(57)【要約】【課題】燃料の消費量を低減できるディーゼルエンジンシステムを提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン２と、ディーゼルエンジン２に燃料を供給する燃料供給部４と、ディーゼルエンジン２に空気を導入する吸気部３と、吸気部３に備えられ空気の導入量を調節する吸気スロットル９と、ディーゼルエンジン２において生じる排ガスを排出する排気部５と、排気部５に介在され排ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ６と、ＤＰＦ６よりも排ガスの流れ方向上流側に配置される酸化触媒７と、排ガスの温度がＰＭを燃焼可能な所定温度となるように、燃料の供給量に応じて吸気スロットル９の開度を制御する制御ユニット１０とを備えるディーゼルエンジンシステム１のＰＭの燃焼時において、制御ユニット１０は、排ガスの温度が所定温度に至るまでの間は吸気スロットル９の開度を比較的大きくし、排ガスの温度が所定温度に至った後は吸気スロットル９の開度を比較的小さくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、
前記ディーゼルエンジンに空気を導入する吸気手段と、
前記吸気手段に備えられ、空気の導入量を調節する吸気調節手段と、
前記ディーゼルエンジンにおいて生じる排ガスを排出する排気手段と、
前記排気手段に介在され、排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、
前記排気手段において、前記微粒子捕集フィルタよりも前記排ガスの流れ方向上流側に配置される酸化触媒と、
前記排ガスの温度が前記微粒子を燃焼可能な所定温度となるように、燃料の供給量に応じて前記吸気調節手段の開度を制御する制御手段と
を備え、
前記微粒子の燃焼時において、前記制御手段は、
前記排ガスの温度が前記所定温度に至るまでの間は、前記吸気調節手段の開度を比較的大きくし、
前記排ガスの温度が前記所定温度に至った後は、前記吸気調節手段の開度を比較的小さくする
ことを特徴とする、ディーゼルエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンシステムに関し、詳しくは、ディーゼルエンジンおよび微粒子捕集フィルタを備えるディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気経路には、排ガスに含まれる排気微粒子（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ）を捕集および除去するため、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ；Ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）が設けられている。
【０００３】
具体的には、ディーゼルエンジンにおいては、排ガスに含まれるＰＭがＤＰＦにおいて捕集され、ＰＭが除去された排ガスが外部に放出されている。一方、ＤＰＦは、ＰＭを捕集するにしたがって、吸気および排気における圧損が上昇し、破損を生じる場合があり、また、捕集されたＰＭを放置すると、ＤＰＦがＰＭにより詰まる。
【０００４】
そこで、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させることも検討されるが、ＤＰＦ上に大量に蓄積したＰＭが燃焼すると、連鎖的な燃焼反応が生じ、過剰な燃焼熱によりＤＰＦが破損する場合がある。
【０００５】
そのため、ＤＰＦは、ＰＭが過剰に堆積される前に、所定のタイミングで加熱され、ＤＰＦ上に捕集されたＰＭが燃焼される。これにより、ＤＰＦが再生される。
【０００６】
ＤＰＦの再生方法としては、例えば、前段酸化触媒（ＤＯＣ）を用いてＤＰＦを加熱する方法が知られている。
【０００７】
より具体的には、例えば、排気通路に前段酸化触媒（ＤＯＣ）および排気微粒子（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）を備え、ＤＰＦの再生時期に、燃料噴射弁を用いてレイトポスト噴射を行うことで、ＤＰＦに捕集されたＰＭを再生処理するＤＰＦの噴射制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
