(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管内に酸化能を有する触媒と、排気ガスが該触媒側に流入することを防止するバイパス通路及び切換弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、燃料中に酸素が含まれるか否かを検出する含酸素検出手段と、該含酸素検出手段によって燃料中に含まれる酸素量が多いと判断した時には前記切換弁によって前記バイパス通路のみに排気ガスを流入させる切換弁制御手段と、を備え、前記バイパス通路内に前記触媒よりも酸化能が弱い触媒を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものであって、特にディーゼルエンジンのパティキュレート中のサルフェートを低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（パティキュレートマテリアル）の低減対策の一つの手段として、酸化触媒を用いた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、排気ガス中のＣＯやＨＣとともに粒子状物質に含まれるＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ    Ｏｒｇａｍｉｃ    Ｆｒａｃｔｉｏｎ）を触媒により酸化させてＣＯ２とＨ２Ｏにして浄化する機能を有する。なお、この酸化触媒は、セラミックスや金属材料を担体基材としてＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の貴金属を担持させたものが用いられる。そして、この種の酸化触媒の浄化性能は、排気ガス温度が上がると、排気ガス中のＳＯ２をＳＯ３（サルフェート、硫酸ミスト）に酸化する量も増加する。このサルフェート等も粒子状物質であるので、ＳＯＦを低減させてもサルフェートが増加して全体として粒子状物質を増加させてしまうことになる。即ち、ＳＯＦの浄化能力を向上させると相反してサルフェートの生成量が増加し、逆にサルフェートの生成量を抑えようとすると、ＳＯＦの浄化能力も低下してしまうという不具合がある。
【０００３】
この不具合に対処するものとして特開平６−５０１２６号公報に記載された技術がある。この従来技術では、排気ガス温度を検知し、該排気ガス温度が所定値以下の場合には排気ガスを触媒側に流して酸化による浄化を行い、排気ガス温度が所定値を越えたような（高温の）場合には、触媒をバイパス（迂回）してサルフェートの生成量増加を抑えるようにしている。なお、この状態にあっても触媒は、バイパス（迂回）した排気ガスの熱によって保温されるので、その活性化を維持できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したサルフェートの生成量は、排気ガスの温度以外に燃料中に含まれる酸素成分量（含酸素量）によっても変化するにもかかわらず、このことを一切考慮していないので、未だ排気ガスの浄化とサルフェートの生成量低減の両立を図ることが難しいという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、内燃機関の排気管内に酸化能を有する触媒と、排気ガスが該触媒側に流入することを防止するバイパス通路及び切換弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、燃料中に酸素が含まれるか否かを検出する含酸素検出手段と、該含酸素検出手段によって燃料中に含まれる酸素量が多いと判断した時には前記切換弁によって前記バイパス通路のみに排気ガスを流入させる切換弁制御手段と、を備え、前記バイパス通路内に前記触媒よりも酸化能が弱い触媒を備える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００８】
先ず、図２は本実施形態の装置全体構成を示したものであり、１は内燃機関、２及び３はいずれも酸化触媒であり、触媒２は排気管５のメイン通路６に設けられ、触媒３は排気管５のバイパス（迂回）通路７に設けられている。メイン通路６とバイパス通路７との分岐点には、排気ガスの流入通路をメイン通路６又はバイパス通路７の何れかに切換える排気通路切換弁４が設けられている。なお、この排気通路切換弁４は定常状態では排気ガスがメイン通路６側に流れるような位置にあり、後述するエンジンコントロールユニットにより作動制御された時に限り、排気ガスがバイパス通路７側に流れるように切換えられる。内燃機関１には、燃料タンク８内の燃料９が燃料ポンプ１０を介して燃料噴射弁１１に導かれ、燃料噴射弁１１から筒内に噴射される。又、更に内燃機関１には、機関の運転状態、例えばエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３等が設けられている。これら両センサ１２、１３は図１の燃料噴射量決定物理量検出手段１００を構成する。なお、燃料噴射量決定物理量としては、この他吸気管圧力ＰＭ（図示しない吸気管圧力センサにて検出）や車速Ｖ（図示しない車速センサーにて検出）を利用しても良い。又、内燃機関１のシリンダ内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ１４が設けられており、この燃焼圧センサ１４は噴射燃料に含酸素成分を含んでいるか否かを判定するためのものであり、図１の燃料性状判定手段１０４を構成する。なお、排気管５のバイパス通路７に設けられた触媒３は必須のものではない。
