(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスを利用して低温始動時に発生する白煙及び刺激臭の低減を図ることができる過給機付き内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関１Ａは、過給機４０と、ＥＧＲライン５０と、バイパスライン５５と、切替弁５８とを備える。バイパスライン５５は、一端部がＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とこの装置６０よりも下流側のＥＧＲクーラ５３との間に接続され、他端部が吸気ライン２０のうちインタークーラ２５よりも吸入空気流れ方向下流側に接続される。切替弁５８は、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容する状態、又はＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを許容し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを遮断する状態に切替可能なものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体と、
前記内燃機関本体の燃焼室に吸入空気を導くための吸気ラインと、
前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となる排気ラインと、
前記排気ラインに介挿されたタービン、及びこのタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを含む過給機と、
前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向下流側に介挿されて、前記コンプレッサからの吸入空気を冷却する第１熱交換器と、
一端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向上流側に接続されたＥＧＲラインと、
前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置と、
前記ＥＧＲラインのうち前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側に介挿されて、前記排気ガス後処理装置からの排気ガスを冷却する第２熱交換器と、
一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記第２熱交換器との間に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記第１熱交換器よりも吸入空気流れ方向下流側に接続されたバイパスラインと、
前記ＥＧＲラインにおいて前記第２熱交換器への排気ガスの流れを遮断し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを許容する状態、又は前記ＥＧＲラインにおいて前記第２熱交換器への排気ガスの流れを許容し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを遮断する状態に切替可能な切替弁と、
前記切替弁の作動制御を司るための制御装置とを備えていることを特徴とする過給機付き内燃機関。
【請求項２】
前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側において前記ＥＧＲラインの開口幅を変更可能なＥＧＲ制御弁と、
一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記ＥＧＲ制御弁との間に接続され、他端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向下流側に接続された放出ラインと、
前記放出ラインの開口幅を変更可能な第１制御弁と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項３】
前記内燃機関本体の温度を検出するための温度検出装置を備え、
前記排気ガス後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタを加熱可能な電気ヒータとを含み、
前記制御装置は、前記温度検出装置によって検出された温度が基準温度以下の場合に低温始動時であると判定し、前記内燃機関本体の始動前に前記電気ヒータをＯＮにするとともに、前記ＥＧＲラインにおいて前記第２熱交換器への排気ガスの流れを遮断し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを許容するように前記切替弁を作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項４】
バッテリを備え、
前記制御装置は、低温始動時であると判定している場合であても、前記バッテリの電圧が所定の閾値以下の場合には、前記電気ヒータのＯＮにしないことを特徴とする請求項３に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項５】
前記内燃機関本体の温度を検出するための温度検出装置を備え、
前記排気ガス後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタを加熱可能なバーナーとを含み、
前記制御装置は、前記温度検出装置によって検出された温度が基準温度以下の場合に低温始動時であると判定し、前記内燃機関本体のクランキングに伴って前記バーナーを加熱状態とするとともに、前記ＥＧＲラインにおいて前記第２熱交換器への排気ガスの流れを遮断し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを許容するように前記切替弁を作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【請求項６】
前記内燃機関本体の温度を検出するための温度検出装置を備え、
前排気ガス記後処理装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのフィルタと、このフィルタよりも排気ガス流れ方向上流側において昇温用添加剤を添加可能な添加剤供給機構とを含み、
前記制御装置は、前記温度検出装置によって検出された温度が基準温度以下の場合に低温始動時であると判定し、前記内燃機関本体の始動直後から昇温用添加剤が添加されるように前記添加剤供給機構を作動させるとともに、前記ＥＧＲラインにおいて前記第２熱交換器への排気ガスの流れを遮断し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを許容するように前記切替弁を作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の過給機付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおいては、排気ラインに介挿されるタービン及び前記タービンによって駆動される状態で吸気ラインに介挿されるコンプレッサを含む過給機を備え、排気エネルギーを過給に利用することが広く利用されている。
【０００３】
また、ディーゼルエンジンにおいては、排気ラインの排気ガスの少なくとも一部を吸気ラインへ戻すためのＥＧＲラインを設け、前記ＥＧＲラインを介して前記排気ラインから前記吸気ラインへ戻される排気ガス（ＥＧＲガス）によって内燃機関本体における燃焼温度を下げて窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減を図るとともに、着火までの時間を遅延させて燃料及び空気の混合時間を稼ぐＥＧＲ（排気ガス再循環）も広く利用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、過給機付き内燃機関が開示されている。この内燃機関には、排気ラインと吸気ラインとを連通させるＥＧＲラインが設けられている。ＥＧＲラインの一端部は、排気ラインのうち過給機のタービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続されている。ＥＧＲラインの他端部は、吸気ラインのうち過給機のコンプレッサよりも下流側に接続されている。ＥＧＲラインには、ＥＧＲガスを冷却するための熱交換器が設けられている。
【０００５】
そして、排気ガス後処理装置が、排気ラインのうちＥＧＲラインとの接続部よりも排ガス流れ方向上流側に設けられている。この排気ガス後処理装置は、排気ガス中に含まれるカーボン等の粒子状物質（パーティキュレートマター：ＰＭ）を除去するための装置である。また、コンプレッサからの圧縮された空気を冷却するための熱交換器が、吸気ラインのうちＥＧＲラインとの接続部よりも排ガス流れ方向上流側、且つコンプレッサよりも排気ガス流れ方向下流側に設けられている。
【０００６】
