JP2010133344A - 排気浄化装置及び排気浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの再生処理時間を短縮し得る装置を提供する。
【解決手段】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（１３）と、このフィルタ（１３）の再生時期になった場合にフィルタ（１３）の再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段とを備える排気浄化装置において、フィルタ（１３）の再生時期になった場合にパティキュレートが燃焼する温度にまで排気温度を昇温させ（ステップ１３、１５）と、このパテキュレートの燃焼中に排気流量を絞る（図４のステップ１２、１６、１７）。
【選択図】図４

Description

本発明は、排気浄化装置及び排気浄化方法、特にディーゼルエンジンの排気中のパティキュレートを捕集するフィルタの再生処理に関する。

排気通路にフィルタを備え、このフィルタに堆積したパティキュレート量が所定値を超えたとき、燃料噴射弁によるメイン噴射直後の膨張行程前半にポスト噴射を実行し、これによってフィルタの再生処理を行わせるものがある（特許文献１参照）。
特許第３６７１４５５号公報

ところで、高負荷状態で運転する機会が少ない場合に、パティキュレートを燃焼させるには、排気昇温処理が必要である。排気昇温処理として例えばポスト噴射を実行する場合に、フィルタの再生処理時間が長引けばそれに応じてポスト噴射を実行する時間が長引くため燃費が悪くなる。また、ポスト噴射時期を遅らせるほど排気通路での後燃えが生じてフィルタ温度の上昇に効果があるものの、ポスト噴射時期を遅らせるほどオイル希釈割合が大きくなってしまう。従って、燃費向上、オイル希釈の抑制のためには、フィルタの再生処理時間を短くすることである。

そこで本発明は、フィルタの再生処理時間を短縮し得る装置を提供することを目的とする。

本発明は、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、このフィルタの再生時期になった場合にフィルタの再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段とを備える排気浄化装置において、フィルタの再生時期になった場合にパティキュレートが燃焼する温度にまで排気温度を昇温させ、このパテキュレートの燃焼中に排気流量を絞るように構成する。

本発明によれば、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、このフィルタの再生時期になった場合にフィルタの再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段とを備える排気浄化装置において、フィルタの再生時期になった場合にパティキュレートが燃焼する温度にまで排気温度を昇温させ、このパテキュレートの燃焼中に排気流量を絞るので、フィルタに捕集されているパティキュレートを現状制御の場合よりも急速に燃やすことが可能であり、これによって短時間でフィルタの再生を終了させることができる。このため、排気昇温処理をポスト噴射で行う場合に、ポスト噴射を行う時間が現状制御の場合よりも短くなり、その短縮分だけ燃費を向上させることができ、オイル希釈の悪化を抑制できる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態のディーゼルエンジン１の排気浄化装置を示す概略構成図である。ディーゼルエンジン１は車両に搭載されている。

図１において、ディーゼルエンジン１の吸気通路２には可変ノズル型のターボチャージャ３の吸気コンプレッサが備えられ、吸入空気は吸気コンプレッサによって過給され、インタークーラ４で冷却され、スロットルバルブ５（スロットルバルブ開度を調整可能なスロットル装置）を通過した後、コレクタ６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち、高圧燃料ポンプ７により高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と燃料噴射弁９から噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路１０へ流出する。

排気通路１０へ流出した排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲバルブ１２（ＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ装置）を介して吸気側に還流される。排気の残りは、可変ノズル型のターボチャージャ３の排気タービンを通り、排気タービンを駆動する。

エンジンコントロールユニット２１には、アクセルセンサ２２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）、クランク角センサ２３からのエンジン回転速度の各信号が入力されている。そしてコントロールユニット２１では、エンジン負荷（アクセル開度など）及びエンジン回転速度に基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁９に出力する。また、エンジンコントロールユニット２１では、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。なお、エンジンコントロールユニット２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。

排気通路１０の排気タービン下流には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ１３（図では「ＤＰＦ」で略記）を配置してある。フィルタ１３のパティキュレート捕集量が後述する目標捕集量（閾値）に達すると、エンジンコントロールユニット２１ではメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより、フィルタ１３の再生処理を行い、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ１３を再生する。すなわち、目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度と（運転条件）に応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めており、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。

