JPH0783029A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置における異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次空気供給系の異常を検出することができ
るディーゼルエンジンの排気浄化装置における異常検出
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７が設けられている。フ
ィルタ７の上流側端部には電気ヒータ８が配置されてい
る。電動式エアポンプ１１はフィルタ７に二次空気を供
給する。二次空気供給管１２にはオリフィス１４が設け
られるとともに、その前後の差圧が圧力センサ１５，１
６にて検出される。ＥＣＵ１７は電気ヒータ８にてフィ
ルタ７に捕集されたパティキュレートを着火するととも
に電動式エアポンプ１１を駆動してフィルタ７に捕集さ
れたパティキュレートを焼却してフィルタ再生する。電
動式エアポンプ１１の駆動時において、ＥＣＵ１７は圧
力センサ１５，１６によるオリフィス１４の前後差圧に
基づいて二次空気供給系の異常を検出する。

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
の排気浄化装置における異常検出装置に係り、詳しく
は、二次空気供給系の異常を検出する装置に関するもの
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（例えば、特開昭６２−１６２７
１３号公報等）。これは、例えば、図４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を設け、フィルタ再生時にはＥＣＵ
３３により電気ヒータ３４を通電することによりＤＰＦ
３２に捕集されたパティキュレートを着火するとともに
エアポンプ３５の駆動により電磁バルブ３６を介してＤ
ＰＦ３２に二次空気を供給してＤＰＦ３２に捕集された
パティキュレートを焼却するようになっていた。尚、図
４において、３８は回転数センサ、３９，４０は圧力セ
ンサ、４１は温度センサ、４２は再生要求ランプ、４３
は再生開始スイッチである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＤＰＴシス
テムにおいてエアポンプ３５の未動作、電磁バルブ３６
の常時閉の故障あるいは配管３７の洩れが発生すると、
ヒータ電力供給が過剰となり、フィルタ（ＤＰＦ３２）
の異常な温度上昇が発生する。この温度上昇によりフィ
ルタ（ＤＰＦ３２）の割れや溶損が発生する。又、電磁
バルブ３６が常時開の故障が発生すると、排気ガスのエ
アポンプ３５への回り込みによりフィルタ前後の圧力差
が低く検出され捕集量検出精度が低下してフィルタにパ
テキュレートが多量に捕集されたときに再生開始とみな
され再生時の異常燃焼が発生したり、エアポンプ３５に
パティキュレートが詰まったりする。

【０００４】そこで、この発明の目的は、二次空気供給
系の異常を検出することができるディーゼルエンジンの
排気浄化装置における異常検出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、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、前記フィルタの近傍に配置されたヒー
タと、前記フィルタに二次空気を供給するためのエアポ
ンプとを備え、前記ヒータにてフィルタに捕集されたパ
ティキュレートを着火するとともに前記エアポンプを駆
動してフィルタに捕集されたパティキュレートを焼却し
てフィルタ再生するようにしたディーゼルエンジンの排
気浄化装置において、前記二次空気の流量に関する要素
量を検出する二次空気流量要素量検出手段を設けるとと
もに、前記エアポンプの駆動状態と前記二次空気流量要
素量検出手段による二次空気の流量に関する要素量とに
基づいて二次空気供給系の異常を検出するようにしたデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置における異常検出装置
をその要旨とする。

【０００６】ここで、前記二次空気流量要素量検出手段
として、二次空気通路に設けたオリフィスとそのオリフ
ィスの前後の差圧を検出するための圧力センサを用いて
もよい。

【０００７】

【作用】二次空気流量要素量検出手段にて二次空気の流
量に関する要素量が検出され、この二次空気流量要素量
検出手段による二次空気の流量に関する要素量とエアポ
ンプの駆動状態とから二次空気供給系の異常が検出され
る。即ち、配管洩れやエアポンプの作動不良等の異常が
検出される。

【０００８】

【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。

【０００９】車両にはディーゼルエンジン１が搭載され
ている。ディーゼルエンジン１には吸気管２と排気管３
とが接続されている。吸気管２にはエンジン用エアクリ
ーナー４が設けられている。又、ディーゼルエンジン１
の排気管３には排気浄化装置５のハウジング６が設けら
れている。ハウジング６は排気管３と連通しており、デ
ィーゼルエンジン１の排気ガスがハウジング６内を通過
していく。ハウジング６内にはフィルタ（ＤＰＦ）７が
設けられ、フィルタ７にてディーゼルエンジン１から排
出されるパティキュレートが捕集される。さらに、フィ
ルタ７の上流側端部には電気ヒータ８が設けられ、電気
ヒータ８の通電により同電気ヒータ８が発熱してフィル
タ７にて捕集されたパティキュレートが着火される。

