JP4114504B2

JP4114504B2 - 内燃機関の排気系制御システム

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Publication number: JP4114504B2
Application number: JP2003049564A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP2004257323A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気及び排気系構成要素を制御する内燃機関の排気系制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に搭載される内燃機関では、環境保護等の理由により排気中の有害ガス成分を低減させることが要求されている。このような要求に対し、内燃機関の排気系には、所定条件下で機関から排出される排気中のＮＯxを還元、浄化するＮＯx触媒や、排気中に含まれる煤等の粒子状物質（Particulate Matter）ＰＭを除去するパティキュレート・フィルタ等の排気浄化装置が備えられている。
【０００３】
ＮＯx触媒としては、触媒に流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯxを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低下したときに吸蔵していたＮＯxを放出するとともに、放出されたＮＯxをＨＣや一酸化炭素（ＣＯ）等の還元剤と反応させてＮ2等に還元・浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒、あるいは触媒に流入する排気の状態が酸素過剰状態で且つＨＣが存在する状態のときに炭化水素（ＨＣ）を還元剤としてＮＯxを窒素（Ｎ2）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等に還元する選択還元型ＮＯx触媒等が知られている。
【０００４】
一方、パティキュレート・フィルタとしては、多孔質のセラミック等で形成され、排気が孔を通過する際に排気中のＰＭを捕捉し、流入排気がリーン且つ排気温度が高温（例えば、６００°Ｃ以上）になると捕捉したＰＭを燃焼させるものや、パティキュレート・フィルタ内の排気流路表面に触媒を担持し、その触媒上でＨＣ等の還元剤と酸素とを反応させ、その際に発生する反応熱によって、捕捉したＰＭを燃焼させるもの等が知られている。
【０００５】
また、内燃機関の排気系には、内燃機関から排出される高温の排気ガスの熱を回収して車室暖房器に送る熱回収器を、排気通路に備えたものがある。
【０００６】
熱回収器および車室暖房器は、内燃機関の冷却水回路の一部を共通の構成要素としており、内燃機関から排出される排気の熱は、循環する冷却水に回収され車室暖房器に運ばれる。よって、内燃機関の排熱を暖房熱源として利用できるのである。
【０００７】
しかしながら、内燃機関からの排気の熱によってのみ車室暖房のための熱を得ようとすると、内燃機関の低負荷あるいは中負荷運転時には排気温度が低いので熱回収器で回収される熱量も少なくなり、結果として、車室暖房器による速やかな暖房を得られない場合があった。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、動力源としての内燃機関とは別に排気への還元剤供給または排気加熱用の噴霧燃焼器を備えたものがある。
【０００９】
例えば、排気浄化装置の排気通路上流側に噴霧燃焼器を備え、噴霧燃焼器が作動状態にあれば前記噴霧燃焼器で燃焼されたガスを添加剤として前記排気浄化装置の上流の排気系に導入し、前記噴霧燃焼器が非作動状態にあれば前記噴霧燃焼器に燃料を供給して燃料を気化させ、気化燃料を還元剤として前記排気浄化手段の上流の排気系に導入し、ＮＯxやＰＭを還元・処理する従来技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、噴霧燃焼器の燃焼ガスの熱により、パティキュレート・フィルタで捕捉したＰＭを燃焼させ無害成分とし、更にパティキュレート・フィルタの目詰まりを防止する技術や、噴霧燃焼器の燃焼ガスの熱で熱回収器により回収される熱量を増加させ、その熱によって加熱した車室暖房用の空気を空調装置を介して車室内に吹き出して車室内暖房用に供する技術等が開示されている。（例えば、特許文献２，３参照。）。
【００１１】
しかし、上記の従来技術における噴霧燃焼器では、排気を加熱する場合、車両の室内温度を検知することによって噴霧燃焼器の制御を行っているために、排気浄化装置や熱交換器の実際の温度が適切とならない場合があった。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１８６５４５号公報
【特許文献２】
特開昭５９−２９７１８号公報
【特許文献３】
特開平１１−７０８１３号公報
【特許文献４】
特開２０００−１８６５３８号公報
【特許文献５】
特開２０００−１８６５４１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、内燃機関の排気系における排気浄化手段や熱回収手段の温度を正確に制御することを可能とする技術を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の排気系において、排気浄化手段と熱交換手段との間に、排気温度取得手段を配置し、その排気温度取得手段の取得した排気温度に応じて、前記排気浄化手段及び熱回収手段の上流側に配置された噴霧燃焼器であって、エアアシスト式燃料供給装置及び空気ポンプを有するものを、例えば、燃焼させることにより排気温度を上昇させ、空気ポンプによって空気のみを排気に供給することにより排気温度を下降させ、あるいは、リッチ空燃比で燃焼させまたは燃料のみを排気に供給することにより排気に還元剤を供給するなどの制御を行うものである。
【００１５】
そして、本発明にあっては、内燃機関の排気通路に配置され前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気通路に前記排気浄化手段と直列に配置され前記内燃機関の排気の排気熱を回収する熱回収手段と、前記排気浄化手段及び前記熱回収手段に流入する前記排気の温度を調節する排気温度調節手段と、前記排気浄化手段と前記熱回収手段との間の排気の温度を取得する排気温度取得手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、内燃機関の排気系に配置された排気浄化手段と、該排気浄化手段と直列に配置された熱回収手段の間に、排気温度取得手段を配置することにより、一つの排気温度取得手段で、排気浄化手段から排出される排気と、熱回収手段に流入する排気の両方の温度を取得することができるので、その取得信号より、排気浄化手段と熱回収手段の温度を正確に得ることができる。
