JP2008151103A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気に添加された燃料がＥＧＲ通路を通って吸気通路へ回り込むことを抑制する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒１８及びフィルタ１９と、酸化触媒１８及びフィルタ１９を排気流れ方向でまたぐ排気通路に形成された複数の排気流通経路２１，２２と、排気流通経路２１を流通する排気であって酸化触媒１８の上流側の排気に燃料を添加する燃料添加ノズル１１と、排気流通経路２２を流通する排気をフィルタ１９の下流側から内燃機関の吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ通路３１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。

ターボチャージャのタービンの下流に配置された排気浄化手段よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込みターボチャージャのコンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２０００−１４５５０１号公報 特開２００４−０９２５１２号公報 特開２００４−１７６５５４号公報

ところで、排気浄化手段の性能を回復させるために、排気浄化手段の上流側の排気に燃料が添加される。この排気に添加された燃料は、排気浄化手段をすり抜け、低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路へ回り込む場合がある。そして、吸気通路へ回り込んだ燃料は、内燃機関に供給される吸気に混入して吸気酸素濃度やＨＣ濃度を変化させてしまうため、燃料が混入した吸気を取り込む内燃機関ではトルク変動が生じる場合がある。

本発明の目的は、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気に添加された燃料がＥＧＲ通路を通って吸気通路へ回り込むことを抑制する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置された排気浄化手段と、
前記排気浄化手段を排気流れ方向でまたぐ排気通路に形成された複数の排気流通経路と、
前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気であって前記排気浄化手段の上流側の前記排気に燃料を添加する燃料添加手段と、
前記複数の排気流通経路のうち他方を流通する排気を前記排気浄化手段の下流側から内燃機関の吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システムである。

本発明の構成によると、複数の排気流通経路のうち一方には、燃料添加手段から添加された燃料を含む排気が流通し、複数の排気流通経路のうち他方には、燃料添加手段から燃料が添加されず燃料を含まない排気が流通する。

そして、複数の排気流通経路のうち一方は、排気浄化手段の下流が排気通路を経て外部へつながっているので、燃料を含む排気は排気浄化手段で排気浄化手段の性能を回復させて大気に放出される。

これに対し、複数の排気流通経路のうち他方は、排気浄化手段の下流がＥＧＲ通路につながっているので、燃料を含まない排気はＥＧＲ通路を経て吸気通路に還流される。そして、この還流の際、排気に燃料が含まれないことから燃料が吸気通路に回り込まない。よって、内燃機関に供給される吸気に燃料が混入し難く、吸気の吸気酸素濃度やＨＣ濃度が変化し難いため、この吸気を取り込んでも内燃機関ではトルク変動が抑制できる。

また、複数の排気流通経路のうち他方を流通する排気には、ＮＯｘが含まれているが、この排気は吸気通路に還流されるため、ＮＯｘが大気に放出されてしまうこともない。

前記複数の排気流通経路のうち一方と他方とを仕切る整流板を備えるとよい。

本発明の構成によると、排気が複数の排気流通経路のうち一方と他方とに入り混じることなく、それぞれの排気流通経路を流通できる。

前記整流板は筒状であり、前記複数の排気流通経路のうち一方と他方とを前記整流板の内径側と外径側とに仕切るとよい。

本発明の構成によると、排気が複数の排気流通経路のうち一方と他方とに入り混じることなく、排気が整流板の内径側と外径側とに別れ、それぞれの排気流通経路を流通できる。

前記複数の排気流通経路のうち一方が前記整流板の内径側であり、前記複数の排気流通経路のうち他方が前記整流板の外径側であるとよい。

本発明の構成によると、燃料を含む排気が整流板の内径側を流通し、当該排気に含まれる燃料が排気浄化手段で化学反応した際の温度上昇が外気によって冷却され難いので、排気浄化手段の整流板の内径側についての床温の低下が抑制できる。

前記燃料添加手段を中央に配置する壁面であって前記整流板の内径側である前記複数の排気流通経路のうち一方の入口に対向する壁面を、排気流れ方向下流に向けて中央が突出する凸形状に設けるとよい。

本発明の構成によると、整流板の内径側である複数の排気流通経路のうち一方の入口と燃料添加手段とを接近させ、燃料添加手段から添加される燃料が複数の排気流通経路のうち他方へ流出することを抑制できる。

また、壁面の凸形状の凸量を調整することにより、整流板の内径側である複数の排気流通経路のうち一方への排気流量を調整できる。

前記複数の排気流通経路のうち一方が前記整流板の外径側であり、前記複数の排気流通経路のうち他方が前記整流板の内径側であるとよい。

本発明の構成によると、燃料を含む排気が整流板の外径側を流通し、当該排気に含まれる燃料が排気浄化手段で化学反応した際の温度上昇で、整流板の外径側の排気浄化手段を暖め、さらにその熱が伝播して整流板の内径側の排気浄化手段も暖めるので、排気浄化手段全体についての床温の低下が抑制できる。

前記整流板の外径側である前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気を旋回させる導風手段を備えるとよい。

本発明の構成によると、整流板の外径側である複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気が旋回し、整流板の外径側全体に燃料を含む排気を供給できる。

前記燃料添加手段は、前記排気浄化手段よりも上流側の前記整流板の外周面に向かって燃料を添加するとよい。

本発明の構成によると、排気に添加される燃料は、整流板の外周面に衝突し、整流板の外周に沿って移動しながら排気浄化手段に流入し、整流板の外径側で広域的に分布することができる。

前記排気浄化手段は、排気流れ方向に直列に２つ並び２段の上流側排気浄化手段と下流側排気浄化手段とで構成されるとよい。

本発明の構成によると、２つの排気浄化手段が並び、排気をより良く浄化できる。

前記整流板は、前記上流側排気浄化手段と前記下流側排気浄化手段との間にも備えられるとよい。

本発明の構成によると、前記上流側排気浄化手段と前記下流側排気浄化手段との間で排気が複数の排気流通経路のうち一方と他方とに入り混じることなく、それぞれの排気流通経路を流通できる。

