JP2006274982A

JP2006274982A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2006274982A
Application number: JP2005098006A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kodama; 健司児玉
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】車両走行状態からエンジンアイドル状態に移行したときにパティキュレートフィルタの過昇温を効率よく防止できる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジン（１）が車両を走行させる車両走行状態であるときにパティキュレートフィルタ（３２）の再生が行われ、車両走行状態からエンジンアイドル状態に移行した場合に、車両走行状態からエンジンアイドル状態に移行する際の排気流量の変化量が所定量より大であると共にパティキュレートフィルタ（３２）の温度が所定温度より高いと、吸気制御弁（１２）及び排気絞り弁（２６）の少なくとも一方を開方向に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関し、特にディーゼルエンジンなどの排気中からパティキュレートを除去するのに好適な排気浄化装置に関する。

従来より、ディーゼルエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを設け、エンジンから排出される排気中に含まれるパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集し、大気中にパティキュレートが放出されないようにする技術が知られている。
このようなパティキュレートフィルタでは、捕集したパティキュレートがパティキュレートフィルタ内に堆積することにより、次第に排気抵抗が増大するため、適宜堆積したパティキュレートを焼却してパティキュレートフィルタを再生する必要がある。

このため、例えばパティキュレートフィルタの上流側の排気通路に酸化触媒を設け、この酸化触媒において排気中のＮＯを酸化させてＮＯ₂を生成し、ＮＯ₂を酸化剤としてパティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートを酸化させてパティキュレートフィルタの連続再生を行うことが知られている。
ところが、エンジンの運転状態によっては、排気温度が酸化触媒の活性化温度まで上昇せず、連続再生が行われない場合があり、このような場合には酸化触媒を用いた連続再生によらず、強制的にパティキュレートフィルタを再生する、いわゆるパティキュレートフィルタの強制再生を行う必要がある。

パティキュレートフィルタの強制再生の方法としては、フィルタに設けた電気ヒータなどの熱源によってパティキュレートを焼却するものや、ＨＣを酸化触媒に供給し、ＨＣの酸化反応によって生じる熱でフィルタを昇温させてパティキュレートを焼却するものが知られている。
パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行っているときに、エンジンがアイドル運転のように排気流量の少ない運転状態になった場合、パティキュレートの燃焼によって発生した熱が排気によってパティキュレートフィルタ外にあまり持ち出されなくなるため、パティキュレートフィルタ内の温度が上昇し、パティキュレートフィルタが熱劣化するという問題がある。そこで、パティキュレートフィルタの強制再生中にエンジンがアイドル運転状態になると、エンジンのアイドル回転数を上昇させて排気流量を増やすことにより、パティキュレートフィルタの過昇温を防止するようにしたものが知られている（特許文献１）。
特開２００３−１６１１３９号公報

しかしながら、特許文献１の排気浄化装置では、エンジンのアイドル回転数を上昇させることによりパティキュレートフィルタの過昇温を防止するものであるため、アイドル回転数上昇のために燃料を消費して燃費が悪化すると共に、エンジン回転数の上昇に伴う騒音が問題となる。
また、パティキュレートフィルタの強制再生が行われているときにエンジンがアイドル状態になると常にアイドル回転数を上昇させるため、パティキュレートフィルタが過昇温となる可能性がない場合にも不要にエンジン回転数を上昇させ、燃料を無駄に消費することになる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両走行状態からエンジンアイドル状態に移行したときにパティキュレートフィルタの過昇温を効率よく防止できる排気浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、車両に搭載されたエンジンの排気通路に配置されて排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記パティキュレートフィルタを再生する再生手段と、前記パティキュレートフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、前記パティキュレートフィルタへの排気流量を検出する排気流量検出手段と、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記エンジンへの吸入空気量を制御する吸気制御弁と、前記パティキュレートフィルタへの排気流量を制御する排気絞り弁と、前記運転状態検出手段によって前記エンジンが車両を走行させる車両走行状態であることが検出されたときに前記再生手段によって前記パティキュレートフィルタの再生が行われ、前記運転状態検出手段によって前記車両走行状態からエンジンアイドル状態への移行が検出された場合に、前記車両走行状態から前記エンジンアイドル状態に移行する際に前記排気流量検出手段によって検出された排気流量の変化量が所定量より大であると共に前記フィルタ温度検出手段によって検出された前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度より高いと、前記吸気制御弁及び前記排気絞り弁の少なくとも一方を開方向に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成された排気浄化装置によれば、エンジンが車両を走行させる車両走行状態にあってパティキュレートフィルタの再生を行っているときに、車両走行状態からエンジンアイドル状態に移行した場合、排気流量の変化量が所定量より大であると共にパティキュレートフィルタの温度が所定温度より高いと、制御手段により吸気制御弁及び排気絞り弁の少なくとも一方が開方向に制御され、パティキュレートフィルタへの排気流量が増大する。

