JPH0763043A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】節電及び再生時間の延長を回避しつつ、フィル
タ温度のばらつきを防止可能な排気ガス浄化装置を提供
する。 【構成及び効果】再生開始とともに、まず放冷動作とし
てヒータ通電なしに給気手段だけを所定時間運転し（ス
テップ３０２〜３０８）、その後、加熱動作として給気
手段を運転し、ヒータ通電を行って通常のパティキュレ
−ト着火、燃焼を実施する。ただ、検出したフィルタの
温度に関連する状態量により、再生開始時におけるフィ
ルタ温度が所定レベル以下であると推定される場合には
（すなわち、ステップ３００にて放冷指令が無い場合に
は）、上記放冷動作が中止される。このようにすれば、
フィルタが充分低温となっていると推定されるときに放
冷を中止して電力の節約、再生時間の短縮を実現するこ
とができる。

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
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】特開平４−６６７１７号公報は、フィル
タに捕集されたパティキュレ−トを燃焼させてフィルタ
を再生するために、フィルタに近接して配設されたヒー
タ（電熱手段）に通電して、フィルタ及びパティキュレ
−トを加熱し、パティキュレ−トを燃焼することを開示
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン停止直後には、フィルタは排気ガスにより３００℃以
上に加熱されており、一方、冬季のエンジン長期休止後
には氷点下となっているので、このような様々な温度の
ヒータに一律の通電電力で通電するとフィルタの最高温
度がばらついてしまい、その結果としてフィルタが破損
したり、再生不良が生じたりする可能性があった。

【０００４】本発明者らはこうした事情に鑑み、予めヒ
ータへの通電を遮断した状態でフィルタに給気だけを行
い、これによりフィルタを一定温度範囲に冷却（放冷と
いう）し、その後、ヒータへの通電、パティキュレ−ト
着火、燃焼を実行することを考えた。しかしながら、こ
のように一律に放冷を実施することは、フィルタが充分
低温の場合には電力の浪費であり、しかも再生時間が延
長されるという不具合があった。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、節電及び再生時間の延長を回避しつつ、フィルタ
温度のばらつきを防止可能な排気ガス浄化装置を提供す
ることを、解決すべき課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、ディ−ゼルエンジンの排気経路に配設されて前記
ディ−ゼルエンジンから排出されるパティキュレートを
補集するフィルタと、前記フィルタの近傍に配設されて
通電により前記パティキュレ−トを燃焼させる電熱手段
と、前記フィルタの再生時に前記フィルタに給気する給
気手段と、再生開始とともに放冷動作として給気手段の
運転を実行し、その後、加熱動作として給気手段の運転
及び電熱手段への通電を指令する制御手段と、前記フィ
ルタの温度に関連する状態量を検出するフィルタ温度検
出手段と、再生開始時における前記推定フィルタ温度が
所定レベル以下の場合に、前記放冷動作を中止する放冷
中止手段とを備えることを特徴としている。

【０００７】

【作用及び発明の効果】再生開始とともに、まず放冷動
作として給気手段を運転し、ヒータ通電遮断を実行し、
その後、加熱動作として給気手段を運転し、ヒータ通電
を行う。ただ、検出したフィルタの温度に関連する状態
量により、再生開始時におけるフィルタ温度が所定レベ
ル以下であると推定される場合に、上記放冷動作が中止
される。

【０００８】このようにすれば、フィルタが充分低温と
なっていると推定されるときに放冷を中止して電力の節
約、再生時間の短縮を実現することができる。

【０００９】

【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。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内にはその上
流側から下流側へ、排気圧検出用の上流側圧力センサ
７、温度センサ６、ヒータ（本発明でいう電熱手段）１
１、フィルタ２、フィルタ下流圧力検出用の下流側圧力
センサ１７が順番に配置されている。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２０の排気
管３が配設されており、排気管３の途中から送気管１０
が分岐されている。送気管１０は電磁弁１４を通じて給
気用のブロワ１３の出口に連結されている。

【００１０】一方、上記したヒータ１１、ブロワ１３の
モータＭはコントローラ（制御手段）８により駆動制御
され、また、ディーゼルエンジン２０に装着された回転
数センサ１８及び冷却水温を検出する水温センサ１９の
出力信号はコントローラ８に出力される。コントローラ
８はＡ／Ｄコンバータ内蔵マイコン（図示せず）を具備
しており、各種データを処理して、リレースイッチ５
５、５６を開閉制御してヒータ１１、ブロワ１３を制御
するともに、異常発生時に異常警報ランプ９を点灯する
（異常信号を出力する）。５８はヒータ１１への印加電
圧を分圧してコントローラ８へ出力する分圧回路であ
り、５９はヒータ１１への通電電流を検出する電流セン
サであり、コントローラ８はこれら電圧と電流との積に
よりヒータ１１の発熱量をモニタしている。

