JPH0645616Y2 - 排出ガス後処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、排気中のパティキュレートをパティキュレー
トトラップにより捕獲した上で、これを焼却手段により
焼却して再生処理を行なう排出ガス後処理装置に関す
る。

（従来の技術） ディーゼルエンジンの排気中よりパティキュレートを捕
獲し、排気の浄化を行なう排出ガス後処理装置が知られ
ている。この排出ガス後処理装置は、例えば、第６図に
示すように構成されている。

ここで、ディーゼルエンジンＥの排気路１は排気管２
と、その途中に切り換え弁３を介して延出するバイパス
路４の分岐口と、排気管２に連通されると共にエアポン
プ５よりのエアを排気路１中に導入するエア導入管６の
合流口と、エア導入管６の下流側でパティキュレートト
ラップ７を収容したキャニング容器８とにより構成され
ている。

切り換え弁３は定常位置P0と作動位置P1との間で切り換
え操作され、同じく、エア導入管６の開閉弁９は閉位置
P2と開位置P3との間で切り換え操作される。

キャニング容器８内にはヒータ10が配設され、これには
スイッチ11を介してバッテリ12が接続される。

この装置は図示しないコントローラを備え、このコント
ローラによりエアポンプ５、各弁3,9やスイッチ11が切
り換え操作されている。

即ち、コントローラは図示しない圧力センサからの圧力
情報に基づき、パティキュレートトラップ７上のパティ
キュレートの堆積量を圧損として検知する。そしてこの
圧損値が所定値を上回ると、切り換え弁３を作動位置P1
に、開閉弁９を開位置P3に切り換え、スイッチ11をオン
し、ヒータ10を所定時間駆動し、同時にエアポンプ５を
駆動してパティキュレートトラップ上のパティキュレー
トを焼却し、パティキュレートトラップ７の再生処理を
行なっている。

ところで、パティキュレートトラップの再生処理におい
て、再生率が100％未満の場合、第６図に示すように再
生完了域Ａの外周部に再生未完了域Ｂが残る場合があ
る。ここで、再生完了域Ａと再生未完了域Ｂの相違は、
例えば第５図に示すように、経時的な温度変化特性の相
違により異なっている。

即ち、再生完了域Ａのｍの位置においては、たとえば、
第５図に実線で示されるように、焼却時の温度がピーク
時においてパティキュレート焼却可能温度（約550℃）
を上回る。これに対して、再生未完了域Ｂのｎの位置に
おいては、例えば第５図に１点鎖線で示されるように、
パティキュレート焼却可能温度に達しないで再生が終了
している。

（考案が解決しようとする課題） このように従来の排出ガス後処理装置のパティキュレー
トトラップはその再生処理時において、再生完了域Ａと
再生未完了域Ｂとを共存させる場合がある。この様な場
合、第７図に示すように、再生未完了域Ｂに残留してい
るパティキュレートの層Pctは周囲より加熱されたこと
により、パティキュレートトラップ７の壁面Ｆより剥離
した状態で堆積することと成る。このため、同部分では
パティキュレートが堆積しているにもかかわらず、その
堆積量に相当する圧損が生じないことと成る。

この結果、圧損情報がパティキュレートの堆積量を正確
に示さなくなる。このため、次回の再生時において、再
生堆積量に相当する圧損が発生した場合、実際には圧損
に相当する再生堆積量に加えて未燃のパティキュレート
がパティキュレートトラップに堆積していることと成
る。この様にパティキュレートの堆積量が過大な状態の
ままで、これを焼却すると、その発熱量が多く、パティ
キュレートトラップの許容温度を超えることと成る。こ
の様な場合、パティキュレートトラップには亀裂や溶損
が発生することとなり、その耐久性が大きく低下するこ
とと成る。

