JPH04159412A - 排気浄化装置 - 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〕 本発明は内燃機関に設けられる排気浄化装置に関し、特
にディーゼル機関より排出されるディーゼルパティキュ
レートを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、フ
ィルタと呼ぶ）を備えた排気浄化装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関、特にディーゼル機関においては、不完全燃焼
のために排気ガス中に黒煙の源となるパティキュレート
が多く含まれている。従ってこのような機関の車両では
、排気ガス中のパティキュレートを除去するために、例
えばセラミック等に代表されるような通気性のある耐熱
材料から形成されるパティキュレートフィルタを機関の
排気系に設置している。

ここでこのパティキュレートフィルタはパティキュレー
トの捕集に伴って、次第にその通気性が損なわれ最終的
には目詰まりを発生するために、その使用に当たっては
、フィルタのパティキュレート捕集量に応じて、適当な
時期にフィルタの再生処理、即ちパティキュレートの燃
焼焼却を行わねばならない。

そしてこのパティキュレートフィルタの再生時期判断に
関しては、例えば、実願昭６０−３０３１２号公報に、
フィルタの前後に圧力センサを設け、排気圧力の圧力損
失値によって現在のパティキニレートの捕集量を検出し
、以て現在がフィルタ再生を要する時期か否かを判断す
るようにした排気浄化装置（微粒子捕集装置）が開示さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した装置のように、パティキュレート捕集量検出の
ためのパラメータとして、フィルタの排気圧力損失値を
見る場合、その検出は機関運転条件が、ある一定の機関
回転数、機関負荷状態にある時、即ち定常運転状態の場
合には安定した圧力損失値が検出され、以て信頼性のあ
るパティキュレート捕集量が得られることになるが、短
時間に機関回転数や負荷が急変するようないわゆる過渡
運転状態の場合には当然ながら排気圧力も急変するため
、この時のフィルタ圧力損失値によって得られたパティ
キュレート捕集量には信頼性が欠けることになる。即ち
、この従来装置は信頼性ある圧力損失値検出のため機関
運転条件が限定されることになり、いかなる運転条件下
においても正確なパティキュレート捕集量が得られると
いうわけではない。

本発明は上述した従来方式の問題点に鑑み、いかなる運
転状況においても信頼性ある圧力損失値が検出され排気
浄化装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的のため本発明によれば、内燃機関の排気系に設
けられバテイキ二レートを捕集するフィルタを備える排
気浄化装置において、 パティキュレート捕集中に機関本体からのノくティキュ
レートフィルタへの排気ガス導入を停止する排気導入停
止手段と、この時パティキュレートフィルタに一定流量
の気体を導入して上記フィルりの圧力損失値を検出する
圧力損失値検出手段とを有することを特徴とする排気浄
化装置が提供される。

〔作　用〕

パティキュレート捕集中にパティキュレート捕集を排気
導入停止手段により中断すると共に、フィルタに一定流
量の気体を導入しフィルタ内の圧力損失値を圧力損失値
検出手段により検出するため、運転条件に拘わらない安
定した条件下で正確な圧力損失値が検出される。

〔実施例〕

図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明による排気浄化装置の概略的
構成を示しており、図中１はパティキュレートフィルタ
（以下、フィルタと呼ぶ）、２はこのフィルタ１を収納
するトラップ容器、３ａ及び３ｂはこのトラップ容器２
の前後端に接続される排気管を示している。尚、本実施
例においては、機関本体（エンジン本体）から流動して
くる排気ガスは図中左側から右側へと、即ち排気管３ａ
から排気管３ｂに向かって流れるものとし、第１図は本
装置によるバティキ二レート捕集時の作動状態を示し、
第２図はフィルタ１の圧力損失値を計測してパティキュ
レート捕集量を求める際の装置作動状態を示す。

フィルタ１の排気上流側の端部に設けられているのは、
フィルタ再生時通電発熱する電気ヒータ線４であって、
その一端は制御回路５によって制御されるリレー６を介
してバッテリ７へと接続され、他端はアースされる。フ
ィルタ再生時、この電気ヒータ線４によって着火された
フィルタ内パティキュレートの火炎は、矢印で示す排気
ガスの流れに乗ってフィルタ１の排気下流側の端部に向
かって伝播する。即ち、本実施例の排気浄化装置は、パ
ティキュレート捕集時の排気ガス流れ方向がフィルタ再
生時の排気ガス流れ方向と一致する、いわゆる順流再生
方式の排気浄化装置であるが、本発明はフィルタ再生時
、図でいう排気下流側から排気上流側に向かって排気ガ
スが流れるようにした逆流再生方式の排気浄化装置にも
適用できる。

圧力損失値検出手段として本実施例では、フィルタ１よ
り排気上流側と下流側には夫々圧力センサ８及び９が設
置され、ここで検出された圧力信号は制御回路５に入力
される。尚、図示しないが本実施例に関連して、この圧
力センサは単にフィルタ下流側に設けるものでも良い。

