JP2021001592A

JP2021001592A - 内燃機関の排気浄化装置

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Abstract

【課題】フィルタ内にＰＭ以外の物質が多く混在している状態であってもＰＭの燃焼を効率よく行う排気浄化装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、ＰＭを捕集するフィルタに対してＰＭを燃焼可能な周波数の電磁波を出力する電磁波出力部と、内燃機関の回転数と燃料噴射量に基づいて、ＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量を取得する取得部と、電磁波出力部の出力強度を制御する制御部を備えている。そして、制御部はＰＭの捕集量が、フィルタにおけるＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値以下となったときは、第１の出力強度で電磁波を出力させて、ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値よりも多くなったときは、第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で電磁波を出力させた。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排出ガスに含まれる粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するために、排気通路にフィルタが用いられている。例えば、ガソリンの場合にはＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）、ディーゼルの場合にはＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を用いている。

従来では、例えば、燃料噴射量を増加させることで排気ガスの温度を上げて捕集されたＰＭを燃焼し、ＰＭの量を減らす制御が行われている。しかし、ＰＭの捕集量がフィルタにおける捕集量の許容量を超えた状態でＰＭを燃焼させると、多量の反応熱によってフィルタが損傷してしまい、その後に流れてきたＰＭがフィルタをすり抜けるおそれがある。そこで、特許文献１にはマイクロ波を適宜フィルタに照射してフィルタで捕集されたＰＭにマイクロ波を吸収させることでＰＭを加熱し、燃焼除去する方法が開示されている。

特開２０１６−２０００６３号公報

一方、フィルタに捕集される物質にはＰＭ（主に煤）だけではなく、ＰＭ以外の物質（主に水分や可溶性有機成分を有する物質）も存在している。そのため、ＰＭ以外の物質が多く混在する状態でマイクロ波を照射すると、ＰＭ以外の物質がマイクロ波を多く吸収してしまい、ＰＭを所定量になるまで減らすのに必要なマイクロ波の照射量が増加してしまう。つまり、ＰＭの燃焼量に対する、所定のＰＭ量になるまで減らすのに照射されたマイクロ波の照射量全体が増加するため、ＰＭの燃焼効率が悪化してしまう可能性があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、フィルタ内にＰＭ以外の物質が多く混在している状態であってもＰＭの燃焼を効率よく行う排気浄化装置を提供することを目的とする。

本開示に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＰＭを捕集するフィルタに対して、前記フィルタが捕集したＰＭを燃焼可能な周波数の電磁波を出力する電磁波出力部と、前記内燃機関の回転数と燃料噴射量とに基づいて、前記内燃機関から排出された排気ガスに含まれる排気物質のＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量を取得する取得部と、前記電磁波出力部が出力する電磁波の出力強度を制御する制御部と、を備えており、ＰＭの捕集量が前記フィルタにおけるＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値以下となったときは、前記制御部が前記電磁波出力部に第１の出力強度で電磁波を出力させ、ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値よりも多くなったときは、前記制御部が前記電磁波出力部に前記第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で電磁波を出力させることを特徴としている。なお、前記第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で電磁波を出力させる、とは、電磁波を出力させないことを含む。

また、本開示に係る内燃機関の排気浄化装置は、ＰＭの捕集量がＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、ＰＭ以外の物質の捕集量が前記所定の閾値よりも多くなったときは、前記制御部が前記電磁波出力部に電磁波を出力させないことを特徴としている。

また、本開示に係る内燃機関の排気浄化装置は、ＰＭの捕集量がＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、ＰＭ以外の物質の捕集量が前記所定の閾値よりも多くなったときは、前記制御部が内燃機関制御部に排気温度上昇制御を実施させることを特徴としている。

上記構成の内燃機関の排気浄化装置によれば、ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値よりも多い場合に、フィルタに捕集されたＰＭ以外の物質が吸収する電磁波の照射量を低減することができる。そのため、照射制御を終了するまでに照射した電磁波の照射量全体のうち、ＰＭの燃焼に用いられる割合が増加する。したがって、フィルタ内にＰＭ以外の物質が多く混在している状態であっても、ＰＭの燃焼を効率よく行うことが可能となる。

