JP2008106687A - フィルタ再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生機会を増加することができるフィルタ再生装置を提供する。
【解決手段】ディーゼル車両のフィルタ再生装置１００は、ディーゼルエンジン１１の燃焼室で燃焼する燃料を噴射するインジェクタ１５と、ディーゼルエンジン１１の実膨張比を変更可能にする膨張比可変手段と、フィルタ２３ｂの再生時に目標排気温度となるようにインジェクタ１５の燃料噴射量を決定するとともに、膨張比可変手段を制御して排気温度を上昇させる制御手段５０と、を備える。そして、フィルタ２３ｂの再生時期を検出した場合に、排気温度を上昇させてフィルタ２３ｂに堆積しているパティキュレートを燃焼させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタのフィルタ再生装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジンでは、排気中のパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ；以下「ＰＭ」と称する。）を捕集して、排気を浄化するディーゼルパティキュレートフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ；以下「ＤＰＦ」と称する。）を備える。このＤＰＦは、排気中のＰＭを捕集し続けると次第に目詰まりして、排気を浄化する能力が低下するという問題がある。

特許文献１に記載のディーゼルハイブリッド車両では、ＤＰＦにある程度のＰＭが堆積した場合に、エンジンの負荷を高めることによって排気の温度を上昇させ、その高温の排気をＤＰＦに供給することによってＰＭを強制的に燃焼除去して、ＤＰＦの浄化能力の低減を抑制（以下「ＤＰＦ再生」と称する。）する。
特開２００２−２４２７２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、排気温度が上昇させることが可能なディーゼルハイブリッド車両がディーゼルエンジンで走行している場合に限ってＤＰＦ再生を実行するため、ＤＰＦを再生する機会が少ないという問題がある。

そこで、本発明は、再生機会を増加することができるフィルタ再生装置を提供することを目的とする。

本発明のディーゼル車両のフィルタ再生装置は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの再生時期を検出する検出手段とを備え、前記フィルタの再生時期を検出した場合に排気温度を上昇させてフィルタに堆積しているパティキュレートを燃焼させる。このフィルタ再生装置は、ディーゼルエンジンの燃焼室で燃焼する燃料を噴射するインジェクタと、ディーゼルエンジンの実膨張比を変更可能にする膨張比可変手段と、フィルタの再生時に目標排気温度となるようにインジェクタの燃料噴射量を決定するとともに、膨張比可変手段を制御して排気温度を上昇させる制御手段と、を備える。

本発明によれば、目標排気温度に基づいて燃料噴射量を決定し、膨張比可変手段によって実膨張比を調整することで、排気昇温の効率を高めることができる。これにより、ディーゼルエンジンでの走行時に限らず広範囲の運転条件においてフィルタ再生を実行できるため、フィルタ再生の機会を増加させることが可能となる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明のフィルタ再生装置をディーゼルハイブリッド車両に適用した第１実施形態を説明する。

図１は、第１実施形態を示すシステム構成図である。

フィルタ再生装置１００は、エンジン出力部１０と排気浄化部２０とを備え、エンジン出力部１０から排出された排気を排気浄化部２０で浄化する。

エンジン出力部１０はディーゼルエンジン１１と、吸気通路１２と、排気通路１３とを備える。

ディーゼルエンジン１１には、吸気通路１２と排気通路１３とが接続する。このディーゼルエンジン１１は、吸気通路１２を介して外部から新気を導入する。新気の新気量は、吸気通路１２の途中に設けられたスロットルバルブ１４の開度によって調整される。また、ディーゼルエンジン１１は、図示しないシリンダヘッドに複数のインジェクタ１５を有する。インジェクタ１５には、高圧ポンプ１６で高圧化された燃料がコモンレール１７を介して供給される。このインジェクタ１５は、供給された燃料を燃焼室内に噴射し、噴射された燃料は燃焼室内で高圧縮化されて高温になった新気とともに燃焼する。そして、燃焼によって生じた排気がエンジン１１から排気通路１３に排出される。

排気通路１３は、排気の一部を吸気通路１２に還流して、窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と称する。）を低減する排ガス再循環装置(Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ；以下「ＥＧＲ装置」と称する。)１８と、排気浄化部２０とを備える。

