JP4161932B2 - 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

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 Download PDF

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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、ディーゼルパティキュレートフィルタによる粒子状物質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装置及び触媒を利用した連続再生型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る。また、エンジン回転数と圧力センサによって検出される差圧に基づいて、目詰まり状態を推定するエンジンの排気浄化装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、排気温度の昇温手段としては、筒内（シリンダ内）噴射におけるマルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）等の筒内燃料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や、ＤＰＦ下流に設けた排気絞り弁を再生中に閉じて、ＤＰＦを保温することにより自己再生を促進させる方法等がある。
この筒内燃料噴射制御は、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（多段遅延噴射）を行って排気ガスを昇温し、活性温度よりも上昇したらポスト噴射（後噴射）を行って、このポスト噴射によって排気ガス中に添加された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を酸化除去して再生処理を行っている。
また、強制再生時の排気昇温のためのポスト噴射によるオイルダイリューション（オイル希釈）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ランプの点滅等により警告することによって、停車させて手動再生スイッチのオンにより、停車アイドル状態で強制再生を行う手動再生を併用する方法も考えられている。
そして、従来技術では、この強制再生においては、エンジンキーがオフされた時やＰＴＯ（動力取り出し装置：Power Take Off) を作動した時には、強制再生を中断し、エンジンキーがオンされた時やＰＴＯが作動しなくなった時に、強制再生を再開して、前回の残り時間の間強制再生を行うように構成されている。また、停車時の手動再生による強制再生を行っている間に、運転者が車両を走行させた場合にも強制再生を中断して、次回の再生時に残り時間の間強制再生を行うようにしている。
しかしながら、例えば、ＰＴＯ作動時に強制再生を中断した場合に、中断している間に、ＰＭが溜まり、次の時に強制再生を再開した時に、残り時間の間だけ強制再生を行っただけでは、ＤＰＦに溜まったＰＭを十分に燃焼除去できないという問題がある。
また、同様に、手動再生中に車両を走行させた場合に、強制再生を中断するが、次回の再生時までに長距離を走行した時には、ＰＭが予想以上に溜まって、次の強制再生の再開時に、残り時間の間だけ強制再生を行っただけでは、ＤＰＦに溜まったＰＭを十分に燃焼除去できないという問題がある。
なお、走行自動再生中に車両が停止されるのを回避するために、ドライバーがキャンセルボタン等の操作をすることによって、フィルタ再生をキャンセルし、次回に車両が運転された時に再生を行うようして、フィルタ再生のタイミングを、車両停止のタイミングからずらせることのできる排気微粒子浄化装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかしながら、この排気微粒子浄化装置においては、ドライバーがランプの点灯等を見て、キャンセルボタン等を操作する必要があるため、ドライバーに取っては煩わしい上に、しかも、ドライバーが必ずキャンセルボタン等を操作するとは限らないので、確実に走行自動再生中における車両の停止を回避できないという問題がある。
特開２００３−８３０３５号公報 特開平５−１８７２２１号公報
本発明の目的は、ＤＰＦ装置の再生に関して、強制再生を中断した後に、再開した場合において、ＤＰＦに捕集されて溜まったＰＭを十分に燃焼除去することができ、しかも、効率良く、ＤＰＦを再生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に捕集される捕集物の捕集量が、捕集量別に区分された複数の捕集量領域のいずれにあるかを検出する捕集量領域検出手段と、車両が走行した距離が、走行距離別に区分された複数の走行距離領域のいずれにあるかを検出する走行距離領域検出手段と、前記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て前記フィルタの強制再生を行う強制再生制御手段と、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た場合に、前記強制再生制御手段を作動させ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、該ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記強制再生制御手段により所定のプロセスを満たすように強制再生を行い、強制再生を終了する時に前記所定のプロセスを満たしたかを判断する判断ステップを備え、強制再生終了時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なう排気ガス浄化システムの制御方法において、前記強制再生制御手段による強制再生を前回の再生終了時に前記判断ステップを満たさずに終了した後に、強制再生を行う場合に、強制再生開始時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なって、前記捕集量領域検出手段で検出された捕集量領域が、前記強制再生終了時の捕集量領域よりも捕集量が大きい他の捕集量領域であるか、又は、前記走行距離領域検出手段で検出された走行距離領域が、前記強制再生終了時の走行距離領域よりも走行距離が大きい他の走行距離領域であるか、少なくとも一方である時には、前記所定のプロセスをリセットして強制再生を行い、それ以外の場合には、前記所定プロセスの継続で強制再生を行なう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が手動再生スイッチを押した場合に前記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前記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い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に捕集される捕集物の捕集量が、捕集量別に区分された複数の捕集量領域のいずれにあるかを検出する捕集量領域検出手段と、車両が走行した距離が、走行距離別に区分された複数の走行距離領域のいずれにあるかを検出する走行距離領域検出手段と、前記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て前記フィルタの強制再生を行う強制再生制御手段と、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た場合に、前記強制再生制御手段を作動させ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、該ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記強制再生制御手段により所定のプロセスを満たすように強制再生を行い、強制再生を終了する時に前記所定のプロセスを満たしたかを判断する判断ステップを備え、強制再生終了時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なう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、前記強制再生制御手段による強制再生を前回の再生終了時に前記判断ステップを満たさずに終了した後に、強制再生を行う場合に、強制再生開始時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なって、前記捕集量領域検出手段で検出された捕集量領域が、前記強制再生終了時の捕集量領域よりも捕集量が大きい他の捕集量領域であるか、又は、前記走行距離領域検出手段で検出された走行距離領域が、前記強制再生終了時の走行距離領域よりも走行距離が大きい他の走行距離領域であるか、少なくとも一方である時には、前記所定のプロセスをリセットして強制再生を行い、それ以外の場合には、前記所定プロセスの継続で強制再生を行なう制御をするように構成される。
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。
また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記ＤＰＦ装置としては、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装置の再生に関して、強制再生中に中断した後に、強制再生を再開した場合において、再生を中断している間に、捕集量領域が、中断直後の捕集量領域よりも捕集量が大きい他の捕集量領域であるか、又は、走行距離領域が、中断直後の走行距離領域よりも走行距離が大きい走行距離領域であるか、少なくとも一方である時には、強制再生を最初からやり直すので、ＤＰＦに捕集されて溜まったＰＭを十分に燃焼除去することができ、それ以外の場合には、前回の強制再生に継続して前回強制再生制御の残り時間で強制再生を行うので、効率良くＤＰＦを再生できる。
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（ディーゼルパティキュレートフィルタ）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、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、捕集量領域検出手段３２Ｃ、走行距離領域検出手段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。
捕集量領域検出手段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の捕集量を検出し、この捕集量が捕集量別に区分された複数の捕集量領域のいずれにあるかを検出し、捕集量領域を特定をする手段であり、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による差圧検出値ΔＰm を用いて検出する。つまり、差圧領域を捕集量領域として扱う。
走行距離領域検出手段３３Ｃは、ＤＰＦ再生の後に車両が走行した距離ΔＭc を検出し、この走行距離ΔＭc が、走行距離別に区分された複数の走行距離領域のいずれにあるかを検出し、走行距離領域を特定する手段であり、強制再生が行われた場合には、この走行距離ΔＭc は再生完了時にリセットされる。
再生時期判定手段３４Ｃは、捕集量領域検出手段３２Ｃで検出された捕集量領域及び走行距離領域検出手段３３Ｃにより検出された走行距離領域がいずれの領域にあるかを判定することにより、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、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）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る排気昇温手段３５１Ｃと、その後、マルチ噴射による排気昇温制御に加えポスト噴射（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る。
