JP3508532B2

JP3508532B2 - リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関

Info

Publication number: JP3508532B2
Application number: JP04840098A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11247651A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リーンＮＯｘ触媒
を有する内燃機関、詳しくは、内燃機関の排気系に備え
られ排気浄化手段として機能する触媒コンバータに三元
触媒として使用し、排気系が特に酸素過剰な雰囲気状態
にあるとき、すなわちリーン状態にあるときに排気ガス
中の窒素酸化物を還元剤を用いて浄化するリーンＮＯｘ
触媒を有する内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリン直噴リーンバーンエンジンやデ
ィーゼルエンジン等、排気系における雰囲気が酸素過剰
でかつ炭化水素や一酸化炭素が少ない内燃機関で用いる
触媒であって、その還元剤に炭化水素や一酸化炭素を用
いることで排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する、
いわゆるリーンＮＯｘ触媒が知られている。

【０００３】例えば、特開平６−１１７２２５号公報に
記載のリーンＮＯｘ触媒は、還元剤に炭化水素を用いて
いる。この公報記載の技術によれば、炭化水素の一部を
部分酸化して活性種を生成し、この生成した活性種と窒
素酸化物との反応によって窒素酸化物を還元浄化する。

【０００４】ところで還元剤としての炭化水素は、内燃
機関の燃料であるガソリンや軽油の主成分である。した
がって、この炭化水素のリーンＮＯｘ触媒への供給は、
内燃機関における通常の燃焼時に気筒内に供するガソリ
ンその他の燃料とは別に、当該燃料を余分に前記気筒内
に供給してやればよい。余分な燃料は不完全燃焼を起こ
すため、排気ガスはこれに生ガス、すなわち炭化水素を
含んだ状態で排気系に排出される。そして、前記公報で
は、前記余分な燃料の供給を、燃焼行程で通常行う燃料
噴射とは別の燃料噴射を行うことで為している。そし
て、これらの噴射のうち、前者の通常の燃料噴射を主噴
射といい、後者の別な燃料噴射を副噴射という。副噴射
は、主噴射による燃焼行程での噴射以外に同じ燃焼行程
内で時期を変えて行ったり、あるいはこれに加えて排気
行程で行ったりする噴射である。また、主噴射で用いる
燃料噴射装置も副噴射で用いる燃料噴射装置も同じ燃料
噴射装置で兼用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この技術で
は、主噴射と副噴射とを同じ燃料噴射装置で兼ねている
ので、燃料噴射装置にかかる負担が大きい。このため、
燃料噴射装置の耐久性低下の原因ともなりかねない。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑みて発明したもの
で、リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関において、副噴
射を不用にしても炭化水素等の還元剤の供給を行えるよ
うにして、前記弊害を解消することを技術的課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関は、（１）酸素が過剰な状態にある排気ガス中の窒素酸化物
を還元剤を用いて浄化するリーンＮＯｘ触媒を排気系に
有する内燃機関において、前記リーンＮＯｘ触媒による
窒素酸化物の浄化を要するときに吸気系における流通吸
気量を低下する吸気量低下手段と、この吸気量低下手段
を作動することで前記吸気系での流通量が低下した吸気
に二酸化炭素を添加するＣＯ₂添加手段と、を有するこ
とを特徴とする。

【０００８】ここで、「酸素が過剰な状態にある排気ガス中の窒素酸化物を
還元剤を用いて浄化するリーンＮＯｘ触媒を排気系に有
する内燃機関」とは、例えばガソリン直噴リーンバーン
エンジンやディーゼルエンジンをいう。これらのエンジ
ンは、シリンダ内における空気と燃料の混合比率で空気
の割合いが燃料のそれよりも非常に多い。よって、本発
明に係る内燃機関は、比較的空燃比が濃い他の内燃機関
に比べて排気中に含まれる酸素が非常に多く、反対に炭
化水素や一酸化炭素は非常に少ない。また、リーンＮＯ
ｘ触媒には選択還元によるものと吸蔵還元によるものと
がある。選択還元式は、窒素酸化物，炭化水素および一
酸化炭素を同時にかつ連続的に浄化する連続処理方式の
ことであり、吸蔵還元式は、触媒が窒素酸化物を一旦吸
込んで窒素酸化物で飽和状態になってから、炭化水素ま
たは／および一酸化炭素を多量に供給して一気に窒素酸
化物を浄化する間欠処理方式のことである。

【０００９】「リーンＮＯｘ触媒による窒素酸化物の
浄化を要するとき」とは、窒素酸化物浄化のために必要
な特定の条件が揃ったときであり、特定の条件とは、例
えばリーンＮＯｘ触媒が活性するときである。そして、
触媒が活性するには触媒がある程度の温度にならなけれ
ばならない。よって、リーンＮＯｘ触媒による窒素酸化
物の浄化を要するときは、触媒は、これが活性するに十
分な温度領域になければその機能を発揮しない。

【００１０】「ＣＯ₂添加手段」は、吸気系に二酸化
炭素を加えることで吸気中の二酸化炭素の濃度を他の成
分との比較で増大するものである。ただし、内燃機関本
体の排気ポートから出た直後のガス、いわゆる出ガスに
含まれる二酸化炭素を利用して、吸気系の二酸化炭素の
濃度を増大する手段、例えばＥＧＲ装置は含めない。Ｅ
ＧＲ装置は内燃機関の燃焼ガスを再利用するものである
から、ＥＧＲ装置によって吸気系に再循環する排気再循
環ガスが含む二酸化炭素の濃度は、内燃機関の燃焼状態
によって可変し、よって、二酸化炭素の濃度を制御する
難かしさを伴うからである。

【００１１】また、ＣＯ₂添加手段は、ＥＧＲ装置によ
って排気系から吸気系に循環する排気に含まれている二
酸化炭素の濃度よりも高い濃度を吸気系に加え得る手段
であることが好適である。

【００１２】本発明では、リーンＮＯｘ触媒による窒素
酸化物の浄化を要するときに吸気量低下手段を作動する
ことで、吸気系における吸気流通量が低下する。そし
て、この吸気流通量が低下した状態の吸気にＣＯ₂添加
手段で二酸化炭素を添加するので、内燃機関本体内部に
向かう吸気は二酸化炭素濃度の高いものとなる。しか
も、本発明に係るＣＯ₂添加手段は、前記のように比較
的濃度の高い二酸化炭素を供給する。このため、二酸化
炭素濃度の高い吸気を内燃機関の燃焼に供すると、炭化
水素から一酸化炭素へ、また一酸化炭素から二酸化炭素
への反応がしにくくなる。これは吸気中に二酸化炭素が
多いので、すなわち極論すれば、二酸化炭素が飽和状態
にあれば二酸化炭素を生成する炭化水素と一酸化炭素の
酸化反応が進行しにくくなるので、排気ガス中に炭化水
素と一酸化炭素とが遊離状態で多量に存在するようにな
る。

