排気浄化装置
【課題】 ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニット１０のＰＭの放出除去（強制再生）を最適に実行させる。
【解決手段】 ＰＭの堆積量が所定量を超えた際に、ナビゲーションシステムの情報に基づいて、現在の走行経路における車両の進行方向でＤＰＦ３１の強制再生が可能な経路の有無を判断し、強制再生が可能な経路がない場合に強制再生が可能な退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内する。
【解決手段】 ＰＭの堆積量が所定量を超えた際に、ナビゲーションシステムの情報に基づいて、現在の走行経路における車両の進行方向でＤＰＦ３１の強制再生が可能な経路の有無を判断し、強制再生が可能な経路がない場合に強制再生が可能な退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等が多く含まれている。このため、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記汚染物質を分解（還元等）するための三元触媒や、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスが浄化された状態で大気中に放出されるようにしている。
【０００３】
ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが酸化雰囲気であるため、三元触媒を用いた窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化が難しい。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のＮＯｘを効率的に浄化するために、例えば、ＮＯｘの吸着と還元とを繰り返し行ってＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＮＯｘトラップ触媒が採用されている。ＮＯｘトラップ触媒は、例えば、排気通路内に燃料（軽油）等を噴射することで還元剤をＮＯｘトラップ触媒に供給し、吸着したＮＯｘを分解（還元）してＮＯｘトラップ触媒の再生を図っている。
【０００４】
燃料中には硫黄成分が有害成分として含まれているため、硫黄成分は酸素と反応して硫黄酸化物となってＮＯｘの代わりにＮＯｘトラップ触媒に吸蔵される（Ｓ被毒）。吸蔵された硫黄成分は定期的に除去する必要があり、空燃比をリッチ状態にしてＮＯｘトラップ触媒を高温化することで吸蔵された硫黄成分を放出除去している（Ｓパージ）。
【０００５】
一方、パティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にＰＭが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。再生処理としては、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料（軽油）などの添加剤を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行っている（再生）。
【０００６】
ＮＯｘトラップ触媒のＳパージやパティキュレートフィルタの再生処理は、排気温度を上昇させることでＮＯｘトラップ触媒やパティキュレートフィルタを昇温し、Ｓパージや再生を実施している。このため、Ｓパージや再生処理は、エンジンの負荷がある程度高い領域での運転が実施可能な条件になり、低速運転中、渋滞中や停車中で可燃物が周囲に多く存在する場所ではＳパージや再生処理を実施できないのが現状である。
【０００７】
Ｓパージや再生処理は、Ｓ被毒やＰＭの堆積状況を求めて（検出・推定）必要時に適宜実行するようになっている。Ｓパージや再生処理が困難な条件で走行を続け、堆積量が所定量を越えた時には警告灯等により運転者に知らせ、Ｓパージや再生処理が可能な状態での走行を促すようにしている。しかし、実際にはＳパージや再生処理が可能な状態での走行を行うことは困難であるのが実情であり、警告灯が点灯した場合にはサービス拠点に持ち込んでメンテナンスを実行する等して対応しているのが現状である。
【０００８】
近年、車両の走行経路を設定・案内したり道路情報を提供するナビゲーションシステムが普及してきており、ナビゲーションシステムを用いてＳパージや再生処理を実行させる技術が提案されてきている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術は、ナビゲーションシステムにより渋滞に関連する情報が得られた場合にフィルタの再生を実行させるようにし、渋滞中にフィルタの再生を実行せざるを得なくなることを避ける技術である。このため、再生不良やフィルタの目詰まりの問題を解消することができる。
【０００９】
特許文献１に開示された技術は、渋滞区間までに強制再生できる経路があることが前提とされた技術であり、強制再生できる経路がない場合にはメンテナンスを実行する等の対応が必要になる。このため、走行経路を設定・案内する、といったナビゲーションシステムの機能を、触媒の再生やパージの実行に対して十分に活用した技術とはいえないものである。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２４８７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニットの有害成分の放出除去を最適に実行させることができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の排気浄化装置は、車両の内燃機関の排気通路に設けられ排気の浄化を行なう排気浄化ユニットと、前記排気浄化ユニットに吸蔵もしくは捕集された排気成分の堆積量を導出する堆積量導出手段と、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量に基づいて前記排気浄化ユニットを昇温して前記排気成分を放出除去する放出手段と、前記車両の走行経路を設定・案内すると共に道路情報を提供するナビゲーションシステムと、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際、現在の走行経路における前記車両の進行方向で前記放出手段の動作が可能な経路の有無を判断し、前記放出手段の動作が可能な経路が無いと判断された場合に、前記放出手段の動作が可能な退避走行経路を前記ナビゲーションシステムで設定・案内させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る本発明では、有害成分の堆積量が所定量を超えた際に、車両の進行方向で放出手段の動作が可能な経路が無いと判断された場合に、放出手段の動作が可能な退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内させるので、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニットの排気成分の放出除去を最適に実行させることができる。
【００１４】
そして、請求項２に係る本発明の排気浄化装置は、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記排気成分の堆積量が前記所定量より多い第２所定量を設定し、前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際に、前記第２所定量になるまでの走行距離を算出し、算出された走行距離内に前記放出手段の動作が可能な経路が存在するか否かを判断することを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る本発明では、算出された走行距離内に放出手段の動作が可能な経路が存在するか否かを判断することにより、可能な経路がある場合には車両の進行方向で放出手段の動作を行わせることができるので、排気成分の放出のために車両の進行方向を変更することを最小限に抑制することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る本発明の排気浄化装置は、請求項２に記載の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記第２所定量を超えるまで前記走行距離内に、前記放出手段の動作が可能な経路がない場合、安全に停車できる場所を検索して前記退避走行経路とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る本発明では、排気成分の堆積量が増加しても安全に停車できる場所を案内することができる。
【００１８】
