(57)【要約】【課題】捕集フィルタの再生に使用される燃料の量を減少し、オイルダイリューションの発生を抑制するとともに、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスが流通する排ガス通路に設けられ、排ガスに含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタと、排ガス通路において捕集フィルタよりも上流側に位置する酸化触媒と、酸化触媒よりも上流側において排ガス通路から分岐するとともに排ガス通路から分岐した位置と酸化触媒との間で排ガス通路に合流する分岐通路と、分岐通路に設けられ、排ガスを冷却する冷却部と、冷却部より下流側で分岐通路内にオゾンを供給するオゾン供給装置と、分岐通路への排ガスの流通を切換可能に構成される切換部と、酸化触媒に燃料を供給するように構成される燃料供給部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスが流通する排ガス通路に設けられ、前記排ガスに含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタと、
前記排ガス通路において前記捕集フィルタよりも上流側に位置する酸化触媒と、
前記酸化触媒よりも上流側において前記排ガス通路から分岐するとともに前記排ガス通路から分岐した位置と前記酸化触媒との間で前記排ガス通路に合流する分岐通路と、
前記分岐通路に設けられ、前記排ガスを冷却する冷却部と、
前記冷却部より下流側で前記分岐通路内にオゾンを供給するオゾン供給装置と、
前記分岐通路への前記排ガスの流通を切換可能に構成される切換部と、
前記酸化触媒に燃料を供給するように構成される燃料供給部と、
を備える排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記捕集フィルタの温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記捕集フィルタを再生する際、前記燃料供給部は、前記温度検出部によって検出される前記捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満となるように、前記酸化触媒に前記燃料を供給する請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満であることを前記温度検出部が検出した場合、前記切換部は、前記排ガスが前記分岐通路を流通するように切り換える請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記燃料供給部は、前記ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を供給する燃料供給弁であり、
前記捕集フィルタを再生する際、前記燃料供給弁は、前記燃料を前記シリンダ内に供給するメイン噴射を実行して前記シリンダ内で前記燃料の燃焼が生じた後に、前記シリンダ内に前記燃料を供給するポスト噴射を実行する請求項１から３の何れか一項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記冷却部は、前記排ガスの温度が２００度未満となるように、前記排ガスを冷却するように構成される請求項１から４の何れか一項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスが流通する排ガス通路に設けられ、前記排ガスに含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタと、前記排ガス通路において前記捕集フィルタよりも上流側に位置する酸化触媒と、前記酸化触媒よりも上流側において前記排ガス通路から分岐するとともに前記排ガス通路に合流する分岐通路と、を備える排ガス浄化装置による排ガス浄化方法であって、
前記捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満である場合、前記排ガスを前記分岐通路に流通させる流通ステップと、
前記流通ステップにおいて前記分岐通路に流通させた前記排ガスを冷却する冷却ステップと、
前記冷却ステップにおいて冷却した前記排ガスとオゾンとを混合させることで、前記排ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に転化する転化ステップと、
前記捕集フィルタに捕集されている前記微粒子を、前記転化ステップにおいて転化したＮＯ２によって燃焼する燃焼ステップと、を備える排ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる微粒子を捕集する排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを搭載した車両や船舶等には、酸化触媒（ＤＯＣ：ＤＩＥＳＥＬ  ＯＸＩＤＡＴＩＯＮ  ＣＡＴＡＬＹＳＴ）と、該ＤＯＣの下流に配置される捕集フィルタ（ＤＰＦ（登録商標）：ディーゼルパティキュレートフィルタ）とからなる排ガス浄化装置が設けられる。
【０００３】
ＤＰＦは、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる微粒子（ＰＭ）を捕集するための装置である。ＤＰＦにＰＭが堆積していくとやがて目詰まりが発生し、ＤＰＦのＰＭ捕集能力が低下するだけでなく、排圧が上昇して燃費にも悪影響を及ぼす。このため、ＤＰＦの入口温度を強制的に昇温して、ＤＰＦに堆積しているＰＭをＯ２（酸素）やＮＯ２（二酸化窒素）などによって燃焼するＤＰＦ再生が行なわれている。ＤＰＦの入口温度の強制昇温は、例えばメイン噴射より遅れて燃料を噴射するポスト噴射を実行することによって燃料が排ガスに含まれ、燃料を含んだ排ガスがＤＯＣに流入し、排ガスに含まれる燃料を酸化発熱させることで行われる。
