(57)【要約】【課題】排気の浄化性能を高めつつ、燃料の消費量を抑制する。【解決手段】排気浄化装置は、車両１に搭載されたエンジン２の排気を浄化するための触媒６と、触媒６に流入する排気を加温するための燃料を供給する供給装置７と、燃料の供給量Fを決定する供給量決定部３３と、車両１の走行予定ルートを決めるルート決定部３１と、ルート決定部３１で決定された走行予定ルートに上り坂が有るか否かを判定する判定部３２とを備えている。供給量決定部３３は、判定部３２で上り坂が有ると判定された場合に、上り坂が無いと判定された場合よりも供給量Fを減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの排気を浄化するための触媒と、
前記触媒に流入する排気を加温するための燃料を供給する供給装置と、
前記燃料の供給量を決定する供給量決定部と、
前記車両の走行予定ルートを決めるルート決定部と、
前記ルート決定部で決定された前記走行予定ルートに上り坂が有るか否かを判定する判定部と、を備え、
前記供給量決定部は、前記判定部で前記上り坂が有ると判定された場合に、前記上り坂が無いと判定された場合よりも前記供給量を減少させる
ことを特徴とした、排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたエンジンの排気を浄化するための触媒を備えた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンの排気通路に設けられた触媒を備える排気浄化装置では、排気の温度が低い場合に触媒が活性温度に達しにくいという課題がある。この課題に対し、特許文献１には、NOx還元触媒の温度が低い場合に、排気の再循環量を増加させることで、エンジンが送出する排気のNOx含有量を減らすようにした技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-37769号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、排気の再循環量を増加させることで排気のNOx含有量を減らすことはできたとしても、触媒を活性温度まで早期に温めることはできない虞がある。これに対し、燃料を用いて排気を積極的に温めることで、触媒を活性化させる技術が存在する。ただし、触媒を活性化させるために燃料を用いると、排気の浄化性能を高められる一方で、燃費の悪化を招く可能性がある。
【０００５】
本件の排気浄化装置は、前述したような課題に鑑み創案されたものであり、排気の浄化性能を高めつつ、燃料の消費量を抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで開示する排気浄化装置は、車両に搭載されたエンジンの排気を浄化するための触媒と、前記触媒に流入する排気を加温するための燃料を供給する供給装置と、前記燃料の供給量を決定する供給量決定部と、前記車両の走行予定ルートを決めるルート決定部と、前記ルート決定部で決定された前記走行予定ルートに上り坂が有るか否かを判定する判定部と、を備え、前記供給量決定部は、前記判定部で前記上り坂が有ると判定された場合に、前記上り坂が無いと判定された場合よりも前記供給量を減少させることを特徴としている。
【０００７】
供給装置から燃料が供給されることにより、触媒に流入する排気が加温されるため、触媒が活性化される。ただし、上り坂の走行時はエンジン負荷の増加に伴って排気の温度が上昇するため、走行予定ルートに上り坂が有る場合には、上り坂が無い場合よりも供給装置からの燃料の供給量を減少させることで、排気の温度を高めながらも、燃料の消費を控えられる。
【発明の効果】
【０００８】
開示の排気浄化装置によれば、排気の浄化性能を高めつつ、燃料の消費量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る排気浄化装置が適用された車両の構成をエンジンと共に示すブロック図である。
【図２】図１の排気浄化装置で実施される噴射制御の内容を例示したフローチャートである。
【図３】図１の排気浄化装置の作用を説明するための図であり、（ａ）は走行予定ルートを例示する模式図であり、（ｂ）は排気の温度を示すタイミングチャートであり、（ｃ）は燃料の供給量を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、実施形態としての排気浄化装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１１】
［１．構成］
本実施形態に係る排気浄化装置は、図１に示す車両１に搭載されたエンジン２の排気を浄化するものである。本実施形態では、車両１がトラックであり、エンジン２のみを動力源とするディーゼル車である場合を例示する。
【００１２】
