(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムから粒子状物質を捕集するフィルタの再生時期を正確に検出すると共に、粒子状物質の燃焼に必要な適正な水準の燃料を噴射することによって、フィルタに捕集された粒子状物質を適時に効率的に除去できるようにするディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置を提供することにある。【解決手段】上記目的を達成するための本発明は、排気系に備えられたフィルタに捕集された粒子状物質の量を検出する捕集量検出部と、該捕集量検出部を通じて検出された粒子状物質の捕集量に基づいてフィルタの再生時点を決定し、該再生時点に基づいて粒子状物質の燃焼に必要な燃料の噴射時期を制御する制御ユニット及び、該制御ユニットの制御によって、排気系へ燃料を噴射させるように排気管路上に設けられた燃料供給部とを含んで構成されることを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
2004019651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に備えられたフィルタに捕集された粒子状物質の量を検出する捕集量検出部と、該捕集量検出部を通じて検出された粒子状物質の捕集量に基づいてフィルタの再生時点を決定し、該再生時点に基づいて粒子状物質の燃焼に必要な燃料の噴射時期を制御する制御ユニット、及び、該制御ユニットの制御によって、排気系へ燃料を噴射させるように排気管路上に設けられた燃料供給部を含んで構成されることを特徴とするディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置。
【請求項２】
排気管路内排気ガスの温度を感知する温度検出部をさらに含んで構成される一方、前記制御ユニットは、前記排気ガスの温度に基づいて前記フィルタに捕集された粒子状物質の燃焼に必要な燃料の噴射量を制御するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置。
【請求項３】
前記捕集量検出部は、排気管路上に備えられたフィルタの後端と酸化触媒の前端とに、それぞれ設けられた圧力センサーを含んで形成されたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置。
【請求項４】
前記温度検出部は、排気管路上に備えられた温度センサーからなることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置。
【請求項５】
前記燃料供給部は、燃料タンク内に設けられた燃料ポンプと、供給管路を介して連結されると共に、前記排気管路上で酸化触媒の前部に設けられたインジェクタからなることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置に関し、より詳しくは、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を捕集するフィルタの再生時期を判断し、燃料の２次噴射を通じて排気ガスの温度を上昇させ、フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させて除去することによって、フィルタの効果的な再生を図れるようにするディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて優れた燃費と出力等の長所を持っているにもかかわらず、燃焼後有害物質の一種である窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出が激しいという短所を持ち合せている。この対策として、ディーゼルエンジンでは、燃焼後の排気ガス中に含まれる未燃焼排気ガスを再び吸気系へ戻して、燃焼室内で再燃焼させる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ；Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が採択されている。
【０００３】
この排気ガス再循環装置は、排気ガス中の有害物質の一種である窒素酸化物の含有量を減らすには効果的であるが、排気ガス再燃焼のための循環中、粒子状物質（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ）のような他の汚染物質を多量に排出する欠点がある。
このような現象は、未燃焼排気ガスを再燃焼させる過程で必然的に発生するものである。このため、現在では、粒子状物質のような有害な汚染物質の低減のために、多くの努力がなされている。
【０００４】
さらに、最近では、粒子状物質が大気汚染の最大の原因であることや、これと共に人体にも多くの悪影響を及ぼすことが報告されていて、粒子状物質低減技術が脚光を浴びているが、その内の一つが、ディーゼルエンジン用粒子状物質除去システム（Ｄｉｅｓｅｌ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）である。
【０００５】
ディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムは、燃焼後排出される粒子状物質を排気系に備えたフィルタを通じて一定量捕集し、これを排気ガス温度を利用して燃焼させ除去する技術であり、このシステムで排気系に備えたフィルターは、排気ガス中の汚染物質である粒子状物質を、効果的に捕集できるという検証結果もある。
