(57)【要約】【課題】粒子状物質の燃え残りが有る場合でも、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えない様に、再生制御を適切に実行する事が出来る排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置１００の制御装置１０３が、再生制御を実行した後の初期段階に於いて粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の単位捕集量当たりの粒子状物質捕集装置１０１の圧損の増加率の実測値と、再生制御を実行した後の初期段階に於いて粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の単位捕集量当たりの粒子状物質捕集装置１０１の圧損の増加率の基準値と、を基に、粒子状物質の燃え残りの有無を判定し、粒子状物質の燃え残りが有ると判定された場合は、内燃機関１０４の運転状態を基に、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が再生閾値以上の場合にも、再生制御を実行する事によって課題を解決する事が出来る。【選択図】図１
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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た粒子状物質を捕集する粒子状物質捕集装置と、
前記粒子状物質捕集装置の圧損を検出する検出器と、
前記粒子状物質捕集装置の圧損を基に、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が再生閾値以上の場合に、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質を燃焼させる再生制御を実行する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記再生制御を実行した後の初期段階に於いて前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の単位捕集量当たりの前記粒子状物質捕集装置の圧損の増加率の実測値と、前記再生制御を実行した後の初期段階に於いて前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の単位捕集量当たりの前記粒子状物質捕集装置の圧損の増加率の基準値と、を基に、前記粒子状物質の燃え残りの有無を判定し、前記粒子状物質の燃え残りが有ると判定された場合は、前記内燃機関の運転状態を基に、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が前記再生閾値以上の場合に、前記再生制御を実行する
事を特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態を基に、前記内燃機関から排出された前記粒子状物質の排出量を経時的に推定し、該排出量の夫々の積算値を、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の捕集量とする
請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記実測値と前記基準値との差を基に、前記粒子状物質の燃え残り量を推定し、該燃え残り量を前記積算値の初期値とする
請求項２に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置は、例えば、内燃機関から排出された粒子状物質を捕集する粒子状物質捕集装置と、粒子状物質捕集装置の圧損を検出する検出器と、粒子状物質捕集装置の圧損を基に、粒子状物質捕集装置に捕集された粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が再生閾値以上の場合に、粒子状物質捕集装置に捕集された粒子状物質を燃焼させる再生制御を実行する制御装置と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６４２８号公報
【特許文献２】特開２０１７−５７７６６号公報
【特許文献３】特開２００７−３２５５３号公報
【特許文献４】特開２００８−２７２６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の運転状態に依っては、排気流量が少ない状態が続く事が有るが、排気流量が少ない状態が続く時は、粒子状物質捕集装置の圧損が実際よりも小さく検出される為、粒子状物質の捕集量も実際よりも少なく推定される。
【０００５】
特に、粒子状物質の燃え残りが有る場合は、排気流量が少ない状態が続くと、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えてしまう事が有る。
【０００６】
粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えてしまうと、次に再生制御を実行した時に、燃焼熱量が過剰と成り、最悪の場合は、粒子状物質捕集装置が破損する事も有る。
【０００７】
以上の事情に鑑み、粒子状物質の燃え残りが有る場合でも、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えない様に、再生制御を適切に実行する事が出来る排気浄化装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
内燃機関から排出された粒子状物質を捕集する粒子状物質捕集装置と、前記粒子状物質捕集装置の圧損を検出する検出器と、前記粒子状物質捕集装置の圧損を基に、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が再生閾値以上の場合に、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質を燃焼させる再生制御を実行する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記再生制御を実行した後の初期段階に於いて前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の単位捕集量当たりの前記粒子状物質捕集装置の圧損の増加率の実測値と、前記再生制御を実行した後の初期段階に於いて前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の単位捕集量当たりの前記粒子状物質捕集装置の圧損の増加率の基準値と、を基に、前記粒子状物質の燃え残りの有無を判定し、前記粒子状物質の燃え残りが有ると判定された場合は、前記内燃機関の運転状態を基に、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が前記再生閾値以上の場合にも、前記再生制御を実行する排気浄化装置を提供する。