【００１３】したがって、本発明では、還元剤として作
用する炭化水素と一酸化炭素とが単体で多く存在する排
気ガスを排気系に設けたリーンＮＯｘ触媒に送るので、
窒素酸化物の浄化を極めて有効に行える。しかも、本発
明では、吸気量低下手段で吸気量を低下するようになっ
ているので、内燃機関の燃焼熱を一定とした状態で吸気
量を低下すれば、それだけ吸気が内燃機関から受ける熱
量が増える。よって、排気温の温度は上昇し、この温度
上昇した排気温の熱を受けてリーンＮＯｘ触媒が温度上
昇するので、リーンＮＯｘ触媒はその活性温度にも早く
達する。

【００１４】また、本発明では、従来技術のように、炭
化水素の供給を副噴射で行う必要がない。このため、従
来技術で述べた副噴射に起因する弊害、すなわち、燃料
噴射装置にかかる負荷を軽減できるので、燃料噴射装置
は耐久性が低下することはない。

【００１５】（２）前記（１）項において、前記ＣＯ₂
添加手段は、前記内燃機関の本体とは別体の燃焼装置の
ことであって、この燃焼装置の出す燃焼ガスを前記内燃
機関の吸気系へ導入することを特徴としてもよい。

【００１６】ここで、「燃焼装置」とは、具体的には、前記内燃機関の燃焼
用燃料を燃料として使用する燃焼式ヒータ装置が好適で
あり、この燃焼式ヒータ装置は、燃焼室本体と、この燃
焼室本体に燃焼用空気を前記内燃機関の吸気系を構成す
る吸気系構造物の一つである吸気通路から供給する空気
供給路と、この空気供給路から前記燃焼室本体に供給
し、そこで燃焼する燃焼ガスを前記吸気通路に排出する
燃焼ガス排出路とを備えているものが好ましい。

【００１７】また、燃焼装置は内燃機関の本体とは別体
に設けて有るが、この意味は、燃焼装置は、内燃機関本
体のシリンダでの燃焼に何等影響を受けずに独自の燃焼
を行い、その時に出る燃焼ガスを前記燃焼ガス排出路を
通じて前記吸気通路に排出できるように設定するという
意味である。この意味でもＥＧＲ装置は、燃焼装置であ
るＣＯ₂添加手段には含まれない。このような燃焼装置
は、内燃機関の気筒内における燃焼時の圧力よりも低圧
下で作動するのが好ましい。低圧とは、例えば大気圧が
挙げられる。内燃機関の高圧なシリンダ内よりも低圧な
大気圧下の方が燃料が気化し易くより理論空燃比の近く
で燃焼できるため、排出する二酸化炭素量を多くできる
からである。つまり、理論通りにきれいに燃えるので、
この燃焼装置の燃焼ガスは、二酸化炭素の割合いが高い
といえる。

【００１８】（３）前記（１）項において、前記吸気量
低下手段は、前記吸気系を構成する吸気系構造物の一つ
である吸気通路を開閉しこれにより前記吸気通路を流れ
る吸気の量を調整する吸気量調整弁を有するものである
ことが望ましい。吸気量調整弁は、例えば、これを駆動
する弁体駆動部を備え、弁体駆動部を圧力制御弁で動か
すようにすればよい。弁体駆動部としては、例えば、ダ
イアフラムを有するアクチュエータが、また圧力制御弁
としてはＶＳＶ（バキューム・スイッチング・バルブ）
が挙げられる。そして、圧力制御弁は、コンピュータ、
つまりＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニ
ット）の中枢部であるＣＰＵ（セントラル・プロセッシ
ング・ユニット；中央情報処理装置）によって制御する
とよい。

【００１９】（４）前記（２）項において、前記燃焼装
置は、内燃機関が所定の運転状態にある時に作動して燃
料を燃焼し、その時に出る燃焼ガスの熱で機関関連要素
を暖めるとともに、この所定の運転状態にあるときと前
記リーンＮＯｘ触媒による窒素酸化物の浄化を要すると
きとで空燃比を変えることが望ましい。

【００２０】ここで、「内燃機関が所定の運転状態にあるとき」とは、内燃
機関の寒冷時や極寒冷時における、内燃機関の運転中あ
るいは内燃機関を始動した後、ならびに内燃機関自身の
発熱量が少ないとき（例えば燃料消費が少ないとき）お
よびそれにより機関冷却水（以下「冷却水」という。）
の受熱量が少なく、冷却水温度が所定温度以下のときの
ことである。そして、寒冷時とは、外気温がほぼ−１０
℃〜ほぼ１５℃位の時であり、極寒冷時とは、外気温が
ほぼ−１０℃よりも低い時である。冷却水の所定温度と
しては、例えば６０℃を挙げられる。なお、内燃機関が
所定の運転状態にあるときと、リーンＮＯｘ触媒による
窒素酸化物の浄化を要するときとは、同じ温度または同
じ温度領域を共有する場合が考えられる。すなわち、あ
る温度または温度領域にあっては、燃焼装置もリーンＮ
Ｏｘ触媒も機能しているということである。

【００２１】「機関関連要素」とは、冷却水や、ある
いは吸気に燃焼式ヒータの燃焼ガスを導入する内燃機関
自体のことである。本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する
内燃機関では、内燃機関が所定の運転状態にある時に内
燃機関とは別体の燃焼装置が作動して燃料を燃焼し、そ
の燃焼時に出る燃焼ガスの熱で機関関連要素を暖めてい
るので、内燃機関が所定の運転状態にあるとき、すなわ
ち外気が例えば寒冷時以下の低温時に内燃機関を運転し
ているときにおいて、燃焼装置の燃焼ガスを吸気通路に
混入すると、吸気通路にそれまで流れていた新気は、燃
焼ガスの燃焼熱を含む燃焼ガス混入吸気となる。よっ
て、内燃機関の暖機促進ができる。また内燃機関搭載車
輌の車室内を暖める車室用ヒータと内燃機関とを冷却水
の通る冷却水通路で連結し、この冷却水通路に燃焼装置
を設定しておけば、冷却水通路を通る冷却水が熱媒体と
なって燃焼装置から受熱し、この受熱によって得た熱を
車室用ヒータから放出するようにできるので、車室用ヒ
ータのヒータ性能の向上を図るのに寄与する。また、空
燃比はこれを当該所定の運転状態にあるときとリーンＮ
Ｏｘ触媒による窒素酸化物の浄化を要するときとで変更
することが好適であるから、燃焼装置を暖機促進用およ
び車室用ヒータのヒータ性能向上用の加熱装置として用
いる場合は、燃焼装置の空燃比をそれに適合したものと
するのが好ましく例えばリーンにするとよい。但し、リ
ーンといっても不完全燃焼が生じない限度におけるリー
ンであることが望ましい。また、リーンＮＯｘ触媒によ
る窒素酸化物の浄化を要するときは、その空燃また、リ
ーンＮＯｘ触媒による窒素酸化物の浄化を要するとき
は、その空燃比をそれに適合したものとするのが好まし
く例えばリッチにするとよい。但し、リッチといっても
スモークが発生しない限度におけるリッチであることが
望ましい。