フィルタ１３に捕集されているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ１３の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このため本実施形態ではフィルタ１３の上流に酸化触媒（貴金属）１４を配置してある。この触媒１４によりフィルタ１３の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分（ＨＣ、ＣＯ）を燃焼させてフィルタ１３の温度を高めフィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、触媒１４をフィルタ１３の手前に別体で設けるのでなくフィルタ１３を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ４１の温度を実質的に上昇させ、フィルタ１３内のパティキュレートの燃焼を促進させることとなる。

なお、触媒１４は酸化触媒に限られない。酸化機能を備える触媒（例えば三元触媒）であれば、酸化触媒に代えることができる。

さて、車両を高負荷状態で運転する機会が少ない場合に、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートを燃焼させるには、排気昇温処理が必要である。排気昇温処理として上記のようにポスト噴射を実行する場合に、フィルタ１３の再生処理時間が長引けばそれに応じてポスト噴射を実行する時間が長引くため、燃費が悪くなる。また、ポスト噴射時期を遅らせるほど排気通路１０での後燃えが生じてフィルタ温度の上昇に効果があるものの、ポスト噴射時期を遅らせるほどオイル希釈割合が大きくなってしまう。従って、燃費向上、オイル希釈の抑制のためには、フィルタ１３の再生処理時間を現状の制御の場合よりも短くすることである。なお、「オイル希釈」とは、ポスト噴射により燃料噴射弁９から噴かれた燃料がシリンダ壁に衝突して壁流となり、シリンダ壁に形成された壁流燃料がピストンリングとシリンダ壁の間をすり抜けてクランク室内に入り、クランク室内のオイルに混入していく現象のことである。

上記フィルタ１３の再生処理時間を現状の制御の場合よりも短くすることについて、さらに説明すると、図２は車両の定常運転時に再生フラグ、フィルタ入口の排気温度（以下「フィルタ入口温度」という。）Ｔｉｎ、フィルタ温度Ｔｂｅｄ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ、パティキュレート残存量ＰＭｘがどのように変化するのかをモデルで示している。

まず現状の制御から説明すると、ｔ１のタイミングでパティキュレート捕集量が目標捕集量ＰＭα以上になると再生フラグをゼロから１に切換える。この再生フラグの１への切換を受けて、排気昇温処理が行われる。排気昇温処理としてポスト噴射を行うと共に、スロットルバルブ開度ＴＶＯを第１スロットルバルブ開度ＴＶＯ１として全開位置より少しだけ小さくして排気流量を絞っている。この排気昇温処理によってフィルタ入口温度Ｔｉｎは、図２第２段目に細い一点鎖線で示したようにｔ１のタイミングより少し遅れて、目標温度（例えば５８０℃程度）へと上昇し収束する。

排気昇温処理によってフィルタ１３に捕集されているパティキュレートが燃焼し始め、図２第５段目に細実線で示したように、パティキュレート残存量ＰＭｘが減少していく。パティキュレートは６００℃程度になると盛んに燃焼する。盛んに燃焼する状態ではフィルタ温度Ｔｂｅｄが急上昇してフィルタ１３の上限温度Ｔｂｅｄｌｉｍを超えかねないので、そうならないよう上記５８０℃程度を排気昇温処理の目標温度として定め、フィルタ温度Ｔｂｅｄがこの目標温度と一致するように第１スロットルバルブ開度ＴＶＯ１とポスト噴射量、ポスト噴射時期とを定めている。ここで、「フィルタ温度」とは、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートの燃焼に伴う発熱をも考慮した温度のことである。例えば、パティキュレートが燃焼している状態ではフィルタ入口の排気温度よりもフィルタ出口の排気温度のほうが高くなる。このときのフィルタ温度は、入口温度と出口温度の中間の温度となる。簡単には入口温度と出口温度の平均値をフィルタ温度とすることができる。温度センサによりフィルタ温度を検出する場合には、パティキュレートの燃焼による発熱が考慮される位置に温度センサを取り付ける必要がある。

フィルタ温度Ｔｂｅｄは、図２第２段目に細実線で示したようにフィルタ入口温度Ｔｉｎよりも遅れて上昇し始め、ｔ２のタイミングでフィルタ入口温度Ｔｉｎを横切って上昇する。フィルタ１３の温度Ｔｂｅｄがフィルタ入口温度Ｔｉｎよりも遅れて上昇するのは、排気の熱が所定の熱容量を有するフィルタ１３の温度を上昇させるのに使われるためである。また、フィルタ温度Ｔｂｅｄがフィルタ入口温度Ｔｉｎより高くなるのは、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートの燃焼に伴う発熱によってフィルタ温度が排気温度よりも上昇するためである。

パティキュレートの燃焼が開始した後に、パティキュレート残存量ＰＭｘがある値以下となれば、パティキュレートが燃焼していてもフィルタ温度を上昇させるほどにならない。つまり、パティキュレート残存量ＰＭｘがある値以下となるｔ６のタイミングでフィルタ温度Ｔｂｅｄは、フィルタ入口温度（＝目標温度）と一致する。従って、フィルタ温度Ｔｂｅｄがフィルタ入口温度Ｔｉｎを上回る図示のハッチング領域がフィルタ温度の上昇に寄与したパティキュレートの発熱量に相当する。

上記ｔ６のタイミングではまだパティキュレートがフィルタ１３に残存している。従って、パティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１（ゼロに近い値）となるｔ７のタイミングでフィルタ１３の再生が終了したと判定し、再生フラグを１からゼロに切換える。再生フラグがゼロに戻され、排気昇温処理が中止されると、フィルタ入口温度Ｔｉｎは、図２第２段目に細い一点鎖線で示したようにフィルタ再生処理前の温度へと戻って落ち着く。フィルタ温度Ｔｂｅｄは、図２第２段目に細実線で示したようにこの入口温度Ｔｉｎの変化に遅れて低下し、フィルタ再生処理前の温度へと戻って落ち着く。

以上が現状制御でのフィルタ１３の再生処理の概要である。フィルタ１３に捕集されているパティキュレートをフィルタ１３の上限温度Ｔｂｅｄｌｉｍを超えない範囲で一気に燃やし切ることができれば、現状制御の場合よりもフィルタ１３の再生に要する時間を短縮でき、ポスト噴射を実行する時間が短くなり、燃費を向上できる。

そこで本発明では、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートが燃焼しているタイミングになると、排気昇温処理に代わって新たに急速昇温処理を行わせる。これについて図２をさらに参照して説明すると、図２に本発明による急速昇温処理を重ねて記載している。図２において、細線が現状制御の場合、太い線が本発明の場合である。

フィルタ温度Ｔｂｅｄがフィルタ入口温度Ｔｉｎを超えていれば、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートが燃焼していると判定することができる。フィルタ入口温度Ｔｉｎが目標温度となるように排気昇温処理を行っていても、実際にはフィルタ入口温度Ｔｉｎ（つまりフィルタ温度Ｔｂｅｄ）にバラツキがあるため余裕代ΔＴをとり、フィルタ入口温度Ｔｉｎに余裕代ΔＴを加算した値をフィルタ温度Ｔｂｅｄが超えるｔ３のタイミングで、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートが燃焼していると判定し、排気昇温処理を中止すると共に、スロットルバルブ開度を第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２として排気流量を排気昇温処理時よりも絞ることにより急速昇温処理を行わせる。

この場合、排気流量を絞るといっても限度がある。排気流量を絞りすぎると、フィルタ１３に捕集されているパテキュレートに酸素が供給されなくなり燃焼できなくなる。パティキュレートの自己着火には排気中に３％以上の酸素濃度があることが必要であるので、排気中に３％以上の酸素濃度が存在するように第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２を設定する。

ｔ３での排気昇温処理の中止によってポスト噴射が中止されるため、フィルタ入口温度Ｔｉｎはｔ３のタイミングより低下し、ある値へと落ち着く。すなわち、フィルタ入口温度Ｔｉｎの低下は、主にポスト噴射の中止に因るものである。一方、パテキュレートの燃焼に伴う発熱のうちの一部は排気によってフィルタ１３の下流に持ち出される。この場合に、ｔ３で排気流量を絞ると、排気によって下流に持ち出される熱量が減少する。その減少分の熱量がフィルタ１３の昇温に使われフィルタ温度Ｔｂｅｄが上昇する。このフィルタ温度Ｔｂｅｄの上昇によってフィルタ１３に捕集されているパティキュレートの燃焼が、現状制御の場合よりも活発となるため、パティキュレート残存量が、図２第５段目に太い実線で示したように現状制御の場合より急激に減少する。この結果、本発明のフィルタ温度Ｔｂｅｄは、図２第２段目に太い実線で示したように、現状制御の場合よりも急上昇する。一方、パティキュレート残存量は現状制御の場合より急激に減少するため、ピークを採った後にフィルタ温度Ｔｂｅｄは急激に低下し、ｔ４のタイミングでフィルタ入口温度と一致している。

そして、本発明においてもパティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１となるｔ５のタイミングでフィルタ１３の再生が終了したと判定し、再生フラグを、図２最上段に太い実線で示したように１からゼロに切換える。再生フラグがゼロに戻され、本発明の急速昇温処理が中止されると、フィルタ入口温度Ｔｉｎは、図２第２段目に太い一点鎖線で示したようにフィルタ再生処理前の温度へと戻って落ち着く。フィルタ温度Ｔｂｅｄは、この入口温度Ｔｉｎの変化に遅れて低下し、フィルタ再生処理前の温度へと戻って落ち着く。

このように、本発明によれば、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートを、現状制御の場合より急激に燃やすことができるため、再生終了のタイミングをｔ７よりｔ５へと早めることができる。

エンジンコントロールユニット２１で実行されるこの制御を図３、図４のフローチャートにより詳述する。

図３は急速昇温フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１〜５では、
〈１〉再生フラグ＝１であること（フィルタの再生処理中であること）、
〈２〉車両の減速時でないこと、
〈３〉パティキュート残存量ＰＭｘが所定の範囲（上限値ＰＭｘｍａｘと下限値ＰＭｘ ｍｉｎの間の範囲）にあること、
〈４〉フィルタ温度Ｔｂｅｄが所定の範囲（上限値Ｔｂｅｄｍａｘと下限値Ｔｂｅｄｍ ｉｎの間の範囲）にあること、
〈５〉フィルタ温度ｔｂｅｄがフィルタ入口温度Ｔｉｎに余裕代ΔＴを加算した値より 大きいこと
の条件が成立しているか否かみて、全ての条件を満たすときにステップ６に進んで急速昇温フラグ＝１とし、いずれか一つの条件でも満たさないときにはステップ７に進んで急速昇温フラグ＝０とする。

上記〈１〉の再生フラグは、パティキュレート捕集量が目標捕集量ＰＭα未満であるときにゼロであり、パティキュレート捕集量が目標捕集量ＰＭα以上となったとき１となるフラグである。ここで、パティキュレート捕集量は差圧センサ２６により検出されるフィルタ１３の圧力損失に基づいて演算する。

上記〈２〉を満たすことを条件としているのは次の理由からである。すなわち、燃料カットが行われる車両の減速時には、この燃料カット制御との関係を考慮する必要があり、制御が複雑化するので、これを避けるためである。従って、定常時と加速時にだけ本発明のフィルタ再生処理が行われる。

上記〈３〉と〈４〉を満たすことを条件としているのは、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートの燃焼に伴う発熱により適度な温度上昇が得られる場合に限って急速昇温処理を行わせるためである。すなわち、パティキュレート残存量ＰＭｘが少ないと、燃焼しても発熱量が小さくフィルタ温度が上昇しないので、フィルタ１３の温度上昇に寄与しないパティキュレート量の上限をパティキュレート残存量の下限値ＰＭｘｍｉｎとして設定しておき、パティキュレート残存量ＰＭｘがこの下限値ＰＭｘｍｉｎを超える場合に急速昇温処理を行わせ、パティキュレート残存量ＰＭｘが下限値ＰＭｘｍｉｎ以下である場合には急速昇温処理を行わせない。また、何らかの原因により、フィルタ１３の再生処理が不完全に終わる（つまりフィルタ１３にパティキュレートの燃え残りが生じる）ことがあり、このときには次回のフィルタ再生処理時に目標捕集量ＰＭαを超える量のパティキュレートがフィルタ内で燃焼し、これによってフィルタ１３の上限温度Ｔｂｅｄｌｉｍを超えてしまうことが考えられる。そこで、目標捕集量ＰＭαをパティキュレート残存量の上限値ＰＭｘｍａｘとして設定しておき、パティキュレート残存量ＰＭｘがこの上限値ＰＭｘｍａｘ未満である場合に急速昇温処理を行わせ、パティキュレート残存量ＰＭｘが上限値ＰＭｘｍａｘ以上である場合には急速昇温処理を行わせない。

ここで、パティキュレート残存量ＰＭｘを演算するには公知の手法（特開２００５−２０１２５１号公報参照）を用いればよい。例えば、フィルタの再生中にフィルタ温度が目標フィルタ温度以上となっている期間を積算して有効再生期間を演算し、この有効再生期間に基づいてパティキュレート再生量ＰＭｒを推定し、再生処理の開始タイミングでのパティキュレート捕集量からこの推定されるパティキュレート再生量ＰＭｒを差し引いた値をパティキュレート残存量ＰＭｘとして演算する。

一方、パティキュレートが自己着火しない温度であるときにはパティキュレートは燃焼しないのであるから、パティキュレートが自己着火しない温度であるときに急速昇温処理を行わせることは無駄である。そこで、パティキュレートが自己着火する温度の下限値（例えば５００℃程度）をフィルタ温度の下限値Ｔｂｅｄｍｉｎとして設定しておき、フィルタ温度Ｔｂｅｄがこの下限値Ｔｂｅｄｍｉｎ以下である場合には急速昇温処理を行わせない。また、急速昇温処理により、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートを燃焼させたときにフィルタ１３の上限温度Ｔｂｅｄｌｉｍを超えることがないように、フィルタ温度の上限値Ｔｂｅｄｍａｘ（例えば６５０℃程度）を設定しておき、フィルタ温度Ｔｂｅｄがこの上限値Ｔｂｅｄｍａｘ以上である場合には急速昇温処理を行わせない。

上記〈５〉を満たすことを条件としているのは、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートが燃焼している場合に急速昇温処理を開始させるためである。すなわち、フィルタ入口温度Ｔｉｎに余裕代ΔＴを加算した値をフィルタ温度Ｔｂｅｄが超えている場合に、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートが燃焼していると判定して急速昇温処理を開始させ、フィルタ温度Ｔｂｅｄがフィルタ入口温度Ｔｉｎに余裕代ΔＴを加算した値以下である場合に、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートは燃焼していないと判定して急速昇温処理を行わせない。余裕代ΔＴは適合により設定する。

ここで、上記〈４〉、〈５〉に用いるフィルタ温度Ｔｂｅｄは、入口温度センサ２４により検出されるフィルタ入口温度ｔｉｎと出口温度センサ２７により検出されるフィルタ出口の排気温度Ｔｏｕｔとに基づいて推定する。これは簡単にはフィルタ入口温度ｔｉｎとフィルタ出口の排気温度Ｔｏｕｔとの平均値をフィルタ温度として用いればよい。もちろん、温度センサにより直接的にフィルタ温度を検出するようにしてもかまわない。

図４はフィルタ１３の再生処理を行うためのもので、図３に続けて一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。ここでは、スロットルバルブ開度とＥＧＲバルブ開度とを設定すると共に、ポスト噴射を実行する否かの指示を出す。

ステップ１１では再生フラグをみる。再生フラグ＝０であるときにはそのまま今回の処理を終了する。

再生フラグ＝１であるときにはステップ１２に進み急速昇温フラグ（図３により設定済み）をみる。ここでは、再生フラグ＝１となった直後に急速昇温フラグ＝０であったとすると、ステップ１３、１４、１５に進む。

ステップ１３、１５は排気昇温処理を行う部分である。ステップ１３ではスロットルバルブ開度ＴＶＯに最大値ＴＶＯｍａｘ（スロットルバルブ５の全開位置に相当）から所定値ΔＴＶＯ１を差し引いた値である第１スロットルバルブ開度ＴＶＯ１（＝ＴＶＯｍａｘ−ΔＴＶＯ）を入れる。ステップ１５ではポスト噴射の実行を指示する。なお、排気昇温処理はこの場合に限られない。排気昇温処理の態様には様々なものがあり、いずれの態様であってもかまわない。

ステップ１４では再生処理の開始タイミングでＥＧＲ制御を中断するため、ＥＧＲバルブ開度θｅｇｒをゼロ（ＥＧＲバルブ１２の全閉位置に相当）にする。

急速昇温フラグ＝０である間は、ステップ１３、１４、１５の操作を繰り返す。つまり排気昇温処理を継続して実行する。やがて急速昇温フラグ＝１となると、このときにはステップ１２よりステップ１６に進んでフィルタ１３の再生が終了したか否かをみる。例えば、フィルタのパティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１以下となった場合にフィルタ１３の再生が終了したと、またパティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１を超えている場合にフィルタ１３の再生は終了していないと判定する。なお、フィルタの再生終了判定方法はこの場合に限られない。フィルタの再生終了判定方法にも様々なものがあり、いずれの判定方法であってもかまわない。急速昇温フラグ＝１となった直後にはパティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１を超えているので、ステップ１６よりステップ１７、１８、１９に進む。

ステップ１７〜１９は、ステップ１３、１５での排気昇温処理に代えて急速昇温処理を行う部分である。ステップ１７では、排気流量を減少させてフィルタ温度を上昇させるため、スロットルバルブ開度ＴＶＯに第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２を入れる。第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２は、急速昇温処理に入ったとき排気中に３％以上の酸素濃度が存在するように予め定めておく。

ステップ１８ではＥＧＲバルブ開度θｅｇｒをゼロでない所定値θｅｇｒ１とする（全閉位置より大きくする）。ＥＧＲバルブ開度θｅｇｒを所定値θｅｇｒ１としてＥＧＲバルブ１２を全閉位置より開くのは次の理由からである。すなわち、スロットルバルブ開度ＴＶＯを第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２としてスロットルバルブ５を絞るだけだと、ポンピングロスが増大しその増大分だけエンジン出力が減少するため運転性に影響する。そこで、ポンピングロスがスロットルバルブ５を絞る前と同じになるようにＥＧＲバルブ１２を全閉位置より開くことで、定常時や加速時の運転性を犠牲にすることなくフィルタ１３を通過する排気流量を減少させる。

ステップ１９ではポスト噴射を実行しないことを指示する。これは、排気流量を減少させることによってフィルタ温度を上昇させることができるため、ポスト噴射は必要ないためである。

パティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１を超えている場合にステップ１７、１８、１９での急速昇温処理を継続して行うと、やがてパティキュレート残存量ＰＭｘが所定値ＰＭｘ１以下となり、ステップ１６でフィルタ１３の再生が終了したと判定される。このときにはフィルタ１３の再生処理を終了するため、ステップ１６よりステップ２０〜２３、１９に進んで後処理を行う。すなわち、ステップ２０、２１でスロットルバルブ開度ＴＶＯに最大値ＴＶＯｍａｘを入れ、ＥＧＲバルブ開度θｅｇｒにゼロ（あるいはＥＧＲ制御を再開するときにはＥＧＲ制御における制御量）を入れ、ステップ２２、２３で再生フラグ＝０、急速昇温フラグ＝０とした後、ステップ１９の操作を実行する。

このようにして設定されるスロットルバルブ開度ＴＶＯは、制御信号に変換されてスロットルバルブ５に、ＥＧＲバルブ開度θｅｇｒは制御信号に変換されてＥＧＲバルブ１２に与えられる。ポスト噴射の実行、非実行の指示は燃料噴射弁９に与えられる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、排気通路１０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１３と、このフィルタ１３の再生時期になった場合にフィルタ１３の再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段とを備える排気浄化装置において、フィルタ１３の再生時期になった場合にパティキュレートが燃焼する温度にまで排気温度を昇温させ（図４のステップ１３、１５参照）、このパテキュレートの燃焼中に排気流量を絞る（図４のステップ１２、１６、１７参照）ので、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートを現状制御の場合よりも急速に燃やすことが可能であり、これによって短時間でフィルタ１３の再生を終了させることができる。このため、排気昇温処理をポスト噴射で行う場合に、ポスト噴射を行う時間が現状制御の場合よりも短くなり、その短縮分だけ燃費を向上させることができ、オイル希釈の悪化を抑制できる。また、短時間でフィルタ１３の再生を終了させることができるのであれば、その分だけフィルタ１３をサイズダウンすることができる。

スロットルバルブ開度ＴＶＯを第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２としてスロットルバルブ５を絞るだけだと、ポンピングロスが増大しその増大分だけエンジン出力が減少するため運転性に影響するのであるが、本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、排気絞り手段は、スロットルバルブ５（スロットル装置）と、ＥＧＲバルブ１２（ＥＧＲ装置）とを含み、スロットルバルブ開度ＴＶＯを第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２としてスロットルバルブ５を絞り（全開位置より小さくすることによって排気流量を絞り）（図４のステップ１７参照）、スロットルバルブ開度ＴＶＯを全開位置より小さくしてもポンピングロスが変化しないようにＥＧＲバルブ開度θｅｇｒをゼロでない所定値θｅｇｒ１とする（全閉位置より大きくする）（図４のステップ１８参照）ので、運転性を犠牲にすることなくフィルタ１３を通過する排気流量を減少させることができる。

排気流量を絞るといっても限度があり、排気流量を絞りすぎるとフィルタ１３に捕集されているパテキュレートに酸素が供給されなくなり燃焼できなくなるのであるが、本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、スロットルバルブ開度を全開位置より小さくしたとき、排気中にパティキュレートが自己着火するのに必要な酸素濃度（３％以上）が存在するように全開位置より小さくするスロットルバルブ開度（第２スロットルバルブ開度ＴＶＯ２）を設定するので、フィルタ１３に捕集されているパティキュレートの燃焼を効率よく行わせることができる。

燃料カットが行われる車両の減速時には、この燃料カット制御との関係を考慮する必要があり、制御が複雑化するのであるが、本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、フィルタ１３に捕集されているパテキュレートの燃焼中に排気流量を絞るのは、定常時または加速時であるので（図３のステップ２参照）、減速時の制御が複雑化するのを避けることができる。

請求項１において排気昇温手段の機能は図４のステップ１３、１５により、排気絞り手段の機能は図４のステップ１２、１６、１７によりそれぞれ果たされている。

本発明の一実施形態のディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す概略構成図。 車両の定常運転時の再生フラグ、フィルタ入口温度、フィルタ温度、スロットルバルブ開度、ＥＧＲバルブ開度、パティキュレート残存量、急速昇温フラグの変化を示すタイミングチャート。 急速昇温フラグの設定を説明するためのフローチャート。 フィルタの再生処理を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ エンジン
５ スロットルバルブ（スロットル装置）
９ 燃料噴射弁
１２ ＥＧＲバルブ（ＥＧＲ装置）
１３ フィルタ
２１ エンジンコントロールユニット

Claims (4)

1. 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、
   このフィルタの再生時期になった場合にフィルタの再生処理を実行するフィルタ再生処理実行手段と
   を備える排気浄化装置において、
   前記フィルタの再生時期になった場合にパティキュレートが燃焼する温度にまで排気温度を昇温させる排気昇温手段と、
   このパテキュレートの燃焼中に排気流量を絞る排気絞り手段と
   を含むことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記排気絞り手段は、スロットルバルブ開度を調整可能なスロットル装置と、ＥＧＲ量を調整可能なＥＧＲ装置とを含み、
   スロットルバルブ開度を全開位置より小さくすることによって排気流量を絞り、スロットルバルブ開度を全開位置より小さくしてもポンピングロスが変化しないようにＥＧＲバルブ開度を全閉位置より大きくすることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記スロットルバルブ開度を全開位置より小さくしたとき、排気中にパティキュレートが自己着火するのに必要な酸素濃度が存在するように前記全開位置より小さくするスロットルバルブ開度を設定することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 前記パテキュレートの燃焼中に排気流量を絞るのは、定常時または加速時であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。

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