＯｘトラップ触媒３７に供給され、ＮＯｘトラップ触媒３７内が還元雰囲気となり、吸着されたＮＯｘが分解（還元）される。なおＮＯｘトラップ触媒３７は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と同様に硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸蔵すると共に分解（還元）している。

ＤＰＦ３８は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、ＤＰＦ３８内には、例えば、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路３８ａと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路３８ｂとが交互に配列されている。そして、排気ガスは、まず上流側端部が開放された排気ガス通路３８ａに流入し、隣接する排気ガス通路３８ｂとの間に設けられた多孔質の壁面から下流側端部が開放された排気ガス通路３８ｂに流入して下流側に流出し、この過程において排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が、壁面に衝突したり吸着されたりして捕捉される。

捕捉されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ_２によって酸化（燃焼）されＣＯ_２として排出され、またＤＰＦ３８内に残存するＮＯ_２はＮ_２に分解されて排出されるようになっている。すなわち、ＤＰＦ３８では、排気ガスを浄化して、ＰＭ及びＮＯｘの排出量を大幅に低減できるようになっている。また、ＰＭが燃焼されることで、ＤＰＦ３８の性能がある程度再生される。

ここで、通常は、上述したようにＮＯｘはＮＯｘトラップ触媒３７で吸着されるため、ＤＰＦ３８に供給される排気ガス中のＮＯ_２の量は少なく、ＤＰＦ３８にはＰＭが徐々に堆積されていく。そして、ＤＰＦ３８に所定量のＰＭが堆積すると、排気管１２に固定されているインジェクタ５０から所定量の燃料が噴射されるようになっている。上述したように排気ガスに燃料が混合されると、ＮＯｘトラップ触媒３７では吸着されたＮＯｘが還元されるため、排気ガスに含まれているＮＯｘ（ＮＯ_２）はＮＯｘトラップ触媒３７で吸着されずにＤＰＦ３８に供給される。これにより、ＤＰＦ３８におけるＰＭの燃焼が促進されるようになっている。

なおこれら酸化触媒３６、ＮＯｘトラップ触媒３７及びＤＰＦ３８の上流側近傍及びＤＰＦ３８の下流側近傍には、それぞれ排気温センサ３９が設けられており、これら複数の排気温センサ３９によって、酸化触媒３６、ＮＯｘトラップ触媒３７及びＤＰＦ３８に流入する排気ガスの温度と、酸化触媒３６、ＮＯｘトラップ触媒３７及びＤＰＦ３８から排出される排気ガスの温度を検出している。さらに、酸化触媒３６及びＤＰＦ３８の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ４０が設けられている。また、車両には、図示しないが電子制御ユニット（ＥＣＵ）が設けられており、このＥＣＵには、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、このＥＣＵが、上記各センサからの情報に基づいて、排気浄化装置１０が搭載されたエンジン１１の総合的な制御を行っている。

ここで、図２は、本実施形態に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図である。図２に示すように、還元剤としての燃料を噴射するインジェクタ５０は、本実施形態では、排気管（排気通路）１２に対して略直交する方向に配されている。すなわち、インジェクタ５０は、その軸方向（図２中上下方向）と排気ガスの流れる方向（図２中左右方向）とが略直交するように配されている。そしてインジェクタ５０は、排気管１２に固定された装着部材６０に装着されて固定部材７０によって固定されている。

装着部材６０の中央部には、一端が排気管（排気通路）１２に連通する連通路６１が形成されており、この連通路６１の他端側に、インジェクタ５０が装着される装着孔６２が形成されている。さらに装着孔６２の周囲には冷却水の流路である冷却水路６３が形成されている。

インジェクタ５０は、この装着部材６０の装着孔６２に装着され、ノズル５１が開口する先端面５２が連通路６１内に露出された状態で、固定部材７０によって装着部材６０に固定されている。なおインジェクタ５０は、燃料噴射弁３３と共通するサプライポンプ３５により燃料タンク（図示なし）の燃料が供給されるようになっている。固定部材７０は、例えば、ボルト等の締結部材によって装着部材６０に対して取り外し可能に固定されている。