ＥＧＲ装置１８は、ＥＧＲ通路１８ａによって、吸気通路１２と排気通路１３とを連通する。ＥＧＲ通路１８ａには、ＥＧＲクーラ１８ｂとＥＧＲバルブ１８ｃとが設置される。ＥＧＲクーラ１８ｂは排気通路１３から還流する排気を冷却し、ＥＧＲバルブ１８ｃは吸気通路１２に流入するＥＧＲガス流量を調整する。このＥＧＲバルブ１８ｃは、コントローラ５０によってデューティ制御される。

また、排気浄化部２０は、ディーゼル酸化触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ；以下「ＤＯＣ」と称する。）２１と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２と、ＤＰＦアッセンブリ２３とを備える。

ＤＯＣ２１は排気通路１３の途中に設けられ、パラジウム、白金等の触媒による酸化作用によって排気に含まれるＰＭを減少させる。また、燃料の未燃成分(炭化水素ＨＣ)がＤＯＣ２１に流入すると、触媒反応によって高温になった排気がＤＯＣ２１から流出する。

このＤＯＣ２１の上流側の吸気通路１３には排気中の酸素濃度を検出するλセンサ２４が設置され、ＤＯＣ２１よりも下流側の吸気通路１３にはＮＯｘ吸蔵還元触媒２２が設置される。ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２は、排気に含まれるＮＯｘを触媒中に吸蔵し、吸蔵したＮＯｘを還元し窒素ガスとして排出する。

ＤＰＦアッセンブリ２３は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２２よりも下流側の吸気通路１３に設けられる。ＤＰＦアッセンブリ２３は、ＤＰＦハウジング２３ａ内にＤＰＦ２３ｂを収装する。ＤＰＦ２３ｂには温度センサ２５が設置されており、この温度センサ２５によってＤＰＦ２３ｂの温度を検出する。また、ＤＰＦアッセンブリ５０の上流及び下流には、圧力センサ２５、２６が設置され、圧力センサ２５、２６がＤＰＦアッセンブリ５０の入口側及び出口側の排気の圧力を検出する。

上記したＤＰＦ２３ｂは、例えばコージェライト等のセラミックからなる多孔質のハニカム構造であり、多孔質薄壁によって格子状に流路が区画される。各流路の入口は、交互に目封じされ、入口が目封じされない流路は出口が目封じされる。そのため、ＤＰＦ２３ｂに流入した排気に含まれるＰＭは多孔質薄壁の内側表面で捕集される。このように、フィルタ再生装置１００は、エンジン出力部１０から排出された排気に含まれるＰＭをＤＰＦ２３ｂで捕集して、ＰＭが除去された排気を外部に排出する。

一方、ディーゼルハイブリッド車両は、モータ出力部３０と駆動部４０とを備え、車両の運転状態に応じて、エンジン出力部１０とモータ出力部３０とから発生する駆動力の分担割合を制御して、その駆動力を駆動部４０に伝達して車両を走行させる。

モータ出力部３０は、発電用モータ３１と、駆動用モータ３２と、バッテリ３３とを備える。

発電用モータ３１は、動力分割装置３４を介して伝達されるエンジン１１の駆動力によって回転する。発電用モータ３１の回転によって生じた電力は、図示しないインバータを介してバッテリ３３に充電される。バッテリ３３に充電された電力は、インバータを介して駆動用モータ３２に供給される。駆動用モータ３２は、車両の運転状態に応じた駆動力を発生させ、駆動部４０に伝達する。なお、この駆動用モータ３２は、減速時の減速回生電力をバッテリ３３に充電するようにしてもよい。

駆動部４０は、ファイナルギア４１と、車軸４２とを有する。駆動部４０のファイナルギア４１には、動力分割装置３４を介したエンジン１１の駆動力と、駆動用モータ３２からの駆動力とが伝達され、この駆動力によって車軸４２を駆動して車両を走行させる。

上記したフィルタ再生装置１００は、コントローラ５０を有する。コントローラ５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースを備え、コントローラ５０には、λセンサ２４、温度センサ２５、圧力センサ２６、２７、その他図示しない車速センサ等の車両の運転状態を検出する各種センサの出力が入力する。

