(57)【要約】【課題】燃費及び運転性を損ねずに、ＤＰＦの内部温度の過度な上昇を抑制することができる排気浄化装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵは、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させて除去する強制再生を実行している状態で（ステップＳ１）、エンジンの排気の流量が規定流量未満となったことを条件として（ステップＳ４）、ＤＰＦより下流側の排気をＤＰＦより上流側に還流させる還流装置を作動させる（ステップＳ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを有し、前記フィルタの温度を上昇させることにより、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する強制再生を実行することができる排気浄化装置であって、
前記フィルタより下流側の排気を前記フィルタより上流側に還流させる還流装置と、
前記強制再生を実行している状態で、前記内燃機関がアイドル状態となったことを条件として、前記還流装置を作動させる還流制御装置と、を備えた排気浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを有し、前記フィルタの温度を上昇させることにより、前記フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する強制再生を実行することができる排気浄化装置であって、
前記フィルタより下流側の排気を前記フィルタより上流側に還流させる還流装置と、
前記強制再生を実行している状態で、前記内燃機関の排気の流量が規定流量未満となったことを条件として、前記還流装置を作動させる還流制御装置と、を備えた排気浄化装置。
【請求項３】
前記還流装置は、前記フィルタより下流側と前記フィルタより上流側とを連通する還流用配管と、
前記還流用配管に設けられ、前記排気が流れる方向を一方向に規制するための逆止弁と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記フィルタより下流側の排気の温度を検出する排気温度センサを更に備え、
前記還流制御装置は、前記還流装置を作動させている状態で、前記排気温度センサによって検出された温度が規定温度未満であることを条件として、前記還流装置を停止させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関し、詳しくは、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関としてディーゼルエンジンを搭載した車両には、排気に含まれる粒子状物質（Particulate Matter、以下、「ＰＭ」ともいう）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter、以下、単に「フィルタ」ともいう）が設けられている。
【０００３】
このような車両においては、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させて除去するために、ＤＰＦの温度を上昇させる強制再生が実行される。強制再生が実行されているときに、内燃機関がアイドル状態になると、ＤＰＦに流入する排気の流量が減少するため、強制再生による熱がＤＰＦの内部に籠ってしまい、ＤＰＦの内部温度が過度に上昇してしまうことがある。
【０００４】
ＤＰＦの内部温度の過度な上昇を抑制するものとして、例えば、特許文献１には、内燃機関がアイドル運転状態であり、かつ、強制再生が実行されている状態で、所定の第１判定量よりＰＭの堆積量が多い場合には、内燃機関の機関回転速度を通常のアイドル運転状態にあるときより上昇させ、第１判定量よりも多い第２判定量よりＰＭの堆積量が多い場合には、スロットルバルブの開度を上げて、排気の流量を増大させるものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５８３７９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で提案されたものは、内燃機関の機関回転速度を通常のアイドル運転状態にあるときよりも上昇させることにより、フィルタの内部を通過する排気の流量を増大させているため、燃費を損ねるとともに、ドライバーの意図しない内燃機関の機関回転速度の上昇によって運転性を損ねてしまうといった課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、燃費及び運転性を損ねずに、フィルタの内部温度の過度な上昇を抑制することができる排気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】
【０００８】
本発明の第１の態様は、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを有し、フィルタの温度を上昇させることにより、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する強制再生を実行することができる排気浄化装置であって、フィルタより下流側の排気をフィルタより上流側に還流させる還流装置と、強制再生を実行している状態で、内燃機関がアイドル状態となったことを条件として、還流装置を作動させる還流制御装置と、を備えている。
【０００９】
