JPH08210121A - ディーゼル機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ディーゼル機関の排気浄化装置に
関し、パティキュレート捕集量を正確に把握してフィル
タの再生時期を判断するディーゼル機関の排気浄化装置
において、フィルタの再生時期の判断に必要とされる時
間を短縮することである。 【構成】 パティキュレート捕集用のフィルタを介して
の排気ガスの圧力損失値を検出する第１検出手段（ステ
ップ１０４〜１０６）と、第１検出手段により検出され
る圧力損失値を所定時間に渡って平均化処理する平均化
処理手段（ステップ１０７）と、このように平均化処理
された値が所定値に達した時にフィルタ再生時期である
と判断する判断手段（ステップ１０８）と、機関過渡運
転状態である時には第１検出手段により検出された圧力
損失値を平均化処理手段へ取り込むことを中止する中止
手段（ステップ１０３）、とを具備する。

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
浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガス中にはカーボ
ンを主成分とする排気微粒子（パティキュレート）が含
まれており、これが環境汚染を引き起こすために排気ガ
スを大気に放出する以前に除去されることが好ましく、
そのために、ディーゼル機関の排気通路内にはパティキ
ュレートを捕集するためのセラミック製のフィルタが配
置されている。

【０００３】ディーゼル機関の使用に伴いフィルタにお
けるパティキュレート捕集量が増加して所定量に達する
と、排気抵抗がかなり増大し、機関性能を大幅に低下さ
せるために、捕集されたパティキュレートを早急に燃焼
させてフィルタを再生することが必要である。

【０００４】このようなフィルタ再生をパティキュレー
ト捕集量が所定量より少ない時点で実施すると、パティ
キュレートの燃焼伝播が不十分となってフィルタが良好
に再生されないだけでなく、必要回数以上にフィルタを
再生することになり、パティキュレートの燃焼熱によっ
てフィルタの寿命を低下させる。

【０００５】それにより、フィルタにおけるパティキュ
レート捕集量を正確に把握してそれが所定量となった時
にフィルタを再生することが好ましく、このために、特
開平６−２６３２７号公報には、フィルタを介しての圧
力損失値を数分間に渡って平均化処理した値をパティキ
ュレート捕集量として使用し、フィルタの再生時期を判
断する内燃機関の排気浄化装置が記載されている。

【０００６】加減速時等の機関過渡運転時には排気ガス
圧力及び排気ガス温度が急激に変化するために、この時
に測定された圧力損失値はフィルタにおけるパティキュ
レート捕集量に対応する真値とは大きく異なるものであ
り、前述の従来技術は、このような値を数分間という比
較的長い時間に渡り平均化処理することによってなま
し、パティキュレート捕集量を正確に把握することを可
能にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、各時点におけるフィルタ再生時期の判断には、圧力
損失値を平均化処理するための数分間の時間が必要であ
り、この間、フィルタが再生されず機関性能が大幅に低
下したままとなる可能性がある。

【０００８】従って、本発明の目的は、パティキュレー
ト捕集量を正確に把握してフィルタの再生時期を判断す
るディーゼル機関の排気浄化装置において、フィルタの
再生時期の判断に必要とされる時間を短縮することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるディーゼル
機関の排気浄化装置は、排気通路に配置されたパティキ
ュレート捕集用のフィルタと、前記フィルタを介しての
排気ガスの圧力損失値を検出する第１検出手段と、前記
第１検出手段により検出される圧力損失値を所定時間に
渡って平均化処理する平均化処理手段と、前記平均化処
理手段により平均化処理された値が所定値に達した時に
フィルタ再生時期であると判断する判断手段と、機関過
渡運転状態であることを検出する第２検出手段と、前記
第２検出手段により機関過渡運転状態であることが検出
されている時には前記第１検出手段により検出された圧
力損失値を前記平均化処理手段へ取り込むことを中止す
る中止手段、とを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】前述のディーゼル機関の排気浄化装置は、第２
検出手段により機関過渡運転状態であることが検出され
ている時には、中止手段によって第１検出手段により検
出された圧力損失値を平均化処理手段へ取り込むことが
中止されるために、平均化処理手段に取り込まれる圧力
損失値は真値から大きく外れることはなく、平均化処理
手段によって圧力損失値を平均化処理する所定時間がか
なり短縮されても、平均化処理された値はフィルタにお
けるパティキュレート捕集量を正確に表すものであり、
判断手段によってこの値が所定値に達した時にフィルタ
再生時期であると判断する。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明によるディーゼル機関の排気
浄化装置を示す概略図である。同図において、１はディ
ーゼル機関、２はその排気通路である。排気通路２に
は、パティキュレートフィルタ５の収納ケース３が配置
され、この収納ケース３をバイパスするバイパス通路８
が接続されている。パティキュレートフィルタ５は、多
孔性物質からなるハニカム状の隔壁を備えたハニカム状
フィルタで、隔壁で囲まれた通路の隣接する二つにおい
て、一方が排気ガス上流側を、他方が排気ガス下流側を
セラミック製の閉塞材によって閉塞されているものであ
り、収納ケース３内にシール部材４を介して取り付けら
れている。

