以下、本発明に係る実施の形態の排気ガ� ��浄化方法及び排気ガス浄化システムについ� ��、図面を参照しながら説明する。図1に、こ の実施の形態の排気ガス浄化システム1の構� �を示す。

 この排気ガス浄化システム1は、ディーゼ ルエンジン(内燃機関)10の排気通路11に排気ガ ス浄化装置12とサイレンサー13を備えて構成� �れる。この排気ガス浄化装置12は、連続再生 型DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)� ��置の一つである。この排気ガス浄化装置12� �、上流側に酸化触媒装置12aを、下流側に触� �付きフィルタ装置(DPF)12bを配置して構成され る。

 この酸化触媒装置12aは、多孔質のセラミ� ��クのハニカム構造等の担持体に、白金等の� ��化触媒を担持させて形成される。触媒付き� ��ィルタ装置12bは、多孔質のセラミックのハ� ��カムのチャンネルの入口と出口を交互に目� ��じしたモノリスハニカム型ウオールフロー� ��イプのフィルタ等で形成される。このフィ� ��タの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を� ��持する。排気ガスG中のPM(粒子状物質)は、� �孔質のセラミックの壁で捕集(トラップ)され る。

 そして、触媒付きフィルタ装置12bのPMの� �積量を推定するために、排気ガス浄化装置12 の前後に接続された導通管に差圧センサ31が� ��けられる。また、この排気ガス浄化装置12� �上流側に排気ブレーキ弁(エキゾーストブレ� ��キ)14が、下流側に排気絞り弁(エキゾースト スロットル)15が設けられる。

 また、吸気通路16には、エアクリーナ17、 MAFセンサ(吸入空気量センサ)18、吸気絞り弁(� ��ンテークスロットル)19が設けられる。この� ��気絞り弁19は、吸気マニホールドへ入る吸� �Aの量を調整する。また、EGR通路20にはEGRク� �ラ21とEGR量を調整するEGR弁22が設けられる。

 更に、触媒付きフィルタ装置12bの強制再� ��制御用に、酸化触媒装置12aの上流側に酸化� ��媒入口排気温度センサ32が設けられ、酸化� �媒装置12aと触媒付きフィルタ装置12bの間に� �ィルタ入口排気温度センサ33が設けられる。 この酸化触媒入口排気温度センサ32は、酸化� ��媒装置12aに流入する排気ガスの温度である� ��化触媒入口排気温度Tg1を検出する。また、� ��ィルタ入口排気温度センサ33は、触媒付き� �ィルタ装置12bに流入する排気ガスの温度で� �るフィルタ入口排気温度Tg2を検出する。

 これらのセンサの出力値は、エンジン10� �運転の全般的な制御を行うと共に、排気ガ� �浄化装置12の強制再生制御も行う制御装置(EC U:エンジンコントロールユニット)40に入力さ� ��る。この制御装置40から出力される制御信� �により、排気ブレーキ弁14や、排気絞り弁15� ��、吸気絞り弁19や、EGR弁22や、燃料噴射装置 (噴射ノズル)23等が制御される。

 この燃料噴射装置23は燃料ポンプ(図示し� ��い)で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯え るコモンレール噴射システム(図示しない)に� ��続されている。制御装置40には、エンジン10 の運転のために、アクセルポジションセンサ (APS)34からのアクセル開度、回転数センサ35か らのエンジン回転数等の情報の他、車両速度 、冷却水温度等の情報も入力される。制御装 置40から燃料噴射装置23から所定量の燃料が� �射されるように通電時間信号が出力される� �

 また、注意を喚起するための警告手段で� ��る点滅灯(DPFランプ)24及び異常時点灯ランプ 25と、手動再生ボタン(マニュアル再生スイッ チ)26が設けられる。これらにより、触媒付き フィルタ装置12bのPMの捕集量が一定量を超え� ��、触媒付きフィルタ装置12bが目詰まった時� ��、運転者(ドライバー)に注意を促す。この� �意を促された任意に運転者が車両を停止し� �強制再生を行う。これにより、排気ガス浄� �装置12の強制再生制御において、走行中に自 動的に強制再生するだけでなく、運転者によ る強制再生ができるようになる。