本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の基本構成を示す概略図である。本発明の１実施形態にかかるフィルタの正面図である。本発明の１実施形態にかかるフィルタの側面断面図である。本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において内燃機関から排出されるＰＭの捕集量を表した図である。本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置においてＰＭ以外の物質の捕集量が変化した場合のＰＭおよびＰＭ以外の物質のマイクロ波の吸収率をそれぞれ表した図である。本発明の１実施形態におけるＧＰＦ内の温度に対するフィルタに捕集されたＰＭ以外の物質の捕集量の変化を表した図である。本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容の変形例を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容を示すタイムチャートである。本発明の他の実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容を示すタイムチャートである。

以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の基本構成を示す概略図である。
本システムは、内燃機関としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンにおいても好適に使用することができる。

内燃機関１０には、排気通路１１が備えられており、排気通路１１の下流側にはマフラー１２が備えられている。

排気通路１１におけるマフラー１２よりも上流側に排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去可能なパティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタと称する）２０が備えられている。このフィルタ２０には、フィルタ２０内の温度を検出可能な温度センサ２２が備えられている。本システムにおけるフィルタは、内燃機関としてガソリンエンジンを有する場合はＧＰＦ、ディーゼルエンジンを有する場合はＤＰＦを使用することができる。

図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の１実施形態によるフィルタ２０の構造について説明する図である。図２Ａはフィルタ２０の正面図であり、図２Ｂはフィルタ２０の側面断面図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、フィルタ２０はハニカム構造をしており、互いに平行に延びる複数個の排気流通路２０１，２０２と、排気流通路２０１，２０２を互いに隔てる隔壁２０３と、を備える。

排気流通路２０１，２０２は、上流端が開放されかつ下流端が下流栓２０５により閉塞された排気流入通路２０１と、上流端が上流栓２０４により閉塞されかつ下流端が開放された排気流出通路２０２と、により構成される。なお、図２Ａにおいては、ハッチングを付した部分が上流栓２０４を示す。したがって、排気流入通路２０１及び排気流出通路２０２は薄肉の隔壁２０３を介して交互に配置される。言い換えると排気流入通路２０１及び排気流出通路２０２は各排気流入通路２０１が４つの排気流出通路２０２によって包囲され、各排気流出通路２０２が４つの排気流入通路２０１によって包囲されるように配置される。

隔壁２０３は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図２Ｂに矢印で示すように、排気はまず排気流入通路２０１内に流入し、次いで周囲の隔壁２０３の内部の細孔を通って隣接する排気流出通路２０２内に流出する。このように隔壁２０３は排気流入通路２０１の内周面を構成する。

図１に戻り、排気通路１１におけるマフラー１２とフィルタ２０の間には、排気浄化触媒３０が備えられている。排気浄化触媒３０は、例えば酸化触媒、三元触媒、ＮＯx触媒等を採用することができる。なお、排気浄化触媒３０はフィルタ２０と一体的に構成されていても良く、また排気通路１１上におけるフィルタ２０よりも上流側に備えられていても良い。

排気浄化装置４０は、取得部４１、電磁波出力部４２および制御部４３を有する。取得部４１は、内燃機関１０および制御部４３と電気配線を介して接続されている。取得部４１は内燃機関の回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに基づいて、ＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量を特定するマップを予め実験等で求められて記憶している。取得部４１は、内燃機関１０から内燃機関１０の回転数と燃料噴射量を取得し、ＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量を取得する。なお、本実施形態では、マップを用いたが、ＰＭおよびＰＮ以外の捕集量を取得することができれば、マップを用いなくても良い。

図３は、内燃機関の回転数Ｎｅおよび燃料噴射量ＱにおけるＰＭの捕集量を表したマップであり、内燃機関の回転数が大きいほど、もしくは燃料噴射量が多いほどＰＭの捕集量が多くなっている。取得部４１は、本マップを記憶している。

電磁波出力部４２は、制御部４３と電気回線を介して接続されており、排気通路１１におけるフィルタ２０よりも上流側に備えられ、フィルタ２０に捕集されたＰＭおよびＰＭ以外の物質に対してマイクロ波を照射することでＰＭを燃焼除去する。また、電磁波出力部４２から出力されるマイクロ波の出力強度は、ＰＭおよびＰＭ以外の物質の過燃焼によってフィルタ２０が損傷しない値で出力される。なお、電磁波出力部４２で出力される電磁波は、ＰＭに照射してＰＭを燃焼除去することが可能であれば、マイクロ波に限らず、他の波長の電磁波でも良い。

