JP2011027023A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】排気通路に設けられた燃料噴射弁におけるデポジットの発生を抑制する。
【解決手段】本発明に係る内燃機関１は、排気通路１２内に燃料を噴射する燃料噴射弁２１と、排気通路内において燃料噴射弁の上流側から燃料噴射弁に向かう排気ガスの流れに対して燃料噴射弁を遮蔽する遮蔽部材２４とを備える。燃料噴射弁の上流側から燃料噴射弁に向かう排気ガスが燃料噴射弁に直接当たることを抑制でき、排気ガスによる燃料噴射弁の加熱、ひいてはこの加熱に起因するデポジット発生を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関に係り、特に、排気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に関する。

例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の排気浄化要素が設けられている。そしてこの排気浄化要素を定期的に再生するため、排気通路に設けられた燃料噴射弁から排気通路内に燃料を噴射供給することが行われている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−１２１４５５号公報

この場合、燃料噴射弁の先端の噴口部が排気通路内に露出し、噴口部の内部に残留した燃料が高温の排気ガスで加熱されて炭化し、固形炭化物すなわちデポジットが生じることがある。このデポジットは、噴口を詰まらせたり針弁等の動きを妨げるなどして、燃料噴射を阻害する原因となり得る。

そこで本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気通路に設けられた燃料噴射弁におけるデポジットの発生を抑制することができる内燃機関を提供することにある。

本発明の一形態によれば、
排気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記排気通路内において前記燃料噴射弁の上流側から前記燃料噴射弁に向かう排気ガスの流れに対して前記燃料噴射弁を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えることを特徴とする内燃機関が提供される。

これによれば、燃料噴射弁の上流側から燃料噴射弁に向かう排気ガスが燃料噴射弁に直接当たることを抑制でき、排気ガスによる燃料噴射弁の加熱、ひいてはこの加熱に起因するデポジット発生を抑制することができる。

好ましくは、前記遮蔽部材が、前記燃料噴射弁の上流側から前記燃料噴射弁に向かう前記排気ガスの流れを遮断する第１位置と、前記燃料噴射弁の上流側から前記燃料噴射弁に向かう前記排気ガスの流れを許容する第２位置とに移動可能である。

こうすると、遮蔽部材が第１位置にあるときには上記の如く排気ガスの燃料噴射弁への直接衝突を防止できる一方、遮蔽部材が第２位置にあるときには排気ガスの燃料噴射弁への直接衝突を許容して、燃料噴射弁からの噴射燃料をこの排気ガスの流れに乗せて円滑に下流側に送ることができる。

好ましくは、前記内燃機関が、前記燃料噴射弁の下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化要素と、前記排気浄化要素を再生すべく前記燃料噴射弁から燃料を噴射するときに前記遮蔽部材を前記第２位置に制御する遮蔽部材制御手段と、をさらに備える。

これにより、燃料噴射弁からの噴射燃料を排気ガスの流れに乗せて円滑に下流側の排気浄化要素に供給することができる。

好ましくは、前記燃料噴射弁と前記遮蔽部材とが、前記排気通路に形成された曲がり部に設けられる。

好ましくは、前記内燃機関が、前記排気通路内に露出された前記燃料噴射弁の噴口部に空気を噴き付けるエアノズルをさらに備える。

これにより、燃料噴射弁の噴口部が空気により洗浄されると共に冷却され、デポジット発生をさらに抑制することができる。

好ましくは、前記内燃機関が、前記燃料噴射弁の噴口部の温度を検出するための温度センサと、前記温度センサにより検出された温度に基づき前記エアノズルを制御するエアノズル制御手段とをさらに備える。

