JPH0712658Y2 - パーティキュレートトラップフィルタ再生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はパーティキュレートトラップフィルタ再生装置
に関する。

〈従来の技術〉 ディーゼルエンジン等では排気中に含まれる排気微粒子
（以下パーティキュレートと称する）を捕集するための
トラップフィルタが排気通路に介装されているが、排気
中に含まれるパーティキュレートがトラップフィルタに
捕集され、この捕集されたパーティキュレートが増加す
ると、トラップフィルタの目詰まりによって排気圧力が
上昇してエンジン性能が低下する。

このため、従来では、前記トラップフィルタの外周部に
ヒータ等の加熱装置を配してトラップフィルタに捕集さ
れたパーティキュレートを燃焼・除去し、トラップフィ
ルタの再生を図るようにしているものがある（実開昭61
-74616号公報等参照）。

また、車両走行中に発生したパーティキュレートをトラ
ップフィルタで捕集し、走行終了後に加熱装置を車両外
部の電源と接続するものもある。

ところで、パーティキュレートはある温度（約500℃）
以上でないと燃焼せず、また温度が上昇し過ぎると（10
00℃以上）トラップフィルタを熔損してしまう。従っ
て、加熱されたトラップフィルタの温度を温度検出手段
で検出し、該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電気ヒータを温
度制御すると共に、トラップフィルタ内にパーティキュ
レート燃焼用の空気を供給し、該トラップフィルタ内の
パーティキュレートを空気供給側から燃焼させるように
構成したトラップフィルタの再生装置がある。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記の従来装置にあっては、電気炉と同
様に穏やかなパーティキュレートの燃焼が行われるた
め、トラップフィルタ内の異常温度上昇の防止を図りつ
つ安全で且つ確実なパーティキュレートの除去再生が可
能であるが、電気ヒータの温度制御がトラップフィルタ
の前記空気の流れ方向に関して一様に制御されるため、
パーティキュレートの燃焼が完了した空気供給側のトラ
ップフィルタに関しても、トラップフィルタ全体のパー
ティキュレートの燃焼が完了するまで該電気ヒータは通
電されることとなり、もって電力のロスを生じる惧れが
ある。

本考案は上記の実情に鑑みてなされたもので、電気ヒー
タを温度制御しトラップフィルタ内のパーティキュレー
トを空気供給側から燃焼させるようにしたパーティキュ
レートトラップフィルタ再生装置において、トラップフ
ィルタ内の異常温度上昇の防止を図りつつ安全で且つ確
実なパーティキュレートの除去再生が図れ、かつエネル
ギの節約が図れるパーティキュレートトラップフィルタ
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〉 このため本考案では、第１図に示すように、エンジンの
排気通路に介装されてパーティキュレートを捕集するパ
ーティキュレートトラップフィルタを再生するパーティ
キュレートトラップフィルタ再生装置であって、トラッ
プフィルタ内に空気を供給する空気供給手段と、トラッ
プフィルタの外周部の温度を検出する外周部温度検出手
段と、トラップフィルタの外周部に配設した当該フィル
タ加熱用の電気ヒータと、外周部温度検出手段からの検
出信号に基づいて前記電気ヒータを所定の温度に制御す
る温度制御手段と、前記温度制御手段によるヒータ加熱
制御を前記空気供給手段側に位置する電気ヒータより順
次停止する加熱制御停止手段と、を備える構成とした。

〈作用〉 かかる構成によれば、温度制御手段により電気ヒータが
所定の温度に制御され、また空気供給手段によりトラッ
プフィルタ内に空気が供給されて、トラップフィルタ内
のパーティキュレートが空気供給側から燃焼してトラッ
プフィルタが再生される。

そして、加熱制御停止手段が前記空気供給手段側に位置
する電気ヒータより、順次、前記ヒータ加熱制御を停止
していくので、再生されたトラップフィルタに係る電気
ヒータはヒータ加熱制御が成されないことになる。

従って、トラップフィルタ内の異常温度上昇の防止を図
りつつエネルギの節約が図れることとなる。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図に基づいて説明する。