また装着部材６０には、装着孔６２の連通路６１側の端部近傍と外部とを連通する空気通路６４が設けられている。すなわち装着孔６２にインジェクタ５０が装着された状態で、装着孔６２の内周面とインジェクタ５０の外周面との間には若干の隙間が形成されており、この隙間と外部とが空気通路６４によって連通されている。この空気通路６４と吸気管（吸気通路）１１とが、供給管（供給路）８０によって連通している。例えば、本実施形態では、供給管（供給路）８０の一端側が空気通路６４に接続され、他端側がターボチャージャ２７とスロットルバルブ２９との間、本実施形態では、インタークーラ２８とスロットルバルブ２９との間の吸気管２２に接続されている。

このような構成では、吸気管２２を流れる空気（吸気）の一部が、吸気管２２と排気管１２との内圧差によって、供給管８０、空気通路６４及び装着孔６２を介して連通路６１内に供給される。そして、装着孔６２を通過して連通路６１に供給される空気によってインジェクタ５０の先端部が冷却される。したがって連通路６１内に排気ガスが侵入してもインジェクタ５０の温度上昇が抑えられ、インジェクタ５０の先端面５２及びその周辺部へのデポジットの堆積を抑制することができる。

特に本実施形態では、供給管８０が、インタークーラ２８の下流側の吸気管２２に接続されているため、供給管８０にはインタークーラ２８で冷却された比較的冷たい空気が供給される。したがって、インジェクタ５０をさらに効果的に冷却することができる。勿論、供給管８０は、ターボチャージャ２７とインタークーラ２８との間の吸気管２２に接続されていてもよい。この場合でも、空気（吸気）の温度は排気ガスの温度よりも低いため、インジェクタ５０の先端部は確実に冷却される。

さらに、装着孔６２の開口近傍、つまりインジェクタ５０の先端面５２近傍にデポジットが堆積した場合でも、装着孔６２から連通路６１に空気を供給することでデポジットを吹き飛ばして除去することができるという効果もある。

ここで、空気通路６４は、装着孔６２の径方向の何れの位置に設けられていてもよいが、図３に示すように、装着孔６２の中心部からオフセットした位置（中心線から外れた位置）に接続されていることが好ましい。これにより空気通路６４から供給された空気が装着孔６２内を循環させて、インジェクタ５０がさらに効果的に冷却することができる。

また本実施形態では、供給管８０に、供給管８０における空気の流れを制御する制御弁が設けられている。具体的には、吸気管２２に向かう空気の流れを規制する逆止弁であるチェックバルブ８１と、供給管（供給路）の開閉を行う、例えば、ソレノイドバルブ等からなる開閉弁８２とが、供給管８０に設けられている。

なお本実施形態では、排気ガスの逆流を確実に防止するためにチェックバルブ８１を設けているが、排気ガスが逆流することは稀であるため、チェックバルブ８１は設けられていなくてもよい。

またこれら制御弁としてのチェックバルブ８１及び開閉弁８２は、供給管８０の何れの位置に設けられていてもよいが、供給管８０の吸気管２２側の端部近傍に設けられていることが好ましい。排気管１２内の排気ガスの温度は比較的高いため、排気管１２側に近い位置に設けられていると、これらチェックバルブ８１及び開閉弁８２が排気ガスの熱の影響を受けるのを防止することができる。特に、チェックバルブ８１を設けずに開閉弁８２のみを設ける場合には有効である。つまり、開閉弁８２が供給管８０の吸気管２２側の端部近傍に設けられていることで、排気ガスが多少逆流したとしても開閉弁８２に達して開閉弁８２が損傷してしまうのを抑制することができる。さらに、チェックバルブ８１を開閉弁８２より排気管１２側に設けた場合には、排気ガスが開閉弁８２に達することが防止されるため、開閉弁８２にデポジットが付着することや熱害による作動不良等を防止でき、後述する制御を確実に行うことができる。

そして、このように供給管８０に設けた制御弁としての開閉弁８２を制御して、所定のタイミングで連通路６１に空気を供給する。以下に詳述するように、例えば、インジェクタ５０から燃料を供給した後、つまり燃料を噴射していないタイミングで連通路６１に空気を供給して連通路６１内に空気を充満させる。これにより、インジェクタ５０の先端面５２及び連通路６１の内壁面へのデポジットの堆積をさらに抑制することができる。

図４は、本実施形態に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、まずステップＳ１１でインジェクタ５０による排気管１２への燃料添加が実施されているか否かを判定する。ここで、燃料添加が実施されていない場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１２で開閉弁８２を開く。これにより、吸気管２２を流れる空気（吸気）の一部が、供給管８０、空気通路６４及び装着孔６２を介して連通路６１内に供給され始める。一方、インジェクタ５０から燃料が噴射されている場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、連通路６１内への空気の供給は行われることなく処理が終了する。

