以下、本発明に係る実施の形態を、添付� ��図面を参照しつつ説明する。なお、以下で� ��明する実施の形態により、本発明が限定さ� ��るものではない。

 本発明に係るNOx還元触媒を備えた内燃機関� ��一実施の形態を、図1に基づいて説明する。
 図1に示すように、本実施の形態においては 、例えばディーゼル燃焼機関等の内燃機関1� �排気通路2の最上流側の排気温度の比較的高� ��位置に再生効率等の観点より酸化触媒付き� ��ィーゼルパティキュレートフィルタ3を介装 し、その下流側に尿素水添加装置4、尿素SCR� �媒5(NOx還元装置の一例)を介装すると共に、� �素SCR触媒5からリークしてくる余剰のアンモ� ��ア(NH ₃ )を酸化処理するためのアンモニア酸化触媒6� ��介装されている。

 前記尿素水添加装置4は、エンジン制御ユ ニット(ECU:Engine Control Unit)50からの信号に基� ��いて、排気に対して還元剤としての尿素水� ��所定のタイミングで噴射供給する尿素水噴� ��ノズル4Aと、尿素水を貯留する尿素水タン� �4Bと、当該尿素水タンク4Bに貯留されている� ��素水を排気に対して噴射供給する前記尿素� ��噴射ノズル4Aへ所定圧力をもって圧送供給� �る供給ポンプ4Cと、を含んで構成されている 。なお、尿素水噴射ノズル4Aから噴射供給さ� ��た尿素水と排気との混合を促進するための� ��キサー60が、尿素水噴射ノズル4Aの排気下流 側に配設されている。

 本実施の形態に係る内燃機関1は、例えば6� �の気筒を有し、各気筒に臨んで電子制御蓄� �式インジェクタ7が配設されている。これら� ��電子制御蓄圧式インジェクタ7にはコモンレ ール8が接続されている。当該コモンレール8� ��は、内燃機関1により駆動されるサプライポ ンプ(図示せず)が接続されており、当該サプ� ��イポンプから圧送供給された燃料がコモン� ��ール8に所定圧力に昇圧された状態で蓄圧さ れている。
 前記電子制御蓄圧式インジェクタ7は、前記 ECU50からの駆動信号により所定タイミングで� ��弁駆動され、運転状態に応じて設定される� ��定量の燃料を気筒内に噴射供給するように� ��っている。

 また、内燃機関1は、燃焼温度を低下させNOx の生成量を抑制するために内燃機関1からの� �気の少なくとも一部をEGRガスとして内燃機� �1の気筒内へ還流させる所謂EGR(Exhaust Gas Reci rculation)システム40が備えられている。
 EGRシステム40は、内燃機関1の排気系と内燃� ��関1の吸気系とを連通するEGR通路42と、当該E GR通路41を流れるEGRガスの流量を制御するた� �の開閉弁であって前記ECU50からの駆動信号に より開弁駆動されるEGRバルブ41と、前記EGR通� ��42を流れるEGRガスを所定に冷却するためのEG Rクーラー43と、を含んで構成されている。

 ここで、本実施の形態では、内燃機関1を腐 食摩耗等から保護するという観点から、冷機 時においては、EGRシステム40の作動は停止若� ��くは制限される(EGRバルブ41は閉弁されEGRガ� ��の気筒内への流入は制限される)。
 また、尿素SCR触媒5は、冷機時には活性化し ておらずNOxを効果的に還元して浄化すること ができない。

 従って、例えば、冷機時には、電子制御蓄� ��式インジェクタ7の燃料噴射時期を遅らせた り、ポスト噴射等を行なって排気温度を上昇 させたり、酸化触媒付きディーゼルパティキ ュレートフィルタ3の再生用に備えられた電� �ヒータ3Aに通電して、尿素SCR触媒5に流入す� �排気の温度を上昇させることで、尿素SCR触� �5の始動後早期活性化を図るような手法の試� ��がなされることが想定される。更に、冷機� ��に、吸気絞り弁20により吸気通路を絞るこ� �で、冷たい外気が多量に気筒内に導入され� �燃焼温度延いては排気温度が低下するのを� �制して暖機を促進するような手法や、排気� �路2に設けた排気絞り弁(例えば、所謂排気ブ レーキバルブ)30を作動させて排気通路2を絞� �、排気が熱を持ち去るのを抑制して、尿素SC R触媒5の早期活性化を図る手法の試みがなさ� ��ることも想定される。
 しかしながら、これら想定される種々の手� ��では応答性が悪く、冷機始動後、尿素SCR触� ��5を所望に昇温して活性化できるまでには時 間がかかり過ぎるため、十分でないといった 知見を、本発明者等は種々の研究実験を行な うことによって得た。また、尿素SCR触媒5ま� �をも含めた排気系を早期に昇温させようと� �た場合、熱容量が大きくなり、尿素SCR触媒5� ��所望に昇温して冷機始動後早期活性化を図� ��には、上述した種々の手法の組み合わせだ� ��では十分でないことが解った。

 このため、本実施の形態においては、比較� ��大きな熱容量を持つ尿素SCR触媒5を始動後迅 速に活性化させることができるように、燃焼 装置であるバーナー10を、尿素SCR触媒5の排気 上流側の排気通路2に配設するようにした。
 バーナー10による燃焼熱を利用する場合は� �電子制御蓄圧式インジェクタ7の燃料噴射時� ��の遅延操作やポスト噴射の実行や、吸気絞� ��弁20や排気絞り弁30の閉弁操作を介して、内 燃機関1の燃焼状態を変化させて排気温度を� �昇させるような応答性の悪い手法や、電気� �ヒータ等により排気を昇温させる手法に比� �て、極短時間で大量の熱量を発生させ尿素SC R触媒5を迅速に昇温させることができるため� ��冷機時でEGRシステム40を作動させることが� �きないような状況下において、始動後早期� �尿素SCR触媒5を活性化させてNOx低減を図るた� ��には有益なものとなる。

 以下に、本実施の形態において行われる尿� ��SCR触媒5の早期活性化制御を、図2に示した� �ローチャートに従って説明する。
 すなわち、
 ステップ(以下、Sと記す)1は、内燃機関1が� �機状態であるか否かを検出し冷機状態が検� �された場合に実行されるステップで、当該S1 では、冷機状態が検出された場合に前記ECU50� ��おいて別ルーチンで実行される冷機時運転� ��御などによって、冷機状態に見合った制御� ��実行され、例えばEGRシステム40の作動が停� �若しくは制限される。なお、例えば、水温� �ンサ11、排気温度センサ12、13、14、15等の検� ��信号に基づいて、内燃機関1の冷却水温度が 例えば約60°Cより低いこと、排気温度(尿素SCR 触媒5の触媒床温度)が約200°Cより低いか否か� ��どを判断して、内燃機関1が冷機状態である か否かを判断することができる。尿素SCR触媒 5の触媒床温度は、排気温度センサ15により検 出される触媒出口温度で代用することができ るし、他の排気温度センサ12~14の検出結果や� ��燃機関1の運転状態から予測することも可能 である。

 S2では、内燃機関1が冷機状態であるか否� ��を検出する。YESであれば、冷機状態が継続� ��ているとしてS3へ進む。これに対し、NOであ れば、暖機状態へ移行したとして、S5へ進み� ��バーナー10の作動を停止して、尿素水添加� �置4の作動を開始して尿素水噴射ノズル4Aか� �還元剤である尿素水の排気への添加供給を� �始すると共に、暖機終了信号を前記ECU50へ送 り、前記ECU50では前記冷機時運転制御を停止� ��て、例えば運転状態に応じてEGRシステム40� �作動を許可するなど、暖機状態に見合った� �御を実行する。

 S3では、内燃機関1が冷機状態であり、尿� ��SCR触媒5が活性化しておらず、かつEGRシステ ム40の作動が停止若しくは制限されそのNOx低� ��効果を期待することができないため、尿素S CR触媒5の早期活性化を図るべく、バーナー10� ��作動させて、S4へ進む。

 S4では、NOx還元触媒である尿素SCR触媒5の出� ��温度(或いは触媒床温度)が活性化判定温度(� ��えば200°C)以上となったか否かを判断する。
 YESであれば、S5へ進み、尿素SCR触媒5が所定� ��昇温したとして、バーナー10の作動を停止� �、尿素水の排気への添加供給を開始すると� �に、EGRシステム40の作動を許可若しくは制限 を解除して通常動作させるなどして、本フロ ーを終了する。
 NOであれば、S3へ戻り、S4において尿素SCR触� ��5の出口温度(或いは触媒床温度)が活性化判� ��温度(例えば200°C)以上となったと判断され� �まで、バーナー10の作動を継続し、バーナー 10による燃焼熱を利用して、尿素SCR触媒5の早 期活性化を促進する。

 このように、本実施の形態によれば、冷機� ��においてEGRシステム40の作動を停止若しく� �制限するようにした内燃機関1において、液� ��燃料やガス燃料などを用いた燃焼装置であ� ��バーナー10を尿素SCR触媒5の排気上流側の排� ��通路2に配設する構成を採用したので、バー ナー10の燃焼熱を利用して冷機始動後早期に� ��素SCR触媒5を活性化させ早期にNOx還元作用を 発揮させることができ、以って従来NOx排出量 を十分に抑制することができなかった冷機時 においても、始動後早期にNOxの排出量を抑制 することができる。
 ここで、図3に、バーナー10を備え、図2のフ ローチャートに示した尿素SCR触媒5の早期活� �化制御を実行した場合の実験結果を示し、� �4に、従来のようなバーナー10を備えない場� �の実験結果を示しておく。図3、図4からも、 バーナー10を備え、図2のフローチャートに示 した尿素SCR触媒5の早期活性化制御を実行し� �場合には、従来装置に比べ、始動後早期に� �素SCR触媒5の活性化を図ることができ、以っ� ��始動後早期に尿素水を添加してNOxの排出量� ��効果的に低減できることが理解される。

 なお、電子制御蓄圧式インジェクタ7の燃料 噴射時期の遅延操作やポスト噴射の実行や、 吸気絞り弁20や排気絞り弁30の閉弁操作を介� �て、内燃機関1の燃焼状態を変化させて排気� ��度を上昇させる手法や、電気式ヒータ等に� ��り排気を昇温させる手法などと、本実施の� ��態に係る手法とを適宜組み合わせて、尿素S CR触媒5の活性化を促進することも可能である 。
 また、本実施の形態では、電子制御蓄圧式� ��ンジェクタ7を採用した例について説明した が、これに限定されるものではなく、比較的 容易に燃料噴射時期や燃料噴射率を可変制御 することができる電子制御式の燃料噴射装置 を採用することもできる。

 ところで、本実施の形態では、尿素SCR触媒5 の活性化を、触媒出口或いは触媒床温度が約 200°C以上となったか否かに基づいて判断した が、160°C程度においてもある程度活性化は進 んでいるため、200°Cに替えて160°Cを活性化判 定温度とすることができるし、更には、採用 するNOx還元触媒の活性化特性に応じてその活 性化判定温度を適宜変更することができるも のである。
 また、尿素SCR触媒5が活性化する時期は、例 えば、始動後の運転状態(機関回転速度、負� �、水温など)の履歴等に基づいて予測するこ� ��も可能である。

 なお、本実施の形態においては、NOx還元触� ��の一例として尿素SCR触媒5を採用した場合に ついて説明したが、本発明はこれに限定され るものではなく、他のNOx還元触媒、例えば、 還元剤を必要としない直接分解型触媒、HCを� ��元剤とする選択還元触媒(リーンNOx触媒)、NO x吸蔵還元触媒などを用いた場合にも適用可� �である。
 また、本実施の形態では、EGRシステム40の� �動を冷機時に停止若しくは制限する場合を� �例として説明したが、これに限定されるも� �ではなく、EGRシステム40自体を備えない場合 にも、上述した冷機時における尿素SCR触媒5� �早期活性化制御を適用することで、従来装� �に比べ、始動後早期に尿素SCR触媒5の活性化� ��図ることができ、以って始動後早期に尿素� ��を添加してNOxの排出量を効果的に低減する� ��とができるものである。

 ところで、本実施の形態において、内燃� ��関1は、例えばディーゼル燃焼を行うディー ゼルエンジンとすることができるが、これに 限定されるものではなく、ガソリンその他の 物質を燃料とする内燃機関とすることができ 、更に移動式・定置式の内燃機関とすること ができる。

 以上で説明した実施の形態は、本発明を� ��明するための例示に過ぎず、本発明の要旨� ��逸脱しない範囲内において、種々変更を加� ��得ることは可能である。