(57)【要約】【課題】添加弁に空気を導入して残留燃料を排出するものにおいて、弁本体の内面やニードルの外面に摩耗が生じることを抑制できる排気浄化装置を提供する。【解決手段】エンジン１の吸気通路４に接続したエア通路８に、エアポンプ８１，エアタンク８２を備えさせる。また、エア通路８と添加燃料通路５１との接続位置に切替弁８３を備えさせる。燃料添加弁５の燃料添加動作の終了後、切替弁８３を切り替え、エア通路８と添加燃料通路５１の下流側通路５１ｂとを連通させ、燃料添加弁５に空気を導入して、燃料添加弁５の残留燃料を排出する。この残留燃料排出動作を、燃料添加弁５の弁本体とニードルとの間の摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔に残留した燃料の全量を排出可能とする予め設定された所定期間だけ実行する。これにより、弁本体の内面やニードルの外面に摩耗が生じることを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体の内部でニードルが摺動することによって噴孔の開放と閉鎖とが切り替えられ、前記噴孔が開放状態となることで内燃機関の排気通路に向けて液相の添加剤を添加する添加弁と、この添加弁への前記添加剤の供給を停止した状態で前記添加弁に向けて空気を導入し、前記噴孔の開放状態において、前記噴孔に残留した前記添加剤を前記空気と共に前記排気通路に排出する空気供給手段とを備えた排気浄化装置において、
前記添加弁による前記添加剤の添加動作が終了した後、前記空気供給手段から前記添加弁に導入された前記空気の前記添加弁からの排出動作を、前記弁本体と前記ニードルとの間の摺接部分の潤滑性を維持しながら前記噴孔内における前記添加剤の全量を排出可能とする予め設定された所定期間または予め設定された所定回数だけ実行する排出動作制御部を備えていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気浄化装置において、
前記空気供給手段は、前記内燃機関の吸気通路を流れる空気を導入してこの空気を加圧するエアポンプと、このエアポンプによって加圧された空気を貯留するエアタンクと、前記添加弁に前記添加剤を供給する添加剤供給路と前記エアタンクとを接続するエア通路と、このエア通路と前記添加剤供給路との接続位置に備えられた切替弁とを備え、
前記排出動作制御部は、前記内燃機関の前記排気通路に向けて前記添加剤を添加する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを遮断する一方、前記添加弁に前記空気を導入する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを連通させる構成となっていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１記載の排気浄化装置において、
当該排気浄化装置は車両に搭載されたものであって、
前記空気供給手段は、前記車両のエアブレーキ用の空気を加圧するエアポンプと、このエアポンプによって加圧された空気を貯留するエアタンクと、前記添加弁に前記添加剤を供給する添加剤供給路と前記エアタンクとを接続するエア通路と、このエア通路と前記添加剤供給路との接続位置に備えられた切替弁とを備え、
前記排出動作制御部は、前記内燃機関の前記排気通路に向けて前記添加剤を添加する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを遮断する一方、前記添加弁に前記空気を導入する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを連通させる構成となっていることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１記載の排気浄化装置において、
前記空気供給手段は、前記内燃機関に備えられた過給機によって過給された吸入空気の一部を貯留するエアタンクと、前記添加弁に前記添加剤を供給する添加剤供給路と前記エアタンクとを接続するエア通路と、このエア通路と前記添加剤供給路との接続位置に備えられた切替弁とを備え、
前記排出動作制御部は、前記内燃機関の前記排気通路に向けて前記添加剤を添加する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを遮断する一方、前記添加弁に前記空気を導入する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを連通させる構成となっていることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に備えられる排気浄化装置に係る。特に、本発明は排気通路に添加剤を添加する添加弁を備えた排気浄化装置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車等に搭載されるディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという場合もある）の排気通路に、排気浄化触媒や排気浄化フィルタが配設された構成が知られている（特許文献１を参照）。
【０００３】
