(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程での後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令は，上記主燃料噴射指令の回数よりも少ない回数だけ発せられ，
かつ該後噴射指令は，少なくとも１サイクル以上を含む限られた時間内においては，一部分の気筒に対してのみ発せられることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置。
【請求項２】
気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程での後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令は，上記主燃料噴射指令の回数よりも少ない回数だけ発せられ，
かつ，該後噴射指令は，複数のサイクルに対して１回の割合で発せられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において，前記後噴射指令は，複数の気筒に対して順次切換えて発せられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において，後噴射を行なわない気筒分の後噴射量を，後噴射を行なう気筒にて噴射することにより，上記後噴射指令は上記主燃料噴射の回数よりも少ない回数だけ発せられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，内燃機関の排気中に含まれるＮＯx を除去する窒素酸化物浄化装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車のエンジン等の排気通路には，排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置が設けられている。そして，上記有害成分の中でも特に環境に影響を与える一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯx ）の三成分について，優れた浄化特性を発揮する三元触媒が上記浄化装置に用いられている。しかしながら，理論空燃比（空気／燃料＝１４．７）よりも酸素過剰（リーン）状態で燃焼が行われるディーゼル機関においては，排気ガスの組成も燃焼時における上記空燃比を反映して酸素過剰状態となり，上記三元触媒では窒素酸化物（ＮＯx ）が効果的に除去できないという問題があった。そのため，リーン雰囲気においても優れたＮＯx 浄化特性を示す金属担持ゼオライトなどを用いた窒素酸化物浄化装置が用いられている。
【０００３】
そして，最近の研究によれば，この種の窒素酸化物浄化触媒にＨＣ成分（例えば燃料成分）を添加すれば窒素酸化物の浄化率が向上することが明らかにされている。
そのため，排気管の途中に触媒を配設し，その触媒の上流において，たとえば軽油などの還元剤を排気管内に供給し，還元剤と排気ガスを混合して，触媒上でＮＯx を還元浄化するという方法が提案されている。
【０００４】
しかし，この方法では還元剤が高沸点分子であり反応性が低いため，ＮＯx の還元浄化効率が低いという問題がある。さらに，構成が複雑となるため装置が大型化するという問題もある。
そこで，特開平５−１５６９９３号公報では，フィードポンプで供給する燃料をシリンダ室に噴射させるフューエルインジェクタの燃料噴射時期を，電磁弁を用いて制御する方法が提案されている。
【０００５】
すなわち，機関出力発生のための主燃料の噴射後に，主燃料噴射量の０．３〜３％に相当する極微量の燃料を，膨張行程中の温度が低下したシリンダ室内に後噴射して，燃焼させることなく熱分解して反応性が高い炭化水素を生成させ，排気ガスにその炭化水素を混合して，排気ガスに含まれるＮＯx を触媒上で還元浄化するという方法である。
【０００６】
また，特開平６−１５９０４１号公報では，上記において排気温度が変化した場合，後噴射時期を変えて，触媒に還元剤として供給する燃料の分解度合が排気温度によらず一定となるよう制御する方法が提案されている。
