(57)【要約】【課題】従来のポスト噴射法においては、未燃燃料の一部が気化せずに燃焼室の内壁に付着して燃焼室の内壁に形成されたエンジンオイルの油膜を希釈するため、摺動部品の寿命を縮めてしまう。【解決手段】圧縮点火方式の多気筒内燃機関１０の排気通路２６ａに組み込まれてこの排気通路２６ａを流れる排気を浄化するための本発明による排気浄化装置１１は、一部の所定気筒の吸入空気量を個別に減少させ得る吸気減少手段２２，２３と、所定気筒の燃焼室１０ａの状態、例えば筒内圧や燃焼室１０ａ内の火炎の明るさを検出する状態検出手段１８，３４と、排気浄化装置１１の状態、つまり再生処理の必要性を判定するための判定手段３３と、この判定手段３３による判定結果に基づき、状態検出手段１８，３４によって検出された所定気筒の燃焼室１０ａの状態に応じて吸気減少手段２２，２３の作動を制御する制御手段１５ｋとを具えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮点火方式の多気筒内燃機関の排気通路に組み込まれてこの排気通路を流れる排気を浄化するための排気浄化装置であって、
一部の所定気筒の吸入空気量を個別に減少させ得る吸気減少手段と、
前記所定気筒の燃焼室の状態を検出する状態検出手段と、
排気浄化装置の状態を判定するための判定手段と、
この判定手段による判定結果に基づき、前記状態検出手段によって検出された前記所定気筒の燃焼室の状態に応じて前記吸気減少手段の作動を制御する制御手段と
を具えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記判定手段が排気浄化装置よりも上流側の排気通路の圧力を検出する排気圧センサーを有することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記判定手段が排気浄化装置の温度を検出する温度センサーをさらに有することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記状態検出手段が前記所定気筒の燃焼室の筒内圧を検出する筒内圧センサーを含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記状態検出手段が前記所定気筒の燃焼室内の火炎の明るさを検出する燃焼炎センサーを含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記制御手段は、内燃機関の回転速度に応じた所定量の空気が前記所定の気筒に吸入されるように、前記吸気減少手段の作動を制御することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の排気浄化装置。
【請求項７】
圧縮点火方式の多気筒内燃機関の排気通路を流れる排気を浄化するための排気浄化装置の再生方法であって、
排気浄化装置の再生処理が必要か否かを判定するステップと、
排気浄化装置の再生処理が必要であると判断した場合、一部の所定気筒の燃焼室にて燃料の圧縮着火燃焼が起こらないように、この所定気筒の吸入空気量を減少させるステップと
を具えたことを特徴とする排気浄化装置の再生方法。
【請求項８】
排気浄化装置の再生処理が必要か否かを判定するステップは、排気浄化装置よりも上流側の排気通路を流れる排気の圧力を検出するステップを含み、排気圧が所定圧以上の場合に排気浄化装置の再生処理が必要であると判断することを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置の再生方法。
【請求項９】
排気浄化装置の温度を検出するステップと、排気浄化装置の温度が所定温度以上の場合に排気浄化装置の再生処理を停止するステップとをさらに具えたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の排気浄化装置の再生方法。
【請求項１０】
一部の所定気筒の吸入空気量を減少させるステップは、前記所定気筒の燃焼室の状態を検出するステップと、検出された燃焼室の状態を所定の状態に保持するステップとを含むことを特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載の排気浄化装置の再生方法。
【請求項１１】
検出された燃焼室の状態を所定の状態に保持するステップは、前記所定気筒の筒内圧を所定圧に保持するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の排気浄化装置の再生方法。
