(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気流路に設けられ、パティキュレートを捕集し排気ガスを浄化する浄化部材と、前記浄化部材で捕集されたパティキュレートを燃焼除去して浄化部材を再生する加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給するバッテリと、を含む排気ガス浄化部材の再生装置において、
前記パティキュレートの捕集量を算出する捕集量算出手段と、
前記捕集したパティキュレートを焼却除去するのに必要な電力を算出する必要電力算出手段と、
算出した必要電力量に基づき前記バッテリの充電量を制御する充電量制御手段と、を含み、
前記充電量制御手段は、前記捕集したパティキュレートを焼却除去するのに必要な電力量に見合う前記バッテリの充電量を、前記浄化部材に対する加熱が必要な時に備え、予め準備することを特徴とする排気ガス浄化部材の再生装置。
【請求項２】
内燃機関の排気流路に設けられ少なくとも窒素酸化物を吸着し排気ガスを浄化する浄化部材と、窒素酸化物と共に流入する硫黄酸化物の堆積により窒素酸化物の吸着能力が低下した浄化部材を加熱して硫黄酸化物を除去し浄化部材の再生を行う加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給するバッテリと、を含む排気ガス浄化部材の再生装置において、
前記硫黄酸化物の堆積量を算出する堆積量算出手段と、
前記堆積した硫黄酸化物を加熱し前記浄化部材から除去するのに必要な電力を算出する必要電力算出手段と、
算出した必要電力量に基づき前記バッテリの充電量を制御する充電量制御手段と、を含み、
前記充電量制御手段は、前記堆積した硫黄酸化物を加熱除去するのに必要な電力量に見合う前記バッテリの充電量を、前記浄化部材に対する加熱が必要な時に備え、予め準備することを特徴とする排気ガス浄化部材の再生装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の再生装置において、
当該再生装置は、車両に搭載され、
前記バッテリは、車両制御用と共用され、
前記充電制御手段は、車両制御用電力とは、独立的に加熱手段駆動用電力を充電することを特徴とする排気ガス浄化部材の再生装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の再生装置において、
当該再生装置は、車両に搭載され、
前記バッテリは、車両制御用バッテリに対して独立的に配置される加熱手段用バッテリであることを特徴とする排気ガス浄化部材の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス浄化部材の再生装置、特に、内燃機関から排出される排気ガスに含まれる物質を捕集し排気ガスの浄化を行うフィルタや触媒の機能再生を行う排気ガス浄化部材の再生装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、内燃機関を駆動した時に排出される排気ガスには、そのまま大気に排出することが好ましくない物質が含まれている。例えば、内燃機関、特にディーゼルエンジンの場合、排気ガスの中にはパティキュレート（すす；以下ＰＭという）が含まれ、大気汚染の原因になる。このＰＭに関して、例えば、ディーゼルエンジンの排気流路の一部に排気ガスの浄化部材として、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を設け、通過する排気ガス中のＰＭを捕集することによって大気中に放出されるＰＭの量を低減することが考えられる。また、内燃機関を駆動したときに排出される他の物質としては、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等がある。これらの物質も、例えば、内燃機関の排気流路の一部に浄化部材として、酸化触媒や還元触媒、前記２者の特徴を兼ね備えた三元触媒（例えば、リーンＮＯｘ触媒）を配置することにより対象物質を捕集し排気ガスの浄化を行うことができる。なお、リーンＮＯｘ触媒を使用した場合、ＣＯとＨＣは、触媒で酸化されることにより直ちにＣＯ2やＨ2Ｏに変換され排出可能状態になる。また、ＮＯｘは触媒に一時的に吸着されるが、触媒に対して定期的に還元処理を施すことによりＮ2とＣＯ2に変換され、排出可能な状態になる。
