内燃機関の排気浄化装置
【課題】内燃機関の燃費悪化を抑制することができる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気浄化装置２６は、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂと、排気通路１１Ａ，１１Ｂ内に燃料を添加する燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂと、ＥＣＵ２５とを有している。ＥＣＵ２５は、目標再生温度補正係数に応じた燃料を添加するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御した後、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、燃料の添加を終了するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御する。また、ＥＣＵ２５は、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったときは、目標再生温度補正係数を１とし、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていないときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数を算出する。
【解決手段】排気浄化装置２６は、排気通路１１Ａ，１１Ｂを通る排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂと、排気通路１１Ａ，１１Ｂ内に燃料を添加する燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂと、ＥＣＵ２５とを有している。ＥＣＵ２５は、目標再生温度補正係数に応じた燃料を添加するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御した後、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、燃料の添加を終了するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御する。また、ＥＣＵ２５は、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったときは、目標再生温度補正係数を１とし、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていないときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における内燃機関の排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、２系統のＤＰＮＲ（ＰＭフィルタ）のＰＭ堆積量を算出し、ＰＭ堆積量が所定量以上になったときに、ＰＭ再生に係る再生制御を実行し、ＰＭ再生が終了すると、そのＰＭ再生が終了したバンクに対する再生制御を終了するというものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の燃費悪化を抑制することが望まれている。しかし、上記従来技術においては、ＰＭ再生を同時に終了する再生制御を行うものがあるが、早く再生が終了したバンクのＤＰＮＲに対しても通常の再生制御を実行しているので、かかる燃費悪化の抑制効果を十分に満足するものではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる内燃機関の排気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】
【０００６】
本発明は、複数の気筒群が異なる排気通路に接続されてなる内燃機関の排気浄化装置において、各排気通路にそれぞれ設けられ、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する複数の排気浄化ユニットと、各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量をそれぞれ検出する複数の堆積量検出手段と、各堆積量検出手段により各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が再生開始閾値に達したことが検出された場合に、各排気浄化ユニットに燃料を供給して、各排気浄化ユニットに堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、各排気浄化ユニットをそれぞれ再生する複数の再生手段と、各再生手段による各排気浄化ユニットの再生中に、各堆積量検出手段により検出された各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に基づいて各排気浄化ユニットの目標再生温度を個別に決定する再生温度決定手段と、再生温度決定手段により決定された各排気浄化ユニットの目標再生温度に応じて各再生手段を制御する制御手段と、各堆積量検出手段により検出された各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないかどうかを判断する判断手段とを備え、再生温度決定手段は、判断手段によって排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を排気浄化ユニットの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げる温度変更手段を有することを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明の排気浄化装置においては、複数の排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に基づいて各排気浄化ユニットの目標再生温度を個別に決定し、各排気浄化ユニットの目標再生温度に応じた量の燃料を各排気浄化ユニットにそれぞれ供給することで、各排気浄化ユニットの再生処理が開始される。すると、各排気浄化ユニットに堆積した粒子状物質が燃焼され、各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が減少していく。そして、何れかの排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少なくなると、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を排気浄化ユニットの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げ、その状態で当該排気浄化ユニットの再生処理を継続する。このように排気浄化ユニットの目標再生温度を強制的に下げることにより、当該排気浄化ユニットに供給される燃料量が低減される。これにより、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、制御手段は、判断手段によって各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が何れも所定量よりも少ないと判断されたときに、各排気浄化ユニットへの燃料の供給を同時に終了させるように各再生手段を制御する手段を有する。
【０００９】
複数の排気浄化ユニットの再生終了タイミングが異なる場合には、最初に再生が終了した排気浄化ユニットに粒子状物質が早く堆積し始めるため、当該排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じて次回の再生開始タイミングが決定されることとなる。この場合には、全ての排気浄化ユニットの再生終了タイミングから次回の再生開始タイミングまでのインターバルが短くなるため、排気浄化ユニットの再生頻度が増加する。そこで、各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が何れも所定量よりも少ないと判断されたときに、各排気浄化ユニットへの燃料の供給を同時に終了させることにより、各排気浄化ユニットの再生が同時に終了することとなる。このため、各排気浄化ユニットに再び粒子状物質が堆積し始めるのが同じタイミングとなるため、その分だけ次回の再生開始タイミングが遅くなる。従って、全ての排気浄化ユニットの再生終了タイミングから次回の再生開始タイミングまでのインターバルが長くなるため、排気浄化ユニットの再生頻度が少なくなり、排気浄化ユニットに供給される全体的な燃料量が抑えられる。これにより、内燃機関の燃費悪化を更に抑制することができる。
【００１０】
また、好ましくは、再生温度決定手段は、判断手段によって排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも多いと判断されたときは、当該排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じて当該排気浄化ユニットの目標再生温度を設定する。
【００１１】
この場合には、排気浄化ユニットの目標再生温度を排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じた最適な温度に設定することができる。このとき、例えば排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が少ないほど、排気浄化ユニットの目標再生温度を高く設定することにより、粒子状物質の堆積量が多いときの熱暴走を防ぐことができると共に、粒子状物質の堆積量が少ないときに排気浄化ユニットが早く再生されるため、内燃機関の燃費悪化の抑制に寄与することができる。
【００１２】
さらに、好ましくは、温度変更手段は、判断手段によって排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を粒子状物質が燃焼する最低温度まで強制的に下げる。
【００１３】
この場合には、排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、排気浄化ユニットに供給される燃料量が必要最小限に抑えられるため、内燃機関の燃費悪化を一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排気浄化ユニットへの無駄な燃料の供給を抑え、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した処理で使用される再生温度設定マップの一例を示すグラフである。
【図４】本実施形態における時間とＤＰＦのＰＭ堆積量及び目標再生温度補正係数との関係の一例を示すグラフである。
【図５】比較例における時間とＤＰＦのＰＭ堆積量及び目標再生温度補正係数との関係の一例を示すグラフである。
【図６】他の比較例及び本実施形態における時間とＤＰＦのＰＭ堆積量との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係る内燃機関１は、Ｖ型８気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。
【００１８】
