JP2002115526A - Diesel particulate filter unit with filter service life sensing function - Google Patents
Diesel particulate filter unit with filter service life sensing functionInfo
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- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の内燃機関の排気ガス中のＰＭを捕集し、排ガスを
浄化するディーゼルパティキュレートフィルタユニット
に関するものであり、より詳細には、フィルタ寿命感知
機能を備えたディーゼルパティキュレートフィルタユニ
ットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate filter unit for trapping PM in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine and purifying exhaust gas. The present invention relates to a diesel particulate filter unit having a function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、車載等のディーゼルエンジンから
排出される排ガス中には、黒煙を主成分とするＰＭ（粒
子状物質：パテキュレートマター）が含まれており、こ
れを低減するため、ディーゼルパティキュレートフィル
タ（ＤＰＦ）装置が用いられている。 このディーゼル
パティキュレートフィルタ装置は、通常複数のフィルタ
ユニットを備えて形成され、一方のフィルタユニットが
排ガス中のＰＭを捕集して、この捕集したＰＭにより目
詰まりすると、排ガス通路を切換えて、他方のフィルタ
ユニットにより、ＰＭの捕集を継続すると共に、目詰ま
りしたフィルタユニットを再生処理を行うように構成さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, exhaust gas emitted from a diesel engine mounted on a vehicle or the like contains PM (particulate matter: particulate matter) containing black smoke as a main component. A diesel particulate filter (DPF) device is used. This diesel particulate filter device is usually formed with a plurality of filter units, and when one of the filter units collects PM in exhaust gas and is clogged with the collected PM, the exhaust gas passage is switched, The other filter unit is configured to continue collecting PM and perform a regeneration process on the clogged filter unit.
【０００３】この再生処理は、フィルタユニットの前後
の排気ガスの圧力を測定して、この排圧から目詰まり量
即ちＰＭの捕集量を推定し、適切な時期にフィルタ温度
をＰＭの燃焼開始温度以上に上昇させて、捕集したＰＭ
を加熱して燃焼して除去することで行っている。In this regeneration process, the pressure of exhaust gas before and after the filter unit is measured, the amount of clogging, that is, the amount of PM trapped is estimated from the exhaust pressure, and the filter temperature is adjusted at an appropriate time to start PM combustion. PM collected by raising the temperature above
Is removed by heating and burning.
【０００４】この加熱は、通常、電気ヒータをフィルタ
ユニットに備えて、再生処理を行う側のフィルタユニッ
トの電気ヒータに通電して行い、この再生処理中は、空
気や排ガスの一部を流してＰＭの燃焼に必要な酸素を補
給する。[0004] This heating is usually carried out by providing an electric heater to the filter unit and energizing the electric heater of the filter unit on the side of the regeneration process. During the regeneration process, a part of air or exhaust gas is flowed. Replenish oxygen necessary for PM combustion.
【０００５】そして、このフィルタユニットとしては、
多孔質のハニカム型コーデイエライトのフィルタ、繊維
を多孔金属円筒に巻き付けたて形成したフィルタ、多孔
質金属を利用したフィルタ、繊維織物を利用したフィル
タ、金属金網を利用したフィルタ、更には、無機繊維を
フェルト状にしたフィルタユニット等がある。[0005] As this filter unit,
Porous honeycomb type cordierite filter, filter formed by winding fibers around a porous metal cylinder, filter using porous metal, filter using fiber woven fabric, filter using metal wire mesh, There is a filter unit or the like in which fibers are made into a felt shape.
【０００６】しかしながら、コーデイエライトのフィル
タは、大きいＰＭは捕捉できるが、微粒子は捕捉できな
いという問題があり、無機繊維織物よりなるフィルタ
は、微粒子を捕捉できるという優れた点があるが、捕集
面積を大きくすることが難しく、フィルタ装置の小型化
が困難であるという問題がある。However, the cordierite filter has a problem that it can capture large PM but cannot capture fine particles. The filter made of inorganic fiber woven fabric has an excellent point that it can capture fine particles. There is a problem that it is difficult to increase the area, and it is difficult to reduce the size of the filter device.
【０００７】また、無機繊維フェルトのフィルタは、コ
ーデイエライトのフィルタに比べ、微粒子を捕捉できる
が、織物フィルタと比べると微粒子捕捉率が低いという
問題がある。Further, the filter made of inorganic fiber felt can capture fine particles as compared with the cordierite filter, but has a problem that the fine particle capturing rate is lower than that of the woven filter.
【０００８】そのため、フィルタユニットに、無機繊維
をランダムに積層してフェルト状に形成した無機繊維フ
ェルトを使用して小型のディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置を構成することが考えられている。For this reason, it has been considered to construct a small diesel particulate filter device using an inorganic fiber felt in which inorganic fibers are randomly laminated and formed into a felt shape in a filter unit.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無機繊
維を使用した場合には、この繊維が高温に曝されると劣
化する特性があるので、無機繊維フィルタの再生処理中
にＰＭの燃焼により、１，１００℃を超えるような異常
な高温に達する場合が生じると、無機繊維の粉化や短繊
維化等の劣化が生じるために、無機繊維フィルタの捕集
効率が低下し、フィルタの寿命を短くするという問題が
ある。However, when inorganic fibers are used, the fibers have a characteristic of deteriorating when exposed to a high temperature. If the temperature reaches an abnormally high temperature exceeding 100 ° C., deterioration of the inorganic fibers such as powdering and shortening of the fibers occurs, so that the collection efficiency of the inorganic fiber filter decreases and the life of the filter is shortened. There is a problem of doing.
