(57)【要約】【課題】構造が単純で、広範囲な昇温ができ、ＰＭ量が検出できるディーゼルパティキュレートフィルタシステムを提供する。【解決手段】ＰＭを捕集するための炭化ケイ素からなる多孔状のフィルタ本体２と、フィルタ本体２の外周に接し、互いに対向する２つの電極３，４と、２つの電極３，４間に交流電流を印加したときの応答信号の変化に基づいてフィルタ本体２に蓄積されたＰＭ量を検出する検出回路５と、２つの電極３，４間に直流電流を印加してフィルタ本体２を昇温させることにより、フィルタ本体２に蓄積されたＰＭを焼却する昇温回路６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質を捕集するための炭化ケイ素からなる多孔状のフィルタ本体と、
前記フィルタ本体の外周に接し、互いに対向する２つの電極と、
前記２つの電極間に交流電流を印加したときの応答信号の変化に基づいて前記フィルタ本体に蓄積された粒子状物質の量を検出する検出回路と、
前記２つの電極間に直流電流を印加して前記フィルタ本体を昇温させることにより、前記フィルタ本体に蓄積された粒子状物質を焼却する昇温回路とを備えたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタシステム。
【請求項２】
前記昇温回路は、リターダの回生電流を直流化して前記２つの電極間に印加することを特徴とする請求項１記載のディーゼルパティキュレートフィルタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガスを浄化するディーゼルパティキュレートフィルタに係り、構造が単純で、広範囲な昇温ができ、ＰＭ量が検出できるディーゼルパティキュレートフィルタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどのエンジンを搭載した車両では、エンジンの排気管にディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）を設置し、排気ガスに含まれる粒子状物質（Particurate Matter）を捕集している。ＤＰＦは、コージライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などからなるハニカム細孔状（四角い細孔のものでもよい）の構造を有し、ＰＭを一時的に捕集する部材である。
【０００３】
ＤＰＦに捕集されたＰＭが多く蓄積すると、エンジンの排圧が上昇しエンジン特性の低下をきたす。そこで、ＤＰＦを昇温することにより、蓄積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。この動作をＤＰＦ再生という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２３１２９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７６２５号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＰＦ再生の手段として、燃料噴射によって排気温度を上昇させることでＤＰＦを昇温するもの、ＤＰＦの上流にバーナーを設けておきバーナーの火力でＤＰＦを昇温するもの、ＤＰＦに電気ヒータを内蔵させておき電気ヒータでＤＰＦを昇温するものなどがある。
【０００６】
しかし、燃料噴射やバーナーの燃焼を行うと、燃料消費量が増大すると共に、排出されるＣＯ2が多くなる。したがって、電気ヒータによるＤＰＦ昇温が経済性、環境保護の観点から好ましい。ただし、電気ヒータを電熱線で構成した場合、ＤＰＦの内部に電熱線を組み込む構造が複雑であること、電熱線の直近周辺のみが昇温され、ＤＰＦ内部全体を広範囲に昇温できないこと、大きな電力を必要とすることなどの課題が残る。
【０００７】
一方、ＤＰＦ再生の時期を判定する手段として、車両の走行距離が所定値に達するごとにＤＰＦ再生時期とするもの、ＤＰＦの上流と下流の排気ガス圧力の差（差圧）が域値に達するとＤＰＦ再生時期とするものなどがある。しかし、ＤＰＦ再生時期を車両の走行距離から判定したり、差圧から判定するのはＰＭ量を検出するのが困難であるからである。これらの手段でＤＰＦ再生の時期を判定する場合は、ＰＭ量が多すぎにならないうちに早めにＤＰＦ再生が行われるように、域値が設定されるため、必要以上に頻繁にＤＰＦ再生が行われることになり、ＤＰＦ再生手段がいずれであっても、エネルギの無駄が多くなる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、構造が単純で、広範囲な昇温ができ、ＰＭ量が検出できるディーゼルパティキュレートフィルタシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、粒子状物質を捕集するための炭化ケイ素からなる多孔状のフィルタ本体と、前記フィルタ本体の外周に接し、互いに対向する２つの電極と、前記２つの電極間に交流電流を印加したときの応答信号の変化に基づいて前記フィルタ本体に蓄積された粒子状物質の量を検出する検出回路と、前記２つの電極間に直流電流を印加して前記フィルタ本体を昇温させることにより、前記フィルタ本体に蓄積された粒子状物質を焼却する昇温回路とを備えたものである。
【００１０】
前記昇温回路は、リターダの回生電流を直流化して前記２つの電極間に印加してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１２】
（１）構造が単純である。
【００１３】
（２）広範囲な昇温ができる。
【００１４】
（３）ＰＭ量が検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示すＤＰＦシステムのブロック構成図である。
【図２】本発明が適用される排気管の構成図である。
【図３】ＰＭ量検出の原理を説明するための等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係るＤＰＦシステム１は、ＰＭを捕集するための炭化ケイ素からなる多孔状のフィルタ本体２と、フィルタ本体２の外周に接し、互いに対向する２つの電極３，４と、２つの電極３，４間に交流電流を印加したときの応答信号の変化に基づいてフィルタ本体２に蓄積されたＰＭ量を検出する検出回路５と、２つの電極３，４間に直流電流を印加してフィルタ本体２を昇温させることにより、フィルタ本体２に蓄積されたＰＭを焼却する昇温回路６とを備える。