【請求項１２】
検出された燃焼室の状態を所定の状態に保持するステップは、前記所定気筒の燃焼室内の火炎の明るさを所定値に保持するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の排気浄化装置の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮点火方式の多気筒内燃機関の排気通路に配されて排気を浄化するための排気浄化装置およびこの排気浄化装置の一部を構成する触媒、特に触媒化ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気に対する環境への影響をできるだけ少なくするため、排気中に含まれる有害成分を捕捉または吸着したり、あるいは無害化する触媒装置を内燃機関の排気通路中に組み込んだ排気浄化装置が知られている。例えば、圧縮点火方式の内燃機関においては、排気中にＰＭ(Paticulate Matter)と呼称される炭素質や炭化水素成分を含む粒子状物質が排気中に含まれるため、ＰＭトラップを排気通路の途中に組み込んでこれを捕捉するようにしている。しかしながら、ＰＭを捕捉し続けていると、ＰＭトラップが目詰まりを起こしてしまうため、このＰＭトラップに捕捉されたＰＭを定期的に燃焼させてＰＭトラップの再生を行う必要がある。
【０００３】
ＰＭトラップとして最もよく知られているものは触媒化ＤＰＦであるが、このような触媒化ＤＰＦ（以下、単にＤＰＦと記述する）の再生を行う場合、特許文献１に提案されたようなポスト噴射法が一般的である。このポスト噴射法は、ピストンの圧縮上死点よりも遅いタイミングにて燃料噴射弁から燃料を燃焼室内に噴射する手法である。すなわち、ポスト噴射に伴う燃料の不完全燃焼により生成するＣＯや未燃状態の燃料蒸気を排気浄化装置の一部を構成するＤＰＦに供給して反応させ、排気温を上昇させることによってＰＭを燃焼させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された従来のポスト噴射法においては、燃焼室内に燃料を噴射する時期の燃焼室の温度および筒内圧は、ピストンが圧縮上死点位置にある時期よりもかなり低く、未燃燃料の一部が気化せずに燃焼室の内壁に付着しやすい傾向を持つ。特に、ポスト噴射時においては、ある程度のばらつきを見込んで吸気流量の制御を行っているため、燃焼室の温度が実質的に目標となる温度よりもさらに低下しやすくなる傾向にあり、上述した不具合がさらに顕著に現われる。
【０００６】
しかも、ピストンが圧縮上死点を通過した後に燃料を燃焼室に噴射するため、燃焼室の内壁に形成されているエンジンオイルの油膜が未燃燃料によって希釈されてしまう。この結果、ピストンの摺動抵抗が増大してピストンリングやシリンダーライナーなどの摺動部品の寿命を縮めてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、圧縮点火方式の多気筒内燃機関の排気通路に配されて排気を浄化するための排気浄化装置の再生時に燃焼室に供給される燃料が燃焼室の内壁に付着しにくくなるようにした排気浄化装置およびその再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、圧縮点火方式の多気筒内燃機関の排気通路に組み込まれてこの排気通路を流れる排気を浄化するための排気浄化装置であって、一部の所定気筒の吸入空気量を個別に減少させ得る吸気減少手段と、前記所定気筒の燃焼室の状態を検出する状態検出手段と、排気浄化装置の状態を判定するための判定手段と、この判定手段による判定結果に基づき、前記状態検出手段によって検出された前記所定気筒の燃焼室の状態に応じて前記吸気減少手段の作動を制御する制御手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、判定手段が排気浄化装置の状態を再生すべき状態であると判断すると、吸気減少手段が一部の所定気筒の吸入空気量を個別に減少させ、状態検出手段がこの所定気筒の燃焼室の状態を検出する。この場合、他の残りの気筒には通常の吸入空気が導かれ、個々の燃焼室にて燃料の完全燃焼が行われる。制御手段は、状態検出手段によって検出された所定気筒の燃焼室の状態に応じて吸気減少手段の作動を制御する。より具体的には、所定気筒の燃焼室他の気筒は通常の燃焼を行ったまま、多気筒の一気筒だけ吸気を絞ってＴＤＣに必要量の燃料を噴射し、オイル希釈させず、燃焼させずに行う触媒再生型のＤＰＦの昇温装置。フォトダイオードで燃焼の兆候を検知し、燃焼しない範囲で最高の筒内温度になるよう吸気絞りを制御し、噴射した燃料が可能な限り蒸発するようにした。ポスト噴射した燃料がボアに付着すると、飛んで来る間に吸収した筒内の熱のボアを伝えて外に逃がす。付着してボアを冷却すると、ボアはその分筒内から熱を奪うことになり、冷損を増やす。
