JP3922249B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路に排ガス中の微粒子（黒煙をはじめとする浮遊粒子状物質）を捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関するものである。

エンジンの排気通路に上記フィルタを設けた場合、その微粒子堆積量が所定値以上になったときに、この微粒子を燃焼させることによって該フィルタの再生を行なう必要がある。この再生に関し、上記微粒子堆積量が所定値以上になったときに、車両走行中に、エンジンの燃料噴射制御によって上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに堆積している微粒子を燃焼させる強制再生手段が知られている。

また、上記フィルタの微粒子堆積量が所定値以上になったときにワーニングランプを点灯し、運転者に車両を停止させて上記フィルタの手動再生を行なうことを促すようにしたものも知られている（特許文献１参照）。この手動再生は、車両を停止させた状態で手動再生スイッチを入れると、エンジンの燃料噴射ポンプのアクセルレバーが所定開度になってエンジン回転数が上昇するとともに、上記フィルタよりも下流側の排気通路に設けた絞り弁が作動して排気通路を絞り、そのことによって、排気温度を高めて上記フィルタの温度を上昇させるというものである。
特開平０４−０８６３１９号公報

ところで、上記強制再生は、排気ガス温度が比較的高い運転状態にあるときに実行しなければ、上記フィルタを効率良く再生することができない。例えば、フィルタよりも上流側の排気通路に酸化触媒を設けておき、エンジンの圧縮行程上死点付近で行なう燃料の主噴射後、さらに膨張行程において燃料の副噴射を実行して酸化触媒に未燃燃料を供給し、該酸化触媒の反応熱を利用してフィルタ温度を上昇させる場合は、事前に酸化触媒が排気ガスの熱によって活性を呈する温度状態になっている必要がある。或いは、上記燃料の主噴射時期をリタードさせて排気ガス温度を高め、それによってフィルタの温度の上昇を図る場合でも、フィルタの温度が排気ガスの熱によって事前にある程度高くなっていないと、効率の良い強制再生を行なうことができない。

しかし、車両が交通渋滞に巻き込まれるなどして低速走行をしなければならない場合や、発進・停車を繰り返す運転をしなければならない場合は、エンジンの排ガス温度が低く、上記酸化触媒やフィルタは温度が低い状態にあるのが通常である。従って、そのような場合は、車両走行中に上記フィルタに捕集されている微粒子が多くなっていることが検出されても、車両走行中の強制再生を行なうことができず、或いは強制再生が不十分になり、やがてフィルタの目詰まりを招いてしまう。

これに対して、上記強制再生と上記手動再生とを併用することが考えられる。すなわち、フィルタの微粒子捕集量が所定値を越えたときに車両走行中の強制再生によってフィルタの目詰まりを防止する一方、フィルタに微粒子捕集量が上記所定値を大きく越えて過剰になってしまった緊急時にはワーニングランプを点灯し、運転者に車両を停止して手動再生を行なうことを促す、というものである。

しかし、例えば、上記強制再生が可能な程度に排ガス温度が高い通常走行が所定時間行なわれてフィルタに微粒子が堆積していき、その堆積量が強制再生開始の閾値を越える前に、車両が交通渋滞に巻き込まれて排ガス温度が低いノロノロ運転に移行したときが問題になる。すなわち、そのノロノロ運転によって微粒子堆積量が上記強制再生開始の閾値を越えても、強制再生を実質的に行なうことができず、走行中に手動再生のためのワーニングランプが点灯してしまうことがある。また、仮に上記通常走行中に微粒子堆積量が強制再生開始の閾値を越えて強制再生が始まっても、その後にノロノロ運転に移行してしまい、有効な強制再生を行なうことができる時間が短くなってフィルタを十分に再生できないことがあり、その場合もワーニングランプが点灯して手動再生を余儀なくされる。

すなわち、強制再生と手動再生とを併用しても、車両が交通渋滞等によってノロノロ運転や、発進・停止を繰り返すような運転が比較的多い状況では、フィルタの微粒子堆積量が強制再生開始の閾値以上になっても、強制再生が行なわれなかったり、強制再生が行なわれても充分でなかったりして、手動再生を頻繁に行なわなければならなくなる。

