JP2007120325A - 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

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 Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関のＤＰＦ装置の手動再生モードによる再生制御において、エアコンを停止することなく、エンジン冷却水の温度上昇を抑制して、エンジンのオーバーヒートを未然に回避することが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】手動再生モードによる再生制御の際に、酸化触媒装置１２ａに流入する排気ガスの第１排気ガス温度Ｔｇ１が所定の判定温度Ｔｃ１より高く、かつ、ＤＰＦ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の判定温度Ｔｃ２より高い場合で、吸気温度Ｔａが予定の第３判定温度Ｔｃ３よりも高くなったときに、マルチ噴射に加えてポスト噴射する第２排気ガス昇温制御を止めて、通常噴射に加えてポスト噴射する第３排気ガス昇温制御に切り換える。
【選択図】図２

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ＤＰＦを備えた排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、ポスト噴射を行う排気ガス昇温制御を含む再生制御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。
ディーゼルエンジン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、触媒を担持した連続再生型ＤＰＦ装置がある。
この連続再生型ＤＰＦ装置では、排気ガス温度が約３５０℃以上の時には、フィルタに捕集されたＰＭは連続的に燃焼して浄化され、フィルタは自己再生するが、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等においては、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、フィルタの目詰まりが所定の量を超えたときに、排気ガス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を行うものがある。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、排気ガス昇温制御を行ってフィルタに流入する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、フィルタ温度を高くしてＰＭを燃焼除去してフィルタを再生させる。
この排気ガス昇温制御としては、シリンダ内（筒内）における燃料噴射で、マルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）等を行う方法がある（例えば、特許文献１〜特許文献４参照。）。
このマルチ噴射は、シリンダ内の燃料を多段階で燃焼する遅延多段噴射であり、このマルチ噴射により、シリンダ内で仕事せずに燃焼する燃料量を増加させ、シリンダから排出される排気ガスの温度、即ち、酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度を酸化触媒の触媒活性温度以上に上昇させることができる。また、ポスト噴射は、シリンダ内噴射において、主噴射後、マルチ噴射よりもさらに遅いタイミングで補助噴射を行う噴射であり、このポスト噴射により、シリンダから排出される排気ガス中にＨＣ（炭化水素）を増加して、このＨＣを酸化触媒で燃えさせることにより、酸化触媒装置下流の排気ガスの温度を上昇させることができる。
一方、ポスト噴射によって未燃燃料がエンジンオイル（潤滑オイル）に混入してエンジンオイルを希釈するというオイルダイリューションに対する対策の面から、運転状態の安定した停車アイドル時にこの強制再生を行うように制御するものがある。この制御では、フィルタ装置にＰＭが所定量溜まった場合に、運転者（ドライバー）に警告ランプ等でフィルタ装置の再生制御が必要なことを知らせて、この知らせを受けた運転者が車両を止めて、手動再生ボタンを押すことによって、手動再生モードに入り強制再生を行うようにするものである。
このシステムでは、フィルタ装置の前段（上流側）に酸化触媒装置を設置し、ポスト噴射によって排気ガス中に供給されたＨＣをこの酸化触媒装置で燃焼させることにより、フィルタ装置の入口の排気ガスの温度を上昇させて強制再生を実行する。
この排気昇温においては、低速・低負荷運転状態などの排気ガスの温度が低い場合には、最初にマルチ噴射を行って、酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度を、酸化触媒の触媒活性温度まで上昇させる。そして、排気ガスの温度が上昇した後は、マルチ噴射にポスト噴射を加えたシリンダ内燃料噴射制御で、排気ガスの温度を触媒活性温度以上に維持しながらポスト噴射を行って、ＨＣを酸化触媒装置に供給する。このＨＣは酸化触媒で酸化され発熱するので、排気ガスは更に温度が上昇した状態でフィルタ装置に流入する。この高温の排気ガスによりフィルタ装置に溜まったＰＭは燃焼して除去される。
しかしながら、この手動再生制御においては、車両が停車状態にあるため、ラジエータによるエンジンに対する冷却効果が低い。そのため、エンジンの冷却水温が上昇する。特に、エアコンの放熱部とエンジンのラジエータの配置の関係からエアコンの放熱部から放熱される熱がラジエータに影響を与える場合には、手動再生とエアコンの使用とが重なるときに、エンジンがオーバーヒートしてしまう可能性が非常に高くなる。そこで、手動再生時にはエアコンの作動を停止する対策を採っているが、夏場には運転者に不快感を与えるため、商品性が著しく低下してしまうという問題がある。
