(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化手段についての再生処理時に、排気浄化手段において、燃料をより容易に酸化させることができる技術を提供する。【解決手段】内燃機関１の運転用の燃料を燃焼室に供給する燃料噴射弁３と、内燃機関１の排気ガスの一部を吸気枝管８に再循環させるＥＧＲ通路２５と、排気浄化のためのＮＯｘ触媒２０と、ＥＧＲ通路２５に燃料を供給する燃料添加弁４１と、を備え、ＮＯｘ触媒２０についての再生時処理には、燃料添加弁４１が、燃料をＥＧＲ通路２５に供給する。【選択図】  図１
2004340069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転時に該内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気ガスの少なくとも一部を吸気通路へ再循環させるＥＧＲ通路と、
前記内燃機関の排気通路に配置され内燃機関の排気を浄化するとともに、再生処理における燃料の供給によってその排気浄化性能が回復可能な排気浄化手段と、
前記ＥＧＲ通路に燃料を供給するＥＧＲ燃料供給手段と、
を備え、
前記排気浄化手段における排気浄化性能の再生処理時に、前記ＥＧＲ燃料供給手段は、前記ＥＧＲ通路に燃料を供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記ＥＧＲ燃料供給手段が前記ＥＧＲ通路に燃料を供給するときに、前記燃料供給手段から前記内燃機関の燃焼室へ供給される燃料量を減少させる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。
【請求項３】
前記ＥＧＲ通路に配置され、前記再循環される排気ガスを冷却する冷却装置及び、前記ＥＧＲ通路に配置され、前記再循環される排気ガスの再循環量を制御する再循環量制御装置の少なくとも一方を有するＥＧＲガス制御手段を更に備え、
前記ＥＧＲ燃料供給手段は、前記ＥＧＲ通路において、前記ＥＧＲガス制御手段の下流に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記再循環される排気ガスの温度を制御する温度制御手段を更に備え、
前記ＥＧＲ燃料供給手段が、ＥＧＲ通路に燃料を供給する時は、前記温度制御手段は、前記再循環される排気ガスの温度を所定温度以上に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムに関し、特に、再生処理において燃料を供給し、その排気浄化性能を回復させる排気浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される内燃機関、特に酸素過剰状態の混合気（いわゆるリーン空燃比の混合気）を燃焼可能とするディーゼルエンジンやリーンバーン・ガソリンエンジンでは、該内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、内燃機関の排気系にＮＯｘ吸収剤を配置する技術が用いられている。
【０００３】
このＮＯｘ吸収剤の一つとして、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収（吸蔵）し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸収（吸蔵）していた窒素酸化物（ＮＯｘ）を放出しつつ窒素（Ｎ２）に還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が知られている。
【０００４】
この吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の場合、前記内燃機関では通常運転時の排気の空燃比がリーンとなるため、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒に吸収（吸蔵）される。しかし、リーン空燃比の排気がＮＯｘ触媒に供給され続けると、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和し、それ以上ＮＯｘを吸収（吸蔵）できなくなる。
【０００５】
そこで、ＮＯｘ吸収剤である吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力が飽和する前に、所定のタイミングで流入排気の酸素濃度を低下させるとともに排気中に還元剤を供給し、ＮＯｘ触媒に吸収（吸蔵）されていたＮＯｘを放出しつつＮ２に還元し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させる必要がある。このような処理をＮＯｘ吸収剤についてのＮＯｘ再生処理と呼ぶ。なお、このＮＯｘ再生処理において供給される還元剤としては、燃料が使用される場合がある。
【０００６】
また、内燃機関の燃料には硫黄（Ｓ）成分が含まれている場合がある。このような場合、燃料が内燃機関で燃焼されると硫黄酸化物（ＳＯｘ）が生成される。この硫黄酸化物（ＳＯｘ）は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒に吸収されると吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を低下させる。
【０００７】
従って、吸蔵還元型ＮＯＸ触媒においては、適宜のタイミングで、吸蔵還元型ＮＯＸ触媒に吸収（吸蔵）された硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去するために、吸蔵還元型ＮＯＸ触媒の温度を５００℃から７００℃程度の高温に上昇させたうえで、還元剤を供給する、いわゆるＳ被毒再生処理を行う必要もある。なお、Ｓ被毒再生処理時においても、排気の空燃比をリッチ空燃比とすることなどにより、燃料を還元剤として吸蔵還元型ＮＯＸ触媒に供給する場合がある。
【０００８】
その他の排気浄化装置として、内燃機関においては、排気通路に配置されて排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するパティキュレート・フィルタ（以下、フィルタという）などが知られている。このフィルタにおいては、前述のＮＯｘ触媒を担持した構造をとっているものも多い。
【０００９】
かかるフィルタにおいては、捕集されたＰＭが増加すると、フィルタの目詰まりによって排気圧力が上昇しエンジン性能が低下するので、捕集したＰＭを酸化除去することでフィルタの排気浄化性能の再生を図るように、いわゆるＰＭ再生を行うことが必要である。
【００１０】
このＰＭ再生を行う場合にも、フィルタに担持されたＮＯｘ触媒に燃料を供給し、その燃料が、フィルタに担持されたＮＯｘ触媒において酸化する際に発生する熱を利用して、捕集したＰＭを酸化除去する技術が知られている。なお、ＰＭ再生においてもフィルタに燃料が供給されているが、この場合の燃料は、フィルタの温度を上昇させるために用いられるので、必ずしも還元剤として供給されるものではない。
【００１１】
ここで、上記したＮＯｘ吸収剤やフィルタについての再生処理を行う場合に、内燃機関の排気通路内や吸気ポートに、燃料を供給する燃料添加ノズルを設け、ＮＯｘ吸収剤やフィルタに燃料を供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。その他に、ＮＯｘ吸収剤やフィルタへ燃料を供給するために、内燃機関の燃料噴射弁から、圧縮行程上死点の近傍で行われる燃料噴射（主噴射）に加えて、主噴射に先立ちあるいは後続して副噴射を実施し、ＮＯｘ吸収剤やフィルタについての再生処理を行う場合もある。
【００１２】
しかし、上記のように、内燃機関の排気通路内に、燃料を供給する燃料添加ノズルを設けた場合、充分に気化していない燃料が直接ＮＯｘ触媒に供給されるため、ＮＯｘ触媒で燃料が酸化されづらい。従って、大きな容量を有する触媒が必要になる。また、液状の燃料がＮＯｘ触媒に付着してしまうと、ＮＯｘ触媒の性能劣化につながる場合もある。
【００１３】
