JP2004263578A - 排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法、排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】ＤＰＦの再生時に、アイドリング等により急減速等が行われた場合であっても、ＤＰＦ内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止することを目的とする。
【解決手段】ＥＣＵ３７によりＥＧＲ制御バルブ２０を開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させる。又は、ＥＣＵ３７により吸気絞り弁２６の吸入空気量を絞る制御を行う。又は、ＥＣＵ３７によりターボ過給１７の吸入空気量を増加する制御を行うことで、ＤＰＦ２２への排気ガス流量を増加させる。これらのうちの１つ、あるいはこれらの組み合わせにより、急減速によるＤＰＦ２２内の酸素濃度の急激な増加を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】ＥＣＵ３７によりＥＧＲ制御バルブ２０を開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させる。又は、ＥＣＵ３７により吸気絞り弁２６の吸入空気量を絞る制御を行う。又は、ＥＣＵ３７によりターボ過給１７の吸入空気量を増加する制御を行うことで、ＤＰＦ２２への排気ガス流量を増加させる。これらのうちの１つ、あるいはこれらの組み合わせにより、急減速によるＤＰＦ２２内の酸素濃度の急激な増加を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の排気ガスを浄化するのに使用されるディーゼル車用黒煙除去装置のような排気微粒子浄化フィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）内に捕集されたスート（煤）を燃焼させてＤＰＦを再生する方法に関し、特に、ＤＰＦの再生時にアイドリング等による急減速等が行われた場合の再生制御方法及びそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなＤＰＦは、多孔質セラミックからなるハニカム構造体を貫通孔の端面を交互に目封じしたものをディーゼルエンジンの排気系に組み込み、このハニカム構造体の一方の端面から供給される排ガスを貫通孔相互間の隔壁を貫通させて他方の端面へ流すように構成されており、排ガス中に含まれている微粒子（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）を多孔質セラミックで出来た隔壁によって濾過して除去することができる。
【０００３】
一方、ＤＰＦのフィルタ内に捕集されたスートが、ある量ほど貯まったところで、燃焼させてフィルタ再生を行う必要がある。このスートを燃焼させる一般的な方法として、ポストインジェクションによる方法が挙げられる。この方法は、燃焼行程の後半に再度燃料を燃焼室内に噴射し、未燃焼ガスをＤＰＦの上流に設定された酸化触媒内で燃焼させることにより、排気ガス温度を上昇させて、フィルタ内のスートを着火させる方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィルタ再生時において、スート燃焼時の条件による急激な燃焼により、ＤＰＦ内の温度が急上昇し、このＤＰＦ内に担持された触媒が劣化したり、フィルタ自身が破損又は溶損するといった問題がある。このように、スートを急激に燃焼させる主な要因として、以下の状態が挙げられる。
【０００５】
例えば、車両走行中にポストインジェクション等で再生を開始すると、それに伴い排気ガス温度によりフィルタ内のスートが着火する。その後間もなく、アイドリング等への移行によるエンジンの急減速等が行われた場合には、急激な酸素濃度の増加と、ＤＰＦ内を通過する排気ガス流量の低下によりスート燃焼が加速され、フィルタ内部温度が更に急上昇するといった状態が生じる。このように、排気ガス流量の低下がスート燃焼を加速する理由は、スートの燃焼が始まると、ＤＰＦ内部温度より通過する排気ガス温度の方が低くなる為、排気ガスは、ＤＰＦを冷却する作用として働いているからである。
【０００６】
上記の問題を解決する為に、従来は再生させるスート堆積量を少なくしたり、スートを着火させる為の排気ガス温度を低く抑えたりしていた。しかし、再生時のスート堆積量低減は再生インターバルの短縮、また排気ガス温度の低下は完全再生必要時間の増加によりどちらも燃費の悪化が問題となっていた。
【０００７】
ここで、図７を用いて、ＤＰＦ内の温度が上昇する状態をまとめて説明する。第１の状態として、図７（ａ）に示すように、ＤＰＦ内のスート量が増加する程、ＤＰＦ内の温度が上昇する。第２の状態として、図７（ｂ）に示すように、ＤＰＦ内の酸素濃度が高い程、ＤＰＦ内の温度が上昇する。第３の状態として、図７（ｃ）に示すように、スート燃焼中のＤＰＦ内を通過する排気ガス流量が少ない程、ＤＰＦ内の温度が上昇する。
【０００８】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、ＤＰＦの再生時に、アイドリング等への移行による急減速等が行われた場合であっても、ＤＰＦ内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ＥＧＲ制御バルブが取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、前記エンジンの減速スピードを判定し、所定の時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記ＥＧＲ制御バルブを所定量開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、吸気絞り弁が取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、前記エンジンの減速スピードを判定し、所定の時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記吸気絞り弁を所定量絞る制御を行うことで、前記排気微粒子浄化フィルタ内の酸素濃度を低減させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機が取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、前記エンジンの減速スピードを判定し、所定の時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記過給圧コントロール手段を用いて、再生を行っていない場合に比べて吸入空気量を所定量増加する制御を行うことで、減速時の前記排気微粒子浄化フィルタへの排気ガス流量の低下を抑制させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法である。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記コンピュータに、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法を実行させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラムである。
【００１３】
ここで、本発明における「プログラム」とは、コンピュータによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものをいい、コンピュータのＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ−ＲＷ等にインストールされているものや、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＦＤ、半導体メモリ、コンピュータのＨＤＤ等の各種記録媒体に記録されているものや、インターネット等の外部ネットワークを介して配信されるものも含まれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、車両のエンジンシステムの制御系を示した図である、図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）１１の吸気ポートには吸気マニホルド１３ａを介して吸気管１３ｂが接続され、排気ポートには排気マニホルド１６ａを介して排気管１６ｂが接続される。上記吸気マニホルド１３ａ及び吸気管１３ｂにより吸気通路１３が構成され、上記排気マニホルド１６ａ及び排気管１６ｂにより排気通路１６が構成される。吸気管１３ｂには、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機１７のコンプレッサ１７ａと、ターボ過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６ｂにはターボ過給機１７のタービン１７ｂが設けられている。また、図示しないが、コンプレッサ１７ａの回転翼とタービン１７ｂの回転翼とはシャフトにより連結される。なお、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギによりタービン１７ｂ及びシャフトを介してコンプレッサ１７ａが回転し、このコンプレッサ１７ａの回転により吸気管１３ｂ内の吸入空気が圧縮されるように構成される。
【００１６】
また、上記排気管１６ｂの途中にはエンジン側（排ガス上流側）から順に、ＮＯｘ触媒及び酸化触媒として機能する白金系触媒等の酸化触媒２１と、ＤＰＦ２２が設けられる。酸化触媒２１及びＤＰＦ２２は、排気管１６ｂの直径を拡大した筒状の捕集器２４に収容されている。なお、コンプレッサ１７ａより吸気上流側の吸気管１３ｂには吸入空気の流量を調整可能な吸気絞り弁２６が設けられている。
【００１７】
また、酸化触媒２１の白金系触媒は、白金−アルミナ触媒、白金−ゼオライト触媒又は白金−ゼオライト−アルミナ触媒のいずれかである。白金−アルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体にγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。また白金−ゼオライト触媒はコージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。更に白金−ゼオライト−アルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）及びγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。
【００１８】
ＤＰＦ２２は、ハニカムフィルタであって、図２に示すように、コージェライトあるいはＳｉＣのようなセラミックスからなる多孔質、すなわち、スートを除去できる径を有する複数の気孔（ポア）を含む隔壁２２ａをフィルタ要素として有しており、この隔壁２２ａで仕切られた例えば多角形断面を有する。
【００１９】
このＤＰＦ２２は、これらの隔壁２２ａにより、多数の互いに平行に形成された貫通孔２２ｂの相隣接する入口側セル２２ｃと出口側セル２２ｄを交互かつ千鳥状に塞いで構成されている。また隔壁２２ａに、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属を直接担持するか、或いはγ−アルミナ粉末を含むスラリーを隔壁２２ａにコーティングした後、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属を担持することにより、ＤＰＦ２２にスートや炭化水素（ＨＣ）の酸化力を付与することも出来る。
【００２０】
図２に示すように、エンジン１１から排気された排気ガスＥ１は、酸化触媒２１を介してそのガス中に含まれるＮＯ、ＣＯ、ＨＣ成分が酸化された後、その酸化反応による高温排気ガスとしてＤＰＦ２２の入り口側セル２２ｃにおける開放側セルからＤＰＦ２２内に流入し、その隔壁２２ａの複数のポアを通過して隣接したセルに流入して、開放端の出口側セル２２ｄを介して排気される。また、排気ガスＥ１が隔壁２２ａの各ポアを通過するとき、排気ガスＥ１に含まれるスートは、その各ポアによって隣接するセルへの流出を遮断されて各ポア内及び隔壁２２ａ表面に堆積し、ＤＰＦ２２を通過した排気ガスＥ２に含まれるスートの量を大幅に低減させることができる。
【００２１】
また、エンジン１１には、排気成分中のＮＯｘの低減と燃費の向上を目的として、排気を再び吸気に回して再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御バルブ２０が取り付けられている。更に、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるＥＧＲクーラが取り付けられている。
【００２２】
また、タービン１７ｂと捕集器２４との間の排気管１６ｂ、即ち酸化触媒２１の入口には排気管１６ｂ内の排ガス温度を検出する温度センサ３６が設けられる。この温度センサ３６の検出出力は、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３７の制御入力に接続される。その他ＥＣＵ３７の制御入力には、エンジン１１の回転速度を検出する回転センサ３８と、アクセル開度及びアクセル変化速度の変化を検出するアクセル開度変化センサ３９と、酸化触媒２１とＤＰＦ２２との間の排気管１６ｂ内の圧力、即ちＤＰＦ２２の入口の排気管１６ｂ内の圧力を検出する圧力センサ４１と、車両の走行距離を検出する走行距離センサ５０の各検出出力が接続されている。
【００２３】
また、ＥＣＵ３７の制御出力は、吸気絞り弁２６に接続されている。ＥＣＵ３７は、メモリ４２を備える。メモリ４２には、エンジン回転、酸化触媒２１入口の排ガス温度、ＤＰＦ２２入口の圧力、走行距離、アクセル開度、アクセル変化速度等に応じて、ＥＧＲ制御バルブ２０の開閉制御、吸気絞り弁２６の開閉制御、及びコンプレッサ１７ａの回転による空気の吸入量制御等を行うと共に、エンジン１１に対して再生開始の命令を行うためのプログラム（ｐ）が予め記憶される。
【００２４】
続いて、ＤＰＦ２２の再生時にエンジン１１の急減速等が行われた場合に、ＥＣＵ３７によるＥＧＲ制御バルブ２０の開閉制御を行う場合について説明する。
【００２５】
まず、ＥＣＵ３７により、再生開始信号を読み込む（ステップＳ１）。これにより、ＤＰＦの再生を開始する（ステップＳ２）。次に、アクセル開度変化センサ３９からアクセル開度信号を読み込み（ステップＳ３）、アクセル変化速度信号も読み込む（ステップＳ４）。次に、減速判定として、ＡＣ（アクセル開度）〔ｄｅｇ〕がＡＣ０（所定値）〔ｄｅｇ〕未満か否かを判断する（ステップＳ５）。そして、ＡＣ０未満ではない場合には（ＮＯ）、再度上記ステップＳ１から処理を行う。一方、ＡＣ０未満の場合には（ＹＥＳ）、更に、Ｔ（再生開始信号ＯＮからの経過時間）がＴ０（所定値）未満か否かを判断する（ステップＳ６）。そして、Ｔ０未満ではない場合には（ＮＯ）、再度上記ステップＳ１から処理を行う。一方、Ｔ０未満の場合には（ＹＥＳ）、更に、Ｖ（アクセル開度変化（減速）速度）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕がＶ０（所定値）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕より大きいか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、Ｖ０より大きくないと判断した場合には（ＮＯ）、再度上記ステップＳ１から処理を行う。一方、Ｖ０より大きいと判断した場合には（ＹＥＳ）、Ｅ（ＥＧＲ増加量）及びｔ１（ＥＧＲ増加継続時間）を算出する（ステップＳ８）。
【００２６】
次に、図４（ａ）に示すＥＧＲ補正量制御マップを参照して、ｔ１がｔ０１（所定値）と等しくなる迄、ＥにＥｎ（ＥＧＲ補正制御量）加えて、ＥＧＲ量の増量を行う（ステップＳ９）。
【００２７】
尚、上記ステップＳ３，４，５に換えて、Ｑ（燃料噴射量）〔ｍｍ３／ｓｔ〕を読み込み（ステップＳ３’）、アクセル変化速度信号を読み込み（ステップＳ４’）、ＱがＱ０（所定値）未満か否かを判断する（ステップＳ５’）ようにしてもよい。
【００２８】
以上説明したように本実施形態によれば、ＥＣＵ３７によりＥＧＲ制御バルブ２０を開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させることができるため、急減速によるＤＰＦ２２内の酸素濃度の急激な増加を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止するといった効果を奏する。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３０】
尚、本実施形態の構成は、上記第１の実施形態とは同一構成であるため、その説明を省略し、図５を用いることにより、ＤＰＦ２２の再生時にエンジン１１の急減速等が行われた場合に、ＥＣＵ３７による吸気絞り弁２６の絞り制御を行う場合について説明する。更に、ステップＳ１１〜Ｓ１７，Ｓ１３’〜Ｓ１５’は、上記ステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ３’〜Ｓ５’と同じ処理であるため、その説明を省略し、ステップＳ１８から説明する。
【００３１】
ステップＳ１７において、Ｖ０より大きいと判断した場合には（ＹＥＳ）、Ｍ（吸気絞り弁開度補正量）及びｔ２（絞り弁開度減少継続時間）を算出する（ステップＳ１８）。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示す絞り弁補正量制御マップを参照して、ｔ２がｔ０２（所定値）と等しくなる迄で、ＭにＭｎ（絞り弁開度補正量）を加えて、吸気絞り弁２６の開度の減少を行う（ステップＳ１９）。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、ＥＣＵ３７により吸気絞り弁２６の吸入空気量を絞る制御を行うことで、ＤＰＦ２２内の酸素濃度を低減させることができるため、急減速によるＤＰＦ２２内の酸素濃度の急激な増加を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止するといった効果を奏する。
【００３４】
〔第３の実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３５】
尚、本実施形態の構成は、上記第１の実施形態とは同一構成であるため、その説明を省略し、図６を用いることにより、ＤＰＦ２２の再生時にエンジン１１の急減速等が行われた場合に、ＥＣＵ３７によるターボ過給機１７の吸入空気量制御を行う場合について説明する。更に、ステップＳ２１〜Ｓ２７，Ｓ２３’〜Ｓ２５’は、上記ステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ３’〜Ｓ５’と同じ処理であるため、その説明を省略し、ステップＳ１２から説明する。
【００３６】
ステップＳ２７において、Ｖ０より大きいと判断した場合には（ＹＥＳ）、Ｐ（過給圧制御定数）及びｔ３（過給圧制御定数補正継続時間）を算出する（ステップＳ２８）。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示す過給圧補正量制御マップを参照して、ｔ３がｔ０３（所定値）と等しくなる迄で、ＰにＰｎ（過給圧制御定数補正量）を加えて、過給圧制御定数補正による通過ガス量の増加を行う（ステップＳ２９）。
【００３８】
以上説明したように本実施形態によれば、ＥＣＵ３７によりターボ過給機１７の過給圧コントロール手段を使って、前記過給圧コントロール手段を用いて再生を行っていない場合に比べて、吸入空気量を増加する制御を行うことで、ＤＰＦ２２への減速直後の排気ガス流量の減少を抑制させることができるため、急減速によるＤＰＦ２２内の排気ガスによる冷却効果の低下を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止するといった効果を奏する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＤＰＦの再生時に、急減速等が行われた場合であっても、ＤＰＦ内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両のエンジンシステムの制御系を示した図。
【図２】ＤＰＦの拡大断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車両のエンジンシステムの制御動作を示した処理フロー図。
【図４】（ａ）は、第１の実施形態に係る車両のエンジンシステムにおけるＥＧＲ補正量の制御マップを示した図。（ｂ）は、第２の実施形態に係る車両のエンジンシステムにおける絞り弁補正量の制御マップを示した図。（ｃ）は、第３の実施形態に係る車両のエンジンシステムにおける過給圧補正量の制御マップを示した図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る車両のエンジンシステムの制御動作を示した処理フロー図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る車両のエンジンシステムの制御動作を示した処理フロー図。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＤＰＦ内の温度が上昇する状態を示した図。
【符号の説明】
１１ ディーゼルエンジン
１３ 吸気通路
１３ａ 吸気マニホルド
１３ｂ 吸気管
１６ 排気通路
１６ａ 排気マニホルド
１６ｂ 排気管
１７ ターボ過給機
１７ａ コンプレッサ
１７ｂ タービン
１８ インタークーラ
１９ ＥＧＲクーラ
２０ ＥＧＲ制御バルブ
２１ 酸化触媒
２２ ＤＰＦ
２４ 捕集器
２６ 吸気絞り弁
３６ ガス温度センサ
３７ ＥＣＵ（コンピュータの一例）
３８ 回転センサ
３９ アクセル開度変化センサ
４１ 圧力センサ
４２ メモリ
５０ 走行距離センサ
（ｐ） プログラム（排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラムの一例）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の排気ガスを浄化するのに使用されるディーゼル車用黒煙除去装置のような排気微粒子浄化フィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）内に捕集されたスート（煤）を燃焼させてＤＰＦを再生する方法に関し、特に、ＤＰＦの再生時にアイドリング等による急減速等が行われた場合の再生制御方法及びそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなＤＰＦは、多孔質セラミックからなるハニカム構造体を貫通孔の端面を交互に目封じしたものをディーゼルエンジンの排気系に組み込み、このハニカム構造体の一方の端面から供給される排ガスを貫通孔相互間の隔壁を貫通させて他方の端面へ流すように構成されており、排ガス中に含まれている微粒子（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）を多孔質セラミックで出来た隔壁によって濾過して除去することができる。
【０００３】
一方、ＤＰＦのフィルタ内に捕集されたスートが、ある量ほど貯まったところで、燃焼させてフィルタ再生を行う必要がある。このスートを燃焼させる一般的な方法として、ポストインジェクションによる方法が挙げられる。この方法は、燃焼行程の後半に再度燃料を燃焼室内に噴射し、未燃焼ガスをＤＰＦの上流に設定された酸化触媒内で燃焼させることにより、排気ガス温度を上昇させて、フィルタ内のスートを着火させる方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィルタ再生時において、スート燃焼時の条件による急激な燃焼により、ＤＰＦ内の温度が急上昇し、このＤＰＦ内に担持された触媒が劣化したり、フィルタ自身が破損又は溶損するといった問題がある。このように、スートを急激に燃焼させる主な要因として、以下の状態が挙げられる。
【０００５】
例えば、車両走行中にポストインジェクション等で再生を開始すると、それに伴い排気ガス温度によりフィルタ内のスートが着火する。その後間もなく、アイドリング等への移行によるエンジンの急減速等が行われた場合には、急激な酸素濃度の増加と、ＤＰＦ内を通過する排気ガス流量の低下によりスート燃焼が加速され、フィルタ内部温度が更に急上昇するといった状態が生じる。このように、排気ガス流量の低下がスート燃焼を加速する理由は、スートの燃焼が始まると、ＤＰＦ内部温度より通過する排気ガス温度の方が低くなる為、排気ガスは、ＤＰＦを冷却する作用として働いているからである。
【０００６】
上記の問題を解決する為に、従来は再生させるスート堆積量を少なくしたり、スートを着火させる為の排気ガス温度を低く抑えたりしていた。しかし、再生時のスート堆積量低減は再生インターバルの短縮、また排気ガス温度の低下は完全再生必要時間の増加によりどちらも燃費の悪化が問題となっていた。
【０００７】
ここで、図７を用いて、ＤＰＦ内の温度が上昇する状態をまとめて説明する。第１の状態として、図７（ａ）に示すように、ＤＰＦ内のスート量が増加する程、ＤＰＦ内の温度が上昇する。第２の状態として、図７（ｂ）に示すように、ＤＰＦ内の酸素濃度が高い程、ＤＰＦ内の温度が上昇する。第３の状態として、図７（ｃ）に示すように、スート燃焼中のＤＰＦ内を通過する排気ガス流量が少ない程、ＤＰＦ内の温度が上昇する。
【０００８】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、ＤＰＦの再生時に、アイドリング等への移行による急減速等が行われた場合であっても、ＤＰＦ内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ＥＧＲ制御バルブが取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、前記エンジンの減速スピードを判定し、所定の時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記ＥＧＲ制御バルブを所定量開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、吸気絞り弁が取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、前記エンジンの減速スピードを判定し、所定の時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記吸気絞り弁を所定量絞る制御を行うことで、前記排気微粒子浄化フィルタ内の酸素濃度を低減させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機が取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、前記エンジンの減速スピードを判定し、所定の時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記過給圧コントロール手段を用いて、再生を行っていない場合に比べて吸入空気量を所定量増加する制御を行うことで、減速時の前記排気微粒子浄化フィルタへの排気ガス流量の低下を抑制させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法である。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記コンピュータに、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法を実行させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラムである。
【００１３】
ここで、本発明における「プログラム」とは、コンピュータによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものをいい、コンピュータのＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ−ＲＷ等にインストールされているものや、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＦＤ、半導体メモリ、コンピュータのＨＤＤ等の各種記録媒体に記録されているものや、インターネット等の外部ネットワークを介して配信されるものも含まれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、車両のエンジンシステムの制御系を示した図である、図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）１１の吸気ポートには吸気マニホルド１３ａを介して吸気管１３ｂが接続され、排気ポートには排気マニホルド１６ａを介して排気管１６ｂが接続される。上記吸気マニホルド１３ａ及び吸気管１３ｂにより吸気通路１３が構成され、上記排気マニホルド１６ａ及び排気管１６ｂにより排気通路１６が構成される。吸気管１３ｂには、過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機１７のコンプレッサ１７ａと、ターボ過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６ｂにはターボ過給機１７のタービン１７ｂが設けられている。また、図示しないが、コンプレッサ１７ａの回転翼とタービン１７ｂの回転翼とはシャフトにより連結される。なお、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギによりタービン１７ｂ及びシャフトを介してコンプレッサ１７ａが回転し、このコンプレッサ１７ａの回転により吸気管１３ｂ内の吸入空気が圧縮されるように構成される。
【００１６】
また、上記排気管１６ｂの途中にはエンジン側（排ガス上流側）から順に、ＮＯｘ触媒及び酸化触媒として機能する白金系触媒等の酸化触媒２１と、ＤＰＦ２２が設けられる。酸化触媒２１及びＤＰＦ２２は、排気管１６ｂの直径を拡大した筒状の捕集器２４に収容されている。なお、コンプレッサ１７ａより吸気上流側の吸気管１３ｂには吸入空気の流量を調整可能な吸気絞り弁２６が設けられている。
【００１７】
また、酸化触媒２１の白金系触媒は、白金−アルミナ触媒、白金−ゼオライト触媒又は白金−ゼオライト−アルミナ触媒のいずれかである。白金−アルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体にγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。また白金−ゼオライト触媒はコージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。更に白金−ゼオライト−アルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）及びγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。
【００１８】
ＤＰＦ２２は、ハニカムフィルタであって、図２に示すように、コージェライトあるいはＳｉＣのようなセラミックスからなる多孔質、すなわち、スートを除去できる径を有する複数の気孔（ポア）を含む隔壁２２ａをフィルタ要素として有しており、この隔壁２２ａで仕切られた例えば多角形断面を有する。
【００１９】
このＤＰＦ２２は、これらの隔壁２２ａにより、多数の互いに平行に形成された貫通孔２２ｂの相隣接する入口側セル２２ｃと出口側セル２２ｄを交互かつ千鳥状に塞いで構成されている。また隔壁２２ａに、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属を直接担持するか、或いはγ−アルミナ粉末を含むスラリーを隔壁２２ａにコーティングした後、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属を担持することにより、ＤＰＦ２２にスートや炭化水素（ＨＣ）の酸化力を付与することも出来る。
【００２０】
図２に示すように、エンジン１１から排気された排気ガスＥ１は、酸化触媒２１を介してそのガス中に含まれるＮＯ、ＣＯ、ＨＣ成分が酸化された後、その酸化反応による高温排気ガスとしてＤＰＦ２２の入り口側セル２２ｃにおける開放側セルからＤＰＦ２２内に流入し、その隔壁２２ａの複数のポアを通過して隣接したセルに流入して、開放端の出口側セル２２ｄを介して排気される。また、排気ガスＥ１が隔壁２２ａの各ポアを通過するとき、排気ガスＥ１に含まれるスートは、その各ポアによって隣接するセルへの流出を遮断されて各ポア内及び隔壁２２ａ表面に堆積し、ＤＰＦ２２を通過した排気ガスＥ２に含まれるスートの量を大幅に低減させることができる。
【００２１】
また、エンジン１１には、排気成分中のＮＯｘの低減と燃費の向上を目的として、排気を再び吸気に回して再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御バルブ２０が取り付けられている。更に、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるＥＧＲクーラが取り付けられている。
【００２２】
また、タービン１７ｂと捕集器２４との間の排気管１６ｂ、即ち酸化触媒２１の入口には排気管１６ｂ内の排ガス温度を検出する温度センサ３６が設けられる。この温度センサ３６の検出出力は、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３７の制御入力に接続される。その他ＥＣＵ３７の制御入力には、エンジン１１の回転速度を検出する回転センサ３８と、アクセル開度及びアクセル変化速度の変化を検出するアクセル開度変化センサ３９と、酸化触媒２１とＤＰＦ２２との間の排気管１６ｂ内の圧力、即ちＤＰＦ２２の入口の排気管１６ｂ内の圧力を検出する圧力センサ４１と、車両の走行距離を検出する走行距離センサ５０の各検出出力が接続されている。
【００２３】
また、ＥＣＵ３７の制御出力は、吸気絞り弁２６に接続されている。ＥＣＵ３７は、メモリ４２を備える。メモリ４２には、エンジン回転、酸化触媒２１入口の排ガス温度、ＤＰＦ２２入口の圧力、走行距離、アクセル開度、アクセル変化速度等に応じて、ＥＧＲ制御バルブ２０の開閉制御、吸気絞り弁２６の開閉制御、及びコンプレッサ１７ａの回転による空気の吸入量制御等を行うと共に、エンジン１１に対して再生開始の命令を行うためのプログラム（ｐ）が予め記憶される。
【００２４】
続いて、ＤＰＦ２２の再生時にエンジン１１の急減速等が行われた場合に、ＥＣＵ３７によるＥＧＲ制御バルブ２０の開閉制御を行う場合について説明する。
【００２５】
まず、ＥＣＵ３７により、再生開始信号を読み込む（ステップＳ１）。これにより、ＤＰＦの再生を開始する（ステップＳ２）。次に、アクセル開度変化センサ３９からアクセル開度信号を読み込み（ステップＳ３）、アクセル変化速度信号も読み込む（ステップＳ４）。次に、減速判定として、ＡＣ（アクセル開度）〔ｄｅｇ〕がＡＣ０（所定値）〔ｄｅｇ〕未満か否かを判断する（ステップＳ５）。そして、ＡＣ０未満ではない場合には（ＮＯ）、再度上記ステップＳ１から処理を行う。一方、ＡＣ０未満の場合には（ＹＥＳ）、更に、Ｔ（再生開始信号ＯＮからの経過時間）がＴ０（所定値）未満か否かを判断する（ステップＳ６）。そして、Ｔ０未満ではない場合には（ＮＯ）、再度上記ステップＳ１から処理を行う。一方、Ｔ０未満の場合には（ＹＥＳ）、更に、Ｖ（アクセル開度変化（減速）速度）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕がＶ０（所定値）〔ｄｅｇ／ｓｅｃ〕より大きいか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、Ｖ０より大きくないと判断した場合には（ＮＯ）、再度上記ステップＳ１から処理を行う。一方、Ｖ０より大きいと判断した場合には（ＹＥＳ）、Ｅ（ＥＧＲ増加量）及びｔ１（ＥＧＲ増加継続時間）を算出する（ステップＳ８）。
【００２６】
次に、図４（ａ）に示すＥＧＲ補正量制御マップを参照して、ｔ１がｔ０１（所定値）と等しくなる迄、ＥにＥｎ（ＥＧＲ補正制御量）加えて、ＥＧＲ量の増量を行う（ステップＳ９）。
【００２７】
尚、上記ステップＳ３，４，５に換えて、Ｑ（燃料噴射量）〔ｍｍ３／ｓｔ〕を読み込み（ステップＳ３’）、アクセル変化速度信号を読み込み（ステップＳ４’）、ＱがＱ０（所定値）未満か否かを判断する（ステップＳ５’）ようにしてもよい。
【００２８】
以上説明したように本実施形態によれば、ＥＣＵ３７によりＥＧＲ制御バルブ２０を開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させることができるため、急減速によるＤＰＦ２２内の酸素濃度の急激な増加を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止するといった効果を奏する。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３０】
尚、本実施形態の構成は、上記第１の実施形態とは同一構成であるため、その説明を省略し、図５を用いることにより、ＤＰＦ２２の再生時にエンジン１１の急減速等が行われた場合に、ＥＣＵ３７による吸気絞り弁２６の絞り制御を行う場合について説明する。更に、ステップＳ１１〜Ｓ１７，Ｓ１３’〜Ｓ１５’は、上記ステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ３’〜Ｓ５’と同じ処理であるため、その説明を省略し、ステップＳ１８から説明する。
【００３１】
ステップＳ１７において、Ｖ０より大きいと判断した場合には（ＹＥＳ）、Ｍ（吸気絞り弁開度補正量）及びｔ２（絞り弁開度減少継続時間）を算出する（ステップＳ１８）。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示す絞り弁補正量制御マップを参照して、ｔ２がｔ０２（所定値）と等しくなる迄で、ＭにＭｎ（絞り弁開度補正量）を加えて、吸気絞り弁２６の開度の減少を行う（ステップＳ１９）。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、ＥＣＵ３７により吸気絞り弁２６の吸入空気量を絞る制御を行うことで、ＤＰＦ２２内の酸素濃度を低減させることができるため、急減速によるＤＰＦ２２内の酸素濃度の急激な増加を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止するといった効果を奏する。
【００３４】
〔第３の実施形態〕
以下、図面を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３５】
尚、本実施形態の構成は、上記第１の実施形態とは同一構成であるため、その説明を省略し、図６を用いることにより、ＤＰＦ２２の再生時にエンジン１１の急減速等が行われた場合に、ＥＣＵ３７によるターボ過給機１７の吸入空気量制御を行う場合について説明する。更に、ステップＳ２１〜Ｓ２７，Ｓ２３’〜Ｓ２５’は、上記ステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ３’〜Ｓ５’と同じ処理であるため、その説明を省略し、ステップＳ１２から説明する。
【００３６】
ステップＳ２７において、Ｖ０より大きいと判断した場合には（ＹＥＳ）、Ｐ（過給圧制御定数）及びｔ３（過給圧制御定数補正継続時間）を算出する（ステップＳ２８）。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示す過給圧補正量制御マップを参照して、ｔ３がｔ０３（所定値）と等しくなる迄で、ＰにＰｎ（過給圧制御定数補正量）を加えて、過給圧制御定数補正による通過ガス量の増加を行う（ステップＳ２９）。
【００３８】
以上説明したように本実施形態によれば、ＥＣＵ３７によりターボ過給機１７の過給圧コントロール手段を使って、前記過給圧コントロール手段を用いて再生を行っていない場合に比べて、吸入空気量を増加する制御を行うことで、ＤＰＦ２２への減速直後の排気ガス流量の減少を抑制させることができるため、急減速によるＤＰＦ２２内の排気ガスによる冷却効果の低下を防ぎ、ＤＰＦ２２内の温度上昇を抑制することができる。これにより、ＤＰＦ２２内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止するといった効果を奏する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＤＰＦの再生時に、急減速等が行われた場合であっても、ＤＰＦ内に担持された触媒の劣化や、フィルタ自身の破損又は溶損を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両のエンジンシステムの制御系を示した図。
【図２】ＤＰＦの拡大断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る車両のエンジンシステムの制御動作を示した処理フロー図。
【図４】（ａ）は、第１の実施形態に係る車両のエンジンシステムにおけるＥＧＲ補正量の制御マップを示した図。（ｂ）は、第２の実施形態に係る車両のエンジンシステムにおける絞り弁補正量の制御マップを示した図。（ｃ）は、第３の実施形態に係る車両のエンジンシステムにおける過給圧補正量の制御マップを示した図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る車両のエンジンシステムの制御動作を示した処理フロー図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る車両のエンジンシステムの制御動作を示した処理フロー図。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ＤＰＦ内の温度が上昇する状態を示した図。
【符号の説明】
１１ ディーゼルエンジン
１３ 吸気通路
１３ａ 吸気マニホルド
１３ｂ 吸気管
１６ 排気通路
１６ａ 排気マニホルド
１６ｂ 排気管
１７ ターボ過給機
１７ａ コンプレッサ
１７ｂ タービン
１８ インタークーラ
１９ ＥＧＲクーラ
２０ ＥＧＲ制御バルブ
２１ 酸化触媒
２２ ＤＰＦ
２４ 捕集器
２６ 吸気絞り弁
３６ ガス温度センサ
３７ ＥＣＵ（コンピュータの一例）
３８ 回転センサ
３９ アクセル開度変化センサ
４１ 圧力センサ
４２ メモリ
５０ 走行距離センサ
（ｐ） プログラム（排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラムの一例）
Claims (4)
- ＥＧＲ制御バルブが取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、
前記エンジンの減速スピードを判定し、所定時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記ＥＧＲ制御バルブを所定量開く制御を行うことで、ＥＧＲ量を増加させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法。 - 吸気絞り弁が取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、
前記エンジンの減速スピードを判定し、所定時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記吸気絞り弁を所定量絞る制御を行うことで、前記排気微粒子浄化フィルタ内の酸素濃度を低減させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法。 - 過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機が取り付けられているエンジンと排気微粒子浄化フィルタを備えた車両において、プログラムされたコンピュータによって前記排気微粒子浄化フィルタ内に捕集されたスートを燃焼させることにより、前記排気微粒子浄化フィルタを再生する制御を行う排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法であって、
前記エンジンの減速スピードを判定し、所定時間内に所定の減速スピードに達した場合に、前記過給圧コントロール手段を用いて再生を行っていない場合に比べて吸入空気量を所定量増加する制御を行うことで、減速時の前記排気微粒子浄化フィルタへの排気ガス流量の低下を抑制させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法。 - 前記コンピュータに、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気微粒子浄化フィルタの再生制御方法を実行させることを特徴とする排気微粒子浄化フィルタの再生制御用プログラム。
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