JPH03290015A - ディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法 - 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、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子
状物質を捕捉するために使用されるディゼルパティキュ
レートフィルタの再生方法に関するものである。

（従来の技術） ディーゼルエンジンは、通常、空気過剰状態で燃焼が行
われるので、その排気中のＨＣやＣＯの濃度は低い。し
かし、ディーゼルエンジンでは空気が不足する場合はも
ちろん、たとえ十分な場合でもその排気中に炭素粒子を
含有し、これがデイゼルエンジンに特有な黒色の排気の
主な原因になる。

近年、この炭素粒子をも含めて、ディーゼルエンジンか
ら排出される粒子状物質、いわゆるパティキュレートと
、大気汚染、視界の悪化、呼吸器障害等との関係が注目
され、特に車両搭載用デ（−ゼルエンジンにはパティキ
ュレート低減のための後処理装置の装着が検討されてい
る。後処理装置としては、排気通路の途中に耐熱性の粒
子捕集用フィルタを備えた、一般にパティキュレートト
ラッパと称される粒子捕集器がある。

粒子捕集用のパティキュレートフィルタには、多孔性の
セラミックウオールで囲まれた細かいセルを多数備えた
セラミックウオール型、アルミコティングされたワイヤ
メツシュを有するワイヤメツツユ型、７オーム状のセラ
ミックを備えたセラミックフオーム型等がある。しかし
、いずれのパティキュレートフィルタの場合も、捕捉さ
れた粒子量が増大すると通気率が低下し、排気の流れを
阻害するようになるから、捕捉された粒子をフィルタか
ら定期的に除去して、フィルタを再生する必要がある。

ディーゼルパティキュレートフィルタを再生するにはデ
イ−セルエンジンの排気通路からフィルタを取り外して
洗浄する方法もあるか、作業が繁雑であるため、実開昭
６０−１９０９号公報、実開昭６０−３２２２号公報、
特開昭６１−２５９０７号公報等に開示されているよう
に、フィルタに捕捉されたパティキュレートをフィルタ
内で燃焼させて除去する方法が多く使用されている。

（発明が解決しようとする課題） フィルタに捕捉されたパティキュレートをフィルタ内で
燃焼させて除去するフィルタ再生方法には、エンジン背
圧の上昇によってフィルタの目詰まり度を検知し、この
背圧が一定値以上になったときフィルタの再生を行う方
法や、フィルタ内の実際のパティキュレート量とは無関
係に、エンジンが所定の運転期間を終了するごとに自動
的にフィルタの再生を繰り返す方法等がある。

しかし、後者の方法では、前回のフィルタ再生時のパテ
ィキュレートの燃焼が不十分なときには、次のフィルタ
再生時に前回の未燃パティキュレートに加えて新たに捕
捉されたパティキュレートが燃焼するから、フィルタに
対する熱負荷が所期の値よりも増大することになり、フ
ィルタの熔融や損傷を生じるおそれが大きい。

そこで、本発明の目的は、ディーゼルパティキュレート
フィルタ内の実際のパティキュレート量とは無関係に、
エンジンが所定の運転を終了するごとにディーゼルパテ
ィキュレートフィルタの内部でパティキュレートを燃焼
させる、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生方
法であって、ディーゼルパティキュレートフィルタの損
傷を防止することのできる、ディーゼルパティキュレー
トフィルタの再生方法を提供することにある。

（課題を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明のディーゼルパティ
キュレートフィルタの再生方法は次のような構成を採る
。すなわち、ディーゼルエンジンか所定運転を終了する
ごとに、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕捉さ
れたディーゼルパティキュレートを前記ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタの内部で燃焼させる、ディーゼル
パティキュレートフィルタの再生方法において、前記パ
ティキュレート燃焼時の前記フィルタ内部の温度分布を
検出し、検出された前記温度分布か正規の温度分布であ
る場合には、前記パティキュレートの次のＰ焼工程を、
前記エンジンの次の所定運転が終了した後に行い、検出
された前記温度分布が正規の温度分布でない場合には、
前記パティキュレートの次の燃焼工程を、前記エンジン
が次の所定運転を終了する前に行うことを特徴とする、
ディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法である
。

（作用） このような構成のディーゼルパティキュレートフィルタ
の再生方法では、パティキュレート燃焼時のフィルタ内
部の温度分布が正規の温度分布でない場合、すなわちパ
ティキュレートがフィルタ内部で正常に燃焼してし゛な
い場合には、燃焼工程が終了してもフィルタ内部に未燃
パティキュレートか残存することになるから、このよう
な場合には、パティキュレートの次の燃焼工程を予定よ
りも早めに行うことによってフィルタ内部のパティキュ
レート量を増加させないようにしである。

これに対し、パティキュレート燃焼時のフィルタ内部の
ｍ度分布が正規の温度分布である場合にｉｆ、パティキ
ュレートがフィルタ内部で正常に燃焼していることにな
るから、パティキュレートの次の燃焼工程は、予定通り
、エンジンが所定運転を終了した後に行う。

