JP2008082288A

JP2008082288A - Ｄｐｆ再生装置

Info

Publication number: JP2008082288A
Application number: JP2006265126A
Authority: JP
Inventors: Masaki Asano; 雅樹浅野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】車両を制動する際に、ＤＰＦヒータに電力を供給すべく回生発電を行う発電機の効率を向上させることができるＤＰＦ再生装置を提供する。
【解決手段】車両４０のエンジン４２の排気系５９にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）６７が設けられ、そのＤＰＦ６７にて捕集された粒状物質を燃焼させて、該ＤＰＦ６７を再生するようにしたＤＰＦ再生装置１において、上記ＤＰＦ６７を加熱するためのＤＰＦヒータ２と、そのＤＰＦヒータ２に電力を供給すべく接続され、上記車両４０の駆動輪４３に連結された推進軸５１に、発電機クラッチ１１を介して連結された再生用発電機３と、上記車両４０を制動する際に、上記発電機クラッチ１１を接続して上記推進軸５１の回転により上記再生用発電機３を発電作動させ、その発電された電力を上記ＤＰＦヒータ２に供給し上記ＤＰＦ６７を再生するための制御手段５とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＰＦにて捕集された粒状物質を燃焼させて、ＤＰＦを再生させるＤＰＦ再生装置に関するものである。

従来、ディーゼルエンジンの粒状物質（ＰＭ）捕集装置として、現在ＤＰＤ（Diesel Particulate Defuser）、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）などのディーゼルパティキュレート処理装置が使用されている。

そのＤＰＦは、エンジンの排気管の途中に設置され、ＤＰＦの再生時（ＰＭの除去時）は、エンジンの燃焼室にポスト噴射などを行うことで、排気温度を上昇させ自動再生を行っている。

ところで、ディーゼルエンジンには、コモンレールシステムの採用により、超高圧での燃料噴射を実現し、燃焼効率を高め、ＰＭ・黒煙を低減し、さらにコモンレールシステムを電子制御し、１０００分の１秒単位で噴射時期、噴射量をきめ細かくコントロールし、燃焼の最適化を図り、ＮＯｘを低減するものがある。

このようなディーゼルエンジンでは、ＤＰＦ内のセラミックフィルターで捕集したＰＭを、電子制御式コモンレールシステムのきめ細かい燃料噴射や、排気スロットルの採用などの排気温度制御により、効率的に燃焼させて、フィルター（ＤＰＦ）を再生するようにしている。

このフィルターの再生は走行中自動的に行われるが、走行条件によっては、アイドリング状態での手動再生が必要となる場合もある。

しかし、このような構成のディーゼルエンジンで自動再生を行った場合、エンジン始動時に以下の問題が発生する。

（１）エンジン始動時に排気温度を上昇させるため、必要以上に燃料を噴射して燃費が悪化してしまう。

（２）エンジン負荷が大きくならないため、エンジンの暖機に時間がかかり、エンジンオイルのフリクションが軽減されない。

（３）エンジン水温が上昇しないため、アイドリングストップを開始できる時間が減少し、燃費を悪化させる。

そこで、例えば、特許文献１には、エンジンブレーキ作動の減速時に、車両の回生エネルギーを利用してオルタネータ（発電機）で発電を行い、その発電された電力をＤＰＦに設けたＤＰＦヒータに供給して、ＤＰＦを加熱、再生するパティキュレートフィルタ装置が提案されている。

特開２００１−２８０１２１号公報

しかしながら、特許文献１のパティキュレートフィルタ装置では、オルタネータの駆動力を、エンジンのクランク軸から取り出しているため、以下のような問題があった。

まず、一般に、車両の制動時において必ずしもエンジンブレーキを使用しているとは限らない。そのため、クランク軸駆動のオルタネータでは、クラッチ操作によるクラッチが断状態、もしくはトランスミッションがニュートラル状態になる場合に、回生エネルギーを利用することができないという問題があった。

すなわち、車両の駆動輪からクランク軸に至る動力伝達経路の途中には、クラッチおよび変速機が設けられているため、クラッチが断または変速機のギアがニュートラルのときは、制動時であっても車両の慣性力がクランク軸に伝達されず、オルタネータによる回生発電が行えないという問題があった。

