(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管途中のフィルタケース内に装備されたパティキュレートフィルタの溶損判定装置であって、フィルタケースの出口部で平均的な排気ガスの温度を計測する温度センサと、フィルタケース内のパティキュレートフィルタ直後で該パティキュレートフィルタの外周部を通過した排気ガスの温度を計測するサブ温度センサとを装備し、これら温度センサ及びサブ温度センサからの検出信号を夫々入力し且つその計測した温度に基づきパティキュレートフィルタの外周部及び中心部における排気ガスの温度を監視し、その何れかの温度が通常のパティキュレート燃焼温度域より高い所定の警戒温度を一度でも超えた時にパティキュレートフィルタに溶損が発生したものと判定する演算装置を備えたことを特徴とするパティキュレートフィルタの溶損判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パティキュレートフィルタの溶損判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、該パティキュレートフィルタに担持される酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を下まわるような排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化しない為にパティキュレートが良好に燃焼除去されないという不具合が起こり得るので、電気ヒータや燃料添加装置等を付属させて積極的な加熱による強制再生を行うことが検討されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の強制再生を行う再生装置が何らかの不具合を起こした場合や、適切なインターバルで強制再生が行われなかったような場合に、パティキュレートフィルタの再生が不十分なまま放置されると、パティキュレートフィルタが過捕集状態となって、その大量に堆積したパティキュレートが急激に燃焼してパティキュレートフィルタが溶損する虞れがあるが、該パティキュレートフィルタに溶損が生じたか否かを判定する手段については、未だ有効な手段が提案されていない。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートフィルタに溶損が生じたか否かを確実に判定し得るパティキュレートフィルタの溶損判定装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気管途中のフィルタケース内に装備されたパティキュレートフィルタの溶損判定装置であって、フィルタケースの出口部で平均的な排気ガスの温度を計測する温度センサと、フィルタケース内のパティキュレートフィルタ直後で該パティキュレートフィルタの外周部を通過した排気ガスの温度を計測するサブ温度センサとを装備し、これら温度センサ及びサブ温度センサからの検出信号を夫々入力し且つその計測した温度に基づきパティキュレートフィルタの外周部及び中心部における排気ガスの温度を監視し、その何れかの温度が通常のパティキュレート燃焼温度域より高い所定の警戒温度を一度でも超えた時にパティキュレートフィルタに溶損が発生したものと判定する演算装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
而して、このようにすれば、フィルタケース内のパティキュレートフィルタ直後でサブ温度センサにより計測されるパティキュレートフィルタの外周部を通過した排気ガスの温度と、フィルタケースの出口部で温度センサにより計測される平均的な排気ガスの温度とを勘案することにより、直接的な検温が困難なパティキュレートフィルタの中心部を通過した排気ガスの温度を推定することが可能となり、パティキュレートフィルタの外周部及び中心部の少なくとも何れかを通過した排気ガスの温度が所定の警戒温度を一度でも超えたという事実に基づいて、パティキュレートフィルタ内に大量に堆積したパティキュレートが急激に燃焼したものと想定することができ、このような高温の警戒温度を一度でも超えてしまった以上、パティキュレートフィルタには溶損が生じているものと看做すことが可能となる。
【００１１】
尚、このようにパティキュレートフィルタの後方に配置された温度センサやサブ温度センサは、パティキュレートフィルタを通過した浄化済みの排気ガスに晒されることになり、汚れの心配が少なくなって長期間に亘り精度の高い計測が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１〜図５は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、図１に示す如く、自動車のディーゼルエンジン１（内燃機関）から排気マニホールド２を介して排出された排気ガス３が流通している排気管４のマフラ５内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ６を収容させた場合を例示しており、該パティキュレートフィルタ６を抱持するフィルタケース７がマフラ５の外筒を成すようになっている。
【００１４】
即ち、前後に入口パイプ８と出口パイプ９とを備えたフィルタケース７の内部に、図２に拡大して示す如きパティキュレートフィルタ６が収容されており、このパティキュレートフィルタ６は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００１５】
そして、フィルタケース７の出口部を成す出口パイプ９に、温度センサ１０が装備されていると共に、フィルタケース７におけるパティキュレートフィルタ６直後には、該パティキュレートフィルタ６の外周部を通過した排気ガス３の温度を計測するサブ温度センサ１１が装備されており、これら温度センサ１０及びサブ温度センサ１１の検出信号１０ａ，１１ａがエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す演算装置１２に対し入力されるようになっている。
【００１６】
ここで、この演算装置１２においては、温度センサ１０及びサブ温度センサ１１の検出信号１０ａ，１１ａを夫々入力し且つその計測した温度に基づきパティキュレートフィルタ６の外周部及び中心部における排気ガス３の温度が把握されるようにしてある。
