JPH0868313A - ディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置 - Google Patents

ディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置

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JPH0868313A
JPH0868313A JP6226110A JP22611094A JPH0868313A JP H0868313 A JPH0868313 A JP H0868313A JP 6226110 A JP6226110 A JP 6226110A JP 22611094 A JP22611094 A JP 22611094A JP H0868313 A JPH0868313 A JP H0868313A
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exhaust gas
particulate
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main
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JP6226110A
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼルパティキュレートフィルタの制御
装置において、フィルタに捕集されたパティキュレート
の堆積量を正確に検出し、フィルタの再生時期を的確に
制御してフィルタの使用頻度を増し、耐久性を向上させ
る。 【構成】 本発明は、排気ガス通路22に主フィルタ1
とサブフィルタ2が配置され、主フィルタ1に対して開
閉弁5を且つサブフィルタ2に対してバイパス弁9を設
ける。コントローラ10は、パティキュレート堆積セン
サー8と温度センサー29とからの検出信号に応答して
開閉弁5とバイパス弁9とを作動して加熱ヒータを構成
する金網6に通電して捕集されているパティキュレート
を加熱焼却する制御を行う。

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
から排出される排気ガスをフィルタで捕集して加熱焼却
するディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は、高温、高
圧空気中に燃料を噴射する、所謂、ヘトロジニアス混合
によるものである。ヘトロジニアス混合はホモジニアス
混合気と異なって空気と燃料が均一に混合していないの
で、燃料中の炭素成分は、燃焼による高温熱によって
煤、HC等に変化し、それらが凝集してパティキュレー
トとなって外部に放出され、周囲環境を汚染することに
なる。従来、エンジンの排気ガスを処理する排気ガス処
理装置として、多孔質フィルタを用いたディーゼルパテ
ィキュレートフィルタでは、そのフィルタのパティキュ
レートの捕集面積が大きく、そのフィルタにパティキュ
レートが堆積して捕集される。その堆積したパティキュ
レートを焼却するため、フィルタの表面に加熱ヒータを
取り付け、パティキュレートの堆積量が所定基準を超え
ると、加熱ヒータに電流を流し、パティキュレートを加
熱焼却し、フィルタを再生している。
【0003】従来、特開平2−256812号公報に
は、電気的に再生可能なパティキュレートトラップが開
示されている。該パティキュレートトラップは、ガス透
過性支持体、複数のセラミックスファイバーからなる繊
維層及びヒータから成り、繊維層がヒータと共にガス透
過性支持体から半径方向に延びる空間に配置され、該繊
維層の隙間に排気ガスを流して排気ガス中のパティキュ
レートをヒータの近傍に捕集し、ヒータを通電すること
によって捕集したパティキュレートを焼却するものであ
る。セラミックス繊維は、連続した溶融シリカ、ガラ
ス、アルミナシリカ、ジルコニアシリカ、アルミナクロ
ミア、チタニア、黒鉛、炭化ケイ素、アルミナボリアシ
リカから選定されたものである。更に、セラミックス繊
維は、ガス透過性支持体又はヒータ上に直接に編組又は
巻き付けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
パティキュレートフィルタは、車両等に搭載するため、
できるだけコンパクトに構成し且つカーボン、煤、HC
等のパティキュレートの捕集が効率的になるように製造
することは必要である。パティキュレートは、酸素と反
応して容易に燃焼するが、燃焼には高温度が必要であ
り、排気ガス温度のみでは完全に燃焼することができな
い。従来の再生可能なディーゼルパティキュレートフィ
