(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により燃料除去する強制再生が実施されるフィルタと、該フィルタの上流側に配設されフィルタの温度を上昇させるための酸化触媒と、前記フィルタに堆積した微粒子を再生処理してフィルタの再生を実施する再生制御手段と、を有するエンジンの排気浄化装置を備え、
前記再生制御手段は、
前記フィルタに捕集された微粒子が通常再生開始条件の所定量より大きな規定量以上となったとき、又は前記フィルタに捕集された微粒子が前記規定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間若しくは燃料供給量が、通常再生開始条件の所定時間若しくは所定供給量より大きな規定時間若しくは規定供給量に達した場合、又は前記フィルタに捕集された微粒子が前記規定量未満であって前記フィルタの差圧と前記排気ガスの体積流量とから演算される補正差圧が規定差圧に達した場合、に前記フィルタへの前記微粒子の捕集量が過堆積であると判断する過堆積状態判定手段と、
前記フィルタの再生に係る再生温度を、通常再生時における第１の再生温度と、該通常再生時における温度よりも低温である第２の再生温度とを切替可能なスイッチを有し、
前記過堆積状態判定手段により過堆積であると判断された場合に制御手段に接続されるとともに前記スイッチを強制的に切り替えて第２の再生温度とすることができる指示手段と、該指示手段と通信可能なサーバと、を設け、
前記指示手段は、前記制御手段に接続されると、前記スイッチを切り替えて前記第２の再生温度による再生を実施し、該再生終了後に再生を実施した旨の情報のサーバへの送信を行うことを特徴とするエンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム。
【請求項２】
前記指示手段は、前記制御手段に接続されると、前記制御手段から読み取った前記エンジンに係る情報を前記サーバへ送信することを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム。
【請求項３】
前記サーバは、前記指示手段から送信されたエンジンに係る情報を内部に保有するデータベースと照合して前記指示手段による前記スイッチの切替を許諾するか否かを判断して許諾する場合には許諾情報を前記指示手段に送信し、
前記指示手段は、前記サーバからの許諾情報に基づいて前記スイッチを切り替ることを特徴とする請求項２記載のエンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム。
【請求項４】
前記指示手段は、前記第２の再生温度による再生終了後に、前記エンジンのオイル交換を促すメッセージを表示することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のエンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム。
【請求項５】
前記指示手段は、前記メッセージの表示に応じて前記エンジンのオイル交換がなされた旨の情報が入力された場合に、該オイル交換がなされた旨の情報を前記サーバに送信することを特徴とする請求項４記載のエンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム。
【請求項６】
前記サーバは、前記指示手段から送信された情報に基づいて所定のサービス料を前記指示手段の使用者に請求するものであることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載のエンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により燃料除去する強制再生が実施されるフィルタを有するエンジンの排気浄化装置並びに方法に係るものであり、さらに該エンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化処理する排気浄化装置として、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を使用する排気浄化装置が知られている。このような、ＤＰＦを使用する排気浄化装置においては、ＤＰＦで排気ガス中の微粒子（ＰＭ）であるスス（ｓｏｏｔ）を捕集して排出している。
【０００３】
ＤＰＦには捕集したｓｏｏｔの堆積量に限界がある。そこで、ＤＰＦにｓｏｏｔが堆積し過ぎた状態、所謂「過堆積状態」になることを防止するために、ＤＰＦに一定以上ｓｏｏｔが堆積した場合にエンジンコントロールユニット（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）が自動的に再生を行う自動再生（稼動時再生）や、ユーザーにランプ点灯・点滅などの手段で再生時期を知らせてユーザーがスイッチ操作などにより再生を行う手動再生を行うことが一般的に実施されている。
【０００４】
しかし、前述の自動再生や手動再生といった手段を講じても過堆積状態となることがあり、過堆積状態となった場合にはリンプホームモードとなり、エンジンの出力低減と再生禁止の動作が行われる。このような状態となった場合、この状態を解除するために、前記エンジンが搭載される車両をディーラーや修理工場などのサービス拠点に持ち込み、該サービス拠点にて過堆積状態となったＤＰＦを取り外して洗浄又は交換することで過堆積状態を解除することが現状においては行われている。
【０００５】
しかしながら、ＤＰＦが過堆積状態となった場合に、オンロード車にあっては前記サービス拠点まで容易に車両を移動・運搬することが可能であるが、オフロード車にあっては前記サービス拠点まで車両を移動・運搬することは容易ではない。これは、前記サービス拠点の数の制約や使用場所、移動方法などの制約を受けるためである。
【０００６】
