(57)【要約】【課題】ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことを可能とする内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の排気通路３０に、上流側から下流側に向かって順に配設された酸化触媒４１及びパティキュレートフィルタ４２と、前記酸化触媒４１よりも上流側の前記排気通路３０において、燃料を加圧空気とともに供給する排気管インジェクタ４３と、を備える、内燃機関の排気浄化装置４０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に、上流側から下流側に向かって順に配設された酸化触媒及びパティキュレートフィルタと、
前記酸化触媒よりも上流側の前記排気通路において、燃料を加圧空気とともに供給する排気管インジェクタと、を備える、
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気管インジェクタから前記排気通路に供給する前記加圧空気の供給量を制御する制御装置、を更に備える、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気管インジェクタは、前記燃料を前記加圧空気と混合して前記排気通路に供給する燃料噴射通路と、前記加圧空気を前記燃料と混合せずに前記排気通路に供給する二次空気通路と、を有し、
前記制御装置は、前記二次空気通路へ導入する前記加圧空気の導入量の調整により、前記排気通路に供給する前記加圧空気の供給量を制御する、
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの再生時、
前記排気通路を通流する排気ガスの温度に基づいて、前記酸化触媒に到達する前記排気ガスの温度が所定温度以上になるように、前記加圧空気の供給量を決定する、
請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記パティキュレートフィルタの再生時、
前記加圧空気の供給量を決定する際、更に、前記排気管インジェクタから噴射する炭化水素の量を参照する、
請求項４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】
本開示は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に配設されて排気ガスを浄化する排気浄化装置として、上流側から酸化触媒とパティキュレートフィルタとが並んで設けられた排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかる排気浄化装置においては、酸化触媒が排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭窒素（ＮＣＯ）を除去し、パティキュレートフィルタ（以下、「ＰＭフィルタ」とも称する）が排気ガス中に含まれるＰＭ（Particulate Matter）を捕捉する。
【０００３】
かかる排気浄化装置においては、ＰＭフィルタ内に堆積したＰＭを定期的に燃焼除去する処理（以下、「ＰＭフィルタの再生」と称する）が行われる。このＰＭフィルタの再生時には、酸化触媒により、ＨＣを酸化して排気ガスの温度を上昇させて、ＰＭフィルタの再生を促進する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＰＭフィルタの再生を短時間で効率良く行うことを考慮した場合、排気ガス中の酸素濃度及び排気ガスの温度ができるだけ最適に近い条件下で再生を行うことが望ましい。
【０００６】
本開示は、ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことを可能とする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】
【０００７】
前述した課題を解決する主たる本開示は、内燃機関の排気通路に、上流側から下流側に向かって順に配設された酸化触媒及びパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒よりも上流側の前記排気通路において、燃料を加圧空気とともに供給する排気管インジェクタと、を備える、内燃機関の排気浄化装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る車輌の構成の一例を示す図