次に、クランク軸駆動のオルタネータでは、制動回生時に、エンジンブレーキ（含むエキゾストブレーキ）のトルクと発電に必要な駆動トルクとが必要となる。ここで、発電に必要な駆動トルクを大きくしようとした場合、エンジンブレーキとの併用となり、さらに全体的なブレーキトルクが大きすぎると急ブレーキになるため、発電に必要な駆動トルクをドライバビリティの観点からあまり大きくできない。

さらに、発電に必要な駆動トルクが大きければ発電電力は大きくなるので、上述したように、駆動トルクを大きくできないクランク軸駆動のオルタネータでは、発電電力をあまり大きくすることができなくなってしまう。

すなわち、制動時のクランク軸には、オルタネータの発電トルクとエンジンブレーキによる制動トルクの両方が作用するため、オルタネータの発電トルクが大きすぎると、クランク軸が急激に制動されてしまう。このことから、クランク軸駆動のオルタネータでは、発電トルクをあまり大きく設定できず、大きな発電力が得られないという問題があった。

以上のように、従来、車両を制動する際に、ＤＰＦヒータに電力を供給するオルタネータ（発電機）の回生発電の効率が低いという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、車両を制動する際に、ＤＰＦヒータに電力を供給すべく回生発電を行う発電機の効率を向上させることができるＤＰＦ再生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、車両のエンジンの排気系にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられ、そのＤＰＦにて捕集された粒状物質を燃焼させて、該ＤＰＦを再生するようにしたＤＰＦ再生装置において、上記ＤＰＦを加熱するためのＤＰＦヒータと、そのＤＰＦヒータに電力を供給すべく接続され、上記車両の駆動輪に連結された推進軸に、発電機クラッチを介して連結された再生用発電機と、上記車両を制動する際に、上記発電機クラッチを接続して上記推進軸の回転により上記再生用発電機を発電作動させ、その発電された電力を上記ＤＰＦヒータに供給し上記ＤＰＦを再生するための制御手段とを備えたものである。

好ましくは、上記ＤＰＦの温度を検出するためのＤＰＦ温度検出手段を備え、上記制御手段は、上記ＤＰＦ温度検出手段にて検出された上記ＤＰＦの検出温度が所定温度以下のとき、上記ＤＰＦヒータに通電して上記ＤＰＦの再生を行うものである。

好ましくは、上記エンジンに変速機クラッチを介して変速機が接続され、上記制御手段は、上記変速機がニュートラル以外のときにオン、ニュートラルのときにオフになるニュートラルスイッチと、上記変速機クラッチが接続のときにオン、切断のときにオフになるクラッチスイッチと、上記車両のアクセルが踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチと、それらニュートラルスイッチ、クラッチスイッチおよびアクセルスイッチの全てがオンのときに通電されて上記発電機クラッチを接続する発電機リレーとを備えたものである。

好ましくは、上記制御手段は、上記エンジンの暖機を行うための暖機スイッチを備え、その暖機スイッチがオフ、かつ上記ニュートラルスイッチ、上記クラッチスイッチおよび上記アクセルスイッチの全てがオン、かつ上記ＤＰＦ温度検出手段にて検出された上記ＤＰＦの検出温度が所定温度以下のとき、上記ＤＰＦヒータに通電して上記ＤＰＦの再生を行うものである。

好ましくは、上記エンジンに変速機クラッチを介して変速機が接続され、上記制御手段は、上記変速機クラッチが接続のときにオン、切断のときにオフになるクラッチスイッチと、上記車両のアクセルが踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチと、それらクラッチスイッチおよびアクセルスイッチがオンのときに通電されて上記発電機クラッチを接続する発電機リレーとを備えたものである。

好ましくは、上記エンジンに変速機クラッチを介して変速機が接続され、上記制御手段は、上記変速機がニュートラル以外のときにオン、ニュートラルのときにオフになるニュートラルスイッチと、上記車両のアクセルが踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチと、それらニュートラルスイッチおよびアクセルスイッチがオンのときに通電されて上記発電機クラッチを接続する発電機リレーとを備えたものである。

