(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気系における排気浄化装置を昇温処理する際に添加される昇温用還元剤が排気浄化装置の内部に未反応のまま残留するのを抑制する技術を提供する。【解決手段】  昇温処理中の排気浄化装置１０Ｌから排出される高温の排気を他の排気浄化装置１０Ｒの上流に供給することにより、他の排気浄化装置１０Ｒの上流側端部を昇温させ、以て前記上流側端部に昇温用燃料やスートが付着及び残留することを抑制し、又は前記上流側端部に付着又は残留している昇温用燃料やスートを酸化・除去するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた複数の排気通路と、
前記複数の排気通路の各々に設けられた排気浄化装置と、
前記各排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置の上流へ供給する排気供給手段と、
を備え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】
前記内燃機関の排気系には２本の排気通路が設けられるとともに、それら２本の排気通路の各々に排気浄化装置が設けられ、
前記排気供給手段は、前記２つの排気浄化装置の一方から流出した排気を他方の排気浄化装置の上流へ流入させ、および／または前記他方の排気浄化装置から流出した排気を前記一方の排気浄化装置の上流へ供給す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】
前記各排気浄化装置へ還元剤を供給することにより前記各排気浄化装置を昇温させる昇温処理を行う昇温手段を更に備え、
前記排気供給手段は、前記昇温手段が昇温処理を行っている時に、昇温対象の排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置の上流へ供給する排気供給処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段をさらに備え、
前記排気供給手段は、前記運転状態検出手段により検出された前記内燃機関の運転状態が所定の低負荷領域に属することを条件に前記排気供給処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記各排気浄化装置から流出した排気の温度を検出する排気温検出手段を更に備え、
前記排気供給手段は、前記排気温検出手段により検出された温度が所定の基準温度以上であることを条件に前記排気供給処理を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記排気供給処理の履歴を記憶する記憶手段を更に備え、
前記排気供給手段は、前記排気供給処理を開始する時に、前記記憶手段に記憶された前記履歴を参照して、前回と異なる排気浄化装置の上流へ排気が供給されるように排気供給処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記排気供給手段は、前記各排気通路の前記各排気浄化装置より下流側の部分と他の排気通路の排気浄化装置より上流側の部分とを連通する連通路と、
前記各排気浄化装置から前記連通路へ流入する排気量を調節する流量調節手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記流量調節手段は、前記各排気通路の前記各排気浄化装置より下流側において前記連通路の接続箇所より下流に配置された流量調整弁を具備し、前記複数の排気浄化装置の一の排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置の上流へ供給する時に、前記一の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記流量調節手段は、前記連通路を開閉する開閉弁を更に備え、前記一の排気浄化装置から流出した排気を前記他の排気浄化装置の上流へ供給する時に、前記一の排気浄化装置
と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を減少させるとともに前記開閉弁を開弁させることを特徴とする請求項８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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸化触媒とパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと記す）を具備する排気浄化装置のパティキュレート捕集能力を再生させる場合や、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と記す）を具備する排気浄化装置を硫黄被毒から回復させる場合等に、排気浄化装置へ燃料等の還元剤を供給してフィルタ又はＮＯｘ触媒を昇温させる技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、フィルタのパティキュレート捕集能力を向上させるために、排気通路を２本の排気通路に分岐させ、各々の排気通路にフィルタ及び酸化触媒からなる排気浄化装置を配置したデュアルフィルタタイプの排気浄化システムも知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２３９０７４号公報
【特許文献２】特開平５−１９５７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したような排気浄化装置へ還元剤が供給されると、排気浄化装置の上流側端部に未反応の還元剤が残留する場合がある。これは、排気浄化装置の上流側端部が排気や還元剤によって冷却されてしまい、該上流側端部に付着した還元剤が気化及び酸化しきれなくなるためであると考えられる。
【０００５】
排気浄化装置の上流側端部に残留した還元剤は高温な雰囲気に曝されたときに酸化されるが、内燃機関の排気温度が還元剤を酸化可能な温度域まで高まるのは登坂路走行時や加速走行時などの高負荷運転時に限られる。このため、低中負荷運転が継続された場合には、排気浄化装置の上流側端部に還元剤が残留し続ける可能性がある。そのような場合には、前記した還元剤に排気中のスート（煤塵）が付着及び堆積して排気浄化装置の圧損増加や目詰まりを誘発する虞があった。
【０００６】
