(57)【要約】【課題】過度の昇温によるパティキュレートフィルタの損傷やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等を招くことなく、フィルタの再生時間を短縮可能なエンジンの排気浄化装置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジンの運転状態が後噴射実行領域にあって、かつ、フィルタを挟んで備えられた上流側及び下流側圧力センサによる圧力差が所定値α１以上であると判定すると、再生初期モードで後噴射を実行する。そして、第２排気温センサによる温度ｔｆと第３排気温センサによる温度ｔｒとの温度差ｔｆ−ｔｒが基準温度差Δｔ以下になると、噴射態様を再生後期モードへ変更する。この再生後期モードでは、再生初期モードに比較して噴射量は減量或いは噴射時期は進角される。なお、上記圧力差が所定値α２を下回ると、後噴射すなわち再生を終了する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に備えられて排気微粒子を捕集すると共に酸化触媒機能を有するパティキュレートフィルタと、該フィルタに捕集される排気微粒子の捕集量を検出する捕集量検出手段と、エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段を制御することにより噴射量と噴射時期とを含む噴射態様を制御する噴射制御手段と、上記捕集量検出手段によって検出された捕集量が所定値以上となったときに、ピストンの圧縮上死点近傍での主噴射に続いて膨張行程で後噴射を実行させてフィルタに捕集された排気微粒子を燃焼させるように上記噴射制御手段を作動させるフィルタ再生手段とを有するエンジンの排気浄化装置であって、上記フィルタ再生手段は、再生期間中の初期と後期とで後噴射の噴射態様を異ならせて設定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
パティキュレートフィルタの後方部分に関連する温度を検出する温度検出手段が備えられ、フィルタ再生手段は、再生期間中、上記温度検出手段によって検出されたフィルタの後方部分に関連する温度に基いて、後噴射の噴射態様を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に酸化触媒装置が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、温度検出手段によって検出されたパティキュレートフィルタの後方部分に関連する温度が所定温度以上であるとき、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、温度検出手段によって検出されたパティキュレートフィルタの後方部分に関連する温度が所定温度に近づくにしたがって、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を徐々に実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
パティキュレートフィルタの前方部分に関連する温度を検出する第２の温度検出手段と、再生期間中に検出されたフィルタの前方部分に関連する温度と後方部分に関連する温度との間の温度差を算出する温度差算出手段とが備えられ、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、上記温度差算出手段によって算出された温度差が基準温度差以下となったとき、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
パティキュレートフィルタの前方部分に関連する温度を検出する第２の温度検出手段と、再生期間中に検出されたフィルタの前方部分に関連する温度と後方部分に関連する温度との間の温度差を算出する温度差算出手段とが備えられ、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、上記温度差算出手段によって算出された温度差が小さくなるにしたがって、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を徐々に実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
再生開始時点からの経過時間を計時する計時手段が備えられ、フィルタ再生手段は、再生期間中、上記計時手段によって検出された経過時間に基いて、後噴射の噴射態様を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項９】
パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に酸化触媒装置が配置されていることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１０】
フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、計時手段によって計時された経過時間が所定時間以上となったとき、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項１１】
フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、計時手段によって計時された経過時間にしたがって、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を徐々に実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタの再生に関し、エンジンの排気浄化装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、パティキュレートと称される微粒子が含まれており、これを捕集して除去するパティキュレートフィルタが排気通路に備えられることがある。このフィルタは、エンジンの運転時間の増加と共に排気微粒子の捕集量が増加して目詰まりを起こすので、適宜その対策がとられる。
【０００３】
目詰まりを解消してパティキュレートフィルタを再生するため、従来、ヒータやバーナ等で捕集した排気微粒子を燃焼除去する方式がとられていたが、この方式はコスト高を招いたり急激な温度上昇によってフィルタにクラックを誘起するおそれがある等の理由から、最近では、比較的低温下での排気微粒子の燃焼除去が可能な方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方式は酸化触媒物質を担持させたパティキュレートフィルタを用いており、まずフィルタに流入する排気ガス温度を上昇させてフィルタの酸化触媒機能を活性状態とし、その上でフィルタへ燃料を供給することによりフィルタの酸化触媒機能を利用して燃料を酸化反応させ、その際の酸化反応熱でフィルタを昇温するように構成されている。こうすることにより、捕集された排気微粒子は速やかに燃焼除去されて目詰まりが解消されることになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０３９８０号公報（第３頁、第１５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パティキュレートフィルタに流入する排気ガス温度を上昇させることにより速やかにフィルタを再生しようとする場合、高温の排気ガスが流入するフィルタの前方部分（エンジン側）及びその中心部分は昇温が速やかで、早期に活性状態に到達して排気微粒子の燃焼除去が開始される一方、通常排気ガスからの熱伝達が悪いフィルタの後方部分（反エンジン側）や外周部分は昇温が遅れ、フィルタ全体として見ると再生に時間がかかるという問題が生じることがある。特に、長手方向或いは径方向に大サイズとされたフィルタの場合、問題は一層顕在化する。
【０００７】
この問題を解決する方策として、排気ガス温度をさらに上昇させて再生時間の短縮を図ることが考えられるが、その場合には、フィルタの後方部分や外周部分は再生に適切な温度に速やかに到達するかもしれないが、一方で前方部分及びその中心部分は過度に昇温されることになり、フィルタの溶損や、酸化触媒をフィルタに担持させた場合にはこの酸化触媒の劣化等を誘起するおそれが生じる。
【０００８】
また、フィルタへ燃料を供給して担持した酸化触媒によって酸化反応させると、継続して発生する酸化反応熱が蓄積されてフィルタの後方部分の温度は上昇し続けることになり、この場合、後方部分が過度に温度上昇するという問題が生じることがある。
【０００９】
そこで、本発明は、以上の現状に鑑み、過度の温度上昇によるパティキュレートフィルタの損傷やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等を招くことなく、フィルタの再生時間を短縮可能なエンジンの排気浄化装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】
まず、請求項１に記載の発明は、エンジンの排気通路に備えられて排気微粒子を捕集すると共に酸化触媒機能を有するパティキュレートフィルタと、該フィルタに捕集される排気微粒子の捕集量を検出する捕集量検出手段と、エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段を制御することにより噴射量と噴射時期とを含む噴射態様を制御する噴射制御手段と、上記捕集量検出手段によって検出された捕集量が所定値以上となったときに、ピストンの圧縮上死点近傍での主噴射に続いて膨張行程で後噴射を実行させてフィルタに捕集された排気微粒子を燃焼させるように上記噴射制御手段を作動させるフィルタ再生手段とを有するエンジンの排気浄化装置に関するもので、上記フィルタ再生手段は、再生期間中の初期と後期とで後噴射の噴射態様を異ならせて設定することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、後噴射の噴射態様を、例えば再生期間中の初期には、パティキュレートフィルタに燃料を供給して酸化反応熱を積極的に利用する再生初期モードに設定する一方、後期には、酸化反応熱の発生を抑制気味とするように燃料を供給する再生後期モードに設定することができる。まず、初期には後噴射の噴射態様を再生初期モードに設定することにより、この後噴射を介して供給された燃料のフィルタにおける酸化反応によってフィルタの後方部分や外周部分も含めてフィルタは速やかに昇温されるから、再生時間の短縮が図られる。
【００１３】
一方、再生が進行すると、継続して供給される燃料の酸化反応に伴い、フィルタの後方部分では酸化反応熱が滞留することによって過度の温度上昇が懸念されるが、この発明によれば、後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することで、酸化反応熱によるフィルタの過度の温度上昇が効果的に抑制される。したがって、過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が未然に防止されるようになる。
