JP2018044471A - 排気浄化装置及び排気浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦの過昇温を防止する制御を適切なタイミングで終了させ、ＤＰＦの過度な温度低下を抑制すること。【解決手段】フィルタ再生中に、排気通路を流れる排気ガスの流量が減少した場合に、フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように第１の流量制御部及び第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行し、過昇温対策制御中に、微粒子物質の堆積量が、過昇温対策制御を行わずにフィルタ再生を行ってもフィルタ部の温度が許容上限温度を超えない所定の堆積量以下となった場合に、過昇温対策制御を終了する。【選択図】図３

Description

本発明は、排気浄化装置及び排気浄化方法に関する。

従来、ディーゼルエンジンの排気通路にＤＰＦ（ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）を設け、排気ガス中に含まれるＰＭ（微粒子物質）を捕集するとともに、捕集したＰＭを燃焼除去する、いわゆるフィルタ再生を行う技術が知られている（特許文献１）。

特許文献１では、ＤＰＦのフィルタ再生が行われている時にエンジンが走行状態からアイドル運転に移行した場合、吸気制御弁及び排気絞り弁の開度を増大させている。これにより、排気流量を増大させ、ＤＰＦの過昇温を防止している。

特開２００６−２７４９８２号公報

ところで、ＤＰＦの過昇温の防止が望まれる一方で、フィルタ再生の観点からは、ＤＰＦを適切に保温することも望まれている。

本発明の目的は、ＤＰＦの過昇温を防止する制御を適切なタイミングで行うことができ、ＤＰＦを適切に保温することが可能な排気浄化装置及び排気浄化方法を提供することである。

本発明に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行し、前記過昇温対策制御中に、前記微粒子物質の堆積量が、前記過昇温対策制御を行わずに前記フィルタ再生を行っても前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超えない所定の堆積量以下となった場合に、前記過昇温対策制御を終了する制御部と、を備える。

また、本発明に係る排気浄化方法は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、を備える排気浄化装置の排気浄化方法であって、前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行し、前記過昇温対策制御中に、前記微粒子物質の堆積量が、前記過昇温対策制御を行わずに前記フィルタ再生を行っても前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超えない所定の堆積量以下となった場合に、前記過昇温対策制御を終了する。

また、本発明に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、前記微粒子物質の堆積量が、減少した排気ガスの流量のもとでフィルタ再生を行うと前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超える第２の所定の堆積量以上であるときは、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行する一方、前記微粒子物質の堆積量が第２の所定の堆積量未満のときは、前記過昇温対策制御を実行しない制御部と、を備える。

また、本発明に係る排気浄化方法は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、を備える排気浄化装置の排気浄化方法であって、前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、前記微粒子物質の堆積量が、減少した排気ガスの流量のもとでフィルタ再生を行うと前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超える第２の所定の堆積量以上であるときは、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行する一方、前記微粒子物質の堆積量が第２の所定の堆積量未満のときは、前記過昇温対策制御を実行しない。

本発明によれば、ＤＰＦの過昇温を防止する制御を適切なタイミングで行うことができ、ＤＰＦを適切に保温することが可能となる。

本実施の形態における排気浄化装置を示す全体構成図 本実施の形態における制御ブロック図 過昇温対策制御処理を示すフローチャート ＰＭ堆積量の算出処理を示すフローチャート フィルタ再生時間とＰＭ燃焼量との関係を示す図 第２の閾値の算出処理を示すフローチャート ＤＰＦ温度、エンジン回転数及び第２の閾値の関係を示す図 変形例１における過昇温対策制御を示すフローチャート 変形例３における過昇温対策制御処理を示すフローチャート 第３の閾値の算出処理を示すフローチャート ＤＰＦ温度、排気ガス流量及び第３の閾値の関係を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本発明はこの実施の形態により限定されるものではない。

まず、図１を参照して、本実施の形態における排気浄化装置について説明する。図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という。）１０の吸気マニホールド１０ａには、空気をエンジン１０に導入するための吸気通路１１が設けられている。