すなわち，排気温度が低い場合は，通常より後噴射時期を早めて，シリンダ内温度が高いうちに後噴射をし，逆に排気温度が高い場合には，通常より後噴射時期を遅らせて，シリンダ内温度が低下したところへ後噴射する。そして，これによって噴射された燃料が触媒に到達するまでに排気ガスから受ける熱量を一定にして，運転状態によらず常に燃料の分解度合い（還元剤として用いる炭化水素の炭素数）を一定にしようとしている。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記特開平５−１５６９９３号公報の浄化装置では極微量の後噴射量を所定のタイミングに精度よく制御するために，極めて高速応答の電磁弁が必要となり，そのためコストが上昇し，かつ装置の大形化を招くという問題がある。さらに噴射ノズルが１サイクルで２回着座するため，ノズルシート部の劣化が著しいという問題もある。
また，この方法では，排気高温時には後噴射した燃料の大部分が高温の燃焼室壁面や排気ガスからの熱を受けて燃焼し，触媒に到達する未燃成分が不足してＮＯx 還元浄化効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
一方，上記特開平６−１５９０４１号公報の浄化装置は，排気ガスの温度に応じて後噴射のタイミングを変化させ，燃料の分解度をほぼ均一にする。
しかしながら，後述する図８に示すように，触媒によりＮＯx を還元するために最適な燃料（ＨＣ）の分解度合（炭素数）は排気温度によって異なるため，この方法ではすべての排気温度において，最もＮＯx の還元浄化効率が高くなるような還元剤（炭化水素）を触媒に供給することができないという問題があり，浄化効率が充分であるとは言えない。
【０００９】
そして，この浄化率の低下は排気温度が刻々と変化する車両の加・減速時に，より顕著となる。
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり，簡素な構成で耐久性に優れまた浄化効率の良好な内燃機関の窒素酸化物浄化装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
本願の第１発明は，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程での後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令は，上記主燃料噴射指令の回数よりも少ない回数だけ発せられ，
かつ該後噴射指令は，少なくとも１サイクル以上を含む限られた時間内においては，一部分の気筒に対してのみ発せられることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装置にある（請求項１）。
また，第２発明は，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程での後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令は，上記主燃料噴射指令の回数よりも少ない回数だけ発せられ，
かつ，該後噴射指令は，複数のサイクルに対して１回の割合で発せられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置にある（請求項２）。
【００１１】
上記両発明において最も注目すべきことは，後噴射指令の回数を主燃料噴射指令の回数よりも少なくしたことである。
後噴射指令の回数を少なくする方法には，例えば，一部分の気筒に対してのみ後噴射指令を発するという方法があり，また複数のサイクルに対して１回の割合で後噴射指令を発するという方法がある。そして，更に上記２例の方法においては，特定の気筒にだけ後噴射を行わせるという方法もあるが，燃料噴射手段の耐久性と寿命をほぼ等しくするという観点から，各気筒に対して後噴射を順次切替えて実施させるという方法が好ましい。
また，後噴射を行なわない気筒分の後噴射量を，後噴射を行なう気筒にて噴射することにより，上記後噴射指令は上記主燃料噴射の回数よりも少ない回数だけ発せられることもある。
【００１２】
また，第１参考発明として，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，排気ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，この温度検出手段の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有しており，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，
