(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気浄化装置において触媒前後の正常な差圧を検出する。【解決手段】  エンジン１０００の触媒４５０における圧力検出機構であって、触媒４５０は、触媒ケーシング内に収納された上流側のＮＳＲ触媒４６０と下流側のＤＰＮＲ触媒４７０とから構成され、ＮＳＲ触媒４６０とＤＰＮＲ触媒４７０と触媒ケーシングとで形成された空間に接続されたＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２と、ＤＰＮＲ触媒４７０の下流側において、ＤＰＮＲ触媒と前記触媒ケーシングとで形成される空間に接続されたＤＰＮＲ後圧力検知用配管４７２と、ＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２およびＤＰＮＲ後圧力検知用配管４７２に接続された差圧トランスデューサ４９０とを含む。【選択図】        図１
2005090256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気浄化装置における圧力検出機構であって、前記排気浄化装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の触媒体から構成され、前記触媒体は前記内燃機関に近い上流側から下流側に向かって第１番目の触媒体から第Ｎ番目の触媒体まで直列に配置され、
前記第Ｍ番目（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）の触媒体の詰まりを検出するための、前記第Ｍ番目の触媒体の前後に配置された圧力検出部を有する、圧力検出機構。
【請求項２】
前記圧力検出部は、第（Ｍ−１）番目の触媒体と第Ｍ番目の触媒体との間に構成される空間に設けられた上流側圧力検出部と、第Ｍ番目の触媒体の下流側に設けられた下流側圧力検出部とを含む、請求項１に記載の圧力検出機構。
【請求項３】
前記圧力検出部は、前記上流側圧力検出部における圧力と、前記下流側圧力検出部における圧力との差圧に基づいて、前記第Ｍ番目（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）の触媒体の詰まりを検出する、請求項２に記載の圧力検出機構。
【請求項４】
前記Ｎおよび前記Ｍは２であって、前記排気浄化装置は、２連の触媒体で構成され、前記第１番目の触媒体は窒素酸化物用の触媒であって、前記第２番目の触媒体はディーゼルエンジンから排出される微粒子用および窒素酸化物用の触媒であって、
前記圧力検出部は、前記第１の触媒体と前記第２の触媒体との間の空間に設けられた上流側圧力検出部と、前記第２の触媒体の下流側に設けられた下流側圧力検出部とを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力検出機構。
【請求項５】
前記第１の触媒体と前記第２の触媒体とは触媒ケーシング内に収納され、
前記上流側圧力検出部は、前記第１の触媒体と前記第２の触媒体と前記触媒ケーシングとで形成される空間に接続された第１の配管を含み、
下流側圧力検出部は、前記第２の触媒体の下流側において、前記第２の触媒体と前記触媒ケーシングとで形成される空間に接続された第２の配管を含む、請求項４に記載の圧力検出機構。
【請求項６】
前記圧力検出部は、前記第１の配管における圧力と、前記第２の配管における圧力との差圧に基づいて、前記第２の触媒体の詰まりを検出する、請求項５に記載の圧力検出機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系内に設けられた浄化装置に関し、特に、排気系内に設けられ、排気中の有害成分の浄化を行なう排気浄化装置における圧力検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンや希薄燃焼を行なうガソリンエンジンでは、高い空燃比（リーン雰囲気）の混合気を燃焼に供して機関運転を行なう運転領域が、全運転領域の大部分を占める。この種のエンジン（内燃機関）では一般に、酸素の存在下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸収するＮＯｘ吸収剤（触媒）がその排気系に備えられる。
また、ディーゼルエンジンから排出されるカーボン等の微粒子は、ＰＭ（Particulate Matter）と呼ばれ、その除去に関して、多くの技術が開発されている。たとえば、フィルタ状の触媒付き排気トラップを排気通路に介装した排気微粒子処理装置がある。この触媒付きトラップは、その触媒作用により堆積した排気微粒子を自己燃焼させるものである。以下に示す公報にこれらに関する技術が開示されている。
特開平２−２７１０２２号公報（特許文献１）は、自己燃焼によるトラップの再生使用が必ずしも十分ではないので、ヒータを用いてトラップの再生使用を自動的に行なう内燃機関の排気微粒子処理装置を開示する。この内燃機関の排気微粒子処理装置は、内燃機関の排気通路に介装された触媒付きトラップと、この触媒付きトラップをバイパスして形成された排気バイパス通路と、この排気バイパス通路を開閉するバイパス弁と、触媒付きトラップの上流側に配設されたヒータと、触媒付きトラップの微粒子堆積状態をその圧力損失（圧損）から検出する手段と、所定運転条件時にヒータの加熱により堆積した排気微粒子の燃焼を促進するようにした制御手段と、過度の堆積状態の検出時に作動する警告手段とを備える。
