JP2005233156A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦの再生に関し省エネルギーを図る。
【解決手段】ＤＰＦの微粒子量が所定量以上になったとき、ナビゲーションシステム４１からの道路情報に基いてＤＰＦの自然再生が図れる走行環境に自車両が移行する可能性があるときは、ＤＰＦの強制再生手段４２の作動を抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気通路に排ガス中の微粒子（黒煙をはじめとする浮遊粒子状物質）を捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。

エンジンの排気通路に上記フィルタを設けた場合、このフィルタに捕集された微粒子量が所定量以上になったときに、この微粒子を燃焼させることによって該フィルタの再生を行なう必要がある。この再生に関し、上記微粒子捕集量が所定量以上になったときに、車両走行中に、上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに堆積している微粒子を燃焼させる強制再生手段が知られている（特許文献１参照）。すなわち、特許文献１には、上記フィルタよりも上流側に酸化触媒を担持した電気ヒータを設け、排ガス温度が低いときに上記フィルタの強制再生を行なう際、電気ヒータに通電するとともに、エンジンの膨張行程において燃料を気筒内に少量噴射することで上記電気ヒータの触媒に未燃燃料を供給し、該触媒での燃料の燃焼反応熱を利用して上記フィルタの温度を上昇させ、微粒子を燃焼させることが記載されている。

また、上記フィルタの微粒子捕集量が所定量以上になったときにワーニングランプを点灯し、運転者に車両を停止させて上記フィルタの手動再生を行なうことを促すようにしたものも知られている（特許文献２参照）。この手動再生は、車両が停止され、エンジンのアイドル運転状態で手動再生スイッチがオンにされたとき、アイドルアップレバーをオンにしてエンジン回転数を上昇させることにより、排ガス温度を高め、次いでフィルタ直前の電気ヒータに通電して、フィルタの温度を上昇させるというものである。
特開平８−４２３２５号公報 特開平３−２０２６１２号公報

しかし、上記車両走行中の強制再生及び停車中の手動再生のいずれにおいても、フィルタの昇温のために、燃料供給や電気ヒータへの通電を行なう必要があり、フィルタの再生のために比較的多量のエネルギーを消費する。

そこで、本発明は、上述の如き強制再生手段又は手動再生手段を備えたエンジンの排気浄化装置を、省エネルギーの観点から、改良することを課題とする。

本発明は、このような課題に対して、上記フィルタの微粒子捕集量が所定量以上になっても、その後、当該車両が高速走行状態になって排ガス温度が高まり、上記フィルタが微粒子を燃焼できる温度に上昇することがある点に着目した。すなわち、その場合はフィルタ再生手段の作動がなくても、該フィルタの微粒子が燃焼して自然に再生されることになるので、この自然再生を積極的に利用できるようにすれば、省エネルギーになる。以下、本発明を具体的に説明する。

請求項１に係る発明は、車両のエンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
上記フィルタに捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段と、
上記車両の走行中に、上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて、上記フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、上記フィルタに捕集されている微粒子が燃焼するように該フィルタの温度を上昇させて該フィルタの強制再生を行なう強制再生手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、
自車両の現在地を検出する手段と、地図情報記憶手段と、自車両の走行目的地を入力する手段とを備え、該目的地の入力により上記地図情報に基いて該目的地までの走行経路を設定し該走行経路の車速関連情報を提供するナビゲーションシステムと、
上記フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、上記走行経路の車速関連情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点まで走行する間に、上記上記強制再生手段を働かさずとも上記フィルタの温度が上昇して該フィルタの微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する走行環境判定手段と、
上記走行環境判定手段により、自車両が上記所定地点まで走行する間に上記自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときに、自車両が該走行環境を通過し終えるまで、上記強制再生手段の実行を抑制する強制再生抑制手段とを備えていることを特徴とする。

上記エンジンの排気浄化装置においては、フィルタに捕集された微粒子量が所定量以上になっても、ナビゲーションシステムによる車速関連情報に基いて、自車両が所定地点まで走行する間に自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときは、強制再生手段は働かず、フィルタの再生は自然燃焼に任される。このように本発明によれば、フィルタが自然再生する機会が積極的に利用されるため、フィルタの目詰まりを招くことなく、強制再生の回数を減らすことができ、それだけ省エネルギーになる。

請求項２に係る発明は、車両のエンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
上記フィルタに捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段と、
上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて上記微粒子量が所定量以上になったときに車両の乗員に警告を発する警告手段と、
上記フィルタの再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、
上記車両が所定の停止状態にあるという条件と上記手動再生スイッチがオンされているという条件とが共に成立したときに、上記フィルタに捕集されている微粒子が燃焼するように該フィルタの温度を上昇させて上記フィルタの手動再生を行なう手動再生手段とを備えているエンジンの排気浄化装置であって、
自車両の現在地を検出する手段と、地図情報記憶手段と、自車両の走行目的地を入力する手段とを備え、該目的地の入力により上記地図情報に基いて該目的地までの走行経路を設定し該走行経路の車速関連情報を提供するナビゲーションシステムと、
上記フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、上記走行経路の車速関連情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点まで走行する間に、上記手動再生手段を作動させなくても上記フィルタの温度が上昇して該フィルタの微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する走行環境判定手段と、
上記走行環境判定手段により、自車両が上記所定地点まで走行する間に上記自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときに、自車両が該走行環境を通過し終えるまで、上記警告手段の作動を禁止する手動再生抑制手段とを備えていることを特徴とする。

