(57)【要約】【課題】酸化触媒装置の前面への煤の堆積を抑制することができ、この煤の堆積に起因する、内燃機関や排気通路に設けた各種装置の故障または機能低下等を抑制することができる内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供する。【解決手段】エンジンの排気通路１１に、上流側より順に、開閉装置１４、酸化触媒装置１２、微粒子捕集装置１３を備え、開閉装置１４及び酸化触媒装置１２をバイパスするバイパス通路２０を、排気通路１１に備えるとともに、バイパス通路２０にバイパスバルブ２１を備えて構成し、エンジンが低負荷運転状態にあるときは、バイパスバルブ２１を開状態とするとともに、開閉装置１４を閉状態として、排気ガスＧをバイパス通路２０に通過させる制御を行う。【選択図】図５
2017082604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に、上流側より順に、開閉装置、酸化触媒装置、微粒子捕集装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
前記開閉装置及び前記酸化触媒装置をバイパスするバイパス通路を、前記排気通路に備えるとともに、前記バイパス通路にバイパスバルブを備え、
当該排気ガス浄化システムを制御する制御装置が、
前記内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態として、排気ガスを前記酸化触媒装置に通過させる制御を行い、
前記内燃機関が低負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを開状態とするとともに、前記開閉装置を閉状態として、排気ガスを前記バイパス通路に通過させて、前記酸化触媒装置に通過させない制御を行うように構成される内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記制御装置が、
排気ブレーキを作動させるときは、前記内燃機関の運転状態に依らずに、前記開閉装置及び前記バイパスバルブをともに閉状態とする制御を行うように構成される請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とする制御を行うように構成される請求項１または２に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
前記微粒子捕集装置より下流側の前記排気通路に第２の開閉装置を備えるとともに、
前記制御装置が、
前記内燃機関がアイドル運転状態のときで、前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブ及び前記第２の開閉装置を閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とする制御を行うように構成される請求項３に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガス浄化システムを備えて構成される内燃機関。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に、上流側より順に、開閉装置、酸化触媒装置、微粒子捕集装置を備え、前記開閉装置及び前記酸化触媒装置をバイパスするバイパス通路を前記排気通路に備えるとともに、前記バイパス通路にバイパスバルブを備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、
前記内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態として、排気ガスを前記酸化触媒装置に通過させ、
前記内燃機関が低負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを開状態とするとともに、前記開閉装置を閉状態として、排気ガスを前記バイパス通路に通過させて、前記酸化触媒装置に通過させないことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項７】
排気ブレーキを作動させるときは、前記内燃機関の運転状態に依らずに、前記開閉装置及び前記バイパスバルブをともに閉状態とすることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項８】
前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とする制御を行うことを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【請求項９】
前記微粒子捕集装置より下流側の前記排気通路に第２の開閉装置を備えるとともに、
前記内燃機関がアイドル運転状態のときで、前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブ及び前記第２の開閉装置を閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、酸化触媒装置、微粒子捕集装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関には、排気ガス浄化システムとして、酸化触媒装置（ＤＯＣ）を前段（上流側）に、微粒子捕集装置（ＣＳＦ）を後段（下流側）に置いた排気ガス浄化システムが普及している。この排気ガス浄化システムでは、煤等のＰＭが一定の溜め込み量となったら、炭化水素を酸化触媒装置に供給して、酸化触媒装置内での炭化水素の酸化反応により発生する熱で排気ガスを加熱することで、排気ガスの温度を上昇させて、この排気ガスにより微粒子捕集装置の温度をＰＭ燃焼温度に上げて、これにより、微粒子捕集装置に溜まったＰＭを燃焼除去している。