【０００４】
ＰＭをＯ２によって燃焼可能なＤＰＦの温度（およそ６００度）は、ＰＭをＮＯ２によって燃焼可能なＤＰＦの温度（およそ２５０度）と比較して高い。このため、ＰＭをＮＯ２によって燃焼する方式を採用するＤＰＦ再生は、ポスト噴射によって供給される燃料の量が少なくなるので、燃費の向上を図ったり、オイルダイリューションの発生を抑制したりすることができる。特許文献１には、排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）をオゾンによってＮＯ２に転化してから、ＤＰＦ上に堆積しているＰＭをこの転化したＮＯ２によって燃焼する技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５２７６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般に、オゾンは２００度以上の環境下では速やかにＯ２に分解されてしまうにもかかわらず、特許文献１に記載の技術では、排ガスにオゾンを混合させる際における排ガスの温度について何ら考慮されていない。このため、ＮＯｘをオゾンによってＮＯ２に転化する容量が小さくなり、ＤＰＦに堆積しているＰＭをＮＯ２によって十分に燃焼（再生）できない場合がある。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、捕集フィルタを再生するために使用される燃料の量を減少しつつ、オイルダイリューションの発生を抑制するとともに、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスが流通する排ガス通路に設けられ、前記排ガスに含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタと、前記排ガス通路において前記捕集フィルタよりも上流側に位置する酸化触媒と、前記酸化触媒よりも上流側において前記排ガス通路から分岐するとともに前記排ガス通路から分岐した位置と前記酸化触媒との間で前記排ガス通路に合流する分岐通路と、前記分岐通路に設けられ、前記排ガスを冷却する冷却部と、前記冷却部より下流側で前記分岐通路内にオゾンを供給するオゾン供給装置と、前記分岐通路への前記排ガスの流通を切換可能に構成される切換部と、前記酸化触媒に燃料を供給するように構成される燃料供給部と、を備える。
【０００９】
排ガスとオゾンとを混合させて排ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に転化する際には、混合前に排ガスを冷却しておくことで、ＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。一方で、捕集フィルタに捕集されている微粒子をＮＯ２によって燃焼（捕集フィルタをＮＯ２によって再生）するには、捕集フィルタの温度が所定の温度（例えば２５０度）以上となるように、捕集フィルタの温度を上昇させる場合がある。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、酸化触媒よりも上流側において排ガス通路から分岐するとともに排ガス通路から分岐した位置と酸化触媒との間で排ガス通路に合流する分岐通路が設けられている。そして、この分岐通路には、排ガスを冷却する冷却部と、この冷却部より下流側で分岐通路内にオゾンを供給するオゾン供給装置と、が設けられている。このため、冷却された排ガスとオゾンとを混合させて、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。また、酸化触媒に燃料を供給する燃料供給部が設けられているので、酸化触媒で燃料を酸化（燃焼）して、捕集フィルタの温度を、捕集フィルタをＮＯ２によって再生可能な温度にまで昇温することができる。また、切換部は分岐通路への排ガスの流通を切換可能に構成されている。つまり、排ガスに含まれるＮＯｘが効率的にＮＯ２に転化され、この転化されたＮＯ２を含む排ガスを捕集フィルタに流通させるかどうかを切換可能に構成されている。このように、捕集フィルタがＮＯ２によって再生可能に構成されるので、捕集フィルタをＯ２によって再生する場合と比較して、捕集フィルタを再生するために使用される燃料の量を減少しつつ、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。また、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化可能な排ガスの温度、及び捕集フィルタをＮＯ２によって再生するための捕集フィルタの温度を考慮して捕集フィルタを再生するので、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、前記捕集フィルタの温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記捕集フィルタを再生する際、前記燃料供給部は、前記温度検出部によって検出される前記捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満となるように、前記酸化触媒に前記燃料を供給する。
【００１２】
