以下、本発明に係る実施の形態の排気ガ� ��浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化� ��ステムについて、図面を参照しながら説明� ��る。図1に、この実施の形態の排気ガス浄化 システム1の構成を示す。

 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� �上流側又は下流側に排気絞り手段として排� �スロットル弁14が設けられる。なお、排気ス ロットル弁14の代わりに排気ブレーキ弁を使� ��してもよい。この場合は、排気ガス浄化装� ��12の上流側に排気ブレーキ弁を設ける。

 また、吸気通路15には、エアクリーナ16、 MAFセンサ(吸入空気量センサ)17、吸気絞り弁(� ��ンテークスロットル)18が設けられる。この� ��気絞り弁18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19にはEGRク� �ラ20とEGR量を調整するEGR弁21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、排気絞り弁14や、吸気絞り弁18や、E GR弁21や、燃料噴射装置(噴射ノズル)22等が制� ��される。

 この燃料噴射装置22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。また、 制御装置40から、燃料噴射装置22から所定量� �燃料が噴射されるように通電時間信号が出� �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)23及び異常時点灯ランプ 24と、手動再生ボタン(マニュアル再生スイッ チ)25が設けられる。こられにより、排気ガス 浄化装置12の強制再生制御において、走行中� ��自動的に強制再生するだけでなく、触媒付� ��フィルタ装置12bのPMの捕集量が一定量を超� �て、触媒付きフィルタ装置12bが目詰まった� �に、任意に運転者が車両を停止して強制再� �ができるように、運転者(ドライバー)に注意 を促す。また、エンジン10の近傍に冷凍機の� ��ンピレッサー26と急速冷凍スイッチ27と故障 ランプ28が配置される。急速冷凍スイッチ27� �信号が制御装置40に入力されるように構成さ れる。更に、排気スロットル弁14の故障を検� ��した時には故障ランプ28を点灯できるよう� �構成される。

 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25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、オイルダイリューシ� �ン(オイル希釈)の問題を解決できる。この問 題は、走行中の自動再生の場合の走行中の強 制再生時の後噴射(ポスト噴射)により未燃燃� ��がエンジンオイル(潤滑オイル)に混入して� �ンジンオイルを希釈するという問題である� �また、オイルダイリューションの問題が生� �ない時の自動再生により、手動再生の場合� �運転者の再生制御開始信号の入力(停車と再� ��ボタン押し等)の煩わしさを少なくすること ができる。

 この強制再生では、多段遅延噴射(マルチ 噴射)を行って排気温度を上昇させ、フィル� �入口排気温度Tg2又は酸化触媒入口排気温度Tg 1が所定温度(約250℃)以上になった時に後噴射 (ポスト噴射)を行う。これにより、フィルタ� ��口温度Tg2を上昇させて強制再生を行う。フ� ��ルタ入口排気温度Tg2はフィルタ入口排気温� ��センサ33で検知され、酸化触媒入口排気温� �Tg1は酸化触媒入口排気温度センサ32で検知さ れる。この強制再生では、車両が停車してい る場合には、更に、排気スロットル弁14を閉� ��て排気絞りを行う。なお、これらの強制再� ��を行う再生制御装置は制御装置40に組み込� �れる。

 そして、本発明では、停車中における強� ��再生中に、冷凍車の急速冷凍スイッチ27が� �された時等、エンジン負荷が所定の第1判定� ��以上に上昇した場合、即ち、燃料噴射量Qf� �所定の第1判定値Qf1以上になった場合には、� ��気スロットル弁14を開くように制御する。� �の燃料噴射量Qfは、予め入力されたマップデ ータにより決定される目標燃料噴射量である 。また、更に、燃料噴射量Qfが所定の第2判定 値Qf2以上になった場合には、排気スロットル 弁14の詰まりによる故障と判断して、故障ラ� ��プ28を点灯させて、運転者に故障の警告を� �る。この第2判定値Qf2は、第1判定値Qf1よりも 大きく設定される。そして、これらの第1判� �値Qf1と第2判定値Qf2は、試験結果等によりそ� ��数値を決定されて、予め制御装置40に入力� �び記憶される。

 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。この強制再生の開始の判断は、周知の方 法を用いることができる。例えば、前後差圧 δPと所定の前後差圧閾値δPsとの比較に基づ� �強制再生開始時期の判断に加えて、前回の� �制再生後の車両の走行距離δMと所定の走行� �離閾値δMsとの比較に基づく強制再生開始時� ��の判断を用いる。例えば、δP≧δPs、又は、 δM≧δMsの時に強制再生を行う。

