(57)【要約】【課題】ＤＰＦ１３の温度を上昇させて煤を燃焼させるべく、燃料の後噴射を行なうようにしたエンジンにおいて、この後噴射燃料の燃焼によるＤＰＦ１３の割れを防止する。【解決手段】ＤＰＦ１３よりも上流側の排気通路１１に酸化触媒１２を配置することにより、後噴射燃料がＤＰＦ１３に直接供給されないようにし、この酸化触媒１２での後噴射燃料の燃焼反応熱によってＤＰＦ１３の温度を上昇させて煤を燃焼させるようにする。【選択図】　　図１
2004060443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、
上記エンジンの排気通路に配置され排気中の煤を捕集するＤＰＦと、
上記ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、該ＤＰＦの温度を上昇させるべく、上記燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程又は圧縮行程に燃料を噴射する後噴射を実行する噴射制御手段とを備えているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＤＰＦよりも上流側の排気通路に、上記燃料噴射弁によって供給された燃料を燃焼させる燃焼手段が設けられていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記燃焼手段は酸化触媒であり、
上記酸化触媒の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記噴射制御手段は、上記温度検出手段によって検出された上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときは上記後噴射を抑制するエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記噴射制御手段は、上記後噴射を間引いて実行するエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項２において、
上記噴射制御手段は、上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときに上記主噴射の時期を遅角させるエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項２において、さらに、
上記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流手段と、
上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときは該所定温度より高いときよりも上記排気還流量を低減する排気還流制御手段とを備えているエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、
上記噴射制御手段は、上記後噴射を圧縮行程上死点後の６０〜１２０度のクランク角度において実行するエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、
上記エンジンの排気通路に配置され排気中の煤を捕集するＤＰＦと、
上記ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、該ＤＰＦの温度を上昇させるべく、上記燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程又は圧縮行程に燃料を噴射する後噴射を実行する噴射制御手段とを備えているエンジンの排気浄化装置において、
１つの気筒における１燃焼サイクル当たりの後噴射量が１０ｍｍ３以下であることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気通路にＤＰＦを備えたディーゼルエンジンに関し、特開２００１−３０３９８０号公報には、ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、該ＤＰＦの温度を上昇させて煤を燃焼させることが記載されている。すなわち、それは、燃料噴射弁により、気筒の圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射を行なうとともに、この主噴射後の膨張行程で燃料を噴射する後噴射を実行して該燃料をＤＰＦに供給する、というものである。この場合、燃料はＤＰＦによって酸化され、その際の反応熱でＤＰＦの温度が上昇し、煤が燃焼することになる。