また、吸気ポートに燃料を噴射する方法においては、低温の新気と燃料とが混合されるので、燃料の蒸発が遅く、燃焼室内でスモークが発生するおそれがある。さらに、副噴射によって燃料を供給する場合には、シリンダライナなど、内燃機関の構成要素へ燃料が付着してしまうことがある。
【００１４】
【特許文献１】
特開平０７−２５９５４１号公報
【特許文献２】
特開平１１−７２０４７号公報
【特許文献３】
特開２００１−１２２８９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的とするところは、排気浄化手段についての再生処理時に、排気浄化手段において、燃料をより容易に酸化させることができる技術を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の排気浄化手段についての再生処理において、燃料をＥＧＲ通路に供給するものである。
【００１７】
より詳しくは、本発明は、内燃機関の運転用の燃料を燃焼室に供給する燃料供給手段と、ＥＧＲ通路と、排気浄化手段と、ＥＧＲ通路に燃料を供給するＥＧＲ燃料供給手段と、を備え、排気浄化手段についての再生時処理に、ＥＧＲ燃料供給手段が、燃料を前記ＥＧＲ通路に供給することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記ＥＧＲ通路を再循環するＥＧＲガスは高温であるため、前記ＥＧＲ燃料供給手段から供給された燃料は、ＥＧＲガスと混合されることにより気化し、内燃機関の吸気マニホールドに供給され、吸気マニホールドでさらに新気と混合されながら内燃機関の燃焼室に導入される。そして、この混合気は、燃焼室内で一部は燃焼して出力となり、残りは部分的に酸化され、あるいは熱分解されて、分子量の小さいＨＣやＣＯとなる。その後、前記ＨＣやＣＯは、内燃機関の排気通路に流入し、前記排気浄化手段に供給される。
【００１９】
これにより、分子量が小さく、酸化され易いＨＣやＣＯが、排気浄化手段に供給されるので、排気浄化手段では、燃料をより容易に酸化させることができる。また、燃料はＥＧＲ通路に供給された後、早期に気化するので、シリンダライナなど、内燃機関の構成要素に液体の燃料が付着することがない。従って、内燃機関の構成要素への煤の付着や燃費悪化の原因になることがない。
【００２０】
また、本発明によれば、燃料を吸気ポートに直接供給する場合とは異なり、内燃機関の燃焼室内に蒸発しづらい液状の燃料が供給されることがないので、燃焼室内でスモークが生成されることがない。
【００２１】
また、本発明においては、前記ＥＧＲ燃料供給手段が前記ＥＧＲ通路に燃料を供給するときに、前記燃料供給手段から前記内燃機関の燃焼室へ供給される燃料量を減少させるようにするとよい。
【００２２】
ここで、排気浄化手段についての再生処理時に、ＥＧＲ通路に燃料を供給した場合は、前述のようにその一部は内燃機関の燃焼室で燃焼し、出力となる。よって、排気浄化手段についての再生処理時に、急激なトルクアップによってトルクショックが発生するおそれがある。
【００２３】
そこで、上記のように、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に燃料を供給するときに、内燃機関の運転のための燃料を燃焼室に供給する燃料供給手段から供給する燃料量を減少させることにより、トルクショックの発生を抑制することができる。
【００２４】
なお、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に供給する燃料供給量および、燃料供給手段から燃焼室に供給する燃料供給量を決定する方法として、排気浄化手段についての再生処理時に排気浄化手段に供給すべき燃料量と、トルクショックを発生させず且つそのときの運転状況に対応するために燃焼室に供給すべき燃料量とに基づき、各運転状況においてＥＧＲ燃料供給手段および燃料供給手段から供給されるべき燃料量を実験的または理論的に求め、ＭＡＰに格納しておく方法を例示することができる。
【００２５】
こうすれば、排気浄化手段についての再生処理時に、ＥＧＲ燃料供給手段および燃料供給手段からの燃料供給量を、前記ＭＡＰから、そのときの運転状況に対応した各データを読み出すことによって容易に決定することができる。
【００２６】
また、ＥＧＲ燃料供給手段からＥＧＲ通路に供給する燃料供給量および、燃料供給手段から燃焼室に供給する燃料供給量を決定する別の方法として、内燃機関にノックセンサまたは燃焼圧センサを備え、該センサにより、内燃機関のノッキング状態または燃焼圧を検出し、ノッキングやトルクショックが発生しないように、ＥＧＲ燃料供給手段および燃料供給手段からの燃料供給量を決定する方法を例示することができる。
【００２７】
こうすればそのときの内燃機関のノック状態を検出しながら、ＥＧＲ燃料供給手段および燃料供給手段からの燃料供給量を各々決定できるので、より確実に、精度よく、ノッキングやトルクショックを防止することができる。
【００２８】
また、本発明において、再循環されるＥＧＲガスを冷却する冷却装置及び、再循環されるＥＧＲガスの再循環量を制御する再循環量制御装置の少なくとも一方を有するＥＧＲガス制御手段を備える場合は、ＥＧＲ燃料供給手段は、ＥＧＲ通路において、ＥＧＲガス制御手段の下流に配置されるようにするのがよい。
【００２９】
ここで、ＥＧＲ通路に冷却装置のみが備えられている場合は、前記ＥＧＲガス制御手段は冷却装置を指し、ＥＧＲ通路に再循環量制御装置のみが備えられている場合は、前記ＥＧＲガス制御手段は再循環量制御装置を指し、ＥＧＲ通路に冷却装置及び再循環量制御装置が備えられている場合は、ＥＧＲガス制御手段は、冷却装置及び再循環量制御装置の両方を指す。すなわち、ＥＧＲ通路に冷却装置か再循環量制御装置が備えられている場合には、ＥＧＲ燃料供給手段は、それら全ての下流に配置されるのがよい。
【００３０】
このような配置をとることにより、排気浄化手段の再生処理において、ＥＧＲ燃料供給手段からＥＧＲ通路に燃料を供給したときに、その燃料のうち、気化する前段階のものが前記冷却装置や再循環量制御装置に付着し、それらの機能が低下することを防止することができる。
【００３１】
なお、ＥＧＲ通路に、前記冷却装置及び前記再循環量制御装置以外の装置、例えば、ＥＧＲガスに前記冷却装置をバイパスさせるバイパス装置やＥＧＲガスの温度を検出する温度センサなどが備えられている場合は、ＥＧＲ燃料供給手段は、それらの最下流に配置されるのがよいのはもちろんである。
【００３２】
また、本発明において、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に燃料を供給するときには、ＥＧＲ通路の下流方向に向けて燃料を供給することが望ましい。こうすれば、ＥＧＲ燃料供給手段が供給する燃料が気化する前に直接ＥＧＲ通路の壁面に付着することを防止することができる。これにより、ＥＧＲ通路の壁面への、煤の付着を防止することができ、燃料が壁面に付着することによる燃費の悪化をも防止することができる。
【００３３】
また、本発明においては、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に燃料を供給する時に、ＥＧＲ燃料供給手段から供給された燃料の気化を促進する気化促進手段を備えるのがよい。このことにより、ＥＧＲ燃料供給手段により供給された燃料の、内燃機関の燃焼室における熱分解あるいは部分酸化をより容易にすることができる。また、シリンダライナなど、内燃機関の構成要素に液体の燃料が付着することにより、煤の付着や燃費悪化の原因になることを防止できる。さらに、内燃機関の燃焼室内に蒸発しづらい液状の燃料が供給されてスモークが生成されることを防止できる。
【００３４】
上記の気化促進手段を備えた第１の構成例として、本発明においては、再循環するＥＧＲガスの温度を制御する温度制御手段を備え、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に燃料を供給する時に、温度制御手段が、ＥＧＲガスの温度を所定温度以上に制御するものが挙げられる。これによれば、排気浄化手段についての再生処理時にＥＧＲ燃料供給手段によりＥＧＲ通路に供給された燃料は、より高温のＥＧＲガスと混合されることにより気化が促進される。
