JP2007332801A - 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】排気流量が少なくてフィルタの前後差圧によるＰＭ蓄積量の推定が難しい低回転運状態で、長時間運転された場合等においても、強制再生時期を的確に判断できて、ＰＭの過捕集による排圧上昇と過捕集に起因する燃費の悪化とを回避できると共に、ＰＭの過剰な蓄積量により発生する熱暴走及びこの熱暴走によるＤＰＦの溶損を防止できる排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】ＤＰＦ１２ｂの強制再生開始時期を、ＤＰＦ１２ｂの前後差圧ΔＰｍから判断して強制再生制御を行う排気ガス浄化システム１において、内燃機関１０の運転状態が低回転運転状態にあることを検知した場合には、低回転運転状態の継続時間ｔｍを計測し、計測された継続時間ｔｍが所定の判定用時間ｔｃを超えた時に、ＤＰＦ１２ｂの前後差圧ΔＰｍに関係なく、ＤＰＦ１２ｂの強制再生制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両停車時運転やアイドル運転等の低回転運転を非常に長い時間に行っている場合であっても、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時期を的確に判断して、強制再生制御を行う排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムに関する。

ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ、ＣＯそしてＨＣ等と共に年々規制が強化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発され、その中に、触媒を担持した連続再生型ＤＰＦ装置がある。

この連続再生型ＤＰＦ装置では、排気ガス温度が約３５０℃以上の時には、フィルタに捕集されたＰＭは連続的に燃焼して浄化され、フィルタは自己再生するが、排気温度が低い場合には、触媒の温度が低下して活性化しないため、酸化反応が促進されず、ＰＭを酸化してフィルタを自己再生することが困難となる。そのため、ＰＭのフィルタへの堆積により目詰まりが進行するため、この目詰まりによる排圧上昇の問題が生じる。

そこで、フィルタの目詰まりが所定の量を超えたときに、シリンダ内（筒内）におけるマルチ噴射（多段遅延噴射）やポスト噴射（後噴射）等により、排気ガスを強制的に昇温させて、捕集ＰＭを強制的に燃焼除去する強制再生制御を行う。この強制再生制御では、ポスト噴射等によって排気ガス中に供給されたＨＣ（炭化水素）を、フィルタの上流側に配置された酸化触媒やフィルタに担持した酸化触媒で燃焼させることにより、この燃焼熱を利用して、フィルタ入口やフィルタ表面の排気ガス温度を上昇させ、フィルタに蓄積されたＰＭが燃焼する温度以上にフィルタを昇温して、ＰＭを燃焼除去する。

このフィルタの目つまり度合は、一般的にはフィルタの前後の差圧により判断しているが、エンジン始動が困難な寒冷地等で、エンジンをかけたままで長時間アイドリングする場合や、渋滞に巻き込まれた場合や、冷凍車等の昼夜間駐車の場合等においては、停車アイドル状態となり、排気ガスの流量が少ないため、フィルタの前後の差圧からＰＭの蓄積量を推定することが難しく、再生時期を的確に判断できない。そのため、フィルタの前後の差圧のみによる判断では、強制再生制御の開始のタイミングを逸して、ＰＭを過捕集してしまう可能性が生じる。

この差圧の精度低下の対策の一つとして、排気流量が所定流量未満であるときは、車両が所定距離走行する毎に、あるいは、アイドル停車時間が所定時間に達する毎に、一時的に排気流量が所定流量以上になるようにエンジンを制御して、この時の前後差圧からＰＭ捕集量を推定するエンジン排気微粒子の捕集量検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この装置では、低排気流量運転中に、一時的に排気流量を増加するエンジン制御を行うため、運転者が違和感を感じる上に、燃費が悪化するという問題がある。

