WO2020045091A1 - Ｄｐｆ再生制御装置及びｄｐｆ再生制御方法 - Google Patents

Ｄｐｆ再生制御装置及びｄｐｆ再生制御方法 Download PDF

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WO2020045091A1
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和樹 西澤
佐藤　大輔
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三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
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Definitions

  • Diesel engines are equipped with a DPF (Diesel Particulate Filter) system as a post-processing device to collect and remove PM (particulate matter) in exhaust gas.
  • a DPF Diesel Particulate Filter
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • the PM collected by the DPF reaches a predetermined amount or is removed at regular intervals by forced regeneration by increasing the temperature of the DPF.
  • the forced regeneration of the DPF includes automatic regeneration and manual regeneration.
  • the exhaust gas temperature discharge temperature
  • a temperature about 250 ° C.
  • unburned fuel is supplied (late post injection; LP injection)
  • oxidative heat is generated by DOC, so that the exhaust temperature upstream of the DPF rises to about 600 ° C. normally.
  • the temperature rise to a temperature at which the DOC becomes active is performed by restricting the intake throttle valve or the exhaust throttle valve, changing the early post injection amount and the injection timing, and the like.
  • These controls are performed according to a map corresponding to the rotational speed of the diesel engine and the fuel injection amount. Further, these controls are continued even after the LP injection until the forced regeneration ends.
  • At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a DPF regeneration control device and a DPF regeneration control method capable of suppressing abnormal DOC temperature rise due to DPF regeneration. .
  • a DPF regeneration control device includes: In an exhaust gas treatment device for a diesel engine including a DOC disposed in an exhaust passage and a DPF disposed downstream of the DOC, to control execution of forced regeneration for removing PM deposited on the DPF by increasing the temperature of the DPF.
  • the valve control unit includes: After the execution of the aperture amount reduction control, a stop determination unit for determining whether a stop amount reduction stop condition is satisfied, And a stop amount reduction control stop unit for stopping the stop amount reduction control when the stop amount reduction stop condition is satisfied.
  • the reduction of the throttle amount of the valve opening can be stopped when the stop amount reduction stop condition, which is a condition indicating that the SOF deposition amount has sufficiently decreased, is satisfied. Then, the temperature can be raised quickly by stopping the reduction of the throttle amount, and the time for regeneration can be shortened.
  • the stop amount reduction stop condition which is a condition indicating that the SOF deposition amount has sufficiently decreased
  • the decrease in the throttle amount of the valve opening can be stopped after the amount of heat generated due to the oxidation of the SOF in the DOC decreases.
  • the determination can be made simply by measuring the upstream temperature and the downstream temperature of the DOC based on the temperature difference, and the determination can be simplified.
  • the second throttle amount reduction stop condition even when the temperature difference between the upstream temperature and the downstream temperature of the DOC becomes large instantaneously, the change speed that is the time change of the temperature difference is obtained. Based on the above, it is possible to eliminate a case where the size becomes large instantaneously and perform a stable determination.
  • the third throttle amount reduction stop condition it is possible to directly determine whether or not heat is generated due to oxidation of the SOF in the DOC.
  • the accumulation condition determination unit determines whether the accumulation condition is satisfied based on an SOF accumulation index obtained by multiplying a weight coefficient set according to the upstream temperature of the DOC by an operation time of the diesel engine. Configured to determine.
  • the weighting factor includes a negative weighting factor when the temperature is higher than the reference temperature and a positive weighting factor when the temperature is lower than the reference temperature, with the reference temperature upstream of the DOC as a boundary.
  • the SOF deposition amount is evaluated in consideration of the decrease in the SOF caused by the volatilization. it can. As a result, the reduction of the aperture amount can be stopped based on the appropriate SOF deposition amount, so that a more accurate reduction amount of the aperture amount can be performed.
  • the valve control unit is configured to control the valve opening degree such that the larger the amount of SOF deposited on the DOC, the larger the amount of reduction in the throttle amount.
  • the DPF regeneration control method includes: In a diesel engine exhaust gas treatment device including a DOC disposed in an exhaust passage and a DPF disposed downstream of the DOC, a DPF for controlling execution of forced regeneration for removing PM deposited on the DPF by increasing the temperature of the DPF A playback control method,
  • the DPF regeneration control method includes: A valve control step of reducing a valve opening of at least one of an intake throttle valve and an exhaust throttle valve so that the upstream temperature of the DOC reaches a predetermined temperature; A deposition condition determining step of determining whether a deposition amount of the SOF deposited on the DOC satisfies a deposition condition exceeding a predetermined deposition amount,
  • the valve control step is a throttle amount reduction control execution step of executing a throttle amount reduction control for reducing the throttle amount of the valve opening degree when the deposition condition is satisfied, as compared with when the deposition condition is not satisfied. including.
  • the valve opening degree is smaller when the deposition amount of the SOF deposited on the DOC exceeds the predetermined deposition amount than when the deposition condition is not satisfied. Control is performed so that the aperture amount is reduced. That is, the valve opening when the SOF accumulation amount on the DOC is large can be made larger than the valve opening when the SOF accumulation amount is small.
  • the flow rate of the exhaust gas inside the DOC can be increased by increasing the valve opening, and the contact time of the exhaust gas with the oxidation catalyst can be shortened. For this reason, the abnormal temperature rise of the DOC can be suppressed by the suppression of the heat generation due to the oxidation of the SOF and the cooling effect resulting from the increase in the flow rate of the exhaust gas.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an exhaust gas treatment device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining functions of an ECU.
  • 5 is a graph showing a correlation between the remaining amount of SOF deposition and the amount of throttle. It is a flowchart performed by ECU, and is a figure which shows the exhaust-gas processing method of the diesel engine which concerns on one Embodiment of this invention. It is a graph which shows the temperature change with respect to elapsed time.
  • An existing state shall also be represented.
  • the expression representing a shape such as a square shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a strictly geometrical sense, but also an uneven portion or a chamfer as long as the same effect can be obtained.
  • a shape including a part and the like is also represented.
  • the expression “comprising”, “comprising”, “including”, “including”, or “having” one component is not an exclusive expression excluding the existence of another component.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust gas treatment device for a diesel engine 1 according to one embodiment of the present invention.
  • the exhaust gas treatment device shown in FIG. 1 is an exhaust gas treatment device for a diesel engine 1 including a DOC 35 disposed in the exhaust passage 21 and a DPF 37 disposed downstream of the DOC 35.
  • An exhaust passage 21 is connected downstream of the diesel engine 1.
  • An exhaust gas treatment device 33 including a DOC 35 and a DPF 37 disposed downstream of the DOC 35 is provided in the exhaust passage 21.
  • the DOC 35 has a function of oxidizing and removing unburned fuel (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas and oxidizing nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas to generate nitrogen dioxide (NO 2 ).
  • HC unburned fuel
  • CO carbon monoxide
  • NO nitrogen monoxide
  • the temperature of the exhaust gas passing therethrough is increased by the heat of oxidation of the injected fuel, whereby the upstream temperature (for example, the inlet temperature) of the DPF 37 is increased.
  • the DPF 37 is a device that captures PM such as soot contained in the exhaust gas with a filter and removes the PM from the exhaust gas.
  • An intake passage 9 is connected to the upstream side of the diesel engine 1 via an intake manifold 13.
  • the exhaust turbocharger 7 is provided between the intake passage 9 and the exhaust passage 21.
  • the exhaust turbocharger 7 has an exhaust turbine 3 arranged in an exhaust passage 21 and a compressor 5 arranged in an intake passage 9, and the compressor 5 is driven coaxially by the exhaust turbine 3. .