これらの手段により、排気昇温制御や未燃燃料添加制御により、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、この排気昇温手段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車両を停車して、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を作動して、停車アイドル状態で強制再生をすることができる。
そして、これらの各種手段を有するＤＰＦ制御手段３０Ｃは、捕集量領域検出手段３２Ｃで検出された捕集量領域と、走行距離領域検出手段３３Ｃで検出された走行距離領域に基づいて、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、再生開始が必要と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、捕集量領域検出手段３２Ｃで検出された捕集量領域と走行距離領域検出手段３３Ｃで検出された走行距離領域が、いずれの領域であるかによって、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ＤＰＦ再生を繰り返しながら、車両の運転が行われる。
この再生制御について、図５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６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 より小さい第１走行距離領域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 との間の所定の第２走行距離領域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、捕集量ΔＰm が、第１捕集量領域Ｒp1から第１閾値ΔＰ1 を超えた第２捕集量領域（マニュアル点滅１）Ｒp2に入ると点滅灯（ＤＰＦランプ）４１をゆっくり点滅させる。更に、捕集量ΔＰm が、第２捕集量領域Ｒp2から、第１閾値ΔＰ1 より大きな第２閾値ΔＰ2 を超えた第３捕集量領域（マニュアル点滅２）Ｒp3に入ると点滅灯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 との間の所定の第３走行領域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、捕集量ΔＰm が、第１閾値ΔＰ1 を超えた第２捕集量領域（走行自動再生１）Ｒp2に入ると、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、捕集量ΔＰm に関係なく、走行距離ΔＭc が第３閾値ΔＭ3 を超えた所定の第４走行距離領域Ｒm4（走行自動再生２）に入った場合には、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、捕集量ΔＰm が第３閾値ΔＰ3 を超えた第４捕集量領域（警告灯点灯）Ｒp4に入ると、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６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、強制再生制御中に中断した後に、強制再生制御を再開した場合においても、ＤＰＦ装置１３に捕集されて溜まったＰＭを十分に燃焼除去することができ、ＤＰＦ装置１３を再生できるようにするため、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、強制再生制御手段３５Ｃによる強制再生を中断した後に、再開する場合に、捕集量領域検出手段３２Ｃで検出された捕集量領域Ｒpjが、中断直後の捕集量領域Ｒpiよりも捕集量ΔＰm が大きい捕集量領域Ｒpxになったか、あるいは、走行距離領域検出手段３３Ｃで検出された走行距離領域Ｒmjが、中断直後の走行距離領域Ｒpiよりも走行距離ΔＭc が大きい走行距離領域Ｒpxに入った時には、最初から強制再生を行い、それ以外の場合には、前回の強制再生に継続して、残り時間の間強制再生を行うように構成される。つまり、再生を中断している間に、捕集量領域（差圧領域）Ｒpj又は走行距離領域Ｒmjが上がったら、強制再生制御を最初からやり直すように構成する。
そして、この強制再生制御は、図３及び図４に示すような制御フローによって実施できる。この図３及び図４の制御フローは、図６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。
この図３の制御フローが呼ばれてスタートすると、ステップＳ５１で、前回の再生フラグＦｒの値を入力し、次のステップＳ５２で再生フラグＦｒをチェックすることにより、前回の強制再生において、再生を中断したか否かのチェックを行う。つまり、再生フラグＦｒがゼロ（Ｆｒ＝０）であれば再生を完了しており、再生完了後の新たな再生開始であると判定する。また、再生フラグＦｒが立っていれば（Ｆｒ＝１）、中断後の再生開始であると判定する。
このステップＳ５２の判定で、再生完了後の新たな再生開始であると判定された場合には、ステップＳ５３で再生時間のカウントｔｃをゼロにリセット（ｔｃ＝０）してから、ステップＳ６０の強制再生を行う。
図４に示すように、このステップＳ６０の強制再生では、ステップＳ６１で強制再生手段３５Ｃにより強制再生制御を行う。ここでは、詳細な制御フローは省略するが、酸化触媒入口排気温度センサ２２やフィルタ入口排気温度センサ２３で検出した排気温度をチェックして、排気温度が低い時は、マルチ噴射（多段遅延噴射）による排気昇温制御のみを所定の制御時間の間行う。また、排気昇温制御を行った後等で、排気温度が高い場合には、マルチ噴射による排気昇温制御に加えてポスト噴射による未燃燃料添加制御を所定の制御時間の間行う。なお、この所定の制御時間は、再生制御を中断するか否かの判定のインターバルに関係する時間であり、予め設定される。なお、吸気絞り制御、排気絞り制御、ＥＧＲ制御等を伴う場合もある。
この強制再生制御の後、ステップＳ６２で、再生時間ｔｃをカウントし（ｔｃ＝ｔｃ＋１）、再生フラグＦｒを立てる（Ｆｒ＝１）。そして、次のステップＳ６３で再生を中断するか否かの判定を行う。
このステップＳ６３で再生を継続するとの判定の場合には、ステップＳ６４で再生を完了したか否かを判定する。この再生の完了の判定は、再生時間のカウントｔｃが所定の判定値ｔｃ０以上になったか否かによって行い、以上になった時に再生は完了したと判定する。そして、このステップＳ６４で再生を完了していないと判定された場合には、ステップＳ６１に戻り強制再生制御を繰り返す。
一方、ステップＳ６４で再生を完了していると判定された場合には、ステップＳ６５で再生フラグＦｒ、及び、再生時間のカウントｔｃをそれぞれゼロにリセット（ｔｃ＝０）し、ステップＳ６０の強制再生を終了し、図３のステップＳ５４に行く。
また、ステップＳ６３で再生を中断するとの判定の場合には、ステップＳ６６に行き、強制再生制御を中止し、ステップＳ６０の強制再生を終了し、図３のステップＳ５４に行く。なお、この中断の場合としては、エンジンキーのオフされた時、ＰＴＯ（動力取り出し装置) を作動開始した時、停車手動再生中にドライバーが車両の走行を開始した時等があり、それぞれの状態を監視しているセンサや装置から信号に基づいて、中断か再生継続かを判定する。
このステップＳ６０の強制再生を終了した後は、図３のステップＳ５４で、この時点、即ち、再生完了直後又は一時再生中断直後の捕集量領域Ｒpiと走行距離領域Ｒmiを検出し、次のステップＳ５５でこの検出した捕集量領域Ｒpi、走行距離領域Ｒmiと、再生時間ｔｃと再生フラグＦｒを記憶する。そして、リターンする。
そして、ステップＳ５２の判定で、再生フラグＦｒが立っていて（Ｆｒ＝１）、中断後の再生開始であると判定された場合には、ステップＳ５６に行く。このステップＳ５６では、前回のステップＳ５５で記憶した、前回の再生制御を中断した直後に検出された捕集量領域Ｒpiと走行距離領域Ｒmiを入力し、次のステップＳ５７で、現時点の捕集量領域Ｒpjと走行距離領域Ｒmjを検出する。
次のステップＳ５８で、今回の捕集量領域Ｒpjが前回の捕集量領域Ｒpiより捕集量が大きい他の領域であるか、または、今回の走行距離領域Ｒmjが前回の走行距離領域Ｒmiより走行距離が大きい他の領域であるかを判定する。
そして、少なくともいずれか一方を満足する場合には、ステップＳ５３に行き、再生時間のカウントｔｃをゼロにリセット（ｔｃ＝０）し、ステップＳ６０の強制再生制御を行う。つまり、最初からの強制再生制御を行う。このステップＳ６０の強制再生を終了した後は、ステップＳ５４とステップＳ５５を実施し、リターンする。
また、いずれも満足しない場合には、ステップＳ５９に行き、前回に記憶した再生時間のカウントｔｃｉを入力し、再生時間のカウントｔｃをこのカウントｔｃｉに置き換えて（ｔｃ＝ｔｃｉ）から、ステップＳ６０に行き、前回の強制再生に連続した強制再生を行い、前回の残り時間（ｔｃｒ＝ｔｃ０−ｔｃｉ）の間再生を行う。このステップＳ６０の強制再生を終了した後は、ステップＳ５４とステップＳ５５を実施し、リターンする。
この図３と図４の制御フローによれば、この図３の制御フローが図６の制御フローから呼ばれると、ステップＳ５１でスタートし、この間のステップを繰り返しながら、再生を完了するか、再生を中断するかして、ステップＳ５４、ステップＳ５５を終えてリターンする。
そして、再度、図６の制御フローから呼ばれると、前回再生を完了している場合には、再生時間のカウントｔｃをリセットして最初からの強制再生制御を行う。
また、前回再生を完了しておらず、強制再生制御手段３５Ｃによる強制再生を中断した後に、再開する場合においては、捕集量領域検出手段３２Ｃで検出された捕集量領域Ｒpjが、中断直後の捕集量領域Ｒpiよりも捕集量が大きい他の捕集量領域であるか、あるいは、走行距離領域検出手段３３Ｃで検出された走行距離領域Ｒmjが、中断直後の走行距離領域Ｒmiよりも走行距離が大きい他の走行距離領域である時には、再生時間のカウントｔｃをリセットして最初からの強制再生制御を行う。
それ以外の時、即ち、捕集量領域検出手段３２Ｃで検出された捕集量領域Ｒpjが、中断直後の捕集量領域Ｒpiよりも捕集量が大きい他の捕集量領域ではなく、かつ、走行距離領域検出手段３３Ｃで検出された走行距離領域Ｒmjが、中断直後の走行距離領域Ｒmiよりも走行距離が大きい他の走行距離領域でない時には、前回の強制再生に継続して強制再生を行う。
なお、捕集量が大きい他の捕集量領域とは、この実施の形態では、具体的には、第１捕集量領域Ｒp1に対しては、第２捕集量領域Ｒp2，第３捕集量領域Ｒp3のいずれかであり、第２捕集量領域Ｒp2に対しては、第３捕集量領域Ｒp3である。また、走行距離が大きい他の走行距離領域とは、第１走行距離領域Ｒm1に対しては、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のいずれかであり、第２走行距離領域Ｒm2に対しては、第３走行距離領域Ｒm3，第４走行距離領域Ｒm4のいずれかであり、第３走行距離領域Ｒm3に対しては、第４走行距離領域Ｒm4である。
従って、連続再生型ＤＰＦ装置１３の触媒付きフィルタ１３ｂの再生に関して、強制再生中に中断した後に、強制再生を再開した場合において、再生を中断している間に、捕集量領域Ｒpj又は走行距離領域Ｒmjが上がったら、強制再生を最初からやり直すので、触媒付きフィルタ１３ｂに捕集されて溜まったＰＭを十分に燃焼除去することができ、触媒付きフィルタ１３ｂを再生できる。また、それ以外の場合には、前回の強制再生に継続して残りの再生時間の間強制再生を行うので、効率よく触媒付きフィルタ１３ｂを再生することができる。
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強制再生の制御フローの一例を示す図である。 図３の一部のステップのより詳細な制御フローを示す図である。 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）
３０Ｃ ＤＰＦ制御手段
３１Ｃ 通常運転制御手段
３２Ｃ 捕集量領域検出手段
３３Ｃ 走行距離領域検出手段
３４Ｃ 再生時期判定手段