【００１７】
また、前記排気温度取得手段によって取得された前記排気の温度に基づいて前記排気温度調節手段を制御する温度制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、排気浄化手段と熱回収手段の正確な温度に相当する排気の温度に基づいて排気温度調節手段を制御するので、排気浄化手段及び熱回収手段の温度を正確に制御することができる。
【００１９】
従って、低コストで簡易な構成で、内燃機関の排気系における排気浄化手段及び熱回収手段の温度を正確に制御することが可能であり、熱回収手段及び排気浄化手段の温度が適切にならないようなこと防止することができ、結果として最良のエミッション特性と、排気熱の最適な再利用を実現することができる。
【００２０】
また、前記排気温度調節手段は、前記排気通路に空気を導入する空気導入路と、該空気導入路内の空気を前記排気通路側に送出する空気ポンプと、前記送出された空気に燃料を供給するエアアシスト燃料供給装置と、を有し前記排気通路において前記排気浄化手段の上流側に配置された噴霧燃焼器であることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、排気浄化手段を還元処理において、エアアシスト燃料供給装置によって、空気ポンプにより送出された空気と燃料とを衝突、混合させることにより、燃料を微粒化することができるので、例えば、排気中に還元剤としての燃料を供給する場合には、燃料が排気通路の壁面に付着せず、燃費を悪化させることなく還元処理をすることができる。また、リッチ空燃比で燃焼させる場合にも、燃料が微粒化されているので、空燃比の不均一が発生しづらく、煤の発生も少なく、任意のタイミングで還元力の強いＣＯ、Ｈ２を効率よく生成できるので、燃費を悪化させることがない。また、結果として、触媒の容量を低減することができ、触媒の貴金属量を低減することができるので、コスト低減にもつながる。
【００２２】
また、前記温度制御手段は、前記排気温度取得手段により取得された前記排気温度が所定温度より高い場合には、前記エアアシスト燃料供給装置による燃料供給量をゼロとし、前記空気ポンプにより前記空気導入路内の空気を前記内燃機関の排気に供給するように前記排気温度調節手段を制御することを特徴とする。
【００２３】
すなわち、排気温度取得手段により取得された排気温度が、所定温度より高い場合には、排気浄化手段あるいは熱回収手段の温度が過度に高温になる可能性があるので、そのような場合には、前記噴霧燃焼器のエアアシスト燃料供給装置による燃料供給量をゼロとし、噴霧燃焼器の空気ポンプにより、排気通路外から導入された低温の空気をそのまま排気に供給し、排気浄化手段あるいは熱回収手段の温度を下降させるものである。
【００２４】
このことにより、新たな装置等を付加することなく低コストで、簡易な構成で、内燃機関から排出される排気温度に関らず、排気浄化手段あるいは熱回収手段が過度に高温にならないよう制御することが可能になる。
【００２５】
また、前記排気浄化手段は、還元処理により浄化性能が回復する排気浄化触媒を有し、該還元処理を実行するときには、前記温度制御手段は、前記噴霧燃焼器をリッチ空燃比で燃焼させるよう制御することを特徴とする。
【００２６】
すなわち、排気浄化触媒の還元処理が必要になったときに、噴霧燃焼器をリッチ空燃比で燃焼させ、燃焼量を制御することによって、排気温度を上昇させると同時に、還元剤としての未燃燃料を排気浄化触媒に供給することができる。
【００２７】
従って、任意のタイミングで、内燃機関の運転状況に影響を与えることなく、排気浄化手段に対する還元処理を行うことができる。また、単に還元剤としての燃料のみを供給するのではなく、リッチ空燃比で燃焼させることにより、未燃燃料は、噴霧燃焼器内で高温の燃焼熱に曝され、比較的小さな分子サイズに熱分解され、ＮＯx浄化率が高いＨＣを含むことになる。このことにより、より効率よく、排気浄化手段の還元処理を行うことができる。
【００２８】
また、上記の噴霧燃焼器が、エアアシスト燃料供給装置を有するので、特に空燃比の不均一が発生しにくく、煤の発生を抑えることができ、効率よくＨＣ、ＣＯなどの還元成分を生成することができる。
【００２９】
また、前記内燃機関の排気に前記熱回収手段をバイパスさせるバイパス手段を更に備えることを特徴とする。
【００３０】
すなわち、例えば、高温の排気により熱回収手段の温度が過度に高温になった場合には、バイパス手段を作動させることにより、高温の排気に、熱回収手段を迂回させるものである。
【００３１】
そのことにより、内燃機関の運転状況による排気の温度に関らず、熱回収手段の温度を制御することが可能である。また、例えば、排気浄化手段がパティキュレート・フィルタを含む場合で、その再生制御をするとき等には、排気の温度を上昇させるなどして排気浄化手段の温度を上昇させるが、その場合にも、バイパス手段を作動させることにより排気浄化手段と熱回収手段の温度を独立に制御することができる。
【００３２】
また、前記バイパス手段の作動を制御するバイパス制御手段を更に備え、該バイパス制御手段は、前記排気温度取得手段が取得した前記排気の温度が所定温度以上で、かつ、前記内燃機関の排気の流量が所定流量以上であるときに前記バイパス手段を作動させることを特徴とする。
【００３３】
すなわち、排気の温度だけではなく排気の流量を取得して、結果として、熱回収手段において熱回収される排気の熱量が所定値以上であるときにバイパス手段を作動させるようにしたので、熱回収手段の温度上昇及びエンジン冷却水の温度上昇に、より正確に対応することができる。そして、過剰な熱回収を防止して、ラジエータ負荷を減らし、冷却系の熱害発生を防止することができる。
【００３４】
また、前記排気浄化手段は、還元処理により浄化性能が回復する排気浄化触媒とパティキュレート・フィルタとを有し、前記排気通路には、該排気通路の上流側から前記排気浄化触媒、前記パティキュレート・フィルタ、前記熱回収手段の順番で配置されることを特徴とする。
【００３５】
すなわち、排気通路の上流側から、上記のような順番で配置すると、前記噴霧燃焼器から還元剤を供給することにより、パティキュレート・フィルタの上流の排気浄化触媒で還元剤を燃焼させることができるので、可燃物を含まない、均一で安定した温度の高温排気をパティキュレート・フィルタ及び熱回収手段に供給することができる。
【００３６】