第１実施例を示す第２図において、排気通路を構成する
排気管１にはパーティキュレートトラップフィルタ再生
装置２が介装される。このパーティキュレートトラップ
フィルタ再生装置２は、円筒状のフィルタケース３内に
円筒状のシール材（図示せず）を介して収納されるセラ
ミック等の多孔質材で形成され、多数のセルを有したハ
ニカム構造のものであるところのパーティキュレートト
ラップフィルタ（以下フィルタと称する）４と、該フィ
ルタ４の外周を巻回されるヒータ固定用断熱材５と、該
ヒータ固定用断熱材５によって固定される電気ヒータ６
と、を備えて構成される。

また、フィルタ４の外周に巻回された電気ヒータ６の温
度Thを検出する熱電対７が側面からヒータ固定用断熱材
５の内に突入されるが、フィルタ４は円筒状のシール材
及びヒータ固定用断熱材５を介してフィルタケース３に
保持されているので、熱電対７により検出されるヒータ
６の温度Thは略フィルタ４の外周部の温度Taを検出する
外周部温度検出手段としての機能を奏するものである。

排気通路１のフィルタ４上流側には電磁弁８により駆動
される図示しないエアシリンダ等で開閉する通路開閉弁
９が設けられており、また該通路開閉弁９とフィルタ４
との間のフィルタケース３には送風ユニット21に連通す
る送風管22が開口している。ここで、送風ユニット21に
より送風管22を介してフィルタ４内に空気が供給される
ので、送風ユニット21及び送風管22により空気供給手段
が構成される。

さらに、本実施例に係る構成として、電気ヒータ６は排
気通路１のフィルタ４上流側，即ち空気供給手段側に位
置する上流側電気ヒータ6aと下流側に位置する下流側電
気ヒータ6bとに分割されており、該ヒータ6a及び6bへの
通電を制御する温度制御手段としての温度コントロール
ユニット10には、熱電対７からの検出信号が入力され、
一方電磁弁８及び上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒ
ータ6bへ制御信号が出力される。尚、11は外部電源接続
コンセントである。

次に動作を説明する。

車両走行中は発生したパーティキュレートをフィルタ４
に捕集する。そして、例えば１日の走行が終了して車両
を車庫等に入れた時に外部電源接続コンセント11を商用
電源等の外部電源に接続し、温度コントロールユニット
10により電磁弁８に通電して通路開閉弁９を閉じてフィ
ルタ４内への空気の流入を制限し、フィルタ４の温度を
熱電対７で検出し上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒ
ータ6bへの通電を制御する。また、通路開閉弁９を閉
じ、上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒータ6bへの通
電によりフィルタ４の温度が上昇した後に、送風ユニッ
ト21から空気を供給して、フィルタ４に捕集したパーテ
ィキュレートを空気供給側より燃焼することにより、フ
ィルタ４の再生を行う。

以下、第３図のフローチャート及び第４図のタイムチャ
ートに基づいて温度コントロールユニット10の作用を説
明する。

ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では電磁弁８
に通電して通路開閉弁９を閉じてフィルタ４内への空気
の流入を制限すると共に、後述する送風ユニット21によ
る空気がフィルタ４に供給されるようにする。

ステップ２では、上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒ
ータ6bへの通電制御を開始する。

ここで、ヒータ6a及び6bへの通電制御について、第５図
に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

ステップ61では、熱電対７により検出されるヒータ６の
温度Thが略フィルタ４の外周部の温度Taと等しいので、
温度Thを検出する。

ステップ62では、前記温度Thがパーティキュレート燃焼
開始温度T₃より高いヒータの設定下限温度T₂以下か否か
を判断し、以下であれば、パーティキュレートの燃焼温
度に達していないとしてステップ63に進み、ヒータ6a及
び6bをONとする。

前記温度Thが設定下限温度T₂より高い場合はステップ64
で設定上限温度T₁より高いか否かを判断し、高い場合は
フィルタ４の熔損の惧れがあるとして、ステップ65でヒ
ータ6a及び6bをOFFとし、また高くない場合、即ちヒー
タ６の温度ThがT₂＜Th≦T₁の場合はステップ66に進み、
ヒータ6a及び6bの現状を維持する。

ステップ３では、上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒ
ータ6bヘの通電制御を開始してからの経過時間ｔが所定
時間t₀を経過したか否かを判断する。ここで、所定時間
t₀は、上記側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒータ6bへ通
電を開始することにより、前記温度Th即ちフィルタ４の
外周部の温度Taがパーティキュレート燃焼開始温度T₃を
超えるのに必要な時間であり、予め実験等の結果により
設定されるものである。