【図２】実施形態に係る排気管インジェクタの構成の一例を示す図
【図３】実施形態に係るフィルタ再生ＥＣＵの動作の一例を示すフローチャート
【図４】排気ガス中の酸素濃度とＰＭ燃焼速度の関係の一例を示す図
【図５】排気ガスの温度とＰＭ燃焼速度の関係の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［排気浄化装置の構成］
以下、図１を参照して、一実施形態に係る排気浄化装置の構成について説明する。
【００１１】
本実施形態では、一例として、排気浄化装置を自己着火式の内燃機関（以下、「ディーゼルエンジン」とも称する）に適用した態様ついて説明する。但し、本実施形態に係る排気浄化装置は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンンジンにも適用し得るのは勿論である。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る排気浄化装置４０を含む車輌Ａの構成の一例を示す図である。
【００１３】
本実施形態に係る車輌Ａは、エンジン本体１０、吸気通路２０、排気通路３０、エアクリーナ２１、ターボチャージャ２２、吸気スロットルバルブ２３、外部ＥＧＲ装置３１、排気浄化装置４０、及び各種センサ５１〜５３等を含んで構成される。
【００１４】
エンジン本体１０は、燃焼室及び燃料噴射装置等（図示せず）を含んで構成され、燃焼室内で、空気の吸気行程、空気の圧縮行程、燃焼ガスの膨張行程、及び燃焼ガスの排気行程が繰り返し行われることよって、車輌Ａの動力を生成する。尚、本実施形態に係るエンジン本体１０は、４気筒エンジンであり、吸気通路２０からは吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルド（図示せず）を介して排気通路３０に合流する構成となっている。
【００１５】
吸気通路２０は、上流側の吸気口２０ａから新気（空気）を吸入し、エンジン本体１０に当該新気を供給する流路である。吸気通路２０には、上流側の吸気口２０ａから燃焼室にかけて、順に、エアクリ−ナ２１、ターボチャージャ２２のコンプレッサ、吸気スロットルバルブ２３が設けられている。
【００１６】
エアクリ−ナ２１は、吸気口２０ａから吸入された空気が供給され、当該空気から不純物質を除去してターボチャージャ２２側に送り出す。
【００１７】
ターボチャージャ２２は、排気通路３０の排気ガスの圧力を利用してタービンを回転させ、当該タービンの回転運動によって、同軸上のコンプレッサを動作させ、吸気通路２０を流通する空気を圧縮して、エンジン本体１０側に送り出す。
【００１８】
吸気スロットルバルブ２３は、吸気通路２０を通流する空気の量を調整する。
【００１９】
排気通路３０は、エンジン本体１０から排出される燃焼後の排気ガスを、車輌Ａの外部に排出する流路である。排気通路３０には、エンジン本体１０から下流側に向かって、順に、外部ＥＧＲ装置３１、ターボチャージャ２２のタービン、排気浄化装置４０が設けられている。
【００２０】
外部ＥＧＲ装置３１は、排気通路３０を流れる排気ガスの一部を吸気通路２０に環流させる。外部ＥＧＲ装置３１は、排気通路３０と吸気通路２０とを連通し、燃焼室から排気通路３０に排気される排気ガスを、吸気通路２０の側に流通させるＥＧＲ通路３１ａ、ＥＧＲ通路３１ａを流通する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ３１ｂ、及びＥＧＲ通路３１ａを流通する排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブ３１ｃ等を含んで構成される。
【００２１】
排気浄化装置４０は、酸化触媒４１、ＰＭフィルタ４２、排気管インジェクタ４３、及びフィルタ再生ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４４を含んで構成される。
【００２２】
酸化触媒４１は、排気ガス中に含まれる未燃焼燃料の炭化水素や一酸化窒素を酸化して除去する。酸化触媒４１は、公知の任意の酸化触媒であってよく、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられ、これらに触媒成分を担持して形成されている。
【００２３】
