(57)【要約】【課題】再生の進捗が悪い走行モードでのＤＰＦの走行時自動強制再生制御を中断して、無駄な追加燃料の燃焼室内への噴射を抑制して燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生を防止する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】ＰＭ堆積量に基づいて車両走行中に自動的に前記ＤＰＦの再生を開始する強制再生開始手段４０を設け、再生開始後に酸化触媒が活性化後の所定温度に達した後、ＤＰＦに供給された燃料量を積算する燃料量積算手段５６と、ＤＰＦに供給された酸素質量流量の積算値を算出する酸素質量積算手段５４と、堆積されたＰＭの燃焼量をＤＰＦに供給された酸素質量積算値から算出するＰＭ燃焼量算出手段５２と、算出されたＰＭ燃焼量が前記燃料量積算手段によって算出された供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量を下回る場合にＤＰＦの走行時自動強制再生を中断する再生中断制御手段５７とを備える。【選択図】図２
2010106691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に排ガス中の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）と該ＤＰＦの上流側に酸化触媒を備え、前記ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼するＤＰＦの再生制御装置において、
前記ＰＭ堆積量に基づいて車両走行中に自動的に前記ＤＰＦの再生を開始する強制再生開始手段を設け、再生開始後に前記酸化触媒が活性化後の所定温度に達した後、前記ＤＰＦに供給された燃料量を積算する燃料量積算手段と、ＤＰＦに供給された酸素質量流量の積算値を算出する酸素質量積算手段と、堆積されたＰＭの燃焼量をＤＰＦに供給された酸素質量の積算値から算出するＰＭ燃焼量算出手段と、該ＰＭ燃焼量算出手段によって算出されたＰＭ燃焼量が前記燃料量積算手段によって算出された供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量を下回る場合にはＤＰＦの走行時自動強制再生を中断する再生中断制御手段とを備えたことを特徴とするＤＰＦの再生制御装置。
【請求項２】
前記閾値ＰＭ燃焼量は閾値ＰＭ燃焼量マップに設定され、再生不良走行モードでは再生を中断させるように供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量が設定されてい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】
前記閾値ＰＭ燃焼量は閾値ＰＭ燃焼量マップに設定され、前記ＤＰＦに供給される燃料が燃料噴射装置によって燃焼室内に噴射されるポスト噴射によって構成され、該ポスト噴射燃料のオイルパン内への侵入によるオイルダイリューションによってオイルレベルの上限値を超えないように供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量が設定されてい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４】
前記閾値ＰＭ燃焼量マップは、横軸に前記供給燃料量をとり縦軸に前記ＰＭ燃焼量をとった２次元座標において、閾値ラインとして閾値ＰＭ燃焼量が設定されることを特徴とする請求項２または３記載のＤＰＦの再生制御装置。
【請求項５】
ＤＰＦの再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、ＤＰＦの走行時自動強制再生を中断した後、停車時でドライバーが前記手動再生スイッチをオンした場合に強制再生を行う停車時手動強制再生手段とを設けることを特徴とする請求項１記載のＤＰＦの再生制御装置。
【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（微粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）の再生制御装置に関し、特に、車両走行時に自動的にＤＰＦの強制再生を行うＤＰＦの再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路に排ガス中のＰＭ（粒子状物質）を除去するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と該ＤＰＦの上流側に酸化触媒を備え、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（微粒子状物質）をＤＰＦで捕集するとともに堆積したＰＭを燃焼するＤＰＦの再生制御装置が知られている。
【０００３】
このように構成された排気浄化装置では、酸化触媒において排ガス中に含まれるＮＯを酸化させてＮＯ２を生成し、このＮＯ２とＤＰＦのフィルタ内のＰＭとを反応させてＰＭを燃焼させてＤＰＦの再生を図っている。なお、ＮＯ２はＮＯに比べて酸化剤としての機能が高く、比較的低い活性化エネルギでＰＭを酸化させて燃焼させるようになっている。
【０００４】
ところで、車両走行中に自動的にＤＰＦを強制再生するには、ＤＰＦの温度を精度よく管理すると共に、ＤＰＦの前後差圧を精度よく管理して、ＤＰＦの再生開始時期および再生終了時期を的確に判定することが必要である。このうち再生終了時期については、一般的に再生開始時期からの経過時間によって判定されているが、車両の走行条件やエンジンの運転状態に適した終了判定ができず、再生終了時間が長すぎると燃費の悪化や、短すぎると再生不良を生じる問題があった。
【０００５】
そこで、簡素で精度よくフィルタの再生の終了時期を判定する技術として特許文献１（特開２００４−２９３３４０号公報）が知られている。
この特許文献１には、図７に示すように、ステップＳ０６において、ＤＰＦの前段に設置された酸化触媒の出口温度が所定温度（約２５０℃）に達すると第２の追加燃料がＤＰＦに供給され、ＤＰＦを昇温せしめ、ステップＳ０７において、酸化触媒の出口温度が所定温度（約６００℃）以上か否かを判定し、所定温度未満であればステップＳ０８に進んで、増量マップを用いて第２の追加燃料噴射量が増量設定され、所定温度以上であればステップＳ０９に進んで、減量マップを用いて第２の追加燃料噴射量が減量設定される。つまり、酸化触媒の出口温度が約６００℃に維持されるように第２の追加燃料噴射量が設定されてＰＭの燃焼可能温度が維持される。
そして、その後、ステップＳ０１０において、酸化触媒の出口温度が所定温度に達してから、すなわちＰＭの燃焼可能温度（約６００度）に達してから、ＤＰＦに供給された酸素質量濃度の積算値ΣＯ２Ｗが算出されるとともに、この算出値に所定係数Ｃを乗じてＤＰＦで燃焼したＰＭの積算値Ｃ・ΣＯ２Ｗが算出されて、ステップＳ０１１で該算出されたＰＭの積算値Ｃ・ΣＯ２Ｗが目標値に達している場合にステップＳ０１２で再生を終了することが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記特許文献１に示されるような再生終了判定手法においては、次のような問題点があった。
（１）車両が宅配専用またはゴミ集配車のように、連続走行が短い場合や、都市内走行がメインで、平均車速が極低速の場合には、走行時の自動強制再生を実施するとＤＰＦ昇温のための第２追加燃料を供給しても、ＰＭが燃焼可能な約６００℃の温度まで上昇するのに時間を要し、ＰＭ燃焼が進まずに再生が終了しない状況が発生する。
（２）また、無駄な第２追加燃料の供給が燃費の悪化や、該第２追加燃料を燃焼室内へ噴射する噴射装置（インジェンタ）によって行う場合には、燃焼室からクランクケース下部のオイルパンへと落下侵入する燃料によってオイルダイリューションが助長されるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、再生の進捗が悪い走行モードでのＤＰＦの走行時自動強制再生制御を中断して、無駄な追加燃料の燃焼室内への噴射を抑制して燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生を防止する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】
【０００９】
本発明はかかる課題を解決するもので、エンジンの排気通路に排ガス中のＰＭ（粒子状物質）を除去するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と該ＤＰＦの上流側に酸化触媒を備え、前記ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼するＤＰＦの再生制御装置において、  前記ＰＭ堆積量に基づいて車両走行中に自動的に前記ＤＰＦの再生を開始する強制再生開始手段を設け、再生開始後に前記酸化触媒が活性化後の所定温度に達した後、前記ＤＰＦに供給された燃料量を積算する燃料量積算手段と、ＤＰＦに供給された酸素質量流量の積算値を算出する酸素質量積算手段と、堆積されたＰＭの燃焼量をＤＰＦに供給された酸素質量の積算値から算出するＰＭ燃焼量算出手段と、該ＰＭ燃焼量算出手段によって算出されたＰＭ燃焼量が前記燃料量積算手段によって算出された供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量を下回る場合にはＤＰＦの走行時自動強制再生を中断する再生中断制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、酸素質量積算手段によって算出されたＤＰＦに供給された酸素質量流量の積算値からＰＭの燃焼量が算出され、該ＰＭの燃焼量が、燃料量積算手段によって算出された供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量を下回る場合には、ＰＭの燃焼が十分行われていないと判定して、ＤＰＦの走行時自動強制再生を中断するので、不要に長い燃料供給が防止され、燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生が防止される。
【００１１】
好ましくは、前記閾値ＰＭ燃焼量は閾値ＰＭ燃焼量マップに設定され、再生不良走行モードでは再生を中断させるように供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量が設定されているとよい。
すなわち、閾値ＰＭ燃焼量マップは、ＤＰＦ再生不良モードを含む各種走行モードにおける実際の再生の進み方の試験結果に基づいて再生不良走行モードでは再生を中断させるように供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量が設定されている。
【００１２】
このような構成によって、再生の進捗が悪い走行モード、つまり車両が宅配専用車またはゴミ集配車のように、連続走行が短い場合や、都市内走行がメインで、平均車速が極低速の場合には、走行時自動強制再生が中断され、燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生が効果的に防止される。
【００１３】
また、本発明において、好ましくは、前記閾値ＰＭ燃焼量は閾値ＰＭ燃焼量マップに設定され、前記ＤＰＦに供給される燃料が燃料噴射装置によって燃焼室内に噴射されるポスト噴射によって構成され、該ポスト噴射燃料のオイルパン内への侵入によるオイルダイリューションによってオイルレベルの上限値を超えないように供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量が設定されるとよい。
【００１４】
燃焼室内へポスト噴射によって噴射される燃料は、主に排気行程のタイミング噴射されるため燃焼室内で燃焼させずに排気通路に導くようにするものであるが、全てが排気通路に導かれずに一部が燃料室のライナに付着し、微量ではあるがクランク室からオイルパンへ落下して侵入し、オイルダイリューションを生じるおそれがある。そのため、定期的なオイル交換インターバル内でオイルレベルが上限値より増えないことが必要である。
【００１５】
定期的なオイル交換インターバル内でオイルレベルが上限値より増えないように供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量が設定されて、走行時自動強制再生が中断されるので、オイルダイリューションによってオイル量の上限値以上の増量を防止することができる。
【００１６】
また、前記閾値ＰＭ燃焼量マップは、横軸に前記供給燃料量をとり縦軸に前記ＰＭ燃焼量をとった２次元座標において、判定の閾値ラインとして設定されるとよく、このような構成によって、再生の進捗が悪い走行モードの領域を明確に設定できる（図４、６の中断領域Ｓ）とともに、図４に示す閾値ラインＸの傾きを設定することで、走行時自動強制再生での燃料積算値を制御できることから、オイルダイリューションの量を制御可能になる。
閾値ラインＸの傾きを急傾斜に設定すれば、中断領域Ｓの範囲を広げて燃料積算量を少なくでき、オイルダイリューションの量を抑えることができる。また、閾値ラインＸの傾きを緩やかに設定すれば、中断領域Ｓが狭まり燃料積算量が多くなり、オイルダイリューションの量が増加する。
【００１７】
また、本発明において、好ましくは、ＤＰＦの再生を手動で開始するための手動再生スイッチと、ＤＰＦの走行時自動強制再生を中断した後、停車時でドライバーが前記手動再生スイッチをオンした場合に強制再生を行う停車時手動強制再生手段とを設けるとよい。
かかる構成によれば、走行時自動強制再生の制御が中断しても、その後、停車時にドライバーが手動再生スイッチをオンすることで、残りのＰＭが停車時手動強制再生手段によって再生処理されることで、ＤＰＦの再生処理が確実にかつ完全に行われる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、再生の進捗が悪い走行モードでのＤＰＦの走行時自動強制再生制御を中断して、無駄な追加燃料の燃焼室内への噴射を抑制して燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生を防止するＤＰＦの再生制御装置を提供することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１に、本発明の実施形態にかかるＤＰＦの再生制御装置１を備えた排ガス浄化装置の全体構成図を示す。
エンジン３はディーゼルエンジンであり、エンジン３は燃料を一旦各気筒共通の高圧蓄圧室（コモンレール）５に蓄えてから各気筒の燃料噴射装置７によって燃料噴射を行うコモンレール式燃料噴射装置を備えている。
【００２１】
また、図１において、エンジン３の排気通路９には、酸化触媒１１およびＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１３が排ガスの流れの上流側から順に配置されている。また、排気通路９には、過給機１５が設けられ、該過給機１５のコンプレッサ１７で圧縮された圧縮空気が吸気通路２１上のインタークーラ２３で冷却されてエンジン３の吸気ポートへと導かれるようになっている。また、ＥＧＲ通路（排ガス再循環通路）２５およびＥＧＲ弁２７が設けられている。
【００２２】
ＤＰＦ１３は、全体が多孔質材で形成されるとともに、上流側が開口し下流側が閉塞された第１通路１３ａと、上流側が閉塞され下流側が開口する第２通路１３ｂとが交互に隣接して配設されていて、ＤＰＦ１３に供給された排ガスは、多孔質の壁部を介して第１通路１３ａから第２通路１３ｂに流入して、このとき排ガス中のＰＭが壁部において捕集されるようになっている。
【００２３】
また、酸化触媒１１は、従来技術の欄で説明したように、排ガス中のＮＯを酸化触媒１１でＮＯ２に酸化し、このＮＯ２を酸化剤としてＤＰＦ１３に供給するものである。そして、ＤＰＦ１３ではこのＮＯ２とＰＭとが反応することによってＰＭが燃焼して、ＤＰＦ１３が再生されるようになっている。
【００２４】
また、酸化触媒１１とＤＰＦ１３との間には、酸化触媒１１の出口温度およびＤＰＦの入口温度を検出する温度センサ２９が設けられている。また、ＤＰＦ１３には、ＤＰＦの上流側と下流側との差圧を検出する差圧センサ３１が設けられている。また、吸気通路２１の上流側には、吸気流量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）３３が設けられている。
【００２５】
これら温度センサ２９、差圧センサ３１、エアフローセンサ３３の各センサからの信号は、ＤＰＦ１３の再生制御装置１に入力されている。また、エンジン回転数を検出する回転数センサ３５からの信号、エンジン負荷を検出する負荷センサ３７からの信号も再生制御装置１に入力されている。
【００２６】
次に、図２の制御構成ブロック図を参照して、本発明にかかる再生制御装置１について説明する。
強制再生開始手段４０は、差圧センサ３１からの信号によってＤＰＦ１３に所定のＰＭが堆積したことを判定する。そして、酸化触媒１１に高温の排気ガスを供給して酸化触媒１１を、活性化温度（約２５０℃）まで昇温させるが、主燃焼の排ガスだけでは確実に活性化温度まで昇温できないため、各気筒の膨張行程において第１追加燃料を燃料噴射装置７によって燃焼室内に供給する。この第１追加燃料による燃焼の熱によって酸化触媒１１が昇温される。
【００２７】
追加燃料制御手段４２は、第１追加燃料噴射量設定手段４４と、第２追加燃料噴射量設定手段４６とからなっていて、第１追加燃料噴射量設定手段４４は、前記のような第１追加燃料量を設定するものであって、回転数センサ３５や負荷センサ３７によって検出されるエンジン３の運転状態、温度センサ２９によって検出される酸化触媒１１の出口温度に基づいて設定されるようになっている。
【００２８】
また、この第１追加燃料の噴射タイミングは、膨張行程の比較的早期であって、このようなタイミングで噴射することによって第１追加燃料と気筒内の高温の燃焼ガスとが混合して排気ポートや排気通路９内で該第１追加燃料と燃焼し、高温の排ガスが酸化触媒１１の温度を上昇するようになっている。
【００２９】
そして、温度センサ２９からの情報に基づいて、触媒出口温度が酸化触媒１１の活性化温度（約２５０℃）に達したと判定すると、前記第１追加燃料噴射の後に、第２追加燃料が噴射されるようになっている。この第２追加燃料は、例えば、排気行程において噴射されるようになっていて、このタイミングでの噴射によって、燃料が気筒内や排気通路９内で燃焼することなく酸化触媒１１に達して、活性化温度に達した酸化触媒１１において燃焼が行われる。これによって、酸化触媒１１の下流側にあるＤＰＦ１３が熱せられて、ＰＭが酸化可能な温度（約６００℃）まで昇温されてＰＭの焼却が実施されるようになっている。
【００３０】
第２追加燃料噴射量設定手段４６は、このような第２追加燃料噴射量を設定するものであって、回転数センサ３５や負荷センサ３７によって検出されるエンジン３の運転状態、温度センサ２９によって検出される酸化触媒１１の出口温度に基づいて設定されるようになっている。
すなわち、第２追加燃料噴射量設定手段４６には、増量マップ４８と減量マップ５０とが設けられ、酸化触媒１１の出口温度が約６００℃を保持するように、酸化触媒１１の出口温度に基づく簡易的なフィードバック制御によって、これらマップを選択して第２追加燃料量が設定されている。
【００３１】
また、ＤＰＦ１３内で燃焼したＰＭ量を算出するＰＭ燃焼量算出手段５２が設けられ、このＰＭ燃焼量算出手段５２では、酸素質量積算手段５４で算出したＤＰＦ１３に供給された酸素質量流量（Ｏ２質量流量）の積算値からＰＭ燃焼量を算出する。ＤＰＦ１３の温度（酸化触媒１１の出口温度で代用する）が、約６００℃に達してから次の式（１）にてＰＭ燃焼量を算出する。
【００３２】
本願発明者らは、実験等によりＰＭの燃焼量は下式（１）により表せることを見出した。
ΔＰＭ＝Ａ・Ｏ２濃度・ＰＭ・ｅ（−Ｅ／ＲＴ） ・・・・・・・（１）
式（１）において、ΔＰＭは単位時間に燃焼するＰＭの量、Ａは実験により求められる定数（頻度因子）、ＰＭは再生開始時のＰＭ堆積量、Ｅは酸化触媒１１の有無等のハードウェアの構成より決定される活性化エネルギ定数、Ｒはガス定数、ＴはＤＰＦ温度である。
【００３３】
したがって、下式（２）によりΔＰＭの積算値を求めることで、ＤＰＦ１３の再生開始時からのＰＭの総燃焼量を算出することができる。
ΣΔＰＭ＝Ａ・Σ（Ｏ２濃度）・ＰＭ・ｅ（−Ｅ／ＲＴ）・・・・（２）
ここで、ＰＭ堆積量及びフィルタ温度Ｔは簡易的に一定値とみなすことで、上記の式（１）及び式（２）におけるＡ・ＰＭ・ｅ（−Ｅ／ＲＴ）を定数Ｃとして置き換えることができる。したがって、再生開始時からのＰＭの燃焼量は下式（３）であらわすことができる。なお、Ｏ２濃度は酸素の質量流量と同義であり、以下では主にＯ２濃度として酸素質量流量を用いる。
ΣΔＰＭ＝Ｃ・Σ（Ｏ２濃度）
＝Ｃ・Σ（酸素質量流量）              ・・・・（３）      
【００３４】
つまり、ＰＭの燃焼量は酸素質量流量をパラメータとして算出可能であり、再生開始時からのＰＭの総燃焼量は、ＤＰＦ１３に供給された酸素質量流量の積算値に所定の係数Ｃを乗じた値に等しい。そこで、本実施形態では、ＤＰＦ１３が強制再生を開始して、ＰＭの燃焼開始温度（約６００℃）に達した時点からの酸素質量流量の積算値を算して、ＰＭの燃焼量を算出することができる
【００３５】
なお、酸素質量流量Ｏ２ｗは、酸素質量積算手段５４によって、例えば下式（４）により算出するようになっている。
Ｏ２ｗ＝（Ｑａｗ−ｑ・ａ）・ｂ              ・・・・（４）
上式において、Ｑａｗはエアフローセンサ３３から得られる吸気の質量流量であり、ｑは燃料噴射量、ａは当量比（１４．７）、ｂは酸素質量比である。そして、式（４）及びエンジンの回転数センサ３５からの情報に基づき、ＤＰＦ１３に流入する酸素質量流量を算出することができる。
【００３６】
一方、燃料量積算手段５６が設けられ、この燃料量積算手段５６では、第２追加燃料噴射量が供給量開始されてからの供給積算値が算出されるようになっている。
また、再生中断制御手段５７は、強制再生中断判定手段５８と閾値ＰＭ燃焼量マップ６０とよりなり、強制再生中断判定手段５８では、ＰＭ燃焼量算出手段５２によって算出されたＰＭの燃焼量と、燃料量積算手段５６によって算出された第２追加燃料噴射の供給量とから、閾値ＰＭ燃焼量マップ６０に設定された閾値ＰＭ燃焼量に基づいて、供給した第２追加燃料噴射量に対して、焼却されたＰＭ量が適切かを判定して、閾値ＰＭ燃焼量以下であれば十分燃焼が進んでいないと判定して、自動強制再生を中断するため、燃料噴射装置７を制御して噴射を終了させる。
【００３７】
この閾値ＰＭ燃焼量マップ６０は、図４に示すように、横軸に第２追加燃料噴射積算量（供給燃料量）をとり縦軸に酸素質量流量積算値（ＰＭ燃焼量）をとった２次元座標に、閾値ラインＸとして設定されている。
このように閾値ラインＸによって第２追加燃料噴射積算量に対する、酸素質量流量積算値（ＰＭ燃焼量）を設定することで、中断領域Ｓにあれば、再生の進捗が悪い走行モードの領域としてを明確に区別でき、例えば、中断領域Ｓにおいては、車両が宅配専用車またはゴミ集配車のように、連続走行が短い場合や、都市内走行がメインで、平均車速が極低速の場合であり、走行時自動強制再生が困難であり、供給燃料が無駄になるため中断されるように設定される。
【００３８】
また、閾値ラインＸの傾きを設定することで、走行時自動強制再生での第２追加燃料噴射積算量を制御できることから、すなわち、閾値ラインＸの傾きを緩やかに設定すれば、なかなか中断領域Ｓには突入せずに燃料積算量が多くなり、走行時自動強制再生でのオイルダイリューションの量が増加する傾向となる。
また、閾値ラインＸの傾きを急傾斜に設定すれば、直ぐに中断領域Ｓに突入して燃料積算量を少なくでき、走行時自動強制再生でのオイルダイリューションの量を抑えることができる。
【００３９】
このように、閾値ＰＭ燃焼量マップ６０を、図４に示すように、横軸に第２追加燃料噴射積算量（供給燃料量）をとり縦軸に酸素質量流量積算値（ＰＭ燃焼量）をとった２次元座標に、閾値ラインＸとして設定することで、走行時自動強制再生制御の中断条件を設定できるようになり、燃費悪化を防止でき、さらにオイルダイリューションの量を制御可能になる。
【００４０】
すなわち、オイルダイリューションについては、第１追加燃料噴射の噴射タイミングが、膨張行程の比較的早期であるため、第１追加燃料と気筒内の高温の燃焼ガスとが混合して燃焼するので、ピストンとシリンダライナとの隙間からクランク室側に侵入してオイルパンに落下してオイルパン内のオイルに混入してオイルダイリューションを起こすことは少ないが、第２追加燃料噴射では、排気行程において噴射されるようになっているため、気筒内での燃焼は起こりにくく、ピストンとシリンダライナとの隙間からクランク室側に侵入してオイルパンに落下してオイルパン内のオイルに混入してオイルダイリューションを起こす問題があるが、閾値ＰＭ燃焼量マップ６０の閾値ラインＸの傾きを制御することで、走行時自動強制再生でのオイルダイリューションの量を制御できる。
【００４１】
また、強制再生終了判定手段６２が設けられ、強制再生終了判定手段６２では、ＰＭ燃焼量算出手段５２によって算出されたＰＭの燃焼量が、終了ＰＭ燃焼量マップ６４に設定されている目標ＰＭ燃焼量に達している場合には走行時の自動強制再生が終了したと判定して、燃料噴射装置７を制御して噴射を終了させる。
【００４２】
以上のように構成されたＤＰＦ１３の再生制御装置１の制御フローについて、図３のフローチャートに参照して説明する。
まず、ステップＳ１において各センサからの情報を取り込む。次に、ステップＳ２に進み、強制再生フラグＦが０か１かを判定する。ここで、強制再生フラグＦは強制再生を実行しているか否かを判定するために用いられるものであって、後述するように強制再生中はＦ＝１に設定され、強制再生を実行していないときにはＦ＝０に設定される。なお、最初の制御周期は、強制再生フラグはＦ＝０となっているため、この場合はステップＳ３に進む。
【００４３】
ステップＳ３では、差圧センサ３１からの情報に基づいてＰＭの堆積量を推定し、ＰＭ堆積量が所定値以上か否かを判定する。そして、ＰＭ堆積量が所定値以上であれば、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ＤＰＦ１３の強制再生開始が判定され、このとき強制再生フラグがＦ＝１に設定される。ステップＳ４で強制再生開始が判定されると、ステップＳ５に進み、酸化触媒１１の昇温制御が実行される。この昇温制御は、主噴射後において追加燃料（第１追加燃料）の噴射を行うものであり、この追加燃料の燃焼により酸化触媒１１の温度が上昇する。
【００４４】
次に、ステップＳ６において、酸化触媒１１の温度（実際には酸化触媒１１の出口温度）が活性化温度（約２５０℃）に達しているか否かが判定され、活性化温度未満であれば、リターンする。この場合、酸化触媒１１が活性化温度に達するまでは、次回以降の制御周期においてステップＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６のルーチンを繰り返し実行し、酸化触媒１１の昇温のみが実行される。
【００４５】
そして、ステップＳ６で酸化触媒１１の温度が活性化温度に達したと判定されると、ステップＳ７に進み、ＰＭの燃焼のための追加燃料噴射（第２追加燃料）が実行される。この場合、まずステップＳ７で酸化触媒１１の出口温度が所定温度（例えば６００℃）以上か否かを判定する。ここで、所定温度は、ＤＰＦ１３が活性化し最も効率よくＰＭが燃焼する温度である。そして、酸化触媒１１の出口温度が所定温度未満であればステップＳ８に進み、増量マップを用いて第２追加燃料噴射量が設定される。また、酸化触媒１１の出口温度が所定温度以上であればステップＳ９に進み、減量マップを用いて第２追加燃料噴射量が設定される。つまり、酸化触媒１１の出口温度が所定温度未満であれば第２追加燃料噴射量が多めに設定され、所定温度以上であれば少なめに設定される。
【００４６】
次に、ステップＳ１０において、酸化触媒１１の出口温度が所定温度に達してからＤＰＦ１３に供給された酸素質量流量の積算値ΣＯ２ｗが算出されるとともに、この算出結果に所定係数Ｃを乗じてＤＰＦ１３で燃焼したＰＭの積算値Ｃ・ΣＯ２ｗが算出される。
【００４７】
その後ステップＳ１１に進み、ステップＳ１０で算出したＤＰＦ１３に供給された酸素質量流量（ＰＭ燃焼量）の積算値Ｃ・ΣＯ２ｗと、閾値ＰＭ燃焼量マップ６０によって算出された第２追加燃料噴射量に対する閾値酸素質量流量（閾値ＰＭ燃焼量）とを比較して、酸素質量流量（ＰＭ燃焼量）の積算値が該閾値酸素質量流量（閾値ＰＭ燃焼量）以上かを判定する。
【００４８】
閾値以上であれば、次のステップＳ１２に進んで、ＰＭ燃焼量の積算値Ｃ・ΣＯ２ｗが目標値に達したか否かが判定される。この目標値は、終了ＰＭ燃焼量マップ６４に設定されていて、ＰＭの堆積量を予め実験や試験等で求めておいて設定される。
そして、上記ステップＳ１２において、ＰＭ燃焼量が目標値に達していなければ、リターンして、ステップＳ１からステップＳ１２までの処理を繰り返し実行する。また、ＰＭ燃焼量が目標値に達するとステップＳ１２からステップＳ１３に進み、強制再生フラグをＦ＝０として、強制再生を終了する。
【００４９】
さらに、本発明においては、ステップＳ１１で、酸素質量流量（ＰＭ燃焼量）の積算値Ｃ・ΣＯ２ｗが閾値酸素質量流量（閾値ＰＭ燃焼量）未満の場合には、ステップＳ１４に進んで、走行時自動強制再生を中断する。その後、ステップＳ１５において、燃え残ったＰＭをさらに燃焼除去するために、停車時手動強制再生を行わせるために警報を発する。そして、ステップＳ１６で停車時手動強制再生を実施して終了する。この停車時手動強制再生は、停車時でドライバーが手動再生スイッチをオンして、停車時手動強制再生手段を作動させて行う。
【００５０】
走行時自動強制再生の制御が中断しても、その後、所定条件がそろった段階で、残りのＰＭが停車時手動強制再生手段によって再生処理されることで、ＤＰＦ１３の再生処理が確実にかつ完全に行われる。
【００５１】
この走行時自動強制再生および停車時手動強制再生の変化の概要を図４に示すと、例えば、ラインＹに沿って走行時自動強制再生がなされ、第２追加燃料噴射積算量の増加に伴って、ＰＭ燃焼量も増加していくが、点ＡでＰＭ燃焼量の閾値ラインＸと交差し、その点において走行時自動強制再生が中断される。その後、残りのＰＭが停車時手動強制再生によって燃焼されて、停車時手動強制再生による終了燃焼量を示すラインＭ１に達して再生が終了する。なお、ラインＭ２は走行時自動強制再生による終了燃焼量を示し、手動再生の場合の方が高再生量に設定されている。また、この走行時自動強制再生および停車時手動強制再生の関係を図６に示す。
【００５２】
また、図４の点Ａの位置を変えることによって、走行時自動強制再生と停車時手動強制再生との比率を制御可能となる。即ち、図４の判定用の閾値ラインＸの傾きを変えることで比率を変えることが可能となる。
図４の判定用の閾値ラインＸの傾きを穏やかに設定すれば走行時自動強制再生時間を長くでき、急傾斜に設定すれば短くできる。
このように、走行時自動強制再生と停車時手動強制再生との比率を変えることで、オイルダイリューション、即ち第２追加燃料噴射による燃料によって増加するオイル増加量を制御できる。図５に示すように、走行時自動強制再生時のオイル増加特性と、停車時手動強制再生時のオイル増加特性とでは、エンジンの運転条件が異なるためその特性（傾き）が異なる。
【００５３】
そのため、例えば、停車時手動強制再生時の方がオイル増加量が大きい場合、図５の実線で示す走行時自動強制再生時のオイル増加特性のＣ点で、停車時手動強制再生時に移れば、Ｎ１までオイル増加するが、Ｄ点で停車時手動強制再生時に移ればＮ２までのオイル増加でよく、走行時自動強制再生と停車時手動強制再生との比率を変えることで、オイル交換インターバル内にて、オイルレベルの上限値以下となるように走行時自動強制再生と停車時手動強制再生との比率を変えることができるようになる。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、ＤＰＦ１３に供給された酸素質量流量の積算値から算出されたＰＭの燃焼量が、燃料量積算手段によって算出された供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量を下回る場合には、ＰＭの燃焼が十分行われていないと判定して、ＤＰＦの走行時自動強制再生を中断するので、不要に長い燃料供給が防止され、燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、ＤＰＦに供給された酸素質量流量の積算値から算出されたＰＭの燃焼量が、燃料量積算手段によって算出された供給燃料量に対する閾値ＰＭ燃焼量を下回る場合には、ＰＭの燃焼が十分行われていないと判定して、ＤＰＦの走行時自動強制再生を中断するので、不要に長い燃料供給が防止され、燃費の悪化およびオイルダイリューションの発生が防止されるので、ＤＰＦの再生制御装置への適用に際して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態にかかるＤＰＦの再生制御装置を備えた排ガス浄化装置の全体構成図を示す。
【図２】実施形態における再生制御装置の構成ブロック図である。
【図３】実施形態の制御フローチャートである。
【図４】第２追加燃料噴射積算量と酸素質量流量積算値との関係を示す説明図である。
【図５】走行時自動強制再生時と停車時手動強制再生とのオイル増加量の慣性を示す説明図である。
【図６】図４の概念図である。
【図７】従来技術のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１    再生制御装置
３    エンジン
５    コモンレール
７    燃料噴射装置
９    排気通路
１１  酸化触媒
１３  ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
２１  吸気通路
２９  温度センサ
３１  差圧センサ
３３  エアフローセンサ
３５  回転センサ
３７  負荷センサ
４０  強制再生開始手段
４２  追加燃料制御手段
４４  第１追加燃料噴射量設定手段
４６  第２追加燃料噴射量設定手段
５２  ＰＭ燃焼量算出手段
５４  酸素質量積算手段
５６  燃料量積算手段
５７  再生中断制御手段
５８  強制再生中断判定手段
６０  閾値ＰＭ燃焼量マップ
６２  強制再生終了判定手段
６４  終了ＰＭ燃焼量マップ
【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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【図６】
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【図７】
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