(57)【要約】【課題】複数のパティキュレートフィルタを備えることなく、パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を除去することができる技術を提供する。【解決手段】パティキュレートフィルタ３と、フィルタ３よりも上流側の排気通路２に設けられた第１遮断弁４と、第１遮断弁４からフィルタ３までの間に接続されこの間の排気を導入し且つ一時保持する排気保持手段７と、を備え、第１遮断弁４を閉じ且つ排気保持手段７へ排気を導入してこの排気を保持することにより、フィルタ３から第１遮断弁４側へ排気を逆流させる。【選択図】図１
2006177305.tif 000002
【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と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側の排気通路に設けられ該排気通路内の排気の流通を遮断する第１遮断弁と、
前記第１遮断弁から前記パティキュレートフィルタまでの間に接続されこの間の排気を導入し且つ一時保持する排気保持手段と、
を備え、
前記第１遮断弁を閉じ且つ前記排気保持手段へ排気を導入してこの排気を保持することにより、前記パティキュレートフィルタから前記第１遮断弁側へ排気を逆流させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記パティキュレートフィルタよりも下流側の排気通路に設けられ該排気通路内の排気の流通を遮断する第２遮断弁をさらに備え、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させるときには、前記第２遮断弁を閉じることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気保持手段は、
前記パティキュレートフィルタよりも前記第１遮断弁側で排気を一時保持する保持部と、
前記第１遮断弁から前記パティキュレートフィルタまでの間の排気通路と前記保持部とを接続する連通路と、
前記連通路内の排気の流通を遮断する第３遮断弁と、
前記保持部内を減圧する減圧手段と、
からなり、
前記保持部の圧力を負圧とし、前記第１遮断弁を閉じ、前記第３遮断弁を開くことにより、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気保持手段に保持された排気を前記パティキュレートフィルタと前記内燃機関との間の排気通路に戻す排気戻し手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
車両の減速時に、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の量を推定する粒子状物質量推定手段をさらに備え、前記粒子状物質量推定手段により推定されるパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の量が所定量以上となったときに、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記パティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去させる粒子状物質強制除去手段をさらに備え、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させた後に、前記粒子状物質強制除去手段により粒子状物質を酸化除去させることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
パティキュレートフィルタの下流側の圧力を上流側の圧力よりも相対的に高めて該パティキュレートフィルタ内で排気を逆流させることにより該パティキュレートフィルタに捕
集された粒子状物質を該パティキュレートフィルタよりも内燃機関側に排出させる第１の工程と、その後に前記パティキュレートフィルタの上流側の圧力を下流側の圧力よりも相対的に高めて前記排出させた粒子状物質を該パティキュレートフィルタで捕集する第２の工程と、からなる内燃機関の排気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置および内燃機関の排気浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという。）を備えることにより、該フィルタで排気中の粒子状物質（以下、ＰＭという。）を捕集することができる。このフィルタに触媒を担持させておくと、該触媒の働きによりＰＭを酸化除去することができる。
【０００３】
しかし、フィルタに触媒を担持させておいても、ＰＭが酸化除去されずにフィルタに堆積することがある。このようなＰＭは、触媒から離れたところに堆積するため、触媒の効果を得難く、更なるＰＭの堆積を誘発する。
【０００４】
これに対し、フィルタ内の排気の流通方向を逆転させて、フィルタ端面に堆積しているＰＭを逆流する排気の力で剥離させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術によれば、フィルタからＰＭが剥離されるので、フィルタの目詰まりを抑制することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−３５７１１５号公報