【０００３】
しかしながら、エンジンが低負荷運転（例えば、アイドリング運転）を長時間続けると、エンジンより排出される排気ガスの流速が小さいため、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、排気ガスＧ中の炭化水素が酸化触媒装置１２の前面（排ガスの入口側の面）に吸着し、この炭化水素に煤が付着していき、酸化触媒装置１２の各セル１２ａの前面に煤層ＳＬを形成してしまうことがある。この煤層ＳＬは、図７（ｃ）に示すように、その形成量が多くなるにつれて、各セル１２ａ間で繋がったり倒れ込んだりして、各セル１２ａを閉塞させて目詰まりの状態にしていく。
【０００４】
その結果、排気通路１１における酸化触媒装置１２の配設位置が、図６の点線で示すように移動して、下流側にずれてしまうため、下流側の微粒子捕集装置１３の前後差圧を検出する差圧検出センサー３０の検出位置に酸化触媒装置１２が被さってしまい、前後差圧の検出精度が低下して、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御の制御精度を低下させてしまう虞がある。また、酸化触媒装置１２を通過する排気ガスの量が少なくなるため、酸化機能が低下したり、排気圧力が上昇したりして、ターボチャージャーシステムやエンジンを故障させる虞がある。特に、建機用エンジンでは、低負荷運転を長時間行う場合が多いので、この虞が大きくなる。
【０００５】
なお、酸化触媒装置の酸化機能の低下とは、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）に酸化して二酸化窒素の量を増加する機能が低下することであり、この酸化機能が低下すると、酸化触媒装置での酸化熱による排気ガスの昇温に支障をきたし、下流側の微粒子捕集装置における強制ＰＭ再生制御時の二酸化窒素による煤の燃焼量が低下し、煤全体に対する燃焼除去能力が低下する。
【０００６】
また、微粒子捕集装置の前後の排気通路には通常差圧検出センサーが設けられるので、その前後差圧を検出（検知）可能であるのに対し、通常、酸化触媒装置の前後の排気通路には差圧検出センサーが設けられてないので、酸化触媒装置の前面への煤層の形成状況を判定する指標となる、酸化触媒装置の前後差圧を検出することはできない。したがって、酸化触媒装置の前面に煤層が大量に形成され、酸化触媒装置を通過する排気ガスの圧力損失が過大となり、上記のような微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御の制御精度の低下、酸化触媒装置の酸化機能の低下、ターボチャージャーシステムやエンジンの故障などの異常が発生する虞があっても、その検出は困難である。なお、酸化触媒装置の前後差圧を検出するための差圧検出センサーを設けることも考えられるが、この場合は、センサー費用やメンテナンス費用等のコストがかかってしまう。
【０００７】
また、酸化触媒装置の前面に形成された煤層は、通常の微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御では容易に燃焼しない。この強制ＰＭ再生制御は、酸化触媒装置に炭化水素を供給して、酸化触媒装置の内部でこの供給された炭化水素を燃焼させて、排気ガスを昇温させることで、下流側の微粒子捕集装置を高温化して、その内部に捕集されたＰＭを強制燃焼除去する制御であるが、酸化触媒装置の前面では炭化水素の燃焼が生じず、したがって、排気ガスの温度が低いままとなり、煤層が燃焼する温度まで達しないからである。
【０００８】
また、内燃機関の排気ガス浄化システムに関連して、簡略な構成にて低温の排気ガスが排気浄化装置に導かれるのを防止して触媒の活性が低下する問題を防止するために、タービン出口とコンプレッサ入口との間を接続する低圧ループのＥＧＲ装置と、この低圧ループのＥＧＲ装置と排気浄化装置との間の排気通路に排気ブレーキを備え、エンジン制御装置からの指令噴射量信号と触媒温度に基づいて、低温の排気ガスが排気浄化装置に導かれて触媒の活性が低下しないように制御弁及び排気ブレーキの制御を行う排気浄化装置の触媒冷却防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−０９０７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、酸化触媒装置、微粒子捕集装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムに関し、特に、酸化触媒装置の前面への煤層の形成を抑制することができ、この煤層の形成に起因する、内燃機関や排気通路に設けた各種装置の故障または機能低下等を抑制することができる内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関及び内燃機関の排気ガス浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、開閉装置、酸化触媒装置、微粒子捕集装置を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記開閉装置及び前記酸化触媒装置をバイパスするバイパス通路を、前記排気通路に備えるとともに、前記バイパス通路にバイパスバルブを備え、当該排気ガス浄化システムを制御する制御装置が、前記内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態として、排気ガスを前記酸化触媒装置に通過させる制御を行い、前記内燃機関が低負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを開状態とするとともに、前記開閉装置を閉状態として、排気ガスを前記バイパス通路に通過させて、前記酸化触媒装置に通過させない制御を行うように構成される。
