JP5478276B2 - パティキュレートフィルタの再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、パティキュレートフィルタの再生方法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パティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤分と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。

前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの採用が検討されている。

即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。

ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。

そこで、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の再生用酸化触媒を別途配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記再生用酸化触媒より上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。

つまり、パティキュレートフィルタより上流側で添加された燃料（ＨＣ）が前段の再生用酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。

この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加することで排気ガス中に燃料を添加すれば良い。

尚、斯かるパティキュレートフィルタの強制再生に関連する先行技術文献情報としては本発明と同じ出願人による下記の特許文献１等がある。

特開２００３−１９３８２４号公報

しかしながら、デーゼルエンジンの排気浄化を図る場合、前述のように排気ガス中のパティキュレートを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス中に含まれるＮＯx（窒素酸化物）についても除去する必要があるので、一般的には、排気系から抜き出した排気ガスの一部をＥＧＲラインにより吸気系へ戻し且つその吸気系に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減するＥＧＲ装置（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が併用されているが、パティキュレートフィルタの強制再生時にも排気ガスの再循環を継続すると、ポスト噴射により排気ガス中に添加された添加燃料がＥＧＲラインを流れる間に該ＥＧＲラインを汚染してしまい、ＥＧＲクーラの熱交換部の効率が落ちて冷却能力の低下を招く虞れがあったため、これまではパティキュレートフィルタの強制再生時にＥＧＲバルブを閉じて排気ガスの再循環を中止する措置が採られており、パティキュレートフィルタの強制再生時にＮＯxの排出量が一時的に増加するという問題があった。

そこで、本発明者は、排気管途中のパティキュレートフィルタより上流側となる位置に燃料添加装置を別途設け、パティキュレートフィルタの強制再生時に、燃料添加装置から燃料添加を行うことでＥＧＲラインに添加燃料が導かれないようにして排気ガスの再循環を継続する方式を検討するに到ったが、このような方式を採用した場合には、都市内走行のような軽負荷の運転モードで排気温度が大幅に低下することにより、パティキュレートフィルタが再生不良を起こして再生時間が長くかかるという新たな問題を招くこととなった。

即ち、これまでのようにパティキュレートフィルタの強制再生時に排気ガスの再循環を中止してポスト噴射で燃料添加を行う場合には、ポスト噴射に先行してメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加する排気昇温措置が採られているのが一般的であり、このアフタ噴射の燃料が出力に転換され難いタイミングで燃焼することにより内燃機関の熱効率が下がり、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量が増えて排気温度が上昇するようになっていたが、このようなアフタ噴射の追加によっても排気ガス中の未燃燃料分が増加する傾向となってＥＧＲラインを汚染する要因となるため、燃料添加装置による燃料添加に切り換えて排気ガスの再循環を継続する場合には、アフタ噴射による排気昇温の効果も得られなくなり、都市内走行のような軽負荷の運転モードでパティキュレートフィルタの再生不良が起こり易くなった。

このため、都市内走行のような軽負荷の運転モードでは、これまで通りのポスト噴射による燃料添加を排気ガスの再循環を中止して行う対応策が考えられているが、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時に排気ガスの再循環を中止しなければならないことは、ＮＯxの排出量を抑制する観点からして好ましいことではなく、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時でも排気ガスの再循環を極力継続し得るようにする対応策が求められている。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時でも排気ガスの再循環を極力継続し得るようにしてＮＯx排出量の抑制を図ることを目的としている。

本発明は、再生用酸化触媒を前段に備えて排気管途中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中への燃料添加を行い、その添加燃料が再生用酸化触媒上で酸化反応した時の反応熱により後段のパティキュレートフィルタ内の捕集済みパティキュレートを燃焼させて該パティキュレートフィルタの強制再生を図る方法であって、再生用酸化触媒の入側の排気管内に燃料を直噴する燃料添加手段と、該燃料添加手段より上流の排気系から排気ガスの一部を抜き出して吸気系へ再循環するＥＧＲラインと、該ＥＧＲラインの最上流部で排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するＥＧＲ用酸化触媒とを備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が該再生用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第一設定温度より高い時に、ＥＧＲラインを開通して排気ガスの再循環を行いながら前記燃料添加手段により燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記ＥＧＲ用酸化触媒の出側排気温度が該ＥＧＲ用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第二設定温度より高い時に、ＥＧＲラインを開通して排気ガスの再循環を行いながらエンジン側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記ＥＧＲ用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度以下である時には、ＥＧＲラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行うことを特徴とするものである。