この種のエンジンでは、排気浄化触媒および排気浄化フィルタの上流側に添加弁が設けられ、この添加弁により添加剤（例えば炭化水素等）が添加可能となっている。例えば排気浄化触媒がＮＯｘ浄化触媒である場合、このＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が所定量に達すると、添加弁から添加された炭化水素（添加剤）によって、このＮＯｘ浄化触媒に吸蔵されているＮＯｘを還元処理する。また、排気浄化フィルタのＰＭ堆積量が所定量に達すると、添加弁から添加された炭化水素によってフィルタ内温度を高温化する。これにより、排気浄化フィルタに堆積しているＰＭを酸化（燃焼）させて除去する。
【０００４】
前記添加弁の構成としては、弁本体の内部に、ニードルが軸方向に沿って変位可能に収容されており、このニードルを変位させることにより、弁本体の先端部に形成されている噴孔を開閉するようになっている。
【０００５】
ところが、添加弁からの燃料添加の終了後、噴孔内に残留している燃料が高温の雰囲気に晒されることによってデポジットが生成されることがある。そして、このデポジットの堆積によって噴孔が詰まってしまったり、添加弁の噴射特性が変化したりするおそれがある。なお、添加剤としては、燃料等の炭化水素に限らず、尿素水やアンモニア水等も挙げられ、これらが噴孔内に残留した場合にも噴孔が詰まる原因となる。
【０００６】
こうした噴孔の詰まりを抑制するものとして特許文献２が提案されている。この特許文献２には、燃料添加が終了した後、添加弁に空気を導入し、この空気と共に残留燃料を噴孔から排出することによって、デポジットの生成を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０６０４７号公報
【特許文献２】特開平５−３３６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の如く添加弁に導入した空気と共に残留燃料を噴孔から排出するものにあっては、ニードルの変位に伴って摺接する弁本体の内面およびニードルの外面に沿って前記空気が流れ、これら弁本体の内面とニードルの外面との間の油膜が前記空気によって失われてしまい、これらの潤滑性が失われてしまう可能性がある。そして、この状態でニードルが軸方向に沿って移動した場合には、弁本体の内面やニードルの外面に摩耗が生じてしまうことが懸念される。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、添加剤の添加が終了した後、添加弁に空気を導入して、残留した添加剤を排出するものにおいて、弁本体の内面やニードルの外面に摩耗が生じることを抑制できる排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、弁本体の内部でニードルが摺動することによって噴孔の開放と閉鎖とが切り替えられ、前記噴孔が開放状態となることで内燃機関の排気通路に向けて添加剤を添加する添加弁と、この添加弁への前記添加剤の供給を停止した状態で前記添加弁に向けて空気を導入し、前記噴孔の開放状態において、前記噴孔に残留した前記添加剤を前記空気と共に前記排気通路に排出する空気供給手段とを備えた排気浄化装置を前提とする。この排気浄化装置に対し、前記添加弁による前記添加剤の添加動作が終了した後、前記空気供給手段から前記添加弁に導入された前記空気の前記添加弁からの排出動作を、前記弁本体と前記ニードルとの間の摺接部分の潤滑性を維持しながら前記噴孔内における前記添加剤の全量を排出可能とする予め設定された所定期間または予め設定された所定回数だけ実行する排出動作制御部を備えさせている。
【００１１】
この特定事項により、添加弁による添加剤の添加動作が終了した場合に、添加弁の噴孔内部に残留している添加剤は、空気供給手段から添加弁に導入される空気と共に排気通路に排出されることになる。この場合、添加弁からの空気の排出動作は、弁本体とニードルとの間の摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔内における添加剤の全量を排出可能とする予め設定された所定期間または予め設定された所定回数だけ実行される。このため、弁本体の内面やニードルの外面に摩耗が生じることを抑制しながら、噴孔内における添加剤の全量を空気と共に排気通路に排出することができる。
【００１２】
前記空気供給手段は、前記内燃機関の吸気通路を流れる空気を導入してこの空気を加圧するエアポンプと、このエアポンプによって加圧された空気を貯留するエアタンクと、前記添加弁に前記添加剤を供給する添加剤供給路と前記エアタンクとを接続するエア通路と、このエア通路と前記添加剤供給路との接続位置に備えられた切替弁とを備えている。そして、前記排出動作制御部が、前記内燃機関の前記排気通路に向けて前記添加剤を添加する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを遮断する一方、前記添加弁に前記空気を導入する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを連通させる構成とすることが好ましい。
【００１３】
これによれば、切替弁の切り替え動作によって、内燃機関の排気通路に向けて添加剤を添加する動作と、噴孔に残留した添加剤を空気と共に排気通路に排出する動作とを切り替えることができる。
【００１４】
