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公開番号2025125921
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024022195
出願日2024-02-16
発明の名称内燃機関の排気浄化装置及びその制御方法
出願人株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類F01N 3/025 20060101AFI20250821BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】多種燃料が用いられる場合においても適正なDPF再生を実施可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジンECU100は、DPF再生処理の実行前に、燃料添加弁80を用いた燃料添加処理を実行する。燃料添加処理について、エンジンECU100は、燃料の給油が実施された後、排気温度が燃料添加実施温度として予め設定された温度T1psetよりも低い温度T2に達した場合に(S10にてYES)、燃料添加弁80からの燃料添加を実施する(S20)。そして、排気温度がしきい温度ΔT以上上昇した場合に(S40にてYES)、エンジンECU100は、燃料添加実施温度をT1psetからT2に変更する(S50)。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を流れる排気ガスに含まれる粒状物質を捕集するフィルタと、
前記排気通路において前記フィルタの上流に設けられる酸化触媒と、
前記酸化触媒の上流の前記排気通路内に燃料を添加するための燃料添加手段と、
前記酸化触媒の下流の前記排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記粒状物質の堆積量に応じた実行条件が成立し、かつ、前記温度が燃料添加実施温度よりも高い場合に、前記燃料添加手段による燃料添加を実施することにより、前記フィルタに堆積した前記粒状物質を燃焼させる再生処理を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記再生処理の実行前に前記燃料添加を実施する燃料添加処理をさらに実行し、
前記燃料添加処理は、
前記燃料の給油が実施された後、前記温度が前記燃料添加実施温度として予め設定された第１の温度よりも低い第２の温度に達した場合に、前記燃料添加を実施する第１の処理と、
前記第１の処理により前記温度がしきい温度以上上昇した場合に、前記燃料添加実施温度を前記第１の温度から前記第２の温度に変更する第２の処理とを含む、内燃機関の排気浄化装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記燃料添加処理は、
前記第１の処理による前記温度の上昇が前記しきい温度よりも小さい場合に、前記温度が前記第１の温度に達すると、前記燃料添加を実施する第３の処理と、
前記第３の処理による前記温度の上昇が前記しきい温度よりも小さい場合に、前記燃料添加実施温度を前記第１の温度よりも高い第３の温度に変更する第４の処理とをさらに含む、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
燃料タンク内の燃料のセタン価を推定する推定処理をさらに実行し、
前記推定処理により推定されるセタン価がしきい値以上の場合に、前記燃料添加処理を実行する、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記燃料添加処理は、
前記セタン価が前記しきい値よりも小さい場合に、前記温度が前記第１の温度に達すると、前記燃料添加を実施する第５の処理と、
前記第５の処理による前記温度の上昇が前記しきい温度よりも小さい場合に、前記燃料添加実施温度を前記第１の温度よりも高い第４の温度に変更する第６の処理とをさらに含む、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第１の処理は、前記給油が実施された後、前記温度が前記第２の温度に達した場合に、前記燃料添加を複数回実施する処理を含み、
前記第２の処理は、前記第１の処理による前記しきい温度以上の温度上昇が複数回検知された場合に、前記燃料添加実施温度を前記第２の温度に変更する処理を含む、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記温度センサは、
前記酸化触媒と前記フィルタとの間の前記排気ガスの温度を検出する第１の温度センサと、
前記フィルタの下流の前記排気ガスの温度を検出する第２の温度センサとを含む、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記燃料添加手段は、前記酸化触媒の上流の前記排気通路に設けられる燃料添加弁を含む、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記燃料添加処理において前記燃料添加実施温度を前記第１の温度から前記第２の温度に変更した場合に、前記燃料添加実施温度を変更しない場合よりも、前記再生処理の実行時の、前記燃料添加弁による燃料添加量を増量する、請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記燃料添加手段は、前記内燃機関の膨張行程において前記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するポスト噴射を行うことを含む、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記燃料添加処理において前記燃料添加実施温度を前記第１の温度から前記第２の温度に変更した場合に、前記燃料添加実施温度を変更しない場合よりも、前記再生処理の実行時の、前記ポスト噴射の燃料噴射量を増量する、請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の排気浄化装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０２３－１５９５４６号公報（特許文献１）には、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を備える内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置では、ＤＰＦの上流に酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）が設けられ、ＤＰＦの再生時に、ＤＯＣの上流の排気通路内に燃料を添加（噴射）することによりＤＰＦを昇温し、ＤＰＦに蓄積された粒状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を燃焼させる。