JPH0211816A - パティキュレートトラップの再燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン等の排気ガス中のパティキ
ュレート（微粒子）を捕集するトラップを再燃焼する装
置に関するものであり、特にパティキュレートトラップ
（以下、単にトラップと略称する）の再燃焼制御をトラ
ップの前後差圧に基づいて行う装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

トラップは、パティキュレートの捕集が進むと徐々に目
詰まりを起こし、排気ガスの流れが阻害されるので一定
量の捕集後、再燃焼を行いトラップの再生を行う必要が
ある。

このようなトラップの再燃焼制御を、トラップの前後差
圧に基づいて行う装置としては例えば特開昭５６−１１
５８０９号公報に開示されたものがあり、この装置では
、トラップの前後差圧を差圧計により検出し、この検出
した差圧と予め設定した差圧とを比較することにより、
前後差圧が設定差圧に達した時にバーナーを点火してト
ラップの再燃焼を開始し、タイマによって設定された時
間が経過した時にトラップの再燃焼を終わらせている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来のパティキュレートトラップの再燃焼装
置では、トラップの前後差圧に基づいて再燃焼制御を行
っているが、差圧センサや差圧センサからトランプ前後
の排気管に至る配管等の差圧検出系統に障害が起きた場
合の対策は何ら施されていなかったため、次の問題点が
あった。

（１）差圧センサが断線すると、常時、トラップの捕集
量が“Ｏ゛と判断されてしまい再燃焼処理がいつまでも
行われず走行不能に陥ってしまう。

（２）差圧センサの配管部にパティキュレート又は水分
等による目詰まりが起きると、トラップ上流側の圧力が
実際より低く検出され、再燃焼時期が遅れる。このため
、トラップの捕集量は多くなり過ぎてしまい、再燃焼温
度がトラップの許容値（約１０００°）を越えてトラッ
プを損傷させてしまう虞がある。

従って、本発明の目的は、トランプ前後の差圧に基づい
て再燃焼処理を行うパティキュレートトラップの再燃焼
制御装置において、その差圧検出系統の障害に対処でき
るようにすることに在る。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記の目的を達成するため、第１の本発明に係るパティ
キュレートトラップの再燃焼装置では、エンジンの負荷
センサ及び回転数センサと、トラップの前後差圧を検出
する差圧センサと、トランプ再燃焼処理前に該負荷及び
回転数が所定以上の走行状態を示す時に該差圧が該差圧
センサの断線状態を示す領域に在るときアラームを発生
ずる制御部と、を備えている。

また、第２の本発明に係るパティキュレートトラップの
再燃焼装置では、自動温度制御式の再燃焼用バーナーと
、トラップの前後差圧を検出する差圧センサと、該トラ
ンプの温度センサと、該差圧に基づいて該バーナーによ
る再燃焼処理を開始させた時に該温度センサの検出温度
が該トラップの許容温度に対応した設定値を越えたとき
アラームを発生して再燃焼を停止させる制御部と、を備
えている。

〔作　　　用〕

第１の本発明は、差圧センサの断線状態に対処するだめ
のものであり、制御部は、トラップ再燃焼処理を開始す
る前にエンジンの負荷センサ及び回転数センサによって
検出されたエンジン負荷及び回転数を受け、これらが所
定値以上の走行状態を示した時、差圧センサによって検
出されたトラップ前後の差圧が差圧センサの断線状態を
示すほど小さければアラームを発生して差圧センサの断
線状態を知らせる。

また、第２の本発明は差圧センサへの配管の目詰まりに
対処するためのものであり、制御部は、差圧センサによ
って検出されたトラップの前後差圧に基づいて再燃焼処
理を開始させた時に、トラップの温度センサの検出温度
がトランプの許容温度に対応した設定値を越えた時にア
ラームを発生して再燃焼を停止させるようにしている。

即ち、再燃焼温度の異常を検出することにより、トラッ
プの捕集過多状態を検出し差圧センサの配管の目詰まり
を検出していることになる。

〔実　施　例〕

以下、本願発明に係るパティキュレートトラップの再燃
焼装置の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、■はエンジ
ン（図示せず）からの排気ガスを流す排気管でその途中
にトラップ２が挿入されている。

