JP2005061296A

JP2005061296A - 排気浄化装置

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Publication number: JP2005061296A
Application number: JP2003291302A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Adachi; 隆幸足立; Akira Kawakami; 彰川上
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: JP4070687B2

Abstract

【課題】フィルタの異常状態を正確に検出する排気浄化装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１０の排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ２５と、前記フィルタが捕集した粒子状物質を燃焼又は触媒による化学反応により除去して前記フィルタを強制再生する強制再生制御手段２０とからなる排気浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの停止を判定するエンジン停止判定手段Ｓ１６と、前記フィルタの強制再生開始から前記ディーゼルエンジンが停止して前記フィルタの強制再生が中断するまでの強制再生経過時間を計測する経過時間計測手段Ｓ１８と、前記強制再生制御手段によって設定された粒子状物質を完全に除去する強制再生時間と計測した強制再生経過時間との差を算出する時間差計測手段Ｓ２２とを備え、前記強制再生制御手段は、前記算出した強制再生時間と強制再生経過時間との差に基づいて、次回ディーゼルエンジン始動時に前記フィルタの強制再生を実施する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を除去処理するための排気浄化装置に関する。

近年、ディーゼルエンジン車の排気中に含まれるＰＭの有望な低減手段のひとつとして、排気浄化装置の開発が注目される（特許文献１参照）。排気浄化装置は、エンジンの排気中に含まれるＰＭをフィルタに捕集しつつ、その捕集ＰＭを触媒作用により連続的に燃焼除去して、連続再生するものである。このようなフィルタ装置においても、触媒には活性温度領域があり、これを下回るような排気温度での運転状態が長く継続すると、フィルタの連続再生が十分に行われず、ＰＭ堆積量が過剰になり、エンジン性能に悪影響を及ぼしかねない。また、触媒の活性温度領域に入るような排気温度での運転状態へ移行すると、フィルタの過剰に堆積するＰＭが急激に燃焼する可能性があり、フィルタの溶損や亀裂を生じやすくなる。

このように、排気浄化装置の連続再生不良は重大な不具合の要因となるため、排気浄化装置に堆積しているＰＭ堆積量を管理し、必要な時期に強制的な堆積ＰＭの燃焼除去（以下、強制再生）を行わなければならない。強制再生の手法として排気浄化装置より上流側で未然の燃料を排気に添加し、酸化触媒の作用により未燃燃料が燃焼することで堆積ＰＭの燃焼に充分な温度（５５０℃以上）まで排気を昇温する手法が広く検討されている。また、そのような酸化触媒による効果が利用できない条件下（排気温度が２３０℃以下）においては、ＥＧＲや、吸排気系のスロットル、ターボバイパス、可変ノズル機構付ターボ（以下ＶＮＴ）、噴射時期の遅角化、アフタ噴射の追加など様々な手法を用いて、触媒作用が利用可能な温度まで排気を昇温しなければならない。これらすべての排気昇温手法は、熱量を排気に放出しており燃費を大幅に悪化させる要因である。
特開２００３−１５５９１５号

従来技術においては、強制再生中にドライバーの意思等によりエンジンを停止する場合について考慮されておらず、例えば再びエンジンが始動した際にもう一度ＰＭの燃焼に充分な温度まで排気を昇温（強制再生リトライ）しなければならず、燃費悪化代の増加につながることになる。また堆積ＰＭの減少に伴いＰＭの燃焼効率は低下するため（図１７参照）、強制再生期間終盤の強制再生リトライは燃費悪化率に対するＰＭの燃焼効率が低くなり不経済である（図１８参照）。