ディーゼルエンジン１は左右のバンク２Ａ，２Ｂを備え、このバンク２Ａ，２Ｂには、気筒（シリンダ）３が４つずつ設けられている。バンク２Ａの４つの気筒３は一つの気筒群を構成し、バンク２Ｂの４つの気筒３は他の一つの気筒群を構成している。各気筒３には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁４がそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、ディーゼルエンジン１は、各気筒３に空気を供給するための吸気通路５を備えている。吸気通路５は、エアクリーナ６の下流において吸気分岐路５Ａ，５Ｂに分かれている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのコンプレッサ８Ａ，８Ｂがそれぞれ設けられている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂは、インタークーラ９を介してインテークマニホールド１０に接続されている。インテークマニホールド１０は、バンク２Ａ，２Ｂと連結されている。
【００２０】
バンク２Ａ，２Ｂには、各気筒３から燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１１Ａ，１１Ｂがエキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂを介してそれぞれ接続されている。排気通路１１Ａ，１１Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのタービン１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ設けられている。
【００２１】
エキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂは、排気再循環（ＥＧＲ）通路１４Ａ，１４Ｂを介してインテークマニホールド１０とそれぞれ接続されている。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂは、燃焼後の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして各気筒３に還流するための通路である。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１５Ａ，１５Ｂと、ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２２】
排気通路１１Ａ，１１Ｂにおけるターボチャージャ７Ａ，７Ｂの下流側には、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ設けられている。排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂは、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を触媒作用（酸化作用）で除去するディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）１８Ａ，１８Ｂと、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するディーゼル用排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）１９Ａ，１９Ｂとをそれぞれ有している。
【００２３】
タービン１３Ａ，１３Ｂと排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂとの間には、排気通路１１Ａ，１１Ｂ内に燃料を添加する燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ設けられている。燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂから添加される燃料は、主としてＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を行う際に還元剤として用いられる。ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生とは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積したＰＭを高温の燃料により酸化（燃焼）させることである。燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂは、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂに燃料を供給して、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂを活性化させることで排気ガスの温度を上昇させ、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂをそれぞれ再生する複数の再生手段を構成している。
【００２４】
排気通路１１Ａ，１１Ｂには、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの前後差圧を検出する差圧センサ２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ接続されている。排気浄化ユニット１７Ａ，１７ＢにおけるＤＯＣ１８Ａ，１８ＢとＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂとの間には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ設けられている。排気通路１１Ａ，１１Ｂにおける排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの下流側には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ２３Ａ，２３Ｂと、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２５】
また、ディーゼルエンジン１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５を備えている。ＥＣＵ２５は、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、排気温度センサ２２Ａ〜２３Ｂ及び空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂの検出信号を入力し、所定の処理を行い、各燃料噴射弁４、ＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂ及び燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御する。
【００２６】
ここで、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂ、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂ、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、排気温度センサ２２Ａ〜２３Ｂ、空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂ及びＥＣＵ２５は、本実施形態の排気浄化装置２６を構成している。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ２５により実行される処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）に基づいてＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を個別に設定し、その目標再生温度に従って燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ制御するような処理である。なお、再生温度とは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂを再生するときのＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの床温のことである。
【００２８】
同図において、まずＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達したかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量は、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂにより検出されたＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの前後差圧から算出可能である。再生開始閾値は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生を開始するための閾値であり、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢにおけるＰＭの許容堆積量によって決まる。再生開始の判断は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの少なくとも一方のＰＭ堆積量が再生開始閾値に達したかどうかにより行う。
【００２９】
ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達したと判断されたときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生を開始すべく、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数をそれぞれ算出する（手順Ｓ１０２）。ＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数の算出は、図３に示すような再生温度設定マップを用いて行う。再生温度設定マップは、ＰＭ堆積量と目標再生温度補正係数との関係を表したマップである。再生温度設定マップは、ＰＭ堆積量が少なくなるほど目標再生温度補正係数が大きくなるように設定されている。
【００３０】
目標再生温度補正係数は、目標再生温度に対応している。例えば、目標再生温度補正係数が１のときは、目標再生温度は５５０℃である。その温度は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積したＰＭが確実に酸化（燃焼）して、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂが再生される最低温度である。
【００３１】
続いて、手順Ｓ１０２で得られた目標再生温度補正係数に対応する燃料添加指令値を算出する（手順Ｓ１０３）。この燃料添加指令値の算出は、図示しない専用のマップを用いて行う。そして、その燃料添加指令値に応じた量の燃料を添加するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御する（手順Ｓ１０４）。このとき、排気温度センサ２２Ａ〜２３Ｂにより検出された排気ガスの温度や空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂにより検出された排気ガスの空燃比も考慮して、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御しても良い。
