JP2007023874A - 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

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Abstract

【課題】 ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置を備え、この排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を行って排気ガスを昇温する排気昇温制御の際に発生するオイルダイリューションの発生を未然に回避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】 排気ガス浄化装置１２の浄化能力を回復するための再生制御の際に、ポスト噴射の噴射量Ｑｐを予め設定したマップデータＭｐに基づいて算出し、この算出された噴射量Ｑｐを累積計算してポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐを算出し、該累積噴射量ΣＱｐが所定の判定値Ｃｐを超えた場合に、ポスト噴射を停止して前記再生制御を中止する。
【選択図】 図４

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中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を行って排気ガスを昇温する排気昇温制御を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた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：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再生制御が行われる。このフィルタの目詰まりの検出方法には、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。
そして、この再生制御では、排気ガス昇温制御が行われるが、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は、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、フィルタに捕集されたＰＭが燃焼する温度以上に昇温する。これにより、ＰＭを燃焼除去してフィルタを再生させる。
この排気ガスの昇温方法としては、シリンダ内における燃料噴射制御で、マルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）を行う方法がある。このマルチ噴射やポスト噴射では、シリンダ内（筒内）噴射において、主噴射後、通常の燃焼よりも遅いタイミング、即ち、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。
しかしながら、このポスト噴射を行うとシリンダ内に噴射した燃料の一部が、シリンダ壁（筒壁）を伝ってオイルパンに流れ、潤滑油に混入するため、燃料によるオイルの希釈、即ち、オイルダイリューションが生じる。
そこで、ポスト噴射を行っている時間を積算し、この積算値が所定の判定値を超えた時にポスト噴射の実行を禁止するように制御することが考えられる。ところが、ポスト噴射の実行時間と潤滑油を希釈する燃料噴射量とが必ずしも比例せず、噴射圧力の変化などによってその燃料噴射量が変化するため、噴射時間に基づいて制御すると燃料噴射量が多くなりすぎてオイルダイリューション量が多くなるという問題がある。
このオイルダイリューション対策の一つとして、燃料（炭化水素）を排気ガス中に常時供給してＮＯｘ触媒でＮＯｘを還元浄化する排気ガス浄化装置であり、後噴射（ポスト噴射）は排気ガスの昇温ではなく、燃料（還元剤）の供給のために使用されているが、排気ガス中へ未燃燃料添加における後噴射によるオイルダイリューションの問題を解決するために、１気筒ごとに後噴射量を下限設定値と上限設定値の範囲内になるように制限する内燃機関の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。）。
この排気ガス浄化装置では、後噴射量と後噴射時期は運転状態と触媒活性状態に基づいて設定され、また、下限設定値と上限設定値は推定した各気筒の筒内状態に基づいて設定し、筒内圧力と筒内温度で補正している。
しかしながら、このような制御では、各気筒ごとに極めて細かい制御を行うため、設定量の計算に時間が掛かるため、常時、後噴射を行っているような排気浄化装置では制御が可能であるが、再生制御における短期間の制御では実用的でないという問題がある。また、このような制御を行うためのプログラムは複雑化し作成等に多大な労力と時間が掛かるという問題もある。
また、気筒内の温度が目標温度になった時にポスト噴射するように、ポスト噴射時期を燃料の燃焼量、クランク角、冷却水損失より設定して、筒内温度を調整してＨＣ成分の改質不良や燃料の焼失を避けるポスト噴射を実施し、そのポスト噴射量を触媒温度及び吸入空気量に基づくポスト噴射量マップから算出する内燃機関の燃料噴射制御装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
なお、オイル希釈の発生を回避するために燃焼室内にスワールを発生させる内燃機関も提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開平１０−２８８０３１号公報 特開平１０−２８８０６７号公報 特許第３３５８５５２号公報 特開２００３−２６９２３０号公報
本発明の目的は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置を備え、この排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を行って排気ガスを昇温する排気昇温制御の際に発生するオイルダイリューションの発生を未然に回避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、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御の際に、ポスト噴射の噴射量を予め設定したマップデータに基づいて算出し、この算出された噴射量を累積計算してポスト噴射の累積噴射量を算出し、該累積噴射量が所定の判定値を超えた場合に、ポスト噴射を停止して前記再生制御を中止することを特徴とする。