これに対し、内燃機関における燃料噴射時期の遅延や主噴射の他に副噴射を行うことによって排気温度を上昇させる方法が考えられる。しかしながら、この方法を実施する場合には、噴射燃料による潤滑油の希釈やボアフラッシングについて考慮する必要があり、必ずしも最適な方法とは言えなかった。
【０００７】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の温度を適時に上昇させることを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の内燃機関の排気浄化システムは、複数の排気浄化装置の一から流出する高温の排気を、必要に応じて他の排気浄化装置に流入させることが可能な機構を備えることを最大の特徴とする。
【０００９】
より詳しくは、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気系に設けられた複数の排気通路と
前記複数の排気通路の各々に設けられた排気浄化装置と、
前記各排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置の上流へ供給する排気供給手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された内燃機関の排気浄化システムにおいては、複数の排気浄化装置の何れか一の排気浄化装置から流出した排気が他の排気浄化装置に流入するので、一の排気浄化装置から流出した排気の熱を利用して他の排気浄化装置の温度を高めることが可能になる。
【００１１】
例えば、一の排気浄化装置が他の排気浄化装置より高温な場合や、一の排気浄化装置において発熱を伴う化学反応が起こっている場合に、排気供給手段が一の排気浄化装置から流出した高温な排気を他の排気浄化装置の上流へ供給する。この場合、一の排気浄化装置の熱又は一の排気浄化装置で発生した反応熱が排気を媒体として他の排気浄化装置へ伝達されるようになる。その結果、他の排気浄化装置の温度、特に他の排気浄化装置の上流側端部の温度を高めることが可能となる。
【００１２】
ここで、上記の本発明を適用する内燃機関としては、Ｖ型内燃機関のように２つの気筒群（バンク）が相互に独立した排気通路及び排気浄化装置を備えた内燃機関を例示することができる。
【００１３】
この場合、排気供給手段は、一方の排気浄化装置から流出した排気を他方の排気浄化装置に流入させることが可能になるとともに、他方の排気浄化装置から流出した排気を一方の排気浄化装置に流入させることが可能となる。
【００１４】
例えば、２つの排気浄化装置の温度が相違している場合には、排気供給手段は、高温な排気浄化装置から流出した排気を低温な排気浄化装置へ流入させることにより、低温な排気浄化装置を昇温させるようにしてもよい。また、２つの排気浄化装置の一方において発熱を伴う化学反応が起こっている場合には、排気供給手段は、前記一方の排気浄化装置から流出した排気を他方の排気浄化装置に流入させることにより、前記他方の排気浄化装置を昇温させるようにしてもよい。
【００１５】
本発明の内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置が発熱を伴う化学反応を起こしている場合としては、燃料等の還元剤を排気浄化装置へ供給することによって該排気浄化装置において還元剤の酸化反応を生起させる処理（所謂、昇温処理）が行われている場合を例示することができる。
【００１６】
ところで、上記したような昇温処理では、排気浄化装置の全域において還元剤が好適に酸化されない場合がある。例えば、排気浄化装置の上流側端部（排気の流入口近傍）は低温の排気や還元剤によって冷却されるため、還元剤の酸化反応が緩慢になり易い。排気浄化装置の上流側端部において還元剤の酸化反応が緩慢になると、前記上流側端部に付着した還元剤が気化及び酸化しきれずに未反応のまま残留する可能性がある。排気浄化装置の内部に未反応の還元剤が残留し続けると、その還元剤に排気中のスートが付着及び堆積して排気浄化装置の通気性低下や目詰まりを誘発する虞がある。
【００１７】
そこで、排気浄化装置の昇温処理を行う昇温手段が設けられた内燃機関においては、排気供給手段は、昇温処理の実行時に、昇温対象の排気浄化装置から流出する排気を他の排気浄化装置へ流入させる（排気供給処理）ようにしてもよい。
【００１８】
この場合、昇温対象の排気浄化装置から流出する高温な排気が他の排気浄化装置に流入
する。他の排気浄化装置の上流側端部は、昇温対象の排気浄化装置から流出した排気が持つ熱によって昇温させられる。
【００１９】
その結果、他の排気浄化装置に還元剤やスートが堆積している場合には、それら還元剤やスートを酸化及び除去することができる。また、一の排気浄化装置と同時に他の排気浄化装置の昇温処理が行われている場合には、他の排気浄化装置の上流側端部に還元剤が付着及び残留することが予防される。更に、排気供給処理によって他の排気浄化装置の温度が上昇すると、該排気浄化装置の浄化能力が高まるため、従来の排気浄化システムより排気エミッションを向上させることができるという副次的な効果をも奏する。
【００２０】
尚、上記したような昇温処理が必要となる排気浄化装置としては、例えば、排気中のパティキュレート（粒子状物質）を捕集するフィルタとその直上流に設けられた酸化触媒とを備えた排気浄化装置や、フィルタに酸化能を有する触媒（酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、或いは三元触媒等）が担持されたフィルタを例示することができる。
【００２１】
本発明の内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を更に備え、排気供給手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が所定の低負荷領域に属する場合に限り上記の排気供給処理を行うようにしてもよい。
【００２２】
排気供給処理が行われた場合には、排気の供給先となる排気浄化装置及び排気通路を流れる排気量が増加する。そのため、内燃機関の負荷が高い場合や機関回転数が高い場合のように内燃機関から排出される排気の量が多い時に排気供給処理が行われると、供給先の排気浄化装置及び排気通路を流れる排気流量が排気浄化装置又は排気通路の容量に対して過多となる可能性がある。
【００２３】