【００３２】
続いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。再生終了閾値は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生を終了するためのＰＭ堆積量の所定値であり、例えばゼロまたはゼロに近い値αである。ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったと判断されたときは、燃料の添加を終了するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御し（手順Ｓ１０６）、本処理を終了する。
【００３３】
手順Ｓ１０５を満足していないときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったと判断されたときは、目標再生温度補正係数を１に設定し（手順Ｓ１０８）、手順Ｓ１０３に戻る。
【００３４】
一方、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていないと判断されたときは、上記の手順Ｓ１０２と同様に、図３に示す再生温度設定マップを用いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数を算出し（手順Ｓ１０９）、手順Ｓ１０３に戻る。
【００３５】
次に、本実施形態の排気浄化装置２６の動作を図４により説明する。図４（ａ）中、太実線Ｐ１は、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量を表し、細実線Ｑ１は、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量を表している。図４（ｂ）中、太実線Ｐ２は、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度補正係数を表し、細実線Ｑ２は、ＤＰＦ１９Ｂの再生温度補正係数を表している。
【００３６】
図４において、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達すると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が開始される。具体的には、図３に示す再生温度設定マップを用いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度（目標再生温度補正係数に相当）が個別に設定され、その目標再生温度に応じた量の燃料が燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂより添加される。これにより、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が目標再生温度に相当する温度となり、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積しているＰＭが燃焼されるため、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が徐々に減少していく。
【００３７】
ここで、再生温度設定マップは、ＰＭ堆積量が少なくなるほど目標再生温度が高くなるように設定されている。このため、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が減少するにつれて、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が上昇する。
【００３８】
ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が多いときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が高くなると、熱暴走が発生しやすくなるが、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が少なくなるほどＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が高くなることにより、熱暴走を防ぐことができる。また、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が少なくなると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂが早く再生されるため、燃費悪化の抑制に寄与することができる。
【００３９】
図４に示すものでは、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量よりも少なくなっている。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量よりも早く再生終了閾値αを下回る。ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回る（太実線Ｐ１参照）と、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度が目標再生温度補正係数１に相当する温度、つまりＰＭが燃焼する最低温度まで強制的に下がるようになる（太実線Ｐ２参照）。そして、その状態で、ＤＰＦ１９Ａの再生制御が継続される。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が増えることは無い。
【００４０】
その後、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値αを下回ると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が同時に終了する。具体的には、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂからの燃料の添加が同時に停止する。
【００４１】
以上において、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂは、各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量をそれぞれ検出する複数の堆積量検出手段を構成する。ＥＣＵ２５は、各再生手段２０Ａ，２０Ｂによる各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの再生中に、堆積量検出手段２１Ａ，２１Ｂにより検出された各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量に基づいて各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度を個別に決定する再生温度決定手段と、再生温度決定手段により決定された各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度に応じて各再生手段２０Ａ，２０Ｂを制御する制御手段と、各堆積量検出手段２１Ａ，２１Ｂにより検出された各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないかどうかを判断する判断手段とを構成する。このとき、図２に示す手順Ｓ１０２，Ｓ１０８，Ｓ１０９の処理が再生温度決定手段として機能し、同手順Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理が制御手段として機能し、同手順Ｓ１０５，Ｓ１０７の処理が判断手段として機能する。
【００４２】
また、図２に示すＳ１０８の処理は、判断手段によって排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度を排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げる温度変更手段として機能する。同Ｓ１０９の処理は、判断手段によって排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも多いと判断されたときは、当該排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量に応じて当該排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度を設定する手段として機能する。同Ｓ１０６の処理は、判断手段によって各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が何れも所定量よりも少ないと判断されたときに、各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの燃料の供給を同時に終了させるように各再生手段２０Ａ，２０Ｂを制御する手段として機能する。
【００４３】
ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御の比較例として、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を個別に設定するのではなく、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を等しくする場合を図５に示す。図５（ａ）中、太実線Ｐは、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量を表し、細実線Ｑは、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量を表している。図５（ｂ）中、実線Ｒは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度補正係数を表している。ここでは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が多いほうに応じた目標再生温度補正係数を採用する。
【００４４】
図５において、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量よりも多いため、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度が設定され、その目標再生温度に応じた量の燃料が燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂより添加されることで、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が実行される。
【００４５】
この場合には、ＰＭ堆積量が少ないほうのＤＰＦ１９Ａの目標再生温度を高くしないので、ＤＰＦ１９Ａの再生に時間がかかる。また、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったためにＤＰＦ１９Ａの再生制御を終了しても良いにもかかわらず、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量に応じた高い目標再生温度に従って燃料の添加が継続される。よって、燃料が無駄に添加されることになるため、燃費の悪化が増大する。
