(57)【要約】【課題】連続再生型ＤＰＦに堆積限界以上のＰＭが堆積し、通常の再生制御では再生しきれない場合でも、局所的な過剰温度上昇を回避しながら十分な再生を行うことができる排気ガス浄化方法及びそのシステムを提供する。【解決手段】内燃機関１０の排気ガス浄化方法において、連続再生型ＤＰＦ１３ｂの第１の再生制御による再生処理後に再生未完了と判定された時に、次回以降は、再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第１の再生制御による再生処理を行い、この再生処理が第１の所定の再生処理回数を越えた時でも、未だ再生未完了と判定された時に、次回以降は、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御による再生処理を行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第１の再生制御による再生処理を行い、この再生時間を延長した第１の再生制御による再生処理が第１の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御による再生処理を行う排気ガス浄化方法。
【請求項２】
連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御による再生処理を行う排気ガス浄化方法。
【請求項３】
前記第２の再生制御による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第２の再生制御による再生処理を行い、この第２の再生制御による再生処理が第２の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生する請求項１又は２に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項４】
前記連続再生型ＤＰＦ装置が、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置のいずれかである請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化方法。
【請求項５】
連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第１の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御手段を備えると共に、第１の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第１の再生制御手段による再生処理を行い、この再生時間を延長した第１の再生制御手段による再生処理が第１の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第２の制御手段による再生処理を行うように制御する排気ガス浄化システム。
【請求項６】
連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第１の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御手段を備えると共に、第１の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第２の制御手段による再生処理を行うように制御する排気ガス浄化システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第２の再生制御手段による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第２の再生制御手段による再生処理を行い、この第２の再生制御手段による再生処理が第２の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生するように制御する請求項５又は６に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項８】
前記連続再生型ＤＰＦ装置が、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置のいずれかである請求項５〜７のいずれか１項に記載の排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を備え、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法及びそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ，ＣＯそしてＨＣ等と共に年々規制が強化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ  ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、内燃機関の排気通路の途中に設置され、内燃機関で発生する排気ガスを浄化して排出している。
【０００４】
