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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023091274
(43)【公開日】2023-06-30
(54)【発明の名称】排気ガス温度制御装置
(51)【国際特許分類】
F01N 3/20 20060101AFI20230623BHJP
【ＦＩ】
F01N3/20 Z
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021205935
(22)【出願日】2021-12-20
(71)【出願人】
【識別番号】000000170
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100166006
【弁理士】
【氏名又は名称】泉 通博
(74)【代理人】
【識別番号】100124084
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 久人
(74)【代理人】
【識別番号】100154070
【弁理士】
【氏名又は名称】久恒 京範
(74)【代理人】
【識別番号】100153280
【弁理士】
【氏名又は名称】寺川 賢祐
(72)【発明者】
【氏名】谷山 由和
(72)【発明者】
【氏名】池田 卓史
(72)【発明者】
【氏名】瀬戸 崇大
(72)【発明者】
【氏名】若林 禎人
(72)【発明者】
【氏名】石井 大貴
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 和洋
(72)【発明者】
【氏名】原田 英享
(72)【発明者】
【氏名】工藤 朗義
【テーマコード（参考）】
3G091
【Ｆターム（参考）】
3G091AB04
3G091AB13
3G091BA07
3G091BA08
3G091BA15
3G091CB01
3G091DA02
3G091EA17
3G091EA35
3G091FB02
3G091FB03
3G091FC00
3G091HA36
(57)【要約】
【課題】未燃焼炭化水素に起因して浄化装置が損傷することを抑制する。
【解決手段】排気ガス温度制御装置１は、内燃機関の排気ガスを排出する排気管において、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化装置の上流側に設けられた温度センサ４が検出した排気ガスの温度を順次取得する排気ガス温度取得部１２１と、排気ガスの温度が、排気ガス中の未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着量が浄化装置からの脱離量よりも多くなる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部１２２と、低温累積時間が、未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、第１温度よりも高く浄化装置の再生制御の目標温度である第２温度を超えないように排気ガスの温度を上昇させて第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部１２３と、を有する。
【選択図】図２
【解決手段】排気ガス温度制御装置１は、内燃機関の排気ガスを排出する排気管において、内燃機関の排気ガスを浄化する浄化装置の上流側に設けられた温度センサ４が検出した排気ガスの温度を順次取得する排気ガス温度取得部１２１と、排気ガスの温度が、排気ガス中の未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着量が浄化装置からの脱離量よりも多くなる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部１２２と、低温累積時間が、未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、第１温度よりも高く浄化装置の再生制御の目標温度である第２温度を超えないように排気ガスの温度を上昇させて第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部１２３と、を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気ガスを排出する排気管において、前記内燃機関の排気ガスを浄化する浄化装置の上流側に設けられた温度センサが検出した前記排気ガスの温度を順次取得する排気ガス温度取得部と、
前記排気ガスの温度が、前記排気ガス中の未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着量が前記浄化装置からの脱離量以上になる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部と、
前記低温累積時間が、未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、前記第１温度よりも高く前記浄化装置の再生制御の目標温度である第２温度を超えないように前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部と、
を有する排気ガス温度制御装置。
前記排気ガスの温度が、前記排気ガス中の未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着量が前記浄化装置からの脱離量以上になる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部と、
前記低温累積時間が、未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、前記第１温度よりも高く前記浄化装置の再生制御の目標温度である第２温度を超えないように前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部と、
を有する排気ガス温度制御装置。
【請求項2】
前記排気ガス温度制御部は、前記低温累積時間が前記限度時間以上になった場合、前記内燃機関のシリンダに燃料を噴射する噴射装置に、所定期間内の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で複数回燃料を噴射させることにより前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする、
