JP2000234509A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2000234509A JP2000234509A JP11034581A JP3458199A JP2000234509A JP 2000234509 A JP2000234509 A JP 2000234509A JP 11034581 A JP11034581 A JP 11034581A JP 3458199 A JP3458199 A JP 3458199A JP 2000234509 A JP2000234509 A JP 2000234509A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機関運転状態に影響を与えることなくパティ
キュレートフィルタに堆積したアッシュを脱離させる。 【解決手段】 ディーゼル機関1の排気マニホルド31
と各気筒の排気ポートとを接続するそれぞれの排気枝管
41上に個別のパティキュレートフィルタ(DPF)4
0を配置し、隣接気筒の排気枝管のDPF上流側部分を
相互に連通路41で接続するとともに、各連通路を閉鎖
可能な連通弁43を設ける。DPFに堆積したアッシュ
の量が増大した場合には、機関が所定の負荷条件で運転
されているときの加速終了時または減速開始時に連通弁
を閉弁する。これにより、排気マニホルド圧力より排気
ポート圧力が低くなる状態が生じ、DPF内を排気が逆
流する。DPFに堆積したアッシュはこの排気の逆流に
より機関運転状態に影響を与えることなく容易にDPF
から脱離する。
キュレートフィルタに堆積したアッシュを脱離させる。 【解決手段】 ディーゼル機関1の排気マニホルド31
と各気筒の排気ポートとを接続するそれぞれの排気枝管
41上に個別のパティキュレートフィルタ(DPF)4
0を配置し、隣接気筒の排気枝管のDPF上流側部分を
相互に連通路41で接続するとともに、各連通路を閉鎖
可能な連通弁43を設ける。DPFに堆積したアッシュ
の量が増大した場合には、機関が所定の負荷条件で運転
されているときの加速終了時または減速開始時に連通弁
を閉弁する。これにより、排気マニホルド圧力より排気
ポート圧力が低くなる状態が生じ、DPF内を排気が逆
流する。DPFに堆積したアッシュはこの排気の逆流に
より機関運転状態に影響を与えることなく容易にDPF
から脱離する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関し、詳細には排気中のパティキュレートを捕
集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排
気浄化装置に関する。
化装置に関し、詳細には排気中のパティキュレートを捕
集するパティキュレートフィルタを備えた内燃機関の排
気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気、特にディーゼルエンジ
ンの排気にはカーボン(すす)を主成分とする排気微粒
子(パティキュレート)が含まれている。このため、こ
のパティキュレートの大気放出を防止するためにパティ
キュレートフィルタを用いて排気を浄化する排気浄化装
置が種々考案されている。
ンの排気にはカーボン(すす)を主成分とする排気微粒
子(パティキュレート)が含まれている。このため、こ
のパティキュレートの大気放出を防止するためにパティ
キュレートフィルタを用いて排気を浄化する排気浄化装
置が種々考案されている。
【0003】パティキュレートフィルタとしては、通常
セラミック、多孔質金属、金属繊維不織布等のフィルタ
材を用いたものが使用される。例えば金属繊維不織布を
フィルタ部材として用いたものでは、Fe−Cr−Al
合金やNi−Cr−Al合金等の耐熱性金属繊維を用い
た帯状の不織布を同様な材質の耐熱性金属の波板と交互
に積層したものをロール状に巻いてパティキュレートフ
ィルタが形成される(特開平9−262414号公報参
照)。このパティキュレートフィルタでは、波板により
金属繊維不織布相互が間隙をあけて保持されるため、波
板にそった軸線方向通路が渦巻き状に配列した構成とな
っている。パティキュレートフィルタの一端では、互い
に対向する不織布端部は一層おきに渦巻き状に連続して
溶着されて上記軸線方向通路の半数の端部を閉塞するよ
うにされている。また、パティキュレートフィルタの反
対側の端部では、上記一端側とは異なる層の不織布端部
が渦巻き状に相互に溶着されて軸線方向通路の端部を閉
塞している。これにより、ロール状パティキュレートフ
ィルタ内には、一端が閉塞された軸線方向通路と他端が
閉塞された軸線方向通路とが金属繊維不織布の壁を隔て
て半径方向に交互に配列されるようになる。
セラミック、多孔質金属、金属繊維不織布等のフィルタ
材を用いたものが使用される。例えば金属繊維不織布を
フィルタ部材として用いたものでは、Fe−Cr−Al
合金やNi−Cr−Al合金等の耐熱性金属繊維を用い
た帯状の不織布を同様な材質の耐熱性金属の波板と交互
に積層したものをロール状に巻いてパティキュレートフ
ィルタが形成される(特開平9−262414号公報参
照)。このパティキュレートフィルタでは、波板により
金属繊維不織布相互が間隙をあけて保持されるため、波
板にそった軸線方向通路が渦巻き状に配列した構成とな
っている。パティキュレートフィルタの一端では、互い
に対向する不織布端部は一層おきに渦巻き状に連続して
溶着されて上記軸線方向通路の半数の端部を閉塞するよ
うにされている。また、パティキュレートフィルタの反
対側の端部では、上記一端側とは異なる層の不織布端部
が渦巻き状に相互に溶着されて軸線方向通路の端部を閉
塞している。これにより、ロール状パティキュレートフ
ィルタ内には、一端が閉塞された軸線方向通路と他端が
閉塞された軸線方向通路とが金属繊維不織布の壁を隔て
て半径方向に交互に配列されるようになる。
【0004】このパティキュレートフィルタを排気通路
に配置することにより、排気はパティキュレートフィル
タの上流側端が開放された軸線方向通路に流入し、通路
間を隔てる不織布を通過して下流側端が開放された軸線
方向通路に入り、この通路を通って下流側に排出され
る。このため、不織布通過時に排気中のパティキュレー
トが不織布に捕集される。
に配置することにより、排気はパティキュレートフィル
タの上流側端が開放された軸線方向通路に流入し、通路
間を隔てる不織布を通過して下流側端が開放された軸線
方向通路に入り、この通路を通って下流側に排出され
る。このため、不織布通過時に排気中のパティキュレー
トが不織布に捕集される。
【0005】一般にパティキュレートフィルタのフィル
タ材の孔径はパティキュレートフィルタ自体の排気抵抗
を低くするため15〜50ミクロン程度と比較的大きく
設定されており、パティキュレートの主成分のカーボン
粒子(すす)の径(0.1ミクロン程度)よりかなり大
きくなっている。従って、パティキュレートフィルタの
使用開始時には排気中のパティキュレートの相当量がフ
ィルタを通過するためパティキュレートフィルタの捕集
効率は比較的低くなる。しかし、使用とともに、フィル
タ材の空孔まわりにパティキュレートが付着し、この付
着したパティキュレート粒子が互いに結びついて成長す
ることによりパティキュレートの堆積層が形成されるよ
うになりパティキュレートの堆積とともに実質的なフィ
ルタ孔径は小さくなる。このため、パティキュレートの
堆積とともにフィルタの捕集効率は増大し、同時にフィ
ルタの排気圧損も増大する。
タ材の孔径はパティキュレートフィルタ自体の排気抵抗
を低くするため15〜50ミクロン程度と比較的大きく
設定されており、パティキュレートの主成分のカーボン
粒子(すす)の径(0.1ミクロン程度)よりかなり大
きくなっている。従って、パティキュレートフィルタの
使用開始時には排気中のパティキュレートの相当量がフ
ィルタを通過するためパティキュレートフィルタの捕集
効率は比較的低くなる。しかし、使用とともに、フィル
タ材の空孔まわりにパティキュレートが付着し、この付
着したパティキュレート粒子が互いに結びついて成長す
ることによりパティキュレートの堆積層が形成されるよ
うになりパティキュレートの堆積とともに実質的なフィ
ルタ孔径は小さくなる。このため、パティキュレートの
堆積とともにフィルタの捕集効率は増大し、同時にフィ
ルタの排気圧損も増大する。
【0006】パティキュレートフィルタでは、パティキ
ュレートの堆積(捕集量)が増大するにつれて排気圧損
が増加するため、定期的に排気温度を上昇させる等の方
法によりフィルタに堆積したパティキュレート(カーボ
ン粒子)を燃焼させ排気圧損の過度の増大による機関性
能の低下を防止する必要がある。このようなパティキュ
レートフィルタを用いた排気浄化装置の例としては、例
えば実開平5−69311号公報に記載されたものがあ
る。同公報の装置は、ディーゼルエンジンの各気筒の排
気ポートと排気集合部との間をそれぞれ接続する排気枝
管上に小容量のパティキュレートフィルタを配置した構
成となっている。同公報の装置では、パティキュレート
フィルタを排気系で最も排気温度が高い排気ポート近傍
に設けたこと、及び各気筒個別にパティキュレートフィ
ルタを設けてそれぞれのパティキュレートフィルタの熱
容量を小さくしたことにより、機関運転中に負荷の上昇
等により排気温度が高くなるとパティキュレートフィル
タに堆積したパティキュレートが容易に燃焼する。この
ため、別途パティキュレート燃焼用の加熱装置等を設け
ることなく効率的にパティキュレートを燃焼させること
が可能となっている。
ュレートの堆積(捕集量)が増大するにつれて排気圧損
が増加するため、定期的に排気温度を上昇させる等の方
法によりフィルタに堆積したパティキュレート(カーボ
ン粒子)を燃焼させ排気圧損の過度の増大による機関性
能の低下を防止する必要がある。このようなパティキュ
レートフィルタを用いた排気浄化装置の例としては、例
えば実開平5−69311号公報に記載されたものがあ
る。同公報の装置は、ディーゼルエンジンの各気筒の排
気ポートと排気集合部との間をそれぞれ接続する排気枝
管上に小容量のパティキュレートフィルタを配置した構
成となっている。同公報の装置では、パティキュレート
フィルタを排気系で最も排気温度が高い排気ポート近傍
に設けたこと、及び各気筒個別にパティキュレートフィ
ルタを設けてそれぞれのパティキュレートフィルタの熱
容量を小さくしたことにより、機関運転中に負荷の上昇
等により排気温度が高くなるとパティキュレートフィル
タに堆積したパティキュレートが容易に燃焼する。この
ため、別途パティキュレート燃焼用の加熱装置等を設け
ることなく効率的にパティキュレートを燃焼させること
が可能となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記実開平
5−69311号公報の装置では、パティキュレートフ
ィルタに堆積したパティキュレートは良好に燃焼させる
ことができるものの、パティキュレートフィルタ上に堆
積したアッシュを脱離させることができず、アッシュの
堆積によりフィルタの圧損が徐々に増大する問題が生じ
る。
5−69311号公報の装置では、パティキュレートフ
ィルタに堆積したパティキュレートは良好に燃焼させる
ことができるものの、パティキュレートフィルタ上に堆
積したアッシュを脱離させることができず、アッシュの
堆積によりフィルタの圧損が徐々に増大する問題が生じ
る。
【0008】排気には、カーボン粒子(すす)を主成分
とするパティキュレートの他に、例えば潤滑油等の燃焼
生成物を主成分とするアッシュが含まれている。アッシ
ュは主に硫酸カルシウム等の無機成分からなり、パティ
キュレートと同様、通常0.1ミクロン程度の大きさと
なっている。また、アッシュもパティキュレートと同じ
メカニズムでパティキュレートフィルタのフィルタ材上
に粒子相互が結合した堆積層を形成する。排気中に含ま
れるアッシュの量はパティキュレートに比較して極めて
少ないが、排気温度が上昇してもカーボンを主成分とす
るパティキュレートのように燃焼することがないためパ
ティキュレートフィルタの使用期間が長くなるにつれて
徐々にパティキュレートフィルタ上に蓄積されるように
なる。
とするパティキュレートの他に、例えば潤滑油等の燃焼
生成物を主成分とするアッシュが含まれている。アッシ
ュは主に硫酸カルシウム等の無機成分からなり、パティ
キュレートと同様、通常0.1ミクロン程度の大きさと
なっている。また、アッシュもパティキュレートと同じ
メカニズムでパティキュレートフィルタのフィルタ材上
に粒子相互が結合した堆積層を形成する。排気中に含ま
れるアッシュの量はパティキュレートに比較して極めて
少ないが、排気温度が上昇してもカーボンを主成分とす
るパティキュレートのように燃焼することがないためパ
ティキュレートフィルタの使用期間が長くなるにつれて
徐々にパティキュレートフィルタ上に蓄積されるように
なる。
【0009】しかも、アッシュの堆積層はパティキュレ
ートの堆積層に較べて機械的強度が高く機関運転による
振動程度では自然にフィルタから脱離することがないた
め、パティキュレートの燃焼を定期的に行った行っただ
けではフィルタの圧損はアッシュの堆積により徐々に増
加してしまい、機関性能に影響が生じるようになる。こ
のため、パティキュレートフィルタに堆積したアッシュ
を脱離させフィルタの圧損を回復させる操作が別途必要
となるが、上記公報の装置ではこの点についての考慮が
なされていない。
ートの堆積層に較べて機械的強度が高く機関運転による
振動程度では自然にフィルタから脱離することがないた
め、パティキュレートの燃焼を定期的に行った行っただ
けではフィルタの圧損はアッシュの堆積により徐々に増