而して、再生用酸化触媒が既に触媒活性を有する温度に達している場合には、その出側排気温度が第一設定温度より高くなって燃料添加手段により燃料添加が行われ、その添加燃料が再生用酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。

この際、ＥＧＲラインが開通されて排気ガスの再循環が継続されるが、燃料添加手段より上流の排気系から排気ガスの一部が抜き出されて吸気系へ再循環されるようになっているため、ＥＧＲラインに添加燃料が導かれる心配がなく、ＥＧＲライン内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが未然に回避される。

ただし、燃料添加手段による燃料添加では、ポスト噴射の場合の如きアフタ噴射の追加による排気昇温が期待できないため、都市内走行のような軽負荷の運転モードが長く続くと、排気温度が大幅に低下して再生用酸化触媒が不活性状態となる虞れがあるが、このような場合には、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下となることで燃料添加手段からエンジン側でのポスト噴射に切り替わり、該ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われる。

この結果、都市内走行のような軽負荷の運転モードであっても、アフタ噴射の追加により排気昇温が図られて再生用酸化触媒の触媒活性が高められ、パティキュレートフィルタが再生不良を起こして再生時間が長くかかるといった事態が回避されることになる。

また、この際に、ＥＧＲ用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度より高くなっていれば、ＥＧＲラインが開通されて排気ガスの再循環が継続されるが、前記ＥＧＲラインの最上流部で排気ガス中の未燃燃料分がＥＧＲ用酸化触媒により酸化処理されるので、ＥＧＲライン内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが回避される。

ただし、ＥＧＲ用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度以下であれば、前記ＥＧＲ用酸化触媒が不活性状態となっているものと考えられるので、ＥＧＲラインが閉塞されて排気ガスの再循環が中止される。

また、本発明においては、再生用酸化触媒より上流側の排気管に昇温用酸化触媒を備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かを判定するのに先立ち、再生用酸化触媒の出側排気温度を第一設定温度より低い第三設定温度と比較し、再生用酸化触媒の出側排気温度が第三設定温度以下である場合に限り、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が該昇温用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第四設定温度より高いか否かの判定に移行し、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高い時に、ＥＧＲラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度以下である時には、ＥＧＲラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらアフタ噴射のみを行うようにすると良い。

このようにすれば、長時間に及ぶ渋滞などで排気温度の非常に低い運転状態が続き、再生用酸化触媒の床温度が大幅に低下してしまってパティキュレートフィルタの強制再生を実行できない状況にある場合に、これを再生用酸化触媒の出側排気温度が第三設定温度以下となっていることで判定し、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高いか否かの判定に移行することになる。

そして、昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高い時には、ＥＧＲラインが閉塞されて排気ガスの再循環が中止され、ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われ、その添加燃料が昇温用酸化触媒上で酸化反応することによる反応熱で排気昇温が図られると共に、アフタ噴射の追加によっても排気昇温が図られることになる。

ここで、前記昇温用酸化触媒は、再生用酸化触媒より上流側の排気管に備えられているので、エンジンから排出されて間もない高温の排気ガスが昇温用酸化触媒に導入されることにより、排気温度の低い運転状態でも比較的容易に活性化することになる。

尚、この時のポスト噴射による燃料添加は、パティキュレートフィルタの強制再生を意図したものではなく、単に排気昇温を図る目的だけのために行われるものであるため、昇温用酸化触媒で消費し尽くされる程度の比較的少ない量で良い。

一方、昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度以下である時には、ＥＧＲラインが閉塞されて排気ガスの再循環が中止され、アフタ噴射のみが行われて排気昇温が図られることになる。