つまり、ポスト噴射を行っている時間を積算し、この積算値が所定の判定値を超えた時にポスト噴射の実行を禁止するように制御する場合には、ポスト噴射の実行時間と潤滑油を希釈する燃料噴射量とが必ずしも比例せず、噴射圧力の変化などによってその燃料噴射量が変化するため、噴射時間にもとづいて制御すると燃料噴射量が多くなりすぎてオイルダイリューション量が多くなる。
しかし、本発明では、噴射時間ではなく、ポスト噴射の噴射量自体を算出して累積計算して、この累積噴射量が所定の判定値以上になった時点で、ポスト噴射を禁止するように制御するので、より精度の高い制御が可能となり、ポスト噴射による燃料を過剰に噴射することを防止できる。そのため、燃料によるオイル希釈であるオイルダイリューションの発生を回避できる。
上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記ポスト噴射の噴射量を、エンジン回転数と主燃料噴射量をパラメータとするマップデータに基づいて算出された値を大気圧に従って補正して算出することにより、より正確にポスト噴射の噴射量を簡単なアルゴリズムで算出でき、より精度の高い制御が可能となる。
次に、ポスト噴射を伴う制御と排気ガス浄化装置とその浄化能力の回復に関して、より具体的に説明する。
上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、排気ガス浄化装置が連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置（連続再生型ＤＰＦ装置）の場合は、ポスト噴射を伴う排気昇温制御により排気ガスを昇温して、フィルタを捕集されたＰＭ（粒子状物質）が燃焼する温度まで加熱して、ＰＭを燃焼除去することにより、ＰＭを捕集する能力である排気ガス浄化装置の浄化能力を回復する。
また、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、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御手段が、前記再生制御の際に、ポスト噴射の噴射量を予め設定したマップデータに基づいて算出し、この算出された噴射量を累積計算してポスト噴射の累積噴射量を算出し、該累積噴射量が所定の判定値を超えた場合に、ポスト噴射を停止して前記再生制御を中止するように構成する。
この構成により、ポスト噴射の噴射時間ではなく、ポスト噴射の噴射量自体を算出して累積計算して、この累積噴射量が所定の判定値以上になった時点で、ポスト噴射を禁止するように制御するので、より精度の高い制御が可能となり、ポスト噴射による燃料を過剰に噴射することを防止できる。そのため、燃料によるオイル希釈であるオイルダイリューションの発生を回避できる。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御手段が、前記ポスト噴射の噴射量を、エンジン回転数と主燃料噴射量をパラメータとするマップデータに基づいて算出された値を大気圧に従って補正して算出するように構成すると、より正確にポスト噴射の噴射量を簡単なアルゴリズムで算出でき、より精度の高い制御が可能となる。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいては、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置としては、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。
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。
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、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置を備え、この排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う際に、ポスト噴射時間ではなく、ポスト噴射量自体を積算するので、より精度の高い制御が実行でき、オイルダイリューションの発生を未然に回避することができる。
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（粒子状物質）を多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）し、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Ａ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。
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、排気昇温手段３５１Ｃを有して構成される。この排気昇温手段３５１Ｃは、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、排気温度を酸化触媒１２ａの活性温度まで上昇させる手段であり、エンジン１０のシリンダ内（筒内）噴射においてポスト噴射（後噴射）、又は、マルチ噴射（多段遅延噴射）とポスト噴射を行う。この排気昇温においては排気絞り弁１３を閉弁する排気絞りを並行して行うことにより、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、触媒付きフィルタ１２ｂをＰＭの酸化除去に適した温度や環境になるようにする。これにより、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、この排気昇温制御において、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ＤＰＦ制御を繰り返しながら、車両の運転が行われる。
このＤＰＦ制御について、図６に示すＤＰＦ制御用マップを参照しながら説明する。なお、このＤＰＦ制御は図７に例示するようなＤＰＦ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、自動的に再生制御を行う。
これらの再生制御では、図３に示すように、ステップＳ４１で触媒付きフィルタ１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ１をチェックして、この排気ガス温度Ｔｇ１が、触媒付きフィルタ１２ｂに堆積したＰＭが燃焼を開始する温度に関係する所定の判定用温度Ｔc より低い場合は、即ち、触媒付きフィルタ１２ｂの温度がＰＭの燃焼開始温度に達していないと判定した場合は、ステップＳ４２で排気昇温制御を、所定の時間（排気ガス温度のチェックのインターバルに関係する時間）の間行い、ステップＳ４１に戻る。この排気昇温制御では、ポスト噴射制御、排気絞り制御、また、場合によっては吸気絞り制御を行う。
そして、ステップＳ４１の判定で、排気ガス温度Ｔｇ１が所定の判定用温度Ｔｃを超えた場合は、即ち、触媒付きフィルタ１２ｂの温度がＰＭの燃焼開始温度に達していると判定した場合は、第２段階に移行し、ステップＳ４３で、再生状態維持制御を所定の時間（再生制御完了のチェックのインターバルに関係する時間）の間行う。この再生状態維持制御では、排気昇温制御と同様に、ポスト噴射制御、排気絞り制御、また、場合によっては吸気絞り制御を行い、触媒付きフィルタ１２ｂがＰＭ燃焼可能な高い温度を維持するようにして、再生可能な状態を維持する。
ステップＳ４４で再生制御が完了したか否かの判定を行う。この判定は、再生状態維持制御により、再生可能な状態が維持されている時間が、例えば、触媒付きフィルタ１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ１が所定の温度以上になっている時間が、予め設定されている再生時間を経過したか否かで判定したり、触媒付きフィルタ１２ｂの後方の酸素濃度センサ（図示しない）の酸素濃度の変化、即ち、ＰＭの燃焼が終了して酸素濃度が上昇したか否かで判定したりすることで行うことができる。
ステップＳ４４の判定で、再生制御が完了していない場合は、ステップＳ４３に戻り再生状態維持制御を継続する。このステップＳ４４の判定で、再生制御が完了した場合は、ステップＳ４５の再生制御の終了作業を行い、リターンする。この再生制御の終了作業では、ポスト噴射制御の終了、排気絞り制御の終了、吸気絞り制御を行っていれば、吸気絞り制御の終了を行う。また、必要に応じて、再生制御を終了したということで再生制御フラグをリセットしたりする。
この排気昇温制御により、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、再生状態維持制御により、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、ＰＭの燃焼が中断されるような状態にならないように、適宜、昇温制御を再開する。
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。
そして、本発明では、任意再生モードと走行自動再生モードで再生制御を行う再生制御手段３５Ｃにおいて、ポスト噴射をする場合に、図４のポスト噴射の制御フローで示すように、この制御フローがスタートすると、ステップＳ５１で、ポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐが、所定の判定値Ｃｑを超えているか否かを判定する。超えていない場合には、ステップＳ５２に行く。
ステップＳ５２では、ポスト噴射の基準噴射量Ｑｐｓを、予め設定したエンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍをパラメータとするポスト噴射量算出用マップデータＭｐに基づいて算出する。このポスト噴射量算出用マップデータＭｐは、例えば、図５に示すように、列方向にエンジン回転数Ｎｅｊを、行方向に主燃料噴射量Ｑｍｉを配列し、基準噴射量Ｑｐｓｉｊを枡目に配置し、エンジン回転数Ｎｅｊと主燃料噴射量Ｑｍｉとから基準噴射量Ｑｐｓｉｊを算出できるようになったデータである。なお、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍ等がマップデータＭｐのデータの間にある場合は補間により、基準噴射量Ｑｐｓが求められることになる。
次のステップＳ５３で、大気圧Ｐａに従って補正量ΔＱｐを算出する。この補正量ΔＱｐは、大気圧Ｐａの数値に１対１に対応するデータを記憶されていたり、関数の形で記憶されていたりして、大気圧Ｐａが与えられるとこれらのデータ又は関数から必要に応じて補間され算出される。この大気圧補正は大気圧によって空気量（Ｏ2 量）が変化するために行う。
次のステップＳ５４で、基準噴射量Ｑｐｓに対して補正量ΔＱｐを加えて、基準噴射量Ｑｐｓを補正して、ポスト噴射の噴射量Ｑｐを算出する。
ステップＳ５５で、この算出された噴射量Ｑｐでポスト噴射するように指令を出す。この指令は制御装置３０で制御用の電気信号に変換され、燃料噴射装置１７に伝達され、燃料噴射装置１７はこのポスト噴射量Ｑｐになるように燃料噴射を行う。
ステップＳ５６では、この算出された噴射量Ｑｐを、累積計算する。つまり、従来のポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐに噴射量Ｑｐを加えて新たなポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐとする。この新たな累積噴射量ΣＱｐが、この図４のポスト噴射制御が呼ばれて実行されるときに、ステップＳ５１でチェックされることになる。ステップＳ５６の後はリターンして、このポスト噴射制御を終了する。
そして、ステップＳ５１で、ポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐが、所定の判定値Ｃｑを超えている場合には、ステップＳ５７でポスト噴射を停止して、あるいは、停止状態を継続したまま、リターンして、このポスト噴射制御を終了する。
なお、このポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐは、再生に要する所定時間を経過したり、連続再生型ＤＰＦ装置１２の前後の差圧ΔＰm が所定量を下回ったりして、再生完了と判定されて再生制御を終了した時点でゼロにリセットされ、この時点から累積計算される。
このポスト噴射制御により、ポスト噴射の噴射量Ｑｐを、予め設定したエンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑｍをパラメータとするポスト噴射量算出用マップデータＭｐに基づいて基準噴射量Ｑｐｓを算出し、更に大気圧Ｐａに従って補正して噴射量Ｑｐを算出し、この算出された噴射量Ｑｐを、リセット後のポスト噴射開始の時点から累積計算して、ポスト噴射の累積噴射量ΣＱｐを算出し、この累積噴射量ΣＱｐが所定の判定値Ｃｑを超えた場合に、ポスト噴射を停止することができる。
また、ポスト噴射の噴射量Ｑｐを、マップデータＭｐに基づいて算出された基準噴射量Ｑｐｓを大気圧Ｐａに従って補正して算出することにより、より正確にポスト噴射の噴射量を簡単なアルゴリズムで算出でき、精度の高い制御が可能となる。
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、
再生制御の際のポスト噴射による燃料を過剰に噴射することを防止できる。そのため、燃料によるオイル希釈であるオイルダイリューションの発生を未然に回避できる。
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。
更には、本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒等のＮＯｘ浄化能力の回復に際しての再生制御や、排気ガス浄化装置が、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒、ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）などを担持している場合の硫黄被毒からの回復のために硫黄パージ等においても適用可能である。
更には、本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒等のＮＯｘ浄化能力の回復に際しての再生制御や、排気ガス浄化装置が、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒、ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）などを担持している場合の硫黄被毒からの回復のために硫黄パージ等においても適用可能である。
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。 再生制御フローの一例を示す図である。 ポスト噴射制御フローの一例を示す図である。 ポスト噴射量算出用マップデータの一例を示す図である。 排気ガス浄化システムのＤＰＦ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ＤＰＦ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
３６Ｃ 任意再生警告手段
３７Ｃ 冷却水温検出手段
Ｃｑ 所定の判定値
Ｎｅ エンジン回転数
Ｍｐ ポスト噴射量算出用マップデータ
Ｐａ 大気圧
Ｑｍ 主燃料噴射量
Ｑｐ ポスト噴射の噴射量
Ｑｐｓ ポスト噴射の基準噴射量
ΔＱｐ 補正量
ΣＱｐ ポスト噴射の累積噴射量

Claims (6)

  1. 内燃機関の排気ガス通路に、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
    前記再生制御の際に、ポスト噴射の噴射量を予め設定したマップデータに基づいて算出し、この算出された噴射量を累積計算してポスト噴射の累積噴射量を算出し、該累積噴射量が所定の判定値を超えた場合に、ポスト噴射を停止して前記再生制御を中止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. 前記ポスト噴射の噴射量を、エンジン回転数と主燃料噴射量をパラメータとするマップデータに基づいて算出された値を大気圧に従って補正して算出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. 前記排気ガス浄化装置を、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置で形成した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. 内燃機関の排気ガス通路に、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
    前記再生制御手段が、前記再生制御の際に、ポスト噴射の噴射量を予め設定したマップデータに基づいて算出し、この算出された噴射量を累積計算してポスト噴射の累積噴射量を算出し、該累積噴射量が所定の判定値を超えた場合に、ポスト噴射を停止して前記再生制御を中止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。
  5. 前記再生制御手段が、前記ポスト噴射の噴射量を、エンジン回転数と主燃料噴射量をパラメータとするマップデータに基づいて算出された値を大気圧に従って補正して算出することを特徴とする請求項４記載の排気ガス浄化システム。
  6. 前記排気ガス浄化装置が、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４又は５に記載の排気ガス浄化システム。
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