(57)【要約】【課題】排気浄化性能を向上することができる内燃機関の排気装置を提供する。【解決手段】内燃機関１００から排出される排気ガスを浄化する触媒４１ｂを有する浄化手段４が設けられた排気通路３と、排気ガスの排気方向に対して浄化手段４より上流側に触媒４１ｂの浄化能力を回復させるための添加剤を添加する添加手段６と、排気ガスの排気方向に対して浄化手段４より上流側の排気ガスの温度を検出する温度検出手段８と、温度検出手段８により検出した排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、添加手段６による添加剤の添加と対応させて該添加剤の添加前に排気方向に対して浄化手段４より上流側に燃料をポスト噴射する噴射手段１３５を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2009133205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を有する浄化手段が設けられた排気通路と、
前記排気ガスの排気方向に対して前記浄化手段より上流側に前記触媒の浄化能力を回復させるための添加剤を添加する添加手段と、
前記排気方向に対して前記浄化手段より上流側の前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出した前記排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、前記添加手段による前記添加剤の添加と対応させて該添加剤の添加前に前記排気方向に対して前記浄化手段より上流側に燃料をポスト噴射する噴射手段を備えることを特徴とする、
内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記所定温度は、前記触媒の活性化温度より高温のオレフィン生成温度に応じて設定されることを特徴とする、
請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記噴射手段は、前記内燃機関の出力を発生させるための主たる燃料の噴射であるメイン噴射と前記ポスト噴射とにより前記燃料を噴射可能であることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項４】
前記温度検出手段により検出された前記排気ガスの温度に基づいて、前記噴射手段による前記燃料のポスト噴射量を設定するポスト噴射量設定手段を備え、
前記ポスト噴射量設定手段は、前記排気ガスの温度が低温側での前記ポスト噴射量を高温側での前記ポスト噴射量より多く設定することを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項５】
前記温度検出手段により検出された前記排気ガスの温度に基づいて、前記噴射手段による前記燃料のポスト噴射時期を設定するポスト噴射時期設定手段を備え、
前記ポスト噴射時期設定手段は、前記排気ガスの温度が低温側での前記ポスト噴射時期を高温側での前記ポスト噴射時期より早い時期に設定することを特徴とする、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項６】
前記ポスト噴射時期設定手段は、前記内燃機関のピストンが上死点に位置する時期以降で前記添加手段による前記添加剤の添加時期以前の時期に前記ポスト噴射時期を設定することを特徴とする、
請求項５に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項７】
前記排気方向に対して前記浄化手段の上流側にタービンを有する過給手段を備え、
前記温度検出手段は、前記タービンと前記浄化手段との間の前記排気ガスの温度を検出することを特徴とする、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項８】
前記浄化手段は、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵し、窒素に還元する窒素酸化物吸蔵還元型触媒を有することを特徴とする、
請求項1乃至請求項７のいずれか１項に記載の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、内燃機関の排気装置に関し、特に、排気通路において触媒より上流に添加弁が設けられる内燃機関の排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル式の内燃機関は、一般的に、気筒から排出された排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分や粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を処理する触媒などの浄化装置を有する排気装置が設けられたものがある。浄化装置は、例えば、ＮＯｘなどの排気ガス中の有害成分を触媒反応により浄化する排気浄化触媒や、排気ガス中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ等を有して構成される。
【０００３】
排気浄化触媒には、例えば、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、窒素に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒等がある。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、還元剤としての炭化水素が供給されることで、吸蔵された窒素酸化物が炭化水素と反応して窒素に還元される。一方、パティキュレートフィルタは、例えば、ＰＭを捕集し、捕集したＰＭを燃焼させて二酸化炭素として放出することでフィルタを再生するディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）等がある。パティキュレートフィルタが捕集したＰＭを燃焼させる方法としては、電気ヒータによりフィルタを加熱する方法や、フィルタを流れる排気ガスの温度を上昇させる方法があり、排気ガスの温度を上昇させるには、酸素を多く含んだ排気ガス中に燃料となる炭化水素を添加して昇温させる方法がある。 
【０００４】
このように、排気浄化触媒を備えたディーゼル式の内燃機関においては、いわゆるリッチスパイクなど、還元剤としての炭化水素を供給するため、排気浄化触媒に向けて流れる排気ガス中に燃料などの添加剤を添加することがある。一方、パティキュレートフィルタを備えたディーゼル式の内燃機関においては、排気ガスの温度を上昇させてフィルタを再生するために、パティキュレートフィルタに向けて流れる排気ガス中に燃料などの添加剤を添加することがある。 そして、排気ガス中に燃料などの添加剤を添加するため、ディーゼル式の内燃機関においては、気筒内に燃料を供給する燃料噴射装置とは別に、排気通路のうち排気浄化触媒やパティキュレートフィルタなどの浄化装置より上流側において添加剤を添加する排気添加弁が設けられたものがある。また、例えば、特許文献１に記載されている排気浄化装置のように、燃料噴射装置によりメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を行うことで、添加剤を設けずに排気ガス中に未燃の燃料を添加するものもある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されている排気浄化装置では、例えば、添加剤としての燃料を添加する際に排気ガス温度が低いと添加された添加剤が十分に熱分解されずに、より重質、かつ、ノルマルパラフィン成分の多い還元剤として供給され、このため、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵された窒素酸化物を十分に窒素に還元できないおそれがあり、この結果、十分な浄化性能を発揮することができないおそれがあった。