【００１４】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの後方部分に関連する温度を検出する温度検出手段が備えられ、フィルタ再生手段は、再生期間中、上記温度検出手段によって検出されたフィルタの後方部分に関連する温度に基いて、後噴射の噴射態様を設定することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、上記請求項１に記載の発明における噴射態様の設定方法がフィルタに関連する温度の観点から具体化される。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に酸化触媒装置が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、酸化触媒装置における燃料の酸化反応熱を利用することができるから、フィルタへ流入する排気ガスの速やかな昇温により、再生の開始を容易にすると共に再生時間のさらなる短縮が可能となる。
【００１８】
そして、請求項４に記載の発明は、上記請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、温度検出手段によって検出されたパティキュレートフィルタの後方部分に関連する温度が所定温度以上であるとき、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、上記請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、温度検出手段によって検出されたパティキュレートフィルタの後方部分に関連する温度が所定温度に近づくにしたがって、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を徐々に実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、前記請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの前方部分に関連する温度を検出する第２の温度検出手段と、再生期間中に検出されたフィルタの前方部分に関連する温度と後方部分に関連する温度との間の温度差を算出する温度差算出手段とが備えられ、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、上記温度差算出手段によって算出された温度差が基準温度差以下となったとき、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、上記請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの前方部分に関連する温度を検出する第２の温度検出手段と、再生期間中に検出されたフィルタの前方部分に関連する温度と後方部分に関連する温度との間の温度差を算出する温度差算出手段とが備えられ、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、上記温度差算出手段によって算出された温度差が小さくなるにしたがって、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を徐々に実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
【００２２】
これらの発明のいずれによっても、上記請求項２または請求項３に記載の発明が後噴射の噴射態様及びその変更時期の点でさらに具体化される。
【００２３】
特に、請求項４に記載の発明によれば、フィルタの後方部分に関連する温度が所定温度以上に上昇したとき後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することにより、制御面での構成が簡素化される。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明によれば、フィルタの後方部分に関連する温度の推移に応じて後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することにより緻密な制御が可能となり、フィルタの後方部分の過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、上記請求項４に記載の発明に比較して再生の精度が向上する。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明によれば、再生の進行に伴ってフィルタの後方部分に関連する温度が前方部分に関連する温度に所定範囲内で近づくと後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することにより、再生の精度が向上する。
【００２６】
また、請求項７に記載の発明によれば、フィルタの前方部分に関連する温度と後方部分に関連する温度との間の温度差の推移に応じて後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することにより緻密な制御が可能となり、フィルタの後方部分の過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、上記請求項６に記載の発明に比較して再生の精度が向上する。
【００２７】