このような噴射制御装置では、ディーゼルエンジンからの排ガスが排気通路に供給されるとともに、ディーゼルエンジンにレイトポスト噴射された燃料が、排気通路に供給され、その排気通路内の前段酸化触媒（ＤＯＣ）において酸化（燃焼）される。そして、このような酸化（燃焼）により排ガスが加熱され、加熱された排ガスがＤＰＦに供給されることにより、ＤＰＦに堆積したＰＭが燃焼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１３２９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、ディーゼルエンジンシステムでは、地球環境や低コスト化などの観点から、ＰＭの燃焼における燃料の消費量を低減することが、望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、燃料の消費量を低減できるディーゼルエンジンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明［１］は、ディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、前記ディーゼルエンジンに空気を導入する吸気手段と、前記吸気手段に備えられ、空気の導入量を調節する吸気調節手段と、前記ディーゼルエンジンにおいて生じる排ガスを排出する排気手段と、前記排気手段に介在され、排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、前記排気手段において、前記微粒子捕集フィルタよりも前記排ガスの流れ方向上流側に配置される酸化触媒と、前記排ガスの温度が前記微粒子を燃焼可能な所定温度となるように、燃料の供給量に応じて前記吸気調節手段の開度を制御する制御手段とを備え、前記微粒子の燃焼時において、前記制御手段は、前記排ガスの温度が前記所定温度に至るまでの間は、前記吸気調節手段の開度を比較的大きくし、前記排ガスの温度が前記所定温度に至った後は、前記吸気調節手段の開度を比較的小さくする、ディーゼルエンジンシステムを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のディーゼルエンジンシステムでは、微粒子の燃焼時において、排ガスの温度が微粒子を燃焼可能な所定温度に至るまでの間は、燃料の供給量が比較的多くなり、これに応じて、吸気調節手段の開度が比較的大きくなる。また、所定温度に至った後は、燃料の供給量が減少され、これに応じて、吸気調節手段の開度が比較的小さくなる。
【００１４】
このようなディーゼルエンジンシステムでは、排ガスの温度が微粒子を燃焼可能な所定温度に至るまでの間（すなわち、排ガスの昇温時）には、燃料の供給量が比較的多くなるが、その昇温における所要時間が短縮される。その結果、微粒子の燃焼に用いられる燃料の消費量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明のディーゼルエンジンシステムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、実施例１におけるＤＰＦ再生第１相関マップを示す。
【図３】図３は、実施例１におけるＤＰＦ再生第２相関マップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．ディーゼルエンジンシステムの構成
図１は、本発明のディーゼルエンジンシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
【００１７】
図１において、ディーゼルエンジンシステム１は、例えば、車両などに搭載される動力源であって、軽油などの燃料が供給されるディーゼルエンジン２と、ディーゼルエンジン２に燃料を供給する燃料供給手段としての燃料供給部４と、ディーゼルエンジン２に空気を導入する吸気手段としての吸気部３と、ディーゼルエンジン２において生じる排ガスを排出するための排気手段としての排気部５と、排ガスから微粒子を除去するためのＤＰＦユニット８と、制御手段としての制御ユニット１０とを備えている。
【００１８】
図１において、ディーゼルエンジン２は、シリンダーブロック１１と、ピストン１２と、シリンダヘッド１４とを備えている。
【００１９】
シリンダーブロック１１は、ピストン１２が収容される円筒形状のシリンダー部（気筒）１１ａと、シリンダー部１１ａの鉛直方向下方においてクランクシャフト３６（後述）が収容される略箱状のクランクケース１１ｂとを備えている。
【００２０】
ディーゼルエンジン２において、シリンダーブロック１１の数は、特に制限されず、単数または複数（例えば、２〜６つなど）である。すなわち、ディーゼルエンジン２は、単気筒型または多気筒型のディーゼルエンジンである。
【００２１】
ディーゼルエンジン２として、具体的には、１気筒型ディーゼルエンジン、２気筒型ディーゼルエンジン、３気筒型ディーゼルエンジン、４気筒型ディーゼルエンジン、６気筒型ディーゼルエンジンなどが挙げられる。
【００２２】