【００４６】
これに対し本実施形態では、図４に示すように、ＰＭ堆積量が少ないＤＰＦ１９Ａの目標再生温度をＰＭ堆積量が多いＤＰＦ１９Ｂの目標再生温度よりも高くするので、ＤＰＦ１９Ａの再生に要する時間が短縮され、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が早く再生終了閾値を下回るようになる。そして、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量よりも早く再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度を強制的にＰＭが燃焼する最低温度まで下げるので、高い目標再生温度に従った燃料の添加が継続されることが無く、無駄な燃料添加を抑えることができる。
【００４７】
また、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御の他の比較例として、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を直ちに終了させるようにした場合には、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生が終了すると、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再び増えていくため、以下の不具合が生じる。
【００４８】
即ち、例えば図６（ａ）に示すように、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量（太実線Ｐ参照）がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量（細実線Ｑ参照）よりも早く再生終了閾値を下回る場合には、ＤＰＦ１９ＡへのＰＭの堆積がＤＰＦ１９ＢへのＰＭの堆積よりも早く開始される。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が次の再生開始閾値に達するタイミングが、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量が次の再生開始閾値に達するタイミングよりも早くなるため、次回の再生開始要求タイミングとしては、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達するタイミングとなる。この場合には、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方の再生終了時点ｔ１から次回のＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生開始時点ｔ２までのインターバルＴが短いため、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生頻度が多くなることになる。従って、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに対する燃料の添加時間及び添加量が増えてしまう。これにより、燃料が無駄に添加されるため、燃費の悪化が増大する。
【００４９】
これに対し本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量（太実線Ｐ参照）がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量（細実線Ｑ参照）よりも早く再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度を強制的にＰＭが燃焼する最低温度まで下げて、ＤＰＦ１９Ａの再生制御を継続する。そして、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が同時に終了するので、その後にＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに同時にＰＭが堆積し始める。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が次に再生開始閾値に達するタイミングが遅くなるため、その分だけ次回の再生開始要求タイミングが遅くなる。この場合には、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生終了時点ｔ１から次回のＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生開始時点ｔ２までのインターバルＴが長くなるため、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生頻度が少なくなる。従って、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに対する燃料の添加時間及び添加量が少なくなるため、無駄な燃料添加を抑えることができる。
【００５０】
以上のように本実施形態によれば、燃料添加弁２０Ａ，２０ＢによるＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに対する無駄な燃料添加を低減することができるので、ディーゼルエンジン１の燃費悪化を抑制することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの一方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったときは、当該ＤＰＦの目標再生温度をＰＭが酸化（燃焼）する最低温度まで強制的に下げるようにしたが、特にそれには限られず、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの一方の目標再生温度をＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げるようにすれば良い。
【００５２】
また、上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの一方の目標再生温度を強制的に下げた後、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの他方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を同時に終了させるようにしたが、特にそれには限られず、例えばＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂのうち目標再生温度を強制的に下げたほうの再生制御を先に終了させても良い。
【００５３】
さらに、上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていないときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じて目標再生温度を変化させるようにしたが、特にそれには限られず、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていない時のＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を一定値としても良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂより燃料を添加し、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂを活性化させることで、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を実施するようにしたが、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御手法としては、特にそのような燃料添加に限られず、燃料噴射弁４による燃料のポスト噴射等を利用しても良い。また、ＤＯＣではなくバーナあるいはグロープラグ等を用いて、排気ガス温度を上昇させても良い。
【００５５】
さらに、上記実施形態の内燃機関１はＶ型８気筒のディーゼルエンジンであるが、本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関であれば、適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、２Ａ，２Ｂ…バンク、３…気筒、４…燃料噴射弁（再生手段）、１１Ａ，１１Ｂ…排気通路、１７Ａ，１７Ｂ…排気浄化ユニット、２０Ａ，２０Ｂ…燃料添加弁（再生手段）、２１Ａ，２１Ｂ…差圧センサ（堆積量検出手段）、２５…ＥＣＵ（判断手段、再生温度決定手段、制御手段、温度変更手段）、２６…排気浄化装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における内燃機関の排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、２系統のＤＰＮＲ（ＰＭフィルタ）のＰＭ堆積量を算出し、ＰＭ堆積量が所定量以上になったときに、ＰＭ再生に係る再生制御を実行し、ＰＭ再生が終了すると、そのＰＭ再生が終了したバンクに対する再生制御を終了するというものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４９９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の燃費悪化を抑制することが望まれている。しかし、上記従来技術においては、ＰＭ再生を同時に終了する再生制御を行うものがあるが、早く再生が終了したバンクのＤＰＮＲに対しても通常の再生制御を実行しているので、かかる燃費悪化の抑制効果を十分に満足するものではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる内燃機関の排気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】
【０００６】