一般に、捕集フィルタをＮＯ２によって再生するには、捕集フィルタの温度を２５０度以上にすればよい。上記（２）の構成によれば、捕集フィルタの温度を２５０度以上３５０度未満にするので、捕集フィルタをＯ２によって再生する場合（捕集フィルタの温度を６００度以上にする必要がある）と比較して、酸化触媒に供給する燃料の量を抑制することができる。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、前記捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満であることを前記温度検出部が検出した場合、前記切換部は、前記排ガスが前記分岐通路を流通するように切り換える。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満であると、排ガスが分岐通路を流通するようになる。このため、排ガスは冷却部によって冷却された後にオゾン供給装置によって供給されるオゾンと混合し、排ガスに含まれるＮＯｘが効率的にＮＯ２に転化される。そして、この転化されたＮＯ２を含む排ガスが捕集フィルタに流入し、捕集フィルタをＮＯ２によって再生する。このように、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化可能な排ガスの温度、及び捕集フィルタをＮＯ２によって再生するための捕集フィルタの温度を考慮して捕集フィルタを再生するので、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる。
【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）の何れか１つに記載の構成において、前記燃料供給部は、前記ディーゼルエンジンのシリンダ内に燃料を供給する燃料供給弁であり、前記捕集フィルタを再生する際、前記燃料供給弁は、前記燃料を前記シリンダ内に供給するメイン噴射を実行して前記シリンダ内で前記燃料の燃焼が生じた後に、前記シリンダ内に前記燃料を供給するポスト噴射を実行する。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、燃料供給部（燃料供給弁）はポスト噴射を実行することによって、シリンダ内に燃料を供給し、燃料が排ガスに含まれるようになる。そして、燃料を含んだ排ガスが酸化触媒に流入し、酸化触媒に燃料が供給される。このため、酸化触媒に燃料を供給するための装置を新たに設けることなく、従来からの装置構成においてポスト噴射のような容易な方法によって酸化触媒に燃料を供給することを実現できる。
【００１７】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）の何れか１つに記載の構成において、前記冷却部は、前記排ガスの温度が２００度未満となるように、前記排ガスを冷却するように構成される。
【００１８】
一般に、オゾンは２００度以上の環境下では速やかにＯ２に分解されてしまう。このため、排ガスの温度が２００度未満であるときに排ガスとオゾンとを混合させることで、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。上記（５）の構成によれば、排ガスの温度を２００度未満にしてから排ガスとオゾンとを混合させるので、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。このため、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる。
【００１９】
（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る排ガス浄化方法は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスが流通する排ガス通路に設けられ、前記排ガスに含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタと、前記排ガス通路において前記捕集フィルタよりも上流側に位置する酸化触媒と、前記酸化触媒よりも上流側において前記排ガス通路から分岐するとともに前記排ガス通路に合流する分岐通路と、を備える排ガス浄化装置による排ガス浄化方法であって、前記捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満である場合、前記排ガスを前記分岐通路に流通させる流通ステップと、前記流通ステップにおいて前記分岐通路に流通させた前記排ガスを冷却する冷却ステップと、前記冷却ステップにおいて冷却した前記排ガスとオゾンとを混合させることで、前記排ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に転化する転化ステップと、前記捕集フィルタに捕集されている前記微粒子を、前記転化ステップにおいて転化したＮＯ２によって燃焼する燃焼ステップと、を備える。
【００２０】
上記（６）の方法によれば、流通ステップでは、捕集フィルタの温度が２５０度以上３５０度未満であると、排ガスを分岐通路に流通させる。冷却ステップでは流通ステップにおいて分岐通路に流通させる排ガスを冷却し、転化ステップでは冷却ステップにおいて冷却する排ガスとオゾンとを混合させ、排ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に転化する。そして、燃焼ステップでは、温度が２５０度以上３５０度未満に含まれる捕集フィルタにおいて、微粒子を転化ステップにおいて転化されたＮＯ２によって燃焼する。このように、捕集フィルタをＮＯ２によって再生するので、捕集フィルタをＯ２によって再生する場合と比較して、捕集フィルタを再生するために使用される燃料の量を減少しつつ、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。