ここで、エンジンが所定運転を終了した後とは、エンジ
ン回転数やエンジン負荷を積算し、その総量が所定値に
なった後でもよいし、また単にエンジンの運転時間を積
算し、その総量が所定値になった後でもよい。要するに
、フィルタに捕捉されるパティキュレートの量をあられ
すパラメータを適当に選定し、このパラメータが所定値
になった時、フィルタの再生を行うようにすればよい。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は、本発明のフィルタ再生方法を実施するだめの
ディーゼルパティキュレートフィルタ再生システムの概
略構成図である。ディーゼルパティキュレートフィルタ
１はディーゼルエンジン２の排気通路３の主通路３ａ内
に配置され、排気中のディーゼルパティキュレートを捕
捉して排気を浄化する機能を果たす。フィルタ１の下流
側には電気ヒータ４が配置され、電気ヒータ４は電気ヒ
ータ用電源５とオン・オフスイッチ６とに接続されてい
る。そして、電気ヒータ４の更に下流側には、エアポン
プ７ａを有するエア供給装置７が配設され、このエア供
給装置７はフィルタ再生時に外部からパティキュレート
燃焼用エアを主通路３ａ内に導入する。

排気通路３はフィルタｌを内装した主通路３ａと、フィ
ルタ１の上流側で主通路３ａから分岐した副通路３ｂと
で構成され、副通路３ｂはフィルタ１の下流側で主通路
３ａに合流している。主通路３ａと副通路３ｂには、そ
れぞれ、シャッター弁８ａ、８ｂが配設され、シャッタ
ー弁８ａ１８ｂはアクチュエータ９ａ、９ｂに連結され
ていうる。アクチュエータ９ａ、９ｂは制御弁１０ａ。

１０ｂを介して圧力タンク１１に連結され、アクチュエ
ータ９ａ、９ｂは圧力タンク１１から供給される圧縮空
気によって動作する。

第１図中、１２はディーゼルエンジン２の吸気通路であ
り、また１３はエンジン制御用コンピュータである。コ
ンピュータ１３はエンジン２の運転状態を制御する外、
電気ヒータ４のオン・オフスイッチ６の作動、エアポン
プ７ａの作動、及び制御弁１０ａ、１０ｂの作動を制御
する。同図中、１４はエンジン２の回転数をコンピュー
タ１３に入力するための入力系統、１５はエンジン２の
負荷をコンピュータ１３に入力するための入力系統、そ
して、１６はフィルタ１の温度分布をコンピュータ１３
に入力する１：めの入力系統を示す。また、同図中、１
７は電気ヒータ４のオン・オフスイッチ６に制御信号を
伝達する出力系統、１８はエアポンプ７ａ１ｍ制御信号
を伝達する出力系統、そして１９．２０はそれぞれ、制
御弁１０ａ、１０ｂに制御信号を伝達する出力系統であ
る。

排気通路３の主通路３ａ内に配置されたディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ１の内部には、その軸線１ａの周
囲に４つの温度検知素子Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄか配置されている。これらの温度検知素子Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄは、第３図に示すように、フィルタ１の軸線１
ａからそれぞれ等距離にあり、かつ軸線１ａに沿ってフ
ィルタｌの長手方向に位置をずらせて配置されている。

したがって、フィルタ１内のパティキュレートが完全燃
焼した場合は、第４図に示すように、各温度検知素子Ａ
、Ｂ、Ｃ。

Ｄはほぼ同様の昇温・降温特性を示す。これに対し、フ
ィルタ１内のパティキュレートか不完全炉焼した場合に
は、第５図に示すように、各温度検知素子Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄは異なる昇温・降温特性を示す。

以下、作用を説明する。

エンジン２の運転中は、／ヤノター弁８ａが開放し、ツ
ヤツタ−弁８ｂが閉鎖している。し！二がって、ディー
ゼルエンジン２の排気は主通路３ａ内に流入し、フィル
タｌによってパティキュレ−１・が除去された後、大気
中に排出される。

ニンジン２の運転を続行するに伴い、排気中のパティキ
ュレートはフィルタ１によって捕捉され、フィルタ１１
こはパティキュレートが次第に蓄積されてゆく。一方、
エンジン２の運転状態を表すエンジン回転数とエンジン
負荷は、入力系統１４．１５を介してコンピュータ１３
に逐次、入力されて積算されている。フィルタ１に捕捉
されるパティキュレートの総量はエンジン回転数及びエ
ンジン負荷の積算値の増加につれて増大すると考えられ
るので、これらの積算値が所定の値になるとコンピュー
タ１３はフィルタｌの再生時期になったものと判断する
。

コンピュータ１３がフィルタｌを再生すべきであると判
断すると、コンピュータ１３は制御弁１０ａ、ｌｏｂに
制御信号を送り、シャッター弁８ａを閉じると共にシャ
ッター弁８ｂを開放する。

