JP2018123698A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関高負荷運転時にノッキングをより確実に制限しつつ、機関低負荷運転時に燃焼をより確実に安定させる。【解決手段】排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒１１を機関排気通路内に配置する。ＮＯｘ浄化触媒上流の機関排気通路と機関吸気通路とを上流側ＥＧＲ通路２１ｕにより連結し、ＮＯｘ浄化触媒下流の機関排気通路と機関吸気通路とを下流側ＥＧＲ通路２１ｄにより連結する。上流側ＥＧＲ通路内に上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び酸化触媒２３を配置し、下流側ＥＧＲ通路内に下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄを配置する。機関負荷が低いときには機関負荷が高いときに比べて、機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの総量に対する、上流側ＥＧＲ通路を介して機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの量の割合が大きくなるように、上流側ＥＧＲ制御弁及び下流側ＥＧＲ制御弁を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

機関排気通路内に配置され、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、ＮＯｘ浄化触媒上流の機関排気通路と機関吸気通路とを互いに連結する上流側ＥＧＲ通路と、ＮＯｘ浄化触媒下流の機関排気通路と機関吸気通路とを互いに連結する下流側ＥＧＲ通路と、上流側ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガス量を制御する上流側ＥＧＲ制御弁と、下流側ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガス量を制御する下流側ＥＧＲ制御弁と、を備え、機関負荷が低くなるにつれて上流側ＥＧＲ制御弁のバルブリフト量を大きくし、機関負荷が高くなるにつれて下流側ＥＧＲ制御弁のバルブリフト量を大きくする、内燃機関の排気浄化装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。

上流側ＥＧＲ通路からのＥＧＲガス中のＮＯｘ濃度は比較的高く、下流側ＥＧＲ通路からのＥＧＲガス中のＮＯｘ濃度は比較的低い。したがって、特許文献１では、機関低負荷運転時における混合気中のＮＯｘ濃度は高く、機関高負荷運転時における混合気中のＮＯｘ濃度は低い。一方、筒内ガス中のＮＯｘ濃度が高くなると混合気の圧縮自着火が促進され、ＮＯｘ濃度が低くなると圧縮自着火すなわちノッキングが制限される。したがって、特許文献１によれば、機関低負荷運転時にＮＯｘによる圧縮自着火促進作用が得られるので燃焼が安定し、機関高負荷運転時においてノッキングが制限される。

特開２００１−１５２８５５号公報

しかしながら、本願発明者らによれば、ＥＧＲガス中に炭化水素が含まれていると、ＮＯｘによる混合気の圧縮自着火促進作用が弱められるおそれがあることが判明した。この点、特許文献１では、上流側ＥＧＲ通路から供給されるＥＧＲガスはまったく触媒を通過していないので比較的多量の低級炭化水素を含んでいる。その結果、機関低負荷運転時に混合気中のＮＯｘ濃度を高くしたとしても、混合気の圧縮自着火が十分に促進されないおそれがあり、安定した燃焼が得られないおそれがある。

本発明によれば、機関排気通路内に配置され、排気ガス中のＮＯｘを浄化するように構成されているＮＯｘ浄化触媒と、前記ＮＯｘ浄化触媒上流の前記機関排気通路と機関吸気通路とを、酸化触媒を介して互いに連結する上流側ＥＧＲ通路と、前記ＮＯｘ浄化触媒下流の前記機関排気通路と前記機関吸気通路とを、酸化触媒を介することなく互いに連結する下流側ＥＧＲ通路と、前記上流側ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスの量を制御するように構成されている上流側ＥＧＲ制御弁と、前記下流側ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスの量を制御するように構成されている下流側ＥＧＲ制御弁と、機関負荷が低いときには機関負荷が高いときに比べて、前記機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの総量に対する、前記上流側ＥＧＲ通路を介して前記機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの量の割合が大きくなるように、前記上流側ＥＧＲ制御弁及び前記下流側ＥＧＲ制御弁を制御するように構成されているＥＧＲ制御部と、を備えた、内燃機関の排気浄化装置が提供される。

