(57)【要約】【課題】排気通路に配置された共通の燃料添加弁から、触媒コンバータと着火装置とに燃料を供給する構成において、両者に好適に燃料を供給するにあたり、コストの上昇を抑制する。【解決手段】前処理触媒コンバータ８とグロープラグ２１とに燃料を選択的に供給するために、燃料添加弁７及び可変燃圧レギュレータ８を制御して、第１の燃料圧力Ｐ１による第１の噴射と、前記第１の燃料圧力Ｐ１よりも小さい第２の燃料圧力Ｐ２による第２の噴射と、を実行させる。可動衝突板５０はバネ５０ｄを備えており、第１及び第２の噴射により、可動衝突板５０がバネ５０ｄの弾性力に抗して互いに異なる位置に変位させられる。【選択図】図２
2011220301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置された触媒コンバータと、
前記触媒コンバータよりも上流側に配置され前記排気通路内に燃料を供給する燃料添加弁と、
前記燃料添加弁から供給された燃料に着火させることが可能な着火装置と、
前記燃料添加弁から供給された燃料を衝突させて前記着火装置の着火部分に誘導するための可動衝突部材であって、弾性体を有する可動衝突部材と、
前記燃料添加弁に供給される燃料の圧力を調整する圧力調整装置と、
前記燃料添加弁および前記圧力調整装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記触媒コンバータと前記着火装置とに燃料を選択的に供給するために、前記燃料添加弁及び前記圧力調整装置を制御して、第１の燃料圧力による第１の噴射と、前記第１の燃料圧力よりも小さい第２の燃料圧力による第２の噴射と、を実行させ、前記第１及び第２の噴射により前記可動衝突部材を前記弾性体の弾性力に抗して互いに異なる位置に変位させることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に燃料を供給することが可能な排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気を浄化することを目的として、内燃機関の排気通路に燃料を供給するようにした排気装置が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１が開示する装置は、排気通路に設けられた燃料添加弁からの燃料が直接接触する位置に、グロープラグなどの着火手段を配置し、これら燃料添加弁及びグロープラグの下流側に触媒コンバータを配置している。燃料は着火手段によって着火され、その火炎によって触媒コンバータが昇温される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６‐１１２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置では、着火手段に供給する燃料の量と、着火手段を経由せずに触媒コンバータに直接供給する燃料の量との比率を変更することができず、これを行うには、着火手段に供給するための燃料添加弁と、触媒コンバータに供給するための燃料添加弁とを設けることが必要になり、コストの上昇を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、排気通路に配置された共通の燃料添加弁から、触媒コンバータと着火装置とに燃料を供給する構成において、両者に好適に燃料を供給するにあたり、コストの上昇を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、
内燃機関の排気通路に配置された触媒コンバータと、
前記触媒コンバータよりも上流側に配置され前記排気通路内に燃料を供給する燃料添加弁と、
前記燃料添加弁から供給された燃料に着火させることが可能な着火装置と、
前記燃料添加弁から供給された燃料を衝突させて前記着火装置の着火部分に誘導するための可動衝突部材であって、弾性体を有する可動衝突部材と、
前記燃料添加弁に供給される燃料の圧力を調整する圧力調整装置と、
前記燃料添加弁および前記圧力調整装置を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記触媒コンバータと前記着火装置とに燃料を選択的に供給するために、前記燃料添加弁及び前記圧力調整装置を制御して、第１の燃料圧力による第１の噴射と、前記第１の燃料圧力よりも小さい第２の燃料圧力による第２の噴射と、を実行させ、前記第１及び第２の噴射により前記可動衝突部材を前記弾性体の弾性力に抗して互いに異なる位置に変位させることを特徴とする内燃機関の排気装置である。