また、パティキュレート量検出手段（ＤＰＦの前後差圧、あるいは、一定の時間経過）による再生開始時期の判定と、前回のフィルタ再生処理からの走行時間による再生開始時期の判定とを併用し、いずれかの判定結果が開始時期である場合には、再生手段を作動させるパティキュレートフィルタ再生装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、一定の時間経過による再生開始時期の判定や、前回のフィルタ再生処理からの走行時間による再生開始時期の判定では、その一定時間中や走行時間中に単位時間当たりのＰＭの蓄積量が異なる様々な運転状態を経るため、正確なＰＭ堆積量の推定が難しく、再生時期に誤差が生じるという問題がある。

更に、走行距離及びアイドル運転時間のそれぞれを考慮した２つの値の和からフィルタ部材の目詰まり状態を判別するディーゼルエンジンの排気浄化装置も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、走行距離による判断には、同じ走行距離であっても、単位時間当たりのＰＭの蓄積量が異なる様々な運転状態を経るため、正確なＰＭ堆積量の推定が難しく、再生時期に誤差が生じるという問題がある。
特開２００５−２９９５８５号公報 特開平８−６１０４３号公報 特開昭５９−２８０１１号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気流量が少なくてフィルタの前後差圧によるＰＭ蓄積量の推定が難しい低回転運状態で、長時間運転された場合等においても、強制再生時期を的確に判断できて、ＰＭの過捕集による排圧上昇と過捕集に起因する燃費の悪化とを回避できると共に、ＰＭの過剰な蓄積量により発生する熱暴走及びこの熱暴走によるＤＰＦの溶損を防止できる排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。

上記のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したＤＰＦを配置した排気ガス浄化装置を内燃機関の排気通路に備え、前記ＤＰＦの強制再生開始時期を、前記ＤＰＦの前後差圧から判断して強制再生制御を行う排気ガス浄化システムにおいて、内燃機関の運転状態が低回転運転状態にあることを検知した場合には、該低回転運転状態の継続時間を計測し、該計測された前記継続時間が所定の判定用時間を超えた時に、前記ＤＰＦの前後差圧に関係なく、前記ＤＰＦの強制再生制御を行うことを特徴とする。

この方法によれば、低回転運転状態では、排気ガス流量の低下によりＤＰＦの前後差圧によるＰＭ蓄積推定量の検出の精度が低下するため、前後差圧の検出が難しくなり、しかも、検出できたとしても精度が悪いので、低回転運転状態中は、この前後差圧による強制再生開始の判定を止める。一方、低回転運転状態では、エンジンの運転状態が比較的安定し、ＰＭ排出量も安定しているので、低回転運転状態におけるＰＭの堆積の進行は、低回転運転状態の継続時間に略比例して、対応関係があるので、低回転運転状態では、前後差圧に関係なく、低回転運転状態の継続時間が所定の判定用時間を超えた時に、強制再生制御を開始すると判定する。

これにより、非常に簡単なアルゴリズムで、低回転運転状態における前後差圧の検出の精度低下の問題を解決できる。なお、実質的には前後差圧の検出が難しくなるのは、低回転時の低負荷及び中負荷であるので、エンジンの回転数が低回転、かつ、エンジンの負荷状態が低・中負荷としても良い。

また、上記の排気ガス浄化方法において、前記低回転運転状態が、車両停車時の運転状態で、かつ、アイドル運転状態であることを特徴とする。なお、このアイドル運転状態にはアイドルアップ運転状態も含むものとする。

つまり、この低回転運転状態とは、排気ガス流量が少なくなって、ＤＰＦの前後差圧によるＰＭ蓄積量の検出の精度が低下する状態のことを言うが、エンジン回転数が所定の回転数よりも低い状態、車速がゼロの状態、変速機がパーキング状態、アクセルペダル（アクセルセンサ）がアクセルオフの状態等がこの低回転運転状態に該当するので、エンジン回転数が所定の判定用回転数以下の場合のみならず、車速がゼロ、変速機がパーキング状態、アクセルペダルがオフ等のいずれかの場合や幾つかの組合せで、低回転運転状態と判定するように構成してもよい。なお、この所定の判定用回転数は、エンジンの種類や車両の用途等によって異なるが、予め実験やアイドル回転数やアイドルアップ時の回転数等を基にして容易に設定することができる。

