WO2006030979A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for regenerating the particulate filter collection capability.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-155914 proposes a technique for forcibly executing PM regeneration processing for a predetermined time by a driver's manual operation.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-120259 discloses that when the exhaust pressure upstream of the particulate filter reaches a predetermined high exhaust pressure, the driver is notified to perform manual PM regeneration processing, and the upstream of the particulate filter upstream. A technique is disclosed in which it is determined that the regeneration process can be terminated when the exhaust pressure drops below a predetermined low exhaust pressure.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-19496 discloses a technique for terminating the PM regeneration process on condition that the PM accumulation amount in the patty stream is equal to or less than a predetermined amount or the execution time of the PM regeneration process is equal to or longer than a predetermined time. It is disclosed. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that restricts traveling of a vehicle when executing the forced PM regeneration process. It is in the point which suppresses the prolonged driving
  • the present invention employs the following means in order to solve the above-described problems.
  • a feature of the present invention is that, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that restricts vehicle travel during execution of PM forced regeneration processing, when the execution time of PM forced regeneration processing exceeds a certain time, vehicle travel restriction is canceled. In addition, PM forced regeneration processing is continued.
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine includes a particulate filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and a particulate filter PM when the state of the internal combustion engine and / or the vehicle satisfies a regeneration condition.
  • Regeneration processing means for executing forced regeneration processing, restriction means for restricting vehicle travel during execution of PM forced regeneration processing, timing means for measuring the elapsed time since the start of PM forced regeneration processing execution, execution of PM forced regeneration processing And a regeneration control means for releasing the restriction by the restriction means and continuing the forced PM regeneration process by the regeneration means when the measured value of the timing means exceeds a certain time before the end condition is satisfied.
  • the vehicle travel restriction is canceled even if the execution termination condition for the forced PM regeneration process is not satisfied. . For this reason, the travel restriction period is not excessively prolonged. Furthermore, Since the PM forced regeneration process continues without being terminated when the travel restriction is lifted, it is possible to suppress a decrease in regeneration efficiency.
  • the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that restricts the traveling of the vehicle when the PM forced regeneration process is executed, it is possible to suppress an increase in the traveling restriction period and It is possible to suppress a decrease in reproduction efficiency.
  • the driver or the like can freely drive the vehicle after the travel restriction is released, the operating state of the internal combustion engine and the traveling state of the vehicle may not satisfy the regeneration condition. However, since the driver does not always drive the vehicle immediately after the travel restriction is canceled, as long as the regeneration condition is satisfied even after the travel restriction is canceled (that is, until the regeneration condition is not satisfied) PM If the forced regeneration process is continued, the decline in regeneration efficiency can be minimized.
  • the execution termination condition for the forced PM regeneration process is satisfied before the regeneration condition is not satisfied. It is also possible to do. Therefore, if the execution termination condition of the PM forced regeneration process is satisfied before the regeneration condition is not satisfied, the PM forced regeneration process should be terminated when the execution termination condition ends.
  • the forced PM regeneration process is executed.
  • the PM forced regeneration process may be continued until the end condition is satisfied.
  • examples of the regeneration conditions include conditions such that the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed, the accelerator opening is zero, and the shift position is in the neutral position or the parking position.
  • a method of restricting the traveling of the vehicle a method of indirectly restricting traveling by encouraging the driver to refrain from traveling of the vehicle via a lamp, a speaker, a display device or the like,
  • a method for directly restricting driving such as shift lock and speed limitation, can be exemplified.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the PM regeneration control routine in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a PM regeneration control routine in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • an internal combustion engine 1 is a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine) operated using light oil as fuel.
  • the internal combustion engine 1 has a plurality of cylinders 2, and each cylinder 2 is provided with a fuel injection valve 3 that injects fuel directly into the cylinder 2.
  • An intake passage 4 is connected to the internal combustion engine 1.
  • a compressor housing 50 of a centrifugal supercharger (turbocharger) 5 is disposed in the intake passage 4.
  • An air flow meter 12 is disposed in the intake passage 4 upstream of the compressor housing 50.
  • An intake air cooler (intercooler) 6 is disposed in the intake passage 4 downstream of the compressor housing 50.
  • An intake throttle valve 13 is disposed in the intake passage 4 downstream of the intercooler 6.
  • An exhaust passage 7 is connected to the internal combustion engine 1.
  • a turbine housing 51 of the jar 5 is arranged.
  • a particulate filter 8 is disposed in the exhaust passage 7 downstream from the turbine housing 51.
  • An oxidation catalyst is supported on the carrier of the particulate filter 8.
  • a fuel addition valve 9 for adding fuel to the exhaust flowing in the exhaust passage 7 is disposed in the exhaust passage 7 upstream of the turbine housing 51.
  • An exhaust temperature sensor 10 is arranged in the exhaust passage 7 downstream of the particulate filter 8.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 11.
  • the ECU 11 is an electronic control unit that includes a CPU, ROM, RAM, backup RAM, and the like.
  • the ECU 11 is electrically connected to the regeneration button 14, the accelerator position sensor 16, and the shift position sensor 17 in addition to the various sensors such as the exhaust temperature sensor 10 and the air flow meter 12 described above.
  • the regeneration button 14 is a button that is operated when the driver of the vehicle equipped with the internal combustion engine 1 performs manual PM forced regeneration processing.
  • the ECU 11 is electrically connected to a notification lamp 18 in addition to the fuel injection valve 3, the fuel addition valve 9, the intake throttle valve 13, and the like.
