JPH05163932A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JPH05163932A JPH05163932A JP3332205A JP33220591A JPH05163932A JP H05163932 A JPH05163932 A JP H05163932A JP 3332205 A JP3332205 A JP 3332205A JP 33220591 A JP33220591 A JP 33220591A JP H05163932 A JPH05163932 A JP H05163932A
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0233—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
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- F01N3/032—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】クラック防止、再生速度の短縮が可能な排気ガ
ス浄化装置の提供する。 【構成】再生に際し、まず外周ヒータ７への通電を先行
して開始し、フィルタ１の外周部を加熱し、外周部のパ
ティキュレ−トの燃焼を開始し、その後、端面ヒータ６
に通電してフィルタ１の前端面のパティキュレ−トに着
火する。これによりフィルタ１の前端面及び中心部の温
度が上昇するが、既にフィルタ１の外周部が充分高温と
なっているので、フィルタ１の中心部が高温、外周部が
低温となることはなく、クラック発生が抑止される。
ス浄化装置の提供する。 【構成】再生に際し、まず外周ヒータ７への通電を先行
して開始し、フィルタ１の外周部を加熱し、外周部のパ
ティキュレ−トの燃焼を開始し、その後、端面ヒータ６
に通電してフィルタ１の前端面のパティキュレ−トに着
火する。これによりフィルタ１の前端面及び中心部の温
度が上昇するが、既にフィルタ１の外周部が充分高温と
なっているので、フィルタ１の中心部が高温、外周部が
低温となることはなく、クラック発生が抑止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気浄化装
置のうち特にディーゼルの排気中に含まれる微粒子成分
（パティキュレ−ト）を捕集し再生する為の方法に関す
るものである。
置のうち特にディーゼルの排気中に含まれる微粒子成分
（パティキュレ−ト）を捕集し再生する為の方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディーゼル機関の排気経路に装備
されるセラミック製のディ−ゼルパティキュレ−ト捕集
フィルタ（ＤＰＦ）を再生するために、フィルタの前端
面（以下、再生時の空気流通方向上流側の端面をいう）
に端面ヒータを配設して、パティキュレ−トに着火、延
焼させて再生を行うのが一般的である。
されるセラミック製のディ−ゼルパティキュレ−ト捕集
フィルタ（ＤＰＦ）を再生するために、フィルタの前端
面（以下、再生時の空気流通方向上流側の端面をいう）
に端面ヒータを配設して、パティキュレ−トに着火、延
焼させて再生を行うのが一般的である。
【０００３】実開平３ー０１７２２５号公報は、ディー
ゼル機関より排出されるパテイキュレートを捕集したセ
ラミック製ハニカムフィルタを再生するために、フィル
タ外周部に外周ヒータを囲設し、端面部に端面ヒータを
設けている。
ゼル機関より排出されるパテイキュレートを捕集したセ
ラミック製ハニカムフィルタを再生するために、フィル
タ外周部に外周ヒータを囲設し、端面部に端面ヒータを
設けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前端面に
端面ヒータを設けた上記従来装置では、フィルタにおけ
る温度分布の不均一の繰り返し（熱ストレス）によりク
ラックが生じるという問題があった。この問題は、再生
時間短縮のため、再生ガス流速の増速により一層深刻と
なる。
端面ヒータを設けた上記従来装置では、フィルタにおけ
る温度分布の不均一の繰り返し（熱ストレス）によりク
ラックが生じるという問題があった。この問題は、再生
時間短縮のため、再生ガス流速の増速により一層深刻と
なる。
【０００５】一方、上記公報はフィルタの外周部及び端
面にヒータを配設することを開示するもののこれら外周
ヒータ及び端面ヒータへの通電方法については何ら考慮
が払われていなかった。本発明は、上記問題点に鑑みな
されたものであり、外周ヒータ及び端面ヒータを用いて
クラックを防止しつつ再生速度の短縮が可能な排気ガス
浄化装置を提供することを、その目的としている。
面にヒータを配設することを開示するもののこれら外周
ヒータ及び端面ヒータへの通電方法については何ら考慮
が払われていなかった。本発明は、上記問題点に鑑みな
されたものであり、外周ヒータ及び端面ヒータを用いて
クラックを防止しつつ再生速度の短縮が可能な排気ガス
浄化装置を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第一発明の排気ガス浄化