【００３５】
上記した温度制御手段のさらなる具体例としては、ＥＧＲ通路に設けられた燃焼バーナなどの加熱装置が挙げられる。また、ＥＧＲ通路に、ＥＧＲガスを冷却する冷却装置が備えられている場合には、冷却装置と、ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスに冷却装置をバイパスさせるバイパス装置との組み合わせを挙げることができる。また他に、冷却装置と、この冷却装置の冷却水の流量を制御する冷却水流量制御装置との組み合わせを例示することができる。
【００３６】
また、上述した気化促進手段を備えた第２の構成例としては、再循環するＥＧＲガスの流量を制御する再循環量制御装置を備え、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に燃料を供給するときに、前記再循環量制御装置が、ＥＧＲガスの量を増加させるものを挙げることができる。これにより、高温のＥＧＲガスの量が増加するので、ＥＧＲ燃料供給手段がＥＧＲ通路に供給した燃料をより確実に気化させることができる。
【００３７】
また、上述した気化促進手段を備えた第３の構成例としては、再循環するＥＧＲガスの流速を増加させる流速増加手段を備えるものを挙げることができる。これにより、ＥＧＲ燃料供給手段から供給された燃料は、流速の早いＥＧＲガスと衝突し、混合されるので、燃料の微粒子が促進され、結果として気化が促進される。
【００３８】
この、流速増加手段のさらなる具体例としては、ＥＧＲ通路の、前記ＥＧＲ燃料供給手段が燃料を供給する部分に、ＥＧＲ通路の断面積を絞ったベンチュリ部を備えた構成を例示することができる。
【００３９】
また、上述した気化促進手段を備えた第４の構成例としては、再循環されるＥＧＲガスに乱流を発生させる乱流発生手段を備えるものを例示することができる。これにより、ＥＧＲ燃料供給手段から供給された燃料は、ＥＧＲガスによる乱流と複雑に衝突し、混合されるので、燃料の微粒化が促進され、結果として気化が促進される。
【００４０】
この、乱流発生手段のさらなる具体例としては、前記ＥＧＲ通路の、前記ＥＧＲ燃料供給手段が燃料を供給する部分の上流にＥＧＲガスの流れに対する障害物を配置することで、ＥＧＲガスの乱流を発生させる構成を例示することができる。
【００４１】
次に、本発明においては、内燃機関が複数の気筒を有する場合は、排気浄化手段についての再生処理時にＥＧＲ通路を再循環するＥＧＲガスは、前記複数の気筒のなかの一部の気筒から取り出され、ＥＧＲ燃料供給手段によって燃料を供給された後のＥＧＲガスは、前記一部の気筒以外の気筒に供給されるような構成にしてもよい。
【００４２】
このような構成にすると、排気浄化手段についての再生処理時にＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスに燃料を供給したとき、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、前記一部の気筒以外の気筒に供給される。そして、気化した燃料の一部は、前記一部の気筒以外の気筒で、燃料供給手段により供給された燃料とともに燃焼して出力となる。気化した燃料の残りは、熱分解あるいは部分酸化された成分となり、排気通路に流入する。
【００４３】
一方、前記一部の気筒には、気化した燃料を含まない新気が供給される。この新気は、該一部の気筒において燃料供給手段により供給された燃料とともに燃焼された後、ＥＧＲ通路を再循環する。
【００４４】
従って、一度ＥＧＲ通路を再循環し、気化した燃料を含んだＥＧＲガスが、ＥＧＲ通路をさらに再循環することがなくなる。換言すると、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、ほぼ全てが排気通路に配置された排気浄化手段に供給される。これにより、ＥＧＲ燃料供給手段から供給した燃料を、効率よく排気浄化手段に供給することができる。
【００４５】
また、本発明においては、排気浄化手段についての再生処理時に、ＥＧＲ燃料供給手段によって燃料が供給されたＥＧＲガスを、新気と混合させずに、少なくとも一部の気筒の燃焼室内に直接供給するように構成してもよい。このようにすれば、気化した燃料を含むＥＧＲガスは、新気と混合されないため高温のまま前記一部の気筒の燃焼室に供給される。従って、前記気化した燃料を含むＥＧＲガスと低温の新気とが混合するときに、ＥＧＲガス内に含まれる燃料が、冷却されて凝縮することがない。
【００４６】
なお、上記で説明した課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４８】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る内燃機関とその排気浄化システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する多気筒ディーゼル機関である。
【００４９】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。そして、コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
【００５０】
前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電圧が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃料噴射弁３から気筒２の燃焼室へ燃料が噴射される。
【００５１】
次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各支管は、各気筒２の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。前記吸気枝管８は、吸気管９と接続されている。前記吸気管９には、インタークーラ１６と、遠心過給器（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａとが取り付けられている。
【００５２】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が各気筒２の燃焼室と排気ポート３０を介して連通している。前記排気枝管１８は、前記ターボチャージャ１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、該タービンハウジング１５ｂは、排気通路１９と接続されている。
【００５３】
前記排気通路１９には、排気中のＮＯｘを吸蔵・還元する排気浄化手段であるＮＯｘ触媒２０を備えている。該ＮＯｘ触媒２０は、周囲雰囲気が高酸素濃度状態であるときは排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵し、周囲雰囲気が低酸素濃度状態であり、且つ還元成分が存在するときは、吸蔵されたＮＯｘを還元する、いわゆる吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。
【００５４】
また、内燃機関１には、該内燃機関１から排出され排気枝管１８を流れる排気の少なくとも一部を吸気枝管８へ再循環させる排気再循環装置４０が設けられている。排気再循環装置４０は、排気枝管１８から吸気枝管８の集合部に至るよう形成されたＥＧＲ通路２５と、電磁弁等からなりＥＧＲ通路２５内を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を印加電圧の大きさに応じて調整する再循環量制御装置であるＥＧＲ弁２６と、該ＥＧＲ弁２６より上流のＥＧＲ通路２５に設けられ、該ＥＧＲ通路２５を流れるＥＧＲガスを冷却する冷却装置であるＥＧＲクーラ２７とを備えている。
【００５５】
