(57)【要約】【課題】燃料添加剤を応答性よく機関又はパティキュレートフィルタに供給する。【解決手段】排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ２４を機関排気通路内に配置する。燃焼室２に燃料を供給するための燃料噴射弁３に燃料供給路ＦＦを介して燃料が供給される。粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を供給する添加剤供給器３０を備え、添加剤供給器を燃料供給路に連結して燃料添加剤を燃料に添加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、機関に燃料を供給するための燃料噴射弁に燃料供給路を介して燃料が供給されるようになっており、粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を供給する添加剤供給器を備え、該添加剤供給器を燃料供給路に連結して燃料添加剤を燃料に添加するようにした、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
添加剤供給器は燃料に添加される燃料添加剤の量を変更可能である、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
添加剤供給器は燃料に添加される燃料添加剤の量を一時的に増やす添加剤増量制御を行う、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質の量に基づいて添加剤増量制御が開始又は停止される、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質を酸化除去するＰＭ除去制御が繰り返し行われるようになっており、添加剤増量制御に引き続いてＰＭ除去制御が行われる、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
パティキュレートフィルタ上に捕集された粒子状物質を酸化除去するＰＭ除去制御が繰り返し行われるようになっており、ＰＭ除去制御に引き続いて添加剤増量制御が行われる、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
燃料供給路内に燃料ポンプが配置されており、燃料ポンプ下流の燃料供給路内に添加剤供給器が連結される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
燃料供給路内に燃料ポンプが配置されており、燃料ポンプ上流の燃料供給路内に添加剤供給器が連結される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
燃料供給路内に絞りが設けられており、該絞りに添加剤供給器が連結される、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
添加剤供給器が、燃料添加剤を収容する添加剤容器と、該添加剤容器内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないか否かを判断する判断器と、添加剤容器内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないと判断されたときに警報を発する警報器と、を備えている、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
添加剤供給器が、燃料供給路に連結された添加剤供給路と、該添加剤供給路内に配置された添加剤ポンプ及び添加剤制御弁と、添加剤ポンプ及び添加剤制御弁よりも上流の添加剤供給路から分岐した分岐路とを備え、添加剤ポンプ及び添加剤制御弁が故障したときには分岐路を介して燃料添加剤を燃料に添加するようにした、請求項１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】
従来から、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置では粒子状物質が大気中に放出されるのが抑制される。
【０００３】
ところが、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質の量が多くなると、パティキュレートフィルタの圧力損失が大きくなってしまう。
【０００４】
そこで、パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するために、粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を燃料に添加する内燃機関の排気浄化装置が公知である（特許文献１参照）。この排気浄化装置では、燃料添加剤は燃料と共に燃焼室内に流入し、次いで粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ上に捕集される。その結果、パティキュレートフィルタ上において粒子状物質の酸化が促進され、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質の量が減少される。このような燃料添加剤は燃料添加触媒（ＦＢＣ）とも称されている。
【０００５】
