(57)【要約】【課題】大量ブローオフ現象を防止できる排気浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】  車両に搭載されるエンジン１０の排気中に含まれるＰＭをフィルタに捕集し、捕集されたＰＭを触媒作用により燃焼させる排気浄化装置において、フィルタのＰＭ捕集量が所定値を超える強制ブローオフ時を判定する強制ブローオフ時判定手段と、エンジン１０の動力が車輪に伝達されない動力遮断時を判定する動力遮断時判定手段と、強制ブローオフ時でありかつ動力遮断時であることが判定されるとエンジン１０の排気圧力を高める強制ブローオフ制御を行う強制ブローオフ制御手段とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンの排気中に含まれるＰＭをフィルタに捕集し、捕集されたＰＭを触媒作用により燃焼させる排気浄化装置において、
前記フィルタのＰＭ捕集量が所定値を超える強制ブローオフ時を判定する強制ブローオフ時判定手段と、
前記エンジンの動力が車輪に伝達されない動力遮断時を判定する動力遮断時判定手段と、
強制ブローオフ時でありかつ動力遮断時であることが判定されるとエンジンの排気圧力を高める強制ブローオフ制御を行う強制ブローオフ制御手段とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記強制ブローオフ制御は、設定期間ａの間にアクセル開度を設定開度ｂにしてメイン燃料噴射量を増大させるフリーアクセル動作を設定回数ｃだけ繰り返す構成としたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記強制ブローオフ時判定手段として、前記フィルタより上流側の排気圧力Ｐｎを検出する排気圧力センサを設け、この排気圧力Ｐｎがしきい値Ｘを超える運転条件を強制ブローオフ時と判定する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記強制ブローオフ時判定手段として、排気温度を検出する排気温度センサを設け、この排気温度に応じて排気圧力Ｐｎまたはしきい値Ｘの少なくとも一方を補正する構成としたことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記強制ブローオフ制御が行われることを運転者に知らせる作動警報装置を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記エンジンから車輪に伝達する動力を断続するクラッチを備え、動力遮断時判定手段としてこのクラッチの断続を検出するクラッチ状態センサを備え、クラッチが切断された状態を動力遮断時と判定する構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記強制ブローオフ制御が行われている間に前記クラッチが接続されることを防止するクラッチ接続防止装置を備えたことを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
前記エンジンの出力を車輪に伝達する変速比を切換えるトランスミッションを備え、前記動力遮断時判定手段としてトランスミッションがニュートラル位置にあることを検出するシフト位置センサを備え、トランスミッションがニュートラル位置にある状態を動力遮断時と判定する構成としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
【請求項９】
前記強制ブローオフ制御が行われている間にシフト位置が走行レンジに切換わることを防止するシフト位置変更防止装置を備えたことを特徴とする請求項８に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの排気中に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を除去処理するための排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンの排気中に含まれるＰＭを低減する排気浄化装置として、上流側から酸化触媒とＰＭを捕集するフィルタが並んで設けられたＣＲ−ＤＰＦの開発が注目されている。このＣＲ−ＤＰＦは、エンジンの排気中に含まれるＰＭをフィルタに捕集しつつ、その捕集ＰＭを触媒作用により連続的に燃焼除去するものである。このようなＣＲ−ＤＰＦにおいても、触媒には活性温度領域があり、これを下回るような排気温度での運転状態が長く継続すると、フィルタの連続再生が十分に行われず、ＰＭ堆積量が過剰になり、エンジン性能に悪影響を及ぼしかねない。
【０００３】
ＣＲ−ＤＰＦのフィルタは、要求されるＰＭ排出量の規制値やエンジン自体の排気浄化性能に応じて、ＰＭ捕集率が例えば９０％程度の高捕集効率のフィルタと、ＰＭ捕集率が例えば５０％程度の低捕集効率のフィルタとが選択して用いられている。
【０００４】
高捕集効率のフィルタを用いた場合に、ＰＭ堆積量が過剰な状態で触媒の活性温度領域に入るような排気温度での運転状態へ移行すると、フィルタに過剰に堆積したＰＭが急激に燃焼する可能性があり、フィルタの溶損や亀裂を生じやすくなる。
【０００５】
また、高捕集効率のフィルタを用いた場合は、必要な時期に昇温マップに基づいてメイン噴射に続いて燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を行う燃料噴射制御等を行って堆積ＰＭを燃焼除去するフィルタの強制再生を行わなければならず、燃費の悪化を招く。
【０００６】
これに対して、低捕集効率のフィルタを用いた場合、ＰＭ堆積量が過剰になることを回避し、フィルタの溶損や亀裂を防止できる。
【０００７】
また、低捕集効率のフィルタを用いた場合は、低捕集効率であることからＰＭ堆積量が過剰になることがないため、排気温度がある程度上昇する通常の運転条件で堆積ＰＭを燃焼除去するフィルタの再生が行われることでフィルタの目詰まりによる圧損上昇を防止でき、アフタ噴射等を行ってフィルタの強制再生を行う必要がなく、燃費の悪化を避けられる。
【特許文献１】特開２００２−２５０２１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような低捕集効率のフィルタを用いたＣＲ−ＤＰＦにあっては、再生が行われないような排気温度が低い条件での定常運転が長時間続いた後に急加速運転等が行われたような場合に、フィルタに堆積したＰＭが排気管から外部へと一気に排出される大量ブローオフ現象が生じ、周囲に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、大量ブローオフ現象を防止できる排気浄化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】
【００１０】
第１の発明は、車両に搭載されるエンジンの排気中に含まれるＰＭをフィルタに捕集し、捕集されたＰＭを触媒作用により燃焼させる排気浄化装置において、フィルタのＰＭ捕集量が所定値を超える強制ブローオフ時を判定する強制ブローオフ時判定手段と、エンジンの動力が車輪に伝達されない動力遮断時を判定する動力遮断時判定手段と、強制ブローオフ時でありかつ動力遮断時であることが判定されるとエンジンの排気圧力を高める強制ブローオフ制御を行う強制ブローオフ制御手段とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、強制ブローオフ制御は、設定期間ａの間にアクセル開度を設定開度ｂにしてメイン燃料噴射量を増大させるフリーアクセル動作を設定回数ｃだけ繰り返す構成としたことを特徴とするものとした。
【００１２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、強制ブローオフ時判定手段として、フィルタより上流側の排気圧力Ｐｎを検出する排気圧力センサを設け、この排気圧力Ｐｎがしきい値Ｘを超える運転条件を強制ブローオフ時と判定する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、強制ブローオフ時判定手段として、排気温度を検出する排気温度センサを設け、この排気温度に応じて排気圧力Ｐｎまたはしきい値Ｘの少なくとも一方を補正する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１４】
第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明において、強制ブローオフ制御が行われることを運転者に知らせる作動警報装置を備えたことを特徴とするものとした。
【００１５】
第６の発明は、第１から第５のいずれか一つの発明において、エンジンから車輪に伝達する動力を断続するクラッチを備え、動力遮断時判定手段としてこのクラッチの断続を検出するクラッチ状態センサを備え、クラッチが切断された状態を動力遮断時と判定する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、強制ブローオフ制御が行われている間にクラッチが接続されることを防止するクラッチ接続防止装置を備えたことを特徴とするものとした。