制御部４３は、取得部４１、電磁波出力部４２および内燃機関制御部５０と電気配線を介して接続されている。制御部４３はフィルタ２０からＰＭがすり抜けないＰＭの捕集量の許容量として第１閾値（α１）、フィルタ２０に捕集されたＰＭとＰＭ以外の物質へマイクロ波を照射した際、ＰＭ以外の物質がＰＭよりも多く電磁波を吸収し得るＰＭ以外の物質の捕集量の値として第２閾値（β１）が予め定められている。さらに、マイクロ波の出力制御を終了するためのＰＭの捕集量の値として第３閾値（α２）が予め定められている。加えて、排気温度を上げる制御を終了するためのＰＭ以外の物質の捕集量の値として第４閾値（β２）が予め定められている。制御部４３は、取得部４１によって取得されたＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量とこれらの閾値を比較し、閾値を超えたか否かを推定する。

また、制御部４３は、取得部４１によって取得されたＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量とα１、α２およびβ１との推定結果に基づいて、電磁波出力部４２におけるマイクロ波の照射の開始と終了または、マイクロ波の出力強度の変更を制御する。なお、推定結果に基づいてどのように出力を制御するかは後述する。さらに、制御部４３はＰＭ以外の物質の捕集量とβ１およびβ２との推定結果に基づいて排気温度を上げる制御の開始および終了をするように内燃機関制御部５０を制御する。なお、推定結果に基づいてどのように排気温度を上げる制御を内燃機関制御部５０に実施させるかは後述する。

内燃機関制御部５０は、内燃機関１０、温度センサ２２および制御部４３と電気回線を介して接続されている。内燃機関制御部５０は、制御部４３での推定結果に基づいて、排気温度を上昇させる制御を実施する。

また、内燃機関制御部５０が排気温度を上昇させる具体的な制御の一例について説明する。まず、内燃機関制御部５０が、温度センサ２２の検出温度を取得する。そして、燃料噴射量に基づく予め実験等で求められた排気温度のマップを参照して、ＰＭ以外の物質が燃焼可能な温度まで排気温度が上昇するように内燃機関１０の燃料噴射量を増加させる。これにより、排気温度が上昇することでＰＭ以外の物質が燃焼し、ＰＭ以外の物質の捕集量が少なくなる。なお、上記の構成に限らず、温度センサ２２を用いずに内燃機関１０の回転数や負荷などから予め実験等で求められたマップを用いてフィルタ２０内の温度を推定しても良い。また、排気温度を上げる制御は上記以外にも内燃機関１０の吸入空気量の増加や点火タイミングの遅角でもよく、フィルタ２０内の温度を上昇することが可能であれば、上記の方法に限られない。

図４は、本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において、ＰＭ以外の物質の捕集量が変化した場合のＰＭおよびＰＭ以外の物質のマイクロ波の吸収率をそれぞれ表した図である。ＰＭ以外の物質のマイクロ波の吸収率を実線で、ＰＭのマイクロ波の吸収率を一点鎖線で示している。ＰＭ以外の物質の捕集量は、ＰＭ以外の物質の捕集量が増加するにしたがってマイクロ波の吸収率も大きくなる。一方、ＰＭの捕集量はＰＭ以外の物質の捕集量が増加すると、ＰＭ以外の物質が吸収するマイクロ波量が増加してくるため、ＰＭが吸収するマイクロ波量が減少し、マイクロ波の吸収率が小さくなる。つまり、逆にＰＭ以外の物質の捕集量を減らすことでＰＭ以外の物質のマイクロ波の吸収率が下がり、一方でＰＭのマイクロ波の吸収率を上げることができる。

図５は、フィルタ２０内の温度に対するＰＭ以外の物質の捕集量の変化を表した図である。フィルタ２０内の温度が高いほど、ＰＭ以外の物質のうち、水分は蒸発し、可溶性有機成分は酸化によって一部気体に分解されることで捕集されたＰＭ以外の物質の量が減少している。つまり、フィルタ２０内に流入する排気温度を上昇させる制御を実施することでフィルタ２０内の温度が上昇し、ＰＭ以外の物質の捕集量が減少する。これにより、ＰＭが吸収するマイクロ波の量が増加することでＰＭが燃焼しやすくなる。

