JP2011256849A - 排気ガス浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦ再生時の排気ガスの悪化を抑制し、かつ、ＤＰＦ再生時に車両を加速させた場合でも、白煙及び黒煙が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、ＥＧＲバルブ１０７の開度を制御するＥＧＲ制御部１７３と、ブースト圧を検出するブースト圧センサ１５５と、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部１７６と、目標ブースト圧演算部１７６で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ１５５で検出したブースト圧との差に基づき、ＥＧＲバルブ１０７の開度を補正するＥＧＲバルブ開度補正部１７７と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭという）を、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）で捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する排気ガス浄化システムに関するものである。

ディーゼルエンジンから排出されるＰＭを、ＤＰＦと呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する排気ガス浄化システムが知られている。このような排気ガス浄化システムとして、ＤＰＦと、ＤＰＦの上流側に設けられたＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst；酸化触媒）とからなる連続再生型ＤＰＦ装置を用いたものが知られている。

連続再生型ＤＰＦ装置では、排気ガス温度が高いときには、ＤＰＦに捕集されたＰＭが連続的に燃焼して浄化され、ＤＰＦが自己再生されるが、排気ガス温度が低い場合には、ＤＯＣの温度が低下して活性化しないため、ＰＭを酸化してＤＰＦを自己再生することが困難となる。その結果、ＰＭがＤＰＦに堆積してＤＰＦの目詰まりが進行し、排圧上昇の問題が生じる。

そこで、排気ガス浄化システムでは、ＤＰＦへのＰＭ堆積量が所定量を超えたときに、シリンダ内（筒内）において燃料の多段遅延噴射（マルチ噴射）や後噴射（ポスト噴射）を行うことにより、ＤＰＦに流入する排気ガスの温度を強制的に上昇させて、ＤＰＦに捕集したＰＭを燃焼除去するＤＰＦ再生が行われている。

多段遅延噴射（マルチ噴射）は、エンジンから排出される排気ガスの温度を昇温し、ＤＯＣを触媒活性温度まで昇温させるために行われる。また、後噴射（ポスト噴射）は、多量の未燃燃料を排気ガス中に供給し、供給した未燃燃料をＤＯＣにて酸化（燃焼）させることで、ＤＰＦ入口における排気ガス温度をＰＭが燃焼する温度以上に上昇させるために行われる。

また、排気ガス浄化システムでは、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させてＮＯｘを低減するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation；排気再循環）制御が行われている。

このＥＧＲ制御では、エンジンの吸気マニホールドと排気マニホールドを接続するＥＧＲ配管を設け、そのＥＧＲ配管に設けられたＥＧＲバルブの開度を調整することで、吸気側に還流させる排気ガスの量であるＥＧＲ量（あるいはＥＧＲ率）を制御するようになっている。ＥＧＲ配管には、吸気側に還流させる排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラが設けられる。

従来の排気ガス浄化システムでは、ＤＰＦ再生中（後噴射中）にＥＧＲ制御を行うと、未燃燃料を多量に含んだ排気ガスが吸気側に還流されてしまい、エンジンの部品（ピストンリングなど）が破損してしまったり、ＥＧＲクーラの性能を悪化させてしまう不具合が発生する。そのため、従来の排気ガス浄化システムでは、ＤＰＦ再生中にＥＧＲ制御を行うことができず、ＤＰＦ再生時の排気ガスが悪化してしまうという問題があった。

そこで、本出願人は、後噴射（ポスト噴射）に替えて、排気管に直接燃料を噴射する排気管噴射を行い、ＤＰＦ再生中にもＥＧＲ制御を行うよう構成することで、ＤＰＦ再生時の排気ガスの改善を図った排気ガス浄化システムを提案中である。この排気ガス浄化システムでは、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、ＥＧＲバルブの開度を決定するようになっている。

特開２０１０−１０６６９１号公報 特許第４１７５２８１号公報

ところで、ＤＰＦ再生では、ＤＰＦ再生時に排気ガスの流量が多くなると、排気ガスの温度を上昇させるために多量の燃料を噴射しなければならず、燃費悪化の問題が生じる。このような燃費悪化を抑制するため、排気ガス浄化システムでは、ＤＰＦ再生時には、排気ガスの流量をなるべく少なくして効率よく排気ガスを昇温させるために、ターボチャージャのブースト圧を低く制御するのが一般的である。

