JPH0719029A - ディーゼル機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】クラックを生じさせることなく排気ガス中のパ
ティキュレートを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を再生す
る。 【構成】再生終了時のＤＰＦ５の現在温度を検出する温
度センサ２０を設け、コントローラ（ＥＣＵ）１１の空
冷手段は、再生終了時に再生用電気ヒータ６への通電を
停止し、再生終了時から現在温度が熱衝撃クラック発生
下限を下回るまでの間はエアポンプ１４の駆動を継続す
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機関の排気ガ
ス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼル機関の排気ガス浄化装
置として、例えば、特開平４−２５９６２０号公報開示
のものが知られている。この排気ガス浄化装置は、ディ
ーゼル機関の排気通路に配設され、排気ガス中のパティ
キュレートを捕集するフィルタ（以下、ＤＰＦとい
う。）と、このＤＰＦの下流側に当接され、ＤＰＦに捕
集されたパティキュレートを燃焼除去する再生用電気ヒ
ータと、ＤＰＦの下流に設けられ、開閉弁を介して焼却
用の空気を供給する給気手段としてのエアポンプと、一
定電力供給手段等とを備えたものである。

【０００３】この排気ガス浄化装置では、捕集したパテ
ィキュレートによりＤＰＦが目詰まりを生じれば、ＤＰ
Ｆのパティキュレートを燃焼除去すべく、排気ガスをＤ
ＰＦからバイパスするとともに、再生用電気ヒータに通
電し、またエアポンプから焼却用の空気を供給し、もっ
てＤＰＦを再生処理する。このとき、一定電力供給手段
等がデューティ制御によってバッテリからの再生用電気
ヒータ及び／又はエアポンプへの供給電力を一定化する
ため、実際のバッテリ電圧の変動とは無関係に再生用電
気ヒータの発熱量や空気吐出量が一定にされる。この結
果、ＤＰＦの再生状態の変動が小さくされ、これにより
再生効率が最大限に高められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、再生直後のＤ
ＰＦはパティキュレート燃焼温度である７００〜９００
℃に達しており、この状態でＤＰＦに排気ガスを再導入
すれば、排気ガスがアイドル状態において１００℃以下
であるため、６００℃以上の温度差（Δｔ）がＤＰＦの
熱衝撃となって生じ、一般に熱衝撃クラック発生下限が
Δｔ＝５５０℃であるＤＰＦにクラックを生じるおそれ
がある。

【０００５】本発明は、クラックを生じさせることなく
ＤＰＦを再生することを解決すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明のディーゼル機関の排気ガス浄化装置は、
上記課題を解決するため、ディーゼル機関の排気通路に
配設され、排気ガス中のパティキュレートを捕集するＤ
ＰＦと、該ＤＰＦと当接され、該ＤＰＦに捕集された該
パティキュレートを燃焼除去する再生用電気ヒータと、
該ＤＰＦに該パティキュレートの燃焼を促す空気を供給
する給気手段と、該再生用電気ヒータの通電時間及び該
給気手段が供給する空気量を制御する制御部と、をもつ
ディーゼル機関の排気ガス浄化装置において、再生終了
時の前記ＤＰＦの現在温度を検出する温度検出手段を設
け、前記制御部は、再生終了時に前記再生用電気ヒータ
への通電を停止し、再生終了時から該現在温度が熱衝撃
クラック発生下限を下回るまでの間は前記給気手段の駆
動を継続する空冷手段を備えたという新規な手段を講じ
ている。

【０００７】（２）本発明のディーゼル機関の排気ガス
浄化装置では、空冷手段は、温度検出手段の信号により
フィルタの現在温度を検出する現在温度検出手段と、タ
イマにより再生終了を判断する再生終了判断手段と、再
生終了判断手段の信号により再生用電気ヒータへの通電
を停止するヒータ通電停止手段と、ヒータ通電停止手段
の信号を入力し、現在温度検出手段の信号により現在温
度がフィルタの熱衝撃クラック発生下限を下回ったか否
かを判断する空冷状態判断手段と、空冷状態判断手段の
信号により給気手段への通電を停止する給気通電停止手
段とからなることができる。

