JPS6030409Y2 - デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、
詳しくは、排気中のカーボン粒子等微粒子成分を捕集す
るために排気通路に配設されたフィルタ部材の目詰まり
をカーボン粒子の堆積による電気抵抗変化により検出す
るようにしたものの改良に関する。

従来、ディーゼルエンジンの排気浄化装置として、エン
ジンの排気通路に排気中のカーボン粒子等微粒子成分を
捕集するフィルタ部材を配設するとともに、該フィルタ
部材上流側の排気通路にフィルタ部材の目詰まりを解消
させる目詰まり解消用のバーナ装置等、加熱装置を設け
て、上記フィルタ部材の微粒子成分の捕集作用により排
気を浄化するとともに、該フィルタ部材に微粒子成分の
堆積により目詰まりが生じると、そのことを検出して上
記加熱装置を作動させることにより、微粒子成分を燃焼
除去せしめてフィルタ部材の目詰まりを解消させるよう
にしたものはよく知られている。

ところで、上記フィルタ部材の目詰まりを検出する手段
として、従来、例えばフィルタ部材上流側の排気通路の
排圧の大きさを検出して、該排圧の上昇の有無により目
詰まり状態を判断するようにしたものがある。

しかし、このものでは、排圧を利用するため、該排圧が
エンジンの回転数や負荷等のエンジン運転状態によって
変化した場合には目詰まりを正確に検出し得ないという
問題がある。

また、これを防止するには、運転状態に応じて予め設定
した排圧マツプと上記検出した実際の排圧とを比較して
、フィルタ部材の目詰まりを検出するようにする必要が
あり、回路構成が複雑になるという欠点があった。

そこで、このような従来の欠点を解消して、簡単な構成
でもって直接にかつ確実にフィルタ部材の目詰まりを検
出すべく、本出願人は、前に、フィルタ部材に２つの電
極を配設するとともに、該両電極間への所定電圧の印加
により、フィルタ部材へ堆積するカーボン粒子（微粒子
成分の主成分）の堆積量に応じて変化する上記両電極間
の電気抵抗変化を検出する検出回路を設け、該検出回路
の出力信号によってフィルタ部材の目詰まりを検出する
ようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置を提案し
ている。

（実願昭５６−８３６３１号（実開昭５７−１９６２１
汚）明細書および図面参照）。

ところが、この提案のものでは、両電極間の電気抵抗が
温度ファクタによって大きく変化し、そのため、同じ目
詰まり状態であっても、排気温度が低い例えば約９０℃
のアイドリング運転時と排気温度が高い例えば８００℃
の高負荷運転時とでは検出回路の出力信号に差が生じ、
その結果、未だ正確な目詰まりの検出を安定して行い得
ない嫌いがある。

本考案はかかる点に鑑み、上記提案のものを一歩進めて
、上記した電極間の電気抵抗変化を検出する抵抗値検出
回路の出力を排気温度に応じて温度補正するようにする
ことにより、フィルタ部材が同じ目詰まり状態であれば
排気温度に関係なく常に一定の検出信号を得るように腰
よってフィルタ部材の目詰まり検出精度の向上を図らん
とすることを主目的とするものである。

しかし、その場合、上記電極間の電気抵抗は温度に対し
て指数変化するという特性を有し、そのため、上記抵抗
値検出回路の出力をそのまま温度補正すると、温度補正
回路に対数変換回路や逆対数変換回路等が必要となり、
その回路構成が複雑となって却ってコストアップすると
いう嫌いがある。

