JP3246151B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，フィルターに捕集され
たパティキュレートを効率良く燃焼除去することができ
る，ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来技術】ディーゼルエンジンから排出される排気ガ
ス中にはパティキュレートが含まれている。そこで，こ
のパティキュレートを捕集するために，ディーゼルエン
ジンの排気系路にはパティキュレート捕集用のフィルタ
ーが設けられている（後述の図１参照）。

【０００３】上記フィルターは，例えば多孔質部材から
なるハニカム状体で，排気ガス導入，排出用の多数の流
路を有する。そして，上記流路の間に設けた微細多孔壁
には，捕集したパティキュレートを燃焼除去するための
Ｐｔ，Ｐｄ等の酸化触媒が担持されている。フィルター
は，常時排気系路中に配置され，捕集したパティキュレ
ートを燃焼除去することにより，再生され，捕集と再生
とを繰り返して使用される。

【０００４】ところで，フィルターの再生方法として
は，ディーゼルエンジンの上流に設けてある吸気絞り弁
の弁開度を絞ることによって，排気ガス温度をパティキ
ュレートの燃焼温度以上に上昇させ，パティキュレート
を燃焼除去する方法が提案されている（特開昭５７−１
７９３４８号）。この方法によれば，簡単な構造で，排
気ガス温度を上昇させ，パティキュレートを燃焼除去
し，フィルターの再生を行なうことができる。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来法に
おいては，排気ガスの温度をパティキュレートの燃焼除
去に必要な高温度（例えば．４００℃）に上昇させるこ
とのみを狙ったものである。そのため，排気ガス温度を
より高くするために，単に，吸気絞り弁を過度に絞ると
燃費が悪化すると共にエミッションも大幅に悪化してし
まう（後述の実施例１における説明，及び図２，図３参
照）。

【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑み，燃
費およひエミッションの悪化がなく，効率的にパティキ
ュレートを燃焼除去し，フィルターの再生を行なうこと
ができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供しよ
うとするものである。

【０００７】本発明は，ディーゼルエンジンの排気通路
に介装され排気ガス中のパティキュレートを捕集する触
媒付きのフィルターと，ディーゼルエンジンの運転条件
を検出する運転状態検出手段と，フィルターの温度を上
記パティキュレートの燃焼温度まで上昇させる昇温手段
と，フィルターに捕集されたパティキュレートの捕集量
を算出する捕集量演算部と，上記捕集量演算部からの信
号と，上記運転状態検出手段からの信号に基づいて，パ
ティキュレート捕集量及びディーゼルエンジンの運転状
態に応じて上記昇温手段を作動させる昇温制御部とを有
するディーゼルエンジンの排気浄化装置において，上記
昇温手段は，ディーゼルエンジンへ燃料を供給する燃料
供給装置と，吸気絞り弁又は排気絞り弁よりなる吸気低
減手段とからなり，また，上記昇温制御部は，上記運転
状態検出手段で検出したエンジン負荷が中回転，中負荷
の領域Ｂと低回転，低負荷の領域Ａとの境界をＫ１，上
記領域Ｂと高回転，高負荷の領域Ｃとの境界をＫ２，上
記領域Ｂにおいて上記領域Ｃに近い側の比較的高回転，
高負荷の領域Ｂ’との境界をＫ３としたとき，上記エン
ジン負荷が上記境界Ｋ１とＫ２との間である上記領域Ｂ
にある場合にのみ，上記昇温手段を操作してフィルター
を昇温させ，このとき，上記エンジン負荷が上記境界Ｋ
３と境界Ｋ２の間である上記領域Ｂ’である場合には，
上記燃料供給装置のみを操作してフィルターを昇温さ
せ，またエンジン負荷が上記領域Ｂにおいて境界Ｋ３と
境界Ｋ１との間にある場合には，燃料供給装置と吸気低
減手段の両方を操作してフィルターを昇温させて，フィ
ルターへのパティキュレート捕集量に応じて，複数段又
は連続的にフィルターの再生を行なうようにしたことを
特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置にある。

【０００８】本発明において最も注目すべきことは，上
記の境界Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に着目し，エンジン負荷がＫ
１とＫ２との間であるＢ領域にある場合にのみ昇温手段
を操作してフィルターを昇温させ，このときエンジン負
荷がＫ３とＫ２との間であるＢ’領域にあるときには，
燃料供給装置を操作してフィルターを昇温させ，またエ
ンジン負荷がＫ３とＫ１との間にあるときには燃料供給
装置と吸気低減手段の両方を操作してフィルターを昇温
させ，フィルターへのパティキュレート捕集量に応じて
フィルターの再生を行なうようにしたことにある。

【０００９】上記昇温制御部は，上記捕集量演算部及び
運転状態検出手段からの信号により，上記捕集量及びデ
ィーゼルエンジンの運転条件に応じて，上記昇温手段を
作動するよう構成する。これより，後述のごとくディー
ゼルエンジンの運転条件（低回転数，低負荷，〜高回転
数，高負荷）に応じた，より適切な，パティキュレート
の燃焼除去，フィルターの再生を行なうことができる。

