JPH0711935A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH0711935A
JPH0711935A JP5159437A JP15943793A JPH0711935A JP H0711935 A JPH0711935 A JP H0711935A JP 5159437 A JP5159437 A JP 5159437A JP 15943793 A JP15943793 A JP 15943793A JP H0711935 A JPH0711935 A JP H0711935A
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JP
Japan
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filter
pressure loss
regeneration
correction
exhaust gas
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Pending
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JP5159437A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Taniguchi
浩之 谷口
Nobushi Yasuura
信史 保浦
Keiichi Kato
恵一 加藤
Hideji Yoshida
秀治 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

(57)【要約】 【目的】正確なパティキュレ−ト捕集量の推定が可能な
排気ガス浄化装置を提供する。 【構成】パティキュレ−ト捕集量は一定回転数条件にお
いて圧力損失にほぼ対応するものとみなせ、圧力損失は
回転数と大体一定の関係をもつとみなせるので、本発明
では、圧力損失を回転数で補正して補正圧力損失を求
め、この補正圧力損失に基づいてパティキュレ−ト捕集
量を推定する。更に、再生の実施回数に応じて補正圧力
損失を修正する。これにより、フィルタの再生初期によ
る漏れや再生回数とともに増大するアッシュ堆積などに
よる圧力損失の変化を補正する。このようにすれば、こ
れらの要因により圧力損失が変化して、パティキュレ−
ト捕集量の推定値がドリフトするのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
中に含まれる微粒子成分(パティキュレ−ト)を捕集
し、再生する排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平4−66717号公報は、フィル
タの圧力損失が所定レベル以上の場合に、パティキュレ
−ト捕集量がしきい値レベルに達したと判断してフィル
タ再生を指令することを提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、フィ
ルタの圧力損失が所定レベル以上の場合にパティキュレ
−ト捕集量が再生捕集量値に達したと判定する方式であ
るが、フィルタの圧力損失は、フィルタ自体の経時変化
によっても変化する。すなわち、その使用初期(特に初
回)においては、各部の緩みなどにより実際のパティキ
ュレ−ト捕集量に比べて圧力損失が低く出る傾向があ
り、この傾向は再生加熱により上記緩みが締まって、解
消していく。
【0004】更に、エンジンから排出されるアッシュが
フィルタに堆積することにより、フィルタの圧力損失が
徐々に増大するので、再生を繰り返すにつれパティキュ
レ−ト捕集量に比べて圧力損失が増加していく。上記説
明したような理由により、パティキュレ−ト捕集量を過
大推定すると充分な温度上昇が望めず、着火失敗、再生
不良となる可能性が生じ、逆に捕集量を過小推定すると
温度過昇が生じて、フィルタにクラックが生じたり溶損
が生じたりする。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、正確なパティキュレ−ト捕集量の推定が可能な排
気ガス浄化装置を提供することを、その解決すべき課題
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、図5のクレーム対応図に示すように、ディ−ゼル