しかしながら、ＤＰＦ再生中にＥＧＲ制御を行う上述の排気ガス浄化システムでは、ＤＰＦ再生中にアクセルペダルを踏み込んで車両を加速させると、エンジン回転数や燃料噴射量が増加して排気マニホールドの圧力は高くなるが、吸気マニホールドの圧力（ブースト圧）は低いままなので、多量の排気ガスが吸気側に還流されてしまう。このとき、ＥＧＲバルブの開度は、ブースト圧に関係なく制御されているため、エンジンが吸気する空気量が少ないにも拘わらずＥＧＲバルブが開き、多量の排気ガスが吸気側に還流されてＥＧＲ量が過大となってしまう。

ＥＧＲ量が過大となると、連続再生型ＤＰＦ装置に供給される排気ガスの流量が減り、その結果、燃料量に対する空気量の割合である空燃比λが１を下回り、ＤＯＣにて未燃燃料を酸化させる処理ができなくなる。すると、未燃燃料が処理されずに大気中に放出され、白煙又は黒煙が発生する問題が生じる。

さらに、ＥＧＲ量が過大となると、ターボチャージャのタービンに供給される排気ガスの流量も減るため、タービンの回り出しが遅れ、その結果、ブースト圧の上昇が遅れて動力不足となり、加速性能が悪化するという問題も生じる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＤＰＦ再生時の排気ガスの悪化を抑制し、かつ、ＤＰＦ再生時に車両を加速させた場合でも、白煙及び黒煙が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、エンジンの排気管に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタと、前記エンジンの排気マニホールドと吸気マニホールドとを接続するＥＧＲ配管に設けられ、前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドに還流させる排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブと、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲ制御部と、を備えた排気ガス浄化システムにおいて、前記吸気マニホールドの圧力からブースト圧を検出するブースト圧センサと、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部と、前記目標ブースト圧演算部で求めた目標ブースト圧と前記ブースト圧センサで検出したブースト圧との差に基づき、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時における前記ＥＧＲバルブの開度を補正するＥＧＲバルブ開度補正部と、を備えた排気ガス浄化システムである。

ＥＧＲバルブ開度補正部は、目標ブースト圧とブースト圧との差に基づき、前記ＥＧＲバルブの開度の補償値を求め、当該補償値を、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき決定された前記ＥＧＲバルブの開度から減ずることで、前記ＥＧＲバルブの開度を補正するようにされてもよい。

本発明によれば、ＤＰＦ再生時の排気ガスの悪化を抑制し、かつ、ＤＰＦ再生時に車両を加速させた場合でも、白煙及び黒煙が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを提供できる。

本発明の排気ガス浄化システムが適応される車両におけるエンジン、吸排気系統及び燃料噴射系統のシステム構成図である。 （ａ）は通常時用ＥＧＲマップの設定例、（ｂ）はＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップの設定例を示す図である。 本発明において、目標ブースト圧マップの設定例を示す図である。 本発明において、補正用係数マップの設定例を示す図である。 本発明において、補償値マップの設定例を示す図である。 本発明において、補正用係数を−１としたときの補正後のＥＧＲバルブの開度をマップ形式で示した図である。 本発明の排気ガス浄化システムの動作を説明する図であり、（ａ）は、車両を発進加速したときの目標ブースト圧とブースト圧の変化、（ｂ）はＥＧＲバルブの開度の変化を説明するグラフ図である。 本発明において、加速時における空燃比と、排出される排気ガス中に含まれる未燃燃料の濃度（ＨＣ濃度）を説明するグラフ図である。 本発明の排気ガス浄化システムにおけるＥＧＲバルブの開度を決定する際の制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムが適応される車両におけるエンジン、吸排気系統及び燃料噴射系統のシステム構成図である。