これらのＤＰＦ装置に、ＣＲＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｔｒａｐ）方式と呼ばれる、ＤＰＦの上流側に酸化触媒（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ：ＤＯＣ）を設けた連続再生型のＤＰＦ装置や、ＣＳＦ（Ｃａｔａｌｙｚｅｄ  Ｓｏｏｔ  Ｆｉｌｔｅｒ  ）方式と呼ばれる、フィルタに担持させた触媒の作用によってＰＭの燃焼温度を低下させ、排気ガスによってＰＭを焼却する連続再生型のＤＰＦ装置等がある。
【０００５】
このＣＲＴ方式の連続再生型ＤＰＦ装置は、ＮＯ２  （二酸化窒素）によるＰＭの酸化が、排気ガス中の酸素によりＰＭを酸化することにより、低温で行われることを利用したもので、酸化触媒とフィルタとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒により、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化してＮＯ２  にして、このＮＯ２  で、下流側のフィルタに捕集されたＰＭを酸化してＣＯ２  （二酸化炭素）とし、ＰＭを除去している。
【０００６】
また、ＣＳＦ方式の連続再生型ＤＰＦ装置は、酸化セリウム（ＣｅＯ２  ）等の触媒を有する触媒付きフィルタで構成され、低温域（３００℃〜６００℃程度）では、触媒付きフィルタにおける排気ガス中のＯ２  （酸素）を使用した反応（４ＣｅＯ２  ＋Ｃ→２Ｃｅ２  Ｏ３  ＋ＣＯ２  ，２Ｃｅ２  Ｏ３  ＋Ｏ２  →４ＣｅＯ２  等）によりＰＭを酸化し、ＰＭが排気ガス中のＯ２  で燃焼する温度より高い高温域（６００℃程度以上）では、排気ガス中のＯ２  によりＰＭを酸化している。
【０００７】
そして、このＣＳＦ方式の連続再生型ＤＰＦ装置等でも、上流側に酸化触媒を設けて、排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯの酸化により、これらの大気中への放出を防止しながら、排気ガス温度を上昇させて、ＰＭの酸化除去を促進することが行われている。
【０００８】
しかしながら、これらの連続再生型ＤＰＦ装置においても、排気温度が低い場合やＮＯの排出が少ない内燃機関の運転状態、例えば、内燃機関のアイドル運転や低負荷・低速度運転等の低排気温度状態が継続した場合においては、排気ガス温度が低く触媒の温度が低下して活性化しないため、酸化反応が促進されず、また、ＮＯが不足するので、上記の反応が生ぜず、ＰＭを酸化してフィルタを再生できないため、ＰＭのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりしてくる。
【０００９】
そのため、これらの連続再生型のＤＰＦ装置では、このＰＭの蓄積量を、ＤＰＦの前後で測定した排気圧力の差圧によって推定し、予め設定したＰＭの蓄積限界値に到達した時に、内燃機関の運転状態を再生モード運転に変更して再生処理を行って、排気温度を強制的に上昇させたり、ＮＯやＮＯ２  の量を増加させたりして、フィルタに捕集されたＰＭを酸化して除去している（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特許第３０５５２７２号公報  （第２頁）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このＰＭの蓄積量の推定と、再生制御によるＰＭの燃焼除去量とが必ずしも一致しない場合が生じる。そのため、連続再生型ＤＰＦの再生制御が正常に終了したにもかかわらず、再生制御終了後に行う再生未完了か否かの判定で再生未完了であるとの判定、即ち、再生判定にてＤＰＦの再生（浄化）が完了していないとの判定がなされる場合が生じる。
【００１２】
従来技術においては、この場合に、実際にＤＰＦの再生が完了していない状態からでも、通常運転の継続によりＰＭのＤＰＦへの堆積が進んだ場合には、次回の再生制御開始までのインターバルが短縮されるだけで大きな問題は発生しないと考えて、次回の再生制御開始の判定が出されるまで通常運転を行い、再生制御開始の判定で、再度、同じ再生制御を行うことで対応していた。
【００１３】
しかしながら、ＤＰＦの再生が未完了であるとの判定後に行われる数回の再生制御による再生処理後においても、その後の再生判定で再生未完了と判定される場合には、ＤＰＦへのＰＭの溜め込み量が蓄積限界値を超えて溜め込まれているような状況も考えられる。つまり、捕集しているＰＭの量が、通常の昇温やリッチ条件等の再生制御により再生処理を行っている時間内では、完全に焼却できない量となっている場合も考えられる。
【００１４】
一方、この再生制御は、ＤＰＦに蓄積されたＰＭが、蓄積限界値以下の場合に効果があるが、再生制御の設定が蓄積限界値程度のＰＭを燃焼するように設定されているため、蓄積限界値以上にＰＭが蓄積されている場合に、通常と同じ再生制御を繰り返し実行した場合に、ＰＭが充分に燃焼しきれず、また、場合によっては、ＤＰＦ内部の温度分布が通常と異なる状態となり、局所的に極端な高温部が生じてＤＰＦ溶損に至る可能性が生じる。