前記排気浄化手段の前記複数の排気流通経路のうち一方の排気が流通する部位に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持するとよい。

本発明の構成によると、排気浄化手段の複数の排気流通経路のうち他方の排気が流通する部位には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持しないので、触媒担持量を低減できる。

前記排気浄化手段の前記整流板の内径側の排気が流通する部位の細孔径を、前記整流板の外径側の排気が流通する部位の細孔径よりも細かくするとよい。

本発明の構成によると、排気浄化手段の整流板の内径側のＰＭ捕捉率を高めることができ、排気浄化手段の整流板の内径側の床温が低下し難いことからＰＭ酸化除去処理においては補足したＰＭを効率よく除去できる。

前記排気浄化手段よりも下流側の前記整流板に、凝縮水を排出させる排出孔を設けるとよい。

本発明の構成によると、複数の排気流通経路のうち他方に溜まる凝縮水を排出孔から複数の排気流通経路のうち一方に排出でき、さらにそこから外部へ排出できる。これにより、凝縮水が複数の排気流通経路のうち他方からＥＧＲ通路を経て吸気通路へ流入してしまうことを抑制できる。

前記排気浄化手段よりも下流の前記排気通路に配置され、前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁と、前記ＥＧＲ通路と前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路との間を接続するバイパス通路と、を備え、前記燃料添加手段により燃料を添加する場合に、前記排気絞り弁を閉じ側に制御し、排気を前記複数の排気流通経路のうち他方から前記ＥＧＲ通路及び前記バイパス通路を通過させて前記排気通路へ流出させるとよい。

本発明の構成によると、燃料添加手段により燃料を添加する場合に、排気絞り弁を閉じ側に制御することにより、複数の排気流通経路のうち一方に排気を閉じ込めることができる。このため、排気通路を流通する排気の流速が速い時であっても、燃料添加手段により燃料を添加することで、燃料の消費量を少なくして、複数の排気流通経路のうち一方では空燃比を好適にリッチにできたり、所定温度へ好適に昇温できたりする。

また、排気絞り弁を閉じ側に制御する場合には、排気の流れを滞らせてしまい、排気抵抗が上昇して機関出力の低下を招いてしまう。しかし、本発明の構成によると、排気絞り弁を閉じ側に制御する場合に、排気を複数の排気流通経路のうち他方からＥＧＲ通路及びバイパス通路を通過させて排気通路へ流出させる。これにより、排気の流れを滞らせず、排気抵抗の上昇を抑制して機関出力の低下を抑制できる。

前記バイパス通路に当該バイパス通路を流通する排気の流量を調節する開閉弁を備え、前記燃料添加手段により燃料を添加し、前記排気絞り弁を閉じ側に制御した場合に、前記開閉弁を開弁させるとよい。

排気絞り弁を閉じ側に制御する場合に、排気を複数の排気流通経路のうち他方からＥＧＲ通路及びバイパス通路を通過させて排気通路へ流出させる。このため、バイパス通路に設けられた開閉弁を開弁する必要があるのは、燃料添加手段により燃料を添加し、排気絞り弁を閉じ側に制御したときだけである。そこで、燃料添加手段により燃料を添加し、排気絞り弁を閉じ側に制御した場合に、開閉弁を開弁させる。これにより、余計にバイパス通路を開放し、例えば、燃料添加手段による燃料添加が終了し、排気絞り弁を開き側に制御した場合に、燃料添加され排気絞り弁を通過した排気がバイパス通路に流入することを防止できる。これにより、この排気はバイパス通路及びＥＧＲ通路を経て吸気通路に回り込まない。

前記ＥＧＲ通路に当該ＥＧＲ通路を流通する排気の流量を調節するＥＧＲ弁を備え、前記燃料添加手段によるＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加が終了し、前記排気絞り弁を開き側に制御した場合に、前記複数の排気流通経路のうち一方から下流の前記排気通路へ硫黄成分が排出されている間、前記ＥＧＲ弁を閉弁させると共に前記排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させるとよい。

燃料添加手段によるＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加が終了し、排気絞り弁を開き側に制御した場合には、硫黄成分を含む排気がバイパス通路に流入し、バイパス通路及びＥＧＲ通路を経て吸気通路に回り込むおそれがある。しかし、本発明の構成によると、燃料添加手段によるＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加が終了し、排気絞り弁を開き側に制御した場合に、複数の排気流通経路のうち一方から下流の排気通路へ硫黄成分が排出されている間、ＥＧＲ弁を閉弁させることにより、硫黄成分を含む排気がＥＧＲ通路から吸気通路に流入することを防止できる。これにより、硫黄成分を含む排気はバイパス通路及びＥＧＲ通路を経て吸気通路に回り込まない。

また、ＥＧＲ弁を閉弁すると、内燃機関に供給すべきＥＧＲガス量が不足するおそれがある。しかし、本発明の構成によると、ＥＧＲ弁を閉弁させる場合に、排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させることにより、内燃機関に供給すべきＥＧＲガス量を補っている。ここで、「排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させる」方法としては、例えば、高圧ＥＧＲ通路を用いたＥＧＲ運転や、内部ＥＧＲ運転が挙げられる。

本発明によると、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気に添加された燃料がＥＧＲ通路を通って吸気通路へ回り込むことを抑制できる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システム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である。

図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。

内燃機関１に接続された吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが配置されている。また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。この第１スロットル弁６は、電動アクチュエータにより開閉される。第１スロットル弁６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気（新気）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が配置されている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量（新気量）が測定される。

コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が配置されている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調整する第２スロットル弁９が設けられている。この第２スロットル弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。

一方、内燃機関１に接続された排気通路４の途中には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが配置されている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４には、排気浄化装置１０が配置されている。

