(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化するセラミック担体の排気浄化触媒と、
当該排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、
を備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒昇温手段は、
新気を供給する空気供給手段と、
燃料を供給する燃料供給手段と、
前記空気供給手段にて供給された新気と前記燃料供給手段にて供給された燃料とが混合し混合気が形成される予混合空間と、
当該予混合空間にて形成された混合気に点火する点火手段と、
前記空気供給手段、前記燃料供給手段、前記予混合空間および前記点火手段と、前記排気浄化触媒との間に設けられ、ステンレス構造体の基体に貴金属微粒子が担持されて燃料を酸化分解する燃焼用触媒と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気浄化触媒の上流側で前記排気通路から分岐して前記排気浄化触媒に通じる分岐通路と、
当該分岐通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、
をさらに備え、
前記触媒昇温手段は前記分岐通路に設けられてい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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、排気浄化触媒の温度を上昇させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置として、排気通路の途中にＨＣ（炭化水素）成分を還元剤として活性化されＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して分解する触媒コンバータと、当該触媒コンバータの排気ガス導入側の近傍にこの触媒コンバータを加熱するバーナと、触媒コンバータに導かれる排気ガスの温度を検知する手段とを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、この排気浄化装置においては、触媒コンバータに導かれる排気ガスの温度が触媒の活性下限温度以下のときには、バーナを点火制御して火炎を発生させて触媒を加熱する。一方、その温度が活性下限温度以上のときには、失火してバーナの燃料であるＨＣを触媒に添加し、触媒を常時活性化するようにしている。
【特許文献１】実用新案登録第２５０００５０号公報
【特許文献２】特開２０００−２８２９２０号公報
【特許文献３】特許第２７５２１１４号公報
【特許文献４】特開平５−１８４８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バーナの火炎温度が高く、またバーナと触媒コンバータとの距離が近いことから、触媒の温度が過剰に高くなり触媒が熱劣化してしまうおそれがある。これに対して、バーナと触媒コンバータとを遠ざけると、熱伝達効率が悪くなるので、燃費を悪化させてしまう。
【０００５】
また、バーナの火炎温度は高く、バーナ自体の排気ガス中に多量のＮＯｘが存在し、そのＮＯｘが大気中に排出されるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気浄化触媒の温度を好適に上昇させるとともに、それに伴う燃料消費を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記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にあっては、内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒と、当該排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒昇温手段と、を備える内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒昇温手段は、新気を供給する空気供給手段と、燃料を供給する燃料供給手段と、前記空気供給手段にて供給された新気と前記燃料供給手段にて供給された燃料とが混合し混合気が形成される予混合空間と、当該予混合空間にて形成された混合気に点火する点火手段と、前記空気供給手段、前記燃料供給手段、前記予混合空間および前記点火手段と、前記排気浄化触媒との間に設けられた燃焼用触媒と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、排気浄化触媒は、セラミック担体の触媒である。一方、燃焼用触媒は、メタルハニカムと呼ばれるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス構造体の上にウォッシュコートを施して、貴金属微粒子を分散担持させたものをいう。