そこで、ＤＰＦの再生に係る技術として、特許文献１及び特許文献２には、ＤＰＦのＰＭ堆積量に応じて再生温度及び再生時間を決定する技術が開示されている。
【０００７】
また、ＤＰＦが過堆積状態となった場合の対応に関する技術として、特許文献３には、ＤＰＦが過堆積状態となってリンプホームモードになった場合には、ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を増加させず、必要なトルクを出せるように運転方法を制御する技術が開示されている。
【０００８】
また、ＤＰＦが過堆積状態となった場合にもＤＰＦを再生することができる技術として、特許文献４には、ＤＰＦが過堆積状態となった場合には、電熱手段及び給気手段を制御してＤＰＦに堆積したＰＭを焼却することで、ＤＰＦを再生する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４００８８６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９７４０号公報
【特許文献３】特開２００７−２１８１９６号公報
【特許文献４】特開２０００−３８９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、過堆積状態に関するものではなく、過堆積状態においてＤＰＦの再生をできるものではない。
【００１１】
また、特許文献３に開示された技術は、過堆積状態になった場合にＰＭを増加させずに、必要なトルクを出すことはできるが、過堆積状態を解除することができるものではない。
【００１２】
また、特許文献４に開示された技術は、電熱装置などの電熱手段を新たに設ける必要があり、部品点数の増加による製造コストの増加、配置場所の制限、新たな故障の可能性の発現などの課題が残る。
【００１３】
上記課題を解決するため本発明においては、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタを有するエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタが捕集したｓｏｏｔが所定以上堆積した「過堆積状態」となった場合においても、新たな部品を追加することなく、前記フィルタの再生が可能なエンジンの排気浄化装置並びに方法を提供することを目的とする。また、併せて前記エンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システム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】
【００１４】
上記の課題を解決するためのエンジンの排気浄化装置に係る発明として、本発明においては、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により燃料除去する強制再生が実施されるフィルタと、該フィルタの上流側に配設されフィルタの温度を上昇させるための酸化触媒と、前記フィルタに堆積した微粒子を再生処理してフィルタの再生を実施する再生制御手段と、を有するエンジンの排気浄化装置において、前記制御手段は、前記フィルタに堆積した微粒子が通常再生開始条件の所定量より大きな規定量以上となったとき、又は前記フィルタに堆積した微粒子が前記規定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間若しくは燃料供給量が通常再生開始条件の所定時間若しくは所定供給量より大きな規定時間若しくは規定供給量に達した場合に前記フィルタへの前記微粒子の捕集量が過堆積であると判断する過堆積状態判定手段と、前記フィルタの再生に係る再生温度を、通常再生時における第１の再生温度と、該通常再生時における温度よりも低温である第２の再生温度とを切替可能なスイッチを備え、前記過堆積状態判定手段により過堆積であると判断された場合に、前記スイッチを強制的に切り替えて第２の再生温度とする指示手段を接続できるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、前記フィルタに堆積した微粒子が前記規定量以上となった場合、即ち「過堆積状態」である場合には、前記指示手段を前記制御手段に接続して、前記スイッチを前記第１の再生温度よりも低温である前記第２の再生温度に切り替えることで過堆積状態においても第２の再生温度にてＤＰＦの再生が可能となる。従って、過堆積状態であっても前記フィルタの再生が可能となるため、過堆積状態になった場合にフィルタの交換又は取り外し洗浄を行う必要がなくなり、過堆積状態の解除に係る手間を大幅に低減することができる。
【００１６】
また、前記制御手段は、前記エンジンの運転状態から前記フィルタに堆積した微粒子量を推定する堆積量演算手段を有し、前記第２の再生温度は、前記フィルタに堆積した微粒子量に対応して、再生時に前記フィルタにおいて過昇温を起こさない限界温度以下に設定されるとよい。
【００１７】
これにより、過堆積状態でも過昇温を起こすことなく前記フィルタを再生し、過堆積状態を解除することができる。従って、再生に係る安全性が高く、しかも前記フィルタの溶損などの被害を防止することができる。
【００１８】
また、前記制御手段は、前記過堆積状態判定手段によって過堆積であると判断された場合であって、前記フィルタの再生中に、前記推定量演算手段によって推定された前記フィルタに堆積した微粒子量の時間変化に応じて、前記第２の再生温度を時間変化させるとよい。
【００１９】
前記第２の再生温度を前記フィルタに堆積した微粒子量に応じて変化させることで、再生中のフィルタへの微粒子の堆積状態に応じて第２の再生温度を出来る限り高い温度とすることができる。従って、前記第１の再生温度よりも低温である第２の再生温度による再生時間を出来る限り短くすることができ、過堆積状態の解除に係る時間を適切に設定することができる。これにより、前記フィルタの再生が長時間化するほど高まるエンジンに使用されるオイルが希薄化するオイルダイリューションのリスクを低減することができる。