【００１０】排気管３におけるハウジング６の上流側に
は、二次空気供給管９が分岐され、その二次空気供給管
９の途中には電磁バルブ１０が配置されている。この電
磁バルブ１０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
給管９の先端には電動式エアポンプ１１の吐出側が接続
されている。又、電動式エアポンプ１１の吸気側には二
次空気供給管（二次空気通路）１２が設けられ、二次空
気供給管１２の途中にはエアポンプ用エアクリーナー１
３が設けられている。そして、電磁バルブ１０の開弁状
態において電動式エアポンプ１１の駆動により二次空気
がディーゼルエンジン１の排気管３に供給される。

【００１１】二次空気供給管１２における電動式エアポ
ンプ１１とエアポンプ用エアクリーナー１３との間に
は、オリフィス１４が配置されている。このオリフィス
１４の上流側には圧力センサ１５が設けられるととも
に、オリフィス１４の下流側には圧力センサ１６が設け
られている。

【００１２】そして、電磁バルブ１０の開弁状態で電動
式エアポンプ１１が駆動されると、二次空気がエアポン
プ用エアクリーナー１３、オリフィス１４を通り電動式
エアポンプ１１に供給される。この時、二次空気流量が
大きいほど圧力センサ１５，１６によるオリフィス１４
前後での圧力差も大きくなる。

【００１３】ＥＣＵ１７はスイッチング素子２７と接続
され、同スイッチング素子２７によりＥＣＵ１７からの
制御信号に従って電気ヒータ８の通電が制御される。
又、ＥＣＵ１７は電動式エアポンプ１１と接続され、Ｅ
ＣＵ１７からのデューティ信号に従って電動式エアポン
プ１１がデューティ制御される。さらに、ＥＣＵ１７は
電磁バルブ１０と接続され、ＥＣＵ１７からの制御信号
に従って電磁バルブ１０の開閉が制御される。

【００１４】又、エンジン回転数を検出するための回転
数センサ１８、フィルタ７の上流側及び下流側の圧力を
検出する前圧センサ１９，後圧センサ２０、フィルタ７
へ流入する排気ガス温度を検出する入ガス温センサ２１
が設けられ、これらのセンサ１８，１９，２０，２１の
出力信号がＥＣＵ１７に取り込まれる。さらに、ＥＣＵ
１７には圧力センサ１５，１６からの信号が取り込まれ
る。

【００１５】又、ＥＣＵ１７には再生要求ランプ２２が
接続され、再生要求ランプ２２はその点灯にて再生時期
を運転者に知らせるためのものである。さらに、ＥＣＵ
１７には再生開始スイッチ２３が接続され、運転者が再
生開始スイッチ２３を操作することによりフィルタ７の
再生が開始される。又、ＥＣＵ１７には異常警告ランプ
２６が接続され、この異常警告ランプ２６は二次空気供
給系の異常時に点灯するようになっている。

【００１６】電源回路２４にはプラグ２５が接続され、
車両停止時においてこのプラグ２５により外部電源と接
続されると、外部電力が電気ヒータ８及び電動式エアポ
ンプ１１に供給可能となる。

【００１７】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、図２，図３に基づいて説
明する。ＥＣＵ１７は図２のステップ１００でディーゼ
ルエンジン１の運転中は前圧センサ１９と後圧センサ２
０から得られるフィルタ７の前後の差圧に対し、入ガス
温センサ２１からの排気ガス温度、回転数センサ１８か
らのエンジン回転数等の補正を加え、フィルタ７の目詰
まり状態を推測する。そして、ＥＣＵ１７はフィルタ７
の目詰まり状態から再生が必要な時期を判断し、再生要
求ランプ２２の点灯にて再生時期を運転者に知らせる。

【００１８】そして、再生が必要な場合は、ディーゼル
エンジン１の運転停止時にプラグ２５を外部電源に接続
した後、ＥＣＵ１７はステップ１０１で運転者により再
生開始スイッチ２３が押されると、ステップ１０２〜１
０４で二次空気供給系の異常判定処理を実行する。

