JP4962397B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスに含まれる未燃アルコールや未燃アルデヒドなどを凝縮により凝縮液として捕集して、吸気系に再循環させる技術分野に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１には、排気のアルデヒド成分を凝縮することで捕集し、機関の温度に応じて、アルデヒド水溶液を吸気通路へ還流させる制御を行う技術が記載されている。また、特許文献２には、低温始動時に、排気ガスをバイパス通路へ流して冷却器によって冷却し、排気ガス中の水分を凝縮除去して外部に排出する技術が記載されている。その他にも、本発明に関連のある技術が、特許文献３に記載されている。

実開昭６１−７６１０８号公報 実開平４−６５９１５号公報 特開昭６３−２３５６１７号公報

しかしながら、上記した特許文献１乃至３には、排気ガスを冷却して、排気ガス中の未燃成分を凝縮させて捕集すると共に、凝縮液を吸気系に再循環する構成において、排気ガスを効率的に冷却する制御方法や、凝縮液を効率的に再循環する制御方法などについては、具体的に記載されていない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、排気ガスを効率的に冷却すると共に、凝縮液を効率的に再循環する制御を行うことが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関の排気浄化装置は、排気ガス中の燃料の未燃成分を凝縮させることにより、凝縮液として貯蔵タンクに捕集する捕集装置と、前記排気ガスを冷却する冷却装置と、エンジンが始動してから触媒が暖機されるまでの間に、前記冷却装置による前記排気ガスの冷却が実行されるように、前記冷却装置を作動させる制御を行う冷却制御手段と、を備え、前記冷却制御手段は、前記冷却装置の温度が所定温度未満である場合には、前記冷却装置を作動させる制御を行わない。

上記の内燃機関の排気浄化装置は、排気ガスに含まれる未燃アルコールや未燃アルデヒドなどを凝縮により凝縮液として捕集するために好適に利用される。具体的には、捕集装置は、未燃成分を凝縮させて、凝縮液として貯蔵タンクに捕集し、冷却装置は、排気ガスを冷却する。そして、冷却制御手段は、エンジンが始動してから触媒が暖機されるまでの間に、冷却装置による排気ガスの冷却が実行されるように、冷却装置を作動させる制御を行う。つまり、冷却制御手段は、捕集装置による凝縮期間を限定する。これにより、貯蔵タンクのサイズを小さく構成することができると共に、高濃度の有機成分を適切に捕集することができ、また燃費を向上させることができる。
また、冷却制御手段は、冷却装置の温度が所定温度未満である場合には、冷却装置を作動させる制御を行わない。つまり、冷却する必要のないときは、冷却装置の作動を停止する。これにより、燃費を向上させることができると共に、過冷却によるシステムの凍結を防止することができる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記冷却制御手段は、前記貯蔵タンクの凝縮液量が所定値以上である場合には、前記冷却装置を作動させる制御を行わない。これにより、貯蔵タンクから凝縮液があふれて、凝縮液が逆流してしまうことを防止することができる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記冷却制御手段は、前記燃料中の有機成分濃度が所定値未満である場合、又は前記排気ガス中の有機成分濃度が所定値未満である場合には、前記冷却装置を作動させる制御を行わない。この態様では、高有機成分濃度の時のみ、冷却装置を作動する。これにより、燃費を向上させることが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記捕集装置に捕集された未燃成分を、吸気系に再循環させる制御を行う再循環制御手段を更に備える。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記再循環制御手段は、前記エンジンが高負荷である場合に、前記吸気系に再循環させる量を増やす制御を行う。これにより、燃焼温度を効果的に低下させることができ、ＮＯｘ発生を抑制することが可能となると共に、触媒への熱負荷を低減することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記再循環制御手段は、前記エンジンが燃料カット中である場合に、前記吸気系に再循環させる量を増やす制御を行う。この態様によれば、燃焼に影響を与えずに、凝縮液を再循環させることができる。また、再循環により燃焼室温度を効果的に低下させることができ、ＮＯｘ発生を抑制することが可能となると共に、触媒への酸化負荷及び熱負荷を低減することが可能となる。

