WO2020066929A1 - 排気浄化装置の制御装置、及び車両 - Google Patents

排気浄化装置の制御装置、及び車両 Download PDF

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WO2020066929A1
WO2020066929A1 PCT/JP2019/037069 JP2019037069W WO2020066929A1 WO 2020066929 A1 WO2020066929 A1 WO 2020066929A1 JP 2019037069 W JP2019037069 W JP 2019037069W WO 2020066929 A1 WO2020066929 A1 WO 2020066929A1
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filter
regeneration
forced regeneration
reference value
control device
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PCT/JP2019/037069
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直人 村澤
彰朗 西方
隆之 椋梨
藤井　謙治
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いすゞ自動車株式会社
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    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device of an exhaust emission control device and a vehicle.
  • an exhaust purification device such as a PM filter that collects particulate matter (Particulate @Matter: hereinafter, referred to as “PM”) contained in exhaust gas.
  • PM particulate matter
  • this type of PM filter has an upper limit on the amount of PM that can be collected, regeneration that burns and removes PM in the PM filter is performed (for example, see Patent Document 1).
  • the operating state of the internal combustion engine is changed to raise the temperature of the exhaust gas (for example, about 600 ° C.), thereby heating the PM filter and reducing the PM in the PM filter. Then, it is burned and removed using O 2 in the exhaust gas (hereinafter, referred to as “forced regeneration”).
  • forced regeneration As a method of raising the temperature of the exhaust gas, for example, the injection amount of HC as fuel injected from the injector is increased, and the HC is oxidized by an oxidation catalyst provided before the PM filter or carried by the PM filter. A method utilizing HC heat of oxidation generated by the oxidation catalyst is used.
  • the regeneration control of the PM filter is executed by an ECU (Electronic Control Unit) that estimates the amount of PM accumulated on the PM filter.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the ECU executes the forced regeneration of the PM filter, and after the start of the forced regeneration, the PM accumulation amount becomes equal to or less than the regeneration end reference value. If the number has decreased to a certain value, the forced regeneration is terminated.
  • the operating state of the internal combustion engine is not always in a state suitable for performing forced regeneration, such as when the temperature of the exhaust gas has decreased or the oxygen concentration in the exhaust gas has decreased. Also exists.
  • the required load is reduced during execution of the forced regeneration, the temperature of the exhaust gas is reduced, so that the forced regeneration state continues unnecessarily.
  • the forced regeneration is interrupted, and it is necessary to raise the temperature of the PM filter again. In such a case, if the regeneration control as described above is uniformly performed, a large amount of fuel injection is performed unnecessarily in the internal combustion engine, which leads to deterioration of fuel efficiency.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a control device of an exhaust purification device and a vehicle that can suppress deterioration of fuel efficiency due to forced regeneration of a PM filter.
  • a control device for an exhaust gas purification device having a filter disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine having a filter disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, A PM deposition amount estimating unit that estimates a deposition amount of the particulate matter deposited on the filter; Filter regeneration control for executing forced regeneration of the filter when the accumulation amount reaches the first reference value, and terminating the forced regeneration when the accumulation amount decreases to the second reference value after the start of the forced regeneration.
  • the filter regeneration control unit is a control device that changes the first reference value or the second reference value based on an operation state of the internal combustion engine.
  • It is a vehicle provided with the control device.
  • control device According to the control device according to the present disclosure, it is possible to suppress deterioration of fuel efficiency due to forced regeneration of the PM filter.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle according to the first embodiment.
  • the figure which shows the transition of PM accumulation amount in the PM filter which concerns on 1st Embodiment simply 4 is a flowchart illustrating the operation of the ECU according to the first embodiment.
  • 4 is a flowchart illustrating the operation of the ECU according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining control for changing a regeneration start reference value in a filter regeneration control unit according to a second embodiment.
  • Flowchart showing the operation of the ECU according to the second embodiment Flowchart showing the operation of the ECU according to the second embodiment Flowchart showing the operation of the ECU according to the second embodiment
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle 1 according to the present embodiment.
  • the vehicle 1 includes the engine 10, the intake passage 20, the exhaust passage 30, the air cleaner 21, the turbocharger 22, the intake throttle valve 23, the EGR device 31, the exhaust purification device 40, and the like.
  • the engine 10 includes a combustion chamber, an injector (not shown), and the like.
  • the engine 10 generates power for the vehicle 1 by repeatedly performing an air intake stroke, an air compression stroke, a combustion gas expansion stroke, and a combustion gas exhaust stroke in a combustion chamber.
  • the engine 10 sets a fuel injection mode or the like in the injector to a low fuel consumption / low exhaust gas operation mode (hereinafter, also referred to as “normal operation”) in which fuel efficiency is prioritized, or a forced regeneration operation mode in which forced regeneration of the PM filter 42 is performed. And so on.
  • a low fuel consumption / low exhaust gas operation mode hereinafter, also referred to as “normal operation”
  • a forced regeneration operation mode in which forced regeneration of the PM filter 42 is performed. And so on.
  • the engine 10 is a four-cylinder engine, which branches from an intake passage 20 into four combustion chambers via an intake manifold, and joins the four combustion chambers into an exhaust passage 30 via an exhaust manifold. Configuration.
  • the intake passage 20 is an intake pipe that draws fresh air (air) from the upstream intake port 20 a and supplies the fresh air to the engine 10.
  • the intake passage 20 is provided with an air cleaner 21, a compressor of a turbocharger 22, an intake throttle valve 23, and the like in order from the intake port 20a on the upstream side to the combustion chamber.
  • the exhaust passage 30 is an exhaust pipe for discharging the exhaust gas after combustion discharged from the engine 10 to the outside of the vehicle 1.
  • an EGR device 31 a turbine of the turbocharger 22, an exhaust gas purification device 40, and the like are provided in this order from the engine 10 toward the downstream side.
  • the exhaust gas purification device 40 includes an oxidation catalyst 41, a PM filter 42, a temperature sensor 43, an oxygen concentration sensor 44, and an ECU 45.
  • the oxidation catalyst 41 oxidizes and removes unburned fuel hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas.
  • the oxidation catalyst 41 may be any known oxidation catalyst such as platinum or cerium oxide.
  • a porous ceramic such as cordierite or silicon carbide is used, and formed by supporting a catalyst component on these. .
  • the oxidation catalyst 41 is disposed adjacent to the exhaust passage 30 on the upstream side of the PM filter 42. When the PM filter 42 is regenerated, the oxidation catalyst 41 also functions to oxidize hydrocarbons (HC) of unburned fuel discharged from the engine 10 and raise the temperature of exhaust gas by the oxidation heat. I do.
  • HC hydrocarbons
  • the PM filter 42 (corresponding to the “filter” of the present invention) captures PM contained in the exhaust gas.
  • a cordierite or a porous ceramic of silicon carbide is typically used as a material.
  • the PM filter 42 has, for example, a honeycomb structure in which an inlet and an outlet are alternately plugged so that exhaust gas passes through a collection wall formed of the porous ceramic.