ルタは、同じサイズのフィルタを排気ガス流れに二個並
列に配置し、一方のフィルタがパティキュレートの捕集
によって詰まると、他方のフィルタに排気ガスを流し、
詰まった方のフィルタにパティキュレートの焼却に必要
な空気を送り込んでフィルタを加熱し、捕集されたパテ
ィキュレートを焼却してフィルタを再生している。
【0005】しかしながら、フィルタに捕集したパティ
キュレートの堆積量が所定量を超えた場合に、加熱ヒー
タに通電して加熱するが、フィルタへのパティキュレー
トの堆積量を正確に検出する方法は、非常に困難であ
る。例えば、従来のパティキュレートの堆積量の検出で
は、排気ガス流れのフィルタ上流側に圧力センサーを設
け、排気ガス圧を測定する間接的方法で測定している
が、排気ガス圧及び排気ガス流量はエンジンの負荷、回
転数等で種々に変化し、正確な堆積量を検出するのが困
難である。例えば、全負荷時の排気ガス圧力損失と部分
負荷時の排気ガス圧力損失は、排気ガスの温度が異なる
ので流量が変わり、図7に示すように、異なっている。
また、エンジン回転が高い回転数N2 の時のフィルタの
排気ガス圧力損失Pの許容値と、低い回転数N1 の時の
フィルタの排気ガス圧力損失Pの増加する割合は異なっ
ている。そして、フィルタが目詰まりして既に使用に耐
えられないような状態でも、低速低負荷で使用していれ
ば、フィルタを再生することなく使用し続けることにな
る。その後、エンジンを突然に高負荷で運転すれば、排
気ガス圧は急激に上昇し、フィルタは高い排気ガス圧が
負荷されることになり、その高圧に耐えられなくなる。
【0006】従って、フィルタへのカーボン、煤、HC
等のパティキュレートの堆積量を絶対値として検出でき
ることが、最も確実にフィルタの再生時期を制御できる
ことであり、フィルタの耐久性を向上させるために必要
なことであり、フィルタへのパティキュレートの堆積量
を絶対値として検出するという課題があった。
【0007】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、ディーゼルエンジンから排出され
る排気ガス中に含まれているカーボン、煤、HC等のパ
ティキュレートを捕集する主フィルタ排気ガス通路に設
けると共に、主フィルタ内にサブフィルタを設け、主フ
ィルタ通路とサブフィルタ通路に開閉弁を設け、主フィ
ルタの排気ガス流れの上流側にパティキュレート堆積セ
ンサーを配置すると共に主フィルタに温度センサーを設
け、それらの検出値に応答して前記主フィルタの再生を
行って前記主フィルタを常に清浄に保持するディーゼル
パティキュレートフィルタの制御装置を提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設置さ
れたディーゼルパティキュレートフィルタにおいて、パ
ティキュレートの捕集容量の大きい主フィルタと捕集容
量の小さいサブフィルタとを備え、前記主フィルタと前
記サブフィルタとの通路をそれぞれ開閉する各弁と、前
記主フィルタと前記サブフィルタに捕集されたパティキ
ュレートを焼却するための加熱ヒータと、パティキュレ
ートの前記主フィルタへの堆積量を検出するパティキュ
レート堆積センサーと、前記パティキュレート堆積セン
サーの検出信号に応答して前記各弁及び前記加熱ヒータ
を制御するコントローラとから構成したことを特徴とす
るディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置に関
する。
【0009】又は、この発明は、ディーゼルエンジンの
排気ガス通路に配置された主フィルタ、該主フィルタ内
のバイパス通路に配置されたサブフィルタ、主排気ガス
通路を開閉する開閉弁、バイパス通路を開閉するバイパ
ス弁、前記主フィルタの表面に配置された加熱ヒータ、
前記サブフィルタの表面に配置された加熱ヒータ、前記
フィルタ本体の排気ガス上流側の排気ガス通路に設置さ
れた検出用フィルタを備えたパティキュレート堆積セン
サー、前記主フィルタの温度を検出する温度センサー、
及び捕集されているパティキュレートを加熱焼却するた
め前記パティキュレート堆積センサーと前記温度センサ
ーからの検出信号に応答して前記開閉弁、前記バイパス
弁及び前記加熱ヒータの制御を行うコントローラ、から
構成したことを特徴とするディーゼルパティキュレート
フィルタの制御装置に関する。
【0010】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の制御装置において、前記パティキュレート堆積センサ
ーは前記主フィルタと単位体積当たりの通気抵抗がほぼ
等しい検出用フィルタ、該検出用フィルタの両端に取り
付けられた導電性金属から成る端子及び前記端子間の抵
抗値を測定する抵抗検出器から構成されている。
