(57)【要約】【課題】燃料中の硫黄分を分離し、添加弁から排気系内、エンジン筒内へ添加することができるので硫黄被毒を抑制し、排気ガスの浄化性能を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄高濃度燃料２３と、硫黄低濃度燃料２４とに分離する燃料分離装置１７と、硫黄高濃度燃料２３を窒素酸化物浄化装置４２−１の上流側に供給する排気添加弁２２とを備えている。硫黄低濃度燃料２４を常時エンジン筒内燃焼用の燃料として用いて、硫黄被毒を抑制することができると共に、硫黄再生を行う頻度を減少させることができ、硫黄再生に必要な排気添加燃料を総量として減らすことができる。また、硫黄再生時に硫黄高濃度燃料を用い、窒素酸化物浄化装置に吸蔵された硫黄分を放出すると共に、硫黄高濃度燃料中の硫黄分も同時に燃焼処理する。【選択図】図１
2008286034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている少なくとも一つ以上の窒素酸化物浄化装置を有する内燃機関の排気浄化装置であって、
燃料中の硫黄分を分離し、高濃度の硫黄分を含有する硫黄高濃度燃料と低濃度の硫黄分を含有する硫黄低濃度燃料とに分離する燃料分離装置を有し、
前記硫黄低濃度燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、
前記窒素酸化物浄化用触媒に吸収された硫黄分を放出・燃焼する硫黄再生時に、前記硫黄高濃度燃料を用いることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記燃料分離装置で分離された前記硫黄高濃度燃料を貯蔵する硫黄高濃度燃料サブタンクと、
前記燃料分離装置で分離された前記硫黄低濃度燃料を貯蔵する硫黄低濃度燃料サブタンクとを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記硫黄高濃度燃料、前記硫黄低濃度燃料の何れか一方を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する排気添加弁を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記硫黄再生時には、前記硫黄高濃度燃料を前記排気燃料添加弁に供給すると共に、前記窒素酸化物浄化装置に吸蔵された窒素酸化物の還元時には、前記硫黄低濃度燃料を前記排気燃料添加弁に供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている少なくとも一つ以上の窒素酸化物浄化装置と、
該窒素酸化物浄化装置の下流側に設けられ、前記排気通路内の前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ機能を備えた粒子状物質捕集装置とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、
燃料中の硫黄分を分離し、硫黄分を含有しない硫黄フリー燃料と、硫黄分を含有する硫黄高濃度燃料とに分離する燃料分離装置を有し、
前記硫黄フリー燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に前記硫黄フリー燃料を用い、
且つ、前記粒子状物質捕集装置に捕集されたＰＭを焼失してＰＭ捕集機能を再生するＰＭ再生時に前記分離した硫黄高濃度燃料を用いることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記硫黄高濃度燃料が、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸収された硫黄分を放出・燃焼する硫黄再生時に用いられることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記燃料分離装置において分離された前記硫黄フリー燃料を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁と、
前記燃料分離装置において分離された前記硫黄高濃度燃料を前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れか一つにおいて、
前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間隔が、温度伝達が起こり難い所定間隔を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
請求項５乃至８の何れかに一つにおいて、
前記燃料分離装置で分離された前記硫黄高濃度燃料を貯蔵する高濃度硫黄含有燃料タンクを有する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料中の硫黄分を高濃度と低濃度のものに分離し、硫黄分に起因する硫黄被毒を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯX）は、近傍雰囲気がリーン空燃比の時にＮＯXを吸収し、理論空燃比又はリッチ空燃比の時にＮＯXを放出する窒素酸化物（ＮＯX）浄化用触媒を担持した触媒装置を機関排気系に配置して、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯXを触媒装置のＮＯX浄化用触媒に吸収させ、大気放出を抑制するようにしている。また、この触媒装置に設けているＮＯXの吸収能力には制限があり、触媒装置のＮＯX浄化用触媒のＮＯX吸収能力が飽和する前に、近傍雰囲気をリッチ空燃比とし、吸収されたＮＯXを放出させると共に、リッチ空燃比とした際の還元物質によって放出させたＮＯXを還元浄化する再生処理が必要である。
【０００３】
また、ＮＯX浄化用触媒は、燃料中の硫黄分から生成される硫黄酸化物（ＳＯX）もＮＯXと同様に吸収し、このＮＯX浄化用触媒の吸蔵量には限界があるため、触媒装置におけるＳＯXの吸収量が増大すると、その分、吸蔵可能なＮＯX量が減少し、ＮＯX浄化用触媒のＮＯX吸収能力の低下を引き起こす、いわゆる硫黄被毒によるＮＯX浄化用触媒の浄化機能の低下を引き起こす。
【０００４】
そのため、従来、ＳＯXによるＮＯX吸収能力の低下を防止する内燃機関の排気浄化装置が提案されている。図７は、従来の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。図７に示すように、従来の内燃機関の排気浄化装置は、近傍雰囲気がリーン空燃比の時にＮＯXを吸収し、理論空燃比（ストイキ）又はリッチ空燃比の時にＮＯXを放出するＮＯX浄化用触媒を担持した触媒装置１０１と、燃料タンク１０２内の燃料から低濃度硫黄分燃料１０３を分離する分離装置１０４とを具備している。分離装置１０４で燃料タンク１０２内の燃料から低濃度硫黄分燃料１０３を分離して供給管１０５を介して低濃度硫黄分燃料１０３を触媒装置１０１に供給し、触媒装置１０１内のＮＯX浄化用触媒の再生処理を行っている。また、高濃度硫黄分燃料１０６は燃料タンク１０２に再度回収するようにしていた（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−９２４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の内燃機関の排気浄化装置では、高濃度硫黄分燃料１０６を燃料タンク１０２に送給し、循環させているのみであり、処分先が充分に考慮されていないため、燃料タンク１０２中に硫黄分が高濃度に蓄積される、という問題がある。
