JP3448940B2 - ディーゼル機関の排気浄化装置 - Google Patents

ディーゼル機関の排気浄化装置

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JP3448940B2
JP3448940B2 JP03473594A JP3473594A JP3448940B2 JP 3448940 B2 JP3448940 B2 JP 3448940B2 JP 03473594 A JP03473594 A JP 03473594A JP 3473594 A JP3473594 A JP 3473594A JP 3448940 B2 JP3448940 B2 JP 3448940B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
浄化装置に関し、特に、フィルタに捕集された排気微粒
子を電気ヒータにより燃焼除去させてフィルタを再生さ
せる再生手段の制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディーゼル機関から排出される排
気微粒子を低減するための排気浄化装置としては、例え
ば、特開昭56−92318号公報に示されるようなも
のがある。これは排気通路中に2つのフィルタ(トラッ
パ)を並列して設け、排気制御弁によって夫々のフィル
タへの排気流量を制御すると共に、各フィルタに捕集さ
れた排気微粒子を電気ヒータにより燃焼除去させてフィ
ルタを再生させる再生手段を設けたものである。
【0003】かかる構成の動作を述べると、先ず、排気
制御弁により一方のフィルタへの排気流量を絞り、他方
のフィルタに排気の大半を流し、このフィルタで排気微
粒子を捕集する。機関が所定時間運転され、フィルタへ
の排気微粒子捕集量が増加して、フィルタの捕集機能が
低下すると、排気制御弁により他方のフィルタへの排気
流量を絞り、一方のフィルタに排気の大半を流すように
する。
【0004】このとき、捕集を終えたフィルタへ排気微
粒子の燃焼に必要な酸素量が供給されるように、排気制
御弁によって排気の通過量を制御すると共に、対応する
電気ヒータに通電を行い、捕集された排気微粒子を燃焼
除去し、フィルタの再生を行う。このような従来のディ
ーゼル機関の排気浄化装置にあっては、電気ヒータへの
電力は、オルタネータの発電並びにバッテリからの放電
によって供給するのが一般的である。
【0005】しかしながら、フィルタ再生時には多くの
電力を必要とするため、バッテリの充電量、又はオルタ
ネータの発電量が不十分なときに電気ヒータへの通電が
行われると、バッテリが上がってしまい、車両に用いら
れている他の電装部品の作動に支障を来すと共に、フィ
ルタの再生不足が生じる虞がある。このため、特開昭5
9−96416号公報に開示された技術にあっては、機
関回転数が低い状態、つまり、オルタネータの発電量が
十分ではない状態が長時間継続した場合には、電気ヒー
タへの通電を停止し、バッテリの過放電を防止するよう
にしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述した特開昭59−
96416号公報に開示された従来技術にあっては、オ
ルタネータ、即ち、エンジンの回転数でのみオルタネー
タの発電状態を判定するようにしているため、電気ヒー
タへの通電を許可する機関回転数の設定によっては、オ
ルタネータの温度が高く、実際にはオルタネータの発電
量が不十分な状態でも電気ヒータへの通電を許可し、フ
ィルタの再生不足やバッテリの過放電を招く虞があっ
た。
【0007】図13は、オルタネータの発電特性を示す
図で、オルタネータは高温になると発電効率が低下する
ことが判る。例えば、図13の特性を持つオルタネータ
を用いたディーゼル機関の排気浄化装置において、オル
タネータの発電量が85Aのときにフィルタ再生に要す
る電力を十分に賄えるとして、通電を許可するオルタネ
ータ回転数を2000rpm以上と設定したとする。
【0008】この場合、オルタネータの温度が高いとき
は、約3000rpm以下の範囲では実際の発電量が不
十分であるのに、通電が許可されることになる。逆に、
通電を許可するオルタネータ回転数を3000rpm以
上と設定したとすると、通電される機会が減少し、フィ
ルタの再生がなかなか完了しないという事態が発生す
る。
【0009】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、オルタネータの発電特性に着目して、オルタ
ネータの温度が所定値より低い場合と高い場合とで、電
気シータの通電を許可する機関回転数の設定値を変化さ
せて設定する構成により、オルタネータの発電状態が良