結果として、パティキュレート・フィルタを均一に昇温させることができ、パティキュレート・フィルタで燃料及びＰＭが燃えることにより過度に昇温することを防止することができる。同時に、安定した熱回収を行うことができる。
【００３７】
また、噴霧燃焼器の燃料供給手段から還元剤としての燃料を供給するだけで、噴霧燃焼器を燃焼させずに、排気浄化触媒における燃料の燃焼で排気の温度を上昇させることができるので、噴霧燃焼器の燃焼の頻度を減少させ、信頼性及び総合的な燃費の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、上記した課題を解決するための手段については、可能な限り組み合わせて実施することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１において、内燃機関１は、４気筒の水冷式ディーゼルエンジンである。内燃機関１には、吸気枝管２が接続され、この吸気枝管２の各枝管が各気筒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。
【００４１】
前記吸気枝管２は、吸気管３に接続され、吸気管３は、エアフィルタを内装したエアクリーナボックス４に接続されている。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４に流入した新気がエアフィルタにて埃や塵を除去された後、吸気管３を経て吸気枝管２へ導かれ、吸気枝管２の各枝管を通って各気筒の燃焼室に分配される。
【００４２】
内燃機関１には、気筒毎に１つの燃料噴射弁１０が取り付けられている。各燃料噴射弁１０は、その噴孔が各気筒の燃焼室に臨むよう取り付けられており、燃焼室内に直接燃料を噴射可能となっている。燃料噴射弁１０は、燃料分配管１１を介してコモンレール１２と連通しており、コモンレール１２は、燃料通路１３を介して図示しない燃料ポンプと連通している。このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプから吐出された燃料がコモンレール１２にて所定圧に蓄圧され、蓄圧された燃料が燃料分配管１１を介して燃料噴射弁１０に印加される。そして、燃料噴射弁１０から燃料が燃焼室内に噴射される。
【００４３】
一方、内燃機関１には、排気枝管６が接続され、この排気枝管６の各枝管が各気筒の燃焼室と図示しない排気ポートを介して連通している。
【００４４】
前記排気枝管６は、排気通路７に接続され、その排気通路７には、本実施の形態における排気温度調節手段である噴霧燃焼器１４が併設されている。
【００４５】
図２は、本実施の形態における噴霧燃焼器１４の概略構成について示した図である。
【００４６】
図２において、本実施の形態における噴霧燃焼器１４には、エアアシスト燃料供給装置１４ａ、空気ポンプ１４ｂ及び点火装置３５が備えられている。このエアアシスト燃料供給装置１４ａは、先端部に空気導入孔を設けて燃料と空気を衝突、混合させて燃料を微粒化する燃料供給装置である。
【００４７】
このエアアシスト燃料供給装置１４ａには、燃料導入通路２０が接続され、燃料導入通路２０は、燃料ポンプによって送られた燃料をエアアシスト燃料供給装置に供給する。この燃料導入通路２０は、図１に示すようにコモンレール１２に燃料を輸送する燃料通路１３に接続されている。これにより、燃料通路１３を流れる燃料の一部を噴霧燃焼器１４へ供給することが可能になっている。
【００４８】
また、空気ポンプ１４ｂは、吸気管３から空気導入路としての吸気導入通路１５内に、エアクリーナ４のエアフィルタによって清浄化された空気を導き、さらにエアアシスト燃料供給装置１４ａを介して排気通路７側へ送出するためものである。
【００４９】
そして、点火装置３５は、エアアシスト燃料供給装置１４ａから供給される燃料に点火して、燃料と空気ポンプ１４ｂから送出される空気との反応により燃焼を起こさせるものである。
【００５０】
図３は噴霧燃焼器１４に備えられたエアアシスト燃料供給装置１４ａの詳細断面図である。同図に示すように、その先端部にはアダプタ５０が取り付けられている。このアダプタ５０には、エアアシスト燃料供給装置１４ａの二つの噴口からその燃料噴射方向にアダプタ前端面まで延在する二つの燃料通路５０ａ，５０ｂと、アダプタ側面から各燃料通路５０ａ，５０ｂの燃料噴射弁噴口近傍に連通する少なくとも二つの連通路５０ｃ，５０ｄとが形成されている。
【００５１】
燃料噴射弁５２の取り付け部には、アダプタ側面回りにエアアシスト室５１が設けられ、そこに提供されるアシストエアが、連通路５０ｃ，５０ｄを介して各燃料通路５０ａ，５０ｂに供給され、燃料噴射弁５２により噴射される燃料と衝突、混合されることにより、燃料を良好に微粒化してアダプタ前端面より放出するようになっているものである。
【００５２】
次に図１に戻って、前記排気通路７における、噴霧燃焼器１４の下流側には、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８とパティキュレート・フィルタ１６が設けられている。
【００５３】
本実施の形態においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒８と、パティキュレート・フィルタ１６を同一のケースに収納したタイプの排気浄化手段を用いているが、これらを別々にケースに収納し、排気通路７上に並べて配置してもよいことはもちろんであるし、酸化触媒が担持されたパティキュレート・フィルタ等でも構わない。
【００５４】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒８は、この吸蔵還元型ＮＯx触媒８に流入する排気の空燃比がリーン雰囲気にあるときは、排気中のＮＯxを吸収し、流入排気の空燃比がリッチ雰囲気であり、かつ還元剤が存在するときは吸収していたＮＯx還を放出しつつ窒素に還元せしめる触媒である。
【００５５】
吸蔵還元型ＮＯx触媒８は、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ土類金属と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属と、を担持して構成されている。
【００５６】
さらに、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６の下流には、熱回収手段である熱回収器２５が配置されている。この熱回収器２５には、内燃機関１の冷却水を熱回収器２５へ導く冷却水導入通路１８と、熱回収器２５において回収した熱によって暖められた冷却水を内燃機関１へ導く冷却水排出通路１９とが接続されている。
【００５７】
熱回収器２５によって排気の熱を回収し、暖められた冷却水は、冷却水排出通路１９を通って内燃機関１に戻る途中で、冷媒加熱器２７を通過する。
