JP2007205223A - 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】車両停車中のＤＰＦの再生制御の実施時に、ＤＰＦに流入する排気ガスの昇温効率を高めながら、オーバーヒートや異常燃焼を回避して効率よく短時間で強制再生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】内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、排気絞り弁１３と排気ブレーキ弁１８の両方を使用し、触媒温度指標温度Ｔｇ２が所定の第１判定温度Ｔｃ１より低い場合は、排気ブレーキ弁１８を全閉側にすると共に、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、触媒温度指標温度Ｔｇ２が所定の第１判定温度Ｔｃ１以上の場合は、前記排気ブレーキ弁１８を開弁側にして排気絞り弁１３を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行う。
【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、排気ブレーキ弁や排気絞り弁の操作を伴う排気ガス昇温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、排気ガスの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。このマルチ噴射は、シリンダ内に燃料を多段階で噴射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を酸化触媒で酸化させることにより、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）に警告ランプ等の警告手段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酸化させることにより、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、酸化触媒装置の温度を、酸化触媒の触媒活性温度以上まで上昇させる。そして、酸化触媒装置が触媒活性温度以上に上昇した後は、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。

この再生時においては、酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度が酸化触媒活性温度以下の場合に、排気絞り弁（エキゾーストスロットル）を絞って保温すると共に、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活性温度以上に上げた後、更に、ポスト噴射を行うことによって強制再生を実行したり、あるいは、排気絞りとマルチ噴射とポスト噴射を同時に行うことによって強制再生を実行したりしている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

このように排気絞り弁を利用した排気昇温制御では、車両停止時の再生制御において、排気絞り弁を全閉側にすると、排気通路が狭くなるため、排気ガスの流れに対する抵抗が高まり排気圧が上昇し、エンジンのエンジン負荷（ポンピングロス）が増加する。このエンジン負荷の増加は、エンジン回転数を下げる要因となるが、アイドル運転中では、アイドル回転数を維持するように制御がなされ、シリンダ内への燃料噴射量が増加するので、より多くの熱量が発生するようになる。そのため、シリンダ内温度や排気ガスの温度が上昇する。

一方、排気絞り弁は騒音対策の観点から、全閉状態においても若干の開度が設けられているため、全閉時でもこの隙間から熱が逃げる。そのため、排気ガスの温度を強制再生に必要な温度に昇温しようとすると、この逃げてしまう熱の分だけ、更にエンジン側で熱を発生させる必要がある。その結果、エンジンがオーバーヒートを起こしてしまう恐れがある。

そこで、排気絞り弁よりも、更に全閉時の弁開度（開口面積）の小さい排気ブレーキ弁（エキゾーストブレーキ）を使用して排気ガスを昇温することが考えられるが、この場合は、排気ブレーキ弁を全閉したままポスト噴射すると、排気通路の開口面積が小さくなり過ぎ、排気ガスは迅速に昇温するが、シリンダ内温度が上昇しすぎる。そのため、シリンダ内温度が低い時には着火せずに排気通路側に流出していたポスト噴射による燃料が、シリンダ内で着火し燃焼する状態が生じ、シリンダ内が異常燃焼となる。また、このポスト噴射はＴＤＣ（上死点）よりも相当後に噴射するため、燃焼したガスが排気に流れ込み、排気ガス温度が異常に高くなり、酸化触媒やＤＰＦを損傷する。そのため、排気ブレーキ弁による排気絞りでは、ポスト噴射による排気ガス昇温を行えないという問題がある。
特開２００５−７６６０４号公報 特開２００４−３５３５２９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を浄化するために、酸化触媒とＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、車両停車中のＤＰＦの再生実施時、特に、手動再生実施時に、ＤＰＦに流入する排気ガスの昇温効率を高めながら、オーバーヒートや異常燃焼を回避して効率よく短時間で強制再生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、上流側から順に酸化触媒を担持した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配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄化装置と、前記酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、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、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムの制御方法において、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用することを特徴とする。

また、上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第１判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると共に、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、前記触媒温度指標温度が前記所定の第１判定温度以上の場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行うことを特徴とする。