【００２０】
また、前記第２の再生温度は、前記フィルタに捕集された微粒子の量が前記過堆積状態判定手段における判断の基準となる規定量の場合に、再生時に前記フィルタにおいて過昇温を起こさない限界温度以下の一定値に設定されるとよい。
これにより、再生時間はかかるものの、より安全に第２の再生温度による再生を実施して過堆積状態を解除することができる。
【００２１】
前記制御手段は、前記過堆積状態判定手段によって過堆積であると判断された場合であって、前記フィルタの再生により、前記堆積量演算手段により推定された前記フィルタに堆積した微粒子量が、前記フィルタに捕集された微粒子の量が前記過堆積状態判定手段における判断の基準となる規定量以下となった場合に、前記スイッチを強制的に切り替えて第１の再生温度とするとよい。
【００２２】
このようにして、前記第２の再生温度によって再生することで、前記フィルタへの微粒子の堆積量が前記第１の再生温度によって再生することが可能な量まで減少した後は、より高温の第１の再生温度によって再生することで、前記フィルタの再生全体に要する時間を短縮化することができる。
【００２３】
また、前記制御手段は、前記フィルタに堆積した微粒子が前記規定量よりも大きな一定量に達したとき、前記フィルタの再生を禁止するとよい。
前記一定量は、前記第２の再生温度によっても再生時に過昇温を起こす堆積量に設定する。これにより、前記第２の再生温度による再生における安全性がより高くなる。
【００２４】
また、課題を解決するためのエンジンの排気浄化方法に関する発明として、本発明においては、エンジンの排気通路に設けられたフィルタによって排気ガス中の微粒子を捕集し、前記フィルタに捕集された微粒子が所定量以上となったときに、エンジンの燃焼室での燃焼に寄与しない時期に燃料を噴射して酸化触媒での燃焼を行わせて前記フィルタの再生を実施するエンジンの排気浄化方法において、前記フィルタに捕集された微粒子が通常再生開始条件の所定量より大きな規定量以上となったとき、又は前記フィルタに捕集された微粒子が前記規定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間若しくは燃料供給量が通常再生開始条件の所定時間若しくは所定供給量より大きな規定時間若しくは規定供給量に達した場合に前記フィルタへの前記微粒子の捕集量が過堆積状態であると判断し、過堆積と判断した場合に、前記フィルタの再生に係る再生温度を通常再生時における第１の再生温度と、該通常再生時における温度よりも低温である第２の再生温度とを切替可能なスイッチに、前記スイッチを強制的に切り替えて第２の再生温度とする指示手段を接続して、前記フィルタの再生に係る再生温度を第２の再生温度とすることを特徴とする。
【００２５】
また、前記エンジンの運転状態から前記フィルタに堆積した微粒子量を推定し、前記第２の再生温度は、前記フィルタに堆積した微粒子量に対応して、再生時に前記フィルタにおいて過昇温を起こさない限界温度以下に設定するとよい。
【００２６】
前記第２の再生温度は、前記過堆積状態であると判断された場合であって、前記フィルタの再生中に、前記フィルタに堆積した微粒子量の時間変化に応じて、時間変化させるとよい。
【００２７】
また、前記第２の再生温度は、前記フィルタへの微粒子の堆積量が前記過堆積状態の判断の基準となる前記規定量の場合に、前記フィルタの再生時に前記フィルタにおいて過昇温を起こさない限界温度以下の一定値に設定されるとよい。
【００２８】
また、前記過堆積であると判断され第２の再生温度によって前記フィルタの再生を行うことにより、前記フィルタに堆積した微粒子量が、前記フィルタに堆積した微粒子の量が前記過堆積状態の判断の基準となる前記規定量以下となった場合に、前記スイッチを強制的に切り替えて第１の再生温度とするとよい。
【００２９】
また、前記第２の再生温度によって前記フィルタの再生を行う場合、前記第１の再生温度によって前記フィルタの再生を行う場合よりも遅い昇温速度で、再生温度まで昇温させるとよい。
これにより、前記フィルタ内部の最大到達温度を抑え、過昇温を防止することができ、より安全にＤＰＦの再生を実施することができる。
さらに、前記フィルタの入口の実際の温度がオーバーシュートを起こしてしまうことを防止でき、過昇温に対してより安全にＤＰＦの再生を行うことができる。
【００３０】
また、前記第２の再生温度による前記フィルタの再生終了後、前記エンジンに使用されるオイルを交換することを特徴とする。
前記第２の再生温度、即ち低温で前記フィルタの再生を行うことで再生時間が長時間化し、前記エンジンに使用されるオイルが希薄化してしまうオイルダイリューションリスクが高まる。そのため、前記第２の再生温度による前記フィルタの再生終了後に前記オイルを交換することで、前記再生終了後のエンジンのオイルダイリューションによるトラブルの発生を防止することができる。
【００３１】
また、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集し、捕集した微粒子を加熱により燃料除去する強制再生が実施されるフィルタと、該フィルタの上流側に配設されフィルタの温度を上昇させるための酸化触媒と、前記フィルタに堆積した微粒子を再生処理してフィルタの再生を実施する再生制御手段と、を有するエンジンの排気浄化装置を備え、前記制御手段は、前記フィルタに捕集された微粒子が通常再生開始条件の所定量より大きな規定量以上となったとき、又は前記フィルタに捕集された微粒子が前記規定量未満であって前記フィルタの前回再生からの経過時間若しくは燃料供給量が通常再生開始条件の所定時間若しくは所定供給量より大きな規定時間若しくは規定供給量に達した場合に前記フィルタへの前記微粒子の捕集量が過堆積であると判断する過堆積状態判定手段と、前記フィルタの再生に係る再生温度を、通常再生時における第１の再生温度と、該通常再生時における温度よりも低温である第２の再生温度とを切替可能なスイッチを有し、前記過堆積状態判定手段により過堆積であると判断された場合に制御手段に接続されるとともに前記スイッチを強制的に切り替えて第２の再生温度とすることができる指示手段と、該指示手段と通信可能なサーバと、を設け、前記指示手段は、前記制御手段に接続されると、前記制御手段から読み取った前記エンジンに係る情報の前記サーバへの送信と、前記スイッチを切り替えて前記第２の再生温度による再生を実施し、該再生終了後に再生を実施した旨の情報のサーバへの送信を行うことを特徴とする。
また、前記サーバは、前記指示手段から送信されたエンジンに係る情報を内部に保有するデータベースと照合して前記指示手段による前記スイッチの切替を許諾するか否かを判断して許諾する場合には許諾情報を前記指示手段に送信し、前記指示手段は、前記サーバからの許諾情報に基づいて前記スイッチを切り替るとよい。
【００３２】
これにより、前記指示手段の保持者は、前記指示手段を使用して前記フィルタの再生作業を行うことで、前記エンジンの排気浄化装置を搭載した車両の使用者から作業料を徴収することができる。
また、前記サーバの保持者は、前記指示手段からの情報を受けて前記指示手段に許諾情報を送信するとともに、前記指示手段から前記再生を実施した旨の情報を受信することで、前記指示手段の使用状況を確実に把握することができる。また、前記指示手段からエンジンに係る情報及び前記再生を実施した旨の情報を受信するため、市場におけるエンジンや排気浄化装置の使用状況、フィルタの再生状況等を把握することができる。
【００３３】
また、前記指示手段は、前記第２の再生温度による再生終了後に、前記エンジンのオイルを交換を促す表示がされるとともに、前記表示に基づいて前記エンジンのオイルを交換した場合にオイルを交換した旨の情報を前記サーバに送信するものであるとよい。
【００３４】
これにより、確実に前記第２の再生温度による前記フィルタの再生終了後に前記オイルを交換することとなり、前記再生終了後のエンジンのオイルダイリューションによるトラブルの発生を防止することができる。
【００３５】
また、前記サーバは、前記指示手段から送信された情報に基づいて所定のサービス料を前記指示手段の使用者に請求するものであるとよい。
前記指示手段から送信された情報に基づいて前記サービス料を徴収するため、前記指示手段の保持者からサービス料を確実に徴収することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタを有するエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタが捕集したｓｏｏｔが所定以上堆積した「過堆積状態」となった場合においても、新たな部品を追加することなく、前記フィルタの再生が可能なエンジンの排気浄化装置並びに方法、及び前記エンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１における排気浄化装置が適用されるエンジン周辺の構成図である。
【図２】実施例１におけるＤＰＦの再生の手順に係るフローチャートである。
【図３】実施例１における捕集ステージについてまとめた表である。
【図４】実施例１における捕集ステージ区分とＤＰＦ３４のｓｏｏｔ堆積量の関係をまとめたグラフである。
【図５】実施例１における捕集ステージの決定に係るフローチャートである。
【図６】実施例１における捕集ステージ判断に係る各パラメータの算出に係る図である。
【図７】ゆっくり再生の制御のロジックを示す図である。
【図８】ＤＰＦの再生時におけるＰＭ限界堆積量とＤＰＦ入口制御温度の関係を示したグラフである。
【図９】ＤＰＦの再生時におけるＤＰＦの入口温度による、ＰＭ堆積量の減少の時間変化を示したものである。
【図１０】ゆっくり再生から手動再生への切換えについて説明するためのグラフである。
【図１１】ＤＰＦ入口温度と再生開始からの経過時間の関係を表したグラフである。
【図１２】ＤＰＦ内部の最大温度と昇温速度の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。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、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００３９】
図１は、実施例１における排気浄化装置が適用されるエンジン周辺の構成図である。
エンジン２には、給気マニホールド４を介して給気通路６が合流されるとともに、排気マニホールド８を介して排気通路１０が接続されている。
給気通路６には、ターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａが設けられている。コンプレッサ１２ａは後述するタービン１２ｂに同軸駆動されるものである。給気通路６のコンプレッサ１２ａよりも下流側には、給気通路６を流れる吸入空気と大気で熱交換を行うインタークーラ１４が設けられている。また、給気通路６のインタークーラ１４よりも下流側には、給気通路６内を流通する吸入空気の流量を調節するスロットルバルブ１６が設けられている。
【００４０】
給気通路６のコンプレッサ１２ａよりも上流側には、給気流量を検知するエアフローメータ２６、吸気温度を検知する吸気温度センサ２８が設けられており、エアフローメータ２６及び吸気温度センサ２８の検知値はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０に取り込まれる。また、給気通路６のスロットルバルブ１６よりも下流側には、給気絶対圧力を検知する給気絶対圧力センサ１８及び給気温度を検知する給気温度センサ２０が設けられており、給気絶対圧力センサ１８及び給気温度センサ２０の検知値はＥＣＵ５０に取り込まれる。
【００４１】
排気通路１０には、ターボチャージャ１２のタービン１２ｂが設けられている。タービン１２ｂは、エンジン２からの排気ガスにより駆動されるものである。また、排気通路１０には、排気の一部（ＥＧＲガス）を給気側へ再循環させるＥＧＲ通路２３が接続されている。ＥＧＲ通路２３には、ＥＧＲ通路２３を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御弁２４が設けられている。
【００４２】
排気通路１０のタービン１２ｂよりも下流側には、排気の後処理をする排気浄化装置３０が設けられている。排気浄化装置３０は、酸化触媒の作用により排ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を無害化するとともに排ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化して、ＤＰＦ３４で捕集されたススを燃焼除去する機能や、ＤＰＦ３４に捕集されたススを強制再生する場合に排気ガス中の未燃成分の酸化反応熱により排気ガス温度を上昇させる機能を有するＤＯＣ（酸化触媒）３２、及びＤＯＣ３２の下流側に設けられ、排気ガス中のスス（ｓｏｏｔ）を捕集するＤＰＦ３４を含んでいる。さらに、排気浄化装置３０は、ＤＯＣ３２の入口温度を検知するＤＯＣ入口温度センサ３６、及びそれぞれＤＰＦの入口温度、出口温度を検知するＤＰＦ入口温度センサ３８、ＤＰＦ出口温度センサ４２が設けられており、ＤＯＣ入口温度センサ３６、ＤＰＦ入口温度センサ３８、ＤＰＦ出口温度センサ４２の検知値はＥＣＵ５０に取り込まれる。また、ＤＰＦ３４の出入口の差圧を検知するＤＰＦ差圧センサ４０が設けられており、ＤＰＦ差圧センサ４０の検知値もＥＣＵ５０に取り込まれる。
【００４３】
また、エンジン２には、ＥＣＵ５０と情報をやり取りする部品として、インジェクタ、レール圧センサ、燃温センサ、クランクセンサ、カムセンサ、水温センサ、油圧スイッチなどが設けられている。この各部品については、図１においてはまとめて２２で表している。
また、ＥＣＵ５０では、前述の取り込まれた各値を元にＥＧＲ制御弁２４及びスロットルバルブ１８の目標開度を演算し、ＥＧＲ制御弁２４及びスロットルバルブ１８の開度を制御する。
さらに、ＥＣＵ５０は、ケーブル４４を通じてアクセル入力信号が取り込まれ、またケーブル４６を介して車体ＥＣＵ（不図示）などと接続されている。
【００４４】
以上の構成において、排気浄化装置３０を構成するＤＰＦ３４は、排気ガス中の微粒子（ＰＭ）であるスス（ｓｏｏｔ）を捕集するものであり、そのｓｏｏｔの堆積量には限界がある。そこで、ＤＰＦ３４に堆積したｓｏｏｔを除去して再生を行う必要がある。
【００４５】
本実施例におけるＤＰＦ３４の再生について図２〜図１０を用いて説明する。
図２は、実施例１に係るＤＰＦ３４の再生の手順に係るフローチャートである。
【００４６】
図２において処理が開始、つまりＥＣＵ５０が稼動するとステップＳ１に進む。
ステップＳ１で、ＥＣＵ５０は、現在のＤＰＦ３４の状態が過堆積状態であるか否か、即ち捕集ステージ５又は６であるか否かを判断する。
【００４７】
ここで、前記捕集ステージについて説明する。
図３は、実施例１における捕集ステージについてまとめた表である。捕集ステージは、捕集ステージ１であればＤＰＦ３４の再生を行う必要がなく、ステージ２はＤＰＦの自動再生、ステージ３及び４はＤＰＦの手動再生を行う必要があり、ステージ５は後述のゆっくり再生を行う必要があり、ステージ６はＤＰＦの再生ができない状態である。
【００４８】
図３にまとめた捕集ステージは、例えばＤＰＦ３４のｓｏｏｔ堆積量によって決定する事ができる。図４は、実施例１における捕集ステージ区分とＤＰＦ３４のｓｏｏｔ堆積量の関係をまとめたグラフである。図４において縦軸は捕集ステージ、横軸はＤＰＦ３４のｓｏｏｔ堆積量を表している。
【００４９】
図４に示したように、捕集ステージは、ＤＰＦ３４のｓｏｏｔ堆積量によって決定され、ｓｏｏｔ堆積量が多いほど捕集ステージは大きくなる。図４に示した本実施例においては、ｓｏｏｔ堆積量がＱ２［ｇ／Ｌ］以下では捕集ステージ１、ｓｏｏｔ堆積量がＱ３［ｇ／Ｌ］以下では捕集ステージ２、ｓｏｏｔ堆積量がＱ４［ｇ／Ｌ］以下では捕集ステージ３、ｓｏｏｔ堆積量がＱ５［ｇ／Ｌ］以下では捕集ステージ４、ｓｏｏｔ堆積量がＱ６［ｇ／Ｌ］以下では捕集ステージ５、ｓｏｏｔ堆積量がＱ６［ｇ／Ｌ］以上では捕集ステージ６である。このようなグラフはＥＣＵ５０に予め記憶されている。
【００５０】
図５は、実施例１における捕集ステージの決定に係るフローチャートであり、図５に示したフローチャートに従ってＥＣＵ５０では捕集ステージを決定する。
図５において、処理が開始されると、ステップＳ５１で現在の捕集ステージを判断し、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５１における現在の捕集ステージとは、図５におけるフローチャートの１周期前に決定した捕集ステージを意味し、ＥＣＵ５０に記憶されているものである。
【００５１】
現在の捕集ステージが判断されると、ステップＳ５３で、ｓｏｏｔ堆積量推定値≧Ｑｘ、累積運転時間≧Ｔｘ、累積燃料消費量≧Ｑｆｘ、ＤＰＦ補正差圧≧ｄＰｘの何れかの状態であり、且つその状態が規定の一定時間以上継続したか否かを判断する。
【００５２】
ステップＳ５３の判断について、図６を用いて説明する。
図６は、実施例１における捕集ステージ判断に係る各パラメータの算出に係る図である。図６において、１０１はｓｏｏｔ推定量演算であり、ＤＰＦ３４に堆積したｓｏｏｔ量の推定値の演算を意味している。ｓｏｏｔ推定量演算１０１においては、１０２でエンジン回転数、エンジンへの燃料噴射量、酸素過剰率の各検知値を用いてエンジンからのｓｏｏｔ排出量を演算し、１０３でエンジン回転数、エンジンへの燃料噴射量、排気ガス流量、ＤＯＣ入口温度、ＤＰＦ入口温度、ＤＰＦ出口温度の各検知値を用いてｓｏｏｔ再生量を演算する。次いで１０４で演算されたｓｏｏｔ排出量とｓｏｏｔ再生量の演算値を加算して、１０５で積分処理し、１０６でＤＰＦ３４の容量で除算することでｓｏｏｔ堆積量の推定値［ｇ／Ｌ］が得られる。そして、１００にて、１０６で得られたｓｏｏｔ堆積量が、図５におけるステップＳ５１で判断した捕集ステージＸに対応するＱｘ以上であり、その時間が一定以上継続しているか否かを図４に示したようなグラフを用いて判断する。
【００５３】
また、図４に示したものと同様のグラフを、ＤＰＦ３４の前回の再生からの累積運転時間、ＤＰＦ３４の前回の再生からの累積燃料消費量、ＤＰＦ前後の補正差圧についても予めＥＣＵ５０に記憶されている。そして、１１１で演算される累積運転時間、１２１でエンジンへの燃料噴射量から演算される累積燃料消費量、１３１で燃料噴射量、給気流量、ＤＰＦ入口温度、ＤＰＦ出口温度、ＤＰＦ差圧から演算される補正差圧が、それぞれ、図５におけるステップＳ５１で判断した捕集ステージＸに対応するＴｘ、Ｑｆｘ、ｄＰｘ以上であり、一定時間以上継続しているか否かを前述の予めＥＣＵ５０に記憶された図４に示したグラフと同様のグラフを用いて判断する。
ここで、補正差圧とは、ＤＰＦ３４へのｓｏｏｔ堆積量が同一であってもＤＰＦ３４の前後差圧は排気ガスの体積流量によって変化するため、排気ガス体積流量と基準ガス量との比により標準状態でのＤＰＦ３４前後の差圧に換算したものである。
【００５４】
即ち、図５に示したステップＳ５３においては、ｓｏｏｔ堆積量推定値、累積運転時間、累積燃料消費量、及びＤＰＦ補正差圧を演算し、該演算値が所定量（Ｑｘ、Ｔｘ、Ｑｆｘ、ｄＰＸ）以上である状態が一定時間継続しているか否かを判断する。なお、ステップＳ５３においては、ｓｏｏｔ堆積量推定値、累積運転時間、累積燃料消費量、及びＤＰＦ補正差圧のうち何れか１つでも、所定値以上である状態が前記所定時間継続した場合にはＹＥＳと判断する。
【００５５】
図５に示したフローチャートにおいて、ステップＳ５３でＮＯと判断されるとそのまま処理を終了し、ステップＳ５１で判断された現在の捕集ステージを捕集ステージとして決定する。
【００５６】
ステップＳ５３でＹＥＳと判断されると、ステップＳ５４に進み、現在の状態がＤＰＦ３４の再生中であるか否かを判断する。ステップＳ５４でＹＥＳ即ち現在ＤＰＦ３４の再生中である場合にはそのまま処理を終了し、ステップＳ５１で判断された現在の捕集ステージを捕集ステージとして決定する。ステップＳ５４でＮＯ即ち現在ＤＰＦ３４の再生中でない場合にはステップＳ５５に進み、ステップＳ５１で判断された現在の捕集ステージに１加算した捕集ステージに決定して処理を終了する。
【００５７】
図５に示したフローチャートによって捕集ステージが決定されると、図２に示したフローチャートにおけるステップＳ１において、前記決定された捕集ステージが５又は６である場合は過堆積状態と判断してＹＥＳ、捕集ステージが１〜４である場合には過堆積状態でないと判断してＮＯに進む。
【００５８】
ステップＳ１でＮＯと判断された場合はそのまま処理を終了する。
ステップＳ１でＹＥＳと判断された場合は、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、ＥＣＵ５０の指示により、エンジンの出力制限がされるとともに、運転席等に設けた警告ランプ（不図示）等により運転手等のユーザーにＤＰＦ３４が過堆積状態であることを知らせる。
【００５９】
ステップＳ２が終了すると、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、前記警告ランプ等を確認することでＤＰＦ３４が過堆積状態であることを確認したユーザーは、ディーラー、修理工場等の後述するサービスツールを所有するサービス拠点に連絡する。
【００６０】
ステップＳ３が終了すると、ステップＳ４で前記連絡を受けたサービス拠点からサービス員が派遣される。または、本実施例に係るエンジンの浄化装置３０が搭載された車両等を前記サービス拠点に持ち込んでもよい。前記サービス員は、ＤＰＦ３４が捕集ステージ５の状態であるか否か判断する。
【００６１】
ステップＳ４でＹＥＳ即ち捕集ステージ５であると判断するとステップＳ５に進む。
ステップＳ５で、前記サービス員は、ＥＣＵ５０を持参のサービスツールと接続する。サービスツールについては後述する。
【００６２】
ステップＳ５が終了すると、ステップＳ６で、前記サービス員により、サービスツールを用いてＤＰＦのゆっくり再生を実施する。
【００６３】
ここで、前記ゆっくり再生について説明する。
一般的に、ＤＰＦの再生時には、ＤＰＦの入口温度は約６００℃となるように制御されるが、ゆっくり再生は過昇温を防止するために例えば５３０℃などの低温で長時間かけて再生を行うものである。
【００６４】
図７は、ゆっくり再生の制御のロジックを示す図である。
通常の再生時は、再生制御にかかるスイッチ２０３が２０１側に入っており、例えば２０１のようにＤＰＦ入口温度６００℃を目標とし、２０６でＤＰＦ入口温度の検知値と比較し、２０７でＰＩＤ演算し、２０８でＤＰＦの再生に係る燃料のレイトポスト噴射量を決定する。
【００６５】
ゆっくり再生時には、スイッチ２０３にサービスツール２０４を接続する。サービスツール２０４を接続し、サービスツール２０４の操作画面に表示されるゆっくり再生の開始ボタンを押すなどゆっくり再生を実施する意思を示す。これにより、サービスツール２０４は、前記捕集ステージの情報などを含めたエンジン２及び排気浄化装置３０に関する情報をＥＣＵ５０から取得し、該情報をサービスツール２０４とＬＡＮや無線などの通信手段により通信可能なサーバ２０５に送信する。該情報を受信したサーバ２０５は、該情報と内部に保有するデータベースと照合して前記指示手段による前記スイッチの切替を許諾するか否かを判断し許諾情報を前記サービスツールに送信する。サービスツール２０４は、前記許諾情報を受信すると、ゆっくり再生フラグをＯＮにする。ゆっくり再生フラグがＯＮとなることで、ＥＣＵ５０はゆっくり再生であることを認識して、再生制御のスイッチをゆっくり再生に応じたＤＰＦ入口の目標温度を決定するマップ２０２側に切り替える。
【００６６】
なお、サービスツール２０４は、ＤＰＦのゆっくり再生の他、ＥＣＵ５０との通信により、ＥＣＵへのデータの書き込み（ソフトウェア・パラメータ）、ＥＣＵ状態のモニタリング、データの読み込みを行い、このときＥＣＵの型番、ソフトのバージョン、インジェクタ固有の番号を識別する。また、サービスツール２０４は、ＬＡＮや無線通信などでサーバ２０５と通信することにより、サーバからのデータダウンロード、ＥＣＵから読み込んだデータのアップロードも行う。さらに、ゆっくり再生やＡｓｈメンテナンス時にＥＣＵ、エンジン、インジェクタ、ＤＰＦの識別番号、ＥＣＵの不揮発メモリに保存されたデータ（ユーザーでのエンジン・ＤＰＦの運転状態）を読み込みサーバにアップロードする。
【００６７】
ここで、図７において２０２で示したゆっくり再生に応じたＤＰＦ入口の目標温度を決定するマップについて説明する。
【００６８】
図８は、ＤＰＦ３４の再生時におけるＰＭ限界堆積量とＤＰＦ入口制御温度の関係を示したグラフである。図８において、縦軸はＰＭ限界堆積量を示しており、ＰＭ限界堆積量とは、ＤＰＦ３４の再生を過昇温なく安定して行うことができる最大のｓｏｏｔ堆積量を意味している。また図８において、横軸はＤＰＦ入口制御温度を示している。図８から、ＰＭ限界堆積量とＤＰＦ入口制御温度には、負の一次の相関関係があることが分かる。即ち、ＤＰＦへのｓｏｏｔ堆積量が多いほど、ＤＰＦ入口制御温度を低くしなければならないことを意味している。
【００６９】
図９は、ＤＰＦ３４の再生時におけるＤＰＦの入口温度による、ＰＭ堆積量の減少の時間変化を示したものである。図９において、縦軸はＤＰＦへのＰＭ堆積量、横軸は再生時間を表しており、ＤＰＦの入口温度が５３０℃、５７０℃、５８０℃、５９０℃、６００℃、６１０℃、６２０℃及び６３０℃における同じＰＭ堆積量からの再生によるＰＭ堆積量の減少の時間変化を示している。図９から、ＤＰＦの入口温度が低いほど再生に時間がかかることが分かる。
【００７０】
このことから、ゆっくり再生時のＤＰＦの入口温度は、２通りの方法を選択することができるといえる。
１つ目の方法は、ＤＰＦ３４の入口温度を常にｓｏｏｔ堆積量に応じた温度に設定して制御することである。ここで、ｓｏｏｔ堆積量に応じた温度とは、その時点におけるｓｏｏｔ堆積量をＰＭ限界堆積量とするＤＰＦ入口制御温度以下の温度である。この場合、再生中におけるＤＰＦ３４の目標温度はｓｏｏｔ堆積量に応じて変化することとなる。これにより、常に安全に再生を行うことができるとともに、再生時間を可能な限り短く適切に設定することができる。
また、２つ目の方法は、ＤＰＦ３４の入口温度を例えば５３０℃などｓｏｏｔ堆積量によらず安全な低温で一定にすることである。これにより、再生時間はかかるものの、さらに安全に再生を行うことができる。
よって、図７において２０２で示したマップには、１つ目の方法を使用する場合にはｓｏｏｔ堆積量に応じたＤＰＦ入口制御温度の目標値が示したマップが、２つ目の方法を使用する場合にはマップに変えてＤＰＦ再生時のＤＰＦ入口制御温度の目標値の規定値（例えば５３０℃）が記憶されている。
【００７１】
図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ６でゆっくり再生が開始されると、ステップＳ７（ａ）又はステップＳ７（ｂ）に進み、ＤＰＦ入口の目標温度を図７に示したマップ又は規定値２０２で決定して制御し、ステップＳ８でｓｏｏｔ堆積量推定値が手動再生可能閾値未満に達するまでゆっくり再生を継続する。
ここでステップＳ７（ｂ）は前述の１つ目の方法に相当し、ステップＳ７（ａ）は前述の２つ目の方法に相当し、どちらを選択することもできる。
【００７２】
ステップＳ８で、ゆっくり再生によってｓｏｏｔ堆積量推定値が手動再生可能閾値未満に達すると、ステップＳ９（ａ）に進み、ＥＣＵが自動的にゆっくり再生から通常の手動再生に切り替える。また、ステップＳ９（ｂ）に替えて、ステップＳ９（ｂ）でゆっくり再生を終了し、ステップＳ１０で手動再生を開始することもできる。ここで、手動再生可能閾値とは、手動再生を行うことができるｓｏｏｔ堆積推定量の最大値を意味し、図４におけるＱ５［ｇ／Ｌ］に相当する。
【００７３】
図１０は、ゆっくり再生から手動再生への切換えについて説明するためのグラフである。図１０において、縦軸はＰＭ堆積量［ｇ／Ｌ］、横軸は再生時間を示している。例えば図２におけるフローチャートのステップＳ７（ａ）でＤＰＦの入口の目標温度を５３０℃で一定に制御し、前記手動再生可能閾値がＰＭ堆積量ａ［ｇ／Ｌ］である場合には、ＰＭ堆積量がａ［ｇ／Ｌ］未満に減少する（図１０においては再生時間約２７分）まではゆっくり再生を行い、それ以降は手動再生を行う。
【００７４】
図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ９（ａ）又はステップＳ９（ｂ）→ステップＳ１０で手動再生が開始されると、ｓｏｏｔ堆積量の推定値が規定の再生完了閾値よりも少なく、且つ再生時間が規定の再生完了閾値よりも長くなるまで手動再生を継続し、ステップＳ１２で手動再生を完了する。
【００７５】
ステップＳ１２で再生が完了すると、ステップＳ１３でサービスツールにオイル交換を促すメッセージが表示される。
【００７６】
ここまでステップＳ４においてＹＥＳ即ち捕集ステージ５の場合について説明したが、ステップＳ４においてＮＯ即ち捕集ステージ６の場合はステップＳ１４に進む。
捕集ステージ６は、ＤＰＦ３４へのｓｏｏｔ堆積量が多すぎてゆっくり再生もできない領域である。そのため、ステップＳ１４で前記サービス員はＤＰＦ交換又はＤＰＦを取り外してｓｏｏｔを除去して洗浄、ステップＳ１５で前記サービスツールをＥＣＵ５０に接続しサービスツールでｓｏｏｔ堆積量をリセットすると、サービスツールにオイル交換を促すメッセージが表示される。
【００７７】
ステップＳ１３又はステップＳ１５で、サービスツールにオイル交換を促すメッセージが表示されると、ステップＳ１６で前記サービス員がオイル交換を実施する。ゆっくり再生又はＤＰＦの交換若しくは洗浄によるオイルダイリューション（希薄化）が生じる可能性があるためである。
【００７８】
ステップＳ１６でサービス員がオイル交換を実施すると、サービス員はステップＳ１７に進みサービスツールに表示されるオイル交換完了ボタンを押す。該オイル交換完了ボタンは、オイル交換を確実に実施するために設けられるものであり、該オイル交換完了ボタンを押さない場合にはエンジンの動作が制限される。
【００７９】
ステップＳ１７でサービス員がオイル交換完了ボタンを押すと、ステップＳ１８でサービスツールをサーバ２０５に接続し、ステップＳ１９でサーバに情報をアップロードして、ステップＳ２０でサービスツールをＥＣＵ５０から取り外してサービスを完了し、処理を終了する。
【００８０】
本実施例によれば、過堆積状態であっても、捕集モード５ではゆっくり再生によってＤＰＦを再生することができる。これにより、ＤＰＦの交換又は取り外して洗浄する機会を減少することができる。
【００８１】
また、過堆積状態であっても過昇温を起こさない安全な温度で制御するため、過堆積状態におけるＤＰＦの再生であってもＤＰＦの溶損を防止することができる。
【００８２】
さらに、ＤＰＦ入口の温度を制御し、ＤＰＦ再生温度を制御することで再生時間を短縮することができ、ＤＰＦの再生に起因するオイルダイリューションリスクを低減することができる。
【００８３】
また、ゆっくり再生、オイル交換を行った情報がサーバにアップロードされるため、サーバの保有者は、サービスツールの使用状況を確実に把握できる。また、サービスツールを使用契約を交わして貸し出している場合等、サービスツールとサーバの使用者が異なる場合には、サーバの使用者はサービスツールの使用者から使用状況に応じたサービス料を確実に徴収することができる。
【実施例２】
【００８４】
実施例２においては、エンジン周辺の構成は図１に示した実施例１の構成と同様であり、ＤＰＦの再生の手順に係る手順については、図２のフローチャートに示した実施例１における手順と同様であるので、その説明を省略する。また、実施例１において説明した図３〜図１０についても実施例２においても同様である。
【００８５】
実施例２においては、図７に示したマップ２０２で目標温度が決定された際に、目標温度を通常の再生よりも遅い速度で、前述の決定された目標温度まで上昇させる。即ち、前記目標温度にレートリミットをかける。
【００８６】
図１２は、ＤＰＦ内部の最大温度と昇温速度の関係を示したグラフであり、縦軸はＤＰＦ内部の最大温度、横軸は前記目標温度昇温速度を表している。なお図１２において最終的な目標温度、昇温開始時の温度は同じものである。図１２に示したとおり、同じ温度から同じ温度まで前記目標温度を上昇させても、その昇温速度によりＤＰＦ内部の最大到達温度が異なることがわかる。すなわち、昇温速度が遅いほど、ＤＰＦ内部温度が低いことがわかる。従って、前記目標温度にレートリミットをかけて昇温速度を遅くすることで、ＤＰＦ内部の最大到達温度を抑え、過昇温を防止することができ、より安全にＤＰＦの再生を実施することができる。
【００８７】
図１１は、ＤＰＦ入口温度と再生開始からの経過時間の関係を表したグラフである。図１１において縦軸はＤＰＦ入口温度、横軸は再生開始からの経過時間である。
図１１において、ａで示したグラフは昇温速度にレートリミットをかけなかった場合における前記目標速度の時間変化を表しており、ａ’はその場合におけるＤＰＦ入口の実際の温度変化の時間変化を表している。また、ｂで示したグラフは昇温速度にレートリミットをかけた場合における前記目標速度の時間変化を表しており、ｂ’はその場合におけるＤＰＦ入口の実際の温度変化の時間変化を表している。ａ’で示した目標温度にレートリミットをかけなかった場合におけるＤＰＦ入口の実際の温度は、目標温度を超えてオーバーシュートを起こしているが、ｂ’で示した目標温度にレートリミットをかけた場合におけるＤＰＦ入口の実際の温度はオーバーシュートを起こしていない。
従って、前記目標温度にレートリミットをかけて昇温速度を遅くすることで、ＤＰＦの入口の実際の温度がオーバーシュートを起こして前記目標温度を超えることを防止することができ、過昇温に対してより安全にＤＰＦの再生を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタを有するエンジンの排気浄化装置において、前記フィルタが捕集したｓｏｏｔが所定以上堆積した「過堆積状態」となった場合においても、新たな部品を追加することなく、前記フィルタの再生が可能なエンジンの排気浄化装置並びに方法として利用することができる。また、併せて前記エンジンの排気浄化装置に係るフィルタの再生システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
２  エンジン
１０  排気通路
３０  排気浄化装置
３２  ＤＯＣ
３４  ＤＰＦ
５０  ＥＣＵ（制御手段）
２０４  サービスツール（指示手段）
２０５  サーバ
【図１】
0005404460.tif 000002
【図２】
0005404460.tif 000003
【図３】
0005404460.tif 000004
【図４】
0005404460.tif 000005
【図５】
0005404460.tif 000006
【図６】
0005404460.tif 000007
【図７】
0005404460.tif 000008
【図８】
0005404460.tif 000009
【図９】
0005404460.tif 000010
【図１０】
0005404460.tif 000011
【図１１】
0005404460.tif 000012
【図１２】
0005404460.tif 000013