本発明は、複数の気筒群が異なる排気通路に接続されてなる内燃機関の排気浄化装置において、各排気通路にそれぞれ設けられ、内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する複数の排気浄化ユニットと、各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量をそれぞれ検出する複数の堆積量検出手段と、各堆積量検出手段により各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が再生開始閾値に達したことが検出された場合に、各排気浄化ユニットに燃料を供給して、各排気浄化ユニットに堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、各排気浄化ユニットをそれぞれ再生する複数の再生手段と、各再生手段による各排気浄化ユニットの再生中に、各堆積量検出手段により検出された各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に基づいて各排気浄化ユニットの目標再生温度を個別に決定する再生温度決定手段と、再生温度決定手段により決定された各排気浄化ユニットの目標再生温度に応じて各再生手段を制御する制御手段と、各堆積量検出手段により検出された各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないかどうかを判断する判断手段とを備え、再生温度決定手段は、判断手段によって排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を排気浄化ユニットの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げる温度変更手段を有することを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明の排気浄化装置においては、複数の排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に基づいて各排気浄化ユニットの目標再生温度を個別に決定し、各排気浄化ユニットの目標再生温度に応じた量の燃料を各排気浄化ユニットにそれぞれ供給することで、各排気浄化ユニットの再生処理が開始される。すると、各排気浄化ユニットに堆積した粒子状物質が燃焼され、各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が減少していく。そして、何れかの排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少なくなると、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を排気浄化ユニットの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げ、その状態で当該排気浄化ユニットの再生処理を継続する。このように排気浄化ユニットの目標再生温度を強制的に下げることにより、当該排気浄化ユニットに供給される燃料量が低減される。これにより、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、制御手段は、判断手段によって各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が何れも所定量よりも少ないと判断されたときに、各排気浄化ユニットへの燃料の供給を同時に終了させるように各再生手段を制御する手段を有する。
【０００９】
複数の排気浄化ユニットの再生終了タイミングが異なる場合には、最初に再生が終了した排気浄化ユニットに粒子状物質が早く堆積し始めるため、当該排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じて次回の再生開始タイミングが決定されることとなる。この場合には、全ての排気浄化ユニットの再生終了タイミングから次回の再生開始タイミングまでのインターバルが短くなるため、排気浄化ユニットの再生頻度が増加する。そこで、各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が何れも所定量よりも少ないと判断されたときに、各排気浄化ユニットへの燃料の供給を同時に終了させることにより、各排気浄化ユニットの再生が同時に終了することとなる。このため、各排気浄化ユニットに再び粒子状物質が堆積し始めるのが同じタイミングとなるため、その分だけ次回の再生開始タイミングが遅くなる。従って、全ての排気浄化ユニットの再生終了タイミングから次回の再生開始タイミングまでのインターバルが長くなるため、排気浄化ユニットの再生頻度が少なくなり、排気浄化ユニットに供給される全体的な燃料量が抑えられる。これにより、内燃機関の燃費悪化を更に抑制することができる。
【００１０】
また、好ましくは、再生温度決定手段は、判断手段によって排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも多いと判断されたときは、当該排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じて当該排気浄化ユニットの目標再生温度を設定する。
【００１１】
この場合には、排気浄化ユニットの目標再生温度を排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じた最適な温度に設定することができる。このとき、例えば排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が少ないほど、排気浄化ユニットの目標再生温度を高く設定することにより、粒子状物質の堆積量が多いときの熱暴走を防ぐことができると共に、粒子状物質の堆積量が少ないときに排気浄化ユニットが早く再生されるため、内燃機関の燃費悪化の抑制に寄与することができる。
【００１２】
さらに、好ましくは、温度変更手段は、判断手段によって排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を粒子状物質が燃焼する最低温度まで強制的に下げる。
【００１３】
この場合には、排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、排気浄化ユニットに供給される燃料量が必要最小限に抑えられるため、内燃機関の燃費悪化を一層抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排気浄化ユニットへの無駄な燃料の供給を抑え、内燃機関の燃費悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した処理で使用される再生温度設定マップの一例を示すグラフである。
【図４】本実施形態における時間とＤＰＦのＰＭ堆積量及び目標再生温度補正係数との関係の一例を示すグラフである。
【図５】比較例における時間とＤＰＦのＰＭ堆積量及び目標再生温度補正係数との関係の一例を示すグラフである。
【図６】他の比較例及び本実施形態における時間とＤＰＦのＰＭ堆積量との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る排気浄化装置の一実施形態を備えた内燃機関を示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係る内燃機関１は、Ｖ型８気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。
【００１８】
ディーゼルエンジン１は左右のバンク２Ａ，２Ｂを備え、このバンク２Ａ，２Ｂには、気筒（シリンダ）３が４つずつ設けられている。バンク２Ａの４つの気筒３は一つの気筒群を構成し、バンク２Ｂの４つの気筒３は他の一つの気筒群を構成している。各気筒３には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁４がそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、ディーゼルエンジン１は、各気筒３に空気を供給するための吸気通路５を備えている。吸気通路５は、エアクリーナ６の下流において吸気分岐路５Ａ，５Ｂに分かれている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのコンプレッサ８Ａ，８Ｂがそれぞれ設けられている。吸気分岐路５Ａ，５Ｂは、インタークーラ９を介してインテークマニホールド１０に接続されている。インテークマニホールド１０は、バンク２Ａ，２Ｂと連結されている。
【００２０】
バンク２Ａ，２Ｂには、各気筒３から燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路１１Ａ，１１Ｂがエキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂを介してそれぞれ接続されている。排気通路１１Ａ，１１Ｂには、ターボチャージャ７Ａ，７Ｂのタービン１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ設けられている。
【００２１】
エキゾーストマニホールド１２Ａ，１２Ｂは、排気再循環（ＥＧＲ）通路１４Ａ，１４Ｂを介してインテークマニホールド１０とそれぞれ接続されている。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂは、燃焼後の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして各気筒３に還流するための通路である。ＥＧＲ通路１４Ａ，１４Ｂには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１５Ａ，１５Ｂと、ＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２２】
排気通路１１Ａ，１１Ｂにおけるターボチャージャ７Ａ，７Ｂの下流側には、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ設けられている。排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂは、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を触媒作用（酸化作用）で除去するディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）１８Ａ，１８Ｂと、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集して除去するディーゼル用排気微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）１９Ａ，１９Ｂとをそれぞれ有している。
【００２３】
タービン１３Ａ，１３Ｂと排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂとの間には、排気通路１１Ａ，１１Ｂ内に燃料を添加する燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ設けられている。燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂから添加される燃料は、主としてＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を行う際に還元剤として用いられる。ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生とは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積したＰＭを高温の燃料により酸化（燃焼）させることである。燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂは、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂに燃料を供給して、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂを活性化させることで排気ガスの温度を上昇させ、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂをそれぞれ再生する複数の再生手段を構成している。
