(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路に排気ガスのパティキュレート除去フィルタを設け、該パティキュレート除去フィルタの再生時に吸気絞り弁または排気絞り弁を通常開度以下の再生開度まで絞り、前記パティキュレート除去フィルタの再生後に再生開度から通常開度まで復帰させるエンジンの排気ガス処理システムにおいて、
通常開度から再生開度までの絞り過程、並びに、再生開度から通常開度までの復帰過程における前記吸気絞り弁または排気絞り弁の開度を、漸減または漸増する開度変化率で変化させ、
前記パティキュレート除去フィルタの再生制御中に加速要求または負荷投入要求が入力されたときには、再生開度に設定されている前記吸気絞り弁または排気絞り弁を通常開度に復帰し、
加速要求または負荷投入要求が解除されたときには、該吸気絞り弁または排気絞り弁を再生開度に再度絞り、
前記開度変化率は、通常開度変化率と、該通常開度変化率よりも大きい開度変化率を有する過渡開度変化率と、を含み、
前記パティキュレート除去フィルタの再生制御の開始後で、加速要求または負荷投入要求の入力後から再生制御の終了までの期間は、前記吸気絞り弁または排気絞り弁の絞り過程および復帰過程の開度変化率を、前記通常開度変化率から過渡開度変化率へ切り替える、
ことを特徴とするエンジンの排気ガス処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気ガス処理システムにおいて、
前記吸気絞り弁または排気絞り弁の通常開度変化率による開度よりも過渡開度変化率による開度が上回ったときに、開度変化率を前記通常開度変化率から前記過渡開度変化率へ切り替える、ことを特徴とするエンジンの排気ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガス処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）をＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）と称されるパティキュレート除去フィルタで減少させる技術は公知となっている。
【０００３】
排気ガス温度がＤＰＦの再生温度以上に高い場合、ＤＰＦに捕集したＰＭを無害化させて除去できる。一方、排気ガス温度がＤＰＦの再生温度よりも低い場合、ＤＰＦに捕集したＰＭを無害化させて除去できない。そこで、この場合には、ＤＰＦの再生制御として、ＥＧＲや燃料過多の排気ガスを用いて排気ガス温度を定期的に再生温度以上にする制御を行って、ＤＰＦに捕集したＰＭを無害化して取り除く必要がある。例えば、特許文献１は、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁または排気絞り弁を絞って、排気ガス温度を高温にすることで、ＤＰＦを再生制御する構成を開示している。
【０００４】
しかし、特許文献１の構成は、吸気絞り弁または排気絞り弁の開度について、エンジン回転数と負荷との相関関係に基づいて通常開度と再生開度とで切り替えるのみの構成であるため、吸気絞り弁または排気絞り弁の開度の切り替えに伴ってエンジン音が急激に変化し、このエンジン音の急激な変化が運転者に違和感を与えることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２７６４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題は、パティキュレート除去フィルタの再生制御に移行するとき、又は再生制御から復帰するときのエンジン音の急激な変化を緩和する排気ガス処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
請求項１においては、排気経路に排気ガスのパティキュレート除去フィルタを設け、該パティキュレート除去フィルタの再生時に吸気絞り弁または排気絞り弁を通常開度以下の再生開度まで絞り、前記パティキュレート除去フィルタの再生後に再生開度から通常開度まで復帰させるエンジンの排気ガス処理システムにおいて、通常開度から再生開度までの絞り過程、並びに、再生開度から通常開度までの復帰過程における前記吸気絞り弁または排気絞り弁の開度を、漸減または漸増する開度変化率で変化させ、前記パティキュレート除去フィルタの再生制御中に加速要求または負荷投入要求が入力されたときには、再生開度に設定されている前記吸気絞り弁または排気絞り弁を通常開度に復帰し、加速要求または負荷投入要求が解除されたときには、該吸気絞り弁または排気絞り弁を再生開度に再度絞り、前記開度変化率は、通常開度変化率と、該通常開度変化率よりも大きい開度変化率を有する過渡開度変化率と、を含み、前記パティキュレート除去フィルタの再生制御の開始後で、加速要求または負荷投入要求の入力後から再生制御の終了までの期間は、前記吸気絞り弁または排気絞り弁の絞り過程および復帰過程の開度変化率を、前記通常開度変化率から過渡開度変化率へ切り替えるものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載のエンジンの排気ガス処理システムにおいて、前記吸気絞り弁または排気絞り弁の通常開度変化率による開度よりも過渡開度変化率による開度が上回ったときに、開度変化率を前記通常開度変化率から前記過渡開度変化率へ切り替えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、パティキュレート除去フィルタの再生制御に移行するとき、又は再生制御から復帰するときのエンジン音の急激な変化を緩和できる。
【００１２】
また、吸気絞り弁または排気絞り弁によるパティキュレート除去フィルタの再生処理の再開までの時間を短縮できる。
【００１３】
そのため、加速終了後や負荷解除後に速やかに排気ガス温度を再生温度まで上昇させることができる。
【００１４】
請求項２においては、開度変化率の切り替えに伴う吸気絞り弁または排気絞り弁の瞬間的な開度縮小を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態である排気ガス処理システムを備えるエンジンの構成を示す構成図。
【図２】同じく排気ガス処理システムのＥＣＵの構成を示すブロック線図。
【図３】同じく過渡保持判定制御のフローを示すフロー図。
【図４】同じく開度変化率切替制御のフローを示すフロー図。
【図５】同じく再生制御の時系列変化を示すグラフ図。
【図６】図５の一部を拡大した時系列変化を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を用いて、本発明の一実施形態である排気ガス処理システム１０を備えるエンジン１００について説明する。エンジン１００は、エンジン本体１１と、吸気経路１２と、排気経路１３と、ＥＧＲ経路１４と、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０と、を具備している。
【００１７】
吸気経路１２は、エンジン本体１１の吸気マニホールドに接続され、その経路上にエアクリーナ２５と、吸気絞り弁２０と、を具備している。吸気絞り弁２０は、エアクリーナ２５よりも吸気経路１２の下流側に配置されている。排気経路１３は、エンジン本体１１の排気マニホールドに接続され、その経路上に排気絞り弁３０と、パティキュレート除去フィルタとしてのＤＰＦ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ）３５と、を具備している。排気絞り弁３０は、ＤＰＦ３０よりも排気経路１３の上流側に配置されている。ＥＧＲ経路１４は、吸気経路１２の吸気絞り弁２０よりも下流側と接続されるとともに、排気経路１３の排気絞り弁３０よりも上流側と接続され、その経路上にＥＧＲ弁４０と、ＥＧＲクーラー４５と、を具備している。
【００１８】
ＥＣＵ５０は、エンジン１００の制御手段であって、吸気絞り弁２０と、排気絞り弁３０と、ＥＧＲ弁４０と、エンジン回転数センサ６１と、燃料噴射装置８０と、に接続されている。ＥＣＵ５０は、吸気絞り弁２０の開度制御と、排気絞り弁３０の開度制御と、ＥＧＲ弁４０の開度制御とを行う。
【００１９】
排気ガス処理システム１０は、ＥＣＵ５０と、吸気絞り弁２０と、ＤＰＦ３５と、から構成され、排気ガス温度を上昇させてＤＰＦ３５に捕集したＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）を無害化して取り除く再生制御を行う。本実施形態の排気ガス処理システム１０は、ＤＰＦ３５の再生を行う場合に、排気ガス温度がＤＰＦ３５の再生温度よりも低いときには、吸気絞り弁２０のスロットル開度Ｓを通常開度Ｓｎから再生開度Ｓｂまで絞り、排気ガス温度を上昇させてＤＰＦ３５に捕集したＰＭを無害化して取り除く再生制御を行う。ここで、再生開度Ｓｂは、通常開度Ｓｎよりも小さい開度とする。なお、排気ガス処理システム１０は、排気ガス温度を上昇させるために、本実施形態においては、吸気絞り弁２０のスロットル開度Ｓを変化させるようにしているが、排気絞り弁３０のスロットル開度を変化させるようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態の再生制御では、通常開度Ｓｎから再生開度Ｓｂまでの絞り過程において、吸気絞り弁２０のスロットル開度Ｓを開度変化率Ｒによって漸減し、再生開度Ｓｂから通常開度Ｓｎまでの復帰過程において、吸気絞り弁２０のスロットル開度Ｓを開度変化率Ｒによって漸増する構成とされている。
【００２１】
図２を用いて、ＥＣＵ５０の構成について説明する。ＥＣＵ５０は、目標スロットル開度算出部５１と、過渡保持判定部５２と、開度変化率切替判定部５３と、スロットル開度算出部５４と、を具備している。また、ＥＣＵ５０は、加速要求としての加速フラグＦａと、負荷投入要求としての負荷投入フラグＦｌと、再生制御フラグＦｄと、過渡保持フラグＦｔと、を有している。さらに、ＥＣＵ５０は、開度変化率Ｒとしての通常開度変化率Ｒｎおよび過渡開度変化率Ｒｔを有している。
【００２２】
ＥＣＵ５０は、再生制御中において、サンプリング周期毎において、スロットル開度Ｓを算出する。また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサ６１によってエンジン回転数Ｎｅを検出し、目標エンジン回転数Ｎｅｍ毎に定められる最大燃料噴射量に対する現在の燃料噴射量の割合である負荷率Ｌａを算出する。
【００２３】
加速フラグＦａは、エンジン１００が加速している状態か否かを判定するフラグである。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数Ｎｅが所定期間に所定回転数以上増加した場合には、エンジン１００が加速している状態であると判定し、加速フラグＦａを１とする。
【００２４】
負荷投入フラグＦｌは、エンジン１００に何らかの負荷が投入されたか否かを判定するフラグである。ＥＣＵ５０は、負荷率Ｌａが所定期間に所定率以上増加した場合には、エンジン１００に何らかの負荷が投入されたと判定し、負荷投入フラグＦｌを１とする。
【００２５】
再生制御フラグＦｄは、再生制御を行うか否かを判定するフラグである。ＥＣＵ５０は、ＤＰＦ３５の前後に設けられた排気圧センサ（図示略）の差圧、或いは、ＰＭの堆積量の推定に基づいて、再生制御を行うか否かを判定し、再生制御を行うと判定したならば再生制御フラグＦｄを１とする。
【００２６】
過渡保持フラグＦｔは、再生制御において、エンジン１００が加速している状態、或いは、エンジン１００に何らかの負荷が投入される状態を示すフラグである。ＥＣＵ５０は、後述する過渡保持判定制御Ｓ１００に基づいて、過渡保持フラグＦｔを１とする。
【００２７】
通常開度変化率Ｒｎは、吸気絞り弁２０のスロットル開度Ｓを漸減または漸増する開度変化率Ｒであって、再生制御の開始より用いられる開度変化率Ｒである。一方、過渡開度変化率Ｒｔは、通常開度変化率Ｒｎよりも大きい開度変化率を有する開度変化率Ｒである。
【００２８】
目標スロットル開度算出部５１は、エンジン回転数Ｎｅと、負荷率Ｌａと、再生制御フラグＦｄと、によって、目標スロットル開度Ｓｍを算出する。
【００２９】
過渡保持判定部５２は、加速フラグＦａと、負荷投入フラグＦｌと、再生制御フラグＦｄと、によって、後述する過渡保持判定制御に基づいて、過渡保持フラグＦｔを０または１とする。
【００３０】
開度変化率切替判定部５３は、目標スロットル開度Ｓｍと、加速フラグＦａと、負荷投入フラグＦｌと、再生制御フラグＦｄと、過渡保持フラグＦｔと、によって、後述する開度変化率切替制御に基づいて、開度変化率Ｒを通常開度変化率Ｒｎまたは過渡開度変化率Ｒｔに切り替える。
【００３１】
スロットル開度算出部５４は、目標スロットル開度算出部５１によって算出された目標スロットル開度Ｓｍと、開度変化率切替判定部５３によって算出された通常開度変化率Ｒｎまたは過渡開度変化率Ｒｔと、によって、スロットル開度Ｓを算出する。
【００３２】
図３を用いて、過渡保持判定制御について説明する。ＥＣＵ５０の過渡保持判定部５２は、過渡保持判定制御として、過渡保持フラグＦｔを０または１とする機能を有する。まず、過渡保持判定部５２は、ステップＳ１１０において、再生制御フラグＦｄが１かを確認し、再生制御フラグＦｄが１ならば、ステップＳ１２０に移行する。一方、再生制御フラグＦｄが０ならば、ステップＳ１５０において、過渡保持フラグＦｔを０とする。
【００３３】
そして、過渡保持判定部５２は、ステップＳ１２０において、過渡保持フラグＦｔが０かを確認し、過渡保持フラグＦｔが０ならば、ステップＳ１３０に移行する。次に、過渡保持判定部５２は、ステップＳ１３０において、加速フラグＦａが１か、並びに、負荷投入フラグＦｌが１かを確認し、加速フラグＦａおよび負荷投入フラグＦｌの少なくとも一方が１ならば、ステップＳ１４０に移行する。そして、過渡保持判定部５２は、ステップＳ１４０において、過渡保持フラグＦｔを１とする。
【００３４】
図４を用いて、開度変化率切替制御について説明する。ＥＣＵ５０の開度変化率切替判定部５３は、開度変化率切替制御として、開度変化率Ｒを通常開度変化率Ｒｎまたは過渡開度変化率Ｒｔに切り替える機能を有する。まず、開度変化率切替判定部５３は、ステップＳ２１０において、負荷投入フラグＦｌ、加速フラグＦａおよび過渡保持フラグＦｔが１であるかどうかを確認し、負荷投入フラグＦｌ、加速フラグＦａおよび過渡保持フラグＦｔの少なくとも一つが１であればステップＳ２２０に移行する。一方、負荷投入フラグＦｌ、加速フラグＦａおよび過渡保持フラグＦｔの全てが１であれば、ステップＳ２５０に移行し、開度変化率Ｒを通常開度変化率Ｒｎとする。次に、開度変化率切替判定部５３は、ステップＳ２２０において、開度変化率Ｒが過渡開度変化率Ｒｔであるかを確認し、開度変化率Ｒが過渡開度変化率Ｒｔでない（通常開度変化率Ｒｎである）ならば、ステップＳ２３０に移行する。
【００３５】
そして、開度変化率切替判定部５３は、演算上において、過渡開度変化率Ｒｔによるスロットル開度Ｓ（Ｒｔ）と、通常開度変化率Ｒｎによるスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）と、を算出し、過渡開度変化率Ｒｔによるスロットル開度Ｓ（Ｒｔ）が通常開度変化率Ｒｎによるスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）よりも大きいかを確認し、スロットル開度Ｓ（Ｒｔ）がスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）よりも大きければ、ステップＳ２４０に移行する。一方、スロットル開度Ｓ（Ｒｔ）がスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）以下であれば、ステップＳ２５０に移行する。次に、開度変化率切替判定部５３は、ステップＳ２４０において、開度変化率Ｒを過渡開度変化率Ｒｔとする。
【００３６】
図５および図６を用いて、再生制御の一例について説明する。図５および図６は、再生制御フラグＦｄ、負荷投入フラグＦｌ、加速フラグＦａ、過渡保持フラグＦｔ、開度変化率Ｒ（通常開度変化率Ｒｎまたは過渡開度変化率Ｒｔ）、スロットル開度Ｓの時系列変化を表している。以下では、時系列（順次経過する時点Ａ〜Ｇ）に従ってスロットル開度Ｓについて説明する。なお、図５および図６の破線は、過渡開度変化率Ｒｔによるスロットル開度Ｓ（Ｒｔ）を示し、図６の一点鎖線は、通常開度変化率Ｒｎによるスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）を示す。
【００３７】
時点Ａでは、再生制御フラグＦｄが１とされたため、再生制御が開始され、スロットル開度Ｓは、通常開度変化率Ｒｎによって通常開度Ｓｎ（１００％）から再生開度Ｓｂ（３０％）に向かって漸減する。なお、本実施形態では、通常開度Ｓｎを吸気絞り弁２０の開度１００％とし、再生開度Ｓｂを吸気絞り弁２０の開度３０％としている。
【００３８】
時点Ｂでは、再生制御中に、加速要求及び負荷投入要求が初めて入力されて、加速フラグＦａおよび負荷投入フラグＦｌが１となったため、過渡保持判定制御によって過渡保持フラグＦｔが１となる。ここで、再生制御中において、エンジン１００が加速している状態、又はエンジン１００に何らかの負荷が投入される状態となれば、排気ガス温度が高くなってＰＭを無害化させて除去できるため、スロットル開度Ｓを通常開度Ｓｎに向けて漸増する必要がある。しかし、本実施形態では、時点Ｂから所定時間経過後の時点Ｃにおいて、スロットル開度Ｓを通常開度Ｓｎに向けて漸増することとし、時点Ｂでは過渡保持フラグＦｔを１とするのみであって、スロットル開度Ｓは、時点Ｂから時点Ｃに至るまで通常開度変化率Ｒｎによって再生開度Ｓｂに向かって漸減する。
【００３９】
時点Ｃでは、演算上において、過渡開度変化率Ｒｔによるスロットル開度Ｓ（Ｒｔ）と、通常開度変化率Ｒｎによるスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）と、を算出され、過渡開度変化率Ｒｔによるスロットル開度Ｓ（Ｒｔ）が通常開度変化率Ｒｎによるスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）よりも大きくなった（上回った）ため、開度変化率切替制御によって、開度変化率Ｒが通常開度変化率Ｒｎから過渡開度変化率Ｒｔに切り替えられる。このとき、スロットル開度Ｓは、過渡開度変化率Ｒｔによって、通常開度Ｓｎに向かって漸増する。
【００４０】
時点Ｄでは、加速要求及び負荷投入要求が解除されて、負荷投入フラグＦｌおよび加速フラグＦａが０となったため、スロットル開度Ｓは、過渡開度変化率Ｒｔによって、通常開度Ｓｎから再生開度Ｓｂまで漸減する。時点Ｅでは、負荷投入要求が入力されて、負荷投入フラグＦｌが１となったため、スロットル開度Ｓは、過渡開度変化率Ｒｔによって、再生開度Ｓｂから通常開度Ｓｎまで漸増する。時点Ｆでは、負荷投入要求が解除されて、負荷投入フラグＦｌが０となったため、スロットル開度Ｓは、過渡開度変化率Ｒｔによって、通常開度Ｓｎから再生開度Ｓｂまで漸減する。時点Ｇでは、再生制御フラグＦｄが０となったため、再生制御が終了される。同時に、開度変化率切替制御によって、開度変化率Ｒが過渡開度変化率Ｒｔから通常開度変化率Ｒｎに切り替えられる。そして、スロットル開度Ｓは、通常開度変化率Ｒｎによって、再生開度Ｓｂから通常開度Ｓｎまで漸増する。
【００４１】
このような構成とすることで、以下の効果を奏する。すなわち、ＤＰＦ３５の再生制御時に、吸気絞り弁２０のスロットル開度Ｓを所定の開度変化率Ｒで漸減または漸増するため、再生開度Ｓｂによる再生状態に移行するとき、並びに、再生開度Ｓｂによる再生状態から通常開度Ｓｎまで復帰するときのエンジン音の急激な変化を緩和できる。
【００４２】
また、ＤＰＦ３５の再生制御の開始後で加速フラグＦａまたは負荷投入フラグＦｌの、初回の入力後から再生制御の終了までの期間は、通常開度変化率Ｒｎよりも大きい開度変化率を有する過渡開度変化率Ｒｔによって、スロットル開度Ｓを漸減または漸増するため、吸気絞り弁２０の応答性が向上し、次回の再生開度Ｓｂによる再生処理までの時間を短縮できる。そのため、加速終了後や負荷解除後に速やかに排気ガス温度を再生温度まで上昇させることができる。
【００４３】
さらに、過渡開度変化率Ｒｔによるスロットル開度Ｓ（Ｒｔ）が通常開度変化率Ｒｎによるスロットル開度Ｓ（Ｒｎ）よりも上回ったときに、過渡開度変化率Ｒｔに切り替えるため、開度変化率Ｒの切り替えに伴う吸気絞り弁２０の瞬間的なスロットル開度Ｓの縮小を防止できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０      排気ガス処理システム
２０      吸気絞り弁（吸気絞り弁）
３０      排気絞り弁（排気絞り弁）
３５      ＤＰＦ（パティキュレート除去フィルタ）
１００    エンジン
Ｆａ      加速フラグ
Ｆｄ      再生制御フラグ
Ｆｌ      負荷投入フラグ
Ｆｔ      過渡保持フラグ
Ｎｅ      エンジン回転数
Ｌａ      負荷率
Ｒ        開度変化率
Ｒｎ      通常開度変化率
Ｒｔ      過渡開度変化率
Ｒｌ      エンジン負荷率
Ｓ        スロットル開度
Ｓｍ      目標スロットル開度
【図１】
0005530226.tif 000002
【図２】
0005530226.tif 000003
【図３】
0005530226.tif 000004
【図４】
0005530226.tif 000005
【図５】
0005530226.tif 000006
【図６】
0005530226.tif 000007