(57)【要約】【課題】排気浄化装置のフィルタに堆積するＰＭの量を低減し、ひいてはフィルタの再生が必要となる頻度を低減する。【解決手段】燃料を燃焼する燃焼室１０ａが形成されるとともに、燃焼室１０ａで発生した排気を排出する排気ポート１２ｂが形成されるエンジン本体１０と、排気ポート１２ｂに接続されるとともに、排気を外部の空間へ排出する通路を成す排気通路２０と、排気通路２０の中途部に設けられるとともに、排気を浄化する排気浄化装置３０と、を具備するエンジン１００において、排気浄化装置３０は、ケース３１と、ケース３１内に収容されるとともに、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ３２と、ケース３１内においてフィルタ３２の上流に設けられるとともに、フィルタ３２に向けて振動を発生させる超音波発生装置３３と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼する燃焼室が形成されるとともに、該燃焼室で発生した排気を排出する排気ポートが形成されるエンジン本体と、
前記排気ポートに接続されるとともに、排気を外部の空間へ排出する通路を成す排気通路と、
前記排気通路の中途部に設けられるとともに、排気を浄化する排気浄化装置と、を具備するディーゼルエンジンにおいて、
前記排気浄化装置は、
ケースと、
前記ケース内に収容されるとともに、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記ケース内において前記フィルタの上流に設けられるとともに、前記フィルタに向けて振動を発生させる超音波発生装置と、を備えることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼルエンジンであって、
前記超音波発生装置から発生される振動の発振状態を制御する制御装置と、
前記ケース内を通過する排気の温度を検知する温度センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度センサにより検知した排気の温度が所定値以上となった場合には、振動を停止または弱めるように前記超音波発生装置を制御する、ディーゼルエンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジンであって、
前記超音波発生装置から発生される振動の発振状態を制御する制御装置と、
前記ケース内を通過する排気の圧力を検知する圧力センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記圧力センサにより検知した排気の圧力が所定値以上となった場合には、振動を停止または弱めるように前記超音波発生装置を制御する、ディーゼルエンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のディーゼルエンジンであって、
前記燃焼室内の圧力が最大値よりも低下した時点から所定時間の間、前記超音波発生装置を作動させる制御装置をさらに備える、ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディーゼルエンジンに関し、より詳細にはディーゼルエンジンに具備される排気浄化装置により捕集される粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ，以下「ＰＭ」と記載する。）の量を低減させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンは熱効率が高く、二酸化炭素（以下「ＣＯ２」と記載する。）の排出量がガソリンエンジンよりも少ないという利点を有することが広く知られている。このような観点から、近年の地球温暖化問題や大気環境基準への対応策として、ディーゼルエンジンの活用が有効と考えられている。
【０００３】
しかしながら、ディーゼルエンジンは熱効率が高くＣＯ２の排出量が少ない反面、窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と記載する。）の排出量が多いという点で不利である。ＮＯｘは大気環境基準における規制の対象物質であるとともに、人体への悪影響が懸念される物質でもある。したがって、ディーゼルエンジンを農業分野に限らず広範な産業分野における動力源として採用するに際しては、ＮＯｘの排出量を低減することが必要となる。
【０００４】
そこで、現状のディーゼルエンジンにおいては、燃料の噴射時期を遅延させる措置が取られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
