JP5896254B2 - 粒子フィルタを洗浄するための方法及び構成 - Google Patents

Description

本発明は、車両用微粒子フィルタを洗浄するための方法及び構成に関し、より具体的には排気流を用いてディーゼル微粒子フィルタをその場で洗浄する方法及び装置に関する。

ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、エンジンの排気ガス流から有機及び無機粒子状物質（ＰＭ）を除去する。有機微粒子は、炭素、水素、及び酸素の複雑な配合であり、シリンダ内のディーゼル燃料の不完全燃焼に起因する。ＰＭの無機部分は、潤滑油又は燃料中の添加物、及びエンジン表面から浸食された物質に、その源を有する。これら無機物質の大部分は、例えば硫酸カルシウム等、硫黄の金属酸化物からなる。これは、長期的にはこれらが微粒子フィルタを恒久的に詰まらせることを意味する。最適な状況下において、有機ＰＭはフィルタ再生の間に完全燃焼することになり、こうして気体状のＣＯ_２及びＨ_２Ｏとしてフィルタを離れる。一方、無機成分は、フィルタの内部で酸化されて気体成分に変換されることはあり得ない。その代わり、これは一般的に「灰」と称される、様々な酸化物としてフィルタに捕捉される。許容可能な性能を維持するためには、灰は目詰まりを防止するために定期的にフィルタから除去されなければならない。

例えば有機ＰＭを酸化することによって、フィルタを適切に再生するには低すぎる動作温度を有するエンジンに、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）のいくつかの実装がなされる。これらのケースでは、フィルタはＰＭで目詰まりする可能性があり、エンジンの性能を低下させる可能性もある。加えて、高煤量のフィルタは低煤量のものよりも、制御されない再生を通じて恒久的な損傷を受ける可能性が高い。十分に高くない動作温度のこれらのケースでは、煤の定期的な除去が要求される。

フィルタ洗浄の従来の手法は、以下に論じられるように、しばしば複雑であり、或いは部品を動かすステップを含み、それ以外のものはしっかりと結合した粒子状物質の除去には効果がない。その他のプロセスは、洗浄プロセスの間の高ＰＭ排出量を生じる可能性がある。

以下の例は、多数の従来手法（例えば、装置及び方法）並びにその不都合な点を示す。

Ｉ．エンジンから取り外されたときのＤＰＦの洗浄
フィルタを洗浄する簡単なやり方は、圧縮空気ホースを使用することである。ホースはフィルタの出口面に向けられ、こうして最初に堆積されたのと逆の方向に、煤を壁から吹き飛ばす（すなわち、逆流洗浄又はバックフラッシュ）。この方法は不正確であり、潜在的に危険であり（圧縮空気の危険）、操作者の十分な注意を必要とし、不適切に実行された場合にはフィルタ末端からのＰＭの排出を招くのみならず、フィルタがあまりきれいにならないこともあり得る。

汚れたフィルタは、炭素系粒子を効果的に除去するために、オーブンで高温に加熱されてもよい。これは、著しいエネルギー入力を必要とするが、無機灰は除去しない。加熱サイクルの後、冷却期間が著しく、灰はフィルタの真空引き又は洗浄を通じて除去されなければならない。

産業用装置を洗浄するための多くのシステムは、液流及び超音波の組み合わせを利用しており、これは有効であるかも知れないが比較的高額になる可能性がある。加えて、洗浄液が触媒被膜又は触媒をその金属筐体内に保持する艶消し材を損傷する可能性がある。

その他の方法は、フィルタがきれいになるまで適切な「洗浄流体」を用いて逆流洗浄するステップを伴う洗浄システムを記載している。しかしながら、多くの触媒及びその艶消し材は、大量の水又は溶媒の影響を受けやすい。溶媒は、廃棄を要するという付加的な不都合を有している。加えて、洗浄流体の流れは局所的に制御されることが不可能（すなわち、単一の流体流がユニット上に流れる）なので、フィルタのある部分は他の部分ほどきれいにならないかも知れない。

このような解決法に関する問題は、全ての修理又は点検設備がフィルタ洗浄用の適切な機器を有するとは限らないことである。この場合、車両は、フィルタが洗浄されている間も動作中のままとなるように、交換用フィルタを装備する必要があるかも知れない。これにより、いつでも交換用フィルタを手元に置いておくために、修理又は運搬業者によって比較的高価なフィルタの在庫が維持される必要がある。

ＩＩ．エンジンに実装されている間のＤＰＦの洗浄
流路を制御するための弁を備えるいくつかの微粒子フィルタを用いて微粒子を捕集する方法は、数多くの特許文献に記載されている。

例えば、特許文献１は、弁設定の組み合わせによってフィルタのうちの１つのバックフラッシュを開始できること、すなわちガス流の方向が反転されてフィルタから煤を押し流すことを、示している。反転した空気流は、空気がＤＰＦを通過する際に煤を燃やすために加熱されることが可能である。