また、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化可能な排ガスの温度、及び捕集フィルタをＮＯ２によって再生する捕集フィルタの温度を考慮して捕集フィルタを再生するので、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、捕集フィルタを再生するために使用される燃料の量を減少しつつ、オイルダイリューションの発生を抑制するとともに、捕集フィルタの再生性能向上を図ることができる排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る捕集フィルタを再生する際において、捕集フィルタの温度とポスト噴射の実行有無（オン又はオフ）との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置においてオゾン供給装置がオゾンを供給するタイミング、及び供給停止するタイミングを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の構成を概略的に示す概略構成図である。本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１は、車両や船舶などに搭載されるディーゼルエンジン３から排出される排ガスに含まれる微粒子を捕集する装置である。このような排ガス浄化装置１は、捕集フィルタ２と、酸化触媒４と、分岐通路６と、冷却部８と、オゾン供給装置１０と、切換部（電磁弁１２）と、燃料供給部１４と、を備える。
【００２５】
捕集フィルタ２は、排ガスが流通する排ガス通路５に設けられ、排ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタである。図１に示した実施形態では、排ガス通路５は、ディーゼルエンジン３と捕集フィルタ２とを接続する上流側排ガス通路５ａと、一端が捕集フィルタ２に接続されるとともに他端が排ガス浄化装置１の外部に開口する下流側排ガス通路５ｂと、を含む。
【００２６】
酸化触媒４は、燃料（軽油）を酸化するための触媒であって、排ガス通路５において捕集フィルタ２よりも上流側に位置する。分岐通路６は、酸化触媒４よりも上流側の分岐部７において上流側排ガス通路５ａから分岐するとともに、分岐部７と酸化触媒４との間の合流部９で上流側排ガス通路５ａに合流するように構成されている。
【００２７】
冷却部８は、分岐通路６に設けられ、分岐通路６を流通する排ガスを冷却するものである。このような冷却部８は、排ガスを冷却可能であれば特に構成は限定されない。例えば、冷却部８は、冷却部８内を流通する冷却水のような冷媒と熱交換することによって排ガスを冷却する熱交換器であってもよいし、排ガスを膨張させ排圧を低下させることで排ガスを冷却する膨張器であってもよい。
【００２８】
オゾン供給装置１０は、分岐通路６において冷却部８より下流側の混合部１１にオゾンを供給する。図１に示した実施形態では、オゾン供給装置１０は、オゾン発生部１０ａと、オゾン供給通路１０ｂとを備える。オゾン発生部１０ａは、例えば、外部から供給された外気に対して放電することで外気に含まれる酸素分子を酸素原子に分解し、複数の酸素原子を互いに衝突（結合）させることでオゾンを発生させる。オゾン供給通路１０ｂは、オゾン発生部１０ａと混合部１１とを接続しており、オゾン発生部１０ａで発生したオゾンは混合部１１に向かって流通する。
【００２９】
切換部は、図１に示した実施形態では、上流側排ガス通路５ａにおいて分岐部７と合流部９との間に設けられた電磁弁１２である。この電磁弁１２は、後述する制御装置２０によって、分岐通路６への排ガスの流通を切換可能（閉弁する、又は開弁する）に構成されている。尚、切換部は、上述した電磁弁１２に限定されない。例えば、切換部は、複数の弁であって、分岐通路６に設けられる弁、及び、上流側排ガス通路５ａにおいて分岐部７と合流部９との間に設けられる弁を含んでいてもよい。
【００３０】
燃料供給部１４は、捕集フィルタ２の再生時に酸化触媒４に燃料を供給するためのものである。幾つかの実施形態では、燃料供給部１４は、ディーゼルエンジン３のシリンダ（不図示）内に燃料を供給する燃料供給弁である。この燃料供給弁は、捕集フィルタ２を再生する際、燃料をシリンダ内に供給するメイン噴射を実行して、シリンダ内で燃料の燃焼が生じた後に、シリンダ内に燃料を供給するポスト噴射を実行する。つまり、燃料供給弁は、ポスト噴射を実行することによって、シリンダ内に燃料を供給し、燃料が排ガスに含まれるようになる。そして、燃料を含んだ排ガスが排ガス通路５を流通し酸化触媒４に流入し、酸化触媒４に燃料が供給される。このような構成によれば、酸化触媒４に燃料を供給するための装置を新たに設けることなく、従来からの装置構成においてポスト噴射のような容易な方法によって酸化触媒４に燃料を供給することを実現できる。また、幾つかの実施形態では、燃料供給部１４は、燃料を排ガス通路５や酸化触媒４に噴射することで、酸化触媒４に燃料を供給するように構成されていてもよい。尚、分岐通路６を流通する排ガスは、例えば上述した冷却部８によって冷却されるので低温となる。このため、分岐通路６にＨＣのような未燃物が付着してしまう場合がある。よって、ポスト噴射を実行するときには、排ガスが分岐通路６に流通しないようになっている（電磁弁１２を開弁する）。
【００３１】