【００１０】そのため、従来技術では、異常な高温状態
が発生しないように、無機繊維フィルタの温度を検知し
て、再生時に流す空気流量を制御することにより、再生
時の最高温度を制御している。Therefore, in the prior art, the maximum temperature at the time of regeneration is controlled by detecting the temperature of the inorganic fiber filter and controlling the flow rate of air flowing at the time of regeneration so that an abnormal high temperature state does not occur. .
【００１１】しかしながら、無機繊維フィルタの温度検
知で制御する場合には、無機繊維フィルタの温度が最高
限度温度を超えるのを検知してから空気量を制御するた
めに、温度上昇が激しく、一瞬にして１，１００℃を超
えるため、実質的な制御ができない場合が発生するの
で、無機繊維フィルタの無機繊維の劣化を完全に防止す
ることができない。However, when controlling by detecting the temperature of the inorganic fiber filter, the amount of air is controlled after detecting that the temperature of the inorganic fiber filter exceeds the maximum limit temperature. Since the temperature exceeds 1,100 ° C., a case where substantial control cannot be performed occurs, so that the deterioration of the inorganic fibers of the inorganic fiber filter cannot be completely prevented.
【００１２】そして、この無機繊維フィルタの捕集性能
は、高温による無機繊維フィルタの劣化の影響を受け、
しかも、この劣化の進展が、無機繊維フィルタ再生時の
温度状況によって異なってしまうために、無機繊維フィ
ルタの機能が低下して寿命になって交換が必要となる時
期を判定できないという問題がある。The collection performance of the inorganic fiber filter is affected by the deterioration of the inorganic fiber filter due to high temperature.
In addition, since the progress of the deterioration differs depending on the temperature condition at the time of regeneration of the inorganic fiber filter, there is a problem that the function of the inorganic fiber filter is deteriorated and it is not possible to determine when the life of the inorganic fiber filter needs to be replaced.
【００１３】本発明は、上記の従来技術の問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、ディーゼル
パティキュレートフィルタユニットを形成する無機繊維
フィルタの無機繊維が高温に曝されて劣化して、粉化や
短繊維化した場合に、その劣化状況を把握できて無機繊
維フィルタの適切な交換時期を感知できるフィルタ寿命
感知機能付きディーゼルパティキュレートフィルタユニ
ットを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to degrade the inorganic fibers of an inorganic fiber filter forming a diesel particulate filter unit by being exposed to a high temperature. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a diesel particulate filter unit having a filter life detecting function capable of grasping the state of deterioration of powdered or short fibers and detecting an appropriate replacement time of an inorganic fiber filter.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するためのフィルタ寿命感知機能付きディーゼルパティ
キュレートフィルタ（ＤＰＦ）ユニットは、以下のよう
に構成される。A diesel particulate filter (DPF) unit with a filter life sensing function for achieving the above object is configured as follows.
【００１５】１）本発明のフィルタ寿命感知機能付きデ
ィーゼルパティキュレートフィルタユニットは、排ガス
通路の上流側から順に、第１圧力センサ、無機繊維フィ
ルタ、第２圧力センサ、耐熱金属製の発泡金属フィルタ
を配設すると共に、前記第１圧力センサの第１検出値と
前記第２圧力センサの第２検出値に基づいて、前記無機
繊維フィルタと前記発泡金属フィルタの再生制御と、前
記無機繊維フィルタの劣化状態の判定を行う制御装置を
備えて構成される。1) A diesel particulate filter unit having a filter life sensing function according to the present invention comprises a first pressure sensor, an inorganic fiber filter, a second pressure sensor, and a heat-resistant metal foam metal filter in order from the upstream side of the exhaust gas passage. And controlling regeneration of the inorganic fiber filter and the metal foam filter based on a first detection value of the first pressure sensor and a second detection value of the second pressure sensor, and deteriorating the inorganic fiber filter. It comprises a control device for judging the state.
【００１６】つまり、ディーゼルパティキュレートフィ
ルタユニットの無機繊維フィルタの後方（下流側）に発
泡金属フィルタで構成し、更に、第１圧力センサを無機
繊維フィルタの前方（上流側）に、無機繊維フィルタの
後方且つ発泡金属フィルタの前方に第２圧力センサを設
置する。That is, a foamed metal filter is provided behind (downstream) the inorganic fiber filter of the diesel particulate filter unit, and the first pressure sensor is provided forward (upstream) of the inorganic fiber filter. The second pressure sensor is installed behind and in front of the foam metal filter.
【００１７】この発泡金属フィルタとは、フォームドメ
タル、多孔質金属、セルメット等と呼ばれる発泡金属で
形成したフィルタのことであり、材料は、ステンレス
鋼、パーマロイ、アルミニウム合金、銅等の多彩な金属
材料の中から、耐熱性や重量や価格等を勘案して採用す
る。The foamed metal filter is a filter formed of a foamed metal called a foamed metal, a porous metal, a cermet, etc., and is made of a variety of metals such as stainless steel, permalloy, aluminum alloy, and copper. Adopt from materials considering heat resistance, weight and price.