【０００３】
ところで、前者のＤＰＦに関しては、捕集したＰＭが所定値以上堆積するとＰＭの捕集機能が低下するため、所定のタイミングでＤＰＦから分離排除して、ＤＰＦの機能を回復する必要がある。また、後者のリーンＮＯｘ触媒の場合、前述したように、触媒に吸着しているＮＯｘは還元処理により触媒から容易に分離可能である。しかし、リーンＮＯｘ触媒は排気ガス中のＮＯｘを吸着する時に物質構造上類似する硫黄酸化物ＳＯｘも一緒に吸着してしまう。このＳＯｘは、化学的な結合力がＮＯｘよりも強いため還元処理を施しても触媒から分離することができず、ＳＯｘが触媒に堆積してしまうため、結果的にリーンＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸着能力を低下させてしまう。
【０００４】
上述したような排気ガスの浄化部材の再生方法としては、直接加熱する方法が知られている。例えばＤＰＦに捕集されたＰＭの場合、ＤＰＦをヒータ等の加熱手段で加熱してＰＭを焼却除去することができる。一方、リーンＮＯｘ触媒の場合、好ましくは還元雰囲気の中で加熱することによりＳＯｘをＳＯやＳＯ2に還元し触媒から分離することが可能であり、いずれの場合も浄化部材の再生を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような浄化部材の再生をヒータによる加熱によって行う場合、その電力の供給はバッテリからになる。しかしながら通常、バッテリは、内燃機関をはじめとする車両の制御用に搭載されているため、再生用に使用可能な電力には限度がある。これに対して、例えば特開平８−１４４７３９号公報に開示されるパティキュレートフィルタの再生装置は、再生時のヒータ通電に先立ちバッテリの充電状態をチェックし、バッテリの充電残量を考慮し、通電時間の長短調整を行う。しかしながらこの場合、バッテリの充電残量が不足している場合、十分な通電、つまり加熱を行うことができず、十分な再生処理を行うことができないという問題がある。リーンＮＯｘ触媒に特開平８−１４４７３９号公報の技術を適用した場合も同様な問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、浄化部材の再生処理を確実かつ十分に行うことのできる排気ガス浄化部材の再生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンの排気流路に設けられ、パティキュレートを捕集し排気ガスを浄化する浄化部材と、前記浄化部材で捕集されたパティキュレートを燃焼除去して浄化部材を再生する加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給するバッテリと、を含む排気ガス浄化部材の再生装置において、前記パティキュレートの捕集量を算出する捕集量算出手段と、前記捕集したパティキュレートを焼却除去するのに必要な電力を算出する必要電力算出手段と、算出した必要電力量に基づき前記バッテリの充電量を制御する充電量制御手段と、を含み、前記充電量制御手段は、前記捕集したパティキュレートを焼却除去するのに必要な電力量に見合う前記バッテリの充電量を、前記浄化部材に対する加熱が必要な時に備え、予め準備することを特徴とする。
【０００８】
ここで、ディーゼルエンジンの排気流路に設けられパティキュレートを捕集し排気ガスを浄化する浄化部材とは、例えば、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）等であり、加熱手段は、例えば、浄化部材に付加的に設けられた電熱線ヒータやカートリッジヒータで加熱するものを含む。また、浄化部材が導電性の場合は、当該浄化部材を直接通電することにより発熱させて加熱するもの等も含む。
【０００９】
