(57)【要約】【課題】燃費を向上させることができる排気浄化装置および内燃機関を提供すること。【解決手段】排気浄化装置は、内燃機関からの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、当該捕集した粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、再生直後におけるフィルターを通過した後の排気ガス中の粒子状物質の量と、予め定められた閾値とを比較する比較部と、比較部により比較された結果に基づいて、フィルターの再生に用いられるパラメーターを補正するパラメーター補正部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、当該捕集した粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、
再生直後における前記フィルターを通過した後の排気ガス中の粒子状物質の量と、予め定められた閾値とを比較する比較部と、
前記比較部により比較された結果に基づいて、前記フィルターの次回の再生に用いられるパラメーターを補正するパラメーター補正部と、
を備える、排気浄化装置。
【請求項２】
前記パラメーターは、前記フィルターの再生時間である、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記パラメーターは、前記排気ガスの温度が前記粒子状物質の燃焼温度以上になる時間の累積値である、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記パラメーターは、前記排気ガスの温度に対する前記粒子状物質の燃焼量である、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の排気浄化装置を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気浄化装置および内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関からの排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集するフィルターとして、例えば、ディーゼル・パティキュレイト・フィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦ）が知られている。
【０００３】
ＤＰＦの再生は、燃料を消費して、排気ガスの温度を上げ、捕集されたＰＭを燃焼することにより行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４９３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＤＰＦの再生により、ＰＭがＤＰＦをすり抜けてしまうブローオフ現象を生じることが知られている。
【０００６】
ＤＰＦの再生をブローオフ現象が発生するまで継続することは、燃料を消費する割にＰＭの燃焼が少なく効率がよくなく、余計な燃料を消費する場合がある。
【０００７】
一方、ＤＰＦにＰＭが溜まりすぎると、排圧（背圧）が上昇しすぎてしまい、燃費が悪化する場合がある。
【０００８】
本開示の目的は、燃費を向上させることができる排気浄化装置および内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の排気浄化装置は、
内燃機関からの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、当該捕集した粒子状物質が燃焼されることにより再生されるフィルターと、
再生直後における前記フィルターを通過した後の排気ガス中の粒子状物質の量と、予め定められた閾値とを比較する比較部と、
前記比較部により比較された結果に基づいて、前記フィルターの再生に用いられるパラメーターを補正するパラメーター補正部と、
を備える。
【００１０】
本開示の内燃機関は、上記排気浄化装置を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施の形態に係る内燃機関の排気系の一例を示す概略構成図
【図２】再生時にＤＰＦに流入する排気ガスの温度の一例を簡略して表したグラフ
【図３】再生終了前にブローオフ現象が発生する場合におけるＰＭセンサーの検出値の一例を簡略して表したグラフ
【図４】ブローオフ現象の発生前に再生が終了する場合におけるＰＭセンサーの検出値の一例を簡略して表したグラフ
【図５】ＰＭの溜め込み量の一例を簡略して表したグラフ
【図６】再生時間を短くした場合におけるＰＭセンサーの検出値の一例を簡略して表したグラフ
【図７】パラメーター補正処理の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態は、自動車に搭載されたディーゼルエンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００１４】
まず、本実施の形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構造について説明する。図１は、実施の形態に係るエンジン１の排気系の一例を示す概略構成図である。
【００１５】
図１に示すように、エンジン１の排気マニホールド１２には排気管２０が連結されている。排気管２０にはエンジン１からの排気ガスが流入する。排気管２０内には、排気上流側から順に酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：ＤＯＣ）３１、温度センサー３６、ＤＰＦ３２およびＰＭセンサー３５が設けられている。
【００１６】
ＤＯＣ３１は、燃料が供給された場合、これを酸化して排気ガスを昇温させる。
【００１７】