特開２００３−１５５９１７号公報 特開２００５−１７１８４１号公報 特開２００５−７６６０４号公報 特開２００４−２２５５７９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ＰＭを浄化するためのＤＰＦ装置を備え、このＤＰＦ装置の手動再生時の排気ガス昇温制御において、エアコンを停止することなく、エンジン冷却水の温度上昇を抑制して、エンジンのオーバーヒートを未然に回避することが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、内燃機関の排気通路に、上流側から酸化触媒装置とディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス浄化装置を設けると共に、排気ガスの温度及び吸気温度を検出する温度検出手段を有し、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の浄化能力を回復するために、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、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、手動再生時における前記再生制御の際の排気ガス昇温制御で、前記酸化触媒装置に流入する排気ガスの第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より低いか、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に流入する排気ガスの第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より低い場合は、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御を行い、前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、吸気温度が所定の第３判定温度より低いときには、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行い、前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、前記吸気温度が前記所定の第３判定温度より高いときには、シリンダ内燃料噴射制御で通常噴射に加えてポスト噴射を行う第３排気ガス昇温制御を行うことを特徴とする。
ここでいうマルチ噴射とは、多段階に通常噴射よりも遅いタイミングで行う燃料噴射であり、これにより排気温度が上昇する。
また、ポスト噴射とは、マルチ噴射よりもさらに遅いタイミングで行う燃料噴射であり、噴射した燃料は燃焼せずにＨＣとなって排気ガス中に供給される。
そして、通常噴射とは、排気昇温制御時以外の通常運転時に行われる燃料噴射である。 また、上記の排気ガス浄化システムの再生制御方法において、前記第１判定温度が、前記酸化触媒装置に担持された酸化触媒の触媒活性温度であり、前記第２判定温度が、前記再生制御の際の排気ガス昇温制御においてポスト噴射を禁ずる所定の温度であり、前記第３判定温度が、前記第２排気ガス昇温制御から前記第３排気ガス昇温制御に切り換えた場合に、前記第２排気ガス温度を前記所定の第２判定温度より高い状態に維持することができなくなる吸気温度であることを特徴とする。
本発明においては、再生制御に際しては、低速低負荷運転状態などの排気ガスの温度が低い場合には、マルチ噴射（多段噴射）の第１排気ガス昇温制御を行って、シリンダから排出される排気ガスの温度、即ち、酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度である第１排気ガス温度を、酸化触媒の触媒活性温度等である所定の第１判定温度まで上昇させる。
また、ＤＰＦ装置に流入する排気ガスの温度である第２排気ガス温度がポスト噴射を禁止する温度である所定の第２判定温度より低い場合にも、この温度以下でポスト噴射を行った時には白煙が排出されてしまうので、第２排気ガス温度を高めるため、マルチ噴射を継続する。
また、第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より高くても、第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より低い場合（例えば、減速時直後など）には、ポスト噴射を行うと白煙が排出されてしまうので、第１排気ガス温度を高めるため、マルチ噴射を継続する。
そして、第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より高く、第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より高い場合で、吸気温度が所定の第３判定温度より高いときには、マルチ噴射を行う第２排気ガス昇温制御を止めて、通常噴射とポスト噴射を行う第３排気ガス昇温制御に移行する。
この第３排気ガス昇温制御においては、通常噴射＋ポスト噴射ではマルチ噴射を行わないのでシリンダから排出される排気ガス温度の上昇が抑制されるので、エンジンの冷却水温の上昇を抑制できる。その一方で、ポスト噴射を併用して、ＨＣを排気ガス中に供給するので、このＨＣは酸化触媒で酸化され発熱し、排気ガスは更に温度が上昇した状態となる。この高温の排気ガスによりフィルタに溜まったＰＭはＰＭ燃焼開始温度以上に加熱されて燃焼して除去される。
しかしながら、第１排気ガス温度が第１判定温度より高く、かつ、第２排気ガス温度が第２判定温度より高くても、吸気温度が低く、所定の第３判定温度よりも低い場合には、第２排気ガス昇温制御から第３排気ガス浄化制御に移行すると、マルチ噴射を止めたことにより、第１排気ガス温度及び第２排気ガス温度が低下して、ＰＭの燃焼が困難となり、強制再生を十分にできなくなる。これを回避するために、第１排気ガス温度が第１判定温度より高く、かつ、第２排気ガス温度が第２判定温度より高くても、吸気温度が所定の第３判定温度よりも低い場合には、第２排気ガス昇温制御を行う。