この構成によれば、捕集量算出手段によって算出されたパティキュレート捕集量に基づいて、必要電力算出手段がそのパティキュレートを焼却除去するのに必要な電力を算出し、充電量制御手段が必要電力量に基づき前記バッテリの充電量を制御する。つまり、パティキュレートの堆積量に応じて、必要な電力を予め準備するので、浄化部材に対する加熱を必要な時に十分に行うことが可能になり、浄化部材の再生を確実かつ十分に行うことができる。
【００１０】
上記のような目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気流路に設けられ少なくとも窒素酸化物を吸着し排気ガスを浄化する浄化部材と、窒素酸化物と共に流入する硫黄酸化物の堆積により窒素酸化物の吸着能力が低下した浄化部材を加熱して硫黄酸化物を除去し浄化部材の再生を行う加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給するバッテリと、を含む排気ガス浄化部材の再生装置において、前記硫黄酸化物の堆積量を算出する堆積量算出手段と、前記堆積した硫黄酸化物を加熱し前記浄化部材から除去するのに必要な電力を算出する必要電力算出手段と、算出した必要電力量に基づき前記バッテリの充電量を制御する充電量制御手段と、を含み、前記充電量制御手段は、前記堆積した硫黄酸化物を加熱除去するのに必要な電力量に見合う前記バッテリの充電量を、前記浄化部材に対する加熱が必要な時に備え、予め準備することを特徴とする。
【００１１】
ここで、内燃機関とは、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンを含む。また、窒素酸化物を吸着し排気ガスを浄化する浄化部材とは、例えばリーンＮＯｘ触媒であり、加熱手段は、例えば、浄化部材に付加的に設けられた電熱線ヒータやカートリッジヒータで加熱するものを含む。また、浄化部材が導電性の場合は、当該浄化部材を直接通電することにより発熱させて加熱するもの等も含む。
【００１２】
この構成によれば、堆積量算出手段によって算出された硫黄酸化物の堆積量に基づいて、必要電力算出手段がその硫黄酸化物を除去するのに必要な電力を算出し、充電量制御手段が必要電力量に基づき前記バッテリの充電量を制御する。つまり、硫黄酸化物の堆積量に応じて、必要な電力を予め準備するので、浄化部材に対する加熱を必要な時に十分に行うことが可能になり、浄化部材の再生を確実かつ十分に行うことができる。
【００１３】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、再生装置は、車両に搭載され、前記バッテリは、車両制御用と共用され、前記充電制御手段は、車両制御用電力とは、独立的に加熱手段駆動用電力を充電することを特徴とする。
【００１４】
ここで、バッテリは、充電残量の管理に対して、車両制御用に用いる電力を確保する領域と加熱手段を加熱するのに用いる電力を確保する領域とを別領域として有してもよいし、個別領域を有さず、車両制御用に用いる電力と加熱手段を加熱するのに用いる電力との合計値で管理するようにしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、車両のバッテリの充電量に左右されることなくパティキュレートや硫黄酸化物の除去を確実に行うことができる。
【００１６】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、再生装置は、車両に搭載され、前記バッテリは、車両制御用バッテリに対して独立的に配置される加熱手段用バッテリであることを特徴とする。
【００１７】
ここで、加熱手段用バッテリとは、車両で行われる充電動作により車両制御用バッテリと同様に充電される。
【００１８】
この構成によれば、パティキュレートや硫黄酸化物の除去を確実に行うことができる。なお、パティキュレートや硫黄酸化物の堆積量と加熱手段用バッテリの充電量は常に対応しているので、例えば、何らかの原因で捕集量算出手段や堆積量算出手段のメモリ内容が消去されても加熱手段用バッテリの充電量を測定することで、パティキュレートや硫黄酸化物の量を推定することが可能になり、浄化部材の再生を適切に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００２０】
