JP4042399B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等に用いて好適の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カーボンを主体とするパティキュレート(スート)が含まれており、従来より、このスートの大気中への排出を抑制するための技術が種々開発されている。
このような技術としては、例えば、ディーゼルエンジンの排気管に上流側から酸化触媒とパティキュレート捕集用フィルタ(DPF)とを順に配置した連続再生式の排気浄化装置が知られている。
【0003】
この排気浄化装置では、酸化触媒により排気ガス中のNOを酸化してNO2を生成し(2NO+O2→2NO2)、DPFに捕集されたスート(カーボン:C)を酸化触媒で生成されたNO2によって酸化(NO2+C→NO+CO,2NO2+C→2NO+CO2)している。つまり、この排気浄化装置では、排気ガス中に多く含まれるNOを酸化して酸化剤としての機能の高いNO2に転換し、このNO2の酸化機能を利用することで、比較的低い排気温度下でスートを燃焼させるようにしている。
【0004】
このことにより、排気ガス自体の温度を利用して、別途電気ヒータやバーナ等の加熱装置を用いることなく堆積したスートを除去しDPFを連続的に再生することが可能となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の排気浄化方法は触媒作用により比較的低い排気温度下でスートを燃焼・除去しうるようにしたものであり、その浄化機能は酸化触媒の酸化能力に依存したものとなっている。通常、この酸化能力は酸化触媒を取り囲む排気ガスの温度に依存するため、エンジンの低負荷領域等、排気温度がスート燃焼に必要な所定温度を下回るような場合には、スートを十分除去できず、DPFに残留スートが蓄積されることになる。
【0006】
そして、DPFにスートが過剰に堆積すると、エンジン出力が低下するだけでなく、スート燃焼時の異常高温によってDPFが溶損する虞がある。そのため、堆積したスートを何らかの手段によって除去する必要があり、このようなスートの除去方法としては、従来、強制再生法や連続再生アシスト法が開発され採用されている。
【0007】
強制再生法は、ポスト噴射等により排気温度をスートのO2燃焼に必要な温度域まで昇温し、スートを強制的にO2燃焼させる方法である。しかし、この方法は余分な燃料消費を伴うため燃費が悪く、運用面で改善の余地がある。
連続再生アシスト法は、排気絞り等により排気温度を酸化触媒のNO2転化効率がピークとなる最大変換温度域まで昇温することで、酸化触媒の触媒能力を最大限に発揮させ連続再生機能をアシストする方法である。しかし、この方法では、排気温度の変動が緩やかであるため、排気温度が上記最大変換温度域を大きく下回る場合には昇温に長時間を要し、大きく燃費を悪化させることになる。
【0008】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、燃費を大幅に悪化させることなくフィルタを再生できるようにした、排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気浄化装置は、排気通路中に排気中のパティキュレートを捕捉し堆積するフィルタが設けられるとともに、このフィルタの上流側の排気通路に排気浄化触媒が設けられたエンジンの排気を浄化するものである。
そして、上記目的を達成するために、本排気浄化装置(請求項1)は、エンジンの運転状態が、フィルタが連続再生可能な連続再生可能領域を外れた状態であることを検出する運転状態検出手段と、フィルタに堆積したパティキュレートの堆積量を推定又は検出する堆積量推定手段と、フィルタの上流側の排気温度を検出する排気温度検出手段とを備える。
【0010】
また、制御条件は、以下の3通りに分類される。すなわち、(1)パティキュレートの堆積量が所定値を超え、かつ、連続再生可能領域外の状態の継続時間が所定時間以下である場合、(2)パティキュレートの堆積量が所定値以下であり、かつ、連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合、(3)パティキュレートの堆積量が所定値を超え、かつ、連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合、の3通りである。
(1)の場合、強制再生手段によって、フィルタに捕捉されたパティキュレートを燃焼させ、フィルタを強制的に再生する。また、(2)の場合、連続再生アシスト手段によって、排気浄化触媒上における一酸化窒素の酸化反応を促進し、排気温度を昇温する。
(3)の場合、制御手段によって、排気温度に基づき強制再生手段及び連続再生アシスト手段のいずれか一方のみを作動させる。つまり、排気温度が所定温度以上のときに連続再生アシスト手段を作動させ、排気温度が所定温度未満のときには強制再生手段を作動させる。
【0011】
なお、排気温度検出手段はフィルタの上流側で、且つ、排気浄化触媒の下流側の排気温度を検出することが望ましい(請求項2)。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としての排気浄化装置について説明すると、図1は本排気浄化装置のそなえられるディーゼルエンジンの全体構成を示す模式図であり、図2〜図4はいずれもその制御に用いる制御マップを示す図である。また、図5〜図7はいずれもその作用を説明するためのフローチャートである。さらに、図8はその機能に着目した制御ブロック図である。
【0014】
本実施形態に係るディーゼルエンジンは、図1に示すように、エンジン本体40,吸気系2,排気系3,EGR装置44及び制御部(制御手段)14等から構成されている。
吸気系2は、吸気管20,コンプレッサ21,インタークーラ22及びスロットル(吸気絞り)23等から構成されており、車外の空気がコンプレッサ21によって吸気管20内へ圧送されるとともに、インタークーラ22によって冷やされ、エンジン本体40へ導入されるようになっている。また、吸気管20内に設けられたスロットル23はアクチュエータ24によってその開度が変動するようになっており、このスロットル23の働きによってエンジン本体40に流入する空気量が増減し、排気温度が調整されるようになっている。
【0015】
エンジン本体40は一般的な内燃機関として構成され、燃焼室41,燃料噴射弁42及びピストン43等を有している。そして、燃料噴射弁42から噴射された燃料と流入空気とが燃焼室41内で混合されて燃焼し、その動力がピストン43を介して取り出されるとともに、排気ガスが排気系3へ排出される。
EGR装置44は、EGRバルブ46及びEGRクーラ45等から構成されており、排気ガスをEGR通路47を介して一部吸気系2へ還流することで、NOxの抑制を図るとともに、燃料利用効率を向上させるようになっている。つまり、燃焼室41から排出された排気ガスはEGR通路47によって一部取り出され、EGRクーラ45によって冷却された後、再度燃焼室41に導入される。そして、新たに燃料噴射弁43から噴射された燃料と共に燃焼されることで、燃焼を緩慢にして高温下で生成されるNOxを低減するようになっている。なお、排気ガスの還流量が多すぎると燃焼室温度が下がりすぎ、黒煙の排出量が増大するため、EGRバルブ46によってその還流量を最適に調節している。
【0016】
排気系3は排気管(排気通路)30,タービン31,酸化触媒(排気浄化触媒)11及びDPF(フィルタ)12等から構成されており、排気ガスはコンプレッサ21と一体に回転するタービン31を駆動した後、排気管30へ送り出される。そして、酸化触媒11及びDPF12等をそなえた外囲器13に導入され、スート(パティキュレート)が燃焼・除去されるようになっている。
【0017】
また、外囲器13の上流側の排気管30内には排気シャッタ32が設けられており、その開度がアクチュエータ33によって変動しうるようになっている。そして、このシャッタ32によって外囲器13に流入する排気ガス量を調整することでスート燃焼量が増減し、その燃焼熱によって外囲器13内の温度を調節できるようになっている。
【0018】
外囲器13は、上流側の排気管30と下流側の排気管30とを接続するケースであり、その内部に、酸化触媒11,DPF12,第1圧力センサ51,第2圧力センサ52及び温度(排気温度検出手段)センサ53をそなえている。そして、上流側から流入した排気ガス中のスートをDPF12によって捕集するとともに酸化触媒11の触媒作用により燃焼・除去し、下流側の排気管30へ送り出すようになっている。
【0019】
なお、外囲器13は断熱構造を有しており、外囲器13周辺の冷たい外気によって外囲器13内部の外周面近傍の温度が低下し、DPF12にスートの燃え残りが生じるのを極力防ぐようになっている。
酸化触媒11は、ハニカム担体にPt(白金)を主体とする酸化触媒成分を担持したもので、外囲器13内部の排気通路の上流側に配設され、ディーゼルエンジンの排気中に比較的多く含まれるNOを酸化機能の高いNO2に転換するようになっている。そして、このNO2の酸化機能により、比較的低い温度下でも、排気温度がスートが自己着火しうる下限温度以上であれば、DPF12に捕集されたスートの主成分である煤(カーボン:C)を排気自体の温度を利用して燃焼・除去できるようになっている。
【0020】
そして、この酸化触媒11には、排気温度が280℃前後のときにNO2転化効率が最大値となる(即ち、最大変換温度域が280℃前後である)ような材料を用いている。そのため、通常走行時では、排気温度が270℃〜350℃であれば、別途強制再生や再生アシスト等の制御を行なわなくても触媒作用のみによってスートが燃焼し、DPF12が連続再生されるようになっている。
【0021】
DPF12は、コージェライトや炭化ケイ素等で形成された多孔質のセラミック製フィルタであり、外囲器13内部の排気通路において酸化触媒11の下流側に配設され、細孔によって排気ガス中のスートを捕捉するようになっている。
第1圧力センサ51及び第2センサ52は、それぞれDPF12の前後圧を検出するためのものであり、第1圧力センサ51は酸化触媒11とDPF12との間に設けられ、第2圧力センサ52はDPFの下流側に設けられている。そして、各センサ51,52の検出結果P1,P2を後述する制御部14へ出力し、制御部14に設けられた演算部66(図8参照)よってDPF12の前後差圧(P1−P2)が算出されるようになっている。
【0022】
温度センサ53は、DPF12の入り口付近の温度Teを検出するためのものであり、酸化触媒11とDPF12との間に設けられ、検出結果を制御部14へ出力するようになっている。
制御部14は、図8に示すように、図示しない入出力装置,制御プログラム等の記憶に供される記憶部62及び演算部66等をそなえて構成されている。
【0023】
また、図1及び図8に示すように、この制御部14には、圧力センサ51,52,温度センサ53,エンジン回転数センサ54,アクセル開度センサ55及び車速センサ56が接続され、これらの検出結果が入力されるようになっている。
さらに、制御部14にはエンジン回転数センサ54及びアクセル開度センサ55からの情報に基づき燃料噴射量Qを設定する燃料噴射量設定手段61が設けられており、制御部14では各センサの検出結果に基づいて排気管30内の排気ガス流通量や燃料噴射弁42から噴射される燃料噴射量Q等を制御することで、DPF12に捕集されたスートを効率的に燃焼・除去するようになっている。
【0024】
ところで、制御部14の記憶部62には、図2〜図4に示すような制御マップM1〜M3が記憶されており、各種センサの検出情報に基づいてDPF12のスート堆積量を現在の運転の状況から、或いは、現在までの運転履歴から推定したり、現在DPF12が連続再生可能な状態にあるか否かを推定したりすることができるようになっている。
【0025】
制御マップM1は現在の運転状況に基づいてスート堆積量(第1推定量)E1を推定できるようにしたものであり、図2に示すように、DPF前後差圧(P1−P2),DPF入口温度Te及びエンジン回転数Neと、スート堆積量との関係を予め求めてマッピングしたものである。そして、この制御マップM1によって、スート堆積量をエンジン回転数Ne,DPF入口温度Te及びDPF前後差圧(P1−P2)をパラメータとして求めることができる。
【0026】
制御マップM2は運転履歴から現在のスート堆積量(第2推定量)E2を推定できるようにしたものであり、図3に示すように、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量Qと、前回の強制再生終了後からのスート堆積量の累積値との関係を予め求めてマッピングしたものである。そして、この制御マップM2によって、スート堆積量は燃料噴射量Qの増加関数として規定され、又、エンジン回転数Neの減少関数として規定されている。
【0027】
したがって、制御マップM1及び制御マップM2がDPF12に堆積したスートの堆積量を推定又は検出する堆積量推定手段として機能する。
制御マップM3は検出時の運転の状況に基づいてDPF12が現在連続再生しうる状態にあるか否かを判断するマップであり、図4に示すように、エンジン回転数Neと、このエンジン回転数Ne及びアクセル開度(負荷)θに基づいて設定される燃料噴射量Qとによって規定される運転状態と連続再生可能領域との関係を予め求めてマッピングしたものである。
【0028】
この連続再生可能領域は、強制再生や再生アシスト等の制御を行なうことなく酸化触媒11の作用によりDPF12が連続的に再生しうる運転状態をいい、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量Qを座標軸とした平面内の特定の領域に限定される。例えば、エンジン回転数Neを一定として上記領域よりも燃料噴射量Qを増加させた場合には、供給される燃料Qに対して燃焼室41内に供給される酸素(空気)の量が不足し、スートが発生し易くなり、スートの燃焼量よりもスートの発生量が多くなる。また、逆に、燃料噴射量Qを減少させた場合には、燃焼室41内の温度が低下するため、スート発生量は少ないもののスートが燃焼しないため連続再生しない。
【0029】
ところで、図8に示すように、制御部14にはDPF12を強制的に再生する強制再生手段63と、DPF12が連続再生可能な温度まで排気温度を上昇させる連続再生アシスト手段64とが機能的に設けられている。
強制再生手段63は、上記の制御マップM1又は制御マップM2で推定又は検出されたスートの堆積量が所定値(例えば25g)を超えると、DPF12を強制的に再生制御するものである。具体的には、一時的に排気温度をスートのO2燃焼に必要な温度域まで昇温させ、触媒作用によらずにスートを強制的にO2燃焼させる制御であり、メイン噴射時期のリタードと、EGR装置44の作動(排気ガスの還流)と、ポスト噴射又は排気行程噴射とを組み合わせて強制再生制御が実行されるようになっている。
【0030】
つまり、メイン噴射時期のリタードにより、燃焼室41での燃焼が遅れて高温の燃焼ガスが排出され、排気温度の上昇が図られる。また、EGR装置44を作動させ排気ガスを還流させることにより、新気よりも高温の排気ガスが燃焼室41に流入することになり、これにより排気温度の上昇が図られる。さらに、ポスト噴射によって、エンジン本体40の膨張行程で燃焼室41内に燃料が噴射されると、噴射された燃料は酸化触媒11に到達し酸化される。
【0031】
そして、これらの制御により、排気温度が連続再生時よりも高い温度域(例えば500℃〜550℃以上)まで昇温し、DPF12に堆積したスートがO2により直接酸化(O2燃焼)される。また、この際、酸化触媒11によって消費されなかった燃料はDPF12上のスートに付着し、更にスートの燃焼を活性化させる。
【0032】
また、上記連続再生アシスト手段64は、エンジンが加減速状態にない通常走行時において連続再生可能領域外である運転状態が所定時間(例えば30分)以上継続した場合(以下、このような運転状態を所定運転状態という)に、連続再生可能な領域まで排気温度を上昇させるような制御(連続再生アシスト制御)を実行するものである。
【0033】
ここで、連続再生アシスト制御とは、具体的には、触媒能力を最大限発揮させるために、排気温度を酸化触媒11のNO2転化効率が最大となる変換ピーク温度域まで昇温させる制御であり、制御部14によって、吸気スロットル23を絞るとともにウェストゲート弁71を開いたり、排気シャッタ32の開度をある程度絞るような制御である。そして、このように吸気スロットル23又は排気シャッタ32の開度を絞ることにより新気の吸入量を抑制し、排気温度の上昇を図るようにしているのである。
【0034】
なお、エンジンが加減速状態にあるか否かの判定は、アクセル開度θ又は車速Vの時間変化量に基づいて行なわれる。つまり、アクセル開度θ又は車速Vの時間変化量が、正の所定値を超えた場合には加速中と判定し、逆に負の所定値を下回る場合又はゼロである場合には減速中と判定している。
したがって、本実施形態では、エンジン回転数センサ54,アクセル開度センサ55,車速センサ56によって運転状態検出手段が構成されることになる。
【0035】
ところで、エンジンの運転状態によっては、強制再生手段63による強制再生制御を実行する条件(以下、強制再生条件という)と、連続再生アシスト手段64による連続再生アシスト制御を実行する条件(再生アシスト条件、即ち、所定運転状態が検出される運転条件)とが同時に成立する場合がある。
つまり、上記の制御マップM1又は制御マップM2によりスートの堆積量が所定値を超えたことが推定又は検出され、且つ、エンジンの運転状態が所定運転状態にあると判定された場合には、強制再生条件と再生アシスト条件とが両方とも成立することになる。
【0036】
このような状況においても的確な制御を行なうべく、本装置には、図8に示すように、強制再生条件と再生アシスト条件との両方が成立した場合に、どちらの制御を実行するかを選択する選択手段65が設けられている。ここで、選択手段65は、強制再生条件と再生アシスト条件とが同時に成立した場合には、温度センサ53により検出されるDPF12の入口付近の温度Teに基づいて、どちらか一方の制御を選択・実行するとともに、他方の制御を禁止するようになっている。
【0037】
具体的には、温度センサ53により検出された温度Teが所定値(例えば200℃)を超えていると、連続再生アシスト手段64による連続再生アシスト制御を選択・実行するようになっている。なお、この場合には、強制再生制御は禁止されることになるので、この選択手段65は強制再生手段63の作動を禁止する禁止手段として機能するということもできる。
【0038】
また、温度Teが所定値未満の場合には、選択手段65は、強制再生手段63による強制再生制御を選択・実行するようになっている。つまり、温度Teが所定値未満の場合には、連続再生アシスト制御によって排気温度を上昇させるのに長時間を要し燃費が大幅に悪化することになる。そのため、このような場合には昇温効果の高い強制再生制御を実行して昇温時間を短縮し燃費の悪化を防止している。また、温度Teが所定値以上であれば、過度な昇温制御を抑制してDPF12の溶損を防止しうるようになっているのである。
【0039】
本発明の一実施形態における排気浄化装置は上述のように構成されているので、DPF12の再生制御は、図5〜図7に示すフローチャートに沿って行なわれる。
つまり、制御部14は、図5に示すように、DPF再生制御に際して、まず、各種センサからの検出結果を取り込む(ステップS1)。そして、ステップS10及びステップ20において、それぞれ、再生アシスト条件を満たすか否か(再生アシスト判定)、及び、強制再生条件を満たすか否か(強制再生判定)を判定する。
【0040】
ステップS10における再生アシスト判定は、制御マップM3を用いて連続再生可能領域にあるか否かを判定することにより行なわれる。つまり、制御部14は、図6に示すように、まずステップS11で、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量Qに基づいて現在DPFが連続再生可能な状態にあるか否かを判定する。そして、連続再生可能な場合は、ステップS12でフラグ1を0に設定し、ステップS30へ進む。
【0041】
逆に、連続再生可能領域外である場合には、ステップS13でタイマをカウントする。そして、ステップS14でその時間をモニターし、30分を超えない場合には、ステップS12でフラグ1を0に設定し、ステップS30へ進む。
一方、このような酸化触媒11による浄化機能を超える運転状態が一定時間(例えば30分)以上継続して行なわれている場合には、ステップS15及びステップS16において、加速性の面から運転状態を調べる。すなわち、ステップS15で、アクセル開度θ又は車速Vの時間変化量が正の所定値を超え加速中と判定した場合は、排気温度の上昇によってスート燃焼の促進が期待されるため、加速が終了するまで制御を禁止する。また、ステップS16で、アクセル開度θの時間変化量が負の所定値を下回る場合又はゼロである場合、或いは、車速Vの時間変化量が負の所定値を下回る場合には減速中と判定する。この場合、ステップS17でスロットル23を閉じEGR通路47を全開とすることで、排気温度の低下を抑制するようにしている。
【0042】
アクセル開度θ又は車速Vの時間変化量が所定範囲内である場合には、通常走行状態と判定し、ステップS18でフラグ1を1に設定し、ステップS30へ進む。
一方、ステップS20における強制再生判定は、まず、制御マップM1,M2を用いて推定したスート堆積量E1,E2に基づいて強制再生条件を判定し、次いで、現在の運転条件から連続再生の可否を確認することで行なわれる。つまり、制御部14は、図7に示すように、まず、ステップS21及びステップS22において、それぞれ第1推定量E1及び第2推定量E2を算出する。
【0043】
そして、ステップS23で、これらの推定量E1,E2の内少なくともどちらか一方が所定値を超えた場合には、ステップS24において、現時点で運転条件が連続再生可能領域にあるか否かを判定する。これは、上記ステップS23によって強制再生条件が成立した場合でも、その後の運転条件の変化によって連続再生可能領域に移る可能性があることを考慮したものであり、この判定は制御マップM3を用いて行なわれる。なお、上記所定値は一例として25gに設定されている。
【0044】
そして、ステップS24によって連続再生可能領域外と判定した場合には、ステップS25によってフラグ2を1に設定し、ステップS30に進む。これに対して、連続再生可能内であれば強制再生の必要がないと判断し、ステップS26によってフラグ2を0に設定し、ステップS30に進む。
次に、制御部14は、ステップS10及びステップS20で設定されたフラグに基づいて、DPF再生制御の手法を選択する。
【0045】
つまり、ステップS30で、フラグ1とフラグ2とがともに1に設定されており、再生アシストの条件と強制再生の条件とがともに成立する場合には、ステップS40でDPF入口温度Teが所定温度を上回るか否かを判定する。この所定温度は、一例として200℃に設定されており、この所定温度を上回る場合には、ステップS70で再生アシスト制御を行なう。逆に、この所定温度を下回る場合には、ステップS80で強制再生制御を行なう。
【0046】
また、ステップS30で、フラグ1及びフラグ2のいずれか一方のみ1に設定されている場合には、その判定結果に従って再生アシスト制御及び強制再生制御のどちらかを選択する。すなわち、ステップS50でフラグ1のみ1に設定されていると判定された場合、ステップS70で再生アシスト制御が行なわれる。また、ステップS60でフラグ2のみ1に設定されていると判定された場合には、ステップS80で強制再生制御によりスートの燃焼・除去を行なう。
【0047】
なお、強制再生制御を行なった場合、DPF12上のスートは完全に燃焼・除去されたと想定されるため、ステップS90において、第2推定量はゼロに設定される。
また、フラグ1及びフラグ2がともに0に設定されている場合には、制御は禁止され、通常の運転状態が維持される。
【0048】
したがって、本実施形態の排気浄化装置によれば、予め制御分岐の基準となる温度(所定温度)を設定しておき、再生アシスト条件と強制再生条件とが両立した場合、排気温度と上記所定温度との比較に基づいていずれの制御を行なうかを決定するようにしているため、燃費面において効率的なDPF再生が可能となっている。
【0049】
つまり、DPF入口温度Te(排気温度)が上記所定温度よりも高い場合には、酸化触媒11のNO2転化効率が最大となる温度(目標温度)と現在の排気温度との差が小さいため、昇温に要する時間が短くて済む。そのため、強制再生によらずに再生アシスト制御を行なうようにすることで、余分な燃焼噴射により燃費を損なうことなく連続再生を実現することができる。逆に、上記目標温度付近の温度域で強制再生制御を行なうと、排気温度が高くなりすぎ酸化触媒11やDPF12等の溶損を招く虞があるため、このような事態を防止する観点からも、このような条件下では再生アシスト制御を行なうことが有効となる。
【0050】
また、DPF入口温度Teが上記所定温度よりも低い場合には、上記目標温度と現在の排気温度との差が大きいため、再生アシスト制御では昇温までに長時間を要し、かえって燃費を悪化させてしまう。そのため、強制再生制御によって排気温度を急激に昇温しスートをO2燃焼させることで、ポスト噴射による燃料消費を考慮しても、再生アシスト制御を行なう場合に比べて燃費を向上させることができる。
【0051】
このとき、温度センサ53が、酸化触媒11の下流側且つDPF12の上流側に配置され、酸化触媒11による反応後の排気温度を検出するようにしているため、制御に必要な酸化触媒11付近の温度がより正確に測定できる。そのため、DPF再生制御において燃費面での効率をより一層向上させることができ、DPF12等の溶損防止の観点からもより有利である。
【0052】
また、強制再生判定の際、互いに性質の異なる二種類のスートの推定堆積量E1,E2を用いて少なくとも一方の推定量が所定値(例えば25g)を超えたときに強制再生を行なうようにしているため、センサの故障による影響を最小限に防ぐことができる。
つまり、第1推定量E1は、強制再生の可否を判定する時点において各種センサから入力された検出情報に基づいて推定されるスート堆積量であり、判定時点までの運転状態の履歴に影響されることなく、現在の運転状況を正確に反映することができる。これ対して、第2推定量E2は、前回の強制再生が終了した時点から今回新たに強制再生の可否を判定する時点までの運転履歴における積算値として算出されるスート堆積量であるため、万一、判定時点で各種センサが故障しその機能が喪失しても、それまでに求めておいた積算値に基づいて強制再生可否の判断材料を提供することができるのである。
【0053】
このとき、更に、連続再生の可能性を判定し、強制再生判定後にエンジンの運転状態が変わり連続再生可能となった場合には、フラグ2を0に設定して強制再生制御を禁止するようにしているため、強制再生インターバルを長くとることが可能となる。これにより、強制再生が行なわれる頻度を減らすことができ、DPF12の負担を減少させるとともに強制再生のための無駄な燃料消費を防止することができる。
【0054】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、再生アシスト制御における排気温度の昇温のための手法は上述の実施形態のものに限定されず、又、強制再生制御の手法に関しても、排気温度をスートのO2燃焼に必要な温度まで昇温できる方法であればどのようなものでもよい。
【0055】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、所定運転状態と強制再生を行なうための条件とが同時に成立した場合に、所定運転状態における制御と強制再生とのどちらを選択するかを排気温度によって決めているため、運転状況に応じて最適な制御を行なうことができ、燃費面において効率的なフィルタ再生処理が可能となっている。
【0056】
つまり、排気温度が所定温度よりも高い場合には、排気浄化触媒の触媒作用が最大となる温度と上記排気温度との差が小さいため、触媒作用によるフィルタの連続再生が可能か、或いは、排気浄化触媒の活性化により触媒作用を最大限発揮させることでフィルタの再生が可能であり、余分な燃料消費により燃費を損なうことなくフィルタの連続再生を実現することができる。
【0057】
一方、排気温度が所定温度よりも低い場合には、触媒作用によりフィルタを再生することができず、或いは、排気浄化触媒の活性化を行なうことでかえって燃費を大きく悪化させてしまう。したがって、このような場合には強制再生を行なうことで、強制再生に伴う燃料消費を考慮しても燃費を大きく損なうことはない(請求項1)。
【0058】
このとき、排気温度検出手段がフィルタの上流側で、且つ、排気浄化触媒の下流側の排気温度を検出するようにすることで、制御に必要な排気浄化触媒付近の温度をより正確に検出できる。そのため、フィルタの再生に当たって、燃費面での効率をより一層向上させることができ、フィルタや排気浄化触媒等の溶損を防止する観点からも有利である(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するための図である。
【図3】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するための図である。
【図4】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するための図である。
【図5】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するためのフローチャートの一例である。
【図6】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するためのフローチャートの一例である。
【図7】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の作用を説明するためのフローチャートの一例である。
【図8】本発明の一実施形態におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置の機能に着目した制御ブロック図である。
【符号の説明】
1 排気浄化装置
11 酸化触媒(排気浄化触媒)
12 DPF(フィルタ)
14 制御部(制御手段)
51,52 圧力センサ
53 温度センサ(排気温度検出手段)
54 運転状態検出手段を構成するエンジン回転数センサ
55 運転状態検出手段を構成するアクセル開度センサ
56 運転状態検出手段を構成する車速センサ
57 運転状態検出手段を構成するスロットル開度センサ
63 強制再生手段
64 連続再生アシスト手段
65 選択手段(禁止手段)
M1,M2 制御マップ(堆積量推定手段)
M3 運転状態検出手段を構成する制御マップ
Claims (2)
- エンジンの排気通路中に設けられ、排気中のパティキュレートを捕捉し堆積するフィルタと、
上記フィルタの上流側の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
エンジンの運転状態が、フィルタが連続再生可能な連続再生可能領域を外れた状態であることを検出する運転状態検出手段と、
上記フィルタに堆積した上記パティキュレートの堆積量を推定又は検出する堆積量推定手段と、
上記フィルタの上流側の排気温度を検出する排気温度検出手段と、
上記堆積量推定手段で推定又は検出された上記パティキュレートの堆積量が所定値を超え、かつ、上記運転状態検出手段で検出された上記連続再生可能領域外の状態の継続時間が所定時間以下である場合に、上記フィルタに捕捉された上記パティキュレートを燃焼させて上記フィルタを強制的に再生する強制再生手段と、
上記堆積量推定手段で推定又は検出された上記パティキュレートの堆積量が上記所定値以下であり、かつ、上記運転状態検出手段で検出された上記連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合に、上記排気浄化触媒上における一酸化窒素の酸化反応を促進して上記排気温度を昇温する連続再生アシスト手段と、
上記堆積量推定手段で推定又は検出された上記パティキュレートの堆積量が上記所定値を超え、かつ、上記運転状態検出手段で検出された上記連続再生可能領域外の状態の継続時間が上記所定時間を超えた場合に、上記排気温度検出手段によって検出された排気温度に基づいて上記強制再生手段及び連続再生アシスト手段のいずれか一方のみを作動させる制御手段とをそなえ、
上記制御手段が、上記排気温度が所定温度以上のときに上記連続再生アシスト手段を作動させ、上記排気温度が上記所定温度未満のときに上記強制再生手段を作動させる
ことを特徴とする、排気浄化装置。 - 上記排気温度検出手段が上記フィルタの上流側で、且つ、上記排気浄化触媒の下流側の排気温度を検出することを特徴とする、請求項1記載の排気浄化装置。
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