【００２４】
排気通路１１Ａ，１１Ｂには、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの前後差圧を検出する差圧センサ２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ接続されている。排気浄化ユニット１７Ａ，１７ＢにおけるＤＯＣ１８Ａ，１８ＢとＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂとの間には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ２２Ａ，２２Ｂがそれぞれ設けられている。排気通路１１Ａ，１１Ｂにおける排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの下流側には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ２３Ａ，２３Ｂと、排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２５】
また、ディーゼルエンジン１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５を備えている。ＥＣＵ２５は、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、排気温度センサ２２Ａ〜２３Ｂ及び空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂの検出信号を入力し、所定の処理を行い、各燃料噴射弁４、ＥＧＲバルブ１６Ａ，１６Ｂ及び燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御する。
【００２６】
ここで、排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂ、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂ、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂ、排気温度センサ２２Ａ〜２３Ｂ、空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂ及びＥＣＵ２５は、本実施形態の排気浄化装置２６を構成している。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ２５により実行される処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積するＰＭの量（ＰＭ堆積量）に基づいてＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を個別に設定し、その目標再生温度に従って燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂをそれぞれ制御するような処理である。なお、再生温度とは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂを再生するときのＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの床温のことである。
【００２８】
同図において、まずＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達したかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量は、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂにより検出されたＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの前後差圧から算出可能である。再生開始閾値は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生を開始するための閾値であり、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢにおけるＰＭの許容堆積量によって決まる。再生開始の判断は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの少なくとも一方のＰＭ堆積量が再生開始閾値に達したかどうかにより行う。
【００２９】
ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達したと判断されたときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生を開始すべく、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数をそれぞれ算出する（手順Ｓ１０２）。ＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数の算出は、図３に示すような再生温度設定マップを用いて行う。再生温度設定マップは、ＰＭ堆積量と目標再生温度補正係数との関係を表したマップである。再生温度設定マップは、ＰＭ堆積量が少なくなるほど目標再生温度補正係数が大きくなるように設定されている。
【００３０】
目標再生温度補正係数は、目標再生温度に対応している。例えば、目標再生温度補正係数が１のときは、目標再生温度は５５０℃である。その温度は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積したＰＭが確実に酸化（燃焼）して、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂが再生される最低温度である。
【００３１】
続いて、手順Ｓ１０２で得られた目標再生温度補正係数に対応する燃料添加指令値を算出する（手順Ｓ１０３）。この燃料添加指令値の算出は、図示しない専用のマップを用いて行う。そして、その燃料添加指令値に応じた量の燃料を添加するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御する（手順Ｓ１０４）。このとき、排気温度センサ２２Ａ〜２３Ｂにより検出された排気ガスの温度や空燃比センサ２４Ａ，２４Ｂにより検出された排気ガスの空燃比も考慮して、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御しても良い。
【００３２】
続いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。再生終了閾値は、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生を終了するためのＰＭ堆積量の所定値であり、例えばゼロまたはゼロに近い値αである。ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったと判断されたときは、燃料の添加を終了するように燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂを制御し（手順Ｓ１０６）、本処理を終了する。
【００３３】
手順Ｓ１０５を満足していないときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったと判断されたときは、目標再生温度補正係数を１に設定し（手順Ｓ１０８）、手順Ｓ１０３に戻る。
【００３４】
一方、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていないと判断されたときは、上記の手順Ｓ１０２と同様に、図３に示す再生温度設定マップを用いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度補正係数を算出し（手順Ｓ１０９）、手順Ｓ１０３に戻る。
【００３５】
次に、本実施形態の排気浄化装置２６の動作を図４により説明する。図４（ａ）中、太実線Ｐ１は、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量を表し、細実線Ｑ１は、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量を表している。図４（ｂ）中、太実線Ｐ２は、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度補正係数を表し、細実線Ｑ２は、ＤＰＦ１９Ｂの再生温度補正係数を表している。
【００３６】
図４において、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達すると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が開始される。具体的には、図３に示す再生温度設定マップを用いて、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度（目標再生温度補正係数に相当）が個別に設定され、その目標再生温度に応じた量の燃料が燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂより添加される。これにより、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が目標再生温度に相当する温度となり、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに堆積しているＰＭが燃焼されるため、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が徐々に減少していく。
【００３７】
ここで、再生温度設定マップは、ＰＭ堆積量が少なくなるほど目標再生温度が高くなるように設定されている。このため、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が減少するにつれて、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が上昇する。
【００３８】
ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が多いときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が高くなると、熱暴走が発生しやすくなるが、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が少なくなるほどＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生温度が高くなることにより、熱暴走を防ぐことができる。また、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が少なくなると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂが早く再生されるため、燃費悪化の抑制に寄与することができる。
【００３９】