【００１１】５は給電装置であって、商用地上電源（図
示せず）に接続されるプラグ５１、降圧トランス５２、
全波整流器５３からなり、全波整流器５３から出力され
る直流電圧がヒータ１１及びブロワ駆動モータＭの各高
位端に印加され、ヒータ１１の低位端はスイッチ５６を
通じて接地され、ブロワ駆動モータＭの低位端はスイッ
チ５５を通じて接地されている。

【００１２】フィルタ２はハニカムセラミックフィルタ
（日本碍子ｋｋ製、直径５．６６インチ×長さ６イン
チ）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。フィルタ２の両端
面はケース１の両端面に所定距離を隔てて対面してい
る。

【００１３】ヒータ１１はニクロム線を素材とする電熱
抵抗体からなり、フィルタ２の再生時上流側に当たる端
面に近接配置されている。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２０
から排出された排気ガスは排気管３を通じてケース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は尾管４から外部に
排出される。

【００１４】（フィルタ再生動作）次に、このフィルタ
２の再生動作を図２のフローチャートに従って説明す
る。なお、この装置ではフィルタ再生動作をエンジン停
止期間に外部電源から受電して手動操作による起動によ
り開始するものとする。再生開始直前に電磁弁１４は開
かれる。

【００１５】まず、エンジン運転中に実施されるフィル
タ再生判別ルーチン（ステップ１００〜１１１）及びエ
ンジン停止中に実施されるフィルタ再生実行ルーチン
（ステップ１１２〜１１６）からなるフィルタ再生ルー
チンを図２に示す。まず、エンジン２０の起動とともに
フィルタ再生判別ルーチンがスタートされ、ステップ１
００にて、圧力センサ７、１７が検出する排気圧力Ｐ
１，Ｐ２と、回転数センサ１８が検出するエンジン回転
数ｎと、温度センサ６が検出する排気ガス温度Ｔに基づ
いて、記憶マップに基づいてパティキュレ−ト捕集量を
算出する。

【００１６】次に、ステップ１０８にて、サーチしたパ
ティキュレ−ト捕集量Ｇが所定のしきい値Ｇｔを超過し
たかどうかを調べ、超過しなければステップ１００にリ
ターンし、超過したらステップ１１１に進む。ステップ
１１１では、フィルタ再生を指令するランプ９１を点灯
して、ルーチンを終了する。

【００１７】その後、運転者がフィルタ再生を指令する
ランプ９１の点灯を視認し、エンジン停止状態にて再生
スイッチ（図示せず）をオンすると、上記フィルタ再生
実行ルーチンが開始される。このルーチンでは、まずス
テップ１１２にてブロワ１３を起動し、次に、内蔵のタ
イマーを起動し（１１４）、タイマー制御サブルーチン
を実行して再生動作を行い（１１６）、再生を終了す
る。なお上記再生指令とともに、リレースイッチ５５、
５６は所定のデューティ比及び所定のタイミングで開閉
制御されてブロワモータＭ及びヒータ１１が駆動制御さ
れ、これにより給気流量及び通電電力が所定のパタンと
なるように制御される。

【００１８】このタイマー制御サブルーチンについて図
３を参照して説明する。このタイマー制御サブルーチン
は、実際にヒータ１１やブロワ１３を駆動して再生を実
行するものであり、まず、放冷サブルーチン３０を実行
してフィルタ２をほぼ常温に冷却し、次に、予熱サブル
ーチン４０を所定時間だけ実行してフィルタ２を着火温
度より低い所定温度まで昇温する。この予熱サブルーチ
ンは、フィルタ２に悪影響が出ない昇温速度でヒータ１
１へ通電し、ブロワ１３を着火後より低給気流量で運転
し、フィルタ２を均一かつ急速に昇温する動作である。

【００１９】次に、着火燃焼サブルーチン５０を実行し
てパティキュレ−トを燃焼させる。まず、給気流量を増
大しつつヒータ１１に所定時間通電してフィルタ２を更
に昇温してパティキュレ−トに着火し、燃焼させる。な
お、この着火燃焼サブルーチンの終了は、その開始から
一定時間後としてもよく、又は着火温度（例えば６００
℃）到達時点から一定時間後としてもよい。また、着火
燃焼サブルーチン５０の開始から終了までのフィルタ温
度変化特性を記憶しておき、検出したフィルタ温度がこ
の特性に追従するように通電電力や給気流量を制御する
こともできる。この着火燃焼サブルーチン５０の終了の
決定時又はそれ以前にヒータ１１への通電は遮断され
る。