【００１８】２）上記のフィルタ寿命感知機能付きディ
ーゼルパティキュレートフィルタユニットにおいて、前
記制御装置が、前記第１検出値、又は、前記第１検出値
と前記第２検出値との圧力比に基づいて、前記無機繊維
フィルタの再生処理の制御を行うと共に、前記第２検出
値に基づいて、前記発泡金属フィルタの再生処理の制御
を行い、かつ、前記発泡金属フィルタの再生処理後の前
記第２検出値に基づいて、前記無機繊維フィルタの寿命
を判定するように構成される。2) In the diesel particulate filter unit with a filter life sensing function described above, the control device may be configured to control the first detection value or the pressure ratio between the first detection value and the second detection value. Controlling the regeneration process of the inorganic fiber filter, controlling the regeneration process of the foamed metal filter based on the second detection value, and performing the second detection after the regeneration process of the foamed metal filter. It is configured to determine the life of the inorganic fiber filter based on the value.
【００１９】つまり、第１圧力センサの第１検出値、又
は、前記第１圧力センサの検出値と前記第２圧力センサ
の第２検出値との圧力比により、無機繊維フィルタのＰ
Ｍの捕集量を検知し、第２圧力センサの検出値により発
泡金属フィルタのつまり具合を検知する。That is, the P value of the inorganic fiber filter is determined by the first detection value of the first pressure sensor or the pressure ratio between the detection value of the first pressure sensor and the second detection value of the second pressure sensor.
The trapped amount of M is detected, and the clogging of the metal foam filter is detected based on the detection value of the second pressure sensor.
【００２０】そして、第２圧力センサの検出値が所定の
値に達した場合に発泡金属フィルタの再生用のヒータに
通電し、捕集されたＰＭを燃焼除去する。When the value detected by the second pressure sensor reaches a predetermined value, a heater for regenerating the metal foam filter is energized to burn and remove the trapped PM.
【００２１】更に、燃焼除去後の第２圧力センサの検出
値が所定の値を超えた場合に、粉化又は短繊維化した無
機繊維が発泡金属フィルタに捕集されて発泡金属フィル
タが目詰まりしていると判断し、フィルタ交換時期とす
るものである。Further, when the detection value of the second pressure sensor after the combustion and removal exceeds a predetermined value, the powdered or shortened inorganic fibers are collected by the foamed metal filter and the foamed metal filter is clogged. It is determined that the filter has been replaced, and it is time to replace the filter.
【００２２】３）また、上記のフィルタ寿命感知機能付
きディーゼルパティキュレートフィルタユニットにおい
て、前記無機繊維フィルタを炭化ケイ素系、窒化ケイ素
系、シリカ系、アルミナ系の少なくともいずれか一つの
無機繊維を用いて形成する。3) In the diesel particulate filter unit having a filter life sensing function described above, the inorganic fiber filter may be made of at least one of silicon carbide, silicon nitride, silica, and alumina inorganic fibers. Form.
【００２３】４）そして、上記のフィルタ寿命感知機能
付きディーゼルパティキュレートフィルタユニットにお
いて、前記発泡金属フィルタを、Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ，
Ｙ，Ｎｉ，Ｍｏの内少なくとも２種以上の金属元素を含
む合金で形成する。4) In the diesel particulate filter unit having a filter life sensing function, the foamed metal filter is made of Fe, Cr, Al,
It is formed of an alloy containing at least two or more metal elements of Y, Ni, and Mo.
【００２４】以上の構成のフィルタ寿命感知機能付きデ
ィーゼルパティキュレートフィルタユニットによれば、
無機繊維フィルタの劣化状態、及び、その劣化に伴うＰ
Ｍ捕集効率の劣化を、後流側に設けた発泡金属フィルタ
の目詰まり状態で判断するので、走行状態によって大き
く異なる、無機繊維フィルタの寿命と交換時期を的確に
判断できる。According to the diesel particulate filter unit having the filter life sensing function having the above-described structure,
Deterioration state of inorganic fiber filter and P due to its deterioration
Since the deterioration of the M collection efficiency is determined based on the clogged state of the metal foam filter provided on the downstream side, it is possible to accurately determine the life and replacement time of the inorganic fiber filter, which greatly differs depending on the running state.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る実施の形態のフィルタ寿命感知機能付きディーゼルパ
ティキュレートフィルタユニットについて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A diesel particulate filter unit having a filter life sensing function according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２６】図１は本発明のフィルタ寿命感知機能付き
ディーゼルパティキュレートフィルタユニットを示す概
略説明図であり、図２は図１のディーゼルパティキュレ
ートフィルタユニットの無機繊維フィルタを示す、図１
のＡ−Ａ断面における模式的な断面図である。また、図
３は図２の無機繊維フィルタの一部分の領域を示す拡大
説明図であり、図４は図３の無機繊維フィルタの符号Ｂ
の領域を示す拡大説明図である。また、図５は本発明の
フィルタ寿命感知機能付きディーゼルパティキュレート
フィルタユニットの無機繊維フィルタの寿命感知のフロ
ーチャートである。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a diesel particulate filter unit with a filter life sensing function of the present invention, and FIG. 2 shows an inorganic fiber filter of the diesel particulate filter unit of FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is an enlarged explanatory view showing a partial region of the inorganic fiber filter of FIG. 2, and FIG. 4 is a symbol B of the inorganic fiber filter of FIG.
FIG. 4 is an enlarged explanatory view showing a region of FIG. FIG. 5 is a flowchart for detecting the life of the inorganic fiber filter of the diesel particulate filter unit having a filter life detecting function according to the present invention.