この発明の場合も、フィルタに捕集された微粒子量が所定量以上になっても、ナビゲーションシステムによる車速関連情報に基いて、自車両が所定地点まで走行する間に自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときは、警告手段の作動が禁止され、フィルタの再生は自然燃焼に任される。すなわち、警告手段が作動しないため、当該車両の運転者が停車させてフィルタの手動再生を積極的に行なうことがなくなり、フィルタの目詰まりを招くことなく、省エネルギーを図ることができる。また、手動再生のための警告が頻繁に出ることがなくなり、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることが少なくなって乗員の負担が軽減される。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、
上記ナビゲーションシステムは、道路交通情報を受信する手段を備え、上記地図情報による道路種別と上記道路交通情報とを当該走行経路の車速関連情報として提供することを特徴とする。

従って、地図情報による道路種別（例えば高速道路、市街地道路、及び郊外道路の別、或いは道路の制限車速の高低の別）によって、目的地までの走行経路に、比較的高い車速を維持して自車両を走行させることができる区間、すなわち、上述の自然燃焼の走行環境があるか否かを判定することができる。また、地図情報によって自然燃焼の走行環境の存在が確認されても、その走行環境に交通規制、交通渋滞或いは事故発生があるという車速制限に関連する道路交通情報が得られたときは、自然燃焼の走行環境がないと判定することができる。また、地図情報による自然燃焼の走行環境に移行するまでの走行区間に上記車速制限に関連する道路交通情報が得られたときも、自然燃焼の走行環境に移行するまでに、フィルタの微粒子量が上記所定量を超えて過度に増大する可能性が高いことから、現在地から所定地点まで走行する間では自車両は自然燃焼の走行環境には移行できないと判定することができる。

このように、本発明によれば、地図情報による道路種別と上記道路交通情報とを当該走行経路の車速関連情報とするから、自車両が所定地点まで走行する間に自然燃焼の走行環境に移行するか否かを精度良く判定することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記走行環境判定手段は、道路種別に対応させて単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量を設定した微粒子量データを備え、上記地図情報から得られる当該走行経路の道路種別と上記微粒子量データとに基いて、当該走行経路を走行したときの上記フィルタに捕集される微粒子量を推定し、該フィルタの総微粒子捕集量が上記所定量よりも大きい第２所定量に達する地点を上記所定地点とすることを特徴とする。

従って、当該走行経路を走行したときのフィルタの微粒子捕集量を推定し、フィルタに捕集される微粒子量が第２所定量を越えないようにしたから、フィルタの微粒子量が過剰になってその目詰まりを招くことを避けることができる。道路種別に応じたエンジンの微粒子排出量については、例えば、「高速道路＜郊外道路＜市街地道路」の大小関係で定めればよい。

請求項５に係る発明は、請求項４において、
上記ナビゲーションシステムは、道路交通情報を受信する手段を備え、上記地図情報によって得る道路種別と上記道路交通情報とを当該走行経路の車速関連情報として提供するものであり、
上記走行環境判定手段は、自車両の車速が制限される道路交通情報が得られたときに、単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量が多くなるように上記微粒子量データを補正することを特徴とする。

すなわち、交通規制、交通渋滞或いは事故発生があるという車速制限に関連する道路交通情報が得られたときは、自車両が上記自然燃焼の走行環境に移行するまでの車速が低くなるとともに、停止、発進を繰り返す回数が多くなり、それだけエンジンから排出される微粒子量が多くなる。そこで、その場合は上記微粒子量データを補正するようにしたものである。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
上記フィルタの温度を上昇させる手段は、上記フィルタを加熱する電気ヒータ、又はエンジンの圧縮行程上死点付近で気筒内に燃料を噴射する主噴射後の膨張行程において燃料を気筒内に噴射して上記フィルタよりも上流側に配置された酸化触媒に燃料を供給し該酸化触媒での当該燃料の燃焼反応熱によって上記フィルタを加熱するものであることを特徴とする。

すなわち、電気ヒータの場合は、車載バッテリが消費されるされるから、該バッテリへの電力補給のためにエンジンによる発電量が多くなり、燃料を多く消費する。酸化触媒を利用してフィルタを加熱する場合でも、該酸化触媒に燃料を供給する必要があるから、燃料を多く消費する。従って、上述の強制再生や手動再生が頻繁に行なわれると、当該車両の燃費が悪化するが、本発明によれば、自然燃焼の走行環境を積極的に利用してフィルタの再生を行なうから、燃費の改善が図れることになる。

以上のように、本発明によれば、フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、ナビゲーションシステムによる走行経路の車速関連情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点まで走行する間に自然燃焼の走行環境に移行するときは、その走行環境を通過し終えるまで、フィルタ強制再生手段の実行を抑制し、或いはフィルタ手動再生のための警告手段の作動を禁止するようにしたから、フィルタが自然再生する機会を積極的に利用することができ、フィルタの目詰まりを招くことなく、強制再生又は手動再生の回数を減らして、フィルタ再生のためのエネルギー消費量を軽減することができる。

また、上記車速関連情報として、地図情報による道路種別と道路交通情報とを用いるようにした場合は、自車両が所定地点まで走行する間に自然燃焼の走行環境に移行するか否かを精度良く判定することができ、フィルタの目詰まりを招くことなく、フィルタ再生のためのエネルギー消費量を軽減する上で有利になる。

また、単位走行距離当たりのエンジンの微粒子排出量を道路種別に応じて定めた微粒子量データと、地図情報から得られる道路種別とに基いて、当該走行経路を走行したときのフィルタに捕集される微粒子量を推定し、該フィルタの総微粒子捕集量が上記所定量よりも大きい第２所定量に達する地点を上記所定地点とするものによれば、自車両が自然燃焼の走行環境に移行するまでにフィルタの微粒子量が過剰になってその目詰まりを招くことを避ける上で有利になる。