特許文献２は、フィルタ内に捕集された微粒子及び灰を除去するためにＤＰＦを「逆流洗浄」する方法を開示している。逆流洗浄は、装置が車両に搭載されている間に行われ、微粒子状物質を取り除くために圧力波を提供するため、衝撃空気弁が使用される。ＤＰＦ全体が洗浄されるようにするため、フィルタユニットの所定のセクタを衝撃空気弁によって供給される空気流に曝すためにフィルタユニットが回転させられる。

上記の「バックフラッシュ」法は、１つの要素からバックフラッシュされた灰が別の要素に流入するため、潤滑油からの灰がフィルタシステムを離れられないという不都合を有し、まだ手動洗浄が必要とされる。又、取り除かれた物質は、前記物質を受容する排気導管からどうにかして除去されなければならない。

ＩＩＩ．回転アーム
ＤＰＦ洗浄の更なる方法は、回転する電気加熱要素を用いる装置を包含する。排ガスの一部は回転アームを通じて流出し、加熱要素の上を流れる。低流量と高温の組み合わせは、再生の見込みを改善する。

特許文献３は、車載プログラマブル洗浄制御を備える集塵機を開示している。複数のノズルが実装された回転アームはバックフラッシュ流を提供し、こうして微粒子がバッグ表面から除去されて捕集チャンバ内に落ち着くようにする。制御システムは、様々なバッグユニットの上方で洗浄流体の噴流を生じるために、アーム及びノズルを操作する。アームは、各フィルタ要素の汚染度を判定するためのセンサ（ピトー管が提案される）も含む。この特許に記載されるシステムは、ディーゼル微粒子フィルタでの使用にとって不適切とするいくつかの設計要素を有する。第一に、ＤＰＦは集塵機よりもはるかに小さく、上記集塵機におけるノズル設計は大型フィルタに特化されている。典型的なＤＰＦは直径１５ｃｍから３２ｃｍの間である。特許に示される集塵機は、比較的大きい直径を有するように見える。第二に、ＤＰＦは何千ものセルを有することができるので、個別の各セルに空気を集中させることは現実的ではない。集塵機のその他類似の設計も、同じ欠点を有する。

米国特許第５，９３０，９９４号明細書 米国特許第５，７２５，６１８号明細書 米国特許第５，１１６，３９５号明細書

本発明の目的は、上記の問題を克服するために、既存の排気流を用いて車両用粒子フィルタを洗浄するための、改善された方法及び構成を提供することである。

上記の問題は、添付請求項による方法及び構成によって解決される。

以下の本文において、「縦」及び「横」等の用語は、車両の主要な進行方向に対する方向を示すために使用される。同様に、「前」及び「後」等の用語は、前記進行方向に対する構成要素の相対位置を定義するために使用される。

本発明は、内燃エンジンが設けられた車両内の微粒子フィルタを洗浄する方法に関し、この微粒子フィルタは前記エンジンの通常運転の下で排気マフラの内部の稼働位置に実装されている。洗浄プロセスを実行する方法は、
マフラの第一末端から微粒子フィルタを分解及び取り外しするステップと、
マフラの前記第一末端の洗浄位置で微粒子フィルタを反転及び再組み立てするステップと、
所定条件が達成されるまで、所定サイクルに従ってエンジン速度を制御することによって、エンジンを始動及び運転するステップと、
エンジンを停止して、排気マフラの内部のその稼働位置まで微粒子フィルタを戻すステップと、を包含する。

エンジン速度は、微粒子フィルタがエンジンからのパルス排気流によって洗浄されるように制御される。エンジン速度は、少なくとも１サイクルの間の設定回数について上限と下限との間で変動し、前記少なくとも１サイクルの終わりに前記所定条件を表す値を測定する。非限定例によれば、エンジン速度は、７００ｒｐｍから１１００ｒｐｍの範囲内で選択された下限と、１５００ｒｐｍから１８００ｒｐｍの範囲内で選択された上限との間で変動可能である。各サイクルの間、エンジン速度は所定期間にわたって上限及び下限の設定回数の間で変動する。非限定例によれば、回数は６０から１２０の間で選択可能であり、期間は６０から２４０秒の間で選択可能である。洗浄プロセスを完了するために要する合計時間は１０〜２０分の範囲内であってもよい。以下に記載されるように、エンジンのタイプ及びサイズ、粒子フィルタのサイズ及び目詰まり度、並びに洗浄作業の実行に利用可能な機器のタイプに応じて選択が異なるので、上記値は単なる例示に過ぎない。