【０００７】
そこで本発明は、排気浄化性能を向上することができる内燃機関の排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の排気装置は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒を有する浄化手段が設けられた排気通路と、前記排気ガスの排気方向に対して前記浄化手段より上流側に前記触媒の浄化能力を回復させるための添加剤を添加する添加手段と、前記排気方向に対して前記浄化手段より上流側の前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した前記排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、前記添加手段による前記添加剤の添加と対応させて該添加剤の添加前に前記排気方向に対して前記浄化手段より上流側に燃料をポスト噴射する噴射手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記所定温度は、前記触媒の活性化温度より高温のオレフィン生成温度に応じて設定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記噴射手段は、前記内燃機関の出力を発生させるための主たる燃料の噴射であるメイン噴射と前記ポスト噴射とにより前記燃料を噴射可能であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記温度検出手段により検出された前記排気ガスの温度に基づいて、前記噴射手段による前記燃料のポスト噴射量を設定するポスト噴射量設定手段を備え、前記ポスト噴射量設定手段は、前記排気ガスの温度が低温側での前記ポスト噴射量を高温側での前記ポスト噴射量より多く設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記温度検出手段により検出された前記排気ガスの温度に基づいて、前記噴射手段による前記燃料のポスト噴射時期を設定するポスト噴射時期設定手段を備え、前記ポスト噴射時期設定手段は、前記排気ガスの温度が低温側での前記ポスト噴射時期を高温側での前記ポスト噴射時期より早い時期に設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記ポスト噴射時期設定手段は、前記内燃機関のピストンが上死点に位置する時期以降で前記添加手段による前記添加剤の添加時期以前の時期に前記ポスト噴射時期を設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記排気方向に対して前記浄化手段の上流側にタービンを有する過給手段を備え、前記温度検出手段は、前記タービンと前記浄化手段との間の前記排気ガスの温度を検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記浄化手段は、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵し、窒素に還元する窒素酸化物吸蔵還元型触媒を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る内燃機関の排気装置によれば、排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、添加手段による添加剤の添加と対応させて、この添加剤の添加前に浄化手段より上流側に噴射手段によって燃料をポスト噴射することから、燃料中のオレフィン成分の生成が促進され、添加剤添加時のＮＯｘ還元性能を向上することができるので、排気浄化性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る内燃機関の排気装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置が適用されたエンジンを示す概略構成図、図２は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置における排気ガス温度と添加剤添加量、ポスト噴射量及びポスト噴射時期との関係を示す線図、図３は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置のオレフィン生成制御を説明するフロー図、図４は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置と比較例に係る内燃機関の排気装置とのオレフィン生成割合を比較する線図である。
【００１９】
図１に示すように、排気装置１は、排気ガスを浄化する触媒を有する浄化手段としての浄化装置４が設けられた排気通路３と、浄化装置４の浄化能力を回復させるための添加剤を添加する添加手段としての添加弁６とを備える。本実施例では、本発明に係る内燃機関の排気装置１を内燃機関としてのエンジン１００に適用して説明する。このエンジン１００は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるディーゼルエンジン１００（以下、特に断りのない限り「エンジン１００」と略記する。）である。  そして、このエンジン１００の排気装置１は、上述した排気通路３と、浄化装置４と、添加弁６とを備え、さらに、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下、特に断りのない限り「ＥＣＵ５」と略記する。）５を備える。
【００２０】
エンジン１００は、コモンレール式直列四気筒型ディーゼルエンジンとされており、基本的には、吸気系から供給される空気と燃料供給系から噴射される燃料とを適宜の空燃比で混合し、この空気と燃料との混合気を燃焼室１０２にて燃焼させた後、複数の燃焼室１０２内の排気ガスを排気系から大気放出させるようになっている。
【００２１】
エンジン１００の吸気系は、複数の吸気ポート１０３に接続される吸気マニホールド１２１と、吸気マニホールド１２１に接続される吸気管１２２とを有する吸気通路１２０からなる。複数の吸気ポート１０３は、シリンダヘッド１０１に形成され複数の燃焼室１０２にそれぞれ開口する。吸気通路１２０の吸気管１２２には、吸気方向の上流側から順にエアクリーナ１２３、エアフローメータ１２４、スロットルバルブ１２５が配置される。エアフローメータ１２４は、エアクリーナ１２３を介して吸気管１２２に流入する空気量に応じた電気信号を出力する。
【００２２】