実施形態１．
図１には、本発明の実施形態１に係る浄化部材の再生装置を搭載するハイブリッド（ＨＶ）車両１０の構成概念図が示されている。なお、実施形態１は、ディーゼルエンジンの駆動時に排出される排気ガスの中に含まれるパティキュレート（すす；以下ＰＭという）を除去し排気ガスを浄化する浄化部材としてセラミックス製や金属製のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を使用した場合の再生に関して示している。また、後述するが、バッテリはＰＭの堆積量に応じて充電を行う必要があるため、本実施形態１においては、バッテリの充電量制御が容易なＨＶシステムを有する車両を用いて説明するが、バッテリの充電制御を任意に行えるものであれば、ＨＶシステムを搭載しない車両でもよい。
【００２１】
ＨＶ車両１０は、内燃機関としてディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１２と、モータ・ジェネレーター（ＭＧ）１４を含んでいる。なお、図１においては、説明の便宜上、ＭＧ１４をモータ１４Ａとジェネレーター１４Ｂと表現するが、ＨＶ車両１０の走行状態に応じて、モータ１４Ａがジェネレーターとして機能したり、ジェネレーター１４Ｂがモータとして機能したりする。
【００２２】
ＨＶ車両１０には、この他に、エンジン１２やＭＧ１４で発生した動力を車輪側１６に伝達したり、車輪側１６の駆動力をエンジン１２やＭＧ１４に伝達する減速機１８と、エンジン１２の発生する動力を車輪側１６とジェネレータ１４Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（図１においては、例えば遊星歯車）２０と、ＭＧ１４の駆動や図示しない補機（空気調和装置やその他の車載電子機器）の駆動を行うための電力を充電しておく第１バッテリ２２と、第１バッテリ２２の直流とモータ１４Ａ及びジェネレーター１４Ｂの交流を交換しながら電流制御を行うインバータ２４と、第１バッテリ２２の充放電状態を管理制御する第１バッテリ電子制御ユニット（以下、第１バッテリＥＣＵという）２６と、エンジン１２の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８と、ＨＶ車両１０の状態に応じてＭＧ１４及び第１バッテリＥＣＵ２６、インバータ２４等を制御するＭＧＥＣＵ３０と、バッテリＥＣＵ２６、エンジンＥＣＵ２８、ＭＧＥＣＵ３０等を相互に管理制御して、ＨＶ車両１０が最も効率よく運行できるようにＨＶシステム全体を制御するＨＶＥＣＵ３２等を含んでいる。なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい。
【００２３】
図１に示すようなＨＶシステムを搭載するＨＶ車両１０においては、発進時や低速走行時等エンジン１２の効率が悪い場合には、ＭＧ１４のモータ１４ＡのみによりＨＶ車両１０の走行を行い、通常走行時には、例えば動力分割機構２０によりエンジン１２の動力を２経路に分け、一方で車輪側１６の直接駆動を行い、他方でジェネレーター１４Ｂを駆動し発電を行う。この時発生する電力でモータ１４Ａを駆動して車輪側１６の駆動補助を行う。また、高速走行時には、更にＨＶバッテリ２２からの電力をモータ１４Ａに供給しモータ１４Ａの出力をアップし車輪側１６に対して駆動力の追加を行う。一方、減速時には、車輪側１６により従動するモータ１４Ａがジェネレーターとして機能し回生発電を行い、回収した電力を第１バッテリ２２に蓄える。なお、第１バッテリ２２の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２の出力を増加しジェネレーター１４Ｂによる発電量を増やしＨＶバッテリ２２に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２の駆動量を増加する制御を行う。例えば、上述のように第１バッテリ２２の充電が必要な場合や、空気調和装置（エアコン）等の補器を駆動する場合やエンジン１２の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
【００２４】