  • the temperature sensor 43 is disposed on the upstream side of the oxidation catalyst 41 in the exhaust passage 30, and detects the temperature of the exhaust gas.
  • the oxygen concentration sensor 44 is disposed on the upstream side of the oxidation catalyst 41 in the exhaust passage 30, and detects the oxygen concentration of the exhaust gas.
  • the temperature sensor 43 and the oxygen concentration sensor 44 sequentially transmit the sensor information obtained by the detection to the ECU 45 (dotted arrow in FIG. 1). Note that these sensors can be realized by any known sensors.
  • the ECU 45 includes an electronic control unit that controls regeneration of PM filter 42.
  • the ECU 45 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input port, an output port, and the like.
  • the ECU 45 communicates with various parts of the vehicle 1 to control them and receive data from them. Further, the ECU 45 acquires sensor information from various sensors (here, the temperature sensor 43, the oxygen concentration sensor 44, and the like) provided in the vehicle 1 and detects the state of the exhaust gas purification device 40 and each part of the vehicle 1 by detecting the sensor information. I have. Dotted arrows in FIG. 1 indicate signal paths.
  • the ECU 45 includes a PM accumulation amount estimation unit 45a and a filter regeneration control unit 45b.
  • the PM accumulation amount estimating unit 45a (corresponding to the “particulate matter accumulation amount estimating unit” of the present invention) estimates the amount of PM accumulated on the PM filter 42 based on the transition of the operating state of the engine 10. Specifically, during normal times (representing cases other than the forced regeneration), the PM accumulation amount estimation unit 45a operates the engine 10 (for example, the fuel injection amount, the engine speed, the engine load, and the EGR). Rate, etc.), the amount of PM discharged from the engine 10 per unit time is calculated. Then, the PM deposition amount estimation unit 45a calculates the PM deposition amount deposited on the PM filter 42 by integrating the PM amount discharged from the engine 10 per unit time.
  • the engine 10 for example, the fuel injection amount, the engine speed, the engine load, and the EGR). Rate, etc.
  • the PM accumulation amount estimation unit 45a burns and removes the PM removed from the PM filter 42 per unit time based on the operating state of the engine 10 (for example, the temperature of the exhaust gas and the oxygen concentration of the exhaust gas). Calculate the amount. Then, the PM accumulation amount estimating unit 45a subtracts the PM amount burned and removed per unit time from the PM accumulation amount accumulated on the PM filter 42 at the start of the forced regeneration, so that the current PM filter 42 Is calculated.
  • the amount of PM discharged from the engine 10 per unit time and the amount of PM burned and removed from the PM filter 42 per unit time are determined in advance by experiments, for example, and are determined according to the operating state of the engine 10 and the like.
  • the information is stored in a storage unit (for example, a ROM) of the ECU 45 in association therewith.
  • the method of estimating the PM accumulation amount of the PM filter 42 by the PM accumulation amount estimating unit 45a is arbitrary.
  • the filter regeneration control unit 45b acquires the PM accumulation amount in the PM filter 42 calculated by the PM accumulation amount estimation unit 45a, and the PM accumulation amount reaches the regeneration start reference value (the “first reference value” of the present invention). If so, forced regeneration of the PM filter 42 is executed.
  • the filter regeneration control unit 45b When performing the forced regeneration of the PM filter 42, the filter regeneration control unit 45b outputs, for example, a control signal to the engine 10 to cause the engine 10 to operate in the forced regeneration operation mode. Perform forced regeneration.
  • the engine 10 increases the amount of HC (hydrocarbon) in the exhaust gas by increasing the fuel injection amount injected from the injector or executing multi-injection.
  • HC hydrocarbon
  • the HC is oxidized by the oxidation catalyst 41, and the exhaust gas is heated to about 600 ° C. using the heat of HC oxidation in the oxidation catalyst 41.
  • heating the PM filter 42, PM in the PM filter 42, the combustion is removed by the O 2 in the exhaust gas.
  • the filter regeneration control unit 45b sets the regeneration instruction flag to the ON state and sets the regeneration instruction flag until the PM accumulation amount decreases to the regeneration end reference value. maintain. Therefore, when the key is turned off (that is, the operation of the engine 10 is stopped) during the forced regeneration, the forced regeneration of the PM filter 42 is temporarily interrupted and then restarted again when the engine 10 is restarted. Will do.
  • the filter regeneration control unit 45b changes the regeneration start reference value or the regeneration end reference value based on the operating state of the engine 10 from the viewpoints of fuel efficiency improvement, exhaust gas reduction, and oil dilution reduction (regeneration start reference value). For the mode of changing the setting, see the second embodiment described later).
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a change in the amount of accumulated PM in the PM filter 42 according to the present embodiment.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents PM deposition amount.
  • the PM accumulation amount 100% is set as the regeneration start reference value
  • the PM accumulation amount 0% is set as the regeneration end reference value. Is set.
  • the timing T1 indicates the timing at which the forced reproduction is started
  • the timing T2 indicates the timing at which the key is turned off during the forced reproduction.
  • the time between T1 and T2 represents the time of forced regeneration when the regeneration termination reference value is changed by the filter regeneration control unit 45b.
  • the filter regeneration control unit 45b increases the regeneration termination reference value when the operating state of the engine 10 becomes unsuitable for forced regeneration during execution of forced regeneration of the PM filter 42. In other words, when the operating state of the engine 10 becomes unsuitable for forced regeneration, the filter regeneration control unit 45b increases the regeneration termination reference value and terminates forced regeneration, thereby prolonging forced regeneration. In addition, it is possible to prevent interruption and restart of forced regeneration from being repeated.
  • the “state unsuitable for forced regeneration” typically means that the temperature of the exhaust gas is a first threshold temperature (a reference temperature indicating a state in which the engine 10 is in low-load operation or no-load operation, for example, 100 ° C.) This is a state where the oxygen concentration of the exhaust gas has decreased to below a threshold concentration (a reference concentration indicating a low oxygen concentration, for example, the air-fuel ratio is about 14.5).
  • a first threshold temperature a reference temperature indicating a state in which the engine 10 is in low-load operation or no-load operation, for example, 100 ° C.
  • the filter regeneration control unit 45b is repeated when the key is turned off more than a certain number of times within a certain time (for example, as in a convenience store delivery, If the operation state of the engine 10 is frequently stopped, or the duration of the forced regeneration during the execution of the forced regeneration is a first threshold time (a time indicating that the forced regeneration is prolonged, for example, , About 20 minutes) or more, etc., it is determined that a state unsuitable for forced regeneration has occurred.
  • a first threshold time a time indicating that the forced regeneration is prolonged, for example, , About 20 minutes
  • the method by which the filter regeneration control unit 45b detects that a state unsuitable for forced regeneration has occurred is arbitrary, and other than that, the detection value of the temperature sensor 43 or the detection value of the oxygen concentration sensor 44 may be used.
  • the output torque of the engine 10 may be used as a reference.
