(57)【要約】【課題】  大気中へのナノ粒子の排出を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  エンジン１の気筒２内に燃料を噴射するインジェクタ１２と、インジェクタ１２から噴射される燃料の圧力を調整する燃料ポンプ１４と、備え、ＥＣＵ２０はエンジン１の運転状態に応じてインジェクタ１２から噴射される燃料の圧力を設定するとともに、インジェクタ１２から噴射される燃料の圧力が設定した圧力に調整されるように燃料ポンプ１４の動作を制御する排気浄化装置において、ＥＣＵ２０は、エンジン１のアイドル運転時にＥＣＵ２０がエンジン１の運転状態に応じて設定した圧力よりも低い圧力でインジェクタ１２から燃料が噴射される低圧噴射が間欠的に実施されるように燃料ポンプ１４の動作を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力を調整する圧力調整手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力を設定する圧力設定手段と、前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が前記圧力設定手段により設定された圧力に調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記動作制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時、前記圧力設定手段により設定された圧力よりも低い圧力で前記燃料噴射手段から燃料が噴射される低圧噴射が間欠的に実施されるように前記圧力調整手段の動作を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記動作制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時に前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が前記圧力設定手段により設定された第一の圧力と該第一の圧力よりも低い第二の圧力とに周期的に切り替わるように前記圧力調整手段の動作を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気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の減速時に所定の燃料カット条件が満たされた場合、前記内燃機関への燃料の供給を停止する燃料カット手段と、圧力調整手段によって圧力が調整された燃料を前記内燃機関の排気通路に添加する燃料添加手段と、前記燃料添加手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の減速時で、かつ前記燃料カット手段により前記内燃機関への燃料の供給が停止されている場合、前記内燃機関の排気通路に燃料が添加されるように前記燃料添加手段の動作を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記内燃機関の排気通路に配置され、排気中の粒子状物質の濃度を取得する粒子状物質濃度取得手段を備え、
前記動作制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度に応じて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記動作制御手段は、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度が高いほど前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が低く調整されるように前記圧力調整手段の動作を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気浄化装置。
【請求項６】
前記内燃機関の排気通路に配置され、排気中の粒子状物質の濃度を取得する粒子状物質濃度取得手段を備え、
前記動作制御手段は、前記内燃機関の減速時に、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度に応じて前記燃料添加手段から添加される燃料の圧力が調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記動作制御手段は、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度が高いほど前記燃料添加手段から添加される燃料の圧力が低く調整されるように前記圧力調整手段の動作を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気浄化装置。
【請求項８】
前記内燃機関の排気通路に排気浄化手段が設けられ、
前記粒子状物質濃度取得手段は、前記排気浄化手段よりも下流の排気通路に配置されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記粒子状物質濃度取得手段は、前記内燃機関の排気通路のうち大気に排気が放出される出口付近に設けられていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記内燃機関の排気通路に排気浄化手段が設けられ、