【０００９】
上記センサ１２、１３、１４、及び排気通路切換弁４はエンジンコントロールユニット（以下、単にＥＣＵという）１５に電気的に接続されている。ＥＣＵ１５は、センサ１２、１３、１４からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、センサ１２、１３、１４からの入力信号を受け、排気通路切換弁４及び燃料噴射弁１１に出力信号を出すための入出力インターフェイス、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ、データ一時記憶用の記憶装置であるＲＡＭ、種々の演算を実行するＣＰＵ等を有する。
【００１０】
図１は本実施形態の作動の基本概念を示す図である。燃料噴射量決定物理量検出手段１００からの出力信号に基づいて燃料噴射量演算手段１０１が燃料噴射量を演算し、この演算結果に基づいて内燃機関１の燃料噴射弁１１の開弁時間が制御される。内燃機関１からは排気ガスが排気ガス浄化装置１０３（排気管５）に排出されるが、この時、燃料性状判定手段１０４により噴射燃料中に含酸素成分が含まれているか否かが判定され、この判定結果に基づいて排気通路切換手段１０５により排気通路の切換えが行われる。
【００１１】
次に、図３のフローチャートにより本実施形態の作用について詳細に説明する。
ステップ３０１では、燃料噴射量の決定するために物理量、例えば、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度、吸気管圧力ＰＭ、車速Ｖ等の一つ或いは複数が読込まれ、ステップ３０２では、この読込まれた先の物理量に基づいて燃料噴射量が算出される。これは、内燃機関の燃料噴射量を決定するのに一般的に行われている周知のものである。
【００１２】
次にステップ３０３では、噴射される燃料の中に含酸素成分が含まれているか否かが検出され、ＹＥＳ（含酸素成分有り）の場合には、ステップ３０４にて排気通路切換弁が作動制御されて、排気ガスがバイパス通路７側へ流れるようになり、バイパス通路７に位置する触媒２により排気ガス浄化が行われる。ステップ３０３でＮＯ（含酸素成分無し）の場合には、排気通路切換弁の切換えが行われないので、通常通り触媒１により排気ガス浄化が行われる。
【００１３】
なお、上記触媒２は触媒１よりも酸化能が弱く設定されているので、含酸素成分を含む排気ガスが触媒２を通過してもサルフェートの生成量を少なく維持することができるとともに、触媒２の浄化性能（酸化能）を利用できるのでサルフェート以外のパティキュレートも従来よりも低く抑えることができる。
又、ステップ３０３における含酸素成分有無の検出は先にも述べた通り、例えば内燃機関のシリンダ内燃焼圧を検知することで行われる。即ち、含酸素成分を含まない噴射燃料が燃焼する際の燃焼圧を予め基準燃焼圧として記憶しておき、含酸素成分を含む噴射燃料が使用された場合に、噴射燃料の持つ発熱量が低下するために燃焼圧も低くなることを利用して、予め記憶された基準燃焼圧と実際の燃焼圧とを比較することにより含酸素成分の有無が判定できる。
【００１４】
図４は、酸化成分の有無、触媒の有無及び触媒２及び３の使用切換えに対するサルフェート等のパティキュレート排出量の関係を示しており、噴射燃料中に含酸素成分が含まれている場合に、触媒２を有するメイン通路をバイパス（迂回）させることで、サルフェート及びパティキュレートともに少なく抑えられることが分かる。
【００１５】
このように、本実施形態では、噴射燃料中の含酸素成分に有無により排気ガス通路を切換制御することにより、サルフェートの生成量を少なくでき、延いてはパティキュレートをも少なくすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、噴射燃料中に含まれる含酸素成分量にかかわらず常にサルフェートの生成量を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態の作動の基本概念を示す図。
【図３】本発明の実施形態の制御フローチャート。
【図４】パティキュレート発生量を示すグラフ。
【符号の説明】
１内燃機関
２触媒（メイン通路側）
３触媒（バイパス通路側）
４排気通路切換弁
５排気管
６メイン通路
７バイパス通路
８燃料タンク
９燃料（噴射燃料）
１０燃料ポンプ
１１燃料噴射弁
１２エンジン回転数センサ
１３アクセル開度センサ
１４燃焼圧センサ
１５エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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