【００１２】
すなわち、内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、内燃機関より排出される排気ガスの流量が多いので流速が大きく、排気ガスを酸化触媒装置に通過させても、酸化触媒装置の前面に吸着する排気ガス中の炭化水素及び煤の量は少ないため、従来技術と同様に、排気ガスを酸化触媒装置に通過させる。
【００１３】
一方、内燃機関が低負荷運転状態にあるときは、内燃機関より排出される排気ガスの流量が少ないので流速が小さく、排気ガスを酸化触媒装置に通過させると、排気ガス中の炭化水素及び煤が酸化触媒装置の前面に大量に吸着する虞があるため、本発明では、排気ガスをバイパス通路に通過させて、酸化触媒装置に排気ガスを通過させないようにする。この場合、下流側の微粒子捕集装置の前面に炭化水素及び煤が付着することとなるが、排気ガスの流量が少ないので付着する量も少ない。この付着した炭化水素及び煤は、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御時に、酸化触媒装置を通過して昇温された排気ガスの熱により燃焼除去される。
【００１４】
なお、内燃機関の高負荷運転状態とは、車両が登坂走行状態にあるとき等、車両の走行に要求されるトルクが大きいときの運転状態である。また、内燃機関の中負荷運転状態とは、車両が平地走行状態にあるとき等、車両の走行に要求されるトルクが小さいときの運転状態である。また、内燃機関の低負荷運転状態とは、車両が住宅街を低速走行しているとき等、車両の走行に要求されるトルクが極めて小さいときの運転状態である（アイドル運転状態もこの低負荷運転状態に含まれる）。
【００１５】
したがって、この構成によれば、酸化触媒装置の前面への炭化水素及び煤の吸着を減少して、酸化触媒装置の前面への煤層の形成を抑制することができる。その結果、この煤層の形成に起因する、内燃機関や排気通路に設けた各種装置の故障または機能低下等を防止することができる。
【００１６】
なお、この内燃機関や排気通路に設けた各種装置の故障または機能低下等とは、具体的には、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御の制御精度の低下、酸化触媒装置の酸化機能の低下、ターボチャージャーシステムやエンジンの故障等である。
【００１７】
また、下流側の微粒子捕集装置の前面に炭化水素及び煤が付着して煤層を形成しても、この形成された煤層は、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御時に燃焼除去することができる。言い換えれば、通常の強制ＰＭ再生制御により容易に回復を図ることができる。
【００１８】
また、微粒子捕集装置には差圧検出センサーが通常設けられるので、この差圧検出センサーにより検出した微粒子捕集装置の前後差圧に基づいて、微粒子捕集装置の前面への煤層の形成状況を判定することができ、この形成状況を考慮して微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うことが可能となる。
【００１９】
さらに、従来技術の構成に、バイパス通路とバイパスバルブを追加設置するのみで、本発明の実施に必要な構成とすることができるので、比較的低コスト（安価）で行うことができる。
【００２０】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、排気ブレーキを作動させるときは、前記内燃機関の運転状態に依らずに、前記開閉装置及び前記バイパスバルブをともに閉状態とする制御を行うように構成される。
【００２１】
すなわち、車両の走行状態に基づいて排気ブレーキを作動させる必要があるときは、排気通路での背圧を確保することを最優先として、内燃機関の運転状態に依らずに、開閉装置（エキゾーストブレーキバルブ）及びバイパスバルブをともに閉状態とする制御を行い、排気ガスを開閉装置より上流側の排気通路またはバイパスバルブより上流側のバイパス通路にせき止める。
【００２２】
この構成によれば、車両の走行状態に基づいて排気ブレーキを作動させる必要があるときに、確実に排気ブレーキを作動させることができる。
【００２３】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とする制御を行うように構成される。
【００２４】
この構成によれば、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるときに、高温の排気ガスを確実に微粒子捕集装置に供給することができる。
【００２５】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、前記微粒子捕集装置より下流側の前記排気通路に第２の開閉装置を備えるとともに、前記制御装置が、前記内燃機関がアイドル運転状態のときで、前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブ及び前記第２の開閉装置を閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とする制御を行うように構成される。
【００２６】
すなわち、内燃機関がアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるときは、バイパスバルブ及び第２の開閉装置（エキゾーストスロットルバルブ）を閉状態とするとともに、開閉装置を開状態とする制御を行い、排気ガスを第２の開閉装置より上流側の排気通路に滞留させることで、微粒子捕集装置を早期に高温（６００℃程度）化させる。
