JP4743075B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に、パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。

内燃機関（例えばディーゼルエンジン）の排気経路には、エンジンの燃焼に伴って発生する粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルター（例えばＤＰＦ）が設けられることがある。

ＤＰＦに捕集されたＰＭの量が多くなると、ＤＰＦ内における通気抵抗が増加してエンジンの背圧が高くなる。その結果、エンジン負荷が増加して出力が低下することとなる。このため、ＤＰＦ内に捕集されたＰＭを除去するＤＰＦの再生が行われる。ＤＰＦの再生では、例えばＤＰＦ内に捕集されたＰＭを燃焼させて除去する。

ＤＰＦの再生時には、捕集されたＰＭを燃焼させるために、ＤＰＦの温度を上昇させる制御が行われる。例えば、ＤＰＦの再生時にはそれ以外の場合よりも燃料の噴射量を増加させる制御が行われる。これにより、燃料の燃焼により発生する熱量が増加し、排気ガスの温度が上昇するので、ＤＰＦの温度が上昇する。ＤＰＦの温度がＰＭが燃焼する温度以上に高められることで、ＤＰＦに捕集されたＰＭが燃焼して除去され、ＤＰＦが再生される。

上記のようにＤＰＦ内に捕集されたＰＭを燃焼させて除去するＤＰＦの再生制御では、ＤＰＦ内の圧力が高くされるほどＰＭの燃焼が促進されて、ＤＰＦの再生が短時間で行われることが可能となる。

図１０は、ＤＰＦ内の絶対圧力とＰＭ及び酸素の反応速度との対応関係を示す図である。図１１は、ＤＰＦ内の絶対圧力とＤＰＦの再生に要する時間（再生時間）との対応関係を示す図である。

図１０に示すように、ＰＭと酸素との反応速度は、ＤＰＦ内の絶対圧力に比例して増加する。これは、ＤＰＦ内の絶対圧力（排気ガスの絶対圧力）が大きくなるほど排気ガス内の酸素分圧が高くなり、ＰＭと酸素とが反応しやすくなるためである。ＤＰＦの再生時間は、ＰＭと酸素との反応速度に概ね反比例するので、図１１に示すように、ＤＰＦ内の絶対圧力が大きくなるのに反比例して再生時間は短くなる。

ＤＰＦの再生が行われる際の再生時間を短縮するために、ＤＰＦ内の圧力を高める手段として、図１２に示すように排気経路におけるＤＰＦの設置位置よりも下流側に排気圧調整弁（排気絞り弁）が設けられることがある。

図１２は、上記排気圧調整弁が設けられた装置の要部の概略構成図である。図１２において、符号１０１は、エンジンを示す。エンジン１０１には、排気マニホルド１０２が接続されている。排気マニホルド１０２には、排気管（排気経路）１０３が接続されている。排気管１０３には、ＤＰＦ１０４が設けられている。排気管１０３において、ＤＰＦ１０４の設置位置よりも下流側には排気圧調整弁１０５が設けられている。エンジン１０１から排出される排気ガスは、排気マニホルド１０２を経て排気管１０３を流れる。排気ガスに含まれるＰＭは、ＤＰＦ１０４において捕集される。

排気圧調整弁１０５の開度は、通常運転時（ＤＰＦ１０４の再生制御が行われないとき）には排気管１０３を排気ガスが流れやすいように大きな開度、例えば全開に設定される。一方、ＤＰＦ１０４の再生制御が行われる際には、排気圧調整弁１０５の開度は、通常運転時の開度よりも小さな予め定められた所定の開度に制御される。排気圧調整弁１０５により流路抵抗が大きくされることで、排気管１０３における排気圧調整弁１０５よりも上流側の排気ガスの圧力が高くなる。これにより、ＤＰＦ１０４内の圧力（排気ガスの圧力）が高くなる。このようにＤＰＦ１０４の再生時に排気ガスの圧力が高められることで、ＤＰＦ１０４の再生時間が短くされることが可能となる。