【0011】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタの制御装置では、前記主フィルタの温度が高い場
合には、前記パティキュレート堆積センサーのパティキ
ュレートの堆積量が所定量以下の状態でも、前記主フィ
ルタの再生を開始するものである。また、前記主フィル
タの温度が低い場合には、前記パティキュレート堆積セ
ンサーのパティキュレートの堆積量が所定量以上になっ
て始めて、前記主フィルタの再生を開始するものであ
る。
【0012】
【作用】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタの制御装置は、上記のように構成されており、次
のように作用する。即ち、このディーゼルパティキュレ
ートフィルタの制御装置は、ディーゼルエンジンの排気
ガス通路に配置された主フィルタとサブフィルタ、それ
らの通路を開閉する開閉弁、前記主フィルタの表面に配
置された加熱ヒータ、コントローラによって前記フィル
タ本体の排気ガス上流側の排気ガス通路に設置された検
出用フィルタを備えたパティキュレート堆積センサーと
前記主フィルタの温度を検出する温度センサーからの検
出信号に応答して前記加熱ヒータを通電する制御を行う
ので、前記主フィルタを常に清浄された最適状態に保持
することができる。また、前記検出用フィルタに堆積し
たパティキュレートの堆積量を直接検出することによっ
て前記フィルタ本体に捕集されたパティキュレートの堆
積量を検出することができ、前記フィルタ本体への堆積
量が正確に且つ迅速に検出でき、前記フィルタ本体の再
生時を的確に制御することができる。
【0013】即ち、前記主フィルタをスクリーニングす
る条件は、フィルタ全体の温度が高い方が加熱ヒータへ
通電する電気エネルギーが少なくて済むこと、パティキ
ュレートのフィルタへの堆積量が正確に検出できてタイ
ミング良くパティキュレートを加熱焼却できること、フ
ィルタに堆積したパティキュレートを短時間に確実に焼
却して主フィルタの使用頻度を増大させること、及びエ
ンジンのどのような運転状態でも、フィルタに堆積して
いるパティキュレートを確実に加熱焼却できることであ
る。これらの条件を考えると、前記主フィルタの再生時
は、フィルタ温度が所定以上に高い時で前記主フィルタ
がパティキュレートで詰まった状態になって抵抗値が大
きくなった時が前記主フィルタのスクリーニングの好機
と考えられる。そこで、前記主フィルタの温度が高い場
合には、前記パティキュレート堆積センサーのパティキ
ュレートの堆積量が耐久性を考慮した耐圧所定量以下の
状態でも、前記主フィルタの再生を開始して、前記主フ
ィルタを短時間に再生する制御を行うようにする。ま
た、前記主フィルタの温度が低い場合には、部分負荷の
時なので前記パティキュレート堆積センサーのパティキ
ュレートの堆積量が所定量以上になった限界まで再生時
を引延して、前記主フィルタの再生を開始するように制
御する。
【0014】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の制御装置では、排気ガスは前記フィルタ本体と前記検
出用フィルタとに並列に流れているので、前記フィルタ
本体で捕集されるパティキュレートの堆積量と前記検出
用フィルタで捕集されるパティキュレートの堆積量とは
単位面積当たり同等である。そこで、前記パティキュレ
ート堆積センサーにおける前記検出用フィルタにカーボ
ン、煤、HC等のパティキュレートが堆積すると、前記
検出用フィルタの間隙にカーボンが堆積することにな
り、電気的に導通状態が良好になり、前記検出用フィル
タの電気抵抗値が小さくなったことを前記抵抗検出器で
検出してパティキュレートの堆積量を検出できる。前記
検出用フィルタにパティキュレートが所定量堆積する
と、前記フィルタ本体にもパティキュレートが所定量堆
積しているので、前記フィルタ本体に設けた加熱ヒータ
に通電して堆積したパティキュレートを加熱焼却し、前
記フィルタ本体を再生すると共に、前記検出用フィルタ
にも通電して前記検出用フィルタの再生も同時に行う。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるディ
ーゼルパティキュレートフィルタの制御装置の実施例を
説明する。図1はこの発明によるディーゼルパティキュ
レートフィルタの制御装置の一実施例を示す断面図、図
2は図1のパティキュレート堆積センサーにおける検出
用フィルタの一例を示す平面図、図3は図1のパティキ
ュレート堆積センサーにおける検出用フィルタの別の例
を示す断面図、図4は図1のパティキュレート堆積セン
サーにおける加熱ヒータを構成する金網を示す平面図、
及び図5は金網の線材の一実施例を示す断面図である。
