JP5386465B2 - 内燃機関における排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、気筒から排出された排気ガスを導く排気通路内の排気ガス中に燃料を添加する添加ノズルを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置に関する。

エンジンの排気通路に、排気ガスの浄化を行なう後処理装置とともに燃料添加手段を備えた排気ガス浄化装置は、従来より知られており（例えば特許文献１）、燃料を添加する目的は、還元剤としての利用、排気ガス温度の上昇等である。

排気ガス浄化装置にはＮＯｘ（窒素酸化物）吸蔵還元触媒が担持されたパティキュレートフィルタを内燃機関の排気ガス通路に配置したものがある。ＮＯｘ吸蔵還元触媒には、排気ガスの空燃比がリーンであるときにはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さく、且つ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを放出及び還元浄化する作用がある。排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するが、ＮＯｘ吸蔵に伴ってＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵効率が低下してゆく。そこで、ＮＯｘ吸蔵効率が低下した時、または低下する前にＮＯｘ触媒の上流において還元剤（燃料）を添加して、ＮＯｘ触媒に吸蔵したＮＯｘを還元浄化することが行なわれる。

又、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートマター（ＰＭ）がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆積してしまうと、この堆積しているＰＭを通常の排気ガス温度で着火燃焼することが難しくなる。そのため、パティキュレートフィルタ上流に酸化触媒を配置し、添加ノズルから排気通路へ燃料を添加して、酸化触媒上での燃料の成分ＨＣの反応によって排気ガス温度を高め、パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積しているＰＭを着火燃焼させてパティキュレートフィルタの再生が行われる。

このような排気ガス浄化に用いられる添加ノズルの燃料流路にはデポジットが付着して詰まりを生じることがある。
そこで、特許文献１では、添加弁（添加ノズル）の詰まりの有無を判定し、詰まり有りの場合には、集中的な間欠燃料添加を実施してデポジットを除去している。

特開２００８−１９６４４３号公報

しかし、集中的な間欠燃料添加を実施する方式では、デポジット除去のために燃料を余分に多く使うことになり、燃費が悪化する。
本発明は、燃料を余分に多く使うことなく添加ノズル内のデポジット除去を行なうことができるようにすることを目的とする。

本発明は、気筒から排出された排気ガスを導く排気通路内の排気ガス中に燃料を添加する添加ノズルを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置を対象とし、請求項１の発明では、前記添加ノズル内の詰まりの有無を判定する判定手段と、前記排気通路内の排気温度を上昇させることにより前記添加ノズルの温度を上昇させる昇温調整状態に調整可能な昇温手段と、前記判定手段によって詰まり有りの判定がなされた場合には、前記昇温手段の温度調整状態を昇温調整状態に制御する制御手段と、前記添加ノズルにおける燃料添加を制御する添加制御手段とを備えている。そして、前記制御手段が前記昇温手段を常温調整状態から昇温調整状態に切り換え制御したときには、前記添加制御手段は、前記添加ノズルにおける燃料添加を少なくとも１回行なわせる。

添加ノズルの温度が上昇すると、添加ノズル内のデポジットの除去が容易になり、添加ノズルの温度が上昇した状態で添加ノズルから燃料を噴射すればデポジットが容易に除去される。添加ノズルの温度を上昇させるために燃料を使用して排気温度を上昇させた場合、排気温度を上昇させるために燃料を使用した場合の使用量は、集中的な間欠燃料添加に比べて少なくて済む。

好適な例では、前記昇温手段の温度調整状態が昇温調整状態にある場合、前記判定手段によって詰まり無しの判定がなされた場合には、前記制御手段は、前記昇温手段の昇温調整状態を常温調整状態へ切り換え制御する。

排気温度を上昇させるために燃料を使用している場合には、排気温度を上昇させるために燃料使用が停止され、無駄な燃料使用が防止される。

好適な例では、前記昇温手段は、燃料噴射制御手段であり、前記判定手段によって詰まり有りの判定がなされた場合には、前記燃料噴射制御手段は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルにおけるアフター噴射量を増量させる制御を行なう。

