(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力を変速機を介して駆動輪に伝達して走行する車両に搭載され、該車両が定常走行状態にある際に、前記変速機のギヤ段を制御することにより排ガスを昇温して、前記内燃機関の排気通路に設けられたＤＰＦ装置で再生処理を実施する排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関の出力及び車速に基づいて、前記変速機の走行可能なギヤ段を複数選択する第１のギヤ段選択手段と、
前記第１のギヤ段選択手段によって選択された各ギヤ段について、前記内燃機関の排ガス温度、前記ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量の予測値をそれぞれ算出する予測値算出手段と、
前記ＤＰＦ装置の入口部温度であるＤＰＦ装置前温度を検知するＤＰＦ装置前温度検知手段と、
前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度に応じて、前記算出された各予測値に対応するパラメータの少なくとも一つが、複数ギヤ段の該予測値の内で最も高くなるように、前記第１のギヤ段選択手段によって選択された複数のギヤ段から特定のギヤ段を選択する第２のギヤ段選択手段と、
前記第２のギヤ段選択手段により選択されたギヤ段になるように前記変速機を制御する制御手段と
を備え、
前記第２のギヤ段選択手段は、前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度が所定温度より高い場合、前記排ガスに含まれる酸素供給量が前記予測値算出手段により算出された複数ギヤ段の予測値の内で最も高くなるギヤ段を選択することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記予測値算出手段は、前記内燃機関の排ガス温度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排ガス温度マップに基づいて、前記内燃機関の排ガス温度について予測値を算出することを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の動力を変速機を介して駆動輪に伝達して走行する車両に搭載され、該車両が定常走行状態にある際に、前記変速機のギヤ段を制御することにより排ガスを昇温して、前記内燃機関の排気通路に設けられたＤＰＦ装置で再生処理を実施する排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関の出力及び車速に基づいて、前記変速機の走行可能なギヤ段を複数選択する第１のギヤ段選択手段と、
前記第１のギヤ段選択手段によって選択された各ギヤ段について、前記内燃機関の排ガス温度、前記ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量の予測値をそれぞれ算出する予測値算出手段と、
前記ＤＰＦ装置の入口部温度であるＤＰＦ装置前温度を検知するＤＰＦ装置前温度検知手段と、
前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度に応じて、前記算出された各予測値に対応するパラメータの少なくとも一つが、複数ギヤ段の該予測値の内で最も高くなるように、前記第１のギヤ段選択手段によって選択された複数のギヤ段から特定のギヤ段を選択する第２のギヤ段選択手段と、
前記第２のギヤ段選択手段により選択されたギヤ段になるように前記変速機を制御する制御手段と
を備え、
前記予測値算出手段は、前記内燃機関の排ガス温度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排ガス温度マップ、前記酸化触媒における反応温度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる酸化反応温度マップ、並びに、大気温度検知手段により検知された大気温度に基づいて、前記ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度について予測値を算出することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記大気温度検知手段によって検知された大気温度は、車速に対して予め規定された大気温度補正係数によって補正されることを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の動力を変速機を介して駆動輪に伝達して走行する車両に搭載され、該車両が定常走行状態にある際に、前記変速機のギヤ段を制御することにより排ガスを昇温して、前記内燃機関の排気通路に設けられたＤＰＦ装置で再生処理を実施する排ガス浄化装置であって、
前記内燃機関の出力及び車速に基づいて、前記変速機の走行可能なギヤ段を複数選択する第１のギヤ段選択手段と、