このような措置を取ることにより、燃料が高温で急速に燃焼することを抑制し、ひいてはＮＯｘの排出量を低減することが可能である。しかしながら、燃料の噴射時期を遅延させると、ＮＯｘの排出量とはトレードオフの関係にあるＰＭの排出量が増大する、という問題が生じる。
【０００５】
ＰＭの排出量を低減させるための措置としては、ディーゼルエンジンの排気管の中途部に排気浄化装置を装着する措置を取り得る。例えば、特許文献２に記載の如くである。
特許文献２に記載のディーゼルエンジンに装着される排気浄化装置は、その内部にＰＭを捕集するためのフィルタを具備する。係るフィルタに排気を通過させることにより、排気に含まれるＰＭを捕集し、ディーゼルエンジンの外へ排出されるＰＭの量を低減することが可能である。
しかしながら、フィルタにＰＭが堆積して目詰まりが生じる度に、フィルタを再生する（堆積したＰＭを酸化反応により除去する）必要があり、メンテナンスが面倒である、という問題があった。また、問題の根本的な解決のためには、フィルタに堆積するＰＭの量自体を低減することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７４２８６号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、排気浄化装置のフィルタに堆積するＰＭの量を低減し、ひいてはフィルタの再生が必要となる頻度を低減することが可能なディーゼルエンジンを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの観点に従ったディーゼルエンジンは、
燃料を燃焼する燃焼室が形成されるとともに、該燃焼室で発生した排気を排出する排気ポートが形成されるエンジン本体と、
前記排気ポートに接続されるとともに、排気を外部の空間へ排出する通路を成す排気通路と、
前記排気通路の中途部に設けられるとともに、排気を浄化する排気浄化装置と、を具備するディーゼルエンジンにおいて、
前記排気浄化装置は、
ケースと、
前記ケース内に収容されるとともに、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記ケース内において前記フィルタの上流に設けられるとともに、前記フィルタに向けて振動を発生させる超音波発生装置と、を備えることを特徴とするものである。
したがって、排気浄化装置内に供給された排気に、フィルタの上流において振動が付与される。よって、フィルタの上流の排気に含まれるＰＭの微粒化が促進されて、ひいてはＰＭの燃焼が促進される。
【０００９】
よって、排気浄化装置のフィルタに堆積するＰＭの量を低減し、ひいてはフィルタの再生が必要となる頻度を低減することが可能である。
【００１０】
好ましくは、前記超音波発生装置から発生される振動の発振状態を制御する制御装置と、
前記ケース内を通過する排気の温度を検知する温度センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記温度センサにより検知した排気の温度が所定値以上となった場合には、振動を停止または弱めるように前記超音波発生装置を制御するものである。
ここで、振動を「弱める」は、振動の発振状態をＰＭの微粒化に寄与し難い状態に変更することを指す。例えば、振動の振動数を低減させたり、あるいは振動が発生する時間が短くなるように間欠的に発振したりすることが、これに該当する。
したがって、排気の温度が所定値以上となった場合には、ＰＭの微粒化が抑制される。
【００１１】
よって、排気浄化装置からの火炎の発生を抑制することができる。
【００１２】
さらに好ましくは、前記超音波発生装置から発生される振動の発振状態を制御する制御装置と、
前記ケース内を通過する排気の圧力を検知する圧力センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記圧力センサにより検知した排気の圧力が所定値以上となった場合には、振動を停止または弱めるように前記超音波発生装置を制御するものである。
ここで、振動を「弱める」は、前述と同様に、振動の発振状態をＰＭの微粒化に寄与し難い状態に変更することを指す。
したがって、排気の圧力が所定値以上となった場合には、ＰＭの微粒化が抑制される。
【００１３】
よって、排気浄化装置からの火炎の発生を抑制することができる。
【００１４】
さらに好ましくは、前記燃焼室内の圧力が最大値よりも低下した時点から所定時間の間、前記超音波発生装置を作動させる制御装置をさらに備えるものである。
したがって、排気への振動の付与は、燃焼室内の圧力が最大となる時期を避けて実行される。
【００１５】
