WO2007088714A1 - 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

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Takao Onodera
Takashi Haseyama
Yoshinobu Watanabe
Takuro Iwashita
Kenji Hagio
Tatsuo Mashiko
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Isuzu Motors Limited
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust blur valve or an exhaust throttle for recovering the purification capacity of a diesel particulate filter device for purifying components in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • the present invention relates to an exhaust gas purification system control method and an exhaust gas purification system for performing exhaust gas temperature raising control with valve operation.
  • PM particulate matter: hereinafter referred to as PM
  • PM Diesel Particulate Filter
  • a technology has been developed to collect this PM with a filter called Diesel Particulate Filter (DPF) and reduce the amount of PM discharged to the outside.
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • the exhaust gas is forcibly raised to forcibly collect the collected PM.
  • exhaust gas temperature rise control is performed to raise the exhaust gas flowing into the filter to a temperature higher than the temperature at which PM trapped in the filter burns. This raises the filter temperature and burns and removes PM to regenerate the filter.
  • this exhaust gas temperature raising control there is a method of performing multi-injection (multistage delayed injection), post-injection (post-injection), etc. by fuel injection in a cylinder (in-cylinder). This multi-injection is a delayed multi-stage injection in which fuel is injected into the cylinder in multiple stages.
  • the amount of fuel burned without working in the cylinder is increased, and the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder casing, that is, the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst device, is increased. Can be raised above the activation temperature.
  • post-injection is injection in which in-cylinder injection performs auxiliary injection at a later timing than multi-injection after main injection.
  • HC hydrocarbon
  • this HC is oxidized by the acid catalyst.
  • the temperature of the exhaust gas downstream of the acid catalyst device can be raised.
  • an oxidation catalyst device is installed on the upstream side (upstream side) of the filter device, and HC supplied into the exhaust gas by post injection is oxidized by this oxidation catalyst device. This oxidation raises the temperature of the exhaust gas at the inlet of the filter device to perform forced regeneration.
  • the exhaust throttle valve is provided with a slight opening even in the fully closed state, so that heat escapes from this gap even when fully closed. Therefore, if the temperature of the exhaust gas is raised to the temperature required for forced regeneration, it is necessary to generate heat on the engine side as much as the heat that escapes. As a result, the engine may overheat.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-76604
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-353529
  • An object of the present invention is an exhaust gas purification system including an acid catalyst and a DPF device for purifying PM in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine. Exhaust gas that can be efficiently and forcibly regenerated in a short time while avoiding overheating and abnormal combustion while increasing the temperature rise efficiency of the exhaust gas flowing into the DPF, especially when performing manual regeneration It is an object of the present invention to provide a purification system control method and an exhaust gas purification system.
  • a method for controlling an exhaust gas purification system of the present invention includes an oxidation catalyst device in which an oxidation catalyst is supported in order from the upstream side in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a diesel particulate filter.
  • An exhaust gas purification device having a device or an exhaust gas purification device having a diesel particulate filter device carrying an oxidation catalyst, and a catalyst temperature index temperature indicative of the temperature of the oxidation catalyst are detected.
  • Control that includes index temperature detection means, an exhaust throttle valve, and an exhaust brake valve, and that performs regeneration control based on the detection result of the index temperature detection means in order to recover the purification capacity of the diesel particulate filter device
  • the regeneration control is performed while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped. Characterized by the use of both the exhaust brake valve and the exhaust throttle valve.
  • the catalyst temperature index temperature is a predetermined first value. If the temperature is lower than the determined temperature, set the exhaust brake valve to the fully closed side and perform the first exhaust gas temperature rise control that performs multi-injection with in-cylinder fuel injection control! If the catalyst temperature index temperature is equal to or higher than the predetermined first determination temperature, the exhaust brake valve is opened and the exhaust throttle valve is fully closed, and post-injection is performed by in-cylinder fuel injection control. Perform second exhaust Gas temperature increase control is performed.
  • the temperature of the diesel particulate filter device is used as an index during regeneration control while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped.
  • the filter temperature index temperature is higher than a predetermined second determination temperature higher than a predetermined first determination temperature
  • the exhaust brake valve is opened and the exhaust throttle valve is fully closed, and the fuel in the cylinder It is characterized by performing regeneration temperature maintenance control by multi-injection without performing post-injection by injection control.
  • the regeneration control while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped includes a manual regeneration control.
  • the catalyst temperature index temperature indicating the temperature of the acid catalyst is preferably the temperature of the oxidation catalyst (bed temperature) as the temperature for determination, but is difficult to measure directly, This temperature is a substitute for the temperature of the acid catalyst.
  • the catalyst temperature index temperature the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst, the temperature of the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst, the temperature derived from the temperature force of both of them (for example, the average temperature, etc.), etc. can be used. . Furthermore, using both of these temperatures, the judgment regarding the temperature of both can be used in the logic of AND (OR) or OR (OR).
  • the temperature of the oxidation catalyst is also included in the catalyst temperature index temperature here.
  • the oxidation catalyst activation temperature of the oxidation catalyst device (for example, about 200 ° C. to 250 ° C.) is used as the predetermined first determination temperature.
  • the filter temperature index temperature indicating the temperature of the diesel particulate filter device is preferably the temperature of the DPF device used as a temperature for determination, but directly measured. This is a temperature that substitutes for the temperature of this DPF device.
  • the filter temperature index temperature the temperature of exhaust gas flowing into the DPF device, the temperature of exhaust gas flowing out of the DPF device force, the temperature derived from the temperature force of both of them (for example, average temperature, etc.), etc. can be used. . Furthermore, using both of these temperatures, the judgment on the temperature of both can be used in the AND (OR) or OR (OR) logic. If the temperature of the DPF device can be measured, the temperature of this DPF device is included in the filter temperature index temperature here. Also, as the predetermined second judgment temperature The exhaust gas temperature rise target temperature (for example, about 500 ° C to 600 ° C) is used.
  • exhaust throttle valve is a valve used to throttle the flow rate of exhaust gas.
  • exhaust brake valve is a valve that acts as an auxiliary brake to give a large resistance to the flow of exhaust gas and raise the exhaust pressure of the engine to give resistance to engine rotation.
  • the exhaust throttle valve and the exhaust brake valve normally perform binary control of full opening and closing.
  • the valve opening when fully closed (opening ratio: opening area) differs between these two valves, and the valve opening when the exhaust throttle valve is fully closed is greater than when the exhaust brake valve is fully closed.
  • the exhaust gas is easy to pass through.
  • the exhaust brake valve when the temperature of the exhaust gas is low, the exhaust brake valve is used to reduce the opening area of the exhaust passage while the post injection is not performed only with the multi-injection. As a result, the temperature raising efficiency of the exhaust gas is increased, and the temperature of the exhaust gas is raised quickly. If the exhaust gas temperature rises and post-injection is performed, switch to using an exhaust throttle valve to slightly increase the opening area of the exhaust passage. This prevents abnormal combustion during post-injection while maintaining the temperature rise efficiency of the exhaust gas to some extent. Furthermore, when the exhaust gas temperature rises, post injection is stopped to suppress the temperature rise of the exhaust gas. This avoids abnormal combustion in DPF and prevents DPF from being damaged. Therefore, when performing regeneration of the DPF while the vehicle is stopped, especially when performing manual regeneration, while efficiently increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF, it avoids overheating and abnormal combustion and efficiently forcibly regenerates in a short time. be able to.
  • the exhaust gas temperature increase efficiency is improved by using an exhaust brake valve having a small opening area.
  • An exhaust gas purifying system of the present invention for achieving the above object includes an oxidation catalyst device and a diesel particulate filter device in which an oxidation catalyst is supported in order from an upstream side in an exhaust passage of an internal combustion engine.