また、自車両の車速が制限される道路交通情報が得られたときに、単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量が多くなるように上記微粒子量データを補正するものによれば、自車両が自然燃焼の走行環境に移行するまでにフィルタの微粒子量が過剰になってその目詰まりを招くことを避ける上でさらに有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜エンジン構成＞
図１に示すエンジンの排気浄化装置において、１は車両の多気筒のディーゼルエンジン（図１には１気筒のみを示している。）、２はその吸気通路、３はその排気通路である。エンジン１のピストン４の頂面には深皿形燃焼室５が形成されている。エンジン１のシリンダヘッドには、気筒内燃焼室５に燃料を直接噴射供給することができるように燃料噴射弁７が設けられている。

吸気通路２には、その上流側から下流側に向かって順に、エアクリーナー９、エアフローセンサ１０、ターボ過給機１１のブロア１１ａ、インタークーラ１２、吸気絞り弁１３、吸気温度センサ１４及び吸気圧力センサ１５が配設されている。排気通路３には、その上流側から下流側に向かって順に、ターボ過給機１１のタービン１１ｂ、酸化触媒１６及び排ガス中の微粒子を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１７が配設されている。フィルタ１７の上流側と下流側とには排気圧力センサ１８、１９が配設されている。

また、排気通路３の上記タービン１１ｂよりも上流側と吸気通路２の上記吸気圧力センサ１５よりも下流側とが、排ガスの一部を吸気系に戻すための排ガス還流通路２１によって接続されている。この排ガス還流通路２１の途中には負圧アクチュエータ式の排ガス還流量調節弁（ＥＧＲ弁）２２と、排ガスをエンジンの冷却水によって冷却するためのクーラ２３とが配設されている。

燃料噴射弁７には、燃料タンク（図示省略）の燃料が燃料フィルタ２５、燃料噴射ポンプ２６、蓄圧手段としてのコモンレール２７を介して燃料供給管２８により供給され、燃料戻し管２９で燃料タンクに戻される。すなわち、燃料ポンプ２６より圧送される高圧燃料がコモンレール２７に蓄えられ、該コモンレール２７に蓄圧された燃料がエンジン１の各気筒の燃料噴射弁７に分配供給される。

３１はエンジン水温を検出する水温センサ、３２はエンジン回転数を検出するクランク角センサ、３３は酸化触媒１６に流入する排ガス温度を検出するセンサ、３４はフィルタ１７に流入する排ガス温度を検出するセンサ、３５はフィルタ１７から流出する排ガス温度を検出するセンサである。

次にフィルタ１７の再生のための制御系について説明する。

＜実施形態１＞
−制御系の構成−
上記フィルタ１７に捕集された微粒子量が多くなったときに該微粒子を燃焼させてフィルタ１７を再生する強制再生のために、図２に示すマイクロコンピュータを利用したＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０が設けられ、また、地図情報や道路交通情報を利用して上記強制再生を適切に抑制するためにナビゲーションシステム４１が設けられている。

すなわち、ＥＣＵ４０には、車両走行中に燃料噴射弁７による燃料噴射制御によってフィルタ１７の再生を行なう強制再生手段４２と、自車両がフィルタ１７の自然再生を図ることができる走行環境に移行する可能性があるか否かを判定する走行環境判定手段４３と、そのような可能性があるときに強制再生手段４２の実行を抑制する強制再生抑制手段４４とが設けられている。また、フィルタの強制再生のために、排気圧力センサ１８，１９、クランク角センサ４５、エンジンのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ４６、車速センサ４７が設けられている。

排気圧力センサ１８，１９は、フィルタ１７に捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段を構成している。すなわち、この両センサ１８，１９で検出される排気圧力の差圧に基づいてフィルタ１７に堆積している微粒子量を検出するようになっており、差圧が大きいほど当該堆積量が大と判定することができる。アクセル開度センサ４６はエンジン負荷を求めるためのものであり、このアクセル開度センサ４６とクランク角センサ４５とは、エンジン運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）に関連するパラメータ値を検出するエンジン運転状態検出手段を構成している。

強制再生手段４２は、排気圧力センサ１８，１９からの検出信号に基いてフィルタ１７に捕集された微粒子量が所定量α以上であることを判定し且つ車速センサ４７の出力に基いて車両が酸化触媒１６を活性化させる運転状態にある（所定車速（例えば５０ｋｍ／ｈ）以上）であることを判定したときに、フィルタ１７の強制再生を実行する。すなわち、エンジン出力発生のために圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射を実行することにより、フィルタ１７を再生する。そして、上記微粒子量が所定量β以下になったときに強制再生の実行を終了する。なお、α＞βである。

上記主噴射制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して主噴射量及び主噴射時期を設定することにより行なわれ、さらにエンジン水温や吸気温度等に基づいて補正される。

上記副噴射制御も、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して副噴射量及び副噴射時期を設定することにより行なわれる。この副噴射により、酸化触媒１６に未燃燃料ないしは部分酸化された燃料を供給し、この酸化触媒１６での触媒反応熱によってフィルタ１７に流入する排ガス温度を高め、フィルタ１７の温度を微粒子が燃焼するように上昇させる。

副噴射量は、基本的にはエンジン負荷が低くなるほど、また、エンジン回転数が低くなるほど副噴射量が多くなるように設定されている。これは、エンジン負荷が低くなるほど、また、エンジン回転数が低くなるほど主噴射による排ガス温度が低くなり、また、排気ガス量が少なくなるからである。副噴射時期は、当該噴射燃料を酸化触媒１６で燃焼しやすいように若干熱分解させて排出すべく、ＡＴＤＣ（圧縮行程上死点後）５０゜ＣＡ〜１２０゜ＣＡの範囲において、エンジン負荷が高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど、遅くなるように設定される。

