JP3180852B2 - ディーゼル排ガスフィルタの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデイーゼル機関の排ガス
に含まれる排気微粒子を濾過し焼却する、デイーゼル機
関の排ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デイーゼル機関は空気過剰率の大きい領
域で燃焼が行われるため、一酸化炭素と炭化水素の排出
量が少ない半面、窒素酸化物（NOx ）と排気微粒子（パ
テイキユレート）の排出量が多く、排気微粒子は大気中
に浮遊して大気汚染の原因となり、空気の透明度を悪化
させている。

【０００３】窒素酸化物と排気微粒子を除去するため
に、従来から各種の装置が開発されており、例えばゴー
ジエライトからなる気孔性ハニカム構造のフイルタを用
いてカーボンを含む排気微粒子を濾過し、フイルタが排
気微粒子の目詰りを生じた時は、他のフイルタに切り換
え、目詰りしたフイルタを加熱して排気微粒子を焼却
し、フイルタの再生を行つている。

【０００４】上述のように、フイルタを電熱ヒータによ
り加熱して排気微粒子を焼却する場合には、フイルタが
局部的に過熱状態になり、フイルタを構成するコージエ
ライトが割れることがある。フイルタの過熱状態を防ぐ
ために種々の対策を講じるとなると、構造が複雑にな
り、製造単価が嵩む。また、排気微粒子の捕集量や焼却
の度合は機関回転数や機関負荷などの運転状態により異
なり、特に機関のアイドル運転時間が長く、車両の発進
・停止の頻度が多い場合には、排気微粒子の捕集量が多
く、焼却量（焼却時間）が少なくなるので、フイルタの
目詰りが発生しやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、機関回転数や機関負荷に応じて適切に排気
微粒子を捕集し焼却する一方、フイルタの過熱状態を回
避する、デイーゼル機関の排ガス浄化装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の構成はデイーゼル機関の排ガス中の排気
微粒子をフイルタを用いて濾過し焼却するデイーゼル機
関の排ガス浄化装置において、多孔質の導電性セラミツ
クスからなるフイルタと、該フイルタに通電して堆積し
た排気微粒子を加熱焼却する通電加熱手段と、機関の回
転数センサと機関の負荷センサと前記フイルタの温度セ
ンサとフイルタ入口の圧力センサとの各信号に基づき前
記通電加熱手段への通電を制御する電子制御装置とから
なり、前記電子制御装置は機関の低速運転域では機関の
負荷が所定値よりも小さい時にのみフイルタに通電して
フイルタの再生を行い、機関の高速運転域では機関の負
荷が所定値よりも大きい場合にはフイルタ入口の圧力が
所定値よりも高い時にのみ、フイルタが目詰りしている
ものとしてフイルタの再生を行い、機関の高速運転域で
機関の負荷が所定値よりも小さい時は、常時フイルタに
通電してフイルタの再生を行い、フイルタの再生中にフ
イルタ温度が所定値を超えた時はフイルタへの通電を中
断することを特徴とする。

【０００７】

【作用】多孔質の導電性セラミツクスからなる多数のパ
イプの下流側端部を閉鎖して排気微粒子を捕集するフイ
ルタを構成し、機関回転数や機関負荷により排気微粒子
の捕集程度や焼却程度が異なるのに鑑み、フイルタの温
度や背圧（フイルタ入口の圧力）などに応じて、フイル
タへの通電量を制御し、排気微粒子の捕集と焼却を効率
よく行う。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例について図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明に係るデイーゼル機関の排ガス
浄化装置の一実施例を示す側面断面図、図２はフイルタ
の正面断面図である。図１，２に示すように、機関の排
気流路に配置されるフイルタ１は、円筒状のハウジング
１２の中央部分に、フイルタ素子となる多孔質の導電性
セラミツクからなる多数のパイプ２を収容してなり、ハ
ウジング１２の上流側端部には円錐筒１１が、ハウジン
グ１２の下流側端部には円錐筒１３がそれぞれ結合さ
れ、かつ排気管の途中に接続される。

【０００９】ハウジング１２に収容されたパイプ２は、
所定の間隔を存して丸く束ねられ、束の外周部に遮熱材
１４を巻き付けたうえ、ハウジング１２の内周壁に当接
される。各パイプ２の上流側端部は開口しているが、下
流側端部は封止材２１により閉鎖される。また、各パイ
プ２の上流側端部の外周側部分、つまり、隣接するパイ
プ２とパイプ２との間の隙間やパイプ２と遮熱材１４と
の間の隙間は充填材２２により塞がれ、円錐筒１１から
の排ガスが各パイプ２ヘ流入するように構成される。

【００１０】多数のパイプ２は導電性の接続材２３によ
り電気的に直列に接続され、パイプ２の末端は加熱端子
１５に接続される。加熱端子１５は電源コネクタ４から
電力を受けてパイプ２を加熱する。また、送風機３によ
り外部空気が空気導入管３１から円錐筒１１を経てハウ
ジング１２の内部へ圧送される。電源コネクタ４と加熱
端子１５とを結ぶ回路にはリレースイツチ４１が設けら
れる。