本実施形態１の特徴的事項は、エンジン１２の排気流路に設けられ、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集し排気ガスを浄化する浄化部材として配置されたＤＰＦ３４の再生を加熱により行うために、専用の加熱用バッテリを配置し、前記加熱用バッテリをＰＭの量に応じて充電し、常にＤＰＦの再生用に電力を供給できるようにしているところである。
【００２５】
すなわち、インバータ２４には、ＭＧ１４や補機を駆動するための電力を充電する第１バッテリ２２とは、独立した専用の第２バッテリ３６が接続され、ＤＰＦ３４に配置された加熱手段としてのヒータ３８に加熱用電力を供給している。この第２バッテリ３６は、第２バッテリＥＣＵ４０によって制御され、インバータ２４を介してＭＧ１４で発生した電力を必要量充電するように制御される。なお、第２バッテリＥＣＵ４０もＭＧＥＣＵ３０やＨＶＥＣＵ３２と情報の交換を適宜行い、ＨＶ車両１０の効率的な駆動を妨げることなく、かつ第２バッテリ３６の充電を十分に行うように構成されている。
【００２６】
前記ヒータ３８は、ＤＰＦ３４が例えばセラミック等の非導電体で構成されている場合、ＤＰＦ３４の周囲や内部に電熱線を配置することによって構成してもよいし、ＤＰＦ３４の内部にカートリッジヒータ等を挿入配置して構成してもよい。また、ＤＰＦ３４が金属等の導電性材料で構成されている場合、電極をＤＰＦ３４に取り付け、ＤＰＦ３４自体を発熱させることによりヒータを構成してもよい。なお、この場合、ＤＰＦ３４の周囲は、絶縁する必要がある。
【００２７】
図２には、図１に示す各ＥＣＵを関連付けながら第１バッテリ２２及び第２バッテリ３６の充電制御を説明するために、各ＥＣＵ内部構成を機能毎に示したブロック図が示されている。
【００２８】
通常、ＨＶＥＣＵ３２は、ＨＶ車両１０の走行制御を行いつつ、第１バッテリ２２のＳＯＣ（バッテリの充電状態：State of Charge）が目標ＳＯＣに収束するように、エンジン１２の出力やＭＧ１４の駆動状態を総合的に管理している。なお、目標ＳＯＣは、充電及び放電の両方をある程度行えるように、デフォルト値として６０％等に設定されている。本実施形態１においては、ＨＶＥＣＵ３２は、前記第１バッテリ２２を目標ＳＯＣに収束させると共に、第２バッテリ３６をＤＰＦ３４の再生に必要な電力を充電できるようにエンジン１２の出力やＭＧ１４の駆動状態を管理している。
【００２９】
次に、ＨＶ車両１０の全体の制御について説明する。まず、ＨＶＥＣＵ３２に含まれるアクセル開度認識部４２は、図示しないアクセルペダルに配置されたセンサによって運転者のアクセル踏み込み量を認識し、車速認識部４４は車速センサ等からの情報に基づきＨＶ車両１０の現在車速を認識する。そして、出力軸トルク算出部４６は、アクセル開度と車速とに基づいて、運転者が要求している走行状態を実現するために必要な出力軸トルクを算出し、車両必要動力算出部４８が運転者が要求している走行状態を実現するために必要なエンジンの動力を算出する。また、ＨＶＥＣＵ３２に含まれる補機要求量認識部５０は、エアコン等の補機の運転状態に基づき、補機の運転に必要なエネルギを算出する。
【００３０】
一方、第１バッテリＥＣＵ２６に含まれるＳＯＣ認識部５２は、第１バッテリ２２の充電状態をチェックする。第１バッテリＥＣＵ２６には、第１バッテリ２２のＳＯＣを最適に維持するために、目標ＳＯＣが設定されていて、通常、第１バッテリ要求発電量算出部５４では、目標ＳＯＣ（例えば、６０％）にＳＯＣが収束するように、ジェネレータ１４Ｂが発電できるように、要求発電量の算出を行う。
【００３１】