【００２０】次に、冷却サブルーチン６０を実行してフ
ィルタ２を冷却する。この冷却サブルーチン６０は着火
燃焼サブルーチン５０の終了後、所定時間だけブロワ１
３を運転するものであり、これによりフィルタ２は好適
温度まで冷却される。次に、放冷サブルーチン３０につ
いて図４を参照して説明する。

【００２１】この実施例は、再生開始とともに実施され
るものであり、まず後述の放冷フラグが立っているか
（放冷が指令されているか）どうかを調べ（３００）、
立っていなければ、フィルタ２は充分に冷却されていて
放冷は不必要と判断してメインルーチンにリターンし、
次の予熱サブルーチン４０へ進む。放冷フラグが立って
いれば（放冷が指令されていれば）、ブロワ１３を運転
してフィルタの放冷を行い（３０２）、タイマをスター
トさせる（３０４）。次に、タイマが２分（放冷時間）
を経過するまで待機し（３０６）、経過すればブロワ１
３を中止してメインルーチンにリターンする。なお、こ
の実施例ではブロワ１３を一度停止したが、次の予熱サ
ブルーチン４０でもブロワ１３は運転するので、ブロワ
停止３０８を省略することも可能である。

【００２２】次に、上記した放冷フラグに関する放冷実
施判別サブルーチンについて図５のフローチャートを参
照して説明する。なお、このサブルーチンは割り込みル
ーチンであって、所定間隔毎に実施される。まず、エン
ジン２０がオフしたかどうか（イグニッションキー（図
示せず）がターンオフされたかどうか）を調べ（７０
０）、オフしていなければメインルーチンにリターンす
る。オフしていれば、現在、タイマがカウント中かどう
かを調べ（７０１）、カウント中ならステップ７０４に
飛び、カウント中でなければタイマをスタートさせる
（７０２）。ステップ７０４ではタイマが５分以上カウ
ントしているかどうかを調べ、経過していなければフィ
ルタ２は高温であるとして放冷指令用の放冷フラグを立
て（７０６）、経過していればフィルタ２は充分冷却さ
れたものとして放冷フラグを下ろす（７０８）。

【００２３】これにより、フィルタ２は常に所定温度か
ら加熱されることになり、フィルタ２の最高温度のばら
つきが低減される。 （実施例２）他の実施例を図６を参照して説明する。こ
の実施例は、図５の放冷フラグに関する放冷実施判別サ
ブルーチンの変形例であり、エンジン２０の冷却水温に
よりフィルタ２の温度を推定するものである。このサブ
ルーチンは、放冷サブルーチン３０の最初に実施され
る。

【００２４】まず、水温センサ１９からの出力信号を読
み取って冷却水温Ｔｗを検出し（７１０）、検出した冷
却水温Ｔｗが予め記憶するしきい値水温Ｔｃ（ここでは
４０℃）を超過すればフィルタ２は高温であるとして放
冷指令用の放冷フラグを立て（７０６）、冷却水温Ｔｗ
が予め記憶するしきい値水温Ｔｃ以下であればフィルタ
２は充分冷却されたものとして放冷フラグを下ろす（７
０８）。

【００２５】これにより、フィルタ２は常に所定温度か
ら加熱されることになり、フィルタ２の最高温度のばら
つきが低減される。すなわち、ステップ７００〜７０４
及び７１０〜７１２は、フィルタの温度に関連する状態
量を検出するものであり、本発明でいうフィルタ温度推
定手段を構成している。また、ステップ７０８は実質的
に放冷動作の中止を行うので、本発明でいう放冷中止手
段を構成している。

【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、

【図２】図その再生動作を示すフローチャート、

【図３】図２のタイマ制御サブルーチンを示すフローチ
ャート、

【図４】図３の放冷サブルーチンを示すフローチャー
ト、

【図５】放冷実施判別サブルーチンを示すフローチャー
ト、

【図６】放冷実施判別サブルーチンを示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

２はフィルタ、６は温度センサ、７、１７は圧力セン
サ、８はコントローラ（フィルタ温度推定手段、放冷中
止手段、制御手段）、１１はヒータ（電熱手段）。

Claims (1)

【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
   て前記ディ−ゼルエンジンから排出されるパティキュレ
   ートを補集するフィルタと、 前記フィルタの近傍に配設されて通電により前記パティ
   キュレ−トを燃焼させる電熱手段と、 前記フィルタの再生時に前記フィルタに給気する給気手
   段と、 再生開始とともに放冷動作として給気手段の運転を実行
   し、その後、加熱動作として給気手段の運転及び電熱手
   段への通電を指令する制御手段と、 前記フィルタの温度に関連する状態量を検出するフィル
   タ温度検出手段と、 再生開始時における前記推定フィルタ温度が所定レベル
   以下の場合に、前記放冷動作を中止する放冷中止手段
   と、 を備えることを特徴とする排気ガス浄化装置。