本考案の目的は、パティキュレートトラップの再生時に
おける過度な温度上昇を防止出来る排出ガス後処理装置
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本考案は排気路中のパテ
ィキュレートトラップによりパティキュレートを捕獲
し、上記パティキュレートトラップに上記パティキュレ
ートを焼却する焼却手段を対設し、上記パティキュレー
トトラップ上のパティキュレートの堆積量情報を取り込
むと共にその堆積量が再生を必要とする再生堆積量を上
回った際に上記焼却手段を駆動させるコントローラを備
え、特に、上記コントローラは上記パティキュレートト
ラップの再生時におけるパティキュレートトラップの焼
却温度が設定された適性な再生処理温度を上回ったか否
かを判断し、上回らない場合には、上記再生堆積量を適
性時の値より低い値に設定することを特徴とする。

（作用） パティキュレートトラップの焼却温度が設定された適性
な再生処理温度を上回らない場合には、再生処理を行な
うか否かの判断のための再生堆積量を適性時の値より低
い値に設定するようにしたので、前回未燃状態で残った
パティキュレートと新たにトラップに堆積するパティキ
ュレートの量を低く押えることができ、焼却時の過度な
温度上昇を阻止出来る。

（実施例） 第１図には本考案の一実施例としての排出ガス後処理装
置を示した。

この装着は車載されるディーゼルエンジン20の排気系に
取付られている。この排気路21は主路、バイパス路及び
分岐路等で構成され、ここでは排気管22と、その途中よ
り切り換え弁23を介して延出するバイパス管24と、排気
管22に連通されると共に焼却手段の一部としてのエアポ
ンプ25よりのエアを開閉弁34を介して排気路21中に導入
するエア導入管26と、エア導入管26の下流側でパティキ
ュレートトラップ27を収容したキャニング容器28とを備
える。

キャニング容器28は、ステンレス製であり、筒部281と
その流入端及び流出端の各ラッパ状の連結部282とによ
り形成される。このキャニング容器の筒部281の中央に
はハニカム構造を成すセラミック材からなるパティキュ
レートトラップ27が収容され、その流入端側には通気性
のある熱遮断部材29及び焼却手段の一部としてのヒータ
30が配設されている。

熱遮断部材29はセラミック細線を無秩序な状態で折り曲
げて重ね合わせ嵩高な状態にまとめたもので、十分な通
気性を持ち、しかも、ヒータの熱を連結部282側に逃さ
ないように働く。

ヒータ30は折り曲げたリボン状のヒータ用線材で形成さ
れ、その端子はスイッチ40を介してバッテリ41に接続さ
れ、同バッテリ41はオルタネータ42により充電されるよ
うに構成されている。

更に、パティキュレートトラップ27の前後にはその圧損
情報を発生する前後圧力センサ31,32が取付られ、パテ
ィキュレートトラップ27の外周近傍のａ位置には同位置
の温度情報を出力する温度センサ33がそれぞれ取付けら
れている。更に、これらセンサ31,32,33の出力を受け、
切り換え弁23、開閉弁34、ヒータ30等を制御するコント
ローラ35が取付けられている。

切り換え弁23はエアシリンダからなるアクチュエータ36
により切り換えされ、アクチュエータ36は図示しないエ
アタンクからの高圧エアを電磁弁37のオン時に供給され
て弁23を定常位置P0と作動位置P1との間て切り換え操作
できる。同じく、エア導入管26には開閉弁34が設けられ
る。この弁34は、アクチュエータ38により開閉され、ア
クチュエータ38は図示しないエアタンクからの高圧エア
を電磁弁39のオン時に供給されて弁34を閉位置P2と開位
置P3との間で切り換え操作できる。このエア導入管26は
エアポンプ25の吹き出し口に接続されている。エアポン
プ25には図示しないモータが接続され、このモータはコ
ントローラ35に接続されている。

コントローラ35は制御部351と、メモリー部352と、各セ
ンサの検出信号を受けると共に制御信号を出力する入力
出力回路353と、電磁弁駆動回路354及びポンプ駆動回路
355と、スイッチ40の駆動回路356とで構成されている。
なお、メモリー部352は図示しない読み取り専用で第４
図の再生処理制御プログラムを記憶処理されたROM、読
み取り書き込み用のRAM及び後述の再生堆積量の値を書
替可能に取り込んでおく不揮発性メモリーとで構成され
ている。

