JPH07139334A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装置構成の複雑化を回避しつつ温度検出手段の
上記高速応答性の改善が可能な排気ガス浄化装置を提供
する。 【構成】フィルタ２の圧力損失ΔＰを検出したエンジン
回転数ｎ、排気温度Ｔ及びアクセル開度Ａで補正した補
正圧力損失ΔＰｅｑｍに基づいてパティキュレ−ト捕集
量を推定し、この推定捕集量に基づいて再生時期を判別
する。また、排気温度Ｔの急変状態を検出して（２００
８）、排気温度Ｔの急変時にはアクセル開度Ａ及び回転
数ｎにより排気温度Ｔａを推定し（２０１０）、この排
気温度Ｔａとエンジン回転数ｎとから圧力損失ΔＰを補
正して補正圧力損失ΔＰｅｑｉを算出し（２０１２）、
この補正圧力損失ΔＰｅｑｉに基づいてパティキュレ−
ト捕集量を算出し、再生時期を判別する。

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】従来の排気ガス浄化装置では、パティキ
ュレ−ト捕集量が一定レベルになったら所定の順序でヒ
ータやブロワに通電してパティキュレ−トを燃焼させ、
フィルタを再生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パティキュレ−ト捕集
量は、フィルタにおける排気ガスの圧力損失に排気ガス
条件を一定とするための補正処理を行って補正圧力損失
を求め、この補正圧力損失はパティキュレ−ト捕集量に
対応するものとしてマップから求めることができる。そ
して、上記補正圧力損失は、エンジン回転数及び排気ガ
ス温度に基づいて圧力損失を補正するのが好適であり、
更に本発明者らは、回転数及びアクセル開度（燃料噴射
量）からエンジンの体積効率を求め、それに基づいて更
に上記補正圧力損失に補正を加えて一層正確なパティキ
ュレ−トを算出することを提案している。

【０００４】しかしながら、上記したパティキュレ−ト
捕集量算出方式において、排気温度が正確に検出されな
いと、算出したパティキュレ−ト捕集量に誤差が生じ、
フィルタの溶損や再生不良を招いてしまう。一方、この
種の高温測定用途には熱電対形式の温度検出手段が有効
であるが、これは保護カバーを有し、排気温度の変化に
対して応答遅れを有し、そのために温度急変時には算出
パティキュレ−ト捕集量が不正確となる問題があった。
この問題は他の形式の温度検出手段でも同様に生じる。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、装置構成の複雑化を回避しつつ温度検出手段の上
記高速応答性の改善が可能な排気ガス浄化装置を提供す
ることを、その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、前記エンジンの回転数を検出す
る回転数検出手段と、前記フィルタの近傍に配設されて
前記パティキュレ−トを通電により燃焼させて前記フィ
ルタを再生する電熱手段と、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、前記フィルタの圧力
損失を検出する圧力損失検出手段と、前記フィルタの上
流側に配設されて前記エンジンの排気温度を検出する温
度検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検
出手段と、前記排気温度の急変状態を検出する排気温度
急変検出手段とを備え、前記排気温度の安定時に前記排
気温度及び前記回転数に基づいて前記圧力損失を補正し
て補正圧力損失を算出するとともに、前記排気温度の急
変時に前記アクセル開度及び前記回転数に基づいて前記
圧力損失を補正して前記補正圧力損失を算出する補正圧
力損失算出手段と、前記補正圧力損失に基づいてフィル
タ再生時期を決定するフィルタ再生時期決定手段とを備
えることを特徴としている。

【０００７】好適な態様において、前記排気温度急変検
出手段は、前記エンジンの回転数の急変により検出する
ものである。

【０００８】

【作用及び発明の効果】本発明では、フィルタの圧力損
失をエンジン回転数、排気温度及びアクセル開度で補正
した補正圧力損失に基づいてパティキュレ−ト捕集量を
推定し、この推定捕集量に基づいて再生時期を判別す
る。また、排気温度の急変状態を検出した時にはこの排
気温度を用いず、アクセル開度及び回転数により前記圧
力損失を補正して補正圧力損失を算出する。

【０００９】このようにすれば、排気温度急変時に温度
検出手段の応答遅れに起因する温度検出誤差によりパテ
ィキュレ−ト捕集量の算出誤差が生じるのを防止して、
フィルタ再生時期を正確に決定することができ、上記算
出誤差により生じるフィルタ損傷や再生不良といった問
題の発生を回避することができる。

【００１０】

【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
（本発明でいう圧力損失検出手段）７、温度センサ（温
度検出手段）６、ヒータ（電熱手段）１１、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（本発
明でいう圧力損失検出手段）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
開閉弁１４を介して給気用のブロワ１３の出口に連結さ
れている。１５はブロワ１３の給気流量をフィードバッ
ク制御するために用いる給気流量検出センサである。