【００２７】
したがって、この構成によれば、内燃機関がアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるときに、微粒子捕集装置を早期に高温化させることができる。
【００２８】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムを搭載した内燃機関は、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の作用効果を奏することができる。
【００２９】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路に、上流側より順に、開閉装置、酸化触媒装置、微粒子捕集装置を備え、前記開閉装置及び前記酸化触媒装置をバイパスするバイパス通路を前記排気通路に備えるとともに、前記バイパス通路にバイパスバルブを備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態として、排気ガスを前記酸化触媒装置に通過させ、前記内燃機関が低負荷運転状態にあるときは、前記バイパスバルブを開状態とするとともに、前記開閉装置を閉状態として、排気ガスを前記バイパス通路に通過させて、前記酸化触媒装置に通過させないことを特徴とする方法である。
【００３０】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、排気ブレーキを作動させるときは、前記内燃機関の運転状態に依らずに、前記開閉装置及び前記バイパスバルブをともに閉状態とすることを特徴とする方法である。
【００３１】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブを閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とする制御を行うことを特徴とする方法である。
【００３２】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、前記微粒子捕集装置より下流側の前記排気通路に第２の開閉装置を備えるとともに、前記内燃機関がアイドル運転状態のときで、前記微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときは、前記バイパスバルブ及び前記第２の開閉装置を閉状態とするとともに、前記開閉装置を開状態とすることを特徴とする方法である。
【００３３】
これらの方法によれば、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関、及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、酸化触媒装置の前面への炭化水素及び煤の吸着を減少して、酸化触媒装置の前面への煤層の形成を抑制することができる。その結果、この煤層の形成に起因する、内燃機関や排気通路に設けた各種装置の故障または機能低下等を防止することができる。
【００３５】
また、従来技術の構成に、バイパス通路とバイパスバルブを追加設置するのみで、本発明の実施に必要な構成とすることができるので、比較的低コスト（安価）で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を模式的に示す図であり、内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときの排気ガスの流れを示す図である。
【図２】図１の内燃機関の排気ガス浄化システムで、内燃機関の運転状態が低負荷運転状態のときの排気ガスの流れを示す図である。
【図３】図１の内燃機関の排気ガス浄化システムで、排気ブレーキを作動させるときの排気ガスの流れを示す図である。
【図４】図１の内燃機関の排気ガス浄化システムで、内燃機関がアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置の強制ＰＭ再生制御を行うときの排気ガスの流れを示す図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化方法の制御フローを示す図である。
【図６】従来技術に係る内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）は、従来技術に係る酸化触媒装置の前面（端面）の構成を示す図である。（ｂ）は、（ａ）の酸化触媒装置の各セルを側面（Ａ−Ａ面）から見た図であり、煤層の形成初期の状態を示す図である。（ｃ）は、（ａ）の酸化触媒装置の各セルの煤層の形成が（ｂ）の状態よりさらに進んだときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム、内燃機関、及び内燃機関の排気ガス浄化方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１を備えて構成され、後述する内燃機関の排気ガス浄化システム１が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００３８】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１は、エンジン（内燃機関）（図示しない）の排気通路１１に、上流側（エンジン側）より順に、酸化触媒装置１２、微粒子捕集装置１３を備えて構成されるシステムである。なお、排気ガス浄化システム１には、リーンＮＯｘトラップ触媒装置（ＬＮＴ）、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）、アンモニアスリップ触媒装置等の触媒装置も配設されることが一般的であるが、図１〜図４では省略する。