アフター噴射量を増量すれば排気温度が上昇し、デポジット除去が容易になる。

本発明は、燃料を余分に多く使うことなく添加ノズル内のデポジット除去を行なうことができるという優れた効果を奏する。

第１の実施形態を示し、（ａ）は、内燃機関の模式図。（ｂ）は、添加ノズル３２の温度と添加量減少率との関係を示すグラフ。 燃料噴射制御プログラムを表すフローチャート。 第２の実施形態を示すフローチャート。 第３の実施形態を示す内燃機関の模式図。 フローチャート。 第４の実施形態を示す内燃機関の模式図。 フローチャート。 第５の実施形態を示すフローチャート。 第６の実施形態を示すフローチャート。

以下、ディーゼルエンジンに本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジン１０（内燃機関）は、図示しないピストンを収容する複数の気筒１１，１２，１３，１４を備えており、ピストンは、気筒１１，１２，１３，１４内に燃焼室を区画する。シリンダヘッド１５には気筒１１，１２，１３，１４毎に燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９が取り付けられている。燃料（軽油）は、燃料ポンプ２０及びコモンレール２１を経由して燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９へ供給され、燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９は、各気筒１１，１２，１３，１４内の燃焼室に燃料を噴射する。燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９は、制御コンピュータＣの噴射制御を受ける。

シリンダヘッド１５にはインテークマニホールド２２が接続されている。インテークマニホールド２２には吸気管２３が接続されており、吸気管２３にはエアクリーナ２４が接続されている。吸気管２３の途中には過給機２５のコンプレッサ部２５１が設けられている。過給機２５は、排気ガス流によって作動される公知のターボチャージャーである。

吸気管２３の途中にはスロットル弁２６が設けられている。スロットル弁２６は、エアクリーナ２４を経由して吸気管２３に吸入される空気流量を調整するためのものである。
シリンダヘッド１５にはエキゾーストマニホールド２７が接続されている。エキゾーストマニホールド２７には排気管２８が接続されている。排気管２８上には後処理装置２９が設けられている。後処理装置２９としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒あるいは選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ及びパティキュレートフィルタの上流に配置される酸化触媒が使用されている。気筒１１，１２，１３，１４から排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド２７、過給機２５のタービン部２５２、排気管２８及び後処理装置２９を経由して大気に放出される。エキゾーストマニホールド２７及び排気管２８は、気筒１１，１２，１３，１４から排出された排気ガスを導く排気通路を形成する。

制御コンピュータＣには、クランク角度検出器３０及びアクセルセンサ３１が信号接続されている。クランク角度検出器３０は、図示しないクランク軸の回転角度（クランク角度）を検出する。クランク角度検出器３０によって検出されたクランク角度情報は、制御コンピュータＣへ送られる。制御コンピュータＣは、クランク角度検出器３０によって検出されたクランク角度の情報に基づいて、エンジン回転数を算出する。

アクセルセンサ３１は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出する。アクセルセンサ３１によって検出された踏み込み量検出情報は、制御コンピュータＣに送られる。制御コンピュータＣは、踏み込み量検出情報及びエンジン回転数情報に基づき、また必要に応じ水温・外気温等に基づく補正を行い、燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９における燃料噴射量を算出して制御する。制御コンピュータＣは、算出した燃料噴射量をエンジン負荷としてみなす。

シリンダヘッド１５には添加ノズル３２が設けられている。添加ノズル３２は、その先端の噴射孔が気筒１１の排気ポート１１１に臨むように設けられている。添加ノズル３２には添加ポンプ３３が接続されている。添加ポンプ３３は、添加ノズル３２に燃料を供給する。添加ノズル３２は、供給された燃料を気筒１１の排気ポート１１１内に噴射する。添加ポンプ３３の作動は、制御コンピュータＣの制御を受ける。制御コンピュータＣは、添加ノズル３２における燃料添加を制御する添加制御手段を構成する。

燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９の噴射を制御する制御コンピュータＣは、添加ポンプ３３の作動を制御する。制御コンピュータＣは、エンジン負荷とエンジン回転数とで表される運転状態の積算に基づいて、後処理装置２９へ燃料を添加するための添加ポンプ３３の作動タイミングを推定する。

制御コンピュータＣには触媒内排気温度検出器３４及び触媒流入排気温度検出器４１が信号接続されている。触媒内排気温度検出器３４は、後処理装置２９内の酸化触媒下流の排気温度を検出し、触媒流入排気温度検出器４１は、後処理装置２９内へ流入する排気温度を検出する。触媒内排気温度検出器３４及び触媒流入排気温度検出器４１によって得られた排気温度情報は、制御コンピュータＣへ送られる。制御コンピュータＣは、排気温度情報に基づいて、添加ノズル３２における詰まり量（添加ノズル３２内におけるデポジットの堆積量）を把握する。

