JPH0636264Y2 - ディーゼル排気浄化用フィルタ再生制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ディーゼルエンジンの排気系に設けられて排
気ガス中のパティキュレートを補修する排気浄化用フィ
ルタに関し、特にこのフィルタの再生制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、ディーゼル排気浄化用フィルタは、パティキュ
レートの捕集量が所定値を越えると予想される所定のイ
ンターバル毎（例えばエンジン回転数の所定積算値毎）
に、パティキュレートを燃焼させることにより再生され
る。具体的にはフィルタの近傍に電気ヒータが配設され
ており、このヒータによりフィルタ上のパティキュレー
トが着火し燃焼する。従来、ヒータは、特開昭60-12221
6号公報に開示されているように、複数のヒータセグメ
ントに分割されており、これらのヒータセグメントは、
一回の再生時における通電開始時間は異なるものの、フ
ィルタ全体に捕集されたパティキュレートを一回の再生
時に全て焼却するように、全てのヒータセグメントが通
電されるようになっている（一括再生方式）。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで上述したフィルタにおいて、フィルタ再生時期
の直前のフィルタ前後圧力損失（以下、圧損と呼ぶ）
は、パティキュレート捕集量大のため、かなり大きく、
従ってエンジンの出力が低下し、また燃費が悪化する傾
向にある。しかるにこの対策として、再生インターバル
を小さく設定してフィルタ再生直前の圧損を小さくする
と、再生対象となるパティキュレート捕集量は少なくな
り、フィルタ再生の際、良好なパティキュレート燃焼伝
播が達成されない問題がある。

本考案はフィルタ再生時期直前の圧損を小さくすると共
に、フィルタ再生時においても良好なパティキュレート
燃焼伝播を可能にする、フィルタの再生制御装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば、フィルタ
側面に複数の再生手段を分散配置し、これら再生手段を
予め定められたインターバルで作動せしめることにより
フィルタに捕集された排気ガス中のパティキュレートを
除去してフィルタを再生するようにしたディーゼル排気
浄化用フィルタ再生制御装置において、複数の再生手段
を第１グループ、第２グループ、……第Ｎグループ（Ｎ
は自然数）からなるＮ個の複数のグループに分割し、各
グループの再生手段を第１グループ、次いで第２グルー
プ、次いで……、次いで第Ｎグループ、次いで第１グル
ープ、次いで第２グループと一つのグループずつ順に等
しいインターバルでもって繰返し作動せしめるようにし
ている。

〔作用〕

第１グループの再生手段が作動せしめられた後、一定の
インターバルをもって第２グループの再生手段が作動せ
しめられ、この一定インターバル毎の再生手段の作動が
第Ｎグループまで順次行われ、次いで第Ｎグループの再
生手段が作動せしめられるとその後上述の一定のインタ
ーバルをもって再び第１グループの再生手段が作動せし
められる。

〔実施例〕

以下図示実施例に基いて本考案を説明する。

第１図は本考案の一実施例（適用したエンジンの排気
系）を示す。この図において、ディーゼルエンジン11の
排気通路12には排気ガス中のパティキュレート（炭素微
粒子と炭素固体表面に吸着される液状HCとから成る）を
捕集するためのフィルタ13と、マフラー14とが設けられ
る。排気通路12はフィルタ13上流側でパティキュレート
捕集用通路12aとフィルタ再生用通路12bとに分岐し、フ
ィルタ再生用通路12bはフィルタ13下流側の排気通路12
に接続してフィルタ再生時、フィルタ13下流側からフィ
ルタ13上流側に再生用排気ガスを導くようになってい
る。通路12aと12bとの分岐部より下流側であってフィル
タ13より上流側には、フィルタ再生の際、パティキュレ
ート捕集用通路12aを遮断してエンジン11からの排気ガ
スが再生用通路12bに導かれるようにする第１開閉弁14
が設けられ、またフィルタ再生用通路12bと捕集用通路1
2aとの合流部にはフィルタ再生用通路12bを経由してき
た排気ガスの一部を、再生用ガスとしてフィルタ13へと
導くための第２開閉弁15が設けられる。また上記通路と
は別に、フィルタ再生時、パティキュレート燃焼ガスを
フィルタ下流側へ導くための通路12cが第１開閉弁14と
第２開閉弁15の近傍に開口して設けられ、従って弁14は
所謂、三方弁として、また弁15は四方弁として作動する
ようになっている。第１及び第２開閉弁14,15は共に差
圧アクチュエータ16,17を介してエンジンコントロール
コンピュータ（ECU）18に作動制御されるようになって
おり、ECU18は後述する所定のグループ再生タイミング
毎に弁作動信号を出力する。尚、図中実線矢印は、通常
のパティキュレート捕集時の排気ガス流れを、また点線
矢印及び各弁14,15の点線位置はフィルタ再生時の排気
ガス流れ及び弁作動位置を示している。

フィルタ13はパティキュレートを補集する（ハニカム）
フィルタ19と、ハニカムフィルタ18のマフラー側側面に
近接したヒータ20とによって構成されており、ヒータ20
は、ECU18によって制御されるヒーターリレー21を介し
てバッテリ22に電気的に接続されている。またECU18へ
の入力としてはフィルタ13の再生時期の判断のためエン
ジン回転数センサ23及びアクセル位置センサ24が設けら
れ、ECU18内で演算されるエンジン回転数の積算値に応
じて、パティキュレートの捕集量が所定値を越えている
か、否かがおおよそ推定される。尚、このフィルタ再生
時期判断には他に図示しない車速センサ等を使用しても
良いし、また背圧センサ（図示せず）によりフィルタ13
前後圧の差を測定しパティキュレート捕集量が所定値を
超えているか否かを推定しても良い。

第２図はフィルタ13単体のみを示した斜視図であって、
前述したようにヒータ20は円柱状のハニカムフィルタ19
の側面に近接して設けられ、本実施例では６個に分割さ
れている。即ち、本実施例によれば再生手段としてのヒ
ータ20は第１〜第６ヒータセグメント20a,20b,20c,20d,
20e,20fから成り、これら各ヒータセグメントはフィル
タ13の端面の中心点を中心とする扇形を呈する。しかし
て各ヒータセグメントはこれらの下流側に対応して位置
するヒータ部分を加熱して、そのヒータ部分に捕集され
たパティキュレートを焼却する。

本実施例によれば、以上の如く構成されたフィルタ13に
おいてその再生処理は、各ヒータセグメントを例えばセ
グメント20a,20b,20cから成る第１のグループと、セグ
メント20d,20e,20fから成る第２のグループに分割し、
第１グループに対応するフィルタ部分と、第２グループ
に対応するフィルタ部分とを一括して再生せず、再生時
期を異ならしめ、交互に再生されるようにECU18により
加熱制御される。すなわちヒータへの通電インターバル
としては、従来の一括再生のインターバルと異なり、各
グループに分割した分だけ小刻みに通電するようにし、
個々のグループに着目した場合の再生インターバルは従
来のインターバルと同じようにする。即ち、このために
はECU18は、例えばエンジン回転数の積算値がこれまで
の再生インターバルに相当する値の半分に到達した際に
開閉弁14,15の作動信号を出力し、全ヒータセグメント
の内、半分となる１グループを構成するヒータセグメン
トに通電を開始すべくヒータリレー21への作動信号を出
力し、以下通電インターバル毎に交互に各グループのヒ
ータセグメントに通電させるようにする。

第３図は本実施例による部分再生フィルタの通電方法、
及び圧損代表値としての背圧の推移とを従来の一括再生
フィルタのそれと比較した図である。

第３図に関し、各ヒータセグメントへの通電ON,OFF状態
を示すように、従来のフィルタにおいては、例えばその
エンジン回転数積算値が所定値NEIに達した際（本例で
は走行距離約500km相当と仮定する）、分割されたヒー
タセグメント全てに通電し、フィルタを再生している。
従って再生時期直前においては各ヒータセグメントに対
応するヒータ部分のパティキュレート捕集量が大となっ
て飽和状態、或いはそれに近い状態となっているため、
背圧が上昇し、出力低下、燃費悪化等の問題がある。
尚、この再生インターバル実験での背圧平均は約110mmH
gであり、また再生時間は、全てのヒータセグメントに
加熱するため約６分を要している。

これに対し、本実施例のフィルタは、前述したようにヒ
ータセグメントを２つのグループに分け、各グループへ
の再生通電時期をずらし、例えば第１グループは走行距
離約250（NEI/2）,750,1250,…kmの際に、他方第２グル
ープは走行距離約500（NEI）,1000,…kmの際に、通電が
実行されるようにする。即ち、本実施例では各ヒータセ
グメントに着目した場合、再生インターバルは従来のそ
れと何ら変わることなく、ヒータセグメントを限定しな
いフィルタへの通電インターバルとしては従来よりも分
割された分だけ短かく小刻みに実行されることになる。
従って本実施例におけるあるフィルタ再生直前の背圧
は、その通電対象となるヒータセグメント（例えば、セ
グメント20a,20b,20c）に対応するフィルタ部分に捕集
されたパティキュレート量が飽和状態、又はそれに近い
状態となっているものの、通電対象とならない他のヒー
タセグメント（例えば、セグメント20d,20e,20f）のフ
ィルタ部分ではパティキュレート量が少ないため、全体
としてその背圧レベルは従来よりも小さくなり（75mmHg
−実験値）、背圧大に伴う出力低下、燃費悪化等の問題
は解消されることとなる。また、１ヒータセグメントに
対応する１フィルタ部分当たりの除去対象となるパティ
キュレート量は、従来のそれと変わることはないため、
ヒータからパティキュレートへの着火性が損なわれるこ
となく、良好な燃焼伝播が達成される。