  • the notification lamp 18 is a lamp that is provided in the vicinity of the driver's seat of the vehicle and lights when the PM forced regeneration process of the particulate filter 8 needs to be performed manually.
  • the notification lamp 18 may be configured to light the playback button 14.
  • ECU 11 performs PM regeneration control that is the gist of the present invention in addition to known control such as fuel injection control.
  • the ECU 11 first calculates the PM collection amount of the particulate filter 8.
  • the differential pressure across the particulate filter 8 is converted into the amount of PM trapped, and the amount of PM discharged from the internal combustion engine 1 is obtained using the engine load and engine speed as parameters.
  • An example is a method for calculating the amount of PM trapped by integrating the amount of PM.
  • the ECU 11 determines whether or not the PM collection amount is a predetermined amount or more. When the amount of collected PM is equal to or greater than the predetermined amount, the ECU 11 turns on the notification lamp 18 to indicate that the PM forced regeneration processing of the particulate filter 8 needs to be executed. To inform. If the regeneration button 14 is operated when the notification lamp 1 8 is lit and the operating state of the internal combustion engine 1 and / or the vehicle traveling state satisfies the regeneration condition, the ECU 1 1 will perform the forced PM regeneration process. Execute.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a PM regeneration control routine.
  • This PM regeneration control routine is a routine stored in advance in the ROM of the ECU 11 and is repeatedly executed by the ECU 11 every predetermined time.
  • the ECU 11 determines whether or not the PM trap amount PM calculated in S101 is equal to or greater than a predetermined amount Apm.
  • the ECU 11 determines whether or not a regeneration condition is satisfied.
  • the ECU 11 has the engine speed equal to or lower than the predetermined speed, the output signal of the accelerator position sensor 16 is zero (the accelerator opening is zero), and the output of the shift position sensor 17 Determine whether the signal indicates a neutral position or parking position.
  • the ECU 1 1 starts the vehicle travel restriction.
  • the ECU 11 prompts the driver to refrain from driving by turning on or blinking the notification lamp 18.
  • the ECU 11 executes the PM forced regeneration process. That is, the ECU 11 decreases the opening of the intake throttle valve 13, corrects the fuel injection amount to increase the idle speed to the idle up speed, and adds fuel from the fuel addition valve 9 into the exhaust.
  • This timer T is a timer for measuring the execution time of the forced PM regeneration process.
  • the ECU 11 determines whether or not a condition for ending PM forced regeneration processing is satisfied. Specifically, the ECU 11 determines whether or not the total amount of PM oxidized in the particulate filter 8 (PM oxidation amount) ⁇ OpIn is greater than or equal to the PM collection amount ⁇ PM calculated in S101. The PM oxidation amount ⁇ 0 pm can be obtained using the temperature of the particulate filter 8 and the integrated value of the exhaust amount (oxidation amount) flowing into the particulate filter 8 as parameters. If it is determined in S 1 09 that the PM forced regeneration process execution end condition is not satisfied, the ECU 11 proceeds to S 1 1 0. In S 110, the ECU 11 determines whether or not the time measured by the timer T is equal to or longer than the fixed time Tbase (whether or not the PM forced regeneration process has been executed for a predetermined time or more).
  • S 1 1 2 the ECU 1 1 determines whether or not a regeneration condition is satisfied. If it is determined in S 1 1 2 that the regeneration condition is satisfied, the ECU 1 1 proceeds to S 1 1 3.
  • the ECU 11 again determines whether or not the PM forced regeneration process execution termination condition is satisfied. If it is determined in S 1 13 that the PM forced regeneration process execution end condition is not satisfied, the ECU 11 again executes the processes after S 1 12.
  • the ECU 11 proceeds to S 1 14.
  • the ECU 11 terminates the execution of the PM forced regeneration process. Specifically, the ECU 1 1 resets the opening of the intake throttle valve 1 3 to a normal opening and stops the fuel addition from the fuel addition valve 9 (if the idle up control is continued) The idle up control is also terminated).
  • ECU 1 1 Skip to step S114 and immediately terminate the execution of PM forced regeneration. If it is determined in S 1 09 that the PM forced regeneration process execution termination condition is met, that is, the PM forced regeneration process execution termination condition is met before the execution time of the PM forced regeneration process reaches a certain time Tbase. In this case, the ECU 11 terminates the execution of the PM forced regeneration process in S 1 15, and then turns off the notification lamp 18 in S 1 16 to release the vehicle travel restriction.
  • the ECU 11 can perform the regeneration of the particulate filter 8 even if the regeneration of the particulate filter 8 is not completed. Since the travel restriction is lifted, the travel restriction period is not excessively prolonged.
  • the PM forced regeneration process is continued as long as the regeneration condition is satisfied after the travel restriction is released.
  • the particulates An example in which the forced PM regeneration process is continued regardless of whether the regeneration condition is satisfied or not when the amount of PM remaining in the filter 8 is sufficiently small is described.
  • the amount of PM remaining in the particulate filter 8 is relatively large, if the vehicle is allowed to run freely, a large amount of PM may be oxidized all at once. For example, if the internal combustion engine 1 is decelerated and fuel cut control is performed during the forced PM regeneration process, Exposed filter 8 is exposed to an oxygen-rich atmosphere. If the particulate filter 8 is exposed to an excessively oxidized atmosphere during the forced PM regeneration process, a large amount of PM remaining in the particulate filter 8 may be oxidized all at once. In this case, the amount of generated heat of oxidation increases rapidly, and the particulate filter 8 may overheat.
  • the particulate filter 8 is unlikely to overheat even if the PM remaining in the particulate filter 8 is oxidized all at once. Les.
