JP2011111949A - Ｄｐｆ再生制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＰＦの再生時に、ＤＰＦに供給する酸素量を確保して、ＤＰＦの昇温不良を回避し、確実に再生できるようにする。
【解決手段】排気中の酸素量を抑制してポスト噴射を行い、ＤＰＦ３の温度を所定温度まで昇温させる昇温制御手段３２と、ＤＰＦ３の温度が所定温度まで上昇したら、ＤＰＦ３に酸素を供給してＰＭを燃焼させる酸素供給制御手段３１と、を備え、昇温制御手段３２には、ポスト噴射を開始してから所定時間が経過した後に、ＤＰＦ３の温度が所定温度まで昇温したかを判定する温度判定手段３３と、ＤＰＦ３の温度が所定温度まで昇温していないと判定された場合に、ＤＰＦ３に供給する酸素量が所定値未満であるかを判定する酸素量判定手段３４と、ＤＰＦ３に供給する酸素量が所定値未満であると判定された場合に、排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスを補正操作するデバイス補正手段３５と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気中の粒子状物質を捕集して除去するフィルタ（ＤＰＦ）の再生技術に関し、特に手動再生を含めたアイドル運転状態で実施するＤＰＦの再生技術に関する。

ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンともいう）を搭載した車両では、通常、排気中に煤等の粒子状物質（Particulate Matter、以下、ＰＭと略称する）が含まれており、これが直接大気中に放出されるのを防ぐために、ＰＭを捕集するパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦと略称する）と呼ばれるフィルタがエンジンの排気通路に備えられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

ＤＰＦはＰＭ捕集量（ＰＭ堆積量）に限度があり、また、ＰＭ堆積量の増加に伴ってエンジンの排気圧力が増大し燃費の悪化を招くため、ＰＭ堆積量が所定値以上になったら、ＤＰＦに溜まったＰＭを除去するＤＰＦ再生処理を行う。このＤＰＦ再生方法としては、ＤＰＦの上流に配設した酸化触媒に燃料を供給して、この燃料の酸化触媒上での燃焼により排気温度を上昇させ、高温となった排気によりＤＰＦをＰＭが燃焼する所定温度に昇温し、強制的にＰＭを燃焼させる強制再生という方法が知られている。このようにＤＰＦに堆積したＰＭを除去することで、ＤＰＦの目詰まりが解消され、捕集能力が回復（再生）するようになる。

この強制再生には、自動再生と呼ばれるものと手動再生と呼ばれるものの２種類の方法がある。自動再生とは、車両運行中に、燃料を供給し強制的にＰＭを燃焼し除去する方法であり、手動再生とは、車両の運行を中断し車両を停止させた状態で、燃料を供給し強制的にＰＭを燃焼して除去する方法である。
自動再生は、通常運行中にＰＭを燃焼して除去するため、様々なエンジン運転状態において強制運転を実施することになる。一方、手動再生は、車両を停止させた安定条件の下で再生を実施する。ドライバにとっては運行の中断が不要である自動再生が好適であるが、ＰＭを安定確実に燃焼させるためには手動再生が好適である。

特に、ＰＭが過剰に堆積した状態においては、安定した燃焼が困難な自動再生では、過剰に堆積したＰＭが一気に燃焼しフィルタに熱損傷を引き起こす可能性があるため、安定した燃焼が可能な手動再生が好適である。手動再生は一般にアイドル運転状態で実施するが、アイドル運転状態では、排気温度が上昇しにくいため、いかに排気温度を昇温させるかが重要である。

ところで、ＤＰＦに捕集されたＰＭは、ＤＰＦの温度をＰＭが燃焼する所定温度（ＰＭ燃焼温度）にしてから一気に酸素を供給すると、燃焼伝播により勢いよくＰＭが燃焼するため、最大の燃焼速度を得られることが知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、燃焼伝播によるＰＭの燃焼が開始すると、酸素量が十分であれば、その後その所定温度以下になっても捕集されたＰＭがすべて除去されるまで燃焼伝播による燃焼は維持される。

