JP2018059442A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料性状に応じたフィルタの再生を可能化すること。【解決手段】排気ガス浄化装置は、エンジンの排気ガスに含まれる所定成分を酸化する酸化触媒と、酸化触媒の下流に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、加熱により再生が可能なフィルタと、酸化触媒の上流に設けられ、排気ガスの中に燃料を供給する供給装置と、フィルタの再生時において、酸化触媒の入口温度が閾値を超えると燃料を供給するように供給装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、入口温度の下降中に燃料を供給させ（ステップＳ１０６）、酸化触媒における燃料の反応熱により乖離した入口温度と酸化触媒の出口温度とが一致したとき（ステップＳ１１４でＹＥＳ）の温度に基づいて閾値を設定する（ステップＳ１１５）。【選択図】図２

Description

この発明は、排気ガス浄化装置に関し、特に、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するフィルタを備えた排気ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を浄化するために、排気管にＤＰＦ（Diesel particulate filter）システムが設けられる。ＤＰＦシステムは、ＤＰＦ本体と、その上流に配置された酸化触媒(ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst)とを含む。ＤＰＦ本体に粒子状物質が捕集された量が多くなると、フィルタが目詰まりを起こして機能が低下する。このため、ＤＰＦシステムには、セルフクリーニング機能が付加されている。このセルフクリーニング機能は、ＤＰＦ本体を昇温させて粒子状物質を燃焼させＤＰＦ本体を再生させる機能である。

ＤＰＦ本体の温度を上げるには、排気ガスに燃料を添加し、酸化触媒で酸化反応を起こさせて燃焼させ、その燃焼熱によって排気ガスを昇温させる。排気ガスへの燃料の添加は、エンジン筒内へ燃料を噴射するインジェクタによるポスト噴射で行なうか、またはインジェクタとは別に設けられた燃料添加弁からの排気ガス中への燃料添加によって行なう。

上記の方法によって排気ガス中に添加された燃料がＤＯＣ内で酸化反応するためには、ＤＯＣに流入する排気温度が失活限界温度以上であることが必要である。

従来技術では、排気温度センサによる実測あるいはＥＣＵによる推定で得たＤＯＣに流入する排気温度が、燃料の添加を許可する閾値を超えている場合に、ポスト噴射あるいは燃料添加を許可する。このような、ＤＰＦの再生処理を開示した文献に、特開２０１２−０７２６８６号公報（以下「特許文献１」という）などがある。

特開２０１２−０７２６８６号公報

しかし、特許文献１のような再生方法においては、どのような燃料が添加されたとしても、ＤＰＦ本体の温度が上昇する程度にＤＯＣ内で酸化反応させるため、想定される最も悪い燃料性状の燃料に合わせてＤＯＣを開発する必要がある。燃料性状が悪い場合には、良い場合と比較して、ＤＯＣに流入する排気温度を高くしなければ、排気ガス中に添加された燃料がＤＯＣ内で酸化反応せず、無駄に燃料が消費されることになる。

また、燃料性状が良い場合には、ＤＰＦの再生時に、不必要に排気温度を高めなければならない場合がある。このため、無駄な燃料を消費することとなる。

この発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料性状に応じたフィルタの再生が可能な排気ガス浄化装置を提供することである。

この発明による排気ガス浄化装置は、エンジンの排気ガスに含まれる所定成分を酸化する酸化触媒と、酸化触媒の下流に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、加熱により再生が可能なフィルタと、酸化触媒の上流に設けられ、排気ガスの中に燃料を供給する供給装置と、フィルタの再生時において、酸化触媒の入口温度が閾値を超えると燃料を供給するように供給装置を制御する制御装置とを備える。制御装置は、入口温度の下降中に燃料を供給させ、酸化触媒における燃料の反応熱により乖離した入口温度と酸化触媒の出口温度とが一致したときの温度に基づいて閾値を設定する。

好ましくは、制御装置は、燃料が補給された場合に、閾値を設定する。
好ましくは、制御装置は、供給装置によって供給される燃料が酸化可能な量を超えないように供給装置を制御する。

好ましくは、制御装置は、さらに、入口温度が閾値よりも低い場合に、酸化触媒の上流で排気ガスの温度を上昇させるよう制御する。

好ましくは、制御装置は、エンジンがアイドル状態であることにより入口温度が下降しているときに閾値を設定する。

好ましくは、制御装置は、当該排気ガス浄化装置が設けられる車両が減速状態であることにより入口温度が下降しているときに閾値を設定する。

この発明に従えば、入口温度の下降中に燃料を供給させ、酸化触媒における燃料の反応熱により乖離した入口温度と酸化触媒の出口温度とが一致したときの温度に基づいて閾値が設定される。つまり、燃料性状に応じた閾値が設定される。フィルタの再生時において、酸化触媒の入口温度が、設定された燃料性状に応じた閾値を超えると燃料を供給するように供給装置が制御される。これにより、酸化触媒における燃料の反応熱によりフィルタが過熱されることによって、捕集された粒子状物質が燃焼されることで、フィルタが再生される。その結果、燃料性状に応じたフィルタの再生が可能な排気ガス浄化装置を提供することができる。