【００１０】
本発明の第１の形態による排気浄化装置において、判定手段が排気浄化装置よりも上流側の排気通路の圧力を検出する排気圧センサーを有するものであってよく、さらに排気浄化装置の温度を検出する温度センサーを有することができる。
【００１１】
状態検出手段が所定気筒の燃焼室の筒内圧を検出する筒内圧センサーか、あるいは所定気筒の燃焼室内の火炎の明るさを検出する燃焼炎センサーを含むことができる。
【００１２】
制御手段は、内燃機関の回転速度に応じた所定量の空気が所定の気筒に吸入されるように、吸気減少手段の作動を制御するものであってよい。
【００１３】
吸気減少手段は、吸気マニホールドの分岐部分から所定気筒の吸気ポートに至る吸気通路に配されてこの吸気通路の開度を変更し得る吸気絞り弁か、または所定気筒の吸気弁の開弁時期を変更し得る可変動弁機構を含むものであってよい。
【００１４】
多気筒内燃機関が複数のバンクを有し、所定気筒が１つのバンクに含まれる気筒であってよい。この場合、吸気減少手段がスロットル弁または可変動弁機構を含むものであってよい。
【００１５】
本発明の第２の形態は、圧縮点火方式の多気筒内燃機関の排気通路を流れる排気を浄化するための排気浄化装置の再生方法であって、排気浄化装置の再生処理が必要か否かを判定するステップと、排気浄化装置の再生処理が必要であると判断した場合、一部の所定気筒の燃焼室にて燃料の圧縮着火燃焼が起こらないように、この所定気筒の吸入空気量を減少させるステップとを具えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第２の形態による排気浄化装置の再生方法において、排気浄化装置の再生処理が必要か否かを判定するステップは、排気浄化装置よりも上流側の排気通路を流れる排気の圧力を検出するステップを含み、排気圧が所定圧以上の場合に排気浄化装置の再生処理が必要であると判断するものであってよい。
【００１７】
排気浄化装置の温度を検出するステップと、排気浄化装置の温度が所定温度以上の場合に排気浄化装置の再生処理を停止するステップとをさらに具えることができる。
【００１８】
一部の所定気筒の吸入空気量を減少させるステップが、所定気筒の燃焼室の状態を検出するステップと、検出された燃焼室の状態を所定の状態に保持するステップとを含むものであってよい。この場合、検出された燃焼室の状態を所定の状態に保持するステップが、所定気筒の筒内圧を所定圧に保持するステップか、あるいは所定気筒の燃焼室内の火炎の明るさを所定値に保持するステップを含むことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の排気浄化装置によると、状態検出手段によって検出された所定気筒の燃焼室の状態に応じて制御手段が吸気減少手段の作動を制御し、所定気筒の燃焼室に供給される燃料が圧縮着火する直前の状態となるようにすることができる。この結果、燃焼室が最も高温となるピストンの圧縮上死点近傍にて燃料を所定気筒の燃焼室に噴射することができ、これによって燃料の気化を促進させて排気浄化装置へと導き、その再生処理を図ることができる。しかも、未燃燃料の一部が燃焼室の内壁に付着してエンジンオイルの油膜が希釈されてしまう不具合を抑制することができる。
【００２０】
判定手段が排気浄化装置よりも上流側の排気通路の圧力を検出する排気圧センサーを有する場合、この排気圧センサーからの情報に基づいて排気浄化装置の再生処理の必要性の有無を判定することができる。さらに、判定手段が排気浄化装置の温度を検出する温度センサーを有する場合、再生処理での排気浄化装置の過熱による溶損事故を未然に防止することができる。
【００２１】
状態検出手段が前記所定気筒の燃焼室の筒内圧を検出する筒内圧センサーを含む場合、所定気筒の燃焼室に供給された燃料が圧縮着火する直前の筒内圧となるように、制御手段が吸気減少手段の作動を制御することができる。
【００２２】
状態検出手段が所定気筒の燃焼室内の火炎の明るさを検出する燃焼炎センサーを含む場合、所定気筒の燃焼室に供給された燃料が圧縮着火する直前の燃焼室の火炎の明るさとなるように、制御手段が吸気減少手段の作動を制御することができる。
【００２３】
内燃機関の回転速度に応じた所定量の空気が所定の気筒に吸入されるように、制御手段が吸気減少手段の作動を制御する場合、排気浄化装置の再生処理を開始する際に、最初に設定されるべき吸気減少手段の作動量を適切に設定することができる。
【００２４】
本発明の排気浄化装置の再生方法によると、所定気筒の燃焼室に供給される燃料が圧縮着火する直前の状態となるように、燃焼室が最も高温となるピストンの圧縮上死点近傍にて燃料を所定気筒の燃焼室に噴射することができる。これにより、所定気筒の燃焼室に供給された燃料を確実に気化させて排気浄化装置へと導き、その再生処理を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による排気浄化装置の一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図３】エンジン回転数と吸入空気量との関係を模式的に表すグラフである。
【図４】エンジン回転数と吸気絞り弁の開度との関係を表すマップである。
【図５】図１に示した実施形態における制御手順を表すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態にて用いられる燃焼炎センサーの概略構造を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明による排気浄化装置を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に適用した一実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。
【００２７】
本実施形態におけるエンジンシステムを模式的に図１に示し、その制御ブロックを図２に示す。これら図１および図２には、エンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器などの他に、後述する排気浄化装置１１の再生処理のために必須ではない各種センサー類を便宜的に省略している。しかしながら、さらなる車両の円滑な運転を行うため、これら各種センサー類を付加的に用いて排気浄化装置１１の再生処理を行うことが可能である。
【００２８】
本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油などを燃料噴射弁１２から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒（本実施形態では直列４気筒）内燃機関である。
【００２９】
本実施形態における燃料噴射弁１２は、燃料を燃焼室１０ａ内に直接噴射する直噴形式のものを採用しているが、吸気ポート１３ａ内に噴射するポート噴射形式のものを採用することも可能である。この燃料噴射弁１２から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル１４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１５により制御される。アクセルペダル１４の踏み込み量は、アクセル開度センサー１６により検出され、その検出情報がＥＣＵ１５に出力される。
【００３０】
ＥＣＵ１５は、後述する各種センサーなどからの情報に基づいて車両の運転状態を判定する運転状態判定部１５ａと、燃料噴射量設定部１５ｂと、燃料噴射弁駆動部１５ｃとを有する。燃料噴射量設定部１５ｂは、運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいて燃料噴射弁１２からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部１５ｃは、燃料噴射量設定部１５ｂにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁１２から噴射されるように、燃料噴射弁１２の作動を制御する。
【００３１】
燃焼室１０ａにそれぞれ臨む吸気ポート１３ａおよび排気ポート１３ｂが形成されたシリンダーヘッド１３には、吸気ポート１３ａを開閉する吸気弁１７ａおよび排気ポート１３ｂを開閉する排気弁１７ｂを含む図示しない動弁機構が組み込まれている。この動弁機構は、エンジン１０の運転状態に応じて吸気弁１７ａおよび排気弁１７ｂの開閉タイミングを変更し得るものであってもよく、あるいはこれらの開閉タイミングが固定されたものであってもよい。先の燃料噴射弁１２や、本発明の状態検出手段として４番気筒の燃焼室１０ａ内の圧力を検出するための後述する筒内圧センサー１８などもこのシリンダーヘッド１３に組み込まれている。
【００３２】
吸気ポート１３ｂに連通するようにシリンダーヘッド１３に連結されて吸気ポート１３ｂと共に吸気通路１９ａを画成する吸気管１９の途中には、スロットル駆動モーター２０を介して吸気通路１９ａの開度を調整するためのスロットル弁２１が組み込まれている。ＥＣＵ１５は、スロットル開度設定部１５ｄと、スロットル弁駆動部１５ｅとをさらに有する。スロットル開度設定部１５ｄは、先の運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいてスロットル弁２１の開度を設定する。スロットル弁駆動部１５ｅは、スロットル弁２１がスロットル開度設定部１５ｄにて設定された開度となるように、スロットル駆動モーター２０の作動を制御する。
【００３３】
図示しない吸気マニホールドの分岐部と４番気筒の吸気ポート１３ａとの間の吸気管１９の部分には、４番気筒に導かれる吸気通路１９ａの通路断面積を変更して４番気筒への吸気量を低減させることができる吸気絞り弁２２が組み込まれている。本発明の吸気減少手段としての吸気絞り弁２２には、その開度を変更するためのアクチュエーターとして絞り弁駆動モーター２３が連結され、その作動がＥＣＵ１５によって制御されるようになっている。
【００３４】
ピストン２４ａが往復動するシリンダーブロック２４には、連接棒２４ｂを介してピストン２４ａが連結されるクランク軸２４ｃの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１５に出力するクランク角センサー２５が取り付けられている。ＥＣＵ１５は、このクランク角センサー２５からの情報に基づき、クランク軸２４ｃの回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。
【００３５】
エンジン１０には、排気通路２６ａ内を流れる排気の一部を吸気通路１９ａに導くＥＧＲ（Eexhaust Gas Recirculation：排気還流）装置２７と、排気タービン式過給機２８と、排気浄化装置１１とが組み込まれている。
【００３６】
排気中の窒素酸化物の低減や燃費の向上を企図したＥＧＲ装置２７は、ＥＧＲ通路２９ａを画成するＥＧＲ管２９と、このＥＧＲ管２９に設けられてＥＧＲ通路２９ａ内を流れる排気の流量を制御するＥＧＲ弁３０とを具えている。ＥＧＲ管２９は、排気ポート１３ｂと共に排気通路２６ａを画成する排気管２６に一端が連通すると共に他端が上述したスロットル弁２１とこのスロットル弁２１よりも下流側に配されたサージタンク１９ｂとの間の吸気管１９内に連通している。
【００３７】
本実施形態では、エンジン１０を搭載した車両が予め設定されたＥＧＲ運転領域にあることをＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａが判定した場合、この時の車両の運転状態に応じてＥＧＲ弁３０の開度がＥＣＵ１５のＥＧＲ量設定部１５ｆにて設定される。ＥＣＵ１５のＥＧＲ弁駆動部１５ｇは、ＥＧＲ弁３０をＥＧＲ量設定部１５ｆにて設定された開度に制御し、それ以外の場合は基本的にＥＧＲ通路２９ａを塞ぐように閉じた状態に保持する。
【００３８】
排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２８は、排気通路２６ａを流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１０ａへの過給を行い、吸気の充填効率を高めるためのものである。この過給機２８は、コンプレッサー２８ａとこのコンプレッサー２８ａと一体に回転するタービン２８ｂとで主要部が構成されている。コンプレッサー２８ａは、スロットル弁２１よりも上流側に位置する吸気管１９の途中に組み込まれている。タービン２８ｂは、排気ポート１３ｂに連通するようにシリンダーヘッド１３に連結された排気管２６の途中に組み込まれている。本実施形態におけるタービン２８ｂは、車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１５によりベーン駆動モーター３１を介して開度が制御される図示しない可変ベーンを具えている。つまり、ベーン駆動モーター３１を作動して可変ベーンの開度を変更することにより、排気の運動エネルギーの利用効率を変え、結果として吸気の充填効率を変更することができる。