装置は、一端封止の通気孔及び該通気孔に通気可能に隣
接する他端封止の通気孔がそれぞれ軸方向に貫設され、
ディ−ゼル機関の排気ガス経路中に配設される略円柱形
状のセラミックフィルタと、該フィルタの外周面に沿っ
て配設される外周ヒータと、前記フィルタの前端面に沿
って配設された端面ヒータと、前記両ヒータへの通電を
制御する通電制御部とを備える排気ガス浄化装置におい
て、前記通電制御部は、前記フィルタ再生に際し、前記
外周ヒータへの通電を前記端面ヒータへの通電より所定
時間先行させることを特徴としている。
装置は、一端封止の通気孔及び該通気孔に通気可能に隣
接する他端封止の通気孔がそれぞれ軸方向に貫設され、
ディ−ゼル機関の排気ガス経路中に配設される略円柱形
状のセラミックフィルタと、該フィルタの外周面に沿っ
て配設される外周ヒータと、前記フィルタの前端面に沿
って配設された端面ヒータと、前記両ヒータへの通電を
制御する通電制御部とを備える排気ガス浄化装置におい
て、前記通電制御部は、前記フィルタ再生に際し、前記
外周ヒータへの通電を前記端面ヒータへの通電より所定
時間先行させることを特徴としている。
【０００７】第二発明の排気ガス浄化装置は、一端封止
の通気孔及び該通気孔に通気可能に隣接する他端封止の
通気孔がそれぞれ軸方向に貫設され、ディ−ゼル機関の
排気ガス経路中に配設される略円柱形状のセラミックフ
ィルタと、該フィルタの外周面に沿って配設される外周
ヒータと、前記フィルタの前端面に沿って配設された端
面ヒータと、前記両ヒータへの通電を制御する通電制御
部とを備える排気ガス浄化装置において、前記通電制御
部は、前記フィルタ再生に際し、前記外周ヒータへの通
電終了を前記端面ヒータへの通電終了より所定時間遅延
させることを特徴としている。
の通気孔及び該通気孔に通気可能に隣接する他端封止の
通気孔がそれぞれ軸方向に貫設され、ディ−ゼル機関の
排気ガス経路中に配設される略円柱形状のセラミックフ
ィルタと、該フィルタの外周面に沿って配設される外周
ヒータと、前記フィルタの前端面に沿って配設された端
面ヒータと、前記両ヒータへの通電を制御する通電制御
部とを備える排気ガス浄化装置において、前記通電制御
部は、前記フィルタ再生に際し、前記外周ヒータへの通
電終了を前記端面ヒータへの通電終了より所定時間遅延
させることを特徴としている。
【０００８】好適な態様において、通電制御部は、フィ
ルタ再生に際し、外周ヒータのみへの通電によりフィル
タの外周部から燃焼を開始させる外周着火モードと、そ
の後、外周ヒータのみへの通電により前記燃焼を維持す
るとともにフィルタの外周部の応力を緩和する外周燃焼
維持モードと、その後、外周ヒータ及び端面ヒータへの
通電によりフィルタの外周部の応力を緩和しつつフィル
タの前端面から燃焼を開始させる端面着火モードと、そ
の後、外周ヒータのみへの通電によりフィルタの外周部
の応力を緩和しつつ内部温度低下を待つ燃焼終期外周応
力緩和モードとを備えている。
ルタ再生に際し、外周ヒータのみへの通電によりフィル
タの外周部から燃焼を開始させる外周着火モードと、そ
の後、外周ヒータのみへの通電により前記燃焼を維持す
るとともにフィルタの外周部の応力を緩和する外周燃焼
維持モードと、その後、外周ヒータ及び端面ヒータへの
通電によりフィルタの外周部の応力を緩和しつつフィル
タの前端面から燃焼を開始させる端面着火モードと、そ
の後、外周ヒータのみへの通電によりフィルタの外周部
の応力を緩和しつつ内部温度低下を待つ燃焼終期外周応
力緩和モードとを備えている。
【０００９】好適な態様において、通電制御部は、フィ
ルタ再生に際し、外周ヒータのみへの通電によりフィル
タの外周部から燃焼を開始させる外周着火モードと、そ
の後、外周ヒータ及び端面ヒータへの通電により燃焼を
維持しつつフィルタの外周部の応力を緩和するとともに
フィルタの前端面から燃焼を開始させる端面着火モード
と、その後、外周ヒータのみへの通電によりフィルタの
外周部の応力を緩和しつつ燃焼終了及び内部温度低下を
待つ燃焼終期外周応力緩和モードとを備えている。
ルタ再生に際し、外周ヒータのみへの通電によりフィル
タの外周部から燃焼を開始させる外周着火モードと、そ
の後、外周ヒータ及び端面ヒータへの通電により燃焼を
維持しつつフィルタの外周部の応力を緩和するとともに
フィルタの前端面から燃焼を開始させる端面着火モード
と、その後、外周ヒータのみへの通電によりフィルタの
外周部の応力を緩和しつつ燃焼終了及び内部温度低下を
待つ燃焼終期外周応力緩和モードとを備えている。
【００１０】
【作用】第一発明の要部である通電制御部の作用を説明
する。再生に際し、まず外周ヒータへの通電を先行して
開始し、フィルタの外周部を加熱し、外周部のパティキ
ュレ−トの燃焼を開始する。その結果、気流による冷却
に関わらずフィルタの外周部の温度は少なくともフィル
タの内部温度以上に維持され、その結果としてフィルタ
の外周部に引っ張り応力が緩和される。
する。再生に際し、まず外周ヒータへの通電を先行して
開始し、フィルタの外周部を加熱し、外周部のパティキ
ュレ−トの燃焼を開始する。その結果、気流による冷却
に関わらずフィルタの外周部の温度は少なくともフィル
