JP3508594B2 - リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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ＮＯｘ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】ガソリン直噴リーンバーンエンジンやデ
ィーゼルエンジン等、熱効率が良く、排気系における雰
囲気が酸素過剰でかつ炭化水素や一酸化炭素が少ない内
燃機関の排気浄化手段として排気系に用いる触媒コンバ
ータは、例えば吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒を包蔵して
いる。吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒は、リーン雰囲気で
窒素酸化物を触媒に一旦吸蔵し、後に酸素濃度の低いリ
ッチ雰囲気の排気をリーンＮＯｘ触媒に供給することで
前記吸蔵した窒素酸化物を触媒から放出し、排気中の還
元成分で一気に還元浄化するものである。つまり、リー
ンＮＯｘ触媒は、窒素酸化物の還元浄化を連続して行わ
ず、還元浄化の実行と停止とを交互に繰り返す。したが
って、吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒のことを間欠処理型
のリーンＮＯｘ触媒ともいえる。

【０００３】また、リーンＮＯｘ触媒は所定の温度領域
で活性化し、所定の温度以下では十分な活性化が望めな
い。そのためにリーンＮＯｘ触媒を前記所定の温度であ
る活性温度以上にまで高めなくてはならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンやその他の、燃料を気筒内に直接噴射する内燃
機関にあっては、燃料噴射装置の機関への取り付け位置
等の構造上の理由から減速時には燃料噴射を行わない。
しかし、車輌が走行していれば噴射の有無に拘わらずピ
ストンは動く。このため、減速時に吸気ポートから気筒
内に入った空気は、燃焼に供されずそのまま排気ポート
から排気通路に流れてやがて触媒コンバータに至る。つ
まり、減速時は、非燃焼時であるから、触媒コンバータ
には燃焼時よりもかなり低温な空気が流れることにな
る。このため、触媒温度は低下し、減速前に触媒が活性
化していた場合は触媒温度が活性温度よりも低くなって
しまう。そして、この状態で車輌が減速走行から通常走
行に移ったとしても、それに合わせてリーンＮＯｘ触媒
の温度がすぐに活性温度以上になるわけではない。した
がって、触媒が活性温度以上に再びなるまでの間にあっ
ては、窒素酸化物を還元浄化できない場合があり得る。

【０００５】また、リーンＮＯｘ触媒の温度が低いと、
窒素酸化物の還元浄化をしづらくなるばかりか、ディー
ゼル燃料をリーンＮＯｘ触媒の還元剤とし、これを排気
系に供給するとスート等が発生し、リーンＮＯｘ触媒が
つまる虞がある。

【０００６】本発明はこのような技術的背景の下になさ
れたもので、車輌が減速走行から通常走行に移行する際
においてリーンＮＯｘ触媒が有効に機能するように、車
輌が減速域にある時からリーンＮＯｘ触媒を活性温度以
上に高めておくことやスート等の発生を抑制することを
課題とする。

【０００７】なお、還元剤を供給するのに、これまでは
例えば、特開平６−１１７２２５号公報にあるように、
本来の役割が機関駆動用の燃料を噴く燃料噴射装置であ
るインジェクタによって、いわゆる副噴射をすることで
為してきた。副噴射とは周知の如く、インジェクタが膨
張行程から排気行程の間で噴く燃料噴射をいう。

【０００８】一方、インジェクタが本来噴く燃料噴射を
主噴射といい、主噴射は圧縮行程で行う。よって副噴射
は副次的である。このため、インジェクタはその本来の
役割である主噴射がまず好適になるように設定してあ
る。例えば、機関燃焼を好適に行うためには、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ようになっている。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、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
化状態のまま排気系に供給される場合があり得る。しか
し、副噴射によって排気系に導かれた燃料であっても、
これが気化あるいは微粒化状態にあった方が窒素酸化物
の還元浄化を行う上では好ましい。

【０００９】しかし、本来の役割が主噴射に重点が置か
れているインジェクタに副噴射についても十分な効果を
期待するには無理がある。

【００１０】本発明は、このような問題にも対処し得る
リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関とすることを課題と
する。

