JP2005127298A - ディーゼルエンジンの粒状物低減システム及び低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】注油ノズルの電源から電気の供給を受けて、ディーゼル粒子フィルターを再生することができるディーゼルエンジンの粒状物低減システム及びその方法を提供する。
【解決手段】本発明によるディーゼルエンジンの粒状物低減システムは、ディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）、電源供給装置、ヒーター、送風機及び制御ユニットを含んで構成される。ディーゼル粒子フィルターは、排気ガスに含まれる粒状物を捕集する。ヒーターは、ＤＰＦを加熱する。送風機は、ＤＰＦに空気を供給する。制御ユニットは、電源供給装置からヒーターと送風機への電源供給を制御する。電源供給装置は、電源を含む給油ノズルである。給油ノズルを通じて供給される電源を利用して、ディーゼル粒子フィルターを再生する。
【選択図】図１

Description

本発明はディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する技術に係り、より詳しくは、ディーゼル粒子フィルターを利用してディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒状物を低減させるシステム及びその方法に関する。

自動車の有害排気ガスに対する規制が強化されることによって、長い間排気ガスの低減が重要な技術的問題となっている。
有害排気ガスの排出が相対的に多いディーゼル車両の場合、排気ガスの浄化は非常に重要な問題である。特に、燃料の不完全燃焼に主に起因する粒状物（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒｓ）の低減が要求されている。そして、これら粒状物の排出を減らすために、多様な技術が導入されている。
粒状物を減らすための最も一般的な技術としては、排気ガス成分中、粒状物を捕集し、捕集した粒状物をバーナーやヒーターなどによって発火温度以上に加熱することによって、粒状物を除去するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）技術がある。

ＤＰＦ技術においては、ＤＰＦ内に捕集されたすす（ｓｏｏｔ）を酸化させて、再生する過程が必要であるが、この再生方式によって多様な概念のＤＰＦ技術が開発されている。例えば、添加剤を利用する受動方式のＤＰＦ、受動方式のＣＲＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｔｒａｐ）、能動方式のＣＰＦ（Ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）、及び能動方式のＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）などがある。

これらのうち、受動方式は、一定の条件が満たされる運転モードではＤＰＦ内で連続的にすすの酸化が起こるが、一定の条件が満たされないとすすの酸化が起こらないから、例えば、排気ガス温度が相対的に低い市内走行中心の車両には適用することが困難である。通常の乗用車の場合には、再生時、排気ガス温度をヒーターや燃料噴射計の制御を通じて人為的に上昇させる能動方式が適している。つまり、ＣＰＦ及びＤＰＮＲ技術が乗用車により適している。そして、ＣＰＦやＤＰＮＲ技術においては、走行中にＤＰＦの再生が行なわれている。

高速または高負荷状態の排気ガス温度がより高い状態では、円滑なＤＰＦの再生が可能であるが、負荷が低い運転条件である状態では、ＤＰＦの再生のためには、排気ガスの温度を強制的に上昇させなければならないとの問題がある。

そこで、燃焼が終了した状態で再び燃料を噴射するポストインジェクションにより、排気ガス温度を上昇させている。具体的には、ＣＰＦ上流側にＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が配置されて、排気ガスの温度を上昇させている。

しかし、このようなポストインジェクションが行われると、ＤＰＦの再生のみのために燃料が消耗されるので燃費が悪化する。
また、遅すぎる燃料噴射のため燃料がシリンダー内壁の潤滑油層表面に噴射されて、燃料によってオイルが稀薄になる問題が発生することがある。さらにまた、再生時点を決定することも容易ではない。
特開２００３−９０２１０号公報 特開２００２−３４９２４１号公報 特開２００２−３３２８９９号公報