【０００３】
また、上記後噴射に先駆けて、排気通路の排気流量を絞ることによって排気温度を上昇させることも同公報には記載されている。さらに、同公報には、ＤＰＦ温度が所定温度未満のときに上記排気流量の絞りによって排気温度を上昇させ、ＤＰＦ温度が所定温度以上になったときに上記後噴射による燃料の供給を行なうことも記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記後噴射はＤＰＦの温度上昇に有効であるものの、この後噴射された燃料がそのままＤＰＦに到達して付着すると、ＤＰＦの温度が高くなったときに先の付着燃料が急激に燃焼してＤＰＦの割れを招くおそれがある。特に、ＤＰＦがモノリスハニカム型のセラミック製フィルタであって、そのハニカムのセルの入口と出口とが交互に目封じされたウォールフロータイプのものであると、付着燃料の急激な燃焼によって生ずる燃焼圧力や温度の急上昇により、ＤＰＦが割れ易い。
【０００５】
本発明の課題は、このような後噴射によるＤＰＦの割れの問題を解決することにある。
【０００６】
また、本発明の課題は、ＤＰＦの煤の低減が要求されたときにその温度を速やかに上昇させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題に対して、後噴射燃料がＤＰＦに到達し着火燃焼することを抑制するようにした。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、
上記エンジンの排気通路に配置され排気中の煤を捕集するＤＰＦと、
上記ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、該ＤＰＦの温度を上昇させるべく、上記燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程又は圧縮行程に燃料を噴射する後噴射を実行する噴射制御手段とを備えているエンジンの排気浄化装置において、
上記ＤＰＦよりも上流側の排気通路に、上記燃料噴射弁によって供給された燃料を燃焼させる燃焼手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
従って、ＤＰＦよりも上流側において後噴射燃料が燃焼して排気温度が上昇する。そのことによってＤＰＦの温度が上昇して該ＤＰＦに捕集されている煤が燃焼し、該ＤＰＦの再生（煤捕集能力の回復）が図れることになる。そうして、ＤＰＦにおいて後噴射燃料が直に着火燃焼することが避けられるから、該ＤＰＦの割れを防止することができる。
【００１０】
上記燃焼手段としては、次の請求項２に記載の酸化触媒の他、グロープラグ、スパークプラグ、セラミック製蓄熱体などの燃料着火手段を採用することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記燃焼手段は酸化触媒であり、
上記酸化触媒の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記噴射制御手段は、上記温度検出手段によって検出された上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときは上記後噴射を抑制することを特徴とする。
【００１２】
この場合は、後噴射燃料が酸化触媒で酸化され、その反応熱で排気温度が上昇してＤＰＦ温度が上昇することになる。しかし、酸化触媒の温度が低いとき、すなわち、酸化触媒が未だ十分に活性を発現する温度になっていないときは、後噴射を実行しても、この後噴射された燃料が酸化されずにＤＰＦに供給されてしまい、その後に該ＤＰＦにおいて着火燃焼して該ＤＰＦの割れを招くおそれがあるとともに、燃費の悪化を招く。そこで、本発明では、酸化触媒の温度が所定温度以下のときは上記後噴射を抑制するようにしたものである。この抑制には、後噴射の禁止と、後噴射量の低減（酸化触媒の温度が所定温度より高いときよりも後噴射量を減らすこと）とを含む。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２において、
上記噴射制御手段は、上記後噴射を間引いて実行することを特徴とする。
【００１４】