図６は、本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、取得部４１が、内燃機関１０から取得した内燃機関１０の回転数および燃料噴射量と取得部４１が記憶しているマップとに基づいてＰＭの捕集量Ｍを取得する。ＰＭの捕集量Ｍを取得後、ＰＭの捕集量Ｍが第１閾値（α１）よりも多いか否かを推定し（ステップＳ１０２）、ＰＭの捕集量Ｍがα１以下であれば、ステップＳ１０１へ戻る。ＰＭの捕集量Ｍがα１よりも多い場合は、ステップＳ１０３へ移行し、取得部４１が、内燃機関１０から取得した内燃機関１０の回転数および燃料噴射量と取得部４１が記憶しているマップからＰＭ以外の物質の捕集量Ｎを取得する。ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎを取得後、制御部４２がＰＭ以外の物質の捕集量Ｎが第２閾値（β１）以下か否かを推定する（ステップＳ１０４）。ＰＭ以外の物質の捕量Ｎがβ１以下であれば、制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波を第1の出力強度で出力させた（ステップＳ１０６）後、後述するステップＳ１０７へ移行する。ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１よりも多ければ、制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波を第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で出力させた（ステップＳ１０５）後、ステップＳ１０７へ移行する。

ステップＳ１０７において、取得されたＰＭの捕集量Ｍが第３閾値（α２）以下か否かを制御部４３が推定する。ＰＭの捕集量Ｍがα２よりも多ければ、ステップＳ１０３へ戻り、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下であればステップＳ１０８へ移行して、制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波の出力制御を終了させる。なお、第１の出力強度とは、フィルタ２０に捕集されたＰＭを多量に燃焼させてしまうことによって過度にフィルタ２０の温度が上昇し、フィルタ２０が損傷しない出力強度である。また、第２の出力強度とは、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下となるまでの期間で照射されるマイクロ波の照射量全体が期間中に第１の出力強度で出力し続けた場合と比べて少なくなる出力強度である。

以上のように、フィルタ２０に捕集されたＰＭ以外の物質がβ１よりも多い場合は、第１の出力強度よりも小さい第２のマイクロ波の出力強度で、ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１以下となるまでの期間中にマイクロ波が出力される。これによって、ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１以下となるまでの期間において、ＰＭおよびＰＭ以外の物質に照射されるマイクロ波量が少なくなり、ＰＭ以外の物質に吸収されるマイクロ波の絶対量が低減される。つまり、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下となるまでの期間におけるマイクロ波の照射量全体のうち、ＰＭの燃焼に用いられる割合が増加するため、マイクロ波の照射量全体に対するＰＭの燃焼量が増え、ＰＭを効率良く燃焼させることができる。

図７は、本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容の変形例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１からステップＳ２０４までは図５のフロ―チャートのステップＳ１０１からステップＳ１０４と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ２０４において、ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１以下であれば、制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波を第1の出力強度でマイクロ波を出力させた（ステップＳ２０５）後、後述するステップＳ２０６へ移行する。ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１よりも多ければ、制御部４３は電磁波出力部４２にマイクロ波を出力させずにステップＳ２０３へ戻る。

ステップＳ２０６において、取得されたＰＭの捕集量Ｍが第３閾値（α２）以下か否かを制御部４３が推定する。ＰＭの捕集量Ｍがα２よりも多ければ、ステップＳ２０３へ戻り、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下であれば、ステップＳ２０７へ移行して制御部４３が、電磁波出力部４２にマイクロ波の出力制御を終了させる。

以上のように、フィルタ２０に捕集されたＰＭ以外の物質がβ１よりも多い場合は、マイクロ波の出力がされない。これによって、ＰＭ以外の物質の捕集量がβ１以下となるまでの期間において、ＰＭ以外の物質に吸収されるマイクロ波量が無くなる。つまり、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下となるまでの期間におけるマイクロ波の照射量全体のうち、ＰＭの燃焼に用いられるマイクロ波量の割合が増加するため、マイクロ波の照射量全体に対するＰＭの燃焼量が増え、ＰＭを効率良く燃焼させることができる。

図８は、本発明の他の実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される制御内容を示すフローチャートである。具体的には、ステップＳ３０１からステップＳ３０４までは図５のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０４と同様であるため、説明を省略する。ステップＳ３０４において、ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１以下であれば、制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波を第1の出力強度でマイクロ波を出力させた（ステップＳ３０５）後、後述するステップＳ３１０へ移行する。ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ１よりも多ければ、制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波を第２の出力強度で出力させる（ステップＳ３０６）。さらにステップＳ３０６と同時に排気温度上昇制御を内燃機関制御部５０に開始させた（ステップＳ３０７）後、ステップＳ３０８へ移行する。