【０００９】
このように構成された燃焼用触媒は、貴金属触媒成分が微粒子化され、高い分散性を持っており、低い温度で有機成分を酸化分解することができる。また、この燃焼用触媒はステンレス基体なので熱伝導性が高く、熱容量が低い。それゆえ、触媒作動温度（活性温度）までの立ち上がりが、セラミック担体の触媒と比して非常に速くなる。さらに、基体がステンレスのため、非常に高い耐熱性を有しており、高温の排気ガスに曝されても損傷し難い。
【００１０】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置にあっては、内燃機関の冷間始動時など、排気浄化触媒の温度が活性温度に達していない場合には、空気供給手段にて新気を供給するとともに燃料供給手段にて燃料を供給することにより予混合空間に新気と燃料の混合気を形成する。その後、当該混合気に点火手段で点火することにより燃焼ガスを発生することができる。そして、この燃焼ガスにより、燃焼用触媒および排気浄化触媒を加熱することができる。
【００１１】
上述したように、燃焼用触媒は熱伝導性が高く、熱容量が低いので、活性温度まで早期に立ち上がる。そして、燃焼用触媒が活性温度に達すると、点火手段の点火により発生した燃焼ガス、空気供給手段にて供給された新気および燃料供給手段にて供給された燃料中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒上で反応する。そして、その反応熱で前記燃焼ガスがさらに暖められ、排気浄化触媒に至るガスの温度が高められるので、排気浄化触媒の温度が上昇する。その結果、排気浄化触媒の温度が早期に上昇させることができるので排気エミッションを向上させることができる。
【００１２】
また、燃焼用触媒での反応はＨＣの酸化分解（低温燃焼）であり１５００℃以下の希薄燃焼（無炎燃焼）であるため、排気浄化触媒の温度が過剰に高くならない。バーナ火炎は２０００℃以上の高温であり、このバーナ火炎で直接排気浄化触媒を加熱するのと比較すると、排気浄化触媒に与える熱影響を少なくすることができ、触媒の熱劣化を抑制することができる。
【００１３】
加えて、本発明に係る触媒昇温手段においては、空気供給手段、燃料供給手段、予混合空間および点火手段と、排気浄化触媒との間に、燃焼用触媒は設けられている。ゆえに、点火手段の点火による燃焼ガスが直接排気浄化触媒に至るのではなく、燃焼用触媒を通過した後に至るので、排気浄化触媒に至る前に温度が低下する。それゆえ、排気浄化触媒の熱劣化を抑制することができる。また、触媒昇温手段と排気浄化触媒との距離を近づけることができるので、熱効率を向上させることができ、排気浄化触媒を昇温させることに伴う燃費の悪化を抑制することができる。なお、上述したように、燃焼用触媒の基体はステンレスであるため、非常に高い耐熱性を有しており、高温の燃焼ガスに曝されても損傷し難い。
【００１４】
また、本発明における触媒昇温装置においては、内燃機関の始動後、排気浄化触媒が一旦活性温度に達した後であっても、内燃機関の低負荷運転が継続されるなど、排気浄化触媒に至る排気の温度が低下し、排気浄化触媒が活性温度領域から外れるおそれがある場合においても、上述した始動時と同様に、触媒昇温手段にて排気浄化触媒の温度を上昇させることにより、排気浄化触媒の温度を活性温度領域に維持することができる。
【００１５】
なお、排気浄化触媒の温度をあまり上昇させる必要がないときは、予混合空間内の混合気を点火手段で点火せずに、空気供給手段にて新気を供給するとともに燃料添加手段にて燃料を添加するだけでもよい。かかる場合にも、空気供給手段にて供給された新気および燃料添加手段にて添加された燃料中の酸素やＨＣ（炭化水素）が燃焼用触媒上で反応し、その反応熱で排気浄化触媒を暖めることができる。
【００１６】
また、排気浄化触媒の温度が上昇し過ぎるおそれがある場合には、燃料添加手段にて燃料を添加せずに空気供給手段にて新気を供給することにより排気浄化触媒を冷却し、排気浄化触媒の熱劣化を抑制することができる。
【００１７】
上述した排気浄化装置において、前記排気浄化触媒の上流側で前記排気通路から分岐して前記排気浄化触媒に通じる分岐通路と、当該分岐通路を流通する排気の流量を調整する流量調整手段と、をさらに備え、前記触媒昇温手段は前記分岐通路に設けられていることが好適である。