ディーゼルエンジン２として、好ましくは、多気筒型（より好ましくは、３気筒型）のディーゼルエンジン２が挙げられる。なお、図１においては、１つのシリンダーブロック１１のみを示し、その他のシリンダーブロック１１については省略している。
【００２３】
ピストン１２は、シリンダー部１１ａ内において空気を圧縮するために設けられており、シリンダー部１１ａ内において摺動可能に収容されている。また、ピストン１２には、クランクシャフト３６が、クランクケース１１ｂ内を回転可能に設けられている。
【００２４】
シリンダヘッド１４は、シリンダーブロック１１の鉛直方向上側において、シリンダーブロック１１を封止するように配置されており、ピストン１２とシリンダヘッド１４との間には、燃焼室２０が形成されている。燃焼室２０では、燃料噴射弁１９（後述）から噴射された燃料と、吸気部３（後述）から供給された空気とが混合および燃焼可能とされている。
【００２５】
また、シリンダヘッド１４は、吸気部３（後述）から供給される空気を燃焼室２０に導入するための吸気ポート２１と、燃焼室２０で生成された排ガスを排気部５（後述）に排出するための排気ポート２２と、吸気ポート２１を開閉可能とする吸気弁２４と、排気ポート２２を開閉可能とする排気弁２５とを備えている。吸気弁２４および排気弁２５は、制御ユニット１０（後述）と電気的に接続されており、制御ユニット１０（後述）からの電気信号に応じて、開閉可能としている。
【００２６】
このようなディーゼルエンジン２では、ピストン１２の昇降運動が繰り返されており、例えば、吸気工程、圧縮工程、爆発工程、排気工程が順次実施される。これにより、燃焼室２０において燃料が燃焼され、クランクシャフト３６が回転することにより、動力が出力されている。
【００２７】
燃料供給部４は、燃焼室２０に燃料を供給するユニットであり、具体的には、燃料タンク１７と、燃料供給管１８と、燃料噴射弁１９とを備えている。
【００２８】
燃料タンク１７は、ディーゼルエンジン用の燃料（例えば、軽油など）を貯留するタンクであって、例えば、耐熱耐圧容器などから形成されている。
【００２９】
燃料供給管１８は、燃料を、燃料タンク１７から各燃焼室２０に供給するための管であって、上流側端部が燃料タンク１７に接続され、また、下流側が燃料噴射弁１９に接続されている。また、燃料供給管１８には、図示しない燃料ポンプなどが介装されており、その駆動により、燃料タンク１７内の燃料を、燃料噴射弁１９に供給可能としている。
【００３０】
燃料噴射弁１９は、各燃焼室２０へ燃料を噴射するための噴射弁であり、燃焼室２０内に臨むように、シリンダヘッド１４に接続されている。また、各燃料噴射弁１９は、制御ユニット１０（後述）と電気的に接続されており、制御ユニット１０（後述）からの電気信号に応じて、燃料を燃焼室２０に噴射可能としており、また、その噴射量を弁開度により調節可能としている。
【００３１】
吸気部３は、燃焼室２０に空気を導入するためのユニットであり、具体的には、吸気管１３およびコンプレッサ１６を備えている。
【００３２】
吸気管１３は、ディーゼルエンジン２の各燃焼室２０へ空気を導入するために設けられており、上流側が外部（外気）に開放され、下流側がシリンダヘッド１４の吸気ポート２１に接続されている。なお、ディーゼルエンジン２が複数のシリンダーブロック１１を有する場合、吸気管１３は、下流側が分岐する分岐多岐管として形成され、その分岐末端が、各シリンダヘッド１４の吸気ポート２１に接続される。
【００３３】
コンプレッサ１６は、空気を外部から吸入するための装置であって、吸気管１３に介装されている。
【００３４】
また、吸気管１３の流れ方向途中には、空気の導入量を調節するための吸気調節手段としての吸気スロットル９が、備えられている。
【００３５】
吸気スロットル９は、制御ユニット１０（後述）と電気的に接続されており、制御ユニット１０（後述）からの電気信号に応じて開度変更および開閉可能とされている。これにより、吸気スロットル９は空気を燃焼室２０に導入可能としており、さらに、その開度により、空気の導入量を調節可能としている。
【００３６】
また、詳しくは図示しないが、吸気管１３の流れ方向途中には、必要に応じて、空気から不純物を除去するためのエアクリーナー（図示せず）、空気を冷却するためのエアクーラー（図示せず）などが介装されている。
【００３７】
排気部５は、燃焼室２０において生じる排ガス（燃料の燃焼ガス）を、燃焼室２０から排出するユニットであり、具体的には、排気管２３を備えている。
【００３８】
排気管２３は、ディーゼルエンジン２の各燃焼室２０から排ガスを外部へ排出するために設けられる排気多岐管であって、上流側が各シリンダヘッド１４の排気ポート２２に接続され、また、下流側が外部（外気）に開放されている。なお、ディーゼルエンジン２が複数のシリンダーブロック１１を有する場合、排気管２３は、上流側が分岐する分岐多岐管として形成され、その分岐末端が、各シリンダヘッド１４の排気ポート２２に接続される。
