(57)【要約】【課題】フィルタの再生を適切なタイミングで行えるようにすること。【解決手段】排気ガス中のＰＭを捕集するためのフィルタ装置３の前後差圧ΔＰが所定の状態になったか否かを検出するための差圧検出部２１からの検出結果に基づいてフィルタ装置３の再生を行うか否かの判別を行うようにしたディーゼル排気ガス処理装置１において、フィルタ装置３を流れる排気ガス流量を目標流量ＦＴに制御するための流量制御部１０を備え、再生を行うか否かの判別が流量制御部１０によって排気ガス流量が目標流量ＦＴに制御されている状態下で実行されるようにした。【選択図】　　　　図２
2004052642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子をフィルタ装置によって捕集し、該フィルタ装置の前後差圧の検出値に基づいて該フィルタ装置におけるディーゼル微粒子堆積量を推定して該フィルタ装置の再生を行うようにしたディーゼル排気ガス後処理方法において、
前記前後差圧の検出時には、前記フィルタ装置を流れる排気ガスの流量が所定値となるよう流量制御を行うようにしたことを特徴とするディーゼル排気ガス後処理方法。
【請求項２】
排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子を捕集するためのフィルタ装置と、該フィルタ装置の前後差圧が所定の状態になったか否かを検出するための差圧検出部とを有し、該差圧検出部からの検出結果に基づいて前記フィルタ装置の再生を行うか否かの判別を行うようにしたディーゼル排気ガス後処理装置において、
前記フィルタ装置を流れる排気ガス流量を所与の目標値に制御するための流量制御手段を備え、前記判別は、前記流量制御手段によって排気ガス流量が前記目標値に制御されている状態下で実行されるようにしたことを特徴とするディーゼル排気ガス後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子（ＰＭ）を処理するためのディーゼル排気ガス後処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれるＰＭをフィルタを用いて捕集するようにしたディーゼル排気ガス後処理装置が実用化されつつある。この種の排気ガス後処理装置は、ＰＭをフィルタによって捕集して大気中に放出しないように構成したものであるから、車両の走行に応じてフィルタ中にＰＭが堆積していき、遂にはフィルタが目詰まりを起こすことになる。そこで、従来にあっては、所定量のＰＭがフィルタに堆積した場合に、適宜のタイミングで堆積しているＰＭを燃焼させるなどして除去することによりフィルタの再生を行っている。
【０００３】
従来における一般的な再生方式として、電気ヒータを用いてフィルタに堆積しているＰＭを燃焼させて除去するもの、触媒を用いてフィルタにより捕集されたＰＭを化学反応を利用して除去するもの、軽油を燃料としてバーナを点火して熱風をフィルタに送り込むことで堆積しているＰＭを燃焼させて除去するもの等が公知である。
【０００４】
フィルタの再生はフィルタの加熱を伴うので頻繁に行うことは好ましくなく、適切なタイミングで行うことが望まれる。このため、例えばフィルタ前後の差圧を測定し、その差圧が所定値以上になった場合、ＰＭがフィルタに所定の量堆積したと判別し、フィルタの再生を開始するようにした構成が従来から用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の如くフィルタ前後の差圧の値によってフィルタへのＰＭ堆積量を推定する方法にあっては、フィルタの目詰まり具合が同じでも、排気ガス流量の大小により差圧の値が異なってしまうという問題点を有している。すなわち、低速走行時のように排気ガス流量が小さいときにはフィルタ中を排気ガスがゆっくりと流れるため、排気ガスが受ける抵抗は小さく、したがってこのときの差圧の値ΔＰａはあまり大きな値とはならない。一方、高速走行時のように排気ガス流量が大きいときには、フィルタ中を排気ガスが速く流れるため、排気ガスが受ける抵抗は大きく、したがってこのときの差圧の値ΔＰａは大きな値となる。このように、フィルタへのＰＭの堆積量が同じであっても、車両の走行状態によって検出される差圧の値が異なるため、フィルタへのＰＭ堆積量をいつでも正しく推定することは難しく、この結果、常に最適のタイミングでフィルタの再生を行うことが困難であるという問題点を有している。
【０００６】
また、フィルタ前後の差圧は、フィルタの大きさや種類、排気ブレーキや酸化触媒の活性時と非活性時、及びフィルタの再生時と非再生時等の様々な条件によっても影響を受けて変化する。したがって、排気ガス流量の大きさばかりでなく、上述の如き様々な条件によっても検出される差圧の値は異なるため、フィルタへのＰＭ堆積量を正しく推定することはさらに難しく、最適のタイミングでフィルタの再生を行うことが困難であるという問題点を有している。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるディーゼル排気ガス後処理方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子（ＰＭ）をフィルタ装置によって捕集し、該フィルタ装置の前後差圧の検出値に基づいて該フィルタ装置におけるディーゼル微粒子堆積量を推定して該フィルタ装置の再生を行うようにしたディーゼル排気ガス後処理方法において、前記前後差圧の検出時には、前記フィルタ装置を流れる排気ガスの流量が所定値となるよう流量制御を行うようにした点にある。
