JP5751784B2

JP5751784B2 - 排気ガス浄化システム

Info

Publication number: JP5751784B2
Application number: JP2010215466A
Authority: JP
Inventors: 克成城之内; 智宏福田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP2012067731A

Description

本願発明は、例えば建設機械、農作業機及びエンジン発電機といった作業機に搭載されるエンジンに対する排気ガス浄化システムに関するものである。

昨今、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）に関する高次の排ガス規制が適用されるのに伴い、エンジンが搭載される建設機械、農作業機及びエンジン発電機等に、排気ガス中の大気汚染物質を浄化処理する排気ガス浄化装置を搭載することが要望されつつある。排気ガス浄化装置としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）が知られている（特許文献１及び２参照）。ＤＰＦは、排気ガス中の粒子状物質（以下、ＰＭという）等を捕集するためのものであり、ディーゼル酸化触媒とスートフィルタとを備えている。この場合、ＤＰＦにて捕集されたＰＭが規定量を超えると、ＤＰＦ内の流通抵抗が増大してエンジン出力の低下をもたらすため、排気ガスの昇温によってＤＰＦに堆積したＰＭを除去し、ＤＰＦのＰＭ捕集能力を回復させる（ＤＰＦを再生させる）こともよく行われている。

特開２０００−１４５４３０号公報特開２００３−２７９２２号公報

ところで、エンジンは例えば建設機械、農作業機並びにエンジン発電機といった多種多様な作業機に搭載される。このため、ＤＰＦ付きエンジンにおいて、排気ガス温度を高めてＤＰＦ再生動作を実行したとしても、ＤＰＦの浄化能力が十分に回復しない場合（再生不十分な場合）があり得る。この点、ＤＰＦ付きエンジンがコモンレール式のもの（燃料噴射装置がコモンレールタイプのもの）であれば、ポスト噴射にてＤＰＦ内に燃料を供給し燃焼させるという積極的な加熱によって、ＤＰＦ再生を促進させることが可能である。

しかし、ポスト噴射にてＤＰＦ内に燃料を供給しＰＭを積極的に燃焼させるという態様では、ポスト噴射の頻度が高いと（回数が嵩むと）、大幅に燃費が悪化するばかりか、エンジンの各気筒内に未燃焼の燃料が残留してエンジンオイルを希釈させ、エンジンの耐久性悪化を招来するという問題があった。特に、ＤＰＦ再生の際には、ディーゼル酸化触媒を活性化させるために、ディーゼル酸化触媒を活性温度（例えば約２５０〜３００℃）以上に温めておく必要があるものの、例えばエンジン始動時のように、排気ガス温度が低くてディーゼル酸化触媒が活性温度に達していないときは、ポスト噴射による未燃焼の燃料がそのままＤＰＦ外に白煙として排出されてしまうという問題をはらんでいた。

そこで、本願発明は、このような現状を検討して改善を施した排気ガス浄化システムを提供することを技術的課題とするものである。

請求項１の発明は、コモンレール式エンジン（７０）の排気系（７７）に配置された排気ガス浄化装置（５０）と、前記エンジン（７０）の吸排気系（７６）（７７）に配置された吸気絞り装置（８１）及び排気絞り装置（８２）のうち少なくとも一方とを備えており、ポスト噴射（Ｅ）にて燃料を前記排気ガス浄化装置（５０）内に供給する再生モードを実行可能に構成されている排気ガス浄化システムであって、前記再生モードの実行の可否を選択操作する再生スイッチ（２１）を備え、前記排気ガス浄化装置（５０）内の粒子状物質堆積量が規定量以上の場合は、再生ランプ（２４）を点滅させ、前記再生ランプ（２４）の点滅中において前記再生スイッチ（２１）を入り操作し且つ前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）を超えていれば、点滅していた再生ランプ（２４）を点灯させてから前記再生モードを実行し、前記再生ランプ（２４）の点滅中において前記再生スイッチ（２１）を入り操作し且つ前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下であれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させた状態で、前記少なくとも一方の絞り装置（８１）（８２）の作動、アフタ噴射（Ｄ）及び近接ポスト噴射（Ｆ）の組合せによって前記エンジン（７０）からの排気ガス温度を上昇させる昇温モードを実行し、前記昇温モードにおいて前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下の状態で前記再生スイッチ（２１）を入り操作してから所定時間（Ｔｍｏ）が経過すれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させたままで前記昇温モードを終了して通常運転モードに戻るように構成されているというものである。