【００１１】フイルタ１にはフイルタ温度を検出する温
度センサ５２と、入口の排ガスの圧力を検出する圧力セ
ンサ５３とが設けられ、機関には機関回転数を検出する
回転数センサ５５と、機関の負荷を検出する負荷センサ
５６とが設けられ、変速機には変速機の変速位置を検出
する変速位置センサ５４が設けられる。電子制御装置５
は各センサ５２，５３，５５，５６，５４からの検出信
号に基づき、送風機３、リレースイツチ４１、警報器５
１を駆動する。つまり、電子制御装置５はマイクロコン
ピユータからなり、中央処理装置、各種メモリ、入・出
力ポートなどを備えており、各センサ５２，５３，５
５，５６，５４からの入力信号に応じて所定の演算・処
理が行われ、出力信号を送風機３、リレースイツチ４
１、警報器５１へ伝達する。

【００１２】機関回転数Ｎが低く、負荷Ｌが大きい時
は、排ガスの温度が高く、酸素が比較的少なく、カーボ
ンの排出量が多い。機関回転数Ｎが低く、負荷Ｌが小さ
い時、排ガスの温度Ｔが低く、酸素が多量に含まれてい
て、カーボン（煤）の排出量は比較的少ない。一方、機
関回転数Ｎが高く、負荷Ｌが小さい場合は、カーボンの
排出量は少なく、排気微粒子の焼却に最も適している。

【００１３】そこで、本発明では機関回転数Ｎが所定値
Naよりも小さく、機関負荷Ｌが所定値Lbよりも大きい場
合は、リレースイツチ４１をOFF にし、フイルタ１の再
生を行わない。

【００１４】機関回転数Ｎが所定値Naよりも小さく、機
関負荷Ｌが所定値Lbよりも小さく、フイルタ入口の圧力
Ｐが所定値Paよりも大きい場合は、リレースイツチ４１
を一応ONにし、フイルタ１の再生を行うが、フイルタ温
度Ｔが所定値Tcよりも高くなつた場合は、リレースイツ
チ４１をOFF にしてフイルタ１の再生を中断する。

【００１５】機関回転数Ｎが所定値Naよりも大きく、機
関負荷Ｌが所定値Laよりも大きい場合は、一応リレース
イツチ４１をOFF にするが、フイルタ入口の圧力Ｐが所
定値Paよりも高い場合は、目詰りが生じているものと判
断し、リレースイツチ４１をONにする。しかし、フイル
タ温度Ｔが所定値Tcよりも高くなつた場合は、フイルタ
１が加熱状態にあるものと判断し、リレースイツチ４１
をOFF にする。

【００１６】また、機関回転数Ｎが所定値Naよりも大き
く、機関負荷Ｌが所定値La（La≧Lb）よりも小さい場合
は、フイルタ温度Ｔが所定値Ta（Ta＜Tc））よりも低け
れば、リレースイツチ４１をONにしてフイルタ１の再生
を行い、途中でフイルタ温度Ｔが所定値Tcよりも高くな
つた時は、リレースイツチ４１をOFF にしてフイルタ１
の再生を中断する。

【００１７】図３は上述の制御を電子制御装置により行
うための制御プログラムの流れ図である。図において、
ｐ10〜ｐ30は制御プログラムの各ステツプを表す。本プ
ログラムは所定時間ごとに繰返し実行する。まず、ｐ10
で制御プログラムを開始し、ｐ11で回転数センサ５５か
ら機関回転数Ｎを求め、機関回転数Ｎが所定値Naよりも
大きいか否かを判別する。機関回転数Ｎが所定値Naより
も小さい場合はｐ22へ進む。ｐ22で負荷センサ５６から
求めた機関負荷Ｌが所定値Lbよりも小さいか否かを判別
する。機関負荷Ｌが所定値Lbよりも大きい場合は、ｐ26
でリレースイツチ４１をOFF にし、パイプ２への通電を
停止し、ｐ30へ進む。

【００１８】ｐ22で機関負荷Ｌが所定値Lbよりも小さい
場合は、ｐ23で圧力センサ５３から求めたフイルタ入口
の圧力Ｐが所定値Paよりも大きいか否かを判別する。フ
イルタ入口の圧力Ｐが所定値Paよりも小さい場合は、ｐ
26でリレースイツチ４１をOFF にし、パイプ２への通電
を停止し、ｐ30へ進む。ｐ23でフイルタ入口の圧力Ｐが
所定値Paよりも大きい場合は、フイルタ１の目詰りの程
度が大きいものと判断し、ｐ24でリレースイツチ４１を
ONにし、パイプ２に通電して加熱し、フイルタ１の再生
を行う。次いで、ｐ25で温度センサ５２から求めたフイ
ルタ温度Ｔが所定値Tcに達したか否かを判別する。フイ
ルタ温度Ｔが所定値Tcに達した場合は、ｐ26でリレース
イツチ４１をOFF にし、パイプ２への通電を停止し、ｐ
30へ進む。