かかるエアノズル制御により、燃料噴射弁の噴口部がデポジットを発生し得るほどの高温になることを未然に防止でき、デポジット発生をより一層抑制することができる。

本発明は、排気通路に設けられた燃料噴射弁におけるデポジットの発生を抑制することができるという、優れた効果を発揮する。

本発明の実施形態に係る内燃機関を示す概略図である。 内燃機関の要部を示す概略図である。 第１位置にある遮蔽板を示す概略図である。 第２位置にある遮蔽板を示す概略図である。 本実施形態の制御の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る内燃機関（エンジン）を示す。本実施形態のエンジン１は、自動車用且つ多気筒の圧縮着火式内燃機関、即ちディーゼルエンジンである。エンジン１はコモンレール式燃料噴射装置を備える。すなわち、燃料タンク２に貯留された燃料が、フィードポンプ３および供給ポンプ４によって高圧ポンプ５に送られ、高圧ポンプ５はその送られてきた燃料を高圧にまで加圧し、コモンレール６に圧送する。供給ポンプ４及び高圧ポンプ５はベルト等の動力伝達部材７を介してエンジン１のクランクシャフト８により駆動される。

コモンレール６内に貯留された高圧燃料は、燃料噴射弁即ちインジェクタ９の開弁時、インジェクタ９から燃焼室１０内に直接噴射供給される。

燃料タンクは、添加剤ポンプを備える添加剤供給管を介して添加剤タンクに連通されている。添加剤ポンプは、不図示のコントローラにより制御され、燃料量に応じて適量の燃料添加剤を燃料タンクへ供給するように構成されている。燃焼室１０から排出された排気ガスは、ターボチャージャ１１のタービン１１ｔを通過した後、その下流側の排気通路１２を流通し、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。エンジン１はＥＧＲ装置１３をも含む。ＥＧＲ装置は、排気通路１２内（特にタービン上流側の排気マニホールド内）の排気ガスを吸気通路１４に還流させるためのＥＧＲ通路１５と、ＥＧＲ通路１５を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１６と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁１７とを備える。

排気通路１２には、排気ガス中の未燃成分（炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯ）を酸化して浄化する酸化触媒１８と、排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒１９と、排気ガス中の微粒子ＰＭを捕集焼却するパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）２０とが上流側から順に直列に設けられている。これら酸化触媒１８、ＮＯｘ触媒１９およびＤＰＦ２０は、それぞれ第１、第２および第３の排気浄化要素をなす。

また、排気通路１２には、主にＮＯｘ触媒１９およびＤＰＦ２０の再生を行うべく、燃料を排気通路１２内に噴射する燃料噴射弁２１が設けられている。以下、この燃料噴射弁２１を排気インジェクタと称する。排気インジェクタ２１は、酸化触媒１８の上流側で且つタービン１１ｔの下流側の排気通路１２に配置されている。排気インジェクタ２１の先端部には、燃料の出口となる一乃至複数の噴口（図示せず）を備えた噴口部２１Ａ（図２参照）が形成され、この噴口部２１Ａが排気通路１２内に配置され、排気通路１２内で露出されている。排気インジェクタ２１には、燃料配管２２を通じて供給ポンプ４から燃料が供給される。

また、エンジン１には制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）５０が設けられる。ＥＣＵ５０はいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。前述のインジェクタ９、高圧ポンプ５、ＥＧＲ弁１７および排気インジェクタ２１はＥＣＵ５０によって制御される。またＥＣＵ５０には、図示しないアクセル開度センサ、エンジン回転速度センサおよび空気量センサから、それぞれアクセル開度、エンジン回転速度および吸入空気量の検出信号が入力される。

さらに、酸化触媒１８の直前位置における排気通路１２には排気温センサ２３が設けられ、ＥＣＵ５０には排気温度の検出信号が排気温センサ２３から入力される。

特に、酸化触媒１８の上流側の排気通路１２内には、排気インジェクタ２１の上流側から排気インジェクタ２１に向かう排気ガスの流れに対して排気インジェクタ２１を遮蔽する遮蔽部材としての遮蔽板２４が設けられている。図２にも詳しく示すが、排気通路１２の途中には、車載レイアウトの都合等により曲げられた曲がり部としての曲管部１２Ａが形成されており、この曲管部１２Ａに排気インジェクタ２１と遮蔽板２４とが設けられている。遮蔽板２４は曲管部１２Ａの中に配置されている。本実施形態では曲管部１２Ａの曲がり角は約９０°とされているが、この曲がり角は任意に設定可能である。