請求項１の発明によると、コモンレール式エンジン（７０）の排気系（７７）に配置された排気ガス浄化装置（５０）と、前記エンジン（７０）の吸排気系（７６）（７７）に配置された吸気絞り装置（８１）及び排気絞り装置（８２）のうち少なくとも一方とを備えており、ポスト噴射（Ｅ）にて燃料を前記排気ガス浄化装置（５０）内に供給する再生モードを実行可能に構成されている排気ガス浄化システムであって、前記再生モードの実行の可否を選択操作する再生スイッチ（２１）を備え、前記排気ガス浄化装置（５０）内の粒子状物質堆積量が規定量以上の場合は、再生ランプ（２４）を点滅させ、前記再生ランプ（２４）の点滅中において前記再生スイッチ（２１）を入り操作し且つ前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）を超えていれば、点滅していた再生ランプ（２４）を点灯させてから前記再生モードを実行し、前記再生ランプ（２４）の点滅中において前記再生スイッチ（２１）を入り操作し且つ前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下であれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させた状態で、前記少なくとも一方の絞り装置（８１）（８２）の作動、アフタ噴射（Ｄ）及び近接ポスト噴射（Ｆ）の組合せによって前記エンジン（７０）からの排気ガス温度を上昇させる昇温モードを実行し、前記昇温モードにおいて前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下の状態で前記再生スイッチ（２１）を入り操作してから所定時間（Ｔｍｏ）が経過すれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させたままで前記昇温モードを終了して通常運転モードに戻るように構成されているから、前記昇温モードにおいて、吸排気量制限による燃料噴射量増加と、前記アフタ噴射及び前記近接ポスト噴射による気筒内燃焼とによって、前記エンジンからの排気ガス温度の上昇を図れることになる。

このため、例えば前記エンジン始動時でも、前記再生モードを実行する前に、排気ガスひいては前記排気ガス浄化装置を素早く昇温でき、前記排気ガス浄化装置の活性化に至るまでの時間を短縮できる。従って、前記再生モードでの前記ポスト噴射開始時の白煙発生を、従前よりも確実に防止できるという効果を奏する。
しかも、前記昇温モードにおいて前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下の状態で前記再生スイッチ（２１）を入り操作してから所定時間（Ｔｍｏ）が経過すれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させたままで前記昇温モードを終了して通常運転モードに戻るように構成されているから、前記排気ガス温度を十分に昇温できない状態で、吸排気量制限、前記アフタ噴射及び前記近接ポスト噴射を延々と実行するのを回避できる。このため、燃費悪化の抑制に効果的である。

本願発明において、前記近接ポスト噴射を前記再生モードでのポスト噴射に対して進角させれば、前記アフタ噴射の後でも気筒内燃焼を行えることになり、前記エンジンからの排気ガス温度を十分に昇温できるという効果を奏する。

更に、前記近接ポスト噴射においては、白煙の発生防止（排気ガス昇温）に効果が見込めるだけの燃料を噴射すれば足りるから、前記昇温モードにおける前記近接ポスト噴射での燃料噴射量を、前記再生モードにおける前記ポスト噴射での燃料噴射量よりも少なくすれば、燃費の悪化を抑制できるという効果を奏する。

本願発明において、前記昇温モードにて前記エンジンからの排気ガス温度が所定温度以上であれば、前記再生モードに移行するように構成すると、前記ポスト噴射にて白煙発生のおそれがある排気ガス温度域では、前記再生モードを実行することがなくなる。従って、前記再生モードでの前記ポスト噴射開始時の白煙発生を確実に防止できるという効果を奏する。

エンジン及び排気ガス浄化装置の関係を示す機能ブロック図である。エンジンの燃料系統説明図である。燃料の噴射タイミングを説明する図である。ＤＰＦ再生制御の流れを示すフローチャートである。

以下に、本願発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）．エンジン及びその周辺の構造
まず、図１及び図２を参照しながら、エンジン７０及びその周辺の構造を説明する。図２に示すように、エンジン７０は４気筒型のディーゼルエンジンであり、上面にシリンダヘッド７２が締結されたシリンダブロック７５を備えている。シリンダヘッド７２の一側面には吸気マニホールド７３が接続されており、他側面には排気マニホールド７１が接続されている。シリンダブロック７５の側面のうち吸気マニホールド７３の下方には、エンジン７０の各気筒に燃料を供給するコモンレールシステム１１７が設けられている。吸気マニホールド７３の吸気上流側に接続された吸気管７６には、エンジン７０の吸気圧（吸気量）を調節するための吸気絞り装置８１とエアクリーナ（図示省略）とが接続される。