そのため、さらに、本考案においては、上記電極間の電
気抵抗変化の排気ガス温度に応じた温度補正を簡単な回
路構成でもって行い得るようにしたものである。

すなわち、本考案は、エンジンの排気通路に排気中のカ
ーボン粒子等微粒子成分を捕集するフィルタ部材が配設
されているとともに、該フィルタ部材上流側の排気通路
にフィルタ部材の目詰まりを解消させる目詰まり解消用
加熱装置が設けられてなるディーゼルエンジンの排気浄
化装置において、上記フィルタ部材へのカーボン粒子の
堆積によるフィルタ部材に配設した２つの電極間の電気
抵抗変化に応じた出力を発生する第１抵抗値検出回路と
、上記フィルタ部材近傍の排気通路に配設され、温度に
対する電気抵抗特性が上記フィルタ部材に堆積するカー
ボン粒子と同等である比較物が密封された比較容器と、
該比較容器内の比較物の電気抵抗変化に応じた出力を発
生する第２抵抗値検出回路と、該第２抵抗値検出回路の
出力に基づいて上記第１抵抗値検出回路の出力を所定温
度における出力信号に補正するとともに、該補正出力に
応じて上記フィルタ部材の目詰まりを判別して上記加熱
装置を作動制御する制御回路とを備えたことを特徴とす
るものである。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図において、１はディーゼルエンジンの排気を排出
するための排気通路であって、該排気通路１の途中には
非導電性多孔質よりなるハニカム形状のフィルタ部材２
が配設され、該フィルタ部材２のフィルタ孔はその上流
側口と下流側口とで互いに逆にして１つおきに閉塞され
ており、フィルタ部材２によって排気中のカーボン粒子
微粒子成分を捕集するようになされている。

また、上記フィルタ部材２の上流側（図で左側）の排気
通路１にはフィルタ部材２の目詰まりを解消させる目詰
まり解消用加熱装置としてのバーナ装置３が配設されて
いる。

すなわち、該バーナ装置３は、トーチ部３ａと、該トー
チ部３ａを取り囲むように形成された空気供給室３ｂと
、着火ヒータ３ｃとからなり、上記トーチ部３ａは燃料
ポンプ４を介して燃料タンク（図示せず）に接続されて
おり、また上記空気供給室３ｂはエアポンプ５に接続さ
れているとともにトーチ部３ａ外周に設けた孔３ｄ、３
ｄ、・・・を介してトーチ部りａ内と連通しており、さ
らに上記着火ヒータ３ｃはその先端部をトーチ部りａ内
に臨ませて配置されている。

そして、上記トーチ部りａ内で燃料を燃焼させて高温の
燃焼ガスを発生させ、該高温の燃焼ガスによりフィルタ
部材２に堆積された微粒子成分を加熱燃焼させてその目
詰まりを解消するように作動するものである。

上記フィルタ部材２には２つの電極６，７が、各先端部
を排気通路１の通路壁（排気管）を貫通せしめてフィル
タ部材２内部へ平行に埋め込んで、フィルタ部材２の軸
方向と直角方向に対向して配設され、該電極６，７のう
ち上流側の電極６はアースされ、下流側の電極７は固定
抵抗８を介してバッテリ９に接続されている。

また、上記抵抗８の両端部分は第１抵抗値検出回路１０
に接続されており、上記フィルタ部材２への微粒子成分
中のカーボン粒子の堆積量が少ないときには、電極６，
７間の抵抗値が大きく固定抵抗８の両端間の電圧降下が
小さいことにより、第１抵抗値検出回路１０から大抵抗
値信号を出力させる一方、フィルタ部材２へのカーボン
粒子の堆積量が多いときには、電極６，７間の抵抗値が
小さく固定抵抗８両端間の電圧降下が大きいことにより
、第１抵抗値検出回路１０から小抵抗値信号を出力させ
、よって該第１抵抗値検出回路１０において電極６．７
間のフィルタ部材２へのカーボン粒子の堆積による電気
抵抗変化に応じた出力信号Ｒ１（Ｒ１＝Ｒ１′ｅ−α”
：Ｒ１’は所定温度における抵抗値信号、αは係数、Ｔ
は温度信号）を発生させるように構成されている。

また、上記フィルタ部材２の上流側近傍の排気通路１に
は比較容器１１が配設されている。

該比較容器１１は第２図に拡大詳示するように、両端に
絶縁部１２ａｙ １２ａを有する中空状のケース１２
内に、温度に対する電気抵抗特性が上記フィルタ部材２
に堆積するカーボン粒子と同等である比較物１３（例え
ばカーボン粒子）を真空状態または不活性ガス雰囲気状
態で密封してなり、上記ケース１２の絶縁部１２ａｖ１
２ａには電極１４．１４がその先端部をケース１２内に
臨ませて気密状に挿通支持されている。