【００１０】上記昇温手段としては，ディーゼルエンジ
ンへ空気を導入する吸気絞り弁がある。この場合には，
排気ガス温度の上昇は，吸気絞り弁の弁開度を絞ること
により行なう。即ち，ディーゼルエンジンへ導入する空
気量を減少させることにより，排気ガス温度を上昇させ
る。吸気絞り弁の絞り量が大きい程，排気ガス温度は高
くなる。

【００１１】また，昇温手段としては，フィルターより
も後方の排気管に設けた排気絞り弁がある。この場合に
も，排気ガス温度の上昇は，排気絞り弁の弁開度を絞る
ことにより行なう。即ち，フィルターから出てくる排気
ガスの量を減少させることによって，排気ガス温度を上
昇させる。排気絞り弁の絞り量が大きい程，排気ガス温
度は高くなる。そして，上記吸気絞り弁又は廃棄絞り弁
は吸気低減手段を構成する。

【００１２】また，昇温手段としては，ディーゼルエン
ジンへ燃料を供給する燃料供給装置がある。上記燃料供
給装置としては，例えば噴射量増量装置及び燃料噴射遅
角装置がある。上記噴射量増量装置は，ディーゼルエン
ジンへ供給する燃料を通常運転の場合よりも増量させる
装置である。

【００１３】また，燃料噴射遅角装置は，ディーゼルエ
ンジン内へ燃料を噴射する時期を，通常運転の場合より
も遅らせる（遅角する）装置である。上記噴射量増量装
置及び燃料噴射遅角装置は，通常は，燃料噴射弁のコン
トローラによって，操作される。また，上記の燃料の増
加，遅角度が大きくなる程，排気ガス温度は高くなる。

【００１４】上記捕集量演算部においては，差圧検出手
段と運転状態検出手段とからの信号により，パティキュ
レートの上記捕集量を演算する。差圧検出手段は，フィ
ルターの前後における圧力差を検出するものである。フ
ィルターにおけるパティキュレートの捕集量が多くなる
程，圧力差が大きくなる。

【００１５】また，運転状態検出手段は，ディーゼルエ
ンジンにおけるエンジン回転数，負荷状態を検出するも
のである。そこで，上記差圧検出手段と運転状態検出手
段からの検出値に基づき，捕集量を算出する。そして，
捕集量の信号を昇温制御部に送る。

【００１６】昇温制御部は，上記捕集量に応じて，上記
昇温手段を操作し，排気ガス温度を上昇させる。排気ガ
ス温度の上昇方法としては，吸気絞り弁の場合を例示す
れば，弁開度を２段階方式（図３），多段階方式（図
８），更には連続方式（無段階方式，図９）に変えるこ
とにより，各段階方式に応じた温度上昇を行なうことが
できる。このことは，噴射量増量装置，燃料噴射遅角装
置を上記のごとく，段階方式で操作することによっても
可能である。

【００１７】また，上記昇温手段は，１種のみならず，
例えば上記の吸気絞り弁と噴射量増量装置又は燃料噴射
遅角装置，噴射量増量装置又は燃料噴射遅角装置と排気
絞り弁などを複数個組み合わせて作動させることもでき
る。これにより，ディーゼルエンジンの燃費，エミッシ
ョンをより向上させ，より効果的にパティキュレートの
燃焼除去を行なうことができる。

【００１８】また，上記昇温制御部は，排気ガスの温度
を検出する排気温度センサを有することが好ましい。こ
れにより，ディーゼルエンジンの始動直後の低温時や，
高負荷運転時にも，パティキュレートの燃焼除去のため
に昇温手段を作動させる必要があるか否かの判断を正確
に行なうことができる。そのため，上記低温時において
は本来不可能なパティキュレートの燃焼除去操作を回避
し，燃費，エミッションの向上を図ることができる。

【００１９】

【作用及び効果】本発明におけるディーゼルエンジンの
排気浄化装置においては，ディーゼルエンジンの排気ガ
ス中のパティキュレートは，上記フィルターに順次捕集
されて堆積していく。そこで，例えばフィルターの入口
と出口との差圧を検出する差圧検出手段におけるフィル
ターの差圧信号と運転状態検出手段からの信号により，
捕集量演算部において捕集量を算出する。

【００２０】そして，捕集量がフィルター再生に必要な
量に達しているときには，上記昇温制御部により上記捕
集量に応じて上記昇温手段を段階的又は連続的に作動さ
せ，排気ガス温度をパティキュレートの燃焼温度以上に
上昇させ，パティキュレートを燃焼除去する。

【００２１】燃焼除去が進んで，差圧検出手段における
差圧値が小さくなると，燃焼除去が完了したので，昇温
手段の作動を中止する。これらの操作により，パティキ
ュレートの燃焼除去，即ちフィルターの再生が終了す
る。

【００２２】また，上記昇温手段の作動時期は，上記捕
集量と関連する。そのため，予め実験等により，燃焼除
去が必要となる捕集量の設定値を定めておく。また，こ
の設定値は１つのみでなく，上記のごとく２段方式，多
段方式に排気ガス温度を上昇させる場合には，それに応
じた複数の値となる。更に，連続方式の場合には，一定
の設定値になった場合以降において，徐々に昇温手段を
作動させて燃焼除去を完了させる。