よって、排気管から外部の空間へのＮＯｘの排出量を抑制しつつ、ＰＭの排出量を低減させることが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、排気浄化装置のフィルタに堆積するＰＭの量を低減し、ひいてはフィルタの再生が必要となる頻度を低減することが可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の一形態に係るディーゼルエンジンの構成を示す模式図である。図中の二点鎖線の円で囲んだ部分には、気筒の内部の構成を示している。
【図２】本発明の実施の一形態に係るディーゼルエンジンの制御機構を示すブロック図である。
【図３】電子制御ユニットによる超音波発生装置の制御態様を示すフロー図である。
【図４】排気に振動を付与したことに起因する熱発生率（燃えかた）の変化を示す図であり、（ａ）は筒内圧及び超音波の振動数と、クランク角と、の対応関係を示すグラフ、（ｂ）は振動を付与したことに起因する燃焼の改善を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の好適な実施形態について、添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
以下では、本発明に係るディーゼルエンジンの実施の一形態であるエンジン１００について、図１を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態のエンジン１００は、直噴式のディーゼルエンジンである。エンジン１００は、圧縮した空気に燃料を供給することで燃料を燃焼させて、燃焼により生じた膨張エネルギーから回転動力を取り出すものである。
図１に示すエンジン１００は、エンジン本体１０、排気通路２０、排気浄化装置３０、及び電子制御ユニット６０等を具備する。
【００２１】
エンジン本体１０は、主たる構造体であるシリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２を上下に接合したものである。
シリンダブロック１１には、複数の気筒１１ａ・１１ａ・・・が形成される。各気筒１１ａにはピストン１３が収容される。
ピストン１３は、各気筒１１ａの内周面に沿って往復運動可能である。ピストン１３はコネクティングロッド１７を介してクランク軸１８に連結される。このような構成により、ピストン１３が往復運動すると、これに連動してクランク軸１８が回転する。
なお、シリンダブロック１１には、クランク軸１８の角度を検知する角度センサ７１が取り付けられる。
【００２２】
エンジン本体１０の各気筒１１ａには、燃焼室１０ａが形成される。燃焼室１０ａは燃料を燃焼するための空間である。燃焼室１０ａは、ピストン１３の上面と、気筒１１ａの内周面と、シリンダヘッド１２の内壁と、で取り囲まれた空間として構成される。
【００２３】
シリンダヘッド１２の各気筒１１ａには、吸気ポート１２ａ及び排気ポート１２ｂが形成される。また、シリンダヘッド１２の各気筒１１ａには燃料噴射ノズル１６が備えられる。
【００２４】
吸気ポート１２ａは、燃焼室１０ａに供給される空気（吸気）が通過する通路であり、各気筒１１ａに対応して形成される。吸気ポート１２ａ・１２ａ・・・は吸気マニホールド５０に接続され、吸気マニホールド５０は吸気絞り５５等を介してエアクリーナ７０に接続される。各吸気ポート１２ａには、クランク軸１８の回転に連動して開閉される吸気弁１４が備えられる。
【００２５】
排気ポート１２ｂは、燃焼室１０ａで発生した排気が通過する通路であり、各気筒１１ａに対応して形成される。排気ポート１２ｂ・１２ｂ・・・は後述の排気通路２０の入口（より厳密には排気マニホールド２１）に接続される。各排気ポート１２ｂには、クランク軸１８の回転に連動して開閉される排気弁１５が備えられる。
【００２６】
排気通路２０は、排気をエンジン１００の外（外部の空間）へ排出する通路を成すものである。本実施形態の排気通路２０は、排気マニホールド２１及び排気管２２を合わせたものである。
【００２７】
排気マニホールド２１は、排気を集合させることにより排気の温度や密度等を均一化するものである。排気マニホールド２１の入口は排気ポート１２ｂ・１２ｂ・・・に接続され、排気マニホールド２１の出口は排気管２２に接続される。
【００２８】
排気管２２は、排気ポート１２ｂ・１２ｂ・・・から供給された排気が通過する通路であり、その出口はエンジン１００の外部の空間に開口している。排気管２２は、前半部２２１と、後半部２２２と、を合わせたものである。前半部２２１と後半部２２２とは、互いの間に排気浄化装置３０（後述）を挟んで接続される。
【００２９】
燃料噴射ノズル１６は、燃焼室１０ａ内に燃焼を噴射するものであり、各気筒１１ａに対応して備えられる。燃料噴射ノズル１６はシリンダヘッド１２に取り付けられる。各燃料噴射ノズル１６は後述の電子制御ユニット６０により制御される。
【００３０】