【００２２】このようにすることで、燃焼装置をこれ一
つで加熱装置としても、またＣＯ₂添加手段としてもそ
の機能を十分に発揮できる状態で兼用できる。燃焼装置
を加熱装置として機能させるときには十分な熱量が得ら
れる範囲で空燃比をリーンとすれば燃料消費は少なくて
済み、またＣＯ₂添加手段として機能させるときには十
分なＣＯ₂が得られるような空燃比とすべき要求があ
る。つまり加熱装置として機能させるときとＣＯ₂添加
手段として機能させるときとでは要求される空燃比が異
なるのである。」上記の使い分けはあるにしろ、燃焼式
ヒータは、本来、普通の状態で使用する分には、スモー
クのほとんどない、換言すればカーボンを含まない、ま
た、二酸化炭素の濃度の濃い燃焼ガスを出す。このた
め、従来知られているＥＧＲ装置に比べ、内燃機関の摩
耗と腐食発生の心配がなく、耐久性向上も期待できる。

【００２３】また、従来ではＥＧＲ装置が作動できるの
は、冷却水が［例えば６０℃］以上の高温のときでなけ
ればならないが、本発明によれば冷却水が寒冷時以下の
場合であっても窒素酸化物の低減が可能となる。

【００２４】加えて、二酸化炭素は、それ自体にスモー
ク抑制効果がある。これは、次の理由による。すなわ
ち、二酸化炭素の熱解離（すなわち、雰囲気温度が１４
００℃において、ＣＯ₂→２ＣＯ＋Ｏ₂）によって生成し
た酸素がすすを再燃焼し、かつ二酸化炭素が、生成した
炭素を酸化する（すなわち、ＣＯ₂＋Ｃ→２ＣＯ）の
で、内燃機関が高負荷のときでもスモークの抑制効果を
期待できる。

【００２５】そして、燃焼式ヒータの排気熱は、内燃機
関で回収するので、内燃機関側冷却水受熱量が増えるた
め、暖機促進を図れるとともに、車室用ヒータを備えた
車輌であればそのヒータ性能も向上することができる。

【００２６】また、燃焼式ヒータの燃焼ガス排出路を吸
気通路に通じるようにしておくことで、燃焼式ヒータの
燃焼ガス中の未燃成分は、内燃機関で再度燃焼し、そし
てこれが内燃機関の排気系に至ると、この排気系に設け
られるリーンＮＯｘ触媒によって浄化できる。

【００２７】さらに、燃焼式ヒータの空気供給路および
燃焼ガス排出路は大気に直接開口していないので、騒音
の低減効果も期待できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基いて説明する。〈装置の全体説明〉内燃機関としてのエンジン１は水冷
式であって、冷却水が循環する図示しないウォータジャ
ケットを備えたエンジン本体３と、エンジン本体３の図
示しない複数の気筒内に燃焼に必要な空気を送り込む吸
気装置５と、この吸気装置５に係る前記空気と図示しな
い燃料噴射装置による噴射燃料とからなる混合気を前記
気筒内で燃焼した後の排気ガスを大気中に放出する排気
装置７と、エンジン１を搭載する車輌の室内を暖める車
室用ヒータ９とを有する。エンジン１は、ディーゼルエ
ンジンまたはガソリン直噴リーンバーンエンジンであ
る。

【００２９】吸気装置５は、気筒内に新鮮な空気を取り
入れるエアクリーナ１３を吸気装置５の始端とする。そ
して、このエアクリーナ１３から吸気装置５の終端であ
るエンジン本体３の図示しない吸気ポートまでの間に、
吸気系構造物であるターボチャージャ１５のコンプレッ
サ１５ａ，エンジン本体３の図示しない気筒内における
燃焼時の圧力よりも低圧である大気圧下で燃焼する燃焼
式ヒータ１７，インタークーラ１９，吸気系を流通する
吸気の量を低下する吸気量低下手段２０およびインテー
クマニホールド２１を備えている。

【００３０】これらの吸気系構造物は、これらと同様の
吸気系構造物であってかつ複数の連結管を備える吸気通
路としての吸気管２３に属する。吸気管２３は、コンプ
レッサ１５ａを境に、吸気装置５に入って来る外気がコ
ンプレッサ１５ａによって強制的に押し込まれるため加
圧状態となる下流側連結管２７と、そうでない上流側連
結管２５とに大別できる。

【００３１】一方の上流側連結管２５は、図１におい
て、エアクリーナ１３からコンプレッサ１５ａに向けて
まっすぐ延びる棒状の本流管２９と、本流管２９に対し
てバイパス状に接続する支流管としてのヒータ用枝管３
１とからなる。

【００３２】本流管２９のうちエアクリーナ１３の下流
側近傍箇所には外気温センサ３２を取付けてある。エア
クリーナ１３から本流管２９に入って来る外気Ａは、エ
ンジン１および燃焼式ヒータ１７に対する新気であっ
て、その温度を外気温センサ３２で検出する。

【００３３】ヒータ用枝管３１は、その途中に燃焼式ヒ
ータ１７を含み、また燃焼式ヒータ１７の空気の流れ方
向における上流側部位と本流管２９とを結ぶとともに本
流管２９から燃焼式ヒータ１７に新気すなわち空気を供
給する空気供給路３３と、燃焼式ヒータ１７の空気の流
れ方向における下流側部位と本流管２９とを結びかつ燃
焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスを本流管２９に出す燃
焼ガス排出路３５とを有する。なお、ヒータ用枝管３１
に係る空気とは、空気供給路３３を通って燃焼式ヒータ
１７に向かう新気ａ１のことだけを意味するのではな
く、燃焼式ヒータ１７から排出され燃焼ガス排出路３５
を通って本流管２９に向かう燃焼ガスａ２も意味する。
一般に燃焼式ヒータの燃焼ガスは、通常の燃焼状態では
スモークのほとんどない、換言すればカーボンを含まな
いガスであり、この実施の形態に係る燃焼式ヒータ１７
も同様である。よって、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスａ
２を内燃機関の吸気として使用しても支障はない。ま
た、本流管２９に戻る空気ａ２は、大気圧下で燃焼する
燃焼式ヒータ１７の燃焼に供されて熱を持った燃焼ガス
であるから、二酸化炭素を多量に含む。

