内燃機関の排ガス処理装置
【課題】排ガス中のＮＯｘの低減効果を確保しながら、ＥＧＲガス中の未燃燃料のタール化を抑制することができ、それにより、ＥＧＲ装置の機能低下を抑制することができる内燃機関の排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】１番および２番気筒＃１、＃２に接続され、これらの気筒＃１、＃２から排出された排ガスが流入する第１マニホールド８Ａと、３番および４番気筒＃３、＃４に接続され、これらの気筒＃３、＃４から排出された排ガスが流入するとともに、接続通路９を介して第１マニホールド８Ａに接続された第２マニホールド８Ｂと、接続通路９に設けられ、流入する排ガス中の未燃燃料を浄化する未燃燃料浄化触媒１０と、第２マニホールド８Ａと吸気マニホールド６に接続され、排ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるためのＥＧＲ通路３２と、を備えている。
【解決手段】１番および２番気筒＃１、＃２に接続され、これらの気筒＃１、＃２から排出された排ガスが流入する第１マニホールド８Ａと、３番および４番気筒＃３、＃４に接続され、これらの気筒＃３、＃４から排出された排ガスが流入するとともに、接続通路９を介して第１マニホールド８Ａに接続された第２マニホールド８Ｂと、接続通路９に設けられ、流入する排ガス中の未燃燃料を浄化する未燃燃料浄化触媒１０と、第２マニホールド８Ａと吸気マニホールド６に接続され、排ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させるためのＥＧＲ通路３２と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒から排出された排ガスを処理する内燃機関の排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用のディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）などには、排ガス中のＮＯｘを低減したり、浄化したりするために、ＥＧＲ装置やＮＯｘ浄化触媒などが設けられている。ＥＧＲ装置は、エンジンの排気系と吸気系を接続するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の途中に設けられ、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲバルブなどを備えている。このＥＧＲ装置は、エンジンの気筒から排出された排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させることにより、気筒内の燃焼を緩慢にすることで燃焼温度を低下させ、それにより、ＮＯｘの発生量を低減する。ただしこの場合、ＥＧＲガスの分、吸入空気量が少なくなるため、煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）の発生量が多くなる。
【０００３】
一方、ＮＯｘ浄化触媒は、排ガスを外部に排出する排気管の途中に設けられており、排ガス中のＮＯｘを吸着するとともに、吸着したＮＯｘを還元することによって、ＮＯｘを浄化する。このようなＮＯｘ浄化触媒によるＮＯｘの還元を促進するために、還元剤としての燃料をＮＯｘ浄化触媒に供給する技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１では、エンジンの各気筒の１燃焼サイクルにおいて、燃料を分割して噴射しており、具体的には、エンジンの出力を得るためのメイン噴射の後、膨張行程中または排気行程中にポスト噴射を実行する。これにより、排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御することによって、ＮＯｘ浄化触媒に吸着されていたＮＯｘを、燃料中のＨＣ成分によって還元する。このようなポスト噴射を実行する場合、ポスト噴射による燃料、すなわち未燃燃料が排ガスに含まれるので、前述したＥＧＲ装置を備えたエンジンでは、ＥＧＲガスを吸気系へ還流させる際に、それに含まれる未燃燃料がＥＧＲ通路に流入する。この場合、ＥＧＲ装置のＥＧＲクーラやＥＧＲバルブなどの温度が比較的低いと、未燃燃料がそれらに付着し、特に、その未燃燃料がＥＧＲガス中のＰＭと結合すると、粘性が非常に高いタール状になり、その結果、ＥＧＲ装置の機能低下や故障の原因になる。
【０００５】
このような問題を解決するための技術が、例えば特許文献２に開示されている。この特許文献２では、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブの上流側に、ＥＧＲ浄化触媒が設けられている。このＥＧＲ浄化触媒は、ＥＧＲ通路に流入したＥＧＲガス中の未燃燃料を燃焼によって除去し、それにより、ＥＧＲ通路に流入した未燃燃料のタール化を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８８０３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２では、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、すべての気筒から排出されたものであるので、浄化すべきＥＧＲガス自体の量が多く、それに含まれる未燃燃料も多くなり、そのため、ＥＧＲガス中の未燃燃料を十分に除去するためには、容量が比較的大きいＥＧＲ浄化触媒が必要になる。このような大容量のＥＧＲ浄化触媒を備えたエンジンを車両に搭載する場合、エンジンのレイアウトの自由度が低くなってしまう。もちろん、ＥＧＲ浄化触媒の容量を小さくすれば、エンジンのレイアウトの自由度を高めることが可能である。しかし、この場合には、ＥＧＲ浄化触媒を通過するＥＧＲガスの圧力損失が大きくなるために、ＥＧＲガス量が減ってしまい、その結果、ＥＧＲガスを吸気系に還流させることによるＮＯｘの低減効果が損なわれてしまう。また、ＥＧＲ浄化触媒に対し、その触媒性能を向上させることにより、未燃燃料の除去効果を高めることが可能であるものの、この場合には、未燃燃料の燃焼が促進されることによって、ＥＧＲガスの温度が上昇してしまう。その結果、温度の高いＥＧＲガスが還流することで、気筒内の燃焼温度を十分に低下させることができず、やはり、ＮＯｘの低減効果が損なわれてしまう。
【０００８】
さらに、低温環境下でエンジンを始動させた場合などには、タール化した未燃燃料によって、ＥＧＲ浄化触媒が閉塞されるおそれがある。すなわち、低温環境下におけるエンジンの始動直後では、気筒からＥＧＲ浄化触媒までの排ガスが流れる経路上の部品などの温度が低く、それらの部品の熱容量の大きさによっては、排ガスから熱エネルギが奪われることにより、ＥＧＲガスの温度が低下する。この場合、ＥＧＲガス中の未燃燃料が凝縮することによって、活性化前のＥＧＲ浄化触媒の内部においてタール化し、特に、ＥＧＲ浄化触媒の比較的高い圧力損失を有するセルが閉塞されることがある。その結果、ＥＧＲ通路が閉塞されるおそれがある。もちろん、これを回避するために、低温環境下におけるエンジンの始動直後において、ＥＧＲガスの量を低減することが考えられるが、この場合には、適切な量のＥＧＲガスを還流させることができず、ＮＯｘ低減効果が損なわれてしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、排ガス中のＮＯｘの低減効果を確保しながら、ＥＧＲガス中の未燃燃料のタール化を抑制することができ、それにより、ＥＧＲ装置の機能低下を抑制することができる内燃機関の排ガス処理装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、各々が単一または複数の気筒で構成された第１および第２気筒部（実施形態における（以下、本項において同じ）１番〜４番気筒＃１〜＃４）を有する内燃機関３において、第１および第２気筒部から排出された排ガスを処理する内燃機関の排ガス処理装置１であって、第１気筒部（１番および２番気筒＃１、＃２）に接続され、第１気筒部から排出された排ガスが流入する第１排気通路部（第１マニホールド８Ａ）と、第２気筒部（３番および４番気筒＃３、＃４）に接続され、第２気筒部から排出された排ガスが流入するとともに、接続通路９を介して第１排気通路部に接続された第２排気通路部（第２マニホールド８Ｂ）と、接続通路に設けられ、流入する排ガス中の未燃燃料を浄化する未燃燃料浄化触媒１０と、第２排気通路部と内燃機関の吸気系（吸気マニホールド６）に接続され、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ通路（ＥＧＲ管３２）と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第１および第２気筒部には、第１および第２排気通路部がそれぞれ接続されているので、第１気筒部から排出された排ガスは第１排気通路部に、第２気筒部から排出された排ガスは第２排気通路部に流入する。また、第１および第２排気通路部は、接続通路を介して互いに接続され、この接続通路に未燃燃料浄化触媒が設けられており、さらに、第２排気通路部と吸気系にＥＧＲ通路が接続されている。以上により、第１および第２気筒部から排出された排ガスの一部は、ＥＧＲガスとして、次のように吸気系に還流する。すなわち、第１気筒部から排出され、第１排気通路部に流入した排ガスの一部は、未燃燃料浄化触媒を有する接続通路を通って、第２排気通路部に流入し、さらにＥＧＲ通路に流入する。一方、第２気筒部から排出され、第２排気通路部に流入した排ガスの一部は、ＥＧＲ通路に直接、流入する。そして、ＥＧＲ通路に流入した排ガスであるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路を通って吸気系に還流し、第１および第２気筒部に導入される。これにより、各気筒部内の燃焼温度が低下することによって、ＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００１２】
また、第１および第２気筒部から排出された排ガスに未燃燃料が含まれ、その排ガスをＥＧＲガスとして還流させる場合、前述したように、ＥＧＲガス中の未燃燃料のタール化を抑制するために、ＥＧＲ通路に流入する排ガス中の未燃燃料を、できる限り除去することが好ましい。本発明では、第１および第２気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスのうち、第１気筒部から排出された排ガス中の未燃燃料が、未燃燃料浄化触媒によって浄化（除去）される。したがって、第２気筒部から排出される排ガス中の未燃燃料が、ほとんどタール化しない程度に少なければ、第１気筒部から排出される排ガス中に未燃燃料が比較的多く含まれている場合でも、ＥＧＲガス中の未燃燃料を低減でき、ＥＧＲガスが還流する際の未燃燃料のタール化を十分に抑制することができる。それにより、ＥＧＲガスを還流させるための装置（ＥＧＲ装置）の機能低下を抑制することができる。
【００１３】
また、未燃燃料浄化触媒は、第１気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスのみを浄化すればよいので、すべての気筒からのＥＧＲガスを浄化する従来のＥＧＲ浄化触媒に比べて、未燃燃料浄化触媒の容量を小さくすることができる。これにより、未燃燃料浄化触媒のコンパクト化を図ることができ、その結果、そのような未燃燃料浄化触媒を備えた内燃機関のレイアウトの自由度を高めることができる。また、容量の小さい未燃燃料浄化触媒を採用することにより、第１排気通路部から第２排気通路部へ流れる排ガスにおいて、過度の温度上昇を防止でき、それにより、ＥＧＲガスの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、第１気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、未燃燃料浄化触媒を通過する際に、触媒による反応熱によって昇温されるのに対し、第２気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、そのままＥＧＲ通路に流入するので、昇温されることがない。したがって、すべての気筒から排出され、ＥＧＲガスとして還流するすべての排ガスが昇温される従来に比べて、ＥＧＲガスの昇温を抑制することができ、それにより、ＥＧＲガスの還流によるＮＯｘの低減効果を十分に確保することができる。加えて、第１気筒部から排出された排ガスは、未燃燃料浄化触媒を通過する際の触媒自体の抵抗により、第２排気通路部への流入が抑制される。これにより、第１気筒部から排出された排ガスのうち、未燃燃料浄化触媒によって昇温されかつＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスは、第２気筒部から排出された排ガスのうちのＥＧＲガスに比べて少なくなる。その結果、ＥＧＲガス全体の昇温が抑制され、しかも、比較的低い温度のＥＧＲガスでは、その密度が大きいので、より多くのＥＧＲガスを還流させることができ、上述したＮＯｘの低減効果を効果的に得ることができる。
【００１５】
さらに、未燃燃料浄化触媒は、ＥＧＲ浄化触媒をＥＧＲ通路の途中に設けた従来に比べて、燃焼が行われる気筒により近い位置に設けられている。これにより、低温環境下において、内燃機関を始動させた直後であっても、第１気筒部から排出され、未燃燃料浄化触媒を通過する排ガスの温度を比較的高く維持することができる。その結果、その排ガスに未燃燃料が含まれている場合でも、その未燃燃料が未燃燃料浄化触媒においてタール化するのを抑制でき、その触媒が閉塞するのを回避することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、内燃機関は、第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタ（燃料噴射弁４）を、さらに有しており、第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中にインジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７、１１）を、さらに備え、ポスト噴射制御手段は、第２気筒部のポスト噴射量ＱＰＯＳＴを、第１気筒部のポスト噴射量よりも小さくなるように制御することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタが、ポスト噴射制御手段によって制御されることにより、第１および第２気筒部の膨張行程中または排気行程中にポスト噴射が実行される。またこの場合、第２気筒部のポスト噴射量が、第１気筒部のポスト噴射量よりも小さくなるように制御される。これにより、第２気筒部から排出された排ガスには、未燃燃料が非常に少なく、一方、第１気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、未燃燃料浄化触媒を通過することによって浄化されることにより、ポスト噴射による排ガス中の未燃燃料が浄化（除去）される。したがって、上記のようなポスト噴射を実行する場合でも、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料が非常に少ないので、前述した請求項１と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、ポスト噴射制御手段は、第２気筒部に対するポスト噴射を禁止するように制御することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、第２気筒部に対するポスト噴射を禁止するように制御するので、第２気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスには、ポスト噴射による未燃燃料が含まれることがない。これにより、ＥＧＲガスには未燃燃料がほとんど存在しないので、ポスト噴射を実行する場合でも、前述した請求項１の作用、効果をより効果的に得ることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、内燃機関は、第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタを、さらに有しており、第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中にインジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段を、さらに備え、ポスト噴射制御手段は、第２排気通路部とＥＧＲ通路との接続部３２ａからの距離が遠い気筒部ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、前記請求項２と同様、インジェクタがポスト噴射制御手段によって制御されることにより、ポスト噴射が実行される。この場合、第２排気通路部とＥＧＲ通路との接続部からの距離が遠い気筒部ほど、ポスト噴射量がより大きくなるように制御される。具体的には、第２排気通路部が第２気筒部に接続されているので、第２排気通路部とＥＧＲ通路部との接続部からの距離については、第１気筒部が第２気筒部よりも遠い位置に配置されており、したがって、第１気筒部のポスト噴射量が、第２気筒部のそれよりも大きくなるように制御される。逆に言うと、第２気筒部のポスト噴射量が、第１気筒部のそれよりも小さくなるように制御される。したがって、上記の構成によれば、請求項２と同様の作用、効果を得ることができる。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、第１気筒部（第１気筒群＃１＿＃２）は、複数の気筒（１番および２番気筒＃１、＃２）で構成され、ポスト噴射制御手段は、第１気筒部の複数の気筒に対し、接続部からの距離が遠い気筒ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、第１気筒部が複数の気筒（以下、これらの気筒をまとめて適宜、「第１気筒群」という）で構成され、この第１気筒群に対するポスト噴射については、第２排気通路部とＥＧＲ通路との接続部からの距離が遠い気筒ほど、ポスト噴射量がより大きくなるように制御される。その結果、第１気筒群のうち、前記接続部から遠い気筒ほど、排出される排ガスに含まれる未燃燃料がより多くなる。逆に言うと、第１気筒群のうち、前記接続部に近い気筒ほど、排ガスに含まれる未燃燃料がより少なくなる。通常、前記接続部に近い位置に存在する排ガスほど、ＥＧＲガスとして還流しやすく、逆に、前記接続部から遠い位置に存在する排ガスほど、ＥＧＲガスとして還流しにくい。したがって、第１気筒群に対する上記のポスト噴射制御により、未燃燃料が少ない排ガスがＥＧＲガスとして還流しやすく、逆に、未燃燃料が多い排ガスがＥＧＲガスとして還流しにくい。その結果、第１気筒群に対するポスト噴射による未燃燃料が、ＥＧＲガスに含まれるのを大幅に低減することができる。
【００２４】
請求項６に係る発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス処理装置において、第１排気通路部に接続され、第１排気通路部内の排ガスを外部に排出するためのメイン排気通路（排気管７）と、このメイン排気通路に設けられ、排ガスを浄化するとともに、ポスト噴射によって供給された排ガス中の未燃燃料を用いて再生動作が実行される排ガス浄化装置１１と、第１排気通路部内の排ガスの圧力である排気圧を調整するための排気圧調整機構（ターボチャージャ２１）と、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、排気圧を低下させるように排気圧調整機構を制御する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２５）と、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、第１排気通路部にメイン排気通路が接続され、このメイン排気通路に、排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスを浄化するとともに、ポスト噴射によって供給された排ガス中の未燃燃料を用いて再生動作が実行されるように構成されている。また、第１排気通路部内の排ガスの圧力である排気圧を調整するための排気圧調整機構が設けられている。この排気圧調整機構は、制御手段により、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、排気圧を低下させるように制御される。これにより、第１排気通路部内の圧力が第２排気通路部内のそれに比べて低くなり、その結果、第１および第２気筒部から排出された排ガスは、メイン排気通路側に流れやすくなる一方、ＥＧＲ通路側に流れにくくなる。
【００２６】
以上により、ポスト噴射によって排ガスに含まれた未燃燃料を、排ガス浄化装置に適切に供給することができ、それにより、排ガス浄化装置の再生を効率よく行うことができる。また、未燃燃料を含む排ガスが、ＥＧＲ通路側に流れにくいので、ポスト噴射を実行する場合でも、前述した請求項１の作用、効果をより効果的に得ることができる。
【００２７】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、排気圧調整機構は、メイン排気通路に配置されたタービン（タービンブレード２３）を有し、過給圧を変更可能なターボチャージャ２１で構成されており、制御手段は、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、過給圧を低下させるように制御することを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、排気圧調整機構が、過給圧を変更可能なターボチャージャで構成されており、このターボチャージャは、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、過給圧が低下するように制御される。ターボチャージャによって過給圧を低下させる場合、通常、メイン排気通路に配置されたタービンに吹き付けられる排ガスの吹出し口の開度が、より大きくなるように制御される。このように、上記吹出し口の開度が大きくなると、メイン排気通路内の排ガスが流れやすくなるために、メイン排気通路内の排気圧が低下し、それに伴い、メイン排気通路が接続する第１排気通路部内の圧力も低下する。これにより、前記請求項６と同様、第１および第２気筒部から排出された排ガスが、メイン排気通路側に流れやすくなることで、ポスト噴射によって排ガスに含まれた未燃燃料を、排ガス浄化装置に適切に供給することができる。以上のように、ターボチャージャを排気圧調整機構として利用でき、請求項６の作用、効果を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による排ガス処理装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】排ガス処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】ポスト噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図４】ターボチャージャの可変ベーンの開度制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による排ガス処理装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示しており、図２は、排ガス処理装置１の概略構成を示している。図１に示すように、このエンジン３は、例えば車両用のディーゼルエンジンであり、１番〜４番の気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒タイプのものである。また、エンジン３は、気筒＃１〜＃４に対応して、それぞれの燃焼室に臨む燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４を有している。各インジェクタ４による燃料の噴射量および噴射タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。
【００３１】
エンジン３の吸気管５は、吸気マニホールド６（吸気系）を介して、４つの気筒＃１〜＃４に接続されている。吸気マニホールド６は、４つの分岐部６ａを有しており、これらの分岐部６ａが、対応する気筒＃１〜＃４の吸気ポート（図示せず）にそれぞれ接続されている。なお、吸気管５の途中には、インタークーラ５ａが設けられており、このインタークーラ５ａにより、後述するターボチャージャ２１による過給動作によって温度上昇した吸入空気が冷却される。
【００３２】
一方、エンジン３の排気管７（メイン排気通路）は、排気マニホールド８を介して、４つの気筒＃１〜＃４に接続されている。排気マニホールド８は、第１マニホールド８Ａ（第１排気通路部）および第２マニホールド８Ｂ（第２排気通路部）を有している。これらのマニホールド８Ａおよび８Ｂはそれぞれ、２つの分岐部８ａ、８ａを有しており、第１マニホールド８Ａの２つの分岐部８ａ、８ａがそれぞれ、１番および２番気筒＃１、＃２の排気ポート（図示せず）に、第２マニホールド８Ｂの２つの分岐部８ａ、８ａがそれぞれ、３番および４番気筒＃３、＃４の排気ポート（図示せず）に、接続されている。したがって、１番および２番気筒＃１、＃２から排出された排ガスは、第１マニホールド８Ａに流入し、３番および４番気筒＃３および＃４から排出された排ガスは、第２マニホールド８Ｂに流入する。
【００３３】
なお、本実施形態では、１番および２番気筒＃１、＃２が、本発明の第１気筒部に相当し、３番および４番気筒＃３、＃４が、本発明の第２気筒部に相当する。また、１番〜４番気筒＃１〜＃４は、図１の左右方向に互いに並んだ状態で配置されており、気筒番号の小さい気筒ほど、第２マニホールド８Ｂと後述するＥＧＲ管３２との接続部３２ａからの距離が遠くなっている。なお、以下の説明では、本発明の第１気筒部に相当する１番および２番気筒＃１、＃２について、両気筒を特に区別しないときには、これらの気筒＃１、＃２をまとめて適宜、「第１気筒群＃１＿＃２」と称呼するものとする。
【００３４】
また、第１マニホールド８Ａおよび第２マニホールド８Ｂは、接続通路９を介して接続されており、この接続通路９に未燃燃料浄化触媒１０が設けられている。この未燃燃料浄化触媒１０は、表面にゼオライトを担持した金属製のハニカムコアを有する酸化触媒などで構成されている。したがって、第１マニホールド８Ａおよび第２マニホールド８Ｂの一方の排ガスが他方に流れる場合、その排ガスが未燃燃料浄化触媒１０を通過する際に、排ガス中の未燃燃料（ＨＣ成分）が燃焼（酸化反応）によって除去される。
【００３５】
また、第１マニホールド８Ａには、前記排気管７が接続されており、この排気管７の途中に排ガス浄化装置１１が設けられている。この排ガス浄化装置１１は、上流側から順に、酸化触媒１２、フィルタ１３およびＮＯｘ浄化触媒１４を備えている。酸化触媒１２は、前記未燃燃料浄化触媒１０と同様、ゼオライトを担持した金属製のハニカムコアを有している。後述するように、ポスト噴射が実行されることにより、排ガス中に未燃燃料が含まれ、その排ガスが排気管７内を流れ、酸化触媒１２を通過する際に、排ガス中の未燃燃料に含まれるＨＣ成分が酸化される。この酸化反応による反応熱によって、排ガスの温度が高められ、この排ガスで下流側のフィルタ１３が昇温される。
【００３６】
フィルタ１３は、多孔質セラミックなどで構成されたハニカムコアを有しており、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することにより、ＰＭが外部に排出されるのを低減する。フィルタ１３の温度が所定温度（例えば６００℃）以上のときに、フィルタ１３に堆積したＰＭが燃焼し、それにより、フィルタ１３の捕集能力が回復し、フィルタ１３が再生される。
【００３７】
ＮＯｘ浄化触媒１４は、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、捕捉したＮＯｘを還元することにより、ＮＯｘを浄化する。具体的には、ＮＯｘ浄化触媒１４は、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側であるときには、排ガス中のＮＯｘを捕捉し、逆に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側であるときには、排ガス中のＨＣ成分などを還元剤として、捕捉したＮＯｘを還元する。したがって、後述するように、ポスト噴射が実行されることにより、排ガス中に未燃燃料が含まれ、その未燃燃料のＨＣ成分が還元剤として作用することで、ＮＯｘ浄化触媒１４に捕捉していたＮＯｘが還元される。それにより、ＮＯ浄化触媒１４におけるＮＯｘ捕捉能力が回復し、ＮＯｘ浄化触媒１４が再生される。
【００３８】
また、エンジン３は、ターボチャージャ２１（排気圧調整機構）を備えている。このターボチャージャ２１は、可変容量タイプのものであり、吸気管５に設けられた回転自在のコンプレッサブレード２２と、排気管７の酸化触媒１２よりも上流側に設けられた回転自在のタービンブレード２３（タービン）および回動自在の可変ノズル２４と、両ブレード２２および２３を一体に連結するシャフト２５と、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御され、可変ノズル２４を駆動するノズルアクチュエータ２６などを有している。
【００３９】
ターボチャージャ２１は、排気管７内を流れる排ガスによってタービンブレード２３が回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード２２が回転駆動されることにより、吸気管５内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。また、可変ノズル２４は、複数の可変ベーン２４ａ（２つのみ図示）を有しており、ノズルアクチュエータ２６で可変ノズル２４が回動駆動されることにより、各可変ベーン２４ａの開度が変化し、それに伴い、タービンブレード２３に吹き付けられる排ガスの流量が変化する。
【００４０】
具体的には、可変ベーン２４ａの開度を小さくすると、タービンブレード２３に吹き付けられる排ガスの流量が絞られ、それにより、その排ガスの流速が速くなるとともに圧力が高くなることで、タービンブレード２３の回転速度が上昇し、それに伴い、コンプレッサブレード２２の回転速度も上昇する。これにより、コンプレッサブレード２２による過給圧が上昇する。またこの場合、排ガスの流量が絞られるために、排気管７内の排ガスが流れにくくなり、それにより、排気管７のタービンブレード２３の上流側の排ガスの圧力（以下「排気圧」という）が高くなり、それに伴い、第１マニホールド８Ａ内の排気圧も上昇する。
【００４１】
逆に、可変ベーン２４ａの開度を大きくすると、タービンブレード２３に吹き付けられる排ガスの流速が遅くなるとともに圧力が低くなることで、タービンブレード２３の回転速度が低下し、それに伴い、コンプレッサブレード２２の回転速度も低下する。これにより、コンプレッサブレード２２による過給圧が低減する。またこの場合、可変ベーン２４ａの開度が大きくなるために、排気管７内の排ガスが流れやすくなり、それにより、排気圧が低くなり、それに伴い、第１マニホールド８Ａの排気圧も低下する。
【００４２】
また、エンジン３は、ＥＧＲ装置３１を備えている。このＥＧＲ装置３１は、排気マニホールド８の第２マニホールド８Ｂと吸気マニホールド６に接続されたＥＧＲ管３２（ＥＧＲ通路）と、このＥＧＲ管３２の途中に設けられ、ＥＧＲ管３２内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３３と、ＥＧＲ管３２の下流端部に設けられたＥＧＲバルブ３４などを有している。ＥＧＲバルブ３４は、リニア電磁弁などで構成されており、そのリフト量がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、ＥＧＲガス量を制御する。
【００４３】
また、エンジン３には、クランク角センサ４１および気筒判別センサ４２が設けられている。クランク角センサ４１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト（図示せず）の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。一方、ＴＤＣ信号は、気筒＃１〜＃４の各ピストン（図示せず）が吸気行程開始時の上死点よりも若干、手前の所定クランク角位置にあることを表す信号であり、４気筒のエンジン３では、クランク角１８０°ごとに出力される。
【００４４】
気筒判別センサ４２は、燃料を噴射すべき気筒＃１〜＃４を判別するために、パルス信号であるＣＹＬ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＹＬ信号に基づき、燃料を噴射すべき気筒＃１〜＃４に対応するインジェクタ４を制御する。
【００４５】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４３が接続されている。このアクセル開度センサ４３は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４６】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。このＥＣＵ２は、前述した各種センサ４１〜４３からの検出信号に応じて、ポスト噴射を含むインジェクタ４の燃料噴射制御などを行う。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、本発明のポスト噴射制御手段および制御手段に相当する。
【００４７】
次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行されるポスト噴射の制御処理について説明する。このポスト噴射制御処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。このポスト噴射は、フィルタ１３および／またはＮＯｘ浄化触媒１４を再生するために実行されるものである。具体的には、気筒＃１〜＃４のうちの所定の気筒の燃焼室に対し、メイン噴射後の膨張行程中または排気行程中にインジェクタ４から所定のポスト噴射量ＱＰＯＳＴの燃料を噴射する。これにより、未燃燃料が排ガスに含まれ、その排ガスが、排気マニホールド８の第１マニホールド８Ａを介して、排気管７に流入し、その排気管７内を流れることにより、フィルタ１３およびＮＯｘ浄化触媒１４の前述した再生が行われる。
【００４８】
本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ポスト噴射の実行条件成立フラグＦ＿ＰＯＳＴＯＫが「１」であるか否かを判別する。この実行条件成立フラグＦ＿ＰＯＳＴＯＫは、フィルタ１３および／またはＮＯｘ浄化触媒１４を再生すべきであるときに、「１」にセットされるものである。この判別結果がＮＯのときには、ポスト噴射を実行すべき条件が成立していないので、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ２へ進み、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出する。
【００４９】
このステップ２では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出する。なお、要求トルクは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することなどによって算出される。
【００５０】
次いで、今回のループが第１気筒群＃１＿＃２への燃料噴射であるか否かを判別する（ステップ３）。この判別結果がＮＯで、第１気筒群＃１＿＃２への燃料噴射でないとき、すなわち３番気筒＃３または４番気筒＃４への燃料噴射であるときには、これらの気筒＃３、＃４に対するポスト噴射を禁止するために、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして、値０を設定し（ステップ４）、本処理をそのまま終了する。このように、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴが０に制御されることにより、３番および４番気筒＃３、＃４では、ポスト噴射が実行されない。
【００５１】
一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５へ進み、前記ステップ２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴが、所定のしきい値ＱＲＥＦ以下であるか否かを判別する。なお、このしきい値ＱＲＥＦは、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴの上限値の１／２よりも大きい値に設定されている。ステップ５の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ６に進み、今回のループが、第１気筒群＃１＿＃２のうちの１番気筒＃１への燃料噴射であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、１番気筒＃１への燃料噴射でないときには、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ６の判別結果がＹＥＳのときには、１番気筒＃１において、ポスト噴射を実行し（ステップ７）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、前記ステップ５の判別結果がＮＯのとき、すなわち、ステップ２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴが、しきい値ＱＲＥＦよりも大きいときには、ステップ８に進み、前記ステップ６と同様、今回のループが１番気筒＃１への燃料噴射であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、１番気筒＃１への燃料噴射であるときには、しきい値ＱＲＥＦをポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定し（ステップ９）、前記ステップ７を実行して、本処理を終了する。一方、ステップ８の判別結果がＮＯのとき、すなわち、今回のループが、第１気筒群＃１＿＃２のうちの２番気筒＃２への燃料噴射であるときには、前記ステップ２で算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴからしきい値ＱＲＥＦを減じた値を、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定する（ステップ１０）。そして、２番気筒＃２においてポスト噴射を実行し（ステップ１１）、本処理を終了する。
【００５３】
以上のように、本実施形態の排ガス処理装置１では、ポスト噴射が、第１気筒群＃１＿＃２である１番および２番気筒＃１、＃２のみで実行される。この場合、ステップ２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴがしきい値ＱＲＥＦ以下であるときには、１番気筒＃１のみでポスト噴射が実行される。一方、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴがしきい値ＱＲＥＦよりも大きいときには、１番および２番気筒＃１、＃２でポスト噴射が実行され、この場合、１番気筒＃１において、２番気筒＃２よりもより多く燃料が噴射される。
【００５４】
また、上述したポスト噴射の実行時には、過給圧を低下させるように、ターボチャージャ２１が制御される。具体的には、ターボチャージャ２１の可変ベーン２４ａの開度を、ポスト噴射の実行時以外のときよりも大きくすることによって、過給圧を低下させる。図４は、ポスト噴射の実行時における可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴの制御処理を示している。
【００５５】
同図に示すように、本処理ではまず、ステップ２１において、前述した図３のステップ１と同様、ポスト噴射の実行条件成立フラグＦ＿ＰＯＳＴＯＫが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ポスト噴射が実行されないので、可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴを変更することなく、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ２１の判別結果がＹＥＳのときには、図３のステップ２と同様にして、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出する（ステップ２２）。
【００５６】
次いで、ステップ２３において、可変ベーン２４ａの基本開度ＶＮＴ＿ＢＡＳＥを算出する。このステップ２３では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、基本開度ＶＮＴ＿ＢＡＳＥを算出する。次いで、要求トルク、および前記ステップ２２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰを算出する（ステップ２４）。この補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰを算出するためのマップでは、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴが大きいほど、補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰの値が大きくなるように設定されている。
【００５７】
そして、基本開度ＶＮＴ＿ＢＡＳＥに補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰを加算した値を、ポスト噴射実行時における可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴとして設定し（ステップ２５）、本処理を終了する。これにより、可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴは、開方向に制御され、ポスト噴射の実行時以外のときよりも大きくなる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、第１マニホールド８Ａに流入した排ガスの一部は、未燃燃料浄化触媒１０を有する接続通路９を通って、第２マニホールド８Ｂに流入し、さらにＥＧＲ管３２に流入する。一方、３番および４番気筒＃３、＃４から排出され、第２マニホールド８Ｂに流入した排ガスの一部は、ＥＧＲ管３２に直接、流入する。そして、ＥＧＲ管３２に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３３によって冷却され、吸気マニホールド６に還流し、１番〜４番気筒＃１〜＃４に導入される。それにより、これらの気筒＃１〜＃４内の燃焼温度が低下することによって、ＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００５９】
また、ポスト噴射の制御処理により、第１気筒群＃１＿＃２においてポスト噴射が実行される一方、３番および４番気筒＃３、＃４にはポスト噴射が実行されない。この場合、第１気筒群＃１＿＃２から排出された排ガスには、ポスト噴射による未燃燃料が含まれるものの、この排ガスのうち、ＥＧＲガスとして還流する排ガスの一部は、未燃燃料浄化触媒１０を通過することによって浄化されることにより、その排ガス中の未燃燃料が除去される。一方、３番および４番気筒＃３、＃４から排出された排ガスには、ポスト噴射による未燃燃料が含まれることがない。以上により、ＥＧＲガス中の未燃燃料を大幅に低減できるので、ＥＧＲガスが還流する際の未燃燃料のタール化を十分に抑制することができる。それにより、ＥＧＲ装置３１の機能低下を抑制することができる。
【００６０】
また、未燃燃料浄化触媒１０は、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスのみを浄化すればよいので、すべての気筒からのＥＧＲガスを浄化する従来のＥＧＲ浄化触媒に比べて、未燃燃料浄化触媒１０の容量を小さくすることができる。これにより、未燃燃料浄化触媒１０のコンパクト化を図ることができ、その結果、未燃燃料浄化触媒１０を備えたエンジン３のレイアウトの自由度を高めることができる。また、容量の小さい未燃燃料浄化触媒１０を採用することにより、第１マニホールド８Ａから第２マニホールド８Ｂへ流れる排ガスにおいて、過度の温度上昇を防止でき、それにより、ＥＧＲガスの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、未燃燃料浄化触媒１０を通過する際に、この触媒１０による反応熱によって昇温されるのに対し、３番および４番気筒＃３、＃４から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、そのままＥＧＲ管３２に流入するので、昇温されることがない。したがって、すべての気筒から排出され、ＥＧＲガスとして還流するすべての排ガスが昇温される従来に比べて、ＥＧＲガスの昇温を抑制することができ、それにより、ＥＧＲガスの還流によるＮＯｘの低減効果を十分に確保することができる。加えて、第１気筒群＃１＿＃２から排出された排ガスは、未燃燃料浄化触媒１０を通過する際の触媒１０自体の抵抗により、第２マニホールド８Ｂへの流入が抑制される。これにより、第１気筒群＃１＿＃２から排出された排ガスのうち、未燃燃料浄化触媒１０によって昇温されかつＥＧＲ管３２に流入するＥＧＲガスは、３番および４番気筒＃３、＃４から排出された排ガスのうちのＥＧＲガスに比べて少なくなる。その結果、ＥＧＲガス全体の昇温が抑制され、しかも、比較的低い温度のＥＧＲガスでは、その密度が大きいので、より多くのＥＧＲガスを還流させることができ、上述したＮＯｘの低減効果を効果的に得ることができる。
【００６２】
さらに、未燃燃料浄化触媒１０は、ＥＧＲ浄化触媒をＥＧＲ通路の途中に設けた従来に比べて、燃焼が行われる気筒＃１〜＃４により近い位置に設けられている。これにより、低温環境下において、エンジン３を始動させた直後であっても、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、未燃燃料浄化触媒１０を通過する排ガスの温度を比較的高く維持することができる。その結果、その排ガス中の未燃燃料が未燃燃料浄化触媒１０においてタール化するのを抑制でき、その触媒１０が閉塞するのを回避することができる。
【００６３】
また、１番気筒＃１は、第２マニホールド８ＢとＥＧＲ管３２との接続部３２ａからの距離や、未燃燃料浄化触媒１０からの距離が、２番気筒＃２に比べて遠いので、１番気筒＃１から排出された排ガスは、２番気筒＃２から排出された排ガスに比べて、ＥＧＲガスとして還流しにくい。また、第１気筒群＃１＿＃２におけるポスト噴射では、１番気筒＃１のポスト噴射量ＱＰＯＳＴが、２番気筒＃２のそれよりも大きくなるように制御される。以上により、第１気筒群＃１＿＃２におけるポスト噴射による未燃燃料が、ＥＧＲガスに含まれるのを大幅に低減することができる。
【００６４】
また、ターボチャージャ２１は、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、過給圧が低下するように制御される。この場合、ターボチャージャ２１の可変ベーン２４ａの開度が、ポスト噴射の実行時以外のときよりも大きくなるように制御されるので、排気管７内のタービンブレード２３の上流側の排気圧が低下し、それに伴い、第１マニホールド８Ａ内の排気圧も低下する。これにより、１番〜４番気筒＃１〜＃４から排出された排ガスは、排気管７側に流れやすくなる一方、ＥＧＲ管３２側に流れにくくなる。以上により、ポスト噴射によって排ガスに含まれた未燃燃料を、排ガス浄化装置１１に適切に供給することができ、それにより、排ガス浄化装置１１の再生を効率よく行うことができる。
【００６５】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。実施形態では、本発明の排気圧調整機構として、可変容量タイプのターボチャージャ２１を採用したが、例えば、定容量タイプのターボチャージャとともにウェイストゲートバルブを採用してもよい。この場合、ポスト噴射の実行時に、ウェイストゲートバルブを開放するように制御することにより、過給圧および排気圧が低下するので、前記可変ベーン２４ａの開度を大きくした場合と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、本発明の排気圧調整機構として、排気管７内を流れる排ガスの流量を調整可能な可変流量サイレンサーを利用することも可能である。一般に、可変流量サイレンサーは、エンジン３の高負荷（高回転）時における高出力と、低負荷（低回転）時における排気音の低減とを両立するために、高負荷時と低負荷時において排気通路が切替え可能であり、具体的には、高負荷時用の排気通路は、排ガスの圧力損失を低減し、排ガスを流れやすくするように構成されている。したがって、ポスト噴射の実行時に、高負荷時用の排気通路に切り替えることにより、排気圧が低下し、前記可変ベーン２４ａの開度を大きくした場合と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
さらに、実施形態では、排ガス浄化装置１１のフィルタ１３およびＮＯｘ浄化触媒１４を再生させるために、ポスト噴射を実行しているが、排ガス浄化用の酸化型の他の触媒が排気管７に設けられる場合に、その触媒の浄化性能をより向上させるべく、触媒温度を上昇させるためにポスト噴射を実行してもよい。
【００６８】
また、実施形態では、ポスト噴射の制御処理において、３番気筒＃３または４番気筒＃４への燃料噴射時に、これらの気筒＃３、＃４に対するポスト噴射を禁止するために、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを値０に設定したが（図３のステップ４）、本発明のポスト噴射の禁止制御はこれに限定されるものではなく、例えば、ステップ４を実行せずに、ポスト噴射の制御処理をそのまま終了したり、３番気筒＃３または４番気筒＃４への燃料噴射時に、ポスト噴射の制御処理自体を実行しないようにしたりしてもよい。
【００６９】
また、実施形態では、本発明を車両用のディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガソリンエンジンにはもちろん、他の用途のエンジン、例えばクランク軸を鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進機用エンジンなどにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 排ガス処理装置
２ ＥＣＵ（ポスト噴射制御手段、制御手段）
３ 内燃機関
４ 燃料噴射弁（インジェクタ）
５ 吸気管
６ 吸気マニホールド（吸気系）
７ 排気管（メイン排気通路）
８ 排気マニホールド
８Ａ 第１マニホールド（第１排気通路部）
８Ｂ 第２マニホールド（第２排気通路部）
９ 接続通路
１０ 未燃燃料浄化触媒
１１ 排ガス浄化装置
２１ ターボチャージャ（排気圧調整機構）
２３ タービンブレード（タービン）
２４ 可変ノズル
２４ａ 可変ベーン
３１ ＥＧＲ装置
３２ ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）
３２ａ 接続部
３３ ＥＧＲクーラ
３４ ＥＧＲバルブ
＃１ １番気筒（第１気筒部）
＃２ ２番気筒（第１気筒部）
＃３ ３番気筒（第２気筒部）
＃４ ４番気筒（第２気筒部）
ＱＰＯＳＴ ポスト噴射量
ＱＲＥＦ しきい値
ＶＮＴ＿ＢＡＳＥ 可変ベーンの基本開度
ＶＮＴ＿ＭＡＰ 可変ベーンの補正開度
ＶＮＴ 可変ベーンの開度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒から排出された排ガスを処理する内燃機関の排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用のディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）などには、排ガス中のＮＯｘを低減したり、浄化したりするために、ＥＧＲ装置やＮＯｘ浄化触媒などが設けられている。ＥＧＲ装置は、エンジンの排気系と吸気系を接続するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の途中に設けられ、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲガス量を調整するためのＥＧＲバルブなどを備えている。このＥＧＲ装置は、エンジンの気筒から排出された排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させることにより、気筒内の燃焼を緩慢にすることで燃焼温度を低下させ、それにより、ＮＯｘの発生量を低減する。ただしこの場合、ＥＧＲガスの分、吸入空気量が少なくなるため、煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）の発生量が多くなる。
【０００３】
一方、ＮＯｘ浄化触媒は、排ガスを外部に排出する排気管の途中に設けられており、排ガス中のＮＯｘを吸着するとともに、吸着したＮＯｘを還元することによって、ＮＯｘを浄化する。このようなＮＯｘ浄化触媒によるＮＯｘの還元を促進するために、還元剤としての燃料をＮＯｘ浄化触媒に供給する技術が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１では、エンジンの各気筒の１燃焼サイクルにおいて、燃料を分割して噴射しており、具体的には、エンジンの出力を得るためのメイン噴射の後、膨張行程中または排気行程中にポスト噴射を実行する。これにより、排ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御することによって、ＮＯｘ浄化触媒に吸着されていたＮＯｘを、燃料中のＨＣ成分によって還元する。このようなポスト噴射を実行する場合、ポスト噴射による燃料、すなわち未燃燃料が排ガスに含まれるので、前述したＥＧＲ装置を備えたエンジンでは、ＥＧＲガスを吸気系へ還流させる際に、それに含まれる未燃燃料がＥＧＲ通路に流入する。この場合、ＥＧＲ装置のＥＧＲクーラやＥＧＲバルブなどの温度が比較的低いと、未燃燃料がそれらに付着し、特に、その未燃燃料がＥＧＲガス中のＰＭと結合すると、粘性が非常に高いタール状になり、その結果、ＥＧＲ装置の機能低下や故障の原因になる。
【０００５】
このような問題を解決するための技術が、例えば特許文献２に開示されている。この特許文献２では、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラおよびＥＧＲバルブの上流側に、ＥＧＲ浄化触媒が設けられている。このＥＧＲ浄化触媒は、ＥＧＲ通路に流入したＥＧＲガス中の未燃燃料を燃焼によって除去し、それにより、ＥＧＲ通路に流入した未燃燃料のタール化を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８８０３１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２では、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、すべての気筒から排出されたものであるので、浄化すべきＥＧＲガス自体の量が多く、それに含まれる未燃燃料も多くなり、そのため、ＥＧＲガス中の未燃燃料を十分に除去するためには、容量が比較的大きいＥＧＲ浄化触媒が必要になる。このような大容量のＥＧＲ浄化触媒を備えたエンジンを車両に搭載する場合、エンジンのレイアウトの自由度が低くなってしまう。もちろん、ＥＧＲ浄化触媒の容量を小さくすれば、エンジンのレイアウトの自由度を高めることが可能である。しかし、この場合には、ＥＧＲ浄化触媒を通過するＥＧＲガスの圧力損失が大きくなるために、ＥＧＲガス量が減ってしまい、その結果、ＥＧＲガスを吸気系に還流させることによるＮＯｘの低減効果が損なわれてしまう。また、ＥＧＲ浄化触媒に対し、その触媒性能を向上させることにより、未燃燃料の除去効果を高めることが可能であるものの、この場合には、未燃燃料の燃焼が促進されることによって、ＥＧＲガスの温度が上昇してしまう。その結果、温度の高いＥＧＲガスが還流することで、気筒内の燃焼温度を十分に低下させることができず、やはり、ＮＯｘの低減効果が損なわれてしまう。
【０００８】
さらに、低温環境下でエンジンを始動させた場合などには、タール化した未燃燃料によって、ＥＧＲ浄化触媒が閉塞されるおそれがある。すなわち、低温環境下におけるエンジンの始動直後では、気筒からＥＧＲ浄化触媒までの排ガスが流れる経路上の部品などの温度が低く、それらの部品の熱容量の大きさによっては、排ガスから熱エネルギが奪われることにより、ＥＧＲガスの温度が低下する。この場合、ＥＧＲガス中の未燃燃料が凝縮することによって、活性化前のＥＧＲ浄化触媒の内部においてタール化し、特に、ＥＧＲ浄化触媒の比較的高い圧力損失を有するセルが閉塞されることがある。その結果、ＥＧＲ通路が閉塞されるおそれがある。もちろん、これを回避するために、低温環境下におけるエンジンの始動直後において、ＥＧＲガスの量を低減することが考えられるが、この場合には、適切な量のＥＧＲガスを還流させることができず、ＮＯｘ低減効果が損なわれてしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、排ガス中のＮＯｘの低減効果を確保しながら、ＥＧＲガス中の未燃燃料のタール化を抑制することができ、それにより、ＥＧＲ装置の機能低下を抑制することができる内燃機関の排ガス処理装置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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、各々が単一または複数の気筒で構成された第１および第２気筒部（実施形態における（以下、本項において同じ）１番〜４番気筒＃１〜＃４）を有する内燃機関３において、第１および第２気筒部から排出された排ガスを処理する内燃機関の排ガス処理装置１であって、第１気筒部（１番および２番気筒＃１、＃２）に接続され、第１気筒部から排出された排ガスが流入する第１排気通路部（第１マニホールド８Ａ）と、第２気筒部（３番および４番気筒＃３、＃４）に接続され、第２気筒部から排出された排ガスが流入するとともに、接続通路９を介して第１排気通路部に接続された第２排気通路部（第２マニホールド８Ｂ）と、接続通路に設けられ、流入する排ガス中の未燃燃料を浄化する未燃燃料浄化触媒１０と、第２排気通路部と内燃機関の吸気系（吸気マニホールド６）に接続され、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ通路（ＥＧＲ管３２）と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第１および第２気筒部には、第１および第２排気通路部がそれぞれ接続されているので、第１気筒部から排出された排ガスは第１排気通路部に、第２気筒部から排出された排ガスは第２排気通路部に流入する。また、第１および第２排気通路部は、接続通路を介して互いに接続され、この接続通路に未燃燃料浄化触媒が設けられており、さらに、第２排気通路部と吸気系にＥＧＲ通路が接続されている。以上により、第１および第２気筒部から排出された排ガスの一部は、ＥＧＲガスとして、次のように吸気系に還流する。すなわち、第１気筒部から排出され、第１排気通路部に流入した排ガスの一部は、未燃燃料浄化触媒を有する接続通路を通って、第２排気通路部に流入し、さらにＥＧＲ通路に流入する。一方、第２気筒部から排出され、第２排気通路部に流入した排ガスの一部は、ＥＧＲ通路に直接、流入する。そして、ＥＧＲ通路に流入した排ガスであるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路を通って吸気系に還流し、第１および第２気筒部に導入される。これにより、各気筒部内の燃焼温度が低下することによって、ＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００１２】
また、第１および第２気筒部から排出された排ガスに未燃燃料が含まれ、その排ガスをＥＧＲガスとして還流させる場合、前述したように、ＥＧＲガス中の未燃燃料のタール化を抑制するために、ＥＧＲ通路に流入する排ガス中の未燃燃料を、できる限り除去することが好ましい。本発明では、第１および第２気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスのうち、第１気筒部から排出された排ガス中の未燃燃料が、未燃燃料浄化触媒によって浄化（除去）される。したがって、第２気筒部から排出される排ガス中の未燃燃料が、ほとんどタール化しない程度に少なければ、第１気筒部から排出される排ガス中に未燃燃料が比較的多く含まれている場合でも、ＥＧＲガス中の未燃燃料を低減でき、ＥＧＲガスが還流する際の未燃燃料のタール化を十分に抑制することができる。それにより、ＥＧＲガスを還流させるための装置（ＥＧＲ装置）の機能低下を抑制することができる。
【００１３】
また、未燃燃料浄化触媒は、第１気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスのみを浄化すればよいので、すべての気筒からのＥＧＲガスを浄化する従来のＥＧＲ浄化触媒に比べて、未燃燃料浄化触媒の容量を小さくすることができる。これにより、未燃燃料浄化触媒のコンパクト化を図ることができ、その結果、そのような未燃燃料浄化触媒を備えた内燃機関のレイアウトの自由度を高めることができる。また、容量の小さい未燃燃料浄化触媒を採用することにより、第１排気通路部から第２排気通路部へ流れる排ガスにおいて、過度の温度上昇を防止でき、それにより、ＥＧＲガスの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、第１気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、未燃燃料浄化触媒を通過する際に、触媒による反応熱によって昇温されるのに対し、第２気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、そのままＥＧＲ通路に流入するので、昇温されることがない。したがって、すべての気筒から排出され、ＥＧＲガスとして還流するすべての排ガスが昇温される従来に比べて、ＥＧＲガスの昇温を抑制することができ、それにより、ＥＧＲガスの還流によるＮＯｘの低減効果を十分に確保することができる。加えて、第１気筒部から排出された排ガスは、未燃燃料浄化触媒を通過する際の触媒自体の抵抗により、第２排気通路部への流入が抑制される。これにより、第１気筒部から排出された排ガスのうち、未燃燃料浄化触媒によって昇温されかつＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスは、第２気筒部から排出された排ガスのうちのＥＧＲガスに比べて少なくなる。その結果、ＥＧＲガス全体の昇温が抑制され、しかも、比較的低い温度のＥＧＲガスでは、その密度が大きいので、より多くのＥＧＲガスを還流させることができ、上述したＮＯｘの低減効果を効果的に得ることができる。
【００１５】
さらに、未燃燃料浄化触媒は、ＥＧＲ浄化触媒をＥＧＲ通路の途中に設けた従来に比べて、燃焼が行われる気筒により近い位置に設けられている。これにより、低温環境下において、内燃機関を始動させた直後であっても、第１気筒部から排出され、未燃燃料浄化触媒を通過する排ガスの温度を比較的高く維持することができる。その結果、その排ガスに未燃燃料が含まれている場合でも、その未燃燃料が未燃燃料浄化触媒においてタール化するのを抑制でき、その触媒が閉塞するのを回避することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、内燃機関は、第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタ（燃料噴射弁４）を、さらに有しており、第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中にインジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段（ＥＣＵ２、ステップ７、１１）を、さらに備え、ポスト噴射制御手段は、第２気筒部のポスト噴射量ＱＰＯＳＴを、第１気筒部のポスト噴射量よりも小さくなるように制御することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタが、ポスト噴射制御手段によって制御されることにより、第１および第２気筒部の膨張行程中または排気行程中にポスト噴射が実行される。またこの場合、第２気筒部のポスト噴射量が、第１気筒部のポスト噴射量よりも小さくなるように制御される。これにより、第２気筒部から排出された排ガスには、未燃燃料が非常に少なく、一方、第１気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、未燃燃料浄化触媒を通過することによって浄化されることにより、ポスト噴射による排ガス中の未燃燃料が浄化（除去）される。したがって、上記のようなポスト噴射を実行する場合でも、ＥＧＲガスに含まれる未燃燃料が非常に少ないので、前述した請求項１と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、ポスト噴射制御手段は、第２気筒部に対するポスト噴射を禁止するように制御することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、第２気筒部に対するポスト噴射を禁止するように制御するので、第２気筒部から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスには、ポスト噴射による未燃燃料が含まれることがない。これにより、ＥＧＲガスには未燃燃料がほとんど存在しないので、ポスト噴射を実行する場合でも、前述した請求項１の作用、効果をより効果的に得ることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、内燃機関は、第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタを、さらに有しており、第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中にインジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段を、さらに備え、ポスト噴射制御手段は、第２排気通路部とＥＧＲ通路との接続部３２ａからの距離が遠い気筒部ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、前記請求項２と同様、インジェクタがポスト噴射制御手段によって制御されることにより、ポスト噴射が実行される。この場合、第２排気通路部とＥＧＲ通路との接続部からの距離が遠い気筒部ほど、ポスト噴射量がより大きくなるように制御される。具体的には、第２排気通路部が第２気筒部に接続されているので、第２排気通路部とＥＧＲ通路部との接続部からの距離については、第１気筒部が第２気筒部よりも遠い位置に配置されており、したがって、第１気筒部のポスト噴射量が、第２気筒部のそれよりも大きくなるように制御される。逆に言うと、第２気筒部のポスト噴射量が、第１気筒部のそれよりも小さくなるように制御される。したがって、上記の構成によれば、請求項２と同様の作用、効果を得ることができる。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、第１気筒部（第１気筒群＃１＿＃２）は、複数の気筒（１番および２番気筒＃１、＃２）で構成され、ポスト噴射制御手段は、第１気筒部の複数の気筒に対し、接続部からの距離が遠い気筒ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、第１気筒部が複数の気筒（以下、これらの気筒をまとめて適宜、「第１気筒群」という）で構成され、この第１気筒群に対するポスト噴射については、第２排気通路部とＥＧＲ通路との接続部からの距離が遠い気筒ほど、ポスト噴射量がより大きくなるように制御される。その結果、第１気筒群のうち、前記接続部から遠い気筒ほど、排出される排ガスに含まれる未燃燃料がより多くなる。逆に言うと、第１気筒群のうち、前記接続部に近い気筒ほど、排ガスに含まれる未燃燃料がより少なくなる。通常、前記接続部に近い位置に存在する排ガスほど、ＥＧＲガスとして還流しやすく、逆に、前記接続部から遠い位置に存在する排ガスほど、ＥＧＲガスとして還流しにくい。したがって、第１気筒群に対する上記のポスト噴射制御により、未燃燃料が少ない排ガスがＥＧＲガスとして還流しやすく、逆に、未燃燃料が多い排ガスがＥＧＲガスとして還流しにくい。その結果、第１気筒群に対するポスト噴射による未燃燃料が、ＥＧＲガスに含まれるのを大幅に低減することができる。
【００２４】
請求項６に係る発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス処理装置において、第１排気通路部に接続され、第１排気通路部内の排ガスを外部に排出するためのメイン排気通路（排気管７）と、このメイン排気通路に設けられ、排ガスを浄化するとともに、ポスト噴射によって供給された排ガス中の未燃燃料を用いて再生動作が実行される排ガス浄化装置１１と、第１排気通路部内の排ガスの圧力である排気圧を調整するための排気圧調整機構（ターボチャージャ２１）と、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、排気圧を低下させるように排気圧調整機構を制御する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ２５）と、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、第１排気通路部にメイン排気通路が接続され、このメイン排気通路に、排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスを浄化するとともに、ポスト噴射によって供給された排ガス中の未燃燃料を用いて再生動作が実行されるように構成されている。また、第１排気通路部内の排ガスの圧力である排気圧を調整するための排気圧調整機構が設けられている。この排気圧調整機構は、制御手段により、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、排気圧を低下させるように制御される。これにより、第１排気通路部内の圧力が第２排気通路部内のそれに比べて低くなり、その結果、第１および第２気筒部から排出された排ガスは、メイン排気通路側に流れやすくなる一方、ＥＧＲ通路側に流れにくくなる。
【００２６】
以上により、ポスト噴射によって排ガスに含まれた未燃燃料を、排ガス浄化装置に適切に供給することができ、それにより、排ガス浄化装置の再生を効率よく行うことができる。また、未燃燃料を含む排ガスが、ＥＧＲ通路側に流れにくいので、ポスト噴射を実行する場合でも、前述した請求項１の作用、効果をより効果的に得ることができる。
【００２７】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の内燃機関の排ガス処理装置において、排気圧調整機構は、メイン排気通路に配置されたタービン（タービンブレード２３）を有し、過給圧を変更可能なターボチャージャ２１で構成されており、制御手段は、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、過給圧を低下させるように制御することを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、排気圧調整機構が、過給圧を変更可能なターボチャージャで構成されており、このターボチャージャは、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、過給圧が低下するように制御される。ターボチャージャによって過給圧を低下させる場合、通常、メイン排気通路に配置されたタービンに吹き付けられる排ガスの吹出し口の開度が、より大きくなるように制御される。このように、上記吹出し口の開度が大きくなると、メイン排気通路内の排ガスが流れやすくなるために、メイン排気通路内の排気圧が低下し、それに伴い、メイン排気通路が接続する第１排気通路部内の圧力も低下する。これにより、前記請求項６と同様、第１および第２気筒部から排出された排ガスが、メイン排気通路側に流れやすくなることで、ポスト噴射によって排ガスに含まれた未燃燃料を、排ガス浄化装置に適切に供給することができる。以上のように、ターボチャージャを排気圧調整機構として利用でき、請求項６の作用、効果を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による排ガス処理装置を適用した内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】排ガス処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】ポスト噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図４】ターボチャージャの可変ベーンの開度制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による排ガス処理装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を示しており、図２は、排ガス処理装置１の概略構成を示している。図１に示すように、このエンジン３は、例えば車両用のディーゼルエンジンであり、１番〜４番の気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒タイプのものである。また、エンジン３は、気筒＃１〜＃４に対応して、それぞれの燃焼室に臨む燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４を有している。各インジェクタ４による燃料の噴射量および噴射タイミングは、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。
【００３１】
エンジン３の吸気管５は、吸気マニホールド６（吸気系）を介して、４つの気筒＃１〜＃４に接続されている。吸気マニホールド６は、４つの分岐部６ａを有しており、これらの分岐部６ａが、対応する気筒＃１〜＃４の吸気ポート（図示せず）にそれぞれ接続されている。なお、吸気管５の途中には、インタークーラ５ａが設けられており、このインタークーラ５ａにより、後述するターボチャージャ２１による過給動作によって温度上昇した吸入空気が冷却される。
【００３２】
一方、エンジン３の排気管７（メイン排気通路）は、排気マニホールド８を介して、４つの気筒＃１〜＃４に接続されている。排気マニホールド８は、第１マニホールド８Ａ（第１排気通路部）および第２マニホールド８Ｂ（第２排気通路部）を有している。これらのマニホールド８Ａおよび８Ｂはそれぞれ、２つの分岐部８ａ、８ａを有しており、第１マニホールド８Ａの２つの分岐部８ａ、８ａがそれぞれ、１番および２番気筒＃１、＃２の排気ポート（図示せず）に、第２マニホールド８Ｂの２つの分岐部８ａ、８ａがそれぞれ、３番および４番気筒＃３、＃４の排気ポート（図示せず）に、接続されている。したがって、１番および２番気筒＃１、＃２から排出された排ガスは、第１マニホールド８Ａに流入し、３番および４番気筒＃３および＃４から排出された排ガスは、第２マニホールド８Ｂに流入する。
【００３３】
なお、本実施形態では、１番および２番気筒＃１、＃２が、本発明の第１気筒部に相当し、３番および４番気筒＃３、＃４が、本発明の第２気筒部に相当する。また、１番〜４番気筒＃１〜＃４は、図１の左右方向に互いに並んだ状態で配置されており、気筒番号の小さい気筒ほど、第２マニホールド８Ｂと後述するＥＧＲ管３２との接続部３２ａからの距離が遠くなっている。なお、以下の説明では、本発明の第１気筒部に相当する１番および２番気筒＃１、＃２について、両気筒を特に区別しないときには、これらの気筒＃１、＃２をまとめて適宜、「第１気筒群＃１＿＃２」と称呼するものとする。
【００３４】
また、第１マニホールド８Ａおよび第２マニホールド８Ｂは、接続通路９を介して接続されており、この接続通路９に未燃燃料浄化触媒１０が設けられている。この未燃燃料浄化触媒１０は、表面にゼオライトを担持した金属製のハニカムコアを有する酸化触媒などで構成されている。したがって、第１マニホールド８Ａおよび第２マニホールド８Ｂの一方の排ガスが他方に流れる場合、その排ガスが未燃燃料浄化触媒１０を通過する際に、排ガス中の未燃燃料（ＨＣ成分）が燃焼（酸化反応）によって除去される。
【００３５】
また、第１マニホールド８Ａには、前記排気管７が接続されており、この排気管７の途中に排ガス浄化装置１１が設けられている。この排ガス浄化装置１１は、上流側から順に、酸化触媒１２、フィルタ１３およびＮＯｘ浄化触媒１４を備えている。酸化触媒１２は、前記未燃燃料浄化触媒１０と同様、ゼオライトを担持した金属製のハニカムコアを有している。後述するように、ポスト噴射が実行されることにより、排ガス中に未燃燃料が含まれ、その排ガスが排気管７内を流れ、酸化触媒１２を通過する際に、排ガス中の未燃燃料に含まれるＨＣ成分が酸化される。この酸化反応による反応熱によって、排ガスの温度が高められ、この排ガスで下流側のフィルタ１３が昇温される。
【００３６】
フィルタ１３は、多孔質セラミックなどで構成されたハニカムコアを有しており、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することにより、ＰＭが外部に排出されるのを低減する。フィルタ１３の温度が所定温度（例えば６００℃）以上のときに、フィルタ１３に堆積したＰＭが燃焼し、それにより、フィルタ１３の捕集能力が回復し、フィルタ１３が再生される。
【００３７】
ＮＯｘ浄化触媒１４は、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、捕捉したＮＯｘを還元することにより、ＮＯｘを浄化する。具体的には、ＮＯｘ浄化触媒１４は、排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側であるときには、排ガス中のＮＯｘを捕捉し、逆に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側であるときには、排ガス中のＨＣ成分などを還元剤として、捕捉したＮＯｘを還元する。したがって、後述するように、ポスト噴射が実行されることにより、排ガス中に未燃燃料が含まれ、その未燃燃料のＨＣ成分が還元剤として作用することで、ＮＯｘ浄化触媒１４に捕捉していたＮＯｘが還元される。それにより、ＮＯ浄化触媒１４におけるＮＯｘ捕捉能力が回復し、ＮＯｘ浄化触媒１４が再生される。
【００３８】
また、エンジン３は、ターボチャージャ２１（排気圧調整機構）を備えている。このターボチャージャ２１は、可変容量タイプのものであり、吸気管５に設けられた回転自在のコンプレッサブレード２２と、排気管７の酸化触媒１２よりも上流側に設けられた回転自在のタービンブレード２３（タービン）および回動自在の可変ノズル２４と、両ブレード２２および２３を一体に連結するシャフト２５と、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御され、可変ノズル２４を駆動するノズルアクチュエータ２６などを有している。
【００３９】
ターボチャージャ２１は、排気管７内を流れる排ガスによってタービンブレード２３が回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード２２が回転駆動されることにより、吸気管５内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。また、可変ノズル２４は、複数の可変ベーン２４ａ（２つのみ図示）を有しており、ノズルアクチュエータ２６で可変ノズル２４が回動駆動されることにより、各可変ベーン２４ａの開度が変化し、それに伴い、タービンブレード２３に吹き付けられる排ガスの流量が変化する。
【００４０】
具体的には、可変ベーン２４ａの開度を小さくすると、タービンブレード２３に吹き付けられる排ガスの流量が絞られ、それにより、その排ガスの流速が速くなるとともに圧力が高くなることで、タービンブレード２３の回転速度が上昇し、それに伴い、コンプレッサブレード２２の回転速度も上昇する。これにより、コンプレッサブレード２２による過給圧が上昇する。またこの場合、排ガスの流量が絞られるために、排気管７内の排ガスが流れにくくなり、それにより、排気管７のタービンブレード２３の上流側の排ガスの圧力（以下「排気圧」という）が高くなり、それに伴い、第１マニホールド８Ａ内の排気圧も上昇する。
【００４１】
逆に、可変ベーン２４ａの開度を大きくすると、タービンブレード２３に吹き付けられる排ガスの流速が遅くなるとともに圧力が低くなることで、タービンブレード２３の回転速度が低下し、それに伴い、コンプレッサブレード２２の回転速度も低下する。これにより、コンプレッサブレード２２による過給圧が低減する。またこの場合、可変ベーン２４ａの開度が大きくなるために、排気管７内の排ガスが流れやすくなり、それにより、排気圧が低くなり、それに伴い、第１マニホールド８Ａの排気圧も低下する。
【００４２】
また、エンジン３は、ＥＧＲ装置３１を備えている。このＥＧＲ装置３１は、排気マニホールド８の第２マニホールド８Ｂと吸気マニホールド６に接続されたＥＧＲ管３２（ＥＧＲ通路）と、このＥＧＲ管３２の途中に設けられ、ＥＧＲ管３２内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３３と、ＥＧＲ管３２の下流端部に設けられたＥＧＲバルブ３４などを有している。ＥＧＲバルブ３４は、リニア電磁弁などで構成されており、そのリフト量がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、ＥＧＲガス量を制御する。
【００４３】
また、エンジン３には、クランク角センサ４１および気筒判別センサ４２が設けられている。クランク角センサ４１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト（図示せず）の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。一方、ＴＤＣ信号は、気筒＃１〜＃４の各ピストン（図示せず）が吸気行程開始時の上死点よりも若干、手前の所定クランク角位置にあることを表す信号であり、４気筒のエンジン３では、クランク角１８０°ごとに出力される。
【００４４】
気筒判別センサ４２は、燃料を噴射すべき気筒＃１〜＃４を判別するために、パルス信号であるＣＹＬ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＹＬ信号に基づき、燃料を噴射すべき気筒＃１〜＃４に対応するインジェクタ４を制御する。
【００４５】
また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ４３が接続されている。このアクセル開度センサ４３は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度ＡＰを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４６】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。このＥＣＵ２は、前述した各種センサ４１〜４３からの検出信号に応じて、ポスト噴射を含むインジェクタ４の燃料噴射制御などを行う。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、本発明のポスト噴射制御手段および制御手段に相当する。
【００４７】
次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行されるポスト噴射の制御処理について説明する。このポスト噴射制御処理は、ＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。このポスト噴射は、フィルタ１３および／またはＮＯｘ浄化触媒１４を再生するために実行されるものである。具体的には、気筒＃１〜＃４のうちの所定の気筒の燃焼室に対し、メイン噴射後の膨張行程中または排気行程中にインジェクタ４から所定のポスト噴射量ＱＰＯＳＴの燃料を噴射する。これにより、未燃燃料が排ガスに含まれ、その排ガスが、排気マニホールド８の第１マニホールド８Ａを介して、排気管７に流入し、その排気管７内を流れることにより、フィルタ１３およびＮＯｘ浄化触媒１４の前述した再生が行われる。
【００４８】
本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、ポスト噴射の実行条件成立フラグＦ＿ＰＯＳＴＯＫが「１」であるか否かを判別する。この実行条件成立フラグＦ＿ＰＯＳＴＯＫは、フィルタ１３および／またはＮＯｘ浄化触媒１４を再生すべきであるときに、「１」にセットされるものである。この判別結果がＮＯのときには、ポスト噴射を実行すべき条件が成立していないので、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ２へ進み、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出する。
【００４９】
このステップ２では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出する。なお、要求トルクは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することなどによって算出される。
【００５０】
次いで、今回のループが第１気筒群＃１＿＃２への燃料噴射であるか否かを判別する（ステップ３）。この判別結果がＮＯで、第１気筒群＃１＿＃２への燃料噴射でないとき、すなわち３番気筒＃３または４番気筒＃４への燃料噴射であるときには、これらの気筒＃３、＃４に対するポスト噴射を禁止するために、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして、値０を設定し（ステップ４）、本処理をそのまま終了する。このように、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴが０に制御されることにより、３番および４番気筒＃３、＃４では、ポスト噴射が実行されない。
【００５１】
一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ５へ進み、前記ステップ２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴが、所定のしきい値ＱＲＥＦ以下であるか否かを判別する。なお、このしきい値ＱＲＥＦは、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴの上限値の１／２よりも大きい値に設定されている。ステップ５の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ６に進み、今回のループが、第１気筒群＃１＿＃２のうちの１番気筒＃１への燃料噴射であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、１番気筒＃１への燃料噴射でないときには、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ６の判別結果がＹＥＳのときには、１番気筒＃１において、ポスト噴射を実行し（ステップ７）、本処理を終了する。
【００５２】
一方、前記ステップ５の判別結果がＮＯのとき、すなわち、ステップ２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴが、しきい値ＱＲＥＦよりも大きいときには、ステップ８に進み、前記ステップ６と同様、今回のループが１番気筒＃１への燃料噴射であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、１番気筒＃１への燃料噴射であるときには、しきい値ＱＲＥＦをポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定し（ステップ９）、前記ステップ７を実行して、本処理を終了する。一方、ステップ８の判別結果がＮＯのとき、すなわち、今回のループが、第１気筒群＃１＿＃２のうちの２番気筒＃２への燃料噴射であるときには、前記ステップ２で算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴからしきい値ＱＲＥＦを減じた値を、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定する（ステップ１０）。そして、２番気筒＃２においてポスト噴射を実行し（ステップ１１）、本処理を終了する。
【００５３】
以上のように、本実施形態の排ガス処理装置１では、ポスト噴射が、第１気筒群＃１＿＃２である１番および２番気筒＃１、＃２のみで実行される。この場合、ステップ２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴがしきい値ＱＲＥＦ以下であるときには、１番気筒＃１のみでポスト噴射が実行される。一方、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴがしきい値ＱＲＥＦよりも大きいときには、１番および２番気筒＃１、＃２でポスト噴射が実行され、この場合、１番気筒＃１において、２番気筒＃２よりもより多く燃料が噴射される。
【００５４】
また、上述したポスト噴射の実行時には、過給圧を低下させるように、ターボチャージャ２１が制御される。具体的には、ターボチャージャ２１の可変ベーン２４ａの開度を、ポスト噴射の実行時以外のときよりも大きくすることによって、過給圧を低下させる。図４は、ポスト噴射の実行時における可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴの制御処理を示している。
【００５５】
同図に示すように、本処理ではまず、ステップ２１において、前述した図３のステップ１と同様、ポスト噴射の実行条件成立フラグＦ＿ＰＯＳＴＯＫが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ポスト噴射が実行されないので、可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴを変更することなく、本処理をそのまま終了する。一方、ステップ２１の判別結果がＹＥＳのときには、図３のステップ２と同様にして、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを算出する（ステップ２２）。
【００５６】
次いで、ステップ２３において、可変ベーン２４ａの基本開度ＶＮＴ＿ＢＡＳＥを算出する。このステップ２３では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、基本開度ＶＮＴ＿ＢＡＳＥを算出する。次いで、要求トルク、および前記ステップ２２において算出されたポスト噴射量ＱＰＯＳＴに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰを算出する（ステップ２４）。この補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰを算出するためのマップでは、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴが大きいほど、補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰの値が大きくなるように設定されている。
【００５７】
そして、基本開度ＶＮＴ＿ＢＡＳＥに補正開度ＶＮＴ＿ＭＡＰを加算した値を、ポスト噴射実行時における可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴとして設定し（ステップ２５）、本処理を終了する。これにより、可変ベーン２４ａの開度ＶＮＴは、開方向に制御され、ポスト噴射の実行時以外のときよりも大きくなる。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、第１マニホールド８Ａに流入した排ガスの一部は、未燃燃料浄化触媒１０を有する接続通路９を通って、第２マニホールド８Ｂに流入し、さらにＥＧＲ管３２に流入する。一方、３番および４番気筒＃３、＃４から排出され、第２マニホールド８Ｂに流入した排ガスの一部は、ＥＧＲ管３２に直接、流入する。そして、ＥＧＲ管３２に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３３によって冷却され、吸気マニホールド６に還流し、１番〜４番気筒＃１〜＃４に導入される。それにより、これらの気筒＃１〜＃４内の燃焼温度が低下することによって、ＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００５９】
また、ポスト噴射の制御処理により、第１気筒群＃１＿＃２においてポスト噴射が実行される一方、３番および４番気筒＃３、＃４にはポスト噴射が実行されない。この場合、第１気筒群＃１＿＃２から排出された排ガスには、ポスト噴射による未燃燃料が含まれるものの、この排ガスのうち、ＥＧＲガスとして還流する排ガスの一部は、未燃燃料浄化触媒１０を通過することによって浄化されることにより、その排ガス中の未燃燃料が除去される。一方、３番および４番気筒＃３、＃４から排出された排ガスには、ポスト噴射による未燃燃料が含まれることがない。以上により、ＥＧＲガス中の未燃燃料を大幅に低減できるので、ＥＧＲガスが還流する際の未燃燃料のタール化を十分に抑制することができる。それにより、ＥＧＲ装置３１の機能低下を抑制することができる。
【００６０】
また、未燃燃料浄化触媒１０は、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスのみを浄化すればよいので、すべての気筒からのＥＧＲガスを浄化する従来のＥＧＲ浄化触媒に比べて、未燃燃料浄化触媒１０の容量を小さくすることができる。これにより、未燃燃料浄化触媒１０のコンパクト化を図ることができ、その結果、未燃燃料浄化触媒１０を備えたエンジン３のレイアウトの自由度を高めることができる。また、容量の小さい未燃燃料浄化触媒１０を採用することにより、第１マニホールド８Ａから第２マニホールド８Ｂへ流れる排ガスにおいて、過度の温度上昇を防止でき、それにより、ＥＧＲガスの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、未燃燃料浄化触媒１０を通過する際に、この触媒１０による反応熱によって昇温されるのに対し、３番および４番気筒＃３、＃４から排出され、ＥＧＲガスとして還流する排ガスは、そのままＥＧＲ管３２に流入するので、昇温されることがない。したがって、すべての気筒から排出され、ＥＧＲガスとして還流するすべての排ガスが昇温される従来に比べて、ＥＧＲガスの昇温を抑制することができ、それにより、ＥＧＲガスの還流によるＮＯｘの低減効果を十分に確保することができる。加えて、第１気筒群＃１＿＃２から排出された排ガスは、未燃燃料浄化触媒１０を通過する際の触媒１０自体の抵抗により、第２マニホールド８Ｂへの流入が抑制される。これにより、第１気筒群＃１＿＃２から排出された排ガスのうち、未燃燃料浄化触媒１０によって昇温されかつＥＧＲ管３２に流入するＥＧＲガスは、３番および４番気筒＃３、＃４から排出された排ガスのうちのＥＧＲガスに比べて少なくなる。その結果、ＥＧＲガス全体の昇温が抑制され、しかも、比較的低い温度のＥＧＲガスでは、その密度が大きいので、より多くのＥＧＲガスを還流させることができ、上述したＮＯｘの低減効果を効果的に得ることができる。
【００６２】
さらに、未燃燃料浄化触媒１０は、ＥＧＲ浄化触媒をＥＧＲ通路の途中に設けた従来に比べて、燃焼が行われる気筒＃１〜＃４により近い位置に設けられている。これにより、低温環境下において、エンジン３を始動させた直後であっても、第１気筒群＃１＿＃２から排出され、未燃燃料浄化触媒１０を通過する排ガスの温度を比較的高く維持することができる。その結果、その排ガス中の未燃燃料が未燃燃料浄化触媒１０においてタール化するのを抑制でき、その触媒１０が閉塞するのを回避することができる。
【００６３】
また、１番気筒＃１は、第２マニホールド８ＢとＥＧＲ管３２との接続部３２ａからの距離や、未燃燃料浄化触媒１０からの距離が、２番気筒＃２に比べて遠いので、１番気筒＃１から排出された排ガスは、２番気筒＃２から排出された排ガスに比べて、ＥＧＲガスとして還流しにくい。また、第１気筒群＃１＿＃２におけるポスト噴射では、１番気筒＃１のポスト噴射量ＱＰＯＳＴが、２番気筒＃２のそれよりも大きくなるように制御される。以上により、第１気筒群＃１＿＃２におけるポスト噴射による未燃燃料が、ＥＧＲガスに含まれるのを大幅に低減することができる。
【００６４】
また、ターボチャージャ２１は、ポスト噴射の実行時には、ポスト噴射の実行時以外のときよりも、過給圧が低下するように制御される。この場合、ターボチャージャ２１の可変ベーン２４ａの開度が、ポスト噴射の実行時以外のときよりも大きくなるように制御されるので、排気管７内のタービンブレード２３の上流側の排気圧が低下し、それに伴い、第１マニホールド８Ａ内の排気圧も低下する。これにより、１番〜４番気筒＃１〜＃４から排出された排ガスは、排気管７側に流れやすくなる一方、ＥＧＲ管３２側に流れにくくなる。以上により、ポスト噴射によって排ガスに含まれた未燃燃料を、排ガス浄化装置１１に適切に供給することができ、それにより、排ガス浄化装置１１の再生を効率よく行うことができる。
【００６５】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。実施形態では、本発明の排気圧調整機構として、可変容量タイプのターボチャージャ２１を採用したが、例えば、定容量タイプのターボチャージャとともにウェイストゲートバルブを採用してもよい。この場合、ポスト噴射の実行時に、ウェイストゲートバルブを開放するように制御することにより、過給圧および排気圧が低下するので、前記可変ベーン２４ａの開度を大きくした場合と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、本発明の排気圧調整機構として、排気管７内を流れる排ガスの流量を調整可能な可変流量サイレンサーを利用することも可能である。一般に、可変流量サイレンサーは、エンジン３の高負荷（高回転）時における高出力と、低負荷（低回転）時における排気音の低減とを両立するために、高負荷時と低負荷時において排気通路が切替え可能であり、具体的には、高負荷時用の排気通路は、排ガスの圧力損失を低減し、排ガスを流れやすくするように構成されている。したがって、ポスト噴射の実行時に、高負荷時用の排気通路に切り替えることにより、排気圧が低下し、前記可変ベーン２４ａの開度を大きくした場合と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
さらに、実施形態では、排ガス浄化装置１１のフィルタ１３およびＮＯｘ浄化触媒１４を再生させるために、ポスト噴射を実行しているが、排ガス浄化用の酸化型の他の触媒が排気管７に設けられる場合に、その触媒の浄化性能をより向上させるべく、触媒温度を上昇させるためにポスト噴射を実行してもよい。
【００６８】
また、実施形態では、ポスト噴射の制御処理において、３番気筒＃３または４番気筒＃４への燃料噴射時に、これらの気筒＃３、＃４に対するポスト噴射を禁止するために、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを値０に設定したが（図３のステップ４）、本発明のポスト噴射の禁止制御はこれに限定されるものではなく、例えば、ステップ４を実行せずに、ポスト噴射の制御処理をそのまま終了したり、３番気筒＃３または４番気筒＃４への燃料噴射時に、ポスト噴射の制御処理自体を実行しないようにしたりしてもよい。
【００６９】
また、実施形態では、本発明を車両用のディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガソリンエンジンにはもちろん、他の用途のエンジン、例えばクランク軸を鉛直方向に配置した船外機のような船舶推進機用エンジンなどにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 排ガス処理装置
２ ＥＣＵ（ポスト噴射制御手段、制御手段）
３ 内燃機関
４ 燃料噴射弁（インジェクタ）
５ 吸気管
６ 吸気マニホールド（吸気系）
７ 排気管（メイン排気通路）
８ 排気マニホールド
８Ａ 第１マニホールド（第１排気通路部）
８Ｂ 第２マニホールド（第２排気通路部）
９ 接続通路
１０ 未燃燃料浄化触媒
１１ 排ガス浄化装置
２１ ターボチャージャ（排気圧調整機構）
２３ タービンブレード（タービン）
２４ 可変ノズル
２４ａ 可変ベーン
３１ ＥＧＲ装置
３２ ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）
３２ａ 接続部
３３ ＥＧＲクーラ
３４ ＥＧＲバルブ
＃１ １番気筒（第１気筒部）
＃２ ２番気筒（第１気筒部）
＃３ ３番気筒（第２気筒部）
＃４ ４番気筒（第２気筒部）
ＱＰＯＳＴ ポスト噴射量
ＱＲＥＦ しきい値
ＶＮＴ＿ＢＡＳＥ 可変ベーンの基本開度
ＶＮＴ＿ＭＡＰ 可変ベーンの補正開度
ＶＮＴ 可変ベーンの開度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が単一または複数の気筒で構成された第１および第２気筒部を有する内燃機関において、当該第１および第２気筒部から排出された排ガスを処理する内燃機関の排ガス処理装置であって、
前記第１気筒部に接続され、当該第１気筒部から排出された排ガスが流入する第１排気通路部と、
前記第２気筒部に接続され、当該第２気筒部から排出された排ガスが流入するとともに、接続通路を介して前記第１排気通路部に接続された第２排気通路部と、
前記接続通路に設けられ、流入する排ガス中の未燃燃料を浄化する未燃燃料浄化触媒と、
前記第２排気通路部と前記内燃機関の吸気系に接続され、排ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気系に還流させるためのＥＧＲ通路と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタを、さらに有しており、
前記第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段を、さらに備え、
当該ポスト噴射制御手段は、前記第２気筒部のポスト噴射量を、前記第１気筒部のポスト噴射量よりも小さくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記ポスト噴射制御手段は、前記第２気筒部に対するポスト噴射を禁止するように制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタを、さらに有しており、
前記第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段を、さらに備え、
当該ポスト噴射制御手段は、前記第２排気通路部と前記ＥＧＲ通路との接続部からの距離が遠い気筒部ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第１気筒部は、複数の気筒で構成され、
前記ポスト噴射制御手段は、前記第１気筒部の前記複数の気筒に対し、前記接続部からの距離が遠い気筒ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記第１排気通路部に接続され、当該第１排気通路部内の排ガスを外部に排出するためのメイン排気通路と、
このメイン排気通路に設けられ、排ガスを浄化するとともに、ポスト噴射によって供給された排ガス中の未燃燃料を用いて再生動作が実行される排ガス浄化装置と、
前記第１排気通路部内の排ガスの圧力である排気圧を調整するための排気圧調整機構と、
前記ポスト噴射の実行時には、前記ポスト噴射の実行時以外のときよりも、前記排気圧を低下させるように前記排気圧調整機構を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記排気圧調整機構は、前記メイン排気通路に配置されたタービンを有し、過給圧を変更可能なターボチャージャで構成されており、
前記制御手段は、前記ポスト噴射の実行時には、前記ポスト噴射の実行時以外のときよりも、前記過給圧を低下させるように制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項１】
各々が単一または複数の気筒で構成された第１および第２気筒部を有する内燃機関において、当該第１および第２気筒部から排出された排ガスを処理する内燃機関の排ガス処理装置であって、
前記第１気筒部に接続され、当該第１気筒部から排出された排ガスが流入する第１排気通路部と、
前記第２気筒部に接続され、当該第２気筒部から排出された排ガスが流入するとともに、接続通路を介して前記第１排気通路部に接続された第２排気通路部と、
前記接続通路に設けられ、流入する排ガス中の未燃燃料を浄化する未燃燃料浄化触媒と、
前記第２排気通路部と前記内燃機関の吸気系に接続され、排ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気系に還流させるためのＥＧＲ通路と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタを、さらに有しており、
前記第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段を、さらに備え、
当該ポスト噴射制御手段は、前記第２気筒部のポスト噴射量を、前記第１気筒部のポスト噴射量よりも小さくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記ポスト噴射制御手段は、前記第２気筒部に対するポスト噴射を禁止するように制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記第１および第２気筒部にそれぞれ燃料を供給するインジェクタを、さらに有しており、
前記第１および第２気筒部における膨張行程中または排気行程中に前記インジェクタから燃料を噴射するポスト噴射を制御するポスト噴射制御手段を、さらに備え、
当該ポスト噴射制御手段は、前記第２排気通路部と前記ＥＧＲ通路との接続部からの距離が遠い気筒部ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第１気筒部は、複数の気筒で構成され、
前記ポスト噴射制御手段は、前記第１気筒部の前記複数の気筒に対し、前記接続部からの距離が遠い気筒ほど、ポスト噴射量をより大きくなるように制御することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記第１排気通路部に接続され、当該第１排気通路部内の排ガスを外部に排出するためのメイン排気通路と、
このメイン排気通路に設けられ、排ガスを浄化するとともに、ポスト噴射によって供給された排ガス中の未燃燃料を用いて再生動作が実行される排ガス浄化装置と、
前記第１排気通路部内の排ガスの圧力である排気圧を調整するための排気圧調整機構と、
前記ポスト噴射の実行時には、前記ポスト噴射の実行時以外のときよりも、前記排気圧を低下させるように前記排気圧調整機構を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【請求項７】
前記排気圧調整機構は、前記メイン排気通路に配置されたタービンを有し、過給圧を変更可能なターボチャージャで構成されており、
前記制御手段は、前記ポスト噴射の実行時には、前記ポスト噴射の実行時以外のときよりも、前記過給圧を低下させるように制御することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−９９３３５（Ｐ２０１１−９９３３５Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５２７８８（Ｐ２００９−２５２７８８）
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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