また、ＥＧＲ通路２５において、ＥＧＲ弁２６の下流には、ＥＧＲ通路２５に燃料を供給するＥＧＲ燃料供給手段である燃料添加弁４１が備えられている。該燃料添加弁４１は燃料供給路７及び燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通しており、所定電圧が印加されると開弁状態となり、ＥＧＲ通路２５内に燃料が噴射される。
【００５６】
このように構成された排気再循環装置４０では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、排気枝管１８内を流れる排気の一部が、前記ＥＧＲ通路２５を通り、ＥＧＲクーラ２７によって冷却され、吸気枝管８の集合部へ流入する。吸気枝管８へ流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から導入された新気と混合されつつ各気筒２の燃焼室へ分配され、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【００５７】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低くなり、これにより窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が抑制される。
【００５８】
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（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、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の運転状態等を制御するユニットである。
【００５９】
ＥＣＵ３５には、各種センサが電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、燃料添加弁４１、ＥＧＲ弁２６等が電気配線を介して接続され、上記各部がＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００６０】
また、ＥＣＵ３５に備えられたＲＯＭには各種プログラムが記憶されている。例えば、ＮＯｘ触媒２０のいわゆるＳ被毒再生処理を行うＳ被毒再生処理ルーチン、ＮＯｘ再生処理を行うＮＯｘ再生ルーチンなどである。
【００６１】
次に、本実施の形態における排気浄化手段であるＮＯｘ触媒２０のＳ被毒再生処理について説明する。前述のように、内燃機関で生成された硫黄酸化物（ＳＯｘ）は吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であるＮＯｘ触媒２０に吸収されるとそのＮＯｘ吸収能力を低下させる。
【００６２】
従って、ＮＯＸ触媒２０においては、適宜のタイミングで、ＮＯｘ触媒２０に吸収された硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去するために、ＮＯｘ触媒２０の温度を５００℃から７００℃程度の高温に上昇させたうえで、流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とする、いわゆるＳ被毒再生処理を行う。
【００６３】
本実施の形態においては、上記のＮＯｘ触媒２０についてのＳ被毒再生処理の実施時には、還元剤としての燃料を、ＥＧＲ通路２５に設けられた燃料添加弁４１から噴射する。
【００６４】
ここで、前記ＥＧＲ通路２５を再循環するＥＧＲガスは高温であるため、前記燃料添加弁４１から供給された燃料は、ＥＧＲガスと混合されることにより気化し、内燃機関１の吸気枝管８に供給され、吸気枝管８でさらに新気と混合されながら内燃機関１の燃焼室に導入される。そして、この混合気は、燃焼室内で一部は燃焼して出力となり、残りは部分的に酸化され、あるいは熱分解されて、分子量の小さいＨＣやＣＯとなる。その後、前記ＨＣやＣＯは、排気枝管１８を介して内燃機関１の排気通路１９に流入し、ＮＯｘ触媒２０に供給される。
【００６５】
これにより、分子量が小さく、酸化され易いＨＣやＣＯが、ＮＯｘ触媒２０に供給されるので、ＮＯｘ触媒２０では、燃料をより容易に酸化させることができる。また、燃料がＥＧＲ通路２５に供給された時点で気化するので、シリンダライナなど、内燃機関１の構成要素に液体の燃料が付着することを抑制できる。
【００６６】
従って、内燃機関１の構成要素への煤が付着したり、前記構成要素に燃料が付着してＮＯｘ触媒に供給されないことにより燃費が悪化したりすることが抑制される。同様に、内燃機関１の燃焼室内に蒸発しづらい液状の燃料が供給されることがないので、燃焼室内でのスモーク生成を抑制することができる。
【００６７】
また、本実施の形態においては、排気再循環装置４０において、ＥＧＲ通路２５の上流側からＥＧＲクーラ２７、ＥＧＲ弁２６、燃料添加弁４１の順番で配置されている。このような順番で排気再循環装置４０の構成要素を配置することによって、ＮＯｘ触媒２０の再生処理において、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に燃料を供給したときに、その燃料のうち、気化する前段階のものがＥＧＲクーラ２７やＥＧＲ弁２６に付着し、それらの機能を低下させることを防止することができる。
【００６８】
また、本実施の形態においては、燃料添加弁４１の、燃料を噴射するための噴孔は、ＥＧＲ通路２５を再循環するＥＧＲガスの下流側に向けてのみ開けられている。従って、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に燃料を噴射するときに、燃料は、ＥＧＲガスの下流側に向けて噴射され、ＥＧＲガスの流れに乗ってスムーズに下流に運ばれる。
【００６９】
従って、燃料が、ＥＧＲ通路２５の壁面に垂直に噴射される場合のように、燃料添加弁４１が噴射する燃料が直接、ＥＧＲ通路２５の壁面に付着し、燃料の気化の妨げになることを防止することができる。また、ＥＧＲ通路２５への煤の付着や、燃料添加弁４１から噴射する燃料の全てが、ＮＯｘ触媒２０に供給されないことにより、ＮＯｘ触媒２０のＳ被毒再生処理が不完全になったり、燃費が悪化することを防止することができる。
【００７０】
次に、本実施の形態におけるＮＯｘ触媒２０のＳ被毒再生処理についての制御について説明する。図２は、本実施の形態におけるＳ被毒再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【００７１】
本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、フローチャートの各ステップにおける処理は全てＥＣＵ３５のＣＰＵによって実行される。また、本ルーチンは、内燃機関１の運転中、所定時間毎に実行される。
【００７２】
本ルーチンが実行されると、Ｓ２０１において、まず、ＥＣＵ３５は、現在の内燃機関１の運転状態からＮＯｘ触媒２０に吸収されるＳＯｘ量を算出し、前回のＳ被毒再生処理後から現在までにＮＯｘ触媒２０に吸収されたＳＯｘ吸収量を積算する。
【００７３】
次に、Ｓ２０２に進み、ＮＯｘ触媒２０のＳ被毒再生時期かどうかを判定する。ここで、Ｓ２０１で算出したＳＯｘ吸収量がＳＯｘ許容容量に達していない場合にはＳ被毒再生時期ではないと判定して本ルーチンを終了する。一方、Ｓ２０１で算出したＳＯｘ吸収量がＳＯｘ許容容量に達している場合には、ＥＣＵ３５は、ＮＯｘ触媒２０のＳ被毒再生時期であると判定してＳ２０３に進む。
【００７４】
ここで、ＳＯｘ許容容量とは、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ吸能力の低下が顕著になる限度のＳＯｘ吸収量に対して、あるマージンをもって設定されたＳＯｘ吸収量であり、本ルーチンにおけるＳ被毒再生時期判断の判定基準となるものである。
【００７５】
次に、Ｓ２０３に進むと、いわゆるＳ被毒再生処理を開始する。具体的には、ＥＧＲ通路２５に設けられた燃料添加弁４１から、Ｓ被毒再生の還元剤としての燃料の供給が開始され、排気ガスの温度をＳ被毒再生実施可能な６５０℃から７００℃程度まで昇温させるための昇温制御が行われる。ここで、この昇温制御の具体的な方法としては、内燃機関１における燃料噴射弁３から、主噴射に加えて副噴射を行ったり、ＥＧＲ弁２６を制御することにより、内燃機関１に供給されるＥＧＲガスの量を変更するなどの方法を併用してもよい。
