(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＣＲ触媒による排気の浄化効率は、排気に含まれる窒素酸化物の組成だけではなく、「ＳＣＲ触媒の温度」にも応じて変化する。【解決手段】排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられるとともに内燃機関の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段と、排気通路における排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられるとともに排気を浄化する触媒と、を備える。この排気浄化装置は、排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、排気通路おける排気温度調整手段と触媒との間の位置に設けられた中間部材の少なくとも一部を通過した後に、第１排気として触媒に導入可能であり、排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、中間部材の少なくとも一部を通過することなく、第２排気として触媒に導入可能である、ように構成される。【選択図】図１
2013119771.tif 000002
【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るとともに該内燃機関の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段と、
前記排気通路における前記排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられるとともに前記排気を浄化する触媒と、
を備え、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記排気通路おける前記排気温度調整手段と前記触媒との間の位置に設けられた中間部材の少なくとも一部を通過した後に、第１排気として前記触媒に導入可能であり、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記中間部材の少なくとも一部を通過することなく、第２排気として前記触媒に導入可能である、
ように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記第２排気の量が調整される、排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気が通過するバイパス通路であって、該バイパス通路の一端が前記排気温度調整手段が設けられている位置または前記排気温度調整手段よりも下流側の位置であり且つ前記中間部材よりも上流側の位置または前記中間部材が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるとともに、該バイパス通路の他端が前記中間部材が設けられている位置または前記中間部材よりも下流側の位置であり且つ前記触媒よりも上流側の位置または前記触媒が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるバイパス通路、を通して前記第２排気が前記触媒に導入される、排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排気浄化装置において、
前記バイパス通路を通過する前記第２排気の量を調整するための制御弁であって該制御弁の開度に応じて前記第２排気の量が変化する制御弁が、前記バイパス通路に設けられ、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記制御弁の開度が変更される、排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記触媒が、前記排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって前記排気を浄化する触媒である、排気浄化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排気浄化装置であって、
前記触媒に導入される排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた、排気浄化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第２排気が、前記還元剤供給手段が設けられている位置を通過する、排気浄化装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の排気浄化装置において、
前記触媒、前記中間部材および前記還元剤供給手段のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記第２排気の量が調整される、排気浄化装置
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記第２排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第２排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを通過する、排気浄化装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記中間部材が、前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを含み、
前記第２排気が、該フィルタの少なくとも一部を通過する、排気浄化装置。
【請求項１１】
請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記バイパス通路に前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタが設けられ、
前記バイパス通路を通して前記第２排気が前記触媒に導入される、排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒を排気通路に備えた、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室から放出されるガス（排気）は、一般に、窒素酸化物（ＮＯｘ）および粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ。ＰＭ）などの種々の物質を含んでいる。これら物質の内燃機関の外部への排出量は、出来る限り低減されることが望ましい。そこで、従来から、これら物質を排気から除去することによって排気を浄化する排気浄化装置が提案されている。
【０００３】
例えば、従来から、排気に含まれる特定の成分を選択的に還元することによって排気を浄化する触媒（いわゆる、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒。以下、「ＳＣＲ触媒」とも称呼される。）を排気通路に備えた排気浄化装置が提案されている。この種の排気浄化装置として、例えば、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に除去（還元）するＳＣＲ触媒を備えるとともに、同触媒に導入される排気中に還元剤（例えば、尿素水）を供給する排気浄化装置が挙げられる。この排気浄化装置においては、ＳＣＲ触媒内にて排気に含まれる窒素酸化物と還元剤（例えば、尿素水中の尿素が加水分解されて得られるアンモニア）とが反応せしめられることにより、窒素酸化物が排気から除去される（窒素酸化物が窒素および水に還元される）ようになっている。
【０００４】
上記ＳＣＲ触媒を有する従来の排気浄化装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、出来る限り効率良く窒素酸化物を排気から除去するべく、ＳＣＲ触媒に導入される排気に含まれる窒素酸化物の組成（一酸化窒素と二酸化窒素とのモル比）を調整するようになっている。
【０００５】
具体的に述べると、従来装置は、電気ヒータ、一酸化窒素を二酸化窒素へと転化する酸化触媒（一酸化窒素から二酸化窒素への転化率は、酸化触媒の温度に依存する。）、粒子状物質を捕集するディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」とも称呼される。）、還元剤としての尿素水を排気中に供給するノズル、および、ＳＣＲ触媒、をこの順にて排気通路上に備える。そして、従来装置は、内燃機関の運転状態に応じて電気ヒータの発熱量を変更することにより（つまり、酸化触媒に導入される排気の温度を変更することにより）、酸化触媒の温度を調整する。これにより、従来装置は、酸化触媒を通過した後にＳＣＲ触媒に導入される排気に含まれる窒素酸化物の組成を、ＳＣＲ触媒が効率良く窒素酸化物を除去（還元）し得る組成に調整する（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６５８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来装置は、上述したように、ＳＣＲ触媒による排気の浄化効率を考慮し、排気に含まれる窒素酸化物の組成を調整するようになっている。一方、周知のように、ＳＣＲ触媒による排気の浄化効率は、排気に含まれる窒素酸化物の組成だけではなく、「ＳＣＲ触媒の温度」にも応じて変化する。