上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記再循環制御手段は、前記吸気系の負圧が所定値以上である場合に、前記吸気系に再循環させる量を増やす制御を行う。これにより、吸気系の負圧を効果的に低下させることができ、燃料を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたシステムの構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。

吸気通路３には外部から導入された吸気が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する吸気の流量を調整する。エンジン（内燃機関）５は、吸気通路３より供給される空気と燃料との混合気を燃焼させることで、車両における動力を発生する。ここで、エンジン５に供給される燃料は、例えばガソリンその他のアルコール系燃料（アルデヒド、アルコールなど）である。エンジン５における燃焼によって発生した排気ガスは、排気通路６より排出される。

排気通路６には、上流側から順に、第１触媒７、第２触媒８、捕集装置９、マフラー１２が設けられている。第１触媒７は、例えば酸化機能を有するＮＯｘ触媒や酸化触媒などから構成される。第２触媒８は、例えば酸化機能を有する酸化触媒から構成される。第２触媒８は、第１触媒７で浄化しきれなかった未燃成分を酸化させることで、燃料の未燃成分の大気中への放出を抑制する。また、第１触媒７には、第１触媒７の温度（床温）を検出可能に構成された温度センサ２１が設けられている。更に、排気通路６には、排気ガス中の有機成分（例えばアルコール）の濃度を検出可能に構成された濃度センサ２２が設けられている。

捕集装置９は、貯蔵タンク１０を備えており、排気ガス中の燃料の未燃成分を凝縮させて、凝縮液として貯蔵タンク１０に捕集する。具体的には、捕集装置９は、図示のように、排気ガスの流通方向を迂回屈曲させて気液分離が促されるように構成されていると共に、容積膨張によって未燃成分を冷却凝縮させるように構成されている。貯蔵タンク１０には、凝縮液量を検出可能に構成された凝縮液量センサ２３が設けられている。また、貯蔵タンク１０の下方には排出口１０ａが形成されており、排出口１０ａ付近にはフィルタ１０ｂが設けられている。そして、貯蔵タンク１０は、排出口１０ａに再循環通路１４が接続されている。

再循環通路１４は、一端が貯蔵タンク１０に接続されており、他端が吸気通路３に接続されており、貯蔵タンク１０内の凝縮液を吸気系に再循環可能に構成されている。なお、本明細書では、再循環される凝縮液には、液体だけでなく、気化された未燃成分（気体、蒸気）も含むものとする。また、再循環通路１４には、吸気通路３に再循環させる凝縮液量を調整可能なバルブ１５が設けられている。バルブ１５は、後述するＥＣＵ５０によって、開閉や開度などが制御される。更に、再循環通路１４には、未燃成分に含まれる有機成分（例えばアルコール）の濃度を検出可能に構成された濃度センサ２４が設けられている。

更に、捕集装置９には、捕集装置９を通過する排気ガスを冷却する冷却装置１１が設けられている。冷却装置１１は、例えば、内部を流れる冷却水によって排気ガスを冷却可能に構成されている。一例としては、エンジン５の冷却などに用いられる冷却水（エンジン冷却水）が、冷却装置１１に用いられる。冷却装置１１は、ＥＣＵ５０によって、その作動が制御される。つまり、ＥＣＵ５０は、貯蔵タンク１０の冷却に対する制御を行う。例えば、冷却装置１１が冷却水を用いている場合には、ＥＣＵ５０は、冷却水を流すポンプ（電動ポンプ）に対する制御を行う。また、冷却装置１１には、冷却装置１１の温度（例えば冷却装置１１内の冷却水の温度）を検出可能に構成された温度センサ２５が設けられている。