  • the PM filter 42 At the time of forced regeneration, it is necessary to raise the PM filter 42 to a high temperature (for example, 600 ° C.). Therefore, at the time of forced regeneration, a large amount of fuel is required to raise the PM filter 42 to a high temperature as a preparation stage. In this regard, for example, if the key-off is performed during the execution of the forced regeneration, the temperature of the PM filter 42 decreases. Therefore, in order to restart the forced regeneration, the PM filter 42 must be turned on again after the key-on. It is necessary to raise the temperature of 42. Further, when the temperature of the exhaust gas is reduced due to the operation state of the engine 10 (for example, a low load operation state), the temperature of the PM filter 42 does not reach the PM combustion temperature, and the forced regeneration is performed for a long time. Will be transformed.
  • a high temperature for example, 600 ° C.
  • the PM combustion efficiency of the PM filter 42 decreases exponentially as the amount of PM accumulated on the PM filter 42 decreases (that is, the PM combustion speed decreases). Therefore, if the operation state of the engine 10 is not suitable for the forced regeneration, the slight amount of PM remaining on the PM filter 42 remains despite the fact that the PM accumulation amount remaining on the PM filter 42 is relatively small. In order to reduce the PM to the regeneration termination reference value, a large amount of fuel is required for that purpose (see T2-T2 'in FIG. 2).
  • the filter regeneration control unit 45b increases the regeneration end reference value when the operation state of the engine 10 is not suitable for the forced regeneration during the execution of the forced regeneration of the PM filter 42.
  • the filter regeneration control unit 45b increases the regeneration termination reference value from the PM accumulation amount of 0% to the PM accumulation amount of 5%.
  • the filter regeneration control unit 45b cancels the regeneration command flag and terminates the forced regeneration.
  • the temperature of the PM filter 42 is increased again when the key is turned on because of the slight PM remaining on the PM filter 42, and the forced regeneration of the PM filter 42 is executed. To prevent.
  • the degree by which the filter regeneration control unit 45b raises the regeneration termination reference value may be any degree as long as it is possible to suppress the PM accumulation amount from remaining excessively in the PM filter 42. On the basis of the PM deposition amount [%] with respect to the limit (100%), it is set to about 1% to 10%.
  • the filter regeneration control unit 45b returns the regeneration termination reference value to the original value (here, the PM accumulation amount 0%).
  • the functions of the ECU 45 are realized by, for example, the CPU referring to a control program and various data stored in a ROM, a RAM, or the like. However, it is needless to say that the function is not limited to the processing by software but can also be realized by a dedicated hardware circuit.
  • FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing the operation of the ECU 45 according to the present embodiment.
  • the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4 are executed by the ECU 45 at predetermined intervals (for example, every 100 ms) according to a computer program.
  • step S1 the ECU 45 determines whether the PM accumulation amount of the PM filter 42 has reached the regeneration start reference value.
  • the ECU 45 proceeds to step S2.
  • the ECU 45 ends the series of processes in FIG.
  • step S2 the ECU 45 starts the operation of the engine 10 in the forced regeneration operation mode.
  • step S3 the ECU 45 determines whether to change the regeneration end reference value for forced regeneration, as in the subroutine process of FIG.
  • step S3a the ECU 45 determines whether or not there is no key-off operation.
  • S3a the key-off operation has not been performed
  • step S3b the ECU 45 proceeds to step S3b.
  • step S3c the ECU 45 proceeds to step S3c.
  • step S3b the ECU 45 determines whether the duration of the forced regeneration is shorter than the first threshold time.
  • the ECU 45 ends the subroutine processing of FIG. 4, and proceeds to step S4.
  • the duration of the forced regeneration exceeds the first threshold time (S3b: NO)
  • the ECU 45 proceeds to step S3c.
  • step S3c the ECU 45 raises the regeneration end reference value by a predetermined amount from the initially set reference value.
  • the ECU 45 increases the regeneration termination reference value from the PM accumulation amount of 0% to the PM accumulation amount of 5%. Thereafter, the ECU 45 ends the subroutine processing of FIG. 4, and proceeds to step S4.
  • step S4 the ECU 45 determines whether or not the PM accumulation amount of the PM filter 42 has decreased to the regeneration termination reference value.
  • the ECU 45 proceeds to step S5.
  • the ECU 45 returns to step S3, and returns to step S3 until the PM accumulation amount decreases to the regeneration end reference value. And the process of step S4 is repeatedly executed.
  • step S5 the ECU 45 changes the operation state of the engine 10 from the forced regeneration operation mode to the normal operation mode.
  • the ECU 45 according to the present embodiment completes the forced regeneration of the PM filter 42 by the processing described above.
  • the ECU 45 includes the PM accumulation amount estimating unit 45a for estimating the amount of PM accumulated on the PM filter 42 and the PM filter 42 when the PM accumulation amount reaches the regeneration start reference value.
  • a filter regeneration control unit 45b that terminates the forced regeneration when the PM regeneration amount is reduced to a regeneration termination reference value after the start of the forced regeneration. The regeneration end reference is changed based on the operation state.
  • the ECU 45 when the forced regeneration of the PM filter 42 is being performed, the operating state of the engine 10 is not suitable for the forced regeneration (typically, when the exhaust gas temperature is low, Or, when the oxygen concentration in the exhaust gas becomes low), the regeneration end threshold value is raised, and the prolonged forced regeneration can be suppressed.
  • the amount of PM accumulated on the PM filter 42 is reduced to some extent, it is possible to suppress the restart of the forced regeneration after the operating state of the engine 10 returns to a state suitable for the forced regeneration. Can be.
  • the ECU 45 (the filter regeneration control unit 45b) according to the present embodiment, when awaiting execution of forced regeneration, sets the regeneration start reference value when the operating state of the engine 10 becomes suitable for forced regeneration.
  • the description of the configuration common to the first embodiment will be omitted.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating the control for changing the regeneration start reference value in the filter regeneration control unit 45b according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a change in the amount of accumulated PM in the PM filter 42 according to the present embodiment.
  • the time between T1 and T2 indicates the time of forced regeneration when the regeneration start reference value and the regeneration end reference value are changed by the filter regeneration control unit 45b.
  • the time between T3 and T4 represents the time for forced regeneration when the regeneration start reference value and the regeneration end reference value are not changed by the filter regeneration control unit 45b.
  • the filter regeneration control unit 45b sets the regeneration start reference value to the PM accumulation amount 100 when the operating state of the engine 10 becomes suitable for forced regeneration. % To 90% of the PM accumulation amount (see FIG. 5).
  • the “state suitable for forced regeneration” refers to, for example, a state where the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a second threshold temperature (a reference temperature indicating a state where the engine 10 is in a high-load operation, for example, 300 ° C.).
  • a second threshold temperature a reference temperature indicating a state where the engine 10 is in a high-load operation, for example, 300 ° C.
  • a reference time for determining that the temperature of the PM filter 42 is high for example, 10 minutes
  • the condition in which the operation state of the engine 10 is suitable for the forced regeneration is a condition in which it is possible to predict that a stable exhaust gas temperature such as a highway and the exhaust gas flow rate are continuously supplied to the PM filter 42.
  • a description will be given of a temperature example as a typical example of a suitable state.
  • FIG. 6 is a diagram comparing the execution mode of the forced regeneration according to the present embodiment with the execution mode of the forced regeneration according to the related art.