特許文献１では、機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を供給するための燃料供給路と、余剰の燃料を燃料噴射弁から燃料タンクに戻すための燃料戻し路とを備えており、燃料中の燃料添加剤の濃度を一定に維持するために、燃料戻し路に燃料添加剤が供給される。この場合、燃料添加剤はまず燃料タンク内に戻され、燃料タンク内の燃料と混合され、次いで燃料供給路により燃料噴射弁に供給され、燃料噴射弁から機関に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−５２６９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、燃料添加剤を燃料戻し路に供給すると、燃料添加剤が燃料に添加されてから機関又はパティキュレートフィルタに供給されるまでに長時間を要することになる。したがって、燃料添加剤を応答性よく機関又はパティキュレートフィルタに供給することができないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化装置において、機関に燃料を供給するための燃料噴射弁に燃料供給路を介して燃料が供給されるようになっており、粒子状物質の酸化を促進する燃料添加剤を供給する添加剤供給器を備え、該添加剤供給器を燃料供給路に連結して燃料添加剤を燃料に添加するようにした、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
燃料添加剤を応答性よく機関に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２Ａ】パティキュレートフィルタの正面図である。
【図２Ｂ】パティキュレートフィルタの側面断面図である。
【図３】ＰＭ除去制御を説明するためのタイムチャートである。
【図４Ａ】増大分ｑＰＭｉを示すマップである。
【図４Ｂ】減少分ｑＰＭｄを示すマップである。
【図５Ａ】燃料添加剤の添加パターンの一例を示すタイムチャートである。
【図５Ｂ】図５Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁の概略拡大図である。
【図６Ａ】燃料添加剤の添加パターンの別の例を示すタイムチャートである。
【図６Ｂ】図６Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁の概略拡大図である。
【図７Ａ】燃料添加剤の添加パターンの更に別の例を示すタイムチャートである。
【図７Ｂ】図７Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁の概略拡大図である。
【図８】燃料添加剤の添加パターンの更に別の例を示すタイムチャートである。
【図９】粒子状物質堆積量ＱＰＭの算出制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】ＰＭ除去制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】添加剤添加制御を実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】添加剤添加器の別の実施例を示す図である。
【図１３】添加剤添加器の更に別の実施例を示す図である。
【図１４】図１３に示される実施例において添加剤容器内の燃料添加剤量が少ない場合を示す図である。
【図１５】添加剤添加器の更に別の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、１は圧縮着火式内燃機関の本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ｃの出口に連結され、コンプレッサ７ｃの入口はエアフローメータ８を介してエアクリーナ９に連結される。吸気ダクト６内には電気制御式スロットル弁１０が配置され、更に吸気ダクト６内には吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１１が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｔの入口に連結され、排気タービン７ｔの出口は排気後処理装置２０に連結される。
【００１２】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１３が配置される。また、ＥＧＲ通路１２内にはＥＧＲ通路１２内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１４が配置される。
【００１３】
一方、各燃料噴射弁３は燃料枝管１５を介してコモンレール１６に連結され、コモンレール１６は燃料供給管１７を介して燃料タンク１８に連結される。燃料供給管１７内には電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１８が配置される。燃料供給管１７、コモンレール１６、及び燃料枝管１５を燃料供給路ＦＦと称すると、燃料タンク１８内の燃料は燃料供給路ＦＦを介して燃料噴射弁３に供給される。図１に示される実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例では、内燃機関はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。また、この場合の燃料噴射弁３は吸気通路内又は燃焼室２内に配置される。
【００１４】
排気後処理装置２０は排気タービン７ｔの出口に連結された排気管２１と、排気管２１に連結された触媒コンバータ２２と、触媒コンバータ２２に連結された排気管２３とを具備する。触媒コンバータ２２内にはウォールフロー型のパティキュレートフィルタ２４が配置される。別の実施例では、排気管２１内に酸化機能を有する触媒が配置される。
【００１５】
