JP2004332691A - 排気ガス浄化方法及びそのシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関10の排気ガス浄化方法において、連続再生型DPF13bの第1の再生制御による再生処理後に再生未完了と判定された時に、次回以降は、再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第1の再生制御による再生処理を行い、この再生処理が第1の所定の再生処理回数を越えた時でも、未だ再生未完了と判定された時に、次回以降は、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御による再生処理を行う。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を備え、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法及びそのシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質(PM:パティキュレート・マター:以下PMとする)の排出量は、NOx,COそしてHC等と共に年々規制が強化されてきており、このPMをディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter :以下DPFとする)と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する技術が開発されている。
【0003】
このPMを捕集するDPFにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのDPFを用いた排気ガス浄化システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、内燃機関の排気通路の途中に設置され、内燃機関で発生する排気ガスを浄化して排出している。
【0004】
これらのDPF装置に、CRT(Continuously Regenerating Trap)方式と呼ばれる、DPFの上流側に酸化触媒(Diesel Oxdation Catalyst:DOC)を設けた連続再生型のDPF装置や、CSF(Catalyzed Soot Filter )方式と呼ばれる、フィルタに担持させた触媒の作用によってPMの燃焼温度を低下させ、排気ガスによってPMを焼却する連続再生型のDPF装置等がある。
【0005】
このCRT方式の連続再生型DPF装置は、NO2 (二酸化窒素)によるPMの酸化が、排気ガス中の酸素によりPMを酸化することにより、低温で行われることを利用したもので、酸化触媒とフィルタとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒により、排気ガス中のNO(一酸化窒素)を酸化してNO2 にして、このNO2 で、下流側のフィルタに捕集されたPMを酸化してCO2 (二酸化炭素)とし、PMを除去している。
【0006】
また、CSF方式の連続再生型DPF装置は、酸化セリウム(CeO2 )等の触媒を有する触媒付きフィルタで構成され、低温域(300℃〜600℃程度)では、触媒付きフィルタにおける排気ガス中のO2 (酸素)を使用した反応(4CeO2 +C→2Ce2 O3 +CO2 ,2Ce2 O3 +O2 →4CeO2 等)によりPMを酸化し、PMが排気ガス中のO2 で燃焼する温度より高い高温域(600℃程度以上)では、排気ガス中のO2 によりPMを酸化している。
【0007】
そして、このCSF方式の連続再生型DPF装置等でも、上流側に酸化触媒を設けて、排気ガス中の未燃HCやCOの酸化により、これらの大気中への放出を防止しながら、排気ガス温度を上昇させて、PMの酸化除去を促進することが行われている。
【0008】
しかしながら、これらの連続再生型DPF装置においても、排気温度が低い場合やNOの排出が少ない内燃機関の運転状態、例えば、内燃機関のアイドル運転や低負荷・低速度運転等の低排気温度状態が継続した場合においては、排気ガス温度が低く触媒の温度が低下して活性化しないため、酸化反応が促進されず、また、NOが不足するので、上記の反応が生ぜず、PMを酸化してフィルタを再生できないため、PMのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりしてくる。
【0009】
そのため、これらの連続再生型のDPF装置では、このPMの蓄積量を、DPFの前後で測定した排気圧力の差圧によって推定し、予め設定したPMの蓄積限界値に到達した時に、内燃機関の運転状態を再生モード運転に変更して再生処理を行って、排気温度を強制的に上昇させたり、NOやNO2 の量を増加させたりして、フィルタに捕集されたPMを酸化して除去している(例えば、特許文献1参照。)。
【0010】
【特許文献1】
特許第3055272号公報 (第2頁)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このPMの蓄積量の推定と、再生制御によるPMの燃焼除去量とが必ずしも一致しない場合が生じる。そのため、連続再生型DPFの再生制御が正常に終了したにもかかわらず、再生制御終了後に行う再生未完了か否かの判定で再生未完了であるとの判定、即ち、再生判定にてDPFの再生(浄化)が完了していないとの判定がなされる場合が生じる。
【0012】