このトラップ２を流れる排気ガスをトラップ再燃焼時に
バイパスするためのバイパス管３が設けられており、排
気ガスの流れはトラップ２の側とバイパス管３の側との
分岐部に設けられた切替電磁弁４を制御することによっ
て切り替えられるようになっている。また、トラップ２
の入口側と出口側の前後差圧を検出するために差圧セン
サ５が設けられており、また、トラップ２の入口側には
再燃焼時の加熱空気をトラップ２に与えるためのバーナ
ー６が設けられている。

７はエンジンの回転数を検出するセンサ、８はエンジン
負荷（ディーゼルエンジンの場合には、燃料噴射ポンプ
のラック位置）を検出するセンサ９はバーナー６及びコ
ントローラ１０へ電源を供給するバッテリーである。ま
た、トラップ２の出口（下流）側には温度センサ２０が
設置されている。

制御部としてのコントローラ１０は、センサ７からのエ
ンジン回転数信号のパルス整形を行うパルス整形回路１
１と、センサ８からのエンジン負荷信号、差圧センサ５
からの差圧信号及び温度センサ２０からの温度検出信号
をアナログ−ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器１２と、
パルス整形回路１１及びＡ／Ｄ変換器１２の両出力を人
力して所定の演算を行うＣＰＵ１３と、ＣＰＵ１３の演
算に必要なデータ及びプログラムを予め記憶したＲＯＭ
１４と、ＣＰＵ１３の演算結果をバーナ６、電磁弁４及
び表示灯（図示せず）に出力するための出力回路１５と
で構成されている。

尚、差圧センサ５は、トラップ２の前後に１つづつ計２
個設け、両者の出力差をコントローラ１０内で求めても
よい。また、バーナー６の代わりに、トランプ２の入口
側に接続した電気ヒータを用いて再燃焼を行う方式でも
構わない。

第２図は第１図のコントローラ１０で実行されるプログ
ラムのフローチャートを示す図で、このフローチャート
では、第１の本発明→第２の本発明の順に制御が行われ
るようになっており、これに基づき、以下、第１図のパ
ティキュレートトラップの再燃焼装置の動作を説明する
。

■第１の本発明（差圧センサの断線判定）の実施％Ｉ　
。

通常走行時は、排気ガスをトラップ２の側にのみ流すよ
うにコントローラ１０は切替電磁弁４の位置を第１図の
実線で示すように制御する。

まず、コントローラ１０はエンジン始動直後のデータを
取り込まないようにするため、一定時間のデイレイを持
たせる（第２図のステップ５１０１）。

次いで、コントローラ１０はセンサ５．７及び８からそ
れぞれエンジン回転数、エンジン負荷及びトラップ２の
前後差圧（Ｐ＋　　　Ｐｚ＝ＤＰ）を入力する（同ステ
ップ５１０２〜５１０４）。この時、センサ５．７及び
８の出ノ］を入力した回数を１回分カウントして記憶し
ておき、その入力回数が所定回数ｎに達したか否かをチ
エツクしく同ステップ５１０５）、所定回数ｎに達する
まで、ステップ５１０２〜５１０５を繰り返す。これは
、エンジン負荷と差圧が変動し易いため、一定時間内の
データの平均値を得るためである。

従って、ｎ回の入力回数で集めた上記のデータの各平均
値を計算するとともに、センサ出力を実際の値（例えば
、差圧ではｍｍｍ１（単位）に換算する（同ステップ５
１０６）。

この後、実際のエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷Ｌ
　ｅが共に所定値以上の走行状態に達しているか否かを
チエツクする（同ステップ５１０７）。