以上、本考案の実施例を６ヒータセグメント２分割再生
に例をとり説明したが、本考案は２分割に限定されるこ
となく、例えば６セグメントのフィルタを２つづつ３グ
ループに分割し、各グループの再生時期をずらし順次再
生しても良く、その場合フィルタとしての通電インター
バルは第３図に示す従来インターバルを均等に３分割し
たものになる。また１フィルタのヒータセグメント数も
６個に限定されるものではない。

以上、本実施例によれば従来、例えば６ヒータセグメン
トから成るフィルタを再生する場合、一括再生ではある
ものの、その通電は、バッテリの容量等の問題から、セ
グメント毎の分割式通電であった。従って最初に通電さ
れるヒータセグメントのフィルタ部分と、最後に通電さ
れるヒータセグメントのフィルタ部分とでは、周囲の圧
損度合が異なるためその中を流れる燃焼ガスの流速が異
なり、通電最初のヒータセグメントに対応するフィルタ
部分ではガス流速大のため、溶損やクラック発生等の問
題があり、また通電４番目以降のヒータセグメントに対
応するフィルタ部分ではガス流速小のため再生不良等の
問題があった。これに対し、本考案では分割式通電の場
合においてもその再生は、従来よりも対象セグメント数
を少なくする部分的再生であるため、最初に通電される
ヒータセグメントと最後に通電されるヒータセグメント
との間のガス流速には差がなく、また再生対象とならな
い他のヒータセグメントのフィルタ部分でも排気ガスが
流れるためにクラック発生、溶損、再生不良等の問題は
解消される。尚、当然のことながら前述したように、圧
損大に伴う出力低下、並びに燃費悪化等の問題もない。

〔効果〕

以上説明したように本考案によれば、フィルタ側面に分
散配置された複数の再生手段が第１グループ、第２グル
ープ、……第Ｎグループ（Ｎは自然数）からなるＮ個の
複数のグループに分割され、各グループの再生手段が第
１グループ、次いで第２グループ、次いで……、次いで
第Ｎグループ、次いで第１グループ、次いで第２グルー
プと一つのグループずつ順に等しいインターバルでもっ
て繰返し作動せしめられる。この場合、個々のグループ
についてみると個々のグループでは上記インターバルの
Ｎ倍のインターバルで再生処理が行われる。このＮ倍の
インターバルはパティキュレートが十分に捕集されて良
好な再生処理を行う期間となっており、従って個々のグ
ループについてみると夫々各グループにおいて良好な再
生処理が行われる。一方、グループ全体についてみると
上述の等しいインターバルでもっていずれかのグループ
で再生処理が行われるのでその都度圧損が低下せしめら
れ、その結果圧損が極度に高くなることがないのでエン
ジン出力が低下するのを阻止できるばかりでなく、燃料
消費率が悪化するのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を適用した排気系の一例を示
す図、第２図はヒータ、及びフィルタの斜視図；第３図
は本考案のヒータセグメント通電方法、及び背圧推移を
従来と比較したモデル図。 13…フィルタ、20…ヒータ、20a,20b,20c,20d,20e,20f
…ヒータセグメント。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】フィルタ側面に複数の再生手段を分散配置
   し、これら再生手段を予め定められたインターバルで作
   動せしめることによりフィルタに捕集された排気ガス中
   のパティキュレートを除去してフィルタを再生するよう
   にしたディーゼル排気浄化用フィルタ再生制御装置にお
   いて、上記複数の再生手段を第１グループ、第２グルー
   プ、……第Ｎグループ（Ｎは自然数）からなるＮ個の複
   数のグループに分割し、各グループの再生手段を第１グ
   ループ、次いで第２グループ、次いで……、次いで第Ｎ
   グループ、次いで第１グループ、次いで第２グループと
   一つのグループずつ順に等しいインターバルでもって繰
   返し作動せしめるようにしたディーゼル排気浄化用フィ
   ルタ再生制御装置。