従来技術においては、この場合に、実際にDPFの再生が完了していない状態からでも、通常運転の継続によりPMのDPFへの堆積が進んだ場合には、次回の再生制御開始までのインターバルが短縮されるだけで大きな問題は発生しないと考えて、次回の再生制御開始の判定が出されるまで通常運転を行い、再生制御開始の判定で、再度、同じ再生制御を行うことで対応していた。
【0013】
しかしながら、DPFの再生が未完了であるとの判定後に行われる数回の再生制御による再生処理後においても、その後の再生判定で再生未完了と判定される場合には、DPFへのPMの溜め込み量が蓄積限界値を超えて溜め込まれているような状況も考えられる。つまり、捕集しているPMの量が、通常の昇温やリッチ条件等の再生制御により再生処理を行っている時間内では、完全に焼却できない量となっている場合も考えられる。
【0014】
一方、この再生制御は、DPFに蓄積されたPMが、蓄積限界値以下の場合に効果があるが、再生制御の設定が蓄積限界値程度のPMを燃焼するように設定されているため、蓄積限界値以上にPMが蓄積されている場合に、通常と同じ再生制御を繰り返し実行した場合に、PMが充分に燃焼しきれず、また、場合によっては、DPF内部の温度分布が通常と異なる状態となり、局所的に極端な高温部が生じてDPF溶損に至る可能性が生じる。
【0015】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、連続再生型DPFに堆積限界以上のPMが堆積し、通常の再生制御では再生しきれない場合でも、第2の再生制御により、局所的な過剰温度上昇を回避しながら十分な再生を行うことができ、DPFの溶損を回避して保護できる排気ガス浄化方法及びそのシステムを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第1の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第1の再生制御による再生処理を行い、この再生時間を延長した第1の再生制御による再生処理が第1の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御による再生処理を行うように構成される。
【0017】
または、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第1の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御による再生処理を行うように構成される。
【0018】
更に、上記の排気ガス浄化方法において、前記第2の再生制御による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第2の再生制御による再生処理を行い、この第2の再生制御による再生処理が第2の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生するように構成される。
【0019】
そして、上記の排気ガス浄化方法における連続再生型DPF装置としては、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置等がある。
【0020】
なお、上記の第1の所定の再生処理回数及び第2の所定の再生処理回数は、1回も含む。
【0021】
上記の方法の場合では、第1の再生制御による次回以降に行う再生制御において、再生処理後の再生完了判定で、再生未完了(再生不良)であると判定された続けた場合には、再生時間を延長した第1の再生制御を第1の所定の再生処理回数だけ行い、それでも、再生完了であると判定されない場合には、第2の再生制御を行う。あるいは、第1の再生制御による連続再生型DPFの再生後に行う再生完了か再生未完了かの判定で、再生未完了であると判定された場合には、次回に行う再生制御において、第1の再生制御の代りに、第2の再生制御を行う。
【0022】
通常の第1の再生制御では、PM燃焼に関係する燃料噴射はCFS前段のDOC等の酸化触媒の活性温度域まで排気温度上昇させた後、吸気絞り、EGR、VNT等の装置で排気温度を高め、更に、ポスト噴射を行うことで目標温度500℃前後を設定時間保持した後に、同様に目標温度600℃前後を設定時間保持することでPMを燃焼させて再生を行う。
【0023】
第2の再生制御では、燃料噴射のメイン噴射のタイミングを進角することにより、シリンダ内における燃焼を促進させて、排気ガス中のNOx濃度を増加させると共に、同時に実行するポスト噴射に関しては、CSF等のDPFの入口温度の目標温度を通常よりも低い400℃〜500℃、即ち、450℃前後の温度に保つように実行する。
【0024】
この第1の再生処理は、PMがDPFに溜め込まれる限界値程度又はそれ以下であれば、効果があるが、それ以上のPMが溜め込まれた場合にはPMが充分に燃焼しきれず、また場合によっては、DPF内部の温度分布が通常とは異なり、局所的に極端な高温部が生じてDPFが溶損する可能性が生じる。
【0025】
そこで、通常の第1の再生制御の終了後に行う再生完了か再生未完了かの判定で、再生未完了であると判定された場合には、更に、実行時間を延長した第1の再生制御を第1の所定の再生処理回数だけ行い、その後も再生未完了であると判定された場合には、DPFの堆積限界(溜め込み限界)以上のPMが溜め込まれたものと判断し、第2の再生制御により、噴射タイミングを通常よりも進角させて極端にNOx濃度を高めると共に、更にその状態でポスト噴射を行い、400℃〜500℃程度、即ち、450℃前後の排気ガスを発生させて、この低温の排気ガスで安全にかつ短時間でPM燃焼を行う。
【0026】