前記特許文献１に記載の内燃機関は、排気ラインから吸気ラインへ戻される排気ガス（ＥＧＲガス）中に含まれるカーボン等の粒子状物質を除去し、粒子状物質除去後のＥＧＲガスを吸気ライン上の熱交換器を介さずに吸気ラインに供給することはできる。しかしながら、粒子状物質除去後のＥＧＲガスをＥＧＲクーラを介さすに吸気ラインに供給することはできない。そのため、ＥＧＲガスは、吸気ラインに供給される際にＥＧＲクーラによって冷却された後、内燃機関の燃焼室に導入される。
【０００７】
このような内燃機関においては、低温始動時には燃焼室における圧縮された空気の温度が低く、これに起因して白煙及び刺激臭が発生しやすいという問題がある。この問題に対する解決手段の一つとして、内燃機関の燃焼室における圧縮された空気の温度を上昇させることが考えられる。
【０００８】
この手段を採用する場合、前記特許文献１に記載の内燃機関においては、ＥＧＲガスを吸気ライン上の熱交換器を介さずに吸気ラインに供給することはできるものの、ＥＧＲガスをＥＧＲライン上の熱交換器を介さずに吸気ラインに供給することはできない。そのため、ＥＧＲガスは、吸気ラインに供給される際にＥＧＲクーラによって冷却された後、内燃機関の燃焼室に導入されることになる。
【０００９】
したがって、前記特許文献１に記載の内燃機関の低温始動時に、前記燃焼室に導入されたＥＧＲガスの温度はＥＧＲクーラの冷却により低下しているため、このＥＧＲガスによって内燃機関の燃焼室における圧縮された空気の温度を十分に上昇させることは難しかった。すなわち、内燃機関の低温始動時に、ＥＧＲガスを利用して白煙及び刺激臭の低減を図ることは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１３２９４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、吸気用の過給機とＥＧＲラインと前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置とを備えた過給機付き内燃機関であって、ＥＧＲガスを利用して低温始動時に発生する白煙及び刺激臭の低減を図ることができる過給機付き内燃機関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】
【００１２】
本発明の一態様によれば、過給機付き内燃機関は、内燃機関本体と、吸気ラインと、排気ラインと、過給機と、インタークーラと、ＥＧＲラインと、排気ガス後処理装置と、ＥＧＲクーラと、バイパスラインと、第１制御弁と、制御装置とを備える。前記吸気ラインは、前記内燃機関本体の燃焼室に吸入空気を導くためのものである。前記排気ラインは、前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となるものである。前記過給機は、前記排気ラインに介挿されたタービン、及びこのタービンによって駆動される状態で前記吸気ラインに介挿されたコンプレッサを含む。前記インタークーラは、前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向下流側に介挿されて、前記コンプレッサからの吸入空気を冷却する。前記ＥＧＲラインは、一端部が前記排気ラインのうち前記タービンよりも排気ガス流れ方向上流側に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記コンプレッサよりも吸入空気流れ方向上流側に接続される。前記排気ガス後処理装置は、前記ＥＧＲラインに介挿される。前記ＥＧＲクーラは、前記ＥＧＲラインのうち前記排気ガス後処理装置よりも排気ガス流れ方向下流側に介挿されて、前記排気ガス後処理装置からの排気ガスを冷却する。前記バイパスラインは、一端部が前記ＥＧＲラインのうち排気ガス流れ方向に関し前記排気ガス後処理装置と前記ＥＧＲクーラとの間に接続され、他端部が前記吸気ラインのうち前記インタークーラよりも吸入空気流れ方向下流側に接続される。前記第１制御弁は、前記ＥＧＲラインにおいて前記ＥＧＲクーラへの排気ガスの流れを遮断し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを許容する第１状態、又は前記ＥＧＲラインにおいて前記ＥＧＲクーラへの排気ガスの流れを許容し且つ前記バイパスラインへの排気ガスの流れを遮断する第２状態を切替可能なものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、吸気用の過給機とＥＧＲラインと前記ＥＧＲラインに介挿された排気ガス後処理装置とを備えた過給機付き内燃機関であって、ＥＧＲガスを利用して低温始動時に発生する白煙及び刺激臭の低減を図ることができる過給機付き内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第４実施形態に係る過給機付き内燃機関の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。添付図面において、同一の引用符号は、対応する又は同一の要素を示す。
【００１６】
[実施形態１]
本発明の第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａについて図１を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１に示すように、内燃機関１Ａは、内燃機関本体１０と、吸気ライン２０と、排気ライン３０と、過給機４０と、ＥＧＲライン５０と、バイパスライン５５と、排気ガス後処理装置６０と、放出ライン７０と、制御装置１００とを備えている。
【００１８】
内燃機関本体１０は、燃料を圧縮空気に供給して燃焼させ、この燃焼による膨張エネルギーから回転動力を得るように構成されている。
【００１９】
内燃機関本体１０は、シリンダ及びピストンを含むシリンダブロックと、前記シリンダの開口を塞ぐように前記シリンダブロックに連結されるシリンダヘッドとを備えている。内燃機関本体１０には、前記シリンダ、前記ピストン及び前記シリンダヘッドによって前記燃焼室が画されている。
【００２０】
前記シリンダヘッドには、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられている。前記燃料噴射弁は前記燃焼室の数と同数だけ設けられ、それぞれの燃焼噴射弁から対応する燃焼室へ燃料が供給されるようになっている。前記燃料噴射弁による燃料噴射の回数及びタイミングを制御することによって、前記内燃機関本体の出力回転数及びトルクが変更される。
【００２１】
吸気ライン２０は、内燃機関本体１０の燃焼室に吸入空気を導くための部材である。吸気ライン２０は、吸気マニホールド２１及び吸気管２２を備えている。
【００２２】
吸気マニホールド２１は、吸入空気を複数の燃焼室に均等に配分するための部材であり、前記シリンダヘッドに固定されている。吸気マニホールド２１の一端部は吸気管２２に接続されている。吸気マニホールド２１の他端部は、前記燃焼室と同数に分岐され、その分岐部分で各燃焼室に接続されている。
【００２３】
吸気管２２は、吸入空気を吸気マニホールド２１を介して前記燃焼室へ流すための部材であり、吸入空気流れ方向上流側端部及び下流側端部を有している。吸気管２２は、その吸入空気流れ方向下流側端部を吸気マニホールド２１の一端部に接続させて、吸入空気を当該吸気管２２の上流側端部から下流側端部へ流すことができるように構成されている。
【００２４】
吸気ライン２０（吸気管２２）には、エアクリーナ（図示せず）、過給機４０のコンプレッサ４２、及びインタークーラ２５が介挿されている。
【００２５】
前記エアクリーナは、内燃機関本体１０の燃焼室へ吸気ライン２０を介して導入される吸入空気を浄化するためのものである。このエアクリーナは、吸気ライン２０のうち過給機４０のコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側に設けられている。
【００２６】
インタークーラ２５は、コンプレッサ４２からの圧縮された吸入空気を冷却するための第１熱交換器である。インタークーラ２５は、吸気ライン２０うちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向下流側に設けられている。
【００２７】
排気ライン３０は、内燃機関本体１０の燃焼室から排出される排気ガスの通路となるものである。排気ライン３０は、排気マニホールド３１及び排気管３２を備えている。
【００２８】
排気マニホールド３１は、前記燃焼室から排出される排気ガスを集合させる部材であり、前記シリンダヘッドに固定されている。排気マニホールド３１の一端部は、前記燃焼室と同数に分岐されて、その分岐部分で各燃焼室に接続されている。排気マニホールド３１の他端部は排気管３２に接続されている。
【００２９】
排気管３２は、前記燃焼室から排気マニホールド３１を介して排出される排気ガスを流すための部材であり、排気ガス流れ方向上流側端部及び下流側端部を有している。排気管３２は、その上流側端部を排気マニホールド３１の他端部に接続させて、前記燃焼室から排気マニホールド３１を介して排出された排気ガスを当該排気管３２の排気ガス流れ方向上流側端部から下流側端部へ流すことができるように構成されている。
