ディーゼルエンジンの排気浄化装置
【課題】ＤＰＦ再生を一時中断してアイドルストップを実施することで、アイドルストップの機会・頻度の低下を抑制しつつ、アイドルストップ中にＤＰＦを高温に保持して、アイドルストップからのエンジンの自動再始動時に速やかにＤＰＦ再生を再開できるようにする。
【解決手段】ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦ再生を中断してアイドルストップを行い、その後のエンジンの自動再始動後にＤＰＦ再生を再開する。アイドルストップの開始時のディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ温度が、少なくともアイドル運転への移行時のＤＰＦ温度よりも高くなるように、アイドル運転への移行時期ａ０からアイドルストップの開始時期ａ１までの間、アイドルストップの実行を遅らせる。
【解決手段】ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦ再生を中断してアイドルストップを行い、その後のエンジンの自動再始動後にＤＰＦ再生を再開する。アイドルストップの開始時のディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ温度が、少なくともアイドル運転への移行時のＤＰＦ温度よりも高くなるように、アイドル運転への移行時期ａ０からアイドルストップの開始時期ａ１までの間、アイドルストップの実行を遅らせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドルストップを行うディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、特に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦとも呼ぶ）の再生に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アイドル運転ではエンジンを自動停止するアイドルストップを行うディーゼルエンジンにおいて、ポスト噴射によるＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行した場合には、ＤＰＦ再生が完了するまでアイドルストップを禁止し、アイドル運転でのＤＰＦ再生を継続している。この理由は、ＤＰＦ再生中にアイドルストップを行い、ＤＰＦ再生を中断すると、ＤＰＦの温度が著しく低下するために、ＤＰＦ再生を完了するまでに多大な時間やエネルギーを要する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０１２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようにＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行した場合、ＤＰＦ再生が完了するまでアイドルストップを禁止するものでは、アイドルストップを行う機会・頻度が低下し、アイドルストップによる排気浄化や燃費向上の効果が目減りしてしまう。
【０００５】
ところで、ＤＰＦ再生中にアイドルストップへ移行した場合、上記の特許文献１ではＤＰＦ温度は著しく低下すると記載されているが、本発明者等の鋭意研究により、実際には、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行すると、直前までＤＰＦ再生が行われているためにＤＰＦ温度は既に再生可能温度まで高まっており、かつ、アイドル運転では空気過剰率が高く酸素濃度が高くなるために、ＤＰＦ内に残存する煤（ｓｏｏｔ）等を含むパティキュレートの酸化反応が促進されて一時的に温度が上昇し、その後にＤＰＦ温度が低下していくことを見い出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明では、アイドル運転中に所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンを自動停止するアイドルストップを行うディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタが排気系に設けられ、所定のＤＰＦ再生条件が成立すると、上記ディーゼルパティキュレートフィルタを昇温してディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ再生を行う。このＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合には、上記ＤＰＦ再生を中断してアイドルストップを行い、その後のエンジンの自動再始動後にＤＰＦ再生を再開する。そして、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行したときには、上記アイドルストップ条件が成立していても、上記アイドルストップの開始時のディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ温度が、少なくとも上記アイドル運転への移行時のＤＰＦ温度よりも高くなるまで、アイドルストップの実行を遅らせることを特徴としている。
【０００７】
このように本発明では、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦ再生を一時的に中断するとともに、ＤＰＦ温度が上昇するようにアイドルストップの実行を遅らせて、所定の遅延時間、アイドル運転を継続した後にアイドルストップを行う。これにより、アイドルストップ開始時のＤＰＦ温度を高温状態とすることが可能となる。アイドルストップ中にはガス流れがないためにＤＰＦ温度が大きく低下することはなく、その後のエンジンの自動再始動後には、ＤＰＦ温度が比較的高い温度に維持されることとなるために、ＤＰＦ再生を速やかに再開することが可能となり、ＤＰＦ再生可能温度に昇温するための時間やエネルギーを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合にも、ＤＰＦ再生を一時的に中断してアイドルストップを行うようにしたので、アイドルストップを行う機会・頻度が高くなり、アイドルストップによる所期の排気浄化効果や燃費向上効果を得ることができる。
【０００９】
更に本発明では、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦ温度が上昇するようにアイドルストップの実行を遅らせて、所定の遅延時間、アイドル運転を継続した後にアイドルストップを行うことで、ＤＰＦ温度が比較的高い温度に維持されるため、その後のエンジンの自動再始動後に、ＤＰＦ再生を速やかに再開することが可能となり、ＤＰＦの昇温に必要な時間やエネルギーを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す概略構成図。
【図２】上記実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図３】図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図４】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図５】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図７】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図８】ＤＰＦ温度（上段）とエンジン回転速度（下段）の変化を示すタイミングチャート。
【図９】ＤＰＦ温度に応じた結晶性の成長を示す説明図。
【図１０】ＤＰＦ温度と燃料性状に応じた結晶性が結晶性しきい値に達するまでの時間を示す説明図。
【図１１】ＤＰＦ温度低下促進制御におけるＤＰＦ温度（上段）とエンジン回転速度（下段）の変化を示すタイミングチャート。
【図１２】ＤＰＦ再生時における目標吸入空気量の設定マップを示す特性図。