本発明は前述したような問題点を解決するために創出されたものであって、給油ノズルの電源から電気の供給を受けて、ディーゼル粒子フィルターを再生することができるディーゼルエンジンの粒状物低減システム及びその方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明によるディーゼルエンジンの粒状物低減システムは、排気ガスに含まれる粒状物を捕集するディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）と；電源供給装置と；前記電源供給装置から電源の供給を受けて、前記ＤＰＦを加熱できるように構成されるヒーターと；前記電源供給装置から電源の供給を受けて、前記ＤＰＦに空気を供給できるように構成される送風機と；及び前記電源供給装置から前記ヒーター及び前記送風機への電源供給を制御する制御ユニット；を含むことを特徴とする。

前記電源供給装置は、電源を含む給油ノズルであって、前記制御ユニットは、前記給油ノズルが車両の燃料注入口に挿入されると、前記給油ノズルの前記電源に電気的に連結されることが好ましい。

前記制御ユニットは、前記燃料注入口の近くに形成される電源供給プラグを含み、前記給油ノズルには前記電源供給プラグが挿入できる電源供給ソケットが形成されることが好ましい。

前記電源供給プラグと前記電源供給ソケットは、前記給油ノズルが前記燃料注入口に挿入された場合、前記電源供給プラグが前記電源供給ソケットに挿入されるように配置されることが好ましい。

前記ヒーターは前記ＤＰＦの上流側に配置されることが好ましい。

温度センサーをさらに含んで、前記ヒーターの温度を検出して相当する信号を生成すと共に、前記制御ユニットは、前記温度センサーから受信される前記ヒーターの温度を示す信号に基づいて、前記ヒーターの温度が設定された温度に到達するまで、前記ヒーターに電源が供給されるように制御することが好ましい。

本発明による、ディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）を利用する粒状物低減方法は、前記ＤＰＦを利用して排気ガスに含まれる粒状物を捕集する捕集段階；及び前記ＤＰＦによって捕集された粒状物を除去することによって前記ＤＰＦを再生する再生段階を含み、前記再生段階は、前記ＤＰＦによって捕集された粒状物が燃焼できるように外部電源供給装置から供給される電源を利用して前記ＤＰＦを加熱する加熱段階；及び前記ＤＰＦに空気を送る送風段階を含むことを特徴とする。

前記外部電源供給装置は、電源が設けられる給油ノズルであることが好ましい。

前記加熱段階は、前記給油ノズルから供給される電源を利用して前記ＤＰＦの近くに配置されるヒーターを駆動することによって行なわれることが好ましい。

前記ヒーターは前記ＤＰＦの上流側に配置されることが好ましい。

前記加熱段階において、前記ヒーターはその温度が設定された温度に到達するまで駆動されることが好ましい。

前記加熱段階において、前記ヒーターはその温度が前記設定された温度に到達した後には駆動されないことがさらに好ましい。

前記送風段階は、前記給油ノズルから供給される電源を利用して送風機を駆動することによって行なわれることが好ましい。

本発明は、外部電源を利用してＤＰＦを再生することによって、車両が停止中である場合にもＤＰＦを再生することができる。
特に、給油ノズルに設けられた外部電源を利用して給油中にＤＰＦを再生することによって、走行中ＤＰＦの再生による排気ガス特性の悪化を防止することができる。
さらに、車両の燃料注入口近くに設けられる電源供給プラグと給油ノズルに設けられる電源供給ソケットを利用することによって、給油時に簡便で安全にＤＰＦを再生することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施例による粒状物低減システム１０は、ディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）１１と、電源供給装置１３と、ヒーター１５と、送風機１７と、制御ユニット１９を含む。

ＤＰＦ１１は、ディーゼルエンジン２１の排気ガス排出通路２３上に配置されて排気ガスに含まれる粒状物を捕集する。
ヒーター１５は、電源供給装置１３から供給される電源によって駆動され、電源が供給されるとヒーター１５は熱を発する。例えば、ヒーター１５は大きい電気抵抗を有するコイルとすることができる。ヒーター１５はその発生する熱によりＤＰＦ１１が加熱できるようにＤＰＦ１１の近くに配置されるのが好ましい。ヒーター１５は、ＤＰＦ１１上流側の排気ガス排出通路２３上に配置される。
送風機１７は、電源供給装置１３から供給される電源によって駆動され、電源が供給されると送風機１７は空気をＤＰＦ１１に向けて送る。