【００２３】上記のごとく，本発明によれば，フィルタ
ーにおける差圧のみならず捕集量をも検出すると共に，
昇温手段を複数段に作動させている。そのため，ディー
ゼルエンジンは，従来法によるパティキュレート燃焼除
去の場合に比較して，過度の昇温手段の操作を回避でき
るため，良好な運転状態を維持することができる。それ
故，燃焼除去時における燃費の悪化，エミッションの悪
化がない。

【００２４】また，上記昇温制御部を捕集量演算部及び
運転状態検出手段からの信号により，捕集量及び運転条
件に応じて作動させる場合には，一層燃費及びエミッシ
ョンが向上した状態で，フィルターの再生を行なうこと
ができる。即ち，昇温制御部においては，上記捕集量演
算部及び運転状態検出手段からの信号により，上記捕集
量及びディーゼルエンジンの運転条件に応じて，排気ガ
ス温度を上昇させるように昇温手段を作動させる（実施
例参照）。上記運転条件とは，例えば，後述する図５に
示す低回転，低負荷のＡ領域，中回転，中負荷のＢ領
域，高回転，高負荷のＣ領域がある。そして，特に本発
明においては，上記のＡ領域，Ｂ領域，Ｃ領域の中，特
にＢ領域に関して比較的高回転，高負荷のＢ’領域に着
目して，上記境界Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の間の領域につい
て，それぞれ各種の昇温操作を行なっている。 即ち，本
発明では，上記Ｂ領域の中で比較的エンジン負荷が大き
いＫ３〜Ｋ２の間のＢ’領域では燃料供給装置のみによ
って昇温させて，フィルター再生を行なっている。その
ため，エミッションの悪化がない。もしも，上記Ｂ’領
域において，吸気量を低減すると，ＮＯｘ増加によりフ
ィルター昇温時にエミッションの悪化を招いてしまう。
つまり，吸気量を低減すると排気温度は上昇するが，エ
ンジンのシリンダ内に吸入されるガスの分子量が減少す
るため，吸入ガス１分子当りが受ける熱量が増大する。
そのため，燃料が燃焼した際のシリンダ内ピーク温度が
高くなる。その結果，ＮＯｘ発生量が増加することとな
る。この現象は，ディーゼルエンジンの負荷が大きく，
燃料の燃焼量が多いほど急激に増加する。本発明はこれ
を解消している。また，一方，Ｂ領域において，エンジ
ン負荷が比較的小さいＫ３〜Ｋ２の間の領域では，ＮＯ
ｘの増加は殆どなく，またエンジン負荷が比較的小さ
い。そのため，フィルター温度を大きく昇温させる必要
がある場合には，上記燃料供給装置と吸気低減手段の両
方を操作して，確実にフィルターの昇温を行ない，その
再生を行なう。

【００２５】従って，本発明によれば，燃費及びエミッ
ションの悪化がなく，効率的にパティキュレートを燃焼
除去し，フィルターの再生を行なうことができるディー
ゼルエンジンの排気浄化装置を提供することができる。

【００２６】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例における，ディーゼルエンジンの排気浄
化装置につき，図１〜図３を用いて説明する。本例の排
気浄化装置は，図１に示すごとく，ディーゼルエンジン
１１の排気管１７に介設され排気ガス中のパティキュレ
ートを捕集する触媒付きのフィルター１２と，該フィル
ター１２の入口と出口との差圧を検出する差圧検出手段
１５と，ディーゼルエンジンの運転状態検出手段１６
と，フィルター１２に導入される排気ガスの温度を上記
パティキュレートの燃焼温度まで上昇させる昇温手段と
しての吸気絞り弁１３を有する。ディーゼルエンジン１
１の上流側には吸気管１０を有する。

【００２７】また，上記差圧検出手段１５，運転状態検
出手段１６及び吸気絞り弁１３はＥＣＵ（中央制御装
置）１４に電気的に接続されている。また，このＥＣＵ
には，上記差圧検出手段１５と運転状態検出手段１６と
からの信号により，フィルターに捕集されたパティキュ
レートの捕集量を算出する捕集量演算部１４１と，該捕
集量演算部１４１及び運転状態検出手段１６からの信号
により，上記捕集量及び運転条件に応じて，上記昇温手
段としての吸気絞り弁１３を段階的に作動させる昇温制
御部１４２とを有する。

【００２８】即ち，ディーゼルエンジン１１の排気管１
７の途中には，排気ガス中のパティキュレートを捕集す
る酸化触媒付きのフィルター１２が設けられている。フ
ィルター１２は，セラミック等の多孔質部材からなるハ
ニカム状格子により，多数の流路が形成されたもので，
その流路の入口と出口が封鎖材により交互に目封じされ
ている。また，上記多孔質部材の表面には，γ−アルミ
ナ等のコート層が設けられ，さらにその表面にはＰｔ，
Ｐｄ，Ｃｕなどの酸化触媒が担持されている。

【００２９】更に，フィルター１２の前後の圧力差を検
出する差圧検出手段１５，ディーゼルエンジン１１の回
転数，負荷を検出する運転状態検出手段１６を有する。
そして，差圧検出手段１５と運転状態検出手段１６とか
らの出力に基づき，捕集量演算部１４１によりフィルタ
ー１２におけるパティキュレートの捕集量を計算し，捕
集量が設定値を越えた場合に，ＥＣＵ１４における昇温
制御部１４２の指令に基づき，図示しないアクチュエー
タを作動させ，吸気管８内に設けた，常時開のバタフラ
イ型の吸気絞り弁１３の弁開度を絞る構成とする。