この内燃機関の排気微粒子処理装置によると、過度の堆積状態の検出時に作動する警告手段を設け、運転者に異常を報知して人為的な再生操作を促すようにしたので、なんらかの原因で排気微粒子が過度に堆積した場合に、運転者がそれに気付かずに運転を継続して触媒付きトラップを溶損させてしまったり、内燃機関が急に停止してしまうことがなくなる。
特開平４−１２８５０９号公報（特許文献２）は、信頼できる方法で、内燃機関からの微粒子放出を顕著に低減する排気システムを開示する。この排気システムは、システムの入口部から出口部に排出ガスを導くための主流路およびバイパス流路と、排出ガスを選択的に流路のいずれか１つを通して導くための弁と、主流路を通って導かれる排出ガスを濾過するためのフィルタと、弁とフィルタとの中間に設けられた再生部材と、主流路のフィルタ下流に設けられた酸化部材と、所定の状態を検知すると直ちに再生部材を作動させ、再生プロセスが完了したとき再生部材を止めるように排出ガスの流れを制御する制御部材とを備える。
この排気システムによると、主流路内にフィルタに隣接する所定状態検知用のセンサを備え、フィルタ内の微粒子が十分に充填されている状態を線知すると、直ちに排出ガスがバイパス流路を通るように弁が切り換えられるとともに、再生プロセスを行なうために、高温ディーゼル燃料バーナを点火する。高温ディーゼル燃料バーナが点火すると、バーナから酸素を１１〜１５％含む熱ガスがトラップを通って流れ、トラップ内に収集された微粒子は燃焼され、その後、酸化触媒を通って不燃焼炭水化物がさらに焼かれてから、大気中に放出するようにできる。
【特許文献１】特開平２−２７１０２２号公報
【特許文献２】特開平４−１２８５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された内燃機関の排気微粒子処理装置においては、トラップの上流側に第１圧力センサを設けて、トラップの下流側に第２圧力センサを設けて、それらの差圧に基づいてトラップの圧力損失から微粒子堆積状態を検知する。特許文献２に開示された排気システムでは、主流路にトラップにかかる圧力差を検知する差圧センサを設けて、この差圧に基づいてトラップの微粒子質量充填度を示す指標を算出している。
このように、これらの公報に開示されたいずれの装置においても、触媒付きトラップの上流側に圧力センサ用の配管を設けている。触媒付きトラップにおいては、燃料添加ノズルを通じて触媒トラップの上流に燃料を添加して、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分量（ＨＣ等）を増大させることが行なわれる。このような処理が行なわれると排気に燃料成分が混じって、触媒付きトラップの上流側に設けられた圧力センサ用の配管に排気デポジットが詰まりやすくなる。この圧力センサ用の配管に排気デポジットが詰まると、正常な差圧そして正常なＰＭの堆積量が検出することが困難になる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の排気浄化装置において正常な圧力または差圧を検出するための圧力検出機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の発明に係る圧力検出機構は、内燃機関の排気浄化装置における圧力検出機構である。排気浄化装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の触媒体から構成され、触媒体は内燃機関に近い上流側から下流側に向かって第１番目の触媒体から第Ｎ番目の触媒体まで直列に配置される。圧力検出機構は、第Ｍ番目（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）の触媒体の詰まりを検出するための、第Ｍ番目の触媒体の前後に配置された圧力検出部を有する。
第１の発明によると、ディーゼルエンジンの排出ガスを浄化するために、たとえば、ＮＯｘを吸収するＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒と、カーボン等の微粒子であるＰＭなどを除去するとともにＮＯｘを吸収するＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒との、少なくとも２つの触媒体が直列に設けられることがある。このような場合において、内燃機関の燃料添加ノズルを通じて最上流の触媒体のさらに上流に燃料を添加して、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分量（ＨＣ等）を増大させることが行なわれる（排気添加といわれる）。一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分量（ＨＣ等）を増大させると、触媒体は、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出し、触媒体自身のＮＯｘ吸収能力を回復（再生）するようになるためである。このような排気添加が行なわれると、最上流の触媒体であるＮＳＲ触媒の上流における排出ガスに燃料成分が混じることになる。したがって、この最上流の触媒体であるＮＳＲ触媒の上流に圧力検出用の配管を設けたのでは、この配管に燃料成分が詰まり、ＤＰＮＲ触媒の前後における圧力差を正常に検知できなくなり、ＤＰＮＲ触媒におけるＰＭの捕集具合を正確に検知することができない。第１の発明においては、圧力検出機構は、第２番目の触媒体であるＤＰＮＲ触媒の詰まりを検出するために、ＤＰＮＲ触媒の前後に圧力検出部を配置した。このため、ＮＳＲ触媒の下流側しか圧力検出部がないので、排気添加されても圧力検出用の配管が詰まることがなくなり、正確にＤＰＮＲ触媒の前後における圧力差を正常に検知でき、ＤＰＮＲ触媒におけるＰＭの捕集具合を正確に検知することができる。また、ＮＳＲ触媒にＰＭが一時的に捕集されても、ＤＰＮＲ前後における差圧が正確に検出でき、圧損の増加によりＰＭの増加を検知できる。車両の走行により排出ガスの温度が上昇すると、ＮＳＲ触媒の温度が上昇してＰＭが燃焼されるのでヒータが不要になる。その結果、内燃機関の排気浄化装置において正常な圧力または差圧を検出するための圧力検出機構を提供することができる。
第２の発明に係る圧力検出機構においては、第１の発明の構成に加えて、圧力検出部は、第（Ｍ−１）番目の触媒体と第Ｍ番目の触媒体との間に構成される空間に設けられた上流側圧力検出部と、第Ｍ番目の触媒体の下流側に設けられた下流側圧力検出部とを含む。
第２の発明によると、第１の発明のように、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒とが直列で設けられた場合、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒との間に上流側圧力検出部として上流側圧力検出配管が設けられ、ＤＰＮＲ触媒に下流側圧力検出部として下流側圧力検出配管が設けられる。たとえば、上流側圧力検出配管における圧力と下流側圧力検出配管における圧力との差圧を検知して、その差圧の変化からＤＰＮＲ触媒におけるＰＭの捕集具合を検知することができる。
第３の発明に係る圧力検出機構においては、第２の発明の構成に加えて、圧力検出部は、上流側圧力検出部における圧力と、下流側圧力検出部における圧力との差圧に基づいて、第Ｍ番目（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）の触媒体の詰まりを検出するものである。
第３の発明によると、第１の発明のように、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒とが直列で設けられた場合、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒との間に上流側圧力検出部として上流側圧力検出配管が設けられ、ＤＰＮＲ触媒に下流側圧力検出部として下流側圧力検出配管が設けられる。たとえば、上流側圧力検出配管と下流側圧力検出配管とを１つの差圧検出器（差圧トランスデューサ）に入力して、その差圧の変化からＤＰＮＲ触媒におけるＰＭの捕集具合を検知することができる。そのため、上流側の圧力センサと下流側の圧力センサの２つのセンサが必要なくなり、１つの差圧トランスデューサのみでよくなる。
第４の発明に係る圧力検出機構においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、ＮおよびＭは２である。排気浄化装置は、２連の触媒体で構成され、第１番目の触媒体は窒素酸化物用の触媒であって、前記第２番目の触媒体はディーゼルエンジンから排出される微粒子用および窒素酸化物用の触媒である。圧力検出部は、第１の触媒体と第２の触媒体との間の空間に設けられた上流側圧力検出部と、第２の触媒体の下流側に設けられた下流側圧力検出部とを含む。
第４の発明によると、第１番目のＮＳＲ触媒と第２番目のＤＰＮＲ触媒とが直列で設けられている。ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒との間に上流側圧力検出部が設けられ、ＤＰＮＲ触媒のさらに下流側に下流側圧力検出部が設けられる。たとえば、これらの差圧を検知して、その差圧の変化からＤＰＮＲ触媒におけるＰＭの捕集具合を検知することができる。
第５の発明に係る圧力検出機構においては、第４の発明の構成に加えて、第１の触媒体と第２の触媒体とは触媒ケーシング内に収納されている。上流側圧力検出部は、第１の触媒体と第２の触媒体と触媒ケーシングとで形成される空間に接続された第１の配管を含む。下流側圧力検出部は、第２の触媒体の下流側において、第２の触媒体と触媒ケーシングとで形成される空間に接続された第２の配管を含む。
第５の発明によると、第１番目のＮＳＲ触媒と第２番目のＤＰＮＲ触媒とが直列で設けられ、それらの触媒は触媒ケーシングに収納されている。ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒と触媒ケーシングとで形成される空間に第１の配管が設けられ、ＤＰＮＲ触媒の下流側において、ＤＰＮＲ触媒と触媒ケーシングとで形成される空間に第２の配管が設けられる。第１の配管は、ＮＳＲ触媒の下流側であるので、たとえ排気添加が行われても、燃料成分が第１の配管に詰まることがない。そして、これらの配管における差圧を検知して、その差圧の変化からＤＰＮＲ触媒におけるＰＭの捕集具合を検知することができる。さらに、第１の配管は、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒と触媒ケーシングとで形成される空間に設けられるので、特別な新たな部材を設ける必要もない。
第６の発明に係る圧力検出機構においては、第５の発明の構成に加えて、圧力検出部は、第１の配管における圧力と、第２の配管における圧力との差圧に基づいて、第２の触媒体の詰まりを検出するものである。