次いで、コンピュータ１３は電気ヒータ４のオン・オフ
スイッチ６をオン状態にし、電気ヒータ４に通電してフ
ィルタｌを加熱し、更にエアポンプ７ａを作動させて排
気通路３の主通路３ａ内にパティキュレート燃焼用の空
気を導入する。これによって、フィルタ１に捕捉された
パティキュレートが燃焼し、パティキュレートの燃焼に
件ってフィルタ１の各部の温度が昇降する。

パティキュレートの燃焼に伴うフィルタ１の各部の温度
の昇降は、温度検知素子Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄｌこよって検出
され、入力系統１６によって逐次コンピュータ１３に入
力されている。コンピュータ１３は、入力された信号に
基づいて、パティキュレートの燃焼が正常に行われたか
、否かを判断し、パティキュレートの燃焼が第４図に示
すような正常な燃焼であった場合にはフィルタｌの再生
は完全に行われたと判断する。これにより、コンピュー
タ１３はエンジン回転数とエンジン負荷の積算値をリセ
ットし、これらのパラメータの積算を新たに開始する。

そして、これらのパラメータの積算値が所定の値になる
と、コンピュータ１３はフィルタ１の再生時期と判断し
、上述したのと同様の動作を行う。

これに対し、パティキュレートの燃焼が、例えは第５図
に示すように、正常に行われなかった場合には、コンピ
ュータ１３はパティキュレートの燃焼が不完全であった
と判断し、今まで積算してきたパラメータの積算値を完
全にはリセットしなし゛。すなわち、例えばパラメータ
の積算値の半分のみをリセットし、その余の半分をその
ままメモリーしておく。そして、ディーゼルエンジン２
が運転を再開し、エンジン回転数等のパラメータの積箆
が開始されると、コンピュータ１３には前の積算値の半
分がそのまま残っているから、コンピュータ１３は早期
にフィルタｌの再生の指示を発することになる。すなわ
ち、フィルタ１に多量のパティキュレートが溜まる前に
フィルタ１の再生が行われるから、フィルタｌ内で多量
のパティキュレートか燃焼してフィルタｌを溶損するこ
とはない。そして、パティキュレートの燃焼が正常に行
われた場合には、コンピュータ１３は上述したパラメー
タのり七ノドを完全に行い、エンジン２の運転が再開さ
れると、新たにパラメータの積算を開始する。

なお、上述の実施例ではフィルタｌ中のパティキュレー
トの総量を表すパラメータとしてエンジン回転数とエン
ジン負荷を採ったが、エンジンの運転時間等、他のパラ
メータを使用することができることは勿論である。また
、温度検知素子の数及び配置も上述の実施例に限定され
ない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のディーゼルパティキュレ
ートフィルタの再生方法では、パティキュレートがフィ
ルタ内部で正常に燃焼しなかった場合には、パティキュ
レートの次の燃焼工程を早期に開始するから、フィルタ
再生時にフィルタ内部で多量のパティキュレートが燃焼
することが防止され、フィルタの熔融や破損を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のフィルタの再生方法を実施するため
のフィルタ再生／ステムの一実施例の概略構成図、 第２図は、第１図のディーゼルパテイキュレトフィルタ
部分の拡大断面図、 第３図は、第２図のｌ１１−ｍ線に沿う断面図、第４図
は、フィルタ内でパティキュレートが正常に燃焼した場
合の温度分布を表す図、第５図は、フィルタ内でパティ
キュレートが正常に燃焼しなかった場合の温度分布の一
例を表す図である。 １・・・ディーゼルパティキュレートフィルタ２・・・
ディーゼルエンジン ３・・・排気通路 ４・・・電気ヒータ ７・・・エア供給装置 ８ａ、８ｂ・・・シャッター弁 １３・・・コンピュータ Ａ、Ｂ、Ｃ％Ｄ・・・温度検知素子 （外４″６） 第 回 第 習 ２４ 藺　□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディーゼルエンジンが所定運転期間を終了するごと
   に、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕捉された
   ディーゼルパティキュレートを前記ディーゼルパティキ
   ュレートフィルタの内部で燃焼させる、ディーゼルパテ
   ィキュレートフィルタの再生方法において、 前記ディーゼルパティキュレート燃焼時の前記ディーゼ
   ルパティキュレートフィルタ内部の温度分布を検出し、
   検出された前記温度分布が正規の温度分布である場合に
   は、前記ディーゼルパティキュレートの次の燃焼工程を
   、前記ディーゼルエンジンの次の所定運転期間が終了し
   た後に行い、検出された前記温度分布が正規の温度分布
   でない場合には、前記ディーゼルパティキュレートの次
   の燃焼工程を、前記ディーゼルエンジンが次の所定運転
   期間を終了する前に行うことを特徴とする、ディーゼル
   パティキュレートフィルタの再生方法。