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公開番号2025126478
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-29
出願番号2024022677
出願日2024-02-19
発明の名称内燃機関の排気浄化システム
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人岡田国際特許事務所
主分類F01N 3/023 20060101AFI20250822BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】フィルタの一部の領域への粒子状物質の堆積量が他の領域の堆積量よりも多い偏った堆積であっても適切に堆積量を検出可能であり、再生の際には再生する必要がある領域を選択的に再生可能な、内燃機関の排気浄化システムを提供する。
【解決手段】排気中の粒子状物質を捕集するフィルタ62と制御装置50と記憶装置(53)とを有し、記憶装置にはフィルタの流入面を複数のブロックに仮想的に分割したブロック分割情報が記憶されている。制御装置は、内燃機関10の運転状態に応じてブロック毎の粒子状物質の堆積量を求めて記憶するブロック毎堆積量記憶部51aと、粒子状物質の堆積量が再生開始閾値を超えた再生対象ブロックがあると判定した場合に少なくとも再生対象ブロックを含む再生対象領域を特定して特定した再生対象領域に堆積している粒子状物質を燃焼焼却する特定領域再生制御を実行する特定領域再生制御実行部51bと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関の排気経路に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記内燃機関を制御する制御装置と、記憶装置と、を有する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記記憶装置には、
前記フィルタにおける排気の流入面を複数のブロックに仮想的に分割したブロック分割情報が記憶されており、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記ブロック毎の粒子状物質の堆積量を求め、前記ブロック毎の堆積量を前記記憶装置に記憶する、ブロック毎堆積量記憶部と、
粒子状物質の堆積量が再生開始閾値を超えた前記ブロックである再生対象ブロックがあると判定した場合、少なくとも前記再生対象ブロックを含む前記フィルタの前記流入面の少なくとも一部である再生対象領域を特定し、特定した前記再生対象領域に堆積している粒子状物質を燃焼焼却する特定領域再生制御を実行する、特定領域再生制御実行部と、
を有する、
内燃機関の排気浄化システム。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記記憶装置には、
前記運転状態に応じて排気に含まれる粒子状物質の発生量が設定された粒子状物質発生量特性と、
前記運転状態に応じた前記ブロック毎の排気の分布割合が設定されたブロック毎排気分布割合特性と、
が記憶されており、
前記制御装置は、
前記ブロック毎堆積量記憶部にて、
前記運転状態と前記粒子状物質発生量特性とに基づいて前記運転状態に対応する粒子状物質の発生量を求め、
前記運転状態と前記ブロック毎排気分布割合特性とに基づいて前記運転状態に対応する前記ブロック毎の排気の分布割合を求め、
求めた粒子状物質の発生量と前記ブロック毎の排気の分布割合に基づいて、前記ブロック毎の粒子状物質の堆積量を求める、
内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記記憶装置には、
前記運転状態に応じた、前記内燃機関の気筒毎の排気が前記フィルタの前記流入面に当たる領域である気筒毎排気領域を設定した気筒毎排気領域特性が記憶されており、
前記制御装置は、
前記特定領域再生制御実行部にて前記特定領域再生制御を実行する際、
前記運転状態と前記気筒毎排気領域特性と前記再生対象ブロックとに基づいて、前記再生対象ブロックを含む前記気筒毎排気領域を前記再生対象領域として特定し、特定した前記再生対象領域に対応する気筒を特定し、
特定した気筒である特定気筒の排気が、他の気筒の排気よりも、酸素含有量が多くなるように、あるいは排気温度が高くなるように、前記特定気筒への燃料供給量を調整する、
内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関はガソリンエンジンであり、燃料を供給するインジェクタが気筒毎に設けられており、
前記制御装置は、
前記特定領域再生制御実行部にて前記特定領域再生制御を実行して、前記特定気筒の排気が他の気筒の排気よりも酸素含有量が多くなるように前記特定気筒への燃料供給量を調整する際、
前記特定気筒の空燃比がリーンとなるように制御して、前記特定気筒の排気の酸素含有量を増量する、
内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記制御装置は、
前記内燃機関の吸気量を検出可能であり、
前記特定領域再生制御実行部にて前記特定領域再生制御を実行する際、
前記特定気筒の空燃比をリーンにする再生目標空燃比を求めて当該再生目標空燃比と吸気量に基づいて前記特定気筒の燃料量を調整して、あるいは前記特定気筒の燃料をカットして、前記特定気筒の空燃比がリーンとなるように制御し、
前記内燃機関の吸気量と前記再生目標空燃比、あるいは前記内燃機関の吸気量、に基づいて前記特定気筒の排気の酸素含有量を求め、
求めた酸素含有量と、前記運転状態と、前記特定気筒に対応する前記気筒毎排気領域と、前記ブロック毎排気分布割合特性と、に基づいて前記特定気筒の前記気筒毎排気領域内の前記ブロック毎に供給される酸素量である領域内ブロック毎酸素供給量を求め、
前記領域内ブロック毎酸素供給量に基づいて、前記特定気筒の前記気筒毎排気領域内の前記ブロック毎に粒子状物質の燃焼焼却量を求め、前記特定気筒の前記気筒毎排気領域内の前記ブロック毎に堆積量を減量する、
内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化システムであって、
前記運転状態は、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の負荷に関連する内燃機関負荷関連量と、を含む、
内燃機関の排気浄化システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集して、捕集した粒子状物質を燃焼焼却する、内燃機関の排気浄化システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関としてディーゼルエンジンを搭載した車両には、排気に含まれる粒子状物質を捕集して、捕集した粒子状物質を燃焼焼却させることを繰り返すフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）が装着されている。また近年、内燃機関としてガソリンエンジンを搭載した車両には、排気に含まれる粒子状物質を捕集して、捕集した粒子状物質を燃焼焼却させることを繰り返すフィルタ（ＧＰＦ：Gasoline Particulate Filter）が装着された車両が増えてきている。
【０００３】
どちらのフィルタも、捕集した粒子状物質の堆積量が所定の閾値を超えた場合、フィルタの目詰まり等を防止するため、フィルタに堆積している粒子状物質を燃焼焼却させてフィルタを再生している。どちらのフィルタも、捕集した粒子状物質の堆積量の検出と、堆積している粒子状物質を燃焼焼却させる再生処理が必要である。
【０００４】
例えば特許文献１では、内燃機関と第１のモータを駆動源とするハイブリッド車両において、排気経路に設けられたフィルタの前段（上流側）の排気管とフィルタの後段（下流側）の排気管にそれぞれ圧力センサを設け、フィルタの前段の圧力と後段の圧力との圧力差を求め、圧力差に基づいてフィルタ内の粒子状物質の堆積量を推定している。そして、圧力差に基づいてフィルタへの粒子状物質の堆積量が所定の閾値を超えたと判定した場合、第１のモータを駆動源とする走行中に、内燃機関に連結された第２のモータから内燃機関を強制的にモータリングしている。このモータリングにより、排気経路に設けられたフィルタに酸素を供給してフィルタ内に堆積している粒子状物質を燃焼焼却させる再生制御を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１２６９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の排気経路に設けられたフィルタには、粒子状物質が捕集されて堆積するが、フィルタ全体に均一に堆積されず、フィルタの一部の領域の堆積量が、他の領域の堆積量よりも多くなる偏った堆積となることが多い。粒子状物質が偏って堆積している場合、フィルタにおける一部の領域は粒子状物質の堆積量が多く圧力損失も大きいが、フィルタにおける他の領域は粒子状物質の堆積量が少なく圧力損失も小さい。
【０００７】
粒子状物質が偏って堆積している場合、フィルタの前段（上流側）と後段（下流側）の圧力差を求めても、堆積量が少なく圧力損失が小さい領域の影響を受けて小さな圧力差が検出される。この場合、制御装置は、一部の領域の堆積量が多いにもかかわらず堆積量が少ないと誤認識してしまう。また、堆積している粒子状物質を燃焼焼却させるフィルタ再生制御において、フィルタ全体を高温にする従来の方法では、粒子状物質の堆積量が少ない領域も必要以上に高温にさらされてフィルタ全体の劣化が進む。フィルタにおける再生が必要な領域のみを高温にすれば、フィルタ全体の劣化が進むことを抑制できるので好ましい。
【０００８】
特許文献１では、粒子状物質はフィルタ全体にほぼ均一に堆積しているとみなしており、フィルタの前段の圧力と後段の圧力の圧力差に基づいてフィルタへの粒子状物質の堆積量を推定している。従って、粒子状物質が偏って堆積して一部の領域の堆積量が多く、他の領域の堆積量が少ない場合、圧力損失が小さい他の領域の影響により、堆積量が少ないと誤認識してしまう可能性がある。また引用文献１では、フィルタ再生制御の際、フィルタ全体を高温にしているので、粒子状物質が偏って堆積している場合、粒子状物質の堆積量が少ない領域も必要以上に高温にさらされてフィルタ全体の劣化が進む可能性があるので好ましくない。
【０００９】
上記問題点を解決するための、本明細書が開示する技術の課題は、フィルタの一部の領域への粒子状物質の堆積量が他の領域の堆積量よりも多い偏った堆積であっても適切に堆積量を検出可能であり、再生の際には再生する必要がある領域を選択的に再生可能な、内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。
【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明細書に開示の内燃機関の排気浄化システムは、次の手段をとる。
（【００１１】以降は省略されています）

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