WO2007108167A1 - 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

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 Download PDF

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Kenji Hagio
Takashi Ikeda
Shigeru Ikeda
Takao Onodera
Tatsuo Mashiko
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Isuzu Motors Limited
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Definitions

  • the present invention relates to multi-injection in cylinder fuel injection in order to restore 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.
  • 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 force the filter to regenerate.
  • 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 post-injection HC (hydrocarbon) is increased in the exhaust gas from which the cylinder force is also discharged, and this HC is oxidized by the acid catalyst, thereby reducing the temperature of the exhaust gas downstream of the acid catalyst device. Can be raised.
  • an oxidation catalyst device is installed in the upstream (upstream side) of the filter device, and the oxidation catalyst device oxidizes HC supplied into the exhaust gas by post-injection.
  • the forced regeneration is executed by raising the temperature of the exhaust gas.
  • HC is supplied to the oxidation catalyst device.
  • This HC is Since it is oxidized by the oxidation catalyst and generates heat, the exhaust gas flows into the filter device with the temperature further increased.
  • the high temperature exhaust gas causes the filter device to rise above the combustion start temperature of PM, the accumulated PM is burned and removed.
  • multi-injection is continued in order to keep the exhaust gas temperature above the oxidation catalyst activation temperature, but temperature maintenance control is performed without post-injection.
  • the injection amount and the injection timing of the multi-injection are based on the engine speed and the fuel injection amount.
  • Control is based on map data. This map data is preset by experiment or calculation.
  • the first exhaust gas temperature rise control, the second exhaust gas temperature rise control, and the temperature maintenance control are all controlled with the same map data. It is difficult to achieve both temperature performance and temperature maintenance performance. For this reason, there was a problem that if the heating time became longer!
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-225579
  • Patent Document 2 Japanese Translation of Special Publication 2002-066813
  • An object of the present invention is to exhaust a DPF in an exhaust gas purification system equipped with an acid catalyst and a DPF in order to purify PM in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • the exhaust gas flowing into the DPF can be quickly heated, thereby reducing the forced regeneration time and improving the fuel efficiency for forced regeneration, and a control method for the exhaust gas purification system.
  • the object is to provide an exhaust gas purification system.
  • an exhaust gas purification system control method of the present invention includes an oxidation catalyst device and a diesel particulate filter in which an oxidation catalyst is supported in order from the upstream side in an exhaust passage of an internal combustion engine.
  • 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.
  • Index temperature detection means Based on the detection result of the index temperature detection means, a control device for performing forced regeneration control for recovering the purification capacity of the diesel particulate filter device is provided, and the control device performs the forced regeneration control.
  • first exhaust gas temperature increase control for performing multi-injection without post injection in cylinder fuel injection control is performed !
  • second exhaust gas temperature rise control that performs post-injection in addition to multi-injection by in-cylinder fuel injection control.
  • the injection amount and the injection timing of the multi-injection performed in the first exhaust gas temperature increase control are calculated based on the first multi-injection map data, and the second exhaust gas temperature increase control is performed.
  • Perform multi-injection jet The amount and injection timing, and calculates based on different second multi-injection map data from the first multi-injection map data.
  • 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 it is difficult to directly measure the temperature. 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, it can also be used in the AND (OR) or OR (OR) logic by using the judgment regarding the temperature of both of them.
  • the temperature of the acid 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 the 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. .
  • DPF equipment If the temperature of the device can be measured, the temperature of the DPF device is also included in the filter temperature index temperature.
  • the exhaust gas temperature increase target temperature for example, about 500 ° C. to 600 ° C.
  • the first and second multi-injection map data for determining the injection amount and the injection timing of the multi-injection are map data based on the engine speed and the fuel injection amount. These map data are set in advance by experiments and calculations, and are input to the control device. Refer to the map data for the first and second multi-injections from the detected engine speed and the detected fuel injection amount, such as the accelerator opening, during multi-injection control. The injection amount and the injection timing are calculated.
  • the map data for the first multi-injection and the map data for the second multi-injection are set to separate map data in accordance with the purpose of each control.
  • the catalyst temperature index temperature is predetermined.
  • a map for multi-injection is separately prepared when the temperature is higher than the first judgment temperature, that is, when post-injection is performed and the DPF filter is heated to a temperature higher than the combustion temperature of PM.
  • the injection amount of the multi-injection is increased, and the injection timing of the multi-injection is set to the fuel during the normal operation.
  • the injection amount of the multi-injection is reduced to the amount necessary for maintaining the exhaust gas temperature, and the injection timing of the multi-injection is less delayed than the injection timing of the multi-injection during the first exhaust gas temperature raising control. It is characterized by that. In the present invention, these controls
  • the exhaust gas flowing into the DPF filter will be heated up efficiently and quickly.
  • the forced regeneration control also includes a traveling automatic regeneration control that automatically performs a forced regeneration during traveling of the vehicle when the eyes of the DPF device, that is, the state exceeds a predetermined state.
  • a traveling automatic regeneration control that automatically performs a forced regeneration during traveling of the vehicle when the eyes of the DPF device, that is, the state exceeds a predetermined state.
  • manual regeneration control since there are many cases of manual regeneration control, it is preferable to include manual regeneration control in this forced regeneration control.
  • the forced regeneration is such that the eyes of the DPF device, that is, the state exceeds a predetermined state, and the regeneration start instruction input of the driver's force prompted to start the regeneration of the DPF device by a warning means such as a lighting lamp is received. Start with.
  • an exhaust gas purification system of the present invention for achieving the above object includes an oxidation catalyst device and a diesel particulate filter device each carrying an oxidation catalyst in order from the 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
  • a control device for performing forced regeneration control for recovering the purification capacity of the diesel particulate filter device based on the detection result of the detection device and the indicator temperature detection device, and the control device force forced regeneration During the control, if the catalyst temperature index temperature is lower than the predetermined first determination temperature, multi-injection without post-injection in the cylinder fuel injection control.
  • the first exhaust gas temperature control is performed to perform post-injection in addition to multi-injection in the cylinder fuel injection control.
  • the control device uses the first multi-injection map data to indicate the injection amount and injection timing of multi-injection performed in the first exhaust gas temperature rise control. Based on the second multi-injection map data different from the first multi-injection map data, the multi-injection amount and the injection timing performed by the second exhaust gas temperature raising control are calculated based on the second multi-injection map data. It is configured to perform control.
  • the control device increases the injection amount of the multi-injection in the first exhaust gas temperature increase control, and the injection timing of the multi-injection.
  • the multi-injection injection amount is reduced to an amount necessary to maintain the exhaust gas temperature, and the multi-injection timing is reduced.
  • control is performed such that the delay is less than the injection timing of multi-injection during the first exhaust gas temperature raising control.
  • control device is configured to perform control including manual regeneration control in the forced regeneration control.
  • the oxidation catalyst and PM in the exhaust gas are purified in the exhaust passage of an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • the multi-injection control map is used for the multi-injection control of the fuel injection in the cylinder during the forced regeneration of the DPF.
  • First exhaust gas temperature rise control to raise the index temperature to the first judgment temperature, and then the second exhaust gas to be post-injected in addition to multi-injection in order to raise the filter temperature index temperature to the second judgment temperature
  • the temperature rise control is configured to be different for each control, the exhaust gas flowing into the DPF can be quickly and efficiently raised during forced regeneration of the DPF. As a result, the forced regeneration time can be shortened, and the fuel efficiency for forced regeneration can be improved.
  • the temperature raising time can be shortened by increasing the injection amount by multi-injection and delaying the injection timing.
  • the injection amount by the multi-injection is throttled and controlled to return the injection timing to reduce the delay from the injection timing of the first exhaust gas temperature rise control, and the exhaust gas that has been heated up. By maintaining this temperature, it is possible to more efficiently raise the temperature of the exhaust gas and maintain the temperature of the exhaust gas.
  • 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 forced regeneration control flow.
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of forced regeneration control flow. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • 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 air brake valve (exhaust brake) 13 is provided on the upstream side of the exhaust gas purification device 12, and an air throttle valve (exhaust throttle) 14 is provided on the downstream side.
  • the positional relationship between the exhaust brake valve 13 and the exhaust throttle valve 14 is not particularly limited, and either front or rear may be front. Further, the positional relationship with the exhaust gas purification device 12 is not particularly limited. However, considering the effectiveness of the exhaust brake, it is preferable to arrange the exhaust brake valve 13 on the upstream side and the exhaust throttle valve 14 on the downstream side. Further, a silencer 15 is provided on the downstream side of the exhaust gas purifier 12.
  • This acid-catalyst catalyst device 12a is made of platinum on a carrier such as a porous ceramic hard cam structure.
  • the filter device 12b with catalyst is formed of a monolithic ham-wall type wall flow type filter or the like in which the inlet and outlet of a porous ceramic her cam channel are alternately plugged.
  • a catalyst such as platinum or cerium oxide is supported on the filter.
  • PM (particulate matter) in the exhaust gas G is collected (trapped) by the porous ceramic wall.
  • a differential pressure sensor 31 is provided in the conducting pipe connected before and after the exhaust gas purification device 12.
  • an oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 32 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. 33 is provided.
  • the oxidation catalyst inlet exhaust temperature sensor 32 detects a first exhaust gas temperature Tgl that is the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst device 12a. Also, filter inlet exhaust temperature sensor 33 detects the second exhaust gas temperature Tg2, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the filter device with catalyst 12b.
  • the intake passage 16 is provided with an air cleaner 17, a MAF sensor (intake air amount sensor) 34, an intake throttle valve (intake throttle) 18, an intake air temperature sensor 35 for detecting the intake air temperature Ta, and the like. .
  • This intake throttle valve 18 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) 40 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 40 controls the intake throttle valve 18, the fuel injection device (injection nozzle) 19, the exhaust brake valve 13, the exhaust throttle valve 14, the EGR valve 22, and the like.
  • the This EGR valve 22 is installed in the EGR passage 21 together with the EGR cooler 21 to adjust the EGR amount.
  • the fuel injection device 19 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 40 includes information such as the accelerator opening from the accelerator position sensor (APS) 36 and the engine speed from the rotation speed sensor 37, as well as information such as the vehicle speed and cooling water temperature. Is also entered.
  • the controller 40 outputs an energization time signal so that a predetermined amount of fuel is injected from the fuel injector 19.
  • a warning hand is used so that the driver can arbitrarily stop the vehicle and perform forced regeneration as long as it is automatically forcibly regenerated during traveling.
  • a flashing lamp (DPF lamp) 23, an abnormal lamp 24, and a manual regeneration button (manual regeneration switch) 25 are provided. These warning means 23 and 24 alert the driver when the amount of PM trapped 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. In this normal operation, whether the power is at the regeneration time is monitored, and if it is judged that the regeneration time is reached, 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 25 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. In FIG. 2, the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 33 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. Further, the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 33 is also used as the filter temperature index temperature for indicating the temperature of the filter device with catalyst 12b. When the second exhaust gas temperature Tg2 becomes equal to or higher than a predetermined second determination temperature Tc2, temperature maintenance control by multi-injection is performed without performing post-injection.
  • step S11 When the control flow in Fig. 2 starts, it is determined in step S11 whether or not the force is the forced regeneration control by automatic regeneration or manual regeneration. If it is not forced regeneration control, return without executing this forced regeneration control and perform normal operation control. If the forced regeneration control is in step S11, the process goes to step S12.
  • the forced regeneration control is as follows.
  • forced regeneration control is performed when the driver who is prompted to perform manual regeneration stops the vehicle and operates the manual regeneration button 25.
  • it is a warning means when the differential pressure detected by the differential pressure sensor 31 that measures the differential pressure between before and after the exhaust gas purification device 12 exceeds a predetermined differential pressure value for determination.
  • Flashing light (DPF lamp) 23 flashes to prompt the driver to perform manual regeneration of DPF.
  • forced regeneration control is performed when it is detected from the detection value of the differential pressure sensor 31 that the amount of PM collected by the filter device 12b with catalyst exceeds a certain amount.
  • a first determination temperature Tel is calculated.
  • the 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 33, 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).
  • 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 oxygen catalyst inlet temperature sensor 32 is used instead of the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 33. A little.
  • 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).
  • multi-injection is performed based on the first multi-injection map data without post-injection.
  • the multi-injection control is performed by referring to the first multi-injection map data based on the detected engine speed and the fuel injection amount calculated for the force such as the detected accelerator opening.
  • Multi-injection is calculated by calculating the injection amount and injection timing.
  • the map data for the first multi-injection that determines the injection amount and the injection timing of this multi-injection is based on the engine speed and the fuel injection amount, in other words, the fuel injection amount that is calculated for force such as the detected accelerator opening. Is the map data. This map data is set in advance by experiments and calculations, and is input to the control device.
  • the injection amount of multi-injection is increased, and the injection timing of multi-injection is delayed more than the fuel injection timing during normal operation.
  • the temperature rise efficiency of the exhaust gas is increased and the temperature of the exhaust gas is raised quickly.
  • the exhaust brake valve 13 is used together when the vehicle is stopped. By closing the exhaust brake valve 13, heat is prevented from escaping and the engine load is increased. As a result, the exhaust gas temperature is efficiently raised in a short time, and the temperature rise performance of the oxidation catalyst device 12a is improved.
  • Step S13 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.
  • the catalyst temperature index temperature indicating the temperature of the oxidation catalyst the second exhaust gas temperature Tg2 detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 33 and the first exhaust gas temperature detected by the acid catalyst catalyst inlet exhaust temperature sensor 32 are used. Both 1 exhaust gas temperature Tg 1 can be used.
  • the first judgment temperature Tel and the third judgment temperature Tc3 are used as predetermined judgment temperatures for both of these.
  • 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 or not the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the first determination temperature Tel and whether or not the first exhaust gas temperature Tgl is equal to or higher than the third determination temperature Tc3 are determined. judge . Only when the second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the first judgment temperature Tel and the first exhaust gas temperature Tg1 is equal to or higher than the third judgment temperature Tc3, the process goes to Step S15, and the other goes to Step S14. go.
  • 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 33, is maintained at the temperature Tc2 or higher so that the PM collected 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.
  • step S16 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 second exhaust gas temperature Tg2 is equal to or higher than the second judgment temperature Tc2, the temperature maintenance control in step S18 is performed.
  • step S17 the second exhaust gas temperature raising control is performed for a predetermined time period (time related to the check interval of the second exhaust gas temperature Tg2 in step S16) At2.
  • multi-injection is performed based on second multi-injection map data different from the first multi-injection map data. Similar to the first multi-injection map data, the second multi-injection map data that determines the injection amount and the injection timing of this multi-injection are the engine speed and fuel injection amount, in other words, the detected accelerator opening, etc.
  • the map data is also based on the calculated fuel injection amount. This map data is set in advance by experiments and calculations, and is input to the control device.
  • the injection amount of the multi-injection is reduced to an amount necessary for maintaining the exhaust gas temperature.
  • the delay is less than the injection timing of multi-injection at the time of the first exhaust gas temperature raising control S14.
  • This multi-injection maintains the exhaust gas temperature to some extent.
  • this fuel is oxidized by the acid catalyst to raise the temperature of the exhaust gas flowing into the filter with catalyst 12b.
  • the exhaust throttle valve 14 is used together when the vehicle is stopped. Set exhaust brake valve 13 to the fully open side and exhaust throttle valve 14 to the fully closed side. As a result, the passage area can be increased more than when the exhaust brake valve 13 is closed, so that the engine load is reduced. Therefore, the rise in the cylinder temperature is reduced and post injection is possible.
  • the temperature of the exhaust gas is continuously raised by the multi-injection of the second exhaust gas temperature raising control, and unburned fuel (HC) is supplied into the exhaust gas by the post injection.
  • This unburned fuel is oxidized by the oxidation catalyst device 12a, and the temperature of the exhaust gas can be further raised by this oxidation heat.
  • the second exhaust gas temperature control Tg2 may be continuously increased to the control target temperature Tc2 by the second exhaust gas temperature increase control. Alternatively, the temperature may be raised in two stages or multiple stages. After step S17, go to step S19.
  • step S18 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, in step S18, the multi-injection without post-injection in the cylinder (in-cylinder) injection of the engine 10 is performed.
  • the temperature maintenance control for performing the injection is performed for a predetermined time (the time related to the interval for checking the duration of the second exhaust gas temperature Tg2 in step S16).
  • 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 in order to determine whether or not the regeneration control is finished, the PM combustion accumulated time t Check a. 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, the first exhaust gas temperature rise control force in step S14 and the second exhaust gas temperature rise control force in step S17 and the temperature maintenance control in step S18 are performed. Do.
  • step S20 if the forced regeneration control is terminated and the vehicle is stopped, the exhaust brake valve 13 and the exhaust throttle valve 14 are returned to the normal operation state, and the normal injection control is resumed. Then return.
  • the exhaust gas temperature detected by the filter inlet exhaust temperature sensor 33 at the time of forced regeneration control is the second exhaust gas temperature (catalyst temperature index temperature) Tg2, that is, with catalyst.
  • the first exhaust gas temperature rise control that performs multi-injection without post injection in the cylinder fuel injection control
  • the second exhaust gas temperature rise control is performed to post-inject into multi-injection by in-cylinder fuel injection control.
  • the first exhaust gas temperature increase control is calculated based on the map data for the first multi-injection, and the second exhaust gas temperature increase control is performed based on the first multi-injection map data.
  • Multi-injection quantity and injection Trimming can be calculated based, Te different second multi-injection map data from the first multi-injection map data.
  • the injection amount of the multi-injection can be increased, and the injection timing of the multi-injection can be delayed more than the fuel injection timing during the normal operation.
  • the injection amount of the multi-injection is reduced to an amount necessary for maintaining the exhaust gas temperature, and the injection timing of the multi-injection is set to the multi-injection time of the first exhaust gas temperature increase control S14. Less delay than the injection timing of the injection it can.
  • the oxidation catalyst device 12a and PM in the exhaust gas are purified in the exhaust passage 11 of the diesel engine 10.
  • the control map for this multi-injection is shown in the multi-injection of fuel injection in the cylinder when the filter 12b with catalyst is forcibly regenerated.
  • the first exhaust gas temperature rise control S14 that raises the catalyst temperature index temperature Tg2 (or Tgl) to the first judgment temperature Tel only by multi-injection, and then the filter temperature index temperature Tg2 rises to the second judgment temperature Tel Since the second exhaust gas temperature rise control S 17 that post-injects in addition to multi-injection in order to warm the temperature is configured differently, the exhaust that flows into the filter 12b with catalyst when the filter 12b with catalyst is forcibly regenerated is configured. Gas quickly The temperature can be raised. As a result, the forced regeneration time can be shortened and the fuel efficiency for forced regeneration can be improved.
  • the temperature increase time can be shortened by increasing the injection amount by multi-injection and delaying the injection timing.
  • the injection amount by multi-injection is throttled and controlled in the direction to return the injection timing, so that the delay is less than the injection timing of the first exhaust gas temperature rise control S14, and the temperature rise The temperature of the exhaust gas can be maintained. Therefore, the temperature of the exhaust gas can be raised and the temperature of the exhaust gas can be maintained more efficiently.
  • the temperature of the exhaust gas flowing into the filter with catalyst 12b can be quickly increased.
  • the forced regeneration time can be shortened, and the fuel efficiency for forced regeneration can be improved.
  • the exhaust gas purification device 12 of the exhaust gas purification system 1 includes the upstream side acidic catalyst device 12a and the downstream side filter with catalyst (DPF )
  • the combination with 12b has been described as an example, the exhaust gas purification device may be constituted by a filter (DPF) carrying an acid catalyst.
  • the exhaust gas purification method and exhaust gas purification system of the present invention having the above-described excellent effects are mounted on an internal combustion engine or the like mounted on an automobile, and from the upstream side to the exhaust passage of the internal combustion engine. It can be used very effectively for an oxidation catalyst device carrying an oxidation catalyst and an exhaust gas purification device equipped with a DPF, or an exhaust gas purification system equipped with a DPF carrying an acid catalyst. .

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Abstract

　ＤＰＦ（１２ｂ）の強制再生時のシリンダ内燃料噴射のマルチ噴射において、このマルチ噴射用の制御用マップを、マルチ噴射のみで触媒温度指標温度（Ｔｇ２，Ｔｇ１）を第１判定温度（Ｔｃ１）に昇温する第１排気ガス昇温制御と、その後のフィルタ温度指標温度（Ｔｇ２）を第２判定温度（Ｔｃ２）に昇温するためにマルチ噴射に加えてポスト噴射する第２排気ガス昇温制御とで異なるように構成する。これによりＤＰＦ（１２ｂ）の強制再生実施時に、ＤＰＦ（１２ｂ）に流入する排気ガスを速やかに昇温して、これにより、強制再生時間を短縮して、強制再生用の燃費を改善する。

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、シリンダ内 燃料噴射におけるマルチ噴射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ィ匕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強制再生させる。 [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と 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!/、うオイルダイリューシヨンの問題がある。この問題に対する 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、この酸 化触媒装置でポスト噴射によって排気ガス中に供給された HCを酸化させることにより 、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] 例えば、 曰本の特開 2004— 225579号公報と曰本の特表 2002— 066813号公 報に記載されているのように、排気昇温においては、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、最初にシリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わ ないマルチ噴射を行う第 1排気ガス昇温制御を行う。これにより、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、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を行う第 2排気 ガス昇温制御で、排気ガスの温度を触媒活性温度以上に維持しながらマルチ噴射 に加えてポスト噴射を行う。これにより、 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て発熱するので、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。そして、この高温の排気ガスによりフィルタ装置が PMの燃焼開 始温度以上になると、溜まった PMは燃焼して除去される。この時に、排気温度を酸 化触媒活性温度以上に保っためにマルチ噴射を継続するが、ポスト噴射を行わな ヽ 温度維持制御を行う。
[0010] この第 1排気ガス昇温制御、第 2排気ガス昇温制御、及び、温度維持制御において は、マルチ噴射の噴射量と噴射のタイミングは、エンジン回転数と燃料噴射量とをべ ースとするマップデータを基に制御される。このマップデータは、実験や計算などによ り予め設定される。
[0011] し力しながら、従来技術においては、第 1排気ガス昇温制御、第 2排気ガス昇温制 御、及び、温度維持制御の全てにおいて、同一のマップデータで制御していたため 、昇温性能と温度維持性能の両立を図ることが難しい。そのため、昇温時間が長くな ると!/、う問題や燃費が悪ィ匕すると!、う問題があった。
特許文献 1：特開 2004— 225579号公報
特許文献 2：特表 2002— 066813号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 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を備えた排気ガス浄ィ匕システムにおいて、 DPFの強制再 生実施時に、 DPFに流入する排気ガスを速やかに昇温でき、これにより、強制再生 時間を短縮できて、強制再生用の燃費を改善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
[0013] 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、該 指標温度検出手段の検出結果に基づ 、て、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の強制再生制御を行う制御装置を備え、該制御装 置が、強制再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度より低 V、場合は、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わな 、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、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第 2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にぉ 、て、前記第 1排気ガス昇 温制御で行うマルチ噴射の噴射量と噴射タイミングを、第 1マルチ噴射用マップデー タに基づいて算出し、前記第 2排気ガス昇温制御で行うマルチ噴射の噴射量と噴射 タイミングを、前記第 1マルチ噴射用マップデータとは異なる第 2マルチ噴射用マップ データに基づいて算出することを特徴とする。
[0014] 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に関する判定を用いて、アンド (AND)あるいはオア (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 の酸ィ匕触媒の温度もここでい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。
[0015] 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の判定を用 いて、アンド (AND)またはオア（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 、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。
[0016] この制御方法では、排気ガスの温度が低 、時は、第 1排気ガス昇温制御で、ポスト 噴射を行わずに、第 1マルチ噴射用マップデータに基くマルチ噴射を行うことにより、 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、排気ガス中の燃料を酸ィ匕触媒で酸ィ匕できるようになった場合には、第 2排 気ガス昇温制御で、第 2マルチ噴射用マップデータに基くマルチ噴射を行って排気 ガスの温度をある程度維持すると共に、ポスト噴射で燃料を酸ィ匕触媒に供給しながら 、この燃料を酸ィ匕触媒で酸ィ匕させて、 DPFのフィルタに流入する排気ガス温度を上 げる。
[0017] これらのマルチ噴射の噴射量と噴射のタイミングを決める第 1及び第 2マルチ噴射 用マップデータは、エンジン回転数と燃料噴射量とをベースとするマップデータであ る。これらのマップデータは、実験や計算などにより予め設定され、制御装置に入力 される。マルチ噴射の制御時に、検出されたエンジン回転数と、検出されたアクセル 開度など力 算出される燃料噴射量とから、この第 1及び第 2マルチ噴射用マップデ ータを参照して、マルチ噴射の噴射量と噴射のタイミングが算出される。
[0018] 本発明では、この時に、第 1マルチ噴射用マップデータと第 2マルチ噴射用マップ データに関しては、それぞれの制御の目的に合わせた別々のマップデータとする。 つまり、マルチ噴射を行う際、触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度よりも低い時 、即ち、酸化触媒を酸化触媒活性温度以上に排気温度を昇温する時と、触媒温度 指標温度が所定の第 1判定温度以上の時、即ち、ポスト噴射を行って DPFのフィル タを PMの燃焼温度以上に昇温する時とで、マルチ噴射用のマップを別に組む。これ により、 DPFのフィルタに流入する排気ガスが効率よく速やかに昇温されるようになる ので、強制再生時間が短縮され、強制再生用の燃費も改善される。
[0019] また、上記の排気ガス浄化システムの制御方法で、前記第 1排気ガス昇温制御に おいては、マルチ噴射の噴射量を増加し、マルチ噴射の噴射タイミングを、通常運転 時の燃料噴射タイミングよりもより遅らせ、前記第 2排気ガス昇温制御においては、マ ルチ噴射の噴射量を排気ガス温度の維持に必要な量まで減少し、マルチ噴射の噴 射タイミングに関しては、前記第 1排気ガス昇温制御時のマルチ噴射の噴射タイミン グよりも遅れを少なくすることを特徴とする。本発明では、これらの制御すること〖こより
、 DPFのフィルタに流入する排気ガスが効率よく速やかに昇温されるようになる。
[0020] また、この強制再生制御は、 DPF装置の目つまり状態が所定の状態を超えた場合 に、車両の走行中において自動的に強制再生を行う走行自動再生制御も含む。しか し、手動再生制御の場合も多いので、この強制再生制御に手動再生制御を含めるこ とが好ましい。この手動再生では、強制再生は、 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。
[0021] 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、該指 標温度検出手段の検出結果に基づいて、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の強制再生制御を行う制御装置を備え、該制御装置 力 強制再生制御の際に、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、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わな 、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、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第 2排気ガス 昇温制御を行う排気ガス浄ィ匕システムにおいて、前記制御装置が、前記第 1排気ガ ス昇温制御で行うマルチ噴射の噴射量と噴射タイミングを、第 1マルチ噴射用マップ データに基づいて算出し、前記第 2排気ガス昇温制御で行うマルチ噴射の噴射量と 噴射タイミングを、前記第 1マルチ噴射用マップデータとは異なる第 2マルチ噴射用 マップデータに基づ 、て算出する制御を行うように構成される。
[0022] 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、前記第 1排気ガス 昇温制御においては、マルチ噴射の噴射量を増加し、マルチ噴射の噴射タイミング を、通常運転時の燃料噴射タイミングよりもより遅らせ、前記第 2排気ガス昇温制御に おいては、マルチ噴射の噴射量を排気ガス温度の維持に必要な量まで減少し、マル チ噴射の噴射タイミングに関しては、前記第 1排気ガス昇温制御時のマルチ噴射の 噴射タイミングよりも遅れを少なくする制御を行うように構成される。
[0023] 更に、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、前記制御装置が、前記強制再生制 御に手動再生制御を含む制御を行うように構成される。
[0024] 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
[0025] 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、酸化触媒と排気ガス中の PMを浄 化するための DPFを備えた排気ガス浄ィ匕システムにお 、て、 DPFの強制再生時の シリンダ内燃料噴射のマルチ噴射にぉ 、て、このマルチ噴射用の制御用マップを、 マルチ噴射のみで触媒温度指標温度を第 1判定温度に昇温する第 1排気ガス昇温 制御と、その後のフィルタ温度指標温度を第 2判定温度に昇温するためにマルチ噴 射に加えてポスト噴射する第 2排気ガス昇温制御とで、それぞれの制御に適したよう に異ならせて構成したので、 DPFの強制再生実施時に、 DPFに流入する排気ガス を速やかにかつ効率よく昇温できる。これにより、強制再生時間を短縮できて、強制 再生用の燃費を改善することができる。
[0026] 更に、第 1排気ガス昇温制御では、マルチ噴射による噴射量を多くして、噴射タイミ ングを遅らせることにより、昇温時間を短縮できる。第 2排気ガス昇温制御では、マル チ噴射による噴射量を絞り、噴射タイミングを戻す方向に制御して第 1排気ガス昇温 制御の噴射タイミングよりも遅れを少なくして、昇温した排気ガスの温度を維持するこ とにより、より効率よく排気ガスの昇温及び排気ガスの温度の維持ができる。
図面の簡単な説明
[0027] [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]強制再生制御フローの一例を示す図である。
[図 3]強制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
[0028] 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。
[0029] 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 気ブレーキ弁 (ェキゾーストブレーキ） 13が、下流側に 気絞り弁（ ェキゾ一ストスロットル） 14が設けられる。なお、この排気ブレーキ弁 13と排気絞り弁 1 4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 13を上流側に排気絞り弁 14を下流側に配置することが、好ま しい。更に、排気ガス浄ィ匕装置 12の下流側に、消音器 (サイレンサー） 15が設けられ る。
[0030] 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。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。
[0031] 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 31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 32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 33が設けられる。
[0032] この酸化触媒入口排気温度センサ 32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 33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。
[0033] 更に、吸気通路 16には、エアクリーナ 17、 MAFセンサ（吸入空気量センサ） 34、 吸気絞り弁 (インテークスロットル） 18、吸気温度 Taを検出するための吸気温度セン サ 35等が設けられる。この吸気絞り弁 18は、吸気マ-ホールドへ入る吸気 Aの量を 調整する。
[0034] 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） 4 0に入力され、この制御装置 40から出力される制御信号により、吸気絞り弁 18や、燃 料噴射装置（噴射ノズル） 19や、排気ブレーキ弁 13や、排気絞り弁 14や、 EGRバル ブ 22等が制御される。この EGRバルブ 22は EGR通路 21に EGRクーラ 21と共に設 けられ、 EGR量を調整する。
[0035] この燃料噴射装置 19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 40 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) 36からのアクセル 開度、回転数センサ 37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。この制御装置 40から、燃料噴射装置 19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。
[0036] 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、警告手 段である点滅灯 (DPFランプ） 23及び異常時点灯ランプ 24と、手動再生ボタン (マ二 ュアル再生スィッチ） 25が設けられる。これらの警報手段 23, 24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。