本実施例においては、電源供給装置１３は電源を含む給油ノズルとして構成されている。給油ノズルは、車両に燃料を注入するために用いられる一般的な給油ノズルとすることができる。給油ノズルは一般にその駆動のために必要な電源を含んでいるので、本発明の実施例ではこれをヒーター１５及び送風機１７を駆動する電源として利用する。
制御ユニット１９は、給油ノズルの電源からヒーター１５及び送風機１７への電源供給を制御する。つまり、制御ユニット１９はヒーター１５及び送風機１７の駆動を制御する。制御ユニット１９は、マイクロプロセッサー、メモリ、及び関連ハードウェアとソフトウェアを含み、以下で説明するロジックにしたがう制御方法を行なうようにプログラムされる。

図２に示すように、制御ユニット１９は車両２５の燃料注入口２７近くに設けられる電源供給プラグ２９を含む。そして、給油ノズルには電源供給プラグ２９が挿入できる電源供給ソケット３１が設けられる。電源供給プラグ２９と電源供給ソケット３１は、給油ノズルの前端部１３ａが燃料注入口２７に挿入される場合、電源供給プラグ２９が電源供給ソケット３１に挿入されるように配置される。

電源供給プラグ２９が電源供給ソケット３１に挿入されると、つまり、電源供給プラグ２９と電源供給ソケット３１が電気的に連結されると、給油ノズルの電源が、制御ユニット１９に供給される。つまり、給油ノズルの電源から制御ユニット１９に電流が流れる。
つまり、給油ノズルが車両２５の燃料注入口２７に挿入されると、制御ユニット１９は給油ノズルの電源から、電流の供給を受ける。そして、制御ユニット１９は供給を受けた電流がヒーター１５及び送風機１７に選択的に供給されるように制御する。

電流がヒーター１５に供給されると、ヒーター１５は熱を発する。そして、ＤＰＦ１１がヒーター１５から発生した熱によって加熱されることにより、ＤＰＦ１１によって捕集された粒状物が燃焼する。
そして、電流が送風機１７に供給されると、送風機１７は空気をＤＰＦ１１に供給する。したがって、ＤＰＦ１１に存在する燃焼されて残った粒状物がＤＰＦ１１から排出される。

本発明の実施例による粒状物低減システム１０は、ヒーター１５の温度を検出して相当する信号を生成する温度センサー３３をさらに含むのが好ましい。
制御ユニット１９は、温度センサー３３で生成されたヒーター１５の温度を示す信号を受信し、受信した信号に基づいてヒーター１５の駆動を制御する。
制御ユニット１９は、ヒーター１５の温度が設定された温度に到達するまでヒーター１５に電流が供給されるように制御する。設定された温度はＤＰＦ１１に捕集されている粒状物が燃焼できる温度にすることができる。例えば、設定された温度は６００℃とすることができる。

以下、図３を参照して、本発明の実施例によるディーゼルエンジンの粒状物低減方法について説明する。

本発明の実施例による粒状物低減方法は、前記のような実施例による粒状物低減システムを利用することができ、ＤＰＦ１１を利用してエンジン排気ガスに含まれる粒状物を捕集する捕集段階（Ｓ３１０）と、ＤＰＦ１１に捕集された粒状物を除去することによってＤＰＦ１１を再生する再生段階（Ｓ３２０）を含む。

前記のＤＰＦ１１を再生する段階（Ｓ３２０）は、ＤＰＦ１１によって捕集された粒状物が燃焼できるように給油ノズルから供給される電源を利用してＤＰＦ１１を加熱する加熱段階（Ｓ３２１）と、ＤＰＦ１１に空気を送る送風段階（Ｓ３２３）を含む。