【００１５】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、連続再生型ＤＰＦに堆積限界以上のＰＭが堆積し、通常の再生制御では再生しきれない場合でも、第２の再生制御により、局所的な過剰温度上昇を回避しながら十分な再生を行うことができ、ＤＰＦの溶損を回避して保護できる排気ガス浄化方法及びそのシステムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するための排気ガス浄化方法は、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第１の再生制御による再生処理を行い、この再生時間を延長した第１の再生制御による再生処理が第１の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御による再生処理を行うように構成される。
【００１７】
または、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化システムによって、内燃機関の排気ガスを浄化する排気ガス浄化方法において、前記連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の再生制御による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御による再生処理を行うように構成される。
【００１８】
更に、上記の排気ガス浄化方法において、前記第２の再生制御による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第２の再生制御による再生処理を行い、この第２の再生制御による再生処理が第２の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生するように構成される。
【００１９】
そして、上記の排気ガス浄化方法における連続再生型ＤＰＦ装置としては、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置等がある。
【００２０】
なお、上記の第１の所定の再生処理回数及び第２の所定の再生処理回数は、１回も含む。
【００２１】
上記の方法の場合では、第１の再生制御による次回以降に行う再生制御において、再生処理後の再生完了判定で、再生未完了（再生不良）であると判定された続けた場合には、再生時間を延長した第１の再生制御を第１の所定の再生処理回数だけ行い、それでも、再生完了であると判定されない場合には、第２の再生制御を行う。あるいは、第１の再生制御による連続再生型ＤＰＦの再生後に行う再生完了か再生未完了かの判定で、再生未完了であると判定された場合には、次回に行う再生制御において、第１の再生制御の代りに、第２の再生制御を行う。
【００２２】
通常の第１の再生制御では、ＰＭ燃焼に関係する燃料噴射はＣＦＳ前段のＤＯＣ等の酸化触媒の活性温度域まで排気温度上昇させた後、吸気絞り、ＥＧＲ、ＶＮＴ等の装置で排気温度を高め、更に、ポスト噴射を行うことで目標温度５００℃前後を設定時間保持した後に、同様に目標温度６００℃前後を設定時間保持することでＰＭを燃焼させて再生を行う。
【００２３】
第２の再生制御では、燃料噴射のメイン噴射のタイミングを進角することにより、シリンダ内における燃焼を促進させて、排気ガス中のＮＯｘ濃度を増加させると共に、同時に実行するポスト噴射に関しては、ＣＳＦ等のＤＰＦの入口温度の目標温度を通常よりも低い４００℃〜５００℃、即ち、４５０℃前後の温度に保つように実行する。
【００２４】
この第１の再生処理は、ＰＭがＤＰＦに溜め込まれる限界値程度又はそれ以下であれば、効果があるが、それ以上のＰＭが溜め込まれた場合にはＰＭが充分に燃焼しきれず、また場合によっては、ＤＰＦ内部の温度分布が通常とは異なり、局所的に極端な高温部が生じてＤＰＦが溶損する可能性が生じる。
【００２５】
そこで、通常の第１の再生制御の終了後に行う再生完了か再生未完了かの判定で、再生未完了であると判定された場合には、更に、実行時間を延長した第１の再生制御を第１の所定の再生処理回数だけ行い、その後も再生未完了であると判定された場合には、ＤＰＦの堆積限界（溜め込み限界）以上のＰＭが溜め込まれたものと判断し、第２の再生制御により、噴射タイミングを通常よりも進角させて極端にＮＯｘ濃度を高めると共に、更にその状態でポスト噴射を行い、４００℃〜５００℃程度、即ち、４５０℃前後の排気ガスを発生させて、この低温の排気ガスで安全にかつ短時間でＰＭ燃焼を行う。
【００２６】
この４５０℃前後の温度は、ＮＯによってＰＭを焼却する効率が最も高い温度域であり、また、異常燃焼を防止する上でも有利な温度域であるので、ＰＭの異常燃焼を防止しながら、効率良く捕集されたＰＭを除去できる。そのため、この第２の再生制御により、ＤＰＦに溜め込み限界以上のＰＭが堆積した場合でも、安全にかつ短時間でＰＭ燃焼を行うことができ、異常燃焼によるＤＰＦの溶損等から保護できる。
【００２７】
従って、これらの本発明の排気ガス浄化方法によれば、この第２の再生制御によって、安全かつ短時間でＤＰＦに捕集され蓄積されたＰＭを燃焼できる。
【００２８】