【００３９】
ＥＣＵ１５は、車両の運転状態に基づいて可変ベーンの開度を設定するベーン開度設定部１５ｈと、可変ベーンがベーン開度設定部１５ｈにて設定された開度となるように、ベーン駆動モーター３１の作動を制御するベーン駆動部１５ｉとをさらに有する。
【００４０】
なお、高温の排気にさらされるタービン２８ｂ側からの伝熱によりコンプレッサー２８ａを介して加熱される吸気温を低下させるため、コンプレッサー２８ａとサージタンク１９ｂとの間の吸気通路１９ａの途中には、インタークーラー２８ｃが組み込まれている。また、上述したＥＧＲ管２９の一端は、タービン２８ｂよりも上流の排気管２６に接続している。
【００４１】
過給機２８のタービン２８ｂよりも下流側の排気通路２６ａを画成する排気管２６には、燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置１１が組み込まれている。本実施形態における排気浄化装置１１は、排気通路２６ａの上流側から順に酸化触媒コンバーター１１ａと、ＤＰＦ１１ｂと含むが、さらにＮＯX触媒などの他の触媒コンバーターを追加することも可能である。酸化触媒コンバーター１１ａは、排気中の未燃成分を酸化分解させるためのものである。ＤＰＦ１１ｂには本発明の判定手段の一部として機能する触媒温度センサー３２が組み込まれ、その炉床温度に関する検出情報がＥＣＵ１５に出力されるようになっている。ＥＣＵ１５は、この触媒温度センサー３２からの検出信号に基づき、排気浄化装置１１の溶損の危険性を判定するが、これが活性状態にあるか否かを判定することも当然可能である。
【００４２】
従って、吸気通路１９ａから燃焼室１０ａ内に供給される吸気は、燃料噴射弁１２から燃焼室１０ａ内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、通常はピストン２４ａの圧縮上死点直前にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気が排気浄化装置１１を通って排気管２６から大気中に排出される。この場合、排気中の未燃成分が酸化触媒コンバーター１１ａによって酸化分解され、粒子状物質がＤＰＦ１１ｂに捕捉され清浄化された状態となって大気中に排出されることとなる。
【００４３】
一方、ＤＰＦ１１ｂの目詰まりによってその再生処理が必要になった場合、本実施形態では、第４気筒に対する吸気量を吸気絞り弁２２によって絞り、第４気筒に噴射される燃料を圧縮点火させることなく気化させる。そして、これを排気浄化装置１１に導いてＤＰＦ１１ｂに流入する排気温を上昇させ、ＤＰＦ１１ｂに捕捉されている粒子状物質を酸化（燃焼）させて気化させることにより、ＤＰＦ１１ｂの目詰まりを解消する。
【００４４】
このように、エンジン１０が搭載される車両の運転状態を把握してＥＣＵ１５がＤＰＦ１１ｂの再生処理を良好に制御できるようにするため、本実施形態では先の筒内圧センサー１８の他に排気圧センサー３３をさらに具えている。
【００４５】
筒内圧センサー１８は、第４気筒におけるピストン２４ａの圧縮上死点において、その燃焼室１０ａに噴射される燃料の圧縮点火が起こらないような筒内圧を実現するため、吸気絞り弁２２の開度をフィードバック制御するための情報を取得する。排気浄化装置１１の再生処理が必要な場合、本実施形態では第４気筒の最大筒内圧が２ＭＰaとなるような所定量の空気が第４気筒に導かれる。つまり、吸気絞り弁２２によって吸入空気量を制御し、第４気筒の最大筒内圧を燃料の圧縮着火燃焼が起こらない２ＭＰaに制限する。ここで、エンジン１０の回転速度、つまりエンジン回転数と１気筒当たりの吸入空気量との関係を模式的に図３に示す。図３において、実線が可変ベーンを全閉にした状態、破線が可変ベーンを全開にした状態、一点鎖線が２ＭＰaの最大筒内圧の場合を示す。つまり、吸入空気量を絞らない限り、エンジン回転数の全領域において最大筒内圧を２ＭＰaにし得ないことが理解されよう。この図３の関係から推測できるように、最大筒内圧が２ＭＰaとなるような吸気絞り弁２２の開度をエンジン回転数に関係付けると、図４に示すような状態となる。図４において、実線が可変ベーンを全閉にした状態、破線が可変ベーンを全開にした状態である。従って、吸気絞り弁２２の開度は、実線および破線を含み、かつこれらで囲まれた斜線で示す領域の何れかに設定される。