好な場合のみ電気ヒータの通電がなされるようにして、
フィルタの再生不足やバッテリの過放電を防止すること
を目的とする。
【0010】又、本発明は、フィルタ再生終了を正確に
判断することを目的とする。更に、本発明は、再生動作
中のフィルタの再生を確実に完了させ、燃費、機関出力
及び運転性の悪化を招くのを防止することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の発明は、図1に示すように、ディーゼル機関の排気通
路の途中に介装されてディーゼル機関から排出される排
気微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタに捕集さ
れた排気微粒子を電気ヒータにより燃焼除去させてフィ
ルタを再生させる再生手段と、前記排気通路の途中に介
装されて、フィルタの再生時にフィルタに流入する排気
流量を制御する排気制御手段と、を含んで構成されたデ
ィーゼル機関の排気浄化装置において、オルタネータの
回転数を検出するオルタネータ回転数検出手段と、オル
タネータの温度を検出するオルタネータ温度検出手段
と、前記オルタネータ温度検出手段により検出されたオ
ルタネータ温度に応じて、前記電気ヒータの通電を許可
するオルタネータ回転数を設定する設定手段と、前記オ
ルタネータ回転数検出手段により検出されたオルタネー
タ回転数と前記設定手段により設定された設定回転数と
を比較する比較手段と、前記各フィルタの再生時に、前
記比較手段の比較結果に基づいて、オルタネータ回転数
が設定回転数以上で、前記再生手段の電気ヒータに通電
する電気ヒータ通電制御手段と、を含んで構成し、 さら
に、図2に示すように、 前記電気ヒータへの通電時間と
非通電時間とから再生中のフィルタの温度を推定するフ
ィルタ温度推定手段と、 前記フィルタ温度推定手段によ
り推定されたフィルタ温度と所定温度とを比較するフィ
ルタ温度比較手段と、 前記フィルタ温度が所定温度以上
となった時間を計測する計測手段と、 前記計測手段によ
る計測時間と所定時間とを比較する時間比較手段と、
記フィルタ温度比較手段と時間比較手段の比較結果に基
づいて、フィルタ温度が所定温度以上となった時間が所
定時間経過した場合、再生終了と判定する再生終了判定
手段と、を含んで構成した。
【0012】請求項2記載の発明は、前記設定手段を、
オルタネータ温度が低い時に電気ヒータの通電を許可す
るオルタネータ回転数を低く設定し、オルタネータ温度
が高い時に電気ヒータの通電を許可するオルタネータ回
転数を高く設定する構成とした。請求項3記載の発明
は、図2に示すように、前記電気ヒータへの通電時間と
非通電時間とから再生中のフィルタの温度を推定するフ
ィルタ温度推定手段と、前記フィルタ温度推定手段によ
り推定されたフィルタ温度と所定温度とを比較するフィ
ルタ温度比較手段と、前記フィルタ温度が所定温度以上
となった時間を計測する計測手段と、前記計測手段によ
る計測時間と所定時間とを比較する時間比較手段と、前
記フィルタ温度比較手段と時間比較手段の比較結果に基
づいて、フィルタ温度が所定温度以上となった時間が所
定時間経過した場合、再生終了と判定する再生終了判定
手段と、を含んで構成した。
【0013】請求項記載の発明は、図3に示すよう
に、ディーゼル機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段と、前記運転状態検出手段により検出された運転状
態に基づいて捕集中のフィルタへの排気微粒子捕集量を
演算する捕集量演算手段と、前記捕集量演算手段により
演算された排気微粒子捕集量と第1設定値とを比較する
第1の排気微粒子捕集量比較手段と、前記第1の排気微
粒子捕集量比較手段の比較結果に基づいて、排気微粒子
捕集量が第1設定値に達した場合に再生時期と判定する
再生時期判定手段と、前記再生時期判定手段により再生
時期が判定された際にフィルタが再生されるように前記
排気制御手段と前記電気ヒータとを制御する制御手段
と、前記捕集量演算手段により演算された排気微粒子捕
集量と前記第1設定値より小さい第2設定値とを比較す
る第2の排気微粒子捕集量比較手段と、フィルタが再生
完了したか否かを判定する再生完了判定手段と、前記第
2の排気微粒子捕集量比較手段の比較結果及び前記再生
完了判定手段の判定結果に基づいて、排気微粒子捕集量
が第2設定値に達し、かつフィルタの再生が完了してい
ないと判定された際に、前記オルタネータ回転数とオル
タネータ温度に基づく電気ヒータ通電制御と関係なく、
再生中のフィルタの再生が完了するように電気ヒータへ
の通電を行う電気ヒータ通電手段と、を含んで構成し
た。
【0014】請求項記載の発明は、前記運転状態検出
手段を、ディーゼル機関の回転数を検出する回転数検出