【００３４】燃焼ガス排出路３５のうち燃焼式ヒータ１
７寄り箇所には、燃焼ガス温度センサ３６および燃焼ガ
スに含まれる二酸化炭素の濃度を検出するＣＯ₂センサ
３７を取付けてある。

【００３５】燃焼ガス温度センサ３６で燃焼式ヒータ１
７から本流管２９に入る前の燃焼式ヒータ１７の燃焼ガ
スの温度を、また、ＣＯ₂センサ３７で燃焼ガス中の二
酸化炭素の濃度を検出する。よって、燃焼式ヒータ１７
は二酸化炭素を含む燃焼ガスを燃焼ガス排出路３５を介
して本流管２９に導きこれにより、それまで本流管２９
を流れていた吸気に二酸化炭素を添加するので、この燃
焼式ヒータ１７は、燃焼装置であると同時にＣＯ₂添加
手段といえる。

【００３６】また、空気供給路３３および燃焼ガス排出
路３５の本流管２９とのそれぞれの接続箇所ｃ１および
ｃ２のうち、接続箇所ｃ１は接続箇所ｃ２よりも本流管
２９の上流側に位置する。よって、エアクリーナ１３か
らの外気（新気）Ａは、まず接続箇所ｃ１でヒータ用枝
管３１に分岐する空気ａ１と、分岐せずに本流管２９を
接続箇所ｃ２に向かう空気ａ１’とに分かれる。接続箇
所ｃ１で分岐した空気ａ１は、空気供給路３３−燃焼式
ヒータ１７−燃焼ガス排出路３５を経由して接続箇所ｃ
２から本流管２９に空気ａ２となって戻る。また、この
ａ２と前記新気ａ１’とが接続箇所ｃ２で合流し、燃焼
ガス混入空気ａ３となる。

【００３７】本流管２９に戻る空気ａ２は、前記のよう
に大気圧下で燃焼する燃焼式ヒータ１７の燃焼に供され
て熱を持つ燃焼ガスであるから、二酸化炭素を多量に含
む。このガスａ２が前記空気ａ１’と接続箇所ｃ２で合
流して燃焼ガス混入空気ａ３となると、その結果、この
燃焼ガス混入空気ａ３が二酸化炭素を多量に含んだ状態
でエンジン本体３に入る吸気となる。なお、燃焼式ヒー
タ１７の燃焼状態は、コンピュータ、つまりＥＣＵ４６
の中枢部であるＣＰＵで制御される。そして、この制御
によって燃焼式ヒータ１７の空燃比を調整すれば、二酸
化炭素の濃度を自在にできる。

【００３８】下流側連結管２７は、図１にあるよう、コ
ンプレッサ１５ａとインテークマニホールド２１とを結
ぶ管であり、この実施の形態ではＬ字形をしている。ま
た、下流側連結管２７のうち、インテークマニホールド
２１寄りの箇所にはインタークーラ１９を配置してあ
り、またインテークマニホールド２１にはこれと一体に
なるように吸気量低下手段２０を設けてある。

【００３９】吸気量低下手段２０は、インテークマニホ
ールド２１の図示しない導入口に配置してあり、その内
部には図示しない吸気量調整弁を備えている。吸気量調
整弁は、これを駆動するアクチュエータを備え、このア
クチュエータをＶＳＶ（バキューム・スイッチング・バ
ルブ）で動かすようになっている。なお、簡略化のた
め、吸気量調整弁と同様にアクチュエータおよびＶＳＶ
も吸気量低下手段２０に含まれるものとし、したがって
これらをひとまとめにして吸気量低下手段２０として図
示する。なお、ＶＳＶは、ＥＣＵ４６のＣＰＵで制御す
る。

【００４０】一方、排気装置７は、エンジン本体３の図
示しない排気ポートを排気装置７の始端とし、そこから
排気装置７の終端であるマフラ４１までの間に、排気系
構造物であるエキゾーストマニホールド３８，ターボチ
ャージャ１５のタービン１５ｂおよび触媒コンバータ３
９を同じく排気系構造物である排気管４２上に備えてあ
る。排気装置７を流れる空気はエンジン１の排気ガスと
して符号ａ４で示す。

【００４１】触媒コンバータ３９は、その内部にリーン
ＮＯｘ触媒を三元触媒として使用しており、排気系が特
に酸素過剰な雰囲気状態、すなわちリーン状態にあると
きに排気ガス中の窒素酸化物を還元剤を用いて浄化す
る。リーンＮＯｘ触媒は選択還元式と吸蔵還元式がある
が、吸蔵還元式のリーンＮＯｘ触媒を用いることとす
る。

【００４２】次に燃焼式ヒータ１７の構造を図２に概略
示す。燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３の前記ウォ
ータジャケットとつながっており、燃焼式ヒータ１７
は、その内部にウォータジャケットからの冷却水を通す
冷却水通路１７ａを有する。この冷却水通路１７ａを流
れる冷却水（図２に破線矢印で示す。）は、燃焼式ヒー
タ１７の内部に形成した燃焼部である燃焼室１７ｄの周
りを巡るようにして通過し、その間に燃焼室１７ｄから
の熱を受けて暖まる。これについては順次詳しく述べ
る。

【００４３】燃焼室１７ｄは、火炎を出す燃焼筒１７ｂ
と、燃焼筒１７ｂを覆うことで火炎が外部に漏れないよ
うにする円筒状の隔壁１７ｃとからなる。燃焼筒１７ｂ
を隔壁１７ｃで覆うことで、燃焼室１７ｄを隔壁１７ｃ
内に画成する。そして、この隔壁１７ｃも燃焼式ヒータ
１７の外壁４３ａで覆われ、両者間には間隔をあけてあ
る。この間隔をおくことで、外壁４３ａの内面と隔壁１
７ｃの外面との間に前記冷却水通路１７ａができる。