この理由は、差圧センサ５が一般に圧力によるダイアフ
ラム（図示せず）の変化量を一定の電圧を掛けた可変抵
抗に伝え、直流電圧に変換するものであるため、車両の
走行状態（例えば、排気ブレーキ状態、エンジンブレー
キ状態）によっては、トラップ前後の差圧が殆ど生しな
く、差圧がＯ■付近になってしまい、後述するように差
圧センサの断線とは判断できないからである。従って、
かかる走行状態を判定から除くために、Ｎｅ＞Ｎ。

で且つＬｅ＞Ｌｏでない時には差圧センサの断線判定は
行わない。この場合の、走行状態例としては、第３図に
示すように、Ｌｏ＝５０％、Ｎｏ＝１０００ｒｐｍであ
る。

Ｎ　ｅ　＞Ｎ　ｏで且つＬｅ＞Ｌｏの時には、差圧セン
サ５の出力ＤＰ、が、その断線状態を示す領域に在るか
否かをチエツクする（同ステップ５ＩＯ８）。この断線
状態を示す値ＤＰｓは理想的には“０パであるが、実際
には、差圧センサ５が断線した時でもコントローラ１０
のＡ／Ｄ変換器１２には０■近傍の入力があることから
、差圧センサ５の出力ＤＰ、＝０を断線の判定値とする
ことができないため、差圧センサ５が正常な時でパティ
キュレート捕集量が０の時（この時でも排気ガスのトラ
ップ通過時の圧力降下等による成る差圧が発生する）の
差圧を確実に下回り且つ上記の０■近傍に対応する差圧
を上回る値に設定する。この断線状態の判定値の一例と
しては、ＤＰｓ＝５ｍｍＨｇである。

そして、ＤＰ、＜ＤＰｓであれば、この状態が１秒間継
続したか否かをチエツクしく同ステップ５１０９）、１
秒間継続していれば差圧センサ５の断線と判定してアラ
ームを点灯し、ステップ５１０２に戻る。

従って、この差圧センサ５の断線状態が復旧するまでは
、後述するトラップ２の再燃焼処理は行われない。

ＤＰｉ　＜ＤＰＳでなければ、今度は、エンジン回転数
及び負荷に対応した設定差圧を求めるマツプ判定を行う
（同ステップ５ｉｌｌ）。

即ち、データとして得られたエンジン回転数及び負荷に
対応した設定差圧を第３図の特性マツプから選択する。

この特性ラップはコントローラ１０内のＲＯＭ１４に予
め記憶されており、横軸の回転数と縦軸の負荷によって
交差する点が、設定差圧群Ｐ、〜Ｐ７のどれに属するか
を求める（但し、第３図にも示すように一定回転数以下
及び−定負荷以下の領域は判定を行わない）。

このようにしてエンジン回転数と負荷に応じて得られた
設定差圧を、差圧センサ５で検出された実際の差圧（Ｄ
Ｐ、）と比較し、設定差圧〈実差圧になった時、「バー
ナー・オン判定」　（バーナーを点火させる判定）を行
い（同ステップ５ｌ１２）、トラップ２の再燃焼を開始
させる。このため、コントローラ１０はバーナー６をオ
ンにし、電磁弁４を第１図に点線で示すように切り替え
、且つ表示灯（図示せず）に再燃焼の開始を表示する（
同ステップ３１１３）。

■第２の本発明（差圧センサの配管目詰ま　判定）の実
施例ニ トラップ２の再燃焼開始後、コントローラ１０は燃焼時
間のカウントを開始しく同ステップ５１１４）、その間
、トラップ２の出口側に設けた温度センサ２０の出力を
取り込み（同ステップ５１１５）、この検出された温度
が設定値を越えたか否かをチエツクしく同ステップ５１
１６）、差圧センサ５の配管目詰まりを検出する。

即ち、差圧センサ５の配管が目詰まりを起こしていない
正常状態にあれば、差圧センサ５によって検出された差
圧に基づいて再燃焼の開始を行うと再燃焼温度はバーナ
ー６に内蔵したサーモスタット（図示せず）により所期
の温度（例えば約６００°Ｃ）に制御できるが、目詰ま
りを起こしていると、再燃焼の開始を決定する差圧の検
出が遅れてしまい、トラップ２に捕集されるパティキュ
レートが多過ぎてしまう結果、再燃焼を行った時のトラ
ップ再燃焼温度が上記の約６００°Ｃに維持できず異常
に高くなってしまうので、このような異常状態を防くた
めにトラップ２の再燃焼温度を判定する必要がある。

従って、この場合の判定の基準となる温度は、Ｉ・ラッ
プ２を焼損させない最大許容温度（約１０００°Ｃ）で
あるが、この実施例の場合には温度センサ２０がトラッ
プ２の下流に位置しているため、温度勾配があり、実験
で上記の１０００°Ｃに対応する温度センサ２０の設定
温度を求めればよい。従って、この設定温度が検出され
た時に差圧センサ５の配管が目詰まりを起こしていると
判定できることになる。

目詰まりを起こしていると判定された時には、アラーム
を点灯して（同ステップ５１１７）、再燃焼処理を停止
させる（同ステップ５１１８）。

検出温度が上記の設定値を越えていない時には、再燃焼
時間が所定の燃焼時間（例えば２０分）経過したか否か
をチエツクしく同ステップ３１１９）、経過した時には
、再燃焼を終了させるため、バーナー６をオフにし、電
磁弁４を第１図の実線の状態に戻し、表示灯を消灯する
（同ステップ５１２０）。尚、再燃焼の終了時期につい
ては周知の種々の方式を採用することができる。

これによりパティキュレートの１回の再燃焼工程が終了
し再び第２図のステップ５１０２に戻り同じプログラム
を実行する。

尚、上記の実施例では、温度センサをトラップの下流に
設けたが、トラップ内に設けても同様の処理を行うこと
ができ、この場合も、トラップの中心部の温度が約１０
００°Ｃの時、センサ取付部の温度を実験により求め、
それを設定値とすればよい。

［発明の効果〕 以上のように、第１の本発明に係るパティキュレートト
ランプの再燃焼装置では、トラップ再燃焼処理前でエン
ジン負荷及び回転数が所定値以上の走行状態を示す時に
トランプの差圧が差圧センサの断線状態を示す領域に在
る時を以てアラームを発生するように構成したので、差
圧センサの断線を修理することによりトランプの再燃焼
を正常に行うことができるようになる。

また、第２の本発明に係るパティキュレートトラップの
再燃焼装置では、トラップの検出差圧に基づいて再燃焼
処理を開始させた時に温度センサの検出温度がトラップ
の許容温度に対応する設定値を越えた時にアラームを発
生して再燃焼を停止させるように構成したので、差圧セ
ンサの配管目詰まりによる再燃焼処理の遅れに伴うトラ
ップ再燃焼温度の異常上昇を防くことができ、トラップ
の溶損を無くずことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るパティキュレートトラップの再
燃焼装置の一実施例を示すハードウェア構成図、 第２図は、第１図で示した実施例により実行される再燃
焼工程全体を示すフローチャート図、第３図は、再燃焼
開始のための設定差圧をパラメータとするエンジン回転
数対負荷の特性曲線図、である。 第１図において、１は排気管、２はパティキュレートト
ラップ、５は差圧センサ、７はエンジン回転数センサ、
８はエンジン負荷センサ、１０はコントローラ、２０は
温度センサ、をそれぞれ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの負荷センサ及び回転数センサと、トラ
   ップの前後差圧を検出する差圧センサと、トラップ再燃
   焼処理前に該負荷及び回転数が所定値以上の走行状態を
   示す時で該差圧が該差圧センサの断線状態を示す領域に
   在るときアラームを発生する制御部と、を備えたことを
   特徴とするパティキュレートトラップの再燃焼装置。
2. （２）トラップの前後差圧を検出する差圧センサと、該
   トラップの温度センサと、該差圧に基づいて再燃焼処理
   を開始させた時に温度センサの検出温度が該トラップの
   許容温度に対応する設定値を越えたときアラームを発生
   して再燃焼を停止させる制御部と、を備えたことを特徴
   とするパティキュレートトラップの再燃焼装置。