加してしまい、機関性能に影響が生じるようになる。こ
のため、パティキュレートフィルタに堆積したアッシュ
を脱離させフィルタの圧損を回復させる操作が別途必要
となるが、上記公報の装置ではこの点についての考慮が
なされていない。
【0010】アッシュの堆積層は燃焼しないため、パテ
ィキュレートフィルタから脱離させるためには大きな機
械的衝撃を与えて堆積層を崩壊させることが必要とな
る。この機械的衝撃は理論的には、例えばパティキュレ
ートフィルタを通過する排気流速を増大させること等に
よっても与えることができる。しかし、前述したよう
に、アッシュの堆積層は機械的強度が比較的高く、排気
流速の増大によりアッシュを脱離させるためには機関回
転数と負荷とを大幅に増大した運転が必要となり、通常
の機関運転状態に与える影響が大きくなるため実際的で
ない。
ィキュレートフィルタから脱離させるためには大きな機
械的衝撃を与えて堆積層を崩壊させることが必要とな
る。この機械的衝撃は理論的には、例えばパティキュレ
ートフィルタを通過する排気流速を増大させること等に
よっても与えることができる。しかし、前述したよう
に、アッシュの堆積層は機械的強度が比較的高く、排気
流速の増大によりアッシュを脱離させるためには機関回
転数と負荷とを大幅に増大した運転が必要となり、通常
の機関運転状態に与える影響が大きくなるため実際的で
ない。
【0011】本発明は上記問題に鑑み、通常の機関運転
状態に大きな影響を与えることなくパティキュレートフ
ィルタに堆積したアッシュを脱離させることが可能な内
燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としてい
る。
状態に大きな影響を与えることなくパティキュレートフ
ィルタに堆積したアッシュを脱離させることが可能な内
燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、内燃機関の各気筒の排気ポートと各気筒の排気
が合流する排気集合部とを接続するそれぞれの排気枝管
上に配置され排気中のパティキュレートを捕集するパテ
ィキュレートフィルタと、前記それぞれのパティキュレ
ートフィルタを通って前記排気集合部から排気ポート側
に逆流する排気流を生じさせることにより前記パティキ
ュレートフィルタに堆積した不燃成分からなるアッシュ
を脱離させるアッシュ脱離手段と、前記内燃機関が予め
定めた負荷領域において加速を終了、または減速を開始
した時に、前記アッシュ脱離手段を作動させてアッシュ
脱離操作を行う脱離制御手段と、を備えた内燃機関の排
気浄化装置が提供される。すなわち、請求項1に記載の
発明では排気集合部から排気ポート側に向けて排気を逆
流させることにより、パティキュレートフィルタに堆積
したアッシュを脱離させる。通常の運転ではアッシュの
堆積状態は排気ポート側から排気集合部に向かう方向の
排気の流れに対して最も抵抗が少ないようになってお
り、通常とは逆方向の排気の流れに対しては堆積層の抵
抗は比較的大きくなっている。このため、排気の逆流に
よりアッシュ堆積層には大きな力が作用し、比較的小さ
な流量の排気の逆流でも容易にアッシュ堆積層が崩壊し
フィルタから脱離する。崩壊したアッシュ堆積層は微細
な粒子状になるため、排気が順方向に流れるとフィルタ
の孔を通過してパティキュレートフィルタ下流側に排出
される。
よれば、内燃機関の各気筒の排気ポートと各気筒の排気
が合流する排気集合部とを接続するそれぞれの排気枝管
上に配置され排気中のパティキュレートを捕集するパテ
ィキュレートフィルタと、前記それぞれのパティキュレ
ートフィルタを通って前記排気集合部から排気ポート側
に逆流する排気流を生じさせることにより前記パティキ
ュレートフィルタに堆積した不燃成分からなるアッシュ
を脱離させるアッシュ脱離手段と、前記内燃機関が予め
定めた負荷領域において加速を終了、または減速を開始
した時に、前記アッシュ脱離手段を作動させてアッシュ
脱離操作を行う脱離制御手段と、を備えた内燃機関の排
気浄化装置が提供される。すなわち、請求項1に記載の
発明では排気集合部から排気ポート側に向けて排気を逆
流させることにより、パティキュレートフィルタに堆積
したアッシュを脱離させる。通常の運転ではアッシュの
堆積状態は排気ポート側から排気集合部に向かう方向の
排気の流れに対して最も抵抗が少ないようになってお
り、通常とは逆方向の排気の流れに対しては堆積層の抵
抗は比較的大きくなっている。このため、排気の逆流に
よりアッシュ堆積層には大きな力が作用し、比較的小さ
な流量の排気の逆流でも容易にアッシュ堆積層が崩壊し
フィルタから脱離する。崩壊したアッシュ堆積層は微細
な粒子状になるため、排気が順方向に流れるとフィルタ
の孔を通過してパティキュレートフィルタ下流側に排出
される。
【0013】なお、排気を逆流させるアッシュ脱離手段
としては、例えば後述するように排気枝管の連通路の閉
鎖、気筒内の燃焼停止等の他、排気絞り、ターボチャー
ジゃの可変ノズル(インレットガイドベーン)閉鎖また
はEGRの停止などによる排気集合部の圧力上昇、吸気
絞り、バルブタイミング変更等による吸入空気量の低下
等の手段のいずれか1つまたは2つ以上を組み合わせた
ものが使用可能である。
としては、例えば後述するように排気枝管の連通路の閉
鎖、気筒内の燃焼停止等の他、排気絞り、ターボチャー
ジゃの可変ノズル(インレットガイドベーン)閉鎖また
はEGRの停止などによる排気集合部の圧力上昇、吸気
絞り、バルブタイミング変更等による吸入空気量の低下
等の手段のいずれか1つまたは2つ以上を組み合わせた
ものが使用可能である。
【0014】このような手段を用いて排気を逆流させる
と機関の運転状態に影響が生じる場合がある。しかし、
加速終了時や減速開始時等では機関の気筒に供給される
燃料量が減少するため、加速終了時、減速開始時には気
筒から排出される排気の圧力は加速中や減速開始前に較
べて低下する。一方、加速終了時や減速開始時の排気集
合部の排気圧力はまだ加速中若しくは減速開始前の比較
的高い圧力になっている。このため、加速終了時と減速
開始時には排気集合部圧力の方が排気ポート圧力より高
くなるため上記の各手段を用いなくても排気がパティキ
ュレートフィルタ中を逆流し易い条件が成立している。
この状態では、上記アッシュ脱離手段を用いることによ
り機関の運転に大きな影響を与えることなく比較的大量
の排気をフィルタ中を通って逆流させることができる。
このため、加速終了時または減速開始時にアッシュ脱離
手段を用いて排気を逆流させることにより機関の運転に
影響を与えることなく堆積したアッシュがフィルタから
脱離するようになる。
と機関の運転状態に影響が生じる場合がある。しかし、
加速終了時や減速開始時等では機関の気筒に供給される
燃料量が減少するため、加速終了時、減速開始時には気
筒から排出される排気の圧力は加速中や減速開始前に較
べて低下する。一方、加速終了時や減速開始時の排気集
合部の排気圧力はまだ加速中若しくは減速開始前の比較
的高い圧力になっている。このため、加速終了時と減速
開始時には排気集合部圧力の方が排気ポート圧力より高
くなるため上記の各手段を用いなくても排気がパティキ
ュレートフィルタ中を逆流し易い条件が成立している。
この状態では、上記アッシュ脱離手段を用いることによ
り機関の運転に大きな影響を与えることなく比較的大量
の排気をフィルタ中を通って逆流させることができる。
このため、加速終了時または減速開始時にアッシュ脱離
手段を用いて排気を逆流させることにより機関の運転に
影響を与えることなく堆積したアッシュがフィルタから
脱離するようになる。
【0015】請求項2に記載の発明によれば、前記アッ
シュ脱離手段は、前記排気枝管のパティキュレートフィ
ルタ上流側部分と、少なくとも他の1つの気筒の排気枝
管のパティキュレートフィルタ上流側部分とを連通する
連通路と、該連通路を閉鎖可能な連通弁とを備え、アッ
シュ脱離操作時には前記連通路を閉鎖することによりパ
ティキュレートフィルタに前記排気逆流を生じさせる請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
シュ脱離手段は、前記排気枝管のパティキュレートフィ
ルタ上流側部分と、少なくとも他の1つの気筒の排気枝
管のパティキュレートフィルタ上流側部分とを連通する
連通路と、該連通路を閉鎖可能な連通弁とを備え、アッ
シュ脱離操作時には前記連通路を閉鎖することによりパ
ティキュレートフィルタに前記排気逆流を生じさせる請
求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置が提供される。
【0016】すなわち、請求項2に記載の発明ではアッ
シュ脱離手段は、各排気枝管のパティキュレートフィル
タ上流側と少なくとも他の1つの気筒の排気枝管とを連
通する連通路と、この連通路を閉鎖可能な連通弁とを備
えている。連通路開放時には排気枝管のパティキュレー
トフィルタ上流側は他の排気枝管と連通しているためパ
ティキュレート上流側の排気枝管の容積は実質的に大き
くなるが、連通弁が連通路を閉塞するとパティキュレー
ト上流側の排気枝管容積は小さくなる。
シュ脱離手段は、各排気枝管のパティキュレートフィル
タ上流側と少なくとも他の1つの気筒の排気枝管とを連
通する連通路と、この連通路を閉鎖可能な連通弁とを備
えている。連通路開放時には排気枝管のパティキュレー
トフィルタ上流側は他の排気枝管と連通しているためパ
ティキュレート上流側の排気枝管の容積は実質的に大き
くなるが、連通弁が連通路を閉塞するとパティキュレー
ト上流側の排気枝管容積は小さくなる。
【0017】一方、各気筒の排気弁が開弁すると開弁初
期には気筒から高圧の排気ガスが排出され排気ポート圧
力は上昇するが、その後気筒内の高圧排気ガスの排出が
終了すると排気ポート圧力は低下する。連通弁開弁時に
は排気枝管のパティキュレートフィルタ上流側の容積が
他の排気枝管との連通により大きくなっているため、排
気弁開弁後排気圧力が低下しても排気ポート圧力はそれ
ほど大きくは低下しない。しかし、連通弁が閉弁される
と排気枝管容積の低下のため高圧排気ガス排出終了後の
排気ポート圧力低下は大きくなる。連通弁閉鎖時、ある
気筒の排気ポート圧力が大きく低下した場合を考える
と、この時の排気集合部圧力は他の気筒からの高圧排気
の流入により高い圧力に維持されているため、排気集合
部と排気ポートの間には圧力差が生じることになる。こ
の圧力差は加速終了時または減速開始時には一層大きく
なる。このため、加速終了時または減速開始時には連通
弁を閉鎖することにより排気集合部と排気ポートとの間
に大きな圧力差を発生させることができ、多量の排気を
パティキュレートフィルタを通して逆流させることがで
きる。これにより、機関運転状態に大きな影響を与える
ことなくフィルタからアッシュが脱離するようになる。
期には気筒から高圧の排気ガスが排出され排気ポート圧
力は上昇するが、その後気筒内の高圧排気ガスの排出が
終了すると排気ポート圧力は低下する。連通弁開弁時に
は排気枝管のパティキュレートフィルタ上流側の容積が
他の排気枝管との連通により大きくなっているため、排
気弁開弁後排気圧力が低下しても排気ポート圧力はそれ
ほど大きくは低下しない。しかし、連通弁が閉弁される
と排気枝管容積の低下のため高圧排気ガス排出終了後の
排気ポート圧力低下は大きくなる。連通弁閉鎖時、ある
気筒の排気ポート圧力が大きく低下した場合を考える
と、この時の排気集合部圧力は他の気筒からの高圧排気
の流入により高い圧力に維持されているため、排気集合
部と排気ポートの間には圧力差が生じることになる。こ
の圧力差は加速終了時または減速開始時には一層大きく
なる。このため、加速終了時または減速開始時には連通
弁を閉鎖することにより排気集合部と排気ポートとの間
に大きな圧力差を発生させることができ、多量の排気を
パティキュレートフィルタを通して逆流させることがで
きる。これにより、機関運転状態に大きな影響を与える
ことなくフィルタからアッシュが脱離するようになる。
【0018】請求項3に記載の発明によれば、前記アッ
シュ脱離手段は、前記内燃機関の任意の1部の気筒の燃
焼を停止する気筒休止手段を備え、アッシュ脱離操作時
には1部の気筒の燃焼を停止することにより該1部の気
筒の排気枝管に配置されたパティキュレートフィルタに
前記排気逆流を生じさせる請求項1に記載の内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
シュ脱離手段は、前記内燃機関の任意の1部の気筒の燃
焼を停止する気筒休止手段を備え、アッシュ脱離操作時
には1部の気筒の燃焼を停止することにより該1部の気
筒の排気枝管に配置されたパティキュレートフィルタに
前記排気逆流を生じさせる請求項1に記載の内燃機関の
排気浄化装置が提供される。
【0019】すなわち、請求項3の発明では、アッシュ
脱離手段は加速終了または減速開始時に機関の一部の気
筒の燃焼を停止することによりアッシュをフィルタから
脱離させる。気筒内の燃焼を停止することにより気筒か
ら排出される排気の最小圧力は機関の吸気圧力とほぼ等
しくなるため、排気集合部と排気ポートとの間には大き
な圧力差が生じ、多量の排気をパティキュレートフィル
タを通して逆流させることができる。一方、加速終了時
及び減速開始時は通常、機関の回転数と負荷とは大きく
なっている状態であるため一部の気筒を休止しても機関
の運転に大きな影響は生じない。
脱離手段は加速終了または減速開始時に機関の一部の気
筒の燃焼を停止することによりアッシュをフィルタから
脱離させる。気筒内の燃焼を停止することにより気筒か
ら排出される排気の最小圧力は機関の吸気圧力とほぼ等
しくなるため、排気集合部と排気ポートとの間には大き