【特許文献２】特開平８−２３２６３９号公報
【特許文献３】特開２０００−８８４０号公報
【特許文献４】特開２００２−１４７２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の排気の流通方向を逆転させるフィルタでは、順流であっても、逆流であっても、フィルタから剥離した排気はそのまま下流へと流されていた。そのため、順流と逆流とを切り換えるときにフィルタの端面から剥離したＰＭは、再度このフィルタに捕集されることはなかった。そして、フィルタから剥離したＰＭは、排気と共にフィルタの下流へと流されるので、大気中へのＰＭの放出を抑制するためには、下流に別のフィルタを備える必要があった。また、従来における排気の流通方向をフィルタ内で逆転するものは、構造が複雑となり、例えば排気の流れを逆転させるためのバルブから排気が漏れるおそれもあった。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、複数のパティキュレートフィルタを備えることなく、パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を除去することができる技術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】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
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と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流側の排気通路に設けられ該排気通路内の排気の流通を遮断する第１遮断弁と、
前記第１遮断弁から前記パティキュレートフィルタまでの間に接続されこの間の排気を導入し且つ一時保持する排気保持手段と、
を備え、
前記第１遮断弁を閉じ且つ前記排気保持手段へ排気を導入してこの排気を保持することにより、前記パティキュレートフィルタから前記第１遮断弁側へ排気を逆流させることを
特徴とする。
【０００８】
本発明の最大の特徴は、排気が排気保持手段に導入されるときにパティキュレートフィルタ内で排気が逆流することにより、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質を該パティキュレートフィルタから剥離させ若しくは細粒化させて、その後にパティキュレートフィルタに流入する粒子状物質を容易に酸化させることにある。
【０００９】
なお、本発明においては、排気が第１遮断弁からパティキュレートフィルタの方向へ流れるときを順流とし、パティキュレートフィルタから第１遮断弁の方向へ流れるときを逆流としている。
【００１０】
ここで、第１遮断弁を閉じると、内燃機関からパティキュレートフィルタへの排気の流入が止まる。このときに、第１遮断弁からパティキュレートフィルタまでの間の排気を排気保持手段へ導入すると、第１遮断弁からパティキュレートフィルタまでの間の排気通路内の圧力が減少する。そのため、パティキュレートフィルタ内の排気、およびパティキュレートフィルタよりも下流側の排気が、第１遮断弁からパティキュレートフィルタまでの間、および排気保持手段に流れ込む。そのときに、排気はパティキュレートフィルタ内を逆流する。そのため、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質には、順流の排気の流れのときとは異なる方向に力が加わり、パティキュレートフィルタから粒子状物質が剥離する。また、逆流する排気により細粒化される。そして、パティキュレートフィルタから剥離した粒子状物質は排気と共に排気保持手段に保持されるか、パティキュレートフィルタよりも上流の排気通路に残留する。
【００１１】
このようにして、パティキュレートフィルタで堆積していた粒子状物質を該パティキュレートフィルタから剥離させることができるため、次にパティキュレートフィルタに流入する粒子状物質を細孔内に取り入れやすくすることができる。また、パティキュレートフィルタに触媒を担持させている場合には、粒子状物質と触媒とが接触する機会を増加させることができるので、粒子状物質の酸化除去を容易に行うことができる。そして、パティキュレートフィルタから剥離した粒子状物質は、排気保持手段に保持されるので、該粒子状物質が大気中へ放出されることを抑制できる。
【００１２】
本発明においては、前記パティキュレートフィルタよりも下流側の排気通路に設けられ該排気通路内の排気の流通を遮断する第２遮断弁をさらに備え、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させるときには、前記第２遮断弁を閉じることができる。
【００１３】
