JPS6235009A - デイ−ゼル機関の排気微粒子トラツプの再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼル機関の排気通路に設けられた排気微
粒子トラップの再生装置に関する。

〔従来の技術および問題点〕

ディーゼル機関の排気ガス中のパティキュレートを捕集
するため排気管中にトラップを設ける技術が知られてい
る。トラップは比較的短時間でパティキュレートの捕集
容量が飽和する。そこでトラップのリフレッシュを行う
ためトラップ内に捕集されたパティキュレートを除去す
る。そのため、パティキュレートが堆積した段諧で、ヒ
ータによりトラップを加熱しその堆積したパティキュレ
ートを焼却している。従来技術におけるパティキュレー
トの堆積量の検知手段としてトラップのフィルタの圧損
を測定する方法、パティキュレートのすすの電気抵抗を
測定する方法、更にはずすのインピーダンスを測定する
方法等が提案、実施されている。

しかしながら従来のこれらの方法はいずれもエンジンオ
イルからの灰分（アッシュ）′の影ｇを全く考慮してい
ない。即ち、トラップのフィルタ上には経時的にエンジ
ンオイルからの灰分が堆積するのでそれがトラップ再生
時期の判断に誤差を与える。その誤差は走行距離の増大
とともに大きくなる。尚、圧損測定法及びすすのインピ
ーダンス測定法の場合Ｇこは堆積灰分は背圧あるいはイ
ンピーダンスの上昇となって現われるので再生時期は実
際よりも早期側にずれることになる。また、すすの電気
抵抗測定法の場合には電極周囲にすすが堆積し測定不能
となる。このように再生時期が正確でないと焼却開始時
のフィルタ上のパティキュレート堆積量が適量より少な
すぎたり多すぎたりすることが起こる。すなわち少なす
ぎるとヒータで着火してもパティキュレートは焼却され
ず、逆に多すぎると焼却はされるものの燃焼温度がフィ
ルタ耐熱温度以上に上昇しフィルタセラミック材のクラ
ンクや溶損が引起されシステムとして非常に大きな問題
点となっている。このためにパティキュレートを焼却す
るには正確な堆積量即ち、再生時期を検出する必要があ
る。

本発明の目的はエンジンオイルからの灰分の経時的影響
を補正要因として取り入れ、走行距離に応じて再生時期
を補正することにより常に最適な再生時期を維持し得る
ようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、ディーゼル機関の排気通
路に設けられた排気微粒子トラップと、これを排気ガス
の背圧に応じて加熱再生するヒータと、該ヒータへの通
電時期を制御する電子制御ユニットとを有する排気微粒
子トラップの再生装置において、本発明によれば上記制
御ユニットにはエンジンオイルからの灰分がトラップに
堆積することによる背圧上昇分と走行距離との関係を示
すマツプが予じめ記憶せしめられ、背圧を検出するセン
サと、上記マツプから走行距離に応じて背圧上昇分を算
出する手段と、上記検出背圧値から上記背圧上昇分を減
じて堆積灰分による背圧誤差を補正する手段とが設けら
れる。

尚、本発明における背圧はトラップでの排気微粒子堆積
量を代表するものであり、背圧それ自体のみならずすす
の電気抵抗、インピーダンスの変化等従来の測定パラメ
ータを含む概念である。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図および第２図において、機関本体１０から延びる
排気管１１には、ターボチャージャ１２のタービン（図
示せず）が設けられ、このターボチャージャ】２の下流
側に、排気微粒子を捕集するためのトラップ１３が配設
される。トラップ１３は、排気管１１を側方に膨出して
形成したケーシング１４と、このケーシング１４内に収
容されたフィルタ１５と、フィルタ１５の前面に設けら
れた電気ヒータ１６とを備え、フィルタ１５の後面から
延びるトラップ通路１７はフィルタ１５の外側を迂回し
て排気管１１の下流側に達する。