  • the PM forced regeneration process execution termination condition is satisfied regardless of whether the regeneration condition is satisfied or not. If the PM forced regeneration process is continued until the reduction in regeneration efficiency can be further reduced.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the PM regeneration control routine in this embodiment.
  • the processing of S 201 to S 211 is the same as the processing of S 101 to S 11 1 1 of the first embodiment, and the processing of S 216 to S 217 is the same as that of the first embodiment. Since it is the same as the processing of S 1 15 to S 116, the description is omitted.
  • the ECU 11 determines whether or not the PM amount remaining in the particulate filter 8 (hereinafter referred to as the remaining PM amount) ⁇ PM is less than a predetermined amount B pm.
  • the remaining PM amount ⁇ PM can be obtained by subtracting the PM oxidation amount ⁇ Opm from the PM collection amount ⁇ PM.
  • the predetermined amount Bpm mentioned above is a PM amount in which the particulate curator 8 does not overheat even if the internal combustion engine 1 is decelerated while the vehicle is running.
  • the PM oxidation amount ⁇ Opm may use the value calculated in S209, or may be newly calculated when S212 is executed.
  • the ECU 11 proceeds to S 218 and the condition for ending PM forced regeneration processing is Continue PM forced regeneration until it is established. If it is determined in S 218 that the PM forced regeneration process execution termination condition is satisfied, the ECU 15 proceeds to S 215 and terminates the execution of the PM forced regeneration process. The ECU 11 may cancel the idle-up control when it is determined in S212 that the remaining PM amount ⁇ ⁇ PM is smaller than the predetermined amount Bpm.
  • the ECU 11 continues the PM forced regeneration process until the PM forced regeneration process execution end condition ends even if the regeneration condition is not satisfied.
  • the processes after S 213 are performed again.
  • the processing after S 212 may be executed again. That is, when a negative determination is made in S 214, the ECU 11 may determine again whether or not the remaining PM amount ⁇ PM is smaller than the predetermined amount B pm.
  • the ECU 11 when it is determined in S213 that the regeneration condition is not satisfied, the ECU 11 proceeds to S215 and terminates the PM forced regeneration process. You may make it return to S212, without advancing to 215. That is, when a negative determination is made in S213, the ECU 11 may determine again whether or not the remaining PM amount ⁇ PM is smaller than the predetermined amount Bpm.