【０００８】

【作用】

（１）本発明の排気ガス浄化装置では、制御部の空冷手
段が再生終了時に再生用電気ヒータへの通電を停止す
る。そして、温度検出手段が再生終了時のＤＰＦの現在
温度を検出し、再生終了時から現在温度が熱衝撃クラッ
ク発生下限を下回るまでの間は給気手段の駆動を継続す
る。このとき、給気手段によりＤＰＦに供給される空気
は再生終了後の再生用電気ヒータの温度低下に伴って低
下していくため、ＤＰＦはかかる空気によって熱衝撃を
受けることはない。

【０００９】このため、ＤＰＦへの排気ガスの再導入が
再生終了時から遅延され、排気ガスの再導入の際には、
ＤＰＦは十分に空冷されて現在温度が熱衝撃クラック発
生下限を下回っており、排気ガスがアイドル状態におい
て１００℃以下であっても、ＤＰＦにはほとんど熱衝撃
が生じない。 （２）請求項２記載の構成を採用すれば、現在温度検出
手段が温度検出手段の信号によりフィルタの現在温度を
検出する。また、再生終了判断手段はタイマにより再生
終了を判断し、ヒータ通電停止手段が再生終了判断手段
の信号により再生用電気ヒータへの通電を停止する。こ
のとき、給気手段はまだ駆動されている。そして、空冷
状態判断手段は、ヒータ通電停止手段の信号を入力し、
現在温度検出手段の信号により現在温度がフィルタの熱
衝撃クラック発生下限を下回ったか否かを判断し、給気
通電停止手段は空冷状態判断手段の信号により給気手段
への通電を停止する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。この排気ガス浄化装置は図示しない
フォークリフトに装備されたものであり、図１に示すよ
うに、ディーゼル機関１と接続されたエキゾーストマニ
ホールド２にはエキゾーストパイプ３が接続され、この
エキゾーストパイプ３にはジャケット４が接続されてい
る。このジャケット４内には、ＤＰＦ５と、このＤＰＦ
５の上流側に対面する再生用電気ヒータ６とが内装され
ている。

【００１１】ＤＰＦ５は、上流側及び下流側の端面がそ
れぞれ交互に閉塞された多孔質コージライト製ハニカム
担体である。このＤＰＦ５は、ジャケット４との間に図
示しない膨張性セラミックマットを介して保持されてい
る。再生用電気ヒータ６のヒータ線はＳＩＴリレー７に
接続され、ＳＩＴリレー７はメカリレー８に接続され、
メカリレー８はコネクタ９を介してＡＣ２００Ｖの外部
電源１０に接続可能になされている。また、ＳＩＴリレ
ー７及びメカリレー８は制御部としてのコントローラ
（ＥＣＵ）１１に接続され、コントローラ１１の信号に
より制御されるようになされている。

【００１２】エキゾーストパイプ３には給気パイプ１２
が接続されており、給気パイプ１２は電磁弁１３を介し
て他端が大気に開放されたエアポンプ１４に接続されて
いる。エアポンプ１４はＦＥＴ１５に接続されている。
電磁弁１３及びＦＥＴ１５もメカリレー８に接続され、
コントローラ１１に接続されてコントローラ１１の信号
により制御されるようになされている。

【００１３】また、ディーゼル機関１には回転数センサ
１６が装備され、ジャケット４の上下流には、圧力セン
サ１７、１８と、温度検出手段としての温度センサ１
９、２０とが装備されている。これら回転数センサ１
６、圧力センサ１７、１８及び温度センサ１９、２０も
前記コントローラ１１に接続されており、それぞれ検出
信号をコントローラ１１に送出するようになされてい
る。

【００１４】運転席側には再生スイッチ２１と捕集量レ
ベルランプ２２とが設けられており、これら再生スイッ
チ２１と捕集量レベルランプ２２とは前記コントローラ
１１に接続されており、それぞれ検出信号をコントロー
ラ１１に送出するようになされている。コントローラ１
１はＩ／Ｏ内蔵マイクロコンピュータにより主要部が構
成されており、これは、図２にブロック図を示すよう
に、下流側温度センサ２０の信号によりＤＰＦ５の現在
温度ｔを検出する現在温度検出手段３１と、タイマ３２
により再生終了を判断する再生終了判断手段３３と、再
生終了判断手段３３の信号により再生用電気ヒータ６へ
の通電を停止するヒータ通電停止手段３４と、ヒータ通
電停止手段３４の信号を入力し、現在温度検出手段３１
の信号により現在温度ｔがＤＰＦ５の熱衝撃クラック発
生下限（Δｔ＝５５０℃）未満である４００℃を下回っ
たか否かを判断する空冷状態判断手段３５と、空冷状態
判断手段３５の信号によりエアポンプ１４への通電を停
止する給気通電停止手段３６とからなる空冷手段３０を
備えている。

