JP2011089479A - Ｄｐｆ再生制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載の走行用ディーゼルエンジンのＤＰＦ再生制御装置に関し、自動再生による強制再生成功確立を高めて可能な限り手動再生の要求頻度を抑えるようにする。
【解決手段】自動再生終了後制御手段２５が、自動再生の開始後予め設定された所定の期間が経過して自動再生を終了する場合に、自動再生の終了時のＰＭ堆積量が予め設定された模擬完了値よりも大なら、手動再生を要求し、自動再生の終了時のＰＭ堆積量が模擬完了値以下なら、自動再生が完了したものと仮定し通常運転を行ない、自動再生の終了時の燃焼しきれなかったＰＭ堆積量をＰＭ堆積量演算手段によるＰＭ堆積量演算に繰り越し加算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気中の粒子状物質を捕集して除去するフィルタ（ＤＰＦ）の再生と保護を行なうＤＰＦ再生制御装置に関する。

ディーゼルエンジンを搭載した車両では、通常、排出ガス中に煤等の粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）が含まれており、これが直接大気中に放出されるのを防ぐために、ＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦと略称する）と呼ばれるフィルタがエンジンの排気通路に備えられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ＤＰＦはＰＭ捕集量（ＰＭ堆積量）に限度があり、また、ＰＭ堆積量の増加に伴って排圧が増大し、燃費の悪化を招くので、ＤＰＦ再生処理を行なう。このＤＰＦの再生処理手法としては、ＤＰＦの上流側に配設した酸化触媒により排気中のＮＯからＮＯ_２を生成し、生成したＮＯ_２の酸化還元反応を利用してＰＭを燃焼する連続再生と、排気管内に燃料を供給して、ＤＰＦの上流側に配設した酸化触媒によりこの燃料を燃焼させ燃焼熱によってＤＰＦを昇温させて強制的にＰＭを燃焼させる強制再生とが知られている。

エンジンの運転中に連続再生が実施されれば、その分だけはＤＰＦのＰＭ堆積量が減少するが、通常、この連続再生だけではＤＰＦに堆積するＰＭを除去することは困難であり、強制再生が必要になる。
この強制再生には、自動再生と、手動再生とがある。自動再生では、車両の通常走行中に、手動再生では、車両を停止させた状態で、何れも排気通路に未燃の燃料を供給し、ＤＰＦの上流側に配設した酸化触媒で燃料を燃焼（酸化）させて、この高温の排気をＤＰＦに導入し、ＤＰＦに堆積したＰＭを強制的に燃焼させて除去する。手動再生を実施する場合は車両を一旦停止させなければならないため、通常走行しながら再生を実施することができる自動再生の方がドライバにとっては好適である。

なお、ＰＭは、エンジンの運転状態、例えばエンジン回転数とエンジン負荷とに応じて排出するので、単位時間毎にエンジンの運転状態からＰＭ排出量を求め、これを積算することでＰＭの総排出量を求めることができる。この一方で、排出されるＰＭの一部はＤＰＦに到達するまでに燃焼するものや、連続再生によりＤＰＦにおいて燃焼するものがある。ＤＰＦの再生が完了した時点からＰＭの排出量とＰＭの燃焼量とを累積的に加減算することで、ＤＰＦのＰＭ堆積量を求めることができる。

一方、強制再生時には、エンジン運転状態に応じてＰＭの燃焼量が算出され、再生開始時のＰＭ堆積量からＰＭの燃焼量を累積的に減算していくことで、再生処理中のＰＭ堆積量を把握することができ、ＰＭ堆積量が目標値（例えば、０）になるまで再生処理が行なわれたら、再生処理を終了する。
ところで、強制再生は、排気通路に未燃の燃料を供給するが、最も一般には、エンジンの燃焼室に燃料を供給するためのインジェクタを利用して、インジェクタから噴射した燃料が未燃のまま排気通路に進入するように、燃焼室内での燃焼にかかわらない噴射タイミング（つまり、主噴射よりも遅いポスト噴射）によって燃焼室に燃料を供給する。

このポスト噴射では、燃料の一部がシリンダ壁面に到達してエンジンオイル内に混入し、オイル粘度を低下させ、これにより、エンジン内部でのオイルレベルの上昇を招いて、オイルの吸気への戻りによるエンジンの異常回転などの不具合が発生するおそれが生じる。
このため、強制再生に行なうこのポスト噴射の量をできるだけ抑えたい。

しかし、再生時には、ＤＰＦの温度をＰＭが燃焼する温度まで昇温させることが必要であるものの、自動再生は、車両の走行中に行なうので、車両の運転パターンによっては、エンジンへの運転要求により、ＤＰＦの温度をＰＭ燃焼温度までなかなか上昇できないことがあり、この場合には、自動再生の完了までに大量のポスト噴射を実施することになってしまい、上述のようにエンジンの異常回転などの不具合を招くおそれが高まる。

