JP2012031798A

JP2012031798A - 排気ガス浄化システム

Info

Publication number: JP2012031798A
Application number: JP2010172649A
Authority: JP
Inventors: Takashi Haseyama; 尊史長谷山; Hitoshi Sato; 等佐藤; Hide Ikeda; 秀池田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: JP5720135B2

Abstract

【課題】ＰＭ堆積量が少なくなる走行パターンの車両においては走行再生のインターバルを延長し、車両の燃費性能を向上できる排気ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】車両の排気管２０にＤＰＦ２５を接続し、車両が所定距離走行したときＤＰＦ２５を再生する排気ガス浄化システムにおいて、車両走行中にＰＭ堆積量の少ない走行パターンを認識し、走行パターンに基づいて所定距離を補正する制御装置３２を備えることを特徴とする排気ガス浄化システム。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（Particulate Matter）とＮＯｘを浄化する排気ガス浄化システムに関するものである。

ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭをＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する排気ガス浄化システムが開発されている（例えば、特許文献１）。

また、ＤＰＦの下流側には、排気ガスの熱で尿素水からアンモニアを生成し、このアンモニアによって排気ガス中のＮＯｘを還元して浄化する、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）装置が接続される（例えば、特許文献２）。

ＤＰＦに捕集されて堆積したＰＭは、ＤＰＦの目詰まりの原因となり、排気ガス浄化効率を低下させることから、ＤＰＦにＰＭが一定量以上堆積した際には、排気ガスを（例えば、５００〜６００℃程度に）昇温し、ＰＭを燃焼（酸化）させて強制除去するＤＰＦ再生が行われる。

ＤＰＦ再生は、ＤＰＦ前後の排気ガスの差圧を計測する差圧センサの出力値が所定の差圧を超えるか、もしくは前回のＤＰＦ再生終了後からの走行距離が設定距離を超えたときに、ＥＣＵ（Engine Control Unit）はＰＭ堆積量が所定量を超えたものとみなして、車両走行中にＥＣＵが自動的にＤＰＦ再生を開始する（自動再生）か、あるいはＤＰＦランプ点灯後に車両停車させたドライバーが再生実行スイッチを押してＤＰＦ再生を開始する（手動再生）。

再生中、ＥＣＵは排気ガスを再生目標温度に昇温させ、ＤＰＦに堆積したＰＭを高温の排気ガスで酸化（燃焼）させてＰＭを強制除去する。

再生終了後には、ＥＣＵは車両の走行距離をゼロリセットし、再生終了直後からの走行距離を再び積算する。

また近年では、ＤＰＦの上流側にＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）を設けた連続再生型のＤＰＦシステムがある。

連続再生型のＤＰＦシステムでは、エンジンからＰＭと同時に排出されるＮＯをＤＯＣによりＮＯ₂に酸化し、このＮＯ₂によってＤＰＦに捕集されたＰＭを酸化させてＣＯ₂として排出しているため、高温の排気ガスが安定的に排出される場合、ＤＰＦへのＰＭの堆積量が減少するが、排気ガス温度が低い場合、ＮＯのＤＯＣにおける酸化反応が促進されず、ＰＭが徐々にＤＰＦに堆積するため、ＤＰＦの再生が必要となる。

連続再生型のＤＰＦシステムではＤＰＦ再生を行う際に、排気ガスに未燃燃料を添加し、これをＤＯＣで燃焼（酸化）させて排気ガスを再生目標温度に昇温させ、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼除去することが行われる。

特許第４１７５２８１号公報特開２０００−３０３８２６号公報

ＤＰＦに捕集されるＰＭの堆積量は、車両の走行パターンによって増減し、加速減速を繰り返すなどせず安定的に走行した際にはＰＭの堆積量が減少する。さらに連続再生型のＤＰＦシステムでは、高速道路を安定的に走行するなどした場合、ＤＰＦの連続再生によりＰＭの堆積量がより減少するようになる。

ＰＭの堆積量をＤＰＦ前後の差圧から検知し、これが所定の値となったときにＤＰＦを再生する差圧型再生では、安定した（すなわち、ＰＭの堆積量が減少する）走行パターンで車両が走行すると、再生インターバル（すなわち、前回ＤＰＦ再生終了から差圧が所定の値に達するまでの走行距離）を延長することができる。