図１（ｂ）のグラフにおける曲線Ｅは、添加ノズル３２内がデポジットによって詰まった状態で一定量の燃料を添加した場合における添加ノズル３２の温度と燃料添加量の減少率Ｆｘ％との関係を示す一例である。図１（ｂ）に示すグラフにおける横軸は、添加ノズル３２の温度を表し、縦軸は、燃料添加量の減少率Ｆｘ％を表している。Ｆ１％は、添加ノズル３２の温度が温度Ｔ１のときの燃料添加量の減少率であり、Ｆ２％（＜Ｆ１％）は、添加ノズル３２の温度が温度Ｔ２（＞Ｔ１）のときの燃料添加量の減少率である。このグラフより、添加ノズル３２内がデポジットによって詰まった状態で燃料を添加した場合、添加ノズル３２の温度が高くなると、燃料添加量の減少率Ｆｘ％が低くなることが分かる。

制御コンピュータＣは、図２にフローチャートで示す燃料噴射制御プログラムに基づいて燃料噴射制御を遂行する。以下、図２のフローチャートに基づいてディーゼルエンジン１０の燃料噴射制御を説明する。なお、本実施形態では、燃料のメイン噴射の後にアフター噴射が行なわれるようになっている。

制御コンピュータＣは、燃料添加通常制御が終了したか否かを判断している（ステップＳ０）。燃料添加通常制御は、触媒温度を目標となる触媒活性温度Ｔｏにするために添加ノズル３２から燃料添加を行なう制御である。触媒活性温度Ｔｏは、例えば３００℃である。触媒内排気温度検出器３４によって検出された排気温度Ｔｘが例えば触媒活性温度Ｔｏに達していない場合には、制御コンピュータＣは、排気温度Ｔｘを触媒活性温度Ｔｏへ上昇させるように燃料添加の目標添加量を設定する。

燃料添加通常制御が終了した場合（ステップＳ０においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、触媒内排気温度検出器３４によって検出された排気温度Ｔｘの情報を取り込む（ステップＳ１）。制御コンピュータＣは、検出された排気温度Ｔｘと予め設定された目標となる基準温度Ｔ３との大小比較を判断する（ステップＳ２）。

基準温度Ｔ３は、添加ノズルにおける燃料添加量の減少率がＦ３％である状態で燃料を添加した場合に触媒内排気温度検出器３４にて検出される排気温度として設定される。減少率Ｆ３は、基準温度Ｔ３が触媒活性温度Ｔｏより低くなるように設定され、添加ノズルに詰まり有りと判定される頻度をある程度抑えている。減少率Ｆ３は、例えば４０％である。この例では、燃料添加の目標添加量に対して、実際の燃料添加量が６０％以下（減少率４０％以上）の状態となった場合、添加ノズルは詰まり有りと判定される。また、この場合、基準温度Ｔ３は、例えばＴｘ＋（Ｔｏ−Ｔｘ）×（１００−Ｆ３）／１００として算出される。添加ノズル３２内がデポジットによって詰まると添加量が減少し、排気温度が後処理装置２９内のＮＯｘ触媒の触媒活性温度Ｔｏに到達しない。

ステップＳ２においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ３に満たない場合）、制御コンピュータＣは、アフター噴射量を増量する制御を行なう（ステップＳ３）。制御コンピュータＣは、検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ３未満の場合には添加ノズル３２内の詰まり有りの判定を行なう。制御コンピュータＣは、添加ノズル３２内の詰まりの有無を判定する判定手段である。

アフター噴射量の増量は、アフター噴射期間を通常よりも長くする制御である。アフター噴射量の増量は、排気管２８内及び後処理装置２９内の排気温度を高める。この排気温度の上昇により添加ノズル３２の温度が高められ、添加ノズル３２内のデポジットの除去が容易になる。

燃料噴射ノズル１６〜１９は、排気通路内の排気温度を上昇させる昇温調整状態に調整可能な昇温手段である。制御コンピュータＣは、燃料噴射ノズル１６〜１９をアフター噴射量の増量という昇温調整状態に制御する燃料噴射制御手段である。

