JPH0777028A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】パティキュレ−ト捕集量の正確な推定により再
生開始時のパティキュレ−ト捕集量の変動を抑止し、そ
れによりフィルタ損傷を防止しつつ良好な再生を実現可
能な排気ガス浄化装置を提供する。 【構成】ある排気流量条件で検出した圧力損失を、基準
排気流量条件での補正圧力損失に換算し、この基準排気
流量における補正圧力損失とパティキュレ−ト捕集量と
の予め記憶する関係に基づいてパティキュレ−ト捕集量
を正確に推定する。更に、検出排気流量の増大に応じて
検出圧力損失に対し補正圧力損失を相対的に縮小すると
ともに、その縮小の比率を検出排気流量の増大に応じて
拡大する。このようすれば任意の検出排気流量での検出
圧力損失を基準排気流量での補正圧力損失に正確に補正
することができ、この補正圧力損失に基づいてパティキ
ュレ−ト捕集量を正確に推定することができた。

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】従来、このような排気ガス浄化装置に用
いられる多孔性セラミックハニカムフィルタの再生すな
わちフィルタに捕集されたパティキュレ−トの焼却の開
始を、フィルタの圧力損失が所定レベルを超過したかど
うかにより判定することが提案されている。

【０００３】また、特開平４−３２５７０７号公報は、
排気温度及び排気流量（エンジン回転数）でフィルタの
圧力損失を補正して求めた補正圧力損失が所定レベルに
達した場合にフィルタ再生を実施することを提案してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような排気ガス浄
化装置のフィルタ再生すなわちフィルタに捕集されたパ
ティキュレ−トの焼却において、再生時期すなわパティ
キュレ−ト焼却開始時期の決定は重要である。すなわ
ち、再生時期が早すぎてパティキュレ−ト捕集量が少な
いと発熱量の不足から再生効率が低下し、逆に再生時期
が遅すぎてパティキュレ−ト捕集量が多いと高温になり
過ぎてセラミックからなる多孔性ハニカムフィルタが溶
損したりクラックが生じたりする。

【０００５】しかしながら、上記したフィルタの圧力損
失で再生開始時期を決定する場合、再生開始時のパティ
キュレ−ト捕集量が大きくばらつき、そのためにパティ
キュレ−ト燃焼時のフィルタ最高温度が変動して再生効
率が低下したり、フィルタが損傷したりする場合が生じ
た。この理由は、フィルタの圧力損失が、パティキュレ
−ト捕集量のみならず、排気温度や排気流量によっても
変動するために、それらの変動に応じて圧力損失がばら
つくためである。

【０００６】このばらつきを補正する上記公報のパティ
キュレ−ト捕集量推定方式、すなわち、フィルタの圧力
損失を排気温度及び排気流量で補正して求めた補正圧力
損失で再生開始時期を決定する場合においても、実際に
は再生開始時のパティキュレ−ト捕集量はまだばらつ
き、そのためにパティキュレ−ト燃焼時のフィルタ最高
温度が変動して再生効率が低下したり、フィルタが損傷
したりする可能性があった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、パティキュレ−ト捕集量の正確な推定により再生
開始時のパティキュレ−ト捕集量の変動を抑止し、それ
によりフィルタ損傷を防止しつつ良好な再生を実現可能
な排気ガス浄化装置を提供することを、その目的として
いる。

【０００８】

【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、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を検出して検出圧力損
失として出力する圧力損失検出手段と、前記エンジンの
排気流量を検出して検出排気流量として出力する排気流
量検出手段と、前記検出排気流量における前記検出圧力
損失を所定の基準排気流量における補正圧力損失に換算
する圧力損失補正手段と、前記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、推定した前記捕集量が所定レベルに達し
たかどうかを判別して達した場合に再生時期を出力する
再生時期判別手段とを備え、前記圧力損失補正手段は、
前記検出排気流量の増大に応じて前記検出圧力損失に対
し前記補正圧力損失を相対的に縮小するとともに、前記
縮小の比率を前記検出排気流量の増大に応じて拡大する
ものであることを特徴としている。

【０００９】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フィルタの圧力損失
の代わりのパラメータとしてフィルタ上流側圧力を用い
ることができる。また、排気流量として、排気流量に比
例するとみなせる状態量（物理量）、例えばエンジン回
転数などを採用することもでき、エンジン回転数をスロ
ットル開度で補正してもよく、その他、エンジンの吸入
空気流量や燃料噴射流量などを採用する事もできる。

