JP3557932B2 - リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関 - Google Patents

Description

【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、排気系における雰囲気が特に酸素過剰状態になる内燃機関の排気系に備えられ、この排気系の排気ガス中に含まれる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】
内燃機関には、通常、燃料の燃焼に伴って排出される排気ガスの浄化を行うために排気浄化装置を備えている。
【０００３】
排気浄化装置の中には、触媒として例えばリーンＮＯｘ触媒を用いたものがある。リーンＮＯｘ触媒の種類には、還元剤を供給することで窒素酸化物を連続的に選択還元浄化する連続処理型のリーンＮＯｘ触媒いわゆる選択還元型リーンＮＯｘ触媒や、リーン雰囲気で窒素酸化物を触媒に一旦吸蔵し後にリッチ雰囲気の排気を適量に触媒に供給することで前記吸蔵した窒素酸化物を一気に還元浄化する間欠処理型のリーンＮＯｘ触媒いわゆる吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒がある。
【０００４】
また、還元剤としては、例えば特開平６−１１７２２５号公報にあるようにガソリンや軽油等の主成分である炭化水素を挙げることができる。なお、炭化水素以外にも一酸化炭素等が還元剤として知られている。
【０００５】
炭化水素を還元剤として用いると、炭化水素の一部は部分酸化して活性種を生成する。そして、この活性種が窒素酸化物と反応してこれを還元し、人体に無害な窒素，水素，酸素および二酸化炭素を生成する。
【０００６】
そして、前記公報記載の技術では、この還元剤の供給を燃料噴射装置であるインジェクタにより膨張行程から排気行程の間で燃料噴射することで行っている。なお、前記燃料噴射装置は、周知の如く機関駆動用にも燃料噴射し、これは圧縮行程で行われる。そして、この機関駆動用に燃料噴射を行うのがインジェクタ本来の役割であるからこれを主噴射といい、還元剤の供給用にインジェクタが噴く前記燃料噴射を副噴射という。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機関燃焼を好適に行うには燃料を気化あるいは微粒化するのが好ましい。そこで、燃料が気化等し易いように、通常は、ピストンが上死点近傍にある時に主噴射を行う。そして、これを実現するため、一定の噴射角をもってインジェクタをシリンダーヘッドに取り付けてある。ところが、副噴射は、前記のように膨張行程から排気行程の間で行う燃料噴射であるから、副噴射用にインジェクタから燃料を噴く時期は、ピストンが上死点よりも下方にある時である。この関係で筒内温度が低下しているので、副噴射で噴かれる燃料は気化あるいは微粒化しにくい。このため副噴射で噴かれる燃料は、液化状態のまま還元剤としてリーンＮＯｘ触媒に供給される場合があり得る。還元剤に燃料を利用する場合も、燃料は気化あるいは微粒化状態の方が好い。しかし、本来の役割が機関駆動用に燃料を噴くインジェクタでは、還元剤の供給タイミングを計って、副噴射で噴く燃料を気化あるいは微粒化するのが難しい。また、還元剤が液化状態であると、これがシリンダとピストンとの間にある潤滑に重要な油膜を切ることがあり好ましくない。このため、副噴射を不用にしても、還元剤を気化あるいは微粒化できる技術が望まれていた。
【０００８】
また、窒素酸化物の還元効率を高めるためにリーンＮＯｘ触媒に供給する還元剤の改質を好適に行う技術が求められている。
本発明は、上記実情に鑑みて発明したものであって、副噴射用の燃料を気化あるいは微粒化するタイミングを良好に取るとともに、副噴射を不用にしても還元剤を気化あるいは微粒化でき、さらには還元剤の改質を好適に行うことができるリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【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次の手段を採用した。
【００１０】
つまり、本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を通るガスを浄化するリーンＮＯｘ触媒と、燃料を燃焼することにより発生した燃焼ガスの熱で機関関連要素を昇温するとともに前記燃焼ガスを内燃機関の吸気通路に導入する燃焼式ヒータと、燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の気筒を経由することなく吸気通路から排気通路に向けて導く燃焼ガス導入路と、リーンＮＯｘ触媒に対して上流に位置すべく前記燃焼ガス導入路の適宜の箇所および前記排気通路の適宜の箇所の少なくとも一方の箇所に設置され、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時に前記適宜の箇所で還元剤を供給する還元剤供給手段と、を有する。
【００１１】
▲１▼「機関」とは、通常のポート噴射ガソリンエンジンだけでなく、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あるいはＣＮＧ（ｃｏｍｍｐｒｅｓｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ；圧縮天然ガス）エンジン等の内燃機関も含む。
【００１２】
▲２▼「燃焼式ヒータ」は、内燃機関本体とは別物として内燃機関に付属するヒータであって、内燃機関本体のシリンダ内での燃焼に何等影響されることなく独自に燃焼し、燃焼ガスを排出するヒータである。燃焼式ヒータにより、燃焼ガス導入路を介して機関始動前であっても機関排気系の温度を高めたり、触媒還元処理を行ったりできる。
【００１３】
▲３▼「リーンＮＯｘ触媒」は、吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒であっても選択還元型リーンＮＯｘ触媒であってもよいが、還元剤が尿素水溶液やアンモニア水の場合は選択還元型リーンＮＯｘ触媒が望ましい。尿素水溶液やアンモニア水を還元剤として用いると選択性が上がるからである。
【００１４】
▲４▼「燃焼ガス導入路」は、燃焼式ヒータの燃焼ガスを専用に通す通路であって、燃焼ガス導入路を燃焼ガスが通過する間にその燃焼熱が他に逃げないようにしたものが望ましい。また、燃焼ガス導入路は、内燃機関の気筒を迂回する迂回路であって、燃焼式ヒータの燃焼ガスが気筒内を通らない通路である。なお、燃焼式ヒータの燃焼ガスのことを特に断らない限り単に燃焼ガスという。
【００１５】
▲５▼「リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時」とは、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元処理を要する時である。