すなわち、ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときの後噴射燃料が多いと、酸化触媒の活性が低いときには燃料の全てが酸化されず、一部の燃料がＤＰＦに供給されてしまい、その後に該ＤＰＦにおいて着火燃焼して該ＤＰＦの割れを招くおそれがあるとともに、燃費の悪化を招く。また、酸化触媒の活性が高くなっているときでも、後噴射燃料が多いと、酸化反応が急になって該酸化触媒の温度が急激に上昇し、触媒の劣化を招くおそれがある。従って、後噴射量は制限する必要があり、特に酸化触媒の活性が低い時は後噴射量を少なくする必要がある。一方、燃料噴射弁による１回の燃料噴射量を少なくするには限界がある。
【００１５】
そこで、本発明は、上記主噴射後に必ず後噴射を行なうのではなく、後噴射を適宜間引いて実行するようにしたものである。例えば、各気筒の燃焼室に適宜の順番で主噴射を行なっていくようにした多気筒エンジンにおいては、主噴射に続けて後噴射を行なうことが２回続いたら次の主噴射では後噴射を行なわない、つまり後噴射が２回続いたら１回休む、或いは後噴射が３回続いたら１回休む、というように、単位時間に３回以上の主噴射が実行されるとき、その半数よりも少ない数だけ後噴射を休止するようにすればよい。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項２において、
上記噴射制御手段は、上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときに上記主噴射の時期を遅角させることを特徴とする。
【００１７】
従って、主噴射時期の遅角により、主噴射燃料の燃焼エネルギーがピストンの運動エネルギーに変換される割合が減り、そのために排気温度が上昇する。これにより、酸化触媒の早期活性化が図れる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項２において、さらに、
上記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流手段と、
上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときは該所定温度より高いときよりも上記排気還流量を低減する排気還流制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
従って、排気還流量の低減により、排気熱を酸化触媒の昇温に有効に利用することができ、また、相対的に新気量が増え、燃焼温度が高くなって排気温度が上昇する。これにより、酸化触媒の早期活性化が図れる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかにおいて、
上記噴射制御手段は、上記後噴射を圧縮行程上死点後の６０〜１２０度のクランク角度において実行することを特徴とする。
【００２１】
従って、後噴射燃料を燃焼室で燃焼させることなく酸化触媒に供給することができ、ＤＰＦの昇温・煤の燃焼に有利になる。後噴射は圧縮行程上死点後の８０〜１００度のクランク角度において実行することがより好ましい。
【００２２】
請求項７に係る発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、
上記エンジンの排気通路に配置され排気中の煤を捕集するＤＰＦと、
上記ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、該ＤＰＦの温度を上昇させるべく、上記燃料噴射弁により圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程又は圧縮行程に燃料を噴射する後噴射を実行する噴射制御手段とを備えているエンジンの排気浄化装置において、
１つの気筒における１燃焼サイクル当たりの後噴射量が１０ｍｍ３以下であることを特徴とする。
【００２３】
従って、後噴射燃料がＤＰＦに多量に供給されることがなく、ＤＰＦの急激な昇温による割れを避けることができる。後噴射量は６ｍｍ３以下とすることがより好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、後噴射を実行して該ＤＰＦの温度を上昇させるようにしたエンジンの排気浄化装置において、上記ＤＰＦよりも上流側の排気通路に、燃料噴射弁によって供給された燃料を燃焼させる燃焼手段が設けられているから、ＤＰＦに後噴射燃料が付着して着火燃焼することが避けられ、該ＤＰＦの割れを防止することができる。
