JP2003172124A - パティキュレートフィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置 - Google Patents
パティキュレートフィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置Info
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- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
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- F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の溶損
防止方法及び装置に関し、ＤＰＦ内のＰＭが自己着火し
た際にＤＰＦの溶損を防止できるようにする。 【解決手段】 排気通路２７のパティキュレートフィ
ルタ（ＤＰＦ）２５よりも上流側に酸化触媒２４を設
け、ディーゼルエンジン４０が排気微粒子（ＰＭ）の自
己着火を抑制すべき運転状態になると、ディーゼルエン
ジン４０の主燃料噴射に先立って行なわれる燃料噴射で
あるパイロット噴射による燃料噴射量を通常運転時より
も増大させることにより、ＤＰＦの溶損を防止できるよ
うにする。
防止方法及び装置に関し、ＤＰＦ内のＰＭが自己着火し
た際にＤＰＦの溶損を防止できるようにする。 【解決手段】 排気通路２７のパティキュレートフィ
ルタ（ＤＰＦ）２５よりも上流側に酸化触媒２４を設
け、ディーゼルエンジン４０が排気微粒子（ＰＭ）の自
己着火を抑制すべき運転状態になると、ディーゼルエン
ジン４０の主燃料噴射に先立って行なわれる燃料噴射で
あるパイロット噴射による燃料噴射量を通常運転時より
も増大させることにより、ＤＰＦの溶損を防止できるよ
うにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パティキュレート
フィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタ
の溶損防止装置に関する。
フィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタ
の溶損防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ディーゼルエンジン（以下、
エンジンともいう）の排気通路に酸化触媒とディーゼル
パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particula
te Filter ）とを排気上流側からこの順に介装して、排
気中のパティキュレート（排気微粒子，ＰＭ：Particul
ate Matter）を除去する技術が知られている。
エンジンともいう）の排気通路に酸化触媒とディーゼル
パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particula
te Filter ）とを排気上流側からこの順に介装して、排
気中のパティキュレート（排気微粒子，ＰＭ：Particul
ate Matter）を除去する技術が知られている。
【０００３】このような技術では、ＤＰＦによりＰＭを
捕集して、ＰＭの堆積量が増大すると、ＤＰＦ内のＰＭ
を除去してＤＰＦの再生を図っている。つまり、酸化触
媒内で、排気中のＮＯとＯ2とが反応して、ＮＯ2が生成
される。そして、ＤＰＦに捕集されたＰＭは、酸化触媒
で生成されたＮＯ2によって酸化されて、ＣＯまたはＣ
Ｏ2となり、ＰＭが低減される。
捕集して、ＰＭの堆積量が増大すると、ＤＰＦ内のＰＭ
を除去してＤＰＦの再生を図っている。つまり、酸化触
媒内で、排気中のＮＯとＯ2とが反応して、ＮＯ2が生成
される。そして、ＤＰＦに捕集されたＰＭは、酸化触媒
で生成されたＮＯ2によって酸化されて、ＣＯまたはＣ
Ｏ2となり、ＰＭが低減される。
【０００４】ここで、ＮＯ2は、ＮＯよりも酸化剤とし
ての機能が高く、低い活性エネルギでＰＭを酸化させる
（つまり、ＰＭを燃焼させる）ことができ、このような
理由から、ＤＰＦの上流に酸化触媒を配設しているので
ある。しかしながら、エンジンの運転状態が高速／高負
荷状態からアイドル状態に運転状態が変化した場合（即
ち、ＤＰＦにおける酸素がＰＭの燃焼に対して不足して
おり且つ排気ガスの流量が多量であった場合から、ＤＰ
Ｆにおける酸素がＰＭの燃焼に対して供給過剰であり且
つ排気ガス流量が少量であった場合）、ＤＰＦ内に堆積
したＰＭが自己着火してしまうという現象がある。この
現象を図４のタイムチャート図を使って説明する。
ての機能が高く、低い活性エネルギでＰＭを酸化させる
（つまり、ＰＭを燃焼させる）ことができ、このような
理由から、ＤＰＦの上流に酸化触媒を配設しているので
ある。しかしながら、エンジンの運転状態が高速／高負
荷状態からアイドル状態に運転状態が変化した場合（即
ち、ＤＰＦにおける酸素がＰＭの燃焼に対して不足して
おり且つ排気ガスの流量が多量であった場合から、ＤＰ
Ｆにおける酸素がＰＭの燃焼に対して供給過剰であり且
つ排気ガス流量が少量であった場合）、ＤＰＦ内に堆積
したＰＭが自己着火してしまうという現象がある。この
現象を図４のタイムチャート図を使って説明する。
【０００５】図４に示すように、高速／高負荷状態（Ｆ
／Ｆ状態）で運転されていたエンジン回転速度がアイド
ル回転まで低下する時（０秒）、ＤＰＦにおける酸素濃
度（ＤＰＦ下流酸素濃度）が一瞬急増する（矢印ａ）。
これにより、ＤＰＦに堆積していたＰＭの自己着火が発
生してＤＰＦ出口温度が急激に上昇してしまうことがわ
かっている。なお、ここで、ＤＰＦの入り口や中央付近
の温度（図示略）ではなくＤＰＦ出口付近の温度が上昇
してしまうのは、ＤＰＦの入り口や中央付近に堆積して
いるＰＭは連続再生（燃焼）によって常時再生され、堆
積量があまり多くないからであると考えられている。
／Ｆ状態）で運転されていたエンジン回転速度がアイド
ル回転まで低下する時（０秒）、ＤＰＦにおける酸素濃
度（ＤＰＦ下流酸素濃度）が一瞬急増する（矢印ａ）。
これにより、ＤＰＦに堆積していたＰＭの自己着火が発
生してＤＰＦ出口温度が急激に上昇してしまうことがわ
かっている。なお、ここで、ＤＰＦの入り口や中央付近
の温度（図示略）ではなくＤＰＦ出口付近の温度が上昇
してしまうのは、ＤＰＦの入り口や中央付近に堆積して
いるＰＭは連続再生（燃焼）によって常時再生され、堆
積量があまり多くないからであると考えられている。
【０００６】また、このＰＭの自己着火という現象は、
図４のＤＰＦ下流酸素濃度を示す曲線が３０秒付近で急
激に減少し、この直後にＤＰＦ出口温度を示す曲線は急
速に上昇していることが示されていることにより確認で
きる。つまり、ＤＰＦにおける酸素が一気に消費され、
そして、ＤＰＦ下流酸素濃度がこの直後に激減している
ということからＤＰＦ内で激しい酸化作用（燃焼）が行
われたことを示している。
図４のＤＰＦ下流酸素濃度を示す曲線が３０秒付近で急
激に減少し、この直後にＤＰＦ出口温度を示す曲線は急
速に上昇していることが示されていることにより確認で
きる。つまり、ＤＰＦにおける酸素が一気に消費され、
そして、ＤＰＦ下流酸素濃度がこの直後に激減している
ということからＤＰＦ内で激しい酸化作用（燃焼）が行
われたことを示している。
【０００７】一方、高速／高負荷運転状態のエンジンが
アイドル運転に切り替わると、排気ガスの流量が急激に
減少する。これにより、それまで大量の排気ガス流によ
って持ち去られていたＤＰＦ内の熱が、排気ガスの流量
が減少してしまうことによってＤＰＦ内から充分に持ち
去られない状況になるため、これがＤＰＦ内の温度上昇
を加速させる一因になっていることも考えられる。
アイドル運転に切り替わると、排気ガスの流量が急激に
減少する。これにより、それまで大量の排気ガス流によ
って持ち去られていたＤＰＦ内の熱が、排気ガスの流量
が減少してしまうことによってＤＰＦ内から充分に持ち
去られない状況になるため、これがＤＰＦ内の温度上昇