▲６▼「適宜の箇所」とは、燃焼ガス導入路および排気通路の少なくとも一方に還元剤供給手段を設置した場合に、還元剤供給手段がリーンＮＯｘ触媒に対してそれよりも上流でかつリーンＮＯｘ触媒の近傍となる箇所を例示できる。
【００１６】
▲７▼「還元剤供給手段」とは、これを設置する燃焼ガス導入路や排気通路に還元剤を専用に出せるものであればよい。
本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関では、燃焼式ヒータを作動すれば、燃焼ガス導入路と排気通路とを経由して燃焼ガスがリーンＮＯｘ触媒に到る。このとき、燃焼ガスが高熱であればリーンＮＯｘ触媒を活性化する。そして、本発明では燃焼ガス導入路の適宜の箇所および排気通路の適宜の箇所の少なくとも一方の箇所に還元剤供給手段を設置してあるので、還元剤供給手段を作動して燃焼ガス導入路の適宜の箇所および排気通路の適宜の箇所の少なくとも一方の箇所に還元剤を供給すると、たとえ内燃機関の排気ガス温度が低く、よって排気ガスだけでは還元剤を十分に気化あるいは微粒化しにくくても、前記高熱な燃焼ガスにより還元剤供給手段から出る還元剤が気化あるいは微粒化する。そして、還元剤供給手段の設置個所である適宜の箇所がリーンＮＯｘ触媒に対してそれよりも上流でかつリーンＮＯｘ触媒の近傍であれば、この気化あるいは微粒化した還元剤は、リーンＮＯｘ触媒に早く着く。しかも、前記のようにリーンＮＯｘ触媒は活性化している。したがって、リッチ化というリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元反応を行うに必要な条件が満たされたので、リーンＮＯｘ触媒の還元処理ができる。
【００１７】
そして、前記のように、還元剤供給手段の設置個所がリーンＮＯｘ触媒の近傍箇所であれば、そこからリーンＮＯｘ触媒に至るまでの距離は短くなる。距離が短ければ還元剤が燃焼ガス導入路や排気通路を通過する際にそれらの内表面に付着する範囲を少なくできる。
【００１８】
また、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時には、従来用いていた副噴射の代わりに、還元剤供給手段が専用に還元剤を出す。よって、リーンＮＯｘ触媒の還元処理を行うのに還元剤の供給タイミングをうまく行え、したがって副噴射用の燃料を気化あるいは微粒化し易い。
【００１９】
また、内燃機関が停止状態にあるときから燃焼式ヒータを作動しておけば、機関作動前にリーンＮＯｘ触媒の再生を済ませられる。よって、その場合、内燃機関の始動直後から効果的に排気浄化ができる。
【００２０】
さらに好適な手段としては、前記リーンＮＯｘ触媒が還元処理を必要としているかどうかを判定する還元処理判定手段と、この還元処理判定手段によりリーンＮＯｘ触媒が還元処理を必要とする状態にあると判定した場合に前記燃焼式ヒータを作動するヒータ作動手段と、このヒータ作動手段により前記燃焼式ヒータを作動したときに前記還元剤供給手段を制御して還元剤の供給量を制御する還元剤供給量制御手段と、を有することが望ましい。
【００２１】
還元処理判定手段、ヒータ作動手段および還元剤供給量制御手段としては、エンジン制御装置であるＥＣＵの中央処理制御装置であるＣＰＵが好ましい。なお、ＣＰＵはＥＣＵに含まれるので、ＥＣＵを還元処理判定手段、ヒータ作動手段および還元剤供給量制御手段ということもできる。
【００２２】
さらに好適な手段としては、前記燃焼ガス導入路は、前記吸気通路の適所と、前記排気通路のうち前記リーンＮＯｘ触媒の上流側における適所とを結び機関本体に対してバイパスするバイパス通路であることが望ましい。ここで、「排気通路のうち前記リーンＮＯｘ触媒の上流側における適所」とは、好適には、例えば排気通路のうちリーンＮＯｘ触媒の入り口近傍部分である。
【００２３】
本項記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関では、前記バイパス通路の前記排気通路との接続箇所をリーンＮＯｘ触媒の入り口の直ぐ近くの部分としたならば、吸気通路に導入された燃焼ガスをバイパス通路を経由してリーンＮＯｘ触媒の入り口の直ぐ近くにまで直接的に送り込める。このため、リーンＮＯｘ触媒を活性化するのに燃焼ガス熱を無駄なく利用できる。また、バイパス通路を断熱化すれば、燃焼ガスがそこを通過する間に燃焼ガスの持つ熱を他に逃がすことなく触媒を暖めることのみに利用できる。したがって、一層有効にリーンＮＯｘ触媒を暖められる。よって、それだけ早くリーンＮＯｘ触媒の還元処理ができる。
【００２４】
また、バイパス通路は、吸気通路と、排気通路のうちリーンＮＯｘ触媒の上流側手前箇所とを結び、機関本体に対してバイパスしているので、内燃機関の駆動前であろうとなかろうと、時期的に何等制限を受けることなく利用できる。
【００２５】
さらに好適な手段としては、前記バイパス通路は前記還元剤供給手段を有することが望ましい。
さらに好適な手段として、前記バイパス通路のうち前記還元剤供給手段の設置箇所よりも下流に還元剤改質触媒を設置することもできる。
【００２６】
ここで還元剤改質触媒とは、還元剤の元々の成分を還元効率を高める成分に改める触媒であり、還元剤改質触媒により、炭化水素を例えば軽質側に変えたりする。
【００２７】
本項記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関では、還元剤改質触媒によって還元剤を改質できるので、リーンＮＯｘ触媒の効果的なＮＯｘ還元ができる。
さらに好適な手段としては、前記内燃機関には、前記排気通路と前記吸気通路とを結ぶ排気再循環通路を構成要素とするとともにこの排気再循環通路を介して排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路に再循環する排気再循環装置を備え、この排気再循環装置の前記排気再循環通路を前記燃焼ガス導入路として用いてもよい。
【００２８】
排気再循環装置（以下「ＥＧＲ装置」）は、気筒内におけるＮＯｘの発生を軽減するため、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に再循環する装置である。ＥＧＲ装置の構成部材である排気再循環通路（以下「ＥＧＲ通路」）は、排気系の排気ポートの近傍部分である例えばエキゾーストマニホールドと吸気系の吸気ポートの近傍部分である例えばインテークマニホールドとを結ぶ。
【００２９】
ところで、気筒から排気通路に出された燃焼ガスが排気系の末端側にあるリーンＮＯｘ触媒に到るまでには、エキゾーストマニホールドや、あるいはターボチャージャを備えた車輌であればタービン等の排気系構造物を経由しなければならない。よって、ＥＧＲ通路を燃焼ガス導入路として利用する場合、ＥＧＲ通路を経由して吸気通路から排気通路に出た燃焼ガスは、これが排気系の末端側にあるリーンＮＯｘ触媒に到るまでには、前記のようにエキゾーストマニホールド等の排気系構造物を経由することになる。このため、ＥＧＲ通路を燃焼ガス導入路として通る燃焼ガスは、それだけ熱損失が大きくなる。それ故、内燃機関の置かれている状況によっては、ＥＧＲ通路を通る燃焼ガスでは、リーンＮＯｘ触媒を暖めるのに熱量が十分でない場合があり得る。また、燃焼ガス導入路としてＥＧＲ通路を利用できるのは内燃機関が作動していない場合に限られる。内燃機関が作動している場合、ＥＧＲ装置本来の役割である排気再循環を行うからである。但し、このようにＥＧＲ通路を燃焼ガス導入路として利用する場合、機関停止時の利用に限られるという制限は付くが、ＥＧＲ通路は内燃機関に既存の構造物であるから、これを燃焼ガス導入路としても用いれば部品点数の増加を抑制できる。したがって、装置全体の複雑化を防止し、コストを下げられる。
