JP2023102013A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられたＤＰＦと、排気通路においてＤＰＦよりも上流側に設けられたＤＯＣと、ＤＰＦの温度が目標温度となるようにＤＯＣに対して燃料を添加することでＤＰＦに捕集されたＰＭを除去する再生制御を実行するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、ＤＰＦに捕集されたＰＭの量に応じた目標温度である第１目標温度を取得し、ＤＰＦの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得し、上流温度状態量に基づいて第１目標温度よりも低い第２目標温度を取得し、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣに対して燃料を添加する。【選択図】図４

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

従来、排気浄化装置に関する技術として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、粒子状物質（ＰＭ［Particulate Matter］）を燃焼可能なほど排気ガスの温度を上昇させるように、ＰＭフィルタの上流側に設けられた酸化触媒で排気ガス中の燃料を酸化反応により燃焼させ、ＰＭフィルタに捕集されたＰＭを燃焼させて除去するＰＭ再生について記載されている。

特開２０１９－１０５１８１号公報

ところで、実行されていた再生制御（ＰＭ再生）が中断された場合、排気ガスの温度が低下して捕集フィルタ（ＰＭフィルタ）の温度が低下する。この状態で再生制御が再開されて捕集フィルタの上流側の酸化触媒に燃料が添加されると、捕集フィルタの内部でＰＭが再び燃焼することで捕集フィルタの内部の温度が再上昇する。一方、捕集フィルタの外周部分は再生制御の中断時に冷却されている。そのため、単に捕集フィルタのＰＭ堆積量に応じて添加燃料量を決めると、燃機関の運転状態によっては捕集フィルタの外周部分と内部とで温度差が生じ易く、この温度差が捕集フィルタに耐久面で悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、捕集されたＰＭの堆積量だけでなく内燃機関の運転状態を考慮しつつ、このような温度差を抑えることが望まれる。

本発明は、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、排気通路において捕集フィルタよりも上流側に設けられた酸化触媒と、捕集フィルタの温度が目標温度となるように酸化触媒に対して燃料を添加することで捕集フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生制御を実行する制御部と、を備え、制御部は、捕集フィルタに捕集された粒子状物質の量に応じた目標温度である第１目標温度を取得し、捕集フィルタの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得し、上流温度状態量に基づいて第１目標温度よりも低い第２目標温度を取得し、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、第２目標温度を目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加する。

本発明の一態様に係る排気浄化装置では、制御部は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、再生制御の目標温度を第２目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加する。これにより、捕集フィルタに捕集された粒子状物質の量に応じた第１目標温度よりも低い第２目標温度が目標温度となるため、捕集フィルタの内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度が、第１目標温度が目標温度となる場合と比較して緩やかとなる。また、内燃機関の運転状態に応じて変化する上流温度状態量に基づいて第２目標温度が取得されることから、捕集フィルタの外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを、内燃機関の運転状態に応じて抑えることができる。したがって、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。

一実施形態において、制御部は、上流温度状態量として、捕集フィルタの上流側の排気ガス温度を取得し、排気ガス温度が第１排気温度の場合の所定期間を、排気ガス温度が第１排気温度よりも高い第２排気温度の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。この場合、捕集フィルタの上流側の排気ガス温度が低いほど捕集フィルタの外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、捕集フィルタの内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。

一実施形態において、制御部は、上流温度状態量として、捕集フィルタを通過する排気ガス流量を取得し、排気ガス流量が第１流量の場合の所定期間を、排気ガス流量が第１流量よりも大きい第２流量の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。この場合、排気ガス流量が小さいほど捕集フィルタの外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、捕集フィルタの内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。

一実施形態において、制御部は、酸化触媒の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第２目標温度を目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加してもよい。この場合、酸化触媒をすり抜けた燃料によって捕集フィルタの外周部分と内部とで生じる温度差が拡大し易くなる状況において、捕集フィルタの耐久面への影響を抑制することが可能となる。

