JPH0771228A - 排気微粒子浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスに含まれる微粒子を捕集する排気微
粒子浄化装置における微粒子の捕集時間を、吸気温度や
空調装置のオン／オフを制御パラメータとして用い、微
粒子捕集用のフィルターの亀裂、溶損による排気微粒子
浄化装置の機能損失の低減を図る。 【構成】 本発明の排気微粒子浄化装置１は、エンジン
Ｅからの排気ガス中の微粒子を捕集するトラップ１３
（Ａ，Ｂ）で捕集した微粒子をあらかじめ設定された捕
集時間毎に除去してトラップを再生する再生手段２３
（Ａ，Ｂ）と、エンジンＥに吸入される空気の吸気温度
を検出する吸気温センサ５と、吸気温センサ５の出力に
よって捕集時間を補正する補正手段６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ガス中に含まれる
微粒子の捕集時間を吸気温度や空調装置の作動状態に応
じて補正する排気微粒子浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の１つであるディーゼルエンジ
ンの排気ガス流路には、同エンジンから排出される排気
ガス中に含まれるカーボン微粒子等を核とするパティキ
ュレートを捕集する排気微粒子浄化装置として、所謂パ
ティキュレートトラップが装着されている。このパティ
キュレートトラップは、パティキュレートを捕集するフ
ィルタと、同フィルタに捕集されたパティキュレートを
燃焼させてフィルタの再生を図る再生装置とを備えてお
り、一定時間エンジン運転が行われると再生装置を作動
させてフィルタの再生を行うようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、排気ガス中
に含まれるパティキュレートの量は、吸気温度の高低や
エアコンのオン／オフ等のエンジン運転状況によって変
化されるものであり、単位時間当たりの排出量は一定で
はない。エアコンがオン状態となると、一般に燃料が多
く噴射されるので、エアコンオフ時に比べ、排気ガス中
に含まれるＨＣ及びカーボンの割合が多くなる。また、
吸気温度が高いと、吸気温度が低い場合と比べて空気の
密度が低くなり、酸素量（質量）少なくなるため、未燃
焼のＨＣ及びカーボンの割合が多くなる。従って、一定
時間で区切ってフィルタの再生を行う上述のパティキュ
レートトラップでは、吸気温度に相当する大気温度が高
くエアコンオン状態が長くなると、パティキュレートが
多く捕集されすぎて、フィルタ再生時における燃焼温度
の過大上昇による亀裂や溶損が発生し、パティキュレー
トトラップとしての機能が損なわれるおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の排気微
粒子浄化装置は、エンジンからの排気ガス中の微粒子を
捕集するトラップと、上記トラップで捕集した微粒子を
あらかじめ設定された捕集時間毎に除去して上記トラッ
プを再生する再生手段と、上記エンジンに吸入される空
気の吸気温度を検出する吸気温センサと、上記吸気温セ
ンサの出力によって上記捕集時間を補正する補正手段と
を有することを特徴とする。

【０００５】

【作用】排気ガス中の微粒子を捕集したトラップは、エ
ンジンに吸入される空気の吸気温度を検出する吸気温セ
ンサの出力に基づき、あらかじめ設定された捕集時間が
補正手段によって補正され、再生手段によって再生され
る。

【０００６】

【実施例】図１において、符号１は排気微粒子浄化装置
を示し、この排気微粒子浄化装置１は、ディーゼルエン
ジンＥ（以下「エンジンＥ」と記す）に用いられる。エ
ンジンＥのクランク軸２には、ベルトとプーリからなる
連結手段３を介して空調装置である図示しないエアコン
のコンプレッサ４が接続しており、隣接する空調作動検
出手段としてのエアコンスイッチ５（以下「ＡＣスイッ
チ５」と称する）のオン／オフ切替えによりクランク軸
２からコンプレッサ４への回転伝達が制御されている。
ＡＣスイッチ５は、後述するエンジンコントロールユニ
ット６（以下、「ＥＣＵ６」と記す）に接続していて、
同スイッチ５のオン／オフ状態をＥＣＵ６に送ってい
る。