【００３０】
過給機４０は、内燃機関本体１０へ吸入空気を強制的に送り込むためのものである。過給機４０は、タービン４１と、コンプレッサ４２とを備えている。
【００３１】
タービン４１は、内燃機関本体１０の燃焼室から排出される排気ガスのエネルギーによって回転されるように、排気ライン３０（排気管３２）に介挿されている。コンプレッサ４２は、タービン４１によって駆動される状態で、吸気ライン２０（吸気管２２）に介挿されている。
【００３２】
ＥＧＲライン５０は、排気ライン３０中の排気ガスの一部を過給機４０のタービン４１に至る前にＥＧＲガスとして吸気ライン２０へ供給するためのものである。ＥＧＲライン５０は、ＥＧＲ管５２を備えている。
【００３３】
ＥＧＲライン５０（ＥＧＲ管５２）の一端部は、排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側に接続されている。ＥＧＲライン５０（ＥＧＲ管５２）の他端部は、吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側に接続されている。
【００３４】
ＥＧＲライン５０は、内燃機関本体１０から排出され且つタービン４１に流入される前の高圧な排気ガスのうちその一部をＥＧＲガスとして排気ライン３０から取り込み、このＥＧＲガスを当該ＥＧＲライン５０の一端部から他端部へ流して、吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側の低圧領域に供給することができるように構成されている。
【００３５】
ＥＧＲライン５０には、排気ガス後処理装置６０、ＥＧＲクーラ５３、及びＥＧＲ制御弁８０が介挿されている。
【００３６】
排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中のカーボン等の粒子状物質（ＰＭ（パティキュレートマター））を捕捉することによって排気ガス（ＥＧＲガス）を浄化するようになっている。排気ガス後処理装置６０は、前記粒子状物質がＥＧＲガスとともに吸気ライン２０に供給されて過給機４０のコンプレッサ４２のブレード等を損傷することを有効に防止するために設けられている。
【００３７】
排気ガス後処理装置６０は、酸化触媒と、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）６５とを備えている。酸化触媒としては、例えば白金が利用される。ＤＰＦ６５は、排気ガスがその内部を通過する際、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉することができるように構成されている。
【００３８】
ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲガスをＥＧＲライン６０から吸気ライン２０へ供給される前に冷却するための第２熱交換器である。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲライン６０のうち排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側に設けられている。
【００３９】
ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲガスの吸気ライン２０への供給量を調整するためのものである。ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲライン６０において排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側に介挿されている。
【００４０】
本実施形態において、ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲライン６０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲクーラ５３との間に設けられている。ただし、ＥＧＲ制御弁８０は、ＥＧＲライン６０うちＥＧＲクーラ５３よりも排気ガス流れ方向下流側に設けてもよい。
【００４１】
ＥＧＲ制御弁８０は、排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側においてＥＧＲライン５０の開口幅（ＥＧＲ管５２の流路面積）を変更可能なように構成されている。このＥＧＲ制御弁８０によりＥＧＲライン５０の開口幅が変更されることによって、ＥＧＲライン６０から吸気ライン２０へ供給されるＥＧＲガスの供給量が調整される。
【００４２】
バイパスライン５５は、熱交換器、即ちＥＧＲライン５０上のＥＧＲクーラ５３及び吸気ライン２０上のインタークーラ２５を経由しないように、ＥＧＲガスを吸気ライン２０に供給するためのものである。バイパスライン５５は、バイパス管５７を備えている。
【００４３】
バイパスライン５５（バイパス管５７）の一端部はＥＧＲライン５０のうちＥＧＲクーラ５３よりも排気ガス流れ方向上流側に接続されている。バイパスライン５５（バイパス管５７）の他端部は吸気ライン２０のうちインタークーラ２５よりも吸入空気流れ方向下流側に接続されている。
【００４４】
バイパスライン５５は、ＥＧＲガスをＥＧＲライン５０から取り込み、当該バイパスライン５５の一端部から他端部へ流して、吸気ライン２０のうちインタークーラ２５よりも吸入空気流れ方向下流側に供給することができるように構成されている。これにより、ＥＧＲガスは、バイパスライン５５を経由すれば、熱交換器を経ずに内燃機関本体１０の燃焼室に導入されるようになっている。
【００４５】
ＥＧＲライン５０のうちバイパスライン５５との接続部分には、切替弁５８が介挿されている。切替弁５８は、三方弁で構成され、ＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０（ＥＧＲ制御弁８０）とＥＧＲクーラ５３との間に設けられている。
【００４６】
切替弁５８は、その状態をＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３へのＥＧＲガスの流れを遮断し且つＥＧＲライン５０からバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容する第１状態、又はＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを許容し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを遮断する第２状態に切替可能に構成されている。
【００４７】
制御装置１００は、演算装置（ＣＰＵ）と記憶装置とを備えている。記憶装置は、例えば、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ、設定値等を電源を切っても失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされたＥＥＰＲＯＭ、及び前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を含む記憶部を有する。
【００４８】
制御装置１００は、切替弁５８に電気的に接続されている。制御装置１００は、切替弁５８の作動制御を司り、切替弁５８の状態を前記第１状態又は第２状態に切り替えることができるように構成されている。
【００４９】
このような構成において、内燃機関１Ａの低温始動時に、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスのうちその一部をＥＧＲガスとして吸気ライン２０に供給する場合、制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動で、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３へのＥＧＲガスの流れを遮断し且つＥＧＲライン５０からバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容する第１状態となるように切替弁５８を作動させる。
【００５０】
これにより、ＥＧＲライン５０中のＥＧＲガスは、排気ガス後処理装置６０を通過した後、ＥＧＲライン５０とバイパスライン５５との接続部分に至ると、切替弁５８が前記第１状態にあることからバイパスライン５５に流れ込み、このバイパスライン５５から吸気ライン２０のうちインタークーラ２５よりも吸入空気流れ方向下流側に供給される。すなわち、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５を迂回して吸気ライン２０に供給される。
【００５１】
そのため、ＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５によって冷却されていないＥＧＲガスが吸気ライン２０に供給された後に吸入空気とともに内燃機関本体１０の燃焼室に導入される。したがって、前記燃焼室において吸入空気の温度がＥＧＲガスの影響を受けて上昇する。その結果として、内燃機関１Ａの低温始動時に、白煙、刺激臭の発生が抑制される。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係る内燃機関１Ａは、内燃機関本体１０と、吸気ライン２０と、排気ライン３０と、過給機４０と、インタークーラ２５と、ＥＧＲライン５０と、排気ガス後処理装置６０と、ＥＧＲクーラ５３と、バイパスライン５５と、切替弁５８と、制御装置１００とを備えている。吸気ライン２０は、内燃機関本体１０の燃焼室に吸入空気を導くためのものである。排気ライン３０は、前記燃焼室から排出される排気ガスの通路となるものである。過給機４０は、排気ライン３０に介挿されたタービン４１、及びこのタービン４１によって駆動される状態で吸気ライン２０に介挿されたコンプレッサ４２を含む。インタークーラ２５は、吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向下流側に介挿されて、コンプレッサ４２からの圧縮された吸入空気を冷却する。ＥＧＲライン５０は、その一端部が排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向上流側に接続される一方、その他端部が吸気ライン２０のうちコンプレッサ４２よりも吸入空気流れ方向上流側に接続されている。排気ガス後処理装置６０は、ＥＧＲライン５０に介挿されている。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲライン５０のうち排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側に介挿されて、排気ガス後処理装置６０からの排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却する。バイパスライン５５は、その一端部がＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲクーラ５３との間に接続される一方、その他端部が吸気ライン２０のうちインタークーラ２５よりも吸入空気流れ方向下流側に接続されている。切替弁５８は、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容する第１状態、又はＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを許容し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを遮断する第２状態に切替可能なものである。制御装置１００は、切替弁５８の作動制御を司るためのものである。
【００５３】
この内燃機関１Ａによれば、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５によって冷却しないように、バイパスライン５５を介してＥＧＲライン５０から吸気ライン２０に供給することが可能となる。したがって、内燃機関１Ａ（内燃機関本体１０）の低温始動時に、ＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５によって冷却されていないＥＧＲガスを吸気ライン２０に供給して、このＥＧＲガスによって内燃機関本体１０の燃焼室に導入される吸入空気の温度を上昇させ、白煙及び刺激臭を発生しにくくすることができる。すなわち、ＥＧＲガスを利用して内燃機関１Ａの低温始動時に発生する白煙及び刺激臭の低減を図ることができる。
【００５４】
また、排気ガス後処理装置６０（ＤＰＦ６５）に堆積した粒子状物質を除去して、粒子状物質を除去されたＥＧＲガスをＥＧＲライン５０から吸気ライン２０に供給することが可能となる。そのため、粒子状物質によってコンプレッサ４２のブレード等が損傷することを防止することができる。したがって、過給機４０のコンプレッサ４２及び内燃機関本体１０の耐久性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、ＥＧＲガスをバイパスライン５５ではなくＥＧＲライン５０から吸気ライン２０へ供給する場合、ＥＧＲライン５０においてその両端部間の差圧を大きくして、十分な量のＥＧＲガスを吸気ライン２０にＥＧＲライン５０を介して供給することが可能となる。したがって、排気ガス中の窒素酸化物の大幅な低減を図ることができる。さらに、内燃機関１Ａは十分な量のＥＧＲガスを吸気ライン２０に供給することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る内燃機関１Ａは、放出ライン７０と、第１制御弁８１とを更に備えている。
【００５７】
放出ライン７０は、排気ガス後処理装置６０通過後のＥＧＲガスをＥＧＲライン５０から排気ライン３０へ放出可能とするものである。放出ライン７０は、放出管７２を備えている。
【００５８】
放出ライン７０（放出管７２）の一端部は、ＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲ制御弁８０との間に接続されている。放出ライン７０（放出管７２）の他端部は、排気ライン３０のうち過給機４０のタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に接続されている。
【００５９】
放出ライン７０は、排気ガス後処理装置６０通過後の排気ガスをＥＧＲライン５０から取り込み、このＥＧＲガスを当該放出ライン７０の一端部から他端部へ流して、排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に放出することができるように構成されている。
【００６０】
放出ライン７０には、第１制御弁８１が介挿されている。第１制御弁８１は、ＥＧＲライン５０から放出ライン７０を介して排気ライン３０へ放出されるＥＧＲガスの放出量を調整するためのものである。
【００６１】
第１制御弁８１は、放出ライン７０の開口幅（放出管７２の流路面積）を変更可能なように構成されている。この第１制御弁８１により放出ライン７０の開口幅が変更されることによって、放出ライン７０から排気ライン３０へ放出されるＥＧＲガスの放出量が調整される。
【００６２】
制御装置１００は、ＥＧＲ制御弁８０と第１制御弁８１のそれぞれに電気的に接続されて、これらの制御弁の作動制御を司るように構成されている。また、制御装置１００は、過給機４０（タービン４１）の回転数を検出するための回転数検出装置１５１と電気的に接続され、この回転数検出装置１５１よって検出された検出値に基づいてタービン４１の回転数を取得することができるように構成されている。
【００６３】
この構成によれば、内燃機関１Ａの低温始動後に、ＥＧＲライン５０に排気ガス後処理装置６０を介挿させることによる効果、即ち、ＥＧＲガス中の粒子状物質が過給機４０のコンプレッサ４２に衝突することを防止しながらＥＧＲガスを吸気ライン２０に供給することができるという効果を得つつ、排気ガス後処理装置６０によって捕捉された粒子状物質の除去（即ち、排気ガス後処理装置６０の再生処理）が必要な場合には前記粒子状物質を燃焼によって効率的に除去することができる。
【００６４】
即ち、排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要な場合、制御装置１００によって、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動制御しつつ、過給機４０のタービン４１の回転数が所定回転数以下になるように第１制御弁８１を作動制御する。これによって、排気ガスの温度を３００度程度まで上昇させることができ、この昇温した排気ガスを利用して排気ガス後処理装置６０に捕捉され堆積している粒子状物質を燃焼除去することができる。
【００６５】
より詳しくは、排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われない非再生時（内燃機関本体１０の通常運転時）においては、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０を介して吸気ライン２０に供給される。この際、切替弁５８が制御装置１００により前記第２状態となるように作動制御されるとともに、ＥＧＲ制御弁８０が制御装置１００により作動制御されて、吸気ライン２０へのＥＧＲガスの供給量が調整され、必要に応じた十分な量のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ５３を通過して吸気ライン２０へ供給される。
【００６６】
この状態で、ＥＧＲライン５０が放出ライン７０との第１接続部５４よりも排気ガス流れ方向下流側でＥＧＲ制御弁８０により遮断されると、ＥＧＲガスが吸気ライン２０へ供給されなくなり、ＥＧＲガスが吸気ライン２０へ供給されているときに比べて、内燃機関本体１０の燃焼温度が上昇する。そのため、燃焼効率が向上して、燃費が改善される。その結果、排気ガスの圧力（排気ガスエネルギー）は低下する。
【００６７】
ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０により遮断されていない場合には、内燃機関本体１０から排出された排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲライン５０から吸気ライン２０へ供給されることから、排気ガスエネルギーは、その一部をＥＧＲライン５０を介して失う。そのため、排気ガスエネルギーの全てが過給機４０のタービン４１に供給されない。
【００６８】
一方、ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０により遮断されている場合には、放出ライン７０が第１制御弁８１により遮断されている状態であれば、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０から吸気ライン２０へ供給されないことから、排気ガスエネルギーはその一部をＥＧＲライン５０を介して失わない。そのため、排気ガスエネルギーの全てが過給機４０のタービン４１に供給される。
【００６９】
したがって、ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０により遮断されている場合、ＥＧＲライン５０がＥＧＲ制御弁８０によって遮断されていない場合に比べて、過給機４０のタービン４１の回転数が上昇する。このタービン４１の回転数上昇に伴ってコンプレッサ４２によって圧縮される空気量が増加し、内燃機関本体１０からの排気ガスエネルギーが増加する。
【００７０】
この状態で、第１制御弁８１が制御装置１００により作動制御されて、第１制御弁８１による放出ライン７０の遮断状態が解除されると、排気ガスエネルギーの一部がＥＧＲライン５０及び放出ライン７０を介して逃げて、タービン４１に供給される排気ガスエネルギーが減少し、これによりタービン４１の回転数が減少する。タービン４１の回転数が減少すると、コンプレッサ４２の回転数が低下して、内燃機関本体１０の燃焼室に吸入される空気量が減少する。
【００７１】
この際には、タービン４１の回転数が所定回転数以下となるように、放出ライン７０の開口幅が第１制御弁８１により調整される。その結果、酸素量低減によって燃焼温度が上昇し、排気ガスの温度が３００度程度まで上昇する。したがって、昇温した排気ガスのうちその一部が放出ライン７０に至る前に、ＥＧＲライン５０上の排気ガス後処理装置６０を通過するとき、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が当該昇温した排気ガスによって燃焼除去されることになる。
【００７２】
以上のように、第１実施形態に係る内燃機関１Ａは、ＥＧＲ制御弁８０と、放出ライン７０と、第１制御弁８１とを備えている。ＥＧＲ制御弁８０は、排気ガス後処理装置６０よりも排気ガス流れ方向下流側においてＥＧＲライン５０の開口幅を変更可能なものである。放出ライン７０は、その一端部がＥＧＲライン５０のうち排気ガス流れ方向に関し排気ガス後処理装置６０とＥＧＲ制御弁８０との間に接続される一方、その他端部が排気ライン３０のうちタービン４１よりも排気ガス流れ方向下流側に接続されている。第１制御弁８１は、放出ライン７０の開口幅を変更可能なものである。
【００７３】
この構成によれば、内燃機関１Ａの低温始動後において、過給機４０による内燃機関本体１０に対する効果が損なわれることを可及的に防止しつつ、内燃機関１Ａの運転状況に応じたＥＧＲ率を制御することが可能となる。
【００７４】
好ましくは、内燃機関１Ａは、排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成される。
【００７５】
即ち、図１に示すように、内燃機関１は、さらに情報提供装置１５２を備える。
【００７６】
情報提供装置１５２は、排気ガス後処理装置６０の再生処理の要否を判定するための情報を提供可能なものである。本実施形態においては、情報提供装置１５２は、排気ガス後処理装置６０の排気ガス流れ方向上流側及び下流側の圧力差を検出するための差圧センサとされている。
【００７７】
なお、情報提供装置１５２は、内燃機関本体１０から排出される排気ガスの圧力を検出する排圧センサ又はタイマーセンサとされ得る。
【００７８】
さらには、情報提供装置１５２は、吸入空気の温度を検出するための吸入空気温度検出装置、吸入空気量を検出するための吸入空気量検出装置、ブースト（過給圧）を検出するための測定するブースト検出装置、内燃機関本体１０の冷却水温度検出装置、及び／又は内燃機関本体１０の潤滑オイル温度検出装置からの情報によって粒子状物質の体積量を演算する演算手段とされ得る。
【００７９】
制御装置１００は、情報提供装置１５２と電気的に接続され、この情報提供装置（差圧センサ）１５２よって検出された検出値に基づいて排気ガス後処理装置６０の再生処理の要否を判定するための情報を取得することができるように構成されている。具体的には、制御装置１００は、情報提供装置１５２よって検出された検出値に基づいて、前記情報として排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の堆積量を演算し取得する。
【００８０】
制御装置１００は、演算結果に基づいて排気ガス後処理装置６０の再生処理の要否を判定する、即ち演算で得られた堆積量が設定値を超えているか否かを判定する。制御装置１００は、演算で得られた堆積量が設定値を超えたとき、排気ガス後処理装置６０の再生処理が必要と判定し、演算で得られた堆積量が設定値を超えないとき、排気ガス後処理装置６０の再生処理が不用と判定する。この設定値は適宜設定され得る。
【００８１】
このような構成において、制御装置１００は、再生処理が必要と判定した場合、排気ガス後処理装置６０の再生処理を行うために、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、且つ過給機４０（タービン４１）の回転数が所定回転数以下となるように第１制御弁８１を作動させる。制御装置１００は、排気ガス後処理装置６０の再生処理を行っている間、各制御弁の前記作動状態を維持する。
【００８２】
これにより、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスのうち、一部の排気ガスは、過給機４０のタービン４１を迂回するように、ＥＧＲライン５０を経て放出ライン７０に至り、つづいて放出ライン７０から排気ライン３０に放出される。この際、前述のように排気ガスの温度が上昇していることから、昇温した排気ガスがＥＧＲライン５０上の排気ガス後処理装置６０を通過することによって再生処理が行われる。
【００８３】
一方、内燃機関本体１０の燃焼室から排出された排気ガスのうち、残りの排気ガスは、排気ライン３０を介してタービン４１に供給される。この際、制御装置１００は、第１制御弁８１の作動制御を行って、放出ライン７０から排気ライン３０へ放出される排気ガスの放出量を変化させる。この放出量の変化によって、排気ガスのタービン４１への供給量が過給機４０の回転数が所定回転数以下となるように調整される。
【００８４】
そして、制御装置１００は、そのタイマー機能を利用して、排気ガス後処理装置６０の再生処理の開始から所定時間経過後に前記作動状態を解除するようにＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１を作動させ、これにより再生処理を終了させる。ただし、再生処理を終了させるための構成は特に限定するものではなく、例えば制御装置１００が再生処理の開始から所定時間ごとにＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の堆積量を演算し、その演算結果に応じて前記作動状態を解除するように構成してもよい。
【００８５】
以上のように、第１実施形態に係る内燃機関１Ａは、情報提供装置１５２を備え得る。この場合、情報提供装置１５２は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５に捕捉した粒子状物質を燃焼除去する再生処理の要否を判定するための情報を提供するように構成される。制御装置１００は、情報提供装置１５２によって提供された情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合には、ＥＧＲライン５０を遮断するようにＥＧＲ制御弁８０を作動させ、且つタービン４１（過給機４０）の回転数が所定回転数以下となるように第１制御弁８１を作動させる。
【００８６】
この構成によれば、排気ガス後処理装置６０の再生処理を必要な場合に自動的に行うことが可能となる。したがって、排気ガス後処理装置６０の再生処理を効率よく行うことができる。
【００８７】
[実施形態２]
本発明の第２実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｂについて図２を参照しつつ説明する。
【００８８】
図２に示すように、内燃機関１Ｂは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｂは温度検出装置１５７を備えている。また、排気ガス後処理装置６０は電気ヒータ１１０を備えている。
【００８９】
温度検出装置１５７は、内燃機関本体１０の温度を検出するためのものである。温度検出装置１５７としては、例えば、内燃機関本体１０に使用されている冷却水の温度を検出するための冷却水温度検出装置、及び／又は内燃機関本体１０に使用されている潤滑オイルの温度を検出するためのオイル温度検出装置が利用される。
【００９０】
温度検出装置１５７は、制御装置１００に電気的に接続されている。制御装置１００は、温度検出装置１５７によって検出された検出値に基づいて内燃機関本体１０の温度を取得する。ここでは、温度検出装置１５７が内燃機関本体の温度を冷却水の温度及び又は潤滑オイルの温度として取得することを例示しているが、これは特に限定するものではない。
【００９１】
制御装置１００は、内燃機関１Ｂの始動開始時に、新たに取得した内燃機関本体１０の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。その結果、制御装置１００は、内燃機関本体１０の温度が基準温度以下である場合には内燃機関本体１０の低温始動時であると判定し、内燃機関本体１０の温度が基準温度を超えている場合には内燃機関本体１０の低温始動時ではないと判定する。この基準温度は適宜設定され得る。
【００９２】
排気ガス後処理装置６０において、電気ヒータ１１０は、ＤＰＦ６５を加熱可能に構成されている。電気ヒータ１１０は、制御装置１００と電気的に接続されている。制御装置１００は、電気ヒータ１１０の作動制御を司り、電気ヒータ１１０をＯＮ又はＯＦＦすることができるように構成されている。
【００９３】
制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動的に排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、電気ヒータ１１０をＯＮにする。例えば、制御装置１００は、前述のように内燃機関１Ｃに備えられた情報提供装置１５２からの情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合に電気ヒータ１１０をＯＮにする。
【００９４】
制御装置１００は、電気ヒータ１１０を排気ガス後処理装置６０の再生処理時はＯＮにし、非再生処理時はＯＦＦにする。これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理時にＤＰＦ６５が加熱され、排気ガス後処理装置６０通過中の排気ガスの温度が上昇しながら、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。
【００９５】
すなわち、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が電気ヒータ１１０による加熱を利用して燃焼除去される。したがって、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の燃焼除去が促進され、再生処理が効率よく行われる。
【００９６】
また、本実施形態に係る内燃機関１Ｂは、その低温始動時に排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成されている。すなわち、内燃機関１Ｂの始動開始時、制御装置１００が、温度検出装置１５７によって検出された検出値に基づいて内燃機関本体１０の温度を取得し、その取得した内燃機関本体１０の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。その結果、制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時であると判定した場合、内燃機関本体１０の始動前（クランキングの開始前）に電気ヒータ１１０をＯＮにして、排気ガス後処理装置６０の再生処理を開始する。
【００９７】
制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時であると判定した場合、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０を吸気ライン２０に向かって流れるようにＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１を作動させるとともに、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３へのＥＧＲガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５へのＥＧＲガスの流れを許容する第１状態となるように切替弁５８を作動させる。
【００９８】
これにより、内燃機関本体１０の始動前に、電気ヒータ１１０がＯＮになって、排気ガス後処理装置６０（ＤＰＦ６５）内の空気の温度が上昇する。そのため、排気ガス後処理装置６０内に堆積したカーボン（煤）が燃焼し、高温のＥＧＲガスが生じる。その後、クランキングが開始されると、この高温のＥＧＲガスがバイパスライン５５を介してＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５を迂回するように吸気ライン２０へ供給される。
【００９９】
そして、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５によって冷却されないため高温を維持した状態で、吸気ライン２０から内燃機関本体１０の燃焼室に導入される。その結果、前記燃焼室において、圧縮された空気の温度が高温のＥＧＲガスの影響を受けて上昇し、内燃機関本体１０の低温始動時に白煙及び刺激臭が発生しにくくなる。
【０１００】
制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時に一定時間ごとに内燃機関本体１０の低温始動時であるか否かを判定し、内燃機関本体１０の低温始動時ではないと判定した場合（即ち、内燃機関本体１０の温度が所定温度まで上昇した場合）に電気ヒータ１１０をＯＦＦにし、前記第１状態から前記第２状態に切り替わるように切替弁５８を作動させる。これにより、制御装置１００は、低温始動時における排気ガス後処理装置６０の再生処理を終了する。
【０１０１】
以上のように、第２実施形態に係る内燃機関１Ｂは、内燃機関本体１０の温度を検出するための温度検出装置１５７を備えている。排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのＤＰＦ６５と、このＤＰＦ６５を加熱可能な電気ヒータ１１０とを含む。制御装置１００は、温度検出装置１５７によって検出された温度が基準温度以下の場合に低温始動時であると判定し、内燃機関本体１０の始動前に電気ヒータ１１０をＯＮにするとともに、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容するように切替弁５８を作動させる。
【０１０２】
この内燃機関１Ｂによれば、内燃機関１Ｂ（内燃機関本体１０）の低温始動時に、電気ヒータ１１０を用いて排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うことが可能となる。そのため、高温のＥＧＲガスを利用して吸入空気の温度を効率よく上昇させることができる。したがって、低温始動時に内燃機関１Ｂから発生する白煙及び刺激臭の低減を図りつつ、排気ガス後処理装置６０に堆積した粒子状物質を除去し得る。
【０１０３】
好ましくは、内燃機関１Ｂにおいて、制御装置１００は、内燃機関本体１０の始動開始時に内燃機関１Ｂのバッテリ１６０の電圧が所定の閾値以下であるか否かを判定し、このバッテリ１６０の電圧が所定の閾値以下の場合には、低温始動時であると判定しても、電気ヒータ１１０をＯＮにしないように構成される。
【０１０４】
これによれば、内燃機関１Ｂの低温始動時に、電気ヒータ１１０の使用によるバッテリ容量の低下を回避し、バッテリ１６０の容量不足に起因する内燃機関１Ｂの始動不能を防止することができる。
【０１０５】
[実施形態３]
本発明の第３実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｃについて図３を参照しつつ説明する。
【０１０６】
図３に示すように、内燃機関１Ｃは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｃは温度検出装置１５７を備えている。また、排気ガス後処理装置６０がバーナー１２０を備えている。
【０１０７】
温度検出装置１５７は、内燃機関本体１０の温度を検出するためのものである。温度検出装置１５７としては、例えば、内燃機関本体１０に使用されている冷却水の温度を検出するための冷却水温度検出装置、及び／又は内燃機関本体１０に使用されている潤滑オイルの温度を検出するためのオイル温度検出装置が利用される。