ＤＰＦシステムが搭載された車両のエンジン周辺の構成を示した図である。 添加閾値設定処理の流れを示すフローチャートである。 燃料を添加する閾値を設定するときの酸化触媒の入口温度および出口温度の推移を示すグラフである。 ＤＰＦ強制再生処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［車両のエンジン周辺の構成の説明］
図１は、ＤＰＦシステムが搭載された車両のエンジン１０周辺の構成を示した図である。図１に示すエンジン１０は、排気ガス浄化装置１を有するディーゼルエンジンである。エンジン１０は、複数（たとえば４つ）の気筒１１と吸気管８と排気管７とを含む。

吸気管８は、一つの入口から分岐して各気筒１１に連通する。吸気管８にはエアフローメータ２が設けられる。エアフローメータ２は、吸気管８からエンジン１０に導入される新気の流量を測定し、空気流量情報を制御ユニット６に検知信号として発信する。エアフローメータ２の下流に吸気絞り弁１６が設けられる。吸気絞り弁１６の開度は、絞り弁センサ１７によって制御ユニット６に発信され、絞り弁センサ１７を介して制御ユニット６からの制御信号によって制御される。

各気筒１１は、シリンダ１１ａとピストン１１ｂとを含む。気筒１１には燃料噴射器１３が設けられる。燃料噴射器１３は、コモンレール１５を介して燃料ポンプ１４および燃料タンク１２に接続される。燃料噴射器１３は、制御ユニット６によって制御されて、気筒１１内の燃焼室に燃料を供給する。

排気管７は、排気ガス上流管７ａと、第一収納管７ｂと、第二収納管７ｃと、排気ガス下流管７ｄとを含む。排気ガス下流管７ｄの端部には、排気ガスを大気に放出する出口が形成される。

エンジン１０には、ＥＧＲ（排気ガス再循環）システムが設けられる。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ管１８とＥＧＲ弁１９とを含む。ＥＧＲ管１８は、排気管７と吸気管８を連通して、排気管７に排出された排気ガスの一部を吸気管８に戻す。ＥＧＲ弁１９は、制御ユニット６によって制御されて開度が調整され、ＥＧＲ管１８によって循環するガス流量を調整する。制御ユニット６は、エアフローメータ２やＥＧＲ弁１９の開度により空気流量を検出する。

制御ユニット（ＥＣＵ）６は、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭと、各種処理を行なうＣＰＵと、ＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭと、外部との情報のやり取りを行なう入・出力ポートとを含む。入力ポートには回転速度検知器２０とアクセルセンサ２１と絞り弁センサ１７等が接続される。

回転速度検知器２０は、クランクシャフトの近傍に設けられてクランクシャフトの回転位置を検知する位置センサを有し、クランクシャフトの回転速度Ｎｅを検知する。回転速度検知器２０は、クランクシャフトの回転速度情報を制御ユニット６に検知信号として発信する。

アクセルセンサ２１は、アクセルペダルの近傍に設けられてアクセルペダルが踏み込まれた量を検知する。アクセルセンサ２１は、アクセルペダルの移動量に対応したアクセルペダル情報Ａｃｃを制御ユニット６に検知信号として発信する。

制御ユニット６は、入力ポートに接続された各機器から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された絞り弁センサ１７、燃料噴射器１３、燃料ポンプ１４、燃料添加器３、ＥＧＲ弁１９等を制御する。

［ＤＰＦシステムの概要の説明］
図１に示した排気ガス浄化装置１は、ＤＰＦ４と再生機構とを含む。ＤＰＦ４は、セラミックまたはステンレス等から形成される。ＤＰＦ４は、第二収納管７ｃに収納される。ＤＰＦ４は、排気ガスの通過を許容し、通過する排気ガスから粒子状物質を捕捉する。

再生機構は、ＤＰＦ４を強制的に再生させる機構であって、酸化触媒（ＤＯＣ）９と燃料添加器３とを含む。酸化触媒９は、ＤＰＦ４の上流の第一収納管７ｂに収納される。酸化触媒９は、排気ガスが通過することを許容し、通過する排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）および炭素酸化物（ＣＯｘ）などを酸化するとともに、燃料添加器３から供給された燃料を酸化する。この燃料の酸化反応によって生じる酸化熱によって、ＤＰＦ４に堆積した粒子状物質が酸化除去される（燃料させられる）。