好ましくは、上記再生用発電機は、上記車両のフレームに取り付けられたものである。

上記制御手段は、上記車両のアクセルが踏み込まれていないとき上記発電機クラッチを接続し、踏み込まれているとき上記発電機クラッチを切断するものでもよい。

本発明によれば、車両を制動する際にＤＰＦヒータに電力を供給すべく回生発電を行う発電機の効率を向上させることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態のＤＰＦ再生装置は、例えば、トラックなどの大型車両などに適用される。

図１に基づき車両およびＤＰＦ再生装置の概略構造を説明する。

図１に示すように、車両４０は、車台をなすフレーム４１と、そのフレーム４１に搭載されたエンジン４２と、そのエンジン４２の動力を駆動輪４３に伝達するための車両動力伝達手段４４とを備える。

本実施形態の車両４０は、ＦＲ車であり、車両４０の前方にエンジン４２が設けられ、後方に駆動輪４３が設けられる。また、車両前方のフレーム４１には、図示しない懸架装置により支持された従動輪４５が設けられる。

フレーム４１は、はしご型フレームであり、前後方向に延びる一対のサイドメンバ４６、４６と、それらサイドメンバ４６、４６間に設けられ前後に間隔を隔てて配置された複数のクロスメンバ４７とを備える。

車両動力伝達手段４４は、変速機クラッチ４８を介してエンジン４２に接続された変速機４９と、その変速機４９に継手（例えば、ユニバーサルジョイント）５０を介して一端が接続された推進軸５１と、その推進軸５１の他端に接続されたディファレンシャル５３と、そのディファレンシャル５３から車幅方向外方に各々延びると共に、先端部に駆動輪４３が各々取り付けられた一対の駆動軸５６、５６とを備える。

推進軸５１は、前後方向に複数（図例では３つ）に分割され、それら分割された軸が、継手（例えば、ユニバーサルジョイント）５７、５７にて連結される。また、推進軸５１には、後述するＤＰＦ再生装置１の推進軸側プーリ８が設けられる。

エンジン４２は、複数の気筒を有するエンジン本体５８と、そのエンジン本体５８に吸気を供給するための吸気系（図示せず）と、エンジン本体５８からの排気を排出するための排気系５９と、エンジン本体５８を制御するためのエンジン制御装置（以下、ＥＣＵという）６０とを備える。

また、図示しないが、エンジン４２には、照明などに電力を供給するためのエンジン取付発電機が取り付けられる。エンジン取付発電機は、例えば、エンジン本体５８にマウントされクランク軸（図示せず）からギア（あるいはベルトなど）にて動力が伝達されるクランク軸駆動のものである。

エンジン本体５８は、冷却水にてエンジン本体５８を冷却する冷却装置（図示せず）と、その冷却装置の冷却水の温度を検出するための冷却水温センサ（冷却水温検出手段）６１とを備える。その冷却水温センサ６１は、後述するＤＰＦ再生装置１の暖機スイッチ１５（図２参照）に検出信号（水温）を送信すべく接続される。

ＥＣＵ６０は、エンジン回転数センサ（図示せず）などのセンサ類、燃料噴射装置（図示せず）などのアクチュエータ類に接続される。そのＥＣＵ６０は、基本的に、エンジンの運転状態（例えば、エンジン負荷、エンジン回転数）に基づき燃料噴射量を算出する。

また、ＥＣＵ６０は、ＤＰＦ再生装置１の暖機スイッチ１５に接続され、その暖機スイッチ１５が、例えば、冷間始動時などにオンとなると、エンジン運転状態に基づき算出された燃料噴射量を所定量だけ増分して、暖機を早める暖機運転を行うようにしている。

図示しないが、吸気系は、エンジン本体５８の各気筒の吸気ポートに各々連通する吸気マニフォールドと、その吸気マニフォールドに連通する吸気管とを有する。

図１に示すように、排気系５９は、エンジン本体５８の各気筒の排気ポートに各々連通する排気マニフォールド６５と、その排気マニフォールド６５に連通する排気管６６とを有する。