前記粒子状物質濃度取得手段が前記排気浄化手段の上流及び下流にそれぞれ配置され、
前記排気浄化手段の上流に配置された粒子状物質濃度取得手段が取得した粒子状物質濃度と前記排気浄化手段の下流に配置された粒子状物質濃度取得手段が取得した粒子状物質濃度とに基づいて前記排気浄化手段の状態を診断する診断手段を備えていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出口がテーパ状に絞られた衝突管路に排気を導き、排気中のカーボン粒子を帯電させて粒径の大きなパーティクルに成長させ、これらパーティクルを静電作用によって捕集する装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１７４０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関からはナノ粒子を含む粒子状物質が排出されるが、このナノ粒子は粒径が小さいため、帯電させた電極板又はフィルタではナノ粒子の一部がすり抜けるおそれがある。なお、ナノ粒子とは、一般に粒径が５０ｎｍ以下の粒子のことを指す。より詳しく説明すると、ナノ粒子は、燃料中の高沸点成分や内燃機関の潤滑油成分に由来するもので、潤滑油が燃焼した後の形態あるいは潤滑油凝集成分、もしくは燃焼成分と未燃焼成分の凝集体との見解もある。
【０００４】
そこで、本発明は、大気中へのナノ粒子の排出を抑制することが可能な内燃機関の排気浄化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】
【０００５】
本発明の第一の態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力を調整する圧力調整手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力を設定する圧力設定手段と、前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が前記圧力設定手段により設定された圧力に調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記動作制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時、前記圧力設定手段により設定された圧力よりも低い圧力で前記燃料噴射手段から燃料が噴射される低圧噴射が間欠的に実施されるように前記圧力調整手段の動作を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
第一の態様の排気浄化装置によれば、アイドル運転時に気筒内に噴射される燃料の圧力（以降、燃料噴射圧と略称する。）が圧力設定手段により設定された圧力よりも低い低圧噴射を間欠的に実施するので、この低圧噴射時に噴射された燃料の微粒子化を抑制してナノ粒子の発生量を低減させることができる。また、この低圧噴射は、ナノ粒子よりも粒径の大きい粒子状物質の発生量を増加させるので、このナノ粒子よりも粒径の大きい粒子状物質にナノ粒子を付着させることができる。ナノ粒子よりも粒径の大きい粒子状物質は、例えば排気浄化触媒やパティキュレートフィルタなどで除去できるので、さらに大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。
【０００７】
なお、本発明おいては以降、粒子状物質のうちナノ粒子よりも粒径が大きい粒子のことを大径粒子と呼称する。
【０００８】
第一の態様の排気浄化装置の一形態において、前記動作制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時に前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が前記圧力設定手段により設定された第一の圧力と該第一の圧力よりも低い第二の圧力とに周期的に切り替わるように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい（請求項２）。この形態によれば、第一の圧力で燃料が気筒内に噴射されたときに増加するナノ粒子を、第二の圧力で燃料が気筒内に噴射されたときに増加する大径粒子に付着させることができるので、大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。また、気筒には周期的に圧力設定手段により設定された第一の圧力で燃料が噴射されるので、燃料噴射圧を低下させたことによる内燃機関の停止を防止することができる。
【０００９】