【００１９】まず、ＥＣＵ１７はステップ１０２で電磁
バルブ１０を開くべく制御する。その後、ＥＣＵ１７は
ステップ１０３で電動式エアポンプ１１を駆動し、ステ
ップ１０４で圧力センサ１５，１６によりオリフィス１
４の前後の差圧に所定差圧が発生しているか否か判定す
る。そして、ＥＣＵ１７はオリフィス１４の前後に所定
差圧が発生していると判定すると、二次空気供給系が正
常であるとしてステップ１０６に移行する。一方、ＥＣ
Ｕ１７はオリフィス１４の前後に所定差圧が発生してい
ないと、ステップ１０５で二次空気供給系が異常である
として異常警告ランプ２６を点灯して運転者に知らせ
る。即ち、その異常としては、ＥＣＵ１７から電磁バル
ブ１０に開弁信号が出力されているにもかかわらず何ら
かの原因で電磁バルブ１０が閉じたままの状態であった
り、ＥＣＵ１７から電動式エアポンプ１１に駆動信号が
出力されているにもかかわらず実際には電動式エアポン
プ１１が作動しなかったり、ＥＣＵ１７から電動式エア
ポンプ１１に駆動信号が出力されている時にオリフィス
１４と電動式エアポンプ１１との間の配管（二次空気供
給管１２）に洩れが発生している場合である。

【００２０】さらに、ＥＣＵ１７はステップ１０５で異
常警告ランプ２６を点灯した後、後述するフィルタ７の
再生処理を行うことなく同ルーチンを終了する。ＥＣＵ
１７はステップ１０６で電磁バルブ１０を開弁し、電動
式エアポンプ１１から空気（酸素）が供給できるように
する。さらに、ＥＣＵ１７はステップ１０７で最適電力
となるように電気ヒータ８の通電制御を行い、ステップ
１０８で最適の二次空気量となるように電動式エアポン
プ１１にデューティ信号を出力して駆動制御を行う。こ
のとき、ＥＣＵ１７は、オリフィス１４の前後差圧が二
次空気流量に応じたものとなるので、このオリフィス１
４の前後差圧を用いて二次空気流量が目標の二次空気流
量となるように電動式エアポンプ１１をフィードバック
制御する。

【００２１】そして、ＥＣＵ１７はステップ１０９で電
動式エアポンプ１１のフィードバック制御の際のデュー
ティ比が所定値以上か否か判定し、デューティ比が所定
値未満の時には二次空気供給系が正常であるとしてステ
ップ１１０に移行する。一方、ＥＣＵ１７はデューティ
比が所定値以上の時にはステップ１０５で二次空気供給
系が異常であるとして異常警告ランプ２６を点灯して運
転者に知らせる。即ち、その異常としては、ＥＣＵ１７
から電磁バルブ１０に開弁信号が出力されているにもか
かわらず何らかの原因で電磁バルブ１０が閉じたままの
状態であったり、ＥＣＵ１７から電動式エアポンプ１１
に駆動信号が出力されているにもかかわらず実際には電
動式エアポンプ１１が作動しなかったり、ＥＣＵ１７か
ら電動式エアポンプ１１に駆動信号が出力されている時
にオリフィス１４と電動式エアポンプ１１との間の配管
（二次空気供給管１２）に洩れが発生している場合であ
る。

【００２２】そして、ステップ１０９において二次空気
供給系が正常であると、ステップ１１０で再生開始後の
経過時間の判定を行い、設定時間が経過していないとス
テップ１０６に戻る。このように、ステップ１０６→１
０７→１０８→１０９→１１０→１０６・・・を繰り返
して電気ヒータ８にてフィルタ７に捕集されたパティキ
ュレートを着火するとともに電動式エアポンプ１１を駆
動してフィルタ７に捕集されたパティキュレートを焼却
してフィルタ再生する。その後、ＥＣＵ１７はステップ
１１０で再生時間が設定時間よりも経過した場合は再生
を終了して図３のステップ１１１〜１１３で二次空気供
給系の異常判定処理を実行する。

【００２３】ＥＣＵ１７はステップ１１１で電磁バルブ
１０を閉じるべく制御する。その後、ＥＣＵ１７はステ
ップ１１２で電動式エアポンプ１１を駆動し、ステップ
１１３で圧力センサ１５，１６によりオリフィス１４の
前後の差圧に所定差圧が発生しているか否か判定する。
そして、ＥＣＵ１７はオリフィス１４の前後に所定差圧
が発生していないと判定すると、二次空気供給系が正常
であるとしてルーチンを終了する。一方、ＥＣＵ１７は
オリフィス１４の前後に所定差圧が発生していると、ス
テップ１１４で二次空気供給系が異常であるとして異常
警告ランプ２６を点灯して運転者に知らせる。即ち、そ
の異常としては、ＥＣＵ１７から電磁バルブ１０に閉弁
信号が出力されるとともに電動式エアポンプ１１に駆動
信号が出力されているにもかかわらず電磁バルブ１０が
開弁していたり、同様の信号がＥＣＵ１７から電磁バル
ブ１０及び電動式エアポンプ１１に出力されている時に
電動式エアポンプ１１と電磁バルブ１０との間の配管
（二次空気供給管９）に洩れが発生している場合であ
る。