【００２５】
請求項２に係る発明によれば、上記燃焼手段として酸化触媒を採用し、該酸化触媒の温度が所定温度以下のときは上記後噴射を抑制するようにしたから、後噴射燃料が酸化触媒で酸化されずに、ＤＰＦに供給されてしまうことを避けることができ、ＤＰＦの割れ防止、燃費の悪化防止に有利になる。
【００２６】
請求項３に係る発明によれば、上記後噴射を適宜間引いて実行するようにしたから、酸化触媒の急激な温度上昇による劣化の防止、ＤＰＦの急激な温度上昇による割れの防止に有利になる。
【００２７】
請求項４に係る発明によれば、上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときに上記主噴射の時期を遅角させるようにしたから、酸化触媒の早期活性化に有利になる。
【００２８】
請求項５に係る発明によれば、上記酸化触媒の温度が所定温度以下のときは該所定温度より高いときよりも排気還流量を低減するようにしたから、酸化触媒の早期活性化に有利になる。
【００２９】
請求項６に係る発明によれば、上記後噴射を圧縮行程上死点後の６０〜１２０度のクランク角度において実行するようにしたから、後噴射燃料を酸化触媒に供給して、ＤＰＦの昇温・煤の燃焼を図る上で有利になる。
【００３０】
請求項７に係る発明によれば、ＤＰＦに捕集された煤の低減が要求されたときに、後噴射を実行して該ＤＰＦの温度を上昇させるようにしたエンジンの排気浄化装置において、１つの気筒における１燃焼サイクル当たりの後噴射量を１０ｍｍ３以下としたから、後噴射燃料がＤＰＦに多量に供給されることがなく、ＤＰＦの急激な昇温による割れを防止する上で有利になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本発明の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の一例を示し、１は車両に搭載されたディーゼルエンジンである。このエンジン１は複数の気筒２，２，…（１つのみ図示する）を有し、その各気筒２内にピストン３が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン３とシリンダヘッドとにより各気筒２内に燃焼室４が区画形成されている。また、燃焼室４の天井部にはインジェクタ５（燃料噴射弁）が配設されていて、その先端部の噴口から高圧の燃料を燃焼室４に直接噴射するようになっている。
【００３３】
各気筒２の燃焼室４には空気（新気）を供給するための吸気通路６が接続されている。吸気通路６には、後述のタービン７により駆動されて吸気を圧縮して燃焼室４に供給するブロワ８と、このブロワ８により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ９とが設けられている。
【００３４】
一方、気筒２の燃焼室４には燃焼ガス（排気）を排出する排気通路１１が接続されている。この排気通路１１には上流側から下流側に向かって順に、排気流を受けて回転されるタービン７と、酸化触媒１２と、ＤＰＦ１３とが配設されている。タービン７とブロワ８とによってターボ過給機が構成されている。
【００３５】
酸化触媒１２は、排気中のＨＣ（未燃焼燃料成分）やＣＯの酸化に働くものであって、ハニカム状のコージェライト製担体に貴金属系触媒（例えばγ−アルミナにＰｔ及びＰｄを担持させたもの）をコーティングして形成されており、該担体のセルは全てその両端が開口している。ＤＰＦ１３は、コージェライト製のハニカム状ウォールフロータイプのものであり、フィルタを構成する各セルの端面は交互に目封じされている。また、このＤＰＦ１３には酸化触媒がコーティングされている。なお、酸化触媒１２の担体やＤＰＦ１３はコージェライト製に代えてシリカ、その他の無機多孔質体で形成することもできる。
【００３６】
そうして、上記酸化触媒１２にはその温度を検出する温度センサ１４が設けられ、ＤＰＦ１３の上流側と下流側とには排気圧力を検出する排圧センサ１５，１６が設けられている。
【００３７】
排気通路１１のタービン７よりも上流側の部位には排気還流通路（以下ＥＧＲ通路という）１７の上流端が接続され、ＥＧＲ通路１７の下流端はインタークーラ９よりも下流の吸気通路６に接続されていて、排気の一部を吸気通路６に還流させるようになっている。また、ＥＧＲ通路１７には、排気還流量調節弁（以下ＥＧＲ弁という）１８が設けられている。