を加速させる一因になっていることも考えられる。
【０００８】また、通常、ＤＰＦはＰＭを再生（燃焼）
させることを想定して設計されているので、ある程度の
耐熱性（一般的には約９００℃程度の耐熱性）を有する
が、上述のＰＭの自己着火現象が発生した場合における
ＰＭの燃焼においては、非常に高い温度（一般的には約
１４００℃以上）となってしまうため、ＤＰＦが溶損し
てしまうという課題があった。
させることを想定して設計されているので、ある程度の
耐熱性（一般的には約９００℃程度の耐熱性）を有する
が、上述のＰＭの自己着火現象が発生した場合における
ＰＭの燃焼においては、非常に高い温度（一般的には約
１４００℃以上）となってしまうため、ＤＰＦが溶損し
てしまうという課題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような課題に対応
するための技術の一例として、特公平５−１１２０５号
公報に示される技術がある。この公報には、ディーゼル
エンジン排気通路内の排気ガス中に含まれる微粒子（Ｐ
Ｍ）を捕集した微粒子を燃焼させるトラップと、このト
ラップ内の温度を検出するトラップ温度センサと、この
トラップ温度センサによって検出された温度を含めた所
定条件がそろった場合に、ＤＰＦが自己着火したと判定
してトラップへ導かれる排気ガスの酸素濃度を設定濃度
以下に抑制する制御部をそなえることが開示されてい
る。
するための技術の一例として、特公平５−１１２０５号
公報に示される技術がある。この公報には、ディーゼル
エンジン排気通路内の排気ガス中に含まれる微粒子（Ｐ
Ｍ）を捕集した微粒子を燃焼させるトラップと、このト
ラップ内の温度を検出するトラップ温度センサと、この
トラップ温度センサによって検出された温度を含めた所
定条件がそろった場合に、ＤＰＦが自己着火したと判定
してトラップへ導かれる排気ガスの酸素濃度を設定濃度
以下に抑制する制御部をそなえることが開示されてい
る。
【００１０】上記制御部は、具体的には、「減速時のフ
ューエルカットを中止すると共に吸入空気量を減量する
制御」や、「減速時のフューエルカットを中止すると共
に排気ガスの再循環流量（還流量）を増量する制御」を
行うことが開示されている。しかしながら、ＰＭが自己
着火してＰＭ燃焼が始まった場合のトラップにおける温
度上昇は急激であるため、温度センサによってトラッ
プ、即ちパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の温度を
実測し、これに基づいてＤＰＦの溶損を防ぐような制御
を開始しても、ＤＰＦの温度抑制制御が間に合わず、Ｄ
ＰＦの溶損を防ぐことは困難である。
ューエルカットを中止すると共に吸入空気量を減量する
制御」や、「減速時のフューエルカットを中止すると共
に排気ガスの再循環流量（還流量）を増量する制御」を
行うことが開示されている。しかしながら、ＰＭが自己
着火してＰＭ燃焼が始まった場合のトラップにおける温
度上昇は急激であるため、温度センサによってトラッ
プ、即ちパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の温度を
実測し、これに基づいてＤＰＦの溶損を防ぐような制御
を開始しても、ＤＰＦの温度抑制制御が間に合わず、Ｄ
ＰＦの溶損を防ぐことは困難である。
【００１１】また、減速時のフューエルカットを中止す
るということは、燃焼していないにもかかわらず燃料を
シリンダ内に噴射するということであり、これによっ
て、燃料が反応しないまま熱せられた下流側のＤＰＦへ
供給されて、ＤＰＦ内で燃焼する場合があり、むしろＰ
Ｍの自己着火の発生を促す場合も想定される。また、排
気ガス還流量を増加させるとしても、上述のようにＰＭ
が自己着火してからではＤＰＦ温度制御は間に合わな
い。
るということは、燃焼していないにもかかわらず燃料を
シリンダ内に噴射するということであり、これによっ
て、燃料が反応しないまま熱せられた下流側のＤＰＦへ
供給されて、ＤＰＦ内で燃焼する場合があり、むしろＰ
Ｍの自己着火の発生を促す場合も想定される。また、排
気ガス還流量を増加させるとしても、上述のようにＰＭ
が自己着火してからではＤＰＦ温度制御は間に合わな
い。
【００１２】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ＤＰＦ内のＰＭが自己着火することを抑制
し、確実にパティキュレートフィルタの溶損を防止でき
るようにした、パティキュレートフィルタの溶損防止方
法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置を提供
することを目的とする。
たもので、ＤＰＦ内のＰＭが自己着火することを抑制
し、確実にパティキュレートフィルタの溶損を防止でき
るようにした、パティキュレートフィルタの溶損防止方
法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置を提供
することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の排気微粒子のパティキュレートフィルタの溶
損防止方法では、ディーゼルエンジンの排気通路に設け
られたパティキュレートフィルタで捕集された排気微粒
子の自己着火を抑制する方法であって、該排気通路の該
パティキュレートフィルタよりも上流側に酸化触媒が設
けられ、該ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着
火を抑制すべき運転状態になると、該ディーゼルエンジ
ンの主燃料噴射に先立って行なわれる燃料噴射であるパ
イロット噴射による燃料噴射量を通常運転時よりも増大
させることを特徴としている。
の本発明の排気微粒子のパティキュレートフィルタの溶
損防止方法では、ディーゼルエンジンの排気通路に設け
られたパティキュレートフィルタで捕集された排気微粒
子の自己着火を抑制する方法であって、該排気通路の該
パティキュレートフィルタよりも上流側に酸化触媒が設
けられ、該ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着
火を抑制すべき運転状態になると、該ディーゼルエンジ
ンの主燃料噴射に先立って行なわれる燃料噴射であるパ
イロット噴射による燃料噴射量を通常運転時よりも増大
させることを特徴としている。
【００１４】これにより、排気微粒子の自己着火を抑制
すべき運転状態になると、パイロット噴射による燃料噴
射量を増大させることで、エンジン内で意図的に不完全
燃焼を生じさせ、未燃焼ガスであるＨＣが排気通路に排
出される。そして、このＨＣが、酸化触媒（ＤＯＣ：Di
esel Oxidation Catalyst）で排気通路中に残留した酸
素と反応して、ＣＯとＨ2Ｏが生成される。これにより
酸化触媒よりも下流のＤＰＦに供給される酸素を抑制す
ることが可能となり、ＤＰＦで捕集されたＰＭの急激な
燃焼を防止して、ＰＭの燃焼温度を抑制し、ＤＰＦの溶
損を防止できる。
すべき運転状態になると、パイロット噴射による燃料噴
射量を増大させることで、エンジン内で意図的に不完全
燃焼を生じさせ、未燃焼ガスであるＨＣが排気通路に排
出される。そして、このＨＣが、酸化触媒（ＤＯＣ：Di
esel Oxidation Catalyst）で排気通路中に残留した酸
素と反応して、ＣＯとＨ2Ｏが生成される。これにより
酸化触媒よりも下流のＤＰＦに供給される酸素を抑制す
ることが可能となり、ＤＰＦで捕集されたＰＭの急激な
燃焼を防止して、ＰＭの燃焼温度を抑制し、ＤＰＦの溶
損を防止できる。
【００１５】また、該ディーゼルエンジンに、排気ガス
を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、該吸気通路に設
けられて新気量を変更しうる吸気絞りとが付設され、該
ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着火を抑制す
べき運転状態になると、通常運転時よりも該ＥＧＲ装置
による排気ガスの還流量を増大させるとともに吸気絞り
により該ディーゼルエンジンに供給される新気を低減す