【００３０】
なお、内燃機関作動前は、燃焼ガス導入路としてＥＧＲ通路もバイパス通路も両方利用できる。ただし、その場合、どちらを利用するかは、リーンＮＯｘ触媒の温度によって異なる。例えば機関停止後間もないため、まだ触媒温度があまり低くなっていない場合は、ＥＧＲ通路を選択することで触媒温度を緩やかに活性温度にまで至らしめることもできるし、触媒温度がかなり低い場合は、バイパス通路によって活性温度にまで一気に高めてもよい。
【００３１】
さらに好適な手段としては、前記排気通路のうち前記バイパス通路と前記排気通路との接合箇所よりも上流側の適宜の箇所に前記還元剤供給手段を設置するようにしてもよい。
【００３２】
さらに好適な手段としては、前記排気通路のうち前記バイパス通路と前記排気通路との接合箇所よりも下流箇所に還元剤供給手段を有するようにしてもよい。前記リーンＮＯｘ触媒の温度を測定する温度測定手段またはリーンＮＯｘ触媒の温度を予測する温度予測手段を備え、これらの手段のいずれかによって得た値に基づいて、前記還元剤供給手段による還元剤の供給の有無を決定することが好ましい。
【００３３】
本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関では、触媒が活性温度にあることを前記値が示唆すれば還元剤供給手段から還元剤を供給するし、反対に触媒が活性温度にないことを前記値が示唆すれば還元剤は供給しない。つまり、触媒の活性化の有無を示す値に基づいて還元剤の供給を行うので還元剤の供給をタイミング良くできる。
【００３４】
さらに好適な手段としては、前記還元剤は、機関本体からまたは機関外部から供給することもできる。機関外部から還元剤を供給するのは、還元剤に機関燃料の例えば軽油以外の還元剤、例えば尿素水溶液やアンモニア水を用いる方が好ましい場合があるからである。
【００３５】
したがって、機関外部から供給する前記還元剤は、尿素水溶液あるいはアンモニア水であっても好い。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、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を添付した図面に基づいて説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１に基づいて本発明の第１の実施の形態を示す。
【００３７】
内燃機関としてのディーゼルエンジンＩは、機関冷却水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体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吸気を送り込む吸気装置５と、この吸気装置から送られる吸気と燃料噴射装置である図示しないインジェクタから噴射される燃料とからなる混合気を前記気筒内で燃焼後出る排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、エンジン搭載車輌の室内を暖める車室用ヒータ９とを有する。また、ディーゼルエンジンＩは、機関関連要素を昇温し、吸気装置５に燃焼ガスを導入する燃焼式ヒータ１７と、吸気装置５の適所と排気装置７の適所とを結び燃焼ガスを排気装置７に向けて専用に通す燃焼ガス導入路としてのバイパス管９９と、排気ガスの一部を吸気装置５に戻す排気ガス再循環装置としてのＥＧＲ装置８８とを有する。
【００３８】
吸気装置５は、外気をろ過するエアクリーナ１３を始端としエンジン本体３内の図示しない吸気ポートを終端とする。そして、エアクリーナ１３と吸気ポートと間に、過給機であるターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ、コンプレッサ１５ａにより高温になった吸気を冷やすインタークーラ１９およびインタークーラ１９を経由して来た混合気を前記各気筒に振り分けるインテークマニホールド２１等を配備してある。そして、これら吸気装置５の構成部材同士の間は、吸気通路としての吸気管２３に属する複数の連結管で連結してある。
【００３９】
吸気管２３は、コンプレッサ１５ａを境に、エアクリーナ１３から吸気装置５に入って来る吸気が強制的に押し込まれることで加圧状態になる下流側連結管２７とそうでない上流側連結管２５とからなる。
【００４０】
上流側連結管２５は、エアクリーナ１３とコンプレッサ１５ａとの間で、図１において左右方向にまっすぐ延びる連結管である。この上流側連結管２５には、これにヒータ用枝管３１をバイパス状に接続してある。
【００４１】
上流側連結管２５に備えられているヒータ用枝管３１は、その途中に燃焼式ヒータ１７を含み、燃焼式ヒータ１７の上流側端と上流側連結管２５とを結んで燃焼式ヒータ１７に空気を供給する空気供給通路３３と、燃焼式ヒータ１７の下流側端と上流側連結管２５とを結んで燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを上流側連結管２５に排出する燃焼ガス排出通路３５とを有する。また、空気供給通路３３および燃焼ガス排出通路３５の上流側連結管２５との各接続箇所Ｃ１，Ｃ２は、接続箇所Ｃ１の方が接続箇所Ｃ２よりも上流側に位置する。そして、燃焼ガス排出通路３５のうち燃焼式ヒータ１７寄りにはエンジン本体３に向けて延びる分岐管９５を備えている。
【００４２】
分岐管９５と燃焼ガス排出通路３５との交差点には三方弁９７を設けてあり、燃焼ガス排出通路３５における三方弁９７の下流には燃焼ガス排出通路３５を通る燃焼ガスを冷やす水冷排気クーラ３５ａを設置してある。
【００４３】
また、分岐管９５の途中にも、三方弁９７と構造的に同一な三方弁９７’を設けてある。三方弁９７’からは排気装置７に属する排気浄化装置である触媒コンバータ３９の手前にまで前記燃焼ガス導入路９９で接続してある。なお、燃焼ガス導入路９９および三方弁９７、９７’についてはその詳細を後で述べる。
【００４４】
下流側連結管２７は、コンプレッサ１５ａとインテークマニホールド２１とを結ぶ図１において上下方向に延びる脚長のＬ字形通路であって、下流側連結管２７上には前記インタークーラ１９やインタークーラ１９よりも下流側に位置する吸気絞り弁７０を有する。吸気絞り弁７０は、その開閉動作をエンジン制御装置であるＥＣＵ４６の中央処理制御装置である図示しないＣＰＵによって制御する。
【００４５】