一実施形態において、制御部は、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第２目標温度を目標温度として酸化触媒に対して燃料を添加してもよい。この場合、捕集フィルタの外周部分が中断時に一定程度以上冷却された状況において、捕集フィルタの耐久面への影響を抑制することが可能となる。

本発明によれば、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得る捕集フィルタの耐久面への影響を、内燃機関の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。

実施形態に係る排気浄化装置を示す概略構成図である。 図１のＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。 図１の排気浄化装置の動作を例示するタイミングチャートである。 図１の排気浄化装置の処理を例示するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、実施形態に係る排気浄化装置を示す概略構成図である。図１において、本実施形態に係る排気浄化装置１は、エンジン（内燃機関）２と共に産業車両１００に搭載されている。産業車両１００は、一例として、油圧ショベル等の建設機械である。
エンジン２は、一例として、複数の気筒を有するディーゼルエンジンである。

エンジン２は、それぞれの気筒の燃焼室内に新気を供給するための吸気装置（図示省略）を有している。吸気装置は、燃焼室内に供給する新気の量（以下、単に筒内新気量という）を調整する。吸気装置は、例えば、スロットルバルブ及び可変容量ターボチャージャのコンプレッサを含んでいてもよい。

エンジン２は、それぞれの気筒の燃焼室内に燃料を噴射する複数のインジェクタ２ａを有している。インジェクタ２ａは、ＥＣＵ１０によって設定される噴射すべき燃料量（以下、単に噴射燃料量という）及び噴射時期で燃料を噴射することで、燃焼室内に燃料を供給する。各インジェクタ２ａには、コモンレール（図示せず）が接続されている。コモンレールは、各インジェクタ２ａに供給される高圧燃料を貯留する。インジェクタ２ａの噴射動作は、ＥＣＵ１０によって制御される。インジェクタ２ａは、燃料の噴射として、例えば、メイン噴射と、メイン噴射の前に微小の燃料を噴射するパイロット噴射と、メイン噴射の後に微小の燃料を噴射するアフター噴射と、アフター噴射の後に噴射するポスト噴射とを行うことができる。

インジェクタ２ａは、例えばポスト噴射の噴射燃料量を増加させることで、排気通路３に排出された排ガス中の未燃燃料の量を調整することができる。

エンジン２の排気通路３には、ＤＯＣ［Diesel Oxidation Catalyst］（酸化触媒）４と、ＤＰＦ［Diesel Particulate Filter］（捕集フィルタ）５と、が設けられている。ＤＯＣ４及びＤＰＦ５は、排気通路３の排気ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かってこの順で配置されている。すなわち、ＤＯＣ４は、エンジン２の排気通路３においてＤＰＦ５よりも上流側に配置されている。ＤＯＣ４は、排気ガスに含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化することで、排気ガスを浄化する。ＤＰＦ５は、エンジン２の排気ガス中に含まれる煤等の粒子状物質（ＰＭ［Particulate Matter］）を捕集し、排気ガスを浄化する。

排気浄化装置１は、エンジン２に設けられたエンジン状態量センサ２ｂと、排気通路３のＤＯＣ４の上流側に設けられたＤＯＣ入口温度センサ６と、排気通路３のＤＯＣ４の下流側に設けられたＤＯＣ出口温度センサ７と、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］（制御部）１０と、を備えている。各センサ２ｂ，６，７は、ＥＣＵ１０と接続されている。

エンジン状態量センサ２ｂは、エンジン２の状態量を検出する検出器である。エンジン状態量センサ２ｂは、例えば、エンジン２の負荷を検出するアクセル開度センサ（図示省略）、エンジン２の吸入空気量を検出するエアフローセンサ、及び、エンジン２のエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサを含んでいてもよい。エンジン状態量センサ２ｂは、検出したエンジン状態量の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＤＯＣ入口温度センサ６は、ＤＯＣ４の上流側の排気ガスの温度（以下、単に「ＤＯＣ入口温度」とも記す）を検出する検出器である。ＤＯＣ入口温度センサ６は、検出したＤＯＣ入口温度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＤＯＣ出口温度センサ７は、ＤＯＣ４の下流側の排気ガスの温度（以下、単に「ＤＯＣ出口温度」とも記す）を検出する検出器である。ＤＯＣ出口温度センサ７は、検出したＤＯＣ出口温度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