ステップ３で通電制御を開始してから所定時間t₀が経過
したと判断されると、ステップ４に進み送風ユニット21
に空気供給開始の制御信号が入力され、送風管22を介し
て空気がフィルタ４に供給される。即ち、当該ステップ
は空気供給手段に相当する。

ステップ５では、上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒ
ータ6bへの通電制御を開始してからの経過時間ｔが所定
時間t₁を経過したか否かを判断する。ここで、本考案に
係るパーティキュレートトラップフィルタ再生装置２に
あっては、フィルタ４の再生時は、先ず通路開閉弁９を
閉じて上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒータ6bへの
通電制御を開始して、フィルタ４全体の温度を高め、フ
ィルタ４の外周部の温度Taがパーティキュレート燃焼開
始温度T₃を超えてから燃焼用の空気を供給し、フィルタ
４に捕集されたパーティキュレートを燃焼させる方式で
あるので、該パーティキュレートは排気通路１の空気供
給側から燃焼を開始するものである。ここで、前記所定
時間t₁は、上流側電気ヒータ6aが設けられる箇所のフィ
ルタ４内のパーティキュレートが燃焼し、当該部分の再
生が完了したとされる時間であり、予め実験等の結果に
より設定されるものである。

ステップ５で通電制御を開始してから前記所定時間t₁が
経過したと判断されると、ステップ６に進み、上流側電
気ヒータ6aへのヒータ加熱制御を終了して上流側電気ヒ
ータ6aを完全にOFFとする。

ステップ７では、上流側電気ヒータ6a及び下流側電気ヒ
ータ6bへの通電制御を開始してからの経過時間ｔが所定
時間t₂を経過したか否かを判断する。ここで、該所定時
間t₂はフィルタ４内のパーティキュレートが全て燃焼
し、フィルタ４全体の再生が完了したとされる時間（所
謂再生所要時間）であり、パーティキュレートの捕集量
で決まるものである。また、フィルタ４のパーティキュ
レート捕集量は車両の実走行時間により概略求めること
が可能であるので、もって前記再生所要時間t₂は車両の
実走行時間より概略決定されるものである。

ステップ７で通電制御を開始してから前記所定時間t₂が
経過したと判断されると、ステップ８に進み、フィルタ
４全体の再生が完了したとして下流側電気ヒータ6bへの
ヒータ加熱制御も終了してヒータ6bを完全にOFFとす
る。

即ち、ステップ６及びステップ８の機能が加熱制御停止
手段に相当する。

そして、ステップ９で送風ユニット21に空気供給停止の
制御信号が入力されて空気供給が停止され、ステップ10
で通路開閉弁９を開として、フィルタ４の再生を完了す
る。

このように、相対的に早くパーティキュレートの燃焼が
完了しフィルタ４の再生が完了した、空気供給側に位置
するフィルタ４については、上流側電気ヒータ6aのヒー
タ加熱制御を相対的に早く終了することによりフィルタ
４再生に必要な電力エネルギを節約することが可能とな
る。なお、上流側電気ヒータ6aをOFFとしても、当該部
分のフィルタ４に関しては燃焼・再生が完了しているの
で下流側の燃焼・再生に影響を及ぼすことは無い。

また本実施例では、再生所要時間t₂を車両の実走行時間
より決定しているので、再生完了後も電気ヒータ６に通
電するようなことがなく、電力エネルギを節約すること
ができる。

次に第６図及び第７図を参照しつつ、本考案に係る第２
実施例を説明する。尚、第２図に示したシステム構成と
同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

本第２実施例に係る構成として、フィルタ４の外周に巻
回される電気ヒータ30は排気通路１の上流側に位置する
上流電気ヒータ30aと、下流側に位置する下流電気ヒー
タ30cと、上流電気ヒータ30aと下流電気ヒータ30cとの
間に位置する中流電気ヒータ30bとに分割されており、
該ヒータ30a、30b及び30cへの通電を制御する温度制御
手段としての温度コントロールユニット10には、熱電対
７からの検出信号が入力され、一方電磁弁８及び上流電
気ヒータ30a、中流電気ヒータ30b及び下流電気ヒータ30
cへ制御信号が出力される。

次に動作を説明する。

本第２実施例においても、車両走行中は発生したパーテ
ィキュレートをフィルタ４に捕集する。そして、例えば
１日の走行が終了して車庫等に入れた時に外部電源接続
コンセント11を商用電源等の外部電源に接続し、温度コ
ントロールユニット10により電磁弁８に通電して通路開
閉弁９を閉じてフィルタ４内への空気の流入を制限し、
フィルタ４の温度を熱電対７で検出し上流電気ヒータ30
a、中流電気ヒータ30b及び下流電気ヒータ30cへの通電
を制御する。また、通路開閉弁９を閉じ、上流電気ヒー
タ30a、中流電気ヒータ30b及び下流電気ヒータ30cへの
通電によりフィルタ４の温度が上昇した後に、送風ユニ
ット21から空気を供給して、フィルタ４に捕集したパー
ティキュレートを上流側より燃焼することにより、フィ
ルタ４の再生を行う。

そして、本第２実施例においては各ヒータへの通電制御
を開始してから所定時間t₃が経過後に上流電気ヒータ30
aへのヒータ加熱制御を終了して上流電気ヒータ30aを完
全にOFFとする。

また、所定時間t₄が経過後に中流電気ヒータ30bへのヒ
ータ加熱制御を終了して中流電気ヒータ30bを完全にOFF
とする。

さらに、上流電気ヒータ30a、中流電気ヒータ30b及び下
流電気ヒータ30cへの通電制御を開始してからの経過時
間ｔが所定時間t₅を経過したか否かを判断する。ここ
で、該所要時間t₅はフィルタ４内のパーティキュレート
が全て燃焼し、フィルタ４全体の再生が完了したとされ
る時間（所謂再生所要時間）であり、パーティキュレー
トの捕集量で決まるものである。そして、前記所定時間
t₅が経過したと判断されると、フィルタ４全体の再生が
完了したとして下流電気ヒータ30cへのヒータ加熱制御
も終了してヒータ30cを完全にOFFとする。

即ち本第２実施例にあっては、ヒータを３分割し、相対
的に早くパーティキュレートの燃焼が完了しフィルタ４
の再生が完了した空気供給側については、より早くヒー
タ30へのヒータ加熱制御を終了することによりフィルタ
４再生に必要な電力エネルギを節約するものである。

尚、ヒータ制御の分割は以上説明した実施例に限定され
るものでは無く、当該制御を複数に分割し空気供給側に
位置するヒータに係るヒータ加熱制御より順次停止する
構成とすればよいことは勿論である。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案のパーティキュレートトラ
ップフィルタ再生装置は、トラップフィルタの外周部に
配設した電気ヒータを所定の温度に制御する温度制御手
段によるヒータ加熱制御を空気供給手段側に位置する電
気ヒータより順次停止する構成としたので、穏やかなパ
ーティキュレートの燃焼が行われ、トラップフィルタ内
の異常温度上昇の防止を図りつつ安全で且つ確実なパー
ティキュレートの除去再生ができると共に、パーティキ
ュレートの燃焼が完了しトラップフィルタの再生が完了
した空気供給側のトラップフィルタについては、より早
く電気ヒータへのヒータ加熱制御が終了されるので、再
生が効果的に行えて、しかも無駄なエネルギ消費をする
ことを防止できる実用的効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るパーティキュレートトラップフィ
ルタ再生装置の構成を示すブロック図、第２図は本考案
の第１実施例に係るシステム構成図、第３図及び第５図
は同上実施例の作用を説明するフローチャート、第４図
は同上実施例に係るタイムチャート、第６図は本考案の
第２実施例に係るシステム構成図、第７図は同上実施例
に係るタイムチャートである。 ２……パーティキュレートトラップフィルタ再生装置、
４……パーティキュレートトラップフィルタ、6a,6b,30
a,30b,30c……電気ヒータ、７……熱電対、９……通路
開閉弁、10……温度コントロールユニット

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パーティ
   キュレートを捕集するパーティキュレートトラップフィ
   ルタを再生するパーティキュレートトラップフィルタ再
   生装置であって、トラップフィルタ内に空気を供給する
   空気供給手段と、トラップフィルタの外周部の温度を検
   出する外周部温度検出手段と、トラップフィルタの外周
   部に配設した当該フィルタ加熱用の電気ヒータと、外周
   部温度検出手段からの検出信号に基づいて前記電気ヒー
   タを所定の温度に制御する温度制御手段と、前記温度制
   御手段によるヒータ加熱制御を前記空気供給手段側に位
   置する電気ヒータより順次停止する加熱制御停止手段
   と、を備えたことを特徴とするパーティキュレートトラ
   ップフィルタ再生装置。