一方、請求項８に記載の発明は、上記請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、再生開始時点からの経過時間を計時する計時手段が備えられ、フィルタ再生手段は、再生期間中、上記計時手段によって検出された経過時間に基いて、後噴射の噴射態様を設定することを特徴とする。
【００２８】
上記請求項２〜請求項７に記載の発明は、フィルタに関連する温度に基いて後噴射の噴射態様を変更する方式に関するものであるのに対し、この発明は、再生開始からの経過時間に基いて後噴射の噴射態様を変更する方式に関するものであって、この発明によっても上記請求項２に記載の発明と同様の作用効果がもたらされる。なお、その場合、予め実験等により再生期間中におけるフィルタに関連する温度の時間変化が計測されている。
【００２９】
また、請求項９に記載の発明は、上記請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置において、パティキュレートフィルタの上流側の排気通路に酸化触媒装置が配置されていることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、上記請求項３に記載の発明と同様の作用効果がもたらされる。
【００３１】
そして、請求項１０に記載の発明は、上記請求項８または請求項９に記載のエンジンの排気浄化装置において、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、計時手段によって計時された経過時間が所定時間以上となったとき、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項１１に記載の発明は、上記請求項８または請求項９に記載のエンジンの排気浄化装置において、フィルタ再生手段は後噴射の噴射態様として噴射量と噴射時期の少なくとも一方を設定し、再生期間中、計時手段によって計時された経過時間にしたがって、後噴射における噴射量の減量と噴射時期の進角の少なくとも一方を徐々に実行するように噴射制御手段を作動させることを特徴とする。
【００３３】
これらの発明のいずれによっても、上記請求項８または請求項９に記載の発明が後噴射の噴射態様及びその変更時期の点でさらに具体化される。
【００３４】
その上で、請求項１０に記載の発明によれば、再生の進行に伴って所定時間が経過すると後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することにより、制御面での構成が比較的簡素化される。
【００３５】
そして、請求項１１に記載の発明によれば、再生期間中の時間経過に応じて後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することにより緻密な制御が可能となり、フィルタの後方部分の過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、上記請求項１０に記載の発明に比較して再生の精度が向上する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３７】
本発明は、図１に示すディーゼルエンジン１に適用されている。このエンジン１は、例えば４気筒エンジンであって、エンジン本体２のシリンダボア内を上下動するピストン３が４つ備えられている（図１には１つのみ図示）。エンジン本体２のシリンダヘッドには気筒毎にインジェクタ４が備えられており、このインジェクタ４はピストン３が画成する気筒内燃焼室に燃料を直接噴射する。
【００３８】
そして、図外の燃料タンクとインジェクタ４との間の燃料供給経路上に高圧燃料ポンプ５及びコモンレール６が配置されている。ポンプ５は燃料タンクからコモンレール６に燃料を圧送し、コモンレール６は圧送された燃料を蓄積する。インジェクタ４が開弁すると、コモンレール６に蓄積された燃料がインジェクタ４の噴口から高圧で噴射される。このとき、インジェクタ４の開弁時間とコモンレール６内の燃圧を制御することにより燃料噴射量が制御可能である。また、インジェクタ４の開弁時期を制御することにより燃料噴射時期が制御可能である。なお、図中、燃料供給経路上の矢印は燃料の流れを示す。
【００３９】
吸気通路１０には、上流側から順に、エアクリーナ１１、エアフロメータ１２、過給機のコンプレッサ１３、インタークーラ１４、吸気量を調節するスロットル弁１５、吸気温センサ１６、吸気圧センサ１７、そして吸気弁１８が備えられている。
【００４０】
排気通路２０には、上流側から順に、排気弁２１、過給機のタービン２２、第１排気温センサ２３、酸化触媒装置２４、第２排気温センサ２５、上流側圧力センサ２６、排気ガス中の排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ２７、下流側圧力センサ２８、そして第３排気温センサ２９が備えられている。また、排気通路２０の比較的上流部と吸気通路１０の比較的下流部との間にＥＧＲ通路３０が配設され、該通路３０上に排気還流量を調節するＥＧＲ弁３１が備えられている。なお、フィルタ２７には白金等の貴金属を含む酸化触媒物質がコーティングされている。第１〜第３排気温センサ２３，２５，２９はもちろん温度検出手段であり、また、上流側及び下流側圧力センサ２６，２８は捕集量検出手段を構成する。
【００４１】
そして、エンジン本体２のクランクケースにはエンジン回転数センサ４１が、またシリンダブロックには水温センサ４２が設けられている。コモンレール６には燃料の蓄圧を検出するコモンレール圧センサ４３が設けられている。車室にはアクセルペダル４４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ４５が設けられている。
【００４２】
このエンジン１のコントロールユニット５０は、上記各センサで検出される吸気量、吸気温、吸気圧、酸化触媒装置２４に流入する排気温、パティキュレートフィルタ２７に流入する排気温、フィルタ２７から出た後の排気温、フィルタ２７を挟む上流側及び下流側圧力、エンジン回転数、冷却水温、コモンレール６内の燃料蓄圧、並びにエンジン負荷等に基づいて、インジェクタ４及び高圧燃料ポンプ５に制御信号を出力する。
【００４３】
コントロールユニット５０は、エンジン回転数センサ４１によるエンジン回転数とアクセル開度センサ４５によるエンジン負荷とから求められる基本燃料噴射量を冷却水温や吸気温等で補正して目標燃料噴射量を算出する。一方、図２に示すような特性マップを参照し、後噴射を実行するか否かを判定する。後噴射とは、ピストン３の圧縮上死点近傍で燃料を噴射する主噴射より後の膨張行程中に燃料を噴射することをいい、その目的は、後噴射で生成した未燃成分を酸化触媒装置２４や酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ２７で酸化反応させてこれらを昇温させることにより、フィルタ２７が捕集した排気微粒子を燃焼除去して、このフィルタ２７を速やかに再生することにある。
【００４４】
図２に示したように、高負荷かつ高回転領域及び低負荷かつ低回転領域ではいずれも後噴射は実行されない。これは、およそ次のような理由による。すなわち、捕集した排気微粒子を燃焼除去するためには、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ２７ないし排気ガスを概ね４００℃程度に昇温させなければならないといわれている。まず、高負荷かつ高回転領域では主噴射を実行するだけで排気ガス温度が当該温度に到達するから、後噴射を実行する必要がない。一方、低負荷かつ低回転領域では主噴射を実行するだけでは排気ガス温度は２００℃程度でしかない。したがって、たとえ酸化触媒装置２４で後噴射による未燃成分を酸化反応させても、フィルタ２７に流入する排気ガスの温度が４００℃程度に上昇することがなく、本来の後噴射の目的が達成されない。
【００４５】
図３に、符号Ａで示す主噴射と符号Ｂで示す後噴射とを行う場合の噴射量及び噴射時期を例示する。ここでは、後述するパティキュレートフィルタ２７の再生初期と後期とにおける主噴射及び後噴射の噴射態様の一例を示す。なお、噴射時期については、ピストン３の圧縮上死点におけるクランク角を０°としている。
【００４６】
次に、パティキュレートフィルタ２７を再生する場合の制御例について説明する。
【００４７】
まず、パティキュレートフィルタ２７の前方部分及び後方部分に関連する温度に基いて後噴射の噴射態様を制御する場合のフローチャート例を図４に示す。
【００４８】
コントロールユニット５０は、ステップＳ１で、エンジン回転数センサ４１によるエンジン回転数と、アクセル開度センサ４５によるエンジン負荷とを読み込み、ステップＳ２で、フィルタ２７が捕集した排気微粒子の捕集量を検出する。この捕集量は、フィルタ２７を挟んで備えられた上流側及び下流側圧力センサ２６，２８による上流側圧力と下流側圧力との圧力差で代用する。なお、圧力差の代わりに圧力比を用いてもよい。
【００４９】
また、ステップＳ３で、フィルタ２７を挟んで備えられた第２及び第３排気温センサ２５，２９によってフィルタ２７の前方部分及び後方部分に関連する温度ｔｆ，ｔｒを検出する。この場合、フィルタ２７の前方部分及び後方部分に関連する温度ｔｆ，ｔｒとして、第２及び第３排気温センサ２５，２９によって検出されたフィルタ２７へ流入する排気ガス温度及びフィルタ２７から出た後の排気ガス温度を用いたが、フィルタ２７自体の前方部分及び後方部分の温度を検出して採用すれば、再生の精度面でさらに好ましい。なお、第２排気温センサ２５の代わりに第１排気温センサ２３を用いてもよい。
【００５０】
そして、ステップＳ４で、エンジン回転数とエンジン負荷とが図２に照らして後噴射実行領域にあると判定すると、ステップＳ５で、再生開始フラグＦが０か否かを判定する。なお、制御開始に当ってこのフラグＦは０にセットされており、０のときには再生は実行されていない。
【００５１】
ステップＳ５でＹＥＳと判定すると、ステップＳ６で、上記圧力差が予め設定された所定値α１以上か否かを判定し、ＹＥＳと判定するとフィルタ２７が目詰まりしていることを意味するから、ステップＳ７〜Ｓ１２で、フィルタ２７の再生つまり後噴射を実行する。
【００５２】
すなわち、ステップＳ７で、タイマを予め設定された時間Ｔ１にセットし、ステップＳ８で、時間Ｔ１が経過したか否かを判定し、ＮＯと判定するとステップＳ９で、後噴射の噴射態様を再生初期モードに設定し、ステップＳ１０で、再生開始フラグＦを０から１へ変更してセットする。この場合の後噴射の再生初期モード例を図５及び図６の特性マップに示す（図３も参照）。これらのマップはコントロールユニット５０に備えられており、例えば、エンジン回転数が１０００ｒｐｍでエンジン負荷が１０％の場合の噴射態様は、１気筒１ストローク当りの噴射量が２０．５ｍｍ３、或いは噴射時期がクランク角で３１°に設定される。
【００５３】
一方、ステップＳ８でＹＥＳと判定すると、ステップＳ１１で、フィルタ２７の前方部分に関連する温度ｔｆから後方部分に関連する温度ｔｒを減じて算出された温度差が予め設定された基準温度差Δｔ以下か否かを判定する。この基準温度差Δｔは、後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更する場合の判定基準となるものであって、フィルタ２７の後方部分の過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等を生じさせないよう、少なくともフィルタ２７の後方部分に関連する温度ｔｒが前方部分に関連する温度ｔｆを超えないように設定されている。