タの内部温度以上に維持され、その結果としてフィルタ
の外周部に引っ張り応力が緩和される。
【００１１】その後、端面ヒータに通電してフィルタの
前端面（この部位は気流冷却により比較的着火しにくい
（再生されにくい））を加熱し、フィルタの前端面のパ
ティキュレ−トに着火し、燃焼は気流とともに次第にフ
ィルタの中心部下流へ伝播する。これによりフィルタの
前端面及び中心部の温度が上昇するが、既にフィルタの
外周部が充分高温となっているので、フィルタの中心部
が高温、外周部が低温となることはなく、急速燃焼を行
ってもクラック発生が抑止される。
前端面（この部位は気流冷却により比較的着火しにくい
（再生されにくい））を加熱し、フィルタの前端面のパ
ティキュレ−トに着火し、燃焼は気流とともに次第にフ
ィルタの中心部下流へ伝播する。これによりフィルタの
前端面及び中心部の温度が上昇するが、既にフィルタの
外周部が充分高温となっているので、フィルタの中心部
が高温、外周部が低温となることはなく、急速燃焼を行
ってもクラック発生が抑止される。
【００１２】第二発明の要部である通電制御部の作用を
説明する。再生終了に際し、まず端面ヒータへの通電遮
断を先行して実施し、これによりフィルタの前端部特に
その中心部の温度を低下させた後、外周ヒータへの通電
を遮断する。このようにすれば、フィルタの中心部の温
度の低下の後、フィルタの外周部の温度が低下するの
で、フィルタの外周部が気流により冷却されるに関わら
ず、フィルタの外周部に引っ張り応力が生じるのが抑止
されるか又は緩和される。
説明する。再生終了に際し、まず端面ヒータへの通電遮
断を先行して実施し、これによりフィルタの前端部特に
その中心部の温度を低下させた後、外周ヒータへの通電
を遮断する。このようにすれば、フィルタの中心部の温
度の低下の後、フィルタの外周部の温度が低下するの
で、フィルタの外周部が気流により冷却されるに関わら
ず、フィルタの外周部に引っ張り応力が生じるのが抑止
されるか又は緩和される。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように第一発明の排気ガス
浄化装置は、通電制御部が、セラミックフィルタの再生
に際し、外周ヒータへの通電を端面ヒータへの通電より
所定時間先行させているので、端面ヒータによるフィル
タの端面及び中心部の温度上昇に先行してフィルタの外
周部における温度上昇が開始される。
浄化装置は、通電制御部が、セラミックフィルタの再生
に際し、外周ヒータへの通電を端面ヒータへの通電より
所定時間先行させているので、端面ヒータによるフィル
タの端面及び中心部の温度上昇に先行してフィルタの外
周部における温度上昇が開始される。
【００１４】したがって、フィルタの外周部が気流冷却
などによりその中心部より低温となってフィルタの外周
部に引っ張り応力が作用してクラックが生じることが防
止でき、そのために高速再生が可能となり、クラックを
抑止しつつ再生時間短縮及び再生電力節減が実現すると
いう優れた効果を奏することができる。第二発明の排気
ガス浄化装置は、通電制御部が、セラミックフィルタの
再生終了に際し、外周ヒータへの通電遮断を端面ヒータ
への通電遮断より所定時間遅延させているので、端面ヒ
ータによるフィルタの前端部特にその中心部の加熱が終
了し、またフィルタの中心部におけるパティキュレ−ト
燃焼が充分行われ、フィルタの中心部の温度が低下する
のを待って、外周部の温度が低下することとなり、上記
と第一発明と同様の理由でフィルタの外周部における引
っ張り応力を緩和してクラックを防止しつつ再生時間短
縮及び再生電力節減が実現するという優れた効果を奏す
ることができる。
などによりその中心部より低温となってフィルタの外周
部に引っ張り応力が作用してクラックが生じることが防
止でき、そのために高速再生が可能となり、クラックを
抑止しつつ再生時間短縮及び再生電力節減が実現すると
いう優れた効果を奏することができる。第二発明の排気
ガス浄化装置は、通電制御部が、セラミックフィルタの
再生終了に際し、外周ヒータへの通電遮断を端面ヒータ
への通電遮断より所定時間遅延させているので、端面ヒ
ータによるフィルタの前端部特にその中心部の加熱が終
了し、またフィルタの中心部におけるパティキュレ−ト
燃焼が充分行われ、フィルタの中心部の温度が低下する
のを待って、外周部の温度が低下することとなり、上記
と第一発明と同様の理由でフィルタの外周部における引
っ張り応力を緩和してクラックを防止しつつ再生時間短
縮及び再生電力節減が実現するという優れた効果を奏す
ることができる。
【００１５】
【実施例】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を図１
に示す。この装置は、ディ−ゼル機関の上流側排気管８
ａと下流側排気管８ｂとの間に介装される両端開口円筒
状のステンレス容器５と、容器５の内部に配設された略
円柱形状のセラミックフィルタ（以下、フィルタとい
う）１と、セラミックフィルタ１の外周に囲設された外
周ヒータ７と、セラミックフィルタ１の下流側の端面に
近接して配設された端面ヒータ６と、これらヒータ６、
７への通電を制御する通電制御部９とからなる。
