(57)【要約】【課題】再生による電力消費を抑制する。【解決手段】外部電源から電力を供給されて加熱する電熱ヒータによってＤＰＦを再生する車両において、外部電源との接続時に（S20）、ＤＰＦの温度Ｔfが再生可能最低温度より低く設定された第１の所定温度Ｔ1以上である場合にのみ（S40）、電熱ヒータへの電力の供給が許可される(S130)。【選択図】図３
2011032969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンの排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタ手段と、
外部電源から電力を供給されて前記フィルタ手段を加熱し、前記捕捉された粒子状物質を燃焼して前記フィルタ手段を再生する加熱手段と、
前記フィルタ手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された前記フィルタ手段の温度が第１の所定温度以上である場合にのみ、前記外部電源から前記加熱手段への電力の供給を許可する再生制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記車両は、前記外部電源より電力を供給されて充電されるバッテリを備えたプラグインハイブリッド車であって、
前記加熱手段は、前記バッテリの充電時に前記フィルタ手段を加熱して再生を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記バッテリの充電量を推定する充電量推定手段を更に備え、
前記再生制御手段は、前記充電量推定手段により推定した前記バッテリの充電量が第１の所定量以下である場合には、前記フィルタ手段の温度に拘わらず前記加熱手段への電力の供給を規制することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記フィルタ手段における粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段を更に備え、
前記再生制御手段は、前記堆積量推定手段により推定した前記粒子状物質の堆積量が第２の所定量以上である場合には、前記フィルタ手段の温度に拘わらず前記外部電源から前記加熱手段への電力の供給を許可することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記再生制御手段は、前記再生手段による前記フィルタ手段の再生時に、前記温度検出手段により検出された前記フィルタ手段の温度が所定時間以上継続して第２の所定温度より低い場合には、前記再生手段への電力の供給を規制することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記再生手段による再生時に前記フィルタ手段に空気を供給する過給機を更に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、詳しくは、排気を浄化するフィルタの再生技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンには、排気中に含まれるカーボンを主成分とするＰＭ（パティキュレートマター）を捕集、除去するため、排気浄化装置として排気通路にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が広く備えられている。このようなＤＰＦでは、ＰＭが堆積すると捕集機能が低下するとともに圧損が増加してしまう。そこで、ＤＰＦの捕集能力を回復させるように、ＤＰＦに捕集されたＰＭを加熱して燃焼除去する再生装置が開発されている。
【０００３】
ＤＰＦの再生装置としては、例えばＤＰＦに備えられた電熱ヒータが知られている。電熱ヒータは、ＤＰＦに許容を超えてＰＭが堆積しないように、適宜タイミングで電力が供給されてＤＰＦを加熱する。
このように電熱ヒータを用いた再生装置では、通常、車両に搭載されたバッテリから電力が供給されるが、バッテリの電力消費を抑えるために、車両駐車時に外部電源より電力を供給してＤＰＦの再生を行う方法も開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−４９７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、車両駐車開始時におけるＤＰＦの温度は、周囲環境あるいはそれまでの運転状況において大きく異なる。