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、冷却装置１１によって排気ガスを冷却する制御や、捕集装置９に捕集された未燃成分を再循環させる制御などを実行する。具体的には、ＥＣＵ５０は、温度センサ２１、２５、濃度センサ２２、２４、及び凝縮液量センサ２３の少なくともいずれかから供給される検出信号に基づいて、冷却装置１１及びバルブ１５に対して制御信号を供給することで、このような制御を実行する。以上のように、ＥＣＵ５０は、本発明における冷却制御手段及び再循環制御手段として機能する。

［制御方法］
以下で、ＥＣＵ５０が行う制御の実施例について説明する。

（第１実施例）
第１実施例に係る制御方法について説明する。第１実施例では、ＥＣＵ５０は、排気ガスが効率的に冷却されるように、冷却装置１１に対する制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン５が始動してから触媒が暖機（具体的には第１触媒７の暖機）されるまでの間に、冷却装置１１によって排気ガスの冷却が実施されるように、冷却装置１１に対する制御を行う。つまり、ＥＣＵ５０は、捕集装置９による凝縮期間を限定する。これにより、貯蔵タンク１０のサイズを小さく構成することができると共に、高濃度の有機成分を適切に捕集することができ、燃費を向上させることができる。

また、第１実施例では、ＥＣＵ５０は、冷却装置１１の温度が所定温度未満である場合には、冷却装置１１を作動しない。つまり、ＥＣＵ５０は、冷却する必要のないときは、冷却装置１１の作動を停止する。これにより、燃費を向上させることができると共に、過冷却によるシステムの凍結を防止することができる。更に、第１実施例では、ＥＣＵ５０は、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値以上である場合には、冷却装置１１を作動しない。これにより、貯蔵タンク１０から凝縮液があふれて、凝縮液が逆流してしまうことを防止することができる。

図２は、第１実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理は、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、当該処理は、イグニッションがオンにされた後に実行されるものとする。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、触媒温度が所定温度未満であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、温度センサ２１から供給される検出信号に基づき、第１触媒７の温度が所定温度未満であるか否かを判定する。この判定に用いる所定温度は、例えば、暖機している状態における第１触媒７の温度に設定される。つまり、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ５０は、第１触媒７が暖機していないか否かの判定を行う。触媒温度が所定温度未満である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。この場合には、第１触媒７が暖機していないと言えるため、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させるために冷却装置１１を作動させるべく、ステップＳ１０２以降の処理を行う。これに対して、触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、第１触媒７が暖機していると言えるため、未燃成分を第１触媒７及び第２触媒８によって適切に浄化できると考えられる。よって、冷却装置１１を作動させる必要はないと言えるので、冷却装置１１を作動させる処理を行わない。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５０は、燃料の始動増量が有るか否かを判定する。始動増量が有る場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。この場合には、始動増量により未燃成分も増加することが考えられるため、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させるために冷却装置１１を作動させるべく、ステップＳ１０３以降の処理を行う。これに対して、始動増量が無い場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、未燃成分は増加しないものと考えられるため、冷却装置１１を作動させる必要はないと言えるので、冷却装置１１を作動させる処理を行わない。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ５０は、凝縮液量センサ２３から供給される検出信号に基づき、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値未満であるか否かを判定する。この判定に用いる所定値は、例えば、貯蔵タンク１０から凝縮液があふれるおそれのある凝縮液量に設定される。凝縮液量が所定値未満である場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、凝縮液があふれる可能性はかなり低いため、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させるために冷却装置１１を作動させるべく、ステップＳ１０４以降の処理を行う。これに対して、凝縮液量が所定値以上である場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、貯蔵タンク１０から凝縮液があふれて、凝縮液が逆流してしまうことを防止することを優先するため、冷却装置１１を作動させる処理を行わない。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ５０は、温度センサ２５から供給される検出信号に基づき、冷却装置１１の温度が所定温度以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定温度は、例えば、冷却装置１１によって排気ガスを冷却する必要がないような冷却装置１１の温度（言い換えると、冷却装置１１によって排気ガスを冷却した場合に、過冷却が生じる可能性があるような温度）に設定される。冷却装置１１の温度が所定温度以上である場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、過冷却によるシステムの凍結などの不具合が生じる可能性は低いため、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させるべく、ＥＣＵ５０は、冷却装置１１の作動を開始する（ステップＳ１０５）。そして、処理はステップＳ１０６に進む。これに対して、冷却装置１１の温度が所定温度未満である場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０６に進む。この場合には、冷却装置１１によって排気ガスを冷却する必要がないと言えるため、又は、過冷却によるシステムの凍結などを防止することを優先するため、冷却装置１１を作動させる処理を行わない。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ５０は、捕集装置９に捕集された未燃成分が再循環されないように、バルブ１５を閉に設定する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ＥＣＵ５０は、エンジン５が始動したか否かを判定する。エンジン５が始動している場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０８に進む。これに対して、エンジン５が始動していない場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、エンジン５が始動していないため、ＥＣＵ５０は、冷却装置１１によって排気ガスの冷却を実施しない。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ５０は、前述したステップＳ１０３の処理と同様に、凝縮液量センサ２３から供給される検出信号に基づき、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値未満であるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ５０は、貯蔵タンク１０から凝縮液があふれてしまうような凝縮液量でないか否かを判定する。凝縮液量が所定値未満である場合（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、温度センサ２１から供給される検出信号に基づき、第１触媒７の暖機が完了しているか否かの判定を行う。第１触媒７の暖機が完了していない場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に戻り再度判定を行う。このように、凝縮液量が所定値以上となるまで、若しくは第１触媒７の暖機が完了するまで、ステップＳ１０８、Ｓ１０９の判定を繰り返すことで、ＥＣＵ５０は、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させるべく、冷却装置１１による排気ガスの冷却を継続する。