【００１８】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置にあっては、流量調整手段で分岐通路を流通する排気の流量を調整することができ、排気が燃焼用触媒を通過する場合には、その熱により燃焼用触媒の温度を上昇させることができる。そして、これにより燃焼用触媒での反応を促進させることができ、反応が促進される分、さらに、排気浄化触媒の温度を早期に上昇させることができる。
【００１９】
また、燃焼用触媒が活性温度に達している状態では、点火手段の点火により発生した燃焼ガス、空気供給手段にて供給された新気および燃料供給手段にて供給された燃料に加えて内燃機関から排出された排気中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒上で反応する。
【００２０】
そして、燃焼用触媒を通過する排気の流量およびその空燃比に応じて、空気供給手段にて供給する新気および燃料供給手段にて供給する燃料の量を調整することができる。これにより、燃焼用触媒にて発生させる熱量が同じであるとすると、排気中の酸素やＨＣが増加するのに応じて空気供給手段および燃料供給手段の駆動を減少させることができる。その結果、空気供給手段および燃料供給手段を駆動させるための動力を最小限に抑えることができるので、触媒を昇温させるために燃料消費を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒の温度を好適に上昇させるとともに、それに伴う燃料消費を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１に示すように、内燃機関１の排気通路２の途中には、排気浄化触媒３が設けられている。
【００２４】
また、排気浄化触媒３の上流側で排気通路２から分岐して排気浄化触媒３に通じる分岐通路４が形成されており、この分岐通路４には、排気浄化触媒３の温度を上昇させるための装置である触媒昇温装置５が設けられている。この触媒昇温装置５よりも上流の分岐通路４には、当該分岐通路４を流通する内燃機関１からの排気の流量を制御する流量制御弁６が備えられている。
【００２５】
触媒昇温装置５は、その内部に電熱式ヒータ（グロープラグ）５０を有する燃焼用触媒５１と、当該燃焼用触媒５１の上流であって流量制御弁６の下流における分岐通路４に形成された予混合空間５５に燃料を供給する燃料添加弁５２と、同じく予混合空間５５に新気を供給するエアポンプ５３と、燃焼用触媒５１の上流であってエアポンプ５３の下流における分岐通路４において混合気に点火する点火プラグ５４とを備えている。
【００２６】
本実施例における燃焼用触媒５１は、メタルハニカムと呼ばれるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌステンレス構造体の上にウォッシュコートを施して、貴金属微粒子を分散担持させたものである。このように構成された燃焼用触媒５１は、貴金属触媒成分が微粒子化され、高い分散性を持っており、低い温度で有機成分を酸化分解することができる。
【００２７】
また、この触媒５１はステンレス基体なので熱伝導性が高く、熱容量が低い。それゆえ、触媒作動温度（活性温度）までの立ち上がりが、セラミック担体の触媒と比して非常に速くなる。さらに、基体がステンレスのため、非常に高い耐熱性を有しており、高温の排気ガスに曝されても損傷し難い。
【００２８】
本実施例における排気浄化装置の電熱式ヒータ５０、燃料添加弁５２、エアポンプ５３、点火プラグ５４および流量制御弁６は、内燃機関１に併設された電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０からの指令信号に基づいて制御される。
【００２９】
このように構成された排気浄化装置においては、内燃機関１の始動時などにおいて、排気浄化触媒３の温度が低く、その活性温度に達していない場合には、内燃機関１から排出された排気を充分に浄化することができない場合がある。そうすると、内燃機関１から排出された排気が充分に浄化されずに車外に放散され、エミッションが悪化するおそれがある。
【００３０】
そこで、本実施例においては、内燃機関１の始動時など、排気浄化触媒３の温度が低い場合には、流量制御弁６を開弁側に駆動することによって分岐通路４を通過する排気の量を増加させる。そして、エアポンプ５３で予混合空間５５に新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加し、予混合空間５５で混合気を形成した上で、点火プラグ５４で点火する。その結果、その燃焼ガスが燃焼用触媒５１および排気浄化触媒３に至り、これらの触媒が暖められる。
