JP3747793B2 - 燃料噴射制御方法と連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法と、この燃料噴射制御方法を利用した、粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシテスムの再生制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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：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ている。
【０００３】
このＰＭを直接捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化装置は、エンジンの排気管の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化して排出している。
【０００４】
しかし、このＰＭ捕集用のフィルタは、ＰＭの捕集に伴って目詰まりが進行し、ＰＭの捕集量に比例して排気ガス圧力（排圧）が上昇するので、このＤＰＦからＰＭを除去する必要があり、幾つかの方法及びシステムが開発されている。
【０００５】
そのうちの一つに、電気ヒータやバーナーでフィルタを加熱して、ＰＭを燃焼除去したり、エアを逆方向に流して逆洗したりするシステムがあるが、これらのシステムの場合には、外部から加熱用のエネルギーを供給してＰＭ燃焼を行うので、燃費の悪化を招くという問題や再生制御が難しいという問題がある。
【０００６】
また、これらのシステムを採用した場合には、ＤＰＦを備えた２系統の排気通路を設け、交互に、ＰＭの捕集とフィルタの再生を繰り返す場合が多く、そのため、システムが大きくなり、コストも高くなり易い。
【０００７】
これらの問題に対処するために、図５〜図７に示すような連続再生型ＤＰＦシステムが提案されている。
【０００８】
図５は、二酸化窒素（ＮＯ2 ）による連続再生型ＤＰＦシステム（ＮＯ2 再生型ＤＰＦシステム）の例であり、この連続再生型ＤＰＦシステム１Ａは、ウオールフロータイプのフィルタ３Ａｂとその上流側に配置されたから酸化触媒３Ａａとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒３Ａａにより、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）して二酸化窒素（ＮＯ2 ）とし、この二酸化窒素（ＮＯ2 ）で、下流側のフィルタ３Ａｂに捕集されたＰＭを酸化（２ＮＯ2 ＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 ）して二酸化炭素（ＣＯ2 ）とし、ＰＭを除去している。
【０００９】
この二酸化窒素（ＮＯ2 ）によるＰＭの酸化は、酸素（Ｏ2 ）によるＰＭの酸化より、エネルギー障壁が低く低温で行われるため、外部からのエネルギーの供給が低減されるので、排気ガス中の熱エネルギーを利用することで連続的にＰＭを捕集しながらＰＭを酸化除去してフィルタの再生を行うことができる。
【００１０】
また、図６に示す連続再生型ＤＰＦシステム（一体型ＮＯ2 再生ＤＰＦシステム）１Ｂは、図５のシステム１Ａを改良したものであり、酸化触媒３２Ａをウオールフロータイプの触媒付フィルタ３Ｂの壁表面に塗布し、この壁表面で、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）の酸化と二酸化窒素（ＮＯ2 ）によるＰＭの酸化を行うようにしている。これにより、システムを簡素化している。
【００１１】
そして、図７に示す連続再生型ＤＰＦシステム（ＰＭ酸化触媒付ＤＰＦシステム）１Ｃは、白金（Ｐｔ）等の貴金属酸化触媒３２Ａと、ＰＭ酸化触媒３２ＢをウオールフロータイプのＰＭ酸化触媒付フィルタ３Ｃの壁表面に塗布し、この壁表面でより低い温度からＰＭの酸化を行うようにしている。
【００１２】
このＰＭ酸化触媒３２Ｂは排気ガス中の酸素（Ｏ2 ）で直接ＰＭを酸化する触媒であり、二酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等で形成される。
【００１３】
そして、この連続再生型ＤＰＦシステム１Ｃは、低温酸化域（３５０℃〜４５０℃程度）では酸化触媒３２Ａの一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2 ）に酸化する反応を利用してＰＭを二酸化窒素（ＮＯ2 ）で酸化し、中温酸化域（４００℃〜６００℃程度）では、ＰＭ酸化触媒３２Ｂの排気ガス中の酸素（Ｏ2 ）でＰＭを直接酸化する反応（４ＣｅＯ2 ＋Ｃ→２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋ＣＯ2 ，２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋Ｏ2 →４ＣｅＯ2 等）によりＰＭを酸化し、ＰＭが排気ガス中の酸素（Ｏ2 ）で燃焼する温度より高い高温酸化域（６００℃程度以上）では、排ガス中の酸素（Ｏ2 ）によりＰＭを酸化している。
【００１４】
これらの連続再生型ＤＰＦシステムにおいては、触媒や、二酸化窒素によるＰＭの酸化を利用することによって、ＰＭを酸化できる温度を下げて、ＰＭを捕集しながらＰＭを酸化除去している。
【００１５】
しかしながら、これらの連続再生型ＤＰＦシステムにおいても、まだ、排気ガス温度を３５０℃程度に昇温させる必要があるため、排気温度が低いエンジンの運転状態や一酸化窒素（ＮＯ）の排出が少ないエンジンの運転状態においては、触媒の温度が低下して触媒活性が低下したり、一酸化窒素（ＮＯ）が不足するので、上記の反応が生ぜず、ＰＭを酸化してフィルタを再生できないため、ＰＭのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりするという問題がある。
【００１６】
例えば、アイドル運転時や下り坂におけるエンジンブレーキ作動運転時等の低速や極低負荷運転においては、燃料が殆ど燃焼しない状態となり、低温の排気ガスが連続再生型ＤＰＦ装置に流れ込むため、触媒の温度が低下して触媒活性が低下してしまう。
【００１７】
特に、この連続再生型ＤＰＦシステムを搭載した自動車が、宅配便等に使用され市街地走行が多い場合には、排気ガスの温度が低いエンジンの運転状態が多いため、再生モード運転において、排気ガスを昇温させるための制御を行う必要が生じる場合が多い。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、エンジンの燃料噴射において、噴射時期の遅延操作を行って、排気ガス温度の上昇を図ったり、噴射時期の進角操作等を行って、排気ガス中のＮＯｘ量の増加を図っている。
【００１９】
