(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内における燃料の主噴射の後に副次的噴射を行うことにより未燃焼燃料を排気通路に供給するとともに、この未燃焼燃料によって窒素酸化物を還元する触媒を、排気通路内に配置した排気浄化装置において、
前回の副次的噴射から今回の副次的噴射までの間隔を計測する副噴射時期計測手段と、
前記計測に応じて副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は副次的噴射を行う間隔を長くした際に、遅角量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
遅角量の変化に応じて、触媒への燃料供給量が変化することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の燃焼室内で行われる燃料の主噴射の後に副次的噴射を行うことで未燃焼燃料を排気通路に設けた、触媒に供給して窒素酸化物を還元する排気浄化方法において、
前回行った副次的噴射から今回行った副次的噴射までの期間を計測し、その計測結果に応じて副次的噴射を行う際の遅角量を変えることを特徴とする内燃機関の排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気浄化装置の技術に関し、特に燃料添加の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、内燃機関より排出される排気を大気中に放出する前に、排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒ガス成分を浄化または除去することにより排気ミッションを向上させることが要求されている。
【０００３】
特に、軽油を燃料とする圧縮着火式のディーゼル機関では、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等に加え、排気中に含まれる煤や，ＳＯＦ（Solbule Organic Fraction）等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）と呼ばれる微粒子を浄化若しくは除去することが重要である。
【０００４】
このため、ディーゼル機関では、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化若しくは除去する除去装置と共に、微粒子状物質を浄化若しくは除去する装置であるパティキュレートフィルタを排気通路に配置している。
【０００５】
このうち、ＣＯ、ＨＣ、及びＮＯｘについては、例えば酸素の存在下でＮＯｘを吸収する能力を有するＮＯｘ吸収剤と、ＨＣ、ＣＯを酸化させる能力を有する貴金属触媒とを併せて担持したものにより、酸化、還元反応を行うことで浄化若しくは除去することが可能である。
【０００６】
前記のＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮＯｘが放出された時、排気中にＨＣやＣＯ等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促進することで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分とする酸化還元反応が両者間で発生する。すなわち、ＨＣやＣＯはＨＯやＣＯ2に酸化され、ＮＯｘはＮ2に還元される。
【０００７】
ところで、ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ吸収剤）は排気中の酸素濃度が高い状態にある時でも所定の限界量のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。そこで、このようなＮＯｘ触媒を排気通路に備えた内燃機関では、同ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気通路のＮＯｘ触媒上流に燃料等の還元剤を供給することで、ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出及び還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返し行っている。
【０００８】
ＮＯｘ触媒は、このようなＮＯｘの浄化を行う過程で、副次的に活性酸素を生成する特性を有する。この活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性（活性）を有するため、パティキュレートフィルタに捕捉された微粒子状物質のうち、ＮＯｘ触媒の表面や近傍に堆積した微粒子は、この活性酸素と速やかに反応し、浄化されることとなる。
【０００９】
よって、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ、及び微粒子状物質を連続して浄化するに際して、ＮＯｘのＮＯｘ触媒による吸蔵還元作用が重要な問題となる。特に還元作用においてはＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低下し、かつＨＣ、ＣＯ等の還元成分が存在する必要がある。
【００１０】
よって、還元剤である燃料を排気浄化装置に添加する方法として、内燃機関の動力に転化される主噴射燃料を行った後に、燃料の一部を主燃料による燃焼の終了前後に再度行う燃料噴射である副次的噴射を行う方法がある。
【００１１】
副次的噴射を行うことにより、内燃機関の燃焼室内にて燃焼することなく排気される未燃焼燃料が発生し、この燃料を還元剤として排気浄化装置においての触媒の還元作用、及び昇温作用が行われる。
【００１２】
