JPH10246108A - 車両用ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】再生時期の到来後におけるエンジン運転による
フィルタのパティキュレ−ト過捕集を防止し、それによ
りフィルタの破損を防止可能な排気ガス浄化装置を提供
する。 【解決手段】送気圧力センサーによる送気圧力Ｐが、し
きい値ＰＬ２〜３を超えれば捕集されたパティキュレ−
トの過剰量が所定の基準値を超えたと判定し（Ｓ１１
０，１１４）、その大きさ応じエンジンの運転を規制す
る（Ｓ１１２，１１６）。従って、本構成によれば、パ
ティキュレ−ト捕集量がフィルタ再生にとって支障が生
じる前に、運転者にとって最もわかりやすいエンジン運
転状態の異常によってフィルタ再生時期到来を報知する
とともに、このエンジン運転規制によりフィルタへのパ
ティキュレ−トの過剰蓄積を抑止して、その再生時の異
常温度上昇を抑止することもできるという相乗効果を奏
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】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】ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置
では、エンジン運転中に常時、フィルタ内のパティキュ
レ−ト捕集量を計測しておき、それが一定の値に達した
場合にオペレータに再生時期の到来を報知し、フィルタ
再生を要求している。フィルタはコージェライトのよう
なセラミックを素材として形成されているので、パティ
キュレ−ト燃焼による高温や急激な温度上昇に弱く、フ
ィルタの溶損やクラックなどの可能性が生じた。といっ
て、パティキュレ−ト燃焼温度を好適なレベルより低下
させると、フィルタ各部へのパティキュレ−トの延焼が
充分に行われず、燃え残りが生じてしまう。このような
燃え残りは、次回再生におけるフィルタ特定部位におけ
るパティキュレ−ト堆積量の増大を招くために、次回再
生時におけるフィルタの溶損やクラックなどの可能性が
増大する。これらの問題から、排気ガス浄化装置のセラ
ミックフィルタの再生では、極めて非常に狭い範囲に最
高燃焼温度を維持する必要があり、このような最高燃焼
温度がフィルタに捕集されているパティキュレ−トの量
すなわちパティキュレ−ト捕集量に最も強く依存するこ
とが判明している。また、パティキュレ−ト捕集量が多
いと燃焼時の発熱量が多いので、フィルタの温度上昇速
度が高くなり過ぎてクラックが生じる可能性が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、再生時期が
到来してオペレータにそれを報知しても、業務遂行に忙
しいとか慣れていないなどの様々な理由によりそれが無
視され、車両の運転が続行されてしまう場合がある。更
には、排気ガス浄化装置のコントローラからの再生時期
到来信号によりそれを運転者に報知する報知手段が故障
して、報知がなされない場合も考えられる。

【０００４】すると、上述したように、フィルタに累積
されるパティキュレ−ト捕集量が過剰となり、後にフィ
ルタ再生を行うと、フィルタの最高温度や温度上昇速度
が異常に増大してセラミックを素材とするフィルタに溶
損やクラックが生じるおそれが生じた。本発明は、上記
問題点に鑑みなされたものであり、再生時期の到来後に
おけるエンジン運転によるフィルタのパティキュレ−ト
過捕集を防止し、それによりフィルタの破損を防止可能
な排気ガス浄化装置を提供することをその解決すべき課
題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の車両用デ
ィーゼルエンジンの排気ガス浄化装置によれば、捕集さ
れたパティキュレ−トの過剰量が所定の基準値を超える
場合にエンジンの運転を規制する。従って、本構成によ
れば、パティキュレ−ト捕集量がフィルタ再生にとって
支障が生じる前に、運転者にとって最もわかりやすいエ
ンジン運転状態の異常によってフィルタ再生時期到来を
報知するとともに、このエンジン運転規制によりフィル
タへのパティキュレ−トの過剰蓄積を抑止して、その再
生時の異常温度上昇を抑止することもできるという相乗
効果を奏することができる。