しかしながら、ＤＰＦの温度が、ＰＭが燃焼する所定温度に上昇する前にＤＰＦ中に酸素が存在すると、ＰＭはＤＰＦの温度が所定温度に近づくにつれ徐々に酸化反応により燃焼を開始するため、ＤＰＦ中のＰＭの密度が低下する。そのため、その後ＤＰＦの温度がＰＭ燃焼温度に達したとしても、燃焼伝播が起こりにくく、ＰＭ燃焼温度にしてから一気に酸素を供給する場合に比べて燃焼速度が遅くなるため、再生に要する時間が長引き、さらにＰＭの燃え残りが生じて排圧の回復が不十分となって運転性の悪化や通常運転時の燃費の悪化を招くといった課題があった。

そこで、例えば特許文献２に記載の排気浄化装置のように、ＤＰＦの温度がＰＭ燃焼温度に昇温するまでは排気中の酸素濃度を低くし、ＤＰＦの温度がそのＰＭ燃焼温度に到達した後に、排気中の酸素濃度を高くするよう制御する技術が提案されている。この排気浄化装置では、排気中の酸素濃度を低くするために、エンジン回転数と燃料噴射量とからリッチ運転のための目標吸入空気量を求め、その値になるよう吸気スロットルの開度を調整する。

この状態で、排気温度を上昇させるために、空燃比をフィードバックしながら膨張行程もしくは排気行程での追加の燃料噴射であるポスト噴射を実施する。そして、ＤＰＦの温度がＰＭ燃焼温度に到達した後は、吸気スロットルを開弁してリーン運転に切り換え、排気中の酸素濃度を高くして一気にＰＭを燃焼させている。

特許第３９２５４７２号公報 特開２００２−２１３２２９号公報

しかしながら、車両の使用環境によっては、ＤＰＦの再生運転時において、吸気スロットルを絞ることによりリッチ運転にしてポスト噴射を行っても、ＤＰＦの温度が、ＰＭが燃焼する所定温度まで昇温しない場合が生じることが判った。この原因を究明したところ、補機駆動のための負荷増大，低温時の摩擦増加及び高地による低酸素状態等で車両が使用される場合は、単純にエンジン回転数と燃料噴射量とから目標吸入空気量を求めて、吸気スロットルを制御して低酸素状態にすると、実際は酸素の絞り過ぎによる極低酸素状態となっていることが判明した。

つまり、酸素を必要とする運転状況や酸素が少ない状態での運転では、通常運転時と同様に吸入空気量を求め、単に吸気スロットル開度を絞って酸素濃度を低くすると、実際には求めた空気量よりも少ない空気量しか吸入されておらず、酸素濃度が非常に低い極低酸素状態となる場合がある。この状態では、ＤＰＦの再生のためにいくらポスト噴射を実施しても酸素量が足りず、ＤＰＦが昇温されないため、ＤＰＦに堆積したＰＭを除去することができない。さらに、酸素不足の状態で行ったポスト噴射は無駄な燃料噴射であるため、オイルダイリューションの原因にもなる。

特に、ＰＭが過剰に堆積した状態で実施する手動再生は、一般にアイドル運転状態で実施するが、アイドル運転状態では排気温度が上昇しにくいため、排気温度を上昇させてＤＰＦを昇温させるということをより厳密且つ確実に行わなければならない。そのためには、アイドル状態で実施される手動再生時は、特にＤＰＦに供給される酸素量を過不足にならないよう吸気スロットル開度を適切に制御する必要がある。

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、手動再生を含めたアイドル運転状態で実施するＤＰＦの再生処理において、ＤＰＦに供給する酸素量を確保して、ＤＰＦの昇温不良を回避し、ＤＰＦの再生を確実に実施できるようにした、ＤＰＦ再生制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＤＰＦ再生制御装置は、ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）の該ＰＭを除去して該ＤＰＦを再生するＤＰＦ再生制御装置であって、該ＰＭが所定値以上堆積すると、該排気中の酸素量を抑制してポスト噴射を行い該ＤＰＦの温度を該ＰＭが燃焼可能な所定温度まで昇温させる昇温制御手段と、該昇温制御手段による昇温制御によって該ＤＰＦの温度が該所定温度まで上昇したら、該ＤＰＦに酸素を供給して該ＰＭを燃焼させる酸素供給制御手段と、を備え、該昇温制御手段には、該ポスト噴射を開始してから所定時間が経過した後に、該ＤＰＦの温度が該所定温度まで昇温したかを判定する温度判定手段と、該温度判定手段により該ＤＰＦの温度が該所定温度まで昇温していないと判定された場合に該ＤＰＦに供給する酸素量が所定値未満であるかを判定する酸素量判定手段と、該酸素量判定手段により該ＤＰＦに供給する酸素量が所定値未満であると判定された場合に排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスを補正操作するデバイス補正手段と、が備えられていることを特徴としている。