まず、排気系統の構成を説明すると、エンジン１０１の排気マニホールド１０２には、エンジン１０１の排気ガスを大気に排出するための排気管１０３が接続され、排気管１０３の最上流には、排気マニホールド１０２と吸気マニホールド１０４とを接続するＥＧＲ配管１０５が設けられている。ＥＧＲ配管１０５には、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１０６と、排気マニホールド１０２から吸気マニホールド１０４に還流させる排気ガスの量であるＥＧＲ量（またはＥＧＲ率）を調整するためのＥＧＲバルブ１０７が設けられている。

排気管１０３の下流には、高圧段ターボチャージャ１０８のタービン１０９が設けられ、さらに下流には、低圧段ターボチャージャ１１０のタービン１１１が設けられている。タービン１１１の下流には、排気管１０３を閉鎖する排気ブレーキ弁１１２が設けられ、さらに下流には、連続再生型ＤＰＦ装置１１３が設けられている。連続再生型ＤＰＦ装置１１３は、ＤＰＦ再生時に排気管１０３に噴射された燃料の酸化を促進するＤＯＣ１１４とＰＭを捕集するＤＰＦ１１５とからなる。連続再生型ＤＰＦ装置１１３の下流に排気スロットル１１６が設けられ、排気スロットル１１６の下流にて排気管１０３が大気に開放されている。なお、排気管１０３には、図示しないがＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置を設けてもよい。

次に、吸気系統の構成を説明すると、吸気マニホールド１０４には、大気からエンジン１０１に空気を取り込むための吸気管１１７が接続されている。吸気管１１７の最上流は大気に開放されており、その下流に塵埃等の異物を除去するエアクリーナ１１８が設けられている。エアクリーナ１１８の下流には、低圧段ターボチャージャ１１０のコンプレッサ１１９が設けられ、さらに下流には、高圧段ターボチャージャ１０８のコンプレッサ１２０が設けられている。コンプレッサ１２０の下流には、低圧段ターボチャージャ１１０と高圧段ターボチャージャ１０８で過給された吸気を冷却するインタークーラ１２１が設けられ、さらに下流には、吸気量を制限するための吸気スロットル１２２が設けられている。吸気スロットル１２２の下流で、吸気管１１７が吸気マニホールド１０４に接続されている。

次に、燃料噴射系統の構成を説明すると、エンジン１０１の一部を破断して示したシリンダ１３１内をピストンヘッド１３２がストロークするように構成されており、シリンダ１３１には、燃料を噴射するためのインジェクタ１３３が取り付けられ、ピストンヘッド１３２の上死点位置より上部に、インジェクタ１３３の噴射口が配置されている。図は簡略に示したが、エンジン１０１は、複数個のシリンダ１３１を有し、各シリンダ１３１にそれぞれインジェクタ１３３が設けられる。各インジェクタ１３３は、コモンレール１３４から高圧の燃料を供給される。インジェクタ１３３は、詳しくは図示しないがコイルの電磁力で駆動される弁体を有し、コイルに通電するパルス電流の時間幅（通電時間）に応じて噴射口が開放されるものである。

コモンレール１３４には、高圧ポンプ１３５から高圧（コモンレール燃圧）の燃料を供給する高圧燃料管１３６が接続される。高圧ポンプ１３５には、フィードポンプ１３７からコモンレール燃圧より低く大気圧より高い中間圧（排気管噴射燃圧）の燃料を供給する中間圧燃料管１３８が接続される。フィードポンプ１３７は、大気圧の燃料タンク１３９から低圧燃料管１４０を介して燃料を取り込むようになっている。フィードポンプ１３７は、図示しないクランクシャフトに連結されており、エンジン１０１に随伴して回転されエンジン回転数に応じた送り出し力で燃料を送り出すことにより、エンジン回転数に応じた排気管噴射燃圧の燃料を中間圧燃料管１３８に供給することができる。

本発明では、低圧段ターボチャージャ１１０のタービン１１１の下流で排気ブレーキ弁１１２より上流に、排気管１０３内に燃料を噴射するための排気管インジェクタ１４１が設けられている。排気管インジェクタ１４１には、中間圧燃料管１３８を介してフィードポンプ１３７からの燃料が供給されるようになっている。