に示す。この装置は、ディ−ゼル機関の上流側排気管８
ａと下流側排気管８ｂとの間に介装される両端開口円筒
状のステンレス容器５と、容器５の内部に配設された略
円柱形状のセラミックフィルタ（以下、フィルタとい
う）１と、セラミックフィルタ１の外周に囲設された外
周ヒータ７と、セラミックフィルタ１の下流側の端面に
近接して配設された端面ヒータ６と、これらヒータ６、
７への通電を制御する通電制御部９とからなる。
【００１６】フィルタ１はコ−ジェライト等を素材とす
る公知のセラミック製ＤＰＦであり、容器５と外周ヒー
タとの間にはセラミック系繊維をシ−ト状に固めた緩衝
材４が配設されている。フィルタ１には、上流側排気管
８ａ側から下流側排気管８ｂ側へ多数の通気孔（以下、
セルという）２が貫設されており、各セル２を隔てる隔
壁の多数の微小孔により隣接セル間は通気可能となって
いる。また、約半数のセル２の上流端部はプラグ３によ
り封栓され、上流端部が封栓されたセル２に隣接するセ
ル２の下流端部はプラグ３により封栓されている。
る公知のセラミック製ＤＰＦであり、容器５と外周ヒー
タとの間にはセラミック系繊維をシ−ト状に固めた緩衝
材４が配設されている。フィルタ１には、上流側排気管
８ａ側から下流側排気管８ｂ側へ多数の通気孔（以下、
セルという）２が貫設されており、各セル２を隔てる隔
壁の多数の微小孔により隣接セル間は通気可能となって
いる。また、約半数のセル２の上流端部はプラグ３によ
り封栓され、上流端部が封栓されたセル２に隣接するセ
ル２の下流端部はプラグ３により封栓されている。
【００１７】ヒータ６、７は、カンタル又はニクロム材
等でできた電熱材を素材としており、ヒータ６、７の断
面形状は円形の他、角形としてもよく、波状に配設で
き、ヒータ７はコイル状とすることもできる。通電制御
部９は、図２に示すように、マイコン９１と、このマイ
コン９１により通電制御されるパワートランジスタ９２
〜９８とからなり、トランジスタ９２、９３の各コレク
タはヒータ６、７の各一端に個別に接続され、ヒータ
６、７の各他端はバッテリ（図示せず）から給電されて
いる。
等でできた電熱材を素材としており、ヒータ６、７の断
面形状は円形の他、角形としてもよく、波状に配設で
き、ヒータ７はコイル状とすることもできる。通電制御
部９は、図２に示すように、マイコン９１と、このマイ
コン９１により通電制御されるパワートランジスタ９２
〜９８とからなり、トランジスタ９２、９３の各コレク
タはヒータ６、７の各一端に個別に接続され、ヒータ
６、７の各他端はバッテリ（図示せず）から給電されて
いる。
【００１８】また、トランジスタ９４、９５及び９６、
９７はそれぞれＣＭＯＳパワーインバ−タＡ，Ｂを構成
しており、両インバータＡ，Ｂの出力接点間には後述の
切替バルブ駆動用のモータＭ１、Ｍ２がそれぞれ接続さ
れている。トランジスタ９８のコレクタはエアーポンプ
駆動用のモータＭ３の一端に接続され、モータＭ３の他
端はバッテリ（図示せず）から給電されている。
９７はそれぞれＣＭＯＳパワーインバ−タＡ，Ｂを構成
しており、両インバータＡ，Ｂの出力接点間には後述の
切替バルブ駆動用のモータＭ１、Ｍ２がそれぞれ接続さ
れている。トランジスタ９８のコレクタはエアーポンプ
駆動用のモータＭ３の一端に接続され、モータＭ３の他
端はバッテリ（図示せず）から給電されている。
【００１９】図２の通電制御部９の回路動作を説明すれ
ば、トランジスタ９２、９３、９８の各オンによりヒ−
タ６、７、モ−タＭ３が個別にオンオフされ、ＣＭＯＳ
パワーインバ−タＡにハイレベルのゲート電圧を印加
し、ＣＭＯＳパワーインバ−タＢにロ−レベルのゲート
電圧を印加するとモータＭ１，Ｍ２は正転し、ＣＭＯＳ
パワーインバ−タＡにローレベルのゲート電圧を印加
し、ＣＭＯＳパワーインバ−タＢにハイレベルのゲート
電圧を印加するとモータＭ１，Ｍ２は逆転する。
ば、トランジスタ９２、９３、９８の各オンによりヒ−
タ６、７、モ−タＭ３が個別にオンオフされ、ＣＭＯＳ
パワーインバ−タＡにハイレベルのゲート電圧を印加
し、ＣＭＯＳパワーインバ−タＢにロ−レベルのゲート
電圧を印加するとモータＭ１，Ｍ２は正転し、ＣＭＯＳ
パワーインバ−タＡにローレベルのゲート電圧を印加
し、ＣＭＯＳパワーインバ−タＢにハイレベルのゲート
電圧を印加するとモータＭ１，Ｍ２は逆転する。
【００２０】次に、このフィルタ１のパティキュレ−ト
捕集動作を図３により説明する。不図示のエンジンから
出た排気ガスは上流側排気管８ａを通じてフィルタ１の
図中左側より導入され、上流側開口のセル２から隔壁を
透過して下流側開口のセル２に達する。この時、排気ガ
ス中に含まれるパテイキュレートは隔壁を透過できずに
上流側開口のセル２内に堆積する。一方、パテイキュレ
ートを除去された排気ガスは下流側排気管８ｂ及びマフ
ラーを通じて大気に放出される。
捕集動作を図３により説明する。不図示のエンジンから
出た排気ガスは上流側排気管８ａを通じてフィルタ１の
図中左側より導入され、上流側開口のセル２から隔壁を
透過して下流側開口のセル２に達する。この時、排気ガ
ス中に含まれるパテイキュレートは隔壁を透過できずに
上流側開口のセル２内に堆積する。一方、パテイキュレ
