JP3504920B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number
JP3504920B2
JP3504920B2 JP2000367557A JP2000367557A JP3504920B2 JP 3504920 B2 JP3504920 B2 JP 3504920B2 JP 2000367557 A JP2000367557 A JP 2000367557A JP 2000367557 A JP2000367557 A JP 2000367557A JP 3504920 B2 JP3504920 B2 JP 3504920B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
valve
fuel ratio
exhaust
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000367557A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002168119A (ja
Inventor
正明 小林
宗一 松下
久 大木
孝太郎 林
忍 石山
大介 柴田
尚史 曲田
富久 小田
泰生 原田
秋彦 根上
広樹 松岡
康彦 大坪
太郎 青山
淳 田原
啓 梅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2000367557A priority Critical patent/JP3504920B2/ja
Priority to DE60108345T priority patent/DE60108345T2/de
Priority to EP01128238A priority patent/EP1211396B1/en
Priority to KR10-2001-0075198A priority patent/KR100478073B1/ko
Publication of JP2002168119A publication Critical patent/JP2002168119A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3504920B2 publication Critical patent/JP3504920B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/05—Systems for adding substances into exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/33—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage controlling the temperature of the recirculated gases

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
装置に係り、特に燃料等の還元剤を触媒に添加するタイ
プの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】吸蔵還元型触媒に吸収されているＮＯx
を放出還元させるために燃料等の還元剤を添加する排気
浄化装置として、例えば、特開平１１−９３６４１に開
示された装置が知られている。
【０００３】この装置は、空燃比リーン状態で燃焼させ
る内燃機関から排出される排気ガスを排気通路に通し、
排気通路に設けた触媒により浄化する内燃機関の排気浄
化装置において、排気通路が途中で第１排気通路と第２
排気通路に分岐され、排気ガス温度が高温から低温に変
化している時には第２排気通路に排気ガスを流通させ、
それ以外の時には第１排気通路に排気ガスを流通させる
ように排気ガスの流路を切り換える流路切り換え手段
と、第１排気通路に設けられ、流入排気ガスの空燃比が
リーンの時にＮＯxを吸収し流入排気ガスの酸素濃度が
低下した時に吸収したＮＯxを放出する吸蔵還元型触媒
と、第２排気通路に設けられ、酸素過剰の雰囲気で炭化
水素の存在下でＮＯxを還元または分解する選択還元型
触媒と、吸蔵還元型触媒に吸収されているＮＯxを放出
還元させるべく、第２排気通路に排気ガスを流通させて
いる間に吸蔵還元型触媒に還元剤を添加する還元剤添加
手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化
装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような装置では、
還元剤として内燃機関の燃料を用いることができるが、
その場合、内燃機関の燃料供給ポンプから分岐して、燃
料添加装置に燃料を供給するのが一般的である。
【０００５】このような装置では、燃料供給ポンプから
燃料添加装置に至る部位において燃料漏れ等の発生する
ことが考えられるが、燃料添加装置の燃料漏れに関する
検出方法は、提案されていない。
【０００６】万一、添加装置の燃料漏れが発生すると、
触媒に還元剤としての燃料が供給されないためにＮＯｘ
浄化率が悪くなり、また触媒に対して燃料が噴射され続
ける事態が生じて触媒の破損を招く恐れがある。したが
って、排気燃料添加装置の燃料漏れが発生した場合に
は、これを適切に検出して燃料供給を強制的に遮断する
等の手段が必要となる。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、燃料を還元剤として排気浄化触媒に添加する
装置において、還元剤として添加される燃料の漏れを検
出することが可能な排気浄化装置を提供することを課題
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。すなわち、排気系
に設けられた排気浄化用触媒と、この排気浄化用触媒に
還元剤として燃料を添加する燃料添加装置と、この燃料
添加装置に燃料を供給する燃料供給源と、この燃料供給
源を燃料添加装置に接続する燃料供給経路に設けられ、
その上流側の圧力が下流側の圧力よりも高いときに開弁
指示があっても開弁しない構造の緊急遮断弁と、前記緊
急遮断弁が閉位置にあることを検出する遮断弁位置検出
手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】本発明では、前記緊急遮断弁に作用する上
流側の燃料圧が下流側よりも大きくなったときは、緊急
遮断弁の下流に燃料漏れが発生したことが予想される。
そこで緊急遮断弁を強制的に閉状態に保持することで、
それ以上の燃料漏れの拡大を阻止することが可能であ
る。
【００１０】このとき前記緊急遮断弁に開弁指示を与え
た後、緊急遮断弁が閉位置にあるか否かを検出する。開
弁指示を与えたにもかかわらず、緊急遮断弁が閉位置に
あると判断されたときは、緊急遮断弁の下流に添加燃料
漏れが生じたため、この緊急遮断弁に作用する上流側の
燃料圧が下流側よりも大きくなったと判断することがで
きる。
【００１１】また緊急遮断弁が閉位置にあるか否かを検
出するものとして、排気空燃比を検出する排気空燃比検
出手段を備える場合には、この排気空燃比検出手段によ
り緊急遮断弁閉弁時の排気空燃比を検出するとともに、
その後、緊急遮断弁の開弁指示を行い、且つ、燃料の添
加指示をした以降の排気空燃比を順次検出し、検出され
た排気空燃比が時系列に従って徐々にリーン側に変化し
た場合、緊急遮断弁下流の添加系における燃料漏れと判
断することができる。すなわち燃料添加指示をしても排
気空燃比がリッチにならないことが、排気空燃比検出手
段により判断されることで、緊急遮断弁の下流の添加燃
料漏れが検出される。
【００１２】なお、緊急遮断弁が閉位置にあるか否かを
検出するには、上述の手段の他、センサによる遮断弁の
位置の検出、排気温度の検 出、または排気浄化触媒の
浄化能力の低下の検出等によっても可能である。
【００１３】前記緊急遮断弁としては、第１の駆動手段
と第２の駆動手段とからなる２段構成であって、定常時
