(57)【要約】【課題】走行中の車両上にてフィルタに堆積するパティキュレートの量を測定するパティキュレート捕集装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気通路２に介装されるフィルタ４を備え、このフィルタ４に排出ガスに含まれるパティキュレートを捕捉するパティキュレート捕集装置１であって、フィルタ４に取り付けられる複数の電極板１１、１２と、この電極板１１、１２によって構成されるコンデンサ１３の静電容量Ｃを検出する静電容量検出手段３１とを備え、検出される静電容量Ｃに応じてフィルタ４に堆積したパティキュレートの量を求める構成とした。【選択図】図１
2010144630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に介装されるフィルタを備え、
このフィルタに排出ガスに含まれるパティキュレートを捕捉するパティキュレート捕集装置であって、
前記フィルタに取り付けられる複数の電極板と、
この電極板によって構成されるコンデンサの静電容量を検出する静電容量検出手段とを備え、
検出される静電容量に応じて前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を求めることを特徴とするパティキュレート捕集装置。
【請求項２】
前記静電容量検出手段として、
交流電圧が印加されるブリッジ回路を備え、
このブリッジ回路に基準抵抗とコイルと前記コンデンサとをそれぞれ介装し、
前記ブリッジ回路に生じる電位に応じて前記コンデンサの静電容量を求めることを特徴とする請求項１に記載のパティキュレート捕集装置。
【請求項３】
前記フィルタに３枚以上の前記電極板を取り付け、
交流電圧が印加される前記電極板の組み合わせを変えて静電容量を検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捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気系に設けられるフィルタに堆積するパティキュレートの量を求めるパティキュレート捕集装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の排出ガスに含まれるパティキュレート（ＰＭ、ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ、微粒子物質ともいう）をフィルタ（パティキュレートフィルタ）で捕集し、所定のタイミングでフィルタを加熱し、蓄積したパティキュレートを消失させフィルタを再生することが行われている。この再生処理を適正に実行するためには、フィルタに堆積するパティキュレートの量を知る必要がある。
【０００３】
特許文献１には、エンジンの回転数および負荷の検出値に基づいてエンジンのパティキュレート排出量を推定し、このパティキュレート排出量を積算してフィルタに堆積するパティキュレートの量を算出することが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３１６７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のパティキュレート捕集装置にあっては、例えば車両が加減速するような運転状態にて、エンジンの運転状態からパティキュレート堆積量を正確に算出することが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、パティキュレート堆積量を測定する方法として、パティキュレートが蓄積したフィルタの重量を測定することが考えられるが、走行中の車両上にてフィルタの重量を正確に測定することが難しい。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、走行中の車両上にてフィルタに堆積するパティキュレートの量を測定するパティキュレート捕集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】
【０００７】
本発明では、エンジンの排気通路に介装されるフィルタを備え、このフィルタに排出ガスに含まれるパティキュレートを捕捉するパティキュレート捕集装置であって、フィルタに取り付けられる複数の電極板と、この電極板によって構成されるコンデンサの静電容量を検出する静電容量検出手段とを備え、検出される静電容量に応じてフィルタに堆積したパティキュレートの量を求める構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、コンデンサの比誘電率はフィルタに堆積したパティキュレートの量に応じて変化するため、検出されるコンデンサの静電容量に基づいてフィルタに堆積したパティキュレートの量を正確に測定することができる。こうして、走行中の車両上にて、振動等の影響を受けることなく、フィルタに堆積したパティキュレートの量が測定されることにより、フィルタの強制再生時期を的確に判定し、強制再生に使われる燃料消費量を低減するとともに、フィルタにパティキュレートが過剰に堆積することを回避してフィルタに溶損が生じることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、パティキュレート捕集装置１の概略構成を示す斜視図である。パティキュレート捕集装置１は、ディーゼルエンジンの排気通路２に、酸化触媒３およびフィルタ４が設けられる。