エンジン２には、その気筒２１内に燃料を噴射する気筒用噴射弁５が設けられる。気筒用噴射弁５の噴射状態（燃料を噴射するタイミングや噴射量など）は、例えば、車両１に要求される走行状態（エンジン負荷）に応じて制御される。気筒用噴射弁５から単位時間当りに噴射される燃料の量が多いほど、燃料が燃焼することで発生する排気（燃焼ガス）の温度Tが高くなる。
【００１３】
エンジン２には、気筒２１内で発生した排気を車両１の外部に排出するための排気通路２３が設けられている。排気通路２３には、排気を浄化するための触媒６と、触媒６に流入する排気を加温するための燃料を噴射（供給）する排気用噴射弁（供給装置）７と、排気の温度Tを検出する温度センサ８とが設けられる。以下、排気通路２３における排気の流れ方向を基準として、「上流」及び「下流」を定める。
【００１４】
触媒６は、排気を浄化するために、排気に含まれる特定の成分の化学反応を促進するものである。本実施形態では、排気に含まれる窒素酸化物（NOx）を窒素（N2）に還元するための選択還元触媒（ＳＣＲ；Selective Catalytic Reduction）である触媒６を例示する。触媒６では、排気に添加される還元剤（アンモニア）により、排気中のNOxがN2と酸素（O2）とに還元される。一般に、触媒６は、触媒６自体の温度や、触媒６に流入する排気の温度Tが低いと活性化しないことが知られている。以下、触媒６に流入する排気の温度Tのうち、触媒６が活性化する温度の最低値を「活性温度Tmin」という。
【００１５】
なお、排気通路２３のうち、触媒６よりも上流側には、酸化触媒（ＤＯＣ；Diesel Oxidation Catalyst）及びフィルタ（ＤＰＦ；Diesel Particulate Filter）や、還元剤としての尿素水等を添加する噴射弁（いずれも図示略）が設けられる。
【００１６】
排気用噴射弁７は、触媒６を活性化させるための燃料を噴射する装置である。排気用噴射弁７は、触媒６よりも上流側に配置される。排気用噴射弁７の噴射状態（燃料を噴射するタイミングや噴射量など）は、車両１に搭載された制御装置３で制御される。以下、排気用噴射弁７から単位時間当たりに噴射される燃料の量Fを「供給量F」という。供給量Fが多いほど、排気の温度T（以下、「排気温T」ともいう）が速く上昇する。
【００１７】
温度センサ８は、排気用噴射弁７よりも下流側であって、触媒６よりも上流側あるいは触媒６に配置される。すなわち、温度センサ８は、排気用噴射弁７から燃料が噴射された 
場合に、この燃料の燃焼により加温された排気の温度Tを検出する。温度センサ８で検出された排気温Tは、制御装置３に送信される。
【００１８】
制御装置３は、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込みデバイスとして構成された電子制御装置である。本実施形態の制御装置３は、車両１に設けられたネットワークの通信ラインに接続されている。制御装置３には、車両１の乗員が操作可能なタッチパネル４が接続されている。
【００１９】
タッチパネル４は、カーナビゲーションシステムの入力装置及び出力装置として機能する。車両１の乗員は、タッチパネル４を操作することで、目的地を入力可能である。また、タッチパネル４は、その画面上に車両１の現在地から目的地までの走行予定ルートを表示する。
【００２０】
［２．制御構成］
本実施形態では、排気温Tと車両１の目的地までの走行予定ルートとに基づいて、排気用噴射弁７からの燃料の供給量Fを制御する噴射制御について説明する。
【００２１】
前述したように、排気温Tが活性温度Tmin未満（T＜Tmin）である場合、触媒６が活性化しないことにより排気の浄化性能が低下する虞がある。このため、排気温Tが活性温度Tmin付近まで落ち込んでいる（後述する条件１が成立する）場合には、排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれるように、排気用噴射弁７から排気通路２３内に燃料を供給することが望ましい。一方で、排気用噴射弁７から燃料を供給する場合には、排気の加温のために消費される燃料の分だけ車両１の燃費が低下する。このため、供給量Fは、排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれる範囲内で、できるだけ抑えることが望ましい。
【００２２】
そこで、本実施形態では、走行予定ルートに上り坂が有る場合には、走行予定ルートに上り坂が無い場合よりも供給量Fを少なくする。これは、車両１が上り坂を走行する場合、エンジン負荷が増大することに伴って排気温Tが上昇するためである。すなわち、走行予定ルートに上り坂が有る場合は、上り坂が無い場合と比べて、排気温Tを活性温度Tmin以上に維持するために必要な供給量Fが少なくなる。
【００２３】