また、車載の排気浄化装置に適用される場合に、前記空気供給手段は、前記車両のエアブレーキ用の空気を加圧するエアポンプと、このエアポンプによって加圧された空気を貯留するエアタンクと、前記添加弁に前記添加剤を供給する添加剤供給路と前記エアタンクとを接続するエア通路と、このエア通路と前記添加剤供給路との接続位置に備えられた切替弁とを備えている。そして、前記排出動作制御部が、前記内燃機関の前記排気通路に向けて前記添加剤を添加する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを遮断する一方、前記添加弁に前記空気を導入する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを連通させる構成とすることが好ましい。
【００１５】
この場合にも、切替弁の切り替え動作によって、内燃機関の排気通路に向けて添加剤を添加する動作と、噴孔に残留した添加剤を空気と共に排気通路に排出する動作とを切り替えることができる。また、添加弁に導入するための空気を、既存のエアブレーキ用のエアポンプを利用して加圧することができ、構成の簡素化を図ることができる。
【００１６】
前記空気供給手段は、前記内燃機関に備えられた過給機によって過給された吸入空気の一部を貯留するエアタンクと、前記添加弁に前記添加剤を供給する添加剤供給路と前記エアタンクとを接続するエア通路と、このエア通路と前記添加剤供給路との接続位置に備えられた切替弁とを備えている。そして、前記排出動作制御部が、前記内燃機関の前記排気通路に向けて前記添加剤を添加する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを遮断する一方、前記添加弁に前記空気を導入する際には、前記切替弁によって前記エア通路と前記添加剤供給路とを連通させる構成とすることが好ましい。
【００１７】
この場合にも、切替弁の切り替え動作によって、内燃機関の排気通路に向けて添加剤を添加する動作と、噴孔に残留した添加剤を空気と共に排気通路に排出する動作とを切り替えることができる。また、添加弁に導入するための空気を、既存の過給機を利用して加圧することができ、構成の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、添加剤の添加が終了した後、添加弁に空気を導入して残留燃料を排出するものにおいて、この添加弁に空気を導入する動作を、弁本体とニードルとの間の摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔内における添加剤の全量を排出可能とする予め設定された所定期間または予め設定された所定回数だけ実行するようにしている。このため、弁本体の内面やニードルの外面に摩耗が生じることを抑制しながら、噴孔に残留した添加剤を空気と共に排気通路に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】燃料添加弁の先端部分を示す断面図である。
【図３】切替弁の燃料供給切替状態を示す概略図である。
【図４】切替弁の空気導入切替状態を示す概略図である。
【図５】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】燃料添加動作および残留燃料排出動作の手順を示すフローチャート図である。
【図７】燃料添加動作および残留燃料排出動作が実行される場合のタイミングチャート図である。
【図８】第２実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。
【図９】第３実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車（車両）に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。なお、本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンに対しても適用可能である。
【００２１】
（第１実施形態）
−エンジンの構成−
先ず、第１実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成を、図１を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係るエンジン１は、シリンダ１１とピストン１２との間で形成される各気筒の燃焼室１３に、その燃焼室１３内での燃焼に供される燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）２がそれぞれ配置されている。各気筒のインジェクタ２は図示しないコモンレールに接続されている。このコモンレールには、サプライポンプ２１（図５を参照）によって燃料タンクから汲み上げられた燃料が貯留され、この燃料が各インジェクタ２に分配されるようになっている。インジェクタ２は、所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室１３内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。インジェクタ２の開閉動作（燃料噴射量・噴射時期の調整動作）はＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００によって制御される。
【００２３】
また、前記サプライポンプ２１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（添加剤供給路）５１を介して燃料添加弁（添加弁）５に供給する。この燃料添加弁５は、排気通路３に設けられており、この排気通路３を流れる排気ガスに対して所定量および所定タイミングで燃料添加を必要に応じて実行するようになっている。この燃料添加弁５からの燃料添加動作については後述する。
