JP4320586B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排出ガスに含まれる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る排ガス浄化装置に関する。

近年、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（粒子状物質、ＰＭ）の環境への影響が大きな問題となっている。この対策として、従来より、セラミック多孔質体からなるディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと称する）が知られ、これを排気管の途中に設置して、ＤＰＦの多孔質の隔壁にパティキュレートを捕集することが行なわれている。ＤＰＦは、捕集したパティキュレートを定期的に燃焼除去することで再生される。

ＤＰＦの再生は、一般に、ＤＰＦの前後差圧を基にパティキュレート堆積量（以下ＰＭ堆積量と称する）を算出し、ＰＭ堆積量が予め決められた所定量以上となった時に昇温手段を作動させて、ＤＰＦをパティキュレートが燃焼する温度以上に昇温させることにより行なわれる。ただし、エンジンの運転条件によっては、排気温度がパティキュレートの自然燃焼が可能な高温となる場合があり、効率よくＤＰＦの再生を行なうには、昇温手段を運転条件に応じて作動させることが望ましい。この従来技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
特開２０００−１７０５２１号公報

特許文献１には、ＰＭ堆積量が所定値に到達した場合に、エンジンの運転条件に応じて昇温手段を選択してＤＰＦを再生するための昇温を実施する方法が提案されている。エンジンの運転状態 (負荷状態）は、例えば、エンジン回転数と出力トルクによって複数の領域に区分されており、各領域毎に異なる再生操作を行ない、または自然燃焼が可能な領域等では特別な操作を実施しないことで、燃料消費量の増大を抑制しながら、ＤＰＦの再生操作を適切に行なうことを可能にしている。

しかしながら、特許文献１の方法は、エンジン低回転、低負荷領域では、パティキュレート燃焼温度までＤＰＦを昇温することが困難であるとして、たとえ再生が必要なＰＭ堆積量に到達していても昇温を実施しない。すなわち特許文献１の方法では、再生が必要なＰＭ堆積量を越えた時に低回転、低負荷領域であれば再生操作は行なわれず、再生中に低回転、低負荷領域になった場合には再生操作を中止する。ところが、この状態で、アイドル運転あるいは渋滞走行などのエンジン低回転、低負荷運転が長時間にわたって行なわれると、ＤＰＦ上に許容値を越える多量のパティキュレートが堆積するおそれがある。

ここで、ＤＰＦ上に堆積可能なパティキュレートの許容量は、通常、
（１）ＤＰＦ上にパティキュレートが堆積して排気圧が増加するのに伴うエンジン出力低下
（２）多量のパティキュレートが一気に燃焼した場合の反応熱によるＤＰＦおよび触媒の劣化・破損
を防ぐ観点から決定される。従って、特許文献１の方法により許容量を越えるパティキュレートが堆積した場合には、
（１）エンジン出力低下を招く
（２）その後、エンジン中・高負荷運転に移行した場合に多量のパティキュレートが一気に燃焼し、ＤＰＦおよび触媒の劣化・破損が生じるおそれがある、
という問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気浄化装置において、ＤＰＦ上に許容量を越える多量のパティキュレートが堆積するのを防止し、内燃機関の出力低下や、多量のパティキュレートが一気に燃焼することによるＤＰＦおよび触媒の劣化・破損を防止して、安全かつ高性能な装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設置されて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、内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、上記パティキュレートフィルタに堆積するパティキュレート量を検出するＰＭ堆積量検出手段と、上記パティキュレートフィルタを昇温する昇温手段と、上記運転条件検出手段と上記ＰＭ堆積量検出手段の検出結果に基づき上記昇温手段を操作する昇温制御手段を備える。上記昇温制御手段は、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が所定値を越え、かつ所定の運転条件の時に、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積を抑制するための操作を行なうＰＭ堆積抑制手段を有している。