【０００９】
本発明の別の特徴は、排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子（ＰＭ）を捕集するためのフィルタ装置と、該フィルタ装置の前後差圧が所定の状態になったか否かを検出するための差圧検出部とを有し、該差圧検出部からの検出結果に基づいて前記フィルタ装置の再生を行うか否かの判別を行うようにしたディーゼル排気ガス後処理装置において、前記フィルタ装置を流れる排気ガス流量を所与の目標値に制御するための流量制御手段を備え、前記判別は、前記流量制御手段によって排気ガス流量が前記目標値に制御されている状態下で実行されるようにした点にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明によるディーゼル排気ガス後処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。排気ガス処理装置１はディーゼルエンジン１０１の排気ガス中に含まれるＰＭを後処理するための装置であり、ディーゼルエンジン１０１の排気マニホールド１０２と排気マフラー１０３との間に設けられている。
【００１２】
排気ガス処理装置１は、排気マニホールド１０２と排気マフラー１０３とを連通させる排気ガス通路部材２の途中にＰＭ捕集用の公知の構成のフィルタ装置３を設けて成っている。そして、排気ガス通路部材２には、フィルタ装置３の入口側（前部）における排気ガス圧力を検出するための第１圧力センサ４がフィルタ装置３の入口端３Ａに、フィルタ装置３の出口側（後部）における排気ガス圧力を検出するための第２圧力センサ５がフィルタ装置３の出口端３Ｂにそれぞれ設けられている。
【００１３】
排気ガス通路部材２には、さらに、排気マニホールド１０２からフィルタ装置３へ流れる排気ガスの流量を絞って、フィルタ装置３に流れる排気ガス流量を調節できるようにするための電磁式の流量調整弁６と、排気ガス通路部材２における排気ガスの実際の流量を検出するための流量センサ７とが設けられている。本実施の形態では、流量調整弁６を排気マニホールド１０２とフィルタ装置３との間に設けたが、流量調整弁６の配設位置はこれに限定されず、排気ガスの流量調整可能な位置であればどこでもよい。流量センサ７の配設位置も、図１に示した位置に限定されず、フィルタ装置３に流れる排気ガスの流量を検出することができる位置であればどこでもよい。
【００１４】
符号８で示されるのは、フィルタ装置３によって捕集されて堆積したＰＭが所定量を越えたか否かをフィルタ装置３の前後差圧に基づく推定によって判別し、堆積したＰＭの量が所定量を越えたと判別された場合には、フィルタ装置３の再生を行うためフィルタ装置３に設けられている電気ヒータ９にＰＭを燃焼させるための加熱電流Ｊを供給するように構成された制御ユニットである。制御ユニット８には、第１圧力センサ４によって検出されたフィルタ前圧力Ｐ１を示す第１圧力信号Ｓ１、第２圧力センサ５によって検出されたフィルタ後圧力Ｐ２を示す第２圧力信号Ｓ２、及び流量センサ７によって検出された排気ガス通路部材２における実際の排気ガス流量ＦＡを示す実流量信号Ｓ３が入力されている。制御ユニット８からは、また、排気ガス通路部材２における排気ガス流量を予め定められた目標流量ＦＴに制御するための流量制御信号ＣＳが流量調整弁６に送られる構成となっている。
【００１５】
図２には、制御ユニット８の構成を示すブロック図が示されている。制御ユニット８は、流量調整弁６を駆動制御してフィルタ装置３における排気ガス流量を目標値に制御するための流量制御部１０と、フィルタ装置３の前後差圧を検出してＰＭの堆積量が所定レベルをこえたか否かを推定しフィルタ装置３の再生のために電気ヒータ９へ流す加熱電流Ｊを制御するための再生制御部２０とを備えている。
【００１６】
先ず、流量制御部１０について説明すると、流量制御部１０は、流量センサ７からの実流量信号Ｓ３に基づいて実際の排気ガス流量を示す実流量データＤ１を出力する実流量検出部１１と、目標流量ＦＴを示す目標流量データＤ２を出力する目標流量データ出力部１２とを備えている。実流量データＤ１と目標流量データＤ２とは比較部１３に送られ、ここで比較され、実際の排気ガス実流量ＦＡと目標流量ＦＴとの流量差が計算され、この流量差を示す流量差データＤ３が出力される。
【００１７】