手段と、ディーゼル機関の負荷を検出する負荷検出手段
と、を含んで構成した。
【0015】
【作用】請求項1記載の発明において、電気ヒータの通
電を許可するオルタネータ回転数がオルタネータ温度に
応じて設定され、各フィルタの再生時に、オルタネータ
回転数が設定回転数以上で、電気ヒータに通電される。
具体的には、請求項2記載の発明の如く、オルタネータ
温度が低い時に電気ヒータの通電を許可するオルタネー
タ回転数が低く設定され、オルタネータ温度が高い時に
電気ヒータの通電を許可するオルタネータ回転数が高く
設定される。
【0016】従って、温度によって発電効率が変化する
オルタネータの発電状態が良好な場合のみ電気ヒータの
通電が行われ、オルタネータの温度が高く、実際にはオ
ルタネータの発電量が不十分な状態では電気ヒータへの
通電が許可されず、バッテリの過放電を防止できると共
に、電気ヒータへ通電される機会が増え、フィルタの再
生を効果的に完了させることができる。
【0017】また、電気ヒータへの通電時間及び非通電
時間から、フィルタ温度が推定され、フィルタ温度が所
定温度以上となった時間が所定時間を経過すると、フィ
ルタの再生終了が判定される。従って、オルタネータの
作動状態により電気ヒータへの通電及び非通電状態が時
々刻々と変化する場合でも、フィルタ再生終了を正確に
判断でき、ひいてはフィルタの確実な再生が可能とな
る。
【0018】請求項記載の発明は、ディーゼル機関の
運転状態、例えば、請求項記載の発明の如く機関の回
転数と負荷から定まる運転条件に基づいてフィルタへの
排気微粒子捕集量が演算され、排気微粒子捕集量が第1
設定値に達すると、再生時期と判定し、この判定結果よ
りフィルタが再生されるように排気制御手段と電気ヒー
タとが制御され、排気微粒子捕集量が前記第1設定値よ
りも小さい第2設定値に達し、かつ、フィルタの再生が
完了していないと判定された場合には、オルタネータ回
転数及び温度に係わらず、当該フィルタの再生が完了す
るように電気ヒータへの通電が行われる。
【0019】従って、オルタネータの作動条件が整わ
ず、電気ヒータへの通電が行われない時期が長く続くよ
うな場合でも、捕集中のフィルタへの排気微粒子捕集量
が第1設定値に達して再生が必要な状態になる前に、再
生動作中のフィルタの再生を確実に完了させることがで
き、複数のフィルタが再生を必要とする状態となって
も、燃費、機関出力及び運転性の悪化を招くのを防止で
きるという効果が得られる。
【0020】
【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。図4において、ディーゼル機関(以下、エンジ
ンと言う)1の排気通路2は複数(本実施例では2つ)
に分岐した後再び合流するように構成される。各分岐排
気通路3A,3Bには、エンジン1から排出される排気
微粒子を捕集するフィルタ4A,4Bが夫々装着され
る。これらのフィルタ4A,4Bの素材としては、セラ
ミック繊維、セラミックフォーム、メタルフォーム、焼
結金属の何れを使用しても構わない。
【0021】各フィルタ4A,4Bの下流の分岐排気通
路3A,3Bには、各フィルタ4A,4Bの再生時に当
該各フィルタ4A,4Bに流入する排気流量を制御する
排気制御手段としての排気制御装置の制御弁5A,5B
が介装され、該制御弁5A,5Bはこれと共に排気制御
装置を構成する駆動装置6A,6Bによって駆動され
る。各フィルタ4A,4Bに捕集された排気微粒子を電
気ヒータ7A,7Bにより燃焼除去させてフィルタ4
A,4Bを再生させる再生手段が設けられており、前記
電気ヒータ7A,7Bは、各フィルタ4A,4Bの上流
側端面近傍の分岐排気通路3A,3B内に夫々配設され
る。各電気ヒータ7A,7Bは、ヒータリレー8A,8
Bを介してバッテリ9及びオルタネータ10に接続され
る。
【0022】そして、排気通路2を流れる排気ガスは、
各分岐排気通路3A,3Bで分岐して、各フィルタ4
A,4Bを通過して流れ、これにより、排気ガス中の排
気微粒子がフィルタ4A,4Bに捕集される。フィルタ
4A,4Bの再生時にはバッテリ9及びオルタネータ1
0からヒータリレー8A,8Bを介して電気ヒータ7
A,7Bに電力が供給される。
【0023】一方、エンジン1の回転数NEを検出する
エンジン回転センサ20と、負荷(コントロールレバー
開度CL)を検出するコントロールレバー開度センサ2
1とが設けられており、これら各センサ20,21から
出力される検出信号はコントロールユニット30に入力
される。又、オルタネータ10には、オルタネータ回転
数を検出する手段としてのオルタネータ回転センサ22
と、オルタネータ温度を検出する手段としてのオルタネ
ータ温度センサ23とが設けられており、これら各セン