ナビゲーションシステム４１は、ＧＰＳ(Global Positioning System)用人工衛星からの送信電波を受信するためのＧＰＳアンテナ５２と、このＧＰＳアンテナ５２からの受信信号に基づいて自車両の現在地、進行方向を演算するためのＧＰＳレシーバ５３と、車両に設けられ自車両の進行方向の変化を検出するためのジャイロコンパス５４と、自車両の走行速度を検出するための車速センサ４７と、乗員が自車両の走行目的地の入力、現在地から目的地までの走行経路の指定など各種の指令を入力するための操作部５６と、地図情報が格納されたＣＤ−ＲＯＭ（又はＤＶＤ）から当該地図情報を読み出すためのプレーヤ５７と、道路地図や現在地を表示するためのディスプレイ５８と、これらＧＰＳレシーバ５３、ジャイロコンパス５４、車速センサ４７、操作部５６およびＣＤ−ＲＯＭプレーヤ５７からの情報を取り込んで、主として自車両の現在地や進行方向、目的地、走行経路等をディスプレイ５８に表示して、運転者に対して自車両の走行案内を行うためのナビゲーション制御ユニット５１とを備えている。

ＣＤ−ＲＯＭに記憶されている地図情報では、道路の所定区画毎に道路の種別（高速道路、郊外道路及び市街地道路の別）が記憶されているとともに、道路各点の高度、信号機の位置等が記憶されている。

ＧＰＳレシーバ５２は、いわゆるＧＰＳ航法のために使用されるもので、自車両の現在地や進行方向をＧＰＳ用人工衛星からの電波に基づき測定する。これに対して、ジャイロコンパス５４および車速センサ４７は、いわゆる自律航法のために使用されるもので、車両の相対的な移動量を検出して現在地や進行方向を逐次更新しながら現在地や進行方向を測定し、自車両が人工衛星からの電波を受信できない場合などのように、ＧＰＳレシーバ５３による測定結果が正常でないときにこれを補完する。

また、本実施形態では、ＶＩＣＳなどの交通情報の提供通信網からビーコン受信アンテナ５９によって当該交通情報を取得する交通情報受信器６０が搭載されており、自車両走行経路の道路交通情報を受信し、これを復調してナビゲーション制御ユニット５１へ送出する。

このナビゲーションシステム４１のナビゲーション制御ユニット５１と上述したＥＣＵ４０とは、交信可能に結線されており、ＥＣＵ４０からの要求に応じて、主として自車両の目的地までの走行経路の道路情報（地図情報及び道路交通情報）をナビゲーション制御ユニット５１から送出する。

上記ナビゲーションシステム４１において、ＧＰＳアンテナ５２、ＧＰＳレシーバ５３、ジャイロコンパス５４及び車速センサ４７は自車両の現在地を検出する手段を構成し、ＣＤ−ＲＯＭ及びそのプレーヤ５７は地図情報記憶手段を構成し、操作部５６は入力手段を構成している。

走行環境判定手段４３は、フィルタ１７の微粒子量が所定量α以上になったときに、上記走行経路の道路情報、特に車速に関連する情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点まで走行する間に、強制再生手段４２を働かせずともフィルタ１７の温度が上昇して該フィルタ１７に捕集されている微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する。

具体的には、上記走行環境判定手段４３は、道路種別に対応させて単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量を設定した微粒子量データを備え、上記地図情報から得られる当該走行経路の道路種別と上記微粒子量データとに基いて、当該走行経路を走行したときのフィルタ１７に捕集される微粒子量を推定し、フィルタ１７の総微粒子捕集量が上記所定量αよりも大きい第２所定量に達する地点を上記所定地点とする。

すなわち、高速道路走行時の単位走行距離当たりの微粒子排出量をＸ（ｇ／ｋｍ）、郊外道路走行時の同排出量をＹ（ｇ／ｋｍ）、市街地道路の同排出量をＺ（ｇ／ｋｍ）として定めており（但し、Ｘ＜Ｙ＜Ｚ）、このＸ、Ｙ、Ｚ値と走行距離とから当該走行経路を走行したときに上記所定量に上乗せしてフィルタ１７に捕集される微粒子量が求まることになる。従って、上記微粒子量データと当該走行経路の道路種別とから、フィルタ１７の総微粒子捕集量が第２所定量に達するまでに走行することができる距離が求まることになる。

この場合、上記所定量は例えばエンジンに背圧上昇等の悪影響が出ないレベルに設定し、第２所定量はフィルタ１７の目詰まりを回避するためのガード値として設定することができる。

また、上記微粒子量データは、上記所定地点までの走行区間において、ナビゲーションシステム４１から自車両の車速が制限される道路交通情報（交通規制、交通渋滞、事故発生の情報）が得られたときに、単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量が多くなるように補正される。

また、走行環境判定手段４３は、上記地図情報において高速道路に分類され、且つ自車両の車速が制限される道路交通情報が出ていない走行区間を、フィルタ１７の微粒子の自然燃焼が可能な走行環境として設定する。

強制再生抑制手段４４は、走行環境判定手段４３により、自車両が上記所定地点まで走行する間に上記自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときに、自車両が該走行環境を通過し終えるまで、上記強制再生手段４２の実行を抑制する、具体的には強制再生の実行を禁止する。

−制御フロー−
予めナビゲーションシステム４１の操作部５６にて自車両の走行目的地を入力し、走行経路を設定しておく。具体的には、走行目的地を入力すると、ＧＰＳレシーバ５３及びジャイロコンパス５４から求められる現在地と、ＣＤ−ＲＯＭプレーヤ５７に格納された地図情報とに基いて、制御ユニット５１で現在地から目的地までの走行経路が演算され、ディスプレイ５８に地図と共に表示される。走行経路が複数ある場合は乗員が操作部５６にて選択する。

図３に示すように、スタート後のステップＡ１においてナビ情報を検出する。具体的には、ナビゲーションシステム４１のＣＤ−ＲＯＭから車速に関連する地図情報（走行経路の道路種別、信号機数等）を読み出して求めるとともに、交通情報受信機４０により走行経路の車速に関連する道路交通情報（交通規制、交通渋滞、事故発生の有無）を取り込む。

続くステップＡ２において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってフィルタ１７の前後の排気圧力の差圧Ｐを読込み、この差圧Ｐに基づいてステップＡ３でフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍを算出する。続くステップＡ４において微粒子堆積量Ｍが所定量α以上であるか否かを判定する。微粒子堆積量Ｍが所定量αよりも少ないときはフィルタ１７の強制再生は実行せずリターンする（ステップＡ５）。

フィルタ１７の微粒子堆積量Ｍが所定量α以上になったときは、ステップＡ６に進んで自車両が所定地点まで走行する間にフィルタ１７の温度が上昇してその微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する。すなわち、微粒子量データの道路種別に応じて定められた単位走行距離当たりの微粒子排出量Ｘ、Ｙ、Ｚと、地図情報から得られる当該走行経路の道路種別とに基いて、フィルタ１７の総微粒子捕集量が第２所定量に達する地点（上記所定地点）を求める。この場合、車速が制限される道路交通情報（交通規制、交通渋滞、事故発生）が得られたときは、上記微粒子排出量Ｘ、Ｙ、Ｚを多くなるように補正して上記所定地点を求める。

そうして、現在地から上記所定地点までの間に、高車速走行を継続させてフィルタ１７を微粒子が燃焼する温度まで上昇させることができる走行環境、具体的には所定長さ以上に延びた高速道路が存在するか否かを上記地図情報より判定する。この場合、そのような高速道路があっても、その走行区間に車速が制限される道路交通情報（交通規制、交通渋滞、事故発生）が出ているときは、そのような自然燃焼の走行環境が存在しないと判定することになる。

以上の判定結果、現在地から上記所定地点までの間に、上記自然燃焼の走行環境がない場合は強制再生実行ルーチンに進み、そのような走行環境がある場合は強制再生抑制ルーチンへ進む。

図４は上記自然燃焼の走行環境がない場合の強制再生実行ルーチンを示す。スタート後のステップＢ１において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってフィルタ１７の前後の排気圧力の差圧Ｐを読込み、この差圧Ｐに基づいてステップＢ２でフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍを算出する。続くステップＢ３において微粒子堆積量Ｍが所定量β以下であるか否かを判定する。微粒子堆積量Ｍが所定量βよりも多いときはステップＢ４に進んで強制再生手段４２によるフィルタ１７の強制再生を実行し、微粒子堆積量Ｍが所定量β以下になったときは当該強制再生実行ルーチンを終了してリターンする（ステップＢ５）。

図５は上記自然燃焼の走行環境がある場合の強制再生抑制ルーチンを示す。スタート後のステップＣ１においてナビゲーションシステム４１からナビ情報（車速に関連する地図情報及び車速に関連する道路交通情報）を取り込む。続くステップＣ２において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってフィルタ１７の前後の排気圧力の差圧Ｐを読込み、この差圧Ｐに基づいてステップＣ３でフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍを算出する。続くステップＣ４において微粒子堆積量Ｍが第２所定量以上であるか否かを判定する。

微粒子堆積量Ｍが第２所定量よりも少ないときはステップＣ５に進んで上記自然燃焼の走行環境が存在する区間を通過し終えたか否かを判定し、未だ通過し終えていない場合は、ステップＣ６に進んで強制再生の実行を抑制する、すなわち、禁止する。一方、上記自然燃焼の走行環境が存在する区間を通過し終えたときは、強制再生抑制ルーチンを終了してリターンする（ステップＣ７）。また、ステップＣ４において、フィルタ１７の微粒子堆積量Ｍが第２所定量以上になっているときは、強制再生実行ルーチンへ移行する。

図６は本発明におけるフィルタ１７の微粒子堆積量の推移を表したタイムチャートであり、車両Ｖの走行距離が延びて微粒子堆積量が漸次増大していき、所定量α以上になった時点（現在地）で、微粒子排出量データ及びナビ情報に基いて微粒子堆積量が第２所定量になるまでに自車両が到達する地点（同図の●位置）が求められる。そして、その地点に達するまでにフィルタ１７の微粒子の自然燃焼が可能な走行環境に移行するか否かが判定される。

そのような走行環境がある場合は、強制再生は抑制され、従って、微粒子堆積量はその後も漸次増えていく。しかし、第２所定量に達する前に自然燃焼可能な走行環境に移行するから、そこからはフィルタ１７の微粒子が燃焼し始めるから、微粒子堆積量が漸減していき、自然燃焼可能な走行環境を通過し終えたときに、強制再生の抑制制御が終わることになる。なお、図６において、「警告中止」は後に説明する実施形態２に係るものである。

以上のように、フィルタ１７の微粒子堆積量が所定量α以上になっても、第２所定量に達するまでに、フィルタ１７の自然再生が図れる走行環境に自車両が移行する可能性があるときは、強制再生が抑制されてそのような自然再生の機会が積極的に利用されるため、フィルタの目詰まりを招くことなく、強制再生の回数を減らすことができ、それだけ省エネルギーになる。また、上記走行環境に移行する可能性があるか否かの判定を、地図情報だけでなく、道路交通情報を加味して行なうから、その判定の信頼性が高くなり、フィルタ１７の目詰まりを生じてしまう事態を確実に避ける上で有利になる。

また、上記自然再生の走行環境があると判定されて強制再生を抑制しているときでも、フィルタ１７の実際の微粒子堆積量Ｍが第２所定量以上になっているか否かを判定し、第２所定量以上になったときは強制再生実行ルーチンへ移行するようにしているから、仮に、当該走行経路で突発的な渋滞や事故が発生したり、或いはアイドル停車せざるを得ない状況になって、微粒子堆積量が予想に反して多くなった場合には強制再生が実行され、フィルタ１７の目詰まりは確実に防止される。

＜実施形態２＞
本実施形態はフィルタ１７の手動再生手段を備えているケースである。

−制御系の構成−
図７は制御系の構成を示し、実施形態１と相違する点は、ＥＣＵ４０が、強制再生手段及び強制再生抑制手段に代えて、手動再生手段６２及び手動再生抑制手段６３を有し、手動再生手段６２のために、上記センサ１８，１９、４５〜４７に加えて自動変速機の変速レンジ（セレクトレバー位置）センサ４８、フィルタ１７の再生を手動で開始するための手動再生スイッチ４９、並びに乗員に手動再生を促すための警告手段６４及びワーニングランプ６５が設けられていることである。ワーニングランプ６５及び手動再生スイッチ４９は車両のインストルメントパネルに設けられる。

手動再生手段６２は、車速センサ４７及び変速レンジセンサ４８からの出力に基づいて、車速がゼロであるという条件と、セレクトレバーがＰ（パーキング）レンジ又はＮ（ニュートラル）レンジにあるという条件が成立すると、車両が停止状態にあると判定し、さらに、フィルタ１７の微粒子堆積量Ｍが所定量α以上であり且つ手動再生スイッチ４９がオンにされていると判定したときに、ＤＰＦ１７の手動再生を実行し、フィルタ１７の微粒子量が所定量β以下になったときに手動再生の実行を終了する。なお、所定量α及びβの関係は実施形態１と同じくα＞βである。

すなわち、手動再生手段６２は、目標エンジン回転数をアイドル回転数よりも高い低速ないしは中速の回転数（例えば１５００〜２０００ｒｐｍ）に定め、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように燃料噴射量をフィードバック制御する（主噴射量を増量する）とともに、膨張行程（例えばＡＴＤＣ５０゜ＣＡ付近）で燃料を噴射する副噴射を実行する。主噴射量の増量により、排ガス温度を高めて酸化触媒１６の温度を活性温度まで上昇させるものである。また、副噴射の実行により、強制再生の場合と同様に酸化触媒１６での触媒反応熱を利用してＤＰＦ１７の微粒子を燃焼させるものである。

なお、停車状態の検出に関しては、車速ゼロのみをもって停車状態と判定したり、或いはアクセル開度がゼロという条件と、セレクトレバーがＰレンジ及びＮレンジのいずれかにあるという条件とが成立するときに停車状態と判定するようにしてもよい。

警告手段６４は、車両乗員にＤＰＦ１７の手動再生が必要になったことを警告するためのものであり、排気圧力センサ１８，１９からの検出信号に基いてＤＰＦ１７に捕集された微粒子量が所定量α以上であることを判定したときに、ワーニングランプ６５を点灯させる。

走行環境判定手段４３は、実施形態１と同じく、フィルタ１７の微粒子量が所定量α以上になったときに、車速に関連するナビ情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点（フィルタ１７の総微粒子捕集量が上記所定量αよりも大きい第２所定量に達する地点）まで走行する間に、手動再生手段６２を働かせずともフィルタ１７の温度が上昇して該フィルタ１７に捕集されている微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する。

手動再生抑制手段６３は、走行環境判定手段４３により、自車両が上記所定地点まで走行する間に上記自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときに、自車両が該走行環境を通過し終えるまで、上記警告手段６４の作動を禁止する。

−制御フロー−
図８に手動再生ルーチンを示す。スタート後のステップＤ１において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってフィルタ１７の前後の排気圧力の差圧Ｐを読込み、この差圧Ｐに基づいてステップＤ２でフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍを算出する。一方、ステップＤ３において変速レンジ及び車速を読み込む。

続くステップＤ４において微粒子堆積量Ｍが所定量β以上であるか否かを判定する。微粒子堆積量Ｍが所定量βよりも少ないときはフィルタ１７の強制再生は実行せずリターンする（ステップＤ９）。続くステップＤ５においてフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍが所定量α以上であるか否かを判定し、所定量α以上であり、且つ手動再生スイッチがオンになっていると判定し（ステップＤ６）、且つ車両が停車状態にあると判定したとき（ステップＤ７）、ステップＤ８に進んで手動再生を実行する。すなわち、エンジン回転数が１７５０ｒｐｍになるように主噴射量を増量した後、副噴射（膨張行程噴射）を追加する。これにより、酸化触媒１６に供給された燃料の燃焼反応熱を利用してフィルタ１７を再生する。

一方、ステップＤ５において微粒子堆積量Ｍが所定量αよりも少ないと判定したときは、ステップＤ１０に進んで現在手動再生を継続中か否か判定し、継続中であれば、ステップＤ６に進み、継続中でなければ手動再生は行なわない。すなわち、手動再生により微粒子堆積量が所定量αよりも少なくなっても、所定量β以下になるまで、手動再生を継続するものである。また、ステップＤ６で手動再生スイッチがオンになっていないと判定された場合、並びにステップＤ７で車両が停車状態にないと判定された場合のいずれにおいても手動再生は開始されない。

図９はナビ情報を用いた警告手段６４の稼働判定ルーチンを示す。なお、実施形態１の場合と同様に、予めナビゲーションシステム４１の操作部５６にて自車両の走行目的地を入力し、走行経路を設定しておく。

スタート後のステップＥ１において車速に関連するナビ情報（地図情報による走行経路の道路種別、信号機数等、道路交通情報による交通規制、交通渋滞、事故発生の有無）を取り込む。続くステップＥ２において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってフィルタ１７の前後の排気圧力の差圧Ｐを読込み、この差圧Ｐに基づいてステップＥ３でフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍを算出する。続くステップＥ４において微粒子堆積量Ｍが所定量α以上であるか否かを判定する。微粒子堆積量Ｍが所定量αよりも少ないときは警告手段６４の稼働を禁止してリターンする（ステップＥ５）。

フィルタ１７の微粒子堆積量Ｍが所定量α以上になったときは、ステップＥ６に進んで実施形態１のステップＡ６と同様に、自車両が所定地点まで走行する間にフィルタ１７の温度が上昇してその微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する。現在地から上記所定地点までの間に、上記自然燃焼の走行環境がない場合は警告手段６４を稼働させ（ステップＥ７）、そのような走行環境がある場合は警告手段稼働禁止ルーチンへ進む。

図１０は警告手段稼働禁止ルーチンを示す。スタート後のステップＦ１において車速に関連するナビ情報（地図情報による走行経路の道路種別、信号機数等、道路交通情報による交通規制、交通渋滞、事故発生の有無）を取り込む。続くステップＦ２において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってフィルタ１７の前後の排気圧力の差圧Ｐを読込み、この差圧Ｐに基づいてステップＦ３でフィルタ１７の微粒子堆積量Ｍを算出する。続くステップＦ４において微粒子堆積量Ｍが第２所定量以上であるか否かを判定する。

微粒子堆積量Ｍが第２所定量以上であるときはステップＦ５に進んで警告手段６４を稼働させる。一方、微粒子堆積量Ｍが第２所定量よりも少ないときはステップＦ６に進み、上記自然燃焼の走行環境が存在する区間を通過し終えたか否かを判定し、未だ通過し終えていない場合は、ステップＦ８に進んで警告手段６４の稼働を禁止する。上記自然燃焼の走行環境が存在する区間を通過し終えたときは、警告手段稼働禁止ルーチンを終了してリターンする（ステップＦ７）。

従って、図６に示すように、本実施形態では実施形態１の「強制再生抑制」区間が「警告中止」区間となる。そうして、実施形態１と同様に、フィルタ１７の微粒子堆積量が所定量α以上になっても、第２所定量に達するまでに、フィルタ１７の自然再生が図れる走行環境に自車両が移行する可能性があるときは、警告手段６４の稼働が禁止され、そのような自然再生の機会が積極的に利用されるため、フィルタの目詰まりを招くことなく、手動再生の回数を減らすことができ、それだけ省エネルギーになる。また、上記走行環境に移行する可能性があるか否かの判定を、地図情報だけでなく、道路交通情報を加味して行なうから、その判定の信頼性が高くなり、フィルタ１７の目詰まりを生じてしまう事態を確実に避ける上で有利になる。

また、上記自然再生の走行環境があると判定されて警告手段６４の稼働を禁止しているときでも、フィルタ１７の実際の微粒子堆積量Ｍが第２所定量以上になっているか否かを判定し（ステップＦ４）、第２所定量以上になったときは警告手段を稼働させるから、仮に、当該走行経路で突発的な渋滞や事故が発生したり、或いはアイドル停車せざるを得ない状況になって、微粒子堆積量が予想に反して多くなった場合でも、手動再生を促すことができ、フィルタ１７の目詰まりは確実に防止される。

なお、上記実施形態１，２では燃料噴射制御によってフィルタ１７の昇温を図るべく、フィルタ１７よりも上流側に酸化触媒１６を配置したが、フィルタ１７に触媒金属を担持して酸化触媒の機能を持たせることにより、上記酸化触媒１６を省略してもよい。もちろん、フィルタ１７よりも上流側に酸化触媒１６を配置するとともに、フィルタ１７に触媒金属を担持して酸化触媒の機能を持たせるようにしてもよい。

また、上述の如き酸化触媒を設けずに、フィルタ１７の直前に電気ヒータを設け、車載バッテリからの通電によってフィルタ１７の昇温を図るようにしてもよく、或いは電気ヒータと上述の酸化触媒（燃料噴射制御）とを組み合わせてもよい。

さらに、フィルタ再生の際に、吸気絞り弁によって気筒に流入する吸気量を少なくする吸気絞り、或いはフィルタ１７よりも下流側の排気通路に絞り弁を設けて排気流量を少なくする排気絞りを行なうことによって、フィルタ１７の温度の速やかな上昇を図るようにしてもよい。

また、上記実施形態では道路を高速道路、郊外道路及び市街地道路の３種類に分けて各々の微粒子排出量を道路交通情報に基いて補正するようにしたが、微粒子排出量に係わる地図情報から得られる他のパラメータ（例えば、単位距離当たりの信号機や交差点の数、道路の勾配等）に基いて補正するようにしてもよい。或いは、高速道路とその他の一般道路とに分け、一般道路については単位距離当たりの信号機や交差点の数、道路勾配等によって微粒子排出量を規定するようにしてもよい。

また、上記強制再生の抑制は、自然燃焼の走行環境への移行前に、通常の強制再生時間よりも短時間の強制再生を実行する、というものであってもよい。或いは、自然燃焼の走行環境において、通常の強制再生時よりも燃料噴射量を少なくして膨張行程での燃料噴射を実行する、或いは通常の強制再生時よりも通電量を少なくして電気ヒータを作動させる、という方式で強制再生を抑制するものであってもよい。

また、警告手段６４に関し、上記実施形態２ではワーニングランプを点灯させるようにしたが、警告音を発するものでもよく、また、ナビゲーションシステムのディスプレイに警告表示をするものであってもよい。

また、上記実施形態１，２はフィルタがＤＰＦであるケースであるが、ガソリンエンジンの排ガス中に含まれる微粒子をフィルタで捕集する場合にも本発明は適用することができる。

本発明に係るエンジンの排気浄化装置の構成図である。 実施形態１に係る制御ブロック図である。 同実施形態に係る強制再生可否判定の制御フロー図である。 同実施形態に係る強制再生実行ルーチンのフロー図である。 同実施形態に係る強制再生抑制ルーチンのフロー図である。 本発明に係るフィルタの微粒子堆積量の推移を表したタイムチャート図である。 実施形態２に係る制御ブロック図である。 同実施形態の手動再生制御のフロー図である。 同実施形態の警告手段稼働判定ルーチンのフロー図である。 同実施形態の警告手段稼働禁止ルーチンの流れ図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
５ 気筒内燃焼室
７ 燃料噴射弁
１６ 酸化触媒
１７ フィルタ
１８，１９ 排気圧力センサ
４０ ＥＣＵ
４１ ナビゲーションシステム
４２ 強制再生手段
４３ 走行環境判定手段
４４ 強制再生抑制手段
５２〜５４ 自車両の現在地検出手段
５６ 入力手段
５７ 地図情報記憶手段
５９，６０ 道路交通情報受信手段
６２ 手動再生手段
６３ 手動再生抑制手段
６４ 警告手段

Claims (6)

1. 車両のエンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
   上記フィルタに捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段と、
   上記車両の走行中に、上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて、上記フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、上記フィルタに捕集されている微粒子が燃焼するように該フィルタの温度を上昇させて該フィルタの強制再生を行なう強制再生手段とを備えたエンジンの排気浄化装置であって、
   自車両の現在地を検出する手段と、地図情報記憶手段と、自車両の走行目的地を入力する手段とを備え、該目的地の入力により上記地図情報に基いて該目的地までの走行経路を設定し該走行経路の車速関連情報を提供するナビゲーションシステムと、
   上記フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、上記走行経路の車速関連情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点まで走行する間に、上記強制再生手段を働かさずとも上記フィルタの温度が上昇して該フィルタの微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する走行環境判定手段と、
   上記走行環境判定手段により、自車両が上記所定地点まで走行する間に上記自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときに、自車両が該走行環境を通過し終えるまで、上記強制再生手段の実行を抑制する強制再生抑制手段とを備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 車両のエンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
   上記フィルタに捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段と、
   上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて上記微粒子量が所定量以上になったときに車両の乗員に警告を発する警告手段と、
   上記フィルタの再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、
   上記車両が所定の停止状態にあるという条件と上記手動再生スイッチがオンされているという条件とが共に成立したときに、上記フィルタに捕集されている微粒子が燃焼するように該フィルタの温度を上昇させて上記フィルタの手動再生を行なう手動再生手段とを備えているエンジンの排気浄化装置であって、
   自車両の現在地を検出する手段と、地図情報記憶手段と、自車両の走行目的地を入力する手段とを備え、該目的地の入力により上記地図情報に基いて該目的地までの走行経路を設定し該走行経路の車速関連情報を提供するナビゲーションシステムと、
   上記フィルタの微粒子量が所定量以上になったときに、上記走行経路の車速関連情報に基いて、自車両が当該走行経路の所定地点まで走行する間に、上記手動再生手段を作動させなくても上記フィルタの温度が上昇して該フィルタの微粒子が自然に燃焼する走行環境に移行するか否かを判定する走行環境判定手段と、
   上記走行環境判定手段により、自車両が上記所定地点まで走行する間に上記自然燃焼の走行環境に移行すると判定されたときに、自車両が該走行環境を通過し終えるまで、上記警告手段の作動を禁止する手動再生抑制手段とを備えていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記ナビゲーションシステムは、道路交通情報を受信する手段を備え、上記地図情報による道路種別と上記道路交通情報とを当該走行経路の車速関連情報として提供することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記走行環境判定手段は、道路種別に対応させて単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量を設定した微粒子量データを備え、上記地図情報から得られる当該走行経路の道路種別と上記微粒子量データとに基いて、当該走行経路を走行したときの上記フィルタに捕集される微粒子量を推定し、該フィルタの総微粒子捕集量が上記所定量よりも大きい第２所定量に達する地点を上記所定地点とすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
5. 請求項４において、
   上記ナビゲーションシステムは、道路交通情報を受信する手段を備え、上記地図情報によって得る道路種別と上記道路交通情報とを当該走行経路の車速関連情報として提供するものであり、
   上記走行環境判定手段は、自車両の車速が制限される道路交通情報が得られたときに、単位走行距離当たりにエンジンから排出される微粒子量が多くなるように上記微粒子量データを補正することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   上記フィルタの温度を上昇させる手段は、上記フィルタを加熱する電気ヒータ、又はエンジンの圧縮行程上死点付近で気筒内に燃料を噴射する主噴射後の膨張行程において燃料を気筒内に噴射して上記フィルタよりも上流側に配置された酸化触媒に燃料を供給し該酸化触媒での当該燃料の燃焼反応熱によって上記フィルタを加熱するものであることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

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