機関高負荷運転時にノッキングをより確実に制限しつつ、機関低負荷運転時に燃焼をより確実に安定させることができる。

本発明による第１実施例の内燃機関の全体図である。 内燃機関の部分断面図である。 電子制御ユニットの機能を示すブロック図である。 燃焼形態及び上流側部分割合を示す線図である。 上流側部分割合の別の例を示す線図である。 本発明による第１実施例のＥＧＲ制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。 本発明による第２実施例の内燃機関の全体図である。 本発明による第１実施例のＥＧＲ制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。 本発明による第３実施例の内燃機関の全体図である。 本発明による第３実施例のＥＧＲ制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。 ＥＧＲ装置の別の実施例を示す、内燃機関の全体図である。 ＥＧＲ装置の更に別の実施例を示す、内燃機関の全体図である。

図１は本発明による第１実施例を示している。図１を参照すると、内燃機関本体１は、複数、例えば４つの気筒２を備える。気筒２はそれぞれ対応する吸気枝管３を介してサージタンク４に連結され、サージタンク４は吸気ダクト５を介してエアクリーナ６に連結される。吸気ダクト５内には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ７と、スロットル弁８とが順次配置される。また、気筒２は排気マニホルド９を介して排気管１０に連結され、排気管１０はＮＯｘ浄化触媒１１の入口に連結される。ＮＯｘ浄化触媒１１の出口には排気管１２が連結される。

ＮＯｘ浄化触媒１１は排気ガス中のＮＯｘを浄化、すなわち窒素に還元するように構成されている。ＮＯｘ浄化触媒１１は少なくとも、リーン空燃比のもとでＮＯｘを浄化するのに適した触媒を含む。本発明による第１実施例では、ＮＯｘ浄化触媒１１は、理論空燃比よりもリーンの空燃比のもとでＮＯｘを浄化するのに適した触媒と、ほぼ理論空燃比のもとでＮＯｘを浄化するのに適した触媒とを含む。

ほぼ理論空燃比のもとでＮＯｘを浄化するのに適した触媒には、例えば、三元触媒が含まれる。三元触媒は貴金属触媒を含む。貴金属触媒は例えば白金Ｐｔ及びロジウムＲｈの少なくとも１つを含む。

一方、理論空燃比よりもリーンの空燃比のもとでＮＯｘを浄化するのに適した触媒には、例えば、選択還元触媒及びＮＯｘ吸蔵触媒が含まれる。選択還元触媒は例えばチタニアＴＩＯ_２担体に担持された酸化バナジウムＶ_２Ｏ_５、又は、ゼオライト担体に担持された銅Ｃｕを含む。選択還元触媒は、酸化雰囲気のもとで排気ガス中に含まれる還元剤、例えば炭化水素、アンモニアによってＮＯｘを選択的に還元する。ＮＯｘ吸蔵触媒は貴金属触媒及び塩基性層を含む。貴金属触媒は白金Ｐｔ及びロジウムＲｈの少なくとも１つを含む。塩基性層は、カリウムＫ、ナトリウムＮａ、及びセシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ及びカルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタノイドのような希土類、並びに、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ及びイリジウムＩｒのようなＮＯｘに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも１つを含む。吸気通路、燃焼室、及びＮＯｘ吸蔵触媒上流の排気通路に供給された空気及び燃料の比を排気ガスの空燃比と称し、吸収と吸着とを包含する用語として吸蔵という用語を用いると、ＮＯｘ吸蔵触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したＮＯｘを放出し還元する。なお、ＮＯｘ吸蔵触媒は貴金属触媒を備えているので、三元触媒としても機能する。