  • An exhaust gas purifier arranged or an exhaust gas purifier equipped with a diesel particulate filter device carrying an oxidation catalyst, and an index temperature for detecting a catalyst temperature index temperature indicating the temperature of the oxidation catalyst
  • Control that includes a detection means, an exhaust throttle valve, and an exhaust brake valve, and performs regeneration control based on the detection result of the index temperature detection means in order to restore the purification capability of the diesel particulate filter device
  • the control device performs regeneration control while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped. At this time, control is performed to use both the exhaust throttle valve and the exhaust brake valve.
  • the control device has a predetermined first catalyst temperature index temperature when the regeneration control is performed while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped.
  • the exhaust brake valve is set to the fully closed side, and first exhaust gas temperature rise control is performed to perform multi-injection by cylinder internal combustion charge injection control, and the catalyst temperature index temperature is the predetermined first
  • the exhaust brake valve is set to the open side and the exhaust throttle valve is set to the fully closed side, and the second exhaust gas temperature rise control is performed to perform post injection by in-cylinder fuel injection control. Is done.
  • the temperature of the diesel particulate filter device is controlled by the control device during regeneration control while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped.
  • the filter temperature index temperature to be indexed is higher than a predetermined first determination temperature and higher than a predetermined second determination temperature
  • the exhaust brake valve is opened and the exhaust throttle valve is fully closed, and the cylinder
  • the internal fuel injection control is configured not to perform post injection but to perform regeneration temperature maintenance control by multi-injection.
  • the regeneration control while the vehicle equipped with the internal combustion engine is stopped is configured to include manual regeneration control.
  • the exhaust gas can be implemented with the control method for the exhaust gas purification system.
  • a screen system can be provided, and similar effects can be achieved.
  • the oxidation catalyst device and PM in the exhaust gas are purified in the exhaust passage of an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • an exhaust gas purification system provided with an exhaust gas purification device equipped with a DPF device
  • both the exhaust throttle valve and the exhaust brake valve are used when the control device performs regeneration control while the vehicle is stopped. Control to use. For this reason, when the exhaust gas temperature is low, the use of the exhaust brake valve can secure the temperature rise and increase the temperature rise efficiency of the exhaust gas.
  • the exhaust gas temperature becomes high an excessive increase in the temperature of the exhaust gas can be suppressed even if post injection is performed by using an exhaust throttle valve. Therefore, the forced regeneration can be efficiently performed while avoiding overheating.
  • 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 an example of a regeneration control flow while the vehicle is stopped.
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of a regeneration control flow when the vehicle is stopped.
  • FIG. 1 shows a configuration of an exhaust gas purification system 1 according to this embodiment.
  • This exhaust gas purification system 1 is configured by providing an exhaust gas purification device 12 in an exhaust passage 11 of a diesel engine (internal combustion engine) 10.
  • This exhaust gas purification device 12 is one of the continuous regeneration type DPF (Diesel Particulate Filter) devices, and has an acid catalyst device 12a on the upstream side and a filter device 12b with catalyst on the downstream side. Configured.
  • an exhaust brake valve (exhaust brake) 18 is provided on the upstream side of the exhaust gas purification device 12, and an exhaust throttle valve (exhaust throttle) 13 is provided on the downstream side.
  • the positional relationship between the exhaust brake valve 18 and the exhaust throttle valve 13 is not particularly limited, and either front or rear may be front.
  • the acid catalyst device 12a is formed by supporting an oxidation catalyst, such as platinum (Pt), on a support such as a porous ceramic hard cam structure.
  • Catalytic filter device 12b is a monolithic ham-wall type wall-flow type filter in which the inlet and outlet of a porous ceramic her cam channel are alternately sealed, and a felt in which inorganic fibers such as alumina are randomly laminated. Formed by a filter or the like.
  • a catalyst such as platinum or cerium oxide is supported on the filter.
  • a differential pressure sensor 21 is provided in the conducting pipe connected before and after the exhaust gas purification device 12.
  • an oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 22 is provided upstream of the oxidation catalyst device 12a, and a filter inlet exhaust temperature sensor is provided between the oxidation catalyst device 12a and the filter device with catalyst 12b. 23 are provided.
  • the oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 22 detects a first exhaust gas temperature Tgl that is the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst device 12a.
  • the filter inlet exhaust temperature sensor 23 detects the second exhaust gas temperature Tg2, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the filter device 12b with catalyst.
  • the intake passage 14 is provided with an air cleaner 15, a MAF sensor (intake air amount sensor) 19, an intake throttle valve (intake throttle) 16, an intake air temperature sensor 29 for detecting the intake air temperature Ta, and the like. .
  • This intake throttle valve 16 adjusts the amount of intake air A that enters the intake manifold.
  • the output values of these sensors are input to a control device (ECU: engine control unit) 30 that performs overall control of the operation of the engine 10 and also controls regeneration of the exhaust gas purification device 12.
  • the control signal output from the control device 30 controls the intake throttle valve 16, the fuel injection device (injection nozzle) 17, the exhaust brake valve 18, the exhaust throttle valve 13, the EGR valve, and the like.
  • This EGR valve is installed in the EGR passage (not shown) together with the EGR cooler. It is provided and adjusts the EGR amount.
  • the fuel injection device 17 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) 24 and the engine speed from the rotational speed sensor 25 as well as information such as the vehicle speed and the coolant temperature. Is also entered. An energization time signal is output from the control device 30 so that a predetermined amount of fuel is injected from the fuel injection device 17.
  • a flashing light (DPF lamp) 26, an abnormal lamp 27, and a manual regeneration button (manual regeneration switch) 28, which are warning means for alerting, are provided. These warning means alert the driver (driver) when the amount of PM collected by the filter device 12b with catalyst exceeds a certain level and the filter device 12b with catalyst is clogged.
  • PM is collected in a normal operation.
  • the power is monitored for regeneration. If it is determined that it is time to regenerate, a warning or automatic running regeneration is performed. In the case of a warning, the driver who receives this warning operates the manual regeneration button 28 to perform manual regeneration.
  • the forced regeneration of the manual regeneration or the automatic traveling regeneration is performed according to a control flow as illustrated in FIG. 2 or FIG.
  • the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23 is used as the catalyst temperature index temperature indicating the temperature (bed temperature) of the oxidation catalyst.
  • the second exhaust gas temperature Tg2 becomes equal to or higher than the predetermined first judgment temperature Tel, unburned fuel is supplied to the upstream side of the acid catalyst device 12a by post injection.
  • the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23 is also used as the filter temperature index temperature for indicating the temperature of the filter device with catalyst 12b.
  • regeneration temperature maintenance control by multi-injection without post-injection is performed.
  • step S11 When the control flow in FIG. 2 starts, it is determined in step S11 whether or not the power is regeneration control while the vehicle is stopped. If regeneration control is not performed while the vehicle is stopped, this regeneration control is performed. Return immediately and perform normal operation control and automatic running regeneration control. On the other hand, if it is the regeneration control during vehicle stop in step S 11, the process goes to step S 12.
  • regeneration control is performed while the vehicle is stopped.
  • manual regeneration when the driver who is prompted to perform manual regeneration stops the vehicle and operates the manual regeneration button 28, regeneration control is performed while the vehicle is stopped.
  • automatic regeneration regeneration control is performed when it is detected that the amount of PM collected by the filter device 12b with catalyst, such as the detection value of the differential pressure sensor 21, exceeds a certain amount. If the vehicle stops during control, regeneration control is performed while the vehicle is stopped. It should be noted that until the vehicle is stopped and after the vehicle has started, the regeneration control is canceled while the vehicle is stopped.