その排気管６６は、排気マニフォールド６５から車両後方に延び、その中間部に、エンジン４２の排気中に含まれる粒状物質（以下、ＰＭという）を除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ディーゼルパティキュレート装置、ＤＰＤ、以下、ＤＰＦという）６７が設けられる。

そのＤＰＦ６７は、排気管６６に介設された筒状のケーシング６８と、そのケーシング６８内に収容されＰＭを捕集するフィルタ本体（例えば、セラミックフィルター、図示せず）と、そのフィルタ本体を加熱して暖めるためのＤＰＦヒータ２と、ケーシング６８内に臨んで設けられＤＰＦ６７の温度を検出するためのＤＰＦ温度センサ（ＤＰＦ温度検出手段）６とを備える。ＤＰＦ６７は、後述するＤＰＦ再生装置１の再生用発電機３にて発電された電気エネルギを、熱エネルギとして貯めるよう構成される。

ＤＰＦヒータ２は電気ヒータであり、再生用発電機３で発電された電力が供給される。

また、排気系５９には、排気中のＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）などを除去するための酸化触媒（図示せず）が設けられる。その酸化触媒は、例えば、ＤＰＦ６７のケーシング６８内に、フィルタ本体の上流側や下流側に配置される。

本実施形態では、ＤＰＦ６７のフィルタ本体にて捕集されたＰＭを燃焼させて、該ＤＰＦ６７のフィルタ本体を再生するようにしたＤＰＦ再生装置１が設けられる。

そのＤＰＦ再生装置１は、上記ＤＰＦヒータ２と、そのＤＰＦヒータ２に電力を供給すべく接続された再生用発電機３と、その再生用発電機３に推進軸５１からの動力を伝達するための発電機動力伝達手段４と、その発電機動力伝達手段４およびＤＰＦヒータ２を制御するための制御手段５と、その制御手段５に接続された上記ＤＰＦ温度センサ６と、再生用発電機３に接続され余剰電力を貯めるためのバッテリ７、７とを備える。

再生用発電機３は、上記車両４０の推進軸５１に、後述する発電機クラッチ１１を介して連結され、その出力が制御手段５を介してＤＰＦヒータ２に供給される。

その再生用発電機３は、上記エンジン４２に取り付けられたエンジン取付発電機（図示せず）とは別に設けられ、本実施形態では、上記車両４０のフレーム４１のサイドメンバ４６に、図示しない取付具によりに取り付けられる。

発電機動力伝達手段４は、推進軸５１に設けられた推進軸側プーリ８と、その推進軸側プーリ８にベルト９を介して連結された発電機側プーリ１０と、その発電機側プーリ１０と再生用発電機３の入力軸とを断接可能に連結する発電機クラッチ１１とを備える。

発電機クラッチ１１は、具体的には、フィールドコイル１２（図２参照）を有する電磁クラッチからなり、そのフィールドコイル１２の通電が制御手段５により切り換えられることで断接が制御される。

このように発電機クラッチ１１は、推進軸５１から取り出された動力の再生用発電機３への伝達を断接するものであり、その発電機クラッチ１１が接続されると、該発電機クラッチ１１を介して再生用発電機３が駆動される。

図２に示すように、制御手段５は、エンジン４２の暖機を行うための暖機スイッチ（以下、暖機ＳＷという）１５と、変速機４９がニュートラル以外のときにオン、ニュートラルのときにオフになるニュートラルスイッチ（以下、ニュートラルＳＷという）１６と、車両４０のアクセル（アクセルペダル）が踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチ（以下、アクセルＳＷという）１７と、変速機クラッチ４８が接続のときにオン、切断のときにオフになるクラッチスイッチ（以下、クラッチＳＷという）１８と、それらニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７、およびクラッチＳＷ１８の全てがオンのとき、あるいは暖機ＳＷ１５がオンのとき発電機クラッチ１１を接続作動させる発電機リレー１９と、ＤＰＦ６７の温度に基づきオンオフ作動する温度センサスイッチ（以下、温度センサＳＷという）２０とを備える。