【００３０】次に，本例の作用効果につき，説明する。
このように構成される排気浄化装置において，フィルタ
ー１２にパティキュレートが捕集されると目詰まりを起
こすため，差圧検出手段１５にて検出されるフィルター
１２の前後差圧が大きくなる。この差圧検出手段１５の
出力と運転状態検出手段１６の出力とに基づき，上記捕
集量演算部１４１にてフィルター１２におけるパティキ
ュレート捕集量が計算される。

【００３１】そして，その捕集量が，パティキュレート
の燃焼除去が必要となる設定値を越えた場合には，吸気
絞り弁１３を絞ることとする。上記吸気絞り弁１３を絞
ると，ディーゼルエンジン１１から排出される排気ガス
の温度が上昇するため，フィルター１２上のパティキュ
レートが酸化燃焼により燃焼除去され，フィルター１２
が再生される。

【００３２】しかし，このとき吸気絞り弁を，単純に，
従来例のごとく過度に絞るとディーゼルエンジンの出力
が低下し，図２に示すごとく，燃費（燃料消費量）に加
え，エミッションも大きく悪化してしまう。特に，従来
は，図３に示すごとく，パティキュレートの捕集量が，
大量の捕集量である設定値ｍ１（例えば２０ｇ）を越え
た場合に，一度に吸気絞り弁を大きく（例えば５０％）
絞ってフィルター１２を再生していた（図３の点線）。
そのため，燃費及びエミッションの悪化が顕著であった
（図２）。

【００３３】これに対し，本例ではパティキュレートの
捕集量を考慮して吸気絞り弁の絞りを行なうもので，図
３のように，パティキュレート捕集量が「少量捕集量ｍ
２＜多量捕集量ｍ１」なる第１の設定値ｍ２（例えば１
０ｇ）を越えた場合に，吸気絞り弁を小さく（例えば２
５％）絞ってフィルター１２を再生する。

【００３４】このとき，もしも，この状態でフィルター
１２が再生できず，捕集量が増加し，第２の設定値ｍ１
（例えば２０ｇ）を越えた場合には，吸気絞り弁を従来
量（例えば５０％）絞ることとする。すなわち，本例に
おいては，パティキュレートの捕集量に応じて，吸気絞
り弁の絞り量を制御することにより，燃費等の悪化を最
低限に抑えた上で，フィルター１２を確実かつ効率的に
再生できるのである。

【００３５】次に，上記排気浄化装置における，吸気絞
り弁の作動を図４に示すフローチャートを用いて説明す
る。このフローチャートにおいては，上記運転状態検出
手段１６からの信号を受けて，ディーゼルエンジンの運
転条件に応じて，吸気絞り弁の絞り量をコントロールす
る場合を示した。

【００３６】まず，Ｓ（ステップ）１０１においては，
上記差圧検出手段１５からの差圧信号，及び運転状態検
出手段１６からのディーゼルエンジン（Ｅ／Ｇ）の運転
条件読み込み信号から，捕集量演算部１４１においてパ
ティキュレートの捕集量を計算する。Ｓ１０２において
は，上記捕集量ｍが第１の設定値ｍ２よりも大きいか否
かを判定し，小さい場合には，Ｓ１０１へ戻る。一方，
捕集量ｍが，上記ｍ２よりも大きい場合にはＳ１０３へ
進み，ディーゼルエンジンの運転条件に応じて，吸気絞
り弁の絞り量をコントロールする。

【００３７】即ち，ディーゼルエンジン１１の運転条件
が低回転，低負荷（図５のＡ領域）の時には，排気ガス
温度が例えば２５０℃以下と低い。そのため，燃費等の
悪化を抑えながら，吸気絞り弁の絞りにより，パティキ
ュレートの燃焼温度まで排気ガス温度を上昇させること
は困難である。また，低回転，低負荷の状態ではパティ
キュレートの排出量が少ない。そのため，フィルターの
再生は延期する。それ故，フローチャートでは，Ｓ１０
３からＳ１０４２に移行し，上記絞りは行なわない。

【００３８】一方，ディーゼルエンジンが高回転，高負
荷（図５のＣ領域）時には，排気ガス温度が，例えば４
００℃以上と高く，パティキュレートの燃焼温度以上と
なる。そのため，それ以上の昇温操作の必要性がなく，
吸気絞りは行なわない。それ故，フローチャートではＳ
１０３からＳ１０４３を経てＳ１０５へ移行する。

【００３９】また，ディーゼルエンジンが中回転，中負
荷（図５のＢ領域）時には，パティキュレートの排出が
比較的多く，また高回転，高負荷の場合のように排気ガ
ス温度が高くない。そのため，フローチャートのＳ１０
３からＳ１０４１へ移行して吸気絞り弁を絞り量ａだけ
絞ることとする。図４のフローチャート中のＡ，Ｂ，Ｃ
は，上記運転条件のＡ，Ｂ，Ｃの領域を示している。