これに対し、内燃機関の運転状態が所定の低負荷領域にある場合に限り排気供給処理が行われるようにすれば、供給先の排気浄化装置及び排気通路の容量に対して排気流量が過多となることを抑制することができる。また、内燃機関の運転状態が低負荷領域にある時は、内燃機関から排出される排気の温度が低くなるため排気浄化装置の温度が低下し易いが、上記した排気供給処理によって供給先の排気浄化装置の温度低下を抑制することもできる。
【００２４】
特に、内燃機関が低負荷運転を継続すると、排気浄化装置が低温の排気に曝され続けるため、排気浄化装置の温度が低下する。その状態で昇温処理が開始されると、排気浄化装置の温度が所望の温度域に達するまでに長い時間がかかるとともに、還元剤の消費量が増加する。
【００２５】
一方、内燃機関が低負荷運転状態にある時に上記した排気供給処理が行われると、供給元の排気浄化装置（昇温処理中の排気浄化装置）から流出する高温な排気によって供給先の排気浄化装置の温度低下が抑制される。これにより、供給先の排気浄化装置に対して昇温処理が行われる時に、該排気浄化装置が速やかに所望の温度域まで昇温するようになるため、昇温処理の所要時間が短縮されるとともに還元剤の消費量増加が抑制されるという副次的な効果をも得ることができる。
【００２６】
内燃機関の運転状態が低負荷領域にあるか否かを判別する方法としては、車両の走行速度、シフトポジション、アクセルペダルの踏み込み量、機関回転数、内燃機関から排気通路に流入する排気の量、などのパラメータが予め実験などにより求められた条件を満たすか否かを判定する方法が考えられる。
【００２７】
尚、所定の低負荷領域とは、排気供給処理が行われた時に供給先の排気浄化装置及び排
気通路が内燃機関から排出される排気を十分な余裕をもって排出可能となる運転領域である。この運転領域は、予め実験などによって求めておくことができる。
【００２８】
本発明の内燃機関の排気浄化システムは、各排気浄化装置から流出した排気の温度を検出する排気温検出手段を更に備え、排気供給手段は、排気温検出手段により検出された温度が所定の基準温度値以上であることを条件に排気供給処理を行うようにしてもよい。
【００２９】
本発明の排気浄化システムは、昇温処理中の排気浄化装置から流出した排気の熱を利用して他の排気浄化装置の上流側端部を昇温させることを一つの目的としているため、昇温処理中の排気浄化装置から流出する排気の温度が低い状況下で排気供給処理が行われても所望の効果を得ることはできない。
【００３０】
例えば、昇温処理が開始されたばかりの排気浄化装置から流出する排気は十分に昇温していないため、このような排気が他の排気浄化装置へ流入させられても供給先の排気浄化装置（他の排気浄化装置）を好適に昇温させることはできない。
【００３１】
これに対し、複数の排気浄化装置から流出する排気のうち所定の基準温度以上の排気のみ（言い換えれば、複数の排気浄化装置から流出する排気のうち所定の基準温度以上まで昇温した排気のみ）が他の排気浄化装置の上流へ供給されるようになれば、供給先の排気浄化装置をより確実に昇温させることが可能となる。
【００３２】
その結果、供給先の排気浄化装置の上流側端部に還元剤が残留することを抑制し、或いは供給先の排気浄化装置の上流側端部に残留している還元剤を酸化及び除去することが容易となる。
【００３３】
上記した所定の基準温度は、排気浄化装置において還元剤や粒子状物質が酸化可能な環境を実現することができる排気温度の下限値である。
【００３４】
ところで、２つ以上の排気浄化装置から上記基準温度を上回る排気が流出している場合も想定される。そのような場合には、前回の排気供給処理で供給先となった排気浄化装置とは異なる排気浄化装置が供給先となるように今回の排気供給処理が行われることが好ましい。
【００３５】
詳細には、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、排気供給処理の履歴を記憶する記憶手段を更に備え、排気供給手段は、排気供給処理を開始する際に前記記憶手段に記憶された履歴を参照して、前回の排気供給処理とは異なる排気浄化装置の上流へ排気が供給されるように排気供給処理を行うようにしてもよい。
【００３６】
このような構成によれば、排気供給処理の供給先となる排気浄化装置が特定の排気浄化装置に偏り難くなるため、複数の排気浄化装置に対して均一に高温な排気が供給されるようになる。その結果、特定の排気浄化装置にのみ未反応の還元剤が残留する事態や、特定の排気浄化装置のみ還元剤やスートの堆積が除去されるような事態の発生を抑えることができる。
【００３７】
本発明に係る排気供給手段は、各排気通路の各排気浄化装置より下流側の部分と他の排気通路の排気浄化装置より上流側の部分とを連通する連通路、及び各排気浄化装置から連通路へ流入する排気量を調整する流量調節手段を備えるようにしてもよい。
【００３８】
流量調節手段は、一の排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置へ流入させる場合には、一の排気浄化装置から流出した排気の一部又は全部が連通路へ流れるようにす
ればよい。この場合、一の排気浄化装置から流出した排気の一部又は全部が連通路を経由して他の排気浄化装置へ流入するようになる。
【００３９】
また、流量調節手段は、一の排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置へ流入させない場合には、一の排気浄化装置から流出した排気が連通路へ流入しないようにすればよい。この場合、一の排気浄化装置から流出した排気の全ては、該排気浄化装置が配置された排気通路を流れて大気中へ放出されるようになる。
【００４０】
上記した流量調節手段は、各排気通路の各排気浄化装置より下流において前記連通路の接続箇所より下流に流量調整弁を設けることにより実現することができる。
【００４１】
すなわち、一の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度が他の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度より小さくされると、一の排気浄化装置より下流の排気通路における排気圧力が他の排気浄化装置より上流の排気通路における排気圧力に比して高くなる。これにより、一の排気浄化装置から流出した排気の一部が連通路を介して他の排気浄化装置より上流の排気通路へパージされるようになる。
【００４２】
