JP2002115526A - 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 - Google Patents
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Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/04—Filtering activity of particulate filters
Landscapes
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】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。 【解決手段】上流側から、第１圧力センサ４１、前記無
機繊維フィルタ２０、第２圧力センサ４２、発泡金属フ
ィルタ３０を順に配置すると共に、前記第１圧力センサ
４１の第１検出値ＰO1と前記第２圧力センサ４２の第２
検出値ＰO2に基づいて、前記両フィルタ２０、３０の再
生制御と、前記無機繊維フィルタ２０の劣化判定を行う
制御装置４０を備えて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構成する。
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。 【解決手段】上流側から、第１圧力センサ４１、前記無
機繊維フィルタ２０、第２圧力センサ４２、発泡金属フ
ィルタ３０を順に配置すると共に、前記第１圧力センサ
４１の第１検出値ＰO1と前記第２圧力センサ４２の第２
検出値ＰO2に基づいて、前記両フィルタ２０、３０の再
生制御と、前記無機繊維フィルタ２０の劣化判定を行う
制御装置４０を備えて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構成する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
％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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
拡大説明図である。
【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。
拡大説明図である。
【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。
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。
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
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
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
Claims (4)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 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。 - 【請求項３】 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。 - 【請求項４】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311569A JP2002115526A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311569A JP2002115526A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115526A true JP2002115526A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18791305
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000311569A Pending JP2002115526A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002115526A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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