本発明の第２の態様は、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを有し、フィルタの温度を上昇させることにより、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する強制再生を実行することができる排気浄化装置であって、フィルタより下流側の排気をフィルタより上流側に還流させる還流装置と、強制再生を実行している状態で、前記内燃機関の排気の流量が規定流量未満となったことを条件として、還流装置を作動させる還流制御装置と、を備えている。
【００１０】
本発明の第３の態様として、還流装置は、フィルタより下流側とフィルタより上流側とを連通する還流用配管と、還流用配管に設けられ、排気が流れる方向を一方向に規制するための逆止弁と、を有するようにしてもよい。
【００１１】
本発明の第４の態様として、フィルタより下流側の排気の温度を検出する排気温度センサを更に備え、還流制御装置は、還流装置を作動させている状態で、排気温度センサによって検出された温度が規定温度未満であることを条件として、還流装置を停止させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、強制再生を実行している状態で、強制再生を実行するための排気の流量が不足している状態になったことを条件として、フィルタより下流側の排気をフィルタより上流側に還流させることにより、内燃機関の機関回転速度を上昇させずに、フィルタの内部を通過する排気の流量を増大させることができる。したがって、燃費及び運転性を損ねずに、フィルタの内部温度の過度な上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置のＤＰＦ温度制御動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る排気浄化装置を搭載した車両１は、内燃機関型のエンジン２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３とを含んで構成されている。
【００１５】
エンジン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。
【００１６】
エンジン２の吸気ポートには、吸気マニホールド１０が設けられている。吸気マニホールド１０は、外気を吸入するための吸気通路にエンジン２の吸気ポートを連通している。吸気通路には、外気導入口から吸気マニホールド１０にかけて、エアフローメータ１１と、過給機１２と、インタークーラ１３とが設けられている。
【００１７】
エアフローメータ１１は、外気導入口から吸気通路に吸入される空気の流量を検出するようになっている。過給機１２は、エンジン２の排気通路に設けられたタービンと、タービンと一体に回転するコンプレッサとを有するターボチャージャによって構成されている。
【００１８】
タービンは、エンジン２の排気により回転駆動するようになっている。コンプレッサは、タービンと一体に回転駆動されることにより、外気を圧縮し、圧縮した外気を吸気通路に送り込むようになっている。インタークーラ１３は、過給機１２によって圧縮されて温度が上昇した外気を冷却するようになっている。
【００１９】
エンジン２の排気ポートには、排気マニホールド２０が設けられている。排気マニホールド２０には、過給機１２に加えて、酸化触媒２１及びＤＰＦ２２を含む排気浄化装置２３と、主排気管２４とが設けられている。
【００２０】
酸化触媒２１は、エンジン２の排気に含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して無害化するようになっている。酸化触媒２１の上流側には、エンジン２の排気の流量を検出する排気流量センサ２５が設けられている。本実施の形態において、排気流量センサ２５は、酸化触媒２１と過給機１２との間に設けられている。
【００２１】
ＤＰＦ２２は、エンジン２の排気に含まれるＰＭを捕集するようになっている。ＤＰＦ２２には、ＤＰＦ２２より上流側の排気とＤＰＦ２２より下流側の排気との差圧を検出する差圧センサ２６が設けられている。また、ＤＰＦ２２より下流側には、ＤＰＦ２２より下流側の排気の温度を検出する排気温度センサ２７が設けられている。
【００２２】
本実施の形態において、排気浄化装置２３には、還流装置３０が設けられている。還流装置３０は、ＤＰＦ２２より下流側とＤＰＦ２２より上流側とを連通する還流用配管３１を有している。本実施の形態において、還流用配管３１は、ＤＰＦ２２より下流側の主排気管２４内を酸化触媒２１とＤＰＦ２２との間に連通している。
【００２３】
還流用配管３１には、ＤＰＦ２２より下流側からＤＰＦ２２より上流側にかけて、還流排気クーラ３２と、還流排気ポンプ３３と、凝縮水分離器３４と、逆止弁３５とが設けられている。
【００２４】
還流排気クーラ３２は、還流する排気を冷却するようになっている。例えば、還流排気クーラ３２は、車両１内を流れる冷却水と、還流用配管３１内を流れる排気との間で熱交換を行わせることによって、排気を冷却するようになっている。
【００２５】
還流排気ポンプ３３は、ＥＣＵ３の制御に応じて作動し、ＤＰＦ２２より下流側の排気をＤＰＦ２２より上流側に送り込むようになっている。例えば、還流排気ポンプ３３は、羽根車と、その羽根車を駆動する内蔵モータとを有する円周流ポンプによって構成されている。
【００２６】
凝縮水分離器３４では、還流排気ポンプ３３によって送り込まれた排気が冷却され、冷却されて凝縮された排気から水が分離するようになっている。凝縮水分離器３４には、分離した水を主排気管２４内に排水する排水管３６が設けられている。
【００２７】
逆止弁３５は、還流用配管３１内に設けられ、還流用配管３１内を流れる排気の流れる方向を一方向に規制するための弁である。具体的には、逆止弁３５は、還流用配管３１内でＤＰＦ２２より上流側からＤＰＦ２２より下流側に排気が流れることを阻止するとともに、還流用配管３１内でＤＰＦ２２より下流側からＤＰＦ２２より上流側に排気が流れることを許容するように還流用配管３１内に設けられている。