この排気浄化装置１０には、排気に燃料を添加する燃料添加ノズル１１が配置されている。この燃料添加ノズル１１が本発明の燃料添加手段に相当する。

また、排気浄化装置１０よりも下流の排気通路４には、該排気通路４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１２が設けられている。この排気絞り弁１２は、電動アクチュエータにより開閉される。

そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、及び低圧ＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、排気浄化装置１０の下流側部位と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１スロットル弁６よりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で内燃機関１へ送り込まれる。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を流通して還流される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。この低圧ＥＧＲ通路３１が本発明のＥＧＲ通路に相当する。

また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調節する。

さらに、低圧ＥＧＲクーラ３３は、該低圧ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の機関冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。また、低圧ＥＧＲクーラ３３は、機関冷却水が低圧ＥＧＲガスよりも低温の場合には、低
圧ＥＧＲガスによって逆に機関冷却水を暖めることもできる。

一方、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路３へ還流させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、及び高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で内燃機関１へ送り込まれる。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を流通して還流される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。

また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調節する。

以上述べ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であるＥＣＵ１３が併設されている。このＥＣＵ１３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。

ＥＣＵ１３には、エアフローメータ７、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５、及び機関回転速度を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１３に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１３には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、燃料添加ノズル１１、排気絞り弁１２、低圧ＥＧＲ弁３２、及び高圧ＥＧＲ弁４２の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１３によりこれらの機器が制御される。

次に実施例１に係る排気浄化装置１０について図２を参照して説明する。

排気浄化装置１０には、外壁１７に囲まれて、上流側の酸化触媒１８と、下流側のパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１９と、が配置されている。酸化触媒１８は、排気に添加された燃料によって昇温させられる。フィルタ１９は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。酸化触媒１８が本発明の上流側排気浄化手段に相当し、フィルタ１９が本発明の下流側排気浄化手段に相当する。またこれら酸化触媒１８、フィルタ１９が総じて本発明の排気浄化手段に相当する。さらに、フィルタ１９には吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒という。）や他の触媒を担持させておいてもよい。

排気浄化装置１０内では、酸化触媒１８及びフィルタ１９をまたいで円筒形状の整流板２０ａ，２０ｂが配置されている。そして、これらの整流板２０ａ，２０ｂによって、排気浄化装置１０内において、内径側排気流通経路２１と、外径側排気流通経路２２と、が形成されている。各整流板２０ａ，２０ｂは、内径側排気流通経路２１と外径側排気流通経路２２との間で排気が入り混じることを防止し、排気が各排気流通経路２１，２２をそれぞれ流通するようにしている。

そして、燃料添加ノズル１１から燃料が添加される内径側排気流通経路２１は、フィルタ１９の下流においてそのまま排気通路４へつながっている。一方、燃料添加ノズル１１から燃料を添加されない外径側排気流通経路２２は、フィルタ１９の下流が整流板２０ｂで排気通路４から仕切られ、外壁１７を越えて接続された低圧ＥＧＲ通路３１へつながっている。

ここで、内径側排気流通経路２１の酸化触媒１８よりも上流側に、酸化触媒１８の上流側の排気に燃料を添加する燃料添加ノズル１１が配置されている。このため、燃料添加ノズル１１から内径側排気流通経路２１の排気に燃料が添加されると、上流側の酸化触媒１８を昇温でき、下流側のフィルタ１９ではフィルタ１９の性能を回復させる処理としてＰＭ酸化除去処理が実行できる。このようなフィルタ１９の性能を回復させる処理が本発明の排気浄化手段の性能を回復させる処理に相当する。

なお、ＰＭ酸化除去処理とは、燃料添加ノズル１１から排気中へ燃料を添加させることにより、燃料を酸化触媒１８において酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ１９の温度を高めフィルタ１９に捕集されたＰＭを除去する処理である。

本実施例では、内径側排気流通経路２１のみに燃料が添加されるため、排気に添加された燃料による酸化の際の温度上昇は、酸化触媒１８及びフィルタ１９の内径側で行われる。そして、酸化触媒１８及びフィルタ１９の内径側は、これらの外径側が断熱層となり、外気によって冷却され難いので、床温の低下が抑制される。また、フィルタ１９の外径側は、これの内径側からの熱が伝播することにより、ＰＭ酸化除去処理が実行される。

排気浄化装置１０は以上のような構成のため、内径側排気流通経路２１には、燃料添加ノズル１１から添加された燃料を含む排気が流通し、外径側排気流通経路２２には、燃料添加ノズル１１から燃料が添加されず燃料を含まない排気が流通する。

そして、内径側排気流通経路２１は、フィルタ１９の下流が排気通路４を経て外部へつながっているので、燃料を含む排気は酸化触媒１８を昇温すると共にフィルタ１９でＰＭ酸化除去処理を実行して大気に放出される。

これに対し、外径側排気流通経路２２は、フィルタ１９の下流が低圧ＥＧＲ通路３１につながっているので、外径側排気流通経路２２を流通する燃料を含まない排気は低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３に還流される。そして、この還流の際、排気に燃料が含まれないことから燃料が吸気通路３に回り込まない。よって、内燃機関１に供給される吸気に燃料が混入し難く、吸気の吸気酸素濃度やＨＣ濃度が変化し難いため、この吸気を取り込んでも内燃機関１ではトルク変動が抑制できる。

また、外径側排気流通経路２２を流通する排気には、ＮＯｘが含まれているが、この排気は吸気通路３に還流されるため、ＮＯｘが大気に放出されてしまうこともない。

＜実施例２＞
次に実施例２に係る排気浄化装置１０ａについて図３を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ａ内では、酸化触媒１８及びフィルタ１９をまたいで円筒形状の整流板２０ａ，２０ｂが配置されている。また、酸化触媒１８とフィルタ１９との間にも円筒形状の整流板２０ｃが配置されている。そして、これらの整流板２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって、排気浄化装置１０ａ内において、内径側排気流通経路２１と、外径側排気流通経路２２と、が形成されている。各整流板２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、内径側排気流通経路２１と外径側排気流通経路２２との間で排気が入り混じることを防止し、排気が各排気流通経路２１，２２をそれぞれ流通するようにしている。