【００２７】図１に示すように、本発明の実施の形態の
フィルタ寿命感知機能付きディーゼルパティキュレート
フィルタユニット１は、ケース２と無機繊維フィルタ２
０と耐熱金属製の発泡金属フィルタ３０を有し、ケース
２は入口側排気管５と出口側排気管６とに連結されてい
る。As shown in FIG. 1, a diesel particulate filter unit 1 having a filter life sensing function according to an embodiment of the present invention comprises a case 2 and an inorganic fiber filter 2.
The case 2 is connected to an inlet-side exhaust pipe 5 and an outlet-side exhaust pipe 6.
【００２８】そして、このケース２の入口側に、無機繊
維フィルタ部材１０で形成された中空状円筒体である無
機繊維フィルタ２０が配置されており、この無機繊維フ
ィルタ２０の後方に耐熱金属製の発泡金属フィルタ３０
を設置し、その前面に発泡金属フィルタ３０用の第２再
生用ヒータ３１を設け、電源４６から電流を流すことに
より、発泡金属フィルタ３０を加熱し、捕集されたＰＭ
を燃焼除去するように構成されている。An inorganic fiber filter 20, which is a hollow cylindrical body formed of an inorganic fiber filter member 10, is disposed on the inlet side of the case 2. A heat-resistant metal made of a heat-resistant metal is provided behind the inorganic fiber filter 20. Foam metal filter 30
Is provided, a second regeneration heater 31 for the foamed metal filter 30 is provided on the front surface thereof, and an electric current is supplied from a power supply 46 to heat the foamed metal filter 30 and to collect the collected PM.
Is configured to be burned off.
【００２９】そして、無機繊維フィルタ２０は、その入
口側排気管５側が入口側端部２０ａで閉止され、ケース
２とこの無機繊維フィルタ２０の外周面２０ｂとの間に
排ガスＧの流入側通路である外側通路２２が形成され、
また、無機繊維フィルタ２０の中空部分が浄化された排
ガスＧｃが流出する内側通路２３となる。なお、無機繊
維フィルタ２０の出口側は内側通路２３を除いて出口側
端部２０ｃで閉鎖されている。The inorganic fiber filter 20 has its inlet side exhaust pipe 5 side closed at the inlet side end 20a, and a gas exhaust gas inflow side passage between the case 2 and the outer peripheral surface 20b of the inorganic fiber filter 20. An outer passage 22 is formed,
Further, the hollow portion of the inorganic fiber filter 20 serves as an inner passage 23 through which the purified exhaust gas Gc flows. Note that the outlet side of the inorganic fiber filter 20 is closed at the outlet side end 20 c except for the inner passage 23.
【００３０】第１圧力センサ４１を無機繊維フィルタ２
０の前面に設置し、第２圧力センサ４２を無機繊維フィ
ルタ２０と発泡金属フィルタ３０との間に設置すると共
に、これらの圧力センサ４１、４２の検出値ＰO1，ＰO2
を入力して、ディーゼルパティキュレートフィルタユニ
ット１の第１再生用ヒータ１５と第２再生用ヒータ３１
を制御する制御装置４０を設ける。この制御装置４０は
通常はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）内のエ
ンジンコントロールを行う制御装置の一部に組み入れら
れて設けられる。The first pressure sensor 41 is connected to the inorganic fiber filter 2.
0, the second pressure sensor 42 is installed between the inorganic fiber filter 20 and the foamed metal filter 30, and the detection values PO1, PO2 of these pressure sensors 41, 42 are provided.
And the first regeneration heater 15 and the second regeneration heater 31 of the diesel particulate filter unit 1 are input.
Is provided. The control device 40 is usually provided as a part of a control device for controlling an engine in an engine control unit (ECU).
【００３１】そして、図２及び図３に示すように、この
中空状円筒体の無機繊維フィルタ２０は、蛇腹状に折り
曲げながら、折り曲げ部分の一方側が円筒の外側に、他
方側が円筒の内部側に、また、その平坦部分が円筒の中
心に対して放射状になるように、巻き回された無機繊維
フィルタ部材１０で形成される。As shown in FIGS. 2 and 3, the hollow cylindrical inorganic fiber filter 20 is bent in a bellows shape, and one side of the bent portion is outside the cylinder and the other side is inside the cylinder. Also, the inorganic fiber filter member 10 is formed so that its flat portion is radial with respect to the center of the cylinder.
【００３２】この無機繊維フィルタ部材１０は、図４に
示すような構成をしており、上流側に配置される粗の構
造を有する無機繊維フェルト１１と、その下流側に配置
される密の構造を有する無機繊維フェルト１２とを重
ね、次に、この両面を、線径０．３ｍｍ，１５メッシュ
の耐熱金網１４、１５で挟んで形成される。The inorganic fiber filter member 10 has a structure as shown in FIG. 4 and has a coarse structure of an inorganic fiber felt 11 disposed on the upstream side and a dense structure disposed on the downstream side thereof. Then, the inorganic fiber felt 12 having the above-mentioned structure is overlapped, and the both sides are formed by sandwiching the heat-resistant wire meshes 14 and 15 having a wire diameter of 0.3 mm and 15 mesh.