排気装置７は、エンジン本体３内の図示しない排気ポートを始端とし、図示しないマフラを終端とする。そして、両者の間には、各気筒から排出される排気ガスをまとめるエキゾーストマニホールド３７，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂおよびエンジンＩの排気ガスを浄化するリーンＮＯｘ触媒を含む排気浄化装置としての前記触媒コンバータ３９を排気通路である排気管４２上に備えている。なお、リーンＮＯｘ触媒は吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒であっても選択還元型リーンＮＯｘ触媒であってもよいが、この実施の形態では選択還元型リーンＮＯｘ触媒を用いている。また、触媒コンバータ３９はリーンＮＯｘ触媒を適宜のケース体に充填したものであり、触媒コンバータ３９をリーンＮＯｘ触媒の意味で使えるものとする。
【００４６】
また、排気管４２における触媒コンバータ３９の入り口および出口の両端部近傍には、触媒温度測定手段として、それぞれ触媒入り口温度センサ３９ａおよび触媒出口温度センサ３９ｃを取り付けてある。これらの温度センサ３９ａおよび３９ｃは、ＥＣＵ４６と電気的に接続してある。触媒入り口温度センサ３９ａと触媒出口温度センサ３９ｃがそれぞれ検出した値の平均値から触媒温度を決める。なお、触媒温度は実測によらずともこれを予測によって決める方法がある。例えば、▲１▼エンジンＩの作動時間が所定時間を経過したかどうかで判別する方法，▲２▼触媒コンバータ３９の下流側に設けた図示しない出口ＮＯｘセンサの出力が所定値以上になるかどうかで判別する方法，▲３▼エンジンＩへ供給する燃料の量の積算値が所定値以上になったかどうかで判定する方法等を挙げられる。
【００４７】
前記▲１▼〜▲３▼の所定時間等の値は、エンジンＩの作動時間等がこれら所定時間等の値を過ぎると触媒温度がどれくらいになるかの目安とすることができる値であって、エンジンの種類や車種によって異なる。
【００４８】
そして、これらの手段のいずれか、すなわち、実際にリーンＮＯｘ触媒を測定して得た温度値またはリーンＮＯｘ触媒の予測温度を示す前記いくつかの値に基づいて、還元剤の供給の有無を決定する。
【００４９】
次に燃焼ガス導入路９９について述べる。
燃焼ガス導入路９９は、燃焼式ヒータ１７から出た燃焼ガスをエンジン本体３に対してバイパスして排気管４２に送るバイパス通路である。つまり燃焼ガス導入路９９は、吸気通路である吸気管２３に属する三方弁９７’と排気通路である排気管４２のうち触媒コンバータ３９よりも上流側手前箇所Ｃ５とを気筒を経由することなく結ぶ通路である。よって、燃焼ガスが燃焼ガス導入路９９を流れると、燃焼ガスは、エンジン本体３の気筒を通らずに排気管４２の前記上流側手前箇所Ｃ５に向けて流れる。
【００５０】
なお、上流側手前箇所Ｃ５は、触媒コンバータ３９の入り口近傍箇所ともいえるし、燃焼ガス導入路９９と排気管４２との接合点ともいうことができる。
また、燃焼ガス導入路９９は、ここを燃焼ガスが通過する間にその燃焼熱を他に逃がすことなく触媒コンバータ３９を暖めることにのみ専用して利用できる管である。また、燃焼ガス導入路９９の壁面に例えば断熱材を用いたものが好適である。
【００５１】
さらに、燃焼ガス導入路９９は、通過するガスの流れ方向における先端寄りの適所に、つまり前記上流側手前箇所Ｃ５の近くに、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時であってリーンＮＯｘ触媒が活性温度に達している場合に還元剤を出す還元剤供給手段１００を有する。また、燃焼ガス導入路９９のうち還元剤供給手段１００の下流側で還元剤供給手段１００と近接した箇所には、還元剤供給手段１００から出た軽油を改質する軽油改質触媒を包蔵した改質触媒用コンバータ１０１を備えている。なお、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時とは、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元処理を要する時である。
【００５２】
還元剤供給手段１００とエンジン本体３とはつながっており、エンジン本体３からはエンジンＩの燃料である軽油を還元剤供給手段１００を介して燃焼ガス導入路９９に供給する。そして、この軽油をリーンＮＯｘ触媒の還元剤として使用する。また、改質触媒用コンバータ１０１には、改質触媒用温度センサ１０１ａを取り付けてあり、この改質触媒用温度センサ１０１ａによって改質触媒用コンバータ１００に包蔵してある触媒温度を検出する。
【００５３】
還元剤供給手段１００から軽油が出るのは、リーンＮＯｘ触媒の温度が活性温度に達するとともに改質触媒用コンバータ１００の触媒温度も活性温度に達したときである。
【００５４】
また、排気管４２のうち前記上流側手前箇所Ｃ５よりも上流側であって箇所Ｃ５から近い適宜の箇所にも符号１００ａで示す還元剤供給手段を設置してある。還元剤供給手段１００ａもエンジン本体３とつながっており、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時であってリーンＮＯｘ触媒が活性温度に達している場合に排気管４２の設置箇所で還元剤を出す。ただし、還元剤供給手段１００と１００ａとでは還元剤を供給する条件が多少異なる。これについては作用効果の項で述べる。
【００５５】
次にＥＧＲ装置８８について述べる
ＥＧＲ装置８８は、周知のようにエンジン本体３の図示しない気筒内で発生するＮＯｘの発生を抑制する装置である。
【００５６】
このＥＧＲ装置８８は、排気管４２のエキゾーストマニホールド３７と吸気管２３のインテークマニホールド２１とを結び前記気筒に対してバイパスするＥＧＲ通路９０を有する。このＥＧＲ通路９０には、ここを通る流通ガス量を制御するＥＧＲ弁９２を備えてある。ＥＧＲ弁９２は、本来エンジンＩが作動状態にあるときにＣＰＵの制御下で必要に応じて開く弁であるが、エンジンＩが停止状態でかつ次の燃焼式ヒータ１７の項で述べる燃焼式ヒータ１７を作動する必要があるときにも開く可変制御可能な弁である。そして、前記のようにエンジンＩが停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときにＥＧＲ弁９２が開くと、ＥＧＲ通路９０を介して、燃焼ガスをエンジンＩの気筒を通さずにインテークマニホールド２１からエキゾーストマニホールド３７に燃焼ガスを送り、この燃焼ガスがタービン１５ｂを経由して排気管４２の触媒コンバータ３９に向けて流れる。よって、燃焼ガス導入路９９と同様、ＥＧＲ通路９０も、燃焼ガスを触媒コンバータ３９に向けて導く燃焼ガス導入路という。
【００５７】
燃焼ガス導入路９９とＥＧＲ通路９０との違いは、触媒に熱を与える燃焼ガスがこれらを通過する間に熱が逃げにくくなっているかどうかにある。
両者はともに燃焼ガスをエンジン本体３を通すことなく触媒コンバータ３９に向けて送るという点では同じであるが、燃焼ガス導入路９９は燃焼ガスを触媒コンバータ３９の手前に向けて直接送る通路である。このため、燃焼ガス導入路９９は、触媒コンバータ３９に含まれるリーンＮＯｘ触媒を直接的に暖める。
【００５８】