エンジン１００の燃料供給系は、燃料供給路１３１に、燃料供給方向の上流側から順に燃料タンク１３２、サプライポンプ１３３、コモンレール１３４、複数のインジェクタ１３５が配置される。複数のインジェクタ１３５は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール１３４に接続されている。コモンレール１３４は、サプライポンプ１３３に接続されている。サプライポンプ１３３は、燃料タンク１３２内の燃料を吸入するとともにコモンレール１３４に高圧燃料を供給する。燃料タンク１３２内の燃料は、サプライポンプ１３３により吸い出されて高圧燃料としてコモンレール１３４に供給され、コモンレール１３４からインジェクタ１３５を経て燃焼室１０２に噴射される。サプライポンプ１３３は、エンジン１００の図示しないクランクシャフトによって駆動される。
【００２３】
エンジン１００の排気系は、複数の排気ポート２に接続される排気マニホールド３１と、排気マニホールド３１に接続される排気管３２とを有する排気通路３からなる。複数の排気ポート２は、シリンダヘッド１０１に形成され複数の燃焼室１０２にそれぞれ開口する。排気通路３の排気管３２には、浄化装置４が設けられている。この浄化装置４については、後述で詳細に説明する。
【００２４】
また、このエンジン１００は、さらに、過給手段としてのターボチャージャ１０４、インタークーラ１０５、排気再循環装置としてのＥＧＲ装置１０６を備えている。
【００２５】
ターボチャージャ１０４は、排気ガスを利用して吸入空気を昇圧するものであり、コンプレッサ１０４ａとタービン１０４ｂを備えている。コンプレッサ１０４ａは、吸気管１２２におけるエアフローメータ１２４の下流に配置されており、タービン１０４ｂは、排気マニホールド３１の集合部と排気管３２との間に配置されている。
【００２６】
インタークーラ１０５は、ターボチャージャ１０４のコンプレッサ１０４ａで昇圧した吸入空気を冷却するものであり、ターボチャージャ１０４のコンプレッサ１０４ａとスロットルバルブ１２５との間に配置されている。
【００２７】
ＥＧＲ装置１０６は、排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気系に戻して燃焼室１０２へ再度供給することによりＮＯｘを低減させるものである。ＥＧＲ装置１０６は、ＥＧＲ通路１０６ａを備え、このＥＧＲ通路１０６ａに、その上流からＥＧＲ触媒コンバータ１０６ｂ、ＥＧＲクーラ１０６ｃ、ＥＧＲバルブ１０６ｄが配置されている。
【００２８】
ＥＧＲ通路１０６ａは、排気系から吸気系へ燃焼室１０２をバイパスして連接するバイパス通路からなる。ＥＧＲ触媒コンバータ１０６ｂは、ＥＧＲ通路１０６ａに流入した排気ガスに含まれる未燃焼ガスを除去してＥＧＲクーラ１０６ｃの詰まりを防止するものである。ＥＧＲクーラ１０６ｃは、例えばＥＧＲガスとエンジン１００の冷却液との間で熱交換を行うことによりＥＧＲガスの温度を下げる熱交換器からなる。ＥＧＲバルブ１０６ｄは、ＥＧＲ通路１０６ａ内を排気系側から吸気系側に流れる排気ガスの量を制御するものである。
【００２９】
浄化装置４は、排気通路３を構成する排気管３２に設けられており、エンジン１００から排気ポート２に排出される排気ガスを浄化するものである。浄化装置４は、排気ガスの排気方向に対してタービン１０４ｂの下流側に設けられる。
【００３０】
浄化装置４は、ＮＯｘ浄化装置４１と、粒子状物質捕集装置（以下、「ＰＭ捕集装置」という。）４２とを有する。ＮＯｘ浄化装置４１とＰＭ捕集装置４２とは、排気通路３における排気ガスの排気方向に対してＮＯｘ浄化装置４１が上流側、ＰＭ捕集装置４２が下流側に設けられている。
【００３１】
ＮＯｘ浄化装置４１は、ケーシング４１ａの中に排気ガス中のＮＯｘを浄化する窒素酸化物吸蔵還元型触媒としてのＮＯｘ浄化用触媒４１ｂが収容されている。ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂは、排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵し、窒素に還元する。ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂは、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の排気空燃比がリッチのときに添加される還元剤としてのＨＣ、ＣＯ等により吸蔵されたＮＯｘを還元・放出するものである。 ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂとして、具体的には、ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）やＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。ＮＳＲとは、リーン運転モードでの運転中にＮＯｘを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でＮ２に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒のことである。また、ＤＰＮＲとは、粒子状物質（ＰＭ）とＮＯｘを同時に連続して浄化させることが可能なシステムのことであり、例えば、ＰＭ捕集装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものである。本実施例においては、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂとして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）を適用する。 
【００３２】
ＰＭ捕集装置４２は、ケーシング４２ａの中に排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するパティキュレートフィルタとしてのＰＭフィルタ４２ｂが収容されている。ＰＭフィルタ４２ｂとして、例えば、上述のＤＰＦがある。ＰＭフィルタ４２ｂは、捕集したＰＭを燃焼させて二酸化炭素として放出することでフィルタを再生する。本実施例においては、ＰＭフィルタ４２ｂとして、ＤＰＦを適用する。
【００３３】
ここでは、エンジン１００は、ＰＭ捕集装置４２をＮＯＸ浄化装置４１よりも排気ガス流動方向下流に配置することで、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂにおいてＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中のＰＭ等をＰＭフィルタ４２ｂで捕集し、排気している。また、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂやＰＭフィルタ４２ｂが活性状態にあるか否かについては、その夫々の触媒床温、フィルタ床温を検出することで判断してもよい。また、ＮＯｘ浄化装置４１の下流側に排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化用触媒として排気ガスを浄化する酸化触媒が収容されている酸化触媒装置を備えるようにしてもよい。
【００３４】
添加弁６は、排気ガスの排気方向に対して浄化装置４より上流側にＮＯｘ浄化用触媒４１ｂ、ＰＭフィルタ４２ｂの浄化能力を回復させるための添加剤を添加するものである。添加弁６は、排気通路３のうち排気マニホールド３１に設けられている。この添加弁６は、エンジン１００の排気系に添加剤（例えばディーゼルエンジン用燃料である軽油）を供給することにより、浄化装置４の浄化能力を回復させる。添加弁６は、排気マニホールド３１の排気管３２側の集合部分へ向けて添加剤を供給するように排気マニホールド３１に取り付けられる。