  • the intake passage 9 is provided with an intercooler (not shown) and an intake throttle valve 11.
  • the opening of the intake throttle valve 11 is controlled by an ECU 10 described later. After the compressed intake air discharged from the compressor 5 is cooled by the intercooler, the intake flow rate is controlled by the intake throttle valve 11, and thereafter, the combustion chamber 39 in each cylinder of the diesel engine 1 via the intake port 15. Flows into.
  • the diesel engine 1 is provided with a fuel injection valve 19 for injecting high-pressure fuel into the combustion chamber 39.
  • the fuel injection valve 19 is connected to a common rail (not shown) in which high-pressure fuel is stored, and its injection timing and fuel injection amount are controlled by an ECU 10 described later.
  • the high-pressure fuel injected into the combustion chamber 39 is burned in the combustion chamber 39 after being mixed with the intake air.
  • the EGR pipe 23 branches from the exhaust passage 21.
  • the EGR pipe 23 is connected to the intake manifold 13 located downstream of the intake throttle valve 11. Further, an EGR valve 25 is disposed in the EGR pipe 23. Then, by controlling the EGR valve 25, a part of the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 is recirculated through the diesel engine 1 through the EGR pipe 23.
  • the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 drives the exhaust turbine 3 to drive the compressor 5 coaxially. Then, after passing through the exhaust passage 21, it flows into the DOC 35 and the DPF 37 of the exhaust gas treatment device 33.
  • An exhaust throttle valve 61 is disposed in the exhaust passage 21.
  • the PM removed by the DPF 37 is regenerated by NO 2 oxidized by the DOC 35 from NO present in the engine exhaust gas during operation (natural regeneration), while the remaining PM is filtered by the DPF 37 (not shown). ). If the accumulation of PM progresses excessively, the PM trapping ability may decrease, and the engine output may decrease due to an increase in the back pressure. For this reason, in the exhaust gas treatment device 33 including the DPF 37, forced regeneration in which the accumulated PM is forcibly burned to regenerate the filter is executed at an appropriate timing.
  • the forced regeneration includes at least two types of automatic regeneration automatically performed by the ECU 10 and manual regeneration performed by a manual operation of an operator or the like.
  • the automatic regeneration is automatically executed when a predetermined forced regeneration execution condition is satisfied regardless of whether the vehicle (not shown) is running or stopped.
  • the manual regeneration is executed by a button operation or the like by an operator or the like, and is basically executed with the vehicle stopped. For this reason, control is performed so that the regeneration temperature is higher in manual regeneration than in automatic regeneration.
  • the upstream temperature of the DPF 37 is controlled to be about 600 ° C. to 610 ° C.
  • the upstream temperature of the DPF 37 is controlled to be 620 ° C. to 630 ° C. You.
  • Temperature increase control can be performed by adjusting the opening of the exhaust throttle valve 61. That is, the exhaust temperature can be increased by narrowing the exhaust throttle valve 61 (decreasing the opening degree). Further, the temperature rise control can be performed by adjusting the opening degree of the intake throttle valve 11 together with or instead of adjusting the opening degree of the exhaust throttle valve 61.
  • a DOC upstream temperature sensor 48 In the exhaust passage 21, a DOC upstream temperature sensor 48, a DPF upstream temperature sensor 49, a DPF downstream temperature (for example, outlet temperature) sensor 50, a DPF upstream pressure sensor 52, a DPF downstream pressure sensor 54, and a DPF differential pressure Various sensors such as a sensor 56 and a back pressure sensor (not shown) are arranged. Then, signals regarding the DOC inlet temperature, the DPF inlet temperature, the DPF outlet temperature, the DPF differential pressure, and the like measured by these sensors are input to the ECU 10.
  • the ECU 10 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory; for example, EEPROM, FlashROM, etc.), a RAM (Random Access Memory), an I / F (Interface), and the like.
  • the ECU 10 is embodied by executing a predetermined control program stored in the ROM by the CPU.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining functions of the ECU 10.
  • the ECU 10 (DPF regeneration control device) is for controlling the execution of forced regeneration for removing PM deposited on the DPF 37 by increasing the temperature of the DPF 37.
  • the ECU 10 includes a valve control unit 101, a deposition condition determination unit 105, and an injection execution unit 106.
  • the valve control unit 101 includes a throttle amount reduction control execution unit 102, a stop determination unit 103, and a throttle amount reduction control stop unit 104.
  • the valve control unit 101 reduces at least one of the intake throttle valve 11 (see FIG. 1) and the exhaust throttle valve 61 (see FIG. 1) so that the upstream temperature of the DOC 35 reaches a predetermined temperature. It is for. By reducing the valve opening, the temperature of the exhaust gas to the DOC 35 increases.
  • the valve control unit 101 is configured to control the valve opening so that the larger the amount of SOF deposited on the DOC 35, the larger the amount of reduction of the throttle amount.
  • the larger the SOF deposition amount the larger the flow rate of the exhaust gas in the DOC, so that an abnormal rise in the temperature of the DOC 35 due to the heat generated by oxidation of the SOF can be suppressed.
  • the deposition condition determination unit 105 determines whether or not the deposition amount of the SOF deposited on the DOC 35 satisfies a deposition condition that exceeds a predetermined deposition amount.
  • the injection execution unit 106 described later is configured to start late post-injection in a state where the throttle amount of the valve opening is reduced when the deposition condition is satisfied. Therefore, in one embodiment of the present invention, only when the amount of SOF deposited on the DOC 35 is large (exceeds a predetermined amount of deposition), the throttle amount of the valve opening is reduced.
  • the amount of SOF deposited on the DOC 35 constituting the deposition conditions may be directly calculated, but in one embodiment of the present invention, it can be evaluated as follows, for example. Specifically, for example, the deposition condition determination unit 105 can evaluate that the SOF deposition amount is large when the continuous time in which the temperature on the upstream side of the DOC 35 has become equal to or lower than the predetermined temperature is equal to or longer than the predetermined time. In addition, for example, the accumulation condition determination unit 105 determines that the time ratio of the low-load operation (the torque or the fuel injection amount is equal to or less than a predetermined value) of the diesel engine 1 or the exhaust temperature is equal to or lower than a predetermined temperature in the latest constant time. When the time ratio is equal to or more than the predetermined value, it can be evaluated that the SOF deposition amount is large.
  • the accumulation condition determination unit 105 multiplies the SOF accumulation obtained by multiplying the weighting factor set according to the upstream temperature of the DOC 35 by the operation time of the diesel engine 1 (may be integrated or may be the latest). It may be configured to determine whether or not the deposition condition is satisfied based on the index. By doing so, the SOF accumulation index in consideration of the operation time of the diesel engine 1 can be calculated, so that the SOF accumulation amount can be accurately evaluated.
  • the weighting factor can be determined based on a correlation map between the temperature on the upstream side of the DOC 35 and the weighting factor stored in the ECU 10, for example.
  • the weighting factor can be set to a smaller value, for example, as the upstream temperature of the DOC 35 becomes higher.
  • the weighting factor includes a negative weighting factor when the temperature is higher than the reference temperature and a positive weighting factor when the temperature is lower than the reference temperature, with the reference temperature upstream of the DOC 35 as a boundary. including.
  • the injection execution unit 106 executes late post injection of fuel to the DOC 35 when the upstream temperature of the DOC 35 reaches a predetermined temperature (for example, 250 ° C.) after the forced regeneration of the DPF 37 is started.
  • a predetermined temperature for example, 250 ° C.
  • the heat of oxidation of the SOF in the DOC 35 is started, and the downstream temperature of the DOC 35, that is, the upstream temperature of the DPF 37 is increased.