【００４０】そして，Ｓ１０５においては，上記Ｓ１０
１と同様にして捕集量が計算され，Ｓ１０６において捕
集量ｍ＜ｍ０（ｍ０は，例えば０．５ｇ）となり，パテ
ィキュレートが燃焼除去されたと判断したときには，Ｓ
１１２へ進み，吸気絞り弁１３を全開（絞り量＝０）に
戻し，再生を終了する。Ｓ１０６において，捕集量がｍ
＜ｍ０とならない間は，Ｓ１０７へ移行し捕集量ｍが第
２の設定値ｍ１（大量捕集量）以上であるか判断し，設
定値ｍ１以下であれば上記Ｓ１０３へ戻るサイクルを繰
り返す。

【００４１】一方，捕集量ｍがｍ１以上となった場合に
は，捕集量が多いのでＳ１０８へ移行し，再び前記Ｓ１
０３に示したと同様に運転状態検出手段により運転条件
を検出する。そして，上記図５の前記Ａ領域（低回転，
低負荷）の場合にはＳ１０９２へ移行して，吸気絞り弁
の絞りは行なわない。また，運転条件が図５の前記Ｃ領
域（高回転，高負荷）の場合には，Ｓ１０９３に移行し
て吸気絞り弁の絞りは行なわずＳ１１０へ移行する。

【００４２】運転条件が，図５の前記Ｂ領域（中回転，
中負荷）の場合には，Ｓ１０９１に移行し，吸気絞り弁
を更に大きな絞り量ｂとする。これにより，排気ガス温
度は更に上昇されて，燃焼除去が行なわれる。そして，
Ｓ１１０においては，Ｓ１０１と同様に捕集量を計算
し，Ｓ１１１において捕集量ｍ＜ｍ０でないときには再
びＳ１０８に戻るサイクルを繰り返す。一方Ｓ１１１に
おいて，捕集量ｍ＜ｍ０となった場合には，パティキュ
レートの燃焼除去が完了したので，Ｓ１１２に移行し，
吸気絞り弁の絞り量をゼロとして，再びパティキュレー
トの捕集を続ける。

【００４３】次に，上記フローチャートの説明からも知
られるごとく，パティキュレートを燃焼させてフィルタ
ー１２を再生できるか否かは，その時のディーゼルエン
ジンの運転条件（回転数，負荷）と排気ガス温度から図
６のように決まる。すなわち，図６中のＦ１より右上の
範囲では，図５のＣ領域のように高回転，高負荷のため
排気温度が高く，フィルター１２の自然再生が可能であ
る。しかし，ディーゼルエンジンの使用範囲全域に比較
して，Ｆ１より右上の範囲は狭い。そのため，通常の運
転において運転条件がこの範囲に入る場合のみを頼り
に，フィルター１２を再生することはあまり期待できな
い。

【００４４】そこで，吸気絞り弁を前記のごとく絞り量
ａだけ絞る（図４のフローチャートのＳ１０４１）と，
排気ガス温度が上昇する。そのため，フィルター１２の
再生可能な範囲は，図６におけるＦ１のみならずＦ２ま
で拡大する。通常の運転では，ディーゼルエンジンが高
負荷から低負荷まで変化するため，運転条件が図６のＦ
２より右上の領域に入る可能性は高い。この状態では，
排気温度が高いため，フィルター１２の再生は十分に期
待できる。しかも，吸気絞り弁の絞り量が小さいため，
燃費等の悪化もほとんどない。

【００４５】しかし，もし低負荷運転（図６のＦ２より
左下の領域）だけが長時間続いた場合には，排気ガス温
度が上昇しないためにフィルター１２の再生完了ができ
ず，パティキュレート捕集量が第２の設定値ｍ１を越え
ることとなる（図４のフローチャートのＳ１０７）。そ
こで，この時のみ，吸気絞り弁を更に絞り量ｂに絞る
（図４のフローチャートのＳ１０９１）。

【００４６】これにより，フィルターの再生可能な範囲
は図６のＦ３の右上の領域まで拡大する。また，この場
合も，前記図５の場合と同様に，運転条件により吸気絞
り弁を絞るか否かの判定を行なう。ただし，吸気を絞る
ことによって，排気ガス温度が上昇しているため，図５
に比べＢ，Ｃ領域が拡大した図７により判定を行なうこ
ととする。

【００４７】このように，本例によれば，従来の過度の
吸気絞りによる燃費等の悪化を回避し，フィルターの確
実な再生を行なうことができる。また，多くの場合，フ
ィルターにおけるパティキュレート捕集量は，再生を開
始する上記第１の設定値ｍ２（従来はｍ１のみ，ただし
ｍ２＜ｍ１）以下である。そのため，従来より平均捕集
量が少なくなる。このため，ディーゼルエンジンの背圧
が小さくなり，パティキュレート捕集時の燃費も向上す
る。

【００４８】さらに，パティキュレート燃焼時の発熱が
小さくなるため，フィルターが必要以上の高温にさらさ
れることを防止でき，触媒やフィルターの耐久性が大幅
に向上するという効果もある。また，上記においては，
図３に示すごとく，吸気絞り弁の絞り量を２段階に変え
る例を示した。しかし，この絞り量，つまり排気ガス温
度は図８に示すごとく，３段階以上の多段階，あるいは
図９に示すごとく，無段階（連続的）とすることもでき
る。