また、第２の再生制御による再生処理を第２の所定の再生処理回数だけ繰り返しても、なお、再生未完了であると判定された場合には、ＤＰＦは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、ＤＰＦの損傷を最小限に抑えることができる。
【００２９】
そして、上記の排気ガス浄化方法を実施するための排気ガス浄化システムは、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第１の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御手段を備えると共に、第１の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第１の再生制御手段による再生処理を行い、この再生時間を延長した第１の再生制御手段による再生処理が第１の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生不良であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第２の制御手段による再生処理を行うように制御するように構成される。
【００３０】
あるいは、連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタを備え、該連続再生型ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御を行う制御手段が、第１の再生制御手段を有する排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段が、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御する第２の再生制御手段を備えると共に、第１の再生制御手段による再生処理後に、再生完了か否かの再生完了判定で再生未完了であると判定された場合に、次回以降の再生処理では、第２の制御手段による再生処理を行うように制御するように構成される。
【００３１】
また、更に、上記の排気ガス浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記第２の再生制御手段による再生処理において、再生処理後の再生完了判定で再生完了と判定されるまでの間、第２の再生制御手段による再生処理を行い、この第２の再生制御手段による再生処理が第２の所定の再生処理回数を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定で未だ再生未完了であると判定された場合に、警報を発生するように制御するように構成される。
【００３２】
そして、上記の排気ガス浄化システムにおける連続再生型ＤＰＦ装置としては、フィルタに酸化触媒を担持させた装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置、フィルタに触媒を担持させると共に該フィルタの上流側に酸化触媒を設けた装置等がある。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化方法及びそのシステムについて、酸化触媒（ＤＯＣ）と触媒付きフィルタ（ＣＳＦ）の組合せで構成される連続再生型ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムを例にして、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１に、この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この内燃機関の排気ガス浄化システム１では、エンジン（内燃機関）１０の排気マニホールド１１に接続する排気通路１２に連続再生型ＤＰＦ装置１３が設けられている。この連続再生型ＤＰＦ装置１３は、上流側に酸化触媒１３ａを下流側に触媒付きフィルタ１３ｂを有して構成される。
【００３５】
この酸化触媒１３ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ１３ｂは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネ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ウオールフロータイプのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。
【００３６】
そして、触媒付きフィルタ１３ｂに、モノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタを採用した場合には、排気ガスＧ中のＰＭ（粒子状物質）は多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）され、繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無機繊維でＰＭを捕集する。
【００３７】