ここで、コントローラ35の制御部351の働きと共に装置
の作動を第４図を参照して説明する。

まず、電源オンにより初期設定がなされる。これによ
り、各回路、センサ類の異常箇所の点検がなされ、各ア
クチュエータ類は非再生位置に保持される。そして、各
センサよりのデータが取り込まれる。

この後、ステップa3において、パティキュレートトラッ
プ27上のパティキュレートの堆積量が再生を必要とする
再生堆積量に相当する圧損値であるか否かを判定するた
めの設定値Ｐを決定する。即ち、ここでは不揮発性メモ
リーの現在の設定値Ｐを所定のレジスタに取り込み、こ
れが“0"ではステップa4でＰ＝P1に設定し、“0"でない
とステップa5に進む。

なお、この設定値Ｐは、パティキュレートトラップ27上
のパティキュレートの前回の再生処理が適性であった時
に再生堆積量P1が、非適性であった時に再生堆積量P2が
用いられる。

即ち、第１図中のａ位置の温度が十分に上がり、パティ
キュレートが全て焼却され、再生率が100％であった場
合、次回のために、再生堆積量P1が選択され、設定さ
る。他方、再生率が100％に達せず、ａ位置の温度が十
分に上がらず、未燃パティキュレートが残留した場合は
再生堆積量P2が設定される。

ここで、再生率が100％であった場合、その後のパティ
キュレートの堆積状態は第２図に実線で示すように変化
する。これに対して、再生率が100％に達しなかった場
合、その後のパティキュレートの堆積状態は第２図に破
線で示すように変化する。

このため、同一のある設定値P₀を用いると、再生率が10
0％に達しなかった次の回の再生時には未燃パティキュ
レートの残留量T1だけ過剰な量のパティキュレートを燃
焼させることとなる。もしもこの様な事態となると、焼
却時に、過度にパティキュレートトラップ27上の焼却温
度が上がり、許容温度を上回り、パティキュレートに溶
損が生じることより、ここでは以後の制御により、設定
値Ｐを小さくして亀裂、溶損の防止対策を行なってい
る。

この後、ステップa5に達すると、車両が走行し、温度セ
ンサ33の出力より車両の暖機が完了したか否かを判断す
る。完了したと見做されると、ステップa6に達する。こ
こで、パティキュレートトラップ27上のパティキュレー
トの堆積量が再生を必要とする再生堆積量に達したか否
かを判定する。

この時、圧力センサよりの圧損ΔＰ情報を取り込み、こ
の値が現在の設定値Ｐ（P1,P2のいずれか）を上回った
か否かを判断し、上回ると、再生ルーチンを実行する。

このステップa7の再生処理ルーチンでは、第３図に示し
たように、まず、両電磁弁37,39をオンして切り換え弁2
3をP1位置に、開閉弁34をP3位置にそれぞれ切り換え、
ヒータ30を駆動させるよう各制御信号を出力する。これ
により、パティキュレートトラップ27への排気は遮断さ
れ、機関からの排気はバイパス路に流される。

更に、所定の第１経過時間t1の経過時には、ポンプ43を
駆動させる。これにより、パティキュレートトラップ27
には新気が供給され、トラップ上のパティキュレートの
内、流入端側が加熱とエア供給により着火され、焼却が
開始される。

更に、所定の第２経過時間t2の経過時にはヒータ30を停
止させる。この時、パティキュレートトラップ上のパテ
ィキュレートは安定した燃焼状態に入っている。例え
ば、パティキュレートトラップ27上のａ点位置の温度経
変化は第５図に実線あるいは破線で示した経時変化を示
す。まず、実線の経時パターンを採る場合、ａ点の温度
は最燃焼時において最高温度T_MAXに達する。