な圧力差が生じ、多量の排気をパティキュレートフィル
タを通して逆流させることができる。一方、加速終了時
及び減速開始時は通常、機関の回転数と負荷とは大きく
なっている状態であるため一部の気筒を休止しても機関
の運転に大きな影響は生じない。
【0020】請求項4に記載の発明によれば、更に、前
記排気集合部からの排気の流出を抑制することにより排
気集合部の排気圧力を上昇させること、若しくは各気筒
に流入する吸入空気量を低下させること、のいずれか一
方若しくは両方により前記それぞれのパティキュレート
フィルタを通って前記排気集合部から排気ポート側に逆
流する排気流を生じさせてパティキュレートフィルタか
らアッシュを脱離させるアッシュ強制脱離手段を備え、
前記脱離制御手段は、予め定めたアッシュ脱離操作実行
期間内に前記アッシュ脱離操作が実行されなかった場合
には、前記脱離操作実行期間経過後に前記アッシュ強制
脱離手段を作動させてアッシュの強制脱離操作を実行す
る請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
記排気集合部からの排気の流出を抑制することにより排
気集合部の排気圧力を上昇させること、若しくは各気筒
に流入する吸入空気量を低下させること、のいずれか一
方若しくは両方により前記それぞれのパティキュレート
フィルタを通って前記排気集合部から排気ポート側に逆
流する排気流を生じさせてパティキュレートフィルタか
らアッシュを脱離させるアッシュ強制脱離手段を備え、
前記脱離制御手段は、予め定めたアッシュ脱離操作実行
期間内に前記アッシュ脱離操作が実行されなかった場合
には、前記脱離操作実行期間経過後に前記アッシュ強制
脱離手段を作動させてアッシュの強制脱離操作を実行す
る請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
【0021】すなわち、請求項4に記載の発明ではアッ
シュ脱離操作実行期間が定められており、例えばアッシ
ュ堆積量が所定値以上になった場合にはこの脱離操作実
行期間内に機関が所定の負荷状態で加速または減速され
た場合にアッシュ脱離操作が行われる。また、本発明で
は上記所定の負荷状態での加速終了または減速開始時に
行うアッシュ脱離操作とは別に、排気集合部圧力を上
昇、または気筒吸気圧力を低下させることのいずれか一
方または両方により負荷とは無関係に強制的にアッシュ
を脱離させるアッシュ強制脱離手段が設けられている。
アッシュ脱離操作は所定の負荷状態で機関の加速または
減速が行われるときに実行されるため、これらの条件が
成立しないと機関はアッシュ堆積量が多い状態(フィル
タ圧損が高い状態)で長時間運転される可能性がある。
本発明では、アッシュ脱離操作を実行すべき期間、すな
わち脱離操作実行期間を定め、この期間内にアッシュ脱
離操作が行われなかった場合には、上記条件が成立して
いなくてもアッシュ強制脱離手段を用いてフィルタから
アッシュを脱離させる。この場合には、機関の運転状態
には多少の影響は出るものの、これにより機関が長時間
フィルタ圧損の高い状態で運転されることが防止され
る。
シュ脱離操作実行期間が定められており、例えばアッシ
ュ堆積量が所定値以上になった場合にはこの脱離操作実
行期間内に機関が所定の負荷状態で加速または減速され
た場合にアッシュ脱離操作が行われる。また、本発明で
は上記所定の負荷状態での加速終了または減速開始時に
行うアッシュ脱離操作とは別に、排気集合部圧力を上
昇、または気筒吸気圧力を低下させることのいずれか一
方または両方により負荷とは無関係に強制的にアッシュ
を脱離させるアッシュ強制脱離手段が設けられている。
アッシュ脱離操作は所定の負荷状態で機関の加速または
減速が行われるときに実行されるため、これらの条件が
成立しないと機関はアッシュ堆積量が多い状態(フィル
タ圧損が高い状態)で長時間運転される可能性がある。
本発明では、アッシュ脱離操作を実行すべき期間、すな
わち脱離操作実行期間を定め、この期間内にアッシュ脱
離操作が行われなかった場合には、上記条件が成立して
いなくてもアッシュ強制脱離手段を用いてフィルタから
アッシュを脱離させる。この場合には、機関の運転状態
には多少の影響は出るものの、これにより機関が長時間
フィルタ圧損の高い状態で運転されることが防止され
る。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図1は、本発明の排気浄化
装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の概略構
成を説明する図である。図1において、1は自動車用内
燃機関を示す。本実施形態では機関1は4気筒ディーゼ
ル機関とされ、各気筒には気筒内に直接燃料を噴射する
筒内燃料噴射弁111が設けられている。燃料は高圧燃
料噴射ポンプ113から各燃料噴射弁111が接続され
たコモンレール(蓄圧室)115に圧送され、コモンレ
ールから各燃料噴射弁111により各気筒内に所定のタ
イミングで噴射される。
実施形態について説明する。図1は、本発明の排気浄化
装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の概略構
成を説明する図である。図1において、1は自動車用内
燃機関を示す。本実施形態では機関1は4気筒ディーゼ
ル機関とされ、各気筒には気筒内に直接燃料を噴射する
筒内燃料噴射弁111が設けられている。燃料は高圧燃
料噴射ポンプ113から各燃料噴射弁111が接続され
たコモンレール(蓄圧室)115に圧送され、コモンレ
ールから各燃料噴射弁111により各気筒内に所定のタ
イミングで噴射される。
【0023】図1において21は各気筒の吸気ポートを
吸気通路2に接続する吸気マニホルド、31は各気筒の
排気ポートを排気通路3に接続する排気マニホルド(排
気集合部)である。本実施形態では、機関1の過給を行
なう過給機35が設けられており、排気通路3は過給機
35の排気出口に、吸気通路2は過給機35の吸気吐出
口に、それぞれ接続されている。
吸気通路2に接続する吸気マニホルド、31は各気筒の
排気ポートを排気通路3に接続する排気マニホルド(排
気集合部)である。本実施形態では、機関1の過給を行
なう過給機35が設けられており、排気通路3は過給機
35の排気出口に、吸気通路2は過給機35の吸気吐出
口に、それぞれ接続されている。
【0024】本実施形態では、過給機35の排気タービ
ン35aの排気入口にはノズル開口面積を変化させるこ
とができる可変ノズル(インレットガイドベーン)36
が設けられている。可変ノズル36は後述するECU3
0からの制御信号に応じて作動するステッパモータ、負
圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータ36
aを備えており、ECU30からの信号に応じた角度に
制御される。可変ノズル36のノズル開口面積を変化さ
せると、同一の排気流量であってもノズルを通過して排
気タービンの翼車に流入する排気の流速は変化するため
タービン回転数が変化する。このため、可変ノズル36
を制御することにより排気流量が変化した場合にもター
ビン回転数をほぼ一定に維持することが可能となる。な
お、排気流量が一定の場合、可変ノズル36のノズル開
口面積を減少させる(絞る)ほど排気マニホルド31内
の圧力は上昇する。
ン35aの排気入口にはノズル開口面積を変化させるこ
とができる可変ノズル(インレットガイドベーン)36
が設けられている。可変ノズル36は後述するECU3
0からの制御信号に応じて作動するステッパモータ、負
圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータ36
aを備えており、ECU30からの信号に応じた角度に
制御される。可変ノズル36のノズル開口面積を変化さ
せると、同一の排気流量であってもノズルを通過して排
気タービンの翼車に流入する排気の流速は変化するため
タービン回転数が変化する。このため、可変ノズル36
を制御することにより排気流量が変化した場合にもター
ビン回転数をほぼ一定に維持することが可能となる。な
お、排気流量が一定の場合、可変ノズル36のノズル開
口面積を減少させる(絞る)ほど排気マニホルド31内
の圧力は上昇する。
【0025】また、吸気通路2には過給機35から供給
される吸気の冷却を行なうインタークーラ25及び吸気
絞り弁27が設けられている。吸気絞り弁27は、後述
するECU30からの信号に応じて作動するステッパモ
ータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエ
ータ27aを備え、ECU30からの信号に応じた開度
をとり機関の吸気流量を制限する。
される吸気の冷却を行なうインタークーラ25及び吸気
絞り弁27が設けられている。吸気絞り弁27は、後述
するECU30からの信号に応じて作動するステッパモ
ータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエ
ータ27aを備え、ECU30からの信号に応じた開度
をとり機関の吸気流量を制限する。
【0026】吸気絞り弁27により吸気流量が制限され
ると、各気筒の吸気圧力は低下し気筒内に流入する吸気
量は減少するため排気弁開弁時の排気ポート圧力最小値
は低下する。更に、本実施形態では過給機35下流側の
排気通路3には、吸気絞り弁27と同様なアクチュエー
タ37aを備えた排気絞り弁37が設けられており、E
CU30からの信号に応じた開度をとり排気絞りを行な
う。
ると、各気筒の吸気圧力は低下し気筒内に流入する吸気
量は減少するため排気弁開弁時の排気ポート圧力最小値
は低下する。更に、本実施形態では過給機35下流側の
排気通路3には、吸気絞り弁27と同様なアクチュエー
タ37aを備えた排気絞り弁37が設けられており、E
CU30からの信号に応じた開度をとり排気絞りを行な
う。
【0027】排気絞り弁37により排気絞りが行われる
と排気マニホルド31内の排気圧力は上昇する。図1に
おいて、33は機関排気系と吸気系とを接続し機関排気
の一部を吸気系に還流するEGR通路、23はEGR通
路に配置されたEGR弁である。EGR弁23はステッ
パモータ、負圧アクチュエータ等の適宜なアクチュエー
タ(図示せず)を備え、ECU30からの信号に応じた
開度をとりEGR通路33を通って吸気系に還流される
排気(EGRガス)流量を機関運転状態に応じて制御す
るものである。
と排気マニホルド31内の排気圧力は上昇する。図1に
おいて、33は機関排気系と吸気系とを接続し機関排気
の一部を吸気系に還流するEGR通路、23はEGR通
路に配置されたEGR弁である。EGR弁23はステッ
パモータ、負圧アクチュエータ等の適宜なアクチュエー
タ(図示せず)を備え、ECU30からの信号に応じた
開度をとりEGR通路33を通って吸気系に還流される
排気(EGRガス)流量を機関運転状態に応じて制御す
るものである。
【0028】EGR実施中、EGR弁開度が低下すると
排気マニホルド31から吸気系に還流される排気流量が
減少するため、他の条件が一定であっても排気マニホル
ド31内の圧力は上昇する。本実施形態では、排気マニ
ホルド31を各排気ポートに接続する排気枝管にはパテ
ィキュレートフィルタ(ディーゼルパティキュレートフ
ィルタ、以下「DPF」と称する)40が設けられてい
る。DPF40は、セラミック、金属繊維不織布等の耐
熱性を有する多孔質の材質から形成され軸線方向(排気
流れ方向)に排気流路を形成する多数の流路を有してい
る。これらの流路のそれぞれは排気流れ方向上流端また
は下流端のうち一方が閉塞されており、上流端が閉塞さ
れた流路と下流端が閉塞された流路とが交互に互いに隣
接して配置されている。このため、各気筒の排気ポート
から排出される排気は、それぞれのDPFの上流端が開
放された(下流端が閉塞された)流路に流入し、流路相
互を隔てる多孔質の隔壁を通過して下流端が開放された
流路に流入し下流端からDPF外に流出する。排気中に
含まれるパティキュレートは排気が多孔質の隔壁を通過
する際に捕集される。
排気マニホルド31から吸気系に還流される排気流量が
減少するため、他の条件が一定であっても排気マニホル
ド31内の圧力は上昇する。本実施形態では、排気マニ
ホルド31を各排気ポートに接続する排気枝管にはパテ
ィキュレートフィルタ(ディーゼルパティキュレートフ
ィルタ、以下「DPF」と称する)40が設けられてい
る。DPF40は、セラミック、金属繊維不織布等の耐
熱性を有する多孔質の材質から形成され軸線方向(排気
流れ方向)に排気流路を形成する多数の流路を有してい
る。これらの流路のそれぞれは排気流れ方向上流端また
は下流端のうち一方が閉塞されており、上流端が閉塞さ
れた流路と下流端が閉塞された流路とが交互に互いに隣
接して配置されている。このため、各気筒の排気ポート
から排出される排気は、それぞれのDPFの上流端が開
放された(下流端が閉塞された)流路に流入し、流路相
互を隔てる多孔質の隔壁を通過して下流端が開放された
流路に流入し下流端からDPF外に流出する。排気中に
含まれるパティキュレートは排気が多孔質の隔壁を通過
する際に捕集される。
【0029】本実施形態では、比較的小容量のDPF4
0を各気筒の排気ポートに隣接して設けたことにより、
気筒からの高温の排気が直接DPFに流入するため各D
PF40の温度を高く維持することができる。また、各
DPF40は小容量であるため、捕集可能なパティキュ
レート量も少なくなりパティキュレートの燃焼操作実行
間隔を比較的短く設定する必要があるが、熱容量が小さ
いため排気温度が上昇すると短時間でDPF温度が上昇