【００５４】
ステップＳ１１でＮＯと判定すると、ステップＳ９へ進んで再生初期モードで後噴射を継続する一方、ＹＥＳと判定すると、ステップＳ１２で、後噴射の噴射態様を再生後期モードに設定し、ステップＳ１０へ進む。この場合の後噴射の再生後期モード例を図７及び図８の特性マップに示す（図３も参照）。例えば、エンジン回転数が１０００ｒｐｍでエンジン負荷が１０％の場合の噴射態様は、１気筒１ストローク当りの噴射量が１８ｍｍ３、或いは噴射時期がクランク角で２６°に設定される。すなわち、前述した再生初期モードに比較して噴射量は減量され、また噴射時期は進角されている。これにより、再生後期においては再生初期に比較して、酸化触媒装置２４やフィルタ２７へ供給される燃料が減量されることになる。
【００５５】
なお、上記時間Ｔ１を設定した目的は、通常再生初期には前述した両温度ｔｆ，ｔｒ間の温度差は小さく、再生の進行に伴って温度差は一旦拡大するため、この再生初期の小さい温度差を検出して基準温度差Δｔ以下であると誤判定して、後噴射が再生後期モードへ移行するのを防止することにある。
【００５６】
こうすることによって、初期には後噴射における噴射量や噴射時期を再生初期モードに設定することにより、この後噴射を介して供給された燃料のフィルタ２７における酸化反応を積極的に利用することで、フィルタ２７の後方部分や外周部分も含めてフィルタ２７は速やかに昇温されるから、再生時間の短縮が図られる。その場合、酸化触媒装置２４における燃料の酸化反応熱を利用することができるから、フィルタ２７へ流入する排気ガスの速やかな昇温により、再生の開始を容易にすると共に再生時間のさらなる短縮が可能となる。
【００５７】
そして、再生の進行に伴ってフィルタ２７の前方部分及び後方部分に関連する温度ｔｆ，ｔｒ間の温度差が基準温度差Δｔ以下になると、酸化反応熱の発生を抑制するように後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することにより、フィルタ２７全体の温度がほぼ均一とされながら、かつ、フィルタ２７の後方部分の過度の温度上昇が効果的に抑制される。したがって、過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等が未然に防止されるようになる。
【００５８】
そして、上記ステップＳ５でＮＯと判定すると、このことはフィルタ２７の再生がすでに実行中であることを意味するから、次いでステップＳ１３で、上記圧力差が予め設定された所定値α２以上か否かを判定する。なお、この所定値α２は上記所定値α１を再生開始圧力とすれば再生終了圧力に相当するものであって、圧力差がこの所定値α２にまで低下すると、フィルタ２７の再生を終了することになる。もちろん、この所定値α２は所定値α１より小さく設定されている。
【００５９】
ステップＳ１３でＹＥＳと判定すると、再生を継続させるためステップＳ８へ進む一方、ＮＯと判定すると、再生を終了させるため、ステップＳ１４で、再生開始フラグＦを１から０へ変更してセットする。
【００６０】
次に、フィルタ２７の後方部分に関連する温度に基いて後噴射の噴射態様を制御する場合のフローチャート例を図９に示す。
【００６１】
まず、ステップＳ２１及びステップＳ２２で、前述したステップＳ１及びステップＳ２と同様の制御を実行し、ステップＳ２３で、フィルタ２７の下流側に備えられた第３排気温センサ２９によってフィルタ２７の後方部分に関連する温度ｔｒ、つまりフィルタ２７から出た後の排気ガス温度を検出する。
【００６２】
そして、ステップＳ２４〜Ｓ２６で、前述したステップＳ４〜Ｓ６と同様の制御を実行し、ステップＳ２６でＹＥＳと判定すると、ステップＳ２７〜Ｓ３０で、フィルタ２７の再生つまり後噴射を実行する。
【００６３】
すなわち、ステップＳ２７で、フィルタ２７の後方部分に関連する温度ｔｒが、予め設定された所定値ｔ１以上か否かを判定し、ＮＯと判定するとステップＳ２８で、後噴射の噴射態様を再生初期モードに設定し、ステップＳ２９で、再生開始フラグＦを０から１へ変更してセットする。この場合の後噴射の再生初期モードとして前出の図５及び図６の特性マップを利用することができる。なお、所定値ｔ１は、後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更する場合の判定基準となるものであって、フィルタ２７の後方部分の過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等を生じさせないように設定されている。
【００６４】
また、ステップＳ２７でＹＥＳと判定すると、ステップＳ３０で、後噴射の噴射態様を再生後期モードに設定し、ステップＳ２９へ進む。この場合の後噴射の再生後期モードとして前出の図７及び図８の特性マップを利用することができる。
【００６５】
そして、上記ステップＳ２５でＮＯと判定すると、フィルタ２７の再生がすでに実行中であることを意味するから、次いでステップＳ３１で、上記圧力差が予め設定された所定値α２以上か否かを判定する。
【００６６】
ステップＳ３１でＹＥＳと判定すると、再生を継続させるためステップＳ２７へ進む一方、ＮＯと判定すると、再生を終了させるため、ステップＳ３２で、再生開始フラグＦを１から０へ変更してセットする。
【００６７】
