JP2006322337A - 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、ＤＰＦの任意再生による強制再生中にエンジンの冷却水の温度が異常に上昇することを防止できる排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】 再生制御手段３５Ｃが、再生時期判定手段３４Ｃにより再生時期であると判定され、且つ、排気ガス温度が低い場合、排気昇温手段３５１Ｃにより排気温度を上昇させてフィルタ１２ｂを強制的に再生させる強制再生モードと、捕集量検出手段３２Ｃの検出結果に基づき前記フィルタ１２ｂを任意に再生させる任意再生モードとを有する排気ガス浄化システムの制御方法において、前記任意再生モード時に前記排気昇温手段３５１Ｃによって排気温度を上昇させている間は、車両のエアコンのコンプレッサ４１を作動停止状態にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスに対して、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）装置により粒子状物質（ＰＭ）の浄化を行う排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムに関するものである。

ディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ：ディーゼルパティキュレート：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、その中に、ＤＰＦ装置及び触媒を担持した連続再生型ＤＰＦ装置がある。

しかしながら、これらの連続再生型ＤＰＦ装置においても、排気ガス温度が約３５０℃以上の時には、このＤＰＦに捕集されたＰＭは連続的に燃焼して浄化され、ＤＰＦは自己再生するが、排気温度が低い場合（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、ＰＭを酸化してフィルタを再生することが困難となる。従って、ＰＭのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタの目詰まりが進行するため、このフィルタの目詰まりによる排圧上昇の問題が生じる。

かかる問題を解決する手法の一つとして、このフィルタの目詰まりが所定の量を超えたときに、排気温度を強制的に昇温させて捕集されているＰＭを強制的に燃焼除去する方法が考えられている。このフィルタの目詰まりの検出手段としては、フィルタの前後差圧で検出する方法やエンジンの運転状態から捕集されるＰＭ量を予め設定したマップデータ等から算出してＰＭ累積量を求めて検出する方法等がある。また、排気温度の昇温手段としては、シリンダ内（筒内）噴射における、主噴射後、通常の燃焼よりも遅いタイミング（すなわち、燃焼が継続するように遅延されたタイミング）で補助噴射を行う、いわゆるマルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）等の燃料噴射制御による方法や、排気管内への直接燃料噴射による方法等がある。

このシリンダ内噴射制御は、排気温度がフィルタの上流に設けた酸化触媒又はフィルタに担持された酸化触媒の活性温度よりも低い場合に、マルチ噴射や排気絞り等の排気昇温制御を行って排気ガスを昇温し、その活性温度よりも上昇したらポスト噴射等の未燃燃料添加制御を行って、排気ガス中の燃料を酸化触媒で燃焼して排気ガスをフィルタに捕集されたＰＭが燃焼する温度以上に昇温して、ＰＭを燃焼除去してフィルタを再生させる。

通常、これらの連続再生型ＤＰＦ装置では、このＰＭの蓄積量が予め設定したＰＭの蓄積限界値に到達した時に、自動的に、内燃機関の運転状態を強制再生モード運転に変更して排気温度を強制的に上昇させたり、ＮＯｘ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再生処理を行っている。

しかし、車両の走行中に強制再生処理を行うと、停車アイドル状態に比べてエンジン回転数が高いため必然的にポスト噴射量が増えるので、その結果として、燃料が潤滑オイルに混合しオイルを希釈する度合いが増し、オイルダイリューションが多くなるという問題がある。このように、煩雑に走行中の強制再生処理が行われるのは好ましくない。

そのため、これらの連続再生型ＤＰＦ装置の制御においては、走行中に自動的に強制再生する走行自動再生だけでなく、オイルダイリューション（オイル希釈）の問題等に対処するため、フィルタが目詰まった時に、ドライバー（運転者）にＤＰＦランプで知らせて、ドライバーが車両を停止して強制手段再生ボタン（手動再生スイッチ）を押すことにより、停車アイドル状態で、強制再生を行なう任意再生（手動再生）を併用することが提案されている。

これに関連した排気浄化装置として、強制再生手段を任意に作動させしめるよう運転席に設けられた操作手段（再生ボタン）を備えて、ＤＰＦが過捕集状態に陥って早期に強制再生を行う必要が生じた場合や、運転者の意志で定期的にＤＰＦの強制再生を行いたい場合に、走行時とアイドリング停車時の両方、あるいは、アイドリング時のみ、運転者が操作手段を操作して強制再生手段を作動させることにより、運転者の意志で任意に強制再生し得るようにした排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

