(57)【要約】【課題】内燃機関の排気管内燃料直接噴射において、エンジン回転数の変動による燃料圧力の瞬時的な変化に対しても、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を常時一定かつ必要な圧力にすることができる排気管内燃料直接噴射システムを提供する。【解決手段】燃料噴射弁１１への燃料供給配管１２に燃料圧力変動抑制機構２０を直列に配置し、該燃料圧力変動抑制機構２０を、燃料入口２１側の第１蓄圧室２２と燃料出口２３側の第２蓄圧室２４を設け、前記燃料入口２１と前記第１蓄圧室２２との間に第１逆止弁２５，２５Ａを、前記第１蓄圧室２２と前記第２蓄圧室２４との間に第２逆止弁２６を、燃料入口２１側から燃料出口２３側への流れを許容するようにそれぞれ設けて構成すると共に、前記第１蓄圧室２２に、内部の燃焼圧力が予め設定した圧力よりも高くなった時に燃料ｆを放出する圧力調整弁２７を設けて構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に、排気管内燃料直接噴射で燃料を噴射する排気管内燃料噴射システムにおいて、前記排気管内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給配管に燃料圧力変動抑制機構を直列に配置し、該燃料圧力変動抑制機構を、燃料入口側の第１蓄圧室と燃料出口側の第２蓄圧室を設け、前記燃料入口と前記第１蓄圧室との間に第１逆止弁を、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との間に第２逆止弁を、燃料入口側から燃料出口側への流れを許容し、反対の流れを止めるようにそれぞれ設けて構成すると共に、前記第１蓄圧室に、内部の燃焼圧力が予め設定した圧力よりも高くなった時に燃料を前記第１蓄圧室外に放出する圧力調整弁を設けたことを特徴とする排気管内燃料噴射システム。
【請求項２】
排気管内燃料直接噴射時の燃料圧力を検出する燃料圧力センサを前記第１蓄圧室に設けたことを特徴とする請求項１に記載の排気管内燃料直接噴射装置。
【請求項３】
前記第１逆止弁を作動圧力を変化できる作動圧力可変型の逆止弁で形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気管内燃料直接噴射装置。
【請求項４】
前記圧力調整弁を作動圧力を変化できる作動圧力可変型の圧力調整弁で形成することを特徴とする請求項２又は３記載の排気管内燃料直接噴射システム。
【請求項５】
上記の排気管内燃料直接噴射システムにおいて、前記第１蓄圧室又は前記第２蓄圧室に燃料の温度を検出する燃料温度センサを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の排気管内燃料直接噴射システム。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス浄化装置に上記の排気管内燃料直接噴射システムを用いて燃料を供給することを特徴とする排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排気ガス浄化装置に対して、ＮＯｘ再生処理、脱硫処理、又は、ＰＭ再生処理等の際に排気管内に燃料を直接噴射する排気管内燃料直接噴射システム及び排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽油やガソリンを燃料とする自動車等に搭載された内燃機関の排気ガスを浄化するために、内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置（後処理装置）を設けて排気ガスを浄化している。この排気ガス浄化装置としては、三元触媒等の酸化触媒（ＤＯＣ）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）や触媒付きＤＰＦ（ＣＳＦ）等が用いられている。
【０００３】
三元触媒等の酸化触媒は触媒作用により、未燃炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化する。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、アルカリ又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持し、排気ガスの空燃比がリーン状態で一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）に酸化し、硝酸塩として触媒上に吸着してＮＯｘを浄化し、排気ガスの空燃比がリッチ状態で吸着したＮＯｘを放出すると共に放出されたＮＯｘを還元する。
【０００４】
また、触媒付きＤＰＦは、排気ガス温度や触媒温度がＰＭ燃焼開始温度以下の場合にＰＭを捕集して排気ガスを浄化し、捕集したＰＭがある程度蓄積した段階で触媒付きＤＰＦをＰＭ燃焼開始温度以上に昇温して燃焼除去し、これにより排気ガスを浄化している。
【０００５】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒においては、ＮＯｘ吸蔵能力が飽和に達する前に、排気ガスの空燃比をリーン状態からリッチ状態に切り替えて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒からＮＯｘを放出させると共に、放出されたＮＯｘを還元浄化している。このＮＯｘ吸蔵能力を回復するための処理をＮＯｘ再生処理と呼んでいる。このＮＯｘ再生処理では、触媒に入る排気ガスのλ（空気過剰率）を１より小さい値に下げる処理を定期的に繰り返しながら、ＮＯｘ吸蔵能力の回復を行っている。
【０００６】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においては、内燃機関の燃料中に硫黄成分が含まれており、この硫黄成分が硫酸塩として触媒上に吸着されてしまうために、ＮＯｘ吸蔵材のＮＯｘ吸蔵能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。この硫黄被毒からＮＯｘ吸蔵材を再生するために、触媒を７００℃程度まで昇温させて、この温度に維持しながら排気ガスをリッチ状態にしてＮＯｘ吸蔵材の脱硫処理を行っている。
【０００７】
また、ＰＭを捕集するＤＰＦ装置においても、酸化触媒やＰＭ酸化触媒を担持して、ＤＰＦに捕集されたＰＭの燃焼開始温度を低下させる触媒付きＤＰＦが用いられているが、この触媒付きＤＰＦでも目詰まりによる排圧上昇を回避するために、捕集されたＰＭの量がある程度増加した段階で、排気ガスの昇温により触媒付きＤＰＦを５５０℃程度まで昇温して捕集されたＰＭを燃焼除去するＰＭ再生処理を行っている。このＮＯｘ再生処理、脱硫処理、及び、ＰＭ再生処理において、触媒温度を短時間で上昇させたり、排気ガスを空燃比リッチ状態にしたりするために、気筒（シリンダ）内燃料噴射制御によるポスト噴射と排気管内へ燃料を直接噴射する排気管内燃料直接噴射が行われている。
【０００８】
この排気管内燃料直接噴射では、燃料供給ポンプの一次側供給圧力を使い、排気管内に噴射する燃料を加圧して燃料噴射弁に供給しており、この方法では、燃料圧力がエンジン回転数に依存して変化するため、エンジン回転数に応じた燃料圧力を示すマップデータを作成し、このマップデータで算出された燃料圧力に応じた燃料噴射時間を用いて燃料の噴射量を制御している。
【０００９】
しかしながら、排気管内燃料直接噴射においては、次のようなエンジン回転数による燃料圧力の変化と、燃料噴射の停止時における燃料圧力の一時的な上昇という問題がある。
【００１０】
つまり、エンジン回転数が変化して燃料圧力が瞬時に変化する場合には、制御で噴射量を決める際に用いる燃料圧力値と実際の燃料圧力値との間に差が生じ易くなり、この差が生じると、実際に噴射される燃料噴射量が制御の目標の燃料噴射量に対して過多若しくは過少となってしまう。
【００１１】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を使用した排気ガス浄化装置（後処理装置）では、ＮＯｘ浄化能力の回復のためのＮＯｘ再生処理で、排気管内燃料直接噴射の際の目標の燃料噴射量に対して実際の燃料噴射量が過多となった場合には、ＮＯｘ還元に使用されなかった余分な燃料は大気中へ放出されてしまうため、ＨＣ排出量が増加して排気ガス規制を満足することが難しくなる恐れがある。また、目標の燃料噴射量に対して実際の燃料噴射量が過少となった場合には、触媒上に吸蔵されたＮＯｘを完全に還元できず、ＮＯｘが大気中へ放出されてしまうため、ＮＯｘ浄化性能が低下するので、この場合においてもＮＯｘに関する排気ガス規制を満足することが難しくなる恐れがある。
【００１２】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒における脱硫（硫黄脱離）処理中においては、燃料の噴射量と排気ガス中の空気との割合の空燃比に対応する空気過剰率λを１よりも０．１程度下がった０．９程度に維持すると共に、触媒温度を７００℃付近に維持することが必要であるが、この場合に、燃料圧力の変化により、実際の燃料噴射量が少なくなった場合には触媒温度が低下すると共に、空気過剰率λが１より小さくなり難くなってしまうことになる。一方、実際の燃料噴射量が多くなった場合には、空気過剰率λは、０．９より小さい値となると共に、酸素の割合が低下するので酸化反応速度が下がり、そのため触媒温度は下がってしまうことになる。
【００１３】
更に、燃料噴射弁（インジェクター）で燃料を一定時間噴射した後に、燃料噴射を停止するときに、この噴射停止過程で燃料を急激に絞るので、燃料噴射弁に流れ込んで来る燃料を一時的に昇圧させる。この上昇した燃料圧力を燃料圧力センサで検出してしまうと、次回の排気管内燃料直接噴射において、燃料噴射量に対応した燃料噴射時間を算出する際に、この算出用の燃料圧力を実際の燃料圧力よりも高い値として誤認識して、噴射時間を必要な噴射時間よりも減少するので、実際の燃料噴射量が目標とする燃料噴射量よりも減少してしまうことになる。
【００１４】
これに関連して、排気ガス浄化装置を設けた排気管内に燃料成分を噴射する還元剤添加弁に関して、還元剤添加弁の開閉に伴って、添加系に発生する燃料の圧力変動を抑制する脈動抑制部材を備えた排気ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この脈動抑制部材は主室及び副室を区画する容器部材からなり、還元材添加弁に接続された主室の横に副室（緩衝室）が連通されて設けられ、主室で発生した圧力波と圧力波を他端が解放又は閉鎖された副室で反射して、この反射波と圧力波を主室で干渉させて圧力変動を抑制している。
【００１５】
しかしながら、この脈動抑制部材では、主室と副室の圧力波の位相を逆位相にしないと圧力脈動抑制効果が大きくならず、圧力波に対して主室と副室のそれぞれを適切な寸法にすることが難しいと思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２００５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気管内燃料直接噴射において、エンジン回転数の変動による燃料圧力の瞬時的な変化に対しても、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を常時一定かつ必要な圧力にすることができる排気管内燃料直接噴射システムを提供することにある。
【００１８】
また、更なる目的は、内燃機関の排気管内燃料直接噴射において、燃料噴射停止時の一時的な燃料圧力の上昇に対して、この燃料圧力の上昇を、燃料噴射の制御で燃料噴射量を算出する際に使用する燃料圧力を検出する燃料圧力センサで検出しないようにして、目標の燃料噴射量を精度よく算出することができる排気管内燃料直接噴射システムを提供することにある。
【００１９】
また、更なる目的は、エンジン回転数に依存しない等の安定した燃料圧力で、正確な燃料噴射量で排気管内燃料噴射を行って、ＮＯｘ再生処理や脱硫処理やＰＭ再生処理の際の昇温や排気ガスの空燃比（又は空気過剰率）の条件を適正な条件にすることができて、排気ガス性能を十分に確保できる排気ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するための本発明の排気管内燃料直接システムは、内燃機関の排気管に、排気管内燃料直接噴射で燃料を噴射する排気管内燃料噴射システムにおいて、前記排気管内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給配管に燃料圧力変動抑制機構を直列に配置し、該燃料圧力変動抑制機構を、燃料入口側の第１蓄圧室と燃料出口側の第２蓄圧室を設け、前記燃料入口と前記第１蓄圧室との間に第１逆止弁を、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との間に第２逆止弁を、燃料入口側から燃料出口側への流れを許容し、反対の流れを止めるようにそれぞれ設けて構成すると共に、前記第１蓄圧室に、内部の燃焼圧力が予め設定した圧力よりも高くなった時に燃料を前記第１蓄圧室外に放出する圧力調整弁を設けて構成する。
【００２１】
この構成によれば、第１蓄圧室で燃料供給ポンプ側の燃料圧力の変動を緩衝することができ、また、第１蓄圧室内の圧力が必要値以上に高まった場合には、圧力調整弁により高圧となった燃料を燃料タンク等に戻すことができ、第１蓄圧室に燃料を供給する燃料入口側に接続する燃料供給配管の燃料圧力が低下した場合でも、第１逆止弁により燃料が燃料入口側に流出して第１蓄圧室内の燃料圧力が低下するのを防止できるので、エンジン回転数に依存せずに常時一定かつ必要な燃料圧力、即ち、予め設定した圧力で燃料噴射させることができる。
【００２２】
上記の排気管内燃料直接噴射システムにおいて、排気管内燃料直接噴射時の燃料圧力を検出する燃料圧力センサを前記第１蓄圧室に設けて構成する。この構成によれば、排気管内燃料噴射を一定時間噴射した後の一時的な燃料圧力の上昇を第２蓄圧室で緩衝すると共に第２蓄圧室から第１蓄圧室に燃料が流入するのを第２逆止弁で阻止できるので、第１蓄圧室の燃料圧力の上昇を防止できる。従って、排気管内燃料直接噴射を停止したときに一時的に増加した燃料圧力を燃料圧力センサが検出して、排気管内燃料直接噴射時の燃料圧力を実際に燃料噴射する圧力よりも高い値で燃料噴射制御するのを防止できる。
【００２３】
上記の排気管内燃料直接噴射システムにおいて、前記第１逆止弁を作動圧力を変化できる作動圧力可変型の逆止弁で形成する。この構成によれば、第１逆止弁の作動圧力を変化させることにより、燃料の噴射圧力を変化できるので、触媒の温度、及び触媒の劣化程度に応じて、燃料の噴射速度を変化させて燃料噴射できるようになる。
【００２４】
上記の排気管内燃料直接噴射システムにおいて、前記圧力調整弁を作動圧力を変化できる作動圧力可変型の圧力調整弁で形成する。この構成によれば、圧力調整弁の作動圧力を変化させることにより、燃料の噴射圧力を変化できるので、触媒の温度、及び触媒の劣化程度に応じて、燃料の噴射速度を変化させて燃料噴射できるようになる。上記の排気管内燃料直接噴射システムにおいて、前記第１蓄圧室又は前記第２蓄圧室に燃料の温度を検出する燃料温度センサを設ける。この構成によれば、燃料温度によって密度が変化する燃料を、制御目標の燃料流量（質量流量）になるように、第１蓄圧室又は第２蓄圧室に貯蔵された燃料の温度を計測して燃料密度を補正して燃料の体積流量を修正しながら、より精度よく燃料噴射できるようになる。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス浄化装置に上記の排気管内燃料直接噴射システムを用いて燃料を供給するように構成される。
【００２６】
この構成によれば、燃料圧力変動抑制機構では、燃料噴射弁に供給する燃料圧力の変化を抑制し、安定した燃料圧力のもとで燃料を燃料噴射弁に供給できるので、排気管内への噴射の燃料噴射量を制御目標の燃料噴射量から乖離しないようにすることができる。従って、ＮＯｘ再生処理における排気管内燃料噴射量の過多による未燃ＨＣの排出抑制と排気管内燃料噴射の過少によるＮＯｘの排出抑制に大きな効果を発揮でき、また、脱硫処理やＰＭ再生処理の際の昇温や排気ガスの空燃比（又は空気過剰率）の条件を満足させることができるので、排気ガス性能を十分に確保できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の排気管内燃料直接システムによれば、第１蓄圧室により、エンジン回転数に依存する燃料圧力を緩衝できると共に、第１蓄圧室に圧力調整弁を設けることにより、第１蓄圧室内の圧力が必要値以上に高まった場合には高圧となった燃料を燃料タンク等に戻すことができ、第１蓄圧室内の圧力が必要値以上に高まった場合には高圧となった燃料を燃料タンク等に戻すことができ、燃料入口に接続される燃料供給配管の燃料圧力が低下した場合には、第１逆止弁で燃料が燃料入口側に戻って第１蓄圧室内の燃料圧力が低下するのを防止できるので、エンジン回転数に依存せずに常時一定かつ必要な燃料圧力で燃料噴射させることができるようになる。
【００２８】
また、更に、排気管内燃料噴射を一定時間噴射した後、噴射を停止するときに急激に燃料を絞るが、この急激な絞りにより発生する一時的な燃料圧力の上昇を第２蓄圧室で緩衝すると共に第２蓄圧室から第１蓄圧室に燃料が流入するのを第２逆止弁で阻止できるので、第１蓄圧室の燃料圧力の上昇を防止できる。従って、排気管内燃料直接噴射を停止したときに一時的に増加した燃料圧力を燃料圧力センサが検出して、排気管内燃料直接噴射時の燃料圧力を実際に燃料噴射する圧力よりも高い値で燃料噴射制御するのを防止できる。
【００２９】
また、本発明に係る排気ガス浄化システムによれば、燃料圧力変動抑制機構により、安定した燃料圧力のもとで燃料を燃料噴射弁に供給できるので、排気管内に噴射する燃料の圧力をエンジン回転数に依存させずに、常に一定かつ必要な圧力とすることができる。そのため、エンジンの回転数が過渡的に変化する場合においても安定した燃料圧力に基づいて精度のよい燃料噴射量で排気管内燃料噴射を行うことができる。
【００３０】
従って、排気管内への実際の燃料噴射量と制御目標の燃料噴射量との乖離を減らし、ＮＯｘ再生処理や脱硫処理やＰＭ再生処理の際の昇温や排気ガスの空燃比（又は空気過剰率）の条件を満足させることができ、排気ガス性能を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態の燃料圧力変動抑制機構の構成を示した図である。
【図３】第１逆止弁を作動圧力可変型の逆止弁で形成した場合の燃料圧力変動抑制機構の構成を示した図である。
【図４】作動圧力可変型の逆止弁の構成を示した図である。
【図５】蓄圧室の燃料圧力変動抑制機構の制御のための制御フローの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る実施の形態の排気管内燃料直接噴射システム及び排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１に示すように本発明の実施の形態の排気管内燃料直接噴射システム１０は、排気管（排気通路）５内へ燃料ｆを噴射して排気ガス浄化装置６に供給する燃料噴射弁１１に燃料を供給する燃料供給配管１２に燃料圧力変動抑制機構２０を直列に配置して構成され、この燃料圧力変動抑制機構２０には、燃料タンク１５から燃料供給管１４経由で軽油等の燃料ｆを燃料供給ポンプ１３で昇圧して、供給するように構成される。この燃料供給ポンプ１３はエンジン２のクランク軸の回転力で駆動される。また、燃料圧力変動抑制機構２０からの燃料ｆの戻りを戻り配管１６で燃料タンク１５に戻すように構成する。これらの燃料噴射弁１１、燃料圧力変動抑制機構２０、燃料供給配管１２、燃料供給ポンプ１３、とこれらを制御する制御装置３０ａ等により排気管内燃料直接噴射システム１０が構成される。
【００３４】
図２に示すように、この燃料圧力変動抑制機構２０は、燃料入口２１側の第１蓄圧室２２と燃料出口２３側の第２蓄圧室２４を有して形成され、この燃料入口２１と第１蓄圧室２２との間に第１逆止弁２５を、燃料入口２１側から第１蓄圧室２２側、即ち、燃料出口２３側への流れを許容し、反対の流れを止めるように設ける。また、第１蓄圧室２２と第２蓄圧室２４との間に第２逆止弁２６を、第１蓄圧室２２側から第２蓄圧室２４側への流れ、即ち、燃料入口２１側から燃料出口２２側への流れを許容し、反対の流れを止めるように設ける。
【００３５】
これにより、エンジン回転数が一時的に減少して燃料供給ポンプ１３の供給圧力が一時的に低下して第１蓄圧室２２に燃料ｆを供給する燃料入口２１側に接続する燃料供給配管１２の燃料圧力が低下した場合でも、第１逆止弁２５により燃料ｆが燃料入口２１側に流出して第１蓄圧室２２内の燃料圧力が低下するのを防止できる。
【００３６】
また、排気管内燃料噴射を一定時間噴射した後の一時的な燃料圧力の上昇を第２蓄圧室２４で緩衝すると共に、第２逆止弁２６により第２蓄圧室２４から第１蓄圧室２２に燃料ｆが流入するのを阻止できるので、第１蓄圧室２２の燃料圧力の上昇を防止できる。
【００３７】
また、第１蓄圧室２２に、圧力調整弁２７を設けて、第１蓄圧室２２の内部の燃焼圧力が予め設定した圧力よりも高くなった時に燃料ｆを燃料タンク１５に戻すように構成する。この圧力調整弁２７により、第１蓄圧室２２の内部の燃焼圧力の上限を予め設定した圧力に維持することができる。
【００３８】
更に、排気管内燃料直接噴射時の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ２８を第１蓄圧室２２に設ける。これにより、排気管内燃料噴射を一定時間噴射した後の一時的な燃料圧力の上昇が第２蓄圧室２４で緩衝すると共に第２蓄圧室２４から第１蓄圧室２２に燃料ｆが流入するのを第２逆止弁２６で阻止するので、この一時的な燃料圧力の上昇が第１蓄圧室２２に設けられた燃料圧力センサ２８には伝達されなくなる。
【００３９】
従って、排気管内燃料直接噴射を停止したときに一時的に増加した燃料圧力を燃料圧力センサ２８が検出して、排気管内燃料直接噴射時の燃料圧力を実際に燃料噴射する圧力よりも高い値で燃料噴射制御するのを防止できる。
【００４０】
また、第１蓄圧室２２又は第２蓄圧室２４に燃料ｆの温度を検出する燃料温度センサ２９を設ける。この燃料温度センサ２９で検出した燃料温度によって、燃料温度によって密度が変化する燃料を、制御目標の燃料流量（質量流量）になるように、燃料密度を補正して燃料ｆの体積流量を修正しながら、より精度よく燃料噴射できるようになる。
【００４１】
上記の構成の燃料圧力変動抑制機構２０により、排気管内燃料直接噴射において、エンジン回転数が過渡的に変化する場合に燃料圧力の変化を抑制でき、また、噴射停止時に一時的に増加した燃料圧力を燃料圧力センサ２８では検出しないように燃料圧力センサ２８を配置しているので、安定した燃料圧力のもとで正確な燃料噴射量制御が可能となる。従って、エンジン回転数に依存せずに常時一定かつ必要な燃料圧力、即ち、予め設定した圧力で、排気管５内へ燃料噴射させることができるようになる。これにより、排気管への燃料噴射量と目標とする燃料噴射量との乖離を減らすことができる。
【００４２】
更に、図３に示すように、第１逆止弁２５を作動圧力を変化できる作動圧力可変型の逆止弁２５Ａで形成する。この作動圧力可変型の逆止弁２５Ａは、図４に示すように、燃料供給配管１２に接続する燃料入口２１に接続して設けられ、逆止弁２５Ａの開閉を行う球形の弁体２５Ａａと、この弁体２５Ａａを燃料入口２１に押し付ける逆止作動圧調整バネ２５Ａｂと、この逆止作動圧調整バネ２５Ａｂの基側の位置を調整するバネ変位調整バー２５Ａｃと、このバネ変位調整バー２５Ａｃを移動させる調整バー位置制御カム２５Ａｄを有して構成される。
【００４３】
この作動圧力可変型の逆止弁２５Ａでは、調整バー位置制御カム２５Ａｄをステップモータなどで回転制御することにより、調整バー位置制御カム２５Ａｄの回転位置を、調整バー位置制御カム２５Ａｄがバネ変位調整バー２５Ａｃを押し込む方向に変化させると、バネ変位調整バー２５Ａｃが逆止作動圧調整バネ２５Ａｂの基側の位置を弁体２５Ａａ側に押し出すので、弁体２５Ａａを燃料入口２１側に押し出す力である逆止作動圧調整バネ２５Ａｂの付勢力が増加するので、逆止弁２５Ａが開弁するときの設定圧力を高くすることができる。
【００４４】
また、調整バー位置制御カム２５Ａｄの回転位置を、調整バー位置制御カム２５Ａｄがバネ変位調整バー２５Ａｃを引き出す方向に変化させると、逆止作動圧調整バネ２５Ａｂの付勢力が減少するので、逆止弁２５Ａが開弁するときの設定圧力を低くすることができる。
【００４５】
この作動圧力可変型の逆止弁２５Ａを用いることにより、第１逆止弁２５Ａの作動圧力を変化させることにより、燃料の噴射圧力を変化できるので、触媒の温度、及び触媒の劣化程度に応じて、燃料の噴射速度を変化させて燃料噴射できるようになる。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システムについて説明する。この排気ガス浄化システムでは、エンジン（内燃機関）２の排気管（排気通路）５に設けられた排気ガス浄化装置６に上記の排気管内燃料直接噴射システム１０を用いて燃料ｆを供給するように構成される。
【００４７】
図１に示すように、この排気ガス浄化システム１は、エンジン（内燃機関）２の吸気マニホールド２ａに接続される吸気通路３に上流側からエアクーリーナ（図示しない）、吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ）（図示しない）、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａ、インタークーラ（図示しない）、吸気弁（インテークスロットル）（図示しない）が設けられ、新気Ａをエンジン２の気筒（シリンダ）に供給できるように構成される。
【００４８】
また、排気マニホールド２ｂに接続する排気管５に、上流側からターボチャージャ４のタービン４ｂと排気管内燃料直接噴射用の燃料噴射弁（インジェクター）１１と排気ガス浄化装置６を備えて構成される。
【００４９】
排気ガス浄化装置６は、図４の構成では、酸化触媒装置（ＤＯＣ）６ａ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置（ＬＮＴ）６ｂ、触媒付きフィルタ装置（ＣＳＦ）６ｃで構成されている。
【００５０】
酸化触媒装置６ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造の担持体に、白金等の酸化触媒を担持させて形成される。この酸化触媒は、排気ガス中のＨＣやＣＯを酸化して排気ガスを浄化する役割と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＮＯｘ再生や、硫黄被毒からの回復のための脱硫処理の際や、触媒付きフィルタのＰＭ再生処理の際に、排気管５内に供給される燃料ｆの一部を酸化して排気ガスＧの温度を昇温する役割とを持っている。
【００５１】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置６ｂは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持して形成され、酸素過剰な排気ガス中のＮＯを酸化して硝酸塩として触媒上に吸着させて、ＮＯｘを浄化する。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気ガスがリーン空燃比では、ＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比では、吸蔵したＮＯｘを放出すると共に、この放出されたＮＯｘを還元雰囲気中で還元して、ＮＯｘを低減する。このＮＯｘ放出のリッチ空燃比制御では、排気管５内に燃料ｆを直接供給する。
【００５２】
また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においては、エンジン２の燃料中に硫黄成分が含まれており、この硫黄成分が硫酸塩として触媒上に吸着されてしまうために、ＮＯｘ吸蔵材のＮＯｘ吸蔵能力が低下するという硫黄被毒の問題がある。この硫黄被毒からＮＯｘ吸蔵材を再生するために、排気管５内に燃料ｆを噴射して、この燃料ｆを酸化触媒により酸化して排気ガスの温度を高めて、触媒を７００℃程度まで昇温させて、この温度に維持しながら排気ガスをリッチ状態にしてＮＯｘ吸蔵材の脱硫処理を行う必要がある。
【００５３】
触媒付きフィルタ装置６ｃは、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備えた触媒付きＤＰＦで構成される。この触媒付きＤＰＦは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。
【００５４】
この触媒付きＤＰＦにより、排気ガス中のＰＭは、多孔質のセラミックの壁で捕集される。このＰＭの捕集量が増加した場合には、排気管５内に燃料ｆを噴射して、この燃料ｆを酸化触媒により酸化して排気ガスの温度を高めて、この高温の排気ガスにより触媒付きＤＰＦをＰＭの燃焼開始温度まで上昇させて、捕集されたＰＭを強制的に燃焼除去して、触媒付きＤＰＦのＰＭ再生処理を行う。
【００５５】
更に、排気ガスＧの温度Ｔｇを測定するために、排気ガス浄化装置６の入口に排気ガス温度センサ７ａが、また、排気ガス浄化装置６の触媒温度を測定するための触媒温度センサ７ｂと、排気ガス中の空気過剰率（λ）又は酸素濃度を測定するための空気過剰率センサ（λセンサ）７ｃが配設される。
【００５６】
これらのセンサ７ａ、７ｂ、７ｃ等の測定値とエンジン２の運転状態とエンジン２の運転制御に必要なデータを入力して排気ガス浄化システム１の排気ガス浄化制御や再生制御を行うエンジン制御装置３０が設けられている。このエンジン制御装置３０はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置である。排気管内燃料直接噴射システム１０の制御装置３０ａはこのエンジン制御装置（ＥＣＵ）３０に含まれる形で設けられる。このエンジン制御装置３０は、エンジン２からのデータと吸入空気量センサ（図示しない）等の検出値に基づいて、吸気弁（図示しない）、燃料供給ポンプ１３、燃料噴射弁１１、ＥＧＲ通路８のＥＧＲ弁９等を制御する。
【００５７】
この排気ガス浄化システム１において、排気管内燃料噴射システム１０を用いて、ＮＯｘ再生処理、脱硫処理及びＰＭ再生処理等の排気管５内燃料直接噴射において、燃料供給ポンプ１３で昇圧された燃料ｆを燃料圧力変動抑制機構２０により直接噴射する時の燃料圧力を一定かつ必要な燃料圧力にして、燃料噴射弁１１から燃料ｆを噴射する。
【００５８】
この排気ガス浄化システム１における排気管内燃料噴射は、図５に示すような排気管内燃料直接噴射のための制御フローに示すような制御フローに従って行われる。
【００５９】
この制御フローでは、エンジンが始動されて上級の制御フローから呼ばれて、この制御フローがスタートすると、ステップＳ１０で、排気管内燃料直接噴射を行う状態であるか否かを判定する。この判定で排気管内燃料直接噴射を行う状態でなければ、所定の判定時間（排気管内燃料直接噴射を行うか否かを判定するインターバルに関係する時間）Δｔ１を経過してから、ステップＳ１０に戻る。
【００６０】
ステップＳ１０の判定で、排気管内燃料直接噴射を行う状態である場合には、次のステップＳ１１に行く。ステップＳ１１で、排気管内燃料噴射を行う対象となる排気ガス浄化装置６の触媒温度Ｔｃがそれぞれの処理を行う温度領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３にあるか否かを判定する。
【００６１】
この温度領域は、ＮＯｘ再生処理では、２００℃〜３００℃（２００℃≦Ｔｃ＜３００℃）の第１温度領域Ｒ１であり、ＰＭ再生処理では、３００℃〜５００℃（３００℃≦Ｔｃ＜５００℃）の第２温度領域Ｒ１であり、脱硫処理では、５００℃〜７００℃（５００℃≦Ｔｃ＜７００℃）の第３温度領域Ｒ３となる。
【００６２】
このステップＳ１１の判定で、触媒温度の温度領域が、それぞれの排気管内燃料直接噴射の温度領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に無い場合には、ステップＳ１２に行って、排気管内燃料噴射を行わずに、又は、噴射していた場合には噴射を停止し、所定の時間（触媒温度の判定時間のインターバルに関係する時間）Δｔ２の間経過してからステップＳ１１に戻る。
【００６３】
ステップＳ１１の判定で、触媒温度の温度領域が、それぞれの排気管内燃料直接噴射の温度領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３にある場合には、ステップＳ１３に行き、排気管内燃料噴射を行うときの燃料圧力を最適な燃料圧力となるように調整する。
【００６４】
この調整では、触媒温度の温度領域が、ＮＯｘ再生処理の第１温度領域Ｒ１にある場合には、燃料圧力変動抑制機構２０の調整バー位置制御カム２５Ａｄをステップモータなどで回転制御することにより、触媒温度Ｔｃに対応したバネ変位調整バー２５Ａｃの位置を予め設定した位置Ｌｉに移動させて、この位置Ｌｉに対応した燃焼圧力Ｐｉに設定する。
【００６５】
また、触媒温度の温度領域が、ＰＭ再生処理の第２温度領域Ｒ２にある場合には、燃料圧力変動抑制機構２０の調整バー位置制御カム２５Ａｄをステップモータなどで回転制御することにより、触媒温度Ｔｃに対応したバネ変位調整バー２５Ａｃの位置を予め設定した位置Ｌｊに移動させて、この位置Ｌｊに対応した燃焼圧力Ｐｊに設定する。また、触媒温度の温度領域が、脱硫処理の第３温度領域Ｒ３にある場合には、燃料圧力変動抑制機構２０の調整バー位置制御カム２５Ａｄをステップモータなどで回転制御することにより、触媒温度Ｔｃに対応したバネ変位調整バー２５Ａｃの位置を予め設定した位置Ｌｋに移動させて、この位置Ｌｋに対応した燃焼圧力Ｐｋに設定する。
【００６６】
この燃料圧力の設定の値に、ステップＳ１４に行き、燃料圧力の検出値Ｐｍが下限閾値Ｐ１より大きいか否かの判定を行う。この判定で燃料圧力の検出値Ｐｍが下限閾値Ｐ１より大きくない場合には、所定の時間（燃料圧力の検出値の判定時間のインターバルに関係する時間）Δｔ３の間経過してからステップＳ１１に戻る。
【００６７】
ステップＳ１４の判定で、燃料圧力の検出値Ｐｍが下限閾値Ｐ１より大きい場合には、ステップＳ１５で、燃料圧力の検出値Ｐｍが上限閾値Ｐ２より小さいか否かの判定を行う。この判定で燃料圧力の検出値Ｐｍが上限閾値Ｐ２より小さくない場合には、ステップＳ１６で、圧力調整弁２７を開弁し、第１蓄圧室２２の燃料圧力を下げながら、所定の時間（燃料圧力の検出値の判定時間のインターバルに関係する時間）Δｔ４の間経過してからステップＳ１５に戻る。
【００６８】
ステップＳ１５の判定で、燃料圧力の検出値Ｐｍが上限閾値Ｐ２より小さい場合には、ステップＳ１７に行き、各排気管内燃料直接噴射の対象となる各処理に対応した燃料噴射量を算出すると共に、燃料温度センサ２９で検出した燃料温度Ｔｆを読み込んで、検出された燃料温度Ｔｆを基に燃料密度を考慮した補正を行う。また、基準の燃料圧力を基に燃料噴射時間を算出すると共に、燃料圧力センサ２８で検出した燃料圧力Ｐｍを読み込んで、排気管内燃料直接噴射における燃料噴射量の燃料圧力Ｐｍによる補正を行い、燃料噴射時間を設定する。
【００６９】
次のステップ１８で、設定された燃料噴射時間で排気管内燃料直接噴射を行うように、燃料噴射弁１１に開弁指示を行う。この開弁指示を行い、排気管内燃料直接噴射を行った後、ステップＳ１０に戻る。
【００７０】
そして、エンジン作動が停止されるときには、割り込みが生じて、ステップＳ１９で排気管内燃料噴射の制御の終了作業を行ってリターンに行き、上級の制御フローに戻り、排気管内燃料噴射の制御を終了する。
【００７１】
上記の構成の排気ガス浄化システム１によれば、燃料圧力変動抑制機構２０により、安定した燃料圧力のもとで燃料ｆを燃料噴射弁１１に供給できるので、排気管５内に噴射する燃料ｆの圧力をエンジン回転数に依存させずに、常に一定かつ必要な圧力とすることができる。そのため、エンジン回転数が過渡的に変化する場合においても安定した燃料圧力に基づいて精度のよい燃料噴射量で排気管内燃料噴射を行うことができる。
【００７２】
従って、排気管５内への実際の燃料噴射量と制御目標の燃料噴射量との乖離を減らし、ＮＯｘ再生処理や脱硫処理やＰＭ再生処理の際の昇温や排気ガスの空燃比（又は空気過剰率）の条件を満足させることができ、排気ガス性能を十分に確保できる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の排気管内燃料直接噴射システムは、排気管内燃料直接噴射において、燃料圧力変動抑制機構により、安定した燃料圧力のもとで燃料を燃料噴射弁に供給できるので、排気管内に噴射する燃料の圧力をエンジン回転数に依存させずに、常に一定かつ必要な圧力にして燃料噴射させることができ、排気管への燃料噴射量と目標とする燃料噴射量との乖離を減らすことができるので、自動車搭載の内燃機関の排気ガス浄化システムにおける排気管内燃料直接噴射システムとして利用することができる。
【００７４】
また、本発明の排気ガス浄化システムは、排気管内への実際の燃料噴射量と制御目標の燃料噴射量との乖離を減らし、ＮＯｘ再生処理や脱硫処理やＰＭ再生処理の際の昇温や排気ガスの空燃比（又は空気過剰率）の条件を満足させることができ、排気ガス性能を十分に確保できるので、自動車に搭載する内燃機関等の排気管における排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法として利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１  排気ガス浄化システム
２  エンジン（内燃機関）
３  吸気通路
５  排気管（排気通路）
６  排気ガス浄化装置
６ａ  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
６ｂ  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒装置（ＬＮＴ）
６ｃ  触媒付きフィルタ装置（ＣＳＦ）
１０  排気管内燃料直接噴射システム
１１  燃料噴射弁（インジェクター）
１２  燃料供給配管
１３  燃料供給ポンプ
１４  燃料供給配管
１５  燃料タンク
２０  燃料圧力変動抑制機構
２１  燃料入口
２２  第１蓄圧室
２３  燃料出口
２４  第２蓄圧室
２５  第１逆止弁
２５Ａ  作動圧力可変型の逆止弁
２６  第２逆止弁
２７  圧力調整弁
２８  燃料圧力センサ
３０  エンジン制御装置
３０ａ  制御装置
ｆ  燃料
【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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