また、本発明による第１実施例では、燃焼室にＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスを供給するように構成されているＥＧＲ装置２０が設けられる。ＥＧＲ装置２０は、ＮＯｘ浄化触媒１１上流に位置する排気マニホルド９とサージタンク４とを互いに連結する上流側ＥＧＲ通路２１ｕと、ＮＯｘ浄化触媒１１下流に位置する排気管１２とサージタンク４とを互いに連結する下流側ＥＧＲ通路２１ｄと、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に配置され、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内を流れるＥＧＲガスの量を制御するように構成されている例えば電磁式の上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕと、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内に配置され、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内を流れるＥＧＲガスの量を制御するように構成されている例えば電磁式の下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄと、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に配置された酸化触媒２３と、を備える。

一方、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内には酸化触媒２３が配置されていない。したがって、本発明による第１実施例では、ＮＯｘ浄化触媒１１上流の機関排気通路と機関吸気通路とを、酸化触媒２３を介して互いに連結する上流側ＥＧＲ通路２１ｕと、ＮＯｘ浄化触媒１１下流の機関排気通路と機関吸気通路とを、酸化触媒を介することなく互いに連結する下流側ＥＧＲ通路２１ｄとが設けられる、ということになる。

図２は、本発明による第１実施例の内燃機関本体１を詳細に示している。図２を参照すると、３０はシリンダブロック、３１はシリンダヘッド、３２はピストン、３３は燃焼室、３４は吸気ポート、３５は吸気弁、３６は吸気弁３５の動弁機構、３７は排気ポート、３８は排気弁、３９は排気弁３８の動弁機構、４０は燃焼室３３のほぼ中央に配置された燃料噴射弁、４１は燃料噴射弁４０に隣接配置された点火栓、をそれぞれ示す。本発明による第１実施例では、燃料としてガソリンが用いられる。別の実施例（図示しない）では燃料として軽油が用いられる。この場合、点火栓４１は省略される。

再び図１を参照すると、電子制御ユニット５０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス５１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４、入力ポート５５及び出力ポート５６を具備する。アクセルペダル５９には、機関負荷を表すアクセルペダル５９の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ６０が接続される。エアフローメータ７及び負荷センサ６０の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器５７を介して入力ポート５５に入力される。更に、クランクシャフトが例えば３０度回転するごとに出力パルスを発生するクランク角センサ６１が入力ポート５５に接続される。ＣＰＵ５４ではクランク角センサ６１からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート５６はそれぞれ対応する駆動回路５８を介して、スロットル弁８のアクチュエータ、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄ、燃料噴射弁４０、及び点火栓４１にそれぞれ接続される。

図３は本発明による第１実施例における電子制御ユニット５０の機能を示すブロック図を示している。図３を参照すると、電子制御ユニット５０は、燃焼制御部５０ａ及びＥＧＲ制御部５０ｂを備える。

燃焼制御部５０ａは、機関運転状態に基づいて空燃比を制御するように構成されている。すなわち、本発明による第１実施例では、図４に示されるように、機関負荷Ｌがあらかじめ定められた設定負荷Ｌｘよりも低いときには、空燃比が例えば理論空燃比よりもリーンの空燃比に設定され、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも高いときには空燃比がほぼ理論空燃比に設定される。

また、燃焼制御部５０ａは、燃焼室３３で行われる燃焼形態を機関運転状態に基づいて制御するように構成されている。すなわち、本発明による第１実施例では、図４に示されるように、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いときには圧縮自着火燃焼が行われ、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも高いときには火花点火燃焼が行われる。

圧縮自着火燃焼を行うべきときには、例えば吸気行程又は圧縮行程に燃料噴射が行われ、それにより燃焼室３３内にほぼ均質な予混合気が形成される。この予混合気は次いで、ピストン３２の上昇に伴い圧縮され、それにより自着火し、燃焼する。この場合、燃焼室３３内の多数の位置における予混合気の温度がほぼ同時に自己着火温度に到達し、当該多数の位置において燃焼がほぼ一斉に開始されると考えられている。このように圧縮自着火燃焼では点火栓４１による点火作用が行われない。