  • the soot deposited on the DPF 37 is burned and removed.
  • the valve control unit 101 includes the throttle amount reduction control execution unit 102, the stop determination unit 103, and the throttle amount reduction control stop unit 104.
  • the throttle amount reduction control execution unit 102 executes the throttle amount reduction control for reducing the throttle amount of the valve opening when the above-mentioned deposition condition is satisfied, as compared with when the above-mentioned deposition condition is not satisfied. It is for. Therefore, when the deposition condition is satisfied (when the amount of SOF deposited on the DOC 35 is large), in one embodiment of the present invention, the throttle amount of the valve opening is reduced.
  • the flow rate of the exhaust gas to the DOC increases as compared with the case where the SOF deposition amount is small.
  • the excessive heating of the DOC 35 is suppressed by suppressing the oxidative exothermic reaction caused by the increase in the flow rate of the exhaust gas and suppressing the temperature increase caused by the removal of heat.
  • the throttle amount of the valve opening can be controlled in accordance with, for example, the remaining amount of SOF accumulated in the DOC 35. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the correlation between the remaining amount of SOF deposition and the throttle amount. Note that this graph is a schematic diagram for explaining the correlation between the remaining amount of SOF deposition and the throttle amount, and the actual graph does not always match the graph shown in FIG. As shown in FIG. 3, if the remaining amount of SOF is reduced by increasing the temperature of the DOC 35, the throttle amount of the valve opening is reduced. That is, the smaller the remaining amount of SOF accumulation, the smaller the throttle amount of the valve opening and the smaller the throttle reduction amount.
  • the throttle amount is reduced as usual (for example, when the above-described deposition condition is not satisfied). (Aperture of the valve opening). Therefore, for example, the remaining amount of SOF is estimated based on the exhaust gas flow rate, the temperature difference between the upstream side temperature and the downstream side temperature of the DOC 35, and the throttle amount is determined based on the correlation shown in FIG.
  • the opening degree can be set according to the remaining amount of SOF accumulation.
  • the stop determination unit 103 determines whether or not the throttle amount reduction stop condition is satisfied after executing the throttle amount reduction control of the valve opening.
  • the throttle amount reduction stop condition is a first throttle amount reduction stop condition in which the temperature difference between the upstream temperature and the downstream temperature of the DOC 35 is equal to or less than the first temperature, and the upstream temperature and the downstream of the DOC 35 are different.
  • a second throttle amount reduction stop condition in which the rate of change of the temperature difference from the side temperature is equal to or lower than the second speed, or a third throttle amount reduction stop condition in which the amount of heat generated by the DOC 35 is equal to or lower than the third heat amount. Including at least one.
  • the reduction in the throttle amount of the valve opening can be stopped after the amount of heat generated due to the oxidation of the SOF in the DOC 35 decreases.
  • the determination can be made simply by measuring the upstream temperature and the downstream temperature of the DOC 35 based on the temperature difference, and the determination can be simplified.
  • the second throttle amount reduction stop condition even when the temperature difference between the upstream side temperature and the downstream side temperature of the DOC 35 increases instantaneously, the change speed which is the time change of the temperature difference is obtained. Based on the above, it is possible to eliminate a case where the size becomes large instantaneously and perform a stable determination. Further, for example, according to the third throttle amount reduction stop condition, it is possible to directly determine whether or not heat is generated due to oxidation of the SOF in the DOC 35.
  • the stop amount reduction control stop unit 104 stops the stop amount reduction control by the stop amount reduction control execution unit 102 when the stop amount reduction stop condition is satisfied.
  • the throttle amount reduction control stop unit 104 can stop reducing the throttle amount of the valve opening when the throttle amount reduction stop condition is satisfied. Further, by stopping the throttle amount reduction control, the valve opening is reduced to the valve opening when the SOF deposition condition is not satisfied. Thereby, the exhaust gas flow rate in the DOC 35 decreases.
  • the case where the accumulation condition of the SOF accumulated on the DOC 35 exceeds the predetermined accumulation amount is larger than the case where the accumulation condition is not satisfied.
  • control is performed so that the throttle amount of the valve opening is reduced. That is, the valve opening when the SOF accumulation amount on the DOC 35 is large can be made larger than the valve opening when the SOF accumulation amount is small. Accordingly, even when the amount of SOF deposited on the DOC 35 is large, the flow rate of the exhaust gas inside the DOC 35 can be increased by increasing the valve opening, and the contact time of the exhaust gas with the oxidation catalyst can be shortened. For this reason, the abnormal heating of the DOC 35 can be suppressed by suppressing the heat generated by the oxidation of the SOF and by the cooling effect resulting from the increase in the flow rate of the exhaust gas.
  • FIG. 4 is a flowchart executed by the ECU 10 and illustrates a method for treating exhaust gas of a diesel engine according to one embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as “control method of the present embodiment”).
  • control method of the present embodiment in the exhaust gas treatment device of the diesel engine 1 including the DOC 35 disposed in the exhaust passage 21 and the DPF 37 disposed downstream of the DOC 35, forcible removal of PM deposited on the DPF 37 by increasing the temperature of the DPF 37 is performed. This controls the execution of reproduction. Since the control method according to the present embodiment is executed by the above-described ECU 10, the following description will be made with appropriate reference to FIG.
  • the valve control unit 101 reduces the valve opening of the exhaust throttle valve 61 so that the upstream temperature of the DOC 35 reaches a predetermined temperature (for example, 250 ° C.) (step S1, valve control step). ). Thereby, the temperature rise of the exhaust temperature starts.
  • a predetermined temperature for example, 250 ° C.
  • the exhaust temperature may be raised together with the exhaust throttle valve 61 or in place of the exhaust throttle valve 61 by narrowing the valve opening of the intake throttle valve 11. Further, for example, the early post injection amount and the injection timing may be reduced. It may be changed or the fuel injection rail pressure may be changed.
  • the throttle amount reduction control execution unit 102 calculates the throttle amount reduction amount of the valve opening (step S3). Specifically, the diaphragm amount reduction control execution unit 102 determines the diaphragm amount based on, for example, the correlation shown in FIG. Then, the throttle amount reduction control execution unit 102 reduces the throttle amount of the valve opening of the exhaust throttle valve 61 so as to reach the determined throttle amount (step S4, throttle amount reduction control execution step). In step S4 (a throttle amount reduction control execution step), the throttle amount reduction control for reducing the throttle amount of the valve opening is smaller when the above-described deposition condition is satisfied than when the deposition condition is not satisfied. . The throttle amount reduction control execution step is included in the valve opening degree control step.
  • the stop determination unit 103 determines that the first throttle amount reduction stop condition is such that the temperature difference between the upstream temperature and the downstream temperature of the DOC 35 is equal to or less than the first temperature, and that the change speed of the temperature difference is equal to or less than the second speed. It is determined whether or not at least one of the two stop amount reduction stop conditions or the third stop amount reduction stop condition in which the amount of heat generated by the DOC 35 is equal to or less than the third amount of heat is satisfied (step S5). It is considered that the SOF deposition amount at the DOC 35 has been sufficiently reduced if at least one of the conditions for stopping the reduction of the throttle amount is satisfied.
  • the stop amount reduction control stop unit 104 stops reducing the stop amount of the valve opening (step S6).
  • the valve opening is reduced to the valve opening when the above-mentioned SOF deposition condition is not satisfied. Thereby, the exhaust gas flow rate in the DOC 35 decreases.
  • normal regeneration of the DPF is performed by late post injection of unburned fuel by the injection execution unit 106 (step S7).
