(57)【要約】【課題】バッテリの蓄電量を迅速に低下させることができ、バッテリの蓄電量が通常より少なくなる時間を短くできるディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気系５にＤＰＦ１１が接続され、ＤＰＦ１１にＰＭが設定量以上堆積したとき排ガス温度を上昇させてＤＰＦ１１内のＰＭを燃焼除去するＤＰＦ再生装置１５において、エンジン１で駆動されるオルタネータ１６と、オルタネータ１６で充電されるバッテリ１７とを備え、ＰＭ堆積量が設定量に達する前の中間設定量に達したときオルタネータ１６の発電を停止する発電停止部１８と、ＰＭ堆積量が設定量に達したときオルタネータ１６の発電停止を解除してエンジン負荷を増大させる排ガス昇温補助部１９とを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系に排ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタが接続され、そのディーゼルパティキュレートフィルタに粒子状物質が設定量以上堆積したとき排ガス温度を上昇させてディーゼルパティキュレートフィルタ内の粒子状物質を燃焼させ除去するディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置において、
エンジンで駆動されて発電を行うオルタネータと、オルタネータで充電されるバッテリと、前記粒子状物質の堆積量が前記設定量に達する前の中間設定量に達したとき前記オルタネータの発電を停止する発電停止手段と、粒子状物質の堆積量が前記設定量に達したとき前記オルタネータの発電停止を解除してエンジン負荷を増大させる排ガス昇温補助手段とを備えたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置。
【請求項２】
前記ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排気系に接続された酸化触媒と、前記酸化触媒の入口温度が酸化触媒の触媒活性化温度に達したとき前記酸化触媒にＨＣを供給してディーゼルパティキュレートフィルタ内の粒子状物質を燃焼させる粒子状物質燃焼手段とを備えた請求項１に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置。
【請求項３】
前記排ガス昇温補助手段が前記オルタネータの発電停止を解除した後、前記酸化触媒の入口温度が前記酸化触媒の触媒活性化温度に達する前に前記オルタネータの発電量が減少したとき、前記排ガス昇温補助手段による排ガス昇温を終了させる中途終了手段を備えた請求項２に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置。
【請求項４】
前記バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出手段と、前記発電停止手段により発電が停止し、かつ、前記バッテリの蓄電量がエンジンの駆動に必要な下限値まで下がったとき前記発電停止手段による発電停止を解除する放電制限手段を備えた請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタを再生するディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ）を強制再生する技術としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この技術は、オルタネータによるエンジン負荷を利用して排ガス温度を高め、ＤＰＦに堆積した粒子状物質（以下、ＰＭ）を燃焼除去してＤＰＦ再生を行う。
【０００３】
また、この技術は、ＤＰＦ再生前に目標バッテリ充電量を低下させた後、ＤＰＦ再生時に目標バッテリ充電量を増大させ、オルタネータの発電負荷を増加させることで、バッテリに充電しつつ、排気温度を高めてＰＭを燃焼除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１８０８４２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３０４０９号公報
【特許文献３】特開２００５−０９０２５９号公報
【特許文献４】特開２０１１−０６９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記技術は、ＤＰＦ再生前に目標バッテリ充電量を低下させるものであり、低下させた目標バッテリ充電量で充電を行うものであるため、バッテリの蓄電量が十分低下するまでには時間がかかり、バッテリの蓄電量が通常より少ない状態が長く続いてしまう虞があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、バッテリの蓄電量を迅速に低下させることができ、バッテリの蓄電量が通常より少なくなる時間を短くできるディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気系に排ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタが接続され、そのディーゼルパティキュレートフィルタに粒子状物質が設定量以上堆積したとき排ガス温度を上昇させてディーゼルパティキュレートフィルタ内の粒子状物質を燃焼させ除去するディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置において、エンジンで駆動されて発電を行うオルタネータと、オルタネータで充電されるバッテリと、前記粒子状物質の堆積量が前記設定量に達する前の中間設定量に達したとき前記オルタネータの発電を停止する発電停止手段と、粒子状物質の堆積量が前記設定量に達したとき前記オルタネータの発電停止を解除してエンジン負荷を増大させる排ガス昇温補助手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排気昇温装置によれば、バッテリの蓄電量を迅速に低下させることができ、バッテリの蓄電量が通常より少なくなる時間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＤＰＦ再生装置の説明図である。
【図２】ＤＰＦ再生処理の概略流れ図である。
【図３】ＤＰＦ再生及びＡＣＧ回生発電を時系列で説明する説明図である。
【図４】ＡＣＧの発電量増減の説明図である。
【図５】オルタネータ回転速度と出力電流の関係の一例を示す線図である。
【図６】オルタネータ回転数とトルクの関係の一例を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１１】
図１に示すように、エンジン１は、車両に搭載されるディーゼルエンジンからなり、吸気マニホールド２及び排気マニホールド３を有する。吸気マニホールド２には吸気系４が接続され、排気マニホールド３には排気系５が接続される。
【００１２】
吸気系４には、ターボチャージャ６のコンプレッサ７が設けられている。コンプレッサ７は、後述するターボチャージャ６のタービン８からの回転力で駆動されるようになっている。
【００１３】
排気系５には、ターボチャージャ６のタービン８が設けられると共に、排気浄化装置９が設けられている。タービン８は、排ガスにより回転駆動される。
【００１４】
排気浄化装置９は、タービン８より下流の排気系５に設けられる。排気浄化装置９は、酸化触媒（以下、ＤＯＣ）１０と、ＤＯＣ１０の下流側に配置されたＤＰＦ１１と、ＤＰＦ１１の下流側に配置されたＮＯｘ触媒１２とを備える。
【００１５】
ＤＯＣ１０は、例えばセラミックからなる担体表面に触媒成分を担持して形成されている。ＤＯＣ１０は、排ガス温度が触媒活性化温度以上のとき排出ガス中のＨＣを酸化させ、酸化熱を発生させる。ＤＯＣ１０より上流の排気系には、排ガス温度を検出する温度センサ５ａが設けられており、温度センサの検出値が後述する制御装置（ＥＣＵ）１４に入力されるようになっている。
【００１６】
ＤＰＦ１１は、多孔質性の隔壁（図示せず）を有し、排出ガス中のＰＭを隔壁の細孔や表面に捕集する。ＤＰＦ１１には、入口と出口の差圧を検出する差圧センサ１３が設けられており、差圧センサ１３の検出値はＥＣＵ１４に入力されるようになっている。
【００１７】
ＮＯｘ触媒１２は、還元剤（尿素水から生成されるアンモニア）により排ガス中のＮＯｘを還元浄化する。
【００１８】
また、エンジン１には、ＤＰＦ１１にＰＭが設定量以上堆積したとき排ガス温度を上昇させてＤＰＦ１１内のＰＭを燃焼させ除去するためのＤＰＦ再生装置１５が設けられている。
【００１９】
ＤＰＦ再生装置１５は、エンジン１で駆動されて発電を行うオルタネータ１６と、オルタネータ１６で充電されるバッテリ１７と、ＤＰＦ１１のＰＭ堆積量が設定量に達する前の中間設定量に達したときオルタネータ１６の発電を停止する発電停止部１８と、ＰＭ堆積量が設定量に達したときエンジン負荷を増大させるべくオルタネータ１６の発電停止を解除する排ガス昇温補助部１９とを備える。
【００２０】
オルタネータ１６は、エンジン１のクランクシャフト１ａとプーリ２０ａ、２０ｂ及びベルト２０ｃを介して接続されている。オルタネータ１６は、ステータ（図示せず）及びロータ（図示せず）を有し、ロータの励磁コイルに電流を供給することで磁界を発生させ、ステータの発電コイルに発生した交流電圧を整流して取り出すようになっている。また、オルタネータ１６には、前記励磁コイルに供給する電流を調節して発電量を調節するための発電調節部２１が接続されている。具体的には、発電調節部２１は、レギュレータからなり、ＥＣＵ１４からの信号を受けて発電量を調節するようになっている。
【００２１】
バッテリ１７は、鉛蓄電池からなり、充電可能に形成されている。バッテリ１７には、エンジン１の補機、ライト、エアコン等の電気負荷たる電装品２２が接続されている。
【００２２】
発電停止部１８及び排ガス昇温補助部１９は、ＥＣＵ１４に記憶されたプログラムからなる。また、ＥＣＵ１４には、差圧センサ１３の検出値からＤＰＦ１１のＰＭ堆積量を検出するＰＭ堆積量検出部２３と、バッテリ１７の端子電圧等からバッテリ１７の蓄電量を検出する蓄電量検出部２４と、発電停止部１８により発電が停止し、かつ、バッテリ１７の蓄電量がエンジン１の駆動に必要な下限値まで下がったとき発電停止部１８による発電停止を解除する放電制限部２５と、排ガス昇温補助部１９がオルタネータ１６の発電停止を解除した後、ＤＯＣ１０の入口温度がＤＯＣ１０の触媒活性化温度に達する前にオルタネータ１６の発電量が減少したとき、排ガス昇温補助部１９による排ガス昇温を終了させる中途終了部２６と、排ガス昇温補助部１９がオルタネータ１６の発電停止を解除した後、ＤＯＣ１０の入口温度がＤＯＣ１０の触媒活性化温度に達したとき、ＤＰＦ１１内のＰＭを燃焼させるＰＭ燃焼部２７とがプログラムとしてさらに記憶されている。
【００２３】
次に本実施の形態の作用について述べる。
【００２４】
図１及び図２に示すように、ＥＣＵ１４は、ステップＳ１にてＰＭ堆積量検出部２３の検出値が中間設定量以上になったか否かを判定し、ＹｅｓのときステップＳ２に進み、ＮｏのときＤＰＦ再生処理を終了してスタートに戻る。
【００２５】
ステップＳ１にてＮｏのとき、図３に示すように、車両は通常走行モードで走行する。このとき、ＤＰＦ再生要求はなく、オルタネータ（ＡＣＧ）１６は、バッテリ容量を一定（例えば９０％）に維持するように発電を行う。このとき、オルタネータ１６の発電電圧は１２．５Ｖ（発電停止状態）から１３．５Ｖ（通常発電状態）の間となる。
【００２６】
例えば、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、説明を簡易にするために同じ電気負荷が複数並列に接続されたモデルで考えた場合、接続状態にある電気負荷が１つのとき、その抵抗値をＲ、オルタネータ１６の発電電圧をＶａとすると、電気負荷の消費電流ＩはＩ＝Ｖａ／Ｒとなり、オルタネータ１６の発電電流ＩａはＩａ＝バッテリ１７の充電電流＋Ｖａ／Ｒとなる。また、図４（ｂ）に示すように、接続状態にある電気負荷が２つであるとき、電気負荷の消費電流ＩはＩ＝２×Ｖａ／Ｒとなり、オルタネータ１６の発電電流ＩａはＩａ＝バッテリ１７の充電電流＋２×Ｖａ／Ｒとなって増加する。また同様に、図４（ｃ）に示すように、接続状態にある電気負荷が３つであるとき、電気負荷の消費電流ＩはＩ＝３×Ｖａ／Ｒとなり、オルタネータ１６の発電電流ＩａはＩａ＝バッテリ１７の充電電流＋３×Ｖａ／Ｒとなってさらに増加する。
【００２７】
このとき、オルタネータ１６の駆動トルクは、エンジン回転数、発電電流によって変化する。例えば図６に示すように、エンジン回転数が同じでも発電電流が大きければオルタネータ１６の駆動トルクは大きくなってエンジン負荷は大きくなる。また、オルタネータ１６の出力電流は、オルタネータ１６の温度や周囲の温度によって変わる。例えば図５に示すように、オルタネータ１６が冷たいとき（冷時）と、熱いとき（熱時）とで比較すると共に周囲の温度が低いとき（周温２５℃）と高いとき（９０℃）とで比較すると、オルタネータ１６の回転速度が同じでもオルタネータ１６が熱ければ出力電流（熱時（周温２５℃））は低くなり、さらに周囲の温度が高くなると出力電流（熱時（周温９０℃））はさらに低くなる。
【００２８】
図１、図２及び図３に示すように、ＥＣＵ１４は、ステップＳ２に進んだとき、ＤＰＦ再生要求として発電調節部２１にオルタネータ１６の発電を０にする信号を発する。信号を受けた発電調節部２１は、オルタネータ１６の励磁コイルに供給する電流をゼロとし、オルタネータ１６の発電を停止させる。オルタネータ１６の発電が完全に停止するため、電装品２２はバッテリ１７の電気のみで駆動されることとなり、バッテリ１７の蓄電量を迅速に減らすことができる。そしてこのことから、中間設定量を設定量に近い値に設定することができ、バッテリ蓄電量が長い時間少ない状態となることを防ぐことができる。このときのバッテリ放電量は、電装品２２による電気負荷の大きさと、時間とで決まる。
【００２９】
この後、ＥＣＵ１４はステップＳ３にて蓄電量検出部２４で検出されるバッテリ１７の蓄電量がエンジン１の駆動に必要な下限値より大きいか否かを判別し、ＹｅｓのときステップＳ４に進み、ＮｏのときステップＳ５に進んで発電停止を解除する。これにより、過剰な放電が制限される。ステップＳ４に進んだＥＣＵ１４はＤＰＦ１１のＰＭ堆積量が設定値以上になったか否かを判別する。この設定値は、ＤＰＦ１１の強制再生が必要となる値に設定されている。ＥＣＵ１４はステップＳ４にてＮｏのとき発電停止を継続し、ＹｅｓのときステップＳ５に進んで発電停止を解除する。
【００３０】
ステップＳ５にて発電停止が解除されると、通常の発電制御が実行される。通常の発電制御では、バッテリ１７の蓄電量に応じた発電量が発電調節部２１に要求される。このとき、バッテリ１７の蓄電量は通常よりも減った状態になっているため、発電調節部２１に要求される発電量は通常よりも大きなものとなり、回生発電が開始される。回生発電では発電電圧は例えば１４．８Ｖとなる。これにより、オルタネータ１６によるエンジン負荷はステップＳ２の発電停止を実行する前よりも大きなものとなり、排ガス温度が上昇する。このときの発電量は、電装品２２による電気負荷の大きさと、バッテリ充電量（充電量が少ない程発電量が大）とによって決まる。
【００３１】
ＥＣＵ１４は、ステップＳ５にて発電停止を解除した後、ステップＳ６に進む。ＥＣＵ１４は、ステップＳ６にてオルタネータ１６の発電量が減少したか否かを判別し、ＮｏのときステップＳ７に進み、Ｙｅｓのときオルタネータ１６の負荷を利用したＤＰＦ再生処理を終了する。バッテリ１７の蓄電量が上限値以上となった場合（ステップＳ６にてＮｏの場合）、通常の発電制御によってオルタネータ１６の発電は抑制され、排ガス温度の上昇は望めない状態となるためである。この後、ＤＰＦ１１には相当量のＰＭが堆積しているため、通常のＤＰＦ再生制御が開始される。通常のＤＰＦ再生制御は、例えばポスト噴射でＤＯＣ入口温度を触媒活性化温度まで上昇させると共にＤＯＣ１０にＨＣを供給して酸化させ、その酸化熱でＤＰＦ１１をＰＭ燃焼温度まで上昇させることで行う。なお、ＤＯＣ１０へのＨＣ供給は排気管噴射（排気管内への燃料噴射）で行ってもよい。排ガス温度は触媒活性化温度には未達であるものの、通常時より高いため、効率よく通常のＤＰＦ再生制御を行うことができる。
【００３２】
ステップＳ７に進んだＥＣＵ１４は、温度センサ５ａの検出値からＤＯＣ入口温度を推定し、ＤＯＣ入口温度が触媒活性化温度以上になったか否かを判別する。ＥＣＵ１４は、ステップＳ７にてＮｏのときステップＳ６に戻って通常の発電制御を継続し、ＹｅｓのときステップＳ８に進む。
【００３３】
ＥＣＵ１４はステップＳ８にてＰＭ燃焼制御を行ってＤＰＦ１１内のＰＭを燃焼させ除去する。ＰＭ燃焼制御は、ポスト噴射又は排気管噴射を行うことでＤＯＣ１０にＨＣを供給して酸化させ、その酸化熱でＰＭを燃焼させる。
【００３４】
このように、オルタネータ１６と、バッテリ１７と、ＤＰＦ１１のＰＭ堆積量が設定量に達する前の中間設定量に達したときオルタネータ１６の発電を停止する発電停止部１８と、ＰＭ堆積量が設定量に達したときオルタネータ１６の発電停止を解除してエンジン負荷を増大させる排ガス昇温補助部１９とを備えるものとしたため、バッテリ蓄電量を迅速に減らすことができ、バッテリ蓄電量が長い時間少ない状態となるのを防ぐことができる。
【００３５】
ＤＰＦ１１より上流側の排気系５に接続されたＤＯＣ１０と、ＤＯＣ１０の入口温度がＤＯＣ１０の触媒活性化温度に達したときＤＯＣ１０にＨＣを供給してＤＰＦ１１内のＰＭを燃焼させるＰＭ燃焼部２７とを備えるものとしたため、ＤＰＦ１１に堆積したＰＭを効率よく燃焼して除去できる。
【００３６】
排ガス昇温補助部１９がオルタネータ１６の発電停止を解除した後、ＤＯＣ１０の入口温度がＤＯＣ１０の触媒活性化温度に達する前にオルタネータ１６の発電量が減少したとき、排ガス昇温補助部１９による排ガス昇温を終了させる中途終了部２６を備えるものとしたため、排ガス温度が高い状態のまま通常のＤＰＦ再生制御に移ることができ、ＤＰＦ１１に堆積したＰＭを効率よく燃焼して除去できる。
【００３７】
発電停止部１８により発電が停止し、かつ、バッテリ１７の蓄電量がエンジン１の駆動に必要な下限値まで下がったとき発電停止部１８による発電停止を解除する放電制限部２５を備えるものとしたため、バッテリ１７の蓄電量が過度に減少するのを防ぐことができると共に、バッテリ１７に過度な負担がかかるのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  エンジン
５  排気系
１０  ＤＯＣ（酸化触媒）
１１  ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
１５  ＤＰＦ再生装置（ディーゼルパティキュレートフィルタ再生装置）
１６  オルタネータ
１７  バッテリ
１８  発電停止部（発電停止手段）
１９  排ガス昇温補助部（排ガス昇温補助手段）
２４  蓄電量検出部（蓄電量検出手段）
２５  放電制限部（放電制限手段）
２６  中途終了部（中途終了手段）
２７  ＰＭ燃焼部（ＰＭ燃焼手段）
【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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