本実施例では、酸化触媒１８とフィルタ１９との間にも整流板２０ｃが配置されているため、内径側排気流通経路２１と外径側排気流通経路２２との間で排気が入り混じること
をより防止できる。

＜実施例３＞
次に実施例３に係る排気浄化装置１０ｂについて図４を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｂ内において、フィルタ１９の内径側排気流通経路２１を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ１９の内径側には、ＮＯｘ触媒１９ａを担持している。ＮＯｘ触媒１９ａは、該ＮＯｘ触媒１９ａに流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、一方、該ＮＯｘ触媒１９ａに流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯｘを放出する。その放出の際、排気中にＨＣや一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯｘ触媒１９ａから放出されたＮＯｘが還元される。

このため、フィルタ１９の内径側では、フィルタ１９の性能を回復させる処理として、ＰＭ酸化除去処理の他に、ＮＯｘ還元処理やＳＯｘ被毒回復処理が実行できる。

なお、ＮＯｘ還元処理は、燃料添加ノズル１１からスパイク的に排気へ燃料を添加させることにより、ＮＯｘ触媒１９ａに流入する排気の空燃比をリッチとし、ＮＯｘ触媒１９ａに吸蔵されたＮＯｘを放出及び還元させる処理である。

ＳＯｘ被毒回復処理は、燃料添加ノズル１１からスパイク的に排気へ燃料を添加させることにより、添加した燃料をＮＯｘ触媒１９ａにおいて酸化させ、酸化反応に伴う熱によって触媒温度を必要温度（例えば６００℃〜７００℃）に昇温させると共にＮＯｘ触媒１９ａに流入する排気の空燃比をリッチとし、ＮＯｘ触媒１９ａに吸蔵されたＳＯｘを放出及び還元させる処理である。

また、ＰＭ酸化除去処理においては、燃料添加ノズル１１から排気中へ燃料を添加させることにより、燃料を酸化触媒１８だけでなくＮＯｘ触媒１９ａにおいても酸化させ、酸化の際に発生する熱によってフィルタ１９の温度を高めフィルタ１９に捕集されたＰＭを除去することができる。

本実施例では、ＮＯｘ触媒１９ａをフィルタ１９の内径側にだけ担持させるので、外径側排気流通経路２２の排気が流通する部位、すなわちフィルタ１９の外径側には、ＮＯｘ触媒を担持せず、触媒担持量を低減できる。

＜実施例４＞
次に実施例４に係る排気浄化装置１０ｃについて図５を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｃ内において、フィルタ１９の内径側排気流通経路２１を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ１９の内径側１９ｂの細孔径を、フィルタ１９の外径側の細孔径よりも細かくしている。

本実施例では、フィルタ１９の内径側１９ｂのＰＭ捕捉率を高めることができ、フィルタ１９の内径側１９ｂの床温が低下し難いことから、ＰＭ酸化除去処理においては補足したＰＭを効率よく除去できる。

＜実施例５＞
次に実施例５に係る排気浄化装置１０ｄについて図６を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｄ内において、フィルタ１９よりも下流側の整流板２０ｂに、凝縮水を排出させる排出孔２３を設けている。

本実施例では、外径側排気流通経路２２に溜まる凝縮水を排出孔２３から内径側排気流通経路２１に排出でき、さらにそこから外部へ排出できる。これにより、凝縮水が外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３へ流入してしまうことを抑制できる。

＜実施例６＞
次に実施例６に係る排気浄化装置１０ｅについて図７を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｅにおいて、燃料添加ノズル１１を中央に配置する壁面であって整流板２０ａの内径側である内径側排気流通経路２１の入口に対向する壁面１７ａを、排気流れ方向下流に向けて中央が突出する凸形状に設けている。

本実施例では、内径側排気流通経路２１の入口と、凸形状の壁面１７ａに取付られた燃料添加ノズル１１と、を接近させ、燃料添加ノズル１１から添加される燃料が外径側排気流通経路２２へ流出することを抑制できる。

また、壁面１７ａの凸形状の凸量を調整することにより、内径側排気流通経路２１への排気流量を調整できる。

＜実施例７＞
次に実施例７に係る排気浄化装置１０ｆについて図８を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

燃料添加ノズル１１から燃料が添加される外径側排気流通経路２２は、フィルタ１９の下流がそのまま排気通路４へつながっている。一方、燃料添加ノズル１１から燃料を添加されない内径側排気流通経路２１は、フィルタ１９の下流が整流板２０ｂで排気通路４から仕切られ、外壁１７を越えて接続された低圧ＥＧＲ通路３１へつながっている。

ここで、外径側排気流通経路２２の酸化触媒１８よりも上流側に、酸化触媒１８の上流側の排気に燃料を添加する燃料添加ノズル１１が配置されている。このため、燃料添加ノズル１１から外径側排気流通経路２２の排気に燃料が添加されると、上流側の酸化触媒１８を昇温でき、下流側のフィルタ１９ではフィルタ１９の性能を回復させる処理としてＰＭ酸化除去処理が実行できる。

本実施例では、外径側排気流通経路２２のみに燃料が添加されるため、排気に添加された燃料による酸化の際の温度上昇は、酸化触媒１８及びフィルタ１９の外径側で行われる。そして、酸化触媒１８及びフィルタ１９の外径側が昇温し、これらの熱が内径側に伝播することにより、酸化触媒１８及びフィルタ１９の全体の床温の低下が抑制される。また、フィルタ１９の内径側は、これの外径側からの熱が伝播することにより、ＰＭ酸化除去
処理が実行される。

排気浄化装置１０ｆは以上のような構成のため、外径側排気流通経路２２には、燃料添加ノズル１１から添加された燃料を含む排気が流通し、内径側排気流通経路２１には、燃料添加ノズル１１から燃料が添加されず燃料を含まない排気が流通する。