【００５８】
この冷媒加熱器２７には、冷媒通路２８を介して、暖房器２９が連結されている。熱回収器２５で暖められた冷却水を利用して冷媒加熱器２７で熱交換することにより、冷媒を加熱し、暖房器２９によって車両室内を暖房するようになっている。
【００５９】
そして、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱交換器２５の間には、排気温度取得手段である排気温度センサ９が備えられている。さらに、熱交換器２５の下流には、マフラ２６が配置されている。
【００６０】
このように構成された排気系では、各気筒の燃焼室で燃焼された混合気からなる排気が排気枝管６の各枝管を通って排気通路７へ導かれ、まずは、噴霧燃焼器１４を通過する。
【００６１】
この噴霧燃焼器１４は、パティキュレート・フィルタの再生制御の場合や、熱回収器２５における回収熱量が不足している場合などに、空気ポンプ１４ｂによって導入される空気で、燃料導入通路２０を介して供給される燃料を燃焼させ、排気の温度を上昇させる他、後述するように、還元剤としての燃料を排気中に供給したり、排気の温度を下降させるために、空気ポンプ１４ｂによって導入された空気のみを排気に供給するなどの動作を行う。
【００６２】
次に、排気は吸蔵還元型ＮＯx触媒８に流れ込む。その際、吸蔵還元型ＮＯx触媒８に流入する排気の空燃比がリーン雰囲気にあれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒８において排気中の窒素酸化物（ＮＯx）が硝酸イオン（ＮＯx^3-）の形で吸収される。また、続くパティキュレート・フィルタ１６を通過する際に、排気中に含まれる煤等の粒子状物質ＰＭを除去する
【００６３】
そして、排気が熱回収器２５を通過する際に、排気中の熱が回収され、車両室内の暖房などの熱量として使用される。その後、排気はマフラ２６を通過した後、車外へ排出される。
【００６４】
また、内燃機関１には、機関制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２１が併設されている。ＥＣＵ２１は、双方向性バスによって相互に接続された、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力インタフェース回路、出力インタフェース回路等から構成され、前記入力インタフェース回路には各種のセンサが電気配線を介して接続されている。
【００６５】
前記した各種センサとしては、吸気管３に取り付けられたエアフローメータ５、上述した、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と熱交換器２５との間の排気通路７に取り付けられた排気温度センサ９、内燃機関１に取り付けられたクランクポジションセンサ２２及び水温センサ２３、図示しないアクセルペダルもしくはアクセルペダルと連動して動作するアクセルレバー等に取り付けられたアクセルポジションセンサ２４等を例示することができる。
【００６６】
前記エアフローメータ５は、吸気管３内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するセンサである。前記排気温度センサ９は、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６から排出され、熱回収器２５に流入する排気の温度に対応した電気信号を出力するセンサである。前記クランクポジションセンサ２２は、内燃機関１の図示しないクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を出力するセンサである。前記水温センサ２３は、内燃機関１のウォータジャケットを流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ２４は、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するセンサである。
【００６７】
ＥＣＵ２１は、上記したような各種センサの出力信号値に基づいて内燃機関１の運転状態を判別し、その判別結果に基づいて燃料噴射弁１０、噴霧燃焼器１４、あるいは空気ポンプ１４ｂに対する制御信号値を算出する。このようにして算出された各種の制御信号値は、出力インタフェース回路から電気回線を介して燃料噴射弁１０、噴霧燃焼器１４、あるいは空気ポンプ１４ｂへ向かって出力される。
【００６８】
上記のなかで、本実施の形態の最大の特徴は、排気温度取得手段としての排気温度センサ９を、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱回収手段としての熱回収器２５との間に設けたこと、排気温度調節手段としての噴霧燃焼器１４が、エアアシスト燃料供給装置１４ａを備えていること、排気通路７には、上流側から吸蔵還元型ＮＯx触媒８、パティキュレート・フィルタ１６、熱回収器２５の順番で配置されていること、の３点である。
【００６９】
次に、上記の構成をとった場合の、内燃機関の排気系の構成要素である、噴霧燃焼器１４、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱交換器２５の制御、特にこれら構成要素及び排気の温度を上昇させる制御の例について簡単に説明する。
【００７０】
ここでは、パティキュレート・フィルタ１６の温度を上昇させる場合について説明する。パティキュレート・フィルタ１６の温度を上昇させる制御は、例えば以下の場合に行われる。
【００７１】
パティキュレート・フィルタ１６は、前述のように、排気中の煤などのＰＭを捕捉するが、そのままでは、捕捉されたＰＭによりフィルタが目詰まりすることがあるので、適宜のタイミングでパティキュレート・フィルタ１６の温度を上昇させ、フィルタに捕捉されたＰＭを燃焼させることによりフィルタの再生を行うのである。
【００７２】
この際に、パティキュレート・フィルタ１６の温度が低すぎると、ＰＭを充分に燃焼、除去させることができないし、逆に温度が高すぎると、フィルタ自体の温度が過度に高温になってしまう不具合が生じるので、正確な温度制御が必要である。
【００７３】
本実施の形態に係る排気系制御システムでは、パティキュレート・フィルタ１６の再生処理の目的で排気の温度を上昇させる方法として、エアアシスト燃料供給装置１４ａ及び空気ポンプ１４ｂのみを作動させ、燃料を吸蔵還元型ＮＯx触媒８で燃焼させることにより、パティキュレート・フィルタ１６に流入する排気温度を上昇させる方法をとっている。また、その際に、排気温度センサ９からの排気温度信号に基づいて、燃料の供給量を定めている。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、温度制御手段とは、排気温度センサ９の信号が入力されることによって、エアアシスト燃料供給装置１４ａの制御信号を発生するＥＣＵ２１を含んで構成される。