アフター噴射量増量制御の開始後、制御コンピュータＣは、再度触媒内排気温度検出器３４によって排気温度Ｔｘの値を検出し、検出された排気温度Ｔｘを触媒活性温度Ｔｏへ上昇させるように添加燃料量を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理後、制御コンピュータＣは、添加ノズル３２からの燃料添加を行なわせる（ステップＳ５）。ステップＳ５の燃料添加後、制御コンピュータＣは、再度触媒内排気温度検出器３４によって排気温度Ｔｘの値を検出し、検出された排気温度Ｔｘと予め設定された基準温度Ｔ４（Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔｏ）との大小比較を判断する（ステップＳ６）。

基準温度Ｔ４は、添加ノズル３２における燃料添加量の減少率がＦ４％（＜Ｆ３）である状態で燃料を添加した場合に触媒内排気温度検出器３４にて検出される排気温度として設定される。減少率Ｆ４は、ある程度詰りが解消されたと判定される値で、例えば１０％であり、この例では、燃料添加の目標添加量に対して、実際の燃料添加量が９０％以上の状態となった場合、添加ノズルの詰まりが解消されたと判定される。また、この場合、基準温度Ｔ４は、例えばＴｘ＋（Ｔｏ−Ｔｘ）×（１００−Ｆ４）／１００として算出される。

添加ノズル３２内の詰まりの有無は、ステップＳ５の燃料添加前の触媒温度（ステップ４にて触媒内排気温度検出器３４によって検出される温度）に対して、ステップＳ５の燃料添加後の触媒温度（ステップ６によって検出される温度）がどれだけ上昇したかによって判定される。

ステップＳ６においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ４以上の場合）、制御コンピュータＣは、アフター噴射量を増量する制御を停止してアフター噴射量を通常の噴射量に戻す制御を行なう（ステップＳ７）。制御コンピュータＣは、検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ４以上の場合には添加ノズル３２内の詰まり解消の判定を行なう。アフター噴射量が通常の噴射量である状態は、前記昇温手段が常温調整状態にある場合である。前記昇温手段の温度調整状態が昇温調整状態にある場合、制御コンピュータＣは、詰まり無しの判定がなされた場合には前記昇温手段の昇温調整状態を常温調整状態へ切り換え制御する。

ステップＳ６においてＮＯの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ４に満たない場合）、制御コンピュータＣは、アフター噴射量を増量する制御を継続する（ステップＳ３）。

ステップＳ２においてＮＯの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ３以上である場合）、制御コンピュータＣは、アフター噴射量を通常の噴射量に維持する制御を行なう（ステップＳ７）。

制御コンピュータＣは、前記判定手段によって詰まり有りの判定がなされた場合には、前記昇温手段の温度調整状態を昇温調整状態に制御する制御手段である。制御手段である制御コンピュータＣは、前記昇温手段の温度調整状態が昇温調整状態にある場合、前記判定手段によって詰まり無しの判定がなされた場合には前記昇温手段の昇温調整状態を常温調整状態へ切り換え制御する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）気筒より排出される排気温度が上昇すると添加ノズル３２の温度が上昇し、添加ノズル３２内のデポジットの除去が容易になる。そこで、添加ノズル３２付近の排気温度が上昇した状態で添加ノズル３２から燃料を噴射すればデポジットが容易に除去される。添加ノズル３２付近の排気温度を上昇させるためにアフター噴射量を増量した場合の燃料使用量は、添加ノズル３２による集中的な間欠燃料添加に比べて少なくて済む。

（２）詰まり有りの判定後に詰まり無しの判定がなされた場合には、アフター噴射量を増量する制御が停止され、アフター噴射制御は、通常噴射制御に戻される。つまり、添加ノズル３２付近の排気温度を上昇させるための燃料使用が停止され、無駄な燃料使用が防止される。

（３）燃料として例えばバイオ燃料を使用する場合があるが、バイオ燃料の種類によっては、デポジットが添加ノズル３２内に付着し易いものであったり、デポジットが添加ノズル３２内に付着し難いものであったりする。種類によってデポジットの付着性の違いがある燃料を使用する場合には、集中的な間欠燃料添加を実施する特許文献１の排気浄化装置では、デポジットが添加ノズル３２内に付着し易い燃料に合わせて集中的な間欠燃料添加を実施する必要がある。そのため、このような集中的な間欠燃料添加は、デポジットが添加ノズル３２内に付着し難い場合にも多くの燃料を添加のために使うことになり、燃費が悪化する。