図１に示した実施形態では、排ガス浄化装置１は制御装置２０をさらに備える。この制御装置２０は、電子制御装置などのコンピュータであり、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ（記憶装置）、及びＩ／Ｏインターフェイスなどを備えている。そして、記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってプロセッサが動作（データの演算など）することで、各機能部の動作（例えば、捕集フィルタ２の温度が３００度になるように、燃料供給部１４が酸化触媒４に対して所定量の燃料を供給することや、捕集フィルタ２の温度に応じて電磁弁１２が閉弁又は開弁されること）を実現する。制御装置２０は、電磁弁１２及び燃料供給部１４に電気的に接続されており、互いに電気的な情報のやり取りが可能であるように構成されている。
【００３２】
次に、上述した構成を備える排ガス浄化装置１の動作について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る捕集フィルタを再生する際において、捕集フィルタの温度とポスト噴射の実行有無（オン又はオフ）との関係を説明するための図である。尚、図２において、網掛けを付した領域ではポスト噴射が実行されている（オン）ことを示している。
【００３３】
排ガス浄化装置１は、捕集フィルタ２が排ガスに含まれる微粒子を捕集することで排ガスを浄化する。そして、捕集フィルタ２に微粒子が堆積していき、捕集フィルタ２を再生する必要が生じた際には、捕集フィルタ２の温度に応じて、捕集フィルタ２をＯ２又はＮＯ２によって再生する。尚、捕集フィルタ２が排ガスに含まれる微粒子を捕集している際（再生の必要がない場合）には、燃料供給部１４は酸化触媒４に燃料を供給していないし（ポスト噴射は実行されていない）、電磁弁１２は開弁している。
【００３４】
一般に、捕集フィルタ２をＯ２によって再生可能な捕集フィルタ２の温度（およそ６００度）は、ＮＯ２によって再生可能な温度（およそ２５０度）と比較して高い。このため、図２に示すように、捕集フィルタ２を再生する際に、捕集フィルタ２の温度が予め決められた設定温度以上である場合には、捕集フィルタ２をＯ２によって再生する。図２に示した実施形態では、捕集フィルタ２の温度が３５０度以上である場合には、捕集フィルタ２をＯ２によって再生するようになっている。また、捕集フィルタ２の温度が３５０度以上６００度未満である場合には、捕集フィルタ２をＯ２によって再生するためのポスト噴射（Ｏ２用ポスト噴射Ｐ１）が実行される。このような構成によれば、捕集フィルタ２を再生する際に、車速やエンジン回転数、またはアクセル開度（負荷）が大きいため、捕集フィルタ２の温度を３５０度未満に下げることが容易でない場合には、捕集フィルタをＮＯ２ではなくＯ２によって再生することができる。
【００３５】
一方で、図２に示すように、捕集フィルタ２を再生する際に、捕集フィルタ２の温度が設定温度未満である場合には、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生する。図２に示した実施形態では、捕集フィルタ２の温度が３５０度未満の場合には、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生する。また、捕集フィルタ２の温度が２００度未満である場合には、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生するためのポスト噴射（ＮＯ２用ポスト噴射Ｐ２）が実行される。このＮＯ２用ポスト噴射Ｐ２はＯ２用ポスト噴射Ｐ１と比較して、酸化触媒４に供給される燃料の量が少量となる場合が多い。
【００３６】
上述したようなポスト噴射（Ｏ２用ポスト噴射Ｐ１やＮＯ２用ポスト噴射Ｐ２）が実行されると酸化触媒４に燃料が供給される。そして、酸化触媒４は供給された燃料を酸化（燃焼）し、酸化の際に生じる熱によって酸化触媒４を流通する排ガスを温める。そして、この温められた排ガスが酸化触媒４より下流に位置する捕集フィルタ２に流入することで、捕集フィルタ２をＯ２やＮＯ２によって再生可能であるように、捕集フィルタ２を温める。
【００３７】
捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生するために排ガスとオゾンとを混合させて排ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に転化する際には、混合前に排ガスを冷却しておくことで、ＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。上述したような構成では、電磁弁１２が閉弁されると、排ガスは分岐通路６を流通するようになる。そして、分岐通路６を流通する排ガスは、冷却部８によって冷却された後に、オゾン供給装置１０によって供給されたオゾンと混合部１１で混合する。このとき、排ガスに含まれるＮＯｘは効率的にＮＯ２に転化される。そして、転化されたＮＯ２を含む排ガスは、合流部９で上流側排ガス通路５ａと合流し、捕集フィルタ２に流入する。
【００３８】
図１を用いて説明した本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置１の構成によれば、例えばポスト噴射を実行することで、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生可能となるように捕集フィルタ２を温める。また、電磁弁１２を閉弁し排ガスを分岐通路６に流通させることで、排ガスに含まれるＮＯｘが効率的にＮＯ２に転化されてから、転化されたＮＯ２を含む排ガスを捕集フィルタ２に流入させる。このように、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生可能に構成されるので、捕集フィルタ２をＯ２によって再生する場合と比較して、捕集フィルタ２を再生するために使用される燃料の量を減少しつつ、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。また、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化可能な排ガスの温度、及び捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生するための捕集フィルタ２の温度を考慮して捕集フィルタ２を再生するので、捕集フィルタ２の再生性能向上を図ることができる。