排気浄化装置３０は、排気を浄化する装置である。排気浄化装置３０は、排気管２２の中途部に設けられる。より詳細には、排気浄化装置３０は、排気管２２の前半部２２１と、排気管２２の後半部２２２と、の間に装着される。排気浄化装置３０及びその付属品（各種センサ等）は、後述の電子制御ユニット６０により制御される。排気浄化装置３０については後に詳述する。
【００３１】
以上の如く構成されるエンジン１００においては、エアクリーナ７０に吸い込まれた空気（吸気）は吸気マニホールド５０に集められた後、各吸気ポート１２ａに分配される。
各吸気ポート１２ａから各気筒１１ａの燃焼室１０ａ内に供給された空気は、ピストン１３がシリンダヘッド１２側にスライドすることにより圧縮される。圧縮されて高温かつ高圧となった空気に向けて燃料噴射ノズル１６から燃料が噴射されることにより、燃料が燃焼室１０ａ内で燃焼される。燃焼により発生した膨張エネルギーが、ピストン１３をシリンダヘッド１２とは反対側にスライドさせることで、クランク軸１８が回転される。係るクランク軸１８の回転力は、エンジン１００が発生させた動力として、エンジン１００の外部に取り出される。
また、燃焼室１０ａ内における燃料の燃焼に伴って、ＮＯｘ及びＰＭを含む排気が発生する。この排気は各排気ポート１２ｂから排出されて排気マニホールド２１に集められた後、排気通路２０及び排気浄化装置３０を通過してエンジン１００の外部の空間に排出される。
【００３２】
以下では、排気浄化装置３０の構成について、図１を参照して詳細に説明する。
排気浄化装置３０は、ケース３１、酸化触媒担体３６、フィルタ３２、超音波発生装置３３、温度センサ３４、及び圧力センサ３５等を備える。
【００３３】
ケース３１は、排気浄化装置３０の外郭を成すものであり、軸線方向に長い円筒形状の部材である。ケース３１には、後述の酸化触媒担体３６及びフィルタ３２が直列に並んで配置されるように収容（内装）される。
【００３４】
酸化触媒担体３６は、排気に含まれるＰＭのうち、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ）等を酸化反応により除去するものである。さらに酸化触媒担体３６は、ＮＯを酸化してＮＯ２を生成することにより、ＮＯ２の強力な酸化性能を利用してＰＭを燃焼するものである。酸化触媒担体３６はケース３１の上流側寄りに配置される。
【００３５】
フィルタ３２は、ケース３１（排気浄化装置３０）内を通過する排気に含まれるＰＭを捕集し、排気を濾過するものである。フィルタ３２は酸化触媒担体３６の下流に配置される。本実施形態のフィルタ３２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を基材として構成されるものであり、ハニカム構造を有する。
【００３６】
排気がフィルタ３２を通過する際に捕集されたＰＭは、排気が高温（酸化反応を進行させることが可能な程度の温度）である状況下において、ＮＯ２によって酸化されてフィルタ３２から除去される。すなわち、いわゆるフィルタ３２の連続再生により、目詰まりの発生を抑制している。
また、フィルタ３２にＰＭが堆積して目詰まりが生じた場合には、堆積したＰＭを酸化反応により強制的に除去する、いわゆるフィルタ３２の強制再生が行われる。
【００３７】
超音波発生装置３３は、超音波振動を発生させる（発振する）装置である。超音波発生装置３３によりエンジン１００の排気に振動を付与することにより、排気に含まれるＰＭの微粒化を促進することが可能である。後に詳述するように、ＰＭの微粒化を促進することは、排気に含まれるＰＭの量の低減に寄与する。
超音波発生装置３３は、酸化触媒担体３６の上流においてケース３１に取り付けられる。
【００３８】
超音波発生装置３３は、電気音響変換素子３３１及び振動部３３２を有する。
電気音響変換素子３３１は、電子制御ユニット６０からの入力信号により超音波発生装置３３に伝達された電気エネルギーを超音波振動に変換するものである。
振動部３３２は電気音響変換素子３３１に接続されており、電気音響変換素子３３１が発生させた超音波振動を増幅するものである。本実施形態の振動部３３２はセラミック製の平板形状の部材であり、充分な耐熱性及び耐腐食性を有する。
振動部３３２は、酸化触媒担体３６、フィルタ３２、及びケース３１内の排気に向けて振動を発生（発振）できる位置に設けられる。本実施形態の超音波発生装置３３の振動部３３２は、ケース３１の上流側の端面に取り付けられる。
【００３９】
温度センサ３４は、ケース３１内を通過する排気の温度を検知するものである。本実施形態の温度センサ３４は、その先端部がフィルタ３２の下流に配置されるように、ケース３１に取り付けられる。
本実施形態の温度センサ３４はサーミスタ等の温度スイッチにより構成されるものであり、検知した温度の値が所定値Ｔ以上であるときに、電子制御ユニット６０に出力信号を送信する。