[0037] 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し、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 25を操作することにより手動再生が行われる。 [0038] 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 33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 33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を行わずにマルチ噴射による温度維持制御を行う。
[0039] この図 2の制御フローがスタートすると、ステップ S11で、走行自動再生や手動再生 による強制再生制御である力否かを判定する。強制再生制御でない場合には、この 強制再生制御を実施することなぐリターンし、通常運転制御を行う。また、ステップ S 11で強制再生制御である場合には、ステップ S12に行く。
[0040] この強制再生制御となる場合は次のようなものである。手動再生による場合は、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 25を操作する と強制再生制御となる。この場合は、排気ガス浄ィ匕装置 12の前後の間の差圧を計測 する差圧センサ 31によって検出された差圧が所定の判定用差圧値を超えた場合等 に、警告手段である点滅灯 (DPFランプ） 23を点滅させて、 DPFの手動再生を運転 者に促す。また、走行自動再生の場合は、差圧センサ 31の検出値などから触媒付き 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強制再生制 御となる。
[0041] 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 33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、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 33で検出された第 2排気ガス温度 Tg2 に替えて、酸ィ匕触媒入口温度センサ 32で検出された第 1排気ガス温度 Tglを用いて ちょい。
[0042] 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。
[0043] この第 1排気ガス昇温制御では、ポスト噴射無しで、第 1マルチ噴射用マップデータ に基くマルチ噴射を行う。つまり、このマルチ噴射の制御時に、検出されたエンジン 回転数と、検出されたアクセル開度など力 算出される燃料噴射量とから、この第 1マ ルチ噴射用マップデータを参照して、マルチ噴射の噴射量と噴射のタイミングを算出 し、マルチ噴射を行う。このマルチ噴射の噴射量と噴射のタイミングを決める第 1マル チ噴射用マップデータは、エンジン回転数と燃料噴射量、言い換えれば、検出され たアクセル開度など力 算出される燃料噴射量とをベースとするマップデータである 。このマップデータは、実験や計算などにより予め設定され、制御装置に入力されて いる。このマルチ噴射では、マルチ噴射の噴射量を増加し、マルチ噴射の噴射タイミ ングを、通常運転時の燃料噴射タイミングよりもより遅らせる。このマルチ噴射により、 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。
[0044] なお、排気ガスの昇温効率の向上を図るため、車両停車時には、排気ブレーキ弁 1 3を併用する。この排気ブレーキ弁 13の閉弁により、熱が逃げるのを防ぐとともにェン ジン負荷を高める。これにより、排気ガス温度を効率よく短時間で上昇させて酸化触 媒装置 12aの昇温性を向上させる。
[0045] このステップ S 13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。
[0046] なお、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 33で検出された第 2排気ガス温度 Tg2と酸ィ匕触媒入口排気温度センサ 32 で検出された第 1排気ガス温度 Tg 1の両方を用いることもできる。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を超えた時に酸ィ匕触媒装置 12aの上流側にポスト噴射により未燃燃 料を供給する
[0047] 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。
[0048] 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 Tg 1が第 3判定温度 Tc3以上である場合のみステップ S 15に行き、その他はス テツプ S14に行く。
[0049] 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 33 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。
[0050] 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の温度維持制御に行く。
[0051] 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、第 1マルチ噴射用マップデータとは異なる第 2マルチ噴射用 マップデータに基くマルチ噴射を行う。このマルチ噴射の噴射量と噴射のタイミングを 決める第 2マルチ噴射用マップデータは、第 1マルチ噴射用マップデータと同様に、 エンジン回転数と燃料噴射量、言い換えれば、検出されたアクセル開度などカも算 出される燃料噴射量とをベースとするマップデータである。このマップデータは、実験 や計算などにより予め設定され、制御装置に入力されている。 [0052] このマルチ噴射では、マルチ噴射の噴射量を排気ガス温度の維持に必要な量まで 減少する。マルチ噴射の噴射タイミングに関しては、第 1排気ガス昇温制御 S14時の マルチ噴射の噴射タイミングよりも遅れを少なくする。このマルチ噴射により、排気ガ スの温度をある程度維持する。それと共に、ポスト噴射で燃料を酸化触媒装置 12aに 供給しながら、この燃料を酸ィ匕触媒で酸化させて、触媒付きフィルタ 12bに流入する 排気ガス温度を上げる。
[0053] なお、排気ガスの昇温効率の向上を図るため、車両停車時には、排気絞り弁 14を 併用する。排気ブレーキ弁 13を全開側にし、排気絞り弁 14を全閉側にする。これに より、排気ブレーキ弁 13の閉弁時よりも通路面積を広げることができるので、エンジン 負荷が軽減する。そのため、シリンダ内温度の上昇を減少し、ポスト噴射を可能とす る。
[0054] そして、第 2排気ガス昇温制御の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)を供給する。この未燃燃料を 酸化触媒装置 12aで酸化してこの酸化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。あ るいは、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。
[0055] 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）噴射においてポスト噴射 を伴わないマルチ噴射を行なう温度維持制御を、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） Δ t3の間行
[0056] 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。
[0057] 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 S 17の第 2排気ガス昇温制御力、ステップ S1 8の温度維持制御を行う。
[0058] そして、ステップ S20では、強制再生制御を終了して、車両停車中であれば、排気 ブレーキ弁 13や排気絞り弁 14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。