【００３３】この粗構造の無機繊維フェルト１１は、繊
維径が比較的太い、例えば、線径１４μｍで長さ５０ｍ
ｍ程度の炭化ケイ素繊維をランダムに積層して形成す
る。また、密構造の無機繊維フェルト１２は、粗構造の
無機繊維フェルト１１よりも繊維径が細い、例えば、線
径９μｍで長さ５０ｍｍ程度の炭化ケイ素繊維をランダ
ムに積層して形成する。The coarse inorganic fiber felt 11 has a relatively large fiber diameter, for example, a wire diameter of 14 μm and a length of 50 m.
It is formed by randomly laminating about m silicon carbide fibers. The dense structure inorganic fiber felt 12 is formed by randomly laminating silicon carbide fibers having a fiber diameter smaller than that of the coarse structure inorganic fiber felt 11, for example, a wire diameter of 9 μm and a length of about 50 mm.
【００３４】なお、寸法の一例を上げれば、粗構造の無
機繊維フェルト１１、密構造の無機繊維フェルト１２の
厚さは、それぞれ３ｍｍ，３ｍｍであり、中空状円筒体
２０の外形は２００ｍｍφ，長さは１９０ｍｍである。As an example of the dimensions, the thickness of the inorganic fiber felt 11 having a coarse structure and the thickness of the inorganic fiber felt 12 having a dense structure are 3 mm and 3 mm, respectively, and the outer shape of the hollow cylindrical body 20 is 200 mmφ and long. The length is 190 mm.
【００３５】なお、ここでは、無機繊維に炭化ケイ素繊
維を用いているが、アルミナ系、窒化ケイ素、ムライト
系等の無機繊維を用いることもできる。Although silicon carbide fibers are used here as the inorganic fibers, inorganic fibers such as alumina-based, silicon nitride, and mullite-based fibers can also be used.
【００３６】また、この耐熱金網１４、１５は、少なく
とも元素として、鉄とアルミニウムとクロムとを含むＦ
ｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金製であり、少なくとも一方の金網１
５を通電可能に形成して、無機繊維フィルタ部材１０の
再生時の加熱用の第１再生ヒータ１５として使用し、こ
れに電源４５から電流を流すことにより無機繊維フィル
タ２０を加熱する。The heat-resistant wire meshes 14, 15 are made of F containing at least iron, aluminum and chromium as elements.
e-Al-Cr alloy and at least one wire mesh 1
5 is formed so as to be able to conduct electricity, and is used as a first regeneration heater 15 for heating at the time of regeneration of the inorganic fiber filter member 10, and the current is supplied from a power supply 45 to the inorganic fiber filter 20 to heat the inorganic fiber filter 20.
【００３７】以上の構成のディーゼルパティキュレート
フィルタユニット１によれば、ＰＭ捕集時には、入口側
排気管５から導入された排ガスＧは、外側通路２２経由
で無機繊維フィルタ２０内を通過して内側通路２３に至
り、そこから、発泡金属フィルタ３０内を通過し出口側
排気管６に抜ける。According to the diesel particulate filter unit 1 having the above configuration, the exhaust gas G introduced from the inlet side exhaust pipe 5 passes through the inorganic fiber filter 20 via the outer passage 22 to the inner side during PM collection. It reaches the passage 23, from which it passes through the foamed metal filter 30 and exits to the outlet side exhaust pipe 6.
【００３８】そして、排ガスＧ中のＰＭは無機繊維フィ
ルタ２０で６０％以上が、また、残りのＰＭが発泡金属
フィルタ３０を通過する際に捕捉され捕集される。The PM in the exhaust gas G is captured by the inorganic fiber filter 20 at 60% or more, and the remaining PM is captured when passing through the foamed metal filter 30.
【００３９】また、無機繊維フィルタ２０にある所定量
のＰＭが捕集され、目詰まりすると、この無機繊維フィ
ルタ２０の上流側に設置した第１圧力センサ４１の第１
圧力ＰO1が上昇し、また、発泡金属フィルタ３０にある
所定量のＰＭが捕集され、目詰まりすると、発泡金属フ
ィルタ３０の直前の上流側に設置した第２圧力センサ４
２の第２圧力ＰO2が上昇する。この第１圧力ＰO1と第２
圧力ＰO2の上昇によりそれぞれの再生時期を検知する。When a predetermined amount of PM in the inorganic fiber filter 20 is collected and clogged, the first pressure sensor 41 of the first pressure sensor 41 installed on the upstream side of the inorganic fiber filter 20 is used.
When the pressure P01 rises and a predetermined amount of PM in the foam metal filter 30 is collected and clogged, the second pressure sensor 4 installed upstream just before the foam metal filter 30
The second second pressure P02 rises. The first pressure PO1 and the second pressure
The respective regeneration times are detected based on the increase in the pressure P02.
【００４０】また、発泡金属フィルタ３０の再生処理後
の第２圧力ＰO2の上昇により、無機繊維フィルタ２０が
劣化して粉化及び短繊維化した無機繊維による発泡金属
フィルタ３０の目詰まりを検知し、これにより、無機繊
維フィルタ２０の劣化状態及び寿命を判断する。Further, the increase in the second pressure P02 after the regeneration processing of the foamed metal filter 30 causes the deterioration of the inorganic fiber filter 20 and the detection of clogging of the foamed metal filter 30 by the powdered and shortened inorganic fibers. Thus, the deterioration state and the life of the inorganic fiber filter 20 are determined.