【００２４】
エンジン１の吸気系は吸気通路４を備えており、この吸気通路４には、吸気流れ方向の上流側から下流側に亘って、エアクリーナ４１、後述するターボチャージャ（過給機）６のコンプレッサハウジング６１、インタクーラ４２、吸気絞り弁（スロットルバルブ）４３が順に配設されている。この吸気通路４の下流端と燃焼室１３との間には吸気バルブ１４が配設されている。
【００２５】
エンジン１の排気系は排気通路３を備えており、この排気通路３には、排気流れ方向の上流側から下流側に亘って、後述するターボチャージャ６のタービンハウジング６２、前記燃料添加弁５、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒３１が順に配設されている。この排気通路３の上流端と燃焼室１３との間には排気バルブ１５が配設されている。
【００２６】
ＤＰＮＲ触媒３１は、排気ガスに含まれる煤等の粒子状物質（ＰＭ）を除去するフィルタに、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒という）を担持して構成されている。このＤＰＮＲ触媒３１に担持されたＮＯｘ触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵する。また、ＮＯｘ触媒は、流入する排気ガスの空燃比がストイキ或いはリッチまで低下すると吸蔵しているＮＯｘを放出し、周囲に還元成分（例えば、燃料等）が存在することでそのＮＯｘを還元する。
【００２７】
前記燃料添加弁５は、ＤＰＮＲ触媒３１よりも上流側の排気通路３に備えられており、このＤＰＮＲ触媒３１に向けて燃料添加が可能となっている。図２は燃料添加弁５の先端部分を示す断面図である。この図２に示すように燃料添加弁５は、弁本体５２の内部に、ニードル５３がその軸心に沿う方向に変位（進退移動）可能に収容されている。弁本体５２の先端部には噴孔５４が形成されている。ニードル５３を、その軸心に沿う方向に変位させることにより、噴孔５４を開閉するようになっている。具体的には、図２に示すようにニードル５３が前進移動した状態では弁本体５２の内部と噴孔５４とが遮断される（以下、この状態を噴孔５４の閉鎖状態と呼ぶ）。また、ニードル５３が後退移動した状態では弁本体５２の内部と噴孔５４とが連通される（以下、この状態を噴孔５４の開放状態と呼ぶ）。
【００２８】
また、弁本体５２の内部には、ニードル５３を挿通するための挿通孔（図示省略）が形成されており、ニードル５３の外面が、この挿通孔の内面（弁本体５２の内面）に摺接している。このため、ニードル５３を進退移動させた場合には、このニードル５３の外面が挿通孔の内面に対して摺動することになる。このように、弁本体５２の内部でニードル５３が摺動することによって噴孔５４の開放状態と閉鎖状態とが切り替えられるようになっている。
【００２９】
この燃料添加弁５による燃料添加動作として、具体的には、ＤＰＮＲ触媒３１のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達すると、前記噴孔５４が開放されることで燃料添加弁５から燃料（添加剤）が添加され、この添加された燃料によって、このＤＰＮＲ触媒３１に吸蔵されているＮＯｘが還元処理される。また、ＤＰＮＲ触媒３１のＰＭ堆積量が所定量に達した際にも、燃料添加弁５から燃料が添加され、この添加された燃料の酸化反応によって、ＤＰＮＲ触媒３１の内部温度が高温化される。これにより、ＤＰＮＲ触媒３１に堆積しているＰＭを酸化（燃焼）させて除去する。
【００３０】
エンジン１には、ターボチャージャ６が設けられている。このターボチャージャ６は、タービンハウジング６２内に収容されたタービンホイールとコンプレッサハウジング６１内に収容されたコンプレッサインペラとがタービンシャフト（共に図示省略）によって連結されている。このターボチャージャ６は、タービンホイールが受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサインペラを回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行う。
【００３１】
本実施形態の特徴とする構成として、前記添加燃料通路５１には、エア通路８が接続されている。このエア通路８は、吸気通路４を流れる吸気の一部を、添加燃料通路５１の一部を経て燃料添加弁５に向けて導入するためのものである。このエア通路８の一端（空気流れ方向の上流端）は前記エアクリーナ４１とコンプレッサハウジング６１との間の吸気通路４に連通している。また、エア通路８の他端（空気流れ方向の下流端）は前記添加燃料通路５１に連通している。このため、前記添加燃料通路５１は、エア通路８が連通する位置よりも上流側である上流側通路５１ａと、エア通路８が連通する位置よりも下流側である下流側通路５１ｂとにより構成されていることになる。また、このエア通路８には、エアポンプ８１およびエアタンク８２が備えられており、エアポンプ８１の作動によって、吸気通路４を流れる吸気（空気）の一部が圧縮（加圧）されて、エアタンク８２に貯留される構成となっている。
【００３２】