【００７５】
本実施の形態における内燃機関の排気系制御システムでは、上記のように、排気温度調節手段として、エアアシスト燃料供給装置１４ａを有する噴霧燃焼器１４を備えているので、エアアシスト燃料供給装置１４ａから排気に燃料のみを供給した場合に、燃料が微粒化されており、排気通路７の壁面に付着しづらいので、燃料を供給して排気温度を上昇させる場合の燃費を向上させることができる。
【００７６】
なお、本実施の形態における排気温度調節手段である噴霧燃焼器１４は、排気温度取得手段である排気温度センサ９によって取得された排気の温度以外に基づいて排気温度調節手段を制御する内燃機関の排気系制御システムに対しても適用可能である。
【００７７】
また、本実施の形態における排気系の構成において上記排気の温度上昇方法を用いると、吸蔵還元型ＮＯx触媒８より下流には、燃料が殆ど到達しないため、可燃物を含まない均一で高温の排気をパティキュレート・フィルタ１６に供給することができ、パティキュレート・フィルタ１６を均一に昇温させることができる。また、パティキュレート・フィルタ１６で燃料と堆積物が燃焼し、パティキュレート・フィルタ１６自体が過度に高温になることを防止することができる。
【００７８】
さらに、この方法では、噴霧燃焼器１４を点火させずに、吸蔵還元型ＮＯx触媒８における燃料の燃焼によってパティキュレート・フィルタ１６に流入する排気温度を高くすることができるので、点火装置の作動頻度を減少させ、部品寿命及び信頼性を向上させ、燃費も向上させることができる。
【００７９】
加えて、本実施の形態においては、排気温度センサ９が、排気浄化手段である吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱交換器２５の間に配置されているので、一つの排気温度センサで、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６から排出され、熱回収器２５に流入する排気の温度を取得することによって、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱交換器２５の両方の温度を一度に取得することができる。
【００８０】
従って、低コストで簡易な構成で、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱交換器２５の温度を正確に制御することができる。
【００８１】
上記の方法で吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６の温度を上昇させた場合には、熱回収器２５の温度も同様に上昇するが、本実施の形態によれば、パティキュレート・フィルタ１６及び熱交換器２５の両方の温度を取得し、どちらかの温度が過度に高温になった場合には、エアアシスト燃料供給装置１４ａの作動を中止するなど、複数の排気系構成要素を最適に制御することが可能になる。
【００８２】
なお、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６、熱回収器２５及び排気通路７の構成や形状によっては、排気温度センサ９により検知した排気の温度と、パティキュレート・フィルタ８内部の温度または熱回収器２５の温度と、の間に差があることが考えられるが、その場合は、ＥＣＵ２１のＲＯＭに温度データの変換マップを記憶しておき、排気温度センサ９により検知した温度データを補正することにより、パティキュレート・フィルタ８または、熱回収器２５の温度としてもよい。
【００８３】
この場合でも、本実施の形態によれば、排気温度センサ９は、吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６と、熱回収器２５の両方の近傍に配置されているので、両方の温度と相関の高い温度データを取得することが可能で、温度制御を精度よく行うことが可能である。
【００８４】
なお、上記した、排気の温度を上昇させる方法は、パティキュレート・フィルタ１６の再生制御時以外に使用してもよい。例えば、熱回収器２５における熱回収量が、暖房器２９によって、車室温度を維持するには不足している場合などにも、応用することができる。その場合でも、上記した効果と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
また、本実施の形態における内燃機関の排気系制御システムにおいては、排気系構成要素の配置を、排気通路７の上流側から、吸蔵還元型ＮＯx触媒８、パティキュレート・フィルタ１６、熱回収器２５の順番で配置しているので、それらの上流に設けたエアアシスト燃料供給装置１４ａから燃料を供給するだけで、吸蔵還元型ＮＯx触媒８、パティキュレート・フィルタ１６、熱回収器２５の温度制御を可能としており、さらには、パティキュレート・フィルタ１６が熱回収器２５の上流に配置されるので、熱回収器２５に、排気中の煤が到達し、内燃機関１の冷却水によって冷却されて溜まり、排気通路が詰まるなどの不具合もない。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、排気系構成要素の配置を、排気通路７の上流側から、吸蔵還元型ＮＯx触媒８、パティキュレート・フィルタ１６、熱回収器２５の順番で配置しているが、この配置を、本実施の形態で示した噴霧燃焼器以外の排気温度調節手段を備えた内燃機関の排気系制御システムに対して適用してもよいし、排気温度取得手段である排気温度センサ９によって取得された排気の温度以外に基づいて排気温度調節手段を制御する内燃機関の排気系制御システムに適用してもよい。
【００８７】
（第２の実施の形態）
図４を用いて、本発明における第２の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【００８８】
本実施の形態においても、内燃機関１の排気系の構成については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００８９】
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同一の排気系構成によって排気温度を下降させるよう制御する場合の作用について説明する。
【００９０】
排気温度を下降させるよう制御する必要がある場合とは、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６の温度が所定温度より高くなった場合に、触媒の高温劣化が促進したり、パティキュレート・フィルタ１６の性能が劣化するなどの可能性がある場合である。