【先行技術文献】
【特許文献１】特開２００２−２９５２２６
【特許文献２】特開２００２−３０１３１８
【特許文献３】特開２００２−３０３１２４
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムにおいて、排気系に備えられたフィルタに捕集された粒子状物質は、排気ガス温度によって燃焼するようになっているが、ディーゼルエンジンはその特性上、排気ガス温度が粒子状物質を燃焼させるのに必要な５５０〜６００℃よりはるかに低い略２００〜３００℃であるため、フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させることが困難であるという問題があった。
【０００７】
ディーゼルエンジンで排気ガス温度を上昇させるために、多くの研究が遂行されたが、その一環として研究されているものが、コモンレールエンジンで燃料のメイン噴射（ｍａｉｎ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）後になされる燃料の後噴射（ｐｏｓｔ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）と、排気系で酸化触媒を利用した排気ガス温度の上昇または燃料添加剤の注入等であるが、このような方案は現在開発中の段階で、実際に車両に適用された実績はほとんどない。
【０００８】
さらに、上記のように、ディーゼルエンジンの排気ガス温度を上げる研究の中で、燃料の後噴射については、制御ユニットがエンジンから各種車両の情報を得て、それを通してディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムからフィルタの正確な再生時期を把握しなければならない問題点があった。
【０００９】
さらに、フィルタの再生要求時点を判断した後にも、フィルタの再生に適当な燃料の後噴射量や、そのための噴射時間の精密な制御を図らなければならない制御の精密性が必要であるため、制御ユニットの制御ロジックが複雑になると同時に、精密な制御が可能な制御ユニットの開発が先行しなければならないと言う問題点があった。
さらに、燃料の後噴射を精密に遂行する制御ユニットの開発がなされる場合にも、頻繁な燃料の後噴射が原因で、車両の燃費と出力の低下を招くという短所があった。
【００１０】
本発明は上記種々の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムから粒子状物質を捕集するフィルタの再生時期を正確に検出すると共に、粒子状物質の燃焼に必要な適正な水準の燃料を噴射することによって、フィルタに捕集された粒子状物質を適時に効率的に除去できるようにするディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、排気系に備えられたフィルタに捕集された粒子状物質の量を検出する捕集量検出部と、該捕集量検出部を通じて検出された粒子状物質の捕集量に基づいてフィルタの再生時点を決定し、該再生時点に基づいて粒子状物質の燃焼に必要な燃料の噴射時期を制御する制御ユニット及び、該制御ユニットの制御によって、排気系へ燃料を噴射させる排気管路上に設けられた燃料供給部とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好ましい実施形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明によるディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置の構成を示したブロック図であり、図２は、図１の構成を具体的に示した図面である。
【００１３】
本発明は、図面に示すように、ディーゼルエンジン用粒子状物質除去システムのフィルタ１０に捕集された粒子状物質の量を検出する捕集量検出部１２と、現在燃焼後排出される排気ガスの温度を感知する温度検出部１４が入力手段を構成する。
【００１４】
つぎに、捕集量検出部１２を通して検出された粒子状物質の捕集量に基づいて、フィルタ１０の再生時点を決定し、再生時点と温度検出部１４によって検出された排気ガス温度に基づいて、フィルタ１０に捕集された粒子状物質を燃焼させて除去するのに必要な最適の燃料噴射時期及び、噴射時間を制御する除去ユニット１６が制御手段を構成する。
【００１５】
また、制御手段から出力される制御信号によって、ディーゼルエンジン１８の排気系へ高圧の燃料を噴射させ、粒子状物質の燃焼を図る燃料供給部２０が出力手段を構成する。
【００１６】
ここで、捕集量検出部１２は、ディーゼルエンジン１８の排気管路２２上で排気ガス中に含まれた粒子状物質を捕集するために備えられたフィルタ１０の後端部と、排気ガスと反応して排気ガスの温度を上昇させることによって、粒子状物質の燃焼に寄与するように備えられた酸化触媒２４の前端部とにそれぞれ設けられた圧力センサー１０ａ、２４ａから構成される。制御ユニット１６は、圧力センサー１０ａ、２４ａから検出される圧力値に基づいてフィルタ１０に捕集された粒子状物質の量を判断し、このようにフィルタ１０に捕集された粒子状物質の量に基づいてフィルタ１０の再生時点を正確に判断できるようになる。
【００１７】