ステップＳ１２で開閉弁８２を開いて連通路６１内への空気の供給が開始されると、次に連通路６１内に空気が充満したか否かを判定する。連通路６１内に空気が充満したか否かの判定方法は、特に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、連通路６１内に空気が充満するまでの所定時間Ｔ１を予め調べておき、開閉弁８２を開いている時間Ｔと所定時間Ｔ１との関係で連通路６１内に空気が充満したか否かを判定している。

すなわち、ステップＳ１３で開閉弁８２を開いている時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えたか否かを判定する。そして、開閉弁８２を開いている時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４で開閉弁８２を閉じて処理を終了する。

このように連通路６１内に空気を充満させることで、インジェクタ５０から噴射された燃料を含む排気ガスが連通路６１内から排気管（排気通路）１２に押し出される。すなわち、デポジットが堆積する際のバインダ（接着剤）となる燃料を含む排気ガスを連通路６１から排出させることができる。したがって、塵を含む排気ガスが連通路６１内に侵入したとしてもインジェクタ５０の先端面５２或いは連通路６１の内壁面にデポジットが堆積するのを抑制することができる。勿論、連通路６１内に空気が充満しているため、塵を含む排気ガスが連通路６１内に侵入すること自体を抑制することもできる。

なお本実施形態では、供給管８０をスロットルバルブ２９の上流側の吸気管２２に接続するようにしたが、供給管８０はスロットルバルブ２９の下流側、具体的には、スロットルバルブ２９とＥＧＲ管３０との間の吸気管２２に接続されていてもよい。ＥＧＲ管３０よりも下流側の吸気管２２に供給管８０が接続されていると、ＥＧＲ管３０から吸気管２２に流入した塵を含む排気ガスが、空気（吸気）と共に供給管８０を介して連通路６１に供給されることになる。このため、供給管８０は、ＥＧＲ管３０よりも上流側の吸気管２２に接続されている必要がある。

また、供給管８０をスロットルバルブ２９よりも下流側の吸気管２２に接続する場合、運転状態（例えば、スロットルバルブ２９の開度等）によっては吸気管２２内の圧力が排気管１２内の圧力よりも低くなることがある。このため、スロットルバルブ２９の下流側の吸気管２２に供給管８０が接続されている場合、以下に詳述するように、排気ガスの逆流を考慮して開閉弁８２を適宜制御する必要がある。

図５は、本実施形態に係る排気浄化装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、まずステップＳ２１でインジェクタ５０による排気管１２への燃料添加が実施されているか否かを判定する。ここで、燃料添加が実施されている場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、連通路６１内への空気の供給が行われることなく処理が終了する。燃料添加が実施されていない場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、次にスロットルバルブ２９の下流側の吸気管２２、具体的には吸気マニホールド２１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも大きいか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２２では、排気ガスが供給管８０を逆流しない条件を満たしているか否かを判定している。したがって、判定する条件は、必ずしも吸気マニホールド２１内の圧力の大きさである必要はない。例えば、所定のマップを参照して運転状態に基づいて、逆流しない条件を満たしているか否かを判定するようにしてもよい。

そして、ステップＳ２２で吸気マニホールド２１の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも大きい場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３で開閉弁８２を開く。これにより、吸気管２２を流れる空気（吸気）の一部が、供給管８０、空気通路６４及び装着孔６２を介して連通路６１内に供給され始める。なおステップＳ２２で吸気マニホールド２１の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも小さい場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、連通路６１内への空気の供給が行われることなく処理が終了する。すなわち、ステップＳ２５で開閉弁８２を閉じた状態を維持したまま処理を終了する。

ステップＳ２３で開閉弁８２が開いて連通路６１内への空気の供給が開始されると、次にステップＳ２４で開閉弁８２を開いている時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えたか否かを判定する。そして開閉弁８２を開いている時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えている場合には（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５で開閉弁８２を閉じて処理を終了する。

一方、ステップＳ２４で開閉弁を開いている時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えていない場合には（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２２に戻って吸気マニホールド２１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも大きいまま維持されているか否かを判定する。吸気マニホールド２１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも大きいまま維持されていれば（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、開閉弁８２を開いたまま保持し（ステップＳ２３）、開閉弁８２が開いている時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えた時点で（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、開閉弁を閉じて（ステップＳ２５）、処理を終了する。