副次的噴射は、燃料の一部を、内燃機関の仕事に転化される主燃料の噴射後に、仕事に転化しない燃料として燃料噴射を行うため、一般に発進時や、急加速時など、内燃機関に多大な仕事量（燃料量）が要求された場合よりも、定速走行時や減速走行時等、内燃機関に要求される仕事が少ない場合に副次的噴射が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
副次的噴射を行う際には、クランク角を上死点よりなるべく遅らせた時点で副次的噴射を行った方が、主噴射燃料による燃焼の影響を受けることなく、排気ガス中に多量の未燃焼燃料を添加することが可能であるが、遅らせて噴射すること、つまりはピストンが下降している状態で噴射することとなるために、結果として燃焼室の表面積が大きくなり、燃焼室内部に燃料が付着する面積が大きくなる。
【００１４】
燃焼室内部はピストンとの焼き付き防止のため、潤滑油によってピストンの往復運動毎に被膜されるように構成されているが、副次的噴射を行うことにより、この潤滑油による被膜に燃料が付着して循環する潤滑系統内部に取り込まれる。
【００１５】
つまりは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように上死角より遅らせて噴射を行えば、その分ピストンが下がっているため、燃焼室内の表面積が増加し、その燃焼室内部に付着する噴射燃料量も増加するだけでなく、ピストンが下死点まで下がり、その後また上昇する行程（排気行程）までの時間が短くなるため、付着した噴射燃料が蒸発する時間も短くなる。結果として多量の燃料が潤滑油に取り込まれる結果となり、この燃料が潤滑油に取り込まれる工程が繰り返し行われることによって潤滑油が燃料により希釈され、潤滑油としての機能が低下する。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、副次的噴射を行う際に発生する未燃焼燃料が内燃機関の潤滑油を過度に希釈しないようにすることを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、内燃機関の燃焼室内における燃料の主噴射の後に副次的噴射を行うことにより未燃焼燃料を排気通路に供給するとともに、この未燃焼燃料によって窒素酸化物を還元する触媒を、排気通路内に配置した排気浄化装置において、前回の副次的噴射から今回の副次的噴射までの間隔を計測する副噴射時期計測手段と、前記計測結果に応じて副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段とを備えることとした。
【００１８】
前記の一連の手段は、潤滑油をそれ以上希釈しない状態、すなわち副次的噴射が行われない状態で、所定の時間を経過すると、燃料の揮発性により、潤滑油中の燃料が蒸発して希釈されていない状態の潤滑油に回復する。よって、回復した後においては燃料が潤滑油を希釈してもある程度許容される状態まで副次的噴射の遅角量を大きくし、潤滑油の希釈が進んで許容以上の希釈燃料が混入している状態では副次的噴射の遅角量を小さくし、潤滑油の燃料による希釈を抑制する方法を実現するものである。
要は、前回行った副次的噴射から今回行った副次的噴射までの期間を計測し、その計測結果に応じて副次的噴射を行う際の遅角量を変えることにより、触媒に未燃焼燃料を添加する目的で行う副次的噴射の燃料によって希釈された潤滑油が、再び副次的噴射を行っても必要以上に希釈が進まないようにする方法を提供するのである。
【００１９】
また、副次的噴射の遅角量の変化に応じて、触媒への燃料供給量を変化させることが可能となる。
【００２０】
副次的噴射は、燃焼室内における主噴射燃料の燃焼終了時前後に跨って噴射されるが、副次的噴射の遅角量を変化させることにより、主噴射燃料の燃焼終了前に噴射される副次的噴射燃料の割合が増減して、副次的噴射燃料のうちの燃焼する燃料量に変化が生じ、これに比例して未燃焼燃料量が変化して、触媒に添加される燃料量が変化する。
【００２１】
また、副次的噴射を行う間隔を長くした際には、遅角量を大きくすることにより、より多くの未燃焼燃料を触媒に添加することを可能とする。
つまりは、副次的噴射を行う間隔を長くすればそれに比例して潤滑油中に溶解していた燃料の蒸発量が多くなるため、触媒に多くの未燃焼燃料を添加するために副次的噴射の遅角量を大きくしても、その際に生じる潤滑油の燃料による希釈は許容範囲内に収まる、ということである。
【００２２】
よって、前回の副次的噴射から今回の副次的噴射までの間隔をタイマ等で計測し、その間隔が所定の時間以上であれば今回の副次的噴射の遅角量を大きくして未燃焼燃料供給量を増やしつつ潤滑油の燃料による希釈も認め、所定の時間以内であれば、燃料による潤滑油の希釈が起こらないように遅角量を制御して副次的噴射を行う。
【００２３】
同発明を行うことにより、潤滑油が燃料によって過度に希釈されることなく、副次的噴射を行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置を、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。
【００２５】
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０，燃焼室２０，吸気系３０及び排気系４０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。
【００２６】
燃料供給系１０はサプライポンプ１１，蓄圧室（コモンレール）１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１４、燃料添加ノズル１６、機関燃料通路Ｐ１等を備えて構成される。
【００２７】