具体的には、回生用２次電池系統の正極２１に、ニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７およびクラッチＳＷ１８が直列に接続され、そのクラッチＳＷ１８の負極側端子に、発電機リレー１９が接続される。

その発電機リレー１９は、クラッチＳＷ１８および負極２２に各々接続されたコイル部２５と、そのコイル部２５により断接が切り換えられるクラッチ側接点２６およびヒータ側接点２７とを有する。

クラッチ側接点２６は、一方の端子（負極側）が発電機クラッチ１１のフィールドコイル１２に接続され、他方の端子（正極側）が正極２１に接続される。クラッチ側接点２６は、発電機リレー１９のコイル部２５が通電されると閉じ、そのクラッチ側接点２６が閉じることで発電機クラッチ１１のフィールドコイル１２が通電される。

ヒータ側接点２７は、一方の端子（負極側）がＤＰＦヒータ２に接続され、他方の端子（正極側）が温度センサＳＷ２０を介して正極２１に接続される。ヒータ側接点２７は、発電機リレー１９のコイル部２５が通電されと閉じる。そのヒータ側接点２７と温度センサＳＷ２０との両方が閉じることでＤＰＦヒータ２が通電される。

温度センサＳＷ２０は、ＤＰＦ温度センサ６に検出温度（ＤＰＦ温度）を取得すべく接続され、ＤＰＦ温度センサ６で検出されたＤＰＦ６７の温度が所定温度以下のとき閉じられ（オン）、所定温度を超えるとき開かれる（オフ）。

暖機ＳＷ１５は、一方の端子（正極側）が正極２１に接続され、他方の端子（負極側）が発電機リレー１９の正極側端子に接続される。より具体的には、暖機ＳＷ１５の他方の端子は、クラッチＳＷ１８の負極側端子と発電機リレー１９の正極側端子との間のライン２８に接続される。

その暖機ＳＷ１５は、冷却水温センサ６１に検出温度（冷却水温）を取得すべく接続され、その冷却水温センサ６１で検出されたエンジン４２の冷却水温が所定水温以下のとき閉じられ、所定水温を超えるとき開かれる。

ここで、所定水温は、エンジン本体５８の暖機が必要であるか否かを判断すべく設定された水温であり、図例では、約４０℃であるがこれに限定されない。

以上の制御手段５によると、発電機リレー１９のコイル部２５は、暖機ＳＷ１５がオンのときに通電され、またニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７およびクラッチＳＷ１８が全てオンのときに通電される。

なお、暖機ＳＷ１５、ニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７、およびクラッチＳＷ１８は、例えば、現行車両に既存の装置として設けられているようなものでもよい。

次に、図２および図３に基づき本実施形態のＤＰＦ再生装置１の作動を説明する。

本実施形態のＤＰＦ再生装置１の制御手段５は、車両４０を制動（減速）する際に、上記発電機クラッチ１１を接続して上記推進軸５１の回転（動力）にて上記再生用発電機３を回生発電作動させ、その発電された電力を上記ＤＰＦヒータ２に供給し上記ＤＰＦ６７を再生する。

この本実施形態のＤＰＦ再生装置１では、車両４０を制動する際にＤＰＦヒータ２に電力を供給すべく回生発電を行う再生用発電機３を、駆動輪４３に連動する推進軸５１により駆動するようにしたので、変速機クラッチ４８の断接および変速機４９のギアに関係なく、再生用発電機３にて回生発電を行うことができ、再生用発電機３の回生発電効率を向上させることができる。

例えば、変速機クラッチ４８が切断、あるいは変速機４９のギアがニュートラルのときに、発電機クラッチ１１を接続すれば、推進軸５１にエンジン本体５８による制動力が作用しない状態で、再生用発電機３にて回生発電を行うことになり、再生用発電機３の回生発電効率をより高めることができる。

また、制動回生時に、エンジンブレーキのトルクをクラッチペダルの操作などで切り離すことで、ドライバビリティを悪化させることなく、そのエンジンブレーキのトルク分だけ、発電に用いるトルクを大きくすることができる。