また、一の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度と他の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度が同一（双方が全開）になると、一の排気浄化装置より下流の排気通路における排気圧力が他の排気浄化装置より上流の排気通路における排気圧力と略同等となる。これにより、一の排気浄化装置から流出した排気が連通路を介して他の排気浄化装置より上流の排気通路へパージされなくなる。
【００４３】
上記したような流量調整弁によれば、簡便な構成で流量調節手段を実現することができるため、コストの増加や重量の増加を最小限に抑えることができる。
【００４４】
尚、上記したような流量調整弁のみでは、各排気浄化装置の上流において排気の一部が連通路を逆流する可能性がある。連通路を逆流した排気は、何れの排気浄化装置も経由せずに下流へ流れることになるため、排気エミッションが悪化する可能性がある。
【００４５】
これに対し、本発明に係る流量調節手段は、連通路及び流量調整弁に加え、連通路を開閉する開閉弁を更に備え、一の排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置へ流入させない場合には、一の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度と他の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度とを同一とし、且つ開閉弁を閉弁させるようにすればよい。
【００４６】
この場合、一の排気浄化装置から流出した排気を他の排気浄化装置へ流入させない場合には、一の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度と他の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度とが同一となり、且つ開閉弁が閉弁させられるため、各排気浄化装置の上流において排気の一部が連通路を逆流することがなくなる。依って、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００４７】
また、一の排気浄化装置から流出した排気が他の排気浄化装置へ流入させられる場合には、一の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度を他の排気浄化装置と同一の排気通路に配置された流量調整弁の開度より小さくし、且つ開閉弁を開弁させればよい。
【発明の効果】
【００４８】
本発明により、内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の温度を適時に上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００５０】
図１は、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムを適用するエンジン１とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示すエンジン１は、左右のバンク２Ｌ・２Ｒのそれぞれに４つの気筒（シリンダ）３が設けられたＶ型の圧縮着火式エンジン（ディーゼルエンジン）である。
【００５１】
エンジン１には、該エンジン１及びその関連機器を電気的に制御するためのＥＣＵ１９が併設されている。ＥＣＵ１９は、各種の検出手段による検出値などを記録更新するためのＲＡＭ１９ａと、予め試験によって求められた所定値などを登録しておくためのＲＯＭ１９ｂと、それらの値をパラメータとして各種演算や関連機器を駆動するＣＰＵ１９ｃを有する。
【００５２】
エンジン１の各バンク２Ｌ・２Ｒには、排気マニホールド８Ｌ・８Ｒが接続されている。各排気マニホールド８Ｌ・８Ｒは、ターボチャージャ５Ｌ・５Ｒのタービンハウジング５１Ｌ・５１Ｒを介して排気管９Ｌ・９Ｒに接続されている。
【００５３】
各排気管９Ｌ・９Ｒの途中には、排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒが設けられている。これら排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒは、排気中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するフィルタ１１Ｌ・１１Ｒと、各フィルタ１１Ｌ・１１Ｒの直上流に配置された前段触媒１２Ｌ・１２Ｒとが備えられている。
【００５４】
前記各フィルタ１１Ｌ・１１Ｒの担体には、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、或いは三元触媒等の酸化能を有する触媒が担持されていてもよい。前記各前段触媒１２Ｌ・１２Ｒは、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、或いは三元触媒のように酸化能を有する触媒である。
【００５５】
前記各フィルタ１１Ｌ・１１ＲのＰＭ捕集能力には限りがあるため、各フィルタ１１Ｌ・１１Ｒに捕集されたＰＭを適宜酸化及び除去してＰＭ捕集能力を再生させる必要がある。各フィルタ１１Ｌ・１１Ｒに捕集されたＰＭは、凡そ５００℃以上の高温且つリーンな雰囲気に曝された時に酸化及び除去される。依って、各フィルタ１１Ｌ・１１ＲのＰＭ捕集能力を再生させる際には、フィルタ１１Ｌ・１１Ｒ内の雰囲気温度を昇温させるための昇温処理を行う必要がある。
【００５６】
昇温処理の具体的な実行方法としては、エンジン１の気筒３が排気行程となるときに該気筒３の図示しない燃料噴射弁からポスト噴射させる方法や、各排気マニホールド８Ｌ・８Ｒに取り付けられた燃料添加弁１３Ｌ・１３Ｒから排気中へ燃料を添加させる方法を例示することができる。
【００５７】
上記したようにして排気中に添加された燃料（以下、昇温用燃料と記す）は、排気とともに排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒへ流入する。排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒに流入した昇温用燃料は、前段触媒１２Ｌ・１２Ｒやフィルタ１１Ｌ・１１Ｒに担持された触媒により酸化される。燃料が酸化される際には、酸化反応熱が発生するため、その酸化反応熱によってフィルタ１１Ｌ・１１Ｒの雰囲気温度が上昇する。このようにＥＣＵ１９がポスト噴射や燃料添加弁１３Ｌ・１３Ｒからの燃料添加を行うことにより、本発明に係る昇温手段が実現される。
【００５８】