つまり、第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より高く、第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より高い場合で、吸気温度が所定の第３判定温度より低いときは、マルチ噴射に加えてポスト噴射することにより、排気温度を昇温しながら排気ガス中にＨＣを供給し、このＨＣを酸化触媒装置で酸化してさらに排気ガスを昇温してＤＰＦ装置に供給し、ＤＰＦ装置のＰＭを燃焼除去する。
この制御により、排気通路に排出される排気ガスの温度の過度な上昇を抑制できるので、エアコンを停止することなく、エンジン冷却水の温度上昇を抑制でき、エンジンのオーバーヒートを未然に回避することができる。
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、内燃機関の排気通路に、上流側から、酸化触媒装置とディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス浄化装置を設けると共に、排気ガスの温度及び吸気温度を検出する温度検出手段を有し、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の浄化能力を回復するために、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、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、手動再生時における前記再生制御の際の排気ガス昇温制御で、前記酸化触媒装置に流入する排気ガスの第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より低いか、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に流入する排気ガスの第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より低い場合は、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御を行い、前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、吸気温度が所定の第３判定温度より低いときには、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行い、前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、前記吸気温度が前記所定の第３判定温度より高いときには、シリンダ内燃料噴射制御で通常噴射に加えてポスト噴射を行う第３排気ガス昇温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、前記第１判定温度が、前記酸化触媒装置に担持された酸化触媒の触媒活性温度であり、前記第２判定温度が、前記再生制御の際の排気ガス昇温制御においてポスト噴射を禁ずる所定の温度であり、前記第３判定温度が、前記第２排気ガス昇温制御から前記第３排気ガス昇温制御に切り換えた場合に、前記第２排気ガス温度を前記所定の第２判定温度より高い状態に維持することができなくなる吸気温度であるように構成される。
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、同様の作用効果を奏することができる。
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、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路に、酸化触媒装置と排気ガス中のＰＭを浄化するためのＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化装置を設けた排気ガス浄化システムにおいて、ＤＰＦ装置の浄化能力を回復するための手動再生モードにおける再生制御の排気ガス昇温制御で、次のような効果を奏することができる。
酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度が所定の第１判定温度以上で、ＤＰＦ装置に流入する排気ガスの温度が所定の第２判定温度以上のときで、かつ、吸気温度が所定の第３判定温度以上のときには、マルチ噴射に加えてポスト噴射する第２排気ガス昇温制御を止めて、通常噴射に加えてポスト噴射する第３排気ガス昇温制御を行うことにより、エンジン冷却水の温度上昇を抑制してエンジンのオーバーヒートを防止しながらＤＰＦ装置を強制再生できる。従って、手動再生時にエアコンを停止しなくても済むようになる。
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、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に排気ガス浄化装置１２を設けて構成される。この排気ガス浄化装置１２は、連続再生型ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置の一つであり、上流側に酸化触媒装置１２ａを、下流側に触媒付きフィルタ装置１２ｂを有して構成される。また、この排気ガス浄化装置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。
この酸化触媒装置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、触媒付きフィルタ装置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、触媒付きフィルタ装置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、触媒付きフィルタ装置１２ｂのＰＭの堆積量を推定するために、排気ガス浄化装置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、触媒付きフィルタ装置１２ｂの再生制御用に、酸化触媒装置１２ａの上流側に酸化触媒入口排気温度センサ２２が、酸化触媒装置１２ａと触媒付きフィルタ装置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。
この酸化触媒入口排気温度センサ２２は、酸化触媒装置１２ａに流入する排気ガスの温度である第１排気ガス温度Ｔｇ１を検出する。また、フィルタ入口排気温度センサ２３は、触媒付きフィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度である第２排気ガス温度Ｔｇ２を検出する。
更に、吸気通路１４には、エアクリーナ１５、吸気絞り弁１６、吸気温度Ｔａを検出するための吸気温度センサ２９等が設けられる。この吸気絞り弁１６は、吸気マニホールドへ入る吸気Ａの量を調整する。
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、排気ガス浄化装置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、吸気絞り弁１６や、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、この排気ガス浄化装置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、触媒付きフィルタ装置１２ｂのＰＭの捕集量が一定量を超えて、触媒付きフィルタ装置１２ｂが目詰まった時に、運転者（ドライバー）に注意を促し、任意に運転者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、手動再生ボタン（マニュアル再生スイッチ）２８が設けられる。
この排気ガス浄化システム１の制御においては、通常の運転でＰＭを捕集するが、この通常の運転において、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警告又は走行自動再生を行う。
そして、本発明に関係する手動再生は、走行中に強制再生を行う走行自動再生と併用され、走行距離やＤＰＦ差圧の値により適宜選択実施される。本発明では、この警告を受けた運転者が手動再生ボタン２８を操作することにより開始される手動再生モードの再生制御において、次のような制御を行うように構成される。
この手動再生モードの再生制御は、排気ガス浄化装置１２の前後に配置された差圧センサ２１によって検知される差圧ΔＰｍが所定値ΔＰ１を超えると、点滅灯２６を点滅させてＤＰＦの再生を運転者に促し、この運転者によって車両が停止され、手動再生ボタン２８が押されることにより、即ち再生開始指示を受けることにより、開始される。
そして、この手動再生モードの強制再生は、本発明では、図２に例示するような制御フローに従って行われる。この制御フローがスタートすると、ステップＳ５１で、手動再生モードであるか否かを判定し、手動再生モードでない場合には、この強制再生を実施することなく、リターンする。手動再生モードである場合には、ステップＳ５２に行く。この手動再生モードであるか否かは、例えば、手動再生モードフラグなどを使用して、このフラグが１であれば、手動再生モードであるとし、０（ゼロ）であれば、手動再生モードでないとして、ステップＳ５１でこのフラグが１であるか０（ゼロ）であるかをチェックすることで行える。
ステップＳ５２では、排気絞り弁１３を閉じる。この排気絞り制御により、熱が逃げるのを防ぎＤＰＦの保温性を向上させる。次のステップＳ５３で、第１排気ガス温度Ｔｇ１と第２排気ガス温度Ｔｇ２のチェックを行い、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である第１排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定温度Ｔｃ１より低く、あるいは、フィルタ入口排気温度センサ２３で検出された排気ガスの温度である第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２より低いときには、ステップＳ５４で、マルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御を、所定の時間（第１排気ガス温度Ｔｇ１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Ｓ５３に戻る。
この所定の第１判定温度Ｔｃ１は、第１排気ガス温度Ｔｇ１がこの温度になると、酸化触媒装置１２ａの酸化触媒が触媒活性温度以上になる温度であり、通常は、酸化触媒の触媒活性温度をこの所定の第１判定温度Ｔｃ１の値とする。
この所定の第２判定温度Ｔｃ２は、ポスト噴射を禁ずる所定の温度であり、第２排気ガス温度Ｔｇ２がこの温度以下になると、白煙が排出されるので、ポスト噴射ができなくなる温度、言い換えれば、ポスト噴射を禁止又は中止する温度である。
第１排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定温度Ｔｃ１以上で、かつ、第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２以上のときには、ステップＳ５５に行き、吸気温度Ｔａのチェックを行う。ここでは、吸気温度センサ２９で検出された吸気温度Ｔａが所定の第３判定温度Ｔｃ３以上であるか否かを判定する。
この第３判定温度Ｔｃ３は、第２排気ガス昇温制御から第３排気ガス昇温制御に切り換えた場合に、第２排気ガス温度Ｔｇ２を所定の第２判定温度Ｔｃ２より高い状態に維持することができなくなる吸気温度である。