 この排気ガス浄化システム1の制御におい ては、通常の運転でPMを捕集する。この通常� ��運転において、強制再生開始の時期である� ��否かを監視し、強制再生開始の時期である� ��判定されると強制再生を行う。この強制再� ��には、走行中に強制再生を行う自動再生と� ��警告によって運転者が車両を停止してから� ��動再生ボタン26を押すことにより開始され� �手動再生とがある。これらの再生は、走行� �離やDPF差圧の値により適宜選択実施される� �この手動再生により、走行中の自動再生の� �合の走行中の強制再生時のポスト噴射によ� �未燃燃料がエンジンオイル(潤滑オイル)に混 入してエンジンオイルを希釈するというオイ ルダイリューション(オイル希釈)の問題を解� ��できる。また、オイルダイリューションの� ��題が生じない時の自動再生により、手動再� ��の場合の運転者の再生制御開始信号の入力( 停車と再生ボタン押し等)の煩わしさを少な� �することができる。

 この強制再生制御では、マルチ噴射及び� ��気絞り(停車時)を行って排気温度を上昇さ� �る。フィルタ入口排気温度Tg2又は酸化触媒� �口排気温度Tg1が所定温度(約250℃)以上になっ た時にポスト噴射を行って、フィルタ入口温 度Tg2を上昇させて強制再生を行う。フィルタ 入口排気温度Tg2はフィルタ入口排気温度セン サ33で検知される。酸化触媒入口排気温度Tg1� ��酸化触媒入口排気温度センサ32で検知され� �。なお、これらの強制再生を行う再生制御� �置は制御装置40に組み込まれる。

 次に、この排気ガス浄化システム1におけ る強制再生の開始の判断方法について説明す る。図2に示すように、この強制再生の開始� �判断は、前後差圧δPと所定の前後差圧閾値δ Psとの比較に基づく強制再生開始時期の判断� ��加えて、前回の強制再生後の車両の走行距� ��δMと所定の走行距離閾値δMsとの比較に基づ く強制再生開始時期の判断を用いる。

 そして、本発明においては、前後差圧閾� ��δPsを、前後差圧δPと所定の前後差圧閾値δP sとの比較に基づく強制再生開始時期の判断� �際に用いる。この前後差圧閾値δPsを、基準� ��前後差圧閾値δPs0に対して、前回の強制再� �後の車両の走行距離δMに応じて変化する係� �α(δMs)を乗じて設定する。

 図2及び図3に示すように、この実施の形� �では、係数α(c)は、前回の強制再生後の車両 の走行距離δMの関数となる。このαは、走行� ��離δMが所定の第1走行距離δM1になるまでは� �α=α1(例えば、1.0)で一定としている。また、 αは、走行距離δMが所定の第1走行距離δM1を� �えて所定の第2走行距離δM2になるまでは、α1 からα2(例えば、0.8)に線形的(α=(α2-α1)×(δM-δ M1)/(δM2-δM1)+α1)に変化させている。また、α� �、走行距離δMが所定の第2走行距離δM2を超え た場合には、α=α2で一定としている。

 これにより、図3に示すように、走行パタ ーンによってPM堆積量δVが増加しているにも� ��かわらず、つまり、前後差圧δPが走行距離� �Mpで前後差圧最大となり、その後は前後差圧 δPが減少する場合であっても、次のようにし て、強制再生開始の判断をすることができる 。つまり、前後差圧閾値δPsを基準の前後差� �閾値δPs0に係数αを乗じて設定する(δPs=δPs0× α(δM))ことにより、走行距離δMが走行距離δMa に達して、強制再生を開始したいPM堆積量δVs になった時に、前後差圧δPが前後差圧閾値δP sに達する。これにより、前後差圧δPと前後� �圧閾値δPsによる強制再生の開始の判断を正� ��することができる。そのため、過剰PM堆積� �δVaが加わる前に強制再生が行われ、PM堆積� �δVと前後差圧δPとを低下させることができ� �。