サプライポンプは燃料タンク（図外）からくみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２に供給する。、コモンレール１２はサプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定の圧力に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を核燃料噴射弁１３に分配する。燃料噴射弁１３はその内部に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃焼室２０内に燃料を供給噴射する。
【００２８】
吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給される吸気空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【００２９】
また、このエンジン１には、周知の過給器（ターボチャージャ）５０が備えられている。ターボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された二つのタービンホイール５２，５３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）５３は吸気系３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール８排気側タービンホイール）５２は排気系４０内の排気に晒される。このような機械を有するターボチャージャ５０は、排気側タービンホイール５３が受ける排気流（配気圧）を利用して吸気側タービンホイール５２を回転させ、吸気圧を高める効果（過給効果）を有する。
【００３０】
吸気系３０において、ターボチャージャ５０に設けられたインタークーラ３１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３１よりも更に下流に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することが出来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。
【００３１】
また、エンジン１には、燃焼室２０の上流（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパスする排気環流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０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節することが可能なＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（環流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。
【００３２】
また、排気系４０において、燃焼室より接続する排気集合管４０ａ、排気側タービンホイール５２が設けられた部位より下流側には、排気の流路に沿って排気通路４０ｂ、ＮＯｘ触媒ケーシング４２、４０ｃが順次連結されている。ＮＯｘ触媒ケーシング４２には、排気中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒及び、排気中に含まれる煤等の微粒子をＮＯｘ等の有害成分と併せて浄化するパティキュレートフィルタが収容されている。
【００３３】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００３４】
すなわち、レール圧センサ７０は、コモンレール１２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。エアフローメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２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７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２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。排気温度センサ７４は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４２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。ＮＯｘセンサ７５は、同じく排気系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中のＮＯｘ濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。
【００３５】
また、アクセル開度センサ７６はエンジン１のアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダルの踏み込み量ＡＣＣに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７７は、エンジン１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７０〜７７は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００３６】
図３に示すように、ＥＣＵ８０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及び運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップＲＡＭ８４、副次的噴射時期計測手段としてのタイマカウンタ８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６と、外部出力回路８７とが、双方向性バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００３７】