この手動による停車アイドル状態における強制再生では、排気ガス中の燃料を添加すると共にアイドル回転数を上げ、それと同時に排気絞り弁（エキゾーストスロットル）を閉じて、排気量を絞り込むと同時に排気ガスを昇圧することにより、効率よく排気温度を上昇して強制再生を促進させている（例えば、特許文献２参照。）。

一方、車両によっては、図１に示すように、蒸気圧縮式のエアコン（空調装置）中のコンデンサ（凝縮器）４２が、エンジン１０のラジエータ（放熱器）１８の前面に配置され、コンデンサ４２の冷却用ファン（電動ファン）４３により送られコンデンサ４２を冷却した風が、ラジエータ１８に送られる構造となっている車両がある。

このエアコンでは、冷媒ガスは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに従って、コンプレッサ（圧縮機）で断熱圧縮して高温高圧の気体になり、コンデンサ（凝縮器）で外部に熱を放出して、言い換えれば外気により冷却されて液化し、高温の液体となってレシーバタンク（受液器）からエキスパンションバルブ（膨張弁）に行き、ここで断熱膨張して低温低圧の霧状になり、次のエバポレータ（蒸発器）で外部より熱を吸収して気化し、等温膨張を続けて車室内に対する冷却作用を発揮して低温気体となり、コンプレッサに戻る。

このような構造の車両においては、停車アイドリング状態における任意再生時に、エアコンが作動していると、コンデンサの冷却用ファンでコンデンサを冷却した後にラジエータに送られる風が、エアコンのコンデンサの放熱により高温となる。そのため、エンジンに対しての冷却能力が低下し、エンジンの冷却水の温度が異常に高くなってしまうという問題が生じる。
特開２００３−１５５９１４号公報 特開２００４−１４３９８７号公報

本発明の目的は、ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、ＤＰＦの任意再生（手動再生）による強制再生中に、エアコンのコンデンサの発熱によりエンジンの冷却水の温度が異常に上昇することを防止できる排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気ガス通路に、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置と、該ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタにおけるディーゼルパティキュレートの捕集量を検出する捕集量検出手段と、該捕集量検出手段の検出結果に基づいて前記フィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定されると前記フィルタを再生させる再生制御手段とを配設し、該再生制御手段が、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、且つ、排気ガス温度が低い場合、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて前記フィルタを強制的に再生させる強制再生モードと、前記捕集量検出手段の検出結果に基づき前記フィルタを任意に再生させる任意再生モードとを有する排気ガス浄化システムの制御方法において、前記任意再生モード時に前記排気昇温手段によって排気温度を上昇させている間は、車両のエアコンのコンプレッサを作動停止状態にすることを特徴とする。

つまり、再生用ボタン等の手動再生スイッチを操作して任意再生モード（手動再生モード）で強制再生制御を開始した時に、エアコンのコンプレッサが作動していれば作動を停止し、作動していなければ作動停止状態を維持して、エアコンのコンデンサで放熱される熱量を減少し、エンジンの冷却を促進する。

そして、上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記エアコンのコンプレッサと、該エアコンのコンデンサと、該コンデンサを冷却する冷却用ファンとが前記内燃機関のラジエータ近傍に配設される場合、前記コンプレッサの前記作動停止状態中も、前記冷却用ファンを駆動状態とすることを特徴とする。これにより、通常のエアコン運転ではコンプレッサの作動停止に伴って駆動停止となる冷却用ファンを敢えて駆動させることにより、この冷却用ファンで放熱が低下しているコンデンサを経由してラジエータに送風できるので、エンジンに対する冷却能力が向上する。

つまり、内燃機関の冷却用ファン（クリーリングファン）による送風に、放熱量が低下したコンデンサを冷却した後にラジエータに送られる送風が加わり、送風量が稼げるので、ラジエータによるエンジン冷却が促進される。これにより、任意再生モードの強制再生時における内燃機関の冷却水の温度の異常上昇が防止される。

また、蒸気の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記任意再生モード時の前記排気昇温手段により排気温度を上昇させている間において、前記内燃機関の冷却水の温度が所定の判定用水温以上の場合にのみ、前記コンプレッサの作動停止状態にすることを特徴とする。