また、エア通路８の他端（空気流れ方向の下流端）と添加燃料通路５１との連通箇所には、切替弁８３が設けられている。この切替弁８３は、図３に示す燃料供給切替状態と、図４に示す空気導入切替状態との間で切り替え可能となっている。図３に示す燃料供給切替状態では、添加燃料通路５１の上流側通路５１ａと下流側通路５１ｂとを連通させると共に、これら通路５１ａ，５１ｂとエア通路８とを遮断して、添加燃料通路５１内の燃料を燃料添加弁５に供給可能とする。図４に示す空気導入切替状態では、添加燃料通路５１の下流側通路５１ｂとエア通路８とを連通させると共に、添加燃料通路５１の上流側通路５１ａと下流側通路５１ｂとを遮断して、エアタンク８２に貯留されている空気を燃料添加弁５に導入可能とする。このような構成により、前記エア通路（添加燃料通路５１とエアタンク８２とを接続するエア通路を含む）８、エアポンプ（吸気通路４を流れる空気を導入してこの空気を加圧するエアポンプ）８１、エアタンク（エアポンプ８１によって加圧された空気を貯留するエアタンク）８２、および、切替弁（エア通路８と添加燃料通路５１との接続位置に備えられた切替弁）８３によって本発明でいう空気供給手段が構成されている。
【００３３】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図５に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、クランクポジションセンサ７０、レール圧センサ７１、スロットル開度センサ７２、エアフローメータ７３、Ａ／Ｆセンサ７４、排気温センサ７５、水温センサ７６、アクセル開度センサ７７、吸気圧センサ７８、吸気温センサ７９、ＤＰＮＲ触媒３１の上流側圧力および下流側圧力を検出する圧力センサ７Ａ，７Ｂなどが接続されている。これらセンサの機能は周知であるのでここでの説明は省略する。
【００３４】
一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、インジェクタ２、燃料添加弁５、サプライポンプ２１、吸気絞り弁４３、エアポンプ８１、切替弁８３などが接続されている。
【００３５】
そして、ＥＣＵ１００は、前記各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値に基づき、必要に応じて前記ＲＯＭに記憶された各種マップを参照して、エンジン１の各種制御を実行する。一例としてＥＣＵ１００は、インジェクタ２による燃料噴射制御（噴射量・噴射時期の制御）、燃料添加弁５の燃料添加制御等を含むエンジン１の各種制御を実行する。
【００３６】
−残留燃料排出動作−
次に、本実施形態の特徴である残留燃料排出動作について説明する。この残留燃料排出動作は、前記燃料添加弁５による燃料添加動作が終了した後、燃料添加弁５の内部の残留燃料（特に噴孔５４内に残留している燃料）を排気通路３に排出するための動作である。図２は、燃料添加弁５の噴孔５４内に燃料が残留している状態を示している。
【００３７】
燃料添加弁５からの燃料添加動作が終了した後、燃料添加弁５の噴孔５４内に燃料が残留すると、この燃料が高温の雰囲気に晒されることによってデポジットが生成されることがある。そして、このデポジットの堆積によって噴孔５４が詰まったり、燃料添加弁５の燃料噴射特性が変化したりするおそれがある。このデポジットが生成される原理は、噴孔５４内に残留した燃料が酸化することで、この燃料が粘着質の不溶解分となる。そして、噴孔５４内の燃料成分が蒸発することで、この粘着質の不溶解分が噴孔５４内およびその周辺部に付着する。そして、排気通路３を流れてきたＰＭがこの不溶解分にトラップされることによりデポジットとして堆積する。
【００３８】
本実施形態では、前記燃料添加弁５による燃料添加動作が終了した後、前記切替弁８３を前記燃料供給切替状態（図３を参照）から空気導入切替状態（図４を参照）に切り替えて、エアタンク８２内に貯留されていた空気をエア通路８および下流側通路５１ｂを経て燃料添加弁５に導入することで、噴孔５４に残留した燃料をこの空気と共に排気通路３に排出する。つまり、燃料添加弁５への燃料の供給を停止した状態で燃料添加弁５に空気を導入し、噴孔５４が開放状態となることで、この噴孔５４に残留した燃料を空気と共に排気通路３に排出するようになっている（前記空気供給手段による残留燃料排出動作）。
【００３９】
そして、この場合、この排出動作（空気を、エア通路８および下流側通路５１ｂを経て燃料添加弁５に導入する動作）を、予め設定された所定期間だけ実行する。この所定期間としては、弁本体５２の内面とニードル５３の外面との摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔５４内における燃料の全量を排出可能とする時間として予め設定されている。つまり、燃料添加動作が終了した時点で、燃料添加弁５内に残留している燃料および下流側通路５１ｂに存在している燃料の全量を排気通路３に排出可能とする時間として予め設定されている。この時間は、実験またはシミュレーションによって設定されている。また、燃料は、その温度によって粘度が変化するため、前記時間（前記排出動作の実行時間）は、燃料の温度によって補正するようにしてもよい。つまり、燃料の温度が低いほど粘度が高くなって噴孔５４から排出し難くなるので、燃料の温度が低いほど排出動作の実行時間を長くするように補正するものである。例えば下流側通路５１ｂに燃料温度センサを設けておき、この燃料温度センサによって検出される燃料温度に応じて排出動作の実行時間を補正することが挙げられる。
【００４０】