【0016】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、ディーゼルエンジンの排気系に配置され、排気ガス
中に含まれるカーボン、すす、スモーク等のパティキュ
レートを捕集し、捕集されたパティキュレートを加熱焼
却できるものであり、ディーゼルエンジンの排気管(図
示せず)にフランジ23を介して連結されるケース21
を有している。ケース21内に形成される排気ガス通路
22内には、パティキュレートを捕集できる主フィルタ
1とサブフィルタ2とが排気ガス流れ方向にバイパス筒
体4によって分離されて同心上に排気ガス流れに並列に
入口側から出口側に延びるように配置されている。ま
た、主フィルタ1は、排気ガス流れに同心上に並列に二
重に積層された円筒体である内筒19と外筒20とから
構成されている。また、ケース21の内壁面には、遮熱
用の遮熱層38を形成することができる。
【0017】また、排気ガス通路22の排気ガス入口側
と排気ガス出口側において、主フィルタ1とサブフィル
タ2との入口15,16及び主フィルタ1とサブフィル
タ2との出口17,18を除いて、排気ガス通路22の
入口側と出口側を遮断するため、遮蔽プレート24が設
けられている。主フィルタ1の排気ガス流入上流側には
主排気ガス通路12を開閉する摺動可能な筒状の開閉弁
5が配置され、開閉弁5はコントローラ10の指令で駆
動されるアクチュエータ36によって開閉作動される。
また、サブフィルタ2の排気ガス流入側には支持管13
が連結されており、該支持管13にはサブフィルタ2の
流入口を開閉するためバイパス弁9が配置されている。
バイパス弁9は、コントローラ10の指令で駆動される
アクチュエータ11によって開閉作動されるものであ
る。開閉弁5及びバイパス弁9には、主フィルタ1及び
サブフィルタ2の再生のため、僅かな排気ガスが漏洩す
る通孔を形成してもよく、また、開閉弁5及びバイパス
弁9自体を漏洩するように排気ガス通路22及びバイパ
ス通路14に配設してもよい。
【0018】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、特に、主フィルタ1及びサブフィルタ2をフィルタ
本体3から構成し、フィルタ本体3の内外面に対して少
なくとも排気ガス流入側を導電性材で作製した金網6,
7を配置したものである。フィルタ本体3は、SiC又
はSiCにTi又はTa等の添加物を添加したセラミッ
クス長繊維材を積層した板状で円筒状に形成されている
ものである。フィルタ本体3に排気ガスを通すと、排気
ガス中のパティキュレートは繊維と繊維との交差した領
域で捕集され、繊維間に順次堆積し、フィルタ本体3の
上流側の排気ガス圧を上昇させることになる。
【0019】金網6,7は、主フィルタ1の排気ガス流
れの上流側に金網6が配設され、主フィルタ1の排気ガ
ス流れの下流側に金網7が配設されている。金網6,7
は、Ni,Cr,Al等を含有する耐腐食性の耐熱鋼で
作製され、フィルタ本体3の表面に配置して適宜にステ
ィープラ等で係止することで主フィルタ1に固定でき
る。主フィルタ1を2個の円筒状フィルタである内筒1
9と外筒20で作製した場合に、内筒19と外筒20と
の間に排気ガスが流入する排気ガス流入側の主排気ガス
流入通路12が形成され、内筒19の内側と外筒20の
外側に主フィルタ1を通過した排気ガスが流出する排気
ガス流出側の主排気ガス流出通路35が形成される。例
えば、外筒20について説明すると、外筒20の内外面
に金網6,7をスティープラ等で固定する。この時、外
筒20の内面即ち排気ガスの流入側に配置した金網6
は、導電性を有する材料で作製し、加熱ヒータとして機
能できるように端子30を設ける。外筒20の外面即ち
排気ガスの流出側に配置した金網7は、必ずしも導電性
を有する材料で作製する必要はない。いずれにしても、
金網6,7はフィルタ本体3を保持する機能を有してい
る。
【0020】金網6は、主フィルタ1に捕集されたパテ
ィキュレートを加熱燃焼させるために、コントローラ1
0の指令で通電制御されるように構成されている。サブ
フィルタ2については、図示していないが、主フィルタ
1と同様に金網を設けてサブフィルタ2に捕集されたパ
ティキュレートを加熱燃焼させることができる。金網
6,7は、排気ガス通路22の主フィルタ1の流入上流
側の全面及びバイパス通路14のサブフィルタ2の流入
上流側の全面にわたって延びており、電極端子30を通
じてコントローラ10に接続されている。また、金網6
は、Ni系金属で作製することが好ましく、主フィルタ
1の表面に対して均一に加熱することができるように構
成されている。金網6を構成する線材は、例えば、図5
に示すように、Ni−Cr合金から成る芯部材31、該
