WO2006090514A1 - 排気ガス浄化システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exhaust gas purification system that purifies particulate matter with an exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine using a continuous regeneration type diesel particulate filter.
- PM particulate matter: hereinafter referred to as PM
- DPF diesel particulate filter
- DPFs that collect PM include ceramic monolith honeycomb wall flow type filters and fiber type filters made of ceramic or metal fibers. As with other exhaust gas purification systems, these exhaust gas purification systems using DPF are installed in the middle of the exhaust passage of the internal combustion engine to purify and discharge exhaust gas generated by the internal combustion engine. .
- the PM regeneration temperature is lowered by the action of a continuous regeneration type DPF device provided with an oxidation catalyst on the upstream side of the DPF or the catalyst supported on the filter with catalyst.
- a continuous regeneration type DPF device etc.
- This upstream-side oxidation catalyst continuous regeneration type DPF device uses NO (nitrogen dioxide) for PM.
- oxidation is performed at low temperature by oxidizing PM with oxygen in exhaust gas.
- This apparatus is composed of an oxidation catalyst and a filter.
- NO -nitrogen oxide
- NO nitrogen oxide
- the exhaust gas is oxidized to NO by an oxidation catalyst that supports platinum on the upstream side. With this NO, the PM collected in the downstream filter is oxidized to CO (2
- a continuous regeneration type DPF device for a filter with a catalyst is a catalyst such as cerium oxide (CeO). It is comprised with the filter with a catalyst which has.
- CeO cerium oxide
- a reaction using ⁇ (oxygen) in the exhaust gas in the filter with catalyst (4Ce ⁇
- an oxidation catalyst is provided upstream, and oxidation of unburned HC and C0 in the exhaust gas causes oxidation of unburned HC and C0 in the atmosphere.
- the exhaust gas temperature is raised while preventing the release to the atmosphere, and the oxidation removal of PM is promoted.
- the filter clogging detection means can be used to detect the accumulated PM amount by calculating the amount of PM collected from the method of detecting the differential pressure across the filter and the engine operating state from preset map data. There is a method to detect.
- a means for raising the exhaust temperature there are a method by injection control in cylinder (in-cylinder) injection and a method by fuel control in direct fuel injection into the exhaust pipe.
- This in-cylinder injection control performs multi-injection (multi-stage injection) when the exhaust temperature is lower than the activation temperature of the oxidation catalyst provided upstream of the DPF or the oxidation catalyst supported by the DPF filter. Increase the temperature of the exhaust gas. And the temperature of the exhaust gas rose above this activation temperature Then, post-injection (post-injection) is performed, and the fuel in the exhaust gas is burned by the oxidation catalyst. This raises the exhaust gas temperature above the temperature at which the PM collected in the DPF burns, burns and removes the PM collected in the DPF, and regenerates the DPF.
- the driver's seat should be provided with operating means to arbitrarily activate the forced regeneration means so that the particulate filter can be immediately forcedly regenerated at the will of the driver in the event of a crash.
- the operation means is a warning light indicating an over-collection state and a regeneration button for arbitrarily operating a forced regeneration means.
- the present inventors do not perform forced regeneration control while the vehicle is running because there is relatively little oil dilution in the forced regeneration control when the vehicle is stopped. In addition, it was found that it is preferable to perform the forced regeneration control after stopping the vehicle.
- automatic regeneration and manual regeneration are prepared as forced regeneration of DPF.
- playback is performed automatically regardless of the driver's will.
- the forced regeneration means is actuated by an operation request such as pressing the regeneration button based on the driver's will.
- the DPF is automatically regenerated automatically during traveling.
- the regeneration button lamp blinks. Encourage the driver to perform manual regeneration. The driver who sees this flashing light stops the vehicle and presses the play button. As a result, DPF regeneration is performed by manual regeneration when the vehicle is in an idle operation state.
- An object of the present invention is to stop the vehicle by causing the driver to stop the vehicle by a warning such as flashing of the regeneration button when it is detected that the detected collection amount is larger than the predetermined collection amount for determination.
- a warning such as flashing of the regeneration button when it is detected that the detected collection amount is larger than the predetermined collection amount for determination.
- An exhaust gas purification system of the present invention for achieving the above object includes a continuous regeneration type diesel particulate filter in an exhaust gas passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle, and the continuous regeneration type diesel particulate filter.
- a collection amount detecting means for detecting the amount of the collected matter in the curate filter, a travel distance detecting means for detecting the travel distance of the vehicle, and continuously raising the exhaust temperature to burn the collected matter forcibly.
- Exhaust gas of a diesel engine provided with a diesel particulate filter control means having warning means for issuing a warning to prompt the operation of the forced regeneration means And have you in the system,
- the travel distance detection means When the detected travel distance after the start of collection reaches the predetermined judgment travel distance, the system is configured to allow the operation of the forced regeneration means in response to the driver's request for operation. Is done.
- the diesel particulate filter control means is detected by the travel distance detection means in response to the driver's operation request when the driver is permitted to operate the forced regeneration means. It is determined whether or not the travel distance after the start of collection has reached a predetermined travel distance for determination. When it is determined that the vehicle has reached the detachment, it is displayed that the forced regeneration means can be operated, and the forced regeneration means is activated when the driver requests the operation again.
- the continuous regeneration type DPF device in the exhaust gas purification system described above includes a device in which an oxidation catalyst is supported on a finolator, a device in which an oxidation catalyst is provided on the upstream side of a filter, and a catalyst supported on a filter.
- an apparatus in which an oxidation catalyst is provided on the upstream side of the filter is provided.
- the travel distance after forced regeneration is used for determining whether or not the forced regeneration means for regenerating the DPF is operable. Then, the fuel mixed in the engine oil evaporates, and when the vehicle does not travel to the distance that can prevent oil dilution during forced regeneration when the vehicle is stopped, the driver is forced to regenerate manually. After driving up to this mileage, the driver will allow a forced regeneration when the vehicle is stopped. As a result, manual regeneration can be performed as appropriate for the convenience of the driver.
- DPF can be forcibly regenerated by performing manual regeneration when it is preferable for the driver side, while preventing wear and seizure of the engine sliding portion due to the oil dilution during this forced regeneration. Therefore, the frequency of blinking of the manual regeneration request lamp is reduced. In addition, the number of times that the driver is prompted to perform manual regeneration due to manual regeneration, difficulty, or failure is reduced. As a result, the troublesomeness of the driver can be reduced and the convenience can be improved.
- FIG. 1 is a system configuration diagram of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing a configuration of control means of the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a diagram showing a regeneration control flow of the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram schematically showing a regeneration control map of the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a diagram showing a control flow for permitting manual regeneration of the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram schematically showing an area for allowing manual regeneration of the exhaust gas purification system according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a diagram showing the relationship between a manual regeneration switch for allowing manual regeneration of an exhaust gas purification system according to an embodiment of the present invention and a flashing light in time series, and (a) is a diagram showing a case where manual regeneration is possible. (B) is a figure which shows the case where manual reproduction is impossible.
- FIG. 1 shows the configuration of an exhaust gas purification system 1 for an internal combustion engine according to this embodiment.
- This exhaust gas purification system 1 is configured by providing a continuous regeneration type DPF 13 in an exhaust passage 12 connected to an exhaust manifold 11 of a diesel engine 10.
- This continuous playback DP is configured by providing a continuous regeneration type DPF 13 in an exhaust passage 12 connected to an exhaust manifold 11 of a diesel engine 10.
- F13 has an oxidation catalyst 13a on the upstream side and a filter 13b with catalyst on the downstream side.
- the oxidation catalyst 13a is formed by supporting an oxidation catalyst such as platinum (Pt) on a support such as a porous ceramic honeycomb structure.
- Filter 13b with a catalyst is a monolith honeycomb wall flow type filter in which the inlet and outlet of a porous ceramic honeycomb channel are alternately sealed, a felt filter in which inorganic fibers such as alumina are randomly laminated, etc. Formed with.
- a catalyst such as platinum or cerium oxide is carried on the filter.
- a differential pressure sensor 21 is provided in the conducting pipe connected before and after the continuous regeneration type DPF 13.
