(57)【要約】【課題】燃料の過剰な噴射や多量の漏れが好適に検出する排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス９が流通する排気管１１の途中に装備されたフロースルー型の酸化触媒１４と触媒再生型のパティキュレートフィルタ１３と、酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３との間に配設されて排気温度を検出する温度センサ１５と、酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３より上流側で排気ガス９中に燃料を添加する燃料添加手段１８と、パティキュレートフィルタ１３を再生し得るよう温度センサ１５の検出温度に基づいて燃料添加手段１８を作動せしめる制御装置２０とを備え、  制御装置２０は、パティキュレートフィルタ１３が再生中か否かを判断し、パティキュレートフィルタ１３が再生中である場合には温度センサ１５の温度を第一の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する排気管の途中に装備されたフロースルー型の酸化触媒と触媒再生型のパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間に配設されて排気温度を検出する温度センサと、前記酸化触媒とパティキュレートフィルタより上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段と、前記パティキュレートフィルタを再生し得るよう温度センサの検出温度に基づいて燃料添加手段を作動せしめる制御装置とを備え、
前記制御装置は、パティキュレートフィルタが再生中か否かを判断し、パティキュレートフィルタが再生中である場合には温度センサの温度を第一の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
制御装置は、パティキュレートフィルタが非再生中である場合には温度センサの温度を第二の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成した請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
第一の閾値は、第二の閾値よりも高温の値に設定された請求項２記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関としてのディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（硫酸塩成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、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となっており、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るようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
但し、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、該パティキュレートフィルタに担持される酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を下まわるような排気温度の低い運転領域では、パティキュレートが良好に燃焼除去されず、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化しないためにパティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあることから、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で燃料噴射装置を用いてパティキュレートフィルタより上流側の排気ガス中に燃料を添加し、パティキュレートフィルタの再生を行うことが考えられている。
【０００７】
つまり、パティキュレートフィルタより上流側で燃料を添加すれば、その添加された燃料がパティキュレートフィルタの酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生が図られることになる。
【０００８】
なお、ここで、このような排気浄化装置の一般的な例を示すものは既に特許公報として幾つか示されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２２２０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、パティキュレートフィルタより上流側で燃料を添加するよう燃料噴射装置を備えた際には、何らかの原因により燃料噴射装置から過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になる虞れがあるため、燃料の過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出することが求められていた。又、過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になった際には、パティキュレートフィルタ等の触媒が劣化するという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、燃料の過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出する排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１は、排気ガスが流通する排気管の途中に装備されたフロースルー型の酸化触媒と触媒再生型のパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間に配設されて排気温度を検出する温度センサと、前記酸化触媒とパティキュレートフィルタより上流側で排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段と、前記パティキュレートフィルタを再生し得るよう温度センサの検出温度に基づいて燃料添加手段を作動せしめる制御装置とを備え、
