JP2009030567A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不必要なエネルギ消費を抑制しつつ、ＤＰＦにおいてＰＭを確実に捕集することを目的とする。
【解決手段】排気通路１０に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ１３を備える内燃機関１の排気浄化装置において、フィルタ１３より上流側の排気通路１０に設けられ稼動時には粒子状物質を帯電させることにより凝集させる凝集手段２２と、凝集手段２２の稼動を制御する制御装置９と、を備え、制御手段９は、粒子状物質の粒子径に応じて凝集手段２２の稼働を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するための装置に関し、特に、捕集効率を高めるための技術に関する。

ディーゼルエンジン等の排気に含まれるＰＭを捕集する装置として、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）が知られている。

このＤＰＦは、排気通路に介装したフィルタにＰＭを捕集するものであるため、ＰＭの捕集量が増加するほど排気の流路断面積が小さくなり、排気圧力が上昇してしまう。そこで、排気圧力が所定圧に達したら捕集したＰＭを燃焼除去してフィルタ機能を再生する、いわゆる再生処理が行われる。再生処理中は排気温度を上昇させるための燃料噴射量増量や噴射時期遅角により、燃費が悪化する。

ところで、ＰＭの捕集効率を向上させるためにフィルタのメッシュを密にすると、粒子径の大きなＰＭによりフィルタが目詰まりを起こし易くなるので、再生処理の頻度が増加し、燃費が悪化してしまうという問題がある。

一方、フィルタのメッシュを粗にすると、再生処理頻度を抑制することはできるが、捕集効率が低下してしまうという問題がある。

これらの問題を解決するための技術として、ＤＰＦの上流側に放電装置を設け、コロナ放電を行うことによってＰＭを凝集させ、凝集により大きくなったＰＭをＤＰＦで捕集する装置が特許文献１に開示されている。これによれば、フィルタの目詰まりによる再生処理頻度の増加を抑制しつつ、高い捕集効率を実現できる。
特開２００６−２９２６７号公報

ところで、発明者らは、機関から排出されるＰＭの粒子径は機関運転状態によって変化するという特性を見出した。すなわち、機関運転状態によっては、放電により凝集させなくてもフィルタに捕集される程度の粒子径のＰＭが排出される場合もある。

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、機関運転状態によるＰＭの粒子径の変化を考慮しておらず、機関運転中は機関運転状態によらず放電を行っている。したがって、ＰＭを凝集させる必要がない場合にまで放電によってエネルギーを消費していることとなる。

そこで本発明では、不必要なエネルギ消費を抑制しつつ、ＤＰＦにおいてＰＭを確実に捕集することを目的とする。

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、フィルタの上流側排気通路に設けられ稼動時には粒子状物質を帯電させることにより凝集させる凝集手段と、凝集手段の稼動を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、粒子状物質の粒子径に応じて凝集手段の稼働を制御する。

本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて粒子径が変化するという粒子状物質の特性に応じて、凝集手段の稼動を制御することができる。したがって、例えば、凝集させないとフィルタに捕集されない程度の粒子径の場合には凝集手段を稼動させ、凝集手段を稼動させる必要がない程度の粒子径の場合には凝集手段を稼動させないようにすることで、不必要なエネルギ消費を抑制しつつフィルタの捕集効率を向上させることができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

１はディーゼルエンジン本体、２は各気筒の燃料噴射弁、３は高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有する燃料噴射装置（コモンレール式燃料噴射装置）、４は吸気コレクタ、５は吸気通路、１０は排気通路、９は目標再生温度の設定や再生処理時の昇温制御等、種々の制御を行うコントロールユニット、１４はディーゼルエンジン本体１の駆動力を駆動軸に伝達する変速機である。なお、変速機１４は有段変速機、無段変速機のいずれであっても構わない。

燃料噴射弁２には、コモンレール式燃料噴射装置３によって高圧燃料が供給される。また、各燃料噴射弁２は制御手段としてのコントロールユニット（ＥＣＵ）９からの噴射信号に応じて開閉動作し、高圧燃料を気筒内に噴射する。