  • step S5 when the stop determination unit 103 determines that none of the stop conditions for reducing the aperture amount is satisfied, the amount of reduction in the aperture amount is calculated again in step S3.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in temperature with respect to elapsed time.
  • the solid line indicates the upstream temperature of the DPF 37
  • the dashed line indicates the upstream temperature of the DOC 35
  • the broken line indicates the downstream temperature of the DPF 37.
  • the opening throttle amount of the exhaust throttle valve 61 is smaller than the opening throttle amount when the SOF accumulation is small (that is, the opening degree is large)
  • the exhaust gas flow rate at the DOC 35 is large.
  • the contact time of the exhaust gas with the oxidation catalyst is shortened.
  • the temperature rise of the DOC 35 is suppressed by the suppression of the heat generated by the oxidation and the cooling effect caused by the increase in the flow rate of the exhaust gas, so that the temperature on the upstream side of the DPF 37 is suppressed from rising rapidly, and the temperature on the upstream side of the DPF 37 is suppressed. Rises slowly. As a result, abnormal temperature rise of the DOC 35 and overshoot of the upstream temperature of the DPF 37 are suppressed.
  • the valve opening when the SOF accumulation amount on the DOC 35 is large can be made larger than the valve opening when the SOF accumulation amount is small. Accordingly, even when the amount of SOF deposited on the DOC 35 is large, the flow rate of the exhaust gas inside the DOC 35 can be increased by increasing the valve opening, and the contact time of the exhaust gas with the oxidation catalyst can be shortened. For this reason, the abnormal heating of the DOC 35 can be suppressed by suppressing the heat generated by the oxidation of the SOF and by the cooling effect resulting from the increase in the flow rate of the exhaust gas.

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Abstract

ＥＣＵ１０は、ＤＯＣの上流側温度が所定温度に到達するように、吸気スロットルバルブ又は排気スロットルバルブのうちの少なくとも一方のバルブ開度を絞るためのバルブ制御部１０１と、ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定するための堆積条件判定部１０５と、を備え、バルブ制御部１０１は、堆積条件を満たすときの方が、堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御を実行するための絞り量減少制御実行部１０２を含む。

Description

ＤＰＦ再生制御装置及びＤＰＦ再生制御方法
　ディーゼルエンジンでは排ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集除去するため、後処理装置としてＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）システムが搭載される。ＤＰＦシステムでは、ディーゼルエンジンの排ガス流れの上流側にＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）が、下流側にＤＰＦが配置されている。ＤＰＦで捕集されたＰＭは、所定量に達するか又は一定時間毎に、ＤＰＦ昇温による強制再生によって除去される。ＤＰＦの強制再生には、自動再生及び手動再生が含まれる。
　強制再生では、ＤＰＦ再生開始の閾値に達すると、先ずはＤＯＣが活性を有する温度（２５０℃程度）まで排ガス温度（排温）が昇温される。その後、未燃燃料を供給し（レイトポスト噴射；ＬＰ噴射）、ＤＯＣで酸化発熱させることで、ＤＰＦの上流側での排温が通常６００℃程度にまで昇温する。ＤＯＣが活性を有する温度（２５０℃程度）までの昇温は、吸気スロットルバルブ又は排気スロットルバルブの絞り、アーリーポスト噴射量及び噴射タイミングの変更等によって行われる。これらの制御は、ディーゼルエンジンの回転数及び燃料噴射量に応じたマップに従って行われる。また、これらの制御は、ＬＰ噴射後も、強制再生が終了するまで継続する。
　ＤＰＦの強制再生に関する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、ディーゼルエンジンの上流側に備えられたスロットルバルブの開度制御を行う昇温手段が記載されている（特に段落００４８）。
特開２０１５－６８２３３号公報
　ところで、例えばフォークリフト等では、排温が低い低負荷運転が多いため、運転時間に応じてＤＯＣに燃料や潤滑油などに由来するＳＯＦ（可溶有機分）が堆積し易い。しかし、従来は、ＤＯＣへのＳＯＦ堆積量によらずスロットルバルブの開度が同じである。そのため、ＳＯＦ堆積量が多いときには、ＤＯＣが活性を有する温度までの昇温により、ＳＯＦ分の酸化発熱によるＤＯＣ下流側での基材温度の異常昇温が発生する。この結果、ＤＯＣの破損、触媒の熱的劣化に起因する性能低下の恐れがある。
　本発明の少なくとも一実施形態は、上記課題に鑑みて為されたものであり、ＤＰＦ再生に伴うＤＯＣ異常昇温を抑制可能なＤＰＦ再生制御装置及びＤＰＦ再生制御方法を提供することを目的とする。
　（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るＤＰＦ再生制御装置は、
　排気通路に配置されるＤＯＣ及び前記ＤＯＣの下流に配置されるＤＰＦを備えるディーゼルエンジンの排ガス処理装置において、前記ＤＰＦの昇温により前記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生の実行を制御するためのＤＰＦ再生制御装置であって、
　前記ＤＰＦ再生制御装置は、
　前記ＤＯＣの上流側温度が所定温度に到達するように、吸気スロットルバルブ又は排気スロットルバルブのうちの少なくとも一方のバルブ開度を絞るためのバルブ制御部と、
　前記ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定するための堆積条件判定部と、を備え、