【００４４】また、燃焼室１７ｄは、前記空気供給路３
３および燃焼ガス排出路３５とそれぞれ直接つながる空
気供給口１７ｄ1および排気排出口１７ｄ2を有してい
る。空気供給路３３から送られて来た空気ａ１は、空気
供給口１７ｄ1から燃焼室１７ｄに入るとその中を伝っ
て排気排出口１７ｄ2に至り、その後、燃焼ガス排出路
３５を経由して、既述のように本流管２９に空気ａ２と
して流れ入る。よって、燃焼室１７ｄは、燃焼式ヒータ
１７内において空気ａ２に燃焼によって変化する空気ａ
１を通す空気通路の形態になっている。

【００４５】そして、燃焼式ヒータ１７が燃焼した後、
燃焼ガス排出路３５を経由して本流管２９に戻る空気ａ
２は、いわば燃焼式ヒータ１７が排出する排気ガスであ
るから熱を持つ。そして、この熱を持った空気ａ２が燃
焼式ヒータ１７から燃焼ガス排出路３５に出るまでの間
において、空気ａ２の持つ熱が、隔壁１７ｃを通して冷
却水通路１７ａを流れる冷却水に伝わり、既述のように
冷却水を暖める。よって、燃焼室１７ｄは熱交換通路で
もある。

【００４６】なお、燃焼筒１７ｂは、図示しない燃料ポ
ンプとつながっている燃料供給管１７ｅを備え、そこか
ら前記燃料ポンプのポンプ圧を受けて燃焼用燃料を燃焼
筒１７ｂに供給する。供給した燃焼用燃料は、燃焼式ヒ
ータ１７内で気化して気化燃料になり、この気化燃料
は、図示しない着火源によって着火する。

【００４７】また、空気供給路３３と燃焼ガス排出路３
５とは、燃焼式ヒータ１７のみに用いるものであるか
ら、これらは燃焼式ヒータ１７に属する。次に、冷却水
通路１７ａに対する冷却水の循環について説明する。

【００４８】冷却水通路１７ａは、エンジン本体３の前
記ウォータジャケットとつながっている冷却水導入口１
７ａ1と、車室用ヒータ９とつながっている冷却水排出
口１７ａ2とを有する。

【００４９】冷却水導入口１７ａ1とエンジン本体３と
の間には水管路Ｗ１を介在してあり、冷却水排出口１７
ａ2と車室用ヒータ９との間は水管路Ｗ２で連結してあ
る。これらの水管路Ｗ１および水管路Ｗ２を介して、燃
焼式ヒータ１７はエンジン本体３の前記ウォータジャケ
ットおよび車室用ヒータ９とつながっている。また、車
室用ヒータ９とエンジン本体３も水管路Ｗ３を介してつ
ながっている。

【００５０】したがって、エンジン本体３のウォータジ
ャケットの冷却水は、その流れの順序として、水管路
Ｗ１を介して冷却水導入口１７ａ1から燃焼式ヒータ１
７に至り、そこで暖められる。この暖められた冷却水
は、燃焼式ヒータ１７の冷却水排出口１７ａ2から水管
路Ｗ２を介して車室用ヒータ９に至る。そして、冷却
水は、車室用ヒータ９で熱交換されて温度が下がった
後、水管路Ｗ３を介してウォータジャケットに戻る。な
お、前記ウォータジャケットには、冷却水温度を検出す
る水温センサ４４を取り付けてある。

【００５１】このように、冷却水は、水管路Ｗ１と、水
管路Ｗ２と、水管路Ｗ３を介して、エンジン本体３と、
燃焼式ヒータ１７と、車室用ヒータ９との間を循環す
る。また、燃焼室本体４３の内部には、この他に送風フ
ァン４５を備えてある。

【００５２】一方、ＥＣＵ４６は、吸気量低下手段２
０，外気温センサ３２，燃焼ガス温度センサ３６，ＣＯ
₂センサ３７，水温センサ４４および回転数センサ５９
と、ならびに送風ファン４５および燃料ポンプと電気的
につながっている。そして、各センサ３２，３６，３
７，４４および５９等の各パラメータに応じて、ＣＰＵ
が、リーンＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の浄化を要
すると判断すると、燃焼式ヒータ１７の燃焼状態を適宜
制御して、燃焼式ヒータ１７の火炎の勢いや大きさ，温
度等を最適状態に維持する。また、ＣＰＵによる燃焼式
ヒータ１７の燃焼状態の制御によって、燃焼式ヒータ１
７の排気の温度や燃焼ガスに含まれる二酸化炭素の量を
調える。すなわち燃焼式ヒータ１７の空燃比を調整す
る。この調整内容については、燃焼式ヒータ１７の作動
制御実行ルーチンのフローチャートの説明で詳しく述べ
る。また、「リーンＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の
浄化を要するとき」とは、窒素酸化物浄化のために必要
な特定の条件が揃ったときであり、特定の条件とは、リ
ーンＮＯｘ触媒３９が活性し、かつ、リーンＮＯｘ触媒
３９は吸蔵還元式であり吸蔵したＮＯｘを浄化する条件
（例えば所定運転時間毎）を満たしたときである。そし
て、リーンＮＯｘ触媒３９が活性するには触媒自体があ
る程度の温度にならなければならない。よって、リーン
ＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の浄化を要するとき
は、リーンＮＯｘ触媒３９は、これが活性するに十分な
温度領域になければその機能を発揮しない。さらに、Ｃ
ＰＵは、各センサ３２，３６，３７，４４および５９等
の各パラメータに応じて吸気量低下手段２０のＶＳＶお
よびアクチュエータを作動制御して吸気量調整弁を開閉
制御する。なお、吸気量調整弁が開閉することをこの明
細書では符号の付いている吸気量低下手段２０を用い
て、便宜上、吸気量低下手段２０が作動するというもの
とする。吸気量低下手段２０の作動制御についても燃焼
式ヒータ１７の作動制御実行ルーチンのフローチャート
で詳しく述べる。

【００５３】なお、本流管２９のうち、空気供給路３３
および燃焼ガス排出路３５の本流管２９とのそれぞれの
接続箇所ｃ１およびｃ２の間には、エアフロメータ７０
を設けてある。この実施の形態で用いるエアフロメータ
７０は、その入口側と出口側とで圧力差の少ない、例え
ばホットワイヤ式またはフィルム式のエアフロメータで
ある。

【００５４】次に図３および図４を用いて燃焼式ヒータ
１７の作動制御実行ルーチンについて述べる。なお、図
３および図４は、本来であれば同一の紙面にまとめて示
すべきであるが、紙面のスペースの関係で分断してあ
る。図３に示すの符号および図４に示すの符号は対
応しており、処理が図３のから図４のへ移行するこ
とを示す。