【０００７】吸気管８が接続されていて、同吸気管の先
端に設けられるエアクリーナ９からエンジンＥに装着さ
れる吸気マニホールド７の間には、エンジン内への吸入
空気の温度を検出する吸気温センサ１０が配置されてい
る。吸気温センサ１０は、ＥＣＵ６に接続していて、検
出した吸気温度情報をＥＣＵ６に送っている。

【０００８】吸気マニホールド７と対向してエンジンＥ
に装着される排気マニホールド１１には、同エンジンか
ら排出される排気ガスの排気流路を形成する主排気管１
２が接続している。主排気管１２の下流側は、２又に分
かれて分岐路１２Ａ，分岐路１２Ｂとされている。分岐
路１２Ａ，１２Ｂには、微粒子の一つであるパティキュ
レート（ＰＴ）を捕集するパティキュレートトラップ１
３Ａ，１３Ｂ（以下、「トラップ部１３Ａ，１３Ｂ」と
記す）がそれぞれ配設されている。

【０００９】トラップ部１３Ａ，１３Ｂより上流に位置
する分岐路１２Ａ，１２Ｂには、ＥＣＵ６に接続するア
クチュエータ１４Ａ，１４Ｂによって動作する開閉弁１
５Ａ，１５Ｂがそれぞれ配置されている。この開閉弁１
５Ａ，１５Ｂは、通常開状態置かれていて、ＥＣＵ６か
らの駆動信号に応じて適時開閉される。本実施例では、
トラップ部が再生時にあるとき、そのトラップ部側に位
置する弁が閉じられる用に制御される。

【００１０】トラップ部１３Ａ，１３Ｂと開閉弁１５
Ａ，１５Ｂの間に位置する分岐路１２Ａ，１２Ｂには、
エアポンプ１６に接続する空気導入路１７が常閉型の弁
１８，１９を介して配管されている。エアポンプ１６及
び弁１８，１９は、ＥＣＵ６に接続していて、フィルタ
再生時にＥＣＵ６から発せられる駆動信号によって動作
され、トラップ部１３Ａ，１３Ｂにそれぞれ２次空気を
供給する。

【００１１】トラップ部５Ｂは、図２に示すように、パ
ティキュレートフィルタ２０Ｂ（以下「フィルタ２０
Ｂ」と記す）が、ワイヤーメッシュ２１Ｂを介してキャ
ニスタ容器２２Ｂの膨張部２２Ｂａに収納されている。
膨張部２２Ｂａにはこの他に、フィルタ２０Ｂより上流
側に電気ヒータ２３Ｂと熱反射板２４Ｂ及び温度センサ
２５Ｂが収容支持されている。温度センサ２５Ｂと電気
ヒータ２３Ｂは、図１に示すＥＣＵ６に接続されてい
る。

【００１２】電気ヒータ２３Ｂは、図１に示すように、
ＥＣＵ６に接続される電磁スイッチＳ１及びＳ２を介し
てバッテリー２６に接続しており、フィルタ再生時に発
熱される。電気ヒータ２３Ｂは、排気ガス流路断面方向
に略均等に分布するように形成されていて、発熱した熱
エネルギーを熱反射板２４Ｂで反射してフィルタ２０Ｂ
に捕集されるパティキュレート（ＰＭ）を速やかに加熱
する。また、バッテリー２６には、オルタネータ２７が
接続されている。ここでの電気ヒータ２３Ｂとエアーポ
ンプ１６が再生装置を構成する。

【００１３】フィルタ２０Ｂは、図２に示すように、多
数の細路２８Ｂを同一方向に向けて積層させたハニカム
構造を採るセラミック製であり、細路２８Ｂの側壁を透
過する排気ガスよりパティキュレート（ＰＭ）を濾過す
るように構成されている。

【００１４】なお、トラップ部２０Ａもトラップ部２０
Ｂと同様の構成とされていて、このトラップ部の構成要
素には、トラップ部２０Ｂで用いた符号に「Ａ」を付し
て図示する。

【００１５】ここで、ＥＣＵ６について説明する。ＥＣ
Ｕ６は、マイクロコンピュータをメインに構成されるエ
ンジン制御機器であり、スタータスイッチＳを介してバ
ッテリー２６に接続されている。