ートを除去された排気ガスは下流側排気管８ｂ及びマフ
ラーを通じて大気に放出される。
【００２１】なお排気経路には、フィルタ１をバイパス
するバイパス管８ｃ、８ｄが設けられており、パティキ
ュレ−ト捕集時には、バイパス管８ｃの下流端及びバイ
パス管８ｄの上流端で切替バルブを閉鎖して、排気ガス
がフィルタ１を通過するようにしている。その後、一定
時間走行してフィルタ１にパテイキュレートが堆積する
と、フィルタ前後の圧力損失が増大し、エンジンの出力
低下、燃費の悪化となる、パテイキュレートを燃焼させ
フィルタ１の再生を行う。
するバイパス管８ｃ、８ｄが設けられており、パティキ
ュレ−ト捕集時には、バイパス管８ｃの下流端及びバイ
パス管８ｄの上流端で切替バルブを閉鎖して、排気ガス
がフィルタ１を通過するようにしている。その後、一定
時間走行してフィルタ１にパテイキュレートが堆積する
と、フィルタ前後の圧力損失が増大し、エンジンの出力
低下、燃費の悪化となる、パテイキュレートを燃焼させ
フィルタ１の再生を行う。
【００２２】次にこのフィルタ１の再生動作を図４及び
図５により説明する。まず、エンジン稼働中かどうかを
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からの信号に
基づいて判断し（１００）、稼働中でなければ待機し稼
働中ならエンジン稼働累積時間としてエンジン積算回転
数をカウントし（１０２）、このエンジン積算回転数が
所定量のパティキュレ−トが堆積したと見なすことがで
きる所定値に達したかどうかを判別し（１０４）、達し
ていなければ１００にリターンし、達したたなら再生必
要と判断して、両切替バルブ駆動用のモータＭ１、Ｍ２
（図２参照）を正転させて、両切替バルブをフィルタ１
遮断側に倒し（１０６）、エアポンプ（図２参照）駆動
用のモータＭ３を駆動して新鮮空気をフィルタ１に供給
し（１０８）、、フィルタ１から出たガスを下流側の排
気管８ｂに排気する。なお、新鮮空気の代わりにエンジ
ン排気ガスを導入してもよい。
図５により説明する。まず、エンジン稼働中かどうかを
エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からの信号に
基づいて判断し（１００）、稼働中でなければ待機し稼
働中ならエンジン稼働累積時間としてエンジン積算回転
数をカウントし（１０２）、このエンジン積算回転数が
所定量のパティキュレ−トが堆積したと見なすことがで
きる所定値に達したかどうかを判別し（１０４）、達し
ていなければ１００にリターンし、達したたなら再生必
要と判断して、両切替バルブ駆動用のモータＭ１、Ｍ２
（図２参照）を正転させて、両切替バルブをフィルタ１
遮断側に倒し（１０６）、エアポンプ（図２参照）駆動
用のモータＭ３を駆動して新鮮空気をフィルタ１に供給
し（１０８）、、フィルタ１から出たガスを下流側の排
気管８ｂに排気する。なお、新鮮空気の代わりにエンジ
ン排気ガスを導入してもよい。
【００２３】この状態でヒ−タ６、７を後述のＡ，Ｂど
ちらかのモードで通電し、フィルタ１を再生し（１１
０）、再生終了後、エアポンプを停止し（１１２）、モ
ータＭ１、Ｍ２を所定時間逆転させて両切替ダンパを元
の位置（図３参照）に復帰させ（１１４）、マイコン９
１に内蔵のエンジン稼働時間累積カウンタを０にリセッ
トして（１１６）、１００にリターンする。
ちらかのモードで通電し、フィルタ１を再生し（１１
０）、再生終了後、エアポンプを停止し（１１２）、モ
ータＭ１、Ｍ２を所定時間逆転させて両切替ダンパを元
の位置（図３参照）に復帰させ（１１４）、マイコン９
１に内蔵のエンジン稼働時間累積カウンタを０にリセッ
トして（１１６）、１００にリターンする。
【００２４】なお、上記積算回転数の代わりに、フィル
タ１の両端の圧力差を検出して再生時期を決定してもよ
い。次に、本実施例の要部であるヒータ６、７の通電パ
ターンを以下に説明する。 （Ａパタ−ン再生）通電パタ−ンＡを図８のタイミング
チャート及び図６のフローチャートに示す。
タ１の両端の圧力差を検出して再生時期を決定してもよ
い。次に、本実施例の要部であるヒータ６、７の通電パ
ターンを以下に説明する。 （Ａパタ−ン再生）通電パタ−ンＡを図８のタイミング
チャート及び図６のフローチャートに示す。
【００２５】この通電パタ−ンＡでは、２次エア流量１
８リットル／ｍｉｎ（０．０２ｍ／ｓ）に制御する。な
お、この制御は、トランジスタ９８のスイッチングデュ
ーティ比を制御することによりモータＭ３の回転数を制
御して実施される。この後、ヒータ通電を以下のＡパタ
−ンで開始する。 外周着火モード まず外周ヒータ７に１．７ＫＷ×８ｍｉｎを印加し（２
００）、図１１の点（フィルタ１の外周部の軸方向中
央の点）の温度を８００〜８５０℃まで加熱する。これ
により、外周部のパティキュレ−トは約６００程度で着
火し、燃焼する。
８リットル／ｍｉｎ（０．０２ｍ／ｓ）に制御する。な
お、この制御は、トランジスタ９８のスイッチングデュ
ーティ比を制御することによりモータＭ３の回転数を制
御して実施される。この後、ヒータ通電を以下のＡパタ
−ンで開始する。 外周着火モード まず外周ヒータ７に１．７ＫＷ×８ｍｉｎを印加し（２