【００５５】このルーチンはエンジン１を駆動する図示
しない通常のフローチャートの一部であり、以下に述べ
るＳ１０１〜Ｓ１１４の各ステップからなる。これらの
ステップからなるフローチャートは、ＥＣＵ４６のＲＯ
Ｍに記憶してある。また、以下の手順における動作はす
べてＥＣＵ４６のＣＰＵによるものである。なお、記号
Ｓを用い、例えばステップ１０１であればＳ１０１と省
略して示す。

【００５６】エンジン１のスタート後、処理がこのルー
チンに移行すると、まずＳ１０１で燃焼式ヒータ１７を
効かせる必要のある運転状態にエンジン１があるかどう
かを判定する。この判定には、水温センサ４４で検出し
た冷却水温度Ｔ_HWが所定の温度Ｔ１以下であるかどうか
で判断する。Ｓ１０１で肯定判定すればＳ１０２で燃焼
式ヒータ実行フラグＦ１の値を「１」にセットし、Ｓ１
０３に移行する。燃焼式ヒータ１７を効かせる必要のあ
る運転状態とは、例えばエンジン１が寒冷時や極寒冷時
においての運転中や内燃機関の始動後、ならびに内燃機
関自身の発熱量が少ないときおよびそれにより冷却水の
受熱量が少ないときである。よって、この場合、当然冷
却水の温度Ｔ_HWも低く、例えば６０℃位の場合を挙げら
れる。

【００５７】冷却水の温度Ｔ_HWが６０℃よりも高い場合
は、燃焼式ヒータ１７を効かせる必要のない運転状態に
エンジン１がある場合であるから、Ｓ１０１で否定判定
する。そして、その後はＳ１０８にて燃焼式ヒータ実行
フラグＦ１の値を「０」にセットし、Ｓ１０３に移行す
る。

【００５８】Ｓ１０３では、リーンＮＯｘ触媒３９が活
性した状態に既にあるかどうかを判定する。リーンＮＯ
ｘ触媒３９が活性しているかどうか、換言すれば触媒活
性温度に達しているかどうかは、エンジン１がスタート
した後の図示しないインジェクタの燃料噴射量を積分し
ていきその積算値が所定値に達しているかどうかで判定
する。Ｓ１０３で肯定判定すれば次のＳ１０４に進み、
否定判定すればＳ１０９に移行する。インジェクタの燃
料噴射量の積算は、ＣＰＵによるインジェクタへの実行
命令信号の積算に等しく、その実行命令信号の積算数が
所定数に達したらリーンＮＯｘ触媒３９が活性している
と判定する。

【００５９】Ｓ１０４では、エンジン１が所定の低回転
数で軽負荷域で運転されているかどうかを判定する。Ｓ
１０４で肯定判定すればＳ１０５に進み、否定判定すれ
ばＳ１０９に移行する。エンジン１が低回転数でかつ軽
負荷域で運転されているかどうかを判定するのは次の理
由による。すなわち、低回転数、軽負荷域でエンジン１
を駆動する場合、必要な噴射燃料量は元々少ない。この
ため、吸気量低下手段２０を作動して吸気量を減らして
もエンジン本体３の燃焼室で燃焼するときの空燃比はリ
ッチにならず、よってスモークの発生を抑制できるから
である。これに対して高回転数、高負荷域でエンジン１
を駆動する場合、必要な噴射燃料量は元々多い。このた
め、吸気量低下手段２０を作動して吸気量を減らすと空
燃比はリッチになりスモークの発生を抑制できなくなっ
てしまうからである。

【００６０】Ｓ１０５では、リーンＮＯｘ触媒３９の還
元処理をする必要条件が成立しているかどうかを判定す
る。Ｓ１０５で肯定判定すればＳ１０６に進み、否定判
定すればＳ１０９に移行する。リーンＮＯｘ触媒３９の
還元処理をする必要条件が成立しているかどうかとは、
リーンＮＯｘ触媒に窒素酸化物が所定量吸蔵されてお
り、窒素酸化物を還元する状況にリーンＮＯｘ触媒があ
るかどうかということである。この判定をするには、エ
ンジン１のスタート後、前記インジェクタの燃料噴射量
を積分していきその積算値が所定値に達しているかどう
かで判定する。すなわちＳ１０３の判定方法と同じであ
る。

【００６１】Ｓ１０６では還元処理実行フラグＦ２の値
を「１」にセットし、その後Ｓ１０７に移行する。ま
た、Ｓ１０３，Ｓ１０４およびＳ１０５で否定判定した
場合のＳ１０９では、還元処理実行フラグＦ２の値を
「０」にセットする。Ｓ１０３〜Ｓ１０５で否定判定し
た場合、その後Ｓ１１０に移行する。

【００６２】Ｓ１１０では還元処理実行フラグＦ２が
「１」であるかどうかを判定し、肯定判定の場合はＳ１
１１へ進み、否定判定の場合、すなわち還元処理実行フ
ラグＦ２が「０」である場合はＳ１１２へ進む。

【００６３】Ｓ１１１では燃焼式ヒータ１７の空燃比Ａ
／Ｆがリッチになるように燃焼式ヒータ１７の前記燃料
ポンプや送風ファン４５の回転数を制御した状態で燃焼
式ヒータ１７を作動し、このルーチンを終了する。

【００６４】Ｓ１１２では、燃焼式ヒータ実行フラグＦ
１が「１」かどうかを判定する。肯定判定すればＳ１１
３に進み、否定判定すればＳ１１４に進む。Ｓ１１３で
は燃焼式ヒータ１７の空燃比Ａ／Ｆがリーンになるよう
に燃焼式ヒータ１７の前記燃料ポンプや送風ファン４５
の回転数を制御した状態で燃焼式ヒータ１７を作動し、
このルーチンを終了する。

【００６５】Ｓ１１４では、エンジン１の運転状態が燃
焼式ヒータ１７を作動する状態でないので、燃焼式ヒー
タ１７を停止し、その後このルーチンを停止する。以上
述べたものが、本発明の実施形態に係るリーンＮＯｘ触
媒を有する内燃機関Ｉである。

【００６６】〈実施形態の作用効果〉次にこのような構
成のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関Ｉの作用効果に
ついて説明する。