【００４９】実施例２ 本例は，図１０に示すごとく，排気管１７に昇温手段と
しての排気絞り弁１３０を配設したものである。該排気
絞り弁１３０は，ＥＣＵ１４に設けた昇温制御部に電気
的に接続されている。即ち，本例は，実施例１における
吸気絞り弁１３に替えて，昇温手段として排気絞り弁１
３０を用いたものである。本例においては，実施例１に
示したフローチャート（図４）と同様にして，フィルタ
ーの再生を行なう。本例においても，実施例１と同様の
効果を得ることができる。

【００５０】実施例３ 本例は，図１１，図１２に示すごとく，実施例１の吸気
絞り弁に代えて，昇温手段として噴射量増量装置１３１
を用いたものである。噴射量増量装置１３１は，ＥＣＵ
１４に設けた昇温制御部に電気的に接続されている。上
記噴射量増量装置１３１は，電子燃料噴射装置を用いた
もので，その弁開度を大きくすることにより，ディーゼ
ルエンジンへ供給する燃料量を増大させることができ
る。これにより，排気ガス温度を上昇させて，フィルタ
ーの再生を行なう。

【００５１】本例においては，図１２に示すフローチャ
ートにより，噴射量増量装置を制御して，フィルターの
再生を行なう。同図は，噴射量増量装置による燃料増加
量ａ，ｂ又はゼロ（Ｓ３０４１〜３０４３，及びＳ３０
９１〜３０９３），Ｓ３０６においてｍ＜ｍ０の場合に
はＳ３１２へ進み増加量ゼロとする点が異なる他は，図
４のフローチャートと同様である。図４と同じステップ
については，符号を省略した（以下，同様）。

【００５２】上記の燃料増加量の有無は，実施例１にお
ける吸気絞り弁の絞り量の有無と同様である。噴射量増
量装置の作動は，実施例１と同様に昇温制御部からの信
号により，パティキュレート捕集量及びディーゼルエン
ジンの運転条件に応じて行なわれる。その他は実施例１
と同様である。本例においても，実施例１と同様の効果
を得ることができる。

【００５３】実施例４ 本例は，図１３，図１４に示すごとく，実施例３の噴射
量増量装置１３１に代えて，昇温手段として燃料噴射遅
角装置１３２を用いたものである。燃料噴射遅角装置１
３２により燃料噴射時期を遅角することにより，排気ガ
ス温度を上昇させて，フィルターの再生を行なう。

【００５４】上記燃料噴射遅角装置１３２は，電子燃料
噴射装置における噴射時期を，遅角させる装置である。
本例においては，図１４に示すフローチャートにより燃
料噴射遅角装置１３２を制御して，フィルターの再生を
行なう。同図は，燃料噴射遅角装置による遅角量ａ，ｂ
又はゼロ（Ｓ４０４１〜４０４３，及びＳ４０９１〜Ｓ
４０９３），Ｓ４０６においてｍ＜ｍ０の場合にはＳ４
１２へ進み遅角量をゼロとする点が異なる他は，図４の
フローチャートと同様である。図４と同じステップにつ
いては，符号を省略した。

【００５５】上記の燃料噴射遅角量の有無は，実施例１
における吸気絞り弁の絞り量の有無と同様である。燃料
噴射遅角装置の作動は，実施例１と同様に昇温制御部か
らの信号により，パティキュレート捕集量及びディーゼ
ルエンジンの運転条件に応じて行なわれる。その他は，
実施例１と同様である。本例においても，実施例１と同
様の効果を得ることができる。

【００５６】実施例５ 本例は，図１５〜図１８に示すごとく，昇温手段とし
て，吸気絞り弁１３と燃料噴射遅角装置１３２とを組み
合わせたものである。本例においては，昇温手段を作動
させるか否かの判断は，実施例１で示した図５に代えて
図１７を，図７に代えて図１８を用いる。即ち図１７
は，前記図５に示した中回転，中負荷の領域Ｂを，２つ
に分けて領域Ｂと領域Ｂ’とにしたものである。領域
Ｂ’は領域Ｃ（高回転，高負荷）に近い領域，つまり領
域Ｂの中でも比較的高回転，高負荷の領域である。 ま
た，図１７，図１８には，領域ＢとＡとの境界Ｋ１，領
域Ｂと領域Ｃとの境界Ｋ２，領域Ｂにおける領域Ｂ’と
の境界Ｋ３を表示した。

【００５７】そして，高回転，高負荷に近い領域Ｂ’，
つまり境界Ｋ３とＫ２の間においては，図１６のフロー
チャートのＳ５０４１，Ｓ５０９１に示すごとく，燃料
噴射遅角装置によりそれぞれ噴射角を遅角させる。ま
た，領域Ｂにおいて境界Ｋ３とＫ１の間では，上記フロ
ーチャートのＳ５０４３又はＳ５０９３に示すごとく，
燃料噴射遅角装置と吸気絞り弁とにより，それぞれ噴射
角の遅角と吸気絞り弁の絞り量ａ又は絞り量ｂを実行す
る。