【００２８】
ＥＣＵ３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いる。
【００２９】
ＥＣＵ３のＲＯＭには、各種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ＥＣＵ３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＥＣＵ３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、ＥＣＵ３として機能する。
【００３０】
ＥＣＵ３の入力ポートには、エアフローメータ１１と、排気流量センサ２５と、差圧センサ２６と、排気温度センサ２７とを含む各種センサ類が接続されている。一方、ＥＣＵ３の出力ポートには、還流排気ポンプ３３に加えて、エンジン２の燃料を噴射するインジェクタ４０を含む各種制御対象類が接続されている。ＥＣＵ３は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御するようになっている。
【００３１】
例えば、ＥＣＵ３は、エンジン２の行程が圧縮行程から膨張行程に移るときに、インジェクタ４０に燃料を噴射させることによって、燃料を発火させてエンジン２を駆動するようになっている。
【００３２】
また、ＥＣＵ３は、ＤＰＦ２２の温度を上昇させることにより、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを燃焼させて除去する強制再生を実行するようになっている。詳細には、ＥＣＵ３は、差圧センサ２６によって検出された差圧が規定圧以上であることを条件として、強制再生を実行するようになっている。ここで、規定圧は、予め実験的に定められた適合値である。
【００３３】
強制再生は、様々な態様で実行されることが知られているが、本実施の形態において、ＥＣＵ３は、膨張行程後にインジェクタ４０に燃料を噴射させるポスト噴射を実行することにより、強制再生を実行するものとする。
【００３４】
このように、ＥＣＵ３は、ポスト噴射を実行することにより、酸化触媒２１内で燃料を燃焼させ、排気の温度を上昇させることによって、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを燃焼させて除去するようになっている。
【００３５】
また、ＥＣＵ３は、強制再生を実行している状態で、エンジン２がアイドル状態となったことを条件として、還流装置３０を作動させる還流制御装置４１を構成する。詳細には、ＥＣＵ３は、強制再生を実行している状態で、エンジン２の排気の流量が規定流量未満となったことを条件として、還流排気ポンプ３３を作動させるようになっている。
【００３６】
具体的には、ＥＣＵ３は、排気流量センサ２５によって検出された排気の流量（以下、単に「排気流量」ともいう）が規定流量未満となったことを条件として、還流排気ポンプ３３を作動させるようになっている。ここで、規定流量は、適合値である。
【００３７】
なお、ＥＣＵ３は、エアフローメータ１１によって検出された空気の流量が規定流量未満となったことを条件として、還流排気ポンプ３３を作動させるようにしてもよい。ここで、規定流量は、適合値である。
【００３８】
また、ＥＣＵ３は、還流装置３０を作動させている状態で、排気温度センサ２７によって検出された排気の温度が規定温度未満であることを条件として、還流装置３０を停止させるようになっている。ここで、規定温度は、適合値である。
【００３９】
すなわち、ＥＣＵ３は、排気温度センサ２７によって検出された排気の温度（以下、単に「排気温度」ともいう）が規定温度未満である場合には、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭがある程度除去されたと判断することが可能なため、還流装置３０を停止させることにより、強制再生を実行している状態で、ＤＰＦ２２が過度に冷却されることを防止するようになっている。
【００４０】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る排気浄化装置によるＤＰＦ温度制御動作について図２を参照して説明する。なお、以下に説明するＤＰＦ温度制御動作は、ＥＣＵ３が作動している間、繰り返し実行される。
【００４１】
まず、ＥＣＵ３は、強制再生を実行しているか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、強制再生を実行していないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０が停止しているか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００４２】
ここで、還流装置３０が停止していると判断した場合には、ＥＣＵ３は、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。一方、還流装置３０が停止していないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０を停止させ（ステップＳ３）、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。
【００４３】
ステップＳ１において、強制再生を実行していると判断した場合には、ＥＣＵ３は、排気流量センサ２５によって検出された排気流量が規定流量未満であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、排気流量が規定流量未満でないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０が停止しているか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００４４】