流量差データＤ３は流量調整弁駆動部１４に送られ、流量調整弁駆動部１４では、流量差データＤ３によって示される流量差を零にするために必要な流量調整弁６の動作量が計算され、この計算結果に基づいて流量制御信号ＣＳが出力される。流量調整弁６はこの流量制御信号ＣＳに応答して流量調整動作を行い、これによりフィルタ装置３に流れる実際の排気ガス流量ＦＡを目標流量ＦＴに一致させるためのフィードバック制御が行われ、実際の排気ガス流量ＦＡを目標流量ＦＴに制御することができる。
【００１８】
次に、再生制御部２０について説明すると、再生制御部２０は第１圧力信号Ｓ１と第２圧力信号Ｓ２に応答しフィルタ装置３における前後差圧ΔＰを検出するための差圧検出部２１を備えている。差圧検出部２１は、第１圧力信号Ｓ１と第２圧力信号Ｓ２からフィルタ前圧力Ｐ１とフィルタ後圧力Ｐ２との差分ΔＰを計算し、この差分ΔＰを示す差圧データＤ４を出力する。
【００１９】
差圧データＤ４は、流量差データＤ３が比較部１３から入力されている判別部１６に入力されている。判別部２２では、差圧データＤ４に基づく推定によってフィルタ装置３に堆積されたＰＭがフィルタ装置３の再生を必要とする所定値に達しているか否かが判別されるほか、流量差データＤ３に基づいてフィルタ装置３を流れる実際の排気ガス流量ＦＡと目標流量ＦＴとの差が所定値以下になっているか否かが判別される。
【００２０】
そして、流量差データＤ３によって、示される流量差が所定値以下、すなわち実際の排気ガス流量ＦＡが略目標流量ＦＴに等しいと見なされるような状態となっている場合において、フィルタ装置３の堆積量が上記所定値に達したと判定されたときにのみ、再生開始指令信号Ｍを燃料制御部２３に送る。
【００２１】
図３は、フィルタ装置３を流れる排気ガス流量とフィルタ前後の差圧との間の関係を示したグラフであり、ここでは、フィルタ装置３へのＰＭ堆積量は所定の一定値に固定してある。図３において、理想値は計算上の値であり、実行値は実際の測定値である。図３から判るように、フィルタ装置３へのＰＭ堆積量が同一であっても、流量によって差圧は大きく変化することが判る。したがって、単にフィルタ装置３の前後の差圧のみを検出してもこの差圧をＰＭ堆積量の観点から正当に評価できないことが判る。
【００２２】
そこで、制御ユニット８においては、流量制御部１０を設け、前後差圧の検出時には、フィルタ装置３を流れる排気ガスの流量が所定値（目標流量ＦＴ）となるよう流量制御を行うようにしている。このように、フィルタ装置３を流れる排気ガス流量を所与の目標値（ＦＴ）に制御するための流量制御手段を備え、フィルタ前後差圧によるＰＭ堆積量の判別は、流量制御手段によって排気ガス流量が目標値（ＦＴ）に制御されている状態下で実行されるようにしたので、フィルタ装置３の再生を行うべきか否かの判別を適切に行うことができるようになる。なお、目標流量ＦＴをどのような値に設定するのかは適宜になせばよい。例えば、車両の走行状態が、低速域と高速域との中間の領域にある場合の適宜の排気ガス流量値とすることもできる。
【００２３】
図２に戻ると、再生開始指令信号Ｍが燃料制御部２３に送られると、燃料制御部２３は電気ヒータ９に加熱電流Ｊを供給するのを開始し、これによりフィルタ装置３の再生が開始される。加熱電流Ｊの供給期間は燃料制御部２３において適切に管理され、フィルタ装置３の再生が終了したと判別された場合に加熱電流Ｊの電気ヒータ９への供給が停止する。
【００２４】
排気ガス処理装置１は以上のように構成されているので、フィルタ装置３へのＰＭの堆積量の推定をフィルタ前後差圧に基づいて適確に判別することができ、フィルタ装置３の再生を適切なタイミングで行えるようになる。この結果、フィルタ装置３の寿命を長くすることができ、フィルタ装置３のランニングコストの低減に役立つ。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、上述如く、フィルタ装置へのＰＭの堆積量の推定をフィルタ前後差圧に基づいて適確に判別することができ、フィルタ装置の再生を適切なタイミングで行えるようになる。この結果、フィルタ装置の寿命を長くすることができ、フィルタ装置のランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディーゼル排気ガス後処理装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図３】フィルタ装置を流れる排気ガス流量とフィルタ前後の差圧との間の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１　排気ガス処理装置
２　排気ガス通路部材
３　フィルタ装置
４　第１圧力センサ
５　第２圧力センサ
６　流量調整弁
７　流量センサ
８　制御ユニット
９　電気ヒータ
１０　流量制御部
２０　再生制御部
Ｄ１　実流量データ
Ｄ２　目標流量データ
Ｄ３　流量差データ
Ｄ４　差圧データ
Ｊ　加熱電流
Ｍ　再生開始指令信号
Ｓ１　第１圧力信号
Ｓ２　第２圧力信号
Ｓ３　実流量信号
【図１】
2004052642.tif 000003
【図２】
2004052642.tif 000004
【図３】
2004052642.tif 000005