曲管部１２Ａの下流側には直線部として直管部１２Ｂが連なっており、この直管部１２Ｂに酸化触媒１８、ＮＯｘ触媒１９およびＤＰＦ２０が設けられている。排気インジェクタ２１は直管部１２Ｂの中心軸にほぼ平行に、曲管部１２Ａの外側コーナー部に取り付けられ、排気インジェクタ２１の先端の噴口部２１Ａを酸化触媒１８に向けるように配置されている。そして排気インジェクタ２１の噴口から噴射された燃料ができるだけ排気通路１２の内壁に当たらずに酸化触媒１８に到達できるようになっている。

遮蔽板２４は可動である。すなわち、遮蔽板２４は、曲管部１２Ａのほぼ中心部を貫通する回転軸２５を有し、サーボモータ等のアクチュエータ２６により回転移動されるバタフライ式である。そして遮蔽板２４は、少なくとも、排気インジェクタ２１の上流側から排気インジェクタ２１に向かう排気ガスの流れを遮断する図１及び図３に示すような第１位置（閉位置）θ１と、排気インジェクタ２１の上流側から排気インジェクタ２１に向かう排気ガスの流れを許容する図２及び図４に示すような第２位置（開位置）とに移動可能である。

遮蔽板２４が第１位置にあるとき、遮断された排気ガスが遮蔽板２４を迂回できるよう、曲管部１２Ａの内側コーナー部には膨出部１２Ｃが形成され、ほぼ２倍の排気通路断面積を確保するようになっている。また遮蔽板２４が第１位置にあるとき遮蔽板２４の外周端縁２４Ａのほぼ全長が排気通路内壁に密着するよう、遮蔽板２４の外周端縁２４Ａは排気通路内壁に倣う円弧形状とされている。

これにより、遮蔽板２４が第１位置に位置されると、排気インジェクタ２１の上流側から排気インジェクタ２１に向かう排気ガスの流れはほぼ全量遮断され、排気インジェクタ２１への排気ガスの直接衝突が防止される。そして排気インジェクタ２１はそのような排気ガスの流れに対してほぼ完全に遮蔽される。遮蔽板２４により遮断された排気ガスは、向きを変えられ、遮蔽板２４の内側コーナー部を通過するようになる。

他方、遮蔽板２４が第２位置にあるとき、遮蔽板２４は膨出部１２Ｃに設けられた座部２７に着座する。そして排気ガスは遮蔽板２４の外側コーナー部を通過して排気インジェクタ２１に直接当たるようになる。

このような遮蔽板２４の角度位置制御はＥＣＵ５０およびアクチュエータ２６により実行される。なおアクチュエータ２６には、遮蔽板２４の角度位置を検出しその角度位置をフィードバック制御するため、回転エンコーダ、磁気センサ或いは光学センサといった角度センサが設けられている。

加えて、曲管部１２Ａには、排気通路１２内に露出された排気インジェクタ２１の先端の噴口部２１Ａに、洗浄冷却用の空気を噴き付けるエアノズル２８が設けられている。エアノズル２８は、その先端の空気出口が排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａ、好ましくはその噴口に向けられている。またエアノズル２８は、排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａの直下流側の位置に配置され、排気インジェクタ２１の軸心方向に対し斜めに向けられている。エアノズル２８は、エア配管２９を介して、加圧空気供給源としてのエアタンク３０から加圧エアを供給される。エアノズル２８はＥＣＵ５０により制御される。

図２に示すように、排気インジェクタ２１には、その噴口部２１Ａの温度を検出するための温度センサ３１が設けられている。そしてＥＣＵ５０は、詳しくは後述するが、温度センサ３１により検出された噴口部温度に基づきエアノズル２８を制御する。