【００３９】
また、排気管２３の流れ方向途中には、排ガスを動力に変換するためのターボチャージャー３０が介装されている。ターボチャージャー３０は、公知のターボチャージャーでよく、例えば、排ガスの流れにより回転するタービン（図示せず）と、タービン（図示せず）の回転を伝達するシャフト（図示せず）などを備えるターボチャージャーなどが挙げられる。
【００４０】
また、排気管２３の流れ方向途中、具体的には、ターボチャージャー３０よりも下流側には、ＤＰＦユニット８が介装されている。
【００４１】
ＤＰＦユニット８は、排ガスから微粒子（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ（詳しくは後述））を除去するための装置であって、排気管２３に介装されるケース２６と、そのケース２６内に配置される微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ；Ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）６および酸化触媒７とを備えている。
【００４２】
ケース２６は、特に制限されないが、例えば、排気管２３よりも広径の円筒形状の耐熱耐圧容器であって、排気管２３に介在されている。また、ケース２６には、内部温度を検知する温度センサ（図示せず）が設けられている。また、温度センサ（図示せず）により検知された温度は、後述する制御ユニット１０に入力可能とされている。
【００４３】
ＤＰＦ６は、排ガス中の微粒子を捕集するためのフィルタであって、排気管２３に介在されている。具体的には、ＤＰＦ６は、多孔円筒状に形成されており、排気管２３中の排ガスの流れ方向途中において、ケース２６中に配置されている。
【００４４】
酸化触媒７は、燃料（未燃焼ガス）が接触したときに、その燃料を酸化（燃焼）させる触媒であって、金属酸化物など、公知の酸化触媒が用いられる。
【００４５】
このような酸化触媒７は、例えば、円筒ハニカム状の触媒担体などにコーティングされ、ケース２６中において、上記のＤＰＦ６よりも排ガスの流れ方向上流側に配置されている。
【００４６】
また、排気管２３には、必要により、ターボチャージャー３０およびＤＰＦユニット８の下流側において、マフラー（図示せず）などが介装されていてもよい。
【００４７】
制御ユニット１０は、ディーゼルエンジンシステム１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
【００４８】
制御ユニット１０は、図１において破線で示されるように、吸気弁２４および排気弁２５に電気的に接続されており、その開閉を制御可能としている。
【００４９】
また、制御ユニット１０は、図１において破線で示されるように、吸気スロットル９および燃料噴射弁１９に電気的に接続されており、詳しくは後述するが、排ガスの温度が微粒子（ＰＭ）を燃焼可能な所定温度となるように、燃料噴射弁１９による燃料の噴射量（供給量）に応じて、吸気スロットル９の開度を制御可能としている。
【００５０】
さらに、ディーゼルエンジンシステム１は、燃費の向上を図る観点などから、必要に応じて、排気再循環（ＥＧＲ；  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）流路２８（図１破線参照）を備えることができる。
【００５１】
ＥＧＲ流路２８は、排気管２３の流れ方向途中部分（ターボチャージャー３０およびＤＰＦユニット８の間）と、吸気管１３の流れ方向途中部分（吸気スロットル９の下流側）とを連結するバイパス管であって、その流れ方向途中には、図示しない開閉制御弁を備えている。このようなＥＧＲ流路２８が備えられている場合には、排気管２３中の排ガスが、ＥＧＲ流路２８を介して、吸気管１３に循環可能とされ、その結果、排ガスが、再度、ディーゼルエンジン２に供給可能とされる。
【００５２】
２．ディーゼルエンジンシステムの駆動
ディーゼルエンジンシステム１では、各シリンダー部１１ａにおいて、ピストン１２の昇降運動が繰り返され、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が順次実施される。
【００５３】
具体的には、コンプレッサ１６が駆動され、また、制御ユニット１０により吸気スロットル９の開度が調節される。そして、吸気弁２４が作動され、吸気ポート２１が開状態とされることにより、空気が吸気管１３を通過して、各燃焼室２０に供給される（吸気工程）。
【００５４】