【００１１】

【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。

【００１２】吸気通路に設置され吸気通路を通る吸気を
絞る吸気絞り弁と、排気通路に設置され排気通路を通る
ガスを浄化するリーンＮＯｘ触媒と、燃料を燃焼するこ
とで得られた熱により機関関連要素を昇温する燃焼式ヒ
ータと、この燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記吸気通路に
出す燃焼ガス排出路と、前記排気通路におけるリーンＮ
Ｏｘ触媒の上流側に向けて気筒を通ることなく前記燃焼
ガスを導く燃焼ガス導入路と、この燃焼ガス導入路また
は前記燃焼ガス排出路のいずれかを選択的に切り替えて
開く切替え弁と、を有し、前記リーンＮＯｘ触媒の再生
処理要求時でかつ車輌が減速走行している時は、前記吸
気絞り弁により前記吸気通路を閉じるとともに前記切替
え弁を切り替えて前記燃焼ガス導入路を開くリーンＮＯ
ｘ触媒を有する内燃機関。

【００１３】ここで、「機関関連要素」とは、例え
ば、機関冷却水やシリンダブロック、シリンダヘッド等
内燃機関自体のことである。

【００１４】「内燃機関」とは、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等の減速時には燃
料噴射装置から気筒内に向けて燃料が噴射しないように
なっている内燃機関をいう。

【００１５】「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
独自の燃焼を行って燃焼ガスを排出するものである。こ
れを別途設けることにより、機関始動前から排気系温度
を高めたり、触媒を活性化したりできる。。

【００１６】「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。

【００１７】「燃焼ガス」は、その成分に必要に応じ
て炭化水素や一酸化炭素等を含むものがよく、そのため
に燃焼式ヒータの燃焼用燃料にはガソリンや軽油等の内
燃機関用燃料を用いるのが好ましい。ガソリン等の燃料
は、これが完全燃焼しなければ未燃ガスを発生し、未燃
ガスには還元剤となる炭化水素や一酸化炭素が含まれる
からである。なお、燃焼式ヒータの出す燃焼ガスのこと
を以下、特に断らない限り燃焼ガスという。

【００１８】「燃焼ガス導入路」は、これを燃焼ガス
が通過する間にその熱が他に逃げることなくリーンＮＯ
ｘ触媒を暖めることのみに供される通路であると好適で
ある。また、燃焼ガス導入路は、吸気通路と排気通路と
を結ぶ状態で機関本体に対して迂回する迂回路であるこ
とが望ましい。

【００１９】「リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時」
とは、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還元を要する時であ
る。

【００２０】本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機
関では、リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時でかつ車輌
が減速走行をしている時は、吸気通路に設置の吸気絞り
弁を絞って吸気通路を閉じるとともに、つまり吸気通路
を閉じると同時かあるいはほぼ同時に、切替え弁の操作
により燃焼ガス導入路を開く。燃焼ガス導入路を開くと
いうことは、同時に燃焼ガス排出路を切替え弁を境にし
て閉じるということである。

【００２１】なお、吸気絞り弁を閉じた場合には、少な
くとも吸気絞り弁を経由して気筒に向かう吸気はほとん
どない。つまり、低温なガス（実質的には吸気のこと）
がリーンＮＯｘ触媒に向けては流れない。よって、それ
だけでもリーンＮＯｘ触媒の温度低下を防げる。

【００２２】加えて、本発明にあっては、ガス流路切替
え弁の操作により燃焼ガス導入路を開き、この開いた燃
焼ガス導入路は、機関本体、換言すれば気筒を通ること
なく、例えば排気通路におけるリーンＮＯｘ触媒の上流
側に向けて機関本体を迂回しながら燃焼ガスを導く。し
たがって、このときに燃焼ガスの温度が高温であれば、
リーンＮＯｘ触媒の温度も高まる。つまり、本発明にあ
っては、車輌が減速走行していても、従来技術のように
リーンＮＯｘ触媒が吸気によって冷却されることがな
い。むしろリーンＮＯｘ触媒を暖める。よって、減速走
行から通常走行に移行する際においてリーンＮＯｘ触媒
が有効に機能するように、車輌が減速域にある時から燃
焼式ヒータの燃焼量を高めてリーンＮＯｘ触媒の温度を
活性温度以上にしておけば、車輌が通常走行をするよう
になった時点でリーンＮＯｘ触媒はすでに活性化状態に
ある。したがって、このときにリーンＮＯｘ触媒に還元
剤を適量に供給すれば減速走行から通常走行への移行の
際に窒素酸化物の還元浄化を間断なくできる。この結
果、好適なリーンＮＯｘ触媒の再生を図れる。