【００３１】
上述したように燃焼用触媒５１は熱伝導性が高く、熱容量が低いので、活性温度まで早期に立ち上がる。燃焼用触媒５１が活性温度に達していると、内燃機関１からの排気および点火プラグ５４での点火による燃焼ガス中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒５１上で反応する。そして、その反応熱で燃焼用触媒５１の温度が上昇するとともに、排気浄化触媒３に至るガスの温度が高められ排気浄化触媒３の温度が上昇する。また、内燃機関１からの排気を燃焼用触媒５１で浄化することができる。
【００３２】
ただし、燃焼用触媒５１での反応はＨＣの酸化分解（低温燃焼）であり１５００℃以下の希薄燃焼（無炎燃焼）であるため、排気浄化触媒３の温度が過剰に高くならない。バーナ火炎は２０００℃以上の高温であり、このバーナ火炎で直接排気浄化触媒３が暖められるのと比較すると、排気浄化触媒３に与える熱影響は少く、排気浄化触媒３の熱劣化を抑制することができる。
【００３３】
また、本実施例における触媒昇温装置５においては、排気浄化触媒３と点火プラグ５４の間に燃焼用触媒５１が設けられており、また排気浄化触媒３と点火プラグ５４との間には充分なスペースが設けられている。それゆえ、点火プラグ５４での点火による燃焼ガスは排気浄化触媒３に至る前に温度が低下するので、排気浄化触媒３の熱劣化を抑制することができる。
【００３４】
これらにより、触媒昇温装置５と排気浄化触媒３との距離を近づけることができるので、熱効率を向上させることができ、排気浄化触媒３を昇温させることに伴う燃費の悪化を抑制することができる。なお、燃焼用触媒５１の基体はステンレスであるため、非常に高い耐熱性を有しており、高温の排気ガスに曝されても損傷し難い。
【００３５】
また、燃焼用触媒５１の内側には電熱式ヒータ５０が設けられており、内燃機関１の冷間始動時などに、燃焼用触媒５１を早期に活性温度にすることができるので、燃焼用触媒５１での反応を促進させることができる。そしてこれにより、排気浄化触媒３をも早期に活性温度にすることができる。
【００３６】
また、本実施例における触媒昇温装置５においては、内燃機関１の始動後、排気浄化触媒３が一旦活性温度に達した後であっても、内燃機関１の低負荷運転が継続されるなど、排気浄化触媒３に至る排気の温度が低下し、排気浄化触媒３が活性温度領域から外れるおそれがある場合には、上述した始動時の制御と同様に触媒昇温装置５を制御することが好適である。
【００３７】
つまり、流量制御弁６を開弁側に駆動することによって分岐通路４を通過する排気の量を増加させる。そして、エアポンプ５３で予混合空間５５に新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加し、予混合空間５５で混合気を形成した上で、点火プラグ５４で点火する。これにより、内燃機関１が運転されている場合には、常に排気浄化触媒３を活性温度に保つことができるので排気エミッションを向上させることができる。
【００３８】
なお、排気浄化触媒３の温度をあまり上昇させる必要がないときは、予混合空間５５およびその下流の分岐通路４内の混合気を点火プラグ５４で点火せずに、流量制御弁６を開弁側に駆動し、エアポンプ５３から新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加するだけでもよい。
【００３９】
かかる場合にも、内燃機関１からの排気、エアポンプ５３から供給された新気および燃料添加弁５２から添加する燃料中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒５１上で反応し、その反応熱で排気浄化触媒３に至るガスの温度を高めることができ、排気浄化触媒３の温度を上昇させることができる。
【００４０】
また、排気通路２に設けた酸素濃度センサ７の検出値に基づいて流量制御弁６の弁開度、エアポンプ５３および燃料添加弁５２の駆動を制御することが好適である。例えば、酸素濃度センサ７の検出値により排気の空燃比のリーン度合いが高い場合はエアポンプ５３の駆動を停止する、あるいは排気の空燃比のリーン度合いが低い場合は流量制御弁６の弁開度を小さくして分岐通路４を流通する排気の流量を低減するとともに、エアポンプ５３を駆動させるように制御する。また、排気の空燃比がリッチである場合には、燃料添加弁５２にて燃料を添加しないように制御する。
【００４１】
そして、これらにより、燃焼用触媒５１にて発生させる熱量が同じであるとすると、排気中の酸素やＨＣが増加するのに応じてエアポンプ５３および燃料添加弁５２の駆動を減少させることができるので、排気浄化触媒３の温度を上昇させることに伴い燃費が悪化するのを抑制することができる。
【００４２】
また、排気浄化触媒３の温度が上昇し過ぎるおそれがある場合には、燃料添加弁５２にて燃料を添加せずにエアポンプ５３にて新気を供給することにより排気浄化触媒３を冷却し、排気浄化触媒３の熱劣化を抑制することができる。
【実施例２】
【００４３】
本実施例に係る排気浄化装置の概略構成を示したのが図２である。本図に示すように、本実施例に係る排気浄化装置は、実施例１に係る排気浄化装置に対して以下の点のみ異なる。
【００４４】
触媒昇温装置５を、排気通路２から分岐する通路上に設置するのではなく、排気通路２とは独立した燃焼ガス通路８上に設置する。そして、燃焼ガス通路８の一端を、燃焼ガス通路８を流通する燃焼ガスが排気浄化触媒３に直接あたるように形成する。
【００４５】
このように構成された排気浄化装置において、内燃機関１の始動時など、排気浄化触媒３の温度が低い場合には、エアポンプ５３で燃焼ガス通路８に新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加し、予混合空間５５で混合気を形成した上で、点火プラグ５４で点火する。その結果、その燃焼ガスが燃焼用触媒５１および排気浄化触媒３に至り、これらの触媒が暖められる。
【００４６】
上述したように燃焼用触媒５１は熱伝導性が高く、熱容量が低いので、活性温度まで早期に立ち上がる。燃焼用触媒５１が活性温度に達していると、その燃焼ガス中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒５１上で反応する。そして、その反応熱で燃焼用触媒５１の温度が上昇するとともに、排気浄化触媒３に至るガスの温度が高められ排気浄化触媒３の温度が上昇する。
【００４７】
また、燃焼用触媒５１の内側に設けられた電熱式ヒータ５０を用いることにより、内燃機関１の冷間始動時などに、燃焼用触媒５１を加熱し、早期に活性温度にすることができる。それゆえ、燃焼用触媒５１での反応を促進させることができ、排気浄化触媒３をも早期に活性温度にすることができる。
【００４８】
また、上述したように、燃焼用触媒５１での反応は低温燃焼であるため、点火プラグ５４の点火による燃焼ガスにより排気浄化触媒３が熱劣化することを抑制することができる。また、本実施例における触媒昇温装置５においても、排気浄化触媒３と点火プラグ５４の間に燃焼用触媒５１が設けられているなどにより、点火プラグ５４での点火による燃焼ガスは排気浄化触媒３に至る前に温度が低下するので、排気浄化触媒３の熱劣化を抑制することができる。
【００４９】
そして、これらにより、触媒昇温装置５と排気浄化触媒３とを近づけることができるので、熱効率を上昇させることができる。その結果、触媒昇温装置５を用いて排気浄化触媒３を昇温させるのに伴い、燃費が悪化するのを抑制することができる。
【００５０】
また、本実施例における触媒昇温装置５においても、内燃機関１の暖機完了後であっても、排気浄化触媒３が活性温度領域から外れるおそれがある場合には、上述した始動時の制御と同様に触媒昇温装置５を制御することが好適である。
【００５１】
つまり、エアポンプ５３で分岐通路４に新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加して、予混合空間５５内に混合気を形成した上で、点火プラグ５４で点火する。これにより、内燃機関１が運転されている場合には、常に排気浄化触媒３を活性温度に保つことができるので排気エミッションを向上させることができる。
【００５２】
また、排気浄化触媒３の温度をあまり上昇させる必要がないときは、予混合空間５５内の混合気を点火プラグ５４で点火せずに、エアポンプ５３から新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加するだけでもよい。
【００５３】
かかる場合にも、エアポンプ５３から供給された新気および燃料添加弁５２から添加する燃料中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒５１上で反応し、その反応熱で排気浄化触媒３を暖めることができる。
【００５４】