その後、吸気弁２４が作動され、シリンダヘッド１４の吸気ポート２１が閉状態とされ、各シリンダーブロック１１中を昇降運動（上昇）するピストン１２によって、空気が圧縮される（圧縮工程）。
【００５５】
そして、ピストン１２の上昇時において、所定のタイミング（すなわち、空気圧縮率が所定値に至ったタイミング）で、燃料タンク１７中の燃料が、燃料供給管１８および燃料噴射弁１９を介して、各燃焼室２０に供給される。これにより、圧縮された高温高圧状態の空気に燃料が自然着火し、爆発する（爆発工程）。
【００５６】
また、これにより、燃料が燃焼され、燃焼室２０内に排ガスが生じる。
【００５７】
その後、排気弁２５が作動され、排気ポート２２が開状態とされることにより、燃焼室２０内の排ガスが、排気管２３を通過して、外部に排出される（排気工程）。
【００５８】
このようなディーゼルエンジンシステム１の駆動により、クランクシャフト３６が回転し、動力が出力される。また、排気工程において、排ガスは、排気管２３に介装されるターボチャージャー３０を通過する。これにより、排ガスの流れが動力に変換される。
【００５９】
また、ディーゼルエンジンシステム１の駆動において、吸気スロットル９の開度、および、燃料噴射弁１９による燃料の供給量は、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）に応じて、適宜設定される。
【００６０】
例えば、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）と、燃料噴射弁１９による燃料の供給量と、空気の導入量とを調整し、その関係を予めマッピングし、運転相関マップを作成する。そして、ディーゼルエンジンシステム１の駆動時には、運転相関マップに基づいて、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）から、燃料噴射弁１９による燃料の供給量と、空気の導入量とを設定する。通常、ディーゼルエンジンシステム１に出力が要求されると、その要求される出力に応じた量の燃料が燃料噴射弁１９から噴射され、また、吸気スロットル９の開度が調節され、噴射された燃料の量に応じた量の空気が導入される。
【００６１】
一方、排ガスは、通常、微粒子（ＰＭ）を含んでいる。ＰＭは、例えば、黒煙、可溶有機分（ＳＯＦ）、燃料に含まれる硫黄分が化学変化した硫酸塩などを含んでいる。
【００６２】
このようなＰＭは、外気へ解放することが法令上制限されている。そのため、上記のディーゼルエンジンシステム１では、排ガスが排気管２３を通過するときに、ＰＭがＤＰＦ６において捕集される。つまり、ＤＰＦ６を通過した後の排ガスは、ＰＭの含有量が低下している。そのため、ＤＰＦ６を通過した後の排ガスを、外気に解放することができる。
【００６３】
３．ＤＰＦの再生
上記のように、ＤＰＦ６は、ＰＭを捕集する。しかし、ＤＰＦ６は、ＰＭを捕集するにしたがって、目詰まりを惹起し、捕集性能が低下する。また、ＤＰＦ６が目詰まりすると、ディーゼルエンジンシステム１の運転効率の低下や、ディーゼルエンジンシステム１の損傷を惹起する場合がある。
【００６４】
そこで、ディーゼルエンジンシステム１では、所定のタイミングでＤＰＦ６が加熱される。これにより、ＤＰＦ６上に捕集されたＰＭが燃焼され、ＤＰＦ６が再生される。
【００６５】
具体的には、ＰＭは、例えば、５５０℃以上、好ましくは、６００℃以上において、燃焼される。そのため、ＤＰＦ６を、好ましくは、６００℃以上（通常、７００℃以下）に加熱することにより、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼し、ＤＰＦ６を再生できる。
【００６６】
例えば、爆発工程において生じる排ガスの温度が、所定温度（好ましくは、６００℃）以上であれば、排気工程において、排ガスが排気管２３を通過するときに、ＤＰＦ６が加熱される。
【００６７】
その結果、ＤＰＦ６が所定温度（好ましくは、６００℃）以上に昇温され、ＤＰＦ６において捕集されたＰＭが、燃焼される。
【００６８】
一方、例えば、ディーゼルエンジンシステム１の駆動条件によっては、爆発工程において生じる排ガスの温度が、所定温度（好ましくは、６００℃）未満である場合がある。
【００６９】
このような場合には、排ガスが排気管２３を通過するときに、ＤＰＦ６を所定温度（好ましくは、６００℃）以上に加熱することができず、ＰＭを燃焼できない場合がある。
【００７０】
そこで、ディーゼルエンジンシステム１では、ディーゼルエンジン２の駆動中において、ＤＰＦ６を所定温度（好ましくは、６００℃）以上に加熱するため、燃料を燃焼室２０にポスト噴射する。
【００７１】
ポスト噴射とは、燃料を上記した爆発工程に供するためではなく、燃料を排気管２３に供給するための噴射である。具体的には、ポスト噴射では、上記した爆発工程ではなく、上記した排気工程において、燃料が燃焼室２０に噴射される。