ディーゼルエンジン本体１の各吸気ポートに接続する吸気コレクタ４には、吸気通路５が接続し、吸気通路５には、上流側からの過給のための可変ノズル式ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、加圧されて高温となった空気を冷却するインタークーラ７、吸気量を制御する吸気絞弁８を配置する。また、排気通路１０には、その上流側から、可変ノズル式ターボチャージャ６のタービン６ｂ、排気中の未燃焼成分を酸化処理する酸化触媒１１、排気中の粒子状物質（ＰＭ）の粒子径を拡大するためのＰＭ粒子径拡大装置２２（凝集手段）、ＰＭを補集するフィルタとしてのパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１３を順次配置する。

また、排気通路１０のタービン６ｂの上流から分岐して吸気コレクタ４に接続するＥＧＲ通路１５を設け、このＥＧＲ通路１５にはＥＧＲ弁１６を設置し、運転条件に応じて吸気中に還流する排気量を制御する。

ＥＣＵ９には、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１７、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１８、また排気通路１０のＰＭ粒子径拡大装置２２とＤＰＦ１３との間の排気圧力を検出する排気圧センサ１９、ＤＰＦ１３の下流の排気圧力を検出する排気圧センサ１２、ＤＰＦ１３の下流の排気空燃比を検出する排気空燃比センサ２０、ＤＰＦ１３のベッド温度を検出する温度センサ２１、からの各検出信号が入力される。そして、これら検出信号に基づいて可変ノズル式ターボチャージャ６の可変ノズルベーンの開度を制御するための信号、ＥＧＲ弁１６の開度を制御するための信号、吸気絞弁８の開度を制御するための信号、さらには、ＰＭ堆積量検知手段としてＤＰＦ１３内のＰＭ堆積量、燃料噴射弁２による燃料噴射量を制御するための信号、ＤＰＦ再生制御開始時期判定手段としてＤＰＦ１３の再生時期を判断し、昇温手段として再生のための排気温度上昇に必要な燃料供給をする燃料噴射弁２を作動させるための信号等をそれぞれ演算し、出力する。

図２はＰＭ粒子径拡大装置２２の概略構成図である。この装置の構成は、特開２００６−２９２６７号公報に開示されているＰＭ凝集装置と同様であり、排気通路１０に介装する金属性のハウジング２４と、先端部がハウジング２４の内部に臨むように配置する放電極２５と、放電極２５に高電圧を印加する高電圧電源２６と、放電極２５より下流側に配置する金属メッシュ２７とからなる。なお、ハウジング２４はアース接続されている。

上記のような構成のＰＭ粒径拡大装置２２では、高電圧電源２６により放電極２５に高電圧を印加することにより、ハウジング２４と放電極２５との間にコロナ放電場を形成する。そして、排気がコロナ放電場を通過する際に、排気中のＰＭがコロナ放電により発生した空気イオンと結合して電荷を帯び、この帯電したＰＭ同士が凝集してＰＭの粒径が拡大する。粒径が拡大したＰＭは、クーロン力により下流側の金属メッシュ２７に引き付けられるが、金属メッシュ２７を介して電子を放出することにより金属メッシュ２７を通過してＰＭ粒径拡大装置を通過する。

図３は、ＥＣＵ９が実行する排気浄化装置についての制御ルーチンを表すフローチャートである。

ステップＳ１では、運転状態としてクランク角センサ１７の検出値（エンジン回転数）及びアクセル開度センサ１８の検出値（エンジントルク）を読み込む。

ステップＳ２では、ＰＭ排出量を算出し、演算結果をメモリする。また、ＤＰＦ１３の上流側と下流側との差圧（ＤＰＦ前後差圧）を検出し、これをメモリする。ＰＭ排出量の算出は、ステップＳ１で読み込んだ運転状態を用いて図１３に示すＰＭ排出量マップを検索する。図１３は縦軸がエンジントルク、横軸がエンジン回転数であり、エンジン回転数が高いほど、またエンジントルクが大きいほどＰＭ排出量が多くなっている。ＤＰＦ前後差圧は、圧力センサ１２、１９の検出値の差をとる。