本発明の第二の態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の減速時に所定の燃料カット条件が満たされた場合、前記内燃機関への燃料の供給を停止する燃料カット手段と、圧力調整手段によって圧力が調整された燃料を前記内燃機関の排気通路に添加する燃料添加手段と、前記燃料添加手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記動作制御手段は、前記内燃機関の減速時で、かつ前記燃料カット手段により前記内燃機関への燃料の供給が停止されている場合、前記内燃機関の排気通路に燃料が添加されるように前記燃料添加手段の動作を制御することにより、上述した課題を解決する（請求項３）。
【００１０】
内燃機関の減速時で、かつ内燃機関への燃料の供給が停止されている場合は、気筒内に潤滑油が吸引され易いため、この潤滑油に由来のナノ粒子成分が排出されるおそれがある。第二の態様の排気浄化装置によれば、内燃機関の減速時で、かつ内燃機関への燃料の供給が停止されている場合は、排気通路に燃料が添加されるので、この添加された燃料にナノ粒子を付着させることができる。そのため、ナノ粒子の大気への放出を抑制することができる。
【００１１】
第一の態様の排気浄化装置の一形態は、前記内燃機関の排気通路に配置され、排気中の粒子状物質の濃度を取得する粒子状物質濃度取得手段を備え、前記動作制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度に応じて前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい（請求項４）。この形態によれば、排気中の粒子状物質の濃度に応じて燃料の圧力を調整するので、確実に大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。また、燃料の圧力を適切に調整することができる。
【００１２】
第一の態様の排気浄化装置の前記形態において、前記動作制御手段は、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度が高いほど前記燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が低く調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい（請求項５）。燃料噴射圧を低下させるほど燃料の微粒子化が抑制されるので、ナノ粒子の増加を抑制しつつ大径粒子の生成量を増加させることができる。そこで、このように圧力を調整することで、大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。
【００１３】
第二の態様の排気浄化装置の一形態は、前記内燃機関の排気通路に配置され、排気中の粒子状物質の濃度を取得する粒子状物質濃度取得手段を備え、前記動作制御手段は、前記内燃機関の減速時に、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度に応じて前記燃料添加手段から添加される燃料の圧力が調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい（請求項６）。また、この形態において、前記動作制御手段は、前記粒子状物質濃度取得手段により取得された粒子状物質の濃度が高いほど前記燃料添加手段から添加される燃料の圧力が低く調整されるように前記圧力調整手段の動作を制御してもよい（請求項７）。燃料添加手段から添加される燃料の圧力を低下させるほど、排気通路内に添加された燃料の粒径が大きくなる。そのため、添加された燃料へのナノ粒子の付着を促進させて、大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。
【００１４】
本発明の排気浄化装置のうち粒子状物質濃度取得手段を備えた一形態は、前記内燃機関の排気通路に排気浄化手段が設けられ、前記粒子状物質濃度取得手段は、前記排気浄化手段よりも下流の排気通路に配置されていてもよい（請求項８）。このような位置に粒子状物質濃度取得手段を配置することで、排気浄化手段によるナノ粒子の低減効果を考慮した燃料の圧力調整を行うことができる。そのため、上述した形態よりも燃料の圧力を低下させることなく、大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。また、前記粒子状物質濃度取得手段は、前記内燃機関の排気通路のうち大気に排気が放出される出口付近に設けられていてもよい（請求項９）。このような位置に粒子状物質取得手段を配置することで、排気通路内においてナノ粒子が凝縮することによるナノ粒子の低減効果を考慮して燃料の圧力を調整することができる。そのため、さらに燃料の圧力を低下させることなく、大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。
【００１５】