【００１７】
即ち、直接的な検温が困難なパティキュレートフィルタ６の中心部を通過した排気ガス３の温度に関し、フィルタケース７内のパティキュレートフィルタ６直後でサブ温度センサ１１により計測されるパティキュレートフィルタ６の外周部を通過した排気ガス３の温度と、フィルタケース７の出口パイプ９で温度センサ１０により計測される平均的な排気ガス３の温度とを勘案することにより推定できるようになっている。
【００１８】
要するに、パティキュレートフィルタ６内に堆積するパティキュレートが、入口パイプ８からの排気ガス３の流れに応じて常に図３の如き中心部寄りの堆積分布を示すと判っているような場合には、温度センサ１０により計測される平均的な排気ガス３の温度だけでも、パティキュレートフィルタ６の中心部を通過した排気ガス３の温度を推定することが可能であるが、パティキュレートフィルタ６の外周部は温度が相対的に低くなりがちで、図４の如き堆積分布になることも十分に考えられるので、このような堆積分布となった時の燃焼時の温度分布が図３の場合と異なることを考慮し、パティキュレートフィルタ６の外周部を通過した排気ガス３の温度を計測するサブ温度センサ１１を別途装備するようにしているのである。
【００１９】
そして、演算装置１２では、パティキュレートフィルタ６の外周部及び中心部における排気ガス３の温度を確認し、図５のグラフ中に鎖線の曲線で示す如く、何れかの温度が通常のパティキュレート燃焼温度域（約６００〜８００℃程度）より高い所定の警戒温度（例えば約１０００℃）を一度でも超えた時にパティキュレートフィルタ６に溶損が発生したものと判定するようになっており、その溶損発生の判定時には、運転席のインストルメントパネル等に設けた表示器１３（警告ランプ等）へ向け溶損発生信号１２ａが出力されるようにしてある。
【００２０】
而して、このようにすれば、温度センサ１０及びサブ温度センサ１１の検出信号１０ａ，１１ａに基づき、パティキュレートフィルタ６の外周部及び中心部における排気ガス３の温度が演算装置１２で監視されているので、パティキュレートフィルタ６に大量に堆積したパティキュレートが急激に燃焼してパティキュレートフィルタ６が溶損した場合に、通常のパティキュレートの燃焼温度としては有り得ない高温の警戒温度を超える計測温度が演算装置１２で確認されることになり、パティキュレートフィルタ６を通過した排気ガス３の温度が所定の警戒温度を一度でも超えたという事実に基づき、パティキュレートフィルタ６に溶損が生じているものと判定が下され、運転席の警報ランプ等の表示器１３へ向け溶損発生信号１２ａが出力され、例えば赤色点滅する等して運転者にパティキュレートフィルタ６の溶損発生が知らされることになる。
【００２１】
従って、上記形態例によれば、温度センサ１０及びサブ温度センサ１１の検出信号１０ａ，１１ａに基づき、パティキュレートフィルタ６の外周部及び中心部における排気ガス３の温度を演算装置１２で監視することで、パティキュレートフィルタ６に溶損が生じたか否かを確実に判定することができる。
【００２２】
更に、特に本形態例においては、フィルタケース７内のパティキュレートフィルタ６直後でサブ温度センサ１１により計測されるパティキュレートフィルタ６の外周部を通過した排気ガス３の温度と、フィルタケース７の出口パイプ９で温度センサ１０により計測される平均的な排気ガス３の温度とを勘案することにより、直接的な検温が困難なパティキュレートフィルタ６の中心部を通過した排気ガス３の温度を推定することができ、パティキュレートフィルタ６の溶損をより正確に判定することができる。
【００２３】
また、このようにパティキュレートフィルタ６の後方に配置された温度センサ１０やサブ温度センサ１１は、パティキュレートフィルタ６を通過した浄化済みの排気ガス３に晒されることになり、汚れの心配が少なくなって長期間に亘り精度の高い計測を行うことができる。
【００２４】
尚、本発明のパティキュレートフィルタの溶損判定装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
上記した本発明のパティキュレートフィルタの溶損判定装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２６】
（Ｉ）パティキュレートフィルタを通過した排気ガスの温度を監視することで、パティキュレートフィルタに溶損が生じたか否かを確実に判定することができる。
【００２７】
（ＩＩ）パティキュレートフィルタの後方に配置された温度センサやサブ温度センサが、パティキュレートフィルタを通過した浄化済みの排気ガスに晒されることになるので、これらの温度センサやサブ温度センサにおける汚れの心配が少なくなって長期間に亘り精度の高い計測を行うことができる。
【００２８】
（ＩＩＩ）フィルタケース内のパティキュレートフィルタ直後でサブ温度センサにより計測されるパティキュレートフィルタの外周部を通過した排気ガスの温度と、フィルタケースの出口部で温度センサにより計測される平均的な排気ガスの温度とを勘案することにより、直接的な検温が困難なパティキュレートフィルタの中心部を通過した排気ガスの温度を推定することができ、パティキュレートフィルタの溶損をより正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】  図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図３】  パティキュレートの堆積分布の一例を示す模式図である。
【図４】  パティキュレートの堆積分布の別の例を示す模式図である。
【図５】  演算装置で監視されている排気ガスの温度推移の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
３  排気ガス
４  排気管
６  パティキュレートフィルタ
７  フィルタケース
９  出口パイプ（フィルタケースの出口部）
１０  温度センサ
１０ａ  検出信号
１１  サブ温度センサ
１１ａ  検出信号
１２  演算装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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