(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、より低温でフィルタの再生を行なうことができる技術を提供する。【解決手段】少なくともバイオ燃料を含む複数の燃料を混合して用いることが可能な内燃機関の排気浄化装置において、バイオ燃料の濃度を検出する燃料濃度検出手段７と、内燃機関１の排気通路８に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ９と、パティキュレートフィルタ９の再生を行なうフィルタ再生手段１２と、パティキュレートフィルタ９の再生時にバイオ燃料の濃度に応じてパティキュレートフィルタ９の目標温度を決定する目標温度決定手段１２と、を具備する。【選択図】図１
2008298064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともバイオ燃料を含む複数の燃料を混合して用いることが可能な内燃機関の排気浄化装置において、
前記バイオ燃料の濃度を検出する燃料濃度検出手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集する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の再生を行なうフィルタ再生手段と、
前記フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの再生時に、前記燃料濃度検出手段により検出されるバイオ燃料の濃度に応じて、該パティキュレートフィルタの目標温度を決定する目標温度決定手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記目標温度決定手段は、前記燃料濃度検出手段により検出されるバイオ燃料の濃度が高いほど、前記パティキュレートフィルタの目標温度を低くす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】
前記パティキュレートフィルタを並列に複数備え、
排気を流通させるパティキュレートフィルタを切り替える切替装置と、
前記パティキュレートフィルタに排気中の粒子状物質を捕集させるときに、前記バイオ燃料の濃度に応じて前記切替装置を操作する切替装置操作手段と、
を更に備え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】
前記パティキュレートフィルタを並列に複数備え、
排気を流通させるパティキュレートフィルタを切り替える切替装置と、
前記内燃機関の負荷とＥＧＲ率とで決定される運転状態を夫々のパティキュレートフィルタと対応させて複数の領域に分けて記憶しておき、隣接する領域との境界である閾値を前記燃料濃度検出手段により検出されるバイオ燃料濃度に応じて変更する閾値設定手段と、
前記パティキュレートフィルタに排気中の粒子状物質を捕集させるときに、前記運転状態及び前記閾値に応じて前記切替装置を操作する切替装置操作手段と、
を更に備え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５】
前記フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの再生時に、前記目標温度決定手段は前記パティキュレートフィルタ毎に目標温度を決定することを特徴とする請求項３または４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】
パティキュレートフィルタ（以下、「フィルタ」という。）に捕集されている粒子状物質を、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り酸化させてフィルタの再生を行なうことができる。例えばフィルタに捕集されているＰＭ量が規定値以上となったときにフィルタの再生が行なわれる。
【０００３】
ここで、燃焼室に水素ガスを供給することにより粒子状物質（以下、「ＰＭ」という。）の排出量を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３２３８２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７３１１号公報
【特許文献３】特開２００４−１３７９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、菜種またはパーム等を原料とするバイオ燃料を使用可能な内燃機関が知られている。このバイオ燃料は他の燃料（例えば軽油）に混合して使用することもできる。そしてバイオ燃料は、軽油等と比較して、燃料中に酸素を含んでいることや、高沸点の成分が多いために蒸発し難い等の特徴がある。
【０００５】
そのため、バイオ燃料を軽油等に混合して用いる場合には、該バイオ燃料の濃度によってＰＭの排出量やＰＭの成分が変わる。これにより、ＰＭを酸化させるために必要となる温度も変わる。
【０００６】
ここで、フィルタの再生時に必要以上に温度を上げると、燃費が悪化したりフィルタの熱劣化が進行したりするため、このときの温度は可及的に低いほうが良い。そして、ＰＭが酸化可能な温度に合わせてフィルタの再生を行なうことにより、より低温でフィルタの再生を行なうことができる。これにより、燃費の悪化を抑制したり、フィルタの熱劣化の進行を抑制したりすることができる。
【０００７】
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、内燃機関の排気浄化装置において、より低温でフィルタの再生を行なう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】
