JPH0710034Y2 - パティキュレートトラップフィルタの再生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、排気ガス中の炭素粒子等のパティキュレート
を捕集するパティキュレートトラップフィルタの再生装
置に関する。

〔従来の技術〕

自動車等のディーゼルエンジンから放出される排気ガス
中には未燃焼成分であるパティキュレート（炭素粒子等
の微粒子成分）が多く含まれており、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化を実施するに当たっては上記パティキュレ
ートを除去することが不可欠とされている。

その為、従来、排気ガス中のパティキュレートを捕集す
るパティキュレートトラップフィルタ（以下「トラップ
フィルタ」という）を排気通路中に装着して排気ガスの
浄化を図っている。然し、トラップフィルタをそのまま
の状態にしておくと、トラップフィルタへのパティキュ
レートの捕集が進み目詰まりが生じて通気抵抗が増大
し、エンジンの性能が低下する虞があった。

そこで、昨今では、トラップフィルタの上流側と下流側
の差圧を検出して、適当な周期で捕集されたパティキュ
レートをバーナ装置やヒータ装置等の加熱装置で燃焼さ
せて除去し、トラップフィルタの再生を図るトラップフ
ィルタの再生装置が提案されている。又、実開昭61−74
616号公報には、排気通路に加熱装置とトラップフィル
タをバイパスする排気バイパス通路を形成して、再生時
に排気ガスを排気バイパス通路へバイパスさせる構造の
ものが開示されている。

一方、主に駐，停車中にトラップフィルタの再生を図る
構造のものとしては、本出願人の提案に係る実開昭63−
132822号公報に開示される考案や、同じく本出願人の提
案に係る実願平１−27247号の考案がある。

即ち、当該公報に開示される考案は、トラップフィルタ
をその中心部に設けたヒータで加熱し、そのトラップフ
ィルタの温度を温度検出手段で検出して、検出温度に応
じて上記ヒータを温度コントローラで制御することによ
りトラップフィルタの温度を調整すると共に、空気の流
入口のファン，排気通路の通路開閉弁を制御して、トラ
ップフィルタ再生開始時にトラップフィルタ内へ空気を
送るものである。又、後者の実願平１−27247号に係る
考案は、温度制御手段を車両外部の電源と接続して、温
度検出手段の検出温度に応じてトラップフィルタの温度
が一定温度となるようにヒータを加熱制御し、且つトラ
ップフィルタの上流側と下流側の通路開閉弁を閉じて空
気を遮断し、限られた空気量でトラップフィルタ内のパ
ティキュレートを燃焼させたものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

然し乍ら、上記実開昭63−132822号公報に開示される従
来例にあっては、ヒータによるフィルタの昇温開始と同
時に空気を送風している為、送風空気によりトラップフ
ィルタが冷却され、ヒータ装置を昇温してトラップフィ
ルタをパティキュレート燃焼温度まで加熱するのに時間
が掛かっていた。又、後者の従来例にあっては、加熱温
度を均一に保つことができ燃焼が穏やかな為、大捕集量
であっても安全に均一に燃焼でき、高効率の再生ができ
るといった優れた特徴があるが、その反面、限られた空
気量でパティキュレートを燃焼させる為、トラップフィ
ルタの再生に非常に時間が掛かっていた。

本考案は斯かる実情に鑑み案出されたもので、主に駐，
停車時にトラップフィルタの再生を行なう再生装置であ
って、トラップフィルタの再生時に掛かるトラップフィ
ルタの昇温時間及びパティキュレートの燃焼による再生
時間の短縮を図り、然も、安全に且つ高効率の再生が得
られるトラップフィルタの再生装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

斯かる目的を達成するために、本考案のトラップフィル
タの再生装置は、エンジンの排気通路に介装されて排気
ガス中のパティキュレートを捕集するトラップフィルタ
と、当該トラップフィルタの上流側排気通路に、排気遮
断バルブを有する助燃エア供給通路を介して接続された
エア送風ユニットと、当該助燃エア供給通路の接続部の
上流側排気通路を遮断する排気シャッタと、上記トラッ
プフィルタの外周に周設したヒータ装置と、当該ヒータ
装置のヒータ温度を検出するヒータ温度検出手段と、当
該ヒータ温度検出手段からの温度信号を入力し、検出し
たヒータ温度により上記ヒータ装置をON・OFF制御する
ヒータ温調ユニットと、トラップフィルタ再生開始時
に、上記排気シャッタを閉じヒータ温調ユニットを作動
させると共に、上記ヒータ温度検出手段からの温度信号
を入力し、ヒータ温度がトラップフィルタ再生温度に達
した後、上記排気遮断バルブを開き送風ユニットを作動
する再生コントローラとからなるものである。

