JP3840923B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンの排気ガス中のパティキュレートを除去するための排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気ガスに対する規制は年々強化されており、 特にカーボンを主成分とするパティキュレート（以下、ＰＭ）の低減が急務となっている。このＰＭを排気から除去する装置としてディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ）が知られており、ディーゼルエンジンを搭載した車両にＤＰＦを装備させることを義務づける動きも本格化してきている。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジンを搭載した車両に装備されるＤＰＦには、エンジンが繰り返し運転されることによって捕集したＰＭが堆積するため、捕集したＰＭを燃焼してＤＰＦを再生させる必要がある。この再生の手段としては、電気ヒータやバーナ等で加熱してＰＭを燃焼させる方式が知られている。このＰＭを燃焼させる方式を採用した場合、ＤＰＦの再燃焼中はＰＭの捕集が不可能なため、排気通路に複数のＤＰＦを並列に配設して捕集と燃焼を交互に行うシステムとなり、装置が大掛かりになってしまうという問題が発生する。また、ＰＭを燃焼させる方式は、ＰＭ燃焼時の温度が高温になるためフィルタの耐久性確保が問題となってしまう。このような理由からこの捕集したＰＭを燃焼させる方式は、広く採用されるに至っていない。
【０００４】
そこで、ＰＭを捕集・再生させる別の手段として、ＤＰＦに対して上流側の排気通路に酸化触媒を配設し、酸化触媒によって排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化させ、ＰＭを捕集しながら捕集したＰＭをＮＯ２によって連続的に燃焼させる方式、所謂連続再生式ＤＰＦが提案されており、例えば特許第３０１２２４９号等に開示されている。また、酸化触媒をＤＰＦに直接担持させ、同様の作用効果をねらった連続再生式ＤＰＦも提案されている。
【０００５】
また、別の連続再生式ＤＰＦとしては特許第２６００４９２号に記載されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒をＤＰＦに担持させて、ＮＯｘを吸蔵、還元する際に発生する活性酸素を利用して捕集したＰＭを連続的に燃焼させる方式も知られている。
【０００６】
いずれにしても連続再生式ＤＰＦは触媒の作用を利用しているためにＰＭを捕集しながら連続的にＤＰＦを再生するには排気ガスが所定の温度を有していることが必要であることがよく知られている。とくにエンジンがアイドル運転状態や低負荷運転状態では排気ガス温度が低く、また排気ガスの流量が低いため連続再生式ＤＰＦに到達する前に温度が低下し、十分ＰＭを捕集しながら連続的に再生することができないという問題があった。
【０００７】
ディーゼルエンジンの連続再生式ＤＰＦは上述したように温度が低すぎると捕集したＰＭを連続的に再生できないという問題を抱えている。連続再生式ＤＰＦに流入する排気ガスの温度が低くならないようにするためには連続再生式ＤＰＦをエンジンに近づけて配置すればよいと考えられるがエンジンルームのスペースは限られており、ＰＭの捕集量と排気ガスの流通抵抗を考慮した大容量の連続再生式ＤＰＦをエンジンルームに搭載することは事実上困難であり、エンジンから離れた位置に載置することが余儀なくされている。
【０００８】
また、例え大容量の連続再生式ＤＰＦをエンジンに近いところに配置が可能であったとしても、排気ガスの温度が低く、排気流量が少ない運転状態が継続すると大容量の連続再生式ＤＰＦにおいて排気ガスが冷やされてしまい捕集したＰＭを連続的に完全に燃焼させることが困難であり、部分的にＰＭが残留してしまうことも判明した。
【０００９】
以上の問題を踏まえ本出願人は、排気通路の下流側に容量の大きい第１の連続再生式ＤＰＦを配置し排気通路の上流側すなわちエンジンに近い部位（例えば排気マニホールドの直後）において排気通路をバイパスするバイパス通路を設け、バイパス通路には小さい容量の第２の連続再生式ＤＰＦを配置し、バイパス通路と並行する排気通路には通路を開閉する制御弁を設け、エンジンの運転状態において排気温度が低い領域では制御弁を閉じ、排気ガスをバイパス通路上の第２の連続再生式ＤＰＦに流通させるように構成したディーゼルエンジンの排気浄化装置を特願２００１−１５５８９４号として提案した。
【００１０】