【００３５】
この添加弁６は、排気ポート２にそれぞれ連通する排気マニホールド３１の４つの集合通路部のうち図１中の左端に位置する集合通路部に配置されている一方、４つの集合通路部のうち図１中の右端に位置する集合通路部に上述したＥＧＲ装置１０６のＥＧＲ通路１０６ａが設けられている。つまり、添加弁６は、ＥＧＲ装置１０６において、排気通路３内の排気ガスを再循環させるＥＧＲ通路１０６ａから最も離れた位置に配置される。また、添加弁６は、添加剤供給路７を介してサプライポンプ１３３に接続され、低圧用のインジェクタが用いられる。なお、この添加弁６、添加剤供給路７、サプライポンプ１３３、ＥＣＵ５は、添加剤供給装置を構成しており、この添加剤供給装置による添加剤の供給タイミングや供給量は、ＥＣＵ５により制御される。
【００３６】
さらに、エンジン１００の排気装置１は、排気ガスの温度を検出する温度検出手段としての排気温度センサ８を備える。排気温度センサ８は、添加弁６と浄化装置４との間の排気ガスの温度を検出する。具体的には、排気温度センサ８は、排気管３２においてタービン１０４ｂと浄化装置４との間に設けられ、このタービン１０４ｂと浄化装置４との間の排気ガスの温度を検出する。これにより、エンジン１００は、排気温度センサ８によりタービン１０４ｂと浄化装置４との間の排気ガスの温度を検出することから、排気通路３において浄化装置４より上流側で排気ガス温度が相対的に低くなる位置の排気ガス温度を検出することができる。
【００３７】
上記のように構成されるエンジン１００の排気装置１は、通常、ディーゼルエンジンの場合、ストイキ（理論空燃比）よりもリーン域で燃焼を行うので、排気ガス中のＮＯｘは浄化装置４をなすＮＯｘ浄化装置４１のＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに吸収され、浄化装置４からのＮＯｘ排出量は極めて少なくなる。しかしながら、エンジン１００の運転時間の累積に伴い、浄化装置４によるＮＯｘ吸収能力が飽和する。そこで、ＥＣＵ５は、エンジン１００の運転累積時間や運転状態の履歴情報に基づいてＮＯｘ浄化装置４１のＮＯｘ浄化用触媒４１ｂが吸収していたＮＯｘ量を推定し、その推定ＮＯｘ量が予め設定しておいた所定値（浄化装置４のＮＯｘ吸収能力が飽和する前の適宜値）を越えたときに、排気ガス中に添加弁６から所定時間だけ所定量の添加剤を噴射させるようにする。つまり、いわゆるリッチスパイクなど、還元剤としての炭化水素を供給するために、浄化装置４に向けて流れる排気ガス中に添加弁６から添加剤を添加する。この添加弁６から噴射される添加剤としての燃料（軽油）は、排気ポート２から排出される排気ガスとともに排気マニホールド３１の集合部へ向かい、ターボチャージャ１０４のタービン１０４ｂによってさらに霧状とされる。この霧状の燃料は、浄化装置４の上流側にて高温の排気ガス中で熱分解されて、多量の炭化水素を生成するとともに、排気ガス中の酸素濃度を低下させるので、ＮＯｘ浄化装置４１のＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに吸収されていたＮＯｘを放出させ、Ｎ２に還元する。これにより、浄化装置４の浄化能力を回復することができる。
【００３８】
また、ＰＭ捕集装置４２のＰＭフィルタ４２ｂは、添加弁６から添加剤が噴射されることで、ＰＭフィルタ４２ｂの上流側にて、排気ガス中でこの添加剤が熱分解されて多量の炭化水素が生成されるので、この炭化水素がＰＭ捕集装置４２内で反応して、その反応熱により排気ガス温度やＰＭフィルタ４２ｂの温度が上昇する。これにより、ＰＭ捕集装置４２内のＰＭフィルタ４２ｂに既に捕捉されているＰＭが焼却されることになり、浄化装置４の浄化能力を回復することができる。
【００３９】
なお、ＥＣＵ５は、図示していないアクセル開度センサの出力信号（スロットルバルブ１２５の開度に比例した出力電圧）に基づいてエンジン１００の負荷を演算し、また、図示していないクランク角センサ（クランクシャフトが一定角度回転する毎にパルスを出力するもの）からの出力パルスに基づいてエンジン１００の回転数を演算し、これら負荷と回転数によってエンジン１００の運転状態を判別する。
【００４０】
具体的には、排気管３２において浄化装置４の上流側には、上述したように、排気温度センサ８が設けられており、この排気温度センサ８は、浄化装置４に流入する排気ガスの温度に対応した電気信号をＥＣＵ５に出力する。ＥＣＵ５は、排気温度センサ８からの出力に基づき、浄化装置４の上流の雰囲気温度を認識し、浄化装置４の触媒床温度を推定することにより、浄化装置４が所期の浄化能力を発揮するか否かを判断する。
【００４１】
一般的に、エンジン１００の冷間運転、始動運転あるいは低速低負荷運転等のように、燃焼室１０２の温度および排気ガス温度が低い運転条件になると、浄化装置４の触媒床温度およびその上流の雰囲気温度は低くなるので、浄化装置４の浄化能力が低下する傾向となる。ここで、ＥＣＵ５は、排気温度センサ８の出力に基づき、浄化装置４の触媒床温度が所定の基準値よりも低いと判断すると、添加弁６を動作させることにより添加剤供給路７を通じて供給されるサプライポンプ１３３内の高圧燃料を排気マニホールド３１内に噴射させる。そして、上述したように、この添加弁６から噴射される添加剤としての燃料は、排気ポート２から排出される排気ガスとともに排気マニホールド３１の集合部へ向かい、ターボチャージャ１０４のタービン１０４ｂによってさらに霧状とされる。この霧状の燃料は、浄化装置４の上流側にて高温の排気ガス中で熱分解されて、多量の炭化水素を生成するので、この炭化水素が浄化装置４内で反応され、その反応熱で浄化装置４が昇温されるようになる。これにより、浄化装置４の浄化能力が向上することになる。
【００４２】
このとき、添加弁６は、排気マニホールド３１にて、排気マニホールド３１内の排気ガスを再循環させるＥＧＲ通路１０６ａから最も離れた位置に配置されることから、添加弁６から添加された添加剤がＥＧＲ装置１０６によってエンジン１００の吸気系へ回り込むことを抑制または防止できるので、添加剤を浄化装置４の浄化能力回復に有効利用できるようになる。また、添加弁６は、ターボチャージャ１０４のタービン１０４ｂよりも上流に配置されることから、排気通路３に添加された添加剤が、ターボチャージャ１０４のタービン１０４ｂによる攪拌作用などによって霧状にされやすくなり微粒化が促進される。
【００４３】
ところで、上記のようなエンジン１００の排気装置１は、例えば、添加弁６により添加剤としての燃料を添加する際に排気ガス温度が低いと添加された添加剤が十分に熱分解されずに、より重質、かつ、ノルマルパラフィン成分の多い還元剤として供給されるおそれがある。このため、添加剤が十分に熱分解されずに、より重質、かつ、ノルマルパラフィン成分の多い還元剤として供給されると、例えば、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに吸蔵された窒素酸化物を十分に窒素に還元できないおそれがあり、この結果、十分な浄化性能を発揮することができないおそれがあった。
【００４４】
そこで、本実施例のエンジン１００の排気装置１は、排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、添加弁６による添加剤の添加と対応させてこの添加剤の添加前に浄化装置４より上流側にインジェクタ１３５によって燃料をポスト噴射することで、燃料中のオレフィン成分の生成を促進し、これにより、添加剤添加時のＮＯｘ還元性能を向上し、排気浄化性能を向上している。
【００４５】
具体的には、この噴射手段としてのインジェクタ１３５は、メイン噴射とポスト噴射とにより燃料を噴射可能であり、燃料の多段階噴射が可能なものである。インジェクタ１３５は、排気温度センサ８により検出される排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、ポスト噴射を行う。インジェクタ１３５は、添加弁６による添加剤の添加と対応させてこの添加剤の添加前に排気方向に対して浄化装置４より上流側に、ここでは燃焼室１０２に燃料をポスト噴射する。
【００４６】
ここで、予め設定される所定温度は、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂの活性化温度より高温のオレフィン生成温度に応じて設定される。つまり、予め設定される所定温度は、添加弁６による添加剤の添加時に燃料中におけるオレフィン成分（燃料中の脂肪族炭化水素の熱分解物、特に軟質化したもの）の生成が促進される温度、オレフィンの生成効率が良好な温度に設定される。そして、インジェクタ１３５は、浄化装置４より上流側の排気ガス温度がこのオレフィン成分の生成が促進される所定温度以下である場合に、ポスト噴射を実行することで排気ガス温度を上昇させ、添加剤の添加時における燃料中のオレフィン成分の生成を促進する。
【００４７】
この燃料中のオレフィン成分は、強い酸化反応性を有する。このため、添加弁６により添加剤を添加することでＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元する際に、排気ガス温度をオレフィン生成が促進される所定温度より上昇させておくことで、酸化反応性の高いＨＣをＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに供給するこができる。すなわち、添加弁６によって排気ガス中に添加される添加剤としての燃料は、所定温度より高温の排気ガスにさらされることで、熱反応が促進されオレフィン成分の生成が促進される。つまり、添加弁６により排気ガス中に添加剤を添加する前に、インジェクタ１３５によりポスト噴射として燃料を噴射し排気ガス温度を上昇させておくことで、添加剤添加時の燃料中のオレフィン成分の生成率が高くなり、高い酸化反応性を有するオレフィン成分の割合が高い還元剤を効率良くＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに供給することができる。この結果、この排気装置１は、この燃料中のオレフィン成分が有効な還元剤として作用することで、添加弁６による添加剤添加時におけるＮＯｘ浄化用触媒４１ｂのＮＯｘ還元性能を向上し高効率化することができる。また、この排気装置１は、インジェクタ１３５によるポスト噴射によりＮＯｘ浄化性能を向上することができると共に、空燃比のリッチ寄せにより添加剤としての燃料の添加量を減少させることができ、燃費悪化を抑制することもできる。
【００４８】
ここで、インジェクタ１３５によるメイン噴射とは、エンジン１００の出力を発生させるための主たる燃料の噴射である。さらに言えば、インジェクタ１３５によるメイン噴射は、圧縮上死点近傍で実行され、機関負荷にほぼ対応した燃料量を噴射する。これに対して、インジェクタ１３５によるポスト噴射とは、排気ガスの昇温や、排気浄化触媒における還元雰囲気の形成を主目的とし、ここでは、添加弁６による添加剤の添加と対応させた添加剤添加前の燃料噴射であり、メイン噴射とは異なる時期での燃料噴射である。さらに言えば、インジェクタ１３５によるポスト噴射は、メイン噴射から遅角した時期で圧縮上死点より遅い非着火のタイミングで実行される。そして、このインジェクタ１３５によるポスト噴射は、排気ガス温度が所定温度以下である場合に、添加弁６による添加剤添加前に、この添加剤の添加と対応して少なくとも１回は実行される。
【００４９】
そして、この噴射手段としてのインジェクタ１３５は、ＥＣＵ５によりその駆動が制御されている。さらに具体的には、ＥＣＵ５は、ポスト噴射量設定手段としてのポスト噴射量設定部５１と、ポスト噴射時期設定手段としてのポスト噴射時期設定部５２とを有する。
【００５０】
ここで、このＥＣＵ５は、マイクロコンピュータを中心として構成され処理部、記憶部及び入出力部を有し、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。入出力部にはエンジン１００の排気装置１を含む各部を駆動する不図示の駆動回路、上述した各種センサが接続されており、この入出力部は、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部には、エンジン１００の排気装置１を含む各部を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。処理部は、不図示のメモリ及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により構成されており、上述のポスト噴射量設定部５１、ポスト噴射時期設定部５２を有している。図３で説明するエンジン１００の排気装置１のオレフィン生成制御は、各部に設けられたセンサによる検出結果に基づいて、処理部が前記コンピュータプログラムを当該処理部に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じて制御信号を送ることにより実行される。その際に処理部は、適宜記憶部へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このエンジン１００、排気装置１を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ５とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。
【００５１】
そして、ポスト噴射量設定部５１は、排気温度センサ８により検出された排気ガスの温度に基づいて、インジェクタ１３５による燃料のポスト噴射量を設定する。ポスト噴射時期設定部５２は、排気温度センサ８により検出された排気ガスの温度に基づいて、インジェクタ１３５による燃料のポスト噴射時期を設定する。
【００５２】
ここで、図２は、排気温度センサ８が検出する排気ガス温度Ｔｏｕｔと添加弁６による添加剤添加量Ｑａｄｄ、インジェクタ１３５によるポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ及びポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔとの関係を表す線図である。
【００５３】
添加弁６による添加剤添加量Ｑａｄｄは、エンジン１００の運転状態、言い換えれば、ＮＯｘ排出量に応じてＥＣＵ５により設定される。ＥＣＵ５は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔが高温側での添加剤添加量Ｑａｄｄを低温側での添加剤添加量Ｑａｄｄより多く設定する。つまり、ＥＣＵ５は、高負荷（高ＮＯｘ排出）側での添加剤添加量Ｑａｄｄを低負荷（低ＮＯｘ排出）側での添加剤添加量Ｑａｄｄより多く設定する。なお、ここでは、ＥＣＵ５は、添加弁６による添加剤の添加時期ＩＮＪａｄｄをエンジン１００の排気行程の期間に固定的（予め設定される所定のインターバル）に設定している。
【００５４】
一方、ポスト噴射量設定部５１は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔが低温側でのポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを高温側でのポスト噴射量Ｑｐｏｓｔより多く設定する。つまり、ポスト噴射量設定部５１は、排気ガス温度Ｔｏｕｔをオレフィン生成温度に応じて定まる所定温度Ｔｃａｔまで上昇させることができる熱量に対応した燃料量をインジェクタ１３５によるポスト噴射量に設定する。これにより、現在の排気ガス温度Ｔｏｕｔと所定温度Ｔｃａｔとの温度差に応じた燃料量をポスト噴射量Ｑｐｏｓｔに設定することができ、排気ガス温度Ｔｏｕｔが所定温度（オレフィン生成温度）Ｔｃａｔより高温になるまで上昇するために必要な熱量を確保することができる。
【００５５】
ポスト噴射時期設定部５２は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔが低温側でのポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔを高温側でのポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔより早い時期に設定する。これにより、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔが相対的に多くなる排気ガス温度Ｔｏｕｔの低温側にて、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔをより早い時期に設定することから、インジェクタ１３５によるポスト噴射によって相対的に多くの燃料を噴射しても、筒内温度が比較的高い圧縮行程上死点側（進角側）の時期に燃料をポスト噴射することができるので、燃料の燃え残りが発生することを防止することができる。この結果、燃え残り燃料（過剰燃料）の噴霧がエンジン１００のシリンダボアなどに付着することを防止することができ、例えば、エンジン１００下部のオイルパンに貯留されているオイルに燃料が混入し、このオイルが希釈されてしまうことを防止することができる。
【００５６】
なお、ここで、添加弁６により添加される添加剤としての燃料は、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに吸収されていたＮＯｘを還元するための炭化水素を供給するために排気ガス中に添加されるものであることから、添加弁６からＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに至るまでに十分な量の炭化水素が残留している必要がある。一方、インジェクタ１３５からポスト噴射される燃料は、添加剤添加時に燃料中のオレフィン成分生成率を向上させるために添加剤添加前に排気ガス温度を上昇させるためのものであることから、ポスト噴射された全ての燃料が燃焼し熱量となり排気ガス温度を効率的に上昇させることがより好ましい。
【００５７】
また、ポスト噴射時期設定部５２は、好ましくは、エンジン１００のピストンが圧縮行程上死点に位置する時期以降で添加弁６による添加剤の添加時期以前の時期にポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔを設定する。これにより、インジェクタ１３５によるポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔが圧縮行程上死点時期以前の時期設定されることが防止されることから、ポスト噴射とメイン噴射とが一体になってしまうことを防止することができ、インジェクタ１３５によるポスト噴射が添加弁６による添加剤の添加と対応しなくなってしまうことを防止することができる。また、インジェクタ１３５によるポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔが添加弁６による添加剤の添加時期以降の時期に設定されることが防止されることから、確実に添加剤添加前にポスト噴射により排気ガス温度を上昇させることができる。この結果、この排気装置１は、ポスト噴射による排気ガス温度の上昇に同期して排気ガス中に添加剤を添加することができ、添加剤としての燃料を確実に所定温度より高温の排気ガスにさらすことができ、よって、熱反応を促進しオレフィン成分の生成を促進することができる。
【００５８】
また、ポスト噴射時期設定部５２により、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔをエンジン１００のピストンが圧縮行程上死点に位置する時期以降で添加弁６による添加剤の添加時期以前の時期に設定することで、インジェクタ１３５によるポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔの限界時期が定まり、ポスト噴射量Ｑｐｏｓｔの限界量が定まる。例えば、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔの進角側の限界時期を圧縮行程上死点時期以降で、この圧縮行程上死点時期近傍の時期に設定し、この場合に燃料の燃え残りが発生しないようにポスト噴射量Ｑｐｏｓｔの限界量として最大噴射量を設定する。また、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔの遅角側の限界時期を添加弁６による添加剤の添加時期以前で、この添加時期近傍の時期に設定し、この場合に燃料の燃え残りが発生しないようにポスト噴射量Ｑｐｏｓｔの限界量として最大噴射量を設定する。これにより、ポスト噴射により噴射された燃料の燃え残りを適正に回避することができる。
【００５９】
次に、図３のフローチャートを参照して、本実施例に係るエンジン１００の排気装置１のオレフィン生成制御を説明する。
【００６０】
イグニッション（ＩＧ）がＯＮされ、エンジン１００が始動すると、まず、ＥＣＵ５は、各種センサからエンジン冷却水温、エンジン回転数などの現在のエンジン１００の運転状態に関する種々のパラメータを取得し（Ｓ１００）、排気温度センサ８により排気ガス温度Ｔｏｕｔを測定する（Ｓ１０２）。
【００６１】
次に、ＥＣＵ５は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔがオレフィン生成温度に応じて定まる所定温度Ｔｃａｔ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。排気ガス温度Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｃａｔより高温であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、添加剤添加時にＮＯｘ還元に有効なオレフィン成分が十分に生成されていることから、ＥＣＵ５は、次の制御周期に移行する。
【００６２】