【０００８】
ＳＣＲ触媒の温度について述べると、従来装置においては、電気ヒータを経た排気は、酸化触媒およびＤＰＦを通過した後にＳＣＲ触媒に導入される。そのため、ＳＣＲ触媒の温度を変更するために電気ヒータの発熱量が変更されても、排気がＳＣＲ触媒に到達するよりも前に酸化触媒およびＤＰＦに排気中の熱エネルギが吸収されることなどに起因し、電気ヒータの発熱量の変化に対してＳＣＲ触媒の温度の変化が十分に追従しない場合があると考えられる。別の言い方をすると、従来装置においては、排気通路の上流側に設けられている酸化触媒などの温度は変化し易いものの、排気通路の下流側に設けられているＳＣＲ触媒の温度は変化し難いと考えられる。
【０００９】
その結果、従来装置においては、例えば内燃機関が冷間始動される場合、酸化触媒などは比較的短い時間長さにて触媒としての機能を十分に発揮する観点において適切な温度（以下、「活性温度」とも称呼される。）に到達するものの、ＳＣＲ触媒の温度が活性温度に到達するまでの時間長さは相当程度に長いことになる可能性があると考えられる。一方、ＳＣＲ触媒の温度をより短い時間長さにて活性温度にまで到達させるべく電気ヒータの発熱量がより大きくされると、ＳＣＲ触媒の上流側に設けられている酸化触媒などの温度が過度に上昇し、それら酸化触媒などがそれらの機能を十分に発揮することができない状態となる（例えば、熱変性する）可能性があると考えられる。なお、上記説明から理解されるように、内燃機関が冷間始動される場合に限られず、上記同様の理由によって従来装置を構成する複数の部材（ＳＣＲ触媒および酸化触媒など）のそれぞれの温度が適切に調整されない場合もあると考えられる。
【００１０】
しかしながら、排気浄化装置が装置全体として排気を効率良く浄化するためには、同装置を構成する各々の部材の温度が出来る限り適切に（例えば、温度を変更する指示に対して追従性良く変化するように、または、目標とする温度に維持されるように）調整されることが望ましい。さらに、上記説明から理解されるように、ＳＣＲ触媒を有する排気浄化装置に限らず、排気浄化装置を構成する各々の部材の温度が適切に調整されることが望ましい。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、排気浄化装置を構成する各々の部材の温度を出来る限り適切に調整することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられるとともに該内燃機関の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段と、
前記排気通路における前記排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられるとともに前記排気を浄化する触媒と、
を備える。
【００１３】
上記「排気温度調整手段」は、排気の温度を調整（変更）し得る手段であればよく、特に制限されない。例えば、排気温度調整手段として、排気に対して所望の量の熱エネルギを与え得る電気ヒータが採用され得る。なお、排気の温度を「調整する」ことには、排気の温度を上昇させること、排気の温度を低下させること、および、排気の温度を特定の温度に維持すること、が含まれる。
【００１４】
上記「触媒」は、触媒に導入される排気を浄化し得るものであればよく、特に制限されない。なお、「排気を浄化」するとは、排気に含まれる浄化対象物質（例えば、窒素酸化物、未燃物および粒子状物質など）の少なくとも一部をその排気から除去することを意味し、必ずしも浄化対象物質の全てをその排気から除去することを意味しない。
【００１５】
上記構成により、触媒が排気温度調整手段よりも「下流側」の位置に設けられるので、排気温度調整手段を経た排気が触媒に導入されることになる。すなわち、排気温度調整手段によって排気の温度が調整されることにより、触媒の温度が調整され得ることになる。
【００１６】
なお、上記「下流側」とは、排気通路内において排気が移動するときの同排気の移動方向に相当する向きを表す。例えば、「排気温度調整手段よりも下流側の位置」とは、排気温度調整手段が設けられている位置よりも内燃機関の燃焼室から離れた位置を表す。一方、後述される「上流側」とは、排気通路内において排気が移動するときの同排気の移動方向の逆の方向に相当する向きを表す。例えば、「触媒よりも上流側の位置」とは、触媒が設けられている位置よりも燃焼室に近い位置を表す。
【００１７】
さらに、本発明の排気浄化装置は、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記排気通路おける前記排気温度調整手段と前記触媒との間の位置に設けられた中間部材の少なくとも一部を「通過した後」に、「第１排気」として前記触媒に導入可能であり、
前記排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、前記中間部材の少なくとも一部を「通過することなく」、「第２排気」として前記触媒に導入可能である、
ように構成される。
【００１８】
上記構成により、第２排気（および、中間部材を通過した第１排気）によって触媒の温度が調整され得ることになる。ここで、第２排気は、中間部材の「少なくとも一部を通過することなく」触媒に導入され得るので、第２排気が中間部材の「全てを通過して」触媒に導入される場合に比べ、触媒の温度がより適切に（例えば、温度を変更する指示に対して追従性良く変化するように、および、目標とする温度に維持されるように）調整され得る。さらに、中間部材の温度は、第１排気によって適切に調整され得る。したがって、上記構成を備えた本発明の排気浄化装置は、排気浄化装置を構成する各々の部材（触媒および中間部材）の温度を適切に調整することができる。
【００１９】
ところで、上記「中間部材」は、排気温度調整手段と触媒との間の位置に設けられる部材であればよく、特に制限されない。例えば、中間部材として、排気に含まれる窒素酸化物を酸化させ得る酸化触媒、および、排気に含まれる粒子状物質を捕集し得るディーゼルパーティキュレートフィルタ、などが採用され得る。なお、上記「窒素酸化物を酸化させ得る」とは、排気に含まれる窒素酸化物の少なくとも一部を酸化させ得ることを意味し、必ずしも窒素酸化物の全てを酸化させ得ることを意味しない。さらに、上記「粒子状物質を捕集し得る」とは、排気に含まれる粒子状物質の少なくとも一部を捕集し得ることを意味し、必ずしも粒子状物質の全てを捕集し得ることを意味しない。
【００２０】
さらに、上記「中間部材」は、単一の部材であってもよく、複数の部材であってもよい。中間部材が複数の部材を含む場合、それら複数の部材のそれぞれは、互いに連結された状態（別の言い方をすると、一体化された状態）にて排気通路に配置されてもよく、互いに独立して分離された状態にて排気通路に配置されてもよい。また、それら複数の部材は、それらのうちの一部が互いに連結された（一体化された）状態にて排気通路に配置されるとともに、それらのうちの他部が互いに分離された状態にて排気通路に配置されてもよい。
【００２１】
上記「排気の少なくとも一部が・・・第１排気として前記触媒に導入可能・・・ように構成された」とは、排気の一部または全部が第１排気として触媒に導入される状態が形成され得ることを表す。別の言い方をすると、本記載は、そのような状態が必要に応じて（例えば、内燃機関の運転状態に応じて）形成されることが可能であることを表し、必ずしもそのような状態が常に形成される必要があることを意味しない。
【００２２】
同様に、上記上記「排気の少なくとも一部が・・・第２排気として触媒に導入可能である、ように構成された」とは、排気の一部または全部が第２排気として触媒に導入される状態が形成され得ることを表す。すなわち、本記載は、そのような状態が必要に応じて（例えば、内燃機関の運転状態に応じて）形成されることが可能であることを表し、必ずしもそのような状態が常に形成される必要があることを意味しない。
【００２３】
よって、本発明の排気浄化装置においては、状況によっては（例えば、内燃機関が冷間始動された後に触媒の温度が活性温度に到達したため、第２排気によって触媒を直接加熱する必要がないと考えられる場合）、第２排気の量がゼロとされる場合もあり得る。逆に、状況によっては（例えば、内燃機関が冷間始動されたときに、特に迅速に触媒を加熱する必要があると考えられる場合）、第２排気の量が排気の全部の量とされる場合もあり得る。
【００２４】
また、上記説明から理解されるように、本発明の排気浄化装置においては、第１排気および第２排気とは異なる他の排気（例えば、第１排気および第２排気とは異なる経路を通じて触媒に導入される排気）が存在することも否定されない。
【００２５】
次いで、本発明の排気浄化装置のいくつかの態様（態様Ａ〜態様Ｊ）が説明される。
【００２６】
・態様Ａ
上述したように、本発明の排気浄化装置においては、第１排気によって中間部材の温度が調整され得るとともに、第２排気によって触媒の温度が調整され得る。ここで、第２排気の「量」は、触媒における排気の浄化に関連するパラメータなどに応じて調整されることが望ましいと考えられる。
【００２７】
そこで、例えば、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記第２排気の量が調整される、ように構成され得る。
【００２８】