ステップＳ２４からステップＳ２２に戻った際に吸気マニホールド２１内の圧力Ｐが所定圧力Ｐ１よりも大きいまま維持されていなかった場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、連通路６１内に空気が充満していない状態であっても開閉弁８２を閉じて（ステップＳ２５）、処理を終了する。これにより、排気ガスが供給管８０内を逆流するのを防止している。

以上のように開閉弁８２を制御することで、供給管８０がスロットルバルブ２９とＥＧＲ管３０との間の吸気管２２に接続されていても連通路６１に良好に空気（吸気）が供給される。したがって、インジェクタ５０の先端面５２や連通路６１の内壁面等へのデポジットの堆積を効果的に抑制することができる。

なお本実施形態では、連通路６１内に空気が充満した時点で、空気の供給を止めるよう開閉弁８２を制御しているが、例えば、燃料噴射が実施されていないときは、常に空気を連通路６１に供給するようにしてもよい。これにより、燃料噴射が実施されていない期間は、連通路６１内には常に空気が充満しているため、排気ガスが連通路６１内に流入するのをより確実に抑えることができる。したがって、インジェクタ５０の先端面５２や連通路６１の内壁面等へのデポジットの堆積をさらに効果的に抑制することができる。ただしこの場合、空燃比のフィードバック制御への影響を考慮して、連通路６１内に供給する空気の流量を適宜決定する必要がある。つまり空気の流量は可及的に少なくすることが好ましい。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る排気浄化装置の要部を示す断面図である。

本実施形態は、装着部材の変形例であり、それ以外の構成は実施形態１と同様である。また同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

具体的には、図６に示すように、本実施形態に係る装着部材６０Ａには、装着孔６２の連通路６１側の端部近傍の周囲に、リング状の空気通路６４Ａが形成され、さらにこの空気通路６４Ａと連通路６１とを連通する噴射口６５が設けられている。また、噴射口６５は、空気通路６４Ａと同様に装着孔６２の周囲に亘って連続的に設けられている。

このような本実施形態の構成では、連通路６１と空気通路６４Ａとを繋ぐ噴射口６５を比較的大きく確保することができる。したがって、供給管８０等を介して連通路６１に空気をさらに良好に供給することができ、インジェクタ５０の先端面５２や連通路６１の内壁面等へのデポジットの堆積を効果的に抑制することができる。

ここで、本実施形態に係る噴射口６５は、インジェクタ５０の軸方向（図中上下方向）を基準として連通路６１の中心側に傾斜する方向に形成されている。特に、図中点線で示すように噴射口６５の中心線の延長線同士が連通路６１内で交差するように形成されていることが好ましい。このような構成では、噴射口６５から連通路６１に空気を連続的に供給することで、インジェクタ５０の先端面５２近傍をエアーカーテンによって塞いでインジェクタ５０と排気管１２を流れる排気ガスとを遮断することができる。これにより、インジェクタ５０と排気ガスとの接触が抑えられるため、インジェクタ５０の先端面５２及びその周囲へのデポジットの堆積をさらに確実に抑制することができる。

なお本実施形態では、噴射口６５を装着孔６２の周囲に亘って連続的に設けているが、勿論、噴射口６５は装着孔６２の周囲に亘って連続的に設けられていなくてもよい。噴射口６５は、装着孔６２の周囲に少なくとも一つ設けられていればよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、供給管８０に制御弁としてのチェックバルブ８１及び開閉弁８２を設けるようにしたが、チェックバルブ８１のみを設けるようにしてもよい。また供給管８０をスロットルバルブ２９の上流側の吸気管２２に接続する場合には、制御弁は設けられていなくてもよい。さらに供給管８０がスロットルバルブ２９の下流側の吸気管２２に接続されている場合でも、排気ガスの逆流が問題にならなければ、制御弁は設けられていなくてもよい。

なお上述の実施形態では、排気浄化装置として、排気管（排気通路）に、排気浄化用触媒である酸化触媒及びＮＯｘトラップ触媒と、排気浄化用フィルタであるＤＰＦとを、上流側から酸化触媒、ＮＯｘトラップ触媒、ＤＰＦの順で配置した例を挙げたが、これら排気浄化用触媒及び排気浄化用フィルタの配置及び種類は特に限定されるものではない。