  • This embodiment describes an example in which the PM forced regeneration process is continued until the PM forced regeneration process execution end condition is satisfied if the remaining PM amount at the time when the travel restriction is released is less than the predetermined amount. However, if the remaining PM amount is less than the predetermined amount during the period from when the travel restriction is released to when the regeneration condition is not established, and when the regeneration condition is not established, the remaining PM amount is Even if it is less than the fixed amount, the PM forced regeneration processing may be continued until the PM forced regeneration processing execution termination condition is satisfied.
  • the fixed time T b ase is a fixed value, but it may be a variable value that is changed according to the PM collection amount ⁇ P M at the start of the PM forced regeneration process execution.
  • the variable value at that time may be determined so that the remaining PM amount ⁇ PM at the time when the travel restriction is released is less than the predetermined amount Bpm. If the variable value is set in this way, the effect that the regeneration efficiency hardly decreases can be obtained, although the travel restriction period may be somewhat longer than in the above-described embodiment.

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Abstract

本発明が解決しようとする課題は、PM強制再生処理を実行する際に車両の走行を制限する内燃機関の排気浄化装置において、PM強制再生処理に起因した走行制限の長期化を抑制しつつ再生効率の低下を抑制することにある。この課題を解決するために、本発明は、PM強制再生処理の実行時に車両の走行を制限する内燃機関排気浄化装置において、PM強制再生処理の実行時間が一定時間を超えた時には、車両走行制限を解除するとともに再生条件が成立する限りPM強制再生処理を継続することにより、再生効率の低下を最小限に抑えつつ走行制限期間の長期化を防止するようにした。

Description

明 細 書 内燃機関の排気浄化装置 技術分野
本発明は、 内燃機関の排気浄化装置に関し、 特にパティキュレートフィル夕の捕集能力 を再生させる技術に関する。
背景技術
近年、 車両などに搭載される内燃機関の排気净化装置として、 パティキュレートフィル 夕を備えたものが普及してきている。 パティキュレートフィルタが捕集可能なパティキュ レート (以下、 PMと記す) の量には限りがあるため、 パティキュレートフィルタに捕集 された P Mを強制的に酸化除去する P M強制再生処理が必要となる。
このような要求に対し、 特開 2003— 155914号公報には、 運転者の手動操作に より PM再生処理を強制的に所定時間実行する技術が提案されている。
特開 2003— 120259号公報には、 パティキュレートフィルタ上流の排気圧が所 定の高排気圧になった時に運転者へ報知して手動による P M再生処理を行わせ、 パティキ ユレ一トフィルタ上流の排気圧が所定の低排気圧以下まで低下したら再生処理を終了可能 であると判断する技術が開示されている。
特開平 10— 18834号公報には、 内燃機関が運転停止状態にあることを条件に手動 によるパティキュレートの再生処理を行い、 PM再生処理中に内燃機関が始動されると P M再生処理を中断する技術が開示されている。
特開 2004— 19496号公報には、 パティキユレ一トフィル夕の P M堆積量が所定 量以下、 或いは PM再生処理の実行時間が所定時間以上となったことを条件に、 PM再生 処理を終了する技術が開示されている。 発明の開示
ところで、 運転者による手動操作のタイミングが区々となる可能性があるため、 P M強 制再生処理が実行される際の P M捕集量も毎回異なることが予想される。
このため、 P M再生処理の実行時間が比較的短く設定された場合には、 パティキュレー トフィルタの捕集能力を十分に再生させることができない可能性がある。
これに対し、 P M再生処理の実行時間を十分に長く設定することも考えられるが、 手動 P M強制再生処理実行中はアイドル停車状態等を維持する必要があるため、 運転者等が長 期間の走行制限を受ける可能性がある。
本発明は、 上記した実情に鑑みてなされたものであり、 その目的は、 P M強制再生処理 を実行する際に車両の走行を制限する内燃機関の排気浄化装置において、 P M強制再生処 理に起因した走行制限の長期化を抑制するとともに再生効率の低下を抑制する点にある。 本発明は、 上記したような課題を解決するために以下のような手段を採用した。 本発明 の特徴は、 P M強制再生処理の実行時に車両の走行を制限する内燃機関の排気浄化装置に おいて、 P M強制再生処理の実行時間が一定時間を超えた時には、 車両走行制限を解除し た上で P M強制再生処理を継続する点にある。
例えば、 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、 内燃機関の排気通路に設けられた パティキュレートフィルタと、 内燃機関および/または車两の状態が再生条件を満たして いる時にパティキュレートフィルタの P M強制再生処理を実行する再生処理手段と、 P M 強制再生処理実行時に車両の走行を制限する制限手段と、 P M強制再生処理実行開始から の経過時間を計測する計時手段と、 P M強制再生処理の実行終了条件が成立する前に計時 手段の計測値が一定時間を超えた場合に制限手段による制限を解除させるとともに再生処 理手段による P M強制再生処理を継続させる再生制御手段とを備える。
このように構成された内燃機関の排気浄化装置では、 P M強制再生処理の実行時間が一 定時間を超えると、 P M強制再生処理の実行終了条件が成立していなくとも車両走行制限 が解除される。 このため、 走行制限の期間が過剰に長引くようなことがなくなる。 更に、 走行制限が解除された時に P M強制再生処理は終了されずに継続されるため、 再生効率の 低下を抑えることが可能となる。
従って、 本発明によれば、 P M強制再生処理が実行される際に車両の走行を制限する内 燃機関の排気浄化装置において、 走行制限期間の長期化を抑制することができるとともに パティキュレートフィルタの再生効率低下を抑制することが可能となる。
走行制限が解除された後は運転者等が自由に車両を走行させることができるため、 内燃 機関の運転状態や車両の走行状態が再生条件を満たさなくなる場合がある。 但し、 走行制 限が解除された時点で運転者等が直ちに車両を走行させるとは限らないため、 走行制限の 解除後も再生条件が成立する限り (すなわち、 再生条件が不成立となるまで) P M強制再 生処理を継続するようにすれば、 再生効率の低下を最小限に抑えることができる。
尚、 走行制限が解除された時点から再生条件が不成立となる時点までに時間的な余裕が 十分にある場合には、 再生条件が不成立となる前に P M強制再生処理の実行終了条件が成 立することも考えられる。 従って、 再生条件が不成立となる前に P M強制再生処理の実行 終了条件が成立した場合には、 実行終了条件が終了した時点で P M強制再生処理が終了さ れるようにすればよレ、。
一方、 走行制限が解除された時、 若しくは走行制限が解除された後の再生条件が不成立 となった時に、 パティキュレートフィルタに残存している P M量が十分に少なければ、 P M強制再生処理の実行終了条件が成立するまで P M強制再生処理が継続されるようにして もよい。
これは、 パティキュレートフィルタに残存する P M量が十分に少なければ、 内燃機関の 運転状態や車両の走行状態が如何様に変化した場合であっても、 パティキュレートフィル タが過熱する可能性が低いからである。
本発明において、 再生条件としては、 機関回転数が所定回転数以下である、 アクセル開 度が零である、 シフトポジションがニュートラルポジション又はパーキングポジションに ある等の条件を例示することができる。 本発明において、 車両の走行を制限する方法としては、 ランプ、 スピーカ、 若しくはデ イスプレイ装置等を介して運転者等へ車両の走行を控えるように促すことにより間接的に 走行制限を行う方法や、 シフ トロックや速度制限等のように直接的に走行制限を行う方法 を例示することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
図 2は、 実施例 1における P M再生制御ルーチンを示すフローチヤ一トである。
図 3は、 実施例 2における P M再生制御ルーチンを示すフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施例について図面に基づい て説明する。
(実施例 1 )
先ず、 本発明の第 1の実施例について図 1〜図 2に基づいて説明する。 図 1は、 本発明 を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
図 1において、 内燃機関 1は、 軽油を燃料として運転される圧縮着火式の内燃機関 (デ イーゼルエンジン) である。 内燃機関 1は、 複数のシリンダ 2を有し、 各シリンダ 2には シリンダ 2内へ直接燃料を噴射する燃料嘖射弁 3が設けられている。
内燃機関 1には吸気通路 4が接続されている。 吸気通路 4には遠心過給器 (ターボチヤ 一ジャ) 5のコンプレッサハウジング 5 0が配置されている。 コンプレッサハウジング 5 0より上流の吸気通路 4にはエアフローメータ 1 2が配置されている。 コンプレッサハウ ジング 5 0より下流の吸気通路 4には給気冷却器 (インタークーラ) 6が配置されている。 インタークーラ 6より下流の吸気通路 4には吸気絞り弁 1 3が配置されている。
また、 内燃機関 1には排気通路 7が接続されている。 排気通路 7の途中には、 ターボチ ヤージャ 5のタービンハウジング 51が配置されている。 タービンハウジング 51より下 流の排気通路 7にはパティキュレートフィルタ 8が配置されている。 パティキュレートフ ィルタ 8の担体には酸化触媒が担持されている。
タービンハウジング 51より上流の排気通路 7には、 該排気通路 7内を流れる排気中へ 燃料を添加する燃料添加弁 9が配置されている。 パティキュレートフィルタ 8より下流の 排気通路 7には排気温度センサ 10が配置されている。
このように構成された内燃機関 1には、 ECU 1 1が併設されている。 ECU1 1は、 CPU, ROM, RAM, バックアップ R AM等から構成される電子制御ユニットである。
ECU 1 1は、 上記した排気温度センサ 10やエアフローメータ 12等の各種センサに 加え、 再生ボタン 14、 アクセルポジションセンサ 16、 及びシフトポジションセンサ 1 7と電気的に接続されている。
再生ボタン 14は、 内燃機関 1を搭載する車両の運転者等が手動 PM強制再生処理を行 う時に操作するボタンである。
また、 ECU11は、 燃料噴射弁 3、 燃料添加弁 9、 吸気絞り弁 13等に加え、 報知ラ ンプ 18と電気的に接続されている。
報知ランプ 18は、 車両の運転席近傍に設けられ、 パティキュレートフィルタ 8の PM 強制再生処理を手動により行う必要がある時に点灯するランプである。 尚、 報知ランプ 1 8は、 再生ボタン 14を点灯させるように構成されてもよい。
このように構成された内燃機関 1では、 E C U 1 1が燃料噴射制御等の既知の制御に加 え、 本発明の要旨となる PM再生制御を実行する。
PM再生制御では、 ECU1 1は、 先ずパティキュレートフィルタ 8の PM捕集量を演 算する。 PM捕集量を演算する方法としては、 パティキュレートフィルタ 8の前後差圧を PM捕集量に換算する方法、 機関負荷と機関回転数をパラメータとして内燃機関 1から排 出される PM量を求めその PM量を積算することにより PM捕集量を算出する方法等を例 示することできる。 E C U 1 1は、 P M捕集量が所定量以上であるか否かを判別する。 P M捕集量が所定量 以上である場合には、 E C U 1 1は、 報知ランプ 1 8を点灯させることにより、 パティキ ュレートフィルタ 8の P M強制再生処理を実行する必要がある旨を運転者等に報知する。 報知ランプ 1 8の点灯中であり且つ内燃機関 1の運転状態および/または車両の走行状 態が再生条件を満たしている時に再生ボタン 1 4が操作されると、 E C U 1 1は P M強制 再生処理を実行する。
前記した再生条件としてはアイ ドル停車状態を例示することができる。 アイドル停車状 態が成立しているか否かを判別する条件としては、 機関回転数が所定回転数 (例えば、 8 O O r p m程度) 以下である、 アクセルポジションセンサ 1 6の出力信号が零 (アクセル 開度 = 0 ) を示している、 シフトポジションセンサ 1 7の出力信号がニュートラルポジシ
3ン又はパーキングポジションを示している等の条件を例示することができる。
P M強制再生処理の実行方法としては、 吸気絞り弁 1 3の開度を減少させ、 アイドル回 転数を所定のアイドルアップ回転数 (例えば、 1 2 0 0 r p m程度) まで高めるべく燃料 噴射量を増量補正 (アイドルアップ制御) し、 更に燃料添加弁 9から排気中へ燃料を添加 させる方法を例示することができる。
吸気絞り弁 1 3の開度が小さくされると、 内燃機関 1の吸入空気量が減少するため、 そ れに応じて内燃機関 1から排出される排気量も減少する。 排気量が減少すると、 単位排気 量当たりの熱量が増加するため、 排気温度が上昇する。
アイドルアップ制御が行われると、 燃料噴射弁 3から噴射される燃料量が増加するため、 それに応じて内燃機関 1から排出される熱量が増加する。 このような熱量の増加は、 吸気 絞り弁 1 3による排気量の減少に相乗して排気温度を一層上昇させる。
燃料添加弁 9から排気中へ燃料が添加されると、 添加燃料及び排気がパティキュレート フィルタ 8へ流入する。 パティキュレートフィルタ 8へ流入した添加燃料はパティキユレ ートフィルタ 8に担持された触媒によって酸化されるため、 その際に発生する酸化反応熱 によりパティキュレートフィルタ 8が加熱される。 従って、 パティキユレ一トフィルタ 8は、 少量且つ高温な排気によって加熱されると同 時に添加燃料の酸化反応熱によっても加熱されることとなり、 P M酸化可能な温度域まで 速やかに昇温するようになる。
尚、 P M強制再生処理の他の実行方法として、 吸気絞り弁 1 3の開度を減少させる代わ りに若しくは吸気絞り弁 1 3の開度を減少させると同時に、 排気絞り弁の開度を減少させ るようにしてもよレ、。
P M強制再生処理の他の実行方法として、 燃料添加弁 9から排気中へ燃料を添加する代 わりに若しくは燃料添加弁 9から排気中への燃料添加と併行して、 燃料噴射弁 3の燃料嘖 射時期を遅角させ、 或いは燃料噴射弁 3からボスト噴射させるようにしてもよレ、。
上記したような P M強制再生処理は、 P M強制再生処理実行終了条件が成立した時点で 終了される。 P M強制再生処理実行終了条件としては、 パティキュレートフィルタ 8に残 存している P M量が所定量 (例えば、 零) 以下である等を例示することができる。
また、 E C U 1 1は、 P M強制再生処理の実行中に車両の走行を制限する。 具体的には、 E C U 1 1は、 P M強制再生処理実行中に報知ランプ 1 8を点灯或いは点滅させ続けるこ とにより、 車両の走行を控えるよう運転者等へ促すようにしている。
尚、 報知ランプ 1 8を点灯させる代わりに、 ナビゲーシヨンシステム等の表示装置ゃス ピー力等の音声出力装置から車两の走行を控える旨のメッセージを出力させるようにして もよい。 また、 上記したような間接的な走行制限を実施する代わりに若しくは併行して、 シフト口ックゃ速度制限等のような直接的な走行制限を実施するようにしてもよい。
ところで、 運転者等が再生ボタン 1 4を操作するタイミングは区々となるため、 P M強 制再生処理実行開始時の P M捕集量が過剰に多くなる場合がある。 そのような場合には、 P M強制再生処理の実行時間が過剰に長くなることが予想される。 特にアイドル停車中は パティキュレートフイノレタ 8へ流入する排気流量の減少に伴ってパティキュレートフィル タ 8へ供給される酸素量が少なくなるため、 P M強制再生処理の実行時間が一層長くなる 可能性がある。 このように P M強制再生処理の実行時間が長くなると、 運転者等が長期間 の走行制限を受けることになる。
これに対し、 車両走行時のように排気流量が比較的多くなる時に PM強制再生処理を実 行する方法も考えられるが、 PM捕集量が比較的多い時にパティキュレートフィルタ 8へ 多量の酸素が供給されると、 多量の PMが一斉に酸化してパティキュレートフィルタ 8を 過昇温させる可能性があるため、 アイ ドル停車状態以外の時に PM強制再生処理を実行す ることは困難である。
そこで、 本実施例では、 ECU 1 1は、 PM強制再生処理の実行時間が一定時間を超え た時点で走行制限を解除しつつ PM強制再生処理を続行するようにした。 具体的には、 E GUI 1は、 PM強制再生処理の実行時間が一定時間を超えた時に報知ランプ 1 8を消灯 させ、 それ以後はアイドル停車状態が継続する限り PM強制再生処理を続行するようにし た。
以下、 本実施例における PM再生制御について図 2に沿って詳細に説明する。 図 2は、 PM再生制御ルーチンを示すフローチャートである。 この PM再生制御ルーチンは、 EC U 1 1の ROMに予め記憶されているルーチンであり、 ECU 1 1によって所定時間毎に 繰り返し実行される。
PM再生制御ルーチンでは、 ECU1 1は、 先ず S 1 0 1においてパティキュレートフ ィルタ 8の PM捕集量∑ PMを演算する。
S 1 02では、 ECU 1 1は前記 S 10 1で算出された PM捕集量∑ PMが所定量 A p m以上であるか否かを判別する。
前記 S 1 02において前記 PM捕集量∑ PMが所定量 A pmより少ないと判定された場 合 (∑PM<Apm) は、 ECU 1 1は、 本ルーチンの実行を一且終了する。
前記 S 1 02において前記 PM捕集量 Σ ΡΜが所定量 A pm以上であると判定された場合 (∑ PM≥Apm) は、 ECU 1 1は、 S 1 03へ進み、 報知ランプ 1 8を点灯させる。 S 1 04では、 ECU 1 1は、 再生ボタン 14がオンであるか否かを判別する。 この S 104において再生ポタン 14がオンではないと判定された場合は、 ECU 1 1は本ルー チンの実行を一旦終了する。
一方、 S 104において再生ボタン 14がオンであると判定された場合は、 ECU1 1 は S 105へ進む。 S105では、 ECU1 1は、 再生条件が成立しているか否かを判別 する。
具体的には、 ECU1 1は、 S 105において、 機関回転数が所定回転数以下であり、 アクセルポジションセンサ 16の出力信号が零 (アクセル開度が零) であり、 且つシフト ポジションセンサ 17の出力信号がニュートラルポジション又はパーキングポジションを 示しているか否かを判別する。
前記 S 105において否定判定された場合は、 ECU1 1は本ルーチンの実行を一旦終 了する。 一方、 前記 S 105において肯定判定された場合は、 ECU1 1は S 106へ進 む。
S 106では、 E CU 1 1は、 車両の走行制限を開始する。 本実施例では、 E CU 1 1 は報知ランプ 18を点灯又は点滅させることにより運転者等に走行を控えるよう促すもの とする。
S 107では、 E CU 1 1は PM強制再生処理を実行する。 すなわち、 ECU 11は、 吸気絞り弁 13の開度を減少させ、 アイドル回転数をアイドルアップ回転数まで上昇させ るべく燃料噴射量を増量補正し、 更に燃料添加弁 9から排気中へ燃料を添加させる。
S 108では、 ECU 1 1は、 タイマ Tを起動させる。 このタイマ Tは、 PM強制再生 処理の実行時間を計測するタイマである。
S 109では、 ECU 1 1は、 PM強制再生処理実行終了条件が成立しているか否かを 判別する。 具体的には、 ECU1 1は、 パティキュレートフィルタ 8において酸化された PMの総量 (PM酸化量) ΣOpInがS 101で算出されたPM捕集量ΣPM以上でぁる か否かを判別する。 PM酸化量∑〇pmは、 パティキュレートフィルタ 8の温度やパティ キュレートフィルタ 8へ流入する排気量 (酸化量) の積算値などをパラメータとして求め ることができる。 前記 S 1 09において PM強制再生処理実行終了条件が不成立であると判定された場合 は、 ECU 1 1は、 S 1 1 0へ進む。 S 1 1 0では、 ECU 1 1は、 タイマ Tの計時時間 がー定時間 Tb a s e以上であるか否か (PM強制再生処理が一定時間以上実行されたか 否か) を判別する。
前記 S 1 1 0においてタイマ Tの計時時間が一定時間 Tb a s e未満であると判定され た場合 (T<Tb a s e) は、 ECU 1 1は前記した S 1 0 9以降の処理を再度実行する。 一方、 前記 S 1 1 0においてタイマ Tの計時時間が一定時間 T b a s e以上であると判 定された場合 (T≥T b a s e) は、 ECU 1 1は、 S 1 1 1へ進む。 S i l lでは、 E CU 1 1は、 車両の走行制限を解除すべく報知ランプ 1 8を消灯させる。 このとき、 EC U 1 1は、 アイドル回転数を通常のアイドル回転数に復帰させるようにしてもよい。 これ は、 アイ ドル回転数が高められた状態で運転者が車両を走行させようとすると、 車両の発 進性が低下する可能性があるからである。
S 1 1 2では、 ECU 1 1は、 再生条件が成立しているか否かを判別する。 この S 1 1 2において再生条件が成立していると判定された場合は、 ECU 1 1は S 1 1 3へ進む。
S 1 1 3では、 ECU1 1は、 PM強制再生処理実行終了条件が成立しているか否かを 再度判別する。 この S 1 1 3において PM強制再生処理実行終了条件が不成立であると判 定された場合は、 ECU 1 1は、 前記 S 1 1 2以降の処理を再度実行する。
一方、 前記 S 1 1 3において PM強制再生処理実行終了条件が成立していると判定され た場合は、 ECU 1 1は、 S 1 14へ進む。 S 1 14では、 ECU 1 1は、 PM強制再生 処理の実行を終了する。 具体的には、 ECU 1 1は、 吸気絞り弁 1 3の開度を通常の開度 へ復帰させるとともに、 燃料添加弁 9からの燃料添加を停止させる (アイ ドルアツプ制御 が継続されている場合は、 アイドルアップ制御も終了する) 。
前記した S 1 1 2において再生条件が不成立であると判定された場合、 すなわち PM強 制再生処理実行終了条件が成立する前に車両が走行した場合には、 ECU 1 1は、 S 1 1 3をスキップして S 1 14へ進み、 PM強制再生処理の実行を直ちに終了する。 前記した S 1 09において PM強制再生処理実行終了条件が成立していると判定された 場合、 すなわち PM強制再生処理の実行時間が一定時間 Tb a s eに達する前に PM強制 再生処理実行終了条件が成立した場合には、 ECU 1 1は、 S 1 1 5において PM強制再 生処理の実行を終了し、 次いで S 1 1 6において車両の走行制限を解除すべく報知ランプ 1 8を消灯させる。
このように ECU 1 1が PM再生制御ルーチンを実行することにより、 PM強制再生処 理の実行時間が一定時間 T b a s eに達した場合にはパティキュレートフィルタ 8の再生 が完了していなくとも車両の走行制限が解除されるため、 走行制限の期間が過剰に長引く ようなことがなくなる。
更に、 走行制限が解除された後は、 再生条件が成立している限り (アイ ドル停車状態が 継続される限り) PM強制再生処理が続行されるため、 再生効率の低下を最小限に抑える ことも可能となる。
従って、 本実施例によれば、 PM強制再生処理実行時に車両の走行が制限される内燃機 関の排気浄化装置において、 走行制限期間の長期化を防止しつつ再生効率の低下を最小限 に抑えることが可能となる。
(実施例 2)
次に、 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第 2の実施例について図 3に基づいて 説明する。
前述した実施例 1では走行制限が解除された後は再生条件が成立している限り PM強制 再生処理を続行する例について述べたが、 本実施例では走行制限が解除された時点でパテ ィキュレートフィルタ 8に残存する PM量が十分に少なくなつている場合には再生条件の 成立/不成立に関わらず P M強制再生処理を続行する例について述べる。
パティキュレートフィルタ 8に残存している PM量が比較的多い場合に車両が自由に走 行させられると、 多量の PMが一斉に酸化する可能性がある。 例えば、 PM強制再生処理 実行中に内燃機関 1が減速運転され且つフユ一エルカット制御が実施されると、 パティキ ュレートフィルタ 8が酸素過剰な雰囲気に曝される。 PM強制再生処理実行中にパティキ ュレートフィルタ 8が酸化過剰な雰囲気に曝されると、 パティキュレートフィルタ 8に残 存していた多量の PMが一斉に酸化する場合がある。 この場合、 酸化熱の発生量が急増す るため、 パティキュレートフィルタ 8が過昇温する可能性がある。
一方、 パティキュレートフィルタ 8に残存している PM量が比較的少ない場合には、 パ ティキュレートフィルタ 8に残存している PMが一斉に酸化してもパティキュレートフィ ノレタ 8が過昇温し難くレ、。
従って、 走行制限が解除された時点でパティキュレートフィルタ 8に残存している PM 量が少なくなつている場合には、 再生条件の成立/不成立に関わらず PM強制再生処理実 行終了条件が成立するまで PM強制再生処理が続行されるようにすれば、 再生効率の低下 を一層少なくすることが可能となる。
以下、 本実施例に係る PM再生制御について図 3に沿って説明する。 図 3は、 本実施例 における PM再生制御ルーチンを示すフローチヤ一トである。
図 3の PM再生制御ルーチンにおいて S 201〜S 211の処理は前述した実施例 1の S 101〜S 1 1 1の処理と同様であり、 S 216〜S 217の処理は前述した実施例 1 の S 1 15〜S 116の処理と同様であるため、 説明を省略する。
S 212では、 ECU 11は、 パティキュレートフィルタ 8に残存している PM量 (以 下、 残存 PM量と記す) △∑ PMが所定量 B pmより少ないか否かを判別する。 残存 PM 量△∑ PMは、 PM捕集量∑ PMから PM酸化量∑Opmを減算することにより求めるこ とができる。 前記した所定量 Bp mは、 車両走行中に内燃機関 1が減速運転されてもパテ ィ.キュレートフイノレタ 8が過昇温しない PM量である。
その際、 PM酸化量∑Opmは、 S 209において算出された値を用いてもよく、 或い は S 212を実行する時点で新たに算出してもよい。
前記 S 212において残存 PM量 ΔΣΡΜが所定量 B pm以上であると判定された場合 (ΔΣ PM≥B pm) は、 ECU 11は、 S 213〜 S 215の処理を実行する。 S 21 3〜S 215の処理は、 前述した実施例 1の S 112〜S 114の処理と同様であるため、 説明を省略する。
前記 S 212において残存 PM量△∑ PMが所定量 B p mより少ないと判定された場合 (ΔΣ PM<B pm) は、 ECU 1 1は、 S 218へ進み、 P M強制再生処理実行終了条 件が成立するまで PM強制再生処理を続行する。 前記 S 218において PM強制再生処理 実行終了条件が成立していると判定されると、 ECU15は、 S 215へ進んで PM強制 再生処理の実行を終了する。 尚、 ECU 1 1は、 前記 S 212において残存 PM量△∑ P Mが所定量 B pmより少ないと判定した時点でアイドルアップ制御を解除するようにして もよい。
この場合、 ECU 11は、 再生条件が不成立となっても PM強制再生処理実行終了条件 が終了するまで P M強制再生処理を続行することになる。
尚、 図 3の PM再生制御ルーチンでは、 S 214において PM強制再生処理実行終了条 件が不成立であると判定された場合に、 S 213以降の処理が再度実行されるようになつ ているが、 S 212以降の処理が再度実行されてもよい。 すなわち、 前記 S 214におい て否定判定された場合に、 ECU 11は、 残存 PM量△∑ PMが所定量 B pmより少ない か否かを再度判定するようにしてもよい。
また、 図 3の PM再生制御ルーチンでは、 S 213において再生条件が不成立であると 判定された場合に、 ECU1 1が S 215へ進んで PM強制再生処理を終了するようにな つているが、 S 215へ進まずに S 212へ戻るようにしてもよい。 すなわち、 前記 S 2 13において否定判定された場合に、 ECU 11は、 残存 PM量△∑ PMが所定量 B pm より少ないか否かを再度判定するようにしてもよレ、。
以上述べた実施例によれば、 前述した実施例 1と同様に走行制限期間の長期化を防止す ることができる上、 再生効率の低下を一層少なくすることが可能となる。
尚、 本実施例では、 走行制限が解除された時点の残存 PM量が所定量より少なければ、 PM強制再生処理実行終了条件が成立するまで PM強制再生処理を続行する例について述 ベたが、 走行制限が解除された時点から再生条件が不成立となる時点までの期間に残存 P M量が所定量より少なくなった場合、 及び再生条件が不成立となった時点で残存 P M量が 所定量より少なくなつている場合にも、 P M強制再生処理実行終了条件が成立するまで P M強制再生処理が続行されるようにしてもよい。
また、 本実施例において一定時間 T b a s eが固定値とされているが、 P M強制再生処 理実行開始時の P M捕集量∑ P Mに応じて変更される可変値であつてもよい。 その際の可 変値は、 走行制限が解除される時点の残存 P M量△∑ P Mが所定量 B p m未満となるよう に定められるようにしてもよレ、。 このように可変値が定められると、 前述した実施例に比 ベて走行制限期間が多少長引く可能性はあるものの、 再生効率が殆ど低下しなくなるとい う効果を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートフィルタと、
前記内燃機関および Zまたは前記内燃機関を搭載した車両の状態が再生条件を満たして いる時に前記パティキュレートフィルタの P M強制再生処理を行う再生処理手段と、
P M強制再生処理実行時に前記内燃機関を搭載した車両の走行を制限する制限手段と、 P M強制再生処理実行開始からの経過時間を計測する計時手段と、
P M強制再生処理の実行終了条件が成立する前に前記計時手段の計測値が一定時間を超 えると、 前記制限手段による制限を解除させるとともに前記再生処理手段による P M強制 再生処理を継続させる再生制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2 . 請求項 1において、 前記再生制御手段は、 前記制限手段による制限を解除した後に 前記再生条件が不成立となるまで又は P M強制再生処理の実行終了条件が成立するまで前 記再生処理手段による P M強制再生処理を継続させることを特徴とする内燃機関の排気浄 化装置。
3 . 請求項 1において、 前記再生制御手段は、 前記制限手段による制限を解除した時点 で前記パティキュレートフィルタに残存している P M量が所定量より少ない場合は、 P M 強制再生処理の実行終了条件が成立するまで、 前記再生処理手段による P M強制再生処理 を継続させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4 . 請求項 1〜3の何れか一において、 前記再生処理手段は、 前記再生条件が成立して いる時に手動による再生要求が入力されると、 前記パティキュレートフィルタの P M強制 再生処理を開始することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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