図１１に示すように、ＤＰＦ１０４内の圧力が高いほど再生時間は短くなるので、再生時間が短縮されるためには、排気ガスの圧力が高くなるように、排気圧調整弁１０５の開度が可能な限り小さな値に設定されることが有利である。

しかしながら、排気ガスの圧力、即ちエンジン１０１の背圧が高くされ過ぎた場合には、エンジン１０１の負荷が過大となり、エンジン１０１にとって好ましくない。よって、ＤＰＦ１０４の再生時におけるＤＰＦ１０４内の排気ガスの圧力の目標値（以下、再生時目標圧力とする）は、エンジン１０１にとって好ましくない圧力よりも低い範囲でできるだけ大きな圧力とされることが望ましい。

ここで、排気圧調整弁１０５の開度によりＤＰＦ１０４内の排気ガスの圧力が制御される場合には、以下に説明するように制御の精度に制約があり、上記再生時目標圧力が十分に大きな圧力に設定できないという問題がある。

排気圧調整弁１０５においては、製品ばらつきや経年劣化等の影響で、実際の開度が制御指令により指示された開度と異なる値となることがある。この場合、ＤＰＦ１０４内の圧力を再生時目標圧力とする制御指令が生成されたにもかかわらず、ＤＰＦ１０４内の実際の排気ガスの圧力が上記再生時目標圧力と異なることとなる。従って、上記再生時目標圧力は、ＤＰＦ１０４内の実際の圧力が再生時目標圧力と異なる値となる可能性が考慮されて安全側の値に設定される。

例えば、ＤＰＦ１０４の再生制御において、排気圧調整弁１０５の実際の開度が制御指令により指示された開度よりも小さな開度となった場合には、ＤＰＦ１０４内の実際の排気ガスの圧力が上記再生時目標圧力よりも大きな値となる可能性がある。このような場合においても、排気ガスの圧力がエンジン１０１にとって好ましくない圧力以上となることが抑制される必要がある。

このため、上記再生時目標圧力は、エンジン１０１にとって好ましくない圧力よりも十分に低い圧力に設定される。その結果、ＤＰＦ１０４の再生制御は、再生時間を短くする観点から望ましい圧力に比べて低い圧力で行われることとなる。このため、ＤＰＦ１０４の再生時間は、排気ガスの圧力が上記望ましい圧力とされた場合の再生時間よりも長くなってしまうという問題がある。

特開平８−１７０５２１号公報 特開２００５−２８２５７９号公報 特開２００１−２４８４２３号公報 特許第３５５２４８９号公報

パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する際に、パティキュレートフィルター内の圧力を精度よく制御できることが望まれている。

パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する際に、パティキュレートフィルター内の圧力を精度よく制御することが可能な内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することである。

本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、排気経路に排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルターを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置であって、前記排気経路には、前記排気経路における前記パティキュレートフィルターの設置位置よりも下流側において、流路抵抗が第１の流路抵抗に設定された第１流路と、流路抵抗が前記第１の流路抵抗よりも大きい第２の流路抵抗に設定された第２流路と、前記第２流路の流路抵抗が前記設定された第２の流路抵抗を超えることを規制する流路抵抗上昇規制手段と、前記排気経路を前記第１流路と前記第２流路に分岐する分岐部とが設けられ、前記排気経路の分岐部には、さらに、排気ガスが前記第１流路または前記第２流路に流れるよう排気ガスの流路を切り替える流路切替え弁が設けられ、前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われない場合には、前記流路切替え弁が、前記第１流路に排気ガスが流され、前記第２流路に排気ガスが流されないよう流路を切り替え、前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われる場合には、前記流路切替え弁が、前記第２流路に排気ガスが流されるよう流路を切り替え、さらに前記排気経路における排気ガスの圧力が予め定められた所定の値を超えた場合には、前記第１流路に排気ガスが流れるよう流路を切り替えることを特徴としている。

本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置によれば、パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する際に、パティキュレートフィルター内の圧力を精度よく制御することが可能となる。