該ＤＰＦの再生は、手動再生を含めたアイドル運転状態で実施されることが好ましい。
該排気温度昇温用デバイスには、吸気スロットルと、燃料噴射装置と、可変容量ターボチャージャーと、エキゾーストブレーキと、のいずれか１つ又は複数である酸素量調整用デバイスが含まれていることが好ましい。
該排気温度昇温用デバイスには、該燃料噴射装置と、高圧燃料を貯留するコモンレールと、のいずれか１つ又は両方が含まれていることが好ましい。

本発明のＤＰＦ再生制御装置によれば、ＤＰＦに供給される酸素量が所定値に達していない場合に、排気温度昇温用デバイスを補正操作することで排気温度を昇温させることができるため、酸素の絞り過ぎるによるＤＰＦの昇温不良を回避することができる。そのため、ＤＰＦの再生を確実に実施することができるとともに、無駄なポスト噴射を回避できるため、オイルダイリューションを低減することができる。

また、ＤＰＦに供給される酸素量が不足しているかの判定は、ポスト噴射を開始してから所定時間が経過したにもかかわらず、ＤＰＦの温度が所定温度に達していないと判定された後に実施するため、必要な場合のみ酸素量の判定がなされるため、必要最低限の演算のみを実施すればよい。
特に、手動再生を含めたアイドル運転状態でＤＰＦの再生が実施される場合、排気温度を上昇させてＤＰＦを昇温させるということをより厳密且つ確実に行わなければならないが、排気温度昇温用デバイスを補正操作することで排気温度を昇温させることができるため、ＤＰＦの再生が確実に実施できる。

また、排気温度昇温用デバイスには、吸気スロットルと、燃料噴射装置と、可変容量ターボチャージャーと、エキゾーストブレーキと、のいずれか１つ又は複数である酸素量調整用デバイスが含まれているため、酸素量調整用デバイスを補正操作することにより、ＤＰＦに供給される酸素量を確保することができる。また、酸素量調整用デバイスは、いずれか１つで十分な場合は補正操作を簡単に行うことができ、いずれか１つでは酸素量を確保できない場合は複数の組み合わせとすることにより、確実に酸素量を確保することができる。

排気温度昇温用デバイスには、さらに、燃料噴射装置とコモンレールのいずれか１つ又は両方が含まれているため、これらを補正操作することにより、排気温度を昇温させることができ、ＤＰＦの再生をより確実に実施することができる。

本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置を適用した車両に搭載されるディーゼルエンジン周りの構造を示す概略図である。 本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置によるＤＰＦ再生制御処理について示すフローチャートである。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置を説明するもので、図１はそのＤＰＦ再生制御装置を適用したディーゼルエンジン周りの構造を示す概略図、図２はそのＤＰＦ再生制御装置によるＤＰＦ再生制御処理について示すフローチャートである。なお、本実施形態は、手動再生を含めたアイドル運転状態で実施するＤＰＦ再生制御である。

図１に示すように、本実施形態にかかるディーゼルエンジン（単に、エンジンともいう）１は、図示しない車両のエンジンルーム内に収容されている。エンジン１のシリンダブロック（図示せず）にはシリンダ１３が設けられ、このシリンダ１３内にはピストン１４が上下に往復運動可能に設けられている。ピストン１４はコンロッド１５を介して図示しないクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ２２がエンジン１に設けられている。

エンジン１のシリンダヘッド（図示せず）には、ピストン１４の頂面側の図示しない燃焼室頂部の中央に向け、インジェクタ（燃料噴射装置）５が設けられており、図示しない燃料ポンプからコモンレールを介して燃料が送給されてくると、インジェクタ５が開弁して燃焼室内に燃料が噴射される。なお、燃料噴射は図示しないコモンレールにより５回に分けて実施される。この燃料噴射圧力を調整するため、図示しないレール内の燃料の圧力を検出するコモンレール圧センサ２５が設けられている。また、水温センサ２４は、エンジンの冷却水の温度を検出している。