  • a first determination temperature Tel is calculated.
  • This first judgment temperature Tel is the oxidation catalyst of the oxidation catalyst device 12a when the second exhaust gas temperature (catalyst temperature index temperature) Tg2, which is the exhaust gas temperature detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23, reaches this temperature.
  • the temperature at which HC, which is unburned fuel supplied by post-injection, is sufficiently oxidized for example, about 200 ° C to 250 ° C).
  • the first determination temperature Tel a value that changes according to the engine speed Ne at that time may be used.
  • the first exhaust gas temperature Tgl detected by the oxidation catalyst inlet temperature sensor 22 may be used.
  • step S13 the second exhaust gas temperature (catalyst temperature index temperature) Tg2 is checked.
  • the first exhaust gas temperature rise control is performed for a predetermined time (the second exhaust gas temperature Tg2 in step S13). (Time related to the check interval).
  • step S14 the process returns to step S12. If it is determined at step S13 that the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the predetermined first determination temperature Tel, the process goes to step S15.
  • Catalyst temperature index indicating the temperature of the oxidation catalyst
  • both the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23 and the first exhaust gas temperature Tgl detected by the oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 22 are used.
  • the first judgment temperature Tel and the third judgment temperature Tc3 are used as predetermined judgment temperatures for both of these.
  • unburned fuel is injected by post injection to the upstream side of the oxidation catalyst device 12a. Supply.
  • step S12 and step S13 in FIG. 2 are replaced with step S12A and step S13A in FIG.
  • step S12A the third judgment temperature Tc3 is calculated in consideration of the first judgment temperature Tel.
  • step S13A whether the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the first determination temperature Tel and whether the first exhaust gas temperature Tgl is equal to or higher than the third determination temperature Tc3 are determined. judge . Then, the process goes to step S15 only when the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the first determination temperature Tel and the first exhaust gas temperature Tgl is equal to or higher than the third determination temperature Tc3. Otherwise, the process proceeds to step S14. go to.
  • a second determination temperature Tc2 is calculated.
  • the second determination temperature Tc2 is a target temperature for the second exhaust gas temperature raising control in step S17.
  • the second exhaust gas temperature (filter temperature index temperature) Tg2 which is the temperature of the exhaust gas detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23, is maintained at the temperature Tc2 or higher so that the PM trapped in the filter device 12b with catalyst is collected.
  • This second determination temperature Tc2 is usually higher than the combustion start temperature of PM (for example, about 350 ° C.), for example, about 500 ° C. Further, the value of the second determination temperature Tc2 may be changed in multiple stages according to time.
  • the second exhaust gas temperature (filter temperature index temperature) Tg2 is checked.
  • the process goes to the second exhaust gas temperature raising control in step S17.
  • the regeneration temperature maintenance control in step S18 is performed.
  • step S17 the second exhaust gas temperature raising control is performed for a predetermined time At (time related to the check interval of the second exhaust gas temperature Tg2 in step S16) At2.
  • At time related to the check interval of the second exhaust gas temperature Tg2 in step S16
  • At2 time related to the check interval of the second exhaust gas temperature Tg2 in step S16
  • the passage area is larger than when the exhaust brake valve 18 is fully closed. As a result, the engine load is reduced, so that the temperature rise in the cylinder is reduced and post-injection becomes possible.
  • the temperature of the exhaust gas is continuously raised by multi-injection, and unburned fuel (HC) is supplied into the exhaust gas by post-injection, and the unburned fuel is oxidized by the oxidation catalyst device 12a.
  • the temperature of the exhaust gas can be further increased by the acid heat.
  • the temperature Tg2 of the heated exhaust gas becomes equal to or higher than the second judgment temperature Tc2, the PM collected in the filter device 12b with catalyst burns.
  • the second exhaust gas temperature Tg2 may be continuously increased to the control target temperature Tc2, but it should be increased in two stages or multiple stages. Also good.
  • step S17 the process goes to step S19.
  • step S16 if it is determined in step S16 that the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the second determination temperature Tc2, the regeneration temperature maintenance control is performed in the cylinder (in-cylinder) injection of the engine 10 in step S18. Performed for a predetermined time (time related to the check interval of the duration of the second exhaust gas temperature Tg2 in step S16) At3.
  • this regeneration temperature maintenance control the temperature of the exhaust gas is continuously raised by continuing the multi-injection.
  • supply of unburned fuel into the exhaust gas will be stopped.
  • the temperature rise is suppressed so that the temperature Tg2 of the exhaust gas flowing into the filter device with catalyst 12b does not become too high.
  • step S18 the PM combustion accumulation time is counted. This count is performed only when the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the predetermined second judgment temperature Tc2.
  • step S19 the PM combustion accumulation time ta is checked to determine whether or not the regeneration control is finished. In this check, it is checked whether the PM combustion accumulation time ta exceeds the predetermined judgment time Tac. That is, if it exceeds, it is determined that the regeneration control is completed, and the process goes to Step S20. If not exceeded, it is determined that the regeneration control has not been completed, and the process returns to step S12. Then, until the PM combustion cumulative time ta exceeds the predetermined judgment time tac, step S1 4 First exhaust gas temperature rise control force Step SI 7 second exhaust gas temperature rise control force, Step S18 Perform regeneration temperature maintenance control.
  • step S20 the regeneration control is terminated, the exhaust throttle valve 13 and the exhaust brake valve 18 are returned to the normal operation state, and the normal injection control is restored. Then return.
  • the following control can be performed by the vehicle regeneration control.
  • the first exhaust gas temperature rise control is performed, and the second exhaust gas temperature is controlled.
  • Tg2 can be raised to a predetermined first judgment temperature Tel.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the filter device with catalyst 12b is a second exhaust gas temperature (catalyst temperature index temperature) Tg2, which is the temperature of the exhaust gas detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 23.
  • the exhaust brake valve 18 is fully closed, and multi-injection without post injection is performed in the in-cylinder injection control of the engine 10.
  • the second exhaust gas temperature raising control is performed.
  • the exhaust brake valve 18 is fully opened and the exhaust throttle valve 13 is fully closed, and post-injection is performed in addition to multi-injection by cylinder fuel injection control.
  • the temperature (catalyst temperature index temperature, filter temperature index temperature) Tg2 of the exhaust gas flowing into the filter device with catalyst 12b can be raised to a predetermined second determination temperature Tc2.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the filter device with catalyst 12b (filter temperature index temperature) Tg2 is equal to or higher than the predetermined second determination temperature Tc2 until the first exhaust time is exceeded until the predetermined determination duration tac is exceeded.
  • the catalyst-equipped filter device 12b can be regenerated by performing the gas temperature rise control, the second exhaust gas temperature rise control, and the regeneration temperature maintenance control.
  • the PM trapped by the catalyst-equipped filter device 12b can be forcibly burned and removed to forcibly regenerate the catalyst-equipped filter device 12b, and can be efficiently and forcibly regenerated while avoiding overheating. .
  • an exhaust gas purification device of the exhaust gas purification system a combination of an upstream oxidation catalyst device and a downstream filter with catalyst (DPF) is taken as an example.
  • DPF downstream filter with catalyst
  • it may be a filter (DPF) carrying an oxidation catalyst.
  • Second exhaust gas temperature (filter temperature index temperature) Tg 2 is constantly monitored, and in step S18, the second exhaust gas temperature Tg2 exceeds a predetermined judgment value (fourth judgment temperature Tc4) higher than the second judgment value Tc2. In such a case, stop post-injection and use only multi-injection. This avoids abnormal combustion of PM in the filter with catalyst 12b.
  • the exhaust gas purification system control method and exhaust gas purification system of the present invention having the excellent effects described above are mounted on an internal combustion engine or the like mounted on an automobile, and the exhaust path of the internal combustion engine is sequentially installed from the upstream side.