前述したように、本実施形態１のＨＶ車両１０においては、捕集したＰＭを焼却除去するために駆動するヒータ３８の専用バッテリである第２バッテリ３６の充電を前記第１バッテリ２２の充電と平行して行う必要がある。そのため、第２バッテリＥＣＵ４０は、ＤＰＦ３４に捕集されたＰＭの量を認識し、必要な充電量を決定する必要がある。そのため、第２バッテリＥＣＵ４０は、ＰＭ捕集量算出部（捕集量算出手段）５６を有している。このＰＭ捕集量算出部５６は、直前のタイミングにおけるエンジン回転数（後述するエンジン回転決定部５８で決定されたエンジン回転数）と燃料噴射量（後述する燃料噴射量・点火時期決定部６０で決定された燃料噴射量）に基づいて、ＰＭの発生量を算出する。具体的には、図３に示すように、予めエンジン回転数（ｒｐｍ）と１ストロークあたりの燃料噴射量（ｍｍ3／ｓｔ）をパラメータとし、ＰＭの発生量（ｇ／ｓｅｃ）を示すＰＭ発生量マップを作成して、ＨＶ車両１０の走行状態に応じたＰＭの発生量を求める。なお、図３のＰＭ発生量マップ中の一点鎖線は、エンジン１２の駆動対象領域（例えば、通常走行において、６００ｒｐｍ以下の使用は想定していない）であり、その駆動対象領域の中に１〜８で示す発生量領域線が形成されている。例えば、１２００ｒｐｍ、３０ｍｍ3／ｓｔでＨＶ車両１０が走行している場合には、ＰＭ発生量は発生量領域線１と発生量領域線２の間の領域で示され、例えば、１．５ｇ／ｓｅｃのＰＭを発生することが算出される。
【００３２】
ＰＭ捕集量算出部５６でＰＭの捕集量が算出されると、第２バッテリＥＣＵ４０に含まれる第２バッテリ要求発電量算出部（必要電力算出手段）６２は、第２バッテリ３６が要求する発電量、つまり第２バッテリ３６に対するＳＯＣを算出する。そして、第２バッテリＥＣＵ４０に含まれる充電量制御部（充電量制御手段）は、捕集したＰＭを焼却除去するために必要な電力を充電するように充電要求信号を発生する。
【００３３】
そして、ＨＶＥＣＵ３２に含まれるエンジン出力決定部６４では、車両必要動力算出部４８で算出した運転者が要求している走行状態を実現するために必要なエンジンの動力と、補機要求量認識部５０で算出した補機の運転に必要なエネルギを得るために必要なエンジンの動力と、第１バッテリ要求発電量算出部５４で算出した第１バッテリ２２のＳＯＣを収束させるために必要な発電量を得るために必要なエンジンの動力と、第２バッテリ要求発電量算出部６２で算出したＤＰＦ３４で捕集したＰＭを焼却除去するために必要な発電量を得るために必要なエンジンの動力と、を合計したエンジン出力を決定する。
【００３４】
ＨＶＥＣＵ３２のエンジン出力決定部６４において、エンジン出力が決定すると、エンジンＥＣＵ２８に含まれるエンジン回転決定部５８はエンジン回転数を決定し、燃料噴射量・点火時期決定部６０は燃料噴射量や点火時期を決定し、ＨＶ車両１０のエンジン１２の運転状態の決定、すなわち走行制御を行う。このように、本実施形態１においては、独立的に設けられて第１バッテリ２２と第２バッテリ３６と、をそれぞれ要求される機能が十分に実行できるように充電量を管理する。
【００３５】
図４に示すように、第２バッテリ３６のＳＯＣはＤＰＦ３４のＰＭ捕集量に応じて、決められるため両者は比例する（図４においては、同一のラインで示している）。そのため、第２バッテリ３６のＳＯＣが所定値に達するか、ＰＭ捕集量算出部５６による捕集量合計が所定値に達した場合、あるいは、予め定められた再生タイミングになったら、第２バッテリＥＣＵ４０は、第２バッテリ３６に対して放電指示を行い、ヒータ３８によるＤＰＦ３４の加熱を開始する。ＤＰＦ３４がＰＭ捕集量に応じて所定時間加熱されることにより、ＤＰＦ３４に捕集されていたＰＭは焼却除去される。その結果、ＤＰＦ３４の再生が行われる。
【００３６】
このように、本実施形態１の再生装置においては、ＤＰＦ３４に捕集され堆積したＰＭの量に応じて、第２バッテリ３６にＰＭの焼却除去に必要な電力を確保することができるので、ＨＶ車両１０の走行制御用の第１バッテリ２２のＳＯＣに影響されることなく、必要な時に十分かつ確実なＰＭの焼却除去が可能になり、ＤＰＦ３４の良好な再生を行うことができる。
【００３７】
実施形態２