また、請求項１の排気浄化装置において、前記エンジンのＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御弁を更に備え、前記制御手段は、前記運転状態検出手段によって前記車両走行状態から前記エンジンアイドル状態への移行が検出され、前記エンジンアイドル状態では前記再生手段による前記パティキュレートフィルタの再生が行われないときには、前記吸気制御弁及び前記排気絞り弁の少なくとも一方の開方向への制御に加え、前記ＥＧＲ制御弁の閉方向への制御を行うことを特徴とする（請求項２）。

このように構成された排気浄化装置によれば、車両走行状態でパティキュレートフィルタの再生が行われた後、前記エンジンアイドル状態では前記再生手段による前記パティキュレートフィルタの再生が行われない場合には、制御手段により吸気制御弁及び排気絞り弁の少なくとも一方が開方向に制御されると共に、ＥＧＲ制御弁が閉方向に制御される。ＥＧＲ制御弁が閉方向値制御されることにより、エンジンの吸気側に環流される排気の量が減少するため、より一層パティキュレートフィルタへの排気流量が増大する。

請求項２の排気浄化装置において具体的には、前記制御手段は、前記フィルタ温度検出手段によって検出されたパティキュレートフィルタの温度が前記所定温度より低くなるまで、前記吸気制御弁及び前記排気絞り弁の少なくとも一方の開方向への制御と、前記ＥＧＲ制御弁の閉方向への制御とを行うことを特徴とする（請求項３）。

請求項１乃至３の排気浄化装置によれば、車両が走行状態にあってパティキュレートフィルタの再生を行っているときに、車両走行状態からエンジンアイドル状態に移行した場合、排気流量の変化量が所定量より大であると共にパティキュレートフィルタの温度が所定温度より高いと、パティキュレートフィルタが過昇温となる可能性があると判断し、吸気制御弁及び排気絞り弁の少なくとも一方を開方向に制御する。

これにより、パティキュレートフィルタに過昇温の可能性がないときに不必要な制御を行うことが防止できると共に、過昇温の可能性があると判断した場合には、吸気制御弁及び排気絞り弁の少なくとも一方の開方向への制御によりパティキュレートフィルタへの排気流量が増大し、パティキュレートフィルタの過昇温を防止することができる。
従って、パティキュレートフィルタの過昇温防止を効率よく行うことが可能となる。

また、請求項２の排気浄化装置によれば、車両走行状態でパティキュレートフィルタの再生が行われた後、前記エンジンアイドル状態では前記再生手段による前記パティキュレートフィルタの再生が行われない場合には、制御手段により吸気制御弁及び排気絞り弁の少なくとも一方が開方向に制御されると共に、ＥＧＲ制御弁が閉方向に制御されるので、より一層効率よくパティキュレートフィルタへの排気流量が増大させて、パティキュレートフィルタの過昇温を防止することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき第１実施形態の制御装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、コモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給し、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。

吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。また、吸気通路６のコンプレッサ８ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ１６が設けられている。

一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管（排気通路）２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ制御弁２２を介して排気マニホールド２４と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。
排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して排気後処理装置２８に接続されている。また、タービン８ｂはコンプレッサ８ａと連結されており、排気管２０内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動する。

排気後処理装置２８は、ケーシング内の上流側に酸化触媒３０が収容されると共に、この酸化触媒３０の下流側には、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）３２が収容されている。
この酸化触媒３０は、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ₂を生成し、このＮＯ₂を酸化剤としてフィルタ３２に供給するものである。フィルタ３２では、堆積しているパティキュレートが酸化触媒３０から供給されたＮＯ₂と反応して酸化し、フィルタ３２の連続再生が行われる。