ステップＳ３では、ゼロＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働するか否かを、ＰＭ粒子径拡大制御フラグｅｌｅ−ｃｏに基づいて確認する。ｅｌｅ−ｃｏ＝１の場合は後述するＰＭ粒子径拡大制御のフローチャートを実行する。ｅｌｅ−ｃｏ＝０の場合はステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＤＰＦ再生が必要であるか否かの判定を、再生要求フラグｒｅｇに基づいて行う。ｒｅｇ＝１の場合は、後述する再生モードのフローチャートを実行する。ｒｅｇ＝０の場合は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、劣化防止モードであるか否かの判定を、劣化防止モードフラグｒｅｃに基づいて行う。ｒｅｃ＝１の場合は、後述する劣化防止モードのフローチャートを実行する。ｒｅｃ＝０の場合は、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ＰＭ粒子径を拡大する必要があるか否かの判定を、ＤＰＦ前後差圧を閾値ＰＭ１と比較することにより行う。

ここで、閾値ＰＭ１について説明する。

図１７は、ＤＰＦ１３のＰＭ捕集効率とＤＰＦ１３の通気抵抗との関係を示す図であり、縦軸はＰＭ捕集効率、横軸はＤＰＦ１３へのＰＭ流入量である。ＰＭ流入量はＤＰＦ１３の通気抵抗の大きさを表すパラメータであり、ＰＭ流入量が多いほど通気抵抗が高くなる。

図１７に示すように、ＰＭ捕集効率はＤＰＦ１３へのＰＭ流入量が少ない場合には低く、ＰＭ流入量が増加するとともにＰＭ捕集効率も高くなり、所定のＰＭ捕集効率に達したら、ＰＭ流入量によらずほぼ一定値となる。

そこで、十分なＰＭ捕集効率が確保されていない場合にのみ、粒子径拡大制御を実行することとする。この場合、実行するか否かの判定はＰＭ流入量により行うことになり、このＰＭ流入量は、エンジン１の運転状態等に基づいて算出することができる。

ところで、ＤＰＦ１３の通気抵抗を表すパラメータとしてＤＰＦ前後差圧を用いることもできる。ＤＰＦ１３内のＰＭ堆積量が多くなるほどＤＰＦ１３内の流路断面積が小さくなるので、ＤＰＦ１３の通気抵抗は高くなり、ＤＰＦ前後差圧が大きくなる。そして、ＤＰＦ前後差圧は圧力センサ１２、１９の検出値から容易に算出することができる。

そこで、本実施形態ではＤＰＦ前後差圧を通気抵抗の大きさを表すパラメータとして用い、十分なＰＭ捕集効率を発揮することができる場合のＤＰＦ前後差圧を、閾値ＰＭ１として設定する。また、閾値ＰＭ１はエンジンの運転状態、つまりエンジン回転数及びエンジントルクによって異なるので、ステップＳ１で読み込んだエンジン回転数及びエンジントルクを用いて図１６に示すマップを検索することによって設定する。図１６は縦軸がエンジントルク、横軸がエンジン回転数であり、エンジン回転数が高くなるほど、またエンジントルクが高くなるほど閾値ＰＭ１が大きくなっている。

フローチャートの説明に戻る。判定の結果、閾値ＰＭ１より小さい場合は、後述するＰＭ粒子径拡大制御を実行するためのフローチャートを実行する。閾値ＰＭ１より大きい場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、再生時期になったか否の判定を、ＤＰＦ前後差圧と閾値ＰＭ２とを比較することにより行う。閾値ＰＭ２は、再生処理が必要な程度にＤＰＦ１３内にＰＭが堆積したときのＤＰＦ前後差圧であり、ＤＰＦ１３の容量等に応じて定まる。なお、閾値ＰＭ２はエンジンの運転状態により異なるので、ステップＳ１で読み込んだエンジン回転数及びエンジントルクを用いて図１５に示すマップを検索することによって設定する。なお、図１５は縦軸がエンジントルク、横軸がエンジン回転数であり、エンジン回転数が高くなるほど、またエンジントルクが高くなるほど閾値ＰＭ２が大きくなっている。