【００４０】
圧力センサ３５は、ケース３１内を通過する排気の圧力を検知するものである。本実施形態の圧力センサ３５は、その先端部がフィルタ３２の上流に配置されるように、ケース３１に取り付けられる。
本実施形態の圧力センサ３５は圧力スイッチにより構成されるものであり、検知した圧力の値が所定値Ｐ以上であるときに、電子制御ユニット６０に出力信号を送信する。
【００４１】
以下では、電子制御ユニット６０について図２を参照して説明する。なお、電子制御ユニット６０は本発明に係る制御装置の実施の一形態である。
電子制御ユニット６０は、エンジン１００が最適な運転状態となるように制御するものである。電子制御ユニット６０はデジタルコンピュータから成り、双方向性バス６１により相互に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６３、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６４、入力ポート６５及び出力ポート６６等を具備する。
【００４２】
エンジン１００の運転状態を検知するための各種センサの出力信号は、対応するＡＤ変換器６７を介して入力ポート６５に入力される。
本実施形態のエンジン１００には、「各種センサ」として、前述の温度センサ３４、圧力センサ３５、角度センサ７１、及びその他のセンサが具備される。
【００４３】
一方、出力ポート６６は対応する駆動回路６８を介して燃料噴射ノズル１６及び超音波発生装置３３等に接続される。
【００４４】
以下では、電子制御ユニット６０による超音波発生装置３３の制御態様の一例について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４５】
まず初めにステップＳ１において、電子制御ユニット６０は、排気浄化装置３０のケース３１内を通過する排気の温度が所定値Ｔ以上であるか否かを判定する。ここでＴは、エンジン１００の性能試験等により決定した最適な値が係るＴの値として採用されるとともに、予めＲＯＭに記憶されている。「排気の温度が所定値Ｔ以上であるか」は、温度センサ３４からの出力信号が電子制御ユニット６０に入力されたか否かで判定される。
温度センサ３４からの出力信号が入力されなかった場合、続いてステップＳ２に移行する。
一方、温度センサ３４からの出力信号が入力された場合、振動によるＰＭの微粒化を実行すべき状況ではないと判断し、処理は終了される（図３中の「ＳＴＡＲＴ」に戻る）。
【００４６】
ステップＳ２において、電子制御ユニット６０は、排気浄化装置３０のケース３１内を通過する排気の圧力（背圧）が所定値Ｐ以上であるか否かを判定する。ここでＰは、エンジン１００の性能試験等により決定した最適な値が係るＰの値として採用されるとともに、予めＲＯＭに記憶されている。「排気の圧力が所定値Ｐ以上であるか」は、圧力センサ３５からの出力信号が電子制御ユニット６０に入力されたか否かで判定される。
圧力センサ３５からの出力信号が入力されなかった場合、続いてステップＳ３に移行する。
一方、圧力センサ３５からの出力信号が入力された場合、振動によるＰＭの微粒化を実行すべき状況ではないと判断し、処理は終了される（図３中の「ＳＴＡＲＴ」に戻る）。
【００４７】
ステップＳ３において、電子制御ユニット６０は、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が最大値よりも低下した状態であるか否かを判定する。「最大値よりも低下した状態であるか」は、その時点において角度センサ７１が検知した値（ｍ）があらかじめ演算により決定した角度の値β以上であるか否かで判断される。換言すれば、電子制御ユニット６０は、角度センサ７１が検知したクランク角の値（クランク軸１８の角度）に基づいて、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が最大値よりも低下した状態であるか否かを間接的に判断する。
ｍ＞βであると判定された場合、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が最大値よりも低下した状態であり、振動によるＰＭの微粒化を実行すべき状況であると判断し、続いてステップＳ４に移行する。
一方、ｍ≦βであると判定された場合、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が最大値よりも低下した状態ではなく、振動によるＰＭの微粒化を実行すべき状況ではないと判断し、処理は終了される（図３中の「ＳＴＡＲＴ」に戻る）。
【００４８】