高圧ポンプ１３５、コモンレール１３４、インジェクタ１３３のそれぞれには、燃料タンク１３９へ余剰の燃料を回収する回収燃料管１４２が接続されている。

次に、センサ類を説明する。

エンジン１０１には、冷却水温を検出する水温センサ１５１、図示しないクランクシャフト上の指標をクランク角の基準位置として検出するクランク角センサ１５２、エンジンオイルの残量を検出するオイルレベルセンサ１５３等が設けられる。排気マニホールド１０２には、エンジン排気温度センサ１５４が設けられる。吸気マニホールド１０４には、吸気マニホールドの圧力からブースト圧を検出するブースト圧センサ１５５が設けられる。

連続再生型ＤＰＦ装置１１３には、ＤＯＣ１１４の入口における排気ガス温度を検出するＤＯＣ入口排気ガス温度センサ１５６と、ＤＰＦ１１５の入口における排気ガス温度を検出するＤＰＦ入口排気ガス温度センサ１５７と、ＤＰＦ１１５の入口と出口間の排気ガスの圧力差である差圧を検出する差圧センサ１５８が設けられる。ＤＰＦ１１５にＰＭが蓄積すると、その蓄積量の増加に伴って差圧が大きくなるので、差圧に基づいてＤＰＦ再生時期を判定することができる。ＤＰＦ入口排気ガス温度センサ１５７が検出するＤＰＦ入口排気ガス温度により、ＤＰＦ再生時等におけるＤＰＦ１１５の温度を確認することができる。

中間圧燃料管１３８には、排気管インジェクタ１４１に加わる燃料圧力である排気管噴射燃圧を検出する排気管噴射燃圧センサ１５９が設けられる。高圧ポンプ１３５の入口には、燃料の温度を検出する燃料温度センサ１６０が設けられる。コモンレール１３４には、各シリンダ１３１のインジェクタ１３３に加わる燃料圧力であるコモンレール燃圧を検出するコモンレール燃圧センサ１６１が設けられる。吸気管１１７のエアクリーナ１１８の下流には、吸気管１１７に吸い込まれた空気の流量を検出する空気流量センサ（Mass Airflow sensor；ＭＡＦセンサ）１６２が設けられる。

高圧段ターボチャージャ１０８には、タービン１０９とコンプレッサ１２０を連結するシャフトの回転数を検出する高圧段ターボ回転数センサ１６３が設けられる。

図示説明した以外にも、エンジン１０１、吸排気系統及び燃料噴射系統には、従来公知のあらゆるセンサが設けられているものとする。

次に、制御系統の構成を説明する。

高圧段ターボチャージャ１０８は、可変ノズル式ターボチャージャ（Variable Nozzle Turbocharger）であり、タービン１０９の上流にタービン１０９の開口面積を調節するノズルアクチュエータ１６４が設けられる。ターボコントローラ１６５は、高圧段ターボ回転数センサ１６３が検出するシャフトの回転数を参照しつつ、ノズルアクチュエータ１６４を駆動することにより、過給量または過給圧を制御するものである。

エンジン１０１への燃料噴射を含む車両の各部を制御する手段は、電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）１７１にプログラムとして組み込まれている。ＥＣＵ１７１は、エンジン状態を表すエンジンパラメータとして、エンジン回転数、アクセル開度、負荷トルク、空気量などを常時検出して燃料噴射制御等の制御を行うようになっている。

ＥＣＵ１７１には、車両の走行距離が所定距離に達するごとに、あるいは、差圧センサ１５８が検出する差圧が所定値以上になったとき、多段遅延噴射（マルチ噴射）や排気管噴射を行うことにより、ＤＰＦ１１５に流入する排気ガスの温度を強制的に上昇させて、ＤＰＦ１１５に捕集したＰＭを燃焼除去する強制再生部１７２が搭載される。

また、ＥＣＵ１７１には、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、ＥＧＲバルブ１０７の開度を制御するＥＧＲ制御部１７３が搭載される。