【００９１】
本実施の形態においては、上記のような、排気の温度を下降させる必要が生じた場合に、噴霧燃焼器１４の空気ポンプ１４ｂのみを稼動させ、吸気導入通路１５から導入した低温の空気を排気に供給することによって排気の温度を下降させる。
【００９２】
図４に本実施の形態における排気冷却ルーチンを示す。
【００９３】
本ルーチンは、ＥＣＵ２１のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、クランクポジションセンサ２２が所定角度に相当する信号を出力する度に実施される。
【００９４】
本ルーチンを実施するときに、まず、ＥＣＵ２１はＳ３０１において、排温度センサ９の出力信号を取得する。そして、Ｓ３０２において、排気温度センサ９が取得した排気温度が、所定温度未満であった場合は、排気の温度を下降させる必要がないので、Ｓ３０６に進む。ここで、所定温度としては、吸蔵還元型ＮＯx触媒８の高温劣化が急速に促進する虞のある８００℃に決めてもよい。
【００９５】
Ｓ３０６では、空気ポンプ１４ｂがＯＮしているか否かを判断し、空気ポンプ１４ｂがＯＮしていればＯＦＦし、空気ポンプ１４ｂがＯＦＦ状態であればそのまま本ルーチンを終了する。また、Ｓ３０２で、排気の温度が所定温度以上であると判断された場合には、Ｓ３０３に進み、Ｓ３０２で前回、所定温度未満との判断から所定温度以上との判断に切り替わってからの時間が、所定時間以上経過しているかの判断をする。すなわち、排気の高温状態が所定時間以上継続しているかを判断する。
【００９６】
ここで所定時間としては、例えば８００℃以上の高温で吸蔵還元型ＮＯx触媒８の高温劣化が加速する１分と決めてもよい。そして、所定時間以上経過していると判断した場合には、Ｓ３０４に進み、空気ポンプ１４ｂが既にＯＮしているか否かを判断する。ここで空気ポンプ１４ｂがＯＦＦ状態である場合にはＳ３０５に進み、噴霧燃焼器１４の空気ポンプ１４ｂのみをＯＮして本ルーチンを終了する。Ｓ３０３で所定時間以上経過していないと判断された場合及び、Ｓ３０４で既に空気ポンプが既にＯＮしていると判断された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
【００９７】
本実施の形態において、上記のような排気冷却ルーチンを設けることにより、排気温度が所定温度以上の場合に噴霧燃焼器１４の空気ポンプ１４ｂのみを作動させるので、噴霧燃焼器１４以外の装置を付加することなく、低コスト及び簡易な構成で、複雑な制御を行うことなく、任意のタイミングで、排気の温度を下降させることができる。
【００９８】
そして、排気の温度を下降させることにより吸蔵還元型ＮＯx触媒８の高温劣化の促進や、パティキュレート・フィルタ１６の過熱による性能劣化を防止することができる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
図５を用いて、本発明における第３の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１００】
本実施の形態においても、内燃機関１の排気系の構成については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１０１】
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同一の排気系構成によって吸蔵還元型ＮＯx触媒８の還元処理を行うときに、排気温度調節手段である噴霧燃焼器１４をリッチ空燃比で燃焼させる場合の制御について説明する。
【０１０２】
図５は、本実施の形態に係る吸蔵還元型ＮＯx触媒８の還元処理ルーチンである。本ルーチンは、クランクポジションセンサ２２が所定角度に相当する信号を出力する度に実行される。
【０１０３】
このルーチンにおいては、吸蔵還元型ＮＯx触媒８のＮＯx吸収能が飽和したか否かの判断を、機関から排出された排気ガス中のＮＯx排出量の積算値を推定し、その排出ＮＯxの積算値から吸蔵還元型ＮＯx触媒８に吸蔵されたＮＯxの量を推定している。
【０１０４】
すなわち、機関回転速度Ｎｅが高くなるほど機関から単位時間あたりに排出される排気ガス量が増大するので、機関回転速度Ｎｅが高くなるにしたがって内燃機関から排出されるＮＯx量は増大する。また、機関負荷Ｌが高くなるほど燃焼温度が高くなるので、機関負荷が高くなるほど機関から単位時間あたりに排出されるＮＯx量が増大するという原理に基づいている。
【０１０５】
本ルーチンにおいては、実験により求められた単位時間あたりに機関から排出されるＮＯx量と、機関負荷Ｌと、機関回転速度Ｎｅとの関係より、機関回転速度Ｎｅとアクセル開度αとＮＯx量との関係をＮＯx排出量マップとしてマップ化して、予めＥＣＵ２１のＲＯＭに記憶しておく。このデータを読み出すことによって、各運転時のＮＯx排出量を推定できる。
【０１０６】
本ルーチンの処理が開始されると、まずＳ４０１において、クランクポジションセンサ２２の出力信号を基に求めた機関回転速度Ｎと、アクセルポジションセンサ２４により検出されたアクセル開度αに基いて前述のＮＯx排出量マップから単位時間あたりの機関排出ＮＯx量Ｎmを読みとる。
【０１０７】
Ｓ４０２においては、Ｓ４０１において、読み取った機関排出ＮＯx量Ｎmに基いて、吸蔵還元型ＮＯx触媒８に吸収されたＮＯx量を積算する。
【０１０８】
Ｓ４０３において、このＮＯx量の積算値Ｓが飽和判定値Ｓ０を越えたか否かを判定する。飽和判定値Ｓ０は吸蔵還元型ＮＯx触媒８のＮＯx吸収能が飽和するまでに吸収可能なＮＯx量であり、予め実験により求めておいたものがＥＣＵ２１のＲＯＭに記憶されている。
【０１０９】
Ｓ４０３でＮＯx量の積算値Ｓが飽和判定値Ｓ０を越えたと判定された場合にはＳ４０４に進み、還元処理可能な運転領域か否かを判定する。ここで、還元処理可能な運転領域とは、排気浄化手段から排出される排気の温度が所定温度以上（例えば、２５０゜Ｃ以上）で、かつ機関回転速度Ｎｅが所定回転速度以下（例えば、３０００ｒｐｍ以下）の条件を満たすことである。尚、排気浄化手段から排出される排気の温度は排気温度センサ９により取得される。
【０１１０】
Ｓ４０４で還元処理可能な運転領域であると判定されると、ＥＣＵ２１が噴霧燃焼器１４を稼動させる。この場合の噴霧燃焼器１４内のエアアシスト燃料供給装置１４ａが供給する燃料量及び空気ポンプ１４ｂが供給すべき空気量は、吸蔵還元型ＮＯx触媒８の還元処理を行うために必要なＨＣ、ＣＯ成分の量から決定され、予めマップ化され、ＥＣＵ２１内のＲＯＭに記憶されている。
【０１１１】