【００３９】
また、酸化触媒装置１２より上流側の排気通路１１には、エキゾーストブレーキバルブ（開閉装置）１４を設けるとともに、微粒子捕集装置１３より下流側の排気通路１１にエキゾーストスロットルバルブ（第２の開閉装置）１５を設ける。
【００４０】
また、微粒子捕集装置１３周辺の排気通路１１には、微粒子捕集装置１３の前後差圧を検出する差圧検出センサー３０を設ける。
【００４１】
また、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１を制御する制御装置４０が備えられる。この制御装置４０は、予め設定された制御時間毎に、エンジン１０の運転状態を検出するための各種センサー（図示しない）（例えば、アクセル開度センサー、吸気流量センサー、排気ラムダセンサー等）より送信された信号に基づいて、エキゾーストブレーキバルブ１４やエキゾーストスロットルバルブ１５の開閉制御を行う装置である。この制御装置４０は、通常は、エンジン１０の運転状態全般を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込まれるが、独立して設けてもよい。
【００４２】
なお、本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１に関し、上記で説明した構成及び制御については、図６に示す従来技術の内燃機関の排気ガス浄化システム１Ｘと同様である。
【００４３】
本発明の内燃機関の排気ガス浄化システム１では、エキゾーストブレーキバルブ１４及び酸化触媒装置１２をバイパスするバイパス通路２０を、排気通路１１に備えるとともに、バイパス通路２０にバイパスバルブ２１を備える。
【００４４】
そして、制御装置４０が、エンジンが高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、図１に示すように、バイパスバルブ２１を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ１４及びエキゾーストスロットルバルブ１５を開状態として、排気ガスＧを酸化触媒装置１２に通過させる制御を行う。
【００４５】
一方、エンジンが低負荷運転状態にあるときは、図２に示すように、バイパスバルブ２１及びエキゾーストスロットルバルブ１５を開状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ１４を閉状態として、排気ガスＧをバイパス通路２０に通過させて、酸化触媒装置１２に通過させない制御を行う。
【００４６】
すなわち、エンジンが高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、エンジンより排出される排気ガスＧの流速が大きく、排気ガスＧを酸化触媒装置１２に通過させても、酸化触媒装置１２の前面に吸着する排気ガスＧ中の炭化水素及び煤の量は少ないため、従来技術と同様に、排気ガスＧを酸化触媒装置１２に通過させる。
【００４７】
一方、エンジンが低負荷運転状態にあるときは、エンジンより排出される排気ガスＧの流速が小さく、排気ガスＧを酸化触媒装置１２に通過させると、排気ガスＧ中の炭化水素及び煤が酸化触媒装置１２の前面に大量に吸着する虞があるため、本発明では、排気ガスＧをバイパス通路２０に通過させて、酸化触媒装置１２に通過させないようにする。この場合、下流側の微粒子捕集装置１３の前面に炭化水素及び煤が付着することとなるが、この付着した炭化水素及び煤は、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御時に、酸化触媒装置１２を通過して昇温された排気ガスＧの熱により燃焼除去される。
【００４８】
なお、エンジンの高負荷運転状態とは、車両が登坂走行状態にあるとき等、車両の走行に要求されるトルクが大きいときの運転状態である。また、エンジンの中負荷運転状態とは、車両が平地走行状態にあるとき等、車両の走行に要求されるトルクが小さいときの運転状態である。また、エンジンの低負荷運転状態とは、車両が住宅街を低速走行しているとき等、車両の走行に要求されるトルクが極めて小さいときの運転状態である（アイドル運転状態もこの低負荷運転状態に含まれる）。
【００４９】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、図３に示すように、制御装置４０が、排気ブレーキを作動させるときは、エンジンの運転状態に依らずに、エキゾーストブレーキバルブ１４及びバイパスバルブ２１をともに閉状態とする制御を行うように構成する。
【００５０】
すなわち、車両の走行状態に基づいて排気ブレーキを作動させる必要があるときは、排気通路１１での背圧を確保することを最優先として、エンジンの運転状態に依らずに、エキゾーストブレーキバルブ１４及びバイパスバルブ２１をともに閉状態とする制御を行い、排気ガスＧをエキゾーストブレーキバルブ１４より上流側の排気通路１１またはバイパスバルブ２１より上流側のバイパス通路２０にせき止める。
【００５１】
この構成によれば、車両の走行状態に基づいて排気ブレーキを作動させる必要があるときに、確実に排気ブレーキを作動させることができる。
【００５２】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、図１に示すように、制御装置４０が、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行うときは、バイパスバルブ２１を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ１４を開状態とする制御を行うように構成する。