ＥＧＲ制御部１７３は、ＤＰＦ再生を行わない通常時には通常時用ＥＧＲマップ１７４を参照し、ＤＰＦ再生時にはＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５を参照して、ＥＧＲバルブ１０７の開度を求めるようにされる。通常時用ＥＧＲマップ１７４の設定例を図２（ａ）に、ＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５の設定例を図２（ｂ）に示す。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、通常時用ＥＧＲマップ１７４、ＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５は、エンジン回転数と燃料噴射量ごとにＥＧＲバルブ１０７の開度が設定されたマップである。ＥＧＲバルブ１０７の開度は、予め試験を行い、エンジン１０１の出力トルクや、排出ＮＯｘ量、白煙等の発生の有無などを確認しながら設定される。なお、図２（ａ），（ｂ）における「大」、「小」は、設定されるＥＧＲバルブ１０７の開度の大小を表している。

通常時用ＥＧＲマップ１７４とＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５とを比較すると、通常時用ＥＧＲマップ１７４では、燃料噴射量が低い領域（つまり低負荷領域）においてもＥＧＲバルブ１０７の開度を比較的大きく設定しているのに対し、ＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５では、燃料噴射量が低い領域（図２（ｂ）にて破線Ａで囲った領域）においてＥＧＲバルブ１０７の開度を小さく（あるいは開度０（全閉）に）設定している。これは、ＤＰＦ再生時には、排気ガス流量が少ない低負荷時にＥＧＲバルブ１０７を開にすると、連続再生型ＤＰＦ装置１１３に供給される排気ガスの流量が減り、空燃比λが１を下回ってＤＯＣ１１４にて未燃燃料を酸化できなくなり、排気管噴射により供給された未燃燃料が処理されずに大気中に放出され、白煙等が発生してしまうためである。

さて、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムでは、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部１７６と、目標ブースト圧演算部１７６で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ１５５で検出したブースト圧との差に基づき、ＥＧＲバルブ１０７の開度を補正するＥＧＲバルブ開度補正部１７７と、を備えている。これら目標ブースト圧演算部１７６、ＥＧＲバルブ開度補正部１７７は、ＥＣＵ１７１に搭載される。

目標ブースト圧演算部１７６は、エンジン回転数と燃料噴射量ごとに目標ブースト圧が設定された目標ブースト圧マップ１７８を参照して、目標ブースト圧を求めるようにされる。目標ブースト圧マップ１７８の設定例を図３に示す。図３における「大」、「小」は、設定される目標ブースト圧の大小を表している。図３に示すように、目標ブースト圧マップ１７８は、エンジン回転数が低く燃料噴射量が低い領域（低回転低負荷領域）では目標ブースト圧が小さく、エンジン回転数が高く燃料噴射量が高い領域（高回転高負荷領域）では目標ブースト圧が大きくなるように設定されている。

ＥＧＲバルブ開度補正部１７７は、目標ブースト圧とブースト圧との差に基づき、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値を求め、当該補償値を、ＥＧＲ制御部１７３が求めたＥＧＲバルブ１０７の開度から減ずることで、ＥＧＲバルブ１０７の開度を補正するようにされる。ＥＧＲバルブ開度補正部１７７は、ＤＰＦ再生時にのみ、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補正を行うようにされる。

より詳細には、ＥＧＲバルブ開度補正部１７７は、目標ブースト圧とブースト圧との差ごとに補正用係数が設定された補正用係数マップ１７９を参照し、補正用係数を求めると共に、エンジン回転数と燃料噴射量ごとにＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値が設定された補償値マップ１８０を参照し、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値を求め、求めたＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値に補正用係数を掛け合わせることで、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値を求める。得られたＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値を、ＥＧＲ制御部１７３が求めたＥＧＲバルブ１０７の開度から減ずることで、補正後のＥＧＲバルブ１０７の開度が得られる。ＥＧＲ制御部１７３は、補正後のＥＧＲバルブ１０７の開度を用いて、ＥＧＲバルブ１０７の制御を行うようにされる。

補正用係数マップ１７９の設定例を図４に示す。図４に示すように、補正用係数マップ１７９では、目標ブースト圧とブースト圧との差が大きくなるほど、補正用係数の値が小さく（絶対値でいえば大きく）なるように設定されている。補正用係数の値としては、−１〜０の値が設定される。

また、補償値マップ１８０の設定例を図５に示す。図５における「大」、「小」は、設定されるＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値の大小を表している。図５に示すように、補償値マップ１８０では、エンジン回転数が低い領域では、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値が小さく、エンジン回転数が高い領域では、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値が大きくなるように設定されている。