【０００８】
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、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
少なくともバイオ燃料を含む複数の燃料を混合して用いることが可能な内燃機関の排気浄化装置において、
前記バイオ燃料の濃度を検出する燃料濃度検出手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集する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の再生を行なうフィルタ再生手段と、
前記フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの再生時に、前記燃料濃度検出手段により検出されるバイオ燃料の濃度に応じて、該パティキュレートフィルタの目標温
度を決定する目標温度決定手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００９】
前記内燃機関は、バイオ燃料のみであっても、また他の燃料（例えば軽油）のみであっても使用することができる。
【００１０】
ここで、バイオ燃料は酸素を含んだ燃料なので、その濃度が高いほど燃焼が促進されるためＳＯＯＴの排出量が少なくなる。これにより、パティキュレートフィルタに捕集される粒子状物質の量が少なくなる。また、バイオ燃料は軽油等と比較して高沸点成分の割合が高いため、バイオ燃料の濃度が高くなるほどＳＯＦの排出量が多くなる。つまり、バイオ燃料の濃度が高くなるほど、パティキュレートフィルタにおける粒子状物質の堆積量が少なくなり、その堆積している粒子状物質中のＳＯＦの割合が高くなる。そして、ＳＯＦは主に未燃燃料であるため、主に煤であるＳＯＯＴと比較して、酸化する温度が低い。
【００１１】
このようにバイオ燃料の濃度にしたがって粒子状物質の酸化可能な温度が変わる。そして、その粒子状物質の酸化可能な温度に応じてパティキュレートフィルタの目標温度を変えることにより、フィルタの再生を可及的に低い温度で行なうことができる。
【００１２】
なお、バイオ燃料は、酸素を含み且つ所定の高沸点成分の割合が所定値以上の燃料としてもよい。
【００１３】
本発明においては、前記目標温度決定手段は、前記燃料濃度検出手段により検出されるバイオ燃料の濃度が高いほど、前記パティキュレートフィルタの目標温度を低くすることができる。
【００１４】
バイオ燃料の濃度が高くなるほどＳＯＦの割合が高くなるため、粒子状物質をより低温で酸化させることができる。この関係にしたがって目標温度を決定することにより、フィルタの再生を可及的に低い温度で行なうことができる。
【００１５】
なお、パティキュレートフィルタの目標温度は、バイオ燃料の濃度に応じて段階的に変えてもよい。
【００１６】
本発明においては、前記パティキュレートフィルタを並列に複数備え、
排気を流通させるパティキュレートフィルタを切り替える切替装置と、
前記パティキュレートフィルタに排気中の粒子状物質を捕集させるときに、前記バイオ燃料の濃度に応じて前記切替装置を操作する切替装置操作手段と、
を更に備えることができる。
【００１７】
バイオ燃料の濃度に応じて切替装置を操作するとは、バイオ燃料の濃度に応じてパティキュレートフィルタを選択することを意味する。パティキュレートフィルタ毎に、対応するバイオ燃料の濃度を設定しておいても良い。これにより、粒子状物質をバイオ燃料の濃度に応じて複数のパティキュレートフィルタに振り分けて捕集することができる。そのため、夫々のパティキュレートフィルタ毎に、酸化可能温度が近い粒子状物質を捕集することができる。
【００１８】
また、本発明においては、前記パティキュレートフィルタを並列に複数備え、
排気を流通させるパティキュレートフィルタを切り替える切替装置と、
前記内燃機関の負荷とＥＧＲ率とで決定される運転状態を夫々のパティキュレートフィルタと対応させて複数の領域に分けて記憶しておき、隣接する領域との境界である閾値を前記燃料濃度検出手段により検出されるバイオ燃料濃度に応じて変更する閾値設定手段と
、
前記パティキュレートフィルタに排気中の粒子状物質を捕集させるときに、前記運転状態及び前記閾値に応じて前記切替装置を操作する切替装置操作手段と、
を更に備えることができる。
【００１９】
ここで、内燃機関の負荷またはＥＧＲ率によっても排気中の粒子状物質の酸化可能温度が変わり得る。つまり、内燃機関の負荷が低いほど、またＥＧＲ率が高いほど、気筒内の燃焼温度が低くなるため、粒子状物質中のＳＯＦの割合が高くなる。そのため、このような運転状態で排出される粒子状物質は比較的低い温度で酸化可能である。
【００２０】
一方、内燃機関の負荷が高いほど、またＥＧＲ率が低いほど、気筒内の燃焼温度が高くなるため、粒子状物質中のＳＯＯＴの割合が高くなる。そのため、このような運転状態で排出される粒子状物質は比較的高い温度でないと酸化されない。
【００２１】
このように、内燃機関の運転状態によって粒子状物質の酸化可能温度が異なるため、この酸化可能温度に応じてパティキュレートフィルタを切り替えて粒子状物質を捕集する。そのため閾値設定手段は、内燃機関の負荷とＥＧＲ率とで決定される運転状態を夫々のパティキュレートフィルタと対応させて複数の領域に分けて記憶している。これにより、内燃機関の負荷及びＥＧＲ率に基づいて、パティキュレートフィルタを切り替えることができる。
【００２２】