そして、触媒付きフィルタ１３ｂのＰＭの堆積量を推定するために、連続再生型ＤＰＦ装置１３の前後に接続された導通管に差圧センサ２１が設けられる。また、触媒付きフィルタ１３ｂの再生制御用に、酸化触媒１３ａと触媒付きフィルタ３１ｂの上流側、中間及び下流側に、それぞれ、上流側温度センサ２２、中間温度センサ２３及び下流側温度センサ２４が設けられる。
【００３８】
これらのセンサの出力値は、エンジン１０の運転の全般的な制御を行うと共に、触媒付きフィルタ１３ｂの再生制御も行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）３０に入力され、この制御装置３０から出力される制御信号により、エンジン１０の燃料噴射装置１４や、吸気マニホールド１５への吸気量を調整する吸気絞り弁１６や、ＥＧＲ通路１７にＥＧＲクーラ１８と共に設けられたＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ１９等が制御される。
【００３９】
この燃料噴射装置１４は燃料ポンプ（図示しない）で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯えるコモンレール（図示しない）に接続されており、制御装置３０には、エンジンの運転のために、ＰＴＯのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ，ニュートラルスイッチのＯＮ／ＯＦＦ，車両速度、冷却水温度Ｔｗ，エンジン回転数Ｎｅ，アクセル開度Ｑ等の情報も入力される。
【００４０】
そして、本発明においては、図２に示すように、制御装置３０の排気ガス浄化システム１のための制御手段Ｃ１において、通常制御運転手段Ｃ１０、再生制御開始判定手段Ｃ２０、第１再生制御手段Ｃ３０、再生完了判定手段Ｃ４０、第２再生制御手段Ｃ５０が設けられる。
【００４１】
通常運転制御手段Ｃ１０は、ＰＭの捕集を行う通常の運転を制御する手段である。また、再生制御開始判定手段Ｃ２０は、連続再生型ＤＰＦ装置１３の触媒付きフィルタ１３ｂに捕集されるＰＭの捕集量を推定し、このＰＭの捕集量が所定の値を超えたか否かを判定し、超えた場合には、再生開始時期であると判定し、超えない場合は、未だ再生開始時期では無いと判定する手段である。
【００４２】
この捕集量の推定は、エンジンの回転速度や負荷から推定した堆積量の累積計算値や、エンジンの回転累積時間や、連続再生型ＤＰＦ装置１３の前後の差圧等で推定し、これらの値が所定の判定値を超えた場合には、再生開始時期であると判定し、超えない場合は、未だ再生開始時期では無いと判定する。なお、差圧利用の場合には、差圧センサ２１の差圧ΔＰの検出値が所定の再生用の判定値ΔＰａ１以上の時に再生開始時期であると判定する。
【００４３】
また、第１再生制御手段Ｃ３０は、連続再生型ＤＰＦ装置１３の種類に応じて多少制御が異なるが、エンジン１０の燃料噴射のメイン噴射（主噴射）のタイミングを遅延操作（リタード）したり、ポスト噴射（後噴射）を行ったり、吸気絞りを行ったりして、排気ガス温度を上昇させ、ＰＭの酸化除去に適した温度や環境になるようにし、連続再生型ＤＰＦ装置１３に捕集されたＰＭを酸化除去する。
【００４４】
例えば、触媒付きＤＰＦ（ＣＦＳ）の上流側に酸化触媒（ＤＯＣ）を備えている連続再生型ＤＰＦの場合には、通常の第１の再生制御では、第１段階でＰＭ燃焼に関わる燃料噴射は酸化触媒を活性温度以上になるまで昇温し、その後の第２段階では吸気絞り、ＥＧＲ、ＶＮＴ等の装置で、排気温度を昇温させ、更に、ポスト噴射を行うことで目標排気温度を５００℃程度にして設定時間の間その状態を保持し、その後の第３段階で、同様な制御を行いながら、目標排気温度を６００℃程度にして設定時間の間その状態を保持することで、ＰＭを燃焼させて再生を行っている。
【００４５】
そして、再生完了判定手段Ｃ４０は、再生制御を終了した直後に、再生処理後のＤＰＦが所定の再生された状態になっているか否かを判定する手段であり、差圧センサ２１で検出される差圧ΔＰが所定の再生完了の判定用の判定値ΔＰａ２より小さければ再生完了であると判定し、判定値ΔＰａ２以上の時にはＤＰＦの目詰まり状態が残存しており再生未完了であると判定する手段である。
【００４６】
また、第２再生制御手段Ｃ５０は、第１再生制御手段Ｃ３０では再生しきらない場合に、第１の再生制御を行う第１再生制御手段Ｃ３０の代りに、第２の再生制御を行う手段であり、第１再生制御手段Ｃ３０との比較において、燃料噴射のメイン噴射のタイミングをより進角することにより、シリンダ内における燃焼を促進させて、排気ガス中のＮＯｘ濃度を増加させ、それと共に、同時に実行するポスト噴射に関しては、ＣＳＦ等のＤＰＦの入口温度の目標温度を第１の再生制御より低い４５０℃前後の温度に保つように実行する。
【００４７】
上記の構成の排気ガス浄化システム１０によれば、連続再生型ＤＰＦ装置１３の制御において、再生制御によるＰＭの燃焼除去に関して、図３及び図４に例示するようなフローに従って再生制御が行われる。
【００４８】