【００５３】
この構成によれば、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるときに、高温（６００℃程度）の排気ガスＧを確実に微粒子捕集装置１３に供給することができる。
【００５４】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、図４に示すように、制御装置４０が、エンジンがアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行うときは、バイパスバルブ２１及びエキゾーストスロットルバルブ１５を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ１４を開状態とする制御を行うように構成する。
【００５５】
すなわち、エンジンがアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるときは、バイパスバルブ２１及びエキゾーストスロットルバルブ１５を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ１４を開状態とする制御を行い、排気ガスＧをエキゾーストスロットルバルブ１５より上流側の排気通路１１に滞留させることで、微粒子捕集装置１３を早期に高温（６００℃程度）化させる。
【００５６】
したがって、この構成によれば、エンジンがアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるときに、微粒子捕集装置１３を早期に高温化させることができる。
【００５７】
上記の内燃機関の排気ガス浄化システム１を基にした、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法の制御フローを図５に示す。図５の制御フローは、予め設定した制御時間毎に上級の制御フローから呼ばれて実施され、実施後に、上級の制御フローに戻る制御フローであり、エンジンが運転状態にある限り、繰り返し呼ばれる制御フローとして示している。なお、この図５の制御フローに基づく制御の途中で、エンジンが運転停止するとき等では、割り込みが生じて、リターンに行って上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に終了する。
【００５８】
図５の制御フローについて説明する。図５の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１にて、車両の走行状態に基づいて排気ブレーキを作動させる必要があるか否かを判定する。ステップＳ１１にて、排気ブレーキを作動させる必要があると判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１５に進み、ステップＳ１５にて、エキゾーストスロットルバルブ（エキスロ）１５を開状態としたまま、エキゾーストブレーキバルブ（エキブレ）１４及びバイパスバルブ（バイパス）２１をともに閉状態とする制御を行う。ステップＳ１５の制御を実施後、リターンに進み、本制御フローを終了して、上級の制御フローに戻る。
【００５９】
一方、ステップＳ１１にて、排気ブレーキを作動させる必要がないと判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２にて、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行う必要があるか否かを判定する。ステップＳ１２にて、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行う必要がある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１３に進む。
【００６０】
ステップＳ１３にて、エンジンがアイドル運転状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１３にて、エンジンがアイドル運転状態にあると判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１６にて、バイパスバルブ（バイパス）２１及びエキゾーストスロットルバルブ（エキスロ）１５を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ（エキブレ）１４を開状態とする制御を行う。ステップＳ１６の制御を実施後、リターンに進み、本制御フローを終了して、上級の制御フローに戻る。
【００６１】
一方、ステップＳ１３にて、エンジンがアイドル運転状態にないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１７にて、バイパスバルブ（バイパス）２１を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ（エキブレ）１４及びエキゾーストスロットルバルブ（エキスロ）１５を開状態とする制御を行う。ステップＳ１７の制御を実施後、リターンに進み、本制御フローを終了して、上級の制御フローに戻る。
【００６２】
