(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたディーゼルエンジンの排気ガスを連続再生式ＤＰＦを用いて浄化する排気ガス浄化方法であって、
前記連続再生式ＤＰＦの温度が所定温度以上であって、かつ前記車両の所定速度以上の車速からの減速時において、ＥＧＲ弁を開放するとともに吸気スロットルを閉止し、
次いで、前記連続再生式ＤＰＦの下流に設けた排気スロットルを閉止し、前記連続再生式ＤＰＦに付帯する酸化触媒に燃料を供給することを特徴とする排気ガス浄化方法。
【請求項２】
前記ＥＧＲ弁の開放及び吸気スロットルの閉止から、所定時間の経過後に前記排気スロットルを閉止する請求項１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項３】
前記ＥＧＲ弁の開放及び吸気スロットルの閉止後であって、前記ディーゼルエンジンの吸気のマスエアフロー値が基準値以下となったときに前記排気スロットルを閉止する請求項１に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項４】
前記所定温度が２５０℃であって、かつ前記所定速度が３０〜５０ｋｍ／ｈである請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化方法。
【請求項５】
車両に搭載されたディーゼルエンジンの吸気通路に取り付けられた吸気スロットルと、排気通路に設置された酸化触媒が付帯する連続再生式ＤＰＦと、前記吸気通路から前記排気通路へ連通するＥＧＲ通路に取り付けられたＥＧＲ弁と、前記酸化触媒が付帯する連続再生式ＤＰＦに燃料を供給する燃料供給手段とを有する排気ガス浄化システムにおいて、
前記連続再生式ＤＰＦの下流側の排気通路に排気スロットルを設けるとともに、前記吸気スロットル、ＥＧＲ弁及び排気スロットルを制御する制御手段を設け、
その制御手段は、前記連続再生式ＤＰＦの温度が所定温度以上であって、かつ前記車両の所定速度以上の車速からの減速時において、前記ＥＧＲ弁を開放するとともに前記吸気スロットルを閉止し、
次いで、前記排気スロットルを閉止し、前記燃料供給手段を起動することを特徴とする排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムに関し、更に詳しくは、ドライバビリティ及び燃費の悪化を抑制しつつ排気ガスを浄化することができるディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいては、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を除去するために、連続再生式ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この連続再生式ＤＰＦは、排気ガス中のＰＭをフィルタで捕集して浄化するものであるが、フィルタの目詰まりを防ぐために、捕集限界量に達する前にＰＭを燃焼させて除去する必要がある。排気ガスの温度が５００℃以上などの高温であるときには、ＰＭは連続的に自然燃焼する。しかし、排気ガスの温度が低温のときには、排気ガス中に燃料の未燃ＨＣなどを供給して、フィルタ前段など配置された酸化触媒（ＤＯＣ）で燃焼させ、その酸化反応熱を利用してＤＯＣを６００℃程度に昇温させることでＰＭを強制的に燃焼させるＰＭ再生が必要となる。
【０００４】
このように排気ガス中に余分の燃料を供給するため、ＰＭ再生を行うと燃費の悪化を招くことになる。特に、車両の走行時にＰＭ再生を行うと、ドライバビリティの悪化を防止するために一定の吸気量を保つ必要があるので、排気ガス量が多くなってＤＯＣから熱が奪い取られることになる。そのため、ＤＯＣを昇温させるのに必要な燃料供給量が更に多くなり、燃費の一層の悪化を招くことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ドライバビリティ及び燃費の悪化を抑制しつつ排気ガスを浄化することができるディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法は、車両に搭載されたディーゼルエンジンの排気ガスを連続再生式ＤＰＦを用いて浄化する排気ガス浄化方法であって、前記連続再生式ＤＰＦの温度が所定温度以上であって、かつ前記車両の所定速度以上の車速からの減速時において、ＥＧＲ弁を開放するとともに吸気スロットルを閉止し、次いで、前記連続再生式ＤＰＦの下流に設けた排気スロットルを閉止し、前記連続再生式ＤＰＦに付帯する酸化触媒に燃料を供給することを特徴とするものである。
【０００８】
上記のディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法においては、ＥＧＲ弁の開放及び吸気スロットルの閉止後であって、所定時間の経過後に排気スロットルを閉止する。あるいは、ＥＧＲ弁の開放及び吸気スロットルの閉止から、ディーゼルエンジンの吸気のマスエアフロー値が基準値以下となったときに排気スロットルを閉止する。
【０００９】
また、所定温度は２５０℃とするとともに、所定速度は３０〜５０ｋｍ／ｈとすることが望ましい。
【００１０】
上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムは、車両に搭載されたディーゼルエンジンの吸気通路に取り付けられた吸気スロットルと、排気通路に設置された酸化触媒が付帯する連続再生式ＤＰＦと、前記吸気通路から前記排気通路へ連通するＥＧＲ通路に取り付けられたＥＧＲ弁と、前記酸化触媒が付帯する連続再生式ＤＰＦに燃料を供給する燃料供給手段とを有する排気ガス浄化システムにおいて、前記連続再生式ＤＰＦの下流側の排気通路に排気スロットルを設けるとともに、前記吸気スロットル、ＥＧＲ弁及び排気スロットルを制御する制御手段を設け、その制御手段は、前記連続再生式ＤＰＦの温度が所定温度以上であって、かつ前記車両の所定速度以上の車速からの減速時において、前記ＥＧＲ弁を開放するとともに前記吸気スロットルを閉止し、次いで、前記排気スロットルを閉止し、前記燃料供給手段を起動することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システムによれば、所定速度以上の車速からの減速時に連続再生式ＤＰＦのＰＭ再生を行うので、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、連続再生式ＤＰＦのＰＭ再生を行う際に排気ガス量を絞るので、酸化触媒を昇温するために供給する燃料が少なくて済むため燃費の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法の実施例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態からなるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムを示す。このディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムが装備されるディーゼルエンジン１では、吸入口２から吸気通路３に吸入された空気Ａは、エアクリーナー４及びマスエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）５を順に通過して、吸気スロットル６で吸気量を調整された後に、吸気マニホールド７から各気筒へ供給される。
【００１５】
そして、コモンレール噴射システム８を通じて噴射された燃料の燃焼後に、排気ガスＧとなって排気マニホールド９から排気通路１０へ排出され、酸化触媒（ＤＯＣ）１１と連続再生式ＤＰＦ１２とを順に通過し、浄化された排気ガスＧｃとなって排気口１３から排出される。また、排気ガスＧの一部は、ＥＧＲガスＧｅとしてＥＧＲ通路１４へ分流し、ＥＧＲクーラー１５で冷却されてからＥＧＲ弁１６を経て吸気マニホールド７へ再循環する。なお、ＤＯＣ１１と連続再生式ＤＰＦ１２との間、あるいは連続再生式ＤＰＦ１２の後段に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒などのＮＯｘ浄化触媒を配置する場合もある。
【００１６】
ＤＯＣ１１は、排気ガスＧの混合機能を有する構造に成形した金属製の担持体に、ロジウム、酸化セリウム、白金、酸化アルミニウム等を担持して形成される。また、連続再生式ＤＰＦ１２は、多孔質セラミック製のハニカムのチャンネル（セル）の入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型のウオールフローフィルタから形成される。ＤＯＣ１１は、排気ガスＧ中に未燃燃料であるＨＣやＣＯ等があるとこれを酸化し、発生する熱によりＤＯＣ１１自体や通過する排気ガスＧを昇温して、連続再生式ＤＰＦ１２内に蓄積するＰＭを強制的に燃焼させる。
【００１７】
なお、図１の構成では、ＤＯＣ１１と連続再生式ＤＰＦ１２とを別体としているが、フィルタに酸化触媒を担持させたＣＳＦ（Catalyzed Soot Filter）として一体で用いるようにしても良い。
【００１８】
ＤＯＣ１１に未燃ＨＣ等を供給するには、燃料供給手段により排気ガスＧ中に軽油燃料を供給する。この燃料供給手段としては、気筒への燃料噴射におけるポスト噴射や、排気通路１０に設けた燃料噴射ノズル（図示せず）などが例示される。なお、後者の燃料噴射ノズルを用いると、ポスト噴射の場合に問題となるエンジンオイルの燃料希釈を回避できるという利点がある。燃料の供給量の調整は、それら燃料供給手段における噴射量及び噴射時期を調整することにより行われる。
【００１９】
ＤＯＣ１１及び連続再生式ＤＰＦ１２の入口（上流側近傍）には触媒入口排気圧力センサ１７及び触媒入口温度センサ１８が、出口（下流側近傍）には触媒出口排気圧力センサ１９及び触媒出口温度センサ２０が、それぞれ設置されている。
【００２０】
本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムは、連続再生式ＤＰＦ１２の下流側の排気通路１０に排気スロットル２１を設けるとともに、その排気スロットル２１、吸気スロットル６及びＥＧＲ弁１５を制御する制御手段の機能をＥＣＵ２２に持たせることにより構成される。なお、ＥＣＵ２２は、ＭＡＦセンサ５、コモンレール噴射システム８、排気圧力センサ１７、１９及び触媒温度センサ１８、２０の制御や測定データの収集も行うようになっている。なお、図１中に示す一点鎖線は、信号の伝達経路を表している。
【００２１】
このような構成を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムによる排気ガス浄化方法を、図２に示すフロー図を基に以下に説明する。
【００２２】
最初にＥＣＵ２２は、連続再生式ＤＰＦ１２がＰＭ再生待ち状態にあるかを判定する（Ｓ１０）。この判定方法としては、排気圧力センサ１７、１９の測定値から算出される差圧やマップ等から推定したＰＭ蓄積量などを、あらかじめ設定された閾値と比較する方法などが例示される。
【００２３】
ＰＭ再生待ち状態になったと判定した場合には、連続再生式ＤＰＦ１２の温度が所定温度以上であって、かつディーゼルエンジン１を搭載した車両が所定速度以上の車速からの減速時であるかを確認する（Ｓ２０）。連続再生式ＤＰＦ１２の温度は、例えば、触媒温度センサ１８、２０の測定値から算出したり、触媒近傍に熱電対（図示せず）を設置して測定することなどにより求めることができる。また、所定温度としては、２５０℃とするのが望ましい。連続再生式ＤＰＦ１２の温度が２５０℃未満であると、後述する燃料供給時におけるＰＭの燃焼効率が著しく低下してしまう。
【００２４】
車両の車速はエンジン回転数などから算出することができる。また、所定速度としては３０〜５０ｋｍ／ｈとするのが望ましい。車両の車速がこの範囲未満であると、減速から停止に至るまでの時間が短くなって、後述する排気スロットル２１の閉止以降のＰＭの燃焼に十分な時間を取れなくなってしまう。また、車両が減速状態にあることは、コモンレール噴射システム８の燃料噴射量（例えば、噴射量＝０）やアクセル開度（例えば、開度＝０°）などから判断する。
【００２５】
そして、連続再生式ＤＰＦ１２の温度が所定温度以上であって、かつ車両が所定速度以上の車速からの減速時であった場合には、ＥＧＲ弁１５を開放するとともに吸気スロットル６を閉止する（Ｓ３０）。
【００２６】
次いで、排気スロットル２１を閉止する所定の条件が満たされたときに（Ｓ４０）、排気スロットル２１を閉止し（Ｓ５０）、燃料供給手段を起動して排気ガスＧ中に燃料を供給する（Ｓ６０）。この燃料の噴射量は、排気ガスＧの温度が目標温度に達するように定められる。排気ガスＧの目標温度は、あらかじめ試験で目標温度に対する噴射量の測定を行い、その測定値から作成した「排気ガス流量と目標温度に対する必要噴射量」の３次元マップを制御時に参照することにより設定される。
【００２７】
最後に、燃料の供給から一定時間経過後に、あるいは車両の減速終了後に、燃料供給手段を停止するとともに排気スロットル２１を開放する。
【００２８】
このように、車両の所定速度以上からの減速時にＰＭ再生を行うので、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、ＰＭ再生を行う際に、ＥＧＲ弁１５を開放し、かつ吸気スロットル６及び排気スロットル２１を閉止して排気ガス量を絞るので、燃料供給手段から供給する燃料が少なくて済むため燃費の悪化を抑制することができる。
【００２９】
更には、排気ガスＧの温度が高くかつ流量が低くなるので、燃料を分解して未燃ＨＣ等を生成する時間が長くなるため、ＰＭの燃料効率を向上することができる。この燃料分解に要する時間を十分に担保するために、上述するように車両が所定速度以上の車速からの減速時にあることが必要なのである。また、ハード面では従来のエンジン構成に排気スロットルを設けるだけでよいため、低コストで排気ガス浄化システムを実現することができる。
【００３０】
排気スロットル２１を閉止する所定の条件（Ｓ４０）としては、あらかじめ定められた所定時間（例えば、０．１〜３秒など）の経過後とする他に、ＭＡＦセンサ５の測定値が基準値を超えた時点とするようにしても良い。このＭＡＦセンサ５の基準値は、排気スロットル２１を閉止したときの排気圧力のピーク値が、ＤＯＣ１１や連続再生式ＤＰＦ１２自体やその近傍のセンサ１７〜２０などを損傷しない程度の値となるように設定する。基準値は、ディーゼルエンジン１のサイズや仕様などにより変化するため一律に設定できないが、一般的な大型車両では約３０〜８０ｋＰａとなる。
【００３１】
なお、ＥＧＲ弁１５の開放及び吸気スロットル６の閉止から排気スロットル２１の閉止までに時間差を設けた場合には、排気圧力の急激な上昇が抑えられるので、高エンジン回転数下でも排気スロットル２１が使用可能となるため、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法を容易に実施できるようになる。
【００３２】
図２においては、最初にＰＭ再生待ち状態を判定しているが、その判定に係るステップＳ１０を省略するようにしても良い。その場合には、ＰＭ再生待ち状態の如何にかかわらず、連続再生式ＤＰＦ１２の温度が所定温度以上であって、かつ車両が所定速度以上の車速からの減速時であるときには、常にステップＳ２０〜Ｓ６０の処理が行われるため、連続再生式ＤＰＦ１２の圧損上昇が常に抑制されて、燃費の悪化や過度のＰＭ捕集に起因するＰＭ再生時の暴走燃焼を防ぐことができる。
【００３３】
実際の運転時においては車両の減速時にすぐに加速が開始されることがあるが、そのような場合にはＰＭ燃焼に要する時間を十分に担保できないため、加速性を優先させることにして排気スロットル２１を開放する制御を行うことが好ましい。
【実施例】
【００３４】
図１に示す構成のディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム（実施例）、及び図１の構成から排気スロットル２１を取り外した排気ガス浄化システム（比較例）を用いて、ディーゼルエンジン１の排気ガス浄化を行った結果を図３に示す。なお、連続再生式ＤＰＦ１２が所定温度以上であることを前提としている。これらの排気ガス浄化システムにおける経時変化は次のようになる。
【００３５】
(1) ＰＭ再生待ち状態であると判定すると、車両の車速５０ｋｍ／ｈ（エンジン回転数＝約１５００ｒｐｍに相当）からの減速時に、ＥＧＲ弁１５を全開するとともに吸気スロットル６を全閉する。(2) その結果、排気ガスＧの量が低下する。(3) そして、実施例では、排気ガスＧの量が排気スロットル２１を閉止する所定の条件である「動作時の排気圧力が閾値以下」を満たしたときに排気スロットル２１を全閉する。(4) 燃料供給手段により燃料を供給してＮＯｘを還元する。(5) ＤＯＣ１１が高温化する。
【００３６】
図３の結果から、実施例では比較例に比べて、減速時の排気ガスＧの量が比較例よりも少なくなって、排気ガスＧの温度の低下が小さくなることが分かる。
【符号の説明】
【００３７】
１  ディーゼルエンジン
２  吸入口
３  吸気通路
４  エアクリーナー
５  ＭＡＦセンサ
６  吸気スロットル
７  吸気マニホールド
８  コモンレール噴射システム
９  排気マニホールド
１０  排気通路
１１  ＤＯＣ
１２  連続再生式ＤＰＦ
１３  排気口
１４  ＥＧＲ通路
１５  ＥＧＲクーラー
１６  ＥＧＲ弁
１７  触媒入口排気圧力センサ
１８  触媒入口温度センサ
１９  触媒出口排気圧力センサ
２０  触媒出口温度センサ
２１  排気スロットル
２２  ＥＣＵ
【図１】
0005845869.tif 000002
【図２】
0005845869.tif 000003
【図３】
0005845869.tif 000004