[0059] 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、通常運転制御などの所定の 制御に戻る。
[0060] この強制再生制御によって、強制再生制御の際に、フィルタ入口排気温度センサ 3 3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、 即ち、触媒付きフィルタ装置 12bに流入する排気ガスの温度がが所定の第 1判定温 度 Telより低 、場合は、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わな 、マルチ噴 射を行う第 1排気ガス昇温制御 S14を行い、触媒温度指標温度 Tg2 (又は Tgl)が所 定の第 1判定温度 Tc 1以上の場合は、シリンダ内燃料噴射制御でマルチ噴射にカロ えてポスト噴射を行う第 2排気ガス昇温制御 S17を行うと共に、第 1排気ガス昇温制 御 S 14で行うマルチ噴射の噴射量と噴射タイミングを、第 1マルチ噴射用マップデー タに基づ 、て算出し、第 2排気ガス昇温制御 S 17で行うマルチ噴射の噴射量と噴射 タイミングを、第 1マルチ噴射用マップデータとは異なる第 2マルチ噴射用マップデー タに基づ 、て算出することができる。
[0061] 更に、第 1排気ガス昇温制御 S14においては、マルチ噴射の噴射量を増加し、マ ルチ噴射の噴射タイミングを、通常運転時の燃料噴射タイミングよりもより遅らせること ができる。第 2排気ガス昇温制御 S17においては、マルチ噴射の噴射量を排気ガス 温度の維持に必要な量まで減少し、マルチ噴射の噴射タイミングに関しては、第 1排 気ガス昇温制御 S14時のマルチ噴射の噴射タイミングよりも遅れを少なくすることが できる。
[0062] 上記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 1によれば、 ディーゼルエンジン 10の排気通路 11に、酸化触媒装置 12aと排気ガス中の PMを浄 化するための触媒付きフィルタ 12bを備えた排気ガス浄ィ匕システム 1にお 、て、触媒 付きフィルタ 12bの強制再生時のシリンダ内燃料噴射のマルチ噴射にぉ 、て、この マルチ噴射用の制御用マップを、マルチ噴射のみで触媒温度指標温度 Tg2 (又は T gl)を第 1判定温度 Telに昇温する第 1排気ガス昇温制御 S14と、その後のフィルタ 温度指標温度 Tg2を第 2判定温度 Telに昇温するためにマルチ噴射に加えてポスト 噴射する第 2排気ガス昇温制御 S 17とで、異なるように構成したので、触媒付きフィル タ 12bの強制再生実施時に、触媒付きフィルタ 12bに流入する排気ガスを速やかに 昇温できる。これにより、強制再生時間を短縮できて強制再生用の燃費を改善するこ とがでさる。
[0063] 更に、第 1排気ガス昇温制御 S14では、マルチ噴射による噴射量を多くして、噴射 タイミングを遅らせることによりて昇温時間を短縮できる。また、第 2排気ガス昇温制御 S17では、マルチ噴射による噴射量を絞り、噴射タイミングを戻す方向に制御して第 1排気ガス昇温制御 S14の噴射タイミングよりも遅れを少なくして、昇温した排気ガス の温度を維持するようにすることができる。そのため、より効率よく排気ガスの昇温及 び排気ガスの温度の維持ができる。
[0064] 従って、触媒付きフィルタ 12bの強制再生実施時に、触媒付きフィルタ 12bに流入 する排気ガスを速やかに昇温できる。これにより、強制再生時間を短縮できて、強制 再生用の燃費を改善することができる。
[0065] なお、上記の実施の形態では、排気ガス浄ィ匕システム 1の排気ガス浄ィ匕装置 12と しては、上流側の酸ィ匕触媒装置 12aと下流側の触媒付きフィルタ (DPF) 12bとの組 み合わせを例にして説明したが、排気ガス浄ィ匕装置を酸ィ匕触媒を担持したフィルタ（ DPF)で構成してもよい。
産業上の利用可能性
[0066] 上述した優れた効果を有する本発明の排気ガス浄化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 DPFを配置した排気ガス浄化装置、又は 酸ィ匕触媒を担持した DPF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 、該指標温度検出手段の検出結果に基づいて、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の強制再生制御を行う制御装置を備え、該制 御装置が、強制再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度よ り低 、場合は、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わな 、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、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第 2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において、
前記第 1排気ガス昇温制御で行うマルチ噴射の噴射量と噴射タイミングを、第 1マ ルチ噴射用マップデータに基づいて算出し、前記第 2排気ガス昇温制御で行うマル チ噴射の噴射量と噴射タイミングを、前記第 1マルチ噴射用マップデータとは異なる 第 2マルチ噴射用マップデータに基づいて算出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] 前記第 1排気ガス昇温制御にお!、ては、マルチ噴射の噴射量を増加し、マルチ噴 射の噴射タイミングを、通常運転時の燃料噴射タイミングよりもより遅らせ、前記第 2排 気ガス昇温制御にお！ヽては、マルチ噴射の噴射量を排気ガス温度の維持に必要な 量まで減少し、マルチ噴射の噴射タイミングに関しては、前記第 1排気ガス昇温制御 時のマルチ噴射の噴射タイミングよりも遅れを少なくすることを特徴とする請求項 1に 記載の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。
[3] 前記強制再生制御に、手動再生制御が含まれることを特徴とする請求項 1又は 2に 記載の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。
[4] 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 、該指標温度検出手段の検出結果に基づいて、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の強制再生制御を行う制御装置を備え、該制 御装置が、強制再生制御の際に、前記触媒温度指標温度が所定の第 1判定温度よ り低 、場合は、シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わな 、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、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第 2排 気ガス昇温制御を行う排気ガス浄ィ匕システムにおいて、
前記制御装置が、前記第 1排気ガス昇温制御で行うマルチ噴射の噴射量と噴射タ イミングを、第 1マルチ噴射用マップデータに基づいて算出し、前記第 2排気ガス昇 温制御で行うマルチ噴射の噴射量と噴射タイミングを、前記第 1マルチ噴射用マップ データとは異なる第 2マルチ噴射用マップデータに基づいて算出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。
[5] 前記制御装置が、前記第 1排気ガス昇温制御においては、マルチ噴射の噴射量を 増加し、マルチ噴射の噴射タイミングを、通常運転時の燃料噴射タイミングよりもより 遅らせ、前記第 2排気ガス昇温制御においては、マルチ噴射の噴射量を排気ガス温 度の維持に必要な量まで減少し、マルチ噴射の噴射タイミングに関しては、前記第 1 排気ガス昇温制御時のマルチ噴射の噴射タイミングよりも遅れを少なくする制御を行 うことを特徴とする請求項 4記載の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。
[6] 前記制御装置が、前記強制再生制御に手動再生制御を含む制御を行うことを特徴 とする請求項 4又は 5に記載の排気ガス浄ィ匕システム。
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