(57)【要約】【課題】排ガス浄化フィルタの再生制御時にできる限り燃費を悪化させない排ガス浄化フィルタの再生制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの右バンクから排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉除去する右バンク用フィルタと、エンジンの左バンクから排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉除去する左バンク用フィルタと、いずれか一方のフィルタの再生時期になったら、そのフィルタに接続されるバンクから排出される排ガスに未燃燃料が含有されるように燃料噴射を制御する第１のフィルタ再生制御手段(ステップＳ８)とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの右バンクから排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉除去する右バンク用フィルタと、
エンジンの左バンクから排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉除去する左バンク用フィルタと、
いずれか一方のフィルタの再生時期になったら、そのフィルタに接続されるバンクから排出される排ガスに未燃燃料が含有されるように燃料噴射を制御する第１のフィルタ再生制御手段と、
を備える排ガス浄化フィルタの再生制御装置。
【請求項２】
前記いずれか一方のフィルタの再生制御を開始する場合に、他方のフィルタの再生時期が近いときには、その一方のフィルタの再生制御に合わせて他方のフィルタも再生制御する第２のフィルタ再生制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタの再生制御装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタ再生制御手段は、フィルタへの粒子状物質堆積量が第１の閾値を超えたときにフィルタ再生時期を判定し、そのフィルタの再生制御を開始する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化フィルタの再生制御装置。
【請求項４】
前記第２のフィルタ再生制御手段は、２つのフィルタへの粒子状物質堆積量の合計が、前記第１の閾値より大きくその第１の閾値の２倍より小さい第２の閾値を超えるときには、他方のフィルタの再生時期が近いことを判定し、他方のフィルタも再生制御を開始する、
ことを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化フィルタの再生制御装置。
【請求項５】
２つのフィルタの再生時期のズレが大きい状態で、いずれか一方のフィルタのみを再生制御した回数をカウントする片再生カウント手段を備え、
前記第２のフィルタ再生制御手段は、前記いずれか一方のフィルタの再生制御を開始する場合であって前記カウント値が所定値以上のときにも、その一方のフィルタの再生制御に合わせて他方のフィルタも再生制御を開始する、
ことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の排ガス浄化フィルタの再生制御装置。
【請求項６】
前記片再生カウント手段は、いずれか一方のフィルタのみを再生制御する場合であって、その一方のフィルタの粒子状物質堆積量と他方のフィルタの粒子状物質堆積量との差が、前記第１の閾値より小さくその第１の閾値の１／２倍より大きい第３の閾値を超えるときには、２つのフィルタの再生時期のズレが大きい状態であると判定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化フィルタの再生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排ガス中に含まれる微粒子(粒子状物質)を捕捉除去する排ガス浄化フィルタの再生を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排ガス中には、ＰＭ(Particulate Matter：粒子状物質)が含まれる。このＰＭを大気に放出しないように排気通路にＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)が設けられる。ＤＰＦは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造であり、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされ、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排ガスのみが下流側へ排出される。ＤＰＦは、この多孔質薄壁の内側表面で排ガス中のＰＭを捕捉し堆積する。この堆積量が増大し過ぎては目詰まりを生じてしまうので、適宜ＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生する必要がある。