【０００６】請求項２記載の車両用ディーゼルエンジン
の排気ガス浄化装置によれば、過剰量が所定の基準値を
超える場合にエンジンの許容最高回転数をアイドル回転
数以上、かつ、所定レベル以下に制限する。このように
すれば、車両速度が一定レベル以上に増大しないので、
運転者に明確にフィルタ再生時期の到来を報知すること
ができるとともに、作業中などの車両が所定のフィルタ
再生位置までたどりつくことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】過剰捕集量検出手段としては、た
とえばエンジン運転中におけるフィルタの排気ガス圧損
やその修正値以外に、再生時期の到来時点以後の累計エ
ンジン運転時間などでもよい。エンジン運転規制手段に
よるエンジン運転の規制は、ＥＣＵ（エンジン制御装
置）に指令してエンジン回転数を階段的に低下させるこ
とができる。この場合、指令を受けたＥＣＵ（エンジン
制御装置）はスロットルバルブを絞るなどしてエンジン
回転数を低下させるが、このようなＥＣＵによるエンジ
ン制御はよく知られている。その他、エンジン制御と排
気ガス浄化装置の制御とを同じコントローラで実施して
もよい以下、本発明の好適態様を実施例を参照して説明
する。

【０００８】

【実施例】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を図１
に示すブロック図を参照して説明する。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内にはセラミックハニカムフィルタ２
が収容されている。フィルタ２の上流側端面にはヒータ
３が小間隔を隔てて対面配置されており、ケース１内の
フィルタ２より上流側に位置するフィルタ収容ケース１
のフィルタ前室には温度センサ４が配設されている。

【０００９】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１００の排気主管１０１と送気用枝
管１０２とが連結されている。５は電磁弁、６はエアフ
ローメータ、７はエアポンプであり、エアポンプ７のモ
ータＭの駆動により外気が送気用枝管１０２を通じてフ
ィルタ２に送入される。送気用枝管１０２から圧力ホー
ス１０３が延設されており、圧力ホース１０３の先端に
は圧力センサ８が設けられている。１０４はフィルタで
あり、１０５はフィルタ収容ケース１の下流側の端壁か
ら外部に排気ガスを放出する尾管であり、１０６は触媒
である。

【００１０】温度センサ４、エアフローメータ６、圧力
センサ８の信号はコントローラ９に入力され、コントロ
ーラ９は演算結果に基づいてヒータ３、電磁弁５、モー
タＭを駆動制御している。また、車両に搭載された車速
度センサは他のエンジン情報やオルタネータからの情報
とともにエンジン制御装置（ＥＣＵ）を兼ねるコントロ
ーラ９に出力され、コントローラ９はエンジン１００に
回転抑制指令を出力する。

【００１１】コントローラ９はＡ／Ｄコンバータ内蔵の
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３、電磁弁５及びエアポンプ７用のモータ
Ｍを駆動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１２を点灯する。１３は再生時期の到来
を報知するランプであり、１４はコントローラ９にフィ
ルタ再生動作を指令する手動スイッチであり、１５は車
載バッテリである。

【００１２】フィルタ２はハニカムセラミックフィルタ
であって、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。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、その一端は接地さ
れ、その他端はコントローラ９の出力ドライバをなすハ
イサイドのパワートランジスタ（図示せず）により断続
制御される。

【００１３】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１０
０から排出された排気ガスは排気管１０１を通じてフィ
ルタ収容ケース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
が尾管１０５から外部に排出される。なお、このパティ
キュレ−ト捕集動作時に電磁弁５への通電を遮断してそ
れを閉じること、ヒータ３及びエアポンプ７への通電を
遮断することは当然である。

【００１４】（フィルタ再生時期判定動作）次に、コン
トローラ９により実行されるこのフィルタ２の再生時期
判定動作を図２のフローチャートに従って説明する。イ
グニッションスイチ（図示せず）がオンされると、バッ
テリ１５からコントローラ９に電源電圧が供給され、こ
れらは初期リセットされて動作を開始する。同時に図示
しないスタータがエンジンを起動する。