これに対し、火花点火燃焼を行うべきときには、例えば吸気行程に燃料噴射が行われ、それにより燃焼室３３内にほぼ均質な予混合気が形成される。この予混合気は次いで点火栓４１によって点火され、火炎伝播燃焼される。

なお、別の実施例（図示しない）では、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いときにも火花点火燃焼が行われる。

一方、ＥＧＲ制御部５０ｂは上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄを制御するように構成されている。詳しく説明すると、本発明による第１実施例では、サージタンク４又は燃焼室３３に供給されるＥＧＲガスの総量は、上流側ＥＧＲ通路２１ｕを介してサージタンク４に供給されるＥＧＲガスの量と、下流側ＥＧＲ通路２１ｄを介してサージタンク４に供給されるＥＧＲガスの量との合計である。ここで、サージタンク４に供給されるＥＧＲガス総量に対する、上流側ＥＧＲ通路２１ｕを介して供給されるＥＧＲガスの量の割合を上流側部分割合ＲＵと称すると、本発明による第１実施例では、図４に示されるように、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いときには上流側部分割合ＲＵが１となり、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも高いときには上流側部分割合ＲＵがゼロとなるように、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが制御される。

具体的には、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いときは、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが開弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。その結果、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスが供給され、下流側ＥＧＲ通路２１ｄからＥＧＲガスが供給されず、したがって上流側部分割合ＲＵが１となる。上流側ＥＧＲ通路２１ｕからのＥＧＲガス、すなわちＮＯｘ浄化触媒１１を通る前の排気ガスは、下流側ＥＧＲ通路２１ｄからのＥＧＲガス、すなわちＮＯｘ浄化触媒１１を通った後の排気ガスに比べて、高濃度のＮＯｘを含んでいる。したがって、この場合には、比較的高濃度のＮＯｘを含むＥＧＲガスが燃焼室３３に供給されることになる。一方、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いときには上述したように、燃焼室３３でリーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼が行われる。したがって、ＥＧＲガスに含まれる高濃度のＮＯｘによって、着火、特に圧縮自着火が促進され、安定した燃焼が得られる。また、燃料消費量が低減される。

一方、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも高いときは、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが開弁され、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが閉弁される。その結果、下流側ＥＧＲ通路２１ｄからＥＧＲガスが供給され、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスが供給されず、したがって上流側部分割合ＲＵがゼロとなる。下流側ＥＧＲ通路２１ｄからのＥＧＲガス、すなわちＮＯｘ浄化触媒１１を通った後の排気ガスは、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからのＥＧＲガス、すなわちＮＯｘ浄化触媒１１を通る前の排気ガスに比べて、低濃度のＮＯｘを含むか、ＮＯｘをほとんど含まない。したがって、この場合には、比較的低濃度のＮＯｘを含むＥＧＲガス又はＮＯｘをほとんど含まないＥＧＲガスが燃焼室３３に供給されることになる。一方、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも高いときには上述したように、燃焼室３３においてほぼ理論空燃比のもとで火花点火燃焼が行われる。したがって、このときノッキングが制限される。

図５に示される別の実施例では、機関負荷Ｌが高くなるにつれて上流側部分割合ＲＵが低くなるように、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが制御される。

したがって、概念的に表現すると、ＥＧＲ制御部５０ｂは、機関負荷が低いときには機関負荷が高いときに比べて、機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの総量に対する、上流側ＥＧＲ通路２１ｕを介して機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの量の割合、すなわち上流側部分割合ＲＵが大きくなるように、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄを制御するように構成されている、ということになる。

あるいは、ＥＧＲ制御部５０ｂは、空燃比が大きいときには空燃比が小さいときに比べて、上流側部分割合ＲＵが大きくなるように、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄを制御するように構成されている、という見方もできる。

あるいは、ＥＧＲ制御部５０ｂは、圧縮自着火燃焼が行われるときには圧縮自着火燃焼以外の燃焼が行われるときに比べて、上流側部分割合ＲＵが大きくなるように、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄを制御するように構成されている、という見方もできる。

このように、リーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼が行われているときに高濃度のＮＯｘを含むＥＧＲガスを供給すると、圧縮自着火が促進される。ところが、冒頭で述べたように、本願発明者らによれば、ＥＧＲガス中に炭化水素、特に低級の炭化水素（例えば、炭素数が２から６）が含まれていると、ＮＯｘによる圧縮自着火促進作用が弱められるおそれがあることが判明した。

この現象の理由は明らかになっていなけれども、例えば次のように考えられる。すなわち、ＥＧＲガスに高濃度のＮＯｘが含まれていると、圧縮行程時にこのＮＯｘが筒内ガス中の酸素と反応して酸素ラジカルのような活性種が生成され、この活性種によって圧縮自着火が促進される。ところが、ＥＧＲガス中に未燃炭化水素が含まれていると、この未燃炭化水素が活性種を消費し、したがって圧縮自着火促進作用が弱められる。

上流側ＥＧＲ通路２１ｕに流入するガス、すなわち燃焼室３３から排出された排気ガスには未燃炭化水素が含まれている。したがって、このＥＧＲガスをそのまま燃焼室３３に還流すると、ＮＯｘによる圧縮自着火促進作用が弱められるおそれがある。

そこで本発明による第１実施例では、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に酸化触媒２３を配置している。その結果、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に流入したＥＧＲガス中の未燃炭化水素が酸化触媒２３によって酸化除去される。したがって、上流側ＥＧＲ通路２１ｕから燃焼室３３に供給されるＥＧＲガス中の未燃炭化水素の量が低減される。これにより、リーン空燃比のもとで圧縮自着火燃焼が行われるときにＮＯｘによる圧縮自着火促進作用をより確実に得ることができる。

一方、本発明による第１実施例では、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内には酸化触媒が配置されていない。これは次の理由による。すなわち、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内に流入するガス、すなわちＮＯｘ浄化触媒１１から流出した排気ガス中には窒素及び酸素が含まれている。このため、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内に酸化触媒が配置されていると、窒素がＮＯｘに酸化されるおそれがある。このＮＯｘが燃焼室３３に還流されると、ノッキングが生ずるおそれがある。本発明による第１実施例では、下流側ＥＧＲ通路２１ｄ内には酸化触媒が配置されていないので、ほぼ理論空燃比のもとで火花点火燃焼が行われるときにノッキングをより確実に制限することができる。

図６は上述した本発明による第１実施例のＥＧＲ制御ルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図６を参照すると、ステップ１００では例えば機関運転状態に基づいて、ＥＧＲガスの供給条件が成立しているか否かが判別される。ＥＧＲガスの供給条件が成立していないときには次いでステップ１０１に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。これに対し、ＥＧＲガスの供給条件が成立しているときにはステップ１００からステップ１０２に進み、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いか否かが判別される。Ｌ＜Ｌｘのときにはステップ１０３に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが開弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。これに対し、Ｌ≧Ｌｘのときにはステップ１０２からステップ１０４に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが閉弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが開弁される。

なお、本発明による第１実施例では、酸化触媒２３は上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ上流の上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に配置される。このようにすると、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが閉弁されているときであっても、排気脈動により排気ガスの熱が酸化触媒２３に伝達され得る。したがって、酸化触媒２３の温度が高く維持される。別の実施例（図示しない）では、酸化触媒２３は上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕの下流の上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に配置される。