図５には、本発明に実施形態２に係る浄化部材の再生装置を搭載するハイブリッド（ＨＶ）車両６６の構成概念図が示されている。なお、実施形態２は、エンジンの駆動時に排出される排気ガスの中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸着し排気ガスを浄化する浄化部材としてリーンＮＯｘ触媒を使用した場合の再生に関して示している。リーンＮＯｘ触媒は前述したように三元触媒であり、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等も合わせて吸着し排気ガスの浄化を行うが、ＮＯｘと共に物質構造上類似する硫黄酸化物（ＳＯｘ）も吸着してしまう。ここで、ＮＯｘに関しては還元することによりリーンＮＯｘ触媒から容易に分離することができるが、ＳＯｘは還元では、リーンＮＯｘ触媒から分離することが困難であり、ＳＯｘがリーンＮＯｘ触媒に堆積し、ＮＯｘの吸着効率を低下させてしまう。しかし、このＳＯｘは加熱することによりリーンＮＯｘ触媒から分離することができる。すなわち、リーンＮＯｘ触媒からＳＯｘを分離し、リーンＮＯｘ触媒を再生するためには、ＳＯｘの堆積量に応じた加熱が必要になる。
【００３８】
本実施形態２の特徴的事項は、エンジン１２の排気流路に設けられ、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸着し排気ガスを浄化する浄化部材として配置されたリーンＮＯｘ触媒６８にＮＯｘと共に吸着されてしまったＳＯｘを加熱除去して、当該リーンＮＯｘ触媒６８を再生するために、専用の加熱用バッテリを配置し、前記加熱用バッテリをＳＯｘの量に応じて充電し、常にリーンＮＯｘ触媒の再生用に電力を供給できるようにしているところである。
【００３９】
なお、基本的構成は、図１に示すＤＰＦ３４の再生装置と同じであり、同一の部材に関しては同一の符号を付し、その説明を省略する。リーンＮＯｘ触媒６８に配置されるヒータ３８も実施形態１と同様に、電熱線やカートリッジヒータや直接触媒を発熱させる電極等が利用される。
【００４０】
実施形態２の場合、ヒータ３８の加熱対象がリーンＮＯｘ触媒６８である以外は、前述した実施形態１と同じであり、その説明は省略する。また、図６は、図５の各ＥＣＵと第１バッテリ２２及び第２バッテリ３６との関連を説明するために、各ＥＣＵ内部構成を機能毎に示したブロック図が示されているが、図２のブロック図において、ＰＭ捕集量算出部５６に代えて、図６ではＳＯｘ堆積量算出部７０が配置されているところ以外は、前述した実施形態１と同じであり、その説明は省略する。実施形態２において、ＳＯｘ堆積量算出部７０は、燃料噴射量・点火時期決定部６０で決定された燃料噴射量と、燃料中の硫黄濃度、エンジン回転決定部５８で決定されたエンジン回転数と、を積算することにより時間当たりのＳＯｘの発生量を算出することが可能であり、ＳＯｘ堆積量算出部７０でＳＯｘの堆積量が算出されると、第２バッテリＥＣＵ４０に含まれる第２バッテリ要求発電量算出部（必要電力算出手段）６２は、第２バッテリ３６が要求する発電量、つまり第２バッテリ３６に対するＳＯＣを算出する。そして、第２バッテリＥＣＵ４０に含まれる充電量制御部は、堆積したＳＯｘを加熱しＳＯやＳＯ2等の比較的安定した状態に還元し触媒から分離するのに必要な電力を充電するように充電要求信号を発生する。
【００４１】
そして、ＨＶＥＣＵ３２に含まれるエンジン出力決定部６４では、車両必要動力算出部４８で算出した運転者が要求している走行状態を実現するために必要なエンジンの動力と、補機要求量認識部５０で算出した補機の運転に必要なエネルギを得るために必要なエンジンの動力と、第１バッテリ要求発電量算出部５４で算出した第１バッテリ２２のＳＯＣを収束させるために必要な発電量を得るために必要なエンジンの動力と、第２バッテリ要求発電量算出部６２で算出したリーンＮＯｘ触媒６８に堆積したＳＯｘを分離除去するために必要な発電量を得るために必要なエンジンの動力と、を合計したエンジン出力を決定する。
【００４２】
ＨＶＥＣＵ３２のエンジン出力決定部６４において、エンジン出力が決定すると、エンジンＥＣＵ２８に含まれるエンジン回転決定部５８はエンジン回転数を決定し、燃料噴射量・点火時期決定部６０は燃料噴射量や点火時期を決定し、ＨＶ車両１０のエンジン１２の運転状態の決定、すなわち走行制御を行う。このように、本実施形態２においても、独立的に設けられて第１バッテリ２２と第２バッテリ３６と、をそれぞれ要求される機能が十分に実行できるように充電量を管理する。第２バッテリ３６のＳＯＣとリーンＮＯｘ触媒６８のＳＯｘ堆積量は比例するので、第２バッテリ３６のＳＯＣが所定値に達するか、ＳＯｘ堆積量算出部７０による堆積量合計が所定値に達した場合、或いは、所定の再生タイミングになったら、第２バッテリＥＣＵ４０は、第２バッテリ３６に対して放電指示を行い、ヒータ３８によるリーンＮＯｘ触媒６８の加熱を開始する。リーンＮＯｘ触媒６８がＳＯｘ堆積量に応じて所定時間加熱されることにより、リーンＮＯｘ触媒６８に堆積していたＳＯｘはＳＯやＳＯ2等の比較的安定した状態に還元されリーンＮＯｘ触媒６６から分離される。その結果、リーンＮＯｘ触媒６６の再生が行われる。なお、ＳＯｘの還元処理は、還元雰囲気中で行った方が効率がよいので、ＮＯｘの還元時に合わせて行うことが望ましい。
