(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの劣化を抑制するパティキュレートフィルタの劣化抑制装置であって、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に設けられ、前記パティキュレートフィルタをすり抜けた粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記パティキュレートフィルタを昇温させることで、前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化させ除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段と、
前記フィルタ再生処理実行手段によるフィルタ再生処理の実行終了後に前記ＰＭセンサによって検出された粒子状物質のすり抜け量が、前回のフィルタ再生処理の実行終了後に前記ＰＭセンサによって検出された粒子状物質のすり抜け量より多い場合、次回のフィルタ再生処理の実行時における前記パティキュレートフィルタの温度を今回のフィルタ再生処理の実行時における前記パティキュレートフィルタの温度よりも低下させる温度低下手段と、
を備えるパティキュレートフィルタの劣化抑制装置。
【請求項２】
前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段をさらに備え、
前記フィルタ再生処理実行手段が、前記ＰＭ堆積量推定手段によって推定された前記パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が再生開始堆積量以上となった時にフィルタ再生処理の実行を開始するものであって、
前記温度低下手段が、次回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値となる再生開始堆積量を、今回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値となった再生開始堆積量よりも小さくすることで、次回のフィルタ再生処理の実行時における前記パティキュレートフィルタの温度を今回のフィルタ再生処理の実行時における前記パティキュレートフィルタの温度よりも低下させるものである請求項１に記載のパティキュレートフィルタの劣化抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの劣化を抑制する劣化抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、ＰＭと称する場合もある）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する場合もある）を設ける場合がある。排気通路にフィルタを設けた場合、所定のタイミングで、該フィルタを昇温させることで、該フィルタに捕集され堆積したＰＭを酸化させ除去する所謂フィルタ再生処理が行われる。
【０００３】
また、フィルタより上流側の排気圧力とフィルタより下流側の排気圧力との差に基づいてフィルタにおけるＰＭ堆積量を推定する技術が知られている。特許文献１に記載の技術では、フィルタ再生処理の完了が判定されたときに推定されたフィルタにおけるＰＭ堆積量に基づいて、フィルタ再生処理を実行しても除去することができない灰分の堆積量を推定する。そして、該推定された灰分堆積量に基づいて、ＰＭ堆積量の推定値、或いは、フィルタ再生処理の実行開始の閾値となるＰＭ堆積量を補正する。
【０００４】
特許文献２に記載の技術では、フィルタにおける、エンジンオイルが燃焼することで発生するオイルアッシュの堆積量を推定する。そして、オイルアッシュの堆積量に基づいてフィルタ再生処理実行時の時の再生処理温度を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０８３０３６号公報
【特許文献２】特開２００４−０３６４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フィルタ再生処理の実行時においては、ＰＭが酸化することで生じる酸化熱によってフィルタの温度が上昇するため、フィルタに割れ（クラック）が発生する場合がある。フィルタにクラックが生じた状態で、同一条件でのフィルタ再生処理の実行が繰り返されると、フィルタのクラックが拡大する虞がある。クラックが過剰に拡大すると、ＰＭを十分に捕集することが困難となる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、フィルタにおけるクラックの拡大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、フィルタ再生処理の実行後におけるフィルタをすり抜けるＰＭ量（ＰＭすり抜け量）が、前回のフィルタ再生処理の実行後におけるＰＭすり抜け量より多い場合は、次回のフィルタ再生処理の実行時におけるフィルタの温度を低下させるものである。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係るパティキュレートフィルタの劣化抑制装置は、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタの劣化を抑制するパティキュレートフィルタの劣化抑制装置であって、