  • FIG. 6 shows that in the forced regeneration according to the present embodiment, since the forced regeneration is performed in a state where the temperature of the PM filter 42 is increased, the time of the forced regeneration is reduced, and the forced regeneration is performed without interruption. Is completed.
  • the degree by which the filter regeneration control unit 45b lowers the regeneration start reference value may be any degree as long as the PM accumulation amount can be prevented from excessively remaining in the PM filter 42, but typically, the PM filter 42 Is set to about 1% to 10% based on the PM accumulation amount [%] with respect to the PM accumulation limit (100%). Note that, after the regeneration end reference value is increased and the forced regeneration is ended, the filter regeneration control unit 45b returns the regeneration end reference value to the original value (here, the PM accumulation amount 0%).
  • FIGS. 7 and 8 are flowcharts showing an example of the operation of the ECU 45 according to the second embodiment.
  • the flowchart of FIG. 7 is different from the flowchart of FIG. 3 only in that a step ST for determining whether to change the reproduction start reference value is added before step S1 (that is, before starting the forced start). This is different from the flowchart.
  • step ST the ECU 45 determines whether or not the state in which the exhaust gas temperature is equal to or higher than the second threshold temperature (for example, 300 ° C.) has continued for the second threshold time (for example, 10 minutes). Is determined (step STa). Then, when the condition is satisfied (step STa: YES), the ECU decreases the regeneration start reference value (step STb). On the other hand, when the condition is not satisfied (step STa: NO), the ECU 45 ends the flow of FIG. 7 without performing any particular processing.
  • the second threshold temperature for example, 300 ° C.
  • the ECU 45 when the operating state of the engine 10 is in a state suitable for forced regeneration, the forced regeneration of the PM filter 42 can be started. Thereby, the amount of fuel for raising the temperature of the PM filter 42 can be suppressed.
  • the mode in which the PM accumulation amount 100% is set as the regeneration start reference value and the PM accumulation amount 0% is set as the regeneration end reference value.
  • the reproduction start reference value and the reproduction end reference value may be set to arbitrary values.
  • the regeneration start reference value or the regeneration end reference value may be set based on the PM collection rate of the PM filter 42.
  • the functions of the PM accumulation amount estimation unit 45a and the filter regeneration control unit 45b are described as being realized by one computer, but may be realized by a plurality of computers. Of course it is good.
  • the function of the PM accumulation amount estimation unit 45a and the function of the filter regeneration control unit 45b may be mounted in separate ECUs.
  • the exhaust gas purification device 40 is applied to a diesel engine vehicle as an example of the vehicle 1 .
  • the exhaust emission control device 40 according to the present invention can be applied to a gasoline engine vehicle.
  • the exhaust gas purification device 40 for an internal combustion engine is described as an example of the exhaust gas purification device 40 for an internal combustion engine.
  • the exhaust gas purification device 40 according to the present invention is not limited to a vehicle, but can be applied to a device including an internal combustion engine, such as a ship or an aircraft.