より具体的には、この低回転運転状態としては、冷凍車の無人時の保冷のためのアイドル運転や、昼夜間の運転者の仮眠時の冷暖房運転を伴うアイドル運転等の、３時間以上に亘りアイドル運転が継続されるような運転状態を想定している。

この所定の判定用時間は固定して、例えば、ＰＭ堆積推定量が７０〜９０％位になってから、更に、ＰＭの堆積を許容できる低回転運転状態の継続時間の最大値を実験や計算等で求めて、その時間（例えば、数時間等）にしてもよい。この場合には、所定の判定用時間を余裕を持たせて設定するので、強制再生直後に低回転運転状態に入った場合には、ＰＭが十分に堆積する前に強制再生制御を行うことになり、無駄に強制再生制御が行われる。

従って、より再生回数を減少するために、低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量を考慮して、強制再生制御を開始するように構成することが好ましく、上記の排気ガス浄化方法において、前記所定の判定用時間を、前記低回転運転状態の開始直前に前記ＤＰＦの前後差圧、又は該前後差圧から算出したＰＭ堆積推定量に応じて設定することが好ましい。

この制御は、低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量をベースにした所定の判定時間のマップデータを予め用意し制御装置に記憶させておき、強制再生開始の判定の制御の際における所定の判定用時間の設定時に、このマップデータを参照して所定の判定用時間を算出するように構成すること等で容易に実施できる。この構成により、強制再生回数を減少できるので、燃費を節約できる。

更には、前記所定の判定用時間を、前記ＤＰＦのＰＭ許容堆積量と前記低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量との差である残存堆積量に応じて設定することが好ましい。この制御は、許容堆積量を低回転運転状態の単位時間当たりのＰＭ堆積推定量で割り算して許容継続時間とし、この許容継続時間と開始時経過時間との差を所定の判定用時間とし、低回転運転状態の継続時間がこの所定の判定用時間を経過した場合に、強制再生制御を開始するように構成すること等で容易に実施できる。この構成により、より再生インターバルを精度の良いものとすることができ、強制再生回数を減少でき、燃費を節約できる。

また、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とＤＰＦを配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したＤＰＦを配置した排気ガス浄化装置と、前記ＤＰＦを強制再生する制御を行う再生制御装置を備えると共に、前記再生制御装置が、前記ＤＰＦの強制再生開始時期を、前記ＤＰＦの前後差圧から判断して強制再生制御を行う排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御装置が、内燃機関の運転状態が低回転運転状態にあることを検知した場合には、該低回転運転状態の継続時間を計測し、該計測された前記継続時間が所定の判定用時間を超えた時に、前記ＤＰＦの前後差圧に関係なく、前記ＤＰＦの強制再生制御を行うように構成される。

また、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記低回転運転状態が、車両停車時の運転状態で、かつ、アイドル運転状態であるように構成される。

更には、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御装置が、前記所定の判定用時間を、前記低回転運転状態の開始直前に前記ＤＰＦの前後差圧、又は該前後差圧から算出したＰＭ堆積推定量に応じて設定するように構成される。また、上記の記載の排気ガス浄化システムにおいて、前記再生制御装置が、前記所定の判定用時間を、前記ＤＰＦの許容堆積量と前記低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量との差である残存堆積量に応じて設定するように構成される。

上記の構成の排気ガス浄化システムによれば、上記の排気ガス浄化方法を実施でき、同様な効果を奏することができる。

本発明に係る排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムによれば、排気流量の多少によって、ＰＭ蓄積量の推定方法を切り換えて、排気流量が多い場合においてはフィルタの前後差圧によりＰＭ蓄積量を推定し、排気流量が少ない低回転運転状態では、運転の継続時間によってＰＭ蓄積量を推定するので、車両停車状態やアイドル運転状態等の低回転運転状態で長時間運転された場合でも、ＰＭを過捕集して排圧が上昇することを回避できると共に、ＰＭの過剰な蓄積量により発生する熱暴走及びこの熱暴走によるＤＰＦの溶損を防止することができる。また、過捕集に起因する燃費の悪化も回避できる。