添加ノズル３２付近の排気温度を高めて添加ノズル３２内のデポジット除去を行なう本実施形態では、集中的な間欠燃料添加の制御で問題となる燃費悪化は回避される。
次に、図３のフローチャートで示す第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、添加ノズル３２から燃料を添加中に添加ノズル３２の詰まり判断を行う点、及び触媒に流入する排気温度と触媒内の排気温度情報とに基づいて添加ノズル３２から添加する燃料量を算出する点が第１の実施形態と異なっている。装置構成は第１の実施形態と同じである。図３のフローチャートにおいて第１の実施形態のフローチャートにおけるステップ内容と同じステップには同じ符合を付し、その詳細説明は省略する。

制御コンピュータＣは、触媒再生燃料添加制御の期間で一定の時間が経過したか否かを判断している（ステップＳ８）。触媒再生燃料添加制御は、捕集したＰＭを触媒を昇温して燃焼させるために、触媒温度を目標となる再生温度Ｔ５に一定時間保持するために添加ノズル３２から酸化触媒に供給する燃料添加を行う制御である。再生温度Ｔ５は、例えば６００℃である。触媒内排気温度検出器３４によって検出された排気温度Ｔｘが例えば再生温度Ｔ５に達していない場合には、制御コンピュータＣは、触媒流入排気温度検出器４１によって検出された排気温度Ｔｘ２を後処理装置２９内の酸化触媒にて再生温度Ｔ５へ上昇させるために燃料添加の目標添加量を設定する。そして、制御コンピュータＣは、触媒の再生が完了するまでの一定の期間添加ノズル３２から燃料を添加する。なお、図３のフローチャートには記載しないが、触媒流入排気温度検出器４１では、後処理装置２９へ流入する排気温度Ｔｘ２を常に検出している。制御コンピュータＣは、運転状態やアフター噴射量増量制御などによって変化する排気温度Ｔｘ２を再生温度Ｔ５へ上昇させるために必要な目標添加量を図３のフローチャートとは別に都度算出する。そして、制御コンピュータＣは、算出結果に基づいて添加ノズル３２から添加する燃料量を変更している。また、一定の時間は、添加ノズル３２から燃料を添加後に、酸化触媒にて排気温度が上昇するまでのタイムラグを考慮するための時間である。

触媒再生燃料添加制御の期間である場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、制御コンピュータＣは、排気温度Ｔｘの情報を取り込む（ステップＳ１）。制御コンピュータＣは、検出された排気温度Ｔｘと予め設定された目標となる基準温度Ｔ６との大小比較を判断する（ステップ９）。

基準温度Ｔ６は、添加ノズルにおける燃料添加量の減少率が減少率Ｆ３％である状態で燃料を添加した場合に触媒内排気温度検出器３４にて検出される排気温度として設定される。減少率Ｆ３は、基準温度Ｔ６が再生温度Ｔ５より低くなるように設定され、添加ノズルに詰まり有りと判定される頻度をある程度抑えている。減少率Ｆ３は、例えば４０％である。この例では、燃料添加の目標添加量に対して、実際の燃料添加量が６０％以下（減少率４０％以上）の状態となった場合、添加ノズルは詰まり有りと判定される。また、この場合、基準温度Ｔ６は、例えばＴｘ＋（Ｔ５−Ｔｘ）×（１００−Ｆ３）／１００として算出される。添加ノズル３２内がデポジットによって詰まると添加量が減少し、排気温度が後処理装置２９内のパティキュレートフィルタの再生温度Ｔ５に到達しない。

ステップ９においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６に満たない場合）、制御コンピュータＣは、アフター噴射量を増量する制御を行なう（ステップＳ３）。制御コンピュータＣは、検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６未満の場合には添加ノズル３２内の詰まり有りの判定を行なう。