上述したディーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、排気ガス温度が低い場合には、排気ガス流量が大きい場合に対応した大容量の第１の連続再生式ＤＰＦよりも容量が小さくエンジンの直後に配置した第２の連続再生式ＤＰＦに排気ガスを流入させて使用するようにしたので、排気ガスが排気通路上やＤＰＦ上で冷却されてしまうなどの問題も解決することが可能となった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、連続再生式ＤＰＦは捕集しながら連続的にＰＭを酸化燃焼させてＤＰＦを再生しているためＰＭをＤＰＦに溜め込まないことが特徴となっており、ＤＰＦにおいて捕集されるＰＭに対して酸化燃焼されるＰＭの量が上まっていることが必要である。しかし、排気ガスの温度条件などによりＰＭが酸化燃焼する効率は変化し、捕集するＰＭの量が酸化燃焼させられるＰＭの量を上まわると、ＤＰＦ上にＰＭが堆積しだし、堆積したＰＭがなかなか酸化燃焼できない状態となる。特にＤＰＦ上に触媒を直接担持している連続再生式ＤＰＦでは触媒の反応自体も低下するため、一度ＰＭが堆積しだすとなかなか回復することが出来ない状態となる。そして堆積量が増えると今度は排気ガスが高温状態の時に着火して一気に温度が上昇しＤＰＦが溶損する問題が生じる惧れもある。したがってＤＰＦにおいてはＰＭの堆積量が少ない方が好ましく、可能な限り常にフレッシュな状態であることが望まれている。
【００１２】
上述した先の出願におけるディーゼルエンジンの排気浄化装置おいては、エンジンに近い位置に配置された容量の小さい第２の連続再生式ＤＰＦは排気温度が低い運転状態においてＰＭの捕集ならびにＤＰＦの連続再生を行い排気ガスを効果的に浄化できるようになった。一方、それ以外の運転状態では制御弁が開放され、排気ガスは第２の連続再生式ＤＰＦを流れず排気通路を通って第１の連続再生式ＤＰＦに流入し、ここでＰＭの捕集・ＤＰＦの連続再生が行われる。すなわち第２の連続再生式ＤＰＦはそのような運転状態では使用されない。よって第２の連続再生式ＤＰＦの未使用時には外気などの影響でＤＰＦ自体の温度がかなり低下してしまう惧れがあり、こうした状態で第２の連続再生式ＤＰＦに排気ガスの通路が切り替えられた場合には、触媒の酸化反応およびＰＭの酸化燃焼が良好に実行されないこととなる。
【００１３】
本発明は以上の問題点を踏まえ、エンジンの排気通路に配置された第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと、該第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配設された第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置おいて、第２の連続再生式ＤＰＦを常にＰＭの堆積がないフレッシュな状態に保持するとともに、排気ガスの通路が第２の連続再生式ＤＰＦに切り替えられてもすぐに触媒の酸化反応およびＤＰＦの連続再生を支障なく実行させるように構成することを技術課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために、本発明によれば、エンジンの排気通路に配置された連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
エンジンの排気通路に配置された第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと、該第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタの容量より小さい容量に構成され該第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配設された第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと、該第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタの外周部を囲むように配置されるバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する制御弁と、該エンジンの排気温度領域を検出する排気温度領域検出手段と、該排気温度領域検出手段により検出されたエンジンの排気温度領域が所定の温度よりも低い低温領域である場合には該制御弁がバイパス通路を閉じるように制御する制御手段と、を具備したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１に示すシリンダブロックおよびシリンダヘッド等からなるエンジン本体２には、吸気通路の一部を構成する吸気マニホールド３および排気通路の一部を構成する排気マニホールド４が配設されている。