上記後噴射指令は，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど，主燃料噴射指令に対してより遅いタイミングで発せられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置がある。
【００１３】
第１参考発明において最も注目すべきことは，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど，後噴射指令が主燃料噴射指令に対してより遅いタイミングで発せられることである。
後噴射の遅らせるタイミングは，そのときの排気ガス又は触媒装置の温度において窒素酸化物の浄化効率を最大とする炭素数の炭化水素が，後噴射の燃料分解によって得られるようにするタイミングである。
【００１４】
次に，第２参考発明として，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，排気ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，この温度検出手段の出力と設定値とを比較する比較演算手段と，この比較演算手段の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有しており，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍の主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，
排気ガス又は触媒装置の温度が触媒における吸着反応が生じ易い上記設定値より低い温度となった場合には，上記後噴射指令の発せられるタイミングは，その時の状態において触媒効率を良好にする所定のタイミングを中心にして，一定の範囲内において前後両方向に順次切換えて変更，揺動せしめられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置がある。
【００１５】
第２参考発明において最も注目すべきことは，排気ガス又は触媒装置の温度が触媒の吸着反応が活発となる低めの温度となったときは，後噴射指令の発せられるタイミングが，その時の状態において触媒効率を良好にする所定のタイミングを中心にして一定の範囲内において早めたり遅らせたりすることである。
【００１６】
更に，第３参考発明として，気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，排気ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，この温度検出手段の出力と設定値とを比較する比較演算手段と，この比較演算手段の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有しており，
上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍の主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，
排気ガス又は触媒装置の温度が触媒における吸着反応が生じ易い上記設定値より低い温度となった場合には，上記後噴射指令の発せられるタイミングは，その時の状態において触媒効率を良好にする所定のタイミングよりも遅らせて発せられ，その遅らせる時間はゼロから一定の値の範囲内で順次切換えて変更，揺動せしめられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置がある。
【００１７】
第３参考発明において最も注目すべきとことは，排気ガス又は触媒装置の温度が触媒の吸着反応が活発となる低めの温度となった場合に，後噴射指令の発せられるタイミングがその時の状態において触媒効率を良好にする所定のタイミングよりも遅らせて発せられることであり，そのタイミングを遅らせる時間は，ゼロから一定の値の範囲内において順次切換えて変更，揺動せしめることである。
【００１８】
なお，第１発明，第２発明の浄化装置において提示された後噴射指令を発する方法は，上記第１参考発明〜第３参考発明のいずれにおいても用いることが可能であり，それぞれの効果を合わせ持って相乗的に効果を発揮させることができる。
【００１９】
【作用及び効果】
第１発明にかかる窒素酸化物浄化装置においては，後噴射指令の発せられる回数は主燃料噴射指令の回数よりも少ない。そのため，後噴射において１回当たりに噴射される燃料の量は前記従来装置よりまとまった量となり，従来よりも多量となる（図１０と図２〜図４を比較参照）。なぜならば，従来は後噴射も主燃料噴射と同じ回数だけ発せられているから後噴射の回数が本発明の装置よりも多くなるからである。