【００２３】また、リーンＮＯｘ触媒にスート等が付着
していても燃焼ガスの温度を高めることで、スート等を
燃焼により除去できる。

【００２４】さらに好適な手段としては、排気再循環装
置を備え、前記再生処理要求時でかつ車輌が減速走行し
ている時に前記排気再循環装置を作動して排気系から吸
気系に延びる排気再循環通路を開くことが望ましい。

【００２５】本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機
関では、リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時でかつ車輌
が減速走行をしている時には前記のように吸気通路を閉
じるとともに燃焼ガス導入路を開く。また、加えてこの
ときに排気再循環装置を作動し排気系から吸気系に延び
る排気再循環通路も開く。このとき車輌が減速走行をし
ているので気筒には燃料噴射装置から燃料が噴射されな
い。したがって、前記した吸気絞り弁を閉じる前に吸気
通路の吸気絞り弁下流側にあった吸気が気筒に流れて
も、この吸気は燃焼には供されず、つまり少なくとも温
度的変化のほとんどない状態で排気ポートから出るだけ
となる。そして、このとき燃焼ガス導入路が開いている
ので、前記排気ポートから出たガスは、排気再循環通路
を介して吸気側に戻る。したがって、リーンＮＯｘ触媒
の再生処理要求時でかつ車輌が減速走行している時に吸
気絞り弁が閉じた後は、リーンＮＯｘ触媒に向けて冷た
い吸気はほとんど流れない。したがって、リーンＮＯｘ
触媒の温度低下を一層防止できる。

【００２６】さらに好適な手段として、前記リーンＮＯ
ｘ触媒の再生処理要求時には、前記燃焼ガスの空燃比を
リッチにするにするとよい。

【００２７】本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機
関では、燃焼ガスの空燃比をリッチにすると、燃焼式ヒ
ータの燃焼熱が高まる上に、炭化水素等の還元ガス成分
が排気ガス中に多くなり、リーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ還
元ができる。また、燃焼式ヒータの燃焼ガスを窒素酸化
物の還元に用いているので従来の副噴射が不用になる。

【００２８】さらに好適な手段として、前記燃焼ガス導
入路の前記排気通路との接合点はリーンＮＯｘ触媒の手
前箇所であることが望ましい。

【００２９】本発明のリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機
関では、燃焼式ヒータから出る燃焼ガスを燃焼ガス導入
路を経由してリーンＮＯｘ触媒の手前箇所にまで、つま
りリーンＮＯｘ触媒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。

【００３０】さらに好適な手段として、前記燃焼ガス導
入路は断熱材を有するようにしてもよい。

【００３１】燃焼ガス導入路を断熱化すれば、燃焼ガス
が燃焼ガス導入路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、リーンＮＯｘ触媒を一層暖められるの
で、それだけ早くに窒素酸化物の還元ができる。

【００３２】

【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。

【００３３】本発明を適用した内燃機関としてのディー
ゼルエンジンＩは、シリンダ２と、このシリンダ２内に
燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置３と、シリンダ２
から出る排気ガスを大気中に放出する排気装置４とを有
する。

【００３４】シリンダ２は、その上部にシリンダヘッド
２ａを載置固定してあり、その内部にはピストン５を上
下動可能になるように設けてある。

【００３５】ピストン５は、コンロッド５ａを介して図
示しないクランクシャフトに連結してある。ピストン５
のピストンヘッドには燃焼室６を形成してある。

【００３６】また、シリンダヘッド２ａには、ピストン
５が上昇して来た時に、燃焼室６に臨む吸気ポート８と
排気ポート９とを設けてある。

【００３７】吸気ポート８および排気ポート９には、そ
れぞれ吸気バルブ８ａおよび排気バルブ９ａを組み込ん
であり、両バルブ間にはシリンダ２に燃料を噴射するイ
ンジェクタ１０をシリンダ２に臨んだ状態で配置してあ
る。

【００３８】インジェクタ１０は、インジェクタ１０の
駆動源となる図示しないインジェクションポンプのポン
プ圧を受けて燃料を噴出する。

【００３９】そして、吸気ポート８には吸気通路１１を
接続し、排気ポート９には排気通路１２を接続してあ
る。

【００４０】吸気装置３は、外気をろ過する図示しない
エアクリーナを始端とし吸気ポート８を終端とする。そ
して、エアクリーナと吸気ポート８との間には、吸気系
構造物である、ターボチャージャのコンプレッサ１５
ａ，機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータ１７，図示し
ない吸気冷却装置であるインタークーラや吸入分岐管で
あるインテークマニホールド等を吸気通路１１上に配置
する。