この発明は、強制再生途中にエンジンが停止した場合でも燃費の悪化を抑制する強制再生リトライの制御を備えた排気浄化装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタが捕集した粒子状物質を燃焼又は触媒による化学反応により除去して前記フィルタを強制再生する強制再生制御手段とからなる排気浄化装置において、
前記ディーゼルエンジンの停止を判定するエンジン停止判定手段と、
前記フィルタの強制再生開始から前記ディーゼルエンジンが停止して前記フィルタの強制再生が中断するまでの強制再生経過時間を計測する経過時間計測手段と、
前記強制再生制御手段によって設定された粒子状物質を完全に除去する強制再生時間と計測した強制再生経過時間との差を算出する時間差計測手段とを備え、
前記強制再生制御手段は、前記算出した強制再生時間と強制再生経過時間との差に基づいて、次回ディーゼルエンジン始動時に前記フィルタの強制再生を実施することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記強制再生制御手段は、前記フィルタの強制再生が完了したと判断する、前記強制再生時間より短い強制再生完了許可時間を設定し、前記強制再生経過時間が前記強制再生完了許可時間より長い場合には、次回ディーゼルエンジン始動時に前記フィルタの強制再生を実施しないことを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記強制再生完了許可時間は、前記フィルタのＰＭ再生率に応じて設定される時間であることを特徴とする。

第１の発明においては、排気浄化装置のフィルタの強制再生途中でエンジンの停止により強制再生が中止された場合に、次回ディーゼルエンジン始動時にフィルタの強制再生を引き続き実施するため、フィルタのＰＭを確実に除去することができる。

第２の発明は、強制再生経過時間が強制再生完了許可時間より長い場合には、次回ディーゼルエンジン始動時に前記フィルタの強制再生を実施しないため、次回エンジン始動時の強制再生を中止することにより、強制再生時の燃費の悪化を抑制し、車両としての燃費を向上することができる。

第３の発明は、強制再生完了許可時間をフィルタのＰＭ再生率に応じて設定される時間としたので、フィルタの再生効率の低い領域を避けることができる。

図１において、１０はディーゼルエンジンであり、コモンレール式燃料噴射装置（図示せず）を備える。エンジン１０の吸気通路１１にターボ過給機１２のコンプレッサ１２ａ、インタクーラ１３、吸気絞り弁１４が介装される。エンジン１０の排気通路１５にターボ過給機１２のタービン１２ｂ、排気絞り弁１６、排気浄化装置１７、が介装される。コモンレール式燃料噴射装置は、コモンレールに燃料を蓄圧する高圧ポンプと、コモンレールに各気筒の噴射ノズルを接続する燃料供給管と、を備える。燃料噴射装置および後述の予熱手段を制御するのがコントロールユニット２０であり、通常の制御マップのほか、強制再生用の昇温制御マップが格納される。２１はＥＧＲ（排気還流）装置のＥＧＲバルブ、２２はターボ過給機１２のタービン１２ｂを迂回するターボバイパスの開閉バルブである。

排気浄化装置１７は、ＤＰＦ２５と酸化触媒（ＤＯＣ）２６とから構成される。ＤＰＦ２５は、ハニカム構造体に形成され、その格子状に区画される流路（セル）の入口と出口が交互に目封じされる。つまり、入口の目封じされる流路と出口の目封じされる流路とが交互に隣接され、これらを区画する多孔質の隔壁が排気の通過を許容するようになっている。この例においては、隔壁に捕集されるＰＭの燃焼可能な着火温度を低めに設定するため、触媒（アルミナ等）付きフィルタ（ＣＳＦ）が採用される。ＤＯＣ２６は、触媒を担持するハニカム構造体に形成され、ハニカム構造体の格子状に区画される流路を通過する排気に含まれる主にＨＣ（炭化水素）を酸化処理するものであり、その反応熱により触媒温度が上昇して堆積ＰＭの燃焼を促進するのである。

コントロールユニット２０の制御に必要な検出手段として、エンジン回転数Ｎｅを検出する回転センサ（クランク角センサを兼ねる）およびエンジン負荷に対応する燃料噴射量ｑを検出する負荷センサを備える。また、排気浄化装置１７の入口圧力と出口圧力との差圧を検出する差圧センサ３０、ＤＰＦ２５の入口温度を検出する温度センサ３１ａとＤＰＦ２５の出口温度を検出する温度センサ３１ｂ、吸気流量を検出するエアフローセンサ３２、等が設けられる。