前記パティキュレートフィルタより下流側の排気通路に設けられ、前記パティキュレー
トフィルタをすり抜けた粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記パティキュレートフィルタを昇温させることで、前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を酸化させ除去するフィルタ再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段と、
前記フィルタ再生処理実行手段によるフィルタ再生処理の実行終了後に前記ＰＭセンサによって検出された粒子状物質のすり抜け量が、前回のフィルタ再生処理の実行終了後に前記ＰＭセンサによって検出された粒子状物質のすり抜け量より多い場合、次回のフィルタ再生処理の実行時における前記パティキュレートフィルタの温度を今回のフィルタ再生処理の実行時における前記パティキュレートフィルタの温度よりも低下させる温度低下手段と、
を備える。
【００１０】
今回のフィルタ再生処理の実行時にフィルタにクラックが発生した場合、今回のフィルタ再生処理の実行終了後のＰＭすり抜け量は、前回のフィルタ再生処理の実行終了後のＰＭすり抜け量よりも多くなる。
【００１１】
本発明によれば、フィルタ再生処理を実行することでフィルタにクラックが発生した場合、次回のフィルタ再生処理実行時におけるフィルタの温度が低減される。そのため、フィルタにおけるクラックの拡大を抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る劣化抑制装置は、フィルタにおけるＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段をさらに備えてもよい。また、フィルタ再生処理実行手段は、ＰＭ堆積量推定手段によって推定されたフィルタにおけるＰＭ堆積量が再生開始堆積量以上となった時にフィルタ再生処理の実行を開始するものであってもよい。
【００１３】
そして、この場合、温度低下手段は、次回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値となる再生開始堆積量を、今回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値となった再生開始堆積量よりも小さくすることで、次回のフィルタ再生処理の実行時におけるフィルタの温度を今回のフィルタ再生処理の実行時におけるフィルタの温度より低下させてもよい。
【００１４】
フィルタにおけるＰＭ堆積量が少ないほど、ＰＭが酸化した時のフィルタの温度は低くなる。そのため、再生開始堆積量を小さくすることで、フィルタ再生処理の実行時におけるフィルタの温度を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィルタにおけるクラックの拡大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係るフィルタ再生処理およびフィルタのクラック拡大抑制制御のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
＜実施例＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンの排気通路に設けられたフィルタの劣化抑制に適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼ
ルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
【００１９】
［内燃機関の吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。
【００２０】
吸気通路２にはエアフローメータ４及びスロットル弁５が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。
【００２１】
排気通路３には、排気中のＰＭを捕集するフィルタ６が設けられている。フィルタ６には酸化触媒７が担持されている。尚、フィルタ６に担持される触媒は、酸化触媒以外の酸化機能を有する触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）であってもよい。また、酸化機能を有する触媒がフィルタ６より上流側の排気通路３に設けられていてもよい。
【００２２】
フィルタ６より上流側の排気通路３には、排気中に燃料を添加する燃料添加弁８が設けられている。排気通路３における燃料添加弁８とフィルタ６との間には温度センサ１３が設けられている。また、排気通路３におけるフィルタ６より下流側にはＰＭセンサ１４が設けられている。
【００２３】