そして、上記電極１４．１４の一方はアースされ、他方
は固定抵抗１５を介して上記バッテリ９に接続され、ま
た上記固定抵抗１５の両端部分は第２抵抗値検出回路１
６に接続されており、該第２抵抗値検出回路１６におい
て上記固定抵抗１５の両端間の電圧により比較容器１１
内の比較物１３の電気抵抗変化を検出して該電気抵抗変
化に応じた出力信号Ｒ２（Ｒ２＝Ｒ２′ｅ−αＴ：Ｔは
温度信号、αは係数、Ｒ２′は所定温度における抵抗値
信号）を発生させるように構成されている。

さらに、上記第１および第２抵抗値検出回路１０．１６
の各出力は制御回路１７に入力されている。

該制御回路１７は、上記第１抵抗値検出回路１０からの
出力信号Ｒ１（＝Ｒ□′ｅ−αＴ）を上記第２抵抗値検
出回路１６からの出力信号Ｒ２（＝Ｒ２′ｅ−♂）で除
算して所定温度における抵抗値信号Ｒ１’ （”Ｒ２’
・Ｒ１／Ｒ２）に補正する温度補正回路１８と、上記フ
ィルタ部材２の目詰まり時における電極６，７間の抵抗
値に相当する基準信号Ｒ８を発生する基準信号発生回路
１９と、上記温度補正回路１８からの補正信号Ｒ□′と
基準信号発生回路１９からの基準信号Ｒ８とを比較して
フィルタ部材２の目詰まり状態を判別する目詰まり判別
回路２０と、該目詰まり判別回路２０からの出力を受け
、エンジンの回転数および負荷状態をそれぞれ検出する
回転数センサ２１および負荷センサ２２からの出力信号
に基づいてエンジンがアイドリング運転状態にあるとき
、上記バーナ装置３の着火ヒータ３ｃｓ燃料ポンプ４お
よびエアポンプ５の三者の作動を制御して、バーナ装置
３を作動制御するバーナ制御回路２３とを備えている。

すなわち、上記第２抵抗値検出回路１６の出力信号Ｒ２
に基づいて第１抵抗値検出回路１０の出力信号Ｒ１を所
定温度における出力信号Ｒ１′に補正するとともに、該
補正出力信号Ｒ□′に応じて上記フィルタ部材２の目詰
まりを判別して上記バーナ装置３を作動制御するように
構成されている。

次に、上記実施例の作用について説明するに、フィルタ
部材２の２つの電極６，７間の抵抗が第１抵抗値検出回
路１０により抵抗８の両端間の電圧値として検出され、
この抵抗に応じた第１抵抗値信号Ｒ１，（＝Ｒ１ｅ−α
Ｔ）が上記第１抵抗値検出回路１０から出力されて制御
回路１７に入力される。

一方、比較容器１１内の比較物１３（カーボン粒子）の
抵抗が第２抵抗値検出回路１６により抵抗１５の両端間
の電圧値として検出され、この抵抗に応じた第２抵抗値
信号Ｒ２（＝Ｒ２′ｅ−α７）が上記第２抵抗値検出回
路１６から出力されて上記第１抵抗値信号Ｒ１と同様に
制御回路１７に入力される。

そして、第３図にフローチャートを示すように、上記制
御回路１７に入力された第１抵抗値信号Ｒ１は温度補正
回路１８において上記第２抵抗値信号Ｒ２により除算さ
れて補正信号Ｒ１′（＝Ｒ１・Ｒ２’／Ｒ２）に補正さ
れ、この補正信号Ｒ４′は目詰まり判別回路２０に入力
されて基準信号発生回路１９からの基準信号九と比較さ
れる。

そして、上記フィルタ部材２への微粒子成分（カーボン
粒子）の堆積量が少なくてフィルタ部材２に目詰まりが
ない状態では、上記電極６，７間の電気抵抗が大きいの
で、上記温度補正回路１８から目詰まり判別回路２０に
入力される補正信号Ｒ□’（”Ｒ１・Ｒ２’ ／Ｒ２）
の電圧値は上記基準信号札以上となり（Ｒ１′≧Ｒ，）
、このことにより目詰まり判別回路２０からバーナ制御
回路２３へは作動信号が出力されず、バーナ装置３は作
動しない。