【００２０】
そのため，本発明では燃料噴射手段の動作性能（弁の応答速度やミニマム操作量など）が低くてよいこととなり，安価で小形化することが可能となる。例えば，弁の操作力として電磁力を用いた場合に，弁の応答速度を早めようとすると，コイルのアンペアターン数が大きくなり，コイルが大きくなり大形化する。
それ故，本発明では燃料噴射手段が小形かつ安価となる。
【００２１】
また，後噴射指令の回数を少なくすることは，制御回路等が簡素になることがあっても複雑になることがない。例えば，後噴射指令を特定の気筒に対してのみ発せられるようにすれば，燃料噴射手段に対する制御，指令回路が簡素になることは明らかである。
【００２２】
また，後噴射の回数が少なくなるから，燃料噴射手段の寿命が長くなるという利点がある。そして，燃料噴射ノズルの動作（着座）回数が減少し，ノズルシート部の耐久性が大幅に向上する。
逆に，同じ性能の燃料噴射手段及び燃料噴射制御手段を用いた場合には，１回に操作する燃料噴射量が大きいから，制御の精度が向上し，浄化効率も良好となる。
上記のように，第１発明によれば，簡素な構成で耐久性に優れ浄化効率が良好な窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
これらのことは，第２発明においても同様である。
【００２３】
第１参考発明にかかる窒素酸化物浄化装置においては，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど後噴射指令のタイミングを遅らせる。
一方，後噴射された燃料から熱分解によって得られる炭化水素の炭素数は，図９に示すように，温度，即ち後噴射の時期によって変化する。それ故，第２発明の窒素酸化物浄化装置では，排気ガスが高いほど後噴射によって得られる炭化水素の炭素数が大きくなる。
一方，窒素酸化物の浄化効率を最大にする炭化水素の炭素数は，図８に示すように，触媒の温度によって変化し，触媒の温度が高いほど最大効率を示す炭素数が大きくなる（図８参照）。図８において，実線Ｂは炭素数の大きいＨＣ還元剤の効果を示し，破線Ａは炭素数の少ないＨＣ還元剤の効果を示す。
【００２４】
そして，上記のように第１参考発明の浄化装置は，触媒（排気ガス）の温度に合わせて炭素数を増減させるから，触媒（排気ガス）の温度変化に対応してＨＣの炭素数を変化させ窒素酸化物の浄化効率を常に高めに保持することが可能である。例えば，触媒温度が図８のＴ2 からＴ1
に変化した場合には，実線の特性を示す炭化水素から破線の特性を示す炭化水素に炭素数を変化させる。
上記のように，第１参考発明によれば，排気ガスの変化にかかわらず浄化効率を高めに保持することのできる窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
【００２５】
次に，第２参考発明にかかる窒素酸化物浄化装置においては，触媒の吸着反応を生じ易い低めの温度のとき，後噴射の発せられるタイミングを浄化効率の高い所定のタイミングを中心にして前後両方向に揺動させる。
そして，前記のように後噴射のタイミングを変化させると，図９に示すように，噴射された燃料から生ずる炭化水素の炭素数が変化するから，後噴射から得られる炭素数は満遍なく広い範囲に分布する。そして，多くの炭素数を含むそれらの炭化水素は，触媒（排気ガス）温度が低いため触媒装置に良好に吸着される。
【００２６】
そして，触媒装置に吸着された炭素数が広く分布した炭化水素は，その後に順次脱離して窒素酸化物の浄化作用に寄与するようになる。
それ故，刻々と変化する排気ガスや触媒の温度に対して，それぞれの温度において触媒によって窒素酸化物を浄化するのに適した炭化水素を供給することができ，窒素酸化物浄化効率を高めることが可能となる。
上記のように，第２参考発明によれば排気ガスや触媒の温度変化にかかわらず，浄化効率を高めに保持することのできる窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
【００２７】
一方，第３参考発明にかかる窒素酸化物浄化装置においては，後噴射のタイミングを前記所定のタイミングよりも遅らせる方向で揺動変化させる。
本発明では，後噴射のタイミングを遅らせるから発生する炭化水素の炭素数は，図９から分かるように第２参考発明の浄化装置に比べて大きめの値に多く分布する。
