JP4161930B2 - 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

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に対して、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）による粒子状物質（ＰＭ）の浄化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ている。

このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック製の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、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システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、内燃機関の排気通路の途中に設置され、内燃機関で発生する排気ガスを浄化して排出している。

これらのＤＰＦ装置に、ＤＰＦの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ＤＰＦ装置や、触媒付きフィルタに担持させた触媒の作用によってＰＭの燃焼温度を低下させ、排気ガスによってＰＭを焼却する連続再生型ＤＰＦ装置等がある。

この上流側酸化触媒の連続再生型ＤＰＦ装置は、ＮＯ₂ （二酸化窒素）によるＰＭの酸化が、排気ガス中の酸素によりＰＭを酸化することにより、低温で行われることを利用したもので、酸化触媒とフィルタとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒により、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化してＮＯ₂ にして、このＮＯ₂ で、下流側のフィルタに捕集されたＰＭを酸化してＣＯ₂ （二酸化炭素）とし、ＰＭを除去している。

また、触媒付きフィルタの連続再生型ＤＰＦ装置は、酸化セリウム（ＣｅＯ₂ ）等の触媒を有する触媒付きフィルタで構成され、低中温域（３００℃〜６００℃程度）では、触媒付きフィルタにおける排気ガス中のＯ₂ （酸素）を使用した反応（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Ｏ₂ で燃焼する温度以上の高温域（６００℃程度以上）では、排気ガス中のＯ₂ によりＰＭを酸化している。

そして、この触媒付きフィルタの連続再生型ＤＰＦ装置等でも、上流側に酸化触媒を設けて、排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯの酸化反応により、これらの大気中への放出を防止しながら、後段ＰＭフィルタ入口排気ガス温度を上昇させて、ＰＭの酸化除去を促進することが行われている。

しかしながら、これらの連続再生型ＤＰＦ装置においても、排気ガス温度が約３５０℃以上の時には、このフィルタ（ＤＰＦ）に捕集されたＰＭは連続的に燃焼して浄化され、フィルタは自己再生するが、排気温度が低い場合やＮＯの排出が少ない内燃機関の運転状態、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、また、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が進行する。そのため、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。

このフィルタの目詰まりに対して、この目詰まりが所定の目詰まり量を超えた時に排気温度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ことが考えられている。このフィルタの目詰まりの検出手段としては、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り、また、排気温度の昇温手段としては、筒内（シリンダ内）噴射における噴射制御による方法や排気管内への直接燃料噴射における燃料制御による方法がある。

この筒内噴射制御は、排気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、マルチ噴射（多段噴射）を行って排気ガスを昇温し、その活性温度よりも上昇したらポスト噴射（後噴射）を行って、排気ガス中の燃料を酸化触媒で燃焼して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して、捕集されたＰＭを燃焼除去してフィルタを再生させる。

通常、これらの連続再生型ＤＰＦ装置では、このＰＭの蓄積量が予め設定したＰＭの蓄積限界値に到達した時に、自動的に、内燃機関の運転状態を強制再生モード運転に変更して排気温度を強制的に上昇させたり、ＮＯｘの量を増加させたりして、フィルタに捕集されたＰＭを酸化して除去して再生処理を行っている。

また、何らかの事情によりパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）に大量のパティキュレート（ＰＭ）が溜まってしまったような場合に、運転者の意志で直ちにパティキュレートフィルタの強制再生を行うことができるように、強制再生制御手段を任意に作動せしめるような操作手段、より具体的には、過捕集状態を示す警告灯と強制再生制御手段を任意作動させるための再生ボタンを運転席に設けることが提案され、更に、パティキュレートフィルタの前後の差圧に基づき背圧の異常な上昇が確認された時に、パティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定して捕集済みパティキュレートを強制的に燃焼除去する強制再生の人為的な実行を促す警告を発生することも提案されている（例えば、特許文献１参照及び特許文献２参照。）。

また、ＰＭの堆積量を第１の所定量と第２の所定量と比較して、第１の所定量より多く、第２の所定量より少ないときは、所定時間に亘り排気昇温を行い、ＰＭの酸化除去を促進するための吸・排気絞りによる再生促進を行い、第２所定量より多いとき、及び、前記所定時間経過後、ＰＭの堆積量が未だ第１の所定量より多いときに、ＰＭを強制的に燃焼除去するためのポスト噴射による強制再生を行う内燃機関の排気浄化装置提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

更に、ＤＰＦの目詰まり状態を３段階以上の目詰まり段階に区分して判定し、フィルタの目詰まり状態が所定の目詰まり段階に到達した場合に、この到達した目詰まり段階に対応して設定された所定の再生モード運転を行って、効率よくＰＭを除去する連続再生型ＤＰＦ装置の再生制御方法も提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

しかし、車両の走行中に強制再生処理を行うと、アイドル再生に比べてエンジン回転数が高いので必然的にポスト噴射量が増え、過渡時のポスト噴射制御が難しく、つまり、負荷が変化して、過渡状態でエンジン温度が上がってもポスト噴射を行うことやポスト噴射を行っても温度が上がる前に減速したりすることになってしまう無駄な噴射（無駄打ち）を避けるのが難しく、その結果として、燃料によるオイルの希釈であるオイルダイリューションが多くなるために、頻繁に強制再生処理が行われるのは好ましくない。一方、車両の停止状態でのアイドルにおける強制再生制御では、そのようなことがなく、オイルダイリューションが比較的少ないという知見を得たので、車両走行中では強制再生制御をせずに、車両を停止してから強制再生制御をすることが考えられる。

この一つとして、フィルタが所定量目詰まりした時にドライバー（運転者）にランプ等を利用して強制再生の必要があることを知らせ、この知らせを受けたドライバーが車両を停止してから運転席に設けた手動再生スイッチを操作することによって、強制再生制御を行ってフィルタを再生する方法を考えられる。

即ち、この停車時のアイドル等の運転条件が安定した時に、車両走行状態の負荷よりも少ない噴射量の筒内後噴射を行って昇温させて強制再生し、オイルダイリューションを車両走行状態における再生制御の場合よりも少なく抑えることによりこの問題を解決するものである。なお、このオイルダイリューションは、放置すると、機関摺動部の摩耗や焼き付きという問題を引き起こすので、その解決は重要である。

しかし、一方で、車両は様々な走行パターンを有しているため、例えば、高速道路を頻繁に走行する車両は高速高負荷で運転される機会が多く、排気温度も高いため強制再生制御をせずとも自己再生が促進され、ＰＭ（捕集物）がフィルタ（ＤＰＦ）中心部には溜まらず、外側に円周状に偏積する目詰まり、即ち、差圧に現れない目詰まりが生じるという問題もある。このＰＭの偏積があると、この偏積後に行われる強制再生の時に、ＰＭの燃焼が開始される時に、この偏積されたＰＭが略同時に燃焼し急激に燃焼が拡大してフィルタ内に高温状態が発生するという熱暴走による溶損の原因となる。そのため、これを防止する必要もある。

そのため、オイルダイリューションに関して、相当の走行距離を走行すると、オイル中に混入した燃料は蒸発し、オイルダイリューションの問題が少なくなるという知見の基に、マニュアルスイッチによる強制再生に併せて走行距離が所定量を超えた時には走行中であっても、排気温度が低い場合にはマルチ噴射とポスト噴射を行って強制再生を行うことも考えられている。

しかしながら、低速・高負荷運転状態で走行するパターンの多い車両等の場合においては、頻繁にマニュアル再生が必要となるので、ドライバーに対して手動再生スイッチを押すように要求するインターバルが短くなり、手動再生を促すランプの点灯頻度が多くなるため、ドライバーに煩わしさを感じさせてしまうという問題が生じる。
特開２００３−１５５９１４号公報 特開２００３−１５５９１６号公報 特開２００３−３８２９号公報 特開２００３−３８３３号公報

本発明の目的は、連続再生型ＤＰＦ装置の再生に関して、検出された捕集量が所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合に、指示灯の点滅等の警告によりドライバーに車両を停止して手動再生スイッチの操作によって強制再生を行うように促す排気ガス浄化システムにおいて、手動再生スイッチの操作による強制再生の頻度を著しく低減できて、ドライバーの操作性を向上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、車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路に連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えると共に、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタにおける捕集物の量を検出する捕集量検出手段と、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射とポスト噴射を行って排気温度を上昇させて強制的に捕集物を燃焼して該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを再生させる強制再生制御手段とを有し、車両の走行距離がこの閾値を越えたら自動的に強制再生を行う閾値と強制再生を行う閾値より小さい閾値を設定しているディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、
前記走行距離検出手段によって検出したディーゼルパティキュレートフィルタ再生の後に車両が走行した走行距離が前記強制再生を行う閾値と前記強制再生を行う閾値よりも小さい閾値の間のときに、手動による強制再生前に、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、手動再生スイッチを押すように促す所定の判定用捕集量よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量を超えた場合に、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射による排気昇温制御を行い、その後、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、前記所定の第１昇温判定用捕集量より低い所定の第２昇温判定用捕集量より少なくなった場合には、前記マルチ噴射による排気昇温制御を停止することを特徴として構成される。

また、上記の目的を達成するための排気ガス浄化システムは、車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路に連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えると共に、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタにおける捕集物の量を検出する捕集量検出手段と、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射とポスト噴射を行って排気温度を上昇させて強制的に捕集物を燃焼して該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを再生させる強制再生制御手段とを有し、車両の走行距離がこの閾値を越えたら自動的に強制再生を行う閾値と強制再生を行う閾値より小さい閾値を設定しているディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、
前記走行距離検出手段によって検出したディーゼルパティキュレートフィルタ再生の後に車両が走行した走行距離が前記強制再生を行う閾値と前記強制再生を行う閾値よりも小さい閾値の間のときに、手動による強制再生前に、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、手動再生スイッチを押すように促す所定の判定用捕集量よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量を超えた場合に、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射による排気昇温制御を行い、その後、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、前記所定の第１昇温判定用捕集量より低い所定の第２昇温判定用捕集量より少なくなった場合には、前記マルチ噴射による排気昇温制御を停止する排気昇温制御手段を備えたことを特徴として構成される。

また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、前記捕集量検出手段により検出された捕集量が、所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合にドライバーに対して強制再生制御手段の作動を促す警告を行う警告手段とを備えると共に、前記捕集量検出手段により検出された捕集物が、前記所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合であっても、前記走行距離検出手段により検出された捕集開始後の走行距離が、所定の判定用走行距離に達していないと判定された場合は、前記警告手段による警告を行わないことを特徴とする請求項２記載の排気ガス浄化システム。

また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記捕集量検出手段により検出された捕集量が、前記所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合であっても、前記走行距離検出手段により検出された捕集開始後の走行距離が、所定の判定用走行距離に達していないと判断された場合は、ドライバーによる強制再生制御手段の作動を禁止することを特徴として構成される。

上記の構成により、手動再生スイッチの操作による強制再生の頻度が多くなるような走行パターンが多いユーザーに対しても、オイルダイリューションが揮発し走行時の強制再生が可能となる走行距離まで車両の走行を可能にすることを目的に、ＤＰＦへのＰＭ堆積量がマニュアル再生要求の警告をする、即ち、手動再生スイッチを押すように促す指示灯の点滅等を行う判定用捕集量よりも、手前に第１昇温用捕集量の閾値を設けて、ＰＭ捕集量がこの値を超えた場合に、ポスト噴射より噴射量が少ないマルチ噴射を行い排気温度を少しずつ昇温させて、ＰＭの燃焼、即ち、ＤＰＦの再生を促進させることにより、ＰＭをある程度焼却するものである。また、このままマルチ噴射を継続すると、燃費の悪化が生じるので、所定の捕集量まで下がった段階でマルチ噴射を止める。なお、このマルチ噴射による排気昇温制御は、車両停車時にも行ってＰＭの除去を促進する。

また、このマルチ噴射による排気昇温制御は、走行距離が、手動による強制再生を行う場合のオイルダイリューションによる問題が生じない範囲で、かつ、自動的に強制再生が行われない範囲にある場合において行われる。

なお、上記の排気ガス浄化システムにおける連続再生型ＤＰＦ装置としては、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、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ＤＰＦ装置等がある。

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、連続再生型ＤＰＦ装置の再生に関して、検出された捕集量が所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合に、指示灯の点滅等の警告によりドライバーに車両を停止して手動再生スイッチの操作によって強制再生を行うように促す排気ガス浄化システムにおいて、捕集物の量が、所定の判定用捕集量よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量を超えてから、この第１昇温判定用捕集量より低い所定の第２昇温判定用捕集量より少なくなるまでの間、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射により排気昇温制御を行うので、このポスト噴射より噴射量が少ないマルチ噴射により、排気温度を少しずつ上昇させ、ＰＭを燃焼させてＤＰＦの再生を促進することができる。

従って、捕集量がマニュアル再生要求の所定の判定用捕集量に達することが少なくなるので、手動再生スイッチの操作によるマニュアル再生の頻度を著しく低減でき、ドライバーの操作性を向上できる。

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（ディーゼルパティキュレートフィルタ）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。

〔排気ガス浄化システムの構成〕
図１に、この実施の形態の内燃機関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１０の排気マニホールド１１に接続する排気通路１２に連続再生型ＤＰＦ１３を設けて構成されている。この連続再生型ＤＰＦ１３は、上流側に酸化触媒１３ａを下流側に触媒付きフィルタ１３ｂを有して構成される。

この酸化触媒１３ａは、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１３ｂ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１３ｂ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ＰＭ（粒子状物質）は多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）され、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１３ｂのＰＭの堆積量を推定するために、連続再生型ＤＰＦ１３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１３ｂの再生制御用に、酸化触媒１３ａと触媒付きフィルタ１３ｂの上流側、中間に、それぞれ、酸化触媒入口排気温度センサ２２、フィルタ入口排気温度センサ２３が設けられる。

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ＤＰＦ１３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、エンジン１０の燃料噴射装置（噴射ノズル）１４や、必要に応じて、吸気マニホールド１５への吸気量を調整する図示しない吸気絞り弁や、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１４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）３１からのアクセル開度、回転数センサ３２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る。

〔制御手段の構成〕
そして、本発明においては、図２に示すように、制御装置３０は、エンジン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、ＰＭ捕集量検出手段３２Ｃ、走行距離検出手段３３Ｃ、強制再生制御手段３４Ｃ、警告手段３５Ｃ、排気昇温制御手段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１３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３１の信号及び回転数センサ３２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１４から噴射される通常の噴射制御が行われる。

ＰＭ捕集量検出手段３２Ｃは、連続再生型ＤＰＦ１３の触媒付きフィルタ１３ｂに捕集されるＰＭの捕集量ΔＰm を検出する手段であり、この捕集量ΔＰm の検出は、エンジンの回転速度や負荷から推定した堆積量の累積計算値や、エンジンの回転累積時間や、連続再生型ＤＰＦ装置１３の前後の差圧等で検出する。この実施の形態では、連続再生型ＤＰＦ装置１３の前後の差圧、即ち、差圧センサ２１による測定値を基にして検出する。

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。

強制再生制御手段３４Ｃは、連続再生型ＤＰＦ装置１３の種類に応じて多少制御が異なるが、エンジン１０の筒内（シリンダ内）噴射においてマルチ噴射（多段噴射）を行って、排気温度を酸化触媒１３ａの活性温度まで上昇させ、その後ポスト噴射（後噴射）を行ってフィルタ入口排気温度センサ２３で検知されるフィルタ入口排気温度を上げて、ＰＭの酸化除去に適した温度や環境になるようにし、触媒付きフィルタ１３ｂに捕集されたＰＭを強制的に燃焼除去して触媒付きフィルタ１３ｂを強制再生する。なお、吸気絞りやＥＧＲ等の吸気系制御を併用することもある。

警告手段３５Ｃは、点滅灯（ＤＰＦランプ）４１、警告灯（警告ランプ）４２等で構成され、ドライバー（運転者）に、点滅灯４１の点滅により手動による強制再生制御手段３４Ｃの作動を促す警告を行ったり、警告灯４２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スイッチ４３を操作することにより、強制再生制御手段３４Ｃを作動することができる。

そして、本発明においては、排気昇温制御手段３６Ｃが設けられるが、この排気昇温制御手段３６Ｃは、捕集量検出手段３２Ｃにより検出された捕集物の量ΔＰm が、所定の判定用捕集量ΔＰ1 よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量ΔＰ01を超えた場合に、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射による排気昇温制御を行い、その後、捕集量検出手段３２Ｃにより検出された捕集物の量ΔＰm が、所定の第１昇温判定用捕集量ΔＰ01より低い所定の第２昇温判定用捕集量ΔＰ02より少なくなった場合には、マルチ噴射による排気昇温制御を停止する制御を行うように構成される。

これらの各種手段を有するＤＰＦ制御手段３０Ｃは、ＰＭ捕集量検出手段３２Ｃで検出されたＰＭの捕集量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強制再生制御手段３４Ｃの作動を促す警告を行ったり、自動的に強制再生制御手段３４Ｃを作動させたりすると共に、排気昇温制御手段３６Ｃによるマルチ噴射による排気昇温を行う手段として構成される。

〔再生制御〕
次に、この排気ガス浄化システム１の再生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、適当な時間間隔で、図３に例示するような再生制御フローに従った制御を行う。この制御で、ＰＭ捕集量検出手段３１Ｃで検出されたＰＭの捕集量ΔＰm と走行距離検出手段３２Ｃで検出された走行距離ΔＭc が、所定の範囲内に入るか否か、手動再生の可否、走行自動再生の可否を判断して、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、通常の運転と再生制御を繰り返しながら、車両の運転が行われる。

この図３の再生制御フローについて、強制再生制御の要否を判定するために用いる図５の再生制御用マップを参照しながら説明する。

〔再生制御用マップ〕
最初に、図５の再生制御用マップについて説明すると、この図５の模式的に示した再生制御用マップは、縦軸はＰＭ（捕集物）の捕集量（この実施の形態では差圧）ΔＰを示し、この捕集量ΔＰの領域を第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 、第２閾値ΔＰ2 、第３閾値ΔＰ3 の三つの閾値で、第１捕集量領域Ｒp1，第２捕集量領域Ｒp2，第３捕集量領域Ｒp3，第４捕集量領域Ｒp4の四つの領域に区分する。また、横軸は走行距離ΔＭを示し、この走行距離ΔＭの領域を第１閾値（所定の判定用走行距離）ΔＭ1 、第２閾値ΔＭ2 、第３閾値ΔＭ3 の三つの閾値で、第１走行距離領域Ｒm1，第２走行距離領域Ｒm2，第３走行距離領域Ｒm3，第４走行距離領域Ｒm4の四つの領域に区分する。そして、再生制御によって現在の状態がどの領域にあるかを判断し、必要に応じて、次のような処理が行われる。又、ΔＰi ，ΔＭi において、その設定数、設定理由については任意に設定できるが、ここでは、１例について説明を実施する。

なお、この第１閾値（所定の判定用走行距離）ΔＭ1 は、手動による強制再生を行う場合のオイルダイリューションによる問題が生じない下限を示す値であり、また、第２閾値ΔＭ2 は、走行中に自動的に強制再生を行う場合のオイルダイリューションによる問題が生じない下限を示す値である。更に、第３閾値ΔＭ3 は、触媒付きフィルタ１３ｂ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強制再生を行う値である。また、この第４走行距離領域Ｒm4は、第３閾値ΔＭ3 を超えた領域のことであり、自動的に強制再生を行ったり、自動的に警告灯を点灯したりする。

最初に、検出された走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 を超えずに第１走行距離領域Ｒm1にある場合は、手動（マニュアル）による強制再生を行うと、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が生じる。そのため、この場合には手動による強制再生を禁ずる。また、この場合でも、走行パターンによっては、走行距離当たりのＰＭの蓄積量が多くて、検出された捕集量ΔＰm が、第３閾値ΔＰ3 を超えて第４捕集量領域Ｒp4に入ってしまうことが生じる時があるが、この時には、連続再生型ＤＰＦ１３に捕集されたＰＭが自己燃焼を開始して急激なＰＭの燃焼である熱暴走を回避するために、手動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４２を点灯する。

次に、検出された走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 を超えて第２走行距離領域Ｒm2に入った時には、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で強制再生を行う手動再生を促す警告を行うが、検出された捕集量ΔＰm の大きさによって異なる警告を行う。

検出された捕集量ΔＰm が、第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 より小さい間は、触媒付きフィルタ１３ｂの目詰まりは小さく、強制再生制御手段３４Ｃの作動の必要は無いので、そのまま、通常の運転を継続する。また、検出された捕集量ΔＰm が、第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 を超えているが、第２閾値ΔＰ2 を超えていないという第２捕集量領域Ｒp2に入った時には、強制再生時のオイルダイリューションの問題を回避するために走行自動再生を禁止すると共に、点滅灯（ＤＰＦランプ）４１をゆっくり点滅（マニュアル点滅１）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（手動再生：マニュアル再生）を促す。

更に、検出された捕集量ΔＰm が、第２閾値ΔＰ2 を超えているが、第３閾値ΔＰ3 を超えていないという第３捕集量領域Ｒp3に入った時には、強制再生時のオイルダイリューションの問題を回避するために走行自動再生を禁止すると共に、点滅灯４１を早く点滅（マニュアル点滅２）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。この第３捕集量領域Ｒp3に入った場合には、運転状態によっては、連続再生型ＤＰＦ１３に捕集されたＰＭが自己燃焼を開始して急激なＰＭの燃焼である熱暴走を起こし、触媒付きフィルタ１３ｂの溶損が生じる可能性が大きくなるので、この自己着火を懸念して噴射燃料量の絞りを併せて行う。

そして、検出された捕集量ΔＰm が、第３閾値ΔＰ3 を超えて第４捕集量領域Ｒp4に入った時には、熱暴走を回避するために、手動再生及び走行自動再生を行わないようにして、警告灯４２を点灯し、運転者にサービスセンターに持っていくことを促す。

次に、検出された走行距離ΔＭc が第２閾値ΔＭ2 を超えて第３走行距離領域Ｒm3に入った時には、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、検出された捕集量ΔＰm が、第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 を超えて第２捕集量領域Ｒp2に入った時には、走行中において自動的に強制再生制御手段３４Ｃを作動させる走行自動再生を行う。この走行自動再生により、運転者に手動による強制再生、即ち、手動再生スイッチ４３のＯＮ／ＯＦＦ操作に関する負担をかけることのないようにする。なお、検出された捕集量ΔＰm が、第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 より小さい間は、触媒付きフィルタ１３ｂの目詰まりは小さく、強制再生制御手段３４Ｃの作動の必要は無いので、そのまま、通常の運転を継続する。

そして、検出された走行距離ΔＭc が第３閾値ΔＭ3 を超えて第４走行距離領域Ｒm4に入った時には、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が可能になっているので、検出された捕集量ΔＰm が、第３閾値ΔＰ3 を超えない範囲では、検出された捕集量ΔＰm に関係なく必ず走行中の自動強制再生を行って偏積されたＰＭを焼却する。しかし、検出された捕集量ΔＰm が、第３閾値ΔＰ3 を超えて第４捕集量領域Ｒp4に入った時には、熱暴走を回避するために手動再生及び走行自動再生を禁止した状態にすると共に、警告灯４２を点灯し、運転者にサービスセンターに持っていくことを促す。

〔再生制御フロー〕
上記の図５に示すような再生制御マップに示された制御は、図３に例示したような再生制御フローによって実施できる。この図３の再生制御フローがスタートすると、ステップＳ１０で、検出された走行距離ΔＭc が第１閾値（所定の判定用走行距離）ΔＭ1 を超ているか否かを判定する。この判定で、超えておらずに第１走行距離領域Ｒm1にある場合には、ステップＳ１１で、検出された捕集量ΔＰm が、第３閾値ΔＰ3 を超えているか否かを判定し、超えていない場合にはそのままでリターンし、通常の運転を継続する。また、超えている場合にはステップＳ１２で警告灯４２を点灯してリターンする。

従って、ステップＳ１０の判定で第１走行距離領域Ｒm1にあると判定された場合には、手動による強制再生制御手段３４Ｃの作動は禁止される。なお、車両の走行中に自動的に強制再生制御手段３４Ｃの作動を行う走行自動再生も行われない。

そして、ステップＳ１０で、走行距離ΔＭc が第１閾値（所定の判定用走行距離）ΔＭ1 を超えている場合には、ステップＳ２０で、走行距離ΔＭc が第２閾値ΔＭ2 を超えているか否かを判定する。この判定で、超えていない場合には、ステップＳ２１で捕集量ΔＰm が第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 を超えているか否かを判定し、超えていない場合にはそのままリターンし通常の運転を継続する。

そして、ステップＳ２１で捕集量ΔＰm が第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 を超えている場合には、ステップＳ２２で捕集量ΔＰm が第２閾値ΔＰ2 を超えているか否かを判定し、超えていない場合には、ステップＳ２４で、点滅灯（ＤＰＦランプ）４１をゆっくり点灯し、ステップＳ２６で手動再生スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定する。

また、ステップＳ２２の判定で捕集量ΔＰm が第２閾値ΔＰ2 を超えている場合には、ステップＳ２３で捕集量ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超えているか否かを判定し、超えていない場合には、ステップＳ２５で、点滅灯（ＤＰＦランプ）４１を早く点灯し、ステップＳ２６で手動再生スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定する。

ステップＳ２６で手動再生スイッチ４３がＯＮである場合には、ステップＳ２６の手動再生スイッチ４３のＯＮによって強制再生制御手段３４Ｃを作動させる手動再生を行い、ステップＳ２８で、走行距離ΔＭc のカウンタをリセットしてリターンする。また、捕集量ΔＰm を差圧ではなく、ＰＭの累積量で判定する場合には、このＰＭの累積量もリセットする。また、ステップＳ２６で手動再生スイッチ４３がＯＮでない場合には、そのままリターンし、この再生制御フローの繰り返し中にドライバーによって手動再生スイッチ４３がＯＮされるのを待つ。

そして、ステップＳ２３の判定で、捕集量ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超えている場合には、手動再生と走行自動再生を禁止した状態で、ステップＳ２９で、警告灯４２を点灯してリターンする。

また、ステップＳ２０の判定で、走行距離ΔＭc が第２閾値ΔＭ2 を超えている場合には、ステップＳ３０で、走行距離ΔＭc が第３閾値ΔＭ3 を超えているか否かを判定する。このステップＳ３０の判定で、超えている場合には、ステップＳ３１で捕集量ΔＰm が第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 を超えているか否かを判定する。このステップＳ３１の判定で、超えていない場合にはそのままリターンし通常の運転を継続する。また、ステップＳ３１の判定で超えている場合には、ステップＳ３２の判定に行く。そして、ステップＳ３０の判定で、超えていない場合もステップＳ３２の判定に行く。

ステップＳ３２で、捕集量ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超えているか否かを判定し、超えている場合には、手動再生と走行自動再生を禁止した状態で、ステップＳ３５で、警告灯４２を点灯してリターンする。

また、ステップＳ３２の判定で、捕集量ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超えていない場合には、ステップＳ３３で走行中に自動的に強制再生制御手段３４Ｃを作動させる走行自動再生を行い、ステップＳ３４で、走行距離ΔＭc のカウンタをリセットし、リターンする。また、捕集量ΔＰm を差圧ではなく、ＰＭの累積量で判定する場合には、このＰＭの累積量もリセットする。

つまり、この図３に示す再生制御フローでは、捕集量検出手段３２Ｃにより検出された捕集量ΔＰm が、所定の判定用捕集量（第１閾値）ΔＰ1 より大きいことを検出した場合であっても、走行距離検出手段３３Ｃにより検出された捕集開始後の走行距離ΔＭc が、所定の判定用走行距離（第１閾値）ΔＭ1 に達していないと判定された場合は、警告手段３５Ｃによる警告を行わず、また、ドライバーによる強制再生制御手段３４Ｃの作動を禁止する制御を行う。

また、走行距離検出手段３３Ｃにより検出された捕集開始後の走行距離ΔＭc が、所定の判定用走行距離（第１閾値）ΔＭ1 に達しているが、第２閾値ΔＭ2 に達していない場合には、捕集量検出手段３２Ｃにより検出された捕集量ΔＰm が、所定の判定用捕集量（第１閾値）ΔＰ1 より大きいことを検出した場合には、点滅灯（ＤＰＦランプ）４１をゆっくり点滅させて、ドライバーに手動により手動再生スイッチ４３を操作するように促す。この点滅灯４１が点滅したら、ドライバーは、速やかに車両を止めて手動再生スイッチ４３を操作して手動による強制再生をしなければならないが、その警告が無視されて、更に、触媒付きフィルタ１３ｂにＰＭが蓄積され、検出された捕集量ΔＰm が、所定の第２閾値ΔＰ2 を超えた場合には、点滅灯４１を早く点滅させて、更に明瞭な警告をドライバーに与え、強く手動再生を促す。

〔排気昇温制御手段の再生制御フロー〕
そして、本発明においては、上記のＤＰＦ再生制御に加えて、図４に示す制御フローに従った、排気昇温制御手段３６Ｃによる排気昇温制御が行われる。また、この図４の制御フローによる制御用マップの一例を図６に示す。

この図４の制御フローは、図３の制御フローが呼ばれて実行される前に呼ばれて実行される制御フローであり、スタートすると、ステップＳ４１で領域のチェックを行う。この領域のチェックでは、走行距離ΔＭc が第１閾値ΔＭ1 を超え、且つ、第３閾値ΔＭ3 を超えておらず、しかも、捕集量ΔＰm が第１閾値ΔＰ1 より小さいかを判定し、この条件を満足していない場合には、そのまま排気昇温制御を行わずリターンする。

つまり、走行距離領域が第２走行距離領域Ｒm2、又は、第３走行距離領域Ｒm3で、且つ、捕集量領域が第１捕集量領域Ｒp1の場合のみ、この制御フローにおける排気昇温制御を行い、その他の領域の場合には、この制御フローにおける排気昇温制御を行わない。

そして、このステップＳ４１の条件を満足している場合には、ステップＳ４２で、この時点で、マルチ噴射による排気昇温制御を行っているか否かを、マルチ噴射フラグＦm が「０（ゼロ：フラグが経っていない状態）」か、「１（フラグが立っている状態）」で判定する。この判定で、マルチ噴射フラグＦm が「０」であれば、マルチ噴射による排気昇温制御を行っていないと判断してステップＳ４３に行く。また、この判定で、マルチ噴射フラグＦm が「１」であれば、マルチ噴射による排気昇温制御を行っていると判断してステップＳ４５に行く。

ステップＳ４３ではＰＭ捕集量（差圧）ΔＰm が第１閾値（所定の判定用捕集量）ΔＰ1 よりも低い第４閾値（所定の第１昇温判定用捕集量）ΔＰ01以上であるか否か，即ち、超えているか否かを判定する。超えていない場合には、そのまま排気昇温制御を行わずリターンし、超えている場合には、ステップＳ４４に行き、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射による排気昇温制御を開始し、マルチ噴射フラグを立てて（Ｆm ＝１）、リターンする。

ステップＳ４５では、ＰＭ捕集量（差圧）ΔＰm が第４閾値ΔＰ01よりも低い第５閾値（所定の第２昇温判定用捕集量）ΔＰ02より小さくなったか否かを判定する。小さくなっている場合には、ステップＳ４６でマルチ噴射による排気昇温制御を停止すると共に、マルチ噴射フラグをリセットし（Ｆm ＝０）、リターンする。

また、ステップＳ４５で小さくなっていない場合は、ステップＳ４７に行き、マルチ噴射による排気昇温制御を継続し、ＰＭ捕集量のチェックのインターバルに関係する所定の時間の間行い、リターンする。この時、マルチ噴射フラグ（Ｆm ＝１）はそのままとする。

この図４の制御フローが終わり、リターンすると、図３の制御フローが行われ、走行距離領域Ｒm1，Ｒm2，Ｒm3，Ｒm4や捕集量領域Ｒp1，Ｒp2，Ｒp3，Ｒp4において、領域の移動があれば、それに伴う制御が行われ、領域の移動がなければ、図４の制御フローが再開され、この図４の制御フローと図３の制御フローとが順次繰り返される。