ステップＳ４において、電子制御ユニット６０は、振動によるＰＭの微粒化を実行するために、超音波発生装置３３に入力信号を送信する。係る入力信号が入力されることにより、超音波発生装置３３は酸化触媒担体３６、フィルタ３２、及びケース３１内の排気に向けて振動を発生する。超音波発生装置３３からの振動の発生は、電子制御ユニット６０による演算に基づいて決定した所定時間の間、継続される。
【００４９】
このように電子制御ユニット６０は、ケース３１内を通過する排気の温度がＴ未満であり、かつ、ケース３１内を通過する排気の圧力がＰ未満である場合に限り、超音波振動を発生させるように、超音波発生装置３３を制御している。
ここで、排気の温度の上限であるＴ、並びに、排気の圧力の上限であるＰは、ＰＭの微粒化を実行しつつフィルタ３２の連続再生を行ったとしても火炎が発生する虞がない程度の値に設定しておく。
このように超音波発生装置３３を制御することにより、排気への振動の付与は、排気浄化装置３０から火炎が発生する虞を回避しつつ実行される。
【００５０】
さらに電子制御ユニット６０は、燃焼室１０ａ内の圧力が最大値よりも低下した時点から所定時間の間に限り振動を発生させるように、超音波発生装置３３を制御している（図４（ａ）参照）。換言すれば、排気への振動の付与は、燃焼室１０ａ内の圧力が最大となる時期を避けて実行される。
【００５１】
以上の如き態様で超音波発生装置３３から排気浄化装置３０のケース３１内に振動を発生させることにより、本実施形態のエンジン１００は次の（１）〜（７）に示す効果及び利点を奏する。
【００５２】
（１）燃焼室１０ａ内において燃料が燃焼されると、主にカーボン（Ｃａｒｂｏｎ）から成る微粒子が生成される。すなわち、完全に酸化せずに残ったカーボン（不完全燃焼により生じたカーボン）が、排気浄化装置３０に供給された排気中のＰＭに大量に含まれる。
ここで、超音波発生装置３３から排気浄化装置３０のケース３１内に振動を発生させると、排気に含まれるＰＭに振動が付与される。ＰＭの液滴は振動エネルギーによって分裂し、微粒化される。微粒化によりＰＭの液滴の表面積が増大すると、ＰＭは酸素（以下、「Ｏ２」と記載する。）と反応しやすくなる。
したがってＰＭに含まれるカーボンは、ケース３１内で緩やかに燃焼される。つまり、排気に含まれていたカーボンが、ケース３１内において（燃焼室１０ａ内における燃焼と比べて）比較的低温で穏やかに燃焼される。よって、ＮＯｘの増大を抑制しつつ、排気に含まれるＰＭの量を低減させることができる。
【００５３】
（２）超音波発生装置３３は、フィルタ３２の上流に設けられる。したがって、これからフィルタ３２を通過しようとする排気に含まれるＰＭに振動が付与され、微粒化される。よって、フィルタ３２に到達するＰＭの量を低減することができる。
結果として、フィルタ３２に堆積するＰＭの量を低減し、ひいてはフィルタ３２の再生が必要となる頻度を低減することが可能である。これにより、フィルタ３２の強制再生あるいはフィルタ３２の交換等のメンテナンスが必要となる頻度を低減することができる。
【００５４】
（３）超音波発生装置３３からケース３１内に振動を発生させると、排気に振動が付与されるだけでなく、フィルタ３２自体にも振動が付与される。したがって、フィルタ３２に堆積したＰＭを振動により振り落とすことができる。
結果として、フィルタ３２の再生が必要となる頻度を低減し、フィルタ３２のメンテナンスが必要となる頻度を低減することができる。
【００５５】
（４）一般的に、ケース３１内を通過する排気の温度が高温となっているときにＰＭの微粒化を行うと、大量のカーボンが急速に燃焼し、ひいては排気浄化装置３０の出口（排気管２２の後半部２２２）から火炎が発生する虞がある。
この点、本実施形態においては、ＰＭの微粒化を実行すると火炎が発生する虞がある状況下（排気の温度がＴ以上の状況下）では超音波発生装置３３から発生させる振動を停止し、ＰＭの微粒化（換言すればＰＭの燃焼の促進）を抑制することが可能である。
【００５６】
（５）また、一般的に、ケース３１内を通過する排気の圧力が高圧となっているときにＰＭの微粒化を行うと、大量のカーボンが急速に燃焼し、ひいては排気浄化装置３０の出口（排気管２２の後半部２２２）から火炎が発生する虞がある。
この点、本実施形態においては、ＰＭの微粒化を実行すると火炎が発生する虞がある状況下（排気の圧力がＰ以上の状況下）では超音波発生装置３３から発生させる振動を停止し、ＰＭの微粒化（換言すればＰＭの燃焼の促進）を抑制することが可能である。
【００５７】
（６）一般的に、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が最大値に近いときは、燃焼室１０ａ内の空気が充分に圧縮されて高温かつ高圧となっている。このような場合に燃焼室１０ａ側から排気浄化装置３０内に流入する排気は高温かつ高圧であり、係る状況下において排気浄化装置３０内で未燃焼のＰＭ（不完全燃焼により生じたＰＭ）を燃焼すると、ＮＯｘの排出量が増大することとなる。