は第１の駆動手段の駆動力で開閉駆動され、前記緊急遮
断弁の上流側の燃料の圧力が下流側の圧力よりも大きく
なったとき、第１の駆動手段の駆動力では開弁不能であ
るが、第２の駆動手段による駆動力を付加したとき開弁
可能としたタイプのものが好適である。
【００１４】さらに駆動手段が２段構成の緊急遮断弁に
おいて、前記排気空燃比検出手段により前記緊急遮断弁
開弁時の排気空燃比を検出するとともに、その後、緊急
遮断弁を閉弁指示し、且つ、燃料の添加を指示した以降
の排気空燃比を順次検出し、これらの検出された排気空
燃比が時系列に従って徐々にリッチ側に変化しない場
合、緊急遮断弁は正常に閉じられたと判断し、第２の駆
動手段により緊急遮断弁を開弁するようにすることがさ
らに好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気浄化装置
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。
【００１６】図１は、本発明の排気浄化装置を適用した
内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。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ストローク・サイクル・ディーゼル機関である。
【００１７】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、該
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。
【００１８】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、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６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。
【００１９】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
該燃料ポンプ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。
【００２０】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。
【００２１】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
と図示しない吸気ポートを介して連通している。
【００２２】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、該吸気管９内を流れ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と、該吸気管
９内を流れる吸気の温度に対応した電気信号を出力する
吸気温度センサ１２とが取り付けられている。
【００２３】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、該吸気管９内を流れる吸気の流量
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、ステッパモータ等で構成されて該吸気
絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１
４が取り付けられている。
【００２４】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。
【００２５】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、該エアクリーナ
ボックス１０内の図示しないエアクリーナによって吸気
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。
【００２６】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、該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。
【００２７】一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００２８】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、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。
【００２９】前記排気管１９の途中には、排気中の有害
ガス成分を浄化するための排気浄化触媒２０が配置され
ている。排気浄化触媒２０より下流の排気管１９には、
該排気管１９内を流れる排気の空燃比に対応した電気信
号を出力する空燃比センサ２３と、該排気管１９内を流
れ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とが取り付けられている。
【００３０】前記した空燃比センサ２３及び排気温度セ
ンサ２４より下流の排気管１９には、該排気管１９内を
流れる排気の流量を調節する排気絞り弁２１が設けられ
ている。この排気絞り弁２１には、ステッパモータ等で
構成されて該排気絞り弁２１を開閉駆動する排気絞り用
アクチュエータ２２が取り付けられている。
【００３１】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、該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。
【００３２】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を介して排気浄化触媒２０へ流
入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排
気浄化触媒２０にて有害ガス成分を除去又は浄化された
排気は、必要に応じて排気絞り弁２１によって流量を調
節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
【００３３】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流れ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（ＥＧＲ通路）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内を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の
流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設けられ
ている。
【００３４】前記ＥＧＲ通路２５においてＥＧＲ弁２６
より上流の部位には、該ＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧ
Ｒガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。
【００３５】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内を流れる排気の一部が前
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。
【００３６】その際、ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲ通
路２５内を流れるＥＧＲガスと所定の冷媒との間で熱交
換が行われ、ＥＧＲガスが冷却されることになる。
【００３７】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、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。