前記制御装置は、パティキュレートフィルタが再生中か否かを判断し、パティキュレートフィルタが再生中である場合には温度センサの温度を第一の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成したことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【００１２】
本発明の請求項２は、制御装置は、パティキュレートフィルタが非再生中である場合には温度センサの温度を第二の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成した請求項１記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１３】
本発明の請求項３は、第一の閾値は、第二の閾値よりも高温の値に設定された請求項２記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１４】
このように、本発明によれば、制御装置は、パティキュレートフィルタが再生中か否かを判断し、パティキュレートフィルタが再生中である場合には温度センサの温度を第一の閾値と比較するので、パティキュレートフィルタの再生中において、何らかの原因により燃料添加手段から過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になる場合であっても、温度センサの検出温度と第一の閾値によって異常過熱状態であるか否かを判定し、結果的に過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出することができる。又、過剰な噴射や多量の漏れの検出によって適切な対応を取り得るので、異常な高温を抑制し、パティキュレートフィルタ等の触媒の劣化を防止することができる。
【００１５】
制御装置は、パティキュレートフィルタが非再生中である場合には温度センサの温度を第二の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成すると、パティキュレートフィルタの非再生中において、過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になる場合であっても、温度センサの検出温度と第二の閾値によって異常過熱状態か否かを判定し、結果的に過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出することができる。又、過剰な噴射や多量の漏れが生じる際において、パティキュレートフィルタが再生中である場合と、パティキュレートフィルタが非再生中である場合では、夫々異なる温度範囲で異常な高温になるが、再生中に対応する第一の閾値、もしくは非再生中に対応する第二の閾値を備えるので、過剰な噴射や多量の漏れが生じる際においてパティキュレートフィルタが再生中である場合、又は非再生中である場合に個別に対応し、過剰な噴射や多量の漏れを夫々好適に検出することができる。
【００１６】
更に、過剰な噴射や多量の漏れが生じる際において、パティキュレートフィルタが再生中である場合と、パティキュレートフィルタが非再生中である場合とでは、再生中である場合の方が高温になるが、第一の閾値は、第二の閾値よりも高温の値に設定された際には、温度センサの検出温度と、第一の閾値もしくは第二の閾値により異常過熱状態を好適に判定し、過剰な噴射や多量の漏れを適切に検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、何らかの原因により燃料噴射装置から過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になる場合であっても、温度センサの検出温度と第一の閾値によって異常過熱状態を判定し、過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１は本発明を実施する形態の一例を示す概略図、図２は図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図、図３は、図１の酸化触媒の詳細を示す一部を切り欠いた斜視図、図４は異常過熱状態になっているか否かを判定する一例を示すフロー図である。
【００２０】
本形態例の排気浄化装置において、図１中における１はターボチャージャ２を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっている。
【００２１】
更に、このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１を介し車外へ排出されるようにしてある。
【００２２】
そして、この排気管１１の途中には、フィルタケース１２が介装されており、該フィルタケース１２内における後段には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１３が収容されており、図２に拡大して示す如く、このパティキュレートフィルタ１３は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路１３ａ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１３ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路１３ａを区画する多孔質薄壁１３ｂを透過した排気ガス９のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００２３】