一方，大きめの炭素数の炭化水素は，小さい炭素数の炭化水素に比べて相対的に触媒装置に吸着され易く，また高温になるまで脱離されにくいという特徴がある。
従って，この浄化装置は，第２参考発明に比べると特に排気ガスが高温であるときの窒素酸化物の浄化効率が良好であるという特色がある。
【００２８】
そして，低めの温度で炭化水素を吸着させることにより，第２参考発明と同様に，低温域ばかりでなく高温域における浄化効率を高めることができる。
上記のように，第３参考発明によれば，排気ガス（触媒）の温度変化にもかかわらず浄化効率を高めに保持することのできる窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
【００２９】
【実施例】
実施例１
第１発明の実施例にかかるディーゼルエンジンの窒素酸化物浄化装置について，図１，図２を用いて説明する。
本例は，図１に示すように，気筒毎に設けられた燃料噴射手段としてのフューエルインジェクタ１１及び電磁弁１２と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路４５中に配設された触媒装置１５と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段３０とを有するディーゼルエンジン４０の窒素酸化物浄化装置１である。燃料噴射制御手段３０は，排気ガス８０の温度を検出する温度センサ３２と，温度センサ３２の出力を受ける燃料噴射指令手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）３１とを有する。
【００３０】
ＥＣＵ３１は，圧縮上死点近傍で発せられる機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程又は排気行程で発せられる触媒装置１５に炭化水素を供給するための後噴射指令とを燃料噴射手段の電磁弁１２に対して発する。
そして，図２に示すように，後噴射指令６２は主燃料噴射指令６１よりも少ない回数だけ発せられる。
即ち，後噴射指令６２は，４つの気筒のうち第１気筒に対してのみ発せられ，第２〜第４気筒に対しては発せられない。
【００３１】
以下，それぞれについて説明を補足する。
このディーゼルエンジン４０および窒素酸化物浄化装置１は，図１に示すごとく，４個のシリンダボアを設けそれぞれにピストンを往復摺動可能にはめ込んで，それぞれの内部にシリンダ室をなしたシリンダブロック４１，シリンダブロック４１上に組付けられてそのシリンダ室のそれぞれを閉じたシリンダヘッド４２，そのピストンをコネクティングロッドで連結したクランクシャフト，吸気弁及び排気弁を開閉させる動弁機構，シリンダ室に対応してシリンダヘッド４２に設置された４個のフューエルインジェクタ１１，フューエルインジェクタ１１に組付けらた４個の電磁弁１２，図示しない燃料タンクからフューエルインジェクタ１１に燃料を供給するフィードポンプ４３，排気通路４５中に触媒装置１５，電磁弁１２を開閉させてフューエルインジェクタ１１に主燃料噴射及び後燃料噴射を行わせるＥＣＵ３１を有する。
【００３２】
ＥＣＵ３１は，入力回路にエンジン４０の回転センサ３３，負荷センサ３４，圧力センサ３５，温度センサ３２，および酸素センサ３６を接続し，出力回路に電磁弁１２を電気的に接続する。そして，上記センサ３２〜３６で検出されたエンジン回転数，エンジン負荷，燃料噴射圧，排気温度Ｔ，および酸素濃度は，内部のメモリに予め入力された燃料噴射パターンと照合され，パターンに従って電磁弁１２を開閉制御する。
【００３３】
回転センサ３３はクランクシャフトに，負荷センサ３４は図示しないアクセルペダルに，圧力センサ３５はフューエルヘッダ４４に，温度センサ３２および酸素センサ３６は触媒装置１５よりも上流の排気管４５１内に，それぞれ配置される。
また，フィードポンプ４３はフューエルヘッダ４４を介してフューエルインジェクタ１１に，それぞれ燃料配管４４１および４４２により接続されている。すなわち，配管４４１，４４２およびフューエルヘッダ４４の内部はフィードポンプ４３の作動により常に高圧に保たれている。
【００３４】
そして，ＥＣＵ３１からの指令により，常時閉状態の電磁弁１２が開いた場合のみ，フューエルインジェクタ１１よりシリンダ室内へ高圧燃料を噴射する。すなわち，エンジン出力発生のための主噴射および触媒へ還元剤として炭化水素（熱分解した燃料）を供給するための後噴射を，共通の装置１１，１２により行う。