ところで、バイオ燃料の濃度によっても粒子状物質の酸化可能温度が変わる。つまり、例えばバイオ燃料の濃度が低いときにＳＯＯＴが多く排出される運転状態であっても、バイオ燃料の濃度が高くなることによりＳＯＦが多く排出されることもある。そのため、閾値設定手段は、隣接する領域との境界である閾値をバイオ燃料濃度に応じて変更している。このように、閾値を変更することにより、バイオ燃料の濃度に応じたパティキュレートフィルタの選択も可能となる。
【００２３】
そして、前記フィルタ再生手段によるパティキュレートフィルタの再生時に、前記目標温度決定手段は前記パティキュレートフィルタ毎に目標温度を決定することができる。
【００２４】
このようにすることで、夫々のパティキュレートフィルタの再生時において最適な目標温度を設定することができるので、可及的に低い温度で夫々のフィルタの再生を行なうことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、より低温でフィルタの再生を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置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】
【００２７】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１、およびその排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は、ディーゼル機関であり、軽油およびバイオ燃料を混合した混合燃料を用いることができる。混合燃料中のバイオ燃料の濃度は、０から１００％まで如何なる値であっても構わない。
【００２８】
また、内燃機関１には、気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射弁３が取り付けられている。燃料噴射弁３は、燃料を貯留するための燃料タンク４と燃料パイプ５を介して接続され
ている。燃料パイプ５の途中には、燃料の圧力を上昇させる燃料ポンプ６が設けられている。
【００２９】
そして燃料タンク４には、該燃料タンク４内に貯留されている燃料中のバイオ燃料の濃度を検出するバイオ燃料濃度センサ７が取り付けられている。なお、本実施例ではバイオ燃料濃度センサ７が、本発明における燃料濃度検出手段に相当する。
【００３０】
一方、内燃機関１には、気筒２へ通じる排気通路８が接続されている。排気通路８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９（以下、フィルタ９という。）が備えられている。ＮＯx触媒は、流入する排
気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且
つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機能を有する。また、フィルタ
９は、排気中に含まれるＰＭを捕集する。
【００３１】
さらに、本実施例では、フィルタ９よりも上流の排気通路８を流通する排気中に還元剤たる燃料を添加する燃料添加弁１０を備えている。この燃料添加弁１０は、前記燃料ポンプ６に接続されている。そして、燃料添加弁１０は、後述するＥＣＵ１２からの信号により開弁して燃料を噴射する。この燃料はＮＯx触媒にて反応し、フィルタ９の温度を上昇
させる。
【００３２】
そして、フィルタ９の温度をＰＭの酸化に必要となる温度まで上昇させることにより該フィルタ９に捕集されているＰＭが酸化される。つまり、フィルタ９の再生を行なうことができる。このようにフィルタ９の温度を上昇させるときには、該フィルタ９の温度が目標温度となるように、燃料添加弁１０から噴射する燃料量が決定される。なお、本実施例ではフィルタ９の再生を行なうＥＣＵ１２が、本発明におけるフィルタ再生手段に相当する。このフィルタ９の再生は、ヒータ等を用いてフィルタ９の温度を上昇させて行なってもよい。
【００３３】
また、フィルタ９よりも下流の排気通路８には、該排気通路８を流通する排気の空燃比を測定する空燃比センサ１１が取り付けられている。
【００３４】
以上述べたように構成された内燃機関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ＥＣＵ１２が併設されている。このＥＣＵ１２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。
【００３５】
ＥＣＵ１２には上記センサの出力信号が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ１２には、燃料噴射弁３及び燃料添加弁１０が電気配線を介して接続され、これらはＥＣＵ１２により制御される。
【００３６】
ここで、図２は、バイオ燃料の濃度とＰＭ及びＳＯＦの排出量との関係を示した図である。実線はＰＭを示し、破線はＳＯＦを示している。バイオ燃料を軽油に混合して使用する場合には、バイオ燃料の濃度が高いほど含酸素燃料の割合が高くなるため、内燃機関１からのＰＭ排出量が減る。また、バイオ燃料の濃度が高いほど、高沸点成分の割合が高くなるため、ＰＭ中のＳＯＦの割合が高くなる。
【００３７】
そして、ＳＯＦはＳＯＯＴと比較して低い温度で酸化されるので、ＰＭ中のＳＯＦの割合が高くなると、フィルタ９の再生をより低温で行なうことができる。つまり、フィルタ９の再生時における目標温度をより低く設定することができる。
【００３８】
ここで、図３はバイオ燃料の濃度とフィルタ９の再生時における目標温度との関係を示
した図である。この関係は予め実験等により求めることができる。
【００３９】