一方、走行距離が所定の距離となったときにＤＰＦを再生する距離型再生では、ＤＰＦ再生を開始する走行距離の閾値（設定距離）を、平均的な走行パターンの中で最もＰＭが堆積しやすい条件から設定し、かつこれを固定値とするため、車両の走行パターンによらず再生インターバルは常に一定であり、これを延長することができない。

特に高速道路を安定的に走行するパターンの多い車両などにおいては、ＤＰＦの連続再生が行われてＰＭの堆積量がより少なくなるにもかかわらず、同じ走行再生インターバルでＤＰＦ再生が繰り返されるため、排気ガスに未燃燃料を添加するための燃料噴射量が増大し、燃費が悪化する問題がある。

本発明は上記課題を鑑み為されたものであり、ＰＭ堆積量が少なくなる走行パターンの車両においては走行再生インターバルを延長し、車両の燃費性能を向上できる排気ガス浄化システムを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、車両の排気管にＤＰＦを接続し、前記車両が所定距離走行したとき前記ＤＰＦを再生する排気ガス浄化システムにおいて、車両走行中にＰＭ堆積量の少ない走行パターンを認識し、該走行パターンに基づいて前記所定距離を補正する制御装置を備える排気ガス浄化システムである。

前記制御装置は、ＤＰＦ再生終了後からの車両の走行距離を積算する走行距離演算部と、前記走行パターンに基づいて実走行距離を小さく補正して補正走行距離を算出すると共に、該補正走行距離を前記走行距離演算部に入力する走行距離補正部とを備え、走行距離演算部により積算された走行距離が予め設定された設定距離以上になるとＤＰＦを再生するようにされてもよい。

前記制御装置は、ＤＰＦ再生終了後からの車両の走行距離を積算する走行距離演算部と、前記走行パターンに基づいて予め設定された設定距離を延長する設定距離延長部とを備え、走行距離演算部により積算された走行距離が設定距離以上になるとＤＰＦを再生するようにされてもよい。

前記車両は、エンジンの吸排気管にターボチャージャーが接続されると共に、排気ガスを前記エンジンの吸気側に戻すＥＧＲ装置が設けられ、かつ前記ＤＰＦの下流側にＳＣＲ装置が接続され、前記制御装置は、前記ターボチャージャーの開度、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ開度、前記ＳＣＲ装置の尿素噴射量、前記エンジンの燃料噴射タイミングの少なくとも一つから前記走行パターンを認識するようにされてもよい。

本発明の排気ガス浄化システムによれば、ＰＭ堆積量が少なくなる走行パターンの車両においては走行再生インターバルを延長し、車両の燃費性能を向上できる。

本発明の排気ガス浄化システムの構成図である。本発明の排気ガス浄化システムの動作の概要図である。本発明に係る第一の実施の形態の動作例を示す図である。本発明に係る第二の実施の形態の動作例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る排気ガス浄化システムを示す構成図である。

図１において、ディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１１と排気マニホールド１２は、過給機（ターボチャージャ）１３のコンプレッサ１４とタービン１５にそれぞれ連結され、上流側吸気管１６ａからの空気がコンプレッサ１４で昇圧され、下流側吸気管１６ｂのインタークーラ１７を通って冷却されて吸気スロットル（吸気スロットルバルブ）１８を介して吸気マニホールド１１からディーゼルエンジン１０に供給され、ディーゼルエンジン１０からの排気ガスは、タービン１５を駆動した後、排気管２０に排気される。

上流側吸気管１６ａには、吸気量を測定するＭＡＦ（Mass Air Flow）センサ１９が設けられ、そのＭＡＦセンサ１９で、吸気スロットル１８の開度が制御されて吸気量が調整される。また、吸気マニホールド１１と排気マニホールド１２には排気ガスの一部をディーゼルエンジン１０の吸気系に戻してＮＯ_Xを低減するためのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置２１が設けられる。

ＥＧＲ装置２１は吸気マニホールド１１と排気マニホールド１２とを接続するＥＧＲ管２１ｐと、そのＥＧＲ管２１ｐに接続されるＥＧＲクーラ２２とＥＧＲバルブ２３とからなる。

過給器１３はＶＧＳ（Variable Geometry turbocharger System）ターボなど、ディーゼルエンジン１０への負荷要求にあわせてターボ開度を変化させることが可能なように構成される。

排気管２０には、排気ブレーキバルブ２４、ＤＰＦシステム２５、排気スロットル（排気スロットルバルブ）２６、サイレンサー２７が接続される。ＤＰＦシステム２５は、未燃焼燃料を酸化する活性触媒からなるＤＯＣ２８と排ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ２９からなる。

