(57)【要約】【課題】煤分を濾過するフィルタを適切に再生処理する再生処理方法を提供すること。【解決手段】フィルタに堆積した煤分による流通抵抗を、排ガス流量と、フィルタ前後の差圧から求める。求められた流通抵抗の値から、レイトポスト噴射式段階における燃料噴射量の増加率を設定する。設定された増加率で燃料噴射量を増加させることにより、レイトポスト噴射の初期段階において、煤の異常燃焼を抑制してフィルタの損傷を防止でき、また、再生処理時間の短縮、燃費の悪化やオイルダイリューションを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガス通路に設けられた排ガス用濾過装置を再生する処理方法であり、
前記濾過装置に堆積している被濾過物の堆積量を求め、求めた堆積量に応じて、レイトポスト噴射初期段階における、前記内燃機関へ供給する燃料の増加率を設定することを特徴とした排ガス濾過装置の再生処理方法。
【請求項２】
前記内燃機関は、燃焼室に臨ませた燃料噴射装置を具え、
前記排ガス濾過装置は、排ガス流通方向に沿った該排ガス濾過装置の上流側と下流側の差圧を検出する差圧センサを具え、
前記差圧センサが検出した差圧と、排ガス流量に基づき前記濾過装置における前記被濾過物の堆積量を推定し、該堆積量に基づいて設定した燃料の増加率に従い、前記燃焼噴射装置から燃料を、レイトポスト噴射初期段階においてレイトポスト噴射させることを特徴とした請求項１に記載の排ガス濾過装置の再生処理方法。
【請求項３】
燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
排ガス通路内に設けられ、排ガスに含まれる微粒子を濾過し、捕捉する排ガスの濾過装置と、
前記濾過装置の排ガス流通方向に沿った上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサと、
前記差圧センサが検出した前記濾過装置の差圧値と排ガス流量から求められた流通抵抗係数に基づき、該濾過装置に堆積している被濾過物の堆積量を算出する煤堆積量算出部と、
前記煤堆積量算出部が算出した前記被濾過物の堆積量に基づき、レイトポスト噴射初期段階における前記燃料噴射装置の噴射燃料の増加率を設定する増加率設定部とを
具えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の排ガス浄化装置において、濾過装置を再生処理する処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、排ガスを浄化する、例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置と呼ばれる排ガス浄化装置が具えられている。排ガス浄化装置は、排ガス中に含まれる微粒子を濾過し捕捉するフィルタや、ＮＯｘやＨＣを処理しそれらの濃度を低減させる触媒等が適宜内部に具えられている。
【０００３】
フィルタは、排ガスを濾過して煤分が堆積すると、目詰まりを起こし、濾過機能が低下する。そのため、再生処理の一つとして、排ガス浄化装置の内部で煤分を燃焼させることが行われる。
【０００４】
フィルタの再生処理は、排ガス温度が高ければ、車両走行中に高温の排ガスをフィルタに供給することで、微粒子としての煤分を燃焼、処理することができる。ところが通常の走行では、ディーゼルエンジンの排ガス温度は、それほど高い温度に上昇しない。そのため、フィルタを再生させるために、レイトポスト噴射を行い、排ガス温度を上昇させることが行なわれている。
【０００５】
レイトポスト噴射では、膨張行程から排気行程にかけて燃料を噴射し、これにより、未燃焼ガスを排ガス浄化装置に供給する。未燃焼ガスが、フィルタの上流に設けられたＮＯｘ触媒に作用し、触媒が発熱し、温度が上昇した排ガスがフィルタに流入される。また触媒は、温度の上昇に伴って触媒作用が活性化する性質を有している。そのことから、レイトポスト噴射の初期段階では、所定の増加率で燃料の噴射量を時間の経過とともに増加させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５０３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、フィルタに多量の煤分が堆積している場合、高温の排ガスを短時間の内に多量に流入させると、煤分の燃焼が、レイトポスト噴射によらず進行し、燃焼温度が異常に上昇してフィルタを損傷させてしまうことがある。そのため従来は、煤分が過度に燃焼しないよう、煤分の堆積量にかかわらず、レイトポスト噴射初期における燃料噴射量の増加率を低く設定していた。
【０００８】
そのためレイトポスト噴射の初期段階で、フィルタに堆積されている煤分に対して燃料が十分に供給されず、フィルタの再生処理に長い時間を要することがあった。一方フィルタの焼損に至らなくとも、燃料を過剰に噴射させた場合は、燃費の悪化やオイルダイリューションの原因ともなっていた。
【０００９】
本発明は上記課題を解決し、排ガス浄化装置において、濾過装置を適切に再生処理できる処理方法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】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため排ガス浄化装置における濾過装置の再生処理方法を次のように構成した。
【００１１】
排ガスの濾過装置に堆積している煤分の量に応じて、レイトポスト噴射の初期段階で噴射する燃料の増加率を変更させた。具体的には、堆積している煤分の量が多い場合には、噴射燃料の増加率を小さくし、堆積している煤分の量が少ない場合には、増加率を大きくすることとした。
【００１２】
フィルタにおける煤の堆積量は、例えば排ガスの流量と、フィルタ前後に生じる圧力差を用いて算出する。エンジンから排出される排ガス流量は、吸気流量と燃料供給量と排ガス温度などから算出する。フィルタ前後の差圧値は、フィルタの前後に設けられた差圧センサで検出する。これらの値からフィルタの流量抵抗係数を算出し、その流量抵抗係数に基づいてレイトポスト噴射の初期段階で噴射する燃料の増加率を算出することとした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる排ガス浄化装置における濾過装置の再生処理方法は、次の効果を有している。  
煤分の堆積量に応じて、レイトポスト噴射の初期段階における燃料噴射量の増加率が設定されるので、排ガスの温度上昇を適切に制御することができる。これにより、煤分の過剰な燃焼を原因とするフィルタの焼損を防止できるとともに、煤分の堆積量が少なく、フィルタの焼損のおそれがない場合には、燃料噴射量の増加を速め、フィルタの再生時間を短縮できる。また、燃料を過剰に噴射しないことから、燃費の悪化やオイルダイリューションを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる排ガスの濾過装置の一実施形態を具えた内燃機関の全体構成を示す構成図である。
【図２】レイトポスト噴射の作動を示すフローチャートである。
【図３】制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明にかかる、濾過装置を再生する再生処理の一実施形態について、図を参照して説明する。  
図１に、車両用駆動装置１０の全体構成を示す。車両用駆動装置１０は、内燃機関としてのエンジン１２と、過給器１４と、排ガス浄化装置としてのＤＰＦ装置１６と、燃料噴射装置１８と、制御装置２０などを具えて構成されている。
【００１６】
エンジン１２は、圧縮点火式の内燃機関で、いわゆるディーゼルエンジンである。過給器１４は、いわゆるターボチャージャであり、排気通路としての排気管２２と吸気通路としての吸気管２４に接続しており、排気圧を利用してタービンを回転させ、エアクリーナ２６から導入された外気を加圧してエンジン１２に送り込む。
【００１７】
燃料噴射装置１８は、気筒内燃料噴射装置であり、先端をエンジン１２の燃焼室内部に臨ませて取り付けてあり、制御装置２０からの指示を受けると、所定量の燃料を所定の時期にエンジン１２の燃焼室内部に噴射する。
【００１８】
尚、エンジン１２は、ディーゼルエンジンに限るものではなく、また過給器１４を具えない自然吸気式のエンジンでもよい。また、燃料噴射装置１８は、燃焼室に直接噴射するものでなく、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内燃料噴射装置でもよい。
【００１９】
ＤＰＦ装置１６は、濾過装置としてのフィルタ２８と、触媒装置３０、３２を具え、上流側が過給器１４の排気管に接続し、下流側が車両の排気口３４に連通している。フィルタ２８は、多孔質セラミックなどからなる濾過装置であり、表面に微細な孔（図示せず。）を有している。孔は、気体は通過するが、排ガスに含まれている微粒子、主に被濾過物としての煤分を通過させない大きさである。
【００２０】
触媒装置３０、３２は、酸化触媒等であり、フィルタ２８を挟むようにして排ガスの流通方向の前後に取り付けられている。触媒装置３０は、例えばＮＯｘ還元触媒で、排ガスがリーン状態でＮＯｘを吸着し、排ガスがリッチ状態になると、ＮＯｘをＮ２に還元する。触媒装置３２は、ＨＣ等を処理する触媒である。
【００２１】
またＤＰＦ装置１６には、差圧センサ３６と上流側温度センサ３８が設けられている。差圧センサ３６は、フィルタ２８の上流側と下流側にそれぞれ感知部を有し、各感知部の値からフィルタ２８の上流側と下流側に生じている圧力差を検出する。尚差圧センサ３６は、他の方法でフィルタ２８の差圧を検出してもよい。上流側温度センサ３８は、フィルタ２８の上流側の温度、つまりフィルタ２８に流入する排ガスの温度を計測する。
【００２２】
差圧センサ３６と上流側温度センサ３８の各センサは、それぞれ制御装置２０に接続している。制御装置２０には、その他、吸気流量センサ４０や吸気温度センサ４２などの各センサが接続しており、制御装置２０は、車両を走行させる通常の制御を行う他、本発明にかかるフィルタ２８の再生処理を行う。
【００２３】
次に、フィルタ２８を再生する再生処理機能について説明する。
【００２４】
フィルタ２８の再生処理は、フィルタ２８に堆積した煤の量が閾値に達したときに実行される。具体的には、制御装置２０が、煤の堆積量が所定値に達したと判断したり、あるいは車両の走行距離数やエンジン回転数の累積値が所定値を超えたことなどを検出したとき、フィルタ２８を再生させる必要があると判断する。すると制御装置２０は、再生処理開始要求を行う。
【００２５】
再生処理開始要求が行われると、制御装置２０は、燃料噴射装置１８で通常のエンジン１２の作動時に燃料を噴射させるとともに、燃料噴射装置１８にレイトポスト噴射を行わせる。レイトポスト噴射は、エンジン１２が膨張行程から排気行程である期間に燃料噴射を行い、燃料の一部を燃焼室内で燃焼させることなく排気管に送り出す動作である。またレイトポスト噴射の初期段階では、制御装置２０は所定の増加率に従って噴射燃料を増加させる。
【００２６】
次に、初期段階におけるレイトポスト噴射の制御について説明する。制御装置２０は、図３に示すように排ガス量算出部６０と、煤堆積量算出部６２と、増加率設定部６４と、記憶部６６等を具えている。
【００２７】
排ガス量算出部６０には、吸気流量センサ４０、燃料噴射部（図示せず。）、上流側温度センサ３８などが接続されている。吸気流量センサ４０は、吸気管２４内に設けてあり、吸気管２４を通りエンジン１２に流入される吸気量を計測して排ガス量算出部６０に送出する。燃料噴射部は、燃料噴射装置１８に接続し、制御装置２０の指示に従って燃料噴射装置１８に信号を送出し、燃料を噴射させる。また燃料噴射部は、燃料噴射装置１８に燃料噴射の信号を送出すると、排ガス量算出部６０にも同様の燃料量を現す信号を送出する。
【００２８】
上流側温度センサ３８は、フィルタ２８の上流で計測した、フィルタ２８に流入する排ガスの温度を、排ガス量算出部６０に送出する。記憶部６６には、各種閾値や流通抵抗係数に対する増加率αなどが記憶されている。排ガス量算出部６０は、上記各センサから入力された値に基づき、排ガスの流量を算出する。
【００２９】
煤堆積量算出部６２には、差圧センサ３６と上流側温度センサ３８からの信号線が接続されている。差圧センサ３６は、フィルタ２８の上流側と下流側に生じている圧力差を検出し、その値を煤堆積量算出部６２に送出する。上流側温度センサ３８は、フィルタ２８に流入する排ガスの温度を煤堆積量算出部６２に送出する。
【００３０】
煤堆積量算出部６２は、排ガス量算出部６０が算出した排ガス流量と、フィルタ２８の上流側と下流側に生じている圧力差と、上流側温度センサ３８が検出した排ガス温度等に基づいて、フィルタ２８における流通抵抗係数を求める。流通抵抗係数は、煤の堆積量がない場合を０とし、フィルタ２８が閉塞された状態を１００とした、煤分などフィルタ２８が捕捉した微粒子の堆積に関連した係数である。尚流通抵抗係数は、他の条件から求められた値であってもよい。
【００３１】
増加率設定部６４は、フィルタ２８の流通抵抗係数が算出されたら、流通抵抗係数に基づいて、燃料噴射装置１８からレイトポスト噴射として初期段階で噴射する燃料の増加率αを記憶部６６から読み出し、設定する。燃料の増加率αは、フィルタ２８の流通抵抗係数、すなわちフィルタ２８に堆積した煤の量に関連して予め定められた値である。増加率αは、フィルタ２８に堆積している煤分が多く、煤の異常燃焼が発生すると判断される場合には低い値に、逆に堆積量が少なく異常燃焼の発生を考慮する必要がないと判断される場合には、高い値となっている。
【００３２】
次に、フィルタ２８の再生処理（初期段階のレイトポスト噴射）の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
まず制御装置２０は、フィルタ２８の再生処理が必要か否か判断を行う。再生処理の要否判断は、従来の方法により行なえばよく、また、上述した煤堆積量算出部６２が算出したフィルタ２８の煤の堆積量から判断してもよい。
【００３４】
フィルタ２８の再生処理が必要と判断されたなら、制御装置２０は、再生処理の開始要求を行う（ステップ１００）。そして初期設定としてｔを０とする（ステップ１０１）。次にｔに１を加算し、それを新たにｔとする（ステップ１０２）。
【００３５】
制御装置２０は、上流側温度センサ３８から送られてくる排ガスの温度を閾値Ａと比較し（ステップＳ１０３）、排ガス温度が閾値Ａ以下であれば再生処理を進行させ、ステップ１０４に進む。
【００３６】
ステップ１０４では、排ガス量算出部６０が上記各センサから入力された値に基づき算出した排ガスの流量と、差圧センサ３６から送られてきたフィルタ２８の上流側と下流側に生じている圧力差と、上流側温度センサ３８から送られてきた排ガスの温度に基づいて、煤堆積量算出部６２が上述したように流通抵抗係数を算出し、フィルタ２８における煤堆積量を推定する。
【００３７】
流通抵抗係数が算出されたら、流通抵抗係数と閾値Ｂとを比較し（ステップ１０５）、閾値Ｂより流通抵抗係数が大きければ。レイトポスト噴射の初期段階を開始する（ステップ１０６）。
【００３８】
そして流通抵抗係数の値に基づいてレイトポスト噴射における噴射燃料の増加率αを選定する（ステップ１０７）。噴射燃料の増加率αが設定されたら、αと現在時間ｔから燃料噴射量ｙを求める（ステップ１０８）。かかる燃料噴射量ｙに従ってレイトポスト噴射を実施する（ステップ１０９）。
【００３９】
燃料が燃料噴射装置１８から筒内にレイトポスト噴射されると、一部の燃料は筒内で燃焼されることなく、排ガスとして排気管２２内に排出される。つまり、未燃焼ガスとしてＤＰＦ装置１６に送られる。
【００４０】
ＤＰＦ装置１６に送られた未燃焼ガスは、触媒装置３０において反応し、そのとき発生する反応熱で排ガスが加熱される。これにより、高温の排ガスがフィルタ２８に流入し、フィルタ２８に堆積している煤分が加熱され、煤分が燃焼される。ＤＰＦ装置１６に送られる未燃焼ガスは、レイトポスト噴射の燃料噴射量が少ないことから、ほとんど反応に用いられ、また排ガスの温度上昇も小さい。
【００４１】
そしてステップ１０２に戻り、新たにｔに１が加えられ、ステップ１０３でフィルタ２８に流入する排ガスの温度が閾値Ａと比較される。排ガス温度が閾値Ａより低い場合は、上述したと同様に新たに流通抵抗係数を算出し（ステップ１０４）、更に流通抵抗係数が閾値Ｂより大きい場合は、新たに設定された増加率αで燃料がレイトポスト噴射される。
【００４２】
仮に、煤の堆積量が多い、つまり流通抵抗係数が大きい場合は、常に増加率αが小さいため、徐々に燃料噴射量が増加し、煤分の異常燃焼が発生しない。逆に、煤の堆積量が少なく、つまり流通抵抗係数が小さい場合は、煤分の異常燃焼が発生しないと判断され、大きい増加率αが設定され、急速に燃料噴射量が増加して排ガス温度が上昇しても、支障がなく、かつ早期に再生処理が終了される。
【００４３】
一方、ステップ１０３でフィルタ２８の上流の排ガス温度が閾値Ａを上回った場合、あるいはステップ１０５でフィルタ２８の流通抵抗係数が閾値Ｂを下回った場合には、レイトポスト噴射を次の段階に移動させ、レイトポスト噴射の初期段階を終了させる。
【００４４】
このように、レイトポスト噴射初期段階での燃料噴射量の増加率αをフィルタ２８の流通抵抗係数に応じて設定したことにより、フィルタ２８に堆積している煤分に対して適切な量の燃料を噴射して再生処理を行わせることができる。したがって、煤分の異常燃焼によりフィルタ２８に焼損を生じさせることがなく、また、少ない煤分に対しては噴射する燃料量を多くして再生時間を短縮させることができる。また再生に用いられない燃料を無駄に噴射させることがなく、燃費の悪化やオイルダイリューションを防止させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、車両用の排ガス浄化装置における、フィルタの再生処理に用いられる。
【符号の説明】
【００４６】
１０…車両用駆動装置
１２…エンジン
１６…ＤＰＦ装置
１８…燃料噴射装置
２０…制御装置
２８…フィルタ
３０…触媒装置
３２…触媒装置
３６…差圧センサ
３８…上流側温度センサ
６０…排ガス量算出部
６２…煤堆積量算出部
６４…増加率設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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