排気通路１１に設けられたエキゾーストブレーキ８の下流には、エンジン１の排ガスに含まれる煤等のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter、ディーゼルパティキュレートフィルタ）３が設けられている。なお、エキゾーストブレーキ８は、エンジン１に使用される補助ブレーキ装置であり、排気通路１１に設けられたバルブを閉じて排ガスを出にくくすることでエンジン回転を妨げ、強力なエンジンブレーキを発生させる。また、エキゾーストブレーキ８を駆動するためにアクチュエータ２０が備えられている。

ＤＰＦ３の上流には、排ガス中に含まれる有害なＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を酸化して浄化する酸化触媒１６が設けられ、その酸化触媒１６の上流側には触媒温度センサ２６が設けられている。そして、インジェクタ５を用いて、燃焼室内で燃焼しないタイミング（主に排気工程中）で燃料を噴射するポスト噴射等によってＤＰＦ３の上流の酸化触媒１６に燃料を供給し、この燃料を酸化触媒１６で酸化反応（燃焼）させ、排気温度を上昇させてＤＰＦ３のＰＭを焼却除去することでＤＰＦ３の再生が実施される。なお、ＤＰＦ３の上流側及び下流側には排気温度センサ２７がそれぞれ設けられている。

エンジンルームには、過給圧の調整が可能な可変容量ターボチャージャー（以下、ＶＧターボチャージャーともいう）２が、エンジン１とともに収容されている。ＶＧターボチャージャー２は、エンジン１からの排ガスをタービン（図示せず）で利用し、同軸上のコンプレッサ（図示せず）を駆動して、エンジン１に高圧空気を過給する装置であり、タービン側に可変ノズルベーン機構（図示せず）を持っており、エンジン条件に合わせノズル開度を制御し、排気タービンの開口面積を調整することで過給圧をコントロールすることができる。なお、ＶＧターボチャージャー２を駆動するためにアクチュエータ１７が備えられている。

吸気通路１０の最上流には、吸入空気（新気）中の塵や埃を取り除くエアクリーナ４が設けられ、エアクリーナ４のすぐ下流には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２８が設けられている。また、この吸気通路１０に設けられた吸気スロットル７の下流側には、排気通路１１の途中から分岐したＥＧＲ通路１２の出口が接続されている。このＥＧＲ通路１２には、同通路１２を開閉するＥＧＲバルブ６が介装されており、エンジン１から排出された排ガスの一部を吸気通路１０に戻し、燃焼室へ導入できる構造になっている。なお、吸気スロットル７は、エンジン１に供給される空気量を調整するもので、アクチュエータ１８により駆動される。また、ＥＧＲバルブ６はアクチュエータ１９により駆動される。

さらに、吸気通路１０には吸入空気の圧力を検出する吸気圧力センサ２１が設けられている。吸気圧力センサ２１は、ＶＧターボチャージャー２の過給圧を推定する機能も有している。つまり、ＶＧターボチャージャー２の過給圧が変化すれば、吸気通路１０に設けられた吸気圧力センサ２１により検出される圧力も変化するため、吸気圧力センサ２１により検出される圧力をＶＧターボチャージャー２の過給圧として推定している。

また、上記のほかに、アクセルの踏込量を検出するアクセル開度センサ２３と、ＤＰＦ３の再生が必要な場合にドライバが押すＤＰＦクリーニングスイッチ９とが設けられており、運転時のドライバの出力要求とＤＰＦ３の再生要求とを検出している。
これら各種センサ及びスイッチからの情報は、エンジン制御装置（以下、エンジンＥＣＵという）３０に送られ、エンジンＥＣＵ３０により各種制御が実施されている。エンジンＥＣＵ３０は、エンジン制御にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成されている。

そして、エンジンＥＣＵ３０は、ＤＰＦ３の再生を実施するためにＤＰＦ３の温度を昇温する昇温制御手段３２としての機能要素と、ＤＰＦ３に酸素を供給する酸素供給制御手段３１としての機能要素と、燃料噴射を実施する燃料噴射制御手段３６としての機能要素と、ＶＧターボチャージャー２の過給圧を制御するＶＧターボチャージャー制御手段３７としての機能要素と、吸気スロットル７のスロットルバルブを制御する吸気スロットル制御手段３８としての機能要素と、エキゾーストブレーキ８のバルブを制御するエキゾーストブレーキ制御手段３９としての機能要素と、コモンレール内の燃料の圧力を制御するコモンレール圧制御手段４０としての機能要素とを有している。この他にも、エンジンＥＣＵ３０は、ＤＰＦ３にＰＭが過剰に堆積した場合に、ＤＰＦ３の再生が必要であると判定し、ドライバに再生が必要であることを伝える機能も有している。