〔作用〕

本考案によれば、車両の駐，停車時にトラップフィルタ
を再生する場合、再生開始と同時に再生コントローラが
排気通路の排気シャッタを作動して排気通路を遮断する
と共に、ヒータ温調ユニットを作動してヒータ装置の昇
温を開始する。この時、ヒータ温度検出手段から出力さ
れた温度信号が再生コントローラ及びヒータ温調ユニッ
トに入力する。そして、上記ヒータ装置のヒータ温度が
パティキュレート燃焼温度に達してパティキュレートが
燃焼し、その燃焼熱とヒータ装置による加熱によって温
度が更に所定温度上昇すると、上記再生コントローラが
温度信号に基づき送風ユニットを作動して送風を開始
し、且つ助燃エア供給通路の排気遮断バルブを作動し助
燃エア供給通路を開いてトラップフィルタ内に空気を供
給する。従って、トラップフィルタ内には燃焼に充分な
空気が供給されることとなる。

又、ヒータ装置が設定温度まで昇温すると、ヒータ温調
ユニットがヒータ温度検出手段から入力される温度信号
に基づきON・OFF制御してヒータ装置の設定温度を維持
する。従って、トラップフィルタは均一に熱せられ、再
生処理が為されることとなる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図及び第２図は本考案に係るトラップフィルタの再
生装置の一実施例を示す。

第１図に於いて、符号１はディーゼルエンジンの排気通
路３に装着され、排気ガス中のパティキュレートを捕集
するトラップフィルタで、当該トラップフィルタ１の上
流側排気通路３には、空気をトラップフィルタ１内に送
風する送風ユニット５が助燃エア供給通路７を介して接
続されている。

そして、上記助燃エア供給通路７には、流路を常時遮断
する排気遮断バルブ９が上記排気通路３との接続部3aと
送風ユニット５との間に装着されており、当該排気遮断
バルブ９が送風ユニット５側への排気ガスの流入を防ぐ
ようになっている。

更に、上記排気通路３には、トラップフィルタ１の再生
時に当該排気通路３を遮断する常時開の排気シャッタ11
が上記助燃エア供給通路７の接続部3aの上流側に装着さ
れている。

又、上記トラップフィルタ１の外周には、ヒータ装置13
が周設されると共に、当該ヒータ装置13のヒータ温度及
びトラップフィルタ１の外周温度（ヒータ温度とトラッ
プフィルタ１の外周温度とは略同一温度である為、以下
「ヒータ温度」という）を検出するヒータ温度センサ15
が配設されている。

そして、上記ヒータ温度センサ15から出力される温度信
号は、上記ヒータ装置13を作動するヒータ温調ユニット
17に入力されている。当該ヒータ温調ユニット17は再生
コントローラ19によって作動するもので、ヒータ温度セ
ンサ15からの温度信号によって検出温度と設定温度とを
比較，判断して、第２図に示す如く検出温度が設定温度
t₁よりも低い場合にはヒータ装置13をONにしてトラップ
フィルタ１を加熱し、検出温度が設定温度t₁よりも高い
場合にはヒータ装置13をOFFにして上記ヒータ装置13をO
N・OFF制御するようになっている。

更に、上記ヒータ温度センサ15から出力される温度信号
は、上記再生コントローラ19に入力されており、当該再
生コントローラ19はトラップフィルタ１の再生開始時に
上記排気シャッタ11を作動し排気通路３を遮断すると共
に、上記ヒータ温調ユニット17を作動させるようになっ
ている。

又、上記再生コントローラ19はヒータ温度が、パティキ
ュレート燃焼温度に達してパティキュレートが燃焼し、
その燃焼熱とヒータ装置による加熱によって温度が更に
所定温度上昇した温度、即ちトラップフィルタ再生温度
t₂（パティキュレート燃焼温度＋所定温度、例えば、60
0℃）に達した場合に、上記送風ユニット５を作動して
送風を開始し、且つ排気遮断バルブ９を作動して助燃エ
ア供給通路７を開くようになっている。そして、上記送
風ユニット５及び排気遮断バルブ９が作動することによ
って、送風ユニット５から送風される空気が排気通路３
を介してトラップフィルタ１内に供給されるようになっ
ている。尚、図中、符号21はマフラを示す。

本実施例はこのように構成されているので、車両走行中
はエンジンから放出されたパティキュレートをトラップ
フィルタ１が捕集する。そして、車両走行終了後、車庫
等でトラップフィルタ１を再生する際、先ず再生開始と
同時に再生コントローラ19が排気シャッタ11を作動して
排気通路３を遮断すると共に、ヒータ温調ユニット17を
作動してヒータ装置13によるトラップフィルタ１の昇温
を開始する。この時、再生コントローラ19及びヒータ温
調ユニット17には、ヒータ温度センサ15からの温度信号
が入力している。そして、第２図の如くヒータ装置13に
よってトラップフィルタ１を昇温し、ヒータ温度がトラ
ップフィルタ再生温度t₂に達すると、ヒータ温度センサ
15から温度信号が入力された再生コントローラ19が送風
ユニット５を作動して送風を開始し、且つ排気遮断バル
ブ９を開放し助燃エア供給通路７を開き、送風ユニット
５から送風する空気を排気通路３を介してトラップフィ
ルタ１内に供給することとなる。

更に、上記トラップフィルタ１が昇温してヒータ温度が
設定温度に達すると、上記ヒータ温調ユニット17によっ
てヒータ装置13がOFF制御されて設定温度を維持するこ
ととなる。