このように設定された所定期間だけ、残留燃料を空気と共に排気通路３に排出する動作を実行する制御が前記ＥＣＵ１００によって行われる。このため、ＥＣＵ１００においてこの動作を実行する機能部分が本発明でいう排出動作制御部として構成されている。
【００４１】
以上の構成により、燃料添加弁５、添加燃料通路５１、空気供給手段（エア通路８、エアポンプ８１、エアタンク８２、および、切替弁８３）、ＥＣＵ１００によって、本発明に係る排気浄化装置が構成されている。
【００４２】
以下、燃料添加動作および残留燃料排出動作の具体的な手順を図６のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１の始動後、前記ＥＣＵ１００において所定時間毎に繰り返し実行される。また、以下の燃料添加動作は、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量に達したことで燃料添加弁５から燃料添加を行う場合を例に挙げて説明する。なお、このルーチンの開始時には、前回ルーチンでの残留燃料排出動作（前回の燃料添加動作の後に実行された残留燃料排出動作）によって切替弁８３が空気導入切替状態となっているので、この状態が維持されている。
【００４３】
ステップＳＴ１において、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量Ａ以上となったか否かを判定する。具体的には、前記圧力センサ７Ａ，７Ｂによって検出されるＤＰＮＲ触媒３１の上流側圧力と下流側圧力との差圧が所定値以上に達した場合に、ＰＭ堆積量が所定量Ａ以上になったと判定される。
【００４４】
ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量Ａ未満であって、ステップＳＴ１でＮＯ判定された場合には、燃料添加による再生処理は必要ないとして、そのままリターンされる。
【００４５】
一方、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量Ａ以上となっており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、燃料添加弁５からの燃料添加を実行する。つまり、切替弁８３を燃料供給切替状態（図３を参照）にし（本発明でいう、エア通路と添加剤供給路とを遮断する状態にし）、燃料添加弁５を開弁することで、排気通路３に燃料を添加する。この燃料添加動作では、燃料添加弁５が開閉動作を繰り返す。また、開弁状態が維持されるようにしてもよい。これにより、添加された燃料の酸化反応によってＤＰＮＲ触媒３１の内部温度を高温化し、ＤＰＮＲ触媒３１に堆積しているＰＭを酸化（燃焼）させて除去する。
【００４６】
ステップＳＴ３では、この燃料添加を実行したことで、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量Ｂ（前記所定量Ａよりも小さい値）未満まで減少したか否かを判定する。具体的には、前記圧力センサ７Ａ，７Ｂによって検出されるＤＰＮＲ触媒３１の上流側圧力と下流側圧力との差圧が所定値未満となった場合に、ＰＭ堆積量が所定量Ｂ未満まで減少したと判定される。
【００４７】
ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量Ｂ未満まで減少しておらず、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、燃料添加を継続する。
【００４８】
一方、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量Ｂ未満まで減少し、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、前記エアポンプ８１を作動させる。これにより、吸気通路４を流れる吸気の一部を圧縮してエアタンク８２に貯留していく。
【００４９】
その後、ステップＳＴ５において、切替弁８３の切り替え動作が行われる。つまり、切替弁８３を前記燃料供給切替状態（図３を参照）から空気導入切替状態（図４を参照）に切り替える（本発明でいう、エア通路と添加剤供給路とを連通させる状態にする）。これにより、エアタンク８２に貯留されている空気が燃料添加弁５に向けて圧送され、燃料添加弁５の内部の残留燃料および前記下流側通路５１ｂの燃料が空気と共に排気通路３に排出されていくことになる。この残留燃料排出動作では、燃料添加弁５が開閉動作を繰り返す。また、開弁状態が維持されるようにしてもよい。
【００５０】
この残留燃料排出動作が開始された時点から、前記ＥＣＵ１００に備えられているタイマのカウントが開始される（ステップＳＴ６）。このタイマがカウントアップ（カウントが終了）するまでの時間は、前述した所定時間（弁本体５２とニードル５３との間の摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔５４内における燃料の全量を排出可能とする時間（燃料添加弁５内に残留している燃料および下流側通路５１ｂに存在している燃料の全量を排出可能とする時間））となっている。
【００５１】
ステップＳＴ７ではタイマがカウントアップしたか否かが判定される。タイマが未だカウントアップしておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、前記切替弁８３の空気導入切替状態（図４を参照）が維持され、残留燃料の排出動作を継続する。