【図１３】ＤＰＦ再生終了（開始）時期の排気圧力の判定値を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態を適用するディーゼルエンジンのシステム構成図である。１はディーゼルエンジン本体、２は各気筒の燃料噴射弁、３は高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有する燃料噴射装置（以下、コモンレール式燃料噴射装置という）、４は吸気コレクタ、５は吸気通路、１０は排気通路、９は目標再生温度の設定や再生処理時の昇温制御等、後述するような種々の制御を記憶及び実行するコントロールユニット、１４はディーゼルエンジン本体１の駆動力を駆動軸に伝達する変速機である。なお、変速機１４は有段変速機、無段変速機のいずれであっても構わない。
【００１２】
燃料噴射弁２には、コモンレール式燃料噴射装置３によって高圧燃料が供給される。また、各燃料噴射弁２はコントロールユニット（ＥＣＵ）９からの噴射信号に応じて開閉動作し、高圧燃料を気筒内に噴射する。ディーゼルエンジン本体１の各吸気ポートに接続する吸気コレクタ４には、吸気通路５が接続し、吸気通路５には、上流側からの過給のための可変ノズル式ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、加圧されて高温となった空気を冷却するインタークーラ７、吸気量を制御する吸気絞り弁８を配置する。また、排気通路１０には、その上流側から、可変ノズル式ターボチャージャ６のタービン６ｂ、排気中の未燃焼成分を酸化処理する貴金属を担時した酸化触媒１１、排気中のＮＯｘをトラップする吸着型ＮＯｘ触媒１２、排気中のＰＭ（パティキュレート）を補集するパティュレートフィルタ（ＤＰＦ）１３を順次配置する。また、排気通路１０のタービン６ｂの上流から分岐して吸気コレクタ４に接続するＥＧＲ通路１５を設け、このＥＧＲ通路１５にはＥＧＲ弁１６を設置し、運転条件に応じて吸気中に還流する排気量を制御する。
【００１３】
ＥＣＵ９には、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１７、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１８、また排気通路１０の酸化触媒１１とＤＰＦ１３との間の排気圧力、つまりＤＰＦ１３の上流側の排気圧力を検出する排気圧センサ１９、ＤＰＦ１３の下流の排気空燃比を検出する排気空燃比センサ２０、ＤＰＦ１３の触媒床下温度、すなわちＤＰＦ温度を検出する温度センサ２１、吸着型ＮＯｘ触媒１２の温度を検出する温度センサ２２からの各検出信号の他、ＤＰＦ１３内のＰＭ堆積量などが入力される。そして、これら検出信号に基づいて可変ノズル式ターボチャージャ６の可変ノズルベーンの開度を制御するための信号、ＥＧＲ弁１６の開度を制御するための信号、吸気絞り弁８の開度を制御するための信号、燃料噴射弁２による燃料噴射量を制御するための信号、ＤＰＦ１３の再生時期を判断し、ＤＰＦ再生のための排気温度上昇に必要な燃料供給をする燃料噴射弁２を作動させるための信号等をそれぞれ演算し、出力する。
【００１４】
次に、ＤＰＦ１３の再生制御、特に、アイドルストップを行う場合のＤＰＦ１３の再生・中断制御について、図２〜図７を参照して説明する。図２はＤＰＦ１３の再生制御のためのＥＣＵ９が実行するメインルーチンを表すフローチャートである。なお、この制御ルーチンは一定周期毎、例えば１０ｍｓごとに繰り返し実行される。
【００１５】
ステップＳ１では、エンジン運転状態としてエンジン回転速度センサ１７及びアクセル開度センサ１８の検出信号などを読み込む。
【００１６】
ステップＳ２では、ＤＰＦ１３内のＰＭ堆積量を推定する。推定方法は一般的に知られている方法を用いることができ、例えば、排気圧力とＰＭ堆積量との関係を予めマップ化しておき、排気圧センサ１９により検出される排気圧力を用いてマップ検索する方法や、エンジン回転速度及びエンジン負荷（燃料噴射量）とＰＭ排出量との関係を予めマップ化しておき、前回のＤＰＦ再生からのＰＭ排出量を積算する方法等を用いることができる。
【００１７】
ステップＳ３では、アイドル運転フラグＳＴ＿ＩＤＥＬが「０」であるかを判定する。このアイドル運転フラグＳＴ＿ＩＤＥＬは、アイドル運転時には「１」に設定され、非アイドル運転時には「０」に設定される。アイドル運転中であればステップＳ３が否定されて図３のサブルーチンへ進み、アイドル運転中でなければ、ステップＳ３が肯定されて、ステップＳ４へ進む。
【００１８】
ステップＳ４では、ＤＰＦ再生モード中であるか否かを示すフラグ（ｒｅｇ）が「０」であるか否かを判定する。このフラグｒｅｇは、ＤＰＦ再生中には「１」に設定され、非ＤＰＦ再生中には「０」に設定される。ＤＰＦ再生は、周知のように、ＤＰＦを継続的に使用するために、捕集されたＰＭ（主に煤）を燃焼などの手法により定期的に除去するものであって、この実施例では公知の酸化触媒１１とポスト噴射とを組み合わせたＤＰＦ再生を行っている。ポスト噴射は、圧縮上死点付近での燃料のメイン噴射後に圧縮上死点よりも遅い非着火タイミングでポスト噴射を行い、排気温度を高めるものである。但し、ＤＰＦ再生の手法としてはこれに限らず、ヒータなどを用いた手法などであっても良い。ＤＰＦ再生モード中であればステップＳ４が否定されて図４のサブルーチンへ進み、ＤＰＦ再生モード中でなければ、ステップＳ４が肯定されて、ステップＳ５へ進む。
【００１９】
ステップＳ５では、低温化促進処理中に「１」とされる低温化促進フラグＤＰＦ＿Ｔ＿ｄｏｗｎが「０」であるか否かを判定する。ここで、低温化促進処理とは、ＰＭの結晶性の急激な成長を抑制するために、ＤＰＦ再生からのアイドル運転中におけるＤＰＦの温度低下を促進するものであり、この実施例では、アイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を高めることで、低温のガスを多くＤＰＦに供給し、ＤＰＦ温度をすばやく低下させている。低温化促進中であればステップＳ５が否定されて図５のサブルーチンへ進み、低温化促進中であれば、ステップＳ５が肯定されて、ステップＳ６へ進む。
【００２０】
ステップＳ６では、機関停止（アイドルストップ）要求のあるとき、つまりアイドルストップ条件が成立するときに「１」とされる機関停止フラグが「０」であるか否かを判定する。アイドルストップによる機関停止要求があればステップＳ６が否定されて図６のサブルーチンへ進み、機関停止要求がなければステップＳ６が肯定されてステップＳ７へ進む。図６を参照して、機関停止フラグが「１」であれば、ステップＳ４０１において、機関停止すなわちアイドルストップを開始する。すなわち、燃料噴射を停止する。そして、ステップＳ４０２において、この機関停止フラグを「０」に設定する。なお、このステップＳ６及び図６のサブルーチンに関する処理内容は、ステップＳ３，Ｓ４が肯定された状況、すなわち非アイドル運転かつ非ＤＰＦ再生中の状況で、機関停止要求が出力される場合を想定したものであって、後述するようにＤＰＦ再生を一時中断して行われるアイドルストップに関する処理内容については、図３のステップＳ１０３〜Ｓ１０６のものとなる。また、後述するＤＰＦのＰＭの結晶性の推定に用いるために、ＤＰＦ再生からのアイドルストップ中にはＤＰＦ温度及びアイドルストップ期間が終始モニタされ、適宜なメモリに格納される。
【００２１】
ステップＳ７では、ＤＰＦの再生開始時期を判定するために、ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１以下であるかを判定する。ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１を超えていると、ＤＰＦの再生時期であると判断し、ステップＳ７が否定されて図７のサブルーチンへ進み、ステップＳ５０１において、ＤＰＦ再生モードフラグｒｅｇを「１」に設定する。これによりＤＰＦの再生要求が出力されて、ＤＰＦ再生が開始することになる。ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１以下であれば、ステップＳ７が肯定されて本ルーチンを終了する。
【００２２】
図３は、アイドル運転中における処理内容を示すサブルーチンである。ステップＳ１０１では、上記のＤＰＦ再生モードのフラグｒｅｇが「０」であるか否かを判定する。ＤＰＦ再生モード中でなければ、このステップＳ１０１が否定されてステップ１０２へ進み、ＤＰＦ再生モード中であれば、ステップＳ１０３へ進む。
【００２３】
ステップＳ１０２では、機関停止フラグを「１」に設定する。すなわち、非ＤＰＦ再生中におけるアイドル運転時には、速やかにアイドルストップ要求が出力されて、アイドルストップが開始されることとなる。
【００２４】
ステップＳ１０３では、ＰＭの結晶性の成長・進行度合いに相当するＰＭ結晶性Ｔ＿ｉｓｓが所定の結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ未満であるかを判定する。ＰＭの結晶性は、ＤＰＦ中のＰＭが受ける熱量・熱暴露量の総量に対応するもので、高温化でのアイドルストップ時間が長くなると、ＰＭの結晶性がある時点（結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫの近傍）を境に急激に成長・進行し、ＰＭの難燃性が高くなって、ＤＰＦ再生に悪影響を与える。つまり、この結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫは、ＰＭの結晶性が急激に成長・進行してＤＰＦ再生効率に悪影響を及ぼすことのないように、このＰＭの結晶性が急激に成長・進行する値よりも適宜に低い値に設定されるものである。ＰＭ結晶性Ｔ＿ｉｓｓが結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ未満であればステップＳ１０５へ進み、ＰＭ結晶性Ｔ＿ｉｓｓが結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ以上であればステップＳ１０４へ進む。
【００２５】
ステップＳ１０４では、ＰＭ結晶度が結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ以上であり、これ以上アイドルストップを継続すると、ＰＭの結晶性が急激に成長すると判断して、ＤＰＦ温度を低下させるために、低温化促進フラグＤＰＦ＿Ｔ＿ｄｏｗｎを「１」に設定する。これにより、アイドルストップを行うことなく、つまりアイドル運転を継続しつつ、ＤＰＦの低温化促進処理が実施されることになる。
【００２６】
ステップＳ１０５では、ＤＰＦ再生状態からアイドル運転への移行時に、ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが、少なくともアイドル運転へ以降したときのＤＰＦ温度よりも高い所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄを超えているか否かを判定する。
【００２７】
ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄを超えていなければ、ＤＰＦ温度が十分に高まっていないとして、アイドル運転を継続し、ＤＰＦ温度を上昇させる。つまり本実施例では、ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄよりも高くなるように、アイドル運転への移行時期からアイドルストップの開始時期までの間に、所定の遅延期間ΔＴ１を設けている（図８参照）。
【００２８】
そして、アイドル運転を行うことによってＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄに達すると、ステップＳ１０５が否定されてステップＳ１０６へ進み、機関停止フラグが「１」に設定され、これによりアイドルストップが開始されることとなる。
【００２９】
なお、上記のステップＳ１０５においては、例えば現在のＤＰＦ温度と一演算前のＤＰＦ温度との比較により、ＤＰＦ温度が上昇から下降に変化する時点、つまりアイドル運転によるＤＰＦ温度が最も上昇するピーク温度を検出し、このピーク温度の時点でアイドルストップを開始するようにしても良い。あるいは、より簡易的に、アイドル運転への移行から一定の遅延時間ΔＴ１が経過した時点でアイドルストップを開始するようにしても良い。
【００３０】
図４は、ＤＰＦ再生中の処理内容についてのサブルーチンである。ステップＳ２０１では、ＤＰＦのＰＭ堆積量（捕集量）に応じて排気空燃比（排気λ）を制御する。例えば、目標の排気λが得られるように、図１２に示すようなマップを参照して、エンジン回転速度ＮｅとトルクＴｅに応じて吸気絞り弁８を使って吸入空気量を制御する。
【００３１】
ステップＳ２０２では、ＤＰＦ温度が再生中の上限値Ｔ１以下であるかを判定する。ＤＰＦ温度が上限値Ｔ１を超えている場合、ステップＳ２０８へ進み、ＤＰＦ温度を下げるために、ＤＰＦ再生のためのポスト（Ｐｏｓｔ）噴射量を所定量減量する。ステップＳ２０３では、ＤＰＦ温度が再生中の下限値Ｔ２以上であるかを判定する。ＤＰＦ温度が下限値Ｔ２よりも低くなると、ステップＳ２０７へ進み、ＤＰＦ温度を上げるために、ポスト（Ｐｏｓｔ）噴射量を所定量増量する。このようにＤＰＦ再生中にはＤＰＦ温度が適正な温度範囲（Ｔ１−Ｔ２）に収まるように、ポスト噴射量の増減が行われる。
【００３２】
ステップＳ２０４では、ＤＰＦ再生時間ｔ１が所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ以上となったかを判定する。ＤＰＦ再生時間ｔ１が所定時間ｔｄｐｆｒｅｇに達すると、ＤＰＦに捕集されたＰＭが十分に燃焼除去されたと判断して、ステップＳ２０５に進み、ポスト噴射を中止して、ＤＰＦ再生を終了し、ステップＳ２０６においてＤＰＦ再生モードフラグを「０」に設定する。なお、ＤＰＦ再生の終了判定は、これに限らず、例えば排気圧力が所定値より低下したらＤＰＦの再生を終了するようにしても良い。
【００３３】
なお、図１３は、ＤＰＦ再生開始時期（あるいは、ＤＰＦ再生終了時期）判定用の排気圧力のしきい値の設定マップの一例を示している。なお、ＤＰＦ再生開始時期判断用とＤＰＦ再生終了時期判断用とでしきい値の値は異なるため、個別の設定マップが与えられることとなる。
【００３４】
図５は、ＰＭの結晶性の急激な成長・進行を抑制するための、ＤＰＦ温度の低下促進処理を示すサブルーチンである。ステップＳ３０１では、ＤＰＦを通流する排気ガス量を増加させてＤＰＦ温度の低下を促進するために、アイドル回転速度を高める。つまり、アイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を増加側へ補正する。
【００３５】
ステップＳ３０２では、ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが、結晶性の成長を抑制し得る所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋ（例えば５００〜５５０度）以下になったかを判定する。ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋ以下まで低下したら、ステップＳ３０３において、温度抑制フラグＤＰＦ＿Ｔ＿ｄｏｗｎを「０」とし、ステップＳ３０４において、機関停止フラグを「１」として、アイドルストップを開始する。このように、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行した場合で、かつ、ＤＰＦ温度が所定の結晶性しきい値を超えている場合には、ＤＰＦ温度が所定温度に低下するまでの期間ΔＴ２（図８参照）、アイドル運転を継続し、かつ、このアイドル運転でのアイドル回転速度を高めて、ＤＰＦ温度の低下促進を行うことで、ＤＰＦ温度を速やかに低下させて、ＤＰＦの結晶性の成長を抑制・回避することができる。
【００３６】
このような本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、図面を参照して以下に列記する。
【００３７】
（１）図８は、このような本実施例の制御を適用した場合のタイミングチャートである。同図の特性α１に示すように、本実施例においては、ＤＰＦ再生中にアイドルストップ要求を受けた時期ａ０からアイドルストップを開始する時期ａ１までの所定の遅延期間ΔＴ１、アイドルストップ条件が成立していても、アイドルストップの開始を禁止し、つまりアイドルストップの実行を遅らせて、アイドル運転を継続している。上述したように、アイドル運転では空気過剰率が高いため、過剰な酸素がＤＰＦ中のＰＭ、特に煤と酸化反応して、ＤＰＦ温度が一時的に上昇する。そして、ＤＰＦ温度が少なくともアイドルストップ要求を受けた時期ａ０でのＤＰＦ温度よりも上昇した時期ａ１において、アイドルストップを開始する。ポスト噴射によるＤＰＦ再生は、少なくともアイドルストップの開始時ａ１には強制的に中断されることとなるが、アイドルストップ要求を受けた時期ａ０から中断するようにしても良い。
【００３８】
アイドルストップ状態へ移行すると、ＤＰＦを排気ガスが流れることがなく、ＤＰＦの温度が大きく低下することはないため、高温状態に保持される。従って、アイドルストップからのエンジン自動再始動時には、ＤＰＦ温度が既にＤＰＦ再生温度に達しているか、あるいは十分に高い温度に維持されていることとなり、ＤＰＦ温度を大幅に昇温させる必要がなく、速やかにＤＰＦ再生処理を再開することが可能となる。このように、ＤＰＦ再生中であってもアイドルストップ要求に応じてアイドルストップを行うことで、ＤＰＦ再生によってアイドルストップを行う機会・頻度が減少することを抑えつつ、アイドルストップからのエンジン再始動時に、ＤＰＦ温度を高い温度に維持することで、ＤＰＦ再生処理を速やかに開始することが可能となり、かつ、ＤＰＦ温度を再度上昇させるためのエネルギーの損失を抑制することができる。
【００３９】
（２）但し、上述したようにＤＰＦ温度が高温状態のままでアイドル運転が長く継続されて、ＤＰＦ中のＰＭが長い時間、高温状態に晒されると、例えばＰＭ中の煤がアモルファスから難燃性の高いグラファイトへと結晶化して、かえってＤＰＦ再生を困難にするおそれがある。そこで本実施例においては、ＰＭの結晶性を推定し、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合であって、かつ、結晶性が急激に成長・進行する所定の結晶性しきい値以下の場合に限り、図８の特性α１に示すように、アイドル運転の開始時期ａ０から所定の遅延期間ΔＴ１を設けてＤＰＦ温度を上昇させるようにしている。言い換えると、結晶性が結晶性しきい値を超えている場合には、アイドルストップ中におけるＤＰＦ温度の昇温処理を禁止している。これにより、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦの温度上昇によりかえってＰＭの結晶性が高まってＤＰＦ再生が困難になるという事態を確実に抑制・回避することができる。
【００４０】
（３）図９に示すように、ＰＭの結晶性（酸化温度）は、ＰＭが受けた累積の熱量・熱暴露時間に大きく依存しており、その特性は、ある値（結晶性しきい値の近傍の値）を境に結晶性が急激に成長する特性となっている。ここで、ＰＭ結晶性は、ＤＰＦ温度によって変化し、ＤＰＦ温度が高くなるほど大きくなる。従って、図１０に示すように、結晶性は、ＤＰＦ温度が高くなるほど大きくなるように、ＤＰＦ温度に応じて推定される。例えば、ＤＰＦ温度が高くなるほど大きくなる係数を乗じて単位時間当たりの結晶性を求め、これをアイドルストップ期間中に積算していくことで、結晶性を精度良く推定することができる。この結果、図９に示すように、ＤＰＦ温度が高い場合β１（例えば、７００℃付近）には、ＤＰＦ温度が低い場合β２（例えば、５５０℃付近）に比して、短期間で結晶性が急激に成長することとなり、結晶性しきい値に到達するまでの時間ΔＴ３が短くなる。
【００４１】
（４）また、ＰＭの結晶性は、燃料性状によっても変化し、例えば燃料性状が軽質な（つまり、比重が小さい）ほど、結晶性の成長感度が鈍く、重質な（つまり、比重が大きい）ほど、結晶性の成長が速くなる。そこで、結晶性は、燃料性状が軽質なほど小さくなるように、燃料性状に応じて推定される。従って、図１０に示すように、燃料性状が軽質な場合γ１、燃料性状が重質な場合γ２に比して、結晶性の成長・進行が遅くなり、結晶性しきい値に到達するまでの時間が長くなる。
【００４２】
（５）更に、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、結晶性が既に結晶性しきい値を超えている場合には、アイドルストップ中におけるＤＰＦ温度の昇温処理を禁止して、図８のα２に示すように、ＤＰＦ温度が、結晶性が大きく成長することのない所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋ（例えば５００〜５５０度）に低下するまでの所定期間ΔＴ２、アイドルストップを開始することなくアイドル運転を継続し、ＤＰＦ温度が所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋに低下した時点ａ２で、アイドルストップを開始している（図３のステップＳ１０３，Ｓ１０４及び図５参照）。これによって、上述したＤＰＦ温度の昇温処理によって、かえってアイドルストップ中にＰＭの結晶性が急激に成長するという事態を招くことを確実に抑制・回避することができる。
【００４３】
（６）更に、このように結晶性が結晶性しきい値を超えている場合には、より積極的にＤＰＦ温度を速やかに低下させるために、ＤＰＦ温度低下促進制御として、アイドル運転におけるエンジン回転速度を高めるようにしている（図５のステップＳ３０１参照）。つまり、図１１に示すように、アイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を所定量ΔＮｅ増加させている。これによって、アイドル運転中にＤＰＦを通過するガス量が増えて、ＤＰＦの温度低下を促進することができ、ＤＰＦ温度が所定温度に低下するまでの時間を所定時間ΔＴ４短縮することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…ディーゼルエンジン本体
２…燃料噴射弁
８…吸気絞り弁
１０…コントロールユニット
１２…酸化触媒
１４…ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドルストップを行うディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、特に、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦとも呼ぶ）の再生に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アイドル運転ではエンジンを自動停止するアイドルストップを行うディーゼルエンジンにおいて、ポスト噴射によるＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行した場合には、ＤＰＦ再生が完了するまでアイドルストップを禁止し、アイドル運転でのＤＰＦ再生を継続している。この理由は、ＤＰＦ再生中にアイドルストップを行い、ＤＰＦ再生を中断すると、ＤＰＦの温度が著しく低下するために、ＤＰＦ再生を完了するまでに多大な時間やエネルギーを要する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０１２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようにＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行した場合、ＤＰＦ再生が完了するまでアイドルストップを禁止するものでは、アイドルストップを行う機会・頻度が低下し、アイドルストップによる排気浄化や燃費向上の効果が目減りしてしまう。
【０００５】
ところで、ＤＰＦ再生中にアイドルストップへ移行した場合、上記の特許文献１ではＤＰＦ温度は著しく低下すると記載されているが、本発明者等の鋭意研究により、実際には、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行すると、直前までＤＰＦ再生が行われているためにＤＰＦ温度は既に再生可能温度まで高まっており、かつ、アイドル運転では空気過剰率が高く酸素濃度が高くなるために、ＤＰＦ内に残存する煤（ｓｏｏｔ）等を含むパティキュレートの酸化反応が促進されて一時的に温度が上昇し、その後にＤＰＦ温度が低下していくことを見い出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明では、アイドル運転中に所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンを自動停止するアイドルストップを行うディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタが排気系に設けられ、所定のＤＰＦ再生条件が成立すると、上記ディーゼルパティキュレートフィルタを昇温してディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ再生を行う。このＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合には、上記ＤＰＦ再生を中断してアイドルストップを行い、その後のエンジンの自動再始動後にＤＰＦ再生を再開する。そして、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行したときには、上記アイドルストップ条件が成立していても、上記アイドルストップの開始時のディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ温度が、少なくとも上記アイドル運転への移行時のＤＰＦ温度よりも高くなるまで、アイドルストップの実行を遅らせることを特徴としている。
【０００７】
このように本発明では、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦ再生を一時的に中断するとともに、ＤＰＦ温度が上昇するようにアイドルストップの実行を遅らせて、所定の遅延時間、アイドル運転を継続した後にアイドルストップを行う。これにより、アイドルストップ開始時のＤＰＦ温度を高温状態とすることが可能となる。アイドルストップ中にはガス流れがないためにＤＰＦ温度が大きく低下することはなく、その後のエンジンの自動再始動後には、ＤＰＦ温度が比較的高い温度に維持されることとなるために、ＤＰＦ再生を速やかに再開することが可能となり、ＤＰＦ再生可能温度に昇温するための時間やエネルギーを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合にも、ＤＰＦ再生を一時的に中断してアイドルストップを行うようにしたので、アイドルストップを行う機会・頻度が高くなり、アイドルストップによる所期の排気浄化効果や燃費向上効果を得ることができる。
【０００９】
更に本発明では、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦ温度が上昇するようにアイドルストップの実行を遅らせて、所定の遅延時間、アイドル運転を継続した後にアイドルストップを行うことで、ＤＰＦ温度が比較的高い温度に維持されるため、その後のエンジンの自動再始動後に、ＤＰＦ再生を速やかに再開することが可能となり、ＤＰＦの昇温に必要な時間やエネルギーを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す概略構成図。
【図２】上記実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図３】図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図４】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図５】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図７】同じく図２のサブルーチンを示すフローチャート。
【図８】ＤＰＦ温度（上段）とエンジン回転速度（下段）の変化を示すタイミングチャート。
【図９】ＤＰＦ温度に応じた結晶性の成長を示す説明図。
【図１０】ＤＰＦ温度と燃料性状に応じた結晶性が結晶性しきい値に達するまでの時間を示す説明図。
【図１１】ＤＰＦ温度低下促進制御におけるＤＰＦ温度（上段）とエンジン回転速度（下段）の変化を示すタイミングチャート。
【図１２】ＤＰＦ再生時における目標吸入空気量の設定マップを示す特性図。
【図１３】ＤＰＦ再生終了（開始）時期の排気圧力の判定値を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態を適用するディーゼルエンジンのシステム構成図である。１はディーゼルエンジン本体、２は各気筒の燃料噴射弁、３は高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有する燃料噴射装置（以下、コモンレール式燃料噴射装置という）、４は吸気コレクタ、５は吸気通路、１０は排気通路、９は目標再生温度の設定や再生処理時の昇温制御等、後述するような種々の制御を記憶及び実行するコントロールユニット、１４はディーゼルエンジン本体１の駆動力を駆動軸に伝達する変速機である。なお、変速機１４は有段変速機、無段変速機のいずれであっても構わない。
【００１２】
燃料噴射弁２には、コモンレール式燃料噴射装置３によって高圧燃料が供給される。また、各燃料噴射弁２はコントロールユニット（ＥＣＵ）９からの噴射信号に応じて開閉動作し、高圧燃料を気筒内に噴射する。ディーゼルエンジン本体１の各吸気ポートに接続する吸気コレクタ４には、吸気通路５が接続し、吸気通路５には、上流側からの過給のための可変ノズル式ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、加圧されて高温となった空気を冷却するインタークーラ７、吸気量を制御する吸気絞り弁８を配置する。また、排気通路１０には、その上流側から、可変ノズル式ターボチャージャ６のタービン６ｂ、排気中の未燃焼成分を酸化処理する貴金属を担時した酸化触媒１１、排気中のＮＯｘをトラップする吸着型ＮＯｘ触媒１２、排気中のＰＭ（パティキュレート）を補集するパティュレートフィルタ（ＤＰＦ）１３を順次配置する。また、排気通路１０のタービン６ｂの上流から分岐して吸気コレクタ４に接続するＥＧＲ通路１５を設け、このＥＧＲ通路１５にはＥＧＲ弁１６を設置し、運転条件に応じて吸気中に還流する排気量を制御する。
【００１３】
ＥＣＵ９には、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１７、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１８、また排気通路１０の酸化触媒１１とＤＰＦ１３との間の排気圧力、つまりＤＰＦ１３の上流側の排気圧力を検出する排気圧センサ１９、ＤＰＦ１３の下流の排気空燃比を検出する排気空燃比センサ２０、ＤＰＦ１３の触媒床下温度、すなわちＤＰＦ温度を検出する温度センサ２１、吸着型ＮＯｘ触媒１２の温度を検出する温度センサ２２からの各検出信号の他、ＤＰＦ１３内のＰＭ堆積量などが入力される。そして、これら検出信号に基づいて可変ノズル式ターボチャージャ６の可変ノズルベーンの開度を制御するための信号、ＥＧＲ弁１６の開度を制御するための信号、吸気絞り弁８の開度を制御するための信号、燃料噴射弁２による燃料噴射量を制御するための信号、ＤＰＦ１３の再生時期を判断し、ＤＰＦ再生のための排気温度上昇に必要な燃料供給をする燃料噴射弁２を作動させるための信号等をそれぞれ演算し、出力する。
【００１４】
次に、ＤＰＦ１３の再生制御、特に、アイドルストップを行う場合のＤＰＦ１３の再生・中断制御について、図２〜図７を参照して説明する。図２はＤＰＦ１３の再生制御のためのＥＣＵ９が実行するメインルーチンを表すフローチャートである。なお、この制御ルーチンは一定周期毎、例えば１０ｍｓごとに繰り返し実行される。
【００１５】
ステップＳ１では、エンジン運転状態としてエンジン回転速度センサ１７及びアクセル開度センサ１８の検出信号などを読み込む。
【００１６】
ステップＳ２では、ＤＰＦ１３内のＰＭ堆積量を推定する。推定方法は一般的に知られている方法を用いることができ、例えば、排気圧力とＰＭ堆積量との関係を予めマップ化しておき、排気圧センサ１９により検出される排気圧力を用いてマップ検索する方法や、エンジン回転速度及びエンジン負荷（燃料噴射量）とＰＭ排出量との関係を予めマップ化しておき、前回のＤＰＦ再生からのＰＭ排出量を積算する方法等を用いることができる。
【００１７】
ステップＳ３では、アイドル運転フラグＳＴ＿ＩＤＥＬが「０」であるかを判定する。このアイドル運転フラグＳＴ＿ＩＤＥＬは、アイドル運転時には「１」に設定され、非アイドル運転時には「０」に設定される。アイドル運転中であればステップＳ３が否定されて図３のサブルーチンへ進み、アイドル運転中でなければ、ステップＳ３が肯定されて、ステップＳ４へ進む。
【００１８】
ステップＳ４では、ＤＰＦ再生モード中であるか否かを示すフラグ（ｒｅｇ）が「０」であるか否かを判定する。このフラグｒｅｇは、ＤＰＦ再生中には「１」に設定され、非ＤＰＦ再生中には「０」に設定される。ＤＰＦ再生は、周知のように、ＤＰＦを継続的に使用するために、捕集されたＰＭ（主に煤）を燃焼などの手法により定期的に除去するものであって、この実施例では公知の酸化触媒１１とポスト噴射とを組み合わせたＤＰＦ再生を行っている。ポスト噴射は、圧縮上死点付近での燃料のメイン噴射後に圧縮上死点よりも遅い非着火タイミングでポスト噴射を行い、排気温度を高めるものである。但し、ＤＰＦ再生の手法としてはこれに限らず、ヒータなどを用いた手法などであっても良い。ＤＰＦ再生モード中であればステップＳ４が否定されて図４のサブルーチンへ進み、ＤＰＦ再生モード中でなければ、ステップＳ４が肯定されて、ステップＳ５へ進む。
【００１９】
ステップＳ５では、低温化促進処理中に「１」とされる低温化促進フラグＤＰＦ＿Ｔ＿ｄｏｗｎが「０」であるか否かを判定する。ここで、低温化促進処理とは、ＰＭの結晶性の急激な成長を抑制するために、ＤＰＦ再生からのアイドル運転中におけるＤＰＦの温度低下を促進するものであり、この実施例では、アイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を高めることで、低温のガスを多くＤＰＦに供給し、ＤＰＦ温度をすばやく低下させている。低温化促進中であればステップＳ５が否定されて図５のサブルーチンへ進み、低温化促進中であれば、ステップＳ５が肯定されて、ステップＳ６へ進む。
【００２０】
ステップＳ６では、機関停止（アイドルストップ）要求のあるとき、つまりアイドルストップ条件が成立するときに「１」とされる機関停止フラグが「０」であるか否かを判定する。アイドルストップによる機関停止要求があればステップＳ６が否定されて図６のサブルーチンへ進み、機関停止要求がなければステップＳ６が肯定されてステップＳ７へ進む。図６を参照して、機関停止フラグが「１」であれば、ステップＳ４０１において、機関停止すなわちアイドルストップを開始する。すなわち、燃料噴射を停止する。そして、ステップＳ４０２において、この機関停止フラグを「０」に設定する。なお、このステップＳ６及び図６のサブルーチンに関する処理内容は、ステップＳ３，Ｓ４が肯定された状況、すなわち非アイドル運転かつ非ＤＰＦ再生中の状況で、機関停止要求が出力される場合を想定したものであって、後述するようにＤＰＦ再生を一時中断して行われるアイドルストップに関する処理内容については、図３のステップＳ１０３〜Ｓ１０６のものとなる。また、後述するＤＰＦのＰＭの結晶性の推定に用いるために、ＤＰＦ再生からのアイドルストップ中にはＤＰＦ温度及びアイドルストップ期間が終始モニタされ、適宜なメモリに格納される。
【００２１】
ステップＳ７では、ＤＰＦの再生開始時期を判定するために、ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１以下であるかを判定する。ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１を超えていると、ＤＰＦの再生時期であると判断し、ステップＳ７が否定されて図７のサブルーチンへ進み、ステップＳ５０１において、ＤＰＦ再生モードフラグｒｅｇを「１」に設定する。これによりＤＰＦの再生要求が出力されて、ＤＰＦ再生が開始することになる。ＰＭ堆積量が所定値ＰＭ１以下であれば、ステップＳ７が肯定されて本ルーチンを終了する。
【００２２】
図３は、アイドル運転中における処理内容を示すサブルーチンである。ステップＳ１０１では、上記のＤＰＦ再生モードのフラグｒｅｇが「０」であるか否かを判定する。ＤＰＦ再生モード中でなければ、このステップＳ１０１が否定されてステップ１０２へ進み、ＤＰＦ再生モード中であれば、ステップＳ１０３へ進む。
【００２３】
ステップＳ１０２では、機関停止フラグを「１」に設定する。すなわち、非ＤＰＦ再生中におけるアイドル運転時には、速やかにアイドルストップ要求が出力されて、アイドルストップが開始されることとなる。
【００２４】
ステップＳ１０３では、ＰＭの結晶性の成長・進行度合いに相当するＰＭ結晶性Ｔ＿ｉｓｓが所定の結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ未満であるかを判定する。ＰＭの結晶性は、ＤＰＦ中のＰＭが受ける熱量・熱暴露量の総量に対応するもので、高温化でのアイドルストップ時間が長くなると、ＰＭの結晶性がある時点（結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫの近傍）を境に急激に成長・進行し、ＰＭの難燃性が高くなって、ＤＰＦ再生に悪影響を与える。つまり、この結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫは、ＰＭの結晶性が急激に成長・進行してＤＰＦ再生効率に悪影響を及ぼすことのないように、このＰＭの結晶性が急激に成長・進行する値よりも適宜に低い値に設定されるものである。ＰＭ結晶性Ｔ＿ｉｓｓが結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ未満であればステップＳ１０５へ進み、ＰＭ結晶性Ｔ＿ｉｓｓが結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ以上であればステップＳ１０４へ進む。
【００２５】
ステップＳ１０４では、ＰＭ結晶度が結晶性しきい値Ｔ＿ｉｓｓ＿ＯＫ以上であり、これ以上アイドルストップを継続すると、ＰＭの結晶性が急激に成長すると判断して、ＤＰＦ温度を低下させるために、低温化促進フラグＤＰＦ＿Ｔ＿ｄｏｗｎを「１」に設定する。これにより、アイドルストップを行うことなく、つまりアイドル運転を継続しつつ、ＤＰＦの低温化促進処理が実施されることになる。
【００２６】
ステップＳ１０５では、ＤＰＦ再生状態からアイドル運転への移行時に、ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが、少なくともアイドル運転へ以降したときのＤＰＦ温度よりも高い所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄを超えているか否かを判定する。
【００２７】
ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄを超えていなければ、ＤＰＦ温度が十分に高まっていないとして、アイドル運転を継続し、ＤＰＦ温度を上昇させる。つまり本実施例では、ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄよりも高くなるように、アイドル運転への移行時期からアイドルストップの開始時期までの間に、所定の遅延期間ΔＴ１を設けている（図８参照）。
【００２８】
そして、アイドル運転を行うことによってＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ＤＰＦ＿Ｉｄに達すると、ステップＳ１０５が否定されてステップＳ１０６へ進み、機関停止フラグが「１」に設定され、これによりアイドルストップが開始されることとなる。
【００２９】
なお、上記のステップＳ１０５においては、例えば現在のＤＰＦ温度と一演算前のＤＰＦ温度との比較により、ＤＰＦ温度が上昇から下降に変化する時点、つまりアイドル運転によるＤＰＦ温度が最も上昇するピーク温度を検出し、このピーク温度の時点でアイドルストップを開始するようにしても良い。あるいは、より簡易的に、アイドル運転への移行から一定の遅延時間ΔＴ１が経過した時点でアイドルストップを開始するようにしても良い。
【００３０】
図４は、ＤＰＦ再生中の処理内容についてのサブルーチンである。ステップＳ２０１では、ＤＰＦのＰＭ堆積量（捕集量）に応じて排気空燃比（排気λ）を制御する。例えば、目標の排気λが得られるように、図１２に示すようなマップを参照して、エンジン回転速度ＮｅとトルクＴｅに応じて吸気絞り弁８を使って吸入空気量を制御する。
【００３１】
ステップＳ２０２では、ＤＰＦ温度が再生中の上限値Ｔ１以下であるかを判定する。ＤＰＦ温度が上限値Ｔ１を超えている場合、ステップＳ２０８へ進み、ＤＰＦ温度を下げるために、ＤＰＦ再生のためのポスト（Ｐｏｓｔ）噴射量を所定量減量する。ステップＳ２０３では、ＤＰＦ温度が再生中の下限値Ｔ２以上であるかを判定する。ＤＰＦ温度が下限値Ｔ２よりも低くなると、ステップＳ２０７へ進み、ＤＰＦ温度を上げるために、ポスト（Ｐｏｓｔ）噴射量を所定量増量する。このようにＤＰＦ再生中にはＤＰＦ温度が適正な温度範囲（Ｔ１−Ｔ２）に収まるように、ポスト噴射量の増減が行われる。
【００３２】
ステップＳ２０４では、ＤＰＦ再生時間ｔ１が所定時間ｔｄｐｆｒｅｇ以上となったかを判定する。ＤＰＦ再生時間ｔ１が所定時間ｔｄｐｆｒｅｇに達すると、ＤＰＦに捕集されたＰＭが十分に燃焼除去されたと判断して、ステップＳ２０５に進み、ポスト噴射を中止して、ＤＰＦ再生を終了し、ステップＳ２０６においてＤＰＦ再生モードフラグを「０」に設定する。なお、ＤＰＦ再生の終了判定は、これに限らず、例えば排気圧力が所定値より低下したらＤＰＦの再生を終了するようにしても良い。
【００３３】
なお、図１３は、ＤＰＦ再生開始時期（あるいは、ＤＰＦ再生終了時期）判定用の排気圧力のしきい値の設定マップの一例を示している。なお、ＤＰＦ再生開始時期判断用とＤＰＦ再生終了時期判断用とでしきい値の値は異なるため、個別の設定マップが与えられることとなる。
【００３４】
図５は、ＰＭの結晶性の急激な成長・進行を抑制するための、ＤＰＦ温度の低下促進処理を示すサブルーチンである。ステップＳ３０１では、ＤＰＦを通流する排気ガス量を増加させてＤＰＦ温度の低下を促進するために、アイドル回転速度を高める。つまり、アイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を増加側へ補正する。
【００３５】
ステップＳ３０２では、ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが、結晶性の成長を抑制し得る所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋ（例えば５００〜５５０度）以下になったかを判定する。ＤＰＦ温度Ｔ＿ＤＰＦが所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋ以下まで低下したら、ステップＳ３０３において、温度抑制フラグＤＰＦ＿Ｔ＿ｄｏｗｎを「０」とし、ステップＳ３０４において、機関停止フラグを「１」として、アイドルストップを開始する。このように、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行した場合で、かつ、ＤＰＦ温度が所定の結晶性しきい値を超えている場合には、ＤＰＦ温度が所定温度に低下するまでの期間ΔＴ２（図８参照）、アイドル運転を継続し、かつ、このアイドル運転でのアイドル回転速度を高めて、ＤＰＦ温度の低下促進を行うことで、ＤＰＦ温度を速やかに低下させて、ＤＰＦの結晶性の成長を抑制・回避することができる。
【００３６】
このような本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、図面を参照して以下に列記する。
【００３７】
（１）図８は、このような本実施例の制御を適用した場合のタイミングチャートである。同図の特性α１に示すように、本実施例においては、ＤＰＦ再生中にアイドルストップ要求を受けた時期ａ０からアイドルストップを開始する時期ａ１までの所定の遅延期間ΔＴ１、アイドルストップ条件が成立していても、アイドルストップの開始を禁止し、つまりアイドルストップの実行を遅らせて、アイドル運転を継続している。上述したように、アイドル運転では空気過剰率が高いため、過剰な酸素がＤＰＦ中のＰＭ、特に煤と酸化反応して、ＤＰＦ温度が一時的に上昇する。そして、ＤＰＦ温度が少なくともアイドルストップ要求を受けた時期ａ０でのＤＰＦ温度よりも上昇した時期ａ１において、アイドルストップを開始する。ポスト噴射によるＤＰＦ再生は、少なくともアイドルストップの開始時ａ１には強制的に中断されることとなるが、アイドルストップ要求を受けた時期ａ０から中断するようにしても良い。
【００３８】
アイドルストップ状態へ移行すると、ＤＰＦを排気ガスが流れることがなく、ＤＰＦの温度が大きく低下することはないため、高温状態に保持される。従って、アイドルストップからのエンジン自動再始動時には、ＤＰＦ温度が既にＤＰＦ再生温度に達しているか、あるいは十分に高い温度に維持されていることとなり、ＤＰＦ温度を大幅に昇温させる必要がなく、速やかにＤＰＦ再生処理を再開することが可能となる。このように、ＤＰＦ再生中であってもアイドルストップ要求に応じてアイドルストップを行うことで、ＤＰＦ再生によってアイドルストップを行う機会・頻度が減少することを抑えつつ、アイドルストップからのエンジン再始動時に、ＤＰＦ温度を高い温度に維持することで、ＤＰＦ再生処理を速やかに開始することが可能となり、かつ、ＤＰＦ温度を再度上昇させるためのエネルギーの損失を抑制することができる。
【００３９】
（２）但し、上述したようにＤＰＦ温度が高温状態のままでアイドル運転が長く継続されて、ＤＰＦ中のＰＭが長い時間、高温状態に晒されると、例えばＰＭ中の煤がアモルファスから難燃性の高いグラファイトへと結晶化して、かえってＤＰＦ再生を困難にするおそれがある。そこで本実施例においては、ＰＭの結晶性を推定し、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合であって、かつ、結晶性が急激に成長・進行する所定の結晶性しきい値以下の場合に限り、図８の特性α１に示すように、アイドル運転の開始時期ａ０から所定の遅延期間ΔＴ１を設けてＤＰＦ温度を上昇させるようにしている。言い換えると、結晶性が結晶性しきい値を超えている場合には、アイドルストップ中におけるＤＰＦ温度の昇温処理を禁止している。これにより、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、ＤＰＦの温度上昇によりかえってＰＭの結晶性が高まってＤＰＦ再生が困難になるという事態を確実に抑制・回避することができる。
【００４０】
（３）図９に示すように、ＰＭの結晶性（酸化温度）は、ＰＭが受けた累積の熱量・熱暴露時間に大きく依存しており、その特性は、ある値（結晶性しきい値の近傍の値）を境に結晶性が急激に成長する特性となっている。ここで、ＰＭ結晶性は、ＤＰＦ温度によって変化し、ＤＰＦ温度が高くなるほど大きくなる。従って、図１０に示すように、結晶性は、ＤＰＦ温度が高くなるほど大きくなるように、ＤＰＦ温度に応じて推定される。例えば、ＤＰＦ温度が高くなるほど大きくなる係数を乗じて単位時間当たりの結晶性を求め、これをアイドルストップ期間中に積算していくことで、結晶性を精度良く推定することができる。この結果、図９に示すように、ＤＰＦ温度が高い場合β１（例えば、７００℃付近）には、ＤＰＦ温度が低い場合β２（例えば、５５０℃付近）に比して、短期間で結晶性が急激に成長することとなり、結晶性しきい値に到達するまでの時間ΔＴ３が短くなる。
【００４１】
（４）また、ＰＭの結晶性は、燃料性状によっても変化し、例えば燃料性状が軽質な（つまり、比重が小さい）ほど、結晶性の成長感度が鈍く、重質な（つまり、比重が大きい）ほど、結晶性の成長が速くなる。そこで、結晶性は、燃料性状が軽質なほど小さくなるように、燃料性状に応じて推定される。従って、図１０に示すように、燃料性状が軽質な場合γ１、燃料性状が重質な場合γ２に比して、結晶性の成長・進行が遅くなり、結晶性しきい値に到達するまでの時間が長くなる。
【００４２】
（５）更に、ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、結晶性が既に結晶性しきい値を超えている場合には、アイドルストップ中におけるＤＰＦ温度の昇温処理を禁止して、図８のα２に示すように、ＤＰＦ温度が、結晶性が大きく成長することのない所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋ（例えば５００〜５５０度）に低下するまでの所定期間ΔＴ２、アイドルストップを開始することなくアイドル運転を継続し、ＤＰＦ温度が所定温度Ｔ＿ｓｔｏｐ＿ｏｋに低下した時点ａ２で、アイドルストップを開始している（図３のステップＳ１０３，Ｓ１０４及び図５参照）。これによって、上述したＤＰＦ温度の昇温処理によって、かえってアイドルストップ中にＰＭの結晶性が急激に成長するという事態を招くことを確実に抑制・回避することができる。
【００４３】
（６）更に、このように結晶性が結晶性しきい値を超えている場合には、より積極的にＤＰＦ温度を速やかに低下させるために、ＤＰＦ温度低下促進制御として、アイドル運転におけるエンジン回転速度を高めるようにしている（図５のステップＳ３０１参照）。つまり、図１１に示すように、アイドル回転速度制御における目標アイドル回転速度を所定量ΔＮｅ増加させている。これによって、アイドル運転中にＤＰＦを通過するガス量が増えて、ＤＰＦの温度低下を促進することができ、ＤＰＦ温度が所定温度に低下するまでの時間を所定時間ΔＴ４短縮することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…ディーゼルエンジン本体
２…燃料噴射弁
８…吸気絞り弁
１０…コントロールユニット
１２…酸化触媒
１４…ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のアイドルストップ条件が成立した場合にエンジンを自動停止するアイドルストップを行うディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
排気中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタが排気系に設けられ、所定のＤＰＦ再生条件が成立すると、上記ディーゼルパティキュレートフィルタを昇温するＤＰＦ再生を行うＤＰＦ再生手段と、
上記ＤＰＦ再生を中断してアイドルストップを行い、その後のエンジンの自動再始動後にＤＰＦ再生を再開するＤＰＦ再生中断・再開手段と、
ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行したときには、上記アイドルストップ条件が成立しても、アイドルストップの開始時のディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ温度が、少なくともアイドル運転への移行時のＤＰＦ温度よりも高くなるまで、アイドルストップの実行を遅延するアイドルストップ遅延手段と、
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。
【請求項２】
上記ディーゼルパティキュレートフィルタ内のパティキュレートの熱暴露量に対応するパティキュレートの結晶性を推定する結晶性推定手段を有し、
上記アイドルストップ遅延手段は、上記ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合であって、かつ、上記結晶性が、結晶成長が急速に進行する所定の結晶性しきい値以下の場合に、上記遅延によりＤＰＦ温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記結晶性推定手段は、ＤＰＦ温度が高くなるほど結晶性が大きくなるように、ＤＰＦ温度に応じて結晶性を推定することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記結晶性推定手段は、燃料性状が軽質なほど結晶性が小さくなるように、燃料性状に応じて結晶性を推定することを特徴とする請求項２又は３に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、上記結晶性が上記結晶性しきい値を超えていれば、上記ＤＰＦ温度が所定温度以下に低下するまで、上記アイドルストップを開始することなくアイドル運転を継続することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、上記結晶性が上記結晶性しきい値を超えていれば、上記アイドル運転におけるエンジン回転速度を高めることを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項１】
所定のアイドルストップ条件が成立した場合にエンジンを自動停止するアイドルストップを行うディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
排気中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタが排気系に設けられ、所定のＤＰＦ再生条件が成立すると、上記ディーゼルパティキュレートフィルタを昇温するＤＰＦ再生を行うＤＰＦ再生手段と、
上記ＤＰＦ再生を中断してアイドルストップを行い、その後のエンジンの自動再始動後にＤＰＦ再生を再開するＤＰＦ再生中断・再開手段と、
ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行したときには、上記アイドルストップ条件が成立しても、アイドルストップの開始時のディーゼルパティキュレートフィルタのＤＰＦ温度が、少なくともアイドル運転への移行時のＤＰＦ温度よりも高くなるまで、アイドルストップの実行を遅延するアイドルストップ遅延手段と、
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。
【請求項２】
上記ディーゼルパティキュレートフィルタ内のパティキュレートの熱暴露量に対応するパティキュレートの結晶性を推定する結晶性推定手段を有し、
上記アイドルストップ遅延手段は、上記ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合であって、かつ、上記結晶性が、結晶成長が急速に進行する所定の結晶性しきい値以下の場合に、上記遅延によりＤＰＦ温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記結晶性推定手段は、ＤＰＦ温度が高くなるほど結晶性が大きくなるように、ＤＰＦ温度に応じて結晶性を推定することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記結晶性推定手段は、燃料性状が軽質なほど結晶性が小さくなるように、燃料性状に応じて結晶性を推定することを特徴とする請求項２又は３に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、上記結晶性が上記結晶性しきい値を超えていれば、上記ＤＰＦ温度が所定温度以下に低下するまで、上記アイドルストップを開始することなくアイドル運転を継続することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記ＤＰＦ再生中にアイドル運転へ移行する場合に、上記結晶性が上記結晶性しきい値を超えていれば、上記アイドル運転におけるエンジン回転速度を高めることを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−７５４０（Ｐ２０１２−７５４０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４５１２（Ｐ２０１０−１４４５１２）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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