上記ＰＭ堆積量検出手段の検出結果により、上記パティキュレートフィルタの再生が必要となった時点で、再生のための昇温が困難な低速運転条件に移行した場合、従来は再生その他の処置を施さなかったために、ＰＭ堆積量がさらに増加し、その後再生を実施した場合に上記パティキュレートフィルタ温度が非常に高くなるおそれがあった。これに対し、本発明では、上記所定の運転条件となった時に上記ＰＭ堆積抑制手段を作動させ、パティキュレートの堆積を抑制するための操作を行なうので、ＰＭ堆積量はほとんど増加しない。よって、その後再生可能となった時に上記昇温制御手段による昇温操作を行なって、安全に上記パティキュレートフィルタを再生することができ、機関性能の低下や触媒劣化等を防止できる。

このため、請求項１の装置では、上記昇温制御手段は、上記パティキュレート堆積量が所定値を越えた時に、内燃機関の出力トルクが第１所定値以上の場合は上記昇温手段による昇温操作を実施せず、出力トルクが第１所定値未満かつ、第１所定値より小さい第２所定値以上の場合は上記昇温手段による昇温操作を実施し、出力トルクが第２所定値未満の場合は上記昇温手段による昇温操作を実施せずに上記ＰＭ堆積抑制手段による操作を行なう。

具体的には、内燃機関の出力トルクを基に運転状態に応じた操作を行う。例えば、出力トルクが第１所定値以上の高負荷運転条件ではパティキュレートの自然燃焼が可能であるため、上記昇温手段を作動させる必要がない。また、出力トルクが第１所定値未満で第２所定値以上の中負荷運転条件では通常の昇温操作を実施して、上記パティキュレートフィルタを再生することができる。低速低負荷運転条件では、上記昇温手段により通常の再生温度まで昇温することが困難であるので、出力トルクが第２所定値未満の時には、上記ＰＭ堆積抑制手段を作動させることで上記効果が得られる。

請求項２の装置では、上記昇温制御手段における第１所定値および第２所定値を、内燃機関の回転速度に応じて決定する。

第１所定値は排気温度が高温であるためフィルタ上のパティキュレートが自然燃焼可能な領域と、排気温度昇温により再生可能な領域の境界値、第２所定値はたとえ排気温度昇温しても再生困難な領域と、排気温度昇温により再生可能な領域の境界値となるが、これらの値は内燃機関の回転速度と相関があるため、これを考慮して第１所定値および第２所定値を設定することで、より効果的な昇温制御を行うことができる。

請求項３の装置では、上記昇温制御手段は、上記パティキュレート堆積量が所定値を越え、かつ内燃機関の出力トルクが第２所定値未満である時に、その運転条件を所定時間継続したかどうかを判定する判定手段を有し、該判定手段が肯定判定された時にのみ、上記ＰＭ堆積抑制手段による操作を実施する。

低速低負荷運転条件におけるＰＭ排出量は比較的少なく、また、上記ＰＭ堆積抑制手段による操作を実施すると排気エミッションが悪化するおそれがあることから、好ましくは、出力トルクが第２所定値未満の運転条件となってから所定時間経過した場合のみ上記ＰＭ堆積抑制手段による操作を行うとよい。

請求項４の装置では、上記ＰＭ堆積抑制手段は、内燃機関から排出されるパティキュレート量を減少させる操作を行なう。

具体的には、内燃機関からのＰＭ排出量を減少させるような操作を行なうことで、パティキュレートフィルタの堆積量が増加しないようにすることができる。

請求項５の装置では、上記ＰＭ堆積抑制手段は、ＥＧＲ量を設定値より減量する、吸気量に対する噴射量の上限ガード値を低減する、燃料噴射圧力を増加する、および、燃料噴射時期を進角する、のうちから選ばれるいずれかの操作を行なって内燃機関から排出されるパティキュレート量を低減する。

内燃機関からのＰＭ排出量は、ＥＧＲ量、燃料噴射量、燃料噴射圧力、燃料噴射時期等と相関があり、これらの設定値を変更することでＰＭ排出量を減少させることができる。

請求項６の装置では、上記ＰＭ堆積抑制手段は、上記パティキュレートフィルタを上記昇温手段による昇温時の温度よりも低い温度まで昇温させることで上記パティキュレートの堆積量の増加を抑制する手段を有する。