燃料添加器３は、酸化触媒９の上流の排気ガス上流管７ａに設けられる。燃料添加器３は、燃料ポンプ１４に接続され、制御ユニット６によって制御される制御弁を含む。燃料添加器３の制御弁が開くことによって、燃料ポンプ１４から排気管７内の排気ガスに燃料が添加される。この燃料が酸化触媒９で反応した熱によって、ＤＰＦ４に堆積した粒子状物質が燃焼させられる。これによりＤＰＦ４が強制的に再生される。

排気管７には、排気ガス温度センサ５ａ〜５ｃとＡ／Ｆセンサ２２が設けられる。排気ガス温度センサ５ａは、第一収納管７ｂの入口に設けられる。排気ガス温度センサ５ｂは、酸化触媒９の下流かつＤＰＦ４の上流に設けられる。排気ガス温度センサ５ｃは、第二収納管７ｃの出口に設けられる。

排気ガス温度センサ５ａ，５ｂは、酸化触媒９のそれぞれ上流側（入口）、下流側（出口）の排気ガスのガス温度を検出して、排気ガス温度情報を制御ユニット６に検知信号として発信する。排気ガス温度センサ５ｃは、ＤＰＦ４の下流側（出口）の排気ガスのガス温度を検出して、排気ガス温度情報を制御ユニット６に検知信号として発信する。Ａ／Ｆセンサ２２は、排気ガス下流管７ｄに設けられる。Ａ／Ｆセンサ２２は、空燃比（空気質量を燃料質量で割ったもの）を検出して、空燃比情報を制御ユニット６に検知信号として発信する。

［ＤＰＦ再生制御の詳細］
以上のような構成を有するＤＰＦシステムにおいては、エンジンの排気ガスを浄化するために排気管にＤＰＦ４を設けている。ＤＰＦ４の排気管の上流側には酸化触媒９を設けている。ＤＰＦ再生のためにＤＰＦの温度を上げるには、燃料添加器３から燃料を添加し、酸化触媒９で酸化反応を起こさせて燃焼させ、その燃焼熱を利用する。

制御ユニット６は、排気ガス温度センサ５ａからの信号に基づく酸化触媒９の入口温度が燃料の添加を許可する閾値Ｔａより高ければ、フィルタ再生を実行する際の燃料の添加を許可する。制御ユニット６のＲＯＭには、フィルタ再生を実行する際に燃料添加の許可の判断に使用する閾値Ｔａのマップが記憶されている。

酸化触媒９で燃料の酸化反応が起こる温度は燃料の性状に応じて異なる。具体的には、燃料の性状が悪いほど、酸化反応が起こる温度は高い。このため、閾値Ｔａを一定温度とする場合、設計時には、酸化反応が生じる温度が高い燃料性状の燃料に合わせて閾値Ｔａを高めにしておく必要があった。酸化触媒９で酸化反応が起こる温度は、燃料の蒸留特性などの性状に応じて数十℃変化する。

このようにした場合、燃料性状が最悪でない場合であっても、酸化触媒９に流入する排気温度が、その燃料性状に応じた酸化反応が起こる最低限の温度よりも高い閾値にならなければ、ＤＰＦ４の再生が行なわれない。このため、ＤＰＦ４の再生の頻度を多くすることができず、粒子状物質が溜まってＤＰＦ４に負担が掛かったり、ＤＰＦ４の劣化が早まったりする。

また、ＤＰＦ４の再生が必要なときに、酸化触媒９に流入する排気温度が閾値Ｔａに達していなければ、排気温度を強制的に高めなければならない。このため、排気温度を閾値まで高くしなくても酸化反応が起こる場合であっても、排気温度を高くせざるを得ないため、無駄な燃料を消費することとなる。なお、酸化触媒９の白金などの触媒の量を増やすことによって閾値Ｔａを下げることができるが、酸化触媒９の製造コストが上がってしまうため好ましくない。

そこで、本実施の形態では、ＤＰＦ４の再生時の閾値Ｔａを燃料の性状に応じた温度に設定することによって、燃料性状に応じたＤＰＦ４の再生を可能とする。

図２は、添加閾値設定処理の流れを示すフローチャートである。図２を参照して、この添加閾値設定処理は、制御ユニット６によって極短い周期で繰返し実行されるメイン処理から呼出されてサブルーチンとして実行される。まず、制御ユニット６は、検出中フラグがオン状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。検出中フラグは、オン状態であれば、燃料を添加する閾値Ｔａを新たに検出している途中であることを示し、オフ状態であれば、そうでないことを示す。

