(57)【要約】【課題】ＤＰＦ再生動作時の燃料の浪費を抑制でき、燃費を向上させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】制御部は、上昇中の現在のＤＰＦ出口温度Ｔを含み、所定の温度範囲Ｂ１と所定の時間範囲Ｃ１とからなる判定領域Ａ１を設定する判定領域設定部と、第１所定条件の成立時に第１所定量でカウント値を進めるカウント部と、カウント値が所定カウント閾値に達した場合にＤＰＦ再生動作を中断する中断部と、を有する。所定の温度範囲Ｂ１はＤＰＦ出口温度Ｔに応じて設定される。判定領域設定部は、ＤＰＦ出口温度Ｔが判定領域Ａ１外に離脱する際に、温度範囲Ｂ１の上側境界温度または時間範囲Ｃ１の終点に隣接する新たな判定領域Ａ２を設定する。中断部は、ＤＰＦ出口温度Ｔが所定の下限温度曲線を下回った場合、または時間範囲Ｃ１の終点を経過しても温度範囲Ｂ１内に留まっている場合にカウント値を進める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、酸化能を有する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の下流に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦと、を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路における前記ＤＰＦの下流の温度をＤＰＦ出口温度として検出するＤＰＦ出口温度検出部と、
前記ＤＰＦを昇温させるＤＰＦ再生動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
上昇中の現在の前記ＤＰＦ出口温度を含み、所定の温度範囲と所定の時間範囲とからなる判定領域を設定する判定領域設定部と、
所定条件の成立時に所定量でカウント値を進めるカウント部と、
前記カウント値が所定カウント閾値に達した場合に前記ＤＰＦ再生動作を中断する中断部と、を有し、
前記所定の温度範囲は、前記ＤＰＦ出口温度に応じて設定され、
前記判定領域には、前記ＤＰＦ出口温度の上昇傾向に基づいて決定される所定の下限温度曲線が設けられ、
前記判定領域設定部は、前記ＤＰＦ出口温度が前記判定領域外に離脱する際に、前記温度範囲の上側境界温度または前記時間範囲の終点に隣接する新たな判定領域を設定し、
前記中断部は、前記ＤＰＦ出口温度が前記下限温度曲線を下回った場合、または前記時間範囲の終点を経過しても前記ＤＰＦ出口温度が前記温度範囲内に留まっている場合に前記カウント値を進めることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記温度範囲は低温側になるほど狭く設定されてい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】
前記温度範囲が低温側になるほど、前記時間範囲が狭く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記カウント部は、
前記所定条件としての第１所定条件とは異なる第２所定条件を有し、前記第２所定条件の成立時に前記所定量としての第１所定量より多い第２所定量でカウント値を進めることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される内燃機関の排気ガスには、カーボンを主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が含まれている。そのため、近年の内燃機関の排気経路には、ＰＭが大気中に放散することを防止するため、ＰＭを捕集するフィルタであるＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設けられている。ＤＰＦは、捕集したＰＭが堆積して目詰まりを起こすと性能が低下する。そのため、堆積したＰＭを酸化除去するようＤＰＦの温度を上昇させる動作である、ＤＰＦ再生動作が実施される。
【０００３】
このＤＰＦ再生動作が開始された後に、アイドリングまたは車速や負荷の低下よりＤＰＦの昇温が速やかに進まず、目標となる温度に到達しない状況が長く続く場合があり得る。その場合、ＤＰＦの昇温のための燃料のポスト噴射が長時間続くことで燃料を浪費してしまう。
【０００４】