エンジンの排気経路に配設されたフィルタと、前記フィ
ルタの圧力損失に関連する信号を検出する圧力検出手段
と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段
と、前記圧力損失を前記回転数で補正した補正圧力損失
に基づいて前記フィルタのパティキュレ−ト捕集量を推
定する捕集量推定手段と、前記フィルタの加熱により前
記フィルタに捕集されたパティキュレ−トを燃焼させて
前記フィルタを再生する電熱手段と、前記推定捕集量が
所定レベルに達したかどうかを判別する再生時期判別手
段と、前記推定捕集量が所定レベルに達した場合に発せ
られるフィルタ再生指令の入力により前記電熱手段へ通
電する通電制御手段と、前記再生の実施回数に応じて前
記補正圧力損失を修正する補正圧力損失修正手段と、を
備えることを特徴としている。
【0007】好適な態様において、前記補正圧力損失修
正手段は、前記再生実施回数に応じて、前記補正圧力損
失に所定の補正値を加減算する。なお、フィルタの下流
側圧力がほぼ一定又は大気圧に近いとみなせる場合には
上記したフィルタの圧力損失を制御パラメータとする代
わりに、フィルタ上流側圧力を制御パラメータとして採
用することができる。
【0008】
【作用】パティキュレ−ト捕集量は一定回転数条件にお
いて圧力損失にほぼ対応するものとみなせ、圧力損失は
回転数と大体一定の関係をもつとみなせるので、本発明
では、圧力損失を回転数で補正して補正圧力損失を求
め、この補正圧力損失に基づいてパティキュレ−ト捕集
量を推定する。
【0009】更に本発明では、再生の実施回数に応じて
補正圧力損失を修正する。これにより、フィルタの初回
再生における漏れや再生回数とともに増大するアッシュ
堆積などによる圧力損失の変化を補正する。このように
すれば、これらの要因により圧力損失が変化して、パテ
ィキュレ−ト捕集量の推定値がドリフトするのを防止で
きる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、圧力損
失を回転数で補正して補正圧力損失を求め、この補正圧
力損失を再生の実施回数に応じて修正し、修正した補正
圧力損失によりパティキュレ−ト捕集量を推定するの
で、フィルタの圧力損失の内、パティキュレ−ト捕集量
に関係しない成分が経時的に変動しても、推定パティキ
ュレ−ト捕集量がドリフトしないという効果を奏する。
【0011】このため、パティキュレ−ト捕集量の過大
推定に伴う着火不良や再生不良、あるいは過小推定に伴
うフィルタ溶損やクラック発生を防止することができ
る。
【0012】
【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。この排気ガス浄化装置は両端密閉のフィルタ収
容ケース1を有し、フィルタ収容ケース1内にはその上
流側から下流側へ、排気圧検出用の上流側圧力センサ
(本発明でいう圧力検出手段)7、温度センサ6、ヒー
タ(本発明でいう電熱手段)11、フィルタ2、フィル
タ下流圧力検出用の下流側圧力センサ(本発明でいう圧
力検出手段)17が順番に配置されている。
【0013】フィルタ収容ケース1の上流側の端壁には
ディーゼルエンジン20の排気管3が配設されており、
排気管3の途中から送気管10が分岐されている。送気
管10は電磁弁14を通じて給気用のブロワ13の出口
に連結されている。一方、上記したヒータ11、ブロワ
13はコントローラ(本発明でいう捕集量推定手段、再
生時期判別指令手段、通電制御手段)8により駆動制御
され、また、ディーゼルエンジン20に装着された回転
数センサ18の出力信号はコントローラ8に出力され
る。
【0014】コントローラ8はA/Dコンバータ内蔵マ
イコン(図示せず)を具備しており、各種データを処理
して、ヒータ11、ブロワ13を制御して再生を実行す
るともに、異常発生時に異常警報ランプ9を点灯する
(異常信号を出力する)。フィルタ2はハニカムセラミ
ックフィルタ(日本碍子kk製、直径5.66インチ×
長さ6インチ)であって、コ−ジェライトを素材として
円柱形状に焼成されている。フィルタ2はその両端面を
貫通する多数の通気孔を有し、隣接する通気孔の一方は
上流端で封栓され、その他方は下流端で封栓されてい
る。排気ガスは隣接する通気孔間の多孔性隔壁を透過
し、パティキュレ−トだけが通気孔内に捕集される。フ
ィルタ2の両端面はケース1の両端面に所定距離を隔て
て対面している。
【0015】ヒータ11はニクロム線を素材とする電熱
抵抗体からなり、フィルタ2の再生時上流側に当たる端
面に近接配置されている。以下、この装置の動作を説明
する。 (パティキュレ−ト捕集動作)ディ−ゼルエンジン20
から排出された排気ガスは排気管3を通じてケース1内
に導入され、排気ガス中のパティキュレ−トはフィルタ
2で捕集され、浄化された排気ガスは尾管4から外部に
排出される。
【0016】(フィルタ再生動作)次に、このフィルタ
2の再生動作を図2〜図4のフローチャートに従って説
明する。なお、この装置ではフィルタ再生動作をエンジ
ン停止期間に外部電源から受電して手動操作による起動
により開始するものとする。なお、再生に際し、電磁弁
14が開放される。
【0017】まず、エンジン運転中に実施されるフィル
タ再生判別ルーチン(ステップ100〜111)及びエ
ンジン停止中に実施されるフィルタ再生実行ルーチン
(ステップ112〜116)からなるフィルタ再生ルー
チンを図2に示す。まず、エンジン20の起動とともに
フィルタ再生判別ルーチンがスタートされ、ステップ1
00にて、圧力センサ7、17が検出する排気圧力P
1,P2と、回転数センサ18が検出するエンジン回転
数nと、温度センサ6が検出する排気ガス温度Tに基づ
いて、パティキュレ−ト捕集量を算出する。
【0018】このパティキュレ−ト捕集量Gの算出を、
図3のサブルーチンにて詳細に説明する。まず、ステッ
プ1001にて、排気圧力P1,P2、回転数n及び排
気ガス温度Tを入力する。次に、ステップ1002に
て、フィルタ2の圧力損失(測定差圧)ΔP=P1−P
2に対する回転数n、排気ガス温度Tの影響を排除する
ために、以下の補正式により、補正差圧ΔPeqiを求
める。
【0019】 ΔPeqi=ΔP×(523/T)×(2600/n) 排気ガス温度Tは絶対温度であり、回転数nの単位はr
pmである。すなわち、上式により測定差圧ΔPを絶対
温度Tが523で、回転数nが2600の場合の補正差
圧ΔPeqiに補正する。したがって、本実施例では、
測定差圧ΔPは排気ガス温度T又は回転数nの変動に対
して逆比例するものと近似している。この補正差圧ΔP
eqiは50msec毎に算出する。
【0020】次のステップ1003〜1007にて、ス
テップ1002にて求めた補正差圧ΔPeqiの経時的
な変動を修正するサブルーチンを実行する。このサブル
ーチンを図3を参照して説明する。まず、今回の再生が
フィルタ供用後、初めてかどうかを内蔵の再生回数カウ
ンタ(図示せず)の値により調べ(1003)、初回で
あればステップ1004に進んで補正差圧ΔPeqiに
所定圧力値αを加算する。
【0021】この加算の理由は、フィルタ2の各種の隙
間、特にフィルタ2の外周面とフィルタ収容ケース1の
内周面との間の隙間から気流の漏れにより、初回の再生
前には補正差圧ΔPeqiが所定圧力値αだけ低くなる
ためである。この漏れは一度再生を実施すると、フィル
タ2とフィルタ収容ケース1との間に介設される断熱マ
ット(図示せず)などが膨張収縮したりして隙間を塞ぐ
ので、解消される。
【0022】ステップ1003にて再生が初回でなけれ
ば、ステップ1005に進み、今回の再生回数が10の
整数倍にあたるかどうかを調べ、そうでなければステッ
プ1008に進む。一方、今回の再生回数が10の整数
倍であれば、補正差圧ΔPeqiから所定圧力値βを減
算する(1006)。この減算の理由は、再生を実施す
るとアッシュ(オイルの燃え残り成分)などがフィルタ
2内に堆積し、このため再生を実施するにつれて補正差
圧ΔPeqiが所定圧力値βだけ増大するために、これ
を修正するためである。
【0023】次に、ステップ1007にて再生回数Nに
1を加え、圧力値α又はβで修正した補正差圧ΔPeq
iの移動平均値を算出する(1008)。すなわち、過
去において50msec毎に入力された各補正差圧ΔP
eqiの内、直前の64個の各算出値の平均を求め、こ
れを平均補正差圧ΔPeqmとする。次に、ステップ1
009にて、マイコン式のコントローラ8内蔵のメモリ
(図示せず)に記憶され、平均補正差圧ΔPeqmと捕
集量Gとの関係を記憶するテーブルに平均補正差圧ΔP
eqmを導入して、捕集量Gをサーチしてメインルーチ
ンにリターンする。
【0024】次に、ステップ108にて、サーチしたパ
ティキュレ−ト捕集量Gが所定のしきい値Gtを超過し
たかどうかを調べ、超過しなければステップ100にリ
ターンし、超過したらステップ111に進む。ステップ
111では、フィルタ再生を指令するランプ91を点灯
して、ルーチンを終了する。
【0025】その後、運転者がフィルタ再生を指令する
ランプ91の点灯を視認し、エンジン停止状態にて再生
スイッチ(図示せず)をオンすると、上記フィルタ再生
実行ルーチンが開始される。このルーチンでは、まずス
テップ112にてブロワ13を起動し、次に、内蔵のタ
イマーを起動し(114)、タイマー制御サブルーチン
を実行して再生動作を行い(116)、再生を終了す
る。
【0026】上記したタイマー制御サブルーチンについ
て図4を参照しつつ以下に説明する。このサブルーチン
は、ブロワ13への通電開始からの時間をパラメータと
して通電、送風制御を行うものであり、まずブロワ13
へ通電後、時間Ta(ここでは1分)経過したら(11
61)、ヒータ11への予熱電力の通電を開始する(1
162)。次に、ヒータ11への予熱電力の通電開始
後、時間Tb’経過したら、着火電力を通電し、ヒータ
11への通電開始後、時間Tbが経過したら(116
3)、ヒータ11への通電電力を着火電力から燃焼持続
電力に切り換える(1164)。次に、時間Tb経過
後、時間Tc経過したら(1165)、通電を停止する
(1166)。次に、通電停止後、時間Td経過したら
(1167)、送風を停止する(1168)。
【0027】以上説明したように本実施例では、まず、
フィルタ2の圧力損失(測定差圧)ΔP=P1−P2に
対する回転数n、排気ガス温度Tの影響を排除するため
に、補正差圧ΔPeqi=ΔP×(523/T)×(2
600/n)を求める。次に、再生回数Nに応じて補正
差圧ΔPeqiを所定レベルだけ変化させて、再生回数
Nに応じた補正差圧ΔPeqiの変動を相殺する。
【0028】したがって、本実施例によればパティキュ
レ−ト捕集量を一層高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を示すブ
ロック図、
【図2】その再生動作を示すフローチャート、
【図3】その再生動作を示すフローチャート、
【図4】その再生動作を示すフローチャート、
【図5】クレーム対応図。
【符号の説明】
2はフィルタ、6は温度センサ、7、17は圧力センサ
(圧力検出手段)、8はコントローラ(捕集量検出手
段、再生時期判別手段、通電制御手段、補正圧力損失修
正手段)、11はヒータ(電熱手段)、18は回転数セ
ンサ(回転数検出手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 恵一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 吉田 秀治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディ−ゼルエンジンの排気経路に配設され
    たフィルタと、 前記フィルタの圧力損失に関連する信号を検出する圧力
    検出手段と、 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記圧力損失を前記回転数で補正した補正圧力損失に基
    づいて前記フィルタのパティキュレ−ト捕集量を推定す
    る捕集量推定手段と、 前記フィルタの加熱により前記フィルタに捕集されたパ
    ティキュレ−トを燃焼させて前記フィルタを再生する電
    熱手段と、 前記推定捕集量が所定レベルに達したかどうかを判別す
    る再生時期判別手段と、 前記推定捕集量が所定レベルに達した場合に発せられる
    フィルタ再生指令の入力により前記電熱手段へ通電する
    通電制御手段と、 前記再生の実施回数に応じて前記補正圧力損失を修正す
    る補正圧力損失修正手段と、 を備えることを特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】前記補正圧力損失修正手段は、前記再生実
    施回数に応じて前記補正圧力損失に所定の補正値を加減
    算するものである請求項1記載の排気ガス浄化装置。
JP5159437A 1993-06-29 1993-06-29 排気ガス浄化装置 Pending JPH0711935A (ja)

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