 従って、前後差圧閾値δPsの変更により、 強制再生の頻度を高めることができる。つま り、触媒付きフィルタ装置12bの強制再生開始 時期を触媒付きフィルタ装置12bの前後差圧δP と所定の前後差圧閾値δPsとの比較に基づい� �判断する際に、前後差圧閾値δPsを、前回の� ��制再生後の車両の走行距離δMに応じて変化� ��る係数α(δM)を基準の前後差圧閾値δPs0に乗� ��て設定する。これにより、差圧判定閾値δPs を強制再生後の走行距離δMに対応させて、こ の走行距離δMが大きくなると小さい値になる ようにする。従って、強制再生の頻度が高ま る。

 これにより、触媒付きフィルタ装置12bに� ��在して蓄積されたPMを蓄積量δVが少ない間� �燃焼除去することができる。そのため、PMの 過剰な蓄積により強制再生時に発生する触媒 付きフィルタ装置12bの内部温度の過剰な上昇 及びこれによる触媒付きフィルタ装置12bの溶 損を防止できる。

 図2、図3の係数α(δM)の設定は一例である� ��この係数α(δM)の設定方法は、他にも、例え ば、前回の強制再生後の車両の走行距離δMが 0km以上100km未満ではα1=1.0、100km以上200km未満� �はα2、200km以上300km未満ではα3、300km以上400km 未満ではα4とし、α1>α2>α3>α4と段階的 に小さくなるように設定してもよい。また、 走行距離δMの増加に伴い連続的に減少して行 くように設定してもよい。更には、段階的な 減少と連続的な減少とを組み合わせてもよい 。

 次に、この排気ガス浄化システム1におけ る制御について制御フローに基づいて説明す る。この制御においては、通常の運転でPMを� ��集する。この通常の運転において、再生時� ��であるか否かを監視し、再生時期であると� ��断されると警告又は走行中の自動再生を行� ��。警告の場合は、この警告を受けた運転者� ��車両を停止して手動再生ボタン26を操作す� �ことにより、強制再生が行われる。

 そして、この手動再生や自動再生の強制� ��生は、この実施の形態では、図4や図5に例� �するような制御フローに従って行われる。� �の図4の強制再生の開始の判断の制御フロー� ��、通常運転時に通常運転を制御する上位の� ��御フローから強制再生が必要か否かを判断� ��る度毎に、呼ばれて実行されるものとして� ��してある。

 この制御フローで強制再生が必要でない� ��判断された場合は、そのまま上位の制御フ� ��ーに戻って通常運転を継続する。次の強制� ��生が必要か否かの判断時に再度呼ばれ、こ� ��制御フローで強制再生が必要であると判断� ��れた場合は、この制御フローのステップS10� ��強制再生制御を行う。その後は、上位の制� ��フローに戻って通常運転を継続し、次の強� ��再生が必要か否かの判断時に再度呼ばれる� ��

 この図4の制御フローでは、呼ばれてスタ ートすると、ステップS1で、基準の前後差圧� ��値δPs0の入力と、走行距離閾値δMsの入力を� ��う。次のステップS2で、差圧センサ31により 前後差圧δPを検出する。また、次のステップ S3で、前回の強制再生の後の走行距離δMを検� ��する。

 次のステップS4では、検出した走行距離δ Mから係数α(δM)を算出する。この算出は予め� ��定され入力されているマップデータ(テーブ ルデータ)や関数等を用いて行う。次のステ� �プS5では、算出した係数α(δM)を基準の前後� �圧閾値δPs0に乗じて前後差圧閾値δPsを算出� �る。

 次のステップS6では、前後差圧δPによる� �制再生の開始の判断を行う。ここでは、前� �差圧δPと前後差圧閾値δPsとを比較して、前� ��差圧δPが前後差圧閾値δPs以上であるか否か をチェックする。δP≧δPsでなければ(NO)、強� ��再生の開始とは判断せずに、ステップS7の� �行距離δMによる強制再生の開始の判断に行� �。δP≧δPsであれば(YES)強制再生の開始であ� �と判断して、ステップS8に行く。

 ステップS7では、走行距離δMによる強制� �生の開始の判断を行う。ここでは、走行距� �δMと走行距離閾値δMsとを比較して、走行距� ��δMが走行距離閾値δMs以上であるか否かをチ ェックする。δM≧δMsでなければ(NO)、強制再� ��の開始とは判断せずに、リターンする。δM� ��δMsであれば(YES)強制再生の開始であると判� ��して、ステップS8に行く。