そこで、自動再生時には、再生処理に制限を与えて、例えば、自動再生を開始してから基準の期間が経過しても再生が完了しない（ＰＭ堆積量が目標値まで減らない）場合には、その時点で自動再生を中止して、手動再生を要求する制御も考えられている。
つまり、ＰＭ堆積量の実際の変化に着目すれば、図５に示すように、車両の走行によりエンジンを通常運転していくとＤＰＦにＰＭが堆積していき、このＰＭ堆積量が自動再生すべき閾値（自動再生判定ＰＭ堆積レベル）まで増加したら、この時点で自動再生することを判定し、自動再生を実行する。この自動再生によって、ＰＭ堆積量が次第に減少していき、やがて再生目標値（再生完了判定ＰＭ堆積レベル、例えば０）まで低下する。

ＤＰＦの温度がＰＭ燃焼温度まで順調に上昇すればＰＭの燃焼が速やかに進んで、図５の左半部に示すように、基準の期間（再生許容期間）内にＰＭ堆積量が再生目標値まで低下して自動再生完了となるが、エンジンの運転状態によっては、ＤＰＦの温度がＰＭ燃焼温度までなかなか上昇しないため、図５の右半部に示すように、基準の期間内にＰＭ堆積量が再生目標値まで低下しないことがある。この場合には、自動再生は失敗となり、手動再生を要求することになる。

特許第３９２５４７２号公報

しかしながら、前述のように、手動再生を実施する場合は車両を一旦停止させなければならないためドライバにとって負担であり、通常走行しながら再生を実施することができる自動再生の方がドライバにとっては好適である。
特に、特に路線バス等の定刻通りの運行が義務付けられている場合や、時刻指定の配達を行なわなければならない車両の場合には、運行途中に車両を一旦停止するという作業は現実的には困難な場合が多い。

また、走行中に手動再生要求を受けたドライバが速やかに手動再生を行なおうとして、道路の路肩に停車して手動再生を行なった場合には、路肩スペースが不十分であれば渋滞や騒音の要因となることもある。
そこで、可能な限り手動再生の要求頻度を抑えて、ドライバの負担等を軽減できるようにしたい。

本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたもので、自動再生による強制再生の成功確率を高めて手動再生の要求頻度を抑えることができるようにした、ＤＰＦ再生制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のＤＰＦ再生制御装置は、車両に搭載される走行用のディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）の前記ＰＭを燃焼除去して再生するための制御を行なうＤＰＦ再生制御装置であって、前記ＤＰＦへのＰＭ堆積量を再生時のＰＭ減少量を考慮して演算するＰＭ堆積量演算手段と、前記ＰＭ堆積量演算手段により演算されたＰＭ堆積量が基準値に達したら、車両を走行させながら前記ＤＰＦを強制再生する自動再生を開始する自動再生開始制御手段と、前記自動再生の開始後に前記ＰＭ堆積量演算手段により演算されるＰＭ堆積量が目標値まで減少したら前記自動再生が完了したと判定する自動再生完了判定手段と、前記自動再生完了判定手段によって前記自動再生の完了が判定されるか、又は、前記自動再生の開始後予め設定された所定の期間が経過したら、前記自動再生を終了する自動再生終了制御手段と、前記自動再生の終了時のＰＭ堆積量が予め設定された模擬完了値（前記目標値よりも大きな値）よりも大なら、車両を停止させて前記ＤＰＦを強制再生する手動再生を要求し、前記自動再生の終了時のＰＭ堆積量が前記模擬完了値以下なら、前記自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰させ、前記自動再生の終了時の燃焼しきれなかったＰＭ堆積量を前記ＰＭ堆積量演算手段によるＰＭ堆積量の演算に繰り越し加算する自動再生終了後制御手段と、を有することを特徴としている。

前記強制再生時には、前記ディーゼルエンジンに装備されたインジェクタによるポスト噴射を行なうことが好ましい。
前記所定の期間のパラメータとして、前記強制再生後の経過時間と、前記ポスト噴射による累積噴射量との少なくともいずれかが用いられることが好ましい。

本発明のＤＰＦ再生制御装置によれば、自動再生の開始後予め設定された所定の期間が経過して自動再生を終了する場合に、自動再生の終了時のＰＭ堆積量が予め設定された模擬完了値よりも大なら、手動再生を要求し、自動再生の終了時のＰＭ堆積量が模擬完了値以下なら、自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰するので、自動再生による強制再生の成功確率を高めて手動再生の要求頻度を抑えることができ、ドライバの負担等を軽減することができる。

また、この場合に、所定の期間までに燃焼しきれずにＤＰＦに残存するＰＭは、自動再生の終了時のＰＭ堆積量としてＰＭ堆積量演算手段によるＰＭ堆積量演算に繰り越し加算するので、ＰＭ堆積量自体は適正に算出され、次回の自動再生の開始判定を適切に行なうことができる。

本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置を説明する構成図である。 本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置の制御によるＰＭ堆積量変化の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置による再生制御を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置による再生制御を説明するフローチャートである。 本発明の課題を説明するための自動再生時のＰＭ堆積量変化の例を示すグラフである。

以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置を説明するもので、図１はその構成図、図２はＰＭ堆積量変化の例を説明するグラフ、図３，図４は再生制御を説明するフローチャートである。
まず、本実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置の構成を説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかるディーゼルエンジン（単に、エンジンともいう）１は、各気筒２に形成される燃焼室３と、燃焼室３に吸入空気を送り込む吸気通路４と、燃焼室３での燃焼により生じた排気が排出される排気通路５とが備えられている。吸気通路４に吸入された空気は、燃焼室３に設けられたインジェクタ６により噴射された燃料と混合して混合気となり、燃焼室３で燃焼する。また、吸気通路４には、燃焼室３に吸入される空気量を検出するためのエアフローメータ７が設けられている。

排気通路５には、排気中に含まれる有害なＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を酸化して浄化する、もしくはＤＰＦの強制再生中に排気管に供給される未燃燃料を酸化し、排気温度を上昇させる酸化触媒コンバータ（単に、酸化触媒ともいう）８とＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集して処理するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter、ディーゼルパティキュレートフィルタ）９と、が排気流れ上流から順に配置され、燃焼室３での燃焼により生じた排気が送り込まれる。なお、本実施形態では、ＤＰＦ９にも排気中のＨＣやＣＯを酸化する酸化触媒が担持されているが、必ずしもこのように触媒が担持されている必要はない。

そして、インジェクタ６を用いて、燃焼室３内で燃焼しないタイミング（つまり、主に排気工程中であって、主噴射よりも遅いポスト噴射）で燃料を噴射することによってＤＰＦ９の上流の酸化触媒８に燃料を供給し、この燃料を酸化触媒８で酸化反応（燃焼）させることで排気温度を上昇させＤＰＦ９のＰＭを焼却除去することでＤＰＦ９の再生が実施される。

また、排気通路５における酸化触媒コンバータ８とＤＰＦ９との間には、温度センサ１０と圧力センサ１１とが順に設けられている。温度センサ１０は排気通路５に流れる排気の温度を検出するものであり、圧力センサ１１は、ＤＰＦ９の上流の圧力を検出するためのものである。
なお、本実施形態においては、ＤＰＦ９の下流側は大気圧に対して一定の圧損分だけ高い一定の圧力値と考えられるので、ＤＰＦ９の下流の圧力は検出せずにＤＰＦ９の上流の圧力のみを検出して、このＤＰＦ９の上流の圧力を上記の一定の圧力値で減算してＤＰＦ９の上流と下流との圧力差（ＤＰＦ前後差圧）として用いている。もちろん、ＤＰＦ９の上流と下流の両方の圧力を検出するよう圧力センサ１１をそれぞれ設けて、これらの圧力差を直に求めてもよい。

また、ＤＰＦ９の下流には、排気による騒音を低減させるためのマフラー１２が設けられており、その先は大気に直接通じている。
こうしたディーゼルエンジン１の各種制御は、エンジン制御装置（以下、エンジンＥＣＵという）２０により実施されている。エンジンＥＣＵ２０は、エンジン制御にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成され、これらから下記の各機能要素が構成されている。

そして、エンジンＥＣＵ２０は、ＤＰＦ９内に堆積したＰＭの量（ＰＭ堆積量）を演算するＰＭ堆積量演算手段２１と、ＰＭ堆積量に基づいて自動再生の開始を制御する自動再生開始制御手段２２と、ＰＭ堆積量に基づいて自動再生の完了を判定する自動再生完了判定手段２３と、自動再生の完了判定等に基づいて自動再生の終了を制御する再生終了制御手段（自動再生時には自動再生終了制御手段、手動再生時には手動再生終了制御手段）２４と、自動再生の完了が判定されなくても特定の条件下で自動再生が完了したものと仮定して処理をする自動再生終了後制御手段２５と、ＰＭ堆積量に基づいて手動再生の開始を制御する手動再生開始制御手段２６とを、それぞれ機能要素として有している。

本ＤＰＦ再生制御装置は、このようなＰＭ堆積量演算手段２１と、自動再生開始制御手段２２と、再生完了判定手段２３と、再生終了制御手段２４と、自動再生終了後制御手段２５と、を有して構成されている。
ＰＭ堆積量演算手段２１によるＰＭ堆積量の演算には、種々の公知技術を適用することができ、本実施形態では、２つの手法でＰＭ堆積量を演算する。

つまり、１つは、エンジン１の運転状態情報としてエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量等のエンジン負荷Ｌｅとの情報を得て、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌｅとに応じた単位時間当たりのＰＭ排出量（ｍｇ／ｓｅｃ）を、例えば予め用意されたマップによって求め、ＤＰＦ９の新品時または再生完了時点以後のエンジン運転時間における積算より、ＤＰＦ９に堆積している運転対応ＰＭ堆積量を演算する。ここでは、この運転対応ＰＭ堆積量について、単に、ＰＭ堆積量又はＰＭ１ともいう。

もう一つは、圧力センサ（ＤＰＦ上流圧検出手段又はＤＰＦ前後圧検出手段）１１により検出され圧力値から一定の圧力値を減算してＤＰＦ前後差圧を求め、このＤＰＦ前後差圧と、エアフローメータ７により検出された吸入空気量と圧力センサ１１により検知されたＤＰＦ上流圧力と、温度センサ１０により検知された排気温度から算出される排気量量（単位時間当たり流量）とから、差圧対応ＰＭ堆積量である排気流量係数を算出する。ここでは、この排気流量係数（差圧対応ＰＭ堆積量）について、単に、ＰＭ２ともいう。

なお、本実施形態では、ＤＰＦ前後差圧が排気温度によっても変化することに着目して、圧力センサ１１により検出され圧力値に基づくＤＰＦ前後差圧を温度センサ１０により検出された排気温度によって補正した上でレスフローを算出している。
ここで、排気流量係数について説明する。ＤＰＦ９のＰＭ堆積量が増大すると、これに対応してＤＰＦ９に堆積したＰＭがＤＰＦ９の流路抵抗を増大させ圧力損失を招き、ＤＰＦ９の上流側と下流側との差圧（前後差圧）Ｐｄの増大となって現われる。このＤＰＦ９の前後差圧Ｐｄは、排気流量Ｑｅｘが大きい程大きくなる特性がある。したがって、ＤＰＦ９の前後差圧Ｐｄと排気流量Ｑｅｘとから、一定の排気流量Ｑｅｘに対するＤＰＦ９の前後差圧Ｐｄを排気流量係数ＬＦとして導出する。

同一の流路抵抗状態に対する前後差圧Ｐｄと排気流量Ｑｅｘとの関係は、最もシンプルには線形と考えられるので、排気流量係数ＬＦを最もシンプルに規定すれば、
ＬＦ＝Ｐｄ／Ｑｅｘ となる。
ただし、より厳密には、前後差圧Ｐｄと排気流量Ｑｅｘとの関係は線形ではないので、排気流量係数ＬＦを一般的に規定すれば、
ＬＦ＝Ｆ（Ｐｄ，Ｑｅｘ） となる。

なお、排気流量Ｑｅｘが小さい場合前後差圧Ｐｄ自体が小さく、前後差圧Ｐｄ自体を評価し難いので、この排気流量係数ＬＦは、排気流量Ｑｅｘが予め設定された下限値Ｑｅｘmin以上であることを条件に演算することが好ましい。
ただし、ＰＭ堆積量については、このような運転対応ＰＭ堆積量（ＰＭ１）や排気流量係数（差圧対応ＰＭ堆積量、ＰＭ２）に限定されるものではない。

また、ＰＭ堆積量演算手段２１では、運転対応ＰＭ堆積量（ＰＭ１）については、再生時のＤＰＦ９のＰＭ減少量を考慮して演算する。つまり、強制再生（ここでは、自動再生）が実施されている際には、強制再生が開始された時点から、例えば排気通路に供給する酸素量の積算等からＤＰＦ９のＰＭの燃焼量を演算し、演算周期毎にＰＭ堆積量からこのＰＭの燃焼量を減算してＤＰＦ９のＰＭ堆積量を算出する。また、レスフロー（差圧対応ＰＭ堆積量、ＰＭ２）についても、強制再生（ここでは、自動再生）が実施されている際にも検出圧力に基づいて演算する。

また、ＰＭ堆積量演算手段２１の演算形態は、運転対応ＰＭ堆積量（ＰＭ１）については、強制再生（自動再生、手動再生ともに）実行中は演算を中断し、強制再生開始直前の値でホールドすることとする。同様に、排気流量係数（差圧対応ＰＭ堆積量、ＰＭ２）についても、強制再生開始直前の値でホールドする。演算の開始は、強制再生運転から通常運転に以降した時点とする。

自動再生開始制御手段２２は、ＰＭ堆積量演算手段２１により演算されたＰＭ堆積量（ＰＭ１，ＰＭ２の大きい方）が基準値（例えば、図２に示す自動再生判定ＰＭ堆積量レベル）に達したら、車両を走行させながらＤＰＦ９を強制再生する自動再生の開始を判定し、自動再生を開始する。
この自動再生は、車両を走行させながらドライバの操作無しでＤＰＦ９を強制再生するが、これに替わる手動再生では、車両を停止させてドライバのスイッチ操作によってＤＰＦ９を強制再生する。何れの強制再生でも、前記ポスト噴射によって排気通路５に未燃の燃料を供給し、ＤＰＦ９の上流側の酸化触媒８でこの未燃の燃料を燃焼（酸化）させ、高温の排気をＤＰＦ９に導入することによりＤＰＦ９のＰＭを焼却除去する。

再生完了判定手段２３は、自動再生または手動再生の開始後に再生完了判定手段２３により演算される燃え残り量が目標値（再生完了判定ＰＭ堆積量レベル、例えば０レベル）まで減少したら再生が完了したと判定する．
自動再生終了制御手段２４は、再生完了判定手段２３によって自動再生の完了が判定されるか、又は、自動再生の開始後予め設定された所定の期間が経過したら、自動再生を終了する。つまり、自動再生の完了が判定されれば、当然ながら自動再生を終了するが、自動再生の完了が判定されなくても、所定の期間が経過したら、その時点で自動再生を中止する。

この場合の所定の期間とは、パラメータとして、強制再生後の経過時間（再生経過時間）と、ポスト噴射による累積噴射量とが共に用いられる。つまり、自動再生終了制御手段２４では、再生経過時間が予め設定された制限時間を越える、及び、ポスト噴射による累積噴射量が予め設定された値を越える、のいずれかの状態になったら、自動再生の完了が判定されなくても、その時点で自動再生を中止する。

自動再生終了後制御手段２５は、自動再生の終了時点のＰＭ堆積量が予め設定された模擬完了値（燃え残り許容判定しきい値、目標値よりも大きな値）以上なら、再びＰＭ堆積量演算手段２１によるＰＭ堆積量演算を再開させ、ＰＭ堆積量（ＰＭ１、ＰＭ２の大きい方）が基準値（自動再生判定ＰＭ堆積レベルより大きい手動再生判定ＰＭ堆積レベル）に達したら、手動再生を要求する。自動再生の終了時点のＰＭ堆積量が模擬完了値（燃え残り許容判定しきい値）未満なら、自動再生が完了したものと仮定し、ＰＭ堆積量演算手段２１でホールドしていたＰＭ堆積量（ＰＭ１、ＰＭ２）を０とし、通常運転に復帰させる。そして、この場合、自動再生の終了時の燃焼しきれなかったＰＭ堆積量（燃え残りＰＭ堆積量）を再生完了判定手段２３おける初期ＰＭ堆積量セットの演算に繰り越し加算する。

つまり、走行時には、エンジン１の動力により車両を走行駆動しこれと共にＤＰＦ９にＰＭが堆積していく通常運転と、ＰＭ堆積量が自動再生すべき基準値（自動再生判定ＰＭ堆積レベル）まで増加した時点からＤＰＦ９に堆積したＰＭを燃焼除去しながらエンジン１の動力により車両を走行駆動する自動再生（強制再生）が、図２に示すように繰り返される。

この自動再生時に、ＤＰＦ９の温度がＰＭ燃焼温度まで順調に上昇すればＰＭの燃焼が速やかに進んで、図２に破線で示すように、所定の期間（再生許容期間）内にＰＭ堆積量が再生目標値まで低下して自動再生完了となって、通常運転に復帰する。しかし、エンジンの運転状態によっては、ＤＰＦ９の温度がＰＭ燃焼温度までなかなか上昇しないため、図２に実線及び二点鎖線で示すように、所定の期間内にＰＭ堆積量が再生目標値まで低下しないことがある。

本装置では、所定の期間内にＰＭ堆積量が再生目標値まで低下しない場合でも、図２に実線で示すように、この自動再生終了時点のＰＭ堆積量が限度内、つまり、模擬完了値（燃え残り許容判定しきい値）以下になれば、自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰させる。一方図２に二点鎖線で示すように、この自動再生終了時点のＰＭ堆積量が限度、つまり、模擬完了値（燃え残り許容判定しきい値）よりも大であれば、自動再生は失敗したもの（自動再生未完了）として、ＰＭ堆積演算をホールドしていた値から再度開始し、ドライバに手動再生を要求する。

もちろん、ＰＭ堆積量が燃焼しきれなかった燃え残り分（目標値までの減少不足分）を無視することはできないので、自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰させる場合には、この燃え残り分を次回の自動再生時の初期ＰＭ堆積量セットの演算に繰り越し加算するようにしている。
このように、模擬完了値（燃え残り許容判定しきい値）を基準に、燃え残りがあっても自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰させ、この燃え残り分を次回の自動再生時の初期ＰＭ堆積量セットの演算に繰り越し加算するので、この模擬完了値は、以後の自動再生によってＰＭを再生目標値まで燃焼除去可能な程度に抑えることが必要であり、模擬完了値は、こうした観点から設定すべきである。

手動再生開始制御手段２６は、ＰＭ堆積量演算手段２１により演算されたＰＭ堆積量（ＰＭ１，ＰＭ２のうちの大きい方）が自動再生基準値よりも高い手動再生基準値に達したら、車両を停止させてドライバの指令操作でＤＰＦ９を強制再生する手動再生の開始を判定し、手動再生をドライバに要求する。そして、再生完了判定手段２３が手動再生の開始後にＰＭ堆積量演算手段２１により演算されるＰＭ堆積量（ＰＭ１，ＰＭ２のいずれも）が目標値（再生完了判定ＰＭ堆積量レベル、例えば０）まで減少したら再生が完了したとして、強制再生を自動停止する。なお、手動再生の場合には、再生を良好な条件化で行なえるので、自動再生基準値よりも高い手動再生基準値に達したＰＭ堆積量となっても確実にＰＭ堆積量を再生目標値まで低減させることができる。

また、手動再生を要求するには、要求表示手段２７に表示して要求する。この要求表示手段２７としては、ここでは、専用のランプ等によって行なうが、ＭＩＬ（Malfunction Indicator Lamp、マルチファンクションインディケータランプ）を特定の点灯状態（例えば、常時点灯又は点滅表示）として表示したり、ディスプレイへの文字表示としたりするなど、表示形態は限定されない。

なお、こうした強制再生を行なう際には、自動再生であっても手動再生であっても、強制再生用運転を開始した後に、一定の再生条件が成立した場合に、実際のＰＭの燃焼が開始される。この再生条件とは、ＰＭの燃焼が実現可能な条件であり、例えば、ＤＰＦの温度が適切（規定の範囲内）であること、触媒８の温度が適切（規定の範囲内）であること、エンジン冷却水温が（規定の範囲内）であること、再生制御用デバイスに故障がないこと、ＰＴＯ（パワーテイクオフ）を装備した車両の場合にはＰＴＯモードでないこと、エンジンが長時間アイドル継続していないこと等の条件が挙げられ、これらの各条件に関するデータを図示しないセンサ等から取り込んで判断し、これらがいずれも成立した場合に実際のＰＭの燃焼が行われているとＥＣＵ２０内で判断する。

本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置は、上述のように構成されるので、例えば図３，図４のフローチャートに示すように再生制御を行なうことができる。なお、図３，図４に示すフローは所定の周期で繰り返されるものとする。
なお、図３，図４において、自動再生実行中フラグＦ１と、自動再生完了フラグＦ２と、自動再生失敗フラグＦ３とが設けられている。再生実行中フラグＦ１は自動再生又は手動再生の実行中に１となり他の場合に０となる。再生完了フラグＦ２は自動再生又は手動再生が完了したら１となり他の場合に０となる。自動再生失敗フラグＦ３は自動再生が失敗したら１となり他の場合に０となる。

まず、再生要求の処理は、図３に示すように、まず、再生（自動再生及び手動再生のいずれか）を実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。再生を実行中で無ければ、ＰＭ堆積量演算手段２１により、運転対応ＰＭ堆積量（ＰＭ１）を演算し（ステップＳ３０）、排気流量係数（差圧対応ＰＭ堆積量、ＰＭ２）を演算する（ステップＳ４０）。
そして、これらのＰＭ堆積量ＰＭ１，ＰＭ２のいずれか大きい方の値を判定用のＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍに設定して（ステップＳ５０）、この判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが再生禁止基準値に達したか否かを判定する（ステップＳ５５）。

判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが再生禁止基準値に達したら、強制再生を禁止し、ＭＩＬを点灯し、さらに、ＰＭの自着火を抑制すべく、エンジン出力を制限する（ステップＳ５６）。一方、判定用ＰＭ堆積量が再生禁止基準値に達しなければ、ステップＳ６０に進み、手動再生基準値に達したか否か、もしくは、自動再生失敗フラグＦ３が１か否かを判定する（ステップＳ６０）。

判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが手動再生基準値に達したら、もしくは、自動再生失敗フラグＦ３が１であれば、手動再生を要求する（ステップＳ７０）。一方、判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが手動再生基準値に達しなければ、ステップＳ８０に進み、判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが自動再生基準値に達し、かつ、自動再生失敗フラグＦ３が０であるか否かを判定する。

判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが自動再生基準値に達し、かつ、自動再生失敗フラグＦ３が０であるならば自動再生を要求する（ステップＳ９０）。一方、判定用ＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍが自動再生基準値に達しない、もしくは、自動再生失敗フラグが１であるならば、再生完了フラグＦ２が０であるか否かを判定する。（ステップ９５）再生完了フラグＦ２が０であれば、今回の処理を終了（リターン）する。

一方、再生完了フラグＦ２が１である場合は、運転対応ＰＭ堆積量ＰＭ１、圧力対応ＰＭ堆積量ＰＭ２を０にリセットし、さらに、再生完了フラグＦ２を０にリセットし（ステップＳ９６）、今回の処理を終了（リターン）する。
そして、ステップＳ９０の自動再生要求があった場合には、図４に示すように、自動再生要求があるか否かの判定（ステップＳ１１０）の後、再生条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。この再生条件とは、前述のＰＭの燃焼が実現可能な各条件である。

再生条件が成立していれば、再生実行中フラグＦ１が０（再生実行中でない）か否かを判定し（ステップＳ１２２）、再生実行中フラグＦ１が０ならば、生実行中フラグＦ１を１（再生実行中）にセットし自動再生を開始し（ステップＳ１３０）、さらに、初期ＰＭ堆積量ＰＭｉｎｉｔをセットして（ステップＳ１４０）、ステップＳ１５０に進む。再生実行中フラグＦ１が０でない（つまり、Ｆ１＝１）ならば、ステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理はせずに、ステップＳ１５０に進む。したがって、再生実行中フラグＦ１が０から１に変化した場合に限り、初期ＰＭ堆積量ＰＭｉｎｉｔのセットを行なう。この初期ＰＭ堆積量は、再生時に燃焼除去すべきＰＭ堆積量であり、通常は、再生判定時のＰＭ堆積量、つまり、ＰＭ１，ＰＭ２のいずれか大きい方の値であるＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍであるが、本制御では、ＤＰＦ９にＰＭの燃え残りがあっても自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰させるため、このＰＭの燃え残り分を考慮する必要がある。そこで、初期ＰＭ堆積量ＰＭｉｎｉｔをＰＭ堆積量ＰＭａｃｃｕｍに前回の自動再生において燃焼しきれなかったＰＭの燃え残り分ＰＭｒｅｓｔを加算した値にセットしている。ＰＭの燃え残り分ＰＭｒｅｓｔが無ければ（０ならば）加算はしない。

そして、演算周期（制御周期）毎の燃焼によるＰＭ減少量を推定し（ステップＳ１５０）、このＰＭ減少量を前回のＰＭ減少量積算値に積算する（ステップＳ１６０）。
さらに、自動再生開始後の再生経過時間とポスト噴射による累積噴射量と取り込まれ（ステップＳ１７０）、自動再生の継続許可を判定する（ステップＳ１８０）。つまり、再生経過時間が予め設定された制限時間を越えたか否か、及び、ポスト噴射による累積噴射量が予め設定された値を越えたか否かによって、自動再生の継続許可を判定する。

ここで、再生経過時間が予め設定された制限時間を越えることなく、且つ、ポスト噴射による累積噴射量が予め設定された値を越えることがなければ、自動再生の継続を許可し、ステップＳ１９０に進む。一方、再生経過時間が予め設定された制限時間を越えるか、又は、ポスト噴射による累積噴射量が予め設定された値を越えれば、自動再生の継続を許可しないで、ステップＳ２３０に進む。

自動再生の継続が許可されてステップＳ１９０に進むと、再生が完了したか否かが判定される。この判定は、初期ＰＭ堆積量ＰＭｉｎｉｔからＰＭ減少量積算値を減算した再生時のＰＭ堆積量の値を再生目標値（例えば０）と比較して、再生時のＰＭ堆積量の値が再生目標値まで減少すれば、再生が完了したと判定する。そして、再生完了フラグＦ２を１に、再生実行中フラグＦ１を０に、それぞれセットし（ステップＳ２００）、ＰＭの燃え残り分ＰＭｒｅｓｔを０にセットして（ステップＳ２１０）、今回の周期の処理を終了（リターン）する。再生完了と判定されなければ、ステップＳ１９０から今回の周期の処理を終了（リターン）する。

一方、自動再生の継続が許可されなくてステップＳ２３０に進むと、初期ＰＭ堆積量ＰＭｉｎｉｔからＰＭ減少量積算値を減算した再生終了時のＰＭ堆積量の値を模擬完了値（燃え残り許容判定しきい値）と比較して、再生終了時のＰＭ堆積量が模擬完了値よりも大きければ、自動再生は失敗したとして、ステップＳ２４０に進んで、自動再生失敗フラグＦ３を１に、再生実行中フラグＦ１を０に、それぞれセットし、自動再生を終了し、今回の周期の処理を終了（リターン）する。

再生終了時のＰＭ堆積量が模擬完了値以下ならば、ステップＳ２６０に進んで、この再生終了時のＰＭ堆積量と再生目標値（例えば０）との差をＰＭの燃え残り分ＰＭｒｅｓｔに設定して、自動再生完了フラグＦ２を１に、再生実行中フラグＦ１を０に、それぞれセットし、自動再生を終了し（ステップＳ２７０）、今回の周期の処理を終了（リターン）する。

本発明のＤＰＦ再生制御装置によれば、このように、自動再生の終了時のＰＭ堆積量が模擬完了値以下なら、自動再生が完了したものと仮定し、つまり、自動再生が模擬的に完了したものとして、通常運転に復帰するので、自動再生による強制再生成功確率を高めて手動再生の要求頻度を抑えることができ、ドライバの負担等を軽減することができる。
もちろん、自動再生の終了時のＰＭ堆積量が模擬完了値よりも大きければ手動再生を要求し、確実な再生を案内することができる。

また、この自動再生が模擬的に完了したと判定した場合に、所定の期間までに燃焼しきれずにＤＰＦ９に残存するＰＭは、自動再生の終了時の燃え残りＰＭ堆積量として次回の再生完了判定手段２３における初期ＰＭ堆積量に繰り越し加算するので、次回の初期ＰＭ堆積量自体は適正に算出され、次回の自動再生時に適切に燃焼させることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲でかかる実施形態を変形したり、更なる構成を付加したりして実施することができる。

例えば、ＰＭ堆積量については、これらの運転対応ＰＭ堆積量（ＰＭ１）とレスフロー（差圧対応ＰＭ堆積量、ＰＭ２）との一方又は他のパラメータに基づくことも可能である。

１ ディーゼルエンジン（エンジン）
２ 気筒
３ 燃焼室
４ 吸気通路
５ 排気通路
６ インジェクタ
７ エアフローメータ
８ 酸化触媒コンバータ
９ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
１０ 温度センサ
１１ 圧力センサ
１２ マフラー
２０ エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）
２１ ＰＭ堆積量演算手段
２２ 自動再生開始制御手段
２３ 再生完了判定手段
２４ 再生終了制御手段
２５ 自動再生終了後制御手段
２６ 手動再生開始制御手段
２７ 要求表示手段

Claims (3)

1. 車両に搭載される走行用のディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）の前記ＰＭを燃焼除去して再生するための制御を行なうＤＰＦ再生制御装置であって、
   前記ＤＰＦへのＰＭ堆積量を前記エンジンの運転状態、若しくは、前記フィルタの前後差圧と排気流量との関係、から演算する再生時のＰＭ減少量を考慮して演算するＰＭ堆積量演算手段と、
   前記ＰＭ堆積量演算手段により演算されたＰＭ堆積量が基準値に達したら、車両を走行させながら前記ＤＰＦを強制再生する自動再生を開始する自動再生開始制御手段と、
   前記自動再生の開始後に前記ＰＭ堆積量演算手段により演算されるＰＭ堆積量が目標値まで減少したら前記自動再生が完了したと判定する自動再生完了判定手段と、
   前記自動再生完了判定手段によって前記自動再生の完了が判定されるか、又は、前記自動再生の開始後予め設定された所定の期間が経過したら、前記自動再生を終了する自動再生終了制御手段と、
   前記自動再生の終了時のＰＭ堆積量が予め設定された模擬完了値よりも大なら、車両を停止させて前記ＤＰＦを強制再生する手動再生を要求し、前記自動再生の終了時のＰＭ堆積量が前記模擬完了値以下なら、前記自動再生が完了したものと仮定し通常運転に復帰させ、前記自動再生の終了時の燃焼しきれなかったＰＭ堆積量を前記ＰＭ堆積量演算手段によるＰＭ堆積量の演算に繰り越し加算する自動再生終了後制御手段と、を有する
   ことを特徴とする、ＤＰＦ再生制御装置。
2. 前記強制再生時には、前記ディーゼルエンジンに装備されたインジェクタによるポスト噴射を行なう
   ことを特徴とする、請求項１記載のＤＰＦ再生制御装置。
3. 前記所定の期間のパラメータとして、前記ディーゼルエンジンの運転時間若しくは前記ディーゼルエンジンの前記強制再生中に噴射されるポスト噴射量の累積値が用いられる
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のＤＰＦ再生制御装置。

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