【０００９】
前記制御装置は、前記内燃機関の運転状態を基に、前記内燃機関から排出された前記粒子状物質の排出量を経時的に推定し、該排出量の夫々の積算値を、前記粒子状物質捕集装置に捕集された前記粒子状物質の捕集量とする事が望ましい。
【００１０】
前記制御装置は、前記実測値と前記基準値との差を基に、前記粒子状物質の燃え残り量を推定し、該燃え残り量を前記積算値の初期値とする事が望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
粒子状物質の燃え残りが有る場合でも、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えない様に、再生制御を適切に実行する事が出来る排気浄化装置を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】粒子状物質捕集装置に捕集された粒子状物質の捕集量と粒子状物質捕集装置の圧損との関係を示す図である。
【図３】実施の形態に係る排気浄化装置の動作を示す図である。
【図４】実施の形態に係る排気浄化装置の動作を示す図である。
【図５】実施の形態に係る排気浄化装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００１４】
図１に示す様に、実施の形態に係る排気浄化装置１００は、粒子状物質捕集装置１０１と、検出器１０２と、制御装置１０３と、を備える。
【００１５】
粒子状物質捕集装置１０１は、内燃機関１０４から排出された粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。内燃機関１０４は、例えば、ディーゼルエンジンによって構成され、粒子状物質捕集装置１０１は、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタによって構成される。
【００１６】
検出器１０２は、粒子状物質捕集装置１０１の圧損（前後差圧）を検出する。検出器１０２は、例えば、排気上流側圧力センサ１０５と、排気下流側圧力センサ１０６と、を有する差圧センサによって構成される。検出器１０２で検出した粒子状物質捕集装置１０１の圧損は、制御装置１０３に入力される。
【００１７】
制御装置１０３は、粒子状物質捕集装置１０１の圧損を基に、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が再生閾値以上の場合に、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質を燃焼させる再生制御を実行する。制御装置１０３は、例えば、エンジンコントロールユニットによって構成される。
【００１８】
粒子状物質捕集装置１０１の圧損と粒子状物質の捕集量は、比例関係に有る為、粒子状物質捕集装置１０１の圧損と粒子状物質の捕集量との関係を実験的に決定し、該関係を示すマップを制御装置１０３に記憶しておく事によって、粒子状物質捕集装置１０１の圧損を基に、粒子状物質の捕集量を推定する事が出来る。
【００１９】
制御装置１０３は、内燃機関１０４の運転状態（例えば、エンジン回転数、排気温度、燃料噴射量、及び／又は排気流量）を把握する。エンジン回転数は、エンジン回転数センサ（クランク角度センサ）１０７で検出され、排気温度は、排気温度センサ１０８で検出される。燃料噴射量は、エンジン回転数とアクセル開度とを基に、マップを参照する事によって把握する。アクセル開度は、アクセル開度センサ１０９で検出され、排気流量は、排気流量センサ１１０で検出される。
【００２０】
粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量のみを基準に再生制御を実行するか否かを判定する場合は、粒子状物質の燃え残りが有り、粒子状物質の捕集量が再生閾値に近い時に、排気流量が所定値よりも少ない状態が続くと、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えてしまう事が有る。
【００２１】
一方、内燃機関１０４の運転状態に基づく粒子状物質の捕集量のみを基準に再生制御を実行するか否かを判定する場合は、粒子状物質の燃え残りが有ると、粒子状物質の捕集量を正確に推定する事が出来ず、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えてしまう事が有る。
【００２２】
従って、排気浄化装置１００では、粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量と内燃機関１０４の運転状態に基づく捕集量とを適宜使用し、再生制御を確実に実行する様にした。
【００２３】
以下、排気浄化装置１００を詳細に説明する。
【００２４】
制御装置１０３には、図２に示す様に、再生制御を実行した後の初期段階に於いて粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の単位捕集量当たりの粒子状物質捕集装置１０１の圧損の増加率の基準値ΔＰ1（再生制御を実行した後の初期段階に於ける曲線Ｐ1の傾き）が記憶される。基準値ΔＰ1は、実験的に決定される。曲線Ｐ1は、粒子状物質の燃え残りが無い場合の粒子状物質の捕集量と粒子状物質捕集装置１０１の圧損との関係を示す。
【００２５】
制御装置１０３は、再生制御を実行した後の初期段階に於いて粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の単位捕集量当たりの粒子状物質捕集装置１０１の圧損の増加率の実測値ΔＰ2（再生制御を実行した後の初期段階に於ける曲線Ｐ2の傾き）を計算する。曲線Ｐ2は、粒子状物質の燃え残りが有る場合は、再生制御を実行した後の初期段階に於いて曲線Ｐ1と乖離し（図２の状態）、粒子状物質の燃え残りが無い場合は、再生制御を実行した後の初期段階に於いても曲線Ｐ1と一致する。
【００２６】