しパティキュレートの燃焼が開始される。また、パティ
キュレート捕集量が少ないため短時間で捕集したパティ
キュレートの燃焼を終了することができ、再生操作に要
する時間を短縮することができる。本実施形態では、機
関1としてディーゼル機関が使用されているため、通常
運転時の機関排気温度は比較的低い。本実施形態では、
小容量のDPF40を各気筒の排気ポートに配置する、
いわゆる分離型のDPFを採用したことにより、加速時
等に短時間排気温度が上昇するような機関運転状態でも
良好に各DPF40の再生を完了することが可能となっ
ている。
0を各気筒の排気ポートに隣接して設けたことにより、
気筒からの高温の排気が直接DPFに流入するため各D
PF40の温度を高く維持することができる。また、各
DPF40は小容量であるため、捕集可能なパティキュ
レート量も少なくなりパティキュレートの燃焼操作実行
間隔を比較的短く設定する必要があるが、熱容量が小さ
いため排気温度が上昇すると短時間でDPF温度が上昇
しパティキュレートの燃焼が開始される。また、パティ
キュレート捕集量が少ないため短時間で捕集したパティ
キュレートの燃焼を終了することができ、再生操作に要
する時間を短縮することができる。本実施形態では、機
関1としてディーゼル機関が使用されているため、通常
運転時の機関排気温度は比較的低い。本実施形態では、
小容量のDPF40を各気筒の排気ポートに配置する、
いわゆる分離型のDPFを採用したことにより、加速時
等に短時間排気温度が上昇するような機関運転状態でも
良好に各DPF40の再生を完了することが可能となっ
ている。
【0030】また、本実施形態では、排気マニホルド3
1と各気筒の排気ポートとを接続する枝管のDPF40
の上流側(排気ポート側)は連通路41により隣接する
排気枝管のDPF40上流側と接続されており、各連通
路には連通路40を閉鎖可能な連通弁43が設けられて
いる。連通弁43はECU30からの信号により作動す
る適宜な形式のアクチュエータ(図示せず)を備えてお
り、ECU30からの信号に応じて連通路41を閉塞す
る。なお、連通弁41は通常運転時(アッシュ脱離操作
を実行していない時)は開弁状態に保持される。
1と各気筒の排気ポートとを接続する枝管のDPF40
の上流側(排気ポート側)は連通路41により隣接する
排気枝管のDPF40上流側と接続されており、各連通
路には連通路40を閉鎖可能な連通弁43が設けられて
いる。連通弁43はECU30からの信号により作動す
る適宜な形式のアクチュエータ(図示せず)を備えてお
り、ECU30からの信号に応じて連通路41を閉塞す
る。なお、連通弁41は通常運転時(アッシュ脱離操作
を実行していない時)は開弁状態に保持される。
【0031】図1に30で示すのは機関1の電子制御ユ
ニット(ECU)である。ECU30は、本実施形態で
はRAM、ROM、CPUを備えた公知の構成のマイク
ロコンピュータとされ、機関1の燃料噴射制御等の基本
制御を行なう他、後述するように機関運転状態に応じて
DPF40に堆積したアッシュの脱離操作を行う脱離制
御手段として機能している。
ニット(ECU)である。ECU30は、本実施形態で
はRAM、ROM、CPUを備えた公知の構成のマイク
ロコンピュータとされ、機関1の燃料噴射制御等の基本
制御を行なう他、後述するように機関運転状態に応じて
DPF40に堆積したアッシュの脱離操作を行う脱離制
御手段として機能している。
【0032】これらの制御を行なうため、ECU30の
入力ポートには、機関吸気通路に設けられたエアフロー
メータ51から機関吸入空気量に対応した信号が、また
排気マニホルド31に設けられた温度センサ53から機
関排気温度に対応する信号がそれぞれ入力されている
他、機関クランク軸(図示せず)近傍に配置された回転
数センサ55から機関クランク軸一定回転角毎にパルス
信号が入力されている。更に、本実施形態では、ECU
30の入力ポートには機関1のアクセルペダル(図示せ
ず)近傍に配置したアクセル開度センサ57から運転者
のアクセルペダル踏込み量(アクセル開度)を表す信号
が入力されている。ECU30は、所定間隔毎にエアフ
ローメータ51出力とアクセル開度センサ57出力及び
温度センサ53出力とをAD変換して吸入空気量Gaと
アクセル開度ACCP、排気温度TとしてECU30の
RAMの所定領域に格納するとともに、回転数センサ5
5からのパルス信号の間隔から機関回転数NEを算出
し、RAMの所定の領域に格納している。ECU30
は、アクセル開度センサ57で検出されたアクセル開度
ACCPと機関回転数NEとに基づいて予めROMに格
納した関係に基づいて機関基本燃料噴射量と燃料噴射時
期を算出し、この基本燃料噴射量に機関運転状態に応じ
た補正を加えて機関の燃料噴射量QINJと燃料噴射時
期とを設定する。なお、本発明では燃料噴射量と燃料噴
射時期の設定方法には特に制限はなく、ディーゼル機関
における公知の方法のいずれをも使用することができ
る。
入力ポートには、機関吸気通路に設けられたエアフロー
メータ51から機関吸入空気量に対応した信号が、また
排気マニホルド31に設けられた温度センサ53から機
関排気温度に対応する信号がそれぞれ入力されている
他、機関クランク軸(図示せず)近傍に配置された回転
数センサ55から機関クランク軸一定回転角毎にパルス
信号が入力されている。更に、本実施形態では、ECU
30の入力ポートには機関1のアクセルペダル(図示せ
ず)近傍に配置したアクセル開度センサ57から運転者
のアクセルペダル踏込み量(アクセル開度)を表す信号
が入力されている。ECU30は、所定間隔毎にエアフ
ローメータ51出力とアクセル開度センサ57出力及び
温度センサ53出力とをAD変換して吸入空気量Gaと
アクセル開度ACCP、排気温度TとしてECU30の
RAMの所定領域に格納するとともに、回転数センサ5
5からのパルス信号の間隔から機関回転数NEを算出
し、RAMの所定の領域に格納している。ECU30
は、アクセル開度センサ57で検出されたアクセル開度
ACCPと機関回転数NEとに基づいて予めROMに格
納した関係に基づいて機関基本燃料噴射量と燃料噴射時
期を算出し、この基本燃料噴射量に機関運転状態に応じ
た補正を加えて機関の燃料噴射量QINJと燃料噴射時
期とを設定する。なお、本発明では燃料噴射量と燃料噴
射時期の設定方法には特に制限はなく、ディーゼル機関
における公知の方法のいずれをも使用することができ
る。
【0033】一方、ECU30の出力ポートは、各気筒
への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図
示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁11
1に接続されている他、高圧燃料ポンプ113に図示し
ない駆動回路を介して接続され、ポンプ113からコモ
ンレール115への燃料圧送量を制御している。また、
ECU30の出力ポートは更に、それぞれ図示しない駆
動回路を介して吸気絞り弁27のアクチュエータ27
a、過給機排気タービン35aの可変ノズルアクチュエ
ータ36a、排気絞り弁37のアクチュエータ37a及
びEGR弁23のアクチュエータに接続され、吸気絞り
弁27、可変ノズル36及び排気絞り弁37とEGR弁
23の開度をそれぞれ制御している。
への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図
示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁11
1に接続されている他、高圧燃料ポンプ113に図示し
ない駆動回路を介して接続され、ポンプ113からコモ
ンレール115への燃料圧送量を制御している。また、
ECU30の出力ポートは更に、それぞれ図示しない駆
動回路を介して吸気絞り弁27のアクチュエータ27
a、過給機排気タービン35aの可変ノズルアクチュエ
ータ36a、排気絞り弁37のアクチュエータ37a及
びEGR弁23のアクチュエータに接続され、吸気絞り
弁27、可変ノズル36及び排気絞り弁37とEGR弁
23の開度をそれぞれ制御している。
【0034】次に、本実施形態におけるDPF40から
のアッシュ脱離操作について説明する。前述したよう
に、DPF40には排気に含まれる硫酸カルシウム等の
無機物を主成分とするアッシュが堆積し、パティキュレ
ートの燃焼操作にかかわらず徐々に圧損が増大する。排
気中のアッシュの量は微量であるためアッシュ堆積によ
る圧損の上昇は比較的緩やかであるが、長期間使用する
とDPF40の圧損が増大するため、例えば車両走行1
000キロメートル程度毎にアッシュ脱離操作を行いD
PF40の圧損を低下させる必要がある。前述したよう
に、アッシュを脱離させるためには、排気マニホルド3
1内の圧力が気筒排気ポート圧力より高くなる状態(以
下、「DPFに負の圧力差が生じる状態」と言う)を作
りDPF40を通して排気を逆流させることが有効であ
ることが判明している。
のアッシュ脱離操作について説明する。前述したよう
に、DPF40には排気に含まれる硫酸カルシウム等の
無機物を主成分とするアッシュが堆積し、パティキュレ
ートの燃焼操作にかかわらず徐々に圧損が増大する。排
気中のアッシュの量は微量であるためアッシュ堆積によ
る圧損の上昇は比較的緩やかであるが、長期間使用する
とDPF40の圧損が増大するため、例えば車両走行1
000キロメートル程度毎にアッシュ脱離操作を行いD
PF40の圧損を低下させる必要がある。前述したよう
に、アッシュを脱離させるためには、排気マニホルド3
1内の圧力が気筒排気ポート圧力より高くなる状態(以
下、「DPFに負の圧力差が生じる状態」と言う)を作
りDPF40を通して排気を逆流させることが有効であ
ることが判明している。
【0035】DPFに負の圧力差を生じさせる方法とし
ては、例えば以下に示す方法がある。 (A)連通弁43の閉弁。 気筒排気行程で排気弁が開弁すると気筒から高圧の排気
ガスが排出され排気ポート圧力は上昇するが、高圧排気
ガスの排出が終了すると排気ポート圧力は低下する。ま
た、連通弁43を閉弁すると、DPF上流側の容積は低
下するため、この排気ポートの圧力低下は大きくなる。
一方、DPF下流側の排気マニホルドでは他の気筒から
の高圧排気ガスが流入しているため排気圧力は常に高く
維持されている。このため、連通弁43を閉弁すると気
筒の排気弁開弁中にDPF前後に負の圧力差が生じるよ
うになる。連通弁の閉弁による方法では、機関の出力や
振動、騒音にほとんど変化が生じないため機関の運転性
にはほとんど影響を与えない。
ては、例えば以下に示す方法がある。 (A)連通弁43の閉弁。 気筒排気行程で排気弁が開弁すると気筒から高圧の排気
ガスが排出され排気ポート圧力は上昇するが、高圧排気
ガスの排出が終了すると排気ポート圧力は低下する。ま
た、連通弁43を閉弁すると、DPF上流側の容積は低
下するため、この排気ポートの圧力低下は大きくなる。
一方、DPF下流側の排気マニホルドでは他の気筒から
の高圧排気ガスが流入しているため排気圧力は常に高く
維持されている。このため、連通弁43を閉弁すると気
筒の排気弁開弁中にDPF前後に負の圧力差が生じるよ
うになる。連通弁の閉弁による方法では、機関の出力や
振動、騒音にほとんど変化が生じないため機関の運転性
にはほとんど影響を与えない。
【0036】(B)一部気筒休止。 本実施形態では、各気筒に個別に燃料を噴射する燃料噴
射弁が設けられているため、任意の一部の気筒の燃料噴
射を停止して気筒内で燃焼が生じないようにすることが
できる。この場合、休止中の気筒では燃焼が生じないた
め排気ポートに排出される排気の最大圧力は大幅に低下
し、排気弁開弁時の排気ポート圧力変化における最小圧
力は更に低下して気筒吸気圧力近傍の値になる。一方、
この場合も排気マニホルド31圧力は休止気筒以外の気
筒からの排気で高圧に維持されている。このため、一部
の気筒の燃焼を休止すると休止気筒のDPFには大きな
負の圧力差が生じるようになる。
射弁が設けられているため、任意の一部の気筒の燃料噴
射を停止して気筒内で燃焼が生じないようにすることが
できる。この場合、休止中の気筒では燃焼が生じないた
め排気ポートに排出される排気の最大圧力は大幅に低下
し、排気弁開弁時の排気ポート圧力変化における最小圧
力は更に低下して気筒吸気圧力近傍の値になる。一方、
この場合も排気マニホルド31圧力は休止気筒以外の気
筒からの排気で高圧に維持されている。このため、一部
の気筒の燃焼を休止すると休止気筒のDPFには大きな
負の圧力差が生じるようになる。
【0037】一部気筒休止による負の圧力差発生は、短
時間であるため機関出力に対する影響は小さいが機関の
振動や騒音が変化するため運転者に違和感を生じさせる
ので機関の運転性に多少の影響を生じるようになる。 (C)排気マニホルドから流出する排気の抑制。 排気マニホルドから流出する排気を抑制するとマニホル
ド内の排気圧力が上昇するため、結果的に各気筒の排気
ポート圧力より排気マニホルド圧力が高くなる期間が生
じ、DPFに負の圧力差が発生する。
時間であるため機関出力に対する影響は小さいが機関の
振動や騒音が変化するため運転者に違和感を生じさせる
ので機関の運転性に多少の影響を生じるようになる。 (C)排気マニホルドから流出する排気の抑制。 排気マニホルドから流出する排気を抑制するとマニホル
ド内の排気圧力が上昇するため、結果的に各気筒の排気
ポート圧力より排気マニホルド圧力が高くなる期間が生
じ、DPFに負の圧力差が発生する。
【0038】排気マニホルドからの排気流出を抑制する
ための具体的方法としては、 (a)排気絞り弁37の閉弁による排気絞り。 (b)ターボチャージャ35の可変ノズル36の開度低