酸化触媒４１は、排気通路３０のＰＭフィルタ４２の上流側に隣接して配設されている。そして、酸化触媒４１は、ＰＭフィルタ４２の再生時には、排気管インジェクタ４３から供給される未燃焼燃料（ＨＣ）、又はエンジン本体１０の燃料噴射装置等から供給される未燃焼燃料（ＨＣ）を酸化して、ＰＭを燃焼するために望ましいレベル（例えば、約６００度）まで排気ガス温度を上昇させる。
【００２４】
ＰＭフィルタ４２は、排気ガス中に含まれるＰＭを捕捉する。ＰＭフィルタ４２は、公知の任意のＰＭフィルタであってよく、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられ、当該多孔質セラミックで形成した隔壁中を排気ガスが通過するようにハニカム構造体が形成されている。
【００２５】
排気管インジェクタ４３は、酸化触媒４１の上流側の排気通路３０において、未燃焼の燃料（以下、「燃料」又は「ＨＣ」と略称する）を噴射し、当該燃料を燃焼させて排気ガス温度を上昇させる。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る排気管インジェクタ４３の構成の一例を示す図である。
【００２７】
本実施形態に係る排気管インジェクタ４３は、燃料の微粒化及び排気ガス中の酸素濃度を調整する酸素源（以下、「二次空気」とも称する）として、加圧空気を用いる。
【００２８】
排気管インジェクタ４３は、燃料タンク４３ａ、加圧空気導入部４３ｂ、噴射燃料制御バルブ４３ｃ、加圧空気制御バルブ４３ｄ、二次空気制御バルブ４３ｅ、及びインジェクタ本体４３ｆを含んで構成される（図２を参照）。
【００２９】
燃料タンク４３ａは、燃料を貯留する。燃料タンク４３ａの燃料は、例えば、サプライポンプを用いて、燃料タンク４３ａと噴射燃料制御バルブ４３ｃの間に加圧状態で保持されている。
【００３０】
加圧空気導入部４３ｂは、インジェクタ本体４３ｆに加圧空気を導入する。加圧空気導入部４３ｂは、例えば、加圧空気が貯留されたエアタンク、及び当該エアタンク内に加圧空気を貯留させるエアポンプ等を含んで構成される。
【００３１】
インジェクタ本体４３ｆは、内部に、燃料噴射通路４３ｆａと二次空気通路４３ｆｂを有する噴射部である。燃料噴射通路４３ｆａは、一端が燃料タンク４３ａに通じ、他端が排気通路３０通ずる燃料の流路（図２中の矢印Ｂ）である。又、燃料噴射通路４３ｆａは、加圧空気導入部４３ｂに通ずるように途中で分岐している。インジェクタ本体４３ｆは、燃料噴射通路４３ｆａにおいて、燃料タンク４３ａから導入される燃料と加圧空気導入部４３ｂから導入される加圧空気と混合する。換言すると、燃料タンク４３ａから導入される燃料は、インジェクタ本体４３ｆ内の燃料噴射通路４３ｆａを通過する間に加圧空気と混合されて、排気通路３０に噴射される。
【００３２】
又、二次空気通路４３ｆｂは、一端が加圧空気導入部４３ｂに通じ、他端が排気通路３０に通ずる加圧空気の流路（図２中の矢印Ｃ）である。インジェクタ本体４３ｆは、二次空気通路４３ｆｂを介して、燃料と混合せずに、加圧空気導入部４３ｂから導入される二次空気を排気通路３０に供給する。尚、二次空気通路４３ｆｂの噴射口は、燃料噴射通路４３ｆａの噴射口の周囲を囲繞するように形成されている。
【００３３】
インジェクタ本体４３ｆの燃料噴射通路４３ｆａに導入される燃料は、噴射燃料制御バルブ４３ｃによって制御される。又、インジェクタ本体４３ｆの燃料噴射通路４３ｆａに導入される加圧空気は、加圧空気制御バルブ４３ｄによって制御される。又、インジェクタ本体４３ｆの二次空気通路４３ｆｂに導入される加圧空気は、二次空気制御バルブ４３ｅによって制御される。
【００３４】
噴射燃料制御バルブ４３ｃ、加圧空気制御バルブ４３ｄ及び二次空気制御バルブ４３ｅは、フィルタ再生ＥＣＵ４４からの制御信号（図２中に点線矢印で示す）によって開度が個別に制御される。噴射燃料制御バルブ４３ｃは、例えば、バルブを間欠的に開閉して、燃料を間欠的に燃料噴射通路４３ｆａに導入する。又、加圧空気制御バルブ４３ｄは、例えば、噴射燃料制御バルブ４３ｃがバルブを開放するタイミングに併せて、バルブを開放して、加圧空気を燃料噴射通路４３ｆａに導入する。又、二次空気制御バルブ４３ｅは、例えば、所定の供給量となるようにバルブの開度を調整して、所定量の加圧空気をインジェクタ本体４３ｆ（二次空気通路４３ｆｂ）から排気通路３０に供給する。
【００３５】