吸気マニホールド３には吸気通路の一部を構成する吸気管５が接続されており、この吸気管５の最上流部に吸入空気を清浄化するエアクリーナ６が配設されている。エアクリーナ６で清浄化された吸入空気は吸気管５を通り吸気マニホールド３を介して図３に示すシリンダ１内に供給される。上記排気マニホールド４には排気通路の一部を構成する排気管７が接続されており、シリンダ内で生成された排気ガスは排気マニホールド４および排気管７を通して排出される。
【００１６】
図示のディーゼルエンジンは、吸入空気を過給するためのターボチャージャー８を備えている。このターボチャージャー８は、排気管７に配設された排気タービン８１と、吸気管５に配設された吸気コンプレッサ８２とを有している。また、図示のディーゼルエンジンは、上記排気タービン８１より上流側の排気管７と上記吸気コンプレッサ８２より下流側の吸気管５とを連絡する排気ガス環流（以下ＥＧＲとする）通路９を具備している。ＥＧＲ通路９にはＥＧＲバルブ１１が配設されている。このＥＧＲバルブ１１は、例えば図示しない負圧タンクに接続された負圧アクチュエータを備えており、後述する制御手段１０により運転状態に応じて供給される負圧量が制御されることにより、その開度即ちＥＧＲ率が制御される。なお、ＥＧＲはよく知られているように、燃焼後の排気ガスを環流させた吸入空気をシリンダ内に投入してＮＯｘの抑制を図る排気浄化手段である。また、ＥＧＲ通路とエンジン側の連結は図示の実施形態では吸気管、排気管となっているが吸気通路の一部を構成する吸気、排気マニホールドでも良いことは明らかである。
【００１７】
上記排気タービン８１より下流側の排気管７には、上流側より順に酸化触媒１２１、ＤＰＦ１２２とを有する第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ１２およびＮＯｘ触媒１４が配設されている。酸化触媒１２１は、例えばハニカム状のコーディエライト、あるいは耐熱鋼からなる担体の表面に、活性アルミナ等をコートしてウォッシュコート層を形成し、このコート層に白金、パラジウム、あるいはロジウム等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させたものが使用される。この酸化触媒１２１は、排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成させるとともに、排気ガス中のＨＣとＣＯを酸化してＨ２ＯとＣＯ２を生成させる。ＤＰＦ１２２は、例えば多孔質のコーディエライト、あるいは炭化珪素によって多数のセルが平行に形成され、セルの入口と出口が交互に閉鎖された、いわゆるウォールフロー型と呼ばれるハニカムフィルタや、セラミック繊維をステンレス多孔管に何層にも巻き付けた繊維型フィルタが使用され、排気ガス中のＰＭを捕集する。ＮＯｘ触媒１４は、その構成や成分は上記酸化触媒１２１と同じようなものが使用でき、排気ガス中のＮＯ等のＮＯｘをＮ２やＨ２Ｏに還元させる。このように少なくとも上記した酸化触媒１２１及びＤＰＦ１２２により連続再生式ＤＰＦ１２が構成され、酸化触媒１２１によって排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化させ、酸化触媒１２１の下流側に配設したＤＰＦ１２２に流入するＮＯ２によって捕集されたＰＭを燃焼させる。この時２５０℃から４００℃の低い温度領域でＰＭが燃焼するため、電気ヒータやバーナ等の特別な加熱手段を設ける必要がなく、また、低温にてＰＭの燃焼を連続的に起こしながら、同時にＰＭの捕集も行うため装置全体を簡易に且つコンパクトにできるという利点を有している。なお、本実施形態における連続再生式ＤＰＦは４００℃以上では酸化触媒の酸化反応が低下してしまうためＤＰＦを通過する排気ガス温度は４００℃以下に維持されることが好ましい。
【００１８】
そして本発明に基づくディーゼルエンジンの排気浄化装置では、第1 の連続再生式ＤＰＦより排気通路における上流側に第２の連続再生式ＤＰＦ１３が配置されている。
【００１９】
第２の連続再生式ＤＰＦ１３および排気通路の構成について図２を参照して説明する。排気通路を形成する排気管７ａと排気管７ｂの間の排気管７ｃには、上流側の酸化触媒１３１と下流側のＤＰＦ１３２により構成された第２の連続再生式ＤＰＦ１３が配設されている。そして、その第２の連続再生式ＤＰＦの外周部を囲むようにバイパス通路２０が設けられ、バイパス通路２０は連通路２１により第２の連続再生式ＤＰＦ１３の上流側の排気管７ａと接続されている。