ところで、上述の昇温処理では、前段触媒１２Ｌ・１２Ｒにおける燃料の酸化反応は、該前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部において緩慢となる傾向がある。これは、前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部が低温の排気や昇温用燃料によって冷却され易いからである。特に、エンジン１から排出される排気の温度が低くなり易い低負荷運転領域（例えば、アイドル運転領域や減速運転領域など）では、上記した傾向が顕著となる。
【００５９】
前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部の温度が低くなると、その部分に付着した昇温用燃料が酸化されずに未反応のまま残留する可能性がある。前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部に残留した昇温用燃料は粘着性を有するため、該昇温用燃料に排気中のスートが付着する。前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部に昇温用燃料が残留した状態が続くと、スートの付着量が増加して上流側端面の目詰まりを誘発する可能性がある。
【００６０】
この問題に対応するため、本実施の形態の排気浄化システムは、以下に述べるような排気供給機構２１を利用して、前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部に昇温用燃料が付着することを防止、および／または前段触媒１２Ｌ・１２Ｒの上流側端部に残留した昇温用燃料を除去するようにした。
【００６１】
排気供給機構２１は、左バンク２Ｌの排気管（以下、左排気管と記す）９Ｌにおける排気浄化装置（以下、左排気浄化装置と記す）１０Ｌの下流側の部分と右バンク２Ｒの排気管（以下、右排気管と記す）９Ｒにおける排気浄化装置（以下、右排気浄化装置と記す）１０Ｒの上流側の部分とを連通する左連通路１４Ｌと、右排気管９Ｒにおける右排気浄化装置１０Ｒの下流側の部分と左排気管９Ｌにおける左排気浄化装置１０Ｌの上流側の部分とを連通する右連通路１４Ｒと、各排気管９Ｌ・９Ｒの各排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒより下流の部位において各連通路１４Ｌ・１４Ｒの接続箇所より下流に配置された流量調整弁１７Ｌ・１７Ｒと、各連通路１４Ｒ・１４Ｌに配置された開閉弁１８Ｒ・１８Ｌとを備える。
【００６２】
流量調整弁１７Ｌ・１７Ｒ及び開閉弁１８Ｌ・１８Ｒは、ＥＣＵ１９によって電気的に制御されるようになっている。
【００６３】
また、各排気通路９Ｌ・９Ｒにおける各排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの直上流には各排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒに流入する排気の温度を検出するための前段触媒入ガス温センサー１６Ｌ・１６Ｒが設けられている。更に、各排気浄化装置９Ｌ・９Ｒにおける各排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの直下流には各排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒから流出する排気の温度を検出するためのフィルタ出ガス温センサー１５Ｌ・１５Ｒが設けられている。
【００６４】
これら４つのセンサー１５Ｌ、１５Ｒ、１６Ｌ、１６Ｒによる出力信号はいずれもＥＣＵ１９に入力される。また、アクセルポジションセンサー２０によって検出されたアクセル開度（アクセルペダルを踏み込み量）もＥＣＵ１９に入力される。
【００６５】
ＣＰＵ１９ｃは、排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの少なくとも一方に対して昇温処理が行われている時に、昇温対象の排気浄化装置から流出した高温な排気を他方の排気浄化装置の上流へ供給する排気供給処理を行う。
【００６６】
その際、ＣＰＵ１９ｃは、排気供給機構２１の流量調整弁１７Ｌ・１７Ｒ及び開閉弁１８Ｌ・１８Ｒに対して下記の表に示すような制御を行う。
【表１】
2007056756.tif 000003
【００６７】
排気供給処理を行う必要が無い時（通常処理時）は、ＣＰＵ１９ｃは、各流量調整弁１７Ｌ・１７Ｒを全開に制御するとともに、各開閉弁１８Ｌ・１８Ｒを全閉に制御する。
【００６８】
この場合、左排気浄化装置１０Ｌから流出した排気の全てが左排気通路９Ｌを通って大気中に放出されるとともに、右排気浄化装置１０Ｒから流出した排気の全てが右排気通路９Ｒを通って大気中に放出される。その際、開閉弁１８Ｌ・１８Ｒが閉じられているので、エンジン１から排出された排気が排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの上流において連通路１４Ｌ・１４Ｒへ流入して該連通路１４Ｌ・１４Ｒを逆流することがない。依って、エンジン１から排出された排気が排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒをバイパスして未浄化のまま大気中に放出されることがない。
【００６９】
左排気浄化装置１０Ｌの昇温処理が行われている時に、ＣＰＵ１９ｃは、左排気浄化装置１０Ｌから流出した排気を右排気浄化装置１０Ｒの上流へ供給させるための処理（左排気供給処理）を行う。左排気供給処理では、ＣＰＵ１９ｃは、左排気管９Ｌの流量調整弁（以下、左流量調整弁と記す）１７Ｌ及び左連通路１４Ｌの開閉弁（以下、左開閉弁と記す）１８Ｌを全閉に制御するとともに、右排気管９Ｒの流量調整弁（以下、右流量調整弁と記す）１７Ｒ及び右連通路１４Ｒの開閉弁（以下、右開閉弁と記す）１８Ｒを全開に制御する。
【００７０】
この場合、左排気浄化装置１０Ｌから流出した高温な排気は左連通路１４Ｌを経由して右排気浄化装置１０Ｒより上流の右排気管９Ｒへ供給される。右排気管９Ｒに供給された排気は、該右排気管９Ｒの上流から流れてくる排気とともに右排気浄化装置１０Ｒに流入する。
【００７１】
このようにして左排気浄化装置１０Ｌから流出した高温な排気が右排気浄化装置１０Ｒに流入すると、右排気浄化装置１０Ｒの前段触媒（以下、右前段触媒と記す）１２Ｒの上流側端部が前記した高温な排気によって昇温させられる。その結果、前記上流側端部に昇温用燃料が残留し難くなるようになり、および／または前記上流側端部に残留していた昇温用燃料が酸化及び除去されるようになる。