【００４３】
このように、本実施形態２の再生装置においては、リーンＮＯｘ触媒６８に吸着され堆積されたＳＯｘの量に応じて、第２バッテリ３６にＳＯｘの分離除去に必要な電力を確保することができるので、ＨＶ車両１０の走行制御用の第１バッテリ２２のＳＯＣに影響されることなく、必要な時に十分かつ確実なＳＯｘの除去が可能になり、リーンＮＯｘ触媒６８の再生を行うことができる。
【００４４】
なお、図１、図５に示すように、第２バッテリ３６を独立的に配置する場合、第２バッテリ３６のＳＯＣは、ＰＭ捕集量またはＳＯｘ堆積量に比例した値になっているので、何らかの原因により各ＥＣＵに供給される電力がカットされ（例えば、ＨＶ車両１０のメンテナンスのためにバッテリ等が外された場合）、記憶していた堆積量が消失しても、第２バッテリ３６のＳＯＣを再度測定することにより、消失した堆積量を推定することができる。その結果、ＰＭ捕集状態またはＳＯｘ堆積状態に応じて、常に適切なタイミングでＤＰＦ３４やリーンＮＯｘ触媒６８の再生を良好に行うことが可能になる。
【００４５】
また、前述した実施形態１，２において、バッテリは、第１バッテリ２２と第２バッテリの３６の２個を別々に準備する例を示したが、ヒータ３８に供給できる電力を常に確保できる構成であれば、各実施形態と同様な効果を得ることができる。例えば、単一のバッテリの内部充電領域を２分割し、ＨＶ車両１０の制御に必要な電力とヒータ３８に必要な電力とを単一のバッテリに対する充電制御で行ってもよいし、バッテリのＳＯＣを常にヒータ３８の使用分を考慮した状態にシフトするように制御してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、浄化部材を再生するための加熱に必要な電力を捕集または堆積された物質の量に応じて予め準備するので、適切なタイミングで十分かつ確実に加熱処理を施すことが可能になり、浄化部材に対する再生処理を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係る浄化部材の再生装置を搭載するＨＶ車両の構成概念を説明する説明図である。
【図２】  本発明の実施形態１に係る浄化部材の再生装置におけるバッテリの充電量を算出する手順を説明する説明図である。
【図３】  本発明の実施形態１に係る浄化部材におけるＰＭ発生量を算出するＰＭ発生量マップである。
【図４】  本発明の実施形態１に係る浄化部材の再生装置における第２バッテリのＳＯＣとＰＭ捕集量との変化を説明する説明図である。
【図５】  本発明の実施形態２に係る浄化部材の再生装置を搭載するＨＶ車両の構成概念を説明する説明図である。
【図６】  本発明の実施形態２に係る浄化部材の再生装置におけるバッテリの充電量を算出する手順を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  ハイブリッド（ＨＶ）車両、１２  エンジン（内燃機関）、１４  モータ・ジェネレータ（ＭＧ）、１４Ａ  モータ、１４Ｂ  ジェネレータ、１６  車輪側、１８  減速機、２０  動力分割機構、２２  第１バッテリ、２４  インバータ、２６  第１バッテリＥＣＵ、２８  エンジンＥＣＵ、３０  ＭＧＥＣＵ、３２  ＨＶＥＣＵ、３４  ＤＰＦ、３６  第２バッテリ、３８  ヒータ、４０  第２バッテリＥＣＵ。
【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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