昇温制御手段３２は、ＤＰＦ３にＰＭが所定値以上堆積すると、排気中の酸素量を抑制してインジェクタ５によりポスト噴射を行い、ＤＰＦ３の温度をＰＭが燃焼可能な所定温度（ＰＭ燃焼温度）まで昇温させる。この昇温制御手段３２は、さらに、ＤＰＦ３の温度が所定温度まで昇温したかを判定する温度判定手段３３としての機能要素と、ＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値未満であるかを判定する酸素量判定手段３４としての機能要素と、ＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値未満である場合に、排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスを補正操作するデバイス補正手段３５としての機能要素とを有している。

温度判定手段３３は、インジェクタ５によるポスト噴射が開始されてから所定時間が経過した後に、排気温度センサ２７によりＤＰＦ３の温度を検出し、ＤＰＦ３の温度が所定温度まで昇温したかを判定する。つまり、ポスト噴射が行われても、燃焼室から酸化触媒１６までは多少距離があるため、ポスト噴射が開始されてから燃料が酸化触媒１６に到達するまでの時間を所定時間とし、この所定時間が経過した後にＤＰＦ３の温度がＰＭ燃焼温度まで昇温されているかを判定する。

なお、ポスト噴射開始から酸化触媒１６に到達するまでの到達判定時間となる所定時間は、エアフローセンサ２８により吸入空気量を検出し、吸入空気量と燃料噴射量から排気流量を算出し、算出された排気流量を予め記憶された一次元マップに対応させて算出する。
また、ＤＰＦ３の温度上昇の判定しきい値となる所定温度は、インジェクタ５によりポスト噴射される燃料量を予め記憶された一次元マップに対応させて算出するが、これに限られたものではなく、ポスト噴射される燃料量と算出された排気流量とを予め記憶された二次元マップに対応させて算出する方法もある。

酸素量判定手段３４は、温度判定手段３３によりＤＰＦ３の温度が所定温度まで昇温していないと判定された場合に、ＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値未満であるかを判定する。通常は、インジェクタ５によりポスト噴射を行い、この燃料が酸化触媒１６で酸化反応（燃焼）すれば排気温度はＰＭが燃焼可能な所定温度まで昇温する。しかし、車両の使用環境によっては、ポスト噴射を行ってもＤＰＦ３の温度が所定温度まで昇温しない場合が生じる。その時に、ＤＰＦ３に供給される酸素量が絞られすぎていないかを判定する。
なお、ＤＰＦ３に供給される酸素量の判定しきい値となる所定値は、ポスト噴射される燃料量を予め記憶された一次元マップに対応させて算出する。

デバイス補正手段３５は、酸素量判定手段３４によりＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値未満であると判定された場合、つまり、ＤＰＦ３の温度が所定温度より低く、且つ、酸素量が不足している場合に、排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスの補正操作をする。この排気温度昇温用デバイスの補正については後述する。

酸素供給制御手段３１は、温度判定手段３３と酸素量判定手段３４とデバイス補正手段３５とからなる昇温制御手段３２による昇温制御によって、ＤＰＦ３の温度が所定温度まで上昇したら、ＤＰＦ３に酸素を供給して堆積したＰＭを一気に燃焼させる。
燃料噴射制御手段３６は、インジェクタ５によるすべての燃料噴射の制御を行う。つまり、ノイズ低減やＮo_x削減のためのプレ噴射（パイロット噴射），理想的なエンジン１のパワーを得るためのメイン噴射，ＰＭ削減のためのアフター噴射、及び昇温制御手段３２によりＤＰＦ３の温度を所定温度まで上昇させＤＰＦ３を再生させるためのポスト噴射である。

ＶＧターボチャージャー制御手段３７は、ＶＧターボチャージャー２の排気タービンの開口面積を調整し、過給圧の制御を行う。特に、再生運転時には排気温度を上昇させるため、開口面積を広くし過給圧を低く制御する。
吸気スロットル制御手段３８は、吸気スロットル７の開度を制御し、吸入空気（新気）の量を調整する。特に、再生運転時には排気温度を上昇させるため、吸気スロットル７の開度を絞り、吸入空気量を減らすよう制御する。