  • Exhaust gas purification device equipped with an oxidation catalyst device carrying an oxidation catalyst and a diesel particulate filter device, or a diesel carrying an oxidation catalyst
  • An exhaust gas purifying apparatus having a particulate filter device, index temperature detecting means for detecting a catalyst temperature index temperature indicating the temperature of the oxidation catalyst, an exhaust throttle valve and an exhaust brake valve, and the diesel engine
  • it can be used very effectively for an exhaust gas purification system equipped with a control device that performs regeneration control based on the detection result of the index temperature detection means. can do.

Abstract

 内燃機関(10)を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、排気絞り弁(13)と排気ブレーキ弁(18)の両方を使用し、触媒温度指標温度(Tg2)が所定の第1判定温度(Tc1)より低い場合は、排気ブレーキ弁(18)を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第1排気ガス昇温制御を行い、触媒温度指標温度(Tg2)が所定の第1判定温度(Tc1)以上の場合は、前記排気ブレーキ弁(18)を開弁側にして排気絞り弁(13)を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第2排気ガス昇温制御を行う。これにより、車両停車中のDPF(12)の再生制御の実施時に、DPF(12)に流入する排気ガスの昇温効率を高めながら、オーバーヒートや異常燃焼を回避して効率よく短時間で強制再生する。

Description

明 細 書
排気ガス浄ィヒシステムの制御方法及び排気ガス浄ィヒシステム
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中の成分を浄ィ匕するため のディーゼルパティキュレートフィルタ装置の浄ィ匕能力を回復するために、排気ブレ 一キ弁ゃ排気絞り弁の操作を伴う排気ガス昇温制御を行う排気ガス浄ィ匕システムの 制御方法及び排気ガス浄化システムに関するものである。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジン力も排出される粒子状物質(PM:パティキュレート ·マター:以 下 PMとする)の排出量は、 NOx、 COそして HC等と共に年々規制が強化されてきて 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。その中に、触媒を担持した連続再生型 DPF装置がある
[0003] この連続再生型 DPF装置では、排気ガス温度が約 350°C以上の時には、フィルタ に捕集された PMは連続的に燃焼して浄ィ匕され、フィルタは自己再生する。しかし、 排気温度が低い場合、例えば、内燃機関のアイドル運転や低負荷'低速度運転等の 低排気温度状態が継続した場合等にぉ ヽては、排気ガスの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、 PMを酸ィ匕してフィル タを再生することが困難となる。従って、 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。そのため、このフィルタの目詰まりによる排圧上昇の問題が 生じる。
[0004] 力かる問題を解決する手法の一つとして、フィルタの目詰まりが所定の量を超えたと きに、排気ガス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 再生制御を行うものがある。この再生制御では、排気ガス昇温制御を行ってフィルタ に流入する排気ガスをフィルタに捕集された PMが燃焼する温度以上に昇温する。こ れにより、フィルタ温度を高くして PMを燃焼除去してフィルタを再生させる。 [0005] この排気ガス昇温制御としては、シリンダ内(筒内)における燃料噴射で、マルチ噴 射 (多段遅延噴射)やポスト噴射 (後噴射)等を行う方法がある。このマルチ噴射は、 シリンダ内に燃料を多段階で噴射する遅延多段噴射である。このマルチ噴射により、 シリンダ内で仕事せずに燃焼する燃料量を増カロさせ、シリンダカゝら排出される排気ガ スの温度、即ち、酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度を酸化触媒の触媒活性 温度以上に上昇させることができる。
[0006] また、ポスト噴射は、シリンダ内噴射において、主噴射後、マルチ噴射よりもさらに遅 いタイミングで補助噴射を行う噴射である。このポスト噴射により、シリンダ力も排出さ れる排気ガス中に HC (炭化水素)を増カロして、この HCを酸ィ匕触媒で酸化させる。こ の酸ィ匕により、酸ィ匕触媒装置下流の排気ガスの温度を上昇させることができる。
[0007] 一方、ポスト噴射によって未燃燃料がエンジンオイル (潤滑オイル)に混入してェン ジンオイルを希釈すると ヽぅオイルダイリューシヨンに対する対策の面から、運転状態 の安定した停車アイドル時にこの強制再生を行うように制御するものがある。この制御 では、フィルタ装置に PMが所定量溜まった場合に、運転者 (ドライバー)に警告ラン プ等の警告手段でフィルタ装置の再生制御が必要なことを知らせる。この知らせを受 けた運転者が車両を止めて、手動再生ボタンを押すことによって、手動再生モードに 入り強制再生を行う。
[0008] このシステムでは、フィルタ装置の前段(上流側)に酸化触媒装置を設置し、ポスト 噴射によって排気ガス中に供給された HCをこの酸ィ匕触媒装置で酸化させる。この酸 化により、フィルタ装置の入口の排気ガスの温度を上昇させて強制再生を実行する。
[0009] この排気昇温にお!、ては、低速'低負荷運転状態などの排気ガスの温度が低 、場 合には、最初にマルチ噴射を行って、酸化触媒装置の温度を、酸化触媒の触媒活 性温度以上まで上昇させる。そして、酸化触媒装置が触媒活性温度以上に上昇した 後は、燃料噴射制御で、排気ガスの温度を触媒活性温度以上に維持しながらポスト 噴射を行って、 HCを酸化触媒装置に供給する。この HCは酸化触媒で酸化され発 熱するので、排気ガスは更に温度が上昇した状態でフィルタ装置に流入する。この 高温の排気ガスによりフィルタ装置に溜まった PMは燃焼して除去される。
[0010] この再生時においては、例えば、 日本の特開 2005— 76604号公報と日本の特開 2004— 353529号公報に記載されて 、るように、次のような強制再生が行われて!/ヽ る。酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度が酸化触媒活性温度以下の場合に、 排気絞り弁 (ェキゾーストスロットル)を絞って保温すると共に、マルチ噴射を行う。こ のマルチ噴射によって、酸化触媒装置に流入する排気ガスの温度を酸化触媒活性 温度以上に上げる。その後、更に、ポスト噴射を行うことによって強制再生を実行した り、あるいは、排気絞りとマルチ噴射とポスト噴射を同時に行うことによって強制再生 を実行したりしている。
[0011] このように排気絞り弁を利用した排気昇温制御では、車両停止時の再生制御にお いて、排気絞り弁を全閉側にすると、排気通路が狭くなる。そのため、排気ガスの流 れに対する抵抗が高まり排気圧が上昇し、エンジンのエンジン負荷 (ボンビングロス) が増加する。このエンジン負荷の増加は、エンジン回転数を下げる要因となる。しか し、アイドル運転中は、アイドル回転数を維持するように制御がなされる。そのため、 シリンダ内への燃料噴射量が増加するので、より多くの熱量が発生するようになる。 従って、シリンダ内温度や排気ガスの温度が上昇する。
[0012] 一方、排気絞り弁は騒音対策の観点から、全閉状態においても若干の開度が設け られているため、全閉時でもこの隙間から熱が逃げる。そのため、排気ガスの温度を 強制再生に必要な温度に昇温しょうとすると、この逃げてしまう熱の分だけ、更にェン ジン側で熱を発生させる必要がある。その結果、エンジンがオーバーヒートを起こして しまう恐れがある。
[0013] そこで、排気絞り弁よりも、更に全閉時の弁開度(開口面積)の小さい排気ブレーキ 弁 (ェキゾーストブレーキ)を使用して排気ガスを昇温することが考えられる。しかし、 この場合は、排気ブレーキ弁を全閉したままポスト噴射すると、排気通路の開口面積 が小さくなり過ぎる。そのため、排気ガスは迅速に昇温するが、シリンダ内温度が上昇 し過ぎる。その結果、シリンダ内温度が低い時には着火せずに排気通路側に流出し ていたポスト噴射による燃料が、シリンダ内で着火し燃焼する状態が生じ、シリンダ内 が異常燃焼となる。また、このポスト噴射は TDC (上死点)よりも相当後に噴射するた め、燃焼したガス力 S排気に流れ込む。そのため、排気ガス温度が異常に高くなり、酸 化触媒や DPFを損傷する。従って、排気ブレーキ弁による排気絞りでは、ポスト噴射 による排気ガス昇温を行えな ヽと 、う問題がある。
特許文献 1:特開 2005— 76604号公報
特許文献 2:特開 2004— 353529号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 本発明の目的は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中の PMを浄ィ匕す るために、酸ィ匕触媒と DPF装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、車両停車 中の DPFの再生実施時、特に、手動再生実施時に、 DPFに流入する排気ガスの昇 温効率を高めながら、オーバーヒートや異常燃焼を回避して効率よく短時間で強制 再生することができる排気ガス浄ィ匕システムの制御方法及び排気ガス浄ィ匕システム を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0015] 上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法は、内燃 機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディーゼ ルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィ匕装置、又は、酸化触媒を担 持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィヒ装置と、前記 酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排 気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ 装置の浄化能力を回復するために、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて 、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムの制御方法において、前 記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り弁と 前記排気ブレーキ弁の両方を使用することを特徴とする。
[0016] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法にお!ヽて、前記内燃機関を搭載し た車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第 1判 定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射 制御でマルチ噴射を行う第 1排気ガス昇温制御を行!ヽ、前記触媒温度指標温度が 前記所定の第 1判定温度以上の場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気 絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第 2排気 ガス昇温制御を行うことを特徴とする。
[0017] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法にお!ヽて、前記内燃機関を搭載し た車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ 装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の第 1判定温度より高い所定 の第 2判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を 全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行わず、マルチ噴射に よる再生温度維持制御を行うことを特徴とする。
[0018] 更に、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法において、前記内燃機関を搭載し た車両の停止中における再生制御に手動再生制御が含まれることを特徴とする。
[0019] この酸ィヒ触媒の温度を指標する触媒温度指標温度とは、酸化触媒の温度 (ベッド 温度)を判定用の温度として用いることが好ましいが、直接測定することが困難である ため、この酸ィ匕触媒の温度の代わりとする温度である。この触媒温度指標温度として は、酸化触媒に流入する排気ガスの温度や酸化触媒から流出する排気ガスの温度 やこれらの両者の温度力 導かれる温度 (例えば平均温度等)等を用いることができ る。更には、これらの両者の温度をそれぞれ用いて、両者の温度に関する判定を、ァ ンド (AND)又はオア(OR)の論理で使用することもできる。なお、酸化触媒の温度を 計測できる場合は、この酸化触媒の温度もここで 、う触媒温度指標温度に含むことと する。また、所定の第 1判定温度としては、酸化触媒装置の酸化触媒活性温度 (例え ば、 200°C〜250°C程度)が用いられる。
[0020] また、このディーゼルパティキュレートフィルタ装置(DPF装置)の温度を指標するフ ィルタ温度指標温度とは、 DPF装置の温度を判定用の温度として用いることが好まし いが、直接測定することが困難であるため、この DPF装置の温度の代わりとする温度 である。このフィルタ温度指標温度としては、 DPF装置に流入する排気ガスの温度や DPF装置力 流出する排気ガスの温度やこれらの両者の温度力 導かれる温度 (例 えば平均温度等)等を用いることができる。更には、これらの両者の温度をそれぞれ 用いて、両者の温度に関する判定を、アンド (AND)又はオア(OR)の論理で使用す ることもできる。なお、 DPF装置の温度を計測できる場合は、この DPF装置の温度も ここでいうフィルタ温度指標温度に含むこととする。また、所定の第 2判定温度として は、排気ガスの昇温目標温度 (例えば、 500°C〜600°C程度)が用いられる。
[0021] この排気絞り弁 (排気スロットル弁)は、排気ガスの流量を絞るために用いられる弁 である。一方、排気ブレーキ弁(エタゾーストブレーキバルブ)は、補助ブレーキとして 排気ガスの流れに大きな抵抗を与えて、エンジンの排気圧力を上げてエンジンの回 転に抵抗を与える役目を果たす弁である。
[0022] この排気絞り弁と排気ブレーキ弁では、通常は全開か全閉かの 2値制御を行う。し かし、この両方の弁では、全閉時の弁開度(開口率:開口面積)が異なり、排気絞り弁 の全閉時の方が排気ブレーキ弁の全閉時よりも、弁開度が大きぐかつ、排気ガスが 通過し易い。
[0023] 本発明では、排気ガスの温度が低 、時は、マルチ噴射のみでポスト噴射を行わな い間は排気ブレーキ弁を使用して排気通路の開口面積を小さくする。これにより、排 気ガスの昇温効率を高くして排気ガスの迅速な昇温を図る。また、排気ガスの温度が 上がり、ポスト噴射を行う場合は排気絞り弁の使用に切り替えて排気通路の開口面積 を少し大きくする。これにより、排気ガスの昇温効率をある程度維持しながら、ポスト噴 射時の異常燃焼を防止する。更に、排気ガス温度が上昇した時には、ポスト噴射を 停止して、排気ガスの昇温を抑制する。これにより、 DPFにおける異常燃焼を回避し 、 DPFの溶損を防止する。従って、車両停車中の DPFの再生実行時、特に、手動再 生実行時に、 DPFに流入する排気ガスの昇温効率を高めながら、オーバーヒートや 異常燃焼を回避して効率よく短時間で強制再生することができる。
[0024] つまり、触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度より低い間の第 1排気ガス昇温 制御では、開口面積が小さい排気ブレーキ弁を使用して、排気ガスの昇温効率を向 上させる。触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度以上に昇温後は、開口面積が より大きい排気絞り弁を使用して、ポスト噴射の燃料がシリンダ内で燃焼しない程度 にする。これにより、シリンダ内での異常燃焼を防止し、エンジンのオーバーヒートを 回避する。
[0025] また、この内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御は、 DPF装置の目 つまり状態が所定の状態を超えて、点灯ランプ等の警告手段により DPF装置の再生 開始を促された運転者力 の再生開始指示入力を受けることによって開始する手動 再生制御の場合が多い。しかし、車両の停止中における再生制御は、手動再生制御 以外にも、走行自動再生にお!、て車両を停止した時等にも発生する。
[0026] そして、上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄ィ匕システムは、内燃機 関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディーゼル パティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィ匕装置、又は、酸化触媒を担持 したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィヒ装置と、前記酸 化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排気 絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装 置の浄ィヒ能力を回復するために、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて、 再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにお ヽて、前記制御装置が 、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り 弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用する制御を行うように構成される。
[0027] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記制御装置が、前記内燃機関を 搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の 第 1判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃 料噴射制御でマルチ噴射を行う第 1排気ガス昇温制御を行 ヽ、前記触媒温度指標 温度が前記所定の第 1判定温度以上の場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にし て排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第 2排気ガス昇温制御を行うように構成される。
[0028] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記制御装置が、前記内燃機関を 搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼルパティキュレートフ ィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の第 1判定温度より高 、 所定の第 2判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り 弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行わず、マルチ噴 射による再生温度維持制御を行うように構成される。
[0029] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお ヽて、前記内燃機関を搭載した車両の停 止中における再生制御に、手動再生制御を含むように構成される。
[0030] これらの構成により、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法を実施できる排気ガ ス浄ィ匕システムを提供でき、同様の作用効果を奏することができる。
発明の効果
[0031] 本発明の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法及び排気ガス浄ィ匕システムによれば、 ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路に、酸化触媒装置と排気ガス中の PM を浄ィ匕するための DPF装置を備えた排気ガス浄ィ匕装置を設けた排気ガス浄ィ匕シス テムにおいて、制御装置が、車両の停止中における再生制御の際に、排気絞り弁と 排気ブレーキ弁の両方を使用する制御を行う。そのため、排気ガス温度が低い時に は、排気ブレーキ弁の使用により、昇温性を確保して排気ガスの昇温効率を高めるこ とができる。また、排気ガス温度が高くなつた時には、排気絞り弁の使用により、ポスト 噴射を行っても、排気ガスの温度の過度な上昇を抑えることができる。従って、ォー バーヒートを回避しながら効率よく強制再生することができる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄ィ匕システムのシステム構成図である。
[図 2]車両停車中再生制御フローの一例を示す図である。
[図 3]車両停車中再生制御フローの他の例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0033] 以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス 浄ィ匕システムについて、図面を参照しながら説明する。
[0034] 図 1に、この実施の形態の排気ガス浄ィ匕システム 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(内燃機関) 10の排気通路 11に排気ガス浄ィ匕 装置 12を設けて構成される。この排気ガス浄ィ匕装置 12は、連続再生型 DPF (ディー ゼルパティキュレートフィルタ)装置の一つであり、上流側に酸ィ匕触媒装置 12aを、下 流側に触媒付きフィルタ装置 12bを有して構成される。また、この排気ガス浄ィ匕装置 12の上流側に排気ブレーキ弁 (ェキゾーストブレーキ) 18が、下流側に排気絞り弁( ェキゾ一ストスロットル) 13が設けられる。なお、この排気ブレーキ弁 18と排気絞り弁 1 3の位置関係は特に限定されず、前後はどちらが前になつてもよい。また、排気ガス 浄ィ匕装置 12との位置関係も特に限定されない。但し、排気ブレーキの効きを考慮す ると、排気ブレーキ弁を上流側に排気絞り弁を下流側に配置することが、好ましい。 [0035] この酸ィ匕触媒装置 12aは、多孔質のセラミックのハ-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。触媒付きフィルタ装置 12bは、多孔質 のセラミックのハ-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-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ィ匕セリウム等の 触媒を担持する。
[0036] そして、触媒付きフィルタ装置 12bに、モノリスハ-カム型ウォールフロータイプのフ ィルタを採用した場合には、排気ガス G中の PM (粒子状物質)を多孔質のセラミック の壁で捕集(トラップ)する。繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無 機繊維で PMを捕集する。
[0037] そして、触媒付きフィルタ装置 12bの PMの堆積量を推定するために、排気ガス浄 化装置 12の前後に接続された導通管に差圧センサ 21が設けられる。また、触媒付 きフィルタ装置 12bの再生制御用に、酸化触媒装置 12aの上流側に酸化触媒入口 排気温度センサ 22が、酸化触媒装置 12aと触媒付きフィルタ装置 12bの間にフィル タ入口排気温度センサ 23がそれぞれ設けられる。
[0038] この酸化触媒入口排気温度センサ 22は、酸化触媒装置 12aに流入する排気ガス の温度である第 1排気ガス温度 Tglを検出する。また、フィルタ入口排気温度センサ 23は、触媒付きフィルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度である第 2排気ガス温 度 Tg2を検出する。
[0039] 更に、吸気通路 14には、エアクリーナ 15、 MAFセンサ(吸入空気量センサ) 19、 吸気絞り弁 (インテークスロットル) 16、吸気温度 Taを検出するための吸気温度セン サ 29等が設けられる。この吸気絞り弁 16は、吸気マ-ホールドへ入る吸気 Aの量を 調整する。
[0040] これらのセンサの出力値は、エンジン 10の運転の全般的な制御を行うと共に、排気 ガス浄ィ匕装置 12の再生制御も行う制御装置 (ECU:エンジンコントロールユニット) 3 0に入力される。この制御装置 30から出力される制御信号により、吸気絞り弁 16や、 燃料噴射装置 (噴射ノズル) 17や、排気ブレーキ弁 18や、排気絞り弁 13や、 EGRバ ルブ等が制御される。この EGRバルブは図示しない EGR通路に EGRクーラと共に 設けられ、 EGR量を調整する。
[0041] この燃料噴射装置 17は燃料ポンプ(図示しな 、)で昇圧された高圧の燃料を一時 的に貯えるコモンレール噴射システム(図示しない)に接続されている。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) 24からのアクセル 開度、回転数センサ 25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。制御装置 30から、燃料噴射装置 17から所定量の燃料が 噴射されるように通電時間信号が出力される。
[0042] また、この排気ガス浄ィ匕装置 12の再生制御において、走行中に自動的に強制再 生するだけでなぐ任意に運転者が車両を停止して強制再生ができるように、注意を 喚起するための警告手段である点滅灯 (DPFランプ) 26及び異常時点灯ランプ 27と 、手動再生ボタン (マニュアル再生スィッチ) 28が設けられる。これらの警告手段によ り、触媒付きフィルタ装置 12bの PMの捕集量が一定量を超えて、触媒付きフィルタ 装置 12bが目詰まった時に、運転者 (ドライバー)に注意を促す。
[0043] この排気ガス浄ィ匕システム 1の制御においては、通常の運転で PMを捕集する。こ の通常の運転において、再生時期である力否かを監視する。再生時期であると判断 されると警告又は走行自動再生を行う。警告の場合は、この警告を受けた運転者が 手動再生ボタン 28を操作することにより手動再生が行われる。
[0044] そして、この手動再生や走行自動再生の強制再生は、この実施の形態では、図 2 や図 3に例示するような制御フローに従って行われる。この図 2では、酸化触媒の温 度 (ベッド温度)を指標する触媒温度指標温度としては、フィルタ入口排気温度セン サ 23で検出された第 2排気ガス温度 Tg2を用いる。この第 2排気ガス温度 Tg2が所 定の第 1判定温度 Tel以上となった時にポスト噴射により未燃燃料を酸ィ匕触媒装置 1 2aの上流側に供給する。また、触媒付きフィルタ装置 12bの温度を指標するフィルタ 温度指標温度としても、フィルタ入口排気温度センサ 23で検出された第 2排気ガス 温度 Tg2を用いる。この第 2排気ガス温度 Tg2が所定の第 2判定温度 Tc2以上とな つた時に、ポスト噴射無しのマルチ噴射による再生温度維持制御を行う。
[0045] この図 2の制御フローがスタートすると、ステップ S11で、車両停止中再生制御であ る力否かを判定し、車両停止中再生制御でない場合には、この再生制御を実施する ことなぐリターンし、通常運転制御や走行自動再生制御を行う。また、ステップ S 11 で車両停止中再生制御である場合には、ステップ S12に行く。
[0046] 次のよう場合に、車両停止中再生制御となる。手動再生の場合は、手動再生を行う ように促された運転者が車両を停止して手動再生ボタン 28を操作することにより、車 両停止中再生制御となる。また、走行自動再生の場合は、差圧センサ 21の検出値な どカゝら触媒付きフィルタ装置 12bの PMの捕集量が一定量を超えたことを検知した時 に再生制御となり、この再生制御中に停車すると、車両停止中再生制御となる。なお 、走行を止めるまでと、走行開始した後は、車両停止中再生制御カゝら外れる。
[0047] ステップ S12では、第 1判定温度 Telを算出する。この第 1判定温度 Telは、フィル タ入口排気温度センサ 23で検出された排気ガス温度である第 2排気ガス温度 (触媒 温度指標温度) Tg2がこの温度になると、酸化触媒装置 12aの酸化触媒で、ポスト噴 射により供給される未燃燃料である HCが十分に酸ィ匕される温度 (例えば、 200°C〜 250°C程度)である。また、第 1判定温度 Telとして、その時のエンジン回転数 Neに 従って変化する値を使用してもよい。また、フィルタ入口排気温度センサ 23で検出さ れた第 2排気ガス温度 Tg2に替えて、酸化触媒入口温度センサ 22で検出された第 1 排気ガス温度 Tglを用いてもょ ヽ。
[0048] 次のステップ S 13では、第 2排気ガス温度 (触媒温度指標温度) Tg2のチェックを行 う。この第 2排気ガス温度 Tg2が、ステップ S12で算出した第 1判定温度 Telより低い ときには、ステップ S14で、第 1排気ガス昇温制御を、所定の時間 (ステップ S13の第 2排気ガス温度 Tg2のチヱックのインターバルに関係する時間) Δ tlの間行う。
[0049] この第 1排気ガス昇温制御では、排気ブレーキ弁 18による排気ガスの昇温効率の 向上を図るため、排気ブレーキ弁 18を全閉側にし、排気絞り弁 13を全開側にして、 ポスト噴射無しでマルチ噴射を行う。この排気ブレーキ弁 18の閉弁により、熱が逃げ るのを防ぐ。それと共にエンジン負荷を高め、排気ガス温度を効率よく短時間で上昇 させる。これにより、酸化触媒装置 12aの昇温性を向上させる。
[0050] このステップ S 14の後は、ステップ S 12に戻る。また、ステップ S 13の判定で、第 2排 気ガス温度 Tg2が所定の第 1判定温度 Tel以上であると、ステップ S15に行く。
[0051] なお、次のように構成することもできる。酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標 温度として、フィルタ入口排気温度センサ 23で検出された第 2排気ガス温度 Tg2と酸 化触媒入口排気温度センサ 22で検出された第 1排気ガス温度 Tglの両方を用いる 。この両方のそれぞれに対しての所定の判定温度として第 1判定温度 Telと第 3判定 温度 Tc3を用いる。第 2排気ガス温度 Tg2が第 1判定温度 Telを超え、かつ、第 1排 気ガス温度 Tglが第 3判定温度 Tc3を超えた時に、酸化触媒装置 12aの上流側にポ スト噴射により未燃燃料を供給する。
[0052] この場合は、図 2のステップ S12とステップ S13が、図 3のステップ S12Aとステップ S13Aに置き換わる。ステップ S12Aでは、第 1判定温度 Telにカ卩えて第 3判定温度 Tc3を算出する。
[0053] また、ステップ S13Aでは、第 2排気ガス温度 Tg2が第 1判定温度 Tel以上である か否かと、第 1排気ガス温度 Tglが第 3判定温度 Tc3以上である力ゝ否カゝとを判定する 。そして、第 2排気ガス温度 Tg2が第 1判定温度 Tel以上であり、かつ、第 1排気ガス 温度 Tglが第 3判定温度 Tc3以上である場合のみステップ S15に行き、その他の場 合はステップ S 14に行く。
[0054] ステップ S 15では、第 2判定温度 Tc2を算出する。この第 2判定温度 Tc2は、ステツ プ S 17の第 2排気ガス昇温制御の目標温度である。フィルタ入口排気温度センサ 23 で検出された排気ガスの温度である第 2排気ガス温度 (フィルタ温度指標温度) Tg2 をこの温度 Tc2以上に維持することにより、触媒付きフィルタ装置 12bに捕集された P Mの燃焼を良好な状態に維持する。この第 2判定温度 Tc2は、通常は PMの燃焼開 始温度 (例えば、 350°C程度)よりも高い値とし、例えば、 500°C程度とする。また、第 2判定温度 Tc2の値を時間によって多段階に変化させてもよい。
[0055] 次のステップ S 16では、第 2排気ガス温度 (フィルタ温度指標温度) Tg2のチェック を行う。この第 2排気ガス温度 Tg2が第 2判定温度 Tc2より低いときは、ステップ S17 の第 2排気ガス昇温制御に行く。第 2排気ガス温度 Tg2が第 2判定温度 Tc2以上の 時は、ステップ S18の再生温度維持制御に行く。
[0056] ステップ S17では、第 2排気ガス昇温制御を、所定の時間 (ステップ S16の第 2排気 ガス温度 Tg2のチヱックのインターバルに関係する時間) A t2の間行う。この第 2排 気ガス昇温制御では、排気絞り弁 13による排気ガスの昇温効率の向上を図るため、 排気ブレーキ弁 18を全開側にし、排気絞り弁 13を全閉側にして、マルチ噴射に加え てポスト噴射を行う。この排気絞り弁 13の閉弁により、排気ブレーキ弁 18の全閉より も通路面積が広がる。そのため、エンジン負荷が軽減するので、シリンダ内温度の上 昇が減少し、ポスト噴射が可能となる。
[0057] そして、マルチ噴射により排気ガス温度の昇温を継続すると共に、ポスト噴射により 排気ガス中に未燃燃料 (HC)を供給し、この未燃燃料を酸化触媒装置 12aで酸化す る。この酸ィ匕熱により排気ガスの温度を更に昇温することができる。この昇温した排気 ガスの温度 Tg2が第 2判定温度 Tc2以上になると触媒付きフィルタ装置 12bに捕集 された PMが燃焼する。なお、この第 2排気ガス昇温制御で、第 2排気ガス温度 Tg2 を、制御目標の温度 Tc2まで連続的に昇温してもよいが、二段階や多段階で昇温す るようにしても良い。このステップ S 17の後は、ステップ S 19に行く。
[0058] そして、ステップ S16の判定で、第 2排気ガス温度 Tg2が第 2判定温度 Tc2以上の 場合には、ステップ S18で、エンジン 10のシリンダ内(筒内)噴射において再生温度 維持制御を、所定の時間 (ステップ S16の第 2排気ガス温度 Tg2の継続時間のチェッ クのインターバルに関係する時間) A t3の間行う。この再生温度維持制御では、マル チ噴射の継続により排気ガスの昇温を継続する。また、ポスト噴射を停止することによ り、排気ガス中への未燃燃料の供給を停止する。これにより、触媒付フィルタ装置 12 bに流入する排気ガスの温度 Tg2が高くなり過ぎないように昇温を抑制する。この排 気ガス温度の昇温の抑制により、触媒付きフィルタ装置 12bにおける異常燃焼を防 止することができる。
[0059] また、ステップ S 18では、 PM燃焼累積時間のカウントを行う。このカウントは、第 2排 気ガス温度 Tg2が所定の第 2判定温度 Tc2以上の場合にのみ PM燃焼累積時間 ta をカウントする(ta=ta+ A t3) 0このステップ S18の後は、ステップ S19に行く。
[0060] ステップ S 19では、再生制御の終了か否かを判定するために、 PM燃焼累積時間 t aのチヱックを行う。このチヱックでは PM燃焼累積時間 taが所定の判定時間 Tacを超 えた力否かをチェックする。即ち、超えていれば、再生制御が完了したとして、ステツ プ S20に行く。超えてなければ、再生制御は完了していないとして、ステップ S12に 戻る。そして、 PM燃焼累積時間 taが所定の判定時間 tacを超えるまで、ステップ S1 4の第 1排気ガス昇温制御力 ステップ SI 7の第 2排気ガス昇温制御力、ステップ S1 8の再生温度維持制御を行う。
[0061] そして、ステップ S20では、再生制御を終了して、排気絞り弁 13や排気ブレーキ弁 18を通常運転状態に戻して、通常噴射制御に復帰する。その後、リターンする。
[0062] なお、これらの制御中においては、常時、車両の走行開始を監視して、走行を開始 したときは、リターンに行き、この制御フローを中断して、走行自動再生制御や通常 運転制御などの所定の制御に戻る。
[0063] この車両停車中再生制御によって、次のような制御を行うことができる。
再生制御を行う際に、触媒付きフィルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度が所 定の第 1判定温度 Telより低い場合は、第 1排気ガス昇温制御を行って、第 2排気ガ ス温度 Tg2を所定の第 1判定温度 Telまで上昇させることができる。この触媒付きフィ ルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度は、フィルタ入口排気温度センサ 23で検出 された排気ガスの温度である第 2排気ガス温度 (触媒温度指標温度) Tg2である。ま た、第 1排気ガス昇温制御では、排気ブレーキ弁 18を全閉側にすると共にエンジン 1 0のシリンダ内噴射制御でポスト噴射を伴わないマルチ噴射を行う。
[0064] そして、触媒付きフィルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度 Tg2が所定の第 1判 定温度 Tel以上の場合は、第 2排気ガス昇温制御を行う。この第 2排気ガス昇温制 御では、排気ブレーキ弁 18を全開側にして排気絞り弁 13を全閉側にすると共に、シ リンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う。この第 2排気ガス昇 温制御により、触媒付きフィルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度 (触媒温度指標 温度、フィルタ温度指標温度) Tg2を所定の第 2判定温度 Tc2まで上昇させることが できる。
