JPH0726937A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気ヒータを信頼性よく診断できるディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置を提供することにある。 【構成】 ディーゼルエンジン１の排気系にはパティキ
ュレートを捕集するフィルタ５が設けられ、フィルタ５
の端部に電気ヒータ６が配置されている。差動増幅器１
６と電流検出器１８とＡＤコンバータ１７とで電気ヒー
タ６の抵抗値を測定することができる。ＣＰＵ１５は電
気ヒータ６の未使用状態での抵抗値を初期抵抗値Ｒ0 と
して算出し、ＥＥＰＲＯＭ１９に記憶する。そして、Ｃ
ＰＵ１５は電気ヒータ６の使用開始後における電気ヒー
タ６の抵抗値Ｒ1 と、ＥＥＰＲＯＭ１９に記憶した電気
ヒータ６の初期抵抗値Ｒ0 とを比較し、その比較結果に
基づいて電気ヒータ６の劣化等の異常を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はディーゼルエンジンの
排気浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの黒煙対策としてＤ
ＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）シス
テムが採用されている。これは、図５に示すように、デ
ィーゼルエンジン３１の排気系にパティキュレートを捕
集するＤＰＦ３２が設けられ、このＤＰＦ３２の端部に
電気ヒータ３３が配置され、電気ヒータ３３を通電する
ことによりＤＰＦ３２に捕集されたパティキュレートを
着火する。又、ＤＰＦ３２に二次空気を供給するための
電動式エアポンプ３４が設けられ、電動式エアポンプ３
４を駆動することによりＤＰＦ３２に捕集されたパティ
キュレートを焼却してＤＰＦ３２を再生するようになっ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このＤＰＦ再生システ
ムにおいて、フィルタの割れ無く、パティキュレートの
燃え残りが無いように再生させるためには、電気ヒータ
３３の信頼性が重要であり、ヒータを高温で使用すると
ヒータが劣化して抵抗値が増大しヒータ断線が発生する
という問題があった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、電気ヒータを
信頼性よく診断できるディーゼルエンジンの排気浄化装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、図６に示す
ように、ディーゼルエンジンの排気系に設けられ、パテ
ィキュレートを捕集するフィルタＭ１と、該フィルタＭ
１の近傍に配置され、通電により前記フィルタＭ１に捕
集されたパティキュレートを着火するための電気ヒータ
Ｍ２と、前記電気ヒータＭ２の抵抗値を測定する抵抗値
測定手段Ｍ３と、前記抵抗値測定手段Ｍ３を用いて前記
電気ヒータＭ２の未使用状態での抵抗値を初期抵抗値と
して算出する初期抵抗値算出手段Ｍ４と、前記初期抵抗
値算出手段Ｍ４による電気ヒータＭ２の初期抵抗値を記
憶する記憶手段Ｍ５と、前記電気ヒータＭ２の使用開始
後における前記抵抗値測定手段Ｍ３による前記電気ヒー
タＭ２の抵抗値と、前記記憶手段Ｍ５に記憶した電気ヒ
ータＭ２の初期抵抗値とを比較する比較手段Ｍ６と、前
記比較手段Ｍ６による比較結果に基づいて電気ヒータＭ
６の劣化等の異常を検出する異常検出手段Ｍ７とを備え
たディーゼルエンジンの排気浄化装置をその要旨とする
ものである。

【０００６】

【作用】初期抵抗値算出手段Ｍ４は抵抗値測定手段Ｍ３
を用いて電気ヒータＭ２の未使用状態での抵抗値を初期
抵抗値として算出し、記憶手段Ｍ５は初期抵抗値算出手
段Ｍ４による電気ヒータＭ２の初期抵抗値を記憶する。
又、比較手段Ｍ６は電気ヒータＭ２の使用開始後におけ
る抵抗値測定手段Ｍ３による電気ヒータＭ２の抵抗値
と、記憶手段Ｍ５に記憶した電気ヒータＭ２の初期抵抗
値とを比較する。そして、異常検出手段Ｍ７は、比較手
段Ｍ６による比較結果に基づいて電気ヒータＭ６の劣化
等の異常を検出する。

【０００７】このように初期抵抗値を測定する時と、電
気ヒータＭ２の使用開始後の抵抗値を測定する時には、
同一の抵抗値測定手段Ｍ３を用いているので、抵抗値測
定手段の違いによる測定ズレは無い。