サ22,23から出力される検出信号はコントロールユ
ニット30に入力される。
【0024】そして、コントロールユニット30から
は、前記ヒータリレー8A,8B及び制御弁5A,5B
の駆動装置6A,6Bに制御信号が出力され、コントロ
ールユニット30は、入力された検出信号に基づいて、
前記各フィルタ4A,4Bの電気ヒータ7A,7Bへの
通電を制御すると共に、制御弁5A,5Bの駆動装置6
A,6Bを制御する。
【0025】ここで、前記オルタネータ温度センサ23
により検出されたオルタネータ温度に応じて、前記電気
ヒータ7A,7Bの通電を許可するオルタネータ回転数
を設定する設定手段であって、前記オルタネータ温度検
出手段により検出されたオルタネータ温度と所定値とを
比較するオルタネータ温度比較手段と、該比較手段の比
較結果に基づいて、オルタネータ温度が所定値より低い
場合は第1設定回転数を設定し、高い場合は第1設定回
転数より高い第2の設定回転数を設定する手段と、前記
オルタネータ回転センサ22により検出されたオルタネ
ータ回転数と前記設定手段により設定された設定回転数
とを比較する比較手段と、前記各フィルタ4A,4Bの
再生時に、前記比較手段の比較結果に基づいて、オルタ
ネータ回転数が第1設定回転数以上又は第2設定回転数
以上で、前記電気ヒータ7A,7Bに通電する電気ヒー
タ通電制御手段と、がコントロールユニット30にソフ
トウェア的に装備されている。
【0026】又、電気ヒータ7A,7Bへの通電時間と
非通電時間とから再生中のフィルタ4A,4Bの温度を
推定するフィルタ温度推定手段と、前記フィルタ温度推
定手段により推定されたフィルタ温度と所定温度とを比
較するフィルタ温度比較手段と、前記フィルタ温度が所
定温度以上となった時間を計測する計測手段と、前記計
測手段による計測時間と所定時間とを比較する時間比較
手段と、前記フィルタ温度比較手段と時間比較手段の比
較結果に基づいて、フィルタ温度が所定温度以上となっ
た時間が所定時間経過した場合、再生終了と判定する再
生終了判定手段と、がコントロールユニット30にソフ
トウェア的に装備されている。
【0027】更に、エンジン1の運転状態を検出する運
転状態検出手段により検出された運転状態に基づいて捕
集中のフィルタ4A,4Bへの排気微粒子捕集量を演算
する捕集量演算手段と、前記捕集量演算手段により演算
された排気微粒子捕集量と第1設定値とを比較する第1
の排気微粒子捕集量比較手段と、前記第1の排気微粒子
捕集量比較手段の比較結果に基づいて、排気微粒子捕集
量が第1設定値に達した場合に再生時期と判定する再生
時期判定手段と、前記再生時期判定手段により再生時期
が判定された際に予め定めた再生順序に従って今回指定
されたフィルタ4A,4Bが再生されるように前記排気
制御弁5A,5Bと前記電気ヒータ7A,7Bとを制御
する制御手段と、前記捕集量演算手段により演算された
排気微粒子捕集量と前記第1設定値より小さい第2設定
値とを比較する第2の排気微粒子捕集量比較手段と、前
記再生動作を指定されたフィルタ4A,4Bが再生完了
したか否かを判定する再生完了判定手段と、前記第2の
排気微粒子捕集量比較手段の比較結果及び前記再生完了
判定手段の判定結果に基づいて、排気微粒子捕集量が第
2設定値に達し、かつ再生動作を指定されたフィルタ4
A,4Bの再生が完了していないと判定された際に、前
記オルタネータ回転数とオルタネータ温度に基づく電気
ヒータ通電制御と関係なく、再生中のフィルタ4A,4
Bの再生が完了するように電気ヒータ7A,7Bへの通
電を行う電気ヒータ通電手段と、がコントロールユニッ
ト30にソフトウェア的に装備されている。
【0028】次に、かかる構成の作用を図5及び図6の
フローチャートに従って説明する。先ず、図5のフロー
チャートにおいて、ステップ1(図ではS1と略記す
る。以下同様)では、エンジン回転センサ20と、コン
トロールレバー開度センサ21とにより夫々検出された
エンジン回転数NE及びコントロールレバー開度CLを
読み込む。
【0029】次に、ステップ2で、ステップ1で読み込
んだ回転数NE及びコントロールレバー開度CLに基づ
いて、コントロールユニット30内にソフトウェア的に
装備された図7のマップから単位時間当たりの排気微粒
子(以下、PMと言う)の排出量を読み取る。ステップ
3では、フィルタ4Aが再生中であるか否かを、再生フ
ラグAがONであるか否かで判定し、フィルタ4Aが再
生中ではない場合はステップ4に進む。このステップ4
では、フィルタ4Bが再生中であるか否かを、再生フラ
グBがONであるか否かで判定し、フィルタ4Aが再生
中ではない場合はステップ5に進む。このステップ5で
は、ステップ2で求めたPM排出量に基づいて、フィル