減。 (c)EGR弁23の閉弁による還流排気ガス量の低
減。 等がある。
ための具体的方法としては、 (a)排気絞り弁37の閉弁による排気絞り。 (b)ターボチャージャ35の可変ノズル36の開度低
減。 (c)EGR弁23の閉弁による還流排気ガス量の低
減。 等がある。
【0039】排気マニホルド圧力を上昇させると、排気
背圧の上昇により機関の出力低下や燃費の悪化が生じる
他、排気音が大きく変化するようになるため、この方法
では機関運転性に与える影響が比較的大きくなる。 (D)気筒吸入空気量の低減。 気筒に吸入される吸入空気量を低減すると気筒内燃焼圧
力が低下するため、排気弁開弁時の排気圧力は全体的に
低くなる。この場合、排気弁開弁時の排気圧力に較べて
高圧排気の排出終了が早まることによる最小圧力低下の
方が大きくなる。このため、排気マニホルドの圧力低下
より排気ポートの圧力低下が大きくなりDPFに負の圧
力差が生じるようになる。
背圧の上昇により機関の出力低下や燃費の悪化が生じる
他、排気音が大きく変化するようになるため、この方法
では機関運転性に与える影響が比較的大きくなる。 (D)気筒吸入空気量の低減。 気筒に吸入される吸入空気量を低減すると気筒内燃焼圧
力が低下するため、排気弁開弁時の排気圧力は全体的に
低くなる。この場合、排気弁開弁時の排気圧力に較べて
高圧排気の排出終了が早まることによる最小圧力低下の
方が大きくなる。このため、排気マニホルドの圧力低下
より排気ポートの圧力低下が大きくなりDPFに負の圧
力差が生じるようになる。
【0040】気筒吸入空気量を低減させる手段として
は、本実施形態では吸入空気量絞り弁27による吸気絞
りが用いられるが、機関吸気バルブタイミングを変更可
能な可変バルブタイミングを備えた機関では、吸気弁の
閉弁タイミングを遅角させて気筒の吸気体積効率を低下
させることによっても気筒吸入空気量を低減させること
ができる。
は、本実施形態では吸入空気量絞り弁27による吸気絞
りが用いられるが、機関吸気バルブタイミングを変更可
能な可変バルブタイミングを備えた機関では、吸気弁の
閉弁タイミングを遅角させて気筒の吸気体積効率を低下
させることによっても気筒吸入空気量を低減させること
ができる。
【0041】気筒吸入空気量低減による方法は、排気圧
の上昇による方法と同様に機関出力の低下や燃費の悪化
を生じるため機関運転性に与える影響は大きくなる。D
PFに負の圧力差を生じさせる具体的な方法としては、
上述の(A)から(D)説明した方法があるが、実際の
運転では定常運転時に上記(A)から(D)の方法を単
独で用いたのではDPFに生じる負の圧力差は比較的小
さくアッシュの脱離効果が不充分になる。このため、機
関の定常運転時に上述の(A)から(D)の方法を用い
てアッシュの脱離操作を行う場合には上記方法の2つま
たはそれ以上を組み合わせて実施してDPFに生じる負
の圧力差が大きくなるようにする必要がある。
の上昇による方法と同様に機関出力の低下や燃費の悪化
を生じるため機関運転性に与える影響は大きくなる。D
PFに負の圧力差を生じさせる具体的な方法としては、
上述の(A)から(D)説明した方法があるが、実際の
運転では定常運転時に上記(A)から(D)の方法を単
独で用いたのではDPFに生じる負の圧力差は比較的小
さくアッシュの脱離効果が不充分になる。このため、機
関の定常運転時に上述の(A)から(D)の方法を用い
てアッシュの脱離操作を行う場合には上記方法の2つま
たはそれ以上を組み合わせて実施してDPFに生じる負
の圧力差が大きくなるようにする必要がある。
【0042】ところが、各方法の説明で述べたように連
通弁の閉鎖による方法以外の方法では多少とも機関の運
転性に影響が生じるため、定常運転時に連通弁の閉鎖に
よる方法と他の方法を組み合わせて実施すると機関の運
転性に影響が生じてしまう。そこで、本実施形態ではア
ッシュ脱離操作の機関運転性に与える影響を最小に抑制
するために、機関の加速終了または減速開始時に上記方
法を単独で、または組み合わせてアッシュ脱離操作を行
うようにしている。
通弁の閉鎖による方法以外の方法では多少とも機関の運
転性に影響が生じるため、定常運転時に連通弁の閉鎖に
よる方法と他の方法を組み合わせて実施すると機関の運
転性に影響が生じてしまう。そこで、本実施形態ではア
ッシュ脱離操作の機関運転性に与える影響を最小に抑制
するために、機関の加速終了または減速開始時に上記方
法を単独で、または組み合わせてアッシュ脱離操作を行
うようにしている。
【0043】前述したように、機関の加速終了時と減速
開始時には各気筒に供給される燃料量は急激に低減され
る。このため、加速終了と減速開始時には各気筒内燃焼
圧力は急激に低下し、排気弁開弁時の排気ポート最小圧
力も比較的大きく低下する。一方、加速終了及び減速開
始時には排気マニホルドにはまだ加速中または減速開始
前の比較的高い圧力の排気が残留しているため、排気ポ
ートの圧力が排気マニホルド圧力より低下してDPFに
負の圧力差が生じるようになる。このときに上記方法の
いずれかを実行すると、加減速による負の圧力差発生効
果にこれらの操作による負の圧力差発生効果が加わるこ
とになり、発生する負の圧力差は極めて大きくなりアッ
シュの脱離が完全に行われるようになる。
開始時には各気筒に供給される燃料量は急激に低減され
る。このため、加速終了と減速開始時には各気筒内燃焼
圧力は急激に低下し、排気弁開弁時の排気ポート最小圧
力も比較的大きく低下する。一方、加速終了及び減速開
始時には排気マニホルドにはまだ加速中または減速開始
前の比較的高い圧力の排気が残留しているため、排気ポ
ートの圧力が排気マニホルド圧力より低下してDPFに
負の圧力差が生じるようになる。このときに上記方法の
いずれかを実行すると、加減速による負の圧力差発生効
果にこれらの操作による負の圧力差発生効果が加わるこ
とになり、発生する負の圧力差は極めて大きくなりアッ
シュの脱離が完全に行われるようになる。
【0044】しかも、加速終了や減速開始は比較的機関
回転数と出力が高い運転領域で行われ、加速終了と減速
開始時にはともに機関出力は急激に減少する。このた
め、この状態では、連通路閉鎖はもちろん、定常運転で
は機関運転性に影響を生じる他の方法を実施しても機関
出力の変動や振動、騒音の変化は運転者にはほとんど感
知されず機関運転性には影響が生じない。
回転数と出力が高い運転領域で行われ、加速終了と減速
開始時にはともに機関出力は急激に減少する。このた
め、この状態では、連通路閉鎖はもちろん、定常運転で
は機関運転性に影響を生じる他の方法を実施しても機関
出力の変動や振動、騒音の変化は運転者にはほとんど感
知されず機関運転性には影響が生じない。
【0045】以下、加速終了や減速開始時にアッシュ脱
離操作を行う具体的な実施形態について説明する。 (1)第1の実施形態 本実施形態では、DPF40へのアッシュ堆積量が増大
したときに機関の所定の負荷領域で機関の加速が終了、
または減速が開始されたときにDPF40上流側の排気
枝管を他の排気枝管と連通する連通弁43を閉弁するこ
とによりアッシュ脱離操作を行う。
離操作を行う具体的な実施形態について説明する。 (1)第1の実施形態 本実施形態では、DPF40へのアッシュ堆積量が増大
したときに機関の所定の負荷領域で機関の加速が終了、
または減速が開始されたときにDPF40上流側の排気
枝管を他の排気枝管と連通する連通弁43を閉弁するこ
とによりアッシュ脱離操作を行う。
【0046】前述したように、連通弁43閉弁によれ
ば、定常運転時においても機関の運転性に影響を与える
ことなくDPF40に負の圧力差を生じさせることがで
きるが、この方法単独では発生する負の圧力差は比較的
小さい。本実施形態では、機関の加速終了時または減速
開始時に連通弁43を閉弁することにより、DPF40
に生じる負の圧力差を増幅し機関運転性に影響を与える
ことなくアッシュ脱離効果を大幅に向上させている。図
2は、本実施形態のアッシュ脱離操作を説明するフロー
チャートである。
ば、定常運転時においても機関の運転性に影響を与える
ことなくDPF40に負の圧力差を生じさせることがで
きるが、この方法単独では発生する負の圧力差は比較的
小さい。本実施形態では、機関の加速終了時または減速
開始時に連通弁43を閉弁することにより、DPF40
に生じる負の圧力差を増幅し機関運転性に影響を与える
ことなくアッシュ脱離効果を大幅に向上させている。図
2は、本実施形態のアッシュ脱離操作を説明するフロー
チャートである。
【0047】本操作は、ECU30により一定時間毎に
実行されるルーチンにより実施される。図2において、
操作がスタートするとステップ201では、別途ECU
30により算出された機関燃料噴射量QINJ、機関回
転数NE、及びアクセル開度ACCP及び前回アッシュ
脱離操作が行われてからの車両走行距離KMが読み込ま
れる。本実施形態では、ECU30は別途実施するルー
チンにより、アッシュ脱離操作を行ってからの車両走行
距離を積算、記憶している。この走行距離KMはアッシ
ュ脱離操作の要否の判定に用いられる。
実行されるルーチンにより実施される。図2において、
操作がスタートするとステップ201では、別途ECU
30により算出された機関燃料噴射量QINJ、機関回
転数NE、及びアクセル開度ACCP及び前回アッシュ
脱離操作が行われてからの車両走行距離KMが読み込ま
れる。本実施形態では、ECU30は別途実施するルー
チンにより、アッシュ脱離操作を行ってからの車両走行
距離を積算、記憶している。この走行距離KMはアッシ
ュ脱離操作の要否の判定に用いられる。
【0048】次いでステップ203では、現在DPF4
0のアッシュ脱離操作が必要か否かが判定される。DP
F40上のアッシュ堆積量は機関の運転時間(車両の走
行距離)に比例して増大すると考えられる。そこで本実
施形態では、前回脱離操作を実行してからの車両走行距
離が所定値(例えば1000km)以上になったときに
DPF40上のアッシュ堆積量が許容上限値まで増大し
たと判断しアッシュ脱離操作を実行する。なお、アッシ
ュ堆積量の判定には、車両走行距離に代えて、例えば前
回脱離操作実行後の機関回転数の積算値や機関燃料噴射
量の積算値等を使用するようにしても良い。
0のアッシュ脱離操作が必要か否かが判定される。DP
F40上のアッシュ堆積量は機関の運転時間(車両の走
行距離)に比例して増大すると考えられる。そこで本実
施形態では、前回脱離操作を実行してからの車両走行距
離が所定値(例えば1000km)以上になったときに
DPF40上のアッシュ堆積量が許容上限値まで増大し
たと判断しアッシュ脱離操作を実行する。なお、アッシ
ュ堆積量の判定には、車両走行距離に代えて、例えば前
回脱離操作実行後の機関回転数の積算値や機関燃料噴射
量の積算値等を使用するようにしても良い。
【0049】ステップ203で現在アッシュ脱離操作が
必要と判断された場合には、次にステップ205で現在
機関がアッシュ脱離操作を実行すべき負荷領域で運転さ
れているか否かが判定される。アッシュ脱離操作はDP
F40に充分に大きな負の圧力差が発生する条件下で行
う必要がある。このためには、機関負荷がある程度大き
く排気圧力が充分に高くなっている状態で実施すること
が好ましい。そこで、本実施形態では加減速時の連通弁
43閉弁により充分に高い負の圧力差が生じる機関負荷
条件を予め実験等により定めてあり、機関がこの負荷領
域で加速を終了、または減速を開始したときにのみ連通
弁43閉弁によるアッシュ脱離操作を実行するようにし
ている。
必要と判断された場合には、次にステップ205で現在
機関がアッシュ脱離操作を実行すべき負荷領域で運転さ
れているか否かが判定される。アッシュ脱離操作はDP
F40に充分に大きな負の圧力差が発生する条件下で行
う必要がある。このためには、機関負荷がある程度大き
く排気圧力が充分に高くなっている状態で実施すること
が好ましい。そこで、本実施形態では加減速時の連通弁
43閉弁により充分に高い負の圧力差が生じる機関負荷
条件を予め実験等により定めてあり、機関がこの負荷領
域で加速を終了、または減速を開始したときにのみ連通
弁43閉弁によるアッシュ脱離操作を実行するようにし
ている。
【0050】図3は、本実施形態でアッシュ脱離操作を
実行する負荷領域を模式的に示す図で有り、図3の縦軸
は機関出力トルク(すなわち燃料噴射量QINJ)、横
軸は機関回転数NEを表している。本実施形態では、機
関排気圧力が充分に上昇する領域(図3、領域I)にお
いてのみ連通弁43閉弁によるアッシュ脱離操作を実行
する。
実行する負荷領域を模式的に示す図で有り、図3の縦軸
は機関出力トルク(すなわち燃料噴射量QINJ)、横
軸は機関回転数NEを表している。本実施形態では、機
関排気圧力が充分に上昇する領域(図3、領域I)にお
いてのみ連通弁43閉弁によるアッシュ脱離操作を実行
する。
【0051】ステップ205で、機関が図3の領域Iで
運転されていた場合には、次にステップ207で現在が
機関の加速終了、または減速開始の時点に相当するか否
かが判定される。本実施形態では、ステップ201で読
み込んだアクセル開度ACCPの変化により加速終了、
減速開始の判定を行う。加速終了時、減速開始時にはい
ずれも運転者はアクセルペダルを戻すため、アクセル開
度ACCPは減少する。そこで、ステップ207では現
在のアクセル開度ACCPが前回本操作実行時に読み込
んだアクセル開度ACCPに対して所定値以上減少した
場合に現在加速が終了または減速が開始されたところで
あると判断するようにしている。
運転されていた場合には、次にステップ207で現在が
機関の加速終了、または減速開始の時点に相当するか否
かが判定される。本実施形態では、ステップ201で読
み込んだアクセル開度ACCPの変化により加速終了、