本発明の排気浄化装置のうち粒子状物質濃度取得手段を備えた一形態は、前記内燃機関の排気通路に排気浄化手段が設けられ、前記粒子状物質濃度取得手段が前記排気浄化手段の上流及び下流にそれぞれ配置され、前記排気浄化手段の上流に配置された粒子状物質濃度取得手段が取得した粒子状物質濃度と前記排気浄化手段の下流に配置された粒子状物質濃度取得手段が取得した粒子状物質濃度とに基づいて前記排気浄化手段の状態を診断する診断手段を備えていてもよい（請求項１０）。この形態によれば、排気浄化手段を通過する前の粒子状物質の濃度（以降、通過前濃度と略称する。）及び排気浄化手段を通過した後の粒子状物質の濃度（以降、通過後濃度と略称する。）を取得することができるので、例えば通過前濃度と通過後濃度との差を監視することで排気浄化手段の排気浄化性能が低下したか否かなど、排気浄化手段の状態を診断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明によれば、内燃機関のアイドル運転時に、燃料噴射手段から気筒内に噴射される燃料の圧力を低下させ、燃料の微粒子化を抑制してナノ粒子の発生量増加を抑制する。また、内燃機関の減速時で、かつ内燃機関への燃料の供給が停止されている場合は、燃料添加手段から排気通路に燃料を添加してナノ粒子をこの添加した燃料に付着させる。このようにナノ粒子の発生量増加を抑制したり、燃料にナノ粒子を付着させることで、大気へのナノ粒子の放出を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の排気浄化装置が適用された内燃機関としてのディーゼルエンジン（以降、エンジンと略称する。）１の一形態を示している。エンジン１は、車両に走行用動力源として搭載されるもので、その気筒２には吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａ、吸気を冷却するためのインタークーラ６、吸気量調節用の絞り弁７が設けられ、排気通路４には、排気通路４内に燃料を添加する燃料添加手段としての燃料添加弁８、ターボチャージャ５のタービン５ｂ、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと記述することもある。）の濃度を取得する粒子状物質濃度取得手段としてのＰＭセンサ９、排気浄化手段として排気浄化触媒１０が設けられている。なお、ＰＭセンサ９としては、例えばレーザー誘起蛍光法（ＬＩＩ、Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｃｅ）、又は光音響分光法（ＰＡＳ、Ｐｈｏｔｏ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などを利用してＰＭの濃度を検出するセンサが設けられる。また、排気浄化触媒１０としては、例えば酸化触媒、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタなどが設けられる。
【００１８】
また、エンジン１は燃料供給装置１１を備えている。燃料供給装置１１は、各気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ１２、各インジェクタ１２が接続されるとともに各インジェクタ１２から噴射される高圧の燃料が蓄えられるコモンレール１３、不図示の燃料タンクからコモンレール１３に燃料を送る燃料ポンプ１４を備えている。また、図１に示したように燃料添加弁８は燃料ポンプ１４と接続され、燃料添加弁８からは燃料ポンプ１４によって加圧された燃料が排気通路４内に噴射される。
【００１９】
コモンレール１３内の燃料の圧力、即ち各インジェクタ１２から噴射される燃料の圧力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０によって調整される。ＥＣＵ２０は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、各インジェクタ１２などの動作を制御してエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の回転数及び絞り弁７の開度などエンジン１の運転状態に基づいてコモンレール１３内の燃料の圧力を設定し、コモンレール１３内の圧力がこの設定した圧力に調整されるように燃料ポンプ１４からコモンレール１３に送られる燃料量を調整する。なお、以降、エンジン１の運転状態に基づいて設定されるコモンレール１３内の燃料の圧力をベース圧と呼称する。
【００２０】
このようにエンジン１の運転状態に応じてコモンレール１３内の燃料の圧力（ベース圧）を設定するとともに燃料ポンプ１４の動作を制御してコモンレール１３内の圧力を調整することで、ＥＣＵ２０は本発明の圧力設定手段及び動作制御手段として機能する。また、燃料ポンプ１４から送られる燃料量によってコモンレール１３内の圧力が調整されるため、燃料ポンプ１４は本発明の圧力調整手段として機能する。この他、ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の減速時で、かつエンジン１の回転数が所定の燃料カット回転数以上の場合は、各インジェクタ１２の動作を制御して各気筒２内への燃料供給を停止させる。このようにエンジン１の減速時に所定の条件が満たされた場合、気筒２への燃料供給が停止されるように各インジェクタ１２の動作を制御することで、ＥＣＵ２０は本発明の燃料カット手段として機能する。なお、以降、本発明では減速時にエンジン１への燃料供給を停止させることを燃料カットと呼称する。ＥＣＵ２０には、これらの制御を実行する際に参照する情報を取得するため、エンジン１のクランク角に対応した信号を出力するエンジン回転角度センサ２１及びコモンレール１３内の燃料の圧力に対応した信号を出力する圧力センサ２２などが接続されている。