以上のように構成される排気浄化装置において本実施例
によれば、フィルタ１より排気上流側に接続される排気
管３ａと、排気下流側に接続される排気管３ｂには、フ
ィルタ１を迂回するようにバイパス通路（管）１０が接
続される。そしてこのバイパス通路１０と排気管３ａと
の接続部には、パティキュレート捕集時においては（第
１図）、機関本体からの排気ガスがそのままフィルタ１
へと導かれるようにバイパス通路１０を閉鎖すると共に
、後述する圧力損失値計測の際には（第２図）、バイパ
ス通路１０人口を開口させてフィルタ１に向かう排気ガ
スの流れを偏向させる第１開閉弁１１が設けられる。こ
の第１開閉弁１１は先の制御回路５によって作動制御さ
れるアクチュエータ１２によって開閉駆動される。尚、
これらバイパス通路１０及び第１開閉弁１１は本発明の
排気導入停止手段を構成する以下、本発明の特徴となる
圧力損失値検出手段について説明する。本実施例によれ
ば、上述したこれら排気通路の外部には、その作動は制
御回路５からのａ力信号によってなされ、例えば電気的
に駆動されて単位時間当たり一定流量の空気を圧送でき
るエアポンプ１３が設けられ、このエアポンプ１２には
バイパス通路１０と排気管３ａとの接続部よりもフィル
タ側の排気管３ａに開口する第１通路１４が接続されエ
アポンプ１２からの空気がフィルタ１に導かれるように
する。尚、この第１通路１４内には通路を遮断・連通す
る第２開閉弁１５が設けられ、パティキュレート捕集時
はこの第１通路１４を排気通路から遮断して排気ガスが
エアポンプ１２の方に流れないようにしている（第１図
）。

フィルタ１を挟んで第１通路１４と反対側には、フィル
タ１より排気下流側であって、バイパス通路１０と排気
管３ａとの接続部より排気上流側の排気管３ｂ部分に接
続するように第２通路１６が設けられ、この他端は大気
に解放される。又、この第２通路１６と排気管３ｂとの
接続部には、パティキュレート捕集時、第１図に示すよ
うにこの第２通路１６人口を閉じる第３開閉弁１７が設
けられる。

尚、第２開閉弁１５及び第３開閉弁１７も、第１開閉弁
１１同様、制御回路５によって作動制御されるアクチュ
エータ１８及び１９によって開閉駆動されるようになっ
ている。

以上のように構成される本実施例における排気浄化装置
の作動を、第１図、第２図及び制御回路５の作動ルーチ
ンを示した第３図を参照しながら、以下説明する。

尚、本ルーチンは所定時間間隔毎に実行される割り込み
ルーチンとすることができる。まずステップ３１では現
在が、予め定められたパティキュレート捕集量計測時間
であるか否かを、例えばタイマカウンタＣが所定値ａ以
上か否かを見ることによって判断する。

通常、このパティキュレート捕集量計測はある所定時間
間隔毎に行われ、この時間設定に関しては、計測と次の
計測との間に、適当とされるフィルタ再生時期（ある程
度の時間巾を持つ）を通り越さない程度の時間（機関の
種類やフィルタ適合条件によっても変化するが通常、３
０分間隔）が設定される。尚、この計測時間を一定値に
固定せず、制御回路５で判断した機関の運転状態に応じ
て適宜変化させるようにしても良い。

ステップ３１でＮＯ１即ち現在計測時でない場合には、
ルーチンはステップ３９に進み、タイマカウンタＣをイ
ンクリメントし、本ルーチンを終了する装置を第１図に
示すようなパティキュレート捕集状態を続行するように
する。他方、ステップ３１で現在、計測時と判断された
ならば、ルーチンはステップ３２に進み、第２図の状態
を達成するべく、制御回路５は第１開閉弁１１、第２開
閉弁１５及び第３開閉弁１７を開弁させる信号を各アク
チュエータ１１．１８及び１９に出力する。そしてこれ
にほぼ同期するようにして、制御回路５はエアポンプ１
３の駆動信号を出力し、エアポンプ１３より一定流量の
空気をフィルタｌに向けて流すようにする。

この結果、フィルタ１にはニアポンプ１３自体の特性に
よる定常圧力下の単位時間当たり一定流量の空気のみが
流入することとなり、他方排気ガスは図中、矢印で示し
たように排気管３ａ、パイパス通路１０、排気管３ｂと
、フィルタ１をバイパスして排気下流側のマフラー（図
示せず）へと流れることになる。尚、この時フィルタ１
を経由したエアポンプ１３の圧送空気は第３開閉弁１７
によって偏向され、第３通路１６を介して大気へと放出
されることになる。

