JP2011208542A

JP2011208542A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2011208542A
Application number: JP2010075836A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 伊藤　　博
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-20
Also published as: EP2553225A1; EP2553225B1; WO2011121411A1

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化装置において、ナノ粒子をフィルタに捕集する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関から排出された排気中のＰＭを捕集するＤＰＦと、ＤＰＦに堆積したＰＭのＰＭ堆積量を推定する差圧センサと、を備え、差圧センサの出力値から推定したＰＭ堆積量が、ＤＰＦのセル壁内の細孔の空隙率が高くＰＭのうちのナノ粒子がＤＰＦをすり抜ける可能性が高いか、ＤＰＦのセル壁内の細孔の空隙率が低くナノ粒子がＤＰＦをすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量以下の場合（Ｓ１０１−Ｙｅｓ）には、ＤＰＦを流通する排気の温度を上昇させる（Ｓ１０２）。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関では、内燃機関から排出される排気中のＰＭ（Particulate Matter）を除去するために、ＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦという）が排気通路に配置される。ＰＭは
、スス（Soot）、可溶有機分（SOF）、酸化硫黄（サルフェート）を成分とし、ＤＰＦで
捕集される。

ところで、内燃機関から排出される排気中のＰＭには、内燃機関の潤滑油成分に由来し、潤滑油燃焼後の形態、或いは潤滑油凝集成分若しくは燃焼成分と未燃焼成分の凝集体であり、その中でも粒径が５０ｎｍ以下のものは、ナノ粒子と呼ばれる。ナノ粒子は、その大きさが５０ｎｍ以下と小さいため、ＤＰＦで捕集できずにＤＰＦをすり抜けてしまう場合があった。

そこで、ＤＰＦの細孔をナノ粒子がすり抜けることを抑制するために、排気を迂回通路に流入させて排気中のナノ粒子の滞留時間を長くし、ナノ粒子を凝集させてＤＰＦに捕集できる大きさに大径化する、若しくはナノ粒子をＰＭに吸着凝集させて大径化し、下流のＤＰＦで効率よく捕集する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された技術では、迂回通路を設ける必要があり、迂回通路を設けることによる部品点数、車両への搭載性、及びコストの増加が生じていた。

特開２００６−２２６１９１号公報特開２００８−０２５４３９号公報

本発明は上記問題点に鑑みたものであり、本発明の目的は、内燃機関の排気浄化装置において、ナノ粒子をフィルタに捕集する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出された排気中のＰＭを捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積したＰＭのＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、
前記ＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が、前記フィルタの細孔の空隙率が高くＰＭのうちのナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が高いか、前記空隙率が低くナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量以下の場合には、前記フィルタを流通する排気の温度を上昇させる第１制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。

ここで、所定量とは、それ以下の量であるとフィルタの細孔の空隙率が高くＰＭのうちのナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が高い量であり、フィルタの細孔の空隙率が高くナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が高いか、フィルタの細孔の空隙率が低くナノ
粒子がフィルタをすり抜ける可能性が低いかの閾値である。

ＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が所定量以下の場合には、フィルタの細孔の空隙率が高くナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が高い。そこで本発明では、この場合に、フィルタを流通する排気の温度を上昇させる。フィルタを流通する排気の温度が上昇すると、排気の粒子の熱運動が増加し、ナノ粒子のブラウン運動が活発化する。ブラウン運動が活発化したナノ粒子は、フィルタの細孔壁に衝突し易くなる。これによって、ナノ粒子をフィルタの細孔壁に衝突させて捕集することができる。

また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出された排気中のＰＭを捕集するフィルタであって、ＰＭを除去する必要があるか否かの閾値となる規定量以上のＰＭが堆積すると堆積したＰＭを除去する強制再生制御が行われるフィルタと、
前記フィルタに堆積したＰＭのＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、
前記フィルタの強制再生制御後から、前記ＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が、前記フィルタの細孔の空隙率が高くＰＭのうちのナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が高いか、前記空隙率が低くナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量を超えるまで、前記フィルタを流通する排気の温度を上昇させる第２制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。

ここで、所定量とは、それを超えるとフィルタの細孔の空隙率が低くＰＭのうちのナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が低い量であり、フィルタの細孔の空隙率が高くナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が高いか、フィルタの細孔の空隙率が低くナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が低いかの閾値である。