排気ブレーキバルブ２４の上流側には、ＤＰＦ再生時に排気ガス温度を昇温させるべく、排気管２０に燃料を噴射（排気管噴射）する排気管インジェクタ３８が設けられる。この排気管インジェクタ３８に図示しない燃料タンクからの燃料を供給する燃料供給ライン３９には、燃料中に混入、発生する異物や水分を除去する燃料フィルタ４０が接続され、その下流側に排気管インジェクタ３８の燃料圧力を測定する燃料圧力センサ４１が設けられる。

なお、本発明はＤＰＦ２９を再生させる際の昇温手段を排気管噴射に限るものではなく、例えばポスト噴射やガスバーナー方式など、車両の構成にあわせて適宜変更可能である。

また、排気スロットル２６とサイレンサー２７間には、ＳＣＲ装置１００が接続される。ＳＣＲ装置１００は、排気ガス中のＮＯ_XをＮＨ₃と反応させてＮ₂とＨ₂Ｏにして浄化する装置である。ＳＣＲ装置１００については後述する。

ＤＯＣ２８の前後には、排気管噴射の可否、排気管噴射量、及びＤＰＦ再生の完了の判断に用いられる排気ガス温度センサ３０ａ，３０ｂが設けられる。また、ＤＰＦ２９のＰＭ堆積量を推定するために、ＤＰＦ２９前後の排気の差圧を計測する差圧センサ３１が設けられる。

これらセンサの出力値は、ディーゼルエンジン１０の運転の全般的な制御と共に、ＤＰＦ再生も行うＥＣＵ３２に入力され、このＥＣＵ３２から出力される制御信号により、ディーゼルエンジン１０の燃料インジェクタ３３や、排気スロットル２６、排気ブレーキバルブ２４、ＥＧＲバルブ２３、排気管インジェクタ３８等が制御される。

ＥＣＵ３２には、ディーゼルエンジン１０の運転のために、アクセルポジションセンサからのアクセル開度、回転数センサからのエンジン回転数、車速センサ３４からの車速等の情報の他、エンジン冷却水の温度等の情報も入力される。

また、ＥＣＵ３２には、キャビン内に設けられた手動再生ランプ３５ａ、自動再生ランプ３５ｂや、ドライバーが手動再生を実行するための再生実行スイッチ３６、ディーゼルエンジン１０に何らかの不具合が発生したときに、それをユーザに知らせるべく点灯するチェックエンジンランプ３７等が接続され、制御される。

このシステムにおいては、空気は、上流側吸気管１６ａのＭＡＦセンサ１９を通過し、過給機１３のコンプレッサ１４で昇圧され、下流側吸気管１６ｂのインタークーラ１７を通って冷却されて吸気スロットル１８を介して吸気マニホールド１１からディーゼルエンジン１０のシリンダ内に入る。

一方、シリンダ内で発生した排気ガスは、排気マニホールド１２を通過してタービン１５を駆動し、ＤＰＦシステム２５とＳＣＲ装置１００からなる排ガス浄化システムで浄化され、サイレンサー２７で消音されて大気中に排出される。排気ガスの一部は、ＥＧＲクーラ２２で冷却され、その量をＥＧＲバルブ２３で調整されて、吸気マニホールド１１に循環される。

次に、ＳＣＲ装置１００について説明する。

ＳＣＲ装置１００は、エンジンＥの排気管２０に設けられたＳＣＲ１０３と、ＳＣＲ１０３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射する尿素水噴射手段としてのドージングバルブ（尿素噴射装置、ドージングモジュール）１０４と、尿素水を貯留する尿素タンク１０５と、尿素タンク１０５に貯留された尿素水をドージングバルブ１０４に供給するサプライモジュール１０６と、ドージングバルブ１０４やサプライモジュール１０６などを制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）１２６とを主に備える。

ＳＣＲ１０３、ＤＯＣ１０２は、上述したＤＰＦシステム２５のさらに下流側の排気管２０に順次配置される。ＤＯＣ２８は、ＤＰＦ２９が捕集したＰＭを燃焼させる際にＮＯの酸化や未燃燃料の酸化反応を促進するだけでなく、排気ガス中のＮＯとＮＯ₂の比率を制御してＳＣＲ１０３における脱硝効率を高めるためのものである。また、ＳＣＲ１０３下流側のＤＯＣ１０２は、ＳＣＲ１０３からアンモニアが流出した際に、これを酸化してアンモニアが車外へ（すなわち大気へ）直接排出されることを抑制するためのものである。