【００４１】次に、以上のような構成のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタユニットのフィルタ寿命の感知制
御の流れについて図５を参照して説明する。Next, the flow of control for sensing the filter life of the diesel particulate filter unit having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
【００４２】この図５のフローは、各瞬間における制御
用プログラムの機能を示すフローではなく、ディーゼル
パティキュレートフィルタユニットのフィルタ寿命の感
知制御の大きな流れを示すフローであり、片方のフィル
タユニットから見た流れを示す。The flow shown in FIG. 5 is not a flow showing the function of the control program at each moment, but is a flow showing a large flow of control for sensing the filter life of the diesel particulate filter unit. Show the flow.
【００４３】実際には、ディーゼルパティキュレートフ
ィルタユニットの制御装置４０は複数のフィルタユニッ
ト１を操作し、一方のフィルタユニットでＰＭを捕集し
ている間に、他方のフィルタユニットを再生処理し、再
生後のフィルタユニットでＰＭを捕集し、この他方のフ
ィルタユニットの捕集中に一方のフィルタユニットを再
生処理している。In practice, the control unit 40 of the diesel particulate filter unit operates the plurality of filter units 1 and regenerates the other filter unit while collecting PM by one filter unit. PM is collected by the filter unit after regeneration, and one filter unit is subjected to regeneration processing to concentrate the other filter unit.
【００４４】なお、この図５のフローでは、フィルタユ
ニット１の上流側排気圧力を検出する第１圧力センサ４
１，下流側排気圧力を検出する第２圧力センサ４２の検
出値である第１圧力ＰO1と第２圧力ＰO2は適宜読み込ま
れ、判断時には最新の検出値となっているものとする。In the flow of FIG. 5, the first pressure sensor 4 for detecting the exhaust pressure on the upstream side of the filter unit 1 is used.
1. The first pressure P01 and the second pressure P02, which are the detection values of the second pressure sensor 42 for detecting the downstream exhaust pressure, are read as appropriate, and are assumed to be the latest detection values at the time of determination.
【００４５】先ず最初に、フィルタユニット１の制御機
能をスタートさせると、ステップＳ１１でＰＭ捕集を行
う。このＰＭ捕集は、第１圧力ＰO1が第１判定値Ｐａを
超えるまで行われる。First, when the control function of the filter unit 1 is started, PM is collected in step S11. This PM collection is performed until the first pressure P01 exceeds the first determination value Pa.
【００４６】つまり、ステップＳ１２で、第１圧力ＰO1
が予め設定された所定の第１判定値Ｐａを超えるか否か
をＰＭ捕集中に行い、ステップＳ１２の判断で、第１圧
力ＰO1が第１判定値Ｐａを超えない場合には、無機繊維
フィルタ２０の目詰まりの程度が小さく捕集継続可能と
判断し、ステップＳ１１に戻りＰＭ捕集を継続する。That is, in step S12, the first pressure P01
Is determined based on whether PM exceeds a predetermined first determination value Pa set in advance, and if the first pressure PO1 does not exceed the first determination value Pa in the determination in step S12, the inorganic fiber filter It is determined that the degree of clogging of 20 is small and collection can be continued, and the process returns to step S11 to continue PM collection.
【００４７】この無機繊維フィルタ２０で、ＰＭが６０
％以上捕捉し、残りのＰＭの一部が発泡金属フィルタ３
０に捕捉されるが、無機繊維フィルタ２０が目詰まりし
てくると、第１圧力センサ４１の第１圧力ＰO1が上昇し
てくる。The inorganic fiber filter 20 has a PM of 60
% Or more, and a part of the remaining PM is
However, when the inorganic fiber filter 20 is clogged, the first pressure PO1 of the first pressure sensor 41 increases.
【００４８】そして、ステップＳ１２の判断で、第１圧
力ＰO1が第１判定値Ｐａを超える場合には、フィルタユ
ニット１の無機繊維フィルタ２０の目詰まりが大きくな
って再生処理が必要であると判断し、ステップＳ１３に
行き無機繊維フィルタ２０の再生処理を行う。If the first pressure P01 exceeds the first judgment value Pa in the judgment of step S12, it is judged that the clogging of the inorganic fiber filter 20 of the filter unit 1 becomes large and the regeneration process is necessary. Then, the process goes to step S13 to perform a regeneration process of the inorganic fiber filter 20.
【００４９】なお、このステップＳ１２では、第１圧力
ＰO1が第１判定値Ｐａを超えるか、否かで再生制御して
いるが、第１圧力ＰO1と第２圧力ＰO2の圧力比で判断す
る場合には、「ＰO1≧Ｐａ」の代わりに、「（ＰO1／Ｐ
O2）≧Ｐａ’」とする。In step S12, the regeneration control is performed based on whether or not the first pressure P01 exceeds the first determination value Pa. However, when the determination is made based on the pressure ratio between the first pressure P01 and the second pressure P02. Instead of “PO1 ≧ Pa”, “(PO1 / P
O2) ≧ Pa ′ ”.
【００５０】このステップＳ１３における再生処理を予
め設定された時間で終了した後に、ステップＳ１４に行
き、このステップＳ１４で、第２圧力ＰO2が予め設定さ
れた第２判定値Ｐｂを超えるか否かを判断して、第２圧
力ＰO2が第２判定値Ｐｂを超えない場合には、発泡金属
フィルタ３０の目詰まりが小さく、ステップＳ１１〜ス
テップＳ１３の繰り返しが可能と判断しステップＳ１１
のＰＭ捕集に戻る。After the regeneration process in step S13 has been completed for a preset time, the process proceeds to step S14, in which it is determined whether the second pressure P02 exceeds a second determination value Pb set in advance. If it is determined that the second pressure PO2 does not exceed the second determination value Pb, it is determined that the clogging of the metal foam filter 30 is small, and that steps S11 to S13 can be repeated, and step S11 is determined.
