JP2007205240A - 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装置の再生制御に、排気ガスの昇温効率を高めながら効率よく強制再生できると共に、排気温度の過度な上昇、燃費の悪化及び騒音の発生を抑制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】再生制御の際に、酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度Ｔｇ２が所定の第１判定温度Ｔｃ１より低い場合は、アイドル回転数を通常運転時のアイドル回転数Ｎｅｉ０よりも高い所定の第１目標回転数Ｎｅｉ１にすると共に、マルチ噴射を行い、所定の第１判定温度Ｔｃ１以上の場合は、アイドル回転数を所定の第１目標回転数Ｎｅｉ１よりも低く、かつ、通常運転時のアイドル回転数Ｎｅｉ０よりも高い所定の第２目標回転数Ｎｅｉ２にすると共に、ポスト噴射を行い、ＤＰＦ装置に流入する排気ガスを所定の第２判定温度Ｔｃ２まで上昇させる。
【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、アイドル回転数の変更を伴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。
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未燃燃料である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ＨＣ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、手動再生制御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まで上昇させる。そして、酸化触媒が触媒活性温度以上に上昇した後は、マルチ噴射に加えてポスト噴射を行い、マルチ噴射で排気ガスの温度を触媒活性温度以上に維持しながら、ポスト噴射で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。
この例として、手動再生時において、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、通常のアイドリング時よりエンジンの回転数を上げて、排気絞り手段（排気ブレーキ）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、触媒床温度を検知する温度センサの検出値に基づいてアイドル回転数を上昇させると共に排気絞り弁での排気絞りとアフタ噴射を同時に行うことによって強制再生を実行したりする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。）。
しかしながら、この時、排気ガスの昇温効率を向上するために、アイドル回転数を通常よりも増加させることが行われるが、排気温度がマルチ噴射によって既に酸化触媒活性温度まで上昇しているポスト噴射実行時においても、アイドル回転数をマルチ噴射時と同一の回転数まで増加しているため、このアイドルアップにより燃費が悪化したり、騒音が発生したりするという問題があった。
特開２００４−１４３９８７号公報 特開２００５−１５５５３１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、排気ガスの昇温効率を高めながら効率よく強制再生できると共に、排気温度の過度な上昇、燃費の悪化及び騒音の発生を抑制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備え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備え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、アイドル回転数を通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第１目標回転数にする第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、アイドル回転数を前記所定の第１目標回転数よりも低く、かつ、通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第２目標回転数にする第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、前記第１排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行うと共に、前記第２排気ガス昇温制御において、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ことを特徴とする。
また、上記の排気ガス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、前記所定の第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、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。
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。
また、通常運転時のアイドル回転数とは、再生制御を行わない時のアイドリング時のエンジン回転数の目標回転数のことをいう。また、エンジンの種類などにもよるが、第１目標回転数は、通常運転時のアイドル回転数の１．６〜１．８倍程度で、第２目標回転数は、アイドル回転数の１．３〜１．５倍程度に設定することが好ましい。
この制御方法によれば、車両停止中再生制御時に、アイドル回転数を上げる際、ポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御の時には、既に所定の第１判定温度まで排気ガスの温度が上昇されているため、マルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御の時ほどアイドル回転数を上げる必要がないので、アイドル回転数を第１排気ガス昇温制御時のアイドル回転数、即ち、第１目標回転数よりも下げる。但し、再生制御中であるので、排気ガスの昇温効率を向上させるため、通常運転時のアイドル回転数よりは高くする。
これにより、昇温効率を高めながら、燃費の悪化を防止できると共に、騒音発生を回避して効率よく再生制御することができる。つまり、再生制御の際のポスト噴射時において、ポスト噴射を伴わないマルチ噴射時よりもアイドル回転数の増加量を減らすようにして、燃費や騒音の低減を図る。
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装置の目詰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、この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備え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備え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、アイドル回転数を通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第１目標回転数にする第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、アイドル回転数を前記所定の第１目標回転数よりも低く、かつ、通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第２目標回転数にする第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、前記第１排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行うと共に、前記第２排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行うように構成される。
また、上記の排気ガスシステムにおいて、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、前記所定の第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、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、車両の停止中における再生制御の際に、触媒温度指標温度が低い温度の場合は、アイドル回転数を通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第１目標回転数にし、触媒温度指標温度が高い場合は、アイドル回転数を所定の第１目標回転数よりも低く、かつ、通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第２目標回転数にするので、アイドル回転アップによる燃費と騒音の増加を抑制できる。
また、車両の停止中における再生制御の際に、排気ガスの昇温効率を上げるために通常運転時よりも上げるアイドル回転数を、ポスト噴射を行う時には、ポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行う時よりも下げるので、燃費や騒音の悪化を防ぎ、効率よくＤＰＦ装置に流入する排気ガスを昇温できる。
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。
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。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）は多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）される。
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（指標温度検出手段) 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（指標温度検出手段、フィルタ温度検出手段) 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（触媒温度指標温度）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（触媒温度指標温度、フィルタ温度指標温度）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、走行中に自動的に再生制御するだけでなく、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再生制御ができるように、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再生制御は、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、点滅灯２６により、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る。なお、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、この第１判定温度Ｔｃ１に、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で検出される第２排気ガス温度Ｔｇ２に替えて、酸化触媒入口排気温度センサ２２で検出される第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Ｔｇ２（触媒温度指標温度）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、アイドル回転数を第１目標回転数Ｎｅｉ１にすると共に、ポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行う。この第１目標回転数Ｎｅｉ１は、通常のアイドル回転数Ｎｅｉ０よりは大きい値とし、これにより、排気ガスの昇温効率を向上させる。この第１目標回転数Ｎｅｉ１は、エンジンの種類などにもよるが、通常のアイドル回転数Ｎｅｉ０の１．６〜１．８倍程度に設定する。また、この第１排気ガス昇温制御では排気絞りや排気ブレーキを併用し、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、アイドル回転数を第２目標回転数Ｎｅｉ２にする。この第２目標回転数Ｎｅｉ２は、燃費と騒音を低減するために、第１目標回転数Ｎｅｉ１よりも小さく設定するが、排気ガスの昇温効率を向上させるために、通常のアイドル回転数Ｎｅｉ０よりは大きな値に設定する。この第２目標回転数Ｎｅｉ２は、エンジンの種類などにもよるが、通常のアイドル回転数Ｎｅｉ０の１．３〜１．５倍程度に設定する。
そして、マルチ噴射に追加してポスト噴射を行い、この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）を供給する。この未燃燃料を酸化触媒装置１２ａで酸化し、この酸化熱により排気ガスの温度を更に昇温する。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の燃焼が促進される。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。また、この第２排気ガス昇温制御では排気ブレーキ弁１８による排気絞り制御を併用し、昇温性を向上する。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）噴射においてマルチ噴射を行う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、アイドル回転数を第２目標回転数Ｎｅｉ２に維持したまま、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。
この車両停止中の再生制御によって、次のような制御を行うことができる。
ディーゼルエンジン１０を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、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（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、アイドル回転数を第１目標回転数Ｎｅｉ１にすると共に、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（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、アイドル回転数を第２目標回転数Ｎｅｉ２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（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。
また、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より高い場合は、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行う再生温度維持制御を行って、酸化触媒を活性温度以上に保持するとともに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。
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である第２排気ガス温度（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、この再生制御によれば、排気ガスが低温時でポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行う第１排気ガス昇温制御では、アイドル回転数を高くしているので、昇温効率を向上することができ、また、排気ガスが高温時でポスト噴射を行う第２排気ガス昇温制御では、第１排気ガス昇温制御時よりもアイドル回転数の増加量を減らすようにしているので、燃費や騒音の低減を図ることができる。その結果、車両停止中再生制御に際して、昇温効率を高めながら、燃費の悪化を防止できると共に、騒音発生を回避して効率よく再生制御することができる。
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。 車両停止中再生制御フローの一例を示す図である。 車両停止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
１２ｂ 触媒付きフィルタ（ＤＰＦ）
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備え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備え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、アイドル回転数を通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第１目標回転数にする第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、アイドル回転数を前記所定の第１目標回転数よりも低く、かつ、通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第２目標回転数にする第２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排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行うと共に、前記第２排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行うことを特徴とする請求項１記載の排気ガス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、前記所定の第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、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備え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備え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、アイドル回転数を通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第１目標回転数にする第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、アイドル回転数を前記所定の第１目標回転数よりも低く、かつ、通常運転時のアイドル回転数よりも高い所定の第２目標回転数にする第２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。
  6. 前記制御装置が、前記第１排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行うと共に、前記第２排気ガス昇温制御において、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行うことを特徴とする請求項５記載の排気ガスシステム。
  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、前記所定の第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、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。
  8. 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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