【０００７】
また、ＳＯXの吸収量が増加することによる触媒装置１０１の硫黄被毒を回復するため、排気燃料を添加しリッチ空燃比とし、触媒装置１０１を高温にすることで、排気燃料の添加による燃費が悪化する、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、燃料中の硫黄分を分離し、添加弁から排気系内、エンジン筒内へ添加することで硫黄被毒を抑制し、排気ガスの浄化性能を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている少なくとも一つ以上の窒素酸化物浄化装置を有する内燃機関の排気浄化装置であって、燃料中の硫黄分を分離し、高濃度の硫黄分を含有する硫黄高濃度燃料と低濃度の硫黄分を含有する硫黄低濃度燃料とに分離する燃料分離装置を有し、前記硫黄低濃度燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸収された硫黄分を放出・燃焼する硫黄再生時に、前記硫黄高濃度燃料を用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置で分離された前記硫黄高濃度燃料を貯蔵する硫黄高濃度燃料サブタンクと、前記燃料分離装置で分離された前記硫黄低濃度燃料を貯蔵する硫黄低濃度燃料サブタンクとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記硫黄高濃度燃料、前記硫黄低濃度燃料の何れか一方を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する排気添加弁を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記硫黄再生時には、前記硫黄高濃度燃料を前記排気燃料添加弁に供給すると共に、前記窒素酸化物浄化装置に吸蔵された窒素酸化物の還元時には、前記硫黄低濃度燃料を前記排気燃料添加弁に供給することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている少なくとも一つ以上の窒素酸化物浄化装置と、該窒素酸化物浄化装置の下流側に設けられ、前記排気通路内の前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ機能を備えた粒子状物質捕集装置とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄分を含有しない硫黄フリー燃料と、硫黄分を含有する硫黄高濃度燃料とに分離する燃料分離装置を有し、前記硫黄フリー燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に前記硫黄フリー燃料を用い、且つ、前記粒子状物質捕集装置に捕集されたＰＭを焼失してＰＭ捕集機能を再生するＰＭ再生時に前記分離した硫黄高濃度燃料を用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記硫黄高濃度燃料が、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸収された硫黄分を放出・燃焼する硫黄再生時に用いられることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置において分離された前記硫黄フリー燃料を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁と、前記燃料分離装置において分離された前記硫黄高濃度燃料を前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間隔が、温度伝達が起こり難い所定間隔を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置で分離された前記硫黄高濃度燃料を貯蔵する高濃度硫黄含有燃料タンクを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄分を硫黄高濃度燃料と、硫黄低濃度燃料とに分離する燃料分離装置を備え、硫黄低濃度燃料を常時エンジン筒内燃焼用の燃料として用いることができるため、エミッション中の硫黄分を大幅に減少させ、従来よりも硫黄分から生成されるＳＯXに起因するＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制することができる。また、窒素酸化物浄化装置内のＮＯX浄化用触媒の硫黄吸収が可能な限界値に到達する時間を長くすることができるため、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを放出・燃焼する硫黄再生を行う頻度を減少させることができる。また、ＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒による硫黄再生を行なう周期を長くすることで、この硫黄再生に必要な排気添加燃料の総量を減らすことができる。
【００１９】
また、硫黄低濃度燃料を窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する排気添加弁を備えているため、硫黄低濃度燃料を窒素酸化物浄化装置に供給することで、ＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXの還元時に、ＮＯX浄化用触媒のＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【００２０】
また、硫黄再生時に、硫黄高濃度燃料を用いることで、ＮＯX浄化用触媒の触媒床温を上昇させ、空燃比をリッチとすることができるため、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを燃焼・放出させると共に、硫黄高濃度燃料中の硫黄分も同時に燃焼し、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理することができる。
【００２１】
更に、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄高濃度燃料と硫黄フリー燃料とに分離し、硫黄フリー燃料をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることで、エンジン筒内燃焼により硫黄分から生成されるＳＯXに起因するＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制することができる。
【００２２】
また、硫黄フリー燃料を窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁を備えているため、硫黄フリー燃料を窒素酸化物浄化装置に供給することができ、窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に、ＮＯX浄化用触媒のＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【００２３】