前記第１のギヤ段選択手段によって選択された各ギヤ段について、前記内燃機関の排ガス温度、前記ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量の予測値をそれぞれ算出する予測値算出手段と、
前記ＤＰＦ装置の入口部温度であるＤＰＦ装置前温度を検知するＤＰＦ装置前温度検知手段と、
前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度に応じて、前記算出された各予測値に対応するパラメータの少なくとも一つが、複数ギヤ段の該予測値の内で最も高くなるように、前記第１のギヤ段選択手段によって選択された複数のギヤ段から特定のギヤ段を選択する第２のギヤ段選択手段と、
前記第２のギヤ段選択手段により選択されたギヤ段になるように前記変速機を制御する制御手段と
を備え、
前記予測値算出手段は、前記内燃機関の回転数、前記排ガス中に含まれる酸素濃度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排気λマップ、並びに、前記排ガス流量を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排ガス流量マップに基づいて、前記排ガスに含まれる酸素供給量について予測値を算出することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記排ガス流量マップにより求められる排ガス流量は、当該排ガス流量に対して予め規定されたＰＭ燃焼補正係数によって補正されることを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動力を伝達する変速機のギヤ段を制御することにより排ガスを昇温して、排気通路に設けられたＤＰＦ装置で再生処理を実施する排ガス浄化装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に動力源として搭載されるディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、適宜「ＰＭ」という）の排出量は、年々規制が強化されている。近年、ＰＭ排出量を低減する技術として、ＰＭをディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（以下、適宜「ＤＰＦ」と称する）で捕集することで排気浄化を行う技術が広く知られている。ＤＰＦでは、捕集したＰＭが蓄積するに従って目詰まりが生じるため、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去する再生処理が行われる。典型的なＤＰＦ再生処理では、ＤＰＦの上流側に酸化触媒を設け、その上流側で燃料をポスト噴射することによって排ガスを昇温することにより、ＰＭを燃焼する。
【０００３】
しかしながら、内燃機関がアイドリング運転状態や低負荷・低速度運転状態等にある場合は、排気ガスの温度が比較的低い。そのため、車両の走行状態によっては排ガスを十分に昇温できず、ＰＭの燃焼除去が促進できない場合がある。
【０００４】
このような問題に対し、特許文献１では、無段変速機を搭載した車両において、ＤＰＦ再生処理の実施時には、通常時に比べて内燃機関の回転数を上昇させるように無段変速器を制御することによって排気ガスを昇温し、ＰＭ燃焼を促進させる技術が開示されている。特許文献１では特に、ＤＰＦ再生処理開始時において排気ガスが高温になるように回転数を上昇させることで効率的にＰＭの燃焼開始を行い（すなわちＰＭの着火を促進する）、ＰＭの着火後（すなわちＤＰＦ再生処理の継続時）にはＤＰＦ再生処理開始時に比べて低温且つ通常時より高温の温度領域になるように回転数を制御することで、効率的なＤＰＦ再生処理が行えるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７４７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１は、内燃機関の回転数を制御することによって排気ガス温度を上昇させてＤＰＦ再生処理を促進するものである。しかしながら、ＤＰＦ再生処理は排気ガス温度の他に、排気ガス中に含まれる酸素供給量などのパラメータにも依存しているため、このような制御のみではＤＰＦ再生処理の促進が十分とは言えない。
【０００７】
また、バスやトラックなどの大型車両には無段変速機が普及していないため、特許文献１に記載の技術をそのまま採用することは困難である。また、この種の車両では燃費走行を行うために極端な低回転走行が可能であるが、このような走行状態ではＤＰＦ再生処理に要する時間が長期化する傾向があるため、ＤＰＦ再生処理の促進をより一層図る必要がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ装置において、捕集した粒子状物質を迅速且つ効率的に燃焼除去して再生処理を実施できる排ガス浄化装置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】
【０００９】