こうすることによって、前述の図４に示したフローチャート例の場合と同様に、過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等を招くことなく、フィルタ２７の再生時間を短縮することができる。
【００６８】
しかも、フィルタ２７の後方部分に関連する温度ｔｒが所定値ｔ１以上に上昇すると後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更する方式であるから、制御面での構成が簡素化され、例えばコントロールユニット５０の負荷が低減されるようになる。
【００６９】
さらに、フィルタ２７の再生開始からの経過時間に基いて後噴射の噴射態様を制御する場合のフローチャート例を図１０に示す。
【００７０】
まず、ステップＳ４１〜Ｓ４５で、前述したステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５と同様の制御を実行し、ステップＳ４５でＹＥＳと判定すると、ステップＳ４６〜Ｓ５０で、フィルタ２７の再生つまり後噴射を実行する。
【００７１】
すなわち、ステップＳ４６で、タイマを時間Ｔ２にセットし、ステップＳ４７で、時間Ｔ２が経過したか否かを判定し、ＮＯと判定するとステップＳ４８で、後噴射の噴射態様を再生初期モードに設定し、ステップＳ４９で、再生開始フラグＦを０から１へ変更してセットする。この場合の後噴射の再生初期モードとして前出の図５及び図６の特性マップを利用することができる。なお、上記時間Ｔ２は、予め実験等により計測された再生期間中におけるフィルタ２７の温度に関連する温度の時間変化に基いて設定され、後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更する場合の判定基準となるものであって、フィルタ２７の後方部分の過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等を生じさせないように設定されている。
【００７２】
また、ステップＳ４７でＹＥＳと判定すると、ステップＳ５０で、後噴射の噴射態様を再生後期モードに設定し、ステップＳ４９へ進む。この場合の後噴射の再生後期モードとして前出の図７及び図８の特性マップを利用することができる。
【００７３】
そして、上記ステップＳ４４でＮＯと判定すると、フィルタ２７の再生がすでに実行中であることを意味するから、次いでステップＳ５１で、上記圧力差が予め設定された所定値α２以上か否かを判定する。
【００７４】
ステップＳ５１でＹＥＳと判定すると、再生を継続させるためステップＳ４７へ進む一方、ＮＯと判定すると、再生を終了させるため、ステップＳ５２で、再生開始フラグＦを１から０へ変更してセットする。
【００７５】
こうすることによって、上記図４に示したフローチャート例の場合と同様に、過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等を招くことなく、フィルタ２７の再生時間を短縮することができる。
【００７６】
しかも、フィルタ２７の再生時間が所定時間Ｔ２以上に経過すると後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更する方式であるから、制御面での構成が簡素化され、例えばコントロールユニット５０の負荷が低減されるようになる。
【００７７】
さらに、詳細な説明は省略するが、フィルタ２７の再生に際し、コントロールユニット５０が後噴射における噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することも可能である。すなわち、フィルタ２７の前方部分及び後方部分に関連する温度ｔｆ，ｔｒ間の温度差、フィルタ２７の後方部分に関連する温度ｔｒ、或いは再生開始からの経過時間等に基き、そして、上記温度差が所定値Δｔに近づくにつれて、上記温度ｔｒが所定値ｔ１に近づくにつれて、或いは上記経過時間が所定値Ｔ２に近づくにつれて、前出の図５〜図８に示す特性マップに基いて補間法によって噴射量或いは噴射時期を補正計算することにより、噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへと徐々に変化させることができる。
【００７８】
こうすることによって、フィルタ２７の後方部分の温度上昇に応じた緻密な制御が可能となり、フィルタ２７の後方部分の過度の温度上昇によるフィルタ２７の溶損やフィルタ２７に担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、再生の精度がさらに向上する。
【００７９】
なお、本発明では、後噴射の噴射態様の変更に際し、噴射量の減量と噴射時期の進角のいずれか一方を実行してもよいし、或いは両方を実行してもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタを再生するに際し、後噴射によって燃料を供給するように構成されたエンジンにおいて、例えば再生期間中の初期には、後噴射の噴射態様をフィルタに燃料を供給して酸化反応熱を積極的に利用する再生初期モードに設定することにより、供給された燃料のフィルタにおける酸化反応によってフィルタの後方部分や外周部分も含めてフィルタを速やかに昇温することができ、もって再生時間の短縮が図られる。一方、後期には、酸化反応熱の発生を抑制気味とするような再生後期モードに設定することにより、フィルタの過度の温度上昇が効果的に抑制される。したがって、過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が未然に防止されるようになる。