尚、トラップフィルタ再生完了に時期判断は、トラップ
フィルタ再生開始後の経過時間で行なう。

このように本実施例は、トラップフィルタ再生時、ヒー
タ温度がトラップフィルタ再生温度t₂に昇温され、パテ
ィキュレートが燃焼し始めた後、トラップフィルタ１内
に強制的に空気を送風し、燃焼に必要な空気を供給して
いるので、ヒータ装置13の昇温時のエネルギが無駄なく
トラップフィルタ１の昇温に利用できると共に、パティ
キュレートの燃焼を助勢することとなる。

従って、本実施例によれば、上記実開昭63−132822号公
報に開示される考案の如くヒータ装置13の昇温時にトラ
ップフィルタ１が送風によって冷却されることがないの
で、トラップフィルタの昇温時間の短縮が図れることと
なった。又、トラップフィルタがパティキュレート燃焼
温度に達した後、パティキュレートの燃焼を助勢する為
の空気が供給されるので、再生時間の短縮が図れる利点
を有すると共に、安全且つ高効率の再生が得られること
となる。

尚、上記実施例は、車庫等での駐，停車時に於いてトラ
ップフィルタを再生する装置としたが、上記実施例に用
いた装置を排気系に複数装備し、車両走行中であっても
交互に捕集，再生を行なうことができるようにしても良
い。

又、図示しないが、上記送風ユニット５からトラップフ
ィルタ１内へ供給する送風空気の量を所定の範囲内に限
定するようにしても良い。

即ち、ヒータ温度がトラップフィルタ再生温度t₂に達
し、ヒータ温度センサ15から温度信号が入力された再生
コントローラ19が送風ユニット５に指令を送って送風を
開始する際に、送風ユニット５から送風する空気量Qa＝
（トラップフィルタ容積）×（1.0〜2.0）／分の範囲内
で送風するようにしても良い。

尚、上記（1.0〜2.0）の値は、本出願人が実験した際に
実験値である。そして、上記空気量Qaがその範囲内より
も少ないと、空気量Qaが範囲内と比して再生時間が延長
し、更には、パティキュレートの未燃焼部分が生じて再
生効率が低下する。又、空気量Qaがその範囲内よりも多
いと、空気量Qaが範囲内の再生時と比して局部的に最高
温度が上昇する。特に、径方向での温度差の許容範囲を
越えてクラックを発生する。更に、過度の場合には溶損
温度に達する。

このように、ヒータ温度がトラップフィルタ再生温度t₂
に達して、再生コントローラ19が送風ユニット５及び排
気遮断バルブ９を作動し送風ユニット５からトラップフ
ィルタ１内へ空気を送風する際に、その送風する空気量
QaをQa＝（トラップフィルタ容積）×（1.0〜2.0）／分
の範囲内で供給するようにすれば、トラップフィルタ１
内に燃焼の為の適切量の空気が供給されることとなる。

従って、送風空気量を上記範囲内に限定すれば、上記実
施例と同様の効果が得られることは勿論のこと、供給す
る空気量によって生じる虞のある再生効率の低下や、ク
ラック，溶損等の不具合を解消できる利点を有する。

〔考案の効果〕 以上述べたように、本考案によれば、ヒータ装置の昇温
時にトラップフィルタが送風によって冷却されることな
く、トラップフィルタの昇温時間の短縮が図れると共
に、トラップフィルタがパティキュレート燃焼温度に達
した後、パティキュレートの燃焼を助勢する為の空気の
供給されるので再生時間の短縮が図れることとなる。然
も、安全且つ高効率の再生が得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るトラップフィルタの再
生装置の概略構成図、第２図はヒータ温度によるヒータ
装置と送風ユニットの制御線図である。 １……トラップフィルタ ３……排気通路 ５……送風ユニット ７……助燃エア供給通路 ９……排気遮断バルブ 11……排気シャッタ 13……ヒータ装置 15……ヒータ温度センサ 17……ヒータ温調ユニット 19……再生コントローラ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気通路に介装されて排気ガス
   中のパティキュレートを捕集するパティキュレートトラ
   ップフィルタと、当該パティキュレートトラップフィル
   タの上流側排気通路に、排気遮断バルブを有する助燃エ
   ア供給通路を介して接続されたエア送風ユニットと、当
   該助燃エア供給通路の接続部の上流側排気通路を遮断す
   る排気シャッタと、上記パティキュレートトラップフィ
   ルタの外周に周設したヒータ装置と、当該ヒータ装置の
   ヒータ温度を検出するヒータ温度検出手段と、当該ヒー
   タ温度検出手段からの温度信号を入力し、検出したヒー
   タ温度により上記ヒータ装置をON・OFF制御するヒータ
   温調ユニットと、パティキュレートトラップフィルタ再
   生開始時に、上記排気シャッタを閉じヒータ温調ユニッ
   トを作動させると共に、上記ヒータ温度検出手段からの
   温度信号を入力し、ヒータ温度がパティキュレートトラ
   ップフィルタ再生温度に達した後、上記排気遮断バルブ
   を開き送風ユニットを作動する再生コントローラとから
   なることを特徴とするパティキュレートトラップフィル
   タの再生装置。