ＥＣＵ８０は、前記各種センサの検出信号を外部入力回路を解して入力し、これら信号に基づいてエンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う他、還元剤（還元剤として機能する燃料）添加に係る燃料噴射の供給量の決定や添加時期等に関する還元剤（燃料）添加制御等、エンジン１の運転状態に関係する各種制御を行う。
【００３８】
尚、燃料噴射弁１３を通じて各期等に燃料を供給する燃料供給系１０、排気系４０に備えられたＮＯｘ触媒やパティキュレートフィルタ、及びこれら燃料供給係１０やＮＯｘ触媒及びパティキュレートフィルタの機能を制限するＥＣＵ８０等は、併せて本実施の形態に係るエンジン１の排気浄化装置を構成する。  とりわけ、ＥＣＵ８０のＣＰＵ８１上にて作動するプログラムによって副次的噴射の遅角量を制御する遅角量制御手段が実現する。
前記燃料添加制御等は、当該制御に関する指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この排気浄化装置を構成する各種部材の作動を通じて実施される。
【００３９】
次に、以上説明したエンジン１の構成要素のうち、排気系４０に設けられた触媒ケーシング４２について、その構成及び機能を詳しく説明する。
【００４０】
図４は、図１に示した触媒ケーシング４２を、その内部構造の一部と共に拡大して示す断面図である。触媒ケーシング４２は、その内部に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒４２ｂを担持したパティキュレートフィルタ４２ａを収容する。
【００４１】
ＮＯｘ触媒４２ｂは、例えばアルミナ（ＡＬ2Ｏ3）を主材料とした担体とし、この担体の表面にＮＯｘ吸収剤として機能する、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金属、あるいはイットリウム（Ｙ）のような希土類と、酸化触媒（貴金属触媒）として機能する、例えば白金（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。
【００４２】
パティキュレートフィルタ４２ａは、例えばコージライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気ガス流入通路に流入した排気ガスは、端部が閉鎖されているために矢印で示されるように周囲の多孔質材料からなる隔壁を通りって隣接する排気ガス流入通路に流出する。
【００４３】
尚、本実施の形態では、パティキュレートフィルタ４２ａの隔壁の表面上、及び隔壁の細孔の内壁面に、前記のアルミナ等からなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金属触媒とＮＯｘ吸収剤からなるＮＯｘ触媒４２ｂが担持されている。
【００４４】
ＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度が高い状態ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低い状態ではＮＯｘを放出する特性を有する。また、排気中にＮＯｘが放出された時、排気中にＨＣやＣＯ等が存在していれば、貴金属触媒がこれらＨＣやＣＯの酸化反応を促すことで、ＮＯｘを酸化成分、ＨＣやＣＯを還元成分とする酸化還元反応が両者間で起こる。すなわち、ＨＣやＣＯはＣＯ2やＨ2Ｏに酸化され、ＮＯｘはＮ2に還元される。
【００４５】
また、ＮＯｘ触媒を構成している貴金属触媒はＨＣの酸化を促して、ＨＣの酸化反応熱により床温を昇温する。
【００４６】
また、ＮＯｘ吸収剤は排気中の酸素濃度が高い状態である時にでも所定の限界量のＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収しなくなる。エンジン１では、触媒ケーシング４２内に収容されたＮＯｘ触媒４２ｂのＮＯｘ吸収量が限界量に達する前に、排気通路の触媒ケーシング４２上流に還元剤（本実施の形態では副次的噴射による未燃焼燃料）を添加供給することで、ＮＯｘ触媒４２ｂを活性化して吸収されたＮＯｘを放出及び還元浄化し、ＮＯｘ触媒４２ｂのＮＯｘ吸収能力を回復させるといった制御を所定のインターバルで繰り返す。
【００４７】
前記のパティキュレートフィルタ４２ａにおいては、その表面に担持するＮＯｘ触媒４２ｂが、ＮＯｘを吸収、放出及び浄化を繰り返し行うことは上述した通りであるが、その一方、ＮＯｘ触媒４２ｂはこのようなＮＯｘの浄化を行う過程で、昇温して副次的に活性酸素を生成する特性を有する。パティキュレートフィルタ４２ａを排気が通過する際にその排気中に含まれる煤等の微粒子成分は多孔質材料により、捕捉される。ここで、ＮＯｘ触媒４２ｂの生成する活性酸素は、酸化剤として極めて高い反応性（活性）を有するため、補作された微粒子成分は、燃料添加によって昇温した状態でこの活性酸素と輝炎を発することなく速やかに反応し、浄化されることとなる。
【００４８】
次に、本実施の形態に係る燃料供給制御の基本原理や制御手順等について詳述する。
【００４９】
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、殆どの運転領域で高濃度状態にある。
【００５０】