また、上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の第１判定温度より高い所定の第２判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行わず、マルチ噴射による再生温度維持制御を行うことを特徴とする。

更に、上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御に手動再生制御が含まれることを特徴とする。

この酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度とは、酸化触媒の温度（ベッド温度）を判定用の温度として用いることが好ましいが、直接測定することが困難であるため、この酸化触媒の温度の代わりとする温度である。この触媒温度指標温度としては、酸化触媒に流入する排気ガスの温度や酸化触媒から流出する排気ガスの温度やこれらの両者の温度から導かれる温度（例えば平均温度等）等を用いることができ、更には、これらの両者の温度をそれぞれ用いて、アンド（ＡＮＤ）やオア（ＯＲ）で使用することもできる。なお、酸化触媒の温度を計測できる場合は、この酸化触媒の温度もここでいう触媒温度指標温度に含むこととする。また、所定の第１判定温度としては、酸化触媒装置の酸化触媒活性温度（例えば、２００℃〜２５０℃程度）が用いられる。

また、このディーゼルパティキュレートフィルタ装置（ＤＰＦ装置）の温度を指標するフィルタ温度指標温度とは、ＤＰＦ装置の温度を判定用の温度として用いることが好ましいが、直接測定することが困難であるため、このＤＰＦ装置の温度の代わりとする温度である。このフィルタ温度指標温度としては、ＤＰＦ装置に流入する排気ガスの温度やＤＰＦ装置から流出する排気ガスの温度やこれらの両者の温度から導かれる温度（例えば平均温度等）等を用いることができ、更には、これらの両者の温度をそれぞれ用いて、アンド（ＡＮＤ）やオア（ＯＲ）で使用することもできる。なお、ＤＰＦ装置の温度を計測できる場合は、このＤＰＦ装置の温度もここでいうフィルタ温度指標温度に含むこととする。また、所定の第２判定温度としては、排気ガスの昇温目標温度（例えば、５００℃〜６００℃程度）が用いられる。

この排気絞り弁（排気スロットル弁）は、排気ガスの流量を絞るために用いられる弁であり、一方、排気ブレーキ弁（エクゾーストブレーキバルブ）は、補助ブレーキとして排気ガスの流れに大きな抵抗を与えて、エンジンの排気圧力を上げてエンジンの回転に抵抗を与える役目を果たす。

この排気絞り弁と排気ブレーキ弁では、通常は全開か全閉かの２値制御を行うが、この両方の弁では、全閉時の弁開度（開口率：開口面積）が異なり、排気絞り弁の全閉時の方が排気ブレーキ弁の全閉時よりも弁開度が大きく、排気ガスが通過し易い。

本発明では、排気ガスの温度が低い時は、マルチ噴射のみでポスト噴射を行わない間は排気ブレーキ弁を使用して排気通路の開口面積を小さくし、排気ガスの昇温効率を高くして排気ガスの迅速な昇温を図る。また、排気ガスの温度が上がり、ポスト噴射を行う場合は排気絞り弁の使用に切り替えて排気通路の開口面積を少し大きくし、排気ガスの昇温効率をある程度維持しながら、ポスト噴射時の異常燃焼を防止する。更に、排気ガス温度が上昇した時には、ポスト噴射を停止して、排気ガスの昇温を抑制し、ＤＰＦにおける異常燃焼を回避し、ＤＰＦの溶損を防止する。これにより、車両停車中のＤＰＦの再生実行時、特に、手動再生実行時に、ＤＰＦに流入する排気ガスの昇温効率を高めながら、オーバーヒートや異常燃焼を回避して効率よく短時間で強制再生することができるようになる。

つまり、触媒温度指標温度が所定の第１判定温度より低い間の第１排気ガス昇温制御では、開口面積が小さい排気ブレーキ弁を使用して、排気ガスの昇温効率を向上させ、触媒温度指標温度が所定の第１判定温度以上に昇温後は、開口面積がより大きい排気絞り弁を使用して、ポスト噴射の燃料がシリンダ内で燃焼しない程度にして、シリンダ内での異常燃焼を防止し、エンジンのオーバーヒートを回避する。