タ4A,4BのPM捕集量PMA及びPMBを夫々求め
る。
【0030】次のステップ6では、フィルタ4AのPM
捕集量PMAが所定値α1 に達したか否か、即ち、フィ
ルタ4Aの再生時期になったか否かを判定する。フィル
タ4Aが再生時期になっていないと判定された場合は、
ステップ7に進む。このステップ7では、フィルタ4B
のPM捕集量PMBが所定値α1 に達したか否か、即
ち、フィルタ4Bの再生時期になったか否かを判定す
る。フィルタ4Bも再生時期になっていないと判定され
た場合は、ステップ1に戻る。
【0031】ステップ6において、フィルタ4Aが再生
時期になっていると判定された場合には、ステップ9に
進む。このステップ9では、再生フラグAをONにし、
かつフィルタAの再生を開始するため、排気制御弁5A
を閉じる。又、図8からエンジン回転数NE、負荷CL
を基に、再生開始時のフィルタ温度TFAを読み取る。
次に、ステップ10に進んで、オルタネータ10の作動
状態に基づく電気ヒータ7Aの通電制御を行う。この通
電制御については後述する。
【0032】ステップ11においては、ステップ10で
求めた後述の再生時間tRAが所定時間に達したき否
か、即ち、フィルタ4Aの再生が終了したか否かを判定
する。フィルタ4Aの再生が終了していないときにはス
テップ1に戻り、終了したときは次のステップ12に進
む。ステップ12では、再生フラグAをOFFにすると
共に、排気制御弁5Aを開放し、電気ヒータ7Aへの通
電を止める。又、一連の制御中に演算した諸量、後述の
再生時間tRA,tRA´、フィルタ4Aの捕集量PM
Aを0にリセットする。
【0033】ステップ7において、フィルタ4Bが再生
時期になっていると判定された場合には、以後、フィル
タ4B側において、フィルタ4A側のステップ9〜12
と同様の処理を行う。即ち、ステップ14では、再生フ
ラグBをONにし、かつフィルタ4Bの再生を開始する
ため、排気制御弁5Bを閉じる。又、図8からエンジン
回転数NE、負荷CLを基に、再生開始時のフィルタ温
度TFBを読み取る。
【0034】次に、ステップ15に進んで、オルタネー
タ10の作動状態に基づく電気ヒータ7Bの通電制御を
行う。この通電制御についても後述する。ステップ16
においては、ステップ15で求めた後述の再生時間tR
Bが所定時間に達したき否か、即ち、フィルタ4Bの再
生が終了したか否かを判定する。フィルタ4Bの再生が
終了していないときにはステップ1に戻り、終了したと
きは次のステップ17に進む。
【0035】ステップ17では、再生フラグBをOFF
にすると共に、排気制御弁5Bを開放し、電気ヒータ7
Bへの通電を止める。又、一連の制御中に演算した諸
量、後述の再生時間tRB,tRB´、フィルタ4Bの
捕集量PMBを0にリセットする。一方、ステップ3に
おいて、フィルタ4Aが再生中であると判定された際に
は、ステップ8に進む。このステップ8では、ステップ
2で求めたPM排出量を基に、フィルタ4BのPM捕集
量を求め、その後、ステップ10に進んで、フィルタ4
Aの再生制御を実行する。
【0036】又、ステップ4において、フィルタBが再
生中であると判定された際には、ステップ13に進む。
このステップ13では、ステップ2で求めたPM排出量
を基に、フィルタ4AのPM捕集量を求め、その後、ス
テップ15に進んで、フィルタ4Bの再生制御を実行す
る。次に、かかるフローチャートのステップ10及びス
テップ15の電気ヒータ通電制御を図6のフローチャー
トに従って説明する。
【0037】尚、電気ヒータ7A,7Bの通電制御方法
は同様であるから、ステップ10における一方の電気ヒ
ータ7Aの通電制御についてのみ説明する。この場合、
ステップ15の他方の電気ヒータ7Bの通電制御は、図
6のフローチャートのフィルタ4A側とフィルタ4B側
の制御を入れ替えたものである。即ち、図6のフローチ
ャートにおいて、ステップ18では、フィルタ4BのP
M捕集量PMBが所定値α2 に達していないか否かを判
定する。所定値α2 はステップ3及び4で用いた所定値
α1 より小さい値である。
【0038】ステップ18でPM捕集量PMBが所定値
α2 以下と判定された場合は、ステップ19に進み、オ
ルタネータ回転センサ22及びオルタネータ温度センサ
23で検出されたオルタネータ回転数NALTと温度T
ALTとを読み込む。次に、ステップ20にて、オルタ
ネータ温度TALTが所定温度T1 以下であるか否かを
判定する。オルタネータ温度TALTが所定温度T1
下と判定されると、ステップ21に進み、オルタネータ
回転数NALTが第1設定回転数N1以上であるか否か
を判定する。オルタネータ回転数NALTが第1設定回
転数N1以上である場合には、ステップ23に進み、電
気ヒータ7Aに通電を行う。