【００２１】
図２は、エンジン１のアイドル運転時にコモンレール１３内の燃料の圧力を調整するために、ＥＣＵ２０がエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行するインジェクタ動作制御ルーチンを示している。図２の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の回転数、トルク、及びアクセル開度等を取得し、これらの情報を参照してエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ１２においてＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態がアイドル運転か否か判断する。ＥＣＵ２０は、例えばエンジン１の回転数が所定のアイドル回転数域内で、かつアクセル開度が０％、即ちアクセルが踏み込まれていない場合にエンジン１の運転状態がアイドル運転と判断する。エンジン１の運転状態がアイドル状態ではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２２】
一方、エンジン１の運転状態がアイドル状態と判断した場合はステップＳ１３に進み、ＥＣＵ２０は燃料噴射圧がベース圧よりも低下するようにコモンレール１３内の圧力を設定するとともにコモンレール１３内の圧力がこの設定した圧力に調整されるように燃料ポンプ１４の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。燃料噴射圧をベース圧よりも低下させる際は、燃料噴射圧をエンジン１のアイドル運転が維持可能な範囲内の圧力に低下させ続けてもよいし、ベース圧よりも燃料噴射圧を低下させて燃料を噴射する低圧噴射を間欠的に実施してもよいし、また燃料噴射圧を図３に一例を示したようにベース圧とベース圧よりも低い圧力とに周期的に切り替えてもよい。燃料の圧力を周期的に切り替える場合は、図３に示した関係をマップとしてＥＣＵ２０に記憶させ、このマップを参照して燃料ポンプ１４の動作を制御してもよい。図３では、インジェクタ１２から噴射される燃料の圧力、即ちコモンレール１３内の圧力が、ベース圧ＰＢと、ベース圧ＰＢよりも低い圧力（以降、低圧と略称する。）ＰＬとに周期的に設定される。なお、低圧ＰＬには、例えばエンジン１がアイドル運転状態を維持可能な燃料噴射圧の最低値が設定される。このような値はエンジン１に応じて変化するため、低圧ＰＬはエンジン１に応じて適宜設定される。
【００２３】
また、コモンレール１３の圧力が低圧ＰＬに設定される時間（以降、低圧噴射時間と呼称する。）Ｔは、低圧ＰＬの設定値及び気筒２から排出されるナノ粒子数濃度の許容値（以降、許容濃度と略称する。）に応じて設定される。なお、許容濃度には、例えば排気浄化触媒１０によって十分に浄化可能なナノ粒子数濃度が設定される。図４は、低圧噴射時間Ｔと気筒２から排出されるナノ粒子数濃度との関係の一例を示している。また、図４の線Ａ、線Ｂ、線Ｃは燃料噴射圧を変化させたときの低圧噴射時間Ｔとナノ粒子数濃度との関係をそれぞれ示しており、図４において上の線ほど燃料噴射圧が高いときの低圧噴射時間Ｔとナノ粒子数濃度との関係を示している。図４に示したように燃料噴射圧が低いほど低圧噴射時間Ｔを短く設定できる。また、燃料噴射圧が低いほどナノ粒子数濃度を低下させることができる。ＥＣＵ２０は、例えば図４に示した関係をＲＯＭにマップとして有し、許容濃度と低圧ＰＬとに基づいて低圧噴射時間Ｔを設定してもよい。
【００２４】
このように図２の制御ルーチンを実行し、エンジン１のアイドル運転時に気筒２内に噴射する燃料の圧力を低下させることで、燃料の微粒子化を抑制してナノ粒子の発生量を低減させることができる。また、大径粒子の発生量が増加するので、この大径粒子にナノ粒子を付着させ、排気浄化触媒１０で大径粒子を除去することで、ナノ粒子の大気への放出をさらに抑制することができる。
【００２５】
図５は、エンジン１の減速時におけるナノ粒子の大気への放出を抑制するために、ＥＣＵ２０がエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行する燃料添加弁動作制御ルーチンを示している。なお、図５の制御ルーチンにおいて図２と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ２１においてＥＣＵ２０は、エンジン１が減速状態か否か判断する。減速状態か否かの判断は例えばエンジン１の回転数及びアクセル開度に基づいて行われ、ＥＣＵ２０は例えばエンジン１の回転数が所定の回転数（例えば１４００ｒｐｍ）を超え、かつアクセル開度が０％、即ちアクセルが踏み込まれていない場合に減速状態であると判断する。エンジン１が減速状態ではないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２７】