さて、各排気浄化要素に関して、酸化触媒１８は、基材表面上のコート材に白金等の貴金属を多数分散配置させてなり、排気中のＨＣ及びＣＯを酸化して浄化する。もっともディーゼルエンジンの場合、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆは理論空燃比（例えば１４．６）よりも著しくリーンであり、空気過剰率λは１より大きい。よって排気中に含まれるＨＣ及びＣＯの量は比較的少ない。またディーゼルエンジンの場合、排気温度が比較的低温であり、メインとなるＮＯｘ触媒１９やＤＰＦ２０の触媒が活性化しづらい。よってＨＣ及びＣＯの酸化熱で排気ガスを加熱し、この排気ガスでＮＯｘ触媒１９及びＤＰＦ２０を加熱し、両者の活性化を促進すべく、酸化触媒１８が設けられている。

次に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（LNT: Lean NOx Trap）１９は、アルミナＡｌ₂Ｏ₃等の酸化物からなる基材表面に、白金Ｐｔ等の貴金属とＮＯｘ吸収成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓ等のアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ等のアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ等の希土類から選択された少なくとも一つからなる。

ＮＯｘ触媒１９はＮＯｘの吸放出作用を有する。すなわち、触媒に供給される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンのとき（触媒が酸素過剰雰囲気にあって空気過剰率λが１より大きいとき）、触媒は排気ガス中のＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵する。他方、触媒に供給される排気ガスの空燃比が理論空燃比又はこれよりリッチのとき（触媒が酸素不足雰囲気にあって空気過剰率λが１以下のとき）、触媒は吸蔵したＮＯｘを放出する。この放出されたＮＯｘは雰囲気ガスに含まれる還元剤（主にＨＣ）と触媒内で反応し、Ｎ₂に還元される。これによりＮＯｘの大気への排出が防止される。

ＮＯｘ触媒１９は、飽和状態（満杯）までＮＯｘを吸蔵するとそれ以上ＮＯｘを吸蔵できない。そのため、ＮＯｘ触媒１９のＮＯｘ吸蔵能を回復又は維持すべく、ＮＯｘ触媒から吸蔵ＮＯｘを放出させるＮＯｘ再生が定期的に実行される。このとき、排気インジェクタ２１から燃料を噴射して排気ガスの空燃比をリッチ化する（即ち、排気ガスの空燃比を理論空燃比より小さくする）リッチスパイクが実行される。

他方、燃料に含まれる硫黄（Ｓ）分に起因して、ＮＯｘ触媒１９が排気ガス中の硫黄成分をＢａＳＯ₄などの硫酸塩として吸蔵し、被毒（Ｓ被毒）してしまうことがある。Ｓ被毒が生じるとＮＯｘ吸蔵能が低下してしまう。そこで硫酸塩をＮＯｘ触媒から脱離させるＳ被毒再生或いはＳパージが実行される。このときにも、排気インジェクタ２１から燃料を噴射して排気ガスの空燃比をリッチ化する。但し、硫酸塩は硝酸塩に比べて安定なため、排気空燃比をリッチ化しただけでは触媒から脱離されない。硫酸塩を脱離させるためには、ＮＯｘ触媒を高温（例えば４００℃以上）とした上でリッチ雰囲気におく必要がある。よってこの高温リッチ化を目的とするリッチスパイクを高温リッチスパイクと称する。なお脱離した硫酸塩は触媒内で硫黄酸化物（ＳＯｘ）に分解される。ＮＯｘ再生はＳ被毒再生よりも低温で可能なので（例えば２００〜３００℃程度）、Ｓ被毒再生を行うとＮＯｘ再生も同時に実行される。

次に、ＤＰＦ２０は、排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集して除去するものであり、ハニカム形状の耐熱性基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのもの、あるいは網の目構造のフォーム形状のものなど、ＰＭを物理的に捕集するあらゆるタイプのフィルタを用いることができる。本実施形態では、ＤＰＦ内部にＰｔ等の貴金属を担持させた所謂連続再生式の触媒付きＤＰＦを用いている。この場合、ＤＰＦに供給された排気中のＨＣが触媒作用で酸化、燃焼し、このとき同時にＤＰＦ内部に堆積しているＰＭが燃焼除去される。