ここで、還流装置３０が停止していると判断した場合には、ＥＣＵ３は、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。一方、還流装置３０が停止していないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０を停止させ（ステップＳ３）、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。
【００４５】
ステップＳ４において、排気流量センサ２５によって検出された排気流量が規定流量未満であると判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０が作動しているか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００４６】
ここで、還流装置３０が作動していないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０を作動させる（ステップＳ６）。ステップＳ５において、還流装置３０が作動していると判断した場合、又は、ステップＳ６において、還流装置３０を作動させた後、ＥＣＵ３は、排気温度センサ２７によって検出された排気温度が規定温度未満であるか否かを判断する（ステップＳ７）。
【００４７】
ここで、排気温度が規定温度未満でないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。一方、排気温度が規定温度未満であると判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０が停止しているか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００４８】
ここで、還流装置３０が停止していると判断した場合には、ＥＣＵ３は、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。一方、還流装置３０が停止していないと判断した場合には、ＥＣＵ３は、還流装置３０を停止させ（ステップＳ３）、ＤＰＦ温度制御動作を終了する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態は、強制再生を実行している状態で、エンジン２がアイドル状態となったことを条件として、ＤＰＦ２２より下流側の排気をＤＰＦ２２より上流側に還流させることにより、エンジン２の機関回転速度を上昇させずに、ＤＰＦ２２の内部を通過する排気の流量を増大させることができる。したがって、本実施の形態は、燃費及び運転性を損ねずに、ＤＰＦ２２の内部温度の過度な上昇を抑制することができる。
【００５０】
また、本実施の形態は、強制再生を実行するための排気の流量が不足している場合に、ＤＰＦ２２より下流側の排気をＤＰＦ２２より上流側に還流させるため、エンジン２の機関回転速度を上昇させずに、ＤＰＦ２２の内部を通過する排気の流量を増大させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態は、還流用配管３１内でＤＰＦ２２より上流側からＤＰＦ２２より下流側に排気が流れることを阻止するとともに、還流用配管３１内でＤＰＦ２２より下流側からＤＰＦ２２より上流側に排気が流れることを許容するように還流用配管３１内に逆止弁３５が設けられているため、還流装置３０の作動が停止している状態において、ＤＰＦ２２より上流側の排気が還流用配管３１を介してＤＰＦ２２より下流側に流れることを防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態は、ＤＰＦ２２に堆積した粒子状物質の燃焼状態を排気温度センサ２７によって把握することができる。したがって、本実施の形態は、排気温度センサ２７によって検出された温度が規定温度未満であることを条件として、ＤＰＦ２２に堆積した粒子状物質がある程度除去されたと判断することが可能となり、還流装置３０を停止させることによって、強制再生を実行している状態で、ＤＰＦ２２が過度に冷却されることを防止することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態において、ＥＣＵ３は、還流装置３０を作動させることを条件として、強制再生を中断させ、還流装置３０を停止することを条件として、強制再生を再実行するようにしてもよい。このように構成することにより、本実施の形態は、過度に上昇したＤＰＦ２２の内部温度をより早く低下させることができる。
【００５４】
また、本実施の形態において、還流用配管３１は、ＤＰＦ２２より下流側の主排気管２４内を酸化触媒２１とＤＰＦ２２との間に連通しているものとして説明したが、還流用配管３１は、ＤＰＦ２２より下流側の主排気管２４内を酸化触媒２１と過給機１２との間に連通するようにしてもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を開示したが、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及び等価物が特許請求の範囲に記載された請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００５６】
２  エンジン（内燃機関）
２２  ＤＰＦ（フィルタ）
２３  排気浄化装置
２７  排気温度センサ
３０  還流装置
３１  還流用配管
３５  逆止弁
４１  還流制御装置
【図１】
2015140707.tif 000003
【図２】
2015140707.tif 000004