【００１６】ＥＣＵ６には、エンジン回転数やエンジン
負荷、吸気温度や排気温度あるいは、フイルタ内温度等
の各種情報が取り込まれ、これらにより定められる各種
マップやプログラムが記憶されている。このプログラム
やマップの中には、パティキュレート（ＰＭ）を捕集す
る基準温度における基準捕集時間と、吸気温センサの出
力やＡＣスイッチ５作動状態に応じて基準捕集時間を補
正する補正手段としての捕集時間補正ルーチンや補正量
算出マップ等が含まれている。また、ＥＣＵ６は、フィ
ルタ再生時に駆動信号を発すると共に、フィルタ２０Ｂ
から先に再生を行うようになっている。

【００１７】補正量算出マップは、図４に示すように、
吸気温度が所定温度毎に上昇するのに伴い一定の割合で
基準捕集時間を低減すると共に、ＡＣスイッチ５がオン
した場合に捕集時間を一定のステップで時間短縮するマ
ップである。

【００１８】また、フィルタ１３Ａ，１３Ｂは、図５に
示すように、再生時のパティキュレート（ＰＭ）量が多
いほど燃焼温度が高温になる特性を持つので、パティキ
ュレート捕集時間の上限は、図５に示すフィルタ耐久温
度を超えないパティキュレート量を捕集する捕集時間と
されている。

【００１９】ここで、本実施例で使用されるエンジンＥ
から排出されるパティキュレート（ＰＭ）排出量と吸気
温度との関係について、図６を用いて説明する。図６
は、横軸が吸気温度、縦軸に単位時間当たりのパティキ
ュレート（ＰＭ）排出量を示す。図から、このエンジン
Ｅでは、吸気温度が上昇するに連れて、パティキュレー
ト排出量が２次曲線的に増加する特性を示している。

【００２０】このような構成の排気微粒子浄化装置１の
動作を図３に示す捕集時間補正ルーチンのフローチャー
トに沿って説明する。スタータスイッチＳが入るとエン
ジンＥやＥＣＵ６及び各種センサーが作動して捕集時間
補正ルーチンに入ると共に、エンジンＥからの排気ガス
が、主排気管１２から分岐路１２Ａ，１２Ｂを経てフィ
ルタ１３Ａ，１３Ｂでパティキュレート（ＰＭ）を捕集
されて大気中に排出される。

【００２１】捕集時間補正ルーチンに入ると、図示しな
いタイマーがカウントを始めると共に、ステップＡ１で
吸気温センサ５からの吸気温度情報を取り込み、ステッ
プＡ２に進んでＡＣスイッチ５がオンか否か、すなわ
ち、エアコンが作動か否かを判断する。

【００２２】ＡＣスイッチ５がオンでなければ、エアコ
ンが作動していないと判断してステップＡ３に進み、図
４に実線で示す吸気捕集時間低減倍率を用いて、吸気温
センサからの出力に応じた吸気温度相当の捕集時間を積
算する。このとき、図１に示す吸気温センサ５からの温
度情報が基準温度よりも大きければ、基準捕集時間は短
縮され、同センサ５からの温度情報が基準温度に達して
いなければ、基準捕集時間が増やされる方向に補正され
る（ステップＡ４）。

【００２３】捕集時間の積算がなされるとステップ５に
進み、上述したタイマーが積算値相当の捕集時間をカウ
ントするとフィルタ再生が行われ、未だその時間に達し
ていなければ、ステップＡ１に戻り積算値になるまで繰
り返えされる。

【００２４】一方、ＡＣスイッチ５がオンであるとステ
ップＡ７に進んで、図４に破線で示すＡＣ捕集時間低減
倍率を用いて吸気温センサ５からの出力に応じた吸気温
度相当の捕集時間を積算する。このとき、図１に示す吸
気温センサ５からの温度情報が基準温度よりも大きけれ
ば基準捕集時間は短縮され、同センサからの温度情報が
基準温度に達していなければ基準捕集時間が増やされる
方向に補正される（ステップＡ８）。そして、ステップ
Ａ８が終了してエアコン作動時の捕集時間が積算がされ
ると、ステップＡ５に進み、タイマーが積算値に達する
とステップＡ６に移りフィルタ再生が行われる。