請求項１に記載の排気ガス温度制御装置。
請求項１に記載の排気ガス温度制御装置。
【請求項3】
前記累積時間特定部は、前記排気ガスの温度が前記第１温度よりも高くなった時間を累積して高温累積時間を特定し、
前記排気ガス温度制御部は、前記高温累積時間が前記浄化装置に吸着した未燃焼炭化水素が前記浄化装置から脱離する脱離時間以上になるまでの間の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で前記噴射装置に複数回燃料を噴射させることにより、前記排気ガスの温度を前記第１温度よりも高くし続ける、
請求項２に記載の排気ガス温度制御装置。
前記排気ガス温度制御部は、前記高温累積時間が前記浄化装置に吸着した未燃焼炭化水素が前記浄化装置から脱離する脱離時間以上になるまでの間の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で前記噴射装置に複数回燃料を噴射させることにより、前記排気ガスの温度を前記第１温度よりも高くし続ける、
請求項２に記載の排気ガス温度制御装置。
【請求項4】
前記累積時間特定部は、前記高温累積時間が前記脱離時間以上になったら前記低温累積時間及び前記高温累積時間をゼロにする、
請求項３に記載の排気ガス温度制御装置。
請求項３に記載の排気ガス温度制御装置。
【請求項5】
前記累積時間特定部は、前記低温累積時間が前記限度時間以上になる前に前記高温累積時間が前記脱離時間以上になったら、前記低温累積時間及び前記高温累積時間をゼロにする、
請求項４に記載の排気ガス温度制御装置。
請求項４に記載の排気ガス温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の排気ガスの温度を制御する排気ガス温度制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物や粒子状物質（Particulate matter；ＰＭ）を浄化するための触媒やフィルタを有する浄化装置が知られている。特許文献１には、フィルタに堆積したＰＭの量が所定量に達すると、排気ガスの温度をＰＭが燃焼する温度まで上昇させる再生制御を実行する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１２２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
排気ガスの温度が低いと、内燃機関のシリンダ内で燃焼しなかった成分である未燃焼炭化水素が浄化装置の触媒やフィルタに吸着する。未燃焼炭化水素が吸着した状態で、排気ガスの温度をＰＭが燃焼する温度まで上昇させると、触媒やフィルタに吸着した未燃焼炭化水素が触媒やフィルタ上で過剰反応して、触媒やフィルタが損傷してしまうおそれがある。
【0005】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、未燃焼炭化水素に起因する浄化装置損傷の抑制を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の態様においては、内燃機関の排気ガスを排出する排気管において、前記内燃機関の排気ガスを浄化する浄化装置の上流側に設けられた温度センサが検出した前記排気ガスの温度を順次取得する排気ガス温度取得部と、前記排気ガスの温度が、前記排気ガス中の未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着量が前記浄化装置からの脱離量以上になる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部と、前記低温累積時間が、未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、前記第１温度よりも高く前記浄化装置の再生制御の目標温度である第２温度を超えないように前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部とを有する排気ガス温度制御装置を提供する。
【0007】
前記排気ガス温度制御部は、前記低温累積時間が前記限度時間以上になった場合、前記内燃機関のシリンダに燃料を噴射する噴射装置に、所定期間内の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で複数回燃料を噴射させることにより前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くしてもよい。
【0008】
前記累積時間特定部は、前記排気ガスの温度が前記第１温度よりも高くなった時間を累積して高温累積時間を特定し、前記排気ガス温度制御部は、前記高温累積時間が前記浄化装置に吸着した未燃焼炭化水素が前記浄化装置から脱離する脱離時間以上になるまでの間の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で前記噴射装置に複数回燃料を噴射させることにより、前記排気ガスの温度を前記第１温度よりも高くし続けてもよい。
【0009】
前記累積時間特定部は、前記高温累積時間が前記脱離時間以上になったら前記低温累積時間及び前記高温累積時間をゼロにしてもよい。
【0010】
前記累積時間特定部は、前記低温累積時間が前記限度時間以上になる前に前記高温累積時間が前記脱離時間以上になったら、前記低温累積時間及び前記高温累積時間をゼロにしてもよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、未燃焼炭化水素に起因する浄化装置損傷を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】排気ガス浄化システムの構成図である。
【図2】未燃焼炭化水素の吸着量と脱離量の温度変化を説明するための図である。
【図3】排気ガス温度制御装置の構成を説明するための図である。
【図4】排気ガス温度と累積時間を説明するための図である。
【図5】浄化装置に吸着している未燃焼炭化水素の量の時間変化を説明するための図である。
【図6】累積時間をリセットする処理を説明するための図である。
【図7】排気ガス温度制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［排気ガス浄化システムＳの概要］