【００１１】
酸化触媒３は、例えばハニカム状のコーディライトまたは耐熱鋼の担体の表面に活性アルミナなどをコーティングし、このコーティング層に白金、パラジウムまたはロジウムなどの貴金属の触媒活性成分を含ませている。酸化触媒３は、排出ガス中のＮＯ、ＨＣ、ＣＯを酸化して、ＮＯ２、Ｈ２、ＣＯ２に変換する。
【００１２】
フィルタ４は、排出ガス中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集するフィルタで、例えばセラミック等の耐熱性の多孔質のフィルタ壁からなる。
【００１３】
酸化触媒３の温度が高い運転状態では、酸化触媒３によってパティキュレートが酸化除去される、連続再生が行われる。
【００１４】
酸化触媒３の温度が低い触媒の不活性状況下では、パティキュレートが十分に処理されずフィルタ４への堆積量が増大することがある。これに対処して、フィルタ４に捕捉されたパティキュレートが所定量に達すると、パティキュレートを強制的に燃焼除去すべく強制再生が行われる。
【００１５】
排気通路２の酸化触媒３よりも上流側には、インジェクタ５が設けられる。強制再生時にて、インジェクタ５は、コントローラ７から指令に応じて開弁し、図示しない燃料タンクからＨＣ供給通路６を介して供給される燃料を酸化触媒３に向けて噴射する。噴射された燃料が酸化触媒３にて酸化し、その酸化反応熱によってフィルタ４に堆積したパティキュレートを焼却除去する強制再生が行われる。
【００１６】
そして本発明の要旨とするところであるが、フィルタ４に堆積するパティキュレートの量を測定する手段として、円柱状の外形を有するフィルタ４は、その外周部に一対の電極板１１、１２が取り付けられ、この電極板１１、１２に静電容量によって電荷（電気エネルギ）を蓄えたり、放出するコンデンサ１３を構成する。
【００１７】
一対の電極板１１、１２は、その断面が半円弧状に湾曲した金属板によって構成され、互いにフィルタ４を挟んで対向するように配置される。
【００１８】
電極板１１、１２は、リード線２１、２２を介してコントローラ７に接続される。コントローラ７は電極板１１、１２に交流電圧を印加し、コンデンサ１３の静電容量Ｃを検出する。
【００１９】
コントローラ７には、図２に示すように、ブリッジ回路３０によってコンデンサ１３の静電容量Ｃを検出する静電容量検出手段３１が構成される。
【００２０】
ブリッジ回路３０は、所定の抵抗値を有する基準抵抗３２〜３５、コイル３６、コンデンサ１３により構成され、ブリッジ回路３０の接続点ａ、ｂが発振回路３７に接続される。この発振回路３７は、周波数ｆの交流電圧をブリッジ回路３０の接続点ａ、ｂから印加する。
【００２１】
接続点ａ、ｄ間には、基準抵抗３５とコイル３６が直列に接続される。一方、接続点ｃ、ｂ間には、基準抵抗３２とコンデンサ１３が並列に接続される。
【００２２】
ブリッジ回路３０の接続点ｃ、ｄに、電位差検出回路３８が接続される。この電位差検出回路３８は、接続点ｃ、ｄの電位差Ｄを検出する。
【００２３】
このように構成されるブリッジ回路３０は、コンデンサ１３とコイル３６のインピーダンスのバランスに応じて接続点ｃ、ｄ間に電位差Ｄが生じ、この電位差Ｄが電位差検出回路３８によって検出される。
【００２４】
コンデンサ１３の比誘電率は、フィルタ４に堆積したパティキュレートの量に応じて変化する。このため、フィルタ４に堆積したパティキュレートの量が増えると、コンデンサ１３の静電容量Ｃは高くなる。
【００２５】
コントローラ７は、検出される電位差Ｄに応じてコンデンサ１３の静電容量Ｃを求め、この静電容量Ｃに応じてフィルタ４に堆積したパティキュレートの量を算出する。
【００２６】
コントローラ７は、算出されるフィルタ４に堆積したパティキュレートの量が所定値を超えると、強制再生時期に入ったと判定し、所定のエンジン運転条件が成立すると、インジェクタ５を開弁させる。これにより、インジェクタ５から燃料が酸化触媒３に向けて噴射され、燃料の酸化反応熱によってフィルタ４に堆積したパティキュレートを焼却除去する強制再生が行われる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態では、エンジンの排気通路２に介装されるフィルタ４を備え、このフィルタ４に排出ガスに含まれるパティキュレートを捕捉するパティキュレート捕集装置１であって、フィルタ４に取り付けられる複数の電極板１１、１２と、この電極板１１、１２によって構成されるコンデンサ１３の静電容量Ｃを検出する静電容量検出手段３１とを備え、検出される静電容量Ｃに応じてフィルタ４に堆積したパティキュレートの量を求める構成とした。