【００２５】フィルタ再生になると、ＥＣＵ６から駆動
信号が発せられ、フィルタ２０Ｂから再生が行われる。
駆動信号が発せられると、アクチュエータ１４Ｂが駆動
して開閉弁１５Ｂを閉じ状態に制御すると共に、電磁ス
イッチＳ２が閉じて電気ヒータ２３Ｂが通電されて発熱
し、フィルタ２０Ｂを加熱する。

【００２６】ある程度フィルタ１３Ｂが加熱されると、
エアーポンプ１６が動作すると共に弁１８が開かれ、燃
焼用空気がトラップ１３Ｂ内に供給され、フィルタ２０
Ｂの燃焼が行われる。燃焼時では、電磁スイッチＳ２は
開かれて電気ヒータ２３Ｂへの通電が断たれる。

【００２７】フィルタ２０Ｂの再生が終了すると、続い
てフィルタ２０Ａの再生に入り、開閉弁１５Ａ、エアー
ポンプ１６及び弁１７、電気ヒーター２３Ａをフィルタ
２０Ｂの再生時と同様に動作させてフィルタ２０Ａを再
生する。

【００２８】このように、吸気温度の上昇やエアコン作
動時などの燃料がエアコン非作動時よりも多く噴射され
て、排気ガス中に含まれるパティキュレートの量が多く
なる運転状態に対応させて、基準捕集時間を低減する方
向に補正するので、各フィルタ２０Ａ，２０Ｂに捕集さ
れるパティキュレート（ＰＭ）の捕集量が一定になり、
安定したフィルタ再生が行われる。

【００２９】なお、本実施例では、フィルタ再生順序を
予めＥＣＵ６に設定したが、これに限定されるものでは
なく、例えば、フィルタ２０Ａ，２０Ｂの近傍に排圧セ
ンサを設置してＥＣＵ６に接続し、フィルタ再生時にお
けるフィルタ２０Ａ，２０Ｂ近傍の排圧を検出して排圧
の高い方から再生するという制御方法を用いることでも
構わない。

【００３０】

【発明の効果】本考案によれば、トラップに捕集される
微粒子の捕集量が、運転状態に左右されることなく一定
に捕集することでトラップ再生時における燃焼温度の過
大上昇による亀裂や溶損の発生を低減でき、排気微粒子
浄化装置の機能を安定させることにつながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す排気微粒子浄化装置の
概略構成図である。

【図２】パティキュレートトラップ部の拡大断面図であ
る。

【図３】微粒子捕集時間補正ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図４】吸気温度とエアコンオン時による補正量算出マ
ップである。

【図５】フィルタに捕集される微粒子とフィルタ温度の
関係を示す特性図である。

【図６】吸気温度と微粒子の単位時間当たりの排出量の
関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 排気微粒子浄化装置。 ５ 空調作動検出手段（ＡＣスイッ
チ） ６ 補正手段 １０ 吸気温センサ １３Ａ，１３Ｂ トラップ １６ エアーポンプ ２３Ａ，２３Ｂ 電気ヒーター ２３(Ａ,Ｂ),１６ 再生手段 Ｅ エンジン ＰＭ 微粒子（パティキュレート）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンからの排気ガス中の微粒子を補集
   するトラップと、上記トラップで捕集した微粒子をあら
   かじめ設定された捕集時間毎に除去してトラップを再生
   する再生手段と、上記エンジンに吸入される空気の吸気
   温度を検出する吸気温センサと、上記吸気温センサの出
   力によって上記捕集時間を補正する補正手段とを有する
   ことを特徴とする排気微粒子浄化装置。
2. 【請求項２】吸気温度が高いほど捕集時間を短縮するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の排気微粒
   子浄化装置。
3. 【請求項３】空調装置の作動を検出する空調作動検出手
   段と、上記空調作動検出手段が上記空調装置の作動を検
   出した場合に、上記捕集時間を短縮することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の排気微粒
   子浄化装置。