るようにしても良い（請求項２）。
を吸気通路に還流させるＥＧＲ装置と、該吸気通路に設
けられて新気量を変更しうる吸気絞りとが付設され、該
ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着火を抑制す
べき運転状態になると、通常運転時よりも該ＥＧＲ装置
による排気ガスの還流量を増大させるとともに吸気絞り
により該ディーゼルエンジンに供給される新気を低減す
るようにしても良い（請求項２）。
【００１６】これにより、ＰＭの自己着火を抑制すべき
運転状態になると、パイロット噴射による燃料噴射量の
増大に加えて、通常運転時よりも排気ガスの還流量を増
大させるとともにエンジンに供給される新気を低減する
ので、排気通路に排出される酸素濃度がさらに低下し
て、ＤＰＦの溶損を確実に防止できる。また、該酸化触
媒よりも上流側の排気通路上に酸素濃度を検出する酸素
濃度検出手段が設けられ、該酸素濃度検出手段からの検
出情報に基づいて、該ディーゼルエンジンの空燃比を理
論空燃比にフィードバック制御するようにしても良い
（請求項３）。
運転状態になると、パイロット噴射による燃料噴射量の
増大に加えて、通常運転時よりも排気ガスの還流量を増
大させるとともにエンジンに供給される新気を低減する
ので、排気通路に排出される酸素濃度がさらに低下し
て、ＤＰＦの溶損を確実に防止できる。また、該酸化触
媒よりも上流側の排気通路上に酸素濃度を検出する酸素
濃度検出手段が設けられ、該酸素濃度検出手段からの検
出情報に基づいて、該ディーゼルエンジンの空燃比を理
論空燃比にフィードバック制御するようにしても良い
（請求項３）。
【００１７】これにより、Ｏ2センサ検出情報に基づい
て、ディーゼルエンジンのＡ／Ｆをストイキオにフィー
ドバック制御するので、排気ガスに含まれる酸素濃度を
きめ細かく設定できる。つまり、ＤＰＦに供給される排
気ガス内のＯ2濃度が過剰であれば更に排気ガス中の酸
素濃度を抑制する制御を実施し、また、ＤＰＦに供給さ
れる排気ガス内のＨＣ濃度が過剰であれば、過剰なＨＣ
に対応した分の酸素を供給できる。これにより、ＨＣを
確実にＣＯとＨ2Ｏに分解でき、ＨＣが余ってそのまま
排出されるような事態が回避される。
て、ディーゼルエンジンのＡ／Ｆをストイキオにフィー
ドバック制御するので、排気ガスに含まれる酸素濃度を
きめ細かく設定できる。つまり、ＤＰＦに供給される排
気ガス内のＯ2濃度が過剰であれば更に排気ガス中の酸
素濃度を抑制する制御を実施し、また、ＤＰＦに供給さ
れる排気ガス内のＨＣ濃度が過剰であれば、過剰なＨＣ
に対応した分の酸素を供給できる。これにより、ＨＣを
確実にＣＯとＨ2Ｏに分解でき、ＨＣが余ってそのまま
排出されるような事態が回避される。
【００１８】また、該自己着火を抑制すべき運転状態
が、アイドル運転状態であるとしてもよい（請求項
４）。これは、アイドル運転時には排気通路を流れる排
気の速度が緩慢なためＤＰＦ内部での温度が上昇しやす
くＰＭが自己着火しやすいからである。また、該自己着
火を抑制すべき運転状態が、該パティキュレートフィル
タで捕集された排気微粒子の堆積量が所定量以上で、且
つ、該アイドル運転状態であるとしてもよい（請求項
５）。
が、アイドル運転状態であるとしてもよい（請求項
４）。これは、アイドル運転時には排気通路を流れる排
気の速度が緩慢なためＤＰＦ内部での温度が上昇しやす
くＰＭが自己着火しやすいからである。また、該自己着
火を抑制すべき運転状態が、該パティキュレートフィル
タで捕集された排気微粒子の堆積量が所定量以上で、且
つ、該アイドル運転状態であるとしてもよい（請求項
５）。
【００１９】これは、アイドル運転時には排気通路を流
れる排気の速度が緩慢なためＤＰＦ内部での温度が上昇
しやすく、このような状態でＰＭ堆積量が多いと、ＤＰ
Ｆの自己着火の可能性がさらに高まるからである。ま
た、請求項６記載の本発明の排気微粒子のパティキュレ
ートフィルタの溶損防止装置では、ディーゼルエンジン
の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタで捕
集された排気微粒子の自己着火を抑制して、パティキュ
レートフィルタの溶損を防止する装置であって、該排気
通路の該パティキュレートフィルタよりも上流側に設け
られ、該ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中
に含まれる未燃焼ガスと該排気通路中に残留した酸素と
を反応させる酸化触媒と、該ディーゼルエンジンが該排
気微粒子の自己着火を抑制すべき運転状態になると、該
ディーゼルエンジンの主燃料噴射に先立って行なわれる
燃料噴射であるパイロット噴射による燃料噴射量を増大
させることにより通常運転時よりも排気ガス中に含まれ
る未燃焼ガスの割合を増大させるように制御する制御手
段とをそなえたことを特徴としている。
れる排気の速度が緩慢なためＤＰＦ内部での温度が上昇
しやすく、このような状態でＰＭ堆積量が多いと、ＤＰ
Ｆの自己着火の可能性がさらに高まるからである。ま
た、請求項６記載の本発明の排気微粒子のパティキュレ
ートフィルタの溶損防止装置では、ディーゼルエンジン
の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタで捕
集された排気微粒子の自己着火を抑制して、パティキュ
レートフィルタの溶損を防止する装置であって、該排気
通路の該パティキュレートフィルタよりも上流側に設け
られ、該ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中
に含まれる未燃焼ガスと該排気通路中に残留した酸素と
を反応させる酸化触媒と、該ディーゼルエンジンが該排
気微粒子の自己着火を抑制すべき運転状態になると、該
ディーゼルエンジンの主燃料噴射に先立って行なわれる
燃料噴射であるパイロット噴射による燃料噴射量を増大
させることにより通常運転時よりも排気ガス中に含まれ
る未燃焼ガスの割合を増大させるように制御する制御手
段とをそなえたことを特徴としている。
【００２０】これにより、排気微粒子の自己着火を抑制
すべき運転状態になると、パイロット噴射による燃料噴
射量を増大させることで、エンジン内で意図的に不完全
燃焼を生じさせ、未燃焼ガスであるＨＣが排気通路に排
出される。そして、このＨＣが、酸化触媒（ＤＯＣ：Di
esel Oxidation Catalyst）で排気通路中に残留した酸
素と反応して、ＣＯとＨ２Ｏが生成される。これにより
酸化触媒よりも下流のＤＰＦに供給される酸素を抑制す
ることが可能となり、ＤＰＦで捕集されたＰＭの急激な
燃焼を防止して、ＰＭの燃焼温度を抑制し、ＤＰＦの溶
損を防止できる。
すべき運転状態になると、パイロット噴射による燃料噴
射量を増大させることで、エンジン内で意図的に不完全
燃焼を生じさせ、未燃焼ガスであるＨＣが排気通路に排
出される。そして、このＨＣが、酸化触媒（ＤＯＣ：Di
esel Oxidation Catalyst）で排気通路中に残留した酸
素と反応して、ＣＯとＨ２Ｏが生成される。これにより
酸化触媒よりも下流のＤＰＦに供給される酸素を抑制す
ることが可能となり、ＤＰＦで捕集されたＰＭの急激な
燃焼を防止して、ＰＭの燃焼温度を抑制し、ＤＰＦの溶
損を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実施
形態としてのパティキュレートフィルタの溶損防止装置
を示すもので、図１はその装置の模式的ブロック構成
図、図２はその動作を説明するためのフローチャート、
図３はその動作を説明するための模式的なタイムチャー
トである。また、一部従来技術の説明で参照した図面を
用いて説明する。
の形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実施
形態としてのパティキュレートフィルタの溶損防止装置
を示すもので、図１はその装置の模式的ブロック構成
図、図２はその動作を説明するためのフローチャート、
図３はその動作を説明するための模式的なタイムチャー
トである。また、一部従来技術の説明で参照した図面を
用いて説明する。
【００２２】図１に示すように、ディーゼルエンジン