第６の発明によると、その差圧の変化から、ＤＰＮＲ触媒においてＰＭが捕集されることによる目詰まりにより圧損が増加して差圧が変化することに基づいて、ＰＭが多く捕集されていると判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置における圧力検出機構を、ディーゼルエンジンシステムに適用した実施の形態について説明する。まず、この圧力検出機構が適用されるディーゼルエンジンシステムについて説明する。なお、このディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジンのクリーン排気を実現するために、高圧コモンレール式燃料噴射装置、大容量電子制御ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ、ＤＰＮＲ触媒を組合せ、ＰＭおよびＮＯｘを連続かつ同時に低減するシステムである。
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１０００は、燃料供給系１００、燃焼室２００、吸気系３００および排気系４００等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。
燃料供給系１００は、サプライポンプ１１０、コモンレール１２０、燃料噴射弁１３０、遮断弁１４０、調量弁１６０、燃料添加ノズル１７０、機関燃料通路８００および添加燃料通路８１０等を備えて構成される。
サプライポンプ１１０は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした上で、機関燃料通路８００を介してコモンレール１２０に供給する。コモンレール１２０は、サプライポンプ１１０から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３０に分配する。燃料噴射弁１３０は、その内部に電磁ソレノイドを備え、適宜開弁して燃焼室２００内に燃料を噴射供給する。
サプライポンプ１１０は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路８１０を介して燃料添加ノズル（還元剤噴射ノズル）１７０に供給する。添加燃料通路８１０には、サプライポンプ１１０から燃料添加ノズル１７０に向かって遮断弁１４０および調量弁１６０が順次配設されている。遮断弁１４０は、緊急時において添加燃料通路８１０を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６０は、燃料添加ノズル１７０に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。燃料添加ノズル１７０は所定圧以上の燃圧（例えば０．２ＭＰａ）が付与されると開弁し、排気系４００（排気ポート４１０）内に燃料を噴射供給する機械式の開閉弁である。すなわち、調量弁１６０により燃料添加ノズル１７０上流の燃圧が制御されることにより、所望の燃料が適宜のタイミングで燃料添加ノズル１７０より噴射供給（添加）される。
吸気系３００は、各燃焼室２００内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。排気系４００は、上流から下流にかけ、排気ポート４１０、排気マニホールド４２０、触媒上流側通路４３０、触媒下流側通路４４０という各種通路部材が順次接続されて構成され、各燃焼室２００から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
さらに、このエンジン１０００には、周知の過給機（ターボチャージャ）５００が設けられている。ターボチャージャ５００は、シャフト５１０を介して連結された２つのタービンホイール５２０およびタービンホイール５３０を備える。一方のタービンホイール（吸気側タービンホイール）５３０は、吸気系３００内の吸気に晒され、他方のタービンホイール（排気側タービンホイール）５２０は排気系４００内の排気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ５００は、排気側タービンホイール５２０が受ける排気流（排気圧）を利用して吸気側タービンホイール５３０を回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行なう。
吸気系３００において、ターボチャージャ５００に設けられたインタークーラ３１０は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１０よりもさらに下流に設けられたスロットル弁３２０は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。
また、エンジン１０００には、燃焼室２００の上流（吸気系３００）および下流（排気系４００）をバイパスする排気還流通路（ＥＧＲ通路）６００が形成されている。このＥＧＲ通路６００は、排気の一部を適宜吸気系３００に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６００には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁６１０と、ＥＧＲ通路６００を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２０とが設けられている。
排気系４００において、排気側タービンホイール５２０の下流（触媒上流側通路４３０と触媒下流側通路４４０との間）には、ＮＳＲ触媒４６０とＤＰＮＲ触媒４７０とから構成される触媒が備えられている。
ＮＳＲ触媒４６０は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、たとえばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（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）のような希土類と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されることによって構成される。