【００１５】次に、圧力センサ８から圧力Ｐを読み込
み、温度センサ４から温度Ｔを読み込む（Ｓ１００）。
次に、エンジン運転中かどうかを調べ（Ｓ１０２）、エ
ンジン運転中でなければステップ１０２へリターンし、
運転中であればＳ１０４へ進む。次のＳ１０４では、圧
力Ｐが所定のしきい値圧力ＰＬ１を超えるかどうかを判
定し（Ｓ１０６）、超えればランプ１３を点灯して再生
時期の到来を表示し（Ｓ１０８）、以下であればステッ
プ１０２に戻る。圧力Ｐはフィルタに補集されたパティ
キュレ−ト量に正の相関を持つので、これにより再生時
期の判別が可能となる。なお、排気ガス温度やエンジン
回転数などにより圧力Ｐを補正して更に詳細にパティキ
ュレ−ト捕集量を推定することもできるのはもちろんで
ある。

【００１６】次のステップ１１０では、圧力Ｐが所定の
しきい値圧力ＰＬ１より多少高いしきい値圧力ＰＬ２を
超えるかどうかを判定し、超えればパティキュレ−ト捕
集量が過剰であるものと判定して、エンジン回転数を所
定回転数（ここでは１７００回転）以上とならないよう
にエンジン制御し（Ｓ１１２）、以下であればステップ
１０２に戻る。

【００１７】次のステップ１１４では、圧力Ｐがしきい
値圧力ＰＬ２より多少高いしきい値圧力ＰＬ３を超える
かどうかを判定し、超えればパティキュレ−ト捕集量が
更に過剰であるものと判定して、エンジン回転数を更に
低い所定回転数（ここでは１２００回転）以上とならな
いようにエンジン制御してステップ１０２に戻り、以下
であればそのままステップ１０２に戻る。

【００１８】このようにすれば、フィルタ再生時期報知
後におけるエンジンの更なる運転に対して運転者にわか
りやすい方法で警告を与えるとともに、この警告送出動
作によりパティキュレ−ト捕集量の過剰蓄積の抑制も行
うことができる。次に、フィルタを再生するためのフィ
ルタ再生ルーチンを簡単に説明する。オペレータがラン
プ１３を見てフィルタ再生が必要なことを確認し、エン
ジン停止期間中にフィルタ再生のためにスイッチ１４を
オンすれば、コントローラ９は、所定の通電パターンで
ヒータ３及びモータＭへの給電を実行して、予熱サブル
ーチン、燃焼サブルーチン、冷却サブルーチンを順次実
行してフィルタ２を再生し、ルーチンを終了する。

【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
ロック図である。

【図２】その再生時期到来を判定するとともに再生が実
行されない場合にそれを強く警告するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

２はフィルタ、３はヒータ（電熱手段）、４は温度セン
サ、５は電磁弁、６はエアフローメータ（流量検出手
段）、７はエアポンプ（給気手段）、８は圧力センサ
（圧力検出手段）、９はコントローラ（パティキュレ−
ト捕集量推定手段、再生要求手段、フィルタ再生手段、
過剰捕集量検出手段、エンジン運転規制手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１Ｒ

Claims (2)

【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
   たパティキュレ−ト捕集用のフィルタと、前記フィルタ
   のパティキュレ−ト捕集量を推定するパティキュレ−ト
   捕集量推定手段と、前記フィルタの加熱により前記フィ
   ルタに捕集されたパティキュレ−トを燃焼させる電熱手
   段と、前記パティキュレ−ト捕集量が所定値に達した場
   合に再生の必要性を報知する再生要求手段と、前記報知
   に応じてフィルタ再生指令信号が入力された場合に前記
   フィルタの再生を実行するフィルタ再生手段とを備える
   ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置において、 前記パティキュレ−ト捕集量の過剰量に関連するパラメ
   ータを検出する過剰捕集量検出手段と、 検出した前記パラメータに基づいて前記過剰量が所定の
   基準値を超えると判定する場合に前記エンジンの運転を
   規制するエンジン運転規制手段と、 を備えることを特徴とする車両用ディーゼルエンジンの
   排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の車両用ディーゼルエンジン
   の排気ガス浄化装置において、前記エンジン運転規制手
   段は、前記エンジンの許容最高回転数を所定レベル以下
   に規制するものであることを特徴とする車両用ディーゼ
   ルエンジンの排気ガス浄化装置。