　前記バルブ制御部は、前記堆積条件を満たすときの方が、前記堆積条件を満たさないときと比べて、前記バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御を実行するための絞り量減少制御実行部を含む。
　上記（１）の構成によれば、ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすときの方が、堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量が小さくなるように制御される。即ち、ＤＯＣへのＳＯＦ堆積量が多いときのバルブ開度を、ＳＯＦ堆積量が少ないときのバルブ開度よりも大きくできる。これにより、ＤＯＣへのＳＯＦ堆積量が多いときでも、バルブ開度を大きくすることでＤＯＣ内部の排ガス流量を増加でき、排ガスの酸化触媒への接触時間を短くできる。このため、ＳＯＦ分の酸化発熱の抑制と、排ガスの大流量化に起因する冷却効果とにより、ＤＯＣの異常昇温を抑制できる。
　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
　前記バルブ制御部は、
　前記絞り量減少制御の実行後、絞り量減少停止条件を満たすかを判定するための停止判定部と、
　前記絞り量減少停止条件を満たしたときに、前記絞り量減少制御を停止するための絞り量減少制御停止部とをさらに備える。
　上記（２）の構成によれば、ＳＯＦ堆積量が十分に減少したことを示す条件となる絞り量減少停止条件を満たしたときに、バルブ開度の絞り量減少を停止できる。そして、絞り量減少停止により昇温を速やかに行うことができ、再生の短時間化を図ることができる。
　（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
　前記絞り量減少停止条件は、
　前記ＤＯＣの上流側温度と下流側温度との温度差が所定の温度以下である第１絞り量減少停止条件、
　前記ＤＯＣの上流側温度と下流側温度との温度差の変化速度が所定の速度以下である第２絞り量減少停止条件、又は、
　前記ＤＯＣでの発熱量が所定の発熱量以下である第３絞り量減少停止条件、
　のうちの少なくとも１つを含む。
　上記（３）の構成によれば、ＤＯＣでのＳＯＦの酸化に起因する発熱量が減少した後に、バルブ開度の絞り量減少を停止できる。例えば、第１絞り量減少停止条件によれば、温度差に基づくことで、ＤＯＣの上流側温度及び下流側温度の温度を測定するだけで判定でき、判定を簡便にできる。また、例えば、第２絞り量減少停止条件によれば、ＤＯＣの上流側温度と下流側温度との温度差が瞬間的に大きくなった場合であっても、温度差の時間変化である変化速度に基づくことで、瞬間的に大きくなった場合を排除して、安定した判定を行うことができる。さらには、例えば、第３絞り量減少停止条件によれば、ＤＯＣでのＳＯＦの酸化に起因する発熱が生じているか否かを直接的に判定できる。
　（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか１の構成において、
　前記堆積条件判定部は、前記ＤＯＣの上流側温度に応じて設定された重み係数に対し前記ディーゼルエンジンの運転時間を乗じて得られたＳＯＦ堆積指標に基づき、前記堆積条件を満たすか否かを判定するように構成された。
　上記（４）の構成によれば、ディーゼルエンジンの運転時間を考慮したＳＯＦ堆積指標を算出できるため、ＳＯＦ堆積量を精度よく評価できる。これにより、適切なＳＯＦ堆積量に基づき絞り量減少を停止できるため、より精度の高い絞り量減少制御を行うことができる。
　（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
　前記重み係数は、前記ＤＯＣの上流側における基準温度を境界として、前記基準温度よりも大きいときに負の重み係数を含み、前記基準温度よりも低いときに正の重み係数を含む。
　上記（５）の構成によれば、ＤＯＣの上流側温度が基準温度よりも高いためにＳＯＦが揮発し易い場合に、当該揮発に起因するＳＯＦの減少分を考慮してＳＯＦの堆積量を評価できる。これにより、適切なＳＯＦ堆積量に基づき絞り量減少を停止できるため、より精度の高い絞り量減少制御を行うことができる。
　（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れか１の構成において、
　前記バルブ制御部は、前記ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が大きいほど、絞り量減少量も大きくなるように前記バルブ開度を制御するように構成された。
　上記（６）の構成によれば、ＳＯＦ堆積量が大きいほど、排ガス流量を増大できる。これにより、ＳＯＦ堆積量大に起因して発熱量が大きくなっても、大流量の排ガス流量によって、排ガスの酸化触媒への接触時間を短くできる。このため、酸化発熱の抑制と、排ガスの大流量化に起因する冷却効果とにより、ＤＯＣの異常昇温を抑制できる。
　（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るＤＰＦ再生制御方法は、
　排気通路に配置されるＤＯＣ及び前記ＤＯＣの下流に配置されるＤＰＦを備えるディーゼルエンジンの排ガス処理装置において、前記ＤＰＦの昇温により前記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生の実行を制御するＤＰＦ再生制御方法であって、
　前記ＤＰＦ再生制御方法は、
　前記ＤＯＣの上流側温度が所定温度に到達するように、吸気スロットルバルブ又は排気スロットルバルブのうちの少なくとも一方のバルブ開度を絞るバルブ制御ステップと、
　前記ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定する堆積条件判定ステップと、を含み、
　前記バルブ制御ステップは、前記堆積条件を満たすときの方が、前記堆積条件を満たさないときと比べて、前記バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御を実行する絞り量減少制御実行ステップを含む。
　上記（７）の構成によれば、ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすときの方が、堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量が小さくなるように制御される。即ち、ＤＯＣへのＳＯＦ堆積量が多いときのバルブ開度を、ＳＯＦ堆積量が少ないときのバルブ開度よりも大きくできる。これにより、ＤＯＣへのＳＯＦ堆積量が多いときでも、バルブ開度を大きくすることでＤＯＣ内部の排ガス流量を増加でき、排ガスの酸化触媒への接触時間を短くできる。このため、ＳＯＦ分の酸化発熱の抑制と、排ガスの大流量化に起因する冷却効果とにより、ＤＯＣの異常昇温を抑制できる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、ＤＰＦ再生に伴うＤＯＣ異常昇温を抑制可能なＤＰＦ再生制御装置及びＤＰＦ再生制御方法を提供できる。
本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの排ガス処理装置を示す全体構成図である。 ＥＣＵの機能を説明するためのブロック図である。 ＳＯＦ堆積残量と絞り量との相関を示すグラフである。 ＥＣＵにより実行されるフローチャートであり、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの排ガス処理方法を示す図である。 経過時間に対する温度変化を示すグラフである。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、２つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。
　また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　図１は、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン１の排ガス処理装置を示す全体構成図である。図１に示す排ガス処理装置は、排気通路２１に配置されるＤＯＣ３５及びＤＯＣ３５の下流に配置されるＤＰＦ３７を備えるディーゼルエンジン１の排ガス処理装置である。
　ディーゼルエンジン１の下流側には、排気通路２１が接続されている。排気通路２１には、ＤＯＣ３５と、ＤＯＣ３５の下流側に配置されるＤＰＦ３７とを備える排ガス処理装置３３が設けられる。ＤＯＣ３５は、排ガス中の未燃燃料（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。また、ＤＯＣ３５では、噴射された燃料の酸化熱によって通過する排ガスが昇温され、これにより、ＤＰＦ３７の上流側温度（例えば入口温度）が昇温される。ＤＰＦ３７は、排ガス中に含まれる煤等のＰＭをフィルタで捕集し、排ガスから除去する装置である。
　ディーゼルエンジン１の上流側には、吸気マニホールド１３を介して吸気通路９が接続される。そして、吸気通路９と排気通路２１との間には、排気ターボ過給機７が設けられる。排気ターボ過給機７は、排気通路２１に配置されている排気タービン３と、吸気通路９に配置されているコンプレッサ５とを有しており、該コンプレッサ５は排気タービン３によって同軸駆動される。また、吸気通路９には、インタークーラ（図示しない）及び吸気スロットルバルブ１１が設けられる。吸気スロットルバルブ１１は、後記するＥＣＵ１０によって、その開度が制御される。そして、コンプレッサ５から吐出された圧縮吸気は、インタークーラで冷却された後、吸気スロットルバルブ１１で吸気流量が制御され、その後、吸気ポート１５を介してディーゼルエンジン１の各シリンダ内の燃焼室３９に流入する。
　ディーゼルエンジン１には、燃焼室３９に高圧燃料を噴射するための燃料噴射弁１９が配置される。燃料噴射弁１９は、高圧燃料が蓄圧されたコモンレール（図示しない）に接続されるとともに、後記するＥＣＵ１０によって、その噴射タイミング及び燃料噴射量が制御される。燃焼室３９に噴射された高圧燃料は、上記の吸気と混合された後、燃焼室３９内で燃焼する。
　排気通路２１の排気ポート２９の直下流位置において、ＥＧＲ管２３が排気通路２１のから分岐する。ＥＧＲ管２３は、吸気スロットルバルブ１１の下流側に位置している吸気マニホールド１３に接続する。また、ＥＧＲ管２３にはＥＧＲバルブ２５が配置される。そして、ＥＧＲバルブ２５を制御することにより、ディーゼルエンジン１から排出された排ガスの一部が、ＥＧＲ管２３を通ってディーゼルエンジン１を再循環する。
　ディーゼルエンジン１から排出された排ガスは、排気タービン３を駆動してコンプレッサ５を同軸駆動させる。そして、排気通路２１を通った後、排ガス処理装置３３のＤＯＣ３５及びＤＰＦ３７へと流入する。排気通路２１には排気スロットルバルブ６１が配置される。
　排ガス処理装置３３に流入した排ガスは、ＤＯＣ３５において排ガス中に含まれる未燃燃料及び一酸化炭素が酸化除去される。次いで、ＤＰＦ３７において排ガス中に含まれるＰＭが除去された後、ＰＭ除去後の排ガスはエンジン外部に排出される。
　ＤＰＦ３７で除去されたＰＭの一部は、運転中のエンジン排ガス中に存在するＮＯがＤＯＣ３５にて酸化されたＮＯ２によって再生されるが（自然再生）、残りのＰＭはＤＰＦ３７のフィルタ（図示しない）に堆積する。そして、ＰＭの堆積が過度に進行すると、ＰＭ捕集能力の低下、背圧増大によるエンジン出力の低下等が生じ得る。このため、ＤＰＦ３７を備える排ガス処理装置３３では、堆積したＰＭを強制的に燃焼させることでフィルタを再生させる強制再生が、適切なタイミングで実行される。
　強制再生には、ＥＣＵ１０によって自動的に実行される自動再生と、操作者等の手動操作によって実行される手動再生との少なくとも２種類が含まれる。自動再生は、車両（図示しない）の走行及び停止に関わらず所定の強制再生実行条件を満たすことで自動的に実行される。これに対して手動再生は、操作者等のボタン操作等によって実行されるものであり、基本的に車両が停止した状態で実行される。このため、手動再生の方が自動再生よりも再生温度が高くなるように制御される。一例としては、自動再生ではＤＰＦ３７の上流側温度が６００℃～６１０℃程度となるように制御されるのに対し、手動再生ではＤＰＦ３７の上流側温度が６２０℃～６３０℃となるように制御される。
　昇温制御は、排気スロットルバルブ６１の開度調整により行うことができる。即ち、排気スロットルバルブ６１を絞る（開度を小さいくする）ことで、排温を高くできる。また、昇温制御は、排気スロットルバルブ６１の開度調整とともに、又は、排気スロットルバルブ６１の開度調整に代えて、吸気スロットルバルブ１１の開度調整により行うこともできる。
　排気通路２１には、ＤＯＣ上流側温度センサ４８、ＤＰＦ上流側温度センサ４９、ＤＰＦ下流側温度（例えば出口温度）センサ５０、ＤＰＦ上流側圧力センサ５２、ＤＰＦ下流側圧力センサ５４、及びＤＰＦ差圧センサ５６、背圧センサ（図示しない）等の各種センサ類が配置されている。そして、これらセンサ類で測定されたＤＯＣ入口温度、ＤＰＦ入口温度、ＤＰＦ出口温度、ＤＰＦ差圧等に関する信号は、ＥＣＵ１０に入力される。
　なお、ＥＣＵ１０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ。例えばＥＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）等を備える。そして、ＥＣＵ１０は、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。
　図２は、ＥＣＵ１０の機能を説明するためのブロック図である。ＥＣＵ１０（ＤＰＦ再生制御装置）は、ＤＰＦ３７の昇温によりＤＰＦ３７に堆積するＰＭを除去する強制再生の実行を制御するためのものである。ＥＣＵ１０は、バルブ制御部１０１と、堆積条件判定部１０５と、噴射実行部１０６とを備える。これらのうち、バルブ制御部１０１は、絞り量減少制御実行部１０２と、停止判定部１０３と、絞り量減少制御停止部１０４とを備える。
　バルブ制御部１０１は、ＤＯＣ３５の上流側温度が所定温度に到達するように、吸気スロットルバルブ１１（図１参照）又は排気スロットルバルブ６１（図１参照）のうちの少なくとも一方のバルブ開度を絞るためのものである。バルブ開度が絞られることで、ＤＯＣ３５への排温が昇温する。
　本発明の一実施形態では、バルブ制御部１０１は、ＤＯＣ３５に堆積するＳＯＦの堆積量が大きいほど、絞り量減少量も大きくなるようにバルブ開度を制御するように構成される。これにより、ＳＯＦ堆積量が大きいほどＤＯＣでの排ガス流量が増大するため、ＳＯＦの酸化発熱に起因するＤＯＣ３５の異常昇温を抑制できる。
　堆積条件判定部１０５は、ＤＯＣ３５に堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定するためのものである。そして、詳細は後記するが、後記する噴射実行部１０６は、堆積条件を満たしたときに、バルブ開度の絞り量を減少した状態でレイトポスト噴射を開始するように構成される。従って、本発明の一実施形態では、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多いとき（所定の堆積量を上回るとき）にのみ、バルブ開度の絞り量減少が実行される。
　堆積条件を構成するＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量は、直接算出してもよいが、本発明の一実施形態では、例えば以下にようにして評価することができる。具体的には例えば、堆積条件判定部１０５は、ＤＯＣ３５の上流側温度が所定温度以下になった連続時間が所定時間以上の場合に、ＳＯＦ堆積量が多いと評価することができる。また、例えば、堆積条件判定部１０５は、直近の一定時間において、ディーゼルエンジン１が低負荷運転（トルク又は燃料噴射量が所定値以下）の時間割合、又は、又は排温が所定温度以下となる時間割合が所定値以上の場合に、ＳＯＦ堆積量が多いと評価することができる。
　さらに、堆積条件判定部１０５は、例えば、ＤＯＣ３５の上流側温度に応じて設定された重み係数に対し、ディーゼルエンジン１の運転時間（積算でもよく、直近でもよい）を乗じて得られたＳＯＦ堆積指標に基づき、堆積条件を満たすか否かを判定するように構成されることもできる。このようにすることで、ディーゼルエンジン１の運転時間を考慮したＳＯＦ堆積指標を算出できるため、ＳＯＦ堆積量を精度よく評価できる。なお、重み係数は、例えば、ＤＯＣ３５の上流側温度と重み係数との相関マップをＥＣＵ１０に記憶し、当該マップに基づいて決定できる。
　上記の重み係数は、例えば、ＤＯＣ３５の上流側温度が高いほど、小さな値にすることができる。特に、本発明の一実施形態では、重み係数は、ＤＯＣ３５の上流側における基準温度を境界として、基準温度よりも大きいときに負の重み係数を含み、基準温度よりも低いときに正の重み係数を含む。このようにすることで、ＤＯＣ３５の上流側温度が基準温度よりも高いためにＳＯＦが揮発し易い場合に、当該揮発に起因するＳＯＦの減少分を考慮してＳＯＦの堆積量を評価できる。
　噴射実行部１０６は、ＤＰＦ３７の強制再生開始後、ＤＯＣ３５の上流側温度が所定温度（例えば２５０℃）になったときに、ＤＯＣ３５への燃料のレイトポスト噴射を実行するためのものである。レイトポスト噴射によりＤＯＣ３５でのＳＯＦの酸化発熱が開始され、ＤＯＣ３５の下流側温度、即ち、ＤＰＦ３７の上流側温度が昇温する。これにより、ＤＰＦ３７に堆積した煤が燃焼除去される。
　上記のように、バルブ制御部１０１は、絞り量減少制御実行部１０２と、停止判定部１０３と、絞り量減少制御停止部１０４とを備える。
　これらのうち、絞り量減少制御実行部１０２は、上記堆積条件を満たすときの方が、上記堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御を実行するためのものである。従って、堆積条件を満たす場合（ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多い場合）、本発明の一実施形態では、バルブ開度の絞り量が小さくなる。これにより、ＤＯＣへの排ガス流量が、ＳＯＦ堆積量が少ない場合と比べて、多くなる。この結果、排ガス流量増加に起因する酸化発熱反応の抑制と、熱の持ち去りに起因する昇温抑制とにより、ＤＯＣ３５の過昇温が抑制される。
　バルブ開度の絞り量は、例えば、ＤＯＣ３５でのＳＯＦ堆積残量に応じて制御することができる。この点について、図３を参照しながら説明する。
　図３は、ＳＯＦ堆積残量と絞り量との相関を示すグラフである。なお、このグラフは、ＳＯＦ堆積残量と絞り量との相関を説明するために模式的に示したものであり、実際のグラフが図３に示すグラフと必ずしも一致しない。図３に示すように、ＤＯＣ３５の昇温によってＳＯＦ堆積残量が減少すれば、バルブ開度の絞り量が小さくなるようになっている。即ち、ＳＯＦ堆積残量が少ないほど、バルブ開度の絞り量が小さく、絞り減少量も小さくなっている。
　このようにすることで、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積残量が少なく、ＤＯＣ３５での過昇温の可能性が低い場合には、通常通りの絞り量（例えば上記の堆積条件が満たされてないときのバルブ開度の絞り量）にできる。そこで、例えば、排ガス流量、ＤＯＣ３５の上流側温度と下流側温度の温度差等に基づいてＳＯＦ堆積残量を見積もり、図３に示す相関に基づいて絞り量を決定することで、バルブ開度をＳＯＦ堆積残量に応じた開度にすることができる。
　図２に戻って、停止判定部１０３は、バルブ開度の絞り量減少制御の実行後、絞り量減少停止条件を満たすかを判定するためのものである。絞り量減少停止条件は、本発明の一実施形態では、ＤＯＣ３５の上流側温度と下流側温度との温度差が第１温度以下である第１絞り量減少停止条件、ＤＯＣ３５の上流側温度と下流側温度との温度差の変化速度が第２速度以下である第２絞り量減少停止条件、又は、ＤＯＣ３５での発熱量が第３発熱量以下である第３絞り量減少停止条件、のうちの少なくとも１つを含む。
　これらの絞り量減少停止条件に基づくことで、ＤＯＣ３５でのＳＯＦの酸化に起因する発熱量が減少した後に、バルブ開度の絞り量減少を停止できる。例えば、第１絞り量減少停止条件によれば、温度差に基づくことで、ＤＯＣ３５の上流側温度及び下流側温度の温度を測定するだけで判定でき、判定を簡便にできる。また、例えば、第２絞り量減少停止条件によれば、ＤＯＣ３５の上流側温度と下流側温度との温度差が瞬間的に大きくなった場合であっても、温度差の時間変化である変化速度に基づくことで、瞬間的に大きくなった場合を排除して、安定した判定を行うことができる。さらには、例えば、第３絞り量減少停止条件によれば、ＤＯＣ３５でのＳＯＦの酸化に起因する発熱が生じているか否かを直接的に判定できる。
　絞り量減少制御停止部１０４は、上記の絞り量減少停止条件を満たしたときに、絞り量減少制御実行部１０２による絞り量減少制御を停止するためのものである。絞り量減少制御停止部１０４により、絞り量減少停止条件を満たしたときにバルブ開度の絞り量減少を停止できる。また、絞り量減少制御の停止により、バルブ開度が、上記のＳＯＦ堆積条件を満たさないときのバルブ開度にまで絞られる。これにより、ＤＯＣ３５での排ガス流量が減少する。
　以上の構成を備えるＥＣＵ１０（ＤＰＦ再生制御装置）によれば、ＤＯＣ３５に堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすときの方が、堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量が小さくなるように制御される。即ち、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多いときのバルブ開度を、ＳＯＦ堆積量が少ないときのバルブ開度よりも大きくできる。これにより、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多いときでも、バルブ開度を大きくすることでＤＯＣ３５内部の排ガス流量を増加でき、排ガスの酸化触媒への接触時間を短くできる。このため、ＳＯＦ分の酸化発熱の抑制と、排ガスの大流量化に起因する冷却効果とにより、ＤＯＣ３５の異常昇温を抑制できる。
　特に、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多くなる長時間の低負荷運転後の再生時において、ＤＯＣ３５の昇温途中におけるＤＯＣ３５の異常昇温が抑制される。これにより、ＤＯＣ３５の破損、ＤＰＦ３７での煤の異常燃焼に起因するＤＰＦ３７の破損のリスクを低減できる。この結果、ＤＯＣ３５に担持された触媒の熱的劣化を抑制できる。また、触媒の熱的劣化抑制により、所定の排ガス処理性能を長時間維持できるとともに、レイトポスト燃料増大による燃費悪化及びオイルダイリューションリスクを低減できる。更には、初期における触媒担持量を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。
　図４は、ＥＣＵ１０により実行されるフローチャートであり、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの排ガス処理方法（以下、単に「本実施形態の制御方法」という）を示す図である。本実施形態の制御方法は、排気通路２１に配置されるＤＯＣ３５及びＤＯＣ３５の下流に配置されるＤＰＦ３７を備えるディーゼルエンジン１の排ガス処理装置において、ＤＰＦ３７の昇温によりＤＰＦ３７に堆積するＰＭを除去する強制再生の実行を制御するものである。本実施形態の制御方法は、上記のＥＣＵ１０により実行されるため、以下の説明は、適宜上記の図２を併せて参照しながら行う。
　強制再生が開始されると、バルブ制御部１０１は、ＤＯＣ３５の上流側温度が所定温度（例えば２５０℃）に到達するように、排気スロットルバルブ６１のバルブ開度を絞る（ステップＳ１、バルブ制御ステップ）。これにより、排温の昇温が開始する。なお、排温の昇温は、排気スロットルバルブ６１とともに、又は排気スロットルバルブ６１に代えて吸気スロットルバルブ１１のバルブ開度を絞ってもよく、さらには、例えば、アーリーポスト噴射量及び噴射タイミングを変更したり、燃料噴射レール圧を変更したりして行ってもよい。
　次いで、堆積条件判定部１０５は、ＤＯＣ３５に堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２、堆積条件判定ステップ）。ＳＯＦの堆積量は、例えば、上記の堆積条件判定部１０５において説明した事項を適用できる。堆積条件を満たさない場合には（ＮＯ）、バルブ開度絞り量制御を行うことなく、ＤＯＣ３５に堆積したＳＯＦの酸化発熱が行われる。
　一方で、堆積条件を満たす場合には（ＹＥＳ）、絞り量減少制御実行部１０２は、バルブ開度の絞り量減少量を計算する（ステップＳ３）。具体的には、絞り量減少制御実行部１０２は、例えば上記の図３に示した相関に基づいて絞り量を決定する。そして、絞り量減少制御実行部１０２は、決定された絞り量になるように、排気スロットルバルブ６１のバルブ開度の絞り量を減少させる（ステップＳ４、絞り量減少制御実行ステップ）。ステップＳ４（絞り量減少制御実行ステップ）により、上記の堆積条件を満たすときの方が、堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御が実行される。なお、絞り量減少制御実行ステップは、バルブ開度制御ステップに含まれるものである。
　そして、停止判定部１０３は、ＤＯＣ３５の上流側温度と下流側温度との温度差が第１温度以下である第１絞り量減少停止条件、当該温度差の変化速度が第２速度以下である第２絞り量減少停止条件、又は、ＤＯＣ３５での発熱量が第３発熱量以下である第３絞り量減少停止条件、のうちの少なくとも１つを満たすか否かを判定する（ステップＳ５）。これらの絞り量減少停止条件を１つでも満たせば、ＤＯＣ３５でのＳＯＦ堆積量が十分に減少したと考えられる。そこで、停止判定部１０３により絞り量減少停止条件が満たされたと判定された場合には（ＹＥＳ）、絞り量減少制御停止部１０４は、バルブ開度の絞り量減少を停止する（ステップＳ６）。絞り量減少停止により、バルブ開度が、上記のＳＯＦ堆積条件を満たさないときのバルブ開度にまで絞られる。これにより、ＤＯＣ３５での排ガス流量が減少する。その後、噴射実行部１０６による未燃燃料のレイトポスト噴射により、ＤＰＦの通常再生が行われる（ステップＳ７）。
　また、上記のステップＳ５において、絞り量減少停止条件を１つも満たさないと停止判定部１０３が判定した場合には、上記委のステップＳ３において、再度、絞り量減少量が計算される。
　図５は、経過時間に対する温度変化を示すグラフである。実線はＤＰＦ３７の上流側温度、一点鎖線はＤＯＣ３５の上流側温度、破線はＤＰＦ３７の下流側温度を表す。ＤＰＦ３７の強制再生が開始されると、排気スロットルバルブ６１の開度絞り等によってＤＯＣ３５の上流側温度が昇温し始める（点Ａ）。そして、ＤＯＣ３５でのＳＯＦ酸化発熱が生じ始め、実線で示すＤＰＦ３７の上流側温度が上昇し始める。しかし、排気スロットルバルブ６１の開度絞り量は、ＳＯＦ堆積が少ない場合の開度絞り量と比べて減少（即ち開度が大きい）しているため、ＤＯＣ３５での排ガス流量が大きい。このため、排ガスの酸化触媒への接触時間が短くなっている。このため、酸化発熱の抑制と、排ガスの大流量化に起因する冷却効果とによりＤＯＣ３５の昇温が抑制され、ＤＰＦ３７の上流側温度が急激に昇温することが抑制され、ＤＰＦ３７の上流側温度は緩やかに上昇する。この結果、ＤＯＣ３５の異常昇温や、ＤＰＦ３７の上流側温度のオーバーシュートが抑制される。
　そして、ＤＯＣ３５の上流側温度が２５０℃（所定温度）に到達すると（点Ｂ）、燃料のレイトポスト噴射が開始される。レイトポスト噴射により、噴射された燃料がＤＯＣ３５で酸化発熱し、ＤＯＣ３５の下流側温度、即ち、ＤＰＦ３７の上流側温度が急激に上昇する。また、ＤＰＦ３７では煤の燃焼が生じ、ＤＰＦ３７の下流側温度も上昇する。そして、レイトポスト噴射開始後十分な時間が経過した後に強制再生が完了し（点Ｃ）、温度が低下する。
　以上の本実施形態の制御方法によれば、ＤＯＣ３５に堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすときの方が、堆積条件を満たさないときと比べて、バルブ開度の絞り量が小さくなるように制御される。即ち、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多いときのバルブ開度を、ＳＯＦ堆積量が少ないときのバルブ開度よりも大きくできる。これにより、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多いときでも、バルブ開度を大きくすることでＤＯＣ３５内部の排ガス流量を増加でき、排ガスの酸化触媒への接触時間を短くできる。このため、ＳＯＦ分の酸化発熱の抑制と、排ガスの大流量化に起因する冷却効果とにより、ＤＯＣ３５の異常昇温を抑制できる。
　特に、ＤＯＣ３５へのＳＯＦ堆積量が多くなる長時間の低負荷運転後の再生時において、ＤＯＣ３５の昇温途中におけるＤＯＣ３５の異常昇温が抑制される。これにより、ＤＯＣ３５の破損、ＤＰＦ３７での煤の異常燃焼に起因するＤＰＦ３７の破損のリスクを低減できる。この結果、ＤＯＣ３５に担持された触媒の熱的劣化を抑制できる。また、触媒の熱的劣化抑制により、所定の排ガス処理性能を長時間維持できるとともに、レイトポスト燃料増大による燃費悪化及びオイルダイリューションリスクを低減できる。更には、初期における触媒担持量を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。
１　ディーゼルエンジン
３　排気タービン
５　コンプレッサ
７　過給機
９　吸気通路
１０　ＥＣＵ
１１　吸気スロットルバルブ
１３　吸気マニホールド
１５　吸気ポート
１９　燃料噴射弁
２１　排気通路
２３　ＥＧＲ管
２５　バルブ
２９　排気ポート
３３　排ガス処理装置
３９　燃焼室
４８，４９　上流側温度センサ
５０　ＤＰＦ下流側温度センサ
５２　上流側圧力センサ
５４　下流側圧力センサ
５６　差圧センサ
６１　排気スロットルバルブ
１０１　バルブ制御部
１０２　絞り量減少制御実行部
１０３　停止判定部
１０４　絞り量減少制御停止部
１０５　堆積条件判定部
１０６　噴射実行部

Claims (7)

  1. 　排気通路に配置されるＤＯＣ及び前記ＤＯＣの下流に配置されるＤＰＦを備えるディーゼルエンジンの排ガス処理装置において、前記ＤＰＦの昇温により前記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生の実行を制御するためのＤＰＦ再生制御装置であって、
    　前記ＤＰＦ再生制御装置は、
    　前記ＤＯＣの上流側温度が所定温度に到達するように、吸気スロットルバルブ又は排気スロットルバルブのうちの少なくとも一方のバルブ開度を絞るためのバルブ制御部と、
    　前記ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定するための堆積条件判定部と、を備え、
    　前記バルブ制御部は、前記堆積条件を満たすときの方が、前記堆積条件を満たさないときと比べて、前記バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御を実行するための絞り量減少制御実行部を含む、ＤＰＦ再生制御装置。
  2. 　前記バルブ制御部は、
    　前記絞り量減少制御の実行後、絞り量減少停止条件を満たすかを判定するための停止判定部と、
    　前記絞り量減少停止条件を満たしたときに、前記絞り量減少制御を停止するための絞り量減少制御停止部とをさらに備える、請求項１に記載のＤＰＦ再生制御装置。
  3. 　前記絞り量減少停止条件は、
    　前記ＤＯＣの上流側温度と下流側温度との温度差が所定の温度以下である第１絞り量減少停止条件、
    　前記ＤＯＣの上流側温度と下流側温度との温度差の変化速度が所定の速度以下である第２絞り量減少停止条件、又は、
    　前記ＤＯＣでの発熱量が所定の発熱量以下である第３絞り量減少停止条件、
    　のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のＤＰＦ再生制御装置。
  4. 　前記堆積条件判定部は、前記ＤＯＣの上流側温度に応じて設定された重み係数に対し前記ディーゼルエンジンの運転時間を乗じて得られたＳＯＦ堆積指標に基づき、前記堆積条件を満たすか否かを判定するように構成された、請求項１～３の何れか１項に記載のＤＰＦ再生制御装置。
  5. 　前記重み係数は、前記ＤＯＣの上流側における基準温度を境界として、前記基準温度よりも大きいときに負の重み係数を含み、前記基準温度よりも低いときに正の重み係数を含む、請求項４に記載のＤＰＦ再生制御装置。
  6. 　前記バルブ制御部は、前記ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が大きいほど、絞り量減少量も大きくなるように前記バルブ開度を制御するように構成された、請求項１～５の何れか１項に記載のＤＰＦ再生制御装置。
  7. 　排気通路に配置されるＤＯＣ及び前記ＤＯＣの下流に配置されるＤＰＦを備えるディーゼルエンジンの排ガス処理装置において、前記ＤＰＦの昇温により前記ＤＰＦに堆積するＰＭを除去する強制再生の実行を制御するＤＰＦ再生制御方法であって、
    　前記ＤＰＦ再生制御方法は、
    　前記ＤＯＣの上流側温度が所定温度に到達するように、吸気スロットルバルブ又は排気スロットルバルブのうちの少なくとも一方のバルブ開度を絞るバルブ制御ステップと、
    　前記ＤＯＣに堆積するＳＯＦの堆積量が所定の堆積量を上回っている堆積条件を満たすか否かを判定する堆積条件判定ステップと、を含み、
    　前記バルブ制御ステップは、前記堆積条件を満たすときの方が、前記堆積条件を満たさないときと比べて、前記バルブ開度の絞り量を小さくする絞り量減少制御を実行する絞り量減少制御実行ステップを含む、ＤＰＦ再生制御方法。
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