このＮＳＲ触媒４６０は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。ちなみにＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。すなわち、ＮＳＲ触媒４６０に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整すれば、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができることになる。
ＤＰＮＲ触媒４７０は、多孔質セラミック構造体に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を組合わせて構成される。エンジン１００からの排出ガスがセラミックスの隙間を通る間に触媒で酸化や還元することで、無害なガスへと化学変化させて排出する。
ＰＭは、リーン燃焼時（酸素の多い希薄燃焼時に多孔質構造の触媒により、一時的に捕集されると同時に、ＮＯｘを吸蔵する際に生成される活性酸素と排出ガス中の酸素により酸化浄化される。ＮＯｘは、リーン燃焼時に触媒にいったん吸蔵され、その後、瞬間的なリッチ燃焼（酸素の少ない濃空燃比燃焼）により還元浄化される。さらに、ＰＭは、リッチ燃焼時に吸蔵ＮＯｘが還元される際に生成する活性酸素により酸化浄化される。
エンジン１０００の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１０００の運転状態に関する信号を出力する。
たとえば、レール圧センサ７００は、コモンレール１２０内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ７１０は、添加燃料通路８１０内を流通する燃料のうち、調量弁１６０へ導入される燃料の圧力（燃圧）Ｐｇに応じた検出信号を出力する。エアフロメータ７２０は、吸気系３００内のスロットル弁３２０下流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３０は、排気系４００の触媒ケーシングの下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ７４０は、同じく排気系４００の触媒ケーシング下流において排気の温度（排気温度）Ｔｅｘに応じた検出信号を出力する。
また、アクセル開度センサ７５０はエンジン１０００のアクセルペダルに取り付けられ、同ペダルへの踏み込み量Ａｃｃに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７６０は、エンジン１０００の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７００〜７６０は、電子制御装置（ＥＣＵ）１１００と電気的に接続されている。
ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップＲＡＭ、タイマーやカウンタ等を備え、これらと、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器を含む外部入力回路および外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される。
このように構成されたＥＣＵ１１００は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいてエンジン１０００の燃料噴射等についての基本制御を行なう他、還元剤（還元剤として機能する燃料）添加にかかる添加タイミングや供給量の決定等に関する還元剤（燃料）添加制御等、エンジン１０００の運転状態に関する各種制御を実行する。
次に、ＥＣＵ１１００の実行する燃料添加の基本原理についてその概略を説明する。
一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。
燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収し、低ければＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該触媒のＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同触媒が限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘが同触媒に吸収されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。
そこで、エンジン１０００のように燃料添加ノズル１７０を備えた内燃機関では、適宜の時期に燃料添加ノズル１７０を通じ排気系４００の触媒４５０上流に燃料を添加（以下、排気添加という）することで、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分量（ＨＣ等）を増大させる。すると触媒４５０は、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸収能力を回復（再生）するようになる。放出されたＮＯ2やＮＯが、ＨＣやＣＯと反応して速やかにＮ2に還元されることは上述した通りである。