【００１０】

【作用】パティキュレ−ト捕集量は、排気温度及び排気
流量一定の条件において、フィルタの圧力損失にほぼ正
の相関をもつものとみなせる。また、圧力損失は排気流
量に対してそれぞれ正の相関をもつものとみなせる。し
たがって、ある排気流量条件で検出した圧力損失を、基
準排気流量条件での補正圧力損失に換算し、この基準排
気流量における補正圧力損失とパティキュレ−ト捕集量
との予め記憶する関係に基づいてパティキュレ−ト捕集
量を正確に推定することができる。

【００１１】特に本発明では、検出排気流量の増大に応
じて検出圧力損失に対し補正圧力損失を相対的に縮小す
るとともに、その縮小の比率を検出排気流量の増大に応
じて拡大する。このようすれば任意の検出排気流量での
検出圧力損失を基準排気流量での補正圧力損失に正確に
補正することができ、この補正圧力損失に基づいてパテ
ィキュレ−ト捕集量を正確に推定することができた。

【００１２】上記補正圧力損失決定方式の意味を物理的
に説明する。ただし、パティキュレ−ト捕集量（フィル
タの流体抵抗）及び排気温度を一定とする。排気流量が
増大すればフィルタの検出圧力損失は増大する。しか
も、排気流量の増大につれて検出圧力損失は指数関数的
に増大する。換言すれば、流体抵抗が一定であれば排気
流量の増大につれて圧力損失は指数関数的に増大する。

【００１３】したがって、検出排気流量の増大に応じて
検出圧力損失に対し補正圧力損失を相対的に縮小すると
ともに、その縮小の比率を検出排気流量の増大に応じて
拡大すればよいことがわかる。例えば、検出排気流量を
Ｇ、基準排気流量をＧｒ、検出圧力損失をΔＰ、補正圧
力損失をΔＰｅｑｉとすれば、 ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×（Ｇｒ／Ｇ）^x 、（指数ｘ＞１）と
なる。

【００１４】実験によれば、指数ｘは１．１〜２の間の
値であった。

【００１５】

【発明の効果】以上説明した本発明の排気ガス浄化装置
では、検出排気流量の増大に応じて検出圧力損失に対し
補正圧力損失を相対的に縮小するとともに、その縮小の
比率を検出排気流量の増大に応じて拡大しているので、
従来のパティキュレ−ト捕集量推定方式に比べて格段に
正確にパティキュレ−ト捕集量を推定することができ、
その結果として、再生効率のばらつきの防止、フィルタ
温度過昇によるその損傷の防止を実現できるという優れ
た効果を奏する。

【００１６】

【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
（本発明でいう圧力損失検出手段）７、温度センサ６、
ヒータ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（本発明でいう圧力損失検出手段）１７
が順番に配置されている。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を介して給気用のブロ
ワ１３の出口に連結されている。

【００１７】一方、上記したヒータ１１、電磁弁１４、
ブロワ１３はコントローラ（本発明でいう圧力損失補正
手段、捕集量推定手段、再生時期判別手段）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（本発明でいう排気流量検出手段）１８
の出力信号はコントローラ８に出力される。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、電磁
弁１４、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）。

【００１８】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、多孔性コ−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。

【００１９】ヒータ３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。

【００２０】（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。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。

【００２１】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１００に
て、圧力センサ７、１７が検出する排気圧力Ｐ１，Ｐ２
と、回転数センサ１８が検出するエンジン回転数（本発
明でいう排気流量）ｎと、温度センサ６が検出する排気
温度Ｔに基づいて、パティキュレ−ト捕集量を算出す
る。

【００２２】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。

【００２３】ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔ）×（２
６００／ｎ）^x ここで、５２３は基準排気温度（絶対温度）であり、２
６００は毎分の基準エンジン回転数（基準排気流量）で
ある。指数ｘは１より大きな値であり、好適には１〜
２、ここでは、１．６としている。排気ガス温度Ｔは絶
対温度であり、回転数ｎの単位はｒｐｍ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。なお、この補正差圧ΔＰｅｑｉを５０ｍｓｅｃ毎
に算出するべく、ルーチンの循環が制御されている。