３５Ｃ 強制再生制御手段
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
Ｒpi 中断直後の捕集量領域
Ｒpj 捕集量領域
Ｒmi 中断直後の走行距離領域
Ｒmj 走行距離領域

Claims (5)

  1. 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に捕集される捕集物の捕集量が、捕集量別に区分された複数の捕集量領域のいずれにあるかを検出する捕集量領域検出手段と、車両が走行した距離が、走行距離別に区分された複数の走行距離領域のいずれにあるかを検出する走行距離領域検出手段と、前記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て前記フィルタの強制再生を行う強制再生制御手段と、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た場合に、前記強制再生制御手段を作動させ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、
    該ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記強制再生制御手段により所定のプロセスを満たすように強制再生を行い、強制再生を終了する時に前記所定のプロセスを満たしたかを判断する判断ステップを備え、強制再生終了時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なう排気ガス浄化システムの制御方法において、
    前記強制再生制御手段による強制再生を前回の再生終了時に前記判断ステップを満たさずに終了した後に、強制再生を行う場合に、強制再生開始時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なって、前記捕集量領域検出手段で検出された捕集量領域が、前記強制再生終了時の捕集量領域よりも捕集量が大きい他の捕集量領域であるか、又は、前記走行距離領域検出手段で検出された走行距離領域が、前記強制再生終了時の走行距離領域よりも走行距離が大きい他の走行距離領域であるか、少なくとも一方である時には、前記所定のプロセスをリセットして強制再生を行い、それ以外の場合には、前記所定プロセスの継続で強制再生を行なうことを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
  2. 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前記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前記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いる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。
  3. 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に捕集される捕集物の捕集量が、捕集量別に区分された複数の捕集量領域のいずれにあるかを検出する捕集量領域検出手段と、車両が走行した距離が、走行距離別に区分された複数の走行距離領域のいずれにあるかを検出する走行距離領域検出手段と、前記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て前記フィルタの強制再生を行う強制再生制御手段と、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た場合に、前記強制再生制御手段を作動させ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、
    該ディーゼルパティキュレートフィルタ制御手段が、前記強制再生制御手段により所定のプロセスを満たすように強制再生を行い、強制再生を終了する時に前記所定のプロセスを満たしたかを判断する判断ステップを備え、強制再生終了時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なう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、前記強制再生制御手段による強制再生を前回の再生終了時に前記判断ステップを満たさずに終了した後に、強制再生を行う場合に、強制再生開始時に前記捕集量領域検出手段による捕集量領域検出と前記走行距離領域検出手段による走行距離領域検出を行なって、前記捕集量領域検出手段で検出された捕集量領域が、前記強制再生終了時の捕集量領域よりも捕集量が大きい他の捕集量領域であるか、又は、前記走行距離領域検出手段で検出された走行距離領域が、前記強制再生終了時の走行距離領域よりも走行距離が大きい他の走行距離領域であるか、少なくとも一方である時には、前記所定のプロセスをリセットして強制再生を行い、それ以外の場合には、前記所定プロセスの継続で強制再生を行なう制御をするように構成されたことを特徴とする排気ガス浄化システム。
  4. 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前記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前記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いることを特徴とする請求項３記載の排気ガス浄化システム。
  5. 前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置が、触媒を担持せずにフィルタで形成された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ある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。
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