JP2010270690A - 排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】白煙の発生を防止する白煙防止運転を精度良く行うことができ、燃料の消費を抑制することができる排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】エンジン２０の排気通路２２に、酸化触媒１１とＤＰＦ１２を設け、エンジン２０の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム１００において、ＤＰＦ１２の出口側に配置されて排気ガス温度を検出する温度センサ１４と、温度センサ１４の検出結果に基づき、ＤＰＦ１２の出口側における排気ガスの温度状態を判断する排気ガス温度判断手段５１と、排気ガス温度判断手段５１の判断結果に基づき、排気ガス温度を調整する排気ガス温度調整手段５２と、を具備し、排気ガス温度判断手段５１によりＤＰＦ１２の出口側における排気ガス温度が所定の設定値未満だと判断した場合、排気ガス温度調整手段５２により排気ガスを酸化触媒１１の活性温度まで昇温させる白煙防止運転を開始する排気ガス浄化システム１００である。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの排気通路に酸化触媒とパティキュレートフィルタとを備えた排気ガス浄化システムの技術に関する。

従来、ディーゼルエンジンから排気される排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去して、排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムは公知である。この排気ガス浄化システムとして、エンジンの排気通路に酸化触媒や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）からなる粒子状物質除去装置を配置し、これに排気ガスを流すことで排気ガスに含まれる粒子状物質を減少あるいは除去するものがある。

このような排気ガス浄化システムにおいては、アイドリング中に排出される未燃のハイドロカーボン（以下ＨＣとする）や水蒸気等が、酸化触媒の表面やＤＰＦの表面に吸着して溜め込まれ蓄積する。
ここで、酸化触媒が活性温度に到達する前に、未燃のＨＣが酸化触媒やＤＰＦに吸着して蓄積され、その状態で走行が開始されることによって排気ガスの流量が増加した場合には、当該排気ガスにより、酸化触媒やＤＰＦに吸着した未燃のＨＣが一挙に脱離し、大気中に白煙として排気通路の後端から放出される。このため、後続車の視界不良や悪臭といった問題点があった。

そこで、前記問題点を解決するために、特許文献１及び特許文献２のような排気ガス浄化システムが提案されている。
特許文献１の排気ガス浄化システムは、フィルタの入口側の排気ガス温度を測定し、その測定した温度が低排気ガス温度にある状態（酸化触媒に未燃のＨＣが酸化されずに、蓄積されるような低い排気ガスの温度における運転状態）の累積時間を計測する。そして、当該累積時間がある所定時間を超えた場合に未燃のＨＣが相当量蓄積したと判断して、排気ガスの昇温制御運転を行い、白煙の発生を防止している。
また、特許文献２の排気ガス浄化システムは、アイドリング状態の継続時間を計測し、その継続時間が所定の判断値を超えた時に、絞り弁を閉じることで排気ガスの流量を減少させる構成となっている。特許文献２の排気ガス浄化システムは、絞り弁により排気ガスの流量を減少させることで排気温度を上昇させる。そして、排気温度を上昇させることで酸化触媒を活性温度まで昇温させて、吸着した未燃のＨＣを酸化除去し、白煙の発生を防止している。

特開２００４−１０８３２０号公報 特開２００４−１００６６８号公報

しかしながら、特許文献１の排気ガス浄化システムにおいては、排気ガス温度が低排気温度にある状態の累積時間が所定時間以上になったかを判断し、当該累積時間が所定時間以上になったと判断すると排気ガスの昇温制御運転（白煙防止運転）を行うため、累積時間が経過するまでは昇温制御（白煙防止運転）が行われず、速やかな白煙除去が行われないという問題点があった。
また、特許文献２の排気ガス浄化システムにおいては、白煙防止運転を行うか否かの判断を、エンジンの回転数やアクセルの開度等から検知したアイドリング状態の継続時間で行うが、エンジンの運転状態によっては、同じエンジンの回転数及び継続時間であっても排気ガス温度が高くなる場合がある。そのため、排気ガス温度が高くなっている場合でも、無駄な白煙除去運転が行われて、不必要な燃料を消費するという問題点があった。

本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、白煙の発生を防止する白煙防止運転を精度良く行うことができ、燃料の消費を抑制することができる排気ガス浄化システムを提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明に係る排気ガス浄化システムは、
エンジンの排気通路に、酸化触媒と、パティキュレートフィルタと、を設け、前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムにおいて、
前記パティキュレートフィルタの出口側に配置されて排気ガスの温度を検出する出口側温度検出手段と、
前記出口側温度検出手段の検出結果に基づき、前記パティキュレートフィルタの出口側における排気ガスの温度状態を判断する排気ガス温度判断手段と、
前記排気ガス温度判断手段の判断結果に基づき、前記排気ガスの温度を調整する排気ガス温度調整手段と、
を具備し、
前記排気ガス温度判断手段により前記パティキュレートフィルタの出口側における排気ガスの温度が所定の設定値未満であると判断した場合、前記排気ガス温度調整手段により前記排気ガスを前記酸化触媒の活性温度まで昇温させる白煙防止運転を開始するものである。

第２の発明に係る排気ガス浄化システムは、第１の発明に係る排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気ガス温度調整手段は、
前記エンジンの吸気スロットルを調整する吸気調整手段と、
前記エンジンの排気スロットルを調整する排気調整手段と、を具備し、
前記吸気調整手段は、前記吸気スロットルの開閉速度を前記エンジンの運転状態に応じて変更可能とし、
前記排気調整手段は、前記排気スロットルの開閉速度を前記エンジンの運転状態に応じて変更可能とするものである。

第３の発明に係る排気ガス浄化システムは、第２の発明に係る排気ガス浄化システムにおいて、
前記吸気調整手段は、前記排気ガス温度判断手段の判断結果に基づいて、前記排気スロットルの開閉に対して前記吸気スロットルを開閉させるタイミングを変更可能とし、
前記排気調整手段は、前記排気ガス温度判断手段の判断結果に基づいて、前記吸気スロットルの開閉に対して前記排気スロットルを開閉させるタイミングを変更可能とするものである。

第４の発明に係る排気ガス浄化システムは、第１から第３のいずれか１つの発明に係る排気ガス浄化システムにおいて、
前記白煙防止運転が開始されることを報知する報知手段を具備するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明においては、パティキュレートフィルタの出口側における排気ガス温度のみで、排気ガス温度調整手段の制御、即ち白煙防止運転を行うか否かを判断するため、白煙防止運転を精度良く行うことができ、燃料の消費を抑制することができる。

第２の発明においては、エンジンの運転状態が定常状態又は過渡状態にある場合に、その状態に応じて吸気スロットル及び／又は排気スロットルの開閉速度を変化させて、定常状態ではエンジンの急激な変動を抑えることができ、過渡状態では白煙の発生を速やかに低減することができる。

第３の発明においては、排気ガスの温度が、酸化触媒の活性温度又は設定温度に達しているか否かに応じて、吸気スロットル及び排気スロットルの一方に対して他方を開閉させるタイミングを変化させて、排気ガスに混じる未燃の燃料の量を調整し、白煙の排出を低減することができる。

第４の発明においては、操縦者に対して、白煙防止運転を行う旨を聴覚、又は、視覚等で報知するので、操縦者は、容易に白煙防止運転を行う旨を知ることができる。

排気ガス浄化システムの全体概要図。 制御装置（ＥＣＵ）の制御構成を示すブロック図。 白煙異常排出可能性判定を示すフローチャート。 白煙防止運転を示すフローチャート。 白煙防止運転を示すフローチャート。

以下、排気ガス浄化システム１００の全体的な構成について説明する。

図１に示すように、エンジン２０において、吸気マニホールド２４は、シリンダヘッド２３の一側に設けられ、図示しない燃焼室と連通可能とされている。この吸気マニホールド２４には吸気通路２５が連通されている。該吸気通路２５には絞りを有する吸気スロットル３１が設けられている。

吸気スロットル３１は、エンジン２０の吸気マニホールド２４への吸気量を調整するものである。吸気スロットル３１の開閉により吸気通路２５の通路面積が変化し、その通路面積に応じて吸気マニホールド２４への吸気量が決まる。吸気スロットル３１は制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）５０と接続されている。

また、エンジン２０において、排気マニホールド２１は、シリンダヘッド２３の他側に設けられ、図示しない燃焼室と連通可能とされている。この排気マニホールド２１には排気通路２２が連通されている。該排気通路２２には絞りを有する排気スロットル３２が設けられている。

排気スロットル３２は、エンジン２０の排気マニホールド２１からの排気量を調整するものである。排気スロットル３２の開閉により排気通路２２の通路面積が変化し、その通路面積に応じて排気マニホールド２１からの排気量が決まる。排気スロットル３２は制御装置５０と接続されている。

また、吸気通路２５の吸気スロットル３１よりも下流側と、排気通路２２の排気スロットル３２よりも上流側との間には、ＥＧＲ装置４０が設けられる。ＥＧＲ装置４０は、エンジン２０の排気マニホールド２１から排気される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に還流させるものである。ＥＧＲ装置４０は、吸気通路２５と排気通路２２との間にこれらを連通させるＥＧＲ通路４１が配設されている。このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲバルブ４２とＥＧＲクーラ４３とが配設されている。

ＥＧＲバルブ４２は、ＥＧＲガスの流量を調整するバルブであり、ＥＧＲ通路４１の中途部に設けられている。ＥＧＲバルブ４２の開閉によりＥＧＲ通路４１の通路面積が変化し、その通路面積に応じてＥＧＲ装置４０を介して還流するＥＧＲガスの還流量が決まる。ＥＧＲバルブ４２は制御装置５０と接続されている。
ＥＧＲクーラ４３は、高温のＥＧＲガスを冷却するものであり、ＥＧＲ通路４１の中途部であって、ＥＧＲ通路４１のＥＧＲバルブ４２よりも上流側に設けられている。