更に、燃料に燃料添加剤を供給する添加剤供給器３０が設けられる。添加剤供給器３０は燃料添加剤を収容した添加剤容器３１を備えており、添加剤容器３１は添加剤供給路３２を介して燃料供給路ＦＦに連結される。図１に示される例では、添加剤供給路３２は燃料ポンプ１９下流の燃料供給管１７に連結される。添加剤供給路３２内には添加剤ポンプ３３が配置され、添加剤ポンプ３３によって添加剤容器３１内の燃料添加剤が燃料供給管１７内に供給される。また、添加剤供給路３２内には燃料に添加される燃料添加剤の量を制御する添加剤制御弁３４が配置される。更に、添加剤容器３１には添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないことを検出する添加剤量センサ３５が取り付けられる。添加剤量センサ３５によって添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないことが検出されると、警報を発する警報器３６が作動される。
【００１６】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータから構成され、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。エアフローメータ８及び添加剤量センサ３５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、アクセルペダル４９にはアクセルペダル４９の踏み込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５０が接続され、負荷センサ５０の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５１が接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５１からの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁１０駆動装置、ＥＧＲ制御弁１３、燃料ポンプ１９、添加剤ポンプ３３、添加剤制御弁３４、及び警報器３６に接続される。
【００１７】
図２Ａ及び図２Ｂはウォールフロー型パティキュレートフィルタ２４の構造を示している。なお、図２Ａはパティキュレートフィルタ２４の正面図を示しており、図２Ｂはパティキュレートフィルタ２４の側面断面図を示している。図２Ａ及び図２Ｂに示されるようにパティキュレートフィルタ２４はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路７１ｉ，７１ｏと、これら排気流通路７１ｉ，７１ｏを互いに隔てる隔壁７２とを具備する。図２Ａに示される実施例では、排気流通路７１ｉ，７１ｏは、上流端が開放されかつ下流端が栓７３ｄにより閉塞された排気ガス流入通路７１ｉと、上流端が栓７３ｕにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路７１ｏとにより構成される。なお、図２Ａにおいてハッチングを付した部分は栓７３ｕを示している。したがって、排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは薄肉の隔壁７２を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路７１ｉ及び排気ガス流出通路７１ｏは各排気ガス流入通路７１ｉが４つの排気ガス流出通路７１ｏによって包囲され、各排気ガス流出通路７１ｏが４つの排気ガス流入通路７１ｉによって包囲されるように配置される。別の実施例では、排気流通路は、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。
【００１８】
隔壁７２は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図２Ｂに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路７１ｉ内に流入し、次いで周囲の隔壁７２内を通って隣接する排気ガス流出通路７１ｏ内に流出する。このように隔壁７２は排気ガス流入通路７１ｉの内周面を構成する。
【００１９】
隔壁７２の両側面及び細孔内表面には排気浄化触媒が担持される。この排気浄化触媒は図１に示される実施例では酸化機能を有する触媒から構成される。酸化機能を有する触媒は白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄのような貴金属から構成される。別の実施例では、酸化機能を有する触媒はセリウムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、ランタンＬａのような卑金属を含む複合酸化物から構成される。更に別の実施例では、触媒はこれら貴金属及び複合酸化物の組み合わせから構成される。
【００２０】
一方、燃料添加剤は粒子状物質の酸化を促進するものであり、セリウムＣｅ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、銅Ｃｕなどの化合物から選ばれた少なくとも１つから形成される。また、燃料添加剤は、水溶液、有機溶液、有機コロイド分散体の形で燃料内に添加される。
【００２１】