ＤＰＦは比較的低温下でも作動し得るが、堆積ＰＭ量が所定量を超えたときには、そのＰＭを強制的に燃焼除去してＰＭ捕集能を回復させるフィルタ再生を行う必要がある。このフィルタ再生を行う際にも、排気インジェクタ２１から燃料を噴射して排気ガスの空燃比をリッチ化する。なおＤＰＦ２０に堆積したＰＭ量は、図１に示した差圧センサ３２の検出値に基づき、ＥＣＵ５０により推定される。

これらＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生およびフィルタ再生の少なくとも一つを実行する際、遮蔽板２４は図４に示すような第２位置に制御される。すると排気ガスは、排気インジェクタ２１を通過してその下流側に流れる。このとき同時に排気インジェクタ２１から燃料が噴射され、噴射された燃料は排気ガスの流れに乗って酸化触媒１８、ＮＯｘ触媒１９及びＤＰＦ２０に円滑に供給される。

ＮＯｘ再生時には排気インジェクタ２１から比較的短時間（例えば１０数秒程度）の間、燃料が噴射される。他方、Ｓ被毒再生時には排気インジェクタ２１から比較的長時間（例えば１０数分程度）の間、間欠的または連続的に燃料が噴射される。すると排気中のＨＣの一部が先ず酸化触媒１８で酸化、燃焼され、残部のＨＣを含むリッチな高温排気ガスが酸化触媒１８から排出される。このリッチな高温排気ガスによりＮＯｘ触媒１９が加熱され、高温となり、ＮＯｘ触媒１９に吸蔵されていた硫酸塩がＨＣにより脱離分解される。

フィルタ再生時にもＳ被毒再生時と同様の原理でＤＰＦ２０が加熱され、ＤＰＦ２０に供給されたＨＣがＤＰＦ２０内で燃焼するのと同時に堆積ＰＭが燃焼させられる。但し、このときには堆積ＰＭの燃焼に十分な酸素が必要なので、排気インジェクタ２１から間欠的に燃料を噴射するのが好ましい。こうすれば燃料未噴射時に、必要な酸素をＤＰＦ２０に供給できるからである。

ところで、これら再生時以外にも排気ガスを排気インジェクタ２１に当ててしまうと、排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａの内部或いはその外壁に残留した燃料が、高温の排気ガスで加熱されて炭化し、固形炭化物すなわちデポジットとなる可能性がある。このデポジットは、噴口を詰まらせたり針弁等の動きを妨げるなどして、燃料噴射を阻害する原因となり得る。

そこで、これら再生時以外には、遮蔽板２４は図３に示すような第１位置に制御される。すると排気ガスは、遮蔽板２４によって遮断されると同時に向きを変えられ、排気インジェクタ２１を迂回するようになる。これによって、排気インジェクタ２１の上流側からくる排気ガスの排気インジェクタ２１への直接衝突を防止し、排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａの排気ガスによる加熱、ひいては残留燃料のデポジット化を防止或いは抑制することができる。

なお、このような加熱およびデポジット化をさらに抑制するため、排気インジェクタ２１に水冷機構を設けるのが好ましい。

加えて、再生終了直後或いは排気インジェクタ２１からの燃料噴射直後、エアノズル２８が作動され、排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａにはエアノズル２８から加圧エアが噴射供給される。すると、この加圧エアにより、噴口部２１Ａに付着した燃料が吹き飛ばされると共に、噴口部２１Ａが冷却される。これにより噴口部２１Ａの加熱およびデポジット生成をさらに抑制することができる。

特に、排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａに埋設された温度センサ３１により所定値以上の温度が検出されたとき、ＥＣＵ５０がエアノズル２８を作動させる。これにより排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａを常に所定値未満の温度に制御でき、噴口部２１Ａの加熱およびデポジット生成を確実に抑制することができる。

以下、図５を参照しつつ、本実施形態における制御の手順を説明する。本制御はＥＣＵ５０により実行される。

本制御は、エンジン始動と同時に開始される。最初のステップＳ１０では、遮蔽板２４が第１位置に制御される。これにより通常時、排気ガスが排気インジェクタ２１に直接当たることが防止され、排気インジェクタ２１が排気ガスの熱から保護される。