芯部材31にコーティングされたNi等の抵抗温度係数
の大きい材料から成る中間部材32、及び該中間部材3
2に被覆された耐腐食性のAl2 3 又はZrO2 から
成る被覆層33から構成されている。
【0021】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の制御装置は、排気ガス通路22の入口側にパティキュ
レート堆積センサー8が設けられていることである。パ
ティキュレート堆積センサー8は、図2又は図3に示す
ように、フィルタ本体3と単位体積当たりの通気抵抗が
ほぼ等しい検出用フィルタ25、該検出用フィルタ25
の両端に取り付けられた導電性金属から成る端子26及
び端子26,26間の抵抗値を測定するコントローラ1
0に設けた抵抗検出器(図示せず)から構成されている
ものである。検出用フィルタ25は、図2に示すよう
に、SiC又はSiCにTi又はTa等の添加物を添加
したセラミックス多孔質材積層して形成され、検出用フ
ィルタ25の端子部分にはCu,Cr,Ni等の金属が
含浸されている。或いは、検出用フィルタ25は、図3
に示すように、SiC又はSiCに含まれたTi又はT
aを含有したセラミックス長繊維の積層材25Fとセラ
ミックス多孔質材25Pとを積層して形成されている。
検出用フィルタ25は、セラミックス多孔質材25Pで
あって導電性又は非導電性であり、多孔質にカーボン及
びパティキュレートが詰まって導電状態となり、電気抵
抗値が小さくなる特性を有するものである。また、これ
らのフィルタ25間に堆積したパティキュレートが端子
26と端子26戸を導通して抵抗値が小さくなるように
検出用フィルタ25の接合端部には、Cu,Cr,Ni
等の金属が含浸され、検出用フィルタ25と端子26の
コネクタとが電気的に良好に接続されるように構成され
ている。一方、検出用フィルタ25の表面には、通電で
きる耐熱鋼から成る金網34が配置され、金網34を構
成する線材は、図4に示すように、端子部分では導線が
密で中間部で部分的に切断されているものである。金網
34の切断部にカーボン及びパティキュレートが詰まっ
て電気抵抗が小さくなる。場合によっては、検出用フィ
ルタ25は、導電性SiC繊維から作製され、その両端
に端子26が接合されているものを使用することがで
き、この場合には金網を設ける必要がない。
【0022】パティキュレート堆積センサー8によって
検出された堆積量の情報は、コントローラ10に入力さ
れるように構成されている。更に、コントローラ10に
はエンジン作動状態、即ち、エンジン回転数を検出する
回転センサー27、エンジン負荷を検出する負荷センサ
ー28及び排気ガス温度を検出する温度センサー29が
設けられている。コントローラ10は、エンジン作動状
態のこれらの検出信号を受けて、エンジン作動状態に対
応して予め決定されているパティキュレート堆積量の検
出値に対応するパティキュレートの捕集状態を判断し、
開閉弁5及びバイパス弁9の開放タイミング即ち主フィ
ルタ1の再生タイミングを制御するように構成されてい
る。
【0023】次に、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタの制御装置の作動を、特に図6の制御フロー図を
参照して説明する。ディーゼルエンジンが駆動され、排
気ガスが排気管を通じて排気ガス通路22に送り込まれ
る。この時、開閉弁5が開放し、バイパス弁9が閉鎖し
ておく。排気ガスは排気ガス通路22の入口15から主
排気ガス通路12に送り込まれ、主排気ガス通路12か
ら主フィルタ1を通過し、主フィルタ1で排気ガス中に
含まれるすす、カーボン、スモーク等のパティキュレー
トが捕集され、クリーンな排気ガスは出口17へと排出
されている。捕集されたパティキュレートは主フィルタ
1に堆積することになり、捕集時間に従って主フィルタ
1の空気通過抵抗が徐々に上昇することになる。一方、
パティキュレート堆積センサー8にも同様に排気ガスが
流れ、検出用フィルタ25に排気ガス中のパティキュレ
ートが捕集される。コントローラ10は、パティキュレ
ート堆積センサー8及び温度センサー29からの検出信
号を受け、それらの検出値から主フィルタ1でのパティ
キュレートの堆積量を判断する。
【0024】検出用フィルタ25のパティキュレートの
堆積量を検出するため、検出用フィルタ25に通電して
検出用フィルタ25の抵抗値RX を検出し、該検出値を
コントローラ10に送り、コントローラ10で抵抗値R
X が予め設定した抵抗値R1より低いか否か(R1 >R
X )を判断する(ステップ40)。検出された抵抗値R
X が設定の抵抗値R1 より高い場合には、主フィルタ1
にはパティキュレートが余り堆積されておらず、主フィ
ルタ1の抵抗がまだ高い状態であり、主フィルタ1の再