【００５２】
一方、タイマがカウントアップし、ステップＳＴ７でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ８に移り、燃料添加弁５を閉弁する（ニードル５３を前進移動させて噴孔５４を閉鎖状態とする）と共に、ステップＳＴ９においてエアポンプ８１を停止する。このように所定時間（タイマがカウントアップするまでの所定時間）だけ残留燃料排出動作を実行する前記ステップＳＴ４〜ステップＳＴ８までの動作が本発明でいう排出動作制御部での動作に相当する。
【００５３】
以上の動作が繰り返されることにより、燃料添加弁５からの燃料添加が終了する度に残留燃料排出動作が所定時間だけ実行されることになる。そして、この残留燃料排出動作が実行される時間は、弁本体５２とニードル５３との間の摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔５４内における燃料の全量を排出可能とする時間となっている。このため、弁本体５２の内面やニードル５３の外面に摩耗が生じることを抑制しながら、噴孔５４に残留した燃料を空気と共に排気通路３に排出することができる。
【００５４】
図７は、前記燃料添加動作および残留燃料排出動作が実行される場合のタイミングチャートである。このタイミングチャートは、ＤＰＮＲ触媒３１の再生状態判定（ＹＥＳの期間は再生処理の必要がない期間を示し、ＮＯの期間は再生処理が必要な期間を示している）、燃料添加弁５内の燃料排出判定（ＹＥＳの期間は噴孔５４内に燃料が存在していない期間を示し、ＮＯの期間は噴孔５４内に燃料が存在している期間を示している）、切替弁８３の切替状態（図中の燃料側は前記燃料供給切替状態を表し、空気側は前記空気導入切替状態を表している）、燃料添加弁５に対する開弁指令信号の変化をそれぞれ示している。
【００５５】
先ず、図７のタイミングｔ１でＤＰＮＲ触媒３１の再生処理の要求が生じ、これに伴って、切替弁８３が燃料供給切替状態（図３を参照）となると共に、燃料添加弁５は開弁指令信号を受けることで、燃料添加のための開弁動作を実行している。これにより燃料添加動作が行われる。
【００５６】
そして、タイミングｔ２で、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量未満まで減少し、ＤＰＮＲ触媒３１の再生処理の要求が無くなると、切替弁８３は燃料供給切替状態（図３を参照）から空気導入切替状態（図４を参照）に切り替わる。この場合、燃料添加弁５は開弁指令信号を継続して受けていることで、開弁動作を継続し、これにより、残留燃料排出動作が実行される。
【００５７】
そして、タイミングｔ３では、残留燃料排出動作が所定時間行われたことで燃料添加弁５内での燃料排出が完了し、燃料添加弁５への開弁指令信号が停止されることで、燃料添加弁５の開弁動作が終了している。このような動作が繰り返されることで、燃料添加動作の終了後には噴孔５４内の燃料は排出され、この状態（噴孔５４内に燃料が存在しない状態）が次回の燃料添加動作が開始されるまでの期間継続することになる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、前記空気供給手段の構成が前記第１実施形態のものと異なっている。具体的には、残留燃料排出動作を実行するための空気として、車両のエアブレーキ用の空気を利用するようにしている。その他の構成および動作は前記第１実施形態と同様である。従って、ここでは、空気供給手段の構成について主に説明する。
【００５９】
図８は本実施形態に係るエンジン１の概略構成を示している。この図８に示すように、添加燃料通路５１には、エアブレーキ用の空気が流通するエア通路９が接続されている。このエア通路９の一端（空気流れ方向の上流端）は大気に開放されている。また、エア通路９の他端（空気流れ方向の下流端）は前記添加燃料通路５１に連通している。
【００６０】
また、このエア通路９には、エアブレーキ用の空気を加圧するエアポンプ９１、および、この空気を貯留するエアタンク９２が備えられている。また、このエア通路９におけるエアポンプ９１とエアタンク９２との間には、開閉弁９３が設けられている。エアタンク９２には、図示しないエアブレーキに繋がるブレーキ配管９４が接続されている。なお、前記添加燃料通路５１とエアタンク９２とを接続しているエア通路９が本発明でいうエア通路を構成している。そして、このエア通路９と添加燃料通路５１との接続位置に第１実施形態と同様の切替弁８３が備えられている。
【００６１】
本実施形態においても、前記第１実施形態の場合と同様に、切替弁８３の切り替え動作によって、燃料添加動作と残留燃料排出動作とが切り替えられるようになっている。つまり、排気通路３に向けて燃料を添加する際には、切替弁８３によってエア通路９と添加燃料通路５１とを遮断する一方、燃料添加弁５に空気を導入する際には、切替弁８３によってエア通路９と下流側通路５１ｂとを連通させる。また、前記開閉弁９３は、エアタンク９２への空気の貯留要求に応じて開弁する。例えばエアタンク９２内の圧力が所定圧力まで低下した場合に、エアポンプ９１の作動と連動して開弁する。
【００６２】