図２は、図１のＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。図２に示されるように、ＥＣＵ１０は、機能的構成として、エンジン状態取得部１１と、燃料噴射制御部１２と、目標温度取得部１３と、燃料添加量算出部１４と、再生制御実行部１５と、を有している。ＥＣＵ１０は、ＤＰＦ５の温度が目標温度となるようにＤＯＣ４に対して燃料を添加することでＤＰＦ５に捕集されたＰＭを燃焼させて除去するＤＰＦ５の再生制御（以下、単に「再生制御」とも記す）を実行可能に構成されている。

エンジン状態取得部１１は、エンジン状態を取得する。エンジン状態取得部１１は、例えば、アクセル開度センサで検出されたアクセル開度、エアフローセンサで検出された吸入空気量、及び、エンジン回転数センサで検出されたエンジン２のエンジン回転数を、エンジン状態として取得する。

エンジン状態取得部１１は、ＤＯＣ入口温度センサ６の検出信号に基づいて、ＤＯＣ入口温度を取得する。エンジン状態取得部１１は、ＤＯＣ出口温度センサ７の検出信号に基づいて、ＤＯＣ出口温度を取得する。

エンジン状態取得部１１は、ＤＯＣ４の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態であるか否かを判定してもよい。エンジン状態取得部１１は、公知の手法により、ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かを判定することができる。エンジン状態取得部１１は、例えば、ＤＯＣ４に燃料が添加された場合のＤＯＣ入口温度とＤＯＣ出口温度との関係に基づいて、ＤＯＣ４の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方であることを判定してもよい。

エンジン状態取得部１１は、ＤＰＦ５の上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得する。上流温度状態量は、ＤＰＦ５の外周部分が排気ガスによって温められるために要する時間に相関のあるＤＰＦ５の上流側の排気ガスの状態量を意味する。

エンジン状態取得部１１は、例えば、ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度（以下、単に「上流ガス温度」とも記す）を上流温度状態量として取得してもよい。エンジン状態取得部１１は、例えば、ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態ではない場合、上流ガス温度として、ＤＯＣ出口温度を用いてもよい。エンジン状態取得部１１は、例えば、ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態である場合、上流ガス温度として、ＤＯＣ入口温度を用いてもよい。

エンジン状態取得部１１は、例えば、ＤＰＦ５を通過する排気ガス流量を上流温度状態量として取得してもよい。エンジン状態取得部１１は、例えば、エアフローセンサで検出された吸入空気量に基づいて、ＤＰＦ５を通過する排気ガス流量を取得してもよい。

燃料噴射制御部１２は、エンジン２の要求トルクに応じた噴射燃料量、及び、再生制御で添加される燃料添加量（後述）で燃料を噴射するように、インジェクタ２ａを制御する。要求トルクは、例えば、検出されたアクセル開度とエンジン回転数とに基づいて算出されてもよいし、油圧システム等を作動させるために要するトルクを含んで算出されてもよい。

目標温度取得部１３は、再生制御のための、ＤＰＦ５に流入する排気ガスの温度（以下、単に「ＤＰＦ入口温度」とも記す）の目標温度を取得する。目標温度は、再生可能温度以上の温度とされる。再生可能温度は、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭを燃焼させられる程度のＤＰＦ５の床温である。

目標温度取得部１３は、目標温度として、第１目標温度を取得する。第１目標温度は、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭの量（以下、単に「ＰＭ堆積量」とも記す）に応じた目標温度である。第１目標温度は、例えば再生制御が定常的に継続されているときに用いられる基本となる目標温度である。

目標温度取得部１３は、例えば、ＰＭ堆積量に応じたＤＰＦ５の床温の目標値が予め設定されたマップを用いて第１目標温度を取得する。ＰＭ堆積量は、公知の手法により推定することができる。ＰＭ堆積量は、例えば、エンジン２の負荷に応じた単位時間あたりのＰＭ堆積量が予め設定されたマップを用いて、単位時間あたりのＰＭ堆積量とエンジン２の運転時間とにより推定されてもよい。