生は不要であるので、処理は最初に戻る。また、検出さ
れた抵抗値RXが設定の抵抗値R1 より低い場合には、
ある程度主フィルタ1にパティキュレートが捕集された
状態を示しているので、主フィルタ1の温度TX が予め
設定した温度T1 より高いか否かをコントローラ10で
判断する(ステップ41)。
【0025】主フィルタ1の温度TX が予め設定した温
度T1 より低い場合には、主フィルタ1に捕集されてい
るパティキュレートを加熱するために加熱ヒータの金網
6に多くの電力を投入する必要があるので、主フィルタ
1の再生処理は行わず、主フィルタ1へのパティキュレ
ートの堆積量が限界に達するまで、パティキュレートの
主フィルタ1への捕集を引き続けて行うこととする。そ
こで、検出用フィルタ25の抵抗値RX が予め設定した
限界の抵抗値R2 より小さいか否かを判断し(ステップ
42)、抵抗値RX が予め設定した限界の抵抗値R2
り小さい場合には、主フィルタ1に限界に達するパティ
キュレート量が捕集されているので、主フィルタ1の再
生処理に移行し、抵抗値RX が予め設定した限界の抵抗
値R2 より大きい場合には、主フィルタ1に限界値まで
のパティキュレート量が捕集されていない状態であるの
で、主フィルタ1の再生処理を行うことなく、主フィル
タ1によるパティキュレートの捕集を行って処理はステ
ップ41へ戻る。なお、主フィルタ1の抵抗値はパティ
キュレートの堆積量に反比例するものである。
【0026】主フィルタ1の温度TX が高くなった状態
で、主フィルタ1の再生処理を行う場合には、主フィル
タ1に捕集されているパティキュレートを加熱焼却する
ために、余り加熱ヒータの金網6に電力を投入する必要
がなく、主フィルタ1を短時間で再生できるので、主フ
ィルタ1の再生を直ちに開始する。また、主フィルタ1
の温度TX が低い状態でも、主フィルタ1の抵抗値RX
が予め設定した限界の抵抗値R2 より以下の場合には、
主フィルタ1に限界までパティキュレートが捕集されて
いるので、この場合にも主フィルタ1の再生を行う。
【0027】まず、コントローラ10の指令によってア
クチュエータ11を作動してバイパス弁9を開放する制
御を行う(ステップ43)と共に、アクチュエータ36
を作動して開閉弁5を閉鎖して主排気ガス通路を閉鎖す
る制御を行う(ステップ44)。バイパス弁9が開放す
ると、排気ガスの大部分はバイパス通路14を通じてサ
ブフィルタ2を通過し、排気ガスの微量が排気ガス通路
22から主フィルタ1へ送り込まれるようになる。更
に、コントローラ10は電極端子30を通じて金網6に
電流を流す指令を発し、金網6は加熱されて主フィルタ
1が加熱される(ステップ45)。ここで、主フィルタ
1の温度TX を温度センサー29で測定し、温度TX
予め設定した温度T2 より高いか否かをコントローラ1
0で判断する(ステップ46)。検出温度TX が設定温
度T2 より低い場合には、捕集されているパティキュレ
ートが完全に加熱燃焼していない状態であるので、ステ
ップ45に戻って引き続き加熱ヒータの金網6に通電し
て加熱する。
【0028】検出温度TX が設定温度T2 より高くなっ
た場合には、主フィルタ1のパティキュレートが良好に
加熱燃焼されているので、所定時間その状態を維持する
(ステップ47)。主フィルタ1が加熱されると、主フ
ィルタ1に捕集されているパティキュレートは主フィル
タ1を通過する微量の排気ガスに含まれる空気を使用し
てCO2 、H2 Oに変化して焼却され、ガスになって出
口17から放出され、主フィルタ1の再生が完了する。
主フィルタ1の再生処理を所定時間経過した後に、主フ
ィルタ1に設けた金網6への通電を停止する(ステップ
48)。この時、主フィルタ1の再生完了は、エンジン
作動状態を考慮してパティキュレートの堆積量に対する
焼却時間等によって、コントローラ10で判断される。
【0029】一方、サブフィルタ2を通過する排気ガス
はその中に含まれるパティキュレートがサブフィルタ2
で捕集され、捕集されたパティキュレートはサブフィル
タ2に堆積する。主フィルタ1を再生処理する時に同時
に、検出用フィルタ25にも通電して検出用フィルタ2
5の再生も同時に行ってもよいが、サブフィルタ2を再
生することに続いてステップ52で行ってもよい。検出
用フィルタ25の再生処理では、検出用フィルタ25の
抵抗値RX がその初期値の抵抗値R0 より大きくなるま
で処理を繰り返し、検出用フィルタ25の再生を行う
(ステップ53)。或いは、図4に示すように、検出用
フィルタ25の表面に通電できる耐熱鋼から成る金網3
4を配置している場合には、金網34を構成する線材を
端子26間で部分的に切断していたとしても、線材の切
断部にカーボンが堆積して金網34の抵抗値が小さくな