【００２０】
連通路２１には連通路２１の開閉を行う制御弁２２が設けれらており、制御弁２２は制御手段１０からの制御信号に基づき作動するアクチュエータ２３により駆動される。
【００２１】
第２の連続再生式ＤＰＦを保持している排気管７ｃの下流側にはバイパス通路２０と排気管７ｂを連通する開口部２４が設けられており、バイパス通路２０を通過する排気ガスはこの開口部２４から下流側排気管７ｂへと流れていく。よって連通路２１と開口部２４はエンジンの排気ガス流量が最大になった時に通過抵抗にならない様に十分大きく確保される。
【００２２】
図２（ａ）は制御弁２２が連通路２１を開放して入口側排気通路７ａとバイパス通路２０を連通している状態を示す。この制御弁２２はバイパス通路２０を入口側排気通路７ａに連通するとともに、第２の連続再生式ＤＰＦ側へ連通する排気管７ｃ側に排気ガスが流入することを防止するよう切換弁として機能する。この状態では排気マニホールドを出た排気ガスは全量がバイパス通路２０を通過する。
【００２３】
図２（ｂ）では制御弁２２が切り替えられて入口側排気通路７ａとバイパス通路２０との連通路２１を閉じている状態を示している。このような状態では排気ガスは全量が排気管７ｃを通じて第２の連続再生式ＤＰＦに流入し、第２の連続再生式ＤＰＦによりＰＭの捕集・燃焼が行われる。
【００２４】
以上のように図２に示す実施形態においては、低負荷運転時のような排気ガス温度が低く排気ガスの流量が少ないような場合は制御弁２２によりバイパス通路２０を閉じて排気ガスを排気通路の上流側に配置した容量の小さい第２の連続再生式ＤＰＦ１３を通し、また、高負荷運転時のように排気ガスの温度が高く排気ガスの流量が大きい場合には制御弁２２を開放して排気ガスを第２の連続再生式ＤＰＦの外周を囲むように設けられたバイパス通路２０に流通させることにより、第２の連続再生式ＤＰＦを使用すること無く且つ周りから熱しつつ第１の連続再生式ＤＰＦを使用してＰＭを捕集、燃焼させることになる。
【００２５】
次に、バイパス通路２０を開閉する制御弁の他の実施形態について図３を参照して説明する。なお、図３に示す実施形態においては、図２に実施形態における同一部材には同じ番号を付し説明は省略する。図３に示す実施形態において、第２の連続再生式ＤＰＦ１３’はＤＰＦフィルタに直接触媒を担持させたものであり排気温度が高い領域（４００℃以上）でもPMの酸化燃焼作用を有する成分も有しているものである。アクチュエータ２５により駆動される制御弁２６が、バイパス通路２０と連通路２１を通じて第２の連続再生式ＤＰＦ１３’を通る通路とを切り替えるのではなく連通路２１の開閉のみを行うように構成される。図３（ａ）は制御弁２６が連通路２１を開放しており第２の連続再生式ＤＰＦ１３’側の通路はバイパス通路２０に比して通過抵抗が大きいため排気ガスは主にバイパス通路２０を通過する。しかし、排気通路７ａは第２の連続再生式ＤＰＦ１３’にも連通されており若干の排気ガスは通過する。
【００２６】
図３（ｂ）では制御弁２６により連通路２１が閉じられており、排気ガスはバイパス通路２０を通過しない。この場合は図２（ｂ）に示すものと同様に全量が排気管７ｃを通じて第２の連続再生式ＤＰＦ１３’を通過する状態となる。
【００２７】
図１に戻り説明を続ける。図示のディーゼルエンジンは、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出センサ１５、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度＝ＡＣＬ）を検出するアクセルセンサ１６、吸気マニホールド３内に配設されシリンダ内に吸入される吸気の温度を検出する吸気温度センサ１７、該エンジン回転速度検出センサ１５やアクセルセンサ１６および吸気温度センサ１７等からの検出信号に基づいて上記ＥＧＲバルブ１１や図示しない燃料噴射装置によってシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する制御手段１０を具備している。制御手段１０はエンジン回転速度とアクセル開度をパラメータとする燃料噴射量を設定した図示しない所謂燃料噴射量マップを格納したメモリを具備しており、エンジン回転速度検出センサ１５およびアクセルセンサ１６からの検出信号に基づいて基本燃料噴射量を決定する。そして、制御手段１０は、基本燃料噴射量を吸気温度センサ１５の検出値に基づき補正し、最終的な燃料噴射量を決定する。なお、最終的な燃料噴射量は吸気温度のみならず、他の様々なパラメータ（大気圧やスモーク限界噴射量等）を参照して随時補正することが可能である。