ステップＳ３０８において、取得部４１によって取得されたＰＭ以外の物質の捕集量Ｎが第４閾値（β２）よりも少ないか否かを制御部４３が推定し、ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ２以上であれば、ステップＳ３０６およびステップＳ３０７へ戻る。ＰＭ以外の物質の捕集量Ｎがβ２よりも少なければ、制御部４３が排気温度上昇制御を内燃機関制御部５０に終了させた（ステップＳ３０９）後、ステップＳ３１０へ移行する。ステップＳ３１０において、制御部４３が、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下か否かを推定する。ＰＭの捕集量Ｍがα２よりも多ければ、ステップＳ３０３へ戻る。ＰＭの捕集量Ｍがα２以下であれば、ステップＳ３１１へ移行して制御部４３が電磁波出力部４２にマイクロ波の照射制御を終了させる。なお、本実施形態はステップＳ３０６とステップＳ３０７を同時に実施しているが、ステップＳ３０６の実施後にステップＳ３０７を実施、もしくはその逆でも良い。また、ステップＳ３０３、３０４および３０６から３０９の後にステップＳ３０１以降を実施しても良く、ステップＳ３０６でマイクロ波を第２の出力強度で出力させずに、ステップＳ３０７のみ実施しても良い。

以上のようにして、ＰＭ以外の物質の捕集量がβ１よりも多い場合は、排気温度を上昇させることでＰＭ以外の物質を燃焼させ、ＰＭ以外の物質の捕集量を減らすことができる。これによって、ＰＭ以外の物質の捕集量がβ１以下となるまでの期間において、ＰＭ以外の物質が吸収するマイクロ波量の絶対量を格段に減らすことができる。つまり、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下となるまでの期間におけるマイクロ波の照射量全体のうち、ＰＭの燃焼に用いられるマイクロ波量の割合が増加するため、マイクロ波の照射量全体に対するＰＭの燃焼量が増え、ＰＭを効率良く燃焼させることができる。

図９は、本発明の１実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される、図５のフローチャートと対応する制御内容を示すタイムチャートである。本タイムチャートにおいて、実線は本実施形態における制御を示し、点線は従来における制御（第１の出力強度でのみ出力する場合の制御）を示している。

ＰＭの捕集量がα１よりも多くなった時刻Ｔ０において、従来における制御では第１の出力強度で出力を開始している。一方、本実施形態における制御ではＰＭの捕集量がα１よりも多くなったことに加え、ＰＭ以外の物質の捕集量がβ１よりも多くなったため、第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で出力を開始している。そして、両制御ともマイクロ波の出力を開始してから所定時間経過後にＰＭおよびＰＭ以外の物質の温度が燃焼する温度に到達し、捕集量が減少し始めている。

時刻Ｔ１において、本実施形態における制御はＰＭ以外の物質の捕集量がβ２よりも少なくなったため、マイクロ波を第１の出力強度で出力を開始している。そして、時刻Ｔ２において、従来における制御はＰＭの捕集量がα２以下となったため、マイクロ波の出力制御を終了している。

そして時刻Ｔ３において、本実施形態における制御はＰＭの捕集量がα２以下となったため、マイクロ波の出力制御を終了している。また、本実施形態における制御は、時刻Ｔ１でのＰＭ捕集量が従来における制御よりも多く残っているため、ＰＭの捕集量がα２以下となるまでに時刻Ｔ２と時刻Ｔ３の差分だけ時間がかかっている。

また、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の期間において、従来における制御は本実施形態における制御よりも大きい出力強度で出力しているため、Ａ１の面積分だけ多くマイクロ波を照射している。一方、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間において、本実施形態は従来の制御よりも長くマイクロ波の出力をしているため、Ａ２の面積分だけ多くマイクロ波を照射している。そのため、本実施形態における制御は、Ａ１の面積分がＡ２の面積分よりも大きくなるように第２の出力強度が設定されている。

図１０は、本発明の他の実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置において実行される、図７のフローチャートと対応する制御内容を示すタイムチャートである。本タイムチャートにおいて、実線は本実施形態における制御を示し、点線は従来における制御（第１の出力強度でのみ出力する場合の制御）を示している。

ＰＭの捕集量がα１よりも多くなった時刻Ｔ０において、従来における制御では第１の出力強度で出力を開始している。一方、本実施形態における制御ではＰＭの捕集量がα１よりも多くなったことに加え、ＰＭ以外の物質の捕集量がβ１よりも多くなったため、第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で出力を開始し、且つ、排気温度上昇制御フラグがＯＮとなり、排気温度上昇制御を開始している。そして、両制御ともマイクロ波の出力を開始してから所定時間経過後にＰＭおよびＰＭ以外の物質の温度が燃焼する温度に到達し、捕集量が減少し始めているが、本実施形態における制御では、排気温度上昇も実施しているためＰＭ以外の物質の捕集量が早く、そして多く減少している。