そこで、ＤＰＦ再生動作中の燃料の浪費が長期化することを防止する技術として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものは、ＤＰＦ再生動作中に基準温度を下回る時間が所定時間続いた場合、燃料噴射量を大きくするように補正し、さらにその補正回数が所定の回数を越えたときはＤＰＦ再生動作を中断するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４９８６６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、補正を行わない状態では１つの基準温度しか用いることができないため、所定時間内では基準温度以上に昇温したがその後に昇温が速やかに進まない場合には、再生制御を中断することができず燃料噴射を継続してしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ＤＰＦ再生動作時の燃料の浪費を抑制でき、燃費を向上させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、内燃機関の排気通路に配置され、酸化能を有する酸化触媒と、前記排気通路における前記酸化触媒の下流に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦと、を備える内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路における前記ＤＰＦの下流の温度をＤＰＦ出口温度として検出するＤＰＦ出口温度検出部と、前記ＤＰＦを昇温させるＤＰＦ再生動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、上昇中の現在の前記ＤＰＦ出口温度を含み、所定の温度範囲と所定の時間範囲とからなる判定領域を設定する判定領域設定部と、所定条件の成立時に所定量でカウント値を進めるカウント部と、前記カウント値が所定カウント閾値に達した場合に前記ＤＰＦ再生動作を中断する中断部と、を有し、前記所定の温度範囲は、前記ＤＰＦ出口温度に応じて設定され、前記判定領域には、前記ＤＰＦ出口温度の上昇傾向に基づいて決定される所定の下限温度曲線が設けられ、前記判定領域設定部は、前記ＤＰＦ出口温度が前記判定領域外に離脱する際に、前記温度範囲の上側境界温度または前記時間範囲の終点に隣接する新たな判定領域を設定し、前記中断部は、前記ＤＰＦ出口温度が前記下限温度曲線を下回った場合、または前記時間範囲の終点を経過しても前記ＤＰＦ出口温度が前記温度範囲内に留まっている場合に前記カウント値を進めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このように上記の本発明によれば、ＤＰＦ再生動作時の燃料の浪費を抑制でき、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を備える車両の構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置におけるＤＰＦ再生動作中のＤＰＦ出口温度の推移および判定領域を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置における判定領域の詳細を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置におけるＤＰＦ再生動作の中断を判定する手法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置され、酸化能を有する酸化触媒と、排気通路における酸化触媒の下流に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦと、を備える内燃機関の排気浄化装置であって、排気通路におけるＤＰＦの下流の温度をＤＰＦ出口温度として検出するＤＰＦ出口温度検出部と、ＤＰＦを昇温させるＤＰＦ再生動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、上昇中の現在のＤＰＦ出口温度を含み、所定の温度範囲と所定の時間範囲とからなる判定領域を設定する判定領域設定部と、所定条件の成立時に所定量でカウント値を進めるカウント部と、カウント値が所定カウント閾値に達した場合にＤＰＦ再生動作を中断する中断部と、を有し、所定の温度範囲は、ＤＰＦ出口温度に応じて設定され、判定領域には、ＤＰＦ出口温度の上昇傾向に基づいて決定される所定の下限温度曲線が設けられ、判定領域設定部は、ＤＰＦ出口温度が判定領域外に離脱する際に、温度範囲の上側境界温度または時間範囲の終点に隣接する新たな判定領域を設定し、中断部は、ＤＰＦ出口温度が下限温度曲線を下回った場合、または時間範囲の終点を経過してもＤＰＦ出口温度が温度範囲内に留まっている場合にカウント値を進めることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、ＤＰＦ再生動作時の燃料の浪費を抑制でき、燃費を向上させることができる。