検出中フラグがオフ状態である（ステップＳ１０１でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、車両の燃料タンク１２に給油された後に閾値Ｔａが未設定であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。給油されたことは、たとえば、燃料タンク１２のレベルを検出するセンサからの信号によって燃料のレベルの増加が示されることで判断される。

給油後に閾値Ｔａが設定済みである（ステップＳ１０２でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。一方、給油後に閾値Ｔａが未設定である（ステップＳ１０２でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、回転速度検知器２０からの信号により示されるエンジン１０の回転速度Ｎｅがアイドル回転の回転速度であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。アイドル回転でない（ステップＳ１０３でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、車速センサからの信号で車両が減速中であることが示されるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

アイドル回転でも減速中でもない（ステップＳ１０３およびステップＳ１０４でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。一方、アイドル回転または減速中である（ステップＳ１０３またはステップＳ１０４でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、排気ガス温度センサ５ａにより検出される酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが、閾値の検出を開始する予め定められた温度Ｔｓと等しくなったか否かを判断する（ステップＳ１０５）。温度Ｔｓは、入口温度Ｔｉｎが減少していく局面で閾値Ｔａを検出するために、燃料性状が想定される最悪の燃料が酸化触媒９で反応し得る温度よりも高い温度として定められる。

入口温度Ｔｉｎが温度Ｔｓと等しくなっていない（ステップＳ１０５でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。一方、入口温度Ｔｉｎが温度Ｔｓと等しくなった（ステップＳ１０５でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、燃料の添加を開始するよう燃料添加器３を制御し（ステップＳ１０６）、検出中フラグをオン状態に変更し（ステップＳ１０７）、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

このときの燃料の添加量は、温度Ｔｓにおいて燃料が酸化触媒９（ＤＰＦ４などのその他の部分でも燃料が反応し得る場合はその部分も含む）で反応可能な量を超えない単位時間当りの一定量（つまり、燃料が反応せずに白煙が発生して大気に放出されてしまわない単位時間当りの一定量）とされる。燃料の添加は、連続的であってもよいし、断続的（たとえば、１秒未満の短いオーダの時間周期）であってもよい。

検出中フラグがオン状態である（ステップＳ１０１でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、検出中フラグをオン状態に変更してから所定時間（たとえば、数秒から数十秒のオーダの予め定めた時間）が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１１）。この実施の形態においては、酸化触媒９で燃料が反応し始めて、入口温度Ｔｉｎおよび酸化触媒９の出口温度Ｔｏｕｔが乖離した後に燃料が反応しなくなって、両者が一致したか否かを判断する。このため、燃料の添加を開始してから所定時間が経過した後に、両者の一致を判断するようにしている。

所定時間が経過していない（ステップＳ１１１でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。一方、所定時間が経過した（ステップＳ１１１でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、ステップＳ１０３と同様、アイドル回転であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。アイドル回転でない（ステップＳ１１２でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、ステップＳ１０４と同様、減速中であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。

アイドル回転でも減速中でもない（ステップＳ１１２およびステップＳ１１３でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理を、後述のステップＳ１１６に進める。一方、アイドル回転または減速中である（ステップＳ１１２またはステップＳ１１３でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、酸化触媒９での燃料の反応により出口温度Ｔｏｕｔが入口温度Ｔｉｎよりも高くなった後に、入口温度Ｔｉｎが出口温度Ｔｏｕｔと一致したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。なお、ここでは、入口温度Ｔｉｎが出口温度Ｔｏｕｔと完全に一致したか否かを判断するが、これに限定されず、入口温度Ｔｉｎと出口温度Ｔｏｕｔとの温度差が所定温度差（たとえば、数℃以下のオーダの温度差）となったか否かを判断するようにしてもよい。

入口温度Ｔｉｎが出口温度Ｔｏｕｔと一致していない（ステップＳ１１４でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。一方、入口温度Ｔｉｎが出口温度Ｔｏｕｔと一致した（ステップＳ１１４でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、入口温度Ｔｉｎ（＝出口温度Ｔｏｕｔ）に応じた閾値Ｔａを設定する（ステップＳ１１５）。たとえば、ＲＯＭに記憶されている閾値Ｔａのマップの値のそれぞれに、このときの入口温度Ｔｉｎに応じた値を加味した値を、ＤＰＦ４の再生に用いる閾値Ｔａとして設定する。

具体的には、制御ユニット６のＲＯＭに記憶されたマップには、想定される最悪の性状の燃料である場合の様々な指標（たとえば、エンジンの回転速度Ｎｅ、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎなど）の値の各範囲に対応する閾値Ｔａが含まれているとする。たとえば、マップを参照することで、指標Ａ（たとえば、回転速度Ｎｅ）がａ１〜ａ２の範囲であり指標Ｂ（たとえば、入口温度Ｔｉｎ）がｂ１〜ｂ２の範囲である場合に対応する閾値Ｔａが或る値Ｔａ１であることが特定可能である。