 ステップS8では、手動再生か自動再生か� �再生方法を決定する。強制再生の条件を満� �した時に、ステップS10の強制再生制御に行� �。このステップS10の強制再生制御が終了し� �ら、リターンする。

 なお、再生方法の決定で、手動再生によ� ��強制再生制御であれば、警告手段である点� ��灯(DPFランプ)23を点滅させて、DPFの手動再生 を運転者に促す。手動再生を行うように促さ れた運転者が車両を停止して手動再生ボタン 26を操作すると、強制再生制御となる。また� ��自動再生における強制再生制御であれば、� ��のまま強制再生制御となる。この手動再生� ��自動再生かの判断は、周知の方法を用いる� ��とができる。例えば、前回の強制再生後の� ��車両の運転状態の推移により、走行中の強� ��再生を行うとオイルダイリューションの問� ��が生じるとされる場合には、手動再生とし� ��走行中の強制再生を行ってもオイルダイリ� ��ーションの問題が生じないとされる場合に� ��、自動再生とする。

 このステップS10の強制再生制御は、図5に 例示するような制御フローによって行われる 。この図5の制御フローでは、酸化触媒の温� �(ベッド温度)を指標する触媒温度指標温度と しては、フィルタ入口排気温度センサ33で検� ��された第2排気ガス温度Tg2を用いる。この第 2排気ガス温度Tg2が所定の第1判定温度Tc1以上� ��なった時に、ポスト噴射により未燃燃料を� ��化触媒装置12aの上流側に供給する。また、� ��媒付きフィルタ装置12bの温度を指標するフ� ��ルタ温度指標温度としても、フィルタ入口� ��気温度センサ33で検出された第2排気ガス温� ��Tg2を用いる。この第2排気ガス温度Tg2が所定 の第2判定温度Tc2以上となった時に、ポスト� �射を行わずにマルチ噴射による温度維持制� �を行う。

 この図5の制御フローがスタートすると、 ステップS11では、第1判定温度Tc1を算出する� �この第1判定温度Tc1は、第2排気ガス温度(触� �温度指標温度)Tg2がこの温度になると、酸化� ��媒装置12aの酸化触媒で、ポスト噴射により� ��給される未燃燃料であるHCが十分に酸化さ� �る温度(例えば、約250℃)である。第2排気ガ� �温度Tg2はフィルタ入口排気温度センサ33で検 出された排気ガス温度である。また、第1判� �温度Tc1には、その時のエンジン回転数Neに従 って変化する値を使用してもよい。また、第 2排気ガス温度Tg2に替えて、酸化触媒入口温� �センサ32で検出された第1排気ガス温度Tg1を� �いてもよい。

 次のステップS12では、第2排気ガス温度(� �媒温度指標温度)Tg2のチェックを行う。この� ��2排気ガス温度Tg2が、ステップS11で算出した 第1判定温度Tc1より低いときには、ステップS1 3で、第1排気ガス昇温制御を、所定の時間(ス テップS13の第2排気ガス温度Tg2のチェックの� �ンターバルに関係する時間)δt1の間行う。

 この第1排気ガス昇温制御では、ポスト噴 射無しで、第1マルチ噴射用マップデータに� �くマルチ噴射を行う。つまり、このマルチ� �射の制御時に、検出されたエンジン回転数� �、燃料噴射量とから、この第1マルチ噴射用� ��ップデータを参照して、マルチ噴射の噴射� ��と噴射のタイミングを算出し、マルチ噴射� ��行う。この燃料噴射量は検出されたアクセ� ��開度などから算出される。このマルチ噴射� ��噴射量と噴射のタイミングを決める第1マル チ噴射用マップデータは、エンジン回転数と 燃料噴射量、言い換えれば、検出されたアク セル開度などから算出される燃料噴射量とを ベースとするマップデータである。このマッ プデータは、実験や計算などにより予め設定 され、制御装置に入力されている。このマル チ噴射では、マルチ噴射の噴射量を増加し、 マルチ噴射の噴射タイミングを、通常運転時 の燃料噴射タイミングよりもより遅らせる。 このマルチ噴射により、排気ガスの昇温効率 を高くして排気ガスの迅速な昇温を図る。