Return to PM collection.
【００５１】そして、発泡金属フィルタ３０が、ＰＭや
劣化して無機繊維フィルタ２０から離脱した無機繊維を
捕捉して目詰まりしてくるので、第２圧力センサ４１の
圧力ＰO2が上昇する。Then, the metal foam filter 30 catches PM and the inorganic fiber which has degraded and separated from the inorganic fiber filter 20 and becomes clogged, so that the pressure P02 of the second pressure sensor 41 increases.
【００５２】そのため、ステップＳ１４で、第２圧力Ｐ
O2が第２判定値Ｐｂを超える場合には、フィルタユニッ
ト１の発泡金属フィルタ３０の目詰まりが大きくなって
発泡金属フィルタ３０の再生処理が必要であると判断
し、ステップＳ１５に行き、第２再生ヒータ３１に通電
して発泡金属フィルタ３０の再生処理を行う。Therefore, in step S14, the second pressure P
If O2 exceeds the second determination value Pb, it is determined that the clogging of the foamed metal filter 30 of the filter unit 1 has increased and the regeneration process of the foamed metal filter 30 is necessary. The regeneration heater 31 is energized to perform a regeneration process on the foamed metal filter 30.
【００５３】このステップＳ１５の発泡金属フィルタ３
０の再生処理を予め設定された時間で終了した後に、ス
テップＳ１６で、第２圧力ＰO2が予め設定された第３判
定値Ｐｃを超えるか否かを判断して、第２圧力ＰO2が第
３判定値Ｐｃを超えない場合には、無機繊維フィルタ２
０の寿命は未だであり、ステップＳ１１〜ステップＳ１
５の繰り返しが可能であると判断し、ステップＳ１１の
ＰＭ捕集に戻る。The foam metal filter 3 in step S15
After the regeneration process of 0 has been completed for a preset time, it is determined in step S16 whether the second pressure P02 exceeds a third determination value Pc set in advance, and the second pressure P02 becomes the third pressure P2. If the determination value Pc is not exceeded, the inorganic fiber filter 2
0 has not yet reached the life, and steps S11 to S1
It is determined that Step 5 can be repeated, and the process returns to Step S11 to collect PM.
【００５４】そして、無機繊維フィルタ２０の再生時に
異常に高い燃焼が生じ、無機繊維が粉化や短繊維化して
無機繊維フィルタ２０の部分から離脱すると、この離脱
した繊維を発泡金属フィルタ３０で捕捉する。そのた
め、無機繊維フィルタ２０が劣化すると、離脱した繊維
が発泡金属フィルタ３０に蓄積し、第２圧力ＰO2がもと
に復帰しなくなる。When the inorganic fiber filter 20 is regenerated and abnormally high combustion occurs, and the inorganic fibers are powdered or shortened and separated from the inorganic fiber filter 20, the separated fibers are captured by the metal foam filter 30. I do. Therefore, when the inorganic fiber filter 20 is deteriorated, the detached fibers are accumulated in the foamed metal filter 30, and the second pressure P02 does not return to the original state.
【００５５】そして、ステップＳ１６で、第２圧力ＰO2
が第３判定値Ｐｃを超える場合には、フィルタユニット
１の発泡金属フィルタ３０の目詰まりが大きくなってい
て、無機繊維フィルタ２０が寿命であると判断して、ス
テップＳ１７に行き、フィルタ寿命であるとして、警告
ランプの点灯やブザー音の発生や警告メッセージの通告
等の警報を出し、ステップＳ１１に戻り、警報を出しな
がら、ステップＳ１１〜ステップＳ１７の繰り返しを行
う。Then, in step S16, the second pressure P02
Exceeds the third determination value Pc, it is determined that the clogging of the foamed metal filter 30 of the filter unit 1 has increased and the inorganic fiber filter 20 has reached the end of its life. If there is, an alarm such as lighting of a warning lamp, generation of a buzzer sound, or notification of a warning message is issued, and the process returns to step S11, and steps S11 to S17 are repeated while issuing the alarm.
【００５６】これにより、無機繊維フィルタ２０の捕集
効率が落ちて寿命になっていることを検知でき、この警
報を運転者等が感知して、フィルタユニット１の交換を
行う。As a result, it is possible to detect that the collection efficiency of the inorganic fiber filter 20 has fallen and the service life has expired, and the driver or the like senses this alarm and replaces the filter unit 1.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るフィ
ルタ寿命感知機能付きディーゼルパティキュレートフィ
ルタユニットによれば、走行条件によって異なる個々の
フィルタの寿命判定において、無機繊維フィルタの劣化
状態を、発泡金属フィルタが無機繊維フィルタから離脱
した繊維を捕捉した量から推定して、無機繊維フィルタ
の寿命を感知することができるので、無機繊維フィルタ
の交換時期を明確に知ることができる。そのため、この
フィルタ寿命感知機能付きディーゼルパティキュレート
フィルタユニットを使用したディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置は、ディーゼルエンジン等の排ガス浄化
に極めて有効な手段となる。As described above, according to the diesel particulate filter unit with a filter life sensing function according to the present invention, the deterioration state of the inorganic fiber filter is determined by foaming in the life judgment of each filter that varies depending on the running conditions. Since the life of the inorganic fiber filter can be sensed by estimating the amount of the fibers that have detached from the inorganic fiber filter by the metal filter, the replacement time of the inorganic fiber filter can be clearly known. Therefore, the diesel particulate filter device using the diesel particulate filter unit with the filter life sensing function is an extremely effective means for purifying exhaust gas of a diesel engine or the like.