本実施形態に係る排気管インジェクタ４３は、上記のように、燃料を加圧空気とともに噴射することによって、加圧空気のせん断力を利用して燃料の微粒化を行う。そして、排気管インジェクタ４３は、燃料の粒径を小さくすることで、酸化触媒４１と燃料の接触性を向上させて燃料の酸化反応を促進する。これによって、排気管インジェクタ４３が噴射した燃料は、酸化触媒４１からスリップすることなく熱に変換されることになる。換言すると、酸化触媒４１において燃料が発生する発熱量を高精度に制御することが可能となる。尚、加圧空気導入部４３ｂから供給する二次空気は、燃料噴射通路４３ｆａから噴射される燃料を排気通路３０内で更に拡散させることにもなる。
【００３６】
又、本実施形態に係る排気管インジェクタ４３は、加圧空気導入部４３ｂから供給する二次空気の供給量によって、排気ガス中の酸素量を高精度に制御することができる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る排気管インジェクタ４３によって、ＰＭフィルタ４２に到達する排気ガスの温度と酸素濃度の微調整を実現することができる。
【００３８】
フィルタ再生ＥＣＵ４４（本発明の「制御装置」に相当する）は、ＰＭフィルタ４２の再生制御を行う電子制御ユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を含んで構成されている。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、車輌ＥＣＵ（図示せず）、排気管インジェクタ４３及び各種センサ５１〜５３等の車輌Ａの各部と通信することで、これらを制御したり、これらからデータ（検知信号）を受信したりする（図１中の点線）。
【００３９】
フィルタ再生ＥＣＵ４４には、ＰＭフィルタ４２の状態や排気ガスの状態を検出するための各種センサ５１〜５３の検出信号が入力されている。本実施形態では、各種センサとして、排気ガスの温度を検出する温度センサ５１、排気ガスの流量を検出する流量センサ５２、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量を検出するＰＭセンサ５３等が設けられている。
【００４０】
フィルタ再生ＥＣＵ４４は、フィルタ再生時期判定部４４ａ及び排気管インジェクタ制御部４４ｂを備えている。
【００４１】
フィルタ再生時期判定部４４ａは、ＰＭフィルタ４２が捕捉しているＰＭ堆積量を監視し、これに基づいて再生時期を判定する。尚、フィルタ再生時期判定部４４ａは、例えば、ＰＭフィルタ４２の上流側に配設されたＰＭセンサ５３の検出信号や、前回ＰＭフィルタ４２の再生を行ってからの走行距離等に基づいて、ＰＭフィルタ４２の再生時期を判定する。
【００４２】
排気管インジェクタ制御部４４ｂは、排気管インジェクタ４３（噴射燃料制御バルブ４３ｃ、加圧空気制御バルブ４３ｄ及び二次空気制御バルブ４３ｅ）に対して制御信号を出力して、排気管インジェクタ４３から加圧空気と燃料とを噴射させる。より詳細には、排気管インジェクタ制御部４４ｂは、ＰＭフィルタ４２の再生時に、ＰＭフィルタ４２の温度及びＰＭフィルタ４２に到達する排気ガス中の酸素濃度がＰＭの燃焼効率の良い条件になるように、排気管インジェクタ４３から供給する二次空気の供給量等を制御する。
【００４３】
尚、フィルタ再生時期判定部４４ａと排気管インジェクタ制御部４４ｂは、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。
【００４４】
近年の内燃機関においては、大量のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を行うことに起因して、排気ガス中の酸素濃度が低下した状態となる場合があり、ＰＭフィルタ４２の再生時にＰＭが効率良く燃焼しないという問題が生じている。特に、上記した排気浄化装置４０においては、ＰＭフィルタ４２の上流に配設された酸化触媒４１で酸素を使用するため、ＰＭフィルタの入口で排気ガス中の酸素濃度が一層低くなりやすいという問題がある。
【００４５】
上記した特許文献１には、ＰＭフィルタ及び酸化触媒の上流に二次空気を供給するための二次空気供給装置を設け、ＰＭフィルタ再生時には、当該二次空気供給装置から、二次空気を供給すること等も記載されている。しかしながら、特許文献１の従来技術においては、排気ガス温度を効果的に上昇させたり、ＰＭフィルタにおける排気ガス温度及び酸素量の調整を行うことが困難である。その結果、大量ＥＧＲのような制約された条件下においては、二次空気を過度に供給してしまい、排気ガスの温度を著しく低下させてしまうおそれもあった。
【００４６】