エキゾーストブレーキ制御手段３９は、エキゾーストブレーキ８を制御し、排ガスを出にくくすることでエンジン回転を妨げ、強力なエンジンブレーキを発生させる。特に、再生運転時には排気温度を上昇させるため、バルブを閉じて排ガスの量を減らすよう制御する。
コモンレール圧制御手段４０は、燃料が空気と混ざりやすくするため、図示しないコモンレール内の燃料の圧力を制御し、高い圧力で燃料噴射を行えるようにする。

本ＤＰＦ再生制御装置は、上記の何れもエンジンＥＣＵ３０の機能要素として備えられた酸素供給制御手段３１と、温度判定手段３３と酸素量判定手段３４とデバイス補正手段３５とを有する昇温制御手段３２とから構成される。

ここで、デバイス補正手段３５について説明する。
デバイス補正手段３５は、上記したように、ＤＰＦ３の再生運転時において、酸素量判定手段３４によりＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値未満であると判定された場合に、排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスの補正操作をする。排気温度昇温用デバイスには、ＶＧターボチャージャー２と、インジェクタ（燃料噴射装置）５と、吸気スロットル７と、エキゾーストブレーキ８と、のいずれか１つ又は複数である酸素量調整用デバイスが含まれている。酸素量調整用デバイスは、ＤＰＦ３に供給される酸素量を増量して排気温度を昇温させる補正デバイスである。

そして、ＤＰＦ３に供給する酸素量を増量するために、デバイス補正手段３５は、これら酸素量調整用デバイスをそれぞれ制御する、ＶＧターボチャージャー制御手段３７と、燃料噴射制御手段３６と、吸気スロットル制御手段３８と、エキゾーストブレーキ制御手段３９とに対し、酸素量を増量するよう指令を送る。

つまり、ＶＧターボチャージャー制御手段３７は、再生運転時は通常ＶＧターボチャージャー２のノズル開度を制御して排気タービンの開口面積を広くし、過給圧を低くするよう制御しているが、デバイス補正手段３５から酸素量を増量させる指令を受けると、ノズル開度を減少させ排気タービンの開口面積を狭くし、過給圧を上げて吸入空気量を増やす補正を実施する。

燃料噴射制御手段３６は、再生運転時はＰＭ削減のため一定量の燃料をアフター噴射しているが、デバイス補正手段３５から酸素量を増量させる指令を受けると、アフター噴射する燃料量を減量する補正を実施し、アフター噴射で消費される酸素量を減らし、その分の酸素をＤＰＦ３に供給する。
吸気スロットル制御手段３８は、再生運転時は排気温度を上昇させるため、吸気スロットル７の開度を減少し、吸入空気量を減らすよう制御しているが、デバイス補正手段３５から酸素量を増量させる指令を受けると、吸気スロットル７の開度を増大し、吸入空気量を増やす補正を実施する。

エキゾーストブレーキ制御手段３９は、再生運転時は排気温度を上昇させるため、バルブを閉じて排ガスの量を減らすよう制御しているが、デバイス補正手段３５から酸素量を増量させる指令を受けると、エキゾーストブレーキ８のバルブを開き、排ガスの量を増やす補正を実施する。
また、排気温度昇温用デバイスには、さらに、インジェクタ（燃料噴射装置）５と、図示しないコモンレールとのいずれか１つ又は両方が含まれている。そして、デバイス補正手段３５は、インジェクタ５及びコモンレールをそれぞれ制御する、燃料噴射制御手段３６と、コモンレール圧制御手段４０とに対し、排気温度を昇温するよう指令を送る。

燃料噴射制御手段３６は、酸素量を増量させる指令の他に、排気温度を昇温させるようデバイス補正手段３５から指令を受けると、インジェクタ（燃料噴射装置）５によるメイン噴射のタイミングを、進角側へずらす補正を実施する。
コモンレール圧制御手段４０は、排気温度を昇温させるようデバイス補正手段３５から指令を受けると、コモンレール内の燃料の圧力を高圧にする補正を実施する。