以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。図１に、この実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。

この排気ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン（内燃機関）１０の排気通路１１に排気ガス浄化装置１２とサイレンサー１３を備えて構成される。この排気ガス浄化装置１２は、連続再生型ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置の一つであり、上流側に酸化触媒装置１２ａを、下流側に触媒付きフィルタ装置１２ｂを配置して構成される。

この酸化触媒装置１２ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ装置１２ｂは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタ等で形成される。排気ガスＧ中のＰＭ（粒子状物質）は、多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）される。また、このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。

そして、触媒付きフィルタ装置１２ｂのＰＭの堆積量を推定するために、排気ガス浄化装置１２の前後に接続された導通管に差圧センサ３１が設けられる。また、この排気ガス浄化装置１２の上流側に排気ブレーキ弁（エキゾーストブレーキ）１４が、下流側に排気絞り弁（エキゾーストスロットル）１５が設けられる。

また、吸気通路１６には、エアクリーナ１７、ＭＡＦセンサ（吸入空気量センサ）１８、吸気絞り弁（インテークスロットル）１９が設けられる。この吸気絞り弁１９は、吸気マニホールドへ入る吸気Ａの量を調整する。また、ＥＧＲ通路２０にはＥＧＲクーラ２１とＥＧＲ量を調整するＥＧＲ弁２２が設けられる。

更に、触媒付きフィルタ装置１２ｂの強制再生制御用に、酸化触媒装置１２ａの上流側に酸化触媒入口排気温度センサ３２が、酸化触媒装置１２ａと触媒付きフィルタ装置１２ｂの間にフィルタ入口排気温度センサ３３がそれぞれ設けられる。この酸化触媒入口排気温度センサ３２は、酸化触媒装置１２ａに流入する排気ガスの温度である酸化触媒入口排気温度Ｔｇ１を検出する。また、フィルタ入口排気温度センサ３３は、触媒付きフィルタ装置１２ｂに流入する排気ガスの温度であるフィルタ入口排気温度Ｔｇ２を検出する。

これらのセンサの出力値は、エンジン１０の運転の全般的な制御を行うと共に、排気ガス浄化装置１２の強制再生制御も行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）４０に入力され、この制御装置４０から出力される制御信号により、排気ブレーキ弁１４や、排気絞り弁１５や、吸気絞り弁１９や、ＥＧＲ弁２２や、燃料噴射装置（噴射ノズル）２３等が制御される。

この燃料噴射装置２３は燃料ポンプ（図示しない）で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯えるコモンレール噴射システム（図示しない）に接続されており、制御装置４０には、エンジン１０の運転のために、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）３４からのアクセル開度、回転数センサ３５からのエンジン回転数等の情報の他、車両速度、冷却水温度等の情報も入力され、燃料噴射装置２３から所定量の燃料が噴射されるように通電時間信号が出力される。

また、この排気ガス浄化装置１２の強制再生制御において、走行中に自動的に強制再生するだけでなく、触媒付きフィルタ装置１２ｂのＰＭの捕集量が一定量を超えて、触媒付きフィルタ装置１２ｂが目詰まった時に、運転者（ドライバー）に注意を促し、任意に運転者が車両を停止して強制再生ができるように、注意を喚起するための警告手段である点滅灯（ＤＰＦランプ）２４及び異常時点灯ランプ２５と、手動再生ボタン（マニュアル再生スイッチ）２６が設けられる。