即ち、フィルタ１０に粒子状物質が多く捕集された場合には、圧力センサー１０ａ、２４ａ間の圧力差異が比例的に大きくなるため、制御ユニット１６は、フィルタの１０の再生時期を判断できる。
そして、温度検出部１４は、ディーゼルエンジン１８の排気管路２２上に排気ガスの温度を検出するように備えられた温度センサー２６から構成されるが、制御ユニット１６は、温度センサー２６から検出される排気ガスの温度値に基づいてフィルタ１０に捕集された粒子状物質の燃焼に必要な最適の燃料量を判断できるようになる。
【００１８】
排気管路２２を通じて排出される排気ガスの温度と、粒子状物質を燃焼させるための適正水準の温度間の差異によって、制御ユニット１６は、粒子状物質の燃焼に最適の水準で排気ガスの温度を上昇させるように、燃料供給部２０に適正水準の制御信号を印加して粒子状物質を燃焼させる。
【００１９】
さらに、燃料供給部２０は、所定量の燃料が貯蔵された燃料タンク２８内に設けられ、燃料を高圧で送出する燃料ポンプ３０と、該燃料ポンプ３０と供給管路３２を介して連結されると共に排気管路２２上で酸化触媒２４の前部に設けられた２次インジェクタ３４とからなる。
【００２０】
本発明の制御ユニット１６は、ディーゼルエンジン１８内に備えられ、エンジンを駆動させるためのメインインジェクタである１次インジェクタ３６の作動を制御するメイン制御ユニット４０とは別途に、ディーゼルエンジン用粒子状物質の除去システムの専用として備えられるもので、フィルタ１０に捕集された粒子状物質に対する除去時点と、除去に必要な燃料の噴射量と噴射時間とを制御する粒子状物質の除去のための専用の制御装置から構成することが好ましい。
【００２１】
それは、メイン制御ユニット４０がディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置の制御に関与せずに、車両の運転のための基本的な制御機能だけを担当することによって、制御の困難性を解消するためであると共に、既存の構成に本発明によるディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置を容易に適用することによって、既存のメイン制御ユニット４０を変更なくそのまま使用するためでもある。
【００２２】
図面中の未説明符号４２は、吸気空気用冷却装置であり、４４は、前記燃料タンク２８と１次インジェクタ３６との間の燃料の供給を図るメイン供給管路である。
制御ユニット１６は、捕集量検出部１２の圧力センサー１０ａ、２４ａを介して、フィルタ１０内に捕集された粒子状物質の蓄積量によって、フィルタ１０の再生時期を判断するようになる。
【００２３】
さらに、制御ユニット１６は、温度検出部１４の温度センサー２６を介して、排気管路２２内へ流動する排気ガスの温度を検出し、フィルタ１０内に捕集された粒子状物質の燃焼に必要な最適の燃料噴射量を判断するようになる。
このような一連の過程が終了すれば、制御ユニット１６は２次インジェクタ３４を制御し、供給管路３２を通じて２次インジェクタ３４へ供給された燃料を排気管路２２内へ噴射するようになる。
その結果、排気管路２２内へ噴射された燃料は、排気ガスの温度によって着火し、２００〜３００℃程度の排気ガスの温度を１次的に１００〜２００℃ほどさらに上昇させ、その後、排気ガスは上記酸化触媒２４と反応してフィルタ１０に捕集された粒子状物質を燃焼させるのに適当な温度である５５０〜６００℃まで加熱され、粒子状物質を燃焼するようになる。
【００２４】
一方、制御ユニット１６が２次インジェクタ３４を制御する場合、制御ユニット１６は、排気管路２２を通じて流動する排気ガスの温度が低ければ、燃料の噴射量を増加させる反面、排気ガスの温度が高ければ、相対的に燃料の噴射量を減らす制御をするようになるため、燃料の無駄使いを防止すると共に、頻繁な燃料の２次噴射による燃費の低下と出力の低下を排除するようになる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によるディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置によれば、ディーゼルエンジン１８の排気系に備えられたフィルタ１０に捕集された粒子状物質に対する正確な除去時期と除去に必要な燃料の噴射量を最適に制御することによって、燃焼後排出される汚染物質である粒子状物質の量を最大限減らせるようになる。
【００２６】
さらに、排気管路２２へ粒子状物質の燃焼のために燃料の噴射を制御する制御ユニット１６が、エンジンでメインインジェクタ３６の作動を制御するメイン制御ユニット４０とは別途にフィルタ１０の再生時点と再生のための２次噴射だけを全的に制御することによって、制御ロジックの単純化と共に精密な制御のための追加的な制御ユニットの開発が必要となるため、適用の容易性を付与できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタの再生装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図１の構成を具体的に示した図面である。
【符号の説明】
１０　フィルタ
１０ａ　圧力センサー
１２　捕集量検出部
１４　温度検出部
１６　制御ユニット
１８　ディーゼルエンジン
２０　燃料供給部
２２　排気管路
２４　酸化触媒
２４ａ　圧力センサー
２６　温度センサー
２８　燃料タンク
３０　燃料ポンプ
３２　供給管路
３４　２次インジェクタ
【図１】
2004019651.tif 000003
【図２】
2004019651.tif 000004