なお、デバイス補正手段３５は、一度デバイス補正を実施してもＤＰＦ３の温度が所定温度より低く、且つ、酸素量が足りない場合には再度同じデバイスを補正してもよく、また、補正操作されるデバイスに優先順位をつけ、例えば、吸気スロットル７、インジェクタ５によるアフター噴射量、ＶＧターボチャージャー２、エキゾーストブレーキ８、インジェクタ５によるメイン噴射タイミング及びコモンレールをこの順で優先的に補正操作してもよい。また、複数のデバイスにより補正操作する場合は、その時の不足酸素量に応じてデバイスを選択することが好ましい。

本実施形態にかかるＤＰＦ再生制御装置は上述のように構成されているので、本実施形態にかかるＤＰＦ再生制御は、図２に示すフローチャートに従って実施される。
図２に示すように、まずエンジンＥＣＵ３０によりＤＰＦ３の再生が実施されているか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定方法は、エンジンＥＣＵ３０が、ＤＰＦ３にＰＭがどの程度堆積しているかを算出し、ＰＭ堆積量がある基準値以上であった場合に、例えば、ドライバにＤＰＦ３の再生要求を発し、ドライバがＤＰＦクリーニングスイッチ９を押したらＤＰＦ３の再生中であると判定する方法でもよく、その他にエンジンＥＣＵ３０が自動的に再生を実施し、ＤＰＦ３の再生中であると判定する方法でもよい。

ステップＳ１において、ＤＰＦ３の再生中である場合は、車両がアイドル運転中であるか否かを判定し（ステップＳ２）、アイドル運転中の場合は、ポスト噴射が実施されているか否かを判定する（ステップＳ３）。これは、再生運転が開始されてもすぐにポスト噴射が行われるわけではなく、ある程度排気温度が上昇した後ポスト噴射されるため、排気温度が上昇するのを待つためである。

ステップＳ３において、ポスト噴射実施中の場合は、ポスト噴射を開始してから経過した時間（経過時間）が、所定時間ｔより長いか否かを判定する（ステップＳ４）。この所定時間ｔは、ポスト噴射開始から酸化触媒１６に到達するまでの到達判定時間であり、エアフローセンサ２８により吸入空気量を検出し、吸入空気量と燃料噴射量から算出される排気流量を、予め記憶された一次元マップに対応させて算出される。

ステップＳ４において、ポスト噴射開始から所定時間ｔ以上経っている場合は、ＤＰＦ３前の排気温度が所定温度Ｔよりも低いか否かを判定する（ステップＳ５）。この所定温度Ｔは、ＤＰＦ３の温度上昇の判定しきい値で、ＰＭが最も燃焼しやすい温度であり、インジェクタ５によりポスト噴射される燃料量を予め記憶された一次元マップに対応させて算出する方法や、ポスト噴射される燃料量と算出された排気流量とを予め記憶された二次元マップに対応させて算出する方法等により求められる。

ステップＳ５において、ＤＰＦ３の温度が所定温度Ｔまで昇温していないと判定された場合は、ＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値Ｍよりも少ないか否かを判定する（ステップＳ６）。この所定値Ｍは、ＤＰＦ３への供給酸素量の判定しきい値であり、ポスト噴射される燃料量を予め記憶された一次元マップに対応させて算出する。
ステップＳ６において、ＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値Ｍよりも少ない場合は、酸素が絞られすぎているため、排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスの補正操作を実施する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ１〜Ｓ６において、条件に対して否と判定された場合は、すべてリターンし、またステップＳ１から判定を開始する。

このように、本ＤＰＦ再生制御装置によれば、ＤＰＦ３に供給される酸素量が所定値Ｍに達していない場合に、排気温度昇温用デバイスを補正操作することで、排気温度を昇温させることができるため、酸素の絞り過ぎによるＤＰＦ３の昇温不良を回避することができる。そのため、ＤＰＦ３の再生を確実に実施することができるとともに、無駄なポスト噴射を回避できるため、オイルダイリューションを低減することができる。

また、ＤＰＦ３に供給される酸素量が不足しているか否かの判定は、ポスト噴射を開始してから所定時間ｔが経過したにもかかわらず、ＤＰＦ３の温度が所定温度Ｔに達していないと判定された後に実施するため、必要な場合のみ酸素量の判定がなされ、必要最低限の演算のみを実施すればよい。
特に、手動再生を含めたアイドル運転状態でＤＰＦ３の再生が実施される場合は、排気温度を上昇させてＤＰＦ３を昇温させるということをより厳密且つ確実に行わなければならないが、排気温度昇温用デバイスを補正操作することで排気温度を昇温させることができるため、ＤＰＦ３の再生が確実に実施できる。