【００７２】
右排気浄化装置１０Ｒから流出した排気を左排気浄化装置１０Ｌの上流へ供給する時（右排気供給処理時）は、ＣＰＵ１９ｃは、左流量調整弁１７Ｌ及び左開閉弁１８Ｌを全開するとともに、右流量調整弁１７Ｒ及び右開閉弁１８Ｒを全閉する。
【００７３】
この場合、右排気浄化装置１０Ｒから流出した排気は右連通路１４Ｒを経由して左排気浄化装置１０Ｌより上流の左排気管９Ｌに供給される。左排気管９Ｌに供給された排気は、該左排気管９Ｌの上流から流れてくる排気とともに左排気浄化装置１０Ｌに流入する。
【００７４】
このようにして右排気浄化装置１０Ｒから流出した高温な排気が左排気浄化装置１０Ｌに流入すると、左排気浄化装置１０Ｌの前段触媒（以下、左前段触媒と記す）１２Ｌの上流側端部が前記した高温な排気によって昇温させられる。その結果、前記上流側端部に昇温用燃料が残留し難くなるようになり、および／または前記上流側端部に残留していた昇
温用燃料が酸化及び除去されるようになる。
【００７５】
ＣＰＵ１９ｃは、以上のような各種処理を実行した後、何れの処理を行ったかの履歴をＲＡＭ１９ａに記憶させる。これにより、ＲＡＭ１９ａは本発明に係る履歴記憶手段を実現する。
【００７６】
以下、ＣＰＵ１９ｃが排気供給機構２１に対して行う制御について、図２に沿って説明する。図２は、排気供給処理ルーチンを示すフローチャートである。この排気供給処理ルーチンは、ＲＯＭ１９ｂに予め記憶されているルーチンであり、ＣＰＵ１９ｃによって所定期間毎に繰り返し実行される。
【００７７】
排気供給処理ルーチンにおいて、ＣＰＵ１９ｃは、まずステップＳ２０１で左右の排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒが再生処理中であるか否かを判定する。
【００７８】
ステップＳ２０１において排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒが再生処理中ではないと判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２１３に進み、排気供給機構２１に対して通常処理を行い、本ルーチンの実行を終了する。
【００７９】
ステップＳ２０１において排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒが再生処理中であると判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２においては、エンジン１の運転状態が低負荷運転領域にあるか否かを判定する。本実施例では、運転者がアクセルを踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセルポジションセンサー２０の出力信号により機関負荷を推定し、機関負荷が所定の低負荷領域に属している場合にエンジン１の運転状態は軽負荷であると判定する。
【００８０】
ここで、前記低負荷領域は、流量調整弁１７Ｌ・１７Ｒ及び開閉弁１８Ｌ・１８Ｒに対して左・右排気供給処理を行った状態でも、排気管９Ｌ・９Ｒ及び排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒが排気圧力の過剰な上昇を招くことなく排気を流すことが可能な運転領域であり、予め実験などによって定められている。
【００８１】
ステップＳ２０２においてエンジン１の運転状態が低負荷運転領域にないと判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２１３の処理を実行した後に、本ルーチンの実行を終了する。
【００８２】
ステップＳ２０２においてエンジン１の運転状態が低負荷運転領域にあると判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３においては、左排気浄化装置１０Ｌから排出される排気の温度が十分高いか否かを判定する。すなわち、左フィルタ出ガス温センサー１５Ｌの検出値ｅｔｈｃｏｌが所定の基準値ＥＴＨＣＯＴＲＧより高いか否かを判別する。
【００８３】
前記した基準値ＥＴＨＣＯＴＲＧは、左排気供給処理が実行されたときに、左排気浄化装置１０Ｌから流出した排気が、右前段触媒１２Ｒの上流側端部を昇温用燃料が酸化可能な温度域まで昇温させることができる温度の下限値であり、予め実験的に求められている値である。
【００８４】
ステップＳ２０３において肯定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０４に進み、右排気浄化装置１０Ｒから排出される排気の温度が十分高いか否かを判定する。すなわち、右フィルタ出ガス温センサー１５Ｒの検出値ｅｔｈｃｏｒが所定の基準値ＥＴＨＣＯＴＲＧより高いか否かを判別する。
【００８５】
ステップＳ２０４において否定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０６に進む。一方、ステップＳ２０４において肯定判定された場合、すなわち、左排気浄化装置１０Ｌから流出する排気の温度と右排気浄化装置１０Ｒから流出する排気の温度が十分高いと判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０５に進む。
【００８６】
ステップＳ２０５においては、ＣＰＵ１９ｃは、前回の排気供給処理が左排気供給処理であったか、或いは右排気供給処理であったかを判別する。この判別は、ＲＡＭ１９ａに記憶された履歴に基づいて行われる。
【００８７】
前記ステップＳ２０５において前回の排気供給処理が右排気供給処理であった場合は、ＣＰＵ１９ｃは、ステップＳ２０６へ進む。
【００８８】
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１９ｃは、左排気供給処理を行う。すなわち、ＣＰＵ１９ｃは、左流量調整弁１７Ｌ及び左開閉弁１８Ｌを全閉に制御するとともに右流量調整弁１７Ｒ及び右開閉弁１８Ｒを全開に制御する。
【００８９】
ステップＳ２０７では、ＣＰＵ１９ｃは、最後に行われた排気供給処理が左排気供給処理である旨をＲＡＭ１９ａに記録する。
【００９０】
ステップＳ２０８では、ＣＰＵ１９ｃは、右排気浄化装置１０Ｒに流入する排気の温度が十分高いか否かを判定する。すなわち、右前段触媒入ガス温センサー１６Ｒの検出値ｅｔｈｃｉｒが所定の基準値ＥＴＨＣＩＴＲＧより大きいか否かを判別する。基準値ＥＴＨＣＩＴＲＧは、右前段触媒１２Ｒへ流入する排気が右前段触媒１２Ｒの上流側端面の温度を昇温用燃料を酸化させ得る温度に昇温させることができる温度の下限値である。