本実施形態では、既存のエアブレーキ用のエアポンプ９１を利用して、燃料添加弁５に導入する空気を加圧することができるので、構成の簡素化を図りながらも、前記第１実施形態のものと同様の効果を奏することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態も、前記空気供給手段の構成が前記第１実施形態のものと異なっている。具体的には、残留燃料排出動作を実行するための空気として、ターボチャージャ６のコンプレッサインペラによって過給された吸入空気を利用するようにしている。従って、ここでも、空気供給手段の構成について主に説明する。
【００６４】
図９は本実施形態に係るエンジン１の概略構成を示している。この図９に示すように、添加燃料通路５１には、エア通路８が接続されている。このエア通路８の一端（空気流れ方向の上流端）は前記ターボチャージャ６のコンプレッサインペラよりも下流側の吸気通路４に連通している。また、エア通路８の他端（空気流れ方向の下流端）は前記添加燃料通路５１に連通している。また、このエア通路８には、前記第１実施形態のものと同様に、エアタンク８２が備えられており、ターボチャージャ６のコンプレッサインペラによって圧縮された空気の一部がエアタンク８２に貯留される構成となっている。また、エア通路８におけるエアタンク８２の上流側には開閉弁８４が設けられている。なお、前記添加燃料通路５１とエアタンク８２とを接続しているエア通路８が本発明でいうエア通路を構成している。そして、このエア通路８と添加燃料通路５１との接続位置に第１実施形態と同様の切替弁８３が備えられている。
【００６５】
本実施形態においても、前記第１実施形態の場合と同様に、切替弁８３の切り替え動作によって、燃料添加動作と残留燃料排出動作とが切り替えられるようになっている。つまり、排気通路３に向けて燃料を添加する際には、切替弁８３によってエア通路８と添加燃料通路５１とを遮断する一方、燃料添加弁５に空気を導入する際には、切替弁８３によってエア通路８と下流側通路５１ｂとを連通させる。また、前記開閉弁８４は、燃料添加動作が終了し、残留燃料排出動作の開始時に開弁する。また、この開閉弁８４は、残留燃料排出動作の終了時に閉弁する。
【００６６】
本実施形態では、既存のターボチャージャ６を利用して、燃料添加弁５に導入する空気を圧縮することができるので、構成の簡素化を図りながらも、前記第１実施形態のものと同様の効果を奏することができる。
【００６７】
−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、弁本体５２の内面とニードル５３の外面との摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔５４内における燃料の全量を排出可能とするように、残留燃料排出動作の時間を設定するようにしていた。本発明はこれに限らず、燃料添加弁５の開閉動作を所定時間（例えば数ｓｅｃ）毎に繰り返す場合に、その開閉動作の回数を設定するようにしてもよい。つまり、弁本体５２の内面とニードル５３の外面との摺接部分の潤滑性を維持しながら噴孔５４内における燃料の全量を排出可能とするように、燃料添加弁５の開閉動作の回数を設定するものである。この開閉動作の回数は実験またはシミュレーションに基づいて設定される。
【００６８】
また、前記各実施形態では、添加剤として燃料（炭化水素）を使用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、添加剤として尿素水やアンモニア水等を使用した排気浄化装置に対しても適用可能である。
【００６９】
また、前記各実施形態では、ＤＰＮＲ触媒３１におけるＰＭ堆積量が所定量に達したことで燃料添加を行った後に実行される残留燃料排出動作について説明した。本発明はこれに限らず、ＤＰＮＲ触媒３１のＮＯｘ吸蔵量が所定量に達したことで燃料添加を行った後に実行される残留燃料排出動作に対しても適用が可能である。
【００７０】
また、前記各実施形態では、排気系にＤＰＮＲ触媒３１が配設された構成について説明した。本発明はこれに限らず、排気系にＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒およびＤＰＦ（Diesel Paticulate Filter）が配設された構成等、種々の構成に対して適用することが可能である。
【００７１】
さらに、前記第１実施形態における残留燃料排出動作では、エアポンプ８１の作動開始と略同時に切替弁８３を切り替える（空気導入切替状態に切り替える）ようにしていた。本発明はこれに限らず、エアポンプ８１の作動を開始した後、エアタンク８２内の圧力が所定値まで上昇した時点で切替弁８３を切り替えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、車両用エンジンの排気通路に添加剤を添加する添加弁を備えた排気浄化装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１      エンジン（内燃機関）
３      排気通路
４      吸気通路
５      燃料添加弁
５１    添加燃料通路（添加剤供給路）
５２    弁本体
５３    ニードル
５４    噴孔
６      ターボチャージャ（過給機）
８，９  エア通路
８１，９１  エアポンプ
８２，９２  エアタンク
８３    切替弁
１００  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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