この点、本実施形態に係る排気管インジェクタ４３によれば、かかる問題を解消し、短時間で効率良く、ＰＭフィルタ４２の再生を実行することができる。
【００４７】
［排気管インジェクタの動作フロー］
次に、図３〜図５を参照して、フィルタ再生ＥＣＵ４４が排気管インジェクタ４３を制御する際の動作について説明する。
【００４８】
図３は、フィルタ再生ＥＣＵ４４の動作の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、例えば、フィルタ再生ＥＣＵ４４がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１秒毎）で実行するものである。
【００４９】
フィルタ再生ＥＣＵ４４（フィルタ再生時期判定部４４ａ）は、まず、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量に基づいて、ＰＭフィルタ４２の再生時期であるか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭフィルタ４２の再生時期ではないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、一連のフローを終了する。
【００５０】
一方、フィルタ再生ＥＣＵ４４（排気管インジェクタ制御部４４ｂ）は、ＰＭフィルタ４２の再生時期であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、排気管インジェクタ４３の噴射燃料制御バルブ４３ｃ及び加圧空気制御バルブ４３ｄに対して制御信号を出力して、インジェクタ本体４３ｆから燃料と加圧空気とを混合した状態で排気通路３０に噴射させる（ステップＳ２）。
【００５１】
次に、フィルタ再生ＥＣＵ４４（排気管インジェクタ制御部４４ｂ）は、各種センサ５１〜５３からの検出信号に基づいて、二次空気の供給を実行するか否かを判定する（ステップＳ３）。フィルタ再生ＥＣＵ４４は、例えば、排気ガス中の酸素濃度が閾値以上 (例えば、８％以上)であるか否かによって、二次空気の供給を実行するか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、フィルタ再生ＥＣＵ４４（排気管インジェクタ制御部４４ｂ）は、二次空気の供給の実行が必要と判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、二次空気の供給量を算出し（ステップＳ４）、当該供給量となるように排気管インジェクタ４３の二次空気制御バルブ４３ｅの開度を制御する（ステップＳ５）。
【００５２】
フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ステップＳ５の後、又、ステップＳ３で二次空気の供給の実行が不要と判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、続くステップＳ６の判定処理に移行する。
【００５３】
フィルタ再生ＥＣＵ４４は、ＰＭセンサ５３の検出信号等に基づいてＰＭフィルタ４２の再生処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ６）、ＰＭフィルタ４２の再生処理が完了するまで、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返し実行する（ステップＳ６：ＮＯ）。そして、ＰＭフィルタ４２の再生処理が完了するに応じて（ステップＳ６：ＹＥＳ）、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、排気管インジェクタ４３に対して制御信号を出力して、排気管インジェクタ４３からの燃料の噴射等を終了し（ステップＳ７）、一連のフローを終了する。
【００５４】
ここで、図４，図５を参照して、ステップＳ４において、フィルタ再生ＥＣＵ４４が二次空気の供給量を決定する際の演算プロセスの一例について説明する。
【００５５】
図４は、ＰＭフィルタ４２における排気ガス中の酸素濃度［％］とＰＭ燃焼速度の関係（ＰＭ燃焼速度の酸素濃度特性）の一例を示す図である。図５は、ＰＭフィルタ４２の温度［℃］とＰＭフィルタ４２におけるＰＭ燃焼速度の関係（ＰＭ燃焼速度の温度特性）の一例を示す図である。
【００５６】