【００２８】
上記構成に基づき、コンデンサ１３の比誘電率はフィルタ４に堆積したパティキュレートの量に応じて変化するため、検出されるコンデンサ１３の静電容量Ｃに基づいてフィルタ４に堆積したパティキュレートの量を正確に測定することができる。こうして、走行中の車両上にて、振動等の影響を受けることなく、フィルタ４に堆積したパティキュレートの量が測定されることにより、フィルタ４の強制再生時期を的確に判定し、強制再生に使われる燃料消費量を低減するとともに、フィルタ４にパティキュレートが過剰に堆積することを回避してフィルタ４に溶損が生じることを防止できる。
【００２９】
本実施の形態では、静電容量検出手段３１として、交流電圧が印加されるブリッジ回路３０を備え、このブリッジ回路３０に基準抵抗３５とコイル３６とコンデンサ１３とをそれぞれ介装し、ブリッジ回路３０に生じる電位差Ｄに応じてコンデンサ１３の静電容量Ｃを求める構成とした。
【００３０】
上記構成に基づき、ブリッジ回路３０におけるコイル３６とコンデンサ１３とのインピーダンスのバランスに応じて生じる電位差Ｄに応じてコンデンサ１３の静電容量Ｃが検出され、検出されるコンデンサ１３の静電容量Ｃに基づいてフィルタ４に堆積したパティキュレートの量を正確に測定することができる。
【００３１】
次に図３、図４に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１、図２の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３２】
フィルタ４の外周部に４枚の電極板４１〜４４が取り付けられ、この電極板４１〜４４に静電容量により電荷を蓄えたり、放出する複数のコンデンサ１３を構成する。
【００３３】
電極板４１〜４４は、その断面が円弧状に湾曲した金属板によって構成され、互いに円柱状のフィルタ４の中心について対称的に配置される。
【００３４】
電極板４１〜４４は、リード線５１〜５４を介してコントローラ７に接続される。コントローラ７はブリッジ回路３０によって電極板４１〜４４のうち任意の２枚に交流電圧を印加し、この２枚によって構成されるコンデンサ１３の静電容量Ｃを検出する。
【００３５】
コンデンサ１３を構成する電極板４１〜４４の組み合わせは、互いに対向する電極板４１、４３と、電極板４２、４４と、隣り合う電極板４１、４２と、電極板４２、４３と、電極板４４、４１とがある。
【００３６】
このようにしてコンデンサ１３を構成する電極板４１〜４４の組み合わせを変えて、静電容量Ｃを検出することにより、フィルタ４に堆積したパティキュレートの分布量を測定し、フィルタ４に生じた溶損箇所を特定することができる。
【００３７】
なお、電極板４１〜４４の枚数は、これに限らず、３枚以上に設定すれば、フィルタ４の複数箇所でパティキュレートの分布量を測定できる。電極板４１〜４４の枚数を増やすことにより、フィルタ４におけるパティキュレートの分布量をきめ細かに測定することができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、フィルタ４に３枚以上の電極板４１〜４４を取り付け、交流電圧が印加される電極板４１〜４４の組み合わせを変えて静電容量Ｃを検出する構成とした。
【００３９】
上記構成に基づき、フィルタ４に堆積したパティキュレートの分布量を測定することができる。これによって、例えばフィルタ４に生じた溶損箇所を推定することが可能となり、フィルタ４の交換時期等を的確に診断することができる。
【００４０】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を示すパティキュレート捕集装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同じくブリッジ回路の構成を示す回路図。
【図３】他の実施形態を示すパティキュレート捕集装置の概略構成を示す斜視図。
【図４】同じくパティキュレート捕集装置の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１    パティキュレート捕集装置
２    排気通路
３    酸化触媒
４    フィルタ
５    インジェクタ
６    ＨＣ供給通路
７    コントローラ
１１、１２    電極板
１３    コンデンサ
２１、２２    リード線
３０    ブリッジ回路
３１    静電容量検出手段
３２〜３５    基準抵抗
３６    コイル
３７    発振回路
３８    電位差検出回路
４１〜４４    電極板
５１〜５４    リード線
【図１】
2010144630.tif 000003
【図２】
2010144630.tif 000004
【図３】
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【図４】
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