【０００８】又、製造バラツキにより電気ヒータＭ２の
初期抵抗値は異なるが、電気ヒータＭ２ごとに初期抵抗
値が計測されて記憶手段Ｍ５に記憶されるので、電気ヒ
ータＭ２の製造バラツキによる影響を無くすことができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には、ディーゼルエンジンの排
気浄化装置の全体構成図を示す。

【００１０】ディーゼルエンジン１の排気管２には排気
浄化装置３のハウジング４が設けられている。このハウ
ジング４は排気管２と連通しており、このハウジング４
内を排気ガスが通過していく。ハウジング４内にはフィ
ルタ５が配置され、同フィルタ５はセラミック多孔質よ
りなる。そして、同フィルタ５により排気ガス中のパテ
ィキュレートが捕集される。又、ハウジング４内におけ
るフィルタ５の上流端部には電気ヒータ（熱線）６が配
置されている。この電気ヒータ６の通電により同電気ヒ
ータ６が発熱してフィルタ５に捕集されたパティキュレ
ートを着火することができるようになっている。

【００１１】排気管２におけるハウジング４の上流側に
は二次空気供給用配管７が分岐され、二次空気供給用配
管７の途中には電磁バルブ８が配設されている。この電
磁バルブ８は通常運転時排気ガスが二次空気供給経路に
逆流しないようにするためのものである。二次空気供給
用配管７における電磁バルブ８の上流側には電動式エア
ポンプ９が設けられている。このエアポンプ９には電動
モータが備えられ、電動モータへの電力供給によりエア
ポンプ９が駆動される。そして、電磁バルブ８の開弁状
態において電動式エアポンプ９の駆動によりエアクリー
ナー１０を通して空気が二次空気供給用配管７に吸入さ
れて排気管２内に供給できるようになっている。

【００１２】又、電源１１には電気ヒータ６が接続さ
れ、電源回路が形成されている。その電源ラインの途中
には半導体スイッチング素子（ｎｐｎバイポーラトラン
ジスタ）１２が配置されている。そして、半導体スイッ
チング素子（ｎｐｎバイポーラトランジスタ）１２をデ
ューティ制御することにより所定の電力を電気ヒータ６
に供給することができるようになっている。

【００１３】又、電源１１には電動式エアポンプ９の電
動モータが接続され、電源回路が形成されている。その
電源ラインの途中には半導体スイッチング素子（ｎｐｎ
バイポーラトランジスタ）１３が配置されている。そし
て、半導体スイッチング素子（ｎｐｎバイポーラトラン
ジスタ）１３をデューティ制御することにより所定の電
力を電動式エアポンプ９の電動モータに供給することが
できるようになっている。

【００１４】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）
１４には、ＣＰＵ１５と差動増幅器１６とが備えられて
いる。ＣＰＵ１５はＡＤコンバータ１７を備えている。
ＣＰＵ１５は半導体スイッチング素子（ｎｐｎバイポー
ラトランジスタ）１２のベース端子と接続されている。
同様に、ＣＰＵ１５は半導体スイッチング素子（ｎｐｎ
バイポーラトランジスタ）１３のベース端子と接続され
ている。そして、ＣＰＵ１５は両半導体スイッチング素
子１２，１３をデューティ制御する。

【００１５】又、電気ヒータ６の電源ラインの上流の接
続点ａは差動増幅器１６のプラス入力に接続されてい
る。同様に、電気ヒータ６の電源ラインの下流の接続点
ｂは差動増幅器１６のマイナス入力に接続されている。
差動増幅器１６の出力はＡＤコンバータ１７に接続され
ている。

【００１６】又、電気ヒータ６の電源ラインの下流側に
は電流検出器１８が配置され、電流検出器１８の出力は
ＡＤコンバータ１７に接続されている。又、ＣＰＵ１５
はＥＥＰＲＯＭ１９に接続され、その間でデータの授受
が行われ、電源が切られてもＥＥＰＲＯＭ１９内のデー
タは保存されるようになっている。

【００１７】ＣＰＵ１５にはスイッチ２０が接続されて
おり、スイッチ２０が閉じている場合にＣＰＵ１５は電
気ヒータ６の初期抵抗を測定するモードに入る。又、Ｃ
ＰＵ１５にはランプ２１が接続され、ヒータ異常時点灯
する。

【００１８】さらに、ＣＰＵ１５は電磁バルブ８と接続
され、電磁バルブ８を開閉制御する。又、排気浄化装置
３のハウジング４の上流側と下流側にはそれぞれ圧力セ
ンサ２２，２３が配設され、同圧力センサ２２，２３に
より排気浄化装置３のフィルタ５の上流側圧力と下流側
圧力が検出される。ＣＰＵ１５は同圧力センサ２２，２
３からの信号により圧力を検知する。