減速開始の判定を行う。加速終了時、減速開始時にはい
ずれも運転者はアクセルペダルを戻すため、アクセル開
度ACCPは減少する。そこで、ステップ207では現
在のアクセル開度ACCPが前回本操作実行時に読み込
んだアクセル開度ACCPに対して所定値以上減少した
場合に現在加速が終了または減速が開始されたところで
あると判断するようにしている。
【0052】なお、加速終了時及び減速開始時にはいず
れも機関への燃料噴射量QINJは前回までの値に較べ
て低減される。このため、アクセル開度ACCPに代え
て前回操作実行時からの燃料噴射量QINJが所定量以
上減少した場合に加速終了または減速開始が行われたと
判定するようにしても良い。ステップ207で所定負荷
領域で加速終了または減速開始が行われたと判定された
場合には、ステップ209で連通弁43の閉弁が行われ
る。これにより、加速終了、減速開始時の圧力差に加え
て連通弁43の閉弁による負の圧力差が加わるためDP
F40には大きな負の圧力差が作用し、排気の逆流によ
りDPF40上に堆積したアッシュ層が崩壊、脱離す
る。なお、ステップ209で連通弁43閉弁とともに、
ステップ211ではアッシュ脱離操作実行要否判定のた
めの走行距離KMの値はクリアされ、新たにKMの値の
積算が開始される。
れも機関への燃料噴射量QINJは前回までの値に較べ
て低減される。このため、アクセル開度ACCPに代え
て前回操作実行時からの燃料噴射量QINJが所定量以
上減少した場合に加速終了または減速開始が行われたと
判定するようにしても良い。ステップ207で所定負荷
領域で加速終了または減速開始が行われたと判定された
場合には、ステップ209で連通弁43の閉弁が行われ
る。これにより、加速終了、減速開始時の圧力差に加え
て連通弁43の閉弁による負の圧力差が加わるためDP
F40には大きな負の圧力差が作用し、排気の逆流によ
りDPF40上に堆積したアッシュ層が崩壊、脱離す
る。なお、ステップ209で連通弁43閉弁とともに、
ステップ211ではアッシュ脱離操作実行要否判定のた
めの走行距離KMの値はクリアされ、新たにKMの値の
積算が開始される。
【0053】ステップ203から207のいずれかで否
定判定された場合には、ステップ213で連通弁43は
開弁され、本操作は終了する。このため、加速終了また
は減速開始時に連通弁43閉弁が行われアッシュの脱離
が完了した後は連通弁43は開弁状態に保持される。こ
れにより、アッシュ脱離操作によりDPF40から脱離
して微細な粒子状となっていたアッシュはDPF40を
通る順方向の排気流によりDPF40の細孔を通過して
DPF40下流側に排出される。
定判定された場合には、ステップ213で連通弁43は
開弁され、本操作は終了する。このため、加速終了また
は減速開始時に連通弁43閉弁が行われアッシュの脱離
が完了した後は連通弁43は開弁状態に保持される。こ
れにより、アッシュ脱離操作によりDPF40から脱離
して微細な粒子状となっていたアッシュはDPF40を
通る順方向の排気流によりDPF40の細孔を通過して
DPF40下流側に排出される。
【0054】(2)第2の実施形態 本実施形態では、第1の実施形態の連通弁43閉弁操作
に代えて加速終了、減速開始時に機関の一部の気筒を休
止させることによりDPF40に生じる負の圧力差を増
大させる。本実施形態では、気筒の休止は各気筒の燃料
噴射弁からの燃料噴射停止により行い、1回のアッシュ
脱離操作では1気筒のみの休止を行う。すなわち、本実
施形態では1回のアッシュ脱離操作では1つの気筒のD
PFのみのアッシュ脱離が行われ、4回のアッシュ脱離
操作を行うことにより全気筒のDPFからのアッシュ脱
離が完了する。
に代えて加速終了、減速開始時に機関の一部の気筒を休
止させることによりDPF40に生じる負の圧力差を増
大させる。本実施形態では、気筒の休止は各気筒の燃料
噴射弁からの燃料噴射停止により行い、1回のアッシュ
脱離操作では1気筒のみの休止を行う。すなわち、本実
施形態では1回のアッシュ脱離操作では1つの気筒のD
PFのみのアッシュ脱離が行われ、4回のアッシュ脱離
操作を行うことにより全気筒のDPFからのアッシュ脱
離が完了する。
【0055】図4は本実施形態のアッシュ脱離操作を説
明するフローチャートである。本操作はECU30によ
り一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図
4のフローチャートにおいて、ステップ401からステ
ップ407は図2ステップ201からステップ207と
同一の操作を示す。本操作においても、DPF40のア
ッシュ堆積量が増大し、機関が所定の負荷領域で運転さ
れているときに加速が終了または減速が開始されたとき
にのみステップ409以下の一部気筒休止によるアッシ
ュ脱離操作が実行される。
明するフローチャートである。本操作はECU30によ
り一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図
4のフローチャートにおいて、ステップ401からステ
ップ407は図2ステップ201からステップ207と
同一の操作を示す。本操作においても、DPF40のア
ッシュ堆積量が増大し、機関が所定の負荷領域で運転さ
れているときに加速が終了または減速が開始されたとき
にのみステップ409以下の一部気筒休止によるアッシ
ュ脱離操作が実行される。
【0056】すなわち、ステップ409では気筒番号を
表すカウンタiの値が1増加される。カウンタiの値は
今回運転を休止してアッシュ脱離操作を行う気筒の番号
を表している。本実施形態ではステップ403から40
7の条件成立時にカウンタiの値が操作実行毎に1ずつ
増大されるため、第1気筒から第4気筒に順にアッシュ
脱離操作が行われるようになる。また、iの値が4以上
になった場合(ステップ411)は、全気筒のアッシュ
脱離操作が終了したことを意味するため、ステップ41
9でiの値はクリアされ、次回のアッシュ脱離操作開始
に備えられる。
表すカウンタiの値が1増加される。カウンタiの値は
今回運転を休止してアッシュ脱離操作を行う気筒の番号
を表している。本実施形態ではステップ403から40
7の条件成立時にカウンタiの値が操作実行毎に1ずつ
増大されるため、第1気筒から第4気筒に順にアッシュ
脱離操作が行われるようになる。また、iの値が4以上
になった場合(ステップ411)は、全気筒のアッシュ
脱離操作が終了したことを意味するため、ステップ41
9でiの値はクリアされ、次回のアッシュ脱離操作開始
に備えられる。
【0057】ステップ411でi≦4であった場合に
は、ステップ413に進み機関の第i番気筒への次回の
燃料噴射が停止され、気筒運転が休止される。これによ
り、第i番気筒のDPFには大きな負の圧力差が作用
し、DPFに堆積したアッシュが崩壊、脱離する。な
お、加減速時に気筒運転を休止することにより発生する
DPFの負の圧力差は極めて大きいため、本実施形態で
は気筒の休止期間は1サイクルのみとしている。DPF
に堆積したアッシュ層は1回の気筒運転休止により脱離
するが、1つの気筒を複数サイクルにわたって休止する
ことにより、一層完全にアッシュを脱離するようにする
ことも可能である。
は、ステップ413に進み機関の第i番気筒への次回の
燃料噴射が停止され、気筒運転が休止される。これによ
り、第i番気筒のDPFには大きな負の圧力差が作用
し、DPFに堆積したアッシュが崩壊、脱離する。な
お、加減速時に気筒運転を休止することにより発生する
DPFの負の圧力差は極めて大きいため、本実施形態で
は気筒の休止期間は1サイクルのみとしている。DPF
に堆積したアッシュ層は1回の気筒運転休止により脱離
するが、1つの気筒を複数サイクルにわたって休止する
ことにより、一層完全にアッシュを脱離するようにする
ことも可能である。
【0058】ステップ415では、ステップ413で休
止した気筒の番号iが4か否かが判定される。ステップ
413で第4番目の気筒が休止されていた(i=4)場
合には、第1から第4番の全ての気筒のアッシュ脱離操
作が完了しているため、ステップ417では、アッシュ
脱離操作の要否を判定するための走行距離積算値KMは
クリアされ、新たにKMの積算が開始される。ステップ
413でi≠4であった場合には、まだ全気筒のアッシ
ュ脱離が完了していないためKMの値はクリアされな
い。このため、この場合にはステップ403から407
の条件が成立している限り引き続き次の気筒のアッシュ
脱離操作が実行されるようになる。
止した気筒の番号iが4か否かが判定される。ステップ
413で第4番目の気筒が休止されていた(i=4)場
合には、第1から第4番の全ての気筒のアッシュ脱離操
作が完了しているため、ステップ417では、アッシュ
脱離操作の要否を判定するための走行距離積算値KMは
クリアされ、新たにKMの積算が開始される。ステップ
413でi≠4であった場合には、まだ全気筒のアッシ
ュ脱離が完了していないためKMの値はクリアされな
い。このため、この場合にはステップ403から407
の条件が成立している限り引き続き次の気筒のアッシュ
脱離操作が実行されるようになる。
【0059】なお、第1の実施形態と第2の実施形態で
は、連通弁43閉弁操作または一部気筒休止操作とを単
独で実行することによりアッシュ脱離操作を行っている
が、連通弁43閉弁と一部気筒休止操作とを同時に行え
ば、更にDPF40の負の圧力差を増大させることがで
きるため、より完全にアッシュを脱離させることが可能
となる。
は、連通弁43閉弁操作または一部気筒休止操作とを単
独で実行することによりアッシュ脱離操作を行っている
が、連通弁43閉弁と一部気筒休止操作とを同時に行え
ば、更にDPF40の負の圧力差を増大させることがで
きるため、より完全にアッシュを脱離させることが可能
となる。
【0060】(3)第3の実施形態 次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実
施形態では、アッシュ脱離操作を行う機関負荷領域は、
図6に示すように2つの領域に設定されている。図6の
負荷領域Iは図3の負荷領域Iと同様に機関排気圧力が
充分に高くなる負荷領域である。また、図6負荷領域I
Iは、負荷領域Iに較べて排気圧力は低下するが、後述
するように排気圧力上昇操作を行えばアッシュの脱離に
充分な負の圧力差をDPFに生成可能な負荷領域であ
る。負荷領域I、IIは実際の機関とDPFとを用いて
実験により定めることが好ましい。
施形態では、アッシュ脱離操作を行う機関負荷領域は、
図6に示すように2つの領域に設定されている。図6の
負荷領域Iは図3の負荷領域Iと同様に機関排気圧力が
充分に高くなる負荷領域である。また、図6負荷領域I
Iは、負荷領域Iに較べて排気圧力は低下するが、後述
するように排気圧力上昇操作を行えばアッシュの脱離に
充分な負の圧力差をDPFに生成可能な負荷領域であ
る。負荷領域I、IIは実際の機関とDPFとを用いて
実験により定めることが好ましい。
【0061】本実施形態では、第1の実施形態と同様
に、機関が負荷領域Iで運転されているときに加速の終
了または減速の開始が生じた場合には連通弁43の閉弁
のみによるアッシュ脱離操作を実行する。一方、第1の
実施形態では機関が負荷領域I以外の領域で運転されて
いた場合にはアッシュ脱離操作は実行されなかったのに
対して、本実施形態では機関が負荷領域IIで運転され
ている場合にも減速終了時にはアッシュ脱離操作を行
う。また、この場合には連通弁43閉弁のみではDPF
に充分な大きさの負の圧力差を発生できない可能性があ
るため、連通弁43の閉弁とともに前述の(C)で説明
した方法のいずれか((a)から(c))を用いて排気
マニホルドの圧力を上昇させる操作を行う。これによ
り、機関負荷領域IIにおいてもアッシュ脱離操作を実
行することが可能となる。この場合、定常運転状態では
排気マニホルド圧力上昇操作を行うと機関出力の低下や
振動、騒音の変化による運転性の悪化が大きくなるが、
減速開始時には機関の出力は減少を開始したところであ
り、また、機関負荷領域IIは比較的高回転、高負荷に
設定されているため機関出力の減少や振動、騒音の変化
による運転性の悪化は相対的に小さくなる。これによ
り、本実施形態では第1の実施形態に較べてアッシュ脱
離操作を実行可能な領域が拡大され、アッシュ脱離操作
が必要な時に脱離操作が実行される確率が増大するよう
になる。
に、機関が負荷領域Iで運転されているときに加速の終
了または減速の開始が生じた場合には連通弁43の閉弁
のみによるアッシュ脱離操作を実行する。一方、第1の
実施形態では機関が負荷領域I以外の領域で運転されて
いた場合にはアッシュ脱離操作は実行されなかったのに
対して、本実施形態では機関が負荷領域IIで運転され
ている場合にも減速終了時にはアッシュ脱離操作を行
う。また、この場合には連通弁43閉弁のみではDPF
に充分な大きさの負の圧力差を発生できない可能性があ
るため、連通弁43の閉弁とともに前述の(C)で説明
した方法のいずれか((a)から(c))を用いて排気
マニホルドの圧力を上昇させる操作を行う。これによ
り、機関負荷領域IIにおいてもアッシュ脱離操作を実
行することが可能となる。この場合、定常運転状態では
排気マニホルド圧力上昇操作を行うと機関出力の低下や
振動、騒音の変化による運転性の悪化が大きくなるが、
減速開始時には機関の出力は減少を開始したところであ
り、また、機関負荷領域IIは比較的高回転、高負荷に
設定されているため機関出力の減少や振動、騒音の変化
による運転性の悪化は相対的に小さくなる。これによ
り、本実施形態では第1の実施形態に較べてアッシュ脱
離操作を実行可能な領域が拡大され、アッシュ脱離操作
が必要な時に脱離操作が実行される確率が増大するよう