 なお、排気ガスの昇温効率の向上を図る� ��め、車両停車時には、排気ブレーキ弁14を� �用する。この排気ブレーキ弁14の閉弁により 、熱が逃げるのを防ぐとともにエンジン負荷 を高める。これにより、排気ガス温度を効率 よく短時間で上昇させて酸化触媒装置12aの昇 温性を向上させる。

 このステップS13の後は、ステップS11に戻� ��。また、ステップS12の判定で、第2排気ガス 温度Tg2が所定の第1判定温度Tc1以上であると� �ステップS14に行く。なお、次のようにする� �ともできる。酸化触媒の温度を指標する触� �温度指標温度として、フィルタ入口排気温� �センサ33で検出された第2排気ガス温度Tg2と� �化触媒入口排気温度センサ32で検出された第 1排気ガス温度Tg1の両方を用いる。この両方� �それぞれに対しての所定の判定温度として� �1判定温度Tc1と第3判定温度Tc3を用いる。第2� �気ガス温度Tg2が第1判定温度Tc1を超え、かつ� ��第1排気ガス温度Tg1が第3判定温度Tc3を超え� �時に酸化触媒装置12aの上流側にポスト噴射� �より未燃燃料を供給する。

 ステップS14では、第2判定温度Tc2を算出す る。この第2判定温度Tc2は、ステップS16の第2� ��気ガス昇温制御の目標温度である。この温� ��Tc2以上に、第2排気ガス温度(フィルタ温度� �標温度)Tg2を維持することにより、触媒付き� ��ィルタ装置12bに捕集されたPMの燃焼を良好� �状態に維持する。第2排気ガス温度Tg2はフィ� ��タ入口排気温度センサ33で検出された排気� �スの温度である。この第2判定温度Tc2は、通� ��はPMの燃焼開始温度(例えば、約350℃)よりも 高い値とし、例えば、500℃程度とする。また 、第2判定温度Tc2の値を時間によって多段階� �変化させてもよい。

 次のステップS15では、第2排気ガス温度(� �ィルタ温度指標温度)Tg2のチェックを行う。� ��の第2排気ガス温度Tg2が第2判定温度Tc2より� �いときは、ステップS16の第2排気ガス昇温制� ��に行く。第2排気ガス温度Tg2が第2判定温度Tc 2以上の時は、ステップS17の温度維持制御に� �く。

 ステップS16では、第2排気ガス昇温制御を 、所定の時間(ステップS15の第2排気ガス温度T g2のチェックのインターバルに関係する時間) δt2の間行う。この第2排気ガス昇温制御では� ��第1マルチ噴射用マップデータとは異なる第 2マルチ噴射用マップデータに基くマルチ噴� �を行う。このマルチ噴射の噴射量と噴射の� �イミングを決める第2マルチ噴射用マップデ� ��タは、第1マルチ噴射用マップデータと同様 に、エンジン回転数と燃料噴射量、言い換え れば、検出されたアクセル開度などから算出 される燃料噴射量とをベースとするマップデ ータである。このマップデータは、実験や計 算などにより予め設定され、制御装置に入力 されている。

 このマルチ噴射では、マルチ噴射の噴射� ��を排気ガス温度の維持に必要な量まで減少� ��、マルチ噴射の噴射タイミングに関しては� ��第1排気ガス昇温制御S13時のマルチ噴射の噴 射タイミングよりも遅れを少なくする。この マルチ噴射により、排気ガスの温度をある程 度維持する。それと共に、ポスト噴射で燃料 を酸化触媒装置12aに供給しながら、この燃料 を酸化触媒で酸化させて、触媒付きフィルタ 12bに流入する排気ガス温度を上げる。

 なお、排気ガスの昇温効率の向上を図る� ��め、車両停車時には、排気絞り弁15を併用� �る。排気ブレーキ弁14を全開側にし、排気絞 り弁15を全閉側にすることにより、排気ブレ� ��キ弁14の閉弁時よりも通路面積を広げるこ� �ができるので、エンジン負荷が軽減する。� �のため、シリンダ内温度の上昇を減少し、� �スト噴射を可能とする。

