JP4792444B2 - 排ガス浄化装置の昇温制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出された排ガスを浄化する排ガス浄化装置の浄化能力を回復させるために排ガス浄化装置を昇温制御する排ガス浄化装置の昇温制御装置に関する。

従来のこの種の排ガス浄化装置の昇温制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この排ガス浄化装置は、４つの気筒を有するディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）から排出された排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタで構成されている。エンジンの排気系には、フィルタのすぐ上流側に排ガス温度センサが設けられ、その上流側にはさらに酸化触媒が設けられている。この昇温制御装置では、エンジンの燃焼に必要な燃料に加えて燃料を燃焼室に噴射するポスト噴射を実行する。これにより、未燃燃料を排ガス中に含ませ、この未燃燃料と排ガス中の酸素を酸化触媒において酸化反応させることにより発生する反応熱によって、排ガスの温度を高め、フィルタを昇温する。これにより、フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼し、フィルタの浄化能力が回復する。

また、この昇温制御装置では、排ガス温度センサで検出された排ガス温度に応じて、ポスト噴射を実行する気筒数を変更することにより、フィルタの温度を制御する。具体的には、排ガス温度が目標温度よりも低いときには、４つのすべてまたは３つの気筒でポスト噴射を実行する。この目標温度は、フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼可能な温度領域の中の最も低い温度に設定されている。このような制御により、酸化触媒による反応熱を大きくすることで、フィルタの温度が高められる。一方、排ガス温度が目標温度よりも高いときには、２つまたは１つの気筒でポスト噴射を実行するか、すべての気筒においてポスト噴射を休止することにより、フィルタの温度を低下させることで、フィルタの過熱による亀裂や破損の発生が防止される。

しかし、従来の昇温制御装置では、目標温度に対する排ガス温度の相対的な関係が変化しない限り、ポスト噴射の実行気筒数は変更されない。このため、酸化触媒が、未燃燃料に含まれる炭化水素を捕捉する能力を有する場合、ポスト噴射により酸化触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態になったときでも、それ以前と同じ量の未燃燃料が供給されることにより、未燃燃料に対して排ガス中の酸素が不足しやすくなる。その場合、酸化反応を十分に行えず、反応熱が十分に得られないため、フィルタの温度を速やかに上昇させることができず、フィルタの浄化能力を回復させるのに時間を要し、その結果、ポスト噴射の実行期間が長くなり、燃費の悪化を招く。

また、ポスト噴射の実行期間が長くなると、燃焼室に残留する燃料が増大し、オイルダイリューションが進行しやすくなる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、排ガス浄化装置の浄化能力を速やかに回復させるとともに、浄化能力の回復に用いられる燃料量を低減することができる排ガス浄化装置の昇温制御装置を提供することを目的とする。

特開２００６−１０５０５５号公報

この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３の排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に設けられ、内燃機関３から排出された排ガスを浄化する排ガス浄化装置（フィルタ８）の浄化能力を回復させるために排ガス浄化装置を昇温制御する排ガス浄化装置の昇温制御装置１であって、排ガス浄化装置の上流側に設けられ、炭化水素を捕捉する能力を有するとともに、炭化水素を酸化する触媒（酸化触媒７）と、排ガス浄化装置を昇温するために触媒の上流側に燃料を供給する燃料供給手段（インジェクタ６）と、触媒の下流側で且つ排ガス浄化装置の上流側における排ガスの温度を、上流側温度（フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦ）として検出する上流側温度検出手段（第１排ガス温度センサ２５）と、検出された上流側温度が所定の第１温度ＴＲＥＦ１よりも低いときに、燃料供給手段から燃料を供給することにより、排ガス浄化装置を昇温するための昇温制御を実行する昇温制御手段（ＥＣＵ２、ステップ５〜１１）と、昇温制御の実行中、触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態であるか否かを判定する飽和状態判定手段（ＥＣＵ２、ステップ６，２６，１０）と、飽和状態判定手段により炭化水素が飽和状態であると判定されたときに、燃料供給手段による燃料供給量を減少させる燃料減量手段（ＥＣＵ２、ステップ９）と、を備え、飽和状態判定手段は、燃料減量手段による燃料供給量の減少後、上流側温度が第２温度ＴＲＥＦ２よりも低くなったときに、触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態から非飽和状態になったと判定し（ステップ１０，１１）、飽和状態判定手段により炭化水素が非飽和状態になったと判定されているときに、燃料供給量を増大させる燃料増量手段（ＥＣＵ２、ステップ７）をさらに備えることを特徴とする。