また、フィルタケース１２内におけるパティキュレートフィルタ１３の上流側の直前位置には、図３に拡大して示す如きハニカム構造を有するフロースルー型の酸化触媒１４が収容されている。
【００２４】
そして、前記フィルタケース１２における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３との間には、排気ガス９の温度を触媒床温度の代用値として計測するための温度センサ１５が装備されており、該温度センサ１５の温度信号１５ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２０に対し入力されるようになっている。
【００２５】
この制御装置２０は、エンジン制御コンピュータを兼ねていることから燃料の噴射に関する制御も担うようになっており、より具体的には、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１６（負荷センサ）からのアクセル開度信号１６ａと、ディーゼルエンジン１の機関回転数を検出する回転センサ１７からの回転数信号１７ａとに基づき、ディーゼルエンジン１の各気筒８に燃料を噴射する燃料添加手段の燃料噴射装置１８に向け燃料噴射信号１８ａが出力されるようになっている。
【００２６】
ここで、前記燃料噴射装置１８は、各気筒８毎に装備される複数のインジェクタ１９により構成されており、これら各インジェクタ１９の電磁弁が前記燃料噴射信号１８ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング（開弁時期）及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
【００２７】
他方、前記制御装置２０では、アクセル開度信号１６ａ及び回転数信号１７ａに基づき通常モードの燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている一方、パティキュレートフィルタ１３の再生制御を行う必要が生じた際に、通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング（開始時期がクランク角９０゜〜１２０゜の範囲）でポスト噴射を行うような燃料噴射信号１８ａが決定されるようになっている。
【００２８】
つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス９中に未燃の燃料（主としてＨＣ：炭化水素）が酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３より上流側で添加されることになり、この未燃の燃料がパティキュレートフィルタ１３表面の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上昇してパティキュレートフィルタ１３内のパティキュレートが燃焼除去されることになる。
【００２９】
また、この制御装置２０においては、回転センサ１７からの回転数信号１７ａに基づきディーゼルエンジン１の回転数を抽出すると共に、アクセルセンサ１６からのアクセル開度信号１６ａに基づく燃料噴射信号１８ａの決定時に判明している燃料の噴射量を抽出し、これら回転数と噴射量とによるパティキュレートの発生量マップからディーゼルエンジン１の現在の運転状態に基づくパティキュレートの基本的な発生量を推定し、この基本的な発生量に対しパティキュレートの発生にかかわる各種の条件を考慮した補正係数を掛け且つ現在の運転状態におけるパティキュレートの処理量を減算して最終的な発生量を求め、この最終的な発生量を時々刻々積算してパティキュレートの堆積量を推定するようになっている。
【００３０】
尚、このようなパティキュレートの堆積量を推定する方法には各種の考え方があり、ここに例示した推定方法以外の手法、例えば、排気ブレーキ（図示せず）の開閉や他の条件からパティキュレートの推定値を規定し、これを積算してパティキュレートの堆積量を推定することも勿論可能である。
【００３１】
更に、前記制御装置２０でパティキュレートの堆積量が所定の目標値に達したものと推定された後、温度センサ１５からの温度信号１５ａに基づきパティキュレートフィルタ１３の入側の排気温度が所定温度以上の条件となるのを待って燃料噴射制御が通常モードから再生モードへ切り替わり、パティキュレートフィルタ１３の上流側の排気ガス９中に燃料を添加しており、これにより種々の制御処理を介してパティキュレートフィルタ１３の再生を実行するようになっている。
【００３２】
ここで、前記制御装置２０には、パティキュレートフィルタ１３の再生制御とは別に、燃料添加手段の燃料噴射装置１８に過剰な噴射や多量の漏れがあるか否かを検出するよう、パティキュレートフィルタ１３が再生中である場合に対応する第一の閾値等と、パティキュレートフィルタ１３が非再生中である場合に対応する第二の閾値等とが入力されており更に、下記の作用で説明する図４の如きフローの処理を備えている。
【００３３】
又、第一の閾値は、第二の閾値よりも高温の値に設定されており、第一の閾値は、パティキュレートフィルタ１３の再生中において、所定時間（図４ではｎ秒）、酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３の触媒が劣化する温度に晒されないようになっており、具体的には、パティキュレートフィルタ１３の再生温度（約６００℃）から約１００〜２００℃高い温度で設定されている。又、第二の閾値は、パティキュレートフィルタ１３の非再生中において、所定の長時間（図４ではｍ秒）、酸化触媒とパティキュレートフィルタ１３の触媒が劣化する温度に晒されないようになっており、具体的には、パティキュレートフィルタ１３の非再生温度（正常時の約２００〜５００℃）から約１００〜２００℃高い温度で設定されている。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態例の作用を説明する。
【００３５】
酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３の間の温度状態をチェックする際には、制御装置２０において、図４に示す如く、初めにステップＳ１で燃料噴射装置１８等の状態からパティキュレートフィルタ１３が再生されているか否かを判断し、パティキュレートフィルタ１３が再生中である場合にはステップ２へ進み、ステップ２では、温度センサ１５によって測定されたパティキュレートフィルタ１３の温度（酸化触媒とパティキュレートフィルタ１３の間の温度）と、第一の閾値を比較し、パティキュレートフィルタ１３の温度が第一の閾値以上の状態であってｎ秒を経過した際には、ステップ３へ進み、ステップ３で異常過熱状態であると判定し、燃料噴射装置１８に過剰な噴射や多量の漏れがあると判断する。一方、ステップ２でパティキュレートフィルタ１３の温度が第一の閾値以上の状態でない場合、もしくはパティキュレートフィルタ１３の温度が第一の閾値以上の状態であってｎ秒に満たない場合には、ステップ４へ進み、ステップ４で異常過熱状態でないと判定し、燃料噴射装置１８に過剰な噴射や多量の漏れはないと判断する。
【００３６】
又、ステップＳ１でパティキュレートフィルタ１３が非再生中である場合にはステップ５へ進み、ステップ５では、温度センサ１５によって測定されたパティキュレートフィルタ１３の温度（酸化触媒とパティキュレートフィルタ１３の間の温度）と、第二の閾値を比較し、パティキュレートフィルタ１３の温度が第二の閾値以上の状態であってｍ秒を経過した際には、ステップ３へ進み、ステップ３で異常過熱状態であると判定し、燃料噴射装置１８に過剰な噴射や多量の漏れがあると判断する。一方、ステップ５で、パティキュレートフィルタ１３の温度が第二の閾値以上の状態でない場合、もしくはパティキュレートフィルタ１３の温度が第二の閾値以上の状態であってｍ秒に満たない場合には、ステップ４へ進み、ステップ４で異常過熱状態でないと判定し、燃料噴射装置１８に過剰な噴射や多量の漏れはないと判断する。
【００３７】
ここで、ステップ３で異常過熱状態であると判定された場合には、フェールセーフ制御になり、ディーゼルエンジン１の出力を制限すると共に警告ランプ（図示せず）等を点灯する。一方、ステップ４で異常過熱状態でないと判定された場合には、通常制御を継続して終了する。
【００３８】
このように、本形態例によれば、制御装置２０は、パティキュレートフィルタ１３が再生中か否かを判断し、パティキュレートフィルタ１３が再生中である場合には温度センサ１５の温度を第一の閾値と比較するので、パティキュレートフィルタ１３の再生中において、何らかの原因により燃料添加手段の燃料噴射装置１８から過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になる場合であっても、温度センサ１５の検出温度と第一の閾値によって異常過熱状態であるか否かを判定し、結果的に過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出することができる。又、過剰な噴射や多量の漏れの検出によって適切な対応を取り得るので、異常な高温を抑制し、パティキュレートフィルタ１３等の触媒の劣化を防止することができる。
【００３９】
制御装置２０は、パティキュレートフィルタ１３が非再生中である場合には温度センサ１５の温度を第二の閾値と比較し、異常過熱状態であるか否かを判定するよう構成すると、パティキュレートフィルタ１３の非再生中において、過剰な噴射や多量の漏れが生じて異常な高温になる場合であっても、温度センサ１５の検出温度と第二の閾値によって異常過熱状態か否かを判定し、結果的に過剰な噴射や多量の漏れを好適に検出することができる。又、過剰な噴射や多量の漏れが生じる際において、パティキュレートフィルタ１３が再生中である場合と、パティキュレートフィルタ１３が非再生中である場合では、夫々異なる温度範囲で異常な高温になるが、再生中に対応する第一の閾値、もしくは非再生中に対応する第二の閾値を備えるので、過剰な噴射や多量の漏れが生じる際においてパティキュレートフィルタ１３が再生中である場合、又は非再生中である場合に個別に対応し、過剰な噴射や多量の漏れを夫々好適に検出することができる。
【００４０】
更に、過剰な噴射や多量の漏れが生じる際において、パティキュレートフィルタ１３が再生中である場合と、パティキュレートフィルタ１３が非再生中である場合とでは、再生中である場合の方が高温になるが、第一の閾値は、第二の閾値よりも高温の値に設定された際には、温度センサ１５の検出温度と、第一の閾値もしくは第二の閾値により異常過熱状態を好適に判定し、過剰な噴射や多量の漏れを適切に検出することができる。
【００４１】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、燃料添加手段による燃料の添加は、ポスト噴射以外に、メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングで噴射するアフタ噴射でもよいし、他の噴射でもよい、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図３】図１の酸化触媒の詳細を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】異常過熱状態になっているか否かを判定する一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４３】
９  排気ガス
１１  排気管
１３  パティキュレートフィルタ
１４  酸化触媒
１５  温度センサ
１８  燃料噴射装置（燃料添加手段）
２０  制御装置
【図１】
2005163652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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