そして、エンジンの回転速度Ｎｅがアイドル回転であり、入口温度Ｔｉｎがこのときの入口温度Ｔｉｎであるときに対応する閾値Ｔａ０から、このときの入口温度Ｔｉｎを引いた差が値αである場合、様々な指標の値の各範囲に対応してＲＯＭに記憶されている閾値Ｔａのマップの値から値αを引いた値を、閾値ＴａとしてＤＰＦ４の再生に用いるようにする。この場合は、算出した値αのみを制御ユニット６のＲＡＭに記憶させておき、後述する図４のステップＳ２０３において、ＤＰＦ４の再生時にＲＯＭのマップからそのときの指標の値に対応する閾値Ｔａを読出し、その閾値Ｔａから値αを引いた値を、閾値ＴａとしてＤＰＦ４の再生に用いるようにすればよい。つまり、この場合は、値αを算出してＲＡＭに記憶させることが、出口温度Ｔｏｕｔと一致した入口温度Ｔｉｎに応じた閾値Ｔａを設定することに相当する。

なお、ステップＳ１１５において、マップのすべての閾値Ｔａからそれぞれ値αを引いた値をＲＡＭに記憶させるようにしてもよい。この場合は、値αを算出してマップのすべての閾値Ｔａからそれぞれ値αを引いた値をＲＡＭに記憶させることが、出口温度Ｔｏｕｔと一致した入口温度Ｔｉｎに応じた閾値Ｔａを設定することに相当する。この場合は、後述する図４のステップＳ２０３において、そのときの指標の値に対応するＲＡＭから読出した閾値ＴａをそのままＤＰＦ４の再生に用いるようにすればよい。

アイドル回転でも減速中でもない（ステップＳ１１２およびステップＳ１１３でＮＯ）と判断した場合、および、ステップＳ１１５の後、制御ユニット６は、燃料の添加を終了するよう燃料添加器３を制御し（ステップＳ１１６）、検出中フラグをオフ状態に変更する（ステップＳ１１７）。その後、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

このように、給油後にアイドル回転または減速中であるときに、酸化触媒９に燃料が供給されている間に、燃料の反応熱により酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎおよび出口温度Ｔｏｕｔが乖離した後に、両者が一致したときの入口温度Ｔｉｎに応じた閾値Ｔａが設定される。

図３は、燃料を添加する閾値Ｔａを設定するときの酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎおよび出口温度Ｔｏｕｔの推移を示すグラフである。図３を参照して、入口温度Ｔｉｎが温度Ｔｓと等しくなった時刻ｔ１において、燃料添加器３による燃料の添加が開始される。そして、添加された燃料が酸化触媒９で反応することによって、時間の経過とともに、出口温度Ｔｏｕｔが入口温度Ｔｉｎと乖離する。その後、時刻ｔ２となり、入口温度Ｔｉｎが温度Ｔｅまで下がると、燃料が酸化触媒９で反応しなくなり、出口温度Ｔｏｕｔが入口温度Ｔｉｎと等しくなる。このときに、燃料の添加を終了させる。このときの入口温度Ｔｉｎ（＝温度Ｔｅ）に応じた閾値Ｔａを設定する。この温度Ｔｅは、燃料の性状が良いほど低くなる。

図４は、ＤＰＦ強制再生処理の流れを示すフローチャートである。図４を参照して、このＤＰＦ強制再生処理は、制御ユニット６によって極短い周期で繰返し実行されるメイン処理から呼出されてサブルーチンとして実行される。まず、制御ユニット６は、再生中フラグがオン状態であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。再生中フラグは、オン状態であれば、ＤＦＰ４を再生している途中であることを示し、オフ状態であれば、そうでないことを示す。

再生中フラグがオフ状態である（ステップＳ２０１でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、ＤＰＦ４の再生が必要であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ＤＰＦ４の再生が必要であるか否かは、たとえば、粒子状物質の蓄積量の目安を計量するためのカウンタのカウント値が再生を開始する閾値に達したか否かによって判断される。このカウンタは、エンジンの稼働状態（回転数、負荷など）と粒子状物質の単位時間あたりの堆積量との関係を示したマップを用いて、ＤＰＦ４への粒子状物質の堆積量の概算値をカウント値として積算する。ＤＰＦ４の再生は不要である（ステップＳ２０２でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

ＤＰＦ４の再生が必要である（ステップＳ２０２でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａ未満である（ステップＳ２０３でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、エンジン１０の排気温度を上昇させるエンジン１０の制御を開始し（ステップＳ２０４）、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