初回サイクルの前に、マフラ内の排気温度を安定させるのに十分な期間のうちに、エンジン速度は安定値まで上昇させられる。エンジン速度の安定値は、好ましくは少なくとも前記上限に等しいが、しかし前記上限よりも高く又は低く選択されることも可能である。次に、マフラ又はフィルタユニットにおける背圧又は圧力降下等、前記所定条件を表す値が測定され、初回サイクルが開始される。第一測定結果は、目詰まり度を判定するために、先の洗浄プロセスからの記憶値と比較されることが可能である。フィルタが先の点検の際に交換された場合には、きれいなフィルタの基準値が使用されてもよい。

前記少なくとも１サイクルの終わりに、エンジン速度は設定期間の間に前記上限を超える限界まで上昇させられ、前記所定条件を表す少なくとも１つの値が測定される。排気導管内の適切な位置における圧力等、測定されるタイプ値に応じて、正確な測定結果を得るために、読み取り値を得る前に排気温度を安定させることが、利点又は要件であるかも知れない。前記サイクルは、前記所定条件が達成されるまで、又は最大サイクル数が実行されてしまうまで、繰り返される。前記所定条件を表す値は、微粒子フィルタにおける排気背圧又は圧力降下であってもよい。現代のほとんどのエンジンでは、通常運転中にエンジン内の様々なパラメータを制御するために、排気圧センサが設けられている。必要であれば、標準センサが入手できない場合には、マフラ又は微粒子フィルタに１つ以上の圧力センサが設けられてもよい。

一実施例によれば、方法は、電子制御ユニットを使用して洗浄プロセスの間にエンジン速度を制御することによって、実行可能である。電子制御ユニットは、エンジン制御ユニット又は外部電子制御ユニットであってもよい。電子制御ユニットは事前プログラム済みであってもよく、これによって洗浄プログラムを実行するために必要なソフトウェアが電子制御ユニット内の不揮発性メモリ又はハードドライブに記憶される。或いは、必要なソフトウェアは、携帯用の手持ち型ユニット、或いは電子制御ユニット又はエンジン制御ユニットに接続可能なＵＳＢスティック又はフラッシュメモリ等の不揮発性記憶ユニットに記憶されることが可能である。この文脈において、不揮発性データ記憶装置は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の電気的アドレスシステム、及びハードディスク、光ディスク、磁気テープ、ホログラフィックメモリ等の機械的アドレスシステムを含むように、定義される。

先の洗浄プロセスからの前記値の測定結果は、前記電子制御ユニットに記憶されて、所定条件を設定するために使用されることが可能である。このように、前記値の現在の読み取り値を、以前フィルタが洗浄されたとき、又は前回フィルタが交換されたときの値と比較することが、可能である。このように、微粒子フィルタの条件及び現在の状態が監視可能であり、予想寿命が計算可能である。

所定条件を設定するために、先の洗浄プロセスからのエンジンの動作に関する少なくとも１つの値の測定結果を前記電子制御ユニット内に記憶させることも、可能である。一実施例によれば、先の洗浄プロセスの終わりに微粒子フィルタにおいて測定された圧力降下は、所定条件の目標として設定可能である。所定条件を設定するときに考慮に入れることができる付加的な因子は、先の洗浄プロセスからの走行距離、エンジン運転時間、或いは燃料及び／又はオイル消費量であってもよい。

前記プロセスを実行するために利用可能な電子制御手段のない条件下で微粒子洗浄プロセスが必要であると判断された場合には、簡素化された緊急洗浄プロセスが実行可能である。この実施例によれば、初回サイクルの開始からの時間を測定している間、エンジン速度は上限と下限との間で手動で変動させられる。パルス流は、ｒｐｍの上限と下限をそれぞれ確認するために、タコメータ又はｒｐｍゲージを監視しながら所定周波数でスロットルを押すことによって、実現される。この操作は、所定サイクル数、又はフィルタの十分な洗浄をもたらすと予測される期間にわたって、実行されることが可能である。そして微粒子フィルタは反転してその稼働位置に戻されてもよく、車両は再び運転可能となる。

本発明は、車両用マフラと、前記マフラに接続されたエンジンの通常運転下で前記排気マフラの内部の稼働位置に実装された微粒子フィルタとを備える構成にも関する。微粒子フィルタはマフラの第一末端に対向する第一接触面を有し、この第一接触面は、微粒子フィルタがその稼働位置にあるときにマフラの第一末端にある協働表面と密封接触する。又、微粒子フィルタは第二接触面を有し、この第二接触面は、微粒子フィルタがフィルタ洗浄位置にあるときにマフラの第一末端にある協働表面と密封接触する。

微粒子フィルタは、その稼働位置でマフラの内部に位置している。そしてフィルタ洗浄位置で、微粒子フィルタは反転され、少なくとも部分的にマフラの前記第一末端の外側に位置する。

第一及び第二接触面は、微粒子フィルタの一端において外周の周りのフランジの反対側に配置される。第一及び第二接触面の各々は、微粒子フィルタの中心軸に直角なフランジを通る平面と同一であってこれの鏡像である、環状接触面を備える。