このため、本実施形態では、走行予定ルートに上り坂が有る場合には、上り坂におけるエンジン負荷の増加に伴い排気温Tが上昇することを見込んで、走行予定ルートに上り坂が無い場合よりも供給量Fを減少させる。言い換えると、現時点で排気温Tが活性温度Tmin付近まで落ち込んでいる場合であっても、これから車両１が上り坂を走行することで排気温Tが上がると予想される場合には、排気を加温するための燃料を節約する。これにより、排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれるとともに、燃料の消費量が抑えられる。
【００２４】
前述した噴射制御は、制御装置３によって実施される。制御装置３は、噴射制御を実施するための要素として、ルート決定部３１，判定部３２，供給量決定部３３及び制御部３４を有する。これらのルート決定部３１，判定部３２，供給量決定部３３及び制御部３４は、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）で実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが併用されて実現されてもよい。
【００２５】
ルート決定部３１は、カーナビゲーションシステムとしての機能をもち、GPSを用いて車両１の現在地を取得可能であるとともに、詳細な地図情報を参照可能である。本実施形態のルート決定部３１は、取得した車両１の現在地から、タッチパネル４に入力された目的地までの最適なルートを検索し、検索したルートを車両１の走行予定ルートとして決定する。
【００２６】
判定部３２は、道路勾配（上り坂の有無に関する情報）を含む地図情報を参照可能に構成されている。判定部３２は、この地図情報を用いて、ルート決定部３１で決定された走行予定ルートに上り坂が有るか否かを判定する。前述したように、車両１が上り坂を走行する場合は、エンジン負荷が増加することに伴って排気温Tが上昇する。このことから、判定部３２は、車両１が走行予定ルートを走行する際に排気温Tが上昇するか否かを予想するものといえる。
【００２７】
なお、判定部３２は、上り坂の検索範囲を現在地の近くに限定してもよい。具体的には、判定部３２は、走行予定ルートのうち、車両１が現時点から所定時間内に走行する部分（または現在地から所定距離以内の部分）を上り坂の検索範囲としてもよい。すなわち、判定部３２は、現時点から所定時間内に（または現在地から所定距離以内で）排気温Tが上昇するか否かを判定してもよい。なお、走行予定ルートのうち、車両１が現時点から所定時間内に走行する部分は、例えば、車両１の現時点での走行速度を基準に判断される。
【００２８】
本実施形態の判定部３２は、下記の条件１が成立する場合に上述した上り坂の有無の判定を行ない、下記の条件１が成立しない場合には上述した判定を行なわない。
条件１：  排気温Tが閾値Tth未満である（T＜Tth）。
ここで、閾値Tthは、活性温度TminにマージンM（ただし、0＜M）を足した値（Tth＝Tmin＋M）として予め設定されている。判定部３２は、温度センサ８から送信された情報に基づいて、条件１の成否を判定する。
【００２９】
条件１が成立する場合は、排気温Tが活性温度Tmin付近まで落ち込んでおり、触媒６が活性化しにくい状態であるといえる。すなわち、この場合は、排気用噴射弁７から燃料を噴射することが望ましい。ただし、前述したように車両１が上り坂を走行する予定であれば、排気温Tが上昇すると予想されることから、供給量Fを抑えても排気温Tを活性温度Tmin以上に維持できる。このため、本実施形態の判定部３２は、条件１が成立する場合に上述した上り坂の有無の判定を行なうことで、供給量Fを抑えられる状況であるか否かを判定する。
【００３０】
なお、条件１が成立しない（Tth≦Tである）場合は、触媒６が既に活性化しているため、排気用噴射弁７から燃料を噴射する必要が無い。したがって、この場合には、上り坂の有無（すなわち、排気温Tが上昇する予定であるか否か）の判定を行なう必要が無い。
【００３１】
供給量決定部３３は、判定部３２による判定の結果に基づいて、上述した供給量Fを決定する。具体的には、供給量決定部３３は、判定部３２で走行予定ルートに上り坂が有ると判定された場合に、上り坂が無いと判定された場合よりも供給量Fを減少させる。本実施形態の供給量決定部３３は、走行予定ルートに上り坂が無い場合に、供給量Fを所定の第一値F1に決定し、走行予定ルートに上り坂が有る場合に、供給量Fを第一値F1よりも小さい所定の第二値F2（F2＜F1）に決定する。
【００３２】
第一値F1は、車両１が上り坂を走行しなくても排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれるような供給量Fの値として予め設定されている。また、第二値F2は、車両１が上り坂を走行することで上昇する排気温Tの分だけ、第一値F1よりも小さい値に予め設定されている。