また、窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に、硫黄フリー燃料を窒素酸化物浄化装置に窒素酸化物浄化用触媒が熱劣化しない程度にまで添加することで、窒素酸化物浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置内のフィルタ床温を上昇させることができる。
【００２４】
また、硫黄高濃度燃料を窒素酸化物浄化装置と粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを備えているため、硫黄高濃度燃料を粒子状物質捕集装置に常時供給することで粒子状物質捕集装置内のフィルタ床温を上昇させることができる。
【００２５】
また、硫黄高濃度燃料を貯蔵する高濃度硫黄含有燃料タンクを備えているため、粒子状物質捕集装置内のフィルタ床温に応じ、必要に応じてアロマ含有燃料を適時供給し、ＰＭ再生用に用いることができる。
【００２６】
従って、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理することで、ＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制しつつ、窒ＮＯX浄化用触媒の硫黄再生周期の延長又は粒子状物質捕集装置のＰＭ再生効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。
図１に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す。）１１Ａは、燃料供給系１２、燃焼室１３、吸気系１４および排気系１５等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
【００２９】
燃料供給系１２は、燃料タンク１６、燃料分離装置１７、メイン燃料通路Ｌ１１、メイン燃料ポンプ６１、硫黄低濃度燃料サブタンク６２−１、硫黄高濃度燃料サブタンク６２−２、燃料ポンプ１８、サブフィードポンプ６３、コモンレール１９、燃料噴射弁２１、遮断弁Ｖ１、Ｖ２、排気添加弁２２、硫黄低濃度燃料通路Ｌ１２−１〜Ｌ１２−４、硫黄高濃度燃料通路Ｌ１３−１，Ｌ１３−２、機関燃料通路Ｌ１４、燃料再生通路Ｌ１５及び硫黄燃料添加通路Ｌ１６、切替弁６４を備えて構成されている。また、硫黄低濃度燃料サブタンク６２−１、硫黄高濃度燃料サブタンク６２−２には、各々タンク内の燃料の量を検出するレベルセンサ６５−１、６５−２が設けられている。
【００３０】
燃料タンク１６からメイン燃料通路Ｌ１１を介してメイン燃料ポンプ６１で汲み上げた燃料は、燃料分離装置１７に供給される。燃料分離装置１７は、燃料タンク１６から供給される燃料から高濃度の硫黄分を抽出した硫黄高濃度燃料２３とその残りの硫黄低濃度燃料２４とに分離する。
【００３１】
硫黄低濃度燃料２４と硫黄高濃度燃料２３との硫黄分の割合としては、全体を１００としたとき、１５対８５が好ましく、更に１０対９０が好ましく、更には５対９５が好ましい。
【００３２】
また、軽油中の硫黄分の大部分はアロマ中に存在しているため、燃料分離装置１７では、硫黄分の他にアロマ分も同時に分離することができる。
【００３３】
また、本実施例では、燃料分離装置１７は、燃料中の硫黄分を選択的に分離可能なシステムであればよく、例えば、硫黄分を抽出して分離する方法、分離膜を用いる方法等があるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００３４】
また、燃料分離装置１７において硫黄低濃度燃料２４は、燃料分離装置１７から硫黄低濃度燃料通路Ｌ１２−１を介して硫黄低濃度燃料サブタンク６２−１に供給される。
【００３５】
燃料分離装置１７において抽出された硫黄高濃度燃料２３は、燃料分離装置１７から硫黄高濃度燃料通路Ｌ１３−１を介して硫黄高濃度燃料サブタンク６２−２に供給される。
【００３６】
燃料分離装置１７において貯蔵された硫黄低濃度燃料２４は、硫黄低濃度燃料通路Ｌ１２−２、Ｌ１２−３を介して燃料ポンプ１８に供給される。
【００３７】
燃料ポンプ１８は、硫黄低濃度燃料サブタンク６２−１から汲み上げた硫黄低濃度燃料２４を高圧にし、機関燃料通路Ｌ１４を経てコモンレール１９に供給する。コモンレール１９は、燃料ポンプ１８から供給された高圧の硫黄低濃度燃料２４を所定圧力に蓄圧し、各燃料噴射弁２１に分配する。電磁弁である燃料噴射弁２１は、燃焼室１３内に燃料を噴射供給する。
【００３８】
これにより、硫黄低濃度燃料２４を各燃料噴射弁２１より燃焼室１３内に噴射供給することができるため、硫黄低濃度燃料２４を常時エンジン筒内燃焼用の燃料として用いることができる。この結果、エミッション中の硫黄分を大幅に減少させ、従来よりも硫黄分から生成される硫黄酸化物（ＳＯX）に起因するＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制することができる。
【００３９】
また、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒に吸収されるＳＯXを減少させることができるため、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを放出・燃焼する硫黄再生を行う頻度を減少させることができる。
【００４０】
また、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒による硫黄再生を行なう周期を長くすることで、この硫黄再生に要する排気添加燃料の総量を減らすことができる。
【００４１】
また、吸気系１４は、各燃焼室１３内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成するものである。排気系１５は、各燃焼室１３から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成するものである。
【００４２】
また、エンジン１１には、その排気により吸気３１を過給するターボチャージャ３２を備えている。ターボチャージャ３２に設けられたインタークーラ３３は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。このインタークーラ３３よりも下流に設けられたスロットル弁３４は、いわゆる電子スロットルであり、吸入空気の供給量を調整する。
【００４３】
また、エンジン１１には、吸気系１４と排気系１５をバイパスし、排気の一部を吸気系１４に戻すＥＧＲ通路３５が設けられている。ＥＧＲ通路３５には、排気流量を調整するＥＧＲ弁３６と、排気を冷却するためのＥＧＲクーラ３７が設けられている。また、ＥＧＲクーラ３７のガス流れ方向の上流側にはＥＧＲクーラ前触媒コンバータ３８が設けられている。
【００４４】
また、排気系１５は、排気主通路４１上に排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物（ＮＯX）浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２と、その下流側に酸化触媒４８とを備えている。
【００４５】
窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２に収容されているＮＯX浄化用触媒は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯXを吸蔵し、排気ガス中の排気空燃比がリッチのときに添加されるＨＣ、ＣＯ等により吸蔵されたＮＯXを還元・放出するものである。
【００４６】
ＮＯX浄化用触媒として、具体的には、ＮＳＲ（ＮＯX  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）やＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯX  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。ＮＳＲとは、リーン運転モードでの運転中にＮＯXを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でＮ2に還元するＮＯX吸蔵還元型触媒のことである。また、ＤＰＮＲとは、粒子状物質（ＰＭ）とＮＯXを同時に連続して浄化させることが可能なシステムのことであり、例えば、粒子状物質（ＰＭ）捕集装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）にＮＯX吸蔵還元型触媒を担持させたものである。また、本実施例においては、窒素酸化物浄化装置４２−１に収容されているＮＯX浄化用触媒としては、ＮＯX吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）を適用する。また、窒素酸化物浄化装置４２−２に収容されているＮＯX浄化用触媒としては、ＮＯX吸蔵還元型触媒（ＤＰＮＲ）を適用する。
【００４７】
また、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内の温度が比較的低い場合等においては、排気添加弁２２による添加燃料が窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２をすり抜けてしまう場合があるが、酸化触媒を収容する酸化触媒装置４８によりこれを確実に酸化することができる。
【００４８】
酸化触媒装置４８には、例えばＰｔ等の白金族元素、バナジウム、銅、マンガン、アルミナなどの金属元素及び金属酸化物などからなる酸化触媒が収容されている。
【００４９】
また、硫黄低濃度燃料２４を窒素酸化物浄化装置４２−１の上流側に供給する排気添加弁２２を有している。硫黄低濃度燃料サブタンク６２−１は、硫黄低濃度燃料２４の一部を硫黄低濃度燃料通路Ｌ１２−４、燃料再生通路Ｌ１５を介してサブフィードポンプ６３に供給する。この時、遮断弁Ｖ２を開放し、硫黄低濃度燃料２４の供給を行なう。
【００５０】
サブフィードポンプ６３に供給された硫黄低濃度燃料２４を高圧にし、硫黄燃料添加通路Ｌ１６を経て排気添加弁２２に供給し、窒素酸化物浄化装置４２−１のガス流れ方向の上流側に硫黄低濃度燃料２４を噴射供給する。
【００５１】
排気添加弁２２より硫黄低濃度燃料２４を窒素酸化物浄化装置４２−１の上流側に供給することができるため、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXの還元時に、ＮＯX浄化用触媒のＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【００５２】
なお、硫黄燃料添加通路Ｌ１６には調量弁（図示せず）も設けられている。この調量弁は、排気添加弁２２に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。電磁弁である第一の排気添加弁２２は、還元剤として機能する硫黄低濃度燃料２４を、適宜量、適宜タイミングで排気系１５の窒素酸化物浄化装置４２−１上流に添加供給する。
【００５３】
図２は、燃料中の硫黄濃度による硫黄再生を開始するまでの期間を示す関係図である。
また、通常排出される硫黄排出量を換算し、この積算値がある上限値（Ｌ）に達した場合に、硫黄再生を開始するとする。
図２に示すように、ディーゼルエンジンで一般的に用いられる軽油を用いた場合において、硫黄再生を開始するまでの期間（インターバル）をＴAとすると、硫黄低濃度燃料を用いた場合での硫黄再生を開始するまでの期間ＴBは、軽油を用いた場合での硫黄再生を開始するまでの期間ＴAよりも長くすることができる。
【００５４】
よって、窒素酸化物浄化装置に吸収されたＳＯXを放出する硫黄再生に必要な排気添加燃料を総量として減らすことができる。
【００５５】
また、遮断弁Ｖ２は、必要な時にのみ開放し、必要でない時には閉鎖し、硫黄低濃度燃料通路Ｌ１２−４を遮断し、燃料供給を停止するようにしてもよい。
【００５６】
また、窒素酸化物浄化装置に吸収されたＳＯXを放出する硫黄再生時には、排気添加弁２２から噴出する燃料を硫黄低濃度燃料２４から硫黄高濃度燃料２３に切替える。具体的には、切替弁６４により、硫黄低濃度燃料通路Ｌ１２−４からの硫黄低濃度燃料２４の供給を遮断し、硫黄高濃度燃料サブタンク６２−２に貯蔵されている硫黄高濃度燃料２３を硫黄高濃度燃料通路Ｌ１３−２を介してサブフィードポンプ６３に供給する。
【００５７】
サブフィードポンプ６３は、硫黄高濃度燃料サブタンク６２−２から汲み上げた硫黄高濃度燃料２３を高圧にし、硫黄燃料添加通路Ｌ１６を経て排気添加弁２２に供給し、窒素酸化物浄化装置４２−１のガス流れ方向の上流側に硫黄低濃度燃料２４を噴射供給する。
【００５８】
ここで、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒として、上述のようにＮＯX吸蔵還元型触媒を用いるため、ＮＯX浄化用触媒は、燃料や潤滑油に由来する硫黄分から生成されるＳＯXも吸収する。このＮＯX浄化用触媒の吸蔵量には限界があるため、ＳＯX吸収量が増大すると吸蔵可能なＮＯX量が減少し、ＮＯX浄化用触媒のＮＯX浄化機能の低下を引き起こす（硫黄被毒）。また、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXは、例えば６００℃近い高温の還元雰囲気で空燃比がリッチの状態においては、ＮＯX浄化用触媒から還元された状態で放出され、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯX量を減少させることができる。
【００５９】
そのため、ＳＯX吸収量が例えば図２に示すような所定の上限値に達したときには、排気添加弁２２より硫黄高濃度燃料２３を供給し、硫黄被毒回復処理である硫黄再生を行う。
【００６０】
硫黄高濃度燃料２３を排気添加弁２２より窒素酸化物浄化装置４２−１のガス流れ方向の上流側に噴射供給することで、空燃比をリッチとすると共に、硫黄高濃度燃料２３がＮＯX浄化用触媒において燃焼され、各ＮＯX浄化用触媒の触媒床温を高める。また、硫黄高濃度燃料２３の燃焼によって各ＮＯX浄化用触媒の周りの酸素が消費され、ＮＯX浄化用触媒の周りの酸素濃度が低くなり、高温・還元雰囲気となる。
【００６１】
よって、硫黄再生時に、硫黄高濃度燃料２３を排気添加弁２２より窒素酸化物浄化装置４２−１のガス流れ方向の上流側に噴射供給することにより、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２のＮＯX浄化用触媒の触媒床温を上昇させ、空燃比をリッチとすることができるため、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを燃焼・放出させることができる。また、硫黄高濃度燃料２３中の硫黄分も同時に燃焼して消費し、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理することができる。