【００１９】本実施例では、差動増幅器１６と電流検出
器１８とＡＤコンバータ１７とで抵抗値測定手段を構成
し、ＥＥＰＲＯＭ１９にて記憶手段を構成し、ＣＰＵ１
５にて初期抵抗値算出手段，比較手段，異常検出手段を
構成している。

【００２０】次に、このように構成したディーゼルエン
ジンの排気浄化装置の作用を説明する。まず、電気ヒー
タ６の初期抵抗を求める処理を図２を用いて説明する。

【００２１】ＣＰＵ１５はステップ１００でスイッチ２
０が閉じているかを検出して閉じていればヒータ初期抵
抗測定モードと判断する。又、ＣＰＵ１５はスイッチ２
０が開いている場合はこのモードを飛ばす。通常、この
スイッチ２０は新品の電気ヒータ６を組み付けたり、他
のヒータと取り替えた時に操作者が操作するものであ
る。

【００２２】ＣＰＵ１５はステップ１０１で電気ヒータ
６を所定電力になるようにヒータ駆動信号を半導体スイ
ッチング素子１２へ出力する。ＣＰＵ１５はステップ１
０２で電気ヒータ６の印加電圧として差動増幅器１６の
出力をＡＤコンバータ１７に取り込むとともに、電気ヒ
ータ６の通電電流として電流検出器１８の出力をＡＤコ
ンバータ１７に取り込む。

【００２３】ＣＰＵ１５はステップ１０３で、取り込ん
だ電気ヒータ印加電圧及び通電電流を除算して電気ヒー
タ初期抵抗値Ｒ0 を求める。そして、ＣＰＵ１５はステ
ップ１０４で、求めた電気ヒータ初期抵抗値Ｒ0 が所定
範囲内（製造公差内）であれば、ステップ１０５で初期
抵抗値Ｒ0 をＥＥＰＲＯＭ１９へ保存する。さらに、Ｃ
ＰＵ１５はステップ１０６で電気ヒータ６の通電制御を
終了してこのモードの処理を完了させる。

【００２４】図３には電気ヒータ６の交換後におけるＣ
ＰＵ１５が実行する処理（フローチャート）を示す。ま
ず、ＣＰＵ１５はステップ２００でディーゼルエンジン
１の運転時において圧力センサ２２，２３からの信号に
より排気浄化装置３のフィルタ５の上流と下流での圧力
を取り込む。

【００２５】そして、ＣＰＵ１５はステップ２０１で排
気浄化装置３のフィルタ５での圧力損失を検出してパテ
ィキュレートの捕集量を推定し、再生時期の判定を行
う。そして、捕集量が一定以上あり再生を行うのに必要
な条件が揃ったときにはディーゼルエンジン１の運転停
止時に再生を開始する。ＣＰＵ１５は再生が開始される
とステップ２０２で排気ガス逆流防止用電磁バルブ８を
開け二次空気を供給可能にする。

【００２６】次に、ＣＰＵ１５はステップ２０３で排気
浄化装置３の再生制御を行うときの再生条件を決定す
る。ここでは、電動式エアポンプ９の目標制御流量や電
気ヒータ６の目標制御電力を決定する。

【００２７】次に、ＣＰＵ１５はステップ２０４で半導
体スイッチング素子１３のデューティ制御にて電動式エ
アポンプ９を制御する。同様に、半導体スイッチング素
子１２のデューティ制御にて電気ヒータ６の制御を行
う。そして、それぞれの目標制御量になるようにする。
つまり、電気ヒータ６の通電にてフィルタ５に捕集され
たパティキュレートが着火され、電動式エアポンプ９の
駆動により二次空気が供給されて同パティキュレートが
焼却されフィルタ５の再生が行われる。

【００２８】ＣＰＵ１５はステップ２０５でステップ２
０４において再生作業を一定時間行ったかどうかを判定
して一定時間経過したならば再生作業が完了したとみな
して再生制御を終了する。

【００２９】このような処理を行いつつ、ＣＰＵ１５
は、図４の電気ヒータ６の異常検出ルーチンを実行して
いる。まず、ＣＰＵ１５はステップ３００で電気ヒータ
６の通電か否か判断し、電気ヒータ６の通電であると、
ステップ３０１で電気ヒータ６の印加電圧として差動増
幅器１６の出力をＡＤコンバータ１７に取り込むととも
に、電気ヒータ６の通電電流として電流検出器１８の出
力をＡＤコンバータ１７に取り込む。