【００３８】
そして、上記インジェクタ５及びＥＧＲ弁１８は、コントロールユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｏｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：以下ＥＣＵという）２０からの制御信号を受けて作動する。このＥＣＵ２０には、上記温度センサ１４、排圧センサ１５，１６の他、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ、冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ、吸気の圧力状態を検出する吸気圧センサ、エンジンの吸入空気量を検出するエアフローセンサ、アクセルペダルの踏み操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ等からの出力信号がそれぞれ入力される。
【００３９】
（インジェクタ５及びＥＧＲ弁１８の制御）
ＥＣＵ２０によるインジェクタ５及びＥＧＲ弁７の制御手順を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。スタート後のステップＳ１において、クランク角センサ、エンジン水温センサ、吸気圧センサ、エアフローセンサ、アクセル開度センサ、温度センサ１４、排圧センサ１５，１６等からの信号等を入力する（データ入力）。続くステップＳ２において、クランク角信号から求めたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて予め設定して電子的に格納したトルクマップによりエンジン１の目標トルクを設定する。アクセル開度が大きいほど、またエンジン回転速度が高いほど、目標トルクＴｒは大きくなるようにしている。
【００４０】
続くステップＳ３において、目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて燃料の主噴射量Ｑｍを設定するとともに、主噴射時期Ｉｍを設定し、さらに、エンジン回転速度と主噴射量Ｑｍとに基づいてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）ＥＧＲｍを設定する。主噴射量Ｑｍ、主噴射時期Ｉｍ及びＥＧＲ量ＥＧＲｍは予め設定して電子的に格納した各マップにより設定する。主噴射量Ｑｍは目標トルクが高くなるほど、またエンジン回転速度が高くなるほど大きくなるようにしている。ＥＧＲ量ＥＧＲｍはエンジン回転速度が高くなるほど、また燃料噴射量が多くなるほど小さくなるようにしている。主噴射時期Ｉｍはエンジン水温やエンジン回転速度が異なれば、燃料噴霧の着火遅れ時間が異なるので、そのことを考慮して定めている。
【００４１】
続くステップＳ４では、ＤＰＦ１３の再生条件が成立しているか否か、つまり、ＤＰＦ１３捕集された煤の低減が要求されているか否かを判別する。この場合、排圧センサ１５，１６により、ＤＰＦ１３の上流側の排気圧力と下流側の排気圧力との差が所定値以上で且つエンジン負荷が所定値以上（又はエンジン回転速度が所定値以上）あるときに、再生条件成立とする。
【００４２】
上記差圧が所定値以上ということは、排気のウォールフローが悪くなっている、つまり、排気の流れが悪くなるほどＤＰＦ１３に捕集された煤の量が多くなっている、ということであり、従って、煤を燃焼除去する必要があるものである。エンジンの運転状態を再生条件とするのは、排気温度がある程度高くないと、ＤＰＦ１３での煤の燃焼が効率良く行なわれないからであり、アイドル運転のときにはＤＰＦ１３の再生は行なわない。
【００４３】
続くステップＳ５では、温度センサ１４の出力に基づいて酸化触媒１２の温度Ｔを検出する。なお、エンジンの運転状態から触媒温度Ｔを推定するようにしてもよい。続くステップＳ６では酸化触媒１２の温度Ｔが所定温度Ｔｏよりも高いか否かを判定する。この所定温度Ｔｏは、酸化触媒１２が比較的高い活性を発現する温度（例えば２００℃前後）に対応して設定している。
【００４４】