エンジン１０の排気温度を上昇させる制御としては、様々な方法を用いることができ、たとえば、燃料を通常の量よりも多く噴射する方法、燃料を噴射する時期を遅らせる方法、吸気絞り弁１６を閉じる方法、または、ＥＧＲシステムでの排気ガスの再循環を減らす方法などを用いることができる。

一方、入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａ以上である（ステップＳ２０３でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、燃料の添加を開始するよう燃料添加器３を制御し（ステップＳ２０５）、再生中フラグをオン状態に変更し（ステップＳ２０６）、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

このときの燃料の添加量は、図２のステップＳ１０６と同様、白煙が発生しない量であるが、ここでは、図２のようなアイドル回転または減速中の状況とは異なり、酸化触媒９に流入する排気ガスの温度が高い状況である。このため、図２のステップＳ１０６の場合より多くの燃料が添加されても、酸化触媒９で燃料を酸化することが可能である。しかし、燃料を多く添加し過ぎると、酸化触媒９での反応熱が高くなり過ぎてしまい、ＤＰＦ４の再生が急激となったり、ＤＰＦ４の温度が高くなり過ぎたりして好ましくない。

再生中フラグがオン状態である（ステップＳ２０１でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、再生の所要時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。再生の所要時間は、予め定められた時間であってもよいし、再生開始時のＤＰＦ４の粒子状物質の蓄積量のカウンタのカウント値に応じて定められる時間であってもよいし、排気ガス温度センサ５ｂ，５ｃなどのセンサからの信号に基づいて推定したＤＰＦ４の再生状況に応じて変化する時間であってもよいし、他の方法（たとえば、ＤＰＦ４の入口および出口の差圧を検出してＤＰＦ４の再生状況を推定する方法）で推定したＤＰＦ４の再生状況に応じて変化する時間であってもよい。

再生の所要時間が経過していない（ステップＳ２１１でＮＯ）と判断した場合、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。一方、再生の所要時間が経過した（ステップＳ２１１でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、ステップＳ２０４で開始した排気温度を上昇させる制御を実行中であるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。実行中である（ステップＳ２１２でＹＥＳ）と判断した場合、制御ユニット６は、排気温度を上昇させる制御を終了させる（ステップＳ２１３）。

排気温度を上昇させる制御を実行中でない（ステップＳ２１２でＮＯ）と判断した場合、および、ステップＳ２１３の後、制御ユニット６は、燃料の添加を終了するよう燃料添加器３を制御し（ステップＳ２１４）、再生中フラグをオフ状態に変更する（ステップＳ２１５）。その後、制御ユニット６は、実行する処理をこの処理の呼出元に戻す。

このように、ＤＰＦ４の再生が必要となったときに、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａ未満であれば、エンジンの排気温度を上昇させる制御を開始し、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａ以上となれば、燃料添加器３による燃料の添加が開始される。これにより、酸化触媒９での燃料の反応熱によってＤＰＦ４の再生が行なわれる。再生の所要時間が経過したときに、エンジンの排気温度を上昇させる制御が実行されていれば終了させられ、燃料添加器３による燃料の添加が終了される。

［変形例］
前述した実施の形態においては、酸化触媒９の比較的近い上流側に酸化触媒９に供給する燃料を添加する燃料添加器３を設けるようにした。しかし、これに限定されず、燃料添加器３に替えて、燃料噴射器１３で気筒１１内にポスト噴射を行なうことで、排気ガス上流管７ａを経由して酸化触媒９に燃料を供給するようにしてもよい。ポスト噴射は、気筒１１内で燃料を燃やす目的でなく、排気管７へ燃料を送ることを目的とした気筒１１内での燃料噴射器１３による燃料の噴射であり、気筒１１内での燃焼が終わった後の噴射である。

前述した実施の形態においては、図２で示したように、アイドル回転であるか否か、または、減速中であるか否かの両者を判断し、アイドル回転である、または、減速中であるときにＤＰＦの再生の閾値Ｔａを設定するようにした。

しかし、これに限定されず、両者のうちアイドル回転であるか否かのみを判断し、アイドル回転であるときにＤＰＦの再生の閾値Ｔａを設定するようにしてもよいし、両者のうち減速中であるか否かのみを判断し、減速中であるときにＤＰＦの再生の閾値Ｔａを設定するようにしてもよい。また、排気温度の下降局面でＤＰＦの再生の閾値Ｔａを設定するのであれば、アイドル回転であるときまたは減速中であるときに限定されず、他のときであってもよい。

前述した実施の形態においては、図２で示したように、検出中フラグをオン状態にしてから所定時間が経過したときに、アイドル回転または減速中でなければ、燃料の添加を終了して、検出中フラグをオフ状態にするようにした。このようにした場合であっても、アイドル回転または減速中でなくなってから所定時間が経過するまでは、閾値の設定はできなくなる可能性が高くなるが、燃料の添加が継続されることによって、ＤＰＦ４の再生が行なわれ得る。

