JP3208986B2 - パティキュレートフィルタ制御装置 - Google Patents

パティキュレートフィルタ制御装置

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JP3208986B2
JP3208986B2 JP08841494A JP8841494A JP3208986B2 JP 3208986 B2 JP3208986 B2 JP 3208986B2 JP 08841494 A JP08841494 A JP 08841494A JP 8841494 A JP8841494 A JP 8841494A JP 3208986 B2 JP3208986 B2 JP 3208986B2
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信史 保浦
秀治 吉田
恵一 加藤
尚治 森田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排ガス中に
含まれるパティキュレートをフィルタを用いて捕集し、
その捕集されたパティキュレートを燃焼して再生させる
パティキュレートフィルタ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のパティキュレートフィル
タ制御装置においては、ディーゼルエンジンの排ガス流
路を2つに分岐したそれぞれの流路にパティキュレート
捕集用のフィルタを設け、切換バルブで流路を切り換え
て、パティキュレートの捕集を交互に行うようにしてい
る。
【0003】規定捕集量に達したフィルタは、捕集量検
出用センサの信号によりECUの演算処理にて検出さ
れ、切換バルブで流路を切り換えて再生モードに進め、
電気ヒータでパティキュレートに着火させるとともに、
エアポンプで二次エアを送って伝播燃焼させる。従っ
て、再生モードに入ったフィルタは切換バルブによって
エンジン排気が遮断され、二次エアが供給されて燃焼し
再生される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、排ガス中のパ
ティキュレートが切換バルブに付着したり、排ガスの高
い圧力により、切換バルブによる遮断が不完全になり、
ガス洩れが発生する場合がある。このように切換バルブ
にガス洩れがあるとエンジンの負荷条件で決まる高温の
排気が二次エアに混入し、温度の高い混合気がフィルタ
に供給されることになり、再生温度が上昇し、再生温度
がばらつくという問題を生じる。再生温度のバラツキは
安定再生を損ない、フィルタ割れにもつながる。
【0005】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、上述したようなガス洩れに対し再生温度を調整して
上記不具合を解消することを目的とする。
【0006】
【課題を達成するための手段】本発明は上記課題を達成
するため、請求項1に記載の発明においては、エンジン
の排ガス流路を第1、第2の流路に選択的に切り換える
切換手段と、前記第1の流路中に設置され前記切換手段
により前記第1の流路が選択されている時に排ガス中の
パティキュレートを捕集するフィルタと、前記切換手段
にて前記第2の流路が選択されている時に前記フィルタ
に捕集されたパティキュレートを燃焼再生させる再生手
段とを備えたパティキュレートフィルタ制御装置におい
て、前記切換手段にて前記第2の流路が選択されている
時に前記切換手段を介し前記第1の流路に洩れる排ガス
の洩れ量を検出する洩れ量検出手段と、前記洩れ量検出
手段にて検出した洩れ量に基づいて前記再生手段による
燃焼再生の再生温度を調整制御する制御手段とを備えた
ことを特徴としている。
【0007】請求項2に記載の発明においては、エンジ
ンの排ガス流路を第1、第2の流路に選択的に切り換え
る切換手段と、前記第1の流路中に設置され前記切換手
段により前記第1の流路が選択されている時に排ガス中
のパティキュレートを捕集するフィルタと、前記切換手
段にて前記第2の流路が選択されている時に前記フィル
タに捕集されたパティキュレートを燃焼し再生させる燃
焼手段と、前記第1の流路に燃焼のためのエアを供給す
るエア供給手段とを備えたパティキュレートフィルタ制
御装置において、前記切換手段にて前記第2の流路が選
択されている時に前記切換手段を介し前記第1の流路に
洩れる排ガスの洩れ量を検出する洩れ量検出手段と、前
記第1の流路に洩れる排ガスと前記エア供給手段より供
給されるエアとの混合気の混合気温度を検出する混合気
温度検出手段と、前記洩れ量検出手段にて検出した洩れ
量と前記混合気温度検出手段にて検出した混合気温度と
に基づいて、前記再生の温度を調整制御する制御手段と
を備えたことを特徴としている。
【0008】請求項3に記載の発明においては、請求項
2に記載の発明に対し、前記排ガスの温度を検出する排
ガス温度検出手段を備え、前記洩れ量検出手段は、前記
排ガス温度検出手段にて検出した排ガス温度と前記混合