００）、図１１の点（フィルタ１の外周部の軸方向中
央の点）の温度を８００〜８５０℃まで加熱する。これ
により、外周部のパティキュレ−トは約６００程度で着
火し、燃焼する。
【００２６】外周燃焼維持モード その後、外周ヒータ７への通電電力を９００Ｗに低下さ
せて、約２５ｍｉｎ維持する（２０２）。この供給電力
の低下にも関わらず、燃焼熱などによりフィルタ１の外
周部から次第に内部へと燃焼は持続し、フィルタ１の外
周部は８００〜８５０℃を維持する。これによりフィル
タ外周から中心まで燃焼が伝播し、二次空気により冷却
される端面ヒータ付近を除いて約８０％のパテイキュレ
ートが再生される。
せて、約２５ｍｉｎ維持する（２０２）。この供給電力
の低下にも関わらず、燃焼熱などによりフィルタ１の外
周部から次第に内部へと燃焼は持続し、フィルタ１の外
周部は８００〜８５０℃を維持する。これによりフィル
タ外周から中心まで燃焼が伝播し、二次空気により冷却
される端面ヒータ付近を除いて約８０％のパテイキュレ
ートが再生される。
【００２７】端面着火モード その後、上記外周ヒータ７への通電を持続した状態で更
に、端面ヒータ６に１．３ＫＷ×３ｍｉｎ通電し（２０
４）、フィルタ１の前端部近傍に燃え残る残り２０％の
パティキュレ−トを再生する。 燃焼終期外周応力緩和手段 次に、端面ヒータ６への通電だけを中止し、外周ヒータ
７への通電を持続させる。
に、端面ヒータ６に１．３ＫＷ×３ｍｉｎ通電し（２０
４）、フィルタ１の前端部近傍に燃え残る残り２０％の
パティキュレ−トを再生する。 燃焼終期外周応力緩和手段 次に、端面ヒータ６への通電だけを中止し、外周ヒータ
７への通電を持続させる。
【００２８】この時点でほとんどのパティキュレ−トは
燃焼済みであり、内部温度の低下をまつ間、外周ヒータ
７への通電が持続され、フィルタ１の外周部の応力が緩
和され、その後、フィルタ内部温度がある程度低下した
時点で外周ヒータ７への通電を終了する。なお、上記し
た外周ヒータ７への２段階の通電制御はトランジスタ９
２のスイッチングデューティ比を制御することにより実
施される。
燃焼済みであり、内部温度の低下をまつ間、外周ヒータ
７への通電が持続され、フィルタ１の外周部の応力が緩
和され、その後、フィルタ内部温度がある程度低下した
時点で外周ヒータ７への通電を終了する。なお、上記し
た外周ヒータ７への２段階の通電制御はトランジスタ９
２のスイッチングデューティ比を制御することにより実
施される。
【００２９】次に、図７のフローチャート及び図９のタ
イミングチャートに示すヒータ通電のＢパタ−ンを説明
する。このＢパターンは、更に再生時間の短縮及び省電
力を図るもので、Ａパターンにおける外周燃焼維持モー
ドを省略したものである。 外周着火モード まず外周ヒータ７に４６リットル／ｍｉｎ（０．０５ｍ
／ｓ）の二次空気を流し、外周ヒータ７に１．７ＫＷ×
５ｍｉｎを印加して図１２の点温度が６００〜６５０
℃となるまで加熱し、外周部を着火させる（３０２）。
これによりフィルタ外周部近傍において全体の約２０〜
４０％のパテイキュレートが燃焼される。
イミングチャートに示すヒータ通電のＢパタ−ンを説明
する。このＢパターンは、更に再生時間の短縮及び省電
力を図るもので、Ａパターンにおける外周燃焼維持モー
ドを省略したものである。 外周着火モード まず外周ヒータ７に４６リットル／ｍｉｎ（０．０５ｍ
／ｓ）の二次空気を流し、外周ヒータ７に１．７ＫＷ×
５ｍｉｎを印加して図１２の点温度が６００〜６５０
℃となるまで加熱し、外周部を着火させる（３０２）。
これによりフィルタ外周部近傍において全体の約２０〜
４０％のパテイキュレートが燃焼される。
【００３０】設計では、図１２の、、、点の昇
温が認められた後、このモードを終了するものとした。 端面着火モード その後、上記外周ヒータ７への通電を持続した状態で更
に、端面ヒータ６に１．５ＫＷ×３ｍｉｎ、通電し、フ
ィルタ１の前端部近傍を着火し、中心部へ延焼させて残
りを燃焼させる（３０４）。
温が認められた後、このモードを終了するものとした。 端面着火モード その後、上記外周ヒータ７への通電を持続した状態で更
に、端面ヒータ６に１．５ＫＷ×３ｍｉｎ、通電し、フ
ィルタ１の前端部近傍を着火し、中心部へ延焼させて残
りを燃焼させる（３０４）。
【００３１】燃焼終期外周応力緩和手段 次に、端面ヒータ６への通電だけを中止し、外周ヒータ
７への通電を持続させる（３０６）。この時点でパティ
キュレ−トは燃焼済みであり、残存パティキュレ−トが
ほとんど燃焼し尽くしフィルタ内部の温度が低下するま
で、外周ヒータ７への通電を持続する。これにより、フ
ィルタ１の外周部の応力が緩和され、その後、フィルタ
内部温度がある程度低下した時点で外周ヒータ７への通
電を終了する。
７への通電を持続させる（３０６）。この時点でパティ
キュレ−トは燃焼済みであり、残存パティキュレ−トが
ほとんど燃焼し尽くしフィルタ内部の温度が低下するま
で、外周ヒータ７への通電を持続する。これにより、フ
ィルタ１の外周部の応力が緩和され、その後、フィルタ
内部温度がある程度低下した時点で外周ヒータ７への通
電を終了する。
【００３２】このＢパターンでは外周部温度が低く、か
つ再生ガス流速が速く冷却効果が高いので、外周ヒータ