- an oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 22 and a filter inlet exhaust temperature sensor 23 are provided for regeneration control of the catalyst-equipped finisher 13b.
- Oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 22 includes oxidation catalyst 13a and catalyst It is provided on the upstream side of the attached filter 13b.
- the filter inlet exhaust temperature sensor 23 is provided between the oxidation catalyst 13a and the filter with catalyst 13b.
- the output values of these sensors are input to a control device (ECU: engine control unit) 30.
- the control device 30 performs overall control of the operation of the engine 10 and also performs regeneration control of the continuous regeneration type DPF 13.
- the control signal output from the control device 30 is used together with the fuel injection device (injection nozzle) 14 of the engine 10, the intake throttle valve 16 for adjusting the intake amount to the intake manifold 15, and the EGR passage along with the EGR cooler.
- the EGR valve (not shown) that adjusts the EGR amount provided is controlled.
- the fuel injection device 14 is connected to a common rail injection system (not shown) that temporarily stores high-pressure fuel boosted by a fuel pump (not shown).
- the control device 30 includes information such as the accelerator opening from the accelerator position sensor (APS) 31 and the engine speed from the rotational speed sensor 32, as well as information such as the vehicle speed and the coolant temperature. Is also entered.
- the control device 30 includes an engine control means 20C for controlling the operation of the engine, and a diesel particulate filter (DPF) for the exhaust gas purification system 1. It has control means 30C and the like.
- the DPF control means 30C includes a normal operation control means 31C, a collection amount detection means 32C, a travel distance detection means 33C, a forced regeneration means 34C, a warning means 35C, a manual regeneration acceptance means 36C, and the like. .
- the normal operation detecting means 31C is a means for performing a normal operation that is performed irrespective of the regeneration of the continuous regeneration type DPF 13, in particular.
- This means 31C performs normal injection control.
- a predetermined amount of fuel is injected from the fuel injection device 14 by the energization time signal calculated by the control device 30 based on the signal of the accelerator position sensor 31 and the signal of the rotation speed sensor 32.
- the collected amount detection means 32C is a means for detecting the collected amount ⁇ ⁇ of PM collected by the filter 13b with catalyst of the continuous regeneration type DPF 13. This amount of collection ⁇ ⁇ is detected by a cumulative calculation value of the accumulation amount estimated from the rotational speed and load of the engine, the accumulated rotational time of the engine, the differential pressure before and after the continuous regeneration type DPF device 13, and the like. In this embodiment, Detection is based on the differential pressure before and after the continuous regeneration type DPF device 13, that is, based on the measured value by the differential pressure sensor 21.
- the travel distance detection means 33C is a means for detecting the distance A Mc traveled by the vehicle after the DPF regeneration. If forced regeneration is performed, the distance traveled ⁇ Mc at the appropriate time from the start of regeneration to the end of regeneration is reset.
- the forced regeneration means 34C has a slightly different control depending on the type of the continuous regeneration type DPF 13.
- the forced regeneration means 34C performs multi-injection (multi-stage injection) in the cylinder (in-cylinder) injection of the engine 10 and raises the exhaust temperature to the activation temperature of the oxidation catalyst 13a. Then, post injection (post injection) is performed, and the filter inlet exhaust temperature detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23 is increased. This ensures a temperature and environment suitable for PM oxidation removal. Then, the PM collected by the filter with catalyst 13b is forcibly burned and removed, and the filter with catalyst 13b is forcibly regenerated.
- intake system control such as intake throttle and EGR may be used together.
- the warning means 35C includes a blinking light (DPF lamp) 41, a warning light (warning lamp) 42, and the like.
- This warning means 35C warns the driver (driver) to manually activate the forced regeneration means 34C by blinking the flashing light 41, or takes the vehicle to the service center by lighting the warning light 42. It is a means to prompt.
- the driver who has received this warning can operate the forced regeneration means 34C by operating the manual regeneration switch 43.
- the manual regeneration accepting means 36C is a means for authorizing the manual regeneration operation according to the driver's operation request according to the PM collection amount ⁇ ⁇ and the distance A Mc the vehicle has traveled after the DPF regeneration.
- This manual regeneration accepting means 36C is for confirming that the manual regeneration switch (reproduction button) 43 is pressed and held, the lighting lamp 41 is lit, the lighting lamp 41 is blinking, the manual regeneration switch 43 is pressed, and the manual forced regeneration means 34C. The operation is performed.
- the DPF control means 30C having these various means includes the PM collection amount ⁇ detected by the collection amount detection means 32C and the DPF regeneration detected by the travel distance detection means 33C. Based on the travel distance A Mc, it is configured as a means for performing the following. PM collection amount A Based on Pm and mileage A Mc after DPF regeneration, normal operation control means Continue normal operation by 31C, warn the driver to manually activate the forced regeneration means 34C, or automatically activate the forced regeneration means 34C.
- the regeneration control flow in FIG. 3 will be described with reference to the regeneration control map in FIG. 4 used for determining whether or not forced regeneration control is necessary.
- the playback control map of FIG. 4 will be described.
- the vertical axis indicates the amount of PM (collected matter) collected (differential pressure in this embodiment) ⁇ .
- the area of the collection amount ⁇ is divided into four areas with three threshold values.
- the three threshold values are a first threshold value (predetermined travel distance for determination) ⁇ 1, a second threshold value ⁇ 2, and a third threshold value ⁇ M3.
- the four areas are the first travel distance area Rml, the second travel distance area Rm2, the third travel distance area Rm3, and the fourth travel distance area Rm4.
- the horizontal axis represents the travel distance ⁇ M.
- This region of travel distance ⁇ M is divided into four regions with three threshold values.
- the three threshold values are a first threshold value (predetermined travel distance for determination) ⁇ 1, a second threshold value ⁇ ⁇ 2, and a third threshold value ⁇ 3.
- the four areas are the first travel distance area Rml, the second travel distance area Rm2, the third travel distance area Rm3, and the fourth travel distance area Rm4.
- the first threshold value (predetermined travel distance for determination) ⁇ ⁇ 1 is a value indicating a lower limit at which no problem due to oil dilution occurs when manual forced regeneration is performed.
- the second threshold ⁇ M2 is a value indicating a lower limit at which no problem due to oil dilution occurs when forced regeneration is automatically performed during driving.
- the third threshold ⁇ ⁇ 3 is the value in the filter with catalyst 13b. This is the value to perform forced regeneration to prevent thermal runaway and DPF meltdown due to uneven PM accumulation.
- the fourth mileage area Rm4 is an area that exceeds the third threshold ⁇ ⁇ 3, and automatically performs forced regeneration or automatically turns on a warning light.
- the detected collection amount ⁇ is smaller than the first threshold (predetermined collection amount for determination) ⁇ 1, clogging of the filter 13b with catalyst is small, and the forced regeneration means 34C needs to be operated. Since there is no, continue normal operation.
- the detected collection amount ⁇ ⁇ force
- the first threshold (predetermined collection amount for determination) ⁇ ⁇ 1 has been exceeded, but the second threshold value ⁇ ⁇ 2 has not been exceeded.
- automatic running regeneration is prohibited to avoid the problem of oil dilution during forced regeneration.
- the flashing light (DPF lamp) 41 is slowly flashed (manual flashing 1) to urge the driver to perform manual forced regeneration (manual regeneration: manual regeneration) after stopping the vehicle.
- step S10 it is determined whether or not the detected travel distance A Mc exceeds the first threshold (predetermined travel distance for determination) ⁇ 1. In this determination, if it is not exceeded and is in the first travel distance region Rm 1, it is determined in step S11 whether or not the detected collection amount ⁇ exceeds the third threshold value ⁇ 3. . If it does not exceed this judgment, return as it is and continue normal operation. If it exceeds this judgment, the warning lamp 42 is lit in step S12 and the routine returns.
- the first threshold predetermined travel distance for determination
- step S10 when it is determined in step S10 that the vehicle is in the first travel distance region Rml, manual operation of the forced regeneration means 34C is prohibited. It should be noted that the automatic driving regeneration that automatically operates the forced regeneration means 34C during the traveling of the vehicle is not performed.
- step S10 the travel distance A Mc sets the second threshold value ⁇ 2 in step S20. Judge whether or not it is over. If this determination does not exceed, it is determined in step S21 whether or not the collection amount ⁇ exceeds the first threshold (predetermined collection amount for determination) ⁇ 1. If it is determined in step S21 that it has not exceeded, the process returns and continues normal operation.
- the collected amount ⁇ exceeds the first threshold (predetermined collected amount for determination) ⁇ ⁇ 1 in step S21, the collected amount ⁇ ⁇ force S second threshold ⁇ in step S22. Determine whether ⁇ 2 is exceeded. If it is not exceeded in this determination, the blinking lamp (DPF lamp) 41 is slowly turned on in step S24, and whether the manual regeneration switch is ON or OFF is determined in step S26.
- the first threshold predetermined collected amount for determination
- ⁇ ⁇ force S second threshold ⁇ in step S22 Determine whether ⁇ 2 is exceeded. If it is not exceeded in this determination, the blinking lamp (DPF lamp) 41 is slowly turned on in step S24, and whether the manual regeneration switch is ON or OFF is determined in step S26.
- step S26 If the collected amount ⁇ Pm exceeds the second threshold value ⁇ P2 in the determination in step S22, whether the collected amount ⁇ force S third threshold value ⁇ 3 is exceeded in step S23. Determine whether or not. If this determination does not exceed, the flashing lamp (DPF lamp) 41 is quickly turned on in step S25, and whether the manual regeneration switch is ON or OFF is determined in step S26. [0062] If the manual regeneration switch 43 is ON in step S26, manual regeneration is performed by operating the manual regeneration switch 43 in step S26 to operate the forced regeneration means 34C. Reset counter of distance ⁇ ⁇ and return. In addition, when judging the amount of trapping ⁇ ⁇ m by the cumulative amount of PM not by the differential pressure, the cumulative amount of PM is also reset. If the manual regeneration switch 43 is not turned on in step S26, the process directly returns and waits for the driver to turn on the manual regeneration switch 43 during the repetition of this regeneration control flow.
- step S23 If the collected amount ⁇ ⁇ force S third threshold value ⁇ ⁇ 3 exceeds the determination in step S23, the warning light 42 is turned on in step S29 in a state where manual regeneration and automatic traveling regeneration are prohibited. Turns on and returns.
- step S30 If it is determined in step S20 that the travel distance A Mc exceeds the second threshold value ⁇ 2, whether or not the travel distance A Mc exceeds the third threshold value ⁇ 3 is determined in step S30. judge. If it is determined in step S30 that it exceeds, in step S31, it is determined whether or not the collection amount ⁇ ⁇ exceeds a first threshold (predetermined collection amount for determination) ⁇ ⁇ 1. If it is determined in step S31 that it has not exceeded, the process returns and continues normal operation. If it exceeds the determination in step S31, the determination goes to step S32. And even if it does not exceed the determination in step S30, the determination goes to step S32.
- a first threshold predetermined collection amount for determination
- step S32 it is determined whether or not the collected amount ⁇ ⁇ force S third threshold value ⁇ ⁇ ⁇ 3 is exceeded. If so, manual regeneration and automatic traveling regeneration are prohibited, and step S35 is performed. Then turn on warning light 42 and return.
- step S34 the travel distance A Mc counter is reset, and the process returns.
- the cumulative amount of ⁇ is also reset.
- the collected amount detected by the collected amount detecting means 32C ⁇ ⁇ force Even if it is detected that the predetermined collected amount (first threshold) ⁇ ⁇ 1 is greater than the traveling distance detecting means 33C By If it is determined that the detected travel distance ⁇ ⁇ after the start of collection does not reach the predetermined travel distance for determination (first threshold) ⁇ ⁇ 1, the warning means 35C does not warn, and Control that prohibits the operation of forced regeneration means 34C by the driver can be performed.
- the travel distance ⁇ Mc after the start of collection detected by the travel distance detection means 33C has reached a predetermined determination travel distance (first threshold) ⁇ ⁇ 1, but the second threshold ⁇ ⁇ 2 If not, the collected amount detected by the collected amount detection means 32C ⁇ ⁇ force
- the collected amount for judgment (first threshold) ⁇ ⁇ 1 (DP F lamp) 41 can blink slowly to prompt the driver to manually operate the manual regeneration switch 43.
- the flashing light 41 flashes, the driver must stop the vehicle immediately and operate the manual regeneration switch 43 to perform forced regeneration manually.
- the warning is ignored and PM accumulates in the filter 13b with catalyst and the detected trapping amount ⁇ ⁇ force exceeds the predetermined second threshold ⁇ ⁇ 2, the flashing light 41 flashes quickly. This gives a clearer warning to the driver and strongly encourages manual regeneration.
- the DPF control means 30C force collection amount detection means 32C detects the collection amount ⁇ ⁇ I first threshold (predetermined collection amount for determination) ⁇ ⁇ 1 Even if this is detected, the travel distance after the start of collection detected by the travel distance detection means 33C ⁇ ⁇ force First threshold (predetermined travel distance for determination) ⁇ ⁇ 1 In such a case, the driver is permitted to operate the forced regeneration means 34C.
- FIG. 5 As a control flow for providing this configuration, a control flow as shown in FIG. 5 is added. In the area shown by the shaded area in Fig. 6, it is configured to allow manual regeneration upon driver's request for operation. Fig. 7 shows the time-series relationship between the operation of the manual regeneration switch 43 and the lighting and flashing of the flashing lamp 41.
- step S41 When this control flow is started, the manual regeneration switch 43 is pressed in step S41. If it is not pressed, the process returns. If it is detected in step S41 that the manual regeneration switch 43 has been pressed for a predetermined first time (for example, 3 seconds) tOl or longer, the driver confirms that the manual regeneration switch 43 has been pressed for a long time in step S42. In order to notify this, the blinking lamp 41 is lit for a predetermined second time (for example, 3 seconds) t02, and the process goes to step S43.
- a predetermined first time for example, 3 seconds
- tOl the driver confirms that the manual regeneration switch 43 has been pressed for a long time in step S42.
- the blinking lamp 41 is lit for a predetermined second time (for example, 3 seconds) t02, and the process goes to step S43.
- step S43 it is determined whether or not the collection amount ⁇ ⁇ is equal to or less than a first threshold value (predetermined collection amount for determination) ⁇ 1, and if it exceeds, the process returns. If the collected amount ⁇ ⁇ is less than or equal to the first threshold value ⁇ ⁇ 1 in step S43, the travel distance A Mc force first threshold (predetermined travel distance for determination) ⁇ ⁇ 1 in the next step S44 It is determined whether or not it exceeds. If it is not exceeded, return. If it is determined in step S44 that the travel distance ⁇ Mc after the start of collection exceeds the first threshold value ⁇ Ml, the process proceeds to step S45 where manual regeneration is permitted.
- a first threshold value predetermined collection amount for determination
- step S45 it is determined whether or not the vehicle is in a stopped state. If the vehicle is not in a stopped state, the process returns. If the vehicle is stopped, the process goes to step S46 to start blinking the blinking lamp 41 for a predetermined third time (for example, 10 seconds 03).
- step S47 it is detected whether or not the manual regeneration switch 43 has been operated by the driver.
- the process goes to step S48 to determine whether or not the blinking light 41 has been blinked for a predetermined third time t03. If the determination is not completed, the process returns to step S47 after waiting for a predetermined time in step S48a, that is, during an interval for detecting whether or not the manual regeneration switch 43 is operated. Then, in step S47, the manual regeneration switch 43 is operated.
- steps S47, S48, and S48a are repeated until the blinking lamp 41 stops blinking for a predetermined third time t03. If the manual regeneration switch 43 is not operated while the blinking lamp 41 is blinking during the predetermined third time t03, the process returns.
- step S49 the manual forced regeneration means 34C is operated. In other words, manual regeneration is performed when the vehicle is stopped. Then, when the manual regeneration in step S49 is completed, the process returns.
- Collected amount A Pm is the first threshold (predetermined collected amount for determination) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1 is smaller than the first collected amount region Rpl. Mileage for use) Manual regeneration is prohibited when the vehicle is in the first mileage area Rml without exceeding ⁇ 1.