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、ＮＯｘ触媒４２ｂ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若しくは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にある限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該ＮＯｘ触媒４２ｂのＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同ＮＯｘ触媒４２ｂが限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘは同ＮＯｘ触媒４２ｂに吸収されず触媒ケーシング４２を素通りすることとなる。
【００５１】
ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収作用を復帰させるため、還元剤をＮＯｘ吸収材に添加する必要があるが、エンジンの構成上、通常の燃料噴射を行った場合に、酸素濃度が低い、すなわち還元剤である燃料を多量に含んだ排気ガスは排出され難い。
【００５２】
よって、通常の燃料噴射（主噴射）の後、燃焼工程の後半、若しくは燃焼工程後に再び燃料を噴射（副次的噴射）して排気中に未燃焼燃料成分を添加する方法により排気中の還元剤成分を増量させ、この還元成分により、ＮＯｘ吸収作用を復帰させる。
【００５３】
エンジン１のＥＣＵ８０は、ＮＯｘセンサ７５の出力信号に基づいてＮＯｘ触媒４２ｂ下流における排気中のＮＯｘ濃度を連続的に観測する。ＮＯｘ触媒４２ｂによるＮＯｘの吸収能力（吸収効率）は、当該ＮＯｘ触媒４２ｂに吸蔵されているＮＯｘ量が多くなるほど、言い換えれば、ＮＯｘ触媒４２ｂに吸蔵されているＮＯｘ量が当該ＮＯｘ触媒４２ｂの吸蔵し得るＮＯｘの最大量（飽和量）に近づくほど低くなる。すなわち、ＮＯｘ触媒４２ｂ内におけるＮＯｘの吸蔵量が増大すれば、当該触媒ケーシング４２を素通りして下流に放出されるＮＯｘ濃度も上昇するようになる。こうした両者の推移様態には、十分な相関性があるため、ＮＯｘ濃度の推移様態に基づいてＮＯｘ触媒４２ｂ内におけるＮＯｘの吸蔵量を把握することが出来る。
【００５４】
そこで、ＥＣＵ８０は、触媒ケーシング４２下流におけるＮＯｘ濃度が所定濃度を上回ったところで、ＮＯｘ触媒４２ｂ内のＮＯｘ吸蔵量が所定量を上回ったものと判断して、燃焼室２０における燃料噴射を、主噴射と副次的噴射とにわけ、排気中に未燃焼燃料を含ませることにより、排気系４０の触媒ケーシング４２上流に所定量の燃料を添加して、触媒ケーシング４２内に流入する排気中の還元成分量を一時的に増量し、空燃比を低下させる。
【００５５】
前記の副次的噴射を行うことにより、ＮＯｘ触媒４２ｂは還元されるが、副次的噴射を行った際に、潤滑油で被膜された燃焼室内壁面２１に燃料が付着し、そのまま潤滑油に取り込まれて潤滑油を希釈する問題がある。
【００５６】
副次的噴射を行う時期が上死角よりあまり遅れていない位置で行われるのであれば、潤滑油の希釈はあまり発生しないが、上死角より遅れた位置で副次的噴射を行った際には、顕著に見受けられる。
【００５７】
しかし、燃料により希釈された潤滑油は、その燃料の揮発性から所定の時間を経過した後には潤滑油中の燃料が揮発し、再び潤滑油としての性能を有するようになる。よってＥＣＵ８０にて前回の副次的噴射を行った日時を、ＲＡＭ８３及びバックアップＲＡＭ８４に記憶し、計測手段としてのタイマカウンタ８５によって今回副次的噴射を行った日時までを測定し、これをＣＰＵ８１に伝える。ＣＰＵ８１上の遅角量制御手段では、測定結果とＲＯＭ８２に記憶してある潤滑油中に希釈した燃料が蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）と比較して、その比較結果により、副次的噴射を行う遅角量を制御する。蒸発するまでに必要な時間より長い間隔で今回の副次的噴射が行われていれば図５のｂ位置のように遅角量を大きくして燃料添加量を増やし、短い間隔で今回の副次的噴射が行われる場合は図５のａ位置のように遅角量を小さくして燃料添加量を少なくする。
【００５８】
ＲＯＭ８２に記憶させている潤滑油中に希釈した燃料が蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）は、実用上問題となる上限値まで燃料により希釈された潤滑油から、完全に燃料が蒸発するまでの時間を実験的に求めた時間であり、エンジン形状、潤滑油量の違いにより、さまざまな値を取り、一般には４〜８時間程度の値を取るが、この値に限る物ではない。また、蒸発率９０は前記上限値の燃料希釈量（ｐｍａｘ）を前記の実験的に求めた時間により除したもの（ｐｍａｘ／Δｔstd）である。
【００５９】
蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）より短い期間で今回の副次的噴射が行われる場合は、副次的噴射の時期を図５のａの遅角量に設定し、潤滑油の燃料による希釈が起こらないような時期に設定する。この時の経過時間と潤滑油中に溶解した燃料量の関係は図６（ａ）に示すようになる。
【００６０】
これに対して蒸発するまでに必要な時間（Δｔstd）より長い期間で今回の副次的噴射が行われる場合は、副次的噴射の時期を図５のｂの遅角量に設定し、この時の経過時間と潤滑油中に溶解した燃料量の関係は図６（ｂ）に示すようになる。
【００６１】
以下、本実施の形態に係るエンジン１のＥＣＵ８０が実施する「燃料添加制御」に関し、その具体的な処理手順についてフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
図７には、副次的噴射を行うに当たり、その添加量や添加時期を制御するために実施される「副次的燃料添加制御ルーチン」の処理内容を示す。このルーチン処理はＥＣＵ８０を通じてエンジン１の始動と同時にその実行が開始され、所定時間毎に繰り返される。