【００２８】
図におけるディーゼルエンジンは、吸気通路の一部をなす吸気管５におけるＥＧＲ通路９の連結部よりも上流側に配設され吸入空気量を制限する吸気シャッタ１８を備えている。この吸気シャッタ１８は、通常は全開に保持されている。また、排気通路の一部を構成する排気管７におけるＥＧＲ通路９の連結部よりも下流側には、排気ガスの流出を制限する排気シャッタ１９が配設されている。この排気シャッタ１９も上記吸気シャッタ１８と同様に、通常状態では全開に保持されている。なお、吸気シャッタ１８および排気シャッタ１９は、例えば図示しない負圧タンクに接続された負圧アクチュエータを備えており、制御手段１０により運転状態に応じて供給される負圧量が制御されることにより、その開度が制御される。
【００２９】
本発明に基づくディーゼルエンジンは、図４に示すように吸気行程中のシリンダー１の排気通路をシリンダー１に開放する排気導入機構を具備している。図４には、吸気バルブ３０と吸気バルブ作動機構３１および排気バルブ４０と排気バルブ作動機構４１が示されている。排気バルブ作動機構４１を構成する排気カム４２は、排気行程で排気バルブ４０を作動する通常のカムプロフィール４２１と、該カムプロフィール４２１と回転方向後側に略９０°の位相角をもって形成された排気導入カムプロフィール４２２を備えている。このように構成された排気カム４２は、カムプロフィール４２１による排気バルブリフトカーブと、吸気行程中（吸気バルブ作動機構３１による吸気バルブリフトカーブ中）の短期間に排気導入カムプロフィール４２２による排気バルブリフトカーブをもって排気バルブ４０を作動する。従って、本実施形態においては、排気カム４２に形成された排気導入カムプロフィール４２２は、吸気行程中にシリンダー１内に排気ガスを導入するための排気導入機構として機能する。なお、排気導入カムプロフィール４２２による排気バルブ４０のリフト量は、１〜３ｍｍ程度でよい。
【００３０】
以上のような第２の連続再生式ＤＰＦ１３を有するディーゼルエンジンの排気浄化装置の制御について説明する。
【００３１】
図１に示す実施形態においては、ディーゼルエンジンの排気温度領域を検出する排気温度領域検出手段を具備している。以下に排気温度領域検出手段について述べる。
エンジンの排気温度は、主にエンジンに供給される燃料噴射量（負荷）とエンジン回転速度によりほぼ決定される。図示の実施形態における排気浄化装置の制御手段１０は、図示しない内部メモリに図５に示すようなエンジン回転速度とエンジン負荷をパラメータとする排気温度領域マップを有しており、エンジン回転速度と燃料噴射量（負荷）から現在の排気温度がどこの領域にあるかを検出する。ここで示される領域とは、シリンダから排出された排気温度の温度領域を指すものとする。
【００３２】
図５に示すＸ、Ｙ、Ｚの境界線は主にマップを定義する際のエンジンの排気ガスの温度に関する試験結果と酸化触媒１２１の活性温度領域を参照して設定される。Ｘ領域は排気ガスの温度が本実施形態における第１の連続再生式ＤＰＦ１２の酸化触媒１２１の活性温度領域よりも高くなる領域であり排気温度は低下させられることが望ましい領域である。Ｙ領域は第１の連続再生式ＤＰＦ１２の酸化触媒１２１の活性温度領域に含まれる領域、そしてＺ領域は排気ガスが第１の連続再生式ＤＰＦ１２の酸化触媒１２１の活性温度領域よりも低くなる領域である。
なお、マップ上の境界線は、排気マニホールドから第１の連続再生式ＤＰＦ１２の酸化触媒１２１に到達するまでの排気ガス温度の低下分が考慮されたものであり、さらには連続再生式ＤＰＦ内での排気温度分布は排気ガスの流量にも影響を受けるため排気ガスの流量も加味した領域を設定してもよい。
【００３３】
次に、図１に示したディーゼルエンジンシステムに図２に示す第２の連続再生式ＤＰＦを搭載した実施形態における排気浄化装置の作動を図６に示すフローチャートに基づき説明する。エンジンの運転がスタートすると図示しない燃料噴射装置によりエンジンに燃料が供給される。制御手段１０はエンジン回転速度検出センサ１５およびアクセルセンサ１６からのエンジン回転速度信号（Ｎｅ）とアクセル開度信号（ＡＣＬ）を読み込み（ステップＳ１）、図示しない燃料噴射量マップを参照し燃料噴射量を決定する（ステップＳ２）。制御手段１０は、この時の燃料噴射量をエンジンの負荷Ｑとして検出する。
【００３４】
