JP2002295240A - ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御方法 - Google Patents
ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御方法Info
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Abstract
警報を発生して運転者に報知し、不具合への対応を促す
ことにより、再生時のトラブルに安全に対処でき、フィ
ルタの破損を回避できるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置の制御方法を提供する。 【解決手段】 エンジン1の排気通路2に接続され、複
数のフィルタ6A,6Bでパティキュレートの捕集と、
捕集したパティキュレートを酸化除去する再生処理とを
交互に行いながら、排気ガスG中のパティキュレートを
捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ装置3に
おいて、前記フィルタ6A又は6Bの再生処理の終了後
でかつ捕集を開始する前に、該フィルタ6Aまたは6B
の再生結果の判定を行い、再生不完全の時は警報等を発
生する。
Description
ゼルエンジン等の内燃機関のパティキュレート(PM:
微粒子状物質)を捕集するディーゼルパティキュレート
フィルタ(DPF)装置の制御方法に関する。
れる排気ガス中には、パティキュレート(PM)と呼ば
れる微粒子状物質が含まれており、これを除去するため
に、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を
備えた装置が用いられる。
装置は、ディーゼルエンジンの排気下流側に、SiC等
のセラミック繊維からなる不織布を金網により挟持し、
かつ一方の金網をヒータとしてなるフィルタを複数、例
えば2個取り付けて、交互に排気ガスを通過させて、エ
ンジンから排出されるパティキュレートを捕集する。
キュレートフィルタ装置3は、エンジン1の排気通路2
に接続され、このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置3の上流側には上流側圧力センサ(前圧センサ)5
Aが、下流側には下流側圧力センサ(後圧センサ)5B
が配設される。
ルタ装置3の前後の圧力比(Rp=P1/P2)が所定
の目詰まり状態判定値Rp0より大きくなったら、パテ
ィキュレート捕集中の一方のフィルタ6A(又は6B)
は目詰まり状態になったと判定して排気ガスGの通路を
切り換えて、他方のフィルタ6B(又は6A)でパティ
キュレートの捕集を行うと共に、この目詰まり状態と判
断された一方のフィルタ6Aをヒータ7Aに通電して加
熱し、捕集したパティキュレートを焼却し、このフィル
タ6Aを再生処理している。
ィーゼルパティキュレートフィルタ装置において、一方
のフィルタの再生処理を行っている最中に、電源コード
の不具合等によりフィルタの再生が完了していない場合
が生じると、次に捕集する時に、再生不完全状態のまま
で、パティキュレートの捕集を行うことになるため、他
方のフィルタの再生が完了する前に、捕集中の一方のフ
ィルタの目詰まりが進行してしまう。
が進行した状態で、他方のフィルタで捕集するように切
り換えても、他方のフィルタも再生が完了していないた
め、目詰まり状態となる。
生も電源コードの不具合等により再生できないので、両
方のフィルタが目詰まり状態となり、フィルタの破損が
発生したり、排気圧力の上昇により走行ができなくなる
という問題が生じる。
るためになされたものであり、その目的は、ディーゼル
パティキュレートフィルタ装置の前後の排気圧力の圧力
比等で、再生処理後のフィルタの再生結果の判定を行っ
て、再生不完全の時は、警報を発生して運転者に報知
し、不具合への対応を促すことにより、再生時のトラブ
ルに安全に対処でき、フィルタの破損を回避できるディ
ーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御方法を提供
することにある。
するためのディーゼルパティキュレートフィルタ装置の
制御方法は、エンジンの排気通路に接続され、複数のフ
ィルタを有し、排気ガス中のパティキュレートを捕集す
るフィルタと、捕集したパティキュレートを酸化して再
生処理するフィルタとを交互に切換えながら、排気ガス
中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置において、前記フィルタの再生処理
の終了後でかつ該フィルタによる捕集を開始する前に、
再生したフィルタの再生結果の判定を行うように構成さ
れる。
生結果の判定で、再生処理した後のフィルタの目詰まり
状態を確認して再生完全か再生不完全かを判別すること
により、再生中断に起因したフィルタの目詰まり進行に
よるフィルタの破損や排気圧力上昇による走行不具合を
回避するための諸手段を採用することができるようにな
る。
トフィルタ装置の制御方法において、前記再生結果の判
定を、前記フィルタの前後の排気圧力の圧力比と所定の