エンジン１０の排気マニホールド１０ｂには、エンジン１０から排出された排気ガスを導出するための排気通路１２が設けられている。排気通路１２の最上流には、排気マニホールド１０ｂから吸気マニホールド１０ａへ排気ガスを循環させるためのＥＧＲ通路１３が設けられている。

ＥＧＲ通路１３には、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１３ａと、ＥＧＲ量を調節するためのＥＧＲ弁１３ｂとが設けられている。ＥＧＲ弁１３ｂは、例えばバタフライバルブであり、電気的に接続されたＥＣＵ（電子制御ユニット）４０から入力される指示信号に応じて開度が制御される。なお、ＥＧＲ弁１３ｂは、本発明の「第１の流量制御部」に相当する。

排気通路１２におけるＥＧＲ通路１３よりも下流には、上流側から順に、前段後処理装置２０及び後段後処理装置３０が設けられている。前段後処理装置２０は、触媒ケース２０ａ内に上流側から順にＤＯＣ（酸化触媒）２１及びＤＰＦ２２が配置されて構成されている。

排気通路１２におけるＤＯＣ２１よりも上流には、燃料添加弁２３が設けられている。燃料添加弁２３は、電気的に接続されたＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて、ＤＯＣ２１よりも上流側の排気通路１２に燃料を噴射する。なお、ＤＯＣ２１よりも上流側の排気通路１２に燃料を噴射する方法として、燃料添加弁２３による排気管噴射に代えて、エンジン１０の筒内へのポスト噴射を行ってもよいし、排気管噴射とポスト噴射を組み合わせて行うようにしてもよい。

ＤＯＣ２１は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分を坦持して形成されている。ＤＯＣ２１は、燃料添加弁２３によって燃料が供給されると、これを酸化して排気ガスの温度を上昇させる。

ＤＰＦ２２は、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気ガスの流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。ＤＰＦ２２は、排気ガス中のＰＭを隔壁の細孔又は表面で捕集する。

ＤＰＦ２２では、ＰＭの堆積量が所定量に達すると、ＰＭを燃焼除去するフィルタ再生が実行される。フィルタ再生は、燃料添加弁２３によってＤＯＣ２１に燃料を供給し、ＤＰＦ２２に流入する排気ガスの温度をＰＭの燃焼温度まで昇温することで行われる。

排気通路１２における燃料添加弁２３の近傍には、排気通路１２を流れる排気ガスの流量を検出する流量センサ２４が設けられている。流量センサ２４で検出された排気ガスの流量は、流量センサ２４と電気的に接続されたＥＣＵ４０に送信される。流量センサ２４は、本発明の「流量関連パラメータ検出部」に相当する。なお、排気ガスの流量を検出する方法として、流量センサ２４で排気ガスの流量を直接検出するのに代えて、エンジン１０への吸入空気量、燃料噴射量等から演算により求めるようにしてもよい。

触媒ケース２０ａには、ＤＰＦ２２の温度を検出する温度センサ２５が設けられている。温度センサ２５で検出されたＤＰＦ２２の温度は、電気的に接続されたＥＣＵ４０に送信される。なお、温度センサ２５は、本発明の「温度検出部」に相当する。

後段後処理装置３０は、ケース３０ａ内に上流側から順にＳＣＲ触媒３１及びアンモニアスリップ触媒３２が配置されて構成されている。ＳＣＲ触媒３１よりも上流側の排気通路１２には、尿素水噴射弁３３が設けられている。

尿素水噴射弁３３は、電気的に接続されたＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて、ＳＣＲ触媒３１よりも上流側の排気通路１２に尿素水を噴射する。噴射された尿素水が排気ガスの熱により加水分解されることでアンモニアが生成され、このアンモニアはＳＣＲ触媒３１に還元剤として供給される。

ＳＣＲ触媒３１は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にゼオライト等を坦持して形成されており、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを備えて構成されている。ＳＣＲ触媒３１は、還元剤として供給されるアンモニアを吸着するとともに、吸着したアンモニアによって、ＳＣＲ触媒３１を通過する排気ガス中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。