フィルタの強制再生制御では、フィルタからＰＭが除去されフィルタのＰＭ堆積量が略零になるので、強制再生制御後はフィルタの細孔の空隙率が高くナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が高い。そしてその後のＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が所定量以下の場合にも、フィルタの細孔の空隙率が高くナノ粒子がフィルタをすり抜ける可能性が高い。そこで本発明では、強制再生制御後からＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が所定量を超えるまで、フィルタを流通する排気の温度を上昇させる。フィルタを流通する排気の温度が上昇すると、排気の粒子の熱運動が増加し、ナノ粒子のブラウン運動が活発化する。ブラウン運動が活発化したナノ粒子は、フィルタの細孔壁に衝突し易くなる。これによって、ナノ粒子をフィルタの細孔壁に衝突させて捕集することができる。

なお、フィルタを流通する排気の温度を上昇させる制御としては、内燃機関の燃料噴射時期を遅角したり、燃料をフィルタよりも上流の排気通路に配置された酸化触媒で酸化させるためにポスト噴射を行ったり、排気通路に設けられた排気絞り弁を閉じ側に調節したり、内燃機関に還流させるＥＧＲガスの量を増加させたり、フィルタよりも上流の排気通路に配置された酸化触媒で酸化させる燃料を排気に添加する燃料添加弁から燃料を添加したりする制御が挙げられる。

本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、ナノ粒子をフィルタに捕集することができる。

本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。実施例１に係るＤＰＦの概略構成を示す図である。実施例１に係るナノ粒子捕集制御ルーチン１を示すフローチャートである。実施例２に係るナノ粒子捕集制御ルーチン２を示すフローチャートである。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
（内燃機関）
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ピストンと共に燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。各気筒２には、燃料噴射弁３が設けられている。燃料噴射弁３は、燃料タンクからサプライポンプ４で汲み上げられコモンレール５で燃料噴射圧が定められた軽油等の燃料が供給され、燃料を気筒２内へ適宜の量且つ適宜のタイミングで噴射する。

内燃機関１には、吸気通路６が接続されている。内燃機関１に接続された吸気通路６の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ７のコンプレッサ７ａが配置されている。コンプレッサ７ａよりも上流の吸気通路６には、エアフローメータ８が配置されている。エアフローメータ８は、吸気通路６内を流通する新気の流量を検出する。エアフローメータ８よりも上流の吸気通路６には、エアクリーナ９が配置されている。エアクリーナ９により内燃機関１に吸入される新気中の塵や埃等が除去される。コンプレッサ７ａよりも下流の吸気通路６には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ１０が配置されている。吸気通路６及びこれに配置された機器が内燃機関１の吸気系を構成している。

一方、内燃機関１には、排気通路１１が接続されている。内燃機関１に接続された排気通路１１の途中には、ターボチャージャ７のタービン７ｂが配置されている。タービン７ｂよりも上流の排気通路１１には、排気通路１１を流れる排気へ燃料を添加する燃料添加弁１２が設けられている。燃料添加弁１２には、燃料タンクから燃料が供給される。タービン７ｂよりも下流の排気通路１１には、酸化触媒１３が配置されている。

酸化触媒１３の後段には、ＤＰＦ１４が配置されている。ＤＰＦ１４は、排気通路１１内を流通する排気中のＰＭを捕集する。本実施例のＤＰＦ１４が本発明のフィルタに対応する。図２（ａ）は、本実施例に係るＤＰＦ１４の概略構成を示す図である。図２（ａ）に示すように、ＤＰＦ１４は、ハニカム状となるコーディエライト等の耐熱性セラミックスの基材を用い、排気の流路となる多数のセルを入口側又は出口側が互い違いとなるように目封じされて構成されている。ＤＰＦ１４のセル壁１４ａは多孔性を有する。図２（ｂ）は、本実施例に係るＤＰＦ１４のセル壁１４ａの断面を拡大して示す図である。図２（ｂ）に示すように、セル壁１４ａ内にはその表裏面に貫通する細孔１５が形成されている。ＤＰＦ１４に流入した排気は、セル壁１４ａ内の細孔１５を通過しながら下流へ流れ、その間に排気中のブラウン運動するＰＭがセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突して捕集されて堆積していく。また、ＰＭはセル壁１４ａ表面にも衝突して捕集されて堆積していく。なお、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒によるコーティングが施されている。

ＤＰＦ１４の前後には、差圧センサ１６が設けられている。差圧センサ１６は、ＤＰＦ１４に捕集されて堆積したＰＭの堆積量を導出するために、ＤＰＦ１４の前後差圧を検出する。差圧センサ１６が、本発明のＰＭ堆積量推定手段に対応する。ＤＰＦ１４よりも下流の排気通路１１には、排気絞り弁１７が設けられている。排気絞り弁１７は、排気通路
１１を流通する排気の量を調節することができる。