図１に示すように、排気ガス浄化システム１００は、エンジン２０の排気マニホールド２１に接続される排気通路２２に、粒子状物質除去装置１０を備えている。

粒子状物質除去装置１０は、エンジン２０から排気される排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去する装置であり、酸化触媒１１と、ＤＰＦ１２と、差圧センサ１３と、温度センサ１４と、を具備する。

酸化触媒１１は、粒子状物質除去装置１０の上流側に設けられ、排気ガスの流れ方向（矢印９０）に格子状（ハニカム状）の通路が形成される図示せぬモノリス担体を有するものである。当該モノリス担体上には、白金やロジウムやパラジウム等の触媒金属が担持される。

ＤＰＦ１２は、粒子状物質除去装置１０の下流側に設けられる略円筒形のハニカムフィルタである。ＤＰＦ１２は、コージェライトのようなセラミックスからなる多孔質の隔壁で仕切られた多角形断面を有する。ＤＰＦ１２は、当該隔壁により多数の互いに平行に形成された貫通孔の相隣接する入口部と出口部を交互に実質的に封止することにより構成される。隔壁には、白金等の触媒金属がコーティングされ、触媒機能が担持される。
ＤＰＦ１２は、ＤＰＦ１２の入口側から導入されたエンジン２０の排気ガスを隔壁による貫通孔を通過させることで、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するように構成されている。

差圧センサ１３は、粒子状物質除去装置１０の入口側及び出口側の差圧を検出するセンサであり、両端部を粒子状物質除去装置１０の入口側と出口側とにそれぞれ接続した導通管１５の中途部に設けられている。差圧センサ１３の検出結果に基づいて、ＤＰＦ１２における粒子状物質の堆積量が制御装置５０により推定される。また、差圧センサ１３の検出結果に基づいて、ＤＰＦ１２の再生制御を行うか否かの判断が制御装置５０により行われる。

温度センサ１４は、出口側温度検出手段として、粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側に設けられている。温度センサ１４は、粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度、即ちＤＰＦ１２を通過した直後の排気ガスの温度を検出する。

次に、排気ガス浄化システム１００の制御構成について説明する。

図１に示すように、排気ガス浄化システム１００は、制御装置５０を備える。

制御装置５０は、エンジン２０の運転の全般的な制御を行うとともに、ＤＰＦ１２の再生制御を行う。制御装置５０では、ＣＰＵ（中央演算装置）と、記憶装置としてＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される。前記記憶装置には制御プログラムが記憶されている。

制御装置５０には、差圧センサ１３と、温度センサ１４とが接続されている。
粒子状物質除去装置１０の入口側及び出口側の差圧は、差圧センサ１３により検出されて制御装置５０に入力される。制御装置５０は、差圧センサ１３の検出結果に基づいて、ＤＰＦ１２における粒子状物質の堆積量を推定する。また、ＤＰＦ１２を通過した直後の排気ガスの温度は、温度センサ１４により検出されて制御装置５０に入力される。

制御装置５０には、さらに吸気スロットル３１と、排気スロットル３２と、ＥＧＲバルブ４２と、報知手段６０とが接続されている。

報知手段６０は、後述する白煙防止運転が開始されることを操縦者に報知する手段である。報知手段６０は、例えば、図示せぬ表示ランプを表示パネルに設けて、白煙防止運転が開始されると点灯又は点滅させるように構成される。ただし、報知手段６０は、スピーカやブザー等を表示パネルに設け、白煙防止運転中に報知音がなるようにして構成することも可能である。また、報知手段６０は表示パネルに設ける構成に限らず、他の位置に配置する構成にしてもよい。

また、図２に示すように、制御装置５０には、排気ガス温度判断手段５１と、排気ガス温度調整手段５２と、白煙タイマ５３と、吸気スロットルタイマ５７とが備えられている。
排気ガス温度判断手段５１は、温度センサ１４より検出された、ＤＰＦ１２を通過した直後の排気ガスの温度を取得し、その取得した排気ガスの温度と、予め設定した所定の設定値と、を比較することで、取得した排気ガスの温度状態を判断する手段である。

排気ガス温度調整手段５２は、排気ガス温度判断手段５１の判断結果、エンジン２０の運転状態（定常状態、過渡状態）に応じて、吸気スロットル３１、排気スロットル３２、及びＥＧＲバルブ４２を調整することで、粒子状物質除去装置１０を流れる排気ガスの温度を調整する手段である。排気ガス温度調整手段５２は、吸気調整手段５４と、排気調整手段５５と、ＥＧＲ調整手段５６と、を具備する。
吸気調整手段５４は、エンジン２０の吸気スロットル３１を調整するものである。吸気調整手段５４は、排気ガス温度判断手段５１の判断結果、エンジン２０の運転状態、又は温度センサ１４の検出結果に応じて、吸気スロットル３１の開閉速度及び開閉のタイミングを変化させる。
排気調整手段５５は、エンジン２０の排気スロットル３２を調整するものである。排気調整手段５５は、排気ガス温度判断手段５１の判断結果、エンジン２０の運転状態、又は温度センサ１４の検出結果に応じて、排気スロットル３２の開閉速度及び開閉のタイミングを変化させる。
ＥＧＲ調整手段５６は、エンジン２０のＥＧＲバルブ４２を調整するものである。

白煙タイマ５３は、後述する白煙防止運転を開始するまでの時間をカウントするものである。白煙タイマ５３は任意の時間を設定することができる。制御装置５０は、白煙タイマ５３のカウントがスタートし、白煙タイマ５３において予め設定した設定時間を経過した後、白煙防止運転を開始するように構成されている。

吸気スロットルタイマ５７は、吸気スロットル３１の開閉を開始するまでの時間をカウントするものである。吸気スロットルタイマ５７では、任意の時間を設定することができる。制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７のカウントが解除されるまでは、吸気スロットル３１を開閉させず、排気スロットル３２が閉じる前に吸気スロットル３１が閉じないように各スロットルの閉じるタイミングをずらすことができるように構成されている。

次に、白煙防止運転を開始する前に行う白煙異常排出可能性判定について説明する。

排気ガス浄化システム１００は、粒子状物質除去装置１０おける未燃のＨＣの蓄積によって発生する白煙の異常排出を防止するために、以下で説明する白煙防止運転を行う。
まず、排気ガス浄化システム１００は、白煙が異常排出される可能性があるか否かを判定する。そして、排気ガス浄化システム１００は、当該判定の結果に基づいて当該白煙防止運転を行う。

図３に示すように、エンジン２０が運転状態となると（Ｓ１）、温度センサ１４は、粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を検出する（Ｓ２）。
制御装置５０は、温度センサ１４によって検出された粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を取得する（Ｓ３）。制御装置５０は、この取得した排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）に基づいて、白煙防止運転を行う旨（白煙フラグ）の信号が有るか否か（信号が１か０か）を判断する（Ｓ４）。

ここで、制御装置５０は、エンジン２０が運転状態となると、繰り返し、以下の一連の白煙異常排出可能性判定を行う。また、白煙異常排出可能性判定においては、以下に述べる所定の条件を満たすと、白煙タイマ５３のカウントをスタートさせるとともに、白煙防止運転を行う旨の信号を出す。そして、当該白煙防止運転を行う旨の信号は、白煙タイマ５３がリセットされるまで解除されない。従って、白煙異常排出可能性判定を行う前提としてステップＳ４において白煙防止運転を行う旨の信号が有るか否かを判断する。

まず、制御装置５０が、ステップＳ４において、白煙防止運転を行う旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４−Ｎｏ）について説明する。

ステップＳ４において、白煙防止運転を行う旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４−Ｎｏ）、制御装置５０は、温度センサ１４より取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）と、予め設定した第１設定温度とを比較し、この排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度未満であるか否かを判断する（Ｓ５）。
ここでの予め設定した第１設定温度とは、酸化触媒１１が活性する温度の最低の温度、言い換えれば、活性が始まる温度をいう。取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側温度がこの第１設定温度より低い場合は、粒子状物質除去装置１０内の温度が酸化触媒１１の活性温度より低いため、排気ガス中のＨＣが酸化触媒１１により酸化されず、酸化触媒１１やＤＰＦ１２に吸着し蓄積される。従って、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側温度がこの第１設定温度未満の場合には、白煙防止運転を行う必要がある。

ステップＳ５において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側温度が第１設定温度未満ではないと判断した場合（Ｓ５−Ｎｏ）、即ち、白煙防止運転を行う必要がないと判断した場合、制御装置５０は、ＤＰＦ１２の再生制御を行う必要があるか否かを判断する（Ｓ６）。

ステップＳ６において、ＤＰＦ１２の再生制御を行う必要があると判断した場合（Ｓ６−Ｙｅｓ）、制御装置５０はＤＰＦ１２の再生制御を行う（Ｓ７）。ステップＳ６において、ＤＰＦ１２の再生制御を行う必要がないと判断した場合（Ｓ６−Ｎｏ）、制御装置５０は、温度センサ１４によって検出された粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を取得する（Ｓ３）。

また、ステップＳ５において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度未満であると判断した場合（Ｓ５−Ｙｅｓ）、即ち、白煙防止運転を行う必要があると判断した場合、制御装置５０は、白煙タイマ５３のカウントをスタートさせるとともに（Ｓ８）、白煙防止運転を開始する旨の信号を出す（Ｓ９）。この時、制御装置５０は、報知手段６０を作動させて、排気ガス温度調整手段５２による排気ガスの昇温が開始される旨、即ち白煙防止運転を開始する旨を報知する。

このように、制御装置５０は、白煙防止運転を行う旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４−Ｎｏ）で、且つ温度センサ１４より取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度未満であると判断した場合（Ｓ５−Ｙｅｓ）に、白煙タイマ５３によるカウントをスタートさせるとともに（Ｓ８）、白煙防止運転を行う旨の信号を出す（Ｓ９）。

制御装置５０は、ステップＳ９において、白煙防止運転を行う旨の信号を出すと、白煙タイマ５３によるカウントがスタートしてから所定時間（設定時間）が経過しているか否かを判断する（Ｓ１０）。制御装置５０は、白煙タイマ５３において設定した設定時間を経過しなければ、白煙防止運転を開始しないため、ここで白煙タイマ５３のカウントを判断する。

ステップＳ１０において、白煙タイマ５３のカウントがスタートしてから所定時間が経過していると判断した場合（Ｓ１０−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、ＥＧＲ調整手段５６によりＥＧＲバルブ４２を強制的に全閉とし（Ｓ１１）、白煙防止運転を開始する（Ｓ１２）。
また、ステップＳ１０において、白煙タイマ５３のカウントがスタートしてから所定時間が経過していないと判断した場合（Ｓ１０−Ｎｏ）、制御装置５０は、ＤＰＦ１２の再生制御を行う必要があるか否かを判断する（Ｓ６）。

次に、制御装置５０が、ステップＳ４において、白煙防止運転を行う旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４−Ｙｅｓ）について説明する。

ステップＳ４において、白煙防止運転を行う旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４−Ｙｅｓ）、即ち、白煙タイマ５３のカウントがスタートされ、白煙防止運転を行う旨の信号が出された場合、制御装置５０は、温度センサ１４より取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）と、予め設定した第２設定温度とを比較し、この取得した排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度未満であるか否かを判断する（Ｓ１３）。
ここでの予め設定した第２設定温度とは、前記第１設定温度よりも高い温度であって、酸化触媒１１が十分活性し、溶損に至らない温度である。

ステップＳ１３において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度未満ではないと判断した場合（Ｓ１３−Ｎｏ）、粒子状物質除去装置１０内の排気ガスの温度が高いため白煙防止運転を行う必要がなく、制御装置５０は、白煙タイマ５３のカウントをリセットするとともに（Ｓ１４）、白煙防止運転を行う旨の信号を解除する（Ｓ１５）。即ち、通常の運転に移行する。
そして、制御装置５０は、ＤＰＦ１２の再生制御を行う必要があるか否かを判断する（Ｓ６）。
一方、ステップＳ１３において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度未満であると判断した場合（Ｓ１３−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、白煙タイマ５３のカウントがスタートしてから所定時間が経過しているか否かを判断する（Ｓ１０）。
この所定時間は、白煙防止運転が可能な運転状態となるまでの時間をいい、エンジン２０が冷えた状態等で白煙防止運転を開始すると、更に白煙が多く溜まり異常排出されるおそれがあるために設定されている。

ステップＳ１０において、白煙タイマ５３のカウントがスタートしてから所定時間が経過していると判断した場合（Ｓ１０−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、ＥＧＲ調整手段５６によりＥＧＲバルブ４２を強制的に全閉とし（Ｓ１１）、白煙防止運転を開始する（Ｓ１２）。
また、ステップＳ１０において、白煙タイマ５３がスタートしてから所定時間が経過していないと判断した場合（Ｓ１０−Ｎｏ）、制御装置５０は、粒子状物質除去装置１０の再生制御を行う必要があるか否かを判断する（Ｓ６）。

次に、排気ガス浄化システム１００における白煙防止運転について説明する。

図４に示すように、前記白煙異常排出可能性判定を経て、白煙防止運転が開始されると（Ｓ１２）、温度センサ１４は、粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を検出する（Ｓ２１）。
制御装置５０は、温度センサ１４によって検出された排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を取得する（Ｓ２２）。制御装置５０は、温度センサ１４より取得した排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）と、予め設定した第１設定温度とを比較し、この取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側温度が第１設定温度以上であるか否かを判断する（Ｓ２３）。
ここでの予め設定した第１設定温度とは、前記の第１設定温度と同様に、酸化触媒１１の活性温度の最低値をいう。

当該白煙防止運転は、吸気スロットル３１及び排気スロットル３２の開閉により、粒子状物質除去装置１０内を昇温させ、それにより酸化触媒１１を活性温度まで昇温させる運転である。
ここで、粒子状物質除去装置１０内の温度状態を考慮せずに、温度が低い状態で吸気スロットル３１及び排気スロットル３２を同時に閉じると、エンジン２０に供給される空気の量が減少する一方で完全に燃焼されない燃料が増加する。そのため、制御装置５０は、排気ガスの温度に応じて、吸気スロットル３１及び排気スロットル３２の開閉速度と、開閉のタイミングとを調整して、排気ガスの温度が酸化触媒１１の活性温度まで上昇するように制御する。

まず、制御装置５０が、ステップＳ２３において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度以上であると判断した場合（Ｓ２３−Ｙｅｓ）について説明する。

ステップＳ２３において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度以上であると判断した場合（Ｓ２３−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、排気スロットル３２の目標開度を求める（Ｓ２４）。
ここでの排気スロットル３２の目標開度とは、エンジン２０の運転状態（定常状態、過渡状態）に応じてマップにより設定された排気スロットル３２の開閉角度をいう。詳しくは、排気スロットル３２の目標開度は、エンジン２０の回転数又は負荷に対応して設定された排気スロットル３２のマップから求められるものである。

排気スロットル３２の目標開度を求めると（Ｓ２４）、制御装置５０は、排気スロットル３２の開閉速度を求める（Ｓ２５）。
ここでの排気スロットル３２の開閉速度は、排気スロットル３２が開閉する際の排気スロットル３２自体の動く速さであり、エンジン２０の運転状態（定常状態、過渡状態）に応じて求められる。詳しくは、排気スロットル３２の開閉速度は、定常状態のエンジン２０の回転数又は負荷、及び過渡状態のエンジン２０の回転数又は負荷に対応して設定されるものである。

排気スロットル３２の開閉速度を求めると（Ｓ２５）、制御装置５０は、排気調整手段５５によって、当該目標開度及び開閉速度を排気スロットル３２に指示し（Ｓ２６）、排気スロットル３２を調整する。

また一方で、ステップＳ２３において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度以上であると判断した場合（Ｓ２３−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、上述のステップＳ２４を行うと同時に、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号が無いか否かを判断する（Ｓ２７）。

ステップＳ２７において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号無しと判断した場合（Ｓ２７−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、吸気スロットル３１の目標開度を求める（Ｓ２８）。
また、ステップＳ２７において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号有りと判断した場合（Ｓ２７−Ｎｏ）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号を解除して（Ｓ２９）、吸気スロットル３１の目標開度を求める（Ｓ２８）。
ここでの吸気スロットル３１の目標開度とは、エンジン２０の運転状態（定常状態、過渡状態）に応じてマップにより設定された吸気スロットル３１の開閉角度をいう。詳しくは、吸気スロットル３１の目標開度は、エンジン２０の回転数及び負荷から作成された吸気スロットル３１のマップから求められるものである。

ステップＳ２８において、吸気スロットル３１の目標開度を求めると、制御装置５０は、吸気スロットル３１の開閉速度を求める（Ｓ３０）。
ここでの吸気スロットル３１の開閉速度は、吸気スロットル３１が開閉する際の吸気スロットル３１自体の動く速度であり、エンジン２０の運転状態（定常状態、過渡状態）に応じて求められるものである。詳しくは、吸気スロットル３１の開閉速度は、定常状態のエンジン２０の回転数又は負荷、及び過渡状態のエンジン２０の回転数又は負荷に対応して設定されるものである。

吸気スロットル３１の開閉速度を求めると（Ｓ３０）、制御装置５０は、吸気調整手段５４によって、当該目標開度及び開閉速度を吸気スロットル３１に指示し（Ｓ３１）、吸気スロットル３１を調整する。

このように、白煙防止運転が開始された後、温度センサ１４から取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が、予め設定した第１設定温度以上であると判断した場合（Ｓ２３−Ｙｅｓ）には、吸気スロットル３１及び排気スロットル３２を同時に調整することで、白煙防止運転を行う。
吸気スロットル３１及び排気スロットル３２を同時に調整することで、粒子状物質除去装置１０に流れる排気ガスの流量が減少し、それにより排気ガスの温度が上昇する。そして、昇温された排気ガスが粒子状物質除去装置１０内を流れることで酸化触媒１１が昇温される。

次に、制御装置５０が、ステップＳ２３において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度以上ではないと判断した場合（Ｓ２３−Ｎｏ）について説明する。つまり、粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度が第１設定温度未満の場合には、排気スロットル３２を調整する制御を行った後にタイミングをずらせて、吸気スロットル３１を調整する制御を行う。

ステップＳ２３において、温度センサ１４から取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第１設定温度以上ではないと判断した場合（Ｓ２３−Ｎｏ）、図５に示すように、制御装置５０は、排気スロットル３２の目標開度を求め（Ｓ４１）、排気スロットル３２の開閉速度を求める（Ｓ４２）。このとき、前記同様に目標開度はマップにより求められ、開閉速度はエンジン２０の運転状態に応じて求められる。

排気スロットル３２の目標開度及び開閉速度を求めると（Ｓ４１、Ｓ４２）、制御装置５０は、排気調整手段５５によって、当該目標開度及び開閉速度を排気スロットル３２に指示し（Ｓ４３）、排気スロットル３２を調整する。
その後、制御装置５０は、吸気スロットル３１を調整する旨の信号が有るか否かを判断する（Ｓ４４）。

ステップＳ４４において、吸気スロットル３１を調整する旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４４−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、吸気スロットル３１の目標開度を求めるとともに（Ｓ４５）、吸気スロットル３１の開閉速度を求める（Ｓ４６）。このとき、前記同様に目標開度はマップにより求められ、開閉速度はエンジン２０の運転状態に応じて求められる。
吸気スロットル３１の目標開度及び開閉速度を求めると（Ｓ４５、Ｓ４６）、制御装置５０は、吸気調整手段５４によって、当該目標開度及び開閉速度を吸気スロットル３１に指示し（Ｓ４７）、排気スロットル３２を調整する。

一方、ステップＳ４４において、吸気スロットル３１を調整する旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４４−Ｎｏ）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号が有るか否かを判断する（Ｓ４８）。
ここでまず、制御装置５０が、ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４８−Ｙｅｓ）について説明する。

ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４８−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、温度センサ１４によって検出された粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を取得し、取得した排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）と、予め設定した第２設定温度とを比較し、この取得した排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度以上であるか否かを判断する（Ｓ４９）。

ステップＳ４９において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度未満であると判断した場合（Ｓ４９−Ｎｏ）、制御装置５０は、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出す（Ｓ５０）。
また、ステップＳ４９において、取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度以上であると判断した場合（Ｓ４９−Ｙｅｓ）、酸化触媒１１の活性温度以上に排気ガスの温度が上昇しているため、ステップＳ３（図３）に戻る。

また一方、ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４８−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、上述のステップＳ４９を行うと同時に、吸気スロットルタイマ５７によるカウントが所定時間以上経過しているか否かを判断する（Ｓ５１）。
ここでの所定時間とは、排気スロットル３２の調整を開始してから、吸気スロットル３１の調整が必要となるまでの時間をいう。この所定時間は、排気スロットル３２を調整すると、エンジン２０に負荷変動が生じ、それにより吸気スロットル３１も調整する必要が生じるために設定されている。

ステップＳ５１において、吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過していないと判断した場合（Ｓ５１−Ｎｏ）、制御装置５０は、引き続き、吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過しているか否かを判断する（Ｓ５１）。
また、ステップＳ５１において、吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過していると判断した場合（Ｓ５１−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号を解除し（Ｓ５２）、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出す（Ｓ５０）。

このように、ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号有りと判断した場合（Ｓ４８−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、温度センサ１４により取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度以上であるか否かを判断する（Ｓ４９）と同時に、吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過しているか否かを判断する（Ｓ５１）。
そして、制御装置５０は、粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が第２設定温度未満であると判断した場合（Ｓ４９−Ｎｏ）、及び／又は吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過していると判断した場合（Ｓ５１−Ｙｅｓ）に、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出す（Ｓ５０）。

ステップＳ５０において、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出すと、制御装置５０は、吸気スロットル３１の目標開度を求めるとともに（Ｓ４５）、吸気スロットル３１の開閉速度を求める（Ｓ４６）。

吸気スロットル３１の目標開度及び開閉速度を求めると（Ｓ４５、Ｓ４６）、制御装置５０は、吸気調整手段５４によって、当該目標開度及び開閉速度を吸気スロットル３１に指示し（Ｓ４７）、吸気スロットル３１を調整する。

次に、制御装置５０が、ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４８−Ｎｏ）について説明する。
ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４８−Ｎｏ）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７をリセットし（Ｓ５３）、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号を出し（Ｓ５４）、吸気スロットルタイマ５７のカウントを開始させる（Ｓ５５）。

吸気スロットルタイマ５７によるカウントを開始させると（Ｓ５５）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過しているか否かを判断する（Ｓ５１）。
ステップＳ５１において、吸気スロットルタイマ５７によるカウントが所定時間以上経過していないと判断した場合（Ｓ５１−Ｎｏ）、制御装置５０は、引き続き、吸気スロットルタイマ５７によるカウントが所定時間以上経過しているか否かを判断する（Ｓ５１）。
ステップＳ５１において、吸気スロットルタイマ５７によるカウントが所定時間以上経過していると判断した場合（Ｓ５１−Ｙｅｓ）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号を解除し（Ｓ５２）、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出す（Ｓ５０）。

このように、ステップＳ４８において、吸気スロットルタイマ５７を作動させる旨の信号無しと判断した場合（Ｓ４８−Ｎｏ）、制御装置５０は、吸気スロットルタイマ５７を作動させたうえ、吸気スロットルタイマ５７のカウントが所定時間以上経過しているか否かの判断のみを行う（Ｓ５１）。そして、吸気スロットルタイマ５７によるカウントが所定時間以上経過していると判断した場合（Ｓ５１−Ｙｅｓ）に、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出す（Ｓ５０）。

ステップＳ５０において、吸気スロットル３１を調整する旨の信号を出すと、制御装置５０は、吸気スロットル３１の目標開度を求めるとともに（Ｓ４５）、吸気スロットル３１の開閉速度を求める（Ｓ４６）。

吸気スロットル３１の目標開度及び開閉速度を求めると（Ｓ４５、Ｓ４６）、制御装置５０は、吸気調整手段５４によって、当該目標開度及び開閉速度を吸気スロットル３１に指示し（Ｓ４７）、吸気スロットル３１を調整する。

このように、白煙防止運転が開始された後、温度センサ１４から取得した粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）が、予め設定した第１設定温度以上ではないと判断した場合（Ｓ２３−Ｎｏ）には、まず、排気スロットル３２を調整することで、酸化触媒１１の活性温度まで粒子状物質除去装置１０（ＤＰＦ１２）の出口側における排気ガスの温度（Ｔｄｐｆ）を上昇させ、その後、吸気スロットル３１を調整するという制御により、白煙防止運転を行う。

以上のように、排気ガス浄化システム１００は、
エンジン２０の排気通路２２に、酸化触媒１１と、ＤＰＦ１２と、を設け、エンジン２０の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム１００において、
ＤＰＦ１２の出口側に配置されて排気ガスの温度を検出する温度センサ１４（出口側温度検出手段）と、
温度センサ１４（出口側温度検出手段）の検出結果に基づき、ＤＰＦ１２の出口側における排気ガスの温度状態を判断する排気ガス温度判断手段５１と、
排気ガス温度判断手段５１の判断結果に基づき、排気ガスの温度を調整する排気ガス温度調整手段５２と、
を具備し、
排気ガス温度判断手段５１によりＤＰＦ１２の出口側における排気ガスの温度が所定の設定値未満であると判断した場合、排気ガス温度調整手段５２により排気ガスを酸化触媒１１の活性温度まで昇温させる白煙防止運転を開始するものである。
このように構成することで、ＤＰＦ１２の出口側における排気ガス温度のみで、排気ガス温度調整手段５２の制御、即ち白煙防止運転を行うか否かを判断するため、白煙防止運転を精度良く行うことができ、燃料の消費を抑制することができる。

また、排気ガス浄化システム１００は、
排気ガス温度調整手段５２は、
エンジン２０の吸気スロットル３１を調整する吸気調整手段５４と、
エンジン２０の排気スロットル３２を調整する排気調整手段５５と、を具備し、
吸気調整手段５４は、吸気スロットル３１の開閉速度をエンジン２０の運転状態に応じて変更可能とし、
排気調整手段５５は、排気スロットル３２の開閉速度をエンジン２０の運転状態に応じて変更可能とするものである。
このように構成することで、エンジン２０の運転状態が定常状態又は過渡状態にある場合に、その状態に応じて吸気スロットル３１及び／又は排気スロットル３２の開閉速度を変化させて、定常状態ではエンジン２０の急激な変動を抑えることができ、過渡状態では白煙の発生を速やかに低減することができる。

さらに、排気ガス浄化システム１００は、
吸気調整手段５４は、排気ガス温度判断手段５１の判断結果に基づいて、排気スロットル３２の開閉に対して吸気スロットル３１を開閉させるタイミングを変更可能とし、
排気調整手段５５は、排気ガス温度判断手段５１の判断結果に基づいて、吸気スロットル３１の開閉に対して排気スロットル３２を開閉させるタイミングを変更可能とするものである。
このように構成することで、排気ガスの温度が、酸化触媒１１の活性温度又は設定温度に達しているか否かに応じて、吸気スロットル３１及び排気スロットル３２の一方に対して他方を開閉させるタイミングを変化させて、排気ガスに混じる未燃の燃料の量を調整し、白煙の排出を低減することができる。

さらにまた、排気ガス浄化システム１００は、
白煙防止運転が開始されることを報知する報知手段６０を具備するものである。
このように構成することで、操縦者に対して、白煙防止運転を行う旨を聴覚、又は、視覚等で報知するので、操縦者は、容易に白煙防止運転を行う旨を知ることができる。

１１ 酸化触媒
１２ ＤＰＦ
１４ 温度センサ（出口側温度検出手段）
２０ エンジン
３１ 吸気スロットル
３２ 排気スロットル
５１ 排気ガス温度判断手段
５２ 排気ガス温度調整手段
５４ 吸気調整手段
５５ 排気調整手段
６０ 報知手段
１００ 排気ガス浄化システム

Claims (4)

1. エンジンの排気通路に、酸化触媒と、パティキュレートフィルタと、を設け、前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化システムにおいて、
   前記パティキュレートフィルタの出口側に配置されて排気ガスの温度を検出する出口側温度検出手段と、
   前記出口側温度検出手段の検出結果に基づき、前記パティキュレートフィルタの出口側における排気ガスの温度状態を判断する排気ガス温度判断手段と、
   前記排気ガス温度判断手段の判断結果に基づき、前記排気ガスの温度を調整する排気ガス温度調整手段と、
   を具備し、
   前記排気ガス温度判断手段により前記パティキュレートフィルタの出口側における排気ガスの温度が所定の設定値未満であると判断した場合、前記排気ガス温度調整手段により前記排気ガスを前記酸化触媒の活性温度まで昇温させる白煙防止運転を開始する排気ガス浄化システム。
2. 前記排気ガス温度調整手段は、
   前記エンジンの吸気スロットルを調整する吸気調整手段と、
   前記エンジンの排気スロットルを調整する排気調整手段と、を具備し、
   前記吸気調整手段は、前記吸気スロットルの開閉速度を前記エンジンの運転状態に応じて変更可能とし、
   前記排気調整手段は、前記排気スロットルの開閉速度を前記エンジンの運転状態に応じて変更可能とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
3. 前記吸気調整手段は、前記排気ガス温度判断手段の判断結果に基づいて、前記排気スロットルの開閉に対して前記吸気スロットルを開閉させるタイミングを変更可能とし、
   前記排気調整手段は、前記排気ガス温度判断手段の判断結果に基づいて、前記吸気スロットルの開閉に対して前記排気スロットルを開閉させるタイミングを変更可能とする請求項２に記載の排気ガス浄化システム。
4. 前記白煙防止運転が開始されることを報知する報知手段を具備する請求項１から請求項３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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