ステップＳ３におけるアフター噴射量増量制御の開始後、制御コンピュータＣは、検出された排気温度Ｔｘと基準温度Ｔ７との大小比較を判断する（ステップＳ１０）。
基準温度Ｔ７は、添加ノズル３２における燃料添加量の減少率が減少率Ｆ４％（＜Ｆ３）である状態で燃料を添加した場合に触媒内排気温度検出器３４にて検出される排気温度として設定される。減少率Ｆ４は、ある程度詰りが解消されたと判定される値で、例えば１０％である。この例では、燃料添加の目標添加量に対して、実際の燃料添加量が９０％以上の状態となった場合、添加ノズルの詰まりが解消されたと判定される。また、この場合、基準温度Ｔ７は、例えばＴｘ＋（Ｔ５−Ｔｘ）×（１００−Ｆ４）／１００として算出される。

第２の実施形態においても、アフター噴射量を増量することで添加ノズル３２付近の排気温度を上昇させることが可能であるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、添加ノズル３２から触媒再生のための燃料添加が行なわれているときに詰まり判定が行なわれるため、詰まり除去の制御が容易である。

次に、図４及び図５の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態における装置構成と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図４に示すように、エキゾーストマニホールド２７は、排気ガス供給通路３５を介して吸気管２３に接続されており、排気ガス供給通路３５の途中にはクーラ３６が設けられている。クーラ３６よりも上流の排気ガス供給通路３５上には電磁方向切り換え弁３７が設けられており、クーラ３６よりも下流の排気ガス供給通路３５上には流量制御弁３８が設けられている。電磁方向切り換え弁３７は、バイパス３９を介してクーラ３６と流量制御弁３８との間の排気ガス供給通路３５に接続されている。

電磁方向切り換え弁３７及び流量制御弁３８は、制御コンピュータＣの励消磁制御を受ける。流量制御弁３８は、エキゾーストマニホールド２７から排気ガス供給通路３５を介して吸気管２３に流れる排気ガス流量を調整するためのものである。流量制御弁３８が励磁されると、クーラ３６より下流の排気ガス供給通路３５が開かれ、流量制御弁３８が消磁されると、クーラ３６より下流の排気ガス供給通路３５が閉じられる。流量制御弁３８が励磁されている場合、電磁方向切り換え弁３７が励磁されると、エキゾーストマニホールド２７内の排気ガスがバイパス３９へ流入可能、且つクーラ３６へ流入不能である。流量制御弁３８が励磁されている場合、電磁方向切り換え弁３７が消磁されると、エキゾーストマニホールド２７内の排気ガスがバイパス３９へ流入不能、且つクーラ３６へ流入可能である。

次に、図５のフローチャートに基づいて排気ガス供給制御を説明する。なお、図５のフローチャートにおいて第２の実施形態のフローチャートにおけるステップ内容と同じステップには同じ符合を付し、その詳細説明は省略する。又、添加ノズル３２から添加する燃料量は、第２の実施形態と同様に算出される。

ステップＳ９においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６未満の場合）、制御コンピュータＣは、電磁方向切り換え弁３７を励磁する（ステップＳ１１）。流量制御弁３８が励磁されている場合、エキゾーストマニホールド２７内の排気ガスは、バイパス３９及び吸気管２３を介して気筒１１〜１４へ供給される。クーラ３６を迂回した排気ガスは、クーラ３６によって冷却されることなく気筒１１〜１４へ供給される。従って、気筒１１〜１４から排気された排気ガスは、クーラ３６によって冷却された場合に比べて高温となっている。つまり、排気温度Ｔｘが高められている。

電磁方向切り換え弁３７の励磁後、制御コンピュータＣは、ステップＳ１０へ移行する。ステップＳ１０においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ７以上の場合）、制御コンピュータＣは、電磁方向切り換え弁３７を消磁する（ステップＳ１２）。ステップＳ１０においてＮＯの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ７に満たない場合）、制御コンピュータＣは、電磁方向切り換え弁３７の励磁を継続する。

制御コンピュータＣ、電磁方向切り換え弁３７及びバイパス３９は、排気通路内の排気温度を上昇させる昇温調整状態に調整可能な昇温手段を構成する。
第３の実施形態では、添加ノズル３２内の詰まりが大きくなると、電磁方向切り換え弁３７が励磁されて添加ノズル３２付近の排気温度が高められて添加ノズル３２の温度が高められる。従って、第３の実施形態においても、第１の実施形態における（１）項と同様の効果が得られる。又、排気温度Ｔｘを高めるために気筒１１〜１４内で燃焼される燃料を余分に使用しないため、燃焼燃料の量の切り換えによるトルク段差が生じない。