このステップＳ５５の判定で、吸気温度Ｔａが所定の第３判定温度Ｔｃ３より低い場合には、ステップＳ５６で、エンジン１０のシリンダ内噴射においてマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を、所定の時間（各温度のチェックにインターバルに関係する時間）の間行う。その後、ステップＳ５８に行く。
また、このステップＳ５５の判定で、吸気温度Ｔａが所定の第３判定温度Ｔｃ３以上の場合には、ステップＳ５７で、エンジン１０のシリンダ内（筒内）噴射において通常噴射に加えてポスト噴射を行う第３排気ガス昇温制御を、所定の時間（各温度のチェックにインターバルに関係する時間）の間行う。その後、ステップＳ５８に行く。
ステップＳ５８では、第２排気ガス温度Ｔｇ２の継続時間のチェックを行う。このチェックでは第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第４判定温度Ｔｃ４以上である時間が所定の判定継続時間を超えたか否かをチェックする。即ち、超えていれば、強制再生が完了したとして、ステップＳ５９に行き、超えてなければ、強制再生は完了していないとして、ステップＳ５３に戻り、第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第４判定温度Ｔｃ４以上である時間が所定の判定継続時間を超えるまで、ステップＳ５４の第１排気ガス昇温制御か、ステップＳ５６の第２排気ガス昇温制御か、ステップＳ５７の第３排気ガス昇温制御を行う。
この所定の第４判定温度Ｔｃ４は、第２排気ガス温度Ｔｇ２がこの温度になっている間は、触媒付きフィルタ装置１２ｂに捕集されたＰＭが燃焼を継続している温度であり、通常は、ＰＭの燃焼開始温度をこの所定の第４判定温度Ｔｃ４の値とする。
そして、ステップＳ５９では、通常噴射制御に復帰すると共に、排気絞り弁１３を開き、手動再生モードにおける再生制御を終了し、その後、リターンする。
この手動再生モードによる強制再生によって、次のような制御を行うことができる。
酸化触媒入口排気温度センサ２２で検出された排気ガスの温度である第１排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定温度Ｔｃ１より低いか、フィルタ入口排気温度センサ２３で検出された排気ガスの温度である第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２より低いときに、エンジン１０のシリンダ内噴射制御でマルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御を行って、第１排気ガス温度Ｔｇ１を所定の第１判定温度Ｔｃ１まで、かつ、第２排気ガス温度Ｔｇ２を所定の第２判定温度Ｔｃ２まで上昇させることができる。
そして、その後、第１排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定温度Ｔｃ１より高く、第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２より高いが、吸気温度センサ２９で検出された吸気温度Ｔａが所定の第３判定温度Ｔｃ３より低いときは、エンジン１０のシリンダ内噴射制御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行って、第２排気ガス温度Ｔｇ２を所定の第４判定温度Ｔｃ４まで上昇させるか、所定の第４判定温度Ｔｃ４以上に維持することができる。
これにより、吸気温度Ｔａが低く、所定の第３判定温度Ｔｃ３よりも低い場合に、第２排気ガス昇温制御から第３排気ガス浄化制御に移行すると、マルチ噴射を止めて通常噴射に切り換えたことにより、第１排気ガス温度Ｔｇ１や第２排気ガス温度Ｔｇ２が低下して、ＰＭの燃焼が困難となって強制再生が十分にできなくなることを回避する。
そして、第１排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定温度Ｔｃ１より高く、第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２より高い場合で、吸気温度Ｔａが所定の第３判定温度Ｔｃ３よりも高いときに、通常噴射＋ポスト噴射の第３排気ガス昇温制御で、シリンダ内温度及びシリンダから排出される排気ガス温度（第１排気ガス温度）Ｔｇ１の昇温を第２排気ガス昇温制御を使用した場合よりも抑制し、エンジンの冷却水温の上昇を抑制する。
また、一方で、第３排気ガス昇温制御においても、第２排気ガス昇温制御と同様に、ポスト噴射を併用して、ＨＣを排気ガス中に供給するので、このＨＣは酸化触媒で酸化され発熱する。この発熱により、第２排気ガス温度Ｔｇ２が第２判定温度Ｔｇ２よりも上昇した状態でＤＰＦ装置に流入する。この高温の排気ガスにより触媒付きフィルタ装置１２ｂに溜まったＰＭはＰＭ燃焼開始温度以上に加熱されて燃焼して除去される。
従って、手動再生モードの再生制御の排気ガス昇温に際して、ポスト噴射を行ってＨＣを排気ガス中に供給する際に、シリンダ内温度を上昇させるマルチ噴射＋ポスト噴射の第２排気ガス昇温制御と、シリンダ内温度の上昇を抑制できる通常噴射＋ポスト噴射の第３排気ガス昇温制御とを使い分けることにより、ラジエータの冷却効率が低下する車両停止時に行われる手動再生モードにおける再生制御において、シリンダ内温度の上昇を抑制できるので、冷却水温Ｔｗの上昇を抑制することができる。
その結果、触媒付きフィルタ装置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装置１２ｂを強制再生すると共に、シリンダ内温度、及び、排気通路１１に排出される排気ガスの温度の過度な上昇を抑制して、エアコンを停止することなく、エンジン冷却水の温度上昇を抑制して、エンジンのオーバーヒートを未然に回避することができる。
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。 手動再生モード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
２２ 酸化触媒入口排気温度センサ
２３ フィルタ入口排気温度センサ
２９ 吸気温度センサ
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
Ｔａ 吸気温度
Ｔｃ１ 所定の第１判定温度
Ｔｃ２ 所定の第２判定温度
Ｔｃ３ 所定の第３判定温度
Ｔｃ４ 所定の第４判定温度
Ｔｇ１ 第１排気ガス温度
Ｔｇ２ 第２排気ガス温度

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気通路に、上流側から酸化触媒装置とディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス浄化装置を設けると共に、排気ガスの温度及び吸気温度を検出する温度検出手段を有し、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の浄化能力を回復するために、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、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、 手動再生時における前記再生制御の際の排気ガス昇温制御で、
    前記酸化触媒装置に流入する排気ガスの第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より低いか、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に流入する排気ガスの第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より低い場合は、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御を行い、
    前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、吸気温度が所定の第３判定温度より低いときには、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行い、
    前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、前記吸気温度が前記所定の第３判定温度より高いときには、シリンダ内燃料噴射制御で通常噴射に加えてポスト噴射を行う第３排気ガス昇温制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
  2. 前記第１判定温度が、前記酸化触媒装置に担持された酸化触媒の触媒活性温度であり、前記第２判定温度が、前記再生制御の際の排気ガス昇温制御においてポスト噴射を禁ずる所定の温度であり、前記第３判定温度が、前記第２排気ガス昇温制御から前記第３排気ガス昇温制御に切り換えた場合に、前記第２排気ガス温度を前記所定の第２判定温度より高い状態に維持することができなくなる吸気温度であ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. 内燃機関の排気通路に、上流側から、酸化触媒装置とディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えた排気ガス浄化装置を設けると共に、排気ガスの温度及び吸気温度を検出する温度検出手段を有し、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の浄化能力を回復するために、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、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、手動再生時における前記再生制御の際の排気ガス昇温制御で、
    前記酸化触媒装置に流入する排気ガスの第１排気ガス温度が所定の第１判定温度より低いか、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に流入する排気ガスの第２排気ガス温度が所定の第２判定温度より低い場合は、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御を行い、
    前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、吸気温度が所定の第３判定温度より低いときには、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行い、
    前記第１排気ガス温度が前記所定の第１判定温度より高く、前記第２排気ガス温度が前記所定の第２判定温度より高い場合で、前記吸気温度が前記所定の第３判定温度より高いときには、シリンダ内燃料噴射制御で通常噴射に加えてポスト噴射を行う第３排気ガス昇温制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
  4. 前記第１判定温度が、前記酸化触媒装置に担持された酸化触媒の触媒活性温度であり、前記第２判定温度が、前記再生制御の際の排気ガス昇温制御においてポスト噴射を禁ずる所定の温度であり、前記第３判定温度が、前記第２排気ガス昇温制御から前記第３排気ガス昇温制御に切り換えた場合に、前記第２排気ガス温度を前記所定の第２判定温度より高い状態に維持することができなくなる吸気温度であることを特徴とする請求項３記載の排気ガス浄化システム。
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