【００６２】
また、燃料として例えば軽油中の硫黄分の大部分はアロマ中に存在しているため、燃料中の硫黄分を燃焼させると共に、アロマ分も燃焼・消費され、アロマ分の排出を抑制することができる。この結果、高濃度のアロマ分に起因して発生する煤の発生量を大幅に軽減でき、硫黄分の他に含まれるアロマ分も同時に効率良く有効に処理することができる。
【００６３】
また、エンジン１１の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ４４、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ４６、窒素酸化物浄化装置４２−１の下流側と窒素酸化物浄化装置４２−２の下流側の排気温度を検出する排気温センサ５２−１，５２−２、窒素酸化物浄化装置４２−１の上流側と窒素酸化物浄化装置４２−２の下流側との圧力差を検出する差圧センサ５３が設けられている。
【００６４】
また、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２、酸化触媒装置４８が活性状態にあるか否かについては、その夫々の触媒床温を検出することで判断してもよい。
【００６５】
また、本実施例では、排気添加弁２２は硫黄高濃度燃料２３又は硫黄低濃度燃料２４を微粉化し噴出することが可能なものであれば、特にこれに限定されるものではない。
【００６６】
また、図示を省略するが、エンジン１１の各部位には、コモンレール１９内の燃料の温度と圧力を検出する温度センサおよび圧力センサ、エンジン１１のクランク軸回転を検出するクランクポジションセンサ、吸気温度を検出する吸気温センサ、吸気圧力を検出する吸気圧センサ、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁３４の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン１１の冷却水温を検出する水温センサ等が設けられている。
【００６７】
図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これらの信号に基づき燃料噴射弁２１や排気添加弁２２の開閉制御等、エンジン１１の運転状態に関する各種制御を実施する。このＥＣＵは、ＮＯXセンサのＮＯX排出量に基づいて排気添加弁２２の硫黄低濃度燃料２４、硫黄高濃度燃料２３の添加量を調整する。
【００６８】
このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムによれば、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄高濃度燃料２３と硫黄低濃度燃料２４とに分離する燃料分離装置１７と硫黄低濃度燃料サブタンク６２−１、硫黄高濃度燃料サブタンク６２−２とを備え、硫黄低濃度燃料２４を常時エンジン筒内燃焼用の燃料として用いることができるため、エミッション中の硫黄分を大幅に減少させ、従来よりも硫黄分から生成されるＳＯXに起因するＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制することができる。また、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを大幅に抑制することで、従来よりも硫黄再生を行なう頻度を減少させることができる。
【００６９】
また、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２内のＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒による硫黄再生を行なう周期を長くすることができるため、この硫黄再生に要する排気添加燃料の総量を減らすことができる。
【００７０】
また、硫黄低濃度燃料２４を排気添加弁２２により窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２に供給することで、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２のＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXの還元時に、ＮＯX浄化用触媒のＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【００７１】
また、硫黄再生時に硫黄高濃度燃料２３を用いることで、窒素酸化物浄化装置４２−１、４２−２のＮＯX浄化用触媒の触媒床温を上昇させ、空燃比をリッチとすることができるため、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを燃焼・放出させると共に、硫黄高濃度燃料中の硫黄分も同時に燃焼し、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理することができる。
【００７２】
従って、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理し、ＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制しつつ、ＮＯX浄化用触媒の硫黄再生の周期を長くすることができる。
【実施例２】
【００７３】
図３は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。図４は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の構成を簡略に示す概略図である。なお、前述した実施例１で説明したものと同様の機能を有する構成には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図３に示すように、内燃機関（以下、エンジンと記す。）１１Ｂは、燃料供給系１２、燃焼室１３、吸気系１４および排気系１５等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
【００７４】
燃料供給系１２は、燃料タンク１６、燃料分離装置１７、メイン燃料通路Ｌ２１、燃料ポンプ１８、コモンレール１９、燃料噴射弁２１、第一の排気添加弁２２−１、第二の排気添加弁２２−２、硫黄フリー燃料通路Ｌ２２、機関燃料通路Ｌ２３、硫黄フリー燃料添加通路Ｌ２４及び硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５を備えて構成されている。
【００７５】
燃料タンク１６からメイン燃料通路Ｌ２１を介して汲み上げた燃料は、燃料分離装置１７に供給される。燃料分離装置１７は、燃料タンク１６から供給される燃料中の硫黄分を分離し、硫黄分を含有しない硫黄フリー燃料２５と、硫黄分を含有する硫黄高濃度燃料２３とに分離する。
【００７６】
燃料ポンプ１８は、燃料分離装置１７から汲み上げた硫黄フリー燃料２５を高圧にし、硫黄フリー燃料通路Ｌ２２を経てコモンレール１９に供給する。コモンレール１９は、燃料ポンプ１８から供給された高圧の硫黄フリー燃料２５を所定圧力に蓄圧し、各燃料噴射弁２１に分配する。電磁弁である燃料噴射弁２１は、燃焼室１３内に燃料を噴射供給する。