例えば、図７（ａ）に示すように、ターボチャージャ２７の下流側の排気管１２に、ＮＯｘトラップ触媒３７、酸化触媒３６、ＤＰＦ３８の順で配置するようにしてもよい。また、例えば、図７（ｂ）に示すように、ターボチャージャ２７の下流側の排気管１２に、酸化触媒を設けずに、ＮＯｘトラップ触媒３７とＤＰＦ３８とを順に配置するようにしてもよい。また、例えば、図７（ｃ）に示すように、排気浄化用触媒を設けずに、触媒機能を有するＤＰＦ３８Ａのみを設けた構成としてもよい。すなわち、排気浄化用触媒を兼ねる排気浄化用フィルタであるＤＰＦ３８Ａのみを設けた構成としてもよい。何れにしても、排気浄化用触媒や排気浄化フィルタの上流側に燃料等の添加剤を噴射するインジェクタを有する構成であれば、本発明を採用することで上述したような効果を奏する。

また、上述した実施形態では、ＮＯｘを分解（還元）する排気浄化用触媒として、燃料（軽油）を還元剤としてＮＯｘを分解（還元）するＮＯｘトラップ触媒を例示したが、これに限定されず、例えば、排気ガス中のＮＯｘを選択的に触媒に吸着させ、還元剤としてアンモニアあるいは尿素をインジェクタから噴射してＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）等であってもよい。

また、上述した実施形態では、添加剤として還元剤を添加した例を説明したが、添加剤は還元作用を目的としたものに限らず、排気系に添加するものであれば、例えば、燃焼による昇温を目的とした燃料等であってもよい。

実施形態１に係る排気浄化装置の概略構成を示す図である。 実施形態１に係る排気浄化装置の要部を示す断面図である。 実施形態１に係る排気浄化装置の要部を示す拡大断面図である。 実施形態１に係る排気浄化装置の制御方法を示すフローチャートである。 実施形態１に係る排気浄化装置の制御方法を示すフローチャートである。 実施形態２に係る排気浄化装置の要部を示す断面図である。 排気浄化装置の変形例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 排気浄化装置
１１ エンジン
１２ 排気管（排気通路）
１３ シリンダヘッド
１４ シリンダブロック
１５ シリンダボア
１６ ピストン
１７ 燃焼室
１８ コンロッド
１９ クランクシャフト
２０ 吸気ポート
２１ 吸気マニホールド
２２ 吸気管（吸気通路）
２３ 吸気弁
２４ 排気ポート
２５ 排気マニホールド
２６ 排気弁
２７ ターボチャージャ
２８ インタークーラ
２９ スロットルバルブ
３０ ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）
３１ ＥＧＲクーラ
３２ ＥＧＲ弁
３３ 燃料噴射弁
３４ コモンレール
３５ サプライポンプ
３６ 酸化触媒
３７ ＮＯｘトラップ触媒
３８ ＤＰＦ
３９ 排気温センサ
４０ 酸素濃度センサ
５０ インジェクタ
６０ 装着部材
６１ 連通路
６２ 装着孔
６３ 冷却水路
６４ 空気通路
６５ 噴射口
７０ 固定部材
８０ 供給管（供給路）
８１ チェックバルブ
８２ 開閉弁

Claims (5)

1. ターボチャージャを備えると共に吸気通路に連通するＥＧＲ通路を具備するエンジンの排気浄化装置であって、
   排気通路の前記ターボチャージャよりも下流側に介装される排気浄化用触媒と、
   該排気浄化用触媒よりも上流側に配されると共に前記排気通路に連通する連通路内に先端面が露出した状態で固定され、前記連通路を介して前記排気通路に添加剤を噴射するインジェクタと、
   一端側が前記連通路に連通すると共に他端側が前記ターボチャージャと前記ＥＧＲ通路との間の吸気通路に接続されて前記吸気通路から前記連通路に空気を供給する供給路と、
   を有することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記供給路が、前記ターボチャージャとスロットルバルブとの間の吸気通路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記供給路には、当該供給路における空気の流れを制御する制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記供給路には、前記制御弁の前記連通路側に前記吸気通路側への逆流を防止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 前記インジェクタが装着される装着孔を有する装着部材を具備し、前記供給路の一端側が前記装着孔に接続されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の排気浄化装置。

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