【００７６】
また、ここで、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に供給される燃料の量は、Ｓ２０１で積算されたＳＯｘ吸収量と、後述するＳ被毒再生処理時間から決定される量である。Ｓ２０３の処理が終わるとＳ２０４に進む。
【００７７】
Ｓ２０４においては、内燃機関１の燃料噴射弁３から燃焼室内に噴射される燃料量の減量を開始する。ここで、燃料噴射弁３から燃焼室内に噴射される燃料量を減量するのは、Ｓ２０３において、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に供給された燃料のうち、一部は気筒２の燃焼室で燃焼して出力となるため、それまでと同じ量の燃料を燃料噴射弁３から噴射すると、トルクが急激に増加し、トルクショックが発生するからである。
【００７８】
具体的には、そのときの運転状況と、その運転状況の要求を満たし且つ燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５への燃料供給が開始してもトルクショックを与えない燃料量を格納したＳ被毒再生時燃料噴射量マップから、そのときの運転状況において、燃料噴射弁３から噴射されるべき燃料量の値を読み出して燃料量の制御を行う。Ｓ２０４の処理が終わると、Ｓ２０５に進む。
【００７９】
Ｓ２０５においては、Ｓ２０３で燃料添加弁４１によるＥＧＲ通路２５への燃料供給が開始されてから所定時間が経過したかどうかが判断される。具体的には、Ｓ２０３の処理が実行された時点で時間ｔの計測を開始（タイマスタート）し、ｔと所定時間ｔ０を比較することによって判断をする。
【００８０】
なお、所定時間ｔ０は、ＮＯｘ触媒２０内に吸収されたＳＯｘを放出させるための処理時間として設定された時間であり、例えば１０分などと設定される。
【００８１】
ここで、所定時間ｔ０が経過していないと判断された場合には、Ｓ２０５の処理の前に戻り、Ｓ２０５において、再度、所定時間ｔ０が経過したかどうかが判断される。そして、Ｓ２０５において、所定時間ｔ０が経過したと判断されるまで、この処理が行われる。Ｓ２０５において、所定時間ｔ０が経過したと判断されたときには、Ｓ２０６に進む。
【００８２】
Ｓ２０６においては、燃料噴射弁３からの噴射燃料量の減量を終了する。すなわち、そのときの運転状況に応じて通常要求される量の燃料の噴射を再開する。
【００８３】
次に、Ｓ２０７に進み、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５への燃料の供給を終了し、さらに、前述の排気ガス昇温制御を終了することによって、Ｓ被毒再生処理が終了される。この処理を行った後、本ルーチンを終了する。
【００８４】
本実施の形態におけるＳ被毒再生処理ルーチンにおいては、上記のように、燃料添加弁４１がＥＧＲ通路２５に燃料を噴射開始したときには、内燃機関１の運転のために燃料噴射弁３から燃焼室に供給する燃料量を減少させるようにしているので、燃料添加弁４１からの燃料供給によってトルクショックが発生することを防止することができる。
【００８５】
また、本ルーチンでは、燃料噴射弁３から燃焼室に供給する燃料量を、予め実験的または理論的に求められたデータを格納したマップから、燃料供給量データを読み出すことによって求めているので、燃料噴射弁３からの燃料供給量を、容易に且つ迅速に決定することができる。
【００８６】
なお、本ルーチンにおいては、Ｓ２０３における燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に供給するＥＧＲ燃料供給量は、ＳＯｘ積算量及び、Ｓ被毒再生処理の処理時間ｔ０との関係において決定される量を用いたが、Ｓ被毒再生中の運転状況を逐一取得し、その運転状況に応じて、燃料添加弁４１からの最適の燃料供給量及び、燃料噴射弁３からの最適の燃料供給量を両方マップから読み出して決定し、Ｓ被毒再生処理中に燃料添加弁４１から供給した燃料量の合計が所定量を超えることにより、Ｓ被毒再生処理を終了するようなフローにしてもよい。
【００８７】
また、本ルーチンにおいて、内燃機関１の気筒２に、ノックセンサまたは燃焼圧センサを設けておき、ＮＯｘ触媒２０のＳ被毒再生処理時には、前記センサの出力信号に基づいてそのときのノッキング状態あるいは燃焼圧を検出し、ノッキング状態や燃焼圧が急激に変化しないように、燃料添加弁４１および燃料噴射弁３からの燃料噴射量を制御する方法をとってもよい。
【００８８】
こうすればそのときの内燃機関１のノッキング状態あるいは燃焼圧を検出しながら、ノッキングやトルクショックが発生しないように燃料添加弁４１および燃料噴射弁３からの燃料供給量を決定できるので、より確実に、精度よく、ノッキングやトルクショックを防止することができる。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、ＮＯｘ触媒２０についてのいわゆるＳ被毒再生処理についての制御を説明したが、同様の制御を、同じくＮＯｘ触媒２０に吸収されたＮＯｘを還元することにより放出させるＮＯｘ再生（還元）処理に適用してもよい。
【００９０】
また、本実施の形態における内燃機関１の排気通路１９に、ＮＯｘ触媒を担持した構造のフィルタを備えた場合には、同様の制御を、フィルタに貯められた粒子状物質（ＰＭ）を酸化除去するためのいわゆるＰＭ再生処理に適用してもよい。
【００９１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明する。その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００９２】
本実施の形態においては、ＮＯｘ触媒２０において、吸収したＮＯｘを放出させるＮＯｘ再生について本発明を適用した例であって、さらに、排気再循環装置４０には、ＥＧＲガスにＥＧＲクーラ２７をバイパスさせるバイパス装置１０が備えられており、ＮＯｘ再生時には、バイパス装置１０を用いて、ＥＧＲガスの温度を所定温度以上に制御する例について説明する。
【００９３】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関１および、排気再循環装置４０の構成を示す概略図である。
【００９４】
図３において、排気再循環装置４０のＥＧＲ通路２５には、ＥＧＲクーラ２７の上流側と下流側を連通したバイパス路１０ａが備えられている。また、バイパス路１０ａの下流側においてＥＧＲ通路２５と連結される部分には、開度を調節することによりＥＧＲガスの通過経路を変更するＥＧＲ通路切換弁１０ｂが配置されている。さらに、ＥＧＲ弁２６の下流には、ＥＧＲ通路２５を再循環するＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ１１が備えられている。
【００９５】
このＥＧＲ通路切換弁１０ｂは、その開度が調節されることにより、再循環するＥＧＲガスのうち、ＥＧＲクーラ２７を通過して冷却されるガスと、バイパス路１０ａを通過することにより冷却されないガスとの比率を制御し、結果として、ＥＧＲ通路切換弁１０ｂの下流を通過するＥＧＲガスの温度を制御することができるようになっている。
【００９６】
ここでは、ＥＧＲ通路切換弁１０ｂの開度が増加するに従って、ＥＧＲクーラ２７を通過するＥＧＲガスの比率が増え、逆に、ＥＧＲ通路切換弁１０ｂの開度が減少するに従って、バイパス路１０ａを通過するＥＧＲガスの比率が増える。
【００９７】
なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、燃料添加弁４１は、
ＥＧＲクーラ２７、バイパス装置１０、及びＥＧＲ弁２６、ＥＧＲガス温度センサ１１など、ＥＧＲ通路２５に備えられた装置類の最下流に配置されている。従って、燃料添加弁４１から噴射された燃料が上記装置類に付着することにより、上記装置類の機能が劣化することを防止することができる。
【００９８】