ＤＰＦ３２は多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを有している。セルは排気ガスの流れ方向に沿って配置されている。セルの上流側と下流側とは交互に目封止されている。ＤＰＦ３２は、排気ガス中に含まれるＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集する。ＤＰＦ３２に捕集されたＰＭを燃焼することにより、ＤＰＦ３２が再生される。ＤＰＦ３２の再生は、ＤＰＦ３２よりも上流側のＤＯＣ３１に燃料を供給し、排気ガスをＰＭ燃焼温度Ｔｃ（図２参照）まで昇温することで行われる。
【００１８】
ＰＭセンサー３５は、ＤＰＦ３２を通過した後の排気ガス中に含まれるＰＭをリアルタイムで検出する。具体的に、ＰＭセンサー３５は、素子に堆積したＰＭの堆積量に応じた検出値を出力する。なお、ＰＭセンサー３５は、ＰＭの堆積量が所定値を超えた場合に素子に高電圧の電流を流して、素子に堆積したＰＭを燃焼除去するようにしても良い。
【００１９】
温度センサー３６は、ＤＰＦ３２に流入する排気ガスの温度を検出する。
【００２０】
エンジン１の運転制御を電気的な補助装置を用いて行う際に、それらを総合的に制御するＥＣＵ１００が設けられている。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ１００の入力回路には、ＰＭセンサー３５および温度センサー３６が接続されている。
【００２２】
ＥＣＵ１００は、図１に示すように、比較部１０１、パラメーター補正部１０２および記憶部１０３を有する。
【００２３】
図２は、再生時にＤＰＦ３２に流入する排気ガスの温度の一例を簡易的に表したグラフである。図２に再生開始時ｔａから上昇し、所定時間経過時ｔｂにＰＭ燃焼温度Ｔｃに達する排気ガスの温度を示す。
【００２４】
ＥＣＵ１００は、温度センサー３６の検出結果に基づいて、排気ガスの温度がＰＭ燃焼温度Ｔｃ以上にある時間を累積する。累積された時間（累積値）を再生時間という場合がある。
【００２５】
記憶部１０３は、ＤＰＦ３２の再生に用いられるパラメーターを記憶する。具体的に、記憶部１０３は、再生時間（累積値）を記憶する。また、記憶部１０３は、予め定められた閾値ｑＴ（図３参照）を記憶する。なお、閾値ｑＴは、ブローオフ現象が発生した場合におけるＰＭセンサーの検出値である。閾値ｑＴはシミュレーター又は実験結果に基づいて定められる。閾値ｑＴを定めるにあたっては検出値のバラツキが加味される。
【００２６】
比較部１０１は、ＤＰＦ３２の再生直後（再生終了時という場合がある）にＰＭセンサー３５の検出値を取得する。比較部１０１は取得した検出値と上述の閾値ｑＴとを比較する。
【００２７】
以下、比較部１０１の比較結果に基づいて行われるパラメーターの補正について図３から図６を参照して説明する。
【００２８】
図３は再生終了時ｔｄよりも前にブローオフ現象が発生する場合におけるＰＭセンサー３５の検出値ｑの一例を簡略して表したグラフである。なお、ＤＰＦ３２間でブローオフ現象の発生時にバラツキがある。その理由は、例えばＤＰＦ３２間の個体差によるバラツキおよび排気ガスの温度および圧力のバラツキ等があるためである。図３に示す再生終了時ｔｄは、シミュレーター又は実験結果に基づき、ブローオフ現象の標準的な発生時を考慮して設定される。
【００２９】
図３にブローオフ現象の発生時ｔｃを示す。図３に示すように、ＰＭセンサー３５の検出値ｑはブローオフ現象の発生時ｔｃより上昇し、再生終了時ｔｄ（再生直後）の検出値ｑｄは閾値ｑＴを超える。再生をブローオフ現象の発生時ｔｃから再生終了時ｔｄまで継続することは、燃料の無駄な消費につながる。
【００３０】
図４は、ブローオフ現象の発生時ｔｃよりも前に再生が終了する場合におけるＰＭセンサー３５の検出値ｑの一例を簡略して表したグラフである。図４では、再生終了時ｔｄ以降も再生を継続したと仮定した場合に発生時ｔｃでブローオフ現象が発生する様子を示している。発生時ｔｃよりも前に再生が終了する理由は、ＤＰＦ３２におけるＰＭの燃焼が標準より遅いためである。図５はＰＭの溜め込み量が再生により減少する状態の一例を簡略して表したグラフである。図５にＰＭの燃焼が標準的なＤＰＦ３２の溜め込み量を実線で示し、図５にＰＭの燃焼が標準よりも遅いＤＰＦ３２の溜め込み量を一点鎖線で示す。
【００３１】
図４に示すように、ブローオフ現象の発生時ｔｃよりも前に再生が終了すると、図５に示すように、ＰＭの燃焼が標準よりも遅いＤＰＦ３２においては、燃え残り量Ｑｄが多すぎて、排圧（背圧）が上昇しすぎてしまう。これにより、燃費が悪化する場合がある。
【００３２】
本実施の形態において、パラメーター補正部１０２は、比較部１０１の比較結果に基づいてパラメーターを補正する。具体的に、パラメーター補正部１０２は、図３に示すように再生終了時ｔｄ（再生直後）の検出値ｑｄが閾値ｑＴを超える場合に、次回の再生時間を予め定められた時間だけ短くする。予め定められた時間は、シミュレーター又は実験の結果により求められる。図６に、再生時間を短くした場合におけるＰＭセンサー３５の検出値ｑの一例を示す。図６に示すように、再生終了時ｔｄ’の検出値ｑｄは閾値ｑＴ以下となる。これにより、ブローオフ現象の発生前に再生を終了することで、燃料の無駄な消費を抑えることができる。
【００３３】
一方、パラメーター補正部１０２は、再生終了時ｔｄ（再生直後）の検出値ｑｄが閾値ｑＴ以下の場合に、次回の再生時間を予め定められた時間だけ長くする。予め定められた時間は、シミュレーター又は実験の結果により求められる。再生時間を長くすると、再生終了時ｔｄがブローオフ現象の発生時ｔｃに近づく（図５参照）。再生終了時ｔｄが発生時ｔｃに近づくに応じて、ＰＭの燃え残り量Ｑｄが減少するため、排圧の上昇を抑えることができる。これにより、燃費の悪化を抑えることができる。
【００３４】
ＥＣＵ１００は、パラメーター補正部１０２により補正された再生時間に基づいて、次回の再生を行う。