また，触媒装置１５はセラミック等の担体に，例えばＣｕ−ゼオライトやＰｔ−ゼオライト等の還元剤の存在下で，ディーゼル排気中等の酸素過剰雰囲気中でもＮＯx を還元浄化可能な触媒を担持したものである。
【００３５】
次に，本例の作用効果につき，説明する。
上記図１のように構成される排気浄化装置において，従来は図１０に示すように，主燃料噴射６１終了後（たとえば排気弁開前の４０度から５度のクランク角範囲）に，極微量の燃料（たとえば主噴射量の０．３〜３％）を後噴射６９として，全気筒において常時噴射していた。
【００３６】
この後噴射６９は，触媒へ還元剤としての炭化水素（熱分解した燃料）を供給するためのものであるため，触媒において排気中のＮＯx を還元浄化するためには不可欠であるが，後噴射に用いた燃料分は燃費が悪化してしまうため，その量を精度良く制御することが非常に重要である。
したがって，従来はその極微量の後噴射６９を制御するために，極めて応答性が高い電磁弁１２が必要であった。そのため，電磁弁１２のコストおよび大きさが増大していた。
【００３７】
これに対し，本例では，後噴射６２をたとえば図２に示すように，第１気筒のみで行うようにする。すなわち，従来装置の４気筒分の後噴射を第１気筒のみで行うこと（第２発明）により，後噴射６２の量を従来の装置における第１気筒の後噴射６９の量の４倍とすることができる。
したがって，従来と比較して，本例では極微量の後噴射量を制御する必要がないため，電磁弁１２に対して，急峻な立上がりと立下がり動作をさせる極めて高い応答性は要求されず，コストおよび大きさの大幅な低減が可能である。
【００３８】
さらに，極微量の噴射において顕著となる各気筒のノズル間の噴射量のばらつきを吸収できるから，高精度で安定した性能を得ることができる。
また，後噴射６９を行わない第２〜４気筒においては，噴射ノズルの着座回数を従来と比較して半減できるため，ノズルシート部の耐久性を大幅に向上させることができる。
本例は，第１気筒のみで後噴射する場合を例に説明したが，これはそれ以外の第２〜第４気筒あるいは複数の気筒で行うようにしてもよい（第２発明）。
【００３９】
実施例２
本例は，図３に示すように，実施例１において更に後噴射６３を複数サイクル（本例は４サイクル）につき１回行うようにしたもう１つの実施例である。
即ち，第１気筒の４サイクルにつき１回ずつ４気筒４サイクル分の後噴射を行う。このため，電磁弁１２は応答性能が更に低いものを採用することが出来るようになり，一段と安価かつ小形化することができる。また，第１気筒のノズルシート部の寿命も更に長くなる。
その他については，実施例１と同様である。
【００４０】
実施例３
本例は，図４に示すように，実施例１又は実施例２において全気筒に後噴射６４を順次行わせるようにしたもう１つの実施例である。
即ち，本例は，各気筒が４サイクル毎に１回の割合で後噴射６４を実行し，後噴射６４は順番に気筒を切替えて実施される。
これによって，各ノズルシート部の耐久寿命は均一となり，装置全体として平均寿命を大幅に向上させることができる。
その他については，実施例１又は実施例２と同様である。
【００４１】
なお，後噴射する気筒を順番に切替える方法としては，図４に示す方法のほか，例えば４気筒のエンジンであれば，気筒によらず２回あるいは４回の主噴射のみの噴射を行ったら，その次に噴射する気筒は主噴射と後噴射を行うようにして，後噴射する気筒を順番に切替えてもよい。
【００４２】
実施例４
本例は，実施例１〜実施例３において，排気ガスの温度が低めのときに，後噴射指令を発するタイミング（主燃料噴射に対する遅れ時間）Δｔを変化させるようにした他の実施例である。
即ち，本例は，図１に示す第１〜第３実施例と同様の構成において，エンジン出力発生のための主噴射６１の後に行う，触媒へ還元剤としての炭化水素（熱分解した燃料）を供給するための後噴射６２〜６４の時期を，温度センサ３２で検出した排気温度Ｔに応じて変更するものである。
【００４３】
図８に示すように，還元剤として炭化水素を供給した場合，触媒によるＮＯx 還元浄化効率はある温度Ｔ1 ，Ｔ2 でピークとなり，それより高温でも低温でも浄化効率は低下してしまう。さらに，ピーク浄化率が得られる温度は，還元剤（炭化水素）の炭素数により異なり，炭素数が大きいほど高くなる。
したがって，温度Ｔ１（たとえば３５０℃）では炭素数が小さい炭化水素Ａ（たとえば炭素数５以下）を還元剤として用いるほうが，炭素数が大きいＢ（たとえば炭素数１０以上）を用いるよりＮＯx の還元浄化効率は高いが，温度Ｔ２（たとえば４００℃）では逆に炭素数が大きいＢを用いたほうが効率が高くなる。
【００４４】