上記した本発明のパティキュレートフィルタの再生方法によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタの強制再生時であっても、ＥＧＲ用酸化触媒が活性状態にあれば、ポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して排気昇温を図りつつ排気ガスの再循環を継続することができるので、ＮＯx排出量の一時的な増加を従来より著しく抑制することができ、しかも、再生用酸化触媒が十分な活性状態にあれば、ポスト噴射から燃料添加手段に切り替えて確実に未燃燃料分によるＥＧＲラインの汚染を防止することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、長時間に及ぶ渋滞などで再生用酸化触媒の床温度が大幅に低下してしまった場合に、パティキュレートフィルタの強制再生に先立ち排気昇温を図ることができ、パティキュレートフィルタの床温度を上げて強制再生を実行し得る温度条件を整えることができる。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 本発明の具体的な制御手順を示すフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１はターボチャージャ２を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では概略的に４気筒のみを図示）に分配されるようになっている。

更に、このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１を介し車外へ排出されるようにしてある。

そして、この排気管１１の途中には、フィルタケース１２が介装されており、該フィルタケース１２内には、酸化触媒を一体的に担持した触媒再生型のパティキュレートフィルタ１３が収容されており、該パティキュレートフィルタ１３の前段には、フロースルー型の再生用酸化触媒１４が収容されている。

また、排気マニホールド１０における各気筒８の並び方向の一端部と、吸気マニホールド７に接続されている吸気管５の一端部との間がＥＧＲライン１５により接続されており、排気マニホールド１０から抜き出した排気ガス９の一部が水冷式のＥＧＲクーラ１６及びＥＧＲバルブ１７を介して吸気管５に再循環されるようになっており、排気系から吸気系へ再循環された排気ガス９で各気筒８内での燃料の燃焼を抑制して燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減し得るようにしてある。

他方、図示しない運転席のアクセルには、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１８が備えられていると共に、ディーゼルエンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転センサ１９が装備されており、これらアクセルセンサ１８及び回転センサ１９からのアクセル開度信号１８ａ及び回転数信号１９ａは、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２０に対し入力されるようになっている。

そして、この制御装置２０においては、ディーゼルエンジン１の各気筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置２１に向け燃料の噴射タイミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号２１ａが出力されるようになっている。

ここで、前記燃料噴射装置２１は、各気筒８毎に装備される図示しない複数のインジェクタにより構成されており、これら各インジェクタの電磁弁が前記燃料噴射信号２１ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。

そして、前記制御装置２０では、アクセル開度信号１８ａ及び回転数信号１９ａに基づき現在の運転状態に応じた通常のメイン噴射を指示する燃料噴射信号２１ａが出力されるようになっている一方、必要に応じて、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加したり、メイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を更に追加したりする燃料噴射信号２１ａが出力されるようにもなっている。

そして、このように構成された排気浄化装置に関し、本形態例においては、再生用酸化触媒１４より上流側の排気管１１（タービン２ｂの出口付近）に、フロースルー型の昇温用酸化触媒２２が設けられ、該昇温用酸化触媒２２の直後には、再生用酸化触媒１４の入側の排気管１１内に燃料を直噴する燃料添加装置２３（燃料添加手段）が設けられており、該燃料添加装置２３は、制御装置２０からの燃料添加信号２３ａにより燃料添加が実行されるようになっている。

また、前記ＥＧＲライン１５の最上流部には、排気ガス９中の未燃燃料分を酸化処理するＥＧＲ用酸化触媒２４が設けられており、該ＥＧＲ用酸化触媒２４が活性状態にあれば、ディーゼルエンジン１側でポスト噴射を実施しながらＥＧＲバルブ１７を開けて排気ガス９の再循環を行うことが可能となるようにしてあり、このＥＧＲバルブ１７の開閉による排気ガス９の再循環の継続・中止は、制御装置２０からの制御信号１７ａにより指示されるようになっている。

更に、前述した再生用酸化触媒１４、昇温用酸化触媒２２、ＥＧＲ用酸化触媒２４の夫々の直後には、各触媒を出た直後の排気温度を検出する温度センサ２５，２６，２７が装備されており、該各温度センサ２５，２６，２７からの検出信号２５ａ，２６ａ，２７ａが前記制御装置２０に入力されるようになっている。

尚、ここに図示している例においては、フィルタケース１２内におけるパティキュレートフィルタ１３の後段に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを炭化水素と反応させ得る選択還元型触媒２８が、ＮＯxの還元浄化を支援するべく補助的に追加装備されている。

而して、このような構成を備えた排気浄化装置におけるパティキュレートフィルタ１３の強制再生は、前記制御装置２０によりディーゼルエンジン１側でのポスト噴射と燃料添加装置２３とを適宜に切り替えて排気ガス９の再循環を極力継続しながら実行されるようになっており、より具体的には、図２にフローチャートで示す如き制御手順により行われるようにしてある。

即ち、先ずステップＳ１において、温度センサ２５からの検出信号２５ａに基づき、再生用酸化触媒１４の出側排気温度が２００℃（第三設定温度）より高いことが確認された後、ステップＳ２へと進んで再生用酸化触媒１４の出側排気温度が３５０℃（第一設定温度）より高いか否かの判定が続いて行われる。

ここで、ステップＳ１における判定は、長時間に及ぶ渋滞などで排気温度の非常に低い運転状態が続き、再生用酸化触媒１４の床温度がパティキュレートフィルタ１３の強制再生を実行できないほど大幅に低下してしまっていないかどうかを確認するものであり、ステップＳ２における判定は、再生用酸化触媒１４が活性状態にあるか否かを確認するものである。

そして、ステップＳ２での判定が「ＹＥＳ」である場合にステップＳ３へと進み、該ステップＳ３において、ＥＧＲバルブ１７へ向け開操作を指令する制御信号１７ａが出力されると共に、燃料添加装置２３へ向け燃料添加信号２３ａが出力され、ＥＧＲライン１５を開通して排気ガス９の再循環を行いながら前記燃料添加装置２３により燃料添加を行う制御が実行される。

一方、ステップＳ２での判定が「ＮＯ」である場合にはステップＳ４へと進み、該ステップＳ４において、温度センサ２７からの検出信号２７ａに基づき、ＥＧＲ用酸化触媒２４の出側排気温度が２３０℃（第二設定温度）より高いか否かの判定が行われ、ＥＧＲ用酸化触媒２４が活性状態にあるか否かが確認される。

そして、ステップＳ４での判定が「ＹＥＳ」である場合にステップＳ５へと進み、該ステップＳ５において、ＥＧＲバルブ１７へ向け開操作を指令する制御信号１７ａが出力されると共に、燃料噴射装置２１に向けポスト噴射をアフタ噴射と共に追加する燃料噴射信号２１ａが出力され、ＥＧＲライン１５を開通して排気ガス９の再循環を行いながらディーゼルエンジン１側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行う制御が実行される。

一方、ステップＳ４での判定が「ＮＯ」である場合にはステップＳ６へと進み、該ステップＳ６において、ＥＧＲバルブ１７へ向け閉操作を指令する制御信号１７ａが出力されると共に、燃料噴射装置２１に向けポスト噴射をアフタ噴射と共に追加する燃料噴射信号２１ａが出力され、ＥＧＲライン１５を閉塞して排気ガス９の再循環を中止しながらディーゼルエンジン１側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行う制御が実行される。

ただし、最初のステップＳ１で再生用酸化触媒１４の床温度がパティキュレートフィルタ１３の強制再生を実行できないほど大幅に低下してしまっているとして「ＮＯ」の判定が下された場合には、ステップＳ２の再生用酸化触媒１４の出側排気温度が３５０℃（第一設定温度）より高いか否かの判定に進まずにステップＳ７へと進み、該ステップＳ７において、温度センサ２６からの検出信号２６ａに基づき、昇温用酸化触媒２２の出側排気温度が２３０℃（第二設定温度）より高いか否かの判定が行われ、昇温用酸化触媒２２が活性状態にあるか否かが確認される。

そして、ステップＳ７での判定が「ＹＥＳ」である場合にステップＳ８へと進み、該ステップＳ８において、ＥＧＲバルブ１７へ向け閉操作を指令する制御信号１７ａが出力されると共に、燃料噴射装置２１に向けポスト噴射をアフタ噴射と共に追加する燃料噴射信号２１ａが出力され、ＥＧＲライン１５を閉塞して排気ガス９の再循環を中止しながらディーゼルエンジン１側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行う制御が実行される。

尚、この時のポスト噴射による燃料添加は、その添加燃料を昇温用酸化触媒２２で酸化反応させて反応熱により排気昇温を図ることを目的として行われるものであり、パティキュレートフィルタ１４の強制再生時よりも少ない添加量で良い。

一方、ステップＳ７での判定が「ＮＯ」である場合にはステップＳ９へと進み、該ステップＳ９において、ＥＧＲバルブ１７へ向け閉操作を指令する制御信号１７ａが出力されると共に、燃料噴射装置２１に向けアフタ噴射のみを追加する燃料噴射信号２１ａが出力され、ＥＧＲライン１５を閉塞して排気ガス９の再循環を中止しながらディーゼルエンジン１側でアフタ噴射のみを追加して燃料添加を行う制御が実行される。

以上に述べた通り、図２のフローチャートに示す制御手順に従ってパティキュレートフィルタ１３の強制再生を行えば、再生用酸化触媒１４が既に触媒活性を有する温度に達している場合に、その出側排気温度が３５０℃（第一設定温度）より高くなって燃料添加装置２３により燃料添加が行われ、その添加燃料が再生用酸化触媒１４を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガス９の流入により直後のパティキュレートフィルタ１３の触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ１３の再生化が図られることになる。

この際、ＥＧＲライン１５が開通されて排気ガス９の再循環が継続されるが、燃料添加装置２３より上流の排気マニホールド１０から排気ガス９の一部が抜き出されて吸気管５へ再循環されるようになっているため、ＥＧＲライン１５に添加燃料が導かれる心配がなく、ＥＧＲライン１５内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが未然に回避される。

ただし、燃料添加装置２３による燃料添加では、ポスト噴射の場合の如きアフタ噴射の追加による排気昇温が期待できないため、都市内走行のような軽負荷の運転モードが長く続くと、排気温度が大幅に低下して再生用酸化触媒１４が不活性状態となる虞れがあるが、このような場合には、再生用酸化触媒１４の出側排気温度が３５０℃（第一設定温度）以下となることで燃料添加装置２３からディーゼルエンジン１側でのポスト噴射に切り替わり、該ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われる。

この結果、都市内走行のような軽負荷の運転モードであっても、アフタ噴射の追加により排気昇温が図られて再生用酸化触媒１４の触媒活性が高められ、パティキュレートフィルタ１３が再生不良を起こして再生時間が長くかかるといった事態が回避されることになる。

また、この際に、ＥＧＲ用酸化触媒２４の出側排気温度が２３０℃（第二設定温度）より高くなっていれば、ＥＧＲライン１５が開通されて排気ガス９の再循環が継続されるが、前記ＥＧＲライン１５の最上流部で排気ガス９中の未燃燃料分がＥＧＲ用酸化触媒２４により酸化処理されるので、ＥＧＲライン１５内が未燃燃料分の付着により汚染してしまうことが回避される。

ただし、ＥＧＲ用酸化触媒２４の出側排気温度が２３０℃（第二設定温度）以下であれば、前記ＥＧＲ用酸化触媒２４が不活性状態となっているものと考えられるので、ＥＧＲライン１５が閉塞されて排気ガス９の再循環が中止される。

また、特に本形態例においては、長時間に及ぶ渋滞などで排気温度の非常に低い運転状態が続き、再生用酸化触媒１４の床温度が大幅に低下してしまってパティキュレートフィルタ１３の強制再生を実行できない状況にある場合に、これを再生用酸化触媒１４の出側排気温度が２００℃（第三設定温度）以下となっていることで判定し、再生用酸化触媒１４の出側排気温度が３５０℃（第一設定温度）より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒２２の出側排気温度が２３０℃（第四設定温度）より高いか否かの判定に移行することになる。

そして、昇温用酸化触媒２２の出側排気温度が２３０℃（第四設定温度）より高い時には、ＥＧＲライン１５が閉塞されて排気ガス９の再循環が中止され、ポスト噴射がアフタ噴射と共に追加されて燃料添加が行われ、その添加燃料が昇温用酸化触媒２２上で酸化反応することによる反応熱で排気昇温が図られると共に、アフタ噴射の追加によっても排気昇温が図られることになる。

ここで、前記昇温用酸化触媒２２は、再生用酸化触媒１４より上流側の排気管１１に備えられているので、ディーゼルエンジン１から排出されて間もない高温の排気ガス９が昇温用酸化触媒２２に導入されることにより、排気温度の低い運転状態でも比較的容易に活性化することになる。

尚、この時のポスト噴射による燃料添加は、パティキュレートフィルタ１３の強制再生を意図したものではなく、単に排気昇温を図る目的だけのために行われるものであるため、昇温用酸化触媒２２で消費し尽くされる程度の比較的少ない量で済む。

一方、昇温用酸化触媒２２の出側排気温度が２３０℃（第四設定温度）以下である時には、ＥＧＲライン１５が閉塞されて排気ガス９の再循環が中止され、アフタ噴射のみが行われて排気昇温が図られることになる。

従って、上記形態例によれば、軽負荷の運転モードでのパティキュレートフィルタ１３の強制再生時であっても、ＥＧＲ用酸化触媒２４が活性状態にあれば、ポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して排気昇温を図りつつ排気ガス９の再循環を継続することができるので、ＮＯx排出量の一時的な増加を従来より著しく抑制することができ、しかも、再生用酸化触媒１４が十分な活性状態にあれば、ポスト噴射から燃料添加装置２３に切り替えて確実に未燃燃料分によるＥＧＲライン１５の汚染を防止することができる。

また、特に本形態例の場合には、長時間に及ぶ渋滞などで再生用酸化触媒１４の床温度が大幅に低下してしまった場合に、パティキュレートフィルタ１３の強制再生に先立ち排気昇温を図ることができ、パティキュレートフィルタ１３の床温度を上げて強制再生を実行し得る温度条件を整えることができる。

尚、本発明のパティキュレートフィルタの再生方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ディーゼルエンジン（エンジン）
５ 吸気管（吸気系）
７ 吸気マニホールド（吸気系）
９ 排気ガス
１０ 排気マニホールド（排気系）
１１ 排気管（排気系）
１３ パティキュレートフィルタ
１４ 再生用酸化触媒
１５ ＥＧＲライン
１６ ＥＧＲクーラ
１７ ＥＧＲバルブ
１７ａ 制御信号
２０ 制御装置
２１ 燃料噴射装置
２１ａ 燃料噴射信号
２２ 昇温用酸化触媒
２３ 燃料添加装置（燃料添加手段）
２３ａ 燃料添加信号
２４ ＥＧＲ用酸化触媒
２５ 温度センサ
２５ａ 検出信号
２６ 温度センサ
２６ａ 検出信号
２７ 温度センサ
２７ａ 検出信号

Claims (2)

1. 再生用酸化触媒を前段に備えて排気管途中に設けられた触媒再生型のパティキュレートフィルタの上流側で排気ガス中への燃料添加を行い、その添加燃料が再生用酸化触媒上で酸化反応した時の反応熱により後段のパティキュレートフィルタ内の捕集済みパティキュレートを燃焼させて該パティキュレートフィルタの強制再生を図る方法であって、再生用酸化触媒の入側の排気管内に燃料を直噴する燃料添加手段と、該燃料添加手段より上流の排気系から排気ガスの一部を抜き出して吸気系へ再循環するＥＧＲラインと、該ＥＧＲラインの最上流部で排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するＥＧＲ用酸化触媒とを備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が該再生用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第一設定温度より高い時に、ＥＧＲラインを開通して排気ガスの再循環を行いながら前記燃料添加手段により燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記ＥＧＲ用酸化触媒の出側排気温度が該ＥＧＲ用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第二設定温度より高い時に、ＥＧＲラインを開通して排気ガスの再循環を行いながらエンジン側でポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度以下で且つ前記ＥＧＲ用酸化触媒の出側排気温度が第二設定温度以下である時には、ＥＧＲラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行うことを特徴とするパティキュレートフィルタの再生方法。
2. 再生用酸化触媒より上流側の排気管に昇温用酸化触媒を備え、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かを判定するのに先立ち、再生用酸化触媒の出側排気温度を第一設定温度より低い第三設定温度と比較し、再生用酸化触媒の出側排気温度が第三設定温度以下である場合に限り、再生用酸化触媒の出側排気温度が第一設定温度より高いか否かの判定に進まずに、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が該昇温用酸化触媒の触媒活性の有無を判定する第四設定温度より高いか否かの判定に移行し、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度より高い時に、ＥＧＲラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらポスト噴射をアフタ噴射と共に追加して燃料添加を行い、前記昇温用酸化触媒の出側排気温度が第四設定温度以下である時には、ＥＧＲラインを閉塞して排気ガスの再循環を中止しながらアフタ噴射のみを行うことを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタの再生方法。

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