  • the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine it is possible to suppress deterioration of fuel efficiency due to forced regeneration of the PM filter.

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Abstract

内燃機関（１０）の排気通路（３０）内に配設されたＰＭフィルタ（４２）を有する排気浄化装置の制御装置（４５）であって、ＰＭフィルタ（４２）に堆積するＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定部（４５ａ）と、ＰＭ堆積量が第１基準値に達した場合、ＰＭフィルタ（４２）の強制再生を実行し、当該強制再生の開始後にＰＭ堆積量が第２基準値まで減少した場合、強制再生を終了するフィルタ再生制御部（４５ｂ）と、を備え、フィルタ再生制御部（４５ｂ）は、内燃機関（１０）の運転状態に基づいて、第１基準値又は第２基準値を設定変更する。

Description

排気浄化装置の制御装置、及び車両
　本開示は、排気浄化装置の制御装置、及び車両に関する。
　一般に、内燃機関（以下、「エンジン」とも称する）の排気通路には、排気ガスに含まれる微粒子状物質（Particulate Matter：以下、「ＰＭ」と称する）を捕集するＰＭフィルタ等の排気浄化装置が設けられている。
　この種のＰＭフィルタは、捕集できるＰＭ量に上限があるため、ＰＭフィルタ中のＰＭを燃焼除去する再生が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
　ＰＭフィルタを再生する際には、一般に、内燃機関の運転状態を変更して、排気ガスを高温化し（例えば、約６００℃）、これにより、ＰＭフィルタを加熱し、当該ＰＭフィルタ中のＰＭを、排気ガス中のＯ２を用いて燃焼除去する（以下、「強制再生」と称する）。排気ガスを高温化する手法としては、例えば、インジェクタから噴射する燃料たるＨＣの噴射量を増加させ、ＰＭフィルタの前段に配設され又はＰＭフィルタに担持された酸化触媒にて当該ＨＣを酸化し、酸化触媒で発生するＨＣ酸化熱を利用する方法等が用いられる。
日本国特開２０１５－１７２３４１号公報
　ところで、一般に、ＰＭフィルタの再生制御は、ＰＭフィルタに堆積するＰＭ堆積量を推定するＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって、実行される。かかるＰＭフィルタの再生制御においては、ＥＣＵは、ＰＭ堆積量が再生開始基準値以上になった場合、ＰＭフィルタの強制再生を実行し、当該強制再生の開始後にＰＭ堆積量が再生終了基準値以下まで減少した場合、当該強制再生を終了する。
　しかしながら、内燃機関の運転状態は、常時、強制再生を実行するのに適した状態であるわけではなく、排気ガスの温度が低下していたり、排気ガス中の酸素濃度が低下している場合等も存在する。特に、強制再生を実行している際に、要求負荷が低下した場合には、排気ガスの温度が低下した状態となるため、強制再生の状態が無用に継続してしまうことになる。又、強制再生を実行している際に、キーオフされた場合には、強制再生が中断されることになり、再度、ＰＭフィルタを昇温し直す必要が生ずる。このような場合に、画一的に、上記のような再生制御を行うと、内燃機関にて無用に多量な燃料噴射を実行することになり、燃費の悪化につながってしまう。
　本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、ＰＭフィルタの強制再生に起因した燃費の悪化を抑制し得る排気浄化装置の制御装置、及び車両を提供することを目的とする。
　前述した課題を解決する主たる本開示は、
　内燃機関の排気通路内に配設されたフィルタを有する排気浄化装置の制御装置であって、
　前記フィルタに堆積する微粒子状物質の堆積量を推定するＰＭ堆積量推定部と、
　前記堆積量が第１基準値に達した場合、前記フィルタの強制再生を実行し、当該強制再生の開始後に前記堆積量が第２基準値まで減少した場合、前記強制再生を終了するフィルタ再生制御部と、
　を備え、
　前記フィルタ再生制御部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第１基準値又は前記第２基準値を設定変更する
　制御装置である。
　又、他の局面では、
　上記制御装置を備える車両である。
　本開示に係る制御装置によれば、ＰＭフィルタの強制再生に起因した燃費の悪化を抑制することが可能である。
第１の実施形態に係る車両の構成を示す図 第１の実施形態に係るＰＭフィルタにおけるＰＭ堆積量の推移を簡易的に示す図 第１の実施形態に係るＥＣＵの動作を示すフローチャート 第１の実施形態に係るＥＣＵの動作を示すフローチャート 第２の実施形態に係るフィルタ再生制御部における再生開始基準値の変更制御について説明する図 第２の実施形態に係る強制再生の実行態様と、従来技術に係る強制再生の実行態様とを比較した図 第２の実施形態に係るＥＣＵの動作を示すフローチャート 第２の実施形態に係るＥＣＵの動作を示すフローチャート
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１の実施形態）
　［車両の構成］
　以下、図１を参照して、一実施形態に係る排気浄化装置の構成について説明する。本実施形態では、本発明の排気浄化装置を、ディーゼルエンジン車両に適用した態様ついて説明する。
　図１は、本実施形態に係る車両１の構成を示す図である。
　本実施形態に係る車両１は、エンジン１０、吸気通路２０、排気通路３０、エアクリーナ２１、ターボチャージャ２２、吸気スロットルバルブ２３、ＥＧＲ装置３１、及び排気浄化装置４０等を含んで構成される。
　エンジン１０は、燃焼室及びインジェクタ（図示せず）等を含んで構成される。エンジン１０は、燃焼室内で、空気の吸気行程、空気の圧縮行程、燃焼ガスの膨張行程、及び燃焼ガスの排気行程が繰り返し行われることよって、車両１の動力を生成する。
　エンジン１０は、インジェクタにおける燃料噴射態様等を、燃費を優先した低燃費・低排ガス運転モード（以下、「通常運転時」とも称する）、又は、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行する強制再生運転モード等に切り替え可能に構成されている。
　尚、本実施形態に係るエンジン１０は、４気筒エンジンであり、吸気通路２０から吸気マニホルドを介して四つの燃焼室に分岐し、当該四つの燃焼室から排気マニホルドを介して排気通路３０に合流する構成となっている。
　吸気通路２０は、上流側の吸気口２０ａから新気（空気）を吸入し、エンジン１０に当該新気を供給する吸気管である。吸気通路２０には、上流側の吸気口２０ａから燃焼室にかけて、順に、エアクリ－ナ２１、ターボチャージャ２２のコンプレッサ、及び吸気スロットルバルブ２３等が設けられている。
　排気通路３０は、エンジン１０から排出される燃焼後の排気ガスを、車両１の外部に排出する排気管である。排気通路３０には、エンジン１０から下流側に向かって、順に、ＥＧＲ装置３１、ターボチャージャ２２のタービン、及び排気浄化装置４０等が設けられている。
　排気浄化装置４０は、酸化触媒４１、ＰＭフィルタ４２、温度センサ４３、酸素濃度センサ４４、及び、ＥＣＵ４５を含んで構成される。
　酸化触媒４１は、排気ガス中に含まれる未燃焼燃料の炭化水素や一酸化窒炭素を酸化して除去する。酸化触媒４１は、白金や酸化セリウム等の公知の任意の酸化触媒であってよく、例えば、コージェライトや炭化ケイ素等の多孔質セラミックが用いられ、これらに触媒成分を担持して形成されている。
　酸化触媒４１は、排気通路３０のＰＭフィルタ４２の上流側に隣接して配設されている。そして、酸化触媒４１は、ＰＭフィルタ４２の再生時には、エンジン１０側から排出される未燃焼燃料の炭化水素（ＨＣ）を酸化して、当該酸化熱により、排気ガスを高温化するようにも機能する。
　ＰＭフィルタ４２（本発明の「フィルタ」に相当）は、排気ガス中に含まれるＰＭを捕捉する。ＰＭフィルタ４２としては、典型的には、コージェライトや炭化ケイ素の多孔質セラミックが素材として用いられる。ＰＭフィルタ４２は、例えば、当該多孔質セラミックで形成した捕集壁中を排気ガスが通過するように入口と出口を交互に目封じしたハニカム構造を呈している。
　温度センサ４３は、排気通路３０の酸化触媒４１の上流側に配設され、排気ガスの温度を検出する。酸素濃度センサ４４は、排気通路３０の酸化触媒４１の上流側に配設され、排気ガスの酸素濃度を検出する。温度センサ４３、酸素濃度センサ４４は、検出により得られたセンサ情報を、逐次、ＥＣＵ４５に送信する（図１中の点線矢印）。尚、これらのセンサは、公知の任意のセンサで実現され得る。