図４は、本発明における第２の実施の形態に係るＮＯｘ再生処理を示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、フローチャートの各ステップにおける処理は総てＥＣＵ３５のＣＰＵによって実行される。また、本ルーチンは、内燃機関１の運転中、所定時間毎に実行される。
【００９９】
本ルーチンが実行されると、Ｓ４０１において、まず、ＥＣＵ３５は、現在の内燃機関１の運転状態からＮＯｘ触媒２０に吸収されるＮＯｘ量を算出し、前回のＮＯｘ再生処理後から現在までにＮＯｘ触媒２０に吸収されたＮＯｘ吸収量を積算する。
【０１００】
次に、Ｓ４０２に進み、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ再生時期かどうかを判定する。ここで、Ｓ４０１で算出したＮＯｘ積算量がＮＯｘ許容容量に達していない場合にはＮＯｘ再生時期ではないと判定して本ルーチンを終了する。一方、Ｓ４０１で算出したＮＯｘ積算量がＮＯｘ許容容量に達している場合には、ＥＣＵ３５は、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ再生時期であると判定してＳ４０３に進む。
【０１０１】
ここで、ＮＯｘ許容容量とは、ＮＯｘ触媒２０のＮＯｘ吸能力の低下が顕著になる限度のＮＯｘ吸収量に対して、あるマージンをもって設定されたＮＯｘ吸収量であり、本ルーチンにおけるＳ被毒再生時期判断の判定基準となるものである。
【０１０２】
次に、Ｓ４０３においては、燃料添加弁４１から、ＥＧＲ通路２５への燃料噴射を開始する。ここで、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に供給される燃料の量は、Ｓ４０１で積算されたＮＯｘ吸収量と、後述するＮＯｘ再生処理時間から決定される量である。Ｓ４０３の処理が終わるとＳ４０４に進む。
【０１０３】
次に、Ｓ４０４において、ＥＧＲガス温度センサ１１から取得されたＥＧＲガス温度がＴ２以上かどうかが判断される。ここで、Ｔ２は、本ルーチンにおける温度制御の目標温度であり、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に噴射された燃料が充分に気化する温度として実験的に求められた所定温度Ｔ１より高い温度に設定されている。
【０１０４】
Ｓ４０４においてＥＧＲガス温度がＴ２以上であると判断された場合には、ＥＧＲガス温度を下げる制御を行うべきと判断されるので、Ｓ４０６に進む。一方、Ｓ４０４においてＥＧＲガス温度がＴ２未満であると判断された場合には、ＥＧＲガス温度を上げる制御を行うべきであると判断されるので、Ｓ４０５に進む。
【０１０５】
Ｓ４０５においては、ＥＧＲガス温度を上げるために、前記したＥＧＲガス通路切換弁１０ｂを作動させ、バイパス路１０ａを通過するＥＧＲガスの比率を増加させる。一方Ｓ４０６においては、逆に、ＥＧＲガス温度を下げるために、ＥＧＲガス通路切換弁１０ｂを作動させ、バイパス路１０ａを通過するＥＧＲガスの比率を減少させる。
【０１０６】
Ｓ４０５またはＳ４０６の処理を実行した後は、Ｓ４０７に進む。Ｓ４０７においては、Ｓ４０３で燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５へ燃料噴射が開始されてから所定時間が経過したかどうかが判断される。具体的には、Ｓ４０３の処理が実行された時点で時間ｔの計測を開始（タイマスタート）し、ｔと、ＮＯｘ触媒２０内に吸収されたＮＯｘを放出させるための処理時間として設定された所定時間ｔ１とを比較することによって判断をする。
【０１０７】
ここで、所定時間ｔ１が経過していないと判断された場合には、Ｓ４０４の処理の前に戻り、Ｓ４０４において、再度、ＥＧＲガス温度がＴ２以上かどうかが判断され、ＥＧＲガス温度がＴ２以上と判断された場合にはＳ４０６に進みバイパス路１０ａを通過するＥＧＲガスの比率を減少させる処理が行われ、ＥＧＲガス温度がＴ２未満であると判断された場合には、Ｓ４０５に進み、逆にバイパス路１０ａを通過するＥＧＲガスの比率を増加させる処理が行われる。そして、この一連の処理が、Ｓ４０７において、所定時間ｔ１が経過したと判断されるまで繰り返される。この結果、所定時間ｔ１が経過するまでの間、ＥＧＲガスの温度はＴ２に制御される。
【０１０８】
Ｓ４０７において所定時間ｔ１が経過したと判断された場合には、Ｓ４０８に進み、ＥＧＲガス通路切換弁１０ｂを全開にする。すなわち、ＥＧＲガス温度をＴ２に制御するのを止め、ＥＧＲクーラ２７を用いて、冷却のみを行う。次に、Ｓ４０９において、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５への燃料噴射を終了して、いわゆるＮＯｘ再生処理を終えた後、本ルーチンを終了する。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態におけるＮＯｘ再生処理ルーチンにおいては、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５への燃料噴射を開始したのち、ＥＧＲガスの温度を、ＥＧＲクーラ２５及びバイパス装置１０を用いて、噴射された燃料が気化するのに充分な温度である所定温度Ｔ１以上に制御されているので、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５へ噴射された燃料をより確実に気化させることができる。
【０１１０】
結果として、燃料添加弁４１により供給された燃料の、内燃機関１の燃焼室における熱分解あるいは部分酸化をより容易にすることができる。そして、排気浄化手段であるＮＯｘ触媒２０において、燃料をより容易に酸化させることができる。また、シリンダライナなど、内燃機関１の構成要素に液体の燃料が付着して煤の付着や燃費悪化の原因になることを防止できる。さらに、内燃機関１の燃焼室内に蒸発しづらい液状の燃料が供給されてスモークが生成されることを防止できる。
【０１１１】
なお、本実施の形態においては、ＥＧＲガスの温度を制御するために、ＥＧＲクーラ２７と、バイパス装置１０を用いた。従って、本実施の形態においては、温度制御手段は、ＥＧＲクーラ２７及びバイパス装置１０を含んで構成される。
【０１１２】
また、上記の他、温度制御手段としては、ＥＧＲクーラ２７及び、ＥＧＲクーラ２７の図示しない冷却水量制御装置を含んで構成されるようにしてもよい。この場合は、図４におけるＳ４０５において、ＥＧＲクーラ２７の冷却水量を減少させる処理を行い、Ｓ４０６においては、ＥＧＲクーラ２７の冷却水量を増加させる処理を行うように制御するとよい。
【０１１３】
なお、本実施の形態においては、本発明の構成をＮＯｘ触媒のＮＯｘ再生処理に適用したが、同様の構成及び制御をＮＯｘ触媒のＳ被毒再生や、フィルタのＰＭ再生に適用できることはもちろんである。
【０１１４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明する。その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。なお、本実施の形態においては、図１における排気通路１９に、排気浄化手段として吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレート・フィルタ（以下、フィルタという）２０が配置されているものとする。
【０１１５】
第２の実施の形態においては、ＥＧＲガスの温度を所定温度以上に制御することにより、燃料添加弁４１から噴射される燃料の気化を促進したが、本実施の形態においては、ＥＧＲガスの流量及び流速を上げて、さらにＥＧＲ通路２５を通過するＥＧＲガスに乱流を発生させることにより、燃料の気化を促進する例について説明する。
【０１１６】
図５は、本発明における第３の実施の形態に係るＥＧＲ通路２５の、燃料添加弁４１の取り付け部付近の拡大図である。ここにおいて、ＥＧＲ通路２５は、燃料添加弁４１の取り付け部に、その断面積が絞られた細管部２８ａを有しており、細管部２８ａの上流側及び下流側には、それぞれテーパ部２８ｂ、２８ｃが配置されており、全体でベンチュリ部２８を構成している。また、このベンチュリ部２８の上流には、乱流発生部２９が配置されている。
