特許 6183659 排気ガス浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6183659

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】排気ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/025 20060101AFI20170814BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/025 101

   F01N3/20 C

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-108957(P2014-108957)

(22)【出願日】2014年5月27日

(65)【公開番号】特開2015-224575(P2015-224575A)

(43)【公開日】2015年12月14日

【審査請求日】2016年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】境野 誠

(72)【発明者】

【氏名】松下 智彦

【審査官】 菅家 裕輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０７７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４４５２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００ − ３／３６

Ｆ０１Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの排気ガス浄化装置であって、
前記エンジンの排気管に設けられた酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側において前記排気管に設けられ、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタが捕集した前記粒子状物質を燃焼させるフィルタ再生処理を行なうために、前記酸化触媒および前記フィルタよりも上流において排気ガスに未燃燃料を供給する燃料供給装置と、
前記酸化触媒の温度が許可温度以上である場合に前記フィルタ再生処理のための前記燃料供給装置からの未燃燃料の供給を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記酸化触媒の温度が高いほど大きくなる重み係数に経過時間を掛けた値を所定の時間間隔ごとに積算して、前記酸化触媒の劣化度を決定し、
燃料中の硫黄分濃度が高いほど前記酸化触媒の劣化度が大きくなるように前記酸化触媒の劣化度を補正し、
前記許可温度を、前記酸化触媒の劣化度に応じて変更する、排気ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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本体を再生させるセルフクリーニング機能が付加されている。

【0003】

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。

【0004】

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に流入する排気ガス温度が失活限界温度以上であることが必要である。これより低い温度で燃料を添加し続けると、未燃燃料が白煙として大気中に放出される。

【0005】

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に流入するガス温度が燃料添加許可温度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。

【0006】

このような、ＤＰＦの再生処理を開示した文献に、特開２００７-１９８２８２号公報（特許文献１）、特開２００８-１２８１７０号公報（特許文献２）、特開２００５-０４８６６３号公報（特許文献３）などがある。

【0007】

従来、燃料添加許可温度を運転条件によらず一定値とすることが考えられるが、特開２００７-１９８２８２号公報では、排気ガス流量と相関が高いエンジン回転数に応じて燃料添加許可温度を可変させる手法が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７-１９８２８２号公報

【特許文献2】特開２００８-１２８１７０号公報

【特許文献3】特開２００５-０４８６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ＤＯＣは高温に曝されることで酸化能力が低下するので、一般的には走行距離に応じて失活限界温度は上昇する。そこで経年車両のＤＰＦ再生を保証するために、従来は、燃料添加許可温度を性能保証距離走行後相当の劣化後の失活限界温度で決定していた。

【0010】

そのため、新車時等のＤＯＣが未劣化な状態においては、低い流入ガス温度でもＤＯＣが活性しＤＰＦ再生を行なうことができるにも拘わらず、燃料添加が許可されずにＤＰＦの再生機会を逸してしまうという問題があった。また、アイドリング時などエンジンの排気温度が低く燃料添加が許可されない間は、排気温度を燃料添加許可温度以上に上昇させるために、エンジンは通常時より燃費が悪い昇温燃焼モードで制御され続け、燃費の悪化を招いている。

【0011】

上記特開２００７-１９８２８２号公報で使用された手法では、同じＤＯＣ流入ガス温度であっても、排気ガス流量が多いほどＤＯＣ内での酸化反応が起こりにくくなる点を考慮して、排気ガス流量との相関が高いエンジン回転数に応じて燃料添加許可温度を可変させる。しかし、この手法ではＤＯＣの劣化状態については考慮されていないため、以下の問題が考えられる。

【0012】

もし、ＤＯＣの劣化を想定した燃料添加許可温度に設定した場合、ＤＯＣが未劣化（新品）状態に対しては過剰に高い許可温度となり、ＤＰＦの再生機会を逸し、燃費悪化につながる。

【0013】

逆に、ＤＯＣの劣化を想定していない燃料添加許可温度に設定した場合、ＤＯＣが劣化した後は許可温度付近ではＤＯＣ内で添加燃料が酸化し切らずＤＯＣ下流のＤＰＦへ添加燃料が未燃のまま流入する。すると、ＤＰＦ内に温度勾配が生じ粒子状物質の酸化速度が低下し、ＤＰＦ再生時間が延長して燃費が悪化したり、またはＤＰＦの再生が不良となりＤＰＦの破損を招いたりするおそれがある。