【００１７】
第８の発明は、第１から第５のいずれか一つの発明において、エンジンの出力を車輪に伝達する変速比を切換えるトランスミッションを備え、動力遮断時判定手段としてトランスミッションがニュートラル位置にあることを検出するシフト位置センサを備え、トランスミッションがニュートラル位置にある状態を動力遮断時と判定する構成としたことを特徴とするものとした。
【００１８】
第９の発明は、第８の発明において、強制ブローオフ制御が行われている間にシフト位置が走行レンジに切換わることを防止するシフト位置変更防止装置を備えたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によると、フィルタのＰＭ捕集量が所定値を超える強制ブローオフ時を判定し、車両を走行させることなく排気圧力を高める強制ブローオフ制御を行うことにより、フィルタから離脱したＰＭが排気管から外部へと少量づつ排出され、周囲に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００２０】
第２の発明によると、この強制ブローオフ制御が行われることにより、エンジンの回転数が繰り返し上昇して排気圧力及び排気流量が所定の周期で高まり、フィルタに捕集されたＰＭの一部がフィルタから少量づつ離脱して排気管から外部へと排出され、周囲に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００２１】
第３の発明によると、排気圧力Ｐｎに応じて一定のＰＭ捕集量に達する強制ブローオフ時を的確に判定することができる。
【００２２】
第４の発明によると、排気温度に影響されることなく一定のＰＭ捕集量に達すると強制ブローオフ時が判定される。
【００２３】
第５の発明によると、作動警報装置を作動させることにより、強制ブローオフ制御が行われることを運転者に知らせることができる。
【００２４】
第６の発明によると、クラッチが切断された状態を動力遮断時と判定することにより、強制ブローオフ制御がクラッチが切断された状態で行われ、車両が勝手に発進するようなことを回避できる。
【００２５】
第７の発明によると、強制ブローオフ時にクラッチが接続されて車両が勝手に発進するようなことを回避できる。
【００２６】
第８の発明によると、トランスミッションがニュートラル位置にある状態を動力遮断時と判定することにより、強制ブローオフ制御がニュートラル位置にある状態で行われ、車両が勝手に発進するようなことを回避できる。
【００２７】
第９の発明によると、強制ブローオフ時にシフト位置が走行レンジに切換わって車両が勝手に発進するようなことを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１において、１０は車両に搭載されるディーゼルエンジン、１３は燃料噴射装置、２０はコントロールユニット、１９はエンジン回転数、エンジン負荷等を検出するセンサである。このコントロールユニット２０は、制御マップに基づきエンジン回転数とエンジン負荷等に応じて燃料噴射量、燃料噴射時期を決め、これを燃料噴射装置１３に指令する。
【００３０】
エンジン１０の排気通路１１にＣＲ−ＤＰＦ１２が介装され、このＣＲ−ＤＰＦ１２は、上流側から酸化触媒とＰＭを捕集するフィルタが並んで設けられている。酸化触媒は排気に含まれるＨＣ（炭化水素）等を酸化処理するとともに、ＮＯをＮＯ2に酸化処理するものであり、このＮＯ2によって堆積ＰＭを酸化させる再生が行われる。
【００３１】
ＣＲ−ＤＰＦ１２のフィルタは、例えば金属繊維を重ね合わせた構造体からなる。
【００３２】
ＣＲ−ＤＰＦ１２のフィルタは、ＰＭ捕集率が例えば５０％程度の低捕集効率のフィルタが用いられる。これにより、ＰＭ堆積量が過剰になることを回避し、フィルタの溶損や亀裂を防止できる。そして、排気温度がある程度上昇する通常の運転条件で堆積ＰＭを燃焼除去するフィルタの再生が行われることでフィルタの目詰まりを防止できるため、アフタ噴射等を行ってフィルタの強制再生を行う必要がない。
【００３３】
しかし、ＣＲ−ＤＰＦ１２のフィルタは、低捕集効率のフィルタが用いられているため、再生が行われないような排気温度が低い条件での定常運転が長時間続いた後に急加速運転等が行われた場合に、フィルタに堆積したＰＭが排気管から外部へと一気に排出される大量ブローオフ現象が生じ、周囲に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【００３４】
本発明の排気浄化装置は、ブローオフ現象の問題を解消するため、フィルタのＰＭ捕集量が所定値を超える強制ブローオフ時を判定する強制ブローオフ時判定手段と、エンジン１０の動力が車輪に伝達されない動力遮断時を判定する動力遮断時判定手段と、強制ブローオフ時でありかつ動力遮断時であることが判定されるとエンジン１０の排気圧力を高める強制ブローオフ制御を行う強制ブローオフ制御手段とを備える。こうして車両を走行させることなく排気圧力を高める強制ブローオフ制御を行うことにより、ＰＭの一部がフィルタから離脱し、排気管から外部へと少量づつ排出され、周囲に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００３５】
具体的には、強制ブローオフ時判定手段として、排気通路１１にＣＲ−ＤＰＦ１２の排気入口側に排気圧力センサ２１と排気温度センサ２２が設けられ、コントロールユニット２０は排気圧力センサ２１の検出値Ｐｎを読み込み、排気温度センサ２２の検出値に応じて補正されたしきい値Ｘを求め、この排気圧力Ｐｎがしきい値Ｘを超える運転条件を強制ブローオフ時と判定する。
【００３６】
図２はフィルタのＰＭ捕集量（煤堆積量）と排気圧力の関係を示すものであり、これは実験等によって求められる。ＰＭ捕集量が増えるのに伴って排気圧力が上昇するため、排気圧力の検出値からＰＭ捕集量を算出できる。
【００３７】
図３は排気温度と排気圧力のしきい値Ｘの関係を示すマップであり、これは実験等によって予め設定される。このマップには排気温度が上昇するのに伴って排気圧力のしきい値Ｘが上昇するように設定され、排気温度によって強制ブローオフ時が変わることを回避するようになっている。これにより、排気温度に影響されることなく一定のＰＭ捕集量に達すると強制ブローオフ時が判定される。
【００３８】
なお、排気温度が上昇するのに伴って排気圧力を補正する構成としても良い。
【００３９】
動力遮断時判定手段として、エンジン１０の図示しない出力軸とトランスミッションの入力軸の間に設けられるクラッチの断続を検出するクラッチ状態センサ１８が設けられ、コントロールユニット２０はクラッチが切断された状態をエンジン１０の動力が車輪に伝達されない動力遮断時と判定する。
【００４０】
本実施の形態では、強制ブローオフ制御が行われている間にクラッチが接続されることを防止するクラッチ接続防止装置１７を備える。これにより、強制ブローオフ時にクラッチが接続されて車両が勝手に発進するようなことを回避できる。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、強制ブローオフ制御が行われる前にこれを運転者に知らせる作動警報装置１６を備える。
【００４２】
コントロールユニット２０はこの作動警報装置１６を作動させた後、クラッチ接続防止装置１７を作動させ、強制ブローオフ制御を行う構成とする。
【００４３】
図４のフローチャートは上記制御ルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００４４】
これについて説明すると、まず、ステップ１にて、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転状態の検出値を読み込む。続くステップ２にてこの判定許可条件となるアイドル運転時かどうかを判定する。
【００４５】
ここでアイドル運転時と判定されると、ステップ３，４に進み、排気圧力センサ２１の検出値Ｐｎを読み込み、排気温度センサ２２の検出値に応じて補正されたしきい値Ｘを求め、この排気圧力Ｐｎがしきい値Ｘを超える運転条件を強制ブローオフ時か否かを判定する。このステップ３，４にて行われる処理が、強制ブローオフ時判定手段に相当する。
【００４６】
ステップ５にて、クラッチ状態センサ１８の検出値からクラッチが切断された状態か否かを判定する。このステップ５にて行われる処理が、動力遮断時判定手段に相当する。
【００４７】
ここで強制ブローオフ時であり、かつクラッチが切断された動力遮断時であることが判定されると、ステップ６〜７に進み、作動警報装置１６を作動させた後、クラッチ接続防止装置１７を作動させ、強制ブローオフ制御を行う。
【００４８】
ステップ６にて、作動警報装置１６を作動させることにより、強制ブローオフ制御が行われることを運転者に知らせることができる。
【００４９】
ステップ７にて、クラッチ接続防止装置１７を作動させることにより、エンジン回転数が上昇する強制ブローオフ制御が行われる際に、クラッチが接続されて車両が発進するようなことを回避できる。
【００５０】
ステップ８にて行われる強制ブローオフ制御は、設定期間ａの間にアクセル開度を設定開度ｂにしてメイン燃料噴射量を増大させるフリーアクセル動作を設定回数ｃだけ繰り返す。このステップ８にて行われる処理が、強制ブローオフ制御手段に相当する。
【００５１】
この強制ブローオフ制御が行われることにより、エンジン１０の回転数が繰り返し上昇して排気圧力及び排気流量が所定の周期で高まり、フィルタに捕集されたＰＭの一部がフィルタから少量づつ離脱して排気管から外部へと排出され、周囲に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００５２】
換言すると、この強制ブローオフ制御によって外部へと排出されるＰＭ量が周囲に悪影響を及ぼさない少量となるように、強制ブローオフ時を判定するしきい値Ｘを任意に設定している。
【００５３】
一方、ステップ４にて強制ブローオフ時と判定されても、ステップ５にてクラッチが接続された状態と判定された場合は、強制ブローオフ制御が行われない。この場合、運転者の操作によりクラッチが接続されて車両が走行していると、排気圧力が及び排気流量が高まることにより、フィルタに捕集されたＰＭの一部が排気管から外部へと排出されるとともに、走行中に堆積ＰＭを燃焼除去するフィルタの再生が行われることにより、周囲に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００５４】
次に図５に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５５】
動力遮断時判定手段として、図示しないトランスミッションがニュートラル位置にあることを検出するシフト位置センサ１５が設けられ、コントロールユニット２０はトランスミッションがニュートラル位置にある状態をエンジン１０の動力が車輪に伝達されない動力遮断時と判定する。
【００５６】
本実施の形態では、強制ブローオフ制御が行われている間にトランスミッションのシフト位置がニュートラル位置から走行レンジに切換わることを防止するシフト位置変更防止装置１４を備える。これにより、強制ブローオフ時にトランスミッションがニュートラル位置にある状態が維持され、シフト位置が走行レンジに切換わって車両が勝手に発進するようなことを回避できる。
【００５７】
図６のフローチャートは本実施形態の制御ルーチンを示しており、コントロールユニット２０において一定周期毎に実行される。
【００５８】
これについて説明すると、ステップ１〜４，６，８は前記図４のフローチャートと同様な制御動作が行われる。
【００５９】
ステップ５にて、シフト位置センサ１５の検出値からトランスミッションがニュートラル位置にあるか否かを判定する。このステップ５にて行われる処理が、動力遮断時判定手段に相当する。
【００６０】
ステップ７にて、シフト位置変更防止装置１４を作動させることにより、エンジン回転数が上昇する強制ブローオフ制御が行われる際に、シフト位置が走行レンジに切換わって車両が発進することを回避できる。
【００６１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の排気浄化装置は、ディーゼルエンジンに備えられる排気浄化装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態を示す排気浄化装置のシステム図。
【図２】同じくＰＭ捕集量（煤堆積量）と排気圧力の関係を示す特性図。
【図３】同じく排気温度と排気圧力のしきい値Ｘの関係を示すマップ。
【図４】同じく制御動作を示すフローチャート。
【図５】他の実施の形態を示す排気浄化装置のシステム図。
【図６】同じく制御動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６４】
１０  エンジン
１１  排気通路
１３  燃料噴射装置
１４  シフト位置変更防止装置
１５  シフト位置センサ
１６  作動警報装置
１７  クラッチ接続防止装置
１９  センサ
２０  コントロールユニット
２１  排気圧力センサ
２２  排気温度センサ
【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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