(57)【要約】  ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部と、を含む。
2013125422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、
切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、
同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部と、
を含むディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と
を含み、
前記第１の運転は、前記フィルターの再生処理する運転であり、
前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理する運転である、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
前記硫黄被毒解除処理に切り替えてから所定時間が経過したとき、吸入空気量を低減するように、吸入空気量の低減の抑制を中止する低減抑制中止部をさらに含む、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
前記硫黄被毒解除処理時にメイン噴射直後の膨張行程又は排気行程でポスト噴射量を増量補正する増量補正部をさらに含む、
請求項２に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項５】
請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路の流路面積を調整するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーと、
前記ＥＧＲ通路から分岐して前記ＥＧＲクーラーをバイパスして再び前記ＥＧＲ通路に合流するように設けられ、前記ＥＧＲガスが前記ＥＧＲクーラーをバイパスするようにするバイパス通路と、
前記ＥＧＲガスを前記バイパス通路に流すか前記ＥＧＲクーラーに流すかを切り替える流路切替弁と、
を含み、
前記昇温部は、ＥＧＲ弁を開くとともに、前記流路切替弁を用いて前記ＥＧＲガスを前記バイパス通路に流すことで、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項６】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
を含み、
前記第１の運転は、リーン空燃比で運転する通常運転であり、
前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理である、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と
を含み、
前記第１の運転は、リーン空燃比で運転する通常運転であり、
前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理運転である、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項８】
ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理方法において、
コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定工程と、
切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温工程と、
同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制工程と、
を含むディーゼルエンジンの排ガス後処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出されたＮＯｘ及びパティキュレートマター(Ｐarticulate Matter；以下適宜「ＰＭ」と称す)を処理すべく、排ガス通路に、リーンＮＯｘ吸蔵還元触媒(Lean NOx Trap catalyst；以下適宜「ＬＮＴ」と称す)及びディーゼルパティキュレートフィルター(Ｄiesel Ｐarticulate Ｆilter；以下適宜「ＤＰＦ」と称す)を設けるシステムが知られている。ＪＰ２０１０−１２７１７９Ａでは、ＬＮＴの下流にＤＰＦが配置される。ＬＮＴの硫黄被毒解除処理を行うとＰＭが発生する。このＰＭが、ＤＰＦに堆積する。そこで、ＪＰ２０１０−１２７１７９Ａでは、ＥＧＲガスを吸気通路に導入しないＤＰＦの再生処理と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入しつつ、吸入空気量をＤＰＦの再生処理時よりも低減させる硫黄被毒解除処理とを、交互にかつ連続的に行う。
【発明の概要】
【０００３】
ところで、ＪＰ２０１０−１２７１７９Ａでは、ＤＰＦの再生処理時にＥＧＲガスを吸気通路に導入することなく、外気のみを導入する。このため、外気温が予め想定されている温度よりも低ければ、特に、ＤＰＦの再生処理からＬＮＴの硫黄被毒解除処理への切替直後に、圧縮端温度が低いことと、不燃ガス(ＥＧＲガス)が多いことに起因して、失火に至るおそれがあるということが、本発明者らによって見い出された。なお圧縮端温度とは、ピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室内のガスの温度である。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、外気温が予め想定していた外気温よりも低い場合であっても、フィルター（ＤＰＦ）の再生処理からＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）の硫黄被毒解除処理への切替直後の失火を抑制できるディーゼルエンジンの排ガス後処理システム及び排ガス後処理方法を提供することである。
【０００５】
本発明によるディーゼルエンジンの排ガス後処理システムのひとつの態様は、ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行する。そして、コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明の実施形態、本発明の利点は、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムの概略構成図である。
【図２】図２は、比較形態のタイミングチャートである。
【図３】図３は、第１実施形態のタイミングチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、比較形態の着火領域と燃焼室内空気過剰率及び圧縮端温度の関係を示す特性図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態の着火領域と燃焼室内空気過剰率及び圧縮端温度の関係を示す特性図である。
【図５】図５は、連続再生フラグを設定するフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、連続再生処理のフローチャートである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、連続再生処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムを示す概略構成図である。図１において、ディーゼルエンジン１の吸気通路２に、可変ノズル型のターボチャージャー３の吸気コンプレッサーが備えられる。吸入空気は吸気コンプレッサーによって過給され、インタークーラー４で冷却され、常開の吸気スロットル５を通過した後、コレクター６を経て、各気筒のシリンダー内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ７によって高圧化されてコモンレール８に送られ、各気筒の燃料噴射弁９からシリンダー内へ直接噴射され、圧縮着火される。そして燃焼ガス(排ガス)が排ガス通路１０へ流出する。