以下、本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１参考例）
図１から図３を参照して、第１参考例（以下「本実施形態」とも表現する）について説明する。本実施形態は、パティキュレートフィルターの再生時におけるパティキュレートフィルター内の圧力を再生時以外よりも高圧に制御する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。

本実施形態では、パティキュレートフィルター（ＤＰＦ）の再生時におけるＤＰＦ内の排気ガスの圧力を目標値（以下、再生時目標圧力とする）とする制御が行われる。

本実施形態では、排気経路におけるパティキュレートフィルターの設置位置よりも下流側に、流路抵抗の異なる二つの流路（分岐管）が設けられる。本実施形態では、上記二つの流路の流路抵抗は、それぞれの流路の断面積により異なる値とされる。通常の運転時（ＤＰＦの再生制御が行われないとき）には、相対的に小さな流路抵抗を有する第１流路に排気ガスが流されると共に、相対的に大きな流路抵抗を有する第２流路へ排気ガスが流れない状態とされる。一方、ＤＰＦの再生が行われる際には、第２流路に排気ガスが流されると共に、第１流路に排気ガスが流れない状態とされる。これにより、ＤＰＦの再生時には通常運転時に比べてＤＰＦ内の圧力が高められるので、再生に要する時間が短縮される。

以下に詳しく説明するように、本実施形態によれば、上記従来技術において図１２を参照して説明したように排気圧調整弁１０５の開度によってＤＰＦ１０４内の圧力が制御される場合に比べて、精度良くＤＰＦ１０４内の圧力が制御されることができる。その結果、排気圧調整弁１０５の開度によってＤＰＦ１０４内の圧力が制御される場合のようにＤＰＦ１０４内の実際の圧力が再生時目標圧力を上回ってしまう可能性が考慮されて再生時目標圧力が低圧に設定される必要がなくなる。このため、再生時目標圧力がより高い圧力に設定されることができるので、より短時間でＤＰＦを再生することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図１において、符号１はエンジンを示す。エンジン１には、排気マニホルド２が接続されている。排気マニホルド２には、排気管（排気経路）３が接続されている。排気管３には、ＤＰＦ４が設けられている。

ＤＰＦ４は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのフィルタである。エンジン１から排出される排気ガスは、排気マニホルド２を経て排気管３を流れ、ＤＰＦ４を通過する。排気ガスに含まれるＰＭは、ＤＰＦ４を通過する際に、ＤＰＦ４において捕集される。

排気管３には、ＤＰＦ４の設置位置よりも下流側に分岐部８が設けられている。排気管３は、分岐部８において、第１分岐管（第１流路）５と第２分岐管（第２流路）６とに分岐している。

第２分岐管６には、絞り部（流路抵抗上昇規制手段）７が設けられている。絞り部７における排気ガスの流れ方向の上流側の端部７ａの径は、第２分岐管６と同じ径とされている。絞り部７は、上流側の端部７ａから排気ガスの進行方向に向け漸次径が小さくされている。絞り部７は、径が最も小さくなった部分（最小部７ｂ）から排気ガスの進行方向に向けて漸次径が拡大され、排気ガスの流れ方向の下流側の端部７ｃにおいて第２分岐管６と同じ径とされる。絞り部７の最小部７ｂにおける流路の断面積は、第１分岐管５の流路の断面積よりも小さな値に設定されている。これにより、第２分岐管６は、図１２の排気圧調整弁１０５のような可動部分を有さない固定的な構造の絞り部７によって第１分岐管５に比べて流路抵抗が大きくなる構成とされている。

絞り部７は、第２分岐管６の断面積が必要以上に小さくなること（第２分岐管６の流路抵抗が予め設定された第２の流路抵抗を超えること）を効果的に抑制可能な固定的な構造部材とされている。よって、図１２に示した可動部を有する排気圧調整弁１０５を用いた構成に比べて、流路抵抗が予め設定された値を超えることが抑制される。