排気ガス温度Ｔｏｕｔが所定温度Ｔｃａｔ以下であると判定された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５のポスト噴射量設定部５１は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔに基づいて、インジェクタ１３５による燃料のポスト噴射量Ｑｐｏｓｔを設定し、ＥＣＵ５のポスト噴射時期設定部５２は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔに基づいて、インジェクタ１３５による燃料のポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔを設定する（Ｓ１０６）。ＥＣＵ５は、例えば、図２に示すような排気ガス温度Ｔｏｕｔとポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔとのマップを不図示の記憶部に記憶しており、ポスト噴射量設定部５１、ポスト噴射時期設定部５２は、このポスト噴射量マップ及びポスト噴射時期マップを用いて排気ガス温度Ｔｏｕｔに基づいたポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔを設定する。
【００６３】
次に、ＥＣＵ５は、排気温度センサ８により検出された排気ガス温度Ｔｏｕｔに基づいて、添加弁６による添加剤添加量Ｑａｄｄを設定し（Ｓ１０８）、添加時期ＩＮＪａｄｄを設定する（Ｓ１１０）。ＥＣＵ５は、例えば、図２に示すような排気ガス温度Ｔｏｕｔと添加剤添加量Ｑａｄｄとのマップを不図示の記憶部に記憶しており、添加剤添加量マップを用いて排気ガス温度Ｔｏｕｔに基づいた添加剤添加量Ｑａｄｄを設定する。ＥＣＵ５は、添加弁６による添加剤の添加時期ＩＮＪａｄｄをエンジン１００の排気行程の期間に固定的（予め設定される所定のインターバル）に設定する。
【００６４】
次に、ＥＣＵ５は、設定されたポスト噴射量Ｑｐｏｓｔ、ポスト噴射時期ＩＮＪｐｏｓｔに基づいて添加剤の添加前にインジェクタ１３５によるポスト噴射を実行し、添加剤添加量Ｑａｄｄ、添加時期ＩＮＪａｄｄに基づいて添加弁６による添加剤の添加を実行し、ＮＯｘの還元を開始し（Ｓ１１２）、次の制御周期に移行する。
【００６５】
図４は、上記のように構成されるエンジン１００の排気装置１と比較例に係る内燃機関の排気装置とのオレフィン生成割合の一例を比較する線図である。比較例の内燃機関の排気装置は、添加剤添加前にポスト噴射を実行せず、排気ガス温度Ｔｏｕｔが、例えば、３３０℃（オレフィン生成温度に応じて定まる所定温度Ｔｃａｔ以下の温度）であるときに添加剤を添加する一方、実施例のエンジン１００の排気装置１は、添加剤添加前にポスト噴射を実行し、排気ガス温度Ｔｏｕｔが、例えば、４６０℃（オレフィン生成温度に応じて定まる所定温度Ｔｃａｔより高温）であるときに添加剤を添加する。本図に示す燃料中の成分混合割合から明らかなように、実施例のエンジン１００の排気装置１は、添加剤添加前にポスト噴射を実行し排気ガス温度Ｔｏｕｔをオレフィン生成温度に応じて定まる所定温度Ｔｃａｔより高温にすることから、添加弁６により添加剤として添加される燃料が高温の排気ガスにさらされ、十分に熱分解されオレフィン成分の多い還元剤としてＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに供給され、高い酸化反応性を有するオレフィン成分の割合が高い還元剤を効率良くＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに供給することができる。この結果、この排気装置１は、この燃料中のオレフィン成分が有効な還元剤として作用することで、添加弁６による添加剤添加時におけるＮＯｘ浄化用触媒４１ｂのＮＯｘ還元性能を向上し高効率化することができるので、排気浄化性能を向上することができる。
【００６６】
以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、エンジン１００から排出される排気ガスを浄化するＮＯｘ浄化用触媒４１ｂを有する浄化装置４が設けられた排気通路３と、排気ガスの排気方向に対して浄化装置４より上流側にＮＯｘ浄化用触媒４１ｂの浄化能力を回復させるための添加剤を添加する添加弁６と、排気ガスの排気方向に対して浄化装置４より上流側の排気ガスの温度を検出する排気温度センサ８と、排気温度センサ８により検出した排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、添加弁６による添加剤の添加と対応させてこの添加剤の添加前に排気方向に対して浄化装置４より上流側に燃料をポスト噴射するインジェクタ１３５を備える。
【００６７】
したがって、排気ガスの温度が予め設定される所定温度以下である場合に、添加弁６による添加剤の添加と対応させてこの添加剤の添加前に浄化装置４より上流側にインジェクタ１３５によって燃料をポスト噴射することから、排気ガスの温度を上昇させることができ、燃料中のオレフィン成分の生成が促進され、添加剤添加時のＮＯｘ還元性能を向上することができるので、排気浄化性能を向上することができる。
【００６８】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、上述の所定温度は、ＮＯｘ浄化用触媒４１ｂの活性化温度より高温のオレフィン生成温度に応じて設定される。したがって、インジェクタ１３５は、排気ガスの温度がオレフィン生成温度に応じて設定される所定温度以下である場合に添加弁６による添加剤の添加前にポスト噴射することから、添加剤添加前に排気ガス温度をオレフィンの生成効率が良好な温度より上昇させることができ、添加剤としての燃料を確実に所定温度より高温の排気ガスにさらすことができ、よって、熱反応を促進しオレフィン成分の生成を促進することができる。
【００６９】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、インジェクタ１３５は、エンジン１００の出力を発生させるための主たる燃料の噴射であるメイン噴射とポスト噴射とにより燃料を噴射可能である。したがって、メイン噴射を行う噴射手段と、ポスト噴射を行う噴射手段とを兼用することから、排気装置１を構成する部品点数が増加することを防止することができ、排気装置１をコンパクトな構成にすることができる。
【００７０】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、排気温度センサ８により検出された排気ガスの温度に基づいて、インジェクタ１３５による燃料のポスト噴射量を設定するポスト噴射量設定部５１を備え、ポスト噴射量設定部５１は、排気ガスの温度が低温側でのポスト噴射量を高温側でのポスト噴射量より多く設定する。したがって、現在の排気ガス温度と所定温度との温度差に応じた燃料量をポスト噴射量に設定することができ、排気ガス温度が所定温度（オレフィン生成温度）より高温になるまで上昇するために必要な熱量を確保することができる。
【００７１】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、排気温度センサ８により検出された排気ガスの温度に基づいて、インジェクタ１３５による燃料のポスト噴射時期を設定するポスト噴射時期設定部５２を備え、ポスト噴射時期設定部５２は、排気ガスの温度が低温側でのポスト噴射時期を高温側でのポスト噴射時期より早い時期に設定する。したがって、ポスト噴射量が相対的に多くなる排気ガス温度の低温側にて、ポスト噴射時期をより早い時期に設定することから、インジェクタ１３５によるポスト噴射によって相対的に多くの燃料を噴射しても、筒内温度が比較的高い時期に燃料をポスト噴射することができるので、燃料の燃え残りが発生することを防止することができる。
【００７２】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、ポスト噴射時期設定部５２は、エンジン１００のピストンが上死点に位置する時期以降で添加弁６による添加剤の添加時期以前の時期にポスト噴射時期を設定する。したがって、ポスト噴射とメイン噴射とが一体になってしまうことを防止することができ、インジェクタ１３５によるポスト噴射が添加弁６による添加剤の添加と対応しなくなってしまうことを防止することができると共に、確実に添加剤添加前にポスト噴射により排気ガス温度を上昇させることができる。
【００７３】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、排気方向に対して浄化装置４の上流側にタービン１０４ｂを有するターボチャージャ１０４を備え、排気温度センサ８は、タービン１０４ｂと浄化装置４との間の排気ガスの温度を検出する。したがって、エンジン１００は、排気温度センサ８によりタービン１０４ｂと浄化装置４との間の排気ガスの温度を検出することから、排気通路３において浄化装置４より上流側で排気ガス温度が相対的に低くなる位置の排気ガス温度を検出することができる。この結果、排気温度センサ８により検出される排気ガス温度が相対的に低いタービン１０４ｂと浄化装置４との間の排気ガスの温度に基づいて排気温度センサ８より上流側、ここでは、排気ガス温度が相対的に高いタービン１０４ｂより上流側で添加剤を添加することで、より高い割合で燃料中にオレフィン成分を生成することができる。
【００７４】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、浄化装置４は、排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵し、窒素に還元するＮＯｘ浄化用触媒４１ｂを有する。したがって、添加弁６から噴射される添加剤としての燃料（軽油）が浄化装置４の上流側にて高温の排気ガス中で熱分解されて、多量の炭化水素を生成するとともに、排気ガス中の酸素濃度を低下させるので、ＮＯｘ浄化装置４１のＮＯｘ浄化用触媒４１ｂに吸収されていたＮＯｘを放出させ、Ｎ２に還元することができ、浄化装置４の浄化能力を回復することができる。このとき、ポスト噴射による排気ガス温度の上昇に同期して排気ガス中に添加剤を添加することができ、添加剤としての燃料を確実に所定温度より高温の排気ガスにさらすることができ、よって、熱反応を促進しオレフィン成分の生成が促進されるので、この強い酸化反応性を有するオレフィン成分によって、より高効率でＮＯｘを還元することができる。
【００７５】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１００の排気装置１によれば、添加弁６は、排気通路３のうちエンジン１００の複数の排気ポート２に接続される排気マニホールド３１に設けられる。したがって、添加弁６が排気マニホールド３１に設けられることから、添加弁６から排気通路３の排気マニホールド３１に添加される添加剤が浄化装置４に到達するまでに排気ガスにさらされている期間が相対的に長くなるので、この添加剤の微粒化やオレフィン成分の生成を促進することができる。また、添加弁６は、ターボチャージャ１０４のタービン１０４ｂよりも上流に配置されることから、排気通路３に添加された添加剤が、ターボチャージャ１０４のタービン１０４ｂによる攪拌作用などによって霧状にされやすくなり微粒化が促進されるので、浄化装置４に対する浄化能力回復作用をさらに向上することができる。
【００７６】
なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置１は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、温度検出手段は、タービン１０４ｂと浄化装置４との間の排気ガスの温度を検出するものとして説明したが、これに限らず、添加手段と浄化手段との間の排気ガスの温度、さらにいえば、排気方向に対して浄化手段より上流側の排気ガスの温度を検出する構成であれば、例えば、添加弁６とタービン１０４ｂとの間の排気ガスの温度を検出する構成であってもよい。
【００７７】
また、以上の説明では、添加弁６は、排気通路３のうち排気マニホールド３１に設けられるものとして説明したが、添加弁６は、排気管３２のタービン１０４ｂより下流側、浄化装置４より上流側に設けられてもよい。この場合、タービン１０４ｂなどに添加剤が付着することを防止することができ、この結果、デポジットなどを抑制することができる。また、以上の説明では、添加剤は、炭化水素（ＨＣ）成分を含むものが好ましく、例えば対象となるエンジン１００で使用する種類の燃料（軽油、ガソリン等）あるいはその他の異種の燃料等、さらには灯油等とすることができる。
【００７８】
また、以上の説明では、ターボチャージャ１０４およびＥＧＲ装置１０６を備えるものとして説明したが、いずれか一方または両方を備えない構成であっても本発明を適用できる。
【００７９】
また、以上の説明では、ポスト噴射を実行する噴射手段は、メイン噴射を実行するインジェクタ１３５により兼用されるものとして説明したが、これに限らず、ポスト噴射を実行する噴射手段とメイン噴射を実行する噴射手段とをそれぞれ別体に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、排気浄化性能を向上するものであり、触媒より上流に添加剤を添加する種々の内燃機関の排気装置に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置が適用されたエンジンを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置における排気ガス温度と添加剤添加量、ポスト噴射量及びポスト噴射時期との関係を示す線図である。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置のオレフィン生成制御を説明するフロー図である。
【図４】本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置と比較例に係る内燃機関の排気装置とのオレフィン生成割合を比較する線図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    排気装置
２    排気ポート
３    排気通路
４    浄化装置（浄化手段）
５    ＥＣＵ
６    添加弁（添加手段）
７    添加剤供給路
８    排気温度センサ（温度検出手段）
３１    排気マニホールド
３２    排気管
４１    ＮＯｘ浄化装置
４１ｂ    ＮＯｘ浄化用触媒（窒素酸化物吸蔵還元型触媒）
４２    ＰＭ捕集装置
４２ｂ    ＰＭフィルタ
５１    ポスト噴射量設定部（ポスト噴射量設定手段）
５２    ポスト噴射時期設定部（ポスト噴射時期設定手段）
１００    エンジン（内燃機関）
１０４    ターボチャージャ（過給手段）
１０４ｂ    タービン
１３５    インジェクタ（噴射手段）
【図１】
2009133205.tif 000003
【図２】
2009133205.tif 000004
【図３】
2009133205.tif 000005
【図４】
2009133205.tif 000006