(57)【要約】【課題】微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭを十分に除去すること。【解決手段】内燃機関１から排出される排ガス中の微粒子物質を捕集する微粒子捕集フィルタ６と、内燃機関１の運転時間に関連する値に基づいて微粒子捕集フィルタ６に堆積した微粒子物質を除去する再生処理の開始を判断し、かつ、再生処理を実行している時間に基づいて再生処理の終了を判断する制御部１０と、を備える、排気浄化装置１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガス中の微粒子物質を捕集する微粒子捕集フィルタと、
前記内燃機関の運転時間に関連する値に基づいて前記微粒子捕集フィルタに堆積した前記微粒子物質を除去する再生処理の開始を判断し、かつ、前記再生処理を実行している時間に基づいて前記再生処理の終了を判断する制御部と、を備える、
排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記微粒子捕集フィルタに堆積した前記微粒子物質の堆積量が予め定められた所定堆積量を下回り、かつ、前記再生処理の実行中に前記微粒子捕集フィルタ内の前記排ガスの温度が予め定められた所定の温度以上である時間が予め定められた所定時間に達した場合に、前記再生処理を終了させる、
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御部は、さらに、前記堆積量に基づいて前記再生処理の開始を判断し、前記堆積量に基づいて前記再生処理の開始を判断した場合には、前記堆積量に基づいて前記再生処理の終了を判断する、
請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記内燃機関の燃料噴射量、ＥＧＲ率、および前記微粒子捕集フィルタの温度に基づいて前記堆積量を推定する、
請求項２または３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記内燃機関は車両に搭載されるものであり、
前記内燃機関の運転時間に関連する値は前記車両の走行距離である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
内燃機関から排出される排ガス中の微粒子物質を捕集する微粒子捕集フィルタを備えた装置における排気浄化方法であって、
前記内燃機関の運転時間に関連する値に基づいて前記微粒子捕集フィルタに堆積した前記微粒子物質を除去する再生処理の開始を判断し、かつ、前記再生処理を実行している時間に基づいて前記再生処理の終了を判断する、
排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気浄化装置および排気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排気浄化装置として、微粒子捕集フィルタを備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。微粒子捕集フィルタは、排ガス中の粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ）を捕集する。捕集されたＰＭは、微粒子捕集フィルタに堆積する。
【０００３】
排気浄化装置は、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭを除去する再生処理を行う。この再生処理は、例えば、燃料を内燃機関の気筒内または排気管内に噴射し、微粒子捕集フィルタの前段に設けられた酸化触媒で酸化することで行われる。燃料が酸化されることで排ガスの温度が上昇し、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭが燃焼する。
【０００４】
特許文献１には、エンジンの状態に基づいて、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭの堆積量を推定し、ＰＭの堆積量が再生開始閾値を超えた場合に、再生処理を開始することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のものは、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭの堆積量が再生開始閾値を超えた場合に再生処理を開始し、微粒子捕集フィルタにおけるＰＭの堆積量が再生終了閾値を下回った場合に再生処理を終了している。しかしながら、この方法では、ＰＭを十分に除去できない場合があった。
【０００７】
本開示の目的は、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭを十分に除去できる排気浄化装置および排気浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関から排出される排ガス中の微粒子物質を捕集する微粒子捕集フィルタと、前記内燃機関の運転時間に関連する値に基づいて前記微粒子捕集フィルタに堆積した前記微粒子物質を除去する再生処理の開始を判断し、かつ、前記再生処理を実行している時間に基づいて前記再生処理の終了を判断する制御部と、を備える、排気浄化装置である。
