特許 7602673 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】

(24)【登録日】2024-12-10

(45)【発行日】2024-12-18

(54)【発明の名称】排気ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/023 20060101AFI20241211BHJP

【ＦＩ】

F01N3/023 K

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023580929

(86)(22)【出願日】2022-11-14

(86)【国際出願番号】 JP2022042260

(87)【国際公開番号】W WO2024105737

(87)【国際公開日】2024-05-23

【審査請求日】2023-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】見野越 洋行

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】韓国登録特許第１０－０６７９９３９（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】韓国公開特許第２００３－００３０６９９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンに接続された排気流路に設けられるフィルタと、
前記排気流路における前記フィルタの下流側に設けられる回転羽根と、
１つまたは複数のプロセッサ、および、前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリを有する制御装置と、
を備え、
前記プロセッサは、
前記排気流路を流れる排気ガスの流れによって受動的に回転する前記回転羽根の回転速度に基づいて、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する推定処理、または、前記フィルタを再生する再生処理の少なくともいずれかを含む処理を実行する、排気ガス浄化装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、
前記回転羽根の回転速度の推移に基づいて、前記推定処理または前記再生処理を実行する、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、
前記エンジンの動作時間の経過に伴い、前記回転羽根の回転速度が、第１回転速度以上に増加した後に、前記第１回転速度未満の第２回転速度以下に減少したとき、前記推定処理または前記再生処理を実行する、請求項２に記載の排気ガス浄化装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、
前記排気流路を流れる排気ガスの流量が定常状態である場合の前記回転羽根の回転速度に基づいて、前記推定処理または前記再生処理を実行する、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、
前記回転羽根の回転速度を、前記排気流路を流れる排気ガスの流量で補正した補正値に基づいて、前記推定処理または前記再生処理を実行する、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に設けられる排気ガス浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンから排気される排気ガスには、煤等の粒子状物質が含まれる。このため、車両には、粒子状物質を取り除くフィルタとして、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）またはＧＰＦ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が設けられている。このようなフィルタでは、フィルタに形成された孔で粒子状物質を捕捉することにより、排気ガスから粒子状物質を取り除く。フィルタは、使用を継続するに従い、粒子状物質によって目詰まりする。

【0003】

そこで、例えば、特許文献１に示されるように、フィルタの前後の差圧に基づいて、フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する技術が広く用いられている。この技術では、差圧が所定の圧力閾値まで増加したら、フィルタにおける粒子状物質の堆積量が所定の量閾値まで増加したと推定して、フィルタに対し再生処理が実行される。再生処理は、フィルタに空気を送り、粒子状物質を燃焼させてフィルタから除去する処理である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２２－５９８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、フィルタの前後の差圧は、フィルタにおける粒子状物質の堆積量のみならず、堆積分布によって変動する。このため、フィルタでは、粒子状物質の堆積量が量閾値以上であるにも拘わらず、差圧が圧力閾値未満となる場合、または、粒子状物質の堆積量が量閾値未満であるにも拘わらず、差圧が圧力閾値以上となる場合がある。

【0006】

粒子状物質の堆積量が量閾値以上であるにも拘わらず、差圧が圧力閾値未満となる堆積分布である場合、差圧が圧力閾値になったときには、粒子状物質の堆積量はすでに量閾値をはるかに上回っている。このため、差圧が圧力閾値になったときに再生処理が実行されると、粒子状物質が異常燃焼してしまうおそれがある。

【0007】

一方、粒子状物質の堆積量が量閾値未満であるにも拘わらず、差圧が圧力閾値以上となる堆積分布である場合、差圧が圧力閾値になったときであっても、粒子状物質の堆積量は、まだ量閾値未満である。このため、フィルタが目詰まりしていなくても、差圧が圧力閾値になったときに再生処理が不要に実行されてしまう。

【0008】

したがって、フィルタの前後の差圧に基づいて堆積量を推定すると、適切なタイミングで再生処理が実行できないという問題がある。

【0009】

そこで、本発明は、このような課題に鑑み、フィルタの前後の差圧以外の基準に基づいて、適切なタイミングで再生処理を実行することが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の一実施の形態に係る排気ガス浄化装置は、
エンジンに接続された排気流路に設けられるフィルタと、
前記排気流路における前記フィルタの下流側に設けられる回転羽根と、
１つまたは複数のプロセッサ、および、前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリを有する制御装置と、
を備え、
前記プロセッサは、
前記排気流路を流れる排気ガスの流れによって受動的に回転する前記回転羽根の回転速度に基づいて、前記フィルタにおける粒子状物質の堆積量を推定する推定処理、または、前記フィルタを再生する再生処理の少なくともいずれかを含む処理を実行する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、フィルタの前後の差圧以外の基準に基づいて、適切なタイミングで再生処理を実行することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る車両の構成を示す概略図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係るフィルタにおける粒子状物質の堆積分布と、フィルタを通過する排気ガスの流れとの関係を説明する第１の図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係るフィルタにおける粒子状物質の堆積分布と、フィルタを通過する排気ガスの流れとの関係を説明する第２の図である。