 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25を操作す� �ことにより、強制再生が行われる。

 そして、この実施の形態では、この手動� ��生や自動再生の強制再生は、図2に例示する ような制御フローに従って行われる。この図 2の強制再生の制御フローでは、酸化触媒の� �度(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� ��出された第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� ��となった時に、後噴射により未燃燃料を酸� ��触媒装置12aの上流側に供給する。また、触� ��付きフィルタ装置12bの温度を指標するフィ� ��タ温度指標温度としても、第2排気ガス温度 Tg2を用いる。第2排気ガス温度Tg2はフィルタ� �口排気温度センサ33で検出される。この第2� �気ガス温度Tg2が所定の第2判定温度Tc2以上と� ��った時に、後噴射を行わずに、多段遅延噴� ��による温度維持制御を行う。

 この図2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、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(触媒温度指標温度)Tg2がはフィルタ入口 排気温度センサ33で検出された排気ガス温度� ��ある。このHCは後噴射により供給される未� �燃料である。また、この第1判定温度Tc1とし� ��、その時のエンジン回転数Neに従って変化� �る値を使用してもよい。また、フィルタ入� �排気温度センサ33で検出された第2排気ガス� �度Tg2に替えて、酸化触媒入口温度センサ32で 検出された第1排気ガス温度Tg1を用いてもよ� �。

 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S2 0Aで排気スロットル弁14の操作を行った後、� �テップS13で、第1排気ガス昇温制御を、所定� ��時間(ステップS13の第2排気ガス温度Tg2のチ� �ックのインターバルに関係する時間)δt1の間 行う。

 このステップS20Aの排気スロットル弁の操 作は、図3に示すような制御フローに従って� �われる。なお、ステップS20B,ステップS20Cも� �様に行われる。この図3の制御フローに入る� ��、ステップS21で車速センサ(図示しない)か� �車両速度Vを入力し、次のステップS22で車両� ��度のチェックを行う。この車両速度Vがゼロ (=0)であるか否かで、停車状態であるか否か� �判定する。なお、この停車状態であるか否� �の判定は、車両速度によらず、アクセルポ� �ションセンサ34、サイドブレーキスイッチ、 パーキングブレーキスイッチ、クラッチ位置 等の組み合わせで判定してもよい。車両速度 Vがゼロで有る場合は(YES)、ステップS23に行く 。また、車両速度Vがゼロで無い場合は(NO)、� ��テップS28に行き、排気スロットル弁14を開� �。なお、既に開いている場合は開いている� �態を継続する。このステップS28でステップS2 0A(又はS20B,S20C)を終了し、次のステップS13(又� ��、S16,S17)に行く。

 ステップS23では、燃料噴射量Qfを入力し� �次のステップS24で、エンジン負荷が所定の� �1判定値以上であるか否かのチェックを、こ� ��燃料噴射量Qfで行う。なお、この燃料噴射� �Qfは、予め設定されたマップデータ等で決定 される目標燃料噴射量である。この燃料噴射 量Qfが所定の第1判定値Qf1以上であれば(YES)、� ��テップS25に行き、燃料噴射量Qfが所定の第1� ��定値Qf1以上でなければ(NO)、ステップS26で、 排気スロットル弁14を閉じる。なお、既に閉� ��ている場合は閉じている状態を継続する。� ��のステップS26でステップS20A(又はS20B,S20C)を� ��了し、次のステップS13(又は、S16,S17)に行く� ��

 また、ステップS25では、エンジン負荷が� ��定の第2判定値以上であるか否かのチェック を、この燃料噴射量Qfが所定の第2判定値Qf2以 上であるか否かで行う。燃料噴射量Qfが所定� ��第2判定値Qf2以上であれば(YES)、排気スロッ� ��ル弁14が固着して詰まっていると判断して� �ステップS27に行き、故障ランプ28を点灯する 。また、燃料噴射量Qfが所定の第2判定値Qf2以 上でなければ(NO)、排気スロットル弁14は正常 であるとして、ステップS28で、排気スロット ル弁14を開く。なお、既に開いている場合は� ��いている状態を継続する。このステップS27� ��はS28でステップS20A(又はS20B,S20C)を終了し、� ��のステップS13(又は、S16,S17)に行く。

 このステップS20A(S20B,S20C)の排気スロット� ��弁の操作の制御により、再生制御中に車両� ��車時で、かつ、燃料噴射量Qfが所定の第1判� ��値Qf1より低い状態であれば、排気スロット� ��弁14を開いた状態にすることができる。ま� �、再生制御中で、かつ、車両停車時に燃料� �射量Qfが所定の第1判定値Qf1以上になった場� �には、排気スロットル弁14を開いた状態にす ることができる。更に、再生制御中で、かつ 、車両停車時に燃料噴射量Qfが所定の第2判定 値Qf2以上になった場合には、故障ランプ28を� ��灯して、運転者に警報を出すことができる� ��

 このステップS20Aの後のステップS13の第1� �気ガス昇温制御では、後噴射無しで、第1多� ��遅延噴射用マップデータに基く多段遅延噴� ��を行う。つまり、この多段遅延噴射の制御� ��に、検出されたエンジン回転数と、燃料噴� ��量とから、この第1多段遅延噴射用マップデ ータを参照して、多段遅延噴射の噴射量と噴 射のタイミングを算出し、多段遅延噴射を行 う。燃料噴射量は検出されたアクセル開度な どから算出される。この多段遅延噴射の噴射 量と噴射のタイミングを決める第1多段遅延� �射用マップデータは、エンジン回転数と燃� �噴射量とをベースとするマップデータであ� �。この燃料噴射量は検出されたアクセル開� �などから算出される燃料噴射量である。こ� �マップデータは、実験や計算などにより予� �設定され、制御装置に入力されている。こ� �多段遅延噴射では、多段遅延噴射の噴射量� �増加し、多段遅延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� �遅らせる。この多段遅延噴射により、排気� �スの昇温効率を高くして排気ガスの迅速な� �温を図る。

 なお、排気ガスの昇温効率の向上を図る� ��め、車両停車時でかつ燃料噴射量Qfが所定� �第1判定値Qf1より小さい時には、ステップS20A の排気スロットル弁14を閉じる操作(又は、閉 じた状態を維持する操作)により、熱が逃げ� �のを防ぐとともにエンジン負荷を高める。� �れにより、排気ガス温度を効率よく短時間� �上昇させて酸化触媒装置12aの昇温性を向上� �せている。

 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の上流側に後噴射に� �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。第2排気 ガス温度(フィルタ温度指標温度)Tg2をこの温� ��Tc2以上に維持することにより、触媒付きフ� ��ルタ装置12bに捕集されたPMの燃焼を良好な� �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S20BでステップS20Aと同様 な排気スロットル弁14の操作を行った後、ス� ��ップS16の第2排気ガス昇温制御に行く。第2� �気ガス温度Tg2が第2判定温度Tc2以上の時は、� ��テップS20CでステップS20Aと同様な排気スロ� �トル弁14の操作を行った後、ステップS17の温 度維持制御に行く。

 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多段遅延噴射用マップデータとは異なる 第2多段遅延噴射用マップデータに基く多段� �延噴射を行う。この多段遅延噴射の噴射量� �噴射のタイミングを決める第2多段遅延噴射� ��マップデータは、第1多段遅延噴射用マップ データと同様に、エンジン回転数と燃料噴射 量とをベースとするマップデータであり、こ の燃料噴射量は、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。

 この多段遅延噴射では、多段遅延噴射の� ��射量を排気ガス温度の維持に必要な量まで� ��少する。多段遅延噴射の噴射タイミングに� ��しては、第1排気ガス昇温制御S13時の多段遅 延噴射の噴射タイミングよりも遅れを少なく する。この多段遅延噴射により、排気ガスの 温度をある程度維持する。それと共に、後噴 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る。これによ り、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、車両停車時でかつ燃料噴射量Qfが所定� �第1判定値Qf1より小さい時には、ステップS20B の排気スロットル弁14を閉じる(又は、閉じた 状態を維持する)。この操作により、熱が逃� �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� �で上昇させて酸化触媒装置12aの昇温性を向� �させている。

 そして、第2排気ガス昇温制御の多段遅延 噴射により排気ガス温度の昇温を継続すると 共に、後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置12 aで酸化してこの酸化熱により排気ガスの温� �を更に昇温することができる。この昇温し� �排気ガスの温度Tg2が第2判定温度Tc2以上にな� ��と、触媒付きフィルタ装置12bに捕集されたP Mが燃焼する。なお、この第2排気ガス昇温制� ��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)噴射において後噴射を伴 わない多段遅延噴射を行なう。

 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=ta+� �t3)。このステップS17の後は、ステップS18に� �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、排気スロットル弁14を通常運転� �態に戻して、通常噴射制御に復帰する。そ� �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、 第1排気ガス昇温制御S13を行い、触媒温度指� �温度Tg2(又はTg1)が所定の第1判定温度Tc1以上� �場合は、第2排気ガス昇温制御S16を行う。第2 排気ガス温度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の温度であり、� ��ち、触媒付きフィルタ装置12bに流入する排� ��ガスの温度である。第1排気ガス昇温制御S13 では、シリンダ内燃料噴射制御で後噴射を伴 わない多段遅延噴射を行う。第2排気ガス昇� �制御S16では、シリンダ内燃料噴射制御で多� �遅延噴射に加えて後噴射を行う。

 上記の排気ガス浄化システムの制御方法� ��び排気ガス浄化システム1によれば、排気ガ ス中のPMを浄化するための触媒付きフィルタ1 2bの強制再生を車両の停車中に排気スロット� ��弁14を閉じて行っている場合においても、� �ンジン負荷が上昇した時には排気スロット� �弁14を開いて、エンジン10のシリンダ内に新� ��を取り入れてシリンダ内の燃焼を良好な状� ��に維持することができる。

 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後噴射(ポ� �ト噴射)で説明した。しかし、この未燃燃料� ��給装置から直接排気通路11内に未燃燃料を� �射する排気管内直接噴射の方法を採用して� �よい。この場合は、排気通路11に未燃燃料供 給装置を配置する。