【００１２】排気通路２におけるバイパス通路８の分岐
部及び合流部には、それぞれ第１及び第２切換弁Ｖ１，
Ｖ２が配置され、排気ガスをパティキュレートフィルタ
５及びバイパス通路８のいずれか一方を通過させるよう
になっている。また、排気通路２には、第１切換弁Ｖ１
とパティキュレートフィルタ５との間において、エアポ
ンプ９に通じる二次空気供給通路６が第１閉鎖弁Ｖ３を
介して接続され、第２切換弁Ｖ１とパティキュレートフ
ィルタ５との間において、燃焼ガス排出通路７が第２閉
鎖弁Ｖ４を介して接続されている。

【００１３】図中、Ｈはパティキュレートフィルタ５の
排気上流側に取り付けられたヒータであり、スイッチＳ
を介してバッテリ１１へ電気的に接続されている。ま
た、ＳＰ１及びＳＰ２はそれぞれパティキュレートフィ
ルタ５の直上流側及び直下流側の排気ガス圧力ＰＵ，Ｐ
Ｄを測定するための第１及び第２圧力センサであり、Ｓ
Ｔはパティキュレートフィルタ５の直上流側の排気ガス
温度Ｔを測定するための温度センサである。

【００１４】１００は、例えば、アナログ信号入力用イ
ンタフェースＩＮａ、デジタル信号入力用インタフェー
スＩＮｄ、アナログ信号をデジタル信号に変換するコン
バータＡ／Ｄ、各種演算処理を行う中央演算処理装置Ｃ
ＰＵ、ランダムアクセスメモリＲＡＭ、呼び出し専用メ
モリＲＯＭ、出力回路ＯＵＴ、及びこれらを接続するバ
スライン１１１等から構成され、前述の第１及び第２切
換弁Ｖ１，Ｖ２、第２閉鎖弁Ｖ３，Ｖ４、スイッチＳ、
及びエアポンプ９を作動制御するための制御装置であ
り、これらが出力回路ＯＵＴに接続されると共に、前述
の第１及び第２圧力センサＳＰ１，ＳＰ２と温度センサ
ＳＴに加えて機関回転数Ｎを検出するための回転センサ
（図示せず）と吸入空気重量Ｇａを検出するための吸入
空気量センサ（図示せず）等がアナログ信号入力用イン
タフェースＩＮａに接続され、デジタル信号入力用イン
タフェースＩＮｄには機関始動時を検出するためのキー
スイッチが接続されている。

【００１５】ディーゼル機関１の排気ガス中には有害な
パティキュレートが含まれるために、通常時において、
第１及び第２閉鎖弁Ｖ３，Ｖ４は閉弁されると共に、第
１及び第２切換弁Ｖ１，Ｖ２は排気ガスがパティキュレ
ートフィルタ５を通過するように切り換えられ、パティ
キュレートフィルタ５によって排気ガス中のパティキュ
レートを捕集するようになっている。ディーゼル機関の
使用期間が長くなり、パティキュレートフィルタ５にお
けるパティキュレート捕集量が所定量に達すると、排気
抵抗がかなり増大して機関性能を大幅に低下させるため
に、現在のパティキュレート捕集量を把握し、それが所
定量となった時点でパティキュレートフィルタ５の再生
時期と判断し、制御装置１００によって第１及び第２切
換弁Ｖ１，Ｖ２は排気ガスがバイパス通路８を通過する
ように切り換えられ、第１及び第２閉鎖弁Ｖ３，Ｖ４は
開弁されると共にエアポンプ９が駆動され、スイッチＳ
が閉じられてヒータＨが通電発熱させられるようになっ
ている。