【0014】

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＤＰＦの再生機会を増やし、排気ガスの浄化と燃費の向上を図ることができる排気ガス浄化装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

この発明は、要約すると、エンジンの排気ガス浄化装置であって、エンジンの排気管に設けられた酸化触媒と、酸化触媒の下流側において排気管に設けられ、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタが捕集した粒子状物質を燃焼させるフィルタ再生処理を行なうために、酸化触媒およびフィルタよりも上流において排気ガスに未燃燃料を供給する燃料供給装置と、酸化触媒の温度が許可温度以上である場合にフィルタ再生処理のための燃料供給装置からの未燃燃料の供給を制御する制御装置とを備える。制御装置は、許可温度を、酸化触媒の劣化度に応じて変更する。

【0016】

好ましくは、制御装置は、酸化触媒の温度が高いほど大きくなる重み係数に経過時間を掛けた値を所定の時間間隔ごとに積算して、酸化触媒の劣化度を決定する。

【0017】

より好ましくは、制御装置は、燃料中の硫黄分濃度が高いほど酸化触媒の劣化度が大きくなるように酸化触媒の劣化度を補正する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ＤＯＣの劣化度合いに応じてＤＰＦの再生条件を変更することにより、ＤＯＣが新しい場合も経年劣化した後でも可能な範囲でＤＰＦの再生を行ない、排気ガスの浄化性能を保つとともに燃費を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】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。

【図2】ＤＰＦの再生制御を説明するためのフローチャートである。

【図3】燃料添加許可温度および燃料添加禁止温度と酸化触媒の劣化度との関係を示す図である。

【図4】劣化度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】重み係数Ｍと温度差ΔＴとの関係を示した図である。

【図6】実施の形態２において劣化度を算出する処理を説明するためのフローチャートである。

【図7】累積硫黄通過量と劣化度の補正項との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

［実施の形態１］
（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（例えば４つ）の気筒１１と吸気管８と排気管７とを含む。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

（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、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。

【0030】

再生機構は、ＤＰＦ４を連続して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）をより二酸化窒素の多い状態にする。酸化触媒９は、所定温度（例えば２５０〜３００℃程度）において二酸化窒素を生成する。二酸化窒素は、強い酸化作用を有するため、ＤＰＦ４に堆積した粒子状物質を比較的低い温度（例えば約２００℃）にて酸化除去する（燃焼させる）。

【0031】

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内の排気ガスに未燃燃料が添加される。未燃燃料は、ＤＰＦ４に堆積した粒子状物質を二酸化窒素の多い雰囲気にて燃焼させる。これによりＤＰＦ４が連続して再生される。

【0032】

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に設けられる。

【0033】

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、下流側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。

【0034】

（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。

【0035】

制御ユニット６は、排気ガス温度センサ５ａ，５ｂからの信号に基づいて酸化触媒９の温度を推定し、推定した温度が燃料添加許可温度（下限温度しきい値）より高ければフィルタ再生を実行する際の燃料添加を許可する。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燃料添加許可温度のマップが記憶されている。

【0036】

しかし、実際にＤＰＦの温度がどれくらい上昇するのかは、酸化触媒９の劣化度に依存する。新しい酸化触媒９の場合と、走行距離を重ねて劣化した状態の酸化触媒９の場合では、昇温能力に差が生じる。

【0037】

基本的には、酸化触媒９が劣化した状態でも未燃の燃料が下流側に流れないように、燃料添加許可温度を高めに設定し、温度が十分高くならなければ燃料の添加による昇温は行わないことが考えられる。しかし、新車時には、酸化触媒も酸化能力が高いので、所定のしきい値よりも低くてもＤＰＦ再生ができる。すなわち、劣化時に合わせると、新車時にはＤＰＦ再生チャンスを逃していることになる。

【0038】

そこで、本実施の形態では、ＤＰＦ再生時の燃料添加許可温度をＤＯＣの劣化度に応じた温度に設定することによって、ＤＯＣの劣化状態に応じたＤＰＦ再生を可能にし，燃費向上とＤＰＦ再生の機会増加を図る。