【００４１】排気装置４は、機関本体内の排気ポート９
を始端とし、そこから図示しないマフラを終端とする。
そして、排気ポート９とマフラとの間には、排気系構造
物である、ターボチャージャのタービン１５ｂやガス浄
化装置としての触媒コンバータ１９等を排気通路１２上
に備えてある。なお、触媒コンバータ１９は、その内部
に吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒を包蔵し、エンジンＩの
排気ガスを主として浄化し、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガ
スも合わせて浄化するガス浄化装置である。また、触媒
コンバータ１９のことをリーンＮＯｘ触媒の意味で使え
るものとし、吸蔵還元型リーンＮＯｘ触媒のことを特に
断らない限り、単にリーンＮＯｘ触媒という。さらに、
リーンＮＯｘ触媒がＮＯｘ還元を要する時のことをリー
ンＮＯｘ触媒の再生処理要求時ということにする。

【００４２】前記吸気装置３と排気装置４とは、両者を
別々につなげる２本の接続管、すなわち燃焼ガス導入路
２１と排気再循環装置（ＥＧＲ装置）２３とで結ばれて
いる。

【００４３】燃焼ガス導入路２１は、燃焼式ヒータ１７
の燃焼ガスを吸気通路１１側から排気通路１２側に向け
て、機関本体、言い換えればシリンダ２を迂回して導く
管である。ＥＧＲ装置２３はシリンダ２で発生する窒素
酸化物を低減するために排気ガスを吸気系に戻し、吸気
装置３と排気装置４とを実質つなぐ排気再循環通路とし
てのＥＧＲ通路２３ａと、ＥＧＲ通路２３ａを通る排気
ガスの量を調整するＥＧＲ弁２３ｂとを有する。

【００４４】一方、吸気装置３に属する燃焼式ヒータ１
７は、この燃焼式ヒータ１７に吸気通路１１から空気を
供給する空気供給路３３と、燃焼式ヒータ１７の出した
燃焼ガスを吸気通路１１に出す燃焼ガス排出路３５とを
有する。これら空気供給路３３と燃焼ガス排出路３５と
によって、燃焼式ヒータ１７は吸気通路１１に取り付け
られている。また、燃焼式ヒータ１７には、燃焼式ヒー
タ１７の図示しない空気流通路を流れる空気の量を調整
するための、調整弁１７ａや送風ファン１７ｂを有す
る。また、符号１７ｃが示すものは酸素センサであり、
この酸素センサ１７ｃを用いることで燃焼ガスの空燃比
を求めることができる。

【００４５】これら空気供給路３３および燃焼ガス排出
路３５の吸気通路１１との各接続箇所Ｃ１，Ｃ２は、接
続箇所Ｃ１の方が接続箇所Ｃ２よりも上流側にある。そ
して、燃焼ガス排出路３５の途中には周知の三方弁３６
を設けてある。この三方弁３６に燃焼ガス導入路２１の
一端を接続する。また、燃焼ガス導入路２１の他端は、
排気通路１２のうち触媒コンバータ１９の上流側手前箇
所Ｃ３に接続する。この上流側手前箇所Ｃ３は燃焼ガス
導入路２１の排気通路１２との接合点でもあり、言い換
えれば触媒コンバータ１９の図示しない入り口近傍箇所
である。なお、燃焼ガス導入路２１には、その壁面に図
示しない断熱材を付けてあり、燃焼ガス導入路２１を通
る燃焼ガス熱を他に逃がさないようにしてある。

【００４６】また、リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時
でかつ車輌が減速走行している時には、三方弁３６によ
り燃焼ガス導入路２１を開く。これにより燃焼式ヒータ
１７の燃焼ガスが燃焼ガス導入路２１を経由して、触媒
コンバータ１９に流れる。そして、車輌が減速走行して
いる時は、インジェクタ１０からシリンダ２に燃料は噴
かれない。

【００４７】さらに、吸気通路１１のうち接続箇所Ｃ１
と接続箇所Ｃ２との間には、吸気通路１１を通る吸気を
絞る吸気絞り弁３８を設けてある。この吸気絞り弁３８
も三方弁３６と同様、触媒コンバータ１９のリーンＮＯ
ｘ触媒が再生処理要求時にあってかつ車輌が減速走行し
ている時に作用する。吸気絞り弁３８を作動して吸気通
路１１を閉じる。