上記の制御により、捕集量検出手段３２Ｃにより検出された捕集量（差圧）ΔＰm が、所定の判定用捕集量（第１閾値）ΔＰ1 よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量（第４閾値）ΔＰ01を超えた場合に、マルチ噴射による排気昇温制御を行い、その後、捕集量ΔＰm が、所定の第１昇温判定用捕集量（第４閾値）ΔＰ01より低い所定の第２昇温判定用捕集量（第５閾値）ΔＰ02より少なくなった場合には、マルチ噴射による排気昇温制御を停止する制御を行うことができる。

つまり、捕集量ΔＰm が、所定の第１昇温判定用捕集量ΔＰ01を超えてから、所定の第２昇温判定用捕集量ΔＰ02より少なくなるまでの間、マルチ噴射により排気昇温制御を行うので、このポスト噴射より噴射量が少ないマルチ噴射により、排気温度を少しずつ上昇させ、ＰＭを燃焼させてＤＰＦの再生を促進することができる。

従って、捕集量がマニュアル再生要求の所定の判定用捕集量に達することが少なくなるので、手動再生スイッチの操作によるマニュアル再生の頻度を著しく低減でき、ドライバーの操作性を向上できる。

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連続再生型ＤＰＦ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。

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。 本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの再生制御フローを示す図である。 本発明に係る排気昇温制御手段の制御フローを示す図である。 本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの再生制御用マップを模式的に示す図である。 本発明に係る排気昇温制御手段の制御用マップを模式的に示す図である。

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
１３ 連続再生型パティキュレートフィルタ装置
１３ａ 酸化触媒
１３ｂ 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 ＰＭ捕集量検出手段
３３Ｃ 走行距離検出手段
３４Ｃ 強制再生制御手段
３５Ｃ 警告手段
３６Ｃ 排気昇温制御手段
ΔＭc 捕集開始後の走行距離
ΔＭ1 第１閾値（所定の判定用走行距離）
ΔＭ3 第３閾値
ΔＰm 検出された捕集量（差圧）
ΔＰ1 第１閾値（所定の判定用捕集量）
ΔＰ01 第４閾値（所定の第１昇温判定用捕集量)
ΔＰ02 第５閾値（所定の第２昇温判定用捕集量）

Claims (3)

1. 車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路に連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えると共に、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタにおける捕集物の量を検出する捕集量検出手段と、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射とポスト噴射を行って排気温度を上昇させて強制的に捕集物を燃焼して該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを再生させる強制再生制御手段とを有し、車両の走行距離がこの閾値を越えたら自動的に強制再生を行う閾値と強制再生を行う閾値より小さい閾値を設定しているディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの制御方法において、
   前記走行距離検出手段によって検出したディーゼルパティキュレートフィルタ再生の後に車両が走行した走行距離が前記強制再生を行う閾値と前記強制再生を行う閾値よりも小さい閾値の間のときに、手動による強制再生前に、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、手動再生スイッチを押すように促す所定の判定用捕集量よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量を超えた場合に、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射による排気昇温制御を行い、その後、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、前記所定の第１昇温判定用捕集量より低い所定の第２昇温判定用捕集量より少なくなった場合には、前記マルチ噴射による排気昇温制御を停止することを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
2. 車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路に連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えると共に、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタにおける捕集物の量を検出する捕集量検出手段と、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射とポスト噴射を行って排気温度を上昇させて強制的に捕集物を燃焼して該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを再生させる強制再生制御手段とを有し、車両の走行距離がこの閾値を越えたら自動的に強制再生を行う閾値と強制再生を行う閾値より小さい閾値を設定しているディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、
   前記走行距離検出手段によって検出したディーゼルパティキュレートフィルタ再生の後に車両が走行した走行距離が前記強制再生を行う閾値と前記強制再生を行う閾値よりも小さい閾値の間のときに、手動による強制再生前に、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、手動再生スイッチを押すように促す所定の判定用捕集量よりも低い所定の第１昇温判定用捕集量を超えた場合に、筒内燃料噴射制御におけるマルチ噴射による排気昇温制御を行い、その後、前記捕集量検出手段により検出された捕集物の量が、前記所定の第１昇温判定用捕集量より低い所定の第２昇温判定用捕集量より少なくなった場合には、前記マルチ噴射による排気昇温制御を停止する排気昇温制御手段を備えたことを特徴とする排気ガス浄化システム。
3. 前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、前記捕集量検出手段により検出された捕集量が、所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合にドライバーに対して強制再生制御手段の作動を促す警告を行う警告手段とを備えると共に、前記捕集量検出手段により検出された捕集物が、前記所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合であっても、前記走行距離検出手段により検出された捕集開始後の走行距離が、所定の判定用走行距離に達していないと判定された場合は、前記警告手段による警告を行わないことを特徴とする請求項２記載の排気ガス浄化システム。

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