この排ガス浄化装置の昇温制御装置によれば、触媒の上流側に燃料が供給されると、排ガス中に含まれる未燃燃料中の炭化水素が、触媒に捕捉されるとともに、触媒において排ガス中の酸素と酸化反応することによって、反応熱が発生する。この反応熱によって排ガスの温度を高め、下流側の排ガス浄化装置を昇温することにより、排ガス浄化装置の浄化能力が回復する。

また、この昇温制御装置では、検出された排ガス浄化装置の上流側温度が所定の第１温度よりも低いときに、排ガス浄化装置を昇温するための昇温制御を実行するとともに、この昇温制御の実行中、触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態であるか否かを判定する。そして、炭化水素が飽和状態であると判定されたときに燃料供給量を減少させるので、未燃燃料に対して酸素を十分に確保することができる。これにより、酸化反応を効率良く十分に行え、十分な反応熱を得ることができるので、排ガス浄化装置を速やかに昇温することができ、排ガス浄化装置の浄化能力を速やかに回復させることができる。また、浄化能力の回復に用いられる燃料供給量が低減されるので、燃費を向上させるとともに、オイルダイリューションを抑制することができる。

炭化水素が飽和状態のときに燃料供給量を減少させると、酸化反応が進行するにつれて未燃燃料が少なくなることで、反応熱は小さくなる。したがって、燃料供給量を減少させた後、上流側温度が第２温度よりも低くなったときに、触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態から非飽和状態になったと判定するとともに、その状態で、燃料供給量を増大させることによって、触媒における酸化反応を促進し、反応熱を大きくすることができる。その結果、排ガス浄化装置の温度を、その浄化能力の回復に必要な温度まで確実に高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の排ガス浄化装置の昇温制御装置１において、排ガス浄化装置は、内燃機関３から排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化するフィルタ８であり、フィルタ８の下流側における排ガスの温度を、下流側温度（フィルタ後ガス温度ＴＤＰＦＢ）として検出する下流側温度検出手段（第２排ガス温度センサ２６）と、昇温制御の実行により上流側温度が第１温度ＴＲＥＦ１以上になったときに、排ガス浄化装置を昇温された温度状態に維持するための温度維持制御を実行する温度維持制御手段（ＥＣＵ２、ステップ４，１２〜１４）と、をさらに備え、温度維持制御実行手段は、検出された下流側温度と上流側温度との温度差ΔＴＤＰＦが所定値ＴＤＰＦＲＥＦよりも大きいときに、燃料供給量を減少側に制御し、温度差ΔＴＤＰＦが所定値ＴＤＰＦＲＥＦ以下のときに、燃料供給量を増大側に制御することを特徴とする。

昇温制御された排ガス浄化装置において熱がさらに発生する場合、例えば本発明のように排ガス浄化装置がフィルタで構成され、フィルタで捕集したパティキュレートを燃焼させることによって捕集能力を回復させる場合、排ガス浄化装置の下流側の温度は上流側の温度よりも高くなる。本発明によれば、昇温制御の実行により上流側温度が第１温度以上になったときに、排ガス浄化装置を昇温された温度状態に維持するための温度維持制御を実行する。この温度維持制御の実行中、検出された排ガス浄化装置の下流側温度と上流側温度との温度差が所定値よりも大きいときに燃料供給量を減少させることによって、触媒における反応熱を低下させ、それにより、排ガス浄化装置の過昇温を防止でき、それによる不具合、例えばフィルタなどの亀裂や破損の発生を防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の排ガス浄化装置の昇温制御装置において、触媒はゼオライトを担持していることを特徴とする。