以上、説明したように、本実施例における排気浄化装置においては、触媒昇温装置５を制御することにより、内燃機関の冷間始動時などに排気浄化触媒３の温度を迅速に上昇させることができるとともに、暖機完了後、内燃機関の運転中には排気浄化触媒３の温度を活性温度に保つことができる。
【００５５】
したがって、本実施例における排気浄化装置によれば、排気エミッションを向上させることができるとともに、それに伴う燃料消費を抑制することができる。
【実施例３】
【００５６】
本実施例に係る排気浄化装置の概略構成を示したのが図３である。本図に示すように、本実施例に係る排気浄化装置は、排気浄化触媒３の上流の排気通路２に触媒昇温装置５を設置する。
【００５７】
つまり、排気浄化触媒３よりも上流の排気通路２に燃焼用触媒５１を設け、その上流の排気通路２に、燃料を供給する燃料添加弁５２、新気を供給するエアポンプ５３および点火プラグ５４を設ける。
【００５８】
このように構成された排気浄化装置においては、内燃機関１の始動時など、内燃機関１からの排気に、エアポンプ５３にて新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加した上で、点火プラグ５４で点火する。その燃焼により温度が高められた排気が、燃焼用触媒５１および排気浄化触媒３に至り、これらの触媒が暖められる。
【００５９】
また、燃焼用触媒５１が活性温度に達していると、内燃機関１からの排気および点火プラグ５４での点火による燃焼ガス中の酸素やＨＣ（炭化水素）が当該触媒５１上で反応する。そして、その反応熱で燃焼用触媒５１の温度が上昇するとともに、排気浄化触媒３に至る排気の温度が高められ排気浄化触媒３の温度が上昇する。
【００６０】
また、上述したように、燃焼用触媒５１での反応は低温燃焼であるため、点火プラグ５４の点火による燃焼ガスにより排気浄化触媒３が熱劣化することを抑制することができる。また、本実施例における触媒昇温装置５においても、排気浄化触媒３と点火プラグ５４の間に燃焼用触媒５１が設けられているなどにより、点火プラグ５４での点火による燃焼ガスは排気浄化触媒３に至る前に温度が低下するので、排気浄化触媒３の熱劣化を抑制することができる。
【００６１】
これらにより、触媒昇温装置５と排気浄化触媒３とを近づけることができるので、熱効率を上昇させることができ、触媒昇温装置５を用いて排気浄化触媒３を昇温させるのに伴い、燃費が悪化するのを抑制することができる。
【００６２】
また、本実施例における触媒昇温装置５においても、内燃機関１の暖機完了後であっても、排気浄化触媒３が活性温度領域から外れるおそれがある場合には、上述した始動時の制御と同様に触媒昇温装置５を制御することが好適である。
【００６３】
つまり、エアポンプ５３で排気に新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加して混合気を形成した上で、点火プラグ５４で点火する。これにより、内燃機関１が運転されている場合には、常に排気浄化触媒３を活性温度に保つことができるので排気エミッションを向上させることができる。
【００６４】
また、排気浄化触媒３の温度をあまり上昇させる必要がないときは、エアポンプ５３からの新気の供給および／または燃料添加弁５２からの燃料の添加を行うだけでもよい。かかる場合にも、内燃機関１からの排気、エアポンプ５３から供給された新気および／また
は燃料添加弁５２から添加された燃料中の、酸素やＨＣ（炭化水素）が燃焼用触媒５１上で反応し、その反応熱で排気浄化触媒３を暖めることができる。
【００６５】
上述したように、本実施例における排気浄化装置においては、触媒昇温装置５を制御することにより、内燃機関の冷間始動時などに排気浄化触媒３の温度を迅速に上昇させることができるとともに、暖機完了後、内燃機関の運転中には排気浄化触媒３の温度を活性温度に保つことができる。
【００６６】
したがって、本実施例における排気浄化装置によれば、排気エミッションを向上させることができるとともに、それに伴う燃料消費を抑制することができる。
【実施例４】
【００６７】
本実施例に係る排気浄化装置の概略構成を示したのが図４である。本図に示すように、本実施例に係る排気浄化装置は、実施例１に係る排気浄化装置に対して、触媒昇温装置５が異なる。
【００６８】
本実施例に係る触媒昇温装置５は、分岐通路４上にメタルファイババーナ５６を円筒状に設けており、その内側の空間を排気が通過するようになっている。また、メタルファイババーナ５６の内側の空間に電極が存在するように点火プラグ５４が設けられている。
【００６９】