【実施例】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施例について説明する。
【００１３】
図１において、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を搭載した車両９は、内燃機関２と、排気浄化装置１と、制御部１０とを含んで構成されている。
【００１４】
内燃機関２は、ピストンが気筒を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルのディーゼルエンジンによって構成されている。
【００１５】
内燃機関２は、排気通路４を形成する排気管３を備えており、排気通路４は、内燃機関２から排出された排気ガスが通過する。
【００１６】
排気浄化装置１は、内燃機関２の排気通路４に配置され、酸化能を有する酸化触媒５と、排気通路４における酸化触媒５の下流に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ６と、を備えている。
【００１７】
また、排気浄化装置１は、排気通路４における酸化触媒５とＤＰＦ６との間の温度を酸化触媒出口温度として検出する酸化触媒出口温度検出部７と、排気通路４におけるＤＰＦ６の下流の温度をＤＰＦ出口温度として検出するＤＰＦ出口温度検出部８と、制御部１０と、を備えている。酸化触媒出口温度検出部７およびＤＰＦ出口温度検出部８は、何れも熱電対等から構成されており、検出信号を制御部１０に出力する。なお、酸化触媒出口温度検出部７およびＤＰＦ出口温度検出部８は、サーモグラフィ装置から構成してもよい。
【００１８】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されており、制御対象を電気的に制御する。
【００１９】
すなわち、制御部１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から構成されている。制御部１０のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部１０として機能させるためのプログラムが記憶されている。
【００２０】
このように、制御部１０において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部１０として機能する。
【００２１】
制御部１０の入力ポートには、上述した酸化触媒出口温度検出部７、ＤＰＦ出口温度検出部８等の各種センサ類が接続されている。制御部１０の出力ポートには、内燃機関２が接続されている。
【００２２】
このように、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するＤＰＦ６を備える排気浄化装置１にあっては、捕集された粒子状物質の堆積量が増加すると、ＤＰＦ６の目詰まりによって排気通路４における背圧が上昇し機関性能が低下する。
【００２３】
このため、制御部１０は、捕集された粒子状物質の堆積量が増加すると、ＤＰＦ６の温度を上昇させて捕集された粒子状物質が酸化除去されるように、内燃機関２に対してＤＰＦ再生動作を行う。
【００２４】
このＤＰＦ再生動作は、燃料噴射装置からポスト噴射を行い、このポスト噴射により生じた燃焼完了前の高温のガスをＤＰＦ６に到達させることでＤＰＦ６の温度を上昇させ、粒子状物質を酸化除去する動作である。
【００２５】
ここで、内燃機関２等の状態によっては、ＤＰＦ再生動作を行ってもＤＰＦ出口温度が速やかに上昇せず、ポスト噴射の期間が長期化することがあり得る。例えば、内燃機関２がアイドリング状態である、または内燃機関２が低負荷で運転している等の場合、ＤＰＦ出口温度が速やかに上昇せず、ポスト噴射の期間が長期化することがあり得る。ポスト噴射の期間が長期化すると、無駄な燃料消費が増えるため燃費が悪化してしまう。
【００２６】
そこで、本実施例では、ＤＰＦ再生動作時の燃料の浪費を抑制して燃費を向上させるため、制御部１０は、ＤＰＦ再生動作中にＤＰＦ出口温度が速やかに昇温しない場合は、ＤＰＦ再生動作を中断するようになっている。
【００２７】
詳しくは、制御部１０は、ＤＰＦ再生動作を開始すると、図２のタイミングチャートに示すように、上昇中の現在のＤＰＦ出口温度Ｔを含み、所定の温度範囲Ｂ１と所定の時間範囲Ｃ１とからなる判定領域Ａ１を設定する。すなわち、制御部１０は判定領域設定部１０Ａを有している。
【００２８】
所定の温度範囲Ｂ１は、現在のＤＰＦ出口温度Ｔに応じて設定される。判定領域Ａ１には、所定の下限温度曲線Ｔ（Ｌ）（図３参照）が設けられている。この下限温度曲線Ｔ（Ｌ）は、ＤＰＦ出口温度Ｔの上昇傾向に基づいて決定される曲線である。