- the travel distance A Mc after the start of collection exceeds the first threshold (predetermined travel distance for determination) ⁇ ⁇ 1, the second travel distance region Rm2, the third travel If it is in the distance area Rm3 or the fourth mileage area Rm4, manual regeneration by the driver's request for operation is permitted.
- the control is shown in time series in FIG. That is, when manual regeneration shown in FIG. 7 (a) is possible, that is, when the travel distance A Mc after the start of collection has reached the first threshold value ⁇ Ml, the manual regeneration switch 43 is set to a predetermined first time. Press and hold for tOl or longer to turn on the flashing lamp 41 for the predetermined second time t02. Thereafter, the blinking lamp 41 is blinked for a predetermined third time t03.
- the manual regeneration switch 43 is operated again while the blinking light 41 is blinking for the predetermined third time t03, the forced regeneration means 34C is activated to perform manual regeneration.
- the manual regeneration switch 43 is set to a predetermined value.
- the flashing lamp 41 is turned on for a predetermined second time t 02 as confirmation that the manual regeneration switch 43 has been operated.
- the blinking lamp 41 does not blink. This indicates to the driver that maintenance manual regeneration is not ready. In this case, for example, even if the manual regeneration switch 43 is operated again, it is ignored, the forced regeneration means 34C is not operated, and manual regeneration is not executed.
- the DPF control means 30C detects that the collection amount ⁇ ⁇ detected by the collection amount detection means 32C is smaller than the predetermined determination collection amount ⁇ 1 by the above configuration. However, if it is determined that the travel distance A Mc force detected by the travel distance detection means 33C has reached the predetermined travel distance ⁇ Ml, It will be controlled so as to allow the operation of the forced regeneration means 34C by the motion request.
- the DPF control means 30C force driver accepts the operation of the forced regeneration means 34C, the travel distance A after the start of collection detected by the travel distance detection means 33C in response to the driver's operation request. Mc determines whether or not the predetermined travel distance ⁇ Ml has been reached. When it is determined in this determination that the predetermined determination travel distance ⁇ Ml has been reached, it is displayed that the forced regeneration means 34C can be operated, and when the driver requests operation again, Forced regeneration means 34C can be activated.
- the continuous regeneration type DPF 13 can be forcibly regenerated by performing manual regeneration when it is preferable for the driver side while preventing wear and seizure of the engine sliding portion due to the oil dilution during the forced regeneration.
- the flashing frequency of the manual regeneration request flashing light 41 decreases, and the number of times that the driver is prompted to perform manual regeneration in a state where manual regeneration is difficult is reduced. Therefore, the troublesomeness of the driver can be reduced and the convenience can be improved.
- the present invention is not limited to this, and can be applied to other types of continuous regeneration type DPFs such as a device in which an oxidation catalyst is supported on a filter, and a device in which an oxidation catalyst is provided on the upstream side of the filter. .
- the exhaust gas purification system of the present invention having the excellent effects described above can be used as an exhaust gas treatment system for an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on an automobile.
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Abstract
連続再生型DPF(13)とDPF制御手段(30C)を備えた排気ガス浄化システム(1)において、前記DPF制御手段(30C)が、捕集量検出手段(32C)により検出された捕集量(ΔPm )が、所定の判定用捕集量(ΔP1 )より小さいことを検出した場合であっても、走行距離検出手段(33C)により検出された捕集開始後の走行距離(ΔMc )が、所定の判定用走行距離(ΔM1 )に達していると判定された場合は、ドライバーの作動要請による強制再生手段(34C)の作動を容認するように制御するように構成する。
これにより、手動再生可能な連続再生型DPF(13)において、手動再生を促す再生ボタンの点滅等の警告の回数を少なくし、ドライバーの煩わしさを軽減する。
Description
明 細 書
排気ガス浄化システム
技術分野
[0001] 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 イ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 ムに関するものである。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジン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、 N〇x, COそして HC等と共に年々規制が強化されてきて いる。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ている。
[0003] この PMを捕集する DPFにはセラミック製のモノリスハニカム型ウォールフロータイ プのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等がある。こ れらの DPFを用いた排気ガス浄化システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、 内燃機関の排気通路の途中に設置され、内燃機関で発生する排気ガスを浄化して 排出している。
[0004] これらの DPF装置に、 DPFの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型の DPF装置 や、触媒付きフィルタに担持させた触媒の作用によって PMの燃焼温度を低下させ、 排気ガスによって PMを焼却する連続再生型の DPF装置等がある。
[0005] この上流側酸化触媒の連続再生型 DPF装置は、 NO (二酸化窒素)による PMの
2
酸化が、排気ガス中の酸素により PMを酸化することにより、低温で行われることを利 用したものある。この装置は、酸化触媒とフィルタとから構成される。この装置では、上 流側の白金等を担持した酸化触媒により、排気ガス中の NO (—酸化窒素)を酸化し て NO にする。この NO で、下流側のフィルタに捕集された PMを酸化して CO (二
2 2 2 酸化炭素)とする。これにより、 PMを除去している。
[0006] また、触媒付きフィルタの連続再生型 DPF装置は、酸化セリウム(CeO )等の触媒
を有する触媒付きフィルタで構成される。この装置では、低温域(300°C〜600°C程 度)では、触媒付きフィルタにおける排気ガス中の〇 (酸素)を使用した反応 (4Ce〇
+ C→2Ce 〇 + C〇 , 2Ce 〇 +〇 →4Ce〇 等)により PMを酸化する。また、 P
Mが排気ガス中の O で燃焼する温度以上の高温域(600°C程度以上)では、排気 ガス中の〇 により PMを酸化する。
[0007] そして、この触媒付きフィルタの連続再生型 DPF装置等でも、上流側に酸化触媒 を設けて、排気ガス中の未燃 HCや C〇の酸化により、未燃 HCや C〇の大気中への 放出を防止しながら、排気ガス温度を上昇させて、 PMの酸化除去を促進することが 行われている。
[0008] これらの連続再生型 DPFにおいては、排気ガス温度が約 350°C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る。これにより、 DPFは自己 再生する。
[0009] しかしながら、排気温度が低い場合、即ち、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ぉレ、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。そのため、酸化反応が促進されず、上記の反応 が生じない。その結果、 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、フィルタの目詰まりが進行する。従って、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。
[0010] 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がある。
[0011] この筒内噴射制御は、排気温度が DPFの上流に設けた酸化触媒又は DPFのフィ 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(多段噴射)を 行って排気ガスを昇温する。そして、排気ガスの温度が、この活性温度よりも上昇した
らポスト噴射 (後噴射)を行って、排気ガス中の燃料を酸化触媒で燃焼する。これによ り、排気ガスを DPFに捕集された PMが燃焼する温度以上に昇温し、 DPFに捕集さ れた PMを燃焼除去して、 DPFを再生させる。
[0012] 通常、これらの連続再生型 DPF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 に変更する。これにより、排気温度を強制的に上昇させ、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。
[0013] また、例えば、 日本の特開 2003— 155914号公報及び日本の特開 2003— 1559 16号公報に記載されているように、何らかの事情により DPFに大量のパティキュレー ト(PM)が溜まってしまったような場合に、運転者の意志で直ちにパティキュレートフ ィルタの強制再生を行うことができるように、強制再生手段を任意に作動せしめるよう な操作手段を運転席に設けることが提案されている。この操作手段は、より具体的に は、過捕集状態を示す警告灯と強制再生手段を任意作動させるための再生ボタンで ある。、更に、パティキュレートフィルタ(DPF)の前後の差圧に基づいて、背圧の異 常な上昇が確認された時に、パティキュレートフィルタが目詰まりしていると判定して、 強制再生を人為的に実行することを促す警告を発生することも提案されている。この 強制再生では、捕集済みパティキュレートを強制的に燃焼除去する。
[0014] し力しながら、車両の走行中に強制再生処理を行うと、次のような問題がある。アイ ドル再生に比べてエンジン回転数が高いので、必然的にポスト噴射量が増える。また 、負荷が変化して過渡状態でエンジン温度が上がってもポスト噴射を行うことになつ てしまう無駄な噴射 (無駄打ち)を避けるのが難しい。この結果として、燃料によるオイ ルの希釈であるオイルダイリューシヨンが多くなる。従って、頻繁に強制再生処理が 行われるのは好ましくない。
[0015] また、本発明者らは、一方で、車両の停止状態における強制再生制御では、そのよ うなことがなぐオイルダイリューシヨンが比較的少ないので、車両走行中では強制再 生制御をせずに、車両を停止してから強制再生制御をすることが好ましいとの知見を 得た。
[0016] そして、次のような再生方法を考えた。フィルタが所定量目詰まりした時にドライバ
一(運転者)にランプ等を利用して強制再生の必要があることを知らせる。この知らせ を受けたドライバーが車両を停止してから運転席に設けた再生ボタン(手動再生スィ ツチ)を操作する。これによつて、強制再生制御を行って DPFを再生する。この停車 時のアイドル等の運転条件が安定した時に筒内後噴射を行って昇温させることにより 、オイルダイリューシヨンをより少なく抑える。なお、このオイルダイリューシヨンは、放 置すると、機関摺動部の摩耗や焼き付きという問題を引き起こすので、その解決は重 要である。
[0017] 従って、 DPFの強制再生として、自動再生と手動再生とが用意されることになる。 自 動再生の場合は、ドライバーの意志とは関係なぐ 自動的に再生する。手動再生の 場合は、ドライバーの意志に基づいて、再生ボタンを押す等の作動要請によって、強 制再生手段を作動させる。
[0018] そして、通常は走行中に自動的に DPFの自動再生を行う。しかし、 自動再生の機 会が無く DPFの目詰まりが進行した時や自動再生中に車両の運転状態が変化した りして再生未完了となった時等では、再生ボタンのランプを点滅させて、ドライバーに 対して、手動再生の実行を促す。このランプの点滅を見たドライバ一は、車両を停止 して再生ボタンを押す。これによつて、車両停止のアイドル運転状態時に、手動再生 により DPFの再生を実施する。
[0019] し力 ながら、実際の場合においては、再生ボタンが点滅して手動再生の実行を促 していても、次の場合のように、車両を停止しての手動再生を実行できない場合が生 じる。高速道路や渋滞地を通行中等で車両を停止する場所が無い。ドライバーが配 送等の仕事中で車両を停止状態にしたくない。停車していても、ドライバーが荷役中 で、再生ボタンを見ていない。
[0020] このような手動再生が実行されない状態が生じると、手動再生を促す再生ボタンの ランプの点滅が継続するため、ドライバーが煩わしく感じるようになる。
[0021] また、一方では、ドライバー側の立場にたった時に、運転業務の開始時や休憩時 及び運転業務の終了時等、車両を停止して手動再生をしてもよい時がある。従って、 これらのドライバー側にとって都合のよい時に手動再生を行っておくことにより、強制 再生の要請を少なくできる。従って、手動再生ボタンの点滅の回数を減少でき、ドライ
バーが煩わしく感じるという問題を解決できる。
発明の開示
[0022] 本発明の目的は、検出された捕集量が所定の判定用捕集量より大きいことを検出 した場合に、再生ボタンの点滅等の警告によりドライバーに車両を停止して再生ボタ ンの操作によって手動再生を行うように促す排気ガス浄化システムにおいて、手動再 生の要求が無いときであっても、手動再生をしてもよい状態の時には、帰庫時などの ドライバーが時間を取れる時に整備的に手動再生を実行できるようにして、手動再生 を促す再生ボタンの点滅等の警告の回数を少なくし、これにより、ドライバーの煩わし さを軽減することができる排気ガス浄化システムを提供することにある。
[0023] 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は、車両に搭載され た内燃機関の排気ガス通路に連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え ると共に、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタにおける捕集物の量を 検出する捕集量検出手段と、該車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、 排気温度を上昇させて強制的に捕集物を燃焼して該連続再生型ディーゼノレパティ キュレートフィルタを再生させる強制再生手段と、前記捕集量検出手段により検出さ れた捕集量が、所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合にドライバーに対 して強制再生手段の作動を促す警告を行う警告手段とを有す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たディーゼルエンジン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、前記捕集量検出手段により 検出された捕集量が、前記所定の判定用捕集量より小さいことを検出した場合であ つても、前記走行距離検出手段により検出された捕集開始後の走行距離が、所定の 判定用走行距離に達していると判定された場合は、ドライバーの作動要請による強 制再生手段の作動を容認するように制御するように構成される。
[0024] また、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、ドライバーによる強制再生手段の作動の容認に際して、ドライバー の作動要請に対して、前記走行距離検出手段により検出された捕集開始後の走行 距離が、所定の判定用走行距離に達している否かを判定し、所定の判定用走行距
離に達していると判定された場合に、強制再生手段の作動が可能であることを表示し 、再度ドライバーによる作動要請があった時に、強制再生手段を作動させるように構 成される。
[0025] なお、上記の排気ガス浄化システムにおける連続再生型 DPF装置としては、フィノレ タに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、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装置等がある。
[0026] 本発明の排気ガス浄化システムによれば、 DPFの再生のための強制再生手段の 作動の可否の判定に関して、強制再生後の走行距離を用いる。そして、エンジンオイ ル中に混入した燃料が蒸発し、車両停止時の強制再生におけるオイルダイリューショ ンを防止できる走行距離まで、車両が走行しない間は、ドライバーに対して手動によ る強制再生を容認せず、この走行距離まで走行した後は、ドライバーの手動による車 両停止時の強制再生を容認する。これにより、ドライバーの都合によって適宜手動再 生を行うことができる。
[0027] 従って、この強制再生時のオイルダイリューシヨンに起因する機関摺動部の摩耗や 焼き付きを防止しながら、ドライバー側にとって好ましい時に、手動再生を行って DP Fを強制再生できる。そのため、手動再生要求のランプの点滅頻度が少なくなる。ま た、ドライバーが手動再生を行レ、難レ、状態にぉレ、て手動再生を促されることが減少 する。その結果、ドライバーの煩わしさを軽減でき、利便性を向上させることができる。 図面の簡単な説明
[0028] [図 1]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。
[図 2]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。
[図 3]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの再生制御フローを示す図 である。
[図 4]本発明に係る実施の形態の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。
[図 5]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの手動再生容認の制御フロ 一を示す図である。
[図 6]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの手動再生容認の領域を模 式的に示す図である。
[図 7]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの手動再生容認の手動再生 スィッチと点滅灯の関係を時系列で示す図で、(a)は手動再生可の場合を示す図で 、(b)は手動再生不可の場合を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明に係る実施の形態の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。
[0030] 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の排気マ二ホールド 11に接続す る排気通路 12に連続再生型 DPF13を設けて構成されている。この連続再生型 DP
F13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。
[0031] 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る。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ォー 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。
[0032] そして、触媒付きフィルタ 13bに、モノリスハニカム型ウォールフロータイプのフィノレ 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)される。触媒付きフィルタ 13bに、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は捕集される。
[0033] 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 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、触媒付きフィノレ タ 13bの再生制御用に、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。酸化触媒入口排気温度センサ 22は、酸化触媒 13aと触媒
付きフィルタ 13bの上流側に設けられる。フィルタ入口排気温度センサ 23は、酸化触 媒 13aと触媒付きフィルタ 13bの間に設けられる。
[0034] これらのセンサの出力値は、制御装置(ECU :エンジンコントロールユニット) 30に 入力される。この制御装置 30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 DPF13の再生制御も行う。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、吸気マ二ホールド 15への吸気 量を調整する吸気絞り弁 16や、 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(図示しなレ、)等が制御される。
[0035] 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(図示しなレ、)に接続されている。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。
[0036] 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、捕集量検出手段 32C、走行距離検出 手段 33C、強制再生手段 34C、警告手段 35C、手動再生容認手段 36C等を有して 構成される。
[0037] 通常運転検出手段 31Cは、特に、連続再生型 DPF13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る。この手段 31Cは、通常の噴射制御を行う。こ の通常の噴射制御では、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。
[0038] 捕集量検出手段 32Cは、連続再生型 DPF13の触媒付きフィルタ 13bに捕集され る PMの捕集量 Δ Ρπιを検出する手段である。この捕集量 Δ Ρπιの検出は、エンジン の回転速度や負荷から推定した堆積量の累積計算値や、エンジンの回転累積時間 や、連続再生型 DPF装置 13の前後の差圧等で検出する。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による測定値を基にして 検出する。
[0039] 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 A Mcを検出す る手段である。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 適当な時期に走行した距離 Δ Mcはリセットされる。
[0040] 強制再生手段 34Cは、連続再生型 DPF13の種類に応じて多少制御が異なる。こ の強制再生手段 34Cは、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。その後 ポスト噴射 (後噴射)を行って、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る。これにより、 PMの酸化除去に適した温度や環境になるよう にする。そして、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、この強制再生では、吸気絞りや EGR等 の吸気系制御を併用することもある。
[0041] 警告手段 35Cは、点滅灯(DPFランプ) 41、警告灯(警告ランプ) 42等で構成され る。この警告手段 35Cは、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 34C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 けたドライバ一は、手動再生スィッチ 43を操作することにより、強制再生手段 34Cを 作動すること力 Sできる。
[0042] 手動再生容認手段 36Cは、 PMの捕集量 Δ Ρπιや DPF再生の後に車両が走行し た距離 A Mcに従って、ドライバー側の作動要請による手動再生の作動を容認する 手段である。この手動再生容認手段 36Cは、手動再生スィッチ(再生ボタン) 43の長 押しの確認、点灯ランプ 41の点灯、点灯ランプ 41の点滅、手動再生スィッチ 43の押 しの確認、手動による強制再生手段 34Cの作動等を行う。
[0043] そして、これらの各種手段を有する DPF制御手段 30Cは、捕集量検出手段 32Cで 検出された PMの捕集量 Δ Ρπι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 A Mcに基づいて、次のようなことを行う手段として構成される。 PM の捕集量 A Pmと DPF再生の後の走行距離 A Mc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 34 Cの作動を促す警告を行ったり、自動的に強制再生手段 34Cを作動させたりする。
[0044] 次に、この排気ガス浄化システム 1の再生制御について、特に、 DPF制御手段 30 Cが行う、強制再生手段 34Cの作動と警告手段 35Cの作動について説明する。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。この通常の運転において、適当な時間間隔で、図 3 に例示するような再生制御フローに従った制御を行う。この制御で、捕集量検出手段 31 Cで検出された PMの捕集量 Δ Pmと走行距離検出手段 32Cで検出された走行 距離 A Mc力 所定の範囲内に入るか否力 言い換えれば、手動再生の可否、ある いは、走行自動再生の可否を判断して、必要に応じて各種の処理を行った後、戻つ 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。
[0045] この図 3の再生制御フローについて、強制再生制御の要否を判定するために用い る図 4の再生制御用マップを参照しながら説明する。
[0046] 最初に、図 4の再生制御用マップについて説明する。この図 4の模式的に示した再 生制御用マップでは、縦軸は、 PM (捕集物)の捕集量 (この実施の形態では差圧) Δ Ρを示す。この捕集量 Δ Ρの領域を、三つの閾値で、四つの領域に区分する。三つ の閾値は、第 1閾値 (所定の判定用走行距離) Δ Μ1、第 2閾値 Δ Μ2、第 3閾値 Δ M3である。四つの領域は、第 1走行距離領域 Rml,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である。
[0047] 横軸は、走行距離 Δ Mを示す。この走行距離 Δ Mの領域を、三つの閾値で、四つ の領域に区分する。三つの閾値は、第 1閾値 (所定の判定用走行距離) Δ Μ1、第 2 閾値 Δ Μ2、第 3閾値 Δ Μ3である。四つの領域は、第 1走行距離領域 Rml,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である。
[0048] なお、この第 1閾値 (所定の判定用走行距離) Δ Μ1は、手動による強制再生を行う 場合のオイルダイリューシヨンによる問題が生じない下限を示す値である。第 2閾値 Δ M2は、走行中に自動的に強制再生を行う場合のオイルダイリューシヨンによる問題 が生じない下限を示す値である。第 3閾値 Δ Μ3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強制再生を行う値 である。また、第 4走行距離領域 Rm4は、第 3閾値 Δ Μ3を超えた領域のことであり、 自動的に強制再生を行ったり、 自動的に警告灯を点灯したりする。
[0049] そして、再生制御によって現在の状態がどの領域にあるかを判断し、必要に応じて 、次のような処理が行われる。
[0050] 最初に、検出された走行距離 A Mcが第 1閾値 Δ Μ1を超えずに第 1走行距離領 域 Rmlにある場合は、オイル中の燃料の蒸発が不十分であるため、手動(マニュアル )による強制再生を行うとオイルダイリューシヨンの問題が生じる。そのため、この場合 には手動による強制再生を禁ずる。また、この場合でも、走行パターンによっては、走 行距離当たりの PMの蓄積量が多くて、検出された捕集量 Δ Ρπι力 第 3閾値 Δ Ρ3 を超えて第 4捕集量領域 Rp4に入ってしまうことが生じる時がある。この時には、連続 再生型 DPF13に捕集された PMが自己燃焼を開始して、熱暴走 (急激な PMの燃焼 )が発生するのを回避するために、手動再生及び走行自動再生を禁止した状態にす る。それと共に、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。
[0051] 次に、検出された走行距離 A Mcが第 1閾値 Δ Mlを超えて第 2走行距離領域 Rm 2に入った時には、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で強 制再生を行う手動再生を促す警告を行う。この時、検出された捕集量 Δ Ρπ:の大きさ によって異なる警告を行う。
[0052] 検出された捕集量 Δ Ριηが、第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1より小さい間は 、触媒付きフィルタ 13bの目詰まりは小さぐ強制再生手段 34Cの作動の必要は無い ので、そのまま、通常の運転を継続する。また、検出された捕集量 Δ Ρπι力 第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1を超えているが、第 2閾値 Δ Ρ2を超えていないという 第 2差圧領域 Rp2に入った時には、強制再生時のオイルダイリューシヨンの問題を回 避するために走行自動再生を禁止する。それと共に、点滅灯(DPFランプ) 41をゆつ くり点滅(マニュアル点滅 1)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(手動再生:マニュアル再生)を促す。
[0053] 更に、検出された捕集量 Δ Ρπι 、第 2閾値 Δ Ρ2を超えている力 第 3閾値 Δ Ρ3 を超えていないという第 3差圧領域 Rp3に入った時には、強制再生時のオイルダイリ ユーシヨンの問題を回避するために走行自動再生を禁止する。それと共に、点滅灯 4 1を早く点滅(マニュアル点滅 2)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。この第 3差圧領域 RP3に入った場合には、運転状態によつ ては、連続再生型 DPF13に捕集された PMが自己燃焼を開始して熱暴走 (急激な P Mの燃焼)を起こし、触媒付きフィルタ 13bの溶損が生じる可能性が大きくなる。その ため、この自己着火を懸念して噴射燃料量の絞りを併せて行う。
[0054] そして、検出された捕集量 Δ Ρπι力 第 3閾値 Δ Ρ3を超えて第 4差圧領域 Rp4に入 つた時には、熱暴走を回避するために、手動再生及び走行自動再生を行わないよう にする。それと共に、警告灯 42を点灯し、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。
[0055] 次に、検出された走行距離 Δ Mcが第 2閾値 Δ M2を超えて第 3走行距離領域 Rm 3に入った時には、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。そのため、検出された捕集 量 Δ Ριη 、第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1を超えて第 2捕集量領域 Rp2に 入った時には、走行中にぉレ、て自動的に強制再生手段 34Cを作動させる走行自動 再生を行う。この走行自動再生により、手動による強制再生の操作、即ち、手動再生 スィッチ 43の ON/OFF操作に関して、ドライバーに負担をかけることが無いように する。なお、検出された捕集量 Δ Ριη 第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1より 小さい間は、触媒付きフィルタ 13bの目詰まりは小さぐ強制再生手段 34Cの作動の 必要は無い。そのため、そのまま、通常の運転を継続する。
[0056] そして、検出された走行距離 Δ Mcが第 3閾値 Δ M3を超えて第 4走行距離領域 R m4に入った時には、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 中の自動強制再生が可能になっている。そのため、検出された捕集量 Δ Ρπι力 第 3 閾値 Δ Ρ3を超えない範囲では、検出された差圧 Δ Pmに関係なく必ず走行中の自 動強制再生を行って偏積された PMを焼却する。しかし、検出された捕集量 Δ Ρπιが 、第 3閾値 Δ Ρ3を超えて第 4差圧領域 Rp4に入った時には、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。それと共に、警告灯 42を点 灯し、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。
[0057] 上記の図 4に示すような再生制御マップに示された制御は、図 3に例示したような再 生制御フローによって実施できる。この図 3の再生制御フローがスタートすると、ステ ップ S10で、検出された走行距離 A Mcが第 1閾値 (所定の判定用走行距離) Δ Μ1 を超えているか否力、を判定する。この判定で、超えておらずに第 1走行距離領域 Rm 1にある場合には、ステップ S11で、検出された捕集量 Δ Ρπιが、第 3閾値 Δ Ρ3を超 えているか否かを判定する。この判定で、超えていない場合にはそのままでリターン し、通常の運転を継続する。また、この判定で、超えている場合にはステップ S 12で 警告灯 42を点灯してリターンする。
[0058] 従って、ステップ S10の判定で第 1走行距離領域 Rmlにあると判定された場合には 、手動による強制再生手段 34Cの作動は禁止される。なお、車両の走行中に自動的 に強制再生手段 34Cの作動を行う走行自動再生も行われなレ、。
[0059] そして、ステップ S10で、走行距離 A Mcが第 1閾値 (所定の判定用走行距離) Δ Mlを超えている場合には、ステップ S20で、走行距離 A Mcが第 2閾値 Δ Μ2を超 えているか否かを判定する。この判定で、超えていない場合には、ステップ S21で捕 集量 Δ Ρπιが第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1を超えているか否力を判定する 。このステップ S21の判定で、超えていない場合にはそのままリターンし通常の運転 を継続する。
[0060] そして、ステップ S21で捕集量 Δ Ρπιが第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1を超 えている場合には、ステップ S22で捕集量 Δ Ρπι力 S第 2閾値 Δ Ρ2を超えているか否 かを判定する。この判定で、超えていない場合には、ステップ S24で、点滅灯(DPF ランプ) 41をゆっくり点灯し、ステップ S26で手動再生スィッチの ON/OFFを判定す る。
[0061] また、ステップ S22の判定で捕集量 Δ Pmが第 2閾値 Δ P2を超えてレ、る場合には 、ステップ S23で捕集量 Δ Ρπι力 S第 3閾値 Δ Ρ3を超えているか否かを判定する。こ の判定で、超えていない場合には、ステップ S25で、点滅灯(DPFランプ) 41を早く 点灯し、ステップ S26で手動再生スィッチの ON/OFFを判定する。
[0062] ステップ S26で手動再生スィッチ 43が ONである場合には、ステップ S26の手動再 生スィッチ 43の ONによって強制再生手段 34Cを作動させる手動再生を行レ、、ステ ップ S28で、走行距離 Δ Μοのカウンタをリセットしてリターンする。また、捕集量 Δ Ρ mを差圧ではなぐ PMの累積量で判定する場合には、この PMの累積量もリセットす る。また、ステップ S26で手動再生スィッチ 43が ONでない場合には、そのままリタ一 ンし、この再生制御フローの繰り返し中にドライバーによって手動再生スィッチ 43が ONされるのを待つ。
[0063] そして、ステップ S23の判定で、捕集量 Δ Ρπι力 S第 3閾値 Δ Ρ3を超えている場合に は、手動再生と走行自動再生を禁止した状態で、ステップ S29で警告灯 42を点灯し て、リターンする。
[0064] また、ステップ S20の判定で、走行距離 A Mcが第 2閾値 Δ Μ2を超えている場合 には、ステップ S30で、走行距離 A Mcが第 3閾値 Δ Μ3を超えているか否かを判定 する。このステップ S30の判定で、超えている場合には、ステップ S31で捕集量 Δ Ρπι が第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1を超えているか否力を判定する。このステ ップ S31の判定で、超えていない場合にはそのままリターンし通常の運転を継続する 。また、ステップ S31の判定で超えている場合には、ステップ S32の判定に行く。そし て、ステップ S30の判定で、超えていない場合もステップ S32の判定に行く。
[0065] ステップ S32で、捕集量 Δ Ρπι力 S第 3閾値 Δ Ρ3を超えているか否かを判定し、超え ている場合には、手動再生と走行自動再生を禁止した状態で、ステップ S35で、警 告灯 42を点灯してリターンする。
[0066] また、ステップ S32の判定で、捕集量 Δ Ρπι力 S第 3閾値 Δ Ρ3を超えていない場合 には、ステップ S33で走行中に自動的に強制再生手段 34Cを作動させる走行自動 再生を行い、ステップ S34で、走行距離 A Mcのカウンタをリセットし、リターンする。 また、捕集量 Δ Ρπιを差圧ではなぐ ΡΜの累積量で判定する場合には、この ΡΜの 累積量もリセットする。
[0067] この図 3に示す再生制御フローに従った制御により、次のようなことができる。
[0068] 捕集量検出手段 32Cにより検出された捕集量 Δ Ρηι力 所定の判定用捕集量 (第 1閾値) Δ Ρ1より大きいことを検出した場合であっても、走行距離検出手段 33Cによ
り検出された捕集開始後の走行距離 Δ Μοが、所定の判定用走行距離 (第 1閾値) Δ Μ1に達していないと判定された場合は、警告手段 35Cによる警告を行わず、また 、ドライバーによる強制再生手段 34Cの作動を禁止する制御を行うことができる。
[0069] また、走行距離検出手段 33Cにより検出された捕集開始後の走行距離 Δ Mcが、 所定の判定用走行距離(第 1閾値) Δ Μ1に達しているが、第 2閾値 Δ Μ2に達して いない場合においては、捕集量検出手段 32Cにより検出された捕集量 Δ Ρπι力 所 定の判定用捕集量 (第 1閾値) Δ Ρ1より大きいことを検出した場合には、点滅灯 (DP Fランプ) 41をゆっくり点滅させて、ドライバーに手動により手動再生スィッチ 43を操 作するように促すことができる。この点滅灯 41が点滅したら、ドライバ一は、速やかに 車両を止めて手動再生スィッチ 43を操作して手動による強制再生をしなければなら ない。しかし、その警告が無視されて、更に、触媒付きフィルタ 13bに PMが蓄積され 、検出された捕集量 Δ Ρπι力 所定の第 2閾値 Δ Ρ2を超えた場合には、点滅灯 41 を早く点滅させて、更に明瞭な警告をドライバーに与え、強く手動再生を促すことが できる。
[0070] そして、本発明においては、更に、 DPF制御手段 30C力 捕集量検出手段 32Cに より検出された捕集量 Δ Ριη I 第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1より小さいこ とを検出した場合であっても、走行距離検出手段 33Cにより検出された捕集開始後 の走行距離 Δ Μο力 第 1閾値(所定の判定用走行距離) Δ Μ1に達していると判 定された場合は、ドライバーによる強制再生手段 34Cの作動を容認するように構成さ れる。
[0071] この構成を持たせるための制御フローとして、図 5に示すような制御フローを追加す る。そして、図 6の斜線部で示すような領域で、ドライバーの作動要請による手動再生 を容認するように構成する。なお、手動再生スィッチ 43の操作と点滅灯 41の点灯や 点滅の時系列的な関係を図 7に示す。
[0072] 先ず、図 5の制御フローについて説明する。この制御フローは、図 3の制御フローと 並行して実行されるものとして示される。なお、強制再生手段 34Cの作動などが重複 する場合には適宜片方が優先される。
[0073] この制御フローがスタートすると、ステップ S41で、手動再生スィッチ 43が押された
か否かを判定し、押されていなければ、リターンする。ステップ S41で、手動再生スィ ツチ 43が所定の第 1時間(例えば、 3秒) tOl以上長押されたことを検知した場合は、 ステップ S42で、手動再生スィッチ 43の長押しを受けたことをドライバーに知らせるた めに、点滅灯 41を所定の第 2時間(例えば、 3秒) t02の間点灯させて、ステップ S43 に行く。
[0074] ステップ S43で、捕集量 Δ Ρπιが第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1以下である か否かを判定し、超えていればリターンする。ステップ S43で、捕集量 Δ Ρπιが第 1閾 値 Δ Ρ1以下であれば、次のステップ S44で、捕集開始後の走行距離 A Mc力 第 1 閾値(所定の判定用走行距離) Δ Μ1を超えているか否かを判定する。この判定で、 超えていなければリターンする。ステップ S44の判定で、捕集開始後の走行距離 Δ Mcが第 1閾値 Δ Mlを超えていれば、手動再生容認のステップ S45に行く。
[0075] ステップ S45では、車両停止状態にあるか否かを判定し、車両停止状態に無けれ ば、リターンする。また、車両停止状態にあれば、ステップ S46に行き、点滅灯 41を 所定の第 3時間(例えば、 10秒 03の間点滅させることを開始する。
[0076] そして、次のステップ S47で、手動再生スィッチ 43がドライバーによって操作された か否かを検知する。このステップ S47で手動再生スィッチ 43が操作されなかった時 は、ステップ S48に行き、点滅灯 41の所定の第 3時間 t03の間点滅が終了したか否 かを判定する。この判定で、終了していない場合はステップ S48aで所定の時間、即 ち、手動再生スィッチ 43の操作の有無を検知するインターバルの間、待機した後、ス テツプ S47に戻る。そして、ステップ S47で手動再生スィッチ 43が操作されるカ ステ ップ S48で点滅灯 41の所定の第 3時間 t03の間点滅が終了するまで、ステップ S47, S48, S48aを繰り返す。そして、点滅灯 41の所定の第 3時間 t03の間の点滅の最中 に手動再生スィッチ 43が操作されなかった場合は、リターンする。
[0077] また、所定の第 3時間 t03の間の点滅の最中に手動再生スィッチ 43が操作され、ス テツプ S47で、手動再生スィッチ 43の操作が検知された時は、ステップ S49に行く。 このステップ S49で、手動による強制再生手段 34Cの作動を行う。つまり、車両停止 状態における手動再生を行う。そして、このステップ S49の手動再生が終了したら、リ ターンする。
[0078] この図 5の制御フローを追加することにより、次のような制御の構成となる。捕集量 A Pmが第 1閾値 (所定の判定用捕集量) Δ Ρ1より小さい第 1捕集量領域 Rplにお いて、捕集開始後の走行距離 Δ Μοが第 1閾艇所定の判定用走行距離) Δ Μ1を 超えずに第 1走行距離領域 Rmlにある時は手動再生禁止とする。また、図 6の斜線 部で示すように、捕集開始後の走行距離 A Mcが第 1閾倾所定の判定用走行距離 ) Δ Μ1を超えていて、第 2走行距離領域 Rm2、第 3走行距離領域 Rm3、又は、第 4 走行距離領域 Rm4にある場合は、ドライバーの作動要請による手動再生を容認する
[0079] そして、この図 5の制御フローにより、図 7に時系列で示すような制御となる。つまり、 図 7 (a)の手動再生可の場合、即ち、捕集開始後の走行距離 A Mcが、第 1閾値 Δ Mlに達している場合には、手動再生スィッチ 43を所定の第 1時間 tOl以上長押しす ると、所定の第 2時間 t02の間点滅灯 41が点灯する。その後、所定の第 3時間 t03の 間点滅灯 41を点滅させる。この点滅灯 41の所定の第 3時間 t03の点滅中に再度手 動再生スィッチ 43が操作された時には、強制再生手段 34Cを作動し手動再生を実 行する。
[0080] 一方、図 7 (b)の手動再生不可の場合、即ち、捕集開始後の走行距離 A Mcが、 第 1閾値 Δ Μ1に達していない場合には、手動再生スィッチ 43を所定の第 1時間 tOl 以上長押しすると、手動再生スィッチ 43を操作したことの確認として所定の第 2時間 t 02の間点滅灯 41を点灯させる。しかし、前回の強制再生を行ってから手動再生で発 生するダイリューシヨン量が揮発する走行距離 Δ Mlを走行していないので、その後 の点滅灯 41の点滅は行わない。これにより、整備的な手動再生を実行できる状態に なっていないことをドライバーに示す。そして、この場合には、例え、再度手動再生ス イッチ 43が操作されても無視し、強制再生手段 34Cを作動せず、手動再生を実行し ない。
[0081] 従って、上記の構成により、 DPF制御手段 30Cが、捕集量検出手段 32Cにより検 出された捕集量 Δ Ρηι 所定の判定用捕集量 Δ Ρ1より小さいことを検出した場合 であっても、走行距離検出手段 33Cにより検出された捕集開始後の走行距離 A Mc 力 所定の判定用走行距離 Δ Mlに達していると判定された場合は、ドライバーの作
動要請による強制再生手段 34Cの作動を容認するように制御することになる。
[0082] また、 DPF制御手段 30C力 ドライバーによる強制再生手段 34Cの作動の容認に 際して、ドライバーの作動要請に対して、走行距離検出手段 33Cにより検出された捕 集開始後の走行距離 A Mc 、所定の判定用走行距離 Δ Mlに達している否かを 判定する。この判定で、所定の判定用走行距離 Δ Mlに達していると判定された場 合に、強制再生手段 34Cの作動が可能であることを表示し、再度ドライバーによる作 動要請があった時に、強制再生手段 34Cを作動させることができる。
[0083] 従って、この強制再生時のオイルダイリューシヨンに起因する機関摺動部の摩耗や 焼き付きを防止しながら、ドライバー側にとって好ましい時に、手動再生を行って連続 再生型 DPF13を強制再生できる。そのため、手動再生要求の点滅灯 41の点滅頻 度が少なくなり、ドライバーが手動再生を行い難い状態において手動再生を促される ことが減少する。従って、ドライバーの煩わしさを軽減でき、利便性を向上させること ができる。
[0084] なお、上記の説明では、排気ガス浄化システムにおける連続再生型 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力 S、本発明はこれに限定されるものではなぐフィルタに酸化触 媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置等の他のタイプの 連続再生型 DPFにも適用可能である。
産業上の利用可能性
[0085] 上述した優れた効果を有する本発明の排気ガス浄化システムは、 自動車搭載のデ イーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス処理システムとして使用できる。
Claims
[1] 車両に搭載された内燃機関の排気ガス通路に連続再生型ディーゼルパティキユレ ートフィルタを備えると共に、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタにお ける捕集物の量を検出する捕集量検出手段と、該車両の走行距離を検出する走行 距離検出手段と、排気温度を上昇させて強制的に捕集物を燃焼して該連続再生型 ディーゼルパティキュレートフィルタを再生させる強制再生手段と、前記捕集量検出 手段により検出された捕集量が、所定の判定用捕集量より大きいことを検出した場合 にドライバーに対して強制再生手段の作動を促す警告を行う警告手段とを有するデ イーゼルパティキュレートフィルタ制御手段を備えたディーゼルエンジンの排気ガス 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、前記捕集量検出手段により 検出された捕集量が、前記所定の判定用捕集量より小さいことを検出した場合であ つても、前記走行距離検出手段により検出された捕集開始後の走行距離が、所定の 判定用走行距離に達していると判定された場合は、ドライバーの作動要請による強 制再生手段の作動を容認するように制御することを特徴とする排気ガス浄化システム
[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、ドライバーによる強制再生手 段の作動の容認に際して、ドライバーの作動要請に対して、前記走行距離検出手段 により検出された捕集開始後の走行距離が、所定の判定用走行距離に達している否 かを判定し、所定の判定用走行距離に達していると判定された場合に、強制再生手 段の作動が可能であることを表示し、再度ドライバーによる作動要請があった時に、 強制再生手段を作動させ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。
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