【００６３】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ８０はステップＳ１０１において、燃料添加の実施に係る、燃料噴射弁１３の電磁弁の制御にとって必要な運転状況を把握する。例えばＥＣＵ８０はクランク角センサ７７の出力信号に基づいてエンジン１の機関回転数ＮＥを、またＮＯｘセンサ７５の出力信号に基づいて排気中のＮＯｘ濃度を各々演算する。またアクセルの踏み込み量ＡＣＣや排気温度ＴＥＸ等を把握する。
【００６４】
次にＳ１０２で、ＮＯｘセンサで検出した排気中のＮＯｘ濃度から、この濃度が所定値以上なら、次のステップに進み、所定値以下なら燃料添加する必要はないので、本ルーチンを抜けて触媒への燃料添加を行わずに終了する。
【００６５】
次にＳ１０３で、副次的噴射が行えるかどうかを判断する。副次的噴射を行う際にはエンジン１の仕事量が減少するため、上り坂や、吸加速時、発進時等、エンジン１に高負荷が掛かる状態であるなら副次的噴射が行えないため、本ルーチンを抜けて触媒の燃料添加を行わずに終了する。低負荷状態であるなら次のステップに進む。
【００６６】
Ｓ１０４では、副次的噴射を行う時期を設定する。タイマカウンタ８５により、前回の副次的噴射を行った日時から、今回の副次的噴射を行う日時までを計測し、ある一定値：Δｔstdより大きい場合はＳ１０５のステップに進み、小さい場合はＳ１０６のステップに進む。
【００６７】
Ｓ１０５，Ｓ１０６では、それぞれ噴射時期ｂ、ａの時期に副次的噴射を行う。噴射時期ｂでは遅角量を大きくして噴射時期の遅れを大きくすることで、潤滑油への燃料の希釈は多くなるが、触媒への未燃焼燃料添加量を多くする。噴射時期ａでは、遅角量を小さくして、噴射時期の遅れを小さくすることで、潤滑油への燃料の希釈が殆どない状態にするか、若しくは潤滑油への希釈はあるが、少量であり、触媒への未燃焼燃料添加量は噴射時期ｂに比べて少なくなる。以上のステップを終了して、本ルーチンは終了する。
【００６８】
以上、実施の形態を行うことにより、潤滑油が燃料によって過度に希釈されることなく、副次的噴射を行うことが可能となる。
【００６９】
尚、本実施の形態ではＮＯｘセンサ７５の検出信号において燃料添加の判断要因としたが、これに替え、他の運転状況に関するパラメータに基づいてＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ量を推定すると共に、この推定量を元にして副次的噴射により燃料添加を行ってもよい。
【００７０】
また、当該実施の形態ではディーゼルエンジンの排気浄化装置において適用したが、希薄燃焼を行うガソリンエンジンにも好適に本発明を実施することが可能である。また、内燃機関の気筒数、気筒の配列方法については異なる場合についても本発明を適応することが可能である。
【発明の効果】
【００７１】
以上の発明により、排気浄化装置に有する触媒を活性化させ、昇温する還元剤である未燃焼燃料を添加する際に、潤滑油を希釈する燃料量を、それ以上増加させることなく副次的噴射を行い、かつ副次的噴射の噴射時期を遅らせて、還元剤として添加される未燃焼燃料を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態に係るディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図
【図２】（ａ）（ｂ）同実施の形態に係る、内燃機関の断面概念図。
【図３】同実施の形態に係る、ＥＣＵ周りの構成概念図。
【図４】同実施の形態に係る、触媒ケーシングの断面概念図。
【図５】同実施の形態に係る、副次的噴射の遅角量と潤滑油希釈量、触媒添加量との関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）（ｂ）同実施の形態に係る、副次的噴射時期と潤滑油希釈量との関係を示すグラフ。
【図７】同実施の形態に係る副次的噴射制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  エンジン（内燃機関）
１０  燃料供給系
１１  サプライポンプ
１２  コモンレール（蓄圧室）
１３  燃料噴射弁
１４  制御弁
１７  燃料添加ノズル
２０  燃焼室
２１  燃焼室内面
３０  吸気系
３１  インタークーラ
３２  スロットル弁
４０  排気系
４０ａ  排気集合管
４０ｂ、ｃ  排気通路
４２  触媒ケーシング
４２ａ  パティキュレートフィルタ
４２ｂ  吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
４２ｃ  栓詰め
４３  噴射燃料溜まり
５０  ターボチャージャ
５１  シャフト
５２  排気側タービンホイール
５３  吸気側タービンホイール
６０  ＥＧＲ通路
６１  ＥＧＲ弁
６２  ＥＧＲクーラ
７０  レール圧センサ
７１  燃焼センサ
７２  エアフローメータ
７３  空燃比（Ａ／Ｆ）センサ
７４  排気温センサ
７５  ＮＯｘセンサ
７６  アクセル開度センサ
７７  クランク角センサ
７８  触媒流入排気温センサ
８０  電子制御装置（ＥＣＵ）
８１  中央演算処理装置（ＣＰＵ）
８２  読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８３  ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８４  バックアップＲＡＭ
８５  タイマカウンタ
８６  外部入力回路
８７  外部出力回路
８８  双方向バス
９０  蒸発率
Ｐ１  機関燃料通路
【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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