(57)【要約】【課題】フィルタの再生への影響を排除しつつ、フィルタが過度な高温になることを回避して、フィルタの耐久性を向上するフィルタ用温度調節システム及びフィルタの温度調節方法を提供する。【解決手段】フィルタ用温度調節システム２０は、タンク２１、噴霧装置２２、温度取得装置２３、及び制御装置３０を備え、温度取得装置２３により取得したフィルタ１３の温度Ｔｘが、燃焼開始温度Ｔａよりも高い温度に設定された噴霧温度Ｔｂ以上になった場合に、制御装置３０により、噴霧装置２２に冷ミストＲ２を収納管１４の外表面のうちのフィルタ１３を覆う部位に向かって噴霧させる制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気ガスが通過する排気通路の中途位置に配置される収納管に収納されて、排気ガスに含有された粒子状物質を捕集するフィルタの温度を調節するフィルタ用温度調節システムにおいて、
冷却媒体を貯留するタンクと、このタンクに貯留される冷却媒体をミスト状にして噴霧する噴霧装置と、前記フィルタの温度を直接的又は間接的に取得する温度取得装置と、前記噴霧装置及び前記温度取得装置に接続される制御装置とを備え、
前記温度取得装置により取得した前記フィルタの温度が、前記フィルタに捕集された粒子状物質の燃焼が開始される温度よりも高い温度に設定された噴霧温度以上になった場合に、前記制御装置により、前記噴霧装置にミスト状の冷却媒体を前記収納管の外表面のうちの前記フィルタを覆う部位に向かって噴霧させる制御を行うことを特徴とするフィルタ用温度調節システム。
【請求項２】
前記噴霧装置は、前記覆う部位のうちの前記フィルタの柱軸方向の中央部を覆う環状部位の少なくとも一部を含む部位に、前記ミスト状の冷却媒体を噴霧する請求項１に記載のフィルタ用温度調節システム。
【請求項３】
前記噴霧装置は、前記ミスト状の冷却媒体を噴霧するノズルを複数有し、複数のそのノズルが前記柱軸方向に見て前記環状部位の環周方向に間隔を空けて配置される請求項１又は２に記載のフィルタ用温度調節システム。
【請求項４】
前記噴霧させる制御は、前記噴霧装置に前記ミスト状の冷却媒体を噴霧させて、前記開始される温度から前記噴霧温度よりも高く且つ前記フィルタの内表面に担持された貴金属がその内表面から飛散することを回避可能な温度までの温度範囲に、前記フィルタの温度を収める制御である請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ用温度調節システム。
【請求項５】
前記噴霧させる制御は、前記フィルタの温度が前記噴霧温度以上になった場合に加えて、前記フィルタの温度が前記開始される温度以上、且つ前記噴霧温度よりも低い範囲になった場合に、前記噴霧装置に前記ミスト状の冷却媒体を噴霧させる制御である請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ用温度調節装置。
【請求項６】
前記噴霧させる制御は、前記フィルタの温度が前記噴霧温度以上になった場合に前記ミスト状の冷却媒体を連続的に噴霧させる制御と、前記フィルタの温度が前記フィルタの温度が前記開始される温度以上、且つ前記噴霧温度よりも低い範囲になった場合に前記ミスト状の冷却媒体を間欠的に噴霧させる制御とを切り換える制御である請求項４又は５に記載のフィルタ用温度調節システム。
【請求項７】
前記噴霧装置は、前記タンクの内部に設置される超音波振動子と、一端が前記タンクに連通すると共に他端が前記収納管の外表面に向かって開口する冷却配管と、この冷却配管に設置される送風機とを有し、
前記噴霧装置に前記ミスト状の冷却媒体を噴霧させる場合に、前記制御装置により、前記超音波振動子を振動させて前記ミスト状の冷却媒体を生じさせると共に、前記送風機を駆動させて前記冷却配管を介して前記ミスト状の冷却媒体を噴霧する構成にした請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ用温度調節システム。
【請求項８】
エンジンから排出された排気ガスが通過する排気通路の中途位置に配置される収納管に収納されて、排気ガスに含有された粒子状物質を捕集するフィルタの温度を調節する方法において、
前記フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる場合に、
温度取得装置により、前記フィルタの温度を直接的又は間接的に取得し、
取得した前記フィルタの温度が、前記フィルタに捕集された粒子状物質の燃焼が開始される温度よりも高い温度に設定された噴霧温度以上になったか否かを判定し、
前記フィルタの温度が前記噴霧温度以上になったと判定した場合に、制御装置により、噴霧装置にミスト状の冷却媒体を前記収納管の外表面のうちの前記フィルタを覆う部位に向かって噴霧させることを特徴とするフィルタの温度調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、フィルタ用温度調節システム及びフィルタの温度調節方法に関し、より詳細には、排気ガスに含有される粒子状物質を捕集するフィルタの耐久性を向上するフィルタ用温度調節システム及びフィルタの温度調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタを冷却する装置として、フィルタを収納する収納管の内部に冷却水を噴霧する内部冷却手段や、収納管の外部に冷却管や冷却ジャケットを設ける外部冷却手段を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３６６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガス浄化装置のフィルタは、フィルタにより捕集した粒子状物質を燃焼除去して再生される場合に過度な高温になる場合がある。フィルタが過度な高温になると、フィルタ自体の耐久性が低下することに加えて、フィルタの表面に担持した酸化触媒として機能する貴金属が飛散して、フィルタの後段に設けた装置に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００５】
上記の特許文献１に記載の装置は、エンジンの起動時にフィルタを冷却することを課題としており、エンジンの起動時で、過度な高温に至っていないフィルタを冷却するものである。それ故、この装置を単純に利用することはフィルタの再生中の冷却に対する有効な解決策とはならない。具体的に、フィルタの再生中に内部冷却手段によりフィルタに直接的に冷却水を噴霧すると、過度な高温になったフィルタに直接的に冷却水が掛かり、熱衝撃によりフィルタが破損するおそれがある。また、フィルタの再生中に外部冷却手段により収納管の外部を冷却すると、フィルタが過冷却されて粒子状物質が燃焼できずにフィルタを再生できないおそれがある。
【０００６】
本開示の目的は、フィルタの再生への影響を排除しつつ、フィルタが過度な高温になることを回避して、フィルタの耐久性を向上するフィルタ用温度調節システム及びフィルタの温度調節方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の一態様のフィルタ用温度調節システムは、エンジンから排出された排気ガスが通過する排気通路の中途位置に配置される収納管に収納されて、排気ガスに含有された粒子状物質を捕集するフィルタの温度を調節するフィルタ用温度調節システムにおいて、冷却媒体を貯留するタンクと、このタンクに貯留される冷却媒体をミスト状にして噴霧する噴霧装置と、前記フィルタの温度を直接的又は間接的に取得する温度取得装置と、前記噴霧装置及び前記温度取得装置に接続される制御装置とを備え、前記温度取得装置により取得した前記フィルタの温度が、前記フィルタに捕集された粒子状物質の燃焼が開始される温度よりも高い温度に設定された噴霧温度以上になった場合に、前記制御装置により、前記噴霧装置にミスト状の冷却媒体を前記収納管の外表面のうちの前記フィルタを覆う部位に向かって噴霧させる制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の一態様のフィルタの温度調節方法は、エンジンから排出された排気ガスが通過する排気通路の中途位置に配置される収納管に収納されて、排気ガスに含有された粒子状物質を捕集するフィルタの温度を調節する方法において、前記フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させる場合に、温度取得装置により、前記フィルタの温度を直接的又は間接的に取得し、取得した前記フィルタの温度が、前記フィルタに捕集された粒子状物質の燃焼が開始される温度よりも高い温度に設定された噴霧温度以上になったか否かを判定し、前記フィルタの温度が前記噴霧温度以上になったと判定した場合に、制御装置により、噴霧装置にミスト状の冷却媒体を前記収納管の外表面のうちの前記フィルタを覆う部位に向かって噴霧させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、フィルタの再生中に、ミスト状の冷却媒体の気化熱を利用することで、フィルタの再生への影響を排除しつつ、フィルタが過度な高温になることを回避して、フィルタの耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】フィルタ用温度調節システムの実施形態を例示する斜視図である。
【図２】図１の環状部位を例示する平面図である。
【図３】図１の制御装置を例示するブロック図である。
【図４】フィルタの温度調節方法の実施形態のうちの噴霧させる制御を例示するフロー図である。
【図５】図４に例示する噴霧させる制御における時間経過に伴うフィルタの温度変化と、ミスト状の冷却媒体の噴霧状況とを例示する図である。
【図６】フィルタ用温度調節システムの制御方法の実施形態のうちの警告する制御を例示するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、フィルタ用温度調節システムの実施形態について説明する。図中では、Ｘ方向をフィルタ１３の柱軸方向且つ収納管１４の筒軸方向とし、Ｙ方向をＸ方向に直交する方向で、収納管１４の筒径方向のうちの水平方向として、Ｚ方向をＸ方向及びＹ方向に直交する方向で、収納管１４の筒径方向のうちの鉛直方向とする。
【００１２】
図１に例示するように、フィルタ用温度調節システム２０は、図示しない車載用のエンジン本体から排出された排気ガスＧ１が通過する排気通路１０の中途位置に配置された排気ガス浄化装置１１のフィルタ１３の温度を調節するものである。
【００１３】
排気ガス浄化装置１１は、排気ガスＧ１の流れに関して上流側から下流側に向かって順に配置された酸化触媒装置１２及びフィルタ１３と、それらを内部に収納する収納管１４と、を備える。収納管１４は、その内部に保持材１５を介して酸化触媒装置１２及びフィルタ１３を保持する。
【００１４】
酸化触媒装置１２は、円柱状の多孔質構造体であり、セラミックスで構成された多孔質の隔壁により区画されて、排気ガスＧ１が流入する入口から流出する出口まで貫通して排気ガスＧ１の流路となる複数の通気孔（セル）が形成されている。酸化触媒装置１２は、その多孔質の隔壁に排気ガスＧ１に含有する炭化水素、一酸化炭素、及び一酸化窒素を酸化する酸化触媒を担持している。担持される酸化触媒としては、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）などの貴金属が例示される。
【００１５】
フィルタ１３は、円柱状の多孔質構造体であり、酸化触媒装置１２と同様にセラミックスで構成された多孔質の隔壁により複数の通気孔が形成されている。フィルタ１３は、酸化触媒装置１２とは異なり、その通気孔が、目封じ部材により入口又は出口のどちらか一方が塞がれており、フィルタ１３の入口及び出口では、隣り合う通気孔が交互に塞がれている。フィルタ１３も酸化触媒装置１２と同様に酸化触媒を担持している。
【００１６】
保持材１５は、筒状の無機繊維成形マットであり、酸化触媒装置１２の柱面及びフィルタ１３の柱面と収納管１４の内筒面との間に介在する。保持材１５としては、バーミキュライトなどの加熱膨張材やセラミックファイバなどの耐熱材をバインダによりマット状に形成したものが例示される。保持材１５は、フィルタ１３の外周面の全域を覆うように、ＹＺ平面における横断面が円環の円環筒状に形成されることで、酸化触媒装置１２及びフィルタ１３と収納管１４との間のシールの役割も果たす。なお、複数の保持材１５が、収納管１４の管周方向に間隔を空けて配置されてもよい。
【００１７】
排気ガス浄化装置１１は、酸化触媒装置１２よりも上流の排気通路１０に、エンジンの気筒に噴射される燃料と同一の燃料を、排気ガスＧ１に向けて噴射して供給する排気通路弁装置を備えてもよい。また、排気ガス浄化装置１１は、フィルタ１３よりも下流に、尿素水噴射弁及びＳＣＲ触媒装置を有する尿素ＳＣＲ（選択的還元触媒）システムを備えてもよい。
【００１８】
排気ガス浄化装置１１は、フィルタ１３の内部の粒子状物質の堆積状況に応じて、粒子状物質を強制的に燃焼させる再生制御が行われる。再生制御としては、例えば、フィルタ１３の前後の差圧が閾値以上になった場合に、図示しないエンジン本体のポスト噴射や、排気通路１０に配置した図示しない排気通路弁装置からの噴射により、排気ガスＧ１に未燃燃料を供給する制御が例示される。この制御によって、フィルタ１３の前段の酸化触媒装置１２で未燃燃料が酸化反応することで、フィルタ１３に流入する排気ガスＧ１の温度が上昇し、フィルタ１３に堆積した粒子状物質が酸化燃焼してフィルタ１３が再生される。
【００１９】
フィルタ用温度調節システム２０は、冷却媒体Ｒ１からミスト状の冷却媒体（以下、冷ミストという）Ｒ２を発生させて、その冷ミストＲ２を収納管１４の外表面に向けて噴霧し、冷ミストＲ２の気化熱によりフィルタ１３を間接的に冷却するものである。
【００２０】
フィルタ用温度調節システム２０は、タンク２１、噴霧装置２２、温度取得装置２３、貯留量取得装置２４、警告装置２５、及び制御装置３０を備える。噴霧装置２２は、超音波方式により冷ミストＲ２を噴霧する装置であり、超音波振動子２６、冷却配管２７、及び送風機２８を有して構成される。
【００２１】
冷却媒体Ｒ１は、ミスト状にでき、所定の温度で気化し、且つ、気化した後の後処理が不必要なものが好ましく、ミスト状にできる液体のうちで気化熱が大きい水がより好ましい。本開示において、水とは、エンジン本体の冷却に使用される冷却水と異なり、不凍液（ＬＬＣともいう）などの工業的な添加物を含まずに人が摂取可能なものが望ましく、例えば、水道水が例示される。また、冷却媒体Ｒ１が気化する所定の温度とは、フィルタ１３の再生中の収納管１４が到達する所定の温度である。
【００２２】
冷ミストＲ２は、冷却媒体Ｒ１から生成され、その粒子径が数マイクロメートルから数十マイクロメートルまで大きさのミスト状の液滴である。冷却媒体Ｒ１をミスト状にすることで、表面積が広くなり効率良く気化させることが可能になる。冷ミストＲ２を生成する方式としては、超音波を冷却媒体Ｒ１の液中から液面に向けて照射して冷ミストＲ２を生成する超音波方式が例示される。
【００２３】
タンク２１は、冷却媒体Ｒ１を貯留するタンクである。タンク２１は、エンジン本体や排気ガス浄化装置１１などのエンジンの稼働時に温度が上昇する装置の近傍に設置されることが好ましい。前述したとおり、実施形態の冷却媒体Ｒ１は、不凍液などの工業的な添加物を含まない水であり、環境温度がゼロ℃以下になると凍結するおそれがある。そこで、タンク２１をエンジン本体や排気ガス浄化装置１１の近傍に設置して、冷却媒体Ｒ１が仮に凍結したとしても使用時（フィルタ１３の再生時）に解凍される構成にするとよい。
【００２４】
また、タンク２１は、冷却媒体Ｒ１をタンク２１に補充する補充管２９が接続される。補充管２９は、一端がタンク２１に連通し、他端が外部（車両の外部）に対して開口する。補充管２９の一端は、タンク２１に貯留される冷却媒体Ｒ１の液面よりも下方の部位に連通することが好ましい。つまり、タンク２１における冷却媒体Ｒ１の貯留量Ｑｘの下限値をＱａとすると、補充管２９の一端は、貯留量Ｑｘが下限値Ｑａの場合の冷却媒体Ｒ１の液面よりも低い位置でタンク２１に接続される。補充管２９の一端が常時、冷却媒体Ｒ１の液面の高さよりも高い位置に存在すると、補充管２９の内部に冷ミストＲ２が充満することになる。そこで、補充管２９の一端が冷却媒体Ｒ１の液面の高さよりも低い位置で、一端が常時、冷却媒体Ｒ１で充ちた状態にすることで、補充管２９の内部に冷ミストＲ２が充満することを防ぐには有利になる。
【００２５】
噴霧装置２２は、タンク２１に貯留される冷却媒体Ｒ１を冷ミストＲ２にして収納管１４の外表面に向かって噴霧する装置である。具体的に、噴霧装置２２は、収納管１４の外表面のうちのフィルタ１３のＸ方向の中央部を覆う環状部位１６の少なくとも一部を含む部位に冷ミストＲ２を噴霧する構成である。また、噴霧装置２２は、複数の噴霧口２７ａを有し、それらの噴霧口２７ａが、Ｘ方向に見て環状部位１６の環周方向に等間隔に配置されて、環状部位１６の複数箇所に冷ミストＲ２を噴霧する構成である。
【００２６】
図２に例示するように、環状部位１６は、Ｘ方向に見て環状を成し、フィルタ１３の再生制御中に温度が最も高くなる傾向にあるフィルタ１３のＸ方向の中央部を環状に覆う部位であり、その中央部に対して筒径方向に対向する部位である。つまり、環状部位１６は、フィルタ１３の再生制御中に収納管１４の外表面のうちで温度が最も高くなる傾向にある部位である。
【００２７】
フィルタ１３の再生中の温度分布は、フィルタ１３の大きさやフィルタ１３を構成するセラミックスの種類、フィルタ１３に担持される貴金属により異なる。そこで、フィルタ１３の中央部は、予め実験や試験により、フィルタ１３の再生中の温度分布を監視し、その温度分布に基づいてＸ方向の幅や位置を調節するとよい。
【００２８】
図１に例示するように、超音波振動子２６は、タンク２１の底部に設置され、冷却媒体Ｒ１の液中から液面（気液界面）に向かって超音波を照射するものである。超音波振動子２６は、噴霧口２７ａが単数又は複数に限らず、タンク２１に対して一つ設けられればよい。
【００２９】