【図１】本発明の実施の形態のフィルタ寿命感知機能付
きディーゼルパティキュレートフィルタユニットを示す
概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a diesel particulate filter unit with a filter life sensing function according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のフィルタ寿命感知機能付きディーゼルパ
ティキュレートフィルタユニットの無機繊維フィルタを
示す図１のＡ−Ａ断面図である。2 is a cross-sectional view of the inorganic particulate filter of the diesel particulate filter unit with a filter life sensing function of FIG. 1 taken along the line AA in FIG. 1;
【図３】図２の無機繊維フィルタの一部分の領域を示す
拡大説明図である。FIG. 3 is an enlarged explanatory view showing a partial region of the inorganic fiber filter of FIG. 2;
【図４】図３の無機繊維フィルタの符号Ｂの領域を示す
拡大説明図である。FIG. 4 is an enlarged explanatory view showing a region denoted by reference numeral B of the inorganic fiber filter of FIG. 3;
【図５】本発明に係るフィルタ寿命感知機能付きディー
ゼルパティキュレートフィルタユニットのフィルタの寿
命感知のフローチャートである。FIG. 5 is a flow chart of a filter life detection of the diesel particulate filter unit with a filter life detection function according to the present invention.
１ フィルタ寿命感知機能付きディーゼルパティキュ
レートフィルタユニット １０ 無機繊維フィルタ部材 ２０ 無機繊維フィルタ（中空状円筒体） １５ 第１再生用ヒータ（耐熱金属金網） ３０ 発泡金属フィルタ ３１ 第２再生用ヒータ ４１ 第１圧力センサ ４２ 第２圧力センサReference Signs List 1 diesel particulate filter unit with filter life sensing function 10 inorganic fiber filter member 20 inorganic fiber filter (hollow cylindrical body) 15 first regeneration heater (heat-resistant metal wire mesh) 30 foam metal filter 31 second regeneration heater 41 first Pressure sensor 42 Second pressure sensor
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ａ Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) B01D 46/42 B01D 46/42 A
Claims (4)
センサ、無機繊維フィルタ、第２圧力センサ、耐熱金属
製の発泡金属フィルタを配設すると共に、前記第１圧力
センサの第１検出値と前記第２圧力センサの第２検出値
に基づいて、前記無機繊維フィルタと前記発泡金属フィ
ルタの再生制御と、前記無機繊維フィルタの劣化状態の
判定を行う制御装置を備えたフィルタ寿命感知機能付き
ディーゼルパティキュレートフィルタユニット。1. A first pressure sensor, an inorganic fiber filter, a second pressure sensor, and a heat-resistant metal foam metal filter are disposed in this order from an upstream side of an exhaust gas passage, and a first detection value of the first pressure sensor is provided. With a filter life sensing function including a control device for performing regeneration control of the inorganic fiber filter and the foamed metal filter based on a second detection value of the second pressure sensor and determining a deterioration state of the inorganic fiber filter. Diesel particulate filter unit.
は、前記第１検出値と前記第２検出値との圧力比に基づ
いて、前記無機繊維フィルタの再生処理の制御を行うと
共に、前記第２検出値に基づいて、前記発泡金属フィル
タの再生処理の制御を行い、かつ、前記発泡金属フィル
タの再生処理後の前記第２検出値に基づいて、前記無機
繊維フィルタの寿命を判定することを特徴とする請求項
１記載のフィルタ寿命感知機能付きディーゼルパティキ
ュレートフィルタユニット。2. The control device controls the regeneration process of the inorganic fiber filter based on the first detection value or a pressure ratio between the first detection value and the second detection value, Based on the second detection value, the control of the regeneration processing of the metal foam filter is performed, and the life of the inorganic fiber filter is determined based on the second detection value after the regeneration processing of the metal foam filter. The diesel particulate filter unit according to claim 1, wherein the filter life detecting function is provided.
系、窒化ケイ素系、シリカ系、アルミナ系の少なくとも
いずれか一つの無機繊維を用いて形成することを特徴と
する請求項１又は２に記載のフィルタ寿命感知機能付き
ディーゼルパティキュレートフィルタユニット。3. The inorganic fiber filter according to claim 1, wherein the inorganic fiber filter is formed using at least one of silicon carbide, silicon nitride, silica, and alumina inorganic fibers. Diesel particulate filter unit with filter life sensing function.
Ａｌ，Ｙ，Ｎｉ，Ｍｏの内少なくとも２種以上の金属元
素を含む合金で形成することを特徴とする請求項１〜３
のいずれか１項に記載のフィルタ寿命感知機能付きディ
ーゼルパティキュレートフィルタユニット。4. The foamed metal filter is made of Fe, Cr,
4. An alloy containing at least two metal elements of Al, Y, Ni, and Mo.
The diesel particulate filter unit with a filter life sensing function according to any one of the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311569A JP2002115526A (en) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | Diesel particulate filter unit with filter service life sensing function |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311569A JP2002115526A (en) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | Diesel particulate filter unit with filter service life sensing function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=18791305
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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- 2000-10-12 JP JP2000311569A patent/JP2002115526A/en active Pending
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