そして内燃機関１には、排気通路１１内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路６へ還流（再循環）させる高圧ＥＧＲ装置１８が備えられている。高圧ＥＧＲ装置１８によって還流される排気を高圧ＥＧＲガスという。高圧ＥＧＲ装置１８は、高圧ＥＧＲガスが流通する高圧ＥＧＲ通路１９と、高圧ＥＧＲ通路１９を流通する高圧ＥＧＲガスの流量を調節する高圧ＥＧＲ弁２０と、高圧ＥＧＲガスの温度を冷却する高圧ＥＧＲクーラ２１と、を有する。高圧ＥＧＲ通路１９は、タービン７ｂよりも上流側の排気通路１１と、インタークーラ１０よりも下流側の吸気通路６とを接続している。この高圧ＥＧＲ通路１９を通って、排気が高圧ＥＧＲガスとして高圧で内燃機関１へ送り込まれる。高圧ＥＧＲ弁２０は、高圧ＥＧＲ通路１９に配置され、高圧ＥＧＲ通路１９の通路断面積を調整することにより、高圧ＥＧＲ通路１９を流れる高圧ＥＧＲガスの流量を調節する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：以下、ＥＣＵという）２２が併設されている。ＥＣ
Ｕ２２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ユニットである。ＥＣＵ２２には、エアフローメータ８、差圧センサ１６、クランクポジションセンサ２３、アクセルポジションセンサ２４等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２２に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２２には、燃料噴射弁３、燃料添加弁１２、排気絞り弁１７、及び高圧ＥＧＲ弁２０の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ２２によりこれらの機器が制御される。ＥＣＵ２２は、クランクポジションセンサ２３、アクセルポジションセンサ２４等の出力信号を受けて内燃機関１の運転状態を判別し、判別された運転状態に基づいて内燃機関１や上記機器を電気的に制御する。

例えば、ＥＣＵ２２は、燃料噴射制御などの既知の制御の他に、ＤＰＦ１４に堆積したＰＭを除去する制御（以下、強制再生制御という）を行う。ＤＰＦ１４の強制再生制御は、ＤＰＦ１４に堆積するＰＭの堆積量が、ＰＭを除去する必要があるか否かの閾値となる規定量以上となった場合に、燃料添加弁１２から排気中へ燃料添加することや、内燃機関１での主噴射とは別のポスト噴射をすること等によって、燃料をＤＰＦ１４の前段の酸化触媒１３やＤＰＦ１４のＮＯｘ吸蔵還元触媒に供給し、燃料の酸化反応によってＤＰＦ１５を例えば６００℃等に昇温させ、ＤＰＦ１４に捕集されているＰＭを酸化及び除去する。

（ナノ粒子捕集）
ところで、ＤＰＦ１４では、５０ｎｍよりも大きいＰＭは、セル壁１４ａ表面やセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突させて捕集することができる。しかし、ＰＭのうち５０ｎｍ以下のナノ粒子は、排気の流れに乗ってＤＰＦ１４内を移動してしまうため、セル壁１４ａ表面に衝突することが少なく、またセル壁１４ａ内の細孔１５にＰＭが堆積していない、細孔１５の空隙率が高い場合にも細孔壁に衝突することが少なく、ＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高い。一方、ナノ粒子は、セル壁１４ａ内の細孔１５にＰＭが堆積して細孔１５の空隙率が低くなると細孔壁に衝突し易くなり、ＤＰＦ１４で捕集することができる。このように、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高い場合にナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜けてしまう問題があった。

そこで、本実施例では、差圧センサ１６の出力値から推定したＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くＰＭのうちナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高いか、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が低くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量以下の場合には、ＤＰＦ１４内でナノ粒子のブラウン運動を活発化させるように、ＤＰＦ１４を流通する
排気の温度を上昇させるようにした。

ここで、所定量とは、それ以下の量であるとＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くＰＭのうちナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高い量であり、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高いか、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が低くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が低いかの閾値である。

差圧センサ１６の出力値から推定したＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量以下の場合には、ＤＰＦ１４には未だＰＭがあまり堆積しておらず、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高い。そこで本実施例では、この場合に、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させる。ＤＰＦ１４を流通する排気の温度が上昇すると、排気の粒子の熱運動が増加し、ナノ粒子のブラウン運動が活発化する。ブラウン運動が活発化したナノ粒子は、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突し易くなる。これによって、ナノ粒子をＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突させて捕集することができる。本実施例では、制御としてＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させるだけであるので、従来と変わらない部品を用いることができる。したがって、従来と変わらない部品を用いてナノ粒子をＤＰＦ１４に捕集することができ、新たな部品を設計して用いることによる部品点数、車両への搭載性、及びコストの増加を回避することができ、小型車両にも簡単に本発明を適用することができる。