このようにバイオ燃料の濃度が高くなるほど、目標温度を低く設定することができるため、必要最小限の燃料添加でフィルタ９の再生を行なうことができる。これにより燃費の悪化を抑制できる。また、フィルタ９の再生時の温度を低くし得るため、フィルタ９の熱劣化（白金等の貴金属のシンタリング等）の進行を抑制することができる。
【００４０】
次に図４は、本実施例に係るフィルタ９の再生フローを示したフローチャートである。本ルーチンはイグニッションスイッチがＯＮとなったときに実行される。
【００４１】
ステップＳ１０１では、バイオ燃料の濃度Ｌがバイオ燃料濃度センサ７により測定される。なお、給油されるバイオ燃料の種類は限定されているものとする。ここでは、空燃比センサ１１により得られる空燃比からバイオ燃料の濃度Ｌを推定してもよい。また、燃料の濃度または温度を測定することによりバイオ燃料の濃度Ｌを推定してもよい。
【００４２】
ステップＳ１０２では、測定されたバイオ燃料の濃度Ｌに応じて、フィルタ９の再生時の目標温度が決定される。この目標温度は、図３により得ることができる。なお、本実施例ではステップＳ１０２を実行するＥＣＵ１２が、本発明における目標温度決定手段に相当する。
【００４３】
ステップＳ１０３では、フィルタ９の再生が必要で且つフィルタ９の再生が可能であるか否か判定される。
【００４４】
フィルタ９の再生が必要であるか否かは、フィルタ９に堆積しているＰＭの量が閾値以上となっているか否かに基づいて判定される。フィルタ９に堆積しているＰＭの量は、内燃機関１の運転状態の履歴に基づいて推定することができる。また、フィルタ９よりも上流側と下流側との差圧を検出し、該差圧が規定値以上となっているか否かに基づいて判定してもよい。さらに、車両の走行距離に基づいて判定してもよい。
【００４５】
フィルタ９の再生が可能であるか否かは、内燃機関１の運転状態に基づいて判定される。たとえば、フィルタ９の温度を目標温度まで上昇可能な運転状態であるか否か判定される。
【００４６】
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Ｓ１０５へ進む。
【００４７】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２で決定された目標温度を維持するようにしつつフィルタ９の再生が行われる。つまり、燃料添加弁１０からの燃料添加量を調節することにより、該フィルタ９の温度を目標温度に維持する。例えばフィルタ９よりも下流側に温度センサを取り付けて、燃料添加量をフィードバック制御してもよい。フィルタ９の温度が目標温度以上のときに燃料添加が停止されると、フィルタ９にリーン空燃比の排気が流入し、ＰＭが酸化される。
【００４８】
ステップＳ１０５では、イグニッションスイッチがＯＦＦとなっているか否か判定される。イグニッションスイッチがＯＦＦとなった場合には、次にＯＮとなるまでフィルタ９の再生を行なうことができないため、本ルーチンを終了させる。
【００４９】
つまり、ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させ、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００５０】
ステップＳ１０６では、フィルタ９の再生が完了したか否か判定される。例えばフィルタ９の再生を所定時間以上行なった場合にフィルタ９の再生が完了したと判定される。また、フィルタ９よりも上流側と下流側との排気の差圧が規定値以下となったときにフィルタ９の再生が完了したと判定してもよい。
【００５１】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７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。
【００５２】
ステップＳ１０７では、イグニッションスイッチがＯＦＦとなっているか否か判定される。ここでは、ステップＳ１０５と同様の判定がなされる。
【００５３】
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させ、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０１へ戻る。
【００５４】
このようにしてフィルタ９を目標温度に維持しつつフィルタ９の再生が行なわれる。
【００５５】
以上説明したように本実施例では、フィルタ９の再生を行なうときにバイオ燃料の濃度が高いほど目標温度を低くすることにより、フィルタ９の温度上昇を必要最小限に抑えることができる。これにより、燃費の悪化を抑制したり、フィルタ９の熱劣化の進行を抑制したりできる。
【実施例２】
【００５６】
本実施例は、パティキュレートフィルタを並列に２つ備えている点で実施例１と相違する。なお、本実施例では、パティキュレートフィルタを２つ備えているが、３つ以上備えていても同様に考えることができる。
【００５７】
図５は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１、およびその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１と異なる点について主に説明する。
【００５８】
内燃機関１には、気筒２へ通じる排気通路８が接続されている。この排気通路８は燃料添加弁１０が設けられている箇所よりも下流で、第１排気通路８１と第２排気通路８２とに分岐している。この分岐部には、第１排気通路８１と第２排気通路８２との何れか一方を選択して排気を流通させる通路切替弁２０が設けられている。なお、本実施例においては通路切替弁２０が、本発明における切替装置に相当する。
【００５９】
第１排気通路８１の途中には、ＮＯx触媒を担持した第１パティキュレートフィルタ９