【００１６】それにより、パティキュレートフィルタ５
の上流側に捕集されたパティキュレートがヒータＨによ
って加熱されると共に二次空気供給通路６から二次空気
が供給されるために、上流側のパティキュレートが燃焼
を開始し、この火炎が下流側に伝播してパティキュレー
トフィルタ５に捕集されたパティキュレートを全て燃焼
させ、パティキュレートフィルタ５の再生が完了する。
この時の燃焼ガスは燃焼ガス排出通路７により排出され
る。

【００１７】このようにして、パティキュレートフィル
タ５の再生が完了すると、エアポンプ９が停止されると
共に、第１及び第２切換弁Ｖ１，Ｖ２と第１及第２閉鎖
弁Ｖ３，Ｖ４は通常時の状態とされ、排気ガスが再びパ
ティキュレートフィルタ５を通過するようになる。

【００１８】パティキュレート捕集量が所定量に達する
以前にパティキュレートフィルタ５の再生を開始する
と、パティキュレート燃焼における火炎が下流側に十分
に伝播せずにパティキュレートフィルタ５の再生が不良
となる可能性があるために、パティキュレートフィルタ
５におけるパティキュレート捕集量を把握し、それが所
定量に達した時点でパティキュレートフィルタ５の再生
時期と判断することが必要であり、制御装置１００は、
図２に示すフローチャートに従ってこの判断を実行する
ようになっている。これを以下に説明する。

【００１９】本フローチャートは、所定時間、例えば５
０ｍｓ毎に実行されるものである。まず、ステップ１０
１において、キースイッチからの信号の入力時点に基づ
き、機関始動開始直後であるか否かが判断され、この判
断が肯定される時にだけステップ１０２において第１及
び第２圧力センサＳＰ１，ＳＰ２の較正が行われる。次
にステップ１０３に進み、現在の機関運転状態が過渡時
であるか否かが判断される。この判断には、回転センサ
により検出される機関回転数Ｎ、吸入空気量センサによ
り検出される吸入空気重量Ｇａ、又は温度センサＳＴに
より検出される排気ガス温度Ｔの時間変化率が利用さ
れ、この時間変化率が設定値以上となる時に過渡時であ
ると判断される。

【００２０】ステップ１０３における判断が肯定される
時、すなわち機関運転状態が過渡時である時にはそのま
ま終了するが、ステップ１０３における判断が否定され
る時にはステップ１０４に進む。ステップ１０４におい
て、第１及び第２圧力センサＳＰ１，ＳＰ２によって測
定されるパティキュレートフィルタ５の直上流側におけ
る排気ガス圧力ＰＵと直下流側における排気ガス圧力Ｐ
Ｄ、吸入空気量センサにより検出される吸入空気重量Ｇ
ａ、及び温度センサＳＴにより測定されるパティキュレ
ートフィルタ５の直上流側における排気ガス温度Ｔが読
み込まれる。

【００２１】次に、ステップ１０５において、パティキ
ュレートフィルタ５の直上流側における排気ガス圧力Ｐ
Ｕと直下流側における排気ガス圧力ＰＤとの差がパティ
キュレートフィルタ５を介しての圧力損失値ΔＰとして
算出される。この圧力損失値ΔＰは現在の機関運転状態
における吸入空気量及び排気ガス温度の基での値である
ために、頻繁に使用される標準機関運転状態における標
準吸入空気量及び標準排気ガス温度での値ΔＰ１に換算
する必要があり、ステップ１０６において、圧力損失値
ΔＰに、標準排気ガス温度Ｔ’と現在の排気ガス温度Ｔ
との比及び標準吸入空気重量Ｇａ’と現在の吸入空気重
量Ｇａとの比が乗算される。

【００２２】このように換算された圧力損失値ΔＰ１に
は、ノイズ等の影響が重畳されている可能性があるため
に、ステップ１０７において、例えば１０回程度の平均
化処理が実施されて圧力損失値ΔＰ２が算出される。従
来においては、この時、過渡運転時における真値とはか
なり異なる圧力損失値を基にこの圧力損失値ΔＰ２が算
出される可能性があるために、この圧力損失値ΔＰ２を
そのままパティキュレートフィルタ５の再生時期の判断
に使用することはできず、この圧力損失値ΔＰ２をなま
すために３０００回程度の平均化処理が実施されるが、
本実施例では過渡運転状態の時の圧力損失値は平均化処
理に取り込まれないために、このようなさらなる平均化
処理を例えば５００回程度に低減してもよいが、全く省
略しても、ステップ１０７において平均化処理されてノ
イズの影響が取り除かれた圧力損失値ΔＰ２は、パティ
キュレートフィルタ５における現在のパティキュレート
捕集量を正確に表すものであり、次に、ステップ１０８
において、この値が所定量のパティキュレートが捕集さ
れている時の圧力損失値ΔＰｒに達しているか否かが判
断され、この判断が否定される時にはそのまま終了する
が、肯定される時にはステップ１０９に進み、パティキ
ュレートフィルタの再生時期であると判断され、前述し
たパティキュレートフィルタ５の再生を開始する。

【００２３】本実施例において、ステップ１０３におけ
る機関過渡運転時の判断には、前述した以外にも、例え
ば、アクセルペダルストロークセンサにより検出される
アクセルペダルの踏み込み量の時間変化率が設定値以上
であることが利用可能であり、また、機関過渡運転時に
は、特にパティキュレートフィルタ５下流側の圧力が瞬
間的に増減せず、ステップ１０５において算出される圧
力損失値ΔＰは機関過渡運転時前に比較して異常に大き
く又は小さくなるために、この圧力損失値ΔＰの時間変
化率も利用することもできる。

【００２４】また、パティキュレートフィルタ５の再生
方法は、前述した以外にも、例えば、ヒータを省略し、
排気ガスによって加熱されたパティキュレートフィルタ
自身の温度を利用して二次空気と共に燃料を供給してパ
ティキュレートを着火燃焼させることも可能である。さ
らに、パティキュレートフィルタ５の再生中にもパティ
キュレートの除去を実施するために、バイパス通路にも
パティキュレートフィルタを配置してもよい。

【００２５】

【発明の効果】このように、本発明によるディーゼル機
関の排気浄化装置によれば、第２検出手段により機関過
渡運転状態であることが検出されている時には、中止手
段によって第１検出手段により検出されたパティキュレ
ートフィルタを介しての圧力損失値を平均化処理手段へ
取り込むことが中止されるために、機関過渡運転状態に
おいて、排気ガス圧力及び排気ガス温度が急激に変化
し、排気ガスが各センサに達するまでの時間差を含む各
センサの応答遅れにバラツキが発生して、この時に検出
される圧力損失値が真値から大きく外れ、従来において
は、この圧力損失値をなますために比較的長い時間に渡
り圧力損失値の平均化処理が実施されていたが、本発明
においては、このような真値から大きく外れる圧力損失
値は平均化処理手段には取り込まれず、平均化処理手段
によって圧力損失値を平均化処理する所定時間をかなり
短縮しても、平均化処理された値はフィルタにおけるパ
ティキュレート捕集量を正確に表すものであり、判断手
段によってこの値が所定値に達した時にフィルタ再生時
期であると判断することによって、非常に短時間でフィ
ルタ再生時期の正確な判断が可能となり、従来のように
判断に必要な比較的長い時間において、パティキュレー
ト捕集量が所定値に達していてもフィルタの再生が実施
されず、機関性能を大幅に低下させたままとなることは
防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディーゼル機関の排気浄化装置を
示す概略図である。

【図２】パティキュレートフィルタの再生時期を判断す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関 ２…排気通路 ５…パティキュレートフィルタ ６…二次空気供給通路 ７…燃焼ガス排出通路 ８…バイパス通路 ９…エアポンプ Ｈ…ヒータ ＳＰ１…第１圧力センサ ＳＰ２…第２圧力センサ １００…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 9/00 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気通路に配置されたパティキュレート
   捕集用のフィルタと、前記フィルタを介しての排気ガス
   の圧力損失値を検出する第１検出手段と、前記第１検出
   手段により検出される圧力損失値を所定時間に渡って平
   均化処理する平均化処理手段と、前記平均化処理手段に
   より平均化処理された値が所定値に達した時にフィルタ
   再生時期であると判断する判断手段と、機関過渡運転状
   態であることを検出する第２検出手段と、前記第２検出
   手段により機関過渡運転状態であることが検出されてい
   る時には前記第１検出手段により検出された圧力損失値
   を前記平均化処理手段へ取り込むことを中止する中止手
   段、とを具備することを特徴とするディーゼル機関の排
   気浄化装置。