この点、本実施形態においては、ＮＯｘが発生しやすい時期には超音波発生装置３３から発生させる振動を停止し、ＰＭの微粒化を抑制している。したがって、ＰＭ（燃料）が高温かつ高圧で急速に燃焼することを抑制し、ひいてはＮＯｘの増大を抑制することが可能である。なお、図４（ｂ）中の「ｙ」は、従前（本発明が成される前の従来例）と比べて低減することができたＰＭの量を反映している。
【００５８】
（７）以上に説明したように、本実施形態に係るエンジン１００によれば、ＰＭの排出量を低減させることができる。換言すれば、燃焼が改善される。したがって、例えば、エンジン１００の低温時における始動性が改善される、低温時に発生する青白煙の量を低減できる、あるいはエンジン回転数を急速に上昇させたときに発生する黒煙の量を低減できる、等の付随的な効果及び利点も期待できる。
【００５９】
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、上記の実施形態に代えて次の（Ａ）〜（Ｅ）に示す構成とすることも可能である。
【００６０】
（Ａ）上記の実施形態の電子制御ユニット６０では、振動によるＰＭの微粒化を実行すべき状況であるか否かは、排気の温度及び排気の圧力に基づいて判断するものとした。しかしながら、この構成に代えて、振動によるＰＭの微粒化を実行すべき状況であるか否かを、排気の温度（Ｔ以上であるか否か）のみに基づいて判断するものとしてもよいし、排気の圧力（Ｐ以上であるか否か）のみに基づいて判断するものとしてもよい。あるいは、排気浄化装置のフィルタ前後の差圧に基づいて判断するものとしてもよい。
【００６１】
（Ｂ）上記の実施形態の電子制御ユニット６０では、ＰＭの微粒化を実行すべき状況ではないと判断された場合、超音波発生装置３３から発生させる振動を停止するものとした。しかしながら、この構成に代えて、ＰＭの微粒化を実行すべき状況ではないと判断された場合には、超音波振動の振動数を低減させたり、あるいは振動が発生する時間が短くなるように間欠的に発振したりするものとしてもよい。すなわち、超音波発生装置からの振動の発振状態が、ＰＭの微粒化に寄与し難い（ＰＭの微粒化を促進し難い）状態となるように制御するものであればよい。  
【００６２】
（Ｃ）上記の電子制御ユニット６０では、ＰＭの微粒化を実行すべき状況ではないと判断された場合、超音波発生装置３３から発生させる振動を停止するものとした。しかしながら、振動を停止することに加えて、さらにエンジン回転数を低減したり、エンジンを停止したりする構成としてもよい。
このように構成することにより、ＰＭが過剰に（急速に）燃焼しやすい状況下においては、燃焼を確実に抑制し、ひいては火炎の発生を防止することが可能である。
【００６３】
（Ｄ）上記の温度センサ３４及び圧力センサ３５は、スイッチにより構成されるものとした。しかしながら、温度センサ及び圧力センサにより検知した温度及び圧力の値を、時々刻々と出力信号として電子制御ユニットに送信することにより、所定値（Ｔ及びＰ）以上であるか否かが判断される構成としてもよい。
【００６４】
（Ｅ）上記の実施形態では、電子制御ユニット６０は、燃焼室１０ａ内の圧力（筒内圧）が「最大値よりも低下した状態であるか」は、その時点において角度センサ７１が検知したクランク角の値ｍと、あらかじめ演算により決定した角度の値βとに基づいて判断される。しかしながら、この構成に代えて、「最大値よりも低下した状態であるか」を、各気筒内の圧力を検知する筒内圧センサにより検知した値に基づいて判断するものとしてもよいし、あるいは、燃焼室内の温度等から判断するものとしてもよい。すなわち、角度センサ７１が検知した値以外の、他のファクターから判断する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・エンジン本体
１０ａ・・燃焼室
１２ｂ・・排気ポート
２０・・・排気通路
２１・・・排気マニホールド（排気通路の一部）
２２・・・排気管（排気通路の一部）
３０・・・排気浄化装置
３１・・・ケース
３２・・・フィルタ
３３・・・超音波発生装置
３４・・・温度センサ
３５・・・圧力センサ
６０・・・電子制御ユニット（制御装置）
７１・・・角度センサ
１００・・エンジン（ディーゼルエンジン）
２２１・・前半部（排気管の前半部）
２２２・・後半部（排気管の後半部）
【図１】
2011196332.tif 000003
【図２】
2011196332.tif 000004
【図３】
2011196332.tif 000005
【図４】
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