気温度検出手段にて検出した混合気温度とに基づいて、
前記洩れ量を算出することを特徴としている。
【0009】請求項4に記載の発明においては、請求項
2又は3に記載の発明に対し、前記制御手段は、前記エ
ア供給手段より供給されるエアの量を調整制御するエア
量調整手段を有することを特徴としている。請求項5に
記載の発明においては、請求項2乃至4のいずれかの発
明に対し、前記エア供給手段は、エアポンプであって、
前記制御手段は前記エアポンプをオンオフ制御してエア
ポンプの流量を制御することを特徴としている。
【0010】
【発明の作用効果】請求項1乃至5に記載した本発明に
おいては、エンジンの排ガス流路が切換手段により第
1、第2の流路に選択的に切り換えられる。この切換手
段により第1の流路が選択されている時に第1の流路中
に設置されたフィルタにより排ガス中のパティキュレー
トが捕集される。また、切換手段により第2の流路が選
択されている時にはフィルタに捕集されたパティキュレ
ートが再生手段により燃焼再生される。
【0011】ここで、そのフィルタの燃焼再生が行われ
る時に、切換手段を介し第1の流路中に排ガスが洩れる
ような場合があっても、その洩れ量を洩れ量検出手段に
て検出し、その検出した洩れ量に基づいて再生手段によ
る燃焼再生の再生温度が調整制御される。従って、排ガ
ス洩れによる再生温度のバラツキを抑えることができ、
安定したフィルタの再生を行うことができるという効果
を奏する。
【0012】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示すDPF(ディ
ーゼルパティキュレートフィルタ)システムの全体構成
を示す。ディーゼルエンジン11からの排ガス流路は図
に示すように2つに分岐されており、それぞれの流路
6、7に第1、第2のフィルタ2、3が介挿されてい
る。またその2つの流路は下流側で合流し流路18に至
る。その分岐された2つの流路に対し、切換手段をなす
切換バルブ4、10により流路の選択が行われる。
【0013】また、フィルタ2、3には第1、第2の燃
焼手段をなすヒータ15、16が設けられており、捕集
したパティキュレートを燃焼する。なお、切換バルブ
4、10の切換状態により排ガスが流れる方を捕集流
路、フィルタの再生状態にある方を再生流路とする。E
CU1はDPFシステムを制御するための電気的制御ユ
ニットである。2つのフィルタ2、3は、ECU1の出
力により切り換えられる切換バルブ4、10によって交
互に切り換えられ、交互捕集再生が行われる。図1では
フィルタ2が捕集状態、フィルタ3は再生状態にある状
況を示す。エンジン11からの排気は切換バルブ4によ
ってフィルタ2へ導入されパティキュレートが捕集され
る。
【0014】一方、エアポンプ(A/P)5からの二次
エアは切換バルブ17によってフィルタ3へ導入され再
生が行われる。このフィルタ3の再生時には、ヒータ1
6に一定時間通電してパティキュレートに着火し、エア
ポンプ5を駆動してフィルタ3に二次エアを供給して燃
焼を伝播させ、パティキュレートを焼却する。なお、こ
のエアポンプ5および切換バルブ17にて、再生流路と
された方に燃焼のためのエアを供給するエア供給手段を
構成している。
【0015】ここで、切換バルブ4にガス洩れが発生す
ると、再生状態にあるフィルタ3の入口側に、二次エア
に排ガスが混入した混合気が流入する。排ガスの温度は
二次エアの温度より高いため、混合気の流入によってフ
ィルタ3の再生温度は上昇する。この温度上昇は、切換
バルブ4の洩れ量と混合気温度の影響を受けるため、再
生温度は洩れ量と混合気温度によりばらつく。
【0016】従って、洩れ量と混合気温度が分かれば適
正な再生温度に制御することができる。混合気温度は再
生している方の温度センサ9により検出される。また、
洩れ量は次のようにして算出される。すなわち、洩れ量
(Uex)は、洩れた排ガスと二次エアと混合気との熱の
釣合いから、温度センサ8で検出した排気温度(Tex)
と、温度センサ9で検出した混合気温度(Tmix )と、
二次エア流量(Uair )と、二次エア温度(Tair )と
を用いて次のように算出することができる。
【0017】
【数1】Uex = Uair ×( Tmix /Tair ー1)/
(1ーTmix /Tex) ここで、二次エア流量はECU1で設定するため既知で
あり、二次エア温度は変化量が少ないため一定値とする
と、ECU1は、排気温度と混合気温度とを測定するこ
とで、洩れ量を算出することができる。図2に、混合気
温度と排気温度およびそれらから求められる洩れ量の関
係を示す。
【0018】ECU1は、図3に示すような、洩れ量と
混合気温度より再生温度を算出する2次元マップを記憶
しており、上記した関係から求められる洩れ量と温度セ
ンサ9で検出した混合気温度とにより、予想再生温度を
演算する。このようにして求めた予想再生温度を、予め
設定した設定再生温度(TRO)まで下げるように、エア