【００７２】
燃焼室２０にポスト噴射された燃料は、爆発工程において生じた排ガスと混合される。そして、燃料は、排気工程において、排ガスとともに、排気管２３に供給される。
【００７３】
排気管２３に供給された燃料は、ＤＰＦユニット８の酸化触媒７に接触し、酸化（燃焼）される。そして、燃料の酸化（燃焼）により排ガスが加熱され、その加熱された排ガスがＤＰＦユニット８に充填され、ＤＰＦ６に供給される。その結果、ＤＰＦユニット８内の温度が上昇し、ＤＰＦ６に堆積したＰＭが燃焼される。
【００７４】
このようにして、燃料を燃焼室２０にポスト噴射することにより、排ガスを加熱し、ＤＰＦ６を所定温度（好ましくは、６００℃）以上に加熱して、ＰＭを燃焼させることができる。
【００７５】
４．吸気スロットルの開度調整
ディーゼルエンジンシステム１では、上記のように、ＤＰＦ６の再生時において、燃焼が噴射される。一方、ディーゼルエンジンシステム１としては、地球環境や低コスト化などの観点から、ＰＭの燃焼時における燃料の消費量を低減することが、望まれている。
【００７６】
そこで、ディーゼルエンジンシステム１では、ＰＭの燃焼時において、制御ユニット１０の制御により、吸気スロットル９の開度を調整し、燃料の消費量を低減させる。
【００７７】
具体的には、上記のように排ガスを加熱し、ＤＰＦ６を所定温度（好ましくは、６００℃）以上に加熱する場合において、排ガスの温度が上記の所定温度（好ましくは、６００℃）に至るまでの間（すなわち、排ガスの昇温時）は、制御ユニット１０の制御により、燃料噴射弁１９による燃料の供給量を、排ガスの昇温終了後（排ガスの温度が所定温度に至った後）における燃料の供給量に対して、比較的多くする。
【００７８】
より具体的には、排ガスの昇温時には、燃料の供給量を、通常、ＤＰＦ６の再生時に要求される燃料の供給量よりも多い度合いに設定する（増加させる）。
【００７９】
排ガスの昇温時における燃料の供給量は、要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）にもよるが、排ガスの昇温終了後における燃料の供給量に対して、例えば、１０５％以上、好ましくは、１１０％以上であり、例えば、９００％以下、好ましくは、５００％以下である。
【００８０】
また、排ガスの温度が上記の所定温度（好ましくは、６００℃）に至るまでの間（すなわち、排ガスの昇温時）には、上記の燃料の供給量に応じて、吸気スロットル９の開度を比較的大きく調整し、空気の導入量を、排ガスの昇温終了後（排ガスの温度が所定温度に至った後）における空気の導入量に対して、比較的多くする。
【００８１】
より具体的には、排ガスの昇温時には、空気の導入量を、通常、ＤＰＦ６の再生時に要求される空気の導入量よりも、多くする（増加させる）。
【００８２】
排ガスの昇温時における空気の導入量は、要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）にもよるが、排ガスの昇温終了後における空気の導入量に対して、例えば、１０５％以上、好ましくは、１１０％以上であり、例えば、９００％以下、好ましくは、５００％以下である。
【００８３】
また、好ましくは、排ガスの昇温終了後の燃料の供給量に対する、排ガスの昇温時における燃料の供給量の割合は、排ガスの昇温終了後の空気の導入量に対する、排ガスの昇温時における空気の導入量の割合と、同程度である。
【００８４】
このように、排ガスの昇温時には、燃料の供給量と、空気の供給量とが、排ガスの昇温終了後に対して、比較的多くされる。
【００８５】
好ましくは、排ガスの昇温時における、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）と、燃料の供給量（比較的多い供給量）と、空気の導入量（比較的多い導入量）とを調整し、その関係を予めマッピングし、ＤＰＦ再生第１相関マップを作成する。そして、排ガスの昇温時には、そのＤＰＦ再生第１相関マップに基づいて、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）から、燃料噴射弁１９による燃料の供給量（比較的多い供給量）と、空気の導入量（比較的多い導入量）とを設定する。
【００８６】
通常、ＤＰＦ６の再生時には、ディーゼルエンジンシステム１の出力（エンジン回転数など）が設定され、また、その出力に応じた量の燃料が燃料噴射弁１９から噴射される。そして、噴射された燃料の量に応じて、吸気スロットル９の開度が調節され、空気が導入される。すなわち、ＤＰＦ再生第１相関マップとして、出力および燃料供給量を参照して吸気スロットル９の開度を調整する、開度マップが用いられる。
【００８７】