灰捕集装置は、微粒子フィルタ１８がフィルタ洗浄位置にあるときに、マフラから離れた微粒子フィルタの末端に取り付けられる。灰捕集装置は好ましくは、微粒子フィルタがフィルタ洗浄位置にあるときに、マフラから離れた微粒子フィルタの環状密封表面に取り付けられる。このような灰捕集装置の例は、微粒子フィルタの末端に取り付けられたフィルタバッグから、灰の除去を支援するための吸引手段に接続されたホースが設けられたホースコネクタまで、多岐にわたる。抽出された灰は、ウォータスクラバ、サイクロンクリーナ、静電フィルタ、又は類似の装置等、適切なガス処理装置によって、排ガスから除去されることが可能である。

本発明は、前記プログラムがコンピュータ上で実行されたときに上述の方法の全ステップを実行するためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラムにも関する。本発明は更に、前記プログラム製品がコンピュータ上で実行されたときに上述の方法の全ステップを実行するためにコンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム製品にも関する。最後に本発明は、プログラムコード手段を記憶するためのメモリと、上述の方法の全ステップを実行するための前記プログラムコード手段を実行可能なプロセッサとを備える、車両内の微粒子フィルタを洗浄する方法を実施するためのコンピュータシステムにも関する。

本発明は、添付図面を参照して、より詳細に記載される。図面は図解目的のみのために設計されており、本発明の限定の定義を目的としないことは理解されるべきであり、そのため添付請求項が参照されるべきである。図面は必ずしも縮尺通りに描かれていないこと、並びに別途明記されない限りこれらは本明細書に記載される構造及び手順を模式的に図解することのみを意図していることは、更に理解されるべきである。
本発明による微粒子フィルタを洗浄する装置が設けられた車両を示す図である。 その稼働位置にある微粒子フィルタを備えるマフラを示す図である。 微粒子フィルタを備えるマフラの分解図である。 その洗浄位置にある微粒子フィルタを備えるマフラを示す図である。 灰を抽出するための吸引手段に接続された微粒子フィルタを備えるマフラを示す図である。 図２のマフラの概略断面図である。 代替マフラの概略断面図である。 図４のマフラの概略断面図である。 微粒子フィルタの洗浄中の経時的なエンジン速度変動を示すグラフである。 微粒子フィルタの洗浄中の経時的なマフラにおける圧力降下を示すグラフである。 図１の車両の内燃エンジン及び排気システムの概略平面図である。 内燃エンジン及び代替排気システムの概略平面図である。 コンピュータ構成に適用された本発明を示す図である。

図１は、トラクタユニットの形状の商用車両１を示す。商用車両１は、シャーシ２と、シャーシに実装された運転室３とを備える。運転室３の下には内燃エンジン４があり、これはクラッチ及び手動変速機又は自動変速機を備えるドライブトレイン５によって、商用車両１の駆動輪６に対して作用する。内燃エンジン４は、排ガス後処理システム（ＥＡＴＳ）が設けられた第一マフラ８と、排ガスを大気中に放出する排気管（図示せず）に接続された第二マフラ９（図１０ａ参照）と、を備える排ガスシステム７を備える。第二マフラ及び排気管は、この例のようにシャーシの片側に位置することが可能であり、或いは運転室の後で上方に延在してもよい。後者の構成要素の位置は、本発明には関係ないので、これ以上詳細に記載されない。本発明は、これらの構成要素を用いずに使用されてもよい。

内燃エンジン４に隣接して図１に従って商用車両１に実装され、シャーシ２のフレームに取り付けられた、第一マフラ８は、図１から図５に示されるように構築されることが可能である。このマフラ８はドラムの形状に設計されており、前端壁１１及び後端壁１２と、両方の端壁１１、１２を接続する、少なくとも部分的に円筒形の周方向外壁１０と、を備える。通常運転のため、吸気導管１３及び排気導管１４が前端壁１１に設けられている。本発明の範囲内において吸気及び排気導管の一方又は両方は、外壁１０上に位置してもよい。マフラ８は、マフラ８の内部空間を通じて延在する内部分離壁も含み、マフラ８を２つの内部容積１５、１６に分割する。これは、その稼働位置にある微粒子フィルタ１８を備えるマフラ８を通る断面を示す、図６ａに見られる。図６ａを参照すると、第一容積１５は、吸気導管１３の下流であって微粒子フィルタ１８、この場合は実質的に円筒形のディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）の上流に位置する、酸化触媒１７の形態の第一排気浄化手段を含む。第二容積１６は、排気導管１４の上流に位置する、選択的触媒反応炉２０又はＳＣＲ触媒の形態の排気浄化手段を含む。第一及び第二容積１５、１６は、後端壁１２の第一開口２１から第二開口２２まで延在する、実質的にＵ字型の導管１９によって接続されている。

図６ｂは、代替マフラを通る概略断面図を示す。この代替マフラは、マフラが第一マフラユニット８ａ及び第二マフラユニット８ｂを備えるという違いを除いて、図６ａのマフラと実質的に同じ構成部品を備える。図６ｂでは、図６ａのものと同一の構成要素には同じ参照番号が使用される。第一マフラユニット８ａは図６ａのマフラの第一容積１５と同じ構成要素を含み、その一方で第二マフラユニット８ｂは図６ａのマフラの第二容積１６と同じ構成要素を含む。第一及び第二容積１５、１６は、それぞれ第一及び第二外壁１０ａ、１０ｂによって封入されている。この構成は、前記第一及び第二マフラユニット８ａ、８ｂが互いに離れて実装され、導管１９ａによって接続されることを、可能にする。従って、第一マフラユニット８ａは微粒子フィルタ１８を含み、このフィルタは導管１９ａの取り外しによってアクセス可能となる。

図３は、微粒子フィルタ１８及びＵ字型導管１９が取り外されたマフラ８の一部の分解図を示す。図３に示されるように、後端壁１２の第一開口は、第一フランジ２３を備える管状出口を備える。第一フランジ２３は、微粒子フィルタ１８の後方の第一末端２５に隣接して位置する円周フランジ２４と協働し、これに対して密封するように、配置されている。通常運転の間、接続が気密性となることを保証するために、フランジ２３、２４の間に第一リング型シール又はＯリング２６が配置される。同じ目的のため、円周フランジ２４とＵ字型導管１９の入口端の第一フランジ２８との間に、第二リング型シール又はＯリング２７が配置される。同様に、Ｕ字型導管１９の出口端の第二フランジ３０と後端壁１２の第二開口の第二フランジ３１との間に、第三リング型シール又はＯリング２９が配置される。後端壁１２上で、第一及び第二フランジ２３、３１上にＵ字型導管１９の第一及び第二フランジ２８、３０をそれぞれ締めながら、微粒子フィルタ１８を所定位置に保持するために、第一及び第二円形クランプ３２、３３が配置される。第一及び第二円形クランプ３２、３３は実質的にＵ字型の断面を有し、それぞれのフランジの上に配置されて、マフラ８の内部の第一及び第二容積の間の接続を密封するために締め付けられることを可能にする。第一クランプ３２は、フィルタがその反転位置にあるときに、後端壁１２の第一フランジ２３に対して微粒子フィルタ１８を締めるためにも、使用される。このタイプのクランプは、当該技術分野において周知であり、これ以上詳細に記載されない。上述のシールは密封面の不可分な部分を形成することができ、及び／又はＯリング等の個別の取り外し可能なシールを備えることができる。

円周フランジ２４は、その外側の接触面がＵ字型導管１９の第一フランジ２８及び後端壁１２の第一フランジ２３の両方に対して密封するような形状になっている。これにより、微粒子フィルタ１８が、図３に示されるようにマフラ８内のその稼働位置から取り外され、反転され、次いで図４に示されるようにフィルタ洗浄位置で後端壁１２上の第一フランジ２３上に実装されることを、可能にする。

図４は、マフラ８、及びフィルタのための洗浄作業を実行するための位置にある微粒子フィルタ１８を示しており、ここで通常は前端壁１１上の吸気導管１３に対向している微粒子フィルタ１８の末端３５は、大気に向かって開放している。Ｕ字型導管１９が取り外されて微粒子フィルタ１８が後端壁１２上に実装されると、第二容積１６が迂回されているので、全ての排ガスは第一容積１５を通過することになる。これは、その洗浄位置にある微粒子フィルタ１８を備えるマフラ８を通る断面を示す、図７に見られる。図７を参照すると、どのようにして排ガスが吸気導管１３から供給され、第一容積１５及び微粒子フィルタ１８の中を流れ、収集ホース３７を通って出ていくかがわかる。

図６ａ及び図８に関連して記載されたような微粒子フィルタ１８の構成は、図６ｂの代替マフラにも適用される。

洗浄作業の間、微粒子フィルタから取り除かれた特定の物質又は灰は、安全な廃棄のために取り出される。図５に示される実施例において、これは、微粒子フィルタ１８の開放端３５の上にホースコネクタ３６を取り付けることによって、実現される。ホースコネクタ３６には、矢印３８で示されるように、灰の除去を支援するための吸引手段（図示せず）に接続されたホース３７が設けられている。洗浄作業の間、内燃エンジンが始動され、それによって排ガスが吸気導管１３に供給され、灰を取り除くために微粒子フィルタ１８を通過し、ホース３７を通じて除去される。

本発明によれば、微粒子フィルタは、前記エンジンの通常運転下で排気マフラの内部の稼働位置に実装されている。微粒子フィルタが詰まりかけていて、フィルタの洗浄が必要であると判断されたときには、以下のステップが実行される：
マフラ８の後端壁１２から微粒子フィルタ１８を分解及び取り外しするステップと、
マフラ８の後端壁１２の洗浄位置で微粒子フィルタ１８を反転及び再組み立てするステップと、
所定条件が達成されるまで、所定サイクルに従ってエンジン速度を制御することによって、内燃エンジン４を始動及び運転するステップと、
内燃エンジン４を停止して、排気マフラ８の内部のその稼働位置まで微粒子フィルタ１８を戻すステップ。

図８は、エンジン速度がどのようにして、微粒子フィルタがエンジンからのパルス排気流によって洗浄されるように制御されるかを示している。エンジン速度は、少なくとも１サイクルＣの間の設定回数について上限と下限との間で変動し、前記少なくとも１サイクルＣの終わりに前記所定条件を表す値を測定する。図８の実施例によれば、エンジン速度は、およそ９００ｒｐｍの下限からおよそ１７００ｒｐｍの上限まで変動している。各サイクルの間、エンジン速度は上限及び下限の設定回数の間で、この場合は１５回、所定期間にわたって、この場合はおよそ１８０秒にわたって、変動する。洗浄プロセスを完了するために要する合計時間は、フィルタの目詰まり度に応じて、１０〜１５分の範囲内で合ってもよい。

初回サイクルの前に、マフラ内の排気温度を安定させるのに十分な期間のうちに、エンジン速度は前記上限を超える限界、この場合は２０００ｒｐｍまで上昇させられる。次に前記所定条件を表す値、この場合はマフラにおける圧力降下が測定され、初回サイクルが開始される。第一測定結果は、目詰まり度を判定するために、先の洗浄プロセスからの記憶値と比較される。フィルタが先の点検の際に交換された場合には、きれいなフィルタの基準値が使用されてもよい。

各サイクルの終わりに、エンジン速度は設定期間の間に前記上限を超える前記限界まで上昇させられ、前記所定条件を表す前記値が再び測定される。上述のように、排気温度は、正確な測定結果を得るために、読み取り値を得る前に安定させられる。前記サイクルは、前記所定条件が達成されるまで、又は所定条件に到達せずに最大サイクル数が実行されてしまうまで、繰り返される。達成すべき微粒子フィルタの圧力降下の値は、経験的試験に基づいてもよく、表から読み出されてもよく、或いは先の洗浄作業からの圧力降下の記憶値に基づいてもよい。図８は、上述のような一連の連続する３つのサイクルを示す。

図９は、洗浄プロセスの間のマフラにおける圧力降下を表すグラフを示す。このグラフより、グラフの曲線の急峻な山形によって示される圧力降下の測定値が各サイクル後に徐々に降下する様子がわかる。この曲線を使用することにより、圧力降下の所定値が達成されるまで、２つの連続する測定値がほとんど又はまったく変化を示さなくなるまで、或いは事前設定された経過時間がプロセスを時間切れで停止させるまで、サイクルが繰り返されることが可能である。

図１０ａは、図１の内燃エンジン４及び排気システムの概略レイアウトを示し、同じ参照番号を使用している。上記で示されたように、排気システムは、排ガス後処理システム（ＥＡＴＳ）が設けられた第一マフラ８と、排ガスを大気中に放出する排気管に接続された第二マフラ９とを備える。概略的に示される第一マフラ８は、図６ａに示されるマフラに対応する。電子制御ユニット４０は、それぞれマフラ８の上流及び下流の第一及び第二排気圧センサ４１、４２に接続されている。電子制御ユニット４０は、制御線４３を介して内燃エンジン４に接続された、従来のエンジン制御ユニットである。図示される実施例において、内燃エンジンは、制御可能な燃料噴射器４４、ターボチャージャ４５、及び吸気のための中間冷却器４６が設けられた、従来のディーゼルエンジンである。エンジン自体は、本明細書においてこれ以上記載されない。電子制御ユニット４０は、マイクロプロセッサと、測定データを記憶及び読み出しするための不揮発性記憶ユニットと、を備える。この排気構成は、前記第一及び第二マフラユニット８、９が互いに離れて実装されることを可能にするが、これは利用可能な空間が限られているときに包装目的のための利点となり得る。

図１０ｂは、内燃エンジン及び代替排気システムの概略平面図を示す。この代替排気システムは、図１０ａの排気システムと実質的に同じ構成要素を備える。これらの排気システムの主な違いは、図１０ｂのマフラが、第一及び第二マフラ８ａ、９ａを組み合わせた単一マフラ構成を備える点である。この単一マフラ構成は、図１０ａに示されるような第一及び第二マフラ８、９の両方を含む。概略的に示される第一マフラ８ａは、図６ａに示されるマフラに対応する。この配置は、前記第一及び第二マフラ８、９が単一のマフラユニット８ａ、９ａとして一緒に実装されることを可能にするが、これは排気システムの点検中のアクセスの観点から、利点となり得る。

一実施例によれば、方法は、電子制御ユニットを使用して洗浄プロセスの間にエンジン速度を制御することによって、実行可能である。電子制御ユニットは、図１０ａ及び図１０ｂに示されるようなエンジン制御ユニットであってもよく、或いはエンジン制御ユニットに接続された外部電子制御ユニットであってもよい。電子制御ユニットは事前プログラム済みであってもよく、これによって洗浄プログラムを実行するために必要なソフトウェアが電子制御ユニット内の不揮発性メモリ又はハードドライブに記憶される。或いは、必要なソフトウェアは、携帯用の手持ち型ユニット、或いは電子制御ユニット又はエンジン制御ユニットに組み込まれるか又は接続されることが可能な、ＵＳＢスティック又はフラッシュメモリ等の不揮発性記憶ユニットに、記憶されることが可能である。この文脈において、不揮発性データ記憶装置は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等の電気的アドレスシステム、及びハードディスク、光ディスク、磁気テープ、ホログラフィックメモリ等の機械的アドレスシステムを含むように、定義される。

先の洗浄プロセスからの前記値の測定結果は、前記電子制御ユニットのメモリに記憶されて、所定条件を設定するために使用されることが可能である。このように、前記値の現在の読み取り値を、以前フィルタが洗浄されたとき又は前回フィルタが交換されたときの値と比較することが、可能である。このように、微粒子フィルタの条件及び現在の状態が監視可能であり、予想寿命が計算可能である。所定条件を設定するために、先の洗浄プロセスからのエンジンの動作に関する少なくとも１つの値の測定結果を前記電子制御ユニット内に記憶することも、可能である。一実施例によれば、先の洗浄プロセスの終わりに微粒子フィルタにおいて測定された圧力降下は、所定条件の目標として設定可能である。所定条件を設定するときに考慮に入れることができる付加的な因子は、先の洗浄プロセスからの走行距離、エンジン運転時間、或いは燃料及び／又はオイル消費量であってもよい。

上述のように、記載された方法は、コンピュータによって制御されるのに特に適している。従って、本発明は、いずれも前記方法を実行するためのコンピュータとともに使用される、コンピュータプログラム、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータ用記憶媒体にも関する。

図１１は、このようなコンピュータ構成に適用された本発明を示す。以下にまとめられた発明は、前記プログラムがコンピュータ上で実行されたときに上述の方法の全ステップを実行するためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラムに関する。本発明は更に、前記プログラム製品がコンピュータ上で実行されたときに上述の方法の全ステップを実行するためにコンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム製品にも関する。最後に本発明は、プログラムコード手段を記憶するためのメモリと、上述の方法の全ステップを実行するための前記プログラムコード手段を実行可能なプロセッサとを備える、車両内の微粒子フィルタを洗浄する方法を実施するためのコンピュータシステムにも関する。

図１１は、不揮発性メモリ５２、プロセッサ５１、及び読み書きメモリ５６を備える、本発明の一実施形態による装置５０を示す。メモリ５２は第一メモリ部５３を有し、ここに装置５０を制御するためのコンピュータプログラムが記憶される。装置５０を制御するためのメモリ部５３内のコンピュータプログラムは、オペレーティングシステムであってもよい。装置５０は例えば、図１０ａに示されるエンジン制御ユニット４０等の制御ユニット内に封入されてもよい。データ処理ユニット５１は、例えば、マイクロコンピュータを備えることができる。

メモリ５２は第二メモリ部５４も有し、ここに本発明による目標歯車選択機能を制御するためのプログラムが記憶される。代替実施形態において、所定条件を設定して洗浄プロセス作業の機能を制御するためのプログラムは、例えばＣＤ又は交換可能半導体メモリ等、データ用の別の不揮発性データ記憶媒体５５に記憶されてもよい。プログラムは、実行可能な形式又は圧縮状態で記憶可能である。

下記でデータ処理ユニット５１が特定の機能を実行すると述べられるとき、データ処理ユニット５１は、メモリ５４に記憶されたプログラムの特定の部分、又は不揮発性記憶媒体５５に記憶されたプログラムの特定の部分を実行していることが、明らかである。

データ処理ユニット５１は、データバス５３を通じて記憶メモリ５５と通信するように合わせてある。データ処理ユニット５１は、データバス５７を通じてメモリ５２と通信するようにも、合わせてある。加えて、データ処理ユニット５１は、データバス５８を通じてメモリ５６と通信するように合わせてある。データ処理ユニット５１は、データバス６０の使用によってデータポート５９と通信するようにも、合わせてある。本発明による方法はデータ処理ユニット５１によって、データ処理ユニット５１がメモリ５４に記憶されたプログラム又は不揮発性記憶媒体５５に記憶されたプログラムを実行することによって、実行されることが可能である。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、添付請求項の範囲内で自由に変更されてもよい。

Claims (21)

1. 内燃エンジンが設けられた車両内の微粒子フィルタを洗浄する方法において、この微粒子フィルタは前記エンジンの通常運転の下で排気マフラの内部の稼働位置に実装されており、
   前記マフラの第一末端から前記微粒子フィルタを分解及び取り外しするステップと、
   前記マフラに対し前記微粒子フィルタを反転させるとともに、前記マフラの前記第一末端の洗浄位置で前記微粒子フィルタを反転させた状態で再組み立てするステップと、
   所定条件が達成されるまで、所定サイクルに従ってエンジン速度を制御することによって、前記エンジンを始動及び運転するステップと、
   前記エンジンを停止して、前記排気マフラの内部のその稼働位置まで前記微粒子フィルタを戻すステップと、を包含する洗浄プロセスを実行することを特徴とする、方法。
2. 少なくとも１サイクルの間の設定回数について上限と下限との間で前記エンジン速度を変動させるステップと、前記少なくとも１サイクルの終わりに前記所定条件を表す値を測定するステップと、を包含することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１サイクルの終わりの設定期間の間に前記エンジン速度を安定値まで上昇させるステップと、前記所定条件を表す値を測定するステップと、を包含することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記少なくとも１サイクルの終わりの設定期間の間に、前記エンジン速度を上記上限以上の値に安定させるステップと、前記所定条件を表す値を測定するステップと、を包含することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記所定条件が達成されるまで、又は最大サイクル数が実行されてしまうまで、前記サイクルを繰り返すステップを包含することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記所定条件が達成されたか否かを判定するために、排気背圧の値を測定するステップを包含することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 前記所定条件が達成されたか否かを判定するために、前記微粒子フィルタにおける圧力降下の値を測定するステップを包含することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
8. 電子エンジン制御ユニットを使用して前記洗浄プロセスの間に前記エンジン速度を制御するステップを包含することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 外部電子制御ユニットを使用して前記洗浄プロセスの間に前記エンジン速度を制御するステップを包含することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
10. 前記所定条件を設定するために、先の洗浄プロセスからの前記値の測定結果を前記電子制御ユニット内に記憶させるステップを包含することを特徴とする、請求項２−４、６又は７を引用する請求項９に記載の方法。
11. 前記所定条件を設定するために、前記先の洗浄プロセスからの前記エンジンの動作に関する少なくとも１つの値の測定結果を前記電子制御ユニット内に記憶させるステップを包含することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 上限と下限との間で前記エンジン速度を手動で変動させるステップと、初回サイクルの開始からの時間を測定するステップと、を包含することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
13. 車両用の排気マフラと、前記マフラに接続されたエンジンの通常運転下で前記マフラの内部の稼働位置に実装された微粒子フィルタとを備える装置において、
    前記微粒子フィルタは前記マフラの第一末端に対向する第一接触面を有し、この第一接触面は、前記微粒子フィルタがその稼働位置にあるときに前記マフラの第一末端にある協働表面と密封接触すること、
    前記微粒子フィルタは第二接触面を有し、この第二接触面は、前記微粒子フィルタがフィルタ洗浄位置にあるときに前記マフラの前記第一末端にある前記協働表面と密封接触すること、及び
    前記微粒子フィルタはその稼働位置で前記マフラの内部に位置すること、及び前記微粒子フィルタはフィルタ洗浄位置で反転され、少なくとも部分的に前記マフラの前記第一末端の外側に位置すること
    を特徴とする装置。
14. 前記第一及び第二接触面は、前記微粒子フィルタの一端において外周の周りのフランジの反対側に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の構成。
15. 前記第一及び第二接触面の各々は、前記微粒子フィルタの中心軸に直角な前記フランジを通る平面に対して鏡像の関係にある、環状接触面を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の構成。
16. 前記微粒子フィルタがフィルタ洗浄位置にあるときに、前記マフラから離れた前記微粒子フィルタの末端に灰捕集装置が取り付けられることを特徴とする、請求項１３乃至１５のいずれかに記載の構成。
17. 灰捕集装置は、前記微粒子フィルタがフィルタ洗浄位置にあるときに、前記マフラから離れた前記微粒子フィルタの環状密封面に取り付けられることを特徴とする、請求項１３乃至１６のいずれかに記載の構成。
18. 前記微粒子フィルタを含む前記マフラは、少なくとも１つのＳＣＲ触媒も含むことを特徴とする、請求項１３乃至１７のいずれかに記載の構成。
19. プログラムがコンピュータ上で実行されたときに請求項１乃至１２のいずれかに記載の全ステップを実行するためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラム。
20. プログラムがコンピュータ上で実行されたときに請求項１乃至１２のいずれかに記載の全ステップを実行するためにコンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラムを有する装置。
21. プログラムコード手段を記憶するためのメモリと、請求項１乃至１２のいずれかに記載の全ステップを実行するための前記プログラムコード手段を実行可能なプロセッサとを備える、車両内の微粒子フィルタを洗浄する方法を実施するためのコンピュータシステム。

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