ステップＳ６において、酸化触媒１２の温度Ｔが所定温度Ｔｏよりも高くなっていると判定されたときはステップＳ７に進んで燃料の後噴射量Ｑｐ１及び後噴射時期Ｉｐを設定する。この後噴射は、ＤＰＦ１３の温度を高めるべく、未燃ＨＣ（燃料）を酸化触媒１２に供給して酸化させ、反応熱を得るためである。従って、後噴射時期Ｉｐは燃焼室内で後噴射燃料が燃焼してしまわないように、圧縮行程上死点後の６０〜１２０゜ＣＡ（好ましくは８０〜１００゜ＣＡ）において設定する。１つの気筒における１燃焼サイクル当たりの後噴射量Ｑｐ１は１０ｍｍ３以下、さらには６ｍｍ３以下とする。
【００４５】
続くステップＳ８において、ステップＳ３で設定したＥＧＲ量（ＥＧＲ率）ＥＧＲｍになるようにＥＧＲ弁１８を駆動し、ステップＳ９において、ステップＳ３で設定した主噴射量Ｑｍ及び主噴射時期Ｉｍに従って燃料の主噴射を実行し、さらに、ステップＳ１０において、ステップＳ７で設定した後噴射量Ｑｐ１及び後噴射時期Ｉｐに従って燃料の後噴射を実行する。この後噴射は、主噴射に続けて後噴射を行なうことが４回続いたら次の主噴射では後噴射を行なわない、つまり後噴射が４回続いたら１回休む、というように、間引いて実行する。もちろん、主噴射後に必ず後噴射を実行する、換言すれば全て気筒に対して後噴射を実行するようにしてもよい。
【００４６】
一方、ステップＳ６において、酸化触媒１２の温度Ｔが所定温度Ｔｏ以下であると判定されたときは、ステップＳ１１に進んで燃料の後噴射量Ｑｐ２及び後噴射時期Ｉｐを設定する。この場合の後噴射量Ｑｐ２は触媒温度Ｔが所定温度Ｔｏよりも高いときの後噴射量Ｑｐ１よりも少なくする（Ｑｐ２＜Ｑｐ１）。さらに、ステップＳ１２で主噴射時期の遅角量Ｉｒを設定し、続くステップＳ１３でＥＧＲ補正量ＥＧＲｒを設定し、続くステップＳ１４ではステップＳ３で設定したＩｍに遅角量Ｉｒを加算した主噴射時期Ｉｍを与え、続くステップＳ１５ではステップＳ３で設定したＥＧＲｍから補正量ＥＧＲｒを減算したＥＧＲ量ＥＧＲを与える。
【００４７】
そうして、ステップＳ１５で設定したＥＧＲ量ＥＧＲになるようにＥＧＲ弁１８を駆動し、ステップＳ３で設定した主噴射量Ｑｍ及びステップＳ１４で設定した主噴射時期Ｉｍに従って燃料の主噴射を実行し、さらに、ステップＳ１１で設定した後噴射量Ｑｐ２及び後噴射時期Ｉｐに従って燃料の後噴射を実行する（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００４８】
また、ステップＳ４でＤＰＦ１３の再生条件が成立していないと判定されたときは、ステップＳ３で設定した主噴射量Ｑｍ、主噴射時期Ｉｍ及びＥＧＲ量ＥＧＲｍに基づいてＥＧＲ弁１８の駆動、燃料の主噴射及び後噴射を行なう（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００４９】
従って、ＤＰＦ１３の再生条件が成立していない（煤の捕集量が未だ少ない、或いはエンジン負荷が所定値未満（又はエンジン回転速度が所定値未満）ときは、要求されるエンジンの運転状態に応じた燃料の主噴射及びＥＧＲが行なわれるが、ＤＰＦ１３の再生条件が成立すると、燃料の後噴射が実行される。
【００５０】
また、ＤＰＦ１３の再生条件が成立しても、酸化触媒１２の温度が低い（活性の発現度が低い）ときは、燃料の後噴射量は少なくされ、主噴射時期は遅角され、さらにＥＧＲ量も減らされる（ステップＳ６→Ｓ１１〜Ｓ１５）。
【００５１】
すなわち、後噴射量の低減は、後噴射された燃料が酸化触媒１２で酸化されずにＤＰＦ１３に供給されてしまい、該ＤＰＦ１３に付着した燃料がその後に着火燃焼して該ＤＰＦ１３の割れを招くことを避けるためであり、また、燃費の悪化を避けるためである。この場合、酸化触媒１２では後噴射によって供給される少量の燃料の酸化反応が進むことによって活性化が促進される。但し、酸化触媒１２が実質的に触媒として働かないような低温時には、後噴射を行なっても燃料の酸化反応を生じないため、そのような低温状態を検出して後噴射を禁止するようにしてもよい（Ｑｐ１＝０）。
【００５２】
主噴射時期の遅角は、これによって排気温度を高め、ＤＰＦ１３の再生のために酸化触媒１２の早期活性化を図るためである。ＥＧＲ量の低減は、排気熱を酸化触媒１３の昇温に有効に利用するためであり、また、新気量を増やして燃焼温度を高め、つまり排気温度を上昇させ、酸化触媒１３の早期活性化を図るためである。
【００５３】
そうして、酸化触媒１２が温度上昇によって十分に活性を発現するようになると、後噴射量が増量される（ステップＳ６→Ｓ７）。これにより、酸化触媒１２での燃料の酸化反応が活発になり、その反応熱によりＤＰＦ１３の昇温が図れ、該ＤＰＦ１３に捕集されている煤を燃焼除去して、該ＤＰＦ１３を再生することができる。