【0039】

図２は、ＤＰＦの再生制御を説明するためのフローチャートである。図１、図２を参照して、ステップＳ１において、制御ユニット６は、ＰＭカウンタのカウント値が再生開始しきい値Ｃ１以上であるか否かを判断する。この処理によって、ある程度の量の粒子状物質がＤＰＦに堆積したらＤＰＦの再生制御が実行される。ＰＭカウンタとは、エンジンの稼働状態（回転数、負荷）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に基づいて、ＤＰＦへの粒子状物質の堆積量を積算する処理を示す。制御ユニット６は、マップを記憶しており、エンジン稼働状態に対応させてＰＭ堆積量を積算した値を更新している。ＰＭカウンタのカウント値は、現在のＤＰＦへの粒子状物質の堆積量を示す。また、再生処理を行うと、粒子状物質が燃焼により減少するのでＰＭカウンタのカウント値は減少する。

【0040】

ステップＳ１においてカウント値がしきい値Ｃ１より小さければステップＳ１２に処理が進められ、ＤＰＦの再生処理は行なわれない。ステップＳ１においてカウント値がしきい値Ｃ１（たとえば１０グラム）以上であればステップＳ２に処理が進められる。ステップＳ２では、ＤＰＦ再生要求フラグＦ１がＯＮに設定される。

【0041】

フラグＦ１がＯＮになると、ステップＳ３において、制御ユニット６は、酸化触媒９の推定温度が燃料添加許可温度Ｔ１以上か否かを判断する。本実施の形態では、燃料添加許可温度Ｔ１と、後にステップＳ８で説明する燃料添加禁止温度Ｔ２とを酸化触媒９の劣化度に応じて変化させる点が特徴である。

【0042】

図３は、燃料添加許可温度および燃料添加禁止温度と酸化触媒の劣化度との関係を示す図である。本実施の形態では、酸化触媒の劣化の程度を示すパラメータとして劣化度を計算する。劣化度の算出手法については後述する。図３の横軸に示すように、酸化触媒９の劣化度を初期にＸ０、性能保証距離（たとえば３０万ｋｍ）相当の設計寿命経過時にＸ１とする。経年劣化した酸化触媒９は温度Ｔ０以上でないと燃料添加できないことが示されている。従来は、酸化触媒９の劣化度を考慮せずに燃料添加許可温度を設定していたため、酸化触媒９が劣化した状態でも未燃の燃料が下流側に流れないように、温度Ｔ０を一律に燃料添加許可温度としていた。

【0043】

しかし、劣化度がＸ０の場合（まだ酸化触媒９が劣化していない場合）には、さらに低い温度でも燃料添加が可能である。そこで、図３に示すように、本実施の形態では、燃料添加許可温度Ｔ１を劣化度Ｘ０のときは酸化触媒９の酸化能力に見合う温度に下げておき、劣化度が進むにつれて次第に温度Ｔ０に近づける。すると、ＤＰＦ再生のための昇温を早期に開始できることになり、結果として、車両の寿命全体の期間の総合的な燃費の向上につながる。

【0044】

より具体例を示すと、燃料添加許可温度Ｔ１の決め方は、従来は、３０万ｋｍ走行の劣化した触媒でも反応可能な温度１８０℃というように一律に定めていた。本実施の形態では、燃料添加許可温度Ｔ１を劣化度の増加に伴って序変させて、２万ｋｍなら１５０℃、５万ｋｍならば１７０℃といったように図３のように序変させる。

【0045】

なお、ステップＳ８で後述するが、燃料添加禁止温度Ｔ２についても同様に、劣化度Ｘ０のときは酸化触媒９の酸化能力に見合う温度に下げておき、劣化度が進むにつれて次第に温度Ｔ０に近づける。なお、一般に燃料添加許可温度＞燃料添加禁止温度とするため、図３では全劣化度にわたってＴ１＞Ｔ２となっている。

【0046】

図３に示した劣化度と燃料添加許可温度Ｔ１，燃料添加禁止温度Ｔ２の関係は、あらかじめマップとして制御ユニット６中のＲＯＭに記憶されている。

【0047】

再び、図２を参照して、制御ユニット６は、ステップＳ３においてＮＯの場合には、酸化触媒９に流入するガス温度が上昇するまで待ち、ステップＳ３においてＹＥＳであれば次のステップＳ４に処理を進める。

【0048】

ステップＳ４では、制御ユニット６は、燃料添加許可フラグＦ２をＯＮに設定する。そして、ステップＳ５において、制御ユニット６は、燃料添加器３に燃料を添加する指令を出力し、燃料添加を実行する。そしてステップＳ６において、制御ユニット６は、燃料添加量に相当する分ＰＭカウンタのカウント値を減算する。

【0049】

ステップＳ７では、制御ユニット６は、ＰＭカウンタのカウント値が再生終了しきい値Ｃ２より小さいか否かを判断する。ステップＳ７において、カウント値がＣ２以上である場合には、ＤＰＦの再生処理を継続できるか否かをステップＳ８において判断する。具体的には、ステップＳ８では制御ユニット６は、酸化触媒９に流入するガスの温度が図３で説明した現在の酸化触媒９の劣化度に対応する燃料添加禁止温度Ｔ２より低いか否かを判断する。燃料添加禁止温度Ｔ２は、基本的には燃料添加許可温度Ｔ１と同じで良いが、頻繁な燃料添加許可フラグＦ２の切り替えが生じないようにＴ１＞Ｔ２に設定する。

【0050】

ステップＳ８において、ガス温度がＴ２より低い場合にはステップＳ９において制御ユニット６は燃料添加許可フラグＦ２をＯＦＦ状態に設定し、再びステップＳ３以降の処理を実行する。ステップＳ８において、ガス温度がＴ２以上である場合にはステップＳ９の処理は実行せずにＦ２をＯＮに設定したままの状態で、再びステップＳ５以降の処理を実行する。

【0051】

一方、ステップＳ７でＰＭカウンタのカウント値がＣ２より小さくなった場合には、ＤＰＦへの粒子状物質の堆積量は再生により減少している。このため、制御ユニット６はステップＳ１０に処理を進め、ＤＰＦ再生要求フラグＦ１をＯＦＦに設定する。そしてステップＳ１１において、制御ユニット６は燃料添加許可フラグＦ２をＯＦＦ状態に設定し、ステップＳ１２でＤＰＦ再生処理を終了させる。

【0052】

（酸化触媒の劣化度の算出）
図２のステップＳ３，Ｓ８では、酸化触媒の劣化度に応じた燃料添加許可温度Ｔ１、燃料添加禁止温度Ｔ２を、図３に示したマップから読み込んで使用した。このときにマップを参照するための入力となる酸化触媒の劣化度は以下のいずれかを採用することができる。（１）走行距離、（２）累積ＤＰＦ再生回数、（３）累積ＤＰＦ再生時間、（４）酸化触媒の推定温度と基準温度との差に基づいて積算されるパラメータ。

【0053】

（１）走行距離については、車両が通常持っている値であり、インストルメント・パネルなどに表示されるものであるので、それをそのまま使用することができる。

【0054】

（２）累積ＤＰＦ再生回数は、図２のフローチャートに従ってＤＰＦの再生が実行されるごとに回数を１回増加させて積算する。これは、酸化触媒は熱負荷がかかった時に劣化するが、ＤＰＦ再生時が一番多く酸化触媒に熱負荷がかかることから、いままで何回ＤＰＦ再生を行なったかということを劣化度を表す指標としたものである。

【0055】

（３）累積ＤＰＦ再生時間は、上記の（２）累積ＤＰＦ再生回数の精度をさらに向上させたものである。ＤＰＦの再生は、運転条件によっては５分で終わる場合もあれば１０分かかる場合もある。この場合、同じ１回の再生でも１０分かかったほうが、酸化触媒は劣化が進行する。そこで、温度×時間のようなファクタで判断する。

【0056】

（４）のパラメータは、酸化触媒の推定温度が基準温度を超過した温度差によって重み付けを変えて積算を行なうものである。たとえば、ＤＰＦの再生時間が同じであっても、再生時の温度が上下する場合がある。温度によっても酸化触媒の劣化度が変わり、温度が低いと劣化も少なく、温度が高くなると劣化が激しくなる。この温度になると劣化が激しいという基準温度（所定値＝たとえば６５０℃）を決めておき、その基準温度との温度差で定まる重み係数と、経過時間とに基づいて劣化度を算出する。

【0057】

図４は、劣化度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図４に示したのは、上記の（４）で説明したパラメータを算出する処理である。

【0058】

図１、図４を参照して、まずステップＳ５１において制御ユニット６は、酸化触媒の推定温度を算出する。たとえば、制御ユニット６は、排気ガス温度センサ５ａ単独か、または排気ガス温度センサ５ａおよび５ｂの検出した温度を用いて酸化触媒の推定温度を算出する。

【0059】

次に、ステップＳ５２において、制御ユニット６は、酸化触媒の推定温度から基準温度を引いた温度差ΔＴを算出する。そして、ステップＳ５３において、温度差ΔＴの関数である重み係数Ｍを算出する。

【0060】

図５は、重み係数Ｍと温度差ΔＴとの関係を示した図である。たとえば、基準温度を６５０℃とし、温度差ΔＴの時の重み係数Ｍ＝１．０とすると、６４０℃の時はΔＴ＝−１０℃となり、重み係数Ｍ＝０．９などとする。Ｍは、ΔＴの関数として数式などで表現してもよく、マップなどで表現しても良い。この数式やマップを制御ユニット６にあらかじめ記憶しておき、温度差ΔＴを所定周期で算出するごとにステップＳ５３において重み係数Ｍが求められる。

【0061】

再び図４に戻り、ステップＳ５４において、劣化度の前回値Ｔsum［ｊ−１］に重み係数Ｍに演算周期ｔ（経過時間）を掛けた値を加算し、劣化度の今回値Ｔsum［ｊ］を算出する。そして、ステップＳ５５において、処理はメインルーチンに戻される。図４のフローチャートの処理は、ＤＰＦ再生の有無に関わらず、常時実行することが好ましい。これは、高速高負荷運転時にはエンジンの排気温度が高温になるため、ＤＰＦ再生の有無に関わらず酸化触媒９は劣化するためである。

【0062】

上記の（１）〜（４）のいずれかの酸化触媒の劣化度は、制御ユニット６の不揮発メモリなどバッテリ電源消失時にも消えない記憶領域に、所定の条件（たとえばエンジン停止）が成立する都度書き込み更新する。

【0063】

何らかの原因で酸化触媒９の交換が必要となった場合には制御ユニット６の劣化度の記憶値をリセットする。一方、制御ユニット６を交換する必要が生じた場合には、サービスツールを用いて交換前の制御ユニット６の劣化度の記憶値を読み出して新たな制御ユニット６に書き込みを行なえばよい。

【0064】

［実施の形態２］
実施の形態１では、酸化触媒の劣化度を算出し、この劣化度に基づいてＤＰＦ再生処理を許可する酸化触媒の温度を変化させた。実施の形態２では、劣化度の算出の際に、燃料の硫黄の影響を考慮する。

【0065】

脱硫技術によって含まれる量は少なくなったものの、燃料中には硫黄が含まれている。燃料が燃焼すると酸化硫黄が排気ガス中に含まれて酸化触媒に流れ込む。酸化硫黄が酸化触媒中に担持されている貴金属の表面を覆ってしまうと、触媒としての機能が損なわれる。

【0066】

酸化触媒の劣化は、高温に曝されることが主たる要因ではあるが、硫黄による影響も劣化度に反映させることが好ましい。硫黄による影響は、硫黄分が酸化触媒を通過した量（累積硫黄通過量）に関連する。累積硫黄通過量は、燃料の硫黄濃度が同じであれば、燃料が噴射された累積量に比例する。

【0067】

燃料の硫黄濃度は、各国の排ガス規制に関連して定められている燃料の規格で上限値が決まっている。したがって、車両を製造する際に、車両の使用予定地域によって硫黄濃度に相当するパラメータを変更して車両を工場から出荷する。または、硫黄濃度に相当するパラメータを変更可能にしておき、使用地域に合わせてパラメータを変更して使用する。

【0068】

実施の形態２でも図１で示した車両のエンジン周辺の構成やＤＰＦシステムの構成と、図２で説明したＤＰＦ再生の基本制御については、実施の形態１と共通であるので、ここでは説明は繰り返さない。

【0069】

図６は、実施の形態２において劣化度を算出する処理を説明するためのフローチャートである。図６のフローチャートのステップＳ７１〜Ｓ７４の処理は、実施の形態１の図４で説明した劣化度の算出処理のステップＳ５１〜Ｓ５４の処理とそれぞれ同じであるので説明は繰り返さない。なお、ステップＳ７４では、今回値を［ｉ］で表し、前回値を［ｉ−１］で示している。

【0070】

ステップＳ７５では、累積硫黄通過量の更新が行なわれる。累積硫黄通過量の今回値をＧsulfur［ｉ］で示し、前回値をＧsulfur［ｉ−１］とすると、次式で累積硫黄通過量が表される。
Ｇsulfur［ｉ］＝Ｇsulfur［ｉ−１］＋Ｆ（Ｎｅ，Ｑ，燃料比重、硫黄濃度）
ここで、Ｎｅはエンジン回転数を示し、Ｑは燃料噴射量を示す。燃料比重や硫黄濃度については、車両の使用予定地域または使用地域に合わせて適宜な値が選択される。Ｆ（）は硫黄通過量の増加分を算出するための関数を示す。単純な例では、４つの入力値の積に気筒の数を掛けるとよい。

【0071】

続くステップＳ７６では、硫黄による劣化度の補正項を算出する処理が実行される。
図７は、累積硫黄通過量と劣化度の補正項との関係の一例を示す図である。図７に示すような関係を予め実験的に求めておいて、制御ユニット６にマップとして記憶させておく。一般に、累積硫黄通過量Ｇsulfurが多くなると、酸化触媒９も劣化が進行し、劣化度補正項Ｔsulfurも増加する。

【0072】

再び図６に戻り、ステップＳ７６において補正項が算出されると、ステップＳ７７において、次式に示すように劣化度補正項Ｔsulfur［ｉ］を劣化度Ｔsum［ｉ］に加算して補正後の劣化度Ｔsum-a［ｉ］を求める。
Ｔsum-a［ｉ］＝Ｔsum［ｉ］＋Ｔsulfur［ｉ］
このようにして補正後の劣化度Ｔsum-a［ｉ］が求まると、ステップＳ７８に処理が進められ、制御はメインルーチンに戻される。そうすると、図２のフローチャートの処理では、ステップＳ３，Ｓ８において、補正後の劣化度に基づいて図３のマップから取得された燃料添加許可温度Ｔ１，燃料添加禁止温度Ｔ２が適用される。

【0073】

なお、以上の実施の形態１，２における説明では、燃料添加は、燃料添加器３を用いて行なっていたが、燃料噴射器１３を使用したポスト噴射によって行なってもよい。

【0074】

また、実施の形態１、２において説明した酸化触媒の劣化度（１）〜（４）については、いずれか１つ算出すればよいが、複数を算出しておいてその結果を評価し、いずれか１つを選択して用いてもよい（たとえばＤＰＦ再生機会が一番増える劣化度を選択するなど）。

【0075】

最後に、実施の形態１，２について再び図面を参照して総括する。図１を参照して、エンジンの排気ガス浄化装置１は、エンジン１０の排気管７に設けられた酸化触媒（ＤＯＣ）９と、酸化触媒９の下流側において排気管７に設けられ、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ（ＤＰＦ４）と、ＤＰＦ４が捕集した粒子状物質を燃焼させるフィルタ再生処理を行なうために、酸化触媒９およびＤＰＦ４よりも上流において排気ガスに未燃燃料を添加する燃料供給装置（燃料添加器３または燃料噴射器１３（ポスト噴射時））と、酸化触媒９の温度が許可温度Ｔ１以上である場合にフィルタ再生処理のための燃料供給装置からの未燃燃料の添加を制御する制御ユニット６とを備える。図３に示すように、制御ユニット６は、許可温度Ｔ１を、酸化触媒９の劣化度に応じて変更する。

【0076】

このように許可温度Ｔ１を設定することによって、酸化触媒９がまだ新しい場合にはＤＰＦの再生機会が増え、酸化触媒９の劣化が進行した後には、適切にＤＰＦの低温時の再生が制限される。

【0077】

好ましくは、制御ユニット６は、たとえば図４、図５に示すように、酸化触媒の温度（推定温度）が高いほど大きくなる重み係数Ｍに経過時間（演算周期ｔ）を掛けた値を所定の時間間隔（演算周期ｔ）ごとに積算して、酸化触媒９の劣化度Ｔsumを決定する。

【0078】

このように酸化触媒９の劣化度を決定することにより、走行距離などから劣化度を決定するよりも劣化度の精度が良くなり、適切なＤＰＦの再生が行なわれる。

【0079】

より好ましくは、図６、図７で説明したように、制御ユニット６は、燃料中の硫黄分濃度が高いほど劣化度が大きくなるように劣化度を補正する。

【0080】

このように酸化触媒９の劣化度を決定することにより、さらに劣化度の精度が良くなり、より一層適切なＤＰＦの再生が行なわれる。

【0081】

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。

【符号の説明】

【0082】

１ 排気ガス浄化装置、２ 流量検出器、３ 燃料添加器、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、２０ 回転速度検知器、２１ アクセルセンサ、２２ Ａ／Ｆセンサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】