図２は、ＰＭ堆積量（またはＤＰＦ前後の差圧）と排気温度との関係を表す例示するものであり、ＰＭ排出量＝ＰＭ燃焼量となる基準温度を上回る排気温度の運転状態のときは、ＰＭ燃焼量＞ＰＭ排出量となり、ＰＭ堆積量（またはＤＰＦ前後の差圧）が減少する一方、基準温度を下回る排気温度の運転状態のときは、ＰＭ燃焼量＜ＰＭ排出量となり、ＰＭ堆積量が増加する。そのため、基準温度を下回る排気温度の運転状態が継続すると、ＰＭ堆積量が所定値を超えると、エンジン性能の低下を回避するため、強制再生が必要となるのである。

コントロールユニット２０は、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷ｑとから通常の制御マップに基づいて噴射ノズルへの燃料噴射信号（噴射量の指令および噴射時期の指令）を決定する。ＤＰＦ２５の強制再生が必要な時期を判定すると、通常の制御マップから強制再生用の昇温マップに切り替わり、排気浄化装置１７の雰囲気温度が所定値（例えば、２３０℃）を下回るときは、触媒の予熱手段を駆動するほか、必要があれば昇温マップ１に基づいて燃料のメイン噴射に続いて燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行うような燃料噴射信号を決定する一方、排気浄化装置の雰囲気温度が所定値以上のときは、昇温マップ２に基づいてメイン噴射から大幅に遅れるタイミングでポスト噴射を行うような燃料噴射信号を決定するのである。

触媒の予熱手段については、ＥＧＲバルブ２１、吸気絞り弁１４または排気絞り弁１６、ターボバイパスの開閉バルブ２２、がエンジン１０の排気温度を積極的に高める制御に利用される。ターボ過給機１２が可変ノズル式の場合、ターボバイパスの開閉バルブ２２の代わりに可変ノズルを触媒の予熱手段として制御することも考えられる。

ＤＰＦ２５の強制再生が必要な時期の判定については、ＤＰＦ２５のＰＭ堆積量（推定量）が所定値以上のときに強制再生時期を判定する手段（図３のＳ２）と、ＤＰＦ２５の前後差圧（または排気浄化装置１７の入口圧力）が所定値以上のときに強制再生時期を判定する手段（図３のＳ５）と、ＰＭ堆積量に基づく強制再生の完了から計測される運転時間（または運転距離）が強制再生用に設定のインターバルに達するとその間に強制再生の履歴がないときに強制再生時期を判定する手段（図３のＳ７）と、運転時間（または運転距離または強制再生の回数）がＰＭ堆積量を定期的に初期化する０リセット強制再生用のインターバルに達すると強制再生を判定する手段（図３のＳ９）と、が設定される。

図５において、Ｔは強制再生用のインターバル、Ｔ０ｉｎｔは０リセット再生用のインターバルであり、☆はＴ０ｉｎｔ毎の０リセット強制再生、○はＰＭ堆積量に基づく強制再生、◇は強制再生用のインターバルＴに基づく強制再生、の実行を例示する。Ｔ１＜Ｔ、Ｔ３＜Ｔ、Ｔ２＝Ｔ、Ｔ４＝Ｔ、Ｔ５＜Ｔである。

ＤＰＦ２５の強制再生時期は、このような複数の異なる方法に基づいて判定され、これら何れかの判定を受けると、そのときの判定方法に対応する強制再生モードとしてＰＭ堆積量に応じた強制再生温度および強制再生時間を設定する手段（図３のＳ１０）が設定される。ＤＰＦ２５の前後差圧（または排気浄化装置１７の入口圧力）から強制再生時期を判定する手段においては、強制再生時期の判定基準となる所定値としてレベル１とこれより高いレベル２が設定され、これらレベル１、レベル２に基づく強制再生時期の判定毎に異なる強制再生モードとしてＰＭ堆積量に応じた強制再生温度および強制再生温度が設定されるのである。

強制再生モードは、ＰＭ堆積量の超過に基づく強制再生時期の判定、差圧レベル１の超過に基づく強制再生時期の判定、差圧レベル２の超過に基づく強制再生時期の判定、強制再生用のインターバルに基づく強制再生時期の判定、０リセット強制再生用のインターバルに基づく強制再生時期の判定、から選定される（図６を参照）。これらモードに対応する強制再生温度Ｔｒｅｇ１〜Ｔｒｅｇ５は、マップ２に基づく昇温制御の目標温度であり、ＰＭ堆積量に応じて設定される（図７を参照）。強制再生時間Ｔ１〜Ｔ５については、ＰＭ堆積および強制再生温度Ｔｒｅｇ１〜Ｔｒｅｇ５に応じて設定される（図８を参照）。そして、温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度および温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度の平均値が強制再生温度Ｔｒｅｇ１〜Ｔｒｅｇ５以上の継続状態が強制再生時間Ｔ１〜Ｔ５に達すると、昇温マップ２に基づく燃料噴射制御を解除する手段（図３のＳ１２およびＳ１３、参照）が設定される。

ＰＭ堆積量の算出（図３のＳ１）については、吸気流量（エアフローセンサ３２の検出信号）と燃料流量（エンジン負荷ｑの検出信号）とから空気過剰率を求め、空気過剰率からスモーク濃度を求め、スモーク濃度と吸気流量と燃料流量とから単位時間あたりのＰＭ排出量を求める。その一方、ＤＰＦのＰＭ燃焼特性マップに基づいて、触媒の酸化作用により堆積ＰＭの燃焼が開始される排気条件において、単位時間あたりのＰＭ燃焼量を求める。具体的には、触媒による酸化反応の効率に影響を与える空間速度を求め、ＤＰＦ２５の触媒温度（ＤＰＦ２５の入口温度、ＤＰＦ２５の出口温度またはＤＰＦ２５の入口温度と出口温度との平均値）と空間速度とからＰＭ燃焼速度を求め、単位時間あたりのＰＭ燃焼量に変換する。そして、ＰＭ排出量からＰＭ燃焼量を引く減算値を順次に積算することにより、ＤＰＦのＰＭ堆積量を求めるのである。減算値は、負になる可能性があるので、負の減算値＝０に修正する処理が設定される。

図３、４は、コントロールユニット２０の制御内容、具体的には強制再生制御と、本発明の特徴的な制御である強制再生途中でエンジンが停止した後、次のエンジン始動時に行う強制再生制御（強制再生リトライ制御）を説明するフローチャートである。

Ｓ１においては、ＤＰＦ２５のＰＭ堆積量を算出する。ＰＭ堆積量の算出については図１１を用いて詳しく後述する。Ｓ２においては、ＰＭ堆積量の算出値（推定量）が所定値（しきい値）以上かどうかを判定する。続くＳ４では排気浄化装置１７前後の差圧の判定条件が成立しているかどうかを判定し、判定がｙｅｓならＳ５に進み、ｎｏならばＳ７に進む。

Ｓ４においては、排気浄化装置１７前後の差圧を読み込む。前後差圧の算出は図１２を用いて説明する。Ｓ５においては、差圧がレベル１またはレベル２を超過するかどうかを判定する。Ｓ６においては、運転時間（または運転距離）のカウント値を読み込む。カウント値の読み込みについては図１４を用いて後述する。Ｓ７においては、運転時間（または運転距離）のカウント値が強制再生用のインターバルに達したかどうかを判定する。Ｓ８においては、運転時間（または運転距離または強制再生回数）のカウント値を読み込む。カウント値の読み込みについては図１５を用いて後述する。Ｓ９においては、運転時間（または運転距離または強制再生回数）のカウント値が０リセット強制再生用のインターバルに達したかどうかを判定する。