時刻Ｔ１において、本実施形態における制御はＰＭ以外の物質の捕集量がβ２よりも少なくなったため、マイクロ波を第１の出力強度で出力を開始し、且つ、排気温度上昇制御を終了し、排気温度上昇制御フラグがＯＦＦになっている。時刻Ｔ２において、従来における制御はＰＭの捕集量がα１以下となったため、マイクロ波の出力制御を終了している。

時刻Ｔ１において、ＰＭ以外の物質の捕集量が従来における制御よりも少ないため、ＰＭが吸収するマイクロ波量が多くなり、従来における制御よりも早くＰＭが減少し、時刻Ｔ２でＰＭの捕集量がα２以下となり、マイクロ波の出力制御が終了している。一方、従来における制御は、時刻Ｔ１においてＰＭ以外の物質の捕集量が本実施形態における制御よりも多く残っている。それによって、ＰＭのマイクロ波の吸収量が少なくなるため、時刻Ｔ２よりも遅い時刻Ｔ３でＰＭの捕集量がα２以下となり、マイクロ波の出力制御を終了している。

また、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の期間において、従来における制御は本実施形態における制御よりも大きい出力強度で出力しているため、Ａ１の面積分だけ多くマイクロ波を照射している。さらに、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の期間において、従来における制御は本実施形態における制御よりも長くマイクロ波の出力をしているため、Ａ２の面積分だけ多くマイクロ波を照射している。そのため、ＰＭがα２以下になるまでに照射されるマイクロ波の照射量全体が、従来における制御よりも本実施形態における制御は、Ａ１の面積分とＡ２の面積分の合計分の照射量を少なくなっている。

以上のように本実施形態によれば、フィルタ２０に捕集されたＰＭ以外の物質がβ１よりも多い場合に、マイクロ波の出力強度を小さく、または排気温度を上げてＰＭ以外の物質を燃焼除去している。これによって、ＰＭ以外の物質の捕集量がβ１以下となるまでの期間においてＰＭ以外の物質が吸収するマイクロ波の絶対量を低減できる。そのため、ＰＭの捕集量Ｍがα２以下となるまでの期間に照射されたマイクロ波の照射量全体のうち、ＰＭの燃焼に用いられるマイクロ波の割合が増加する。したがって、フィルタ２０内にＰＭ以外の物質が多く混在している状態であっても、ＰＭの燃焼を効率よく行うことが可能となる。

１０内燃機関
１１排気通路
１２マフラー
２０フィルタ
２０１排気流入通路
２０２排気流出通路
２０３隔壁
２０４上流栓
２０５下流栓
２１温度センサ
３０排気浄化触媒
４０排気浄化装置
４１取得部
４２電磁波出力部
４３制御部
５０内燃機関制御部

Claims

内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＰＭを捕集するフィルタに対して、前記フィルタが捕集したＰＭを燃焼可能な周波数の電磁波を出力する電磁波出力部と、
前記内燃機関の回転数と燃料噴射量とに基づいて、前記内燃機関から排出された排気ガスに含まれる排気物質のＰＭおよびＰＭ以外の物質の捕集量を取得する取得部と、
前記電磁波出力部が出力する電磁波の出力強度を制御する制御部と、を備えており、
ＰＭの捕集量が、前記フィルタにおけるＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、
ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値以下となったときは、前記制御部が前記電磁波出力部に第１の出力強度で電磁波を出力させ、
ＰＭ以外の物質の捕集量が所定の閾値より多くなったときは、前記制御部が前記電磁波出力部に前記第１の出力強度よりも小さい第２の出力強度で電磁波を出力させることを特徴としている内燃機関の排気浄化装置。
ＰＭの捕集量が、前記フィルタにおけるＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、ＰＭ以外の物質の捕集量が前記所定の閾値より多くなったときは、前記制御部が前記電磁波出力部に電磁波を出力させないように制御することを特徴としている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関制御部を備え、
ＰＭの捕集量が、前記フィルタにおけるＰＭの捕集量の許容量を超えた場合において、ＰＭ以外物質の捕集量が前記所定の閾値よりも多くなったときは、前記制御部が前記内燃機関制御部に排気温度を上昇する制御をさせることを特徴としている請求項１もしくは２に記載の内燃機関の排気浄化装置。