っているので、金網34に通電して検出用フィルタ25
のスクリーニング即ち再生を行う。
【0030】主フィルタ1の再生が完了すると、コント
ローラ10は、アクチュエータ36を作動して開閉弁5
を開放して主排気ガス通路12を開放する(ステップ4
9)と共に、アクチュエータ11を作動してバイパス弁
9でバイパス通路14を閉鎖する指令を発する(ステッ
プ50)。開閉弁5が開放してバイパス弁9が閉鎖する
と、排気ガスは排気ガス通路22から主フィルタ1を通
過するようになり、通常の排気ガス処理、即ち、主フィ
ルタ1によるパティキュレートの捕集処理になる。この
時、微量の排気ガスはバイパス弁9に形成した通孔或い
は隙間を通過してバイパス通路14に送り込まれる。そ
こで、サブフィルタ2に設けた加熱ヒータに通電し、サ
ブフィルタ2に捕集されているパティキュレートはバイ
パス通路14からサブフィルタ2を通過する微量の排気
ガスに含まれる空気を利用して焼却し、サブフィルタ2
を再生する処理を行う(ステップ51)。このディーゼ
ルパティキュレートフィルタは、上記の作動サイクルが
繰り返えして排気ガスが連続して浄化処理されることに
なる。
【0031】
【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレ
ートフィルタの制御装置は、上記のように構成され、次
のような効果を有する。即ち、このディーゼルパティキ
ュレートフィルタの制御装置は、ディーゼルエンジンの
排気ガス通路に配置された主フィルタとサブフィルタを
設け、主排気ガス通路を開閉弁でバイパス通路をバイパ
ス弁で開閉作動し、コントローラによって検出用フィル
タを備えたパティキュレート堆積センサーと温度センサ
ーからの検出信号に応答して前記主フィルタの表面に配
置された加熱ヒータに通電してパティキュレートを加熱
焼却する制御を行うので、前記パティキュレート堆積セ
ンサーによってフィルタに捕集されたパティキュレート
の堆積量を正確に検出でき、その堆積量に応じてタイミ
ング良くパティキュレートを加熱焼却できる。しかもエ
ンジンの作動状態に関係なくパティキュレートを加熱焼
却するので、短時間に主フィルタの再生ができ、電気エ
ネルギーも少なくて済む。また、主フィルタの再生タイ
ミングを最適時期に行うことができ、主フィルタの使用
頻度を増し、排気ガスの浄化を最良に行うことができ
る。また、エンジンの運転状態に関係なく主フィルタの
再生タイミングを制御できるので、エンジンのどの様な
運転状態でも確実にパティキュレートを加熱焼却できる
と共に、エンジンの回転及び負荷を検出するセンサー等
が不要になる。
【0032】前記検出用フィルタに堆積したパティキュ
レートの堆積量をその抵抗値で直接検出することがで
き、従って、前記フィルタ本体に捕集されたパティキュ
レートの堆積量を検出することができ、前記フィルタ本
体への堆積量が正確に且つ迅速に検出でき、前記フィル
タ本体の再生時を的確に制御することができる。前記フ
ィルタ本体の再生時に、同時に、前記検出用フィルタも
再生すれば、排気ガス浄化を繰り返し行うことができ
る。
【0033】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は、上記のように、前記パティキュレート堆積セン
サーを用いてフィルタ本体に堆積したパティキュレート
量を直接測定できるので、エンジンの負荷、回転数で排
気ガス圧が変動しても、常に正確にパティキュレートの
前記フィルタ本体への堆積量を検出でき、前記フィルタ
本体の再生時期を誤ることがなく、前記フィルタ本体の
耐久性を向上させることができる。しかも、このディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置は、上記の構成であ
るから、装置そのものがコンパクトに且つ簡単な構造に
形成でき、しかも、ディーゼルエンジンから放出される
排気ガスの処理機能が極めて簡潔で且つ連続して排気ガ
スを浄化することができ、例えば、車両等のスペース
上、厳しい場所にも良好に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1のパティキュレート堆積センサーの一実施
例を示す平面図である。
【図3】図1のパティキュレート堆積センサーの別の実
施例を示す断面図である。
【図4】図1のパティキュレート堆積センサーの別の実
施例を示す平面図である。
【図5】図1のディーゼルパティキュレートフィルタ装
置における加熱ヒータを構成する金網の線材を示す拡大
断面図である。
【図6】このディーゼルパティキュレートフィルタの制
御装置の作動を示す処理フロー図である。
【図7】図1のフィルタ本体についてのエンジン回転