第１遮断弁および第２遮断弁を閉じると、パティキュレートフィルタを含んだ排気通路で閉塞した空間（以下、閉塞空間という。）ができる。排気保持手段は、この閉塞空間に接続されている。ここで、第２遮断弁を先に閉じ、その後に第１遮断弁を閉じると、内燃機関からの排気により第２遮断弁よりも上流側の圧力が上昇した後に排気保持手段へ排気が導入されるので、排気保持手段への排気の導入を容易に行うことが可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記排気保持手段は、
前記パティキュレートフィルタよりも前記第１遮断弁側で排気を一時保持する保持部と、
前記第１遮断弁から前記パティキュレートフィルタまでの間の排気通路と前記保持部とを接続する連通路と、
前記連通路内の排気の流通を遮断する第３遮断弁と、
前記保持部内を減圧する減圧手段と、
からなり、
前記保持部の圧力を負圧とし、前記第１遮断弁を閉じ、前記第３遮断弁を開くことにより、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させることができる。
【００１５】
この減圧手段により保持部内の圧力が負圧になれば、前記閉塞空間内と保持部内との圧力に差が生じ、さらにこの圧力の差を大きくすることができる。そのため、パティキュレートフィルタ内を逆流する排気の流速を速くすることができ、粒子状物質に加わる力をより大きくすることができる。これにより、パティキュレートフィルタからの粒子状物質の剥離および細粒化をより促進させることができる。また、前記閉塞空間内の圧力を高める必要がない。
【００１６】
本発明においては、前記排気保持手段に保持された排気を前記パティキュレートフィルタと前記内燃機関との間の排気通路に戻す排気戻し手段をさらに備えることができる。
【００１７】
排気保持手段には、パティキュレートフィルタから剥離した粒子状物質が排気と共に保持されるが、この粒子状物質をパティキュレートフィルタの上流へと戻すことにより、排気保持手段内に保持されていた粒子状物質が再びパティキュレートフィルタに捕集される。このときには、パティキュレートフィルタの上流側端面に粒子状物質がほとんど堆積していないので、粒子状物質の多くはパティキュレートフィルタの細孔内に取り込まれる。そして、細孔内では、触媒の活性が高いので粒子状物質が容易に酸化除去される。すなわち、パティキュレートフィルタで酸化除去されずに堆積していた粒子状物質を、逆流させた排気により該パティキュレートフィルタから剥離させ、さらに排気の流れが順流となったときに粒子状物質をパティキュレートフィルタの上流側へ戻すことにより、元はパティキュレートフィルタに堆積していた粒子状物質を触媒の活性が高い箇所で捕集することができ、粒子状物質を容易に酸化除去することが可能となる。
【００１８】
本発明においては、車両の減速時に、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させることができる。
【００１９】
ここで、第１遮断弁若しくは第２遮断弁を閉じると、内燃機関からの排気の流れが遮断され、内燃機関の運転状態に影響を及ぼす。しかし、車両の減速時であれば、燃料カットにより内燃機関の運転が中止されているので、該内燃機関の運転状態に及ぼす影響を小さくすることができる。また、第１遮断弁および第２遮断弁を閉じることにより、内燃機関の回転力を低下させることができるので、車両の減速力を増加させることができる。
【００２０】
本発明においては、前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の量を推定する粒子状物質量推定手段をさらに備え、前記粒子状物質量推定手段により推定されるパティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質の量が所定量以上となったときに、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させることができる。
【００２１】
前記したように、第１遮断弁および第２遮断弁を閉じると、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすので、パティキュレートフィルタからの粒子状物質の除去が必要なときにだけ第１遮断弁および第２遮断弁を閉じるようにすることにより、内燃機関の運転状態に及ぼす回数を少なくすることができる。すなわち、前記所定量は、パティキュレートフィルタからの粒子状物質の除去が必要となる量であり、例えば、内燃機関の運転状態に影響を及ぼすおそれのある堆積量、パティキュレートフィルタを破損させるおそれのある堆積量とすることができる。また、これらのおそれがなくても、定期的に粒子状物質を除去するために前記所定量を決定してもよい。
【００２２】
本発明においては、前記パティキュレートフィルタの温度を上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去させる粒子状物質強制除去手段をさらに
備え、前記パティキュレートフィルタから第１遮断弁側へ排気を逆流させた後に、前記粒子状物質強制除去手段により粒子状物質を酸化除去させることができる。
【００２３】
ここで、パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質は、該パティキュレートフィルタの温度を上昇させることによっても酸化除去することができる。しかし、パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質は、高温下においても酸化し難い。その点、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質を排気の逆流により該パティキュレートフィルタから剥離させ、さらにパティキュレートフィルタに戻すことにより、粒子状物質が細粒化されて、高温下で酸化させやすくすることができる。これにより、パティキュレートフィルタの温度を上昇させるためのエネルギ量を減少させることが可能となる。
【００２４】
上記課題を達成するために、本発明による内燃機関の排気浄化方法は、パティキュレートフィルタの下流側の圧力を上流側の圧力よりも相対的に高めて該パティキュレートフィルタ内で排気を逆流させることにより該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を該パティキュレートフィルタよりも内燃機関側に排出させる第１の工程と、その後に前記パティキュレートフィルタの上流側の圧力を下流側の圧力よりも相対的に高めて前記排出させた粒子状物質を該パティキュレートフィルタで捕集する第２の工程と、からなっていてもよい。
【００２５】
パティキュレートフィルタの下流側の圧力を上流側の圧力よりも相対的に高めれば、パティキュレートフィルタ内のガスは逆流し、内燃機関側へ流れる。これにより、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質には、順流のときとは異なる方向に力がかかり、パティキュレートフィルタから剥離する。また、パティキュレートフィルタの下流側と上流側との圧力差が大きければ、パティキュレートフィルタ内を勢いよくガスが流れ、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質を吹き飛ばすこともできる。その後、パティキュレートフィルタの上流側の圧力を下流側の圧力よりも相対的に高めれば、パティキュレートフィルタ上流に流された粒子状物質が再度パティキュレートフィルタに流れ込む。このときには、パティキュレートフィルタの上流側端面での粒子状物質の付着量は減少しており、粒子状物質がパティキュレートフィルタの細孔内に取り込まれやすくなっている。また、粒子状物質は、パティキュレートフィルタから剥離されることにより細粒化されるので、容易に酸化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置および内燃機関の排気浄化方法では、パティキュレートフィルタ内で排気を逆流させ、該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質を剥離させつつ該パティキュレートフィルタよりも上流側にて粒子状物質を一時保持することにより、複数のパティキュレートフィルタを備えることなく、パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置および内燃機関の排気浄化方法の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、本実施例に係る内燃機関１の概略構成を示す図である。
【００２９】
図１に示す内燃機関１は、４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３０】
内燃機関１には排気通路２が接続されており、該内燃機関１からの排気が排気通路２を流れる。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【００３１】
前記排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒という。）を担持したパティキュレートフィルタ３（以下、フィルタ３という。）が備えられている。
【００３２】
また、内燃機関１よりも下流で且つフィルタ３よりも上流の排気通路２には、排気の流通を遮断する第１遮断弁４が設けられている。一方、フィルタ３よりも下流の排気通路２には、排気の流通を遮断する第２遮断弁５が設けられている。
【００３３】
そして、第１遮断弁４よりも下流で且つフィルタ３よりも上流の排気通路２には、連通路６の一端が接続され、該連通路６の他端は排気保持タンク７に接続されている。この排気保持タンク７は、排気およびＰＭを一時保持可能なタンクである。また、連通路６の途中には、排気の流通を遮断する第３遮断弁８が設けられている。
【００３４】
排気保持タンク７には、排気吸引通路９を介してポンプ１０が接続されている。このポンプ１０は、排気保持タンク７内の排気およびＰＭを吸引する。そして、ポンプ１０の出口は戻し通路１１の一端が接続され、該戻し通路１１の他端は排気通路２の途中であって連通路６の接続部よりも下流で且つフィルタ３よりも上流に接続されている。
【００３５】
また、フィルタ３の上流側には、該フィルタ３の上流側の圧力に応じた信号を出力する圧力センサ１２が取り付けられている。
【００３６】
そして、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であるＥＣＵ１３が併設されている。このＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３７】