図１は、排気ガス浄化システムＳの構成図である。排気ガス浄化システムＳは、内燃機関２の排気ガスを浄化するシステムである。排気ガス浄化システムＳは、排気ガス温度制御装置１と、内燃機関２と、排気管３と、温度センサ４と、浄化装置５とを有する。内燃機関２は、例えば自動車や船舶に搭載されたディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンでもよい。
図１は、排気ガス浄化システムＳの構成図である。排気ガス浄化システムＳは、内燃機関２の排気ガスを浄化するシステムである。排気ガス浄化システムＳは、排気ガス温度制御装置１と、内燃機関２と、排気管３と、温度センサ４と、浄化装置５とを有する。内燃機関２は、例えば自動車や船舶に搭載されたディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンでもよい。
【0014】
排気管３は、内燃機関２が搭載された自動車や船舶の外に排気ガスを排出する。排気管３には、温度センサ４及び浄化装置５が設けられている。
【0015】
温度センサ４は、排気ガスの温度（以下「排気ガス温度」という。）を検出する。温度センサ４は、排気管３において、浄化装置５の上流側に設けられている。温度センサ４は、浄化装置５に流入する排気ガス温度を順次検出し、検出した排気ガス温度を排気ガス温度制御装置１に出力する。
【0016】
浄化装置５は、内燃機関２の排気ガスを浄化する。浄化装置５は、例えばＤＰＤ（ディーゼル・パティキュレート・ディフューザー）や選択触媒還元脱硝装置（いわゆる尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction））であるが、これに限定するものではない。ＤＰＤは、排気ガス中の粒子状物質（例えば煤）を除去する浄化装置である。ＤＰＤは、粒子状物質を捕集するフィルタを有している。選択触媒還元脱硝装置は、排気ガス中のＮＯｘを低減する浄化装置である。選択触媒還元脱硝装置は、アンモニアの前駆体である尿素水を、排気管３を流れる排気ガスに噴射することにより、ＮＯｘとアンモニアとを反応させて、窒素と水に還元させる。
【0017】
ところで、排気ガスには、内燃機関２のシリンダ内で燃焼しなかった成分である未燃焼炭化水素が含まれている。未燃焼炭化水素は、例えばメタン、エタン、プロピレン、高級炭化水素である。高級炭化水素は例えばノルマルパラフィンである。排気ガス中に含まれる未燃焼炭化水素の一部は、浄化装置５の触媒やフィルタの表面に吸着する。また、触媒やフィルタの表面に吸着している未燃焼炭化水素の一部は、触媒やフィルタの表面から脱離する。つまり、浄化装置５の触媒やフィルタの表面では、未燃焼炭化水素の吸着及び脱離が同時に起こっている。
【0018】
単位時間あたりに浄化装置５に吸着する未燃焼炭化水素の量（以下「吸着量」という。）と、単位時間あたりに浄化装置５から脱離する未燃焼炭化水素の量（以下「脱離量」という。）とは、排気ガス温度に応じて変化する。具体的には、未燃焼炭化水素の吸着量は排気ガス温度が低いほど多くなり、未燃焼炭化水素の脱離量は排気ガス温度が高いほど多くなる。
【0019】
図２は、未燃焼炭化水素の吸着量Ａと脱離量Ｂの温度変化を説明するための図である。横軸は排気ガス温度Ｋを示し、縦軸は未燃焼炭化水素の量Ｖを示す。実線は、未燃焼炭化水素の吸着量Ａを示すグラフである。破線は、未燃焼炭化水素の脱離量Ｂを示すグラフである。
【0020】
図２に示すとおり、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも低いと、吸着量Ａが脱離量Ｂよりも多いので、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量は増加する。一方、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高いと、脱離量Ｂが吸着量Ａよりも多いので、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量は減少する。そして、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１である場合、未燃焼炭化水素の吸着量Ａと脱離量Ｂが同じになるので、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量は増加も減少もしないで一定になる。つまり、第１温度Ｋ１は、吸着量Ａと脱離量Ｂが釣り合うバランス点である。言い換えると、第１温度Ｋ１は、排気ガス中の未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着量Ａが浄化装置からの脱離量Ｂ以上になる温度である。
【0021】
排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも低く、吸着量Ａが脱離量Ｂよりも多い状態が続くと、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量が増加して、吸着している未燃焼炭化水素の量として許容できる量（以下「許容量」という。）を超えてしまう。吸着している未燃焼炭化水素の量が許容量を超えてしまうと、浄化装置５の再生制御を行ったときに、浄化装置５に過剰に吸着している未燃焼炭化水素の燃焼により、浄化装置５の触媒やフィルタの温度が、触媒やフィルタの耐熱温度よりも高くなる。触媒やフィルタの温度が耐熱温度よりも高くなると、触媒やフィルタが損傷するおそれがある。
【0022】
そこで、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量が許容量を超える前に、排気ガス温度Ｋを上昇させて第１温度Ｋ１よりも高くすることで、浄化装置５に吸着した未燃焼炭化水素を浄化装置５から脱離させる。このようにすることで、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量が許容量を超える前に、未燃焼炭化水素を浄化装置５から脱離させることができる。その結果、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５に過剰に吸着している未燃焼炭化水素を、浄化装置５の再生制御・Ｓ被毒パージ・白色生成物除去等を行う前に脱離することで浄化装置５の触媒やフィルタの損傷を抑制できる。
以下、排気ガス温度制御装置１の構成を説明する。
以下、排気ガス温度制御装置１の構成を説明する。
【0023】
［排気ガス温度制御装置１の構成］
図３は、排気ガス温度制御装置１の構成を説明するための図である。排気ガス温度制御装置１は、記憶部１１及び制御部１２を有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。
図３は、排気ガス温度制御装置１の構成を説明するための図である。排気ガス温度制御装置１は、記憶部１１及び制御部１２を有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。
【0024】
制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、排気ガス温度取得部１２１、累積時間特定部１２２及び排気ガス温度制御部１２３としての機能を実現する。
【0025】
排気ガス温度取得部１２１は、温度センサ４が検出した排気ガス温度Ｋを順次取得する。具体的には、排気ガス温度取得部１２１は、所定時間毎に排気ガス温度Ｋを取得する。所定時間は、適宜設定すればよく、例えば制御部１２の処理周期である。所定時間の具体的な値は、例えば１００ミリ秒である。
【0026】
累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋに応じて２つの累積時間を特定する。具体的には、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満になった時間を低温累積時間として特定し、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１以上になった時間を高温累積時間として特定する。以下、累積時間特定部１２２が累積時間を特定する処理を説明する。
【0027】
まず、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが取得される毎に、取得された排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満であるか否かを判定する。第１温度Ｋ１は、排気ガス中の未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着量Ａが浄化装置からの脱離量Ｂよりも多くなる温度である。第１温度Ｋ１は、内燃機関２の性能、浄化装置５のフィルタや触媒の性能等に基づき定まる。第１温度Ｋ１の具体的な値は、例えば摂氏２５０度である。
【0028】
累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満である場合に所定時間（１００ミリ秒）を低温累積時間に累積する。つまり、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する。また、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高い場合に所定時間を高温累積時間に累積する。つまり、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度が第１温度Ｋ１よりも高くなった時間を累積して高温累積時間を特定する。なお、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１である場合、所定時間を低温累積時間及び高温累積時間に累積しない。
【0029】
排気ガス温度制御部１２３は、低温累積時間が限度時間以上になった場合に排気ガス温度を上昇させて第１温度よりも高くする。限度時間は、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖが、未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着を許容できる量（以下「許容量」という。）を超えるまでにかかる時間である。限度時間は、浄化装置５の触媒やフィルタの性能、内燃機関２の性能や仕様、実験などにより適宜定めればよい。なお、限度時間は、浄化装置５の再生制御の実行間隔よりも短い。一例を挙げると、限度時間は、例えば再生制御の実行間隔（８時間）のおよそ１０分の１程度に設定されるが、これに限定するものではない。限度時間の具体的な値は例えば５０分である。
【0030】
排気ガス温度制御部１２３は、内燃機関２のシリンダに燃料を噴射する噴射装置６に、所定期間内の内燃機関２の複数の燃焼サイクルの各々で噴射パターンを変えることにより排気ガス温度Ｋを上昇させる。例えば噴射回数、期間、タイミングである。言い換えると、排気ガス温度制御部１２３は、噴射装置６の噴射モードを、通常噴射モードからマルチ噴射モードに切り替えることにより、排気ガス温度Ｋを上昇させる。通常噴射モードは、１燃焼サイクルで噴射装置６に１回燃料を噴射させるモードである。マルチ燃料噴射モードは、１燃焼サイクルで複数回噴射装置６に燃料を噴射させるモードである。なお、排気ガス温度制御部１２３は、通常噴射モードからマルチ燃料噴射モードに切り替える際に、内燃機関２の出力を維持するように噴射させる燃料の量又は噴射するタイミングのうちの少なくとも一方を制御する。また、排気ガス温度制御部１２３は、排気ガス温度Ｋを上昇させるために、噴射装置６に噴射させる燃料の量を増やしてもよい。
【0031】
図４は、排気ガス温度と累積時間を説明するための図である。横軸は、時刻Ｔを示し、左の第１縦軸は、排気ガス温度Ｋを示し、右の第２縦軸は累積時間Ｒを示す。図４の実線は、排気ガス温度Ｋの時間変化を示すグラフである。一点鎖線は、低温累積時間ＬＴの時間変化を示すグラフである。破線は、高温累積時間ＨＴの時間変化を示すグラフである。
【0032】
排気ガス温度Ｋは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで第１温度Ｋ１未満である。累積時間特定部１２２は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間を低温累積時間ＬＴに累積するので、低温累積時間ＬＴは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間増加している。
【0033】