１（以下、第１フィルタ９１という。）が備えられている。また、第２排気通路８２の途中には、ＮＯx触媒を担持した第２パティキュレートフィルタ９２（以下、第２フィルタ
９２という。）が備えられている。第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２は、排気中に含まれるＰＭを捕集する。
【００６０】
また、内燃機関１には、吸気通路２１が接続されている。そして、排気通路８内を流通する排気の一部を吸気通路２１へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１、ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。
【００６１】
ＥＧＲ通路３１は、通路切替弁２０よりも上流の排気通路８と、吸気通路２１と、を接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、排気が再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲ通路３１の通路断面積を変更することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を変更する。さらに、ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ弁３２よりも排気通路８側に
備えられ、該ＥＧＲクーラ３３を通過するＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該ＥＧＲガスの温度を低下させる。なお、本実施例においてはＥＧＲ装置３０を備えていなくても良い。
【００６２】
そして、第１フィルタ９１よりも下流の第１排気通路８１には、該第１排気通路８１を流通する排気の空燃比を測定する第１空燃比センサ１１１が取り付けられている。また、第２フィルタ９２よりも下流の第２排気通路８２には、該第２排気通路８２を流通する排気の空燃比を測定する第２空燃比センサ１１２が取り付けられている。
【００６３】
第１空燃比センサ１１１及び第２空燃比センサ１１２はＥＣＵ１２に接続されており、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。また、ＥＣＵ１２には、通路切替弁２０及びＥＧＲ弁３２が電気配線を介して接続され、該通路切替弁２０及びＥＧＲ弁３２はＥＣＵ１２により制御される。
【００６４】
そして、本実施例では、バイオ燃料の濃度に応じて通路切替弁２０を操作して、排気の流路を切り替える。バイオ燃料の濃度が規定値以上のときには第１フィルタ９１へ排気を流通させ、規定値よりも低いときには第２フィルタ９２へ排気を流通させる。この規定値は、第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２に捕集されるＰＭ量を考慮し、例えばフィルタの再生回数が同じになるように予め設定しておく。
【００６５】
ここで、バイオ燃料の濃度が低いほど、そのときに発生するＰＭは低温度で酸化されるため、第１フィルタ９１のほうが第２フィルタ９２よりも低い温度でフィルタの再生を行なうことが可能である。
【００６６】
そして、本実施例では、第１フィルタ９１または第２フィルタ９２の一方に捕集されているＰＭ量が閾値以上となったときに、該一方のフィルタの再生を行なう。
【００６７】
第１フィルタ９１および第２フィルタ９２の夫々に堆積しているＰＭの量は、夫々のフィルタに排気が流通しているときの機関負荷の履歴に基づいて推定することができる。また、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２の夫々で上流側と下流側との差圧を検出し、該差圧が規定値以上となっているか否かに基づいて判定してもよい。さらに、夫々のフィルタに排気が流通しているときの車両の走行距離に基づいて判定してもよい。
【００６８】
そして、第１フィルタ９１または第２フィルタ９２の再生を行なうときには、夫々異なる目標温度が設定される。そして、再生をするほうのフィルタへのみ排気を流しつつ燃料添加弁１０から燃料添加を行なって、該フィルタを目標温度としてフィルタの再生を行なう。この目標温度は、第１フィルタ９１の再生時のほうが第２フィルタ９２の再生時よりも低い。
【００６９】
次に図６は、本実施例に係るフィルタの再生フローを示したフローチャートである。本ルーチンはイグニッションスイッチがＯＮとなったときに実行される。
【００７０】
ステップＳ２０１では、バイオ燃料の濃度Ｌがバイオ燃料濃度センサ７により測定される。なお、給油されるバイオ燃料の種類は限定されているものとする。ここでは、第１空燃比センサ１１１または第２空燃比センサ１１２により得られる空燃比からバイオ燃料の濃度Ｌを推定してもよい。また、燃料の濃度または温度を測定することによりバイオ燃料の濃度Ｌを推定してもよい。
【００７１】
ステップＳ２０２では、バイオ燃料の濃度Ｌが規定値以上であるか否か判定される。つまり、ＰＭの酸化可能温度が比較的低いか否か判定される。これは、第１フィルタ９１へ
排気を流通させるか否か判定しているともいえる。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進む。
【００７２】
ステップＳ２０３では、第１フィルタ９１が選択される。つまり、通路切替弁２０を操作して、第１フィルタ９１へ排気を流す。このときには、第１フィルタ９１にのみＰＭが捕集される。
【００７３】