目標温度取得部１３は、上流温度状態量に基づいて、第２目標温度を取得する。第２目標温度は、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときにＤＰＦ５の外周部分と内部とで生じる温度差の拡大を抑制するための目標温度である。第２目標温度は、例えば再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間に用いられる目標温度である。第２目標温度は、第１目標温度よりも低い温度とされる。

目標温度取得部１３は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの経過時間に応じて第２目標温度を取得する。目標温度取得部１３は、例えば、ＤＰＦ５の床温の目標値が予め設定されたマップを用いて第２目標温度を取得する。第２目標温度のマップ値は、例えば実験によって決定されてもよい。第２目標温度のマップ値は、ＤＰＦ５のサイズが大きいほど低い温度値として決定されてもよい。

第２目標温度のマップ値は、第２目標温度を目標温度として用いる所定期間の長さに応じて決定されてもよい。例えば、第２目標温度を目標温度として用いる所定期間が長いほど、目標温度の増加勾配が緩やかとなるように、第２目標温度のマップ値が決定されてもよい。

目標温度取得部１３は、ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度（上流ガス温度、ここでは上述のＤＯＣ入口温度又はＤＯＣ出口温度）が第１排気温度の場合の所定期間を、当該排気ガス温度が第１排気温度よりも高い第２排気温度の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。目標温度取得部１３は、例えば、上流ガス温度が低いほど所定期間が長くなるように、所定期間を決定してもよい。

目標温度取得部１３は、ＤＰＦ５を通過する排気ガス流量（ここでは上述のエアフローセンサで検出された吸入空気量）が第１流量の場合の所定期間を、当該排気ガス流量が第１流量よりも大きい第２流量の場合の所定期間と比べて長くしてもよい。目標温度取得部１３は、例えば、エアフローセンサで検出された吸入空気量が小さいほど所定期間が長くなるように、所定期間を決定してもよい。

燃料添加量算出部１４は、ＤＰＦ５の床温（以下、単に「ＤＰＦ床温」とも記す）が、目標温度取得部１３で取得された目標温度となるように、再生制御でＤＯＣ４に添加される燃料添加量を算出する。燃料添加量算出部１４は、例えば、ＤＰＦ入口温度が目標温度となるように、目標温度に対応する燃料添加量が予め設定されたマップを用いて燃料添加量を算出する。

再生制御実行部１５は、ＰＭ堆積量が所定の堆積量閾値以上となった場合、再生制御を実行する。再生制御実行部１５は、再生制御において、燃料添加量算出部１４で算出した燃料添加量の燃料をインジェクタ２ａがＤＯＣ４に対して添加するように、燃料噴射制御部１２にインジェクタ２ａを制御させる。

再生制御において、ＤＯＣ４では、排気ガス中の燃料が酸化反応によって燃焼し、その熱でＤＯＣ出口温度が上昇する。温度が上昇した排気ガスがＤＰＦ５に流入し、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭが燃焼することで、ＰＭがＤＰＦ５から除去される。なお、ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態である場合、排気ガス中の燃料のうち、酸化反応によってＤＯＣ４で燃焼する量が減少し、その分、ＤＯＣ４をすり抜けてＤＰＦ５に流入する量が増加する。

再生制御実行部１５は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部１２にインジェクタ２ａを制御させる。ここでの所定時間は、上述したように、再生制御が再開されてから第２目標温度を目標温度として用いる時間である。

再生制御実行部１５は、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部１２にインジェクタ２ａを制御させてもよい。再生制御実行部１５は、ＤＯＣ４の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部１２にインジェクタ２ａを制御させてもよい。