になる。
【0062】なお、本実施形態では機関が負荷領域II
で運転されている場合であっても、機関の加速開始時に
はアッシュ脱離操作は実行しない。加速中は機関出力の
増大が必要とされるため、排気マニホルド圧力上昇操作
を行うと機関出力低下のために機関の運転性が大幅に悪
化する可能性があるためである。図5は、本実施形態の
アッシュ脱離操作を説明するフローチャートである。本
操作はECU30により一定時間毎に実行されるルーチ
ンとして実施される。
で運転されている場合であっても、機関の加速開始時に
はアッシュ脱離操作は実行しない。加速中は機関出力の
増大が必要とされるため、排気マニホルド圧力上昇操作
を行うと機関出力低下のために機関の運転性が大幅に悪
化する可能性があるためである。図5は、本実施形態の
アッシュ脱離操作を説明するフローチャートである。本
操作はECU30により一定時間毎に実行されるルーチ
ンとして実施される。
【0063】図5において、ステップ501、503で
は燃料噴射量QINJ等のパラメータの読み込みと現在
アッシュ脱離操作が必要か否かの判断が行われる。ステ
ップ501と503はそれぞれ図2ステップ201、2
03と同一の操作である。ステップ501で現在アッシ
ュ脱離操作が必要な場合は、次にステップ505で現在
機関が図6の負荷領域Iで運転されているか否かが判定
される。現在負荷領域Iで機関が運転されている場合に
は、ステップ507で現在が加速終了時または減速開始
時に相当するか否かを判定し、加速終了時または減速開
始時の場合にはステップ509で連通弁43を閉弁して
アッシュ脱離操作を実行する。ステップ507と509
とは図2ステップ207、209とそれぞれ同一の操作
である。そして、ステップ509実行後ステップ511
で走行距離積算値KMの値がクリアされる。
は燃料噴射量QINJ等のパラメータの読み込みと現在
アッシュ脱離操作が必要か否かの判断が行われる。ステ
ップ501と503はそれぞれ図2ステップ201、2
03と同一の操作である。ステップ501で現在アッシ
ュ脱離操作が必要な場合は、次にステップ505で現在
機関が図6の負荷領域Iで運転されているか否かが判定
される。現在負荷領域Iで機関が運転されている場合に
は、ステップ507で現在が加速終了時または減速開始
時に相当するか否かを判定し、加速終了時または減速開
始時の場合にはステップ509で連通弁43を閉弁して
アッシュ脱離操作を実行する。ステップ507と509
とは図2ステップ207、209とそれぞれ同一の操作
である。そして、ステップ509実行後ステップ511
で走行距離積算値KMの値がクリアされる。
【0064】一方、ステップ505で機関が図6負荷領
域Iで運転されていない場合には、ステップ513に進
み現在機関が図6負荷領域IIで運転されているか否か
が判定され、領域IIで運転されている場合にはステッ
プ515で現在機関が減速を開始したところか否かを判
定する。本実施形態では、例えば、ステップ501で読
み込んだアクセル開度ACCPの前回からの減少量が所
定値以上であり、かつ現在のアクセル開度が所定値より
小さい場合に減速が開始されたと判定する。すなわち、
本実施形態では運転者がアクセルペダルを戻し、かつ戻
した後のアクセル開度が小さな値になっている場合に減
速が開始されたと判断するようにしている。
域Iで運転されていない場合には、ステップ513に進
み現在機関が図6負荷領域IIで運転されているか否か
が判定され、領域IIで運転されている場合にはステッ
プ515で現在機関が減速を開始したところか否かを判
定する。本実施形態では、例えば、ステップ501で読
み込んだアクセル開度ACCPの前回からの減少量が所
定値以上であり、かつ現在のアクセル開度が所定値より
小さい場合に減速が開始されたと判定する。すなわち、
本実施形態では運転者がアクセルペダルを戻し、かつ戻
した後のアクセル開度が小さな値になっている場合に減
速が開始されたと判断するようにしている。
【0065】ステップ513、515で現在負荷領域I
Iでの減速が開始されたと判定された場合には、ステッ
プ517で排気マニホルドの圧力上昇操作が行われる。
本実施形態では、前述したように(a)排気絞り弁37
の閉弁による排気絞り、(b)ターボチャージャ35の
可変ノズル36の開度低減、(c)EGR弁23の閉弁
による還流排気ガス量の低減のいずれか1つまたは2つ
以上の方法により排気マニホルド31の圧力上昇操作が
行われる。そして、ステップ519では排気マニホルド
圧力上昇操作と同時に連通弁43が閉弁される。これに
より、比較的排気圧の低い負荷領域IIにおいてもDP
F40に充分に大きな負の圧力差を生じさせることがで
き、DPF40に堆積したアッシュが崩壊、脱離する。
Iでの減速が開始されたと判定された場合には、ステッ
プ517で排気マニホルドの圧力上昇操作が行われる。
本実施形態では、前述したように(a)排気絞り弁37
の閉弁による排気絞り、(b)ターボチャージャ35の
可変ノズル36の開度低減、(c)EGR弁23の閉弁
による還流排気ガス量の低減のいずれか1つまたは2つ
以上の方法により排気マニホルド31の圧力上昇操作が
行われる。そして、ステップ519では排気マニホルド
圧力上昇操作と同時に連通弁43が閉弁される。これに
より、比較的排気圧の低い負荷領域IIにおいてもDP
F40に充分に大きな負の圧力差を生じさせることがで
き、DPF40に堆積したアッシュが崩壊、脱離する。
【0066】ステップ521から523はステップ51
7と519とによるアッシュ脱離操作の終了条件の判定
を示す。本実施形態では、排気マニホルド圧力上昇操作
と連通弁閉弁とによるアッシュ脱離操作は、ステップ5
17で排気マニホルド圧力上昇操作が開始されてから所
定時間だけ継続される。すなわち、ステップ521では
計時カウンタtの値が1増加され、ステップ523でカ
ウンタtの値が予め定めた値t0 に到達するまでステッ
プ517と519とによるアッシュ脱離操作が継続され
る。上述したように、本実施形態では排気絞り弁37、
ターボチャージャ可変ノズル36、EGR弁23の手段
により排気マニホルド圧力上昇を行うが、これらの手段
はいずれも比較的作動速度が遅いため作動開始から排気
マニホルドの圧力上昇までには時間遅れが生じる。そこ
で、本実施形態では、排気絞り弁37、ターボチャージ
ャ可変ノズル36、EGR弁23等の作動開始からある
程度の余裕を見た時間(ステップ523のt0 に相当す
る時間)が経過したときにDPF40に充分に大きな負
の圧力差が生じてアッシュが脱離したと判定するように
しているのである。
7と519とによるアッシュ脱離操作の終了条件の判定
を示す。本実施形態では、排気マニホルド圧力上昇操作
と連通弁閉弁とによるアッシュ脱離操作は、ステップ5
17で排気マニホルド圧力上昇操作が開始されてから所
定時間だけ継続される。すなわち、ステップ521では
計時カウンタtの値が1増加され、ステップ523でカ
ウンタtの値が予め定めた値t0 に到達するまでステッ
プ517と519とによるアッシュ脱離操作が継続され
る。上述したように、本実施形態では排気絞り弁37、
ターボチャージャ可変ノズル36、EGR弁23の手段
により排気マニホルド圧力上昇を行うが、これらの手段
はいずれも比較的作動速度が遅いため作動開始から排気
マニホルドの圧力上昇までには時間遅れが生じる。そこ
で、本実施形態では、排気絞り弁37、ターボチャージ
ャ可変ノズル36、EGR弁23等の作動開始からある
程度の余裕を見た時間(ステップ523のt0 に相当す
る時間)が経過したときにDPF40に充分に大きな負
の圧力差が生じてアッシュが脱離したと判定するように
しているのである。
【0067】ステップ523でt≧t0 となった場合に
はアッシュ脱離操作が完了したため、ステップ511に
進み走行距離積算値KMがクリアされる。なお、ステッ
プ503でアッシュ脱離操作が必要ない場合(例えばK
Mの値が所定値に到達していない場合)及びステップ5
13で現在機関が負荷領域I或いはIIで運転されてい
ない場合、ステップ507で加速終了または減速開始時
でない場合、及びステップ515で減速開始時でない場
合にはいずれもステップ525からステップ529の操
作が行われ、上述の計時カウンタtの値がクリアされる
とともに、連通弁43は開弁状態に保持され、排気マニ
ホルド圧力上昇操作は停止される。
はアッシュ脱離操作が完了したため、ステップ511に
進み走行距離積算値KMがクリアされる。なお、ステッ
プ503でアッシュ脱離操作が必要ない場合(例えばK
Mの値が所定値に到達していない場合)及びステップ5
13で現在機関が負荷領域I或いはIIで運転されてい
ない場合、ステップ507で加速終了または減速開始時
でない場合、及びステップ515で減速開始時でない場
合にはいずれもステップ525からステップ529の操
作が行われ、上述の計時カウンタtの値がクリアされる
とともに、連通弁43は開弁状態に保持され、排気マニ
ホルド圧力上昇操作は停止される。
【0068】なお、本実施形態では連通弁43を用いて
アッシュ脱離操作を行っているが、第2の実施形態(図
4)で説明したように連通弁43に変えて一部気筒休止
により1気筒ずつアッシュ脱離操作を行うことも可能で
ある。また、負荷領域IIにおける減速開始時に、排気
マニホルド圧力上昇操作に変えて吸入空気量絞り弁27
による気筒吸入空気量低減操作と連通弁43閉弁操作と
を併用、或いは気筒吸入空気量低減操作と一部気筒休止
操作とを併用するようにしても同様な効果を得ることが
できる。
アッシュ脱離操作を行っているが、第2の実施形態(図
4)で説明したように連通弁43に変えて一部気筒休止
により1気筒ずつアッシュ脱離操作を行うことも可能で
ある。また、負荷領域IIにおける減速開始時に、排気
マニホルド圧力上昇操作に変えて吸入空気量絞り弁27
による気筒吸入空気量低減操作と連通弁43閉弁操作と
を併用、或いは気筒吸入空気量低減操作と一部気筒休止
操作とを併用するようにしても同様な効果を得ることが
できる。
【0069】更に、負荷領域IIにおける減速開始時に
は例えば排気絞り弁37または吸入空気量絞り弁23等
の絞りを比較的小さく(開度を比較的大きく)するよう
にすれば、機関運転性に与える影響を更に小さくするこ
とができる。 (4)第4の実施形態 次に本発明の第4の実施形態について説明する。
は例えば排気絞り弁37または吸入空気量絞り弁23等
の絞りを比較的小さく(開度を比較的大きく)するよう
にすれば、機関運転性に与える影響を更に小さくするこ
とができる。 (4)第4の実施形態 次に本発明の第4の実施形態について説明する。
【0070】前述の各実施形態では、アッシュ脱離操作
はいずれも特定の負荷領域で加速終了または減速開始が
行われたときにのみ実行される。この場合、機関が特定
の負荷領域以外で継続的に運転される場合や、特定の負
荷領域で運転されていても加速または減速が行われない
場合にはアッシュ堆積量が増大してもアッシュ脱離操作
は実行されないことになり、機関はDPF40の圧損の
大きな状態で長時間運転されるようになる。
はいずれも特定の負荷領域で加速終了または減速開始が
行われたときにのみ実行される。この場合、機関が特定
の負荷領域以外で継続的に運転される場合や、特定の負
荷領域で運転されていても加速または減速が行われない
場合にはアッシュ堆積量が増大してもアッシュ脱離操作
は実行されないことになり、機関はDPF40の圧損の
大きな状態で長時間運転されるようになる。
【0071】本実施形態は、これを防止するためアッシ
ュ脱離操作を実行する必要があると判断されたときから
予め定めた脱離操作実行期間内にアッシュ脱離操作が実
行されない場合には、上記アッシュ脱離操作実行のため
の条件が成立していなくても強制的にアッシュを脱離さ
せるようにしている。この場合、機関運転状態によって
は排気圧力が低くなっている場合も考えられるため、本
実施形態では排気マニホルド圧力上昇操作と連通弁閉弁
操作とを併用することにより、低い排気圧力下でも確実
にDPFに大きな負の圧力差が生じるようにしている。
これにより、アッシュ堆積量が増大した場合には確実に
アッシュ脱離操作が実行されるようになるため、機関が
DPFの圧損の高い状態で長時間運転されることが防止
される。
ュ脱離操作を実行する必要があると判断されたときから
予め定めた脱離操作実行期間内にアッシュ脱離操作が実
行されない場合には、上記アッシュ脱離操作実行のため
の条件が成立していなくても強制的にアッシュを脱離さ
せるようにしている。この場合、機関運転状態によって
は排気圧力が低くなっている場合も考えられるため、本
実施形態では排気マニホルド圧力上昇操作と連通弁閉弁
操作とを併用することにより、低い排気圧力下でも確実
にDPFに大きな負の圧力差が生じるようにしている。
これにより、アッシュ堆積量が増大した場合には確実に
アッシュ脱離操作が実行されるようになるため、機関が
DPFの圧損の高い状態で長時間運転されることが防止
される。
【0072】図7は、本実施形態のアッシュ脱離操作を
説明するフローチャートである。本操作はECU30に
より一定時間毎に実行されるルーチンにより実施され
る。図7、ステップ701は各パラメータの読み込み操
作を、ステップ703はアッシュ脱離操作要否の判定操
作を示している。ステップ701、703はそれぞれ図
2ステップ201、203と同一の操作である。
説明するフローチャートである。本操作はECU30に
より一定時間毎に実行されるルーチンにより実施され
る。図7、ステップ701は各パラメータの読み込み操
作を、ステップ703はアッシュ脱離操作要否の判定操
作を示している。ステップ701、703はそれぞれ図