【００２４】このように本実施例では、オリフィス１４
と圧力センサ１５，１６とにより二次空気の流量に関す
る要素量を検出する二次空気流量要素量検出手段を構成
し、電動式エアポンプ１１の駆動状態とオリフィス１４
の前後差圧とに基づいて二次空気供給系の異常を検出す
るようにした（図２のステップ１０２〜１０４、図３の
ステップ１１１〜１１３）。つまり、電動式エアポンプ
１１の未動作や電磁バルブ１０の常時閉の故障あるいは
配管（二次空気供給管９，１２）の洩れ等の異常を検出
して、異常警告ランプ２６の点灯にて乗員に知らせるこ
とによりヒータ電力供給の過剰に伴うフィルタ７の異常
な温度上昇を回避できる。よって、この温度上昇に伴う
フィルタ７の割れや溶損が防止できる。又、電磁バルブ
１０が常時開の故障を検出して異常警告ランプ２６の点
灯にて乗員に知らせることにより排気ガスの電動式エア
ポンプ１１への回り込みによりフィルタ７の前後差圧が
低くなることによる捕集量検出精度の低下が回避でき、
フィルタにパティキュレートが多量に捕集されたときに
再生開始とみなされることによる再生時の異常燃焼が回
避でき、さらに、電動式エアポンプ１１にパティキュレ
ートが詰まったりすることも防止できる。

【００２５】さらには、図２のステップ１０９のように
再生動作中の電動式エアポンプ１１のフィードバック制
御時のデューティ比により二次空気供給系の異常を検出
するようにした。即ち、電動式エアポンプ１１のフィー
ドバック制御時のデューティ比を二次空気の流量に関す
る要素量とすることにより、前述したような二次空気供
給系の異常を検出するこができる。この場合、二次空気
流量要素量検出手段はＥＣＵ１７ということになる。

【００２６】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、上記実施例では二次空気の流量に
関する要素量を検出する二次空気流量要素量検出手段と
してオリフィス１４と圧力センサ１５，１６とを用いた
が、フィルタ７の上流側圧力を検出する前圧センサ１９
を用いてもよい。又、二次空気流量要素量検出手段とし
て、フィルタ７の前後差圧を求める前圧センサ１９と後
圧センサ２０とを用いてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
二次空気供給系の異常を検出することができる優れた効
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】実施例の作用を説明するためのフローチャート
である。

【図３】実施例の作用を説明するためのフローチャート
である。

【図４】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。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ７ フィルタ ８ 電気ヒータ １１ 電動式エアポンプ １２ 二次空気通路を構成する二次空気供給管 １４ 二次空気流量要素量検出手段を構成するオリフィ
ス １５ 二次空気流量要素量検出手段を構成する圧力セン
サ １６ 二次空気流量要素量検出手段を構成する圧力セン
サ １７ 二次空気流量要素量検出手段を構成するＥＣＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 戸谷 隆之 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 (2)

【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、 前記フィルタの近傍に配置されたヒータと、 前記フィルタに二次空気を供給するためのエアポンプと
   を備え、前記ヒータにてフィルタに捕集されたパティキ
   ュレートを着火するとともに前記エアポンプを駆動して
   フィルタに捕集されたパティキュレートを焼却してフィ
   ルタ再生するようにしたディーゼルエンジンの排気浄化
   装置において、 前記二次空気の流量に関する要素量を検出する二次空気
   流量要素量検出手段を設けるとともに、前記エアポンプ
   の駆動状態と前記二次空気流量要素量検出手段による二
   次空気の流量に関する要素量とに基づいて二次空気供給
   系の異常を検出するようにし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における異常検出装置。
2. 【請求項２】 前記二次空気流量要素量検出手段は、二
   次空気通路に設けたオリフィスとそのオリフィスの前後
   の差圧を検出するための圧力センサである請求項１に記
   載のディーゼルエンジンの排気浄化装置における異常検
   出装置。