このように、燃料の供給量と、空気の導入量とを比較的多くすると、ディーゼルエンジン２において生じる熱エネルギーが比較的大きくなるため、ケース２６内の排ガス（およびＤＰＦ６）の昇温速度の向上を図ることができる。すなわち、ケース２６内の排ガス（およびＤＰＦ６）が所定温度に至るまでの時間（所要時間）の短縮化を図ることができる。なお、排ガスの温度は、ケース２６に設けられた温度センサ（図示せず）などにより、検知される。
【００８８】
具体的には、排ガスの昇温時において、ＤＰＦ再生第１相関マップを用いた場合の昇温時間は、例えば、ＤＰＦ再生第２相関マップ（後述）を用いた場合の昇温時間に対して、例えば、９８％以下、好ましくは、９６％以下（通常、８０％以上）に短縮される。
【００８９】
また、このような場合の昇温時間は、ＤＰＦ６の再生における総時間（昇温時間と、昇温終了後における処理時間との合計）に対して、例えば、５％以上、好ましくは、１０％以上であり、例えば、２０％以下、好ましくは、１５％以下である。
【００９０】
そして、排ガスの温度が上記の所定温度（好ましくは、６００℃）に至った後（すなわち、排ガスの昇温終了後）は、制御ユニット１０の制御により、燃料噴射弁１９による燃料の供給量を減少させる。つまり、排ガスの昇温終了後における燃料の供給量を、排ガスの昇温時における燃料の供給量に対して、比較的少なくする。
【００９１】
なお、この場合の減少とは、上記の昇温時における増加を解消する意味であり、燃料の供給量を、必要量未満にする意味ではない。
【００９２】
すなわち、排ガスの温度が上記の所定温度（好ましくは、６００℃）に至った後（すなわち、排ガスの昇温終了後）において、燃料の供給量は、ディーゼルエンジンシステム１における必要量の範囲であり、排ガスの昇温時における燃料の供給量未満である。
【００９３】
なお、具体的な燃料の供給量は、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）に応じて、適宜設定される。
【００９４】
また、排ガスの温度が上記の所定温度（好ましくは、６００℃）に至った後（すなわち、排ガスの昇温終了後）には、上記のように減少された燃料の供給量に応じて、吸気スロットル９の開度を比較的小さく調整し、空気の導入量を減少させる。つまり、排ガスの昇温終了後における空気の導入量を、排ガスの昇温時における空気の導入量に対して、比較的少なくする。
【００９５】
なお、この場合の減少とは、上記の昇温時における増加を解消する意味であり、空気の導入量を、必要量未満にする意味ではない。
【００９６】
すなわち、排ガスの温度が上記の所定温度（好ましくは、６００℃）に至った後（すなわち、排ガスの昇温終了後）において、空気の導入量は、ディーゼルエンジンシステム１における必要量の範囲であり、排ガスの昇温時における空気の導入量未満である。
【００９７】
好ましくは、排ガスの昇温終了後における、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）と、燃料の供給量（比較的少ない供給量）と、空気の導入量（比較的少ない導入量）とを調整し、その関係を予めマッピングし、ＤＰＦ再生第２相関マップを作成する。そして、排ガスの昇温時には、そのＤＰＦ再生第２相関マップに基づいて、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）から、燃料噴射弁１９による燃料の供給量（比較的少ない供給量）と、空気の導入量（比較的少ない導入量）とを設定する。
【００９８】
通常、ＤＰＦ６の再生時には、ディーゼルエンジンシステム１の出力（エンジン回転数など）が設定され、また、その出力に応じた量の燃料が燃料噴射弁１９から噴射される。そして、噴射された燃料の量に応じて、吸気スロットル９の開度が調節され、空気が導入される。すなわち、ＤＰＦ再生第２相関マップとして、出力および燃料供給量を参照して吸気スロットル９の開度を調整する、開度マップが用いられる。
【００９９】
なお、具体的な空気の導入量は、ディーゼルエンジンシステム１に要求される出力（例えば、エンジン回転数、トルクなど）、および、燃料の供給量に応じて、適宜設定される。
【０１００】
そして、昇温終了後にも、上記のようにディーゼルエンジンシステム１を駆動し、ＤＰＦ６を再生させる。なお、昇温終了後におけるディーゼルエンジンシステム１の駆動時間は、ＤＰＦ６に堆積されるＰＭ量などに応じて、適宜設定される。
【０１０１】
５．作用・効果
このようなディーゼルエンジンシステム１では、微粒子の燃焼時において、排ガスの温度が微粒子を燃焼可能な所定温度に至るまでの間は、燃料の供給量が比較的多くなり、これに応じて、吸気スロットル９の開度が比較的大きくなる。また、所定温度に至った後は、燃料の供給量が減少され、これに応じて、吸気スロットル９の開度が比較的小さくなる。