時刻Ｔ１は、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になった時刻である。排気ガス温度制御部１２３は、時刻Ｔ１で、排気ガス温度Ｋを上昇させる。具体的には、排気ガス温度制御部１２３は、時刻Ｔ１から、第１温度Ｋ１よりも高く浄化装置５の再生制御の目標温度である第２温度Ｋ２（例えば摂氏５００度）を超えないように排気ガス温度Ｋを上昇させて第１温度Ｋ１よりも高くし続ける。より具体的には、排気ガス温度制御部１２３は、第１温度Ｋ１よりも高く第２温度Ｋ２よりも低い第３温度Ｋ３になるように排気ガス温度を制御する。第３温度Ｋ３は、第１温度Ｋ１よりも高く、第２温度Ｋ２よりも低い温度であれば任意の温度を設定できる。第３温度Ｋ３の具体的な値は例えば摂氏３００度である。
【0034】
排気ガス温度Ｋは、排気ガス温度制御部１２３の制御により時刻Ｔ１から上昇している。時刻Ｔ２は、排気ガス温度Ｋが上昇して第１温度Ｋ１よりも高くなった時刻である。累積時間特定部１２２は、時刻Ｔ２以降の時間を高温累積時間ＨＴに累積する。言い換えると、累積時間特定部１２２は、時刻Ｔ２で低温累積時間ＬＴのカウントを停止して、高温累積時間ＨＴのカウントをはじめる。図４に示すように、低温累積時間ＬＴは、時刻Ｔ２から一定になり、高温累積時間ＨＴは、時刻Ｔ２から増加している。
【0035】
排気ガス温度制御部１２３は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になるまでの間マルチ噴射に切り替えることにより、排気ガス温度Ｋを第１温度Ｋ１よりも高くし続ける。脱離時間Ｄは、高温累積時間ＨＴが浄化装置５に吸着した未燃焼炭化水素が浄化装置から脱離するまでにかかる時間である。脱離時間Ｄは、例えば浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素が脱離して、吸着している量がゼロ又は浄化装置５が損傷しない吸着量になるまでの時間である。脱離時間Ｄは、例えば限度時間Ｇ以上である。このようにすることで、排気ガス温度制御部１２３は、許容量と同量以上の未燃焼炭化水素を脱離させることができるので、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量をゼロ又は浄化装置５が損傷しない吸着量まで低減することができる。
【0036】
時刻Ｔ３は、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３になった時刻である。累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３になったら、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３で維持されるように排気ガス温度Ｋを制御する。例えば、排気ガス温度制御部１２３は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になるまでの間、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３になるように、噴射装置６に噴射させる燃料の量を変更する。
【0037】
時刻Ｔ４は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になった時刻である。累積時間特定部１２２は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になったら、低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴをゼロにする。低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴは、時刻Ｔ４でゼロになっている（図４を参照）。時刻Ｔ４以降の排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１以上であるので、時刻Ｔ４以降の高温累積時間ＨＴは増加し、低温累積時間ＬＴはゼロで一定である。
【0038】
図５は、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖの時間変化を説明するための図である。図５の横軸は時刻Ｔを示し、左の第１縦軸は浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖを示し、右の第２縦軸は累積時間Ｒを示す。実線は、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖの時間変化を示すグラフである。一点鎖線は、低温累積時間ＬＴの時間変化を示すグラフである。破線は、高温累積時間ＨＴの時間変化を示すグラフである。
【0039】
浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖは、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高くなった時刻Ｔ２まで増加し、時刻Ｔ２以降から減少する。時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの期間の排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも低い温度で一定なので、未燃焼炭化水素の量Ｖは、単位時間あたり一定量ずつ増加する。
【0040】
低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇを超えた時刻Ｔ１から、累積時間特定部１２２が排気ガス温度Ｋを上昇させ始めるので、浄化装置５に吸着する未燃焼炭化水素の量Ｖが減少する。言い換えると、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖの増加量が減少する。
【0041】
浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖは、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高くなった時刻Ｔ２以降で減少する。そして、吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖの減少量は、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３になる時刻Ｔ３まで増加し、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３で一定になる時刻Ｔ３以降の期間で一定になる。つまり、排気ガス温度Ｋが第３温度Ｋ３で一定になると減少量が一定になるので、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖは単位時間あたり一定量ずつ減少する。