そして、外径側排気流通経路２２は、フィルタ１９の下流が排気通路４を経て外部へつながっているので、燃料を含む排気は酸化触媒１８を昇温すると共にフィルタ１９でＰＭ酸化除去処理を実行して大気に放出される。

これに対し、内径側排気流通経路２１は、フィルタ１９の下流が低圧ＥＧＲ通路３１につながっているので、内径側排気流通経路２１を流通する燃料を含まない排気は低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３に還流される。そして、この還流の際、排気に燃料が含まれないことから燃料が吸気通路３に回り込まない。よって、内燃機関１に供給される吸気に燃料が混入し難く、吸気の吸気酸素濃度やＨＣ濃度が変化し難いため、この吸気を取り込んでも内燃機関１ではトルク変動が抑制できる。

また、内径側排気流通経路２１を流通する排気には、ＮＯｘが含まれているが、この排気は吸気通路３に還流されるため、ＮＯｘが大気に放出されてしまうこともない。

＜実施例８＞
次に実施例８に係る排気浄化装置１０ｇについて図９を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｇ内では、酸化触媒１８及びフィルタ１９をまたいで円筒形状の整流板２０ａ，２０ｂが配置されている。また、酸化触媒１８とフィルタ１９との間にも円筒形状の整流板２０ｃが配置されている。そして、これらの整流板２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって、排気浄化装置１０ｇ内において、内径側排気流通経路２１と、外径側排気流通経路２２と、が形成されている。各整流板２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、内径側排気流通経路２１と外径側排気流通経路２２との間で排気が入り混じることを防止し、排気が各排気流通経路２１，２２をそれぞれ流通するようにしている。

本実施例では、酸化触媒１８とフィルタ１９との間にも整流板２０ｃが配置されているため、内径側排気流通経路２１と外径側排気流通経路２２との間で排気が入り混じることをより防止できる。

＜実施例９＞
次に実施例９に係る排気浄化装置１０ｈについて図１０を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｈ内において、外径側排気流通経路２２を流通する排気を旋回させるために、外壁１７の内周に形成される導風板２４ａと、整流板２０ａの外周に形成される導風板２４ｂと、整流板２０ｃの外周に形成される導風板２４ｃと、を備えている。導風板２４ａ，２４ｂ，２４ｃは排気流れに対して垂直に延出され、排気浄化装置１０ｈの周に沿って渦を巻く板である。

なお、導風板２４ａ，２４ｂ，２４ｃが本発明の導風手段に相当する。また、導風手段としては、外壁１７の内周や整流板２０ａ，２０ｃの外周の表面に凹凸を直接形成したも
のでもよく、外壁１７の内周や整流板２０ａ，２０ｃの外周の少なくともどれかに導風手段を形成したものでもよい。

本実施例では、導風板２４ａ，２４ｂ，２４ｃによって、外径側排気流通経路２２を流通する排気が図示のように旋回し、整流板２０ａ，２０ｃの外径側全体に燃料を含む排気を供給できる。

＜実施例１０＞
次に実施例１０に係る排気浄化装置１０ｉについて図１１を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｉ内において、フィルタ１９の外径側排気流通経路２２を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ１９の外径側には、ＮＯｘ触媒１９ｃを担持している。ＮＯｘ触媒１９ｃは、上記実施例のＮＯｘ触媒１９ａと同様なものである。

このため、フィルタ１９の外径側では、フィルタ１９の性能を回復させる処理として、ＰＭ酸化除去処理の他に、ＮＯｘ還元処理やＳＯｘ被毒回復処理が実行できる。

本実施例では、ＮＯｘ触媒１９ａをフィルタ１９の外径側にだけ担持させるので、内径側排気流通経路２１の排気が流通する部位、すなわちフィルタ１９の内径側には、ＮＯｘ触媒を担持せず、触媒担持量を低減できる。

＜実施例１１＞
次に実施例１１に係る排気浄化装置１０ｊについて図１２を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｊ内において、フィルタ１９の内径側排気流通経路２１を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ１９の内径側１９ｄの細孔径を、フィルタ１９の外径側の細孔径よりも細かくしている。

本実施例では、フィルタ１９の内径側１９ｄのＰＭ捕捉率を高めることができ、フィルタ１９の内径側１９ｄの床温が低下し難いことから、ＰＭ酸化除去処理においては補足したＰＭを効率よく除去できる。

＜実施例１２＞
次に実施例１２に係る排気浄化装置１０ｋについて図１３を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

排気浄化装置１０ｋ内において、フィルタ１９よりも下流側の整流板２０ｂに、凝縮水を排出させる排出孔２３を設けている。

本実施例では、内径側排気流通経路２１に溜まる凝縮水を排出孔２３から外径側排気流通経路２２に排出でき、さらにそこから外部へ排出できる。これにより、凝縮水が内径側排気流通経路２１から低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３へ流入してしまうことを抑制できる。

＜実施例１３＞
次に実施例１３に係る排気浄化装置１０ｌについて図１４を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

本実施例の燃料添加ノズル１１は、酸化触媒１８よりも上流側の整流板２０ａの外周面に向かって燃料を添加している。

本実施例では、排気に添加される燃料は、整流板２０ａの外周面に衝突し、図示矢印のように整流板２０ａの外周に沿って移動しながら酸化触媒１８に流入し、整流板２０ａの外径側で広域的に分布することができる。

＜実施例１４＞
次に実施例１４に係る内燃機関の排気浄化システムについて図１５を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１と排気絞り弁１２よりも下流の排気通路４との間を接続するバイパス通路２５を備えている。バイパス通路２５は、低圧ＥＧＲ通路３１における低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された部位から延びている。このため、低圧ＥＧＲ通路３１からバイパス通路２５へ流通する排気も低圧ＥＧＲクーラ３３で冷却される。

このバイパス通路２５に当該バイパス通路２５を流通する排気の流量を調節する開閉弁２６を備えている。開閉弁２６は、ＥＣＵ１３に電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１３により開閉弁２６が制御される。