数、負荷に対する排気ガス圧の関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 主フィルタ 2 サブフィルタ 3 フィルタ本体 4 バイパス筒体 5 開閉弁 6,7,34 金網 8 パティキュレート堆積センサー 9 バイパス弁 10 コントローラ 12 主排気ガス通路 11,36 アクチュエータ 14 バイパス通路 22 排気ガス通路 25 検出用フィルタ 29 温度センサー
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/02 ZAB 321 K

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設
    置したディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置
    において、パティキュレートの捕集容量の大きい主フィ
    ルタと捕集容量の小さいサブフィルタとを備え、前記主
    フィルタと前記サブフィルタとの通路をそれぞれ開閉す
    る各弁と、前記主フィルタと前記サブフィルタに捕集さ
    れたパティキュレートを焼却するための加熱ヒータと、
    パティキュレートの前記主フィルタへの堆積量を検出す
    るパティキュレート堆積センサーと、前記パティキュレ
    ート堆積センサーの検出信号に応答して前記各弁及び前
    記加熱ヒータを制御するコントローラとから構成したこ
    とを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタの
    制御装置。
  2. 【請求項2】 ディーゼルエンジンの排気ガス通路に配
    置された主フィルタ、該主フィルタ内のバイパス通路に
    配置されたサブフィルタ、主排気ガス通路を開閉する開
    閉弁、バイパス通路を開閉するバイパス弁、前記主フィ
    ルタの表面に配置された加熱ヒータ、前記サブフィルタ
    の表面に配置された加熱ヒータ、前記フィルタ本体の排
    気ガス上流側の排気ガス通路に設置された検出用フィル
    タを備えたパティキュレート堆積センサー、前記主フィ
    ルタの温度を検出する温度センサー、及び捕集されてい
    るパティキュレートを加熱焼却するため前記パティキュ
    レート堆積センサーと前記温度センサーからの検出信号
    に応答して前記開閉弁、前記バイパス弁及び前記加熱ヒ
    ータの制御を行うコントローラ、から構成したことを特
    徴とするディーゼルパティキュレートフィルタの制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記パティキュレート堆積センサーは前
    記主フィルタと単位体積当たりの通気抵抗がほぼ等しい
    検出用フィルタ、該検出用フィルタの両端に取り付けら
    れた導電性金属から成る端子及び前記端子間の抵抗値を
    測定する抵抗検出器から構成されていることを特徴とす
    る請求項2に記載のディーゼルパティキュレートフィル
    タの制御装置。
  4. 【請求項4】 前記主フィルタの温度が高い場合には、
    前記パティキュレート堆積センサーのパティキュレート
    の堆積量が所定量以下の状態でも、前記主フィルタの再
    生を開始することを特徴とする請求項2又は3に記載の
    ディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置。
  5. 【請求項5】 前記主フィルタの温度が低い場合には、
    前記パティキュレート堆積センサーのパティキュレート
    の堆積量が所定量以上になって始めて、前記主フィルタ
    の再生を開始することを特徴とする請求項2又は3に記
    載のディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置。
JP6226110A 1994-08-29 1994-08-29 ディーゼルパティキュレートフィルタの制御装置 Pending JPH0868313A (ja)

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DE0699827T DE699827T1 (de) 1994-08-29 1995-08-29 Dieselpartikelfiltervorrichtung
DE69503203T DE69503203T2 (de) 1994-08-29 1995-08-29 Dieselpartikelfiltervorrichtung
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