【００７７】
これにより、硫黄フリー燃料２５を各燃料噴射弁２１より燃焼室１３内に燃料を噴射供給することができるため、硫黄フリー燃料２５をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることができる。この結果、エンジン筒内燃焼により硫黄分から生成されるＳＯXに起因する窒素酸化物浄化装置４２内に設けられているＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制することができる。
【００７８】
また、吸気系１４は、各燃焼室１３内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成するものである。排気系１５は、各燃焼室１３から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成するものである。
【００７９】
また、排気系１５は、排気主通路４１上に排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯX浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置４２と、その下流側に排気ガス中の粒子状物質を捕集するＰＭフィルタを備えた粒子状物質捕集装置４３とを配設している。
【００８０】
また、本実施例においては、窒素酸化物浄化装置４２内に収容されるＮＯX浄化用触媒として、ＮＯX吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）を適用する。また、窒素酸化物浄化装置４２内に収容されるＮＯX浄化用触媒として、ＮＯX吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）に限定されるものではない。
【００８１】
また、粒子状物質捕集装置４３は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＰＭフィルタを備えたものである。粒子状物質捕集装置４３として、例えばＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）がある。
【００８２】
ここでは、その粒子状物質捕集装置４３を窒素酸化物浄化装置４２よりも排気ガス流動方向下流に配置して、その窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒においてＮＯXを吸蔵し、排気ガス中のＰＭ等を粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタで捕集し、排気している。
【００８３】
また、硫黄フリー燃料２５を窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁２２−１を有している。燃料分離装置１７は、硫黄フリー燃料２５の一部を硫黄フリー燃料添加通路Ｌ２４を介して第一の排気添加弁２２−１に供給する。この供給の際には、第一の排気添加弁２２−１を開放し、硫黄フリー燃料添加通路Ｌ２４を介して硫黄フリー燃料２５の供給を行なう。また、必要でない時には閉鎖し、硫黄フリー燃料２５の供給を停止するようにする。
【００８４】
第一の排気添加弁２２−１より硫黄フリー燃料２５を窒素酸化物浄化装置４２の上流側に供給することができるため、窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXを還元する際に、窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒のＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【００８５】
また、ＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXの還元時に、硫黄フリー燃料を第一の排気添加弁２２−１より硫黄フリー燃料２５を窒素酸化物浄化装置４２に供給し、窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒の熱劣化が起こらない温度（例えば４００℃）程度で加温することで、ＮＯX浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。
【００８６】
なお、硫黄フリー燃料添加通路Ｌ２４には調量弁（図示せず）も設けられている。この調量弁は、第一の排気添加弁２２−１に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。電磁弁である第一の排気添加弁２２−１は、還元剤として機能する燃料を、適宜量、適宜タイミングで排気系１５の窒素酸化物浄化装置４２の上流に添加供給する。
【００８７】
また、硫黄高濃度燃料２３を窒素酸化物浄化装置４２と粒子状物質捕集装置４３との間に供給する第二の排気添加弁２２−２を有している。燃料分離装置１７は、硫黄高濃度燃料２３を硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５を介して第二の排気添加弁２２−２より粒子状物質捕集装置４３に供給する。
【００８８】
第二の排気添加弁２２−２より硫黄高濃度燃料２３を窒素酸化物浄化装置４２と粒子状物質捕集装置４３との間に供給することができるため、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。
【００８９】
また、硫黄フリー燃料２５を供給してフィルタ床温が上昇した粒子状物質捕集装置４３に硫黄高濃度燃料２３を供給することで、粒子状物質捕集装置４３内のフィルタ床温を更に上昇させることができる。
【００９０】
よって、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのＰＭ再生に必要なフィルタ床温（例えば５５０℃）にまで効率良く上昇させ、粒子状物質捕集装置４３のＰＭ再生を行なうことができる。
【００９１】
また、硫黄分の他に燃料中に含まれるアロマ分もＰＭ再生時に酸化処理される。このアロマ分を効率よく処理することで、アロマ分の排出を軽減することができ、高濃度のアロマ分に起因して発生する煤の発生量を軽減することができる。
【００９２】
従って、硫黄分の他にも燃料中のアロマ分も効率よく有効に処理し、アロマ分の排出を抑制し、高濃度のアロマ分に起因して発生する煤の発生量を軽減すると共に、燃焼に要する燃料を低下させることができる。
【００９３】
また、粒子状物質捕集装置４３内は高温となるため、窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒に熱が伝わり、熱劣化する虞がある。このため、窒素酸化物浄化装置４２と粒子状物質捕集装置４３との間隔は、窒素酸化物浄化装置４２と粒子状物質捕集装置４３とが温度伝達が起こり難い所定の間隔を確保する。
【００９４】