一方、エンジン１が減速状態と判断した場合はステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０は燃料カットが実施されているか否か判断する。燃料カットが実施されていないと判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、燃料カットが実施されていると判断した場合はステップＳ２３に進み、ＥＣＵ２０は排気通路４に燃料が添加されるように燃料添加弁８の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。燃料添加弁８から排気通路４に添加する燃料の圧力は、例えば許容濃度及び図６に示したマップに基づいて設定される。図６は、燃料添加弁８から排気通路４内に噴射される燃料の圧力と排気中のナノ粒子数濃度との関係の一例を示している。図６に示したように、燃料添加弁８から噴射される燃料の圧力が低いほど排気中のナノ粒子濃度は低下する。これは、燃料噴射圧を低く設定することで排気通路４内に添加した燃料の粒径が大きくなり、添加した燃料へのナノ粒子の付着が促進されることによる。燃料添加弁８から排気通路４への燃料の噴射時間は、排気通路４に添加した燃料が排気浄化触媒１０にて燃焼し、この燃料の燃焼によって排気浄化触媒１０が焼損しないような燃料噴射量に調整されるように設定される。また、燃料の噴射時間は、例えば図６のマップに基づいて設定された燃料の圧力、許容濃度、及び上述した図４のマップに基づいて設定してよい。
【００２８】
上述したように図５の制御ルーチンでは、エンジン１の減速時で、かつ燃料カットが実施されている場合、燃料添加弁８から排気通路４に燃料が添加される。そのため、この添加された燃料にナノ粒子成分を付着させ、ナノ粒子の大気への放出を抑制することができる。
【００２９】
図７は、エンジン１のアイドル運転時又は減速時に、ＰＭセンサ９の出力信号に基づいて燃料噴射圧及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力が変化するようにＥＣＵ２０が燃料ポンプ１４の動作を制御する燃料噴射圧制御ルーチンを示している。なお、図７の制御ルーチンにおいて図２及び図５と同一の処理には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図７の制御ルーチンもエンジン１の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３０】
図７の制御ルーチンにおいてＥＣＵ２０は、まずステップＳ１１でエンジン１の運転状態を取得する。次のステップＳ３１においてＥＣＵ２０はエンジン１がアイドル運転状態又は減速状態か否か判断する。なお、この処理では、例えば図２のステップＳ１２で実行されている判断及び図５のステップＳ２１で実行されている判断と同様の判断が行われる。エンジン１がアイドル運転状態又は減速状態であると判断した場合はステップＳ３２に進み、ＥＣＵ２０はＰＭセンサ９の出力が予め設定された目標値以上か否か判断する。なお、目標値は、例えばＰＭセンサ９の配置位置などに基づいて適宜設定され、エンジン１の排気が大気に放出された際に、この排気が十分に浄化されているように設定される。ＰＭセンサ９の出力が目標値以上と判断した場合はステップＳ３３に進み、燃料噴射圧及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力をそれぞれ低下させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、低下させた後の燃料噴射圧の値及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力は、後述するステップＳ３４においてリセットされるまでＥＣＵ２０のＲＡＭにそれぞれ記憶され、次にこの制御ルーチンが実行されたときに低下させる前の燃料噴射圧及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力としてそれぞれ使用される。なお、燃料噴射圧及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力を低下させる際は、予め設定した所定値ずつ低下させてもよい。また、図８に示したＰＭセンサ９の出力と燃料噴射圧との関係をＥＣＵ２０のＲＯＭにマップとして記憶させ、このマップを参照して低下させた後の燃料噴射圧を設定してもよい。なお、ＰＭセンサ９の出力と燃料添加弁８から添加される燃料の圧力との関係も、図８に示した関係と同様の関係を有するので、図８に示した関係を参照して低下させた後の燃料添加弁８から添加される燃料の圧力を設定してもよい。所定値ずつ圧力を低下させる場合、所定値は、例えば低下させた後の燃料噴射圧がエンジン１の運転状態を急に変化させるような圧力以下に設定されないようにエンジン１に応じて適宜設定される。
【００３１】
ステップＳ３１で否定判断された場合又はステップＳ３２で否定判断された場合はステップＳ３４に進み、ＥＣＵ２０はＲＡＭに記憶した燃料噴射圧の値及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力の値をリセットする。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、このリセットでは、燃料噴射圧をベース圧に戻し、燃料添加弁８から噴射する燃料の圧力を予め設定されている圧力に戻す。