しかし、これに限定されず、検出中フラグをオン状態にした後、所定時間が経過する前であっても、アイドル回転または減速中でなければ、燃料の添加を終了して、検出中フラグをオフ状態にするようにしてもよい。このようにすれば、検出中フラグをオン状態にしてから所定時間が経過する前であっても、アイドル回転または減速中でなくなり、閾値の設定ができなくなる可能性が高くなった場合には、即座に、閾値の設定を中止することができる。

前述した実施の形態においては、図２のステップＳ１０５および図４のステップＳ２０３において、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎを比較対象とした。しかし、これに限定されず、酸化触媒９に関する他の温度を比較対象としてもよく、たとえば、比較対象を出口温度Ｔｏｕｔとしてもよいし、入口温度Ｔｉｎまたは出口温度Ｔｏｕｔの実測値ではなく推測値であってもよいし、酸化触媒９の内部の温度の実測値または推測値であってもよい。

前述した実施の形態においては、図２のステップＳ１１１で示したように、検出中フラグをオン状態にしてから所定時間が経過したか否かを判断するようにした。しかし、これに限定されず、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎおよび出口温度Ｔｏｕｔが、一旦、乖離した後に、入口温度Ｔｉｎおよび出口温度Ｔｏｕｔの一致を判断できるのであれば、他の方法であってよく、検出中フラグをオン状態にした後、入口温度Ｔｉｎおよび出口温度Ｔｏｕｔが乖離した（たとえば、所定温度以上の差が発生した）か否かを直接的に判断するようにしてもよい。

前述した実施の形態においては、図２および図４で示した各ステップが制御ユニット６によって実行されることによって様々な機能が実行されるようにした。しかし、これに限定されず、図２および図４の各ステップで実行される機能が、それぞれ、ハードウェア回路で実行可能なように構成されてもよい。

［まとめ］
以上で説明した実施の形態を以下にまとめる。図１で示したように、前述した実施の形態に係る排気ガス浄化装置１は、エンジン１０の排気ガスに含まれる窒素酸化物および炭素酸化物などの所定成分を酸化する酸化触媒９と、酸化触媒９の下流に設けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、加熱により再生可能なＤＰＦ４と、酸化触媒９の上流に設けられ、排気ガスの中に燃料を供給する燃料添加器３を備える。また、図１および図４で示したように、排気ガス浄化装置１は、ＤＰＦ４の再生時において、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａを超えると燃料を供給するように燃料添加器３を制御する制御ユニット６をさらに備える。

図２で示したように、制御ユニット６は、入口温度Ｔｉｎの下降中に燃料を供給させ、酸化触媒９における燃料の反応熱により乖離した入口温度Ｔｉｎと酸化触媒９の出口温度Ｔｏｕｔとが一致したときの温度Ｔｅに基づいて温度Ｔｅ以上の値を閾値Ｔａとして設定する。

これにより、入口温度Ｔｉｎの下降中に燃料を供給させ、酸化触媒９における燃料の反応熱により乖離した入口温度Ｔｉｎと酸化触媒９の出口温度Ｔｏｕｔとが一致したときの温度Ｔｅに基づいて温度Ｔｅ以上の値が閾値Ｔａとして設定される。つまり、燃料性状に応じた閾値Ｔａが設定される。ＤＰＦ４の再生時において、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが、設定された燃料性状に応じた閾値Ｔａを超えると燃料を供給するように燃料添加器３が制御される。これにより、酸化触媒９における燃料の反応熱によりＤＰＦ４が過熱されることによって、捕集された粒子状物質が燃焼されることで、ＤＰＦ４が再生される。その結果、燃料性状に応じたＤＰＦ４の再生が可能な排気ガス浄化装置１を提供することができる。

また、図２のステップＳ１０２で示したように、制御ユニット６は、燃料が給油された場合に、閾値Ｔａを設定する。燃料が給油されると、燃料タンク１２に残った燃料と、この燃料とは性状が異なる可能性が高い給油された燃料とが混合されて、燃料タンク１２内の燃料の性状が変化する。このため、燃料の性状が変化したときに、その変化に合わせてＤＰＦ４の再生の閾値Ｔａを適切に設定することができる。

また、図２のステップＳ１０６および図４のステップＳ２０５で示したように、制御ユニット６は、燃料添加器３によって供給される燃料が酸化可能な量を超えないように燃料添加器３を制御する。