この最高温度T_MAXはパティキュレートの堆積量により上
下する。他方、１点鎖線の経時パターンを採る場合、ａ
点位置は未燃パティキュレートを残留させることとな
り、その温度の最大値も低いものとなる。なお、再生時
間t3が経過している間において、ａ点位置の温度情報を
取り込み、その間の最高温度T_MAXを所定のエリアに取り
込んでおく。

この後、所定の再生時間t3が経過すると、コントローラ
は両電磁弁37,39をオフし、切り換え弁23をP0位置に、
開閉弁34をP2位置にそれぞれ切り換え、ポンプ25を停止
させ、再生処理ルーチンを完了させる。

ステップa8に達すると、ここでは、最高温度T_MAXを呼び
出し、これが設定温度550℃を上回っているか否か、即
ち、再生率が100％であったか否かを判定する。再生率
が100％であった場合、ステップa9に達し、設定値ＰをP
1に設定し、再生率が100％でない場合、設定値ＰをP2に
設定しそれぞれステップa2にリターンする。

このように、第１図の排出ガス後処理装置は先の再生処
理におけるパティキュレートトラップ上のパティキュレ
ートの再生率が100％であると適性時の設定値としてP1
を、再生率が100％でなく、未燃パティキュレートが残
留した時は設定値としてP2をそれぞれ設定し、これによ
り、次回の再生時には常に、ほぼ等量のパティキュレー
トか堆積するよう制御出来る。このため、未燃パティキ
ュレートの残留により実際より過小量の圧損情報が生じ
ることによる同圧損情報と堆積量との間で生じるずれに
対処できる。

上述の排出ガス後処理装置は、ａ点位置の最高温度T_MAX
が550℃を越えると、再生率が100％とし、以下では未燃
パティキュレートが残留していると見做す制御を行なっ
ていたが、これに代えて、パティキュレートトラップ内
にその層の厚さ方向に２点以上の温度検出位置を設定
し、未燃パティキュレート層の厚さに応じて設定値Ｐを
３段階に分けて設定してもよい。この様にすると未燃パ
ティキュレートの残留量をより精度良く検出出来、再生
時のパティキュレートの堆積量のずれをより確実に防止
することが出来る。

（考案の効果） 以上のように、本考案はパティキュレートトラップの再
生処理時におけるパティキュレートの堆積量を設定値に
対してすれが生じないようにしたので、パティキュレー
トトラップの再生処理時における焼却温度が過度に上が
らず、これが許容温度を越えるということを防止出来、
パティキュレートトラップに亀裂や溶損が発生すること
を防止でき、その耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての排出ガス後処理装置
の全体構成図、第２図は同上装置内のパティキュレート
トラップの圧損−パティキュレート堆積量特性線図、第
３図は同上装置の作動特性を示す信号波形図、第４図は
同上装置の制御プログラムのフローチャート、第５図は
パティキュレートトラップ内の特定位置の経時的温度変
化特性線図、第６図は従来の排出ガス後処理装置概略構
成図、第７図は未燃パティキュレートの拡大部分断面図
である。 21…排気路、27…パティキュレートトラップ、30…ヒー
タ、35…コントローラ、43…ポンプ、P1,P2…再生堆積
量。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気路中のパティキュレートトラップによ
   りパティキュレートを捕獲し、上記パティキュレートト
   ラップに上記パティキュレートを焼却する焼却手段を対
   設し、上記パティキュレートトラップ上のパティキュレ
   ートの堆積量情報を取り込むと共にその堆積量が再生を
   必要とする再生堆積量を上回った際に上記焼却手段を駆
   動させるコントローラを備えた排出ガス後処理装置にお
   いて、上記コントローラは上記パティキュレートトラッ
   プの再生時におけるパティキュレートトラップの焼却温
   度が設定された適性な再生処理温度を上回ったか否かを
   判断し、上回らない場合には、上記再生堆積量を適性時
   の値より低い値に設定することを特徴とする排出ガス後
   処理装置。