【００３９】
幾つかの実施形態では、図１に示すように、排ガス浄化装置１は、捕集フィルタ２の温度（フィルタ温度ｔ１）を検出する温度検出部１５をさらに備えてもよい。そして、捕集フィルタ２を再生する際、燃料供給部１４は、温度検出部１５によって検出されるフィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満となるように、酸化触媒４に燃料を供給する。
【００４０】
温度検出部１５は、例えば温度センサであって、図１に示した実施形態では、温度センサが直接的にフィルタ温度ｔ１を計測することで、フィルタ温度ｔ１を検出するように構成されている。また、温度検出部１５は制御装置２０と電気的に接続されており、互いに電気的な情報のやり取りが可能であるように構成されている。尚、温度検出部１５は、上述したような温度センサに限定されず、例えば、排ガスの温度や燃料供給部１４から供給された燃料の量からフィルタ温度ｔ１を推定するものであってもよい。
【００４１】
このような構成によれば、温度検出部１５が検出するフィルタ温度ｔ１が２５０度未満であれば、制御装置２０は、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満になるように、燃料供給部１４に対して酸化触媒４に燃料を供給する（ポスト噴射を実行する）ように指示する。これにより、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満になるので、捕集フィルタ２をＯ２によって再生する（捕集フィルタ２の温度を６００度以上にする必要がある）場合と比較して、酸化触媒４に供給する燃料の量を抑制することができる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満の範囲であることを温度検出部１５が検出した場合、切換部（電磁弁１２）は、排ガスが分岐通路６を流通するように切り換え可能に構成されてもよい。図１に示した実施形態では、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満である場合、制御装置２０は電磁弁１２に対して閉弁するように指示する。これにより、排ガスは分岐通路６を流通するようになる。一方で、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満の範囲に含まれていない場合、制御装置２０は電磁弁１２に対して開弁するように指示する。これにより、排ガスは分岐通路６を流通せずに（オゾン供給装置１０によって供給されるオゾンと混合されずに）捕集フィルタ２に流入する。尚、フィルタ温度ｔ１が２５０度未満である場合には、ＮＯ２用ポスト噴射Ｐ２が実行され、フィルタ温度ｔ１が３５０度以上である場合には、Ｏ２用ポスト噴射Ｐ１が実行される。
【００４３】
このような構成によれば、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満である場合、排ガスが分岐通路６を流通するようになる。このため、排ガスは冷却部８によって冷却された後にオゾン供給装置１０によって供給されるオゾンと混合し、排ガスに含まれるＮＯｘが効率的にＮＯ２に転化される。そして、この転化されたＮＯ２を含む排ガスが捕集フィルタ２に流入し、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生する。このように、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化可能な排ガスの温度、及び捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生するためのフィルタ温度ｔ１を考慮して捕集フィルタ２を再生するので、捕集フィルタ２の再生性能向上を図ることができる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、冷却部８は、排ガスの温度が２００度未満となるように、排ガスを冷却するように構成されてもよい。このような冷却部８は、冷却部８に流入する排ガスの流量や温度に応じて冷却容量を変化させ、冷却部８から流出する排ガスの温度が２００度未満に含まれるように排ガスを冷却してもよい。例えば、冷却部８が熱交換器である場合には、排ガスと熱交換する冷媒の流量を制御して、冷却部８から流出する排ガスの温度が２００度未満に含まれるように排ガスを冷却してもよい。あるいは、冷却部８が膨張器である場合には、排ガスを膨張させることによる排圧の低下を制御して、冷却部８から流出する排ガスの温度が２００度未満に含まれるように排ガスを冷却してもよい。
【００４５】
一般に、オゾンは２００度以上の環境下では速やかにＯ２に分解されてしまう。このため、排ガスの温度が２００度未満であるときに排ガスとオゾンとを混合させることで、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。上述したような構成によれば、分岐通路６に流通する排ガスを冷却部８で２００度未満に冷却してから、この冷却された排ガスとオゾンとを混合部１１で混合させるので、排ガスに含まれるＮＯｘを効率的にＮＯ２に転化することができる。このため、捕集フィルタ２の再生性能向上を図ることができる。