【0042】
累積時間特定部１２２は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄになった時刻Ｔ４において、低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴをゼロにする。本実施の形態においては、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖがゼロまたは損傷なき付着レベルになるまでの時間を脱離時間Ｄとして設定しているので、時刻Ｔ４において、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖはゼロになっている。また必要に応じて未燃焼炭化水素の量Ｖはゼロまでとせず、その後実施する浄化装置５の再生制御・Ｓ被毒パージ・白色生成物除去等を実施し温度上昇しても損傷が抑制できるならばそのＨＣ吸着量として定めても良い。Ｓ被毒パージは、ＮＯｘ触媒を還元雰囲気下で高温（例えば７００℃程度）に一定時間保持することにより、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを離脱させる処理である。白色生成物除去は、排気ガスの温度を所定温度まで上昇させることにより、ＳＣＲ触媒に吸着した未燃燃料及び触媒を劣化させる被膜、アンモニアに由来する白色生成物を除去する処理である。
【0043】
このようにすることで、排気ガス温度制御部１２３は、浄化装置５の再生制御を行う前に、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖを低減できる。そのため、排気ガス温度制御部１２３は、浄化装置５の再生制御を行う際に、排気ガス温度Ｋを第２温度Ｋ２（例えば摂氏５００度）まで上昇させたとしても、浄化装置５の触媒やフィルタが損傷することを抑制できる。また、排気ガス温度制御部１２３は、第２温度Ｋ２を超えないように排気ガス温度Ｋを上昇させるので、浄化装置５から未燃焼炭化水素を脱離させるときに、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素が燃焼することを抑制できる。このように、排気ガス温度制御部１２３は、浄化装置５に過剰に吸着した未燃焼炭化水素の燃焼に起因する浄化装置５の損傷を抑制できる。
【0044】
ところで、排気ガス温度Ｋは、燃料と空気の混合比や燃料噴射量などの変化に応じて変化する。混合比や燃料噴射量は、内燃機関２の出力軸に所望の値を出力させるために変化させるので、マルチ燃料噴射に切り替えなくても、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高くなることがある。排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高くなれば、吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖは減少する。したがって、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になる前に、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になったら、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖはゼロ又は浄化装置５が損傷しない吸着量になっていると考えられる。
【0045】
そこで、累積時間特定部１２２は、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になる前に高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になったら２つの累積時間をリセットする。具体的には、累積時間特定部１２２は、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になる前に高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になったら、排気ガス温度制御部１２３が排気ガス温度Ｋを上昇させなくても、低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴをゼロにする。
【0046】
図６は、累積時間をリセットする処理を説明するための図である。横軸は、時刻Ｔを示し、縦軸は累積時間Ｒを示す。一点鎖線は、低温累積時間ＬＴの時間変化を示すグラフである。破線は、高温累積時間ＨＴの時間変化を示すグラフである。
【0047】
時刻Ｔ２１及び時刻Ｔ２３は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満になった時刻である。時刻Ｔ２２及び時刻Ｔ２４は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高くなった時刻である。
【0048】
時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２までの期間、及び時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４までの期間は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満になった期間である。時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの期間、及び時刻Ｔ２４から時刻Ｔ２５までの期間は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高くなった期間である。
【0049】
累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満か否かに応じて、各期間を低温累積時間ＬＴ又は高温累積時間ＨＴに累積する。時刻Ｔ２５は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になった時刻である。時刻Ｔ２５において浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素がゼロになったと考えられるので、累積時間特定部１２２は、時刻Ｔ２５において低温累積時間ＬＴと高温累積時間ＨＴをゼロにする。