分岐部８には、流路切替え弁９が設けられている。排気管３には、流路切替え弁９に対応する第１弁座１０及び第２弁座１１が設けられている。第１弁座１０は、排気管３における中心軸よりも第１分岐管５側の内壁に設けられている。第２弁座１１は、排気管３における中心軸よりも第２分岐管６側の内壁に設けられている。

流路切替え弁９により、ＤＰＦ４から流出する排気ガスの流路が切替えられる。図２及び図３は、流路切替え弁９付近の拡大図である。

図２は、流路切替え弁９が、第２弁座１１に当接した状態を示す。この場合、図２に符号３０で示すように、ＤＰＦ４から流出する排気ガスは、第１分岐管５へ流れる。通常の運転状態においては、流路切替え弁９は図２の状態（第２弁座１１に当接した状態）とされる。これにより、排気ガスは相対的に流路抵抗の小さい第１分岐管５を流れるので、排気ガスがスムーズに排出される。

図３は、流路切替え弁９が、第１弁座１０に当接した状態を示す。この場合、図３に符号３１で示すように、ＤＰＦ４から流出する排気ガスは、第２分岐管６へ流れる。後述するように、ＤＰＦ４の再生制御が行われる際には、流路切替え弁９が図３に示す状態（第１弁座１０に当接した状態）に切替えられる。これにより、ＤＰＦ４の内部が高圧となり、ＤＰＦ４の再生がより短時間で行われることが可能となる。

図１に示すように、エンジン１が搭載された車両（図示省略）には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）を有する車両制御部２０が設けられている。流路切替え弁９は車両制御部２０に接続されており、車両制御部２０により流路切替え弁９の動作が制御される。

上記のように、排気ガスに含まれるＰＭは、ＤＰＦ４を通過する際にＤＰＦ４に捕集される。ＤＰＦ４に捕集されたＰＭの量が多くなると、ＤＰＦ４内における通気抵抗が増加してエンジン１の背圧が高くなる。その結果、エンジン負荷が増加して出力が低下することとなる。

このため、ＤＰＦ４内に捕集されたＰＭを除去するＤＰＦ４の再生制御が行われる。ＤＰＦ４の再生制御では、ＰＭを燃焼させるためにＤＰＦ４の温度が高められる。

より具体的には、ＤＰＦ４の再生制御が行われる際には、流路切替え弁９が図３に示すように第１弁座１０に当接した状態に切替えられる。これにより、ＤＰＦ４から流出した排気ガスは第２分岐管６を流れるようになる。上記のように、第２分岐管６の流路抵抗は、第１分岐管５の流路抵抗に比べて大きい。このため、ＤＰＦ４内の排気ガスの圧力は、排気ガスが第２分岐管６へ流される場合（図３）には、第１分岐管５へ流される場合（図２）よりも高くなる。

排気ガスの圧力が高くなると、エンジン１の負荷が増大するので、エンジン１に供給される燃料の量が増加する。これにより、エンジン１から排出される排気ガスの温度が上昇する。温度が上昇した排気ガスが通過することでＤＰＦ４が加熱される。その結果、ＤＰＦ４の温度はＰＭが燃焼する温度以上に高まり、ＰＭが燃焼して除去される。

なお、排気ガスの温度を上昇させる手段として、上記に加えて、エンジン１の主噴射後の膨張行程または排気行程において燃料を噴射するポスト噴射を行うことができる。この場合、ポスト噴射された燃料の燃焼熱によりさらに排気ガスの温度が上昇するので、十分にＤＰＦ４の温度が高められる。

以上のように行われるＤＰＦ４の再生制御では、上記従来技術において図１０及び図１１を参照して説明したように、ＤＰＦ４内の排気ガスの圧力が高くされるほど短い時間でＤＰＦ４の再生が行われることが可能となる。

このため、再生時間が短縮されるためには、ＤＰＦ４の再生時における排気ガスの圧力が高くされた方が有利である。

しかしながら、排気ガスの圧力、即ちエンジン１の背圧が高くされ過ぎた場合には、エンジン１の負荷が過大となり、エンジン１にとって好ましくない。よって、再生時目標圧力は、エンジン１にとって好ましくない圧力未満の範囲でできるだけ大きな圧力とされることが望ましい。再生時目標圧力は、例えば、実験の結果に基づいて設定される。