つまり、通常制御運転手段Ｃ１０によって通常のＰＭを捕集する制御を行いつつ、再生制御開始手段Ｃ２０により、再生制御の開始が必要か否かの判定を行う。そして、再生制御が必要と判断されるまでは、通常制御運転を行い、再生制御が必要と判断された場合に、図３あるいは図４の再生制御フローが呼ばれて再生処理を行い、この再生制御フローが終了してリターンすると、通常制御運転手段Ｃ１０と再生制御開始手段Ｃ２０の制御に戻り、これを繰り返す。
【００４９】
この図３の第１の実施の形態の再生制御が呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で、再生未完了の回数である再生未完了回数Ｎｎｇがゼロであるか否かを判定し、ゼロである場合には、ステップＳ１３で、第１再生制御手段Ｃ３０による第１の再生制御を行い、ステップＳ１６に行く。また、ステップＳ１１で、再生未完了回数Ｎｎｇがゼロでない場合には、ステップＳ１２で、再生未完了回数Ｎｎｇが第１の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ１（１回も含む）以下であるか否かを判定する。
【００５０】
ステップＳ１２で、再生未完了の回数Ｎｎｇが第１の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ１以下である場合には、ステップＳ１４で、第１再生制御手段Ｃ３０による時間を延長した第１の再生制御を行い、ステップＳ１６に行く。また、ステップＳ１２で、再生未完了の回数Ｎｎｇが第１の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ１を越えている場合には、ステップＳ１５に行き、第２再生制御手段Ｃ５０による第２の再生制御を行い、そのままステップＳ１６に行く。
【００５１】
ステップＳ１６では、再生完了判定手段Ｃ４０により、ＤＰＦ１３ｂの再生が完了しているか否かを判定する。つまり、再生処理後のＤＰＦ１３ｂが所定の再生された状態になっているか否かを判定する。この判定は、例えば、ＤＰＦの前後の差圧ΔＰが所定の再生完了の判定用の判定値ΔＰａ２より小さければ再生完了であると判定し、判定値ΔＰａ２以上の時にはＤＰＦ１３ｂの目詰まり状態が残存しており再生未完了であると判定する。
【００５２】
そして、このステップＳ１６の判定で、再生完了であると判定した場合には、正常に再生を終了しているので、ステップＳ１７で、再生未完了の回数ＮｎｇをゼロにリセットしてからステップＳ２０に行き、再生未完了であれば、ステップＳ１８で再生未完了回数Ｎｎｇをカウント（Ｎｎｇ＝Ｎｎｇ＋１）してからステップＳ１９に行く。ステップＳ１９で再生未完了の回数Ｎｎｇが第２の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ２（１回も含む）以下であるか否かを判定し、以下であればステップＳ２１に行き、越えていれば、ＤＰＦ１３ｂは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして、ステップＳ２０で警告ＭＩＬ（故障診断装置警告灯）を点灯して警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促しリターンする。
【００５３】
ステップＳ２１では、再生制御開始判定に使用している指数のリセット、例えば、ＰＭ堆積推定量やエンジンの回転累積時間等のリセットを行う。
【００５４】
このステップＳ２１を終了するとリターンし、図３の再生制御フローを終了し、通常制御運転手段Ｃ１０と再生制御開始手段Ｃ２０の制御に戻り、再生制御開始手段Ｃ２０の再生制御開始の判定により、図３の再生制御フローが呼ばれて、図３の再生制御フローのステップＳ１１〜ステップＳ２１を繰り返す。
【００５５】
この図３の排気ガス浄化方法によれば、第１再生制御手段Ｃ３０による第１の再生制御（ステップＳ１３）による再生処理後に、再生不良か否かの再生完了判定（ステップＳ１６）で再生不良であると判定された時に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定（ステップＳ１６）で再生完了と判定されるまでの間、再生時間を延長して第１の再生制御による再生処理（ステップＳ１４）を行う。
【００５６】
そして、この再生時間を延長した第１の再生制御による再生処理（ステップＳ１４）が第１の所定の再生未完了回数（＝第１の所定の再生処理回数）Ｎｎｇ１を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定（ステップＳ１６）で未だ再生不良であると判定された時に、次回以降の再生処理では、第２再生制御手段Ｃ５０による第２の再生制御による再生処理（ステップＳ１５）、即ち、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４５０℃になるように昇温制御することによる再生処理を行う。
【００５７】
更に、第２の再生制御による再生処理（ステップＳ１５）において、再生処理後の再生完了判定（ステップＳ１６）で再生完了と判定されるまでの間、第２の再生制御による再生処理（ステップＳ１５）を行い、この第２の再生制御による再生処理（ステップＳ１５）が第２の所定の再生処理回数（第２判定値Ｎｎｇ２−第１判定値Ｎｎｇ１）を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定（ステップＳ１６）で未だ再生不良であると判定された時に、警報を発生する（ステップＳ２０）。