これに対して、凝縮液量が所定値以上となった場合（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、若しくは第１触媒７の暖機が完了した場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、冷却装置１１を作動させるべきではない状態であると言えるので、若しくは冷却装置１１を作動させる必要はない状態であると言えるので、ＥＣＵ５０は、冷却装置１１によって排気ガスの冷却を実施しない（冷却を実施している場合には、冷却を中止する）。

以上説明した第１実施例によれば、捕集装置９による凝縮期間を限定することで、貯蔵タンク１０のサイズを小さく構成することができると共に、高濃度の有機成分を適切に捕集することができ、また、燃費を向上させることができる。また、冷却装置１１の温度が所定温度未満である場合に冷却装置１１を作動しないことで、燃費を向上させることができると共に、過冷却によるシステムの凍結を防止することができる。更に、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値以上である場合に冷却装置１１を作動しないことで、貯蔵タンク１０から凝縮液があふれて、凝縮液が逆流してしまうことを防止することができる。

（第２実施例）
次に、第２実施例に係る制御方法について説明する。第２実施例では、ＥＣＵ５０は、燃料中の有機成分濃度が所定値未満である場合、又は排気ガス中の有機成分濃度が所定値未満である場合に、冷却装置１１を作動しない点で、第１実施例と異なる。つまり、第２実施例では、ＥＣＵ５０は、高有機成分濃度の時のみ、冷却装置１１を作動する。これにより、燃費を向上させることが可能となる。

図３は、第２実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理も、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、当該処理は、イグニッションがオンにされた後に実行されるものとする。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０７の処理は、前述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理と同様であり、ステップＳ２０９、Ｓ２１０の処理は、前述したステップＳ１０８、Ｓ１０９の処理と同様であるため、その説明を省略する（図２参照）。ここでは、ステップＳ２０８の処理のみ説明を行う。