冷却配管２７は、一端がタンク２１に連通すると共に、他端が収納管１４の外表面に向かって開口する噴霧口２７ａが形成される配管である。冷却配管２７の一端は、タンク２１の冷却媒体Ｒ１の液面よりも上方の部位に連通することが好ましく、タンク２１の上端と連通することがより好ましい。冷却配管２７の一端がタンク２１の上端と連通することで、その一端が常時、冷却媒体Ｒ１の液面の高さよりも高い位置に存在することになり、超音波振動子２６により生じた冷ミストＲ２を吸い込むには有利になる。
【００３０】
冷却配管２７の他端の噴霧口２７ａは、先端（収納管１４）に向かって窄まる形状が好ましい。噴霧口２７ａが窄まることで、ベンチュリ管のように噴霧口２７ａから噴霧される冷ミストＲ２の噴霧速度を速めるには有利になる。このように、冷ミストＲ２の噴霧速度を速めることで、冷ミストＲ２を精度良く目標とする部位に噴霧することが可能になる。
【００３１】
噴霧装置２２は、噴霧口２７ａを複数有することが望ましい。複数の噴霧口２７ａは、Ｘ方向に見て環状部位１６の環周方向に間隔を空けて配置されることが好ましく、環周方向に等間隔（１８０°ごと）に配置されることがより好ましい。なお、噴霧口２７ａの数は二つに限定されずに、二つ以上でもよい。例えば、噴霧口２７ａが四つの場合に、それらの噴霧口２７ａは環周方向に９０°ごとに配置される。
【００３２】
送風機２８は、冷却配管２７を介して超音波振動子２６により生成された冷ミストＲ２を収納管１４の外表面に向かって搬送する装置である。送風機２８は、冷却配管２７のそれぞれに配置されていればよく、冷却配管２７の一端部（タンク２１との連通部）の他に、冷却配管２７の中途位置や他端部（噴霧口２７ａの近傍）に配置されてもよい。
【００３３】
噴霧装置２２は、タンク２１に貯留された冷却媒体Ｒ１を冷却する冷却装置を有してもよい。この冷却装置としては、例えば、ペルティエ素子が例示される。噴霧装置２２から噴霧される冷ミストＲ２の温度が低いほど、フィルタ１３を冷却する効果が高まる。
【００３４】
温度取得装置２３は、フィルタ１３の温度Ｔｘを直接的又は間接的に取得する装置である。この実施形態の温度取得装置２３は、フィルタ１３を通過する排気ガスＧ１の温度を温度Ｔｘとして間接的に取得する温度センサで構成される。温度取得装置２３としては、温度Ｔｘを取得できればよく、フィルタ１３に埋設されて直接的に温度Ｔｘを取得する温度センサで構成されてもよい。また、温度取得装置２３としては、図示しないエンジン本体におけるエンジン回転速度及び燃料噴射量や、酸化触媒装置１２における酸化反応などに基づいて温度Ｔｘをモデリングして予測する（間接的に取得する）装置を用いてもよい。
【００３５】
貯留量取得装置２４は、タンク２１の貯留された冷却媒体Ｒ１の貯留量Ｑｘを取得する装置である。この実施形態の貯留量取得装置２４は、タンク２１に貯留された冷却媒体Ｒ１の液面の高さを取得する液面センサで構成される。
【００３６】
警告装置２５は、運転者に対して冷却媒体Ｒ１の補充を促す警告をする装置である。警告装置２５としては、図示しない運転室に設置されるランプやスピーカーなどが例示される。
【００３７】
図３に例示するように、制御装置３０は、各種情報処理を行うＣＰＵ、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置３０は、噴霧装置２２、温度取得装置２３、貯留量取得装置２４、及び警告装置２５に電気的に接続される。制御装置３０は、機能要素として温度判定部３１、貯留量判定部３２、噴霧制御部３３、及び警告部３４を有する。各機能要素は、プログラムとして内部記憶装置に記憶されていて、適時、ＣＰＵにより実行されている。なお、各機能要素としては、プログラムの他にそれぞれが独立して機能するプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）や電気回路で構成されてもよい。
【００３８】
温度判定部３１は、温度取得装置２３が取得した温度Ｔｘが入力されて、温度Ｔｘと予め設定される閾値（燃焼開始温度Ｔａ、噴霧温度Ｔｂ）との大小を判定して、その判定結果を噴霧制御部３３に出力する機能要素である。
【００３９】
燃焼開始温度Ｔａは、フィルタ１３に捕集された粒子状物質の酸化燃焼が開始される温度であり、フィルタ１３の再生制御時にフィルタ１３の前段の酸化触媒装置１２に未燃燃料が供給され、その未燃燃料の酸化反応により到達する温度である。噴霧温度Ｔｂは、燃焼開始温度Ｔａよりも高い温度で、且つ、フィルタ１３に担持された貴金属が剥離して後段に向かって飛散する温度である触媒飛散温度Ｔｃよりも低い温度である。つまり、燃焼開始温度Ｔａ以上且つ触媒飛散温度Ｔｃよりも低い温度範囲は、フィルタ１３の再生制御が阻害されない範囲であり、且つ、フィルタ１３に担持された貴金属の飛散を回避可能な温度範囲である。なお、本開示において、「以上」、「以下」は対象となる値を含むものとし、「より高い」、「より低い」は対象となる値を含まないものとする。各温度の高低関係は、燃焼開始温度Ｔａ、噴霧温度Ｔｂ、及び、触媒飛散温度Ｔｃの順に高くなる。