さて、排気ガス中には主として固体炭素から形成される粒子状物質が含まれている。この粒子状物質はパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。燃焼室２では通常は酸素過剰のもとで燃焼が行われている。したがって、燃料噴射弁３から燃料が２次的に供給されない限り、パティキュレートフィルタ２４は酸化雰囲気にある。また、パティキュレートフィルタ２４には酸化機能を有する触媒が担持されている。その結果、パティキュレートフィルタ２４に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、単位時間当たりに捕集される粒子状物質の量が単位時間当たりに酸化される粒子状物質の量よりも多くなると、パティキュレートフィルタ２４上に捕集されている粒子状物質の量が機関運転時間の経過と共に増大する。
【００２２】
そこで本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ２４から粒子状物質を除去するＰＭ除去制御が繰り返し行われる。その結果、パティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質が除去され、パティキュレートフィルタ２４の圧力損失が低減される。
【００２３】
図１に示される実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質を酸化除去するためにパティキュレートフィルタ２４を酸化雰囲気に維持しながらパティキュレートフィルタ２４の温度をＰＭ除去温度まで上昇させ保持する昇温制御から構成される。昇温制御を実行するために、一実施例では、燃料噴射弁３から燃焼用燃料とは別に追加の燃料が圧縮行程又は排気行程に噴射され、この追加の燃料が燃焼室２、排気通路、又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路内に配置された燃料添加弁から追加の燃料が添加され、この追加の燃料が排気通路又はパティキュレートフィルタ２４で燃焼される。ＰＭ除去温度は例えば６００℃から６５０℃までに設定される。
【００２４】
すなわち、図３に示されるように、時間ｔａ１において、パティキュレートフィルタ２４上に捕集された粒子状物質の量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると、ＰＭ除去制御が開始される。粒子状物質捕集量ＱＰＭが減少する。次いで、時間ｔａ２において、粒子状物質捕集量ＱＰＭが下限量、例えばゼロになるとＰＭ除去制御が終了される。粒子状物質捕集量ＱＰＭが再び上限量ＱＰＭＵになると、ＰＭ除去制御が開始される。このように、ＰＭ除去制御が繰り返し行われる。
【００２５】
粒子状物質捕集量ＱＰＭは、一実施例では、単位時間当たりの増大分ｑＰＭｉと単位時間当たりの減少分ｑＰＭｄとを機関運転状態に基づきそれぞれ求め、増大分ｑＰＭｉ及び減少分ｑＰＭｄの合計を積算して得られるカウンタ値により表される（ＱＰＭ＝ＱＰＭ＋ｑＰＭｉ−ｑＰＭｄ）。増大分ｑＰＭｉは図４Ａに示されるように燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数Ｎｅの関数としてマップの形であらかじめＲＯＭ４２（図１）に記憶されている。燃料噴射量ＱＦは機関負荷を表している。一方、減少分ｑＰＭｄは図４Ｂに示されるように吸入空気量Ｇａ及びパティキュレートフィルタ２４の温度ＴＦの関数としてマップの形であらかじめＲＯＭ３２に記憶されている。吸入空気量Ｇａはパティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス又は酸素の流量を表している。
【００２６】
別の実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質をＮＯｘにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４に流入する排気ガス中のＮＯｘ量を増大させるＮＯｘ増大制御から構成される。ＮＯｘ量を増大させるために例えばＥＧＲガス量が減少される。更に別の実施例では、ＰＭ除去制御は、粒子状物質をオゾンにより酸化除去するために、パティキュレートフィルタ２４上流の排気通路に連結されたオゾン供給器からオゾンをパティキュレートフィルタ２４に供給するオゾン供給制御から構成される。
【００２７】
また、別の実施例では、パティキュレートフィルタ２４の前後差圧が差圧センサにより検出される。粒子状物質捕集量はこの前後差圧によって表される。
【００２８】
上述したように、本発明による実施例では、燃料に燃料添加剤を添加する添加剤供給器３０が設けられる。燃料添加剤が燃料に添加されると、燃料添加剤は燃料と共に燃焼室２内に流入し、次いで粒子状物質と共にパティキュレートフィルタ２４上に捕集される。燃料添加剤は粒子状物質の酸化を促進する性質を有しており、したがってパティキュレートフィルタ２４において粒子状物質の酸化が促進される。その結果、ＰＭ除去制御が行われる頻度を低くすることができる。あるいは、ＰＭ除去制御として昇温制御が行われる場合にはＰＭ除去温度を低く設定することができる。
【００２９】
また、本発明による実施例では、添加剤供給器３０が燃料供給路ＦＦに連結されるので、機関ないしパティキュレートフィルタ２４に供給される燃料添加剤の量を応答性よく変更することができる。特に図１に示される実施例では、添加剤供給器３０が燃料ポンプ１９下流の燃料供給路ＦＦに連結されるので、燃料添加剤の添加応答性が更に向上される。
【００３０】
図５Ａは燃料添加剤の添加パターンの一例を示している。
図５Ａに示される例では、通常は燃料添加剤の供給が停止される。次いで、時間ｔｂ１においてパティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＸになると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｂ２において粒子状物質量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると、燃料添加剤の添加が停止され、ＰＭ除去制御が開始される。