【０１１７】
ＥＧＲガスがこのベンチュリ部２８を通過するときには、細管部２８ａでその流速が最大となる。また、本実施の形態においては、ベンチュリ部２８の上流に乱流発生部２９が配置されているため、この乱流発生部２９に衝突したＥＧＲガスの流れが乱されて乱流が発生する。
【０１１８】
上記の構成によれば、乱流発生部２９に衝突することによって流れが複雑化し、さらにベンチュリ部２８で流速を早められたＥＧＲガスと、燃料添加弁４１から噴射された燃料とが複雑に衝突し、混合するので、燃料の微粒子が促進され、結果として燃料添加弁４１から噴射された燃料の気化が促進される。
【０１１９】
次に、図６を用いて、本実施の形態におけるＰＭ再生ルーチンについて説明する。図６は、本実施の形態におけるＰＭ再生ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、フローチャートの各ステップにおける処理は総てＥＣＵ３５のＣＰＵによって実行される。また、本ルーチンは、内燃機関１の運転中、所定時間毎に実行される。
【０１２０】
本ルーチンが実行されると、Ｓ６０１において、まず、ＥＣＵ３５は、現在の内燃機関１の運転状態からフィルタ２０に捕集されるＰＭ（粒子状物質）の量を算出し、前回のＰＭ再生処理後から現在までにフィルタ２０に捕集されたＰＭの量を積算する。
【０１２１】
次に、Ｓ６０２に進み、フィルタ２０のＰＭ再生時期かどうかを判定する。ここで、Ｓ６０１で算出したＰＭの捕集量がＰＭ許容容量に達していない場合にはＰＭ再生時期ではないと判定して本ルーチンを終了する。一方、Ｓ６０１で算出したＰＭの捕集量がＰＭ許容容量に達している場合には、ＥＣＵ３５は、フィルタ２０のＰＭ再生時期であると判定してＳ６０３に進む。
【０１２２】
ここで、ＰＭ許容容量とは、フィルタ２０のＰＭ捕集能力の低下が顕著になる限度のＰＭ捕集量に対して、あるマージンをもって設定されたＰＭ捕集量であり、本ルーチンにおけるＰＭ再生時期判断の判定基準となるものである
【０１２３】
Ｓ６０３においては、燃料添加弁４１から、ＥＧＲ通路２５への燃料噴射を開始する。ここで、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に供給される燃料の量は、Ｓ６０１で積算されたＰＭの捕集量と、ＰＭ再生処理時間、内燃機関１の運転状態、フィルタ２０の温度などから決定される量である。
【０１２４】
次に、Ｓ６０４において、ＥＧＲ弁２６を作動させ、ＥＧＲ通路２６を再循環するＥＧＲガス量を所定量まで増加させる。ここで、ＥＧＲガス量は、予め実験的に求められた、燃料添加弁４１から噴射された燃料を完全に気化させるのに充分な量まで増加される。
【０１２５】
Ｓ６０４で、ＥＧＲガス量の増加制御を開始した後は、Ｓ６０５に進む。Ｓ６０５においては、Ｓ６０３でＥＧＲ通路２５への燃料噴射が開始されてから、フィルタ２０内に捕集されたＰＭを放出させるための処理時間として設定された所定時間ｔ２が経過したかどうかが判断される。具体的には、Ｓ６０３の処理が実行された時点で時間ｔの計測を開始（タイマスタート）し、ｔと所定時間ｔ２を比較することによって判断をする。
【０１２６】
ここで、また、所定時間ｔ２が経過していないと判断された場合には、Ｓ６０５の処理の前に戻り、Ｓ６０５において、再度、ｔと所定時間ｔ２が比較される。そして、Ｓ６０５において、所定時間ｔ２が経過したと判断されるまで繰り返される。
【０１２７】
Ｓ６０５において所定時間ｔ２が経過したと判断された場合には、Ｓ６０６に進み、ＥＧＲガス量増加制御を終了し、ＥＧＲ弁２６をＰＭ再生開始前の状態にもどす。次に、Ｓ６０７において、ＥＧＲ通路への燃料添加弁４１からの燃料噴射を終了し、ＰＭ再生処理を終えた後、本ルーチンを終了する。
【０１２８】
以上のように、本実施の形態におけるＰＭ再生処理ルーチンにおいては、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５への燃料噴射を開始したのち、ＥＧＲ弁２６を制御することにより、高温のＥＧＲガスの量が増加するので、燃料添加弁４１がＥＧＲ通路２５に供給した燃料をより確実に気化させることができる。
【０１２９】
すなわち、本実施の形態においては、ＥＧＲ通路２５に、ベンチュリ部２８を設けることにより、燃料添加弁４１から、ＥＧＲ通路２５内に燃料を噴射する部分におけるＥＧＲガスの流速を速め、また、その上流に乱流発生部２９を配置することにより、ＥＧＲガスに乱流を発生させ、さらに、ＰＭ再生処理を開始するときに、ＥＧＲ弁２６を制御することにより、ＥＧＲガス量を増加させる制御を行っている。
【０１３０】
従って、燃料添加弁４１からＥＧＲ通路２５に噴射される燃料を確実に気化させることができる。その結果、燃料添加弁４１により供給された燃料の、内燃機関１の燃焼室における熱分解あるいは部分酸化をより容易にすることができる。そして、フィルタ２０において、燃料をより容易に酸化させることができる。また、シリンダライナなど、内燃機関１の構成要素に液体の燃料が付着して煤の付着や燃費悪化の原因になることを防止できる。さらに、内燃機関１の燃焼室内に蒸発しづらい液状の燃料が供給されてスモークが生成されることを防止できる。
【０１３１】
なお、本実施の形態のように、ＰＭ再生処理に、ベンチュリ部２８、乱流発生部２９の配設及び、ＥＧＲガス量を増加させる制御を組み合わせて適用しても良いが、それぞれを単独で適用してもよいことはもちろんである。また、本実施の形態においては、上記のベンチュリ部２８及び乱流発生部２９の配設と、ＥＧＲガス量を増加させる制御とを、フィルタ２０についてのＰＭ再生処理に適用したが、これらを、前述したＮＯｘ触媒についてのＳ被毒再生処理や、ＮＯｘ再生処理に適用してもよい。
【０１３２】
（第４の実施の形態）
次に、本発明に係る第４の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明する。その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１３３】
本実施の形態においては、内燃機関１が複数の気筒２を有する場合は、ＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段についての再生処理時にＥＧＲ通路２５を再循環するＥＧＲガスは、前記複数の気筒２のなかの一部の気筒から取り出され、燃料添加弁４１によって燃料が供給された後のＥＧＲガスは、前記一部の気筒２以外の気筒２に供給されるようにした構成について説明する。
【０１３４】
図７は、本実施の形態における内燃機関１の吸気枝管８及びＥＧＲ通路２５の這いまわしの構成について示した概略図である。ここで、吸気枝管８は、内燃機関１の気筒２のうち、＃１気筒２の近傍に新気を供給するよう配置されており、ＥＧＲ通路２５は、＃１気筒２の排気ポート３０の近傍からＥＧＲガスを取り出し、燃料添加弁４１により燃料を添加されたＥＧＲガスは、＃１気筒２以外の、＃２から＃４の３つの気筒２に主に供給されるように配置されている。
【０１３５】
このような構成にすると、ＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段についての再生処理時にＥＧＲ通路２５を通過するＥＧＲガスに燃料添加弁４１から燃料を供給した場合に、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、＃２から＃４の３つの気筒２に供給される。そして、気化した燃料の一部は、＃２から＃４の３つの気筒２で、燃料噴射弁３により供給された燃料とともに燃焼して出力となる。気化した燃料の残りは、熱分解あるいは部分酸化された成分となり、排気枝管１８を介して排気通路１９に流入する。
【０１３６】
一方、＃１気筒２には、気化した燃料を含まない新気が吸気枝管８から供給される。この新気は、＃１気筒２において燃料噴射弁３により供給された燃料とともに燃焼された後、ＥＧＲ通路２５を再循環する。
【０１３７】