【００４６】
ＥＣＵ１５の絞り弁開度設定部１５ｊは、この図４に示すようなマップを記憶しており、エンジン回転数と可変ベーンの開度とに応じた吸気絞り弁２２の初期開度を設定し、これを絞り弁駆動部１５ｋに出力する。ＥＣＵ１５の絞り弁駆動部１５ｋは、吸気絞り弁２２が絞り弁開度設定部１５ｊにて設定された開度となるように、絞り弁駆動モーター２３の作動を制御する。さらに、筒内圧センサー１８からの情報に基づき、最大筒内圧が２ＭＰaとなるように吸気絞り弁２２の開度をフィードバック制御する。つまり、本実施形態における絞り弁駆動部１５ｋは、本発明の制御手段として機能する。
【００４７】
本発明の判定手段としての排気圧センサー３３は、過給機２８のタービン２８ｂと排気浄化装置１１との間の排気通路２６ａを画成する排気管２６に取り付けられ、ここを流れる排気の圧力を検出してこれをＥＣＵ１５に出力するようになっている。ＥＣＵ１５は、この排気圧センサー３３からの情報に基づき、排気圧が予め設定した最高値ＰRH（以下、これを再生開始圧と記述する）以上の場合、ＤＰＦ１１ｂがその再生処理を必要とするような目詰まりを起こしていると判定する。逆に、排気圧が予め設定した最低値ＰRL（以下、これを再生終了圧と記述する）以下の場合、ＤＰＦ１１ｂがその再生処理を必要とするような目詰まりを起こしていないと判定する。
【００４８】
ＥＣＵ１５は、周知のワンチップマイクロプロセッサであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリおよび入出力インターフェースなどを含む。このＥＣＵ１５は、円滑なエンジン１０の運転がなされるように、上述したセンサー１６，１８，２５，３２，３３などからの検出信号に基づいて所定の演算処理を行う。そして、予め設定されたプログラムに従って燃料噴射弁１２，スロットル弁２１，絞り弁駆動モーター２３，ＥＧＲ弁３０，ベーン駆動モーター３１などの作動を制御する。
【００４９】
このような本実施形態における排気浄化装置１１の再生手順を図５のフローチャートを用いて説明する。まず、Ｓ１のステップにて現在の排気圧Ｐnが再生開始圧ＰRH以上であるか否かを判定する。ここで、現在の排気圧Ｐnが再生開始圧ＰRHよりも低い、つまりＤＰＦ１１ｂが目詰まりしていないと判断した場合には、何もせずに今回の制御を終了する。
【００５０】
一方、Ｓ１のステップにて現在の排気圧Ｐnが所定圧以上、つまり再生開始圧ＰRH以上である、つまりＤＰＦ１１ｂの目詰まりを解消する必要があると判断した場合には、Ｓ２のステップに移行する。このＳ２のステップでは、排気浄化装置１１の温度Ｔnが所定温度以下、つまり溶損危険温度ＴR以下か否かを判定する。ここで、排気浄化装置１１の温度Ｔnが溶損危険温度ＴR以下である、つまりＤＰＦ１１ｂに流入する排気温を上げて排気浄化装置１１の再生処理を行っても問題がないと判断した場合には、Ｓ３のステップに移行してフラグがセットされているか否かを判定する。最初はフラグがセットされていないので、Ｓ４のステップに移行して現在のエンジン回転数に基づき、吸気絞り弁２２の開度を絞り弁開度設定部１５ｊにて設定する。そして、絞り弁駆動部１５ｋにより絞り弁駆動モーター２３を駆動して第４気筒の燃焼室１０ａへの吸気量を低下させる。次に、Ｓ５のステップに移行してフラグをセットし、さらにＳ６のステップにて第４気筒の燃焼室１０ａに再生用の燃料を噴射する。これは、他の気筒と同じ噴射量および噴射タイミングであってよい。次いでＳ７のステップにて第４気筒の燃焼室１０ａの最大筒内圧が２ＭＰaとなるように、筒内圧センサー１８からの情報に基づき、吸気絞り弁２２の開度をフィードバック制御する。これにより、第４気筒の燃焼室１０ａに噴射された燃料は、圧縮点火することなく気化して排気通路２６ａから排気浄化装置１１へと供給される。
【００５１】
しかる後、Ｓ８のステップにて現在の排気圧Ｐnが再生終了圧ＰRL以下であるか否かを判定する。ここで、現在の排気圧Ｐnが再生終了圧ＰRLよりも大きい、つまりＤＰＦ１１ｂがまだ目詰まりを起こしていると判断した場合には、Ｓ２のステップに戻って排気浄化装置１１の温度Ｔnが溶損危険温度ＴR以下か否かを判定する。ここで、排気浄化装置１１の温度Ｔnが溶損危険温度ＴRよりも高い、つまり排気浄化装置１１が溶損する可能性があると判断した場合には、Ｓ９のステップに移行する。このＳ９のステップでは、吸気絞り弁２２の開度を全開状態に戻すと共にフラグをリセットし、再生処理を停止することにより、全体の制御を終了する。