なお、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させる制御としては、内燃機関１の燃料噴射時期を遅角したり、燃料を酸化触媒１３で酸化させるためにポスト噴射を行ったり、排気通路１１に設けられた排気絞り弁１７を閉じ側に調節したり、内燃機関１に還流させる高圧ＥＧＲガスの量を増加させたり、酸化触媒１３で酸化させる燃料を排気に添加する燃料添加弁１２から燃料を添加したりする制御が挙げられる。

内燃機関１の燃料噴射時期を遅角すると、ピストンを押し下げる仕事に使われる燃焼エネルギの割合が減り、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇する。ポスト噴射や燃料添加弁１２からの燃料の添加を行うと、燃料が酸化触媒１３に到達して酸化反応により発熱するので、酸化触媒１３の下流のＤＰＦ１４を流通する排気の温度が上昇する。燃料添加弁１２からの燃料の添加であると、内燃機関１の燃焼状態に影響を与えることがなく、燃費悪化も最小限に抑えることができる。排気絞り弁１７を閉じ側に制御すると、内燃機関１の機関負荷が上昇し、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇する。高圧ＥＧＲガスの量を増加させると、高温の高圧ＥＧＲガスが内燃機関１に供給されるので、内燃機関１から排出される排気の温度が上昇する。

（ナノ粒子捕集制御ルーチン１）
ＤＰＦ１４でナノ粒子を捕集するためのナノ粒子捕集制御ルーチン１について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。図３は、ナノ粒子捕集制御ルーチン１を示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ２２が本発明の第１制御手段に対応する。

図３に示すルーチンが開始されると、Ｓ１０１では、差圧センサ１６の出力値から推定されるＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量以下か否かを判別する。例えば５秒間の車速変化が５０ｋｍ±２ｋｍというような車速変化量が一定以下の条件下で、差圧センサ１６の出力値を積算して平均値を算出し、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量を推定する。Ｓ１０１において、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量以下であると肯定判定された場合には、Ｓ１０２へ移行する。Ｓ１０１において、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量以下ではないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ１０２では、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させる。具体的には、内燃機関１の燃料噴射時期の遅角、ポスト噴射、排気絞り弁１７の閉じ側への調節、高圧ＥＧＲガスの量の増加、燃料添加弁１２からの燃料の添加といった制御を行う。排気の温度を上昇させる度合いは、ＤＰＦ１４内でのナノ粒子のブラウン運動を活発化させる温度以上に排気の温度を上昇させるものである。このため、排気の温度を上昇させる際に、排気を上昇させる目標温度を設定したり、排気の温度に合わせて制御対象の制御量を設定したりするとよい。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明した本ルーチンを実行することにより、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量以下の場合には、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させることができる。これにより、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量以下の場合であっても、ナノ粒子のブラウン運動を活発化させてナノ粒子をＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突させて捕集することができる。

＜実施例２＞
ＤＰＦ１４は強制再生制御が行われると、ＰＭ堆積量が減少する。この強制再生制御を行うと、ナノ粒子がＤＰＦ１４からすり抜ける可能性が高くなる。そこで、本実施例では、ＤＰＦ１４の強制再生制御後から、差圧センサ１６の出力値から推定したＰＭ堆積量が、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高いか、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が低くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量を超えるまで、ＤＰＦ１４内でナノ粒子のブラウン運動を活発化させるように、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させるようにした。

ここで、所定量とは、それを超えるとＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が低くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が低い量であり、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くナノ粒子がＤＰＦをすり抜ける可能性が高いか、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が低くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が低いかの閾値である。

ＤＰＦ１４の強制再生制御では、ＤＰＦ１４からＰＭが除去され、強制再生制御後はＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高い。そしてその後の差圧センサ１６の出力値から推定したＰＭ堆積量が所定量以下の場合が継続していても、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔１５の空隙率が高くナノ粒子がＤＰＦ１４をすり抜ける可能性が高い。そこで本実施例では、強制再生制御後から、差圧センサ１６の出力値から推定したＰＭ堆積量が所定量を超えるまで、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させる。ＤＰＦ１４を流通する排気の温度が上昇すると、排気の粒子の熱運動が増加し、ナノ粒子のブラウン運動が活発化する。ブラウン運動が活発化したナノ粒子は、ＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突し易くなる。これによって、ナノ粒子をＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突させて捕集することができる。本実施例でも、制御としてＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させるだけであるので、従来と変わらない部品を用いることができる。したがって、従来と変わらない部品を用いてナノ粒子をＤＰＦ１４に捕集することができ、新たな部品を設計して用いることによる部品点数、車両への搭載性、及びコストの増加を回避することができ、小型車両にも簡単に本発明を適用することができる。

（ナノ粒子捕集制御ルーチン２）
強制再生後のＤＰＦ１４でナノ粒子を捕集するためのナノ粒子捕集制御ルーチン２について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４は、ナノ粒子捕集制御ルーチ
ン２を示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ２２によって実行される。本ルーチンを実行するＥＣＵ２２が本発明の第２制御手段に対応する。

図４に示すルーチンが開始されると、Ｓ２０１では、ＤＰＦ１４の強制再生制御が完了したか否かを判別する。Ｓ２０１において、ＤＰＦ１４の強制再生制御が完了したと肯定判定された場合には、Ｓ２０２へ移行する。Ｓ２０１において、ＤＰＦ１４の強制再生制御が完了していないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ２０２では、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させる。具体的には、内燃機関１の燃料噴射時期の遅角、ポスト噴射、排気絞り弁１７の閉じ側への調節、高圧ＥＧＲガスの量の増加、燃料添加弁１２からの燃料の添加といった制御を行う。排気の温度を上昇させる度合いは、ＤＰＦ１４内でのナノ粒子のブラウン運動を活発化させる温度以上に排気の温度を上昇させるものである。このため、排気の温度を上昇させる際に、排気を上昇させる目標温度を設定したり、排気の温度に合わせて制御対象の制御量を設定したりするとよい。

Ｓ２０３では、差圧センサ１６の出力値から推定されるＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量を超えたか否かを判別する。Ｓ２０３において、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量を超えたと肯定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。Ｓ２０３において、ＤＰＦ１４のＰＭ堆積量が所定量を超えていないと否定判定された場合には、Ｓ２０２へ戻る。

以上説明した本ルーチンを実行することにより、ＤＰＦ１４の強制再生制御後からＰＭ堆積量が所定量を超えるまでは、ＤＰＦ１４を流通する排気の温度を上昇させることができる。これにより、ＤＰＦ１４の強制再生制御後からＰＭ堆積量が所定量を超えるまでの間であっても、ナノ粒子のブラウン運動を活発化させてナノ粒子をＤＰＦ１４のセル壁１４ａ内の細孔壁に衝突させて捕集することができる。

（その他）
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

例えば、ＰＭ堆積量推定手段は、差圧センサを用いるものでなくてもよい。具体的には、内燃機関の運転状態からＤＰＦのＰＭ堆積量を推定するものでもよいし、ＤＰＦよりも上流の排気通路に配置されるＰＭセンサの出力値からＤＰＦのＰＭ堆積量を推定するものでもよい。

１：内燃機関、２：気筒、３：燃料噴射弁、４：サプライポンプ、５：コモンレール、６：吸気通路、７：ターボチャージャ、７ａ：コンプレッサ、７ｂ：タービン、８：エアフローメータ、９：エアクリーナ、１０：インタークーラ、１１：排気通路、１２：燃料添加弁、１３：酸化触媒、１４：ＤＰＦ、１４ａ：セル壁、１５：細孔、１６：差圧センサ、１７：排気絞り弁、１８：高圧ＥＧＲ装置、１９：高圧ＥＧＲ通路、２０：高圧ＥＧＲ弁、２１：高圧ＥＧＲクーラ、２２：ＥＣＵ、２３：クランクポジションセンサ、２４：アクセルポジションセンサ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出された排気中のＰＭを捕集するフィルタと、
前記フィルタに堆積したＰＭのＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、
前記ＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が、前記フィルタの細孔の空隙率が高くＰＭのうちのナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が高いか、前記空隙率が低くナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量以下の場合には、前記フィルタを流通する排気の温度を上昇させる第１制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関から排出された排気中のＰＭを捕集するフィルタであって、ＰＭを除去する必要があるか否かの閾値となる規定量以上のＰＭが堆積すると堆積したＰＭを除去する強制再生制御が行われるフィルタと、
前記フィルタに堆積したＰＭのＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定手段と、
前記フィルタの強制再生制御後から、前記ＰＭ堆積量推定手段で推定したＰＭ堆積量が、前記フィルタの細孔の空隙率が高くＰＭのうちのナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が高いか、前記空隙率が低くナノ粒子が前記フィルタをすり抜ける可能性が低いかの閾値となる所定量を超えるまで、前記フィルタを流通する排気の温度を上昇させる第２制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。