ＥＣＵ１３には第１遮断弁４、第２遮断弁５、第３遮断弁８が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１０がこれらを制御する。
【００３８】
また、ＥＣＵ１３には、圧力センサ１２が電気的に接続されており、該圧力センサ１２の出力信号に基づいて、ＥＣＵ１３は、フィルタ３の上流側の圧力を算出する。
【００３９】
そして、本実施例においては、フィルタ３に捕集されたＰＭの酸化を促進させるために、該フィルタ３において排気を逆流させる。ここで、第１遮断弁４から第２遮断弁５の方向へ排気が流れるときを順流とし、第２遮断弁５から第１遮断弁４の方向へ排気が流れるときを逆流とする。
【００４０】
図２は、本実施例によるＰＭ酸化促進制御を行ったときのフィルタへのＰＭの付着状態を概略的に示した図である。図２（Ａ）は、排気を逆流させる前の状態を示し、図２（Ｂ）は、排気を逆流させたときの状態を示し、図２（Ｃ）は、排気を逆流させた後に順流としたときの状態を示している。また、図２中の矢印は、排気の流れる方向を示している。
【００４１】
図２（Ａ）の状態では、フィルタ３の上流側端面３１にて該フィルタ３の細孔３２をＰＭが覆っている。ここで、細孔３２内では、触媒の活性が高くＰＭを酸化させやすいが、ＰＭが細孔３２を一旦覆ってしまうと、該細孔３２内にＰＭが入れなくなり、上流側端面３１にＰＭが堆積する。そして、上流側端面３１に堆積したＰＭでは、触媒の効果も得難いため酸化除去され難い。そして、このＰＭにさらにＰＭが付着して、さらなるＰＭの堆積を誘引する。このようにして、ＰＭは、触媒の効果を得難い所で堆積して固まり、ブリッジを形成する。
【００４２】
このような、状態で排気を逆流させると、図２（Ｂ）に示したように、堆積していたＰ
Ｍは、細粒化しつつ上流側端面３１から剥離される。すなわち、排気を逆流させることにより、堆積していたＰＭに今までと違う方向から力を加えることができ、上流側端面３１からＰＭを剥離させることができる。また、勢いよく排気を逆流させることにより、ＰＭをより細粒化させることができる。このようにして、フィルタ３から剥離し細粒化したＰＭは、フィルタ３の上流側へ流される。
【００４３】
そして、再び排気の流れを順流とすることにより、細粒化したＰＭが上流側端面３１に到達する。このときには、細孔３２を覆っていたＰＭは除去されているので、排気と共にＰＭが細孔３２に流れ込む。そして、細孔３２内でＰＭが捕集される。しかも細孔３２内では活性が高いのでＰＭは酸化除去される。また、ＰＭが例え細孔３２内に流れ込まなくても、上流側端面３１上の触媒の効果を得やすい箇所に付着すれば、該ＰＭは容易に酸化除去される。
【００４４】
このように、フィルタ３において、排気の流れを順流、逆流、順流と順に変化させることにより、フィルタ３に堆積しているＰＭをフィルタ３の上流側へ向けて細粒化させつつ剥離させ、さらにフィルタ３の上流側からＰＭを捕集することにより、ＰＭの酸化除去を促進させることができる。そして、フィルタ３から剥離したＰＭは、再度フィルタ３に流れ込むので、該フィルタ３から剥離したＰＭが大気中へ放出されることが抑制される。
【００４５】
ここで、従来の排気の流通方向を逆流させるフィルタでは、順流であっても、逆流であっても、フィルタを通過した排気は同じフィルタに再度戻されることはなく、そのまま下流へと流されていた。そのため、ＰＭを大気中に放出させないためには、さらに下流にフィルタを備える必要があった。
【００４６】
一方、本実施例では、フィルタ３の上流側端面３１および細孔３２に堆積したＰＭを、排気を逆流させることにより細粒化し、その後順流として再びフィルタ３にＰＭを捕集させるので、下流側にさらにフィルタを設ける必要がない。
【００４７】
次に、本実施例の具体的な制御について説明する。
【００４８】
図３は、本実施例によるＰＭ酸化促進制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本ルーチンが実行される前、若しくは第３遮断弁８が開かれる前までにポンプ１０を作動させて排気保持タンク７内を負圧にしておく。また、このＰＭ酸化促進制御が実行される前は、第１遮断弁および第２遮断弁は開かれ、第３遮断弁は閉じられている。
【００４９】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１３は、排気ブレーキを使用する状態となっているか否か判定する。ここで、排気ブレーキは、排気通路の通路面積を排気絞り弁により狭めることで、内燃機関の抵抗を増大させて車両の減速力を高めるものである。そして、本実施例においては、第１遮断弁４および第２遮断弁５が排気絞り弁となり、第１遮断弁４若しくは第２遮断弁５を閉じることにより排気ブレーキとして作用する。また、排気ブレーキは車両の減速時に実施されるので、内燃機関１では、燃料カットが行われており、例え第１遮断弁４若しくは第２遮断弁を閉じたとしても、内燃機関の運転状態に及ぼす影響が小さい。したがって、本実施例においては、フィルタ３における排気の逆流を車両減速時に行っている。
【００５０】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００５１】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１３は、第１遮断弁４を開き、第２遮断弁５を閉じ、第
３遮断弁８を閉じる。第２遮断弁５を閉じることにより、内燃機関１からの排気が該内燃機関１から第２遮断弁５までの間の排気通路２に溜まり、この間の排気通路２内の圧力を増加させる。これにより、第２遮断弁５よりも上流の排気通路２内と排気保持タンク７内との圧力差が大きくなる。また、内燃機関の負荷が高まり、車両の減速力が大きくなる。
【００５２】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１３は、第２遮断弁５を閉じてから第１所定時間が経過したか否か判定する。この第１所定時間は、第２遮断弁５よりも上流の排気通路２内と排気保持タンク７内との圧力差が、ＰＭを剥離させ得るほど大きくなるために必要となる時間である。すなわち、フィルタ３からＰＭを剥離させるために必要となる排気の流量を得るための圧力差を生じさせるために設けられた時間である。排気保持タンク７内の負圧が十分大きければ、若しくは、排気通路２内の圧力が十分高ければ、この第１所定時間を０としてもよい。
【００５３】
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ戻る。
【００５４】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１３は、第１遮断弁４を閉じ、第２遮断弁５を閉じ、第３遮断弁８を開く。第１遮断弁４を閉じることにより、第３遮断弁８を開いたときに、第１遮断弁４よりも上流側の排気が排気保持タンク７に流入することを抑制でき、フィルタ３内を逆流する排気の量が減少することを抑制できる。また、第２遮断弁４を引き続き閉じることにより、せっかく上昇させた該第２遮断弁５よりも上流側の圧力が該第２遮断弁５よりも下流側へ抜けることを抑制できる。そして、第３遮断弁８を開くと、排気通路２内の圧力のほうが排気保持タンク７内の圧力よりも高いため、該排気通路２内の排気が排気保持タンク７内に流入する。このときに、フィルタ３内の排気およびフィルタ３から第２遮断弁５までの間の排気通路２内の排気は、フィルタ３内を逆流する。このときの排気の勢いにより、フィルタ３内のＰＭ、特にフィルタ３の上流端面に堆積しているＰＭをフィルタ３の上流側へ向かって剥離させ、若しくは吹き飛ばすことができる。また、第１遮断弁４が閉じられていることから、車両の減速力は大きい。
【００５５】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１３は、排気ブレーキを使用する状態ではないか否か判定する。すなわち、ドライバビリティを考慮して排気ブレーキを使用するときに排気保持タンク７内に排気を流入させるので、排気ブレーキを使用しない状態となった場合には、ドライバビリティ悪化を抑制するためにすぐに第１遮断弁４および第２遮断弁５を開弁させる。
【００５６】
また、排気通路２内と排気保持タンク７内との圧力差がなくなると、フィルタ３内の排気の逆流が止まるので、このときには、第１遮断弁４を閉じたままとして排気ブレーキは継続させつつ、第２遮断弁５を開き、さらに第３遮断弁８を閉じてもよい。さらに、次の排気ブレーキ使用時に排気の逆流を行えるように、排気保持タンク７内を再度負圧としてもよい。
【００５７】
ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ戻る。
【００５８】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１３は、第１遮断弁４を開き、第２遮断弁５を開き、第３遮断弁８を閉じる。これにより、内燃機関１からの排気は排気通路２を流れ、フィルタ３内を順流にて通過する。そして、フィルタ３の上流側に吹き飛ばされたＰＭが再びフィルタ３に捕集される。この際には、より活性の高い細孔３２に多くのＰＭが取り込まれるのでＰＭの酸化除去が促進される。
【００５９】
そして、ポンプ１０を作動させて排気保持タンク７内を負圧に維持する。ここで、排気保持タンク７内には、フィルタ３から剥離したＰＭも保持されているので、該排気保持タンク７内の排気を大気中へそのまま放出すると、ＰＭが除去されないまま大気中へ放出されることになる。そのため、本実施例においては、ポンプ１０から排出された排気およびＰＭを、戻し通路１１を介してフィルタ３よりも上流側の排気通路２に戻している。これにより、排気保持タンク７内に保持されたＰＭが再度フィルタ３に捕集され、細孔３２に取り込まれるので、ＰＭを容易に酸化除去することができる。
【００６０】
このようにして、車両減速時であって、排気ブレーキを使用するときにフィルタ３に堆積したＰＭをフィルタ３の上流側へ向けて剥離させ、若しくは吹き飛ばしつつ細粒化させ、このＰＭをその後順流となった際に再度フィルタ３で捕集することにより、フィルタ３に堆積していたＰＭを容易に酸化除去することができる。
【００６１】