アンモニアスリップ触媒３２は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に白金等の触媒成分を坦持して形成されている。アンモニアスリップ触媒３２は、ＳＣＲ触媒３１においてＮＯｘの還元に用いられなかったアンモニアを酸化することで、窒素に変換して無害化する。

図１に示すように、排気通路１２には、前段後処理装置２０の上流側に排気ブレーキ６０が設けられ、後段後処理装置３０の下流側に排気スロットル７０が設けられている。排気ブレーキ６０は、例えばバタフライバルブであり、電気的に接続されたＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて開閉が制御される。

排気スロットル７０も、排気ブレーキ６０と同様にバタフライバルブであり、電気的に接続されたＥＣＵ４０から入力される指示信号に応じて開閉が制御される。なお、排気スロットル７０は、本発明の「第２の流量制御部」に相当する。

ＥＣＵ４０は、エンジン１０、ＥＧＲ弁１３ｂ、燃料添加弁２３、尿素水噴射弁３３、排気ブレーキ６０、排気スロットル７０等の各種制御を行うものであり、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。なお、ＥＣＵ４０は、本発明の「制御部」に相当する。

図２は、本実施の形態における過昇温対策制御の制御ブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ４０には、エンジン回転数センサ１０ｃが検出したエンジン１０の回転数、流量センサ２４が検出した排気ガスの流量、温度センサ２５が検出したＤＰＦ２２の温度が入力される。なお、エンジン回転数センサ１０ｃは、本発明の「流量関連パラメータ検出部」に相当する。

ＥＣＵ４０は、エンジン回転数センサ１０ｃが検出したエンジン１０の回転数に基づいて、エンジン１０の回転数の時間変化率を演算する。また、ＥＣＵ４０は、流量センサ２４が検出した排気ガスの流量に基づいて、排気ガスの流量の時間変化率を演算する。

ＥＣＵ４０は、エンジン１０の回転数の時間変化率又は排気ガスの流量の時間変化率に基づいて、過昇温対策制御を実行するか否かを判定する。また、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲ弁１３ｂ及び排気スロットル７０の開度を制御して、ＤＰＦ２２が過昇温にならないようにする過昇温対策制御を実行する。

次に、図３を用いて、過昇温対策制御処理について説明する。図３に示す過昇温対策制御処理は、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、ＥＣＵ４０は、ＤＰＦ２２のフィルタ再生中か否かを判断する。フィルタ再生中か否かの判断には、公知の様々な手法を用いることができる。例えば、ＥＣＵ４０は、ＥＣＵ４０から燃料添加弁２３に対して燃料噴射指示が出力されており、かつ、温度センサ２５によって検出されたＤＰＦ２２の温度が所定温度以上である場合に、フィルタ再生中であると判断する。

ステップＳ１において、ＥＣＵ４０がフィルタ再生中でないと判断した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、過昇温対策制御を行う必要がないと判断して、処理を終了する。一方、ＥＣＵ４０がフィルタ再生中であると判断した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、処理はステップＳ２へ進む。

ステップＳ２で、ＥＣＵ４０は、排気ガスの流量が急減したか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ４０は、現在（時刻ｔ_ｎ）における排気ガスの流量Ｑ_ｎを読み取り、前回の制御周期（時刻ｔ_ｎ−１）における排気ガスの流量Ｑ_ｎ−１からの時間変化率ΔＱ／Δｔを算出する。ここで、ΔＱ／Δｔ＝（Ｑ_ｎ−Ｑ_ｎ−１）／（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）である。そして、ΔＱ／Δｔを予めＥＣＵ４０に記憶してある第１の閾値と比較し、ΔＱ／Δｔが第１の閾値以下であるか否かを判断する。なお、第１の閾値は負の値である。

ステップＳ２において、排気ガスの流量の時間変化率が第１の閾値以下でない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、排気ガスの流量の急激な減少が生じていないと判断し、ステップＳ２を繰り返す。