本実施形態では、制御手段５のニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７、およびクラッチＳＷ１８が全てオンのときに、車両４０の制動時と判断し、発電機クラッチ１１を接続する。これにより車両４０の慣性により回転する推進軸５１のトルクが、発電機クラッチ１１を介して再生用発電機３に伝達し、その再生用発電機３により回生発電が行われる。

さらに、本実施形態では、再生用発電機３による回生発電中、制御手段５は、上記ＤＰＦ温度センサに６て検出された上記ＤＰＦ６７の検出温度が所定温度以下のとき、再生用発電機３にて発電された電力を上記ＤＰＦヒータ２に通電、供給する。

そのＤＰＦヒータ２による加熱により、ＤＰＦ６７のフィルタ本体に捕集されたＰＭが、昇温、燃焼して、フィルタ本体から除去され、上記ＤＰＦ６７の再生が行われる。

ここで、本実施形態では、所定温度を約２００℃に設定した。これは、酸化触媒の反応の目安が２００℃であり、触媒反応が起こることで、その反応熱によりＤＰＦ６７が再生可能な温度まで昇温されるという技術的優位性に基づくものである。

なお、本発明はこれに限定されず、２００℃より低い温度で酸化触媒を予熱するようにしてもよい。

次に、図３に基づきを本実施形態の作動フローの一例を説明する。この作動フローは、例えば、車両４０の走行時など推進軸５１の回転時に行われる。

ステップＳ１では、ＤＰＦ温度センサ６によりＤＰＦ温度の検出が開始され、ステップＳ２では、冷却水温センサ６１により冷却水温（図３では、エンジン水温）の検出が開始される。

ステップＳ３では、冷却水温が４０℃以下であるか否かが判断される。具体的には、冷却水温センサ６１の出力を基に暖機ＳＷ１５がオン側またはオフ側に作動する。

ステップＳ３で冷却水温が４０℃を超えると判断された場合（暖機ＳＷ１５がオフ）、ステップＳ４では、ニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７およびクラッチＳＷ１８が全てオンであるか否かが判断される。

つまり、ステップＳ３でエンジン４２の暖機が必要でないと判断された場合は、ステップＳ４で車両４０の制動時か否かを判断する。

本実施形態では、変速機４９のギアがニュートラル以外で、アクセルが踏み込まれておらず、かつ変速機クラッチ４８が接続であるとき、車両４０が制動時と判断する。

ステップＳ４でニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７およびクラッチＳＷ１８が全てオンである場合、ステップＳ５で発電機クラッチ１１が接続され、ステップＳ６で再生用発電機３により回生発電を行う。

具体的には、ステップＳ３で暖機ＳＷ１５がオフの状態では、車両走行時にニュートラルＳＷ１６、アクセルＳＷ１７およびクラッチＳＷ１８がオンのときに、ステップＳ５で発電機リレー１９が通電され発電機クラッチ１１のフィールドコイル１２に通電され発電機クラッチ１１が接になる。そのステップＳ５で発電機クラッチ１１が接になることにより、ステップＳ６で推進軸５１の回転が再生用発電機３に伝達されて再生用発電機３が駆動され、発電が開始される。

ステップＳ６で発電が開始され後、ステップＳ７では、ＤＰＦ温度センサ６により検出されたＤＰＦ６７の温度が２００℃以下であるか否かが判断される。具体的には、ＤＰＦ温度センサ６の出力を基に温度センサＳＷ２０がオン側またはオフ側に作動する。

ステップＳ７でＤＰＦ温度が２００℃以下であると判断された場合、温度センサＳＷ２０がオンとなり、ステップＳ８でＤＰＦヒータ２が通電され、ＤＰＦ６７が加熱される。これにより、フィルタ本体に捕集されたＰＭが燃焼し、フィルタ本体が再生される。

さらに、ステップＳ８でＤＰＦヒータ２により消費されなかった余剰電力は、ステップＳ９でバッテリ７に貯められる。

このように制御手段５は、暖機スイッチ１５がオフ、かつ上記ニュートラルＳＷ１６、上記アクセルＳＷ１７、および上記クラッチＳＷ１８の全てがオン、かつ上記ＤＰＦ温度センサ６にて検出された上記ＤＰＦ６７の検出温度が２００℃以下のとき、上記ＤＰＦヒータ２に通電して上記ＤＰＦ６７の再生を行う。