このとき、自身の吸収したＮＯｘを上記態様で放出しつつ還元浄化する触媒４５０にとって、触媒ケーシング内に流入する排気中の還元成分量（燃料の濃度）と、酸素濃度（空燃比）とにより還元浄化の効率が決定づけられることとなる。
そこで、エンジン１０００では、排気中の適切な還元成分量および空燃比を安定して得ることができるように、排気系４００への燃料添加（燃料添加制御）を実施する。
また、ＥＣＵ１１００においては、ＰＭがＤＰＮＲ触媒４７０に捕集されている状態を触媒４５０の前後の差圧を検出することにより検知している。詳しくは、図２に示すように、すなわち、排出ガスのＰＭを取り除くための多孔質セラミック構造体から構成されるＤＰＮＲ触媒４７０の上流側（エンジン１０００側）の空隙４８０にＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２を設けて、ＤＰＮＲ触媒４７０の下流側にＤＰＮＲ後圧力検知用配管４７２を設けて、それらのＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２とＤＰＮＲ後圧力検知用配管４７２とを、それらの差圧を検知する差圧トランスデューサ４９０に接続している。差圧トランスデューサ４９０は、ＥＣＵ１１００へ、検知した差圧を電気信号に変換して送信する。
従来は、図３に示すように、ＮＳＲ触媒１４６０の上流側（エンジン１０００側）に
ＮＳＲ前圧力検知用配管１４６２を設けて、ＤＰＮＲ触媒１４７０の下流側にＤＰＮＲ後圧力検知用配管１４７２を設けて、それらのＮＳＲ前圧力検知用配管１４６２とＤＰＮＲ後圧力検知用配管１４７２とを、それらの差圧を検知する差圧トランスデューサ４９０に接続していた。このため、従来のような検知方法では、上述したように触媒４５０上流側に排気添加が行なわれると、排気ガスに燃料成分が混合して、ＮＳＲ前圧力検知用配管１４６２が詰まりやすいという欠点を有していた。
ところが、本実施の形態に係る圧力検出機構においては、図２に示すような構成とした。すなわち、ＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２をＮＳＲ触媒４６０の下流側に変更したため、燃料成分が、ＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２に詰まることがなくなり、正確に、ＤＰＮＲ前圧力検知用配管４６２とＤＰＮＲ後圧力検知用配管４７２とに接続された差圧トランスデューサ４９０によりＤＰＮＲ前後の差圧が検出することができる。
以上のようにして、本実施の形態に係る圧力検出機構によると、上流側にＮＳＲ触媒を下流側にＤＰＮＲ触媒を設けた触媒について、ＰＭを除去する多孔質セラミックの詰まり状態を触媒前後の差圧の変化に基づいて正確に検知するようにできる。すなわち、従来は、上流側の圧力検知用配管は、ＮＳＲ触媒の上流側に接続されていたため、ＰＭや排気添加による燃料成分による配管の詰まりが発生する場合があったが、上流側の圧力検知用配管を、ＮＳＲ触媒の下流側であってＤＰＮＲ触媒の上流側（すなわち、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒の間）に接続するようにしたため、差圧トランスデューサに接続された上流側の圧力検知用配管が詰まることがなくなる。その結果、ＤＰＮＲ触媒にＰＭ等が捕集されて差圧が大きくなったことに基づいて、多孔質セラミックの詰まり状態を正確に検知することができるようになる。
なお、上述した実施の形態においては、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒の２つの触媒体を有する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。３つ以上の触媒体を有するものであってもよい。また、上述した実施の形態においては、ディーゼルエンジンの場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。ディーゼルエンジン以外の他の内燃機関であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】図１の触媒および触媒の圧力検出機構を示す構成図である。
【図３】従来の触媒および触媒の圧力検出機構を示す構成図である。
【符号の説明】
【０００７】
１００  燃料供給系、１１０ サプライポンプ、１２０ コモンレール、１３０  燃料噴射弁、１４０  遮断弁、１６０  調量弁、１７０  燃料添加ノズル、２００  燃焼室、３００  吸気系、３１０  インタークーラ、３２０  スロットル弁、４００  排気系、４１０  排気ポート、４２０  排気マニホールド、４３０  触媒上流側通路、４４０  触媒下流側通路、４５０  触媒、４６０  ＮＳＲ触媒、４７０  ＤＰＮＲ触媒、４８０  空隙、４９０  差圧トランスデューサ、５００  ターボチャージャ、５１０  シャフト、５２０  排気側タービンホイール、５３０  吸気側タービンホイール、６００  ＥＧＲ通路、６１０  ＥＧＲ弁、６２０  ＥＧＲクーラ、７００  レール圧センサ、７１０  燃圧センサ、７２０  エアフロメータ、７３０  空燃比センサ、７４０  排気温センサ、７５０  アクセル開度センサ、７６０  クランク角センサ、８００  機関燃料通路、８１０  添加燃料通路、１０００  エンジン、１１００ ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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