【００３８】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、吸熱性を有する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（ＮＯ
x）の発生量が抑制される。
【００３９】更に、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該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
供給される新気の量（新気の体積）が不要に減少するこ
ともない。
【００４０】次に、本実施の形態に係る排気浄化触媒２
０について具体的に説明する。
【００４１】排気浄化触媒２０は、還元剤の存在下で排
気中の窒素酸化物（ＮＯx）を浄化するＮＯx触媒であ
る。このようなＮＯx触媒としては、選択還元型ＮＯx触
媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒等を例示することができる
が、ここでは吸蔵還元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明す
る。以下、排気浄化触媒２０を吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０と称するものとする。
【００４２】吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、例えば、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を担体とし、この担体上に例えばカ
リウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌ
ｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属と、バリ
ウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、のようなアルカリ
土類と、ランタン（Ｌａ）イットリウム（Ｙ）のような
希土類との中から選ばれた少なくとも１つと、白金（Ｐ
ｔ）のような貴金属とを坦持して構成されている。
【００４３】このように構成された吸蔵還元型ＮＯx触
媒２０は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気
の空燃比（以下、排気空燃比と称する）がリーン空燃比
であるときは排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、
流入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）を放出しつつ還元
及び浄化する。
【００４４】尚、ここでいう排気空燃比とは、排気浄化
触媒より上流の排気通路、燃焼室、吸気通路等に供給さ
れた空気量の合計と燃料（炭化水素）量の合計との比を
意味するものとする。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２
０より上流の排気通路内に燃料、還元剤、あるいは空気
が供給されない限りは、排気空燃比は燃焼室に供給され
る混合気の空燃比と一致する。
【００４５】ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx
吸放出メカニズムについて、アルミナからなる担体上に
白金（Ｐｔ）及びバリウム（Ｂａ）が担持された吸蔵還
元型ＮＯx触媒を例に挙げて説明する。
【００４６】吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸放出作
用は、おおよそ図２に示されるようなメカニズムで行わ
れていると考えられている。
【００４７】先ず、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０は、該吸
蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する排気の空燃比がリー
ン空燃比となって排気中の酸素濃度が高まると、図２
（Ａ）に示されるように、排気中の酸素（Ｏ2）がＯ2 -
またはＯ2-の形で白金（Ｐｔ）の表面上に付着し、排気
中の一酸化窒素（ＮＯ）が白金（Ｐｔ）の表面上でＯ2 -
またはＯ2-と反応して二酸化窒素（ＮＯ2）を形成する
（２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2）。二酸化窒素（ＮＯ2）は、
白金（Ｐｔ）の表面上で酸化されつつ酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）と結合して硝酸イオン（ＮＯ3 -）を形成する。こ
のように排気中の窒素酸化物（ＮＯx）は、硝酸イオン
（ＮＯ3-）として吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵される。
【００４８】上記したようなＮＯx吸蔵作用は、流入排
気の空燃比がリーンであり、且つ吸蔵還元型ＮＯx触媒
のＮＯx吸蔵能力が飽和しない限り継続される。
【００４９】これに対して、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０
は、流入排気の酸素濃度が低下すると、二酸化窒素（Ｎ
Ｏ2）の生成量が減少するため、酸化バリウム（Ｂａ
Ｏ）と結合していた硝酸イオン（ＮＯ3-）が逆に二酸化
窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素（ＮＯ）となって吸蔵還元
型ＮＯx触媒から離脱する。
【００５０】すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流
入する排気の酸素濃度が低下すると、硝酸イオン（ＮＯ
3-）の形で吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されていた窒素
酸化物（ＮＯx）が二酸化窒素（ＮＯ2）や一酸化窒素
（ＮＯ）となって吸蔵還元型ＮＯx触媒から放出される
ことになる。
【００５１】吸蔵還元型ＮＯx触媒２０から放出された
窒素酸化物（ＮＯx）は、図２（Ｂ）に示されるよう
に、排気中に含まれる還元成分（例えば、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０の白金（Ｐｔ）上の酸素Ｏ2-またはＯ2-と
反応して部分酸化した炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素
（ＣＯ）等の活性種）と反応して窒素（Ｎ2）等に還元
せしめられる。
【００５２】即ち、排気中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸
化炭素（ＣＯ）は、白金（Ｐｔ）上でＯ2 -またはＯ2-と
反応して酸化せしめられ、それにより白金（Ｐｔ）上の
Ｏ2 -またはＯ2-が消費されてもなお炭化水素（ＨＣ）や
一酸化炭素（ＣＯ）が残存していれば、それらの炭化水
素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）が吸蔵還元型ＮＯx触
媒２０から放出された窒素酸化物（ＮＯx）及び内燃機
関１から排出された窒素酸化物（ＮＯx）と反応し、そ
の結果、窒素酸化物（ＮＯx）が窒素（Ｎ2）に還元せし
められる。
【００５３】従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入
する排気の空燃比を理論空燃比もしくはリッチ空燃比と
することにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸蔵され
ていた窒素酸化物（ＮＯx）を放出させつつ還元するこ
とが可能となる。
【００５４】ところで、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮ
Ｏx吸蔵能力には限りがあるため、長期にわたってリー