 そして、第2排気ガス昇温制御のマルチ噴 射により排気ガス温度の昇温を継続すると共 に、ポスト噴射により排気ガス中に未燃燃料 (HC)を供給する。この未燃燃料を酸化触媒装� �12aで酸化する。この酸化熱により排気ガス� �温度を更に昇温することができる。この昇� �した排気ガスの温度Tg2が第2判定温度Tc2以上� ��なると、触媒付きフィルタ装置12bに捕集さ� ��たPMが燃焼する。なお、この第2排気ガス昇� ��制御で、第2排気ガス温度Tg2を、制御目標の 温度Tc2まで連続的に昇温してもよいが、二段 階や多段階で昇温するようにしても良い。こ のステップS16の後は、ステップS18に行く。

 そして、ステップS15の判定で、第2排気ガ ス温度Tg2が第2判定温度Tc2以上の場合には、� �テップS17で、温度維持制御を、所定の時間(� ��テップS15の第2排気ガス温度Tg2の継続時間の チェックのインターバルに関係する時間)δt3� ��間行う。この温度維持制御では、エンジン1 0のシリンダ内(筒内)噴射においてポスト噴射 を伴わないマルチ噴射を行なう。

 また、ステップS17では、PM燃焼累積時間� �カウントを行う。このカウントは、第2排気� ��ス温度Tg2が所定の第2判定温度Tc2以上の場合 にのみ、PM燃焼累積時間taをカウントする(ta=t a+δt3)。このステップS17の後は、ステップS18� �行く。

 ステップS18では、再生制御の終了か否か� ��判定するために、PM燃焼累積時間taのチェッ クを行う。このチェックではPM燃焼累積時間t aが所定の判定時間Tacを超えたか否かをチェ� �クする。即ち、超えていれば、再生制御が� �了したとして、ステップS19に行く。超えて� �ければ、再生制御は完了していないとして� �ステップS11に戻る。そして、PM燃焼累積時間 taが所定の判定時間tacを超えるまで、ステッ� ��S13の第1排気ガス昇温制御か、ステップS16の 第2排気ガス昇温制御か、ステップS17の温度� �持制御を行う。

 そして、ステップS19では、強制再生制御� ��終了して、車両停車中であれば、排気ブレ� ��キ弁14や排気絞り弁15を通常運転状態に戻し て、通常噴射制御に復帰する。その後、リタ ーンする。

 この強制再生制御によって、強制再生制� ��の際に、第2排気ガス温度(触媒温度指標温� �)Tg2が所定の第1判定温度Tc1より低い場合は、 シリンダ内燃料噴射制御でポスト噴射を伴わ ないマルチ噴射を行う第1排気ガス昇温制御S1 3を行う。第2排気ガス温度Tg2が所定の第1判定 温度Tc1以上の場合は、シリンダ内燃料噴射制 御でマルチ噴射に加えてポスト噴射を行う第 2排気ガス昇温制御S16を行う。第2排気ガス温� ��Tg2は、フィルタ入口排気温度センサ33で検� �された排気ガスの温度、即ち、触媒付きフ� �ルタ装置12bに流入する排気ガスの温度であ� �。

 上記の排気ガス浄化方法及び排気ガス浄� ��システム1によれば、前後差圧閾値δPsを走� �距離δMに関係なく一定に設定した場合より� �強制再生の頻度が増加するため、簡単なア� �ゴリズムで、触媒付きフィルタ装置12bに偏� �して蓄積されたPMをPM蓄積量δVが少ない間に� ��焼除去することができる。これにより、PM� �過剰な蓄積量により強制再生時に発生する� �触媒付きフィルタ装置12bの内部温度の過剰� �上昇を防止できる。また、この過剰な温度� �昇による触媒付きフィルタ装置12bの溶損を� �止できる。

 なお、上記の実施の形態では、排気ガス� ��化システムの排気ガス浄化装置としては、� ��流側の酸化触媒装置12aと下流側の触媒付き� ��ィルタ12bとの組み合わせを例にして説明し� ��。しかし、酸化触媒を担持したフィルタで� ��ってもよい。更に、酸化触媒12aの上流側に� ��燃燃料(HC)を供給する方法としてポスト噴射 で説明した。しかし、排気通路11に未燃燃料� ��給装置を配置して、この未燃燃料供給装置� ��ら直接排気通路11内に未燃燃料を噴射する� �気管内直接噴射の方法を採用してもよい。