【００６７】リーンＮＯｘ触媒３９による窒素酸化物の
浄化を要するときに吸気量低下手段２０を作動すること
で、吸気系における吸気流通量が低下する。そして、こ
の吸気流通量が低下した状態の吸気にＣＯ₂添加手段で
ある燃焼式ヒータ１７で二酸化炭素を添加するので、エ
ンジン本体３内部に向かう吸気は二酸化炭素濃度の高い
ものとなる。このため、二酸化炭素濃度の高い吸気をエ
ンジン１の燃焼に供すると、エンジン本体３の気筒内の
燃焼では、炭化水素から一酸化炭素へ、また一酸化炭素
から二酸化炭素への反応がしにくくなる。これは吸気中
に二酸化炭素が多いので、すなわち、極論して二酸化炭
素が飽和状態にあれば、二酸化炭素を生成する炭化水素
と一酸化炭素の酸化反応が進行しにくくなる。よって、
排気ガス中に炭化水素と一酸化炭素とが遊離状態で多量
に存在するようになる。

【００６８】したがって、リーンＮＯｘ触媒を有する内
燃機関Ｉでは、還元剤として作用する炭化水素と一酸化
炭素とが単体で多く存在する排気ガスを排気系に設けた
リーンＮＯｘ触媒に送るので、窒素酸化物の浄化を極め
て有効に行える。しかも、吸気量低下手段２０で吸気量
を低下するようになっているので、エンジン１の燃焼熱
を一定とした状態で吸気量を低下すれば、それだけ吸気
がエンジン１から受ける熱量が増える。この結果、排気
温は上昇し、したがって、この排気温の熱を受けてリー
ンＮＯｘ触媒は温度上昇するので活性温度にも早く達す
る。

【００６９】また、リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関
Ｉでは、炭化水素や一酸化炭素を還元剤として利用する
ので、従来技術のように、炭化水素の供給を副噴射で行
う必要がない。このため、従来技術の項で述べた副噴射
に起因する弊害、すなわち、燃料噴射装置にかかる負荷
を軽減できるので、燃料噴射装置は故障しにくくなる。

【００７０】図５，図６および図７は、リーンＮＯｘ触
媒を有する内燃機関Ｉと、これまでの技術との違いを、
窒素酸化物，炭化水素および一酸化炭素の発生量の差で
比較したものである。

【００７１】図５，図６および図７は、それぞれ窒素酸
化物，炭化水素および一酸化炭素の出ガスに占める割合
を示している。各図における実線は従来技術によるもの
であり、破線がリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関Ｉに
よるものである。また、各図の縦軸は、各物質の発生量
を示しており、横軸は燃料の噴射タイミングの時期をク
ランク角で示している。横軸上に示される数値がクラン
ク角であり、数値０が上死点を意味する。よって、０よ
りも図面に向かって右側に進む程、いわゆる進角であ
り、同じく左側に進む程、いわゆる遅角である。

【００７２】これらの図から、窒素酸化物の浄化が極め
て有効になされていることが、グラフの傾き角が極めて
小さいことからわかる。また、図６および図７から、そ
れぞれ炭化水素および一酸化炭素が、どのクランク角で
あってもこれまでよりも多量に発生していることがわか
る。よって、これら炭化水素および一酸化炭素をリーン
ＮＯｘ触媒３９の還元剤として用いるにあたり、有効利
用できるといえる。

【００７３】また、リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関
Ｉによれば、炭化水素と一酸化炭素とが単体で存在する
割合が多くなる。そして、炭化水素や一酸化炭素は還元
剤として利用されるので、従来技術のように、炭化水素
の供給を副噴射で行う必要がない。このため、炭化水素
や一酸化炭素の発生量をうまくコントロールできれば、
副噴射に起因した弊害、すなわち、燃料噴射装置にかか
る負荷を軽減できるので、燃料噴射装置が故障しにく
い。

【００７４】また、リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関
Ｉでは、燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスａ２を吸気
管２３に混入することで、吸気系にそれまで流れていた
新気ａ１’は、燃焼ガスａ２の燃焼熱を含んだ燃焼ガス
混入吸気ａ３となる。よって、燃焼式ヒータ１７の燃焼
熱の利用によって暖機促進や車室用ヒータの性能向上を
図れることになる。燃焼式ヒータは、内燃機関に通常備
えられるものであるから、燃焼式ヒータ１７をＣＯ₂添
加手段として併用できる。

【００７５】また、空燃比はこれをエンジン１が寒冷
時や極寒冷時においての運転中や内燃機関の始動後なら
びに内燃機関自身の発熱量が少ないときおよびそれによ
り冷却水の受熱量が少ないときと、リーンＮＯｘ触媒
による窒素酸化物の浄化を要するときとで変更すること
が好適であり、燃焼式ヒータ１７を暖機促進用および車
室用ヒータのヒータ性能向上用の加熱装置として用いる
場合は、燃焼式ヒータ１７の空燃比をリーンにするとよ
い。但し、リーンといっても不完全燃焼が生じない限度
におけるリーンであることが望ましい。

【００７６】また、リーンＮＯｘ触媒による窒素酸化物
の浄化を要するときは、その空燃比をリッチにするとよ
い。但し、リッチといってもスモークが発生しない限度
におけるリッチであることが望ましい。

【００７７】このようにすることで、燃焼装置一つで、
これを加熱装置としても、またＣＯ ₂添加手段としても
その機能を十分発揮し得る状態で兼用することができ
る。さらに、燃焼式ヒータ１７は、本来スモークのほと
んどない、換言すれば、カーボンを含まない、また、二
酸化炭素の濃度の濃い燃焼ガスを出すので、それをエン
ジン１の気筒に吸入すれば、従来より知られているＮＯ
ｘ低減装置といえるＥＧＲ装置に比して、内燃機関の摩
耗と腐食発生の心配がなく耐久性向上も期待でき、低水
温からの窒素酸化物の低減が可能となる。

【００７８】加えて、二酸化炭素自体にもスモーク抑制
効果がある。これは次の理由による。すなわち、二酸化
炭素の熱解離（すなわち、雰囲気温度が１４００℃にお
いて、ＣＯ₂→２ＣＯ＋Ｏ₂）により生成した酸素がすす
を再燃焼し、かつ二酸化炭素が生成した炭素を酸化する
（すなわち、ＣＯ₂＋Ｃ→２ＣＯ）ので、内燃機関が高
負荷のときでもスモークの抑制効果を期待できる。

【００７９】そして、ディーゼルエンジンやガソリン直
噴リーンバーンエンジン等の低燃費エンジンは、燃焼燃
料が少ないので冷却水への熱損失が元来少ないものであ
る。よって、これらのエンジンでは、常温時でも暖機性
が悪化傾向にあるが、燃焼式ヒータ１７を必要時作動す
ることで暖機性を大幅に向上できる。この結果、暖機時
のエミッションを大幅に改善できる。しかも、燃焼式ヒ
ータ１７の排気熱は、エンジン本体３で回収するので、
内燃機関側冷却水受熱量が増えてヒータ性能を向上す
る。