コントローラ５０は、車両の運転状態に応じて、車両の走行に必要なエンジン出力を算出し、バッテリ３３の充電量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏf Ｃｈａｒｇｅ）に応じて駆動用モータ３２を制御して、ディーゼルエンジン１１及び駆動用モータ３２の出力負担を制御する。そして、コントローラ５０は動力分割装置３４を制御して、ディーゼルエンジン１１からの駆動力を発電用モータ３１に伝達する割合を調整する。

また、コントローラ５０は、圧力センサ２６、２７の圧力値に基づいてＤＰＦ２３ｂのＰＭ堆積量を算出する。そして、算出されたＰＭ堆積量に基づいてＤＰＦ２３ｂの再生時期を判断し、堆積したＰＭを強制的に燃焼除去してＤＰＦ再生を実行する。

この場合、従来のディーゼルハイブリッド車両では、ＤＰＦ２３ｂが継続してＰＭを捕集し続けてＰＭ堆積量が所定量に達した場合には、エンジンの負荷を高めたり、燃料噴射タイミングを遅角したりして、排気温度を上昇（以下「排気昇温」と称する。）させて、ＤＰＦ再生を実行する。しかしながら、このような方法は、ディーゼルエンジン走行時に限ってＤＰＦ再生を行うものが多く、ＤＰＦ再生の機会が制限されるという問題があった。

そこで、ディーゼルエンジン１１と駆動用モータ３２とを使用して走行（以下「ハイブリッド走行」と称する。）する場合のみならず、駆動用モータ３２のみによる走行（以下「ＥＶ走行」と称する。）する場合にもＤＰＦ再生を実行し、再生機会を増加させられるように、第１実施形態では、膨張行程における実膨張比を排気バルブの開弁時期（以下「ＥＶＯ」と称する。）を制御することによって可変とし、実膨張比を調整することによって排気昇温してＤＰＦ再生を実行する（膨張比可変手段）。なお、ＥＶＯは、例えば特開平１１−１０７７２５号に開示されている可変動弁装置等によって調整することができる。

以下、図２及び図３に基づいて、実膨張比を可変とすることによって排気昇温をする原理について説明する。図２は、ＥＶＯの設定クランク角度と実膨張比との関係を示し、図３は排気昇温の効果を示す。

図２に示すように、ＥＶＯは、膨張行程においてピストンが上死点位置（ＴＤＣ）から下死点位置（ＢＤＣ）に下降する間のクランク角度内で設定される。ＥＶＯを０［ｄｅｇ.］に設定する場合には、燃焼後すぐに排気バルブが開弁するため、混合気の燃焼時に生じる燃焼ガスの圧力（以下「燃焼圧」と称する。）はほとんどピストンに作用せずに、燃焼ガスは排気として排気ポート１３から排出される。このように、ピストンは燃焼圧を受けて下降しないため、実膨張比は小さくなる。

これに対して、ＥＶＯの設定クランク角度を１８０[deg.]に近づけていくと、燃焼後しばらくしてから排気バルブが開弁するため、燃焼圧によってピストンが押し下げられ、実膨張比は大きくなる。

このように、第１実施形態では、ＥＶＯを調整することによって実膨張比を可変とすることができる。

図３（Ａ）は実膨張比とエンジン出力との関係を示し、図３（Ｂ）は実膨張比と排気温度との関係を示す。

図３（Ａ）の領域Ａに示すように、実膨張比が所定値よりも小さい場合には、燃焼後の燃焼ガスは排気として排気ポート１３から排出されるため、駆動軸に駆動力を伝達するエンジン出力は発生しない。したがって、領域Ａにおいては、燃焼圧がピストンにほとんど作用しないため、燃焼ガスのエネルギ損失が小さく、図３（Ｂ）に示すように実膨張比が大きい場合よりも高温の排気が排気ポート１３から排出される。

これに対して、図３（Ａ）の領域Ｂに示すように、実膨張比が所定値よりも大きい場合には、排気バルブは燃焼後しばらくしてから開弁されるため、燃焼圧によってピストンが押し下げられ、エンジン出力が発生する。このエンジン出力は、ＥＶＯによって調整される実膨張比が大きくなるにつれて大きくなる。このように、領域Ｂにおいては、燃焼ガスのエネルギの一部はピストンの下降運動に変換されるため、実膨張比が小さい場合よりも排気温度は低下する。

上記のようにフィルタ再生装置１００の第１実施形態によれば、ＥＶＯを調整することによって実膨張比を可変とし、実膨張比を制御することによって、燃焼時の燃焼ガスのエネルギをエンジン出力と排気温度の昇温とに分配することができる。

以下に、ＤＰＦ再生時にコントローラ５０が行う制御内容を図４に基づいて説明する。図４は、フィルタ再生装置１００の制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＤＰＦ再生時に行われる処理であり、一定周期にて実行される。

ステップＳ１０１では、コントローラ５０は、圧力センサ２５、２６からの入力信号から圧力差を算出し、ＤＰＦ２３ｂのＰＭ堆積量を推定する。そして、このＰＭ堆積量に基づいてＤＰＦ再生時期を判定する。ＤＰＦ再生を実施する場合にはステップＳ１０２に移り、ＤＰＦ再生を行う必要がない場合には処理を終了する。なお、ＰＭ堆積量は、例えば予め実験を通じて設定した圧力差‐ＰＭ堆積量特性のマップを格納しておき、この特性に基づいて決定すればよい。

ステップＳ１０２では、コントローラ５０は、車両がＥＶ走行をしているかハイブリッド走行をしているかを判定する。車両がＥＶ走行している場合にはステップＳ１１１に移り、ハイブリッド走行している場合にはステップＳ１２１に移る。

車両がＥＶ走行している場合には、ステップＳ１１１において、コントローラ５０は温度センサ２５によってＤＰＦ２３ｂの温度を検出する。そして、この検出温度に基づいてＤＰＦ２３ｂがＤＰＦ再生に必要な目標排気温度を算出する。目標排気温度は、例えば予め実験を通じて設定したマップに基づいて決定すればよい。そして、目標排気温度を満たすように、燃焼室内に噴射する燃料の燃料噴射量ａを決定し、ステップＳ１１２に移る。

ステップＳ１１２では、コントローラ５０は、ＥＶＯを進角させて、図３（Ａ）の領域Ａ内に実膨張比を設定する。ＥＶ走行時には、ディーゼルエンジン１１は使用されないため、ＤＰＦ再生するときに発電用モータ３１等を使用してディーゼルエンジン１１をモータリングする。そして、ディーゼルエンジン１１の圧縮行程において、新気が圧縮された時に、燃料噴射量ａで燃料を燃焼室内に噴射して燃焼させる。実膨張比はエンジン出力が発生しない領域Ａに設定されているため、目標排気温度と略同程度の高温の排気が排出ポート１３からＤＰＦアッセンブリ２３に供給される。この高温の排気によって、ＤＰＦ２３ｂに堆積したＰＭを強制的に燃焼除去し、ＤＰＦ再生を実行して処理を終了する。

一方、ハイブリッド走行である場合には、車両の運転状態やバッテリ３３の充電量ＳＯＣからディーゼルエンジン１１と駆動用モータ３２との出力負担割合を決定し、ディーゼルエンジン１１と駆動用モータ３２とを使用して車両を走行させる。そして、ステップＳ１２１において、ディーゼルエンジン１１の目標エンジン出力を決定し、ステップＳ１２２に移る。

ステップＳ１２２では、目標エンジン出力において、図５に基づいてエンジン回転速度及びエンジン負荷を決定する。図５は、エンジン回転速度とエンジン負荷との関係を示す図である。横軸はエンジン回転速度を示し、縦軸はエンジン負荷を示す。

図５に示すように、ステップＳ１２１で決定したエンジン出力の等出力線上において、ディーゼルエンジン１１のエンジン回転速度‐エンジン負荷特性から所望のエンジン回転速度及びエンジン負荷（例えば、点Ｐ）を決定する。そして、このエンジン出力に基づいて必要な第１燃料噴射量ｂを決定し、ステップＳ１２３に移る。

ステップＳ１２３では、コントローラ５０はＤＰＦ２３ｂの温度を検出し、ＤＰＦ２３ｂがＤＰＦ再生に必要な目標排気温度を算出する。そして、この目標排気温度から排気昇温に必要な第２燃料噴射量ｃを決定する。図６は、目標排気温度に必要な燃料噴射量線を示す。横軸はエンジン回転速度、縦軸はエンジン負荷を示す。

図６に示す通り、エンジン回転速度及びエンジン回転速度が小さい場合には一般的に排気温度は低くなるため、第２燃料噴射量ｃを大きく設定し、エンジン回転速度及びエンジン回転速度が大きい場合には第２燃料噴射量ｃを小さく設定する。このようにして、目標排気温度に応じた第２燃料噴射量ｃを決定した後に、ステップＳ１２４に移る。

ステップＳ１２４では、コントローラ５０は数式（１）から燃焼室内に噴射する燃料の総燃料噴射量Ｔを算出し、ステップＳ１２５に移る。

ステップＳ１２５では、コントローラ５０はＥＶＯを進角させて、図３（Ａ）の領域Ｂ内において目標エンジン出力及び目標排気温度になるように実膨張比を調整する。そして、ディーゼルエンジン１１の圧縮行程において、空気が圧縮された時に燃焼室内に燃料を総燃料噴射量Ｔで噴射して、燃焼させる。このとき、実膨張比は領域Ｂ内に設定されているため、目標エンジン出力と略同程度のエンジン出力で駆動力を伝達することができ、目標排気温度と略同程度の温度の排気をＤＰＦアッセンブリ２３に供給できる。この高温の排気によって、ＤＰＦ２３ｂに堆積したＰＭを強制的に燃焼除去して、ＤＰＦ再生を実行して処理を終了する。

以上により、第１実施形態に係るフィルタ再生装置１００は下記の効果を得ることができる。

ＥＶ走行している場合には、車両の走行に使用されないディーゼルエンジン１１において、ＥＶＯを０°から所定クランク角度内に進角させて、実膨張比が小さくなるように設定する。これにより、燃焼時の燃焼ガスのエネルギ損失を低減して、排気昇温の効率を高めることができる。また、ハイブリッド走行時には、ＥＶＯを所定クランク角度から１８０°内に進角させて、実膨張比をＥＶ走行時よりも大きい所定値に設定する。これにより、ディーゼルエンジン１１及び駆動用モータ３４によって車両を走行させるとともに、排気昇温の効率を高めることができる。

このように、本発明のフィルタ再生装置１００によれば、ハイブリッド走行時のみならずＥＶ走行時にもＤＰＦ再生を行うことができ、さらに排気昇温の効率を向上させることによって広範囲の運転条件においてＤＰＦ再生を実行できるため、ＤＰＦ２３ｂの再生機会を増加させることが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態のフィルタ再生装置の構成は、第１実施形態と基本構成はほぼ同様であるが、インジェクタの燃料噴射において一部相違する。つまり、インジェクタは燃料を多段噴射するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一機能を有するものに対しては、第１実施形態と同一符号を付す。

図７は、第２実施形態に係るフィルタ再生装置１００の制御を示すフローチャートである。ステップＳ２０１からステップＳ２１２の制御は第１実施形態と同様であるため、説明の便宜上省略する。

車両がＥＶ走行している場合には、ステップＳ２１１で目標排気温度に必要な燃料噴射量ａを決定し、ステップＳ２１２でエンジン出力が発生しないようにＥＶＯを調整して実膨張比を設定する。その後、ステップＳ２１３において、コントローラ５０は、インジェクタ１５によって燃料を多段噴射する。

インジェクタ１５の多段噴射では、最初にパイロット噴射して燃焼室内温度を上昇させるため、メイン噴射時期を遅角させることができる。ここで、インジェクタ１５のメイン噴射時期は、排気バルブが開弁するよりも前に噴射するように設定する。このように第２実施形態では、ＥＶＯを進角させて、実膨張比が図３（Ａ）の領域Ａ内になるように設定するとともに、メイン噴射時期を遅角することで、排気昇温の効率を第１実施形態よりも高くすることができる。これにより、第２実勢形態では、高温の排気をＤＰＦ２３ｂに供給し、ＤＰＦ２３ｂに堆積したＰＭを強制的に燃焼除去して、ＤＰＦ再生を実行する。

なお、インジェクタ１５は、パイロット噴射をせずに、メイン噴射の後にポスト噴射を行うことによって、未燃の燃料（ＨＣ）を排気通路１３内に流し、このＨＣをＤＯＣ２１で燃焼させることで排気温度を高くして、ＤＰＦ再生を実行するようにしてもよい。

一方、車両がハイブリッド走行している場合には、ステップＳ２２１からステップＳ２２６の処理を実行する。ステップＳ２２１からステップＳ２２５の処理は、第１実施形態と同様であるため説明の便宜上省略する。

ハイブリッド走行時には、ステップＳ２２５で目標エンジン出力及び目標排気温度になるように実膨張比を設定した後に、ステップＳ２２６でＥＶ走行時と同様にインジェクタ１５を多段噴射するように制御する。つまり、ＥＶ走行時と同様に、パイロット噴射することによってメイン噴射時期を遅角する。これにより、排気昇温の効率を高めることができ、高温の排気をＤＰＦ２３ｂに供給でき、ＤＰＦ２３ｂに堆積したＰＭを強制的に燃焼除去することができる。

なお、ハイブリッド走行時においてもＥＶ走行時と同様に、インジェクタ１５は、パイロット噴射をせずに、メイン噴射の後にポスト噴射を行うことによって、排気温度を高くして、ＤＰＦ再生を実行するようにしてもよい。

以上により、第２実施形態に係るフィルタ再生装置１００は下記の効果を得ることができる。

第２実施形態では、ＥＶＯによって実膨張比を調整するとともに、インジェクタによって燃料を多段噴射することでメイン噴射時期を遅角する。これにより、ハイブリッド走行時のみならずＥＶ走行時にもＤＰＦ再生を行うことができ、第１実施形態よりも排気昇温の効率を高めることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態のフィルタ再生装置の構成は、第１実施形態と基本構成はほぼ同様であるが、ディーゼルエンジンの構成において一部相違する。つまり、ピストンの下死点位置を変更可能なディーゼルエンジンを使用するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一機能を有するものに対しては、第１実施形態と同一符号を付す。

フィルタ再生装置１００の第３実施形態では、ディーゼルエンジン１１は複リンク機構を備え、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結する。このディーゼルエンジン１１では、複リンク機構によってピストン上死点位置を所定の範囲において任意に調整することができ、機械圧縮比を可変とすることができる。詳しくは、特開２００１−２２７３６７号公報、特開２００５−１４７３３９号公報を参照されたい。

上記したような複リンク機構を備えるディーゼルエンジン１１はピストン上死点位置だけでなく下死点位置も調整することができ、第３実施形態ではピストンの下死点位置を調整することによって膨張比を可変とし（膨張比可変手段）、排気昇温の高効率化を図る。

図８は、第３実施形態に係るフィルタ再生装置１００の制御を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０２の制御は第１実施形態と同様であるため、説明の便宜上省略する。

車両がＥＶ走行している場合には、ステップＳ３１１において、目標排気温度に必要な燃料噴射量ａを決定し、ステップＳ３１２に移る。そして、ステップＳ３１２において、ディーゼルエンジン１１のピストン下死点を上昇させ、膨張比を最も小さく設定する。これにより、燃焼時の燃焼ガスのエネルギ損失を小さくして排気昇温し、ＤＰＦ２３ｂに堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。

一方、車両がハイブリッド走行している場合には、ステップＳ３２１からステップＳ３２５の処理を実行する。ステップＳ３２１からステップＳ３２４の処理は、第１実施形態と同様であるため説明の便宜上省略する。

ハイブリッド走行時には、ステップＳ３２４で目標エンジン出力及び目標排気温度になるような燃料噴射量Ｔを設定した後に、ステップＳ３２５でＥＶ走行時と同様にピストンの下死点位置を制御する。つまり、ハイブリッド走行時には、目標エンジン出力を満たし、かつ可能な限り膨張比が小さくなるように下死点位置を設定する。このように下死点位置を設定することによって、排気昇温の効率を向上させ、高温の排気をＤＰＦ２３ｂに供給して、ＤＰＦ２３ｂに堆積したＰＭを強制的に燃焼除去する。

以上により、第３実施形態に係るフィルタ再生装置１００は下記の効果を得ることができる。

第３実施形態では、ディーゼルエンジン１１のピストン下死点位置によって膨張比を調整することによって、排気昇温の効率を高めることができる。また、ハイブリッド走行時のみならずＥＶ走行時にもＤＰＦ再生を行うことができ、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

例えば、ＤＰＦ再生時に、λセンサ２４で排気中の酸素濃度を検出し、スロットルバルブ１４の開度や燃料噴射量を調整することによって酸素濃度を制御し、ＤＰＦ２３ｂの加熱を防止するようにしてもよい。

また、コントローラ５０は温度センサ２５によって検出したＤＰＦ２３ｂの温度に基づいて目標排気温度を算出するが、この目標排気温度はＤＯＣ２１の触媒活性化温度に基づいて算出するようにしてもよい。

さらに、第３実施形態においては、第２実施形態と同様にインジェクタによって燃料を多段噴射するようにしてもよい。

フィルタ再生装置の第１実施形態を示す全体システム構成図である。 ＥＶＯの設定クランク角度と実膨張比との関係を示す図である。 実膨張比の制御による排気昇温効果を示す図である。 フィルタ再生装置の制御を示すフローチャートである。 エンジン回転速度とエンジン負荷との関係を示す図である。 目標排気温度に必要な燃料噴射量線を示す図である。 フィルタ再生装置の第２実施形態の制御を示すフローチャートである。 フィルタ再生装置の第３実施形態の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ フィルタ再生装置
１０ エンジン出力部
１１ ディーゼルエンジン
１２ 吸気通路
１３ 排気通路
１４ スロットルバルブ
１５ インジェクタ
２０ 排気浄化部
２３ ＤＰＦアッセンブリ
２３ｂ ＤＰＦ（フィルタ）
２４ λセンサ
２５ 温度センサ
２６、２７ 圧力センサ
３０ モータ出力部
３２ 駆動用モータ
３３ バッテリ
４０ 駆動部
５０ コントローラ（制御手段）

Claims (9)

1. ディーゼルエンジンの排気通路に設けられ、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタの再生時期を検出する検出手段とを備え、前記フィルタの再生時期を検出した場合に排気温度を上昇させてフィルタに堆積しているパティキュレートを燃焼させるディーゼル車両のフィルタ再生装置であって、
   前記ディーゼルエンジンの燃焼室で燃焼する燃料を噴射するインジェクタと、
   前記ディーゼルエンジンの実膨張比を変更可能にする膨張比可変手段と、
   前記フィルタ再生時に、目標排気温度となるように前記インジェクタの燃料噴射量を決定するとともに、前記膨張比可変手段を制御して排気温度を上昇させる制御手段と、
   を備えることを特徴とするフィルタ再生装置。
2. 前記ディーゼル車両は、
   前記ディーゼルエンジンと共に駆動用モータとを備え、これら両者の出力割合を前記ディーゼルエンジンの運転状態やバッテリ充電量に応じて調整するディーゼルハイブリッド車両であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ再生装置。
3. 前記制御手段は、
   前記フィルタ再生時に、車両が前記ディーゼルエンジンのみによって走行する場合には、前記膨張比可変手段によって実膨張比を所定値よりも小さく設定し、車両がディーゼルエンジンと駆動用モータとによって走行する場合よりもエンジン出力が小さくなるようにすることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ再生装置。
4. 前記制御手段は、
   前記フィルタ再生時に、車両が前記ディーゼルエンジンと前記駆動用モータとによって走行する場合には、前記膨張比可変手段によって実膨張比を所定値よりも大きい値に設定し、車両がディーゼルエンジンのみによって走行する場合よりもエンジン出力が大きくなるようにすることを特徴とする請求項２又は３に記載のフィルタ再生装置。
5. 前記膨張比可変手段は、
   排気バルブの開弁時期を変更可能にする可変動弁装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のフィルタ再生装置。
6. 前記膨張比可変手段は、
   ピストンの下死点位置を変更可能な複リンク機構からなる可変ストローク装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のフィルタ再生装置。
7. 前記インジェクタは、
   パイロット噴射してメイン噴射時期を遅角することで排気温度を上昇させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のフィルタ再生装置。
8. 前記インジェクタは、
   メイン噴射後にポスト噴射することによって排気温度を上昇させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のフィルタ再生装置。
9. 前記制御手段は、
   前記排気通路に配置され、排気中の酸素濃度を検出する検出手段を備え、
   前記フィルタ再生時に前記検出された酸素濃度に基づいて前記インジェクタの燃料噴射量や前記ディーゼルエンジンの吸気量を制御するスロットルバルブの開度を調整して、前記フィルタに流入する酸素濃度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のフィルタ再生装置。