これに対し、ＥＧＲ通路９０は触媒コンバータ３９に含まれるリーンＮＯｘ触媒を間接的に暖める。つまり、ＥＧＲ通路９０を通る燃焼ガスが触媒コンバータ３９に至るまでの間には、前記のように燃焼ガスはエキゾーストマニホールド３７やタービン１５ｂを通過しなければならず、よって、当該通過中にエキゾーストマニホールド３７等に燃焼ガスの持つ熱が奪われてしまう。このため、ＥＧＲ通路９０を通る燃焼ガスではリーンＮＯｘ触媒を十分暖められない場合が考えられる。
【００５９】
また、エンジン作動中は、ＥＧＲ通路９０がその本来の用途である排気再循環装置として機能する。このため、ＥＧＲ通路９０を利用して燃焼ガスを触媒コンバータ３９に導く場合は、エンジンＩが作動していない場合に限られる。これに対し、燃焼ガス導入路９９は、エンジンＩの駆動前であろうとなかろうと、時期的に何等制限を受けることなく利用できる。つまり排気ガスの温度が低い場合はいつでも利用できる。
【００６０】
燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３とは別物としてエンジンＩに付属する燃焼用装置である。そして、燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３の気筒内での燃焼に何等影響されることなく独自に燃焼して燃焼ガスを出すヒータである。
【００６１】
また、燃焼式ヒータ１７はエンジンＩが停止状態にあるときだけ作動するのではなく、エンジンＩが所定の運転状態にあるときにおいても作動する。その作動はＣＰＵが制御する。
【００６２】
「エンジンＩが所定の運転状態あるとき」とは、車室暖房が必要でかつ機関冷却水温度が低いとき，触媒温度が低い時，リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時等である。また、このような条件下にエンジンＩがあるときは、エンジンＩの作動の有無に拘わらず、燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときでもある。このような時期的な判定を行うのはＣＰＵである。
【００６３】
そして、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時の判定、つまりリーンＮＯｘ触媒がその還元処理を必要としているかどうかの判定を行うのはＣＰＵであるので、ＣＰＵのことを便宜上、還元処理判定手段という。また、ＣＰＵが、リーンＮＯｘ触媒が還元処理を必要とする状態にあると判定すると、ＣＰＵは、エンジンＩの各種センサが、エンジンＩの運転状態ごとに検出した検出値に基づいて、燃焼式ヒータ１７を作動する。したがって、ＣＰＵはヒータ作動手段でもある。そして、燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときとＣＰＵが判断すると、燃焼式ヒータ１７が作動して、そこから高熱な燃焼ガスが出る。この燃焼ガスが車室暖房，機関暖機あるいは触媒暖機のための熱源として機関関連要素の昇温用に供される。また、燃焼式ヒータ１７が作動状態にあるときに、ＣＰＵが還元剤供給手段１００や１００ａを制御して、触媒コンバータ３９に供給される還元剤の量を制御する。よって、ＣＰＵは還元剤供給量制御手段でもある。
【００６４】
次に燃焼式ヒータ１７の概略構造を図２を参照して示す。
燃焼式ヒータ１７は、機関冷却水の入っている前記ウォータジャケットとつながっている。それ故、燃焼式ヒータ１７は、その内部に機関冷却水が通る冷却水通路１７ａを備えている。この冷却水通路１７ａは、熱源である燃焼室１７ｄを流通する燃焼ガスによって暖められる。燃焼室１７ｄは、そこに燃焼筒１７ｂを配置し、この燃焼筒１７ｂを円筒状の隔壁１７ｃで覆うことでなる。
【００６５】
隔壁１７ｃで燃焼筒１７ｂを覆うことで、燃焼室１７ｄを隔壁１７ｃ内に画する。またこの隔壁１７ｃもケース体４３ａによって覆われており、これによりケース体４３ａの内面と隔壁１７ｃの外面との間に前記冷却水通路１７ａを形成する。ケース体４３ａと、このケース体４３ａが包蔵する冷却水通路１７ａ等を含むものを燃焼室本体とし、これを符号４３で示す。
【００６６】
また、前記した空気供給通路３３および燃焼ガス排出通路３５は、吸気管２３に属する上流側連結管２５の支流管であるヒータ用枝管３１に属する通路である。そして、燃焼式ヒータ１７にのみ適用され、燃焼室本体４３に対して、燃焼用空気を供給しかつ燃焼ガスを排出する空気流通路として機能するものであることから、これらの通路３３，３５を燃焼室本体４３とともに燃焼式ヒータ１７の構成要素としてもよい。
【００６７】
燃焼室１７ｄが燃焼式ヒータ１７内の空気流通路として機能していることより燃焼室１７ｄは燃焼室１７ｄに対して空気が出入りする空気供給口１７ｄ１および排気排出口１７ｄ２を有している。空気供給口１７ｄ１および排気排出口１７ｄ２はそれぞれ空気供給通路３３および燃焼ガス排出通路３５とつながっている。そして、既述のように吸気が上流側連結管２５から分岐してヒータ用枝管３１を通ると、図２に実線矢印で示すように、空気供給通路３３→空気供給口１７ｄ１→燃焼室１７ｄ→排気排出口１７ｄ２→燃焼ガス排出通路３５を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気が上流側連結管２５に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃焼熱によって暖められているので、この暖められた吸気が前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体４３から排出されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体として前記冷却水通路１７ａを流れる、図２に破線矢印で示す冷却水を暖める。よって、燃焼室１７ｄは熱交換通路ともいえる。
【００６８】
燃焼筒１７ｂには、燃料供給路としての燃料供給管１７ｅによって燃焼燃料を供給するようになっている。よって、ここから燃焼室１７ｄに燃焼燃料（軽油）を供給すると、この燃料は燃焼室本体４３内で気化する。そして、この気化燃料に図示しない点火装置で点火し、気化燃料を燃焼する。
【００６９】
一方、冷却水通路１７ａは、冷却水導入口１７ａ１と冷却水排出口１７ａ２とを有し、冷却水導入口１７ａ１は、図１からわかるように、エンジン本体３の図示しないウォータジャケットの冷却水排出口と水管路Ｗ１を介して連結している。
【００７０】
また、冷却水排出口１７ａ２は、車室用ヒータ９と水管路Ｗ２とを介して連結している。そして、車室用ヒータ９は、水管路Ｗ３を介してウォータジャケットの図示しない冷却水導入口と連結している。
【００７１】
したがって、ウォータジャケットの冷却水は、水管路Ｗ１を介して燃焼式ヒータ１７に至るとそこで暖められ、その後、燃焼式ヒータ１７から水管路Ｗ２を介して車室用ヒータ９に至り、車室用ヒータ９の熱媒体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によって温度が下がった冷却水は、水管路Ｗ３を介してウォータジャケットに戻る。このように、水管路Ｗ１〜水管路Ｗ３を介して冷却水がエンジン本体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。なお、冷却水の循環は、エンジン駆動時は図示しないエンジン用ウォータポンプによって行うが、エンジン停止時には、水管路Ｗ１に設けた、エンジン用ウォータポンプとは別の電動ウォータポンプＷ１ａによっても行う。よって、エンジンＩが動いていない場合でも車室用ヒータ９は効く。
【００７２】
なお、燃焼室本体４３は、この他に送風ファン４５や燃焼式ヒータ１７専用の図示しないＣＰＵ等を備え、これらによって燃焼式ヒータ１７を好適に作動し、燃焼室１７ｄに火炎Ｆができる。
【００７３】
次に三方弁９７について図３を参照して述べる。
三方弁９７は、その一つの口である第１の口９７ａを燃焼式ヒータ１７の排気出口１７ｄ２と接続し、残りの二口のうちの一方の第２の口９７ｂを燃焼ガス排出通路３５と、また他方の第３の口９７ｃを分岐管９５と接続する。すなわち三方弁９７は、燃焼式ヒータ１７と、燃焼ガス排出通路３５と、分岐管９５との間に位置する。三方弁９７のケース体９７ｄの中にはケース体９７ｄの長手方向に、図示しないダイアフラムの作動によって移動する弁体９８がある。
【００７４】
弁体９８は、ケース体９７ｄ内における弁体９８の移動場所に応じて、前記３口のうちの２口を、すなわち第１の口９７ａと第２の口９７ｂとを、または第１の口９７ａと第３の口９７ｃとを連通する（図３の二点鎖線矢印および実線矢印参照）。そして、前記第１の口９７ａと第２の口９７ｂとが連通しているときは、第３の口９７ｃは閉じ、第１の口９７ａと第３の口９７ｃとが連通しているときは、第２の口９７ｂが閉じる。
【００７５】
次に三方弁９７’について図１を参照して述べる。
三方弁９７’が三方弁９７と異なる点は、前記のように吸気系におけるその取り付け位置の違いでしかなく、両者の構成は同じである。よって、三方弁９７’の構成上の説明は省略する。但し、取り付け位置の違いにより、第１の口９７ａ，第２の口９７ｂおよび第３の口９７ｃの各接続先が異なるが、三方弁９７’は、三方弁９７から流れて来た燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを燃焼ガス導入路９９’に流すか、エンジン本体３側に向けて流すかを振り分けるものであるので、この振り分けの違いについての説明に留め、前記第１の口９７ａ，第２の口９７ｂおよび第３の口９７ｃの各接続先についての説明は省略する。
【００７６】
三方弁９７’が燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを燃焼ガス導入路９９に向ける場合は、エンジンＩが動いていようとなかろうと、内燃機関の排気ガス温度が低くリーンＮＯｘ触媒がまだ活性温度に達していない場合である。また、三方弁９７’が燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスをエンジン本体３側に向ける場合は、エンジンＩが停止しておりかつリーンＮＯｘ触媒がまだ活性温度に達していない場合である。この場合、ＥＧＲ通路９０を利用して燃焼ガスを触媒コンバータ３９に導く。但し、エンジン作動前に燃焼ガスを触媒コンバータ３９に導くのに、ＥＧＲ通路９０を利用するか燃焼ガス導入路９９’を利用するかは、図示の有無に拘わらずエンジンＩに備えられている各種センサの検出値に基づいて、ＣＰＵが決定する。例えば、エンジン停止後間もないため触媒温度がまだあまり低くなっていない場合は、ＥＧＲ装置８８によって緩やかに活性温度になるように調整すればよいし、触媒温度がすでに低い場合は、燃焼ガス導入路９９によって一気に活性温度にまで高めてもよい。
〈第１の実施の形態の作用効果〉
次に、第１の実施の形態の作用効果について説明する。
【００７７】
エンジンＩでは、その排気温度が低く従って還元剤が十分に気化あるいは微粒化しにくい状況にあっても、燃焼式ヒータ１７が作動すれば、燃焼ガスが燃焼ガス導入路９９あるいはＥＧＲ通路９０を経由してリーンＮＯｘ触媒に向けて排気管４２に流れる。このときに燃焼ガスの熱が高ければ、その高熱な燃焼ガスにより排気管４２の末端側にある触媒コンバータ３９のリーンＮＯｘ触媒を活性化する。つまり、高熱な燃焼ガスは、これがリーンＮＯｘ触媒に到ってリーンＮＯｘ触媒を活性化するのに燃焼ガス導入路９９またはＥＧＲ通路９０と排気管４２とを通る。そして、還元剤供給手段１００または１００ａが触媒コンバータ３９よりも上流でかつ触媒コンバータ３９の近傍に位置するように、還元剤供給手段１００および１００ａをそれぞれ燃焼ガス導入路９９および排気管４２に設置してある。したがって、その設置箇所で還元剤供給手段１００または１００ａから軽油が出るとともに燃焼ガスが高熱であれば、軽油は高熱な燃焼ガスが通る燃焼ガス導入路９９や排気管４２のうち還元剤供給手段１００や１００ａの設置箇所かそれよりも下流側で気化あるいは微粒化する。そして、この気化あるいは微粒化した還元剤がリーンＮＯｘ触媒に至るため、この還元剤がリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元反応を行うのに効果的に作用する。
【００７８】
また、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時には、従来用いていた副噴射の代わりに還元剤供給手段１００または１００ａが還元剤を専用に排出する。よって、還元剤の供給を効率良くできる。この結果、副噴射を必要としなくてもリーンＮＯｘ触媒に還元剤を供給できる。
【００７９】
加えて、還元剤供給手段１００または１００ａは、触媒コンバータ３９より上流でかつ近傍に位置する。このため、還元剤供給手段１００または１００ａから還元剤が出ると還元剤供給手段１００または１００ａの下流側にある触媒コンバータ３９に気化あるいは微粒化した軽油が還元剤としてすぐに至る。そして、還元剤供給手段１００または１００ａは、触媒コンバータ３９の近傍にあるので、軽油が燃焼ガス導入路９９や排気管４２を触媒コンバータ３９に向けて通過する距離がそれだけ短い。したがって、軽油が燃焼ガス導入路９９および排気管４２を通過する際にそれらの内表面に付着する範囲を少なくできる。
【００８０】
また、エンジンＩが停止状態にあるときから燃焼式ヒータ１７を作動しておけば、機関作動前にリーンＮＯｘ触媒の再生を済ませられる。よって、その場合、エンジンＩの始動直後から効果的に排気浄化ができる。
【００８１】
また、エンジンＩでは、吸気管２３に導入された燃焼ガスをバイパス通路である燃焼ガス導入路９９を経由して触媒コンバータ３９の手前箇所にまで、つまり触媒コンバータ３９の直ぐ近くにまで直接的に送り込める。このため、リーンＮＯｘ触媒を活性化するのに燃焼ガス熱を無駄なく有効利用できる。また、燃焼ガス導入路９９を断熱化してあれば、燃焼ガスが燃焼ガス導入路９９を通過する間に燃焼ガスの持つ熱を他に逃がすことなくリーンＮＯｘ触媒を暖めることのみに利用できる。したがって、一層有効にリーンＮＯｘ触媒を暖められる。よって、それだけ早くリーンＮＯｘ触媒の還元処理ができる。
【００８２】
また、燃焼ガス導入路９９は、分岐管９５に設置の三方弁９７’と排気管４２のうち触媒コンバータ３９よりも上流側手前箇所Ｃ５とを結び、エンジン本体３に対してバイパスしているので、エンジンＩの駆動前であろうとなかろうと、時期的に何等制限を受けることなく利用できる。
【００８３】
燃焼ガス導入路９９のうち還元剤供給手段１００の設置箇所よりも下流に改質触媒用コンバータ１０１を設置してある。そして、改質触媒用コンバータ１０１に含まれる還元剤改質触媒により還元剤である軽油の元々の成分である炭化水素を例えば軽質側に改質する。このため、リーンＮＯｘ触媒の効果的なＮＯｘ還元ができる。
【００８４】
また、ＥＧＲ通路９０を燃焼ガス導入路として用いる場合、エンジン停止時のみの利用という制限はある。しかし、ＥＧＲ通路９０はエンジンに既存の構造物である。したがって、これを排気再循環通路以外に燃焼ガス導入路としても用いれば、部品点数の増加を抑制できる。したがって、装置全体の複雑化を防止し、コストを下げられる。
【００８５】
また、還元剤供給手段１００と還元剤供給手段１００ａとの使いわけとして、基本的には、燃焼ガスがＥＧＲ通路９０を経由して来た場合と燃焼ガスが燃焼ガス導入路９９を経由して来た場合とで使い分ける。
【００８６】
また、排気ガス温度が比較的高い場合には、還元剤供給手段１００ａを使う。その場合は、燃焼ガス導入路９９を利用して燃焼ガスの熱を直接的に燃焼式ヒータ１７に供給しなくても排気ガスの持つ熱量によって還元剤を気化あるいは微粒化できるからである。
【００８７】
よって、還元剤供給手段１００を使う場合は、排気ガス温度が比較的低い場合である。つまり排気ガス温度が比較的低い場合には、燃焼ガス導入路９９を利用して燃焼ガスの熱を直接的に燃焼式ヒータ１７に供給する必要があるからである。そして排気ガス温度が高いか低いかは、前記触媒コンバータ３９に係る温度センサ３９ａおよび３９ｃを用いて求めた触媒温度の値や前記予測によって求めた温度値からＣＰＵが判断する。
【００８８】
そして、温度値がリーンＮＯｘ触媒の活性温度に達していたら還元剤供給手段１００または１００ａから還元剤を供給するし、温度値がリーンＮＯｘ触媒の活性温度に達していなければ還元剤を供給しない。つまり、触媒の活性化の有無を示す値に基づいて還元剤の供給を行うので還元剤の供給をタイミング良くできる。
〈第２の実施の形態〉
次に図４を用いて第２の実施の形態に係るエンジンＩＩを説明する。
【００８９】
この第２の実施の形態に係るエンジンＩＩが第１の実施の形態に係るエンジンＩと異なるのは第１の実施の形態に係る燃焼ガス導入路９９に相当する燃焼ガス導入路９９’の先端部には何も設けずに、代わりに還元剤供給手段１００を排気管４２のうち燃焼ガス導入路９９’と排気管４２との接合箇所、つまりリーンＮＯｘ触媒より上流側手前箇所Ｃ５よりも下流で触媒コンバータ３９よりも上流の箇所であって触媒コンバータ３９の入り口部に間近い箇所に取り付けたことである。なお、エンジンＩＩがエンジンＩと同一な部分には同一符号を付して図示するだけとし、説明は省略する。
〈第２の実施の形態の作用効果〉
第２の実施の形態の作用効果について説明する。
【００９０】
本実施の形態では、排気管４２のうち前記箇所Ｃ５よりも下流で触媒コンバータ３９よりも上流で間近い箇所に還元剤供給手段１００を有するので、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。つまり、還元剤供給手段１００から還元剤が出ると、この還元剤は燃焼ガス導入路９９’を経由して来た高熱な燃焼ガスで気化あるいは微粒化する。そして、この気化あるいは微粒化した還元剤が触媒コンバータ３９に至るため、この還元剤がリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元反応を行うのに効果的に作用する。
【００９１】
また、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時には、従来用いていた副噴射の代わりに還元剤供給手段１００が還元剤を排出する。よって、副噴射を必要としなくても、還元剤を供給できる。
【００９２】
また、還元剤供給手段１００は、触媒コンバータ３９より上流でかつ近傍に位置する。このため、還元剤供給手段１００から還元剤が排出されると還元剤供給手段１００の下流側にある触媒コンバータ３９のリーンＮＯｘ触媒に還元剤がすぐに至る。すなわち還元剤をリーンＮＯｘ触媒にほぼ直接に供給できる。よって還元剤の無駄がない。
【００９３】
また、エンジンＩＩが停止状態にあるときから燃焼式ヒータ１７を作動しておけば、機関作動前にリーンＮＯｘ触媒の再生を済ますこともできる。よって、その場合、エンジンＩＩの始動直後から効果的に排気浄化ができる。
〈第３の実施の形態〉
次に第３の実施の形態に係るエンジンＩＩＩを図５を用いて説明する。
【００９４】
この第３の実施の形態に係るエンジンＩＩＩが第１の実施の形態に係るエンジンＩと異なるのは、第１の実施の形態では、エンジン本体３から還元剤を供給していたのに対し、第３の実施の形態では還元剤の供給先が機関外部にある外部装置Ａになった点および還元剤が尿素水溶液となった点ならびにそれに関連する点だけである。よって、第３の実施の形態に係るエンジンＩＩＩが第１の実施の形態のエンジンＩと同一な部分には同一符号を付して図示するだけとし、説明は省略する。
【００９５】
外部装置Ａは、第１の実施の形態に係る還元剤供給手段１００および１００ａに尿素水溶液をいれてある容器１１０から供給ポンプ１２０を用いて必要時に尿素水溶液を供給する。また、還元剤供給手段１００および１００ａと供給ポンプ１２０との間には、それぞれ尿素水溶液を流したり止めたりする切替え弁１２２および１２２を介して連結してある。
【００９６】
なお、尿素水溶液以外にもアンモニア水を用いてもよい。
これらの場合、触媒コンバータ３９の前後には図示しないＮＯｘセンサを設けてある。
〈第３の実施の形態の作用効果〉
この第３の実施の形態にあっても、第１の実施の形態と還元剤の種類が異なるだけで実質同様である。よって、従来の副噴射を行わずともリーンＮＯｘ触媒への還元剤の供給を気化あるいは微粒化状態でかつタイミング良く行うとともに還元剤の改質を好適に行える。
【００９７】
また、ＮＯｘセンサの検出値であるＮＯｘ濃度に応じて、尿素水溶液やアンモニア水を適切量リーンＮＯｘ触媒に供給し、出ガスへのアンモニア生成やＮＯｘ生成を防止する。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、副噴射制御を行わずともリーンＮＯｘ触媒への還元剤の供給を気化あるいは微粒化状態でかつタイミング良く行うとともに還元剤の改質を好適に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第１の実施の形態の概略構成図
【図２】燃焼式ヒータの概略断面図
【図３】三方弁の概略断面図
【図４】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第２の実施の形態の概略構成図
【図５】本発明に係る燃焼式ヒータを有する内燃機関の第３の実施の形態の概略構成図
【符号の説明】
Ｉ〜ＩＩＩ…ディーゼルエンジン（内燃機関）