ゼオライトは炭化水素を捕捉（吸着）する特性を有しているので、この構成によれば、ゼオライトを担持した触媒を用いることによって、請求項１および２による前述した効果を得ることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による昇温制御装置１、およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。エンジン３は、例えば４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有する直列４気筒のディーゼルエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。

シリンダヘッド３ｃには、吸気管４および排気管５がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」）６が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている。インジェクタ６の燃料噴射量および噴射時期は、後述するＥＣＵ２によって制御される。

また、エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２１が設けられている。クランク角センサ２１は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定のクランク角ごとに出力される。

排気管５には、上流側から順に、酸化触媒７、フィルタ８およびＮＯｘ触媒９が設けられている。酸化触媒７は、表面にゼオライト（図示せず）を担持した金属製のハニカムコア（図示せず）で構成されている。ゼオライトは、炭化水素（以下「ＨＣ」という）を捕捉（吸着）する特性を有している。以上の構成により、燃焼室３ｄから排気管５に排出された排ガス中の未燃燃料に含まれるＨＣが、酸化触媒７を通過する際にゼオライトに捕捉されるとともに、酸化触媒７において排ガス中の酸素と酸化反応する。この酸化反応によって発生する反応熱で排ガスの温度が高められ、さらに、そのように温度が高められた排ガスによって下流側のフィルタ８が昇温される。

フィルタ８は、多孔質セラミックなどで構成されたハニカムコア（図示せず）を有しており、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭの量を低減する。フィルタ８の温度が所定温度（例えば６００℃）以上のときに、フィルタ８に堆積したＰＭが燃焼し、それにより、フィルタ８の捕集能力（浄化能力）が回復し、フィルタ８が再生される。

ＮＯｘ触媒９は、排ガス中のＮＯｘを吸着するとともに、吸着したＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。このＮＯｘ触媒９は、エンジン３に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の場合には、排ガス中のＮＯｘを吸着することによって浄化するとともに、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の場合には、吸着したＮＯｘを還元するという特性を有する。ＮＯｘ触媒９には、その温度（以下「ＮＯｘ触媒温度」という）ＴＬＮＣを検出するＮＯｘ触媒温度センサ２２が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

排気管５には、酸化触媒７のすぐ下流側にＬＡＦセンサ２３が設けられている。ＬＡＦセンサ２３は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管５内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、ＬＡＦセンサ２３からの検出信号に基づいて、排ガスの空燃比すなわち混合気の空燃比ＡＦを算出する。

また、排気管５には、酸化触媒７とフィルタ８の間、およびフィルタ８とＮＯｘ触媒９の間をつなぐように、圧力導入通路５ａが接続されており、この圧力導入通路５ａには差圧センサ２４が設けられている。差圧センサ２４は、排気管５内のフィルタ８の上流側と下流側との間の差圧（以下「差圧」という）ＤＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。フィルタ８に堆積したＰＭの堆積量（以下「ＰＭ堆積量」という）が多いほど、フィルタ８の通気抵抗が大きくなることによって差圧ＤＰが大きくなるので、検出された差圧ＤＰに応じてＰＭ堆積量を推定することができる。

さらに、排気管５には、フィルタ８のすぐ上流側に第１排ガス温度センサ２５が、すぐ下流側に第２排ガス温度センサ２６が、それぞれ設けられている。第１排ガス温度センサ２５は、フィルタ８の上流側の排ガスの温度（以下「フィルタ前ガス温度」という）ＴＤＰＦＦを検出し、第２排ガス温度センサ２６は、フィルタ８の下流側の排ガスの温度（以下「フィルタ後ガス温度」という）ＴＤＰＦＢを検出し、それらの検出信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２７からアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ２１〜２７からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や成形がなされた後、ＣＰＵに入力される。

ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、燃料噴射量を含むエンジン３の制御を実行する。また、ＣＰＵは、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の場合、ＮＯｘ触媒９を所定の温度に昇温する昇温制御を実行し、それにより、ＮＯｘ触媒９に捕捉された硫黄を除去する。さらに、ＣＰＵは、フィルタ８を再生するための再生動作を制御する再生制御処理を実行する。このフィルタ８の再生動作は、エンジン３の膨張行程中および／または排気行程中に、燃料を燃焼室３ｄに付加的に噴射するポスト噴射によって行われる。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、昇温制御手段、飽和状態判定手段、燃料減量手段、燃料増量手段および温度維持制御手段に相当する。

図２は、フィルタ８の再生制御処理を示すフローチャートである。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、フィルタ８の再生動作の実行中でないときには、フィルタ８の上下流間の差圧ＤＰが第１所定圧ＤＰＲＥＦ１以上であるか否かを判別する（ステップ２）。この判別結果がＮＯのときには、本処理をそのまま終了する一方、ＹＥＳのときには、ＰＭ堆積量が比較的多く、フィルタ８の再生動作を開始するものとして、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦを「１」にセットした（ステップ３）後、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１の判別結果がＹＥＳで、フィルタ８の再生動作の実行中のときには、第１排ガス温度センサ２５で検出されたフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが所定の第１温度ＴＲＥＦ１（例えば６００℃）以上であるか否かを判別する（ステップ４）。この判別結果がＮＯで、ＴＤＰＦＦ＜ＴＲＥＦ１のときには、ステップ５〜１１において、フィルタ８をその再生が可能な温度まで昇温する昇温制御を実行する。

まず、ステップ５では、飽和フラグＦ＿ＳＡＨＣが前回と今回の間で「０」から「１」に変化したか否かを判別する。この飽和フラグＦ＿ＳＡＨＣは、酸化触媒７に捕捉されたＨＣが飽和状態であると判定されたときに「１」にセットされるものであり、その判定は、図３に示す判定処理によって行われる。

まず、そのステップ２１では、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦが前回と今回の間で「０」から「１」に変化したか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、フィルタ８の再生動作が開始された直後のときには、タイマ（図示せず）のタイマ値ＴＭを所定値ＴＭＲＥＦにセットした（ステップ２２）後、本処理を終了する。

一方、ステップ２１の判別結果がＮＯのときには、飽和フラグＦ＿ＳＡＨＣが前回と今回の間で「１」から「０」に変化したか否かを判別する（ステップ２３）。この判別結果がＹＥＳで、ＨＣが飽和状態から非飽和状態に変化した直後のときには、前記ステップ２２を実行した後、本処理を終了する。一方、ステップ２３の判別結果がＮＯのときには、タイマ値ＴＭをデクリメントする（ステップ２４）とともに、タイマ値ＴＭが値０以下であるか否かを判別する（ステップ２５）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。

一方、ステップ２５の判別結果がＹＥＳで、フィルタ８の再生動作の開始後、またはＨＣが飽和状態から非飽和状態に変化した後、所定回数の燃焼が行われたときには、算出された空燃比ＡＦが所定値ＡＦＲＥＦ（例えば１７．５）以上であるか否かを判別する（ステップ２６）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、酸化触媒７においてＨＣが飽和状態であると判定して、飽和フラグＦ＿ＳＡＨＣを「１」にセットした（ステップ２７）後、本処理を終了する。

以上のように、空燃比ＡＦが所定値ＡＦＲＥＦ以上のときに、ＨＣが飽和状態であると判定するのは、以下の理由による。図４は、ポスト噴射を継続して行ったときの空燃比ＡＦの推移を実験によって求めた結果を示しており、タイミングｔｓａは、ＨＣが飽和したタイミングに相当する。同図の結果によれば、ポスト噴射の開始後、空燃比ＡＦは、時間の経過に伴って概ねリーン側からリッチ側に変化するとともに、ＨＣが飽和状態に達したタイミングｔｓａ付近で、空燃比ＡＦがリッチ側からリーン側に一時的に大きく変化することが判明した。このため、フィルタ８の再生動作を開始してから所定時間が経過した後、空燃比ＡＦが所定値ＡＦＲＥＦを上回ったときに、ＨＣが飽和状態に達したと適切に判定することができる。