メタルファイババーナ５６は、メタルファイバマットを通気性材料として利用したものであり、このメタルファイバマットは、鉄、クロム、アルミニウム、イットリウムを成分とした耐熱合金を伸線、繊維化し、ランダムに積層、層状化した上で２〜４ｍｍの厚さで焼結させたものである。
【００７０】
そして、メタルファイババーナ５６の外側には、当該メタルファイババーナ５６を包み込むように予混合空間５５が形成されており、当該予混合空間５５内に燃料添加弁５２から燃料が添加されるとともにエアポンプ５３から新気が供給される。また、メタルファイババーナ５６の外周外側には電熱式ヒータ５０が設けられている。
【００７１】
このように構成された触媒昇温装置５においては、予混合空間５５内に燃料添加弁５２から燃料が添加されるとともにエアポンプ５３から新気が供給されると、予混合空間５５内で燃料と新気が混合される。その後、当該混合気がメタルファイババーナ５６を浸透し分岐通路４にしみでてくる。そのメタルファイババーナ５６を浸透する際、燃料が均一となり、均一な混合気が分岐通路４にしみ出てくる。
【００７２】
そして、分岐通路４にしみ出てきた混合気を点火プラグ５４で点火し燃焼させる。そして、その燃焼熱で内燃機関１からの排気の温度を上昇させ、高温となった排気で排気浄化触媒３の温度を上昇させることができる。なお、上述したように、点火プラグ５４で点火されるのは均一な混合気であるためその燃焼温度は低く、その燃焼ガスが排気浄化触媒３に至っても過剰に高温にはならないので、排気浄化触媒３の熱劣化を抑制することができる。
【００７３】
また、メタルファイババーナ５６の内側で燃焼ガスが発生すると、その熱で予混合空間５５内に添加された燃料の蒸発が促進され、より均一な混合気が形成され易くなる。さらに、電熱式ヒータ５０を利用することにより、燃料の蒸発を促進させることができ、より均一な混合気を形成することができる。
【００７４】
このように構成された排気浄化装置においては、内燃機関１の始動時など、排気浄化触媒３の温度が低い場合には、流量制御弁６を開弁側に駆動することによって分岐通路４を
通過する排気の量を増加させる。そして、予混合空間５５内にエアポンプ５３で新気を供給するとともに燃料添加弁５２から燃料を添加する。
【００７５】
そして、分岐通路４にしみでてきた混合気を点火プラグ５４で点火し燃焼させる。その結果、その燃焼熱により内燃機関１からの排気の温度が上昇させられ、その排気が排気浄化触媒３に至り、当該触媒３が暖められる。
【００７６】
また、本実施例における触媒昇温装置５においては、内燃機関１の暖機完了後、排気浄化触媒３の温度が活性温度領域から外れるおそれがある場合には、上述した始動時の制御と同様に触媒昇温装置５を制御することが好適である。これにより、内燃機関１が運転されている場合には、常に排気浄化触媒３を活性温度に保つことができるので排気エミッションを向上させることができる。
【００７７】
上述したように、本実施例における排気浄化装置においては、触媒昇温装置５および流量制御弁６を制御することにより、内燃機関の冷間始動時などに排気浄化触媒３の温度を迅速に上昇させることができるとともに、暖機完了後、内燃機関の運転中には排気浄化触媒３の温度を活性温度に保つことができる。これにより、排気エミッションを向上させることができる。
【００７８】
また、触媒昇温装置５での燃焼は、均一に混合された混合気であるため、最小限の燃料で排気浄化触媒３の温度を上昇させることができるので、排気浄化触媒３の温度を上昇させるのに伴う燃費悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例２に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施例３に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図４】実施例４に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  内燃機関
２  排気通路
３  排気浄化触媒
４  分岐通路
５  触媒昇温装置
６  流量制御弁
７  酸素濃度センサ
８  燃焼ガス通路
１０  ＥＣＵ
５０  電熱式ヒータ（グロープラグ）
５１  燃焼用触媒
５２  燃料添加弁
５３  エアポンプ
５４  点火プラグ
５５  予混合空間
５６  メタルファイババーナ
【図１】
0004797491.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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