【００４６】
また、図１に示した実施形態では、排ガス浄化装置１は、排ガス温度センサ１７をさらに備えてもよい。この排ガス温度センサ１７は、分岐通路６のうち冷却部８と混合部１１との間に設けられている。つまり、排ガス温度センサ１７は、冷却部８によって冷却され、混合部１１でオゾンと混合する前の排ガスの温度（冷却部８による冷却後の出口温度ｔ２）を取得する。また、排ガス温度センサ１７はオゾン発生部１０ａと電気的に接続されており、オゾン発生部１０ａは、排ガス温度センサ１７で取得した出口温度ｔ２が２００度未満である場合にはオゾンを発生させ、出口温度ｔ２が２００度未満ではない場合にはオゾンを発生させないようになっている。このような構成によれば、オゾンを不必要に発生させることを防止し、オゾンを発生させるためのエネルギ（特に消費電力）を抑制することができる。尚、図示した実施形態では、オゾン発生部１０ａと排ガス温度センサ１７とが、制御装置２０を介さずに電気的に接続されている場合を示したが、制御装置２０を介して電気的に接続されていてもよい。この場合、制御装置２０は、排ガス温度センサ１７が取得する出口温度ｔ２に応じて、オゾンを発生する、又は停止するように、オゾン発生部１０ａに対して指示する。
【００４７】
図３は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置においてオゾン供給装置がオゾンを供給するタイミング、及び供給停止するタイミングを説明するための図である。捕集フィルタ２の再生を始める際（タイミングＴ１）のフィルタ温度ｔ１が捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生可能な温度未満である場合において、オゾン供給装置１０がオゾンを供給するタイミング、及び供給停止するタイミングの一例について説明する。
【００４８】
図３の（ａ）〜（ｄ）の横軸は時間（タイミング）であり、タイミングＴ１〜タイミングＴ７までが示されている。図３の（ａ）〜（ｄ）において、横軸上の位置が同じであるとタイミングが互いに同じであることを意味している。図３の（ａ）は、捕集フィルタ２を再生（オン）しているか再生停止（オフ）しているかを示している。図３の（ｂ）は、捕集フィルタ２の温度（フィルタ温度ｔ１）を示している。図３の（ｃ）は、電磁弁１２が閉弁しているか開弁しているかを示している。図３の（ｄ）は、オゾン供給装置１０がオゾンを供給（オン）しているか供給停止（オフ）しているかを示している。尚、図３の（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）において、色を付した領域がオン又は閉弁であることを示している。
【００４９】
図３に示すタイミングＴ１は、捕集フィルタ２の再生を始めるタイミングであって、例えば、捕集フィルタ２の入口と出口との差圧が閾値を超えたタイミングや、微粒子の発生量が閾値を超えたタイミングや、車両の走行距離が閾値を超えたタイミングなどである。図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、捕集フィルタ２の再生が始まると（オンになると）、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生するため、例えばポスト噴射が実行され、フィルタ温度ｔ１が上がる。
【００５０】
そして、図３の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、フィルタ温度ｔ１が、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生可能な温度ｔ１ａにまで上がると（タイミングＴ２）、電磁弁１２を閉弁するとともに、オゾン供給装置１０によるオゾン供給が開始（オゾン供給オン）される。このような温度ｔ１ａは、例えば、２５０度以上３５０度未満である。タイミングＴ２からは、排ガスが分岐通路６に流通し、この排ガスは冷却部８によって冷却されてからオゾンと混合する。つまり、タイミングＴ２からは、排ガスに含まれるＮＯｘが効率的にＮＯ２に転化され、この転化されたＮＯ２によって捕集フィルタ２を再生する。また、タイミングＴ２からは、ポスト噴射が停止されており、フィルタ温度ｔ１が下がる。
【００５１】
図３に示すタイミングＴ３は、フィルタ温度ｔ１が温度ｔ１ｂにまで下がったタイミングである。この温度ｔ１ｂは、上述した温度ｔ１ａより低い温度である。このような温度ｔ１ｂは、温度ｔ１ａより低ければ、２５０度以上３５０度未満であってもよい。そして、タイミングＴ３からは、再びポスト噴射が実行され、フィルタ温度ｔ１が上がり、後述するように捕集フィルタ２の再生が再び行われる。図３に示した実施形態では、ＮＯ２による捕集フィルタ２の再生が始まってから（タイミングＴ２）、ＮＯ２による捕集フィルタ２の再生が終了するまで（タイミングＴ６）、フィルタ温度ｔ１は２５０度以上３５０度未満の範囲に含まれるように維持されている。尚、他の実施形態では、温度ｔ１ｂは２５０度未満であってもよい。
【００５２】