次に、図６及び図７の第４の実施形態を説明する。第３の実施形態における装置構成と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
第４の実施形態における装置構成では、第３の実施形態における電磁方向切り換え弁３７及びバイパス３９が無い点が異なる。

次に、図７のフローチャートに基づいて排気ガス供給制御を説明する。なお、図５のフローチャートにおいて第２の実施形態のフローチャートにおけるステップ内容と同じステップには同じ符合を付し、その詳細説明は省略する。

ステップＳ９においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６未満の場合）、制御コンピュータＣは、流量制御弁３８を閉状態に制御する（ステップＳ１３）。これにより、エキゾーストマニホールド２７内の排気ガスが気筒１１〜１４へ供給されることはない。不燃焼ガスであるエキゾーストマニホールド２７内の排気ガスの供給の停止は、気筒１１〜１４内の燃焼温度を高め、添加ノズル３２付近の排気温度が高められる。

流量制御弁３８を閉状態に制御した後、制御コンピュータＣは、ステップＳ１０へ移行する。ステップＳ１０においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ７以上の場合）、制御コンピュータＣは、流量制御弁３８を通常の流量調整状態に制御する（ステップＳ１４）。ステップＳ１０においてＮＯの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ７に満たない場合）、制御コンピュータＣは、流量制御弁３８の閉状態を継続する。

流量制御弁３８及び制御コンピュータＣは、排気通路内の排気温度を上昇させる昇温調整状態に調整可能な昇温手段を構成する。
第４の実施形態では、添加ノズル３２内の詰まりが大きくなると、流量制御弁３８が閉状態にされて添加ノズル３２付近の排気温度が高められる。

次に、図８のフローチャートで示す第５の実施形態を説明する。装置構成は第１の実施形態と同じである。このフローチャートにおいて第２の実施形態のフローチャートにおけるステップ内容と同じステップには同じ符合を付し、その詳細説明は省略する。

ステップＳ９においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６未満の場合）、制御コンピュータＣは、メイン噴射を遅延させる制御を行なう（ステップＳ１５）。これにより、排気温度Ｔｘが高められる。

メイン噴射を遅延させる制御へ移行した後、制御コンピュータＣは、ステップＳ１０へ移行する。ステップＳ１０においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ７以上の場合）、制御コンピュータＣは、メイン噴射を遅延させる制御を停止する（ステップＳ１６）。ステップＳ１０においてＮＯの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ７に満たない場合）、制御コンピュータＣは、メイン噴射を遅延させる制御を継続する。

第５の実施形態では、添加ノズル３２内の詰まりが大きくなると、メイン噴射が遅延されて添加ノズル３２付近の排気温度が高められる。
次に、図９のフローチャートで示す第６の実施形態を説明する。装置構成は第１の実施形態と同じである。このフローチャートにおいて第２の実施形態のフローチャートにおけるステップ内容と同じステップには同じ符合を付し、その詳細説明は省略する。

ステップＳ９においてＮＯの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６以上である場合）、制御コンピュータＣは、燃料添加の通常制御を遂行する（ステップＳ１９）。
ステップＳ９においてＹＥＳの場合（検出された排気温度Ｔｘが基準温度Ｔ６未満の場合）、制御コンピュータＣは、添加ノズル３２からの燃料添加を中止させる制御を行なう（ステップＳ１７）。

添加ノズル３２から通常排気温度より低温である燃料を添加（噴射）すると、この噴射領域付近の排気温度が低下する。従って、添加ノズル３２からの燃料添加（燃料噴射）を中止すれば噴射領域付近の排気温度が上昇して添加ノズル３２の温度が上昇し、デポジット除去が容易になる。

燃料添加を中止させる制御へ移行した後、制御コンピュータＣは、ステップＳ１８へ移行する。ステップＳ１８では、燃料添加中止制御が一定時間経過したか否かを判断する。なお、一定時間は燃料添加を中止することで添加ノズル３２の温度を上昇させることが可能な時間を実験等で求めて設定される。ステップ１８においてＹＥＳの場合（燃料添加中止制御が一定時間経過した場合）、制御コンピュータＣは、添加ノズル３２から燃料添加の通常制御を実施する（ステップＳ１９）。ステップＳ１８においてＮＯの場合（燃料添加中止制御が一定時間経過していない場合）、制御コンピュータＣは、燃料添加を中止させる制御を継続する。