ステップ３２に続くステップ３３では、以上のようにし
て達成された一定流量の空気供給条件下において、フィ
ルタ１前後の圧力Ｐｆ、Ｐｒを検出するべく、圧力セン
サ８及び９の出力信号を取り込むようにして、得られた
圧力値Ｐｆ、Ｐｒより圧力損失値（Ｐｆ−Ｐｒ）を求め
る。そして続くステップ３４では以上のようにして求ｔ
られた圧力損失値より、予め同一タイプのエアポンプ、
フィルタを使用して実験的に求ｔられた圧力損失値〜パ
ティキュレート捕集量の換算式、或は換算マツプ（一般
に、パティキニレート捕集量と圧力損失値とには相関関
係があるた緬換算式化、マツプ化が可能である）を用い
て現在のバティキ二レート捕集量Ｗを演算する。このよ
うに本実施例では、圧力損失値演算に際しては、この時
に限りエアポンプ１３によってフィルタ１に一定流量の
空気を流すようにしたため、フィルタ１前後の圧力値は
その時の運転条件に左右されず、かなり正確な値を得る
ことができ、従って求められたパティキニレート捕集量
Ｗも信頼性あるものとなる。

次にステップ３５では以上のようにして得られた捕集量
Ｗを、フィルタ再生を必要とする予め定められた判定値
すと比較し、これより以上か否かを判定する。即ちこの
ステップ３４．３５が本発明の再生時期判断手段に担当
している。そして本ステップ３５でＹｅｓの場合にはル
ーチンはステップ３６に進み、フィルタｌを再生する処
理、即ち第１開閉弁１１、第２開閉弁１５及び第３開閉
弁１７を第１図のように戻してエアポンプ１３の作動を
止め、更に電気ヒータ線４０通電を開始する処理を実行
し、ステップ３８でカウンタＣをクリアして本ルーチン
を終了する。

又、ステップ３５でＮｏ、即ち未だフィルタ再生を要す
る程、パティキュレート捕集がされていないと判断され
たならばステップ３７に進み、各開閉弁１１・１５・１
７、及びエアポンプ１３を第１図の状態に戻し、再びパ
ティキュレートを捕集する状態に本装置を復帰させて本
ルーチンを終了することになる。以上が図示した本実施
例の装置作動である。

尚、上記実施例ではエアポンプ１３からの第１通路１４
はフィルタｌより排気上流側の排気通路に接続するよう
にしたが、これとは逆に第１通路１４、第２通路１６を
各排気管３ｂ、３ａに夫々接続して、計測時においては
フィルタ１の排気下流側よりエアポンプ１３からの空気
供給がなされ、空気が排気上流側（排気管３ａ側）に向
かって逆流し、フィルタ１通過後の空気はそれよりも排
気上流側の第２通路１６より大気に放出されるようにし
ても良い。

また、図示実施例はフィルタ１の排気上流側端部に電気
ヒータ線を配置する、いわゆる順流再生方式の排気浄化
装置に本発明を適用したものであるが、当然ながら、フ
ィルタ１の排気下流側端部に電気ヒータ線を配する逆流
再生方式の排気浄化装置にも適用できる。尚、この場合
にはパティキ二レート捕集計測によってフィルタ再生要
と判断された際、再生用排気ガスをフィルタの排気下流
側よりフィルタに向けて流す必要があるため、第１開閉
弁１１は引き続き第２図の状態を保ちながら、一方第３
開閉弁１７は、バイパス通路１０からの排気ガスの一部
（通常、約１０分の１程度）が逆流するようにその弁開
度が調整されることになる。尚、この場合、フィルタ１
再生後の排気ガス放出のため、エアポンプ１３からの計
測用空気導入のための第１通路はフィルタ１の排気下流
側に、フィルタ１通過後の空気放出用の第２通路１６は
フィルタ１の排気上流側に接続されることが好ましい（
第２通路で兼用）。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば適当な時期にパテ
ィキュレート捕集を中断し、その時の運転条件に因らな
い一定量の気体供給によってフィルタの圧力損失値を検
出するため、内燃機関の運転状態に関係なく、正確なフ
ィルタの圧力損失値を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による排気浄化装置の構成を示し、その
パティキニレート捕集時装置作動状態を示す図；第２図
は同装置のパティキニレート捕集量計測時の装置作動状
態を示す図；第３図は本発明の排気浄化装置作動例を説
明する制御回路の作動フローチャート。 ■・・・パティキュレートフィルタ、 ３ａ、３ｂ・・・排気管、 ５・・・制御回路、　　　　８，９・・・圧力センサ、
１０・・・バイパス通路、　１１・・・第１開閉弁、１
３・・・エアポンプ、１４・・・第１通路、１５・・・
第２開閉弁、　　１６・・・第２通路、１７・・・第３
開閉弁。 廿　　計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関の排気系に設けられパティキュレートを捕
   集するフィルタを備える排気浄化装置において、 パティキュレート捕集中に機関本体からのパティキュレ
   ートフィルタへの排気ガス導入を停止する排気導入停止
   手段と、この時パティキュレートフィルタに一定流量の
   気体を導入して上記フィルタの圧力損失値を検出する圧
   力損失値検出手段とを有することを特徴とする排気浄化
   装置。