ン空燃比の排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入する
と、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸蔵能力が飽和
し、排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が吸蔵還元型ＮＯx触
媒２０にて除去又は浄化されずに大気中に放出されてし
まうことになる。
【００５５】しかしながら、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、吸蔵還
元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸蔵能力が飽和し易い。
【００５６】従って、ディーゼル機関のような希薄燃焼
式内燃機関に吸蔵還元型ＮＯx触媒２０を適用する場合
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＮＯx吸蔵能力が飽和す
る前に所定のタイミングで排気の空燃比を理論空燃比又
はリッチ空燃比とする必要がある。
【００５７】これに対し、本実施の形態に係る内燃機関
１は、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０より上流の排気通路を
流れる排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元
剤供給機構を備えるようにした。
【００５８】前記還元剤供給機構は、図１に示されるよ
うに、その噴孔が排気枝管１８内に臨むよう内燃機関１
のシリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の
燃料が印加されたときに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、
この還元剤供給路２９の途中に設けられ該還元剤供給通
路２９内を流れる燃料の流量を調整する流量調整弁３０
と、この流量調整弁３０より上流の還元剤供給路２９に
設けられて該還元剤供給路２９内の燃料の流れを遮断す
る遮断弁３１と、前記流量調整弁３０より上流の還元剤
供給路２９に取り付けられ該還元剤供給路２９内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ３２
と、を備えている。
【００５９】尚、還元剤噴射弁２８は、該還元剤噴射弁
２８の噴孔が排気枝管１８におけるＥＧＲ通路２５との
接続部位より下流であって、排気枝管１８における４つ
の枝管の集合部に最も近い気筒２の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管１８の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。
【００６０】これは、還元剤噴射弁２８から噴射された
還元剤（未燃の燃料成分）がＥＧＲ通路２５へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管１８内に滞る
ことなく遠心過給機のタービンハウジング１５ｂへ到達
するようにするためである。
【００６１】尚、図１に示す例では、内燃機関１の４つ
の気筒２のうち１番（＃１）気筒２が排気枝管１８の集
合部と最も近い位置にあるため、１番（＃１）気筒２の
排気ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられている
が、１番（＃１）気筒２以外の気筒２が排気枝管１８の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒２の排気
ポートに還元剤噴射弁２８が取り付けられるようにす
る。
【００６２】また、前記還元剤噴射弁２８は、シリンダ
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流れる
冷却水を利用して還元剤噴射弁２８を冷却するようにし
てもよい。
【００６３】このような還元剤供給機構では、流量調整
弁３０が開弁されると、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、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すると、該還元剤噴射弁２
８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。
【００６４】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
排気とともに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内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。
【００６５】このようにして形成されたリッチ空燃比の
排気は、タービンハウジング１５ｂから排気管１９を介
して吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入し、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒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。
【００６６】その後、流量調整弁３０が閉弁されて燃料
ポンプ６から還元剤噴射弁２８への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁２８に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、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。
【００６７】上記したように構成された内燃機関１に
は、該内燃機関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。
【００６８】ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４
ａ、エアフローメータ１１、吸気温度センサ１２、吸気
管圧力センサ１７、空燃比センサ２３、排気温度センサ
２４、還元剤圧力センサ３２、クランクポジションセン
サ３３、水温センサ３４、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。
【００６９】一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸
気絞り用アクチュエータ１４、排気絞り用アクチュエー
タ２２、ＥＧＲ弁２６、流量調整弁３０、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ＥＣＵ３
５が制御することが可能になっている。
【００７０】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。
【００７１】また、還元剤添加制御では、ＣＰＵ３５１
は、先ず、還元剤添加条件が成立しているか否かを判別
する。この還元剤添加条件としては、例えば、吸蔵還元
型ＮＯx触媒２０が活性状態にある、排気温度センサ２
４の出力信号値（排気温度）が所定の上限値以下であ
る、吸蔵還元型ＮＯx触媒２０のＳＯx被毒などを回復す
べく昇温制御やＳＯx被毒再生制御等が実行されていな
い、等の条件を例示することができる。
【００７２】ＣＰＵ３５１は、上記したような還元剤添
加条件が成立していると判定した場合は、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒２０に流入する排気の空燃比が比較的短い周期
でスパイク的に理論空燃比もしくはリッチ空燃比となる
ように流量調整弁３０を制御することにより、吸蔵還元
型ＮＯx触媒２０に吸蔵された窒素酸化物（ＮＯx）を短
周期的に放出及び還元する。
【００７３】その際、ＣＰＵ３５１は、ＲＡＭ３５３に