【００４８】リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時でかつ
車輌が減速走行している時の機関作動状態を示すのが図
１である。

【００４９】この場合、燃焼ガスは、燃焼ガス導入路２
１を経由して触媒コンバータ１９の上流側手前箇所Ｃ３
に流れ、その後、触媒コンバータ１９のリーンＮＯｘ触
媒を暖める。加えて、リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求
時でかつ車輌が減速走行をしている場合には、ＥＧＲ装
置２３を作動してＥＧＲ通路２３ａを開く。さらに、リ
ーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時には、リーンＮＯｘ触
媒を還元雰囲気におけるように燃焼ガスの空燃比をリッ
チにするため、燃焼式ヒータ１７の空燃比調整を行う。

【００５０】反対にリーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時
ではなくかつ車輌が通常走行にある時の機関作動状態を
示すのが図２である。

【００５１】この場合の三方弁３６および吸気絞り弁３
８は、リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時でかつ車輌が
減速走行をしている場合とは反対に作用する。その結
果、三方弁３６によって燃焼ガス導入路２１が閉じ、吸
気絞り弁３８によって吸気通路１１が開く。この場合の
燃焼ガスは、図２の実線矢印のように、燃焼ガス排出路
３５を経由して吸気通路１１に流れ、その後、シリンダ
２内に入って機関暖機用として作用する。なお、減速時
ではなく通常走行時であるので、インジェクタ１０から
燃料が噴射する。この噴射燃料が吸気とが混合してなる
混合気が燃焼すると、シリンダ２の排気ポート９から排
気ガスとなって出る。また、車輌の通常走行時であるか
らＥＧＲ装置２３が通常に作動し、排気ポート９から出
た前記排気ガスが図２に破線矢印で示す流れとなってＥ
ＧＲ通路２３ａを排気側から吸気側に向けて再循環す
る。なお、このときのＥＧＲ弁２３ｂの開度はリーンＮ
Ｏｘ触媒の再生処理要求時でかつ車輌が減速走行してい
る時よりも小さい。

【００５２】このように、三方弁３６は、リーンＮＯｘ
触媒の状態と車輌の走行状態とに応じて、燃焼ガス導入
路２１または燃焼ガス排出路３５のいずれかを選択的に
切り替えてガス流路を開く切替え弁であるから、三方弁
３６のことをガス流路切替え弁という。

【００５３】また、吸気通路１１のうち吸気絞り弁３８
とコンプレッサ１５ａとの間には、吸気圧センサ３９を
取り付けてある。なお、吸気系の圧力が所定値以上にな
る時に燃焼式ヒータ１７を作動すれば、エンジンＩが作
動中であっても燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスを燃
焼ガス導入路２１を経由して排気通路１２に流せる。な
お、「所定値」とは、機関吸気系の圧力が当該所定値以
上となり、燃焼式ヒータを作動させたときに機関吸気系
の圧力が機関排気系の圧力よりも高く、よって燃焼式ヒ
ータの燃焼ガスを機関排気系へ向けて流すことができ、
逆流の生じない値をいう。

【００５４】排気通路１２のうち、触媒コンバータ１９
の入り口および出口の両端部近傍には、それぞれ図示し
ないＮＯｘセンサを取り付けてある。両ＮＯｘセンサの
検出値の差からリーンＮＯｘ触媒が還元時期にあるかど
うかを求められる。

【００５５】リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時と判断
するのは、コンピュータ、つまりエンジン制御装置ＥＣ
Ｕの構成部品である中央処理制御装置ＣＰＵである。Ｃ
ＰＵは、説明の有無に拘わらずエンジンＩに設けた各種
センサがエンジンＩの運転状態ごとに検出しかつＥＣＵ
に送る各種電気信号に基づいて、リーンＮＯｘ触媒の再
生処理要求時でかつ車輌が減速走行しているか否かを判
定する。そして、その判定結果に応じて、ＣＰＵは三方
弁３６や吸気絞り弁３８を作動し、燃焼ガス導入路２１
および吸気通路１１を開閉して必要箇所に燃焼ガスを振
り分けたり、燃焼ガスの空燃比を調整したりする。 〈実施の形態の作用効果〉次に、実施の形態の作用効果
について説明する。