再生制御実行部１５は、例えば、第２目標温度を目標温度として用いているうちに第２目標温度が大きくなることで第１目標温度と等しくなった場合、第１目標温度を目標温度として用いてもよい。つまり、再生制御実行部１５は、第１目標温度と第２目標温度との何れか小さい方を目標温度として用いてもよい。再生制御実行部１５は、再生制御が再開されてからの経過時間が所定期間を超えた場合、第１目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加するように、燃料噴射制御部１２にインジェクタ２ａを制御させてもよい。

［排気浄化装置１の動作例］
図３は、排気浄化装置１の動作を例示するタイミングチャートである。図３では、エンジン２の運転中に再生制御が開始されると共に一時的に中断され、その後再生制御が再開される状況における排気浄化装置１の動作の一例が示されている。図３では、ＤＯＣ４の状態は、燃料すり抜け故障状態であってもよい。

図３の各（ａ）～（ｆ）において、横軸は時間を示している。図３（ａ）において、縦軸はエンジン回転数を示している。図３（ｂ）において、縦軸は再生制御の実行又は非実行の状態を示している。図３（ｃ）において、縦軸は燃料添加の実行又は非実行の状態を示している。図３（ｄ）において、縦軸はＤＰＦ床温を示している。図３（ｅ）において、縦軸は燃料添加量を示している。図３（ｆ）において、縦軸はＰＭ堆積量を示している。

図３（ａ）～（ｆ）に示されるように、時刻ｔ０において、エンジン２が所定の定格運転状態とされている際に、再生制御の状態が非実行から実行へと切り替わり、燃料添加の状態が非実行から実行へと切り替えられる。時刻ｔ０における燃料添加量Ｑ１は、ＰＭ堆積量Ｇ１に応じた燃料添加量である。ＰＭ堆積量Ｇ１が比較的大きいことから、ＤＰＦ５の内部でＰＭが燃焼することでＤＰＦ５の内部の温度が上昇し易い。そのため、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積量Ｇ１よりも小さい場合の燃料添加量と比べて、燃料添加量Ｑ１は、小さい燃料添加量とされている。その結果、時刻ｔ０において再生制御が開始されてからＤＰＦ床温が上昇する勾配は、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積量Ｇ１よりも小さい場合と比べて緩やかとなっている。

続いて、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで再生制御が継続されて、ＤＰＦ床温が再生可能温度Ｔ１以上となることで、ＤＰＦ５の内部でＰＭが燃焼してＰＭ堆積量が減少していく。なお、例えばエンジン２の負荷の変化等に応じて、ＤＰＦ床温が目標温度となるための燃料添加量が変化してもよい。時刻ｔ１において、例えば産業車両１００の作業が休止される等の状況となり、エンジン２の運転状態が低回転低負荷の状態とされる。その結果、排気ガス温度が低下して、時刻ｔ２においてＤＰＦ床温が再生可能温度Ｔ１を下回ると、燃料添加が非実行とされる。時刻ｔ３まで、この状態が継続される。

時刻ｔ２から時刻ｔ３までにおいて、排気ガス温度が低下したままであり、燃料添加もしていないため、ＤＰＦ床温（ＤＰＦ５の内部の温度）が低下すると共に、ＤＰＦ５の外周部分が中断時に冷却される。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、再生制御が中断されてからの経過時間（ｔ３－ｔ２）が所定の中断時間閾値以上となるような期間である。

その後、時刻ｔ３において、例えば産業車両１００の作業が休止される等の状況が解消されて、エンジン２の運転状態が再び所定の定格運転状態とされる。排気ガス温度が上昇し、時刻ｔ４においてＤＰＦ床温が再生可能温度Ｔ１以上となることで、再び燃料添加の状態が非実行から実行へと切り替えられる。