ステップＳ２０８では、ＥＣＵ５０は、濃度センサ２２から供給される検出信号に基づき、排気ガス中の有機成分濃度（例えばアルコールの濃度）が所定値以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定値は、例えば、冷却装置１１を作動させて、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させる必要があるような有機成分濃度に設定される。有機成分濃度が所定値以上である場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、ＥＣＵ５０は、前述したステップＳ１０８と同様に、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値未満であるか否かを判定する。つまり、ＥＣＵ５０は、貯蔵タンク１０から凝縮液があふれてしまうような凝縮液量でないか否かを判定する。凝縮液量が所定値未満である場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、前述したステップＳ１０９と同様に、第１触媒７の暖機が完了しているか否かの判定を行う。第１触媒７の暖機が完了していない場合（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０８に戻り再度判定を行う。このように、有機成分濃度が所定値以上未満となるまで、或いは凝縮液量が所定値以上となるまで、若しくは第１触媒７の暖機が完了するまで、ステップＳ２０８〜Ｓ２１０の判定を繰り返すことで、ＥＣＵ５０は、未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させるべく、冷却装置１１による排気ガスの冷却を継続する。

これに対して、有機成分濃度が所定値以上未満である場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、或いは凝縮液量が所定値以上である場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、若しくは第１触媒７の暖機が完了している場合（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、冷却装置１１を作動させる必要はない状態であると言えるので、若しくは冷却装置１１を作動させるべきではない状態であると言えるので、ＥＣＵ５０は、冷却装置１１によって排気ガスの冷却を実施しない（冷却を実施している場合には、冷却を中止する）。

以上説明した第２実施例によれば、高有機成分濃度の時のみ、冷却装置１１を作動することで、燃費を向上させることが可能となる。

なお、上記したステップＳ２０８では、排気ガス中の有機成分濃度に基づいて判定を行う例を示したが、このような判定の代わりに、若しくはこのような判定と共に、燃料中の有機成分濃度（例えばアルコールの濃度）に基づいて判定を行っても良い。つまり、濃度センサ２４から供給される検出信号に基づき、冷却装置１１を作動させて未燃成分を捕集装置９によって効率的に捕集させる必要があるような有機成分濃度であるか否かの判定を行っても良い。

（第３実施例）
次に、第３実施例に係る制御方法について説明する。前述した第１及び第２実施例では、冷却装置１１によって排気ガスを冷却する制御を示したが、第３実施例では、ＥＣＵ５０は、捕集装置９に捕集された未燃成分を再循環させる制御を行う。つまり、第３実施例では、凝縮液が効率的に再循環されるように、バルブ１５に対する制御を行う点で、第１及び第２実施例と異なる。具体的には、第３実施例では、ＥＣＵ５０は、エンジン５が高負荷である場合に、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行う。これにより、燃焼温度を効果的に低下させることができ、ＮＯｘ発生を抑制することが可能となると共に、第１触媒７及び第２触媒８への熱負荷を低減することが可能となる。

図４は、第３実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理も、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ３０１では、ＥＣＵ５０は、エンジン５の始動後であるか否かを判定する。エンジン５の始動後である場合（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０２に進む。この場合には、凝縮液を再循環させるべく、ステップＳ３０２以降の処理を行う。これに対して、エンジン５の始動後でない場合（ステップＳ３０１；Ｎｏ）、凝縮液を再循環させる必要はないので、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ５０は、凝縮液量センサ２３から供給される検出信号に基づき、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定値は、例えば、貯蔵タンク１０に貯蔵された凝縮液を再循環させる必要があるような凝縮液量に設定される。凝縮液量が所定値以上である場合（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０３に進む。この場合には、凝縮液を再循環させるべく、ステップＳ３０３以降の処理を行う。これに対して、凝縮液量が所定値未満である場合（ステップＳ３０２；Ｎｏ）、凝縮液を再循環させる必要はないので、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ５０は、エンジン５の冷却水の温度（冷却水温）が所定温度以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定温度は、例えば、有機成分の臨界温度以上の冷却水温に設定される。冷却水温が所定温度以上である場合（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０４に進む。この場合には、凝縮液を再循環させるべく、ステップＳ３０４以降の処理を行う。これに対して、冷却水温が所定温度未満である場合（ステップＳ３０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ３０２に戻る。この場合には、冷却水温が低すぎるため、未燃成分を気化させるに至らないおそれがあるので、凝縮液を再循環させる処理を行わない。