図１に示すように、エンジン７０における４気筒分の各インジェクタ１１５に、コモンレールシステム１１７及び燃料供給ポンプ１１６を介して、燃料タンク１１８が接続される。各インジェクタ１１５は電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ１１９を備えている。コモンレールシステム１１７は円筒状のコモンレール１２０を備えている。燃料供給ポンプ１１６の吸入側には、燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料タンク１１８が接続されている。燃料タンク１１８内の燃料が燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料供給ポンプ１１６に吸い込まれる。実施形態の燃料供給ポンプ１１６は吸気マニホールド７３の近傍に配置されている。一方、燃料供給ポンプ１１６の吐出側には、高圧管１２３を介してコモンレール１２０が接続されている。コモンレール１２０には、４本の燃料噴射管１２６を介して、４気筒分のインジェクタ１１５が接続されている。

上記の構成において、燃料タンク１１８の燃料は燃料供給ポンプ１１６によってコモンレール１２０に圧送され、高圧の燃料がコモンレール１２０に蓄えられる。各燃料噴射バルブ１１９がそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール１２０内の高圧の燃料が各インジェクタ１１５からエンジン７０の各気筒に噴射される。すなわち、各燃料噴射バルブ１１９を電子制御することによって、各インジェクタ１１５から供給される燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）が高精度にコントロールされる。従って、エンジン７０からの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できると共に、エンジン７０の騒音振動を低減できる。

図３に示すように、コモンレールシステム１１７は、上死点（ＴＤＣ）を挟む付近でメイン噴射Ａを実行するように構成されている。また、コモンレールシステム１１７は、メイン噴射Ａ以外に、上死点より約６０°以前のクランク角度θ１の時期に、ＮＯｘ及び騒音の低減を目的として少量のパイロット噴射Ｂを実行したり、上死点直前のクランク角度θ２の時期に、騒音低減を目的としてプレ噴射Ｃを実行したり、上死点後のクランク角度θ３及びθ４の時期に、ＰＭの低減や排気ガスの浄化促進を目的としてアフタ噴射Ｄ及びポスト噴射Ｅを実行したりするように構成されている。

パイロット噴射Ｂは、メイン噴射Ａに対して大きく進角した時期に噴射することによって、燃料と空気との混合を促進させるものである。プレ噴射Ｃは、メイン噴射Ａに先立って噴射することによって、メイン噴射Ａでの着火時期の遅れを短縮するものである。アフタ噴射Ｄは、メイン噴射Ａに対してやや遅角させて噴射することによって、拡散燃焼を活性化させ、エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させる（ＰＭを再燃焼させる）ものである。ポスト噴射Ｅは、メイン噴射Ａに対して大きく遅角した時期に噴射することによって、実際の燃焼過程に寄与せずに未燃焼の燃料として後述するＤＰＦ５０に供給するものである。ＤＰＦ５０に供給された未燃焼の燃料は、ディーゼル酸化触媒５３（詳細は後述する）上で反応し、その反応熱によってＤＰＦ５０内の排気ガス温度が上昇することになる。

更に、コモンレールシステム１１７は、アフタ噴射Ｄとポスト噴射Ｅとの間になるクランク角度θ５の時期に、近接ポスト噴射Ｆを実行するように構成されている。近接ポスト噴射Ｆは、アフタ噴射Ｄに対して遅角だがポスト噴射Ｅに対して進角した時期に噴射することによって、実際の燃焼過程に寄与し（気筒内で燃焼し）、エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させるものである。図３に示すように、実施形態では、近接ポスト噴射Ｆでの燃料噴射量がポスト噴射Ｅでの燃料噴射量よりも少なく設定されている。ここで、図３におけるグラフの山の高低は、大まかに言って、各噴射段階Ａ〜Ｆでの燃料噴射量の差異を表現している。

なお、図１に示すように、燃料タンク１１８には、燃料戻り管１２９を介して燃料供給ポンプ１１６が接続されている。円筒状のコモンレール１２０の長手方向の端部に、コモンレール１２０内の燃料の圧力を制限する戻り管コネクタ１３０を介して、コモンレール戻り管１３１が接続されている。すなわち、燃料供給ポンプ１１６の余剰燃料とコモンレール１２０の余剰燃料とが、燃料戻り管１２９及びコモンレール戻り管１３１を介して燃料タンク１１８に回収されることになる。