本発明に係る排ガス浄化装置は上記課題を解決するために、内燃機関の動力を変速機を介して駆動輪に伝達して走行する車両に搭載され、該車両が定常走行状態にある際に、前記変速機のギヤ段を制御することにより排ガスを昇温して、前記内燃機関の排気通路に設けられたＤＰＦ装置で再生処理を実施する排ガス浄化装置であって、前記内燃機関の出力及び車速に基づいて、前記変速機の走行可能なギヤ段を複数選択する第１のギヤ段選択手段と、前記第１のギヤ段選択手段によって選択された各ギヤ段について、前記内燃機関の排ガス温度、前記ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量の予測値をそれぞれ算出する予測値算出手段と、前記ＤＰＦ装置の入口部温度であるＤＰＦ装置前温度を検知するＤＰＦ装置前温度検知手段と、前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度に応じて、前記算出された各予測値に対応するパラメータの少なくとも一つが、複数ギヤ段の該予測値の内で最も高くなるように、前記第１のギヤ段選択手段によって選択された複数のギヤ段から特定のギヤ段を選択する第２のギヤ段選択手段と、前記第２のギヤ段選択手段により選択されたギヤ段になるように前記変速機を制御する制御手段とを備え、前記第２のギヤ段選択手段は、前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度が所定温度より高い場合、前記排ガスに含まれる酸素供給量が前記予測値算出手段により算出された複数ギヤ段の予測値の内で最も高くなるギヤ段を選択することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、第１のギヤ段選択手段によって選択された各ギヤ段について、内燃機関の排ガス温度、ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量の予測値をそれぞれ算出することによって、ＤＰＦ再生処理を最も迅速且つ効率的に実施できるギヤ段を選択することができる。特にＤＰＦ前温度に基づいてＤＰＦ再生処理の進行具合を把握し、その進行具合に応じたギヤ段を選択することで、ＤＰＦ再生処理を迅速且つ効率的に実施することができる。
【００１３】
前記第２のギヤ段選択手段は、前記ＤＰＦ装置前温度検知手段によって検知されたＤＰＦ装置前温度が第２の温度より高い場合、前記排ガスに含まれる酸素供給量が前記予測値算出手段により算出された複数ギヤ段の予測値の内で最も高くなるギヤ段を選択する。これによれば、ＤＰＦ装置前温度が第２の温度より高い場合には、排ガスの供給量を増加させてＰＭの燃焼を促進させるべく、排ガスに含まれる酸素供給量の予測値が最も高くなるギヤ段を選択する。
【００１４】
前記予測値算出手段は、前記内燃機関の排ガス温度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排ガス温度マップに基づいて、前記内燃機関の排ガス温度について予測値を算出するとよい。このように排ガス温度マップを予め規定しておくことで、演算処理によって容易に排ガス温度について予測値を求めることができる。
【００１５】
また、前記予測値算出手段は、前記内燃機関の排ガス温度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排ガス温度マップ、前記酸化触媒における反応温度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる酸化反応温度マップ、並びに、大気温度検知手段により検知された大気温度に基づいて、前記ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度について予測値を算出するとよい。これによれば、排ガス温度、酸化触媒による反応温度、及び、大気温度についてそれぞれ予測値を求め、これらを加減算することでＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度について予測値を得ることができる。
【００１６】
前記大気温度検知手段によって検知された大気温度は、車速に対して予め規定された大気温度補正係数によって補正されるとよい。これによれば、大気温度検知手段の検知値は、車両の走行状態によって誤差が生じるため、このように大気温度補正係数によって補正して精度を上げるとよい。
【００１７】
前記予測値算出手段は、前記内燃機関の回転数、前記排ガス中に含まれる酸素濃度を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排気λ（排気の空気過剰率）マップ、並びに、前記排ガス流量を該内燃機関の回転数及びトルクと関係付けてなる排ガス流量マップに基づいて、前記排ガスに含まれる酸素供給量について予測値を算出するとよい。これによれば、排ガス中の酸素濃度、及び、排ガス流量についてそれぞれ予測値を求め、これらを乗算することで酸素供給量について予測値を得ることができる。
【００１８】
前記排ガス流量マップにより求められる排ガス流量は、当該排ガス流量に対して予め規定されたＰＭ燃焼補正係数によって補正されるとよい。これによれば、内燃機関の個体差によって排ガス流量がＰＭの燃焼度に及ぼす影響が異なるという特性に鑑み、当該個体差を打ち消すように係数を規定するとよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１のギヤ段選択手段によって選択された各ギヤ段について、内燃機関の排ガス温度、ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量の予測値をそれぞれ算出することによって、ＤＰＦ再生処理を最も迅速且つ効率的に実施できるギヤ段を選択することができる。特にＤＰＦ前温度に基づいてＤＰＦ再生処理の進行具合を把握し、その進行具合に応じたギヤ段を選択することで、ＤＰＦ再生処理を迅速且つ効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る排ガス浄化装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】ＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３】ＥＣＵによる制御内容を示すフローチャートである。
【図４】車両の典型的な走行パターンの一例を速度推移で表したグラフ図である。
【図５】ＥＣＵの予測値算出部の内部構成を示すブロック図である。
【図６】ＥＣＵの予測値算出部に予め記憶されている排気温度マップの一例である。
【図７】ＥＣＵの予測値算出部に予め記憶されている反応温度マップの一例である。
【図８】ＥＣＵの予測値算出部に予め記憶されている大気温度補正係数マップの一例である。
【図９】ＥＣＵの予測値算出部に予め記憶されている排気λマップの一例である。
【図１０】ＥＣＵの予測値算出部に予め記憶されている排ガス流量マップの一例である。
【図１１】ＥＣＵの予測値算出部に予め記憶されているＰＭ燃焼補正係数マップの一例である。
【図１２】予測値算出部による各種予測値の算出結果を、ＤＰＦ前温度センサの実際の検知値の温度領域毎に示したものである。
【図１３】車両の典型的な走行パターンにおける変速機の変速パターンを示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２２】
ここでは、本発明に係る排ガス浄化装置１００を、車両（不図示）に搭載されたディーゼルエンジン（以下、適宜「エンジン」と称する）１に適用した場合を例に説明する。図１は、本発明に係る排ガス浄化装置１００の全体構成を示す模式図である。図１において、エンジン１のシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド４が設けられ、該シリンダヘッド４に吸気通路６及び排気通路８が連結されている。シリンダブロック２ではピストン１０とシリンダヘッド４によって囲まれてなる燃焼室１２が構成されており、該燃焼室１２は吸気バルブ１４と排気バルブ１６を介して、それぞれ吸気通路６及び排気通路８に連結されている。
【００２３】
燃焼室１２の上部には不図示の燃料ポンプを用いて圧送供給された燃料を燃焼室１２ないに噴射するインジェクタ１８が設けられている。インジェクタ１８から噴射された燃料は、吸気通路６から導入された外気と混合気を形成し、燃焼室１２で燃焼後、排気通路８に排ガスが排出されるようになっている。排気通路８の下流側には、排ガスを浄化するための酸化触媒２０とＤＰＦ装置２２とからなる排気浄化装置が設けられている。
【００２４】
ＤＰＦ装置２２は、エンジン１から排出される排ガス中に含まれるＰＭを捕集するフィルタであり、捕集したＰＭはＤＰＦ装置２２の内部に次第に堆積される。ここでＰＭの堆積量が大きくなると、ＤＰＦ装置２２に目詰まりが発生してＰＭ捕集能力が低下するため、捕集したＰＭを燃焼除去するＤＰＦ再生処理が行われる。ＤＰＦ再生処理では、エンジン１の燃焼室１２に燃料をポスト噴射して排ガス温度を酸化触媒２０の活性化温度以上にすることによって、酸化触媒２０での反応熱によってＰＭが燃焼される。
【００２５】
車両には車速を検知するための車速センサ２４、大気温度（外気温度）を測定するため大気温度センサ２５が設けられている。また、エンジン１には、回転数Ｒを検知するための回転数センサ２６が設けられている。また、ＤＰＦ装置２２には、そのフロント側の温度を検知するためのＤＰＦ前温度センサ３０が設けられている。
【００２６】
エンジン１の運転制御（例えばインジェクタ１８の噴射タイミングや燃料噴射量など）はコントロールユニットであるＥＣＵ３２によって行われる。ＥＣＵ３２には、上述の車速センサ２４、大気温度センサ２５、回転数センサ２６及びＤＰＦ前温度センサ３０の検知信号が入力され、回転数センサ２６と指示噴射量２８からエンジン１のトルクＴを算出する。演算処理結果に応じてエンジン１の運転制御が実施される。
【００２７】
ＥＣＵ３２はエンジン１から出力された動力が伝達される変速機３４も制御対象としており、演算結果に応じてギヤ段を制御するための制御信号を変速機３４に対して送受信して変速制御も行っている。変速機３４は６段の変速ギヤを有するオートマチックトランスミッションである。尚、図１では図示を簡略化するために変速機３４をエンジン１から離れた位置に記載しているが、実際にはエンジン１の出力軸に連結されているのは言うまでも無い。
【００２８】
ＥＣＵ３２は、本発明の排ガス浄化装置１００の制御も兼任している。ここで図２及び図３を参照して、ＥＣＵ３２による排ガス浄化装置１００の制御内容について概略的に説明する。図２はＥＣＵ３２の内部構成を示すブロック図であり、図３はＥＣＵ３２による制御内容を示すフローチャートである。
【００２９】
まずＥＣＵ３２はＤＰＦ再生処理が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ＤＰＦ再生処理は、例えばＤＰＦ装置２２の前後の排気通路８における圧力差が所定値以上になることにより目詰まりが検知された場合に開始されるが、このような判定方法に限らず、他の公知の各種手法を用いてもよいことは言うまでも無い。本実施形態では、再生処理はＥＣＵ３２自身によって実施されているため、ステップＳ１０１ではＥＣＵ３２が再生処理の開始条件が満たされたと判断した場合に、ＤＰＦ再生処理が開始されたと判定するとよい。尚、ＤＰＦ再生処理が開始されていないと判定された場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ３２はステップＳ１０１を繰り返し実行し、待機する。
【００３０】
ＤＰＦ再生処理が開始されたと判定された場合には（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３２は車速センサ２４から車速Ｖを取得し（ステップＳ１０２）、定常走行判定部３４において、車両１の走行状態が定常走行状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで定常走行状態とは、車速センサ２４により検知された車速Ｖが所定期間Ｔ１の間、一定である走行状態をいう。尚、ここでいう「一定」とは厳密に一定である必要はなく、車両の走行速度が安定していれば足りる意味であり、その範囲において速度にバラツキが少なからずあってもよい。
【００３１】
図４は車両の典型的な走行パターンの一例を速度推移で表したグラフ図である。この例では、時刻Ｔ０において車速ゼロ（Ｖ＝０）である停車状態から発車し、次第に加速して時刻Ｔ１に車速Ｖ１に到達後、時刻Ｔ２までの間、車両は車速Ｖが一定値Ｖ１に維持された定常走行状態にある。その後、時刻Ｔ２からＴ３にかけて減速して停車した後、時刻Ｔ４から再び加速を開始している。そして時刻Ｔ５に車速Ｖ２に到達後、時刻Ｔ６までの間、車両は車速Ｖが一定値Ｖ２に維持された定常走行状態にある。その後、時刻Ｔ６からＴ７にかけて減速して停車している。
【００３２】
図２及び図３に戻って、ＥＣＵ３２は車両が定常走行状態にあると判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、回転数センサ２６及び指示噴射量２８に基づいてエンジン１のトルクＴ及び回転数Ｒを取得し、出力算出部３６にて出力Ｐ（＝Ｔ×Ｒ）を算出する（ステップＳ１０４）。続いて、ＥＣＵ３２の第１のギヤ選択部３８はステップＳ１０２で取得した車速Ｖ、ステップＳ１０４で算出したエンジン１の出力Ｐ、及び、予めメモリ（不図示）に記憶されている車速Ｖ・出力Ｐと変速機の各ギヤ段との関係を規定するギヤ段マップ４０に基づいて、変速機の走行可能なギヤ段を選択する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
ギヤ段マップ４０には、車速Ｖ―出力Ｐに対応するギヤ段が予め規定されており、ステップＳ１０５では変速機３４が有する６段のギヤ段のうち、現在の走行状態（車速Ｖ、出力Ｐ）で使用可能なギヤ段が選択される。ここで各ギヤ段がカバーする走行領域はオーバーラップしていることが一般的であるため、ステップＳ１０５では複数のギヤ段が選択される（典型的には、例えば「１段、２段、３段」の組み合わせ、「３段、４段」の組み合わせ、「３段、４段、５段、６段」の組み合わせのように、隣り合うギヤ段が複数選択される）。
【００３４】
続いてＥＣＵ３２の予測値算出部４２は、ステップＳ１０５で選択された各ギヤ段について、仮に変速機３４をこれらのギヤ段にシフトした場合に得られるであろうＤＰＦ装置２２に流入する排ガスの温度、該排ガス中に含まれる酸素供給量、及び、ＤＰＦ前温度センサ３０の検知値について、それぞれ予測値を算出する（ステップＳ１０６）。これにより、ステップＳ１０５で選択された走行可能なギヤ段に変速した場合に、これらのパラメータがどのように変化するのかを予測できる。尚、予測値算出部４２における各予測値の算出方法については後述する。
【００３５】
続いてＥＣＵ３２の第２のギヤ選択部４４はＤＰＦ前温度センサ３０から現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆを取得し（ステップＳ１０７）、第２のギヤ選択部４４はその値に応じて予測値算出部４２にて算出した各予測値に基づいて、ステップＳ１０５で選択されたギヤ段のうちどのギヤ段を選択した場合に、ＤＰＦ再生制御が最も迅速且つ効率的に完了できるかを判定する（ステップＳ１０８）。具体的なギヤ段の選択方法については、後に詳述するが、例えば現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆが酸化触媒２０の活性温度に達していない場合には、迅速に酸化触媒２０を活性化してＤＰＦ再生処理を促進させるべく、排気温度の予測値が最も高くなるギヤ段を選択するとよい。また、現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆが酸化触媒２０の活性温度に達しているものの比較的低温である場合には、ＰＭの燃焼温度を上昇させて燃焼を促進させるべく、ＤＰＦ前温度の予測値が最も高くなるギヤ段を選択するとよい。また、現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆが酸化触媒２０の活性温度に達しており比較的高温である場合には、ＤＰＦ装置２２に供給される酸素濃度を増加させてＰＭの燃焼を促進させるべく、排ガスに含まれる酸素供給量の予測値が最も高くなるギヤ段を選択するとよい。
【００３６】
このようにステップＳ１０８で最適なギヤ段が選択されると、ＥＣＵ３２の制御部４６は、それに応じた制御信号（ギヤ選択信号）を変速機３４に対して出力し、変速制御が実施される（ステップＳ１０９）。このように本発明に係る制御では、ＤＰＦ再生処理のために変速機３４のギヤ段が変更制御されるので、ドライバーに対して違和感を与える可能性がある。そこで、本実施形態ではステップＳ１０９で変速制御する場合には、インジケータ３３にその旨を表示させることにより、ドライバーにＤＰＦ再生処理が実施中であることを報知し、違和感を軽減する（ステップＳ１１０）。
【００３７】
尚、ステップＳ１０３において、車両が定常走行状態にないと判定された場合には、上記制御は行わず、且つ、インジケータ３３を表示することも無く（ステップＳ１１１）、処理を終了する。
【００３８】
以上が本発明の制御概要であるが、次にステップＳ１０６における予測値の算出方法、及び、ステップＳ１０８における第２のギヤ段の選択方法について、詳しく説明する。
【００３９】
図５はＥＣＵ３２の予測値算出部４２の内部構成を示すブロック図である。図５（ａ）はＤＰＦ装置２２に供給される排ガスの温度（排気温度）について予測値を算出する際の予測値算出部４２の構成を示しており、図５（ｂ）はＤＰＦ前温度センサ３０の検知値であるＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆの予測値を算出する際の予測値算出部４２の構成を示しており、図５（ｃ）はＤＰＦ装置２２に供給される排ガスに含まれる酸素濃度について予測値を算出する際の予測値算出部４２の構成を示している。
【００４０】
図５（ａ）では、予測値算出部４２は回転数センサ２６及び指示噴射量２８から現在の回転数ＲとトルクＴとを取得すると、変速予測部４５にて、ステップＳ１０５で選択されたギヤ段を示す第１のギヤ選択信号に基づいて、各選択されたギヤ段に変速した場合に予測される回転数Ｒ´とトルクＴ´を算出する。ここで各ギヤ段の変速比は変速比マップ４７に予め規定されており、変速予測部４５は当該変速予測マップ４７から選択された各ギヤ段の変速比を読み出すことによって、回転数Ｒ´とトルクＴ´を求める。
【００４１】
回転数Ｒ´とトルクＴ´は排気温度マップ４８に入力される。排気温度マップ４８は、予めエンジン１の回転数Ｒ、及び、トルクＴをパラメータとして排気温度を対応付けて規定したマップである。図６は排気温度マップ４８の一例である。
【００４２】
図６に示すように、排気温度マップ４８では、横軸がエンジン１の回転数Ｒ［ｒｐｍ］、縦軸がトルクＴを示しており、等高線状に排気温度分布がマップとして規定されている。この例では、低回転数―低トルク領域から高回転―高トルク領域にかけて、エンジン１の負荷が増加するに従って次第に排気温度が上昇する傾向が示されている。
【００４３】
図５（ａ）では、このように排気温度マップ４８に、ステップＳ１０５で選択された各ギヤ段における回転数Ｒ´及びトルクＴ´を入力することにより、対応する排気温度の予測値Tｒが求められる。
【００４４】
次に図５（ｂ）について説明する。図５（ｂ）では、図５（ａ）と同様に回転数Ｒ´とトルクＴ´を算出し、これらを排気温度マップ４８及び酸化反応温度マップ５０に入力する。排気温度マップ４８については図５（ａ）と同様であるため説明を省略するが、酸化反応温度マップ５０には、例えば図７に示すように、横軸がエンジン１の回転数Ｒ［ｒｐｍ］、縦軸がトルクＴとして、等高線状に酸化触媒２０における反応温度分布がマップとして規定されている。図７の例では、低回転数―低トルク領域から高回転―高トルク領域にかけて、次第に排ガスの温度が低下する傾向が示されている。
【００４５】
酸化反応温度マップ５０では、このようにステップＳ１０５で選択された各ギヤ段における回転数Ｒ´及びトルクＴ´が入力されることにより、酸化触媒２０にて得られる反応温度について予測値Ｔｏが得られる。
【００４６】
図５（ｂ）において予測値算出部４２は、大気温度センサ２５から現在の大気温度Ｔａｉｒを取得し、予めメモリ等に記憶されている基準温度Ｔ＊（本実施形態では２５℃に設定されている）との温度差（Ｔａｉｒ−Ｔ＊）を比較器５２で求める。ここで大気温度センサ２５の検知温度Ｔａｉｒは、車両の走行状態によって誤差が生じるため、本実施形態では特に大気温度補正係数αを乗算している。
【００４７】
大気温度補正係数αと車速Ｖとの関係は、大気温度補正係数マップ５４に規定されている。図８は大気温度補正係数マップ５４の一例を示すグラフ図である。大気温度補正マップ５４は、大気温度補正係数αと車速Ｖとの関数として規定されており、車速センサ２７で検知された車速Ｖに応じて大気温度補正係数αが求められる。大気温度補正係数マップ５４は予め実験的、理論的、又は、シミュレーション的な手法により作成し、メモリなどの記憶手段に記憶しておくことが好ましい。特に車速Ｖ＝０の大気温度補正係数αについては、シャシダイナモで実測して求めておくとよい。
【００４８】
大気温度補正係数マップ５４から求められた大気温度補正係数αは乗算器５６に入力されることにより、比較器５２の出力に乗算される。このように図５（ｂ）における予測値算出部４２では、ステップＳ１０５で選択された各ギヤ段について排気温度予測値Ｔｅ、酸化触媒２０の反応温度予測値Ｔｏ、及び、補正された大気温度α×（Ｔａｉｒ−Ｔ＊）が演算部５８に入力されることによって、ＤＰＦ前温度センサ３０の検知値についての予測値Ｔｒが次式
Ｔｒ＝Ｔｅ＋Ｔｏ−α×（Ｔａｉｒ−Ｔ＊）      （１）
により算出される。
【００４９】
続いて図５（ｃ）では、図５（ａ）及び（ｂ）と同様に回転数Ｒ´とトルクＴ´を算出した後、排気λマップ６０及び排ガス流量マップ６２に入力される。ここで図９に排気λマップ６０の一例を示し、図１０に排ガス流量マップ６１の一例を示し、図１１にＰＭ燃焼補正係数マップ６４の一例を示した。図９に示す排気λマップ６０では、横軸がエンジン１の回転数Ｒ［ｒｐｍ］、縦軸がトルクＴを示しており、等高線状に排ガスに含まれる酸素濃度がマップとして規定されている。
【００５０】
図１０に示す排ガス流量マップ６２では、図９と同様に、横軸がエンジン１の回転数Ｒ［ｒｐｍ］、縦軸がトルクＴを示しており、等高線状に排ガスの流量分布がマップとして規定されている。この例では、低回転数―低トルク領域から高回転―高トルク領域にかけて、次第に排ガスの流量が増加する傾向が示されている。
【００５１】
図５（ｃ）に示すように、回転数Ｒ´及びトルクＴ´はそれぞれ排気λマップ６０及び排気流量マップ６２に入力され、これらのマップに基づいて対応する酸素濃度Ｃｏ及び排ガス流量Ｌｅが求められる。排ガス流量Ｌｅは更にＰＭ燃焼補正係数マップ６４に入力される。図１１に示すＰＭ燃焼補正係数マップ６４では、エンジン１の個体差によって排ガス流量がＰＭの燃焼度に及ぼす影響が異なるという特性に鑑み、当該個体差を打ち消すように係数を規定している。ＰＭ燃焼補正係数マップ６４では、このように排ガス流量マップ６２で求めた排ガス流量Ｌｅに基づいてＰＭ燃焼補正係数βが求められる。
【００５２】
そして演算部４８は、入力された回転数Ｒ´、排気λマップ６０で求められた酸素濃度Ｃｏ、ＰＭ燃焼補正係数マップ６４で求められたＰＭ燃焼補正係数βに基づいて、排ガスに含まれる酸素供給量の予測値Ｌｒが次式
Ｌｒ＝Ｒ×Ｃｏ×β      （２）
により求められる。
【００５３】
続いて図１２を参照して、図３のステップＳ１０８における最適なギヤ段の選択方法について、具体的に説明する。図１２に示す各表は予測値算出部４２による各種予測値の主要な算出結果を、ＤＰＦ前温度センサ３０の実際の検知値（ＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆ）の温度領域毎に示したものである。
【００５４】
図１２（ａ）はＤＰＦ前温度センサ３０の検知値が「ＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆ≦２５０℃（酸化触媒の活性化温度）」の温度領域にある場合を示している。この場合、ステップＳ１０８では現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆが酸化触媒２０の活性温度に達していないため、迅速に酸化触媒２０を活性化してＤＰＦ再生処理を促進させるべく、排気温度の予測値が最も高くなるギヤ段を選択する。つまり、各ギヤ段４ｔｈ、５ｔｈ、６ｔｈのうち排気温度の予測値が最も高い６ｔｈが選択される。
【００５５】
図１２（ｂ）はＤＰＦ前温度センサ３０の検知値が「２５０℃（酸化触媒の活性化温度）＜ＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆ≦６００℃」の温度領域にある場合を示している。この場合、ステップＳ１０８では現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆが酸化触媒２０の活性温度に達しているものの比較的低温であるため、ＰＭの燃焼温度を上昇させて燃焼を促進させるべく、ＤＰＦ前温度の予測値が最も高くなるギヤ段を選択する。つまり、各ギヤ段４ｔｈ、５ｔｈ、６ｔｈのうちＤＰＦ前温度の予測値が最も高い５ｔｈが選択される。
【００５６】
尚、図１２（ｂ）の例では４ｔｈも５ｔｈにおいてＤＰＦ前温度の予測値が同じになっているが、ここでは排気温度の予測値が高い５ｔｈを選択している。
【００５７】
図１２（ｃ）はＤＰＦ前温度センサ３０の検知値が「６００℃＜ＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆの温度領域にある場合を示している。この場合、ステップＳ１０８では現在のＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆが酸化触媒２０の活性温度に達しており比較的高温であるため、ＤＰＦ装置２２に供給される排ガスの供給量を増加させてＰＭの燃焼を促進させるべく、排ガスに含まれる酸素供給量の予測値が最も高くなるギヤ段を選択する。つまり、各ギヤ段４ｔｈ、５ｔｈ、６ｔｈのうち酸素供給量の予測値が最も高い４ｔｈが選択される。
【００５８】
続いて、このように排ガス浄化装置１００が制御されることによって得られる効果について、具体例をもとに説明する。図１３は図４で示した走行パターンの速度推移と共に、変速機３４における変速パターンを示すグラフ図である。尚、図１３（ｂ）では上述した本発明に係る排ガス浄化装置１００の制御を行った場合を実線で示し、当該制御を行わない従来の場合を点線で示して比較している。
【００５９】
図１３（ｂ）において実線で示すように、従来はこのような走行パターンを行う場合、変速機３４において選択されるギヤ段は時刻Ｔ０〜Ｔ１の加速時では１速（低速側）から３速（高速側）にシフトアップし、時刻Ｔ１〜Ｔ２の定常走行状態では３速のギヤ段でエンジン回転数が約１０００ｒｐｍの状態で維持されている。また、時刻Ｔ５〜Ｔ６の定常走行状態においても、時刻Ｔ４〜Ｔ５の加速時に１速（低速側）から４速（高速側）にシフトアップした後、４速のギヤ段でエンジン回転数が約１０００ｒｐｍの状態で維持されている。
【００６０】
一方、本発明に係る制御を実施することによって図１３（ｂ）において破線で示すように、定常状態におけるエンジン回転数Ｒが時刻Ｔ１〜Ｔ２の間では約１５００ｒｐｍ、時刻Ｔ５〜Ｔ６の間では約１３００ｒｐｍに増加している。これは、ＤＰＦ再生処理を迅速且つ効率的に完了できるように変速機３４において選択されるギヤ段が変更されたことによるものである。これによれば、回転数Ｒが上昇することによって一時的に燃費性能が悪化するものの、全体的に見ればＤＰＦ再生制御が迅速且つ効率的に完了できるので、すみやかに通常走行状態に復帰することができ、結果的に燃費性能を向上させることができる。
【００６１】
以上説明したように、本発明に係る排ガス浄化装置によれば、第１のギヤ段選択部３８によって選択された各ギヤ段について、エンジン１の排ガス温度Ｔｅ、ＤＰＦ装置の前段に設けられた酸化触媒を通過後の排ガス温度Ｔｏ、及び、当該排ガスに含まれる酸素供給量Coの予測値をそれぞれ算出することによって、ＤＰＦ再生処理を最も迅速且つ効率的に実施できるギヤ段を選択することができる。特にＤＰＦ前温度Ｔｄｐｆに基づいてＤＰＦ再生処理の進行具合を把握し、その進行具合に応じたギヤ段を選択することで、ＤＰＦ再生処理を迅速且つ効率的に実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質を燃焼除去する排ガス浄化装置及びその制御方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  エンジン
２  シリンダブロック
４  シリンダヘッド
６  吸気通路
８  排気通路
１０  ピストン
１２  燃焼室
１４  吸気バルブ
１６  排気バルブ
１８  インジェクタ
２０  酸化触媒
２２  ＤＰＦ装置
２４  車速センサ
２５  大気温度センサ
２６  回転数センサ
２８  指示噴射量
３０  ＤＰＦ前温度センサ
３２  ＥＣＵ
３４  定常走行判定部
３６  出力算出部
３８  第１のギヤ選択部
４０  ギヤ段マップ
４２  最適値算出部
４４  第２のギヤ選択部
４６  制御部
４８  排気温度マップ
５０  酸化反応温度マップ
５４  大気温度補正係数マップ
６０  排気λマップ
６２  排ガス流量マップ
６４  ＰＭ燃焼補正係数マップ
【図１】
0005843154.tif 000002
【図２】
0005843154.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１１】
0005843154.tif 000008
【図１２】
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【図１３】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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