酸化触媒３０とフィルタ３２との間には、フィルタ３２の入口側温度を検出するフィルタ温度センサ（フィルタ温度検出手段）３４と、フィルタ３２上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ３６とが設けられている。また、フィルタ３２の下流側には、フィルタ３２下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ３８が設けられている。
ＥＣＵ（制御手段）４０は、エンジン１の運転制御や本発明に係る排気浄化装置の制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。

ＥＣＵ４０の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ１６、フィルタ温度センサ３４、上流圧力センサ３６、及び下流圧力センサ３８のほか、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段として、エンジン回転数を検出する回転数センサ４６、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ４８、及び車両の走行速度を検出する車速センサ４６などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２、ＥＧＲ制御弁２２、及び排気絞り弁２６などの各種デバイス類が接続されている。

エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ４０によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ４２によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ４４によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。

このように構成された排気浄化装置では、酸化触媒３０を用いた連続再生により、フィルタ３２に堆積したパティキュレートの酸化除去が行われるが、エンジン１の排気温度が低い運転状態、例えば低速、低負荷運転などでは排気温度が酸化触媒３０の活性化温度まで上昇せず、排気中のＮＯが酸化されずに連続再生が行われない場合がある。そして、このような状態が継続すると、フィルタ３２内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ３２が目詰まりを起こすおそれがある。このため、フィルタ３２におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜強制再生が行われる。

フィルタ３２を強制再生するための再生制御は、図２及び図３に示すフローチャートに従い、所定の制御周期でＥＣＵ４０によって実行される。
まず、ステップＳ２において、強制再生フラグＦ１の値が１であるか否かを判定する。強制再生フラグＦ１は強制再生が必要であるか否かを示すものであり、値が１であると強制再生が必要であり、値が０であると強制再生が不要であることを示す。

また、強制再生の要否の判定及びその判定結果に対応した強制再生フラグＦ１の値の設定は、図示しない強制再生判定ルーチンによって行われる。具体的には上流圧力センサ３６の検出値と下流圧力センサ３８の検出値との差、即ちフィルタ３２前後の差圧を求め、この差圧に基づきパティキュレートの堆積量を推定する。そして、パティキュレートの推定堆積量が所定値以上である場合に、強制再生が必要であると判断して強制再生フラグＦ１の値を１とし、パティキュレートの推定堆積量が所定値より小である場合に、強制再生フラグＦ１の値を０とする。なお、強制再生の要否判定は、エンジン運転時間の積算値、或いは走行距離の積算値が予め設定された基準値に達したときに、強制再生が必要であると判定するようにしてもよい。

強制再生フラグＦ１の初期設定値は０となっており、フィルタ３２の強制再生が不要と判定されている間はステップＳ２からステップＳ２６へと進み、エンジン１がアイドル運転状態であるアイドルモードにあるか否かを判定する。
具体的には、ＥＣＵ４０によって主噴射が行われると共に回転数センサ４２によってエンジン回転数がアイドル回転数近傍にあると検出されたときにアイドルモードであると判定している。

エンジン１がアイドルモードにある場合には、ステップＳ２６からステップＳ２８に進んで走行強制再生フラグＦ２の値が１であるか否かを判定する。走行強制再生フラグＦ２はエンジン１が後述する走行モードにあるときに強制再生が行われていたか否かを示すものであり、値が１であると強制再生が行われていたことを示し、値が０であると強制再生が行われていなかったことを示す。

ステップＳ２の判定で判定したように強制再生フラグＦ１の値は１ではなく、図示しない強制再生判定ルーチンによって強制再生は不要と判定されている。このため、強制再生は行われておらず、走行強制再生フラグＦ２の値は０となっているので、ステップＳ２８の処理で今回の制御周期が終了する。
また、ステップＳ２６でアイドルモードにないと判定した場合は、ステップＳ３４に進んで走行強制再生フラグＦ２の値を０とした後、今回の制御周期を終える。