図４に示すものでは、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量よりも少なくなっている。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量よりも早く再生終了閾値αを下回る。ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回る（太実線Ｐ１参照）と、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度が目標再生温度補正係数１に相当する温度、つまりＰＭが燃焼する最低温度まで強制的に下がるようになる（太実線Ｐ２参照）。そして、その状態で、ＤＰＦ１９Ａの再生制御が継続される。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が増えることは無い。
【００４０】
その後、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値αを下回ると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が同時に終了する。具体的には、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂからの燃料の添加が同時に停止する。
【００４１】
以上において、差圧センサ２１Ａ，２１Ｂは、各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量をそれぞれ検出する複数の堆積量検出手段を構成する。ＥＣＵ２５は、各再生手段２０Ａ，２０Ｂによる各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの再生中に、堆積量検出手段２１Ａ，２１Ｂにより検出された各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量に基づいて各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度を個別に決定する再生温度決定手段と、再生温度決定手段により決定された各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度に応じて各再生手段２０Ａ，２０Ｂを制御する制御手段と、各堆積量検出手段２１Ａ，２１Ｂにより検出された各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないかどうかを判断する判断手段とを構成する。このとき、図２に示す手順Ｓ１０２，Ｓ１０８，Ｓ１０９の処理が再生温度決定手段として機能し、同手順Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理が制御手段として機能し、同手順Ｓ１０５，Ｓ１０７の処理が判断手段として機能する。
【００４２】
また、図２に示すＳ１０８の処理は、判断手段によって排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度を排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げる温度変更手段として機能する。同Ｓ１０９の処理は、判断手段によって排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも多いと判断されたときは、当該排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量に応じて当該排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂの目標再生温度を設定する手段として機能する。同Ｓ１０６の処理は、判断手段によって各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの粒子状物質の堆積量が何れも所定量よりも少ないと判断されたときに、各排気浄化ユニット１７Ａ，１７Ｂへの燃料の供給を同時に終了させるように各再生手段２０Ａ，２０Ｂを制御する手段として機能する。
【００４３】
ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御の比較例として、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を個別に設定するのではなく、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を等しくする場合を図５に示す。図５（ａ）中、太実線Ｐは、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量を表し、細実線Ｑは、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量を表している。図５（ｂ）中、実線Ｒは、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度補正係数を表している。ここでは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのうちＰＭ堆積量が多いほうに応じた目標再生温度補正係数を採用する。
【００４４】
図５において、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量よりも多いため、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量に応じた目標再生温度が設定され、その目標再生温度に応じた量の燃料が燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂより添加されることで、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が実行される。
【００４５】
この場合には、ＰＭ堆積量が少ないほうのＤＰＦ１９Ａの目標再生温度を高くしないので、ＤＰＦ１９Ａの再生に時間がかかる。また、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったためにＤＰＦ１９Ａの再生制御を終了しても良いにもかかわらず、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量に応じた高い目標再生温度に従って燃料の添加が継続される。よって、燃料が無駄に添加されることになるため、燃費の悪化が増大する。
【００４６】
これに対し本実施形態では、図４に示すように、ＰＭ堆積量が少ないＤＰＦ１９Ａの目標再生温度をＰＭ堆積量が多いＤＰＦ１９Ｂの目標再生温度よりも高くするので、ＤＰＦ１９Ａの再生に要する時間が短縮され、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が早く再生終了閾値を下回るようになる。そして、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量よりも早く再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度を強制的にＰＭが燃焼する最低温度まで下げるので、高い目標再生温度に従った燃料の添加が継続されることが無く、無駄な燃料添加を抑えることができる。
【００４７】
また、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御の他の比較例として、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を直ちに終了させるようにした場合には、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生が終了すると、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再び増えていくため、以下の不具合が生じる。
【００４８】
即ち、例えば図６（ａ）に示すように、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量（太実線Ｐ参照）がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量（細実線Ｑ参照）よりも早く再生終了閾値を下回る場合には、ＤＰＦ１９ＡへのＰＭの堆積がＤＰＦ１９ＢへのＰＭの堆積よりも早く開始される。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が次の再生開始閾値に達するタイミングが、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量が次の再生開始閾値に達するタイミングよりも早くなるため、次回の再生開始要求タイミングとしては、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が再生開始閾値に達するタイミングとなる。この場合には、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂ双方の再生終了時点ｔ１から次回のＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生開始時点ｔ２までのインターバルＴが短いため、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生頻度が多くなることになる。従って、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに対する燃料の添加時間及び添加量が増えてしまう。これにより、燃料が無駄に添加されるため、燃費の悪化が増大する。
【００４９】
これに対し本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量（太実線Ｐ参照）がＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量（細実線Ｑ参照）よりも早く再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａの目標再生温度を強制的にＰＭが燃焼する最低温度まで下げて、ＤＰＦ１９Ａの再生制御を継続する。そして、ＤＰＦ１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ると、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御が同時に終了するので、その後にＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに同時にＰＭが堆積し始める。このため、ＤＰＦ１９ＡのＰＭ堆積量が次に再生開始閾値に達するタイミングが遅くなるため、その分だけ次回の再生開始要求タイミングが遅くなる。この場合には、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生終了時点ｔ１から次回のＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生開始時点ｔ２までのインターバルＴが長くなるため、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生頻度が少なくなる。従って、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに対する燃料の添加時間及び添加量が少なくなるため、無駄な燃料添加を抑えることができる。
【００５０】
以上のように本実施形態によれば、燃料添加弁２０Ａ，２０ＢによるＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂに対する無駄な燃料添加を低減することができるので、ディーゼルエンジン１の燃費悪化を抑制することが可能となる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの一方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったときは、当該ＤＰＦの目標再生温度をＰＭが酸化（燃焼）する最低温度まで強制的に下げるようにしたが、特にそれには限られず、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの一方の目標再生温度をＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げるようにすれば良い。
【００５２】
また、上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの一方の目標再生温度を強制的に下げた後、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの他方のＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回ったときに、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を同時に終了させるようにしたが、特にそれには限られず、例えばＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂのうち目標再生温度を強制的に下げたほうの再生制御を先に終了させても良い。
【００５３】
さらに、上記実施形態では、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていないときは、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量に応じて目標再生温度を変化させるようにしたが、特にそれには限られず、ＤＰＦ１９Ａ，１９ＢのＰＭ堆積量が再生終了閾値を下回っていない時のＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの目標再生温度を一定値としても良い。
【００５４】
また、上記実施形態では、燃料添加弁２０Ａ，２０Ｂより燃料を添加し、ＤＯＣ１８Ａ，１８Ｂを活性化させることで、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御を実施するようにしたが、ＤＰＦ１９Ａ，１９Ｂの再生制御手法としては、特にそのような燃料添加に限られず、燃料噴射弁４による燃料のポスト噴射等を利用しても良い。また、ＤＯＣではなくバーナあるいはグロープラグ等を用いて、排気ガス温度を上昇させても良い。
【００５５】
さらに、上記実施形態の内燃機関１はＶ型８気筒のディーゼルエンジンであるが、本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関であれば、適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、２Ａ，２Ｂ…バンク、３…気筒、４…燃料噴射弁（再生手段）、１１Ａ，１１Ｂ…排気通路、１７Ａ，１７Ｂ…排気浄化ユニット、２０Ａ，２０Ｂ…燃料添加弁（再生手段）、２１Ａ，２１Ｂ…差圧センサ（堆積量検出手段）、２５…ＥＣＵ（判断手段、再生温度決定手段、制御手段、温度変更手段）、２６…排気浄化装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒群が異なる排気通路に接続されてなる内燃機関の排気浄化装置において、
前記各排気通路にそれぞれ設けられ、前記内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する複数の排気浄化ユニットと、
前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量をそれぞれ検出する複数の堆積量検出手段と、
前記各堆積量検出手段により前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が再生開始閾値に達したことが検出された場合に、前記各排気浄化ユニットに燃料を供給して、前記各排気浄化ユニットに堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、前記各排気浄化ユニットをそれぞれ再生する複数の再生手段と、
前記各再生手段による前記各排気浄化ユニットの再生中に、前記各堆積量検出手段により検出された前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に基づいて前記各排気浄化ユニットの目標再生温度を個別に決定する再生温度決定手段と、
前記再生温度決定手段により決定された前記各排気浄化ユニットの目標再生温度に応じて前記各再生手段を制御する制御手段と、
前記各堆積量検出手段により検出された前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないかどうかを判断する判断手段とを備え、
前記再生温度決定手段は、前記判断手段によって前記排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が前記所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を前記排気浄化ユニットの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げる温度変更手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記判断手段によって前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が何れも前記所定量よりも少ないと判断されたときに、前記各排気浄化ユニットへの燃料の供給を同時に終了させるように前記各再生手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記再生温度決定手段は、前記判断手段によって前記排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が前記所定量よりも多いと判断されたときは、当該排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じて当該排気浄化ユニットの目標再生温度を設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記温度変更手段は、前記判断手段によって前記排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が前記所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を前記粒子状物質が燃焼する最低温度まで強制的に下げることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１】
複数の気筒群が異なる排気通路に接続されてなる内燃機関の排気浄化装置において、
前記各排気通路にそれぞれ設けられ、前記内燃機関から排出される粒子状物質を捕集する複数の排気浄化ユニットと、
前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量をそれぞれ検出する複数の堆積量検出手段と、
前記各堆積量検出手段により前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が再生開始閾値に達したことが検出された場合に、前記各排気浄化ユニットに燃料を供給して、前記各排気浄化ユニットに堆積した粒子状物質を燃焼させることにより、前記各排気浄化ユニットをそれぞれ再生する複数の再生手段と、
前記各再生手段による前記各排気浄化ユニットの再生中に、前記各堆積量検出手段により検出された前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に基づいて前記各排気浄化ユニットの目標再生温度を個別に決定する再生温度決定手段と、
前記再生温度決定手段により決定された前記各排気浄化ユニットの目標再生温度に応じて前記各再生手段を制御する制御手段と、
前記各堆積量検出手段により検出された前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が所定量よりも少ないかどうかを判断する判断手段とを備え、
前記再生温度決定手段は、前記判断手段によって前記排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が前記所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を前記排気浄化ユニットの再生が可能な温度範囲内で強制的に下げる温度変更手段を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記判断手段によって前記各排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が何れも前記所定量よりも少ないと判断されたときに、前記各排気浄化ユニットへの燃料の供給を同時に終了させるように前記各再生手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記再生温度決定手段は、前記判断手段によって前記排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が前記所定量よりも多いと判断されたときは、当該排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量に応じて当該排気浄化ユニットの目標再生温度を設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記温度変更手段は、前記判断手段によって前記排気浄化ユニットへの粒子状物質の堆積量が前記所定量よりも少ないと判断されたときに、当該排気浄化ユニットの目標再生温度を前記粒子状物質が燃焼する最低温度まで強制的に下げることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の内燃機関の排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８７７３４（Ｐ２０１３−８７７３４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０９８０（Ｐ２０１１−２３０９８０）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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