また、図４のステップＳ２０４で示したように、制御ユニット６は、さらに、入口温度Ｔｉｎが閾値Ｔａよりも低い場合に、酸化触媒９の上流で排気ガスの温度を上昇させるよう制御する。これにより、排気ガスの温度が低い場合であっても、ＤＰＦ４の再生が必要な場合に、排気ガスの温度の上昇により酸化触媒９での酸化反応が促され、再生が開始されるようにすることができる。

また、図２で示したように、制御ユニット６は、エンジン１０がアイドル状態であることにより入口温度Ｔｉｎが下降しているときに閾値Ｔａを設定する。これにより、酸化触媒９へ流入する排気温度が下降しており、酸化触媒９で燃料が酸化可能な状態から酸化不能な状態へ変化する温度となり得る局面において、その変化するときの温度が検出され、検出された温度に応じて閾値Ｔａが設定される。その結果、より設定し易い状況で閾値Ｔａを設定することができる。

また、図２で示したように、制御ユニット６は、当該排気ガス浄化装置１が設けられる車両が減速状態であることにより入口温度Ｔｉｎが下降しているときに閾値Ｔａを設定する。これにより、酸化触媒９へ流入する排気温度が下降しており、酸化触媒９で燃料が酸化可能な状態から酸化不能な状態へ変化する温度となり得る局面において、その変化するときの温度が検出され、検出された温度に応じて閾値Ｔａが設定される。その結果、より設定し易い状況で閾値Ｔａを設定することができる。

なお、図２のステップＳ１０２で、給油後に閾値Ｔａが未設定であると判定した直後（たとえば、図２のステップＳ１０２からステップＳ１０７の間）に、考え得る限りで最も悪い燃料性状の場合の予め決めておいた閾値（従来の閾値）を、閾値Ｔａとして仮に設定するようにしてもよい。

酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎがその燃料性状に応じた失活限界温度以上になっていないにも関わらず、燃料が添加されることで燃料が酸化触媒９で酸化反応しない失活状態となり得る。

給油後に図２のステップＳ１１１からステップＳ１１７の閾値の検出ロジックにおいて閾値Ｔａが設定される前に、図４のＤＰＦ強制再生処理のステップＳ２０２でＤＰＦ４の再生が必要であると判断され、ステップＳ２０３からステップＳ２０６の再生のための処理が開始される場合がある。このような場合であっても、上述のように、従来の閾値を閾値Ｔａとして仮に設定することにより、酸化触媒９の入口温度Ｔｉｎが最悪の燃料性状に応じた閾値以上とならない限り、ステップＳ２０５で燃料の添加が開始されない。このため、失活状態となることを防止することができる。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 排気ガス浄化装置、２ 流量検出器、３ 燃料添加器、４ ＤＰＦ、５ａ，５ｂ，５ｃ 排気ガス温度検出器、６ 制御ユニット、７ 排気管、７ａ 排気ガス上流管、７ｂ 第一収納管、７ｃ 第二収納管、７ｄ 排気ガス下流管、８ 吸気管、９ 酸化触媒、１０ エンジン、１１ 気筒、１１ａ シリンダ、１１ｂ ピストン、１２ 燃料タンク、１３ 燃料噴射器、１４ 燃料ポンプ、１５ コモンレール、１６ 吸気絞り弁、１７ 絞り弁センサ、１８ ＥＧＲ管、１９ ＥＧＲ弁、２０ 回転速度検知器、２１ アクセルセンサ、２２ Ａ／Ｆセンサ。

Claims (6)

1. エンジンの排気ガスに含まれる所定成分を酸化する酸化触媒と、
   前記酸化触媒の下流に設けられ、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集し、加熱により再生が可能なフィルタと、
   前記酸化触媒の上流に設けられ、前記排気ガスの中に燃料を供給する供給装置と、
   前記フィルタの再生時において、前記酸化触媒の入口温度が閾値を超えると前記燃料を供給するように前記供給装置を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記入口温度の下降中に前記燃料を供給させ、前記酸化触媒における前記燃料の反応熱により乖離した前記入口温度と前記酸化触媒の出口温度とが一致したときの温度に基づいて前記閾値を設定する、排気ガス浄化装置。
2. 前記制御装置は、前記燃料が補給された場合に、前記閾値を設定する、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 前記制御装置は、前記供給装置によって供給される前記燃料が酸化可能な量を超えないように前記供給装置を制御する、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
4. 前記制御装置は、さらに、前記入口温度が前記閾値よりも低い場合に、前記酸化触媒の上流で前記排気ガスの温度を上昇させるよう制御する、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
5. 前記制御装置は、前記エンジンがアイドル状態であることにより前記入口温度が下降しているときに前記閾値を設定する、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
6. 前記制御装置は、当該排気ガス浄化装置が設けられる車両が減速状態であることにより前記入口温度が下降しているときに前記閾値を設定する、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。

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