【０００９】
排ガス通路１０に流出した排ガスの一部は、ＥＧＲ通路１１を通ってコレクター６に流れる。このようなガスがＥＧＲガスと呼ばれる。残りの排ガスは、可変ノズル型のターボチャージャー３の排ガスタービンを駆動する。
【００１０】
ＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラー３１が設けられる。ＥＧＲクーラー３１は、冷却水や冷却風を用いて、ＥＧＲガスを冷却する。またＥＧＲクーラー３１をバイパスするバイパス通路３２が設けられる。ＥＧＲガスのバイパス量は、流路切替弁３３によって調整される。
【００１１】
流路切替弁３３は、たとえば非通電時にバイパス通路３２を遮断して、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流す。通電時にはＥＧＲクーラー３１側の通路を遮断して、ＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。
【００１２】
燃焼温度が低いと、燃え残るＨＣの発生量が多くなる。ディーゼルエンジン１は、特に低負荷運転で燃焼温度が低くなるので、燃え残るＨＣの発生量が多くなる。そこで、低負荷運転時にＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すことで、シリンダー内の温度低下を防止して、ＨＣの発生量を抑えることができる。
【００１３】
コントローラー２１には、アクセルセンサー２２からのアクセルペダル操作量(Accelerator Pedal Operation amount)ＡＰＯの信号、クランク角センサー２３からのエンジン回転速度Ｎｅの信号が入力される。そしてコントローラー２１は、エンジン負荷（ＡＰＯなど）及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出する。そしてコントローラー２１は、燃料噴射弁９を制御する。また、コントローラー２１では、目標ＥＧＲ率と目標吸入空気量とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。コントローラー２１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏインターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００１４】
排ガス通路１０の排ガスタービン下流には、排ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ１３が配置される。ＤＰＦ１３に堆積するＰＭ量(ＰＭ堆積量)がクライテリア（所定値）に達すると、コントローラー２１はＤＰＦ１３の再生処理を実行する。例えばメイン噴射直後の膨張行程又は排気行程で、燃料をポスト噴射して排ガス温度を上昇させることでＰＭを燃焼する。このように、ＤＰＦ１３に堆積しているＰＭを燃焼除去する処理が、ＤＰＦ１３の再生処理と呼ばれる。排ガス温度が十分高くなるように、エンジンの負荷及び回転速度（運転条件）に応じてポスト噴射量及びポスト噴射時期が予め設定されており、そのときのエンジンの負荷及び回転速度に応じたポスト噴射量及びポスト噴射時期でポスト噴射が実行される。
【００１５】
ＤＰＦ１３に堆積したＰＭの全てを燃焼除去する完全再生を実行するには、ＤＰＦ１３の許容温度を超えない範囲で少しでも排ガス温度を高めることが必要である。このため本実施形態では、ＤＰＦ１３の上流に、貴金属による酸化触媒１４が配置される。ポスト噴射時の排ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）は、この酸化触媒１４で燃焼して排ガス温度が高められる。この結果、ＤＰＦ１３内のＰＭ燃焼が促進される。なお、ＤＰＦ１３を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、ＰＭが燃焼するときの酸化反応が促進され、その分ＤＰＦ１３のベッド温度が実質的に上昇するので、ＤＰＦ１３内のＰＭ燃焼が促進される。
【００１６】
ＤＰＦ１３の上流に配置される触媒は、酸化触媒１４に限られない。酸化機能を備える触媒であれば、酸化触媒に代えることが可能である。図１では酸化触媒１４として三元触媒(Three-Way Catalyst；以下適宜「ＴＷＣ」と称す)が例示される。
【００１７】
酸化触媒１４とＤＰＦ１３との間には、ＬＮＴ１５が配置される。ＬＮＴ１５は、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではＮＯｘを脱離して排ガス中のＨＣで還元することで、ＮＯｘを浄化するＮＯｘトラップ触媒である。酸素雰囲気とは、排ガスの空気過剰率が１．０（理論空燃比相当の値）よりも大きい状態である。還元雰囲気とは、排ガスの空気過剰率が１．０以下の状態である。
【００１８】
ＬＮＴ１５のＮＯｘ堆積量がクライテリア（所定値）に達すると、コントローラー２１は、ＬＮＴ１５を流れる排ガスが、酸素雰囲気から還元雰囲気へ切り替わるように、リッチスパイク処理を実行する。このリッチスパイク処理は、メイン噴射直後の膨張行程又は排気行程で燃料をポスト噴射して、排ガス通路１０に排出される未燃のＨＣ量を増やしてＬＮＴ１５に供給する処理である。
【００１９】
ディーゼルエンジン１は、通常は、空気過剰率が１．０よりも大きな状態で運転される。すなわち、理論空燃比よりもリーンな空燃比で運転される。そのため、ポスト噴射を追加するだけでは排ガスの空気過剰率を１．０にすることができない。そこで、通常運転時に全開の吸気スロットル５をリッチスパイク処理時に閉じることでシリンダーに流入する吸入空気量（シリンダー吸入空気量）Ｑａｃを減らし、排ガスの空気過剰率を１．０にする。つまり、メイン噴射量及びポスト噴射量の合計の燃料噴射量Ｑｆｕｅｌと、シリンダー吸入空気量Ｑａｃとで定まる空気過剰率が１．０となるように、ポスト噴射量と吸気スロットル開度（吸入空気量）とを定めるのである。ここで、リッチスパイク処理時の吸気スロットル開度を定めれば、ポスト噴射量が一義的に定まる。
【００２０】
また、所定の時間毎（一定の周期毎）にＬＮＴ１５にトラップされる所定時間当たりのＮＯｘ量を算出して、順次積算することで、ＮＯｘ堆積量を算出する。このＮＯｘ堆積量と、予め定めてあるクライテリアとを比較し、ＮＯｘ堆積量がクライテリアよりも大きくなったときに、ＬＮＴ１５の再生時期であると判定し、ポスト噴射処理（リッチスパイク処理）を実行する。還元浄化すべきＮＯｘ堆積量は基本的にはクライテリア値と同じである。従って、クライテリア値に等しいＮＯｘ堆積量を、目標空気過剰率が１．０のもとで全て還元浄化するのに適したポスト噴射量も予め定まる。
【００２１】
このようにして、通常運転時にＮＯｘ堆積量がクライテリアよりも大きくなったら、吸気スロットルを全開から所定開度へと切り替えるとともに、ポスト噴射を開始する。そして、ポスト噴射期間を経過したらポスト噴射を終了し吸気スロットル５を再び全開する。
【００２２】
通常運転では、１．０を超える空気過剰率（つまりリーン空燃比）であり、このとき、ＬＮＴ１５は、排ガス中のＮＯｘをトラップするとともに、排ガス中のＳＯｘ（硫黄酸化物）をもトラップする。ＳＯｘ堆積量が増加すると、ＬＮＴ１５のＮＯｘトラップ効率が低下する。このような現象が、硫黄被毒現象と称される。このため、ＳＯｘ堆積量が所定量を超えるときには、堆積したＳＯｘを浄化する必要がある。ＳＯｘを浄化する処理が、硫黄被毒解除処理と称される。
【００２３】
硫黄被毒解除処理では、排ガスを還元雰囲気にしてＬＮＴ１５の温度が６００℃を超えるような高温に晒す必要がある。そのため、排ガス中のＰＭが増加してＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が増加する。
【００２４】
そこで、ＬＮＴ１５の硫黄被毒解除処理とＤＰＦ１３の再生処理とを交互にかつ連続的に行わせる従来装置がある。ここで、ＬＮＴ１５の硫黄被毒解除処理とＤＰＦ１３の再生処理とを交互にかつ連続的に行わせる処理を「連続再生処理」と定義する。
【００２５】
従来装置の連続再生処理のうち硫黄被毒解除処理では、ＥＧＲガスを燃焼室に導入するとともに吸入空気量をＤＰＦ１３の再生処理時より低減させる。これによって、外気温度が、予め想定される温度の範囲内であれば、硫黄被毒解除処理への切替直後であっても、圧縮端温度が十分に高く、失火に至らない。しかしながら、外気温度が、低ければ、圧縮端温度が低下し、失火に至るおそれがある。
【００２６】
これについて、図２を参照して説明する。図２は、比較形態のタイミングチャートである。図２(Ａ)は運転モードを示す。図２(Ｂ)はＥＧＲ弁開度を示す。図２(Ｃ)は吸気スロットル開度を示す。図２(Ｄ)は吸入空気量を示す。図２(Ｅ)はＥＧＲ率を示す。図２(Ｆ)は燃焼室内ガスの空気過剰率λ１を示す。図２(Ｇ)はコレクター内温度を示す。図２(Ｈ)は圧縮端温度を示す。図２(Ｉ)はポスト噴射量を示す。図２(Ｊ)は排ガスの空気過剰率λ２を示す。図２(Ｋ)はＬＮＴ温度を示す。なお、吸気スロットル開度、ＥＧＲ率、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１、排ガスの空気過剰率λ２には、目標値と実際値の両方がある。目標値が一点鎖線で示され、実際値が実線で示される。
【００２７】
本実施形態では、外気温が予め想定される温度よりも低い場合（以下、単に「低外気温の場合」という）に着目する。コレクター内温度と圧縮端温度の実線は、低外気温の場合を示す。太破線は、外気温が予め想定される温度内にある場合を示す。なお以下では、外気温が予め想定される温度内にある場合を、単に「想定内外気温の場合」という。
【００２８】
比較形態は、従来装置と同じように連続再生処理を行うものである。連続再生処理が実行可能な運転域になると、リーン空燃比での通常運転（以下、単に「通常運転」ともいう）から初回の硫黄被毒解除処理に切り替える。ＤＰＦ１３に所定量のＰＭが堆積したら、初回のフィルター再生処理に切り替わる。時刻ｔ１で初回のフィルター再生処理に切り替える。時刻ｔ３で、２回目の硫黄被毒解除処理に切り替える。時刻ｔ７で２回目の硫黄被毒解除処理を終了する。この後には２回目のフィルター再生処理、３回目の硫黄被毒解除処理・・・と続く。
【００２９】
初回のフィルター再生処理時の目標ＬＮＴ温度は、ほぼ６００℃である(図２(Ｋ))。このため、燃焼室内ガスの目標空気過剰率λ１が１．５となるように吸気スロットル開度を全開から所定開度ｂ１へと小さくすることで吸入空気量を所定量ｃ１にする。さらに、所定量ｅ１でポスト噴射することで排ガスの目標空気過剰率λ２を１．２にして、ＬＮＴ温度を６００℃まで上昇させる。
【００３０】
初回のＤＰＦ１３の再生処理においてはＤＰＦ１３に堆積しているＰＭを燃焼させる酸素を確保する必要がある。そこで、初回のＤＰＦ１３の再生処理を開始する前の初回の硫黄被毒解除処理時には燃焼室にＥＧＲガスを導入していても、目標ＥＧＲ率を所定率ｄ１（＝０）として、目標ＥＧＲ弁開度を所定開度ａ１（＝０）、すなわち全閉して、ＥＧＲガスの導入を停止させる。このとき、想定内外気温時にはコレクター内温度及び圧縮端温度がいずれも低下する(図２(Ｇ)(Ｈ)の太破線)。
【００３１】
コレクター内温度及び圧縮端温度が低下するのは、コレクター６へのＥＧＲガスの導入が停止し、冷たい外気のみがコレクター６内に導入されるためである。コレクター６から燃焼室に導入された吸入空気は、ピストンの上昇につれて温度が上昇する。「圧縮端温度」は、ピストンが圧縮上死点にきたときの燃焼室内ガスの温度であって、コレクター内温度にも依存する。すなわち、コレクター内温度が低下すれば圧縮端温度も低下する。
【００３２】
想定内外気温であれば、コレクター内温度及び圧縮端温度が、硫黄被毒解除処理時の失火領域の境界を定める基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回らない。なお、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２は、燃焼室内の空気過剰率（酸素量）によって変化するので、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２は、硫黄被毒解除処理時における燃焼室内の目標空気過剰率（１．１）に基づいて設定されている。一方、低外気温の場合には、想定内外気温の場合よりも、温度低下代が大きく、時刻ｔ２で基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回る(図２(Ｇ)(Ｈ)の実線)。このようにコレクター内温度、圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１、ＬＭＴ２を超えて低下していても、ＤＰＦ１３の再生処理時であれば、燃焼室内の空気過剰率が大きいので、失火しない。
【００３３】
一方、２回目の硫黄被毒解除処理時には燃焼室内の目標空気過剰率を小さくするために吸入空気量を低減するとともに、燃焼室内の温度低下を防止するためにＥＧＲガスを燃焼室に導入する。ＥＧＲガスが燃焼室に導入されていれば、失火が生じることはない。しかしながら、後述するようにＥＧＲ弁１２を開いてからＥＧＲガスが燃焼室に到達して目標ＥＧＲ率になるまでには、導入遅れ（タイムラグ）がある。このＥＧＲガスの過渡的な導入遅れに起因して、硫黄被毒解除処理へ切り替えた直後に、コレクター内温度、圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２よりも低くなることがある。これによって失火が生じる。
【００３４】
なお、初回のフィルター再生処理の開始時に目標ＥＧＲ率をゼロとしてＥＧＲ弁１２を全閉しても、ＥＧＲ弁１２から燃焼室までの流路に残存するＥＧＲガスが遅れてコレクター６に流入するので、この遅れ時間経過後にコクレタ温度が低下し始める。従って、時刻ｔ１は、この遅れ時間経過後のタイミングである。
【００３５】
次に、２回目の硫黄被毒解除処理時の目標ＬＮＴ温度は、初回のフィルター再生処理時の目標ＬＮＴ温度(６００℃)よりも高く、ほぼ７５０℃である(図２(Ｋ))。時刻ｔ３で２回目の硫黄被毒解除処理に切り替わると、この目標ＬＮＴ温度を得るため燃焼室内ガスの目標空過剰率λ１を１．５から１．１へと小さくする。このため、目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へと小さくして吸入空気量を所定量ｃ１から所定量ｃ２へと低減する。エンジンの運転条件が定まればメイン噴射量は変わらない。そこで、吸入空気量を低減させることで、空気過剰率λ１を小さくするのである。さらに、排ガスの目標空気過剰率が１．２から０．９５へと小さくなるようにポスト噴射量を所定量ｅ１から所定量ｅ２へと増量する。この結果、排ガス通路１０に出てから燃焼する燃料の量が増えて、排ガス温度が上昇する。このようにして、ＬＮＴ温度を６００℃から７５０℃へ上昇させる。
【００３６】
その一方で、２回目の硫黄被毒解除処理時に吸入空気量が減少するので、燃焼室内の酸素量が少なくなって失火に至るおそれがある。これを防止するため、目標ＥＧＲ率がｄ１（＝０）から所定率ｄ２へと大きくなるように、目標ＥＧＲ弁開度を所定開度ａ１（＝０）から所定開度ａ２へと大きくする。２回目の硫黄被毒解除処理時にはＥＧＲ弁１２を開いてＥＧＲガスを燃焼室に導入することで圧縮端温度が低下しないようにし、失火を防止するのである。
【００３７】
しかしながら、ｔ３でＥＧＲ弁１２を開いてからＥＧＲガスが燃焼室に到達して目標ＥＧＲ率となるまでには導入遅れがあるので、コレクター内温度及び圧縮端温度の上昇が遅れる。コレクター内温度、圧縮端温度の上昇遅れがあっても、想定内外気温時には、コレクター内温度及び圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回らないので失火が生じない。一方、低外気温の場合には、時刻ｔ３でコレクター内温度及び圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回って、図２(Ｇ)(Ｈ)の「失火領域」になる。さらに、ＥＧＲガスの導入遅れがあるので、コレクター内温度及び圧縮端温度は遅れて上昇し、時刻ｔ４で失火領域を脱する。すなわち、時刻ｔ３から時刻ｔ４までに失火が生じるおそれがある。
【００３８】
図４Ａは、燃焼室内ガスの着火領域と燃焼室内ガスの空気過剰率及び圧縮端温度との関係を示した特性図である。ハッチングで記した領域が、燃焼室内ガスが着火し得る領域(着火領域)、それ以外の領域が、燃焼室内ガスに失火が生じ得る領域(失火領域)である。
【００３９】
フィルター再生処理から硫黄被毒解除処理へ切り替えるときは、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１が１．５から１．１へと小さくなる。空気過剰率λ１が小さくなっても燃焼室内ガスが着火するには、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１が小さくなるほど圧縮端温度を高くしなければならない。比較形態(低外気温)の場合を図４Ａに表すと、運転点がＡからＢへ、ＢからＣへと移動する。これは、図２で前述したように、比較形態では初回のフィルター再生処理から２回目の硫黄被毒解除処理へ切り替えるときに、空気過剰率を１．５から１．１へと小さくするが、圧縮端温度は遅れて上昇するので、運転点は、まず圧縮端温度が変わらずにＡからＢへ移った後に、圧縮端温度の上昇に合わせてＢからＣへと移るのである。このように比較形態によれば運転点がＡ→Ｂ→Ｃと推移するため、着火領域から外れて、失火が生じ得るのである。
【００４０】
一方、図４Ｂは本実施形態のアイデアを示すものである。すなわち、初回のフィルター再生処理から２回目の硫黄被毒解除処理へ切り替える場合であって、燃焼室内ガスの空気過剰率λ１を１．５から１．１へと小さくするときに、失火領域に突入しないようにするには、運転点をＡからＤを経由してＣに至らせればよい。これならば、着火領域の境界を運転点が辿るので、失火を抑制できる。
【００４１】
そこで第１実施形態では、ＥＧＲガスをコレクター６に導入しないＤＰＦ１３の再生処理(第１の運転)と、ＤＰＦ１３の再生処理時よりも吸入空気量を低減しつつＥＧＲガスをコレクター６に導入する硫黄被毒解除処理(第２の運転)とを実行するディーゼルエンジン１の排ガス後処理システムを前提として、低外気温の場合には、ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理へ切り替えるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温手段と、ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理へ切り替えるときに、吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制手段とを備える。
【００４２】
これについて図３を参照して説明する。図３は、図２の比較形態と同じ条件でエンジン１を運転したときの第１実施形態のタイミングチャートである。なお、比較のため比較形態が、適宜破線で示される。
【００４３】
本実施形態では、コレクター内温度及び圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２を下回るとき失火が生じるとする。基準温度ＬＭＴ１、ＬＭＴ２は、硫黄被毒解除処理時における燃焼室内の目標空気過剰率（１．１）に基づいて設定されている。硫黄被毒解除処理時に実際のコレクター内温度、圧縮端温度とこの基準温度ＬＭＴ１、ＬＭＴ２を比較して、失火領域にあるか否かを判定する。
【００４４】
図３の時刻ｔ２は、フィルター再生処理時に、実際のコレクター内温度が低下して基準温度ＬＭＴ１に到達したタイミング、あるいは実際の圧縮端温度が低下して基準温度ＬＭＴ２に到達したタイミングである。時刻ｔ２で低外気温であると判定される。低外気温が判定されたときには、硫黄被毒解除処理に切り替わった直後の失火が予測される。そこで、何らかの手立てによって、コレクター内温度、圧縮端温度を上昇させる必要がある。
【００４５】
そこで、本実施形態では、時刻ｔ３でＥＧＲ弁１２を開くときに流路切替弁３３に通電してＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。これによって、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１によって冷却することなくコレクター６に導入する。このようにすれば、ＥＧＲ弁１２を開いた直後のＥＧＲガスの導入が少ないときもＥＧＲガス温度が高くなる。この結果、ＥＧＲクーラー３１によって冷却されたＥＧＲガスをコレクター６に導入する場合よりも、コレクター内温度や圧縮端温度が上昇する。
【００４６】
この場合、ｔ３でＥＧＲ弁１２を開いてから、ＥＧＲガスが燃焼室に流入して目標ＥＧＲ率となるまでに生じる導入遅れを考慮し、ｔ３よりも少し前のタイミングでＥＧＲ弁１２を開くとともに流路切替弁３３に通電してＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すようにするとよい。このｔ３よりも少し前のタイミングは、適合によって定めればよい。
【００４７】
このように、時刻ｔ３でＥＧＲクーラー３１をバイパスしたＥＧＲガスを燃焼室に導入することで、ｔ３からのコレクター内温度及び圧縮端温度が、比較形態の場合よりも早く上昇する(図３(Ｇ)(Ｈ)の実線)。これによって、時刻ｔ３の直後の時刻ｔ５で、コレクター内温度及び圧縮端温度が基準温度ＬＭＴ１´，ＬＭＴ２´に到達する(図３(Ｇ)(Ｈ)の実線、図４Ｂ)。
【００４８】
また時刻ｔ３から、吸入空気量の低減を抑制する。すなわち、比較形態では時刻ｔ３で吸入空気量が所定量ｃ１から所定量ｃ２へと低減するように目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へとステップ的に小さくした(図２(Ｃ)(Ｄ))。本実施形態では、吸入空気量が所定量ｃ１から、所定量ｃ２よりも大きな所定量ｃ３になるように、目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１に維持しておく(図３(Ｃ)(Ｄ))。すなわち、時刻ｔ３でＥＧＲ弁１２を開いてＥＧＲガスを導入した分だけ相対的に吸入空気量を減少させる。このようにすることで、吸入空気量の低減を抑制しない場合よりも、燃焼室に流入する吸入空気量を増加させる。吸入空気量が増えれば酸素量が増える。つまり、圧縮端温度が上昇し、かつ酸素量が増えるので、失火が生じにくくなる。
【００４９】
比較形態(図２)では、時刻ｔ３からｔ４まで失火領域にあったが、本実施形態(図３)では、時刻ｔ３からｔ５まで失火領域にある。すなわち失火領域にある時間が大幅に短縮される。これによって本実施形態によれば、低外気温の場合においても、初回のフィルター再生処理から２回目の硫黄被毒解除処理へ切り替えた直後の失火を抑制できるのである。このことは、図４Ｂに示したように、運転点をＡ→Ｄ→Ｃと辿らせることを意味している。
【００５０】
さらに、本実施形態ではポスト噴射量を比較形態よりも増量補正する。すなわち、時刻ｔ３でポスト噴射量を所定量ｅ１から、所定量ｅ２よりも大きい所定量ｅ３へとステップ的に増量補正した後、漸減して所定量ｅ２に戻す。これは、吸入空気量の低減を抑制したことに伴い、排ガスの空気過剰率を目標通りにするためである。一方で、ポスト噴射量を所定量ｅ３へと増量補正すると、その分、排ガスポートから排ガス通路１０へと排出されて燃焼する燃料が増加して、排ガス温度が上昇する。排ガス温度が上昇すると、ＥＧＲガスの温度が上昇するので、コレクター内温度及び圧縮端温度が比較形態よりも上昇する。つまり、ポスト噴射量を増やすことでコレクター内温度及び圧縮端温度の上昇を促進できるのである。
【００５１】
時刻ｔ５以降も高温のＥＧＲガスが導入されて、コレクター内温度及び圧縮端温度が上昇する。時刻ｔ３から所定時間Ｔ３が経過すると、コレクター内温度及び圧縮端温度が基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２に到達しているので、時刻ｔ６で流路切替弁３３を非通電としてＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流す。また、時刻ｔ６で吸入空気量が所定量ｃ３から所定量ｃ２へと減少するように目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へと小さくする。ここでは、時刻ｔ６は、コレクター内温度、圧縮端温度が想定内外気温の場合のコレクター内温度、圧縮端温度と一致するタイミングであるが、これには限られない。
【００５２】
図５、図６Ａ、図６Ｂのフローチャートを参照して、コントローラー２１が実行する本実施形態の連続再生処理を詳述する。
【００５３】
図５は、連続再生フラグを設定するフローチャートであり、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。
【００５４】
ステップＳ１において、コントローラーは、エンジンの負荷及び回転速度（エンジンの運転条件）が連続再生処理を行う運転域にあるか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、今回の処理を終了する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ２に処理を移行する。
【００５５】
ステップＳ２において、コントローラーは、ＳＯｘ堆積量が所定値（閾値）ＳＯｘ１よりも大きいか否かを判定する。ＳＯｘ堆積量は次のように算出される。例えばエンジン回転速度と燃料噴射量とから所定のマップを検索して単位時間当たりにエンジンから排出されるＳＯｘ量を求める。そして、そのＳＯｘ量にトラップ率を乗算して、単位時間当たりにＬＮＴ１５に堆積する量を求める。そして、単位時間当たり堆積量を積算することで、ＳＯｘ堆積量を求める。判定結果が肯であれば、連続再生処理を行うタイミングであり、コントローラーは、ステップＳ３に処理を移行する。
【００５６】
ステップＳ３において、コントローラーは、連続再生フラグ（エンジンの始動時にゼロに初期設定されている）が１であるか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ４に処理を移行する。
【００５７】
ステップＳ４において、コントローラーは、連続再生フラグ＝１とする。連続再生フラグ＝１であれば、図６Ａ、図６Ｂで後述するように、連続再生処理が行われる。
【００５８】
次に、図６Ａ、図６Ｂは、連続再生処理を実行するフローチャートであり、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。ここでは簡単のため、図３に示した運転条件と同じ運転条件の場合で説明する。
【００５９】
図３の運転条件と同じであるので、連続再生処理時の目標吸気スロットル開度は所定開度ｂ１、目標ＥＧＲ率は所定率ｄ１（＝０）、目標ＥＧＲ弁開度は所定開度ａ１（＝０）、目標ポスト噴射量は所定量ｅ１である。また、硫黄被毒解除処理時の目標吸気スロットル開度は所定開度ｂ１及びｂ２、目標ＥＧＲ率は所定率ｄ２、目標ＥＧＲ弁開度は所定開度ａ２、目標ポスト噴射量は所定量ｅ３から漸減してｅ２となる値である。
【００６０】
ステップＳ１１において、コントローラーは、今回、連続再生フラグ（図５で設定済み）＝１であるか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、今回の処理を終了する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ１２に処理を移行する。ステップＳ１２において、コントローラーは、前回、連続再生フラグ＝１であったか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ１３に処理を移行する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ１７に処理を移行する。つまり今回、連続再生フラグがゼロからイチに切り替わったときにステップＳ１３に処理が移行される。連続再生フラグ＝１が継続されているときにはステップＳ１７に処理が移行される。
【００６１】
ステップＳ１３において、コントローラーは、第１タイマを起動する（ｔｍ１＝０）。第１タイマは連続再生処理を開始してからの経過時間を計測する。
【００６２】
ステップＳ１４において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ１（＝０）とする。図示しないＥＧＲ制御フローでは、ｔＲｅｇｒ＝ｄ１を受けてＥＧＲ弁開度が所定開度ａ１（＝０）、つまりＥＧＲ弁１２を全閉する。
【００６３】
ステップＳ１５において、コントローラーは、目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを所定開度ｂ１とする。
【００６４】
ステップＳ１６において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを所定量ｅ１とする。図示しない燃料噴射制御フローでは、ｔＱｐｏｓｔ＝ｅ１を受けて、メイン噴射直後の膨張行程又は排気行程で所定量ｅ１のポスト噴射を実行する。
【００６５】
ステップＳ１７において、コントローラーは、ｄｅｓｕｌフラグがイチであるか否かを判定する。ｄｅｓｕｌフラグは、イチのとき硫黄被毒解除処理時にあることを示す状態フラグである。ｄｅｓｕｌフラグは、エンジンの始動時にゼロに初期設定されており、フィルター再生処理を開始してから時間Ｔ１が経過したら、イチとなる。このフィルター再生処理時間Ｔ１は、ＤＰＦ１３に堆積したＰＭがほとんど消失する時間に設定されている。ここではｄｅｓｕｌフラグ＝０であるとしてステップＳ１８に処理を移行する。
【００６６】
ステップＳ１８において、コントローラーは、第１タイマ値ｔｍ１がフィルター再生処理時間Ｔ１よりも大であるか否かを判定する。判定結果が否であれば、フィルター再生処理を終了していないので、コントローラーは、ステップＳ１９に処理を移行する。
【００６７】
ステップＳ１９において、コントローラーは、圧縮端温度Ｔｔｄｃが、硫黄被毒解除処理時の失火領域の基準温度ＬＭＴ２よりも小さいか否かを判定する。基準温度ＬＭＴ２は、低外気温であるか想定内外気温であるかを判定するための値であり、硫黄被毒解除処理時における燃焼室内の目標空気過剰率（１．１）に基づいて、予め適合によって設定されている。圧縮端温度Ｔｔｄｃは、たとえば特開２００１−９８９９３号公報に記載された方法で算出すればよい。判定結果が肯であれば、低外気温であり、コントローラーは、ステップＳ２０で低外気温フラグ＝１とした後、ステップＳ１４に処理を移行する。判定結果が否であれば、想定内外気温であり、コントローラーは、ステップＳ２１で低外気温フラグ＝０とした後、ステップＳ１４に処理を移行する。
【００６８】
なお低外気温であるか想定内外気温であるかを判定する方法は、ステップＳ１９に限られない。コレクター内温度と硫黄被毒解除処理時の失火領域の基準温度ＬＭＴ１とを比較してもよい。例えば、コレクター内温度が基準温度ＬＭＴ１よりも小さければ低外気温であると、またコレクター内温度が基準温度ＬＭＴ１よりも大きければ想定内外気温である。ここで、コレクター内温度は温度センサーによって検出される。
【００６９】
ステップＳ１８で第１タイマ値ｔｍ１がフィルター再生処理時間Ｔ１よりも小さい間、ステップＳ１９〜２１、１４〜１６の処理が繰り返される。ステップＳ１８で第１タイマ値ｔｍ１がフィルター再生処理時間Ｔ１を超えたら、ステップＳ２２に処理を移行する。
【００７０】
ステップＳ２２において、コントローラーは、硫黄被毒解除処理に移行させるため、ｄｅｓｕｌフラグ＝１とする。
【００７１】
ステップＳ２３において、コントローラーは、第２タイマを起動する（ｔｍ２＝０）。第２タイマは硫黄被毒解除処理を開始してからの経過時間を計測する。
【００７２】
ステップＳ２４において、コントローラーは、低外気温フラグがイチであるか否かを判定する。判定結果が肯であれば、ＥＧＲガスのタイムラグに起因して、硫黄被毒処理への切替直後に失火が生じるおそれがある。このときは、コントローラーは、ステップＳ２５に処理を移行する。判定結果が否であれば、切替直後に失火が生じるおそれがない。このときは、コントローラーは、ステップＳ３０に処理を移行する。
【００７３】
ステップＳ２５において、コントローラーは、第３タイマを起動する（ｔｍ３＝０）。第３タイマは、低外気温フラグ＝１であるときに、硫黄被毒解除処理を開始してからの経過時間を計測する。
【００７４】
ステップＳ２６において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ２とする。図示しないＥＧＲ制御フローではｔＲｅｇｒ＝ｄ２を受けてＥＧＲ弁開度を所定開度ａ２にする。すなわち、ＥＧＲ弁１２を開く。この結果、ＥＧＲガスがコレクター６に導入される。
【００７５】
ステップＳ２７において、コントローラーは、流路切替弁３３に通電しＥＧＲガスをバイパス通路３２に流す。このようにすれば、ＥＧＲガスが冷やされないので、コレクター内温度、圧縮端温度が上昇する。
【００７６】
ステップＳ２８において、コントローラーは、目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを、所定開度ｂ２よりも大きな所定開度ｂ１にする。吸入空気量が所定値ｃ１から、所定値ｃ２よりも大きな所定値ｃ３になり、吸入空気量の減少が抑制される。
【００７７】
これらの処理によって、ＥＧＲガスが冷やされない分、コクレタ内温度、圧縮端温度が比較形態よりも上昇する。また吸入空気量が比較形態よりも増える分、酸素量が増える。この結果、失火が抑制される。
【００７８】
ステップＳ２９において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを所定量ｅ３へと増量補正する。これによって排ガスの空気過剰率が目標値に維持される。
【００７９】
ステップＳ３０において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを、比較形態と同じように所定率ｄ２とする。
【００８０】
ステップＳ３１において、コントローラーは、流路切替弁３３に通電せずＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流し、ＥＧＲガスを冷却する。
【００８１】
ステップＳ３２において、コントローラーは、吸入空気量の減少を抑制する必要がないため目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを、比較形態と同じように所定開度ｂ２とする。
【００８２】
ステップＳ３３において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを、比較形態と同じように所定量ｅ２とする。
【００８３】
ステップＳ２２でｄｅｓｕｌフラグ＝１とされているので、次サイクル以降は、ステップＳ１７から図６ＢのステップＳ３４へ処理を移行する。
【００８４】
ステップＳ３４において、コントローラーは、第２タイマ値ｔｍ２が硫黄被毒解除処理時間Ｔ２よりも大きいか否かを判定する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ３５に処理を移行する。
【００８５】
ステップＳ３５において、コントローラーは、低外気温フラグ＝１であるか否かを判定する。硫黄被毒解除処理時間Ｔ２は、硫黄被毒解除処理を実施してＤＰＦ１３に堆積するＰＭが所定量を超えない範囲に設定される。判定結果が肯であれば、コントローラーは、ステップＳ３６に処理を移行する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ４８に処理を移行する。
【００８６】
ステップＳ３６において、コントローラーは、第３タイマ値ｔｍ３が一定時間Ｔ３よりも大きいか否かを判定する。一定時間ｔ３は圧縮端温度を上昇させる処理及び吸入空気量の低減を抑制する処理を実行する時間で予め定められる。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ３７に処理を移行する。
【００８７】
ステップＳ３７〜３９の処理は、図６ＡのステップＳ２６〜２８の処理と同じである。すなわち、ステップＳ３７において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ２とする。ステップＳ３８において、コントローラーは、流路切替弁３３に通電しＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すことで、ＥＧＲガスが冷やされないようにする。ステップＳ３９において、コントローラーは、目標吸気スロットル開度ｔＴＶＯを、所定開度ｂ２よりも大きな所定開度ｂ１にして、吸入空気量の減少を抑制する。これらの処理によって、ＥＧＲガスが冷やされない分、コクレタ内温度、圧縮端温度が比較形態よりも上昇する。また吸入空気量が比較形態よりも増える分、酸素量が増える。この結果、低外気温であっても、硫黄被毒解除処理に移行した直後の失火が抑制される。
【００８８】
ステップＳ４０において、コントローラーは、前回の目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔから一定値ΔＱ（正の値）を引いた値を、今回の目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔとすることで、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを漸減する。このようにするので、図３(Ｉ)において、ｔＱｐｏｓｔが、ｅ３から直線的に減少する。図３(Ｉ)に示されるｅ３からの減少を、一次遅れの応答とみなし、この一次遅れの応答を加重平均値で算出してもよい。
【００８９】
ステップＳ４１において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔが所定量ｅ２よりも小さいか否かを判定する。判定結果が肯であれば、コントローラーは、今回の処理を終了する。判定結果が否であれば、コントローラーは、ステップＳ４２に処理を移行する。
【００９０】
ステップＳ４２において、コントローラーは、目標ポスト噴射量ｔＱｐｏｓｔを所定量ｅ２とする。
【００９１】
コントローラーは、ステップＳ３６で第３タイマ値ｔｍ３が一定時間Ｔ３よりも大きくなるまでステップＳ３７〜４２の処理を繰り返す。
【００９２】
第３タイマ値ｔｍ３が一定時間Ｔ３よりも大きくなれば圧縮端温度を上昇させる処理及び吸入空気量の低減を抑制する処理を終了するためステップＳ４３に処理を移行する。
【００９３】
ステップＳ４３において、コントローラーは、低外気温フラグ＝０とする。
【００９４】
ステップＳ４４〜４６は比較形態に戻す後処理である。ステップＳ４４において、コントローラーは、目標ＥＧＲ率ｔＲｅｇｒを所定率ｄ２とする。ステップＳ４５において、コントローラーは、流路切替弁３３を非通電としてＥＧＲガスをＥＧＲクーラー３１に流し、ＥＧＲガスを冷却する。ステップＳ４６において、コントローラーは、目標スロット弁開度を所定開度ｂ２に戻す。
【００９５】
ステップＳ４８〜５１の処理は、図６ＡのステップＳ３０〜３３と同じである。ステップＳ３４で第２タイマ値ｔｍ２が硫黄被毒解除処理時間Ｔ２よりも大きくなるまでステップＳ４８〜５１の処理が繰り返される。
【００９６】
そして、ステップＳ３４で第２タイマ値ｔｍ２が硫黄被毒解除処理時間Ｔ２よりも大きくなれば、次の硫黄被毒解除処理に備えるため、コントローラーは、ステップＳ５２に処理を移行し、ｄｅｓｕｌフラグ＝０とする。これで硫黄被毒解除処理を終了し、再びフィルター再生処理が行われる。連続再生処理が所定時間実施されたら、ＬＮＴ１５に堆積するＳＯｘが消失したとして、連続再生フラグが０に切り替わって、連続再生処理が終了する。
【００９７】
本実施形態の作用効果を説明する。
【００９８】
本実施形態は、フィルター（ＤＰＦ）再処理（ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転）と、硫黄被毒解除処理（ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転）とを実行するディーゼルエンジン１の排ガス後処理システムである。そして、コレクター内温度または圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であってフィルター再生処理（第１の運転）から硫黄被毒解除処理（第２の運転）へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部（Ｓ１８，Ｓ２４）と、切替タイミングであるときに、コレクター内温度または圧縮端温度を上昇させる昇温部（Ｓ２６，Ｓ２７）と、同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部（Ｓ２８）と、を含む。本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、外気温が予め想定していた外気温よりも低い場合であっても、フィルター再生処理から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
【００９９】
本実施形態は、排ガスのＰＭを捕集するＤＰＦ１３と、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘラップ触媒１５とを備える。そして、第１の運転はＤＰＦ１３の再生処理であり、第２の運転はＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ）１５に堆積したＳＯｘ（硫黄酸化物）を除去する硫黄被毒解除処理である。ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、低外気温の場合（外気温が予め想定していた外気温よりも低い場合）であっても、ＤＰＦ１３の再生処理から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
【０１００】
一定時間Ｔ３（所定時間）が経過すれば硫黄被毒解除処理時における失火領域を脱する。失火領域でなくなった後まで吸入空気量の低減を抑制する必要はない。本実施形態によれば、硫黄被毒解除処理に切り替えてから一定時間Ｔ３（所定時間）が経過したら吸入空気量の低減の抑制を止め、吸入空気量を低減するので（図６ＢのステップＳ４６）、ＬＮＴ温度を硫黄被毒解除に最適な目標温度（７５０℃）へと上昇させることができる。
【０１０１】
本実施形態によれば、排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２に還流させるＥＧＲ通路１１と、このＥＧＲ通路１１の流路面積を調整するＥＧＲ弁１２と、ＥＧＲ通路１１に設けられＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー３１と、ＥＧＲ通路１１から分岐してＥＧＲクーラー３１をバイパスして再びＥＧＲ通路１１に合流するように設けられ、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラー３１をバイパスするようにするバイパス通路３２と、ＥＧＲガスをこのバイパス通路３２に流すかＥＧＲクーラー３１に流すかを切り替え得る流路切替弁３３とを含み、前記昇温部は、ＥＧＲ弁１２を開くとともに、流路切替弁３３を用いてＥＧＲガスをバイパス通路３２に流すことで、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させるので、既にＥＧＲ通路１１、ＥＧＲ弁１２、ＥＧＲクーラー３１を備えるエンジン１であれば、バイパス通路３２と流路切替弁３３の追加だけで足りることから、大幅なコストアップを伴うことなく、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させることができる。
【０１０２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、フィルター（ＤＰＦ）再処理から硫黄被毒解除処理への切替時で説明したがこれに限られない。例えば、リーン空燃比で運転する通常運転時にＥＧＲガスを吸気通路に導入しておらず、ＳＯｘ堆積量が所定値に到達したことより硫黄被毒解除タイミングになったと判断し、通常運転から硫黄被毒解除処理へと切り替えるようにした排ガス後処理システムを考える。この排ガス後処理システムでも、硫黄被毒解除処理時には吸入空気量が通常運転時よりも低減される。
【０１０３】
このような排ガス後処理システムを前提としたときにおいても、低外気温の場合に、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じるおそれがある。そこで第２実施形態では、低外気温の場合に、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替時にコレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替時に吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部とを備えることが考えられる。
【０１０４】
第２実施形態によれば、排ガスのＰＭを捕集するＤＰＦ１３と、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘラップ触媒１５とを備え、第１の運転はリーン空燃比で運転する通常運転であり、第２の運転は前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理時であるので、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、低外気温の場合であっても、通常運転から硫黄被毒解除処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
【０１０５】
（第３実施形態）
次に、リーン空燃比で運転する通常運転時にＥＧＲガスを吸気通路に導入しておらず、ＮＯｘ堆積量が所定値に到達したことよりＮＯｘトラップ触媒１５の再生タイミングになったと判断し、通常運転からＮＯｘトラップ触媒１５に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理時へと切り替えるようにした排ガス後処理システムを考える。この排ガス後処理システムでも、リッチスパイク処理時には吸入空気量が通常運転時よりも低減される。
【０１０６】
このような排ガス後処理システムを前提としたときにおいても、低外気温の場合に、通常運転からリッチスパイク処理への切替直後に失火が生じる恐れがある。そこで第３実施形態では、低外気温の場合に、通常運転からリッチスパイク処理への切替時にコレクター内温度または圧縮端温度を上昇させる昇温部と、同じく切替時に吸入空気量の低減を抑える吸入空気量低減抑制部とを備えることが考えられる。
【０１０７】
第３実施形態によれば、酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘラップ触媒１５とを備え、第１の運転はリーン空燃比で運転する通常運転であり、第２の運転は前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理であるので、通常運転からリッチスパイク処理への切替時に、昇温部によって圧縮端温度を上昇させ、かつ吸入空気量低減抑制部によって抑制した分だけ吸入空気量が増えて酸素量が増えることから、低外気温の場合であっても、通常運転からリッチスパイク処理への切替直後に失火が生じることを抑制できる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１０９】
たとえば、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【０１１０】
本願は、２０１２年２月２４日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−３８９８７に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【図１】
2013125422.tif 000003
【図２】
2013125422.tif 000004
【図３】
2013125422.tif 000005
【図４Ａ】
2013125422.tif 000006
【図４Ｂ】
2013125422.tif 000007
【図５】
2013125422.tif 000008
【図６Ａ】
2013125422.tif 000009
【図６Ｂ】
2013125422.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月3日(2013.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定部と、
切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温部と、
同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量を低減する量を、前記コレクター内温度又は圧縮端温度が前記失火領域の境界温度以上で前記第２の運転へ切り替える場合よりも少なく抑える吸入空気量低減抑制部と、
を含むディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と
を含み、
前記第１の運転は、前記フィルターの再生処理する運転であり、
前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理する運転である、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
前記硫黄被毒解除処理に切り替えてから所定時間が経過したとき、吸入空気量を低減するように、吸入空気量の低減の抑制を中止する低減抑制中止部をさらに含む、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
前記硫黄被毒解除処理時にメイン噴射直後の膨張行程又は排気行程でポスト噴射量を増量補正する増量補正部をさらに含む、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項５】
請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路の流路面積を調整するＥＧＲ弁と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラーと、
前記ＥＧＲ通路から分岐して前記ＥＧＲクーラーをバイパスして再び前記ＥＧＲ通路に合流するように設けられ、前記ＥＧＲガスが前記ＥＧＲクーラーをバイパスするようにするバイパス通路と、
前記ＥＧＲガスを前記バイパス通路に流すか前記ＥＧＲクーラーに流すかを切り替える流路切替弁と、
を含み、
前記昇温部は、ＥＧＲ弁を開くとともに、前記流路切替弁を用いて前記ＥＧＲガスを前記バイパス通路に流すことで、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項６】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
を含み、
前記第１の運転は、リーン空燃比で運転する通常運転であり、
前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積した硫黄酸化物を除去する硫黄被毒解除処理である、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス後処理システムにおいて、
排ガスのパティキュレートを捕集するフィルターと、
酸素雰囲気で排ガス中のＮＯｘをトラップし、還元雰囲気ではトラップしていたＮＯｘを脱離し、排ガス中のＨＣを還元剤として用いて還元・浄化するＮＯｘトラップ触媒と
を含み、
前記第１の運転は、リーン空燃比で運転する通常運転であり、
前記第２の運転は、前記ＮＯｘトラップ触媒に堆積したＮＯｘを除去するリッチスパイク処理運転である、
ディーゼルエンジンの排ガス後処理システム。
【請求項８】
ＥＧＲガスを吸気通路に導入しない第１の運転と、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するとともに第１の運転よりも吸入空気量を低減する第２の運転とを実行するディーゼルエンジンの排ガス後処理方法において、
コレクター内温度又は圧縮端温度が前記第２の運転時に予め定まる失火領域の境界温度よりも低い場合であって前記第１の運転から前記第２の運転へ切り替えるタイミングであるか否かを判定する切替タイミング判定工程と、
切替タイミングであるときに、コレクター内温度又は圧縮端温度を上昇させる昇温工程と、
同じく切替タイミングであるときに、前記吸入空気量を低減する量を、前記コレクター内温度又は圧縮端温度が前記失火領域の境界温度以上で前記第２の運転へ切り替える場合よりも少なく抑える吸入空気量低減抑制工程と、
を含むディーゼルエンジンの排ガス後処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
るためにＥＧＲガスを燃焼室に導入する。ＥＧＲガスが燃焼室に導入されていれば、失火が生じることはない。しかしながら、後述するようにＥＧＲ弁１２を開いてからＥＧＲガスが燃焼室に到達して目標ＥＧＲ率になるまでには、導入遅れ（タイムラグ）がある。このＥＧＲガスの過渡的な導入遅れに起因して、硫黄被毒解除処理へ切り替えた直後に、コレクター内温度、圧縮端温度が、基準温度ＬＭＴ１，ＬＭＴ２よりも低くなることがある。これによって失火が生じる。
［００３４］
なお、初回のフィルター再生処理の開始時に目標ＥＧＲ率をゼロとしてＥＧＲ弁１２を全閉しても、ＥＧＲ弁１２から燃焼室までの流路に残存するＥＧＲガスが遅れてコレクター６に流入するので、この遅れ時間経過後にコレクター内温度が低下し始める。従って、時刻ｔ１は、この遅れ時間経過後のタイミングである。
［００３５］
次に、２回目の硫黄被毒解除処理時の目標ＬＮＴ温度は、初回のフィルター再生処理時の目標ＬＮＴ温度（６００℃）よりも高く、ほぼ７５０℃である（図２（Ｋ））。時刻ｔ３で２回目の硫黄被毒解除処理に切り替わると、この目標ＬＮＴ温度を得るため燃焼室内ガスの目標空過剰率λ１を１．５から１．１へと小さくする。このため、目標吸気スロットル開度を所定開度ｂ１から所定開度ｂ２へと小さくして吸入空気量を所定量ｃ１から所定量ｃ２へと低減する。エンジンの運転条件が定まればメイン噴射量は変わらない。そこで、吸入空気量を低減させることで、空気過剰率λ１を小さくするのである。さらに、排ガスの目標空気過剰率が１．２から０．９５へと小さくなるようにポスト噴射量を所定量ｅ１から所定量ｅ２へと増量する。この結果、排ガス通路１０に出てから燃焼する燃料の量が増えて、排ガス温度が上昇する。このようにして、ＬＮＴ温度を６００℃から７５０℃へ上昇させる。
［００３６］
その一方で、２回目の硫黄被毒解除処理時に吸入空気量が減少するので、燃焼室内の酸素量が少なくなって失火に至るおそれがある。これを防止するため、目標ＥＧＲ率がｄ１（＝０）から所定率ｄ２へと大きくなるように、目標ＥＧＲ弁開度を所定開度ａ１（＝０）から所定開度ａ２へと大きくする
【国際調査報告】
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