【００３１】
図５Ｂは、図５Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁７２を模式的に示している。図５Ｂからわかるように、隔壁７２表面上にはまず、粒子状物質８０が多く燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬが形成され、この層ＬＡＬの上に粒子状物質８０が少なく燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが形成される。この状態でＰＭ除去制御である昇温制御が行われると、高温の排気ガスがまず燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨに接触する。その結果、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ周りの粒子状物質８０が良好に酸化除去され、粒子状物質の酸化除去が確実に開始される。
【００３２】
図６Ａは燃料添加剤の添加パターンの別の例を示している。
図６Ａに示される例でも、通常は燃料添加剤の供給が停止される。次いで、時間ｔｃ１において粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると、すなわちＰＭ除去制御が停止されると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｃ２において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＹになると、燃料添加剤の添加が停止される。
【００３３】
図６Ｂは、図６Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁７２を模式的に示している。図６Ｂからわかるように、隔壁７２表面上にはまず、粒子状物質８０が少なく燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが形成され、この層ＬＡＨの上に粒子状物質８０が多く燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬが形成される。この状態でＰＭ除去制御である昇温制御が行われると、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ周りの粒子状物質８０が良好に酸化除去される。その結果、不十分に酸化により隔壁７２上に残存する粒子状物質の量を低減することができる。
【００３４】
図７Ａは燃料添加剤の添加パターンの更に別の例を示している。
図７Ａに示される例でも、通常は燃料添加剤の供給が停止される。次いで、時間ｔｄ１において粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると、すなわちＰＭ除去制御が停止されると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｄ２において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＹになると、燃料添加剤の添加が停止される。次いで、時間ｔｄ３において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＺになると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｄ４において粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＷになると、燃料添加剤の添加が停止される。次いで、時間ｔｄ５においてパティキュレートフィルタ２４上の粒子状物質捕集量ＱＰＭがあらかじめ定められた設定量ＱＰＭＸになると、燃料添加剤の添加が開始される。次いで、時間ｔｄ６において粒子状物質量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると、燃料添加剤の添加が停止され、ＰＭ除去制御が開始される。
【００３５】
図７Ｂは、図７Ａに示される例におけるＰＭ除去制御直前の隔壁７２を模式的に示している。図７Ｂからわかるように、隔壁７２表面上にはまず、粒子状物質８０が少なく燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが形成され、この層ＬＡＨの上に粒子状物質８０が多く燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬが形成される。更に、この層ＬＡＬの上に、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ、燃料添加剤８１が少ない層ＬＡＬ、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨが順次形成される。この状態でＰＭ除去制御である昇温制御が行われると、燃料添加剤８１が多い層ＬＡＨ周りの粒子状物質８０が良好に酸化除去される。その結果、粒子状物質を確実に酸化除去することができる。
【００３６】
このように図５Ａ、図６Ａ、及び図７Ａに示される例では、燃料に添加される燃料添加剤の量が変更される。具体的には、燃料に添加される燃料添加剤の量を一時的に増量する添加剤増量制御が行われる。
【００３７】