【０００８】
この態様では、コントローラが、触媒コンバータと着火装置とに燃料を選択的に供給するために、燃料添加弁及び圧力調整装置を制御して、第１の燃料圧力による第１の噴射と、前記第１の燃料圧力よりも小さい第２の燃料圧力による第２の噴射と、を実行させる。可動衝突部材は弾性体を備えており、第１及び第２の噴射により、可動衝突部材が弾性体の弾性力に抗して互いに異なる位置に変位させられる。したがって、触媒コンバータと着火装置とに燃料を供給する構成において、両者に好適に燃料を供給するにあたり、個別の燃料添加弁を設ける必要がなく、コストの上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、触媒コンバータと着火装置とに燃料を供給する構成において、両者に好適に燃料を供給するにあたり、コストの上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の概念図である。
【図２】バーナ装置を示す要部拡大図である。
【図３】バーナ装置を軸方向視した断面図である。
【図４】可変燃圧レギュレータを示す断面図である。
【図５】燃料供給処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の好適な実施形態について、以下に詳細に説明する。ただし、本発明の実施態様は下記の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含むことに注意しなければならない。実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
図１は実施形態におけるエンジン本体１と、その吸排気系の概略構成を示す。エンジン本体１は、車載の４サイクル・ディーゼルエンジンである。エンジン本体１には、吸気管２および排気管３（排気通路）が接続されている。吸気管２の途中には、吸気管２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が設けられている。このエアフローメータ４により、エンジン本体１への吸入空気量が測定される。なお、エンジン本体１は複数の気筒を有し、各気筒には筒内燃料噴射弁９が設けられているが、図１では単一の筒内燃料噴射弁９のみを示している。
【００１３】
排気管３の終端は、図示しない消音器に接続され、消音器の出口で大気に開放されている。排気管３の途中には、酸化触媒コンバータ６及びＮＯｘ触媒コンバータ２６が、この順に直列に配置されている。酸化触媒コンバータ６は、ＨＣ，ＣＯなどの未燃成分をＯ2と反応させてＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ等とする。触媒物質としては例えばＰｔ／ＣｅＯ2、Ｍｎ／ＣｅＯ2、Ｆｅ／ＣｅＯ2、Ｎｉ／ＣｅＯ2、Ｃｕ／ＣｅＯ2等を用いることができる。ＮＯｘ触媒コンバータ２６は、好ましくは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒コンバータ（NSR: NOx Storage Reduction）からなる。ＮＯｘ触媒コンバータ２６は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元成分（例えば、燃料等）が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する機能を有する。ＮＯｘ触媒コンバータ２６は、アルミナＡｌ2Ｏ3等の酸化物からなる基材表面に、触媒成分としての白金Ｐｔのような貴金属と、ＮＯｘ吸収成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸収成分は、例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つから成る。なお、ＮＯｘ触媒コンバータ２６は選択還元型ＮＯｘ触媒コンバータ（SCR: Selective Catalytic Reduction）であってもよい。
【００１４】
排気管３における酸化触媒コンバータ６の上流には、燃料添加弁７、前処理触媒コンバータ８、およびグロープラグ２１が配置されている。これら燃料添加弁７、前処理触媒コンバータ８、およびグロープラグ２１は、バーナ装置３０を構成する。バーナ装置３０は、エンジン本体１に接続された排気マニホールド（不図示）の集合部よりも下流側に配置されている。燃料添加弁７は、排気中に液体の燃料（軽油）を添加することができる。