【００５４】
以上のように、ＤＰＦ１３よりも上流側の排気通路に酸化触媒１２を配置して後噴射燃料がＤＰＦ１３に直接供給されることを防止したから、ＤＰＦ１３に後噴射燃料が付着して着火燃焼する、という問題が解消され、該ＤＰＦに割れを生ずることが防がれる。この場合、酸化触媒１２にはＤＰＦ１３と同じくコージェライト製ハニカム担体を用いているが、このハニカム担体はＤＰＦ１３とは違ってセルの両端が開口しているから、酸化触媒１２において燃料の急激な燃焼を生ずることがあっても、燃焼圧力が大きく上昇してしまうことがない、つまり、該酸化触媒１２の割れは避けられる。
【００５５】
また、上記実施形態のようにＤＰＦ１３よりも上流側に酸化触媒１２を設けると、排気中のＮＯが酸化触媒１２においてＮＯ２　に酸化され、このＮＯ２　によってＤＰＦ１３の煤を燃焼させることができる。このＮＯ２　による煤の燃焼は２５０〜３００℃で生ずるから、酸化触媒１２での反応熱によってＤＰＦ１３の温度が高くなった後は、後噴射量を多くしなくても、ＤＰＦ１３の再生が図れ、燃費向上に有利になる。
【００５６】
（他の実施形態）
上記実施形態では酸化触媒１２で燃料の酸化反応を生じさせるために後噴射を行なったが、排気温度の上昇及び煤の低減のための後噴射を別に行なうようにしてもよい。すなわち、酸化触媒１２の温度Ｔが所定温度Ｔｏよりも低いときは、排気温度の上昇及び煤の低減のための第１の後噴射を実行し、触媒温度Ｔが所定温度Ｔｏ以上になったときに上記ステップＳ７による第２の後噴射を実行する、というものである。なお、酸化触媒１２の温度Ｔが所定温度Ｔｏよりも低いときに、排気温度の上昇及び煤の低減のための第１の後噴射を実行した後、上記ステップＳ１１による第２の後噴射を実行するようにしてもよい。
【００５７】
以下、上記第１の後噴射について説明する。この第１の後噴射については、主燃焼（上記主噴射燃料の燃焼）の熱発生率が所定値以下になったときに当該後噴射燃料の燃焼が開始するように、その後噴射時期を設定する。
【００５８】
すなわち、ディーゼルエンジンにおける煤の生成機構は、気筒内において局所的に生じた過濃混合気の熱分解によって一次粒子が形成され、これが重・縮合を繰り返すことによって煤の核が生成し、それが高温雰囲気において成長・凝集することによって所謂煤を生ずる、と一般には考えられている。そうして、このような煤核の成長・凝縮は、燃料の拡散燃焼が終わりに近付く頃まで、つまり、熱発生率が略零になるまで続いていると考えられる。
【００５９】
そこで、主燃焼の熱発生率が所定値以下になったときに第１の後噴射燃料の燃焼が開始するようにして、上記拡散燃焼によって生ずる煤の再燃焼を促してその量を低減するものである。例えば、主燃焼の熱発生率が略零になった時点、又は略零になる時点近傍の所定期間（該時点前の５゜ＣＡから該時点後の１０゜ＣＡの間、特に主燃焼の熱発生率が零になった時点を中心にクランク角にして±５゜程度の範囲で又は±３゜の範囲）に第１の後噴射の燃料の燃焼が開始するように、その後噴射時期を設定すればよい。
【００６０】
また、前記熱発生率が略零になった時点又は該時点近傍の所定期間内に第１の後噴射燃料の燃焼が開始するときは、それによって排気温度が上昇するから、酸化触媒１２の早期活性化に有利になる。
【００６１】
主燃焼の熱発生率が零になる時点は、主噴射の開始時期、主噴射量、噴射の形態（燃料を一括して噴射するか分割して噴射するか）、分割噴射の場合の最後の噴射時期等によって異なる。また、第１の後噴射を行なっても、直ちに着火するわけではなく、着火遅れがあり、さらにインジェクタ５に対する駆動信号の出力から実際に開弁するまでには駆動遅れがある。
【００６２】
従って、予め実験により各エンジン運転状態での主燃焼の熱発生率が零になる時点を求め、これに上記着火遅れ及び駆動遅れを考慮して、当該熱発生率が所定値以下になったとき、又はその熱発生率が略零になった時点、又は該時点近傍の所定期間内に後噴射燃料の燃焼が開始するように、後噴射時期を定め、これをエンジン運転状態に対応させてマップ化して電子的に格納し、このマップにより後噴射時期をエンジン運転状態に応じて設定すればよい。
【００６３】
上記主燃焼の熱発生率が零になる時点は、実験によって各エンジン運転状態での各クランク角毎の筒内圧力データを求め、これに基づいて熱発生率を熱力学的に計算しグラフ化することによって求めることができる。
【００６４】