【００５８】
従って、通常の第１の再生制御では再生未完了となる場合に、次回以降の再生処理では、実行時間を延長した第１の再生制御を第１の所定の再生処理回数（＝第１の所定の再生未完了回数）Ｎｎｇ１だけ行い、その後も再生未完了であると判定された場合には、噴射タイミングを通常よりも進角させて極端にＮＯｘ濃度を高めると共に、更にその状態でポスト噴射を行い、４５０℃前後の低温の排気ガスを発生させる第２の再生処理を行って、この低温の排気ガスでＰＭ燃焼を安全にかつ短時間で実行するので、ＰＭの異常燃焼を防止しながら、効率良く捕集されたＰＭを除去できる。そのため、この第２の再生制御により、ＤＰＦ１３ｂに溜め込み限界以上のＰＭが堆積した場合でも、ＰＭ燃焼を安全にかつ短時間で実行でき、異常燃焼による溶損等からＤＰＦ１３ｂを保護できる。
【００５９】
また、第２の再生制御による再生処理を第２の所定の再生処理回数（Ｎｎｇ２−Ｎｎｇ１）だけ繰り返しても、再生不良であると判定された時には、ＤＰＦ１３ｂは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、ＤＰＦ１３ｂの損傷を最小限に抑えることができる。
【００６０】
また、図４の第２の実施の形態の再生制御は、再生時間を延長した第１の再生制御を省略した場合の実施の形態であり、図４の第２の実施の形態の再生制御が呼ばれてスタートすると、ステップＳ３１で、再生未完了の回数である再生未完了回数Ｎｎｇがゼロであるか否かを判定し、ゼロである場合には、ステップＳ３３で、第１再生制御手段Ｃ３０による第１の再生制御を行い、ステップＳ３５に行く。また、ステップＳ３１で、再生未完了回数Ｎｎｇがゼロでない場合には、ステップＳ３２で、再生未完了回数Ｎｎｇが第３の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ３以下であるか否かを判定する。
【００６１】
ステップＳ３２で、再生未完了の回数Ｎｎｇが第３の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ３以下である場合には、ステップＳ３３で、第１再生制御手段Ｃ３０による第１の再生制御を行い、ステップＳ３５に行く。また、ステップＳ３２で、再生未完了の回数Ｎｎｇが第３の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ３を越えている場合には、ステップＳ３４に行き、第２再生制御手段Ｃ５０による第２の再生制御を行い、そのままステップＳ３５に行く。
【００６２】
ステップＳ３５では、再生完了判定手段Ｃ４０により、ＤＰＦ１３ｂの再生が完了しているか否かを判定する。このステップＳ３５の判定で、再生完了であると判定した場合には、正常に再生を終了しているので、ステップＳ３６で、再生未完了の回数ＮｎｇをゼロにリセットしてからステップＳ４０に行き、再生未完了であれば、ステップＳ３７で、再生未完了の回数Ｎｎｇをカウント（Ｎｎｇ＝Ｎｎｇ＋１）してからステップＳ３８に行く。ステップＳ３８で再生未完了の回数Ｎｎｇが第４の所定の再生未完了回数Ｎｎｇ４以下であるか否かを判定し、以下であればステップＳ４０に行く。また、越えていれば、ＤＰＦ１３ｂは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして、ステップＳ３９で警告ＭＩＬ（故障診断装置警告灯）を点灯して警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促しリターンする。
【００６３】
ステップＳ４０では、再生制御開始判定に使用している指数のリセット、例えば、ＰＭ堆積推定量やエンジンの回転累積時間等のリセットを行う。なお、再生制御開始判定にＤＰＦの前後の差圧を使用しているような場合には、このリセットは必要ない。
【００６４】
このステップＳ４０を終了するとリターンし、図４の再生制御フローを終了し、通常制御運転手段Ｃ１０と再生制御開始手段Ｃ２０の制御に戻り、再生制御開始手段Ｃ２０の再生制御開始の判定により、図４の再生制御フローが呼ばれて、図４の再生制御フローのステップＳ３１〜ステップＳ４０を繰り返す。
【００６５】
この図４の排気ガス浄化方法によれば、第１再生制御手段Ｃ３０による第１の再生制御（ステップＳ３３）による再生処理後に、再生不良か否かの再生完了判定（ステップＳ３５）で再生不良であると判定された時に、次回以降の再生処理では、再生処理後の再生完了判定（ステップＳ３５）で再生完了と判定されるまでの間、第１の再生制御による再生処理（ステップＳ３３）を行う。
【００６６】
そして、この第１の再生制御による再生処理（ステップＳ３３）が第１の所定の再生処理回数（＝第３の所定の再生未完了回数）Ｎｎｇ３を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定（ステップＳ３５）で未だ再生未完了であると判定された時に、次回以降の再生処理では、第２再生制御手段Ｃ５０による第２の再生制御による再生処理（ステップＳ３４）、即ち、メイン噴射タイミングを進角してＮＯｘを増加させると共にポスト噴射して排気ガス温度が４００℃〜５００℃になるように昇温制御するによる再生処理を行う。