また、この内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御は、ＤＰＦ装置の目つまり状態が所定の状態を超えて、点灯ランプ等の警告手段によりＤＰＦ装置の再生開始を促された運転者からの再生開始指示入力を受けることによって開始する手動再生制御の場合が多いが、手動再生制御以外にも、走行自動再生において車両を停止した時等にも発生する。

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、内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した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配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄化装置と、前記酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、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、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用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、前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第１判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると共に、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、前記触媒温度指標温度が前記所定の第１判定温度以上の場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第２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、前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の第１判定温度より高い所定の第２判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行わず、マルチ噴射による再生温度維持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、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御に、手動再生制御を含むように構成される。

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、制御装置が、車両の停止中における再生制御の際に、排気絞り弁と排気ブレーキ弁の両方を使用する制御を行うので、排気ガス温度が低い時には、排気ブレーキ弁の使用により、昇温性を確保して排気ガスの昇温効率を高めることができ、排気ガス温度が高くなった時には、排気絞り弁の使用により、ポスト噴射を行っても、排気ガスの温度の過度な上昇を抑えることができ、オーバーヒートを回避しながら効率よく強制再生することができる。

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、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の上流側に排気ブレーキ弁（エキゾーストブレーキ）１８が、下流側に排気絞り弁（エキゾーストスロットル）１３が設けられる。なお、この排気ブレーキ弁１８と排気絞り弁１３の位置関係は特に限定されず、前後はどちらが前になってもよい。また、排気ガス浄化装置１２との位置関係も特に限定されない。但し、排気ブレーキの効きを考慮すると、排気ブレーキ弁を上流側に排気絞り弁を下流側に配置することが、好ましい。

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、ＭＡＦセンサ（吸入空気量センサ）１９、吸気絞り弁（インテークスロットル）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、排気ブレーキ弁１８や、排気絞り弁１３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警告手段である点滅灯（ＤＰＦランプ）２６及び異常時点灯ランプ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。警告の場合は、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手動再生が行われる。

そして、この手動再生や走行自動再生の強制再生は、この実施の形態では、図２や図３に例示するような制御フローに従って行われる。この図２では、酸化触媒の温度（ベッド温度）を指標する触媒温度指標温度としては、フィルタ入口排気温度センサ２３で検出された第２排気ガス温度Ｔｇ２を用い、この第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第１判定温度Ｔｃ１以上となった時にポスト噴射により未燃燃料を酸化触媒装置１２ａの上流側に供給する。また、触媒付きフィルタ装置１２ｂの温度を指標するフィルタ温度指標温度としても、フィルタ入口排気温度センサ２３で検出された第２排気ガス温度Ｔｇ２を用い、この第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２以上となった時にポスト噴射を行わずにマルチ噴射による再生温度維持制御を行う。

この図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、車両停止中再生制御であるか否かを判定し、車両停止中再生制御でない場合には、この再生制御を実施することなく、リターンし、通常運転制御や走行自動再生制御を行う。また、ステップＳ１１で車両停止中再生制御である場合には、ステップＳ１２に行く。

この車両停止中再生制御であるか否かは、手動再生であれば、手動再生を行うように促された運転者が車両を停止して手動再生ボタン２８を操作すると車両停止中再生制御となる。また、走行自動再生における車両停止中再生制御であれば、差圧センサ２１の検出値などから触媒付きフィルタ装置１２ｂのＰＭの捕集量が一定量を超えたことを検知した時に再生制御となり、この再生制御中に停車すると、車両停止中再生制御となり、走行を止めるまでと、走行開始した後は、車両停止中再生制御から外れる。

ステップＳ１２では、第１判定温度Ｔｃ１を算出する。この第１判定温度Ｔｃ１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温度である第２排気ガス温度（触媒温度指標温度）Ｔｇ２がこの温度になると、酸化触媒装置１２ａの酸化触媒で、ポスト噴射により供給される未燃燃料であるＨＣが十分に酸化される温度（例えば、２００℃〜２５０℃程度）である。また、その時のエンジン回転数Ｎｅに従って変化する値を使用してもよい。また、フィルタ入口排気温度センサ２３で検出された第２排気ガス温度Ｔｇ２に替えて、酸化触媒入口温度センサ２２で検出された第１排気ガス温度Ｔｇ１を用いてもよい。