また、請求項４に係る本発明の排気浄化装置は、請求項３に記載の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記安全に停車できる場所がない時、もしくは前記安全に停車できる場所に前記車両が停車しない時に、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が前記第２所定量を超えた際に、前記放出手段の動作を実施させるためのサービス拠点を検索して前記退避走行経路とすることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る本発明では、安全に停車できる場所に退避できない場合に（しない場合に）、排気成分の堆積量が更に多くなった時にはサービス拠点を案内することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排気浄化装置は、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニットの有害成分の放出除去を最適に実行させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１には本発明の第１実施形態例に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体、図２には制御手段の概略ブロック構成、図３〜図５には制御フロー、図６には差圧とＰＭの堆積量との関係を示してある。
【００２２】
図１に基づいてディーゼルエンジンの全体を説明する。
【００２３】
図に示すように、多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）１のシリンダブロック２にはシリンダボア３が形成され、シリンダボア３内にはピストン４が往復移動自在に収容されている。ピストン４及びシリンダボア３及びシリンダヘッド５により燃焼室８が形成されている。ピストン４にはコネクティングロッド６の上端が回動自在に連結され、コネクティングロッド６の下端はクランクシャフト７のピン部に回転自在に接続されている。
【００２４】
これにより、ピストン４の往復運動がコネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。エンジン１にはクランク角センサ１２が設けられ、クランク角センサ１２の情報によりエンジン１の回転速度が検出される。
【００２５】
シリンダヘッド５には吸気ポート１１が形成され、吸気ポート１１には吸気マニホールドを含む吸気管１３が接続されている。吸気ポート１１には吸気弁１４が設けられ、吸気弁１４により吸気ポート１１が開閉される。また、シリンダヘッド５には排気ポート１５が形成され、排気ポート１５には排気マニホールドを含む排気管１７（排気通路）が接続されている。排気ポート１５には排気弁１８が設けられ、排気弁１８により排気ポート１５が開閉される。
【００２６】
吸気管１３及び排気管１７の途中部にはターボチャージャ２１が介装され、排気管１７の排気によりターボチャージャ２１が駆動されて吸気管１３の吸気が過給される。即ち、ターボチャージャ２１は、タービン及びコンプレッサを有し、排気管１７の排気によりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１３からの空気が加圧されて吸気ポート１１に供給される。
【００２７】
シリンダヘッド５には燃焼室８に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射弁２２が設けられ、燃料噴射弁２２にはコモンレール２３から燃料が供給される。コモンレール２３にはサプライポンプ２９により燃料タンク３０内の燃料が供給され、エンジン１の回転速度に応じてサプライポンプ２９から所定圧で燃料がコモンレール２３に供給される。コモンレール２３では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール２３から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁２２に供給される。
【００２８】
尚、図中の符号で２４は排気の一部を吸気管１３側に循環させるＥＧＲ系、２５は吸入空気量が調整されるスロットルバルブ、２６は過給された吸気の温度を調整するインタークーラーである。
【００２９】
ターボチャージャ２１の下流側の排気管１７には、排気浄化ユニット１０であるディーゼル酸化触媒（酸化触媒）３１及びＮＯｘトラップ触媒３２及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）３３が上流側から順に配されている。
【００３０】
ターボチャージャ２１と酸化触媒３１との間の排気管１７には、還元剤である燃料（軽油）を酸化触媒３１に向かって噴射するインジェクタ３４が設けられている。インジェクタ３４は、添加剤供給配管３５を介してサプライポンプ２９に接続され、エンジン１の回転速度に応じて燃料タンク３０内の燃料がサプライポンプ２９から所定圧でインジェクタ３４に供給される。
【００３１】
酸化触媒３１は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持された触媒層を有する触媒本体部２０を備え、触媒本体部２０は排気管１７に保持されている。酸化触媒３１では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）が生成されるとともにＨＣが酸化されて一酸化炭素（ＣＯ）あるいは二酸化炭素（ＣＯ２）が生成される。
【００３２】
酸化触媒３１における酸化反応が起こるには、酸化触媒３１が活性温度以上に温度を上昇させる必要があるため、酸化触媒３１は可及的にエンジン１に近い位置に配されていることが好ましい。エンジン１に近い位置に配置されることにより、酸化触媒３１がエンジン１から排出される既燃ガスの熱によって加熱され、始動時等であっても比較的短時間で酸化触媒３１を活性温度以上の温度に上昇させることができる。
【００３３】
ＮＯｘトラップ触媒３２は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持される。ＮＯｘトラップ触媒３２では、酸化雰囲気においてＮＯｘを一旦吸蔵し、即ち、酸化触媒３１で生成されたＮＯ２、また酸化触媒３１で酸化されずに排気ガス中に残存するＮＯを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）等に還元する。
【００３４】
尚、酸化触媒３１で生成されたＮＯ２の多くはＮＯｘトラップ触媒３２によって吸着・分解（還元）されるが、吸着・分解されなかった残りのＮＯ２はＤＰＦ３３での反応により浄化される。
【００３５】
通常、エンジン１から排出される排気ガスは酸化雰囲気であるため、ＮＯｘトラップ触媒３２の内部が酸化雰囲気となり、ＮＯｘトラップ触媒３２ではＮＯｘが吸着されるのみで吸着されたＮＯｘが分解（還元）されることはない。このため、ＮＯｘトラップ触媒３２に所定量のＮＯｘが吸着されると、インジェクタ３４から還元剤である燃料（軽油）が噴射される。
【００３６】
インジェクタ３４から燃料（軽油）が噴射されることにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒３１で反応し、酸素を消費するとともに還元能力の高い一酸化炭素（ＣＯ）を生成することで、ＮＯｘトラップ触媒３２の内部が還元雰囲気となり、吸着されたＮＯｘが分解（還元）される。
【００３７】
燃料中には硫黄成分が有害成分として含まれているため、硫黄成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となってＮＯｘの代わりにＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵され（Ｓ被毒）、ＳＯｘはＮＯｘの浄化能力を低下させてしまう。このため、ＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量が所定量に達した場合には、ＳＯｘの放出除去（Ｓパージ）が実施される。
【００３８】
ＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量の把握は、エンジン１の運転時間により推定したり、検出手段を設けて堆積量（トラップ量）を検出することで可能である（堆積量導出手段）。Ｓパージを実施する場合、ＮＯｘトラップ触媒３２を還元雰囲気にすると共に、排気温度を上げてＮＯｘトラップ触媒３２を所定の高温に昇温させるようにしている（放出手段）。
【００３９】
一方、ＤＰＦ３３は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、ＤＰＦ３３の内部には、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路３３ａと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路３３ｂとが多孔質の壁面を介して交互に配列されている。排気ガスは、上流側端部が開放された排気ガス通路３３ａに流入し、多孔質の壁面を通って隣接する排気ガス通路３３ｂに流入して下流側に流出する。排気ガスの流通過程で、排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が壁面に衝突し吸着されて捕捉される。
【００４０】
ＤＰＦ３３は、ＰＭの堆積によって徐々に排圧が上昇して排気抵抗が増大する。排気抵抗が増大すると燃費の悪化に繋がるため、ＰＭの堆積量が所定量に達した時には堆積したＰＭを燃焼除去してＤＰＦ３３を強制的に再生している（強制再生）。強制再生は、Ｓパージと同様に、排気温度を上げてＤＰＦ３３を所定の高温に昇温させるようにしている（放出手段）。
【００４１】
ＰＭの堆積量を推定するために、ＤＰＦ３３の出入口の排気管１７には圧力センサ３８が設けられ、圧力センサ３８の情報が入力されてＤＰＦ３３の出入口の圧力差を検出する差圧センサ３９が備えられている。差圧センサ３９の検出情報によりＰＭの堆積量が推定される（堆積量導出手段）。
【００４２】
酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３の触媒間やＤＰＦ３３の下流側近傍には、適宜排気温センサが設けられ、複数の排気温センサによって、酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３に流入する排気ガスの温度と排出される排気ガスの温度が検出される。また、酸化触媒３１及びＤＰＦ３３の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサが設けられている。
【００４３】
また、ＤＰＦ３３の下流側の排気管１７には空燃比センサ３６が設けられ、空燃比センサ３６により排気空燃比が検出され、エンジン１が所定の空燃比で運転されるようにフィードバック制御される。
【００４４】
図２に示すように、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１が設けられ、ＥＣＵ４１のエンジンＥＣＵ４２には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、各種センサからの情報に基づいて、エンジンＥＣＵ４２の指令により、エンジン１及び排気浄化装置の総合的な制御を行っている。
【００４５】
一方、車両には、走行経路を設定・案内すると共に道路情報を提供するナビゲーションシステムが搭載されている。ナビゲーションシステムには、自車両の現在地を検出する機能、地図情報を記憶する機能、目的地を入力する機能、ＶＩＣＳ情報（交通量、工事事故情報等の交通情報）や道路規模情報（国道、県道、車線数、制限速度等）を把握する機能、目的地までの走行経路を設定して最適な経路を設定・案内する機能が備えられている。
【００４６】
制御手段としてのＥＣＵ４１には、カーナビＥＣＵ４３が備えられ、エンジンＥＣＵ４２とカーナビＥＣＵ４３との間で必要な情報が授受される。即ち、ＥＣＵ４１では、ＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量が所定量に達した場合や、ＤＰＦ３３のＰＭの堆積量が所定量に達した場合に、Ｓパージや強制再生の動作が可能な経路、即ち、エンジン１の負荷を高めて排気を昇温させることができる経路の有無が判断される。
【００４７】
エンジン１の運転時間等によりＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量が所定量に達したと判断された場合や、差圧センサ３９の検出情報によりＰＭの堆積量が所定量に達したと判断された場合、ＳＯｘの放出除去（Ｓパージ）やＰＭを燃焼除去してＮＯｘトラップ触媒３２やＤＰＦ３３を強制的に再生する強制再生が実施される。
【００４８】
Ｓパージや強制再生は、ナビゲーションシステムの情報に基づいて適宜実施される。ナビゲーションシステムでは、現在の走行経路が放出手段の動作が不可能な領域にある場合に現在の走行経路における車両の進行方向でＳパージや強制再生が可能な経路があるか否かが判断される。Ｓパージや強制再生が可能な経路があると判断された場合、エンジンＥＣＵ４２にその旨の情報が送られて設定された経路内でＳパージや強制再生が実施される。Ｓパージや強制再生が可能な経路が無いと判断された場合、ＳＯｘやＰＭの堆積により車両が走行不能となることを退避するための経路（退避走行経路）が設定・案内される。
【００４９】
図３〜図６に基づいて、ナビゲーションシステムの情報に応じたＳパージ及び強制再生の実施状況を具体的に説明する。
【００５０】
ＤＰＦ３３に堆積されるＰＭの堆積量は、図６に示すように、差圧センサ３９の値との関係でマップ化されて記憶されている。ＤＰＦ３３に堆積されたＰＭの堆積量は、車両の走行距離、図６に示したマップに基づいて推定される（導出される）。以下に示す処理では、図６に示したマップに基づいて推定されたＰＭの堆積量（または走行距離）により強制再生を個別に実施する動作を説明してあるが、Ｓパージと強制再生を同時に実施する処理とすることも、Ｓパージを個別に実施する処理とすることも可能である。
【００５１】
処理がスタートすると、図３に示すように、ステップＳ０で堆積量（差圧センサ３９の値に応じて図６のマップから読み出された堆積量）が基準値Ａを越えているか否かが判断される。ステップＳ０で堆積量がＡ以下であると判断された場合、ＰＭの堆積量が多くないと判断されてステップＳ０の処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ０で堆積量がＡを越えていると判断された場合、ステップＳ１で現在の走行経路が放出手段の動作が可能な領域にあるか否か、即ち、強制再生が実施可能な領域にあるか否かが判断される。ステップＳ１で強制再生が実施可能な領域にあると判断された場合、ステップＳ２で強制再生が適宜実施されてリターンとなる。
【００５３】
ステップＳ１で強制再生が実施可能な領域にはない（現在の走行経路が放出手段の動作が不可能な領域にある）と判断された場合、ステップＳ３で堆積量がＢ（Ａ＜Ｂ：所定量）を越えているか否かが判断される。ステップＳ３で堆積量がＢを越えていると判断された場合、ステップＳ４でＰＭの堆積により車両が走行不能となるまでの残り距離がαを超えているか否かが判断される。
【００５４】
図６に示したマップは、ＤＰＦ３３の出入口の差圧とＰＭの堆積量との関係を示すマップであるが、ＰＭの堆積量は走行距離に対応しているため、車両が走行不能になる堆積量に基づいて残りの走行距離（残り距離）を類推することができる。車両が走行不能になるまでの残り距離は、堆積量と距離との関係のマップを別途用いる等して求めることも可能である。
【００５５】
ステップＳ４で車両が走行不能となるまでの残り距離がαを超えていると判断された場合、即ち、車両が走行不能になるまでは、ある程度の距離があると判断された場合、ステップＳ５で、ナビゲーションシステムにより目的地が設定されているか否かが判断される。ステップＳ４で、残り距離がα以下であると判断された場合、即ち、車両が走行不能になるまでの距離が短くなったと判断された場合、図５に示すステップ（Ｖ）に移行する（後述する）。
【００５６】
ステップＳ５で目的地が設定されていると判断された場合、ステップＳ６で目的地までに強制再生を実施できる経路があるか否かが判断される。ステップＳ５で目的地が設定されていないと判断された場合、図４に示すステップ（ＩＶ）に移行する（後述する）。
【００５７】
ステップＳ６で目的地までに強制再生を実施できる経路があると判断された場合、ステップＳ７でそのままの経路が案内される。ステップＳ６で目的地までに強制再生を実施できる経路がないと判断された場合、ステップＳ８で強制再生可能な迂回経路（退避走行経路）が検索されて案内される。ステップＳ７もしくはステップＳ８で経路が案内された後、ステップＳ９で別の経路や目的地を設定していないか否か、即ち、経路変更なしか否かが判断される。
【００５８】
ステップＳ９で経路変更なしと判断された場合、ステップＳ１０で案内経路上（そのままの経路もしくは迂回経路）で強制再生が実施され、リターンとなる。ステップＳ９で経路変更なしではない、即ち、経路変更がなされたと判断された場合、ステップＳ４に移行して車両が走行不能となるまでの残り距離がαを超えているか否かを判断して経路案内の処理を再度実行する。
【００５９】
つまり、排気成分であるＰＭの堆積量がＢ（所定量）を超えた際に、ナビゲーションシステムの情報に基づいて、現在の走行経路における前記車両の進行方向で強制再生が可能な経路の有無を判断し、強制再生が可能な経路がない場合に強制再生が可能な退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内している。
【００６０】
このため、ＰＭの堆積量が所定量を超えた際に、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化触媒（排気浄化ユニット）の強制再生を最適に実行させることができる。
【００６１】
そして、ナビゲーションシステムで目的地の設定がある場合に、当初の目的地までの迂回経路を検索して退避走行経路とするので、ＰＭの堆積量が増加しても目的地までの案内を継続することができる。
【００６２】
図３のフローチャートに戻り、ステップＳ５で目的地が設定されていないと判断された場合、図４に示すように、ステップＳ１１で車両の進行方向で強制再生が実施可能な経路を検索する。ステップＳ１２で車両の進行方向に強制再生が実施可能な経路があるか否かが判断される。ステップＳ１２で車両の進行方向に強制再生が実施可能な経路があると判断された場合、ステップＳ１３で強制再生が実施可能な経路を案内し、ステップＳ１４で車両の進行方向の経路上で強制再生を実施して図３に示すように（ＩＩＩ）リターンとなる。
【００６３】
ステップＳ１２で車両の進行方向に強制再生が実施可能な経路がないと判断された場合、図５に示すステップ（Ｖ）に移行する。図３に示したステップＳ４で、車両が走行不能になるまでの距離が短くなったと判断された場合、もしくは、強制再生が実施可能な経路がないと判断された場合、図５に示すように、ステップＳ２１で停車可能な安全な場所（退避走行経路）を検索する。
【００６４】
ステップＳ２２で停車可能な安全な場所があるか否かが判断され、ステップＳ２２で停車可能な安全な場所があると判断された場合、ステップＳ２３で停車可能な安全な場所を案内し、ステップＳ２４で警告灯を点滅させる。強制再生は、エンジン１の負荷を高め、回転速度を所定回転速度に保って（例えば、３０００ｒｐｍ）排気温度を昇温させるので、エンジン１の音が高くなると共に触媒温度が高くなる。このため、渋滞中や可燃物の近く（草むら等）に停車した時には実施を避ける必要があり、ステップＳ２４で安全な停車場所を案内するようにしている。
【００６５】
案内された安全な場所で停車したか否かがステップＳ２５で判断され、即ち、ステップＳ２５では案内された位置に停車したか否かが判断される。ステップＳ２５で案内された位置に停車したと判断された場合、ステップＳ２６で緊急の強制再生を実施して図３に示すように（ＩＩＩ）リターンとなる。
【００６６】
つまり、車両が走行不能になるまでの距離が短くなった場合や、ＰＭの堆積量が増加した際に目的地の設定がない場合、進行方向で強制再生が可能な退避走行経路（停車場所）を案内するので、ＰＭの堆積量がＢを越えても進行方向で強制再生が可能な安全な停車場所を案内することができる。
【００６７】
図５のフローチャートに戻り、ステップＳ２２で停車可能な安全な場所がないと判断された場合、もしくは、ステップＳ２５で案内された位置に停車していないと判断された場合、ステップＳ２７でＰＭの堆積量がＣ（Ｂ＜Ｃ：第２所定量）を越えているか否かが判断される。ステップＳ２７で堆積量がＣを越えていると判断された場合、ステップＳ２８で警告灯を常灯させ、ステップＳ２９で近くのサービス工場（サービス拠点）への経路（退避走行経路）を案内して図３に示すように（ＩＩＩ）リターンとなる。なお、第２所定量Ｃは、ステップＳ４で算出されるαの基準となる車両が走行不能になる堆積量より小さい値となる。
【００６８】
このため、安全に停車できる場所に退避できない場合に（しない場合に）、ＰＭの堆積量が更に多くなった時にはサービス拠点を案内することができる。
【００６９】
従って、上述した排気浄化装置では、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニット１０のＰＭの放出除去（強制再生）を最適に実行させることが可能になる。
【００７０】
尚、上述した排気浄化装置ではＤＰＦ３３の強制再生を用いて説明したが、ＮＯｘトラップ触媒３２のＳパージについても同様な処理が行える。またＤＰＦ３３の強制再生とＮＯｘトラップ触媒３２のＳパージを同時に実施しても良い。このときＤＰＦ３３のＰＭの堆積量と、ＮＯｘトラップ触媒３２のＳＯｘの吸蔵量のどちらかが基準値Ａを越えた場合に実施するようにした方が好ましい。
【００７１】
本発明は、排気成分の堆積量が所定量を超えた際に、ナビゲーションシステムの情報に基づいて、現在の走行経路における車両の進行方向で強制再生が可能な経路の有無を判断し、強制再生が可能な経路がない場合に車両が走行不能となることを退避する退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内することができれば、残り距離の判断や目的地の設定の有無の判断は適宜実施することができ、上述した実施形態例の処理に限定されるものではない。
【００７２】
また、上述した実施形態例では、ディーゼルエンジンの排気浄化ユニット１０を例に挙げて説明したが、ガソリンエンジンでＳパージだけを実施する排気浄化ユニットを備えた排気浄化装置であっても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態例に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成図である。
【図２】制御手段の概略ブロック構成図である。
【図３】制御フローチャートである。
【図４】制御フローチャートである。
【図５】制御フローチャートである。
【図６】差圧とＰＭの堆積量との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
２ シリンダブロック
３ シリンダボア
４ ピストン
５ シリンダヘッド
６ コネクティングロッド
７ クランクシャフト
８ 燃焼室
１０ 排気浄化ユニット
１１ 吸気ポート
１２ クランク角センサ
１３ 吸気管
１４ 吸気弁
１５ 排気ポート
１７ 排気管
１８ 排気弁
２０ 触媒本体部
２１ ターボチャージャ
２２ 燃料噴射弁
２３ コモンレール
２４ ＥＧＲ系
２５ スロットルバルブ
２６ インタークーラー
２９ サプライポンプ
３０ 燃料タンク
３１ ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）
３２ ＮＯｘトラップ触媒
３３ ディーゼルパティキュレート触媒（ＤＰＦ）
３４ インジェクタ
３５ 添加剤供給配管
３６ 空燃比センサ
３８ 圧力センサ
３９ 差圧センサ
４１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２ エンジンＥＣＵ
４３ カーナビＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載されるエンジン、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や、微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等が多く含まれている。このため、エンジンから排出される排気ガスが通過する排気通路に、例えば、上記汚染物質を分解（還元等）するための三元触媒や、ＰＭを捕捉するためのパティキュレートフィルタ等を設け、排気ガスが浄化された状態で大気中に放出されるようにしている。
【０００３】
ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが酸化雰囲気であるため、三元触媒を用いた窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化が難しい。このため、ディーゼルエンジンには、排気ガス中のＮＯｘを効率的に浄化するために、例えば、ＮＯｘの吸着と還元とを繰り返し行ってＮＯｘを分解（還元）する、いわゆるＮＯｘトラップ触媒が採用されている。ＮＯｘトラップ触媒は、例えば、排気通路内に燃料（軽油）等を噴射することで還元剤をＮＯｘトラップ触媒に供給し、吸着したＮＯｘを分解（還元）してＮＯｘトラップ触媒の再生を図っている。
【０００４】
燃料中には硫黄成分が有害成分として含まれているため、硫黄成分は酸素と反応して硫黄酸化物となってＮＯｘの代わりにＮＯｘトラップ触媒に吸蔵される（Ｓ被毒）。吸蔵された硫黄成分は定期的に除去する必要があり、空燃比をリッチ状態にしてＮＯｘトラップ触媒を高温化することで吸蔵された硫黄成分を放出除去している（Ｓパージ）。
【０００５】
一方、パティキュレートフィルタは、使用に伴ってフィルタ内にＰＭが堆積して通過抵抗が増大するため、必要に応じて再生処理を行う必要がある。再生処理としては、パティキュレートフィルタの上流に設けられた酸化触媒に燃料（軽油）などの添加剤を流入させて発熱反応を生じさせ、この熱によりパティキュレートフィルタの再生処理を行っている（再生）。
【０００６】
ＮＯｘトラップ触媒のＳパージやパティキュレートフィルタの再生処理は、排気温度を上昇させることでＮＯｘトラップ触媒やパティキュレートフィルタを昇温し、Ｓパージや再生を実施している。このため、Ｓパージや再生処理は、エンジンの負荷がある程度高い領域での運転が実施可能な条件になり、低速運転中、渋滞中や停車中で可燃物が周囲に多く存在する場所ではＳパージや再生処理を実施できないのが現状である。
【０００７】
Ｓパージや再生処理は、Ｓ被毒やＰＭの堆積状況を求めて（検出・推定）必要時に適宜実行するようになっている。Ｓパージや再生処理が困難な条件で走行を続け、堆積量が所定量を越えた時には警告灯等により運転者に知らせ、Ｓパージや再生処理が可能な状態での走行を促すようにしている。しかし、実際にはＳパージや再生処理が可能な状態での走行を行うことは困難であるのが実情であり、警告灯が点灯した場合にはサービス拠点に持ち込んでメンテナンスを実行する等して対応しているのが現状である。
【０００８】
近年、車両の走行経路を設定・案内したり道路情報を提供するナビゲーションシステムが普及してきており、ナビゲーションシステムを用いてＳパージや再生処理を実行させる技術が提案されてきている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術は、ナビゲーションシステムにより渋滞に関連する情報が得られた場合にフィルタの再生を実行させるようにし、渋滞中にフィルタの再生を実行せざるを得なくなることを避ける技術である。このため、再生不良やフィルタの目詰まりの問題を解消することができる。
【０００９】
特許文献１に開示された技術は、渋滞区間までに強制再生できる経路があることが前提とされた技術であり、強制再生できる経路がない場合にはメンテナンスを実行する等の対応が必要になる。このため、走行経路を設定・案内する、といったナビゲーションシステムの機能を、触媒の再生やパージの実行に対して十分に活用した技術とはいえないものである。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２４８７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニットの有害成分の放出除去を最適に実行させることができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の排気浄化装置は、車両の内燃機関の排気通路に設けられ排気の浄化を行なう排気浄化ユニットと、前記排気浄化ユニットに吸蔵もしくは捕集された排気成分の堆積量を導出する堆積量導出手段と、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量に基づいて前記排気浄化ユニットを昇温して前記排気成分を放出除去する放出手段と、前記車両の走行経路を設定・案内すると共に道路情報を提供するナビゲーションシステムと、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際、現在の走行経路における前記車両の進行方向で前記放出手段の動作が可能な経路の有無を判断し、前記放出手段の動作が可能な経路が無いと判断された場合に、前記放出手段の動作が可能な退避走行経路を前記ナビゲーションシステムで設定・案内させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る本発明では、有害成分の堆積量が所定量を超えた際に、車両の進行方向で放出手段の動作が可能な経路が無いと判断された場合に、放出手段の動作が可能な退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内させるので、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニットの排気成分の放出除去を最適に実行させることができる。
【００１４】
そして、請求項２に係る本発明の排気浄化装置は、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記排気成分の堆積量が前記所定量より多い第２所定量を設定し、前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際に、前記第２所定量になるまでの走行距離を算出し、算出された走行距離内に前記放出手段の動作が可能な経路が存在するか否かを判断することを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に係る本発明では、算出された走行距離内に放出手段の動作が可能な経路が存在するか否かを判断することにより、可能な経路がある場合には車両の進行方向で放出手段の動作を行わせることができるので、排気成分の放出のために車両の進行方向を変更することを最小限に抑制することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る本発明の排気浄化装置は、請求項２に記載の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記第２所定量を超えるまで前記走行距離内に、前記放出手段の動作が可能な経路がない場合、安全に停車できる場所を検索して前記退避走行経路とすることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る本発明では、排気成分の堆積量が増加しても安全に停車できる場所を案内することができる。
【００１８】
また、請求項４に係る本発明の排気浄化装置は、請求項３に記載の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記安全に停車できる場所がない時、もしくは前記安全に停車できる場所に前記車両が停車しない時に、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が前記第２所定量を超えた際に、前記放出手段の動作を実施させるためのサービス拠点を検索して前記退避走行経路とすることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る本発明では、安全に停車できる場所に退避できない場合に（しない場合に）、排気成分の堆積量が更に多くなった時にはサービス拠点を案内することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排気浄化装置は、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニットの有害成分の放出除去を最適に実行させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１には本発明の第１実施形態例に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体、図２には制御手段の概略ブロック構成、図３〜図５には制御フロー、図６には差圧とＰＭの堆積量との関係を示してある。
【００２２】
図１に基づいてディーゼルエンジンの全体を説明する。
【００２３】
図に示すように、多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）１のシリンダブロック２にはシリンダボア３が形成され、シリンダボア３内にはピストン４が往復移動自在に収容されている。ピストン４及びシリンダボア３及びシリンダヘッド５により燃焼室８が形成されている。ピストン４にはコネクティングロッド６の上端が回動自在に連結され、コネクティングロッド６の下端はクランクシャフト７のピン部に回転自在に接続されている。
【００２４】
これにより、ピストン４の往復運動がコネクティングロッド６を介してクランクシャフト７の回転運動に変換される。エンジン１にはクランク角センサ１２が設けられ、クランク角センサ１２の情報によりエンジン１の回転速度が検出される。
【００２５】
シリンダヘッド５には吸気ポート１１が形成され、吸気ポート１１には吸気マニホールドを含む吸気管１３が接続されている。吸気ポート１１には吸気弁１４が設けられ、吸気弁１４により吸気ポート１１が開閉される。また、シリンダヘッド５には排気ポート１５が形成され、排気ポート１５には排気マニホールドを含む排気管１７（排気通路）が接続されている。排気ポート１５には排気弁１８が設けられ、排気弁１８により排気ポート１５が開閉される。
【００２６】
吸気管１３及び排気管１７の途中部にはターボチャージャ２１が介装され、排気管１７の排気によりターボチャージャ２１が駆動されて吸気管１３の吸気が過給される。即ち、ターボチャージャ２１は、タービン及びコンプレッサを有し、排気管１７の排気によりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１３からの空気が加圧されて吸気ポート１１に供給される。
【００２７】
シリンダヘッド５には燃焼室８に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射弁２２が設けられ、燃料噴射弁２２にはコモンレール２３から燃料が供給される。コモンレール２３にはサプライポンプ２９により燃料タンク３０内の燃料が供給され、エンジン１の回転速度に応じてサプライポンプ２９から所定圧で燃料がコモンレール２３に供給される。コモンレール２３では燃料が所定の燃圧に調整され、コモンレール２３から所定の燃圧に制御された高圧燃料が燃料噴射弁２２に供給される。
【００２８】
尚、図中の符号で２４は排気の一部を吸気管１３側に循環させるＥＧＲ系、２５は吸入空気量が調整されるスロットルバルブ、２６は過給された吸気の温度を調整するインタークーラーである。
【００２９】
ターボチャージャ２１の下流側の排気管１７には、排気浄化ユニット１０であるディーゼル酸化触媒（酸化触媒）３１及びＮＯｘトラップ触媒３２及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）３３が上流側から順に配されている。
【００３０】
ターボチャージャ２１と酸化触媒３１との間の排気管１７には、還元剤である燃料（軽油）を酸化触媒３１に向かって噴射するインジェクタ３４が設けられている。インジェクタ３４は、添加剤供給配管３５を介してサプライポンプ２９に接続され、エンジン１の回転速度に応じて燃料タンク３０内の燃料がサプライポンプ２９から所定圧でインジェクタ３４に供給される。
【００３１】
酸化触媒３１は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持された触媒層を有する触媒本体部２０を備え、触媒本体部２０は排気管１７に保持されている。酸化触媒３１では、排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）が生成されるとともにＨＣが酸化されて一酸化炭素（ＣＯ）あるいは二酸化炭素（ＣＯ２）が生成される。
【００３２】
酸化触媒３１における酸化反応が起こるには、酸化触媒３１が活性温度以上に温度を上昇させる必要があるため、酸化触媒３１は可及的にエンジン１に近い位置に配されていることが好ましい。エンジン１に近い位置に配置されることにより、酸化触媒３１がエンジン１から排出される既燃ガスの熱によって加熱され、始動時等であっても比較的短時間で酸化触媒３１を活性温度以上の温度に上昇させることができる。
【００３３】
ＮＯｘトラップ触媒３２は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるハニカム構造の担体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属が担持されると共に、吸蔵剤としてバリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属、あるいはアルカリ土類金属が担持される。ＮＯｘトラップ触媒３２では、酸化雰囲気においてＮＯｘを一旦吸蔵し、即ち、酸化触媒３１で生成されたＮＯ２、また酸化触媒３１で酸化されずに排気ガス中に残存するＮＯを一旦吸蔵し、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を含む還元雰囲気中において、ＮＯｘを放出して窒素（Ｎ２）等に還元する。
【００３４】
尚、酸化触媒３１で生成されたＮＯ２の多くはＮＯｘトラップ触媒３２によって吸着・分解（還元）されるが、吸着・分解されなかった残りのＮＯ２はＤＰＦ３３での反応により浄化される。
【００３５】
通常、エンジン１から排出される排気ガスは酸化雰囲気であるため、ＮＯｘトラップ触媒３２の内部が酸化雰囲気となり、ＮＯｘトラップ触媒３２ではＮＯｘが吸着されるのみで吸着されたＮＯｘが分解（還元）されることはない。このため、ＮＯｘトラップ触媒３２に所定量のＮＯｘが吸着されると、インジェクタ３４から還元剤である燃料（軽油）が噴射される。
【００３６】
インジェクタ３４から燃料（軽油）が噴射されることにより、燃料が混合された排気ガスが酸化触媒３１で反応し、酸素を消費するとともに還元能力の高い一酸化炭素（ＣＯ）を生成することで、ＮＯｘトラップ触媒３２の内部が還元雰囲気となり、吸着されたＮＯｘが分解（還元）される。
【００３７】
燃料中には硫黄成分が有害成分として含まれているため、硫黄成分は酸素と反応して硫黄酸化物（ＳＯｘ）となってＮＯｘの代わりにＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵され（Ｓ被毒）、ＳＯｘはＮＯｘの浄化能力を低下させてしまう。このため、ＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量が所定量に達した場合には、ＳＯｘの放出除去（Ｓパージ）が実施される。
【００３８】
ＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量の把握は、エンジン１の運転時間により推定したり、検出手段を設けて堆積量（トラップ量）を検出することで可能である（堆積量導出手段）。Ｓパージを実施する場合、ＮＯｘトラップ触媒３２を還元雰囲気にすると共に、排気温度を上げてＮＯｘトラップ触媒３２を所定の高温に昇温させるようにしている（放出手段）。
【００３９】
一方、ＤＰＦ３３は、例えば、セラミックス材料で形成されたハニカム構造のフィルタであり、ＤＰＦ３３の内部には、上流側端部が開放され下流側端部が閉塞された排気ガス通路３３ａと下流側端部が開放され上流側端部が閉塞された排気ガス通路３３ｂとが多孔質の壁面を介して交互に配列されている。排気ガスは、上流側端部が開放された排気ガス通路３３ａに流入し、多孔質の壁面を通って隣接する排気ガス通路３３ｂに流入して下流側に流出する。排気ガスの流通過程で、排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が壁面に衝突し吸着されて捕捉される。
【００４０】
ＤＰＦ３３は、ＰＭの堆積によって徐々に排圧が上昇して排気抵抗が増大する。排気抵抗が増大すると燃費の悪化に繋がるため、ＰＭの堆積量が所定量に達した時には堆積したＰＭを燃焼除去してＤＰＦ３３を強制的に再生している（強制再生）。強制再生は、Ｓパージと同様に、排気温度を上げてＤＰＦ３３を所定の高温に昇温させるようにしている（放出手段）。
【００４１】
ＰＭの堆積量を推定するために、ＤＰＦ３３の出入口の排気管１７には圧力センサ３８が設けられ、圧力センサ３８の情報が入力されてＤＰＦ３３の出入口の圧力差を検出する差圧センサ３９が備えられている。差圧センサ３９の検出情報によりＰＭの堆積量が推定される（堆積量導出手段）。
【００４２】
酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３の触媒間やＤＰＦ３３の下流側近傍には、適宜排気温センサが設けられ、複数の排気温センサによって、酸化触媒３１、ＮＯｘトラップ触媒３２及びＤＰＦ３３に流入する排気ガスの温度と排出される排気ガスの温度が検出される。また、酸化触媒３１及びＤＰＦ３３の上流側近傍には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサが設けられている。
【００４３】
また、ＤＰＦ３３の下流側の排気管１７には空燃比センサ３６が設けられ、空燃比センサ３６により排気空燃比が検出され、エンジン１が所定の空燃比で運転されるようにフィードバック制御される。
【００４４】
図２に示すように、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１が設けられ、ＥＣＵ４１のエンジンＥＣＵ４２には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。そして、各種センサからの情報に基づいて、エンジンＥＣＵ４２の指令により、エンジン１及び排気浄化装置の総合的な制御を行っている。
【００４５】
一方、車両には、走行経路を設定・案内すると共に道路情報を提供するナビゲーションシステムが搭載されている。ナビゲーションシステムには、自車両の現在地を検出する機能、地図情報を記憶する機能、目的地を入力する機能、ＶＩＣＳ情報（交通量、工事事故情報等の交通情報）や道路規模情報（国道、県道、車線数、制限速度等）を把握する機能、目的地までの走行経路を設定して最適な経路を設定・案内する機能が備えられている。
【００４６】
制御手段としてのＥＣＵ４１には、カーナビＥＣＵ４３が備えられ、エンジンＥＣＵ４２とカーナビＥＣＵ４３との間で必要な情報が授受される。即ち、ＥＣＵ４１では、ＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量が所定量に達した場合や、ＤＰＦ３３のＰＭの堆積量が所定量に達した場合に、Ｓパージや強制再生の動作が可能な経路、即ち、エンジン１の負荷を高めて排気を昇温させることができる経路の有無が判断される。
【００４７】
エンジン１の運転時間等によりＮＯｘトラップ触媒３２に吸蔵されるＳＯｘの量が所定量に達したと判断された場合や、差圧センサ３９の検出情報によりＰＭの堆積量が所定量に達したと判断された場合、ＳＯｘの放出除去（Ｓパージ）やＰＭを燃焼除去してＮＯｘトラップ触媒３２やＤＰＦ３３を強制的に再生する強制再生が実施される。
【００４８】
Ｓパージや強制再生は、ナビゲーションシステムの情報に基づいて適宜実施される。ナビゲーションシステムでは、現在の走行経路が放出手段の動作が不可能な領域にある場合に現在の走行経路における車両の進行方向でＳパージや強制再生が可能な経路があるか否かが判断される。Ｓパージや強制再生が可能な経路があると判断された場合、エンジンＥＣＵ４２にその旨の情報が送られて設定された経路内でＳパージや強制再生が実施される。Ｓパージや強制再生が可能な経路が無いと判断された場合、ＳＯｘやＰＭの堆積により車両が走行不能となることを退避するための経路（退避走行経路）が設定・案内される。
【００４９】
図３〜図６に基づいて、ナビゲーションシステムの情報に応じたＳパージ及び強制再生の実施状況を具体的に説明する。
【００５０】
ＤＰＦ３３に堆積されるＰＭの堆積量は、図６に示すように、差圧センサ３９の値との関係でマップ化されて記憶されている。ＤＰＦ３３に堆積されたＰＭの堆積量は、車両の走行距離、図６に示したマップに基づいて推定される（導出される）。以下に示す処理では、図６に示したマップに基づいて推定されたＰＭの堆積量（または走行距離）により強制再生を個別に実施する動作を説明してあるが、Ｓパージと強制再生を同時に実施する処理とすることも、Ｓパージを個別に実施する処理とすることも可能である。
【００５１】
処理がスタートすると、図３に示すように、ステップＳ０で堆積量（差圧センサ３９の値に応じて図６のマップから読み出された堆積量）が基準値Ａを越えているか否かが判断される。ステップＳ０で堆積量がＡ以下であると判断された場合、ＰＭの堆積量が多くないと判断されてステップＳ０の処理を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ０で堆積量がＡを越えていると判断された場合、ステップＳ１で現在の走行経路が放出手段の動作が可能な領域にあるか否か、即ち、強制再生が実施可能な領域にあるか否かが判断される。ステップＳ１で強制再生が実施可能な領域にあると判断された場合、ステップＳ２で強制再生が適宜実施されてリターンとなる。
【００５３】
ステップＳ１で強制再生が実施可能な領域にはない（現在の走行経路が放出手段の動作が不可能な領域にある）と判断された場合、ステップＳ３で堆積量がＢ（Ａ＜Ｂ：所定量）を越えているか否かが判断される。ステップＳ３で堆積量がＢを越えていると判断された場合、ステップＳ４でＰＭの堆積により車両が走行不能となるまでの残り距離がαを超えているか否かが判断される。
【００５４】
図６に示したマップは、ＤＰＦ３３の出入口の差圧とＰＭの堆積量との関係を示すマップであるが、ＰＭの堆積量は走行距離に対応しているため、車両が走行不能になる堆積量に基づいて残りの走行距離（残り距離）を類推することができる。車両が走行不能になるまでの残り距離は、堆積量と距離との関係のマップを別途用いる等して求めることも可能である。
【００５５】
ステップＳ４で車両が走行不能となるまでの残り距離がαを超えていると判断された場合、即ち、車両が走行不能になるまでは、ある程度の距離があると判断された場合、ステップＳ５で、ナビゲーションシステムにより目的地が設定されているか否かが判断される。ステップＳ４で、残り距離がα以下であると判断された場合、即ち、車両が走行不能になるまでの距離が短くなったと判断された場合、図５に示すステップ（Ｖ）に移行する（後述する）。
【００５６】
ステップＳ５で目的地が設定されていると判断された場合、ステップＳ６で目的地までに強制再生を実施できる経路があるか否かが判断される。ステップＳ５で目的地が設定されていないと判断された場合、図４に示すステップ（ＩＶ）に移行する（後述する）。
【００５７】
ステップＳ６で目的地までに強制再生を実施できる経路があると判断された場合、ステップＳ７でそのままの経路が案内される。ステップＳ６で目的地までに強制再生を実施できる経路がないと判断された場合、ステップＳ８で強制再生可能な迂回経路（退避走行経路）が検索されて案内される。ステップＳ７もしくはステップＳ８で経路が案内された後、ステップＳ９で別の経路や目的地を設定していないか否か、即ち、経路変更なしか否かが判断される。
【００５８】
ステップＳ９で経路変更なしと判断された場合、ステップＳ１０で案内経路上（そのままの経路もしくは迂回経路）で強制再生が実施され、リターンとなる。ステップＳ９で経路変更なしではない、即ち、経路変更がなされたと判断された場合、ステップＳ４に移行して車両が走行不能となるまでの残り距離がαを超えているか否かを判断して経路案内の処理を再度実行する。
【００５９】
つまり、排気成分であるＰＭの堆積量がＢ（所定量）を超えた際に、ナビゲーションシステムの情報に基づいて、現在の走行経路における前記車両の進行方向で強制再生が可能な経路の有無を判断し、強制再生が可能な経路がない場合に強制再生が可能な退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内している。
【００６０】
このため、ＰＭの堆積量が所定量を超えた際に、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化触媒（排気浄化ユニット）の強制再生を最適に実行させることができる。
【００６１】
そして、ナビゲーションシステムで目的地の設定がある場合に、当初の目的地までの迂回経路を検索して退避走行経路とするので、ＰＭの堆積量が増加しても目的地までの案内を継続することができる。
【００６２】
図３のフローチャートに戻り、ステップＳ５で目的地が設定されていないと判断された場合、図４に示すように、ステップＳ１１で車両の進行方向で強制再生が実施可能な経路を検索する。ステップＳ１２で車両の進行方向に強制再生が実施可能な経路があるか否かが判断される。ステップＳ１２で車両の進行方向に強制再生が実施可能な経路があると判断された場合、ステップＳ１３で強制再生が実施可能な経路を案内し、ステップＳ１４で車両の進行方向の経路上で強制再生を実施して図３に示すように（ＩＩＩ）リターンとなる。
【００６３】
ステップＳ１２で車両の進行方向に強制再生が実施可能な経路がないと判断された場合、図５に示すステップ（Ｖ）に移行する。図３に示したステップＳ４で、車両が走行不能になるまでの距離が短くなったと判断された場合、もしくは、強制再生が実施可能な経路がないと判断された場合、図５に示すように、ステップＳ２１で停車可能な安全な場所（退避走行経路）を検索する。
【００６４】
ステップＳ２２で停車可能な安全な場所があるか否かが判断され、ステップＳ２２で停車可能な安全な場所があると判断された場合、ステップＳ２３で停車可能な安全な場所を案内し、ステップＳ２４で警告灯を点滅させる。強制再生は、エンジン１の負荷を高め、回転速度を所定回転速度に保って（例えば、３０００ｒｐｍ）排気温度を昇温させるので、エンジン１の音が高くなると共に触媒温度が高くなる。このため、渋滞中や可燃物の近く（草むら等）に停車した時には実施を避ける必要があり、ステップＳ２４で安全な停車場所を案内するようにしている。
【００６５】
案内された安全な場所で停車したか否かがステップＳ２５で判断され、即ち、ステップＳ２５では案内された位置に停車したか否かが判断される。ステップＳ２５で案内された位置に停車したと判断された場合、ステップＳ２６で緊急の強制再生を実施して図３に示すように（ＩＩＩ）リターンとなる。
【００６６】
つまり、車両が走行不能になるまでの距離が短くなった場合や、ＰＭの堆積量が増加した際に目的地の設定がない場合、進行方向で強制再生が可能な退避走行経路（停車場所）を案内するので、ＰＭの堆積量がＢを越えても進行方向で強制再生が可能な安全な停車場所を案内することができる。
【００６７】
図５のフローチャートに戻り、ステップＳ２２で停車可能な安全な場所がないと判断された場合、もしくは、ステップＳ２５で案内された位置に停車していないと判断された場合、ステップＳ２７でＰＭの堆積量がＣ（Ｂ＜Ｃ：第２所定量）を越えているか否かが判断される。ステップＳ２７で堆積量がＣを越えていると判断された場合、ステップＳ２８で警告灯を常灯させ、ステップＳ２９で近くのサービス工場（サービス拠点）への経路（退避走行経路）を案内して図３に示すように（ＩＩＩ）リターンとなる。なお、第２所定量Ｃは、ステップＳ４で算出されるαの基準となる車両が走行不能になる堆積量より小さい値となる。
【００６８】
このため、安全に停車できる場所に退避できない場合に（しない場合に）、ＰＭの堆積量が更に多くなった時にはサービス拠点を案内することができる。
【００６９】
従って、上述した排気浄化装置では、ナビゲーションシステムの機能を十分に活用して排気浄化ユニット１０のＰＭの放出除去（強制再生）を最適に実行させることが可能になる。
【００７０】
尚、上述した排気浄化装置ではＤＰＦ３３の強制再生を用いて説明したが、ＮＯｘトラップ触媒３２のＳパージについても同様な処理が行える。またＤＰＦ３３の強制再生とＮＯｘトラップ触媒３２のＳパージを同時に実施しても良い。このときＤＰＦ３３のＰＭの堆積量と、ＮＯｘトラップ触媒３２のＳＯｘの吸蔵量のどちらかが基準値Ａを越えた場合に実施するようにした方が好ましい。
【００７１】
本発明は、排気成分の堆積量が所定量を超えた際に、ナビゲーションシステムの情報に基づいて、現在の走行経路における車両の進行方向で強制再生が可能な経路の有無を判断し、強制再生が可能な経路がない場合に車両が走行不能となることを退避する退避走行経路をナビゲーションシステムで設定・案内することができれば、残り距離の判断や目的地の設定の有無の判断は適宜実施することができ、上述した実施形態例の処理に限定されるものではない。
【００７２】
また、上述した実施形態例では、ディーゼルエンジンの排気浄化ユニット１０を例に挙げて説明したが、ガソリンエンジンでＳパージだけを実施する排気浄化ユニットを備えた排気浄化装置であっても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態例に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成図である。
【図２】制御手段の概略ブロック構成図である。
【図３】制御フローチャートである。
【図４】制御フローチャートである。
【図５】制御フローチャートである。
【図６】差圧とＰＭの堆積量との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
２ シリンダブロック
３ シリンダボア
４ ピストン
５ シリンダヘッド
６ コネクティングロッド
７ クランクシャフト
８ 燃焼室
１０ 排気浄化ユニット
１１ 吸気ポート
１２ クランク角センサ
１３ 吸気管
１４ 吸気弁
１５ 排気ポート
１７ 排気管
１８ 排気弁
２０ 触媒本体部
２１ ターボチャージャ
２２ 燃料噴射弁
２３ コモンレール
２４ ＥＧＲ系
２５ スロットルバルブ
２６ インタークーラー
２９ サプライポンプ
３０ 燃料タンク
３１ ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）
３２ ＮＯｘトラップ触媒
３３ ディーゼルパティキュレート触媒（ＤＰＦ）
３４ インジェクタ
３５ 添加剤供給配管
３６ 空燃比センサ
３８ 圧力センサ
３９ 差圧センサ
４１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２ エンジンＥＣＵ
４３ カーナビＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排気通路に設けられ排気の浄化を行なう排気浄化ユニットと、
前記排気浄化ユニットに吸蔵もしくは捕集された排気成分の堆積量を導出する堆積量導出手段と、
前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量に基づいて前記排気浄化ユニットを昇温して前記排気成分を放出除去する放出手段と、
前記車両の走行経路を設定・案内すると共に道路情報を提供するナビゲーションシステムと、
前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際、現在の走行経路における前記車両の進行方向で前記放出手段の動作が可能な経路の有無を判断し、前記放出手段の動作が可能な経路が無いと判断された場合に、前記放出手段の動作が可能な退避走行経路を前記ナビゲーションシステムで設定・案内させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、
前記排気成分の堆積量が前記所定量より多い第２所定量を設定し、
前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際に、前記第２所定量になるまでの走行距離を算出し、算出された走行距離内に前記放出手段の動作が可能な経路が存在するか否かを判断することを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、
前記第２所定量を超えるまで前記走行距離内に、前記放出手段の動作が可能な経路がない場合、安全に停車できる場所を検索して前記退避走行経路とする
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、
前記安全に停車できる場所がない時、もしくは前記安全に停車できる場所に前記車両が停車しない時に、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が前記第２所定量を超えた際に、前記放出手段の動作を実施させるためのサービス拠点を検索して前記退避走行経路とする
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項１】
車両の内燃機関の排気通路に設けられ排気の浄化を行なう排気浄化ユニットと、
前記排気浄化ユニットに吸蔵もしくは捕集された排気成分の堆積量を導出する堆積量導出手段と、
前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量に基づいて前記排気浄化ユニットを昇温して前記排気成分を放出除去する放出手段と、
前記車両の走行経路を設定・案内すると共に道路情報を提供するナビゲーションシステムと、
前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際、現在の走行経路における前記車両の進行方向で前記放出手段の動作が可能な経路の有無を判断し、前記放出手段の動作が可能な経路が無いと判断された場合に、前記放出手段の動作が可能な退避走行経路を前記ナビゲーションシステムで設定・案内させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、
前記排気成分の堆積量が前記所定量より多い第２所定量を設定し、
前記排気成分の堆積量が所定量を超えた際に、前記第２所定量になるまでの走行距離を算出し、算出された走行距離内に前記放出手段の動作が可能な経路が存在するか否かを判断することを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、
前記第２所定量を超えるまで前記走行距離内に、前記放出手段の動作が可能な経路がない場合、安全に停車できる場所を検索して前記退避走行経路とする
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排気浄化装置において、
前記制御手段は、
前記安全に停車できる場所がない時、もしくは前記安全に停車できる場所に前記車両が停車しない時に、前記堆積量導出手段により導出された前記排気成分の堆積量が前記第２所定量を超えた際に、前記放出手段の動作を実施させるためのサービス拠点を検索して前記退避走行経路とする
ことを特徴とする排気浄化装置。
【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２０１０−５９８３２（Ｐ２０１０−５９８３２Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２５２０３（Ｐ２００８−２２５２０３）
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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