【００２９】
制御部１０は、ＤＰＦ出口温度Ｔが判定領域Ａ１外に離脱する際に、温度範囲Ｂ１の上側境界温度または時間範囲の終点に隣接する新たな判定領域Ａ２を設定する。
【００３０】
図２の例では、ＤＰＦ出口温度Ｔが温度範囲Ｂ１の上側境界温度（図３参照）を上回るように判定領域Ａ１の上方に離脱しているため、制御部１０は、この判定領域Ａ１の上側境界温度に隣接する新たな判定領域Ａ２を設定している。
【００３１】
同様に、制御部１０は、新たな判定領域Ａ３、Ａ４を設定している。これらの判定領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４はそれぞれ、温度範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と、時間範囲Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とからなる。温度範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、低温側になるほど狭く設定されている。また、温度範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が低温側になるほど、時間範囲Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が狭く設定されている。
【００３２】
制御部１０は、第１所定条件の成立時に第１所定量でカウント値を進めるようになっている。第１所定条件は本発明における所定条件に対応する。第１所定量は本発明における所定量に対応する。このように、制御部１０にはカウント部１０Ｂが設けられている。ここで、"カウント値を進める"とは、カウント値に対して加算または減算をすることである。
【００３３】
制御部１０は、ＤＰＦ出口温度Ｔが下限温度曲線Ｔ（Ｌ）を下回った場合、または時間範囲の終点を経過してもＤＰＦ出口温度が温度範囲内に留まっている場合、第１所定条件が成立したと判定し、カウント値を進めるようになっている。
【００３４】
そして、制御部１０は、カウント値が所定カウント閾値に達した場合にＤＰＦ再生動作を中断するようになっている。このように制御部１０には中断部１０Ｃが設けられている。
【００３５】
例えば、カウント値の初期値が３であり、第１所定量が−１であり、所定カウント閾値が０である場合、制御部１０は、第１所定条件が成立する度にカウント値を初期値の３から１だけ減算し、カウント値が０に達した場合にＤＰＦ再生動作を中断する。
【００３６】
具体的には、図３の判定領域Ａ（ｎ）において、ＤＰＦ出口温度Ｔ１の例では、このＤＰＦ出口温度Ｔ１が点Ｐ１で下限温度曲線Ｔ（Ｌ）を下回っている。この場合、制御部１０はカウント値を１減算する。ここで、下限温度曲線Ｔ（Ｌ）は、時間の経過とともに温度が増加する曲線に設定されるようになっている。本実施例の下限温度曲線Ｔ（Ｌ）は、時間の経過とともに温度が増加し、かつ、その傾きが増加する曲線に設定されている。
【００３７】
一方、この判定領域Ａ（ｎ）において、ＤＰＦ出口温度Ｔ２の例では、このＤＰＦ出口温度Ｔ２が下限温度曲線Ｔ（Ｌ）を下回っていないため、制御部１０は下限温度曲線Ｔ（Ｌ）を下回ったことによるカウント値の減算は行わない。
【００３８】
しかし、ＤＰＦ出口温度Ｔ２は、点Ｐ１で時間範囲Ｃ（ｎ）の終点Ｐ２から判定領域Ａ（ｎ）を時間軸方向に離脱している。この場合、制御部１０はカウント値を１減算する。言い換えると、制御部１０は、ＤＰＦ出口温度Ｔ２で例示するように、その温度上昇が正常である場合はカウント値を減算せず、ＤＰＦ出口温度Ｔ１で例示するように、温度上昇が停滞しているような状況に対しては、第１所定条件が成立したと判定し、カウント値を１減算するようになっている。
【００３９】
そして、制御部１０は、第１所定条件が成立する度にカウント値を進めていき、カウント値が０に達するとＤＰＦ再生動作を中断する。
【００４０】
なお、判定領域Ａ（ｎ）に所定の上限温度曲線Ｔ（Ｕ）を設定しておき、ＤＰＦ出口温度Ｔ１（またはＴ２）がこの上限温度曲線Ｔ（Ｕ）を上回った場合に制御部１０が所定量でカウント値を進めるようにしてもよい。
【００４１】
この場合、下限温度曲線Ｔ（Ｕ）を１回でも上回った場合にカウント値をカウント閾値に到達させてＤＰＦ再生動作を中断するように、所定量を設定しておいてもよい。このようにすることで、ＤＰＦ出口温度が過昇温した場合にＤＰＦ再生動作を速やかに中断することができる。
【００４２】
また、制御部１０は、第１所定条件とは異なる第２所定条件の成立時に第１所定量より多い第２所定量でカウント値を進めるようにしてもよい。第２所定条件は、例えば、下限温度曲線を下回ることが連続したことである。