【０１０８】
温度検出装置１５７は、制御装置１００に電気的に接続されている。制御装置１００は、温度検出装置１５７によって検出された検出値に基づいて内燃機関本体１０の温度を取得する。ここでは、温度検出装置１５７が内燃機関本体の温度を冷却水の温度及び又は潤滑オイルの温度として取得することを例示しているが、これは特に限定するものではない。
【０１０９】
制御装置１００は、内燃機関１Ｃの始動開始時に、新たに取得した内燃機関本体１０の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。その結果、制御装置１００は、内燃機関本体１０の温度が基準温度以下である場合には内燃機関本体１０の低温始動時であると判定し、内燃機関本体１０の温度が基準温度を超えている場合には内燃機関本体１０の低温始動時ではないと判定する。この基準温度は適宜設定され得る。
【０１１０】
排気ガス後処理装置６０のバーナー１２０は、排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ６５を加熱可能に構成されている。バーナー１２０は、燃料供給手段と、スパークプラグ等の着火手段とを備えている。燃料供給手段は、燃料を内燃機関１Ａの燃料タンク１４０からＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側に供給することができるように構成されている。
【０１１１】
バーナー１２０は、制御装置１００と電気的に接続されている。制御装置１００は、バーナー１２０の作動制御を司り、バーナー１２０を作動又は作動停止させることができるように構成されている。
【０１１２】
制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動的に排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、バーナー１２０を加熱状態となるように作動させる。例えば、制御装置１００は、前述のように内燃機関１Ｄに備えられた情報提供装置１５２からの情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合にバーナー１２０を加熱状態となるように作動させる。
【０１１３】
制御装置１００は、バーナー１２０を排気ガス後処理装置６０の再生処理時は作動させ、非再生処理時は停止させる。これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理時、バーナー１２０が燃料をＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側で燃焼させる。したがって、ＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側において排気ガスの温度が上昇し、この排気ガスがＤＰＦ６５を通過する際にこれに堆積している粒子状物質が燃焼除去される。
【０１１４】
すなわち、排気ガス後処理装置６０を通過する排気ガスの温度がバーナー１２０による燃料の燃焼によって上昇し、高温になった排気ガスによってＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。これにより、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の燃焼除去が促進され、再生処理が効率よく行われる。
【０１１５】
また、本実施形態に係る内燃機関１Ｃは、その低温始動時に排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成されている。すなわち、内燃機関１Ｃの始動開始時、制御装置１００が、温度検出装置１５７によって検出された検出値に基づいて内燃機関本体１０の温度を取得し、その取得した内燃機関本体１０の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。その結果、制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時であると判定した場合、バーナー１２０をクランキングに伴って加熱状態となるように作動させて、排気ガス後処理装置６０の再生処理を開始する。
【０１１６】
制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時であると判定した場合、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０を吸気ライン２０に向かって流れるようにＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１を作動させるとともに、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３へのＥＧＲガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５へのＥＧＲガスの流れを許容する第１状態となるように切替弁５８を作動させる。
【０１１７】
これにより、内燃機関本体１０の低温始動時に、クランキングによって排気ガスの一部がＥＧＲライン５０に流れる。このＥＧＲライン５０に流れ込んできた排気ガスは、最初のクランキング状態では内燃機関１Ｃの燃焼が開始していないことから、多量の酸素を含む。そのため、バーナー１２０はこの排気ガス中の酸素を用いて加熱状態となる。
【０１１８】
なお、初爆後、内燃機関１Ｃが自立運転できた後も内燃機関１Ｃがディーゼルエンジンであれば、酸素濃度は十分確保できるため、バーナー１２０の加熱状態は維持される。
【０１１９】
ＥＧＲライン５０に流れ込んできた排気ガスの温度は、バーナー１２０の加熱によって上昇する。そして、高温になった排気ガスがＥＧＲガスとして排気ガス後処理装置６０を通過し、バイパスライン５５を介してＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５を迂回するように吸気ライン２０へ供給される。
【０１２０】
そして、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５によって冷却されないため高温を維持した状態で、吸気ライン２０から内燃機関本体１０の燃焼室に導入される。その結果、前記燃焼室において、圧縮された空気の温度が高温のＥＧＲガスの影響を受けて上昇し、内燃機関本体１０の低温始動時に白煙及び刺激臭が発生しにくくなる。
【０１２１】
制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時に一定時間ごとに内燃機関本体１０の低温始動時であるか否かを判定し、内燃機関本体１０の低温始動時ではないと判定した場合（即ち、内燃機関本体１０の温度が所定温度まで上昇した場合）にバーナー１２０を停止させ、前記第１状態から前記第２状態に切り替わるように切替弁５８を作動させる。これにより、制御装置１００は、低温始動時における排気ガス後処理装置６０の再生処理を終了する。
【０１２２】
以上のように、第３実施形態に係る内燃機関１Ｃは、内燃機関本体１０の温度を検出するための温度検出装置１５７を備えている。排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのＤＰＦ６５と、このＤＰＦ６５を加熱可能なバーナーとを含む。制御装置１００は、温度検出装置１５７によって検出された温度が基準温度以下の場合に低温始動時であると判定し、内燃機関本体１０のクランキングに伴ってバーナー１２０を加熱状態とするとともに、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容するように切替弁５８を作動させる。
【０１２３】
この内燃機関１Ｃによれば、内燃機関１Ｃ（内燃機関本体１０）の低温始動時に、バーナー１２０を用いて排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うことが可能となる。そのため、高温のＥＧＲガスを利用して吸入空気の温度を効率よく上昇させることができる。したがって、低温始動時に内燃機関１Ｃから発生する白煙及び刺激臭の低減を図りつつ、排気ガス後処理装置６０に堆積した粒子状物質を除去し得る。
【０１２４】
[実施形態４]
本発明の第４実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ｄについて図４を参照しつつ説明する。
【０１２５】
図４に示すように、内燃機関１Ｄは、第１実施形態に係る過給機付き内燃機関１Ａと同様に構成されている。そのうえで、内燃機関１Ｄは温度検出装置１５７を備えている。また、排気ガス後処理装置６０が添加剤供給機構１３０を備えている。
【０１２６】
温度検出装置１５７は、内燃機関本体１０の温度を検出するためのものである。温度検出装置１５７としては、例えば、内燃機関本体１０に使用されている冷却水の温度を検出するための冷却水温度検出装置、及び／又は内燃機関本体１０に使用されている潤滑オイルの温度を検出するためのオイル温度検出装置が利用される。
【０１２７】
温度検出装置１５７は、制御装置１００に電気的に接続されている。制御装置１００は、温度検出装置１５７によって検出された検出値に基づいて内燃機関本体１０の温度を取得する。ここでは、温度検出装置１５７が内燃機関本体の温度を冷却水の温度及び又は潤滑オイルの温度として取得することを例示しているが、これは特に限定するものではない。
【０１２８】
制御装置１００は、内燃機関１Ｄの始動開始時に、新たに取得した内燃機関本体１０の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。その結果、制御装置１００は、内燃機関本体１０の温度が基準温度以下である場合には内燃機関本体１０の低温始動時であると判定し、内燃機関本体１０の温度が基準温度を超えている場合には内燃機関本体１０の低温始動時ではないと判定する。この基準温度は適宜設定され得る。
【０１２９】
排気ガス後処理装置６０の添加剤供給機構１３０は、ＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側において昇温用添加剤を添加可能に構成されている。昇温用添加剤としては、例えばセリアが利用される。
【０１３０】
添加剤供給機構１３０は、制御装置１００と電気的に接続されている。制御装置１００は、添加剤供給機構１３０の作動制御を司り、添加剤供給機構１３０を作動又は作動停止させることができるように構成されている。
【０１３１】
制御装置１００は、外部操作に応じて又は自動的に排気ガス後処理装置６０の再生処理が行われるとき、昇温用添加剤がＥＧＲライン５０に添加されるように添加剤供給機構１３０を作動させる。例えば、制御装置１００は、前述のように内燃機関１Ｅに備えられた情報提供装置１５２からの情報に基づいて再生処理の要否を判定し、再生処理が必要と判定した場合に昇温用添加剤がＥＧＲライン５０に添加されるように添加剤供給機構１３０を作動させる。
【０１３２】
制御装置１００は、添加剤供給機構１３０を排気ガス後処理装置６０の再生処理時は作動させ、非再生処理時は停止させる。これにより、排気ガス後処理装置６０の再生処理時、添加剤供給機構１３０が昇温用添加剤をＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側に添加する。ＥＧＲライン５０への添加後、昇温用添加剤は、排気ガスで反応して熱を発生さ、その熱で排気ガスを加熱する。したがって、ＥＧＲライン５０のうちＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側で排気ガスの温度が上昇し、この排気ガスが排気ガス後処理装置６０を通過する際にＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。
【０１３３】
すなわち、排気ガス後処理装置６０を通過する排気ガスの温度が添加剤供給機構１３０からの昇温用添加剤の発熱によって上昇し、高温になった排気ガスによってＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質が燃焼除去される。これにより、排気ガス後処理装置６０において、ＤＰＦ６５に堆積している粒子状物質の燃焼除去が促進され、再生処理が効率よく行われる。
【０１３４】
また、本実施形態に係る内燃機関１Ｄは、その低温始動時に排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うように構成されている。すなわち、内燃機関１Ｄの始動開始時、制御装置１００が、温度検出装置１５７によって検出された検出値に基づいて内燃機関本体１０の温度を取得し、その取得した内燃機関本体１０の温度が基準温度以下であるか否かを判定する。その結果、制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時であると判定した場合、昇温用添加剤がＥＧＲライン５０に添加されるように添加剤供給機構１３０を内燃機関１Ｄの始動直後（内燃機関１Ｄが自立運転（アイドリング）可能となった直後）から作動させて、排気ガス後処理装置６０の再生処理を開始する。
【０１３５】
制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時であると判定した場合、ＥＧＲガスがＥＧＲライン５０を吸気ライン２０に向かって流れるようにＥＧＲ制御弁８０及び第１制御弁８１を作動させるとともに、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３へのＥＧＲガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５へのＥＧＲガスの流れを許容する第１状態となるように切替弁５８を作動させる。
【０１３６】
これにより、内燃機関本体１０の低温始動時に、添加剤供給機構１３０により昇温用添加剤がＥＧＲライン５０に添加されるとともに、この昇温用添加剤を反応させることができる程度の温度になった排気ガスの一部がＥＧＲライン５０に流れる。そして、ＥＧＲライン５０に流れ込んできた排気ガスで昇温用添加剤が反応し熱を発生させる。
【０１３７】
ＥＧＲライン５０に流れ込んできた排気ガスの温度は、昇温用添加剤の発熱によって上昇する。そして、高温になった排気ガスがＥＧＲガスとして排気ガス後処理装置６０を通過し、バイパスライン５５を介してＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５を迂回するように吸気ライン２０へ供給される。
【０１３８】
そして、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５３及びインタークーラ２５によって冷却されないため高温を維持した状態で、吸気ライン２０から内燃機関本体１０の燃焼室に導入される。その結果、前記燃焼室において、圧縮された空気の温度が高温のＥＧＲガスの影響を受けて上昇し、内燃機関本体１０の低温始動時に白煙及び刺激臭が発生しにくくなる。
【０１３９】
制御装置１００は、内燃機関本体１０の低温始動時に一定時間ごとに内燃機関本体１０の低温始動時であるか否かを判定し、内燃機関本体１０の低温始動時ではないと判定した場合（即ち、内燃機関本体１０の温度が所定温度まで上昇した場合）に添加剤供給機構１３０を停止させ、前記第１状態から前記第２状態に切り替わるように切替弁５８を作動させる。これにより、制御装置１００は、低温始動時における排気ガス後処理装置６０の再生処理を終了する。
【０１４０】
以上のように、第４実施形態に係る内燃機関１Ｄは、内燃機関本体１０の温度を検出するための温度検出装置１５７を備えている。排気ガス後処理装置６０は、排気ガス中の粒子状物質を捕捉するためのＤＰＦ６５と、このＤＰＦ６５よりも排気ガス流れ方向上流側において昇温用添加剤を添加可能な添加剤供給機構１３０とを含む。制御装置１００は、温度検出装置１５７によって検出された温度が基準温度以下の場合に低温始動時であると判定し、内燃機関本体１０１の始動直後から昇温用添加剤が添加されるように添加剤供給機構１３０を作動させるとともに、ＥＧＲライン５０においてＥＧＲクーラ５３への排気ガスの流れを遮断し且つバイパスライン５５への排気ガスの流れを許容するように切替弁５８を作動させる。
【０１４１】
この内燃機関１Ｄによれば、内燃機関１Ｄ（内燃機関本体１０）の低温始動時に、添加剤供給機構１３０を用いて排気ガス後処理装置６０の再生処理を自動的に行うことが可能となる。そのため、高温のＥＧＲガスを利用して吸入空気の温度を効率よく上昇させることができる。したがって、低温始動時に内燃機関１Ｄから発生する白煙及び刺激臭の低減を図りつつ、排気ガス後処理装置６０に堆積した粒子状物質を除去し得る。
【０１４２】
なお、本発明は、ここで説明した実施形態の他にも、前述の説明の観点からさまざまな変更形態及び変形形態をとり得る。そのため、添付の請求の範囲内において、本発明をここでの説明とは異なる他の方法で実行することは考えられる。
【符号の説明】
【０１４３】
１        内燃機関
１０      内燃機関本体
２０      吸気ライン
３０      排気ライン
４０      過給機
４１      タービン
４２      コンプレッサ
５０      ＥＧＲライン
５８      切替弁
６０      排気ガス後処理装置
６５      ＤＰＦ
７０      放出ライン
８０      ＥＧＲ制御弁
８１      第１制御弁
１００    制御装置
１１０    電気ヒータ
１２０    バーナー
１３０    添加剤供給機構
１５７    温度検出装置
【図１】
2013072378.tif 000003
【図２】
2013072378.tif 000004
【図３】
2013072378.tif 000005
【図４】
2013072378.tif 000006