ステップＳ２０４では、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭ量ＶＰＭが算出される。例えば、第１フィルタ９１よりも上流側と下流側との差圧とＰＭ量ＶＰＭとの関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップへ差圧を代入することによりＰＭ量ＶＰＭが算出される。
【００７４】
ステップＳ２０５では、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭ量ＶＰＭが閾値ＶＳよりも多いか否か判定される。ここでいう閾値ＶＳは、第１フィルタ９１の再生が必要でないＰＭの捕集量の最大値となる。つまり、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭ量ＶＰＭが閾値ＶＳよりも多い場合には、第１フィルタ９１の再生が必要となる。ステップＳ２０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ戻る。
【００７５】
ステップＳ２０６では、第１フィルタ９１の再生が行なわれる。つまり、第１フィルタ９１へ排気を流通させつつ、燃料添加弁１０からの燃料添加が行なわれる。このときに、第１フィルタ９１に設定されている目標温度を維持するように、燃料添加弁１０からの燃料添加量を調節する。例えば第１フィルタ９１よりも下流側に温度センサを取り付けて、燃料添加量をフィードバック制御してもよい。また、目標温度は、バイオ燃料濃度が閾値となっているときに発生するＰＭを酸化可能な温度としても良い。つまり、バイオ燃料濃度が低いほど、そのときのＰＭを酸化可能な温度が高くなるため、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭに合わせて目標温度を設定する。ここで、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭは、バイオ燃料の濃度Ｌが前記閾値のときに発生するＰＭである。このＰＭを酸化可能な温度として目標温度を設定すれば、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭを全て酸化させることができる。そして、第１フィルタ９１の再生が完了したら本ルーチンを終了させる。
【００７６】
ステップＳ２０７からステップＳ２１０は、ステップＳ２０３からステップＳ２０６における第１フィルタ９１を第２フィルタ９２に置き換えれば良い。但し、ステップＳ２１０における目標温度は、例えばバイオ燃料濃度が０のときに発生するＰＭを酸化可能な温度とする。つまり、バイオ燃料濃度が低いほど、そのときのＰＭを酸化可能な温度が高くなるため、第２フィルタ９２に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭに合わせて目標温度を設定する。ここで、第２フィルタ９２に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭは、バイオ燃料の濃度Ｌが０のとき、すなわち軽油のみのときに発生するＰＭである。このＰＭを酸化可能な温度として目標温度を設定すれば、第２フィルタ９２に捕集されているＰＭを全て酸化させることができる。
【００７７】
なお、本実施例ではステップＳ２０３またはステップＳ２０７を実行するＥＣＵ１２が、本発明における切替装置操作手段に相当する。
【００７８】
このようにして、夫々のフィルタに酸化可能温度が異なるＰＭを分けて捕集することができる。そして、夫々のフィルタを目標温度に維持しつつフィルタの再生が行なわれる。第１フィルタ９１の再生を行なうときには、第２フィルタ９２の再生を行なうときよりも
低い温度でＰＭが酸化されるため、該第１フィルタ９１の再生時にはより少ない燃料量で再生が可能となる。そうすると、１つのフィルタでＰＭの捕集を行なうよりも、２つのフィルタでＰＭの捕集を行なうほうが、全体としてより少ない燃料でフィルタの再生を行なうことができる。そのため、燃費の悪化を抑制することができる。また、第１フィルタ９１では、より低い温度で再生が行なわれるため、該第１フィルタ９１の熱劣化の進行を抑制することができる。
【実施例３】
【００７９】
本実施例は、パティキュレートフィルタを並列に２つ備えている点で実施例２と同じであるが、パティキュレートフィルタの切替条件が実施例２と相違する。なお、説明は図５を用いて行なう。また本実施例ではパティキュレートフィルタを２つ備えているが、３つ以上備えていても同様に考えることができる。
【００８０】
ここで、内燃機関１の負荷またはＥＧＲ率によって、排気中のＰＭの酸化可能温度が変わり得る。つまり、内燃機関１の負荷が低いほど、またＥＧＲ率が高いほど、気筒２内の燃焼温度が低くなるため、ＰＭ中のＳＯＦの割合が高くなる。そのため、このような運転状態で排出されるＰＭは比較的低い温度で酸化可能である。なお、ＥＧＲ率とは、気筒２内の全ガス量に対するＥＧＲガス量の割合として定義される。また、機関負荷は、燃料噴射弁３からの燃料噴射量またはアクセル開度に代えることができる。
【００８１】
一方、内燃機関１の負荷が高いほど、またＥＧＲ率が低いほど、気筒２内の燃焼温度が高くなるため、ＰＭ中のＳＯＯＴの割合が高くなる。そのため、このような運転状態で排出されるＰＭは比較的高い温度でないと酸化されない。
【００８２】
このように、内燃機関１の運転状態によってＰＭの酸化可能温度が異なるため、本実施例では、この酸化可能温度に応じてパティキュレートフィルタを切り替えてＰＭを捕集する。
【００８３】