[0065] 更に、触媒付きフィルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度 (フィルタ温度指標温 度) Tg2が所定の第 2判定温度 Tc2以上の時間が所定の判定継続時間 tacを超える まで、第 1排気ガス昇温制御、第 2排気ガス昇温制御、再生温度維持維持制御を行 つて、触媒付きフィルタ装置 12bの再生を行うことができる。
[0066] 従って、車両停止時の再生制御の排気ガス昇温に際して、第 2排気ガス温度 Tg2 ( 触媒温度指標温度)が所定の第 1判定温度 Telよりも低い場合、排気ブレーキ弁 18 を全閉側にして排気絞り弁 13を全開側にすると共にマルチ噴射を行うので、負荷を 高めながら、排気ガスを昇温できる。
[0067] また、第 2排気ガス温度 Tg2 (触媒温度指標温度)が所定の第 1判定温度 Tel以上 となったら、排気ブレーキ弁 18を全開にして排気絞り弁 13を全閉すると共に、マルチ 噴射に加えてポスト噴射する。これにより排気ガスの昇温効率を高めることができる。
[0068] その結果、触媒付きフィルタ装置 12bに捕集された PMを強制的に燃焼除去して触 媒付きフィルタ装置 12bを強制再生すると共に、オーバーヒートを回避して効率よく 強制再生することができる。
[0069] 従って、車両の停止中における再生制御の際に、排気絞り弁 13と排気ブレーキ弁 18の両方を使用する制御を行うので、排気ガス温度が低い時には、排気ブレーキ弁 18の使用により、昇温性を確保して排気ガスの昇温効率を高めることができる。排気 ガス温度が高くなつた時には、排気絞り弁 13の使用により、ポスト噴射を行っても、排 気ガスの温度の過度な上昇を抑えることができる。従って、オーバーヒートを回避しな 力 効率よく強制再生することができる。
[0070] なお、上記の実施の形態では、排気ガス浄ィ匕システムの排気ガス浄ィ匕装置として は、上流側の酸化触媒装置と下流側の触媒付きフィルタ(DPF)との組み合わせを例 にして説明したが、酸化触媒を担持したフィルタ(DPF)であってもよ ヽ。
[0071] また、上記の図 2及び図 3の制御フローでは複雑になるのを避けるため、記載しな かったが、次のように構成してもよい。第 2排気ガス温度 (フィルタ温度指標温度) Tg 2を常時監視し、ステップ S18において第 2排気ガス温度 Tg2が第 2判定値 Tc2よりも 高い所定の判定値 (第 4判定温度 Tc4)を超えた場合には、ポスト噴射等を中止し、 マルチ噴射のみにする。これにより、触媒付きフィルタ 12bにおける PMの異常燃焼 を避ける。
産業上の利用可能性
[0072] 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の制御方法及び排 気ガス浄化システムは、自動車搭載の内燃機関等に搭載され、内燃機関の排気通 路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディーゼルパティキユレ ートフィルタ装置を配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼ ルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄化装置と、前記酸化触媒の温 度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と、排気絞り弁と排 気ブレーキ弁を備えると共に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の浄ィ匕 能力を回復するために、前記指標温度検出手段の検出結果に基づいて、再生制御 を行う制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムに対して、極めて有効に利用すること ができる。

Claims

請求の範囲
[1] 内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディ ーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィ匕装置、又は、酸化触媒 を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィ匕装置と、 前記酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と 、排気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、前記ディーゼルパティキュレートフィ ルタ装置の浄化能力を回復するために、前記指標温度検出手段の検出結果に基づ
V、て、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムの制御方法にお!、て 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記排気絞り 弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用することを特徴とする排気ガス浄ィ匕システムの 制御方法。
[2] 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記触媒温度 指標温度が所定の第 1判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁を全閉側にすると 共に、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第 1排気ガス昇温制御を行 ヽ、 前記触媒温度指標温度が前記所定の第 1判定温度以上の場合は、前記排気ブレー キ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御で ポスト噴射を行う第 2排気ガス昇温制御を行うことを特徴とする請求項 1記載の排気ガ ス浄化システムの制御方法。
[3] 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際に、前記ディーゼ ルパティキュレートフィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指標温度が、所定の 第 1判定温度より高い所定の第 2判定温度より高い場合は、前記排気ブレーキ弁を 開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴 射を行わない再生温度維持制御を行うことを特徴とする請求項 2記載の排気ガス浄 化システムの制御方法。
[4] 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御に手動再生制御が含ま れることを特徴とする請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の排気ガス浄化システムの 制御方法。
[5] 内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディ ーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィ匕装置、又は、酸化触媒 を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ装置を配置した排気ガス浄ィ匕装置と、 前記酸化触媒の温度を指標する触媒温度指標温度を検出する指標温度検出手段と 、排気絞り弁と排気ブレーキ弁を備えると共に、前記ディーゼルパティキュレートフィ ルタ装置の浄化能力を回復するために、前記指標温度検出手段の検出結果に基づ V、て、再生制御を行う制御装置を備えた排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、
前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際 に、前記排気絞り弁と前記排気ブレーキ弁の両方を使用する制御を行うことを特徴と する排気ガス浄ィ匕システム。
[6] 前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際 に、前記触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度より低い場合は、排気ブレーキ弁 を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射を行う第 1排気ガス昇 温制御を行!、、前記触媒温度指標温度が前記所定の第 1判定温度以上の場合は、 前記排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内 燃料噴射制御でポスト噴射を行う第 2排気ガス昇温制御を行うことを特徴とする請求 項 5記載の排気ガス浄ィ匕システム。
[7] 前記制御装置が、前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御の際 に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の温度を指標するフィルタ温度指 標温度が、所定の第 1判定温度より高い所定の第 2判定温度より高い場合は、前記 排気ブレーキ弁を開弁側にして排気絞り弁を全閉側にすると共に、シリンダ内燃料 噴射制御でポスト噴射を行わない再生温度維持制御を行うことを特徴とする請求項 6 記載の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。
[8] 前記内燃機関を搭載した車両の停止中における再生制御に、手動再生制御を含 むことを特徴とする請求項 5〜7のいずれか 1項に記載の排気ガス浄化システム。
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