これに対して、エンジン運転に伴い、上記フィルタ部材
２への微粒子成分の堆積量が増大してフィルタ部材２に
目詰まりが生じると、上記電極６．７間の電気抵抗が小
さくなるため、上記目詰まり判別回路２０に入力される
補正信号Ｒ１′の電圧値は基準信号札より小さくなり（
Ｒ□くＲ８）、このことにより目詰まり状態と判定され
て目詰まり判別回路２０からバーナ制御回路２３に作動
信号が出力される。

そして、該バーナ制御回路２３において、回転数センサ
２１および負荷センサ２２からの各信号によりエンジン
の運転状態が判別され、エンジンがアイドリング状態に
ない時はバーナ装置３が作動待機状態に保たれ、エンジ
ンがアイドリング状態になればバーナ装置３が所定時間
作動してその燃焼ガスによりフィルタ部材２に堆積した
微粒子成分を燃焼除去し、よってフィルタ部材２の目詰
まりが解消される。

したがって、このように、第１抵抗値検出回路１０から
出力された電極６，７間の第１抵抗値信号Ｒ１は制御回
路１７の温度補正回路１８において排気温度に応じて温
度補正されたのち目詰まり判別回路２０に入力されるた
め、該目詰まり判別回路２０では排気温度に関係なく目
詰まり状態の有無を判別することができ、よってフィル
タ部材２の目詰まりをエンジンのアイドリング運転時か
ら高負荷運転時まで安定して正確に検出することができ
る。

しかも、上記第１抵抗値信号Ｒ１の温度補正については
、該第１抵抗値信号Ｒ１と第２抵抗値検出回路１６から
の第２抵抗値信号Ｒ２で除算するだけでよいので、上記
温度補正回路１８として通常の除算回路を使用すること
ができ、よって上記温度補正を簡単な回路構成でもって
精度良く行うことができる。

尚、上記実施例では、２つの電極６，７を排気通路１の
通路壁（排気管）外側からフィルタ部材２内に嵌挿して
、該フィルタ部材２の軸方向と直交するように配設した
が、２つの電極をフィルタ部材の同じフィルタ孔内にそ
の上流側口および下流側口から対向せしめて嵌挿して、
フィルタ部材の軸方向と平行に配設してもよく、上記実
施例と同様の作用効果を奏することができる。

以上述べたように、本考案のディーゼルエンジンの排気
浄化装置によれば、排気中のカーボン粒子等微粒子成分
を補集するフィルタ部材に配設された２つの電極間の電
気抵抗値を、温度に対する電気抵抗特性が上記カーボン
粒子と同等である比較物の電気抵抗値で除算して温度補
正するようにしたので、簡単な回路構成でもって正確に
フィルタ部材の目詰まりを検出することができ、よって
低コストでもってフィルタ部材に対する目詰まり検出精
度を向上させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を例示腰革１図は全体概略構成
図、第２図は比較容器部分の拡大図、第３図は制御回路
の作動を説明するフローチャート図である。 １・・・・・・排気通路、２・・・・・・フィルタ部材
、３・・・・・・バーナ装置（加熱装置）、６，７・・
・・・・電極、１０・・・・・・第１抵抗値検出回路、
１１・・・・・・比較容器、１３・・・・・・比較物、
１６・・・・・・第２抵抗値検出回路、１７・・・・・
・制御回路、１８・・・・・・温度補正回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気通路に排気中のカーボン粒子等微粒子成
   分を捕集するフィルタ部材が配設されているとともに、
   該フィルタ部材上流側の排気通路にフィルタ部材の目詰
   まりを解消させる目詰まり解消用加熱装置が設けられて
   なるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、上記
   フィルタ部材へのカーボン粒子の堆積によるフィルタ部
   材に配設した２つの電極間の電気抵抗変化に応じた出力
   を発生する第１抵抗値検出回路と、上記フィルタ部材近
   傍の排気通路に配設され、温度に対する電気抵抗特性が
   上記フィルタ部材に堆積するカーボン粒子と同等である
   比較物が密封された比較容器と、該比較容器内の比較物
   の電気抵抗変化に応じた出力を発生する第２抵抗値検出
   回路と、該第２抵抗値検出回路の出力に基づいて上記第
   １抵抗値検出回路の出力を所定温度における出力信号に
   補正するとともに、該補正出力に応じて上記フィルタ部
   材の目詰まりを判別して上記加熱装置を作動制御する制
   御回路とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジン
   の排気浄化装置。