この場合、図５Ａに示される例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸになると添加剤増量制御が開始され、粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると添加剤増量制御が終了される。図６Ａに示される例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭがゼロになると添加剤増量制御が開始され、粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸになると添加剤増量制御が終了される。図７Ａに示される例では、粒子状物質捕集量ＱＰＭがそれぞれゼロ、設定量ＱＰＭＺ、設定量ＱＰＭＸになると添加剤増量制御が開始され、粒子状物質捕集量ＱＰＭがそれぞれ設定量ＱＰＭＹ、設定量ＱＰＭＷ、ゼロになると添加剤増量制御が終了される。したがって、粒子状物質捕集量ＱＰＭに基づいて添加剤増量制御が開始又は停止されるということになる。
【００３８】
別の見方をすると、図５Ａに示される例では、添加剤増量制御に引き続いてＰＭ除去制御が行われるということになる。また、図６Ａに示される例では、ＰＭ除去制御に引き続いて添加剤増量制御が行われる。図７Ａに示される例では、ＰＭ除去制御に引き続いて添加剤増量制御が行われ、別の添加剤増量制御に引き続いてＰＭ除去制御が行われる。
【００３９】
図８は添加剤増量制御の別の例を示している。図８に示される例では、通常時には燃料に燃料添加剤がベース量ＱＡＭだけ添加される。次いで、粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸになると燃料に添加される燃料添加剤の量がＱＡＭまで増大される。次いで、粒子状物質捕集量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵになると添加剤増量制御が終了される。
【００４０】
このように添加剤増量制御を行うと、燃料添加剤を多量に含む層を形成することができ、粒子状物質の酸化促進を少量の燃料添加剤でもって確実に行うことができる。すなわち、燃料添加剤を燃料に一様に供給すると、粒子状物質中における燃料添加剤の濃度が低くなり、燃料添加剤が効果的に作用しないおそれがある。あるいは、燃料添加剤を燃料中に高濃度でもって一様に供給すると、多量の燃料添加剤が必要になってしまう。
【００４１】
図９は上述した粒子状物質堆積量ＱＰＭの算出制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図９を参照すると、ステップ１００では増大分ｑＰＭｉが図４Ａのマップから算出される。続くステップ１０１では減少分ｑＰＭｄが図４Ｂのマップから算出される。続くステップ１０２では粒子状物質堆積量ＱＰＭが算出される（ＱＰＭ＝ＱＰＭ＋ｑＰＭｉ−ｑＰＭｄ）。
【００４２】
図１０は上述したＰＭ除去制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１０を参照すると、ステップ１２０ではＰＭ除去制御が行われているか否かが判別される。ＰＭ除去制御が行われていないときには次いでステップ１２１に進み、粒子状物質捕集量ＱＰＭが上限量ＱＰＭＵよりも多いか否かが判別される。ＱＰＭ≦ＱＰＭＵのときには処理サイクルを終了する。したがって、ＰＭ除去制御は行われない。これに対し、ＱＰＭ＞ＱＰＭＵのときにはステップ１２１からステップ１２２に進み、ＰＭ除去制御が開始される。
【００４３】
ＰＭ除去制御が行われているときにはステップ１２０からステップ１２３に進み、粒子状物質捕集量ＱＰＭが下限量、すなわちゼロ以下であるか否かが判別される。ＱＰＭ＞０のときには処理サイクルを終了する。したがって、ＰＭ除去制御が継続される。これに対し、ＱＰＭ≦０のときにはステップ１２３からステップ１２４に進み、ＰＭ除去制御が終了される。
【００４４】
図１１は上述した添加剤添加制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間毎の割り込みによって実行される。
図１１を参照すると、ステップ１４０では添加剤増量制御が行われているか否かが判別される。添加剤増量制御が行われていないときには次いでステップ１４１に進み、添加剤増量制御を開始すべきか否かが判別される。図５Ａに示される例では粒子状物質捕集量ＱＰＭが設定量ＱＰＭＸ以上のときに添加剤増量制御を開始すべきと判断される。添加剤増量制御を開始すべきと判断されないときには処理サイクルを終了する。したがって、添加剤増量制御は行われない。これに対し、添加剤増量制御を開始すべきと判断されたときにはステップ１４１からステップ１４２に進み、添加剤増量制御が開始される。
【００４５】
添加剤増量制御が行われているときにはステップ１４０からステップ１４３に進み、添加剤増量制御を終了すべきか否かが判別される。図５Ａに示される例では粒子状物質捕集量ＱＰＭが下限量以下のときに添加剤増量制御を終了すべきと判断される。添加剤増量制御を終了すべきと判断されないときには処理サイクルを終了する。したがって、添加剤増量制御が継続される。添加剤増量制御を終了すべきと判断されたときにはステップ１４３からステップ１４４に進み、添加剤増量制御が終了される。なお、電子制御ユニット３０は排気浄化制御を行うようにプログラムされている。すなわち、電子制御ユニット３０は粒子状物質捕集量の算出制御、ＰＭ除去制御、及び添加剤添加制御を行うようにプログラムされている。
【００４６】
図１２は本発明による別の実施例を示している。図１２に示される実施例では、添加剤供給器３０が燃料ポンプ１９上流の燃料供給路ＦＦに連結される。その結果、燃料添加剤の添加応用性を高く維持しながら、添加剤ポンプ３３の吐出圧を低くすることができる。