【図5】図５は、本発明の一実施形態に係るフィルタにおける粒子状物質の堆積分布と、フィルタを通過する排気ガスの流れとの関係を説明する第３の図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態に係るエンジンの動作時間と回転羽根の回転速度との関係を示す図である。

【図7】図７は、本発明の一実施形態に係るフィルタ２２０の再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】図８は、第１の変形例に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図9】図９は、第１の変形例に係るフィルタの再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図10】図１０は、第２の変形例に係るフィルタの再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】図１１は、第３の変形例に係るフィルタの再生方法の処理の流れ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】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

図１は、本発明の一実施形態に係る車両１００の構成を示す概略図である。なお、図１中、破線の矢印は、信号の流れを示す。

【0015】

図１に示すように、本実施形態に係る車両１００は、エンジン１１０と、吸気流路１２０と、排気流路１３０と、マフラ１４０と、排気ガス浄化装置２００とを含む。

【0016】

車両１００は、エンジン１１０を駆動源として備える。エンジン１１０は、ガソリンエンジンである。ただし、本発明に係る車両は、この例に限定されず、例えば、エンジン１１０に加えてモータを駆動源として備えるハイブリッド車両であってもよい。

【0017】

エンジン１１０の吸気ポートには、吸気マニホールドが連通される。吸気マニホールドの集合部には、吸気流路１２０が連通される。吸気流路１２０は、例えば、配管で構成される。

【0018】

エンジン１１０の排気ポートには排気マニホールドが連通される。排気マニホールドの集合部には、排気流路１３０が連通される。排気流路１３０は、例えば、配管で構成される。エンジン１１０から排気された排気ガスは、排気流路１３０を流れる。以下、排気ガスの流れ方向の上流を単に「上流」という場合がある。また、排気ガスの流れ方向の下流を単に「下流」という場合がある。

【0019】

排気流路１３０には、排気ガス浄化装置２００と、マフラ１４０とが設けられる。排気ガス浄化装置２００は、排気流路１３０におけるエンジン１１０とマフラ１４０との間に設けられる。排気ガス浄化装置２００は、エンジン１１０から排気された排気ガスを浄化する。排気ガス浄化装置２００によって浄化された排気ガスは、マフラ１４０を通じて外部に排気される。

【0020】

続いて、排気ガス浄化装置２００の構成および機能の詳細について説明する。

【0021】

［排気ガス浄化装置２００］
図１に示すように、排気ガス浄化装置２００は、触媒装置２１０と、フィルタ２２０と、回転羽根２３０と、モータ２４０と、制御装置２５０とを含む。

【0022】

触媒装置２１０は、排気流路１３０におけるエンジン１１０とマフラ１４０との間に設けられる。触媒装置２１０は、例えば、三元触媒を含む。三元触媒は、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属である。触媒装置２１０は、エンジン１１０から排出された排気ガス中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する。

【0023】

フィルタ２２０は、排気流路１３０における触媒装置２１０の下流側に設けられる。換言すれば、フィルタ２２０は、排気流路１３０における触媒装置２１０とマフラ１４０との間に設けられる。フィルタ２２０は、例えば、円柱形状である。フィルタ２２０は、フィルタ２２０の上流側に接続される排気流路１３０ａと同軸上に配置される。

【0024】

本実施形態において、フィルタ２２０は、例えば、ＧＰＦ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）である。フィルタ２２０は、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉する。粒子状物質は、例えば、煤を含む。フィルタ２２０は、例えば、ウォールフロー型である。

【0025】

回転羽根２３０は、排気流路１３０におけるフィルタ２２０の下流側に設けられる。本実施形態において、回転羽根２３０は、排気流路１３０を流れる排気ガスの流れによって受動的に回転可能に構成される。また、回転羽根２３０は、後述するモータ２４０によって能動的に回転することも可能である。

【0026】

本実施形態において、回転羽根２３０の回転軸は、例えば円柱形状のフィルタ２２０の中心軸と同軸である。つまり、排気流路１３０ａの中心軸、フィルタ２２０の中心軸、および、回転羽根２３０の回転軸は、同一直線上に配置される。これにより、フィルタ２２０を通過した排気ガスにより回転する回転羽根２３０の回転速度と、フィルタ２２０に堆積した粒子状物質の堆積分布および堆積量との相関性が高くなるので、当該堆積量をより高精度に推定可能となる。