【００５８】一方，領域Ａ及びＣについては，燃料噴射
遅角装置も吸気絞り弁も作動させず実施例１と同様に排
気ガス温度の上昇はさせない（フローチャートのＳ５０
４２，Ｓ５０４４，Ｓ５０９２，Ｓ５０９４）。また，
Ｓ５０６においてｍ＜ｍ０の場合には，Ｓ５１２へ進
み，絞り量及び遅角量をゼロとする。その他は，実施例
１と同様である。本例によれば，吸気絞り弁と燃料噴射
遅角装置とにより排気ガス温度の上昇操作を行なうの
で，実施例１，実施例４に比較して一層燃費向上を図る
ことができる。即ち，本例では，上記Ｂ領域の中で比較
的エンジン負荷が大きいＫ３〜Ｋ２の間のＢ’領域では
燃料供給装置のみによって昇温させて，フィルター再生
を行なっている。そのため，エミッションの悪化がな
い。もしも，上記Ｂ’領域において，吸気量を低減する
と，ＮＯｘ増加によりフィルター昇温時にエミッション
の悪化を招いてしまう。つまり，吸気量を低減すると排
気温度は上昇するが，エンジンのシリンダ内に吸入され
るガスの分子量が減少するため，吸入ガス１分子当りが
受ける熱量が増大する。そのため，燃料が燃焼した際の
シリンダ内ピーク温度が高くなる。その結果，ＮＯｘ発
生量が増加することとなる。この現象は，ディーゼルエ
ンジンの負荷が大きく，燃料の燃焼量が多いほど急激に
増加する。本例はこれを解消している。また，一方，Ｂ
領域において，エンジン負荷が比較的小さいＫ３〜Ｋ２
の間の領域では，ＮＯｘの増加は殆どなく，またエンジ
ン負荷が比較的小さい。そのため，フィルター温度を大
きく昇温させる必要がある場合には，上記燃料供給装置
と吸気低減手段の両方を操作して，確実にフィルターの
昇温を行ない，その再生を行なう。また，本例によれ
ば，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００５９】実施例６ 本例は，図１９，図２０に示すことく，昇温手段として
吸気絞り弁１３及び噴射量増量装置１３１を組み合わせ
たものである。本例の場合も，実施例５に示した図１
７，図１８の領域Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｃに基づき，昇温手段
の作動の要否を判断する。

【００６０】そして，領域Ｂ’，つまり境界Ｋ３とＫ２
との間においては，図２０のフローチャートのＳ６０４
１，Ｓ６０９１に示すごとく，それぞれ噴射量増量装置
により噴射増量を行なう。また，領域Ｂにおいて，境界
Ｋ３とＫ２との間では，上記フローチャートのＳ６０４
３又はＳ６０９３に示すごとく，噴射量増量装置と吸気
絞り弁とにより，それぞれ噴射増量と吸気絞り弁の絞り
量ａ又はｂを実行する。

【００６１】一方，領域Ａ及びＣについては，噴射量増
量装置も吸気絞り弁も作動させず，実施例１と同様に排
気ガス温度の上昇はさせない（フローチャートのＳ６０
４２，Ｓ６０４４，Ｓ６０９２，Ｓ６０９４）。また，
Ｓ６０６においてｍ＜ｍ０の場合には，Ｓ６１２へ進
み，絞り量及び増加量をゼロとする。その他は，実施例
５と同様である。本例によれば，実施例５と同様の効果
を得ることができる。

【００６２】実施例７ 本例は，図２１，図２２に示すごとく，実施例１におい
てディーゼルエンジン１１とフィルター１２との間に排
気温度センサ１９を設けた例である 本例においては，上記排気温度センサ１９の出力に基づ
き，フィルター再生時に吸気絞り弁１３を絞るか否かの
判断を行なう。即ち，再生時に排気ガス温度がｔ１（例
えば２５０℃）以下の低温度，或いはｔ２（例えば４０
０℃）以上の高温度の時には昇温手段を作動させず，吸
気絞り弁を絞らないようにする。

【００６３】上記低温度の場合には，燃費等の悪化を抑
えながら，吸気絞り弁の絞りにより，パティキュレート
の燃焼温度まで排気ガス温度を上昇させることが困難で
あるためである。一方，ｔ２以上の高温度の場合には，
その温度によってパティキュレートの燃焼除去が行なわ
れているため，強いて昇温手段を作動させる必要がない
からである。

【００６４】図２２のフローチャートは，上記の流れを
示している。即ち，捕集量ｍが第１設定値ｍ２より大き
いとき，Ｓ７０３においては，排気ガス温度ｔが設定値
ｔ１よりも低いか設定値ｔ２よりも高いか判断され，両
者の間にあるとき（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）の場合には，Ｓ７
０４１へ移行し，吸気絞り弁を絞り量ａとして排気ガス
温度を上昇させる。一方，ｔ＜ｔ１又はｔ＞ｔ２のとき
には，Ｓ７０４２，又はＳ７０４３へ移行し，吸気絞り
弁は作動させない。

【００６５】また，捕集量ｍが第２設定値ｍ１よりも大
きいときは，Ｓ７０８において，排気ガス温度ｔが上記
ｔ１，ｔ２の範囲内にあるか否かを判断し，その間にあ
ればＳ７０９１へ移行して吸気絞り弁を絞り量ｂとす
る。ｔ＜ｔ１の場合はＳ７０９２へ，ｔ＞ｔ２の場合は
Ｓ７０９３へ移行し，吸気絞り弁は作動させない。ま
た，Ｓ７０６においてｍ＜ｍ０の場合には，Ｓ７１２へ
進み，絞り量をゼロとする。その他は，実施例１と同様
である。

【００６６】本例によれば，排気ガス温度によって昇温
手段の作動の要否を判断するので，ディーゼルエンジン
始動直後の低温度時や，高負荷運転後の高温度時にも，
上記要否を判断でき，より適正な条件で，フィルター再
生を行なうことができる。また，実施例１と同様の効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，排気浄化装置の説明図。

【図２】実施例１における，吸気絞り弁の絞り量と排気
温度，燃料消費量増加率の関係を示す線図。

【図３】実施例１における，パティキュレート捕集量と
吸気絞り弁の絞り量との関係を示す線図。

【図４】実施例１における，フローチャート。

【図５】実施例１における，ディーゼルエンジンの回転
数と負荷との関係を示す線図。

【図６】実施例１における，ディーゼルエンジンの回転
数及び負荷と，フィルターの再生可能範囲の関係を示す
線図。

【図７】実施例１における，ディーゼルエンジンの回転
数と負荷との，その他の関係を示す線図。

【図８】実施例１における，パティキュレートの捕集量
と吸気絞り弁の多段階絞り量との関係を示す線図。

【図９】実施例１における，パティキュレートの捕集量
と吸気絞り弁の無段階絞り量との関係を示す線図。

【図１０】実施例２における，排気浄化装置の説明図。

【図１１】実施例３における，排気浄化装置の説明図。

【図１２】実施例３における，フローチャート。

【図１３】実施例４における，排気浄化装置の説明図。

【図１４】実施例４における，フローチャート。

【図１５】実施例５における，排気浄化装置の説明図。

【図１６】実施例５における，フローチャート。

【図１７】実施例５における，ディーゼルエンジンの回
転数と負荷との関係を示す線図。

【図１８】実施例５における，ディーゼルエンジンの回
転数と負荷との関係を示す線図。

【図１９】実施例６における，排気浄化装置の説明図。

【図２０】実施例６における，フローチャート。

【図２１】実施例７における，排気浄化装置の説明図。

【図２２】実施例７における，フローチャート。

【符号の説明】

１１．．．ディーゼルエンジン， １２．．．フィルター， １３．．．吸気絞り弁， １３０．．．排気絞り弁， １３１．．．噴射量増量装置， １３２．．．燃料噴射遅角装置， １４．．．ＥＣＵ， １５．．．差圧検出手段， １６．．．運転状態検出手段， １９．．．排気温センサ，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３４１ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３４１Ｇ 9/04 9/04 Ｅ (56)参考文献 特開 平３−233121（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−132819（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−115911（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 F02D 9/04 F02D 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路に介装さ
   れ排気ガス中のパティキュレートを捕集する触媒付きの
   フィルターと， デ ィーゼルエンジンの運転条件を検出する運転状態検出
   手段と， フィルターの温度を上記パティキュレートの燃焼温度ま
   で上昇させる昇温手段と，フ ィルターに捕集されたパティキュレートの捕集量を算
   出する捕集量演算部と，上記捕集量演算部からの信号と，上記運転状態検出手段
   からの信号に基づいて，パティキュレート捕集量及びデ
   ィーゼルエンジンの運転状態に応じて上記昇温手段を作
   動させる昇温制御部とを有するディーゼルエンジンの排
   気浄化装置において， 上記昇温手段は，ディーゼルエンジンへ燃料を供給する
   燃料供給装置と，吸気絞り弁又は排気絞り弁よりなる吸
   気低減手段とからなり， また，上記昇温制御部は，上記運転状態検出手段で検出
   したエンジン負荷が中回転，中負荷の領域Ｂと低回転，
   低負荷の領域Ａとの境界をＫ１，上記領域Ｂと高回転，
   高負荷の領域Ｃとの境界をＫ２，上記領域Ｂにおいて上
   記領域Ｃに近い側の比較的高回転，高負荷の領域Ｂ’と
   の境界をＫ３としたとき，上記エンジン負荷が上記境界
   Ｋ１とＫ２との間である上記領域Ｂにある場合にのみ，
   上記昇温手段を操作してフィルターを昇温させ， このとき，上記エンジン負荷が上記境界Ｋ３と境界Ｋ２
   の間である上記領域Ｂ’である場合には，上記燃料供給
   装置のみを操作してフィルターを昇温させ，またエンジ
   ン負荷が上記領域Ｂにおいて境界Ｋ３と境界Ｋ１との間
   にある場合には，燃料供給装置と吸気低減手段の両方を
   操作してフィルターを昇温させて，フィルターへのパテ
   ィキュレート捕集量に応じて，複数段又は連続的にフィ
   ルターの再生を行なうようにした ことを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記燃料供給装置
   は，燃料噴射遅角装置であることを特徴とするディーゼ
   ルエンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記燃料供給装置
   は，上記噴射量増量装置であることを特徴とするディー
   ゼルエンジンの排気浄化装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
   上記昇温制御部は，排気ガスの温度を検出する排気温度
   センサを有することを特徴とするディーゼルエンジンの
   排気浄化装置。