ＳＣＲ１０３の上流側の排気管２０には、ドージングバルブ１０４が設けられる。ドージングバルブ１０４は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。コイルへの通電を止めると、内部のバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。

ドージングバルブ１０４の上流側の排気管２０には、ＳＣＲ１０３の入口における排気ガス温度（ＳＣＲ入口温度）を測定するＳＣＲ温度センサ１０９が設けられる。また、ＳＣＲ１０３の上流側（ここではＳＣＲ温度センサ１０９の上流側）には、ＳＣＲ１０３の上流側でのＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１１０が設けられ、ＤＯＣ１０２の下流側には、ＤＯＣ１０２の下流側でのＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１１１が設けられる。

サプライモジュール１０６は、尿素水を圧送するＳＭポンプと、サプライモジュール１０６の温度（サプライモジュール１０６を流れる尿素水の温度）を測定するＳＭ温度センサと、サプライモジュール１０６内における尿素水の圧力（ＳＭポンプの吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサと、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するか、あるいはドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すかを切り替えるリバーティングバルブとを備えている。

リバーティングバルブが尿素水をドージングバルブ１０４に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール１０６はＳＭポンプにて、尿素タンク１０５内の尿素水を送液ライン（サクションライン）１１６を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）１１７を通してドージングバルブ１０４に供給するようにされ、余剰の尿素水を、回収ライン（バックライン）１１８を通して尿素タンク１０５に戻すようにされる。

尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６には、ディーゼルエンジン１０を冷却するための冷却水を循環する冷却ライン１２３が接続される。冷却ライン１２３は、尿素タンク１０５内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水と尿素タンク１０５内の尿素水との間で熱交換するようにされる。同様に、冷却ライン１２３は、サプライモジュール１０６内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水とサプライモジュール１０６内の尿素水との間で熱交換するようにされる。

冷却ライン１２３には、尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ（クーラントバルブ）１２４が設けられる。なお、ドージングバルブ１０４にも冷却ライン１２３が接続されるが、ドージングバルブ１０４には、タンクヒーターバルブ１２４の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図１では図を簡略化しており示されていないが、冷却ライン１２３は、尿素水が通る送液ライン１１６、圧送ライン１１７、回収ライン１１８に沿って配設される。

ＤＣＵ１２６には、上流側ＮＯｘセンサ１１０、下流側ＮＯｘセンサ１１１、ＳＭセンサ（レベルセンサ、温度センサ、品質センサ）、ＳＣＲ温度センサ１０９、サプライモジュール１０６のＳＭ温度センサと尿素水圧力センサ、およびディーゼルエンジン１０を制御するＥＣＵ３２からの入力信号線が接続されている。ＥＣＵ３２からは、外気温、エンジンパラメータ（エンジン回転数など）の信号が入力される。

また、ＤＣＵ１２６には、タンクヒーターバルブ１２４、サプライモジュール１０６のＳＭポンプとリバーティングバルブ、ドージングバルブ１０４、上流側ＮＯｘセンサ１１０のヒータ、下流側ＮＯｘセンサ１１１のヒータ、への出力信号線が接続される。なお、ＤＣＵ１２６と各部材との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介した入出力のどちらであってもよい。

ＤＣＵ１２６は、入力される信号（エンジン回転数、排気ガス温度センサ、ＮＯｘセンサからの信号など）から車両状態とＳＣＲ１０３の状態と排気ガス中のＮＯｘ濃度とを判断すると共に、ドージングバルブ１０４から噴射させる尿素水の噴射量（尿素噴射量）を適切に決定するようにされる。

ところで、排気ガスからＰＭを捕集したＤＰＦ２９では、常時は、ＤＯＣ２８で排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ₂にして、このＮＯ₂で、下流側のＤＰＦ２９に捕集されたＰＭを酸化してＣＯ₂とし、ＤＰＦ２９からＰＭを除去する、所謂ＤＰＦ再生を連続的に行っている。

ところが、排気ガス温度が低い場合には、ＤＯＣ２８の温度が低下して活性化しないため、ＮＯの酸化反応が促進されず、ＰＭを酸化してＤＰＦ再生を行うことができないため、ＰＭのＤＰＦ２９への堆積が継続されてフィルタの目詰まりが進行してしまう。