【００６７】
更に、第２の再生制御による再生処理（ステップＳ３４）において、再生処理後の再生完了判定（ステップＳ３５）で再生完了と判定されるまでの間、第２の再生制御による再生処理（ステップＳ３４）を行い、この第２の再生制御による再生処理（ステップＳ３４）が第２の所定の再生処理回数（Ｎｎｇ４−Ｎｎｇ３）を越えた時に、この再生処理後の再生完了判定（ステップＳ３５）で未だ再生未完了であると判定された時に、警報を発生する（ステップＳ３９）。
【００６８】
従って、通常の第１の再生制御では再生未完了となる場合に、次回以降の再生処理では、第１の再生制御を第１の所定の再生処理回数（＝第３の所定の再生未完了回数：１回も含む）だけ行い、更に、再生未完了であると判定された場合には、噴射タイミングを通常よりも進角させて極端にＮＯｘ濃度を高めると共に、更にその状態でポスト噴射を行い、４００℃〜５００℃程度、即ち、４５０℃前後の低温の排気ガスを発生させる第２の再生処理を行って、この低温の排気ガスでＰＭ燃焼を安全にかつ短時間で実行するので、ＰＭの異常燃焼を防止しながら、効率良く捕集されたＰＭを除去できる。そのため、この第２の再生制御により、ＤＰＦ１３ｂに溜め込み限界以上のＰＭが堆積した場合でも、ＰＭ燃焼を安全にかつ短時間で実行でき、異常燃焼による溶損等からＤＰＦ１３ｂを保護できる。
【００６９】
また、第２の再生制御による再生処理を第２の所定の再生処理回数（１回も含む）だけ繰り返しても、再生不良であると判定された時には、ＤＰＦ１３ｂは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、ＤＰＦ１３ｂの損傷を最小限に抑えることができる。
【００７０】
上記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、通常の第１の再生制御を所定の回数（Ｎｎｇ１、又は、Ｎｎｇ３）繰り返した後、第２の再生制御を所定の回数（Ｎｎｇ２−Ｎｎｇ１、又は、Ｎｎｇ４−Ｎｎｇ３）行って、より効率良くまたＤＰＦが高温になることを防止しながら、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去できる。
【００７１】
従って、ＤＰＦに蓄積限界値以上のＰＭが堆積した場合でも、再生制御時のＤＰＦの局所的な異常燃焼や高温発生を回避でき、ＤＰＦを保護することができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記の触媒を担持させるフィルタ１３ｂとこの触媒付きフィルタ１３ｂの上流側に酸化触媒１３ａを設けた排気ガス浄化装置１３以外にも、フィルタに酸化触媒を担持させた排気ガス浄化装置１３、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた排気ガス浄化装置１３等に対しても適用可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明の排気ガス浄化方法及びそのシステムによれば、第１の再生制御で再生が完了しない場合に、再生時間を延長した第１の再生制御、更には、排気ガス温度を４００℃〜５００℃とする第２の再生制御を行って、より効率良くまたＤＰＦが高温になることを防止しながら、堆積したＰＭを燃焼除去できる。
【００７４】
従って、ＤＰＦに蓄積限界値以上のＰＭが堆積した場合でも、この第２の再生制御で安定してかつ短時間でＰＭを制焼できるので、再生制御時のＤＰＦの局所的な異常燃焼や高温発生を回避できＤＰＦを保護することができる。
【００７５】
また、第２の再生制御による第２の再生処理を第２の所定の再生処理回数だけ繰り返しても、再生不良であると判定された時には、ＤＰＦは再生制御が不能な異常な状態になっているとみなして警報を発生し、ドライバーに警告を与え、点検・修理を促すので、ＤＰＦの損傷を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムのシステム構成図である。
【図２】本発明に係る排気ガス浄化システムの制御手段の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の再生制御のフローを示す図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の再生制御のフローを示す図である。
【符号の説明】
１    排気ガス浄化システム
１０    エンジン（内燃機関）
１３    連続再生型パティキュレートフィルタ装置
１３ａ  酸化触媒
１３ｂ  触媒付きフィルタ
３０    制御装置（ＥＣＵ）
Ｃ１０  通常制御運転手段
Ｃ２０  再生制御開始判定手段
Ｃ３０  第１再生制御手段
Ｃ４０  再生完了判定手段
Ｃ５０  第２再生制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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