そうして、車両の運転中に上記ワーニングランプが点灯すると、その車両を早めに停止させてフィルタの手動再生を行なう必要があるが、直ちに車両を停止させて手動再生を行なうことができないときは、点灯しているワーニングランプが運転者に煩わしさを与える。しかも、その手動再生には所定の時間を要し、特にエンジンの燃料噴射制御によってフィルタの再生を図る場合には比較的長い時間を要し、その間は当該車両の運転をすることができなくなるとともに、手動再生中は車両から離れることがためらわれることになる。

このように、車両の運転状態によっては、手動再生を頻繁を行なわなければならないということは、その車両の運転者に精神的及び時間的な負担をかけることになり、当該車両に対する運転者の信頼性も損なわれる。

そこで、本発明の課題は、上記強制再生と手動再生とを併用するにあたり、上記フィルタの目詰まりを招くことなく、上記手動再生の必要頻度が多くなることを防止し、車両使用者の負担を軽減することにある。

本発明は、このような課題に対して、手動再生の頻度が高くなるときは、強制再生が実行される機会が多くなるようにした。

すなわち、本発明は、車両のエンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
上記フィルタに捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段と、
車両の運転状態に関連するパラメータ値を検出する運転状態検出手段と、
上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて、上記微粒子量が第１閾値α以上になったときに、上記エンジンの気筒内燃焼室に対する燃料の噴射態様を変更することにより、上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている上記微粒子を燃焼させることで該フィルタの強制再生を行なう強制再生手段と、
上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて上記微粒子量が上記第１閾値αよりも多い第２閾値β以上になったときに車両の乗員に警告を発する警告手段と、
上記フィルタの再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、
上記運転状態検出手段の検出値及び上記手動再生スイッチからの信号に基づいて、上記車両が所定の停止状態にあるという条件と上記手動再生スイッチがオンされているという条件とが共に成立したときに、上記フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させることで該フィルタの手動再生を行なう手動再生手段とを備えているエンジンの排気浄化装置であって、
上記手動再生の頻度に関連するパラメータ値を検出する手動再生頻度検出手段と、
上記手動再生頻度検出手段の検出値に基づいて、上記手動再生の頻度が高いときには低いときよりも上記第１閾値αを小さな値に変更する閾値変更手段とを備え、
上記第２閾値βは上記第１閾値αの最高値よりも高い値に設定されていることを特徴とする。

上記エンジンの排気浄化装置においては、フィルタに捕集された微粒子量が第１閾値α以上になると、フィルタの温度が上昇するように燃料の噴射形態が変更されてフィルタに捕集されている微粒子を燃焼させるフィルタの強制再生が実行される。また、フィルタに捕集されている微粒子量が第２閾値β以上になると、警告手段が作動して当該車両の乗員に手動再生を促す警告が発せられる。これに基いて、運転者が車両を停止し、手動再生スイッチをオンにすると、手動再生手段が働いて上記フィルタの微粒子を燃焼する手動再生が行なわれる。

そうして、上記手動再生の頻度が高いときは上記強制再生のための第１閾値αが小さな値に変更される。これにより、フィルタに捕集されている微粒子量が多くなる前に強制再生を行なうことができる状態になり、この強制再生の機会が増大することになる。

すなわち、車両が例えば交通渋滞に巻き込まれて低速走行や、発進・停止を繰り返すことが多くなっても、当該車両の車速が一時的に高い状態になったときにフィルタの強制再生が実行され易くなる。そして、仮にその強制再生の実行時間が短い場合であっても、当該フィルタに捕集されている微粒子が幾分は燃焼するから、その捕集微粒子量が手動再生のための第２閾値以上になることが少なくなる。その結果、手動再生のための警告が頻繁に出ることがなくなり、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることが少なくなって乗員の負担が軽減される。

上記強制再生に関しては、上記フィルタよりも上流の上記排気通路に酸化触媒を設けておき、上記微粒子量検出手段及び運転状態検出手段の検出値に基づいて、上記微粒子量が第１閾値α以上であるという条件と上記車両が上記酸化触媒を活性化させる運転状態にあるという条件とが共に成立したときに、上記燃料の噴射形態を、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後さらに膨張行程において燃料を噴射する副噴射を実行する形態にするものであることが好ましい。