また、排気ブレーキを使用する度にＰＭの酸化が促進され、フィルタ３のＰＭ除去能力を常に高く保つことができる。これにより、フィルタ３の温度を上昇させて行うＰＭの酸化除去（以下、強制再生という）の回数を減少させることができるので、フィルタ３の温度を上昇させるための燃料の消費量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。
【００６２】
なお、本実施例においては、ステップＳ１０２において第２遮断弁５を閉じた後に、ステップＳ１０４において第１遮断弁４を閉じているが、第２遮断弁５よりも上流の排気通路２内の圧力よりも排気保持タンク７内の圧力を低くすることができれば、第１遮断弁４と第２遮断弁５とを同時に閉じてもよいし、第１遮断弁４を第２遮断弁５よりも先に閉じてもよい。また、排気保持タンク７内の圧力は必ずしも負圧でなくてもよい。
【００６３】
また、本実施例においては、排気ブレーキを使用する度にフィルタ３内で排気を逆流させていたが、これに代えて、フィルタ３の強制再生を行う直前にフィルタ３内で排気を逆流させるようにしてもよい。反対に、フィルタ３内で排気を逆流させた直後にフィルタ３の強制再生を行うようにしてもよい。
【００６４】
このフィルタ３の強制再生は、フィルタ３に堆積しているＰＭ量が予め定められた量となったときに行われる。ここで、フィルタ３に堆積しているＰＭの量は、圧力センサ１２の検出値に応じたＰＭ量を予め実験等により求めておき、これと比較することにより得ることができる。また、フィルタ３よりも上流および下流の差圧を検出する差圧センサを排気通路２に取り付けて、該差圧センサの検出値に応じたＰＭ量を予め実験等により求めておき、これと比較することにより得るようにしてもよい。さらに、内燃機関１の運転状態（排気温度、燃料噴射量、機関回転数）に応じたＰＭ捕集量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップにより得られるＰＭ捕集量を積算してＰＭの堆積量とすることもできる。また、車両走行距離若しくは走行時間に応じてＰＭの堆積量を推定しても良い。
【００６５】
このようにして、フィルタ３の強制再生が行われる直前に該フィルタ３内で排気を逆流させると、ＰＭが細粒化されるので強制再生時に速やかにＰＭが酸化除去される。これにより、強制再生に要する時間を短縮することができ、燃費を向上させることができる。また、フィルタ３に堆積していたＰＭが強制再生時に一度に酸化して、該フィルタ３を過熱させることを抑制できる。
【００６６】
また、フィルタ３に堆積しているＰＭ量が予め定められた量となったときにフィルタ３内で排気を逆流させてもよい。このようにすると、フィルタ３内で排気を逆流させる回数を減少させることができ、ドライバビリティに与える影響を少なくすることができる。
【００６７】
なお、本実施例においては、第２遮断弁５を備えているが、排気保持タンク７内の圧力を負圧にできる場合には、必ずしも必要ではない。すなわち、第１遮断弁４を閉じ排気保持タンク７内を負圧として第３遮断弁８を開けば、排気がフィルタ３内を逆流して排気保持タンク７に保持されるので、フィルタ３からＰＭを剥離させることが可能となる。また、その後に第１遮断弁４を開き、第３遮断弁８を閉じてポンプ１０を作動させることにより、ＰＭをフィルタ３に再度捕集させることができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施例によれば、フィルタ３内で排気を逆流させることにより、フィルタ３で堆積し、さらに固化していたＰＭを細粒化させることができる。そして、その後に排気の流れを順流とすることにより、ＰＭをフィルタ３の上流側端面３１に付着させることができ、若しくはＰＭを細孔３２内に取り入れることができる。そのため、フィルタ３に担持されたＮＯx触媒によりＰＭを容易に除去することができる。これにより、強制再生の実施回数を減少させ、若しくは強制再生にかかる時間を短縮させることができるので、燃料の使用量を減少させることができ、燃費を向上させることができる。また、大量のＰＭが堆積することを抑制できるので、大量のＰＭが酸化したときに発生する熱によりフィルタ３が過熱することを抑制できる。さらに、フィルタ３の他に別途フィルタを設ける必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本実施例１によるＰＭ酸化促進制御を行ったときのフィルタへのＰＭの付着状態を概略的に示した図である。図２（Ａ）は、排気を逆流させる前の状態を示し、図２（Ｂ）は、排気を逆流させたときの状態を示し、図２（Ｃ）は、排気を逆流させた後に順流としたときの状態を示している。
【図３】実施例１によるＰＭ酸化促進制御のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１     内燃機関
２     排気通路
３     パティキュレートフィルタ
４     第１遮断弁
５     第２遮断弁
６     連通路
７     排気保持タンク
８     第３遮断弁
９     排気吸引通路
１０   ポンプ
１１   戻し通路
１２   圧力センサ
３１   上流側端面
３２   細孔
【図１】
2006177305.tif 000003
【図２】
2006177305.tif 000004
【図３】
2006177305.tif 000005