本実施の形態では、エアアシスト燃料供給装置１４ａは、噴霧燃焼器１４内で燃焼する燃料量に、還元剤として吸蔵還元型ＮＯx触媒８に供給される燃料を加算した燃料量を供給し、結果として、リッチ空燃比での燃焼を行うことになる。
【０１１２】
Ｓ４０６〜Ｓ４０８において、タイマを始動し、時間△ｔ1経過後にタイマ値Ｔに△ｔ1を加算し、加算後のタイマ値（Ｔ＋△ｔ1）が所定の判定値Ｔ0 を越えたか否かを判定する。Ｓ４０８でタイマ値がＴ0 を越えていないと判定された場合にはＳ４０７に戻り、Ｓ４０８でタイマ値がＴ0 を越えたと判定されるまで繰り返す。
【０１１３】
判定値Ｔ0 は、吸蔵還元型ＮＯx触媒８に吸収されたＮＯxを総て放出・還元するのに必要な時間であり、予め実験により求めておいたものがＥＣＵ２１のＲＯＭに記憶されている。
【０１１４】
Ｓ４０８でタイマ値がＴ0 を越えたと判定されると、Ｓ４０９で噴霧燃焼器１４の稼動を終了して本ルーチンを終了する。
【０１１５】
上記のように、本ルーチンにおいては、噴霧燃焼器１４をリッチ空燃比で燃焼させるため、燃料の一部が燃焼されずに排気に供給される。この未燃の燃料は噴霧燃焼器１４内で高温の燃焼熱に曝された際に比較的小さな分子サイズに熱分解されたＨＣを含む。この結果、吸蔵還元型ＮＯx触媒８には、分子サイズが小さくＮＯx浄化率が高いＨＣを含有した排気が流入することになり、効率よく還元処理を行うことができる。
【０１１６】
そして、特に本実施の形態では、噴霧燃焼器１４には、前記したエアアシスト燃料供給装置１４ａを備えており、還元剤として供給される燃料はアシスト空気と衝突、混合されることにより微粒化されているので、ＨＣ、ＣＯ等の還元成分をさらに効率よく生成することができ、吸蔵還元型ＮＯx触媒８の還元処理を、低燃費で行うことができる。
【０１１７】
また、そのことにより車両の吸蔵還元型ＮＯx触媒８の容量を低減することができるので、使用する貴金属量を低減し、全体として低コスト化することができる。
【０１１８】
また、図５においては、エアアシスト燃料供給装置１４ａを備えた噴霧燃焼器１４をリッチ空燃比で部分燃焼させる例について説明したが、吸蔵還元型ＮＯx触媒８の還元処理をするにあたっては、噴霧燃焼器１４を燃焼させずに、空気ポンプ１４ｂ及び、エアアシスト燃料供給装置１４ａのみを作動させてもよい。
【０１１９】
この場合でも、エアアシスト燃料供給装置１４ａによって、燃料が、空気と衝突、混合されることによって、微粒化されるので、触媒還元処理を内燃機関の燃料を排気に供給した場合のような、排気通路７の壁面への燃料付着が発生せず、効率よく触媒の還元処理ができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態で示した還元処理ルーチンは、第２の実施の形態で説明した排気冷却ルーチンが実施される内燃機関の排気系制御システムに適用してもよい。
【０１２１】
（第４の実施の形態）
図６を用いて、本発明における第４の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略するものとする。
【０１２２】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１２３】
本実施の形態においては、内燃機関１の排気に、熱回収器２５を迂回させるバイパス手段を設けた実施の形態について説明する。
【０１２４】
図６は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。第１の実施の形態における排気系との相違は、熱回収器２５の前後の排気通路７を熱交換器２５と並列に連通するバイパス通路３０及び、熱回収器２５の上流に設けられ、熱回収器２５側の排気通路７と、バイパス通路３０との間で排気の通路を切り換える排気通路切換弁３１からなるバイパス手段を設けた点にある。
【０１２５】
このバイパス手段によって、内燃機関１の排気温度が高温になった場合でも、熱回収器２５が過度に昇温するのを防止するのである。
【０１２６】
図７には、本実施の形態における排気通路切換ルーチンを示す。本ルーチンは、クランクポジションセンサ２２が所定角度に相当する信号を出力する度に実行される。
【０１２７】
本ルーチンの実行が開始されると、まずＳ６０１において、排気温度センサ９から排気温度信号を取得する。また、Ｓ６０２では、内燃機関のエアフローメータ５から吸入空気量を、ＥＣＵ２１内部のＲＡＭから、機関の燃料噴射量を取得し、それらの値から、この時点での排気の流量を算出する。
【０１２８】
次にＳ６０３では、Ｓ６０１で取得した値より、排気の温度が所定温度以上か否かの判断をする。また、Ｓ６０４ではＳ６０２で求めた排気の流量が所定流量以上か否かの判断がされる。
【０１２９】
ここで、Ｓ６０３，Ｓ６０４のステップにおいて、それぞれ排気の温度、排気の流量が所定値以上であると判断された場合には排気の熱量が高く、熱回収器２５内の通過を継続することが好ましくないので、Ｓ６０５に進む。
【０１３０】
Ｓ６０５では、バイパス通路３０が開放状態になっているか否かが判断される。ここで既にバイパス通路３０が開放状態になっていると判断された場合には、そのまま本ルーチンを抜ける。この場合は、別途、本発明の第２の実施の形態で説明したような、排気の温度を冷却する制御によって対応してもよい。
【０１３１】
Ｓ６０５でパイパス通路３０が閉鎖されている場合には、Ｓ６０６に進み、排気通路切換弁３１を作動させて、バイパス通路３０を開放し、熱回収器２５側の排気通路７は閉鎖する。このことにより、排気の熱量が所定値以上の場合には、排気は熱回収器２５は通過しないので、熱回収器２５で回収する排気の熱量が減少し、熱回収器２５の過熱を防止することができる。
【０１３２】
また、Ｓ６０３またはＳ６０４において、排気の温度または、排気の流量のいずれかが、所定値以下であると判断された場合には、排気に熱回収器２５を迂回させる必要もないので、Ｓ６０７に進む。
【０１３３】
Ｓ６０７では、バイパス通路３０が開放状態か否かが判断され、もし、既にバイパス通路３０が閉鎖されている場合はそのまま本ルーチンを終了する。もし、バイパス通路３０が開放されている場合には、Ｓ６０８に進み排気通路切換弁３１を作動させて、バイパス通路３０を閉鎖し、熱回収器２５側の排気通路７は開放して本ルーチンを終了する。
【０１３４】
なお、本実施の形態において、バイパス制御手段は、上記の排気通路切換ルーチンを記憶したＲＯＭを有するＥＣＵ２１を含んで構成される。
【０１３５】
本実施の形態によれば、排気通路７を通過する排気を所定条件下で、熱回収器２５を迂回させることにより、熱回収器２５における熱回収量を、排気の温度と切り離して制御することができる。したがって、排気浄化手段としての吸蔵還元型ＮＯx触媒８及びパティキュレート・フィルタ１６の温度と、熱回収器２５の温度とを、独立に制御することができる。