【００１５】
燃料タンク１１は、燃料吸引管１２、低圧燃料ポンプ１３、高圧燃料ポンプ１４、燃料供給管１５及び可変燃圧レギュレータ１６を介して、燃料添加弁７に接続されている。燃料ポンプ１３，１４が、燃料吸入管１２を介して燃料タンク１１に貯留されている燃料を吸入し、燃料供給管１５へと吐出することで、燃料添加弁７に燃料が供給される。エンジン本体１に設置された筒内燃料噴射弁９への配管２７には、高圧燃料ポンプ２８が設けられている。詳細は図示しないが、配管２７は気筒数に応じた数の筒内燃料噴射弁９に向けて分岐している。燃料ポンプ１３，１４，２８は例えば機械式であり、エンジン本体１の図示しない出力軸（クランクシャフト）の駆動力を利用して作動する。なお燃料ポンプ１３，１４，２８の少なくとも一つは電動式であってもよい。
【００１６】
可変燃圧レギュレータ１６は、高圧燃料ポンプ１４から吐出される燃料の圧力を調整する。図４に示されるように、可変燃圧レギュレータ１６は、ニードルバルブ１７を備えている。このニードルバルブ１７は、燃料供給管１５から分岐された分岐通路１８に開口するオリフィス１７ａを有するバルブシート１７ｂと、このバルブシート１７ｂに離接して上記オリフィス１７ａを開閉するニードル１７ｃとから構成されている。可変燃圧レギュレータ１６は、更に、ニードルバルブ１７に一体に連結された図示しない磁性アーマチュアと、このアーマチュアを下方（ニードルバルブ１７を閉じる方向）に付勢する図示しないスプリングと、上記アーマチュアと図示しない磁気コアからなる磁気回路に磁束を発生させるためのコイル１９とを備えている。
【００１７】
要求される燃圧に基づいて、コイル１９に通電する電流の大きさを制御し、磁気コアとアーマチュアとから構成される磁気回路内の磁束を変化させると、アーマチュアを下方に付勢する力が制御されて、スプリングの付勢力がアシストされ、ニードルバルブ１７の開度が調整される。
【００１８】
コイル１９が通電されないときに、ニードルバルブ１７が最も開いており、その近傍で燃圧は第２圧力Ｐ２（例えば５ＭＰａ）となる。コイル１９に通電する電流を徐々に増加すると、ニードルバルブ１７が徐々に閉じられて、燃圧が上昇する。供給電流が最大値の近傍である時に、吐出される燃料は第１圧力Ｐ１（例えば１０ＭＰａ）に制御される。なお、燃圧レギュレータは、他の構成、例えばスプリングのバネ圧を最大燃圧に対応する値に設定し、コイル１９にてアーマチュアを上方に付勢して圧縮することにより燃圧を調整するタイプのものでもよい。
【００１９】
図２において、燃料添加弁７は単一の噴孔７ａを有しており、噴孔７ａの噴孔軸７ｂは、排気管３を横断する方向の成分を含み、且つ排気管３の下流に向けて傾斜している。なお噴孔は複数であってもよい。
【００２０】
排気管３における燃料添加弁７と酸化触媒コンバータ６との間の部分に、燃料添加弁７から噴射された燃料を改質する前処理触媒コンバータ８が設けられている。この前処理触媒コンバータ８は、例えばゼオライト製の担体にロジウム等を担持させた酸化触媒コンバータとして構成することができる。
【００２１】
燃料が前処理触媒コンバータ８に供給されると、そのとき前処理触媒コンバータ８が活性化していれば、前処理触媒コンバータ８内で燃料が酸化させられ、このとき発生する酸化反応熱によって、前処理触媒コンバータ８が昇温させられる。また、前処理触媒コンバータ８の温度が高くなると、燃料中の炭素数の多い炭化水素が分解して、炭素数が少なく反応性の高い炭化水素が生成され、これによって燃料が反応性の高い燃料に改質される。換言すれば、前処理触媒コンバータ８は、一方では急速に発熱する急速発熱器を構成し、他方では、改質された燃料を排出する改質燃料排出器を構成する。また、燃料添加弁７から供給された燃料の一部又は全部は、グロープラグ２１により昇温又は着火され、これによって排ガスの昇温が促進される。
【００２２】
前処理触媒コンバータ８の外径は、排気管３の内径よりも小さく、前処理触媒コンバータ８が排気管３に収容されると、前処理触媒コンバータ８の外周面と排気管３の内周面との隙間である触媒迂回路に排気が通過することが可能になる。前処理触媒コンバータ８は、個々のセルが上流から下流へと連通した所謂ストレートフロー型である。前処理触媒コンバータ８は概ね円筒状の外枠８ａ内に配置されており、この外枠８ａは、概ね放射状に配置された複数のステー８ｂによって排気管３内に支持されている。前処理触媒コンバータ８は、ステー８ｂを除く実質的に全周にわたって、触媒迂回路に囲まれている。
【００２３】
図２及び図３に示されるように、排気管３は、概ね円筒形状に形成されている。前処理触媒コンバータ８における排気流れ方向の軸心は、排気管３の排気流れ方向の軸心よりも図中下方に偏向している。このため、前述した触媒迂回路は、図中上側が広い広大側迂回路３ｂであり、かつ下側が狭い狭小側迂回路３ｃとなっている。
【００２４】
グロープラグ２１は、燃料添加弁７よりも下流側であって、前処理触媒コンバータ８よりも上流側に設置されている。グロープラグ２１は、昇圧回路２２を経て車載直流電源２３に接続されており、通電された際に発生する熱により、燃料添加弁７から供給された燃料に着火させることが可能である。グロープラグ２１は、その軸心が排気管３の上流に向けて傾斜しているが、例えば流れ方向に直交し且つ後に述べる可動衝突板５０の長手方向と平行に配置するなど、任意の姿勢で配置することができる。なお、着火手段としては、セラミックヒータやスパークプラグなどの他の装置、とくに電熱式または火花着火式の装置を用いることができる。
【００２５】
前処理触媒コンバータ８を収容している外枠８ａの前端部の下部は、上流側に向けて突出した樋状の突出部８ｂになっている。突出部８ｂには、概ね平坦な固定衝突板２０が固定されている。固定衝突板２０は、排気管３内で下側に偏向した位置に配置されており、且つ下流側に向けてやや傾斜させられている。
【００２６】
排気管３内における上側に偏向した位置に、可動衝突板５０が配置されている。可動衝突板５０は、無負荷時でほぼ水平の水平部５０ａと、その上流側の端部に形成された斜行部５０ｂと、斜行部５０ｂの後端部に固定された軸部５０ｃと、斜行部５０ｂの下面に固定されたバネ５０ｄとを有する。バネ５０ｄは圧縮コイルバネである。軸部５０ｃは排気管３内に回動自在に支持されている。可動衝突板５０の水平部５０ａは、バネ５０ｄの無負荷時で燃料添加弁７の噴孔軸７ｂに交叉する。
【００２７】
固定衝突板２０及び可動衝突板５０は、ＳＵＳなどの耐熱性及び耐衝撃性に優れた材料から形成することができる。燃料添加弁７は、衝突板２０，５０に向けて、斜め下向きに燃料を噴射する。燃料添加弁７から供給される燃料の軌道は、排気管３を横断する方向の成分を含む。衝突板２０，５０は、燃料が衝突することによって燃料の微粒化、霧化を促進させ、分散性、拡散性を向上させる。衝突板２０，５０に衝突した燃料は、排気流によって下流側に偏向される。固定衝突板２０に衝突した燃料は、主として前処理触媒コンバータ８に供給される。可動衝突板５０に衝突した燃料は、主としてグロープラグ２１の発熱部２１ａに供給される。
【００２８】
図２及び図３に示されるように、燃料添加弁７から供給された燃料が衝突する可動衝突板５０の衝突点５０ｅと、燃料添加弁７の噴孔７ａとの排気管３の横断方向の間隔ｄ２は、燃料添加弁７から供給された燃料が衝突する固定衝突板２０の衝突点２０ａと燃料添加弁７の噴孔７ａとの排気管３の横断方向の間隔ｄ１よりも小さい。換言すれば、可動衝突板５０の衝突点５０ｅと、固定衝突板２０の衝突点２０ａとは、排気管３の幅方向（すなわち横断方向）に関して異なる位置に配置されている。
【００２９】
上述した可変燃圧レギュレータ１６によって燃圧を第１圧力Ｐ１にしたときには、燃料添加弁７から噴射された燃料は、可動衝突板５０をバネ５０ｄの弾性力に抗して、図２中二点鎖線で示される位置まで、矢印ａで示される方向（時計方向）に押し下げて、燃料軌道から退避する退避状態にさせ、固定衝突板２０の衝突点２０ａに衝突する。その結果、燃料は主として前処理触媒コンバータ８に供給される。他方、燃圧を第１圧力より低い第２圧力Ｐ２にしたときには、噴射された燃料は可動衝突板５０に衝突するが、可動衝突板５０をわずかに押し下げるのみであって、燃料軌道に干渉する展開状態が維持される。したがって燃料は、固定衝突板２０に到達することなく、主としてグロープラグ２１及びその近傍に供給される。
【００３０】
グロープラグ２１は、前処理触媒コンバータ８の近傍、かつ前処理触媒コンバータ８の前端面のやや上流側の上方に配置され、これによって前処理触媒コンバータ８と熱交換可能にされている。すなわち、グロープラグ２１は、前処理触媒コンバータ８が昇温するとその熱輻射および対流よりその発熱部２１ａの近傍が昇温されて、燃料添加弁７から供給された燃料の着火が促進されるような位置に配置されている。この目的から、可動衝突板５０の下流側の端部と前処理触媒コンバータ８との間には空隙３１が設けられており、前処理触媒コンバータ８からの輻射熱が、可動衝突板５０によって遮られることなくグロープラグ２１の発熱部２１ａを含むその近傍に作用するようにされている。ただし、グロープラグ２１の流れ方向の位置は、前処理触媒コンバータ８の前端面と同じであっても、これより下流側であってもよい。
【００３１】
エンジン本体１には、エンジン本体１の運転条件や運転者の要求に応じて運転状態を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、エンジン本体１の制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成される。
【００３２】
ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４の他、エンジン本体１のクランク角を検出するクランクポジションセンサ２４、アクセル開度に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ２５、ＮＯｘ触媒コンバータ２６の下流側の排気通路に配置されたＮＯｘセンサ３２、エンジン冷却水温を検出する水温センサ３３、ＮＯｘ触媒コンバータ２６の入口近傍に設けられた固体電解質等からなるＳＯｘセンサ３４、及び、不図示の駆動輪の近傍に配置され車速を検出する車速センサ３５を含む各種センサ類が、電気配線を介して接続され、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁７、筒内燃料噴射弁９、及び可変燃圧レギュレータ１８を含む各種アクチュエータ類が電気配線を介して接続され、これらがＥＣＵ１０によって制御される。ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ２４の出力値に基づいて機関回転数を検出し、アクセル開度センサ２５の出力値に基づいてエンジン本体１の要求負荷を検出することができる。
【００３３】
本実施形態では、燃料の着火による昇温処理、前処理触媒コンバータ８及び酸化触媒コンバータ６に対するＰＭ酸化処理、ＮＯｘ触媒コンバータ２６に対するＮＯｘ還元処理及びＳＯｘ被毒回復処理を実施する際に、ＥＣＵ１０が燃料添加弁７を制御して燃料を排気中に噴射させ、この燃料を前処理触媒コンバータ８、酸化触媒コンバータ６及びＮＯｘ触媒コンバータ２６に供給する。これらのうち、燃料の着火による昇温処理は、可動衝突板５０を展開した展開状態で行われ、供給された燃料の大部分がグロープラグ２１により着火される。他の処理は、いずれも可動衝突板５０を退避させた退避状態で行われ、供給された燃料の大部分が、前処理触媒コンバータ８に供給される。
【００３４】
燃料添加弁７に噴射される燃料の噴射量は、前述した着火昇温処理、ＰＭ酸化処理、ＮＯｘ還元処理、ＳＯｘ被毒回復処理、ＰＭ再生処理など、個々の制御毎に設定することができる。ＥＣＵ１０のＲＯＭ内には、エンジン本体１の運転状態に適合する目標総噴射量を算出するための目標総噴射量算出マップが、上記処理の種別（着火昇温処理、酸化処理、ＮＯｘ還元処理、ＳＯｘ被毒回復処理、ＰＭ再生処理など）毎に記憶されている。そして、燃料噴射制御を行う場合、ＥＣＵ１０は、機関回転数、アクセル開度、吸入空気量を検出し、これらをパラメータとして目標総噴射量算出マップへとアクセスし、目標総噴射量を算出する。ＥＣＵ１０は、目標総噴射量の燃料が燃料添加弁７から噴射されるように、その開弁時間を算出する。そして、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７（詳しくは、燃料添加弁７を開閉駆動させる駆動機構（不図示））に指令を出すことで当該燃料添加弁７を開弁させ、算出された開弁時間が経過した時点で閉弁させる。
【００３５】
以上のとおり構成された本実施形態では、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁７及び可変燃圧レギュレータ１８を制御して、酸化触媒コンバータ６及びＮＯｘ触媒コンバータ２６の暖機が終了していない場合には、可動衝突板５０を展開状態として、着火を伴う燃料の噴射を実行させる（冷間時グロー着火）。
【００３６】