この特許文献１には、カーボンニュートラルで環境負荷の小さいバイオ燃料を使用することが記載されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－１５９５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、カーボンニュートラルで環境負荷の小さい燃料として、従来の石油由来の燃料ではなく、上記のバイオ燃料や、水素由来の燃料、或いはガス由来の燃料等が注目されている。これらの燃料は、単体で使用される場合もあれば、従来の石油由来の燃料に混合されて使用される場合もある（以下では、これらの燃料を、従来の石油由来の燃料と区別して「多種燃料」とも称する。）。しかしながら、このような多種燃料は、従来の石油由来の燃料とは性状が大きく異なり、また、燃料毎の性状の振れ幅も大きいため、ＤＰＦを適切に昇温できずにＤＰＦの再生不良が生じる可能性がある。
【０００５】
本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、多種燃料が用いられる場合においても適正なＤＰＦ再生を実施可能な内燃機関の排気浄化装置及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の排気浄化装置は、内燃機関の排気浄化装置であって、ＤＰＦと、ＤＯＣと、燃料添加手段と、温度センサと、制御装置とを備える。ＤＰＦは、内燃機関の排気通路に設けられ、排気通路を流れる排気ガスに含まれるＰＭを捕集する。ＤＯＣは、排気通路においてＤＰＦの上流に設けられる。燃料添加手段は、ＤＯＣの上流の排気通路内に燃料を添加する。温度センサは、ＤＯＣの下流の排気ガスの温度を検出する。制御装置は、ＰＭの堆積量に応じた実行条件が成立し、かつ、上記温度が燃料添加実施温度よりも高い場合に、燃料添加手段による燃料添加を実施することにより、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させる再生処理を実行する。制御装置は、再生処理の実行前に上記の燃料添加を実施する燃料添加処理をさらに実行する。燃料添加処理は、第１の処理と、第２の処理とを含む。第１の処理は、燃料の給油が実施された後、上記温度が燃料添加実施温度として予め設定された第１の温度よりも低い第２の温度に達した場合に、燃料添加を実施する処理である。第２の処理は、第１の処理により上記温度がしきい温度以上上昇した場合に、燃料添加実施温度を第１の温度から第２の温度に変更する処理である。
【０００７】
また、本開示の制御方法は、内燃機関の排気浄化装置の制御方法であって、排気浄化装置は、ＤＰＦと、ＤＯＣと、燃料添加手段と、温度センサとを含む。ＤＰＦは、内燃機関の排気通路に設けられ、排気通路を流れる排気ガスに含まれるＰＭを捕集する。ＤＯＣは、排気通路においてＤＰＦの上流に設けられる。燃料添加手段は、ＤＯＣの上流の排気通路内に燃料を添加する。温度センサは、ＤＯＣの下流の排気ガスの温度を検出する。そして、制御方法は、ＰＭ堆積量に応じた実行条件が成立し、かつ、上記温度が燃料添加実施温度よりも高い場合に、燃料添加手段による燃料添加を実施することにより、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させる再生処理を実行するステップと、再生処理の実行前に燃料添加を実施する燃料添加処理を実行するステップとを含む。燃料添加処理は、第１の処理と、第２の処理とを含む。第１の処理は、燃料の給油が実施された後、上記温度が燃料添加実施温度として予め設定された第１の温度よりも低い第２の温度に達した場合に、燃料添加を実施する処理である。第２の処理は、第１の処理により上記温度がしきい温度以上上昇した場合に、燃料添加実施温度を第１の温度から第２の温度に変更する処理である。
【０００８】
上記の排気浄化装置及び制御方法では、再生処理の実行前に燃料添加処理が実行される。燃料添加処理では、排気ガスの温度が、燃料添加実施温度として予め設定された第１の温度よりも低い第２の温度に達した場合に、燃料添加手段による燃料添加が実施され、ＤＯＣ下流の排気温度がしきい温度以上上昇した場合に、燃料添加実施温度が第１の温度から第２の温度に変更される。これにより、燃料の給油が実施された後の燃料性状に応じた適切な条件（温度）でＤＯＣ及びＤＰＦを昇温させることができる。したがって、多種燃料が用いられる場合においても、適正なＤＰＦ再生を実施することができる。
【０００９】
燃料添加処理は、第３の処理と、第４の処理とをさらに含んでもよい。第３の処理は、第１の処理による上記温度の上昇がしきい温度よりも小さい場合に、上記温度が第１の温度に達すると、燃料添加を実施する処理である。第４の処理は、第３の処理による上記温度の上昇がしきい温度よりも小さい場合に、燃料添加実施温度を第１の温度よりも高い第３の温度に変更する処理である。
【００１０】
この排気浄化装置では、第１の処理による排気温度の上昇がしきい温度よりも小さい場合に、排気温度が第１の温度に達すると、燃料添加手段による燃料添加が再度実施される。そして、第３の処理による排気温度の上昇がしきい温度よりも小さい場合に、燃料添加実施温度が第１の温度から第１の温度よりも高い第３の温度に変更される。これにより、ＤＯＣでの酸化開始温度が高い燃料についても、燃料性状に応じた適切な条件（温度）でＤＯＣ及びＤＰＦを昇温させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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