判定の結果、ＤＰＦ前後差圧が閾値ＰＭ２より大きい場合には、ＤＰＦ１３が再生時期になっているため、図８に示すフローチャートのステップＳ６０１で再生要求フラグｒｅｇ＝１とする。閾値ＰＭ２より小さい場合には、リターンして上記フローチャートを繰り返す。

図４は、ＰＭ粒子径拡大制御のルーチンを表すフローチャートである。

ステップＳ１０１では、ステップＳ５と同様に、ＤＰＦ前後差圧と閾値ＰＭ１との比較を再度行い、閾値ＰＭ１の方が小さい場合はステップＳ１０５に進んでＰＭ粒子径拡大制御フラグｅｌｅ−ｃｏ＝０とする。閾値ＰＭ１の方が大きい場合はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、排出されるＰＭの粒子径を、以下の手順により求める。

まず、運転状態に基づいて、図９に示すマップからベース粒子径Ｒを求める。図９は例えば排気λ＝１のときにエンジン１から排出されるＰＭの粒子径と、エンジン回転数及びエンジントルクとの関係を表すマップであり、エンジントルクが大きくなるほどＰＭの粒子径が大きくなっている。なお、ＰＭの粒子径はエンジン回転数に対する感度が非常に小さいので、エンジントルクのみに基づいてＰＭの粒子径を求めてもよい。

次に、空気過剰率に基づいて、図１０のテーブルから粒子径係数Ｋを求める。エンジン回転数及びエンジントルクが同一であっても、図１１に示すように空気過剰率が異なるとＰＭの粒子径は異なる。そこで、ベース粒子径を空気過剰率に応じて補正するための粒子径係数Ｋを求める。

そして、ベース粒径Ｒと粒子径係数Ｋとの積をエンジン１から排出されるＰＭの粒子径とする。

ステップＳ１０３では、ＰＭ粒子径拡大装置２２の放電量又は印加電圧を設定する。具体的には、エンジン１の運転状態から図１２のマップを用いて設定する。図１２は放電量又は印加電圧をエンジン回転数及びエンジントルクに割り付けたマップであり、エンジントルクが小さいほど放電量又は印加電圧が小さくなっている。なお、図９と同様にエンジン回転数に対する感度が非常に小さいので、エンジントルクのみに基づいて設定してもよい。

なお、図１２において、エンジントルクが十分に大きい領域では、放電量又は印加電圧をゼロにしてもよい。すなわち、ＰＭの粒子径が、ＤＰＦ１３のＰＭ捕集効率が低くてもＤＰＦ１３に確実に捕集される程度に大きい場合には、ＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働させないようにしてもよい。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で設定した放電量又は印加電圧でＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働させる。

上記の制御によれば、ＤＰＦ前後差圧が閾値ＰＭ１になるまではＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働させ、閾値ＰＭ１に達したらステップＳ１０５でＰＭ粒子径拡大制御フラグｅｌｅ−ｃｏ＝０としてＰＭ粒子径拡大制御が終了する。

図５は、ＤＰＦ１３の再生処理の制御ルーチンを表すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭ量に応じて、排気λを目標値に制御する。ここでは、吸気絞弁８の開度を調節することにより目標の排気λの制御を行う。つまり、ＰＭ堆積量に応じた排気λを実現するための吸入空気量目標値を設定し、この吸入空気量目標値となるように吸気絞弁８の開度を調節する。

吸入空気量目標値は、図１４に示すようなマップを用いて設定する。図１４は、縦軸がエンジントルク、横軸がエンジン回転数である。そして、排気λの目標値に応じてマップ変更するものである。例えば、目標値がλ＝１の場合には図１４中に実線で示したようなマップであり、目標値がλ＝１．５の場合には、図１４中に破線で示したようなマップに切り替る。