温度センサ１３は、フィルタ６に流入する排気の温度を検出する。ＰＭセンサ１４は、フィルタ６から流出する排気に含まれるＰＭ量、即ち、フィルタ６をすり抜けたＰＭ量であるＰＭすり抜け量を検出する。ＰＭセンサ１４としては、公知のどのようなＰＭセンサを用いてもよい。
【００２４】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４、温度センサ１３、ＰＭセンサ１４が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、内燃機関１のクランクポジションセンサ１１、及び内燃機関１が搭載された車両のアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出することができる。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出することができる。
【００２５】
ＥＣＵ１０には、スロットル弁５及び燃料添加弁８が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これらの装置の動作が制御される。
【００２６】
［フィルタ再生処理］
フィルタ６には、該フィルタ６に捕集された排気中のＰＭが徐々に堆積する。本実施例においては、フィルタ６に堆積したＰＭを除去するためにフィルタ再生処理が実行される。本実施例に係るフィルタ再生処理は、燃料添加弁８から排気中に燃料を添加することによって該燃料を酸化触媒７に供給することで実現される。酸化触媒７に供給された燃料が酸化することによって酸化熱が生じる。この酸化熱によって酸化触媒７及びフィルタ６の温度が上昇する。その結果、フィルタ６に堆積したＰＭが酸化され除去される。
【００２７】
本実施例に係るフィルタ再生処理では、温度センサ１３によって検出される排気の温度に基づいて、燃料添加弁８から添加される燃料の量を調整する。該燃料添加量を調整することで、酸化触媒７及びフィルタ６の温度をＰＭの酸化が可能な温度まで上昇させる。
【００２８】
尚、フィルタ再生処理は、他の手法によっても実現することができる。例えば、燃料添加弁８による燃料添加に代えて、内燃機関１において主燃料噴射より後のタイミングで副燃料噴射を行うことで酸化触媒７に燃料を供給してもよい。また、フィルタ６を電気ヒータによって昇温させることでＰＭを酸化させてもよい。
【００２９】
また、本実施例において、ＥＣＵ１０が、内燃機関１の運転状態に基づいてフィルタ６に流入するＰＭ量を推定する。さらに、フィルタ６に流入するＰＭ量を積算することで、フィルタ６におけるＰＭ堆積量を推定する。そして、該推定されたＰＭ堆積量が所定の再生開始堆積量以上となった時に、フィルタ再生処理が開始される。尚、フィルタ６より上流側の排気通路３にＰＭセンサを設け、該ＰＭセンサによって、フィルタ６に流入するＰＭ量を検出してもよい。また、フィルタ再生処理が実行されていない時であっても、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇することで、フィルタ６に堆積したＰＭが酸化される場合がある。このように酸化され除去されるＰＭの量を考慮してＰＭ堆積量を推定してもよい。
【００３０】
フィルタ再生処理の実行開始後、所定時間が経過した時に、その実行が停止される。該所定時間は、フィルタ６に堆積したＰＭが可能な限り除去される時間として、実験等に基づいて予め定められている。
【００３１】
［クラック拡大抑制制御］
フィルタ再生処理の実行時には、ＰＭが酸化することで生じる酸化熱によってフィルタ６の温度が上昇する。この時、フィルタ６の温度が過剰に上昇すると、フィルタ６にクラックが発生する場合がある。ただし、フィルタ６にクラックが発生したとしても、それが微小な場合は、フィルタ６によってＰＭを十分に捕集することは可能である。
【００３２】
しかしながら、フィルタ６にクラックが生じた状態でフィルタ再生処理が繰り返し実行されると、クラックが拡大する虞がある。クラックが過剰に拡大すると、ＰＭを十分に捕集することが困難となる。
【００３３】
そこで、本実施例では、フィルタ６にクラックが発生した場合、該クラックの拡大を抑制すべく、クラック拡大抑制制御が実行される。具体的には、フィルタ再生処理の実行時におけるフィルタ６の温度を低下させることで、クラックの拡大を抑制する。
【００３４】
ここで、本実施例に係るフィルタ再生処理およびフィルタのクラック拡大抑制制御のフローについて、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行されるものである。
【００３５】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｄｐｍが算出される。上述したように、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｄｐｍは、フィルタ６に流入するＰＭ量を積算することで算出される。
【００３６】