図２（ｂ）のＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５から図５の補償値マップ１８０をそのまま減じた場合（補正用係数＝−１の場合）の補正後のＥＧＲバルブ１０７の開度をマップ形式で図６に示す。図６に示すように、エンジン回転数が低い領域（図示破線Ｂで囲んだ領域）では、補正後のＥＧＲバルブ１０７の開度は小さく（あるいは開度０（全閉））となるが、エンジン回転数が高く燃料噴射量が高い領域（図示破線Ｃで囲んだ領域）では、排気ガスの流量が多く白煙等が発生したり加速性能が悪化するおそれがないので、補正後のＥＧＲバルブ１０７の開度は０（全閉）とならず、補正前のＥＧＲバルブ１０７の開度の半分程度の開度となるようにされる。

次に、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムの動作を説明する。

図７（ａ）に示すように、車両を停車させた状態（車速＝０）から車両を発進させ、車両を徐々に加速させた場合を考える。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、車両を停車させた状態では、実際のブースト圧はほぼ大気圧となっており、目標ブースト圧とブースト圧との差が大きくなり、ＥＧＲバルブ１０７の開度は非常に小さくなる。

車両を発進させ徐々に加速させると、エンジン回転数と燃料噴射量が上昇し、目標ブースト圧が徐々に高くなる。このとき、ＥＧＲバルブ１０７の開度は小さく（あるいは開度０に）設定されているため、吸気側に還流される排気ガスの量は少なく（あるいは０に）なり、ターボチャージャ１０８，１１０のタービン１０９，１１１に供給される排気ガスの量が多くなるので、ブースト圧が徐々に高くなり、ブースト圧が目標ブースト圧に近づいていく。ブースト圧が目標ブースト圧に近づいていくと、目標ブースト圧とブースト圧との差が小さくなるので、ＥＧＲバルブ１０７の開度が徐々に大きくなり、目標ブースト圧と実際のブースト圧との差が０になると、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補正が行われなくなり、ＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５に設定された通りのＥＧＲバルブ１０７の開度となる。なお、図７（ｂ）では、補正を行わない従来技術におけるＥＧＲバルブ１０７の開度を破線にて示している。

このような制御を行うことにより、加速時であっても連続再生型ＤＰＦ装置１１３に供給される排気ガスの流量を確保することが可能になるので、図８に示すように、加速時における空燃比λ（図示太線実線）は小さくはなるものの、１未満となることはなく、排出される排気ガス中に含まれる未燃燃料の濃度（ＨＣ濃度、図示細線実線）も、１００ｐｐｍ以下と低く抑えることが可能となり、白煙等の発生を防止できる。

これに対して、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補正を行わない従来の排気ガス浄化システムでは、加速時における空燃比λ（図示太線破線）が１未満となり、排出される排気ガス中に含まれる未燃燃料（ＨＣ）の濃度（図示細線破線）も、１０００ｐｐｍ以上と多くなってしまい、白煙等が発生する。

次に、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムにおけるＥＧＲバルブ１０７の開度を決定する際の制御フローを図９を用いて説明する。

図９に示すように、まず、ステップＳ１にて、ＥＧＲ制御部１７３が、ＤＰＦ再生中であるかを判断する。ステップＳ１にてＮＯと判断された場合、ステップＳ２にて、ＥＧＲ制御部１７３が、エンジン回転数と燃料噴射量で通常時用ＥＧＲマップ１７４を参照してＥＧＲバルブ１０７の開度を求め、ステップＳ９に進む。