【0027】

モータ２４０は、回転羽根２３０を回転させる。本実施形態において、フィルタ２２０の再生処理が実行される際、モータ２４０は、回転羽根２３０に接続されて、回転羽根２３０を回転させる。モータ２４０によって回転羽根２３０が回転されることにより、フィルタ２２０を流れるガスの流速を増加させることができる。

【0028】

また、フィルタ２２０の再生処理が実行されていない場合、モータ２４０と回転羽根２３０との接続は解除され、回転羽根２３０は排気ガスの流れによって自由に回転可能となる。また、フィルタ２２０の再生処理が実行されていない場合、モータ２４０の動作は停止される。

【0029】

制御装置２５０は、１つまたは複数のプロセッサ２５２と、プロセッサ２５２に接続される１つまたは複数のメモリ２５４とを有する。プロセッサ２５２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。メモリ２５４は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラムおよび演算パラメータ等を記憶する記憶素子である。ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される処理に用いられる変数およびパラメータ等のデータを一時記憶する記憶素子である。

【0030】

制御装置２５０は、車両１００に設けられる各装置（例えば、エンジン１１０、回転羽根２３０、モータ２４０等）と通信を行う。制御装置２５０と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

【0031】

図２は、本発明の一実施形態に係る制御装置２５０の機能構成の一例を示すブロック図である。例えば、図２に示すように、制御装置２５０は、信号取得部２６０と、堆積量推定部２６２と、エンジン制御部２６４と、モータ制御部２６６と、記憶部２７０とを有する。なお、信号取得部２６０、堆積量推定部２６２、エンジン制御部２６４、および、モータ制御部２６６により行われる以下で説明する処理を含む各種処理は、プロセッサ２５２によって実行され得る。詳細には、メモリ２５４に記憶されているプログラムをプロセッサ２５２が実行することにより、各種処理が実行される。

【0032】

信号取得部２６０は、回転羽根２３０の回転速度（回転数）を取得する。本実施形態において、信号取得部２６０は、フィルタ２２０に対する再生処理が不実行であり、かつ、排気流路１３０を流れる排気ガスの流量が定常状態である場合の回転羽根２３０の回転速度を取得する。なお、定常状態は、排気ガスの流量が略一定、例えば、当該流量の変化率が±５％以内となる状態である。定常状態は、例えば、エンジン１１０の暖機運転中に排気ガスの流量が略一定となる状態である。

【0033】

堆積量推定部２６２は、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量を推定する推定処理を実行する。ここで、回転羽根２３０の回転速度の推移とは、エンジン１１０の動作中において回転羽根２３０の回転速度が時間の経過に伴って変化する際の当該回転速度の時間的な推移である。

【0034】

図３～図５は、本発明の一実施形態に係るフィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布と、フィルタ２２０を通過する排気ガスの流れとの関係を説明する図である。なお、図３～図５中、片側斜線ハッチングの領域は、粒子状物質が堆積していない領域を示し、クロスハッチングの領域は、粒子状物質が堆積している領域を示す。また、図３～図５中、矢印は、排気ガスの流れを示す。

【0035】

上記したように、排気流路１３０ａの中心軸およびフィルタ２２０の中心軸は、同一直線上に配置されている。このため、図３に示すように、フィルタ２２０の全ての領域に粒子状物質がほとんど堆積していない第１の状態である場合、排気流路１３０ａからフィルタ２２０に供給された排気ガスは、フィルタ２２０の中心軸を含む中央領域２２０ａを直進する。第１の状態のフィルタ２２０は、新品のフィルタ２２０、または、再生処理が実行された直後のフィルタ２２０である。

【0036】

粒子状物質は、フィルタ２２０における、排気ガスが通過した領域に捕捉される。したがって、粒子状物質は、まず、フィルタ２２０の中央領域２２０ａに堆積する。

【0037】

一方、フィルタ２２０の圧力損失の大きさは、粒子状物質の堆積量に依存する。具体的に説明すると、フィルタ２２０において、粒子状物質の堆積量が多いほど、圧力損失は大きくなる。このため、排気流路１３０ａからフィルタ２２０に供給された排気ガスは、堆積量の多い領域よりも、堆積量の少ない領域を優先的に流れることになる。したがって、図３～図５に示すように、第１の状態から、エンジン１１０の動作時間が経過するに従って、粒子状物質が堆積する領域は、フィルタ２２０の中央領域２２０ａから外周領域２２０ｂに向かって拡張される。

【0038】

続いて、フィルタ２２０を通過する排気ガスの流れ、および、回転羽根２３０の回転速度について説明する。

【0039】

図３に示すように、フィルタ２２０にほとんど粒子状物質が堆積していない第１の状態である場合、排気流路１３０ａを流れる排気ガスは、略直進してフィルタ２２０の中央領域２２０ａを通過し、回転羽根２３０に到達する。したがって、排気ガスは、主に、回転羽根２３０の回転軸（中央部分）および回転軸の近傍に対して当たることになる。