【0050】
このようにすることで、累積時間特定部１２２は、浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素が無い状態で排気ガス温度制御部１２３が排気ガス温度Ｋを上昇させてしまうことを抑制できる。その結果、累積時間特定部１２２は、排気ガス温度制御部１２３が不必要な制御を実行することを抑制できる。
【0051】
［排気ガス温度制御装置１が実行する処理］
図７は、排気ガス温度制御装置１の制御部１２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、内燃機関２が始動している間、所定時間毎に実行される。所定時間は、例えば１００ミリ秒である。
図７は、排気ガス温度制御装置１の制御部１２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、内燃機関２が始動している間、所定時間毎に実行される。所定時間は、例えば１００ミリ秒である。
【0052】
排気ガス温度取得部１２１は、温度センサ４が検出した排気ガス温度Ｋを順次取得する（ステップＳ１）。具体的には、排気ガス温度取得部１２１は、浄化装置５の上流側に設けられている温度センサ４が検出した、浄化装置５に流入する排気ガス温度Ｋを取得する。
【0053】
累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満か否かを判定する（ステップＳ２）。累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１未満である場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、低温累積時間ＬＴを累積する（ステップＳ３）。累積時間特定部１２２は、累積した低温累積時間ＬＴを記憶部１１に記憶させる。
【0054】
排気ガス温度制御部１２３は、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になったか否かを判定する（ステップＳ４）。排気ガス温度制御部１２３は、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になった場合、排気ガス温度Ｋを上昇させる（ステップＳ５）。具体的には、排気ガス温度制御部１２３は、噴射装置６の噴射モードを、通常噴射モードからマルチ燃料噴射モードに切り替えることにより、排気ガス温度Ｋを上昇させる。より具体的には、排気ガス温度制御部１２３は、排気ガス温度Ｋを、第１温度Ｋ１よりも高く第２温度Ｋ２よりも低い第３温度Ｋ３にする。排気ガス温度制御部１２３は、低温累積時間ＬＴが限度時間Ｇ以上になっていない場合（ステップＳ４でＮｏ）、排気ガス温度Ｋを制御せず、ステップＳ１に戻る。
【0055】
累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１以上である場合（ステップＳ２でＮｏ）、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ６）。累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１と等しい場合（ステップＳ６でＮｏ）、所定時間を低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴに累積しないで、ステップＳ１に戻る。
【0056】
累積時間特定部１２２は、排気ガス温度Ｋが第１温度Ｋ１よりも高い場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、高温累積時間ＨＴを累積する（ステップＳ７）。累積時間特定部１２２は、累積した高温累積時間ＨＴを記憶部１１に記憶させる。
【0057】
累積時間特定部１２２は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になったか否かを判定する（ステップＳ８）。累積時間特定部１２２は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になった場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴをゼロにする（ステップＳ９）。具体的には、累積時間特定部１２２は、記憶部１１に記憶されている低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴをゼロにする。累積時間特定部１２２は、高温累積時間ＨＴが脱離時間Ｄ以上になっていない場合（ステップＳ８でＮｏ）、低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴをゼロにしないで、ステップＳ１に戻る。
【0058】
記憶部１１は、内燃機関２が停止した後も、記憶した低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴを記憶し続ける。そして、累積時間特定部１２２は、内燃機関２が停止した後に再度始動した場合、記憶部１１が記憶している低温累積時間ＬＴ又は高温累積時間ＨＴを更新する。このようにすることで、累積時間特定部１２２は、内燃機関２が停止する直前の状態から、低温累積時間ＬＴ及び高温累積時間ＨＴの累積を再開できる。
【0059】
（変形例）
上記の実施の形態だけでなく、排気ガス温度制御部１２３は、排気管３に設けられたヒータを作動させたり、排気管３に設けられた弁の開口率を小さくして排気ガスの圧を上昇させたり、油圧装置等を用いてエンジン負荷を増大することにより排気ガス温度を上昇させてもよい。
上記の実施の形態だけでなく、排気ガス温度制御部１２３は、排気管３に設けられたヒータを作動させたり、排気管３に設けられた弁の開口率を小さくして排気ガスの圧を上昇させたり、油圧装置等を用いてエンジン負荷を増大することにより排気ガス温度を上昇させてもよい。
【0060】
［実施の形態に係る排気ガス温度制御装置１の効果］
