JPH05288038A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はディーゼルエンジンの排気浄化装置
に関し、フィルタの再生時期を精度良く判断できる装置
を提供することにある。 【構成】 排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気
系に設けられパティキュレートを捕集するフィルタ２、
パティキュレート捕集時のフィルタ軸方向に隔てられた
部位の温度Ｔ₁ ，Ｔ₂ を検出する第１熱電対１１と第２
熱電対１２及び制御回路６を有し、制御回路６はパティ
キュレート捕集に伴って増加するフィルタ内温度差ΔＴ
ｉを検出して、それが予め定められた所定値を越えた
時、フィルタ再生時期と判定する。

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エンジンより
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を備えた排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼルエンジンの排気中には
排気微粒子、即ちパティキュレートが多く含まれている
ため、その排気系にはこのパティキュレートを捕集する
ためのパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと呼
ぶ）が装着されている。このフィルタは、使用に伴って
その内部に蓄積されるパティキュレートの量が増えると
通気性が次第に損なわれ、エンジン性能も低下すること
になるため、パティキュレート捕集量に応じて定期的に
再生されなければならない。

【０００３】そしてこの再生時期の判断にあたっては、
捕集に伴って増加するフィルタ前後差圧（圧損値）と排
気温度を検出し、これを予め定められた所定排気温度条
件下の差圧値に換算し、これよりパティキュレート捕集
量を推定して、その量によってフィルタ再生時期を判断
したパティキュレート捕集量測定装置が知られている
（特開昭６０−４７９３７号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような捕集量測定装置においては、フィルタ前後差圧
が各運転条件（エンジン負荷、回転数など）によって微
妙に変化する性質のものであるため、単純に所定排気温
度だけでの換算では、そのフィルタ再生判断基準時して
のパラメータの信頼性に問題がある。

【０００５】加えて排気温度の検出に関しても、検出地
点は１箇所であるために、フィルタ軸方向の温度差が考
慮されることはなく、精度良くパティキュレート捕集量
を測定することはできない。本発明は上述したような従
来装置の問題点に鑑み、精度よくフィルタ再生時期を判
断することが可能な排気浄化装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によればディーゼルエンジンの排気系に設け
られパティキュレートを捕集するフィルタと該フィルタ
を再生する再生手段とを有し、所定のフィルタ再生時期
に再生手段を作動させてフィルタに捕集されたパティキ
ュレートを着火燃焼するディーゼルエンジンの排気浄化
装置において、上記フィルタの軸方向に隔てられた複数
のフィルタ部位の温度を検出する温度検出手段と、検出
されたフィルタ部位間の温度を比較し、その差が所定値
以上のとき上記フィルタ再生時期と判定する再生時期判
定手段とを有することを特徴とするディーゼルエンジン
の排気浄化装置が提供される。

【０００７】

【作用】例えばフィルタ内を流れる排気ガスの温度は、
その軸方向に隔てられた部位間での比較では、パティキ
ュレート捕集が進むにつれてその部位間の温度差が大き
くなる。これは、上記部位間の内、早い時期にパティキ
ュレートを捕集するフィルタ部位（フィルタ軸方向で排
気ガス下流側）では、おのずと早く通気性が低下するた
めに、結果としてこの部分では排気ガスが流れにくくな
り、フィルタ軸方向で排気ガス上流側の部位に比べて温
度が低下するためである。

【０００８】従って、本発明ではパティキュレート最適
捕集量に対応する温度差を予め実験等によって求め所定
値とし、これらの部位間の温度を検出して温度差が所定
値温度値以上となった時再生時期と判定する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明による排気
浄化装置を説明する。本発明による排気浄化装置の概略
的構成を示す図１に関し、１は図示しないディーゼルエ
ンジン本体からの排気ガスをフィルタ２，３に導く排気
管である。フィルタ２，３は排気ガス中のパティキュレ
ートを捕集するため、多数のセルの端部に交互にプラグ
を配したハニカムフィルタとして構成されており、パテ
ィキュレート捕集時、排気ガスはその上流側端部が開口
したセル２ａ，３ａから入り、隔壁を通過した後、下流
側端部が開口したセル２ｂ，３ｂからフィルタ外へと抜
けていく。