排気マニホールド７１の排気下流側に接続された排気管７７には、エンジン７０の排気圧を調節するための排気絞り装置８２と、排気ガス浄化装置の一例であるＤＰＦ５０とが接続される。各気筒から排気マニホールド７１に排出された排気ガスは、排気管７７、排気絞り装置８２及びＤＰＦ５０を経由して浄化処理をされてから外部に放出される。

ＤＰＦ５０は、排気ガス中のＰＭ等を捕集するためのものである。実施形態のＤＰＦ５０は、耐熱金属材料製のケーシング５１内にある略筒型のフィルタケース５２に、例えば白金等のディーゼル酸化触媒５３とスートフィルタ５４とを直列に並べて収容したものである。フィルタケース５２の排気上流側にディーゼル酸化触媒５３が配置され、排気下流側にスートフィルタ５４が配置される。スートフィルタ５４は、排気ガスをろ過可能な多孔質隔壁にて区画された多数のセルを有するハニカム構造に構成されている。

ケーシング５１の一側部には、排気管７７のうち排気絞り装置８２の排気下流側に連通する排気導入口５５が設けられている。前記ケーシング５１の一側部と、フィルタケース５２の一側部は第１側壁板５６及び第２側壁板５７にて塞がれている。ケーシング５１の他側部は第１蓋板５９及び第２蓋板６０にて塞がれている。両蓋板５９，６０の間は、フィルタケース５２内に複数の連通管６２を介して連通する排気音減衰室６３に構成されている。また、第２蓋板６０を略筒型の排気出口管６１が貫通している。排気出口管６１の外周面には、排気音減衰室６３に向けて開口する複数の連通穴５８が形成されている。排気出口管６１及び排気音減衰室６３等によって消音器６４を構成している。

ケーシング５１の一側部に形成された排気導入口５５には排気ガス導入管６５が挿入されている。排気ガス導入管６５の先端は、ケーシング５１を横断して排気導入口５５と反対側の側面に突出している。排気ガス導入管６５の外周面には、フィルタケース５２に向けて開口する複数の連通穴６６が形成されている。排気ガス導入管６５のうち排気導入口５５と反対側の側面に突出する部分は、これに着脱可能に螺着された蓋体６７にて塞がれている。

ＤＰＦ５０には、検出手段の一例として、ＤＰＦ５０内の排気ガス温度を検出するＤＰＦ温度センサ２６が設けられている。実施形態のＤＰＦ温度センサ２６は、ケーシング５１及びフィルタケース５２を貫通して装着されており、その先端はディーゼル酸化触媒５３とスートフィルタ５４との間に位置させている。

ＤＰＦ５０には、検出手段の一例として、スートフィルタ５４の詰まり状態を検出する差圧センサ６８が設けられている。差圧センサ６８は、ＤＰＦ５０内におけるスートフィルタ５４の上流側と下流側との各排気圧の圧力差（入口側と出口側との排気ガス差圧）を検出するものである。この場合、排気ガス導入管６５の蓋体６７に、差圧センサ６８を構成する上流側排気圧センサ６８ａが装着され、スートフィルタ５４と排気音減衰室６３との間に、下流側排気圧センサ６８ｂが装着されている。

なお、ＤＰＦ５０の上下流間の圧力差と、スートフィルタ５４（ＤＰＦ５０）内のＰＭ堆積量との間に特定の関連性があるから、差圧センサ６８にて検出される圧力差に基づき、ＤＰＦ５０内のＰＭ堆積量が演算にて求められる。そして、ＰＭ堆積量の演算結果に基づき、吸気絞り装置８１、排気絞り装置８２、又はコモンレール１２０を作動制御することにより、スートフィルタ５４（ＤＰＦ５０）の再生制御が実行される。

上記の構成において、エンジン７０からの排気ガスは、排気導入口５５を介して排気ガス導入管６５に入って、排気ガス導入管６５に形成された各連通穴６６からフィルタケース５２内に噴出し、ディーゼル酸化触媒５３からスートフィルタ５４の順に通過して浄化処理される。排気ガス中のＰＭは、スートフィルタ５４（各セル間の多孔質隔壁）に捕集される。ディーゼル酸化触媒５３及びスートフィルタ５４を通過した排気ガスは、消音器６４を介して排気出口管６１から機外に放出される。

排気ガスがディーゼル酸化触媒５３及びスートフィルタ５４を通過するに際して、排気ガス温度が再生可能温度（例えば約２５０〜３００℃）を超えていれば、ディーゼル酸化触媒５３の作用によって、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）が不安定なＮＯ_２（二酸化窒素）に酸化される。そして、ＮＯ_２がＮＯに戻る際に放出するＯ（酸素）にて、スートフィルタ５４に堆積したＰＭを酸化除去することにより、スートフィルタ５４のＰＭ捕集能力が回復する。すなわち、スートフィルタ５４（ＤＰＦ５０）が再生するのである。

（２）．エンジンの制御関連の構成
次に、図１及び図２等を参照しながら、エンジン７０の制御関連の構成を説明する。図１に示す如く、エンジン７０における各気筒の燃料噴射バルブ１１９を作動させるＥＣＵ１１を備えている。ＥＣＵ１１は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵ３１の他、各種データを予め固定的に記憶させたＲＯＭ３２、制御プログラムや各種データを書換可能に記憶するＥＥＰＲＯＭ３３、制御プログラムや各種データを一時的に記憶するＲＡＭ３４、時間計測用のタイマ３５、及び入出力インターフェイス等を有しており、エンジン７０又はその近傍に配置される。

ＥＣＵ１１の入力側には、少なくともコモンレール１２０内の燃料圧力を検出するレール圧センサ１２、燃料ポンプ１１６を回転又は停止させる電磁クラッチ１３、エンジン７０の回転速度（クランク軸７４のカムシャフト位置）を検出するエンジン速度センサ１４、インジェクタ１１５の燃料噴射回数（１行程の燃料噴射期間中の回数）を検出及び設定する噴射設定器１５、アクセル操作具（図示省略）の操作位置を検出するスロットル位置センサ１６、吸気経路中の吸気温度を検出する吸気温度センサ１７、排気経路中の排気ガス温度を検出する排気温度センサ１８、エンジン７０の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ１９、コモンレール１２０内の燃料温度を検出する燃料温度センサ２０、後述する再生モードの実行の可否を選択操作する再生スイッチ２１、差圧センサ６８（上流側排気圧センサ６８ａ及び下流側排気圧センサ６８ｂ）、並びに、ＤＰＦ５０内の排気ガス温度を検出するＤＰＦ温度センサ２６等が接続されている。

ＥＣＵ１１の出力側には、エンジン４気筒分の各燃料噴射バルブ１１９の電磁ソレノイドがそれぞれ接続されている。すなわち、コモンレール１２０に蓄えた高圧燃料が燃料噴射圧力、噴射時期及び噴射期間等を制御しながら、１行程中に複数回に分けて燃料噴射バルブ１１９から噴射されることによって、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑えると共に、すすや二酸化炭素等の発生も低減した完全燃焼を実行し、燃費を向上させるように構成されている。また、ＥＣＵ１１の出力側には、エンジン７０の吸気圧（吸気量）を調節するための吸気絞り装置８１、エンジン７０の排気圧を調節するための排気絞り装置８２、ＥＣＵ１１の故障を警告報知するＥＣＵ故障ランプ２２、ＤＰＦ５０内における排気ガス温度の異常高温を報知する異常高温報知手段としての排気温度警告ランプ２３、及び、ＤＰＦ５０再生動作に伴い点灯する再生ランプ２４が接続されている。各ランプ２２〜２４の明滅に関するデータは予めＥＣＵ１１のＥＥＰＲＯＭ３３に記憶されている。

ＥＣＵ１１は、エンジン速度センサ１４にて検出される回転速度とスロットル位置センサ１６にて検出されるスロットル位置とからエンジン７０の出力トルクを求め、出力トルクと出力特性とを用いて目標燃料噴射量を演算し、当該演算結果に基づきコモンレール装置１１７が作動する燃料噴射制御を実行するように構成されている。なお、コモンレール装置１１７の燃料噴射量は、各燃料噴射バルブ１１９の開弁期間を調節して、各インジェクタ１１５への噴射期間を変更することによって調節される。