【００３０】ＣＰＵ１５はステップ３０２で、取り込ん
だ電気ヒータ印加電圧及び通電電流を除算して電気ヒー
タ抵抗値Ｒ1 を求める。そして、ＣＰＵ１５はステップ
３０３でその抵抗値Ｒ1 とＥＥＰＲＯＭ１９に記憶され
ている初期抵抗値Ｒ0 とを比較して検出した抵抗値Ｒ1
が初期抵抗値Ｒ0 より所定値±αよりズレていたら、電
気ヒータ６が劣化したものとみなしステップ３０４でラ
ンプ２１を点灯させて警告し運転者に知らせる。

【００３１】このように本実施例では、ディーゼルエン
ジン１の排気系にパティキュレートを捕集するフィルタ
５を設け、フィルタ５の端部に電気ヒータ６を配置し、
差動増幅器１６と電流検出器１８とＡＤコンバータ１７
とで電気ヒータ６の抵抗値を測定する抵抗値測定手段を
構成した。又、ＣＰＵ１５（初期抵抗値算出手段，比較
手段，異常検出手段）は抵抗値測定手段を用いて電気ヒ
ータ６の未使用状態での抵抗値を初期抵抗値Ｒ0 として
算出し、ＥＥＰＲＯＭ１９（記憶手段）に記憶した。そ
して、ＣＰＵ１５は電気ヒータ６の使用開始後における
抵抗値測定手段による電気ヒータ６の抵抗値Ｒ1 と、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１９に記憶した電気ヒータ６の初期抵抗値Ｒ
0 とを比較し、その比較結果に基づいて電気ヒータ６の
劣化等の異常を検出するようにした。

【００３２】つまり、図４のステップ３０２で測定して
いる電気ヒータ６の抵抗値Ｒ1 と図２で測定している電
気ヒータ６の初期抵抗値Ｒ0 の測定は、図１の差動増幅
器１６と電流検出器１８とＡＤコンバータ１７で行って
おり、測定手段が同一であるため、測定手段の違いによ
る測定ズレは無い。

【００３３】又、製造バラツキにより電気ヒータ６の初
期抵抗値は異なるが、電気ヒータ６ごとに初期抵抗値が
計測されてＥＥＰＲＯＭ１９に記憶されるので、電気ヒ
ータ６の製造バラツキによる影響を無くすことができ
る。

【００３４】よって、電気ヒータを信頼性よく診断でき
ることとなる。尚、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、電気ヒータ６の劣化等の異常を
検出した時には上記実施例ではランプ２１を点灯した
が、再生制御に入らないように制御してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
電気ヒータを信頼性よく診断できる優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のディーゼルエンジンの排気浄化装置の
全体構成図である。

【図２】作用を説明するためのフローチャートである。

【図３】作用を説明するためのフローチャートである。

【図４】作用を説明するためのフローチャートである。

【図５】従来のディーゼルエンジンの排気浄化装置の全
体構成図である。

【図６】クレームに対応するブロック図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ５ フィルタ ６ 電気ヒータ １５ 初期抵抗値算出手段，比較手段，異常検出手段と
してのＣＰＵ １６ 抵抗値測定手段を構成する差動増幅器 １７ 抵抗値測定手段を構成するＡＤコンバータ １８ 抵抗値測定手段を構成する電流検出器 １９ 記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ

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 森田 尚治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 谷口 浩之 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気系に設けら
   れ、パティキュレートを捕集するフィルタと、 該フィルタの近傍に配置され、通電により前記フィルタ
   に捕集されたパティキュレートを着火するための電気ヒ
   ータと、 前記電気ヒータの抵抗値を測定する抵抗値測定手段と、 前記抵抗値測定手段を用いて前記電気ヒータの未使用状
   態での抵抗値を初期抵抗値として算出する初期抵抗値算
   出手段と、 前記初期抵抗値算出手段による電気ヒータの初期抵抗値
   を記憶する記憶手段と、 前記電気ヒータの使用開始後における前記抵抗値測定手
   段による前記電気ヒータの抵抗値と、前記記憶手段に記
   憶した電気ヒータの初期抵抗値とを比較する比較手段
   と、 前記比較手段による比較結果に基づいて電気ヒータの劣
   化等の異常を検出する異常検出手段とを備えたことを特
   徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。