これにより、フィルタに捕集された微粒子量が第１閾値α以上になると、車両が所定の運転状態（酸化触媒が活性を呈するようなエンジン運転状態）にあれば、主噴射に続いて副噴射が実行される。すなわち、酸化触媒に未燃焼燃料ないしは部分酸化された半燃焼燃料が供給され、この酸化触媒でその燃料の酸化反応を生じ、その反応熱によってフィルタに流入する排ガス温度が高まり、該フィルタの温度が上昇して微粒子の燃焼する。

また、上記強制再生は、上記酸化触媒や副噴射を用いることなく、燃料の主噴射時期をリタードさせて排気ガス温度を高め、それによってフィルタの温度の上昇を図るものであってもよく、さらに、この主噴射時期のリタードと、上記酸化触媒を設けて副噴射を実行するやり方との組み合わせであってもよい。

上記手動再生頻度に関連するパラメータ値としては、前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離を採用することができ、この走行距離が短いときには長いときよりも上記第１閾値αを小さくするようにすればよい。

また、上記手動再生頻度に関連するパラメータ値としては、前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行時間を採用することができ、この走行時間が短いときには長いときよりも上記第１閾値αを小さくするようにすればよい。

すなわち、前回の手動再生からの車両の走行距離或いは走行時間がそれほど長くないにも拘わらず、再び手動再生を行なわなければならないということは、その間、強制再生が実行されなかったか、実行されてもその回数が少ない、又はその強制再生によってはフィルタが充分に再生されなかったことを意味する。従って、かかる場合は、第１閾値αを小さな値として強制再生が行なわれ易くなるようにするものである。

この場合、第１閾値αは上記走行距離又は走行時間に応じて連続的に変化させても、或いは、不連続に（段階的に）変化させてよく、或いは、第１閾値αを大小の２段階変更にするようにしてもよい。

但し、上記走行距離で第１閾値αを変更するようにすると、例えば、前回の手動再生後、１〜２時間程度の高速走行を経て車両が交通渋滞に巻き込まれ、強制再生が行なわれないまま比較的短時間でフィルタの微粒子捕集量が第２閾値β以上になった場合、前回の手動再生から今回の手動再生までの時間が短いにも拘わらず、上記高速走行を経ているために走行距離自体は長くなっていることがある。その場合は第１閾値αの変更がなされないため、比較的早めに次の手動再生を余儀なくされるおそれがある。

一方、上記走行時間で第１閾値αを変更する場合においても、この閾値変更のための走行時間の設定を短くすると、その設定時間を少し超えた時点で次の手動再生が必要になったときには、第１閾値αの変更がなされないことになる。そうかといって、その設定時間を長くすると、第１閾値αが不必要に小さな値に変更されて強制再生が頻繁に行なわれるようになり、エンジンの燃料消費率の悪化を招く結果となる。

従って、上記手動再生頻度に関連するパラメータ値として、前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離と走行時間とを採用し、この走行距離が短くなるほど、また、走行時間が短くなるほど、上記第１閾値αを小さくすることがより好ましい。

これにより、上記走行距離が短いにも拘わらず、第１閾値αが変更されなかったり、或いは上記走行時間が短いにも拘わらず、第１閾値αが変更されなかったりする事態を避けることができ、強制再生の機会を適切に増やして、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることを少なくすることができる。

また、上記手動再生は、上記フィルタに電気ヒータを付設しておき、該ヒータへの通電によって該フィルタを加熱する、というように再生用のフィルタ加熱手段を設けて行なうことができる。

しかし、上記手動再生は、上記フィルタよりも上流の排気通路に酸化触媒を設けておき、上記エンジンの気筒内燃焼室に、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射と、膨張行程において燃料を噴射する副噴射とを実行することにより、上記酸化触媒に上記副噴射に係る燃料を供給し該酸化触媒での触媒反応熱によって上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている上記微粒子を燃焼させるものであることが好ましい。

これにより、上記フィルタに再生用の加熱手段を設ける必要がなくなり、コスト低減に有利になる。また、このようなエンジンの燃料噴射制御によってフィルタの手動再生を行なうようにすると、酸化触媒を活性化させるために時間がかかるが、上述の如く、強制再生の機会を増やして手動再生の頻度を少なくするようにしたから、煩わしさは軽減される。

以上のように本発明によれば、フィルタに捕集された微粒子量が第１閾値α以上になったときに車両走行中のフィルタ強制再生が実行され、フィルタに捕集されている微粒子量が第２閾値β以上になると、警告手段が作動し、運転者が車両を停止して手動再生スイッチをオンにすると、フィルタの手動再生が行なわれる排気浄化装置において、手動再生頻度検出手段と閾値変更手段とを備え、上記手動再生の頻度が高いときには低いときよりも上記第１閾値αを小さな値に変更するようにしたから、強制再生の機会が増大し、従って、車両が例えば交通渋滞に巻き込まれて発進・停止を繰り返すことが多くなった場合であっても、当該車両が一時的にフィルタの再生に適した運転状態になったときにフィルタの強制再生が行なわれることになり、その結果、手動再生のための警告が頻繁に出ることがなくなり、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることが少なくなって乗員の負担が軽減される。

また、上記強制再生に関し、上記フィルタよりも上流の排気通路に酸化触媒を設けておき、上記微粒子量が第１閾値α以上であるという条件と上記車両が上記酸化触媒を活性化させる運転状態にあるという条件とが共に成立したときに、燃料の主噴射後さらに膨張行程において副噴射を実行するものとすれば、酸化触媒での触媒反応熱を利用してフィルタの温度を高めることができ、該フィルタの再生効率を高める上で有利になる。

前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離又は車両の走行時間に基いて上記第１閾値αを変更するものによれば、上記手動再生の頻度を簡便に計って強制再生の機会を増やすことができる。

また、上記車両の走行距離及び車両の走行時間の双方に基いて上記第１閾値αを変更するものによれば、上記走行距離が短いにも拘わらず、第１閾値αが変更されなかったり、或いは上記走行時間が短いにも拘わらず、第１閾値αが変更されなかったりする事態を避けることができ、強制再生の機会を増やして、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることを少なくする上で有利になる。

また、フィルタの手動再生をエンジンの燃料噴射制御によって行なうようにすると、１回の手動再生に要する時間が長くなるが、上述の如く強制再生の機会を増やして手動再生の頻度を少なくするようにしたから、手動再生の煩わしさは軽減され、しかもフィルタに再生用の加熱手段を設ける必要がなくなり、コスト低減に有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すエンジンの排気浄化装置において、１は車両の多気筒のディーゼルエンジン（図１には１気筒のみを示している。）、２はその吸気通路、３はその排気通路である。エンジン１のピストン４の頂面には深皿形燃焼室５が形成されている。エンジン１のシリンダヘッドには、気筒内燃焼室５に燃料を直接噴射供給することができるように燃料噴射弁７が設けられている。

吸気通路２には、その上流側から下流側に向かって順に、エアクリーナー９、エアフローセンサ１０、ターボ過給機１１のブロア１１ａ、インタークーラ１２、吸気絞り弁１３、吸気温度センサ１４及び吸気圧力センサ１５が配設されている。排気通路３には、その上流側から下流側に向かって順に、ターボ過給機１１のタービン１１ｂ、酸化触媒１６及び排ガス中の微粒子を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１７が配設されている。ＤＰＦ１７の上流側と下流側とには排気圧力センサ１８、１９が配設されている。ＤＰＦ１７はその上流側の部位に酸化触媒を担持している。

また、排気通路３の上記タービン１１ｂよりも上流側と吸気通路２の上記吸気圧力センサ１５よりも下流側とが、排ガスの一部を吸気系に戻すための排ガス還流通路２１によって接続されている。この排ガス還流通路２１の途中には負圧アクチュエータ式の排ガス還流量調節弁（ＥＧＲ弁）２２と、排ガスをエンジンの冷却水によって冷却するためのクーラ２３とが配設されている。

燃料噴射弁７には、燃料タンク（図示省略）の燃料が燃料フィルタ２５、燃料噴射ポンプ２６、蓄圧手段としてのコモンレール２７を介して燃料供給管２８により供給され、燃料戻し管２９で燃料タンクに戻される。すなわち、燃料ポンプ２６より圧送される高圧燃料がコモンレール２７に蓄えられ、該コモンレール２７に蓄圧された燃料がエンジン１の各気筒の燃料噴射弁７に分配供給される。燃料噴射弁７、燃料タンク、燃料フィルタ２５、高圧燃料ポンプ２６、コモンレール２７、燃料供給管２８及び燃料戻し管２９は、燃料供給システムを構成している。

３１はエンジン水温を検出する水温センサ、３２はエンジン回転数を検出するクランク角センサ、３３は酸化触媒１６に流入する排ガス温度を検出するセンサ、３４はＤＰＦ１７に流入する排ガス温度を検出するセンサ、３５はＤＰＦ１７から流出する排ガス温度を検出するセンサである。

そうして、上記ＤＰＦ１７に捕集された微粒子量が多くなったときに該微粒子を燃焼させてＤＰＦ１７を再生するために、図２に示すマイクロコンピュータを利用したＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４０によって上記燃料噴射弁７による燃料噴射制御が実行される。

すなわち、ＥＣＵ４０には、車両走行中にＤＰＦ１７の再生を行なう強制再生手段４１と、車両停止中にＤＰＦ１７の再生を行なう手動再生手段４２とが設けられ、さらに乗員に手動再生を促すためのワーニングランプ４３を作動させる警告手段４４、手動再生の頻度に関連するパラメータ値を検出する手動再生頻度検出手段４５、並びに手動再生の頻度に応じて上記強制再生のための閾値を変更する閾値変更手段４６が設けられている。

そうして、これら各手段４１，４２，４４〜４６のために、排気圧力センサ１８，１９、クランク角センサ３２、エンジンのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ５１、車速センサ５２、自動変速機の変速レンジ（セレクトレバー位置）センサ５３、手動再生スイッチ５４等からの信号がＥＣＵ４０に入力されるようになっている。

排気圧力センサ１８，１９は、ＤＰＦ１７に捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段を構成している。すなわち、この両センサ１８，１９で検出される排気圧力の差圧に基づいてＤＰＦ１７に堆積している微粒子量を検出するようになっており、差圧が大きいほど当該堆積量が大と判定することができる。

アクセル開度センサ５１はエンジン負荷を求めるためのものであり、このアクセル開度センサ５１とクランク角センサ３２とは、エンジン運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）に関連するパラメータ値を検出するエンジン運転状態検出手段を構成している。アクセル開度センサ５１、車速センサ５２及び変速レンジセンサ５３は、車両の運転状態に関連するパラメータ値を検出する車両運転状態検出手段を構成している。

また、ワーニングランプ４３及び手動スイッチ５４は車両のインストルメントパネルに設けられている。

強制再生手段４１は、排気圧力センサ１８，１９からの検出信号に基いてＤＰＦ１７に捕集された微粒子量が第１閾値α以上であることを判定し且つ車速センサ５２の出力に基いて車両が酸化触媒１６を活性化させる運転状態にある（所定車速（例えば５０ｋｍ／ｈ）以上）であることを判定したときに、ＤＰＦ１７の強制再生を実行する。すなわち、強制再生手段４１は、エンジン出力発生のために圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射を実行することにより、フィルタ１７を再生する。

上記主噴射制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して主噴射量及び主噴射時期を設定することにより行なわれ、さらにエンジン水温や吸気温度等に基づいて補正される。

上記副噴射制御も、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、予め設定して電子的に格納されたマップを参照して副噴射量及び副噴射時期を設定することにより行なわれる。この副噴射により、酸化触媒１６に未燃燃料ないしは部分酸化された燃料を供給し、この酸化触媒１６での触媒反応熱によってＤＰＦ１７に流入する排ガス温度を高め、ＤＰＦ１７の温度を微粒子が燃焼するように上昇させる。