図５において、まずＥＣＵ１０は、前処理触媒コンバータ６の状態及び車両の運転状態に関連する各パラメータの値を読み込む（Ｓ１０）。ここで読み込まれるパラメータは、クランクポジションセンサ２４によって検出されるエンジン回転数、アクセル開度センサ２５によって検出される要求負荷、ＥＣＵ１０によって別途に設定される筒内燃料噴射弁９からの燃料噴射量、水温センサ３２によって検出される冷却水温、ＮＯｘセンサ３２によって検出される触媒下流側ＮＯｘ量、及びＳＯｘセンサ３４によって検出されるＳＯｘ濃度を含む。
【００３７】
次にＥＣＵ１０は、予め定められた燃料供給条件が成立しているかを判断する（Ｓ２０）。燃料供給条件は、例えば、触媒コンバータ６，２６の状態に基づく触媒要求と、車両の運転状態に基づく運転状態要求とが共に成立していることである。触媒要求は、例えば、「触媒コンバータ６，２６の少なくともいずれかの推定温度が所定値より低いこと」「ＮＯｘ触媒コンバータ２６のＮＯｘ吸蔵量が所定値より多いこと」「ＮＯｘ触媒コンバータ２６のＮＯｘ浄化量が所定値より多いこと」及び「ＮＯｘ触媒コンバータ２６のＳＯｘ（硫黄酸化物）堆積量が基準値より多いこと」のうちいずれかが成立した場合に成立する。運転状態要求は、例えば、「車速が減速中であること」である。燃料供給条件が成立していない場合には、ステップＳ３０以下の処理がスキップされ、処理がリターンされる。
【００３８】
なお、触媒コンバータ６，２６の推定温度は、例えば排気温度、冷却水温及び吸気温度に基づいて所定の関数又はマップにより算出することができる。ＮＯｘ触媒コンバータ２６のＮＯｘ吸蔵量は、例えば筒内燃料噴射弁９からの燃料噴射量およびエンジン回転数から求められる排出ＮＯｘ量の前回の還元処理の実行からの積算値として、所定の関数又はマップにより算出することができる。ＮＯｘ触媒コンバータ２６のＮＯｘ浄化量は、その触媒物質のＮＯｘ浄化能力を示す値であり、例えばエンジン本体１からの推定ＮＯｘ排出量から、触媒下流のＮＯｘ量を減算することによって求められる。推定ＮＯｘ排出量は、エンジン運転状態即ちエンジン回転速度と筒内燃料噴射弁９からの燃料噴射量（代わりにアクセル開度またはスロットル開度を用いてもよい）とに基づいて推定される。触媒下流のＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサ３２によって検出される。ＮＯｘ触媒コンバータ２６のＳＯｘ堆積量は、例えば燃料中の硫黄濃度とエンジン本体１での燃料消費量との前回処理後における積算値として算出される。燃料中の硫黄濃度は、ＳＯｘセンサ３４の検出値を用いることができるが、固定値、あるいは給油所ないし燃料販売業者から提供される既知の値を用いてもよい。
【００３９】
ステップＳ２０で肯定、すなわち燃料供給条件が成立している場合には、次にＥＣＵ１０は、酸化触媒コンバータ８及びＮＯｘ触媒コンバータ２６の暖機が終了しているかを判断する（Ｓ３０）。この判断は、触媒コンバータ６，２６の暖機状態を代表する値としての酸化触媒コンバータ６の推定温度と、所定の基準値との比較によって行われ、推定温度が基準値を上回っている場合に肯定される。酸化触媒コンバータ６の推定温度は、例えば水温センサ３３によって検出されたエンジン水温に基づいて所定の関数又はマップによって求めることができるが、酸化触媒コンバータ６に専用の温度センサを設置して検出してもよい。
【００４０】
ステップＳ３０で肯定、すなわち酸化触媒コンバータ６及びＮＯｘ触媒コンバータ２６の暖機が終了している場合には、ＥＣＵ１０は、可変燃圧レギュレータ１８を制御して燃料圧力を第１の圧力Ｐ１とし、その状態で燃料を噴射する（Ｓ５０）。その結果、燃料の圧力により可動衝突板５０がバネ５０ｄの弾性力に抗して退避状態とされ、燃料のほぼ全量が、固定衝突板２０に衝突した後、排気流によって前処理触媒コンバータ８に供給されて改質され、前処理触媒コンバータ８及び酸化触媒コンバータ６に対するＰＭ酸化処理、ＮＯｘ触媒コンバータ２６に対するＮＯｘ還元処理及びＳＯｘ被毒回復処理のうち、目的とした処理が実行される。
【００４１】
ステップＳ３０で否定、すなわち触媒コンバータ６，２６の暖機が未だ終了していない場合には、ＥＣＵ１０は、可変燃圧レギュレータ１８を制御して燃料圧力を第２の圧力Ｐ２とし、その状態で燃料を噴射する（Ｓ４０）。その結果、可動衝突板５０がバネ５０ｄの弾性力によって展開状態とされ、燃料のほぼ全量が、可動衝突板５０に衝突する。反射又は付着した燃料は排気流によって、グロープラグ２１を含むその近傍に供給され、着火させられる。その結果、酸化触媒コンバータ６及びＮＯｘ触媒コンバータ２６を急速に昇温させることができる。噴射が終了したことを条件に、処理は本ルーチンを抜ける。