図１に示す実施形態における排気浄化装置においては、上述したようにエンジン負荷Ｑを検出したら、制御手段１０はエンジン負荷と上記のように検出されたエンジン回転速度に基づいて図５に示す排気温度領域マップより現在の排気温度領域を検出する（ステップＳ３）。このようにして、現在の排気温度領域を検出したならば、制御手段１０は現在の排気温度領域の基づき上記ＥＧＲバルブ１１、吸気シャッタ１８、排気シャッタ１９、そして制御弁２２を制御する。
【００３５】
先ず、排気温度領域が第１の連続再生式ＤＰＦの酸化触媒１２の活性温度以上の領域Ｘにある場合（ステップＳ４）には、制御手段１０は制御弁２２は連通路２１を開くとともに第２の連続再生式ＤＰＦ１３側の排気管７ｃを閉じる（ステップＳ５）。したがって排気ガスは全量がバイパス通路２０を通過する。制御手段１０はＥＧＲバルブ１１を全閉とし、吸気シャッタ１８、排気シャッタ１９を全開に開く（ステップＳ６）。そして制御手段１０は排気温度低下制御を実行する（ステップＳ７）。この排気温度低下制御は、例えば可変ターボチャージャによる吸入空気量の増加制御や冷却水による排気ガスの冷却制御等である。なお、排気温度低下制御は本発明の主たる構成ではないので説明は省略する。また、排気温度低下制御は触媒が高温度領域でも機能する場合は省略することが出来る。
【００３６】
ステップＳ４で排気温度領域がＸ以外の場合は、制御手段１０はステップＳ４からステップＳ８に進み排気温度領域が所定の温度（第１の連続再生式ＤＰＦの酸化触媒１２１の活性温度）よりも低温の領域Ｚか否かを判断する。そして低温領域ではない（排気温度領域＝Ｙ）と判断されたら、制御手段１０はステップＳ９に進んで制御手段１０により制御弁２２を排気温度領域Ｘと同様に連通路２１を開くとともに第２の連続再生式ＤＰＦ１３側の排気通路７ｃ側を閉じる。次にステップＳ１０に進み、吸気シャッタ１８、排気シャッタ１９を全開とし、ＥＧＲバルブ１１は開とする。この時ＥＧＲバルブについて制御手段１０は通常運転時における負荷とエンジン回転速度に基づくＥＧＲ制御を実行してもよい。
【００３７】
ステップＳ８にて排気温度領域が所定の温度（第１の連続再生式ＤＰＦの酸化触媒１２１の活性温度領域）よりも低温領域（排気温度領域＝Ｚ）と判断された場合は、制御手段１０はステップＳ１１に進んで制御弁２２によりバイパス通路へと通じる連通路２１を閉じてバイパス通路２０を閉鎖し、排気ガスの全量が第２の連続再生式ＤＰＦのみを通過するようにさせる。そしてステップ１２へ進み、吸気シャッタ１８及び排気シャッタ１９を作動させて絞り制御を行う。吸気シャッタおよび排気シャッタを絞ることにより排気導入機構と協働してシリンダ内の空気量を減らすことになり排気温度上昇手段として機能する。同時に制御手段１０はＥＧＲバルブ１１を開とする。
以上の制御を行い制御フローチャートはスタートに戻る。
【００３８】
なお、第２の連続再生式ＤＰＦに関し、ＰＭを除去する触媒の酸化反応について反応温度の上限があるものを使用する場合には上述した図２に示す実施形態のように、酸化反応が起きにくい温度領域（高温領域）で第２の連続再生式ＤＰＦに通じる排気管７ｃを完全に閉じるように切換える制御弁２２として構成とするのが好ましい。
【００３９】
また、高温度領域でも機能し、反応温度の上限が無い触媒を利用する場合には図３の実施形態のように、バイパス通路２０を開放している状態でも排気管７ｃを閉じることなく第２の連続再生式ＤＰＦに排気ガスが流入するように構成するのが好ましい。制御弁２６は上記制御フローチャートの制御弁２２と全く同じような条件で連通路２１の開閉を行わせればよい。図３に示す実施形態によれば、排気ガスが高温領域では殆どの排気ガスがバイパス通路２１側を通過するものの若干の排気ガスが第２の連続再生式ＤＰＦに流入し、フィルタに残存したＰＭも燃焼除去するとともに燃焼ガスを排気通路の下流側７ｂに流出させるので第２の連続再生式ＤＰＦが未使用時にもよりフレッシュな状態に維持されることが期待できる。
【００４０】
図２、図３に示す実施形態では制御弁が第２の連続再生式ＤＰＦの上流側に位置するように構成したが、バイパス通路に対して連通路及び制御弁を下流側に配置することも可能である。すなわち第２の連続再生式ＤＰＦ以外のバイパス通路、連通路及び制御弁の構成をそのまま前後逆に配置することも可能である。また本発明の実施形態において制御弁の形式を２通り（図２、図３）示したがこれに限らず、第２の連続再生式ＤＰＦの周囲を囲むようにバイパス通路を設けてバイパス通路への流入を規制する弁であればその形状方式にはとらわれずあらゆる開閉、切換え弁を使用可能であることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、排気温度が低いような領域（図５マップ中Ｚ領域）では排気通路の上流側に配置された第２の連続再生式ＤＰＦが使用されるように制御される。