設定された再生時目標圧力に基づいて、絞り部７の流路抵抗が設定される。この場合、絞り部７の流路抵抗は、ＤＰＦ４の再生制御が行われる際のＤＰＦ４内の排気ガスの圧力が、概ね再生時目標圧力となるような値に設定される。絞り部７の流路抵抗は、例えば、実験の結果に基づいて設定される。

本実施形態では、ＤＰＦ４の再生時において、流路抵抗が固定値に設定された絞り部７を有する第２分岐管６に流路を切替えることでＤＰＦ４内の圧力が制御される。このため、上記従来技術（図１２）のように可動部を有する排気圧調整弁１０５によってＤＰＦ１０４内の圧力が制御される場合に比べて、精度良くＤＰＦ４内の圧力が制御される。

また、上記従来技術（図１２）のように排気圧調整弁１０５の開度によりＤＰＦ１０４内の圧力が制御される場合に、排気圧調整弁１０５の可動部が故障した際には、ＤＰＦ１０４内の圧力が再生時目標圧力を超えて上昇してしまう可能性があるが、本実施形態の第２分岐管６は可動部を備えていないので、上記のように圧力が上昇する可能性は小さい。よって、ＤＰＦ４の再生時にＤＰＦ４内の排気ガスの圧力が上昇しすぎてエンジン１にとって好ましくない圧力となることが好適に抑制される。

なお、万一絞り部７に粒子状物質等が付着した場合には、絞り部７の流路抵抗が変化してしまう可能性がある。これに対して、本実施形態では、絞り部７はＤＰＦ４よりも排気ガスの流れの下流側に設けられているので、絞り部７を通過する排気ガスに、粒子状物質等が含まれる可能性は小さい。このため、上記のように絞り部７の流路抵抗が変化する可能性は小さい。

（第１参考例の第１変形例）
本参考例では、第２分岐管６に第１分岐管５の流路の断面積よりも流路の断面積の小さい絞り部７が設けられたが、これに代えて、第２分岐管６の流路の断面積が第１分岐管５の流路の断面積よりも小さな均一な値に設定されることができる。この場合、絞り部７のような構造を設ける必要がないため、第２分岐管６に絞り部７が設けられる場合に比べて製造コスト及び製造誤差の低減が可能となる。

（第１参考例の第２変形例）
本参考例では、排気ガスの流れを切替えるために分岐部８に流路切替え弁９が設けられたが、これに代えて、第１分岐管５に第１分岐管５を開閉する開閉弁が設けられることができる。通常の運転状態においては上記開閉弁が開いた状態とされる。この場合、排気ガスは第１分岐管５及び第２分岐管６のそれぞれを流れる。ＤＰＦ４が再生される際には、上記開閉弁が完全に閉じた状態とされる。この場合、排気ガスは第１分岐管５へは流れなくなり、第２分岐管６を流れる。

本実施形態では第２分岐管６に固定的な構造の絞り部７が設けられることで、第２分岐管６の流路抵抗が第１分岐管５の流路抵抗よりも大きくなる構成とされたが、第２分岐管６の流路抵抗を大きくする構造はこれには限定されない。従来公知の可動部を有さない固定的な構造により第２分岐管６の流路抵抗が第１分岐管５の流路抵抗に比べて大きくされることができる。

（第２参考例）
図４から図６を参照して、第２参考例（以下第１参考例に代わって「本実施形態」とも表現する）について説明する。第２参考例については、上記第１参考例と異なる点についてのみ説明する。

上記第１参考例（図１）では、流路抵抗の異なる２本の分岐管（５、６）が設けられ、ＤＰＦ４の再生時以外には相対的に流路抵抗の小さい第１分岐管５に排気ガスが流され、ＤＰＦ４の再生時には相対的に流路抵抗の大きい第２分岐管６に排気ガスが流される制御が行われた（図３）。これに代えて、本参考例では、図４に示すように、排気管３におけるＤＰＦ４の設置位置よりも下流側の一部が二重管構造とされる。二重管構造における内側の管の内部には開閉弁（流路抵抗上昇規制手段）１２が設けられる。ＤＰＦ４の再生時には、開閉弁１２が完全に閉じられて、排気管３の流路抵抗を大きくする制御が行われる。