【００１１】一方、上記したヒータ１１、開閉弁１４、
ブロワ（給気手段）１３はコントローラ（本発明でいう
補正圧力損失算出手段、フィルタ再生時期決定手段、排
気温度急変検出手段）８により駆動制御される。また、
ディーゼルエンジン２０には回転数センサ（本発明でい
う回転数検出手段）１８及びアクセル開度センサ（アク
セル開度検出手段、ここでは燃料噴射装置の噴射量セン
サで代用するものとするが、アクセル開度を直接検出し
てもよい）１９が装着されており、それらの出力信号は
コントローラ８に出力される。

【００１２】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、ヒータ１１、開閉弁１４及びブロワ１３を制御し
て再生を実行し、異常発生時には異常警報ランプ９を点
灯する。９１は再生時期表示ランプである。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、多孔性コ−
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】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の低位端はリレースイッチ
５６を通じて接地され、ブロワ駆動モータＭの低位端は
リレースイッチ５５を通じて接地されている。

【００１４】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。

【００１５】（フィルタ再生動作）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。このフィルタ再生動作は、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１００〜１１
１）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。

【００１６】まず、フィルタ再生判別ルーチンを説明す
る。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１００にて、圧力センサ
７、１７が検出する排気圧力Ｐ１，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と、アクセル開度センサ１９が
検出するアクセル開度Ａとに基づいて、パティキュレ−
ト捕集量を算出する。

【００１７】このパティキュレ−ト捕集量Ｇの算出を、
図３のサブルーチンにて詳細に説明する。まず、ステッ
プ１００１にて、エンジン回転数センサ１８、圧力セン
サ７、１７及び温度センサ６と、エンジン２０に内設さ
れたアクセル開度センサ１９からフィルタ上流側の排気
圧Ｐ１、フィルタ下流側の排気圧Ｐ２、回転数ｎ及び排
気ガス温度Ｔ、アクセル開度Ａを入力する。

【００１８】次のステップ２００にて、本実施例の特徴
をなす排気温度急変時に対応する後述のサブルーチン
（本発明でいう排気温度急変検出手段）を実行する。次
のステップ１００２では、フィルタ２の圧力損失（測定
差圧）ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２に対する回転数ｎ、排気ガス温
度Ｔの影響を排除するために、以下の補正式により、補
正差圧ΔＰｅｑｉを求める。

【００１９】 ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔ）×（２６００／ｎ） 排気ガス温度Ｔは絶対温度であり、回転数ｎの単位はｒ
ｐｍである。すなわち、上式により測定差圧ΔＰを絶対
温度Ｔが５２３で、回転数ｎが２６００の場合の補正差
圧ΔＰｅｑｉに補正する。したがって、本実施例では、
測定差圧ΔＰは排気ガス温度Ｔ又は回転数ｎの変動に対
して逆比例するものと近似している。この補正差圧ΔＰ
ｅｑｉは５０ｍｓｅｃ毎に算出する。

【００２０】次のステップ１００３にて、回転数ｎとア
クセル開度Ａとから、予め記憶する算出式又はマップに
基づいてエンジン負荷を求める。次に予め記憶する三次
元マップへ回転数ｎ及び上記エンジン負荷を導入して、
回転数ｎ及び負荷に連動する体積効率ηをサーチする。
次のステップ１００４にて、体積効率の変動による補正
差圧ΔＰｅｑｉの変化を補償するために、上記ΔＰｅｑ
ｉにηを掛けて補正圧力損失ΔＰｅｑｉ’を算出する。
なお、このステップ１００３、１００４を省略する事も
できる。

【００２１】次のステップ１００６にて、過去において
５０ｍｓｅｃ毎に入力された各補正差圧ΔＰｅｑｉ’の
内、直前の６４個の各算出値の平均を求め、これを平均
補正差圧ΔＰｅｑｍとする。次に、ステップ１００７に
て、マイコン式のコントローラ８内蔵のメモリ（図示せ
ず）に記憶され、平均補正差圧ΔＰｅｑｍと捕集量Ｇと
の関係を記憶するテーブルから、捕集量Ｇをサーチして
メインルーチンにリターンする。

【００２２】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。

【００２３】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）、所定の順序でヒータ１１及
びブロワ１３をタイマー制御して再生動作を行い（１１
６）、再生を終了する。