（３）．ＤＰＦ再生制御の態様
次に、図４のフローチャートを参照しながら、ＥＣＵ１１によるＤＰＦ５０再生制御の一例について説明する。さて、エンジン７０の制御モードとしては少なくとも、通常運転モードと、ＤＰＦ５０の詰り状態が規定水準以上の場合に、ポスト噴射Ｅを利用して排気ガス温度を上昇させる再生モードとがある。再生モードでは、ポスト噴射ＥにてＤＰＦ５０内に燃料を供給し、当該燃料をディーゼル酸化触媒５３上で反応させ、その反応熱によってＤＰＦ５０内の排気ガス温度を上昇させる（約６００℃程度）。その結果、ＤＰＦ５０（スートフィルタ５４）内のＰＭが強制的に燃焼除去される。
実施形態の再生モードでは、ポスト噴射Ｅだけに頼って排気ガスを昇温させるのではなく、少なくとも一方の絞り装置８１，８２の作動及びアフタ噴射Ｄを組み合わせることによって、ポスト噴射Ｅでの燃料噴射量を少なくして、燃費悪化及び白煙発生を抑制している。なお、再生モードでポスト噴射Ｅのみに依拠する構成も可能であるし、少なくとも一方の絞り装置８１，８２の作動とポスト噴射Ｅとを組み合わせたり、アフタ噴射Ｄとポスト噴射Ｅとを組み合わせたりしてもよい。

通常運転モード及び再生モードはＥＣＵ１１の指令に基づき実行される。すなわち、図４のフローチャートにて示すアルゴリズムは、ＥＥＰＲＯＭ３３に記憶されている。そして、当該アルゴリズムをＲＡＭ３４に呼び出してからＣＰＵ３１にて処理することによって、前述の各モードが実行されることになる。実施形態のＥＣＵ１１は、前述の燃料噴射制御を実行するだけでなく、再生モードの実行前に、少なくとも一方の絞り装置８１，８２の作動、アフタ噴射Ｄ及び近接ポスト噴射Ｆの組合せによって、エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させる昇温モードを実行するように構成されている。

図４のフローチャートに示すように、ＤＰＦ５０再生制御では、まず差圧センサ６８からの検出結果に基づきＤＰＦ５０内のＰＭ堆積量を推定し（Ｓ０１）、当該推定結果が規定量（規定水準）以上か否かを判別する（Ｓ０２）。ＰＭ堆積量が規定量未満の場合は（Ｓ０２：ＮＯ）、リターンして通常運転モードに戻る。実施形態の規定量は例えば８ｇ／ｌに設定される。ＰＭ堆積量が規定量以上の場合は（Ｓ０２：ＹＥＳ）、再生ランプ２４を点滅させ（Ｓ０３）、ＤＰＦ５０が詰まっている旨をオペレータに知らせて、注意を喚起する。

次いで、再生スイッチ２１を入り操作したら（Ｓ０４：ＹＥＳ）、タイマ３５の時間情報に基づく計測を開始して、ＤＰＦ温度センサ２６にて検出されたＤＰＦ５０内の排気ガス温度Ｔｐが予め設定された下限温度Ｔｐｏ以下か否かを判別する（Ｓ０５）。下限温度Ｔｐｏは、ディーゼル酸化触媒５３での触媒反応を促進（活性化）させる活性温度が基準になっている（例えば約２５０〜３００℃）。

ＤＰＦ５０内の排気ガス温度Ｔｐが下限温度Ｔｐｏを超えている場合は（Ｓ０５：ＮＯ）、点滅していた再生ランプ２４を点灯させてから（Ｓ０６）、再生モードに移行する（Ｓ０７〜Ｓ０９）。再生モードでは、吸気絞り装置８１及び排気絞り装置８２の少なくとも一方を所定開度まで閉弁することによって、吸気量や排気量を制限する（Ｓ０７）。そうすると、エンジン７０負荷が増大することになるから、アクセル操作具による設定回転速度維持のために燃料噴射量が増加する。その結果、エンジン７０からの排気ガスの昇温が促される。次いで、コモンレールシステム１１７のアフタ噴射Ｄを実行し（Ｓ０８）、高圧燃料を気筒内で燃焼させ（実際の燃焼過程に寄与させ）、エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させる。それから、コモンレールシステム１１７のポスト噴射ＥにてＤＰＦ５０内に未燃焼の燃料を供給し（Ｓ０９）、当該燃料をディーゼル酸化触媒５３上で反応させ、その反応熱によって、ＤＰＦ５０内の排気ガス温度Ｔｐを上昇させる。その結果、ＤＰＦ５０内のＰＭが強制的に燃焼除去され、ＤＰＦ５０のＰＭ捕集能力が回復する。実施形態の再生モードは例えば約３０分程度実行され、当該時間の経過後、コモンレールシステム１１７がポスト噴射Ｅを行わなくなる。このように制御すると、ポスト噴射Ｅにて白煙発生のおそれがある排気ガス温度域では、再生モードを実行することがなくなる。従って、再生モードでのポスト噴射Ｅ開始時の白煙発生を確実に防止できる。

ＤＰＦ５０内の排気ガス温度Ｔｐが下限温度Ｔｐｏ以下ならば（Ｓ０５：ＹＥＳ）、昇温モードに移行する（Ｓ１０〜Ｓ１４）。昇温モードでは、再生モードでのステップＳ０７と同様に、吸気絞り装置８１及び排気絞り装置８２の少なくとも一方を所定開度まで閉弁することによって、吸気量や排気量を制限する（Ｓ１０）。そうすると、エンジン７０負荷が増大することになるから、アクセル操作具による設定回転速度維持のために燃料噴射量が増加する。その結果、エンジン７０からの排気ガスの昇温が促される。次いで、コモンレールシステム１１７のアフタ噴射Ｄを実行し（Ｓ１１）、高圧燃料を気筒内で燃焼させ（実際の燃焼過程に寄与させ）、エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させる。それから、コモンレールシステム１１７の近接ポスト噴射Ｆを実行し（Ｓ１２）、アフタ噴射Ｄの場合と同様に、高圧燃料を気筒内で燃焼させ、エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させる。この場合、近接ポスト噴射Ｆでの燃料噴射量はポスト噴射Ｅでの燃料噴射量よりも少ない。

このように、吸排気量制限による燃料噴射量増加と、アフタ噴射Ｄ及び近接ポスト噴射Ｆによる気筒内燃焼とによって、エンジン７０からの排気ガス温度の上昇を図れるので、例えばエンジン７０始動時であっても、再生モードを実行する前に、排気ガスひいてはＤＰＦ５０を素早く昇温でき、ＤＰＦ５０活性化に至るまでの時間を短縮できる。従って、再生モードでのポスト噴射Ｅ開始時の白煙発生を従前よりも確実に防止できる。

また、昇温モードでの近接ポスト噴射Ｆは、再生モードでのポスト噴射Ｅに対して進角させているから、アフタ噴射Ｄの後でも気筒内燃焼を行えることになり、エンジン７０からの排気ガス温度を十分に昇温できる。更に、近接ポスト噴射Ｆにおいては、白煙の発生防止（排気ガス昇温）に効果が見込めるだけの燃料を噴射すれば足りるから、昇温モードにおける近接ポスト噴射Ｆでの燃料噴射量を、再生モードにおけるポスト噴射Ｅでの燃料噴射量よりも少なくすれば、燃費の悪化を抑制できる。

次いで、ＤＰＦ５０内の排気ガス温度Ｔｐが下限温度Ｔｐｏ以下か否かを再び判別し（Ｓ１３）、下限温度Ｔｐｏを超えていれば（Ｓ１３：ＮＯ）、昇温モードを終了してステップＳ０６以降へ進み、再生モードを実行する。未だ下限温度Ｔｐｏ以下であれば（Ｓ１３：ＹＥＳ）、再生スイッチ２１入り操作後から所定時間Ｔｍｏが経過したか否かを判別し（Ｓ１４）、所定時間Ｔｍｏが経過していなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、昇温モードの最初のステップであるステップＳ１０に戻る。所定時間Ｔｍｏが経過していれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、長時間にわたって、吸排気量の制限、アフタ噴射Ｄ及び近接ポスト噴射Ｆを実行していることになるから、排気ガス温度Ｔｐが十分に上昇していなくても、再生モードを実行せずに昇温モードを終了して、通常運転モードに戻る（リターンする）。このように制御すると、排気ガス温度Ｔｐを十分に昇温できない状態で、吸排気量制限、アフタ噴射Ｄ及び近接ポスト噴射Ｆを延々と実行するのを回避でき、燃費悪化の抑制に効果的である。

なお、実施形態では、再生スイッチ２１の入り操作にて昇温モードや再生モードの実行を許可する構成が採用されているが、これに限らず、ＤＰＦ５０内のＰＭ堆積量が規定値以上であれば自動的に昇温モードや再生モードに移行する構成にしてもよいことは言うまでもない。

（４）．まとめ
上記の記載並びに図１〜図４から明らかなように、コモンレール式エンジン７０の排気系７７に配置された排気ガス浄化装置５０と、前記エンジン７０の吸排気系７６，７７に配置された吸気絞り装置８１及び排気絞り装置８２のうち少なくとも一方とを備えており、ポスト噴射Ｅにて燃料を前記排気ガス浄化装置５０内に供給する再生モードを実行可能に構成されている排気ガス浄化システムであって、前記再生モードの前に、前記少なくとも一方の絞り装置８１，８２の作動、アフタ噴射Ｄ及び近接ポスト噴射Ｆの組合せによって、前記エンジン７０からの排気ガス温度を上昇させる昇温モードを実行するように構成されているから、前記昇温モードにおいて、吸排気量制限による燃料噴射量増加と、前記アフタ噴射Ｄ及び前記近接ポスト噴射Ｆによる気筒内燃焼とによって、前記エンジン７０からの排気ガス温度の上昇を図れることになる。このため、例えば前記エンジン７０始動時であっても、前記再生モードを実行する前に、排気ガスひいては前記排気ガス浄化装置５０を素早く昇温でき、前記排気ガス浄化装置５０活性化に至るまでの時間を短縮できる。従って、前記再生モードでの前記ポスト噴射Ｅ開始時の白煙発生を従前よりも確実に防止できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図１〜図４から明らかなように、前記近接ポスト噴射Ｆは前記再生モードでのポスト噴射Ｅに対して進角させているから、前記アフタ噴射Ｄの後でも気筒内燃焼を行えることになり、前記エンジン７０からの排気ガス温度を十分に昇温できるという効果を奏する。

更に、前記近接ポスト噴射Ｆにおいては、白煙の発生防止（排気ガス昇温）に効果が見込めるだけの燃料を噴射すれば足りるから、前記昇温モードにおける前記近接ポスト噴射Ｆでの燃料噴射量を、前記再生モードにおける前記ポスト噴射Ｅでの燃料噴射量よりも少なくすれば、燃費の悪化を抑制できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図１〜図４から明らかなように、前記昇温モードにて前記エンジン７０からの排気ガス温度Ｔｐが所定温度Ｔｐｏ以上であれば、前記再生モードに移行するように構成されているから、前記ポスト噴射Ｅにて白煙発生のおそれがある排気ガス温度域では、前記再生モードを実行することがなくなる。従って、前記再生モードでの前記ポスト噴射Ｅ開始時の白煙発生を確実に防止できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図１〜図４から明らかなように、前記昇温モードにて前記エンジン７０からの排気ガス温度Ｔｐが所定温度Ｔｐ未満で且つ所定時間Ｔｍｏが経過すれば、通常運転モードに復帰するように構成されているから、前記排気ガス温度Ｔｐを十分に昇温できない状態で、吸排気量制限、前記アフタ噴射Ｄ及び前記近接ポスト噴射Ｆを延々と実行するのを回避できる。このため、燃費悪化の抑制に効果的なのである。

（５）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１１ＥＣＵ（制御手段）
５０ＤＰＦ（排気ガス浄化装置）
５３ディーゼル酸化触媒
５４スートフィルタ
６８差圧センサ
７０エンジン
７１排気マニホールド
７３吸気マニホールド
７６吸気管
７７排気管
８１吸気絞り装置
８２排気絞り装置
１１７コモンレールシステム
１２０コモンレール

Claims

コモンレール式エンジン（７０）の排気系（７７）に配置された排気ガス浄化装置（５０）と、前記エンジン（７０）の吸排気系（７６）（７７）に配置された吸気絞り装置（８１）及び排気絞り装置（８２）のうち少なくとも一方とを備えており、ポスト噴射（Ｅ）にて燃料を前記排気ガス浄化装置（５０）内に供給する再生モードを実行可能に構成されている排気ガス浄化システムであって、
前記再生モードの実行の可否を選択操作する再生スイッチ（２１）を備え、
前記排気ガス浄化装置（５０）内の粒子状物質堆積量が規定量以上の場合は、再生ランプ（２４）を点滅させ、
前記再生ランプ（２４）の点滅中において前記再生スイッチ（２１）を入り操作し且つ前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）を超えていれば、点滅していた再生ランプ（２４）を点灯させてから前記再生モードを実行し、
前記再生ランプ（２４）の点滅中において前記再生スイッチ（２１）を入り操作し且つ前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下であれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させた状態で、前記少なくとも一方の絞り装置（８１）（８２）の作動、アフタ噴射（Ｄ）及び近接ポスト噴射（Ｆ）の組合せによって前記エンジン（７０）からの排気ガス温度を上昇させる昇温モードを実行し、
前記昇温モードにおいて前記排気ガス浄化装置（５０）内の排気ガス温度（Ｔｐ）が下限温度（Ｔｐｏ）以下の状態で前記再生スイッチ（２１）を入り操作してから所定時間（Ｔｍｏ）が経過すれば、前記再生ランプ（２４）を点滅させたままで前記昇温モードを終了して通常運転モードに戻るように構成されている、
排気ガス浄化システム。