また、排気温度昇温用デバイスには、吸気スロットルと、燃料噴射装置と、可変容量ターボチャージャーと、エキゾーストブレーキと、のいずれか１つ又は複数である酸素量調整用デバイスが含まれているため、酸素量調整用デバイスを補正操作することＤＰＦに供給される酸素量を確保することができる。また、酸素量調整用デバイスはいずれか１つで十分な場合は補正操作を簡単に行うことができ、いずれか１つでは酸素量を確保できない場合は複数の組み合わせとすることにより、確実に酸素量を確保することができる。

さらに、排気温度昇温用デバイスには、燃料噴射装置とコモンレールのいずれか１つ又は両方が含まれているため、これらを補正操作することにより、排気温度を昇温させることができ、ＤＰＦの再生をより確実に実施することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形させて実施することができる。

１ ディーゼルエンジン（エンジン）
２ 可変容量ターボチャージャー（ＶＧターボチャージャー）
３ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
４ エアクリーナ
５ インジェクタ（燃料噴射装置）
６ ＥＧＲバルブ
７ 吸気スロットル
８ エキゾーストブレーキ
９ ＤＰＦクリーニングスイッチ
１０ 吸気通路
１１ 排気通路
１２ ＥＧＲ通路
１３ シリンダ
１４ ピストン
１５ コンロッド
１６ 酸化触媒
１７ ターボチャージャー用アクチュエータ
１８ スロットルバルブ用アクチュエータ
１９ ＥＧＲバルブ用アクチュエータ
２０ エキゾーストブレーキ用アクチュエータ
２１ 吸気圧力センサ
２２ クランク角度センサ
２３ アクセル開度センサ
２４ 水温センサ
２５ コモンレール圧センサ
２６ 触媒温度センサ
２７ 排気温度センサ
２８ エアフローセンサ
３０ エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）
３１ 酸素供給制御手段
３２ 昇温制御手段
３３ 温度判定手段
３４ 酸素量判定手段
３５ デバイス補正手段
３６ 燃料噴射制御手段
３７ ターボチャージャー制御手段
３８ 吸気スロットル制御手段
３９ エキゾーストブレーキ制御手段
４０ コモンレール圧制御手段

Claims (4)

1. ディーゼルエンジンの排気に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）の該ＰＭを除去して該ＤＰＦを再生するＤＰＦ再生制御装置であって、
   該ＰＭが所定値以上堆積すると、該排気中の酸素量を抑制してポスト噴射を行い該ＤＰＦの温度を該ＰＭが燃焼可能な所定温度まで昇温させる昇温制御手段と、
   該昇温制御手段による昇温制御によって該ＤＰＦの温度が該所定温度まで上昇したら、該ＤＰＦに酸素を供給して該ＰＭを燃焼させる酸素供給制御手段と、を備え、
   該昇温制御手段には、
   該ポスト噴射を開始してから所定時間が経過した後に、該ＤＰＦの温度が該所定温度まで昇温したかを判定する温度判定手段と、
   該温度判定手段により該ＤＰＦの温度が該所定温度まで昇温していないと判定された場合に該ＤＰＦに供給する酸素量が所定値未満であるかを判定する酸素量判定手段と、
   該酸素量判定手段により該ＤＰＦに供給する酸素量が所定値未満であると判定された場合に排気温度を昇温させる排気温度昇温用デバイスを補正操作するデバイス補正手段と、が備えられている
   ことを特徴とする、ＤＰＦ再生制御装置。
2. 該ＤＰＦの再生は、手動再生を含めたアイドル運転状態で実施される
   ことを特徴とする、請求項１記載のＤＰＦ再生制御装置。
3. 該排気温度昇温用デバイスには、吸気スロットルと、燃料噴射装置と、可変容量ターボチャージャーと、エキゾーストブレーキと、のいずれか１つ又は複数である酸素量調整用デバイスが含まれていることを特徴とする、請求項１又は２記載のＤＰＦ再生制御装置。
4. 該排気温度昇温用デバイスには、該燃料噴射装置と、高圧燃料を貯留するコモンレールと、のいずれか１つ又は両方が含まれている
   ことを特徴とする、請求項３記載のＤＰＦ再生制御装置。

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