【０１３６】
結果として、高負荷運転中、吸蔵還元型ＮＯx触媒８の還元処理中、パティキュレート・フィルタ１６の再生処理中など、排気の温度が高くなるような運転状況下においても、過剰な熱回収を防止し、図示しないラジエータの負荷を減少させ、冷却系の熱害を防止することができる。
【０１３７】
なお、本実施の形態においては、内燃機関の排気の温度が所定温度以上で、排気の流量が所定流量以上の場合に、バイパス手段を作動させるルーチンについて説明したが、排気の温度が所定温度以上である場合にバイパス手段を作動させるルーチンにするなど、バイパス手段を作動させる条件については本実施の形態に示したもの以外のものとしてもよい。
【０１３８】
また、本実施の形態におけるバイパス手段は、第２の実施の形態または第３の実施の形態で示したような排気冷却ルーチンや、還元処理ルーチンが実行される内燃機関の排気系制御システムに適用してもよく、さらに図２及び図３で説明した噴霧燃焼器以外の排気温度調節手段を備えた内燃機関の排気系制御システムに対して適用してもよいし、排気温度取得手段である排気温度センサ９からの排気の温度以外に基づいて排気温度調節手段を制御する内燃機関の排気系制御システムに適用してもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
上記で説明したように、本発明にあっては、内燃機関の排気通路に配置され前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気通路に前記排気浄化手段と直列に配置され前記内燃機関の排気の排気熱を回収する熱回収手段と、前記排気浄化手段及び前記熱回収手段に流入する前記排気の温度を調節する排気温度調節手段と、前記排気浄化手段と前記熱回収手段との間の排気の温度を取得する排気温度取得手段と、を備えるので、一つの排気温度取得手段で、排気浄化手段から排出される排気と、熱回収手段に流入する排気の両方の温度を取得することができることとなり、その取得信号より、排気浄化手段と熱回収手段の温度を正確に得ることができ、排気浄化手段及び熱回収手段の温度を正確に制御することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る噴霧燃焼器の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る噴霧燃焼器に備えられたエアアシスト燃料供給装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る排気冷却ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態に係る吸蔵還元型ＮＯx触媒の還元処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る排気通路切換ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気枝管
３…吸気管
６…排気枝管
７…排気通路
８…吸蔵還元型ＮＯx触媒
９…排気温度センサ
１４…噴霧燃焼器
１４ａ…エアアシスト燃料供給装置
１４ｂ…空気ポンプ
１６…パティキュレート・フィルタ
２１…ＥＣＵ
２５…熱回収器
２６…マフラ
３０…バイパス通路
３１…排気通路切換弁

Claims

内燃機関の排気通路に配置され前記内燃機関の排気を浄化する排気浄化手段と、
前記排気通路に前記排気浄化手段と直列に配置され前記内燃機関の排気の排気熱を回収する熱回収手段と、
前記排気浄化手段及び前記熱回収手段に流入する前記内燃機関の排気の温度を調節する排気温度調節手段と、
前記排気浄化手段と前記熱回収手段との間の前記内燃機関の排気の温度を取得する排気温度取得手段と、
を備え、
前記排気浄化手段は、還元処理により浄化性能が回復する排気浄化触媒とパティキュレート・フィルタとを有し、
前記排気通路には、該排気通路の上流側から前記排気浄化触媒、前記パティキュレート・フィルタ、前記熱回収手段の順番で配置されることを特徴とする内燃機関の排気系制御システム。
前記排気温度取得手段によって取得された前記内燃機関の排気の温度に基づいて前記排気温度調節手段を制御する温度制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気系制御システム。
前記排気温度調節手段は、前記排気通路に空気を導入する空気導入路と、該空気導入路内の空気を前記排気通路側に送出する空気ポンプと、前記送出された空気に燃料を供給するエアアシスト燃料供給装置と、を有し前記排気通路において前記排気浄化手段の上流側に配置された噴霧燃焼器であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気系制御システム。
前記排気温度調節手段は、前記排気通路に空気を導入する空気導入路と、該空気導入路内の空気を前記排気通路側に送出する空気ポンプと、前記送出された空気に燃料を供給するエアアシスト燃料供給装置と、を有し前記排気通路において前記排気浄化手段の上流側に配置された噴霧燃焼器であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気系制御システム。
前記温度制御手段は、前記排気温度取得手段により取得された前記排気温度が所定温度より高い場合には、前記エアアシスト燃料供給装置による燃料供給量をゼロとし、前記空気ポンプにより前記空気導入路内の空気を前記内燃機関の排気に供給するように前記排気温度調節手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気系制御システム。
前記排気浄化手段は、還元処理により浄化性能が回復する排気浄化触媒を有し、該還元処理を実行するときには、前記温度制御手段は、前記噴霧燃焼器をリッチ空燃比で燃焼させるよう制御することを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の排気系制御システム。
前記内燃機関の排気に前記熱回収手段をバイパスさせるバイパス手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの項に記載の内燃機関の排気系制御システム。
前記バイパス手段の作動を制御するバイパス制御手段を更に備え、該バイパス制御手段は、前記排気温度取得手段が取得した前記排気の温度が所定温度以上で、かつ、前記内燃機関の排気の流量が所定流量以上であるときに前記バイパス手段を作動させることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気系制御システム。