【００８１】
次に、請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明における噴射態様の設定方法がフィルタに関連する温度の観点から具体化される。
【００８２】
また、請求項３に記載の発明によれば、触媒装置における燃料の酸化反応熱を利用することができるから、フィルタへ流入する排気ガスの速やかな昇温により、再生の開始を容易にすると共に再生時間のさらなる短縮が可能となる。
【００８３】
そして、請求項４に記載の発明によれば、フィルタの後方部分に関連する温度が所定温度以上に上昇すると、後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することができ、制御面での構成が比較的簡素化される。
【００８４】
また、請求項５に記載の発明によれば、フィルタの後方部分に関連する温度の推移に応じて再生期間中の後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することにより緻密な制御が可能となり、フィルタの後方部分の過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、再生の精度が向上する。
【００８５】
また、請求項６に記載の発明によれば、再生の進行に伴ってフィルタの後方部分に関連する温度が前方部分に関連する温度に所定範囲内で近づくと後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することにより、再生の精度が向上する。
【００８６】
また、請求項７に記載の発明によれば、フィルタの前方部分に関連する温度と後方部分に関連する温度との間の温度差の推移に応じて後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することにより緻密な制御が可能となり、フィルタの後方部分の過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、再生の精度が向上する。
【００８７】
一方、請求項８に記載の発明によれば、再生の経過時間に基づいて後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更する方式によって、上記請求項２に記載の発明と同様の作用効果がもたらされる。
【００８８】
また、請求項９に記載の発明によれば、上記請求項３に記載の発明と同様の作用効果がもたらされる。
【００８９】
また、請求項１０に記載の発明によれば、再生の進行に伴って所定時間が経過すると後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ変更することにより、上記請求項８または請求項９に記載の発明がさらに具体化された上で、制御面での構成が比較的簡素化される。
【００９０】
そして、請求項１１に記載の発明によれば、再生期間中の時間経過に応じて後噴射の噴射態様を再生初期モードから再生後期モードへ徐々に変更することにより緻密な制御が可能となり、フィルタの後方部分の過度の温度上昇によるフィルタの溶損やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等が確実に防止され、再生の精度が向上する。
【００９１】
このように、本発明は、過度の温度上昇によるパティキュレートフィルタの損傷やフィルタに担持させた酸化触媒の劣化等を招くことなく、フィルタの再生時間を短縮可能なエンジンの排気浄化装置を提供するもので、エンジンの排気浄化装置の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンのシステム構成図である。
【図２】後噴射を実行する領域を示す特性マップである。
【図３】主噴射及び後噴射の噴射態様の一例を説明するための図である。
【図４】パティキュレートフィルタの再生制御例を説明するためのフローチャートである。
【図５】再生初期の後噴射における噴射量を示す特性マップである。
【図６】同じく後噴射における噴射時期を示す特性マップである。
【図７】再生後期の後噴射における噴射量を示す特性マップである。
【図８】同じく後噴射における噴射時期を示す特性マップである。
【図９】パティキュレートフィルタの別なる再生制御例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】同じく別なる再生制御例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１      エンジン
３      ピストン
４      インジェクタ（燃料噴射手段）
２０    排気通路
２３，２５，２９    排気温センサ（温度検出手段）
２４    酸化触媒装置
２６，２８    圧力センサ（捕集量検出手段）
２７    パティキュレートフィルタ
５０    コントロールユニット（噴射制御手段、フィルタ再生手段、温度差算出手段、計時手段）
【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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【図７】
2004162633.tif 000009
【図８】
2004162633.tif 000010
【図９】
2004162633.tif 000011
【図１０】
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