【００４７】
図１３は本発明による更に別の実施例を示している。図１３に示される実施例では、燃料供給路ＦＦに絞り８５が形成されており、添加剤供給器３０の添加剤供給路３２が絞り８５に連結される。その結果、ベンチュリ効果により添加剤を燃料に供給することができ、したがって添加剤ポンプを省略できる。また、添加剤制御弁３３が開弁しているときには添加剤供給路３２及び添加剤容器３１の容積によって、添加剤制御弁３３が閉弁しているときには添加剤制御弁３３下流の添加剤供給路３２の容積によって、燃料供給路ＦＦ内に生ずる燃料圧脈動を抑制することができる。
【００４８】
また、図１３に示される実施例では、添加剤容器３１が可撓性を有する袋から形成される。その結果、添加剤容器３１に外力が作用した場合に添加剤容器が変形するので、添加剤容器３１が破損するのが抑制される。別の実施例では、変形不能なハウジング内に添加剤容器３１が収納される。
【００４９】
また、添加剤容器３１が可撓性を有しているので、添加剤容器３１の形状が添加剤容器３１内の燃料添加剤量に応じて変形する。したがって、添加剤容器３１の形状を検出することによって、添加剤容器３１内の燃料添加剤量を知ることができる。
【００５０】
図１３に示される実施例では、添加剤量センサ３５は添加剤容器３１の形状を検出し、添加剤容器３１の形状に基づいて、添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないか否かを判断する。すなわち、添加剤量センサ３５は添加剤容器３１に取り付けられた一対の測定子３５ａ，３５ａを有する。これら測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が限界値よりも大きいときには添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも多いと判断され、測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が限界値よりも小さいときには添加剤容器３１内の燃料添加剤量が許容下限量よりも少ないと判断される。図１３は添加剤容器３１内の燃料添加剤量が多くしたがって測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が大きい場合を示している。図１４は添加剤容器３１内の燃料添加剤量が少なくしたがって測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離が小さい場合を示している。なお、測定子３５ａ，３５ａ同士間の距離は例えば電磁的又は光学的に検出される。
【００５１】
図１５は本発明による更に別の実施例を示している。図１５に示される実施例では、添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４よりも上流の添加剤供給路３２から、三方弁９０を介して、分岐路９１が分岐される。分岐路９１は、燃料供給路ＦＦに設けられている絞り９２に連結される。したがって、三方弁９０は添加剤タンク３１を、一方では添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４を介して燃料供給路ＦＦに連結し、他方では分岐路９１を介して燃料供給路ＦＦに連結する。
【００５２】
添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４が故障していないと判断されたときには、添加剤タンク３１は三方弁９０により添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４を介して燃料供給路ＦＦに連結される。これに対し、添加剤ポンプ３３及び添加剤制御弁３４の一方又は両方が故障していると判断されたときには、添加剤タンク３１は三方弁９０により分岐路９１を介して燃料供給路ＦＦに連結される。その結果、例えば添加剤ポンプ３３が燃料添加剤を吐出しない場合や、添加剤制御弁３４が開弁状態もしくは閉弁状態に保持される場合であっても、燃料への燃料添加剤の添加を継続することができる。なお、別の実施例では、分岐路９１内に別の添加剤制御弁が配置される。更に別の実施例では、燃料供給路ＦＦ内に絞り９２が設けられず、分岐路９１内に別の添加剤ポンプが配置される。
【符号の説明】
【００５３】
１    機関本体
１９    燃料ポンプ
２１    排気管
２４    パティキュレートフィルタ
３０    添加剤供給器
ＦＦ    燃料供給路
【図１】
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【図２Ａ】
2015004320.tif 000004
【図２Ｂ】
2015004320.tif 000005
【図３】
2015004320.tif 000006
【図４Ａ】
2015004320.tif 000007
【図４Ｂ】
2015004320.tif 000008
【図５Ａ】
2015004320.tif 000009
【図５Ｂ】
2015004320.tif 000010
【図６Ａ】
2015004320.tif 000011
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2015004320.tif 000013
【図７Ｂ】
2015004320.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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