ポンプ5の駆動モータの駆動電力を、ECU1によって
オンオフ制御する。
【0019】エアポンプのオン時間を一定とし、エアポ
ンプのオフ時間を長くすると、平均的な二次エア流量が
減少するため、再生温度が低下する。このため、図4に
示すように、予想再生温度と設定再生温度との差が大き
いほど、エアポンプのオフの時間が長くなるようにオン
オフ制御を行い、実際の再生温度が設定再生温度になる
ように制御する。
【0020】また、図3の特性はエアポンプが常時オン
の場合の特性であるので、温度センサ8による排ガス温
度の検出及び温度センサ9による混合気温度の検出は、
エアポンプがオンの期間に行う。フィルタ3の再生が終
了し、更にフィルタ2の捕集量が規定値に達したのを検
出すると、ECU1は切換バルブ4、切換バルブ10お
よび切換バルブ17を切り換えて、フィルタ3は捕集状
態となりフィルタ2は再生状態となる。
【0021】このような切換により、エアポンプ5の二
次エアに切換バルブ4の洩れガスが混入し、温度上昇を
生じると混合気の温度を温度センサ8で検出し、排ガス
温度を温度センサ9で検出して、上述したのと同様に、
エアポンプ5をオンオフ制御し、フィルタ2に対する再
生温度のバラツキを補正する。上記制御のうち、二次エ
ア供給を行うエアポンプの制御に関して、ECU1の動
作を図5に示すフローチャートに従って説明する。
【0022】まずステップ501でエアポンプ5をオン
し、ステップ502でエアポンプ5のオン期間が終了す
るまでループする。オン期間が終了すると、ステップ5
03で排気温度を測定(温度センサ8、9のうち排ガス
が流れている方の温度センサにより測定)し、ステップ
504で混合気温度を測定(温度センサ8、9のうち再
生しているフィルタに対応する方の温度センサにより測
定)する。
【0023】その後、ステップ505で、測定した排気
温度と混合気温度とにより、上述した関係式に従って洩
れ量を算出する。ステップ506では、洩れ量と混合気
温度とにより、図3に示す特性の2次元マップを用いて
予想再生温度を算出する。次に、ステップ507で、予
想再生温度から設定再生温度を引いた差に応じた、エア
ポンプのオフ時間を算出する。そして、ステップ508
でエアポンプをオフし、ステップ509でオフ期間が終
了するまでループする。
【0024】ステップ510で再生期間が終了したかど
うかを判定して、終了であれば二次エアの供給は終了
し、この制御を終える。終了でなければ、ステップ50
1に戻り、エアポンプ5のオンオフ制御を継続する。ま
た、ECU1は、上流側圧力センサ12、下流側圧力セ
ンサ13、吸気流量計14等からの信号を入力し、DP
Fシステムに係る他の制御を行う。
【0025】なお、上記ステップ503における排気温
度の測定処理は排ガス温度検出手段として機能する。ま
た、ステップ504における混合気温度の測定処理は混
合気温度検出手段として、ステップ505における洩れ
量算出処理は洩れ量検出手段として機能する。さらに、
ステップ506における予想再生温度の算出処理は予想
再生温度算出手段として、ステップ507におけるエア
ポンプのオフ時間の算出はエアポンプオフ時間算出手段
として、ステップ508におけるエアポンプのオフ処理
はエアポンプオフ手段としてそれぞれ機能する。また、
ステップ507およびステップ508は、エアポンプよ
り供給されるエアの量(エアポンプの流量)を調整制御
するエア量調整手段として、あるいは再生温度を調整制
御(あるいは再生温度のバラツキを補正)する制御手段
として、あるいは再生温度を低下させる再生温度低下手
段として機能する。
【0026】さらに、請求項1に記載した再生手段は、
エアポンプ5、ヒータ15、16が該当し、エアポンプ
5によるオンオフ制御が再生手段による燃焼再生状態を
制御する制御手段に該当する。なお、上記実施例におい
ては、2つの流路6、7によりパティキュレートの捕集
とフィルタの再生とを交互に行うようにしたものを示し
たが、その流路のいずれか一方のみ、すなわち第1の流
路にフィルタを設け、第2の流路となる他方の流路には
フィルタを設けずにバイパス流路とし、第1の流路にて
パティキュレートの捕集を行い、フィルタの再生時には
切換バルブ4、10により第2の流路に排ガスをバイパ
スさせ、その間に第1の流路に設けたフィルタの再生を
行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すDPFシステムの全体
構成図である。
【図2】混合気温度、排気温度および洩れ量の関係を示
す特性図である。
【図3】洩れ量と混合気温度より再生温度を算出する2
次元マップの特性を示す特性図である。
【図4】予想再生温度と設定再生温度との差とエアポン
プのオフ時間との関係を示す特性図である。