一方、排気ガスの流量の時間変化率が第１の閾値以下の場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、排気ガスの流量が急減したと判断して、処理はステップＳ３へ進む。そして、ステップＳ３で、ＥＣＵ４０は、過昇温対策制御を開始する。過昇温対策制御は、例えば、ＥＧＲ弁１３ｂを全閉にするとともに排気スロットル７０を全開とし、ＤＰＦ２２を通過する排気ガスの流量を増大させる制御である。

続くステップＳ４で、ＥＣＵ４０は、ＰＭ堆積量が第２の閾値以上か否かを判断する。ステップＳ４についての具体的な処理内容については後述する。ＰＭ堆積量が第２の閾値以上でない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４を繰り返す。

一方、ＰＭ堆積量が第２の閾値以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４０は、ＰＭ堆積量の減少により過昇温対策制御を行わなくてもＤＰＦ２２の過昇温が発生しないと判断して、処理はステップＳ５へ進む。そして、ステップＳ５で、ＥＣＵ４０は、過昇温対策制御を終了する。

次に、図４〜図７を用いて、ステップＳ４の処理における具体的な処理内容について説明する。まず、図４に示すフローチャートを用いて、ＰＭ堆積量を推定する処理について説明する。ステップＳ１１で、ＥＣＵ４０は、フィルタ再生開始時のＰＭ堆積量を算出する。フィルタ再生開始時のＰＭ堆積量の算出には、公知の手法を用いることができる。例えば、ＤＰＦ２２の圧力損失に基づいてＰＭ堆積量を算出してもよいし、エンジン１０の運転履歴、車両の走行履歴に基づいてＰＭ堆積量を算出してもよい。

ステップＳ１２で、ＥＣＵ４０は、フィルタ再生開始から現在までのうち、フィルタ再生が行われた時間（フィルタ再生時間）を算出する。フィルタ再生はフィルタ温度が所定温度以上で行われるため、フィルタ温度が所定温度以上である時間を積算することにより、フィルタ再生時間を算出することができる。

ステップＳ１３で、ＥＣＵ４０は、フィルタ再生開始から現在までに燃焼除去されたＰＭ燃焼量を算出する。図５に示すように、ＰＭ燃焼量は、フィルタ再生時間に略比例して増加する値である。

ＥＣＵ４０は、図５に示すフィルタ再生時間とＰＭ燃焼量との関係を記憶しておき、ステップＳ１２で算出したフィルタ再生時間に相当するＰＭ燃焼量を読み出すことで、ＰＭ燃焼量を算出する。

ステップＳ１４で、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１で求めたフィルタ再生開始時のＰＭ堆積量から、ステップＳ１３で求めたＰＭ燃焼量を減算することで、現在のＰＭ堆積量を推定する。

次に、図６に示すフローチャートを用いて、第２の閾値を算出する処理について説明する。第２の閾値は、ＰＭ堆積量が第２の閾値未満であれば、現時点で堆積しているＰＭが、過昇温対策制御が行われない状況ですべて燃焼除去されたとしても、ＤＰＦ２２が溶損することがない値として、現時点のＤＰＦ２２の温度及びエンジン１０の回転数に基づいて決定されるものである。

まず、ステップＳ２１で、ＥＣＵ４０は、温度センサ２５から、ＤＰＦ２２の温度を読み込む。続くステップＳ２２で、ＥＣＵ４０は、エンジン回転数センサ１０ｃから、エンジン１０の回転数を読み込む。

ステップＳ２３で、ＥＣＵ４０は、ＤＰＦ２２の温度及びエンジン１０の回転数から、第２の閾値を決定する。図７に示すように、第２の閾値は、ＤＰＦ２２の温度が上昇すると小さくなり、エンジン１０の回転数が増加すると大きくなる値である。

ＥＣＵ４０は、図７に示すＤＰＦ２２の温度、エンジン１０の回転数及び第２の閾値の関係を記憶しておき、ステップＳ２１で読み込んだＤＰＦ２２の温度及びステップＳ２２で読み込んだエンジン１０の回転数から、第２の閾値を算出する。