図２に戻り、前記ステップ５の判別結果がＮＯのとき、すなわちＨＣが飽和状態に達した直後でないときには、飽和フラグＦ＿ＳＡＨＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。フィルタ８の再生動作の初期には、ＨＣが非飽和状態であるため、ステップ６の判別結果がＮＯになる。その場合には、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づき、マップ（図示せず）を検索することによって、非飽和時用のマップ値ＮＳＡＱを求め、このマップ値ＮＳＡＱを、ポスト噴射によって噴射される燃料量（以下「ポスト噴射量」という）ＱＰＯＳＴとして設定し（ステップ７）、本処理を終了する。この非飽和時用マップでは、マップ値ＮＳＡＱは、エンジン回転数ＮＥが低いほど、またアクセル開度ＡＰが小さいほど、排ガスの温度が低いため、フィルタ８の昇温度合いを高めるために、より大きな値に設定されている。

ポスト噴射によってＨＣが非飽和状態から飽和状態に変化したときには、前記ステップ５の判別結果がＹＥＳになる。その場合には、そのときに第１排ガス温度センサ２５で検出されたフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦを第２温度ＴＲＥＦ２として設定した（ステップ８）後、本処理を終了する。

その後は、前記ステップ５の判別結果がＮＯになるとともに、前記ステップ６の判別結果がＹＥＳになる。その場合には、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づき、飽和時用マップ（図示せず）を検索することによって、飽和時用のマップ値ＳＡＱを求め、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定する（ステップ９）。この飽和時用マップにおいても、マップ値ＳＡＱは、エンジン回転数ＮＥが低いほど、またアクセル開度ＡＰが小さいほど、より大きな値に設定されている。また、このマップ値ＳＡＱは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰの全領域において、非飽和時用のマップ値ＮＳＡＱよりも小さな値に設定されている。これにより、ＨＣが飽和状態のときには、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを減少させ、酸化触媒７に供給される未燃燃料量を減少させることによって、ＨＣに対して酸素を十分に確保することができる。

次いで、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが、前記ステップ８で設定された第２温度ＴＲＥＦ２よりも低いか否かを判別する（ステップ１０）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、ステップ１０の判別結果がＹＥＳのときには、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴの減少に伴って、ＨＣが飽和状態から非飽和状態に変化したと判定して、飽和フラグＦ＿ＳＡＨＣを「０」にリセットした（ステップ１１）後、本処理を終了する。これにより、前記ステップ５および６の判別結果がＮＯになるので、前記ステップ７が実行されることによって、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴが再び増大される。

一方、前記ステップ４の判別結果がＹＥＳで、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが第１温度ＴＲＥＦ１以上のときには、昇温制御によってフィルタ８がすでに昇温されているとして、ステップ１２〜１４において、フィルタ８を昇温された温度状態に維持する温度維持制御を実行する。まず、ステップ１２では、フィルタ後ガス温度ＴＤＰＦＢとフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦとの温度差ΔＴＤＰＦ（＝ＴＤＰＦＢ−ＴＤＰＦＦ）が、所定値ＴＤＰＦＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前記ステップ７と同様、非飽和時用マップからマップ値ＮＳＡＱを求め、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定し（ステップ１３）、ステップ１５に進む。

一方、ステップ１２の判別結果がＹＥＳで、温度差ΔＴＤＰＦが大きいときには、ＰＭの燃焼によってフィルタ８が過昇温状態になるおそれがあるとして、前記ステップ９と同様、飽和時用マップからマップ値ＳＡＱを求め、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴとして設定した（ステップ１４）後、ステップ１５に進む。これにより、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴが減少されることによって、フィルタ８の温度が低下し、その過昇温が防止される。

ステップ１３または１４に続くステップ１５では、差圧ＤＰが第１所定圧ＤＰＲＥＦ１よりも小さな第２所定圧ＤＰＲＥＦ２以下であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、差圧ＤＰが比較的小さく、フィルタ８の再生が完了したとして、フィルタ８の再生動作を終了させるために、再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦを「０」にリセットした（ステップ１６）後、本処理を終了する。

図５は、前述した再生制御処理によって得られるフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦの推移を示している。まず、タイミングｔ０において再生フラグＦ＿ＲＥＤＰＦが「１」にセットされるのに応じて、ポスト噴射が開始され、まず、図２のステップ５〜１１の昇温制御が実行される。これにより、未燃燃料に含まれるＨＣが、酸化触媒７に捕捉されるとともに、排ガス中の酸素と酸化反応し、それにより発生する反応熱によって排ガスの温度が上昇し、フィルタ８が昇温される。この排ガスの温度の上昇に伴って、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが第１温度ＴＲＥＦ１を上回ると（ｔ１）、フィルタ８に捕集されたＰＭが燃焼し始める。これにより、フィルタ８がさらに昇温され、フィルタ８から排出される排ガスの温度が上昇する。

また、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが第１温度ＴＲＥＦ１を上回ると、ステップ１２〜１４の温度維持制御が実行される。フィルタ後ガス温度ＴＤＰＦＢとフィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦとの温度差ΔＴＤＰＦが所定値ＴＤＰＦＲＥＦ以下のときには（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４）、非飽和時用マップを用いてポスト噴射量ＱＰＯＳＴが設定され、排気管５に供給される未燃燃料量が増量される。これにより、酸化触媒７による酸化反応が促進され、フィルタ８がさらに昇温される。一方、温度差ΔＴＤＰＦが所定値ＴＤＰＦＲＥＦよりも大きいときには（ｔ２〜ｔ３、ｔ４以降）、飽和時用マップを用いてポスト噴射量ＱＰＯＳＴが設定され、供給される未燃燃料が減量される。これにより、酸化触媒７における反応熱が抑制されることによって、フィルタ８の温度が低下し、その過昇温が防止される。

以上のように、本実施形態によれば、フィルタ８の再生動作中、酸化触媒７に捕捉されたＨＣが飽和状態であると判定されたときにポスト噴射量ＱＰＯＳＴを減少させるので、ＨＣに対して酸素を十分に確保でき、それにより、フィルタ８を速やかに昇温することができる結果、フィルタ８の捕集能力を速やかに回復させることができる。また、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴの低減によって、燃費を向上させるとともに、オイルダイリューションを抑制することができる。

また、昇温制御中にポスト噴射量ＱＰＯＳＴを減少させた後、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦが第２温度ＴＲＥＦ２よりも低くなったときに、ポスト噴射量ＱＰＯＳＴを増大させるので、フィルタ８の温度を、その捕集能力の回復に必要な温度まで確実に高めることができる。

さらに、フィルタ８の下流側と上流側との温度差ΔＴＤＰＦが所定値ＴＤＰＦＲＥＦよりも大きいときにポスト噴射量ＱＰＯＳＴを減少させるので、フィルタ８の過昇温を防止でき、それに起因する亀裂や破損の発生を防止することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、酸化触媒７をフィルタ８の上流側に設けているが、これに限らず、フィルタ８自体に設けてもよい。また、実施形態は、昇温制御の対象となる排ガス浄化装置がフィルタ８の例であるが、これに限らず、他の排ガス浄化装置、例えばＮＯｘ触媒９を対象として昇温制御を行ってもよい。このように昇温制御する場合、ＮＯｘ触媒９に捕捉された硫黄を除去することができる。さらに、実施形態では、触媒として酸化触媒７を用いているが、これに代えて、またはこれとともに、ＨＣを酸化する他の触媒、例えば三元触媒を用いてもよい。また、実施形態では、昇温制御時におけるフィルタ８の温度を、フィルタ前ガス温度ＴＤＰＦＦに基づいて制御しているが、これに限らず、フィルタ後ガス温度ＴＤＰＦＢなどに基づいて制御してもよい。さらに、実施形態では、酸化触媒７は、ＨＣを捕捉する特性を有するものとして、ゼオライトを担持しているが、これに限らず、ＨＣの捕捉能力を有する他のものを担持してもよい。

さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種エンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明の実施形態による昇温制御装置を適用した内燃機関の概略構成を示す図である。 フィルタの再生制御処理を示すフローチャートである。 酸化触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態であるか否かの判定処理を示すフローチャートである。 ポスト噴射を継続して行ったときの空燃比の推移を示す図である。 再生制御処理によって得られるフィルタ前ガス温度の推移を示す図である。

符号の説明

１ 昇温制御装置
２ ＥＣＵ（昇温制御手段、飽和状態判定手段、燃料減量手段、燃料増量手段および温 度維持制御手段）
３ エンジン
５ 排気管（排気系）
６ インジェクタ（燃料供給手段）
７ 酸化触媒（触媒）
８ フィルタ（排ガス浄化装置）
２５ 第１排ガス温度センサ（上流側温度検出手段）
２６ 第２排ガス温度センサ（下流側温度検出手段）
ＴＤＰＦＦ フィルタ前ガス温度（上流側温度）
ＴＤＰＦＢ フィルタ後ガス温度（下流側温度）
ＴＲＥＦ１ 第１温度
ＴＲＥＦ２ 第２温度
ΔＴＤＰＦ 温度差
ＴＤＰＦＲＥＦ 所定値

Claims (3)

1. 内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃機関から排出された排ガスを浄化する排ガス浄化装置の浄化能力を回復させるために当該排ガス浄化装置を昇温制御する排ガス浄化装置の昇温制御装置であって、
   前記排ガス浄化装置の上流側に設けられ、炭化水素を捕捉する能力を有するとともに、炭化水素を酸化する触媒と、
   前記排ガス浄化装置を昇温するために前記触媒の上流側に燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記触媒の下流側で且つ前記排ガス浄化装置の上流側における排ガスの温度を、上流側温度として検出する上流側温度検出手段と、
   当該検出された上流側温度が所定の第１温度よりも低いときに、前記燃料供給手段から燃料を供給することにより、前記排ガス浄化装置を昇温するための昇温制御を実行する昇温制御手段と、
   当該昇温制御の実行中、前記触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態であるか否かを判定する飽和状態判定手段と、
   当該飽和状態判定手段により炭化水素が飽和状態であると判定されたときに、前記燃料供給手段による燃料供給量を減少させる燃料減量手段と、を備え、
   前記飽和状態判定手段は、前記燃料減量手段による前記燃料供給量の減少後、前記上流側温度が第２温度よりも低くなったときに、前記触媒に捕捉された炭化水素が飽和状態から非飽和状態になったと判定し、
   当該飽和状態判定手段により炭化水素が非飽和状態になったと判定されているときに、前記燃料供給量を増大させる燃料増量手段をさらに備えることを特徴とする排ガス浄化装置の昇温制御装置。
2. 前記排ガス浄化装置は、前記内燃機関から排出された排ガス中のパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化するフィルタであり、
   当該フィルタの下流側における排ガスの温度を、下流側温度として検出する下流側温度検出手段と、
   前記昇温制御の実行により前記上流側温度が前記第１温度以上になったときに、前記排ガス浄化装置を昇温された温度状態に維持するための温度維持制御を実行する温度維持制御手段と、をさらに備え、
   当該温度維持制御手段は、前記検出された下流側温度と前記上流側温度との温度差が所定値よりも大きいときに、前記燃料供給量を減少側に制御し、前記温度差が前記所定値以下のときに、前記燃料供給量を増大側に制御することを特徴とする、請求項１に記載の排ガス浄化装置の昇温制御装置。
3. 前記触媒はゼオライトを担持していることを特徴とする、請求項１または２に記載の排ガス浄化装置の昇温制御装置。

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