【０００３】
特許文献１では、エンジンの各気筒から排出された排ガスを排気マニフォールドで集合し、その後、排気通路を分岐させて２つのＤＰＦを並列に配置している。そして各ＤＰＦの下流にそれぞれ絞り弁を設け、その絞り弁を閉じて排ガス流量を絞ることで各ＤＰＦを再生制御している。
【特許文献１】特開２００３−１０６１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、Ｖ型エンジンのような多気筒エンジンでは、各気筒から排出された排ガスを１本の排気通路に集合しては、排気通路の形状が複雑になり、排ガスの圧力損失が大きくなってエンジン出力が低下する。またＤＰＦの昇温性能を考慮すると、ＤＰＦの容量が小さくなってしまう。
【０００５】
そこでこのようなＶ型エンジンにおいては、出力を低下させないように片バンクずつ独立した排気通路を形成し、各排気通路ごとにＤＰＦを配置することが望ましいが、このように片バンクずつ独立したＤＰＦを配置するエンジンにおいて、一方のＤＰＦのみ再生制御すればよいときに、両方のＤＰＦの再生制御を行っては燃費が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、排ガス浄化フィルタの再生制御時にできる限り燃費を悪化させない排ガス浄化フィルタの再生制御装置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】
【０００７】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
本発明は、エンジンの右バンクから排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉除去する右バンク用フィルタと、エンジンの左バンクから排出される排ガス中に含まれる粒子状物質を捕捉除去する左バンク用フィルタと、いずれか一方のフィルタの再生時期になったら、そのフィルタに接続されるバンクから排出される排ガスに未燃燃料が含有されるように燃料噴射を制御する第１のフィルタ再生制御手段(ステップＳ８)とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、いずれか一方のフィルタの再生時期になったら、そのフィルタに接続されるバンクから排出される排ガスに未燃燃料が含有されるように燃料噴射を制御するようにしたので、再生制御に使用される燃料を必要最小限に抑制することができ、排ガス浄化フィルタの再生制御時にできる限り燃費を悪化させないのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明による排ガス浄化フィルタの再生制御装置をツインターボのＶ型ディーゼルエンジンに適用した場合の実施形態を示す図である。
【００１２】
左右バンクをそれぞれ過給するツインターボのＶ型ディーゼルエンジン１０は、燃焼室１１に接続される吸気通路２０と排気通路３０とを備える。吸気通路２０と排気通路３０とはＥＧＲ通路４０で連通される。排気の一部は、ＥＧＲ通路４０を介して吸気通路２０に再循環する。ＥＧＲ通路４０のＥＧＲ弁４１はＥＧＲ量を調整する。
【００１３】
可変ターボチャージャ５０のコンプレッサ５１は吸気通路２０に配置される。ターボチャージャ５０のタービン５２は排気通路３０に配置される。タービン５２はコンプレッサ５１と同軸である。エンジン１０の排気圧力によってタービン５２が回転すると、一体回転するコンプレッサ５１が吸気を過給する。
【００１４】
吸気通路２０には、エアフローメータ２１と、インタークーラ２２と、コレクタ２３と、過給圧センサ２４とが設けられる。
【００１５】
エアフローメータ２１は、吸気通路２０に吸入される空気の流量(吸気量)を検出する。インタークーラ２２は、コンプレッサ５１によって圧送された空気を冷却する。コレクタ２３は、吸気を一時的に蓄えることで、吸気脈動を低減する。コレクタ２３の内部圧力は、過給圧センサ２４によって検出される。
【００１６】
燃料ポンプ６１は、燃料を高圧化してコモンレール６２に供給する。コモンレール６２は、高圧燃料を蓄えた後、各フューエルインジェクタ６３へ供給する。フューエルインジェクタ６３は、コモンレール６２が供給された燃料をエンジンの燃焼室１１に噴射する。
【００１７】
排気通路３０には、ＤＰＦ７０が設けられる。ＤＰＦ７０は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造であり、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされ、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排ガスのみが下流側へ排出される。ＤＰＦ７０は、この多孔質薄壁の内側表面で排ガス中のＰＭを捕捉し堆積する。この堆積量が増大しすぎては目詰まりを生じてしまうので、適宜ＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生する必要がある。ＤＰＦ７０のＰＭ堆積量は、ＤＰＦ７０の前後差圧を検出する差圧センサ７１によって検出される。すなわちＰＭ堆積量が多くなるほど差圧が大きくなるので、この特性を利用する。詳細にはあらかじめ実験を通じて設定されたマップに基づいて前後差圧からＰＭ堆積量を検出する。
【００１８】
このような構成のもとで、吸気通路２０に吸入された吸入空気はコンプレッサ５１で過給され、インタークーラ２２で冷却され、コレクタ２３を介して燃焼室１１に流入する。流入空気はフューエルインジェクタ６３から噴射された燃料と混合し、燃焼室１１で燃焼する。燃焼ガスは排気通路３０へと排出され、タービン１２を回転させた後、ＤＰＦ７０でＰＭが除去されて排出される。排ガスの一部はＥＧＲ通路４０を通ってコレクタ２３に再循環する。
【００１９】
コントローラ９０は、ＤＰＦ７０のＰＭ堆積量に基づいてＤＰＦの再生を制御する。コントローラ９０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)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ９０を複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
【００２０】
ところで上述のように、ＤＰＦ７０は、多孔質薄壁の内側表面で排ガス中のＰＭを捕捉し堆積するのであるが、堆積量が増大しすぎては目詰まりを生じてしまうので、適宜ＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生する必要がある。
【００２１】
ＤＰＦの再生するには、燃料噴射時期をリタードしたり、燃料の主噴射の後にポスト噴射することで、燃焼室から未燃燃料が排出されるようにして、その燃料の後燃えによってＤＰＦを高温化してＰＭを燃焼除去する。そのためＤＰＦ再生制御をすれば燃費が悪化する。したがって燃費の悪化を防止するには、ＤＰＦ再生制御を必要最小限に収め、各バンクごとに独立したＤＰＦを有するエンジンにおいて、再生タイミングになったＤＰＦだけを再生制御することが望ましい。
【００２２】
ところが一方のＤＰＦだけを再生制御し、他方のＤＰＦは再生制御しなければ、左右バンクで燃料噴射量噴射時期が相違することから、エンジンの回転が不安定になって運転性が低下するおそれがある。そこで再生制御が必要ないＤＰＦについても、再生タイミングが間近であるならば、両ＤＰＦを同時に再生制御する。
【００２３】
また２つのＤＰＦの再生タイミングがズレて、片方ずつ再生制御するようになっても、エンジンの回転が不安定になって運転性が低下するおそれがある。そこで片方ずつ再生制御する状態が、ある程度継続するときには、両ＤＰＦを同時に再生制御することで、再生タイミングのズレを解消するようにした。
【００２４】
以下ではコントローラ９０の具体的な制御ロジックについて図２のフローチャートに沿って説明する。なお右バンク用ＤＰＦが再生時期になったときについて説明するが、左バンク用ＤＰＦについても同様のフローチャートで制御できる。
【００２５】
ステップＳ１においてコントローラ９０は、左右バンクそれぞれのＤＰＦに堆積するＰＭ堆積量(rDPF_RH,rDPF_LH)を、それぞれのバンクの差圧センサ信号に基づき検出する。
【００２６】
ステップＳ２においてコントローラ９０は、右バンク用ＤＰＦが再生時期であるか否かを判定する。具体的には右バンク用ＤＰＦのＰＭ堆積量rDPF_RHが再生判定閾値(本実施形態では６グラム)を超えるか否かで判定する。超えなければ再生時期ではないので処理を抜け、超えれば再生時期でありステップＳ３に処理を移行する。
【００２７】
ステップＳ３においてコントローラ９０は、カウンタCounterが閾値Counter0以上であるか否かを判定する。閾値Counter0以上であればステップＳ５へ処理を移行し、閾値Counter0よりも小さければステップＳ４へ処理を移行する。
【００２８】
ステップＳ４においてコントローラ９０は、左バンク用ＤＰＦについても再生時期が近いか否かを判定する。具体的には、右バンク用ＤＰＦのＰＭ堆積量rDPF_RHと左バンク用ＤＰＦのＰＭ堆積量rDPF_LHとの和が閾値(本実施形態では１０グラム)を超えるか否かで判定する。超えれば左バンク用ＤＰＦも再生時期が近く、この場合はステップＳ５へ処理を移行する。超えなければ左バンク用ＤＰＦは再生時期がまだまだ先であり、この場合はステップＳ６へ処理を移行する。
【００２９】
ステップＳ５においてコントローラ９０は、左バンク用ＤＰＦの再生制御を開始する。
【００３０】
ステップＳ６においてコントローラ９０は、右バンク用のＤＰＦと左バンク用のＤＰＦとの再生時期のズレが大きいか否かを判定する。具体的には、右バンク用ＤＰＦのＰＭ堆積量rDPF_RHと左バンク用ＤＰＦのＰＭ堆積量rDPF_LHとの差の絶対値がバランス閾値(本実施形態では４グラム)を超えるか否かで判定する。差が大きければステップＳ７へ処理を移行し、小さければステップＳ８へ処理を移行する。
【００３１】
ステップＳ７においてコントローラ９０は、カウンタCounterをインクリメントする。
【００３２】
ステップＳ８においてコントローラ９０は、右バンク用ＤＰＦの再生制御を開始する。
【００３３】
次に図３を参照して本実施形態の効果について説明する。なお図３はＤＰＦのＰＭ堆積量と再生制御との関係を示すテーブルであり、左側の数値はＰＭ堆積量[単位；グラム]を示す。また右側の○は再生制御の実行を示し、−は再生制御の不実行を示す。
【００３４】
Ｖ型エンジンのような多気筒エンジンでは、各気筒から排出された排ガスを１本の排気通路に集合しては、排気通路の形状が複雑になり、排ガスの圧力損失が大きくなってエンジン出力が低下する。またＤＰＦの昇温性能を考慮すると、ＤＰＦの容量が小さくなってしまう。そこで出力を低下させないように片バンクずつ独立した排気通路を形成し、各排気通路ごとにＤＰＦを配置することが望ましい。
【００３５】
ところでＤＰＦの再生制御には燃料噴射時期をリタードしたり、燃料の主噴射の後にポスト噴射することで、燃焼室から未燃燃料が排出されるようにして、その燃料の後燃えによってＤＰＦを高温化してＰＭを燃焼除去する。そのためＤＰＦ再生制御をすれば燃費が悪化する。したがって燃費の悪化を防止するには、ＤＰＦ再生制御を必要最小限に収め、片バンクごとに独立したＤＰＦを有するエンジンにおいて、再生タイミングになったＤＰＦだけを再生制御することが望ましい。そこで、片バンクずつ独立したＤＰＦを配置するエンジンでは、片バンクずつ、燃料噴射時期をリタードしたり燃料の主噴射の後にポスト噴射してＤＰＦの再生制御を行う。具体的には、例えば図３（Ａ）に示すように、ＰＭ堆積量が６グラムを超えたＤＰＦだけを再生制御する。
【００３６】
ところがこのような制御の場合には、左右のＤＰＦにおいてＰＭ堆積量に差が生じた場合には、交互に左右のＤＰＦの再生を制御するようになる。この場合には、左右バンクで燃料噴射量噴射時期が相違することから、エンジンの回転が不安定になって運転性が低下するおそれがある。
【００３７】
そこで本実施形態ではさらに、一方のＤＰＦが再生タイミングにあるときに、他方のＤＰＦについても再生時期が近ければ、一緒に再生制御するようにしたのである。このようにしたので、図３（Ｂ）に示すように、一方のみ再生されることが減少し、エンジンの回転の不安定が防止される。
【００３８】
さらにまた片方ずつＤＰＦが再生される回数をカウントし、何度も片方ずつ再生されるときには図３（Ｃ）に示すように、両方のＤＰＦを再生することで、そのような状態を一旦リセットするようにした。このようにしたので、片方のＤＰＦのみを再生制御することでのアンバランスによる運転性の低下を減少できるのである。
【００３９】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。
【００４０】
例えば、上記した数値は一例に過ぎず、ＤＰＦの仕様に合わせて適宜選択すればよい。
【００４１】
また上記ではＤＰＦの前後差圧に基づいてＰＭ堆積量を求めたが、エンジンの運転状態に基づいてＰＭ排出量を推定し、その推定値よりＰＭ堆積量を求めてもよい。
【００４２】
さらに上記ではＤＰＦのＰＭ堆積量に基づいてＤＰＦの再生制御を開始したが、運転条件(アクセルペダルの踏込量、エンジン回転速度、NAVIによる予測など)をも考慮してDPFの再生制御を開始するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による排ガス浄化フィルタの再生制御装置をツインターボのＶ型ディーゼルエンジンに適用した場合の実施形態を示す図である。
【図２】コントローラの具体的な制御ロジックについて説明するフローチャートである。
【図３】ＤＰＦのＰＭ堆積量と再生制御との関係を示すテーブルである。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ツインターボＶ型ディーゼルエンジン
６１  燃料ポンプ
６２  コモンレール
６３  フューエルインジェクタ
７０  ＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)
７１  差圧センサ
９０  コントローラ
ステップＳ２，Ｓ８  第１のフィルタ再生制御手段
ステップＳ４，Ｓ５  第２のフィルタ再生制御手段
ステップＳ６，Ｓ７  片再生カウント手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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