従って、一度ＥＧＲ通路２５を再循環し、燃料添加弁４１によって燃料の供給を受け、気化した燃料を含んだＥＧＲガスが、ＥＧＲ通路２５をさらに再循環することがなくなる。換言すると、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、ほぼ全てが排気通路１９に配置されたＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段に供給される。これにより、燃料添加弁４１から供給した燃料を、効率よくＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段に供給することができる。
【０１３８】
図８には、本実施の形態における内燃機関１の吸気枝管８及びＥＧＲ通路２５の這いまわしの別の構成について示した概略構成図を示す。この構成例では、吸気枝管８と排気枝管１８を、複数の気筒２のうちの一部の気筒２に連通するものと、それ以外の気筒２に連通するものに分割している。
【０１３９】
具体的には、吸気枝管８を２つに分割したうちの一方である分割吸気枝管８ａは、内燃機関１の＃１気筒２及び＃４気筒２と図示しない吸気ポートを介して連通おり、もう一方の分割吸気枝管８ｂは、図示しない吸気ポートを介して＃２気筒２及び＃３気筒２に連通している。
【０１４０】
一方、排気枝管１８を２つに分割したうちの一方である分割排気枝管１８ａは、排気ポート３０を介して内燃機関１の＃１気筒２及び＃４気筒２と連通しており、一方の分割排気枝管１８ｂは、排気ポート３０を介して＃２気筒２及び＃３気筒２に連通している。そして、ＥＧＲ通路２５と分割排気枝管１８ａとの連結部より下流において、もう一方の分割排気枝管１８ｂは、分割排気枝管１８ａと合流する構成になっている。
【０１４１】
従って、ＥＧＲ通路２５へは、＃１気筒２及び＃４気筒２からの排気のみを分割排気枝管１８ａから再循環させることができる。そして、燃料添加弁４１によって燃料が添加され、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、分割吸気枝管８ｂから＃２気筒２及び＃３気筒２に供給される。ここで、もう一方の分割吸気枝管８ａは、ＥＧＲ通路２５と、分割吸気枝管８ｂの連結部より上流側で、分割吸気枝管８ｂから分割されているため、ＥＧＲ通路２５から流出されるＥＧＲガスは、分割吸気枝管８ａには流入しない。
【０１４２】
すると、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、＃２気筒２及び＃３気筒２において、さらに燃料噴射弁３から供給された燃料とともに燃焼し、一部は、出力になるが、残りは、熱分解あるいは部分酸化された成分となり、分割排気枝管１８ｂから全て排気通路１９に流入する。
【０１４３】
従って、一度ＥＧＲ通路２５を再循環し、気化した燃料を含んだＥＧＲガスが、ＥＧＲ通路２５をさらに再循環することがなくなり、気化した燃料を含んだＥＧＲガスは、ほぼ全てが排気通路１９に配置されたＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段に供給される。これにより、燃料添加弁４１から供給した燃料を、効率よくＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段に供給することができる。
【０１４４】
（第５の実施の形態）
次に、本発明に係る第５の実施の形態について説明する。ここでは、前述の第１の実施の形態と異なる構成について説明する。その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１４５】
本実施の形態においては、ＮＯｘ触媒２０などの排気浄化手段についての再生処理時に、燃料添加弁４１によって燃料が供給されたＥＧＲガスを、新気と混合させずに、少なくとも一部の気筒２の燃焼室内に直接供給するように構成した例について説明する。
【０１４６】
図９は、本実施の形態における内燃機関１のＥＧＲ通路２５の這いまわしの構成について示した概略図である。ここにおいて、ＥＧＲ通路２５は、吸気枝管８に連通されているのではなく、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの４本のＥＧＲ通路枝管に分岐され、それぞれ、ＥＧＲ通路枝管２５ａは＃１気筒２に、ＥＧＲ通路枝管２５ｂは＃２気筒２に、ＥＧＲ通路枝管２５ｃは＃３気筒２に、ＥＧＲ通路枝管２５ｄは、＃４気筒２に直接連通している。
【０１４７】
そして、ＮＯｘ触媒２０の再生処理時には、燃料添加弁４１から燃料が供給され、気化した燃料を含むＥＧＲガスが、新気と混合されることなく、直接、内燃機関１の各気筒２に供給される。
【０１４８】
本実施の形態におけるような吸気枝管８及びＥＧＲ通路２５の這いまわしの構成にすれば、気化した燃料を含むＥＧＲガスは、内燃機関１の気筒２に導入される前に新気と混合されないため高温のまま各気筒２の燃焼室に供給される。従って、前記気化した燃料を含むＥＧＲガスと低温の新気と吸気枝管８において混合されることがないので、ＥＧＲガス内に含まれる燃料が、冷却されて凝縮することを抑制できる。
【０１４９】
【発明の効果】
上述のように本発明にあっては、排気浄化手段についての再生処理時に、排気浄化手段において、燃料をより容易に酸化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明における第１の実施の形態に係る内燃機関とその排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明における第１の実施の形態に係るＳ被毒再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関および、排気再循環装置の構成を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明における第２の実施の形態に係るＮＯｘ再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明における第３の実施の形態に係るＥＧＲ通路の、燃料添加弁の取り付け部付近の拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明における第３の実施の形態に係るＰＭ再生ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明における第４の実施の形態に係る内燃機関の吸気枝管およびＥＧＲ通路の這いまわしの構成について示した概略図である。
【図８】図８は、本発明における第４の実施の形態に係る内燃機関の吸気枝管およびＥＧＲ通路の這いまわしの別の構成について示した概略図である。
【図９】図９は、本発明における第５の実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲ通路の這いまわしの構成について示した概略図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…気筒
３…燃料噴射弁
５…燃料供給管
６…燃料ポンプ
７…燃料供給路
８…吸気枝管
９…吸気管
１０…バイパス装置
１０ａ…バイパス路
１０ｂ…ＥＧＲ通路切換弁
１９…排気通路
２０…ＮＯｘ触媒（フィルタ）
２５…ＥＧＲ通路
２６…ＥＧＲ弁
２７…ＥＧＲクーラ
２８…ベンチュリ部
２８ａ…細管部
２８ｂ、２８ｃ…テーパ部
２９…乱流発生部
３５…ＥＣＵ
４０…排気再循環装置
４１…燃料添加弁
【図１】
2004340069.tif 000003
【図２】
2004340069.tif 000004
【図３】
2004340069.tif 000005
【図４】
2004340069.tif 000006
【図５】
2004340069.tif 000007
【図６】
2004340069.tif 000008
【図７】
2004340069.tif 000009
【図８】
2004340069.tif 000010
【図９】
2004340069.tif 000011