【００１９】ｐ25でフイルタ温度Ｔが所定値Tcに達して
いない場合は、ｐ27で変速機の変速位置が中立位置か否
かを判別する。変速機の変速位置が中立位置の場合は、
ｐ29で警報器５１を作動し、ｐ30へ進む。ｐ27で変速機
の変速位置が中立位置でない場合は、ｐ28で機関への燃
料量を増加し、排ガス温度を高くし、ｐ30へ進む。

【００２０】ｐ11で機関回転数Ｎが所定値Naよりも大き
い場合は、ｐ12で機関負荷Ｌが所定値La（La≦Lb）より
も小さいか否かを判別する。機関負荷Ｌが所定値Laより
も大きい場合は、ｐ17でリレースイツチ４１をOFF に
し、パイプ２への通電を停止し、ｐ18でフイルタ入口の
圧力Ｐが所定値Paよりも大きいか否かを判別する。フイ
ルタ入口の圧力Ｐが所定値Paよりも小さい場合は、ｐ21
へ進む。フイルタ入口の圧力Ｐが所定値Paよりも大きい
場合は、ｐ19でリレースイツチ４１をONにし、パイプ２
に通電して加熱し、濾過された排気微粒子を焼却する。
次いで、ｐ20でフイルタ温度Ｔが所定値Tcに達したか否
かを判別する。フイルタ温度Ｔが所定値Tcに達していな
い場合はｐ19へ戻り、フイルタ温度Ｔが所定値Tcに達し
た場合は、ｐ21でリレースイツチ４１をOFF にし、パイ
プ２への通電を停止し、ｐ30へ進む。

【００２１】ｐ12で機関負荷Ｌが所定値Laよりも小さい
場合は、ｐ13でフイルタ温度Ｔが所定値Ta（Ta＜Tc）よ
りも低いか否かを判別する。フイルタ温度Ｔが所定値Ta
よりも高い場合は、ｐ17からｐ21までのステツプを実行
してｐ30へ進む。フイルタ温度Ｔが所定値Taよりも低い
場合は、ｐ14でリレースイツチ４１をONにし、パイプ２
に通電して加熱する。次いで、ｐ15でフイルタ温度Ｔが
所定値Tcよりも高いか否かを判別する。フイルタ温度Ｔ
が所定値Taよりも低い場合はｐ14へ戻り、フイルタ温度
Ｔが所定値Tcよりも高い場合は、ｐ16でリレースイツチ
４１をOFF にし、パイプ２への通電を停止し、ｐ30で制
御プログラムを終了する。

【００２２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、デイーゼ
ル機関の排ガス中の排気微粒子を捕集して焼却するフイ
ルタ素子に、多孔質の導電性セラミツクスからなるパイ
プを用いて下流側端部を閉鎖し、上流側端部からパイプ
へ排ガスを導入して排気微粒子を濾過捕集したうえ、パ
イプの外周側から浄化された排ガスを外部へ排出し、機
関の運転状態（回転数と負荷）とフイルタ温度とフイル
タ入口の圧力とに基づいてフイルタへの通電を制御する
ので、排気微粒子を効率よく処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るデイーゼル機関の排ガ
ス浄化装置を示す構成ブロツク図である。

【図２】同フイルタの正面断面図である。

【図３】同排ガス浄化装置の制御を電子制御装置により
行うための制御プログラムの流れ図である。

【符号の説明】

１：フイルタ ２：パイプ ４：電源コネクタ ５：電
子制御装置 １５：加熱端子 ２１：封止材 ２２：充
填材 ２３：接続材 ４１：リレースイツチ ５２：温
度センサ ５３：圧力センサ ５５：回転数センサ ５
６：負荷センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デイーゼル機関の排ガス中の排気微粒子を
   フイルタを用いて濾過し焼却するデイーゼル機関の排ガ
   ス浄化装置において、多孔質の導電性セラミツクスから
   なるフイルタと、該フイルタに通電して堆積した排気微
   粒子を加熱焼却する通電加熱手段と、機関の回転数セン
   サと機関の負荷センサと前記フイルタの温度センサとフ
   イルタ入口の圧力センサとの各信号に基づき前記通電加
   熱手段への通電を制御する電子制御装置とからなり、前
   記電子制御装置は機関の低速運転域では機関の負荷が所
   定値よりも小さい時にのみフイルタに通電してフイルタ
   の再生を行い、機関の高速運転域では機関の負荷が所定
   値よりも大きい場合にはフイルタ入口の圧力が所定値よ
   りも高い時にのみ、フイルタが目詰りしているものとし
   てフイルタの再生を行い、機関の高速運転域で機関の負
   荷が所定値よりも小さい時は、常時フイルタに通電して
   フイルタの再生を行い、フイルタの再生中にフイルタ温
   度が所定値を超えた時はフイルタへの通電を中断するこ
   とを特徴とするデイーゼル機関の排ガス浄化装置。