そして、本実施例では、排気通路４に配置される排気浄化装置として、実施例３の排気浄化装置１０ｂを用いている。排気浄化装置１０ｂは、排気浄化装置１０ｂ内において、フィルタ１９の内径側排気流通経路２１を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ１９の内径側には、ＮＯｘ触媒１９ａを担持している。

ところで、燃料添加ノズル１１により排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１へ燃料を添加する場合に、排気通路４を流通する排気の流速が速い時には、燃料が排気に乗って流され、燃料がフィルタ１９に留まることができず、ＮＯｘ触媒１９ａに作用し難かった。このため、大量の燃料を添加しなければならず、燃費の悪化を招いてしまう。

そこで、燃料添加ノズル１１により排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１へ燃料を添加する場合には、排気絞り弁１２を閉じ側に制御し、かつ開閉弁２６を開弁状態に制御し、排気を外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過させて排気通路４へ流出させるようにした。

これによると、燃料添加ノズル１１により排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１へ燃料を添加する場合に、排気絞り弁１２を閉じ側に制御することにより、内径側排気流通経路２１に排気を閉じ込めることができる。このため、排気通路４を流通する排気の流速が速い時であっても、燃料添加ノズル１１により燃料を添加することで、燃料がフィルタ１９に留まり、ＮＯｘ触媒１９ａに作用し、内径側排気流通経路２１では空燃比を好適にリッチにできたり、所定温度へ好適に昇温できたりする。よって、燃料添加ノズル１１により燃料を添加する必要の生じる、フィルタ１９の性能を回復させる処理、例えば、ＰＭ酸化除去処理、ＮＯｘ還元処理、ＳＯｘ被毒回復処理が燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。

また、排気絞り弁１２を閉じ側に制御する場合には、排気の流れを滞らせてしまい、排気抵抗が上昇して機関出力の低下を招いてしまう。しかし、本実施例では、排気絞り弁１２を閉じ側に制御する場合に、開閉弁２６を開弁状態に制御し、排気を外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過させて排気通路４へ流出させる。これにより、排気の流れを滞らせず、排気抵抗の上昇を抑制して機関出力の低下を抑制できる。

ここで、燃料添加ノズル１１による排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１への燃料添加が終了し、排気絞り弁１２を開き側に制御した場合には、燃料添加され排気絞り弁１２を通過した排気はバイパス通路２５に流入し、バイパス通路２５及び低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３に回り込むおそれがある。しかし、本実施例では、燃料添加ノズル１１による排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１への燃料添加が終了し、排気絞り弁１２を開き側に制御した場合には、開閉弁２６を閉弁させる。これにより、燃料添加され排気絞り弁１２を通過した排気がバイパス通路２５に流入することを防止できる。よって、燃料添加され排気絞り弁１２を通過した排気はバイパス通路２５及び低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３に回り込まない。

ここで、本実施例の内燃機関１が燃料添加ノズル１１から燃料添加を実施する時の制御ルーチンについて、図１６に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１３に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

ステップＳ１０１では、まず、ＥＣＵ１３は、燃料添加ノズル１１からの燃料添加を実施中であるか否かを判断する。フィルタ１９の性能を回復させる処理、例えば、ＰＭ酸化除去処理、ＮＯｘ還元処理、ＳＯｘ被毒回復処理の実施中であると、燃料添加の実施中と判断される。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１３は、排気絞り弁１２を閉じ側に制御し、開閉弁２６を開弁状態に制御し、低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御する。

排気絞り弁１２を閉じ側に制御することによって、内径側排気流通経路２１に排気を閉じ込める。また、開閉弁２６を開弁状態に制御することによって、排気を外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過させて排気通路４へ流出させる。さらに、低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御することによって、低圧ＥＧＲ通路３１を用いたＥＧＲ運転で、内燃機関１が運転状態によって要求する低圧ＥＧＲガス量を供給できるよう調節する。低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御するのは、排気通路４へ流出する排気が低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過するため、低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御しないと吸気通路３へ流入する低圧ＥＧＲガス量が増加してしまうからである。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１３は、燃料添加ノズル１１からの燃料添加が終了したか否かを判断する。具体的には、フィルタ１９の性能を回復させる処理、例えば、ＰＭ酸化除去処理、ＮＯｘ還元処理、ＳＯｘ被毒回復処理が終了したときに燃料添加が終了したと判断する。

ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２へ戻りループを形成する。

ステップＳ１０４では、排気絞り弁１２を開き側に制御し、開閉弁２６を閉弁状態に制御し、低圧ＥＧＲ弁３２を通常開度へ開き側に制御する。

排気絞り弁１２を開き側に制御することによって、内径側排気流通経路２１に閉じ込められた排気を下流の排気通路４へ流出させる。また、開閉弁２６を閉弁状態に制御することによって、バイパス通路２５に排気が流通することを防止する。さらに、低圧ＥＧＲ弁３２を通常開度へ開き側に制御することによって、低圧ＥＧＲ通路３１を用いたＥＧＲ運転で、内燃機関１が運転状態によって要求する低圧ＥＧＲガス量を供給する。その後、本制御ルーチンを一旦終了する。

本制御ルーチンを実行することにより、燃料添加ノズル１１からの燃料の添加を、燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。

＜実施例１５＞
次に実施例１５に係る内燃機関の排気浄化システムについて図１７を参照して説明する。なお、本実施例では、本実施例の特徴部分について説明するものとし、上記実施例で説明した事項については説明を省略する。

本実施例では、実施例１４と同様に、低圧ＥＧＲ通路３１と排気絞り弁１２よりも下流の排気通路４との間を接続するバイパス通路２５を備えている。バイパス通路２５は、低圧ＥＧＲ通路３１における低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された部位から延びている。