【００５６】ディーゼルエンジンＩでは、リーンＮＯｘ
触媒の再生処理要求時でかつ車輌が減速走行をしている
時は、吸気通路１１に設置の吸気絞り弁３８を作動して
吸気通路１１を閉じる。これと同時かあるいはほぼ同時
にガス流路切替え弁である三方弁３６の操作により燃焼
ガス導入路２１を開きさらにＥＧＲ弁２３ｂを作動して
ＥＧＲ通路２３ａを車輌が通常走行している場合よりも
大きく開きガスの通りをよくする。燃焼ガス導入路２１
を開くということは同時に燃焼ガス排出路３５を三方弁
３６を境に閉じることである。

【００５７】なお、吸気絞り弁３８を作動して吸気通路
１１を閉じた後は、少なくとも吸気絞り弁３８を経由し
てシリンダ２に向けて流れる吸気は非常に少ない。つま
り、低温なガス（実質的には吸気のこと）がリーンＮＯ
ｘ触媒に向けては流れない。よって、それだけでもリー
ンＮＯｘ触媒の温度低下を防止できる。

【００５８】また、ガス流路切替え弁である三方弁３６
の操作により燃焼ガス導入路２１を開くと、この開いた
燃焼ガス導入路２１は、排気通路１２におけるリーンＮ
Ｏｘ触媒の上流側手前箇所Ｃ３に向けて燃焼ガスを導
く。このとき燃焼ガスは機関本体（シリンダ２）を迂回
して図１の実線矢印のように燃焼ガス導入路２１内を流
れる。したがって、このときに燃焼ガスの温度が高温で
あれば、リーンＮＯｘ触媒の温度も高まる。

【００５９】つまり、車輌が減速走行していても、従来
技術のようにリーンＮＯｘ触媒が吸気によって冷やされ
ることがないばかりか反対にリーンＮＯｘ触媒を暖め
る。よって、減速走行から通常走行に移る際においてリ
ーンＮＯｘ触媒が有効に機能するように、車輌が減速域
にある時から燃焼式ヒータの燃焼量を高めてリーンＮＯ
ｘ触媒の温度を活性温度以上にしておけば、車輌が通常
走行をするようになった時点でリーンＮＯｘ触媒はすで
に活性化状態にある。したがって、このときにリーンＮ
Ｏｘ触媒に還元剤を適量に供給すれば、すなわち燃焼式
ヒータの燃焼ガスの空燃比をリッチにしてリーンＮＯｘ
触媒が還元雰囲気中にあるようにすれば、減速走行から
通常走行への移行の際に窒素酸化物の還元浄化を間断な
くできる。この結果、好適なリーンＮＯｘ触媒の再生を
図れる。

【００６０】また、リーンＮＯｘ触媒にスート等が付着
していても燃焼ガスの空燃比をリッチ化すると燃焼ガス
熱が高まるので、燃焼によりスート等を除去できる。

【００６１】さらに、車輌が減速走行している時にはイ
ンジェクタ１０から燃料が噴射されない。よって、前記
した、吸気絞り弁３８を閉じる以前に吸気通路１１にあ
った吸気絞り弁３８の設置個所よりも下流側の吸気は、
燃焼に供されずにつまり温度的変化のほとんどない状態
のまま排気ポート９から出る。そして、このときＥＧＲ
通路２３ａが開いているので、排気ポート９から出たガ
ス（実質的には吸気のこと）は、ＥＧＲ通路２３ａを介
して図２の破線矢印のように排気側から吸気側に戻され
る。このため、吸気絞り弁３８を閉じた後は、触媒コン
バータ１９に向けて冷たい吸気はほとんど流れない。し
たがって、リーンＮＯｘ触媒の温度低下を一層防止でき
る。

【００６２】また、エンジンＩでは、燃焼式ヒータ１７
から出る燃焼ガスを燃焼ガス導入路２１を経由してリー
ンＮＯｘ触媒の手前箇所Ｃ３にまで、つまりリーンＮＯ
ｘ触媒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。その上、燃焼ガス導入路２１を断熱
化してあるので燃焼ガスが燃焼ガス導入路２１を通過す
る間に燃焼ガスの持つ熱が他に逃げない。よって、燃焼
ガス熱を触媒を暖めることのみに利用できる。したがっ
て、リーンＮＯｘ触媒を一層暖められるのでそれだけ早
くに排気浄化が可能であり、また窒素酸化物の還元がで
きる。