【０１０２】
このようなディーゼルエンジンシステム１では、排ガスの温度が微粒子を燃焼可能な所定温度に至るまでの間（すなわち、排ガスの昇温時）には、燃料の供給量が比較的多くなるが、その昇温における所要時間が短縮される。その結果、微粒子の燃焼に用いられる燃料の消費量を抑制することができる。
【０１０３】
すなわち、排ガスの昇温時において、燃料の供給量を比較的多くし、吸気スロットル９の開度が比較的大きくすると、燃料の供給量を比較的多くせず、吸気スロットル９の開度を大きくしない場合に比べ、単位時間あたりの燃料の消費量は、多くなる。
【０１０４】
しかし、単位時間あたりの燃料の消費量が多くとも、排ガスの昇温における所要時間が大幅に短縮されるため、ＤＰＦ６の再生処理全体としてみれば、燃料の消費量を抑制することができる。その結果、上記のディーゼルエンジンシステム１では、微粒子の燃焼に用いられる燃料の消費量を抑制することができる。
【０１０５】
なお、上記の説明では、ディーゼルエンジンシステム１は、吸気調節手段として吸気スロットル９を備えているが、例えば、吸気スロットル９を備えることなく、吸気弁２４を吸気調節手段として用い、その開度により吸気量を調節することもできる。
【実施例】
【０１０６】
次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。
【０１０７】
実施例１
ＤＰＦユニットを備えるディーゼルエンジンシステム（３気筒型）を用意し、その駆動時のエンジン回転数と、燃料供給量（燃料噴射量）と、空気導入量（吸気スロットル開度）とを最適化し、相関マップを作成した。
【０１０８】
なお、相関マップは、ＤＰＦを再生する場合における排ガス温度の昇温時の相関マップ（ＤＰＦ再生第１相関マップ）と、ＤＰＦを再生する場合における排ガス温度の昇温終了後の相関マップ（ＤＰＦ再生第２相関マップ）とを作成した。ＤＰＦ再生第１相関マップを図２に、ＤＰＦ再生第２相関マップを図３に示す。
【０１０９】
そして、ＤＰＦにＰＭを堆積させた後、ＤＰＦユニットにおける排ガス温度が６５０℃に到達するように、エンジン回転数１６００ｒｐｍ、トルク４９Ｎｍとなるように燃料を供給し、ディーゼルエンジンを駆動させ、ＤＰＦを再生した。
【０１１０】
このとき、排ガス温度が６００℃に到達するまでは、ＤＰＦ再生第１相関マップ（図２）に従って吸気スロットルの開度を比較的大きく設定し、空気の導入量を調整した。また、排ガス温度が６００℃に到達した後は、ＤＰＦ再生第２相関マップ（図３）に従って吸気スロットルの開度を比較的小さく設定し、空気の導入量を調整した。
【０１１１】
そして、排ガス温度が６００℃に到達した後、約６００秒、ディーゼルエンジンを駆動させ、ＤＰＦを再生させた。なお、排ガス温度は６５０℃に到達した。
【０１１２】
このとき、排ガス温度が６００℃に到達するまでの所要時間（昇温時間）は約９０秒であった。また、ＤＰＦの再生における総所要時間（昇温時間と昇温終了後の処理時間との総時間）は、６９０秒であった。
【０１１３】
比較例１
排ガス温度が６００℃に到達するまで、および、排ガス温度が６００℃に到達した後の両方において、ＤＰＦ再生第２相関マップ（図３）に従って吸気スロットルの開度を設定し、空気の導入量を調整した以外は、実施例１と同様にして、ＤＰＦを再生させた。
【０１１４】
このとき、排ガス温度が６００℃に到達するまでの所要時間（昇温時間）は約１３０秒であった。また、ＤＰＦの再生における総所要時間（昇温時間と昇温終了後の処理時間との総時間）は、７３０秒であった。
【０１１５】
考察
実施例１および比較例１が参照されるように、排ガスの昇温時にＤＰＦ再生第１相関マップを用いる場合（実施例１）、排ガスの昇温時にＤＰＦ再生第２相関マップを用いる場合（比較例１）に比べ、ＤＰＦの再生時間を短縮でき、燃料の消費量を低減できた。
【０１１６】
具体的には、実施例１におけるＤＰＦの再生時間は、比較例１におけるＤＰＦの再生時間に対して、９４％の長さであり、約４０秒短縮された。
【０１１７】
また、この時、実施例１のＤＰＦ再生において消費された燃料の総量は、比較例１のＤＰＦ再生において消費された燃料に対して、約５％低減された。
【符号の説明】
【０１１８】
１      ディーゼルエンジンシステム
２      ディーゼルエンジン
３      吸気部
４      燃料供給部
５      排気部
６      微粒子捕集フィルタ
７      酸化触媒
９      吸気スロットル
１０    制御ユニット
【図１】
2017155603.tif 000003
【図２】
2017155603.tif 000004
【図３】
2017155603.tif 000005