記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ３６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。Ｃ
ＰＵ３５１は、前記した機関回転数、アクセル開度、吸
入空気量、及び燃料噴射量をパラメータとしてＲＯＭ３
５２の流量調整弁制御マップへアクセスし、流量調整弁
３０の開弁時期を算出する。ＣＰＵ３５１は、前記開弁
時期に従って流量調整弁３０を開弁させる。
【００７４】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、それにより還元剤噴射弁２８に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁２
８が開弁して排気枝管１８内へ還元剤としての燃料を噴
射する。
【００７５】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
排気と混ざり合って理論空燃比もしくはリッチ空燃比の
排気を形成し、そのような理論空燃比又はリッチ空燃比
の排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入することにな
る。
【００７６】このように、理論空燃比もしくはリッチ空
燃比の排気が吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に流入すると、
吸蔵還元型ＮＯx触媒２０に吸蔵されていた窒素酸化物
（ＮＯx）が放出されつつ窒素（Ｎ2）等に還元される。
【００７７】次に、図４に本発明に係る装置の主要部を
示す。ここで燃料ポンプ６から還元剤噴射弁２８に還元
剤としての燃料を供給するための燃料供給経路として、
前記した還元剤通路２９が設けられている。この還元剤
通路２９は、前記流量調整弁３０を介して、燃料添加装
置を構成する還元剤噴射弁２８に燃料を供給する。流量
調整弁３０は燃料添加用調量弁であって、前記のように
予め開度設定して供給燃料量を一定に調量している。但
し、開度調整可能としてもよいことはいうまでもない。
【００７８】さらに、図１におけるコモンレール４の下
流側であって流量調整弁３０の上流側に、緊急遮断弁３
１が設けられている。この緊急遮断弁３１は、図５に示
したように、還元剤通路２９に先端部が介在するよう構
成される可動鉄心５２を有する電磁式バルブである。こ
の可動鉄心５２は、ソレノイドコイル５１によって発生
する電磁力で駆動される。可動鉄心５２の先端部は、先
端に、下流側への出口に当接して還元剤供給通路２９の
燃料の流れを遮断する遮断面を有し、その遮断面の反対
側に、還元剤供給通路２９の上流側からの燃料圧を受け
る受圧面を有している。
【００７９】ソレノイドコイル５１の電磁力は、緊急遮
断弁３１の入側燃料圧Ｐ１と出側燃料圧Ｐ２とが同一で
あるとき、可動鉄心５２を駆動でき、すなわち、弁の開
閉を可能とするが、入側燃料圧Ｐ１が出側燃料圧Ｐ２よ
り大きいとき、Ｐ１−Ｐ２の圧力によって、閉から開へ
と可動できない電磁力に設定してある。
【００８０】また空燃比センサ２３はＥＣＵ３５の入力
ポートに接続され、この空燃比センサ２３からの出力デ
ータに従って、燃料漏れの判定を行う燃料漏れ判定手段
がＲＯＭ３５２に記憶されている。また、この燃料漏れ
判定手段が燃料漏れが生じていると判定したとき、その
異常を知らせるために点灯する警告ランプが、運転席前
面のインストルメントパネル上に設けられている。
【００８１】なお、緊急遮断弁３１もまたＥＣＵ３５に
より駆動制御手段により駆動制御される。
【００８２】その駆動制御例を、図６のフローチャート
に従って説明する。
【００８３】まず、ステップ１０１で燃料添加系に異常
があるか否かを判定する。すなわち、前回のルーチーン
の実行時に燃料添加系異常フラグに１がセットされてい
たかどうを判定する。異常フラグに１がセットされてい
れば、異常と判定する。燃料添加系異常フラグに１がセ
ットされていない場合は異常ではないので、ステップ２
に移行して燃料添加実行フラグ１がセットされているか
どうかを判定する。
【００８４】一方、燃料添加系異常フラグに１がセット
されている場合は、ステップ１１２に移り、前回実行時
に１がたった燃料添加系異常フラグを１に保持して、警
告ランプをステップ１１３で点灯状態とする。
【００８５】ステップ１０２において、燃料添加実行フ
ラグが１でない場合、すなわち燃料添加実行命令が出て
いない場合はステップ１０３に移り、空燃比センサ２３
で検出した排気ガスの空燃比とエンジン空燃比（吸気空
燃比）を入力する。ステップ１０２で燃料添加実行フラ
グが１である場合、ステップ１１４に移って、排気燃料
添加を実施する。
【００８６】次に、ステップ１１５では排気ガスの空燃
比と吸気の空燃比とを入力する。その後ステップ１１６
に移り、空燃比が所定値たとえばエンジンベース空燃比
より小さいか否かを判定し、小さい場合はそのまま処理
を終了する。否定された場合は燃料添加での還元剤供給
不良と判断し、ステップ１１２に移る。この燃料添加で
の還元剤供給不良とは、その原因は添加ノズルの詰ま
り、添加ラインの外部漏れによる燃料供給燃圧不足、緊
急遮断弁開不良、添加調量弁開異常等が考えられる。
【００８７】次いで、ステップ１０３に戻り、排気ガス
の空燃比とエンジン空燃比が入力されるとステップ１０
４に移り、エンジン空燃比が所定値Ｘ、例えば理論空燃
比であるストイキより小さいか否かを判定する。エンジ
ン空燃比が所定値Ｘよりも小さい場合はステップ１１２
に移行し、燃料添加系異常フラグに１をセットする。ス
トイキよりも空燃比が小さい場合とは、例えば燃料が排
気管内に噴射され続けているような場合であり、例えば
その原因としては、燃料調量弁が異常であるという場合
などが考えられる。ステップ１０４で空燃比が所定値よ
り大きい場合は緊急遮断弁を閉じる（ステップ１０
５）。
【００８８】この時、カウンタＣに１を加えていく。こ
のステップ６によるカウンタの加算は、ステップ１０７
において所定の値Ｃｂ以上になるまで繰り返される。カ
ウンタの値がＣｂ以上になった場合、ステップ１０８に
移り緊急遮断弁３１を開く。すなわち上記のステップ１
０５から１０８では所定時間にわたり緊急遮断弁３１を
閉じた後に開くことになる。この場合は、緊急遮断弁３
１の第１の電磁弁５１を用いる。ここで、万一燃料漏れ
が燃料添加系であった場合、緊急遮断弁３１の入側燃料
圧Ｐ１より出側燃料圧Ｐ２が低くなり、Ｐ１−Ｐ２の圧
力によって、可動鉄心５２が可動できず、緊急遮断弁３
１は閉状態のままで開くことができない。
【００８９】ステップ１０８において緊急遮断弁３１が
開いていることを前提に、ステップ１０９では排気燃料
添加実行フラグに１をセットすると燃料添加が実行され
る。その後ステップ１１０において燃料添加時の空燃比
を時系列に入力していく。
【００９０】次のステップ１１１で、燃料漏れ判定手段
により、時系列に入力した空燃比が徐々に小さくなって
いるか否かを判断する。空燃比が徐々に小さくなってい
ない場合は、空燃比がリッチ側に変化しないことを示
す。すなわち燃料漏れが生じ、緊急遮断弁３１の入側燃
料圧Ｐ１より出側燃料圧Ｐ２が低くなり、Ｐ１−Ｐ２の
圧力によって、可動鉄心５２が可動できず、緊急遮断弁
３１が閉状態となったままで、添加用燃料が供給されな
くなったことを意味する。
【００９１】そこで、その場合はステップ１１２に移
り、燃料添加系異常フラグに１をセットする。
【００９２】他方、ステップ１１１で空燃比が順次時系
列にしたがって小さくなっている場合は、そのまま正常
であるとして処理を終了する。
【００９３】以上のように、本実施例では、燃料漏れが
生じると、緊急遮断弁３１の入側燃料圧Ｐ１より出側燃
料圧Ｐ２が低くなり、Ｐ１−Ｐ２の圧力によって、可動
鉄心５２が可動できず、緊急遮断弁閉状態となるので、
燃料漏れによる不都合がそれ以上拡大するのを防止でき
る。
【００９４】また、触媒２０の下流側の空燃比センサ２
３の検出値から、燃料漏れが生じたか否かを検出するこ
とができる。
【００９５】このような手法によれば、燃料添加系にさ