以上説明したとおり、排気ガス温度制御装置１は、排気ガス温度Ｋが、排気ガス中の未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着量Ａが浄化装置からの脱離量Ｂ以上になる第１温度Ｋ１未満になった低温累積時間ＬＴを特定する。そして、排気ガス温度制御装置１は、低温累積時間ＬＴが、未燃焼炭化水素の浄化装置５への吸着量Ａが未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着を許容できる量（許容量）を超えるまでにかかる限度時間Ｇを超えたら、排気ガス温度Ｋを上昇させる。これにより、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５の再生制御を行う前に浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖを低減できる。その結果、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５の再生制御を行う際に、過剰に吸着した未燃焼炭化水素の燃焼に起因する浄化装置５の触媒やフィルタの損傷を抑制できる。
以上説明したとおり、排気ガス温度制御装置１は、排気ガス温度Ｋが、排気ガス中の未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着量Ａが浄化装置からの脱離量Ｂ以上になる第１温度Ｋ１未満になった低温累積時間ＬＴを特定する。そして、排気ガス温度制御装置１は、低温累積時間ＬＴが、未燃焼炭化水素の浄化装置５への吸着量Ａが未燃焼炭化水素の浄化装置への吸着を許容できる量（許容量）を超えるまでにかかる限度時間Ｇを超えたら、排気ガス温度Ｋを上昇させる。これにより、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５の再生制御を行う前に浄化装置５に吸着している未燃焼炭化水素の量Ｖを低減できる。その結果、排気ガス温度制御装置１は、浄化装置５の再生制御を行う際に、過剰に吸着した未燃焼炭化水素の燃焼に起因する浄化装置５の触媒やフィルタの損傷を抑制できる。
【0061】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
【符号の説明】
【0062】
Ｓ 排気ガス浄化システム
１ 排気ガス温度制御装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 排気ガス温度取得部
１２２ 累積時間特定部
１２３ 排気ガス温度制御部
２ 内燃機関
３ 排気管
４ 温度センサ
５ 浄化装置
６ 噴射装置
１ 排気ガス温度制御装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 排気ガス温度取得部
１２２ 累積時間特定部
１２３ 排気ガス温度制御部
２ 内燃機関
３ 排気管
４ 温度センサ
５ 浄化装置
６ 噴射装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-05-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関の排気ガスを排出する排気管において、前記内燃機関の排気ガスを浄化する浄化装置の上流側に設けられた温度センサが検出した前記排気ガスの温度を順次取得する排気ガス温度取得部と、
前記排気ガスの温度が、前記排気ガス中の未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着量と前記浄化装置からの脱離量とが等しくなる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部と、
前記低温累積時間が、未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、前記第１温度よりも高く前記浄化装置の再生制御の目標温度であり、前記未燃焼炭化水素が燃焼する燃焼温度を超えないように前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部と、
を有する排気ガス温度制御装置。
前記排気ガスの温度が、前記排気ガス中の未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着量と前記浄化装置からの脱離量とが等しくなる第１温度未満になった時間を累積して低温累積時間を特定する累積時間特定部と、
前記低温累積時間が、未燃焼炭化水素の前記浄化装置への吸着を許容できる限度時間以上になった場合、前記第１温度よりも高く前記浄化装置の再生制御の目標温度であり、前記未燃焼炭化水素が燃焼する燃焼温度を超えないように前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする排気ガス温度制御部と、
を有する排気ガス温度制御装置。
【請求項2】
前記排気ガス温度制御部は、前記低温累積時間が前記限度時間以上になった場合、前記内燃機関のシリンダに燃料を噴射する噴射装置に、所定期間内の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で複数回燃料を噴射させることにより前記排気ガスの温度を上昇させて前記第１温度よりも高くする、
請求項１に記載の排気ガス温度制御装置。
請求項１に記載の排気ガス温度制御装置。
【請求項3】
前記累積時間特定部は、前記排気ガスの温度が前記第１温度よりも高くなった時間を累積して高温累積時間を特定し、
前記排気ガス温度制御部は、前記高温累積時間が前記浄化装置に吸着した未燃焼炭化水素が前記浄化装置から脱離する脱離時間以上になるまでの間の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で前記噴射装置に複数回燃料を噴射させることにより、前記排気ガスの温度を前記第１温度よりも高くし続ける、
請求項２に記載の排気ガス温度制御装置。
前記排気ガス温度制御部は、前記高温累積時間が前記浄化装置に吸着した未燃焼炭化水素が前記浄化装置から脱離する脱離時間以上になるまでの間の前記内燃機関の複数の燃焼サイクルの各々で前記噴射装置に複数回燃料を噴射させることにより、前記排気ガスの温度を前記第１温度よりも高くし続ける、
請求項２に記載の排気ガス温度制御装置。
【請求項4】
前記累積時間特定部は、前記高温累積時間が前記脱離時間以上になったら前記低温累積時間及び前記高温累積時間をゼロにする、
請求項３に記載の排気ガス温度制御装置。
請求項３に記載の排気ガス温度制御装置。
【請求項5】
前記累積時間特定部は、前記低温累積時間が前記限度時間以上になる前に前記高温累積時間が前記脱離時間以上になったら、前記低温累積時間及び前記高温累積時間をゼロにする、
請求項４に記載の排気ガス温度制御装置。
請求項４に記載の排気ガス温度制御装置。