【００５２】
一方、Ｓ３のステップにてフラグがセットされている、つまり吸気絞り弁２２の初期設定が行われていると判断した場合には、Ｓ６のステップに移行する。そして、排気浄化装置１１の温度Ｔnが溶損危険温度ＴR以下となっている場合に限り、排気圧Ｐnが再生終了圧ＰRL以下となるまで、Ｓ６，Ｓ７のステップを反復して排気浄化装置１１の再生処理を継続する。
【００５３】
このようにして、Ｓ８のステップにて排気圧Ｐnが再生終了圧ＰRL以下である、つまりＤＰＦ１１ｂの目詰まりが解消したと判断した場合には、Ｓ９のステップに移行して吸気絞り弁２２の開度を全開状態に戻すと共にフラグをリセットし、再生処理を終了する。
【００５４】
上述した実施形態では、燃焼室１０ａの状態として筒内圧センサー１８を用いて筒内圧を検出するようにしたが、燃焼炎センサーを用いて燃焼室１０ａ内の火炎の明るさを検出することも可能である。このような本発明の他の実施形態における燃焼炎センサーの断面構造を模式的に図６に示す。本発明の状態検出手段としての燃焼炎センサー３４は、円筒状をなす本体３４ａと、フォトダイオード（ＰＤ）３４ｂと、フード３４ｃと、カバーガラス３４ｄとを具えている。フォトダイオード３４ｂは、本体３４ａの先端部にロックリング３４ｅを介して固定され、カバーガラス３４ｄを介して燃焼室１０ａ内で発生する火炎の明るさを検出し、これをＥＣＵ１５に出力する。フード３４ｃは、このフォトダイオード３４ｂを囲むように本体３４ａの先端部から突出して燃焼室１０ａに臨むように配されている。カバーガラス３４ｄは、このフード３４ｃの先端部にロックリング３４ｆを介して固定されている。
【００５５】
ＥＣＵ１５は、燃焼室１０ａ内の明るさが先の実施形態における２ＭＰaの最大筒内圧に対応した所定の輝度となるように、吸気絞り弁２２の開度をフィードバック制御する。これにより、第４気筒の燃焼室１０ａに噴射された燃料は、圧縮点火することなく気化して排気通路２６ａから排気浄化装置１１へと供給される。
【００５６】
なお、Ｖ形エンジンや水平対向エンジンなど、複数のバンクを有する内燃機関においては、一方のバンクに配された気筒に対する吸気を制御することも可能であり、この場合には可変動弁機構などを本発明の吸気減少手段として利用することが可能である。
【００５７】
このように、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジン
１０ａ  燃焼室
１１  排気浄化装置
１１ａ  酸化触媒コンバーター
１１ｂ  ＤＰＦ
１２  燃料噴射弁
１３  シリンダーヘッド
１３ａ  吸気ポート
１３ｂ  排気ポート
１４  アクセルペダル
１５  ＥＣＵ
１５ａ  運転状態判定部
１５ｂ  燃料噴射量設定部
１５ｃ  燃料噴射弁駆動部
１５ｄ  スロットル開度設定部
１５ｅ  スロットル弁駆動部
１５ｆ  ＥＧＲ量設定部
１５ｇ  ＥＧＲ弁駆動部
１５ｈ  ベーン開度設定部
１５ｉ  ベーン駆動部
１５ｊ  絞り弁開度設定部
１５ｋ  絞り弁駆動部
１６  アクセル開度センサー
１７ａ  吸気弁
１７ｂ  排気弁
１８  筒内圧センサー
１９  吸気管
１９ａ  吸気通路
１９ｂ  サージタンク
２０  スロットル駆動モーター
２１  スロットル弁
２２  吸気絞り弁
２３  絞り弁駆動モーター
２４  シリンダーブロック
２４ａ  ピストン
２４ｂ  連接棒
２４ｃ  クランク軸
２５  クランク角センサー
２６  排気管
２６ａ  排気通路
２７  ＥＧＲ装置
２８  排気タービン式過給機
２８ａ  コンプレッサー
２８ｂ  タービン
２８ｃ  熱交換器（インタークーラー）
２９  ＥＧＲ管
２９ａ  ＥＧＲ通路
３０  ＥＧＲ弁
３１  ベーン駆動モーター
３２  触媒温度センサー
３３  排気圧センサー
３４  燃焼炎センサー
３４ａ  本体
３４ｂ  フォトダイオード（ＰＤ）
３４ｃ  フード
３４ｄ  カバーガラス
３４ｅ，３４ｆ  ロックリング
Ｐn  排気圧
ＰRH  再生開始圧
ＰRL  再生終了圧
Ｔn  排気浄化装置の温度
ＴR  溶損危険温度
【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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