これにより、第２排気の量が、触媒および中間部材のうちの少なくとも１つの温度に適した量に調整され得ることになる。
【００２９】
上記触媒および中間部材のうちの少なくとも１つの温度を取得する方法は、特に制限されない。これら温度は、例えば、温度センサによって測定されてもよく、内燃機関の特定の運転パラメータに基づいて推定されてもよい。
【００３０】
・態様Ｂ
本発明の排気浄化装置において、排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部を第１排気として触媒に導入可能にするとともに同排気の少なくとも一部を第２排気として触媒に導入可能にする具体的な構成は、特に制限されない。
【００３１】
例えば、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記第２排気が通過する「バイパス通路」であって、該バイパス通路の一端が「（Ａ）前記排気温度調整手段が設けられている位置または前記排気温度調整手段よりも下流側の位置であり、且つ、（Ｂ）前記中間部材よりも上流側の位置または前記中間部材が設けられている位置」にて前記排気通路に接続されるとともに、該バイパス通路の他端が「（Ｃ）前記中間部材が設けられている位置または前記中間部材よりも下流側の位置であり、且つ、（Ｄ）前記触媒よりも上流側の位置または前記触媒が設けられている位置」にて前記排気通路に接続されるバイパス通路、を通して前記第２排気が前記触媒に導入される、ように構成され得る。
【００３２】
上記構成により、「（Ａ）排気温度調整手段が設けられている位置または排気温度調整手段よりも下流側の位置」にバイパス通路の一端が設けられていることから、「排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部（第２排気）」がバイパス通路に流入し得ることになる。
【００３３】
さらに、「（Ｂ）中間部材よりも上流側の位置または中間部材が設けられている位置」にバイパス通路の一端が設けられていること、および、「（Ｃ）中間部材が設けられている位置または中間部材よりも下流側の位置」にバイパス通路の他端が設けられていることから、第２排気が「中間部材の少なくとも一部を通過することなく」移動し得ることになる。
【００３４】
加えて、「（Ｄ）触媒よりも上流側の位置または触媒が設けられている位置」にバイパス通路の他端が設けられることから、第２排気が「触媒に導入」され得ることになる。
【００３５】
よって、上記構成（Ａ〜Ｄ）により、本発明の排気浄化装置は、「排気温度調整手段を経た排気の少なくとも一部が、中間部材の少なくとも一部を通過することなく、第２排気として触媒に導入可能である」ように構成されることになる。
【００３６】
ところで、上記「排気温度調整手段が設けられている位置」とは、「その位置を通過してバイパス通路に流入する排気の少なくとも一部が、排気通路のうちの排気温度調整手段が設けられていない部分を介することなくバイパス通路に流入することになる」位置を表す。また、上記「中間部材が設けられている位置」とは、その位置を通過してバイパス通路に流入する又はバイパス通路から流出する排気の少なくとも一部が、排気通路のうちの中間部材が設けられていない部分を介することなくバイパス通路から流出する又はバイパス通路に流入することになる位置を表す。同様に、上記「触媒が設けられている位置」とは、その位置を通過してバイパス通路から流出する排気の少なくとも一部が、排気通路のうちの触媒が設けられていない部分を介することなくバイパス通路から流出することになる位置を表す。
【００３７】
なお、中間部材が複数の部材によって構成される場合、上記「中間部材が設けられている位置」とは、それら複数の部材のうちの少なくとも一つが設けられれている位置を表す。また、この場合、上記「中間部材よりも下流側の位置」とは、それら複数の部材のうちの少なくとも一つよりも下流側の位置を表す。よって、複数の部材が互いに独立して分離された状態にて排気通路に配置されている場合、「中間部材よりも下流側の位置」は、一の部材と他の部材との間の位置であり得る。
【００３８】
・態様Ｃ
本発明の排気浄化装置において、第２排気の量を調整する具体的な構成は、特に制限されない。
【００３９】
例えば、具体的な構成の一例として、上記バイパス通路を有する排気浄化装置は、
前記バイパス通路を通過する前記第２排気の量を調整するための「制御弁」であって該制御弁の開度に応じて前記第２排気の量が変化する制御弁が、前記バイパス通路に設けられ、
前記触媒および前記中間部材のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記制御弁の開度が変更される、ように構成され得る。
【００４０】
上記「制御弁」は、その開度に応じて第２排気の量が変化する弁であればよく、特に制限されない。制御弁として、例えば、特定の軸周りに回動可能な板状部材を有する弁（例えば、スイングアーム式の弁およびバタフライ弁など）が採用され得る。
【００４１】
・態様Ｄ
上述したように、本発明の排気浄化装置において、排気を浄化するための触媒は特に制限されない。
【００４２】
例えば、具体的な触媒の一例として、
前記排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって前記排気を浄化する触媒、が採用され得る。
【００４３】
上記触媒の具体的な構成は、特に制限されない。例えば、上記触媒として、触媒成分（ゼオライト系触媒およびバナジウム系触媒など）が担体（セラミックスなど）に担持された構成を有するＳＣＲ触媒、触媒成分（貴金属など）と酸素吸蔵物質とＮＯｘ吸蔵物質とが担体に担持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒、および、窒素酸化物および粒子状物質の双方を排気中から除去することができるＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒、などが採用され得る。
【００４４】
・態様Ｅ
さらに、上記触媒を有する排気浄化装置は、具体的な構成の一例として、
前記触媒に導入される排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段を備える、ように構成され得る。
【００４５】
上記「還元剤供給手段」は、燃焼室から放出された排気が触媒に導入されるまでの間に排気中に還元剤を供給し得る手段であればよく、特に制限されない。例えば、還元剤供給手段として、還元剤を排気中に噴射するインジェクタが採用され得る。また、還元剤供給手段が設けられる位置は、触媒に導入される排気に還元剤を供給し得る位置であればよく、特に制限されない。例えば、還元剤供給手段は、排気通路における触媒よりも上流側の位置に設けられ得る。
【００４６】
上記「還元剤」は、排気に含まれる窒素酸化物を還元し得る物質を含む（または、窒素酸化物を還元し得る物質が還元剤から生成され得る）ものであればよく、特に制限されない。還元剤として、例えば、尿素水溶液およびアンモニアなどが採用され得る。
【００４７】
・態様Ｆ
上記還元剤供給手段を有する排気浄化装置においては、還元剤供給手段から排気中に供給される還元剤と排気中の窒素酸化物とが触媒内にて反応することにより、排気が浄化されることになる。そのため、排気を効率良く浄化するためには、還元剤供給手段から排気中に還元剤が適切に（例えば、供給される還元剤の量、および、供給された還元剤の排気中への分散の度合いなどの観点において）供給されることが好ましいと考えられる。逆に、例えば、還元剤の流動性が著しく低下している（例えば、還元剤が凍結している、または、還元剤中に特定の成分が析出している）などの理由により、還元剤供給手段から排気中に還元剤が適切に供給されないことは、望ましくない。
【００４８】
そこで、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記第２排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第２排気が、前記還元剤供給手段が設けられている位置を通過する、ように構成され得る。
【００４９】
これにより、触媒の温度だけではなく、還元剤供給手段の温度も、第２排気によって変更され得ることになる。よって、触媒の温度の調整と同様の理由により、還元剤供給手段の温度が適切に調整され得る。
【００５０】
そのため、例えば、内燃機関が冷間始動されるときに還元剤の流動性が著しく低下している場合であっても、還元剤の流動性が、還元剤供給手段が第１排気によって加熱される場合に比べてより早期に高められ得る。その結果、この場合であっても、排気中に還元剤がより早期に適切に供給され得ることになる。
【００５１】
・態様Ｇ
さらに、上記還元剤供給手段を有する排気浄化装置においては、上記同様、触媒における排気の浄化に関連するパラメータに応じて第２排気の量が調整されることが望ましいと考えられる。
【００５２】
そこで、具体的な構成の一例として、上記還元剤供給手段を有する排気浄化装置は、
前記触媒、前記中間部材および前記還元剤供給手段のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記第２排気の量が調整される、ように構成され得る。
【００５３】
・態様Ｈ