【0040】

そして、第１の状態からエンジン１１０の動作時間が経過すると、フィルタ２２０への粒子状物質の堆積量が増加し、フィルタ２２０は、第１の状態から第２の状態へ移行する。

【0041】

図４に示すように、フィルタ２２０が第２の状態である場合、フィルタ２２０の中心軸を含む中央領域２２０ａに粒子状物質が堆積している。上記したように、粒子状物質が堆積した領域は、圧力損失が大きい。このため、排気ガスは、粒子状物質が堆積した中央領域２２０ａよりも、粒子状物質が堆積していない外周領域２２０ｂを優先的に流れる。したがって、排気ガスは、主に、回転羽根２３０の外周部分および外周部分の近傍に対して当たることになる。

【0042】

回転羽根２３０を回転させるためのトルクＴは、回転羽根２３０に作用する力Ｆと、当該力Ｆが作用する回転羽根２３０の位置から回転軸までの距離Ｌとに依存する（Ｔ＝Ｆ×Ｌ）。回転羽根２３０に作用する排気ガスの流量は上記「力Ｆ」に相当し、回転羽根２３０に排気ガスが当たる位置から回転軸までの距離は上記「距離Ｌ」に相当する。したがって、回転羽根２３０の回転速度は、回転羽根２３０に作用する排気ガスの流量と、回転羽根２３０に排気ガスが当たる位置から回転軸までの距離に依存する。したがって、排気ガスの流量が略一定である場合、回転羽根２３０の中央部分に排気ガスが当たるときよりも、回転羽根２３０の外周部分に排気ガスが当たるときの方が、回転羽根２３０の回転速度は大きくなる。このため、フィルタ２２０が第２の状態である場合、回転羽根２３０の回転速度は、第１の状態よりも大きくなる。

【0043】

そして、第２の状態からエンジン１１０の動作時間が経過すると、フィルタ２２０への粒子状物質の堆積量がさらに増加し、フィルタ２２０は、第２の状態から第３の状態へ移行する。

【0044】

図５に示すように、フィルタ２２０が第３の状態である場合、フィルタ２２０の全ての領域に粒子状物質が堆積している。このため、排気ガスは、フィルタ２２０全体を通過する。したがって、排気ガスは、回転羽根２３０全体に対して概ね均等に当たることになる。そうすると、フィルタ２２０が第３の状態である場合、回転羽根２３０の回転速度は、第２の状態よりも小さくなる。また、フィルタ２２０が第３の状態である場合、回転羽根２３０の回転速度は、第１の状態よりも大きくなる。

【0045】

図６は、本発明の一実施形態に係るエンジン１１０の動作時間と回転羽根２３０の回転速度との関係を示す図である。図６中、横軸は、エンジン１１０の動作時間を示す。また、図６中、縦軸は、回転羽根２３０の回転速度を示す。

【0046】

図６に示すように、例えば、フィルタ２２０が第１の状態（図３参照。）である時刻ｔ１において、回転羽根２３０の回転速度が回転速度Ｒｉｎｉであるとする。上記したように、第１の状態からエンジン１１０の動作が継続されると、粒子状物質が堆積する領域は、フィルタ２２０の中央領域２２０ａから外周領域２２０ｂに向かって拡張される。このため、第１の状態から時間の経過に伴い、回転羽根２３０に対して排気ガスが当たる箇所は、回転羽根２３０の中央から外周（先端）に移動する。したがって、第１の状態から時間の経過に伴い、回転羽根２３０の回転速度は、回転速度Ｒｉｎｉから徐々に増加する。

【0047】

そして、フィルタ２２０が第２の状態（図４参照。）となる時刻ｔ２において、回転羽根２３０の回転速度は、最大の回転速度Ｒｍａｘになる。

【0048】

時刻ｔ２からさらに時間が経過すると、フィルタ２２０の全ての領域に粒子状物質が堆積するようになるため、排気ガスは、回転羽根２３０全体に対して当たるようになる。このため、時刻ｔ２以降、時間の経過に伴って、回転羽根２３０の回転速度は、回転速度Ｒｍａｘから徐々に減少する。

【0049】

図２に戻って説明すると、本実施形態において、堆積量推定部２６２は、後述する記憶部２７０に記憶された相関情報を参照し、回転羽根２３０の回転速度に基づいて、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量を推定する推定処理を実行する。なお、相関情報は、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量と、回転羽根２３０の回転速度との相関を示す情報である。相関情報は、実験、または、シミュレーションによって作成され、予め記憶部２７０に記憶される。