好ましくは、上記ＥＧＲ量や燃料噴射量、燃料噴射圧力の増減といった操作に加えて、上記パティキュレートフィルタを通常の再生温度より低い温度に昇温してパティキュレート徐々に燃焼させると、パティキュレートの堆積をさらに抑制できる。これにより、ＰＭ堆積量が許容量を越えるのを防止し、より安全で信頼性の高い装置を実現できる。

以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示すもので、ディーゼルエンジン１の排気通路には、排気管２ａ、２ｂ間に、表面に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（以下、酸化触媒付ＤＰＦと称する）３が設置されている。酸化触媒付ＤＰＦ３は、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側または出口側が互い違いとなるように目封じしてなり、セル壁表面には、Ｐｔ等の酸化触媒が塗布されている。エンジン１から排出された排気ガスは、酸化触媒付ＤＰＦ３の多孔性の隔壁を通過しながら下流へ流れ、その間にパティキュレートが捕集されて次第に堆積する。なお、酸化触媒は再生温度を低くして安定した燃焼を行うために担持されるもので、酸化触媒を担持しない構成とすることも可能である。

酸化触媒付ＤＰＦ３の下流側の排気管２ｂには、酸化触媒付ＤＰＦ３の温度を知るために排気温センサ４１が設置される。排気温センサ４１はＥＣＵ６に接続されており、酸化触媒付ＤＰＦ３の出ガス温度を検出して、ＥＣＵ６に出力する。また、エンジン１の吸気管１１には、エアフローメータ（吸気量センサ）４２が設置してあり、吸気量を検出して、ＥＣＵ６に出力するようになっている。エンジン１の吸気管１１は、ＥＧＲバルブ７を備えたＥＧＲ通路７１によって、酸化触媒付ＤＰＦ３の上流側の排気管２ａと連通している。ＥＧＲバルブ７の駆動はＥＣＵ６にて制御される。

排気管２ａ、２ｂには、酸化触媒付ＤＰＦ３に捕集され堆積したパティキュレートの量（ＰＭ堆積量）を知るために、酸化触媒付ＤＰＦ３の前後差圧を検出する差圧センサ５が接続される。差圧センサ５の一端側は酸化触媒付ＤＰＦ３上流の排気管２ａに、他端側は酸化触媒付ＤＰＦ３下流の排気管２ｂにそれぞれ圧力導入管５１、５２を介して接続されており、酸化触媒付ＤＰＦ３の前後差圧に応じた信号をＥＣＵ６に出力する。

ＥＣＵ６には、さらに、アクセル開度センサ６１や回転数センサ６２といった各種センサが接続されている。ＥＣＵ６は、これらセンサからの検出信号を基に運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン１への燃料噴射を制御する。また、ＥＧＲバルブ７の弁開度を調節することで、吸気に還流する排気量（ＥＧＲ量）を制御している。

また、ＥＣＵ６は、酸化触媒付ＤＰＦ３の再生を制御し、ＰＭ堆積量が許容範囲を越えないようにする。このため、本実施の形態において、ＥＣＵ６は、エンジン回転数とアクセル開度（あるいはトルク、燃料噴射量等）といったエンジン１の運転条件を検出するとともに（運転条件検出手段）、酸化触媒付ＤＰＦ３の前後差圧と酸化触媒付ＤＰＦ３を通過する排気流量からＰＭ堆積量を算出する、あるいはエンジン運転履歴をもとにエンジン１からのＰＭ排出量を積算して酸化触媒付ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量を算出する（ＰＭ堆積量検出手段）。そして、これら運転条件検出手段およびＰＭ堆積量検出手段の検出結果に基づいて、酸化触媒付ＤＰＦ３を昇温するＤＰＦ昇温手段を操作する（ＤＰＦ昇温制御手段）。ＤＰＦ昇温手段としては、ポスト噴射、燃料噴射時期遅角、吸気絞りのいずれか１つまたは２つ以上の手段を組み合わせることができる。

本発明の特徴部分である昇温制御手段について次に説明する。昇温制御手段は、酸化触媒付ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量が所定値を越えた時に、エンジン１の運転条件に応じてＤＰＦ昇温手段を操作し、ＤＰＦ昇温手段による昇温操作が困難な運転条件の時には、酸化触媒付ＤＰＦ３へのパティキュレートの堆積を抑制する操作を行なう（ＰＭ堆積抑制手段）。具体的には、図２に示すように、エンジン回転数と出力トルクから、エンジン１の運転領域をＡ、Ｂ、Ｃの３領域に分けている。領域Ａと領域Ｂの境界値の出力トルクを第１所定値、領域Ｂと領域Ｃの境界値の出力トルクを第２所定値とし、これら第１所定値、第２所定値はエンジン回転数に応じて決定される。各領域での操作はそれぞれ以下のようになる。
（１）領域Ａは出力トルクが第１所定値以上の高負荷領域で、この運転条件では、排気温度が高温（例えば５００℃以上）で酸化触媒付ＤＰＦ３上のパティキュレートが自然に燃焼するため、特別な昇温操作はしない。
（２）領域Ｂは出力トルクが第１所定値未満かつ、第１所定値より小さい第２所定値以上の中負荷領域で、この運転条件では、酸化触媒付ＤＰＦ３上に堆積したパティキュレートを燃焼させて酸化触媒付ＤＰＦ３を再生するために昇温手段を操作する。
（３）領域Ｃは出力トルクが第２所定値未満の低速低負荷領域で、この運転条件では、昇温手段を操作しても、燃費の大幅な悪化なしではパティキュレートを燃焼除去するのに十分な温度（例えば５００℃以上）まで酸化触媒付ＤＰＦ３を昇温することが困難なため、領域Ｂと同じ昇温手段の操作はしない。

ただし、（３）の運転条件において領域Ｃの状態が長時間維持された結果、所定値を越えて堆積した多量のパティキュレートが、その後、例えば領域Ａに移行した時に一気に燃焼する可能性がある。この場合、酸化触媒付ＤＰＦ３の基材および触媒の許容限界を越えた高温（例えば８００℃以上）となり、酸化触媒付ＤＰＦ３あるいは触媒が劣化・破損するおそれがある。そこで、本発明では、これを回避するために、酸化触媒付ＤＰＦ３に堆積したパティキュレートを極力増やさないためにＰＭ堆積抑制手段による操作を実施する。

ＰＭ堆積抑制手段は、具体的には、領域Ｃではエンジン１から排出されるパティキュレート量（ＰＭ排出量）を極力減らして、新たなパティキュレートが酸化触媒付ＤＰＦ３へ堆積するのを抑制する。その結果、エンジン運転条件が変化して領域ＡあるいはＢになった場合に、安全に酸化触媒付ＤＰＦ３上に堆積したパティキュレートを燃焼させることができる。より具体的には、
１）ＥＧＲ量を設定値より減量してエンジン１から排出されるパティキュレートを低減する。あるいは、
２）パティキュレート排出抑制のために設けられている吸気量に対する噴射量の上限ガード値を低減する。これにより、特に車両の加速時など、燃料量に対して吸気量が不足する場合においても、酸素不足によるエンジン１でのパティキュレート発生を効果的に防止できる。その結果、低速での加減速を繰り返す渋滞走行においても酸化触媒付ＤＰＦ３に堆積するパティキュレートを低減できる。なおこのガード値の低減量は車両の加速性能（ドライバビリティー）を損なわない範囲に設定する。

上記１）、２）の操作の他にも、燃料噴射圧力を増加する、あるいは、燃料噴射時期を進角するといった操作を行なうこともできる。また、エンジン１から排出されるパティキュレート量を低減するための上記操作に加えて、さらに、酸化触媒付ＤＰＦ３上のパティキュレートを徐々に燃焼させることで、パティキュレート量が増加するのを抑制する操作を行なうこともできる。具体的には、燃費が大きく悪化しない範囲内で昇温手段を操作し、例えば、酸化触媒付ＤＰＦ３の温度を、領域Ｂにおける操作よりも低い温度（例えば４００℃）となるように昇温するとよい。この場合、燃費悪化は抑制しながら、しかも酸化触媒付ＤＰＦ３上のパティキュレートは燃焼除去に至らないまでも徐々に燃焼するため、許容量を越えた多量のパティキュレートが堆積するのを回避できる。その結果、エンジン運転条件が変化して領域Ａあるいは領域Ｂになった場合に、安全に酸化触媒付ＤＰＦ３上に堆積したパティキュレートを燃焼させることができる。

なお、上記操作により、条件によってはエンジンエミッション等が若干悪化する場合がある。また領域Ｃにおけるエンジン１からのＰＭ排出量は比較的少ないため急激に多量のパティキュレートが酸化触媒付ＤＰＦ３へ堆積することはない。従って、領域Ｃとなってもすぐに特別な操作はせず、まず、その状態が所定時間継続するかどうかを判断するのがよい（判定手段）。そして、領域Ｃの状態が長時間にわたって継続する場合のみ操作を実施するようにすることで、上記不具合を回避できる。

次に、このＥＣＵ６による酸化触媒付ＤＰＦ３の再生のための制御ルーチンを、図３に示すフローチャートを用いて説明する。本ルーチンはＥＣＵ６において所定の周期で実行され、ステップ１０１では、まず、酸化触媒付ＤＰＦ３に堆積しているＰＭ堆積量を算出する。酸化触媒付ＤＰＦ３上に堆積したパティキュレート量は、例えば、差圧センサ５で検出される酸化触媒付ＤＰＦ３前後の差圧から算出することができる。これは、所定量の排気が酸化触媒付ＤＰＦ３を通過する時に生じる差圧が、酸化触媒付ＤＰＦ３に堆積したパティキュレート量に相関があることを利用するもので、これらの関係は予め実験等により求められマップデータとしてＥＣＵ６のメモリに記憶されている。排気の量は、例えば、エアフローメータ４２で検出される吸気量、排気温センサ４１で検出される酸化触媒付ＤＰＦ３の温度（ＤＰＦ温度）等から算出される。

あるいは、酸化触媒付ＤＰＦ３上に堆積したパティキュレート量を、エンジン１の運転履歴を基に算出することができる。例えば、エンジン回転数および出力トルクから単位時間あたりにエンジン１から排出されるパティキュレート量を求め、これに酸化触媒付ＤＰＦ３におけるパティキュレート捕集効率を乗じたものを積算することで、酸化触媒付ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量を算出可能である。

ステップ１０２では、ステップ１０１で算出した酸化触媒付ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量が、パティキュレートを燃焼除去して酸化触媒付ＤＰＦ３を再生する必要がある所定値に到達したか否か（ＰＭ堆積量＞所定値か否か）を判定する。この所定値は、通常、酸化触媒付ＤＰＦ３上へパティキュレートが堆積して排気圧が増加するのに伴うエンジン出力低下、および堆積した多量のパティキュレートが一気に燃焼した場合の反応熱によるフィルタ基材および触媒の劣化・破損を防ぐ観点から予め決定されている。ステップ１０２が否定判定された場合には、まだ再生は必要ないと判断して本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップ１０２が肯定判定された場合には、ステップ１０３へ進んで、エンジン回転数とアクセル開度を、アクセル開度センサ６１と回転数センサ６２の出力から読み込む。ステップ１０４では、ステップ１０３で読み込んだエンジン回転数とアクセル開度からエンジン出力トルクを求め、図２に基づき現在のエンジン運転条件を求める。以下、領域がＡ、Ｂ、Ｃのいずれであるかにより異なる操作を実行する。なお、領域Ａでは、エンジン１が高負荷運転条件であるため、排気温度が高く酸化触媒付ＤＰＦ３上のパティキュレートが自然に燃焼するため特別な操作をすることなく本制御ルーチンを終了する。

エンジン運転条件が図２の領域Ｂ（中負荷運転条件）の場合、ステップ１０５へ進み、酸化触媒付ＤＰＦ３を再生するための昇温操作を実施する。ＤＰＦ昇温手段としては、上述したポスト噴射、燃料噴射時期遅角、吸気絞りといった手段が挙げられ、これらの１つまたは２つ以上を組み合わせて、排気を高温とし、さらに未燃ＨＣを酸化触媒上で酸化反応させることで、酸化触媒付ＤＰＦ３の温度を高温（例えば５００℃以上）に昇温する。これにより、酸化触媒付ＤＰＦ３に堆積したパティキュレートを燃焼除去して、捕集能力を回復させることができる。

エンジン運転条件が図２の領域Ｃ（低速低負荷運転条件）の場合、ステップ１０６へ進み、領域Ｃにおける運転が所定時間継続したか否かを判定する。後述するステップ１０７の操作をすると、条件によってはエンジンエミッション等が若干悪化する場合がある。また領域Ｃにおけるエンジン１からのＰＭ排出量は比較的少ないため、急激に多量のパティキュレートが酸化触媒付ＤＰＦ３へ堆積することはない。従って、領域Ｃとなってもすぐに特別な操作はせず、その状態が長時間にわたって継続する場合のみ、ステップ１０７の操作を実施する。所定時間は例えば３０分に設定する。ステップ１０６が否定判定された場合には本制御ルーチンを一旦終了する。

ステップ１０６が肯定判定された場合には、ステップ１０７へ進んで酸化触媒付ＤＰＦ３上へのＰＭ堆積量増加を抑制するための操作を実施する。このための操作例を以下に列挙する。
（第１例）
図４に示すように、図１のＥＧＲ通路７１から吸気に還流されるＥＧＲ量が所定値を越えるとＰＭ排出量は急増する。そこで、ＥＧＲ量をＷ２（従来の設定値）からＰＭ排出量が比較的少ないＷ１へ減量することでエンジン１から排出されるパティキュレートの量を抑制する。
（第２例）
図５に示すように、燃料噴射量が所定値を越えるとＰＭ排出量は急増する。そこで、燃料噴射量の上限値をＸ２からＸ１へ減量することでエンジン１から排出されるパティキュレートの量を抑制する。上述したように、燃料量に対して吸気量が不足すると、酸素不足によりパティキュレートが発生しやすくなるが、これを効果的に防止できる。
（第３例）
図６に示すように、燃料噴射圧力が高くなるほどＰＭ排出量は低減する。そこで、燃料噴射圧力をＹ２からＹ１へ増加することでエンジン１から排出されるパティキュレートの量を抑制する。
（第４例）
図７に示すように、燃料噴射時期を遅角させるとＰＭ排出量は増加する。そこで、燃料噴射時期をＺ２からＺ１へ進角することで、エンジン１から排出されるパティキュレートの量を抑制する。
（第５例）
上記第１例から第４例の操作に加え、図８に示すように、領域Ｂにおける昇温設定値Ｔ２（例えば５００℃）より低い設定値Ｔ１（例えば４００℃）まで酸化触媒付ＤＰＦ３を昇温する操作を行なうこともできる。ここではＤＰＦ昇温手段としてポスト噴射を採用しており、パティキュレートを徐々に燃焼させることで、酸化触媒付ＤＰＦ３へのＰＭ堆積量の増加をさらに抑制する。これにより、温度Ｔ２まで昇温する場合に比べて燃料消費量を小さくすることができ（Ｍ２→Ｍ１）、燃費悪化を抑制しながらＰＭ堆積量の抑制効果を高めることができる。

図９は、車両走行時における本発明の効果を表すタイムチャートであり、図のように酸化触媒付ＤＰＦ３再生が必要なＰＭ堆積量ｍ０に到達した状態で、低速運転（領域Ｃ）に移行した場合、ＰＭ堆積抑制手段を持たない従来技術では、領域Ｃで運転される間は、酸化触媒付ＤＰＦ３の再生あるいはその他の処置をしないため、ＰＭ堆積量がさらに増加する。その後、運転条件が中速運転（領域Ｂ）に移行して、再生を実施した場合にはＤＰＦ温度が非常に高くなり、耐熱限界Ｔ０を越えてしまう。

これに対し本発明では、領域Ｃで運転される場合に、エンジン１からのＰＭ排出量を低減し、あるいは酸化触媒付ＤＰＦ３上のパティキュレートを徐々に燃焼させるため、ＰＭ堆積量はほとんど増加しない。従って、その後の領域Ｂでの走行時に、ＤＰＦ温度が耐熱限界Ｔ０を越えることがなく、安全に酸化触媒付ＤＰＦ３を再生することができる。

本発明の第１の実施の形態における内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。 エンジン回転数と出力トルクを両軸とした図において、エンジン運転領域毎に酸化触媒付ＤＰＦ再生のために異なる操作を行うことを説明するための図である。 本発明によるＥＣＵの作動を示すフローチャート図である。 エンジン運転領域Ｃにおいて、ＥＧＲ量とＰＭ排出量との関係を示す図である。 エンジン運転領域Ｃにおいて、燃料噴射量上限値とＰＭ排出量との関係を示す図である。 エンジン運転領域Ｃにおいて、燃料噴射圧力とＰＭ排出量との関係を示す図である。 エンジン運転領域Ｃにおいて、燃料噴射時期とＰＭ排出量との関係を示す図である。 エンジン運転領域Ｃにおいて、ポスト噴射量と燃料消費量および酸化触媒付ＤＰＦ温度との関係を示す図である。 車両走行時における本発明の効果を表すタイムチャート図である。

符号の説明

１ 内燃機関
１１ 吸気管
２ａ、２ｂ 排気管
３ 酸化触媒付ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
４１ 排気温センサ
４２ エアフローメータ
５ 差圧センサ
６ ＥＣＵ
６１ 回転数センサ
６２ アクセル開度センサ
７ ＥＧＲバルブ
７１ ＥＧＲ通路

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設置されて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、内燃機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、上記パティキュレートフィルタに堆積するパティキュレート量を検出するＰＭ堆積量検出手段と、上記パティキュレートフィルタを昇温する昇温手段と、上記運転条件検出手段と上記ＰＭ堆積量検出手段の検出結果に基づき上記昇温手段を操作する昇温制御手段を備え、上記昇温制御手段は、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレート堆積量が所定値を越えた時に、内燃機関の出力トルクが第１所定値以上の場合は上記昇温手段による昇温操作を実施せず、出力トルクが第１所定値未満かつ、第１所定値より小さい第２所定値以上の場合は上記昇温手段による昇温操作を実施し、出力トルクが第２所定値未満の場合は上記昇温手段による昇温操作を実施せずに、上記パティキュレートフィルタへのパティキュレートの堆積を抑制するための操作を行なうＰＭ堆積抑制手段を作動させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 上記昇温制御手段における第１所定値および第２所定値は、内燃機関の回転速度に応じて決定される請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 上記昇温制御手段は、上記パティキュレート堆積量が所定値を越え、かつ内燃機関の出力トルクが第２所定値未満である時に、その運転条件が所定時間継続されたかどうかを判定する判定手段を有し、該判定手段が肯定判定された時にのみ、上記ＰＭ堆積抑制手段による操作を実施する請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 上記ＰＭ堆積抑制手段は、内燃機関から排出されるパティキュレート量を減少させる操作を行なう請求項１ないし３のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 上記ＰＭ堆積抑制手段は、ＥＧＲ量を設定値より減量する、吸気量に対する噴射量の上限ガード値を低減する、燃料噴射圧力を増加する、または燃料噴射時期を進角する操作を行なって内燃機関から排出されるパティキュレート量を低減する請求項４のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 上記ＰＭ堆積抑制手段は、上記パティキュレートフィルタを上記昇温手段による昇温時の温度よりも低い温度まで昇温させることで上記パティキュレートの堆積量の増加を抑制する手段を有する請求項１ないし５いずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。

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