【０００９】
また、本開示の一態様に係る排気浄化方法は、内燃機関から排出される排ガス中の微粒子物質を捕集する微粒子捕集フィルタを備えた装置における排気浄化方法であって、前記内燃機関の運転時間に関連する値に基づいて前記微粒子捕集フィルタに堆積した前記微粒子物質を除去する再生処理の開始を判断し、かつ、前記再生処理を実行している時間に基づいて前記再生処理の終了を判断する、排気浄化方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る排気浄化装置および排気浄化方法によれば、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭを十分に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る排気浄化装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、微粒子捕集フィルタにおけるＰＭの堆積量の推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１３】
まず、図１を参照して、排気浄化装置１００の構成について説明する。図１は、排気浄化装置１００を模式的に示す図である。排気浄化装置１００は、内燃機関１の後段に配置される。内燃機関１および排気浄化装置１００は、例えば車両に搭載される。
【００１４】
内燃機関１は、例えばディーゼルエンジンである。内燃機関１には、内燃機関１から排出された排ガスが流れる排気管４が接続されている。内燃機関１から排出された排ガスは、図１の左側から右側へ流れる。
【００１５】
排気浄化装置１００は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）５、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）６、差圧センサ７、温度センサ８、およびＥＣＵ（Electric Control Unit）１０を有する。ＤＯＣ５およびＤＰＦ６は、排気管４に設けられている。ＤＰＦ６は、ＤＯＣ５の後段に配置される。
【００１６】
なお、ＤＰＦ６は、「微粒子捕集フィルタ」の一例である。また、差圧センサ７は、「差圧検出部」の一例である。また、ＥＣＵ１０は、「制御部」の一例である。また、ＰＭは、「微粒子物質」の一例である。
【００１７】
ＤＯＣ５は、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を酸化させる。
【００１８】
ＤＰＦ６は、排ガスに含まれるＰＭを捕集する。捕集されたＰＭは、ＤＰＦ６に堆積する。ＤＰＦ６に堆積したＰＭは、再生処理により除去される。この再生処理は、例えば、燃料を内燃機関１の気筒内または排気管４内に噴射し、ＤＰＦ６の前段に設けられたＤＯＣ５で酸化することで行われる。燃料が酸化されることで排ガスの温度が上昇し、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが燃焼する。ＤＰＦ６は、例えば、微孔径を有する多孔質セラミック等により形成される。
【００１９】
差圧センサ７は、ＤＰＦ６の上流側の圧力とＤＰＦ６の下流側の圧力との差圧を検出する。差圧センサ７は、検出した差圧（以下、「検出差圧」という）を示す信号をＥＣＵ１０へ出力する。
【００２０】
温度センサ８は、ＤＰＦ６における排ガスの温度を検出する。温度センサ８は、検出した温度（以下、「検出温度」という）を示す信号をＥＣＵ１０へ出力する。
【００２１】
ＥＣＵ１０は、ＤＰＦ６の再生処理を制御する。ＥＣＵ１０は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。以下において説明するＥＣＵ１０の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行することにより実現される。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、上述の差圧センサ７で検出された検出差圧を示す信号、温度センサ８で検出された検出温度を示す信号、および、走行距離計９（図１参照）で検出された車両の走行距離を示す信号が随時入力される。なお、走行距離は、「内燃機関の運転時間に関連する値」の一例である。また、ＥＣＵ１０には、ＤＰＦ６の温度等の各種情報が随時入力される。また、ＥＣＵ１０は、エンジン１の燃料噴射量、ＥＧＲ率等を随時算出する。
【００２３】
次に、図２を参照して、ＥＣＵ１０の動作について説明する。図２は、ＥＣＵ１０の動作の一例を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、内燃機関１の動作中に、所定の周期で繰り返し実行される。
【００２４】
ステップＳ１で、ＥＣＵ１０は、ＰＭ堆積量に基づいて、再生処理を開始するか否かを判定する。ステップＳ１では、例えば、ＰＭ堆積量が、予め定められた所定の第１閾値を超えた場合に、再生処理を開始すると判断される。なお、ＰＭ堆積量は、エンジン１の燃料噴射量、ＥＧＲ率、ＤＰＦ６の温度等に基づいて公知の方法で推定することができる。
【００２５】
ステップＳ１において、再生処理を開始すると判断された場合、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１以降の処理については後述する。
【００２６】
一方、ステップＳ１において、再生処理を開始しないと判断された場合、処理はステップＳ２に進む。
【００２７】
ステップＳ２で、ＥＣＵ１０は、走行距離に基づいて、再生処理を開始するか否かを判定する。ステップＳ２では、例えば、前回走行距離に基づいて再生処理が行われたときからの走行距離が、予め定められた所定の第２閾値に達した場合に、再生処理を開始すると判断される。
【００２８】
ステップＳ２において、再生処理を開始すると判断された場合、処理はステップＳ２１に進む。ステップＳ２１以降の処理については後述する。
【００２９】
一方、ステップＳ２において、再生処理を開始しないと判断された場合、処理は終了する。
【００３０】
次に、ステップＳ１１以降の処理について説明する。ステップＳ１１で、ＥＣＵ１０は、再生処理を実行する。具体的には、燃料を内燃機関１の気筒内または排気管４内に噴射する。これにより、燃料が酸化触媒で酸化され、排ガスの温度が上昇し、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが燃焼する。
【００３１】
ステップＳ１１に続くステップＳ１２で、ＥＣＵ１０は、ＰＭ堆積量に基づいて、再生処理を終了するか否かを判定する。ステップＳ１２では、例えば、ＰＭ堆積量が予め定められた所定の第３閾値を下回った場合に、再生処理を終了すると判断される。なお、ＰＭ堆積量は、その他のパラメータに基づいて公知の方法で推定するのが好適である。
【００３２】
ステップＳ１２において、再生処理を終了しないと判断された場合、処理はステップＳ１１に戻る。
【００３３】
一方、ステップＳ１２において、再生処理を終了すると判断された場合、処理は上述のステップＳ２に進む。
【００３４】
次に、ステップＳ２１以降の処理について説明する。ステップＳ２１で、ＥＣＵ１０は、再生処理を実行する。具体的には、燃料を内燃機関１の気筒内または排気管４内に噴射する。これにより、燃料が酸化触媒で酸化され、排ガスの温度が上昇し、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが燃焼する。
【００３５】
ステップＳ２１に続くステップＳ２２で、ＥＣＵ１０は、ＰＭ堆積量が予め定められた所定の第４閾値（「所定堆積量」の一例）を下回ったか否かを判定する。このような第４閾値としては、上述の第３閾値を用いてもよい。
【００３６】
ステップＳ２２において、ＰＭ堆積量が第４閾値を下回っていない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、処理はステップＳ２１に戻る。
【００３７】
一方、ステップＳ２２において、ＰＭ堆積量が第４閾値を下回った場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２３に進む。
【００３８】
ステップＳ２３で、ＥＣＵ１０は、今回の再生処理において、ＤＰＦ６内の排ガスの温度が予め定められた所定の温度以上である時間（以下、「経過時間」という）が予め定められた第５閾値（「所定時間」の一例）に達したか否かを判定する。このような第５閾値としては、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが完全に燃焼し尽くすのに十分な値が設定される。第５閾値は、概ね数分とすることができる。
【００３９】
ステップＳ２３において、経過時間が第５閾値に達していない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、処理はステップＳ２１に戻る。
【００４０】
一方、ステップＳ２３において、経過時間が第５閾値に達した場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、処理は終了する。
【００４１】
このようにして、排気浄化装置１００では、ＰＭ堆積量に基づいて再生処理が開始された場合、ＰＭ堆積量に基づいて再生処理の終了を判断する。また、走行距離に基づいて再生処理が開始された場合、ＰＭ堆積量および経過時間に基づいて、再生処理の終了を判断する。
【００４２】
ここで、再生処理の終了を判断するパラメータとして、ＤＰＦ６内の排ガスの温度が予め定められた所定の温度以上である時間を用いる理由について、簡単に説明する。
【００４３】
ＤＰＦ６におけるＰＭを燃焼させるには、排ガス温度をＰＭの燃焼に十分な温度とする必要がある。そのため、排気ガス温度が予め定められた所定温度を上回ってＰＭ燃焼に十分な温度にある時間に基づいて、再生処理の終了を判断することで、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを十分に除去するようにしている。
【００４４】
次に、図３を参照して、本実施形態の作用効果について説明する。図３は、ＤＰＦ６におけるＰＭ堆積量の推移を示すタイムチャートである。図３において、横軸は走行距離を示しており、縦軸はＰＭ堆積量を示している。
【００４５】
まず、比較例について説明する。図３の破線は、比較例におけるＰＭ堆積量の実際値を示している。比較例は、再生開始条件に関わらず、ＰＭ堆積量に基づいて再生処理の終了を判断するものである。なお、図３には、ＰＭ堆積量の推定値が一点鎖線で示されている。
【００４６】
走行距離ｄ０においてゼロであったＰＭ堆積量は、時間の経過とともに増加する。なお、実際にはＰＭ堆積量は内燃機関１の運転状態等に応じて増減を繰り返すが、ここでは、説明を容易にするために、ＰＭ堆積量は、走行距離の増加とともに単調増加するものとして説明する。
【００４７】
走行距離ｄ１において、走行距離に基づいて再生処理が開始される。再生処理が開始されると、ＰＭ堆積量は減少していく。
【００４８】
比較例では、走行距離ｄ２において、ＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、再生処理が終了される。そのため、図３の破線に示すように、ＰＭ堆積量の推定値が実際値よりも小さい場合、実際にはＤＰＦ６にＰＭが堆積しているにも関わらず、再生処理が終了されることになる。
【００４９】
これは、走行距離に基づいて再生処理を開始する場合、長時間に亘ってエンジン１の燃料噴射量、ＥＧＲ率、ＤＰＦ６の温度等の情報に基づいてＰＭ堆積量を推定するため、推定誤差が非常に大きくなっているからである。
【００５０】
次に、本実施形態について説明する。図３の実線は、本実施形態におけるＰＭ堆積量の実際値を示している。本実施形態は、走行距離に基づいて再生処理が開始された場合、ＰＭ堆積量および経過時間に基づいて再生処理の終了を判断するものである。
【００５１】
走行距離ｄ０から走行距離ｄ２までは、上述の比較例と同様である。
【００５２】
走行距離ｄ２において、ＰＭ堆積量が第４閾値を下回るが、経過時間は、第５閾値に達していない。そのため、走行距離ｄ２以降も、引き続き再生処理が行われる。これにより、ＰＭ堆積量は引き続き減少していく。
【００５３】
その後、走行距離ｄ３においてＰＭ堆積量がゼロとなり、さらにその後、走行距離ｄ４において、経過時間が第５閾値に達し、再生処理が終了される。そのため、図３の実線に示すように、検出差圧に基づくＰＭ堆積量の推定値が実際値よりも小さい場合であっても、ＤＰＦ６に堆積したＰＭがゼロになるまで再生処理が続行される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、走行距離に基づいて再生処理が開始された場合、ＰＭ堆積量が予め定められた所定堆積量を下回り、かつ、経過時間が予め定められた所定時間に達した場合に、再生処理を終了させる。
【００５５】
そのため、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを十分に除去することができる。
【００５６】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００５７】
例えば、上述の実施形態では、走行距離に基づいて再生処理を開始するものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、内燃機関１の運転時間に基づいて再生処理を開始するようにしてもよい。また、例えば、走行時間に基づいて再生処理を開始するようにしてもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、ＤＰＦ６内の排ガスの温度が予め定められた所定の温度以上である時間に基づいて再生処理の終了を判断するものを例に説明を行ったが、これに限定されない。
【００５９】
例えば、内燃機関の筒内に供給される燃料、または排気管に直接供給される燃料による燃焼エネルギー等から、再生処理の実行によりＰＭを燃焼させることができる所定の条件を満たしていると判断できる場合には、再生処理の開始からの経過時間に基づいて再生処理の終了を判断するようにしてもよい。
【００６０】
このようにすれば、制御をより単純化できる。また、温度センサ８を省略することもできる。なお、再生処理の実行によるＰＭの燃焼の推移は、内燃機関１の運転状態等の影響を受ける。そのため、再生処理の終了の判断に用いられる値を、内燃機関１の運転状態等に基づいて可変設定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本開示の排気浄化装置および排気浄化方法によれば、微粒子捕集フィルタに堆積したＰＭを十分に除去することができ、産業上の利用可能性は多大である。
【符号の説明】
【００６２】
１  内燃機関
４  排気管
５  ＤＯＣ
６  ＤＰＦ
７  差圧センサ
８  温度センサ
９  走行距離計
１０  ＥＣＵ
１００  排気浄化装置
【図１】
2020045767.tif 000003
【図２】
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【図３】
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