また、実施例１４とは異なり、バイパス通路２５に当該バイパス通路２５を流通する排気の流量を調節する開閉弁を備えていない。

そして、本実施例では、排気通路４に配置される排気浄化装置として、実施例３の排気浄化装置１０ｂを用いている。排気浄化装置１０ｂは、排気浄化装置１０ｂ内において、フィルタ１９の内径側排気流通経路２１を流通する排気が通過する部位、すなわちフィルタ１９の内径側には、ＮＯｘ触媒１９ａを担持している。

ところで、燃料添加ノズル１１により排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１へ燃料を添加する場合に、排気通路４を流通する排気の流速が速い時には、燃料が排気に乗って流され、燃料がフィルタ１９に留まることができず、ＮＯｘ触媒１９ａに作用し難かった。このため、大量の燃料を添加しなければならず、燃費の悪化を招いてしまう。

そこで、ＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１により排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１へ燃料を添加する場合には、排気絞り弁１２を閉じ側に制御し、排気を外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過させて排気通路４へ流出させるようにした。

これによると、ＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１により排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１へ燃料を添加する場合に、排気絞り弁１２を閉じ側に制御することにより、内径側排気流通経路２１に排気を閉じ込めることができる。このため、排気通路４を流通する排気の流速が速い時であっても、燃料添加ノズル１１により燃料を添加することで、燃料がフィルタ１９に留まり、ＮＯｘ触媒１９ａに作用し、内径側排気流通経路２１では空燃比を好適にリッチにできたり、所定温度へ好適に昇温できたりする。よって、燃料添加ノズル１１により燃料を添加する必要の生じる、ＳＯｘ被毒回復処理が燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。

なお、本実施例では、ＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１により燃料を添加する場合を挙げているが、前述した燃料の消費量を少なくできる効果は、フィルタ１９の性能を回復させる処理、例えば、ＰＭ酸化除去処理やＮＯｘ還元処理のために燃料添加ノズル１１により燃料を添加する場合であっても発揮できるものである。

また、排気絞り弁１２を閉じ側に制御する場合には、排気の流れを滞らせてしまい、排気抵抗が上昇して機関出力の低下を招いてしまう。しかし、本実施例では、排気絞り弁１２を閉じ側に制御する場合に、排気を外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過させて排気通路４へ流出させる。これにより、排気の流れを滞らせず、排気抵抗の上昇を抑制して機関出力の低下を抑制できる。

ここで、ＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加ノズル１１による排気浄化装置１０ｂの内径側排気流通経路２１への燃料添加が終了し、排気絞り弁１２を開き側に制御した場合には、ＳＯｘを含む排気が排気通路４からバイパス通路２５に流入し、バイパス通路２５及び低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３に回り込むおそれがある。

そこで、本実施例では、ＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加ノズル１１による燃料添加が終了し、排気絞り弁１２を開き側に制御した場合に、内径側排気流通経路２１から下流の排気通路４へＳＯｘが排出されている間、低圧ＥＧＲ弁３２を閉弁させる。これにより、ＳＯｘを含む排気が低圧ＥＧＲ通路３１から吸気通路３に流入することを防止できる。よって、ＳＯｘを含む排気はバイパス通路２５及び低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３に回り込まない。

また、上記のように低圧ＥＧＲ弁３２を閉弁すると、低圧ＥＧＲガスが供給されないため、内燃機関１に供給すべきＥＧＲガス量が不足する。

そこで、本実施例では、上記のように低圧ＥＧＲ弁３２を閉弁させる場合に、高圧ＥＧＲ通路４１を用いたＥＧＲ運転での高圧ＥＧＲガス量を増量し、排気浄化装置１０ｂに流入する前の排気を内燃機関の吸気通路３に還流させることにより、内燃機関１に供給すべきＥＧＲガス量を補っている。なお、排気浄化装置１０ｂに流入する前の排気を内燃機関１の吸気通路３に還流させる方法としては、高圧ＥＧＲ通路４１を用いたＥＧＲ運転の他、内燃機関１の吸気弁と排気弁が同時に開いているバルブオーバーラップによって排気を内燃機関１内で逆流させる内部ＥＧＲ運転を用いてもよい。

ここで、本実施例の内燃機関１がＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１から燃料添加を実施する時の制御ルーチンについて、図１８に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１３に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

ステップＳ２０１では、まず、ＥＣＵ１３は、ＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１からの燃料添加を実施中であるか否かを判断する。すなわち、ＳＯｘ被毒回復処理の実施中であるか否かを判断する。

ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１３は、排気絞り弁１２を閉じ側に制御し、低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御する。

排気絞り弁１２を閉じ側に制御することによって、内径側排気流通経路２１に排気を閉じ込める。このとき、排気を外径側排気流通経路２２から低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過させて排気通路４へ流出させる。また、低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御することによって、低圧ＥＧＲ通路３１を用いたＥＧＲ運転で、内燃機関１が運転状態によって要求する低圧ＥＧＲガス量を供給できるよう調節する。低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御するのは、排気通路４へ流出する排気が低圧ＥＧＲ通路３１及びバイパス通路２５を通過するため、低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御しないと吸気通路３へ流入する低圧ＥＧＲガス量が増加してしまうからである。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１３は、ＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１からの燃料添加が終了したか否かを判断する。すなわち、ＳＯｘ被毒回復処理が終了したか否かを判断する。

ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ戻りループを形成する。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１３は、排気絞り弁１２を開き側に制御し、低圧ＥＧＲ弁３２を閉弁状態に制御し、高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御する。

排気絞り弁１２を開き側に制御することによって、内径側排気流通経路２１に閉じ込められたＳＯｘを含む排気を下流の排気通路４へ流出させる。また、低圧ＥＧＲ弁３２を閉弁状態に制御することによって、内径側排気流通経路２１に閉じ込められていたＳＯｘを含む排気が低圧ＥＧＲ通路３１を経て吸気通路３へ流入することを防止する。さらに、高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御することによって、低圧ＥＧＲ通路３１を用いたＥＧＲ運転が停止されている分の、内燃機関１が運転状態によって要求するＥＧＲガス量を、高圧ＥＧＲガスを増量することで補う。