【００９１】
ステップＳ２０８において肯定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０２以降の処理を再度実行する。ステップＳ２０８において否定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２１３において通常処理を行った後に本ルーチンを終了する。
【００９２】
前記したステップＳ２０３において否定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃは、ステップＳ２０９において、右排気浄化装置１０Ｒから排出される排気の温度が十分高いか否かを判定する。すなわち、右フィルタ出ガス温センサー１５Ｒの検出値ｅｔｈｃｏｒが所定の基準値ＥＴＨＣＯＴＲＧより大きいか否かを判別する。
【００９３】
ステップＳ２０９において否定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２１３の処理を実行して本ルーチンを終了する。
【００９４】
ステップＳ２０９において肯定判定された場合、及び、前記ステップＳ２０５において前回の排気供給処理が左排気供給処理であったと判定された場合に、ＣＰＵ１９ｃは、ステップＳ２１０へ進む。
【００９５】
ステップＳ２１０では、ＣＰＵ１９ｃは、右排気供給処理を行う。すなわち、ＣＰＵ１９ｃは、左流量調整弁１７Ｌ及び左開閉弁１８Ｌを全開に制御するとともに、右流量調整弁１７Ｒ及び右開閉弁１８Ｒを全閉に制御する。
【００９６】
ステップＳ２１１では、ＣＰＵ１９ｃは、最後に行われた排気供給処理が右排気供給処理である旨をＲＡＭ１９ａに記録する。
【００９７】
ステップＳ２１２では、ＣＰＵ１９ｃは、左排気浄化装置１０Ｌに流入する排気の温度が十分高いか否かを判定する。すなわち、左前段触媒入ガス温センサー１６Ｌの検出値ｅ
ｔｈｃｉｌが所定の基準値ＥＴＨＣＩＴＲＧより大きいか否かを判別する。
【００９８】
ステップＳ２１２において肯定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２０２以降の処理を再度実行する。ステップＳ２１２において否定判定された場合は、ＣＰＵ１９ｃはステップＳ２１３において通常処理を行った後に本ルーチンを終了する。
【００９９】
尚、ステップＳ２０８及びステップＳ２１２の判定に用いられる前段触媒入ガス温センサー１６Ｌ・１６Ｒの検出値ｅｔｈｃｉｌ及びｅｔｈｃｉｒは、ステップＳ２０６及びステップＳ２１０において左・右排気供給処理の実行が開始された後の一定時間経過後に測定されることが好ましい。これは、ステップＳ２０６及びステップＳ２１０において左・右排気供給処理が実行された後、高温の排気が各排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの上流側に到達するまでに応答遅れ時間が生じるからである。
【０１００】
なお、本実施例においては、ステップＳ２０３においてエンジン１の運転状態を、アクセルポジションセンサー２０の出力信号に基づいて判定したが、他のパラメータに基づいて判定してもよい。例えば、車両の走行速度や、シフトポジション、機関回転数、エンジンから排出される排気の量などからエンジン１の負荷を推定する態様も考えられる。
【０１０１】
以上の実施形態によれば、再生処理中の排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの一方から排出される高温の排気を、連通路１４Ｌ・１４Ｒを経由して排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの他方の上流側へ供給することができる。これによって前段触媒１２の上流側端面を含む排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの全体が均一に昇温されるため、前段触媒１２Ｌ・１２Ｌにおいて温度上昇の緩慢な箇所が発生しにくくなり、昇温用の添加燃料やパティキュレートが未反応のまま残留するのを抑制することができる。
【０１０２】
このような排気供給処理は、上記の排気供給処理ルーチンにおけるステップＳ２０２においてエンジン１の運転状況が低負荷の場合に限り実行されるようにしたので、排気を供給するために排気管９Ｌ・９Ｒの片方を流量調整弁１５Ｌ・１５Ｒによって閉じて本来の排気能力を犠牲にしても、排気系やエンジン１にほとんど影響を与えずに済む。
【０１０３】
さらに、ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０９において排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒから排出される排気が十分高温に達している場合に限り排気供給処理を行うようにしたので、例えば、ステップＳ２０２においてエンジン１が低負荷であると判定される機会が少ない運転状況にあるような場合でも、十分高温の排気だけを効率よく供給させることができ、それによって排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの温度を適時に上昇させることが可能となる。その結果、昇温用燃料の残留に起因する排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの圧損上昇や目詰まりを抑制することができる。
【０１０４】
また、ステップＳ２０５によって、ＲＡＭ１９ａに記録された排気供給処理の履歴を参照しながら右排気供給処理と左排気供給処理をなるべく交互に実行するようにしたので、本実施の形態のようなデュアルフィルタタイプの排気浄化システムや、さらに複数の排気浄化装置を有する排気浄化システムにおいても、何れか特定の排気浄化装置のみに高温な排気が供給されるようなことがなくなる。
【０１０５】
ところで、上記の排気供給処理ルーチンにおけるステップＳ２０８、Ｓ２１２は、高温の排気を排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの上流側に排気が供給されても、排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの直上流部における排気の温度が十分昇温されていなければ排気供給処理を行う意味がないのでこれを中止し、排気供給機構２１を通常制御に戻すために実行されるステップであるが、このような状況は、例えば、エンジン１の運転状況が低負荷の状態が長時間連続し、エンジン１から排出される排気の温度が著しく低温になっているような場合