次に、本発明による第２実施例を説明する。本発明による第１実施例との相違点について説明すると、本発明による第２実施例では図７に示されるように、酸化触媒２３が電気加熱式触媒から構成されており、ＥＧＲ制御部５０ｂは酸化触媒２３の電気加熱作用の作動及び停止を制御するように構成されている。また、酸化触媒２３の温度ＴＣを検出するように構成されている温度センサ２４が設けられる。

本発明による第２実施例では、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスを供給すべきときに酸化触媒２３の温度ＴＣがその活性温度ＴＣｘよりも低いときには、酸化触媒２３の電気加熱作用が作動される。その結果、酸化触媒２３が活性状態に維持される。したがって、上流側ＥＧＲ通路２１ｕから供給されるＥＧＲガス中の未燃炭化水素の量をより確実に低減することができる。

一方、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスを供給すべきときに酸化触媒２３の温度ＴＣがその活性温度ＴＣｘよりも高いとき、又は、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスを供給すべきでないときには、酸化触媒２３の電気加熱作用が停止される。したがって、電気エネルギを有効利用することができる。別の実施例（図示しない）では、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスを供給すべきでないときであっても、酸化触媒２３の温度ＴＣがその活性温度ＴＣｘよりも低いときには、酸化触媒２３の電気加熱作用が作動される。その結果、酸化触媒２３がより確実に活性状態に維持される。

図８は上述した本発明による第２実施例のＥＧＲ制御ルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図８を参照すると、ステップ１００では例えば機関運転状態に基づいて、ＥＧＲガスの供給条件が成立しているか否かが判別される。ＥＧＲガスの供給条件が成立していないときには次いでステップ１０１に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。次いでステップ１０４ａに進む。これに対し、ＥＧＲガスの供給条件が成立しているときにはステップ１００からステップ１０２に進み、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いか否かが判別される。Ｌ＜Ｌｘのときにはステップ１０２ａに進み、酸化触媒２３の温度ＴＣが活性温度ＴＣｘよりも低いか否かが判別される。ＴＣ＜ＴＣｘのときには次いでステップ１０２ｂに進み、酸化触媒２３の電気加熱作用が作動される。次いでステップ１０３に進む。これに対し、ＴＣ≧ＴＣｘのときには次いでステップ１０２ｃに進み、酸化触媒２３の電気加熱作用が停止される。次いでステップ１０３に進む。ステップ１０３では上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが開弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。これに対し、Ｌ≧Ｌｘのときにはステップ１０２からステップ１０４に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが閉弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが開弁される。次いでステップ１０４ａに進む。ステップ１０４ａでは、酸化触媒２３の電気加熱作用が停止される。

次に、本発明による第３実施例を説明する。本発明による第１実施例との相違点について説明すると、本発明による第３実施例では図９に示されるように、酸化触媒２３上流の上流側ＥＧＲ通路２１ｕに空気供給路２５の出口が連結される。空気供給路２５の入口は図９に示される例では、エアフローメータ７とスロットル弁８との間の吸気ダクト５に連結される。空気供給路２５内には空気ポンプ２６及び電磁式の空気制御弁２７が配置される。ＥＧＲ制御部５０ｂは、酸化触媒２３への空気供給作用の作動及び停止を制御するように構成されている。すなわち、酸化触媒２３への空気供給作用を作動すべきときには、空気ポンプ２６が作動されるとともに空気制御弁２７が開弁される。酸化触媒２３への空気供給作用を停止すべきときには、空気ポンプ２６が停止されるとともに空気制御弁２７が閉弁される。

本発明による第３実施例では、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスを供給すべきときには、酸化触媒２３への空気供給作用が作動される。その結果、酸化触媒２３において未燃炭化水素がより確実に酸化除去される。

一方、上流側ＥＧＲ通路２１ｕからＥＧＲガスを供給すべきでないときには、酸化触媒２３への空気供給作用が停止される。その結果、空気供給路２５から供給された空気によって酸化触媒２３の温度が低下するのが阻止される。

図１０は上述した本発明による第３実施例のＥＧＲ制御ルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図１０を参照すると、ステップ１００では例えば機関運転状態に基づいて、ＥＧＲガスの供給条件が成立しているか否かが判別される。ＥＧＲガスの供給条件が成立していないときには次いでステップ１０１に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。次いでステップ１０５ｂに進む。これに対し、ＥＧＲガスの供給条件が成立しているときにはステップ１００からステップ１０２に進み、機関負荷Ｌが設定負荷Ｌｘよりも低いか否かが判別される。Ｌ＜Ｌｘのときにはステップ１０３に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが開弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが閉弁される。続くステップ１０５ａでは酸化触媒２３への空気供給作用が作動される。これに対し、Ｌ≧Ｌｘのときにはステップ１０２からステップ１０４に進み、上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕが閉弁され、下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄが開弁される。次いでステップ１０５ｂに進む。ステップ１０５ｂでは酸化触媒２３への空気供給作用が停止される。

図１１はＥＧＲ装置２０の別の実施例を示している。図１１に示される例では、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ及び下流側ＥＧＲ通路２１ｄが共通のＥＧＲ供給通路２８を介してサージタンク４に連結される。このようにすると、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ及び下流側ＥＧＲ通路２１ｄの構成を簡素化することができる。

図１２はＥＧＲ装置２０の更に別の実施例を示している。図１２に示される例では、上流側ＥＧＲ通路２１ｕ及び下流側ＥＧＲ通路２１ｄが共通の電磁式三方弁２９を介してＥＧＲ供給通路２８に連結される。この三方弁２９は、上流側ＥＧＲ通路２１ｕとＥＧＲ供給通路２８との連通面積と、下流側ＥＧＲ通路２１ｄとＥＧＲ供給通路２８との連通面積とのうち一方が大きくなると他方が小さくなるように構成されている。この場合、三方弁２９は上述の上流側ＥＧＲ制御弁２２ｕ及び下流側ＥＧＲ制御弁２２ｄを構成しているということになる。

これまで述べてきた本発明による種々の実施例の少なくとも２つを適宜互いに組み合せることもできる。一例では、図７に示される実施例において、酸化触媒２３上流の上流側ＥＧＲ通路２１ｕ内に空気供給路が連結され、この空気供給路から酸化触媒２３に空気が供給される。

１ 内燃機関本体
４ サージタンク
９ 排気マニホルド
１１ ＮＯｘ浄化触媒
１２ 排気管
２１ｕ 上流側ＥＧＲ通路
２１ｄ 下流側ＥＧＲ通路
２２ｕ 上流側ＥＧＲ制御弁
２２ｄ 下流側ＥＧＲ制御弁
２３ 酸化触媒
５０ 電子制御ユニット
５０ｂ ＥＧＲ制御部

Claims (1)

1. 機関排気通路内に配置され、排気ガス中のＮＯｘを浄化するように構成されているＮＯｘ浄化触媒と、
   前記ＮＯｘ浄化触媒上流の前記機関排気通路と機関吸気通路とを、酸化触媒を介して互いに連結する上流側ＥＧＲ通路と、
   前記ＮＯｘ浄化触媒下流の前記機関排気通路と前記機関吸気通路とを、酸化触媒を介することなく互いに連結する下流側ＥＧＲ通路と、
   前記上流側ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスの量を制御するように構成されている上流側ＥＧＲ制御弁と、
   前記下流側ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスの量を制御するように構成されている下流側ＥＧＲ制御弁と、
   機関負荷が低いときには機関負荷が高いときに比べて、前記機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの総量に対する、前記上流側ＥＧＲ通路を介して前記機関吸気通路に供給されるＥＧＲガスの量の割合が大きくなるように、前記上流側ＥＧＲ制御弁及び前記下流側ＥＧＲ制御弁を制御するように構成されているＥＧＲ制御部と、
   を備えた、内燃機関の排気浄化装置。

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