時刻ｔ４におけるＰＭ堆積量Ｇ２に応じた燃料添加量（図４の太い破線）は、燃料添加量Ｑ２である。ＰＭ堆積量Ｇ２がＰＭ堆積量Ｇ１よりも小さいため、ＤＰＦ５の内部の温度は、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積量Ｇ１である場合よりも上昇し易いわけではない。そのため、ＤＰＦ５の内部の温度を目標温度とするために、燃料添加量Ｑ２は、ＰＭ堆積量がＰＭ堆積量Ｇ１である場合の燃料添加量Ｑ１と比べて大きい燃料添加量とされている。しかしながら、ＤＰＦ５の外周部分は再生制御の中断時に冷却されているため、ＤＰＦ５の外周部分と内部とで温度差が生じ易く、ＤＰＦ５に耐久面で悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、時刻ｔ４において、再生制御実行部１５は、上流ガス温度に応じて第１目標温度よりも低くされた第２目標温度を目標温度として、ＤＰＦ５の温度が第２目標温度となるようにＤＯＣ４に対して燃料を添加することで、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭを除去する再生制御を実行する。図３において時刻ｔ４から右方の燃料添加量として太い破線よりも下方の太い実線で示されるように、第２目標温度の目標温度に対応する燃料添加量で燃料が添加される。

第２目標温度は、再生制御が再開されてからの経過時間に応じて徐々に大きい値とされ、これに応じて徐々に増加された燃料添加量で燃料が添加され、ＰＭ堆積量に応じた燃料添加量と等しくなるまで増加される。なお、時刻ｔ３からＰＭ堆積量に応じた燃料添加量と等しくなるまでの期間は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの経過時間が所定の再開後時間閾値以下となるような期間である。

このように、第１目標温度よりも低い第２目標温度の目標温度に対応する燃料添加量で燃料が添加されることで、ＤＰＦ５の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを抑制し、ＤＰＦ５に耐久面で悪影響が及ぼされることが抑制されることとなる。

［排気浄化装置１の処理の一例］
次に、排気浄化装置１の処理の一例について説明する。図４は、排気浄化装置１の処理を例示するフローチャートである。図４に示される処理は、例えば、エンジン２の運転中において、実行されていた再生制御が中断された後、再開されたときに、所定の演算周期ごとに繰り返し実行される。

図４に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ０１において、エンジン状態取得部１１により、エンジン状態の取得を行う。エンジン状態取得部１１は、例えば、ＤＯＣ入口温度センサ６の検出信号に基づいて、ＤＯＣ入口温度を取得する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０２において、目標温度取得部１３により、ＰＭ堆積量の取得を行う。目標温度取得部１３は、例えば、エンジン２の負荷と予め設定されたＰＭ増加量マップとに基づいて、一定時間あたりのＰＭ増加量を順次積算し、ＰＭ堆積量を算出する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０３において、エンジン状態取得部１１により、上流温度状態量の取得を行う。エンジン状態取得部１１は、例えば、上流温度状態量としてＤＯＣ入口温度を取得する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０４において、再生制御実行部１５により、第１目標温度の取得を行う。再生制御実行部１５は、例えば、ＰＭ堆積量に応じて予め設定された第１目標温度マップに基づいて、第１目標温度を取得する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０５において、再生制御実行部１５により、第２目標温度の取得を行う。再生制御実行部１５は、例えば、再生制御が再開されてからの経過時間とＤＯＣ入口温度とに応じて予め設定された第２目標温度マップに基づいて、第２目標温度を取得する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０６において、再生制御実行部１５により、ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かの判定を行う。再生制御実行部１５は、例えば、ＤＯＣ入口温度センサ６及びＤＯＣ出口温度センサ７の検出信号に基づいて、ＤＯＣ４の出口の排気ガスの温度がＤＯＣ４の入口の排気ガスの温度に対して燃料の添加に応じて上昇しているか否かを判定することにより、ＤＯＣ４の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態であるか否かを判定する。

ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態であると判定された場合（Ｓ０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ０７の処理に移行する。ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態ではないと判定された場合（Ｓ０６：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、後述のＳ１０の処理に移行する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０７において、再生制御実行部１５により、再生制御の中断が一定時間以上継続したか否かの判定を行う。再生制御実行部１５は、例えば、再生制御が中断されてからの経過時間が所定の中断時間閾値以上である場合、再生制御の中断が一定時間以上継続したと判定する。

再生制御の中断が一定時間以上継続したと判定された場合（Ｓ０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ０８の処理に移行する。再生制御の中断が一定時間以上継続していないと判定された場合（Ｓ０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、後述のＳ１０の処理に移行する。