内燃機関の冷却水の温度により、コンプレッサの作動停止か否かを判定することにより、エアコンが、冷却水の温度が低く異常高温になり難い時には作動停止にされることがなくなる。これにより、任意再生モードでの強制再生時にエアコンが切れてしまうという事態を減少でき、ドライバーが感じる違和感を減少できる。

また、排気ガス浄化システムの制御方法で、前記排気昇温手段の排気温度上昇制御において、シリンダ内噴射でのマルチ噴射および／または排気絞りを行うことを特徴とする。これにより、効率よく排気ガスを昇温できる。

そして、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気ガス通路に、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置と、該ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタにおけるディーゼルパティキュレートの捕集量を検出する捕集量検出手段と、該捕集量検出手段の検出結果に基づいて前記フィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定されると前記フィルタを再生させる再生制御手段とを配設し、該再生制御手段が、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、且つ、排気ガス温度が低い場合、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて前記フィルタを強制的に再生させる強制再生モードと、前記捕集量検出手段の検出結果に基づき前記フィルタを任意に再生させる任意再生モードとを有する排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御手段が前記任意再生モード時に前記排気昇温手段によって排気温度を上昇させている間は、車両のエアコンのコンプレッサを作動停止状態にする制御を行うように構成される。

上記の排気ガス浄化システムで、前記エアコンのコンプレッサと、該エアコンのコンデンサと、該コンデンサを冷却する冷却用ファンとが前記内燃機関のラジエータ近傍に配設される場合、前記再生制御手段が前記コンプレッサの前記作動停止状態中も前記冷却用ファンを駆動状態とする制御を行うように構成される。

更に、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記任意再生モード時の前記排気昇温手段により排気温度を上昇させている間において、前記内燃機関の冷却水の温度が所定の判定用水温以上の場合にのみ、前記再生制御手段が前記コンプレッサを作動停止状態にする制御を行うように構成される。

また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気昇温手段が排気温度上昇制御において、シリンダ内噴射でのマルチ噴射および／または排気絞りを行うように構成される。

これらの構成により、上記の排気ガス浄化システムの制御方法を実施できる排気ガス浄化システムを提供でき、同様の作用効果が発揮される。

そして、上記の排気ガス浄化システムにおいては、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置としては、触媒を担持せずにフィルタで形成されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、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連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のいずれか一つ又はその組合せを採用することができる。

本発明の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムによれば、ＤＰＦの任意再生（手動再生）による強制再生中にエンジン冷却水の温度が異常に上昇することを防止できる。

以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムについて、酸化触媒と触媒付きフィルタ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。

図１に、この実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（内燃機関）１０の排気通路１１に連続再生型ＤＰＦ装置１２を設けて構成される。この連続再生型ＤＰＦ装置１２は、上流側に酸化触媒１２ａを下流側に触媒付きフィルタ１２ｂを有して構成される。また、この連続再生型ＤＰＦ装置１２の下流側に排気絞り弁（排気スロットル）１３が設けられる。

この酸化触媒１２ａ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１２ｂ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。

そして、触媒付きフィルタ１２ｂ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（ディーゼルパティキュレート：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。

そして、触媒付きフィルタ１２ｂのＰＭの堆積量を推定するために、連続再生型ＤＰＦ装置１２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１２ｂの再生制御用に、酸化触媒１２ａの上流側に酸化触媒入口排気温度センサ２２が、酸化触媒１２ａと触媒付きフィルタ１２ｂの間にフィルタ入口排気温度センサ２３がそれぞれ設けられる。

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、連続再生型ＤＰＦ装置１２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、吸気通路１４に設けられ、エアクリーナ１５を通過して吸気マニホールドへ入る吸気の量を調整する吸気絞り弁１６や、エンジン１０の燃料噴射装置（噴射ノズル）１７や、図示しないＥＧＲ通路にＥＧＲクーラと共に設けられたＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ等が制御される。

この燃料噴射装置１７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噴射システム（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、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）２４からのアクセル開度、回転数センサ２５からのエンジン回転数等の情報の他、車両速度、冷却水温度等の情報も入力され、燃料噴射装置１７から所定量の燃料が噴射されるように通電時間信号が出力される。

また、この連続再生型ＤＰＦ装置１２の再生制御において、走行中に自動的に強制再生するだけでなく、触媒付きフィルタ１２ｂのＰＭの捕集量が一定量を超えて、触媒付きフィルタ１２ｂが目詰まった時に、ドライバー（運転者）に注意を促し、任意にドライバーが車両を停止して強制再生ができるように、注意を喚起するための点滅灯（ＤＰＦランプ）２６、警告灯（警告ランプ）２７と、再生ボタン（手動再生スイッチ）２８が設けられる。

更に、車室内を冷却するためのエアコンのコンプレッサ４１とコンデンサ４２が設けられ、このコンデンサ４２はエンジン１０のラジエータ１８の前方に配置される。このコンデンサ４２の前方には冷却用ファン（電動ファン）４３が設けられ、また、ラジエータ１８の後方にはエンジン１０の冷却用ファン（クリーングファン）１９が設けられる。そして、コンプレッサ４１と冷却用ファン４３は制御装置３０によってそれぞれ制御されるように構成される。

そして、制御装置３０は、図２に示すように、エンジン１０の運転を制御するエンジン制御手段２０Ｃと、排気ガス浄化システム１のためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）制御手段３０Ｃ等を有して構成される。そして、このＤＰＦ制御手段３０Ｃは、通常運転制御手段３１Ｃ、捕集量検出手段３２Ｃ、走行距離検出手段３３Ｃ、再生時期判定手段３４Ｃ、再生制御手段３５Ｃ、任意再生警告手段３６Ｃ、冷却水温検出手段３７Ｃ等を有して構成される。

通常運転制御手段３１Ｃは、特に、連続再生型ＤＰＦ装置１２の再生に関係なしに行われる通常の運転を行うための手段であり、アクセルポジションセンサ２４の信号及び回転数センサ２５の信号に基づいて制御装置３０で演算された通電時間信号により、所定量の燃料が燃料噴射装置１７から噴射される通常の噴射制御が行われる。言い換えれば、再生制御のための制御を特に行わないようにする手段である。

捕集量検出手段３２Ｃは、連続再生型ＤＰＦ装置１２の触媒付きフィルタ１２ｂに捕集されるＰＭの捕集量を検出する手段であり、この実施の形態では、連続再生型ＤＰＦ装置１２の前後の差圧、即ち、差圧センサ２１による測定値ΔＰm を用いて検出する。

走行距離検出手段３３Ｃは、ＤＰＦ再生の後に車両が走行した距離ΔＭc を検出する手段であり、強制再生が行われた場合には、再生の開始時から再生終了時までの適当な時期にリセットされる。

再生時期判定手段３４Ｃは、捕集量検出手段３２Ｃで検出された差圧検出値ΔＰm 及び走行距離検出手段３３Ｃにより検出された走行距離ΔＭc を、それぞれ所定の判定値と比較することにより、ＤＰＦの再生開始時期を判定する手段である。

再生制御手段３５Ｃは、連続再生型ＤＰＦ装置１２の種類に応じて多少制御が異なるが、酸化触媒入口排気温度センサ２２で検出された排気ガス温度が所定の判定用温度より低い時に、エンジン１０のシリンダ内（筒内）噴射においてマルチ噴射（多段遅延噴射）または排気絞りを行って、あるいは、両方を行なって、排気温度を酸化触媒１２ａの活性温度まで上昇させる排気昇温手段３５１Ｃと、その後ポスト噴射（後噴射）を行って、あるいは、マルチ噴射にポスト噴射を加えて、排気ガス中に未燃燃料を添加し、この未燃燃料を酸化触媒１２ａで酸化させることにより、フィルタ入口排気温度センサ２３で検知されるフィルタ入口排気温度を上げて、ＰＭの酸化除去に適した温度や環境になるようにする未燃燃料添加手段３５２Ｃとを有して構成される。これらの手段により、触媒付きフィルタ１２ｂに捕集されたＰＭを強制的に燃焼除去して触媒付きフィルタ１２ｂを強制再生する。なお、排気昇温手段３５１Ｃは、排気昇温制御及び未燃燃料添加制御において、吸気絞り弁１６を絞る吸気絞り制御やＥＧＲ制御も併用する場合もある。