一方、ステップＳ７でＤＰＦ温度が２００℃を超えると判断された場合、ＤＰＦ６７は、再生のための加熱を必要としないので、ステップＳ１０では、再生用発電機３にて発電された電力を全てバッテリ７に電気エネルギとして貯める。

次に、ステップＳ３でエンジン４２の暖機が必要であると判断された場合について説明する。

ステップＳ３で冷却水温が４０℃以下であると判断された場合、ステップＳ１１で発電機リレー１９が通電され、発電機クラッチ１１のフィールドコイル１２に通電され発電機クラッチ１１が接続される。これにより、ステップＳ１２で、再生用発電機３が駆動され発電が開始される。また、ステップＳ３で暖機ＳＷ１５がオンに切り替わると、ＥＣＵ６０によるエンジン４２の暖機運転が開始される。

次に、ステップＳ１３では、ＤＰＦ温度センサ６により検出されたＤＰＦ６７の温度が２００℃以下であるか否かが判断される。

ステップＳ１３で、ＤＰＦ温度が２００℃以下であると判断された場合、温度センサＳＷ２０がオンになり、ステップＳ１４でＤＰＦヒータ２が通電される。これにより、ＤＰＦ６７が加熱、昇温される。さらに、ステップＳ１５では、ＤＰＦヒータ２で余った電力がバッテリ７に電気エネルギとして貯められる。

一方、ステップＳ１３でＤＰＦ温度が２００℃を超えると判断された場合、ステップＳ１６で再生用発電機３で発電された電力は全てバッテリ７に電気エネルギとして貯められる。

このように本実施形態では、エンジン始動時に走行発電を行い、エンジン負荷を増加させ、エンジン排気・冷却水・オイルの温度を上昇させ、走行発電によって得られた電力を、ＤＰＦ６７など高い温度の状態を保つ必要がある装置に熱としてエネルギを貯めるようにした、エンジン始動時の暖機制御も行うようにしている。

これにより再生用発電機３の駆動によるエンジン負荷増加と、その再生用発電機３の電力を用いたＤＰＦヒータ２の加温とにより、ＤＰＦ６７などをエンジン始動時により早く温度上昇させ、これにより排気温度を上昇させるための燃料噴射の頻度を減少させることが可能となり、燃費が向上する。

また、エンジン負荷が増加するので、エンジン４２を早く暖機することが可能となり、エンジンオイルのフリクションが軽減される。

また、エンジン４２の冷却水温が早く上昇するため、アイドリングストップの頻度が増加し、燃費が向上する。

その他にも、本実施形態の再生用発電機３は、推進軸駆動のため、車両４０のフレーム４１などエンジン４２の加振力が直接入力されない部材への搭載が可能であり、耐振動性能のレベルの低いものを用いることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。

例えば、上述の実施形態では、変速機４９のギアがニュートラル以外で、アクセルが踏み込まれておらず、かつ変速機クラッチ４８が接続であるとき、車両４０の制動時と判断したが、これに限定されず、変速機４９のギアがニュートラルのとき、車両４０の制動時と判断するようにしてもよい。

すなわち、制御手段５は、上記車両４０の変速機４９のギアがニュートラルのとき上記発電機クラッチ１１を接続し、ニュートラル以外のとき上記発電機クラッチ１１を切断するものでもよい。

より具体的には、例えば、制御手段５の発電機リレー１９は、クラッチＳＷ１８およびアクセルＳＷ１７の両方がオンのときに通電されて上記発電機クラッチ１１を接続するものでもよい。

また、制御手段５の発電機リレー１９は、ニュートラルＳＷ１６およびアクセルＳＷ１７の両方がオンのときに通電されて上記発電機クラッチ１１を接続するものでもよい。

また、車両のアクセルペダルの踏み込みのみで、発電機クラッチ１１を断接を切り換えることも考えられる。すなわち、制御手段５は、上記車両４０のアクセルが踏み込まれていないとき上記発電機クラッチ１１を接続し、踏み込まれているとき上記発電機クラッチを切断するものでもよい。より具体的には、制御手段５の発電機リレー１９は、アクセルＳＷ１７がオンのときに通電されて上記発電機クラッチ１１を接続するものでもよい。