圧力比判定値との比較で行うように構成される。
潔で、しかも正確な判定ができるようになる。
ィルタの上流側で計測した排気圧力と、所定の圧力判定
値との比較で行うと共に、該所定の圧力判定値を、エン
ジン回転数とアクセル開度とから、又はエンジン回転数
と排気温度とから算出した排気流量値に基づいて算定す
るように構成される。
圧力が変化するが、この排気流量に基づいて算定される
圧力判定値を用いることにより、フィルタの再生結果の
判定を正確に行えるようになる。
圧力比判定値又は前記所定の圧力判定値の値を、再生不
完全であると判定されたフィルタが、該再生不完全状態
から目詰まりするまでパティキュレートの捕集を行える
時間が、フィルタの再生を行う所定の時間以上になるよ
うな値に設定するように構成される。
定された場合でも、再生不完全なフィルタで捕集してい
る間に、他方のフィルタを再生することができるので、
走行可能な時間や走行可能な距離を延ばすことができ、
また、これらの時間や距離の値の算定も容易となる。
ィルタが目詰まりするまでの時間(再生時間以上)と他
方のフィルタで再生後の捕集可能な時間との和の間は、
パティキュレートを捕集しながら走行可能となる。
処理終了後におけるフィルタ温度が所定の判定温度以下
になるまで待つように構成される。
影響を少なくなり、再生結果の判定がより正確になる。
が不完全であると判定した時に、運転者に対して再生不
完全の警報を発生するように構成される。
フィルタ再生時のトラブル発生を知ることができるの
で、フィルタの破損を引き起こすような運転を中止で
き、パティキュレートの発生が少ない徐行運転を行っ
て、修理工場等に退避できるようになる。
生が不完全であると判定した時に、該不完全判定後にお
ける走行可能な時間又は走行可能な距離を、運転者に対
して報知するように構成される。
トラブル発生時の値だけでなく、走行時点での値となる
ように、逐次、不完全判定後からの経過時間や走行距離
を差し引いて表示することが好ましい。
間又は走行可能な距離を考慮しながらで、走行不能にな
る前に安心して修理工場に到達でき、また、フィルタの
破損を確実に防止できるようになる。
る実施の形態のディーゼルパティキュレートフィルタ装
置(DPF装置)の制御方法について説明する。
レートフィルタ装置の構成を示す図で、図2〜図4は本
発明に係るディーゼルパティキュレートフィルタ装置の
制御方法の制御フローを示す図である。
を含む制御方法を採用した場合の時系列を示す図であ
り、図6は再生結果の判定を含まない制御方法を採用し
た場合の時系列を示す図である。図7及び図8はディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置のフィルタの構成を
示す図である。
キュレートフィルタ装置3は、エンジン1の排気通路2
に接続され、このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置3の上流側の排気通路2には上流側圧力センサ(前
圧センサ)5Aが、下流側の排気通路2には下流側圧力
センサ(後圧センサ)5Bがそれぞれ配設される。
ィルタ装置3は2つのフィルタ6A,6Bを有して構成
されると共に、排気ガスGの通路を一方のフィルタ6A
(又は6B)から他方のフィルタ6B(又は6A)に切
り換える切換弁(通路切換手段)4と、各フィルタ6
A,6Bを再生処理時に加熱するためのヒータ7A,7
Bとを備えて形成される。
に示すように、SiC等のセラミック繊維をランダムに
積層した不織布の両側を金網62、7で挟み込んだフィ
ルタエレメント6aを、ひだ状(プリーツ形状)に折り
畳んで中空円筒状に形成したものである。なお、この挟
持用金網62,7の少なくとも一方がヒータ7A,7B
を形成する通電用金網7となり、ヒータ電源、電極板7
a経由で受ける電力により、フィルタ6A,6Bを加熱
するように構成される。
ィルタ部材6aの前方の端部封止板6bに衝突して外側
に回り込み、フィルタ部材6aの外周の側方から、フィ
ルタ部材6aのセラミック繊維61内を通過して、浄化
された排気ガスGcとなり、中空部6cから、後方の端
部封止板6dの開口部6eに導かれる。
排気圧力値P1と下流側圧力センサ5Bで検出される排
気圧力値P2を入力とし、切換弁制御とフィルタ加熱制
御を行うDPF制御部8が設けられ、また、再生状態が
不完全であった場合に、それを運転者に報知するための
車内モニター9も設けられる。
力値P1、P2から算出した圧力比(Rp=P1/P
2)が所定の判定値Rp0に到達したら、つまり、ディ
ーゼルパティキュレートフィルタ装置3の前後の圧力比
(Rpi=P1/P2)が所定の目詰まり状態判定値R
p0より大きくなったら、パティキュレート(PM)捕
集中のフィルタ(図1では6B)は目詰まり状態になっ
たと判定して、切換弁4により、排気ガスGの流れを切
り換えて、他方のフィルタ(図1では6A)でパティキ
ュレートの捕集を行うように構成される。なお、この圧
力比としては、(P1/P2)の代わりに(P2/P
1)を採用することもできる。
代わりに、圧力差(ΔP=P1−P2)が所定の目詰ま
り状態判定値ΔP0に到達したら、目詰まり状態になっ
たと判定するように構成してもよく、圧力比Rpと圧力