ステップＳ１にてＹＥＳと判断された場合、ステップＳ３にて、ＥＧＲ制御部１７３が、エンジン回転数と燃料噴射量でＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ１７５を参照してＥＧＲバルブ１０７の開度を求め、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、目標ブースト圧演算部１７６が、エンジン回転数と燃料噴射量で目標ブースト圧マップ１７８を参照して、目標ブースト圧を求める。目標ブースト圧を求めた後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ＥＧＲバルブ開度補正部１７７が、ステップＳ４で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ１５５で検出したブースト圧との差で補正用係数マップ１７９を参照し、補正用係数を求める。補正用係数を求めた後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ＥＧＲバルブ開度補正部１７７が、エンジン回転数と燃料噴射量で補償値マップ１８０を参照し、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値を求める。ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値を求めた後、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ＥＧＲバルブ開度補正部１７７が、ステップＳ６で求めたＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値の最大値に、ステップＳ５で求めた補正用係数を掛け合わせて、ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値を求める。ＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値を求めた後、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、ＥＧＲバルブ開度補正部１７７が、ステップＳ３で求めたＥＧＲバルブ１０７の開度から、ステップＳ７で求めたＥＧＲバルブ１０７の開度の補償値を減ずることで、ＥＧＲバルブ１０７の開度を補正する。ＥＧＲバルブ１０７の開度を補正した後、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、ＥＧＲ制御部１７３が、ステップＳ２で求めたＥＧＲバルブ１０７の開度、あるいはステップＳ８で求めた補正後のＥＧＲバルブ１０７の開度を用いて、ＥＧＲバルブ１０７の制御を行う。その後、制御を終了する。

以上説明したように、本実施の形態に係る排気ガス浄化システムでは、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部１７６と、目標ブースト圧演算部１７６で求めた目標ブースト圧とブースト圧センサ１５５で検出したブースト圧との差に基づき、ＥＧＲバルブ１０７の開度を補正するＥＧＲバルブ開度補正部１７７と、を備えている。

これにより、ＤＰＦ再生中にＥＧＲ制御を行う場合であっても、加速時にＥＧＲ量が過大となることを抑制し、連続再生型ＤＰＦ装置１１３に供給される排気ガスの流量を維持して空燃比λを１以上に維持できるので、ＤＯＣ１１４にて未燃燃料を酸化させ、白煙等の発生を抑制することが可能になる。

また、ＥＧＲ量が過大となることを抑制できるため、加速時にターボチャージャ１０８，１１０のタービン１０９，１１１に供給される排気ガスの流量を増加させて、タービンの回り出しをスムーズに行うことが可能となり、加速時にブースト圧を速やかに上昇させて、十分な加速性能を得ることが可能となる。

つまり、本発明によれば、ＤＰＦ再生時の排気ガスの悪化を抑制しつつ、かつ、ＤＰＦ再生時に車両を加速させた場合でも、白煙等が発生せず、十分な加速性能が得られる排気ガス浄化システムを実現できる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１０１ エンジン
１０２ 排気マニホールド
１０３ 排気管
１０４ 吸気マニホールド
１０５ ＥＧＲ配管
１０７ ＥＧＲバルブ
１１５ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
１４１ 排気管インジェクタ
１５５ ブースト圧センサ
１７２ 強制再生部
１７３ ＥＧＲ制御部
１７４ 通常時用ＥＧＲマップ
１７５ ＤＰＦ再生時用ＥＧＲマップ
１７６ 目標ブースト圧演算部
１７７ ＥＧＲバルブ開度補正部
１７８ 目標ブースト圧マップ
１７９ 補正用係数マップ
１８０ 補償値マップ

Claims (2)

1. エンジンの排気管に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタと、
   前記エンジンの排気マニホールドと吸気マニホールドとを接続するＥＧＲ配管に設けられ、前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドに還流させる排気ガスの量を調整するＥＧＲバルブと、
   エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲ制御部と、
   を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
   前記吸気マニホールドの圧力からブースト圧を検出するブースト圧センサと、
   エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき、目標ブースト圧を求める目標ブースト圧演算部と、
   前記目標ブースト圧演算部で求めた目標ブースト圧と前記ブースト圧センサで検出したブースト圧との差に基づき、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時における前記ＥＧＲバルブの開度を補正するＥＧＲバルブ開度補正部と、
   を備えたことを特徴とする排気ガス浄化システム。
2. ＥＧＲバルブ開度補正部は、目標ブースト圧とブースト圧との差に基づき、前記ＥＧＲバルブの開度の補償値を求め、当該補償値を、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づき決定された前記ＥＧＲバルブの開度から減ずることで、前記ＥＧＲバルブの開度を補正するようにされる請求項１記載の排気ガス浄化システム。

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