以上説明したように、本実施の形態では、ＤＰＦ２２の過昇温防止制御中に、ＰＭ堆積量が減少した場合に、過昇温防止制御を終了するようにした。したがって、ＤＰＦ２２の過昇温を防止する制御を適切なタイミングで終了させることができ、ＤＰＦ２２を適切に保温することが可能となる。

なお、上述の実施の形態では、第２の閾値を、ＤＰＦ２２の温度及びエンジン１０の回転数に基づいて決定したが、これに限定されない。例えば、第２の閾値は、ＤＰＦ２２の温度、エンジン１０の回転数のうちいずれか一方に基づいて決定してもよい。さらに、第２の閾値は、固定値であってもよい。

（第１の変形例）
上述の実施の形態では、過昇温対策制御として、ＥＧＲ弁１３ｂを全閉にするとともに排気スロットル７０を全開とし、ＤＰＦ２２を通過する排気ガスの流量を増大させる制御を例に挙げて説明したがこれに限定されない。第１の変形例は、排気ガスの温度が許容上限温度Ｔ_ｍよりも低い目標温度Ｔ_ｔと一致するように、ＥＧＲ弁１３ｂ及び排気スロットル７０の開度を制御するものである。

ここで、ＥＧＲ弁１３ｂ及び排気スロットル７０の開度と、排気ガスの温度との関係について簡単に説明する。ＥＧＲ弁１３ｂの開度を大きくすると、排気ガスが循環して再度エンジン１０の燃焼に利用されるため、排気通路１２に流れ込む排気ガスの酸素濃度は低下する。その一方で、排気マニホールド１０ｂから吸気マニホールド１０ａへ循環する排気ガスの流量が増加するため、排気通路１２を通過する排気ガスの流量は減少する。

排気スロットル７０の開度を大きくすると、排気通路１２を通過する排気ガスの流量が増加する。そのため、ＥＧＲ弁１３ｂ及び排気スロットル７０の開度を制御することで、燃焼による発熱と、排気ガスによる熱の持ち去りのバランスを調整し、排気ガスの温度を調節することが可能となる。

過昇温対策制御の第１の変形例を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ３１で、ＥＣＵ４０は、目標温度Ｔ_ｔを設定する。具体的には、ＥＣＵ４０は、ＥＣＵ４０に記憶された、ＤＰＦ２２の許容上限温度Ｔ_ｍよりも所定温度低い温度を、目標温度Ｔ_ｔとして設定する。

ステップＳ３２で、ＥＣＵ４０は、現在のＤＰＦ２２の温度Ｔ_ｎと、目標温度Ｔ_ｔとの差ΔＴ（＝Ｔ_ｔ−Ｔ_ｎ）を求め、ΔＴがゼロとなるように、ＥＧＲ弁１３ｂ及び排気スロットル７０の開度をフィードフォワード制御する。

続くステップＳ３３で、ＥＣＵ４０は、ΔＴがΔＴ１以下（ΔＴ≦ΔＴ１）となったかを判定する。なお、ΔＴ１は、ＤＰＦ２２の温度Ｔ_ｎが十分に目標温度Ｔｔに近づいたことを判断するために設定される値であり、ΔＴ１としては、例えば、過昇温対策制御開始時におけるΔＴの５％程度の値が設定される。

ΔＴがΔＴ１以下となっていなければ、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３３を繰り返してフィードフォワード制御を継続する。一方、ΔＴがΔＴ１以下となっていれば、処理はステップＳ３４に進む。そして、ステップＳ３４で、ＥＣＵ４０は、フィードフォワード制御からフィードバック制御に切り換える。

このように、過昇温対策制御の開始直後はフィードフォワード制御を行い、ＤＰＦ２２の温度Ｔ_ｎが十分に目標温度Ｔ_ｔに近づいた時点でフィードバック制御に切り換えることで、ＤＰＦ２２の温度Ｔ_ｎを早期に目標温度Ｔ_ｔに到達させることができる。

（第２の変形例）
第２の変形例は、過昇温対策制御開始後、ＤＰＦ２２の温度が目標温度Ｔ_ｔに近づくまでは排気スロットル７０のみを制御し、目標温度Ｔ_ｔに近づいたらＥＧＲ弁１３ｂと排気スロットル７０の両方を制御するようにしたものである。