【００３２】
このように図７の制御ルーチンでは、排気通路４の粒子状物質の濃度に応じて燃料噴射圧及び燃料添加弁８から添加される燃料の圧力を調整するので、ナノ粒子の大気への排出を確実に抑制することができる。
【００３３】
図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の排気浄化装置の他の実施例をそれぞれ示している。図９（ａ）はＰＭセンサ９が排気浄化触媒８の下流に設置された実施例を示し、図９（ｂ）はＰＭセンサ９をマフラー３０よりも下流側、即ち排気通路４の出口４ａ付近に設置された実施例を示し、図９（ｃ）ではＰＭセンサ９が排気浄化触媒８の上流側、排気浄化触媒８の下流側、及び排気通路４の出口４ａ付近にそれぞれ設置されている実施例を示している。図９（ａ）に示した実施例では、排気浄化触媒８の下流にＰＭセンサ９を設置したので、排気浄化触媒８において低減されるナノ粒子を考慮して燃料噴射圧を調整することができる。そのため、上述した実施形態よりも燃料噴射圧の低下を抑えつつ、ナノ粒子の大気への放出を抑制することができる。図９（ｂ）に示した実施例では、排気通路４の出口４ａ付近にＰＭセンサ９を設置したので、排気浄化触媒８によるナノ粒子の低減、及び排気浄化触媒８以降の排気通路４内においてナノ粒子が凝縮することによるナノ粒子の低減を考慮して燃料噴射圧を調整することができる。そのため、さらに燃料噴射圧の低下を抑えつつ、ナノ粒子の大気への放出を抑制することができる。
【００３４】
図９（ｃ）に示した実施例では、排気浄化触媒８の上流側と下流側にそれぞれＰＭセンサ９が設けられているので、排気浄化触媒８を通過する前の排気中の粒子状物質の粒子数濃度（通過前濃度）及び排気浄化触媒８を通過した後の排気中の粒子状物質の粒子数濃度（通過後濃度）に基づいて排気浄化触媒８において浄化された粒子状物質の粒子数濃度を取得することができる。そのため、この排気浄化触媒８において浄化された粒子状物質の粒子数濃度をＥＣＵ２０によってモニターすることで、排気浄化触媒８の劣化状況など排気浄化触媒８の状態を診断することができる。なお、このように排気浄化触媒８の状態を診断することで、ＥＣＵ２０は本発明の診断手段として機能する。
【００３５】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。また、気筒内に噴射する高圧の燃料を蓄える装置（例えば、コモンレールなど）を備えたエンジンに限定されず、本発明は各気筒内に噴射する燃料の圧力を変化させることが可能な燃料供給装置を備えた種々のエンジンに適用してよい。
【００３６】
本発明のうち図５の制御ルーチンは、燃料添加弁を備えたエンジンであれば適用することができる。そのため、例えば各気筒内にそれぞれ燃料を噴射可能な燃料供給装置を備えていないエンジンにも図５の制御ルーチンを適用することができる。そのため、このようなエンジンにおいては、図５の制御ルーチンのみを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジンの一形態を示す図。
【図２】ＥＣＵが実行するインジェクタ動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図３】アイドル運転時にＥＣＵによって設定されるコモンレール内の圧力変化の一例を示す図。
【図４】低圧噴射時間と気筒から排出されるナノ粒子数濃度との関係の一例を示す図。
【図５】ＥＣＵが実行する燃料添加弁動作制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】燃料添加弁の燃料噴射圧と排気中のナノ粒子数濃度との関係の一例を示す図。
【図７】ＥＣＵが実行する燃料噴射圧制御ルーチンを示すフローチャート。
【図８】ＰＭセンサの出力と燃料噴射圧との関係の一例を示す図。
【図９】本発明の排気浄化装置の他の実施例を示す図で、（ａ）はＰＭセンサが排気浄化触媒の下流に設置された排気浄化装置を示し、（ｂ）はＰＭセンサが排気通路の出口付近に設置された排気浄化装置を示し、（ｃ）はＰＭセンサが排気浄化触媒の上流側、排気浄化触媒の下流側、及び排気通路の出口付近にそれぞれ設置された排気浄化装置を示している。
【符号の説明】
【００３８】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  気筒
４  排気通路
４ａ  排気通路出口
８  燃料添加弁（燃料添加手段）
９  ＰＭセンサ（粒子状物質濃度取得手段）
１０  排気浄化触媒（排気浄化手段）
１２  インジェクタ（燃料噴射手段）
１４  燃料ポンプ（圧力調整手段）
２０  エンジンコントロールユニット（動作制御手段、圧力設定手段、燃料カット手段、圧力低下手段、診断手段）
【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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