従って、強制再生が必要となって強制再生フラグＦ１の値が１とならない限り、強制再生制御においては上記各ステップの処理が行われるのみで、フィルタ３２の強制再生は行われない。
一方、フィルタ３２前後の差圧に基づき推定したパティキュレートの堆積量が所定値以上となって強制再生が必要であると判断されることにより、強制再生フラグＦ１の値が１になると、ステップＳ２からステップＳ４に進み、エンジン１が車両を駆動して走行させている走行モードにあるか否かを判定する。具体的には、アクセル開度センサ４４によってアクセルペダルが踏み込まれていることが検出されているときに、エンジン１が走行モードにあると判定するようにしている。

ステップＳ４でエンジン１が走行モードにあると判定すると、ステップＳ６で走行強制再生フラグＦ２の値を１として、走行モード中に強制再生が行われたことを示すようにした後、ステップＳ８に進み、第１再生制御を行ってフィルタ３２の強制再生を行い今回の制御周期を終了する。
第１再生制御によるフィルタ３２の強制再生は、各気筒に主噴射を行った後、排気行程で各インジェクタ４から追加燃料を噴射する、いわゆるポスト噴射を行うと共に、車両やエンジン１の運転状態に応じて吸気制御弁１２や排気絞り弁２６及びＥＧＲ制御弁２２の開度を制御することにより行われる。

ポスト噴射では、追加燃料が気筒内や排気マニホールド１８内で燃焼することなく酸化触媒３０に達し、活性化温度にある酸化触媒３０及びフィルタ３２で燃焼する。この燃焼により排気温度が約６００℃まで上昇し、フィルタ３２に堆積したパティキュレートが焼却される。従って、インジェクタ４が本発明の再生手段として機能する。
前述の強制再生判定ルーチンで強制再生が必要であると判定されている限り、強制再生フラグＦ１の値は１のままであるので、次の制御周期でもステップＳ２乃至Ｓ８の処理によりフィルタ３２の強制再生が継続する。

強制再生が必要な状態にあるとき、運転者がアクセルペダルの踏み込みを解除すると、エンジン１の回転数がアイドル回転数近傍に低下するまでの間は主噴射が行われず、いわゆる無噴射状態となる。
そこで、ステップＳ２からステップＳ４に進んだときに、アクセル開度センサ４４の検出結果に基づき、アクセルペダルの踏み込みが解除されたことを検知すると、走行モードにはないと判定し、ステップＳ１０に進んでエンジン１が無噴射モードにあるか否かを判定する。

具体的には、ＥＣＵ４０によって主噴射が行われているか否かにより無噴射モードの判定を行う。アクセルペダルが踏み込まれ、エンジン１の駆動により車両が走行している状態でアクセルペダルの踏み込みが解除されると、車両は減速状態となり主噴射が行われなくなるので、無噴射モードと判定してステップＳ１０からステップＳ１２に進み、フィルタ温度センサ３４の検出値に基づき、フィルタ３２の温度が６５０℃より高温であるか否かを判定する。

ステップＳ１２でフィルタ３２の温度が６５０度以下であると判定した場合は、ステップＳ８に進んで引き続き再生制御を行う。また、フィルタ３２の温度が６５０℃より高温であると判定した場合は、ステップＳ１４に進み、ステップＳ８の第１再生制御のうちポスト噴射を中止し、吸気制御弁１２、排気絞り弁２６及びＥＧＲ制御弁２２の開度制御のみを行って今回の制御周期を終える。

強制再生が必要と判断されると共にエンジン１が無噴射モードにある限りは、このようにしてステップＳ１０からステップＳ１２に進んで処理が行われることになる。そして、フィルタ３２の温度が６５０℃を超えなければステップＳ８で第１再生制御が行われる一方、フィルタ３２の温度が６５０℃を超えるとステップＳ１４で第１再生制御のポスト噴射が中止されるので、フィルタ３２の温度が低下し、過昇温が防止されるようになっている。

強制再生が必要な状態で、アクセルペダルの踏み込みが解除されたまま無噴射モードが継続しエンジン回転数が低下すると、主噴射が再開されてエンジン１はアイドル運転状態となる。
そこで、ステップＳ２からステップＳ４を経てステップＳ１０に進むと、主噴射が再開されていることからエンジン１が無噴射モードにはないと判定し、ステップＳ１６に進んでエンジン１がアイドルモードにあるか否かを判定する。

具体的には、ステップＳ２６と同様に、ＥＣＵ４０によって主噴射が行われると共に回転数センサ４２によってエンジン回転数がアイドル回転数近傍にあると検出されたときにエンジン１がアイドルモードにあると判定する。
ステップＳ１６でエンジン１がアイドルモードにないと判定した場合には、一時的な過渡状態にあるか、或いはステップＳ４からステップＳ１０に移行する際、又はステップＳ１０からステップＳ１６に移行する際に運転状態が変化した可能性があるので、再びステップＳ４に戻って運転状態の判定を行う。

一方、ステップＳ１６でエンジン１がアイドルモードにあると判定した場合は、ステップＳ１８に進み、フィルタ温度センサ３４の検出値に基づきフィルタ３２の温度が６２０℃より高温であり、且つフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅが予め設定された基準量Ａより大であるか否かを判定する。
この排気流量の変化量ΔＱｅは、所定時間（例えば５秒）前のフィルタ３２への排気流量と、フィルタ３２への現在の排気流量との差である。即ち、エンジン１がアイドルモードに移行する前はエンジン回転数がある程度高いため排気流量が比較的多いのに対し、アイドルモードに移行すると排気流量が低下するため、このようにしてアイドルモードに移行する際の排気流量の変化量を求め、フィルタ３２の温度と排気流量の変化量とにより、エンジン１がアイドル運転になったときにフィルタ３２が過昇温となる可能性があるか否かを判定しているのである。なお、排気流量は、移動平均処理等により平均化された値を用いている。

なお、フィルタ３２への排気流量は、吸気流量センサ１６によって検出された吸気流量と、主噴射により各気筒へ供給された燃料量と、フィルタ温度センサ３４で検出されたフィルタ３２の温度と、下流圧力センサ３８で検出されたフィルタ３２下流側の排気圧力とに基づき、ＥＣＵ４０が演算して検出している。従って、ＥＣＵ４０が本発明の制御手段として機能すると共に排気流量検出手段としても機能する。

ステップＳ１８で、フィルタ３２の入口側温度が６２０℃以下である、或いはフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅが基準量Ａ以下であると判定すると、フィルタ３２が過昇温となる可能性はないものと判断し、ステップＳ２２に進んで走行強制再生フラグＦ２の値を０にリセットした後、ステップＳ２４で第２再生制御を実行することによりフィルタ３２の強制再生を行って今回の制御周期を終了する。

第２再生制御によるフィルタ３２の強制再生は、ステップＳ８の第１再生制御と同様にポスト噴射を行うと共に、吸気制御弁１２及び排気絞り弁２６の開度を閉方向に制御することにより行われる。
こうして、フィルタ３２の強制再生が必要と判断され、エンジン１がアイドル運転状態にある場合には、フィルタ３２が過昇温となる可能性がないとステップＳ１８で判定される限り、各制御周期においてステップＳ２４による第２再生制御が行われ、フィルタ３２の強制再生が継続される。

一方、ステップＳ１８で、フィルタ３２の入口側温度が６２０℃より高温であり、且つフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅが基準量Ａより大であると判定するとステップＳ２０に進み、フィルタ３２への排気流量を増量させながら強制再生を実行する第１増量制御を行って今回の制御周期を終える。
この第１増量制御は、ステップＳ２４と同様の第２再生制御を行いながら、第２再生制御で閉方向に制御していた吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開度を増大させるものである。これにより、フィルタ３２への排気流量が増大し、フィルタ３２の熱が排気によってより多く持ち去られるようになるので、強制再生中のフィルタ３２の過昇温が防止される。

なお、吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開方向の制御は、車両やエンジン１の運転状態に応じていずれか一方のみとしてもよい。
エンジン１が比較的高回転となる車両走行状態にあるときにフィルタ３２の強制再生が行われ、走行状態からアイドル運転に移行した後も引き続きフィルタ３２の強制再生が継続している場合には、排気流量が低下することによりフィルタ３２が過昇温となる可能性がある。そこで、このようにしてフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅとフィルタ３２の温度とに基づきフィルタ３２の過昇温の可能性があると判断すると、吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開度の増大により排気流量を増大させるので、フィルタ３２の過昇温を防止することができる。