【００３３】
なお、供給量決定部３３は、このように上り坂の有無に応じて供給量Fを二つの値F1，F2から選択する構成に代えて、上り坂の有無と排気温Tとに応じて供給量Fをより細かく決定してもよい（すなわち、供給量Fを三つ以上の所定値から選択してもよい）。例えば、供給量決定部３３は、走行予定ルートに上り坂が有る場合と無い場合とのそれぞれにおいて、排気温Tが低いほど供給量Fを多くしてもよい。また、試験やシミュレーション等によ 
り、供給量Fに対する排気温Tの上昇傾向をマップに規定しておき、このマップに従って、排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれる範囲内で供給量Fが最小限の値となるように、供給量Fを決定してもよい。
【００３４】
制御部３４は、供給量決定部３３で決定された供給量Fの燃料が排気用噴射弁７から噴射されるように、排気用噴射弁７を制御する。具体的には、制御部３４は、供給量Fを調整するための電気信号を、排気用噴射弁７自体あるいは排気用噴射弁７に燃料を圧送するポンプ（図示略）に送信する。
【００３５】
［３．フローチャート］
図２は、制御装置３で実施される噴射制御の内容を例示したフローチャートである。このフローは、エンジン２の作動中に、制御装置３において一定の周期で繰り返し実施される。
【００３６】
まず、タッチパネル４及び温度センサ８から各種情報が取得され（ステップＳ１）、タッチパネル４に目的地が入力されたか否かが判定される（ステップＳ２）。この判定は、例えばルート決定部３１により実施される。タッチパネル４に目的地が入力されていない（ステップＳ２のNOルートに進んだ）場合はフローをリターンし、乗員が目的地を入力するまでステップＳ１，Ｓ２の処理が繰り返される。
【００３７】
タッチパネル４に目的地が入力されている（ステップＳ２のYESルートに進んだ）場合は、ルート決定部３１により走行予定ルートが決定され（ステップＳ３）、続いて判定部３２により排気温Tが閾値Tth未満であるか否か（条件１の成否）が判定される（ステップＳ４）。排気温Tが閾値Tth以上である（条件１が成立しない）場合は、排気を加温する必要が無いため、排気用噴射弁７から燃料を噴射させることなく、ステップＳ４からフローをリターンする。
【００３８】
一方、排気温Tが閾値Tth未満である（条件１が成立する）場合は、判定部３２により、走行予定ルートに上り坂が有るか否かが判定される（ステップＳ５）。すなわち、この場合は、排気を加温することが望ましい状況ではあるが、排気用噴射弁７から燃料を噴射する前に、車両１が目的地に向かう過程で上り坂を走行することにより排気温Tが上昇すると見込まれるか否かが判定される。
【００３９】
判定部３２で走行予定ルートに上り坂が無いと判定された（ステップＳ５のNOルートに進んだ）場合は、供給量決定部３３において供給量Fが第一値F1に決定される（ステップＳ６）。一方、判定部３２で走行予定ルートに上り坂が有ると判定された（ステップＳ５のYESルートに進んだ）場合は、供給量決定部３３において供給量Fが第一値F1よりも小さい第二値F2に決定される（ステップＳ７）。そして、制御部３４により、ステップＳ６又はステップＳ７で決定された供給量Fで燃料が噴射されるように排気用噴射弁７が制御され（ステップＳ８）、このフローをリターンする。
【００４０】
［４．作用及び効果］
図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態に係る排気浄化装置の作用及び効果について説明する。図３（ａ）に示すように、ここでは車両１の目的地１１が設定されており、ルート決定部３１によって目的地１１までの走行予定ルート１０，１０′が決定されている場合を例に挙げて説明する。なお、図３（ａ）には、走行予定ルート１０，１０′として、上り坂１２が有る走行予定ルート１０と、上り坂が無い走行予定ルート１０′との二つを例示する。
【００４１】
まず、従来の噴射制御について説明する。従来は、走行予定ルート１０，１０′に上り 
坂が有るか否かに関わらず、排気温Tが閾値Tth未満である場合に排気用噴射弁７から所定量の燃料が噴射（供給）されていた。このため、図３（ｂ），（ｃ）に二点鎖線で示すように、従来の噴射制御では、時刻t1に排気温Tが閾値Tth未満に低下すると、走行予定ルート１０，１０′における上り坂の有無に関わらず、供給量Fが第一値F1相当の値に決定されていた。この結果、排気温Tは、時刻t1後に上昇して活性温度Tmin以上に保たれるものの、時刻t2以降に車両１が上り坂１２を走行する場合、エンジン負荷の増加に伴って必要以上に（閾値Tthよりも遥かに）高くなっていた。
【００４２】
これに対し、上述した排気浄化装置では、時刻t1に判定部３２で走行予定ルート１０，１０′における上り坂の有無が判定され、上り坂１２が有ると判定されると、図３（ｃ）に実線で示すように、供給量決定部３３で供給量Fが第二値F2に決定される。そして、第二値F2の燃料が噴射されるように排気用噴射弁７が制御部３４によって制御される。
【００４３】
この結果、図３（ｂ）に実線で示すように、排気温Tは、時刻t1後に上昇して活性温度Tmin以上に保たれつつも、第一値F1の燃料を噴射する従来の場合と比べて、その上昇度合いが抑えられる。このため、時刻t2以降に車両１が上り坂１２を走行する場合、エンジン負荷が増加しても、排気温Tの過剰な上昇が抑えられる。したがって、排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれながらも、燃料の消費量が抑えられる。
【００４４】
また、上述した排気浄化装置では、時刻t1に判定部３２で走行予定ルート１０′に上り坂が無いと判定された場合、図３（ｃ）に二点鎖線で示すように、供給量決定部３３で供給量Fが第一値F1に決定される。この場合は、従来と同様に第一値F1の燃料が排気用噴射弁７から噴射されるため、排気温Tは、時刻t1後に上昇して活性温度Tmin以上に保たれる。なお、この場合、時刻t1に第一値F1の燃料が噴射されることにより、時刻t2以降に車両１が上り坂を走行しなくても、排気温Tが活性温度Tmin以上に保たれる。
【００４５】
以上のように、上述した排気浄化装置によれば、排気用噴射弁７から燃料を供給して排気温Tを上昇させることで、排気温Tを活性温度Tmin以上に保つことができる。このため、例えば極寒地での走行時やエンジン２の始動直後であっても、触媒６を活性化しやすくすることができる。よって、排気の浄化性能を高めることができる。
【００４６】
また、走行予定ルートに上り坂が有る場合には、上り坂が無い場合よりも供給量Fを減少させるため、上述したように排気の浄化性能を高めつつも、燃料の消費量を抑制することができる。すなわち、車両１が上り坂を走行する予定である場合は、上り坂で排気温Tが上昇することを見込んで予め供給量Fを控えめに設定しておくため、上り坂で排気温Tが必要以上に高くなることを回避できるとともに、排気の加温のために消費される燃料を節約することができる。したがって、燃費の向上に寄与することができる。
【００４７】
［５．変形例］
前述した実施形態では、走行予定ルートに上り坂が有る場合に、供給量Fが一定値（第二値F2）に決定される場合を例示したが、供給量決定部３４は、上り坂の勾配に基づいて供給量Fをより細かく（多段階に）決定してもよい。例えば、上り坂が急であるほどエンジン負荷が増大して排気温Tがより高くなりやすいため、供給量決定部３４は、走行予定ルートに存在する上り坂の勾配が急であるほど供給量Fを少なくしてもよい。このように上り坂の勾配を考慮して供給量Fを決定すれば、上り坂で排気温Tが必要以上に高くなることをより確実に回避できるとともに、燃料の消費量をより抑制することができる。
【００４８】
前述した実施形態では、排気用噴射弁７から噴射する燃料で排気を加温する場合について説明したが、排気用噴射弁７に代えて（あるいは加えて）、気筒用噴射弁（供給装置）５を用いてもよい。すなわち、排気温Tは、気筒用噴射弁５から噴射（供給）される燃料 
の供給量によっても変化することから、気筒用噴射弁５から噴射される燃料を排気の加温のために用いてもよい。
【００４９】
なお、触媒６が活性化しているか否かは、排気温Tに限らず、例えば、外気温や触媒６自体の温度からも判断可能である。また、このような温度による判断に代えて、触媒６を通過した後の排気に含まれる成分の量に基づいて、触媒６の活性状態を判断してもよい。例えば、触媒６よりも下流側にNOxセンサを設けて、このNOxセンサで検出されたNOx量が所定量未満である場合に、触媒６が活性化していると判断してもよい。
【００５０】
また、前述した実施形態では、エンジンのみを原動力とする車両１を例示したが、前述した排気浄化装置は、これに限らず、エンジンと電気モータとを用いたハイブリッド車両に適用されてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  車両
２  エンジン
３  制御装置
４  タッチパネル
５  気筒用噴射弁（供給装置）
６  触媒
７  排気用噴射弁（供給装置）
８  温度センサ
１０，１０′  走行予定ルート
１１  目的地
１２  上り坂
２１  気筒
２３  排気通路
３１  ルート決定部
３２  判定部
３３  供給量決定部
３４  制御部
F  供給量
F1  第一値
F2  第二値
T  排気温
Tth  閾値
Tmin  活性温度
【図１】
2020070756.tif 000003
【図２】
2020070756.tif 000004
【図３】
2020070756.tif 000005