図４は、第２参考例に係る装置の概略構成図である。本参考例に係る装置は、上記第１参考例（図１）の装置に対して、ＤＰＦ４の設置位置よりも下流側の構成が異なる。排気管３におけるＤＰＦ４の設置位置よりも下流側には、二重管構造が設けられている。二重管構造は、内側排気管（内側管）１３及び外側排気管（外側管）１９（排気管３）により構成されている。本参考例では、外側排気管１９は、排気管３の一部をなしている。内側排気管１３の径は、外側排気管１９の径よりも小さな値に設定されている。内側排気管１３は、外側排気管１９の内方に設置されている。

外側排気管１９と内側排気管１３との間には、外側流路（第２流路）１５が形成されている。外側流路１５の構成は可動部を有しておらず、流路抵抗が固定値に設定されている。内側排気管１３の内側には、内側流路（第１流路）１４が形成されている。内側排気管１３には、開閉弁１２が設けられている。開閉弁１２により、内側排気管１３（内側流路１４）が開閉される。

第１参考例の車両制御部２０に代えて、車両制御部４０が設けられている。開閉弁１２は車両制御部４０に接続されており、開閉弁１２の動作が車両制御部４０により制御される。

開閉弁１２により、ＤＰＦ４から流出する排気ガスの流路が切替えられる。図５及び図６は、開閉弁１２付近の拡大図である。

図５は、開閉弁１２が開いた状態を示す。この場合、符号３２で示すように、ＤＰＦ４から流出する排気ガスは、内側流路１４及び外側流路１５を流れる。通常の運転状態（ＤＰＦ４の再生制御が行われないとき）においては、開閉弁１２は図５に示す状態（開いた状態）とされる。これにより、排気管３の流路抵抗が最も小さな状態となるので、排気ガスがスムーズに排出される。

図６は、開閉弁１２が完全に閉じた状態を示す。この場合、符号３３で示すように、ＤＰＦ４から流出する排気ガスは、外側流路１５を流れる。ＤＰＦ４の再生制御が行われる際には、開閉弁１２が図６に示す状態（完全に閉じた状態）に切替えられる。これにより、開閉弁１２が開いた状態に比べて流路抵抗が大きくなるので、ＤＰＦ４の内部が高圧となり、ＤＰＦ４の再生がより短時間で完了する。

再生時目標圧力は、上記第１参考例と同様に、エンジン１にとって好ましくない圧力以上とならない範囲でできるだけ大きな圧力となるように設定されている。外側流路１５の流路抵抗は、再生時目標圧力に基づいて設定される。外側流路１５の流路抵抗は、例えば、実験の結果に基づいて設定される。

第２参考例によれば、ＤＰＦ４の再生時には、内側排気管１３に設けられた開閉弁１２が完全に閉じられて外側流路１５に排気ガスが流されることで、ＤＰＦ４内の圧力が制御される。上記従来技術（図１２）のように排気圧調整弁１０５の開度が中間開度に調整されることによってＤＰＦ１０４内の圧力が制御される場合に比べて、精度良くＤＰＦ４内の圧力が制御される。

また、ＤＰＦ４の再生時における開閉弁１２の開度は完全に閉じた状態（全閉）とされている。このため、開閉弁１２の実際の開度に開度の指令値からのずれが生じたとしても、流路抵抗は開閉弁１２が完全に閉じた状態の流路抵抗（第２の流路抵抗）よりも大きくなる可能性は低い。

このため、図１２に示すように排気圧調整弁１０５の開度によってＤＰＦ１０４内の圧力が制御される場合に比べて、ＤＰＦ４内の実際の排気ガスの圧力が再生時目標圧力を上回ることが抑制される。