この排気ガス浄化システム１の制御においては、通常の運転でＰＭを捕集するが、この通常の運転において、強制再生開始の時期であるか否かを監視し、強制再生開始の時期であると判定されると強制再生制御を行う。この強制再生制御には、走行中に強制再生制御を行う走行自動再生と、警告によって運転者が車両を停止してから手動再生ボタン２６を押すことにより開始される手動再生とがあり、走行距離やＤＰＦ差圧の値により適宜選択実施される。なお、これらの強制再生制御を行う再生制御装置は制御装置４０に組み込まれる。

この強制再生制御では、マルチ噴射及び排気絞り（停車時）を行って排気温度を上昇させ、フィルタ入口排気温度センサ３３又は酸化触媒入口排気温度センサ３２で検知されるフィルタ入口排気温度Ｔｇ２又は酸化触媒入口排気温度Ｔｇ１が所定温度（２００℃〜２５０℃）以上になった時にポスト噴射を行って、フィルタ入口温度Ｔｇ２を上昇させて強制再生を行う。

そして、本発明においては、この強制再生制御の開始の判定は、基本的には、差圧センサ３１で検知される前後差圧ΔＰｍが所定の差圧値ΔＰｃを超えた時に、強制再生モードに入る。しかし、停車アイドル状態等の低回転運転状態においては、排気ガス流量が少ないため触媒付きフィルタ１２ｂの前後差圧ΔＰｍを精度よく検出することができず、前後差圧ΔＰｍによる強制再生制御の開始の判定が精度良くできないので、所定の判定用時間ｔｍを超えて低回転運転状態が継続された時には、強制再生制御を実行する。この時の強制再生制御は、前後差圧ΔＰｍによる強制再生制御と同様に行い、点滅灯２４を点滅させて手動再生スイッチ２６を運転者が押すことによって行われる手動再生によって対応してもよいし、運転者によらず、強制的に自動再生を実行するようにしてもよい。

そして、この手動再生や走行自動再生の強制再生制御の開始の判定は、この実施の形態では、図２や図３に例示するような制御フローに従って行うことができる。

最初に図２の制御フローについて説明する。この図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、エンジンの回転数Ｎｅを入力すると共に、所定の回転数Ｎｅｃを入力する。次のステップＳ１２で、低回転数運転状態であるか否かを判定する。この判定は、エンジン回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎｅｃ以下である場合（Ｎｅ≦Ｎｅｃ）に、低回転数運転状態であると判定し、その他の場合は低回転数運転状態ではないと判定する。

このステップＳ１２の判定で低回転数運転状態であると判定されると、ステップＳ１３に行き、低回転数運転状態の継続時間ｔｍによる強制再生開始の判定を行う。この判定では、継続時間ｔｍが所定の判定用時間ｔｃを経過した時（ｔｍ＞ｔｃ）に強制再生開始であると判定し、その他の場合は、強制再生開始ではないと判定する。そして、リターンする。

また、ステップＳ１２の判定で低回転数運転状態ではないと判定されると、ステップＳ１４に行き、触媒付きフィルタ１２ｂの前後差圧ΔＰｍによる強制再生開始の判定を行う。この判定は、差圧センサ３１で検知される前後差圧ΔＰｍが所定の差圧値ΔＰｃを超えた時（ΔＰｍ＞ΔＰｃ）に、あるいは、差圧センサ３１で検知される前後差圧ΔＰｍから算出されるＰＭ蓄積推定量ＰＭｐが所定の判定用ＰＭ堆積量ＰＭｃを超えた時（ＰＭｐ＞ＰＭｃ）に強制再生開始であると判定し、それ以外の場合は強制再生開始ではないと判定する。そして、リターンする。この判定結果は、図２の制御フローとその呼び出し元の上級の制御フローとの間で判定用のフラグ等を引き渡して行う。

この図２の制御フローが終了し、上級の制御フローに戻ると、この図２の制御フローにおける強制再生開始の判定結果によって、強制再生開始であるとの判定であれば、強制再生制御を行い、強制再生開始でないとの判定であれば、強制再生開始の判定のインターバルの時間を経過した後、繰り返し、図２の制御フローを呼び出して強制再生開始の判定を続行する。