【００１５】上記のように構成されたこの排気ガス浄化
装置では、フォークリフトの運転中、ディーゼル機関１
から排出された排気ガスがエキゾーストマニホールド２
からエキゾーストパイプ３を経てジャケット４内に導か
れる。ここで、排気ガスは再生用電気ヒータ６を通過
し、ＤＰＦ５に至る。このとき、排気ガスはＤＰＦ５に
よってパティキュレートが捕集される。そして、浄化さ
れた排気ガスは大気へ排出される。この間、運転時間と
ほぼ比例してＤＰＦ５がパティキュレートを捕集する。

【００１６】かかるフォークリフトの運転中、この排気
ガス浄化装置では、コントローラ１１が回転数センサ１
６、圧力センサ１７、１８及び温度センサ１９、２０の
検出信号に基づきＤＰＦ５の捕集量を算出し、捕集量レ
ベルランプ２２を３段階で点灯させる。作業者は、捕集
量レベルランプ２２の再生必要警告を確認すれば、荷役
作業終了後、フォークリフトを車庫等の基地まで運転
し、ディーゼル機関１を停止し、コネクタ９を接続す
る。

【００１７】そして、作業者が再生スイッチ２１をＯＮ
すれば、コントローラ１１は図３に示すフローチャート
に従い再生制御を行う。まず、ステップＳ１００ではタ
イマ３２をＴ＝０からスタートさせ、ステップＳ１０１
ではメカリレー８及びＳＩＴリレー７を介して再生用電
気ヒータ６に通電を開始するとともに、メカリレー８及
びＦＥＴ１５を介してエアポンプ１４に通電を開始す
る。ステップＳ１０２では、Ｔ＞Ｔ₁ （４０分間）か否
か判断し、ＮＯであればステップＳ１０１に戻り、ＹＥ
ＳであればステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３
では、低温用ＥＥＰＲＯＭの入力値ＵＲ、中温用ＥＥＰ
ＲＯＭの入力値Ｒ、高温用ＥＥＰＲＯＭの入力値ＥＲを
それぞれ０にセットする。ステップＳ１０４では、下流
側温度センサ２０は２〜３分間の平衡状態が得られるた
め、温度センサ２０の信号によりＤＰＦ５の現在温度ｔ
を検出する。ステップＳ１０５では、現在温度ｔが６０
０℃未満か否か判断し、ＮＯであればステップＳ１０６
に進み、ＹＥＳであればステップＳ１０７に進む。ステ
ップＳ１０６では、現在温度ｔが９００℃を超えている
か否か判断し、ＮＯであればステップＳ１０８に進み、
ＹＥＳであればステップＳ１０９に進む。

【００１８】ステップＳ１０７では、ＤＰＦ５の現在温
度ｔが６００℃未満であるため、再生用電気ヒータ６へ
の通電量及びエアポンプ１４への通電量が適正値より小
さく、燃え残りが生じるおそれがあると判断し、ＵＲを
ＵＲ＋１にインクリメントし、ステップＳ１１０に進
む。ステップＳ１０８では、ＤＰＦ５の現在温度ｔが６
００℃以上かつ９００℃未満であるため、再生用電気ヒ
ータ６への通電量及びエアポンプ１４への通電量が適正
値であると判断し、ＲをＲ＋１にインクリメントし、ス
テップＳ１１０に進む。ステップＳ１０９では、ＤＰＦ
５の現在温度ｔが９００℃を超えているため、再生用電
気ヒータ６への通電量及びエアポンプ１４への通電量が
適正値より大きく、溶損が生じるおそれがあると判断
し、ＥＲをＥＲ＋１にインクリメントし、ステップＳ１
１０に進む。

【００１９】ここで、本発明の最も特徴的な作用とし
て、ステップＳ１１０では、Ｔ＝Ｔ₂（４５分間）か否
か判断し、ＮＯであればステップＳ１０４に戻り、ＹＥ
ＳであればステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１
では、ＤＰＦ５の再生が終了しているため、再生用電気
ヒータ６への通電を停止する。このとき、エアポンプ１
４はまだ駆動されている。このとき、エアポンプ１４に
よりＤＰＦ５に供給される空気は再生終了後の再生用電
気ヒータ６の温度低下に伴って低下していくため、ＤＰ
Ｆ５はかかる空気によって熱衝撃を受けることはない。
そして、ステップＳ１１２において、現在温度ｔが４０
０℃未満になるまで待ち、現在温度ｔが４００℃未満に
なれば、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３で
は、現在温度ｔがフィルタの熱衝撃クラック発生下限
（Δｔ＝５５０℃）を下回っているため、エアポンプ１
４への通電を停止する。この後、コントローラ１１は図
示しないスタータリレーを復帰させる。