ステップＳ１２では、排気温センサ２３の検出値に基づきＥＣＵ５０により推定されたいずれかの排気浄化要素（例えばＮＯｘ触媒１９）の温度Ｔｅが所定温度Ｔｅｓを超えているか否かが判断される。所定温度Ｔｅｓは、酸化触媒１８、ＮＯｘ触媒１９及びＤＰＦ２０の全てが活性化するような温度のうちの最低温度付近に設定されている。Ｔｅ≦Ｔｅｓの場合、ステップＳ１０に戻り、Ｔｅ＞Ｔｅｓの場合、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ５０に予め設定ないしプログラムされている制御モードが、ＮＯｘ触媒１９及びＤＰＦ２０の少なくともいずれか一方を再生するための再生モードに移行したか否かが判断される。この移行は、再生が必要となる所定条件が成立したときになされる。制御モードが再生モードに移行していなければ、ステップＳ１０に戻り、制御モードが再生モードに移行したならば、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、遮蔽板２４が第２位置に制御される。これにより排気ガスが排気インジェクタ２１に直接当たりつつその下流側へと流れるようになる。

ステップＳ１８では、再生モードが実行される。すなわち、排気インジェクタ２１から燃料が噴射され、ＮＯｘ再生、Ｓ被毒再生およびフィルタ再生の少なくとも一つが実行される。

次いでステップＳ２０では、再生モード開始時からＥＣＵ５０により計測されている経過時間ｔが所定時間ｔｓ以上となったか否かが判断される。経過時間ｔが所定時間ｔｓ以上となっていなければステップＳ１６に戻る。他方、経過時間ｔが所定時間ｔｓ以上となっていればステップＳ２２に進んで再生モードが終了される。これにより排気インジェクタ２１からの燃料噴射が停止される。

その後ステップＳ２４では、遮蔽板２４が元の第１位置に制御され、再び排気インジェクタ２１が遮蔽板２４により遮熱される。

次いでステップＳ２６では、温度センサ３１により検出された排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａの温度Ｔｉが、所定温度Ｔｉｓ以上となっているか否かが判断される。この所定温度Ｔｉｓは、噴口部２１Ａにデポジットが生じる可能性のある最低温度付近に設定されている。

噴口部温度Ｔｉが所定温度Ｔｉｓ以上となっている場合、ステップＳ２８でエアノズル２８が所定時間作動される。するとエアノズル２８から噴射された加圧エアにより、噴口部２１Ａに付着した燃料が吹き飛ばされ、同時に噴口部２１Ａが冷却される。これにより噴口部２１Ａにおけるデポジットの生成を一層確実に抑制することができる。このエアノズル作動後、本制御は終了される。なおエアノズル２８は連続的に作動させても、間欠的に作動させてもよい。

他方、噴口部温度Ｔｉが所定温度Ｔｉｓ未満であるときには、エアノズル２８が作動させられずに本制御が終了される。このときにはデポジット生成の可能性が低いからである。

なお、エアノズル作動開始と同時に噴口部２１Ａ温度Ｔｉをモニタリングし、噴口部温度Ｔｉが所定温度Ｔｉｓ未満に達したときにエアノズルを停止するようにしてもよい。また、通常時においても噴口部温度Ｔｉをモニタリングし、噴口部温度Ｔｉと所定温度Ｔｉｓとの比較によりエアノズル２８を作動または停止させるようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、遮蔽板２４により、高温の排気ガスが排気インジェクタ２１に直接当たることが防止され、排気インジェクタ２１の噴口部２１Ａにおけるデポジット生成を確実に抑制することができる。

また、遮蔽板２４が可動であり、第１位置と第２位置とに移動可能であるので、再生時等必要なときに排気インジェクタ２１に排気ガスを直接供給でき、実用性および利便性を高められる。