ステップＳ３０４では、ＥＣＵ５０は、触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、温度センサ２１から供給される検出信号に基づき、第１触媒７の温度が所定温度以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定温度は、例えば、暖機している状態における第１触媒７の温度に設定される。つまり、ステップＳ３０４では、ＥＣＵ５０は、第１触媒７が暖機しているか否かの判定を行う。触媒温度が所定温度以上である場合（ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０５に進む。この場合には、第１触媒７が暖機していると言えるため、再循環させた凝縮液を第１触媒７及び第２触媒８によって適切に浄化させることができると考えられるので、凝縮液を再循環させる処理を開始する。具体的には、ＥＣＵ５０は、バルブ１５を開に制御する（ステップＳ３０５）。この場合、ＥＣＵ５０は、バルブ１５の開度を小に設定する。なお、ステップＳ３０５においてバルブ１５に対して設定する開度は、通常設定すべき開度として予め設定されている。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ３０６に進む。

これに対して、触媒温度が所定温度未満である場合（ステップＳ３０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ３０２に戻る。この場合には、再循環させた凝縮液を第１触媒７及び第２触媒８によって適切に浄化させることができない可能性があるため、凝縮液を再循環させる処理を行わない。以上説明したように、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４の処理を繰り返すことで、凝縮液量が所定値以上であるという条件、冷却水温が所定温度以上であるという条件、及び触媒温度が所定温度以上であるという条件の全てが満たされた場合にのみ、凝縮液を再循環させる処理を行う。

次に、ステップＳ３０６では、ＥＣＵ５０は、前述したステップＳ３０２の処理と同様に、凝縮液量センサ２３から供給される検出信号に基づき、貯蔵タンク１０の凝縮液量が所定値以上であるか否かを判定する。ここでは、凝縮液を再循環させる処理を実行したことにより（即ちバルブ１５を開に設定したことにより）、再循環させる必要がないような凝縮液量となっていないか否かを判定している。凝縮液量が所定値以上である場合（ステップＳ３０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０７に進む。この場合には、再循環させる処理を継続すべく、ステップＳ３０７以降の処理を行う。これに対して、凝縮液量が所定値未満である場合（ステップＳ３０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ３０９に進む。この場合には、凝縮液を再循環させる必要はないと言えるので、再循環させる処理を終了する。具体的には、ＥＣＵ５０は、バルブ１５を開から閉に設定する（ステップＳ３０９）。そして、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ３０７では、ＥＣＵ５０は、エンジン５の運転状態が高負荷であるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン５の負荷が、予め定めた所定値以上であるか否かを判定する。高負荷である場合（ステップＳ３０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３０８に進む。この場合には、ＥＣＵ５０は、再循環させた凝縮液によって燃焼温度を効率的に低下させることなどを図り、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、バルブ１５の開度を大に設定する（ステップＳ３０８）。つまり、ステップＳ３０５で設定したバルブ１５の開度よりも大きな開度に設定する。そして、処理はステップＳ３０６に戻る。これに対して、高負荷でない場合（ステップＳ３０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ３０５に戻る。この場合には、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行わない。つまり、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３０５で設定されたバルブ１５の開度を維持する。

以上説明した第３実施例によれば、高負荷である場合に再循環させる凝縮液の量を増やすことで、燃焼温度を適切に低下させることができ、ＮＯｘ発生を抑制することが可能となると共に、第１触媒７及び第２触媒８への熱負荷を低減することが可能となる。

なお、第３実施例に係る制御方法と、前述した第１実施例及び／又は第２実施例に係る制御方法とを組み合わせて実行しても良い。具体的には、第１及び第２実施例で示したように、エンジン５が始動してから触媒が暖機されるまでの間に、排気ガスが効率的に冷却されるように制御を行い、触媒が暖機された後に、第３実施例で示したように、凝縮液が効率的に再循環されるように制御（具体的には、再循環させる凝縮液の量を増やす制御）を行うことができる。

（第４実施例）
次に、第４実施例に係る制御方法について説明する。第４実施例でも、前述した第３実施例と同様に、凝縮液が効率的に再循環されるようにバルブ１５に対する制御を行う。しかしながら、第３実施例では、エンジン５が高負荷である場合に、再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行っていたが、第４実施例では、エンジン５が燃料カット（Ｆ／Ｃ）中である場合に、再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行う。このような第４実施例によれば、燃焼に影響を与えずに、凝縮液を再循環させることができる。また、再循環により燃焼室温度を効果的に低下させることができ、ＮＯｘ発生を抑制することが可能となると共に、第１触媒７及び第２触媒８への酸化負荷及び熱負荷を低減することが可能となる。

図５は、第４実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理も、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、ステップＳ４０１〜Ｓ４０６の処理、及びステップＳ４０８、Ｓ４０９の処理は、それぞれ、前述したステップＳ３０１〜Ｓ３０６の処理、及びステップＳ３０８、Ｓ３０９の処理と同様であるため、その説明を省略する（図４参照）。ここでは、ステップＳ４０７の処理のみ説明を行う。

ステップＳ４０７では、ＥＣＵ５０は、エンジン５が燃料カットの制御を実行中であるか否かを判定する。燃料カット中である場合（ステップＳ４０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４０８に進む。この場合には、ＥＣＵ５０は、再循環させた凝縮液によって燃料室温度を効果的に低下させることや第１触媒７などへの酸化負荷を効果的に低下させることなどを図り、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、バルブ１５の開度を大に設定する（ステップＳ４０８）。つまり、ステップＳ４０５で設定したバルブ１５の開度よりも大きな開度に設定する。そして、処理はステップＳ４０６に戻る。これに対して、燃料カット中でない場合（ステップＳ４０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ４０５に戻る。この場合には、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行わない。つまり、ＥＣＵ５０は、ステップＳ４０５で設定されたバルブ１５の開度を維持する。

以上説明した第４実施例によれば、燃料カット中に再循環させる凝縮液の量を増やすことで、燃焼に影響を与えずに再循環させることができる。また、再循環により燃焼室温度を効果的に低下させることができ、ＮＯｘ発生を抑制することが可能となると共に、第１触媒７及び第２触媒８への酸化負荷及び熱負荷を低減することが可能となる。

なお、第４実施例に係る制御方法と、前述した第３実施例に係る制御方法とを組み合わせて実行しても良い。具体的には、高負荷、及び燃料カット中のうちの少なくともいずれかの条件が成立した場合に、再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行うことができる。つまり、燃料カット中だけでなく、高負荷である場合にも、再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行うことができる。

また、第４実施例に係る制御方法と、前述した第１実施例及び／又は第２実施例に係る制御方法とを組み合わせて実行しても良い。具体的には、第１及び第２実施例で示したように、エンジン５が始動してから触媒が暖機されるまでの間に、排気ガスが効率的に冷却されるように制御を行い、触媒が暖機された後に、第４実施例で示したように、凝縮液が効率的に再循環されるように制御（具体的には、再循環させる凝縮液の量を増やす制御）を行うことができる。

（第５実施例）
次に、第５実施例に係る制御方法について説明する。第５実施例でも、前述した第３及び第４実施例と同様に、凝縮液が効率的に再循環されるようにバルブ１５に対する制御を行う。しかしながら、第５実施例では、エンジン５の吸気系の負圧（ピストンの負圧）が高い場合に、再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行う点で、第３及び第４実施例と異なる。このような第５実施例によれば、吸気系の負圧を効果的に低下させることができ、燃料を向上させることが可能となる。

図６は、第５実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。当該処理も、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。なお、ステップＳ５０１〜Ｓ５０６の処理、及びステップＳ５０８、Ｓ５０９の処理は、それぞれ、前述したステップＳ３０１〜Ｓ３０６の処理、及びステップＳ３０８、Ｓ３０９の処理と同様であるため、その説明を省略する（図４参照）。ここでは、ステップＳ５０７の処理のみ説明を行う。

ステップＳ５０７では、ＥＣＵ５０は、吸気系の負圧（ピストンの負圧）が所定値以上であるか否かを判定する。この判定に用いる所定値は、例えば、再循環させる凝縮液の量を増やすことで、ピストンの負圧を低下させることが望ましい負圧に設定される。負圧が所定値以上である場合（ステップＳ５０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ５０８に進む。この場合には、ＥＣＵ５０は、再循環させた凝縮液によって吸気系の負圧を効率的に低下させることを図り、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、バルブ１５の開度を大に設定する（ステップＳ５０８）。つまり、ステップＳ５０５で設定したバルブ１５の開度よりも大きな開度に設定する。そして、処理はステップＳ５０６に戻る。これに対して、負圧が所定値未満である場合（ステップＳ５０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ５０５に戻る。この場合には、吸気系に再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行わない。つまり、ＥＣＵ５０は、ステップＳ５０５で設定されたバルブ１５の開度を維持する。

以上説明した第５実施例によれば、吸気系の負圧が高い場合に再循環させる凝縮液の量を増やすことで、吸気系の負圧を効果的に低下させることができ、燃料を向上させることが可能となる。

なお、第５実施例に係る制御方法と、前述した第３実施例及び／又は第４実施例に係る制御方法とを組み合わせて実行しても良い。具体的には、高負荷、燃料カット中、及び吸気系の負圧が所定値以上のうちの少なくともいずれかの条件が成立した場合に、再循環させる凝縮液の量を増やす制御を行うことができる。

また、第５実施例に係る制御方法と、前述した第１実施例及び／又は第２実施例に係る制御方法とを組み合わせて実行しても良い。具体的には、第１及び第２実施例で示したように、エンジン５が始動してから触媒が暖機されるまでの間に、排気ガスが効率的に冷却されるように制御を行い、触媒が暖機された後に、第５実施例で示したように、凝縮液が効率的に再循環されるように制御（具体的には、再循環させる凝縮液の量を増やす制御）を行うことができる。

本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたシステムの概略構成図を示す。 第１実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。 第２実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。 第３実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。 第４実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。 第５実施例に係る制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

３ 吸気通路
５ エンジン
６ 排気通路
７ 第１触媒
８ 第２触媒
９ 捕集装置
１０ 貯蔵タンク
１１ 冷却装置
１４ 再循環通路
１５ バルブ
２１、２５ 温度センサ
２２、２４ 濃度センサ
２３ 凝縮液量センサ
５０ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 排気ガス中の燃料の未燃成分を凝縮させることにより、凝縮液として貯蔵タンクに捕集する捕集装置と、
   前記排気ガスを冷却する冷却装置と、
   エンジンが始動してから触媒が暖機されるまでの間に、前記冷却装置による前記排気ガスの冷却が実行されるように、前記冷却装置を作動させる制御を行う冷却制御手段と、を備え、
   前記冷却制御手段は、前記冷却装置の温度が所定温度未満である場合には、前記冷却装置を作動させる制御を行わないことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記冷却制御手段は、前記貯蔵タンクの凝縮液量が所定値以上である場合には、前記冷却装置を作動させる制御を行わない請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記冷却制御手段は、前記燃料中の有機成分濃度が所定値未満である場合、又は前記排気ガス中の有機成分濃度が所定値未満である場合には、前記冷却装置を作動させる制御を行わない請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記捕集装置に捕集された未燃成分を、吸気系に再循環させる制御を行う再循環制御手段を更に備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記再循環制御手段は、前記エンジンが高負荷である場合に、前記吸気系に再循環させる量を増やす制御を行う請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記再循環制御手段は、前記エンジンが燃料カット中である場合に、前記吸気系に再循環させる量を増やす制御を行う請求項４又は５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記再循環制御手段は、前記吸気系の負圧が所定値以上である場合に、前記吸気系に再循環させる量を増やす制御を行う請求項４乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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