【００１０】排気管１から分岐部ａ及び合流部ｂには、
第１排気制御弁４及び第２排気制御弁５が設けられてお
り、例えばフィルタ３の再生時には図示したような弁位
置を占め、パティキュレート捕集時には弁周り点線で示
したような位置を占めるように制御回路（ＥＣＵ）６に
よって作動制御される。排気通路の合流部ｂにはフィル
タ再生時、再生対象となるフィルタ２，３に再生用ガス
（例えば２次空気）を供給するガス管７が接続され、そ
の端部には例えば電動エアポンプ８が設けられる。又、
分岐部ａにはフィルタ再生の際のパティキュレート燃焼
ガスを外部に放出する再生ガス放出管９が接続される。

【００１１】本排気浄化装置においては、フィルタ再生
のため各フィルタ２，３の排気下流側の端部に電気ヒー
タ１０が設けられ、上述した排気制御弁４，５、電動エ
アポンプ８と共に、制御回路６によってそのＯＮ・ＯＦ
Ｆが制御される。本実施例によれば、各フィルタ２，３
のパティキュレート捕集量を検出するため、各フィルタ
２，３において排気ガスの入口となるセル２ａ，３ａに
は、その先端部をフィルタ軸方向ほぼ中央に置き、この
フィルタ部位の温度Ｔ₁ ，Ｔ₁ ′を検出する第１の熱電
対（又は温度センサ）１１と、同様にその先端を各フィ
ルタ２，３の排気上流側端面近傍に置き、温度Ｔ₂ ，Ｔ
₂ ′を検出する第２の熱電対（温度センサ）１２が設け
られる。

【００１２】そして制御回路６はこれら熱電対１１，１
２から得られた温度情報に基づいて各フィルタ２，３に
捕集されたパティキュレート量を推定し、以て後述する
プログラムに従って作動してフィルタ再生時期を判断し
たり、或はパティキュレート捕集量過多に伴う異常ラン
プ１４の点灯を実行する。以下、図２及び図３を参照し
て本実施例におけるフィルタ再生時期判断のための原理
を説明する。

【００１３】図２は、本実施例による排気浄化装置の作
動概念を説明する図であって、（ａ）にフィルタにパテ
ィキュレートが充分に捕集されていない捕集初期状態、
（ｂ）にフィルタにパティキュレートが充分捕集された
再生直前状態を示し、更に図３は、例えばフィルタ２に
関し、パティキュレート捕集状態に対応した第１熱電対
１１と第２熱電対１２の検出温度関係を示すものである
（フィルタ３も同様）。

【００１４】しかして、本実施例によれば図２（ａ）に
示すように、捕集初期では各セル２ａに充分パティキュ
レートが捕集されていないために、排気ガスの流れは第
１熱電対１１のフィルタ部位と、第２熱電対１２のフィ
ルタ部位では変わらず、従って運転条件変化に伴う温度
変化も双方同様に変化し、検出される温度もほぼＴ₁＝
Ｔ₂ となる。尚、この状態は図３の一点鎖線ラインに相
当する。

【００１５】これに対して、図２（ｂ）に示すようなフ
ィルタ再生直前では、排気ガスの流れがセル入口とセル
中央部近傍では異なり、第１熱電対１１の温度変化がな
まされ、第２熱電対１２との間で温度差が生じる。この
状態は、図３の一点鎖線ラインの下方領域Ａ，Ｂ，Ｃに
含まれる。従って、本実施例では、この温度差が、図３
の斜線域Ｂで示す再生捕集量域に９５％の信頼率を以て
含まれるようになった時点で再生可能と判断し、各フィ
ルタ再生処理を実施し、仮にこれより温度差が大きい領
域Ｃに入った場合、例えば異常ランプなどを点灯させ
て、パティキュレート異常捕集を外部に対して知らせる
ようにする。

【００１６】以下、図４のフローチャートを参照してフ
ィルタ２に関する排気浄化装置作動を達成する制御回路
６の作動を説明するが、当然これは他のフィルタ３に対
しても同様に適用され得るものである。まずエンジンが
運転されてパティキュレート捕集がスタートすると、同
時にこのルーチンはスタートされるが、ステップ４１で
は双方の熱電対１１，１２からの起電力を読み込むこと
によって、フィルタ内温度Ｔ₁ ，Ｔ₂ を検出する。

【００１７】次にステップ４２では、前述した図３の領
域判断に信頼性を持たせるべく、例えば加速時などのよ
うに排気ガス温度が高くなる状態での温度差を検出する
ために、その前段階として、ベースとなる排気上流側端
面近傍に配置された第２熱電対１２によって検出される
温度Ｔ₂ のピーク時の温度を検出し、同時に第１熱電対
１１からの温度Ｔ₁ も読み込む（ステップ４２右方の温
度変化グラフ参照）。

【００１８】そして続くステップ４３では、温度Ｔ₂ ピ
ーク時の温度差ΔＴ（＝Ｔ₂ −Ｔ₁）を求め、ステップ
４４ではこのようにして求められた温度差ΔＴを、Ｔ₂
ピーク時のｉ番目のピーク時温度データとして温度差Δ
Ｔｉとしこれを記憶する。尚、本実施例によれば上述し
た９５％信頼率の判定のため、以上のようにしてＴ₂ ピ
ーク時の温度差データが所定数（例えばｎ＝５００）が
集められた状態で後述する再生時期判断をする。

【００１９】次にステップ４５では、今回検出されたピ
ーク時温度の組み合わせＴ₂ ，Ｔ₁が図３の領域Ｂ，Ｃ
に含まれるか否かの判定を、上記温度差ΔＴｉと領域
Ａ，Ｂの境界線Ｔ₁ ＝ａ・Ｔ₂ との関係、即ち温度差Δ
Ｔｉがａ・Ｔ₂ より小さいか否かで判定する。しかして
本ステップ４５でＮｏ、即ち今回検出されたフィルタ内
温度関係が領域Ａに含まれていると判定されたならば、
現在フィルタ２には未だ再生を要するほどのパティキュ
レートが捕集されていないとし、ルーチンは後述するス
テップ４８に進む。

【００２０】これに対してステップ４５でＹｅｓ、即ち
今回検出された温度関係が図３の領域Ｂか、或は領域Ｃ
に含まれていると判定された場合、ルーチンはステップ
４６に進み、温度関係が領域Ｂ，Ｃの境界線Ｔ₁ ＝ｐ・
Ｔ₂ より上にくるか否かの判定を、温度差ΔＴｉがｐ・
Ｔ₂ より大きいか否かで判定する。そして、本ステップ
４６でＹｅｓと判定された場合、領域Ｂに含まれるた
め、ルーチンはステップ４７に進み、領域Ｂ用として設
けられているカウントｒをインクリメントする。

【００２１】ステップ４７、或はステップ４５からのス
テップ４８では現在のピーク温度検出数ｉが、判定用と
して予め定められた所定数ｎ（例えば、ｎ＝５００）に
達しているか否かを判定し、未だｎに至らない場合に
は、ステップ４９でピーク温度検出数ｉをインクリメン
トする処理をして、再度ステップ４１に戻り、引き続き
温度検出する。

【００２２】これに対して、今回の検出がｎ番目のピー
ク時温度検出に至ったと判定されたならば、ルーチンは
ステップ５０に進み、領域Ｂと判定された現在のカウン
トｒの割合を求め、それが９５％よりも大きい割合で、
領域Ｂ内に入っているか否かを判定する。そして、本ス
テップ５０でＹｅｓと判定されたならば、フィルタ２は
現在再生を必要とするほどのパティキュレートを捕集し
ていることになるため、ルーチンはステップ５１に進
み、前述したフィルタ再生処理、即ち排気制御弁によっ
てフィルタ２前後を遮断して電動エアポンプと電気ヒー
タを作動させ、パティキュレートに着火・燃焼させ、ス
テップ５２でピーク温度検出数ｉをクリアして本ルーチ
ンを終了する。

【００２３】尚、これに対してステップ５０でＮｏと判
定されたならば、フィルタ２のパティキュレート捕集状
態は完全に領域Ｂに入っていないことが予想されるた
め、再生を先送りにして、ステップ５１にスキップして
ｉをクリアし、新たな温度検出のためステップ４１に復
帰する。ところで、前後するがステップ４６でＮｏと判
定され、現在のフィルタ温度関係が領域Ｃに含まれると
判定された場合、そのルーチンはステップ５３に進み、
領域Ｃ用としてのカウントｋをインクリメントする。そ
して続くステップ５４では、先のステップ４８と同様に
現在の検出数ｉが所定数（例えば、ｎ＝５００）に達し
ているかを判定し、Ｎｏの場合、ステップ４９を経てス
テップ４１に戻り、Ｙｅｓの場合には、ステップ５５で
領域Ｃと判定されたカウントｋの割合が全検出数の内、
９５％よりも大きい割合か否かを判定する。

【００２４】そして、本ステップ５５でＹｅｓと判定さ
れたならば、フィルタ２は現在その捕集限界を超えるほ
どのパティキュレートを捕集していることになるため、
この状態で再生した場合、そのパティキュレート燃焼熱
によってフィルタ溶損する恐れがあるため、ルーチンは
ステップ５６に進み、例えば捕集量異常を知らせる異常
ランプ１４を点灯させ、ステップ５２でｉをクリアし、
本ルーチンを終了する。尚、ステップ５５でＮｏと判定
された場合には、ステップ４９を経て再度ステップ４１
に戻り、新たな温度Ｔ₂ ，Ｔ₁ 検出を再開する。

【００２５】以上がフィルタ２に関する、フィルタ再生
時期判断と、それに伴う再生処理及び異常ランプ作動を
達成する制御回路６の作動であるが、これらのステップ
はもう一方のフィルタ３についても全く同様であって、
図４の各ステップにおいて温度が前出のＴ₁ ′，Ｔ₂ ′
に代わるだけである。このように本実施例によれば、フ
ィルタ内軸方向に隔てられた第１熱電対１１と第２熱電
対１２によって検出されるフィルタ温度Ｔ₁ ，Ｔ₁ ′と
Ｔ₂ ，Ｔ₂ ′との夫々の差が大きくなるＴ₂ （又は
Ｔ₂ ′）ピーク時の温度差によって、パティキュレート
捕集状態を検出し、さらに総検出数の内、９５％以上が
マップの特定領域に含まれる時、それに対応した処理を
するため、より高い精度で再生時期を判断することがで
きる。

【００２６】以上本発明の実施例を説明してきたが、上
述したフローはその判定に９５％信頼性を持たせ、より
現実的なものであるが、極端な例としては、単に１回の
Ｔ₂（Ｔ₂ ′）ピーク時の温度差を検出することで判定
するものでも良い。又、実施例では、捕集量異常ランプ
１４の点灯に関しても９５％以上の信頼性を持たせた
が、より迅速な対応処理を考慮して、一度領域Ｃに含ま
れていると判定された時点で直ちにランプ点灯するよう
にしても良い。

【００２７】尚、実施例では２つの熱電対１１，１２
は、図１に示す装置例では１フィルタの内、排気上流側
の端部が開口した異なるフィルタセル２ａ（又はフィル
タセル３ａ）にその軸方向位置を変えて配置されていた
が、図２に示すように同一フィルタセル２ａ（又は、フ
ィルタセル３ａ）内に配置しても良い。加えて、本実施
例では温度検出手段として熱電対１１，１２を使用した
が、当然通常の温度センサでも良く、又装置自体もデュ
アルフィルタタイプの排気浄化装置に限定されずシング
ルフィルタタイプの排気浄化装置でも適用でき、又再生
時の再生用ガスの流れ方向も図示した逆流再生方式に限
定されるものではない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ティキュレート捕集につれて大きくなるフィルタ軸方向
温度差の性質を利用し、その温度差が所定値以上の時、
フィルタ再生時期を判定するようにしたため、フィルタ
前後差圧による再生時期判定と異なり、その検出パラメ
ータを他の運転条件などで換算する必要がなくなり、又
１点の排気ガス温度を検出するのと異なり再生時期を精
度よく判定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例としての排気浄化装置の
概略的構成図である。

【図２】本発明による排気浄化装置の作動概念を説明す
る図であって、（ａ）にフィルタにパティキュレートが
充分に捕集されていない捕集初期状態、（ｂ）にフィル
タにパティキュレートが充分捕集された再生直前状態を
示す図である。

【図３】パティキュレート捕集状態に対応した第１熱電
体と第２熱電対の検出温度関係を示し、更に本実施例に
おける再生時期判定領域を示す図である。

【図４】図３に示したパティキュレート捕集状態の判定
及びフィルタ再生に関する排気浄化装置の作動を説明す
る制御フローチャート図である。

【符号の説明】

２，３…フィルタ ６…制御回路 １１…第１熱電対 １２…第２熱電対 １４…異常ランプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジン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と該フィルタを再
   生する再生手段とを有し、所定のフィルタ再生時期に再
   生手段を作動させてフィルタに捕集されたパティキュレ
   ートを着火燃焼するディーゼルエンジンの排気浄化装置
   において、 上記フィルタの軸方向に隔てられた複数のフィルタ部位
   の温度を検出する温度検出手段と、検出されたフィルタ
   部位間の温度を比較し、その差が所定値以上のとき上記
   フィルタ再生時期と判定する再生時期判定手段とを有す
   ることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装
   置。