【００４３】
例えば、図４に示すように、ｎ番目に設定された判定領域Ａ（ｎ）内で、ＤＰＦ出口温度Ｔ１が点Ｐ１において下限温度曲線Ｔ（Ｌｎ）を下回り、これに続けて新たな判定領域Ａ（ｎ＋１）内で点Ｐ２において下限温度曲線Ｔ（Ｌｎ＋１）を下回ったような場合、制御部１０は、点Ｐ１ではカウント値を第１所定量としての１だけ減算し、点Ｐ２ではカウント値を第２所定量としての２だけ減算する。
【００４４】
以上のように、本実施例では、制御部１０は、上昇中の現在のＤＰＦ出口温度を含み、所定の温度範囲と所定の時間範囲とからなる判定領域を設定する判定領域設定部１０Ａと、第１所定条件の成立時に第１所定量でカウント値を進めるカウント部１０Ｂと、カウント値が所定カウント閾値に達した場合にＤＰＦ再生動作を中断する中断部１０Ｃと、を有する。所定の温度範囲は、ＤＰＦ出口温度に応じて設定される。判定領域には、ＤＰＦ出口温度の上昇傾向に基づいて決定される所定の下限温度曲線が設けられる。判定領域設定部１０Ａは、ＤＰＦ出口温度が判定領域外に離脱する際に、温度範囲の上側境界温度または時間範囲の終点に隣接する新たな判定領域を設定する。中断部１０Ｃは、ＤＰＦ出口温度が下限温度曲線を下回った場合、または時間範囲の終点を経過してもＤＰＦ出口温度が温度範囲内に留まっている場合にカウント値を進める。
【００４５】
このように、温度範囲Ｂ１と時間範囲Ｃ１で区切られた判定領域Ａ１内に、時間ごとに変化する下限温度曲線Ｔ（Ｌ）が設定されており、かつその下限温度曲線Ｔ（Ｌ）はＤＰＦ出口温度の上昇傾向に基づいて設定されている。
【００４６】
このため、下限温度曲線Ｔ（Ｌ）とＤＰＦ出口温度を比較して判定を行うことで実際のＤＰＦ出口温度の上昇に見合った精度を得ることができる。
【００４７】
さらに、温度範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ごとに時間範囲Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４がそれぞれ設定されており、下限温度曲線Ｔ（Ｌ）を下回ったことと、時間範囲Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の終点を跨いだことの両方によりカウント値を進めているため、ＤＰＦ出口温度が昇温しない状態を正確に把握することができる。
【００４８】
この結果、ＤＰＦ再生動作時の燃料の浪費を抑制でき、燃費を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施例では、温度範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は低温側になるほど狭く設定されている。
【００５０】
これにより、ＤＰＦ出口温度が上昇を始めた初期の状態がその後にＤＰＦ再生動作を継続できる否かを判断する上で重要であるため、低温側になるほど温度範囲を狭く設定することで判定頻度を高めることができ、低温領域におけるＤＰＦ再生動作の中断を精度よく判定することができる。
【００５１】
また、本実施例では、温度範囲Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が低温側になるほど、時間範囲Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が狭く設定されている。
【００５２】
これにより、ＤＰＦ出口が昇温を開始した初期の状態の時間範囲を狭く設定することで、昇温の開始初期における判定領域を細分化できる。このため、ＤＰＦ出口が昇温を開始した初期の状態において、カウント値を進めるか否かの判定頻度を多くすることができ、早期にＤＰＦ再生動作の中断を判定できる。
【００５３】
また、本実施例では、カウント部１０Ｂは、第２所定条件の成立時に第１所定量より多い第２所定量でカウント値を進める。
【００５４】
これにより、第２所定条件の成立時は、第１所定条件の成立時よりもカウント値を多く進めることで、ＤＰＦ出口温度の昇温態様に応じた重み付けをすることができ、より早期にＤＰＦ再生動作の中断を判定できる。
【００５５】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００５６】
１ 排気浄化装置
２ 内燃機関
４ 排気通路
５ 酸化触媒
６ ＤＰＦ
８ ＤＰＦ出口温度検出部
１０ 制御部
１０Ａ 判定領域設定部
１０Ｂ カウント部
１０Ｃ 中断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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