この図２の制御フローでは、所定の判定用時間ｔｃは、所定の判定用時間Ｔｃを余裕を持たせて設定し、例えば、ＰＭ堆積量が７０〜９０％位になってから、更に、ＰＭの堆積を許容できる低回転運転状態の継続時間の最大値に固定される。この値は実験や計算等で求めることができ、通常は３時間以上の時間、例えば、数時間等に設定される。

次に、図３の制御フローについて説明する。この図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ２１で、エンジンの回転数Ｎｅを入力すると共に、所定の回転数Ｎｅｃを入力する。次のステップＳ２２で、ＤＰＦの前後差圧ΔＰｍからＰＭ堆積推定量ＰＭｐを算出する。次のステップＳ２３で、低回転数運転状態であるか否かを判定する。この判定は、エンジン回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎｅｃ以下である場合（Ｎｅ≦Ｎｅｃ）に、低回転数運転状態であると判定し、その他の場合は低回転数運転状態ではないと判定する。

このステップＳ２３の判定で低回転数運転状態であると判定されると、ステップＳ２４に行き、ステップＳ２２で算出した低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐから、所定の判定用時間ｔｃを算出する。

この所定の判定用時間ｔｃの算出は、低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐをベースにしたマップデータを参照して算出する。このマップデータは実験や計算などの結果を基に設定され、予め制御装置４０に入力しておく。あるいは、関数として記憶してもよく、この場合は、所定の判定用時間ｔｃをＰＭ堆積推定量ＰＭｐで関数表示する。いずれの場合も、このＰＭ堆積推定量ＰＭｐが大きくなる程、この所定の判定用時間ｔｃは小さくなる。

この所定の判定用時間ｔｃの算出方法により、低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐを考慮して、強制再生制御を開始するようにすることができるので、図２の制御フローによる制御よりも、強制再生制御の回数を減少できる。

あるいは、この所定の判定用時間ｔｃの算出は、次のように行う。低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐとＰＭ許容堆積量ＰＭｍａｘを、低回転運転状態の単位時間当たりのＰＭ堆積推定量ΔＰＭｐで割り算して、低回転運転状態の継続時間相当に換算して、これを開始時経過時間ｔｓと許容継続時間ｔｍａｘとし、この許容継続時間ｔｍａｘと開始時経過時間ｔｓとの差を所定の判定用時間ｔｃ（＝ｔｍａｘ−ｔｓ）とする。

この所定の判定用時間ｔｃの算出方法により、この開始時経過時間（開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐに対応）ｔｓに継続時間（低回転運転状態におけるＰＭ蓄積推定量ＰＭｔに対応）ｔｍを加えた時間（ｔｓ＋ｔｍ）が許容継続時間（再生開始時のＰＭ許容堆積量ＰＭｍａｘに対応）ｔｍａｘを超えた時に強制再生制御を開始するようにすることができる。

つまり、所定の判定用時間ｔｃを、ＤＰＦのＰＭ許容堆積量ＰＭｍａｘと低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐとの差である残存堆積量ＰＭｒ（＝ＰＭｍａｘ−ＰＭｐ）に応じて設定することができる。これにより、ＰＭ堆積推定量ＰＭｍがＰＭ許容堆積量ＰＭｍａｘになるまで再生制御開始の判定を待つことができるので、より強制再生制御の回数を減少できる。なお、通常、このＰＭ許容堆積量ＰＭｍａｘは、所定の判定用ＰＭ堆積量ＰＭｃと同じ値に設定される。

次のステップＳ２５で、低回転数運転状態の継続時間ｔｍを計測する。ここでは、この図３の制御フローの最初（例えば、ステップＳ２１）で継続時間ｔｍをゼロに設定し、このステップＳ２４を実施するときに、継続時間ｔｍに、所定の時間（ステップＳ２６〜ステップＳ２５に戻るまでの時間）Δｔｍを順次加える。

次のステップＳ２６で、継続時間ｔｍのチェックを行い、低回転数運転状態の継続時間ｔｍによる強制再生開始の判定を行う。この判定では、継続時間ｔｍが所定の判定用時間ｔｃを経過した時（ｔｍ＞ｔｃ）に、ステップＳ２９に行き、強制再生開始であると判定し、その他の場合は、ステップＳ２２に戻る。

そして、ステップＳ２３の判定で低回転数運転状態でないと判定されると、ステップＳ２７に行き、前後差圧ΔＰｍによる強制再生開始の判定を行う。この図３の判定では、ステップＳ２７で、前後差圧ΔＰｍから所定の判定用ＰＭ堆積量ＰＭｃを算出し、次のステップＳ２８でステップＳ２２で算出されたＰＭ堆積推定量ＰＭｐのチェックを行う。

このＰＭ堆積推定量ＰＭｐが所定の判定用ＰＭ堆積量ＰＭｃを越えている時（ＰＭｐ＞ＰＭｃ）は、ステップＳ２９に行き、強制再生開始であると判定し、それ以外の場合は、ステップＳ３０に行き、強制再生開始ではないと判定する。そして、リターンする。この判定結果は、図３の制御フローとその呼び出し元の上級の制御フローとの間で判定用のフラグ等を引き渡して行う。

この図３の制御フローが終了し、上級の制御フローに戻ると、この図３の制御フローにおける強制再生開始の判定結果によって、強制再生開始であるとの判定であれば、強制再生制御を行い、強制再生開始でないとの判定であれば、強制再生開始の判定のインターバルの時間を経過した後、繰り返し、図３の制御フローを呼び出して強制再生開始の判定を続行する。

この図３の制御フローでは、所定の判定用時間ｔｃは、低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量ＰＭｐから、マップデータを参照して算出されたり、関数計算で算出されるか、あるいは、ＰＭ許容堆積量Ｐｍａｘと、低回転運転状態の単位時間当たりのＰＭ堆積推定量ΔＰＭｐを用いて算出されるが、これらのマップデータ、関数表示や低回転運転状態の単位時間当たりのＰＭ堆積推定量ΔＰＭｐ等は、予め実験や計算などにより設定でき、制御装置３０に入力及び記憶しておく。

これらの図２、図３の制御フローでは、低回転運転状態の判定に、エンジン回転数Ｎｅが所定の回転数Ｎｅｃ以下であるとの条件を使用したが、実質的には前後差圧ΔＰｍの検出が難しくなるのは、低回転時の低負荷及び中負荷であるので、エンジンの回転数Ｎｅが低回転、かつ、エンジンの負荷状態が低・中負荷としても良い。但し、エンジンの回転数Ｎｅのみで判定すると制御が簡略化できる。

また、エンジン回転数Ｎｅが所定の判定用回転数Ｎｅｃより低い場合のみならず、車速がゼロ、変速機がパーキング状態、アクセルペダルがオフ等のいずれかの場合や幾つかの組合せで、低回転運転状態と判定するように構成してもよい。要するに、この低回転運転状態とは、排気ガス流量が少なくなって、前後差圧ΔＰｍによるＰＭ蓄積量の検出の精度が低下する状態のことを言うので、この状態を的確に検出することができればよい。

上記の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム１によれば、排気流量の多少によって、ＰＭ蓄積量の推定方法を切り換えて、排気流量が多い場合においては触媒付きフィルタ装置１２ｂの前後差圧ΔＰｍにより強制再生開始を判定し、排気流量が少ない低回転運転状態では、低回転運転状態の継続時間ｔｍによって強制再生開始を判定する。そのため、低回転運転状態で長時間運転された場合でも、ＰＭを過捕集して排圧が上昇することを回避できる。また、ＰＭの過剰な蓄積量により発生する熱暴走及びこの熱暴走による触媒付きフィルタ装置１２ｂの溶損を防止することができ、また、過捕集に起因する燃費の悪化も回避できる。

なお、上記の実施の形態では、排気ガス浄化システムの排気ガス浄化装置としては、上流側の酸化触媒装置１２ａと下流側の触媒付きフィルタ１２ｂとの組み合わせを例にして説明したが、酸化触媒を担持したフィルタであってもよい。更に、酸化触媒１２ａの上流側に未燃燃料（ＨＣ）を供給する方法としてポスト噴射で説明したが、排気通路１６に未燃燃料供給装置を配置して、この未燃燃料供給装置から直接排気通路１６内に未燃燃料を噴射する排気管内直接噴射の方法を採用してもよい。

排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。 強制再生開始の判定の制御フローの一例を示す図である。 強制再生開始の判定の制御フローの他の例を示す図である。

符号の説明

１ 排気ガス浄化システム
１０ ディーゼルエンジン（内燃機関）
１２ 連続再生型ＤＰＦ装置
１２ａ 酸化触媒
１２ｂ 触媒付きフィルタ
３１ 差圧センサ
４０ 制御装置（ＥＣＵ）
Ｎｅ エンジン回転数
Ｎｅｃ 所定の回転数
ＰＭｃ 所定の判定用ＰＭ堆積量
ＰＭｐ ＰＭ蓄積推定量
ｔｃ 所定の判定用時間
ｔｍ 低回転数運転状態の継続時間

Claims (8)

1. 上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディーゼルパティキュレートフィルタを配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタを配置した排気ガス浄化装置を内燃機関の排気通路に備え、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの強制再生開始時期を、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧から判断して強制再生制御を行う排気ガス浄化システムにおいて、
   内燃機関の運転状態が低回転運転状態にあることを検知した場合には、該低回転運転状態の継続時間を計測し、該計測された前記継続時間が所定の判定用時間を超えた時に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧に関係なく、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの強制再生制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化方法。
2. 前記低回転運転状態が、車両停車時の運転状態で、かつ、アイドル運転状態であることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化方法。
3. 前記所定の判定用時間を、前記低回転運転状態の開始直前に前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧、又は該前後差圧から算出したＰＭ堆積推定量に応じて設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化方法。
4. 前記所定の判定用時間を、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの許容堆積量と前記低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量との差である残存堆積量に応じて設定することを特徴とする請求項３に記載の排気ガス浄化方法。
5. 内燃機関の排気通路に、上流側から順に酸化触媒を担持した酸化触媒装置とディーゼルパティキュレートフィルタを配置した排気ガス浄化装置、又は、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタを配置した排気ガス浄化装置と、前記ディーゼルパティキュレートフィルタを強制再生する制御を行う再生制御装置を備えると共に、前記再生制御装置が、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの強制再生開始時期を、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧から判断して強制再生制御を行う排気ガス浄化システムにおいて、
   前記再生制御装置が、内燃機関の運転状態が低回転運転状態にあることを検知した場合には、該低回転運転状態の継続時間を計測し、該計測された前記継続時間が所定の判定用時間を超えた時に、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧に関係なく、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの強制再生制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
6. 前記低回転運転状態が、車両停車時の運転状態で、かつ、アイドル運転状態であることを特徴とする請求項５記載の排気ガス浄化システム。
7. 前記再生制御装置が、前記所定の判定用時間を、前記低回転運転状態の開始直前に前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧、又は該前後差圧から算出したＰＭ堆積推定量に応じて設定することを特徴とする請求項５又は６に記載の排気ガス浄化システム。
8. 前記再生制御装置が、前記所定の判定用時間を、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの許容堆積量と前記低回転運転状態の開始直前のＰＭ堆積推定量との差である残存堆積量に応じて設定することを特徴とする請求項７に記載の排気ガス浄化システム。

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