次に、エンジン１が走行モードにあるときにフィルタ３２の強制再生が行われ、その後エンジン１がアイドル運転状態となる前にフィルタ３２の強制再生が完了した場合の、強制再生制御について説明する。
このような場合、エンジン１が走行モードにある間は、前述の通りステップＳ２乃至Ｓ８の処理が繰り返され、ステップＳ８の第１再生制御により、フィルタ３２の強制再生が行われる。そして、このときステップＳ６では走行強制再生フラグＦ２の値が１とされている。

ステップＳ８の第１再生制御によりフィルタ３２のパティキュレートが焼却され、前述の強制再生判定ルーチンで強制再生が不要であると判定されて強制再生フラグＦ１の値が０にされると、ステップＳ２からステップＳ２６に処理が進む。
ステップＳ２６では、前述のように、ＥＣＵ４０による主噴射の有無と回転数センサ４２の検出値とに基づき、エンジン１がアイドルモードにあるか否かを判定する。エンジン１がアイドルモードにないと判定した場合はステップＳ３４に進み、もはやフィルタ３２の強制再生は不要と判定されているので走行強制再生フラグＦ２の値を０にリセットして今回の制御周期を終了する。

この場合にはエンジン１がアイドル状態にはないため、フィルタ３２の熱を持ち去るためのフィルタ３２への排気流量が確保されており、フィルタ３２が過昇温となる可能性はないと判断して過昇温防止のための処理は行わない。
一方、エンジン１がアイドルモードにある場合にはステップＳ２６からステップＳ２８に進み、走行強制再生フラグＦ２の値が１であるか否かを判定する。走行強制再生フラグＦ２はステップＳ６で値が１とされているので、処理はステップＳ２８からステップＳ３０へと進み、過昇温判定フラグＦ３の値が１であるか否かを判定する。

この過昇温判定フラグＦ３は、後述するステップＳ３２で既に過昇温の可能性があると判定されたか否かを示すものであり、値が１であると既に判定されたことを示し、値が０であると未だ判定されていないことを示す。
過昇温判定フラグＦ３の初期値は０であるため、エンジン１がアイドルモードに移行してから最初の制御周期では、処理はステップＳ３０からステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、前述したステップＳ１８と同様に、フィルタ温度センサ３４の検出値に基づき、フィルタ３２の温度が６２０℃より高温であり、且つフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅが予め設定された基準量Ａより大であるか否かを判定する。
即ち、アイドルモードに移行する際の排気流量の変化量を求め、フィルタ３２の温度と排気流量の変化量とにより、エンジン１がアイドル運転になったときにフィルタ３２が過昇温となる可能性があるか否かを判定している。

ステップＳ３２で、フィルタ３２の温度が６２０℃以下である、或いはフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅが基準量Ａ以下であると判定すると、フィルタ３２が過昇温となる可能性はないものと判断し、ステップＳ３４に進んで走行強制再生フラグＦ２の値を０にリセットした後、今回の制御周期を終了する。
この場合、次の制御周期以降で引き続きエンジン１がアイドルモードにあれば、ステップＳ２６からステップＳ２８に進んだときに、既に走行強制再生フラグＦ２の値が０とされているので、排気流量の増量は行わずに制御周期を終了することになる。

一方、ステップＳ３２で、フィルタ３２の入口側温度が６２０℃より高温であり、且つフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅが基準量Ａより大であると判定するとステップＳ３６に進み、過昇温判定フラグＦ３の値を１とした後、ステップＳ３８に進んでフィルタ３２への排気流量を増量させる第２増量制御を行って今回の制御周期を終える。
この第２増量制御は、吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開度を増大させると共に、ＥＧＲ制御弁２２を閉方向に制御することにより、フィルタ３２への排気流量を増大するためのものである。

即ち、吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開度を増大させることによりフィルタ３２への排気流量が増大するのに加え、ＥＧＲ制御弁２２を閉方向に制御することで吸気側への排気の環流量が減り、その分だけフィルタ３２への排気流量が増大する。これにより、フィルタ３２から排気が持ち去る熱量が増大するので、エンジン１が走行モードにあるときに行われていた強制再生で温度が上昇しているフィルタ３２の過昇温が防止される。なお、吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開方向の制御、並びにＥＧＲ制御弁２２の閉方向への制御は、車両やエンジン１の運転状態に応じてこれらの制御のうちのいずれか１つ或いは２つのみとしてもよい。

このようにして、エンジン１がアイドルモードに移行してから最初の制御周期でステップＳ３８の第２増量制御が行われて制御周期を終了した後、次の制御周期で再びステップＳ２からステップＳ２６及びＳ２８を経てステップＳ３０に処理が進むと、最初の制御周期のステップＳ３６で過昇温判定フラグＦ３の値が１とされているので、今回の制御周期ではステップＳ３０からステップＳ４０に処理が進むことになる。

ステップＳ４０では、フィルタ温度センサ３４の検出値に基づき、フィルタ３２の温度が５５０℃以下であるか否かを判定する。
フィルタ３２の温度が依然として５５０℃より高温である場合にはステップＳ３８に進み、引き続き第２増量制御を行ってフィルタ３２への排気流量を増大させ、フィルタ３２の温度低下を促進する。

一方、第２増量制御によってフィルタ３２の温度が低下し、５５０℃以下となった場合には、フィルタ３２への排気流量の増量を終了してもフィルタ３２が過昇温となることはないと判断し、ステップＳ４２に進んで第２増量制御を終了し、次のステップＳ４４で走行強制再生フラグＦ２及び過昇温判定フラグＦ３の値をそれぞれ０として今回の制御周期を終了する。

従って、エンジン１がアイドルモードに移行した後にフィルタ３２が過昇温となる可能性があると判断した場合には、その判断の基準となった所定温度である６２０℃より低い５５０℃以下にフィルタ３２の温度が低下するまで、第２増量制御による排気流量の増量が行われることになる。こうすることにより、フィルタ３２が過昇温とならないことが確実となってから第２増量制御による排気流量の増量が中止されることになる。

エンジン１が比較的高回転となる走行モードにあるときにフィルタ３２の強制再生が行われてフィルタ３２の再生が完了した後に、エンジン１がアイドル運転状態に移行した場合にも、排気流量が低下することによりフィルタ３２が過昇温となる可能性がある。そこで、このようにしてフィルタ３２への排気流量の変化量ΔＱｅとフィルタ３２の温度とに基づきフィルタ３２の過昇温の可能性があると判断すると、吸気制御弁１６及び排気絞り弁２６の開度を増大させると共に、ＥＧＲ制御弁２２の開度を減少させることにより排気流量を増大させるので、フィルタ３２の過昇温を防止することができる。

以上のように、エンジン１が比較的高回転となる走行モードにあるときにフィルタ３２の強制再生が行われ、その後エンジン１がアイドル運転状態に移行した場合には、フィルタ３２の強制再生が引き続き行われる場合、及びフィルタ３２の強制再生は既に完了している場合のいずれの場合であっても、フィルタ３２が過昇温となる可能性があるときにはフィルタ３２への排気流量が増量されるので、フィルタ３２の過昇温を確実に防止することができる。

また、このような排気流量の増量は、フィルタ３２が過昇温となる可能性があると判断したときに行うようにしているので、フィルタ３２が過昇温となる可能性がないときに不必要に排気流量を増量させることがなく、効率よくフィルタ３２の過昇温を防止することができる。
更に、排気流量の増量は、吸気制御弁１２、排気絞り弁２６、及びＥＧＲ制御弁の開度を制御することによって行うようにしたので、排気流量を増量するために燃料を浪費するようなことがなく、燃費が悪化しない。

また、排気流量の増量が行われない場合には、フィルタ３２が過昇温しないようにするためにフィルタ３２の再温度を低めに設定する必要があったが、このようにしてフィルタ３２の過昇温が防止されるので、フィルタ３２の再生温度をより高くすることが可能となり、その結果フィルタ３２の再生時間を短縮することが可能となる。フィルタ３２の強制再生により車両のドライバビリティが低下する可能性があるが、再生時間が短縮することによってこれを改善することが可能となる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。
例えば、フィルタ３２の強制再生については、ポスト噴射によって排気温度を上昇させることによりフィルタ３２のパティキュレートを焼却するようにしたが、これに限定されるものではなく、排気管２０或いは排気後処理装置２８に燃料添加装置を設け、排気中に直接燃料を噴射するようにしてもよいし、排気管２０或いは排気後処理装置２８に設けた電気ヒータや軽油バーナ等によって排気を昇温するようにしてもよい。

この場合、ステップＳ１４のポスト噴射の中止に代えて、燃料添加装置からの燃料添加を中止したり、電気ヒータや軽油バーナによる排気昇温を中止することになるが、ステップＳ２０の第１増量制御やステップＳ３８の第２増量制御における、吸気制御弁１２、排気絞り弁２６及びＥＧＲ制御弁２２の制御は、上述の実施形態と同様に行われる。
また、フィルタ３２の上流側に設けたフィルタ温度センサにより検出したフィルタ３２の入口側温度をフィルタ３２の温度として用いたが、フィルタ３２の上流側と下流側の両方に温度センサを設け、両センサの検出値に基づき演算を行ってフィルタ３２の温度を検出するようにしてもよいし、フィルタ３２の内部に温度センサを配置するようにしてもよい。

更に、排気流量については、吸気流量センサ１６によって検出された吸気流量、ポスト噴射により各気筒へ供給された燃料量、フィルタ３２の温度及びフィルタ下流側の排気圧力に基づき演算を行って検出するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば排気管２０或いは排気後処理装置２８内に排気流量センサを設けて、直接排気流量を検出するようにしてもよい。

また、アクセルペダルが踏み込まれているときにエンジン１が走行モードにあると判定したが、変速シフト位置や車速センサ４６によって検出された走行速度などから判断するようにしてもよい。同様に、無噴射モードやアイドルモードについても、回転数センサで検出されたエンジン回転数、アクセル開度センサ４４の検出結果、及び車速センサ４６で検出された走行速度などから無噴射状態にあることを判定するようにしてもよい。

最後に、上記実施形態はディーゼルエンジンの制御装置に本発明を適用したものであったが、エンジン形式はこれに限定されるものではなく、昇温によりパティキュレートを焼却してフィルタの再生を行うようにした排気後処理装置を有するエンジンであればどのようなものでも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。図１の排気浄化装置で行われる再生制御のフローチャートの一部である。図１の排気浄化装置で行われる再生制御のフローチャートの残部である。

符号の説明

１エンジン
４インジェクタ（再生手段）
１２吸気制御弁
２０排気管（排気通路）
２２ＥＧＲ制御弁
２６排気絞り弁
３２フィルタ（パティキュレートフィルタ）
３４フィルタ温度センサ（フィルタ温度検出手段）
４０ＥＣＵ（制御手段、排気流量検出手段）
４２回転数センサ（運転状態検出手段）
４４アクセル開度検出手段（運転状態検出手段）
４６車速センサ（運転状態検出手段）

Claims

車両に搭載されたエンジンの排気通路に配置された排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタを再生する再生手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記パティキュレートフィルタへの排気流量を検出する排気流量検出手段と、
前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記エンジンへの吸入空気量を制御する吸気制御弁と、
前記パティキュレートフィルタへの排気流量を制御する排気絞り弁と、
前記運転状態検出手段によって前記エンジンが車両を走行させる車両走行状態であることが検出されたときに前記再生手段によって前記パティキュレートフィルタの再生が行われ、前記運転状態検出手段によって前記車両走行状態からエンジンアイドル状態への移行が検出された場合に、前記車両走行状態から前記エンジンアイドル状態に移行する際に前記排気流量検出手段によって検出された排気流量の変化量が所定量より大であると共に前記フィルタ温度検出手段によって検出された前記パティキュレートフィルタの温度が所定温度より高いと、前記吸気制御弁及び排気絞り弁の少なくとも一方を開方向に制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
前記エンジンのＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御弁を更に備え、
前記制御手段は、前記運転状態検出手段によって前記車両走行状態から前記エンジンアイドル状態への移行が検出され、前記エンジンアイドル状態では前記再生手段による前記パティキュレートフィルタの再生が行われないときには、前記吸気制御弁及び前記排気絞り弁の少なくとも一方の開方向への制御に加え、前記ＥＧＲ制御弁の閉方向への制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
前記制御手段は、前記フィルタ温度検出手段によって検出されたパティキュレートフィルタの温度が前記所定温度より低くなるまで、前記吸気制御弁及び前記排気絞り弁の少なくとも一方の開方向への制御と、前記ＥＧＲ制御弁の閉方向への制御とを行うことを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。