2ステップ201、203と同一の操作である。
【0073】ステップ703で現在アッシュ脱離操作が
必要とされた場合には、ステップ705で脱離操作実行
期間カウンタctの値が増加される。カウンタctは、
ステップ703でアッシュ脱離操作の必要がないと判定
された場合、すなわちアッシュ堆積量が許容範囲内であ
ると判定された場合には常にステップ727でクリアさ
れているため、ステップ707で算出されたカウンタc
tの値はアッシュ脱離操作が必要と判定されてからの経
過時間に対応した値となる。
必要とされた場合には、ステップ705で脱離操作実行
期間カウンタctの値が増加される。カウンタctは、
ステップ703でアッシュ脱離操作の必要がないと判定
された場合、すなわちアッシュ堆積量が許容範囲内であ
ると判定された場合には常にステップ727でクリアさ
れているため、ステップ707で算出されたカウンタc
tの値はアッシュ脱離操作が必要と判定されてからの経
過時間に対応した値となる。
【0074】次いで、ステップ707ではカウンタct
の値が所定値ct0 に到達したか否かが判定される。c
t0 の値は、脱離操作実行期間に相当する値でありアッ
シュ堆積量が増大した状態での機関運転を許可する上限
時間として設定される。ステップ707でct<c
t0 、すなわち脱離操作実行期間が経過していない場合
には、ステップ709で計時カウンタtの値をクリアし
た後ステップ711から717が実行される。ステップ
711から717は図2ステップ205から201と同
一の操作であり、これにより、機関が所定の負荷領域
(図3、負荷領域Iと同じ負荷領域)で運転されてお
り、かつ機関の加速終了または減速開始が生じた場合に
は連通弁43の閉弁のみによるアッシュ脱離操作が行わ
れる。また、ステップ711から715の操作によりア
ッシュ脱離操作が行われると、脱離操作実行要否の判定
のための走行距離積算値KMはクリアされ、次回の操作
実行時にはステップ727で脱離操作実行期間カウンタ
ctの値がクリアされるとともに、ステップ729では
連通弁43が開弁状態に保持され、ステップ731では
排気マニホルド圧力上昇操作は停止されるようになる。
の値が所定値ct0 に到達したか否かが判定される。c
t0 の値は、脱離操作実行期間に相当する値でありアッ
シュ堆積量が増大した状態での機関運転を許可する上限
時間として設定される。ステップ707でct<c
t0 、すなわち脱離操作実行期間が経過していない場合
には、ステップ709で計時カウンタtの値をクリアし
た後ステップ711から717が実行される。ステップ
711から717は図2ステップ205から201と同
一の操作であり、これにより、機関が所定の負荷領域
(図3、負荷領域Iと同じ負荷領域)で運転されてお
り、かつ機関の加速終了または減速開始が生じた場合に
は連通弁43の閉弁のみによるアッシュ脱離操作が行わ
れる。また、ステップ711から715の操作によりア
ッシュ脱離操作が行われると、脱離操作実行要否の判定
のための走行距離積算値KMはクリアされ、次回の操作
実行時にはステップ727で脱離操作実行期間カウンタ
ctの値がクリアされるとともに、ステップ729では
連通弁43が開弁状態に保持され、ステップ731では
排気マニホルド圧力上昇操作は停止されるようになる。
【0075】一方、アッシュ脱離操作が必要であるにも
かかわらずステップ711、713のアッシュ脱離操作
実行条件が成立しない場合には、操作実行毎にステップ
705でカウンタctの値が増大する。そして、アッシ
ュ脱離操作が実行されないまま、脱離操作実行期間が経
過するとステップ707ではct≧ct0 となり、ステ
ップ719から725が実行されるようになる。ステッ
プ719から721は図5ステップ517から523と
同一の操作を示す。すなわち、ステップ719では排気
マニホルド圧力上昇操作が行われるとともに、ステップ
721では連通弁43が閉弁される。これにより、ステ
ップ711と713の脱離操作実行条件が成立しない場
合にもアッシュ脱離操作が強制的に実行されるようにな
る。また、この状態は所定時間(計時カウンタtの値が
0からt0 に増大するまでの時間)保持され(ステップ
723、725)、上記所定時間が経過するとステップ
717が実行されてKMの値がクリアされる。すなわ
ち、アッシュの強制脱離操作は開始後所定時間(t0 )
が経過すると終了する。この場合も、次回の操作実行時
にはステップ703の次にステップ727から731が
実行され、機関の通常運転が再開される。
かかわらずステップ711、713のアッシュ脱離操作
実行条件が成立しない場合には、操作実行毎にステップ
705でカウンタctの値が増大する。そして、アッシ
ュ脱離操作が実行されないまま、脱離操作実行期間が経
過するとステップ707ではct≧ct0 となり、ステ
ップ719から725が実行されるようになる。ステッ
プ719から721は図5ステップ517から523と
同一の操作を示す。すなわち、ステップ719では排気
マニホルド圧力上昇操作が行われるとともに、ステップ
721では連通弁43が閉弁される。これにより、ステ
ップ711と713の脱離操作実行条件が成立しない場
合にもアッシュ脱離操作が強制的に実行されるようにな
る。また、この状態は所定時間(計時カウンタtの値が
0からt0 に増大するまでの時間)保持され(ステップ
723、725)、上記所定時間が経過するとステップ
717が実行されてKMの値がクリアされる。すなわ
ち、アッシュの強制脱離操作は開始後所定時間(t0 )
が経過すると終了する。この場合も、次回の操作実行時
にはステップ703の次にステップ727から731が
実行され、機関の通常運転が再開される。
【0076】なお、本実施形態においても排気マニホル
ド圧力上昇操作の代りに吸気絞り弁27による気筒吸入
空気量低減操作を、また、連通弁43閉弁操作の代りに
一部気筒休止操作を行うことによりアッシュ脱離を行う
ようにすることも可能であることは言うまでもない。
ド圧力上昇操作の代りに吸気絞り弁27による気筒吸入
空気量低減操作を、また、連通弁43閉弁操作の代りに
一部気筒休止操作を行うことによりアッシュ脱離を行う
ようにすることも可能であることは言うまでもない。
【0077】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、機関の
運転状態に大きな影響を与えることなくパティキュレー
トフィルタに堆積したアッシュを確実に脱離させること
が可能となる共通の効果を奏する。また、請求項4の発
明によれば、上記共通の効果に加えて更に、機関が排気
圧損の高い状態で長時間運転されることを防止可能とす
る効果を奏する。
運転状態に大きな影響を与えることなくパティキュレー
トフィルタに堆積したアッシュを確実に脱離させること
が可能となる共通の効果を奏する。また、請求項4の発
明によれば、上記共通の効果に加えて更に、機関が排気
圧損の高い状態で長時間運転されることを防止可能とす
る効果を奏する。
【図1】本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場
合の実施形態の概略構成を示す図である。
合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図2】本発明によるアッシュ脱離操作の第1の実施形
態を説明するフローチャートである。
態を説明するフローチャートである。
【図3】図2のアッシュ脱離操作を実行する機関負荷領
域を示す図である。
域を示す図である。
【図4】本発明によるアッシュ脱離操作の第2の実施形
態を説明するフローチャートである。
態を説明するフローチャートである。
【図5】本発明によるアッシュ脱離操作の第3の実施形
態を説明するフローチャートである。
態を説明するフローチャートである。
【図6】図5のアッシュ脱離操作を実行する機関負荷領
域を示す図である。
域を示す図である。
【図7】本発明によるアッシュ脱離操作の第4の実施形
態を説明するフローチャートである。
態を説明するフローチャートである。
1…ディーゼル機関 23…EGR弁 27…吸気絞り弁 30…電子制御ユニット(ECU) 31…排気マニホルド 35…ターボチャージャ 36…可変ノズル 37…排気絞り弁 40…パティキュレートフィルタ 41…連通路 43…連通弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G090 AA01 AA02 AA04 BA01 BA08 CA00 CB24 CB25 DA00 DA18 DA20 DB06 DB07 EA04 EA05 EA07
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃機関の各気筒の排気ポートと各気筒
の排気が合流する排気集合部とを接続するそれぞれの排
気枝管上に配置され排気中のパティキュレートを捕集す
るパティキュレートフィルタと、 前記それぞれのパティキュレートフィルタを通って前記
排気集合部から排気ポート側に逆流する排気流を生じさ
せることにより前記パティキュレートフィルタに堆積し
た不燃成分からなるアッシュを脱離させるアッシュ脱離
手段と、 前記内燃機関が予め定めた負荷領域において加速を終
了、または減速を開始した時に、前記アッシュ脱離手段
を作動させてアッシュ脱離操作を行う脱離制御手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項2】 前記アッシュ脱離手段は、前記排気枝管
のパティキュレートフィルタ上流側部分と、少なくとも
他の1つの気筒の排気枝管のパティキュレートフィルタ
上流側部分とを連通する連通路と、該連通路を閉鎖可能
な連通弁とを備え、アッシュ脱離操作時には前記連通路
を閉鎖することによりパティキュレートフィルタに前記
排気逆流を生じさせる請求項1に記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項3】 前記アッシュ脱離手段は、前記内燃機関
の任意の1部の気筒の燃焼を停止する気筒休止手段を備
え、アッシュ脱離操作時には1部の気筒の燃焼を停止す
ることにより該1部の気筒の排気枝管に配置されたパテ
ィキュレートフィルタに前記排気逆流を生じさせる請求
項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項4】 更に、前記排気集合部からの排気の流出
を抑制することにより排気集合部の排気圧力を上昇させ
ること、若しくは各気筒に流入する吸入空気量を低下さ
せること、のいずれか一方若しくは両方により前記それ
ぞれのパティキュレートフィルタを通って前記排気集合
部から排気ポート側に逆流する排気流を生じさせてパテ
ィキュレートフィルタからアッシュを脱離させるアッシ
ュ強制脱離手段を備え、 前記脱離制御手段は、予め定めたアッシュ脱離操作実行
期間内に前記アッシュ脱離操作が実行されなかった場合
には、前記脱離操作実行期間経過後に前記アッシュ強制
脱離手段を作動させてアッシュの強制脱離操作を実行す
る請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の内燃機
関の排気浄化装置。
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EP1467071A1 (en) * | 2003-04-08 | 2004-10-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine exhaust gas purification device |
JP2007255365A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | エンジンの排気浄化装置 |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1437493A1 (en) * | 2003-01-08 | 2004-07-14 | Nissan Motor Company, Limited | Exhaust gas purification system and method |
US6928809B2 (en) | 2003-01-08 | 2005-08-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Exhaust gas purification system and method |
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EP1467071A1 (en) * | 2003-04-08 | 2004-10-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine exhaust gas purification device |
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US7762062B2 (en) | 2005-01-31 | 2010-07-27 | Caterpillar Inc | Adaptive regeneration system |
EP1832727A3 (en) * | 2006-03-07 | 2010-06-02 | Nissan Motor Ltd. | An apparatus and a method for detection of particulate matter accumulation |
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