一方、フィルタＩ５の前面側とトラップ通路１７の下流
側とはバイパス通路１８により連結される。

バイパス弁１９はバイパス通路１８の下流側とトラップ
通路１７の下流側との接合部分に設けられ、アクチュエ
ータ２０により駆動されてバイパス通路１８の開度を調
節する。

通常の運転時、バイパス弁１９はバイパス通路１８を閉
じており、排気ガスはフィルタ１５を通過し、トラップ
通路１７を通って排気管１１の出口部２１へ排出される
。これに対し、再生時、バイパス弁１９はバイパス通路
１８を開放し、これにより大部分の排気ガスはフィルタ
１５を通過することなく排気管１１の出口部２１側へ流
動し、一部の排気ガスだけがフィルタ１５を通過する。

またこの時電気ヒータ１６が通電されて発熱し、フィル
タ１５に捕集されたすすが着火して燃焼する。しかして
すすが焼却されてフィルタ１５は再生され、電気ヒータ
１６への通電が停止されるとともにバイパス弁１９が閉
弁される。

バイパス弁１９の開閉制御および電気ヒータ１６への電
力供給はマイクロコンピュータを備えた電子制御部（Ｅ
ＣＵ）２２により行なわれる。

フィルタ再生時か否かの判断は、トラップ１３に接続さ
れてトラップ通路１７内の排気ガス圧力を検知するロー
ディングセンサ２３の出力信号により行なわれる。すな
わち、ローディングセンサ２３が検知した排気ガス圧力
（背圧）の信号は、ＥＣＵ２２に入力され、ＥＣＵ２２
はこの信号を基にしてフィルタ１５上に捕集されたすす
の量を検知し、フィルタ再生時になったか否かを判断す
る。ＥＣ１Ｊ２２は、再生時、リレー２４を作動させて
電気ヒータ１６への通電を開始させるとともに、駆動回
路２５を介してアクチュエータ２０を作動させ、バイパ
ス弁１９の開度を制御する。

再生時におけるバイパス弁１９の開度の大きさは、排気
ガス温度、酸素濃度、排気ガス量等に応じて調節され、
このため、排気管１１に取付けられた排気温センサ２６
、燃料噴射ポンプ２７に取付けられた回転数センサ２８
およびスロントルセンサ２９の各センサの出力信号がＥ
ＣＵ２２に入力されるがこの開度制御自体は本発明とは
直接関係ないので省略する。

上記の如き再生装置において本発明によればエンジンオ
イルからの灰分の堆積による背圧上昇を補正量として取
り入れたことを特徴とするものである。即ち、走行距離
に応じてトラップフィルタに堆積される灰分が多くなり
、それに応じて背圧（圧損）が上昇するのでローディン
グセンサ２３の出力信号も実際のパティキュレートのみ
による背圧上昇値よりも大きくなる。そこで本発明では
正確に堆積パティキュレートのみによって上昇した背圧
を検出すべくセンサ検出値（実測値）から灰分による上
昇分を減算するものである。

第３図は走行距離とベース圧損（背圧上昇分）との関係
の一例を示すもので、第３図に示す如きマツプが予じめ
Ｅ　ＣＵ　２２に記憶される。走行距離は一般に自動車
に設備されている走行距離メータの出力値をそのまま利
用してもよいし、あるいはエンジン回転数とトランスミ
ッションのギヤシフト位置とから積算することも可能で
ある。