７への通電電力は６００Ｗとされている。ここで６００
Ｗとしたのは、省電力を目的として点をパテイキュレ
ート着火温度６００〜６５０℃にする為の最少のレベル
として設定したためである。再生率はいずれのパタ−ン
でも９５％以上確保できるが、Ａパタ−ンとＢパタ−ン
では以下の様な特徴差がある。
つ再生ガス流速が速く冷却効果が高いので、外周ヒータ
７への通電電力は６００Ｗとされている。ここで６００
Ｗとしたのは、省電力を目的として点をパテイキュレ
ート着火温度６００〜６５０℃にする為の最少のレベル
として設定したためである。再生率はいずれのパタ−ン
でも９５％以上確保できるが、Ａパタ−ンとＢパタ−ン
では以下の様な特徴差がある。
【００３３】Ａパタ−ンはパテイキュレート捕集量が約
５ｇ〜１２ｇ／ｌまでクラックがなく安定して再生でき
るというメリットがある。Ｂパタ−ンは再生時間、ヒー
タ電力共Ａパタ−ンの約１／２になるというメリットを
もつが、パテイキュレート捕集量は１０ｋｇ／ｌ以下と
することがこのましい。
５ｇ〜１２ｇ／ｌまでクラックがなく安定して再生でき
るというメリットがある。Ｂパタ−ンは再生時間、ヒー
タ電力共Ａパタ−ンの約１／２になるというメリットを
もつが、パテイキュレート捕集量は１０ｋｇ／ｌ以下と
することがこのましい。
【００３４】なお、上記各実施例ではフィルタ温度は常
温としてヒータの通電パタ−ンを設定しているが、再生
開始時のフィルタ温度が２００℃を越える場合は外周着
火モードの時間を１分程度短縮することができる。以
下、Ａ，Ｂパタ−ンにおけるフィルタ各部（図１０参
照）の実測温度分布を図１１及び図１２に示す。
温としてヒータの通電パタ−ンを設定しているが、再生
開始時のフィルタ温度が２００℃を越える場合は外周着
火モードの時間を１分程度短縮することができる。以
下、Ａ，Ｂパタ−ンにおけるフィルタ各部（図１０参
照）の実測温度分布を図１１及び図１２に示す。
【００３５】なお、、、は前端面から１５ｍｍの
位置、、、は前端面から６５ｍｍの位置、、
、は前端面から１１０ｍｍの位置とした。外周ヒー
タ７は、Ａパターンではの点を８００℃とするべく電
力制御しており、Ｂパターンではの点を６００℃とす
るべく電力を制御している。端面ヒータ６は、の点を
６００℃以上とするべく電力制御している。
位置、、、は前端面から６５ｍｍの位置、、
、は前端面から１１０ｍｍの位置とした。外周ヒー
タ７は、Ａパターンではの点を８００℃とするべく電
力制御しており、Ｂパターンではの点を６００℃とす
るべく電力を制御している。端面ヒータ６は、の点を
６００℃以上とするべく電力制御している。
【００３６】以上、本実施例の排気ガス浄化装置では、
端面ヒータ６への通電開始より先行して外周ヒータに通
電し、端面ヒータへの通電終了より遅延して外周ヒータ
の通電を終了しているので、フィルタ１の外周部におけ
るクラックを防止することができる。尚、Ａパターンお
よびＢパターンの切り換えは、フィルタのパテイキュレ
ート捕集量によって行なわれてもよいし、さらにはバッ
テリーの容量に応じて切り換えてもよい。
端面ヒータ６への通電開始より先行して外周ヒータに通
電し、端面ヒータへの通電終了より遅延して外周ヒータ
の通電を終了しているので、フィルタ１の外周部におけ
るクラックを防止することができる。尚、Ａパターンお
よびＢパターンの切り換えは、フィルタのパテイキュレ
ート捕集量によって行なわれてもよいし、さらにはバッ
テリーの容量に応じて切り換えてもよい。
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を示す模
式断面図、
式断面図、
【図２】図１の装置の通電制御部の電気回路図、
【図３】図１の装置の捕集動作を示す模式断面図、
【図４】図１の装置の再生動作を示す模式断面図、
【図５】図１の装置の通電制御部の再生動作を示すフロ
ーチャート、
ーチャート、
【図６】Ａパターンを示すタイミングチャート、
【図７】Ｂパターンを示すタイミングチャート、
【図８】Ａパターンを示すフローチャート、
【図９】Ｂパターンを示すフローチャート、
【図１０】測温点を示す再生動作を示す測温点配置図、
【図１１】Ａパターンの温度分布を示す温度分布図、
【図１２】Ｂパターンの温度分布を示す温度分布図、
１はフィルタ、２はセル（通気孔）、９は通電制御部、
Claims (4)
- 【請求項１】一端封止の通気孔及び該通気孔に通気可能
に隣接する他端封止の通気孔がそれぞれ軸方向に貫設さ
れ、ディ−ゼル機関の排気ガス経路中に配設される略円
柱形状のセラミックフィルタと、該フィルタの外周面に
沿って配設される外周ヒータと、前記フィルタの前端面
に沿って配設された端面ヒータと、前記両ヒータへの通
電を制御する通電制御部とを備える排気ガス浄化装置に
おいて、 前記通電制御部は、前記フィルタ再生に際し、前記外周
ヒータへの通電を前記端面ヒータへの通電より所定時間
先行させることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】一端封止の通気孔及び該通気孔に通気可能
に隣接する他端封止の通気孔がそれぞれ軸方向に貫設さ
れ、ディ−ゼル機関の排気ガス経路中に配設される略円