【００８０】また、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガス排出路
３５は吸気管２３に通じているので、燃焼式ヒータ１７
の始動時等の燃焼ガス中の未燃成分は、エンジン本体３
の気筒内で再度燃焼し、そしてこれが内燃機関の排気系
に至ると、この排気系に設けられているリーンＮＯｘ触
媒３９によって浄化できる。

【００８１】さらに、燃焼式ヒータ１７の空気供給路３
３および燃焼ガス排出路３５は大気に直接開口していな
いので、騒音の低減効果も期待できる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、酸
素過剰な排気ガス中の窒素酸化物を還元剤を用いて浄化
するリーンＮＯｘ触媒を排気系に有する内燃機関におい
て、リーンＮＯｘ触媒による窒素酸化物の浄化を要する
ときに吸気系における流通吸気量を低下する吸気量低下
手段と、この吸気量低下手段を作動することで前記吸気
系での流通量が低下した吸気に二酸化炭素を添加するＣ
Ｏ₂添加手段と、を有することを特徴とするので、吸気
系で二酸化炭素の濃度が増大すると、炭化水素から一酸
化炭素へ、また一酸化炭素から二酸化炭素への反応がし
にくくなる。極論すれば二酸化炭素が飽和状態にあれ
ば、二酸化炭素を構成する炭化水素と一酸化炭素の化学
反応が進行しないので、炭化水素と一酸化炭素とが遊離
状態に多量にあることになる。よって、本発明のリーン
ＮＯｘ触媒を有する内燃機関では、炭化水素と一酸化炭
素とが単体で存在する割合が多くなる。このため、窒素
酸化物の浄化を極めて有効に行える。そして、炭化水素
や一酸化炭素は還元剤として利用されるので、炭化水素
の供給をこれまでの技術で用いていた副噴射による積極
的な燃料の供給によって行う必要がない。よって、炭化
水素や一酸化炭素の発生量をうまくコントロールできれ
ば、副噴射に起因した弊害、すなわち、燃料噴射装置に
かかる負荷を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るリーンＮＯｘ触媒を
有する内燃機関の実施の形態の概略構成図

【図２】本発明の実施の形態に係る燃焼式ヒータの概略
断面図

【図３】本発明の実施の形態に係る燃焼式ヒータの作動
制御実行ルーチンを構成する一部

【図４】本発明の実施の形態に係る燃焼式ヒータの作動
制御実行ルーチンを構成する別の一部

【図５】本発明の実施の形態に係る窒素酸化物の発生量
をこれまでの技術と比較して示す図

【図６】本発明の実施の形態に係る炭化水素の発生量を
これまでの技術と比較して示す図

【図７】本発明の実施の形態に係る一酸化炭素の発生量
をこれまでの技術と比較して示す図

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）３…エンジン本体（内燃機関の本体）５…吸気装置７…排気装置９…車室用ヒータ１３…エアクリーナ１５…ターボチャージャ１５ａ…コンプレッサ１５ｂ…ターボチャージャのタービン１７…燃焼式ヒータ（ＣＯ₂添加手段，燃焼装置）１７ａ…燃焼式ヒータの冷却水通路１７ａ1…冷却水導入口１７ａ2…冷却水排出口１７ｂ…燃焼筒１７ｃ…円筒状隔壁１７ｄ…燃焼室１７ｄ1…空気供給口１７ｄ2…排気排出口１７ｅ…燃料供給管１９…インタークーラ２０…吸気量低下手段２１…インテークマニホールド２３…吸気管２５…上流側連結管２７…下流側連結管（吸気通路）２９…本流管３１…ヒータ用枝管３２…外気温センサ３３…空気供給路３５…燃焼ガス排出路３６…燃焼ガス温度センサ３７…ＣＯ₂センサ３８…エキゾーストマニホールド３９…リーンＮＯｘ触媒４１…マフラ４２…排気管４３…外壁４５…送風ファン４６…ＥＣＵ５９…回転数センサ７０…エアフロメータＩ…実施の形態に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関ｃ１…空気供給路３３と本流管２９との接続箇所ｃ２…燃焼ガス排出路３５と本流管２９との接続箇所Ｗ１…水管路Ｗ２…水管路Ｗ３…水管路Ａ…エアクリーナ１３から本流管２９に入って来る外気ａ１…接続箇所ｃ１で外気Ａから分岐して空気供給路３
３を流れる空気ａ１’…本流管２９を接続箇所ｃ２に向かう空気ａ２…燃焼式ヒータ１７の燃焼ガス符号なし…吸気量調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢＦ０２Ｄ 41/04 ＺＡＢＦ０２Ｍ 31/06 ＺＡＢＦ０２Ｎ 17/06 ＺＡＢＡＦ０２Ｎ 17/06 ＺＡＢＦ０２Ｍ 31/06 ＺＡＢＢ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 41/04 F02M 31/06 F02N 17/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素が過剰な状態にある排気ガス中の窒
素酸化物を還元剤を用いて浄化するリーンＮＯｘ触媒を
排気系に有する内燃機関において、前記リーンＮＯｘ触媒による窒素酸化物の浄化を要する
ときに吸気系における流通吸気量を低下する吸気量低下
手段と、この吸気量低下手段を作動することで前記吸気系での流
通量が低下した吸気に二酸化炭素を添加するＣＯ₂添加
手段と、を有することを特徴とするリーンＮＯｘ触媒を有する内
燃機関。
【請求項２】前記ＣＯ₂添加手段は、前記内燃機関の
本体とは別体の燃焼装置のことであって、この燃焼装置
の出す燃焼ガスを前記内燃機関の吸気系へ導入すること
を特徴とする請求項１に記載のリーンＮＯｘ触媒を有す
る内燃機関。
【請求項３】前記吸気量低下手段は、前記吸気系を構
成する吸気系構造物の一つである吸気通路を開閉し、こ
れにより前記吸気通路を流れる吸気の量を調整する吸気
量調整弁を有することを特徴とする請求項１に記載のリ
ーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
【請求項４】前記燃焼装置は、内燃機関が所定の運転
状態にあるときに作動して燃料を燃焼し、その時に出る
燃焼ガスの熱で機関関連要素を暖めるとともに、この所
定の運転状態にあるときと前記リーンＮＯｘ触媒による
窒素酸化物の浄化を要するときとで空燃比を変えること
を特徴とする請求項２に記載のリーンＮＯｘ触媒を有す
る内燃機関。