図４及び図５の縦軸は、単位時間あたりのＰＭ燃焼量を示し、横軸は、時間を示している。図４は、排気ガスの温度［℃］を一定にした条件下で、排気ガス中の酸素濃度［％］を変化させたときの単位時間あたりのＰＭ燃焼量の時間的変化を実験により求めたものである。又、図５は、排気ガス中の酸素濃度［％］を一定にした条件下で、ＰＭフィルタ４２の温度［℃］を変化させたときの単位時間あたりのＰＭ燃焼量の時間的変化を実験により求めたものである。
【００５７】
図５から明らかなように、ＰＭ燃焼速度の温度特性には、ＰＭの燃焼速度が急激に低下する閾値温度ｂ１（例えば、５００度〜６００度）が存在する。一方、図４から明らかなように、ＰＭ燃焼速度の酸素濃度特性においては、排気ガス中の酸素濃度の低下に応じて悪化するＰＭの燃焼速度は、図５と比較して、比較的に緩やかである。
【００５８】
従って、二次空気を供給する際には、ＰＭフィルタ４２の温度が閾値温度ｂ１以下に低下しないようにするのが望ましい。本実施形態では、当該観点から、二次空気を供給する際には、酸化触媒４１に到達する排気ガスが所定温度以上になるように、当該二次空気の供給量を決定する。これによって、ＰＭフィルタ４２におけるＰＭの燃焼速度の低下を確実に防止することができる。
【００５９】
ここで、ＰＭフィルタ４２に到達する排気ガスの温度は、例えば、酸化触媒４１に到達する排気ガスの温度、及び酸化触媒４１等において燃料が発生する発熱量から推測することができる。そして、酸化触媒４１等において燃料が発生する発熱量は、本実施形態に係る排気管インジェクタ４３によって推測又は調整することが可能である。つまり、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、酸化触媒４１に到達する排気ガスの温度を調整するように、二次空気の供給量を決定することにより、ＰＭフィルタ４２に到達する排気ガスの温度を高精度に制御することが可能である。
【００６０】
これより、ステップＳ４において、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、酸化触媒４１に到達する排気ガスの温度を制御するべく、例えば、排気通路３０に通流する排気ガスと、供給する二次空気に関する熱方程式（１）を用いて、二次空気の供給量を決定する。尚、式（２）は、式（１）を式変換したものである。
ｍ１×Ｔ１×ｃ＋Ｌ×Ｔａ×ｃ＝（ｍ１＋Ｌ）×Ｔｃ×ｃ  …式（１）
⇒  Ｌ＝ｍ１（Ｔ１−Ｔｃ）／（Ｔｃ−Ｔａ）  …式（２）
(但し、ｍ１：排ガス流量［g/s］、Ｔ１：排ガス温度［℃］、ｃ：比熱［J/g・℃］、Ｔａ：二次空気の温度［℃］、Ｌ：二次空気の供給量［g/s］、Ｔｃ：酸化触媒４１に到達する排気ガスの目標温度［℃］)
【００６１】
尚、上記式（１）において、酸化触媒４１に到達する排気ガスの目標温度Ｔｃ（例えば、２５０℃程度）は、例えば、ＰＭ燃焼速度の温度特性等より決定されたＰＭフィルタ４２の目標温度、及び燃料が発生する発熱量等に基づいて設定される。又、排ガス流量ｍ１及び排ガス温度Ｔ１は、温度センサ５１及び流量センサ５２の検出信号に基づいて求められる。但し、これらのデータは、センサを用いて直接的に検出される検出値であってもよいし、演算処理により間接的に推定される検出値であってもよい。
【００６２】
又、上記式（１）においては、二次空気の供給量Ｌは、排気管インジェクタ４３の燃料噴射通路４３ｆａから供給される加圧空気と二次空気通路４３ｆｂから供給される加圧空気の合計となる。従って、フィルタ再生ＥＣＵ４４は、燃料噴射通路４３ｆａから供給される加圧空気の供給量を考慮して、二次空気制御バルブ４３ｅのバルブの開度を制御するのが望ましい。
【００６３】
又、上記式（１）において、酸化触媒４１に到達する排気ガスの目標温度Ｔｃは、より望ましくは、排気管インジェクタ４３から噴射する炭化水素の量に応じて変化させる。尚、この際、排気管インジェクタ４３から噴射する炭化水素の量を適宜調整してもよいのは勿論である。
【００６４】
以上、本実施形態に係る排気浄化装置４０によれば、ＰＭフィルタ４２の再生時に、排気管インジェクタ４３を用いて、ＰＭフィルタ４１の上流に配設された酸化触媒４２に対して、加圧空気によって微粒化及び拡散した状態の燃料を供給する構成を有する。従って、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、ＰＭフィルタ４２に到達する排気ガスの温度の上昇を促進すると共に、その温度の微調整も可能である。
【００６５】