具体的には、過昇温対策制御を開始すると、ＥＧＲ弁１３ｂを全閉とした状態で排気スロットル７０を全開とする。そして、ＤＰＦ２２の温度が目標温度に近づいたら、排気スロットル７０の開度を固定し、ＥＧＲ弁１３ｂの開度を調節する。こうすることで、ＤＰＦ２２の温度を早期に目標温度Ｔ_ｔに近づけることができるとともに、目標温度Ｔ_ｔに近づいた後は、きめ細かな制御が可能となる。

（第３の変形例）
第３の変形例は、フィルタ再生中に排気ガスの流量が減少した場合に、その時のＰＭ堆積量に応じて、過昇温対策制御を行うか否かを判断するようにしたものである。図９に示すフローチャートは、排気ガスの流量が急減したと判断した後に、ＰＭ堆積量が第３の閾値以下であるか否かを判断する処理を行うステップＳ２−１が追加された点のみが、図３に示すフローチャートと異なる。

ステップＳ２−１で、ＥＣＵ４０は、排気ガスの流量が急減した時点でのＰＭ堆積量を推定し、推定したＰＭ堆積量が、第３の閾値以下であるか否かを判断する。ＰＭ堆積量の推定には、上述の手法を用いることができる。

ここで、図１０に示すフローチャートを用いて、第３の閾値を算出する処理について説明する。第３の閾値は、ＰＭ堆積量が第３の閾値以下であれば、減少した排気ガスの流量のもとで、ＤＰＦ２２に堆積しているＰＭがすべて燃焼除去されたとしても、ＤＰＦ２２が溶損することがない値として、現時点のＤＰＦ２２の温度及び排気ガスの流量に基づいて決定されるものである。

まず、ステップＳ５１で、ＥＣＵ４０は、温度センサ２５から、ＤＰＦ２２の温度を読み込む。続くステップＳ５２で、ＥＣＵ４０は、流量センサ２４から、減少後の排気ガスの流量を読み込む。

ステップＳ５３で、ＥＣＵ４０は、ＤＰＦ２２の温度及び排気ガスの流量から、第３の閾値を決定する。図１１に示すように、第３の閾値は、ＤＰＦ２２の温度が高いほど小さくなり、減少後の排気ガスの流量が多いほど大きくなる値である。

ＥＣＵ４０は、図１１に示すＤＰＦ２２の温度、排気ガスの流量及び第３の閾値の関係を記憶しておき、ステップＳ５１で読み込んだＤＰＦ２２の温度及びステップＳ５２で読み込んだ排気ガスの流量から、第３の閾値を算出する。なお、第３の閾値の算出には、排気ガスの流量に代えて、排気ガスの流量と相関関係を有するエンジン１０の回転数を用いてもよい。

第３の変形例によれば、フィルタ再生中に、排気ガス流量が急減した場合、ＰＭ堆積量が多いときには過昇温対策制御を行う一方、ＰＭ堆積量が少ないときには過昇温対策制御を行わないようにしたので、ＤＰＦ２２を適切に保温することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

本発明に係る排気浄化装置は、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の大型車両に好適に用いられる。

１０ エンジン
１０ａ 吸気マニホールド
１０ｂ 排気マニホールド
１０ｃ エンジン回転数センサ
１１ 吸気通路
１２ 排気通路
１３ ＥＧＲ通路
１３ａ ＥＧＲクーラ
１３ｂ ＥＧＲ弁
２０ 前段後処理装置
２０ａ 触媒ケース
２１ ＤＯＣ
２２ ＤＰＦ
２３ 燃料添加弁
２４ 流量センサ
２５ 温度センサ
３０ 後段後処理装置
３０ａ ケース
３１ ＳＣＲ触媒
３２ アンモニアスリップ触媒
３３ 尿素水噴射弁
４０ ＥＣＵ
６０ 排気ブレーキ
７０ 排気スロットル