ＥＣＵ１０は、Ｓ０８において、再生制御実行部１５により、再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内であるか否かの判定を行う。再生制御実行部１５は、例えば、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの経過時間が所定の再開後時間閾値以下である場合、再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内であると判定する。

再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内であると判定された場合（Ｓ０８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ０９の処理に移行する。再生制御の中断後に再生制御が再開されてから所定期間内ではないと判定された場合（Ｓ０８：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、後述のＳ１０の処理に移行する。

Ｓ０９において、ＥＣＵ１０は、再生制御実行部１５により、第２目標温度を目標温度として再生制御の実行を行う。再生制御実行部１５は、第１目標温度よりも低くされた第２目標温度を目標温度として、ＤＰＦ５の温度が第２目標温度となるようにＤＯＣ４に対して燃料を添加することで、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭを除去する再生制御を実行する。その後、ＥＣＵ１０は、図４の処理を終了する。

一方、Ｓ１０において、ＥＣＵ１０は、再生制御実行部１５により、第１目標温度を目標温度として再生制御の実行を行う。再生制御実行部１５は、ＰＭ堆積量に応じた第１目標温度を目標温度として、ＤＰＦ５の温度が第１目標温度となるようにＤＯＣ４に対して燃料を添加することで、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭを除去する再生制御を実行する。その後、ＥＣＵ１０は、図４の処理を終了する。

［排気浄化装置１の作用効果］
以上説明した排気浄化装置１では、ＥＣＵ１０は、再生制御の中断後に再生制御が再開されてからの所定期間、再生制御の目標温度を第２目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加する。これにより、ＤＰＦ５に捕集されたＰＭの量（ＰＭ堆積量）に応じた第１目標温度よりも低い第２目標温度が目標温度となるため、ＤＰＦ５の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度が、第１目標温度が目標温度となる場合と比較して緩やかとなる。また、エンジン２の運転状態に応じて変化する上流温度状態量に基づいて第２目標温度が取得されることから、ＤＰＦ５の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大することを、エンジン２の運転状態に応じて抑えることができる。したがって、再生制御の中断後に再生制御が再開されるときに生じ得るＤＰＦ５の耐久面への影響を、エンジン２の運転状態を考慮しつつ抑制することが可能となる。

排気浄化装置１では、ＥＣＵ１０は、上流温度状態量として、ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度を取得し、排気ガス温度が第１排気温度の場合の所定期間を、排気ガス温度が第１排気温度よりも高い第２排気温度の場合の所定期間と比べて長くする。これにより、ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度が低いほどＤＰＦ５の外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、ＤＰＦ５の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。

排気浄化装置１では、ＥＣＵ１０は、上流温度状態量として、ＤＰＦ５を通過する排気ガス流量を取得し、排気ガス流量が第１流量の場合の所定期間を、排気ガス流量が第１流量よりも大きい第２流量の場合の所定期間と比べて長くする。これにより、排気ガス流量が小さいほどＤＰＦ５の外周部分が排気ガスによって温められるために時間を要することに対応して、ＤＰＦ５の内部の温度が燃料の添加によって再上昇する程度を緩やかとすることができる。

排気浄化装置１では、ＥＣＵ１０は、ＤＯＣ４の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加する。これにより、ＤＯＣ４をすり抜けた燃料によってＤＰＦ５の外周部分と内部とで生じる温度差が拡大し易くなる状況において、ＤＰＦ５の耐久面への影響を抑制することが可能となる。

排気浄化装置１では、ＥＣＵ１０は、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料を添加する。これにより、ＤＰＦ５の外周部分が中断時に一定程度以上冷却された状況において、ＤＰＦ５の耐久面への影響を抑制することが可能となる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

上記実施形態では、上流温度状態量として、ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度と、ＤＰＦ５を通過する排気ガス流量と、が取得されたがこれらに限定されない。上流温度状態量は、例えば、エアフローセンサで検出された吸入空気量とエンジン２の要求トルクに応じた噴射燃料量とから算出した排気ガス温度及び流量の推定値に関する状態量であってもよい。要は、上流温度状態量は、捕集フィルタの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量であればよい。