そして排気温度が第２の連続再生式ＤＰＦを使用しなくとも第１の連続再生式ＤＰＦにより良好にＰＭの捕集・ＤＰＦの連続再生が行われる排気温度の領域では（図５マップ中Ｘ，Ｙ領域）、第２の連続再生式ＤＰＦの外周部を取り囲むように設けられたバイパス通路を排気ガスが主に通過するようにした。そしてこのような構成により第２の連続再生式ＤＰＦは使用されていない時も常に外周部を通過する排気ガスによって熱せられており、フィルタ中のＰＭは完全に燃焼除去（６００℃以上でＰＭは燃焼させられる）せしめられると同時に第２の連続再生式ＤＰＦは常に暖められているので制御弁により切り替えられて第２の連続再生式ＤＰＦが使用されるようになっても排気ガスが冷やされず触媒の反応を落とすことなくＰＭを捕集燃焼させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくディーゼルエンジンの連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタを搭載したディーゼルエンジンの排気浄化装置のブロック図。
【図２】本発明に基づくディーゼルエンジンの連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタの一実施形態を示す断面図。
【図３】本発明に基づくディーゼルエンジンの連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタの他の実施形態を示す断面図。
【図４】本発明における排気導入機構の一実施形態を示す断面図。
【図５】排気温度領域マップ。
【図６】本発明における制御手段の制御フローチャート。
【符号の説明】
２ エンジン本体
３ 吸気マニホールド
４ 排気マニホールド
５ 吸気管
６ エアクリーナ
７ 排気管
８ ターボチャージャー
８１ 排気タービン
８２ 吸気コンプレッサ
９ 排気ガス環流（ＥＧＲ）通路
１０ 制御手段（ＥＣＭ）
１１ ＥＧＲバルブ
１２ 第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ
１２１ 酸化触媒
１２２ ディーゼルパティキュレートフィルタ
１３、１３’ 第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ
１３１ 酸化触媒
１３２ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
１４ ＮＯｘ触媒
１５ エンジン回転速度検出センサ
１６ アクセルセンサ
１７ 吸気温度センサ
１８ 吸気シャッタ
１９ 排気シャッタ
２０ バイパス通路
２１ 連通路
２２、２６ 制御弁
２４ 開口部
２３、２５ アクチュエータ
３０ 吸気バルブ
３１ 吸気カム
４０ 排気バルブ
４１ 排気バルブ作動機構
４２ 排気カム
４２１ 排気カムプロフィール
４２２ 排気導入カムプロフィール

Claims (1)

  1. エンジンの排気通路に配置された連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
    エンジンの排気通路に配置された第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと、該第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタの容量より小さい容量に構成され該第１の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排気通路に配設された第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタと、該第２の連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタの外周部を囲むように配置されるバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する制御弁と、該エンジンの排気温度領域を検出する排気温度領域検出手段と、該排気温度領域検出手段により検出されたエンジンの排気温度領域が所定の温度よりも低い低温領域である場合には該制御弁がバイパス通路を閉じるように制御する制御手段と、を具備したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
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