　ＥＣＵ４５は、ＰＭフィルタ４２の再生制御を行う電子制御ユニットを含む。ＥＣＵ４５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。尚、ＥＣＵ４５は、車両１の各部と通信することで、これらを制御したり、これらからデータを受信したりする。又、ＥＣＵ４５は、車両１に設けられた各種センサ（ここでは、温度センサ４３及び酸素濃度センサ４４等）からセンサ情報を取得して、排気浄化装置４０や車両１の各部の状態を検出している。図１中の点線矢印は、信号経路を示す。
［ＥＣＵの構成］
　ここで、図１、図２を参照して、本実施形態に係る排気浄化装置４０のＥＣＵ４５（本発明の「制御装置」に相当する）の構成の一例について、説明する。
　ＥＣＵ４５は、ＰＭ堆積量推定部４５ａ、及びフィルタ再生制御部４５ｂを備えている。
　ＰＭ堆積量推定部４５ａ（本発明の「微粒子状物質堆積量推定部」に相当）は、エンジン１０の運転状態の推移に基づいて、ＰＭフィルタ４２に堆積するＰＭ堆積量を推定する。具体的には、ＰＭ堆積量推定部４５ａは、通常時（強制再生時以外の場合を表す）には、エンジン１０の運転状態（例えば、燃料噴射量、エンジン回転数、エンジン負荷、及び、ＥＧＲ率等）に基づいて、単位時間当たりにエンジン１０から排出されるＰＭ量を算出する。そして、ＰＭ堆積量推定部４５ａは、単位時間当たりにエンジン１０から排出されるＰＭ量を積算することにより、ＰＭフィルタ４２に堆積するＰＭ堆積量を算出する。
　又、ＰＭ堆積量推定部４５ａは、強制再生時には、エンジン１０の運転状態に基づいて（例えば、排気ガスの温度、排気ガスの酸素濃度）、単位時間当たりにＰＭフィルタ４２から燃焼除去されるＰＭ量を算出する。そして、ＰＭ堆積量推定部４５ａは、強制再生開始時にＰＭフィルタ４２に堆積していたＰＭ堆積量から、単位時間当たりに燃焼除去されるＰＭ量を減算していくことにより、現時点におけるＰＭフィルタ４２に堆積するＰＭ堆積量を算出する。
　ここで、単位時間当たりにエンジン１０から排出されるＰＭ量、及び、単位時間当たりにＰＭフィルタ４２から燃焼除去されるＰＭ量は、例えば、予め実験等により求められ、エンジン１０の運転状態等と関連付けて、ＥＣＵ４５の記憶部（例えば、ＲＯＭ）等に記憶されている。
　尚、ＰＭ堆積量推定部４５ａがＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量を推定する手法は、任意であり、例えば、ＰＭフィルタ４２の前後差圧を検出する差圧センサの検出値に基づいてＰＭ堆積量を推定する手法が用いられてもよい。
　フィルタ再生制御部４５ｂは、ＰＭ堆積量推定部４５ａに算出されたＰＭフィルタ４２中のＰＭ堆積量を取得し、ＰＭ堆積量が再生開始基準値（本発明の「第１基準値」）に達した場合、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行する。
　フィルタ再生制御部４５ｂは、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行する際には、例えば、エンジン１０に対して制御信号を出力して、エンジン１０を強制再生運転モードで運転させることによって、ＰＭフィルタ４２の強制再生を行う。
　強制再生運転モードにおいては、例えば、エンジン１０は、インジェクタから噴射する燃料噴射量を増加したり、マルチ噴射を実行したりして、排気ガス中のＨＣ（炭化水素）量を増加させる。これによって、酸化触媒４１で当該ＨＣを酸化させ、酸化触媒４１でのＨＣ酸化熱を利用して、排気ガスを６００℃程度まで昇温させる。これにより、ＰＭフィルタ４２を加熱し、当該ＰＭフィルタ４２中のＰＭを、排気ガス中のＯ２を用いて燃焼除去する。
　そして、フィルタ再生制御部４５ｂは、強制再生の開始後にＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生終了基準値（本発明の「第２基準値」）まで減少した場合、強制再生を終了する。
　尚、フィルタ再生制御部４５ｂは、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生開始基準値に達した場合、再生指令フラグをＯＮ状態として、ＰＭ堆積量が再生終了基準値まで減少するまで再生指令フラグを維持する。そのため、強制再生中に、キーオフ（即ち、エンジン１０の運転停止）された場合には、ＰＭフィルタ４２の強制再生は、一旦、中断された後に、エンジン１０が再始動した際に、再度、再開することになる。
　但し、フィルタ再生制御部４５ｂは、燃費向上、排ガス低減、及びオイル希釈低減の観点から、エンジン１０の運転状態に基づいて、再生開始基準値又は再生終了基準値を設定変更する（再生開始基準値を設定変更する態様については、後述する第２の実施形態を参照）。
　以下、図２を参照して、フィルタ再生制御部４５ｂにおける再生終了基準値の変更制御について説明する。
　図２は、本実施形態に係るＰＭフィルタ４２におけるＰＭ堆積量の推移を簡易的に示す図である。図２において、横軸は時間を表し、縦軸はＰＭ堆積量を表している。図２では、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積限界（１００％）に対するＰＭ堆積量［％］を基準として、ＰＭ堆積量１００％を再生開始基準値と設定し、ＰＭ堆積量０％を再生終了基準値と設定している。
　図２において、Ｔ１のタイミングは、強制再生を開始したタイミングを表し、Ｔ２のタイミングは、強制再生中に、キーオフされたタイミングを表している。図２においては、Ｔ１－Ｔ２間の時間が、フィルタ再生制御部４５ｂによって再生終了基準値の変更がなされた場合の強制再生の時間を表す。又、Ｔ１－Ｔ２’間の時間が、仮にフィルタ再生制御部４５ｂによって再生終了基準値の変更がなされなかった場合の強制再生の時間を表す（点線がキーオン後の追加再生時間を表す）。
　フィルタ再生制御部４５ｂは、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行している際に、エンジン１０の運転状態が強制再生に適さない状態となった場合には、再生終了基準値を上昇させる。つまり、フィルタ再生制御部４５ｂは、エンジン１０の運転状態が強制再生に適さない状態となったときには、再生終了基準値を上昇させて強制再生を終了させることによって、強制再生が長期化することや、強制再生の中断と再開が繰り返されることを防止する。
　「強制再生に適さない状態」とは、典型的には、排気ガスの温度が第１閾値温度（エンジン１０が低負荷運転又は無負荷運転の状態を示す基準温度であり、例えば、１００℃）以下に低下した状態、又は、排気ガスの酸素濃度が閾値濃度（低酸素濃度を示す基準濃度であり、例えば、空燃比が１４．５程度）以下に低下した状態である。
　フィルタ再生制御部４５ｂは、例えば、キーオフされた場合（即ち、エンジン１０の運転状態が停止された場合）、一定時間内に一定回数以上キーオフが繰り返された場合（例えば、コンビニ配送のように、エンジン１０の運転状態の停止が頻繁な場合）、又は、強制再生を実行している際の強制再生の継続時間が第１閾値時間（強制再生が長期化していることを示す時間であり、例えば、２０分程度）以上である場合等において、強制再生に適さない状態が発生したものとして識別する。但し、これらは、一例であって、他の条件が含まれていてもよい。
　尚、フィルタ再生制御部４５ｂが強制再生に適さない状態が発生したことを検出する手法は、任意であって、その他、温度センサ４３の検出値や酸素濃度センサ４４の検出値を用いてもよいし、エンジン１０の出力トルクを基準としてもよい。
　一般に、強制再生時には、ＰＭフィルタ４２を高温（例えば、６００℃）まで上昇させる必要がある。そのため、強制再生時には、準備段階として、ＰＭフィルタ４２を高温まで上昇させるために、多量の燃料が必要とされる。この点、例えば、強制再生を実行している際に、キーオフが行われた場合には、ＰＭフィルタ４２の温度が低下するため、強制再生を再開するためには、キーオン後に、再度、ＰＭフィルタ４２の温度を上昇させる必要が生じる。又、エンジン１０の運転状態に起因して（例えば、低負荷運転状態）、排気ガスの温度が低下している状態のときには、ＰＭフィルタ４２の温度がＰＭ燃焼温度まで達せず、強制再生が長期化することになる。
