ＤＰＦの再生制御装置
【課題】時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、ＤＰＦの過昇温を防止しつつ、ＤＰＦの再生に要する時間を短くして迅速な再生を可能にしたＤＰＦの再生制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＤＰＦ３７の入口排ガス温度をＰＭ再生可能温度まで昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段４２と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段４２を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段４４とを備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段４４は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことを特徴とする。
【解決手段】ＤＰＦ３７の入口排ガス温度をＰＭ再生可能温度まで昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段４２と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段４２を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段４４とを備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段４４は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス処理装置として用いられているＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）の再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＰＦは、一般的に、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭを排気ガスから除去するために使用され、セラミック等をハニカム状モノリスに成形して構成される。運転中にこのＤＰＦにＰＭが堆積していき、やがてその堆積量が許容値を上回ると、目詰まりが生じて排圧を上昇させて運転性に悪影響を及ぼすため、堆積したＰＭを除去して強制的な再生される必要がある。
ＤＰＦの強制再生の実施にあたっては、ＤＰＦに流入するガス温度を高温に保つ必要があり、ガス温度上昇のために排ガス後処理装置（ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）＋ＤＰＦ）への燃料供給、すなわち、燃焼室内のへのポスト噴射、排気通路内への軽油添加等が行われている。
噴射された燃料がＤＯＣにて酸化される際に発生する酸化熱で、ＤＰＦに流入する排ガス温度が上昇する。ＤＰＦでＰＭが燃焼する温度は一般的に６００〜６５０℃とされており、その温度まで昇温させる必要がある。
【０００３】
ＤＰＦの強制再生時間を短くする観点からは、ＤＰＦを通過するガス温度を高温に保つことが必要であるが、一方で、ＤＰＦにＰＭが多量に堆積した状態でＤＰＦを通過するガス温度を高温にすると多量のＰＭが一気に燃焼して過昇温する危険性がある。
このため、ＤＰＦの入口温度を目標入口温度の一定に保つ制御や、ＤＰＦの再生状態に応じて転状態に目標入口温度を変化させる制御等、種々の改良提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２００７−２３９７４０号公報）には、図８（ａ）に示すように、エンジン０１の排気通路０２に酸化触媒０３、ＤＰＦ０５が配置され、ＤＰＦ０５の上下流側に温度センサ０７、０９が設置され、さらに酸化触媒０３の上流側に反応剤注入装置０１１が設置されている構成が示され、図８（ｂ）のように、計測または実測されたＤＰＦ０５の温度、温度変化速度、温度変化勾配、ＤＰＦ０５におけるＰＭ堆積量、ＰＭ堆積量変化速度等に応じてＤＰＦ０５の入口ガス温度目標値を時々刻々変更して最適な目標値を設定して、ＤＰＦ０５の過熱の危険をなくして迅速なＤＰＦの再生を可能とする作動方法について示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１に示されるＤＰＦの入口温度制御についての技術では、時々刻々と変化する排ガス温度を測定して、その測定値に基づいて、ＤＰＦの温度や温度変化速度や変化勾配やＰＭ堆積量等を算出してＤＰＦの入口ガス温度の目標値を設定しているため、目標値の設定に時間的な遅れを生じ再生処理時間を短くした迅速な制御が得られにくく、また、ＰＭ堆積量等の推定演算には誤差が生じやすいため、正確な再生制御が行われにくい。
また、時々刻々と変化する排ガス温度の測定値によってＰＭ堆積量、堆積量変化速度等の推定演算処理を行わなければならないため、制御ロジックが複雑化する問題もある。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、ＤＰＦの過昇温を防止しつつ、ＤＰＦの再生に要する時間を短くして迅速な再生を可能にしたＤＰＦの再生制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するもので、排気通路にＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）及びＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を設けたディーゼルエンジンの排ガス後処理装置を備え、前記ＤＰＦに堆積されたＰＭを所定時期の再生処理にて燃焼除去させるＤＰＦの再生制御装置において、燃焼室内に噴射したパイロット噴射燃料によって前記ＤＯＣを活性化して酸化熱によって前記ＤＰＦの入口に流入する排ガス温度を上昇させるとともに、前記ＤＰＦの入口温度を該ＤＰＦの再生可能温度に昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段とを備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
かかる発明によれば、ＤＰＦの再生処理中にＤＰＦに流入する排ガス温度をＰＭを完全に燃焼できる温度（例えば６００℃〜６５０℃）において周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段を備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段では周期変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、周期的変化の１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことに特徴がある。
すなわち、高温の排ガスと低温の排ガスとが交互に再生処理の開始時点から流入するので、高温の排ガスがＤＰＦを通過することで再生処理の開始時点の多量のＰＭに着火して、ＰＭの燃焼速度を上げることができ、再生処理の後期において排ガス温度を高める場合に比較して、ＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
一方、再生処理の前期において、ＤＰＦ入口温度を高く設定すると過昇温の危険性が高まるが、高温だけでなく低温の排ガスを交互に流すため、過昇温の危険性が抑えられる。
このように再生の開始から再生処理中にわたってＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるこれによって、ＤＰＦの過昇温の危険性を回避しつつＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
また、排気温度を上昇させるために排ガス中に投入する燃料量を少なくすることができるので、燃費向上にも寄与する。
【００１０】
さらに、本発明によれば、ＤＰＦ入口温度制御手段は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して制御するので、特に、時間管理して再生処理が制御されるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、再生処理を行うことができる。
【００１１】
また、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記周期的変化の１サイクル時間を一定にし、再生後期になるに従って前記高温側時間が長くなるように制御するとよい。
このように高温側に保持される時間が再生後期になるに従って長くなることで、ＤＰＦが過昇温する危険性を少なくできる。すなわち、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側に保持する時間を長くしても燃焼速度の上昇は少ない。さらにＤＰＦ内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期に高温側に保持する時間を長くすることが好ましい。
【００１２】
また、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記高温側温度を再生後期になるに従って高くするとよい。
この場合も、前記の高温側時間を長くする設定と同様に、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側に保持する時間を長くしても燃焼速度の上昇は少なく、さらにＤＰＦ内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期になるに従って高温側温度を高くすることが好ましい。
【００１３】
また、かかる発明において、好ましくは、前記低温側温度はＤＰＦ再生可能温度の一定温度に設定されるとよい、低温側温度を一定（例えば６００℃）に設定することで、ＤＰＦの入口温度制御がより簡単化される。
【００１４】
さらに、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦの出口温度を検出するＤＰＦ出口温度センサを設け、該ＤＰＦ出口温度センサによる検出値が許容値以上の場合には、ＤＰＦが過昇温であると判定して前記ＤＰＦ入口温度制御手段は１サイクル中における前記低温側時間を長くするとよい。
このように、ＤＰＦが過昇温であると判定した場合には、低温側時間を過昇温であると判定するまで時間よりも長くするとことで、効果的にＤＰＦの温度上昇を抑えて、過昇温を防止することができる。
【００１５】
また、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦ入口温度昇温手段は、吸気通路に設けられた吸気スロットルバルブの絞りとメイン燃料噴射時期より一定時期遅れて燃料の第１回目噴射のアーリーポスト噴射と該アーリーポスト噴射後の下死点近傍における第２回目噴射のレイトポスト噴射によって構成し、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は吸気スロットルバルブの絞り量とアーリーポスト噴射量とレイトポスト噴射量とのうちの少なくとも何れか１つを制御するとよい。
【００１６】
このように吸気スロットルバルブの絞り量とアーリーポスト噴射量とレイトポスト噴射量とのうちの少なくとも何れか１つ、またはこれらを組み合わせて制御することによって、設定された高温側温度と低温側温度とに一致するようにフィードバック制御が可能になり、ＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるとともに、時間管理によって再生処理が制御されるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、再生処理を短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るＤＯＣ（ディーゼルエンジン酸化触媒）及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を備えたディーゼルエンジンの排ガス処理の全体構成図である。
図１において、ディーゼルエンジン（以下エンジン１という）は、排気タービン３とこれに同軸駆動されるコンプレッサ５を有する排気ターボ過給機７を備えており、該排気ターボ過給機７のコンプレッサ５から吐出された空気は空気管９を通って空気冷却器（不図示）に入り、該空気冷却器で冷却された空気は、吸気スロットルバルブ１１で吸気流量が制御された後、吸気マニホールド１３を通り、シリンダ毎に設けられた吸気ポート１５からエンジン１に吸入される。
【００２０】
エンジン１においては、燃料の噴射時期及び噴射量が燃料噴射制御装置１７によって制御されており、かかる噴射時期及び噴射量にてシリンダ毎に設けられた燃料噴射弁１９から噴射される。噴射された高圧燃料は前記空気との混合によって燃焼される。
また、排気通路２１の途中から、ＥＧＲ（排ガス再循環）管２３が分岐されて、排ガスの一部（ＥＧＲガス）がＥＧＲ管２３を通り、ＥＧＲクーラ（不図示）で降温され、吸気スロットルバルブ１１の下流部位の吸気マニホールド１３にＥＧＲバルブ２５を介して投入される。
【００２１】
そして、エンジン１で燃焼された燃焼ガス即ち排ガス２７は、シリンダ毎に設けられた排気ポート２９が集合した排気マニホールド及び排気通路２１を通って、前記排気ターボ過給機７の排気タービン３を駆動して前記コンプレッサ５の動力源となった後、排気通路２１を通って排ガス後処理装置３３のＤＯＣ３５に入る。この排ガス後処理装置３３はＤＯＣ３５とその下流側のＤＰＦ３７とによって構成されている。
【００２２】
そして、前記ＤＰＦ３７の再生時には、ＤＯＣ３５が活性化されて排ガス２７中の燃料が該ＤＯＣ３５で酸化される際に発生する酸化熱によって排ガスが昇温され、該昇温された排ガスとともに、燃焼室３９内にパイロット噴射された燃料がＤＰＦ３７に送り込まれてＤＰＦ３７に堆積されているＰＭを燃焼処理する。
【００２３】
このＤＰＦの再生処理は、再生制御装置４０によって行われる。再生制御装置４０は、ＤＯＣ３５を活性化して酸化熱によってＤＰＦ３７の入口に流入する排気温度を上昇させるとともに、ＤＰＦ３７の入口温度をＤＰＦ３７の再生可能温度に昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段４２と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段４２を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段４４とを備えて構成されている。
【００２４】
ＤＰＦ入口温度昇温手段４２は、スロットルバルブ１１を開閉制御するスロットルバルブ制御装置４６と前記燃料噴射制御装置１７とによって構成され、ＤＰＦ入口温度制御手段４４からの信号によって作動制御される。
ＤＰＦ入口温度制御手段４４には、スロットルバルブ１１の開度信号、ＤＰＦ３７の入口温度センサ４８と出口温度センサ５０からの温度信号、およびＤＰＦ３７の入口圧力センサ５２と出口圧力センサ５４からの圧力信号に基づいて差圧センサ５６から差圧信号がそれぞれ入力されている。
【００２５】
ＤＰＦ入口温度制御手段４４の作動について、図２に示すフローチャート及び図４に示すＤＰＦ入口温度目標値の変化図を参照して説明する。
ステップＳ１でＤＰＦの再生制御を開始とすると、ステップＳ２でＤＰＦ３７に堆積されたＰＭが一定値以上に達したかを、差圧センサ５６からの差圧信号によって判定する。差圧が一定値以上に達した場合には、堆積量が一定値以上であり再生が必要と判定して次のステップＳ３に進む（図４のｔ０点）。
【００２６】
ステップＳ３で、吸気スロットルバルブ１１を絞り、燃焼室に流入する空気量を絞る。そして、ステップＳ４において、アーリーポスト噴射によって、ＤＯＣ３５の活性化を行い、排ガス中の未燃燃料が酸化される際に発生する酸化熱で排ガス温度を上昇させる。
このアーリーポスト噴射とは、図３に示すように主噴射の１０〜２０°程度後にシリンダ内の圧力がまだ高い状態で主噴射より少量の燃料を噴射する第一回目のポスト噴射のことをいい、このアーリーポスト噴射によって、エンジンの出力には影響を与えずに排ガス温度を高めることができ、この高温化された排ガスがＤＯＣ３５に流入することで、ＤＯＣ３５を活性化させ、そしてＤＯＣ３５の活性化に伴い排ガス中の未燃燃料を酸化される際に発生する酸化熱で排ガス温度を上昇させる。
【００２７】
そして、ステップＳ５で入口温度センサ４８からの信号によって、ＤＰＦ入口温度がＴ１（２００〜２５０℃）に達したかを判定し、超えている場合には、ステップＳ６でレイトポスト噴射によってＤＰＦ３７の入口温度をさらに上昇させる（図４のｔ１点）。
このレイトポスト噴射とは、前記アーリーポスト噴射後のクランク角度が下死点近傍まで進んだ状態で噴射する第二回目のポスト噴射のことをいい、このレイトポスト噴射によって、排気弁の開状態に燃焼室３９内から排気通路２１へ燃料を流出させて、ＤＰＦ３７の入口部分で燃料が燃焼して排ガス温度をさらに上昇させてＤＰＦ３７でのＰＭ燃焼を促進する。
【００２８】
そして、ステップＳ７で入口温度センサ４８からの信号によって、ＤＰＦ入口温度がＴ２（６００℃）に達したかを判定し、超えている場合にはステップＳ８からＤＰＦ３７の入口温度の周期的変化の制御を開始する（図４のｔ２点）。
この周期的な入口温度の制御は、吸気スロットルバルブ１１の絞り量、アーリーポスト噴射の噴射量、レイトポスト噴射の噴射量のいずれかを、または組み合わせて制御することで高温側と低温側とを交互に移動させる。すなわち、高温側への移動時には、吸気スロットルバルブ１１を絞り、またはアーリーポスト噴射もしくはレイトポスト噴射の噴射量を増加させることで行い、低温側への移動には、吸気スロットルバルブ１１を開き、またはアーリーポスト噴射もしくはレイトポスト噴射の噴射量を減少させることで行う。
【００２９】
ステップＳ９では、高温側温度の目標値をＴ３（６５０℃）として、ｔａ秒間保持し、次にステップＳ１０では、低温側温度の目標値をＴ２（６００℃）として、ｔｂ秒間保持する。高温側と低温側との１サイクルの時間は、ｔｃ秒であり、一定に設定されている。
このＴ２（６００℃）、Ｔ３（６５０℃）の温度は一例であり、ＤＰＦに堆積しているＰＭを完全に燃焼させることができる温度範囲内であればよく、その範囲内で上下に変動させればよい。
【００３０】
次に、ステップＳ１１において、ＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）が一定時間に達したかを判定して、達していればステップＳ１２で制御を終了し、達していなければステップＳ８に戻って高温側と低温側との周期変動を繰り返す。
なお、前記のＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）、または、高温側時間ｔａ、低温側時間ｔｂは、それぞれ予め試験に基づいて設定される。例えば、ｔａ、ｔｂをそれぞれ６０秒程度に設定して、Δｔを１５〜２０分程度に設定する。これらｔａ、ｔｂ、Δｔの設定値は再生開始時の堆積量（設定差圧）、再生の開始時のエンジンの運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷）等に応じて予め目標運転時間マップに設定しておき、このマップに基づいてＰＩＤコントローラなどによって吸気スロットルバルブ１１の絞り量、アーリーポスト噴射の噴射量、レイトポスト噴射の噴射量を制御するようになっている。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、ＤＰＦ入口温度制御手段４４によって、ＤＰＦ３７の再生処理中にＤＰＦ３７に流入する排ガス温度を、ＰＭを完全に燃焼できる温度（例えば６００℃〜６５０℃）において周期的に上下変化させているため、すなわち、ＤＰＦ入口温度制御手段４４では周期変化の高温側温度Ｔ３と低温側温度Ｔ２とをそれぞれ設定して再生処理制御を行うため、高温の排ガスが再生処理の開始時点からＤＰＦ３７を通過することで再生処理の開始時点の多量のＰＭに着火して、ＰＭの燃焼速度を上げることができ、再生処理の後期において排ガス温度を高める場合に比較して、ＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
【００３２】
一方、再生処理の前期において、ＤＰＦ入口温度を高く設定すると過昇温の危険性が高まるが、高温だけでなく低温の排ガスを交互に流すため、過昇温の危険性が抑えられる。
このように再生の開始から再生処理中にわたってＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるこれによって、ＤＰＦの過昇温の危険性を回避しつつＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
また、排気温度を上昇させるために排ガス中に投入する燃料量を少なくすることができるので、燃費向上にも寄与する。
【００３３】
さらに、本実施形態によれば、ＤＰＦ入口温度制御手段４４は周期的変化の高温側温度Ｔ３と低温側温度Ｔ２とをそれぞれ目標値として設定するともに、１サイクルにおける高温側時間ｔａと低温側時間ｔｂを目標時間として設定して制御するので、特に、再生処理の終了までを時間管理で行われるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な演算制御を用いることなく簡単な制御によって、かつ再生処理時間を短くすることができる。
【００３４】
（実施形態２）
次に、実施形態１では、ＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）の間において、高温側時間ｔａおよび低温側時間ｔｂを、それぞれ一定値を採用していたが、実施形態２においては、図５に示すように、再生後期になるに従って高温側時間ｔａを長くして、ｔａ＜ｔａ'のように設定している。１サイクル時間ｔｃは、再生終了まで一定である。なお、処理の経過時間に応じて階段状（ステップ状）に高温側時間ｔａを長くしても、連続的に長くしてもよい。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３５】
このように高温側に保持される時間が再生後期になるに従って長くなることで、ＤＰＦが過昇温する危険性を少なくできる。すなわち、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側に保持する時間を長くしても燃焼速度の上昇は少ないため過昇温の危険性を少なくできる。
さらにＤＰＦ３７内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期に高温側に保持する時間を長くすることで燃え残りを無くすことができる。
【００３６】
（実施形態３）
次に、実施形態１では、ＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）の間において、高温側温度Ｔ３は一定値を採用していたが、実施形態３においては、図６に示すように、再生後期になるに従って高温側温度Ｔ３を高くして、最終的にＴ４（７００℃）を目標とするような設定している。
１サイクル時間ｔｃは、再生終了まで一定である。なお処理の経過時間に応じてステップ的に高温側温度Ｔ３を高めても、連続的に高めもよい。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３７】
この実施形態３の場合も、前記の高温側時間を長くする設定と同様に、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側の温度を高めても燃焼速度の上昇は少なく、さらにＤＰＦ内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期になるに従って高温側温度を高くすることが好ましい。
【００３８】
また、低温側温度Ｔ２については一定温度に設定されるとよく、低温側温度Ｔ２を一定（例えば６００℃）に設定することで、ＤＰＦの入口温度制御がより簡単化される。
なお、本実施形態３を前記実施形態２と合わせて、再生後期になるに従って高温側温度Ｔ３を高くするとともに、高温側時間ｔａを長くしてもよいことは勿論よく、より効果的に再生後期の燃焼を達成できる。
【００３９】
（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。
実施形態４は、実施形態１〜３における再生処理中、特に再生後期においてＤＰＦ３７が過昇温に至るのを防止する制御を付加するものである。
すなわち、図７のように、図２のフローチャートのステップＳ１０とステップＳ１１との間にＡ部分のステップＳ２０、ステップＳ２１を追加したものである。
ステップＳ９、Ｓ１０でＤＰＦ３７の入口温度を高温側と低温側との周期的変化の制御を行い、低温側時間ｔｂを経過後に、ステップＳ２０でＤＰＦ３７の出口温度を出口温度センサ５０で検出し、該検出値が過昇温の許容温度（例えば、７５０℃）を超えたか否かを基に判定する。超えた場合には、ステップＳ２１で低温側時間ｔｂを長くする。すなわち、ステップＳ１０で設定された低温側時間ｔｂより長くする。
【００４０】
このように低温側時間ｔｂを長くすることで、実施形態２、３のように再生後期において高温の燃焼状態にする場合においても効果的にＤＰＦ３７の温度上昇を抑えて、過昇温を防止することができる。
なお、本実施形態４については、実施形態１、２、３と組み合わせて実施するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるとともに、時間管理によって再生処理が制御されるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、再生処理を短時間で行うことができるため、ディーゼルエンジンの排ガス後処理装置におけるＤＰＦの再生制御装置に適する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態１に係るＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を備えたディーゼルエンジンの排ガス処理の全体構成図である。
【図２】実施形態１に係るＤＰＦ入口温度制御手段におけるフローチャートである。
【図３】アーリーポスト噴射、レイトポスト噴射の説明図である。
【図４】実施形態１に係るＤＰＦ入口温度目標値の変化状態を示す説明図である。
【図５】実施形態２に係るＤＰＦ入口温度目標値の変化状態を示す説明図である。
【図６】実施形態３に係るＤＰＦ入口温度目標値の変化状態を示す説明図である。
【図７】実施形態４に係るＤＰＦ入口温度制御手段におけるフローチャートである。
【図８】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ エンジン
１１ スロットルバルブ
１７ 燃料噴射制御装置
１９ 燃料噴射弁
２１ 排気通路
３３ 排ガス後処理装置
３５ ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）
３７ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）
４０ 再生制御装置
４４ ＤＰＦ入口温度制御手段
４６ スロットルバルブ制御装置
４８ 入口温度センサ
５０ 出口温度センサ
５２ 入口圧力センサ
５４ 出口圧力センサ
５６ 差圧センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス処理装置として用いられているＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）の再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＰＦは、一般的に、ディーゼルエンジンから排出されるＰＭを排気ガスから除去するために使用され、セラミック等をハニカム状モノリスに成形して構成される。運転中にこのＤＰＦにＰＭが堆積していき、やがてその堆積量が許容値を上回ると、目詰まりが生じて排圧を上昇させて運転性に悪影響を及ぼすため、堆積したＰＭを除去して強制的な再生される必要がある。
ＤＰＦの強制再生の実施にあたっては、ＤＰＦに流入するガス温度を高温に保つ必要があり、ガス温度上昇のために排ガス後処理装置（ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）＋ＤＰＦ）への燃料供給、すなわち、燃焼室内のへのポスト噴射、排気通路内への軽油添加等が行われている。
噴射された燃料がＤＯＣにて酸化される際に発生する酸化熱で、ＤＰＦに流入する排ガス温度が上昇する。ＤＰＦでＰＭが燃焼する温度は一般的に６００〜６５０℃とされており、その温度まで昇温させる必要がある。
【０００３】
ＤＰＦの強制再生時間を短くする観点からは、ＤＰＦを通過するガス温度を高温に保つことが必要であるが、一方で、ＤＰＦにＰＭが多量に堆積した状態でＤＰＦを通過するガス温度を高温にすると多量のＰＭが一気に燃焼して過昇温する危険性がある。
このため、ＤＰＦの入口温度を目標入口温度の一定に保つ制御や、ＤＰＦの再生状態に応じて転状態に目標入口温度を変化させる制御等、種々の改良提案がなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開２００７−２３９７４０号公報）には、図８（ａ）に示すように、エンジン０１の排気通路０２に酸化触媒０３、ＤＰＦ０５が配置され、ＤＰＦ０５の上下流側に温度センサ０７、０９が設置され、さらに酸化触媒０３の上流側に反応剤注入装置０１１が設置されている構成が示され、図８（ｂ）のように、計測または実測されたＤＰＦ０５の温度、温度変化速度、温度変化勾配、ＤＰＦ０５におけるＰＭ堆積量、ＰＭ堆積量変化速度等に応じてＤＰＦ０５の入口ガス温度目標値を時々刻々変更して最適な目標値を設定して、ＤＰＦ０５の過熱の危険をなくして迅速なＤＰＦの再生を可能とする作動方法について示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１に示されるＤＰＦの入口温度制御についての技術では、時々刻々と変化する排ガス温度を測定して、その測定値に基づいて、ＤＰＦの温度や温度変化速度や変化勾配やＰＭ堆積量等を算出してＤＰＦの入口ガス温度の目標値を設定しているため、目標値の設定に時間的な遅れを生じ再生処理時間を短くした迅速な制御が得られにくく、また、ＰＭ堆積量等の推定演算には誤差が生じやすいため、正確な再生制御が行われにくい。
また、時々刻々と変化する排ガス温度の測定値によってＰＭ堆積量、堆積量変化速度等の推定演算処理を行わなければならないため、制御ロジックが複雑化する問題もある。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、ＤＰＦの過昇温を防止しつつ、ＤＰＦの再生に要する時間を短くして迅速な再生を可能にしたＤＰＦの再生制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するもので、排気通路にＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）及びＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を設けたディーゼルエンジンの排ガス後処理装置を備え、前記ＤＰＦに堆積されたＰＭを所定時期の再生処理にて燃焼除去させるＤＰＦの再生制御装置において、燃焼室内に噴射したパイロット噴射燃料によって前記ＤＯＣを活性化して酸化熱によって前記ＤＰＦの入口に流入する排ガス温度を上昇させるとともに、前記ＤＰＦの入口温度を該ＤＰＦの再生可能温度に昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段とを備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
かかる発明によれば、ＤＰＦの再生処理中にＤＰＦに流入する排ガス温度をＰＭを完全に燃焼できる温度（例えば６００℃〜６５０℃）において周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段を備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段では周期変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、周期的変化の１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことに特徴がある。
すなわち、高温の排ガスと低温の排ガスとが交互に再生処理の開始時点から流入するので、高温の排ガスがＤＰＦを通過することで再生処理の開始時点の多量のＰＭに着火して、ＰＭの燃焼速度を上げることができ、再生処理の後期において排ガス温度を高める場合に比較して、ＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
一方、再生処理の前期において、ＤＰＦ入口温度を高く設定すると過昇温の危険性が高まるが、高温だけでなく低温の排ガスを交互に流すため、過昇温の危険性が抑えられる。
このように再生の開始から再生処理中にわたってＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるこれによって、ＤＰＦの過昇温の危険性を回避しつつＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
また、排気温度を上昇させるために排ガス中に投入する燃料量を少なくすることができるので、燃費向上にも寄与する。
【００１０】
さらに、本発明によれば、ＤＰＦ入口温度制御手段は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して制御するので、特に、時間管理して再生処理が制御されるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、再生処理を行うことができる。
【００１１】
また、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記周期的変化の１サイクル時間を一定にし、再生後期になるに従って前記高温側時間が長くなるように制御するとよい。
このように高温側に保持される時間が再生後期になるに従って長くなることで、ＤＰＦが過昇温する危険性を少なくできる。すなわち、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側に保持する時間を長くしても燃焼速度の上昇は少ない。さらにＤＰＦ内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期に高温側に保持する時間を長くすることが好ましい。
【００１２】
また、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記高温側温度を再生後期になるに従って高くするとよい。
この場合も、前記の高温側時間を長くする設定と同様に、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側に保持する時間を長くしても燃焼速度の上昇は少なく、さらにＤＰＦ内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期になるに従って高温側温度を高くすることが好ましい。
【００１３】
また、かかる発明において、好ましくは、前記低温側温度はＤＰＦ再生可能温度の一定温度に設定されるとよい、低温側温度を一定（例えば６００℃）に設定することで、ＤＰＦの入口温度制御がより簡単化される。
【００１４】
さらに、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦの出口温度を検出するＤＰＦ出口温度センサを設け、該ＤＰＦ出口温度センサによる検出値が許容値以上の場合には、ＤＰＦが過昇温であると判定して前記ＤＰＦ入口温度制御手段は１サイクル中における前記低温側時間を長くするとよい。
このように、ＤＰＦが過昇温であると判定した場合には、低温側時間を過昇温であると判定するまで時間よりも長くするとことで、効果的にＤＰＦの温度上昇を抑えて、過昇温を防止することができる。
【００１５】
また、かかる発明において、好ましくは、前記ＤＰＦ入口温度昇温手段は、吸気通路に設けられた吸気スロットルバルブの絞りとメイン燃料噴射時期より一定時期遅れて燃料の第１回目噴射のアーリーポスト噴射と該アーリーポスト噴射後の下死点近傍における第２回目噴射のレイトポスト噴射によって構成し、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は吸気スロットルバルブの絞り量とアーリーポスト噴射量とレイトポスト噴射量とのうちの少なくとも何れか１つを制御するとよい。
【００１６】
このように吸気スロットルバルブの絞り量とアーリーポスト噴射量とレイトポスト噴射量とのうちの少なくとも何れか１つ、またはこれらを組み合わせて制御することによって、設定された高温側温度と低温側温度とに一致するようにフィードバック制御が可能になり、ＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるとともに、時間管理によって再生処理が制御されるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、再生処理を短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るＤＯＣ（ディーゼルエンジン酸化触媒）及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を備えたディーゼルエンジンの排ガス処理の全体構成図である。
図１において、ディーゼルエンジン（以下エンジン１という）は、排気タービン３とこれに同軸駆動されるコンプレッサ５を有する排気ターボ過給機７を備えており、該排気ターボ過給機７のコンプレッサ５から吐出された空気は空気管９を通って空気冷却器（不図示）に入り、該空気冷却器で冷却された空気は、吸気スロットルバルブ１１で吸気流量が制御された後、吸気マニホールド１３を通り、シリンダ毎に設けられた吸気ポート１５からエンジン１に吸入される。
【００２０】
エンジン１においては、燃料の噴射時期及び噴射量が燃料噴射制御装置１７によって制御されており、かかる噴射時期及び噴射量にてシリンダ毎に設けられた燃料噴射弁１９から噴射される。噴射された高圧燃料は前記空気との混合によって燃焼される。
また、排気通路２１の途中から、ＥＧＲ（排ガス再循環）管２３が分岐されて、排ガスの一部（ＥＧＲガス）がＥＧＲ管２３を通り、ＥＧＲクーラ（不図示）で降温され、吸気スロットルバルブ１１の下流部位の吸気マニホールド１３にＥＧＲバルブ２５を介して投入される。
【００２１】
そして、エンジン１で燃焼された燃焼ガス即ち排ガス２７は、シリンダ毎に設けられた排気ポート２９が集合した排気マニホールド及び排気通路２１を通って、前記排気ターボ過給機７の排気タービン３を駆動して前記コンプレッサ５の動力源となった後、排気通路２１を通って排ガス後処理装置３３のＤＯＣ３５に入る。この排ガス後処理装置３３はＤＯＣ３５とその下流側のＤＰＦ３７とによって構成されている。
【００２２】
そして、前記ＤＰＦ３７の再生時には、ＤＯＣ３５が活性化されて排ガス２７中の燃料が該ＤＯＣ３５で酸化される際に発生する酸化熱によって排ガスが昇温され、該昇温された排ガスとともに、燃焼室３９内にパイロット噴射された燃料がＤＰＦ３７に送り込まれてＤＰＦ３７に堆積されているＰＭを燃焼処理する。
【００２３】
このＤＰＦの再生処理は、再生制御装置４０によって行われる。再生制御装置４０は、ＤＯＣ３５を活性化して酸化熱によってＤＰＦ３７の入口に流入する排気温度を上昇させるとともに、ＤＰＦ３７の入口温度をＤＰＦ３７の再生可能温度に昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段４２と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段４２を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段４４とを備えて構成されている。
【００２４】
ＤＰＦ入口温度昇温手段４２は、スロットルバルブ１１を開閉制御するスロットルバルブ制御装置４６と前記燃料噴射制御装置１７とによって構成され、ＤＰＦ入口温度制御手段４４からの信号によって作動制御される。
ＤＰＦ入口温度制御手段４４には、スロットルバルブ１１の開度信号、ＤＰＦ３７の入口温度センサ４８と出口温度センサ５０からの温度信号、およびＤＰＦ３７の入口圧力センサ５２と出口圧力センサ５４からの圧力信号に基づいて差圧センサ５６から差圧信号がそれぞれ入力されている。
【００２５】
ＤＰＦ入口温度制御手段４４の作動について、図２に示すフローチャート及び図４に示すＤＰＦ入口温度目標値の変化図を参照して説明する。
ステップＳ１でＤＰＦの再生制御を開始とすると、ステップＳ２でＤＰＦ３７に堆積されたＰＭが一定値以上に達したかを、差圧センサ５６からの差圧信号によって判定する。差圧が一定値以上に達した場合には、堆積量が一定値以上であり再生が必要と判定して次のステップＳ３に進む（図４のｔ０点）。
【００２６】
ステップＳ３で、吸気スロットルバルブ１１を絞り、燃焼室に流入する空気量を絞る。そして、ステップＳ４において、アーリーポスト噴射によって、ＤＯＣ３５の活性化を行い、排ガス中の未燃燃料が酸化される際に発生する酸化熱で排ガス温度を上昇させる。
このアーリーポスト噴射とは、図３に示すように主噴射の１０〜２０°程度後にシリンダ内の圧力がまだ高い状態で主噴射より少量の燃料を噴射する第一回目のポスト噴射のことをいい、このアーリーポスト噴射によって、エンジンの出力には影響を与えずに排ガス温度を高めることができ、この高温化された排ガスがＤＯＣ３５に流入することで、ＤＯＣ３５を活性化させ、そしてＤＯＣ３５の活性化に伴い排ガス中の未燃燃料を酸化される際に発生する酸化熱で排ガス温度を上昇させる。
【００２７】
そして、ステップＳ５で入口温度センサ４８からの信号によって、ＤＰＦ入口温度がＴ１（２００〜２５０℃）に達したかを判定し、超えている場合には、ステップＳ６でレイトポスト噴射によってＤＰＦ３７の入口温度をさらに上昇させる（図４のｔ１点）。
このレイトポスト噴射とは、前記アーリーポスト噴射後のクランク角度が下死点近傍まで進んだ状態で噴射する第二回目のポスト噴射のことをいい、このレイトポスト噴射によって、排気弁の開状態に燃焼室３９内から排気通路２１へ燃料を流出させて、ＤＰＦ３７の入口部分で燃料が燃焼して排ガス温度をさらに上昇させてＤＰＦ３７でのＰＭ燃焼を促進する。
【００２８】
そして、ステップＳ７で入口温度センサ４８からの信号によって、ＤＰＦ入口温度がＴ２（６００℃）に達したかを判定し、超えている場合にはステップＳ８からＤＰＦ３７の入口温度の周期的変化の制御を開始する（図４のｔ２点）。
この周期的な入口温度の制御は、吸気スロットルバルブ１１の絞り量、アーリーポスト噴射の噴射量、レイトポスト噴射の噴射量のいずれかを、または組み合わせて制御することで高温側と低温側とを交互に移動させる。すなわち、高温側への移動時には、吸気スロットルバルブ１１を絞り、またはアーリーポスト噴射もしくはレイトポスト噴射の噴射量を増加させることで行い、低温側への移動には、吸気スロットルバルブ１１を開き、またはアーリーポスト噴射もしくはレイトポスト噴射の噴射量を減少させることで行う。
【００２９】
ステップＳ９では、高温側温度の目標値をＴ３（６５０℃）として、ｔａ秒間保持し、次にステップＳ１０では、低温側温度の目標値をＴ２（６００℃）として、ｔｂ秒間保持する。高温側と低温側との１サイクルの時間は、ｔｃ秒であり、一定に設定されている。
このＴ２（６００℃）、Ｔ３（６５０℃）の温度は一例であり、ＤＰＦに堆積しているＰＭを完全に燃焼させることができる温度範囲内であればよく、その範囲内で上下に変動させればよい。
【００３０】
次に、ステップＳ１１において、ＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）が一定時間に達したかを判定して、達していればステップＳ１２で制御を終了し、達していなければステップＳ８に戻って高温側と低温側との周期変動を繰り返す。
なお、前記のＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）、または、高温側時間ｔａ、低温側時間ｔｂは、それぞれ予め試験に基づいて設定される。例えば、ｔａ、ｔｂをそれぞれ６０秒程度に設定して、Δｔを１５〜２０分程度に設定する。これらｔａ、ｔｂ、Δｔの設定値は再生開始時の堆積量（設定差圧）、再生の開始時のエンジンの運転条件（エンジン回転数、エンジン負荷）等に応じて予め目標運転時間マップに設定しておき、このマップに基づいてＰＩＤコントローラなどによって吸気スロットルバルブ１１の絞り量、アーリーポスト噴射の噴射量、レイトポスト噴射の噴射量を制御するようになっている。
【００３１】
以上のように、本実施形態によれば、ＤＰＦ入口温度制御手段４４によって、ＤＰＦ３７の再生処理中にＤＰＦ３７に流入する排ガス温度を、ＰＭを完全に燃焼できる温度（例えば６００℃〜６５０℃）において周期的に上下変化させているため、すなわち、ＤＰＦ入口温度制御手段４４では周期変化の高温側温度Ｔ３と低温側温度Ｔ２とをそれぞれ設定して再生処理制御を行うため、高温の排ガスが再生処理の開始時点からＤＰＦ３７を通過することで再生処理の開始時点の多量のＰＭに着火して、ＰＭの燃焼速度を上げることができ、再生処理の後期において排ガス温度を高める場合に比較して、ＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
【００３２】
一方、再生処理の前期において、ＤＰＦ入口温度を高く設定すると過昇温の危険性が高まるが、高温だけでなく低温の排ガスを交互に流すため、過昇温の危険性が抑えられる。
このように再生の開始から再生処理中にわたってＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるこれによって、ＤＰＦの過昇温の危険性を回避しつつＰＭを燃焼させるのに要する時間を短くすることができる。
また、排気温度を上昇させるために排ガス中に投入する燃料量を少なくすることができるので、燃費向上にも寄与する。
【００３３】
さらに、本実施形態によれば、ＤＰＦ入口温度制御手段４４は周期的変化の高温側温度Ｔ３と低温側温度Ｔ２とをそれぞれ目標値として設定するともに、１サイクルにおける高温側時間ｔａと低温側時間ｔｂを目標時間として設定して制御するので、特に、再生処理の終了までを時間管理で行われるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な演算制御を用いることなく簡単な制御によって、かつ再生処理時間を短くすることができる。
【００３４】
（実施形態２）
次に、実施形態１では、ＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）の間において、高温側時間ｔａおよび低温側時間ｔｂを、それぞれ一定値を採用していたが、実施形態２においては、図５に示すように、再生後期になるに従って高温側時間ｔａを長くして、ｔａ＜ｔａ'のように設定している。１サイクル時間ｔｃは、再生終了まで一定である。なお、処理の経過時間に応じて階段状（ステップ状）に高温側時間ｔａを長くしても、連続的に長くしてもよい。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３５】
このように高温側に保持される時間が再生後期になるに従って長くなることで、ＤＰＦが過昇温する危険性を少なくできる。すなわち、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側に保持する時間を長くしても燃焼速度の上昇は少ないため過昇温の危険性を少なくできる。
さらにＤＰＦ３７内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期に高温側に保持する時間を長くすることで燃え残りを無くすことができる。
【００３６】
（実施形態３）
次に、実施形態１では、ＤＰＦ入口温度制御ステージの時間Δｔ＝（ｔ３−ｔ１）の間において、高温側温度Ｔ３は一定値を採用していたが、実施形態３においては、図６に示すように、再生後期になるに従って高温側温度Ｔ３を高くして、最終的にＴ４（７００℃）を目標とするような設定している。
１サイクル時間ｔｃは、再生終了まで一定である。なお処理の経過時間に応じてステップ的に高温側温度Ｔ３を高めても、連続的に高めもよい。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３７】
この実施形態３の場合も、前記の高温側時間を長くする設定と同様に、再生後期になるに従って堆積ＰＭ量が少なくなっているため高温側の温度を高めても燃焼速度の上昇は少なく、さらにＤＰＦ内に燃え残るＰＭを無くしてＰＭを完全に燃え尽きさせる意味においても、再生後期になるに従って高温側温度を高くすることが好ましい。
【００３８】
また、低温側温度Ｔ２については一定温度に設定されるとよく、低温側温度Ｔ２を一定（例えば６００℃）に設定することで、ＤＰＦの入口温度制御がより簡単化される。
なお、本実施形態３を前記実施形態２と合わせて、再生後期になるに従って高温側温度Ｔ３を高くするとともに、高温側時間ｔａを長くしてもよいことは勿論よく、より効果的に再生後期の燃焼を達成できる。
【００３９】
（実施形態４）
次に、実施形態４について説明する。
実施形態４は、実施形態１〜３における再生処理中、特に再生後期においてＤＰＦ３７が過昇温に至るのを防止する制御を付加するものである。
すなわち、図７のように、図２のフローチャートのステップＳ１０とステップＳ１１との間にＡ部分のステップＳ２０、ステップＳ２１を追加したものである。
ステップＳ９、Ｓ１０でＤＰＦ３７の入口温度を高温側と低温側との周期的変化の制御を行い、低温側時間ｔｂを経過後に、ステップＳ２０でＤＰＦ３７の出口温度を出口温度センサ５０で検出し、該検出値が過昇温の許容温度（例えば、７５０℃）を超えたか否かを基に判定する。超えた場合には、ステップＳ２１で低温側時間ｔｂを長くする。すなわち、ステップＳ１０で設定された低温側時間ｔｂより長くする。
【００４０】
このように低温側時間ｔｂを長くすることで、実施形態２、３のように再生後期において高温の燃焼状態にする場合においても効果的にＤＰＦ３７の温度上昇を抑えて、過昇温を防止することができる。
なお、本実施形態４については、実施形態１、２、３と組み合わせて実施するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるとともに、時間管理によって再生処理が制御されるので、時々刻々変化するＰＭ堆積量等を推定演算する複雑な制御を用いることなく簡単な制御によって、再生処理を短時間で行うことができるため、ディーゼルエンジンの排ガス後処理装置におけるＤＰＦの再生制御装置に適する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態１に係るＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を備えたディーゼルエンジンの排ガス処理の全体構成図である。
【図２】実施形態１に係るＤＰＦ入口温度制御手段におけるフローチャートである。
【図３】アーリーポスト噴射、レイトポスト噴射の説明図である。
【図４】実施形態１に係るＤＰＦ入口温度目標値の変化状態を示す説明図である。
【図５】実施形態２に係るＤＰＦ入口温度目標値の変化状態を示す説明図である。
【図６】実施形態３に係るＤＰＦ入口温度目標値の変化状態を示す説明図である。
【図７】実施形態４に係るＤＰＦ入口温度制御手段におけるフローチャートである。
【図８】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ エンジン
１１ スロットルバルブ
１７ 燃料噴射制御装置
１９ 燃料噴射弁
２１ 排気通路
３３ 排ガス後処理装置
３５ ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）
３７ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）
４０ 再生制御装置
４４ ＤＰＦ入口温度制御手段
４６ スロットルバルブ制御装置
４８ 入口温度センサ
５０ 出口温度センサ
５２ 入口圧力センサ
５４ 出口圧力センサ
５６ 差圧センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路にＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）及びＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を設けたディーゼルエンジンの排ガス後処理装置を備え、前記ＤＰＦに堆積されたＰＭを所定時期の再生処理にて燃焼除去させるＤＰＦの再生制御装置において、
燃焼室内に噴射したパイロット噴射燃料によって前記ＤＯＣを活性化して酸化熱によって前記ＤＰＦの入口に流入する排ガス温度を上昇させるとともに、前記ＤＰＦの入口温度を該ＤＰＦの再生可能温度に昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段とを備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことを特徴とするＤＰＦの再生制御装置。
【請求項２】
前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記周期的変化の１サイクル時間を一定にし、再生後期になるに従って前記高温側時間が長くなるように制御することを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項３】
前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記高温側温度を再生後期になるに従って高くすることを特徴とする請求項１または２記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項４】
前記低温側温度はＤＰＦ再生可能温度の一定温度に設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項５】
前記ＤＰＦの出口温度を検出するＤＰＦ出口温度センサを設け、該ＤＰＦ出口温度センサによる検出値が許容値以上の場合には、ＤＰＦが過昇温であると判定して前記ＤＰＦ入口温度制御手段は１サイクル中における前記低温側時間を長くすることを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項６】
前記ＤＰＦ入口温度昇温手段は、吸気通路に設けられた吸気スロットルバルブの絞りとメイン燃料噴射時期より一定時期遅れて燃料の第１回目噴射のアーリーポスト噴射と該アーリーポスト噴射後の下死点近傍における第２回目噴射のレイトポスト噴射によって構成し、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は吸気スロットルバルブの絞り量とアーリーポスト噴射量とレイトポスト噴射量とのうちの少なくとも何れか１つを制御することを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項１】
排気通路にＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）及びＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）を設けたディーゼルエンジンの排ガス後処理装置を備え、前記ＤＰＦに堆積されたＰＭを所定時期の再生処理にて燃焼除去させるＤＰＦの再生制御装置において、
燃焼室内に噴射したパイロット噴射燃料によって前記ＤＯＣを活性化して酸化熱によって前記ＤＰＦの入口に流入する排ガス温度を上昇させるとともに、前記ＤＰＦの入口温度を該ＤＰＦの再生可能温度に昇温せしめるＤＰＦ入口温度昇温手段と、該ＤＰＦ入口温度昇温手段を制御して再生処理中のＤＰＦ入口温度を周期的に上下変化させるＤＰＦ入口温度制御手段とを備え、該ＤＰＦ入口温度制御手段は周期的変化の高温側温度と低温側温度とをそれぞれ設定するともに、１サイクルにおける高温側時間と低温側時間を設定して再生処理制御を行うことを特徴とするＤＰＦの再生制御装置。
【請求項２】
前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記周期的変化の１サイクル時間を一定にし、再生後期になるに従って前記高温側時間が長くなるように制御することを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項３】
前記ＤＰＦ入口温度制御手段は前記高温側温度を再生後期になるに従って高くすることを特徴とする請求項１または２記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項４】
前記低温側温度はＤＰＦ再生可能温度の一定温度に設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項５】
前記ＤＰＦの出口温度を検出するＤＰＦ出口温度センサを設け、該ＤＰＦ出口温度センサによる検出値が許容値以上の場合には、ＤＰＦが過昇温であると判定して前記ＤＰＦ入口温度制御手段は１サイクル中における前記低温側時間を長くすることを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項６】
前記ＤＰＦ入口温度昇温手段は、吸気通路に設けられた吸気スロットルバルブの絞りとメイン燃料噴射時期より一定時期遅れて燃料の第１回目噴射のアーリーポスト噴射と該アーリーポスト噴射後の下死点近傍における第２回目噴射のレイトポスト噴射によって構成し、前記ＤＰＦ入口温度制御手段は吸気スロットルバルブの絞り量とアーリーポスト噴射量とレイトポスト噴射量とのうちの少なくとも何れか１つを制御することを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−７１２０３（Ｐ２０１０−７１２０３Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４００４９（Ｐ２００８−２４００４９）
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]