したがって、上記特許文献１に記載の再生装置において、ＤＰＦの温度が低下している状態で再生を開始すると、ＤＰＦを再生可能な温度まで上昇させるために電力を大幅に消費してしまい、経済的な観点から好ましくない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、外部電源より電力を供給されて加熱しフィルタ手段を再生する再生手段を備えたエンジンの排気浄化装置において、再生による電力消費を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１のエンジンの排気浄化装置は、車両のエンジンの排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタ手段と、外部電源から電力を供給されてフィルタ手段を加熱し、捕捉された粒子状物質を燃焼してフィルタ手段を再生する加熱手段と、フィルタ手段の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出されたフィルタ手段の温度が第１の所定温度以上である場合にのみ、外部電源から加熱手段への電力の供給を許可する再生制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２のエンジンの排気浄化装置は、請求項１において、車両は、外部電源より電力を供給されて充電されるバッテリを備えたプラグインハイブリッド車であって、加熱手段は、バッテリの充電時にフィルタ手段を加熱して再生を行うことを特徴とする。
また、本発明の請求項３のエンジンの排気浄化装置は、請求項２において、バッテリの充電量を推定する充電量推定手段を更に備え、再生制御手段は、充電量推定手段により推定したバッテリの充電量が第１の所定量以下である場合には、フィルタ手段の温度に拘わらず加熱手段への電力の供給を規制することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項４のエンジンの排気浄化装置は、請求項２において、フィルタ手段における粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定手段を更に備え、再生制御手段は、堆積量推定手段により推定した粒子状物質の堆積量が第２の所定量以上である場合には、フィルタ手段の温度に拘わらず外部電源から加熱手段への電力の供給を許可することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項５のエンジンの排気浄化装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、再生制御手段は、再生手段によるフィルタ手段の再生時に、温度検出手段により検出されたフィルタ手段の温度が所定時間以上継続して第２の所定温度より低い場合には、再生手段への電力の供給を規制することを特徴とする。
また、本発明の請求項６のエンジンの排気浄化装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、再生手段による再生時にフィルタ手段に空気を供給する過給機を更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１のエンジンの排気浄化装置によれば、フィルタ手段の温度が第１の所定温度以上である場合にのみ加熱手段への電力の供給が許可されるので、フィルタ手段の温度が低下している状態では再生が規制される。したがって、再生時に加熱手段によってフィルタ手段の温度を第１の所定温度以上に上昇させることがなく、再生時における電力消費を抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２のエンジンの排気浄化装置によれば、外部電源によるバッテリ充電時にフィルタ手段の再生を行うプラグインハイブリッド車において、フィルタ手段の温度が低下している状態では再生が規制されるので、バッテリ充電時において再生による電力消費が抑えられ、バッテリの充電に供される電力を確保することができ、再生に伴うバッテリ充電時間の増加を抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項３のエンジンの排気浄化装置によれば、プラグインハイブリッド車において、バッテリの充電量が第１の所定量以下に低下している場合には、フィルタ手段の温度に拘わらず加熱手段への電力の供給が規制されるので、フィルタ手段の再生よりもバッテリの充電が優先される。したがって、バッテリの充電量低下を迅速に解消し、車両走行機能を確保することができる。
【００１３】
本発明の請求項４のエンジンの排気浄化装置によれば、プラグインハイブリッド車において、フィルタ手段における粒子状物質の堆積量が第２の所定量以上である場合には、フィルタ手段の温度に拘わらず加熱手段への電力の供給が許可されるので、バッテリの充電より再生が優先して行われ、排気浄化性能を確保することができる。
本発明の請求項５のエンジンの排気浄化装置によれば、再生手段により所定時間加熱してもフィルタ手段が第２の所定温度に到達しないことで、再生手段に粒子状物質が堆積していないことを判別することができる。そして、再生手段への電力の供給を規制することで、再生の終了を確実に判定して加熱手段による加熱を終了させて、再生時における無駄な電力消費を防止することができる。
【００１４】
本発明の請求項６のエンジンの排気浄化装置によれば、再生時に過給機を作動することで、フィルタ手段に空気を供給することができるので、再生時における燃焼用空気として活用することができる。したがって、エンジン停止時においても再生が可能となり、特にプラグインハイブリッド車においては、バッテリ充電時における再生を確実に可能にすることができる。また、過給機の送風量を制御することで、再生時におけるフィルタ手段の温度制御を容易にすることができる。
【００１５】
更には、過給機による空気の供給によって、エンジンが停止していても、フィルタ手段の圧損を検出して粒子状物質の堆積量を推定することが可能となる。したがって、再生終了時期の判断を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る排気浄化装置を搭載したプラグインハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】ＤＰＦの再生装置の構成を示すブロック図である。
【図３】再生制御装置における電熱ヒータの制御要領を示すフローチャートである。
【図４】供給電力量設定用のマップである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る排気浄化装置を搭載したプラグインハイブリッド車の概略構成図である。
図１に示すように、プラグインハイブリッド車（以下、単に車両１という）には、バッテリ２、電動モータ３、エンジン４、発電機５及び電源装置６が搭載されている。
【００１８】
車両１の駆動輪７は、電動モータ３により駆動される。電動モータ３は、バッテリ２から制御装置８を介して電力を供給されて駆動可能となっている。バッテリ２は、外部電源（商用電源）から電源装置６（充電器）を介して充電可能であるとともに、車両１に搭載したエンジン４により駆動される発電機５から電力を供給されて充電可能な構成となっている。
【００１９】
エンジン４は、発電用にのみ使用されることから、低速かつ略一定の回転速度での使用に適したディーゼルエンジンが採用されている。
エンジン４の排気通路１０には、排気浄化装置としてＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）（フィルタ手段）１１が介装されている。
ＤＰＦ１１は、例えば、ハニカム担体の通路の上流側及び下流側を交互にプラグで閉鎖して、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する機能を有しており、更に、通路を形成する多孔質の壁にプラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒貴金属を担持して形成されている。
【００２０】
ＤＰＦ１１には、電熱ヒータ１２（加熱手段）が設けられている。電熱ヒータ１２は電力を供給されることで発熱して、ＤＰＦ１１に捕集されているＰＭを燃焼除去し、ＤＰＦ１１を再生する機能を有している。また、ＤＰＦ１１には、ＤＰＦ１１の温度を検出するＤＰＦ温度センサ１３(温度検出手段)が備えられている。
図２は、ＤＰＦ１１の再生装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
図２に示すように、ＤＰＦ１１の再生装置は、上記バッテリ２、電源装置６、制御装置８（再生制御手段）、電熱ヒータ１２、ＤＰＦ温度センサ１３の他に、外部電源接続装置２０、外部電源接続検出装置２１、充電制御装置２２を備えている。
外部電源接続装置２０は、具体的には先端に電源プラグを有する電源コードである。この電源プラグは、建物の壁等に設置されたレセプタクルに挿入することで外部電源と接続可能となっている。
【００２２】
外部電源接続検出装置２１は、電源プラグをレセプタクルに接続したか否かを、即ち外部電源からの充電が可能な状態であるか否かを判別する機能を有する。外部電源接続検出装置２１は、例えば電源プラグを接続することによる電源装置６への電力供給を検出することで、電源プラグの接続の有無を検出する。
電源装置６は主として交流電力を直流電力に変換する機能を有したインバータで構成されている。
【００２３】
充電制御装置２２は、例えばバッテリ２への充放電量を積算して、バッテリ２の現在の充電量Ｂを検出する機能を有している。
制御装置８は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ８ａを含んで構成されており、外部電源接続検出装置に２１より検出した電源プラグの接続情報、ＤＰＦ温度センサ１３により検出したＤＰＦ１１の温度を入力し、電熱ヒータ１２への電力の供給を制御する機能を有する。
【００２４】
図３は、制御装置８における電熱ヒータ１２の制御要領を示すフローチャートである。
本フローチャートは、キースイッチＯＮにてもしくは制御装置８に電源投入中に作動する。
図３に示すように、始めにステップＳ１０では、外部電源接続検出装置２１から外部電源との接続情報を入力する。即ち、電源プラグがレセプタクルに挿入されて電気的に接続されているか否かの情報を入力する。そして、ステップＳ２０に進む。
【００２５】
ステップＳ２０では、ステップＳ１０において入力した外部電源との接続情報を入力し、外部電源と接続しているか否かを判別する。外部電源と接続している場合にはステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、ＤＰＦ温度センサ１３からＤＰＦ温度Ｔfを入力する。そして、ステップＳ４０に進む。
【００２６】
ステップＳ４０では、ステップＳ３０にて入力したＤＰＦ温度Ｔfが第１の所定温度Ｔ1以上であるか否かを判別する。第１の所定温度Ｔ1は、ＤＰＦ１１において再生可能である最低温度（再生可能最低温度）より低く設定すればよく、例えば２５０℃に設定される。ＤＰＦ温度Ｔfが第１の所定温度Ｔ1以上である場合には、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、ステップＳ３０にて入力したＤＰＦ温度Ｔfが再生目標温度Ｔt以下であるか否かを判別する。再生目標温度Ｔtは、再生が効率的に行われる温度に設定すればよく、例えば６５０℃に設定したり、この値を排気流量等の再生状況に応じて補正して設定したりしてもよい。ＤＰＦ温度Ｔfが再生目標温度Ｔt以下である場合はステップＳ６０に進む。
【００２７】
ステップＳ６０では、再生目標温度ＴtとステップＳ３０にて入力したＤＰＦ温度Ｔfとの差Ｔt−Ｔfを演算する。そして、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０では、ステップＳ６０において算出した再生目標温度とＤＰＦ温度との差Ｔt−Ｔfに基づき、電熱ヒータ１２への供給電力量Ｗを演算する。供給電力量Ｗの演算は、例えば図４に示すようなマップを用いて演算する。図４に示すように、供給電力量Ｗは、再生目標温度とＤＰＦ温度との差Ｔt−Ｔfが増加するに従って増加する比例関係となるように設定されている。電熱ヒータ１２の最大供給電力量（定格電力）は、再生を必要とする前述の所定量のＰＭが堆積している状態のＤＰＦ１１が、第１の所定温度Ｔ1から再生可能最低温度(例えば４００℃)まで上昇可能となるように設定されている。そして、供給電力量Ｗを電熱ヒータ１２に供給してＤＰＦ１１を加熱し、ステップＳ８０に進む。
【００２８】
ステップＳ８０では、ステップＳ３０にて入力したＤＰＦ温度Ｔfが第２の所定温度Ｔ2以下であるか否かを判別する。第２の所定温度Ｔ2は、前述のＤＰＦ１１における再生可能最低温度に設定すればよく、例えば４００℃に設定すればよい。ＤＰＦ温度Ｔfが第２の所定温度Ｔ2以下である場合には、ステップＳ９０に進む。
ステップＳ９０では、タイマ８ａによりカウントされた値が所定値Ｔ3以上であるか否かを判別する。所定値Ｔ3は、電熱ヒータ７による加熱開始と実際のＤＰＦ１１の温度上昇とのタイムラグより若干長くなる時間（所定時間）経過したか否かが判定できるように設定すればよい。タイマ８ａのカウント値が所定値Ｔ3以上でない場合は、ステップＳ１００に進む。
【００２９】
ステップＳ１００では、タイマ８ａをカウントアップする。そして、本ルーチンをリターンする。
ステップＳ８０において、ＤＰＦ温度Ｔfが第２の所定温度Ｔ2より大きいと判定された場合には、ステップＳ１１０に進む。
ステップＳ１１０では、タイマ８ａをリセットして０にする。そして、本ルーチンをリターンする。
【００３０】
ステップＳ４０において、ＤＰＦ温度Ｔfが第１の所定温度Ｔ1以上でないと判定された場合には、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１２０では、タイマ８ａのカウント値が０より大きいか否かを判別する。タイマ８ａのカウント値が０より大きい場合は、ステップＳ５０に進む。タイマ８ａのカウント値が０以下である場合は、ステップＳ１３０に進む。
【００３１】
また、ステップＳ５０においてＤＰＦ温度Ｔfが再生目標温度Ｔtより大きいと判定した場合、或いはステップＳ９０においてタイマ８ａのカウント値が所定値Ｔ3以上であると判定した場合にも、ステップＳ１３０に進む。
ステップＳ１３０では、電熱ヒータ１２への電力の供給を停止する。そして、ステップＳ１４０に進む。
【００３２】
ステップＳ１４０では、タイマ８ａをリセットして０にする。そして、本ルーチンをリターンする。
以上のように制御することで、本実施形態では、外部電源を接続したときに、ＤＰＦ１１の温度を検出し、ＤＰＦ１１の再生可能最低温度より低く設定された第１の所定温度Ｔ1より低い場合には電熱ヒータ１２への電力供給が規制される一方、第１の所定温度Ｔ1以上である場合には電熱ヒータ１２への電力供給が許容され再生が可能となる。即ち、外部電源の接続時にＤＰＦ１１の温度が低下している状態では再生が規制され、ＤＰＦ１１が暖まっている状態では再生が行われる。したがって、再生するためにＤＰＦ温度を大幅に上昇させる必要がなく、よって再生における電力消費を抑えることができる。特に、本実施形態は、プラグインハイブリッド車に採用されており、バッテリ２の充電時に再生が行われるので、再生時における電力消費を抑えることで、バッテリ２の充電に供される電力を確保することができ、再生によるバッテリ充電時間の延長を抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、ＤＰＦ１１の温度Ｔfが第１の所定温度Ｔt以上でなくてもタイマがカウントされている場合にはすぐに電熱ヒータ１２への電力供給を停止せずに、ステップＳ５０に進むので、昇温制御中に温度変化が収まっている状態でのみ電力供給の停止が行われる。よって、電熱ヒータ１３の制御が安定して行われる。
そして、再生時には、ＤＰＦ１１の温度Ｔfと再生目標温度Ｔtとの差に基づいて電熱ヒータ１２への供給電力量Ｗが制御され、具体的にはＴt−Ｔfの値に比例して供給電力量Ｗが設定されるので、ＤＰＦ１１の温度が再生目標温度Ｔtになるような適切な値に設定され、消費電力を抑えた効率的な再生を行うことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、電熱ヒータ１２の定格電力を、ＰＭが堆積していない状態のＤＰＦ１１が電熱ヒータ１２により加熱しても第２の所定温度Ｔ2に到達しないような値に設定している。そして、再生時にＤＰＦ１１の温度が第２の所定温度Ｔ2以下となった時点で電熱ヒータ１２による加熱が停止するように制御しているので、ＰＭの堆積量が０となった時点で電熱ヒータ１２による加熱を確実に停止することができ、無駄な電力消費を防止することができる。
【００３５】
また、上記実施形態において、更に、エンジン運転中においてもバッテリ２からの電力供給により再生を可能とする構成にしてもよい。このような構成では、エンジン運転中において再生している最中に、エンジン４が停止してしまった場合でも、ＤＰＦ１１が昇温している状態を利用して外部電源により再生を継続させることができ、効率的な再生が可能となる。
【００３６】
更に、制御装置８は、充電制御装置２２にて検出したバッテリ２の充電量Ｂが第１の所定量Ｂ1以下である場合には、ＤＰＦ１１の温度に拘わらず、電熱ヒータ１２への電力供給を規制するとよい。第１の所定量Ｂ1は、車両走行に支障を来さないバッテリ２の充電量の範囲内でその下限値付近に設定すればよい。このようにすれば、外部電源から供給された電力が、ＤＰＦ１１の再生よりもバッテリ２の充電に優先して使用されるので、バッテリ２の充電量低下を迅速に解消し、車両走行性能を確保することができる。
【００３７】
また、制御装置８にＤＰＦ１１におけるＰＭの堆積量Ｑpを推定する堆積量推定部８ｂ(堆積量推定手段)を設け、ＰＭの堆積量Ｑpが第２の所定量Ｑp2以上である場合には、ＤＰＦ１１の温度に拘わらず再生を行うようにしてもよい。第２の所定量Ｑp2は、走行するのに不適切となるような排気性能が低下する値に設定すればよい。ＰＭの堆積量Ｑpは、例えばＤＰＦ１１の前後の気圧差から演算したり、アクセル開度等や運転時間等のエンジン４の運転状況を積算したりして求めればよい。このように制御すれば、バッテリ２の充電よりも再生が優先され、排気浄化性能を確保することができる。
【００３８】
更に、ＰＭの堆積量Ｑpが多い場合には電熱ヒータ１２への供給電力量Ｗを小さく、ＰＭの堆積量Ｑpが少ない場合には電熱ヒータ１２への供給電力量Ｗを大きく補正するとよい。ＰＭの堆積量が多い場合には、再生時にＰＭの燃焼によりＤＰＦ１１の温度が大きく上昇するので、この分電熱ヒータ１２への供給電力量Ｗを低下させることができ、よって消費電力を節約することができる。
【００３９】
更に、図１に示すように、本実施形態では、エンジン４に過給機４０を備えている。過給機４０は、電動機によりコンプレッサを駆動する電動過給機が用いられる。過給機４０の電動機は制御装置８により作動制御される。過給機４０は、通常、エンジン４の負荷や回転速度に応じて作動制御され、エンジン４の吸気量を増加させてエンジントルクを上昇させる機能を有する。本実施形態では、更に、制御装置８はＤＰＦ１１の再生時に過給機４０が作動するよう制御する。過給機４０を作動させることで、エンジン４の燃焼室を通過して空気が排気通路１０に流入しＤＰＦ１１に供給されるので、再生時における燃焼用空気として活用される。これにより、ＰＭが燃焼し易くなり、再生効率を向上させることができる。また、過給機４０の作動を制御し、送風量を制御することで、再生時におけるＤＰＦ１１の温度制御が容易に可能となる。特に電動過給機を用いることで、エンジン停止時においても再生が効率的に可能となる。また、過給機４０の作動によりＤＰＦ１１に空気を供給することで、エンジン１が停止していてもＤＰＦ１１の圧損を検出してＰＭの堆積量の推定を行うことが可能となり、正確に再生の終了判定を行うことができる。
【符号の説明】
【００４０】
２  バッテリ
４  エンジン
８  制御装置
８ｂ  堆積量推定部
１１  ＤＰＦ
１２  電熱ヒータ
１３  ＤＰＦ温度センサ
４０  過給機
【図１】
2011032969.tif 000003
【図２】
2011032969.tif 000004
【図３】
2011032969.tif 000005
【図４】
2011032969.tif 000006