【0050】

エンジン制御部２６４は、エンジン１１０を制御する。本実施形態において、エンジン制御部２６４は、堆積量推定部２６２によって推定された粒子状物質の堆積量が、所定の量閾値Ｔｈａ以上となった場合に、エンジン１１０に対し燃料カットして、フィルタ２２０に空気を送り、再生処理を実行する。なお、量閾値Ｔｈａは、再生処理において異常燃焼させずに粒子状物質を燃焼できる堆積量の最大値に決定される。例えば、量閾値Ｔｈａは、回転羽根２３０の回転速度が最大値である回転速度Ｒｍａｘに到達した後、回転速度の変化率がマイナスに推移する過程において、回転速度が回転速度Ｒｔｈａとなる場合の粒子状物質の堆積量に決定される（図６参照。）。量閾値Ｔｈａを示す情報は、記憶部２７０に予め記憶される。

【0051】

モータ制御部２６６は、再生処理が実行されている間、モータ２４０を回転羽根２３０に接続して、モータ２４０を動作させる。

【0052】

記憶部２７０は、上記相関情報、および、量閾値Ｔｈａを示す情報を記憶する。

【0053】

［再生方法］
続いて、上記排気ガス浄化装置２００を用いたフィルタ２２０の再生方法について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係るフィルタ２２０の再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、本実施形態に係る再生方法は、定常状態判定処理Ｓ１１０と、取得処理Ｓ１１２と、推定処理Ｓ１１４と、減少判定処理Ｓ１１６と、堆積量判定処理Ｓ１１８と、再生処理Ｓ１２０とを含む。以下、各処理について説明する。なお、本実施形態において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって再生方法が繰り返し遂行される。

【0054】

［定常状態判定処理Ｓ１１０］
信号取得部２６０は、排気流路１３０を流れる排気ガスの流量が定常状態であるか否かを判定する。その結果、定常状態であると判定した場合（Ｓ１１０におけるＹＥＳ）、信号取得部２６０は、取得処理Ｓ１１２に処理を移す。一方、定常状態ではないと判定した場合（Ｓ１１０におけるＮＯ）、信号取得部２６０は、当該再生方法を終了する。

【0055】

［取得処理Ｓ１１２］
信号取得部２６０は、回転羽根２３０の回転速度Ｒを取得する。

【0056】

［推定処理Ｓ１１４］
堆積量推定部２６２は、記憶部２７０に記憶された相関情報を参照し、取得処理Ｓ１１２において取得された回転速度Ｒに基づいて、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量Ｅｑを推定する。

【0057】

［減少判定処理Ｓ１１６］
エンジン制御部２６４は、前回の取得処理Ｓ１１２において取得された回転速度Ｒである前回値と、今回の取得処理Ｓ１１２において取得された回転速度Ｒである今回値とを比較する。そして、エンジン制御部２６４は、今回の取得処理Ｓ１１２において取得された回転速度Ｒが前回値から減少しているか否かを判定する。その結果、回転速度Ｒが前回値から減少していると判定した場合（Ｓ１１６におけるＹＥＳ）、エンジン制御部２６４は、堆積量判定処理Ｓ１１８に処理を移す。一方、回転速度Ｒが前回値から減少していないと判定した場合（Ｓ１１６におけるＮＯ）、エンジン制御部２６４は、当該再生方法を終了する。

【0058】

［堆積量判定処理Ｓ１１８］
エンジン制御部２６４は、推定処理Ｓ１１４において推定した堆積量Ｅｑが、記憶部２７０に記憶された量閾値Ｔｈａ以上であるか否かを判定する。その結果、堆積量Ｅｑが量閾値Ｔｈａ以上であると判定した場合（Ｓ１１８におけるＹＥＳ）、エンジン制御部２６４は、再生処理Ｓ１２０に処理を移す。一方、堆積量Ｅｑが量閾値Ｔｈａ以上ではない、つまり、堆積量Ｅｑが量閾値Ｔｈａ未満であると判定した場合（Ｓ１１８におけるＮＯ）、エンジン制御部２６４は、当該再生方法を終了する。

【0059】

［再生処理Ｓ１２０］
エンジン制御部２６４は、エンジン１１０に対し燃料カットして、フィルタ２２０に空気を送り、再生処理を実行する。また、モータ制御部２６６は、モータ２４０を回転羽根２３０に接続して、モータ２４０を動作させる。

【0060】

以上説明したように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて推定処理を実行する。上記のように、フィルタ２２０に粒子状物質が堆積し始める初期段階では、図３に示すように、フィルタ２２０において粒子状物質の堆積分布に偏りはない。その後、フィルタ２２０の中央領域２２０ａから外周領域２２０ｂにかけて粒子状物質が徐々に堆積していき、堆積分布の偏りが発生していく。したがって、排気ガスがフィルタ２２０の主に中央領域２２０ａを通過する第１の状態（図３参照。）から、主に外周領域２２０ｂを通過する第２の状態（図４参照。）に遷移してくので回転羽根２３０の回転速度は、初期の回転速度Ｒｉｎｉから最大の回転速度Ｒｍａｘに到達するまで、徐々に増加する。

【0061】

そして、粒子状物質の堆積がある程度進んだ中期段階では、図４に示すように、排気ガスが最も外側の外周領域２２０ｂを通過する第２の状態となるので、回転羽根２３０の回転速度が最大の回転速度Ｒｍａｘに到達する。その後、粒子状物質の堆積がさらに進んだ後期段階では、図５に示すように、フィルタ２２０全体に粒子状物質が堆積して、堆積分布に偏りがなくなるので、排気ガスがフィルタ２２０全体を通過する第３の状態となる。このように、排気ガスが主に外周領域２２０ｂを通過する第２の状態（図４参照。）から、フィルタ２２０全体の領域を通過する第３の状態（図５参照。）に遷移していくので、回転羽根２３０の回転速度は、最大の回転速度Ｒｍａｘから徐々に減少し、最終的には、フィルタ２２０の再生処理が必要な状態に対応する回転速度Ｒｔｈａに到達する。このように、回転羽根２３０の回転速度は、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布と堆積量に基づいて変化する。

【0062】

したがって、本実施形態に係る排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度の推移（経時変化）に基づいて、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量を推定することにより、フィルタ２２０前後の差圧に基づいて堆積量を推定する従来技術と比較して、堆積量を高精度に推定することができる。このため、排気ガス浄化装置２００は、適切なタイミングで再生処理を実行することが可能となる。

【0063】

また、上記のように、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度が、回転速度Ｒｍａｘ（第１回転速度）まで増加した後に、回転速度Ｒｍａｘ未満の回転速度Ｒｔｈａ（第２回転速度）に減少したとき、再生処理を実行する。これにより、排気ガス浄化装置２００は、フィルタ２２０の全体の領域に粒子状物質が堆積した後、フィルタ２２０の再生処理が必要なタイミングで、再生処理を実行することができる。したがって、排気ガス浄化装置２００は、フィルタ２２０の再生処理が必要になる前に、再生処理が実行されてしまう事態を回避することが可能となる。

【0064】

また、上記したように、信号取得部２６０は、排気流路１３０を流れる排気ガスの流量が定常状態である場合（例えば、エンジン１１０の暖機運転中）に、回転羽根２３０の回転速度を取得する。これにより、排気ガスの流量の違いに起因した回転羽根２３０の回転速度の変動を排除でき、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布および堆積量に起因した回転速度の変動を検出することが可能となる。

【0065】

また、上記したように、排気ガス浄化装置２００は、モータ２４０およびモータ制御部２６６を備える。モータ２４０およびモータ制御部２６６は、再生処理を実行している間、回転羽根２３０を回転させる。これにより、排気ガス浄化装置２００は、再生処理を実行している間に、フィルタ２２０に供給される新気（酸素）の量を増加させることができる。したがって、排気ガス浄化装置２００は、フィルタ２２０の再生処理を効率よく実行することが可能となる。

【0066】

［第１の変形例］
上記実施形態において、排気ガス浄化装置２００が、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて堆積量の推定処理を実行し、推定された堆積量に基づいて、フィルタ２２０の再生処理を実行する例について説明した。しかし、排気ガス浄化装置２００は、堆積量の推定処理を実行することなく、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて、フィルタ２２０の再生処理を実行してもよい。

【0067】

図８は、第１の変形例に係る制御装置３５０の機能構成の一例を示すブロック図である。例えば、図８に示すように、制御装置３５０は、信号取得部２６０と、エンジン制御部３６４と、モータ制御部２６６と、記憶部３７０とを有する。なお、信号取得部２６０、エンジン制御部３６４、および、モータ制御部２６６により行われる以下で説明する処理を含む各種処理は、プロセッサ２５２によって実行され得る。詳細には、メモリ２５４に記憶されているプログラムをプロセッサ２５２が実行することにより、各種処理が実行される。なお、上記実施形態の制御装置２５０と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0068】

第１の変形例において、エンジン制御部３６４は、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて再生処理を実行する。エンジン制御部３６４による具体的な処理については後に詳述する。

【0069】

第１の変形例において、記憶部３７０は、再生処理実行情報を記憶する。再生処理実行情報は、量閾値Ｔｈａである場合の回転羽根２３０の回転速度Ｒｔｈａを示す情報である。再生処理実行情報は、実験、または、シミュレーションによって作成され、予め記憶部３７０に記憶される。

【0070】

続いて、第１の変形例に係るフィルタ２２０の再生方法について説明する。図９は、第１の変形例に係るフィルタ２２０の再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、第１の変形例に係る再生方法は、定常状態判定処理Ｓ１１０と、取得処理Ｓ１１２と、減少判定処理Ｓ１１６と、回転速度判定処理Ｓ３１８と、再生処理Ｓ１２０とを含む。以下、各処理について説明する。なお、第１の変形例において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって再生方法が繰り返し遂行される。また、上記実施形態の再生方法と実質的に等しい処理については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0071】

［回転速度判定処理Ｓ３１８］
回転速度Ｒの今回値が前回値から減少していると判定した場合（Ｓ１１６におけるＹＥＳ）、エンジン制御部３６４は、取得処理Ｓ１１２において取得された回転速度Ｒが回転速度Ｒｔｈａ以下であるか否かを判定する。その結果、回転速度Ｒが回転速度Ｒｔｈａ以下であると判定した場合（Ｓ３１８におけるＹＥＳ）、エンジン制御部３６４は、再生処理Ｓ１２０に処理を移す。一方、回転速度Ｒが回転速度Ｒｔｈａ以下ではない、つまり、回転速度Ｒが回転速度Ｒｔｈａより大きいと判定した場合（Ｓ３１８におけるＮＯ）、エンジン制御部３６４は、当該再生方法を終了する。

【0072】

以上説明したように、第１の変形例において、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて再生処理を実行する。上記したように、回転羽根２３０の回転速度は、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布と堆積量に基づいて変化する。

【0073】

したがって、第１の変形例において、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度の推移（経時変化）に基づいて再生処理を実行することにより、フィルタ２２０前後の差圧に基づいて再生処理を実行する従来技術と比較して、適切なタイミングで再生処理を実行することが可能となる。

【0074】

また、第１の変形例において、制御装置３５０は、上記実施形態の制御装置２５０とは異なり、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量を推定しない。このため、第１の変形例において、制御装置３５０は、処理負荷を低減することができる。

【0075】

［第２の変形例］
上記実施形態において、排気ガス浄化装置２００が、回転羽根２３０の回転速度の推移に基づいて、堆積量の推定処理を実行する例について説明した。しかし、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度自体に基づいて、堆積量の推定処理を実行してもよい。

【0076】

図１０は、第２の変形例に係るフィルタ２２０の再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、第２の変形例に係る再生方法は、定常状態判定処理Ｓ１１０と、取得処理Ｓ１１２と、推定処理Ｓ１１４と、回転速度判定処理Ｓ４１０と、フラグＯＮ処理Ｓ４１２と、フラグ判定処理Ｓ４１４と、堆積量判定処理Ｓ１１８と、再生処理Ｓ１２０と、フラグＯＦＦ処理Ｓ４１６とを含む。以下、各処理について説明する。なお、第２の変形例において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって再生方法が繰り返し遂行される。また、上記実施形態の再生方法と実質的に等しい処理については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0077】

［回転速度判定処理Ｓ４１０］
エンジン制御部２６４は、取得処理Ｓ１１２において取得された回転速度Ｒが、回転速度Ｒｍａｘ（第１回転速度）であるか否かを判定する。その結果、回転速度Ｒが、回転速度Ｒｍａｘであると判定した場合（Ｓ４１０におけるＹＥＳ）、エンジン制御部２６４は、フラグＯＮ処理Ｓ４１２に処理を移す。一方、回転速度Ｒが、回転速度Ｒｍａｘではない、つまり、回転速度Ｒｍａｘ未満であると判定した場合（Ｓ４１０におけるＮＯ）、エンジン制御部２６４は、フラグ判定処理Ｓ４１４に処理を移す。

【0078】

［フラグＯＮ処理Ｓ４１２］
エンジン制御部２６４は、回転羽根２３０の回転速度Ｒが回転速度Ｒｍａｘに到達したことを示すフラグをＯＮする。なお、回転羽根２３０の回転速度Ｒが回転速度Ｒｍａｘ未満である場合、フラグはＯＦＦとなる。

【0079】

［フラグ判定処理Ｓ４１４］
エンジン制御部２６４は、フラグがＯＮであるか否かを判定する。その結果、フラグがＯＮであると判定した場合（Ｓ４１４におけるＹＥＳ）、エンジン制御部２６４は、堆積量判定処理Ｓ１１８に処理を移す。一方、フラグがＯＮではない、つまり、フラグがＯＦＦである場合（Ｓ４１４におけるＮＯ）、エンジン制御部２６４は、当該再生方法を終了する。

【0080】

［フラグＯＦＦ処理Ｓ４１６］
再生処理Ｓ１２０が実行されると、エンジン制御部２６４は、フラグをＯＦＦする。

【0081】

以上説明したように、第２の変形例において、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度自体に基づいて推定処理を実行する。上記したように、回転羽根２３０の回転速度は、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布と堆積量に基づいて変化する。