差ΔPとを組み合わせて、いずれか一方又は両方が所定
の目詰まり状態判定値Rp0、ΔP0に到達したら、目
詰まり状態になったと判定するように構成してもよい。
トフィルタ装置3の制御は、図2に示すようなフローに
従って行われる。このフローは、エンジン1の制御と並
行して実行されるものであり、説明し易いように複数の
フィルタ6A,6Bの内の一つに注目した制御フローと
して示してある。実際には、複数のフィルタ6A,6B
を同時に制御するので、各フィルタ6A,6B毎の制御
よりも、纏めて全体のフィルタ制御を行う。
説明する。
と、ステップS10で、制御の対象となっている一方の
フィルタ6A(又は6B)は、捕集モードの制御を行っ
て、パティキュレートの捕集を行い、次のステップS2
0で、フィルタ6Aの再生開始か否かを判定し、再生開
始でないと判定した場合には、ステップS10の捕集モ
ードに戻り、フィルタ6Aで捕集を継続する。
た場合には、ステップS30〜S50の再生モードに移
行し、ステップS30の再生処理で、切換弁4を制御し
て排気ガスGの流れを切り換えて、このフィルタ6Aで
は、ヒータ7Aによるフィルタ加熱、酸素供給用の排気
ガス導入、フィルタ6Aの冷却等を行う。そして、この
間は、他方のフィルタ6B(又は6A)でパティキュレ
ートの捕集を行う。
の再生処理が終了した後に、ステップ40でこの再生し
たフィルタ6Aの再生結果の判定を行い、必要に応じて
警報等を発生する。そして、ステップS50の待機状態
を経た後に、他方のフィルタ6Bの再生モードへの移行
に伴う排気ガスGの通路の切換えにより、ステップS1
0の捕集モードに戻る。
図4を参照しながら、より詳細に説明する。
の再生開始判定は、ステップS21で、排気圧力値P
1、P2から圧力比Rp=P1/P2を検出し、ステッ
プS22で、この圧力比Rpが所定の目詰まり状態判定
値(上限値)Rp0より大きいか否かを判定し、小さい
間は、まだ目詰まりの進行が少なく、捕集可能であると
して、ステップS10に戻り、捕集モードでパティキュ
レートの捕集を継続する。
が所定の目詰まり状態判定値Rp0より大きくなった
ら、パティキュレート(PM)捕集中のフィルタ6Aは
目詰まり状態であり、再生開始時期になったと判定し
て、ステップS30の再生処理に移行する。
は、図3に示すように、ステップS31で、切換弁4の
切換制御により、排気ガスGの通路を切り換えて、他方
のフィルタ6Bでパティキュレートの捕集を開始する。
間tair (例えば420s程度)の間、ヒータ7Aに通
電してフィルタ6Aの予備加熱を行い、この予備加熱時
間tair が経過したら、パティキュレートを酸化するた
めの酸素を供給するために排気ガスGの一部を助燃用排
気ガスとして、フィルタ6Aに導入する。この助燃用排
気ガスは所定の再生時間tend (例えば420s程度)
の間行い、捕集されているパティキュレートを酸化除去
する。この再生時間tend の間は、ヒータ7Aへの通電
を継続している。
と、再生が終了したと見なして、ヒータ7Aへの通電を
停止し、次のステップS33で所定の冷却時間tcool
(例えば2min)の間、フィルタ6Aの冷却を行い、
再生処理を終了する。
いては、再生処理後の排気圧力の圧力比Rpと所定の再
生状態判定値Rpsとの比較を行うことにより再生の完
全、不完全を判定する。
めに、ステップS41で、切換弁4を切換制御して、排
気ガスGの通路を切り換えて、このフィルタ6Aに排気
ガスGを通過させる。
圧力比Rpによる判定が正確なものとなるようにするた
め、フィルタ6Aのフィルタ温度Tfが所定の温度(例
えば500℃)以下になるまで待つ。このフィルタ温度
Tfは、直接フィルタに配設した温度センサで計測でき
る場合には、その計測値で判定し、計測できない場合に
は、フィルタ通過後の排気温度等で推定してもよい。な
お、このステップS41とステップS42の順序は入れ
替わってもよい。
圧力値P1、P2から圧力比Rp=P1/P2を検出
し、この圧力比Rpが,所定の時間ts(例えば20
s)の間、所定の再生状態判定値Rpsより小さい場合
は、フィルタ6Aの目詰まりが少なくなっているので、
再生状態が良好であり、再生完全と判定し、大きい場合
は、フィルタ6Aの目詰まりが少なくなっていないの
で、再生状態が不良であり、再生不完全と判定する。
排気流量をエンジン回転数とアクセル開度から推定し、
この排気流量によって決まる所定の再生状態判定値P1
sよりも排気圧力P1の値が大きい時に再生不完全であ
るとする方法もある。なお、排気流量の推定は、エンジ
ン回転数と排気温度から行うこともできる。
された場合には、ステップS45で再生不完全に対する
処理を行う。この処理としては、車内モニター9で再生
不完全(再生不良)の警報を運転者に対して発生させ、
徐行(低負荷走行)を勧告したり、この状態から走行可
能な距離又は走行可能な時間を運転者に報知したりす
る。
4により、排気ガスGの通路を再度切り換えて、このス
テップS40に入る前と同じ、他方のフィルタ6Bに排
気ガスGを流入させ、捕集するフィルタを元に戻す。
より、一方のフィルタ6Aの再生結果の判定を終了し、
他方のフィルタ6Bの再生開始による排気ガスGの通路