【００２４】次に、本実施例の要部である温度急変時対
応サブルーチン２００について、図４のフローチャート
を参照して説明する。まずステップ２００２で、エンジ
ン回転数ｎが１３００ｒｐｍ以上を超えるかどうかを調
べ、以下であれば排気温度の急変はないものとしてステ
ップ１００２へリターンし、超えるならば排気温度急変
の可能性有りとして、過去７秒間のエンジン回転数ｎの
最大値ｎｍａｘと最小値ｎｍｉｎとを抽出する（２００
４）。なお、このサブルーチンは約５０ｍｓｅｃ毎に実
行され、読み込んだエンジン回転数ｎの各データはレジ
スタに７秒分だけ保持されており、この保持データから
上記最大値ｎｍａｘ及び最小値ｎｍｉｎが抽出されるも
のとする。

【００２５】次に過去７秒間における回転数変化Δｎ＝
ｎｍａｘ−ｎｍｉｎを算出し（２００６）、この回転数
変化Δｎが５０ｒｐｍより大きいかどうかを調べ（２０
０８）、以下であれば、温度変化の急変はないものとし
て判断してステップ１００２にリターンする。一方、ス
テップ２００８にて、Δｎが５０ｒｐｍを超える場合に
は、温度急変が生じているものと判断して、マップから
現在のエンジン回転数ｎ及びアクセル開度Ａに対応する
排気温度Ｔａをサーチする（２０１０）。

【００２６】次に、サーチした排気温度Ｔａとエンジン
回転数ｎとに基づいて補正圧力損失ΔＰｅｑｉを算出し
（２０１２）、ステップ１００３へリターンする。この
補正圧力損失ΔＰｅｑｉの算出はステップ１００２の場
合と同じであり、フィルタ２の圧力損失ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ
２に対して、以下の補正式により、補正差圧ΔＰｅｑｉ
を求めるもので、算出式は、 ΔＰｅｑｉ＝ΔＰ×（５２３／Ｔａ）×（２６００／
ｎ） となる。

【００２７】なお上記したステップ２００８で用いたマ
ップは三次元マップであって、エンジン回転数ｎ及びア
クセル開度Ａの各値に対する排気温度Ｔａの値が記憶さ
れている。すなわち、ここでは排気温度Ｔａはエンジン
回転数ｎとアクセル開度Ａ（又は燃料噴射量）により決
定されるものとしている。もちろん、更に外気温度やエ
ンジン運転開始からの経過時間などのパラメータにより
上記排気温度Ｔａを修正してもよい。

【００２８】またこの実施例では、回転数変化を７秒間
で測定したが、これは熱電対からなる温度センサ６の遅
延時定数に基づいて設定したものであるが、当然変更す
ることができる。このようにすれば、温度急変時の検出
して、この温度急変時に温度センサ６の検出温度ではな
くアクセル開度Ａと回転数ｎとから推定した排気温度Ｔ
ａを採用するので、温度センサ６の応答遅れによるパテ
ィキュレ−ト捕集量の誤推定を防止することができる。

【００２９】更にこの実施例では、温度急変時の判定を
エンジン回転数ｎの急変により検出するので、正確かつ
簡単に温度急変を検出することができる。なお上記実施
例では、アクセル開度又はそれに相当する状態量Ａ及び
回転数ｎから排気温度Ｔａを推定し、この排気温度Ｔａ
に基づいて圧力損失ΔＰを補正したが、Ａ、ｎとΔＰと
の三次元マップを用いて、これらＡ、ｎから直接ΔＰを
補正することもできる。

【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】その再生動作を示すフローチャート、

【図３】パティキュレ−ト捕集量推定動作を示すフロー
チャート、

【図４】温度急変対応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（温度検出手段）、７、
１７は圧力センサ（圧力損失検出手段）、８はコントロ
ーラ（補正圧力損失算出手段、再生時期決定手段、排気
温度急変検出手段）、１１は着火用ヒータ（電熱手
段）、１３はブロワ（給気手段）、１８は回転数センサ
（回転数検出手段）、１９はアクセル開度センサ（アク
セル開度検出手段）。

Claims (2)

【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、 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記フィルタの近傍に配設されて前記パティキュレ−ト
   を通電により燃焼させて前記フィルタを再生する電熱手
   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、 前記フィルタの圧力損失を検出する圧力損失検出手段
   と、 前記フィルタの上流側に配設されて前記エンジンの排気
   温度を検出する温度検出手段と、 アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、 前記排気温度の急変状態を検出する排気温度急変検出手
   段とを備え、 前記補正圧力損失に基づいてフィルタ再生時期を決定す
   るフィルタ再生時期決定手段とを備えることを特徴とす
   る排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】前記排気温度急変検出手段は、前記エンジ
   ンの回転数の急変により検出するものである請求項１記
   載の排気ガス浄化装置。