しかしながら、この噴射時期の遅延操作で排気ガス温度を上昇させると、エンジンから排出されるＮＯｘが低減してしまうために、ＮＯ2 によるＰＭ酸化反応を利用することができないという問題があり、また、噴射時期の進角操作等で排気ガス中のＮＯｘ量を増加させると、排気ガス温度が低下してしまうために、ＰＭの酸化反応が生じなくなるという問題がある。
【００２０】
従って、アイドルや極低負荷のエンジン運転状態を継続すると、ＰＭの捕集が進行するにもかかわらず、ＰＭを酸化除去できる排気ガスの条件、即ち、ＮＯｘの存在と排気ガスの昇温という両方の条件を満たす排気ガスを供給できないため、ＰＭを酸化除去できず、そのままＰＭの捕集が継続されるので、フィルタの目詰まりが進行する。
【００２１】
そして、このフィルタの目詰まりの進行により、排圧が上昇するので、燃費が悪化する。また、更に、目詰まりが進行し、排圧が高くなり過ぎると、エンジンの停止となり、最悪の場合には、再始動の不能に発展する。
【００２２】
また、燃料噴射制御において、これらの遅延操作や進角操作を行うと燃料の熱エネルギーがエンジンの出力以外のものに使用されてしまうため、出力トルクの減少が生じ、フィルタの再生制御時にトルク変動が発生するので乗り心地性能が悪化するという問題もある。
【００２３】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンの発生トルク量を変えることなく、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行うことができる燃料噴射制御方法を提供することにある。
【００２４】
また、更なる目的は、連続再生型ＤＰＦシステムにおいて、アイドルや極低負荷等の排気ガス温度が低いエンジン運転状態であっても、エンジンの燃料噴射制御により、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行うことができて、ＰＭの酸化除去を可能とする連続再生型ＤＰＦシステムの再生制御方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための燃料噴射制御方法は、次のように構成される。
【００２６】
１）エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に、該捕集した前記粒子状物質を触媒作用により酸化除去する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生の際に行う再生制御で、
前記エンジンの燃料噴射を二段以上の複数段に分割した多段噴射とすると共に、該複数段の燃料噴射における前期の燃料噴射の噴射時期を、通常運転の適正噴射時期より早い時期としてＮＯｘの発生量を増加させ、後期の燃料噴射の噴射時期を、通常運転の適正噴射時期より遅い時期として排気温度を上昇させるように構成される。
【００２７】
ここでいう通常運転の適正噴射時期とは、排気温度の上昇やＮＯｘ増加を特に考慮しないで、所定のエンジン回転数とトルクを発生させる場合における、燃料噴射を行う時期をいう。
【００２８】
そして、このエンジンの燃料の噴射制御方法によれば、ＮＯｘの発生量の増加と排気ガス温度の上昇とを同時に実現した排気ガスを発生することができる。
【００２９】
２）そして、上記の燃料噴射制御方法において、前記多段噴射による燃料噴射量を、通常運転の燃料噴射量より増加して、発生トルクを通常運転のエンジン運転時に発生するトルクと同じにするように構成する。
【００３０】
前期の燃料噴射を早期実施すると、前期の燃料噴射における燃料が発生する熱エネルギーのトルクへの変換量が、通常運転のトルクへの変換量より減少する（負の出力が発生する）ので、このトルク減少分を後期の燃料噴射量を増加することで補って、前期の燃料噴射の負の出力に打ち勝つ正の出力が取り出せる量の燃料を噴射することにより、通常運転で発生するトルクと同じ発生トルクを発生させることができる。
【００３１】
従って、前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量をバランスよく増加することにより、通常運転で発生するトルクと同じ発生トルクを発生させながら、排気温度の昇温とＮＯｘの発生量の増加を行うことができる。
【００３２】
そして、この燃料噴射制御方法によれば、前期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、ＮＯｘの発生量を調整し、後期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、排気温度を調整できる。また、それと共に、前期の燃料噴射の噴射量と後期の燃料噴射の噴射量とを制御することにより、発生トルク、即ち、エンジンの出力も制御できることになる。
【００３３】
また、前期の燃料噴射を増加して早期噴射することにより、シリンダ内の作動ガスの温度が著しく上昇するので、後期の燃料噴射の時期を大幅にリタードさせても、後期に噴射される燃料を失火させることなく燃焼できるようになる。
【００３４】
この前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量のバランスは、実験的に求めることができ、この実験から得られるデータをマップデータ等で、燃料噴射制御装置に記憶させておき、この燃料噴射制御を行う時に、必要に応じて、このデータから前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量を求めることで、容易にこの燃料噴射制御を行うことができる。
【００３５】
そして、この燃料噴射制御方法を、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生制御方法に組み入れて利用することができる。
【００３６】
３）この再生制御方法は、エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により酸化除去する触媒付フィルタを備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、前記触媒付フィルタの再生の際に行う再生制御に、前記燃料噴射制御方法を含んで構成される。
【００３７】
連続再生型ＤＰＦシステムにおいて、上記の噴射制御方法を使用することにより、フィルタの再生が必要になった時が、アイドルや極低負荷のエンジン運転状態であっても、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行うことができるので、フィルタに捕集されて堆積したＰＭを酸化除去することが可能となる。
【００３８】
しかも、通常のエンジン運転における回転数及びトルクを維持しながら、ＮＯｘの発生量を増加し、且つ、排気温度を上昇することができるので、エンジンのトルクに変動を生じさせることなく、ＰＭを触媒作用を利用して酸化しフィルタを再生できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の燃料噴射制御方法と連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム（以下連続再生型ＤＰＦシステムとする）の再生制御方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
先ず、最初に、燃料噴射制御方法について説明する。
【００４１】
このエンジンの燃料噴射制御方法では、図１に示すように、エンジンの燃料噴射を二段以上の複数段に分割した多段噴射（図１では２段噴射）とし、この複数段階の燃料噴射の前期の燃料噴射Ｆ１の噴射時期ｔ１を、通常運転の適正噴射時期ｔｎより早い時期とし、後期の燃料噴射Ｆ２の噴射時期ｔ２を、通常運転の適正噴射時期ｔｎより遅い時期とする。
【００４２】
この前期の段階の噴射（２段階噴射の場合には第１噴射）Ｆ１が早期噴射ということで進角しているので排出ＮＯｘが増加する。また、同時に、この後期の段階の噴射のリタード（遅延）により、排気ガス温度を上昇させることができる。
【００４３】
なお、前期の段階の早期噴射Ｆ１によりシリンダ内作動ガス温度が上昇するので、後期の段階の噴射（２段階噴射の場合には第２噴射）Ｆ２の噴射時期ｔ２のリタード量を増加できる。
【００４４】
そして、図１に示すように、前期の噴射Ｆ１の噴射時期ｔ１を通常運転の適正噴射時期ｔｎより早い時期としているため、発生ＮＯｘ量が増加するが、負の仕事が発生するため、後期の燃料噴射Ｆ２で、前期の噴射Ｆ１で生じた負の仕事をカバーできる正の仕事を発生できるように燃料量を増加して噴射する。
【００４５】
これらの噴射制御によって、前期の噴射Ｆ１によって行われる負の仕事量と、後期の噴射Ｆ２の噴射量の増加により増加した正の仕事量とのバランスを保つことにより、発生トルク量（エンジン出力）を制御できる。つまり、エンジン出力の制御が、前期の噴射（１段目）Ｆ１と後期の噴射（２段目）Ｆ２の噴射量とその割合を制御することにより可能となる。
【００４６】
そのため、発生トルクを低くしたままでも、ＮＯｘを増加させたり、排気ガス温度を上昇させたりすることができ、このエンジンの燃料の噴射制御方法により、低負荷でもＰＭ再生に必要なＮＯｘ量と排気ガス温度を確保できるようになる。
【００４７】
次に、この噴射制御方法を使用する連続再生型ＤＰＦシステムの再生制御方法について、説明する。
【００４８】
図２に、この連続再生型ＤＰＦシステム１の構成を示す。この連続再生型ＤＰＦシステム１は、エンジンＥの排気通路２に設けられた触媒付フィルタ３と、再生制御手段４０とからなる。
【００４９】
この触媒付フィルタ３は、図３に示すように、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千鳥状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で形成され、このフィルタ３の多孔質壁面３０に、触媒３２を担持する多孔質触媒コート層３１を設ける。
【００５０】
この触媒３２は、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭに対して酸化活性を持つ、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）や銅（Ｃｕ）等の貴金属触媒３２Ａと二酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等のＰＭ酸化触媒３２Ｂとで形成される。
【００５１】
また、再生制御手段４０は、通常、エンジンＥの運転の全般的な制御を行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）５０に含めて構成され、触媒付フィルタ３の排気入口側のＤＰＦ入口排気ガス温度センサ５１と、触媒付フィルタ３の前後の差圧を検出するＤＰＦ差圧センサ５２からの出力を入力して、触媒付フィルタ３の再生用の制御を行う。
【００５２】
次に、上記の構成の連続再生型ＤＰＦシステム１における再生制御方法について説明する。
【００５３】
この再生制御方法は図４に例示するような再生制御フローに従って行われる。
【００５４】
例示したこれらのフローは説明し易いように、エンジンＥの制御フローと並行して、繰り返し呼ばれて実施されるフローとして示している。
【００５５】
つまり、エンジンＥの運転制御中は並行して、このフローが一定時間後に繰り返し呼ばれて実行され、エンジンＥの制御が終了すると、このフローも呼ばれなくなり実質的にこのフィルタ再生制御も終了するものとして構成している。
【００５６】
本発明の再生制御フローでは、図４に示すように、ステップＳ１０で、再生モード運転の開始の判定をフィルタの目詰まり度をＰＭ累積推定値ＰＭｓでチェックして行い、このＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定の判定値ＰＭｓmax を超えた場合には、ステップＳ２０で再生Ａモード運転や再生Ｂモード運転を行って、触媒付フィルタ３を再生する。
【００５７】
先ず、この再生制御フローがスタートすると、ステップＳ１０の再生モード運転開始の判定に入り、ステップＳ１１で、ＰＭ捕集値ＰＭｔを算出する。このＰＭ捕集値ＰＭｔは、エンジンＥの運転状態を示すトルクＱとエンジン回転数Ｎｅ、及び、ＤＰＦ入口排気ガス温度センサ５１で計測されるＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔ１等を基にして、予め入力されたＰＭ排出マップのマップデータ等から算出されるＰＭ排出量とＰＭ浄化量との差から算出する。
【００５８】
あるいは、ＤＰＦ差圧センサ５２で検出されたＤＰＦ損失差圧と、予め入力されたＤＰＦ差圧マップとの比較から触媒付フィルタ３に捕集されたＰＭ堆積量ＰＭｔを算出する。
【００５９】
そして、次のステップＳ１２で、このＰＭ堆積量ＰＭｔの時間を考慮して累積計算することにより、ＰＭ累積推定値ＰＭｓを算出する。
【００６０】
このステップＳ１３の判定では、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定の判定値ＰＭｓmax 以上であるか否かで、再生モード運転開始の要否を判定する。この判定で、再生モード運転開始が必要であると判定された場合には、ステップＳ２０の再生モード運転に移り、再生モード運転が必要では無いと判定された場合には、そのままリターンする。
【００６１】
このステップＳ２０の再生モード運転は次のようにして行われる。
【００６２】
先ず、ステップＳ２１で、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅをチェックし、所定の排気温度Ｔｅ１より高いか否かを判定する。
【００６３】
このステップＳ２１で、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅが、所定の排気温度Ｔｅ１（例えば３５０℃程度）より低い温度、即ち、低温酸化域以下にある場合には、ステップＳ２２の再生Ａモード運転を行う。
【００６４】
本発明では、この低温域における再生Ａモード運転中で、多段噴射の燃料噴射制御を行い、ＮＯｘの発生量を増加しながら、排気ガス温度を上昇させるので、このＮＯｘの増加と排気ガス温度の上昇を利用してＰＭを酸化して除去することができる。
【００６５】
そして、スナップＳ２１に戻り、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅが、所定の排気温度Ｔｅ１より高くなるのを待つ。
【００６６】
このスナップＳ２１で、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅが、所定の排気温度Ｔｅ１より高くなった場合、又は最初から高い場合には、ステップＳ２３で再生Ｂモードを行う。
【００６７】
この再生モード運転は、排気ガス温度が低温酸化域以上（例えば４００℃以上）、即ち、酸化触媒やＰＭ酸化触媒、あるいは直接燃焼によりＰＭを酸化できる温度以上になっているので、それぞれの温度にあった燃料噴射制御により、ＰＭを酸化除去する。
【００６８】
そして、排気ガス温度Ｔｅが低温酸化温度域（３５０℃〜４５０℃程度）にある場合には、酸化触媒３２Ａにより、ＮＯをＮＯ2 に酸化し、このＮＯ2 でＰＭを酸化除去できるので、燃料の噴射時期を適正噴射時期より早い時期にして、ＮＯｘ量を増加する燃料噴射制御を行う。
【００６９】
また、排気ガス温度Ｔｅが中温酸化温度域（４００℃〜６００℃程度）にある場合には、ＰＭ酸化触媒により、排気ガス中のＯ2 でＰＭを酸化除去できるので、排気ガス温度を中温酸化域以上に維持するエンジン運転制御を行い、ＰＭ酸化触媒３２Ｂにより、触媒付フィルタ３に捕集されたＰＭを排気ガス中のＯ2 で酸化し除去する。
【００７０】
そして、排気温度Ｔｅが高温酸化域以上（例えば、６００℃以上）の温度である場合には、排気ガス中のＯ2 で直接ＰＭが燃焼する。
【００７１】
そして、この再生Ｂモード運転をし、排圧Ｐｅが所定の排圧値Ｐｅ１より小さくなったか否か等の判定で、フィルタの再生が終了したか否かをチェックする。
【００７２】
フィルタの再生が終了していない場合には、ステップＳ２１に戻り再生モード運転を続行し、フィルタの再生が終了している場合には、再生モード運転を終了して、ステップＳ２５で、燃料噴射を元の噴射モードに戻したり、ＰＭ累積推定値ＰＭｓをリセットしたりする（ＰＭｓ＝０）等の再生モード終了操作を行い、リターンする。
【００７３】
上記の再生制御方法を使用することにより、フィルタの再生が必要になった時が、アイドルや極低負荷のエンジン運転の排気温度が低い状態であっても、再生Ａモード運転の多段噴射（スプリット噴射）の燃料噴射制御により、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行って、フィルタに捕集されて堆積したＰＭを酸化除去することができる。
【００７４】
しかも、通常のエンジン運転における回数数及びトルクを維持しながら、ＮＯｘの発生量を増加し、且つ、排気温度を上昇することができるので、エンジンのトルクに変動を生じさせることがない。
【００７５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係わるエンジンの燃料噴射制御方法によれば、前期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、ＮＯｘの発生量を調整し、後期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、排気温度を調整できる。それと共に、前期の燃料噴射の噴射量と後期の燃料噴射の噴射量とを制御することにより、発生トルク、即ち、エンジンの出力も制御できる。
【００７６】
従って、ＮＯｘの発生量の増加と排気ガス温度の上昇とを同時に実現した排気ガスを発生することができる。また、前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量をバランスよく増加することにより、通常運転で発生するトルクと同じ発生トルクを発生させながら、排気温度の昇温とＮＯｘの発生量の増加とを同時に行うことができる。
【００７７】
また、本発明の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム（連続再生型ＤＰＦシステム）の再生制御方法によれば、従来の再生制御技術では、排気ガス温度または排出ＮＯｘ量が不足して、ＰＭの酸化によるフィルタ再生が困難であった、アイドルや低負荷等の排気温度が低いエンジン運転領域であっても、トルクの増加を招くことなく、排気ガス温度の昇温と排出ＮＯｘ量の増量とを共に満足できるので、フィルタに捕集されたＰＭの酸化が可能となり、フィルタを再生できる。しかも、再生制御によるトルク変動が生じない。
【００７８】
従って、何時でもフィルタを再生できるので、排圧の上昇を抑えることができる。そのため、燃費を向上でき、また、高排圧に起因するエンジンストロールの発生等の不具合も回避できる。更に、ＰＭの過剰蓄積も回避できるので、このＰＭの過剰蓄積の次に続くＰＭ酸化時に発生し易いフィルタ溶損も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の燃料噴射制御の模式的な説明図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタシステムの構成図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の触媒付フィルタの模式的な構成図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタシステムの再生制御方法を示すフロー図である。
【図５】従来技術の酸化触媒を配設した連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。
【図６】従来技術の酸化触媒付フィルタを備えた連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。
【図７】従来技術のＰＭ酸化触媒付フィルタを備えた連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｅ ディーゼルエンジン
１ 連続再生型パティキュレートフィルタシステム
２ 排気通路
３ 触媒付フィルタ
Ｆ１ 前期の燃料噴射
Ｆ２ 後期の燃料噴射
ｔ１ 前期の燃料噴射の噴射時期
ｔ２ 後期の燃料噴射の噴射時期
ｔｎ 通常運転の適正噴射時期
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法と、この燃料噴射制御方法を利用した、粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシテスムの再生制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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：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ている。
【０００３】
このＰＭを直接捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化装置は、エンジンの排気管の途中に設置され、エンジンで発生する排気ガスを浄化して排出している。
【０００４】
しかし、このＰＭ捕集用のフィルタは、ＰＭの捕集に伴って目詰まりが進行し、ＰＭの捕集量に比例して排気ガス圧力（排圧）が上昇するので、このＤＰＦからＰＭを除去する必要があり、幾つかの方法及びシステムが開発されている。
【０００５】
そのうちの一つに、電気ヒータやバーナーでフィルタを加熱して、ＰＭを燃焼除去したり、エアを逆方向に流して逆洗したりするシステムがあるが、これらのシステムの場合には、外部から加熱用のエネルギーを供給してＰＭ燃焼を行うので、燃費の悪化を招くという問題や再生制御が難しいという問題がある。
【０００６】
また、これらのシステムを採用した場合には、ＤＰＦを備えた２系統の排気通路を設け、交互に、ＰＭの捕集とフィルタの再生を繰り返す場合が多く、そのため、システムが大きくなり、コストも高くなり易い。
【０００７】
これらの問題に対処するために、図５〜図７に示すような連続再生型ＤＰＦシステムが提案されている。
【０００８】
図５は、二酸化窒素（ＮＯ2 ）による連続再生型ＤＰＦシステム（ＮＯ2 再生型ＤＰＦシステム）の例であり、この連続再生型ＤＰＦシステム１Ａは、ウオールフロータイプのフィルタ３Ａｂとその上流側に配置されたから酸化触媒３Ａａとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒３Ａａにより、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）して二酸化窒素（ＮＯ2 ）とし、この二酸化窒素（ＮＯ2 ）で、下流側のフィルタ３Ａｂに捕集されたＰＭを酸化（２ＮＯ2 ＋Ｃ→２ＮＯ＋ＣＯ2 ）して二酸化炭素（ＣＯ2 ）とし、ＰＭを除去している。
【０００９】
この二酸化窒素（ＮＯ2 ）によるＰＭの酸化は、酸素（Ｏ2 ）によるＰＭの酸化より、エネルギー障壁が低く低温で行われるため、外部からのエネルギーの供給が低減されるので、排気ガス中の熱エネルギーを利用することで連続的にＰＭを捕集しながらＰＭを酸化除去してフィルタの再生を行うことができる。
【００１０】
また、図６に示す連続再生型ＤＰＦシステム（一体型ＮＯ2 再生ＤＰＦシステム）１Ｂは、図５のシステム１Ａを改良したものであり、酸化触媒３２Ａをウオールフロータイプの触媒付フィルタ３Ｂの壁表面に塗布し、この壁表面で、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）の酸化と二酸化窒素（ＮＯ2 ）によるＰＭの酸化を行うようにしている。これにより、システムを簡素化している。
【００１１】
そして、図７に示す連続再生型ＤＰＦシステム（ＰＭ酸化触媒付ＤＰＦシステム）１Ｃは、白金（Ｐｔ）等の貴金属酸化触媒３２Ａと、ＰＭ酸化触媒３２ＢをウオールフロータイプのＰＭ酸化触媒付フィルタ３Ｃの壁表面に塗布し、この壁表面でより低い温度からＰＭの酸化を行うようにしている。
【００１２】
このＰＭ酸化触媒３２Ｂは排気ガス中の酸素（Ｏ2 ）で直接ＰＭを酸化する触媒であり、二酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等で形成される。
【００１３】
そして、この連続再生型ＤＰＦシステム１Ｃは、低温酸化域（３５０℃〜４５０℃程度）では酸化触媒３２Ａの一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2 ）に酸化する反応を利用してＰＭを二酸化窒素（ＮＯ2 ）で酸化し、中温酸化域（４００℃〜６００℃程度）では、ＰＭ酸化触媒３２Ｂの排気ガス中の酸素（Ｏ2 ）でＰＭを直接酸化する反応（４ＣｅＯ2 ＋Ｃ→２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋ＣＯ2 ，２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋Ｏ2 →４ＣｅＯ2 等）によりＰＭを酸化し、ＰＭが排気ガス中の酸素（Ｏ2 ）で燃焼する温度より高い高温酸化域（６００℃程度以上）では、排ガス中の酸素（Ｏ2 ）によりＰＭを酸化している。
【００１４】
これらの連続再生型ＤＰＦシステムにおいては、触媒や、二酸化窒素によるＰＭの酸化を利用することによって、ＰＭを酸化できる温度を下げて、ＰＭを捕集しながらＰＭを酸化除去している。
【００１５】
しかしながら、これらの連続再生型ＤＰＦシステムにおいても、まだ、排気ガス温度を３５０℃程度に昇温させる必要があるため、排気温度が低いエンジンの運転状態や一酸化窒素（ＮＯ）の排出が少ないエンジンの運転状態においては、触媒の温度が低下して触媒活性が低下したり、一酸化窒素（ＮＯ）が不足するので、上記の反応が生ぜず、ＰＭを酸化してフィルタを再生できないため、ＰＭのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりするという問題がある。
【００１６】
例えば、アイドル運転時や下り坂におけるエンジンブレーキ作動運転時等の低速や極低負荷運転においては、燃料が殆ど燃焼しない状態となり、低温の排気ガスが連続再生型ＤＰＦ装置に流れ込むため、触媒の温度が低下して触媒活性が低下してしまう。
【００１７】
特に、この連続再生型ＤＰＦシステムを搭載した自動車が、宅配便等に使用され市街地走行が多い場合には、排気ガスの温度が低いエンジンの運転状態が多いため、再生モード運転において、排気ガスを昇温させるための制御を行う必要が生じる場合が多い。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、エンジンの燃料噴射において、噴射時期の遅延操作を行って、排気ガス温度の上昇を図ったり、噴射時期の進角操作等を行って、排気ガス中のＮＯｘ量の増加を図っている。
【００１９】
しかしながら、この噴射時期の遅延操作で排気ガス温度を上昇させると、エンジンから排出されるＮＯｘが低減してしまうために、ＮＯ2 によるＰＭ酸化反応を利用することができないという問題があり、また、噴射時期の進角操作等で排気ガス中のＮＯｘ量を増加させると、排気ガス温度が低下してしまうために、ＰＭの酸化反応が生じなくなるという問題がある。
【００２０】
従って、アイドルや極低負荷のエンジン運転状態を継続すると、ＰＭの捕集が進行するにもかかわらず、ＰＭを酸化除去できる排気ガスの条件、即ち、ＮＯｘの存在と排気ガスの昇温という両方の条件を満たす排気ガスを供給できないため、ＰＭを酸化除去できず、そのままＰＭの捕集が継続されるので、フィルタの目詰まりが進行する。
【００２１】
そして、このフィルタの目詰まりの進行により、排圧が上昇するので、燃費が悪化する。また、更に、目詰まりが進行し、排圧が高くなり過ぎると、エンジンの停止となり、最悪の場合には、再始動の不能に発展する。
【００２２】
また、燃料噴射制御において、これらの遅延操作や進角操作を行うと燃料の熱エネルギーがエンジンの出力以外のものに使用されてしまうため、出力トルクの減少が生じ、フィルタの再生制御時にトルク変動が発生するので乗り心地性能が悪化するという問題もある。
【００２３】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンの発生トルク量を変えることなく、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行うことができる燃料噴射制御方法を提供することにある。
【００２４】
また、更なる目的は、連続再生型ＤＰＦシステムにおいて、アイドルや極低負荷等の排気ガス温度が低いエンジン運転状態であっても、エンジンの燃料噴射制御により、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行うことができて、ＰＭの酸化除去を可能とする連続再生型ＤＰＦシステムの再生制御方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための燃料噴射制御方法は、次のように構成される。
【００２６】
１）エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に、該捕集した前記粒子状物質を触媒作用により酸化除去する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生の際に行う再生制御で、
前記エンジンの燃料噴射を二段以上の複数段に分割した多段噴射とすると共に、該複数段の燃料噴射における前期の燃料噴射の噴射時期を、通常運転の適正噴射時期より早い時期としてＮＯｘの発生量を増加させ、後期の燃料噴射の噴射時期を、通常運転の適正噴射時期より遅い時期として排気温度を上昇させるように構成される。
【００２７】
ここでいう通常運転の適正噴射時期とは、排気温度の上昇やＮＯｘ増加を特に考慮しないで、所定のエンジン回転数とトルクを発生させる場合における、燃料噴射を行う時期をいう。
【００２８】
そして、このエンジンの燃料の噴射制御方法によれば、ＮＯｘの発生量の増加と排気ガス温度の上昇とを同時に実現した排気ガスを発生することができる。
【００２９】
２）そして、上記の燃料噴射制御方法において、前記多段噴射による燃料噴射量を、通常運転の燃料噴射量より増加して、発生トルクを通常運転のエンジン運転時に発生するトルクと同じにするように構成する。
【００３０】
前期の燃料噴射を早期実施すると、前期の燃料噴射における燃料が発生する熱エネルギーのトルクへの変換量が、通常運転のトルクへの変換量より減少する（負の出力が発生する）ので、このトルク減少分を後期の燃料噴射量を増加することで補って、前期の燃料噴射の負の出力に打ち勝つ正の出力が取り出せる量の燃料を噴射することにより、通常運転で発生するトルクと同じ発生トルクを発生させることができる。
【００３１】
従って、前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量をバランスよく増加することにより、通常運転で発生するトルクと同じ発生トルクを発生させながら、排気温度の昇温とＮＯｘの発生量の増加を行うことができる。
【００３２】
そして、この燃料噴射制御方法によれば、前期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、ＮＯｘの発生量を調整し、後期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、排気温度を調整できる。また、それと共に、前期の燃料噴射の噴射量と後期の燃料噴射の噴射量とを制御することにより、発生トルク、即ち、エンジンの出力も制御できることになる。
【００３３】
また、前期の燃料噴射を増加して早期噴射することにより、シリンダ内の作動ガスの温度が著しく上昇するので、後期の燃料噴射の時期を大幅にリタードさせても、後期に噴射される燃料を失火させることなく燃焼できるようになる。
【００３４】
この前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量のバランスは、実験的に求めることができ、この実験から得られるデータをマップデータ等で、燃料噴射制御装置に記憶させておき、この燃料噴射制御を行う時に、必要に応じて、このデータから前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量を求めることで、容易にこの燃料噴射制御を行うことができる。
【００３５】
そして、この燃料噴射制御方法を、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生制御方法に組み入れて利用することができる。
【００３６】
３）この再生制御方法は、エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により酸化除去する触媒付フィルタを備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、前記触媒付フィルタの再生の際に行う再生制御に、前記燃料噴射制御方法を含んで構成される。
【００３７】
連続再生型ＤＰＦシステムにおいて、上記の噴射制御方法を使用することにより、フィルタの再生が必要になった時が、アイドルや極低負荷のエンジン運転状態であっても、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行うことができるので、フィルタに捕集されて堆積したＰＭを酸化除去することが可能となる。
【００３８】
しかも、通常のエンジン運転における回転数及びトルクを維持しながら、ＮＯｘの発生量を増加し、且つ、排気温度を上昇することができるので、エンジンのトルクに変動を生じさせることなく、ＰＭを触媒作用を利用して酸化しフィルタを再生できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の燃料噴射制御方法と連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム（以下連続再生型ＤＰＦシステムとする）の再生制御方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
先ず、最初に、燃料噴射制御方法について説明する。
【００４１】
このエンジンの燃料噴射制御方法では、図１に示すように、エンジンの燃料噴射を二段以上の複数段に分割した多段噴射（図１では２段噴射）とし、この複数段階の燃料噴射の前期の燃料噴射Ｆ１の噴射時期ｔ１を、通常運転の適正噴射時期ｔｎより早い時期とし、後期の燃料噴射Ｆ２の噴射時期ｔ２を、通常運転の適正噴射時期ｔｎより遅い時期とする。
【００４２】
この前期の段階の噴射（２段階噴射の場合には第１噴射）Ｆ１が早期噴射ということで進角しているので排出ＮＯｘが増加する。また、同時に、この後期の段階の噴射のリタード（遅延）により、排気ガス温度を上昇させることができる。
【００４３】
なお、前期の段階の早期噴射Ｆ１によりシリンダ内作動ガス温度が上昇するので、後期の段階の噴射（２段階噴射の場合には第２噴射）Ｆ２の噴射時期ｔ２のリタード量を増加できる。
【００４４】
そして、図１に示すように、前期の噴射Ｆ１の噴射時期ｔ１を通常運転の適正噴射時期ｔｎより早い時期としているため、発生ＮＯｘ量が増加するが、負の仕事が発生するため、後期の燃料噴射Ｆ２で、前期の噴射Ｆ１で生じた負の仕事をカバーできる正の仕事を発生できるように燃料量を増加して噴射する。
【００４５】
これらの噴射制御によって、前期の噴射Ｆ１によって行われる負の仕事量と、後期の噴射Ｆ２の噴射量の増加により増加した正の仕事量とのバランスを保つことにより、発生トルク量（エンジン出力）を制御できる。つまり、エンジン出力の制御が、前期の噴射（１段目）Ｆ１と後期の噴射（２段目）Ｆ２の噴射量とその割合を制御することにより可能となる。
【００４６】
そのため、発生トルクを低くしたままでも、ＮＯｘを増加させたり、排気ガス温度を上昇させたりすることができ、このエンジンの燃料の噴射制御方法により、低負荷でもＰＭ再生に必要なＮＯｘ量と排気ガス温度を確保できるようになる。
【００４７】
次に、この噴射制御方法を使用する連続再生型ＤＰＦシステムの再生制御方法について、説明する。
【００４８】
図２に、この連続再生型ＤＰＦシステム１の構成を示す。この連続再生型ＤＰＦシステム１は、エンジンＥの排気通路２に設けられた触媒付フィルタ３と、再生制御手段４０とからなる。
【００４９】
この触媒付フィルタ３は、図３に示すように、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千鳥状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で形成され、このフィルタ３の多孔質壁面３０に、触媒３２を担持する多孔質触媒コート層３１を設ける。
【００５０】
この触媒３２は、ＨＣ，ＣＯ及びＰＭに対して酸化活性を持つ、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）や銅（Ｃｕ）等の貴金属触媒３２Ａと二酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等のＰＭ酸化触媒３２Ｂとで形成される。
【００５１】
また、再生制御手段４０は、通常、エンジンＥの運転の全般的な制御を行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）５０に含めて構成され、触媒付フィルタ３の排気入口側のＤＰＦ入口排気ガス温度センサ５１と、触媒付フィルタ３の前後の差圧を検出するＤＰＦ差圧センサ５２からの出力を入力して、触媒付フィルタ３の再生用の制御を行う。
【００５２】
次に、上記の構成の連続再生型ＤＰＦシステム１における再生制御方法について説明する。
【００５３】
この再生制御方法は図４に例示するような再生制御フローに従って行われる。
【００５４】
例示したこれらのフローは説明し易いように、エンジンＥの制御フローと並行して、繰り返し呼ばれて実施されるフローとして示している。
【００５５】
つまり、エンジンＥの運転制御中は並行して、このフローが一定時間後に繰り返し呼ばれて実行され、エンジンＥの制御が終了すると、このフローも呼ばれなくなり実質的にこのフィルタ再生制御も終了するものとして構成している。
【００５６】
本発明の再生制御フローでは、図４に示すように、ステップＳ１０で、再生モード運転の開始の判定をフィルタの目詰まり度をＰＭ累積推定値ＰＭｓでチェックして行い、このＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定の判定値ＰＭｓmax を超えた場合には、ステップＳ２０で再生Ａモード運転や再生Ｂモード運転を行って、触媒付フィルタ３を再生する。
【００５７】
先ず、この再生制御フローがスタートすると、ステップＳ１０の再生モード運転開始の判定に入り、ステップＳ１１で、ＰＭ捕集値ＰＭｔを算出する。このＰＭ捕集値ＰＭｔは、エンジンＥの運転状態を示すトルクＱとエンジン回転数Ｎｅ、及び、ＤＰＦ入口排気ガス温度センサ５１で計測されるＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔ１等を基にして、予め入力されたＰＭ排出マップのマップデータ等から算出されるＰＭ排出量とＰＭ浄化量との差から算出する。
【００５８】
あるいは、ＤＰＦ差圧センサ５２で検出されたＤＰＦ損失差圧と、予め入力されたＤＰＦ差圧マップとの比較から触媒付フィルタ３に捕集されたＰＭ堆積量ＰＭｔを算出する。
【００５９】
そして、次のステップＳ１２で、このＰＭ堆積量ＰＭｔの時間を考慮して累積計算することにより、ＰＭ累積推定値ＰＭｓを算出する。
【００６０】
このステップＳ１３の判定では、ＰＭ累積推定値ＰＭｓが所定の判定値ＰＭｓmax 以上であるか否かで、再生モード運転開始の要否を判定する。この判定で、再生モード運転開始が必要であると判定された場合には、ステップＳ２０の再生モード運転に移り、再生モード運転が必要では無いと判定された場合には、そのままリターンする。
【００６１】
このステップＳ２０の再生モード運転は次のようにして行われる。
【００６２】
先ず、ステップＳ２１で、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅをチェックし、所定の排気温度Ｔｅ１より高いか否かを判定する。
【００６３】
このステップＳ２１で、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅが、所定の排気温度Ｔｅ１（例えば３５０℃程度）より低い温度、即ち、低温酸化域以下にある場合には、ステップＳ２２の再生Ａモード運転を行う。
【００６４】
本発明では、この低温域における再生Ａモード運転中で、多段噴射の燃料噴射制御を行い、ＮＯｘの発生量を増加しながら、排気ガス温度を上昇させるので、このＮＯｘの増加と排気ガス温度の上昇を利用してＰＭを酸化して除去することができる。
【００６５】
そして、スナップＳ２１に戻り、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅが、所定の排気温度Ｔｅ１より高くなるのを待つ。
【００６６】
このスナップＳ２１で、ＤＰＦ入口排気ガス温度Ｔｅが、所定の排気温度Ｔｅ１より高くなった場合、又は最初から高い場合には、ステップＳ２３で再生Ｂモードを行う。
【００６７】
この再生モード運転は、排気ガス温度が低温酸化域以上（例えば４００℃以上）、即ち、酸化触媒やＰＭ酸化触媒、あるいは直接燃焼によりＰＭを酸化できる温度以上になっているので、それぞれの温度にあった燃料噴射制御により、ＰＭを酸化除去する。
【００６８】
そして、排気ガス温度Ｔｅが低温酸化温度域（３５０℃〜４５０℃程度）にある場合には、酸化触媒３２Ａにより、ＮＯをＮＯ2 に酸化し、このＮＯ2 でＰＭを酸化除去できるので、燃料の噴射時期を適正噴射時期より早い時期にして、ＮＯｘ量を増加する燃料噴射制御を行う。
【００６９】
また、排気ガス温度Ｔｅが中温酸化温度域（４００℃〜６００℃程度）にある場合には、ＰＭ酸化触媒により、排気ガス中のＯ2 でＰＭを酸化除去できるので、排気ガス温度を中温酸化域以上に維持するエンジン運転制御を行い、ＰＭ酸化触媒３２Ｂにより、触媒付フィルタ３に捕集されたＰＭを排気ガス中のＯ2 で酸化し除去する。
【００７０】
そして、排気温度Ｔｅが高温酸化域以上（例えば、６００℃以上）の温度である場合には、排気ガス中のＯ2 で直接ＰＭが燃焼する。
【００７１】
そして、この再生Ｂモード運転をし、排圧Ｐｅが所定の排圧値Ｐｅ１より小さくなったか否か等の判定で、フィルタの再生が終了したか否かをチェックする。
【００７２】
フィルタの再生が終了していない場合には、ステップＳ２１に戻り再生モード運転を続行し、フィルタの再生が終了している場合には、再生モード運転を終了して、ステップＳ２５で、燃料噴射を元の噴射モードに戻したり、ＰＭ累積推定値ＰＭｓをリセットしたりする（ＰＭｓ＝０）等の再生モード終了操作を行い、リターンする。
【００７３】
上記の再生制御方法を使用することにより、フィルタの再生が必要になった時が、アイドルや極低負荷のエンジン運転の排気温度が低い状態であっても、再生Ａモード運転の多段噴射（スプリット噴射）の燃料噴射制御により、排気ガス温度の昇温とＮＯｘ量の増加とを同時に行って、フィルタに捕集されて堆積したＰＭを酸化除去することができる。
【００７４】
しかも、通常のエンジン運転における回数数及びトルクを維持しながら、ＮＯｘの発生量を増加し、且つ、排気温度を上昇することができるので、エンジンのトルクに変動を生じさせることがない。
【００７５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係わるエンジンの燃料噴射制御方法によれば、前期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、ＮＯｘの発生量を調整し、後期の燃料噴射の噴射量と噴射タイミングの制御により、排気温度を調整できる。それと共に、前期の燃料噴射の噴射量と後期の燃料噴射の噴射量とを制御することにより、発生トルク、即ち、エンジンの出力も制御できる。
【００７６】
従って、ＮＯｘの発生量の増加と排気ガス温度の上昇とを同時に実現した排気ガスを発生することができる。また、前期の燃料噴射量と後期の燃料噴射量をバランスよく増加することにより、通常運転で発生するトルクと同じ発生トルクを発生させながら、排気温度の昇温とＮＯｘの発生量の増加とを同時に行うことができる。
【００７７】
また、本発明の連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステム（連続再生型ＤＰＦシステム）の再生制御方法によれば、従来の再生制御技術では、排気ガス温度または排出ＮＯｘ量が不足して、ＰＭの酸化によるフィルタ再生が困難であった、アイドルや低負荷等の排気温度が低いエンジン運転領域であっても、トルクの増加を招くことなく、排気ガス温度の昇温と排出ＮＯｘ量の増量とを共に満足できるので、フィルタに捕集されたＰＭの酸化が可能となり、フィルタを再生できる。しかも、再生制御によるトルク変動が生じない。
【００７８】
従って、何時でもフィルタを再生できるので、排圧の上昇を抑えることができる。そのため、燃費を向上でき、また、高排圧に起因するエンジンストロールの発生等の不具合も回避できる。更に、ＰＭの過剰蓄積も回避できるので、このＰＭの過剰蓄積の次に続くＰＭ酸化時に発生し易いフィルタ溶損も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の燃料噴射制御の模式的な説明図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタシステムの構成図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の触媒付フィルタの模式的な構成図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の連続再生型パティキュレートフィルタシステムの再生制御方法を示すフロー図である。
【図５】従来技術の酸化触媒を配設した連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。
【図６】従来技術の酸化触媒付フィルタを備えた連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。
【図７】従来技術のＰＭ酸化触媒付フィルタを備えた連続再生型ＤＰＦシステムの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｅ ディーゼルエンジン
１ 連続再生型パティキュレートフィルタシステム
２ 排気通路
３ 触媒付フィルタ
Ｆ１ 前期の燃料噴射
Ｆ２ 後期の燃料噴射
ｔ１ 前期の燃料噴射の噴射時期
ｔ２ 後期の燃料噴射の噴射時期
ｔｎ 通常運転の適正噴射時期
Claims (3)
- エンジンの排気通路に設けられ、前記エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に、該捕集した前記粒子状物質を触媒作用により酸化除去する連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生の際に行う再生制御で、
前記エンジンの燃料噴射を二段以上の複数段に分割した多段噴射とすると共に、該複数段の燃料噴射における前期の燃料噴射の噴射時期を、通常運転の適正噴射時期より早い時期としてＮＯｘの発生量を増加させ、後期の燃料噴射の噴射時期を、通常運転の適正噴射時期より遅い時期として排気温度を上昇させることを特徴とする燃料噴射制御方法。 - 前記多段噴射による燃料噴射量を、通常運転の燃料噴射量より増加して、発生トルクを通常運転の燃料噴射量より増加して、発生トルクを通常運転のエンジン運転時に発生するトルクと同じにすることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御方法。
- エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に捕集した粒子状物質を触媒作用により酸化除去する触媒付フィルタを備えた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムにおいて、前記触媒付フィルタの再生の際に行う再生制御に、請求項１又は２に記載の燃料噴射制御方法を含むことを特徴とする連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタシステムの再生制御方法。
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