【００４０】
貯留量判定部３２は、貯留量取得装置２４が取得した貯留量Ｑｘが入力されて、貯留量Ｑｘと予め設定される下限値Ｑａとの大小を判定して、その判定結果を噴霧制御部３３及び警告部３４に出力する機能要素である。
【００４１】
下限値Ｑａは、タンク２１の底部に設置した超音波振動子２６が冷却媒体Ｒ１に浸った状態であり、冷ミストＲ２が生成可能な最小の貯留量である。つまり、貯留量Ｑｘが下限値Ｑａよりも少ない場合に、超音波振動子２６は、冷却媒体Ｒ１から露出した状態であり、冷ミストＲ２が生成されずに空焚きの状態になる。
【００４２】
噴霧制御部３３は、温度判定部３１の判定結果が入力されて、その判定結果に基づいて噴霧装置２２に冷ミストＲ２を噴霧させる制御を行う機能要素である。また、噴霧制御部３３は、貯留量判定部３２の判定結果が入力されて、その判定結果に基づいて、前述の噴霧させる制御を停止する制御を行う機能要素である。
【００４３】
噴霧制御部３３における噴霧させる制御は、フィルタ１３の再生中に、冷ミストＲ２を連続的に噴霧させる制御と、冷ミストＲ２を間欠的に噴霧させる制御との二つの制御を切り替えて、温度Ｔｘを燃焼開始温度Ｔａ以上、触媒飛散温度Ｔｃ未満の温度範囲に維持する制御である。連続的に噴霧させる制御は、温度Ｔｘが噴霧温度Ｔｂ以上の場合に、冷ミストＲ２が途切れることなく噴霧される制御であり、間欠的に噴霧させる制御に比してフィルタ１３の冷却効果が高い制御である。間欠的に噴霧させる制御は、温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ以上、且つ噴霧温度Ｔｂよりも低い場合に、冷ミストＲ２が噴霧される期間と冷ミストＲ２の噴霧が停止される期間とが交互に繰り返される制御であり、連続的に噴霧させる制御に比してフィルタ１３の冷却効果が低い制御である。
【００４４】
警告部３４は、貯留量取得装置２４の判定結果が入力されて、その判定結果に基づいて、警告装置２５に運転者に対してタンク２１の冷却媒体Ｒ１が不足していることを警告させる制御を行う機能要素である。
【００４５】
図４〜図６に例示するように、フィルタ用温度調節システム２０を用いるフィルタ１３の温度調節方法は、エンジンが始動してから停止するまでの間に、所定の周期ごとに繰り返し行われる。この温度調節方法は、図４に例示する温度取得装置２３が取得した温度Ｔｘに基づく噴霧させる制御と、図６に例示する貯留量取得装置２４が取得した貯留量Ｑｘに基づく警告させる制御とが並列に処理される。
【００４６】
図４に例示するように、所定の周期ごとに、温度取得装置２３が温度Ｔｘを取得する（Ｓ１１０）。次いで、制御装置３０の温度判定部３１が、取得した温度Ｔｘが予め設定された燃焼開始温度Ｔａ以上か否かを判定する（Ｓ１２０）。また、温度判定部３１が、温度Ｔｘが予め設定された噴霧温度Ｔｂ以上か否かを判定する（Ｓ１３０）。
【００４７】
温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ以上（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、且つ噴霧温度Ｔｂ以上（Ｓ１３０：ＹＥＳ）と判定すると、噴霧制御部３３が、超音波振動子２６及び送風機２８を連続的に駆動して、冷ミストＲ２が連続的に噴霧されて（Ｓ１４０）、スタートへ戻る。
【００４８】
温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ以上（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、且つ噴霧温度Ｔｂ未満（Ｓ１３０：ＮＯ）と判定すると、噴霧制御部３３が、超音波振動子２６及び送風機２８の駆動と駆動の停止とを繰り返して、冷ミストＲ２が間欠的に噴霧されて（Ｓ１５０）、スタートへ戻る。
【００４９】
温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ未満と判定すると（Ｓ１２０：ＮＯ）、噴霧制御部３３が超音波振動子２６及び送風機２８の駆動を停止して（停止を維持して）、冷ミストＲ２の噴霧が停止されて（停止が維持されて）（Ｓ１６０）、スタートへ戻る。
【００５０】