そして排気インジェクタ２１でのデポジット生成が抑制される結果、排気インジェクタ２１からの燃料噴射量を狙い通りに正確に制御でき、再生の精度及び信頼性を向上することができる。例えば、燃料噴射量不足に起因する触媒の昇温不足やリッチ化不足、ひいてはこれらに起因する再生時間長期化および燃費悪化を未然に防止できる。また、燃料噴射量指示値から触媒温度を推定して燃料噴射量をフィードバック制御するようなシステムでは、燃料噴射量の指示値と実際値とのずれに基づく触媒温度の推定ずれを防止し、硫黄被毒再生時等に不十分な脱離処理となって硫黄被毒状態が継続するといった事態を回避できる。

本実施形態の如く、排気インジェクタ２１と遮蔽板２４とを曲管部１２Ａに設けた場合には次の利点がある。すなわち、排気通路に排気インジェクタ２１及び遮蔽板２４のような複数の別部品を取り付ける場合、その取付部は剛性及び取付精度確保等の観点から鋳鉄製とするのが好ましい。このとき取付部を直管部とすると取付部自体が大きく重くなってコスト上も不利である。しかし、取付部を曲管部とすれば、取付部を小型化、軽量化でき、コスト上も有利である。従って排気インジェクタ２１と遮蔽板２４は、曲管部１２Ａに設けるのが好ましい。なお、本実施形態ではエアノズル２８も曲管部１２Ａに設けているので当該利点をさらに増長できる。

ところで、エアノズル２８については上記以外の作動及び制御も可能である。例えば、硫黄被毒再生およびフィルタ再生の少なくとも一方の実行時、排気インジェクタ２１からの燃料噴射に加えてエアノズル２８からエア供給を実行してもよい。こうすると供給エアを利用して酸化触媒１８およびＤＰＦ２０での酸化反応を促進でき、当該再生に有利となる可能性がある。また、噴射燃料と供給エアとの混合攪拌も期待でき、これも当該再生に有利となる可能性がある。

上記制御では遮蔽板２４を第１位置に復帰移動させた後にエアノズル２８を作動させている。このため、供給エアを遮蔽板２４で跳ね返らせて排気インジェクタ２１にぶつけると共に、遮蔽板２４からエアノズル２８までの半閉空間にエアを供給できる。よって、加圧エアを効率的に使用することができ、冷却効率および洗浄効率を向上することができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態を採用することも可能である。例えば、内燃機関は火花点火式内燃機関、とりわけ直噴リーンバーンガソリンエンジンであってもよい。遮蔽部材は固定式であってもよく、また板形状以外のもの（例えばブロック状のもの）であってもよい。遮蔽部材を可動式とする場合、これは排気通路内に出没可能なシャッターの如き構成であっても構わない。

１ 内燃機関
１２ 排気通路
１２Ａ 曲管部
１８ 酸化触媒
１９ ＮＯｘ触媒
２０ パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２１ 燃料噴射弁（排気インジェクタ）
２１Ａ 噴口部
２４ 遮蔽板
２８ エアノズル
３１ 温度センサ
５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (6)

1. 排気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記排気通路内において前記燃料噴射弁の上流側から前記燃料噴射弁に向かう排気ガスの流れに対して前記燃料噴射弁を遮蔽する遮蔽部材と、
   を備えることを特徴とする内燃機関。
2. 前記遮蔽部材が、前記燃料噴射弁の上流側から前記燃料噴射弁に向かう前記排気ガスの流れを遮断する第１位置と、前記燃料噴射弁の上流側から前記燃料噴射弁に向かう前記排気ガスの流れを許容する第２位置とに移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記燃料噴射弁の下流側の前記排気通路に設けられた排気浄化要素と、
   前記排気浄化要素を再生すべく前記燃料噴射弁から燃料を噴射するときに前記遮蔽部材を前記第２位置に制御する遮蔽部材制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記燃料噴射弁と前記遮蔽部材とが、前記排気通路に形成された曲がり部に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
5. 前記排気通路内に露出された前記燃料噴射弁の噴口部に空気を噴き付けるエアノズルをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
6. 前記燃料噴射弁の噴口部の温度を検出するための温度センサと、前記温度センサにより検出された温度に基づき前記エアノズルを制御するエアノズル制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。

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