【図5】ECU1におけるエアポンプの制御を示すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 ECU 2、3 フィルタ 4、17 切換バルブ 5 エアポンプ 6、7 排ガス流路 8、9 温度センサ 15、16 ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/02 ZAB F01N 3/02 ZAB (72)発明者 森田 尚治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−265413(JP,A) 特開 平5−214924(JP,A) 実開 平2−135623(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排ガス流路を第1、第2の流
    路に選択的に切り換える切換手段と、前記第1の流路中
    に設置され前記切換手段により前記第1の流路が選択さ
    れている時に排ガス中のパティキュレートを捕集するフ
    ィルタと、前記切換手段にて前記第2の流路が選択され
    ている時に前記フィルタに捕集されたパティキュレート
    を燃焼再生させる再生手段とを備えたパティキュレート
    フィルタ制御装置において、 前記切換手段にて前記第2の流路が選択されている時に
    前記切換手段を介し前記第1の流路に洩れる排ガスの洩
    れ量を検出する洩れ量検出手段と、 前記洩れ量検出手段にて検出した洩れ量に基づいて前記
    再生手段による燃焼再生の再生温度を調整制御する制御
    手段とを備えたことを特徴とするパティキュレートフィ
    ルタ制御装置。
  2. 【請求項2】 エンジンの排ガス流路を第1、第2の流
    路に選択的に切り換える切換手段と、前記第1の流路中
    に設置され前記切換手段により前記第1の流路が選択さ
    れている時に排ガス中のパティキュレートを捕集するフ
    ィルタと、前記切換手段にて前記第2の流路が選択され
    ている時に前記フィルタに捕集されたパティキュレート
    を燃焼し再生させる燃焼手段と、前記第1の流路に燃焼
    のためのエアを供給するエア供給手段とを備えたパティ
    キュレートフィルタ制御装置において、 前記切換手段にて前記第2の流路が選択されている時に
    前記切換手段を介し前記第1の流路に洩れる排ガスの洩
    れ量を検出する洩れ量検出手段と、 前記第1の流路に洩れる排ガスと前記エア供給手段より
    供給されるエアとの混合気の混合気温度を検出する混合
    気温度検出手段と、 前記洩れ量検出手段にて検出した洩れ量と前記混合気温
    度検出手段にて検出した混合気温度とに基づいて、前記
    再生の温度を調整制御する制御手段とを備えたことを特
    徴とするパティキュレートフィルタ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記排ガスの温度を検出する排ガス温度
    検出手段を備え、前記洩れ量検出手段は、前記排ガス温
    度検出手段にて検出した排ガス温度と前記混合気温度検
    出手段にて検出した混合気温度とに基づいて、前記洩れ
    量を算出することを特徴とする請求項2に記載のパティ
    キュレートフィルタ制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記エア供給手段より
    供給されるエアの量を調整制御するエア量調整手段を有
    することを特徴とする請求項2又は3に記載のパティキ
    ュレートフィルタ制御装置。
  5. 【請求項5】 前記エア供給手段は、エアポンプであっ
    て、前記制御手段は前記エアポンプをオンオフ制御して
    エアポンプの流量を制御することを特徴とする請求項2
    乃至4のいずれかに記載のパティキュレートフィルタ制
    御装置。
JP08841494A 1994-04-26 1994-04-26 パティキュレートフィルタ制御装置 Expired - Lifetime JP3208986B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8979209B2 (en) 2011-08-03 2015-03-17 Joy Mm Delaware, Inc. Stabilization system for a mining machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8979209B2 (en) 2011-08-03 2015-03-17 Joy Mm Delaware, Inc. Stabilization system for a mining machine
US9670776B2 (en) 2011-08-03 2017-06-06 Joy Mm Delaware, Inc. Stabilization system for a mining machine

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