図５に例示するように、時間ｔ０でフィルタ１３の再生制御が開始されると、時間ｔ１でフィルタ１３の温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ以上になる。このとき、冷ミストＲ２を間欠的に噴霧させる制御が開始される。この間欠的に噴霧させる制御により、間欠的に噴霧された冷ミストＲ２の気化熱により温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａよりも低くなることを回避しつつ、フィルタ１３が冷却される。
【００５１】
次いで、時間ｔ２でフィルタ１３の温度Ｔｘが噴霧温度Ｔｂ以上になり、間欠的に噴霧させる制御から冷ミストＲ２を連続的に噴霧させる制御に切り替わり、連続的に噴霧させる制御が開始される。この連続的に噴霧させる制御により、連続的に噴霧され続けられた冷ミストＲ２の気化熱により、フィルタ１３が冷却され続け、温度Ｔｘが触媒飛散温度Ｔｃ以上になることが回避される。
【００５２】
次いで、時間ｔ３でフィルタ１３の再生制御が完了する。次いで、時間ｔ４でフィルタ１３の温度Ｔｘが噴霧温度Ｔｂ未満になり、連続的に噴霧させる制御から間欠的に噴霧させる制御に切り替わる。次いで、時間ｔ５でフィルタ１３の温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ未満になり、間欠的に噴霧させる制御が終了する。
【００５３】
図６に例示するように、所定の周期ごとに、貯留量取得装置２４が貯留量Ｑｘを取得する（Ｓ２１０）。次いで、制御装置３０の貯留量判定部３２が、取得した貯留量Ｑｘが予め設定された下限値Ｑａ未満か否かを判定する（Ｓ２２０）。
【００５４】
貯留量Ｑｘが下限値Ｑａ未満と判定すると、噴霧制御部３３が冷ミストＲ２の噴霧を停止させる（Ｓ２４０）と共に、警告部３４が警告装置２５に警告させて（Ｓ２５０）、スタートへ戻る。一方、貯留量Ｑｘが下限値Ｑａ以上と判定すると、スタートへ戻る。
【００５５】
このように、超音波振動子２６が空焚きの状態になる場合は、超音波振動子２６の駆動を即座に停止することで、空焚きによる超音波振動子２６の損傷を回避することができる。また、警告装置２４に運転者に対してタンク２１の冷却媒体Ｒ１が不足していることを警告させることで、運転者に冷却媒体Ｒ１の補充を促すことができる。なお、冷却媒体Ｒ１の補充は、外部から補充管２９を介して冷却媒体Ｒ１をタンク２１に注入することで完了する。
【００５６】
以上のように、フィルタ用温度調節システム２０は、フィルタ１３の再生制御中に、噴霧装置２２に冷ミストＲ２を収納管１４に向かって噴霧させる。それ故、噴霧された冷ミストＲ２が収納管１４の外表面で気化して、その気化熱により収納管１４を冷却することに伴ってフィルタ１３を間接的に冷却することができる。また、その気化熱による冷却は、フィルタ１３の過冷却を避けるには有利であり、過冷却によりフィルタ１３が再生できなくなる事態を回避することができる。このように、フィルタ用温度調節システム２０によれば、フィルタ１３の再生への影響を排除しつつ、フィルタ１３の温度Ｔｘがフィルタ１３の再生制御中に過度な高温になることを回避するには有利になり、フィルタ１３の耐久性を向上することができる。
【００５７】
より詳細に説明すると、フィルタ用温度調節システム２０は、冷ミストＲ２の気化熱を利用することで、フィルタ１３の温度Ｔｘを燃焼開始温度Ｔａ以上、触媒飛散温度Ｔｃ未満の温度範囲に維持することができる。これにより、フィルタ１３の再生中に、粒子状物質の酸化燃焼が阻害されることを回避しつつ、フィルタ１３自体の耐久性の低下を抑制すると共にフィルタ１３に担持された酸化触媒が剥離して後段に向かって飛散する事態を回避することができる。
【００５８】
排気ガス浄化装置１１が、フィルタ１３の後段に尿素ＳＣＲシステムを有する場合に、フィルタ１３に担持された貴金属が飛散すると、飛散したその貴金属によりＳＣＲ触媒装置の触媒層が破損して、排気ガスＧ１に含有される窒素酸化物の浄化率が低下するおそれがある。これに対して、フィルタ用温度調節システム２０によれば、フィルタ１３の再生制御中の貴金属の飛散が防止されて、フィルタ１３の後段のＳＣＲ触媒装置の触媒層の破損が回避されることで、尿素ＳＣＲシステムにおける窒素酸化物の浄化率の低下を抑制することが可能になる。
【００５９】
セラミックスの円柱状の多孔質構造体であるフィルタ１３は、熱衝撃による熱応力が比較的容易に破壊応力に達する。そこで、フィルタ用温度調節システム２０は、フィルタ１３を直接的に冷却せずに間接的に冷却することで、フィルタ１３の再生制御中にフィルタ１３を冷却することが可能になる。これにより、フィルタ１３の再生制御柱にフィルタ１３の温度Ｔｘを調整しつつ、その調整に伴うフィルタ１３の熱衝撃による破壊を回避することができる。