制御装置１０３は、実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1とを基に、粒子状物質の燃え残りの有無を判定する。具体的に言えば、制御装置１０３は、実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1との差（ΔＰ2−ΔＰ1）が判定閾値以上の場合に、粒子状物質の燃え残りが有ると判定する。実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1との差が極めて小さい場合は、誤差に起因する可能性が有る為、判定閾値を設ける事によって、粒子状物質の燃え残りの有無を確実に判定する事が出来る。実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1との差は、粒子状物質の燃え残り量と比例関係に有る為、実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1との差を基に、粒子状物質の燃え残り量を推定する事が出来る。基準値ΔＰ1と実測値ΔＰ2との差は、図２に示した様に、同一の範囲Δに於ける曲線Ｐ1，Ｐ2の傾き同士を比較する事によって計算される。
【００２７】
制御装置１０３は、粒子状物質の燃え残りが有ると判定された場合は、内燃機関１０４の運転状態を基に、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量を推定し、該捕集量が再生閾値以上の場合にも、再生制御を実行する。具体的に言えば、制御装置１０３は、内燃機関１０４の運転状態を基に、内燃機関１０４から排出された粒子状物質の排出量を経時的に推定し、該排出量の夫々の積算値を、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量とし、該捕集量が再生閾値以上の場合にも、再生制御を実行する。
【００２８】
制御装置１０３は、実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1との差を基に、粒子状物質の燃え残り量を推定し、該燃え残り量を積算値の初期値とする。粒子状物質の燃え残り量を積算値の初期値とする事によって、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量を正確に推定する事が出来る。
【００２９】
図３に示す様に、排気浄化装置１００は、最初のステップＳ１０１では、実測値ΔＰ2を計算し、次のステップＳ１０２では、実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1とを基に、粒子状物質の燃え残りの有無を判定する。具体的に言えば、ステップＳ１０２では、実測値ΔＰ2と基準値ΔＰ1との差が判定閾値以上の場合に、粒子状物質の燃え残りが有ると判定する。
【００３０】
ステップＳ１０２で、粒子状物質の燃え残りが無いと判定された場合は、ステップＳ１０３で、第１の制御を実行し、ステップＳ１０２で、粒子状物質の燃え残りが有ると判定された場合は、ステップＳ１０４で、第２の制御を実行する。
【００３１】
図４に示す様に、第１の制御は、最初のステップＳ２０１では、粒子状物質捕集装置１０１の圧損を基に、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量を推定し、次のステップＳ２０２では、該捕集量が再生閾値以上か否かを判定する。
【００３２】
ステップＳ２０２で、粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量が再生閾値以上と判定された場合は、ステップＳ２０３で、再生制御を実行する。再生制御を実行した後は、ステップＳ１０１に戻る。
【００３３】
ステップＳ２０２で、粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量が再生閾値未満と判定された場合は、ステップＳ２０１に戻る。
【００３４】
図５に示す様に、第２の制御は、最初のステップＳ３０１では、粒子状物質捕集装置１０１の圧損を基に、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量を推定し、次のステップＳ３０２では、該捕集量が再生閾値以上か否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ３０２で、粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量が再生閾値以上と判定された場合は、ステップＳ３０３で、再生制御を実行する。再生制御を実行した後は、ステップＳ１０１に戻る。
【００３６】
ステップＳ３０２で、粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量が再生閾値未満と判定された場合は、ステップＳ３０４で、内燃機関１０４の運転状態を基に、内燃機関１０４から排出された粒子状物質の排出量を経時的に推定し、該排出量の夫々の積算値を、粒子状物質捕集装置１０１に捕集された粒子状物質の捕集量とし、次のステップＳ３０５で、該捕集量が再生閾値以上か否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ３０５で、内燃機関１０４の運転状態に基づく粒子状物質の捕集量が再生閾値以上と判定された場合は、ステップＳ３０６で、再生制御を実行する。再生制御を実行した後は、ステップＳ１０１に戻る。
【００３８】
ステップＳ３０５で、内燃機関１０４の運転状態に基づく粒子状物質の捕集量が再生閾値未満と判定された場合は、ステップＳ３０１に戻る。
【００３９】
以上に説明した様に、排気浄化装置１００によれば、粒子状物質の燃え残りが有る場合でも、粒子状物質捕集装置１０１の圧損に基づく粒子状物質の捕集量に加え、内燃機関１０４の運転状態に基づく粒子状物質の捕集量を使用し、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超えない様に、再生制御を適切に実行する事が出来る。即ち、排気浄化装置１００によれば、粒子状物質の燃え残りの有無に応じ再生制御を切り替え、粒子状物質の燃え残りの有無によらず、粒子状物質の捕集量が粒子状物質捕集装置の捕集限界値を超える前に、再生制御を確実に実行する事が出来る。
【符号の説明】
【００４０】
１００  排気浄化装置
１０１  粒子状物質捕集装置
１０２  検出器
１０３  制御装置
１０４  内燃機関
１０５  排気上流側圧力センサ
１０６  排気下流側圧力センサ
１０８  排気温度センサ
１０９  アクセル開度センサ
【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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