【００２４】次のステップ１００３にて、過去において
５０ｍｓｅｃ毎に入力された各補正差圧ΔＰｅｑｉの
内、直前の６４個の各算出値の移動平均値を求め、これ
を平均補正差圧ΔＰｅｑｍとする。次に、ステップ１０
０４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から、捕集量Ｇをサ
ーチしてメインルーチンにリターンする。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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１
１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（ここでは１５分）経過したら（１１６
５）、通電を停止する（１１６６）。次に、通電停止
後、時間Ｔｄ（ここでは１０分）経過したら（１１６
７）、送風を停止する（１１６８）。

【００２８】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（検出圧力損失）ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ
２に対する回転数（排気流量）ｎ、排気ガス温度Ｔの影
響を排除するために、補正圧力損失ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×
（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ）^x を求め、この補正
圧力損失ΔＰｅｑｉからパティキュレ−ト捕集量を推定
する方式を採用しているので、高精度のパティキュレ−
ト捕集量の推定が実現した。 （変形態様）上記した実施例では、補正圧力損失ΔＰｅ
ｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ）^x の式
から補正圧力損失ΔＰｅｑｉを求めたが、補正係数Ｋ＝
（２６００／ｎ）^x をマップとして記憶しておき、それ
にエンジン回転数ｎを代入して補正係数Ｋをサーチし、
サーチした補正係数Ｋに基づいて補正圧力損失ΔＰｅｑ
ｉを算出してもよいことは当然である。 （変形態様１）上記した補正圧力損失ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ
×（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ） ^x の算出式の代わ
りに、エンジンの給気流量Ｆを検出し、補正圧力損失Δ
Ｐｅｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔ）×（Ｆｒ／Ｆ）^x の算
出式に基づいて補正圧力損失ΔＰｅｑｉを算出してもよ
い。なお、Ｆｒは基準の給気流量である。 （変形態様２）上記した補正圧力損失ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ
×（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ） ^x の算出式の代わ
りに、アクセル開度Ａの影響を加味して、検出したアク
セル開度Ａと排気流量Ｆとの関係を示す式Ｆ＝ｆ（Ａ）
又はマップに基づいて、所定アクセル開度Ａｔｈでの基
準排気流量Ｆｔｈを求め、この検出排流量Ｆと基準排気
流量Ｆｔｈとの比率により回転数ｎを補正した補正回転
数ｎ’＝ｎ×（Ａ／Ａｔｈ）を上記式に代入し、補正圧
力損失ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔ）×（２６００
／ｎ’）^x の算出式により補正圧力損失ΔＰｅｑｉを算
出してもよい。 （変形態様３）上記した補正圧力損失ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ
×（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ） ^x の算出式の代わ
りに、アクセル開度の影響を排除するために、アクセル
開度が所定の基準値Ａｔｈかどうかを検出し、基準値Ａ
ｔｈ（例えばアイドル時）であれば、上記ΔＰ、Ｔ、ｎ
を検出し、補正圧力損失ΔＰｅｑｉを算出してもよい。

【００２９】このようにすれば、アクセル開度の影響を
排除できる。 （変形態様４）上記補正圧力損失ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×
（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ）^x の算出式の代わり
に、燃料噴射流量ｍを検出し、それに基づいて、ΔＰｅ
ｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔ）×（ｍｒ／ｍ）^x の算出式
で補正圧力損失ΔＰｅｑｉを算出してもよい。ｍｒは基
準の燃料噴射流量である。

【００３０】このようにすれば、燃料噴射流量ｍ変化の
影響を排除できる。

【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】そのパティキュレ−ト捕集量推定動作を示すフ
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
（圧力損失検出手段）、８はコントローラ（圧力損失補
正手段、捕集量推定手段、再生時期判別手段）、１１は
ヒータ、１８は回転数センサ（排気流量検出手段）。

Claims (1)

【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を検出して検出圧力損失として
   出力する圧力損失検出手段と、 前記エンジンの排気流量を検出して検出排気流量として
   出力する排気流量検出手段と、 前記検出排気流量における前記検出圧力損失を所定の基
   準排気流量における補正圧力損失に換算する圧力損失補
   正手段と、 前記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、 推定した前記捕集量が所定レベルに達したかどうかを判
   別して達した場合に再生時期を出力する再生時期判別手
   段とを備え、 前記圧力損失補正手段は、前記検出排気流量の増大に応
   じて前記検出圧力損失に対し前記補正圧力損失を相対的
   に縮小するとともに、前記縮小の比率を前記検出排気流
   量の増大に応じて拡大するものであることを特徴とする
   排気ガス浄化装置。