このため，従来装置（特開平６−１５９０４１号公報）のように還元剤として用いる燃料の分解度合を常に一定にしてしまうと，特定の触媒温度以外では高いＮＯx 還元浄化効率を得ることができない。一方，後噴射６２〜６４により得られる，熱分解した燃料（炭化水素）の炭素数は図９に示すように後噴射時期により異なり，その噴射時期が遅いほどシリンダ室内の温度が下がってから後噴射するため，燃料の熱分解の度合が小さくなり，得られる炭化水素の炭素数が大きくなる。
【００４５】
そこで，本例では，排気温度に応じてそれぞれ触媒のＮＯx 還元浄化効率を最大にする炭素数の炭化水素（熱分解した燃料）を還元剤として供給するように構成する。すなわち，排気温度により最適な還元剤の炭素数が異なるため，排気温度に応じて後噴射する噴射時期を変更し，排気温度が高いほど後噴射時期を遅らせて炭素数が大きな還元剤を触媒に供給するようにする。
【００４６】
これにより，排気温度が低い場合には，低温で触媒のＮＯx 還元浄化効率が高い，即ち炭素数が小さい（たとえば５以下の）炭化水素を供給し，また，排気温度が高い場合には，高温で触媒のＮＯx 還元浄化効率が高い，炭素数が大きい（たとえば１０以上）炭化水素を供給する。
そのため後噴射時期は，排気温度に対して多段階あるいは連続的に無段階に変更するようにする。これにより，排気温度によらず，常にＮＯx 還元効率が高い状態で触媒を使用でき，触媒のＮＯx 還元浄化効率を大幅に向上できる。
【００４７】
なお，本例における，各排気温度に対する最適な後噴射のタイミングΔｔは，予めＥＣＵ３１内に記憶されており，図１に示す第１実施例と同様の構成において温度センサ３２の信号をもとにＥＣＵ３１内にて，決定されるものとする。
また，この場合の後噴射を行う気筒は図２に示す第１実施例，図３に示す第２実施例，あるいは図４に示す第３実施例のようにする。その結果，第１実施例，第２実施例および第３実施例で説明したのと同様の効果を合わせて得ることができる。
その他については，実施例１と同様である。
【００４８】
実施例５
本例は，実施例１〜実施例３において，排気ガスの温度が低めのときに，図５に示すように，後噴射指令を発するタイミングΔｔを所定のタイミングｔ0 を中心に前後にｔmin からｔmax まで揺動変化させるようにした他の実施例である。
上記において，所定のタイミングｔ0 とは，その時の運転状態においてその時の触媒装置１５の浄化効率を最大にすることのできるタイミングである。
また，ｔmin 及びｔmax は予めＥＣＵ３１に記憶された設定値であり，揺動の周期は例えば１０分とする。
【００４９】
即ち，本例は，図１に示す第１実施例と同様の構成において，温度センサ３２で検出した排気温度が設定値以下の場合，エンジン出力発生のための主噴射６１の後に行う，触媒へ還元剤としての炭化水素（熱分解した燃料）を供給するための後噴射６２〜６４の時期を，順次変更するものである。
【００５０】
後噴射により発生した炭化水素は，排気低温時には多くが触媒上に未反応のまま吸着され，排気温度上昇過程で離脱してＮＯx 還元反応に寄与する。そのため，排気温度定常時や降温時に比べて，排気温度昇温時のＮＯx 還元浄化効率は，一般に高くなる。
そこで，昇温時において離脱する吸着炭化水素を浄化反応に効率的に利用することは，触媒のＮＯx 還元浄化効率を向上させるのに非常に有効である。
一方，前記の説明のとおり，排気温度に応じてそれぞれ触媒のＮＯx 還元浄化効率を最大にする炭化水素（熱分解した燃料）の炭素数が異なる。そのため，従来の方法では，吸着された炭化水素の炭素数が偏在するために，排気温度が刻々と変化する排気昇温時に最高の効率でＮＯx を還元浄化することが困難であった。
【００５１】
そこで，本例では，後噴射により得られる熱分解した燃料（炭化水素）の炭素数が後噴射時期により異なり，その噴射時期が遅いほど得られる炭化水素の炭素数が大きくなること（図９）に着目し，排気温度が低い（たとえば２００℃以下）運転状態では，後噴射時期を順次変更し，さまざまな分解度合の燃料を触媒上に吸着させるようにする。このように排気温度が低い運転状態は，例えば市街地走行時において頻繁に発生する。
その後，吸着された炭化水素は車両加速時等の排気昇温時にいっせいに脱離し，ＮＯx 還元浄化反応に寄与する。本例では，刻々と変化するすべての排気温度下で，それぞれＮＯx 還元浄化効率を最大とする炭化水素が存在するので，浄化効率を高めに保持することができる。
【００５２】
次に，上記排気浄化装置の作動を図６に示すフローチャートを用いて説明する。
このフローチャートにおいては，上記温度センサ３２からの信号を受け，後噴射時期をコントロールする部分だけを示した。
まず，Ｓ（ステップ）５０１においては，上記温度センサ３２からの信号によりディーゼルエンジン４０の排気温度Ｔを読み込む。
Ｓ５０２においては，上記Ｓ５０１で読み込んだ排気温度Ｔが設定値Ｔ0 よりも小さいか否かを判定し，大きい場合は，Ｓ５０４にて予め設定された時期に後噴射を行ないＳ５０１へ戻る。
【００５３】
一方，ステップ５０２で排気温度Ｔが設定値Ｔ0 よりも小さい場合にはＳ５０３へ進み，後噴射時期を徐々にずらして順次変更する。
その変更パターンは，予めＥＣＵ３１内に記憶されており，たとえば時間に対してタイミングΔｔを図５に示すように変更する。なお，その際の後噴射のタイミングはＥＣＵ３１内に記憶することとする。
その後，Ｓ５０１へ戻る。そして再び，Ｓ５０２においてＴ＜Ｔ0 の条件を満たし，Ｓ５０３へ進んだ場合には，ＥＣＵ３１に記憶されている前回の後噴射のタイミングよりもΔｔをさらにずらすようにする。
以上のサイクルを，たとえば１秒に１回ずつ繰り返す。
【００５４】
その結果，本例によれば，排気低温時にさまざまな分解度合の燃料を触媒上に未反応のまま吸着させるため，排気温度が刻々と変化する排気昇温時にもそれぞれの温度で最適な炭素数の炭化水素を還元剤として供給できる。その結果，ＮＯx 還元浄化効率を大幅に，向上させることができる。
また，この場合の後噴射を行う気筒は，図２に示す第１実施例，図３に示す第２実施例，あるいは図４に示す第３実施例のようにし，第１実施例，第２実施例および第３実施例で説明したのと同様の効果を合わせて得るものである。
その他ついては，実施例１と同様である。
【００５５】
実施例６
本例は，図７に示すように，実施例５において後噴射のタイミングΔｔを所定のタイミングｔ0 からｔmax まで遅らせるように揺動変化させるようにしたもう１つの実施例である。
上記ｔmax は予めＥＣＵ３１に記憶された設定値であり，揺動の周期は例えば５分とする。
すなわち，触媒に対する吸着，脱離特性が炭化水素の分解度合により異なることに着目し，排気温度が低く触媒の活性が小さい場合には後噴射の噴射時期を通常より遅らせ，更に順次変更するようにする。
【００５６】
これによって，触媒上へ吸着しやすく，かつ高温になるまで脱離しにくい，炭素数が大きいさまざまな分解度合の炭化水素を生成，吸着させるようにする。これらは，触媒によるＮＯx 還元反応が活発に起こる排気温度高温時に脱離し，図８に示すように炭素数の大きい炭化水素は高温度でより有効に還元剤として作用するため，ＮＯx 還元浄化効率を大幅に向上させることができる。
その他については実施例５と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の窒素酸化物浄化装置のシステム構成図。
【図２】実施例１の窒素酸化物浄化装置における各気筒毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【図３】実施例２の窒素酸化物浄化装置における各気筒毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【図４】実施例３の窒素酸化物浄化装置における各気筒毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【図５】実施例５の窒素酸化物浄化装置の後噴射の発生タイミングの揺動変化を示す図。
【図６】実施例５の浄化装置の後噴射の制御フロー図。
【図７】実施例６の浄化装置の後噴射の発生タイミングの揺動変化を示す図。
【図８】触媒温度に対するＮＯx の浄化効率の変化を炭化水素の炭素数の大小別に示した図。
【図９】後噴射の発生タイミングの変化に伴う炭化水素の発生炭素数の変化図。
【図１０】従来の窒素酸化物浄化装置における各気筒毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【符号の説明】
１．．．窒素酸化物浄化装置，
１２．．．電磁弁，
１５．．．触媒装置，
３０．．．燃料噴射制御手段，
６１．．．主燃料噴射，
６２．．．後噴射，
Δｔ．．．後噴射の発生タイミング，
ｔ0 ．．．所定のタイミング，
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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