このフィルタの目詰まりに対して、ＰＭ堆積量が所定の堆積量を超えたときにＤＰＦシステム２５を再生すべく、排気管インジェクタ３８から排気ガスに未燃燃料を添加し、これをＤＯＣ２８で燃焼（酸化）させて排気ガス温度を強制的に昇温させ、ＤＰＦ２９に捕集されているＰＭを強制的に燃焼除去することが行われる。

ＰＭ堆積量は、差圧センサ３１の出力値に比例するため、差圧センサ３１の出力値が所定の差圧（差圧閾値）を超えたときに、ＥＣＵ３２はフィルタの目詰まりを検出し、ＥＣＵ３２が自動的にＤＰＦ再生を行うか、或いは、手動再生ランプ３５ａを点灯し、ドライバーに再生実行スイッチ３６を押下することによるＤＰＦ再生を促す。また、ＥＣＵ３２は自動再生中、自動再生ランプ３５ｂを点灯するようにされる。このように差圧により、開始時期を判断するＤＰＦ再生が差圧型再生である。

なお、ＤＰＦ再生の開始時期は、差圧センサ３１の出力値以外にも、車速センサ３４で計測された車速を基に計算される走行距離の積算値が所定の距離（設定距離）を超えたかどうかで判断しても良い。このように走行距離により、開始時期を判断するＤＰＦ再生が距離型再生である。

ＤＰＦ２９に堆積するＰＭの量は、車両の走行パターンによって増減し、加速減速を繰り返すなどせず安定的に走行した際には、ＰＭの堆積量が減少する。

例えば、排気ガスの還流量を増大するべくＥＧＲバルブ２３の開度が大きくされる場合と、ディーゼルエンジンが高負荷を要求されず過給器１３のターボチャージャ開度が大きくされる場合には、車両が安定的に走行しており、ＰＭの堆積量が減少する。また、上述のＳＣＲ装置１００をＤＰＦシステム２５の下流側に接続した車両においては、安定走行中、燃料インジェクタ３３の噴射タイミングを進角することによりエンジンの燃焼温度を上昇させ、増加するＮＯｘはＳＣＲ装置１００で浄化しつつ、エンジンアウトのＰＭ量を低減させる走行パターンを行うことが可能となる。

この状況下では、ＤＰＦ２９へのＰＭの堆積が減少するので、ＤＰＦ再生を開始するための設定距離を延長し、走行再生インターバルを延ばすことができる。

そこで本発明に係る排気ガス浄化システムのＥＣＵ３２（制御装置）は、車両走行中にＰＭの少なくなる走行パターンを認識し、車両が安定な走行パターンとなったとき、走行再生インターバルを延長できるようにされる。

図２は本発明に係る排気ガス浄化システムの動作の概要を示しており、車両の走行パターンを横軸を実走行距離、縦軸をＤＰＦ２９前後の差圧とにより表すと共に、走行パターンにより走行再生インターバルが延長される様子を示している。

本発明に係る排気ガス浄化システムにおいては、従来と同様に、差圧型再生を行うための差圧閾値ΔＰと、距離型再生を行うための設定距離ΔＤとが設定される。

車両の実走行距離が設定距離ΔＤに達するよりも前に、ＤＰＦ２９前後の差圧がΔＰに達する走行パターンＡ₀、Ａ₁では、差圧型再生が行われる。

走行パターンＡ₀により走行する車両では、実走行距離ａ₀においてＤＰＦ２９前後の差圧がΔＰに達し、差圧型再生が行われる。つまり、走行パターンＡ₀の走行再生インターバルは実走行距離ａ₀となる。

ＰＭの堆積量が減少する走行パターンＡ₁で走行する車両では、ＰＭの堆積量の減少が差圧の減少に反映されるため、実走行距離ａ₀よりも長い実走行距離ａ₁においてＤＰＦ２９前後の差圧が差圧閾値ΔＰに達することとなり、実走行距離ａ₁と実走行距離ａ₀との距離の差分だけ、走行再生インターバルが延長されて差圧型再生が行われる。

一方、ＤＰＦ前後の差圧が差圧閾値ΔＰに達するよりも前に、実走行距離が設定距離ΔＤに達する走行パターンＢ、Ｃでは、距離型再生が行われる。

走行パターンＢにより走行する車両では、実走行距離ｂが設定距離ΔＤに達したとき、距離型再生が行われる。つまり、走行パターンＢの走行再生インターバルは実走行距離ｂとなる。

従来の排気ガス浄化システムにおいては、車両の走行パターンに因らず再生インターバル（すなわち、前回ＤＰＦ再生終了からの走行距離）は常に一定であり、これを延長することができない。

すなわち、従来の排気ガス浄化システムでは、実走行距離ｂの時点でＤＰＦ２９前後の差圧が、走行パターンＢにおける差圧Ｐ₂よりも低い差圧Ｐ₁であり実際のＰＭの堆積量が走行パターンＢよりも少なくなる走行パターンＣにおいても、走行再生インターバルが延長されることなく、実走行距離ｂにおいて距離型再生が行われることになる。

そこで本発明の排気ガス浄化システムにおいては、例えば、走行パターンＢよりもＰＭ堆積量が少なくなる走行パターンＣで車両が走行した際には、そのＤＰＦ前後の差圧が走行パターンＢの実走行距離ｂにおける差圧Ｐ₂と同じくなるような実走行距離ｃにおいて距離型再生が行われ、実走行距離ｃと実走行距離ｂとの差分だけ走行再生インターバルを延長できるようにされる。

その具体的な手段として、車両の走行距離を実走行距離よりも小さく補正し、補正した補正走行距離を車両の走行距離として積算することにより、設定距離ΔＤを固定したまま走行再生インターバルを延長する走行距離補正型の延長手段と、直接に設定距離ΔＤを延長して走行再生インターバルを延長する設定距離延長型の延長手段がある。

以下に、走行距離補正型の延長手段と、設定距離延長型の延長手段の詳細について説明する。

本発明に係る第一の実施の形態では、図３（ａ）に示すように、ＥＣＵ３２は走行距離演算部２００と、走行距離補正部２０１とを備え、走行距離補正型の走行再生インターバルの延長を行うようにされる。

走行距離演算部２００は、前回のＤＰＦ再生時からの車両の走行距離を積算しておき、この積算値が設定距離（すなわち、ＤＰＦ再生を開始する走行距離の閾値）に達したとき、ＥＣＵ３２がＤＰＦ再生を開始する。

また、走行距離補正部２０１は、ＥＧＲ開度などのパラメータから車両の走行パターンを認識し、これがＰＭ堆積量の少なくなる走行パターンであるときには、その走行パターンに基づいて実走行距離を小さく補正して補正走行距離を算出すると共に、その補正走行距離を走行距離演算部２００に入力し、走行距離演算部２００は実走行距離よりも小さい補正走行距離により、走行距離の積算をするようにされる。

ＥＧＲ開度と、過給器１３のターボチャージャ開度と、燃料インジェクタ３３の燃料噴射タイミングと、ドージングバルブ１０４からの尿素噴射量とから、車両の走行パターンを認識し、車両の走行パターンが安定的である（すなわち、ＰＭの堆積量が減少する）と走行距離補正部２０１が認識した際には、走行距離補正部２０１は各パラメータを参照して実走行距離を小さく補正するための補正係数を求め、その補正係数を安定走行となってからの実走行距離に乗じて補正走行距離を算出し、その補正走行距離を走行距離演算部２００に入力して走行距離の積算をさせるようにする（補正動作ＯＮ）。

また、車両の状態がＰＭ堆積量の少なくなる走行パターンにない場合、走行距離補正部２０１は車両の実走行距離を補正することなく走行距離演算部２００に入力し、走行距離演算部２００は実走行距離を積算するようにされる（補正動作ＯＦＦ）。

補正係数は、あらかじめ模擬実験などによりエンジンから排出される実際のＰＭ量と上述のパラメータ（ターボチャージャ開度、ＥＧＲ量、尿素噴射量、燃料噴射タイミング）との関係を求めて補正係数マップを作成し、車両の状態がＰＭ堆積量の少なくなる走行パターンであるときに、各パラメータから走行距離補正部２０１が補正係数マップを参照して決定するようにされる。

ただし本発明は補正走行距離の算出方法を限定するものではなく、各パラメータそれぞれに補正係数マップを作成し、各パラメータをそれぞれの補正係数マップに参照して補正係数を決定すると共に、それらをすべて実走行距離に乗じて補正走行距離を算出するようにされてもよい。

図３（ｂ）には、第一の実施の形態に係る排気ガス浄化システムの動作例を説明しており、走行距離補正部２０１の補正動作により走行距離の積算値が実走行距離よりも小さくなり、走行再生インターバルが延長されることを示している。

ここでは、実走行距離ｘ₁、ｘ₂間の走行区間Ｍ₁と、実走行距離ｘ₃、ｘ₄間の走行区間Ｍ₂において、安定的な走行パターンにより走行した場合を考える。

前回のＤＰＦ再生終了後、走行距離演算部２００は車両の走行距離をゼロリセットし、再び走行距離を積算するようにされる。

従来の排気ガス浄化システムにおいては、実走行距離が車両の走行距離としてそのまま積算され、実走行距離ｘ_Lにおいて走行距離が設定距離ΔＤに達し、距離型再生が開始される。

一方、第一の実施の形態に係る排気ガス浄化システムにおいては、走行区間Ｍ₁および走行区間Ｍ₂のそれぞれにおいて走行距離補正部２０１の補正動作がＯＮとされ、走行距離補正部２０１は安定走行が開始されてからの実走行距離を小さく補正して走行距離演算部２００に入力し、走行距離演算部２００は実走行距離よりも小さく補正された補正走行距離を積算する。

この補正動作により、実走行距離ｘ₂における車両の走行距離はｙ₂からｙ₁に短縮されると共に、実走行距離ｘ₄における走行距離はｙ₄からｙ₃にさらに短縮されるため、実走行距離ｘ_Hにおいて走行距離の積算値が設定距離ΔＤに達したとき、実走行距離ｘ_H、ｘ_Lの差分だけ（すなわち、走行距離ｙ₄、ｙ₃の差分だけ）走行再生インターバルが延長されて距離型再生が行われることになる。

このように、車両の走行パターンがＰＭの少なくなる状況においては、走行距離演算部２００が積算する走行距離を、走行距離補正部２０１が各パラメータを参照して決定する補正係数を安定走行となってからの実走行距離に乗じて算出した補正走行距離とすることで、走行距離の積算が緩やかとなり、次回ＤＰＦ再生が開始されるまでの走行再生インターバルを延長することができる。

つまり、車両の走行パターンによってはＤＰＦ再生の頻度と、排気ガスに未燃燃料を添加するための排気管噴射量を低減することができるため、車両の燃費性能を向上させることができる。

第一の実施の形態では、各パラメータから実走行距離を小さく補正し、補正した補正走行距離を走行距離として積算するようにされるが、例えば各パラメータから走行距離減算値を求め、走行距離に実走行距離を加算すると共に走行距離減算値を減ずることで、走行再生インターバルを延長するなどされてもよい。

次に本発明の第二の実施の形態について図４に基づき説明する。

第二の実施の形態では、図４（ａ）に示すように、ＥＣＵ３２は走行距離演算部２００と、設定距離延長部２０２とを備え、設定距離延長型の走行再生インターバルの延長を行うようにされる。

走行距離演算部２００は前述の形態と同じく、前回のＤＰＦ再生時からの車両の走行距離を積算しておき、この積算値が設定距離に達したとき、ＥＣＵ３２がＤＰＦ再生を開始するようにされる。

一方、設定距離延長部２０２は、ＥＧＲ開度と、過給器１３のターボチャージャ開度と、燃料インジェクタ３３の燃料噴射タイミングと、ドージングバルブ１０４からの尿素噴射量とから、車両走行パターンを認識し、車両走行中にＰＭ堆積量の少なくなる走行パターンとなったとき、その走行パターンに基づいて設定距離（すなわち、走行再生インターバル）を延長するようにされる。

設定距離延長部２０２は、車両の状態がＰＭの堆積量が少なくなる走行パターンにあることを認識した際には、それぞれのパラメータを参照して設定距離を延長するための補正係数を求め、その補正係数を安定走行となってからの実走行距離に乗じて延長距離を算出すると共に、その延長距離を設定距離に加算して設定距離を延長し、延長された設定距離に走行距離演算部２００が積算する走行距離が達したとき、ＥＣＵ３２はＤＰＦ再生を開始するようにされる。

補正係数は、あらかじめ模擬実験などによりエンジンから排出されるＰＭの量と上述のパラメータ（ターボチャージャ開度、ＥＧＲ開度、尿素噴射量、燃料噴射タイミング）との関係を求めて補正係数マップを作成し、車両の状態がＰＭ堆積量の少なくなる走行パターンであると認識した際に、各パラメータから補正係数マップを参照して決定するようにされる。

ただし本発明は補正係数の決定方法を限定するものではなく、各パラメータそれぞれに補正係数マップを作成し、各パラメータをそれぞれの補正係数マップに参照して補正係数を決定すると共に、それらをすべて安定走行となってからの実走行距離に乗じて延長距離を算出するようにされてもよい。

図４（ｂ）には、第二の実施の形態に係る排気ガス浄化システムの動作例を説明しており、設定距離延長部２０２の延長動作により設定距離ΔＤ₀が延長され、走行再生インターバルが延長されることを示している。

前回のＤＰＦ再生終了後、設定距離延長部２０２は設定距離を初期設定であるΔＤ₀にリセットすると共に、走行距離演算部２００は車両の走行距離をゼロリセットし、再び走行距離を積算するようにされる。

従来の排気ガス浄化システムにおいては車両の走行パターンにかかわらず設定距離ΔＤ₀を延長しないため、距離型再生を行う実走行距離ｘ_Lは設定距離ΔＤ₀と同じ距離となる。

一方、第二の実施の形態に係る排気ガス浄化システムにおいては、走行区間Ｍ１および走行区間Ｍ２のそれぞれにおいて設定距離延長部２０２の延長動作がＯＮとされ、設定距離延長部２０２は実走行距離に補正係数を掛け合わせて延長距離をそれぞれ求め、これらを設定距離ΔＤ₀に加算した設定距離ΔＤ_EXに車両の走行距離（実走行距離）が達したとき、距離型再生を行うようにされる。

この延長動作により、車両の実走行距離ｘ_Hにおいて設定距離ΔＤ_EXに達したとき、実走行距離ｘ_Hとｘ_Lとの差分だけ（すなわち、設定距離ΔＤ_EXとΔＤ₀との差分だけ）再生インターバルが延長されて距離型再生が行われる。

なお、走行距離の積算値が設定距離ΔＤ₀、ΔＤ_EXに達するよりも前に、差圧センサ３１が検出するＰＭ堆積量が所定の値を超えたときには、差圧型のＤＰＦ再生を行うようにされ、走行距離演算部２００は、走行距離の積算値をゼロリセットすると共に、設定距離延長部２０２は延長された設定距離ΔＤ_EXを初期設定の設定距離ΔＤ₀にリセットする。

このように、車両の走行パターンがＰＭの少なくなる状況においては、設定距離延長部２０２が各パラメータを参照して補正係数を決定し、これを安定走行となってからの実走行距離に乗じて求まる延長距離を、設定距離ΔＤ₀に加算して延長することで、次回ＤＰＦ再生が開始されるまでの走行再生インターバルを延長することができる。

第二の実施の形態では、安定走行となってからの実走行距離に補正係数を乗じて延長距離を求め、延長距離を加算することで設定距離を延長するようにされるが、例えば各パラメータから直接に延長距離を求め、設定距離に延長距離を加算して設定距離を延長するようにされてもよい。

２０排気管
２５ＤＰＦ
３２制御装置（ＥＣＵ）

Claims

車両の排気管にＤＰＦを接続し、前記車両が所定距離走行したとき前記ＤＰＦを再生する排気ガス浄化システムにおいて、車両走行中にＰＭ堆積量の少ない走行パターンを認識し、該走行パターンに基づいて前記所定距離を補正する制御装置を備えることを特徴とする排気ガス浄化システム。
前記制御装置は、ＤＰＦ再生終了後からの車両の走行距離を積算する走行距離演算部と、前記走行パターンに基づいて実走行距離を小さく補正して補正走行距離を算出すると共に、該補正走行距離を前記走行距離演算部に入力する走行距離補正部とを備え、走行距離演算部により積算された走行距離が予め設定された設定距離以上になるとＤＰＦを再生する請求項１記載の排気ガス浄化システム。
前記制御装置は、ＤＰＦ再生終了後からの車両の走行距離を積算する走行距離演算部と、前記走行パターンに基づいて予め設定された設定距離を延長する設定距離延長部とを備え、走行距離演算部により積算された走行距離が設定距離以上になるとＤＰＦを再生する請求項１記載の排気ガス浄化システム。
前記車両は、エンジンの吸排気管にターボチャージャーが接続されると共に、排気ガスを前記エンジンの吸気側に戻すＥＧＲ装置が設けられ、かつ前記ＤＰＦの下流側にＳＣＲ装置が接続され、
前記制御装置は、前記ターボチャージャーの開度、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ開度、前記ＳＣＲ装置の尿素噴射量、前記エンジンの燃料噴射タイミングの少なくとも一つから前記走行パターンを認識する請求項１〜３いずれか記載の排気ガス浄化システム。