に起こり易い。すなわち、高温の排気を排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの上流部に供給しても、排気管９Ｌ・９Ｒに流れている排気が過剰に低いと、両者が混合されることで排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒに流入する時点での排気の温度が、昇温用燃料の残留に起因する排気浄化装置の閉塞を抑制するのに十分なほど高くなくなる。
【０１０６】
このような場合は排気供給処理ルーチンにおけるステップＳ２０８、Ｓ２１２によって排気供給機構２１は通常制御に戻されるが、このような状況が起こるのを抑制するために、図３に示すような、連通路１４Ｌ・１４Ｒが排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの上流部に接続されている箇所より更に上流の部分と、排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの下流の部分とを連通する排気バイパス路２４Ｌ・２４Ｒを設けてもよい。
【０１０７】
排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒの上流部における連通路１４Ｌ・１４Ｒの接続箇所と排気バイパス路２４Ｌ・２４Ｒの接続箇所との間に排気バイパス弁２３Ｌ・２３Ｒを設け、エンジン１から排出される排気の温度が所定の基準値より低い場合に、ＣＰＵ１９ｃは前記排気バイパス弁２３Ｌ・２３Ｒを制御して低温の排気が排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒに流入しないようにすることもできる。この基準値は、排気供給機構２１に対して左・右排気供給処理を実行中に供給された排気とエンジン１からの排気とを混合して排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒに流入させても、前段触媒１２において昇温用燃料が未反応のまま残留しない温度にまで排気浄化装置１０Ｌ・１０Ｒを昇温可能な温度に達することが可能なエンジン排気温の下限値である。
【実施例２】
【０１０８】
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例２について、実施例１と異なる点を中心に図面に基づいて説明する。
【０１０９】
本実施の形態においては、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムを直列４気筒エンジンに対して適用する。図４は、図示しない直列４気筒エンジンのシリンダブロック２と、該シリンダブロック２に設けられた４つの気筒３に接続された排気系の概略構成を示す図である。通常のエンジンにおいては排気マニホールドは４つの気筒からの排気を全て集約して１つの排気管に接続するが、本実施の形態においては、気筒３に接続された排気マニホールド８Ｌ・８Ｒは、それぞれ２つの気筒からの排気を集約し、それぞれ排気管９Ｌ・９Ｒに接続することによって、２系統の排気通路を有することを特徴とする。排気マニホールド８Ｌ・８Ｒの下流の２系統の排気管９Ｌ・９Ｒに設けられた排気浄化システム及び排気供給機構は第一の実施形態と共通であるので、ここでは説明を省略する。
【０１１０】
Ｖ型エンジンのように複数のバンクを有するエンジン以外にも、本実施の形態のごとく排気管を複数の系統に分割することによって本発明に係る排気浄化システムを適用することができる。
【０１１１】
なお、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、上記のような形態にのみ限定されるものではなく、例えば２つ以上の系統に分岐した排気通路の各々に設けられた排気浄化装置と、該排気通路間を連通する連通路とによって構成される排気浄化システムであってもよい。
【０１１２】
また、各排気浄化装置は、パティキュレートフィルタの代わりに吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えていてもよい。この場合、上述した排気供給処理は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を硫黄被毒（Ｓ被毒）から回復させるための昇温処理時に実行されればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施例１に係るＶ型ディーゼルエンジン及びその排気系の概略図である。
【図２】本発明の実施例１に係る排気供給処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１に係るＶ型ディーゼルエンジン及びその排気系の別の態様を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例２に係る直列４気筒エンジン及びその排気系の概略図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・・・・・・・Ｖ型ディーゼルエンジン
２Ｌ・２Ｒ・・・・バンク
３・・・・・・・・気筒
５Ｌ、５Ｒ・・・・ターボチャージャ
５１Ｌ、５１Ｒ・・コンプレッサハウジング
７・・・・・・・・アクセルペダル
８Ｌ、８Ｒ・・・・排気マニホールド
９Ｌ、９Ｒ・・・・左・右排気管
１０Ｌ、１０Ｒ・・左・右排気浄化装置
１１Ｌ、１１Ｒ・・フィルタ
１２Ｌ、１２Ｒ・・前段触媒
１３Ｌ、１３Ｒ・・燃料添加弁
１４Ｌ、１４Ｒ・・左・右連通路
１５Ｌ、１５Ｒ・・左・右フィルタ出ガス温センサー
１６Ｌ、１６Ｒ・・左・右前段触媒入ガス温センサー
１７Ｌ、１７Ｒ・・左・右流量調整弁
１８Ｌ、１８Ｒ・・左・右開閉弁
１９・・・・・・・ＥＣＵ
１９ａ・・・・・・ＲＡＭ
１９ｂ・・・・・・ＲＯＭ
１９ｃ・・・・・・ＣＰＵ
２０・・・・・・・アクセルポジションセンサー
２１・・・・・・・排気供給手段
２３Ｌ、２３Ｒ・・排気バイパス弁
２４Ｌ、２４Ｒ・・排気バイパス路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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