又、本実施形態に係る排気浄化装置４０によれば、ＰＭフィルタ４２の再生時に、排気管インジェクタ４３を用いて、加圧空気を二次空気として排気通路３０に供給する構成を有する。従って、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、ＰＭフィルタ４２に到達する排気ガスの酸素濃度を上昇させると共に、その酸素濃度の微調整も可能である。
【００６６】
又、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、排気管インジェクタ４３を用いて二次空気を供給する際、排気通路３０を通流する排気ガスの温度や排気管インジェクタ４３から噴射する炭化水素の量に基づいて、酸化触媒４１に到達する排気ガスの温度が所定温度（例えば、２５０℃）以上になるように、供給量を制御する。従って、二次空気によって、ＰＭフィルタ４２の温度が低下し、ＰＭの燃焼速度が低下してしまう事態も確実に防止することができる。
【００６７】
このように、本実施形態に係る排気浄化装置４０は、大量ＥＧＲに起因して排気ガス中の酸素濃度が低下しているような条件下においても、ＰＭの燃焼効率ができるだけ良い条件になるように、排気ガスの温度及び酸素濃度を制御することができる。その結果、短時間で効率良く、ＰＭフィルタ４２の再生を実行することができる。
【００６８】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
【００６９】
上記実施形態では、排気管インジェクタ４３の一例として、燃料噴射通路４３ｆａと二次空気通路４３ｆｂとを有する態様を示した。但し、インジェクタ本体４３ｆの構成も種々に変形可能であり、例えば、二次空気通路４３ｆｂを設けず、燃料噴射通路４３ｆａに導入する加圧空気の導入量を制御する構成としてもよい。
【００７０】
又、上記実施形態では、車輌Ａの一例として、外部ＥＧＲ装置３１を有する態様を示したが、外部ＥＧＲ装置３１を有しない車輌にも適用できるのは勿論である。
【００７１】
又、上記実施形態では、フィルタ再生ＥＣＵ４４の排気管インジェクタ制御部４４ｂの一例として、式（１）を用いて二次空気の供給量を算出する態様を示した。但し、当該演算プロセスは、上記に限らず、種々に変形可能である。例えば、酸化触媒４１に到達する排気ガスの目標温度に代えて、ＰＭフィルタ４２の目標温度を用いて、二次空気の供給量を算出してもよい。
【００７２】
又、上記実施形態では、フィルタ再生ＥＣＵ４４の構成の一例として、フィルタ再生時期判定部４４ａ及び排気管インジェクタ制御部４４ｂの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、排気管インジェクタ制御部４４ｂの機能を複数のコンピュータによって実現してもよい。他方、フィルタ再生ＥＣＵ４４と車輌ＥＣＵの機能を一のＥＣＵによって実現してもよいのは勿論である。
【００７３】
又、上記実施形態では、フィルタ再生ＥＣＵ４４の構成の一例として、フィルタ再生時期判定部４４ａ及び排気管インジェクタ制御部４４ｂの処理を一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部が並列で実行されるものとしてもよい。
【００７４】
又、上記実施形態では、各種センサ５１〜５３の一例として、温度センサ５１、流量センサ５２、及びＰＭセンサ５３を示した。但し、上記の他に、ＰＭフィルタ４２の入口における排気ガス温度を検出する温度センサ等が設けられてもよい勿論である。他方、上記のセンサの検出対象の検出値は、他のセンサの検出値を用いて演算処理により、間接的に求められてもよく、その場合、上記のセンサの一部を省略してよい。
【００７５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本開示は、ＰＭフィルタの再生をより効率的に行うことを可能とする内燃機関の排気浄化装置として、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  エンジン本体
２０  吸気通路
２１  エアクリーナ
２２  ターボチャージャ
２３  吸気スロットルバルブ
３０  排気通路
３１  外部ＥＧＲ装置
４０  排気浄化装置
４１  酸化触媒
４２  ＰＭフィルタ
４３  排気管インジェクタ
４４  フィルタ再生ＥＣＵ
５１  温度センサ
５２  流量センサ
５３  ＰＭセンサ
【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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