【００６０】
図５に例示するように、実線で示す噴霧させる制御を行った場合の時間経過に伴う温度Ｔｘの変化と、一点鎖線で示す冷ミストＲ２を噴霧させない場合の時間経過に伴う温度Ｔｘの変化とを比較する。噴霧させる制御を行った場合は、冷ミストＲ２を噴霧させない場合に比して、時間ｔ１から時間ｔ２までの温度Ｔｘの上昇が緩やかになる。このように、温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ以上、噴霧温度Ｔｂ未満の範囲では冷ミストＲ２を間欠的に噴霧させることで、温度Ｔｘの上昇を緩やかにすることができる。これにより、突発的に温度Ｔｘが上昇する事象が起きた場合でも、温度Ｔｘが触媒飛散温度Ｔｃを超えることを回避するには有利になる。また、噴霧させる制御を行った場合は、時間ｔ２から時間ｔ４までの間において温度Ｔｘが触媒飛散温度Ｔｃを超えることがない。一方で、冷ミストＲ２を噴霧させない場合は、温度Ｔｘが触媒飛散温度Ｔｃを超える場合がある。このように、噴霧温度Ｔｂ以上で冷ミストＲ２を連続的に噴霧させることで、温度Ｔｘが触媒飛散温度Ｔｃを超える事態を回避することができる。
【００６１】
なお、既述した実施形態のフィルタ用温度調節システム２０は、温度Ｔｘが燃焼開始温度Ｔａ以上になった場合に冷ミストＲ２を間欠的に噴霧させる制御を行う。一方で、間欠的に噴霧させる制御を行わずに、連続的に噴霧させる制御のみで、温度Ｔｘが触媒飛散温度Ｔｃを超えることを回避可能であれば、この間欠的に噴霧させる制御を省略してもよい。また、連続的に噴霧させる制御は、間欠的に噴霧させる制御に比して冷却性能が高い制御であればよい。例えば、温度Ｔｘが噴霧温度Ｔｂ以上の場合に、冷ミストＲ２を一定時間（間欠的に噴霧させる制御における冷ミストＲ２を噴霧させる期間よりも長い時間）の間で連続的に噴霧させた後に、一時的に噴霧を停止させる制御としてもよい。
【００６２】
フィルタ用温度調節システム２０は、冷却媒体Ｒ１としてエンジン本体の冷却水とは異なる水を用いることで、冷ミストＲ２の気化熱によりフィルタ１３を間接的に冷却可能になると共に気化後の後処理が不必要になる。なお、冷却媒体Ｒ１としては、含有される不凍液などの工業的な添加物を除去すればエンジン本体の冷却水を用いてもよい。
【００６３】
フィルタ用温度調節システム２０は、冷ミストＲ２の生成方式として超音波方式の他に、ポンプで圧縮された冷却媒体Ｒ１を微細な噴霧口を有するノズルから噴霧することで冷ミストＲ２を生成する１流体方式、圧縮された冷却媒体Ｒ１に対してポンプで圧縮された気体をぶつけて冷ミストＲ２を生成する２流体方式も例示される。しかし、冷ミストＲ２の生成方式として超音波方式を採用することで、１流体方式や２流体方式に比して、冷ミストＲ２を噴霧するために消費されるエネルギーが少なく、且つ装置をコンパクトにして省スペース化を図ることができる。
【００６４】
フィルタ用温度調節システム２０の噴霧口２７ａは、環状部位１６の一部を少なくとも含む部位に冷ミストＲ２を噴霧することで、収納管１４の外表面のうちの温度が高くなる部位で噴霧された冷ミストＲ２の蒸発冷却を促進させることができる。このように、噴霧口２７ａは、フィルタ１３の再生制御中に収納管１４の外表面のうちで温度が最も高くなる傾向にある部位に冷ミストＲ２を噴霧可能な構成であればよく、噴霧方向や噴霧角度が適宜設定可能である。
【００６５】
また、フィルタ用温度調節システム２０の噴霧口２７ａを複数設けることで、環状部位１６の複数箇所に冷ミストＲ２を噴霧することが可能になり、一つの噴霧口２７ａから噴霧する構成に比して冷却性能の向上には有利になる。なお、複数の噴霧口２７ａを有する構成であればよく、冷却配管２７は、二股管で構成されてもよい。
なお、本開示におけるフィルタ用温度調節システム２０は、車載用のエンジンを対象としているが、ガスタービンなどの内燃機関にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  排気通路
１３  フィルタ
１４  収納管
２０  フィルタ用温度調節システム
２１  タンク
２２  噴霧装置
２３  温度取得装置
３０  制御装置
Ｔｘ  フィルタの温度
Ｔａ  燃焼開始温度
Ｔｂ  噴霧温度
Ｒ１  冷却媒体
Ｒ２  冷ミスト（ミスト状の冷却媒体）
【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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