【0039】ステップ20にて、オルタネータ温度TA
LTが所定温度T1 を越えたと判定されると、ステップ
22に進み、オルタネータ回転数NALTが第1設定回
転数N1よりも高い第1設定回転数N2以上であるか否
かを判定する。オルタネータ回転数NALTが第2設定
回転数N2以上である場合には、ステップ23に進み、
電気ヒータ7Aに通電を行う。
【0040】ステップ21及びステップ22で、オルタ
ネータ回転数NALTが夫々設定回転数未満と判定され
た場合は、ステップ24に進んで、電気ヒータ7Aへの
通電を中止する。以上のステップ20からステップ24
までの制御をまとめると図9のような特性となる。
【0041】次に、ステップ23で電気ヒータ7Aに通
電された後の制御、即ち、ステップ25〜27の作用を
説明する。ステップ25において、フィルタ4Aの温度
TFAが所定温度TR以上であるか否かを判定する。こ
こで、所定温度TRは捕集された排気微粒子が燃焼する
温度であり、このステップ25では排気微粒子が燃焼し
ているか否かの判定を行っている。
【0042】ステップ25でフィルタ4Aの温度TFA
が所定温度TR以上であると判定された場合は、ステッ
プ26で再生時間のカウントを次式によって行う。 tRA=tRA´+Δt ここで、Δtは図5及び図6の制御を行う周期、tRA
は現時点での再生時間の累積、tRA´は前回までの再
生時間の累積である。
【0043】ステップ26で再生時間をカウントした
後、又はステップ25でフィルタAの温度TFAが所定
温度TR未満と判定された場合は、ステップ27に進
む。ステップ27では、図10のフィルタ昇温特性線図
から、時間Δtだけ通電した後のフィルタ温度TF(こ
の場合は、TFA)を求める。一方、ステップ24で電
気ヒータAに通電されない後の制御、即ち、ステップ2
8〜30の作用を説明する。
【0044】ステップ28において、図11のフィルタ
降温特性線図から、時間Δt経過後のフィルタ温度TF
(この場合は、TFA)を求める。ステップ29では、
フィルタ温度TFAが所定温度TR以上であるか否かを
判定し、フィルタ温度TFAが所定温度TR以上である
と判定されると、次のステップ30で再生時間のカウン
トを行う。このステップ29,30はステップ25,2
6と同様である。
【0045】以上のようにして、ステップ25〜27の
電気ヒータ通電処理、或いはステップ28〜30の電気
ヒータ非通電処理を終えると、ステップ31に進み、再
生時間tRAの値をtRA´として記憶させた後、図5
のステップ11に戻る。尚、ステップ18で、PM捕集
量PMBが所定値α2 に達している場合は、ステップ1
9〜22のオルタネータ作動状態による電気ヒータ通電
制御を行わず、ステップ23に直接進んで、電気ヒータ
7Aに通電を行う。
【0046】これは、捕集中のフィルタ4BのPM捕集
量がα2 に達した時点で、再生中のフィルタ4Aの再生
が完了していない場合に、引続きオルタネータ作動状態
による電気ヒータへの通電制御を行っていると(オルタ
ネータ作動状態が電気ヒータ非通電の領域にあり続けた
場合)、フィルタ4Aの再生が完了する前に、捕集中の
フィルタ4BのPM捕集量がα1 に達して、フィルタ4
Bも再生を行わなければならない状態になる虞があるた
めである。
【0047】従って、ステップ18にて、再生中のフィ
ルタ4Aの再生を完了させるために、強制的に電気ヒー
タ7Aに通電を行う必要があるか否かを選定することに
しているのである。かかる判定内容は模式的に図12の
特性図に表される。尚、上記の実施例においては、オル
タネータ10の回転数を直接検出する回転センサ22を
設けるようにしているが、オルタネータ10とエンジン
1のクランク軸とのプーリ比とエンジン回転数とからオ
ルタネータ回転数を検出する構成としても良い。
【0048】かかる実施例の構成によると、オルタネー
タ温度が所定値より低い場合は、オルタネータ回転数が
第1設定回転数以上で電気ヒータに通電し、オルタネー
タ温度が所定値より高い場合はオルタネータ回転数が第
1設定回転数より高い第2設定回転数以上で電気ヒータ
7A,7Bに通電するようにし、温度によって発電効率
が変化するオルタネータ10の発電状態が良好な場合の
み電気ヒータ7A,7Bの通電を行う構成としたから、
オルタネータ10の温度が高く、実際にはオルタネータ
10の発電量が不十分な状態では電気ヒータ7A,7B
への通電が許可されず、バッテリ9の過放電を防止でき
ると共に、電気ヒータ7A,7Bへ通電される機会が増
え、フィルタの再生を効果的に完了させることができ
る。
【0049】又、かかる効果により、オルタネータ10
やバッテリ9の容量の拡大が最小限で済むという利点も
ある。更に、本実施例によると、電気ヒータ7A,7B