この450℃前後の温度は、NOによってPMを焼却する効率が最も高い温度域であり、また、異常燃焼を防止する上でも有利な温度域であるので、PMの異常燃焼を防止しながら、効率良く捕集されたPMを除去できる。そのため、この第2の再生制御により、DPFに溜め込み限界以上のPMが堆積した場合でも、安全にかつ短時間でPM燃焼を行うことができ、異常燃焼によるDPFの溶損等から保護できる。
【0027】
従って、これらの本発明の排気ガス浄化方法によれば、この第2の再生制御によって、安全かつ短時間でDPFに捕集され蓄積されたPMを燃焼できる。
【0028】
また、第2の再生制御による再生処理を第2の所定の再生処理回数だけ繰り返しても、なお、再生未完了であると判定された場合には、DPFは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、DPFの損傷を最小限に抑えることができる。
【0029】
そして、上記の排気ガス浄化方法を実施するための排気ガス浄化システムは、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第1の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御手段を備えると共に、第1の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第1の再生制御手段による再生処理を行い、この再生時間を延長した第1の再生制御手段による再生処理が第1の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生不良であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第2の制御手段による再生処理を行うように制御するように構成される。
【0030】
あるいは、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第1の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御手段を備えると共に、第1の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第2の制御手段による再生処理を行うように制御するように構成される。
【0031】
また、更に、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記第2の再生制御手段による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第2の再生制御手段による再生処理を行い、この第2の再生制御手段による再生処理が第2の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生するように制御するように構成される。
【0032】
そして、上記の排気ガス浄化システムにおける連続再生型DPF装置としては、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置等がある。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法及びそのシステムについて、酸化触媒(DOC)と触媒付きフィルタ(CSF)の組合せで構成される連続再生型DPF装置を備えた排気ガス浄化システムを例にして、図面を参照しながら説明する。
【0034】
図1に、この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム1の構成を示す。この内燃機関の排気ガス浄化システム1では、エンジン(内燃機関)10の排気マニホールド11に接続する排気通路12に連続再生型DPF装置13が設けられている。この連続再生型DPF装置13は、上流側に酸化触媒13aを下流側に触媒付きフィルタ13bを有して構成される。
【0035】
この酸化触媒13aは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金(Pt)等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ13bは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。
【0036】
そして、触媒付きフィルタ13bに、モノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタを採用した場合には、排気ガスG中のPM(粒子状物質)は多孔質のセラミックの壁で捕集(トラップ)され、繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無機繊維でPMを捕集する。
【0037】
そして、触媒付きフィルタ13bのPMの堆積量を推定するために、連続再生型DPF装置13の前後に接続された導通管に差圧センサ21が設けられる。また、触媒付きフィルタ13bの再生制御用に、酸化触媒13aと触媒付きフィルタ31bの上流側、中間及び下流側に、それぞれ、上流側温度センサ22、中間温度センサ23及び下流側温度センサ24が設けられる。
【0038】
これらのセンサの出力値は、エンジン10の運転の全般的な制御を行うと共に、触媒付きフィルタ13bの再生制御も行う制御装置(ECU:エンジンコントロールユニット)30に入力され、この制御装置30から出力される制御信号により、エンジン10の燃料噴射装置14や、吸気マニホールド15への吸気量を調整する吸気絞り弁16や、EGR通路17にEGRクーラ18と共に設けられたEGR量を調整するEGRバルブ19等が制御される。
【0039】
この燃料噴射装置14は燃料ポンプ(図示しない)で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯えるコモンレール(図示しない)に接続されており、制御装置30には、エンジンの運転のために、PTOのスイッチのON/OFF,ニュートラルスイッチのON/OFF,車両速度、冷却水温度Tw,エンジン回転数Ne,アクセル開度Q等の情報も入力される。
【0040】
そして、本発明においては、図2に示すように、制御装置30の排気ガス浄化システム1のための制御手段C1において、通常制御運転手段C10、再生制御開始判定手段C20、第1再生制御手段C30、再生完了判定手段C40、第2再生制御手段C50が設けられる。
【0041】
通常運転制御手段C10は、PMの捕集を行う通常の運転を制御する手段である。また、再生制御開始判定手段C20は、連続再生型DPF装置13の触媒付きフィルタ13bに捕集されるPMの捕集量を推定し、このPMの捕集量が所定の値を超えたか否かを判定し、超えた場合には、再生開始時期であると判定し、超えない場合は、未だ再生開始時期では無いと判定する手段である。
【0042】
この捕集量の推定は、エンジンの回転速度や負荷から推定した堆積量の累積計算値や、エンジンの回転累積時間や、連続再生型DPF装置13の前後の差圧等で推定し、これらの値が所定の判定値を超えた場合には、再生開始時期であると判定し、超えない場合は、未だ再生開始時期では無いと判定する。なお、差圧利用の場合には、差圧センサ21の差圧ΔPの検出値が所定の再生用の判定値ΔPa1以上の時に再生開始時期であると判定する。
【0043】
また、第1再生制御手段C30は、連続再生型DPF装置13の種類に応じて多少制御が異なるが、エンジン10の燃料噴射のメイン噴射(主噴射)のタイミングを遅延操作(リタード)したり、ポスト噴射(後噴射)を行ったり、吸気絞りを行ったりして、排気ガス温度を上昇させ、PMの酸化除去に適した温度や環境になるようにし、連続再生型DPF装置13に捕集されたPMを酸化除去する。
【0044】
例えば、触媒付きDPF(CFS)の上流側に酸化触媒(DOC)を備えている連続再生型DPFの場合には、通常の第1の再生制御では、第1段階でPM燃焼に関わる燃料噴射は酸化触媒を活性温度以上になるまで昇温し、その後の第2段階では吸気絞り、EGR、VNT等の装置で、排気温度を昇温させ、更に、ポスト噴射を行うことで目標排気温度を500℃程度にして設定時間の間その状態を保持し、その後の第3段階で、同様な制御を行いながら、目標排気温度を600℃程度にして設定時間の間その状態を保持することで、PMを燃焼させて再生を行っている。
【0045】
そして、再生完了判定手段C40は、再生制御を終了した直後に、再生処理後のDPFが所定の再生された状態になっているか否かを判定する手段であり、差圧センサ21で検出される差圧ΔPが所定の再生完了の判定用の判定値ΔPa2より小さければ再生完了であると判定し、判定値ΔPa2以上の時にはDPFの目詰まり状態が残存しており再生未完了であると判定する手段である。
【0046】
また、第2再生制御手段C50は、第1再生制御手段C30では再生しきらない場合に、第1の再生制御を行う第1再生制御手段C30の代りに、第2の再生制御を行う手段であり、第1再生制御手段C30との比較において、燃料噴射のメイン噴射のタイミングをより進角することにより、シリンダ内における燃焼を促進させて、排気ガス中のNOx濃度を増加させ、それと共に、同時に実行するポスト噴射に関しては、CSF等のDPFの入口温度の目標温度を第1の再生制御より低い450℃前後の温度に保つように実行する。
【0047】
上記の構成の排気ガス浄化システム10によれば、連続再生型DPF装置13の制御において、再生制御によるPMの燃焼除去に関して、図3及び図4に例示するようなフローに従って再生制御が行われる。
【0048】
つまり、通常制御運転手段C10によって通常のPMを捕集する制御を行いつつ、再生制御開始手段C20により、再生制御の開始が必要か否かの判定を行う。そして、再生制御が必要と判断されるまでは、通常制御運転を行い、再生制御が必要と判断された場合に、図3あるいは図4の再生制御フローが呼ばれて再生処理を行い、この再生制御フローが終了してリターンすると、通常制御運転手段C10と再生制御開始手段C20の制御に戻り、これを繰り返す。
【0049】
この図3の第1の実施の形態の再生制御が呼ばれてスタートすると、ステップS11で、再生未完了の回数である再生未完了回数Nngがゼロであるか否かを判定し、ゼロである場合には、ステップS13で、第1再生制御手段C30による第1の再生制御を行い、ステップS16に行く。また、ステップS11で、再生未完了回数Nngがゼロでない場合には、ステップS12で、再生未完了回数Nngが第1の所定の再生未完了回数Nng1(1回も含む)以下であるか否かを判定する。
【0050】
ステップS12で、再生未完了の回数Nngが第1の所定の再生未完了回数Nng1以下である場合には、ステップS14で、第1再生制御手段C30による時間を延長した第1の再生制御を行い、ステップS16に行く。また、ステップS12で、再生未完了の回数Nngが第1の所定の再生未完了回数Nng1を越えている場合には、ステップS15に行き、第2再生制御手段C50による第2の再生制御を行い、そのままステップS16に行く。
【0051】
ステップS16では、再生完了判定手段C40により、DPF13bの再生が完了しているか否かを判定する。つまり、再生処理後のDPF13bが所定の再生された状態になっているか否かを判定する。この判定は、例えば、DPFの前後の差圧ΔPが所定の再生完了の判定用の判定値ΔPa2より小さければ再生完了であると判定し、判定値ΔPa2以上の時にはDPF13bの目詰まり状態が残存しており再生未完了であると判定する。
【0052】
そして、このステップS16の判定で、再生完了であると判定した場合には、正常に再生を終了しているので、ステップS17で、再生未完了の回数NngをゼロにリセットしてからステップS20に行き、再生未完了であれば、ステップS18で再生未完了回数Nngをカウント(Nng=Nng+1)してからステップS19に行く。ステップS19で再生未完了の回数Nngが第2の所定の再生未完了回数Nng2(1回も含む)以下であるか否かを判定し、以下であればステップS21に行き、越えていれば、DPF13bは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして、ステップS20で警告MIL(故障診断装置警告灯)を点灯して警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促しリターンする。
【0053】
ステップS21では、再生制御開始判定に使用している指数のリセット、例えば、PM堆積推定量やエンジンの回転累積時間等のリセットを行う。
【0054】
このステップS21を終了するとリターンし、図3の再生制御フローを終了し、通常制御運転手段C10と再生制御開始手段C20の制御に戻り、再生制御開始手段C20の再生制御開始の判定により、図3の再生制御フローが呼ばれて、図3の再生制御フローのステップS11〜ステップS21を繰り返す。
【0055】
この図3の排気ガス浄化方法によれば、第1再生制御手段C30による第1の再生制御(ステップS13)による再生処理後に、再生不良か否かの再生完了判定(ステップS16)で再生不良であると判定された時に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定(ステップS16)で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第1の再生制御による再生処理(ステップS14)を行う。
【0056】
そして、この再生時間を延長した第1の再生制御による再生処理(ステップS14)が第1の所定の再生未完了回数(=第1の所定の再生処理回数)Nng1を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定(ステップS16)で未だ再生不良であると判定された時に、次回以降の再生処理では、第2再生制御手段C50による第2の再生制御による再生処理(ステップS15)、即ち、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が450℃になるように昇温制御することによる再生処理を行う。
【0057】
更に、第2の再生制御による再生処理(ステップS15)において、再生処理後の再生完了判定(ステップS16)で再生完了と判定されるまでの間、第2の再生制御による再生処理(ステップS15)を行い、この第2の再生制御による再生処理(ステップS15)が第2の所定の再生処理回数(第2判定値Nng2−第1判定値Nng1)を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定(ステップS16)で未だ再生不良であると判定された時に、警報を発生する(ステップS20)。
【0058】
従って、通常の第1の再生制御では再生未完了となる場合に、次回以降の再生処理では、実行時間を延長した第1の再生制御を第1の所定の再生処理回数(=第1の所定の再生未完了回数)Nng1だけ行い、その後も再生未完了であると判定された場合には、噴射タイミングを通常よりも進角させて極端にNOx濃度を高めると共に、更にその状態でポスト噴射を行い、450℃前後の低温の排気ガスを発生させる第2の再生処理を行って、この低温の排気ガスでPM燃焼を安全にかつ短時間で実行するので、PMの異常燃焼を防止しながら、効率良く捕集されたPMを除去できる。そのため、この第2の再生制御により、DPF13bに溜め込み限界以上のPMが堆積した場合でも、PM燃焼を安全にかつ短時間で実行でき、異常燃焼による溶損等からDPF13bを保護できる。
【0059】
また、第2の再生制御による再生処理を第2の所定の再生処理回数(Nng2−Nng1)だけ繰り返しても、再生不良であると判定された時には、DPF13bは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、DPF13bの損傷を最小限に抑えることができる。
【0060】
また、図4の第2の実施の形態の再生制御は、再生時間を延長した第1の再生制御を省略した場合の実施の形態であり、図4の第2の実施の形態の再生制御が呼ばれてスタートすると、ステップS31で、再生未完了の回数である再生未完了回数Nngがゼロであるか否かを判定し、ゼロである場合には、ステップS33で、第1再生制御手段C30による第1の再生制御を行い、ステップS35に行く。また、ステップS31で、再生未完了回数Nngがゼロでない場合には、ステップS32で、再生未完了回数Nngが第3の所定の再生未完了回数Nng3以下であるか否かを判定する。
【0061】
ステップS32で、再生未完了の回数Nngが第3の所定の再生未完了回数Nng3以下である場合には、ステップS33で、第1再生制御手段C30による第1の再生制御を行い、ステップS35に行く。また、ステップS32で、再生未完了の回数Nngが第3の所定の再生未完了回数Nng3を越えている場合には、ステップS34に行き、第2再生制御手段C50による第2の再生制御を行い、そのままステップS35に行く。
【0062】
ステップS35では、再生完了判定手段C40により、DPF13bの再生が完了しているか否かを判定する。このステップS35の判定で、再生完了であると判定した場合には、正常に再生を終了しているので、ステップS36で、再生未完了の回数NngをゼロにリセットしてからステップS40に行き、再生未完了であれば、ステップS37で、再生未完了の回数Nngをカウント(Nng=Nng+1)してからステップS38に行く。ステップS38で再生未完了の回数Nngが第4の所定の再生未完了回数Nng4以下であるか否かを判定し、以下であればステップS40に行く。また、越えていれば、DPF13bは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして、ステップS39で警告MIL(故障診断装置警告灯)を点灯して警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促しリターンする。
【0063】
ステップS40では、再生制御開始判定に使用している指数のリセット、例えば、PM堆積推定量やエンジンの回転累積時間等のリセットを行う。なお、再生制御開始判定にDPFの前後の差圧を使用しているような場合には、このリセットは必要ない。
【0064】
このステップS40を終了するとリターンし、図4の再生制御フローを終了し、通常制御運転手段C10と再生制御開始手段C20の制御に戻り、再生制御開始手段C20の再生制御開始の判定により、図4の再生制御フローが呼ばれて、図4の再生制御フローのステップS31〜ステップS40を繰り返す。
【0065】
この図4の排気ガス浄化方法によれば、第1再生制御手段C30による第1の再生制御(ステップS33)による再生処理後に、再生不良か否かの再生完了判定(ステップS35)で再生不良であると判定された時に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定(ステップS35)で再生完了と判定されるまでの間、第1の再生制御による再生処理(ステップS33)を行う。
【0066】
そして、この第1の再生制御による再生処理(ステップS33)が第1の所定の再生処理回数(=第3の所定の再生未完了回数)Nng3を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定(ステップS35)で未だ再生未完了であると判定された時に、次回以降の再生処理では、第2再生制御手段C50による第2の再生制御による再生処理(ステップS34)、即ち、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御するによる再生処理を行う。
【0067】
更に、第2の再生制御による再生処理(ステップS34)において、再生処理後の再生完了判定(ステップS35)で再生完了と判定されるまでの間、第2の再生制御による再生処理(ステップS34)を行い、この第2の再生制御による再生処理(ステップS34)が第2の所定の再生処理回数(Nng4−Nng3)を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定(ステップS35)で未だ再生未完了であると判定された時に、警報を発生する(ステップS39)。
【0068】
従って、通常の第1の再生制御では再生未完了となる場合に、次回以降の再生処理では、第1の再生制御を第1の所定の再生処理回数(=第3の所定の再生未完了回数:1回も含む)だけ行い、更に、再生未完了であると判定された場合には、噴射タイミングを通常よりも進角させて極端にNOx濃度を高めると共に、更にその状態でポスト噴射を行い、400℃〜500℃程度、即ち、450℃前後の低温の排気ガスを発生させる第2の再生処理を行って、この低温の排気ガスでPM燃焼を安全にかつ短時間で実行するので、PMの異常燃焼を防止しながら、効率良く捕集されたPMを除去できる。そのため、この第2の再生制御により、DPF13bに溜め込み限界以上のPMが堆積した場合でも、PM燃焼を安全にかつ短時間で実行でき、異常燃焼による溶損等からDPF13bを保護できる。
【0069】
また、第2の再生制御による再生処理を第2の所定の再生処理回数(1回も含む)だけ繰り返しても、再生不良であると判定された時には、DPF13bは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、DPF13bの損傷を最小限に抑えることができる。
【0070】
上記の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムによれば、通常の第1の再生制御を所定の回数(Nng1、又は、Nng3)繰り返した後、第2の再生制御を所定の回数(Nng2−Nng1、又は、Nng4−Nng3)行って、より効率良くまたDPFが高温になることを防止しながら、DPFに堆積したPMを燃焼除去できる。
【0071】
従って、DPFに蓄積限界値以上のPMが堆積した場合でも、再生制御時のDPFの局所的な異常燃焼や高温発生を回避でき、DPFを保護することができる。
【0072】
なお、本発明は、上記の触媒を担持させるフィルタ13bとこの触媒付きフィルタ13bの上流側に酸化触媒13aを設けた排気ガス浄化装置13以外にも、フィルタに酸化触媒を担持させた排気ガス浄化装置13、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた排気ガス浄化装置13等に対しても適用可能である。
【0073】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明の排気ガス浄化方法及びそのシステムによれば、第1の再生制御で再生が完了しない場合に、再生時間を延長した第1の再生制御、更には、排気ガス温度を400℃〜500℃とする第2の再生制御を行って、より効率良くまたDPFが高温になることを防止しながら、堆積したPMを燃焼除去できる。
【0074】
従って、DPFに蓄積限界値以上のPMが堆積した場合でも、この第2の再生制御で安定してかつ短時間でPMを制焼できるので、再生制御時のDPFの局所的な異常燃焼や高温発生を回避できDPFを保護することができる。
【0075】
また、第2の再生制御による第2の再生処理を第2の所定の再生処理回数だけ繰り返しても、再生不良であると判定された時には、DPFは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、DPFの損傷を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムのシステム構成図である。
【図2】本発明に係る排気ガス浄化システムの制御手段の構成を示す図である。
【図3】本発明に係る第1の実施の形態の再生制御のフローを示す図である。
【図4】本発明に係る第2の実施の形態の再生制御のフローを示す図である。
【符号の説明】
1 排気ガス浄化システム
10 エンジン(内燃機関)
13 連続再生型パティキュレートフィルタ装置
13a 酸化触媒
13b 触媒付きフィルタ
30 制御装置(ECU)
C10 通常制御運転手段
C20 再生制御開始判定手段
C30 第1再生制御手段
C40 再生完了判定手段
C50 第2再生制御手段
Claims (8)
- 連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第1の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第1の再生制御による再生処理を行い、この再生時間を延長した第1の再生制御による再生処理が第1の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御による再生処理を行う排気ガス浄化方法。
- 連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第1の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御による再生処理を行う排気ガス浄化方法。
- 前記第2の再生制御による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第2の再生制御による再生処理を行い、この第2の再生制御による再生処理が第2の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生する請求項1又は2に記載の排気ガス浄化方法。
- 前記連続再生型DPF装置が、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置のいずれかである請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気ガス浄化方法。
- 連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第1の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御手段を備えると共に、第1の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第1の再生制御手段による再生処理を行い、この再生時間を延長した第1の再生制御手段による再生処理が第1の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第2の制御手段による再生処理を行うように制御する排気ガス浄化システム。
- 連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第1の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してNOxを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が400℃〜500℃になるように昇温制御する第2の再生制御手段を備えると共に、第1の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第2の制御手段による再生処理を行うように制御する排気ガス浄化システム。
- 前記制御手段は、前記第2の再生制御手段による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第2の再生制御手段による再生処理を行い、この第2の再生制御手段による再生処理が第2の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生するように制御する請求項5又は6に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記連続再生型DPF装置が、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置のいずれかである請求項5〜7のいずれか1項に記載の排気ガス浄化システム。
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