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１３は、内径側排気流通経路２１に閉じ込められていたＳＯｘを含む排気が内径側排気流通経路２１から排出されたか否かを判断する。例えば、排気絞り弁１２を開き側に制御してから所定時間経過した場合に、内径側排気流通経路２１に閉じ込められていたＳＯｘを含む排気が内径側排気流通経路２１から排出されたと判断する。ここで所定時間は、内径側排気流通経路２１に閉じ込められていたＳＯｘを含む排気が内径側排気流通経路２１から排出される程度の時間である。

ステップＳ２０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０４へ戻りループを形成する。

ステップＳ２０６では、ＥＣＵ１３は、低圧ＥＧＲ弁３２を通常開度へ開き側に制御し、高圧ＥＧＲ弁４２を通常開度へ閉じ側に制御する。

低圧ＥＧＲ弁３２を通常開度へ開き側に制御することによって、低圧ＥＧＲ通路３１を用いたＥＧＲ運転で、内燃機関１が運転状態によって要求する低圧ＥＧＲガス量を供給する。また、高圧ＥＧＲ弁４２を通常開度へ閉じ側に制御することによって、高圧ＥＧＲ通路４１を用いたＥＧＲ運転で、内燃機関１が運転状態によって要求する高圧ＥＧＲガス量を供給する。その後、本制御ルーチンを一旦終了する。

本制御ルーチンを実行することにより、ＳＯｘ被毒回復処理のために燃料添加ノズル１１からの燃料の添加を、燃料の消費量を少なく好適に実施できる。これにより、燃費悪化を最小限に留めることができる。また、ＳＯｘ被毒回復処理後に排気に含まれるＳＯｘを吸気通路３へ回り込ませることを防止できる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例１に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例２に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例３に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例４に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例５に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例６に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例７に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例８に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例９に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例１０に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例１１に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例１２に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例１３に係る排気浄化装置を示す図である。 実施例１４に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例１４に係る燃料添加を実施する時の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施例１５に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例１５に係るＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加を実施する時の制御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 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
６ スロットル弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ スロットル弁
１０〜１０ｌ 排気浄化装置
１１ 燃料添加ノズル
１２ 排気絞り弁
１３ ＥＣＵ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
１７ 外壁
１７ａ 壁面
１８ 酸化触媒
１９ フィルタ
１９ａ，１９ｃ ＮＯｘ触媒
１９ｂ，１０ｄ フィルタの内径側
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 整流板
２１ 内径側排気流通経路
２２ 外径側排気流通経路
２３ 排出孔
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 導風板
２５ バイパス通路
２６ 開閉弁
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ 低圧ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁

Claims (16)

1. 内燃機関の排気通路に配置された排気浄化手段と、
   前記排気浄化手段を排気流れ方向でまたぐ排気通路に形成された複数の排気流通経路と、
   前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気であって前記排気浄化手段の上流側の前記排気に燃料を添加する燃料添加手段と、
   前記複数の排気流通経路のうち他方を流通する排気を前記排気浄化手段の下流側から内燃機関の吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 前記複数の排気流通経路のうち一方と他方とを仕切る整流板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
3. 前記整流板は筒状であり、前記複数の排気流通経路のうち一方と他方とを前記整流板の内径側と外径側とに仕切ることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
4. 前記複数の排気流通経路のうち一方が前記整流板の内径側であり、前記複数の排気流通経路のうち他方が前記整流板の外径側であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
5. 前記燃料添加手段を中央に配置する壁面であって前記整流板の内径側である前記複数の排気流通経路のうち一方の入口に対向する壁面を、排気流れ方向下流に向けて中央が突出する凸形状に設けたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
6. 前記複数の排気流通経路のうち一方が前記整流板の外径側であり、前記複数の排気流通経路のうち他方が前記整流板の内径側であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
7. 前記整流板の外径側である前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気を旋回させる導風手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
8. 前記燃料添加手段は、前記排気浄化手段よりも上流側の前記整流板の外周面に向かって燃料を添加することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化システム。
9. 前記排気浄化手段は、排気流れ方向に直列に２つ並び２段の上流側排気浄化手段と下流側排気浄化手段とで構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
10. 前記整流板は、前記上流側排気浄化手段と前記下流側排気浄化手段との間にも備えられたことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気浄化システム。
11. 前記排気浄化手段の前記複数の排気流通経路のうち一方の排気が流通する部位に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
12. 前記排気浄化手段の前記整流板の内径側の排気が流通する部位の細孔径を、前記整流板の外径側の排気が流通する部位の細孔径よりも細かくすることを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
13. 前記排気浄化手段よりも下流側の前記整流板に、凝縮水を排出させる排出孔を設けたことを特徴とする請求項３〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
14. 前記排気浄化手段よりも下流の前記排気通路に配置され、前記複数の排気流通経路のうち一方を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁と、
    前記ＥＧＲ通路と前記排気絞り弁よりも下流の前記排気通路との間を接続するバイパス通路と、
    を備え、
    前記燃料添加手段により燃料を添加する場合に、前記排気絞り弁を閉じ側に制御し、排気を前記複数の排気流通経路のうち他方から前記ＥＧＲ通路及び前記バイパス通路を通過させて前記排気通路へ流出させることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
15. 前記バイパス通路に当該バイパス通路を流通する排気の流量を調節する開閉弁を備え、
    前記燃料添加手段により燃料を添加し、前記排気絞り弁を閉じ側に制御した場合に、前記開閉弁を開弁させることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
16. 前記ＥＧＲ通路に当該ＥＧＲ通路を流通する排気の流量を調節するＥＧＲ弁を備え、
    前記燃料添加手段によるＳＯｘ被毒回復処理のための燃料添加が終了し、前記排気絞り弁を開き側に制御した場合に、前記複数の排気流通経路のうち一方から下流の前記排気通路へ硫黄成分が排出されている間、前記ＥＧＲ弁を閉弁させると共に前記排気浄化手段に流入する前の排気を内燃機関の吸気通路に還流させることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の排気浄化システム。

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