本実施形態では、内側排気管１３の内側に形成された内側流路１４が第１流路とされたが、これに代えて、内側流路１４及び外側流路１５を合わせて第１流路と捉えることができる。

なお、本実施形態では、内側排気管１３及び外側排気管１９により二重管構造が構成されて排気管３内が仕切られたが、排気管３内の仕切り方はこれには限定されない。排気管３内が仕切られて互いに流路抵抗の異なる複数の流路が形成される様々な構成が採用されることができる。

（実施形態）
図７から図９を参照して、実施形態（以下第２参考例に代わって「本実施形態」とも表現する）について説明する。本実施形態については、上記参考例と異なる点についてのみ説明する。

上記各参考例では、ＤＰＦ４の再生時におけるＤＰＦ４内の圧力を再生時目標圧力とする制御が行われた。本実施形態では、ＤＰＦ４の再生時にＤＰＦ４内の排気ガスの圧力が再生時目標圧力よりも高くなった場合に、排気ガスの圧力を低下させる制御が行われる。異常が発生した場合など、ＤＰＦ４内の排気ガスの圧力が再生時目標圧力よりも高くなった場合には流路抵抗が小さくされて、排気ガスの圧力の増加が抑制される。これにより、ＤＰＦ４の再生時に排気ガスの圧力がエンジン１にとって好ましくない圧力となることがより確実に抑制される。

図７は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。上記第１参考例（図１）の流路切替え弁９に代えて、流路制御弁１７が設けられている。流路制御弁１７の弁位置は、第１弁座１０に当接した状態から第２弁座１１に当接した状態までの間の任意の位置（中間開度）に設定されることができる。

第１参考例の車両制御部２０に代えて、車両制御部５０が設けられている。流路制御弁１７は車両制御部５０に接続されており、車両制御部５０により流路制御弁１７の動作が制御される。また、排気管３におけるＤＰＦ４の設置位置よりも上流側には、圧力センサ１６が設けられている。圧力センサ１６により排気管３内の排気ガスの圧力が検出される。圧力センサ１６は車両制御部５０に接続されており、圧力センサ１６による計測結果が車両制御部５０に入力される。

通常の運転状態においては、流路制御弁１７は、上記第１参考例（図２）の流路切替え弁９と同様に第２弁座１１に当接した状態とされる。

ＤＰＦ４の再生制御が行われる際には、流路制御弁１７は以下のように制御される。まず、再生制御の開始時に、上記第１参考例（図３）の流路切替え弁９と同様に、流路制御弁１７は、第１弁座１０に当接した状態とされる。これにより、ＤＰＦ４から流出した排気ガスは第２分岐管６を流れる。このため、ＤＰＦ４内の排気ガスの圧力は、排気ガスが第１分岐管５へ流される通常の運転状態に比べて高まる。

流路制御弁１７が第１弁座１０に当接した状態とされると、その後は図８に示すフローチャートに従って制御が行われる。

まず、ステップＳ１０において圧力センサ１６により検出された排気ガスの圧力が取り込まれる。次に、ステップＳ２０において、ステップＳ１０で取り込まれた排気ガスの圧力が予め定められた所定の圧力よりも大きいか否かが判定される。上記所定の圧力は、例えば、再生時目標圧力であることができる。

ステップＳ２０の判定の結果、排気ガスの圧力が上記所定の圧力よりも大きいと判定された（ステップＳ２０肯定）場合には、ステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ３０では、流路抵抗を小さくする制御が行われる。具体的には、流路制御弁１７が第２弁座１１へ向けて動かされて中間開度とされる。これにより、図９に符号３４及び３５の矢印で示すように、排気ガスは第２分岐管６へ流れると共に第１分岐管５へ流れるようになる。流路制御弁１７が第１弁座１０に当接した状態に比べて流路抵抗が小さくなるので、排気ガスの圧力が低下する。

一方、ステップＳ２０の判定の結果、排気ガスの圧力が上記所定の圧力以下であると判定された（ステップＳ２０否定）場合には、本制御フローはリセットされる。

本実施形態によれば、排気ガスの圧力が上記所定の圧力よりも大きい場合（ステップＳ２０肯定）には流路抵抗が小さくされる（ステップＳ３０）。これにより、排気ガスの圧力が上記所定の圧力よりも大きくなることが抑制されるので、ＤＰＦ４の再生時にエンジン１の背圧がエンジン１にとって好ましくない圧力となることが好適に抑制される。なお、本実施形態ではステップＳ３０において流路制御弁１７の開度が中間開度とされたが、これに代えて、流路制御弁１７が第２弁座１１に当接した状態とされることができる。

本実施形態では、排気ガスの圧力が検出されたが、これに代えて、排気ガスの流量に基づいて排気ガスの圧力が推定されることができる。この場合、排気管３に排気ガスの流量を検出するセンサが設けられる。検出された排気ガスの流量及び流路制御弁１７の開度に基づいて、予め実験により求められた、排気ガスの流量、流路制御弁１７の開度及び排気ガスの圧力の関係を定めたマップが参照されて、排気ガスの圧力が推定される。

本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の第１参考例に係る装置の概略構成図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の第１参考例に係る装置の通常運転時の状態を示す図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の第１参考例に係る装置のＤＰＦ再生時の状態を示す図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の第２参考例に係る装置の概略構成図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の第２参考例に係る装置の通常運転時の状態を示す図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の第２参考例に係る装置のＤＰＦ再生時の状態を示す図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の実施形態に係る装置の概略構成図である。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の内燃機関の排気ガス浄化装置の実施形態に係る装置のＤＰＦ再生時の状態を示す図である。 ＤＰＦ内の絶対圧力とＰＭ及び酸素の反応速度との関係を示す図である。 ＤＰＦ内の絶対圧力と再生時間との関係を示す図である。 ＤＰＦの下流側に排気圧調整弁を備えた装置の一例を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 排気マニホルド
３ 排気管
４ ＤＰＦ
５ 第１分岐管
６ 第２分岐管
７ 絞り部
８ 分岐部
９ 流路切替え弁
１０ 第１弁座
１１ 第２弁座
１２ 開閉弁
１３ 内側排気管
１４ 内側流路
１５ 外側流路
１６ 圧力センサ
１７ 流路制御弁
１９ 外側排気管
２０ 車両制御部
３０ 排気ガスの流れ
３１ 排気ガスの流れ
３２ 排気ガスの流れ
３３ 排気ガスの流れ
３４ 排気ガスの流れ
３５ 排気ガスの流れ
４０ 車両制御部
５０ 車両制御部
１０１ エンジン
１０２ 排気マニホルド
１０３ 排気管
１０４ ＤＰＦ
１０５ 排気圧調整弁

Claims (1)

1. 排気経路に排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルターを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置であって、
   前記排気経路には、前記排気経路における前記パティキュレートフィルターの設置位置よりも下流側において、
   流路抵抗が第１の流路抵抗に設定された第１流路と、
   流路抵抗が前記第１の流路抵抗よりも大きい第２の流路抵抗に設定された第２流路と、
   前記第２流路の流路抵抗が前記設定された第２の流路抵抗を超えることを規制する流路抵抗上昇規制手段と、
   前記排気経路を前記第１流路と前記第２流路に分岐する分岐部と、
   が設けられ、
   前記排気経路の分岐部には、さらに、排気ガスが前記第１流路または前記第２流路に流れるよう排気ガスの流路を切り替える流路切替え弁が設けられ、
   前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われない場合には、前記流路切替え弁が、前記第１流路に排気ガスが流され、前記第２流路に排気ガスが流されないよう流路を切り替え、
   前記パティキュレートフィルターの再生制御が行われる場合には、前記流路切替え弁が、前記第２流路に排気ガスが流されるよう流路を切り替え、さらに前記排気経路における排気ガスの圧力が予め定められた所定の値を超えた場合には、前記第１流路に排気ガスが流れるよう流路を切り替える、
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。

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