また、エンジン１１の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ４４と、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのフィルタ床温を検出する温度センサ４５とが設けられている。また、窒素酸化物浄化装置４２の上流側と窒素酸化物浄化装置４２と粒子状物質捕集装置４３との間に排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ４６−１，４６−２と、粒子状物質捕集装置４３の下流側の窒素濃度を検出するＮＯXセンサ４７とが設けられている。
【００９５】
図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これらの信号に基づき燃料噴射弁２１や第一の排気添加弁２２−１、第二の排気添加弁２２−２の開閉制御等、エンジン１１の運転状態に関する各種制御を実施する。このＥＣＵは、ＮＯXセンサ４７のＮＯX排出量に基づいて第一の排気添加弁２２−１、第二の排気添加弁２２−２の硫黄フリー燃料２５、硫黄高濃度燃料２３の添加量を調整する。
【００９６】
このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムによれば、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄フリー燃料２５と硫黄高濃度燃料２３とに分離する燃料分離装置１７を備え、分離された硫黄フリー燃料２５をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることができる。この結果、エンジン筒内燃焼により硫黄分から生成されるＳＯXに起因する窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制することができる。
【００９７】
また、硫黄フリー燃料２５を窒素酸化物浄化装置４２の上流側に供給する第一の排気添加弁２２−１を備えているため、硫黄フリー燃料２５を窒素酸化物浄化装置４２に供給することができ、ＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXの還元時に、窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【００９８】
また、硫黄フリー燃料２５を窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒が熱劣化しない温度（例えば４００℃）程度にまで添加することで、ＮＯX浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。
【００９９】
また、硫黄高濃度燃料２３を窒素酸化物浄化装置４２と粒子状物質捕集装置４３との間に供給する第二の排気添加弁２２−２とを備えているため、該硫黄高濃度燃料２３を供給することで粒子状物質捕集装置４３内のフィルタ床温を上昇させることができる。このため、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのＰＭ再生に必要なフィルタ床温（例えば５５０℃）にまで効率良く上昇させ、粒子状物質捕集装置４３のＰＭ再生を行なうことができる。
【０１００】
従って、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理し、ＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置４３のＰＭ再生効率を高めることができる。
【実施例３】
【０１０１】
本発明による実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、実施例２に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、図３に示す実施例２の内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、ディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図を用いて説明する。また、実施例２と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図５に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムは、図３及び図４に示す硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５に硫黄高濃度燃料２３を貯蔵する高濃度硫黄含有燃料タンク５１を備えている。
【０１０２】
燃料分離装置１７より硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５−１を介して高濃度硫黄含有燃料タンク５１に供給された硫黄高濃度燃料２３を貯蔵する。貯蔵された硫黄高濃度燃料２３を硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５−２を介して第二の排気添加弁２２−２より必要な場合にのみ粒子状物質捕集装置４３に供給することができる。
【０１０３】
このため、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのフィルタ床温に応じて硫黄高濃度燃料２３を必要な場合に粒子状物質捕集装置４３に供給することで、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのＰＭ再生に必要な温度（例えば５５０℃）にまで上昇させることができる。
【０１０４】
このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理し、ＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置４３内のＰＭフィルタのフィルタ床温に応じ、必要に応じて硫黄高濃度燃料２３を適時供給し、ＰＭ再生用に用いることができる。
【実施例４】
【０１０５】
本発明による実施例４に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図６を参照して説明する。
図６は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、実施例２及び実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、図３に示す実施例２の内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、ディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図を用いて説明する。また、実施例２及び実施例３と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムは、硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５−２に第一の排気添加弁２２−１又は第二の排気添加弁２２−２に硫黄高濃度燃料２３の流路を切替える第一の流路切替え弁７１、第二の流路切替え弁７２を備えている。
【０１０６】
窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒の硫黄再生を行う際には、第一の流路切替え弁７１により硫黄高濃度燃料２３の噴出先を第二の排気添加弁２２−２から第一の排気添加弁２２−１に切替えるようにする。このとき、第二の流路切替え弁７２により、硫黄フリー燃料２５の第一の排気添加弁２２−１への流通を遮断する。これにより、硫黄高濃度燃料２３を硫黄高濃度燃料添加通路Ｌ２５−３を介して第二の流路切替え弁７２により第一の排気添加弁２２−１から噴出させ、窒素酸化物浄化装置４２に供給することができる。
【０１０７】
このため、実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置と同様に、硫黄再生時に硫黄高濃度燃料２３を用いることで、窒素酸化物浄化装置４２のＮＯX浄化用触媒の触媒床温を上昇させ、空燃比をリッチとすることができるため、ＮＯX浄化用触媒に吸収されたＳＯXを燃焼・放出させると共に、硫黄高濃度燃料２３中の硫黄分も同時に燃焼し、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理することができる。
【０１０８】
また、粒子状物質捕集装置４３のＰＭ再生を行う際には、第一の流路切替え弁７１により硫黄高濃度燃料２３の噴出先を第二の排気添加弁２２−２とする。これにより、硫黄高濃度燃料２３を第二の排気添加弁２２−２から噴出させ、粒子状物質捕集装置４３に供給することができる。
【０１０９】
よって、実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置と同様に、ＰＭ再生時に硫黄高濃度燃料２３を用いることで、粒子状物質捕集装置４３内のフィルタ床温を上昇させ、ＰＭ再生に必要なフィルタ床温（例えば５５０℃）にすることができる。
【０１１０】
また、窒素酸化物浄化装置４２内のＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯX還元を行う際には、第一の排気添加弁２２−１より硫黄フリー燃料２５を第一の排気添加弁２２−１より噴出させる。このとき、第一の流路切替え弁７１及び第二の流路切替え弁７２により、硫黄高濃度燃料２３の第一の排気添加弁２２−１への流通を遮断する。これにより、硫黄フリー燃料２５を第一の排気添加弁２２−１から噴出させ、窒素酸化物浄化装置４２に供給することができる。
【０１１１】
よって、実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置と同様に、ＮＯX浄化用触媒のＮＯX還元時に硫黄フリー燃料２５を用いることで、ＮＯX浄化用触媒のＳＯXによる硫黄被毒を抑制することができる。
【０１１２】
また、本実施例では、硫黄フリー燃料２５を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、硫黄フリー燃料２５に代えて実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置と同様のＳＯXを完全に除去していない硫黄低濃度燃料２４を用いるようにしてもよい。
【０１１３】
このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理し、ＮＯX浄化用触媒の硫黄被毒を抑制しつつ、必要に応じて硫黄高濃度燃料２３を適時、粒子状物質捕集装置４３のＰＭ再生、ＮＯX浄化用触媒の硫黄再生に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上のように、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、燃料中の硫黄分を分離し、硫黄高濃度燃料と硫黄低濃度燃料とに分離し、硫黄低濃度燃料をエンジン筒内燃焼用の燃料として用いることで、硫黄分から生成されるＳＯXに起因する硫黄被毒を抑制すると共に、硫黄再生時に硫黄高濃度燃料を用いて燃料中の硫黄分を効率よく有効に処理することで、ＳＯXの排出を抑制しつつ、ＮＯX浄化性能の維持可能な内燃機関に適している。
【０１１５】
また、燃料中の硫黄分を硫黄フリー燃料と硫黄高濃度燃料とに分離し、硫黄フリー燃料をエンジン筒内燃焼用の燃料として用い、窒素酸化物浄化装置に硫黄フリー燃料を供給し、粒子状物質捕集装置に硫黄高濃度燃料を供給することで、燃料中の硫黄分を効率よく処理し、窒素酸化物の放出、ＰＭ再生に有用であり、硫黄分に起因した触媒被毒を抑制しつつ、ＮＯX浄化用触媒に吸蔵されたＮＯXの還元効率と、粒子状物質捕集装置のＰＭ捕集機能の再生効率の向上を図ることが可能な内燃機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】燃料中の硫黄濃度による硫黄再生を開始するまでの期間を示す関係図である。
【図３】本発明の実施例２に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図４】図３に示すエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
【図５】本発明の実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
【図６】本発明の実施例４に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
【図７】従来の内燃機関の排気浄化装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１１  エンジン
１２  燃料供給系
１３  燃焼室
１４  吸気系
１５  排気系
１６  燃料タンク
１７  燃料分離装置
１８  燃料ポンプ
１９  コモンレール
２１  燃料噴射弁
２２  排気添加弁
２２−１  第一の排気添加弁
２２−２  第二の排気添加弁
２３  硫黄高濃度燃料
２４  硫黄低濃度燃料
２５  硫黄フリー燃料
３１  吸気
３２  ターボチャージャ
３３  インタークーラ
３４  スロットル弁
３５  ＥＧＲ通路
３６  ＥＧＲ弁
３７  ＥＧＲクーラ
３８  ＥＧＲクーラ前触媒コンバータ
４１  排気主通路
４２、４２−１、４２−２  窒素酸化物浄化装置
４３  粒子状物質捕集装置
４４  エアフロメータ
４５  温度センサ
４６−１，４６−２  空燃比センサ
４７  ＮＯXセンサ
４８  酸化触媒装置
５１  高濃度硫黄含有燃料タンク
５２−１，５２−２  排気温センサ
５３  差圧センサ
６１  メイン燃料ポンプ
６２−１  硫黄低濃度燃料サブタンク
６２−２  硫黄高濃度燃料サブタンク
６３  サブフィードポンプ
６４  切替弁
６５−１，６５−２  レベルセンサ
７１  第一の流路切替え弁
７２  第二の流路切替え弁
Ｌ１１，Ｌ２１  メイン燃料通路
Ｌ１２−１〜Ｌ１２−４  硫黄低濃度燃料通路
Ｌ１３−１，Ｌ１３−２  硫黄高濃度燃料通路
Ｌ１４，Ｌ２３  機関燃料通路
Ｌ１５  燃料再生通路
Ｌ１６  硫黄燃料添加通路
Ｌ２２  硫黄フリー燃料通路
Ｌ２４  硫黄フリー燃料添加通路
Ｌ２５，Ｌ２５−１〜Ｌ２５−３  硫黄高濃度燃料添加通路
Ｖ１，Ｖ２  遮断弁
【図１】
2008286034.tif 000003
【図２】
2008286034.tif 000004
【図３】
2008286034.tif 000005
【図４】
2008286034.tif 000006
【図５】
2008286034.tif 000007
【図６】
2008286034.tif 000008
【図７】
2008286034.tif 000009