Claims (14)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、
   前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、
   前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、
   前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、
   前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行し、
   前記過昇温対策制御中に、前記微粒子物質の堆積量が、前記過昇温対策制御を行わずに前記フィルタ再生を行っても前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超えない所定の堆積量以下となった場合に、前記過昇温対策制御を終了する制御部と、
   を備える排気浄化装置。
2. 前記フィルタ部の温度を検出する温度検出部を有し、
   前記所定の堆積量は、前記温度検出部によって検出された前記フィルタ部の温度に応じて異なる、
   請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出部を有し、
   前記所定の堆積量は、前記回転数検出部によって検出された前記内燃機関の回転数に応じて異なる、
   請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量に関連するパラメータを検出する流量関連パラメータ検出部を有し、
   前記制御部は、前記流量関連パラメータ検出部によって検出された前記パラメータが減少した場合に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少したと判断する、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
5. 前記パラメータは、前記排気ガスの流量である、
   請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 前記パラメータは、前記内燃機関の回転数である、
   請求項４に記載の排気浄化装置。
7. 前記制御部は、前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、
   前記微粒子物質の堆積量が、減少した排気ガスの流量のもとでフィルタ再生を行うと前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超える第２の所定の堆積量以上であるときは、前記過昇温対策制御を実行する一方、前記微粒子物質の堆積量が前記第２の所定の堆積量未満のときは、前記過昇温対策制御を実行しない、
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
8. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、
   前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、
   前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、
   前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、を備える排気浄化装置の排気浄化方法であって、
   前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行し、
   前記過昇温対策制御中に、前記微粒子物質の堆積量が、前記過昇温対策制御を行わずに前記フィルタ再生を行っても前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超えない所定の堆積量以下となった場合に、前記過昇温対策制御を終了する、
   排気浄化方法。
9. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、
   前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、
   前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、
   前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、
   前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、
   前記微粒子物質の堆積量が、減少した排気ガスの流量のもとでフィルタ再生を行うと前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超える第２の所定の堆積量以上であるときは、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行する一方、
   前記微粒子物質の堆積量が第２の所定の堆積量未満のときは、前記過昇温対策制御を実行しない制御部と、
   を備える排気浄化装置。
10. 前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量に関連するパラメータを検出する流量関連パラメータ検出部を有し、
    前記第２の所定の堆積量は、前記流量関連パラメータ検出部によって検出された前記パラメータに応じて異なる、
    請求項９に記載の排気浄化装置。
11. 前記パラメータは、前記排気ガスの流量である、
    請求項１０に記載の排気浄化装置。
12. 前記パラメータは、前記内燃機関の回転数である、
    請求項１０に記載の排気浄化装置。
13. 前記フィルタ部の温度を検出する温度検出部を有し、
    前記第２の所定の堆積量は、前記温度検出部によって検出された前記フィルタ部の温度に応じて異なる、
    請求項９ないし１２のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
14. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子物質を捕集するとともに、捕集した前記微粒子物質を燃焼除去するフィルタ再生を行うフィルタ部と、
    前記排気通路と、前記内燃機関の吸気通路とを連通する循環通路に設けられ、前記排気通路から前記吸気通路に循環させる排気ガスの流量を制御する第１の流量制御部と、
    前記排気通路の前記フィルタ部よりも下流側に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する第２の流量制御部と、
    前記フィルタ部に堆積した前記微粒子物質の堆積量を検出する堆積量検出部と、を備える排気浄化装置の排気浄化方法であって、
    前記フィルタ再生中に、前記排気通路を流れる前記排気ガスの流量が減少した場合に、
    前記微粒子物質の堆積量が、減少した排気ガスの流量のもとでフィルタ再生を行うと前記フィルタ部の温度が前記許容上限温度を超える第２の所定の堆積量以上であるときは、前記フィルタ部の温度が許容上限温度以下となるように前記第１の流量制御部及び前記第２の流量制御部のうち少なくとも一方を制御する過昇温対策制御を実行する一方、
    前記微粒子物質の堆積量が第２の所定の堆積量未満のときは、前記過昇温対策制御を実行しない、
    排気浄化方法。

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