【００３５】
＜パラメーターの補正処理＞
次に、パラメーターの補正処理の一例について図７を参照して説明する。パラメーターの補正処理は、ＤＰＦ３２の再生開始により開始される。以下、比較部１０１およびパラメーター補正部１０２をＥＣＵ１００として説明する。
【００３６】
ステップＳ１００において、ＥＣＵ１００は、ＤＰＦ３２の再生が終了であるか否かを判断する。再生終了である場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１０に移る。再生終了でない場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理は所定時間後にステップＳ１００に戻る。
【００３７】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、ＰＭセンサー３５から検出値を取得する。
【００３８】
ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１００は、検出値と予め定められた閾値とを比較する。
【００３９】
検出値が予め定められた閾値を超える場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は次回の再生時間を短くする（ステップＳ１３０）。その後、処理は終了する。
【００４０】
検出値が予め定められた閾値以下の場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は次回の再生時間を長くする（ステップＳ１４０）その後、処理は終了する。
【００４１】
＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態に係る排気浄化装置は、ＤＰＦ３２の再生直後におけるＰＭセンサー３５の検出値と、予め定められた閾値とを比較する比較部１０１と、検出値が閾値を超える場合にＤＰＦ３２の再生時間を短くし、検出値が閾値以下の場合にＤＰＦ３２の再生時間を長くするパラメーター補正部１０２と、を備える。ＥＣＵ１００は、パラメーター補正部１０２により補正された再生時間に基づいて、次回の再生を行う。次回の再生時間を短くした場合、ＤＰＦの再生中にブローオフ現象が発生せず、または、発生後の再生時間が短くなるため、余計な燃料の消費を抑えることができる。次回の再生時間を長くした場合、ＤＰＦ３２にＰＭが溜まりすぎることがなく、排圧（背圧）の過度な上昇を抑制することができる。これにより、燃費の悪化を抑えることができる。これらの結果により、燃費を向上させることができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態では、パラメーター補正部１０２が比較部１０１の比較結果に基づいて再生時間を補正したが、本発明はこれに限らない。例えば、排気ガスの所定温度で所定時間だけ再生した場合のＰＭの燃焼量が推定され、その推定値に基づいてＤＰＦ３２の再生時間が決定される。そして、決定された再生時間で再生したところ、実際には再生終了前にブローオフ現象が発生した場合、つまり、検出値が閾値を超える場合に、パラメーター補正部１０２は、推定値が過少に推定されたとして、推定値を大きくするように補正すればよい。これにより、次回の再生において、ブローオフ現象が発生せず、または、発生後の再生時間が短くなり、燃料の無駄な消費が抑えられる。一方で、実際には再生終了前にブローオフ現象が発生しなかった場合、つまり、検出値が閾値を超えない場合に、パラメーター補正部１０２は、推定値が過大に推定されたとして、推定値を小さくするように補正すればよい。これにより、次回の再生時間が長くなることで、ＤＰＦ３２にＰＭが溜まりすぎないため、燃費の悪化を抑えることができる。
【００４３】
また、上記実施の形態では、比較部１０１がＰＭセンサー３５の検出値と閾値とを比較したが、本発明はこれに限らない。例えば、比較部１０１は、ＤＰＦ３２の再生率と予め定められた閾値とを比較してもよい。ここで、再生率は、ＤＰＦ３２における単位時間当たりのＰＭ堆積量で単位時間当たりのＰＭ燃焼量を除算した値である。なお、閾値は、ブローオフ現象が発生した場合における再生率である。閾値はシミュレーター又は実験結果により求められる。閾値を求めるにあたっては再生率のバラツキが加味される。パラメーター補正部１０２は、再生率が閾値を超える場合に次回のＤＰＦ３２の再生時間を短くする。これにより、次回の再生において、ブローオフ現象の発生が防止され、または、ブローオフ現象の発生後の再生時間が短くなり、燃料の無駄な燃焼を抑えることができる。一方、再生率が閾値以下の場合に次回のＤＰＦ３２の再生時間を長くする。これにより、ＤＰＦ３２にＰＭが溜まりすぎず、燃費の悪化を抑えることができる。以上の結果、燃費を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、ＤＰＦ３２を再生する技術について説明したが、本発明はこれに限らず、ＧＰＦ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）を再生する技術にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示の排気浄化装置は、燃費を向上させることが要求されるエンジンを搭載した車両として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン
２０  排気管
３１  ＤＯＣ
３２  ＤＰＦ
３５  ＰＭセンサー
３６  温度センサー
１００  ＥＣＵ
１０１  比較部
１０２  パラメーター補正部
１０３  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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