次のステップＳ１３では、第２排気ガス温度（触媒温度指標温度）Ｔｇ２のチェックを行う。この第２排気ガス温度Ｔｇ２が、ステップＳ１２で算出した第１判定温度Ｔｃ１より低いときには、ステップＳ１４で、第１排気ガス昇温制御を、所定の時間（ステップＳ１３の第２排気ガス温度Ｔｇ２のチェックのインターバルに関係する時間）Δｔ１の間行う。

この第１排気ガス昇温制御では、排気ブレーキ弁１８による排気ガスの昇温効率の向上を図るため、排気ブレーキ弁１８を全閉側にし、排気絞り弁１３を全開側にして、ポスト噴射無しでマルチ噴射を行う。この排気ブレーキ弁１８の閉弁により、熱が逃げるのを防ぐとともにエンジン負荷を高め、排気ガス温度を効率よく短時間で上昇させて酸化触媒装置１２ａの昇温性を向上させる。

このステップＳ１３の後は、ステップＳ１２に戻る。また、ステップＳ１３の判定で、第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第１判定温度Ｔｃ１以上であると、ステップＳ１５に行く。

なお、酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度として、フィルタ入口排気温度センサ２３で検出された第２排気ガス温度Ｔｇ２と酸化触媒入口排気温度センサ２２で検出された第１排気ガス温度Ｔｇ１の両方を用い、この両方のそれぞれに対しての所定の判定温度として第１判定温度Ｔｃ１と第３判定温度Ｔｃ３を用いて、第２排気ガス温度Ｔｇ２が第１判定温度Ｔｃ１を超え、かつ、第１排気ガス温度Ｔｇ１が第３判定温度Ｔｃ３を超えた時に酸化触媒装置１２ａの上流側にポスト噴射により未燃燃料を供給するようにすることもできる。

この場合は、図２のステップＳ１２とステップＳ１３が、図３のステップＳ１２ＡとステップＳ１３Ａに置き換わる。ステップＳ１２Ａでは、第１判定温度Ｔｃ１に加えて第３判定温度Ｔｃ３を算出する。

また、ステップＳ１３Ａでは、第２排気ガス温度Ｔｇ２が第１判定温度Ｔｃ１以上であるか否かと、第１排気ガス温度Ｔｇ１が第３判定温度Ｔｃ３以上であるか否かとを判定する。そして、第２排気ガス温度Ｔｇ２が第１判定温度Ｔｃ１以上であり、かつ、第１排気ガス温度Ｔｇ１が第３判定温度Ｔｃ３以上である場合のみステップＳ１５に行き、その他はステップＳ１４に行く。

ステップＳ１５では、第２判定温度Ｔｃ２を算出する。この第２判定温度Ｔｃ２は、ステップＳ１７の第２排気ガス昇温制御の目標温度であり、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（フィルタ温度指標温度）Ｔｇ２をこの温度Ｔｃ２以上に維持することにより、触媒付きフィルタ装置１２ｂに捕集されたＰＭの燃焼を良好な状態に維持する。この第２判定温度Ｔｃ２は、通常はＰＭの燃焼開始温度（例えば、３５０℃程度）よりも高い値とし、例えば、５００℃程度とする。また、第２判定温度Ｔｃ２の値を時間によって多段階に変化させてもよい。

次のステップＳ１６では、第２排気ガス温度（フィルタ温度指標温度）Ｔｇ２のチェックを行う。この第２排気ガス温度Ｔｇ２が第２判定温度Ｔｃ２より低いときは、ステップＳ１７の第２排気ガス昇温制御に行き、第２排気ガス温度Ｔｇ２が第２判定温度Ｔｃ２以上の時は、ステップＳ１８の再生温度維持制御に行く。

ステップＳ１７では、第２排気ガス昇温制御を、所定の時間（ステップＳ１６の第２排気ガス温度Ｔｇ２のチェックのインターバルに関係する時間）Δｔ２の間行う。この第２排気ガス昇温制御では、排気絞り弁１３による排気ガスの昇温効率の向上を図るため、排気ブレーキ弁１８を全開側にし、排気絞り弁１３を全閉側にして、マルチ噴射に加えてポスト噴射を行う。この排気絞り弁１３の閉弁により、排気ブレーキ弁１８の全閉よりも通路面積が広がるので、エンジン負荷が軽減するので、シリンダ内温度の上昇が減少し、ポスト噴射が可能となる。

そして、マルチ噴射により排気ガス温度の昇温を継続すると共に、ポスト噴射により排気ガス中に未燃燃料（ＨＣ）を供給し、この未燃燃料を酸化触媒装置１２ａで酸化してこの酸化熱により排気ガスの温度を更に昇温することができる。この昇温した排気ガスの温度Ｔｇ２が第２判定温度Ｔｃ２以上になると触媒付きフィルタ装置１２ｂに捕集されたＰＭが燃焼する。なお、この第２排気ガス昇温制御で、第２排気ガス温度Ｔｇ２を、制御目標の温度Ｔｃ２まで連続的に昇温してもよいが、二段階や多段階で昇温するようにしても良い。このステップＳ１７の後は、ステップＳ１９に行く。

そして、ステップＳ１６の判定で、第２排気ガス温度Ｔｇ２が第２判定温度Ｔｃ２以上の場合には、ステップＳ１８で、エンジン１０のシリンダ内（筒内）噴射において再生温度維持制御を、所定の時間（ステップＳ１６の第２排気ガス温度Ｔｇ２の継続時間のチェックのインターバルに関係する時間）Δｔ３の間行う。この再生温度維持制御では、マルチ噴射の継続により排気ガスの昇温を継続するが、ポスト噴射を停止することにより、排気ガス中への未燃燃料の供給を停止し、触媒付フィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ２が高くなり過ぎないように昇温を抑制する。この排気ガス温度の昇温の抑制により、触媒付きフィルタ装置１２ｂにおける異常燃焼を防止することができる。

また、ステップＳ１８では、ＰＭ燃焼累積時間のカウントを行う。このカウントは、第２排気ガス温度Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２以上の場合にのみＰＭ燃焼累積時間ｔａをカウントする（ｔａ＝ｔａ＋Δｔ３）。このステップＳ１８の後は、ステップＳ１９に行く。

ステップＳ１９では、再生制御の終了か否かを判定するために、ＰＭ燃焼累積時間ｔａのチェックを行う。このチェックではＰＭ燃焼累積時間ｔａが所定の判定時間Ｔａｃを超えたか否かをチェックする。即ち、超えていれば、再生制御が完了したとして、ステップＳ２０に行き、超えてなければ、再生制御は完了していないとして、ステップＳ１２に戻る。そして、ＰＭ燃焼累積時間ｔａが所定の判定時間ｔａｃを超えるまで、ステップＳ１４の第１排気ガス昇温制御か、ステップＳ１７の第２排気ガス昇温制御か、ステップＳ１８の再生温度維持制御を行う。

そして、ステップＳ２０では、再生制御を終了して、排気絞り弁１３や排気ブレーキ弁１８を通常運転状態に戻して、通常噴射制御に復帰する。その後、リターンする。

なお、これらの制御中においては、常時、車両の走行開始を監視して、走行を開始したときは、リターンに行き、この制御フローを中断して、走行自動再生制御や通常運転制御などの所定の制御に戻る。

この車両停車中再生制御によって、次のような制御を行うことができる。
再生制御を行う際に、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（触媒温度指標温度）Ｔｇ２、即ち、触媒付きフィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度が所定の第１判定温度Ｔｃ１より低い場合は、排気ブレーキ弁１８を全閉側にすると共にエンジン１０のシリンダ内噴射制御でポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行う第１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１判定温度Ｔｃ１まで上昇させることができる。

そして、触媒付きフィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の第１判定温度Ｔｃ１以上の場合は、排気ブレーキ弁１８を全開側にして排気絞り弁１３を全閉側にすると共に、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、触媒付きフィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度（触媒温度指標温度、フィルタ温度指標温度）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。

更に、触媒付きフィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度（フィルタ温度指標温度）Ｔｇ２が所定の第２判定温度Ｔｃ２以上の時間が所定の判定継続時間ｔａｃを超えるまで、第１排気ガス昇温制御、第２排気ガス昇温制御、再生温度維持維持制御を行って、触媒付きフィルタ装置１２ｂの再生を行うことができる。

従って、車両停止時の再生制御の排気ガス昇温に際して、第２排気ガス温度Ｔｇ２（触媒温度指標温度）が所定の第１判定温度Ｔｃ１よりも低い場合、排気ブレーキ弁１８を全閉側にして排気絞り弁１３を全開側にすると共にマルチ噴射を行うので、負荷を高めながら、排気ガスを昇温できる。

また、第２排気ガス温度Ｔｇ２（触媒温度指標温度）が所定の第１判定温度Ｔｃ１以上となったら、排気ブレーキ弁１８を全開にして排気絞り弁１３を全閉すると共に、マルチ噴射に加えてポスト噴射することで、排気ガスの昇温効率を高めることができる。

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、オーバーヒートを回避して効率よく強制再生することができる。

従って、車両の停止中における再生制御の際に、排気絞り弁１３と排気ブレーキ弁１８の両方を使用する制御を行うので、排気ガス温度が低い時には、排気ブレーキ弁１８の使用により、昇温性を確保して排気ガスの昇温効率を高めることができ、排気ガス温度が高くなった時には、排気絞り弁１３の使用により、ポスト噴射を行っても、排気ガスの温度の過度な上昇を抑えることができ、オーバーヒートを回避しながら効率よく強制再生することができる。

なお、上記の実施の形態では、排気ガス浄化システムの排気ガス浄化装置としては、上流側の酸化触媒装置と下流側の触媒付きフィルタ（ＤＰＦ）との組み合わせを例にして説明したが、酸化触媒を担持したフィルタ（ＤＰＦ）であってもよい。

また、上記の図２及び図３の制御フローでは複雑になるのを避けるため、記載しなかったが、通常は、触媒付きフィルタ１２ｂにおけるＰＭの異常燃焼を避けるために、第２排気ガス温度（フィルタ温度指標温度）Ｔｇ２を常時監視し、ステップＳ１８において第２排気ガス温度Ｔｇ２が第２判定値Ｔｃ２よりも高い所定の判定値（第４判定温度Ｔｃ４）を超えた場合には、ポスト噴射等を中止し、マルチ噴射のみにしてもよい。

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。 車両停車中再生制御フローの一例を示す図である。 車両停車中再生制御フローの他の例を示す図である。

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 酸化触媒装置
１２ｂ 触媒付きフィルタ装置（ＤＰＦ装置）
１３ 排気絞り弁（エキゾーストスロットル）
１８ 排気ブレーキ弁（エキゾーストブレーキ）
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
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
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
Ｔｇ１ 第１排気ガス温度（触媒温度指標温度）
Ｔｇ２ 第２排気ガス温度（触媒温度指標温度、フィルタ温度指標温度）

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した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配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄化装置と、前記酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、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、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムの制御方法において、
   前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用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. 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第１判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると共に、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、前記触媒温度指標温度が前記所定の第１判定温度以上の場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御を行う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. 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の第１判定温度より高い所定の第２判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行わない再生温度維持制御を行うことを特徴とする請求項２記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
4. 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御に手動再生制御が含まれることを特徴とする請求項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. 内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した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配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄化装置と、前記酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、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、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
   前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用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. 前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第１判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると共に、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、前記触媒温度指標温度が前記所定の第１判定温度以上の場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第２排気ガス昇温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. 前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の第１判定温度より高い所定の第２判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行わない再生温度維持制御を行うことを特徴とする請求項６記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
8. 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御に、手動再生制御を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。

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