そして、図３の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、タイミングＴ３からポスト噴射を実行し、フィルタ温度ｔ１が再び温度ｔ１ａにまで上がると（タイミングＴ４）、電磁弁１２を閉弁するとともに、オゾン供給装置１０によるオゾン供給が開始される。つまり、ＮＯ２による捕集フィルタ２の再生が再び開始する。タイミングＴ４からは、ポスト噴射が停止しており、フィルタ温度ｔ１が再び下がる。フィルタ温度ｔ１が温度ｔ１ｂにまで下がると（タイミングＴ５）、再びポスト噴射が実行され、フィルタ温度ｔ１が上がり、フィルタ温度ｔ１が温度ｔ１ａにまで上がると（タイミングＴ６）、ＮＯ２による捕集フィルタ２の再生が再び開始する。尚、他の実施形態では、再びポスト噴射を実行した際に、フィルタ温度ｔ１が温度ｔ１ａより低い温度である温度ｔ１ａ’にまで上がると、ＮＯ２による捕集フィルタ２の再生を再び開始してもよい。このような構成によれば、ポスト噴射によって使用される燃料の量を抑制できる。
【００５３】
図３に示すタイミングＴ７は、捕集フィルタ２の再生を終了するタイミングであって、例えば、捕集フィルタ２の再生をオンにしてから所定の時間が経過したタイミングや、捕集フィルタ２に捕集されている微粒子の量が閾値より小さくなったタイミングなどである。図３の（ｂ）〜（ｄ）に示した実施形態では、タイミングＴ７になると、電磁弁１２を開弁するとともに、オゾン供給装置１０によるオゾン供給を停止する。つまり、タイミングＴ７からは、排ガスは分岐通路６を流通せずに上流側排ガス通路５ａを流通して捕集フィルタ２に流入するようになっている。
【００５４】
図３を用いて説明した排ガス浄化装置１によれば、捕集フィルタ２を再生するタイミングＴ１になると、フィルタ温度ｔ１を、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生可能な温度ｔ１ａにまで昇温する。そして、フィルタ温度ｔ１が温度ｔ１ａに達したタイミングＴ２からは、排ガスを分岐通路６に流通させ、この排ガスを冷却して（出口温度ｔ２を下げて）からオゾンと混合させるので、排ガスに含まれるＮＯｘが効率的にＮＯ２に転化され、この転化されたＮＯ２によって捕集フィルタ２を再生する。また、捕集フィルタ２の再生中にフィルタ温度ｔ１が下がっても（タイミングＴ３、Ｔ５）、再びポスト噴射が実行されるので、フィルタ温度ｔ１をＮＯ２によって再生可能な温度にする。このように、出口温度ｔ２及びフィルタ温度ｔ１を考慮して捕集フィルタ２を再生するので、捕集フィルタ２の再生性能向上を図ることができる。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化方法のフローチャートである。本発明の一実施形態に係る排ガス浄化方法は、図１を用いて説明した捕集フィルタ２と、酸化触媒４と、分岐通路６と、を備える排ガス浄化装置１によって、捕集フィルタ２を再生する方法である。
【００５６】
図４に示すように、排ガス浄化方法は、流通ステップＳ２と、冷却ステップＳ３と、転化ステップＳ４と、燃焼ステップＳ５と、を備える。図４に示した実施形態では、排ガス浄化方法は昇温ステップＳ１をさらに備えており、捕集フィルタ２の再生が開始すると、昇温ステップＳ１が実施される。この昇温ステップＳ１では、例えば、ポスト噴射が実行されることで、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満に含まれるように捕集フィルタ２を温める。
【００５７】
流通ステップＳ２では、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満に含まれると電磁弁１２を閉弁し排ガスを分岐通路６に流通させる。冷却ステップＳ３では、流通ステップＳ２において分岐通路６に流通させる排ガスを、例えば、出口温度ｔ２が２００度未満になるように、冷却する。転化ステップＳ４では、冷却ステップＳ３において冷却される排ガスとオゾンとを混合させることで、排ガスに含まれるＮＯｘをＮＯ２に転化する。燃焼ステップＳ５では、フィルタ温度ｔ１が２５０度以上３５０度未満である捕集フィルタ２に捕集されている微粒子を、転化ステップＳ４において転化したＮＯ２によって燃焼する。尚、不図示ではあるが、捕集フィルタ２の再生が終了する前にフィルタ温度ｔ１が２５０度未満に下がる場合には、再び昇温ステップＳ１に戻る。この場合、電磁弁１２は開弁される。
【００５８】
このような方法によれば、捕集フィルタ２をＮＯ２によって再生するので、捕集フィルタ２をＯ２によって再生する場合と比較して、捕集フィルタ２を再生するために使用される燃料の量を減少しつつ、オイルダイリューションの発生を抑制することができる。また、出口温度ｔ２及びフィルタ温度ｔ１を考慮して捕集フィルタ２を再生するので、捕集フィルタ２の再生性能向上を図ることができる。
【００５９】
以上、本発明の幾つかの実施形態に係る排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１      排ガス浄化装置
２      捕集フィルタ
３      ディーゼルエンジン
４      酸化触媒
５      排ガス通路
５ａ    上流側排ガス通路
５ｂ    下流側排ガス通路
６      分岐通路
７      分岐部
８      冷却部
９      合流部
１０    オゾン供給装置
１０ａ  オゾン発生部
１０ｂ  オゾン供給通路
１１    混合部
１２    電磁弁
１４    燃料供給部
１５    温度検出部
１７    排ガス温度センサ
２０    制御装置
Ｓ１    昇温ステップ
Ｓ２    流通ステップ
Ｓ３    冷却ステップ
Ｓ４    転化ステップ
Ｓ５    燃焼ステップ
ｔ１    フィルタ温度
ｔ２    出口温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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