次に、ステップＳ１０２において、フィルタ６におけるＰＭ堆積量Ｑｄｐｍが、現時点で設定されている再生開始堆積量Ｑｄｐｍ１以上となったか否かが判別される。ステップＳ１０２において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３において、フィルタ再生処理の実行が開始される。
【００３７】
次に、ステップＳ１０４において、フィルタ再生処理の実行開始から所定時間ｔ０が経過したか否かが判別される。ステップＳ１０４において否定判定された場合、ステップＳ１０４の処理が繰り返される。即ち、フィルタ再生処理の実行が継続される。
【００３８】
一方、ステップＳ１０４において肯定判定された場合、次にステップＳ１０５において、フィルタ再生処理の実行が終了される。次に、ステップＳ１０６において、ＰＭセンサ１４によって検出された、今回のフィルタ再生処理の実行終了直後におけるＰＭすり抜け量ｔｈｐｍ１が読み込まれる。
【００３９】
次に、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６において読み込まれたＰＭすり抜け量ｔｈｐｍ１が、前回のフィルタ再生処理の実行終了直後におけるＰＭすり抜け量ｔｈｐｍ０より多いか否かが判別される。尚、前回のフィルタ再生処理の実行終了直後におけるＰＭすり抜け量ｔｈｐｍ０は、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００４０】
フィルタ６にクラックが発生すると、ＰＭすり抜け量が正常時に比べて増加する。従って、今回のフィルタ再生処理の実行終了直後におけるＰＭすり抜け量ｔｈｐｍ１が、前回のフィルタ再生処理の実行終了直後におけるＰＭすり抜け量ｔｈｐｍ０よりも多い場合、今回のフィルタ再生処理の実行中にフィルタ６にクラックが発生したと判断することができる。
【００４１】
ステップＳ１０７において肯定判定された場合、即ちフィルタ６にクラックが発生した場合、次にステップＳ１０８の処理が実行される。ステップＳ１０８においては、次回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値である再生開始堆積量がＱｄｐｍ２に設定される。ここで、Ｑｄｐｍ２は、今回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値となった再生開始堆積量Ｑｄｐｍ１よりも小さい値である。
【００４２】
尚、Ｑｄｐｍ２は予め定められた値でもよい。また、Ｑｄｐｍ２は、ＰＭすり抜け量の差（＝ｔｈｐｍ１−ｔｈｐｍ０）に基づいて定められる値でもよい。この場合、ＰＭすり抜け量の差が大きいほど、Ｑｄｐｍ２は小さい値となる。
【００４３】
一方、ステップＳ１０７において否定判定された場合、即ちフィルタ６が正常な状態である場合、次にステップＳ１０９の処理が実行される。ステップＳ１０９においては、次回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値である再生開始堆積量が、今回の再生開始堆積量と同様のＱｄｐｍ１に設定される。
【００４４】
フィルタ再生処理が実行されることで、フィルタ６に堆積したＰＭが酸化した場合、ＰＭ堆積量が多いほど、ＰＭが酸化することで生じる熱量が多い。そのため、フィルタ再生処理の実行開始時におけるＰＭ堆積量が多いほど、フィルタ６の温度が高くなる。換言すれば、フィルタ再生処理の実行開始時におけるＰＭ堆積量が少ないほど、フィルタ再生処理が実行された時のフィルタ６の温度は低くなる。
【００４５】
上記フローによれは、フィルタ６にクラックが発生した場合、次回のフィルタ再生処理の実行開始の閾値となる再生開始堆積量が小さくされる。これにより、次回のフィルタ再生処理の実行時におけるフィルタ６の温度が、今回のフィルタ再生処理の実行時におけるフィルタ６の温度よりも低減される。その結果、フィルタ６にかかる熱応力が小さくなる。従って、次回のフィルタ再生処理が実行されることによる、フィルタ６のクラックの拡大を抑制することができる。
【００４６】
尚、本実施例において、再生開始堆積量をより小さい値に設定する方法以外の方法で、次回のフィルタ再生処理の実行時におけるフィルタ６の温度を低減させてもよい。例えば、次回のフィルタ再生処理の実行時における燃料添加弁８からの燃料添加量を、今回のフィルタ再生処理の実行時における燃料添加弁８からの燃料添加量よりも少なくしてもよい。酸化触媒７に供給される燃料を少なくすることで、フィルタ６に堆積したＰＭの酸化速
度を抑制することができる。その結果、フィルタ再生処理の実行時におけるフィルタ６の温度を低下させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・内燃機関
３・・・排気通路
６・・・パティキュレートフィルタ
７・・・酸化触媒
８・・・燃料添加弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・クランクポジションセンサ
１２・・アクセル開度センサ
１３・・温度センサ
１４・・ＰＭセンサ
【図１】
0005605302.tif 000002
【図２】
0005605302.tif 000003