ここで本実施例では、機関負荷とＥＧＲ率との二次元マップに応じてフィルタを切り替える。つまり、この二次元マップを２つの領域に分け、機関負荷及びＥＧＲ率が一方の領域に該当するときには第１フィルタ９１へ排気を流通させ、他方の領域に該当するときには第２フィルタ９２へ排気を流通させる。すなわち、一方の領域をＳＯＦ成分が多い領域とし、他方の領域をＳＯＯＴ成分が多い領域として、二次元マップを２つの領域に分けている。
【００８４】
そのため、前記一方の領域と他方の領域との境界（閾値）よりも、機関負荷が低いとき又はＥＧＲ率が高いときには第１フィルタ９１が選択され、機関負荷が高いとき又はＥＧＲ率が低いときには、第２フィルタ９２が選択される。これにより、第１フィルタ９１へは比較的低い温度で酸化可能なＰＭが捕集され、第２フィルタ９２へは比較的高い温度で酸化可能なＰＭが捕集される。
【００８５】
ところで、バイオ燃料の濃度によってもＰＭの酸化可能温度が変わる。そのため本実施例では、前記一方の領域と他方の領域との境界（閾値）をバイオ燃料濃度に応じて変更している。このように、閾値を変更することにより、バイオ燃料に応じたフィルタの選択が可能となる。
【００８６】
図７は、機関回転数とＥＧＲ率とバイオ燃料の濃度と排気を流通させるフィルタとの関係を示した図である。図７で、破線はバイオ燃料の濃度が０のとき、すなわち燃料に軽油のみを用いているときの境界（閾値）を示している。また、実線はバイオ燃料の濃度がある程度高いときの境界（閾値）を示しており、バイオ燃料の濃度が高いほど矢印の方向（
図７の右方向）に閾値が変化する。
【００８７】
そして、現時点でのＥＧＲ率及び機関負荷が図７の左側の領域（すなわち、前記一方の領域）に相当する場合には、第１フィルタ９１が選択され、該第１フィルタ９１へ排気が流通するように通路切替弁２０が制御される。一方、現時点でのＥＧＲ率及び機関負荷が図７の右側の領域（すなわち、前記他方の領域）に相当する場合には、第２フィルタ９２が選択され、該第２フィルタ９２へ排気が流通するように通路切替弁２０が制御される。
【００８８】
つまり、バイオ燃料の濃度が高くなるほど、第１フィルタ９１に排気を流す運転領域が高負荷側または低ＥＧＲ率側へ拡がり、第２フィルタ９２に排気を流す運転領域が狭くなる。また、バイオ燃料の濃度が低くなるほど、第２フィルタ９２に排気を流す運転領域が低負荷側または高ＥＧＲ率側へ拡がり、第１フィルタ９１に排気を流す運転領域が狭くなる。
【００８９】
この図７の関係を予めＥＣＵ１２に記憶させておけば、そのときの内燃機関１の負荷とＥＧＲ率とバイオ燃料の濃度とに基づいて第１フィルタ９１または第２フィルタ９２のどちらに排気を流通させるのか決定することができる。
【００９０】
そして、本実施例では、第１フィルタ９１または第２フィルタ９２の一方に捕集されているＰＭ量が閾値以上となったときに、該一方のフィルタの再生を行なう。
【００９１】
次に図８は、本実施例に係るフィルタの再生フローを示したフローチャートである。本ルーチンはイグニッションスイッチがＯＮとなったときに実行される。
【００９２】
ステップＳ３０１では、バイオ燃料の濃度Ｌがバイオ燃料濃度センサ７により測定される。なお、給油されるバイオ燃料の種類は限定されているものとする。ここでは、第１空燃比センサ１１１または第２空燃比センサ１１２により得られる空燃比からバイオ燃料の濃度Ｌを推定してもよい。また、燃料の濃度または温度を測定することによりバイオ燃料の濃度Ｌを推定してもよい。
【００９３】
ステップＳ３０２では、内燃機関１の運転状態が読み込まれる。本ステップでは、ＰＭの酸化可能温度に影響を与えるものの値を読み込む。具体的には、機関回転数、機関負荷、ＥＧＲ率等である。
【００９４】
ステップＳ３０３では、現時点での運転状態が、図７に示したマップ中のどの位置に相当するのか算出される。図７に示したマップをＥＣＵ１２に記憶しておき、該マップに機関負荷及びＥＧＲ率を代入することで、該マップでの位置が算出される。
【００９５】
ステップＳ３０４では、図７に示したマップ中の境界線が算出される。つまり、排気の流路を切り替える閾値が算出される。この境界線は、バイオ燃料の濃度Ｌと関連付けて予めＥＣＵ１２に記憶しておく。つまり、バイオ燃料濃度Ｌに応じて境界線が算出される。なお、本実施例ではステップＳ３０４を実行するＥＣＵ１２が、本発明における閾値設定手段に相当する。
【００９６】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３で算出されたマップ上の位置が、ステップＳ３０４で算出された境界線よりも左側にあるか否か判定される。つまり、第１フィルタ９１へ排気を流通させるか否か判定される。ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０６へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ３１０へ進む。
【００９７】
ステップＳ３０６では、第１フィルタ９１が選択される。つまり、通路切替弁２０を操
作して、第１フィルタ９１へ排気を流す。このときには、第１フィルタ９１にのみＰＭが捕集される。
【００９８】
ステップＳ３０７では、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭ量ＶＰＭが算出される。例えば、第１フィルタ９１よりも上流側と下流側との差圧とＰＭ量ＶＰＭとの関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップへ差圧を代入することによりＰＭ量ＶＰＭが算出される。
【００９９】
ステップＳ３０８では、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭ量ＶＰＭが閾値ＶＳよりも多いか否か判定される。ここでいう閾値ＶＳは、第１フィルタ９１の再生が必要でないＰＭの捕集量の最大値となる。つまり、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭ量ＶＰＭが閾値ＶＳよりも多い場合には、第１フィルタ９１の再生が必要となる。ステップＳ３０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０９へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ３０７へ戻る。
【０１００】
ステップＳ３０９では、第１フィルタ９１の再生が行なわれる。つまり、第１フィルタ９１へ排気を流通させつつ、燃料添加弁１０からの燃料添加が行なわれる。このときに、第１フィルタ９１に設定されている目標温度を維持するように、燃料添加弁１０からの燃料添加量を調節する。例えば第１フィルタ９１よりも下流側に温度センサを取り付けて、燃料添加量をフィードバック制御してもよい。また、目標温度は、図７に示したマップの境界線上の運転状態となっているときに発生するＰＭを酸化可能な温度とする。つまり、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭに合わせて目標温度を設定する。ここで、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭは、図７に示したマップの境界線上の運転状態となっているときに発生するＰＭである。このＰＭを酸化可能な温度として目標温度を設定すれば、第１フィルタ９１に捕集されているＰＭを全て酸化させることができる。そして、第１フィルタ９１の再生が完了したら本ルーチンを終了させる。
【０１０１】
ステップＳ３１０からステップＳ３１３は、ステップＳ３０６からステップＳ３０９における第１フィルタ９１を第２フィルタ９２に置き換えれば良い。但し、ステップＳ３１３における目標温度は、機関負荷が最も高く且つＥＧＲ率が最も低い運転状態のときに発生するＰＭを酸化可能な温度とする。つまり、第２フィルタ９２に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭに合わせて目標温度を設定する。ここで、第２フィルタ９２に捕集されているＰＭの中で最も酸化可能な温度が高いＰＭは、機関負荷が最も高く且つＥＧＲ率が最も低い運転状態のときに発生するＰＭである。このＰＭを酸化可能な温度として目標温度を設定すれば、第２フィルタ９２に捕集されているＰＭを全て酸化させることができる。
【０１０２】
なお、本実施例ではステップＳ３０６またはステップＳ３１０を実行するＥＣＵ１２が、本発明における切替装置操作手段に相当する。
【０１０３】
このようにして、夫々のフィルタに酸化可能温度が異なるＰＭを分けて捕集することができる。そして、夫々のフィルタを目標温度に維持しつつフィルタの再生が行なわれる。第１フィルタ９１の再生を行なうときには、第２フィルタ９２の再生を行なうときよりも低い温度でＰＭが酸化されるため、該第１フィルタ９１の再生時にはより少ない燃料量で再生が可能となる。そうすると、１つのフィルタでＰＭの捕集を行なうよりも、２つのフィルタでＰＭの捕集を行なうほうが、全体としてより少ない燃料でフィルタの再生を行なうことができる。そのため、燃費の悪化を抑制することができる。また、第１フィルタ９１では、より低い温度で再生が行なわれるため、該第１フィルタ９１の熱劣化の進行を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関、およびその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】バイオ燃料の濃度とＰＭ及びＳＯＦの排出量との関係を示した図である。
【図３】バイオ燃料の濃度とフィルタの再生時における目標温度との関係を示した図である。
【図４】実施例１に係るフィルタの再生フローを示したフローチャートである。
【図５】実施例２，３に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関、およびその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図６】実施例２に係るフィルタの再生フローを示したフローチャートである。
【図７】機関回転数とＥＧＲ率とバイオ燃料の濃度と排気を流通させるフィルタとの関係を示した図である。
【図８】実施例３に係るフィルタの再生フローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１     内燃機関
２     気筒
３     燃料噴射弁
４     燃料タンク
５     燃料パイプ
６     燃料ポンプ
７     バイオ燃料濃度センサ
８     排気通路
９     パティキュレートフィルタ
１０   燃料添加弁
１１   空燃比センサ
１２   ＥＣＵ
２０   通路切替弁
２１   吸気通路
３０   ＥＧＲ装置
３１   ＥＧＲ通路
３２   ＥＧＲ弁
３３   ＥＧＲクーラ
８１   第１排気通路
８２   第２排気通路
９１   第１パティキュレートフィルタ
９２   第２パティキュレートフィルタ
１１１ 第１空燃比センサ
１１２ 第２空燃比センサ
【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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【図８】
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