なお、ＤＰＦ再生温度として高温を要しない場合には、ポスト噴射を用いずに、吸気絞弁８の開度調整もしくは噴射時期リタード、またはこれらの併用で目標温度に到達させることもできる。

ステップＳ２０２では、ＤＰＦ１３の温度が目標温度範囲の上限値Ｔ１を超えたか否かを判定する。超えていない場合にはステップＳ２０３に進む。超えている場合はステップＳ２０９に進み、ポスト噴射量を運転状態に応じた単位噴射量だけ減量する。運転状態に応じた単位噴射量は、例えば図１８に示すようなマップを用いて設定する。図１８は単位噴射量をエンジントルク及びエンジン回転数に割り付けたマップであり、低回転・低トルクほど噴射量は少なく、高回転・高トルク領域ほど噴射量は多くなっている。また、ポスト噴射量が変動することで排気λが目標値から外れることを防止するために、吸気絞弁８によって吸気量を調整してベッド温度の変化を抑制しつつ排気λを達成する。

ステップＳ２０３では、ＤＰＦ１３の温度が目標温度範囲の下限値Ｔ２を下回っているか否かを判定する。下回っていない場合はステップＳ２０４に進む。下回っている場合はステップＳ２０８に進み、ポスト噴射量を運転状態に応じた単位噴射量だけ増量する。ここでの単位噴射量は、ステップＳ２０９と同様の方法で設定する。

ステップＳ２０４では、オリフィスの流量式を変形した式（１）を利用してＤＰＦ１３の仮想断面積Ｓ２を算出し、これをＰＭが堆積していない状態のＤＰＦ１３の断面積Ｓｉｎｔと比較する。

Ｓ２＝Ｑ／（２×ΔＰ／ρ）^1/2 ・・・（１）
Ｓ２：仮想断面積、Ｑ：ガス流量、ΔＰ：ＤＰＦ前後差圧、ρ：密度
なお、ガス流量はエンジン回転数及びエンジンの排気量から算出することができ、密度ρは排気λ、燃料噴射量及びガス流量から算出することができる。

比較の結果、仮想断面積Ｓ２が断面積Ｓｉｎｔと等しければ、ステップＳ２０５へ進み、等しくなければリターンする。

これは、ＰＭが堆積して流路が塞がれることによって上昇していた排気圧力が、再生時にＰＭが燃焼除去されることで低下する様子を、仮想断面積を用いて推定し、再生処理を終了してよいか否かを判定するものである。

ステップ２０５ではポスト噴射を停止してＤＰＦ１３の加熱を停止する。

そして、ステップＳ２０６で再生モードフラグｒｅｇをゼロにして、ステップＳ２０７で劣化防止モードフラグｒｅｃを立ててリターンする。

なお、ステップＳ２０４では、再生処理を開始してからの経過時間が、確実に再生処理が終了する時間として予め設定した時間を超えたか否かを判定し、超えた場合にはステップＳ２０５に進むようにしてもよい。

図６は、劣化防止モード時に実行する制御ルーチンを表すフローチャートである。

再生モードを終了して急激に排気λを大きくすると、仮にＤＰＦ１３内にＰＭの燃え残りがあった場合にはＤＰＦ１３内でＰＭが急激に燃焼し、この燃焼熱によってＤＰＦ１３が劣化するおそれがある。この燃焼熱による劣化を防止するためのモードが劣化防止モードである。

ステップＳ３０１では、温度センサ２１の検出信号を読み込んでＤＰＦ１３のベッド温度を検知する。

ステップＳ３０２では、排気λを所定の値、例えばλ≦１．４に制御する。制御方法は、図５のステップＳ２０１と同様に、目標排気λを実現するための目標吸入空気量を求めて吸気絞弁８の開度を制御してもよいし、排気空燃比センサ２０の出力に基づいて、フィードバック制御によって所定の排気λを実現するようにしてもよい。

ステップＳ３０３では、ＤＰＦ１３のベッド温度が所定の温度Ｔ４より低いか否かの判定を行う。温度Ｔ４は、ＰＭの急激な燃焼が開始するおそれのない温度を設定する。判定の結果、温度Ｔ４より低ければステップＳ３０４に進み、高ければリターンする。

ステップＳ３０４ではステップＳ３０２で開始したλ制御を停止する。これは、温度Ｔ４より低い温度であれば、酸素濃度が大気並みになっても、ＰＭが一気に燃焼することによるＤＰＦ１３の劣化を回避することができるからである。

ステップＳ３０５では、劣化防止モードが終了したので、劣化防止モードフラグｒｅｃをゼロにする。

図７は、ＰＭ粒子径拡大制御を実行するためのフラグを立てるフローチャートであり、ステップＳ４０１でＰＭ粒子径拡大制御フラグｅｌｅ−ｃｏ＝１とする。

上述したように、本実施形態では、再生処理直後のようにＤＰＦ１３のＰＭ捕集効率が低い状態では、ＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働させることによってＰＭをＤＰＦ１３に捕集され易い状態にし、ＰＭ捕集効率が確保された状態ではＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働させないことにより、不必要な電力消費を抑制している。

なお、本実施形態では、凝集手段として排気通路中にコロナ放電による放電場を形成するＰＭ粒子径拡大装置２２を用いて説明したが、これに限られるわけではない。例えば図１９に示すように、ハウジング２４の内部に所定間隔をもって絶縁体２８ａ、２８ｂを配置し、高電圧電源２６により絶縁体２８ａ、２８ｂ間に電位差をつくることによって、絶縁体２８ａ、２８ｂの間を通過する排気中のＰＭを帯電させて、静電効果によりＰＭ同士を凝集させるような装置であってもよい。

また、図３のステップＳ６の判定を行わずに、再生処理後の一定期間はＰＭ粒子径拡大装置２２を稼動させるようにすることで、演算を簡略化することができる。この場合、再生処理後の一定期間は、通気抵抗が高まるまでに要するまでの期間であり、使用するＤＰＦ１３の仕様ごとに予め測定等することによって設定する。

以上により本実施形態では、次のような効果を得ることができる。

（１）排気通路１０にＤＰＦ１３を備えるエンジン１において、ＤＰＦ１３より上流側の排気通路に設けたＰＭ粒子径拡大装置２２と、これを制御するＥＣＵ９と、を備え、ＥＣＵ９は、ＰＭの粒子径に応じてＰＭ粒子径拡大装置２２の稼働を制御するので、エンジン１の運転状態に応じて変化するＰＭ粒子径に応じたＰＭ粒子径拡大装置２２の制御が可能となる。

（２）ＰＭの粒子径が閾値ＰＭ１よりも小さい場合にＰＭ粒子径拡大装置２２を稼働させるので、不必要なエネルギ消費を抑制しつつ、効率よくＰＭを捕集することができる。

（３）エンジン１から排出されたＰＭの粒子径が小さいほど放電量を大きくするので、粒子径が小さいほど帯電する確率が高まり、かつ帯電する電荷も大きくなる。これによりＰＭは凝集し易くなるので、エンジン１から排出されたときには小径のＰＭであっても、短時間で粒子径を拡大させて、ＤＰＦ１３に捕集され易くすることができる。

（４）ＥＣＵ９は、閾値ＰＭ１をＤＰＦ１３の通気抵抗に基づいて設定し、通気抵抗が低いほど閾値ＰＭ１を大きく設定するので、ＤＰＦ再生処理直後のようにＤＰＦ１３の通気抵抗が低く、比較的大きな粒径のＰＭもＤＰＦ１３を通過するおそれのある場合に、比較的大きな粒径のＰＭについても凝集させることとなる。これにより、ＤＰＦ１３でＰＭを確実に捕集することができる。

（５）通気抵抗が低いほど放電量を大きくするので、ＰＭがＤＰＦ１３を通過し易い状況において、確実にＰＭを凝集させることができる。

（６）ＤＰＦ１３の通気抵抗を、ＤＰＦ１３の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧、又はＤＰＦ１３へのＰＭ流入量により判断するので、通気抵抗を測定するために新たな装置を設ける必要がない。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本実施形態のシステムの構成図である。 ＰＭ粒子径拡大装置の構成図である。 本実施形態で実行する制御ルーチンを表すフローチャートである。 ＰＭ粒子径拡大装置の稼動制御用のフローチャートである。 ＤＰＦ再生制御用のフローチャートである。 劣化防止モード用のフローチャートである。 ＰＭ粒子径拡大制御要求フラグを立てるためのフローチャートである。 再生要求フラグを立てるためのフローチャートである。 ＰＭ粒子径を求めるためのマップである。 粒子径係数算出用のテーブルである。 排気λとＰＭ粒子径との関係を表す図である。 放電量又は印加電圧設定用のマップである。 ＰＭ排出量算出用のマップである。 目標吸入空気量算出用のマップである。 再生時期判定用のマップである。 閾値ＰＭ１算出用のマップである。 ＰＭ流入量とＰＭ捕集率との関係を表す図である。 ポスト噴射単位噴射量設定用のマップである。 ＰＭ粒子径拡大装置の他の例を示す構成図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 燃料噴射弁
３ 燃料噴射装置（コモンレール式燃料噴射装置）
４ 吸気コレクタ
５ 吸気通路
６ 可変ノズル式ターボチャージャ
７ インタークーラ
８ 吸気絞弁
９ コントロールユニット
１０ 排気通路
１１ 酸化触媒
１２ 排気圧センサ（下流側）
１３ ＤＰＦ
１４ 変速機
１５ ＥＧＲ通路
１６ ＥＧＲ弁
１７ クランク角センサ
１８ アクセル開度センサ
１９ 排気圧センサ（上流側）
２０ 排気空燃比センサ
２１ 温度センサ（下流側）
２２ ＰＭ粒子径拡大装置

Claims (10)

1. 排気通路に排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備える内燃機関の排気浄化装置において、
   前記フィルタの上流側排気通路に設けられ稼動時には前記粒子状物質を帯電させることにより凝集させる凝集手段と、
   前記凝集手段の稼動を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、粒子状物質の粒子径に応じて前記凝集手段の稼働を制御することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御手段は、粒子状物質の粒子径が凝集手段稼動判定用閾値よりも小さい場合に前記凝集手段を稼働させ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。
3. 前記凝集手段は、排気通路中に放電場を形成することによって、通過する粒子状物質を帯電させ、帯電した粒子状物質同士を凝集させ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。
4. 前記制御手段は、機関から排出された粒子状物質の粒子径が小さいほど放電量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記制御手段は、凝集手段稼動判定用閾値を前記フィルタの通気抵抗に基づいて設定し、通気抵抗が低いほど前記凝集手段稼動判定用閾値を大きく設定することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御手段は、前記通気抵抗が低いほど放電量を大きくすることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記制御手段は、前記フィルタの通気抵抗を、前記フィルタの上流側排気通路と下流側排気通路とでの差圧、又は機関運転状態とＰＭ排出量との関係から得られる前記フィルタへのＰＭ流入量により判断することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記制御手段は、機関運転負荷が大きいほど、又は筒内燃焼温度が高いほど前記ＰＭの粒子径を大きく見積もることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記凝集手段は、前記排気通路内の所定区間に電位差を設けることによりＰＭを帯電させ、帯電したＰＭを静電効果で凝集させ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。
10. 前記制御手段は、予め設定した前記フィルタの再生処理後の一定期間を、前記粒子状物質の粒子径が凝集手段稼動判定用閾値よりも小さい場合とみなして、前記凝集手段を稼動することを特徴とする請求項２から８のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

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