らに圧力センサを設ける場合よりも簡便に、かつ安価に
燃料漏れを検出することが可能となる。
【００９６】次に本発明の他の実施例について説明す
る。
【００９７】ここでは図７に示すように、緊急遮断弁３
１の構成が、第１のソレノイドコイル５１ａと、第２の
ソレノイドコイル５１ｂとの２段構成となっている点で
実施例１と異なる。還元剤通路２９に先端部が介在する
よう構成される可動鉄心を有する電磁式バルブであり、
可動鉄心は、定常時、第１のソレノイドコイル５１ａに
よって発生する電磁力で駆動される。実施例１と同様、
可動鉄心５２の先端部は、先端に、下流側への出口に当
接して還元剤通路２９の燃料の流れを遮断する遮断面を
有し、その遮断面の反対側に、還元剤通路２９の上流側
からの燃料圧を受ける受圧面を有している。
【００９８】第１のソレノイドコイル５１ａの電磁力
は、緊急遮断弁３１の入側燃料圧Ｐ１と出側燃料圧Ｐ２
とが同一であるとき、可動鉄心５２を駆動でき、すなわ
ち、弁の開閉を可能とするが、入側燃料圧Ｐ１が出側燃
料圧Ｐ２より大きいとき、Ｐ１−Ｐ２の圧力によって、
閉から開へと可動できない電磁力に設定してある。
【００９９】この状態から、強制的に緊急遮断弁３１を
開く必要が生じた場合、可動鉄心５２を駆動するため
に、第２のソレノイドコイル５１ｂに電流を印加する
と、第２のソレノイドコイル５１ｂによる電磁力によっ
て、Ｐ１−Ｐ２の圧力に抗して可動鉄心５２が弁を閉か
ら開へと駆動される。
【０１００】この他の実施例の添加燃料漏れ判定制御例
は図８に示すフローチャートに従って行われる。
【０１０１】まずステップ２０１において燃料添加系異
常フラグに１がセットされているか否かを判定する。す
なわち燃料添加系異常フラグに１がセットされていると
きはステップ２１２に移行して、異常フラグを１に保持
し、警告ランプを点灯させ（ステップ２１３）、この処
理を一旦、終了する。
【０１０２】一方、ステップ２０１において異常フラグ
が１がセットされていない場合、すなわち異常でないと
いう場合には、燃料添加実行フラグに１がセットされて
いるか否かを判定する。燃料実行フラグに１がセットさ
れている場合は、燃料添加実行命令があるものとしてス
テップ２１４に移行し、排気燃料添加を実施する。その
後ステップ２１５において排気ガス空燃比及びエンジン
空燃比を入力する。ここでエンジン空燃比が所定の値、
エンジンベース空燃比よりも小さいか否かを判定し（ス
テップ２１６）、これが小さい場合はそのまま処理を終
了する。反対に、エンジン空燃比がエンジンベース空燃
比よりも小さくない場合は、燃料添加での還元剤供給不
良と判断されステップ２１２に移行する。
【０１０３】一方、ステップ２０２に戻り、燃料添加実
行フラグが１でない場合、すなわち燃料添加がまだ実行
されない、あるいは実行命令がない場合にはステップ２
０３に移行し、排気空燃比とエンジン空燃比とを入力す
る。ここで、エンジン空燃比が所定値例えば理論空燃比
（ストイキ）以下であるかどうかを判定する（ステップ
２０４）。ここで、ステップ２０４でエンジン空燃比が
ストイキより小さい場合、異常であるとしてステップ２
１２に移行する。この場合の原因は先の制御例の場合と
同一である。
【０１０４】次いで、エンジン空燃比がストイキ以下で
ない場合、ステップ２０５に移行し、緊急遮断弁を閉じ
る。その後ステップ２０６及び２０７では、前記制御例
と同様にカウンタの値をインクリメントしていく。カウ
ンタの値がステップ２０７において所定の値Ｃｂよりも
大きくなったと判定された場合には、ステップ２０８で
緊急遮断弁を開く。すなわち所定時間にわたり緊急遮断
弁を閉じた後にこれを開くことになる。この場合は、緊
急遮断弁の第１の電磁弁を用いる。ここで、万一燃料漏
れが燃料添加系であった場合、緊急遮断弁の入側燃料圧
Ｐ１より出側燃料圧Ｐ２が低くなり、Ｐ１−Ｐ２の圧力
によって、可動鉄心が可動できず、緊急遮断弁は閉状態
のままで開くことができない。
【０１０５】ステップ２０８で緊急遮断弁３１を開いた
後、ステップ２０９では排気燃料添加フラグを１に設定
する。そしてステップ２１０において燃料添加時の空燃
比を時系列に入力していく。ステップ２１１では、時系
列に入力した空燃比が徐々に小さくなっているか否かを
判定し、もし小さくなっていれば燃料添加をしたにもか
かわらず、空燃比がリッチ側に変化していないので、燃
料添加系に異常があったものとして、ステップ２１２で
異常フラグをセットする。
【０１０６】また時系列に空燃比が小さくなっている場
合は空燃比がリッチに変化し異常がないと判断されるの
で、ステップ２１７に移り、第１ソレノイドコイルの電
磁力で緊急遮断弁を閉じる。次いでステップ２１８にお
いて、緊急遮断弁を閉じた状態で燃料添加指令をオンに
する。すなわち排気燃料添加添加実施フラグに１をたて
る。
【０１０７】次いでステップ２１９では燃料添加実施時
の空燃比をモニターし、燃料を添加しても空燃比がリー
ンになれば遮断弁が平常に閉じていると判断する。添加
時の空燃比がリッチであれば、遮断弁の閉弁不良と判断
する。すなわちステップ２２０において空燃比が徐々に
小さくなっているか否かを判断して、小さくなっていな
い場合は、ステップ２１２で異常フラグをセットし、空
燃比が徐々に小さくならなければ、ステップ２２１に移
り、緊急遮断弁を第２ソレノイドコイルの電磁力によっ
て開く（ステップ２２１）。
【０１０８】すなわち、上述の実施の形態の場合のステ
ップ１１１と異なり、この場合はステップ２１７で予め
緊急遮断弁を閉じておき、これを前提に還元剤噴射弁２
８を開いて燃料添加を実施しているので、正常に緊急遮
断弁３１が閉じていれば、ステップ２２０で空燃比は徐
々に小さくならない（リッチに変化しない）はずであ
る。
【０１０９】ステップ２２０で、空燃比が徐々に小さく
ならない場合、緊急遮断弁３１の動作は正常であったと
されるが、その場合、ステップ２１７で緊急遮断弁３１
を閉じていることを前提に、還元剤噴射弁２８を開いて
いるので、緊急遮断弁３１の入側燃料圧Ｐ１より出側燃
料圧Ｐ２が低くなり、Ｐ１−Ｐ２の圧力によって、可動
鉄心５２が可動できず、緊急遮断弁３１は閉状態のまま
で開くことができない。そこで、ステップ２２１では、
第２ソレノイドコイル５１ｂをにより電磁力を付加して
可動鉄心５２を駆動することとしている。
【０１１０】すなわち、第１のソレノイドコイルの電磁
力で緊急遮断弁３１を閉とした状態で、燃料添加を実施
した場合、ライン中の燃料が添加されると燃料が供給さ
れなくなり添加指令を送っても排気空燃比の変化はみら
れない。しかし、ここでもし排気空燃比センサの変化が
みられた場合、緊急遮断弁が漏れた（閉不良）状態であ
ると判断できる。緊急遮断弁３１が通常である場合、閉
状態から燃料添加を実施すると次に開弁出来なくなる
が、今回の２段電磁弁構造を採用すると、圧力差に関わ
らず、開閉が可能となる。
【０１１１】以上のように、ＮＯｘ触媒に燃料を供給し
ＮＯｘを低減する技術において燃料供給装置の故障（漏
れ、詰り等）が障害となるが、先の実施の形態では燃料
漏れを、他の実施の形態では緊急遮断弁の閉不良を検出
できる。
【０１１２】
【発明の効果】本発明によれば、燃料漏れ時にラインを
遮断する緊急遮断弁を前記構造の弁とし、緊急遮断弁の
特徴として、閉弁時に前後の圧力差が生じると開信号を
送っても開かないので、燃料漏れ発生時に遮断弁を強制
的に閉状態に保持可能となる。よって、それ以上の不都
合の拡大を防止できる。これに加えて、排気系に設けた
既存の空燃比センサにより燃料漏れ、インジェクタ（ノ
ズル）の詰りを検出可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る還元剤供給装置の異常検出装置
を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図
【図２】（Ａ）吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵メカニ
ズムを説明する図（Ｂ）吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx放
出メカニズムを説明する図
【図３】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図４】本発明の主要部を示す構成例である。
【図５】緊急遮断弁の構成図である。
【図６】緊急遮断弁の駆動制御の手順を示すフローチャ
ート図である。
【図７】他の緊急遮断弁の構成図である。
【図８】図７の緊急遮断弁の駆動制御の手順を示すフロ
ーチャート図である。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関 ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・吸蔵還元型ＮＯx触媒 ２１・・・排気絞り弁 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 ３０・・・流量調整弁 ３１・・・遮断弁 ３２・・・還元剤圧力センサ ３３・・・クランクポジションセンサ ３４・・・水温センサ ３５・・・ＥＣＵ ５１・・・ソレノイドコイル ５２・・・可動鉄心 ３５１・・・ＣＰＵ ３５２・・・ＲＯＭ ３５３・・・ＲＡＭ ３５４・・・バックアップＲＡＭ
フロントページの続き (72)発明者 大木 久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 石山 忍 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 小田 富久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 原田 泰生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 松岡 広樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 大坪 康彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 青山 太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田原 淳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 梅原 啓 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開2002−38940（ＪＰ，Ａ) 特開2000−337208（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−170518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排気系に設けられた排気浄化用触媒と、 この排気浄化用触媒に還元剤として燃料を添加する燃料
    添加装置と、 この燃料添加装置に燃料を供給する燃料供給源と、 この燃料供給源を燃料添加装置に接続する燃料供給経路
    に設けられ、その上流側の圧力が下流側の圧力よりも高
    いときに開弁指示があっても開弁しない構造の緊急遮断
    弁と、 前記緊急遮断弁が閉位置にあることを検出する遮断弁位
    置検出手段と、を備える ことを特徴とする内燃機関の排
    気浄化装置。
  2. 【請求項２】排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段
    を備え、この排気空燃比検出手段により緊急遮断弁閉弁
    時の排気空燃比を検出するとともに、その後、緊急遮断
    弁を開弁指示し、且つ、燃料添加の添加指示した以降の
    排気空燃比とを順次検出し、検出された排気空燃比が時
    系列に従って徐々にリッチ側に変化しない場合、緊急遮
    断弁下流の添加系における燃料漏れと判断することを特
    徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】前記緊急遮断弁は、第１の駆動手段と第２
    の駆動手段とからなる２段構成であって、定常時は第１
    の駆動手段の駆動力で開閉駆動され、前記緊急遮断弁の
    上流側の圧力が下流側の圧力よりも高いときには、第２
    の駆動手段による駆動力を付加したときに開弁可能とし
    たことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化
    装置。
  4. 【請求項４】排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段
    を備え、この排気空燃比検出手段により緊急遮断弁開弁
    時の排気空燃比を検出するとともに、その後、緊急遮断
    弁の閉弁指示を行い、且つ、燃料添加の添加指示した以
    降の排気空燃比を順次検出し、検出された排気空燃比が
    時系列に従って徐々にリッチ側に変化しない場合、緊急
    遮断弁は正常に閉じられたと判断し、第２の駆動手段に
    より緊急遮断弁を開弁することを特徴とする請求項３記
    載の内燃機関の排気浄化装置。
JP2000367557A 2000-12-01 2000-12-01 内燃機関の排気浄化装置 Expired - Fee Related JP3504920B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000367557A JP3504920B2 (ja) 2000-12-01 2000-12-01 内燃機関の排気浄化装置
DE60108345T DE60108345T2 (de) 2000-12-01 2001-11-28 Abgasreinigungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine
EP01128238A EP1211396B1 (en) 2000-12-01 2001-11-28 Exhaust gas purifying device for internal combustion engine
KR10-2001-0075198A KR100478073B1 (ko) 2000-12-01 2001-11-30 내연기관의 배기 정화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000367557A JP3504920B2 (ja) 2000-12-01 2000-12-01 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002168119A JP2002168119A (ja) 2002-06-14
JP3504920B2 true JP3504920B2 (ja) 2004-03-08

Family

ID=18837959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000367557A Expired - Fee Related JP3504920B2 (ja) 2000-12-01 2000-12-01 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1211396B1 (ja)
JP (1) JP3504920B2 (ja)
KR (1) KR100478073B1 (ja)
DE (1) DE60108345T2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4781031B2 (ja) 2005-07-19 2011-09-28 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の制御装置
DE112006002122B4 (de) * 2005-08-15 2016-09-22 Continental Automotive Systems, Inc. ( n. d. Ges. d. Staates Delaware ) Dieselabgas-Kohlenwasserstoff-Dosierventil für Fahrzeuge
US20070227127A1 (en) * 2006-03-17 2007-10-04 Siemens Vdo Automotive Corp. Diesel exhaust dosing valve
DE102006013293B4 (de) * 2006-03-23 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US9151201B2 (en) 2006-11-08 2015-10-06 Continental Automotive Systems, Inc. Laser welded automotive diesel exhaust HC dosing valve
US7721533B2 (en) * 2007-05-15 2010-05-25 Continental Automotive Systems Us, Inc. Diesel dosing system relief of trapped volume fluid pressure at shutdown
KR200450425Y1 (ko) * 2008-02-11 2010-10-01 김기도 아이스크림 흘림 받침대
FR2928969B1 (fr) * 2008-03-20 2010-09-10 Renault Sas Procede de detection de defaillance d'une electrovanne d'injection a l'echappement de moteur a combustion
US20130074936A1 (en) * 2011-09-27 2013-03-28 Caterpillar Inc. Mis-fill prevention system
CN103291431A (zh) * 2013-06-13 2013-09-11 青岛宜天兰环保设备有限公司 一种便于安装的柴油机尾气净化装置
DE102017217891A1 (de) * 2017-10-09 2019-04-11 Robert Bosch Gmbh Fördermodul zur Förderung eines Fluids

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5709080A (en) * 1996-03-15 1998-01-20 Caterpillar Inc. Leak detection method and apparatus for an exhaust purification system
JP3569883B2 (ja) 1997-09-22 2004-09-29 未来工業株式会社 配線器具等の取付構造及び挟持具
JP3552489B2 (ja) * 1997-09-25 2004-08-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19819579C1 (de) * 1998-04-30 1999-09-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine mit einem SCR-Katalysator ausgestattete Brennkraftmaschine
JP3572439B2 (ja) * 1998-05-21 2004-10-06 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの排気浄化装置
KR20000034556A (ko) * 1998-11-30 2000-06-26 김태구 엘피지 차량의 긴급 연료 차단장치
JP3473583B2 (ja) * 2000-07-24 2003-12-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE60108345T2 (de) 2005-12-22
EP1211396A3 (en) 2003-05-14
JP2002168119A (ja) 2002-06-14
KR20020043173A (ko) 2002-06-08
DE60108345D1 (de) 2005-02-17
EP1211396A2 (en) 2002-06-05
KR100478073B1 (ko) 2005-03-23
EP1211396B1 (en) 2005-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3473583B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4288942B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3617450B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR20020033815A (ko) 내연기관의 배기 정화장치
JP3514230B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
EP1176290B1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3504920B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3558019B2 (ja) 還元剤供給装置の異常検出装置
JP3680727B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2002129996A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3798623B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3912001B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2003020930A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4556364B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2002081311A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2002227636A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3674507B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3508703B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3374780B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2002161733A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4314835B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP3651382B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4496615B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3788331B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2003184593A (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20031211

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees