JP4161931B2

JP4161931B2 - 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

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Publication number: JP4161931B2
Application number: JP2004113375A
Authority: JP
Inventors: 彰飯塚; 直実内田; 等佐藤; 達夫益子; 穣土田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
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Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2008-10-08
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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）装置により粒子状物質（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、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。

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、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る。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、主噴射後、通常の燃焼よりも遅いタイミングで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、いわゆるマルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）等の燃料噴射制御による方法( 例えば、特許文献１参照。）や、排気管内への直接燃料噴射による方法等がある。

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、マルチ噴射や排気絞り等の排気昇温制御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等の未燃燃料添加制御を行って、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、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、比較的簡易な制御で、燃費の悪化を抑制可能とし、安全かつ高効率な再生を可能にするために、ＰＭ捕集量に対して、第１の閾値と第２の閾値を設け、ＰＭ捕集量が第１の閾値以上第２の閾値未満である時は、昇温効率の良い運転条件となった時にのみ、ＤＰＦを昇温、再生すると共に、ＰＭ捕集量が第２に閾値以上となったら、昇温効率の良い運転条件でない時にも、再生を実施する内燃機関の排ガス浄化装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

そして、強制再生によるオイルダイリューションの問題を解決するために、走行中に自動的に強制再生するだけでなく、フィルタが目詰まった時に、ドライバー（運転者）にＤＰＦランプで知らせて、ドライバーが車両を停止して手動再生スイッチを押すことにより、停車アイドル状態で、強制再生を行なう方法が提案されている。この手動による停車アイドル状態における強制再生では、排気昇温制御と同時に排気絞り弁（エキゾーストスロットル）を閉じてＤＰＦから熱を逃げ難くして自己再生を促進させる方法も考えられている。

しかしながら、ＤＰＦ装置の強制再生においては、排気昇温制御や未燃燃料添加制御により排気温度を昇温させるが、エンジン冷却水温も上昇するので、運転席の水温メーターの水温上昇を見ているドライバーに、エンジンがオーバーヒートとしエンジントラブルが発生したと誤解させる恐れが生じるという問題がある。

例えば、手動再生の場合は、警告を受けたドライバーが停車させて手動再生スイッチを押して強制再生を行なうのであるが、停車アイドル時にアイドル回転数を上げ、排気ブレーキを閉じてマルチ噴射を行い、酸化触媒活性温度以上に排気温度が上昇したらポスト噴射を行うが、このマルチ噴射やポスト噴射を行うと、排気温度が上がると共にエンジン冷却水温も上がる。そのため、この冷却水温の上昇により、運転席の水温メーターが同じく上昇するので、この水温メーターを見ているドライバーがエンジントラブル等の車両故障と思ってしまう恐れがある。

手動再生の場合は、ドライバーが手動再生スイッチを押して再生するので、予め冷却水温が上昇する旨の情報を与えておけば、水温メーターが上がってもエンジントラブルと思う可能性は低くなるが、車両走行中に自動的に強制再生を行なう走行自動再生の場合には、ドライバーは強制再生制御中であるか否かは分からないので、水温メーターが上がるとエンジントラブルと思い違いする可能性が高くなる。そのため、強制再生制御中の水温メーターの上昇を回避する必要がある。
特開２００３−２３９７８９号公報特開２００４−１９４９６号公報

本発明の目的は、ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムにおいて、ＤＰＦの強制再生中にエンジン冷却水温が上昇して、運転席の水温メーターが異常に上がることを防止して、強制再生中に、ドライバーが水温メーターの異常上昇を見てエンジントラブル発生と誤解することを回避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ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置を備えると共に、該ＤＰＦ装置のフィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、エンジン冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、かつ、排気ガス温度が低い場合には、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて、前記フィルタを再生させる強制再生制御を行うＤＰＦ制御手段を備えた排気ガス浄化システムの制御方法において、前記強制再生制御では、排気温度が所定の判定用排気温度より低い場合はマルチ噴射による排気昇温制御のみを行ない、排気温度が前記判定用排気温度を超えた場合はマルチ噴射による排気昇温制御に加えポスト噴射による未燃燃料添加制御を行なうと共に、前記排気昇温手段に用いたフィルタの強制再生制御中に、前記冷却水温検出手段によって検出されたエンジン冷却水温が所定の判定用水温を超えた場合には、前記排気昇温手段の作動を中止することを特徴とする。

また、上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記ＤＰＦ制御手段が、停車アイドル状態で再生制御を行なうように警告されたドライバー（運転者）が手動再生スイッチを押した場合にフィルタの強制再生制御を行なう手動再生モードと、車両走行中に自動的にフィルタの強制再生制御を行なう走行自動再生モードを有して構成されると共に、前記排気昇温手段の作動を中止するための前記判定用水温において、前記手動再生モードにおける所定の第１判定用水温を、前記走行自動再生モードにおける所定の第２判定用水温よりも大きく設定されたことを特徴とする。

上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、フィルタに捕集されるＰＭの捕集量を検出するＰＭ捕集量検出手段とフィルタ再生の後に車両が走行した距離を検出する走行距離検出手段を備えると共に、前記走行距離検出手段で検出された走行距離が第１閾値より小さい領域にあるときは、再生制御の実行を禁止し、前記走行距離が第１閾値と第２閾値との間の所定の範囲内にあるときは、自動強制再生を行わず、前記ＰＭ捕集量検出手段で検出されたＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えるとドライバーに対して手動による強制再生を促し、前記走行距離が第２閾値と第３閾値との間の所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えると自動的に強制再生を行ない、前記走行距離が第３閾値を越えた所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量に関係なく自動的に強制再生制御を行なうことを特徴とする。
また、上記の排気ガス浄化システムの制御方法において、前記排気昇温手段は、排気絞り制御を含むことを特徴とする。

また、上記の排気ガス浄化システムの制御方法で、フィルタの強制再生制御において、排気昇温手段の作動に加えて、ポスト噴射制御を行なう未燃燃料添加手段を作動させると共に、前記冷却水温検出手段によって検出されたエンジン冷却水温が前記所定の判定用水温を超えた場合には、前記排気昇温手段の作動を中止すると共に前記未燃燃料添加手段の作動も中止することを特徴とする。

そして、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ＤＰＦ装置を備えると共に、該ＤＰＦ装置のフィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、エンジン冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、かつ、排気ガス温度が低い場合には、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて、前記フィルタを再生させる強制再生制御を行うＤＰＦ制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記ＤＰＦ制御手段が、前記強制再生制御では、排気温度が所定の判定用排気温度より低い場合はマルチ噴射による排気昇温制御のみを行ない、排気温度が前記判定用排気温度を超えた場合はマルチ噴射による排気昇温制御に加えポスト噴射による未燃燃料添加制御を行なうと共に、前記排気昇温手段に用いたフィルタの強制再生制御中に、前記冷却水温検出手段によって検出されたエンジン冷却水温が所定の判定用水温を超えた場合には、前記排気昇温手段の作動を中止する制御を行なうように構成される。

また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ＤＰＦ制御手段が、停車アイドル状態で再生制御を行なうように警告されたドライバーが手動再生スイッチを押した場合にフィルタの強制再生制御を行なう手動再生モードと、車両走行中に自動的にフィルタの強制再生制御を行なう走行自動再生モードを有して構成されると共に、前記排気昇温手段の作動を中止するための前記判定用水温において、前記手動再生モードにおける所定の第１判定用水温を、前記走行自動再生モードにおける所定の第２判定用水温よりも大きく設定されて構成される。

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、フィルタに捕集されるＰＭの捕集量を検出するＰＭ捕集量検出手段とフィルタ再生の後に車両が走行した距離を検出する走行距離検出手段を備えると共に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記走行距離検出手段で検出された走行距離が第１閾値より小さい領域にあるときは、再生制御の実行を禁止し、前記走行距離が第１閾値と第２閾値との間の所定の範囲内にあるときは、自動強制再生を行わず、前記ＰＭ捕集量検出手段で検出されたＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えるとドライバーに対して手動による強制再生を促し、前記走行距離が第２閾値と第３閾値との間の所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えると自動的に強制再生を行ない、前記走行距離が第３閾値を越えた所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量に関係なく自動的に強制再生制御を行なうように構成される。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ＤＰＦ装置が、触媒を担持せずにフィルタで形成されたＤＰＦ装置、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装置のいずれか一つ又はその組合せを採用することができる。

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、ＤＰＦの強制再生中に運転席の水温メーターが異常に上がることがなくなり、ドライバーがオーバーヒート等のエンジントラブルが発生したと誤解することを回避できる。

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ＤＰＦ装置１３を設けて構成されている。この連続再生型ＤＰＦ装置１３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、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ＤＰＦ装置１３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、中間及び下流側に、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ＤＰＦ装置１３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、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。

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、ＰＭ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、強制再生手段３５Ｃ、手動再生警告手段３６Ｃ、冷却水温検出手段３７Ｃ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ＤＰＦ装置１３の触媒付きフィルタ１３ｂ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１３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、ＰＭ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。

強制再生手段３５Ｃ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（多段遅延噴射）を行って、あるいは、排気絞り制御を行なって、排気温度を酸化触媒１３ａの活性温度まで上昇させる排気昇温手段３５１Ｃと、その後ポスト噴射（後噴射）を行って排気ガス中に未燃燃料を添加し、この未燃燃料を酸化触媒１３ａで酸化させることにより、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する未燃燃料添加手段３５２Ｃとを有して構成され、これらの手段により、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、排気昇温手段３５１Ｃは、マルチ噴射に加えて、排気絞り制御を併用することもあり、更には、排気昇温制御及び未燃燃料添加制御において、吸気絞り制御やＥＧＲ制御も併用する場合ある。

手動再生警告手段３６Ｃ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手段３５Ｃ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（マニュアル再生スイッチ）４３を操作することにより、強制再生手段３５Ｃを作動することができる。

冷却水温検出手段３７Ｃは、エンジン１０に設けられた水温センサ３３等で構成され、エンジン冷却水温Ｔw を検出する手段である。

そして、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強制再生手段３５Ｃの作動を促す警告を行ったり、自動的に強制再生手段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、再生時期判定手段３４Ｃによって、再生開始が判断されると手動再生警告手段３６Ｃによる警告又は強制再生手段３５Ｃによる走行自動再生を行う。

つまり、ＰＭ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、手動再生の要否、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、通常の運転と再生制御を繰り返しながら、車両の運転が行われる。

この再生制御について、図４に示す再生制御用マップを参照しながら説明する。なお、この再生制御は図５に例示するような再生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スイッチ４３を押して強制再生を行う手動再生（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）４１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４１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、自動的に強制再生制御を行う。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、手動再生スイッチ４３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、自動的に強制再生制御を行う。

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、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。

従って、このＤＰＦ制御手段３０Ｃは、停車アイドル状態で再生制御を行なうように警告されたドライバーが手動再生スイッチ４３を押した場合に触媒付きフィルタ１３ｂの強制再生制御を行なう手動再生モードと、車両走行中に自動的に触媒付きフィルタ１３ｂの強制再生制御を行なう走行自動再生モードを有して構成されることになる。

そして、本発明においては、図５に示すステップＳ２７の手動再生やステップＳ３３の走行自動再生によって、強制再生手段３５Ｃにより、ＤＰＦ装置１３の強制再生を行なう場合に、ドライバーのエンジントラブルとの誤解を招くエンジン冷却水温度の異常な上昇を防止するために、以下のように、ＤＰＦ制御手段３０Ｃが構成される。

このＤＰＦ制御手段３０Ｃは、排気昇温手段３５１Ｃを用いた触媒付きフィルタ１３ｂの強制再生制御中に、冷却水温検出手段３７Ｃによって検出されたエンジン冷却水温Ｔw が所定の判定用水温Ｔw1，Ｔw2を超えた場合には、排気昇温手段３５１Ｃの作動を中止する制御を行ない、更に、ポスト噴射等による未燃燃料添加制御を行なっている場合には、これを行なう未燃燃料添加手段３５２Ｃの作動も中止するように構成される。

そして、この排気昇温手段３５１Ｃの作動を中止するための判定用水温Ｔw1，Ｔw2においては、手動再生モードにおける所定の第１判定用水温Ｔw1は、走行自動再生モードにおける所定の第２判定用水温Ｔw2よりも大きく設定される。

そして、上記のエンジン冷却水温Ｔw と関係する強制再生制御は、図３に示すような制御フローによって実施できる。この図３の制御フローは、図５のステップＳ２７の手動再生やステップＳ３３の走行自動再生によって、強制再生手段３５Ｃにより、ＤＰＦ装置１３の強制再生を行なう場合に、呼ばれる制御フローとして示してある。

この制御フローが呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で再生モードのチェックを行い、手動再生か走行自動再生かを判定する。この判定で手動再生であると判定された場合には、ステップＳ１２でエンジン冷却水温Ｔw のチェックを行う。つまり、エンジン冷却水温Ｔw が所定の第１判定用水温Ｔw1よりも小さい時はステップＳ１３で強制再生手段３５Ｃを作動し、大きい時は、ステップＳ１４でこの強制再生手段３５Ｃの作動を中止する。

このステップＳ１３の手動再生による強制再生制御では、詳細な制御フローは省略するが、排気温度が所定の判定用排気温度より低い場合は第１段階のマルチ噴射による排気昇温制御のみを行い、排気温度が所定の判定用排気温度を超えた場合は第２段階に移行し、さらなる昇温制御、ここでは、マルチ噴射による排気昇温制御に加えポスト噴射による未燃燃料添加制御を行う。そして、この強制再生制御を、再生モードのチェックのインターバルやエンジン冷却水温Ｔw のチェックのインターバルに関係する所定の制御時間Δｔｃの間行い、ステップＳ１８に行く。

また、ステップＳ１２で、エンジン冷却水温Ｔw が所定の第１判定用水温Ｔw1以上である場合には、ステップＳ１４に行き、マルチ噴射及びポスト噴射等の強制再生制御を中止し、所定の制御時間Δｔｃを経過したらステップＳ１８に行く。

ステップＳ１１の再生モードのチェックで、走行自動再生モードであると判定された場合には、ステップＳ１５でエンジン冷却水温Ｔw のチェックを行う。つまり、このエンジン冷却水温Ｔw が所定の第２判定用水温Ｔw2よりも小さい時はステップＳ１６で走行自動再生による強制再生手段３５Ｃを作動し、大きい時は、ステップＳ１７でこの強制再生手段３５Ｃの作動を中止する。なお、走行時には冷却水温Ｔw が上昇し易いので、走行自動再生における所定の第２判定用水温Ｔw2を、手動再生モードにおける所定の第１判定用水温Ｔw1よりも小さく設定すると、より適切な再生制御が行なわれるようになる。

このステップＳ１６の走行自動再生による強制再生制御では、詳細な制御フローは省略するが、排気温度が所定の判定用排気温度より低い場合は第１段階のマルチ噴射による排気昇温制御のみを行い、排気温度が所定の判定用排気温度を超えた場合は第２段階のマルチ噴射による排気昇温制御とポスト噴射による未燃燃料添加制御を行う。そして、これらの走行自動再生による強制再生制御を、再生モードのチェックのインターバルやエンジン冷却水温のチェックのインターバルに関係する所定の制御時間Δｔｃの間行い、ステップＳ１８に行く。

また、ステップＳ１５で、エンジン冷却水温Ｔw が所定の第２判定用水温Ｔw2以上である場合には、ステップＳ１７に行き、マルチ噴射及びポスト噴射等の強制再生制御を中止し、所定の制御時間Δｔｃを経過したらステップＳ１８に行く。

ステップＳ１８では、再生制御が完了したか否かをチェックする。このチェックは、ＤＰＦ前後差圧ΔＰm が所定の完了判定用差圧より小さくなったか否かでおこなったり、強制再生制御の実行累積時間が所定の完了判定用時間を経過したか否かで行なったりする。このステップＳ１８で再生制御が完了していないと判定された場合には、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜ステップＳ１８を繰り返す。また、このステップＳ１８で再生制御が完了していると判定された場合には、再生制御を終了し、リターンする。

この図３の制御フローにより、排気昇温手段３５１Ｃを用いた触媒付きフィルタ１３ｂの強制再生制御中に、冷却水温検出手段３７Ｃによって検出されたエンジン冷却水温Ｔw が所定の判定用水温Ｔw1，Ｔw2を超えた場合には、排気昇温手段３５１Ｃの作動を中止することができる。更に、未燃燃料添加手段３５２Ｃが作動している場合には、排気昇温手段３５１Ｃの作動を中止すると共に、未燃燃料添加手段３５２Ｃの作動も中止することができる。

従って、連続再生型ＤＰＦ装置１３の触媒付きフィルタ１３ｂの強制再生中にエンジン冷却水温Ｔw が上昇して、運転席の水温メーターが異常に上がることを防止でき、これにより、強制再生中に、水温メーターを見ているドライバーにエンジントラブル発生との誤解を与えることを回避できる
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、触媒を担持しないフィルタのＤＰＦ装置、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ＤＰＦ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エンジン冷却水温に関係する強制再生の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再生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再生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
１３連続再生型ＤＰＦ装置
１３ａ酸化触媒
１３ｂ触媒付きフィルタ
３０制御装置（ＥＣＵ）
３０ＣＤＰＦ制御手段
３１Ｃ通常運転制御手段
３２ＣＰＭ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強制再生手段
３５１Ｃ排気昇温手段
３５２Ｃ未燃燃料添加手段
３６Ｃ手動再生警告手段
３７Ｃ冷却水温検出手段
Ｔw エンジン冷却水温
Ｔw1 所定の第１判定用水温
Ｔw2 所定の第２判定用水温

Claims

車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路にディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えると共に、該ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、エンジン冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、かつ、排気ガス温度が低い場合には、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて、前記フィルタを再生させる強制再生制御を行う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排気ガス浄化システムの制御方法において、
前記強制再生制御では、排気温度が所定の判定用排気温度より低い場合はマルチ噴射による排気昇温制御のみを行ない、排気温度が前記判定用排気温度を超えた場合はマルチ噴射による排気昇温制御に加えポスト噴射による未燃燃料添加制御を行なうと共に、
前記排気昇温手段に用いたフィルタの強制再生制御中に、前記冷却水温検出手段によって検出されたエンジン冷却水温が所定の判定用水温を超えた場合には、前記排気昇温手段の作動を中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。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、停車アイドル状態で再生制御を行なうように警告されたドライバーが手動再生スイッチを押した場合にフィルタの強制再生制御を行なう手動再生モードと、車両走行中に自動的にフィルタの強制再生制御を行なう走行自動再生モードを有して構成されると共に、前記排気昇温手段の作動を中止するための前記判定用水温において、前記手動再生モードにおける所定の第１判定用水温を、前記走行自動再生モードにおける所定の第２判定用水温よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、フィルタに捕集されるＰＭの捕集量を検出するＰＭ捕集量検出手段とフィルタ再生の後に車両が走行した距離を検出する走行距離検出手段を備えると共に、
前記走行距離検出手段で検出された走行距離が第１閾値より小さい領域にあるときは、再生制御の実行を禁止し、前記走行距離が第１閾値と第２閾値との間の所定の範囲内にあるときは、自動強制再生を行わず、前記ＰＭ捕集量検出手段で検出されたＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えるとドライバーに対して手動による強制再生を促し、前記走行距離が第２閾値と第３閾値との間の所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えると自動的に強制再生を行ない、前記走行距離が第３閾値を越えた所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量に関係なく自動的に強制再生制御を行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
フィルタの強制再生制御において、排気昇温手段の作動に加えて、ポスト噴射制御を行なう未燃燃料添加手段を作動させると共に、前記冷却水温検出手段によって検出されたエンジン冷却水温が前記所定の判定用水温を超えた場合には、前記排気昇温手段の作動を中止すると共に前記未燃燃料添加手段の作動も中止することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システムの制御方法。
車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路にディーゼルパティキュレートフィルタ装置を備えると共に、該ディーゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタの再生時期を判定する再生時期判定手段と、排気ガスを昇温させる排気昇温手段と、エンジン冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記再生時期判定手段により再生時期であると判定され、かつ、排気ガス温度が低い場合には、前記排気昇温手段により排気温度を上昇させて、前記フィルタを再生させる強制再生制御を行う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、
前記強制再生制御では、排気温度が所定の判定用排気温度より低い場合はマルチ噴射による排気昇温制御のみを行ない、排気温度が前記判定用排気温度を超えた場合はマルチ噴射による排気昇温制御に加えポスト噴射による未燃燃料添加制御を行なうと共に、
前記排気昇温手段に用いたフィルタの強制再生制御中に、前記冷却水温検出手段によって検出されたエンジン冷却水温が所定の判定用水温を超えた場合には、前記排気昇温手段の作動を中止する制御を行なうように構成されることを特徴とする排気ガス浄化システム。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、停車アイドル状態で再生制御を行なうように警告されたドライバーが手動再生スイッチを押した場合にフィルタの強制再生制御を行なう手動再生モードと、車両走行中に自動的にフィルタの強制再生制御を行なう走行自動再生モードを有して構成されると共に、前記排気昇温手段の作動を中止するための前記判定用水温において、前記手動再生モードにおける所定の第１判定用水温を、前記走行自動再生モードにおける所定の第２判定用水温よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項５記載の排気ガス浄化システム。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、フィルタに捕集されるＰＭの捕集量を検出するＰＭ捕集量検出手段とフィルタ再生の後に車両が走行した距離を検出する走行距離検出手段を備えると共に、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記走行距離検出手段で検出された走行距離が第１閾値より小さい領域にあるときは、再生制御の実行を禁止し、前記走行距離が第１閾値と第２閾値との間の所定の範囲内にあるときは、自動強制再生を行わず、前記ＰＭ捕集量検出手段で検出されたＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えるとドライバーに対して手動による強制再生を促し、前記走行距離が第２閾値と第３閾値との間の所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量がＰＭ用の第１閾値を越えると自動的に強制再生を行ない、前記走行距離が第３閾値を越えた所定の範囲内にあるときは、前記ＰＭの捕集量に関係なく自動的に強制再生制御を行なうことを特徴とする請求項５又は６に記載の排気ガス浄化システム。