（以下「エンジン」と記載することがある）４０には、
吸気系１００、排気系２００、エンジン４０から排出さ
れた排気ガスを吸気側に戻すための排気再循環（ＥＧ
Ｒ）装置３００が設けられている。さらに、このエンジ
ン４０にはＥＧＲ装置３００等を統合的に制御する制御
手段（ＥＣＵ）５０が設けられている。
（以下「エンジン」と記載することがある）４０には、
吸気系１００、排気系２００、エンジン４０から排出さ
れた排気ガスを吸気側に戻すための排気再循環（ＥＧ
Ｒ）装置３００が設けられている。さらに、このエンジ
ン４０にはＥＧＲ装置３００等を統合的に制御する制御
手段（ＥＣＵ）５０が設けられている。
【００２３】吸気系１００は、吸気通路６１および、吸
気通路６１上に設けられた吸気用インタークーラ６２，
吸気絞り６３から構成されている。つまり、吸気通路６
１の空気取り入れ口（吸気口）６１ａから吸入された空
気（新気；フレッシュ・エア）は後段のインタークーラ
６２を経由して、吸気絞り６３によって吸入量が可変的
に制限された後にエンジン４０のシリンダ４１内へ供給
される。
気通路６１上に設けられた吸気用インタークーラ６２，
吸気絞り６３から構成されている。つまり、吸気通路６
１の空気取り入れ口（吸気口）６１ａから吸入された空
気（新気；フレッシュ・エア）は後段のインタークーラ
６２を経由して、吸気絞り６３によって吸入量が可変的
に制限された後にエンジン４０のシリンダ４１内へ供給
される。
【００２４】また、排気系２００は、排気通路２７およ
び、排気通路２７内に設けられた、酸化触媒（ＤＯＣ：
Diesel Oxidation Catalyst）２４，パティキュレート
フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）２
５，Ｏ2センサ（酸素濃度検出手段）２３，圧力センサ
２１，２２，排気絞り２６から構成されている。このＤ
ＯＣ２４とＤＰＦ２５は、排気の流れの上流側から見
て、ＤＯＣ２４、ＤＰＦ２５の順に配設され、また、Ｏ
2センサ２３はＤＯＣ２４の前段に配設されており、更
に、圧力センサ２１，２２はパティキュレートフィルタ
２５の前段と後段とにそれぞれ配設されている。
び、排気通路２７内に設けられた、酸化触媒（ＤＯＣ：
Diesel Oxidation Catalyst）２４，パティキュレート
フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）２
５，Ｏ2センサ（酸素濃度検出手段）２３，圧力センサ
２１，２２，排気絞り２６から構成されている。このＤ
ＯＣ２４とＤＰＦ２５は、排気の流れの上流側から見
て、ＤＯＣ２４、ＤＰＦ２５の順に配設され、また、Ｏ
2センサ２３はＤＯＣ２４の前段に配設されており、更
に、圧力センサ２１，２２はパティキュレートフィルタ
２５の前段と後段とにそれぞれ配設されている。
【００２５】この酸化触媒（ＤＯＣ）２４は、一般的に
は排気ガス中の主成分であるＮＯをＮＯ2に酸化させ、
ＤＰＦ４内でこのＮＯ2とＰＭ（Ｃ：炭素）とを反応さ
せるものであり、ＰＭをＣＯ2あるいはＣＯに酸化する
とともに、これにより、ＤＰＦ２５でＮＯ2をＮＯに還
元するようになっている。つまり、この酸化触媒２４
へ、ＮＯを主成分とした排気ガスが流れ込むと、酸化触
媒２４では以下の反応式（１）のような反応が促進され
る。 ２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2・・・（１） これは、ＤＯＣ２４の下流側に配設されているＤＰＦ２
５において捕集されたＰＭを酸化（燃焼）させるために
行う事前準備であり、ＮＯ2はＮＯに比べて酸化剤とし
ての機能が高く、低い活性化エネルギでＰＭを酸化させ
ることができるのでこのような反応をさせるのである。
は排気ガス中の主成分であるＮＯをＮＯ2に酸化させ、
ＤＰＦ４内でこのＮＯ2とＰＭ（Ｃ：炭素）とを反応さ
せるものであり、ＰＭをＣＯ2あるいはＣＯに酸化する
とともに、これにより、ＤＰＦ２５でＮＯ2をＮＯに還
元するようになっている。つまり、この酸化触媒２４
へ、ＮＯを主成分とした排気ガスが流れ込むと、酸化触
媒２４では以下の反応式（１）のような反応が促進され
る。 ２ＮＯ＋Ｏ2→２ＮＯ2・・・（１） これは、ＤＯＣ２４の下流側に配設されているＤＰＦ２
５において捕集されたＰＭを酸化（燃焼）させるために
行う事前準備であり、ＮＯ2はＮＯに比べて酸化剤とし
ての機能が高く、低い活性化エネルギでＰＭを酸化させ
ることができるのでこのような反応をさせるのである。
【００２６】パティキュレートフィルタ２５は排気ガス
中のＰＭを捕集するものであって、上述したＤＯＣ２４
の作用によりＮＯ2を比較的多く含んだ排気ガスが、Ｐ
Ｍを捕集したパティキュレートフィルタ２５に流れ込む
と、このパティキュレートフィルタ２５内では以下の反
応式（２）又は（３）のような酸化反応が連続的に行な
われるようになっている。 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2・・・（２） ＮＯ2＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ・・・（３） つまり、（２）式および（３）式は、ＤＰＦ２５に堆積
したＰＭをＮＯ2により酸化（燃焼）させることによ
り、連続的に、ＰＭをＣＯ又はＣＯ2にしてＤＰＦ２５
から除去するとともに排気ガス中のＮＯ2をＮＯに還元
していることを示している。
中のＰＭを捕集するものであって、上述したＤＯＣ２４
の作用によりＮＯ2を比較的多く含んだ排気ガスが、Ｐ
Ｍを捕集したパティキュレートフィルタ２５に流れ込む
と、このパティキュレートフィルタ２５内では以下の反
応式（２）又は（３）のような酸化反応が連続的に行な
われるようになっている。 ２ＮＯ2＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2・・・（２） ＮＯ2＋Ｃ→ＮＯ＋ＣＯ・・・（３） つまり、（２）式および（３）式は、ＤＰＦ２５に堆積
したＰＭをＮＯ2により酸化（燃焼）させることによ
り、連続的に、ＰＭをＣＯ又はＣＯ2にしてＤＰＦ２５
から除去するとともに排気ガス中のＮＯ2をＮＯに還元
していることを示している。
【００２７】ところが、「発明が解決しようとする課
題」において説明したように、排気通路２７に残留して
いる過剰なＯ2がＤＯＣ２４よりも下流側側に設置され
たパティキュレートフィルタ２５に供給された場合、Ｐ
Ｍの自己着火を促進することになってしまう。そこで酸
素供給量が増大するような運転状態になった場合にパテ
ィキュレートフィルタ２５へ流れ込む酸素の量を減少さ
せることで、ＤＰＦ２５に堆積したＰＭの自己着火を防
ぐようになっている。なお、この酸素量抑制の詳しい作
用及び効果については後述する。
題」において説明したように、排気通路２７に残留して
いる過剰なＯ2がＤＯＣ２４よりも下流側側に設置され
たパティキュレートフィルタ２５に供給された場合、Ｐ
Ｍの自己着火を促進することになってしまう。そこで酸
素供給量が増大するような運転状態になった場合にパテ
ィキュレートフィルタ２５へ流れ込む酸素の量を減少さ
せることで、ＤＰＦ２５に堆積したＰＭの自己着火を防
ぐようになっている。なお、この酸素量抑制の詳しい作
用及び効果については後述する。
【００２８】一方の圧力センサ（上流側圧力センサ）２
１はＤＰＦ２５よりも上流側に配設され、他方の圧力セ
ンサ（下流側圧力センサ）２２はＤＰＦ２５よりも下流
側に配設されている。これらの圧力センサ２１，２２の
それぞれは排気通路２７内の気圧を測定し、測定結果を
制御手段（ＥＣＵ：Electric Controlled Unit；後述す
る）５０へ出力するものである。この検出結果に基づき
ＥＣＵ５０はＤＰＦ２５内に堆積したＰＭの量を推定す
るのである。
１はＤＰＦ２５よりも上流側に配設され、他方の圧力セ
ンサ（下流側圧力センサ）２２はＤＰＦ２５よりも下流
側に配設されている。これらの圧力センサ２１，２２の
それぞれは排気通路２７内の気圧を測定し、測定結果を
制御手段（ＥＣＵ：Electric Controlled Unit；後述す
る）５０へ出力するものである。この検出結果に基づき
ＥＣＵ５０はＤＰＦ２５内に堆積したＰＭの量を推定す
るのである。
【００２９】Ｏ2センサ２３は排気通路２７内の排気に
含まれる酸素濃度を検出し、この検出結果をＥＣＵ５０
へ出力するものである。この検出結果に基づき、ＥＣＵ
５０はエンジン４０の空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
（ストイキオ）にフィードバックするのである。排気絞
り２６は排気通路２７内の最後段に設けられ、排気流量
を可変的に制限するものであって、この開度を変化させ
ることによってエンジン４０へ供給される空気流量を制
御する。
含まれる酸素濃度を検出し、この検出結果をＥＣＵ５０
へ出力するものである。この検出結果に基づき、ＥＣＵ
５０はエンジン４０の空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
（ストイキオ）にフィードバックするのである。排気絞
り２６は排気通路２７内の最後段に設けられ、排気流量
を可変的に制限するものであって、この開度を変化させ
ることによってエンジン４０へ供給される空気流量を制
御する。
【００３０】つまり、排気絞り２６によって排気流量が
制限されると、エンジン４０へ供給される空気流量が制
限され、これによりエンジン４０は不完全燃焼を起こし
て排気ガス成分であるＨＣが増加するので、吸気絞り２
６によって新気吸入量を制限した場合と同様の効果が得
られる。そして、排気再循環（ＥＧＲ）装置３００は、
排気再循環通路１６，ＥＧＲインタークーラ１４，ＥＧ
Ｒインタークーラバイパス通路１５から構成されてお
り、エンジン４０から排出された排気ガスを再循環利用
して、エンジン４０の吸気として還流させるシステムで
ある。
制限されると、エンジン４０へ供給される空気流量が制
限され、これによりエンジン４０は不完全燃焼を起こし
て排気ガス成分であるＨＣが増加するので、吸気絞り２
６によって新気吸入量を制限した場合と同様の効果が得
られる。そして、排気再循環（ＥＧＲ）装置３００は、
排気再循環通路１６，ＥＧＲインタークーラ１４，ＥＧ
Ｒインタークーラバイパス通路１５から構成されてお
り、エンジン４０から排出された排気ガスを再循環利用
して、エンジン４０の吸気として還流させるシステムで
ある。
【００３１】ＥＧＲ通路１６はエンジン４０の排気通路
２７と吸気通路６１とを接続しており、また、吸気ガス
として再循環利用するための排気ガスを冷却するインタ
ークーラ１４がＥＧＲ通路１６に介装され、更に、この
インタークーラ１４をバイパスする場合に用いられる通
路であるＥＧＲインタークーラバイパス通路１５が設け
られている。
２７と吸気通路６１とを接続しており、また、吸気ガス
として再循環利用するための排気ガスを冷却するインタ
ークーラ１４がＥＧＲ通路１６に介装され、更に、この
インタークーラ１４をバイパスする場合に用いられる通
路であるＥＧＲインタークーラバイパス通路１５が設け
られている。
【００３２】また、ＥＧＲメイン弁１３がＥＧＲ通路１
６内に設けられており、排気ガスを吸気側に循環させる
か否か、つまり、ＥＧＲ機能のＯｎ／Ｏｆｆを切り替え
る切替弁として動作する。また、更に、ＥＧＲインター
クーラバイパス弁１２がＥＧＲ通路１６内に設けられて
おり、エンジン４０の排気ガスをＥＧＲインタークーラ
１４経由で吸気側に供給するか、ＥＧＲインタークーラ
バイパス通路１５経由で吸気側に供給するかの切り替え
を行う切替弁として動作する。
６内に設けられており、排気ガスを吸気側に循環させる
か否か、つまり、ＥＧＲ機能のＯｎ／Ｏｆｆを切り替え
る切替弁として動作する。また、更に、ＥＧＲインター
クーラバイパス弁１２がＥＧＲ通路１６内に設けられて
おり、エンジン４０の排気ガスをＥＧＲインタークーラ
１４経由で吸気側に供給するか、ＥＧＲインタークーラ
バイパス通路１５経由で吸気側に供給するかの切り替え
を行う切替弁として動作する。
【００３３】エンジン４０は、一般的なディーゼルエン
ジンであって、符号４１がシリンダ，符号４４が吸気
弁，符号４５が排気弁、符号４２がピストンヘッド、符
号４３が燃料噴射装置をそれぞれ示している。燃料噴射
装置４３は、シリンダ４１内に燃料を噴射するための装
置であって、その噴射タイミングはＥＣＵ５０（後述す
る）によって制御されている。
ジンであって、符号４１がシリンダ，符号４４が吸気
弁，符号４５が排気弁、符号４２がピストンヘッド、符
号４３が燃料噴射装置をそれぞれ示している。燃料噴射
装置４３は、シリンダ４１内に燃料を噴射するための装
置であって、その噴射タイミングはＥＣＵ５０（後述す
る）によって制御されている。
【００３４】また、このエンジン４０の回転速度を検出
するためのエンジン回転速度センサ３１がエンジン４０
に接続され、検出した情報を後述するＥＣＵ５０に伝達
すべく、ＥＣＵ５０と接続されている。また、図示しな
い車内に設けられたアクセルペダルの開度を検出するた
めのアクセル開度センサ３２が設けられており、その検
出結果をＥＣＵ５０に伝達すべく、ＥＣＵ５０と接続さ
れている。
するためのエンジン回転速度センサ３１がエンジン４０
に接続され、検出した情報を後述するＥＣＵ５０に伝達
すべく、ＥＣＵ５０と接続されている。また、図示しな
い車内に設けられたアクセルペダルの開度を検出するた
めのアクセル開度センサ３２が設けられており、その検
出結果をＥＣＵ５０に伝達すべく、ＥＣＵ５０と接続さ
れている。
【００３５】ＥＣＵ（制御手段）５０は各種センサ類か
らの情報に基づいて吸気系１００，排気系２００，エン
ジン４０，排気再循環装置３００を制御するためのもの
であって、入出力装置（図示略），運転状態判定手段５
１，記憶手段５２，ＰＭ堆積量判定手段５３から構成さ
れている。また、運転状態判定手段５１及びＰＭ堆積量
判定手段５３のそれぞれはソフトウェアなどによって構
成されており、記憶手段５２は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ハー
ドディスクなどの記憶媒体などによって構成されてい
る。
らの情報に基づいて吸気系１００，排気系２００，エン
ジン４０，排気再循環装置３００を制御するためのもの
であって、入出力装置（図示略），運転状態判定手段５
１，記憶手段５２，ＰＭ堆積量判定手段５３から構成さ
れている。また、運転状態判定手段５１及びＰＭ堆積量
判定手段５３のそれぞれはソフトウェアなどによって構
成されており、記憶手段５２は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ハー
ドディスクなどの記憶媒体などによって構成されてい
る。
【００３６】この運転状態判定手段５１は、アクセル開
度センサ３２、エンジン回転速度センサ３１などの情報
に基づき、エンジンの運転状態（例えば「高負荷運転で
あるか否か」等）を判定するものである。具体的には、
アクセル開度やエンジン回転速度などに関するエンジン
４０の運転状態のマップを記憶手段５２に保存してお
き、このマップに基づいてエンジン４０の運転状態を判
定するように構成する。
度センサ３２、エンジン回転速度センサ３１などの情報
に基づき、エンジンの運転状態（例えば「高負荷運転で
あるか否か」等）を判定するものである。具体的には、
アクセル開度やエンジン回転速度などに関するエンジン
４０の運転状態のマップを記憶手段５２に保存してお
き、このマップに基づいてエンジン４０の運転状態を判
定するように構成する。
【００３７】ＰＭ堆積量判定手段５３は、ＤＰＦ２５に
堆積したＰＭ量を圧力センサ２５，２６によって検出さ
れた情報に基づき推定するものである。つまり、ＤＰＦ
２５内でＰＭが堆積して目詰まりがおこり、これによっ
て生じるＤＰＦ２５の上流側と下流側におけるそれぞれ
の気圧を、上流側の圧力センサ（上流側圧力センサ）２
１と、下流側の圧力センサ（下流側圧力センサ）２２と
によってそれぞれ検出するのである。
堆積したＰＭ量を圧力センサ２５，２６によって検出さ
れた情報に基づき推定するものである。つまり、ＤＰＦ
２５内でＰＭが堆積して目詰まりがおこり、これによっ
て生じるＤＰＦ２５の上流側と下流側におけるそれぞれ
の気圧を、上流側の圧力センサ（上流側圧力センサ）２
１と、下流側の圧力センサ（下流側圧力センサ）２２と
によってそれぞれ検出するのである。
【００３８】そして、事前に記憶手段５２に記憶してお
いたＤＰＦ２５よりも前段で測定した気圧と後段で測定
した気圧との圧力差と、パティキュレートフィルタ２５
におけるＰＭ堆積量とに関するマップを利用して圧力差
を測定した時点でのＰＭ堆積量を推定するのである。こ
こで、本発明の一実施形態としてのパティキュレートフ
ィルタの溶損防止装置による溶損防止方法について、図
２の模式的動作フローチャートを用いて説明する。
いたＤＰＦ２５よりも前段で測定した気圧と後段で測定
した気圧との圧力差と、パティキュレートフィルタ２５
におけるＰＭ堆積量とに関するマップを利用して圧力差
を測定した時点でのＰＭ堆積量を推定するのである。こ
こで、本発明の一実施形態としてのパティキュレートフ
ィルタの溶損防止装置による溶損防止方法について、図
２の模式的動作フローチャートを用いて説明する。
【００３９】まず、制御がスタートするとステップＡ１
においてエンジン４０が高速／高負荷運転からアイドル
運転に切替ったか否かが運転判定手段に５１により判断
され、この条件に合致しなければリターンし（Ｎｏルー
ト参照）、この条件に合致すればステップＡ２へ進む
（Ｙｅｓルート参照）。ステップＡ２では、パティキュ
レートフィルタ２５に堆積したＰＭが所定量以上である
か否かがＥＣＵ５０のＰＭ堆積量判定手段５３によって
判断され、所定量以下であればリターンし（Ｎｏルート
参照）、所定量以上であればステップＡ３へ進む。
においてエンジン４０が高速／高負荷運転からアイドル
運転に切替ったか否かが運転判定手段に５１により判断
され、この条件に合致しなければリターンし（Ｎｏルー
ト参照）、この条件に合致すればステップＡ２へ進む
（Ｙｅｓルート参照）。ステップＡ２では、パティキュ
レートフィルタ２５に堆積したＰＭが所定量以上である
か否かがＥＣＵ５０のＰＭ堆積量判定手段５３によって
判断され、所定量以下であればリターンし（Ｎｏルート
参照）、所定量以上であればステップＡ３へ進む。
【００４０】そして、ステップＡ３では、パティキュレ
ートフィルタ２５へ供給される酸素量を抑制する動作を
実施する。ここで酸素量の抑制制御とは、具体的には、
燃料の主噴射に先立って行なわれる燃料噴射であるパイ
ロット噴射量を増加させて排気中のＨＣ濃度を増加させ
て排気通路内に残留したＯ2と反応させたり、吸気にお
けるＥＧＲ率を増加させることにより、エンジン吸気中
のＯ2を抑制して、排気ガスのＯ2濃度を低減させたりす
る制御である。
ートフィルタ２５へ供給される酸素量を抑制する動作を
実施する。ここで酸素量の抑制制御とは、具体的には、
燃料の主噴射に先立って行なわれる燃料噴射であるパイ
ロット噴射量を増加させて排気中のＨＣ濃度を増加させ
て排気通路内に残留したＯ2と反応させたり、吸気にお
けるＥＧＲ率を増加させることにより、エンジン吸気中
のＯ2を抑制して、排気ガスのＯ2濃度を低減させたりす
る制御である。
【００４１】つまり、ＤＰＦ２５へ供給される排気ガス
中のＯ2濃度を抑制することで、ＤＰＦ２５に堆積した
ＰＭの自己着火を防止し、更にはＤＰＦ２５の溶損を防
ぐことができるのである。なお、このときの反応式は、
たとえば式（４）に示すようなものとなる。 ４ＨＣ＋３Ｏ2→２Ｈ2Ｏ＋４ＣＯ・・・（４） さらに、Ｏ2センサ２３によって検出された情報に基づ
いて、エンジン４０の空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
（ストイキオ）にフィードバックすることにより、ＨＣ
に見合う量のＯ2を供給して、排気中の酸素をすべてＨ
Ｃと反応させることで酸素の残留をほとんどなくすこと
ができる。
中のＯ2濃度を抑制することで、ＤＰＦ２５に堆積した
ＰＭの自己着火を防止し、更にはＤＰＦ２５の溶損を防
ぐことができるのである。なお、このときの反応式は、
たとえば式（４）に示すようなものとなる。 ４ＨＣ＋３Ｏ2→２Ｈ2Ｏ＋４ＣＯ・・・（４） さらに、Ｏ2センサ２３によって検出された情報に基づ
いて、エンジン４０の空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比
（ストイキオ）にフィードバックすることにより、ＨＣ
に見合う量のＯ2を供給して、排気中の酸素をすべてＨ
Ｃと反応させることで酸素の残留をほとんどなくすこと
ができる。
【００４２】なお、ここで、酸素量抑制制御を実行する
要因の１つとして、高速／高負荷運転状態（Ｆ／Ｆ状
態）からアイドル運転になったか否かの判断（ステップ
Ａ１）があるが、Ｆ／Ｆであるかどうかの判断を省い
て、アイドル運転になる度に酸素量抑制制御を実行して
もよい。また、アイドル運転になったか否かの判断を行
った後で、ＤＰＦ２５に堆積しているＰＭ量を推定する
ことにより、酸素量抑制制御を実行するようにしても良
い。
要因の１つとして、高速／高負荷運転状態（Ｆ／Ｆ状
態）からアイドル運転になったか否かの判断（ステップ
Ａ１）があるが、Ｆ／Ｆであるかどうかの判断を省い
て、アイドル運転になる度に酸素量抑制制御を実行して
もよい。また、アイドル運転になったか否かの判断を行
った後で、ＤＰＦ２５に堆積しているＰＭ量を推定する
ことにより、酸素量抑制制御を実行するようにしても良
い。
【００４３】なお、酸素量抑制実行制御は、上述の「パ
イロット噴射」や「ＥＧＲ率の増加」などのほかに、
「吸気絞り」、「排気絞り」、「燃料の主噴射時（メイ
ンタイミング）の遅角」、「ポスト噴射」などを組み合
わせても良い。上述の酸素量の抑制制御にかかる動作を
図３を使って説明する。高速／高負荷状態（Ｆ／Ｆ状
態）で運転されていたエンジン回転速度がアイドル回転
まで低下した時（０秒）、ＤＰＦにおける酸素濃度（Ｄ
ＰＦ下流酸素濃度）が増加する（矢印ａ）が、従来の場
合を示す図４と比較すると、その上限が抑えられている
ことがわかる。そして、図３に示すように、増加したＤ
ＰＦ下流酸素濃度はその後急激に減少している。
イロット噴射」や「ＥＧＲ率の増加」などのほかに、
「吸気絞り」、「排気絞り」、「燃料の主噴射時（メイ
ンタイミング）の遅角」、「ポスト噴射」などを組み合
わせても良い。上述の酸素量の抑制制御にかかる動作を
図３を使って説明する。高速／高負荷状態（Ｆ／Ｆ状
態）で運転されていたエンジン回転速度がアイドル回転
まで低下した時（０秒）、ＤＰＦにおける酸素濃度（Ｄ
ＰＦ下流酸素濃度）が増加する（矢印ａ）が、従来の場
合を示す図４と比較すると、その上限が抑えられている
ことがわかる。そして、図３に示すように、増加したＤ
ＰＦ下流酸素濃度はその後急激に減少している。
【００４４】つまり、このような酸素抑制制御により、
ＤＰＦ出口温度は多少上昇するものの、ＤＰＦ２５は耐
熱温度以下で温度が保たれるため、ＤＰＦ２５が溶損す
ることを防ぐことができるのである。以上、本発明の実
施形態を説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
ＤＰＦ出口温度は多少上昇するものの、ＤＰＦ２５は耐
熱温度以下で温度が保たれるため、ＤＰＦ２５が溶損す
ることを防ぐことができるのである。以上、本発明の実
施形態を説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のパティキ
ュレートフィルタの溶損防止方法及びその装置によれ
ば、排気微粒子（ＰＭ）の自己着火を抑制すべく運転状
態となると、パイロット噴射による燃料噴射量を増大さ
せることで、エンジン内で意図的に不完全燃焼を生じさ
せ、未燃焼ガスであるＨＣを多く含んだ排気ガスを排気
通路内に排出される。このＨＣが、酸化触媒で排気通路
中に残留した酸素と反応することで酸化触媒よりも下流
に設けられたパティキュレートフィルタへの酸素供給量
が抑制され、パティキュレートフィルタに堆積したＰＭ
の自己着火が抑制されて、パティキュレートフィルタの
溶損を確実に防止することができる（請求項１，６）。
ュレートフィルタの溶損防止方法及びその装置によれ
ば、排気微粒子（ＰＭ）の自己着火を抑制すべく運転状
態となると、パイロット噴射による燃料噴射量を増大さ
せることで、エンジン内で意図的に不完全燃焼を生じさ
せ、未燃焼ガスであるＨＣを多く含んだ排気ガスを排気
通路内に排出される。このＨＣが、酸化触媒で排気通路
中に残留した酸素と反応することで酸化触媒よりも下流
に設けられたパティキュレートフィルタへの酸素供給量
が抑制され、パティキュレートフィルタに堆積したＰＭ
の自己着火が抑制されて、パティキュレートフィルタの
溶損を確実に防止することができる（請求項１，６）。
【００４６】また、排気微粒子（ＰＭ）の自己着火を抑
制すべき運転状態になると、パイロット噴射による燃料
噴射量の増大に加えて、通常運転時よりも排気ガスの還
流量を増大させるとともに、エンジンに供給される新気
を低減するので、排気通路に排出される酸素濃度がさら
に低下し、ＤＰＦの溶損を確実に防止できる（請求項
２）。
制すべき運転状態になると、パイロット噴射による燃料
噴射量の増大に加えて、通常運転時よりも排気ガスの還
流量を増大させるとともに、エンジンに供給される新気
を低減するので、排気通路に排出される酸素濃度がさら
に低下し、ＤＰＦの溶損を確実に防止できる（請求項
２）。
【００４７】また、これにより、Ｏ2センサ検出情報に
基づいて、ディーゼルエンジンのＡ／Ｆをストイキオに
フィードバック制御するので、排気ガスに含まれる酸素
濃度をきめ細かく設定できる。つまり、ＤＰＦに供給さ
れる排気ガス内のＯ2濃度が過剰であれば更に排気ガス
中の酸素濃度を抑制する制御を実施し、また、ＤＰＦに
供給される排気ガス内のＨＣ濃度が過剰であれば、過剰
なＨＣに対応した分の酸素を供給できる。これにより、
ＨＣを確実にＣＯとＨ2Ｏに分解でき、ＨＣが余ってそ
のまま排出されるような事態が回避される。（請求項
３）。
基づいて、ディーゼルエンジンのＡ／Ｆをストイキオに
フィードバック制御するので、排気ガスに含まれる酸素
濃度をきめ細かく設定できる。つまり、ＤＰＦに供給さ
れる排気ガス内のＯ2濃度が過剰であれば更に排気ガス
中の酸素濃度を抑制する制御を実施し、また、ＤＰＦに
供給される排気ガス内のＨＣ濃度が過剰であれば、過剰
なＨＣに対応した分の酸素を供給できる。これにより、
ＨＣを確実にＣＯとＨ2Ｏに分解でき、ＨＣが余ってそ
のまま排出されるような事態が回避される。（請求項
３）。
【００４８】また、アイドル運転時には排気通路を流れ
る排気ガスの流速が緩慢なため、パティキュレートフィ
ルタ内の熱が排気ガスの流れによって持ち去られないこ
とから、パティキュレートフィルタ内部での温度が上昇
しやすくＰＭが自己着火しやすい。このため、ＰＭの自
己着火を抑制すべき運転状態であるか否かの判定基準と
して、アイドル運転状態であるか否かを判断すれば容易
にパティキュレートフィルタの溶損防止をすることが出
来る（請求項４）。
る排気ガスの流速が緩慢なため、パティキュレートフィ
ルタ内の熱が排気ガスの流れによって持ち去られないこ
とから、パティキュレートフィルタ内部での温度が上昇
しやすくＰＭが自己着火しやすい。このため、ＰＭの自
己着火を抑制すべき運転状態であるか否かの判定基準と
して、アイドル運転状態であるか否かを判断すれば容易
にパティキュレートフィルタの溶損防止をすることが出
来る（請求項４）。
【００４９】また、アイドル運転時には排気通路を流れ
る排気ガスの流速が緩慢なため、パティキュレートフィ
ルタ内の熱が排気ガスの流れによって持ち去られないこ
とから、パティキュレートフィルタ内部での温度が上昇
しやすくＰＭが自己着火しやすく、更に、このような状
態でＰＭが大量にパティキュレートフィルタに堆積して
いるとＰＭが自己着火する可能性が更に高まる。
る排気ガスの流速が緩慢なため、パティキュレートフィ
ルタ内の熱が排気ガスの流れによって持ち去られないこ
とから、パティキュレートフィルタ内部での温度が上昇
しやすくＰＭが自己着火しやすく、更に、このような状
態でＰＭが大量にパティキュレートフィルタに堆積して
いるとＰＭが自己着火する可能性が更に高まる。
【００５０】このため、ＰＭの自己着火を抑制すべき運
転状態であるか否かの判定基準として、パティキュレー
トフィルタにおけるＰＭ堆積量が所定量以上で、且つ、
エンジンがアイドル運転状態であるか否かを判断すれば
容易にパティキュレートフィルタの溶損防止をすること
が出来る（請求項５）。
転状態であるか否かの判定基準として、パティキュレー
トフィルタにおけるＰＭ堆積量が所定量以上で、且つ、
エンジンがアイドル運転状態であるか否かを判断すれば
容易にパティキュレートフィルタの溶損防止をすること
が出来る（請求項５）。
【図１】本発明の一実施形態としてのパティキュレート
フィルタ溶損防止装置の模式的ブロック構成図である。
フィルタ溶損防止装置の模式的ブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのパティキュレート
フィルタ溶損防止装置にかかる動作フローチャートであ
る。
フィルタ溶損防止装置にかかる動作フローチャートであ
る。
【図３】本発明の一実施形態としてのパティキュレート
フィルタ溶損防止装置にかかるＰＭの自己着火を示す模
式的動作タイムチャートである。
フィルタ溶損防止装置にかかるＰＭの自己着火を示す模
式的動作タイムチャートである。
【図４】従来のＰＭの自己着火を示す模式的動作タイム
チャートである。
チャートである。
２１ 圧力センサ（上流側圧力センサ）
２２ 圧力センサ（下流側圧力センサ）
２３ Ｏ2センサ（酸素濃度検出手段）
２４ 酸化触媒（ＤＯＣ）
２５ パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２７ 排気通路
４０ ディーゼルエンジン（エンジン）
４３ 燃料噴射装置
５０ 制御手段（ＥＣＵ）
５３ ＰＭ堆積量判定手段
６１ 吸気通路
６１ａ 吸気口
６３ 吸気絞り
１００ 吸気系
２００ 排気系
３００ 排気再循環（ＥＧＲ）装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｓ ３Ｇ０９２
Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｓ ３Ｇ３０１
21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｂ
41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｎ
41/38 41/38 Ｂ
43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ
３０１Ｎ
45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｚ
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ
Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 BA06 CA06
DA01 DA02 EA10 ED01 ED04
ED08 ED10 FA02 FA06 FA23
GA04 GA06 GA17 GA22
3G065 AA01 AA03 AA09 AA10 CA12
DA04 EA07 FA03 GA00 GA06
GA10 GA46 HA06 KA02
3G084 AA01 BA05 BA07 BA13 BA15
BA20 CA03 DA10 DA19 DA25
EA11 FA10 FA28 FA34
3G090 AA01 BA01 CA01 CA04 DA04
DA10 DA18 DB10 EA02 EA04
EA05 EA06 EA07
3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB13
BA00 BA14 BA15 BA19 CB01
EA01 EA07 EA32 EA33 FA12
FB11 HA37 HB05 HB06
3G092 AA02 AA17 AA18 BA05 BB01
BB13 DC01 DC09 EA01 EA06
EA08 FA17 FA18 FA38 GA04
HA06X HA06Z HA16X HB01X
HB02X HD04Z HD07X HD08Z
HE01Z HF08Z
3G301 HA02 HA11 HA13 JA25 JA26
JA33 KA07 LA01 MA11 MA23
NA08 NB02 NE01 NE14 PA11
PD01 PD14 PE01 PF03
Claims (6)
- 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路に設けら
れたパティキュレートフィルタで捕集された排気微粒子
の自己着火を抑制して、パティキュレートフィルタの溶
損を防止する方法であって、 該排気通路の該パティキュレートフィルタよりも上流側
に酸化触媒が設けられ、 該ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着火を抑制
すべき運転状態になると、該ディーゼルエンジンの主燃
料噴射に先立って行なわれる燃料噴射であるパイロット
噴射による燃料噴射量を通常運転時よりも増大させるこ
とを特徴とする、パティキュレートフィルタの溶損防止
方法。 - 【請求項２】 該ディーゼルエンジンに、排気ガスを吸
気通路に還流させるＥＧＲ装置と、該吸気通路に設けら
れて新気量を変更しうる吸気絞りとが付設され、 該ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着火を抑制
すべき運転状態になると、通常運転時よりも該ＥＧＲ装
置による排気ガスの還流量を増大させるとともに吸気絞
りにより該ディーゼルエンジンに供給される新気を低減
することを特徴とする、請求項１記載のパティキュレー
トフィルタの溶損防止方法。 - 【請求項３】 該酸化触媒よりも上流側の排気通路上に
酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段が設けられ、 該酸素濃度検出手段からの検出情報に基づいて、該ディ
ーゼルエンジンの空燃比を理論空燃比にフィードバック
制御することを特徴とする、請求項２記載のパティキュ
レートフィルタの溶損防止方法。 - 【請求項４】 該自己着火を抑制すべき運転状態は、ア
イドル運転状態であることを特徴とする、請求項１〜３
のいずれか１項記載のパティキュレートフィルタの溶損
防止方法。 - 【請求項５】 該自己着火を抑制すべき運転状態は、該
パティキュレートフィルタで捕集された排気微粒子の堆
積量が所定量以上で、且つ、該アイドル運転状態である
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の
パティキュレートフィルタの溶損防止方法。 - 【請求項６】 ディーゼルエンジンの排気通路に設けら
れたパティキュレートフィルタで捕集された排気微粒子
の自己着火を抑制して、パティキュレートフィルタの溶
損を防止する装置であって、 該排気通路の該パティキュレートフィルタよりも上流側
に設けられ、該ディーゼルエンジンから排出される排気
ガス中に含まれる未燃焼ガスと該排気通路中に残留した
酸素とを反応させる酸化触媒と、 該ディーゼルエンジンが該排気微粒子の自己着火を抑制
すべき運転状態になると、該ディーゼルエンジンの主燃
料噴射に先立って行なわれる燃料噴射であるパイロット
噴射による燃料噴射量を増大させることにより通常運転
時よりも排気ガス中に含まれる未燃焼ガスの割合を増大
させるように制御する制御手段とをそなえたことを特徴
とする、パティキュレートフィルタの溶損防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373057A JP2003172124A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | パティキュレートフィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373057A JP2003172124A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | パティキュレートフィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003172124A true JP2003172124A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19181840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001373057A Pending JP2003172124A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | パティキュレートフィルタの溶損防止方法及びパティキュレートフィルタの溶損防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003172124A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2860034A1 (fr) | 2003-09-22 | 2005-03-25 | Toyota Motor Co Ltd | Procede de restriction de l'elevation excessive de la temperature du filtre dans un moteur a combustion interne |
| FR2860837A1 (fr) | 2003-10-08 | 2005-04-15 | Toyota Motor Co Ltd | Systeme de purification de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne |
| US7395660B2 (en) | 2005-01-13 | 2008-07-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
-
2001
- 2001-12-06 JP JP2001373057A patent/JP2003172124A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2860034A1 (fr) | 2003-09-22 | 2005-03-25 | Toyota Motor Co Ltd | Procede de restriction de l'elevation excessive de la temperature du filtre dans un moteur a combustion interne |
| DE102004044732B4 (de) * | 2003-09-22 | 2012-04-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Verfahren zum Einschränken einer unangemessen hohen Temperaturanhebung eines Filters in einem Verbrennungsmotor |
| FR2860837A1 (fr) | 2003-10-08 | 2005-04-15 | Toyota Motor Co Ltd | Systeme de purification de gaz d'echappement pour moteur a combustion interne |
| DE102004048964B4 (de) * | 2003-10-08 | 2012-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine |
| US7395660B2 (en) | 2005-01-13 | 2008-07-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040318 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |