(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの再生処理を簡略な装置構成により容易にしかも常に安定して行えるようにする。【解決手段】パティキュレートフィルタ５の前後の差圧を検出する差圧検出器１３からの検出差圧１３ａと、エンジン１の状態量１９の少なくとも一方を用いてパティキュレートフィルタ５における粒子の堆積量を推定し、粒子の推定堆積量が設定値になった時に排気ガス温度を設定時間だけ上昇させるように再生処理指令１６を出力する再生指令手段１５と、再生指令手段１５による再生処理指令１６の出力が完了した後、一定期間において差圧検出器１３による差圧検出を行うことにより粒子の残存堆積量を推定し、粒子の残存堆積量が設定値により大きい場合にはその残存堆積量を記憶しておき、次回の再生処理時に、残存堆積量に応じて再生処理時間を延長させるように指令する再生時間延長指令手段１７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを備え、粒子の堆積によりパティキュレートフィルタの再生が必要となったときに、排気ガス温度を上昇させてパティキュレートフィルタの再生処理を行うようにしている排気浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する差圧検出手段からの検出差圧と、エンジンの状態量の少なくとも一方を用いてパティキュレートフィルタにおける粒子の堆積量を推定し、粒子の推定堆積量が設定値になった時に排気ガス温度を設定時間だけ上昇させるように再生処理指令を出力する再生指令手段と、
再生指令手段による再生処理指令の出力が完了した後、一定期間において前記差圧検出手段による差圧検出を行うことにより粒子の残存堆積量を推定し、粒子の残存堆積量が設定値より大きい場合にはその残存堆積量を記憶しておき、次回の再生処理時に、残存堆積量に応じて再生処理時間を延長させるように指令する再生時間延長指令手段と
を有することを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気浄化装置には、排気ガス中に含まれるパティキュート（Particulate Matter：粒子状物質→以下では粒子と言う。）を捕集し堆積させるようにしたパティキュレートフィルタを排気通路に備えたものがある。そして、粒子が堆積してパティキュレートフィルタの再生が必要となったときには、排気ガス中に燃料を添加する、或いは、ディーゼルエンジンに対する燃料のメイン噴射に続いてポスト噴射を行う等によって、排気ガスの温度を上昇させ、堆積した粒子を燃やし尽すことによりパティキュレートフィルタの再生処理を行っている。この時、パティキュレートフィルタには粒子が均一に付着・堆積するのではなく、排気ガスが導入される前面（入口部）に多くの粒子が堆積し、このようにパティキュレートフィルタ前面に粒子が堆積することによって排気ガスの排気圧力が上昇し、ディーゼルエンジンの性能に悪影響を及ぼすことになるため、パティキュレートフィルタ前面に所定の粒子が堆積した場合には、前記再生処理を行うようにしている。
【０００３】
上記パティキュレートフィルタの前面に対する粒子の堆積量を推定してパティキュレートフィルタの再生処理を行うようにした排気後処理装置は特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５７６０８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に示される排気後処理装置は、圧力損失検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの圧力損失に基づいてパティキュレートフィルタの非再生処理中にパティキュレートフィルタに堆積している粒子堆積量を推定する第１粒子堆積量推定手段と、パティキュレートフィルタの圧力損失以外のパラメータに基づいてパティキュレートフィルタの非再生処理中にパティキュレートフィルタに堆積している粒子堆積量を推定する第２粒子堆積量推定手段と、これら２種類の粒子堆積量を比較してパティキュレートフィルタの端面詰まりが生じているか否かを判定する手段とを備えたものであり、粒子堆積量を推定するための手法が非常に複雑であり、そのために、演算制御装置が複雑となって高価になり、実際のディーゼルエンジンへの適用が困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタの再生処理を簡略な装置構成により容易にしかも常に安定して行えるようにした排気浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気通路にパティキュレートフィルタを備え、粒子の堆積によりパティキュレートフィルタの再生が必要となったときに、排気ガス温度を上昇させてパティキュレートフィルタの再生処理を行うようにしている排気浄化装置において、
前記パティキュレートフィルタの前後の差圧を検出する差圧検出手段からの検出差圧と、エンジンの状態量の少なくとも一方を用いてパティキュレートフィルタにおける粒子の堆積量を推定し、粒子の推定堆積量が設定値になった時に排気ガス温度を設定時間だけ上昇させるように再生処理指令を出力する再生指令手段と、
再生指令手段による再生処理指令の出力が完了した後、一定期間において前記差圧検出手段による差圧検出を行うことにより粒子の残存堆積量を推定し、粒子の残存堆積量が設定値より大きい場合にはその残存堆積量を記憶しておき、次回の再生処理時に、残存堆積量に応じて再生処理時間を延長させるように指令する再生時間延長指令手段と
を有することを特徴とする。
【０００８】
而して、上記排気浄化装置では、再生指令手段は、差圧検出手段からの検出差圧と、エンジンの状態量の少なくとも一方を用いて推定した粒子の堆積量に基づいて設定時間だけ排気ガス温度を上昇させるので、パティキュレートフィルタの再生処理は容易に行われるようになる。更に、前記再生指令手段による再生処理指令が完了した後の一定期間において、差圧検出手段により差圧検出を行うことで再生時間延長指令手段により粒子の残存堆積量を推定し、残存堆積量が設定値より大きい場合には、その残存堆積量を記憶しておき、次回の再生処理時に、前記再生時間延長指令手段は、残存堆積量に応じて再生処理時間を延長させるように指令するので、残存堆積した粒子は燃やし尽されるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の排気浄化装置によれば、再生指令手段は、差圧検出手段からの検出差圧と、エンジンの状態量の少なくとも一方を用いて推定した粒子の堆積量に基づいて設定時間だけ排気ガス温度を上昇させるので、パティキュレートフィルタの再生処理を簡略に行うことができ、更に、前記再生指令手段による再生処理指令が完了した後の一定期間において、差圧検出手段により差圧検出を行うことで再生時間延長指令手段により粒子の残存堆積量を推定し、残存堆積量が設定値より大きい場合には、その残存堆積量を記憶しておき、次回の再生処理時に、前記再生時間延長指令手段は、残存堆積量に応じて再生処理時間を延長させるように指令するので、残存堆積した粒子は次回の再生処理時に燃やし尽されることになり、よって、パティキュレートフィルタの性能を常に安定して回復できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施する排気浄化装置の形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】経験データから求めたパティキュレートフィルタの前後の検出差圧と粒子堆積量との関係を示す堆積推定値のグラフである。
【図３】所定の燃料添加量を設定時間だけ添加することによる再生処理指令の一例を示す線図である。
【図４】次回の再生時に設定時間に対して延長時間を加算する状態を示す線図である。
【図５】本発明の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１２】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１では、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気ガス３中に含まれる粒子（パティキュート）を捕集して堆積させるパティキュレートフィルタ５を配置した排気浄化装置を示している。
【００１３】
又、図１の排気浄化装置では、前記パティキュレートフィルタ５の上流に燃料添加ノズル６を設け、該燃料添加ノズル６と所要場所に設けた燃料タンク７との間を、途中に添加弁８及び供給ポンプ９を備えた燃料添加ライン１０により接続した燃料添加装置１１を設けており、燃料添加装置１１は、前記供給ポンプ９の駆動により燃料タンク７内の燃料１２（主としてＨＣ：炭化水素）を、添加弁８を介してパティキュレートフィルタ５の上流に対して所定の添加量で所定時間だけ添加するようにしている。
【００１４】
上記したように燃料添加装置１１によりパティキュレートフィルタ５の上流の排気ガス３に燃料１２を添加すると、燃料１２の酸化反応によってパティキュレートフィルタ５の触媒床温度が上昇し、パティキュレートフィルタ５に堆積した粒子が燃焼除去されてパティキュレートフィルタ５は再生される。
【００１５】
図１の排気浄化装置において、前記パティキュレートフィルタ５の前後の差圧を検出する差圧検出器１３（差圧検出手段）を設けると共に、排気管４の内部を流動する排気ガス３の流量を検出する排気流量検出器１４（排気流量検出手段）を設け、更に、前記差圧検出器１３により検出した検出差圧１３ａと、排気流量検出器１４により検出した検出排気流量１４ａを入力するようにした再生指令制御器１５（再生指令手段）を設けている。再生指令制御器１５は、前記差圧検出器１３の検出差圧１３ａと排気流量検出器１４の検出排気流量１４ａとからパティキュレートフィルタ５の粒子堆積量を推定するようにしている。
【００１６】
即ち、再生指令制御器１５には、経験データから求めた図２に示すパティキュレートフィルタ５の前後の検出差圧と粒子堆積量との関係を示す堆積推定値Ｘが予め入力されている。尚、図２では、パティキュレートフィルタ５に粒子が堆積していない時（初期）の検出差圧は初期値ａ０を示しており、この状態からディーゼルエンジン１の運転によって粒子堆積量が徐々に増加すると、検出差圧も徐々に増加することになるが、検出差圧は直線的ではなく粒子堆積量の増加に伴って急激に増加するようになる。この時、ディーゼルエンジン１の運転状況は刻々変化するために排気ガス３の流量は変化し、排気ガス３の流量が変化すると前記検出差圧も変化して誤差を生じることになるため、前記再生指令制御器１５は、排気流量検出器１４からの検出排気流量１４ａを入力することによりその検出排気流量１４ａによって前記検出差圧１３ａを補正して粒子堆積量を推定するようにしている。
【００１７】
一方、図１においては、エンジン１では元々検出しているエンジン回転数１９ａ及び燃料噴射量１９ｂ等のエンジンの状態量１９を前記再生指令制御器１５に入力し、上記エンジン１の状態量１９から粒子堆積量を推定するようにした構成を併せて備えている。ここで、エンジン１の状態量１９から粒子堆積量を推定する方法は比較的容易であることから、エンジン１の状態量１９から粒子堆積量を推定することをメインとし、前記差圧検出器１３による検出差圧１３ａから粒子堆積量を推定することをバックアップとして行うようにしてもよい。又、粒子堆積量を推定する方法は上記以外の方法を用いてもよい。
【００１８】
従って、前記再生指令制御器１５では、差圧検出器１３による検出差圧１３ａを入力している場合には図２の検出差圧と堆積推定値Ｘとの関係に基づいて粒子堆積量を推定できるので、前記再生指令制御器１５は、粒子堆積量が所定値Ｂになったと推定される検出差圧Ａが検出された時に、排気ガス温度を設定時間だけ上昇させるための再生処理指令１６を出力するようになっている。又、再生指令制御器１５にエンジン１の状態量１９が入力されている場合には、再生指令制御器１５はエンジン１の状態量１９から推定した粒子堆積量が所定値になったときに再生処理指令１６を出力するようになっている。
【００１９】
図１の形態では、再生指令制御器１５は、図３に示すように再生開始から所定の燃料添加量を設定時間Ｔだけ添加するように前記添加弁８及び供給ポンプ９に再生処理指令１６を出力し、これによりパティキュレートフィルタ５の上流への燃料１２の添加が行われて排気ガス温度が上昇され、パティキュレートフィルタ５が再生処理されるようになっている。
【００２０】
一方、前記差圧検出器１３の検出差圧１３ａと排気流量検出器１４の検出排気流量１４ａを入力するようにした再生時間延長指令制御器１７（再生時間延長指令手段）を設け、該再生時間延長指令制御器１７には、前記再生指令制御器１５からの再生処理指令１６を入力している。再生時間延長指令制御器１７は、前記再生処理指令１６の出力が完了（再生処理が終了）したの後に、一定期間において、差圧検出器１３による差圧検出と排気流量検出器１４による排気流量の検出を行い、差圧検出器１３の検出差圧１３ａに基づいてパティキュレートフィルタ５における粒子の残存堆積量を推定するようにしている。即ち、前記再生処理が完了しても図２における検出差圧が初期値ａ０に回復することなく、例えば検出差圧ａを示しているときには、未だ、パティキュレートフィルタ５には残存堆積量ｂが存在していることが推定できる。
【００２１】
従って、再生時間延長指令制御器１７は、任意に設定した設定値ｂ’よりも大きい残存堆積量ｂを検出した際には、その残存堆積量ｂを記憶しておき、次回の再生処理時に、図４に示すように再生指令制御器１５から指令される再生処理指令１６の設定時間Ｔに対して、前記残存堆積量ｂに応じた延長時間ｔだけ処理時間を延長させる指令１８を出力するようになっている。ここで、再生時間延長指令制御器１７は、前記残存堆積量ｂに応じた延長時間ｔだけ設定時間Ｔに加算する加算指令１８ａを発して再生時間を延長してもよく、又、再生時間延長指令制御器１７は、前記燃料１２の添加によってパティキュレートフィルタ５のパティキュレートを燃焼させる速度が遅いとする低い再生率を設定時間Ｔに掛け算する指令１８ｂを発して、再生速度を遅くすることによって実質的に再生時間を延長してもよい。
【００２２】
尚、図１の形態においては、燃料添加装置１１を備えて排気ガス３に燃料１２を添加することによってパティキュレートフィルタ５の触媒床温度を上昇させる場合について説明したが、パティキュレートフィルタ５の触媒床温度を上昇させる手法としては、ディーゼルエンジン１の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行うことにより排気ガス中に燃料を添加する方法を用いてもよく、このようにポスト噴射によってパティキュレートフィルタ５の触媒床温度を上昇させる方法においても、再生処理後に残存堆積量ｂが検出された場合には、前記再生時間延長指令制御器１７によって次回のポスト噴射の設定時間Ｔを延長させるように制御する。
【００２３】
上記排気浄化装置の作用を、図１及び制御のフローチャートに示す図５を参照して説明する。再生指令制御器１５には、差圧検出器１３による検出差圧１３ａと排気流量検出器１４による検出排気流量１４ａとが入力されており、再生指令制御器１５は、図２に示す堆積推定値Ｘに基づいて、検出差圧１３ａからパティキュレートフィルタ５の粒子堆積量を常時推定している（ステップ１）。また、再生指令制御器１５には、エンジン回転数１９ａ及び燃料噴射量１９ｂ等のエンジンの状態量１９が入力されており、よって、この状態量１９によってもパティキュレートフィルタ５の粒子堆積量を常時推定することができる。
【００２４】
粒子堆積量が所定値Ｂになったと推定される検出差圧Ａが再生指令制御器１５によって検出された時は、再生指令制御器１５は、排気ガス温度を設定時間だけ上昇させる再生処理指令１６を出力する（ステップ２）。図１の形態では、図３に示すように所定の燃料添加量を設定時間Ｔだけ行わせる再生処理指令１６が前記添加弁８及び供給ポンプ９に出力され、これにより、燃料添加装置１１によってパティキュレートフィルタ５上流の排気ガスに燃料１２が添加され、パティキュレートフィルタ５の触媒床温度が上昇されることによりパティキュレートフィルタ５の再生処理が行われる（ステップ３）。
【００２５】
再生処理が完了すると、再生処理指令１６を入力している再生時間延長指令制御器１７は再生処理が完了したことを検知し、更に、再生時間延長指令制御器１７は一定期間において前記差圧検出器１３による検出差圧１３ａを入力し検出差圧１３ａに基づいて、図２の堆積推定値Ｘから、パティキュレートフィルタ５の粒子の残存堆積量ｂを推定する（ステップ４）。粒子の残存堆積量ｂが設定値ｂ’よりも大きい場合（検出差圧１３ａが所定値より大きい場合）には、その残存堆積量ｂを記憶しておく（ステップ５）。
【００２６】
そして、次回の再生処理時には、図４に示すように、記憶した残存堆積量ｂに応じた延長時間ｔを前記設定時間Ｔに加算する加算指令１８ａ或いは、低い再生率を設定時間Ｔに掛け算する指令１８ｂを再生指令制御器１５に出力する。
【００２７】
これにより、次回の再生処理時には、例えば設定時間Ｔ＋延長時間ｔだけ排気ガス温度の上昇が延長されることになり、よって、残存堆積した粒子は次回の再生処理時に燃やし尽されるようになるので、パティキュレートフィルタ５の性能は常に安定して回復されるようになる（ステップ６）。
【００２８】
上記したように、本発明の排気浄化装置では、差圧検出器１３と、再生指令制御器１５と、再生時間延長指令制御器１７とからなる簡単で安価な構成によってパティキュレートフィルタ５の再生処理を安定して確実に行わせるりことができる。
【００２９】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態にのみ限定されるものではなく、排気ガス温度を上昇させて再生処理を行うための手法には限定されないこと、その他、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。
【符号の説明】
【００３０】
１  ディーゼルエンジン
３  排気ガス
４  排気管
５  パティキュレートフィルタ
１３  差圧検出器（差圧検出手段）
１３ａ        検出差圧
１５  再生指令制御器（再生指令手段）
１６  再生処理指令
１７  再生時間延長指令制御器（再生時間延長指令手段）
１８  指令
ａ      検出差圧
ｂ      残存堆積量
ｂ’    設定値
ｔ      延長時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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