【００１８】
フィルタ本体２の構造は、従来からあるものと同じ構造でよい。フィルタ本体２の材質は、フィルタ本体２それ自体を電熱ヒータとするために、電流をよく流す炭化ケイ素がよい（特許文献１〜３参照）。
【００１９】
電極３，４は、フィルタ本体２を挟んで互いに対向するよう、フィルタ本体２の上下に配置される。電極３，４は、フィルタ本体２の中を偏らずに広範囲に電流が流れるよう、フィルタ本体２の上下面にそれぞれ全面的に密着する平面電極とする。
【００２０】
検出回路５は、１乃至複数の周波数の交流電流を発生する交流電源（高周波発振器）と負荷の静電容量変化を電気的に検出する回路とからなる電源兼検出部７と、交流重畳と直流遮断のための交流結合用コンデンサ８とを有する。
【００２１】
昇温回路６は、直流電源からなり、昇温回路６と電極３とを繋ぐ配線の途中に、交流結合用コンデンサ８が接続される。交流結合用コンデンサ８と昇温回路６の接続点９よりも昇温回路６側に、交流遮断のためのインダクタを挿入してもよい。
【００２２】
図２に示されるように、本発明が適用される車両にあっては、エンジン２１に接続された排気管２２に、ＤＰＦ２３が設置されている。ＤＰＦ２３の内部は図示しないが、ＤＰＦ２３は、排気管２２に取り付けられた金属製のハウジング内に図１のフィルタ本体２が収容されたものである。電極３，４は、ハウジングに対して電気的に絶縁されて設けられる。
【００２３】
電極３，４に接続された配線２４，２５は、回路ユニット２６に接続されている。回路ユニット２６は、図１の昇温回路６、検出回路５、接続点９を一箇所にまとめたものである。ＤＰＦ再生の制御は、図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）が行う。したがって、回路ユニット２６は、ＥＣＵの周辺に配置するのがよい。このため、配線２４，２５は、ＤＰＦ２３からＥＣＵの周辺まで引き回して設けられる。
【００２４】
図示しないが、本発明が適用される車両には、従来からあるリターダが設けられている。図１の昇温回路６は、リターダの回生電流を直流化回路により直流化して２つの電極３，４間に印加するように構成されている。
【００２５】
図３に示されるように、等価コンデンサ３１は、図１のようにフィルタ本体２を電極３，４で挟んで構成されたコンデンサを表している。等価コンデンサ３１は、フィルタ本体２に蓄積されたＰＭ量に応じて静電容量が変化する。このため、電極３，４間に交流電流を印加したときの応答信号（振幅や位相）がＰＭ量に応じて変化する。したがって、応答信号の変化を検出することで、ＰＭ量を検出することができる。
【００２６】
以下、本発明に係るＤＰＦシステム１の動作を説明する。
【００２７】
検出回路５は、エンジン２１の運転中、定期的に電極３，４間に交流電流を印加し応答信号の変化を検出する。応答信号の変化は、フィルタ本体２に蓄積されたＰＭ量に対応するので、あらかじめ実験により応答信号の変化に対してＤＰＦ再生時期を判定する閾値を設定しておくことにより、検出した応答信号の変化からＤＰＦ再生時期を判定することができる。
【００２８】
ＤＰＦ再生時期になると、昇温回路６は、電極３，４間に直流電流を印加する。炭化ケイ素からなるフィルタ本体２は、半導体であり、直流電流が流れると発熱する。このようにしてフィルタ本体２をそれ自体の発熱によって昇温させることにより、フィルタ本体２に蓄積されたＰＭを焼却することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、フィルタ本体２の外周に接して互いに対向するように電極３，４を設けたので、フィルタ本体２の内部に電熱線あるいは電極を組み込まない構造となり、構造が単純で製造が容易となる。
【００３０】
本発明によれば、炭化ケイ素からなるフィルタ本体２自体に電流を流すので、電熱線を用いたものとは異なり、広範囲な昇温ができる。
【００３１】
本発明によれば、電極３の全面から電極４の全面に向かってフィルタ本体２の中を均等に電流が流れることにより、図１のような温度分布が形成される。すなわち、中心部が最も高温の高温部Ｈとなり、その高温部Ｈの周辺が高温部Ｈに比べてやや温度が低い中温部Ｍとなる。中温部Ｍの周辺はさらに温度が低いが、それでもＰＭを焼却可能な高温である。ＰＭが最も多く蓄積される場所は中心部であるので、中心部が高温部Ｈになることで、ＰＭを効果的に焼却することができる。
【００３２】
本発明によれば、電極３，４間に交流電流を印加することで、ＰＭ量が検出できる。
【００３３】
本発明によれば、電極３，４がフィルタ本体２の外周に設けられているので、電極３，４にＰＭが付着することがない。仮に、電極がフィルタ本体２の端面や内部にあると、排気ガスに触れるため、電極にＰＭが付着して圧力損失が増え、エンジン２１の排圧上昇に繋がる。電極は電熱線ではなく、ヒータの効果がないため、電極に付着したＰＭは焼却できない。
【００３４】
本発明によれば、昇温回路６がリターダの回生電流を使用してフィルタ本体２を昇温するので、バッテリの負担を低減することができる。リターダは大きな発電量が得られるので、大電流が必要なフィルタ本体２の昇温に好適である。
【００３５】
本発明によれば、電極３，４をＰＭ量検出のための交流電流印加と昇温のための直流電流印加に兼用するので、目的別にそれぞれ電極を設ける場合に比べて、構成が簡素でコストが抑えられる。
【００３６】
本発明によれば、検出回路５の交流電流と昇温回路６の直流電流を交流結合用コンデンサ８を介して重畳するので、接続点９から電極３，４までの配線は、直流電流用の配線と交流電流用の配線を別々に設けるよりも、経済的である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ＤＰＦシステム
２  フィルタ本体
３、４  電極
５  検出回路
６  昇温回路
【図１】
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【図２】
2012012983.tif 000004
【図３】
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