【００４２】
以上のとおり、本実施形態では、ＥＣＵ１０が、前処理触媒コンバータ８とグロープラグ２１とに燃料を選択的に供給するために、燃料添加弁７及び可変燃圧レギュレータ８を制御して、第１の燃料圧力Ｐ１による第１の噴射と、前記第１の燃料圧力Ｐ１よりも小さい第２の燃料圧力Ｐ２による第２の噴射と、を実行させる。可動衝突板５０はバネ５０ｄを備えており、第１及び第２の噴射により、可動衝突板５０がバネ５０ｄの弾性力に抗して互いに異なる位置に変位させられる。したがって、前処理触媒コンバータ８とグロープラグ２１とに燃料を供給する構成において、両者に好適に燃料を供給するにあたり、個別の燃料添加弁を設ける必要がなく、コストの上昇を抑制することができる。
【００４３】
また本実施形態では、燃料供給先を切り替えるための構造である可動衝突板５０が、バネ５０ｄによる単純な機構であるため、外部からの動力の供給を要しない上、高温になりがちな排気管に複雑な駆動機構を設ける必要がなく故障のおそれを抑制できる。
【００４４】
本発明をある程度の具体性をもって説明したが、クレームされた発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。本発明の実施態様は上述の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含む。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【００４５】
例えば、可動衝突板５０が備えるバネ５０ｄは圧縮コイルバネとしたが、引きバネ、板バネ、ゼンマイバネ及びねじりバネなどの他の種類のバネ、あるいは他の種類の弾性体を採用することもできる。また、可動衝突部材自体を板バネその他の可撓性材料によって構成してもよい。
【００４６】
また本実施形態では、燃料圧力Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ固定値としたが、排気速度が大きいほど燃料圧力Ｐ１，Ｐ２が大きくなるように可変燃圧レギュレータ１６その他の圧力調整装置を制御してもよく、この場合の排気速度は、例えば吸入空気量に基づいて推定することができる。この場合には、排気速度が変化した場合にも適切な軌道で燃料を供給することが可能になる。燃料圧力の制御は、高圧ポンプ１４の吐出圧力を変更することで行ってもよく、この場合には可変燃圧レギュレータを不要とすることができる。
【００４７】
また、第１及び第２の燃料圧力を選択するための条件についても、上記以外のものを選択できる。また、燃料の供給の目的に応じて、複数回の噴射を任意の燃料圧力の組み合わせにより断続的に行ってもよい。またＥＣＵ１０は可変燃圧レギュレータ１６を制御して、単一回の噴射を燃料圧力を連続的に変えながら燃料添加弁７に実行させてもよい。
【００４８】
また、燃料添加弁７から噴射された燃料を微粒化させる機能、および当該燃料を前処理触媒コンバータ８へと誘導する機能を有する範囲で、各衝突板の配置方法や形状を適宜変更することができる。各衝突板には任意の個数の通孔、凹部及び／又は凸部を設けてもよい。衝突板の縦断面及び／又は横断面は直状でなく弧状など他の形状であってもよい。固定衝突板を有しない構成も採用でき、その場合には燃料添加弁７からの燃料を排気管３の管壁に衝突させてもよい。
【００４９】
前処理触媒コンバータ及び排気管のうち少なくとも一方は、断面が楕円形や長円形など、非円形であってもよい。排気管３の横断方向の間隔は、前処理触媒コンバータ８がグロープラグ２１（着火装置）の発熱部分よりも燃料添加弁７に近くてもよい。排気管３の横断方向における前処理触媒コンバータ８の断面は、排気管３の内部の全体にわたっていてもよい。前処理触媒コンバータ８よりも下流側に存在する他の排気処理装置の種類や順序も任意である。
【符号の説明】
【００５０】
１  エンジン本体
３  排気管
６  酸化触媒コンバータ
７  燃料添加弁
８  前処理触媒コンバータ
９  筒内燃料噴射弁
１０  ＥＣＵ
１６  可変燃圧レギュレータ
２０  固定衝突板
２１  グロープラグ
２１ａ  発熱部
２６  ＮＯｘ触媒コンバータ
３０  バーナ装置
５０  可動衝突板
５０ｄ  バネ
【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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