【００２０】こうして、この排気ガス浄化装置では再生
処理が終了し、作業者がディーゼル機関１を再運転する
ことが可能となる。この状態で、ＤＰＦ５にアイドル状
態の１００℃以下の排気ガスが再導入されても、ＤＰＦ
５は十分に空冷されて現在温度ｔが熱衝撃クラック発生
下限（Δｔ＝５５０℃）を１５０℃以上下回っており、
ＤＰＦ５にはほとんど熱衝撃が生じない。

【００２１】したがって、この排気ガス浄化装置では、
クラックを生じさせることなくＤＰＦ５を再生すること
ができるため、優れた耐久性を発揮することができる。
なお、この排気ガス浄化装置において、下流側温度セン
サ２０の検出温度履歴をＥＣＵ１１内に格納する構成と
すれば、メンテナンス時にＤＰＦ５の再生履歴を確認す
ることが可能となる。これにより、再生履歴に最も適合
した再生条件を設定し直すことが可能となり、この場合
にはより高い効率で再生処理を行なうこともできる。

【００２２】また、上記実施例のように平衡状態が得ら
れにくい温度検出手段を採用する場合には、再生終了時
を下流側の検出温度の極大値により判定することも可能
である。さらに、上記実施例ではディーゼル機関１の停
止中にＤＰＦ５の再生を行なうこととしているが、本発
明はディーゼル機関の運転中にＤＰＦの再生を行なう構
成にも適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の排気ガス
浄化装置では、特許請求の範囲記載の構成により、ＤＰ
Ｆの現在温度が熱衝撃クラック発生下限を下回ってか
ら、ＤＰＦに排気ガスを再導入することとなるため、ク
ラックを生じさせることなくＤＰＦを再生することがで
きる。

【００２４】したがって、この排気ガス浄化装置では、
優れた耐久性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の排気ガス浄化装置に係る全体模式構成
図である。

【図２】実施例の排気ガス浄化装置に係るコントローラ
のブロック図である。

【図３】実施例の排気ガス浄化装置に係るコントローラ
のフローチャートである。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関 ３…エキゾースト
パイプ（排気通路） ５…ＤＰＦ（フィルタ） ６…再生用電気ヒ
ータ １４…エアポンプ（給気手段） １１…コントロー
ラ（制御部） ２０…温度センサ（温度検出手段） ｔ…現在温度 ３０…空冷手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保浦 信史 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】ディーゼル機関の排気通路に配設され、排
   気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、該
   フィルタと当接され、該フィルタに捕集された該パティ
   キュレートを燃焼除去する再生用電気ヒータと、該フィ
   ルタに該パティキュレートの燃焼を促す空気を供給する
   給気手段と、該再生用電気ヒータの通電時間及び該給気
   手段が供給する空気量を制御する制御部と、をもつディ
   ーゼル機関の排気ガス浄化装置において、 再生終了時の前記フィルタの現在温度を検出する温度検
   出手段を設け、前記制御部は、再生終了時に前記再生用
   電気ヒータへの通電を停止し、再生終了時から該現在温
   度が熱衝撃クラック発生下限を下回るまでの間は前記給
   気手段の駆動を継続する空冷手段を備えたことを特徴と
   するディーゼル機関の排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】空冷手段は、温度検出手段の信号によりフ
   ィルタの現在温度を検出する現在温度検出手段と、タイ
   マにより再生終了を判断する再生終了判断手段と、再生
   終了判断手段の信号により再生用電気ヒータへの通電を
   停止するヒータ通電停止手段と、ヒータ通電停止手段の
   信号を入力し、現在温度検出手段の信号により現在温度
   がフィルタの熱衝撃クラック発生下限を下回ったか否か
   を判断する空冷状態判断手段と、空冷状態判断手段の信
   号により給気手段への通電を停止する給気通電停止手段
   とからなることを特徴とする請求項１記載のディーゼル
   機関の排気ガス浄化装置。