ところで、上述したように、内燃機関の排気には、一般に、窒素酸化物だけではなく粒子状物質（ＰＭ）が含まれる。ここで、触媒に導入される排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）の量は、出来る限り少ないことが望ましいと考えられる。
【００５４】
そこで、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記第２排気が前記触媒に導入されるよりも前に、前記第２排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを通過する、ように構成され得る。
【００５５】
上記構成により、触媒に導入される排気に含まれる粒子状物質の量が上記フィルタによって低減される。よって、粒子状物質によって触媒の性能が低下せしめられること、および、粒子状物質が触媒を通過して内燃機関の外部に放出されること、などが防がれ得ることになる。
【００５６】
ところで、上記「粒子状物質を除去する」とは、排気に含まれる粒子状物質の少なくとも一部をその排気から除去（例えば、捕集）することを意味し、必ずしも粒子状物質の全てをその排気から除去することを意味しない。
【００５７】
なお、上記説明から理解されるように、触媒自体が粒子状物質を除去する性質を有する触媒（例えば、上記ＤＰＮＲ）が排気浄化装置に適用される場合、排気浄化装置は、必ずしも第２排気が触媒に導入されるよりも前に上記フィルタを通過するように構成されなくてもよい。
【００５８】
・態様Ｉ
上記フィルタを有する排気浄化装置において、第２排気が同フィルタを通過することになる具体的な構成は、特に制限されない。
【００５９】
例えば、具体的な構成の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記中間部材が、前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを含み、
前記第２排気が、該フィルタの少なくとも一部を通過する、ように構成され得る。
【００６０】
より具体的に述べると、例えば、本発明の排気浄化装置が上記バイパス通路を有する場合、本態様の排気浄化装置は、バイパス通路に流入する「前」の排気が中間部材に含まれる上記フィルタを通過するように（例えば、バイパス通路の上記一端が「中間部材が設けられている位置（上記Ｂ）」に設けられるように）構成されてもよく、バイパス通路から流出した「後」の排気が上記フィルタを通過するように（例えば、バイパス通路の上記他端が「中間部材が設けられている位置（上記Ｃ）」に設けられるように）構成されてもよい。
【００６１】
・態様Ｊ
一方、第２排気が同フィルタを通過することになる具体的な構成の他の一例として、本発明の排気浄化装置は、
前記バイパス通路に前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタが設けられ、前記バイパス通路を通して前記第２排気が前記触媒に導入される、ように構成され得る。
【００６２】
バイパス通路に設けられる上記フィルタは、排気浄化性能などの点において、上述した中間部材に含まれるフィルタと同一のフィルタであっても、異なるフィルタであってもよい。例えば、バイパス通路に設けられるフィルタが排気中の粒子状物質を除去する能力は、上述した中間部材に含まれるフィルタが排気中の粒子状物質を除去する能力よりも低くてもよい（いわゆる、低容量のフィルタであってもよい。）。
【発明の効果】
【００６３】
以上に説明したように、本発明は、排気浄化装置を構成する各々の部材（例えば、触媒、中間部材、還元剤供給手段）の温度を出来る限り適切に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の概略図である。
【図３】図２に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。
【図４】図２に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。
【図５】図２に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。
【図１０】図９に示される内燃機関の他の態様を示す概略図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。
【図１２】本発明の第８実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。
【図１３】本発明の第９実施形態に係る排気浄化装置の概念を示す概略図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。
【図１５】本発明の第１１実施形態に係る排気浄化装置が適用される内燃機関の一部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、本発明による排気浄化装置の各実施形態（第１実施形態〜第１１実施形態）が、図面を参照しながら説明される。
【００６６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置（以下、「第１装置」とも称呼される。）が、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照しながら説明される。図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１装置の概念を示す概略図である。
【００６７】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、内燃機関の燃焼室から排気通路（図示省略）に放出される排気は、触媒に導入されるよりも前に排気温度調整手段に導入される（触媒および排気温度調整手段の具体例については後述される。）。つまり、触媒は、排気通路における排気温度調整手段よりも下流側の位置に設けられている。排気は、排気温度調整手段により、その温度を調整される。
【００６８】
排気温度調整手段を通過した排気の一部は、触媒に導入されるよりも前に中間部材に導入される（中間部材の具体例については後述される。）。別の言い方をすると、第１装置において、中間部材は、排気温度調整手段と触媒との間の位置に設けられている。そして、中間部材を通過した排気は、第１排気として触媒に導入される。
【００６９】
図１（ａ）においては、第１排気は、中間部材の全体を通過した後に触媒に導入されるように表示されている。しかし、第１排気は、中間部材の一部を通過した後に触媒に導入されてもよい。第１装置は、これら双方の態様を含み得る。すなわち、第１装置は、排気の一部が中間部材の少なくとも一部を通過した後に触媒に導入されるように構成される。
【００７０】
一方、排気温度調整手段を通過した排気の他の一部は、図１（ａ）に示されるように中間部材の全体を通過することなく、または、図１（ｂ）に示されるように中間部材の一部を通過した後、第２排気として触媒に導入される。第１装置は、これら双方の態様を含み得る。すなわち、第１装置は、排気の他の一部が中間部材の少なくとも一部を通過することなく触媒に導入されるように構成される。
【００７１】
ところで、図１（ａ）および図１（ｂ）においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第１排気および第２排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。すなわち、第１装置は、第１排気および第２排気とは異なる他の排気（例えば、中間部材とは異なる他の部材を通過する排気など）が触媒に導入されるように構成されてもよい。
【００７２】
また、上述したように、第１装置は、第１排気および第２排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。すなわち、第１装置は、排気の少なくとも一部が第１排気として触媒に導入されるとともに排気の少なくとも一部が第２排気として触媒に導入される状態が（例えば、内燃機関の運転状態に応じて）形成され得るように構成されている。
以上が、第１装置についての説明である。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、上記第１装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「第２排気が通過し得るバイパス通路が排気通路に設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第２装置」とも称呼される。
【００７４】
＜装置の概要＞
図２は、第２装置を内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関１０は、第１気筒〜第４気筒の４つの気筒を有する４気筒ディーゼル機関である。以下、便宜上、「内燃機関１０」は、単に「機関１０」とも称呼される。
【００７５】
この機関１０は、図２に示されるように、燃料噴射系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０に空気を導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０から排出されるガスを機関１０の外部に放出するための排気系統４０、排気のエネルギによって駆動されてエンジン本体２０に導入される空気を圧縮する過給機５０、および、排気を排気系統４０から吸気系統３０に還流させるためのＥＧＲ装置６０、各種のセンサ７１〜７６、および、電子制御装置８０、を備えている。