第４図は第３図に示すマツプを用いて再生時期を制御す
るプログラムの一例をフローチャートによって示すもの
である。

ステップ４０１でプログラムが起動されると、ローディ
ングセンサ２３により背圧Ｐ（ステップ４０２）が検出
され、上述の走行距離（ステップ４０３）から第３図に
示すマツプからベース圧損△Ｐが算出される（ステップ
４０４）。実測値Ｐから△Ｐを減じた値をＰとおき（ス
テップ４０５）これが所定値Ｐ、以上か否かを検出する
（テスップ４０７）。尚、再生を開始すべき背圧設定値
Ｐ、を走行距離に応じて変化させる必要がある場合には
第３図と同様のマツプを予じめＣＰＵ２２に記憶させで
おきそれからＰ、を算出すればよい（ステップ４０６）
。従って、ＰＲが一定値の場合はステップ４０６は省略
される。次いでステップ４０７でＰがＰｉより大きいか
否かを判断し、Ｐ≧ＰＲのときは再生時期の到来と判断
される。次いでその他の再生条件、例えば排気ガス塩、
エンジン回転数等をステップ４０８で判断して、それら
の条件を満足するときに初めてバイパス弁１９を開弁す
ると共にヒータ１６に通電が開始され、トラップの再生
を完了する。

上記の制御において走行距離の代りのパラメータとして
燃料消費量を利用することも可能である。

また本願出願人は実願昭５９−７６５６４号においてパ
ティキュレート堆積量を電極間のインピーダンスから検
出することを提案したが本発明はそれにも適用できる。

即ち、排気ガス中に一対の電極を間隔を置いて配置し、
これら電極を定電圧交流電源に接続すれば電極間のイン
ピーダンスはパティキュレート堆積量に応じて変化する
のでこれを検知すればパティキュレートの堆積量を知る
ことができるものである。

即ち、電極Ｐ＋、Ｐｚ間に堆積したパティキュレートの
状態は模式図には第５図の如く表わされ、この状態は、
電気的には電極間に非導電性誘電体（パティキュレート
）と導電性誘電体（電極）を直列に接続したものと近似
されるので、これを等価回路に示すと第６図のようにな
る。ただし、排気ガス部分δ。の容量を０１、パティキ
ュレート部分δ１．δ２の容量およびコンダクタンスを
それぞれＣ２およびＧ２とする。

このときの電極間のインピーダンスＺはＹ　　　　ｉω
Ｃ，Ｇ、＋ｉωＣま ただしＹはアドミッタンス、ωは角周波数、１２＝−１ と表わされる。

従ってインピーダンスの増量によるベース圧損を△□と
すれば第４図のステップ４０５におけより全く同様に灰
分の堆積によるベース圧損の補正量を見込んだ制御がで
きる。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明によればエンジンオイルからの灰分の
堆積による経時的影響を補正することにより正確なトラ
ップの再生時期制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用したディーゼル機関の
平面図、第２図は第１図のディーゼル機関の一部を断面
とした側面図、第３図は走行距離に対するベース圧損の
マツプを示す図、第４図は本発明に係る装置の再生制御
手順を示すフローチャート図、第５図は電極部へのパテ
ィキュレートの堆積状態を説明する模式図、第６図は第
５図の等価回路図。 １１・・・排気管（排気通路）、 １３・・・排気微粒子トラップ、 １６・・・電気ヒータ、 １８・・・バイパス通路、 １９・・・バイパス弁、 ２３・・・ローディングセンサ。 ｔ 第１図 第２図 、６Ｐ 第３図 ＄４図 Ｇ２ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼル機関の排気通路に設けられた排気微粒子トラ
   ップと、これを排気ガスの背圧に応じて加熱再生するヒ
   ータと、該ヒータへの通電時期を制御する電子制御ユニ
   ットとを有する排気微粒子トラップの再生装置であって
   、上記制御ユニットにはエンジンオイルからの灰分がト
   ラップに堆積することによる背圧上昇分と走行距離との
   関係を示すマップが予じめ記憶せしめられ、背圧を検出
   するセンサと、上記マップから走行距離に応じて背圧上
   昇分を算出する手段と、上記検出背圧値から上記背圧上
   昇分を減じて堆積灰分による背圧誤差を補正する手段と
   を有するディーゼル機関の排気微粒子トラップの再生装
   置。