また、ステップＳ１２にて、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行う必要がないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１４にて、エンジンの運転状態が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるのか、あるいは、低負荷運転状態（アイドル運転状態を含む）にあるのかを判定する。ステップＳ１４にて、エンジンの運転状態が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあると判定した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１７に進み、ステップＳ１７にて、バイパスバルブ（バイパス）２１を閉状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ（エキブレ）１４及びエキゾーストスロットルバルブ（エキスロ）１５を開状態とする制御を行う。ステップＳ１７の制御を実施後、リターンに進み、本制御フローを終了して、上級の制御フローに戻る。
【００６３】
一方、ステップＳ１４にて、エンジンの運転状態が低負荷運転状態にあると判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１８に進み、ステップＳ１８にて、バイパスバルブ（バイパス）２１及びエキゾーストスロットルバルブ（エキスロ）１５を開状態とするとともに、エキゾーストブレーキバルブ（エキブレ）１４を閉状態とする制御を行う。ステップＳ１８の制御を実施後、リターンに進み、本制御フローを終了して、上級の制御フローに戻る。
【００６４】
以上より、上記の内燃機関の排気ガス浄化システム１を基にした、本発明の内燃機関の排気ガス浄化方法は、内燃機関の排気通路１１に、上流側より順に、開閉装置１４、酸化触媒装置１２、微粒子捕集装置１３を備え、開閉装置１４及び酸化触媒装置１２をバイパスするバイパス通路２０を排気通路１１に備えるとともに、バイパス通路２０にバイパスバルブ２１を備えて構成される内燃機関の排気ガス浄化方法において、内燃機関が高負荷運転状態または中負荷運転状態にあるときは、バイパスバルブ２１を閉状態とするとともに、開閉装置１４を開状態として、排気ガスＧを酸化触媒装置１２に通過させ、内燃機関が低負荷運転状態にあるときは、バイパスバルブ２１を開状態とするとともに、開閉装置１４を閉状態として、排気ガスＧをバイパス通路２０に通過させて、酸化触媒装置１２に通過させないことを特徴とする方法である。
【００６５】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、排気ブレーキを作動させるときは、内燃機関の運転状態に依らずに、開閉装置１４及びバイパスバルブ２１をともに閉状態とすることを特徴とする方法である。
【００６６】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行うときは、バイパスバルブ２１を閉状態とするとともに、開閉装置１４を開状態とする制御を行うことを特徴とする方法である。
【００６７】
また、上記の内燃機関の排気ガス浄化方法において、微粒子捕集装置１３より下流側の排気通路１１に第２の開閉装置１５を備えるとともに、内燃機関がアイドル運転状態のときで、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行うときは、バイパスバルブ２１及び第２の開閉装置１５を閉状態とするとともに、開閉装置１４を開状態とすることを特徴とする方法である。
【００６８】
上記の構成の内燃機関の排気ガス浄化システム１、内燃機関、及び内燃機関の排気ガス浄化方法によれば、酸化触媒装置１２の前面への炭化水素及び煤の吸着を減少して、酸化触媒装置１２の前面への煤層の形成を抑制することができる。その結果、この煤層の形成に起因する、内燃機関や排気通路１１に設けた各種装置の故障または機能低下等を防止することができる。
【００６９】
また、従来技術の構成に、バイパス通路２０とバイパスバルブ２１を追加設置するのみで、本発明の実施に必要な構成とすることができるので、比較的低コスト（安価）で行うことができる。
【００７０】
なお、この内燃機関や排気通路１１に設けた各種装置の故障または機能低下等とは、具体的には、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御の制御精度の低下、酸化触媒装置１２の酸化機能の低下、ターボチャージャーシステムやエンジンの故障等である。
【００７１】
また、下流側の微粒子捕集装置１３の前面に炭化水素及び煤が付着して煤層を形成しても、この形成された煤層は、微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御時に燃焼除去することができる。言い換えれば、通常の強制ＰＭ再生制御により容易に回復を図ることができる。
【００７２】
また、微粒子捕集装置１３には差圧検出センサー３０が通常設けられるので、この差圧検出センサー３０により検出した微粒子捕集装置１３の前後差圧に基づいて、微粒子捕集装置１３の前面への煤層の形成状況を判定することができ、この形成状況を考慮して微粒子捕集装置１３の強制ＰＭ再生制御を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１、１Ｘ  内燃機関の排気ガス浄化システム
１１  排気通路
１２  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
１３  微粒子捕集装置（ＣＳＦ）
１４  エキゾーストブレーキバルブ（開閉装置）
１５  エキゾーストスロットルバルブ（第２の開閉装置）
２０  バイパス通路
２１  バイパスバルブ
３０  差圧検出センサー
４０  制御装置
Ｇ  エンジンの排気ガス
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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