【００７６】
エンジン本体２０は、吸気系統３０および排気系統４０が連結されたシリンダヘッド２１、および、シリンダヘッド２１に設けられた複数の燃料噴射装置２２を有している。燃料噴射装置２２は、電子制御装置８０からの指示信号に応じて燃焼室内に燃料を噴射するようになっている。
【００７７】
吸気系統３０は、シリンダヘッド２１に形成された吸気ポート（図示省略）、吸気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド３１、インテークマニホールド３１の上流側の集合部に接続された吸気管３２、吸気管３２内の開口面積（開口断面積）を変更することができるスロットル弁（吸気絞り弁）３３、スロットル弁３３を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ３３ａ、スロットル弁３３の上流側の吸気管３２に設けられたインタークーラ３４、および、インタークーラ３４の上流側に設けられた過給機５０よりも上流側の吸気管３２の端部に設けられたエアクリーナ３５、を有している。インテークマニホールド３１および吸気管３２は、吸気通路を構成している。
【００７８】
排気系統４０は、シリンダヘッド２１に形成された排気ポート（図示省略）、排気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド４１、エキゾーストマニホールド４１の下流側の集合部に接続された排気管４２、排気管４２に設けられた過給機５０よりも下流側に設けられた電気ヒータ４３、電気ヒータ４３の下流側に設けられたディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４４、および、排気浄化用触媒（例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒。以下、単に「触媒」とも称呼される。）４５、を有している。エキゾーストマニホールド４１および排気管４２は、排気通路を構成している。
【００７９】
電気ヒータ４３は、電子制御装置８０からの指示信号に応じて発熱量（換言すると、電気ヒータ４３を通過する排気の温度）を変更するようになっている。さらに、排気系統４０には、バイパス通路４６が設けられている。このバイパス通路４６は、一端が電気ヒータ４３よりも下流側の位置であり且つＤＰＦ４４よりも上流側の位置にて排気管４２に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４よりも下流側の位置であり且つ触媒４５よりも上流側の位置にて排気管４２に接続される、ように構成されている。
【００８０】
過給機５０は、吸気通路（吸気管３２）に設けられたコンプレッサ５１、および、排気通路（排気管４２）に設けられたタービン５２、を有している。過給機５０は、タービン５２に導入される排気のエネルギを利用してコンプレッサ５１に導入される空気（すなわち、燃焼室に導入される空気）を圧縮するように構成されている。
【００８１】
ＥＧＲ装置６０は、排気をエキゾーストマニホールド４１からインテークマニホールド３１へと還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管６１、排気還流管６１に設けられたＥＧＲガス冷却装置（ＥＧＲクーラ）６２、および、排気還流管６１に設けられたＥＧＲ制御弁６３、を有している。ＥＧＲ制御弁６３は、還流される排気の量を電子制御装置８０からの指示信号に応じて変更するようになっている。
【００８２】
各種のセンサ７１〜７６として、空気導入量センサ７１、吸気温度センサ７２、過給圧センサ７３、クランクポジションセンサ７４、排気温度センサ７５、および、アクセル開度センサ７６が設けられている。
【００８３】
空気導入量センサ７１は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。空気導入量センサ７１は、吸気管３２内を流れる空気の質量流量（すなわち、機関１０に吸入される空気の質量）に応じた信号を出力するようになっている。
【００８４】
吸気温度センサ７２は、吸気通路（吸気管３２）に設けられている。吸気温度センサ７２は、吸気管３２内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。
【００８５】
過給圧センサ７３は、スロットル弁３３の下流側の吸気管３２に設けられている。過給圧センサ７３は、吸気管３２内の空気の圧力（すなわち、過給機５０によってもたらされる過給圧）を表す信号を出力するようになっている。
【００８６】
クランクポジションセンサ７４は、クランクシャフト（図示省略）の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ７４は、クランクシャフトの回転に応じた信号（すなわち、機関回転速度に応じた信号）を出力するようになっている。
【００８７】
排気温度センサ７５は、電気ヒータ４３の下流側の位置であり且つバイパス通路４６の一端が排気管４２に接続される位置の近傍に設けられている。排気温度センサ７５は、排気管４２内を流れる排気の温度に応じた信号を出力するようになっている。
【００８８】
アクセル開度センサ７６は、機関１０の操作者によって操作されるアクセルペダルＡＰに設けられている。アクセル開度センサ７６は、このアクセルペダルＡＰの開度に応じた信号を出力するようになっている。
【００８９】
電子制御装置８０は、ＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するプログラム、テーブル（マップ）および定数などをあらかじめ記憶したＲＯＭ８２、ＣＰＵ８１が必要に応じて一時的にデータを格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ８４、ならびに、ＡＤコンバータを含むインターフェース８５を有する。ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、ＲＡＭ８４およびインターフェース８５は、互いにバスで接続されている。
【００９０】
インターフェース８５は、上述した各種のセンサと接続され、ＣＰＵ８１にそれらから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース８５は、燃料噴射装置２２、アクチュエータ３３ａ、電気ヒータ４３、および、ＥＧＲ制御弁６３などと接続され、ＣＰＵ８１の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。
【００９１】
＜装置の作動の概要＞
以下、機関１０に適用されている第２装置の作動の概要が、説明される。
機関１０の外部から吸気通路に吸入された空気は、エアクリーナ３５、コンプレッサ５１、インタークーラ３４、スロットル弁３３、および、インテークマニホールド３１をこの順に経由して各々の燃焼室（気筒）内に導入される。このとき、燃焼室に導入される空気の量がスロットル弁３３によって調整されるとともに、同空気の圧力がコンプレッサ５１によって変更される。また、このとき、空気導入量センサ７１、吸気温度センサ７２、および、過給圧センサ７３により、燃焼室に導入される空気の量、温度、および、圧力が確認される。
【００９２】
燃焼室内に導入された空気がピストン（図示省略）によって圧縮されると、圧縮された空気の中に予め定められたタイミングにてインジェクタ２２から燃料が噴射される。これにより、燃料が自着火するとともに燃焼する。燃料が燃焼することによって機関１０が作動しているとき、クランクポジションセンサ７４により、機関回転速度が確認される。
【００９３】
そして、燃焼後のガス（排気）が燃焼室から排気通路に放出される。排気は、エキゾーストマニホールド４１およびタービン５２をこの順に経由し、電気ヒータ４３に導入される。電気ヒータ４３の発熱量は、機関１０の運転状態および排気温度センサ７５によって確認される排気の温度などに基づいて定められる電子制御装置８０からの指示信号に基づき、調整される。これにより、電気ヒータ４３を通過する排気の温度が調整される。
【００９４】
電気ヒータ４３を通過した排気の一部は、バイパス通路４６を通過して（ＤＰＦ４４を通過することなく）触媒４５に導入される。一方、電気ヒータ４３を通過した排気の他部は、バイパス通路４６に流入することなくＤＰＦ４４に導入される。そして、ＤＰＦ４４を通過した排気は、触媒４５に導入される。そして、触媒４５を通過した排気は、機関１０の外部に放出される。
【００９５】
なお、燃焼室から放出された排気の一部は、エキゾーストマニホールド４１から排気還流管６１に流入し、ＥＧＲクーラ６２およびＥＧＲ制御弁６３を通過した後、インテークマニホールド３１に還流される。この還流される排気（ＥＧＲガス）の量は、ＥＧＲ制御弁６３によって調整される。
【００９６】
上記構成により、例えば機関１０が冷間始動される場合、電気ヒータ４３を通過した排気の一部がＤＰＦ４４を通過することなく触媒４５に導入されることになる。その結果、触媒４５の温度をより迅速にその活性温度にまで上昇させる（すなわち、暖機する）ことができることになる。
【００９７】
ところで、図２に示される第２装置の構成においては、バイパス通路４６の一端が電気ヒータ４３よりも下流側の位置であり且つＤＰＦ４４よりも上流側の位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４よりも下流側の位置であり且つ触媒４５よりも上流側の位置にて排気通路に接続されている。しかし、バイパス通路４６の一端および他端が接続される位置は、図２に示される位置に限られない。
【００９８】
以下、図２に示される機関１０の他の態様が、図３〜図５を参照しながら説明される。図３〜図５は、図２における排気通路の一部（タービン５２から触媒４５まで）を抜粋した概略図である。
【００９９】
例えば、第２装置は、図３（ａ）に示されるように、バイパス通路４６の一端が電気ヒータ４３よりも下流側の位置であり且つＤＰＦ４４よりも上流側の位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。また、第２装置は、図３（ｂ）に示されるように、バイパス通路４６の一端が電気ヒータ４３よりも下流側の位置であり且つＤＰＦ４４よりも上流側の位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。
【０１００】
さらに、第２装置は、図４（ｃ）に示されるように、バイパス通路４６の一端が電気ヒータ４３が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４よりも下流側の位置であり且つ触媒４５よりも上流側の位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。また、第２装置は、図４（ｄ）に示されるように、バイパス通路４６の一端が電気ヒータ４３が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。さらに、第２装置は、図４（ｅ）に示されるように、バイパス通路４６の一端が電気ヒータ４３が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端が触媒４５が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。
【０１０１】
加えて、第２装置は、図５（ｆ）に示されるように、バイパス通路４６の一端がＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４よりも下流側の位置であり且つ触媒４５よりも上流側の位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。また、第２装置は、図５（ｇ）に示されるように、バイパス通路４６の一端がＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、他端がＤＰＦ４４が設けられている位置に接続される、ように構成されてもよい。さらに、第２装置は、図５（ｈ）に示されるように、バイパス通路４６の一端がＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続されるとともに、触媒４５が設けられている位置にて排気通路に接続される、ように構成されてもよい。
以上が、第２装置についての説明である。
【０１０２】
（第３実施形態）
次に、上記第１装置に示される概念に加えて「第２排気の量が調整される」実施形態が、図６を参照しながら説明される。図６は、この実施形態に係る排気浄化装置（以下、「第３装置」とも称呼される。）の概念を示す概略図である。
【０１０３】
図６に示されるように、第３装置は、第２排気の量が触媒および中間部材のうちの少なくとも１つの温度に基づいて調整される点においてのみ、第１装置と相違する。
【０１０４】
なお、第１装置において参照された図１（ａ）および図１（ｂ）と同様、図６においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第１排気および第２排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第１装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第１装置と同様、第３装置は、第１排気および第２排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第３装置についての説明である。
【０１０５】
（第４実施形態）
次に、上記第３装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「バイパス通路に制御弁が設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第４装置」とも称呼される。
【０１０６】
第４装置が適用される内燃機関は、図２におけるバイパス通路４６に制御弁が設けられている点を除き、第２装置に示される機関１０と同様の構成を有する。そこで、第４装置が適用されている内燃機関（以下、便宜上、「機関１０」とも称呼される。）を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。
【０１０７】
図７は、第４装置における排気通路の一部（タービン５２から触媒４５まで）を抜粋した概略図である。図７に示されるように、機関１０の排気系統には、第２装置と同様のバイパス通路４６が設けられている。ただし、このバイパス通路４６には、制御弁４７が設けられている。制御弁４７は、バイパス通路４６を通過する第２排気の量を調整するための制御弁であって、制御弁４７の開度に応じて第２排気の量が変化することになる制御弁である。制御弁４７は電子制御装置８０と電気的に接続されており、制御弁４７の開度は、中間部材４４および触媒４５のうちの少なくとも１つの温度に基づいて定められる電子制御装置８０からの指示信号に基づき、調整される。これにより、バイパス通路４６を通過する排気（第２排気）の量が調整される。
【０１０８】
例えば、制御弁４７の開度は、触媒４５の温度が予め定められた閾値温度よりも低い場合に全開とされるとともに、触媒４５の温度が同閾値温度以上である場合に全閉とされるように調整され得る。また、例えば、制御弁４７の開度は、触媒４５の温度が低いほど大きい開度であるように調整され得る。
【０１０９】
中間部材４４および触媒４５の温度は、例えば、それらに設けられた温度センサによって測定される測定値であってもよく、排気温度センサ７５によって取得される排気の温度などから推定される推定値であってもよい。
【０１１０】
上記構成により、触媒４５および中間部材４４の温度に応じた量の第２排気が触媒４５に導入されることになる。その結果、触媒４５および中間部材４４の温度が、これら部材の機能を発揮する観点において適切な温度により短い時間長さにて調整され得ることになる。
【０１１１】
なお、第４装置においてバイパス通路４６の一端および他端が接続される位置は、第２装置と同様、図７に示される位置に限られない（例えば、図３〜図５を参照。）。
以上が、第４装置についての説明である。
【０１１２】
（第５実施形態）
次に、上記第１装置に示される概念に加えて「触媒に導入される排気中に還元剤が供給される」実施形態が、図８を参照しながら説明される。図８は、この実施形態に係る排気浄化装置（以下、「第５装置」とも称呼される。）の概念を示す概略図である。
【０１１３】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるように、第５装置は、触媒に導入される排気（第１排気および第２排気の一方または双方）に還元剤供給手段から還元剤が供給される点においてのみ、第１装置と相違する。
【０１１４】
上記構成により、触媒として排気に含まれる窒素酸化物を選択的に除去（還元）するＳＣＲ触媒などが採用される場合において、排気が適切に浄化され得ることになる。
【０１１５】
なお、図８（ａ）および図８（ｂ）においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第１排気および第２排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第１装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第１装置と同様、第５装置は、第１排気および第２排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第５装置についての説明である。
【０１１６】
（第６実施形態）
次に、上記第５装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「触媒の上流側の位置に還元剤供給手段が設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第６装置」とも称呼される。
【０１１７】
第６装置が適用される内燃機関は、図２における触媒４５が排気中の窒素酸化物を還元剤を用いて除去するＳＣＲ触媒である点、および、図２における触媒４５よりも上流側に還元剤供給手段（後述される符号４８）が設けられている点を除き、第２装置に示される機関１０と同様の構成を有する。そこで、第６装置が適用されている内燃機関（以下、便宜上、「機関１０」とも称呼される。）を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。
【０１１８】
図９は、第６装置における排気通路の一部（タービン５２から触媒４５まで）を抜粋した概略図である。図９に示されるように、機関１０の排気系統には、バイパス通路４６の他端が排気通路に接続される位置と触媒４５との間に還元剤供給手段４８（例えば、還元剤を噴射するインジェクタ）が設けられている。還元剤供給手段４８は、電子制御装置８０からの指示信号に基づき、触媒４５に導入される排気中に還元剤（例えば、尿素水）を供給する。
【０１１９】
触媒４５は、触媒成分（ゼオライト系触媒およびバナジウム系触媒など）が担体（セラミックスなど）に担持された構成を有するＳＣＲ触媒である。この触媒４５は、排気中の窒素酸化物と、還元剤供給手段４８から供給された還元剤と、を反応せしめることにより、窒素酸化物を水と二酸化炭素とに還元して排気を浄化する。
【０１２０】
また、図９に示されるように、第６装置においては、第２排気が触媒４５に導入されるよりも前に、第２排気が、還元剤供給手段４８が設けられている位置を通過する。これにより、例えば機関１０が冷間始動される場合、触媒４５だけではなく還元剤供給手段４８も、電気ヒータ４３を通過した排気の一部（第２排気）によって加熱されることになる。その結果、冷間始動時に還元剤が凍結している等の理由によって還元剤の流動性が低下している場合であっても、還元剤および還元剤供給手段４８が迅速に加熱されるので、より早期に還元剤が適切に供給され得ることになる。
【０１２１】
ところで、図９に示される第６装置の構成においては、還元剤供給手段４８は、バイパス通路４６の他端よりも下流側の位置であり且つ触媒４５よりも上流側の位置に設けられている。しかし、還元剤供給手段４８が設けられる位置は、図９に示される位置に限られない。
【０１２２】
例えば、第６装置は、図１０（ａ）に示されるように、還元剤供給手段４８がバイパス通路４６に設けられるように構成されてもよい。さらに、例えば、還元剤供給手段４８がそれほど迅速にされる必要がない場合、第６装置は、図１０（ｂ）に示されるように、還元剤供給手段４８が中間部材４４よりも下流側の位置であり且つバイパス通路４６の他端が排気通路に接続される位置よりも上流側の位置に設けられる、ように構成されてもよい。
以上が、第６装置についての説明である。
【０１２３】
（第７実施形態）
次に、上記第５装置に示される概念に加えて「第２排気の量が調整される」実施形態が、図１１を参照しながら説明される。図１１は、この実施形態に係る排気浄化装置（以下、「第７装置」とも称呼される。）の概念を示す概略図である。
【０１２４】
図１１に示されるように、第７装置は、第２排気の量が触媒、中間部材および還元剤供給手段のうちの少なくとも１つの温度に基づいて調整される点においてのみ、第５装置と相違する。
【０１２５】
なお、第５装置において参照された図面（図８）と同様、図１１においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第１排気および第２排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第５装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第５装置と同様、第７装置は、第１排気および第２排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第７装置についての説明である。
【０１２６】
（第８実施形態）
次に、上記第７装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「バイパス通路に制御弁が設けられる」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第８装置」とも称呼される。
【０１２７】
第８装置が適用される内燃機関は、図９におけるバイパス通路４６に制御弁が設けられている点を除き、第６装置に示される機関１０と同様の構成を有する。そこで、第８装置が適用されている内燃機関（以下、便宜上、「機関１０」とも称呼される。）を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。
【０１２８】
図１２は、第６装置における排気通路の一部（タービン５２から触媒４５まで）を抜粋した概略図である。図１２に示されるように、バイパス通路４６には、制御弁４７が設けられている。制御弁４７は電子制御装置８０と電気的に接続されており、制御弁４７の開度は、中間部材４４、触媒４５および還元剤供給手段４８のうちの少なくとも１つの温度に基づき、調整される。これにより、バイパス通路４６を通過する排気（第２排気）の量が調整される。
【０１２９】
第４装置と同様、中間部材４４、触媒４５および還元剤供給手段４８の温度は、例えば、それらに設けられた温度センサによって測定される測定値であってもよく、排気温度センサ７５によって取得される排気の温度などから推定される推定値であってもよい。
【０１３０】
上記構成により、触媒４５、中間部材４４および還元剤供給手段４８の温度に応じた量の第２排気が触媒４５に導入されることになる。その結果、触媒４５、中間部材４４および還元剤供給手段４８の温度が、これら部材の機能を発揮する観点において適切な温度により短い時間長さにて調整され得ることになる。
【０１３１】
なお、第８装置においてバイパス通路４６の一端および他端が接続される位置、および、還元剤供給手段４８が設けられる位置は、図１２に示される位置に限られない（例えば、図３〜図５、図１０を参照。）。
以上が、第８装置についての説明である。
【０１３２】
（第９実施形態）
次に、上記第５装置に示される概念に加えて「排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを第２排気が通過する」実施形態が、図１３を参照しながら説明される。図１３は、この実施形態に係る排気浄化装置（以下、「第９装置」とも称呼される。）の概念を示す概略図である。
【０１３３】
図１３に示されるように、第９装置は、第２排気が触媒に導入されるよりも前に、第２排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタを通過する点においてのみ、第７装置と相違する。
【０１３４】
なお、第５装置において参照された図面（図８）と同様、図１３においては、排気温度調整手段を通過した排気は、第１排気および第２排気のいずれかに属するように表示されている。しかし、第５装置と同様、この表示は、理解を容易にするための便宜に過ぎない。また、第５装置と同様、第９装置は、第１排気および第２排気の双方が常に存在するように構成されている必要はない。
以上が、第９装置についての説明である。
【０１３５】
（第１０実施形態）
次に、上記第９装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された一例として、「第２排気が中間部材としてのＤＰＦの一部を通過する」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第１０装置」とも称呼される。
【０１３６】
第１０装置が適用される内燃機関は、図２におけるバイパス通路４６の他端が中間部材（ＤＰＦ）が設けられている位置にて排気通路に接続されている点を除き、第２装置に示される機関１０と同様の構成を有する。そこで、第１０装置が適用されている内燃機関（以下、便宜上、「機関１０」とも称呼される。）を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。
【０１３７】
図１４は、第１０装置における排気通路の一部（タービン５２から触媒４５まで）を抜粋した概略図である。図１４に示されるように、バイパス通路４６の他端はＤＰＦ４４が設けられている位置にて排気通路に接続されている。
【０１３８】
具体的に述べると、バイパス通路４６の他端は、第２排気がＤＰＦ４４の下流側の端部の近傍においてＤＰＦ４４に流入するように、排気通路に接続されている。これにより、第２排気が、ＤＰＦ４４の一部を通過した後に触媒４５に導入されることになる。
【０１３９】
上記構成により、触媒４５に導入される排気に含まれる粒子状物質の量が低減されることになる。その結果、粒子状物質によって触媒４５の性能が低下せしめられること、および、粒子状物質が触媒４５を通過して機関１０の外部に放出されること、などが防がれ得る。
【０１４０】
なお、上述した各々の実施形態に示されるように、第１０装置のバイパス通路４６に制御弁４７が設けられてもよい。さらに、第１０装置の触媒４５がＳＣＲ触媒である場合、触媒４５よりも上流側に還元剤供給手段４８が設けられてもよい。
以上が、第１０装置についての説明である。
【０１４１】
（第１１実施形態）
次に、上記第９装置に示される概念が内燃機関に実際に適用された他の一例として、「第２排気がバイパス通路に設けられたＤＰＦを通過する」実施形態が、説明される。以下、この実施形態における排気浄化装置は、「第１１装置」とも称呼される。
【０１４２】
第１１装置が適用される内燃機関は、図２におけるバイパス通路４６にＤＰＦが設けられている点を除き、第２装置に示される機関１０と同様の構成を有する。そこで、第１１装置が適用されている内燃機関（以下、便宜上、「機関１０」とも称呼される。）を構成する各々の部材についての具体的な説明は、必要に応じて省略される。
【０１４３】
図１５は、第１１装置における排気通路の一部（タービン５２から触媒４５まで）を抜粋した概略図である。図１５に示されるように、バイパス通路４６に中間部材としてのＤＰＦ４４とは異なるＤＰＦ４９が設けられている。
【０１４４】
なお、バイパス通路４６に設けられるＤＰＦ４９が排気中の粒子状物質を除去する能力は、中間部材としてのＤＰＦ４４が排気中の粒子状物質を除去する能力よりも低くてもよい（いわゆる、低容量のフィルタであってもよい。）。
【０１４５】
上記構成により、上述した第１０装置と同様、粒子状物質によって触媒４５の性能が低下せしめられること、および、粒子状物質が触媒４５を通過して機関１０の外部に放出されること、などが防がれ得る。
【０１４６】
なお、上述した各々の実施形態に示されるように、第１１装置のバイパス通路４６に制御弁４７が設けられてもよい。さらに、第１１装置の触媒４５がＳＣＲ触媒である場合、触媒４５よりも上流側に還元剤供給手段４８が設けられてもよい。
以上が、第１１装置についての説明である。
【０１４７】
＜実施形態の総括＞
図１〜図１５を参照しながら説明したように、本発明の実施形態に係る排気浄化装置（第１装置〜第１１装置）は、内燃機関１０の排気通路（排気管４２他）に設けられるとともに該機関１０の燃焼室から放出される排気の温度を調整する排気温度調整手段（電気ヒータ）４３と、前記排気通路における前記排気温度調整手段４３よりも下流側の位置に設けられるとともに前記排気を浄化する触媒４５と、を備えている。
【０１４８】
この排気浄化装置は、
前記排気温度調整手段４３を経た排気の少なくとも一部が、前記排気通路おける前記排気温度調整手段４３と前記触媒４５との間の位置に設けられた中間部材４４の少なくとも一部を通過した後に、第１排気として前記触媒４５に導入可能であり、
前記排気温度調整手段４３を経た排気の少なくとも一部が、前記中間部材４４の少なくとも一部を通過することなく、第２排気として前記触媒４５に導入可能である、
ように構成されている（図１〜図５を参照。）。
【０１４９】
さらに、本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第３装置）は、
前記触媒４５および前記中間部材４４のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記第２排気の量が調整される、ように構成されている（図６を参照。）。
【０１５０】
さらに、本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第２装置）は、
前記第２排気が通過するバイパス通路４６であって、該バイパス通路４６の一端が前記排気温度調整手段４３が設けられている位置または前記排気温度調整手段４３よりも下流側の位置であり且つ前記中間部材４４よりも上流側の位置または前記中間部材４４が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるとともに、該バイパス通路４６の他端が前記中間部材４４が設けられている位置または前記中間部材４４よりも下流側の位置であり且つ前記触媒４５よりも上流側の位置または前記触媒４５が設けられている位置にて前記排気通路に接続されるバイパス通路４６、を通して前記第２排気が前記触媒４５に導入される、ように構成されている（図２〜図５を参照。）。
【０１５１】
加えて、本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第４装置）は、
前記バイパス通路４６を通過する前記第２排気の量を調整するための制御弁４７であって該制御弁４７の開度に応じて前記第２排気の量が変化する制御弁４７が、前記バイパス通路４６に設けられ、
前記触媒４５および前記中間部材４４のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記制御弁４７の開度が変更される、ように構成されている（図７を参照。）。
【０１５２】
本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第１装置〜第５装置）は、
前記触媒４５が、前記排気に含まれる窒素酸化物を還元することによって前記排気を浄化する触媒（例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＳＣＲ触媒）４５である、ように構成されている。
【０１５３】
本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第５装置および第６装置）は、
前記触媒４５に導入される排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段４８を備えるように構成されている（図８〜図１０を参照。）。
【０１５４】
本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第６装置）は、
前記第２排気が前記触媒４５に導入されるよりも前に、前記第２排気が、前記還元剤供給手段４８が設けられている位置を通過する、ように構成されている（図９および図１０を参照。）。
【０１５５】
本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第７装置および第８層）は、
前記触媒４５、前記中間部材４４および前記還元剤供給手段４８のうちの少なくとも１つの温度に基づき、前記第２排気の量が調整される、ように構成されている（図１１および図１２を参照。）。
【０１５６】
本発明の一又は複数の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第９装置）は、
前記第２排気が前記触媒４５に導入されるよりも前に、前記第２排気が、排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタ４４を通過する、ように構成されている（図１３を参照。）。
【０１５７】
具体的に述べると、一の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第１０装置）は、
前記中間部材４４が前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタ４４を含み、前記第２排気が該フィルタ４４の少なくとも一部を通過する、ように構成されている（図１４を参照。）。
【０１５８】
さらに、一の実施形態に係る排気浄化装置（例えば、第１１装置）は、
前記バイパス通路４６に前記排気に含まれる粒子状物質を除去するためのフィルタ４４が設けられ、前記バイパス通路４６を通して前記第２排気が前記触媒４５に導入される、ように構成されている（図１５を参照。）。
【０１５９】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【０１６０】
例えば、上記複数の実施形態（第１実施形態〜第１１実施形態）のうちの「一の実施形態」に適用されている排気浄化装置の考え方に、同複数の実施形態のうちの「他の実施形態の一または複数」における排気浄化装置の考え方が、適用され得る。別の言い方をすると、上記複数の実施形態のうちの一の実施形態と、一または複数の他の実施形態と、が組み合わせられ得る。
【０１６１】
さらに、上記複数の実施形態においては、排気浄化装置を構成する部材（例えば、電気ヒータ４３およびＤＰＦ４４）が互いに独立して分離された状態にて排気通路に配置されている（例えば、図２を参照。）。しかし、これら部材は、必ずしもそのように配置される必要はなく、互いに連結された状態（一体化された状態）にて排気通路に配置されてもよい。
【０１６２】
加えて、上記複数の実施形態においては、中間部材としてＤＰＦ４４のみが採用されている。しかし、中間部材は、必ずしもＤＰＦ４４に限られず、ＤＰＦとは異なる他の部材を含むように構成されてもよい。例えば、中間部材として、排気に含まれる窒素酸化物を酸化させ得る酸化触媒が採用され得る。また、中間部材として複数の部材が採用される場合、それら複数の部材は、互いに独立して分離された状態にて配置されてもよく、一体化された状態にて配置されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
以上に説明したように、本発明は、排気を浄化する触媒を排気通路に備えた内燃機関に適用される排気浄化装置として利用することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１０…内燃機関、４３…電気ヒータ、４４…ディーゼルパーティキュレートフィルタ、４５…触媒、８０…電子制御装置
【図１】
2013119771.tif 000003
【図２】
2013119771.tif 000004
【図３】
2013119771.tif 000005
【図４】
2013119771.tif 000006
【図５】
2013119771.tif 000007
【図６】
2013119771.tif 000008
【図７】
2013119771.tif 000009
【図８】
2013119771.tif 000010
【図９】
2013119771.tif 000011
【図１０】
2013119771.tif 000012
【図１１】
2013119771.tif 000013
【図１２】
2013119771.tif 000014
【図１３】
2013119771.tif 000015
【図１４】
2013119771.tif 000016
【図１５】
2013119771.tif 000017