上記実施形態では、ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度として、ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かに応じてＤＯＣ入口温度とＤＯＣ出口温度とを選択されたが、これに限定されない。ＤＰＦ５の上流側の排気ガス温度として、ＤＯＣ入口温度のみを用いて、ＤＯＣ出口温度センサ７を省略してもよいし、ＤＯＣ出口温度のみを用いて、ＤＯＣ入口温度センサ６を省略してもよい。

上記実施形態では、ＤＯＣ４の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料が添加されたが、これに限定されない。ＤＯＣ４の状態が燃料すり抜け故障状態であるか否かの判定は、省かれてもよい。

上記実施形態では、再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、所定期間、第２目標温度を目標温度としてＤＯＣ４に対して燃料が添加されたが、これに限定されない。再生制御の中断が一定時間以上継続したか否かの判定は、省かれてもよい。

上記実施形態では、エンジン２はディーゼルエンジンであったが、これに限定されない。内燃機関は例えばガソリンエンジン等であってもよく、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタは、ＧＰＦ［Gasoline Particulate Filter］であってもよい。

上記実施形態では、排気浄化装置１は、排気通路３に排出された排ガス中の未燃燃料の量を調整するために、インジェクタ２ａを用いたポスト噴射の燃料添加を行ったが、ポスト噴射による燃料添加に代えて、排気通路３のＤＯＣ４の上流側に設けられた燃料添加弁を用いて燃料添加してもよい。

上記実施形態では、排気浄化装置１は、例えば建設機械である産業車両１００に搭載されていたが、その他の車両に搭載されていてもよい。

１…排気浄化装置、２…エンジン（内燃機関）、３…排気通路、４…ＤＯＣ（酸化触媒）、５…ＤＰＦ（捕集フィルタ）、１０…ＥＣＵ（制御部）。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関の排気ガス中の粒子状物質を捕集する捕集フィルタと、
   前記排気通路において前記捕集フィルタよりも上流側に設けられた酸化触媒と、
   前記捕集フィルタの温度が目標温度となるように前記酸化触媒に対して燃料を添加することで前記捕集フィルタに捕集された粒子状物質を除去する再生制御を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記捕集フィルタに捕集された粒子状物質の量に応じた前記目標温度である第１目標温度を取得し、
   前記捕集フィルタの上流側の排気ガスの熱容量に関する状態量である上流温度状態量を取得し、
   前記上流温度状態量に基づいて前記第１目標温度よりも低い第２目標温度を取得し、
   前記再生制御の中断後に前記再生制御が再開されてからの所定期間、前記第２目標温度を前記目標温度として前記酸化触媒に対して燃料を添加する、排気浄化装置。
2. 前記制御部は、
   前記上流温度状態量として、前記捕集フィルタの上流側の排気ガス温度を取得し、
   前記排気ガス温度が第１排気温度の場合の前記所定期間を、前記排気ガス温度が前記第１排気温度よりも高い第２排気温度の場合の前記所定期間と比べて長くする、請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記制御部は、
   前記上流温度状態量として、前記捕集フィルタを通過する排気ガス流量を取得し、
   前記排気ガス流量が第１流量の場合の前記所定期間を、前記排気ガス流量が前記第１流量よりも大きい第２流量の場合の前記所定期間と比べて長くする、請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 前記制御部は、前記酸化触媒の状態が劣化故障及び部分詰まり故障の少なくとも一方を含む燃料すり抜け故障状態である場合の前記所定期間、前記第２目標温度を前記目標温度として前記酸化触媒に対して燃料を添加する、請求項１～３の何れか一項に記載の排気浄化装置。
5. 前記制御部は、前記再生制御の中断が一定時間以上継続した場合に、前記所定期間、前記第２目標温度を前記目標温度として前記酸化触媒に対して燃料を添加する、請求項１～４の何れか一項に記載の排気浄化装置。

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