このようにして求めた熱発生率を図示すると、図３のようになり、燃料の主噴射開始後、着火遅れ期間τｍを経て着火燃焼を開始し、熱発生率が正の方向に大きな値を示した後、その拡散燃焼の終了に応じて熱発生率が０となるため、この熱発生率が略０となる時点ｔ１を基準に後噴射時期を定めることになる。図３はエンジン中回転中負荷時（エンジン回転数Ｎｅ；２０００ｒｐｍ，平均有効圧力Ｐｅ；０．５７Ｍｐａ）を示す。
【００６５】
また、後噴射燃料の着火遅れ時間τｆは、エンジンの排気量、燃料噴射圧力等によって異なるが、排気量１〜３Ｌクラスのエンジンでは、燃料噴射圧力が５０〜２００ＭＰａ程度のときは０．４〜０．７ｍｓ程度となる。
【００６６】
因みに、実験によると、上記中回転中負荷運転時では、後噴射時期をＡＴＤＣ３５゜ＣＡ（クランク角）としたときに、主燃焼の熱発生率が略零になった時点で当該後噴射燃料が着火燃焼した。後噴射燃料の着火遅れ時間τｆは約０．５ｍｓである。
【００６７】
上記中回転中負荷時において、燃料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に変化させて煤排出量を測定する実験を行った。第１の後噴射量は主噴射量の６分の１とした。この測定においては、ＮＯｘ排出量は１２０ｐｐｍになるように排気還流率を調節した。結果は図４に示されている。後噴射時期を圧縮行程上死点後３５゜ＣＡ〜４０゜ＣＡに設定した場合に、煤の排出量が顕著に低減されることが確認された。後噴射時期が０゜ＣＡの箇所に付した白抜き丸は後噴射量零の場合を示す。
【００６８】
また、前記エンジンの中回転中負荷運転時のディーゼル燃焼において、後噴射時期、後噴射量を種々に変化させて排気温度を測定する実験を行なったところ、図５に示すように、主燃焼の熱発生率が略零になるＡＴＤＣ３５゜ＣＡ付近に後噴射時期を設定したときに排気温度が最も高くなった。また、後噴射時期がＡＴＤＣ３５゜ＣＡよりも遅くなってくると、排気温度が緩やかに低下することがわかった。また、後噴射量が多いほど排気温度が高くなることがわかった。
【００６９】
なお、燃焼室４内の温度を検出する温度センサの検出信号、燃焼光センサの検出信号、または燃焼室４内に存在する電荷が偏った反応性の高い水素や炭化水素等の量を検出するセンサの検出信号等に応じて上記拡散燃焼状態を判別する燃焼状態判別手段を設け、この燃焼状態判別手段において、燃料の主噴射後の温度が所定温度以下の低温となった否か、燃焼光の発光がなくなったか否か、または水素や炭化水素の量が急減したか否か等を判別することにより、上記拡散燃焼による熱発生率が零になる時点を求め、これに基づいて次の燃焼サイクルでの後噴射時期を設定するように構成してもよい。さらに、温度センサによって検出された気筒内温度から断熱膨張温度を減算した値の微分値を求め、この微分値がマイナスの値から０になった時点を検出することによって上記拡散燃焼による熱発生率が零になる時点を判別するようにしてもよい。
【００７０】
なお、上記実施形態ではＤＰＦ１３前後の圧力差に基づいて該ＤＰＦ１３における煤の堆積量を検出するようにしたが、煤発生量はエンジン運転状態に依存するので、エンジンの運転履歴に基づいてＤＰＦ１３の煤堆積量を求めるようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では後噴射（第２の後噴射）燃料をＤＰＦ１３に到達する前に着火燃焼させる燃焼手段として、酸化触媒１２を採用したが、グロープラグ、スパークプラグ、又はセラミック蓄熱体を用いる場合、それらの温度が低く、ないしは排気温度が低く、着火性が悪いときは後噴射を禁止するようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成図。
【図２】燃料噴射及びＥＧＲ制御のフロー図。
【図３】燃料噴射及び熱発生率のタイムチャート図。
【図４】後噴射時期と煤排出量との関係を示すグラフ図。
【図５】後噴射時期と排気温度との関係を示すグラフ図。
【符号の説明】
１　エンジン
２　気筒
３　ピストン
４　燃焼室
５　インジェクタ
１１　排気通路
１２　酸化触媒
１３　ＤＰＦ
１４　温度センサ
１５　排圧センサ
１６　排圧センサ
１７　ＥＧＲ通路
１８　ＥＧＲ弁
２０　ＥＣＵ
【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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