３…エンジン本体（機関本体）
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（過給機）
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
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
２１…インテークマニホールド
２３…吸気管（吸気通路）
２５…上流側連結管
２７…下流側連結管
３１…ヒータ用枝管
３３…空気供給通路
３５…燃焼ガス排出通路
３５ａ…水冷排気クーラ
３７…エキゾーストマニホールド
３９…触媒コンバータ（リーンＮＯｘ触媒）
３９ａ…触媒入り口温度センサ（温度測定手段）
３９ｃ…触媒出口温度センサ（温度測定手段）
４２…排気管（排気通路）
４３…燃焼室本体
４３ａ…ケース体
４５…送風ファン
４６…ＥＣＵ
ＣＰＵ…還元処理判定手段，ヒータ作動手段，還元剤供給量制御手段
７０…吸気絞り弁
８８…ＥＧＲ装置（排気再循環装置）
９０…ＥＧＲ通路（燃焼ガス導入路，排気再循環通路）
９２…ＥＧＲ弁
９２ａ…電気モータ
９５…分岐管
９７…三方弁
９７’…三方弁
９７ａ…第１の口
９７ｂ…第２の口
９７ｃ…第３の口
９７ｄ…三方弁のケース体
９８…弁体
９９…燃焼ガス導入路，バイパス通路
９９’…燃焼ガス導入路
１００…還元剤供給手段
１００ａ…還元剤供給手段
１０１…改質触媒用コンバータ
１０１ａ…改質触媒用温度センサ
１１０…尿素水溶液をいれてある容器
１２０…供給ポンプ
１２２…切替え弁
Ａ…外部装置
Ｃ１…空気供給通路３３と上流側連結管２５との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出通路３５と上流側連結管２５との接続箇所
Ｃ５…排気管４２におけるリーンＮＯｘ触媒の上流側手前箇所，排気通路におけるバイパス通路と排気通路との接合箇所
Ｆ…火炎
Ｗ１〜Ｗ３…水管路

Claims (9)

1. 内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を通るガスを浄化するリーンＮＯｘ触媒と、
   燃料を燃焼することにより発生した燃焼ガスの熱で機関関連要素を昇温するとともに前記燃焼ガスを内燃機関の吸気通路に導入する燃焼式ヒータと、
   燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の気筒を経由することなく吸気通路から排気通路に向けて導く燃焼ガス導入路と、
   リーンＮＯｘ触媒に対して上流に位置すべく前記燃焼ガス導入路の適宜の箇所に設置され、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時に前記適宜の箇所で還元剤を供給する還元剤供給手段と、
   を有するリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
2. 前記燃焼ガス導入路は、前記吸気通路の適所と、前記排気通路のうち前記リーンＮＯｘ触媒の上流側における適所とを結び機関本体に対してバイパスするバイパス通路であり、
   前記バイパス通路は前記還元剤供給手段を有し、
   前記バイパス通路のうち前記還元剤供給手段の設置箇所よりも下流に還元剤改質触媒を設置することを特徴とする請求項１記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
3. 前記リーンＮＯｘ触媒が還元処理を必要としているかどうかを判定する還元処理判定手段と、
   この還元処理判定手段によりリーンＮＯｘ触媒が還元処理を必要とする状態にあると判定した場合に前記燃焼式ヒータを作動するヒータ作動手段と、
   このヒータ作動手段により前記燃焼式ヒータを作動したときに前記還元剤供給手段を制御して還元剤の供給量を制御する還元剤供給量制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
4. 前記燃焼ガス導入路は、前記吸気通路の適所と、前記排気通路のうち前記リーンＮＯｘ触媒の上流側における適所とを結び機関本体に対してバイパスするバイパス通路であることを特徴とする請求項１または３記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
5. 内燃機関の排気通路に設けられこの排気通路を通るガスを浄化するリーンＮＯｘ触媒と
   、
   燃料を燃焼することにより発生した燃焼ガスの熱で機関関連要素を昇温するとともに前記燃焼ガスを内燃機関の吸気通路に導入する燃焼式ヒータと、
   燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の気筒を経由することなく吸気通路から排気通路に向けて導く燃焼ガス導入路と、
   リーンＮＯｘ触媒に対して上流に位置すべく前記バイパス通路の適宜の箇所および前記排気通路の適宜の箇所の少なくとも一方の箇所に設置され、リーンＮＯｘ触媒の還元処理要求時に前記適宜の箇所で還元剤を供給する還元剤供給手段と、を有し、
   前記内燃機関には、前記排気通路と前記吸気通路とを結ぶ排気再循環通路を構成要素とするとともにこの排気再循環通路を介して排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路に再循環する排気再循環装置を備え、
   前記燃焼ガス導入路は、前記吸気通路の適所と、前記排気通路のうち前記リーンＮＯｘ触媒の上流側における適所とを結び機関本体に対してバイパスするバイパス通路であり、
   前記内燃機関が作動していない場合には、前記排気再循環装置の前記排気再循環通路を前記燃焼ガス導入路とすることを特徴とするリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
6. 前記排気通路のうち前記バイパス通路と前記排気通路との接合箇所よりも上流側の適宜の箇所に前記還元剤供給手段を設置することを特徴とする請求項５記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
7. 前記リーンＮＯｘ触媒の温度を測定する温度測定手段またはリーンＮＯｘ触媒の温度を予測する温度予測手段を備え、これらの手段のいずれかによって得た値に基づいて、前記還元剤供給手段による還元剤の供給の有無を決定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
8. 前記還元剤は、機関本体からまたは機関外部から供給することを特徴とする請求項１または請求項７記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
9. 機関外部から供給する還元剤は、尿素水溶液あるいはアンモニア水であることを特徴とする請求項８記載のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。

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