への通電時間及び非通電時間から、フィルタ温度を演算
して求め、フィルタ温度が所定温度以上となった時間が
所定時間を経過すると、フィルタ4A,4Bの再生終了
と判定する構成としたから、オルタネータ10の作動状
態により電気ヒータ7A,7Bへの通電及び非通電状態
が時々刻々と変化する場合でも、フィルタ再生終了を正
確に判断でき、ひいてはフィルタ4A,4Bの確実な再
生が可能となる。
【0050】又、本実施例によると、エンジンの回転数
と負荷から定まる運転条件に基づいてフィルタ4A,4
Bへの排気微粒子捕集量を演算し、排気微粒子捕集量が
第1設定値に達すると、再生時期と判定し、この判定結
果より予め定めた再生順序に従い指定されたフィルタ4
A,4Bが再生されるように排気制御弁5A,5Bと電
気ヒータ7A,7Bとを制御し、排気微粒子捕集量が前
記第1設定値よりも小さい第2設定値に達し、かつ、再
生動作が指定されたフィルタ4A,4Bの再生が完了し
ていないと判定された場合には、オルタネータ回転数及
び温度に係わらず、当該フィルタ4A,4Bの再生が完
了するように電気ヒータ7A,7Bへの通電を行う構成
としたから、オルタネータ10の作動条件が整わず、電
気ヒータ7A,7Bへの通電が行われない時期が長く続
くような場合でも、捕集中のフィルタ4A,4Bへの排
気微粒子捕集量が第1設定値に達して再生が必要な状態
になる前に、再生動作中のフィルタ4A,4Bの再生を
確実に完了させることができ、複数のフィルタ4A,4
Bが再生を必要とする状態となっても、燃費、エンジン
出力及び運転性の悪化を招くのを防止できるという効果
が得られる。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によると、電気ヒータの通電を許可するオルタネータ
回転数をオルタネータ温度に応じて設定し、具体的に
は、請求項2記載の発明の如く、オルタネータ温度が低
い時に電気ヒータの通電を許可するオルタネータ回転数
が低く設定し、オルタネータ温度が高い時に電気ヒータ
の通電を許可するオルタネータ回転数が高く設定し、フ
ィルタの再生時に、オルタネータ回転数が設定回転数以
上で電気ヒータに通電を行う構成としたから、温度によ
って発電効率が変化するオルタネータの発電状態が良好
な場合のみ電気ヒータの通電が行われ、バッテリの過放
電やフィルタの再生不良の発生を防止することができ
る。
【0052】また、オルタネータの作動状態により電気
ヒータへの通電及び非通電状態が時々刻々と変化する場
合でも、フィルタ再生終了を正確に判断でき、ひいては
フィルタの確実な再生が可能となる。請求項記載の発
明によれば、オルタネータの作動条件が整わず、電気ヒ
ータへの通電が行われない時期が長く続くような場合で
も、捕集中のフィルタへの排気微粒子捕集量が第1設定
値に達して再生が必要な状態になる前に、再生動作中の
フィルタの再生を確実に完了させることができ、複数の
フィルタが再生を必要とする状態となっても、燃費、機
関出力及び運転性の悪化を招くのを防止できるという効
果が得られる。
【0053】請求項記載の発明によれば、請求項4記
載の発明のフィルタへの排気微粒子捕集量を機関回転数
と負荷とから容易に演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1記載の発明の構成図
【図2】 請求項3記載の発明の構成図
【図3】 請求項4記載の発明の構成図
【図4】 同上装置の一実施例のシステム図
【図5】 同上実施例の作用を説明するフローチャート
【図6】 同上実施例の作用を説明するフローチャート
【図7】 機関運転状態による排気微粒子量のマップ
【図8】 機関運転状態によるフィルタ温度のマップ
【図9】 オルタネータ回転数及び温度による電気ヒー
タへの通電領域マップ
【図10】 フィルタの昇温特性図
【図11】 フィルタの降温特性図
【図12】 排気微粒子捕集量と再生制御状態を示す特性
【図13】 オルタネータの発電特性図
【符号の説明】 1 エンジン 2 排気通路 3A,3B 分岐排気通路 4A,4B フィルタ 5A,5B 排気制御弁 6A,6B 駆動装置 7A,7B 電気ヒータ 9 バッテリ 10 オルタネータ 20 エンジン回転センサ 21 コントロールレバー開度センサ 22 オルタネータ回転センサ 23 オルタネータ温度センサ 30 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02J 1/00 301 H02J 1/00 301B (56)参考文献 特開 昭59−96416(JP,A) 特開 平3−233124(JP,A) 特開 平5−214927(JP,A) 実開 平2−74572(JP,U) 実開 平3−27227(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 F02D 29/06 H02J 1/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼル機関の排気通路の途中に介装さ