【0082】

したがって、第２の変形例において、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度に基づいて、フィルタ２２０における粒子状物質の推定量を推定することにより、フィルタ２２０前後の差圧に基づいて堆積量を推定する従来技術と比較して、堆積量を高精度に推定することができる。

【0083】

［第３の変形例］
上記第２の変形例において、排気ガス浄化装置２００が、回転羽根２３０の回転速度自体に基づいて堆積量の推定処理を実行し、推定された堆積量に基づいて、フィルタ２２０の再生処理を実行する例について説明した。しかし、排気ガス浄化装置２００は、堆積量の推定処理を実行することなく、回転羽根２３０の回転速度自体に基づいて、フィルタ２２０の再生処理を実行してもよい。

【0084】

図１１は、第３の変形例に係るフィルタ２２０の再生方法の処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、第３の変形例に係る再生方法は、定常状態判定処理Ｓ１１０と、取得処理Ｓ１１２と、回転速度判定処理Ｓ４１０と、フラグＯＮ処理Ｓ４１２と、フラグ判定処理Ｓ４１４と、回転速度判定処理Ｓ３１８と、再生処理Ｓ１２０と、フラグＯＦＦ処理Ｓ４１６とを含む。なお、第３の変形例において、所定の時間間隔毎に生じる割込によって再生方法が繰り返し遂行される。また、上記実施形態、第１の変形例、および、第２の変形例の再生方法と実質的に等しい処理については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0085】

第３の変形例において、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度自体に基づいて再生処理を実行する。上記したように、回転羽根２３０の回転速度は、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布と堆積量に基づいて変化する。

【0086】

したがって、第３の変形例において、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度に基づいて再生処理を実行することにより、フィルタ２２０前後の差圧に基づいて再生処理を実行する従来技術と比較して、適切なタイミングで再生処理を実行することが可能となる。

【0087】

また、第３の変形例において、制御装置３５０は、上記第２の変形例の制御装置２５０とは異なり、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積量を推定しない。このため、第３の変形例において、制御装置３５０は、処理負荷を低減することができる。

【0088】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0089】

例えば、上記実施形態、第１～第３の変形例において、排気ガス浄化装置２００が、排気流路１３０を流れる排気ガスの流量が定常状態である場合の回転羽根２３０の回転速度に基づいて、推定処理または再生処理を実行する例について説明した。しかし、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度を、排気流路１３０を流れる排気ガスの流量で補正した補正値に基づいて、推定処理または再生処理を実行してもよい。補正値に基づいて推定処理または再生処理を実行することにより、排気ガス浄化装置２００は、排気ガスの流量の違いに起因した回転羽根２３０の回転速度の変動を排除でき、フィルタ２２０における粒子状物質の堆積分布および堆積量に起因した回転速度に基づいて、推定処理または再生処理を実行することができる。したがって、排気ガス浄化装置２００は、堆積量の推定精度や、再生処理を実行するタイミングの判定精度を向上できる。

【0090】

また、上記実施形態、第２～第３の変形例において、第１回転速度として、回転羽根２３０の最大の回転速度である回転速度Ｒｍａｘを例に挙げた。しかし、第１回転速度は、回転速度Ｒｍａｘ未満、回転速度Ｒｔｈａ超の値であってもよい。この場合、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度が、第１回転速度以上に増加した後に、第１回転速度未満の第２回転速度以下に減少したとき、再生処理または推定処理を実行してもよい。また、上記実施形態、第１～第３の変形例において、第２回転速度として、フィルタ２２０の再生処理が必要な状態に対応する回転速度Ｒｔｈａを例に挙げた。しかし、第２回転速度は、第１回転速度未満、回転速度Ｒｔｈａ超の値であってもよい。

【0091】

また、上記実施形態、および、第２の変形例において、排気ガス浄化装置２００が、常時推定処理を行う例について説明した。しかし、排気ガス浄化装置２００は、回転羽根２３０の回転速度が、第１回転速度以上に増加した後に、第１回転速度未満の第２回転速度以下に減少したとき、推定処理を実行してもよい。これにより、排気ガス浄化装置２００は、再生処理の実行開始前後の所定期間のみ推定処理を実行すればよい。したがって、制御装置２５０、３５０は、推定処理に要する演算負荷を低減することが可能となる。

【0092】

また、上記実施形態および第１～第３の変形例において、フィルタ２２０がＧＰＦとして採用される例について説明した。しかし、フィルタ２２０は、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）として採用されてもよい。つまり、エンジン１１０は、ディーゼルエンジンであってもよい。

【符号の説明】

【0093】

２００ 排気ガス浄化装置
２２０ フィルタ
２３０ 回転羽根
２５０ 制御装置
３５０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】