副噴射量は、基本的にはエンジン負荷が低くなるほど、また、エンジン回転数が低くなるほど副噴射量が多くなるように設定されている。これは、エンジン負荷が低くなるほど、また、エンジン回転数が低くなるほど主噴射による排ガス温度が低くなり、また、排気ガス量が少なくなるからである。副噴射時期は、当該噴射燃料を酸化触媒１６で燃焼しやすいように若干熱分解させて排出すべく、ＡＴＤＣ（圧縮行程上死点後）５０゜ＣＡ〜１２０゜ＣＡの範囲において、エンジン負荷が高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど、遅くなるように設定される。

手動再生手段４２は、アクセル開度センサ５１、車速センサ５２及び変速レンジセンサ５３からの出力に基づいて、アクセル開度がゼロであり、車速がゼロであり、並びにセレクトレバーがＰ（パーキング）レンジ又はＮ（ニュートラル）レンジにあるという３条件が成立すると、車両が停止状態にあると判定し、且つ手動再生スイッチ５４がオンにされていると判定したときに、ＤＰＦ１７の手動再生を実行する。

すなわち、手動再生手段４２は、目標エンジン回転数をアイドル回転数よりも高い低速ないしは中速の回転数（例えば１５００〜２０００ｒｐｍ）に定め、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように燃料噴射量をフィードバック制御する（主噴射量を増量する）とともに、膨張行程（例えばＡＴＤＣ５０゜ＣＡ付近）で燃料を噴射する副噴射を実行する。主噴射量の増量により、排ガス温度を高めて酸化触媒１６の温度を活性温度まで上昇させるものである。また、副噴射の実行により、強制再生の場合と同様に酸化触媒１６での触媒反応熱を利用してＤＰＦ１７の微粒子を燃焼させるものである。

なお、停車状態の検出に関しては、車速ゼロのみをもって停車状態と判定したり、或いは車速ゼロの条件と、アクセル開度がゼロ、又はセレクトレバーがＰレンジ及びＮレンジのいずれかにあるという条件とが成立するときに停車状態と判定するようにしてもよい。

警告手段４４は、車両乗員にＤＰＦ１７の手動再生が必要になったことを警告するためのものであり、排気圧力センサ１８，１９からの検出信号に基いてＤＰＦ１７に捕集された微粒子量が第２閾値β以上であることを判定したときに、ワーニングランプ４３を点灯させる。第２閾値βは強制再生のための第１閾値αの最高値αmaxよりも高い値に設定されている。

手動再生頻度検出手段４５は、前回の手動再生から今回の手動再生までの当該車両の走行距離を手動再生の頻度に関連するパラメータ値として検出する。この走行距離は、車速センサ５２によって検出される車速と当該車速で走行した時間とに基いて、前回の手動再生から今回の手動再生までの各車速での走行距離を積算することによって求められる。この場合、前回の手動再生から今回の手動再生までの走行距離が短くなるほど手動再生の頻度が高いということになる。

閾値変更手段４６は、図３に示すように、前回の手動再生から今回の手動再生までの走行距離が所定の第１値Ｌ１よりも長いときは、手動再生の頻度が低いとして強制再生用の第１閾値αを最高値αmaxに設定し、当該走行距離が第１値Ｌ１より短くなるに従って第１閾値αを漸次小さな値に変更し、当該走行距離が所定の第２値Ｌ２以下では第１閾値αを最低値αminに設定する。

図４は上記手動再生制御のフローを示すものであり、スタート後のステップＳ１において、センサ５１〜５３の検出信号によって車速、アクセル開度及び変速レンジを読み込む。続くステップＳ２において排気圧力センサ１８，１９の検出信号によってＤＰＦ１７の前後の排気圧力の差圧を読込み、この差圧に基づいてステップＳ３でＤＰＦ１７の微粒子堆積量を算出する。

続くステップＳ４において微粒子堆積量が第２閾値β以上であるか否かを判定する。微粒子堆積量が第２閾値β未満であるときはリターンする一方、第２閾値β以上であるときはステップＳ５に進んで、ワーニングランプ４３を点灯させる。

続くステップＳ６において手動再生スイッチ５４がオンになっているか否かを判定し、オンになっていないときはリターンする一方、オンになっているときはステップＳ７に進んで、車速がゼロである、アクセル全閉（開度ゼロ）である、セレクトレバーがＰレンジ又はＮレンジにある、という３条件が全て成立するか否かを判定する。すなわち、車両が完全に停止し、手動再生を実行してもよいか否かの安全を確認するものである。

上記３条件の少なくとも一つが成立しないときはリターンする一方、この３条件全てが成立するときはステップＳ８に進んで手動再生を実行する。すなわち、エンジン回転数が１７５０ｒｐｍになるように主噴射量を増量した後、副噴射（膨張行程噴射）を追加する。これにより、酸化触媒１６の触媒反応熱を利用してＤＰＦ１７を再生する。この手動再生は、例えば１０分間程度行なう。なお、ＤＰＦ１７に捕集されている微粒子量に応じて手動再生時間を変更するようにしてもよい。

続くステップＳ９において前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離を算出し、続くステップＳ１０において、上記走行距離に基づいて、強制再生を開始するための微粒子堆積量の判定閾値、すなわち、第１閾値αを図３に例示する電子的に格納されたデータを参照して設定する。なお、第１閾値αの初期値は最高値αmaxに設定する。

従って、前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離が短くなってくると（上記手動再生の頻度が高くなってくると）、強制再生のための第１閾値αが小さな値に変更される。その結果、ＤＰＦ１７に捕集されている微粒子量がそれほど多くなっていないときであっても、早めに強制再生が実行されることになる。よって、車両が例えば交通渋滞に巻き込まれて発進・停止を繰り返すような場合であっても、当該車両が一時的に酸化触媒を活性化させる運転状態になったときにＤＰＦ１７の強制再生が実行される。そして、仮にその強制再生の実行時間が短い場合であっても、当該ＤＰＦ１７に捕集されている微粒子が幾分は燃焼するから、その捕集微粒子量が第２閾値β以上になることが少なくなる。その結果、ワーニングランプ４３が頻繁に点灯することがなくなり、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることが少なくなって乗員の負担が軽減される。

上記実施形態では、前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離を手動再生頻度に関連するパラメータ値としたが、このパラメータ値として前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行時間を採用してもよい。その場合も、図５に示すように、当該走行時間が所定の第１値Ｔ１よりも長いときは、手動再生の頻度が低いとして強制再生用の第１閾値αを最高値αmaxに設定し、当該走行時間が第１値Ｔ１より短くなるに従って第１閾値αを漸次小さな値に変更し、当該走行時間が所定の第２値Ｔ２以下では第１閾値αを最低値αminに設定するようにすればよい。

前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行時間としては、エンジンのイグニッションがオンになっている時間、或いは車速がゼロになっていない時間を当てることができ、或いはイグニッションオン及び車速がゼロでないという両条件が成立している時間を当てることができる。

また、上記手動再生頻度に関連するパラメータ値として、前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離と走行時間とを採用し、図６に示すように、この走行距離が短くなるほど、また、走行時間が短くなるほど、上記第１閾値αを小さくするようにしてもよい。

これにより、上記走行距離が短いにも拘わらず、第１閾値αが変更されなかったり、或いは上記走行時間が短いにも拘わらず、第１閾値αが変更されなかったりする自体を避けることができ、強制再生の機会を増やして、車両乗員に煩わしい手動再生を強いることを少なくすることができる。

なお、手動再生に関し、目標エンジン回転数となるように燃料の主噴射量を増量するとともに、吸気絞り弁によって気筒に流入する吸気量を少なくする吸気絞り、或いはＤＰＦよりも下流側の排気通路に絞り弁を設けて排気流量を少なくする排気絞りを行なうことによって、ＤＰＦ１７の温度の速やかな上昇を図るようにしてもよい。また、電気ヒータによってＤＰＦ１７を加熱して微粒子を燃焼させるようにしてもよい。

また、上記実施形態はフィルタがＤＰＦであるケースであるが、ガソリンエンジンの排ガス中に含まれる微粒子をフィルタで捕集する場合にも本発明は適用することができる。

本発明に係るエンジンの排気浄化装置の構成図である。 同装置の制御ブロック図である。 前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離と強制再生のための第１閾値αとの関係を示すグラフ図である。 同装置の手動再生制御フロー図である。 前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行時間と強制再生のための第１閾値αとの関係を示すグラフ図である。 前回の手動再生から今回の手動再生までの車両の走行距離及び走行時間と、強制再生のための第１閾値αとの関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
５ 気筒内燃焼室
７ 燃料噴射弁
１６ 酸化触媒
１７ ＤＰＦ（フィルタ）
１８，１９ 排気圧力センサ
４０ ＥＣＵ
４１ 強制再生手段
４２ 手動再生手段
４３ ワーニングランプ
４４ 警告手段
４５ 手動再生頻度検出手段
４６ 閾値変更手段
５１ アクセル開度センサ
５２ 車速センサ
５３ 変速レンジセンサ
５４ 手動再生スイッチ

Claims (6)

1. 車両のエンジンの排気通路に設けられ排ガス中の微粒子を捕集するフィルタと、
   上記フィルタに捕集された微粒子量に関連するパラメータ値を検出する微粒子量検出手段と、
   車両の運転状態に関連するパラメータ値を検出する運転状態検出手段と、
   上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて、上記微粒子量が第１閾値α以上になったときに、上記エンジンの気筒内燃焼室に対する燃料の噴射態様を変更することにより、上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている上記微粒子を燃焼させることで該フィルタの強制再生を行なう強制再生手段と、
   上記微粒子量検出手段の検出値に基づいて上記微粒子量が上記第１閾値αよりも多い第２閾値β以上になったときに車両の乗員に警告を発する警告手段と、
   上記フィルタの再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、
   上記運転状態検出手段の検出値及び上記手動再生スイッチからの信号に基づいて、上記車両が所定の停止状態にあるという条件と上記手動再生スイッチがオンされているという条件とが共に成立したときに、上記フィルタに捕集されている微粒子を燃焼させることで該フィルタの手動再生を行なう手動再生手段とを備えているエンジンの排気浄化装置であって、
   上記手動再生の頻度に関連するパラメータ値を検出する手動再生頻度検出手段と、
   上記手動再生頻度検出手段の検出値に基づいて、上記手動再生の頻度が高いときには低いときよりも上記第１閾値αを小さな値に変更する閾値変更手段とを備え、
   上記第２閾値βは上記第１閾値αの最高値よりも高い値に設定されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 請求項１において、
   上記フィルタよりも上流の上記排気通路に酸化触媒が設けられていて、
   上記強制再生手段は、上記微粒子量検出手段及び運転状態検出手段の検出値に基づいて、上記微粒子量が第１閾値α以上であるという条件と上記車両が上記酸化触媒を活性化させる運転状態にあるという条件とが共に成立したときに、上記燃料の噴射形態を、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射後さらに膨張行程において燃料を噴射する副噴射を実行する形態にすることにより、上記酸化触媒に上記副噴射に係る燃料を供給し該酸化触媒での触媒反応熱によって上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている上記微粒子を燃焼させることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記手動再生頻度検出手段は、上記パラメータ値として、前回の手動再生から今回の手動再生までの上記車両の走行距離を検出するものであり、
   上記閾値変更手段は、上記走行距離が短いときには長いときよりも上記第１閾値αを小さくすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
4. 請求項１又は請求項２において、
   上記手動再生頻度検出手段は、上記パラメータ値として、前回の手動再生から今回の手動再生までの上記車両の走行時間を検出するものであり、
   上記閾値変更手段は、上記走行時間が短いときには長いときよりも上記第１閾値αを小さくすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
5. 請求項１又は請求項２において、
   上記手動再生頻度検出手段は、上記パラメータ値として、前回の手動再生から今回の手動再生までの上記車両の走行距離と走行時間とを検出するものであり、
   上記閾値変更手段は、上記走行距離が短くなるほど、また、上記走行時間が短くなるほど、上記第１閾値αを小さくすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一において、
   上記フィルタよりも上流の上記排気通路に酸化触媒が設けられていて、
   上記手動再生手段は、上記エンジンの気筒内燃焼室に、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射と、膨張行程において燃料を噴射する副噴射とを実行することにより、上記酸化触媒に上記副噴射に係る燃料を供給し該酸化触媒での触媒反応熱によって上記フィルタの温度を上昇させて該フィルタに捕集されている上記微粒子を燃焼させるものであることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。

Images