    れてディーゼル機関から排出される排気微粒子を捕集す
    るフィルタと、 前記フィルタに捕集された排気微粒子を電気ヒータによ
    り燃焼除去させてフィルタを再生させる再生手段と、 前記排気通路の途中に介装されて、フィルタの再生時に
    フィルタに流入する排気流量を制御する排気制御手段
    と、 を含んで構成されたディーゼル機関の排気浄化装置にお
    いて、 オルタネータの回転数を検出するオルタネータ回転数検
    出手段と、 オルタネータの温度を検出するオルタネータ温度検出手
    段と、 前記オルタネータ温度検出手段により検出されたオルタ
    ネータ温度に応じて、前記電気ヒータの通電を許可する
    オルタネータ回転数を設定する設定手段と、 前記オルタネータ回転数検出手段により検出されたオル
    タネータ回転数と前記設定手段により設定された設定回
    転数とを比較する比較手段と、 前記各フィルタの再生時に、前記比較手段の比較結果に
    基づいて、オルタネータ回転数が設定回転数以上で、前
    記再生手段の電気ヒータに通電する電気ヒータ通電制御
    手段と、 前記電気ヒータへの通電時間と非通電時間とから再生中
    のフィルタの温度を推定するフィルタ温度推定手段と、 前記フィルタ温度推定手段により推定されたフィルタ温
    度と所定温度とを比較するフィルタ温度比較手段と、 前記フィルタ温度が所定温度以上となった時間を計測す
    る計測手段と、 前記計測手段による計測時間と所定時間とを比較する時
    間比較手段と、 前記フィルタ温度比較手段と時間比較手段の比較結果に
    基づいて、フィルタ温度が所定温度以上となった時間が
    所定時間経過した場合、再生終了と判定する再生終了判
    定手段と、 を含んで構成されディーゼル機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記設定手段は、オルタネータ温度が低い
    時に電気ヒータの通電を許可するオルタネータ回転数を
    低く設定し、オルタネータ温度が高い時に電気ヒータの
    通電を許可するオルタネータ回転数を高く設定する請求
    項1記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 ディーゼル機関の運転状態を検出する運転
    状態検出手段と、 前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づ
    いて捕集中のフィルタへの排気微粒子捕集量を演算する
    捕集量演算手段と、 前記捕集量演算手段により演算された排気微粒子捕集量
    と第1設定値とを比較する第1の排気微粒子捕集量比較
    手段と、 前記第1の排気微粒子捕集量比較手段の比較結果に基づ
    いて、排気微粒子捕集量が第1設定値に達した場合に再
    生時期と判定する再生時期判定手段と、 前記再生時期判定手段により再生時期が判定された際に
    フィルタが再生されるように前記排気制御手段と前記電
    気ヒータとを制御する制御手段と、 前記捕集量演算手段により演算された排気微粒子捕集量
    と前記第1設定値より小さい第2設定値とを比較する第
    2の排気微粒子捕集量比較手段と、 フィルタが再生完了したか否かを判定する再生完了判定
    手段と、 前記第2の排気微粒子捕集量比較手段の比較結果及び前
    記再生完了判定手段の判定結果に基づいて、排気微粒子
    捕集量が第2設定値に達し、かつフィルタの再生が完了
    していないと判定された際に、前記オルタネータ回転数
    とオルタネータ温度に基づく電気ヒータ通電制御と関係
    なく、再生中のフィルタの再生が完了するように電気ヒ
    ータへの通電を行う電気ヒータ通電手段と、 を含んで構成され請求項1又は2に記載のディーゼル
    機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項4】 前記運転状態検出手段は、ディーゼル機関
    の回転数を検出する回転数検出手段と、ディーゼル機関
    の負荷を検出する負荷検出手段と、を含んで構成される
    請求項記載のディーゼル機関の排気浄化装置。
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