【００６３】また、燃焼式ヒータの燃焼ガスを窒素酸化
物の還元に用いているので従来の副噴射が不用になる。

【００６４】

【発明の効果】本発明リーンＮＯｘ触媒を有する内燃機
関によれば、車輌が減速走行から通常走行に移行する
際、リーンＮＯｘ触媒の温度を活性温度以上に予め高め
ておけるので、車輌が減速走行から通常走行へ移行して
も窒素酸化物の還元浄化やスート等の除去が間断なくで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るリーンＮＯｘ触媒を有する内燃
機関の実施の形態の概略構成図であって、車輌が減速走
行している場合の作動状態を示す図。

【図２】 本発明に係るリーンＮＯｘ触媒を有する内燃
機関の実施の形態の概略構成図であって、車輌が通常走
行している場合の作動状態を示す図。

【符号の説明】

Ｉ…ディーゼルエンジン（内燃機関） ２…シリンダ ３…吸気装置 ４…排気装置 ５…ピストン ５ａ…コンロッド ６…燃焼室 ７…シリンダヘッド ８…吸気ポート ８ａ…吸気バルブ ９…排気ポート ９ａ…排気バルブ １０…インジェクタ １１…吸気通路 １２…排気通路 １５ａ…ターボチャージャのコンプレッサ １５ｂ…ターボチャージャのタービン １７…燃焼式ヒータ １７ａ…空気量調整弁 １７ｂ…送風ファン １７ｃ…酸素センサ １９…触媒コンバータ（リーンＮＯｘ触媒） ２１…燃焼ガス導入路 ２３…排気再循環装置（ＥＧＲ装置） ２３ａ…ＥＧＲ通路（排気再循環通路） ２３ｂ…ＥＧＲ弁 ３３…空気供給路 ３５…燃焼ガス排出路 ３６…三方弁（切替え弁） ３８…吸気絞り弁 ３９…吸気圧センサ Ｃ１…空気供給路３３と吸気通路１１との接続箇所 Ｃ２…燃焼ガス排出路３５と吸気通路１１との接続箇所 Ｃ３…触媒コンバータ１９の上流側手前箇所（燃焼ガス
導入路３３の排気通路１２との接合点）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ａ ３０１Ｃ ３１１ ３１１Ｂ 41/12 ３０５ 41/12 ３０５ ３１０ ３１０ Ｆ０２Ｍ 25/07 Ｆ０２Ｍ 25/07 Ｂ ５７０ ５７０Ｊ ５７０Ｚ (56)参考文献 特開 平６−317142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−24118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−79149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−54313（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−152069（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/28 F02D 21/08 F02D 41/12 F02M 25/07

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路に設置され吸気通路を通る吸気
   を絞る吸気絞り弁と、 排気通路に設置され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で得られた熱により機関関連要素を
   昇温する燃焼式ヒータと、 この燃焼式ヒータの燃焼ガスを前記吸気通路に出す燃焼
   ガス排出路と、 前記排気通路におけるリーンＮＯｘ触媒の上流側に向け
   て気筒を通ることなく前記燃焼ガスを導く燃焼ガス導入
   路と、 この燃焼ガス導入路または前記燃焼ガス排出路のいずれ
   かを選択的に切り替えて開く切替え弁と、 を有し、 前記リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時でかつ車輌が減
   速走行している時は、前記吸気絞り弁により前記吸気通
   路を閉じるとともに前記切替え弁を切り替えて前記燃焼
   ガス導入路を開くリーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。
2. 【請求項２】 排気再循環装置を備え、前記再生処理要
   求時でかつ車輌が減速走行している時に前記排気再循環
   装置を作動して排気系から吸気系に延びる排気再循環通
   路を開く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. 【請求項３】 前記リーンＮＯｘ触媒の再生処理要求時
   には、前記燃焼ガスの空燃比をリッチにすることを特徴
   とする請求項１または請求項２記載のリーンＮＯｘ触媒
   を有する内燃機関。
4. 【請求項４】 前記燃焼ガス導入路の前記排気通路との
   接合点はリーンＮＯｘ触媒の手前箇所であることを特徴
   とする請求項１から請求項３いずれか記載のリーンＮＯ
   ｘ触媒を有する内燃機関。
5. 【請求項５】 前記燃焼ガス導入路は断熱材を有するこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４いずれか記載のリ
   ーンＮＯｘ触媒を有する内燃機関。