制御コンピュータＣ及び添加ポンプ３３は、排気通路内の排気温度を上昇させる昇温調整状態に調整可能な昇温手段を構成する。
第６の実施形態では、添加ノズル３２内の詰まりが大きくなると、燃料添加が中止されて添加ノズル３２付近の排気温度が高められる。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○基準温度Ｔ３、基準温度Ｔ４、基準温度Ｔ６、及び基準温度Ｔ７を触媒活性温度Ｔｏとしてもよい。

○添加ノズル３２内の詰まりの有無を判定する方法として、添加ノズル３２より燃料を添加した後に排気温度検出手段の値を利用したが、これに限られない。例えば、添加ノズル３２から噴射する噴射量をフィードバック制御している場合、フィードバックによる燃料補正量を利用してもよい。

○添加ノズル３２における詰まり量をエンジン負荷エンジン回転数とに基づいて把握するようにしてもよい。把握された詰まり量が限界の詰まり量に達したら、添加ポンプ３３を作動させて燃料を添加ノズル３２から添加（噴射）させればよい。又、エンジンの駆動時間を計測し、この計測時間が所定時間経過したことをもって添加ノズル３２の詰まり有りを判定してもよい。

○添加ノズル３２の周囲に加熱手段（例えばグロープラグ）を設けて昇温手段としてもよい。
○第３の実施形態において、電磁方向切り換え弁３７をアクチュエータ等の駆動装置を用いて開度調整可能な切り換え弁とし、開度を制御することでクーラ３６及びバイパス３９へ流入する排気ガスの量を調整し、添加ノズル３２付近の排気温度を上昇させてもよい。

○エキゾーストマニホールド２７又は排気管２８に添加ノズル３２を設け、エキゾーストマニホールド２７内又は排気管２８内に添加ノズル３２から燃料を添加するようにしてもよい。

○不浄物質であるパティキュレートマター（ＰＭ）用の後処理装置や、不浄物質であるイオウ（Ｓ）用の後処理装置を用いたディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
○後処理装置２９として、ＤＰＮＲ（ディーゼル・パティキュレート・ＮＯｘ・リダクション）を用いてもよい。ＤＰＮＲは、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）に相当するフィルター基材上にＮＯｘ吸蔵還元型触媒をコーティングして構成されており、ＰＭ（パティキュレート・マター）とＮＯｘとの両方を浄化する機能を有する。

○添加ノズル３２に供給される燃料は、添加ポンプ３３を用いずに、燃料ポンプ２０より供給される構造としてもよい。
○本発明をガソリンエンジンに適用してもよい。

１０…内燃機関であるディーゼルエンジン。１６，１７，１８，１９…昇温手段を構成する燃料噴射ノズル。２７…排気通路を構成するエキゾーストマニホールド。２８…排気通路を構成する排気管。３２…添加ノズル。３３…添加制御手段を構成する添加ポンプ。Ｃ…制御手段及び判定手段である制御コンピュータ。

Claims (3)

1. 気筒から排出された排気ガスを導く排気通路内の排気ガス中に燃料を添加する添加ノズルを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置において、
   前記添加ノズル内の詰まりの有無を判定する判定手段と、
   前記排気通路内の排気温度を上昇させることにより前記添加ノズルの温度を上昇させる昇温調整状態に調整可能な昇温手段と、
   前記判定手段によって詰まり有りの判定がなされた場合には、前記昇温手段の温度調整状態を昇温調整状態に制御する制御手段と、
   前記添加ノズルにおける燃料添加を制御する添加制御手段とを備え、
   前記制御手段が前記昇温手段を常温調整状態から昇温調整状態に切り換え制御したときには、前記添加制御手段は、前記添加ノズルにおける燃料添加を少なくとも１回行なわせる内燃機関における排気ガス浄化装置。
2. 前記昇温手段の温度調整状態が昇温調整状態にある場合、前記判定手段によって詰まり無しの判定がなされた場合には、前記制御手段は、前記昇温手段の昇温調整状態を常温調整状態へ切り換え制御する請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
3. 前記昇温手段は、前記気筒内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル及び燃料噴射制御手段を含み、前記判定手段によって詰まり有りの判定がなされた場合には、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射ノズルにおけるアフター噴射量を増量させる制御を行なう請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。

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