JP3988776B2 - 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、ポスト噴射を行なわない排気昇温制御とポスト噴射を行う排気昇温制御の両方を含む再生制御を行う排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムに関するものである。
ディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：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、その中に、ＤＰＦ装置及び触媒を担持した連続再生型ＤＰＦ装置がある。
これらの連続再生型ＤＰＦ装置では、排気ガス温度が約３５０℃以上の時には、このＤＰＦに捕集されたＰＭは連続的に燃焼して浄化され、ＤＰＦは自己再生するが、排気温度が低い場合、例えば、内燃機関のアイドル運転や低負荷・低速度運転等の低排気温度状態が継続した場合等においては、排気ガス温度が低く触媒の温度が低下して活性化しないため、酸化反応が促進されず、ＰＭを酸化してフィルタを再生することが困難となる。従って、ＰＭのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタの目詰まりが進行するため、このフィルタの目詰まりによる排圧上昇の問題が生じる。
かかる問題を解決する手法の一つとして、フィルタの目詰まりが所定の量を超えたときに、排気ガスを強制的に昇温させて、捕集されているＰＭを強制的に燃焼除去する再生制御（以下、ＰＭ再生制御という）が行われる。このフィルタの目詰まりの検出方法には、フィルタの前後差圧で検出する方法やエンジンの運転状態から捕集されるＰＭ量を予め設定したマップデータ等から算出してＰＭ累積量を求めて検出する方法等がある。
そして、このＰＭ再生制御では、排気昇温制御が行われるが、排気ガス温度がフィルタの上流に設けた酸化触媒又はフィルタに担持された酸化触媒の活性温度よりも低い場合には、排気昇温制御を行ってフィルタに流入する排気ガスをフィルタに捕集されたＰＭが燃焼する温度以上に昇温する。これにより、フィルタ温度を高くしてＰＭを燃焼除去してフィルタを再生させる。
この排気昇温制御としては、シリンダ内における燃料噴射で、マルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）を行う方法がある。このマルチ噴射は、排気温度を酸化触媒の活性温度以上にあげるために行う遅延多段噴射である。また、ポスト噴射は排気ガス中にＨＣを増やすために行い、そのＨＣは酸化触媒で燃えて酸化触媒下流の排気ガスの温度が高くなる。つまり、シリンダ内（筒内）噴射において、主噴射後、通常の燃焼よりも遅いタイミング、即ち、燃焼が継続するように遅延されたタイミングで補助噴射を行う。
この排気昇温制御に関し、触媒再生型のＤＰＦの再生のためのポスト噴射による排気ガス昇温で、吸気流量を適宜に絞り込むを併用し、排気ガスの流量を減少させ熱容量を上げると共に、主噴射に先立つパイロット噴射と共に、主噴射に続いて圧縮上死点より若干遅いタイミングでポスト噴射を行って排気昇温を上昇させる内燃機関の排気昇温装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この排気ガスの昇温に際しては、昇温効果を高めるために吸気絞りを併用するが、排気ガス温度が低い、例えば、２５０℃以下の時にポスト噴射を行うと、白煙が排出されてしまうので、マルチ噴射を行ってある程度昇温してからポスト噴射を行うように制御する。
しかし、排気ガスをできるだけ速やかに昇温して、排気ガス浄化装置の再生を効率的に行うためには、ポスト噴射を行うことが白煙の発生のためにできないような排気ガス低温時においても、排気ガスをできるだけ速やかに昇温する必要がある。
特開平２００３−８３１３９号公報
本発明の目的は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置を備え、この排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための排気昇温制御の際に、白煙の発生を防止しつつ、効率よく排気ガスを昇温することができる排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気通路に、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御の際の排気昇温制御で、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が、ポスト噴射による白煙が発生しなくなる所定の判定温度より低い場合は、ポスト噴射を含まずにマルチ噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第１排気昇温制御を行い、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が前記所定の判定温度以上の場合は、マルチ噴射とポスト噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第２排気昇温制御を行い、前記第１排気昇温制御の場合の吸気絞り量を、前記第２排気昇温制御の場合の吸気絞り量よりも大きくすることを特徴とする。
本発明においては、吸気絞りを併用してポスト噴射する排気昇温制御を行う場合に、白煙が発生し易いような、排気ガス温度が所定の判定値より低い時には、ポスト噴射を行わないようにして白煙の発生を回避すると共に、吸気絞りを深くし排気昇温の効果を大きくする。また、排気ガス温度が所定の判定値よりも高く、白煙の発生の心配をすることなくポスト噴射できる場合は、ポスト噴射をすると共に吸気絞りを浅くする制御を行い、排気酸素量を増し、酸化触媒の反応性能を向上させ、ＰＭ燃焼温度の制御性を向上できる。
この制御により、排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度に応じて、ポスト噴射の有無の排気昇温制御を行い、このポスト噴射の有無によって、吸気絞り量を変える制御、言い換えれば、吸気絞り弁の弁開度を変える制御を行うことで、白煙の発生を防止しながら、排気ガスを速やかに昇温して、排気ガス浄化装置を目標温度まで昇温し、再生制御を効率よく行うことができるようになる。
上記の排気ガス浄化システムの排気ガス浄化装置は、この連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置（連続再生型ＤＰＦ装置）以外にも、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒等のＮＯｘ浄化触媒でも良く、排気ガス浄化能力をポスト噴射を利用して回復する排気ガス装置であればよい。
次に、本発明が適用可能な排気ガス浄化装置とその浄化能力の回復の幾つかの例に関して説明する。
排気ガス浄化装置を連続再生型ＤＰＦ装置で形成した場合は、排気ガスを昇温したり、酸化触媒で酸化させたりして、フィルタに捕集されたＰＭ（粒子状物質）が燃焼する温度までフィルタを昇温させて、ＰＭを燃焼除去することにより、ＰＭを捕集する能力である排気ガス浄化装置の浄化能力を回復する。
本発明は、上記のように、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置を、内燃機関の排気通路に設け、この排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴った再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムであれば適用できる。
また、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御手段が、前記再生制御の際の排気昇温制御で、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が、ポスト噴射による白煙が発生しなくなる所定の判定温度より低い場合は、ポスト噴射を含まずにマルチ噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第１排気昇温制御を行い、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が前記所定の判定温度以上の場合は、マルチ噴射とポスト噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第２排気昇温制御を行い、前記第１排気昇温制御の場合の吸気絞り量を、前記第２排気昇温制御の場合の吸気絞り量よりも大きくする制御を行うように構成する。
この構成により、排気昇温制御において、ポスト噴射の有無によって吸気絞り量を変える制御、言い換えれば、吸気絞り弁の弁解度を変える制御を行うことで、排気ガスを速やかに昇温して、排気ガス浄化装置を目標温度まで昇温し、再生制御を効率よく行うことができる。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいては、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置を、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のいずれか一つ又はその組合せで形成することができる。
これらの構成により、上記の排気ガス浄化システムの制御方法を実施できる排気ガス浄化システムを提供でき、同様の作用効果を奏することができる。
本発明の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムによれば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するための再生制御の排気昇温制御で、排気ガス低温時には、ポスト噴射で白煙が発生しないようにポスト噴射を行わずに深い吸気絞りで、また、排気ガス高温時には、ポスト噴射で白煙が発生しないので浅い吸気絞りでポスト噴射を行わって、速やかに排気ガスの昇温を行い、安定した温度制御ができ、排気ガス浄化装置の再生制御を効率よく行うことができる。
つまり、排気昇温制御において、ポスト噴射が実行できないような排気ガス低温時には、ポスト噴射可能な時よりも更に吸気を絞るので、速やかに昇温が行われ、排気ガス浄化装置の浄化能力の回復処理を効率的に実行できるようになる。
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムについて、酸化触媒と触媒付きフィルタの組合せで構成される連続再生型ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムを例にして、図面を参照しながら説明する。
図１に、この実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（内燃機関）１０の排気通路１１に連続再生型ＤＰＦ装置（排気ガス浄化装置）１２を設けて構成される。この連続再生型ＤＰＦ装置１２は、上流側に酸化触媒１２ａを、下流側に触媒付きフィルタ１２ｂを有して構成される。また、この連続再生型ＤＰＦ装置１２の下流側に排気絞り弁（排気スロットル）１３が設けられる。
この酸化触媒１２ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ１２ｂは、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や、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。
そして、触媒付きフィルタ１２ｂに、モノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタを採用した場合には、排気ガスＧ中の成分であるＰＭ（粒子状物質）を多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）し、繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無機繊維でＰＭを捕集する。
そして、触媒付きフィルタ１２ｂのＰＭの堆積量を推定するために、連続再生型ＤＰＦ装置１２の前後に接続された導通管に差圧センサ２１が設けられる。また、触媒付きフィルタ１２ｂの再生制御用に、酸化触媒１２ａの上流側に酸化触媒入口排気温度センサ２２が、酸化触媒１２ａと触媒付きフィルタ１２ｂの間にフィルタ入口排気温度センサ２３がそれぞれ設けられる。
これらのセンサの出力値は、エンジン１０の運転の全般的な制御を行うと共に、連続再生型ＤＰＦ装置１２の再生制御も行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）３０に入力され、この制御装置３０から出力される制御信号により、吸気通路１４に設けられ、エアクリーナ１５を通過して吸気マニホールドへ入る吸気Ａの量を調整する吸気絞り弁１６や、エンジン１０の燃料噴射装置（噴射ノズル）１７や、図示しないＥＧＲ通路にＥＧＲクーラと共に設けられたＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ等が制御される。
この燃料噴射装置１７は燃料ポンプ（図示しない）で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯えるコモンレール噴射システム（図示しない）に接続されており、制御装置３０には、エンジンの運転のために、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）２４からのアクセル開度、回転数センサ２５からのエンジン回転数等の情報の他、車両速度、冷却水温度等の情報も入力され、燃料噴射装置１７から所定量の燃料が噴射されるように通電時間信号が出力される。
また、この連続再生型ＤＰＦ装置１２の再生制御において、走行中に自動的に強制再生するだけでなく、触媒付きフィルタ１２ｂのＰＭの捕集量が一定量を超えて、触媒付きフィルタ１２ｂが目詰まった時に、ドライバー（運転者）に注意を促し、任意にドライバーが車両を停止して強制再生ができるように、注意を喚起するための点滅灯（ＤＰＦランプ）２６、警告灯（警告ランプ）２７と、再生ボタン（手動再生スイッチ）２８が設けられる。
そして、制御装置３０は、図２に示すように、エンジン１０の運転を制御するエンジン制御手段２０Ｃと、排気ガス浄化システム１のためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）制御手段３０Ｃ等を有して構成される。そして、このＤＰＦ制御手段３０Ｃは、通常運転制御手段３１Ｃ、捕集量検出手段３２Ｃ、走行距離検出手段３３Ｃ、再生時期判定手段３４Ｃ、再生制御手段３５Ｃ、任意再生警告手段３６Ｃ等を有して構成される。
通常運転制御手段３１Ｃは、特に、連続再生型ＤＰＦ装置１２の再生に関係なしに行われる通常の運転を行うための手段であり、アクセルポジションセンサ２４の信号及び回転数センサ２５の信号に基づいて制御装置３０で演算された通電時間信号により、所定量の燃料が燃料噴射装置１７からシリンダ内に噴射される通常の噴射制御が行われる。言い換えれば、再生制御のための制御を特に行わないようにする手段である。
捕集量検出手段３２Ｃは、連続再生型ＤＰＦ装置１２の触媒付きフィルタ１２ｂに捕集されるＰＭの捕集量を検出する手段であり、この実施の形態では、連続再生型ＤＰＦ装置１２の前後の差圧、即ち、差圧センサ２１による測定値ΔＰm を用いて検出する。
走行距離検出手段３３Ｃは、ＤＰＦ再生の後に車両が走行した距離ΔＭc を検出する手段であり、強制再生が行われた場合には、再生の開始時から再生終了時までの適当な時期にリセットされる。
再生時期判定手段３４Ｃは、捕集量検出手段３２Ｃで検出された差圧検出値ΔＰm 及び走行距離検出手段３３Ｃにより検出された走行距離ΔＭc を、それぞれ所定の判定値と比較することにより、ＤＰＦの再生開始時期を判定する手段である。
再生制御手段３５Ｃは、連続再生型ＤＰＦ装置１２の種類に応じて多少制御が異なるが、排気昇温手段３５１Ｃを有して構成される。この排気昇温手段３５１Ｃは、酸化触媒入口排気温度センサ２２で検出された排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定用温度Ｔｃより低い時に、排気ガス温度Ｔｇ１を酸化触媒１２ａの活性温度まで上昇させる手段である。
本発明においては、この排気昇温制御で、連続再生型ＤＰＦ装置１２に流入する排気ガスの温度Ｔｇ１が、所定の第１判定用温度Ｔｃ（所定の判定値）より低い場合は、ポスト噴射を行わずにマルチ噴射（多段遅延噴射）と吸気絞りと排気絞りを行う第１排気昇温制御を行う。また、排気ガス温度Ｔｇ１が、所定の第１判定用温度Ｔｃより高い場合は、エンジン１０のシリンダ内（筒内）噴射において、マルチ噴射に加えてポスト噴射（後噴射）を行うと共に吸気絞りと排気絞りを行う第２排気昇温制御を行う。
そして、ポスト噴射を行わない第１排気昇温制御における吸気絞り量αを、ポスト噴射を行う第２排気昇温制御における吸気絞り量βよりも大きくする。即ち、第１排気昇温制御をより深い吸気絞りとする。なお、この排気昇温制御においては、ＥＧＲ制御も併用する場合もある。
この構成により、ポスト噴射量の有無によって、吸気絞り量を変える制御、言い換えれば、吸気絞り弁１６の全開度に対する吸気絞り弁１６の開度の比率を変える制御を行うことで、白煙の発生を防止しつつ、排気ガスを速やかに昇温して、酸化触媒１２ａを昇温し、かつ、吸気絞り減量により吸入酸素量を増し、酸化触媒の燃料酸化反応性が向上でき、再生制御を効率よく行うことができる。
つまり、排気昇温制御において、ポスト噴射が実行できないような排気ガス低温時には、第１排気昇温制御でポスト噴射可能な時よりも更に吸気を絞るので、速やかに昇温が行われるようになる。
任意再生警告手段３６Ｃは、点滅灯（ＤＰＦランプ）２６、警告灯（警告ランプ）２７等で構成され、ドライバー（運転者）に、点滅灯２６の点滅により手動による再生制御手段３５Ｃの作動を促す警告を行ったり、警告灯２７の点灯によりドライバーに車両をサービスセンターに持っていくように促す手段である。なお、この警告を受けたドライバーは手動再生ボタン（マニュアル再生スイッチ）２８を操作することにより、再生制御手段３５Ｃによる再生制御を開始することができる。
そして、これらの各種手段を有するＤＰＦ制御手段３０Ｃは、捕集量検出手段３２Ｃで検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm と、走行距離検出手段３３Ｃで検出されたＤＰＦ再生の後の走行距離ΔＭc に基づいて、通常運転制御手段３１Ｃによる通常の運転を継続したり、ドライバーに対して手動による再生制御手段３５Ｃの作動を促す警告を行ったり、自動的に再生制御手段３５Ｃを作動させたりする手段として構成される。
次に、この排気ガス浄化システム１のＤＰＦ制御について説明する。この排気ガス浄化システム１の制御においては、通常運転制御手段３１Ｃによって通常の運転が行われ、ＰＭを捕集するが、この通常の運転において、再生時期判定手段３４Ｃによって、再生時期であるか否かを監視し、再生時期であると判断されると任意再生警告手段３６Ｃによる警告又は再生制御手段３５Ｃによる走行自動再生を行う。
つまり、捕集量検出手段３２Ｃで検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm と走行距離検出手段３３Ｃで検出された走行距離ΔＭc が、所定の範囲内に入るか否かによって、任意再生の要否、走行自動再生の要否を判断して、必要に応じて、各種の処理を行った後戻って、更に、通常運転制御手段３１Ｃによる通常の運転を行う。そして、通常の運転とＤＰＦ制御を繰り返しながら、車両の運転が行われる。
このＤＰＦ制御について、図４に示すＤＰＦ制御用マップを参照しながら説明する。なお、このＤＰＦ制御は図５に例示するようなＤＰＦ制御フローにより実施できる。
先ず、走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 より小さい領域Ｒm1にある時は、強制再生を行うと、オイル中の燃料の蒸発が不十分であるため、オイルダイリューションの問題等を回避するために再生制御の実行を禁止する。
次に、走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 と第２閾値ΔＭ2 との間の所定の範囲内Ｒm2にある場合には、まだ、走行が不十分でエンジンオイルに混入した燃料分の蒸発が十分に行われていないため自動強制再生は行わずに、車両を停止して手動再生ボタン２８を押して強制再生を行う任意再生（マニュアル再生）を促すために、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 を超える（マニュアル点滅１）と点滅灯（ＤＰＦランプ）２６をゆっくり点滅させる。更に、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 より大きな第２閾値ΔＰ2 を超える（マニュアル点滅２）と点滅灯２６を早く点滅させ、ドライバーに対して、車両を停止しての手動による強制再生を強く促す。
そして、走行距離ΔＭc が第２閾値ΔＭ2 と第３閾値ΔＭ3 との間の所定の範囲内Ｒm3にある場合には、エンジンオイルに混入した燃料分の蒸発が十分に行われ、走行中の自動強制再生（走行自動再生）が可能になっているので、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 を超える（走行自動再生１）と、自動的に再生制御を行う。この走行自動再生により、ドライバーに手動による強制再生、即ち、手動再生ボタン２８のＯＮ／ＯＦＦ操作に関する負担を少なくする。
更に、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm に関係なく、走行距離ΔＭc が第３閾値ΔＭ3 を超えた所定の範囲内Ｒm4にある場合（走行自動再生２）には、触媒付きフィルタ１２ｂにおけるＰＭの偏積に起因する熱暴走及びＤＰＦの溶損を防止するために、自動的に再生制御を行う。
これらの再生制御では、図３に示すように、ステップＳ４１で酸化触媒１２ａに流入する排気ガスの温度Ｔｇ１をチェックして、この排気ガス温度Ｔｇ１が、酸化触媒１２ａの活性化温度に関係する所定の第１判定用温度Ｔc より低い場合は、即ち、酸化触媒１２ａの触媒温度が活性化温度に達していないと判定した場合は、ステップＳ４２で第１排気昇温制御を、所定の時間（ステップＳ４１の排気ガス温度のチェックのインターバルに関係する時間）の間行い、ステップＳ４１に戻る。このステップＳ４２の第１排気昇温制御では、ポスト噴射を行わずに、マルチ噴射制御、吸気絞り量αの吸気絞り制御、排気絞り制御を行う。
そして、ステップＳ４１の判定で、排気ガス温度Ｔｇ１が所定の第１判定用温度Ｔｃを超えた場合は、即ち、酸化触媒１２ａの触媒温度が活性化温度に達していると判定した場合は、ステップＳ４３で、触媒付きフィルタ１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の第２判定用温度Ｔｒ以上であるか否かを判定する。
このステップＳ４３の判定で、排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の第２判定用温度Ｔｒ以上でない場合は、ステップＳ４４で第２排気昇温制御を、所定の時間（ステップＳ４３の排気ガス温度のチェックのインターバルに関係する時間）の間行い、ステップＳ４３に戻る。この第２排気昇温制御では、マルチ噴射に加えてポスト噴射を行うと共に、吸気絞り量βの吸気絞り制御と排気絞り制御を行う。
本発明では、排気昇温制御において、ポスト噴射を行わない第１排気昇温制御の場合の吸気絞り量αを、ポスト噴射を行う第２排気昇温制御の場合の吸気絞り量βよりも大きくする。即ち、α＞βである。なお、これらの排気昇温制御においては、ＥＧＲ制御を併用する場合もある。
この排気昇温制御では、ポスト噴射量の有無によって、吸気絞りの量を変える。つまり、白煙が発生するような低温時（Ｔｇ１＜Ｔｃ）の第１排気昇温制御ではポスト噴射を行わず、深い吸気絞り（α）により、白煙の発生を回避しながら排気ガスを昇温する。また、白煙が発生しない高温時（Ｔｇ１≧Ｔｃ）の第２排気昇温制御では、浅い吸気絞り（β）でポスト噴射を行って、吸気絞り減量によって吸入酸素量を増しポスト噴射燃料が酸化触媒で効率良く酸化される様にし、触媒の昇温性と温度制御性を向上する。これらの排気昇温制御により、排気ガスを速やかに昇温して、排気ガス浄化装置１２を昇温し、再生制御を効率よく行う。
このステップＳ４３の判定で、排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の第２判定用温度Ｔｒ以上である場合は、既にＰＭが燃焼を開始する温度に達しているものとして、ステップＳ４５で、排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の第２判定用温度Ｔｒ以上である経過時間が所定時間以上であるか否かを判定して、以上でなければ、ステップＳ４３に戻り、以上であれば、ステップＳ４６に行く。
ステップＳ４６では、通常運転制御を所定の時間（再生制御完了のチェックのインターバルに関係する時間）の間行い、ステップＳ４７に行く。この通常運転制御では特に、排気昇温制御は行わない。つまり、排気昇温制御により、触媒付きフィルタ１２ｂの温度が昇温して、一旦ＰＭが燃焼を開始すると、ＰＭの燃焼熱により燃焼が継続されるので、排気昇温制御が不要になる。そのため、通常運転制御に戻す。
ステップＳ４７では再生制御が完了したか否かの判定を行う。この判定は、触媒付きフィルタ１２ｂに流入する排気ガスの温度Ｔｇ２が所定の第２判定用温度Ｔｒ以上になっている時間が予め設定されている再生時間を経過したか否かで判定したり、フィルタ前後の差圧が所定値以下になっているかどうかで判定することができる。
ステップＳ４７の判定で、再生制御が完了していない場合は、ステップＳ４１に戻り、排気を再生制御が完了するまで繰り返す。そして、排気ガス温度Ｔｇ１や排気ガス温度Ｔｇ２をステップＳ４１やステップＳ４３で監視し、これらの温度が低下したら、排気昇温制御を再開する。なお、ＰＭの燃焼状態を連続再生型ＤＰＦ装置１２の下流側における酸素濃度や排気ガス温度をモニターしながら、必要に応じて、昇温制御を再開するように構成してもよい。
このステップＳ４７の判定で、再生制御が完了した場合は、ステップＳ４８の再生制御の終了作業を行い、リターンする。この再生制御の終了作業では、マルチ噴射＋ポスト噴射制御の終了、吸気絞りのＤＰＦ再生制御の終了、排気絞りのＤＰＦ再生制御の終了を行う。また、必要に応じて、再生制御を終了したということで再生制御フラグをリセットしたりする。
なお、走行距離ΔＭc に関係せずに、検出されたＤＰＦ前後差圧ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超える（Ｒp4：警告灯点滅）と、急激なＰＭの燃焼である熱暴走を回避するために、任意再生及び走行自動再生を禁止した状態にすると共に、ドライバーにサービスセンターに持っていくことを促すための警告灯２７を点灯する。
従って、上記の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム１によれば、排気ガス低温時には、ポスト噴射で白煙が発生しないようにポスト噴射を行わずに深い吸気絞り（α）で第１排気昇温制御を行って、また、排気ガス高温時には、ポスト噴射で白煙が発生しないので浅い吸気絞り（β）でポスト噴射を行う第２排気昇温制御を行って、速やかに排気ガスの昇温を行うことができる。従って、再生制御の際の排気昇温制御において、ポスト噴射による白煙の発生を防止しながら、連続再生型ＤＰＦ装置１２の昇温及び再生を効率よく行うことができる。
なお、上記の説明では、排気ガス浄化システムにおける連続再生型ＤＰＦ装置として、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ＤＰＦ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ＤＰＦ装置等の他のタイプの連続再生型ＤＰＦ装置にも適用可能である。
更に、本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒等のＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化能力の回復に際しての再生制御においても適用可能である。また、排気ガス浄化装置が、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒、ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）などを担持している場合の硫黄被毒からの回復のために硫黄パージ等においても適用可能である。
本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムのシステム構成図である。 本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御手段の構成を示す図である。 ＰＭ浄化用の連続再生型ＦＰＦ装置の再生制御フローの一例を示す図である。 排気ガス浄化システムのＤＰＦ制御用マップを模式的に示す図である。 排気ガス浄化システムのＤＰＦ制御フローの一例を示す図である。
符号の説明
１ 排気ガス浄化システム
１０ ディーゼルエンジン
１２ 連続再生型ＤＰＦ装置
１２ａ 酸化触媒
１２ｂ 触媒付きフィルタ
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
３０Ｃ ＤＰＦ制御手段
３１Ｃ 通常運転制御手段
３２Ｃ 捕集量検出手段
３３Ｃ 走行距離検出手段
３４Ｃ 再生時期判定手段
３５Ｃ 再生制御手段
３５１Ｃ 排気昇温手段
３６Ｃ 任意再生警告手段
Ｔｇ１ 酸化触媒に流入する排気ガスの温度
Ｔｇ２ 触媒付フィルタに流入する排気ガスの温度
Ｔｃ 所定の第１判定温度
Ｔｒ 所定の第２判定温度

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気通路に、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
    前記再生制御の際の排気昇温制御で、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が、ポスト噴射による白煙が発生しなくなる所定の判定温度より低い場合は、ポスト噴射を含まずにマルチ噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第１排気昇温制御を行い、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が前記所定の判定温度以上の場合は、マルチ噴射とポスト噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第２排気昇温制御を行い、前記第１排気昇温制御の場合の吸気絞り量を、前記第２排気昇温制御の場合の吸気絞り量よりも大きくする排気ガス浄化システムの制御方法。
  2. 前記排気ガス浄化装置を、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置で形成した請求項１記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
  3. 内燃機関の排気通路に、排気ガス中の成分を浄化するための排気ガス浄化装置と、該排気ガス浄化装置の浄化能力を回復するために、シリンダ内燃料噴射制御におけるポスト噴射を伴う再生制御を行う再生制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
    前記再生制御手段が、前記再生制御の際の排気昇温制御で、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が、ポスト噴射による白煙が発生しなくなる所定の判定温度より低い場合は、ポスト噴射を含まずにマルチ噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第１排気昇温制御を行い、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が前記所定の判定温度以上の場合は、マルチ噴射とポスト噴射と吸気絞りを含んだ制御を行う第２排気昇温制御を行い、前記第１排気昇温制御の場合の吸気絞り量を、前記第２排気昇温制御の場合の吸気絞り量よりも大きくする制御を行う排気ガス浄化システム。
  4. 前記排気ガス浄化装置を、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置、フィルタに酸化触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のいずれか一つ又はその組合せで形成する請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
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