柱形状のセラミックフィルタと、該フィルタの外周面に
沿って配設される外周ヒータと、前記フィルタの前端面
に沿って配設された端面ヒータと、前記両ヒータへの通
電を制御する通電制御部とを備える排気ガス浄化装置に
おいて、 前記通電制御部は、前記フィルタ再生に際し、前記外周
ヒータへの通電終了を前記端面ヒータへの通電終了より
所定時間遅延させることを特徴とする排気ガス浄化装
置。 - 【請求項３】前記通電制御部は、前記フィルタ再生に際
し、前記外周ヒータのみへの通電により前記フィルタの
外周部から燃焼を開始させる外周着火モードと、その
後、前記外周ヒータのみへの通電により前記燃焼を維持
するとともに前記フィルタの外周部の応力を緩和する外
周燃焼維持モードと、その後、前記外周ヒータ及び端面
ヒータへの通電により前記フィルタの外周部の応力を緩
和しつつ前記フィルタの前端面から燃焼させる端面着火
モードと、その後、前記外周ヒータのみへの通電により
前記フィルタの外周部の応力を緩和しつつ及び内部温度
低下を待つ燃焼終期外周応力緩和モードとを備える請求
項１記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項４】前記通電制御部は、前記フィルタ再生に際
し、前記外周ヒータのみへの通電により前記フィルタの
外周部から燃焼を開始させる外周着火モードと、その
後、前記外周ヒータ及び端面ヒータへの通電により前記
燃焼を維持しつつ前記フィルタの外周部の応力を緩和す
るとともに前記フィルタの前端面から燃焼を開始させる
端面着火モードと、その後、前記外周ヒータのみへの通
電により前記フィルタの外周部の応力を緩和しつつ内部
温度低下を待つ燃焼終期外周応力緩和モードとを備える
請求項１記載の排気ガス浄化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03332205A JP3116486B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 排気ガス浄化装置 |
| DE19924242312 DE4242312C2 (de) | 1991-12-16 | 1992-12-15 | Abgasemission-Kontrollvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03332205A JP3116486B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05163932A true JPH05163932A (ja) | 1993-06-29 |
| JP3116486B2 JP3116486B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=18252356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03332205A Expired - Fee Related JP3116486B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3116486B2 (ja) |
| DE (1) | DE4242312C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113279842A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-20 | 三一汽车起重机械有限公司 | 一种工程机械再生控制方法、装置及工程机械 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618030Y2 (ja) * | 1989-07-04 | 1994-05-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 排気浄化装置 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP03332205A patent/JP3116486B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-12-15 DE DE19924242312 patent/DE4242312C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113279842A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-20 | 三一汽车起重机械有限公司 | 一种工程机械再生控制方法、装置及工程机械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4242312C2 (de) | 2000-11-23 |
| JP3116486B2 (ja) | 2000-12-11 |
| DE4242312A1 (en) | 1993-06-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |