(57)【要約】【課題】フィルタ再生の完了を確実に判定できるようにする。【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気管１１に組み込んだパティキュレートフィルタ１３と、パティキュレートフィルタ１３の上流側及び下流側の温度を計測する温度センサ１５，２１と、燃料主噴射後の燃料が着火しない時期に燃料ポスト噴射を行なう制御装置２０とを有し、温度センサ１５，２１の温度信号１５ａ，２１ａによりパティキュレートフィルタ１３の上流側の温度、または下流側の温度に基づくパティキュレート燃焼再生量機能を制御装置２０に具備させている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排気系統に組み込んだ触媒再生型パティキュレートフィルタの上流側で排気に燃料を添加し、触媒により酸化する燃料の反応熱でパティキュレートを燃焼させてフィルタの再生を行なう２以上の再生完了判定手段を備え、そのいずれかが完了したと判定した場合に、フィルタの再生を終了することを特徴とするパティキュレートフィルタ再生方法。
【請求項２】
再生完了判定手段の１つが酸化触媒とフィルタの間に温度センサを備え、それにより検出される温度からフィルタ床温度を推測し、当該床温度に基づき燃焼再生量を求め、所要の値に達したときに、フィルタ再生が完了したとの判定を下すことを特徴とするパティキュレートフィルタ再生方法。
【請求項３】
再生完了判定手段の１つがフィルタの後段に温度センサを備え、それにより検出される温度からフィルタ床温度を推測し、当該床温度に基づき燃焼再生量を求め、所要の値に達したときに、フィルタ再生が完了したとの判定を下すことを特徴とするパティキュレートフィルタ再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパティキュレートフィルタ再生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気（軽油の燃焼ガス）には、炭素質よりなる煤と、高沸点炭化水素成分からなるＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）を主な成分として、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）が加わった組成のパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）が含まれている。
【０００３】
パティキュレートの大気中への拡散を抑制する対策として、パティキュレート捕集用のフィルタを車両用ディーゼルエンジンの排気系統に組み込むことが行なわれている。
【０００４】
パティキュレートフィルタとしては、コージェライトなどのセラミックスによりハニカムコアを形成し、当該ハニカムコアの多孔質薄壁で区分される多数の流路にエンジンからの排気を流通させるものがある。
【０００５】
上記パティキュレートフィルタでは、平行に並んだ多数の流路の一端部分を１つおきに封鎖して、これに隣接する流路の非封鎖の一端部分へエンジンから排気を導くようにし、エンジンから排気が流入する流路の他端部分を封鎖して、これに隣接する流路の他端部分をマフラなどに接続して大気開放させている。
【０００６】
すなわち、エンジン排気に含まれているパティキュレートを多孔質薄壁で捕集し、当該多孔質薄壁を透過した排気だけが大気中へ放出されることになる。
【０００７】
また、排気抵抗が増大しないように、多孔質薄壁に堆積したパティキュレートを燃焼により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、ディーゼルエンジンが通常運転されている状態では、パティキュレートが自然着火し得る程度にまで排気温度が上がる機会が少ない。
【０００８】
そこで、白金を担持したアルミナにセリウムなどの希土類元素を添加した酸化触媒を、パティキュレートフィルタ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おり、これを用いれば、捕集し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、自然着火に至らない排気温度であってもパティキュレートを燃焼除去することが可能となる。
【０００９】
上記の酸化触媒には活性温度領域があり、排気温度が活性下限温度に達しない運転状態（一般的に軽負荷の運転領域に排気温度が低い領域が拡がっている）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が良好に燃焼除去されないという事象が起きる。
【００１０】
この解消策として、圧縮上死点（ピストン圧縮行程の上死点）付近における燃料主噴射後の燃料が着火しない時期に、排気に燃料を添加するためのポスト噴射を行ない、触媒で酸化する燃料の反応熱によって触媒床温度を上げるパティキュレートフィルタ再生方法が提案されている。
【００１１】
また、ポスト噴射などの手段により排気に燃料を添加してパティキュレートフィルタを再生する際に、フィルタ温度を検出したうえ、温度帯ごとに設定してある単位時間あたりのパティキュレートの燃焼量を積算し、その積算値に応じてフィルタ再生が完了したとの判定を下すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
特許文献１では、パティキュレートフィルタ直後に配置した温度センサで計測した排気温度を、フィルタ温度の代用値としている。
【特許文献１】特開２００３−２１４１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、パティキュレートフィルタの熱容量が大きいので、フィルタ温度が高くなっていてもフィルタ下流側の温度が低く計測されることや、あるいはフィルタ上流側における排気温度が低くなってもフィルタ下流側の温度が高く計測されることがある。
【００１４】
すなわち、特許文献１の方式では、加速や減速によってエンジンの定常負荷状態が継続しない場合には、フィルタの再生が完了したか否を確実に判定することができず、排気への燃料添加が有効に行なわれない場合が想定される。
【００１５】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、フィルタ再生の完了を確実に判定できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、エンジン排気系統に組み込んだ触媒再生型パティキュレートフィルタの上流側で排気に燃料を添加し、触媒により酸化する燃料の反応熱でパティキュレートを燃焼させてフィルタの再生を行なう２以上の再生完了判定手段を備え、そのいずれかが完了したと判定した場合に、フィルタの再生を終了する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、再生完了判定手段の１つが酸化触媒とフィルタの間に温度センサを備え、それにより検出される温度からフィルタ床温度を推測し、当該床温度に基づき燃焼再生量を求め、所要の値に達したときに、フィルタ再生が完了したとの判定を下す。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、再生完了判定手段の１つがフィルタの後段に温度センサを備え、それにより検出される温度からフィルタ床温度を推測し、当該床温度に基づき燃焼再生量を求め、所要の値に達したときに、フィルタ再生が完了したとの判定を下す。
【００１９】
請求項１に記載の発明では、エンジン負荷が高くなって、ある再生完了判定手段により完了が得られた場合に、フィルタの再生を終了する。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、エンジン負荷が高くなって、酸化触媒とフィルタの間の温度センサの検出値に基づく燃焼再生量が所要値に達した場合にフィルタの再生を終了する。
【００２１】
請求項３に記載の発明では、エンジン負荷が高くなって、フィルタの後段の温度センサの検出値に基づく燃焼再生量が所要値に達した場合にフィルタの再生を終了する。
【発明の効果】
【００２２】
（１）請求項１に記載の発明においては、ある再生完了判定手段により完了が得られた場合に、フィルタの再生を終了するので、エンジン負荷が高くなった場合やエンジン負荷が抜けた状態が続く場合でも、フィルタ再生の完了を確実に判定することが可能になる。
【００２３】
（２）請求項２に記載の発明においては、酸化触媒とフィルタの間の温度センサの検出値に基づく燃焼再生量が所要値に達した場合にフィルタの再生を終了するので、エンジン負荷が高くなった場合やエンジン負荷が抜けた状態が続く場合でも、フィルタ再生の完了を確実に判定することが可能になる。
【００２４】
（３）請求項３に記載の発明においては、、フィルタの後段の温度センサの検出値に基づく燃焼再生量が所要値に達した場合にフィルタの再生を終了するので、エンジン負荷が高くなった場合やエンジン負荷が抜けた状態が続く場合でも、フィルタ再生の完了を確実に判定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図示例とともに説明する。
【００２６】
図１は本発明のパティキュレートフィルタ再生方法の実施の形態の一例であり、また、図２乃至図４は本発明の適用対象となる排気浄化装置である。
【００２７】
ディーゼルエンジン１はターボチャージャ２を装備しており、エアクリーナ３から導入される吸気４が吸気管５を経てターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送給され、加圧された吸気４がインタークーラ６で冷却された後、吸気マニホールド７を経てディーゼルエンジン１のそれぞれの気筒８（図２では直列６気筒）に分配される。
【００２８】
更に、ディーゼルエンジン１の気筒８から排出される排気９は、排気マニホールド１０を経てターボチャージャ２のタービン２ｂへ送給され、当該タービン２ｂを駆動した後、排気管１１を経て大気中に放出される。
【００２９】
排気管１１にはフィルタケース１２が組み込んであり、該フィルタケース１２内の後段部分には、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が収容されている。
【００３０】
パティキュレートフィルタ１３は、セラミックスによってハニカムコアを形成し、当該ハニカムコアの多孔質薄壁１３ｂで区分される平行な多数の流路１３ａの一端部分を１つおきに封鎖して、これに隣接する流路１３ａの非封鎖の一端部分へディーゼルエンジン１から排気９を導くようにし且つ当該流路１３ａの他端部分を封鎖している（図３参照）。
【００３１】
すなわち、排気９に含まれているパティキュレートを多孔質薄壁１３ｂで捕集し、当該多孔質薄壁１３ｂを透過した排気９だけが下流側へ進んで大気中へ放出される。
【００３２】
フィルタケース１２内の前段部分には、ハニカム構造のフロースルー型の酸化触媒１４が収容されている（図４参照）。
【００３３】
この酸化触媒１４により酸化する燃料の反応熱で昇温された排気９がパティキュレートフィルタ１３へと導入されるので、より低い排気温度からパティキュレートフィルタ１３の強制再生を実現することが可能となる。
【００３４】
更に、フィルタケース１２の中間部分には、酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３の間の雰囲気温度（具体的には排気９の温度であって触媒床温度の代用値となる）を計測する温度センサ１５が、また、フィルタケース１２の下流側には、パティキュレートフィルタ１３を経た排気９の温度を計測する温度センサ２１がそれぞれ設けられており、これらの温度センサ１５，２１の温度信号１５ａ，２１ａが、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）をなす制御装置２０へ送信される。
【００３５】
制御装置２０は燃料噴射制御を担い、アクセルの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）の開度信号１６ａ、及びエンジン回転数を検出する回転センサ１７の回転数信号１７ａと、前記温度センサ１５，２１の温度信号１５ａ，２１ａに基づき、噴射信号１８ａを燃料噴射装置１８へ送信する。
【００３６】
燃料噴射装置１８は、ディーゼルエンジン１の気筒８ごとに装備したインジェクタ１９を有し、これらのインジェクタ１９の電磁弁が前記噴射信号１８ａに応じて開き、燃料の噴射時期、及び噴射量（開弁時間）を制御する。
【００３７】
制御装置２０は、
Ａ．開度信号１６ａから算定したエンジン負荷と回転数信号１７ａから算定したエンジン回転数に応じて、圧縮上死点付近で主噴射が行なわれるように通常モードの噴射信号１８ａを燃料噴射装置１８へ送信する機能、
Ｂ．主噴射後の燃料が着火しない時期にポスト噴射が行なわれるように強制再生モードの噴射信号１８ａを燃料噴射装置１８へ送信する機能、
Ｃ．ポスト噴射の開始前に、温度信号１５ａから算定した触媒床温度に応じて、主噴射後の燃料が着火可能な時期にアフタ噴射が行なわれるように昇温モードの噴射信号１８ａを燃料噴射装置１８へ送信する機能、
Ｄ．ポスト噴射を開始してから後の温度信号１５ａ，２１ａにより得たパティキュレートフィルタ１３の上流側及び下流側の温度が、しきい値を上回った時間Ｔ１，Ｔ２に応じてパティキュレートの燃焼再生量の累計値Σ１，Σ２を求める機能（図１参照）、
Ｅ．パティキュレートフィルタ１３上流側または下流側の温度に基づくパティキュレートの燃焼再生量の累計値Σ１，Σ２の少なくとも一方が設定値に到達した場合に、フィルタ再生が完了したとの判定を下し（図１参照）、強制再生モードから通常モードへの復帰を図るような噴射信号１８ａを燃料噴射装置１８へ送信する機能、
などを具備している。
【００３８】
車両の通常運転時には、Ａ項、Ｂ項、Ｃ項の機能によってポスト噴射及びアフタ噴射をしていない通常モードから、適切な間隔でポスト噴射によりパティキュレートの燃焼除去を図る強制再生モードへの切り替えが行なわれ、また、アフタ噴射によって排気温度を高める昇温モードを介在させるか否かの判断がなされる。
【００３９】
また、制御装置２０はポスト噴射が開始された後、温度信号１５ａ，２１ａにより得た温度がしきい値を上回った時間Ｔ１，Ｔ２から、パティキュレートの燃焼再生量の累計値Σ１，Σ２を求め、当該累計値Σ１，Σ２の少なくとも一方が設定値に到達した場合に、強制再生モードから通常モードへの復帰を図るような噴射信号１８ａを燃料噴射装置１８へ送信してポスト噴射を中断するので、フィルタ再生の完了を確実に判定することが可能になり、燃費も向上する。
【００４０】
なお、本発明のパティキュレートフィルタ再生方法は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のパティキュレートフィルタ再生方法は、様々な車種に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のパティキュレートフィルタ再生方法の実施の形態の一例における温度とパティキュレート燃焼再生量の関係を示す線図である。
【図２】本発明のパティキュレート再生方法の適用対象となる排気浄化装置の概念図である。
【図３】図２に関連するパティキュレートフィルタの断面図である。
【図４】図２に関連する酸化触媒の部分切断斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ディーゼルエンジン
１１  排気管（エンジン排気系統）
１３  パティキュレートフィルタ
１５  温度センサ
２１  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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