任意再生警告手段３６Ｃは、点滅灯（ＤＰＦランプ）２６、警告灯（警告ランプ）２７等で構成され、ドライバー（運転者）に、点滅灯２６の点滅により手動による再生制御手段３５Ｃの作動を促す警告を行ったり、警告灯２７の点灯によりドライバーに車両をサービスセンターに持っていくように促す手段である。なお、この警告を受けたドライバーは手動再生ボタン（マニュアル再生スイッチ）２８を操作することにより、再生制御手段３５Ｃによる強制再生制御を開始することができる。

冷却水温検出手段３７Ｃは、エンジン１０に設けられた水温センサ（図示しない）等で構成され、エンジンの冷却水の温度Ｔw を検出する手段である。

そして、これらの各種手段を有するＤＰＦ制御手段３０Ｃは、捕集量検出手段３２Ｃで検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm と、走行距離検出手段３３Ｃで検出されたＤＰＦ再生の後の走行距離ΔＭc に基づいて、通常運転制御手段３１Ｃによる通常の運転を継続したり、ドライバーに対して手動による再生制御手段３５Ｃの作動を促す警告を行ったり、自動的に再生制御手段３５Ｃを作動させたりする手段として構成される。

次に、この排気ガス浄化システム１のＤＰＦ再生制御について説明する。この排気ガス浄化システム１の制御においては、通常運転制御手段３１Ｃによって通常の運転が行われ、ＰＭを捕集するが、この通常の運転において、再生時期判定手段３４Ｃによって、再生時期であるか否かを監視し、再生時期であると判断されると任意再生警告手段３６Ｃによる警告又は再生制御手段３５Ｃによる走行自動再生を行う。

つまり、捕集量検出手段３２Ｃで検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm と走行距離検出手段３３Ｃで検出された走行距離ΔＭc が、所定の範囲内に入るか否かによって、任意再生の要否、走行自動再生の要否を判断して、必要に応じて、各種の処理を行った後戻って、更に、通常運転制御手段３１Ｃによる通常の運転を行う。そして、通常の運転と再生制御を繰り返しながら、車両の運転が行われる。

この再生制御について、図５に示す再生制御用マップを参照しながら説明する。なお、この再生制御は図６に例示するような再生制御フローにより実施できる。

先ず、走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 より小さい領域Ｒm1にある時は、強制再生を行うと、オイル中の燃料の蒸発が不十分であるため、オイルダイリューションの問題等を回避するために再生制御の実行を禁止する。

次に、走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 と第２閾値ΔＭ2 との間の所定の範囲内Ｒm2にある場合には、まだ、走行が不十分でエンジンオイルに混入した燃料分の蒸発が十分に行われていないため自動強制再生は行わずに、車両を停止して手動再生ボタン２８を押して強制再生を行う任意再生（マニュアル再生）を促すために、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 を超える（マニュアル点滅１）と点滅灯（ＤＰＦランプ）２６をゆっくり点滅させる。更に、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 より大きな第２閾値ΔＰ2 を超える（マニュアル点滅２）と点滅灯２６を早く点滅させ、ドライバーに対して、車両を停止しての手動による強制再生を強く促す。

そして、走行距離ΔＭc が第２閾値ΔＭ2 と第３閾値ΔＭ3 との間の所定の範囲内Ｒm3にある場合には、エンジンオイルに混入した燃料分の蒸発が十分に行われ、走行中の自動強制再生（走行自動再生）が可能になっているので、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 を超える（走行自動再生１）と、自動的に強制再生制御を行う。この走行自動再生により、ドライバーに手動による強制再生、即ち、手動再生ボタン２８のＯＮ／ＯＦＦ操作に関する負担を少なくする。

更に、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm に関係なく、走行距離ΔＭc が第３閾値ΔＭ3 を超えた所定の範囲内Ｒm4にある場合（走行自動再生２）には、触媒付きフィルタ１２ｂにおけるＰＭの偏積に起因する熱暴走及びＤＰＦの溶損を防止するために、自動的に強制再生制御を行う。

これらの強制再生制御では、排気ガス温度が所定の判定用温度より低い場合は第１段階のマルチ噴射による排気昇温制御のみを行い、排気ガス温度が所定の判定用温度を超えた場合は第２段階に移行し、さらなる昇温制御、ここでは、マルチ噴射による排気昇温制御に加え、ポスト噴射による未燃燃料添加制御を行う。これらの制御により、触媒付きフィルタ１２ｂの温度が昇温して、一旦ＰＭが燃焼を開始すると、ＰＭの燃焼熱により燃焼が継続されるので、この昇温制御は終了するように構成されるが、ＰＭの燃焼状態を連続再生型ＤＰＦ装置１２の下流側の酸素濃度や排気ガス温度をモニターしながら、適宜、昇温制御を再開するように構成してもよい。

なお、走行距離ΔＭc に関係せずに、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超える（Ｒp4：警告灯点滅）と、急激なＰＭの燃焼である熱暴走を回避するために、任意再生及び走行自動再生を禁止した状態にすると共に、ドライバーにサービスセンターに持っていくことを促すための警告灯２７を点灯する。

従って、このＤＰＦ制御手段３０Ｃは、停車アイドル状態で再生制御を行なうように警告されたドライバーが手動再生ボタン２８を押した場合に触媒付きフィルタ１２ｂの強制再生制御を行なう任意再生モードと、車両走行中に自動的に触媒付きフィルタ１２ｂの強制再生制御を行なう走行自動再生モードを有して構成される。

この強制再生制御では、酸化触媒入口排気温度センサ２２で検知される排気ガス温度がが所定の判定用温度よりも低い場合にはマルチ噴射を行って、排気ガス温度を昇温し、酸化触媒１２ａを触媒活性化温度以上に昇温させ、その後ポスト噴射を行って、フィルタ入口排気温度センサ２３で検知される排気ガス温度を上げて、触媒付きフィルタ１２ｂをＰＭが燃焼を開始する温度以上に昇温し、触媒付きフィルタ１２ｂに堆積したＰＭを燃焼させて強制再生する。

そして、本発明においては、図６に示すステップＳ２７の任意再生によって、再生制御手段３５Ｃにより、ＤＰＦ装置１２の強制再生を行なう場合に、エンジンの冷却水の温度の異常な上昇を防止するために、以下のように、ＤＰＦ制御手段３０Ｃが構成される。

第１の実施の形態では、ＤＰＦ制御手段３０Ｃは、任意再生モードで、排気昇温手段３５１Ｃにより排気温度を上昇させている間は、車両のエアコンのコンプレッサ４１を作動停止状態にする。また、このコンプレッサ４１の作動停止状態中でも、エアコンのコンデンサ４２を冷却するための冷却用ファン４３を停止状態にせず、作動状態にする。

そして、この任意再生モードによる排気昇温制御時のコンプレッサ４１の作動と結びつける制御は、図３に示すようなエアコン制御フローによって実施できる。この図３のエアコン制御フローは、図５のステップＳ２７の任意再生によって、再生制御手段３５Ｃにより、ＤＰＦ装置１２の強制再生を行なう場合に、適当なインターバル（制御を行う時間間隔）で繰り返し呼ばれる制御フローとして示してある。

このエアコン制御フローが呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で再生モードのチェックを行い、任意再生モードか走行自動再生モードかを判定する。この判定で任意再生モードでない、つまり、走行自動再生モードであると判定された場合には、リターンする。この判定は、例えば、手動再生ボタン２８が押されて任意再生モードによる強制再生制御を開始する際に、任意再生フラグを立てて、この任意再生フラグがステップＳ１１で立っているか否かを判定することで容易に行うことができる。

一方、この判定で任意再生モードであると判定された場合には、ステップＳ１２でエアコンのコンプレッサ４１が作動（ＯＮ）状態であるか否かのチェックを行い、作動状態であれば、ステップＳ１３でその作動を停止（ＯＦＦ）にし、ステップＳ１４に行き、作動状態でなければ、そのままステップＳ１４に行く。

ステップＳ１４では、エアコンのコンデンサ４２を冷却するための冷却用ファン４３を作動状態とする。つまり、冷却用ファン４３が作動状態であった場合には、作動状態を維持し、作動停止状態であった場合は作動状態にする。そして、リターンする。

この図３のエアコン制御フローに示すように、手動再生ボタン２８を押した時にエアコンのコンプレッサ４１が作動中であれば、これを停止して作動停止状態にすることにより、コンデンサ４２からの放熱量を減少させる。また、更に、冷却用ファン４３の作動状態を継続にして、エンジン１０のラジエータ１８に冷却風を送る。通常は、コンプレッサ４１の作動を停止すると、コンデンサ４２の冷却用ファン４３の作動も停止されるが、本発明では、冷却用ファン４３は作動状態を維持し送風を継続させて、ラジエータ１８の冷却効率を上げながらエンジンを冷却し、エンジンの冷却水の温度Ｔw が異常高温になるのを防止する。

また、第２の実施の形態では、ＤＰＦ制御手段３０Ｃは、任意再生モードで、排気昇温手段３５１Ｃにより排気温度を上昇させている間において、冷却水温検出手段３７Ｃによって検出されたエンジンの冷却水の温度Ｔw が所定の判定用水温Ｔw1以上の場合にだけ、車両のエアコンのコンプレッサ４１を作動停止状態にし、所定の判定用水温Ｔw1未満の場合は、車両のエアコンのコンプレッサ４１を作動停止状態にしない。また、第１の実施の形態と同様に、このコンプレッサ４１の作動停止状態中でも、エアコンのコンデンサ４２を冷却するための冷却用ファン４３を作動状態にする。

そして、この第２の実施の形態の任意再生モードによる排気昇温時のコンプレッサ４１の作動と結びつける制御は、図４に示すようなエアコン制御フローによって実施できる。この図４のエアコン制御フローは、図５のステップＳ２７の任意再生によって、再生制御手段３５Ｃにより、ＤＰＦ装置１２の強制再生を行なう場合に、適当なインターバル（制御を行う時間間隔）で繰り返し呼ばれる制御フローとして示してある。

このエアコン制御フローが呼ばれてスタートすると、ステップＳ２１で再生モードのチェックを行い、任意再生モードか走行自動再生モードかを判定する。この判定で任意再生モードでないと判定された場合には、リターンする。

一方、この判定で任意再生モードであると判定された場合には、ステップＳ２２でエンジン冷却水温Ｔw のチェックを行う。このチェックで、エンジンの冷却水の温度Ｔw が所定の判定用水温Ｔw1未満の時はリターンする。

また、このチェックで、エンジンの冷却水の温度Ｔw が所定の判定用水温Ｔw1以上の時は、ステップＳ２３でエアコンのコンプレッサ４１が作動状態であるか否かのチェックを行い、作動状態であれば、ステップＳ２４でコンプレッサ４１を作動停止にし、ステップＳ２５に行き、作動状態でなければ、そのままステップＳ２５に行く。

ステップＳ２５では、エアコンのコンデンサ４２を冷却するための冷却用ファン４３を作動状態とする。つまり、冷却用ファン４３が作動状態であった場合には、作動状態を維持し、作動停止状態であった場合は作動状態にする。そして、リターンする。

この図４のエアコン制御フローに示すように、第２の実施の形態では、手動再生ボタン２８を押した時に、その時のエンジンの冷却水の温度Ｔw の検出値から異常高温になる危険性が無いと判定している間は、エアコンのコンプレッサ４１の作動、即ち、エアコンの作動を継続する。

また、エンジンの冷却水の温度Ｔw が所定の判定用水温Ｔw1以上で異常高温になる危険性があると判定した場合に、エアコンのコンプレッサ４１が作動中であれば、これをＯＦＦして作動停止状態にすることにより、コンデンサ４２からの放熱量を減少させると共に、冷却用ファン４３の作動状態を継続にして、エンジン１０のラジエータ１８に冷却風を送る。

このように、冷却水の温度を考慮に入れることにより、エアコンの無駄な作動停止を回避でき、ドライバーが違和感を感じるような、任意再生時にいきなりエアコンが切れてしまうという事態を防止できる。

従って、上記の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム１では、連続再生型ＤＰＦ装置１２の触媒付きフィルタ１２ｂの任意再生モードの強制再生中にエンジン冷却水温Ｔw が上昇して、異常高温になることを防止できる。

なお、上記の説明では、排気ガス浄化システムにおけるＤＰＦ装置として、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を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、触媒を担持しないフィルタのＤＰＦ装置、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ＤＰＦ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ＤＰＦ装置等の他のタイプのＤＰＦにも適用可能である。

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。 本発明に係る実施の形態の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。 本発明に係る第１の実施の形態のエアコン制御フローの一例を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態のエアコン制御フローの一例を示す図である。 排気ガス浄化システムの再生制御用マップを模式的に示す図である。 排気ガス浄化システムの再生制御フローの一例を示す図である。

符号の説明

１ 排気ガス浄化システム
１０ ディーゼルエンジン
１２ 連続再生型ＤＰＦ装置
１２ａ 酸化触媒
１２ｂ 触媒付きフィルタ
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
３０Ｃ ＤＰＦ制御手段
３１Ｃ 通常運転制御手段
３２Ｃ 捕集量検出手段
３３Ｃ 走行距離検出手段
３４Ｃ 再生時期判定手段
３５Ｃ 再生制御手段
３５１Ｃ 排気昇温手段
３５２Ｃ 未燃燃料添加手段
３６Ｃ 任意再生警告手段
３７Ｃ 冷却水温検出手段
Ｔw エンジンの冷却水の温度
Ｔw1 所定の判定用水温

Claims (9)

1. 内燃機関の排気ガス通路に、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置と、該ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタにおけるディーゼルパティキュレートの捕集量を検出する捕集量検出手段と、該捕集量検出手段の検出結果に基づいて前記フィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定されると前記フィルタを再生させる再生制御手段とを配設し、
   該再生制御手段が、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、且つ、排気ガス温度が低い場合、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて前記フィルタを強制的に再生させる強制再生モードと、前記捕集量検出手段の検出結果に基づき前記フィルタを任意に再生させる任意再生モードとを有する排気ガス浄化システムの制御方法において、
   前記任意再生モード時に前記排気昇温手段によって排気温度を上昇させている間は、車両のエアコンのコンプレッサを作動停止状態にする
   ことを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
2. 前記エアコンのコンプレッサと、該エアコンのコンデンサと、該コンデンサを冷却する冷却用ファンとが前記内燃機関のラジエータ近傍に配設される場合、前記コンプレッサの前記作動停止状態中も、前記冷却用ファンを駆動状態とする
   ことを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
3. 前記任意再生モード時の前記排気昇温手段により排気温度を上昇させている間において、
   前記内燃機関の冷却水の温度が所定の判定用水温以上の場合にのみ、前記コンプレッサの作動停止状態にする
   ことを特徴とする請求項１または２記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
4. 前記排気昇温手段の排気温度上昇制御において、
   シリンダ内噴射でのマルチ噴射および／または排気絞りを行う
   ことを特徴とする少なくとも請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
5. 内燃機関の排気ガス通路に、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置と、該ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタにおけるディーゼルパティキュレートの捕集量を検出する捕集量検出手段と、該捕集量検出手段の検出結果に基づいて前記フィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定されると前記フィルタを再生させる再生制御手段とを配設し、
   該再生制御手段が、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、且つ、排気ガス温度が低い場合、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて前記フィルタを強制的に再生させる強制再生モードと、前記捕集量検出手段の検出結果に基づき前記フィルタを任意に再生させる任意再生モードとを有する排気ガス浄化システムにおいて、
   前記再生制御手段が前記任意再生モード時に前記排気昇温手段によって排気温度を上昇させている間は、車両のエアコンのコンプレッサを作動停止状態にする制御を行う
   ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
6. 前記エアコンのコンプレッサと、該エアコンのコンデンサと、該コンデンサを冷却する冷却用ファンとが前記内燃機関のラジエータ近傍に配設される場合、前記再生制御手段が前記コンプレッサの前記作動停止状態中も前記冷却用ファンを駆動状態とする制御を行う ことを特徴とする請求項５記載の排気ガス浄化システム。
7. 前記任意再生モード時の前記排気昇温手段により排気温度を上昇させている間において、
   前記内燃機関の冷却水の温度が所定の判定用水温以上の場合にのみ、前記再生制御手段が前記コンプレッサを作動停止状態にする制御を行う
   ことを特徴とする請求項５または６記載の排気ガス浄化システム。
8. 前記排気昇温手段が排気温度上昇制御において、
   シリンダ内噴射でのマルチ噴射および／または排気絞りを行う
   ことを特徴とする少なくとも請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
9. 前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置が、触媒を担持せずにフィルタで形成されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、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連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のいずれか一つ又はその組合せであることを特徴とする請求項５又は６に記載の排気ガス浄化システム。
   

Images