Ｓ２の判定がｎｏかつＳ５の判定がｎｏかつＳ７の判定がｎｏかつＳ９の判定がｎｏのときは、Ｓ１へ戻る。Ｓ２の判定がｙｅｓまたはＳ５の判定がｙｅｓまたはＳ７の判定がｙｅｓまたはＳ９の判定がｙｅｓのときは、Ｓ１０へ進む。Ｓ１０においては、強制再生時期の判定（ｙｅｓ）がＳ２の判定〜Ｓ９の判定の何れかに拠るのかに応じて強制再生モードを選定する。Ｓ２の判定に拠る場合、ＰＭ堆積量の超過に対応する強制再生モードにより、強制再生温度Ｔｒｅｇ１および強制再生時間Ｔ１をＰＭ堆積量に応じて設定する。Ｓ５の判定に拠る場合、差圧レベル１の超過に対応する強制再生モードまたは差圧レベル２の超過に対応する強制再生モードにより、強制再生温度Ｔｒｅｇ２またはＴｒｅｇ３および強制再生時間Ｔ２またはＴ３をＰＭ堆積量に応じて設定する。Ｓ７の判定に拠る場合、強制再生用のインターバルに対応する強制再生モードにより、強制再生温度Ｔｒｅｇ４および強制再生時間Ｔ４をＰＭ堆積量に応じて設定する。Ｓ９の判定に拠る場合、０リセット強制再生用のインターバルに対応する強制再生モードにより、強制再生温度Ｔｒｅｇ５および強制再生時間Ｔ５をＰＭ堆積量に応じて設定する。

Ｓ１１においては、選定の強制再生モードに基づいて強制再生を実行する。強制再生の制御については図１６を用いて後述する。触媒の酸化反応に十分な排気温度の運転状態のときは、温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度および温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度の平均値を監視しながら、昇温マップ２に基づいてメイン噴射から大幅に遅れるタイミングでポスト噴射を行うように燃料噴射装置を制御する（昇温制御２）。触媒の酸化反応に必要な排気温度を下回る運転状態のときは、排気浄化装置１７の雰囲気温度を監視しながら、触媒の予熱手段を制御するほか、必要があれば昇温マップ１に基づいてメイン噴射に続いて燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行うように燃料噴射装置を制御する（昇温制御１）。アフタ噴射においては、燃料の発熱量のうちの動力に使用されない熱量が増えて排気温度が上昇するため、ＤＰＦ２５の触媒も堆積ＰＭの酸化処理に必要な温度へ高められるのである。触媒温度が酸化処理に必要な温度に至ると昇温マップ１から昇温マップ２へ切り替わり、ポスト噴射により、排気中に添加される未燃燃料が触媒上で酸化反応され、その反応熱により触媒温度を上昇させるため、堆積ＰＭの燃焼処理が促進される（図９を参照）。

Ｓ１２においては、ＤＰＦの出口温度が強制再生温度（しきい値）に達するかどうか、を判定する。Ｓ１２の判定がｙｅｓになると、Ｓ１３へ進む一方、Ｓ１２の判定がｎｏのときは、ｙｅｓになるまで判定を繰り返す。Ｓ１３においては、ＤＰＦの出口温度が強制再生温度以上の継続時間が強制再生時間（しきい値）に達したかどうかを判定する。Ｓ１３の判定がｙｅｓになると、Ｓ１４へ進む一方、Ｓ１３の判定がｎｏのときは、ｙｅｓになるまで判定を繰り返す。Ｓ１４においては、強制再生モードをリセットする。Ｓ１５においては、強制再生の昇温制御を解除すると共に通常の燃料噴射へ復帰する。

Ｓ１５に続くＳ１６以降が強制再生中にエンジン１０が停止した場合の次回エンジン始動時に実施される強制再生制御について説明するフローである。

まずＳ１６でエンジン１０を停止するメインスイッチがオフされたかどうかを判定し、ｙｅｓの場合にはＳ１７に進み、ｎｏの場合にはエンジン１０は運転中であり、Ｓ１に戻り、通常の強制再生制御を繰り返す。

Ｓ１７では強制再生中であるかどうかの判定を行う。強制再生中であれば、Ｓ１８に進み、強制再生中でなければ制御を終了する。続くＳ１８では、強制再生が行われた強制再生経過時間が強制再生完了許可時間を越えているかどうかを判定する。ここで強制再生完了許可時間は、図１０に示すようなフィルタ再生率と強制再生経過時間との関係から設定される。

フィルタの再生効率は、図１０に示すように強制再生開始直後と強制再生完了前に効率が低下する。したがって、強制再生完了許可時間を再生効率の低下する再生率に設定することでフィルタ内のＰＭを実質的になくすとともに強制再生経過時間が長くなることを防止する。

Ｓ１８での判定がｙｅｓであればＳ１９に進み、強制再生が完了したと判定して続くＳ２０で、次回エンジン１０始動時に強制再生は不要と判断し、強制再生経過時間をリセットして制御を終える。

一方、Ｓ１８の判定がｎｏであればＳ２１に進み、次回エンジン１０の始動時に強制再生を継続して実施する強制再生リトライ制御が必要と判定して続くＳ２２で強制再生の残り時間を算出する。ここで強制再生残り時間は、強制再生モードから設定される強制再生時間から強制再生経過時間を減じて算出される。Ｓ２３では、強制再生残り時間をメモリに保存する。このようにして、次回エンジン１０始動時に強制再生残り時間に応じた強制再生リトライ制御を実施する。

このように、フィルタの強制再生途中にエンジンの停止によって強制再生が中止された場合に、次回エンジン１０始動時に引き続き強制再生を実施するため、フィルタのＰＭを確実に除去することができる。

また、強制再生中にエンジン停止要求があった場合、エンジン停止までの強制再生経過時間に応じて、次回エンジン始動時に強制再生リトライを行うかどうかの判定を行うため、強制再生経過時間が所定時間（強制再生完了許可時間）を超えていれば、次回エンジン始動時に強制再生リトライを実施しないため、強制再生リトライによる燃費の悪化を抑制し、車両としての燃費を改善することができる。

図１１は、Ｓ１（図３を参照）の処理を説明するフローチャートであり、Ｓ１．１においては、吸気流量と燃料流量とから空気過剰率を算出する。Ｓ１．２においては、空気過剰率からマップに基づいてスモーク濃度を求める。Ｓ１．３においては、スモーク濃度と吸気流量と燃料流量とからＰＭ排出量を算出する。スモーク濃度−空気過剰率との関係は、エンジン回転数Ｎｅも影響するため、空気過剰率とエンジン回転数Ｎｅとから、３次元マップに基づいて、スモーク濃度を求めると良い。

Ｓ１．４においては、吸気流量と排気の密度とから排気流量＝吸気流量／排気の密度を算出する。排気の密度は、空気の密度と同等であるとの仮定に基づいて、排気温度（温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度および温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度の平均値）と排気浄化装置１７前後の差圧とから求める。Ｓ１．５においては、排気流量とＤＰＦ２５のフィルタ容量とから空間速度＝排気流量／フィルタ容量を算出する。Ｓ１．６においては、空間速度とＤＰＦ２５の雰囲気温度（温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度および温度センサ３１ａ、３１ｂの検出温度の平均値）とからマップに基づいてＰＭ燃焼速度を求め、単位時間あたりのＰＭ燃焼量に変換する。

Ｓ１．７においては、ＰＭ排出量からＰＭ燃焼量を引く減算値を順次に積算することにより、ＤＰＦ２５のＰＭ堆積量を算出する。減算値＝ＰＭ排出量−ＰＭ燃焼量が負となる可能性があり、このようなの場合、減算値＝０に修正するのである。

図１２は、Ｓ４（図３を参照）の処理を説明するフローチャートであり、Ｓ４．１においては、差圧センサ３０の検出信号および温度センサ３１ａ、３１ｂの検出信号を読み込む。Ｓ４．２においては、ＤＰＦ２５の入口温度および出口温度に基づいて、強制再生時期の判定基準値と対比される、排気浄化装置１７前後の差圧を補正する。

排気浄化装置１７前後の差圧は、ＤＰＦ２５のＰＭ堆積量が同一の場合においても、運転条件に応じて大きく変化するので、差圧の検出を特定の運転条件に制限することが考えられる。図１３は、その具体的な処理を説明するフローチャートであり、Ｓ４．０１においては、エンジンの運転状態が差圧検出の許可条件を満たすかどうかを判定する。Ｓ４．０１の判定がｙｅｓのときは、Ｓ４．０２およびＳ４．０３へ進み、図１２のＳ４．１およびＳ４．２と同様の処理を行う一方、Ｓ４．０１の判定がｎｏのときは、差圧検出の許可条件が成立するかどうかの判定を繰り返すのである。これにより、強制再生時期の判定に用いられる検出値（排気圧力または差圧）も安定するため、強制再生時期の判定が正確に行えるようになる。

図１４は、Ｓ６（図３を参照）の処理を説明するフローチャートであり、Ｓ６．１においては、強制再生の完了かどうかを判定する。Ｓ６．１の判定がｙｅｓのときは、Ｓ６．２において、運転時間（または運転距離）のカウントを０から開始する。Ｓ６．３においては、運転時間（または運転距離）のカウント（計測）を処理する。Ｓ６．４においては、強制再生の開始かどうかを判定する。Ｓ６．４の判定がｙｅｓのときは、Ｓ６．５において、運転時間（または運転距離）のカウント値を０にリセットする。Ｓ６．１の判定がｎｏのときは、強制再生の完了かどうかの判定を繰り返す。Ｓ６．４の判定がｎｏのときは、Ｓ６．３へ戻り、運転時間（または運転距離）のカウント処理を継続する。

図１５は、Ｓ８（図３を参照）の処理を説明するフローチャートであり、Ｓ８．１においては、０リセット強制再生の完了かどうかを判定する。Ｓ８．１の判定がｙｅｓのときは、Ｓ８．２において、運転時間（または運転距離または強制再生回数）のカウントを０から開始する。Ｓ８．３においては、運転時間（または運転距離または強制再生回数）のカウント（計測）を処理する。Ｓ８．４においては、０リセット強制再生の開始かどうかを判定する。Ｓ８．４の判定がｙｅｓのときは、Ｓ８．５において、運転時間（または運転距離または強制再生回数）のカウント値を０にリセットする。Ｓ８．１の判定がｎｏのときは、０リセット強制再生の完了かどうかの判定を繰り返す。Ｓ８．４の判定がｎｏのときは、Ｓ８．３へ戻り、運転時間（または運転距離または強制再生回数）のカウント処理を継続する。

図１６は、Ｓ１１（図３を参照）の処理を説明するフローチャートであり、Ｓ１１．１においては、昇温制御１が有効な下限値を下回る排気温度の運転状態かどうか判定する。Ｓ１１．１の判定がｙｅｓのときは、Ｓ１１．２へ進む一方、Ｓ１１．１の判定がｎｏのときは、Ｓ１１．５において、通常の制御マップに基づく燃料噴射を継続しつつ、昇温制御１への移行に待機する。

Ｓ１１．２においては、触媒の酸化反応に十分な排気温度の運転状態かどうかを判定する。Ｓ１１．２の判定がｙｅｓのときは、Ｓ１１．３において、通常の制御マップを昇温マップ２へ切り替えることにより、メイン噴射から大幅に遅れるタイミングでポスト噴射を行うように燃料噴射装置を制御する（昇温制御２）。その一方、Ｓ１１．２の判定がｎｏのときは、触媒の予熱手段を制御するほか、必要があればメイン噴射に続いて燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行うように燃料噴射装置を制御する（昇温制御１）。

ＤＰＦ２５の強制再生時期の判定については、ＰＭ堆積量の推定に基づく判定方法と、差圧レベルに基づく判定方法と、強制再生用のインターバルに基づく判定方法と、０リセット強制再生用のインターバルに基づく判定方法と、が併用されるのであり、これらのチェックが働くため、ＰＭ堆積量が過剰に至るのを未然に回避しえる確率が高められる。これら判定方法に対応する強制再生モードが選定され、ＰＭ堆積量に応じた強制再生温度および強制再生時間に基づく解除条件が成立するまでの間、排気浄化装置の昇温制御が行われるのである。このため、強制再生時期の判定方法によりＰＭ堆積量の判定レベルが異なっても、強制再生をそのときのＰＭ堆積量に適合する燃焼形態（燃焼時間や燃焼温度）をもって効率よく適正に処理しえるようになり、過剰な強制再生による燃費の悪化や堆積ＰＭの異常燃焼によるフィルタおよび触媒の劣化を防止できる。

具体的には、想定されるＰＭ堆積量が大きくなる程、昇温制御２の目標温度（強制再生温度）が低くかつ強制再生時間が長く設定されるので、堆積ＰＭの異常燃焼が防止され、強制再生を効率よく適正に制御できるのである。また、強制再生用のインターバルに基づく再生処理および０リセット強制再生用のインターバルに基づく再生処理により、ＰＭ堆積量の実際値と推定値とのズレが補正されるので、ＰＭ堆積量の推定精度も高度に維持しえるのである。

堆積ＰＭの異常燃焼を回避する手段として、ＤＰＦ２５の出口温度に応じて排気中の酸素濃度を制御することにより、ＤＰＦ２５の雰囲気温度を許容範囲の上限値以下に抑えることも考えられる。その場合、コントロールユニットにおいて、ＥＧＲ弁、吸気絞り弁または排気絞り弁、ターボバイパスの開閉弁または可変ノズル式ターボ過給機の可変ノズル等を対象に排気中の酸素濃度をＤＰＦ２５の昇温に応じて減少させるような制御機能が設定されることになる。

昇温制御２の対象は、燃料のポスト噴射に限定されるものでなく、排気浄化装置上流の排気通路への燃料添加装置を設定することもできる。昇温制御２の対象は、既述の予熱手段のほか、エンジンの負荷を高める制動装置（駆動系のリターダブレーキ等）の利用も考えられる。

排気浄化装置の強制再生途中でのエンジン停止時でも効率よく強制再生リトライを実施できるため、低公害ディーゼル車両に有用である。

排気浄化装置の構成を説明する概要図である。ＰＭ堆積量と排気温度との関係を示す図である。コントロールユニットの強制再生制御の内容を説明するフローチャートである。同じくコントロールユニットの強制再生制御の内容を説明するフローチャートである。走行時間と強制再生インターバルの関係を示す図である強制再生モード毎の強制再生時間と強制再生温度の一例を示す図である。強制再生温度とＰＭ堆積量との関係を示す図である。強制再生温度のマップの一例である。昇温制御を説明する図である。フィルタ再生率と強制再生経過時間との関係を示す図である。ＰＭ堆積量を演算するフローチャートである。前後差圧差を確認するフローチャートである。運転条件を考慮した前後差圧差を確認するフローチャートである。強制再生インターバルを確認するフローチャートである。０リセット強制再生インターバルを確認するフローチャートである。強制再生実施を説明するのためのフローチャートである。ＰＭ燃焼効率とＰＭ堆積量との関係を示す図である。強制再生経過時間とＰＭ燃焼効率の関係を示す図である。

符号の説明

１０ディーゼルエンジン
１１吸気通路
１２ターボ過給機
１４吸気絞り弁
１５排気通路
１６排気絞り弁
１７排気浄化装置
２０コントロールユニット
２１ＥＧＲバルブ
２２ターボバイパスの開閉バルブ
２５ＤＰＦ
２６酸化触媒
３０差圧センサ
３１ａ、３１ｂ温度センサ
３２エアフローセンサ

Claims

ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタが捕集した粒子状物質を触媒による化学反応により燃焼除去して前記フィルタを強制再生する強制再生制御手段とからなる排気浄化装置において、
前記ディーゼルエンジンの停止を判定するエンジン停止判定手段と、
前記フィルタの強制再生開始から前記ディーゼルエンジンが停止して前記フィルタの強制再生が中断するまでの強制再生経過時間を計測する経過時間計測手段と、
前記強制再生制御手段によって設定された粒子状物質を完全に除去する強制再生時間と計測した強制再生経過時間との差を算出する時間差計測手段とを備え、
前記強制再生制御手段は、前記算出した強制再生時間と強制再生経過時間との差に基づいて、次回ディーゼルエンジン始動時に前記フィルタの強制再生を実施することを特徴とする排気浄化装置。
前記強制再生制御手段は、前記フィルタの強制再生が完了したと判断する、前記強制再生時間より短い強制再生完了許可時間を設定し、前記強制再生経過時間が前記強制再生完了許可時間より長い場合には、次回ディーゼルエンジン始動時に前記フィルタの強制再生を実施しないことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
前記強制再生完了許可時間は、前記フィルタのＰＭ再生率に応じて設定される時間であることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。