　又、ＰＭフィルタ４２におけるＰＭの燃焼効率は、ＰＭフィルタ４２に堆積するＰＭ堆積量が少なくなるにつれて、指数関数的に低くなる（即ち、ＰＭの燃焼速度が遅くなる）。従って、仮に、エンジン１０の運転状態が強制再生に適さない状態のときに、ＰＭフィルタ４２に残留するＰＭ堆積量が比較的に少なくなっているにも関わらず、ＰＭフィルタ４２に残留する僅かなＰＭを再生終了基準値まで低下させようとすると、そのために多量の燃料が必要とされることになる（図２のＴ２―Ｔ２’参照）。
　フィルタ再生制御部４５ｂは、かかる観点から、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行している際に、エンジン１０の運転状態が強制再生に適さない状態となった場合には、再生終了基準値を上昇させる。フィルタ再生制御部４５ｂは、例えば、図２のように、再生終了基準値をＰＭ堆積量０％からＰＭ堆積量５％まで上昇させる。これによって、図２のように、Ｔ２のタイミングでキーオフされたときには、フィルタ再生制御部４５ｂは、再生指令フラグを取り下げ、強制再生を終了させる。つまり、これにより、ＰＭフィルタ４２に残留する僅かなＰＭのために、その後、キーオンされた際に、再度、ＰＭフィルタ４２の温度を上昇させて、ＰＭフィルタ４２の強制再生が実行される状態を防止する。
　フィルタ再生制御部４５ｂが再生終了基準値を上昇させる度合いは、ＰＭフィルタ４２に過剰にＰＭ堆積量が残留することを抑制できれば、任意の度合いであってよいが、例えば、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積限界（１００％）に対するＰＭ堆積量［％］を基準として、１％～１０％程度に設定される。尚、フィルタ再生制御部４５ｂは、再生終了基準値を上昇させた後に、当該強制再生が終了した場合には、再生終了基準値を元の値（ここでは、ＰＭ堆積量０％）に戻す。
　尚、上記したＥＣＵ４５の各機能は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭ等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。
［ＥＣＵの動作］
　次に、図３、図４を参照して、本実施形態に係るＥＣＵ４５の動作の一例について説明する。尚、ここでは、ＰＭフィルタ４２を強制再生するためのＥＣＵ４５の動作についてのみ説明する。
　図３、図４は、本実施形態に係るＥＣＵ４５の動作を示すフローチャートである。図３、図４に示すフローチャートは、例えば、ＥＣＵ４５がコンピュータプログラムに従って、所定間隔（例えば、１００ｍｓ毎）で実行するものである。
　ステップＳ１において、ＥＣＵ４５は、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生開始基準値まで達したか否かを判定する。ここで、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生開始基準値まで達している場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４５は、ステップＳ２に処理を進める。一方、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生開始基準値未満の場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＥＣＵ４５は、図３の一連のフローの処理を終了する。
　ステップＳ２において、ＥＣＵ４５は、エンジン１０の強制再生運転モードでの運転を開始させる。
　ステップＳ３において、ＥＣＵ４５は、図４のサブルーチン処理のように、強制再生の再生終了基準値を変更するか否かの判定を行う。
　強制再生の再生終了基準値を変更するか否かの判定処理においては、まず、ＥＣＵ４５は、キーオフ操作無しの状態か否かを判定する（ステップＳ３ａ）。ここで、キーオフ操作がなされていない場合（Ｓ３ａ：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４５は、ステップＳ３ｂに処理を進める。一方、キーオフ操作がなされた場合（Ｓ３ａ：ＮＯ）、ＥＣＵ４５は、ステップＳ３ｃに処理を進める。
　ステップＳ３ｂにおいて、ＥＣＵ４５は、強制再生の継続時間が第１閾値時間未満か否かを判定する。ここで、強制再生の継続時間が第１閾値時間未満の場合（Ｓ３ｂ：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４５は、図４のサブルーチン処理を終了して、ステップＳ４に処理を進める。一方、強制再生の継続時間が第１閾値時間を超えている場合（Ｓ３ｂ：ＮＯ）、ＥＣＵ４５は、ステップＳ３ｃに処理を進める。
　ステップＳ３ｃにおいて、ＥＣＵ４５は、再生終了基準値を初期設定の基準値から所定量だけ上昇させる。ここでは、図２に示したように、ＥＣＵ４５は、再生終了基準値を、ＰＭ堆積量０％からＰＭ堆積量５％まで上昇させる。その後、ＥＣＵ４５は、図４のサブルーチン処理を終了して、ステップＳ４に処理を進める。
　ステップＳ４において、ＥＣＵ４５は、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生終了基準値まで低下したか否かを判定する。ここで、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生終了基準値まで低下している場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ４５は、ステップＳ５に処理を進める。一方、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積量が再生終了基準値よりも大きい場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＥＣＵ４５は、ステップＳ３に戻って、ＰＭ堆積量が再生終了基準値まで低下するまでの間、ステップＳ３及びステップＳ４の処理を繰り返し実行する。
　ステップＳ５において、ＥＣＵ４５は、エンジン１０の運転状態を強制再生運転モードから通常運転モードに変更する。
　本実施形態に係るＥＣＵ４５は、以上のような処理によって、ＰＭフィルタ４２の強制再生を完了する。
［効果］
　以上のように、本実施形態に係るＥＣＵ４５は、ＰＭフィルタ４２に堆積するＰＭ堆積量を推定するＰＭ堆積量推定部４５ａと、ＰＭ堆積量が再生開始基準値に達した場合、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行し、当該強制再生の開始後にＰＭ堆積量が再生終了基準値まで減少した場合、強制再生を終了するフィルタ再生制御部４５ｂと、を備え、フィルタ再生制御部４５ｂは、エンジン１０の運転状態に基づいて、再生終了基準を設定変更する。
　従って、本実施形態に係るＥＣＵ４５によれば、ＰＭフィルタ４２の強制再生を実行している際に、エンジン１０の運転状態が強制再生に適さない状態（典型的には、排気ガス温度が低い、又は、排気ガス中の酸素濃度が低い）となったときには、再生終了閾値を上昇させ、強制再生の長期化を抑制することができる。又、これにより、ＰＭフィルタ４２に堆積するＰＭ堆積量がある程度まで低減されているときには、エンジン１０の運転状態が強制再生に適した状態に戻った後に、強制再生を再開することを抑制することができる。
　これによって、強制再生の長期化に伴う燃費の悪化や、強制再生の中断と再開を繰り返すことに伴う燃費の悪化を抑制することができる。
（第２の実施形態）
　次に、図５～図８を参照して、第２の実施形態に係るＥＣＵ４５の構成について説明する。
　本実施形態に係るＥＣＵ４５（フィルタ再生制御部４５ｂ）は、強制再生の実行開始を待ち受けているときに、エンジン１０の運転状態が強制再生に適した状態となった場合には、再生開始基準値を低下させる点で、第１の実施形態と相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する。
　図５、図６は、本実施形態に係るフィルタ再生制御部４５ｂにおける再生開始基準値の変更制御について説明する図である。
　図５は、本実施形態に係るＰＭフィルタ４２におけるＰＭ堆積量の推移を簡易的に示す図である。図５において、Ｔ１－Ｔ２間の時間が、フィルタ再生制御部４５ｂによって再生開始基準値及び再生終了基準値の変更がなされた場合の強制再生の時間を表す。Ｔ３－Ｔ４間の時間は、仮に、フィルタ再生制御部４５ｂによって再生開始基準値及び再生終了基準値の変更がなされなかった場合の強制再生の時間を表す。
　フィルタ再生制御部４５ｂは、例えば、強制再生の実行開始を待ち受けているときに、エンジン１０の運転状態が強制再生に適した状態となった場合には、再生開始基準値を、ＰＭ堆積量１００％からＰＭ堆積量９０％まで低下させる（図５を参照）。「強制再生に適した状態」とは、例えば、排気ガスの温度が第２閾値温度（エンジン１０が高負荷運転である状態を示す基準温度であり、例えば、３００℃）以上の状態が、第２閾値時間（ＰＭフィルタ４２が高温化していることを判定する基準となる時間であり、例えば、１０分）以上継続している場合等が挙げられる。ここで、エンジン１０の運転状態が強制再生に適した状態とは、高速道路などの安定した排気温度、排ガス流量がＰＭフィルタ４２に供給され続けることが予測できる条件で、判定条件は車速や温度が一定速度、一定温度以上が一定時間継続している状態等が、挙げられる。尚、以下は適した状態の代表例として温度の例にて説明する。
　エンジン１０がこのような運転状態である場合、強制再生を開始する前から、ＰＭフィルタ４２の温度は上昇した状態となっている。加えて、エンジン１０がこのような運転状態である場合、現時点の走行状態が長距離走行中であると識別でき、即ち、車両１のキーオフ（エンジン停止）がなされない強制再生に好適なタイミングであると識別できる。従って、このような運転状態のときに、再生開始基準値を規定値よりも低下させて、強制再生を実行することによって、ＰＭフィルタ４２を高温まで昇温させるための燃料を抑制でき、且つ、中断されることなく強制再生を完了させることが可能である。
　図６は、本実施形態に係る強制再生の実行態様と、従来技術に係る強制再生の実行態様とを比較した図である。図６は、本実施形態に係る強制再生においては、ＰＭフィルタ４２の温度が上昇した状態で強制再生が実行されるため、強制再生の時間が短縮化され、且つ、中断されることなく強制再生が完了することを示している。
　フィルタ再生制御部４５ｂが再生開始基準値を低下させる度合いは、ＰＭフィルタ４２に過剰にＰＭ堆積量が残留することを抑制できれば、任意の度合いであってよいが、典型的には、ＰＭフィルタ４２のＰＭ堆積限界（１００％）に対するＰＭ堆積量［％］を基準として、１％～１０％程度に設定される。尚、フィルタ再生制御部４５ｂは、再生終了基準値を上昇させた後に、当該強制再生が終了した場合には、再生終了基準値を元の値（ここでは、ＰＭ堆積量０％）に戻す。
　図７、図８は、第２の実施形態に係るＥＣＵ４５の動作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、ステップＳ１の前に（即ち、強制開始を開始する前）、再生開始基準値を変更するか否かの判定を行うステップＳＴが追加されている点でのみ、図３のフローチャートと相違する。
　ステップＳＴにおいては、図８に示すように、ＥＣＵ４５は、排気ガス温度が第２閾値温度（例えば、３００℃）以上の状態が、第２閾値時間（例えば、１０分）継続しているか否かを判定する（ステップＳＴａ）。そして、当該条件が充足される場合（ステップＳＴａ：ＹＥＳ）、ＥＣＵは、再生開始基準値を低下させる（ステップＳＴｂ）。一方、当該条件が充足されない場合（ステップＳＴａ：ＮＯ）、ＥＣＵ４５は、特に処理を行うことなく、図７のフローを終了する。
　以上のように、本実施形態に係るＥＣＵ４５によれば、エンジン１０の運転状態が強制再生に適した状態のときに、ＰＭフィルタ４２の強制再生を開始することができる。これによって、ＰＭフィルタ４２を昇温するための燃料量を抑制することができる。
（その他の実施形態）
　本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
　上記実施形態では、フィルタ再生制御部４５ｂの一例として、ＰＭ堆積量１００％が再生開始基準値と設定され、ＰＭ堆積量０％が再生終了基準値と設定された態様を示した。しかしながら、再生開始基準値及び再生終了基準値は、任意の値に設定されてよい。又、当該再生開始基準値又は再生終了基準値は、ＰＭフィルタ４２のＰＭ捕集率を基準として設定されてもよい。
　又、上記実施形態では、ＥＣＵ４５の構成の一例として、ＰＭ堆積量推定部４５ａ及びフィルタ再生制御部４５ｂの機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。例えば、ＰＭ堆積量推定部４５ａの機能とフィルタ再生制御部４５ｂの機能は、それぞれ別個のＥＣＵに搭載されてもよい。
　又、上記実施形態では、排気浄化装置４０を適用する車両１の一例として、ディーゼルエンジン車両に適用した態様ついて説明した。但し、本発明に係る排気浄化装置４０は、ガソリンンジン車両にも適用し得る。
　又、上記実施形態では、内燃機関の排気浄化装置４０の一例として、車両に適用する態様を示した。しかしながら、本発明に係る排気浄化装置４０は、車両に限らず、船舶や航空機等、その他の内燃機関を備える装置にも適用し得るのは勿論である。
　以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
　本出願は、２０１８年９月２８日付で出願された日本国特許出願（特願２０１８－１８３５２８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、ＰＭフィルタの強制再生に起因した燃費の悪化を抑制することが可能である。
　１　車両
　１０　エンジン
　２０　吸気通路
　２１　エアクリーナ
　２２　ターボチャージャ
　２３　吸気スロットルバルブ
　３０　排気通路
　３１　ＥＧＲ装置
　４０　排気浄化装置
　４１　酸化触媒
　４２　ＰＭフィルタ（フィルタ）
　４３　温度センサ
　４４　酸素濃度センサ
　４５　ＥＣＵ
　４５ａ　ＰＭ堆積量推定部（微粒子状物質堆積量推定部）　
　４５ｂ　フィルタ再生制御部

Claims (9)

  1. 　内燃機関の排気通路内に配設されたフィルタを有する排気浄化装置の制御装置であって、
    　前記フィルタに堆積する微粒子状物質の堆積量を推定する微粒子状物質堆積量推定部と、
    　前記堆積量が第１基準値に達した場合、前記フィルタの強制再生を実行し、当該強制再生の開始後に前記堆積量が第２基準値まで減少した場合、前記強制再生を終了するフィルタ再生制御部と、
    　を備え、
    　前記フィルタ再生制御部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記第１基準値又は前記第２基準値を設定変更する
    　制御装置。
  2. 　前記フィルタ再生制御部は、前記強制再生を実行している際に、前記内燃機関の運転状態が前記強制再生に適さない状態となった場合には、前記第２基準値を上昇させる、
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記強制再生に適さない状態は、前記内燃機関の排気ガスの温度が第１閾値温度以下に低下した状態、及び前記排気ガスの酸素濃度が閾値濃度以下に低下した状態を含む、
    　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記フィルタ再生制御部は、前記内燃機関の運転が停止した場合、前記強制再生に適さない状態が発生したものとして識別する、
    　請求項２に記載の制御装置。
  5. 　前記フィルタ再生制御部は、前記強制再生の継続時間が第１閾値時間以上継続している場合、前記強制再生に適さない状態が発生したものとして識別する、
    　請求項２に記載の制御装置。
  6. 　前記フィルタ再生制御部は、前記強制再生を実行していないときに、前記内燃機関の運転状態が前記強制再生に適した状態となった場合には、前記第１基準値を低下させる、
    　請求項１に記載の制御装置。
  7. 　前記強制再生に適した状態は、前記内燃機関の排気ガスの温度が第２閾値温度以上である状態が、第２閾値時間継続している場合を含む、
    　請求項６に記載の制御装置。
  8. 　前記微粒子状物質堆積量推定部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、単位時間当たりに前記フィルタに堆積する微粒子状物質量、及び、単位時間当たりに前記フィルタで燃焼する微粒子状物質量を算出し、これらの積算により、現時点での前記堆積量を推定する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  9. 　請求項１に記載の制御装置を備える車両。
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