の切り換えまで、ステップS50の待機の状態に留ま
る。
行われる切換弁4の切換制御により排気ガスGが一方の
フィルタ6Aに流入するので、それに合わせて、ステッ
プS50の待機の状態からステップS10の捕集モード
に戻る。
法の場合と、含まない制御方法の場合について、片側の
フィルタ6Bの再生途中において、故意にヒータ加熱電
源をOFFにして再生不完全(再生不良)状態を発生さ
せて、実車走行実験を行った。その結果を図5と図6に
時系列データとして示す。
用した場合であり、再生不完全(再生不良状態)と判定
した後、低負荷走行である徐行が指示され、運転者はそ
の指示通り、低負荷走行して、安全な場所に退避してフ
ィルタ6Aの不具合に対処できた。
を含まない制御方法を使用した場合では、運転者への指
示がなく、そのまま走行を継続したために、両フィルタ
6A,6Bとも目詰まり状態となり、走行も不可能とな
った。
ーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御方法によれ
ば、フィルタの再生時にトラブルが発生し、フィルタの
再生が不完全であった場合が生じても、それを検知し
て、運転者に対して警報を発生し徐行を勧告したり、走
行可能な距離又は走行可能な時間を報知したりする再生
不完全時の処理を行うので、運転者はフィルタの再生が
不完全であることを認識しながら、走行して最寄りの修
理工場に到達できるので、フィルタを破損させることな
く、安全に対処できる。
成を示す図である。
ュレートフィルタ装置の制御方法のフローを示す図であ
る。
る。
時系列を示す図である。
示す図である。
ィルタの一例を示す図であり、(a)は断面図で、
(b)は側面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 エンジンの排気通路に接続され、複数の
フィルタを有し、排気ガス中のパティキュレートを捕集
するフィルタと、捕集したパティキュレートを酸化して
再生処理するフィルタとを交互に切換えながら、排気ガ
ス中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置において、 前記フィルタの再生処理の終了後でかつ該フィルタによ
る捕集を開始する前に、再生したフィルタの再生結果の
判定を行うことを特徴とするディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置の制御方法。 - 【請求項2】 前記再生結果の判定を、前記フィルタの
前後の排気圧力の圧力比と所定の圧力比判定値との比較
で行うことを特徴とする請求項1記載のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置の制御方法。 - 【請求項3】 前記再生結果の判定を、前記フィルタの
上流側で計測した排気圧力と、所定の圧力判定値との比
較で行うと共に、該所定の圧力判定値を、エンジン回転
数とアクセル開度とから、又はエンジン回転数と排気温
度とから算出した排気流量値に基づいて算定することを
特徴とする請求項1記載のディーゼルパティキュレート
フィルタ装置の制御方法。 - 【請求項4】 前記再生結果の判定において、前記圧力
比判定値又は前記所定の圧力判定値の値を、再生不完全
であると判定されたフィルタが、該再生不完全状態から
目詰まりするまでパティキュレートの捕集を行える時間
が、フィルタの再生を行う所定の時間以上になるような
値に設定することを特徴とする請求項2又は3に記載の
ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御方法。 - 【請求項5】 前記再生結果の判定の実施を、再生処理
終了後におけるフィルタ温度が所定の判定温度以下にな
るまで待つことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置の
制御方法。 - 【請求項6】 前記再生結果の判定において、再生が不
完全であると判定した時に、運転者に対して再生不完全
の警報を発生することを特徴とする請求項1〜5のいず
れか1項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ
装置の制御方法。 - 【請求項7】 前記再生結果の判定において、再生が不
完全であると判定した時に、該不完全判定後における走
行可能な時間又は走行可能な距離を、運転者に対して報
知することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に
記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御
方法。
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JP2001097770A JP2002295240A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | ディーゼルパティキュレートフィルタ装置の制御方法 |
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