図１は、本発明に係る一実施形態によるＤＰＦ再生装置の概略構造図である。図２は、本実施形態の制御手段の模式回路図である。図３は、本実施形態の制御手段による作動フローの一例を説明するための図である。

符号の説明

１ＤＰＦ再生装置
２ＤＰＦヒータ
３再生用発電機
５制御手段
１１発電機クラッチ
４０車両
４２エンジン
５１推進軸
５９排気系
６７ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）

Claims

車両のエンジンの排気系にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）が設けられ、そのＤＰＦにて捕集された粒状物質を燃焼させて、該ＤＰＦを再生するようにしたＤＰＦ再生装置において、
上記ＤＰＦを加熱するためのＤＰＦヒータと、そのＤＰＦヒータに電力を供給すべく接続され、上記車両の駆動輪に連結された推進軸に、発電機クラッチを介して連結された再生用発電機と、上記車両を制動する際に、上記発電機クラッチを接続して上記推進軸の回転により上記再生用発電機を発電作動させ、その発電された電力を上記ＤＰＦヒータに供給し上記ＤＰＦを再生するための制御手段とを備えたことを特徴とするＤＰＦ再生装置。
上記ＤＰＦの温度を検出するためのＤＰＦ温度検出手段を備え、
上記制御手段は、上記ＤＰＦ温度検出手段にて検出された上記ＤＰＦの検出温度が所定温度以下のとき、上記ＤＰＦヒータに通電して上記ＤＰＦの再生を行う請求項１記載のＤＰＦ再生装置。
上記エンジンに変速機クラッチを介して変速機が接続され、
上記制御手段は、上記変速機がニュートラル以外のときにオン、ニュートラルのときにオフになるニュートラルスイッチと、上記変速機クラッチが接続のときにオン、切断のときにオフになるクラッチスイッチと、上記車両のアクセルが踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチと、それらニュートラルスイッチ、クラッチスイッチおよびアクセルスイッチの全てがオンのときに通電されて上記発電機クラッチを接続する発電機リレーとを備えた請求項１または２記載のＤＰＦ再生装置。
上記制御手段は、上記エンジンの暖機を行うための暖機スイッチを備え、その暖機スイッチがオフ、かつ上記ニュートラルスイッチ、上記クラッチスイッチおよび上記アクセルスイッチの全てがオン、かつ上記ＤＰＦ温度検出手段にて検出された上記ＤＰＦの検出温度が所定温度以下のとき、上記ＤＰＦヒータに通電して上記ＤＰＦの再生を行う請求項３記載のＤＰＦ再生装置。
上記エンジンに変速機クラッチを介して変速機が接続され、
上記制御手段は、上記変速機クラッチが接続のときにオン、切断のときにオフになるクラッチスイッチと、上記車両のアクセルが踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチと、それらクラッチスイッチおよびアクセルスイッチがオンのときに通電されて上記発電機クラッチを接続する発電機リレーとを備えた請求項１または２記載のＤＰＦ再生装置。
上記エンジンに変速機クラッチを介して変速機が接続され、
上記制御手段は、上記変速機がニュートラル以外のときにオン、ニュートラルのときにオフになるニュートラルスイッチと、上記車両のアクセルが踏み込まれていないときにオン、踏み込まれたときにオフになるアクセルスイッチと、それらニュートラルスイッチおよびアクセルスイッチがオンのときに通電されて上記発電機クラッチを接続する発電機リレーとを備えた請求項１または２記載のＤＰＦ再生装置。
上記再生用発電機は、上記車両のフレームに取り付けられた請求項１から６いずれかに記載のＤＰＦ再生装置。
上記制御手段は、上記車両のアクセルが踏み込まれていないとき上記発電機クラッチを接続し、踏み込まれているとき上記発電機クラッチを切断する請求項１記載のＤＰＦ再生装置。