ＤＰＦ１１を加熱する段階（Ｓ３２１）は、給油ノズルから供給される電源を利用してＤＰＦ１１の近くに設けられるヒーター１５を駆動することによって行なわれることが好ましい。
そして、ＤＰＦ１１を加熱する段階（Ｓ３２１）で、ヒーター１５はその温度が設定された温度に到達するまで駆動されるのが好ましく、その温度が設定された温度に到達した後には駆動されないことが好ましい。
また、ＤＰＦ１１に空気を送る段階（Ｓ３２３）は、給油ノズルから供給される電源を利用して送風機１７を駆動することによって行なわれることが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その技術的範囲に含まれる全ての変更及び／または修正を含む。

本発明は、ディーゼル車両の排気ガス浄化システムに適用することができる。

本発明の実施例によるディーゼルエンジンの粒状物低減システムを概略的に示す図面である。 図１での電源供給装置を示す図面である。 本発明の実施例によるディーゼルエンジンの粒状物低減方法を概略的に示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 粒状物低減システム
１１ ディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）
１３ 電源供給装置
１３ａ 前端部
１５ ヒーター
１７ 送風機
１９ 制御ユニット
２１ ディーゼルエンジン
２３ 排気ガス排出通路
２５ 車両
２７ 燃料注入口
２９ 電源供給プラグ
３１ 電源供給ソケット

Claims (13)

1. 排気ガスに含まれる粒状物を捕集するディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）；
   電源供給装置；
   前記電源供給装置から電源の供給を受けて、前記ＤＰＦを加熱できるように構成されるヒーター；
   前記電源供給装置から電源の供給を受けて、前記ＤＰＦに空気を供給できるように構成される送風機；及び
   前記電源供給装置から前記ヒーター及び前記送風機への電源供給を制御する制御ユニット；
   を含むことを特徴とするディーゼルエンジンの粒状物低減システム。
2. 前記電源供給装置は、電源を含む給油ノズルであって、
   前記制御ユニットは、前記給油ノズルが車両の燃料注入口に挿入されると、前記給油ノズルの前記電源に電気的に連結されることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減システム。
3. 前記制御ユニットは、前記燃料注入口の近くに形成される電源供給プラグを含み、
   前記給油ノズルには前記電源供給プラグが挿入できる電源供給ソケットが形成されることを特徴とする、請求項２に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減システム。
4. 前記電源供給プラグと前記電源供給ソケットは、前記給油ノズルが前記燃料注入口に挿入された場合、前記電源供給プラグが前記電源供給ソケットに挿入されるように配置されることを特徴とする、請求項３に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減システム。
5. 前記ヒーターは前記ＤＰＦの上流側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減システム。
6. 温度センサーをさらに含んで、前記ヒーターの温度を検出して相当する信号を生成すと共に、
   前記制御ユニットは、前記温度センサーから受信される前記ヒーターの温度を示す信号に基づいて、前記ヒーターの温度が設定された温度に到達するまで、前記ヒーターに電源が供給されるように制御することを特徴とする、請求項１に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減システム。
7. ディーゼル粒子フィルター（ＤＰＦ）を利用する粒状物低減方法であって、
   前記ＤＰＦを利用して排気ガスに含まれる粒状物を捕集する捕集段階；及び
   前記ＤＰＦによって捕集された粒状物を除去することによって前記ＤＰＦを再生する再生段階を含み、
   前記再生段階は、
   前記ＤＰＦによって捕集された粒状物が燃焼できるように外部電源供給装置から供給される電源を利用して前記ＤＰＦを加熱する加熱段階；及び
   前記ＤＰＦに空気を送る送風段階；
   を含むことを特徴とするディーゼルエンジンの粒状物低減方法。
8. 前記外部電源供給装置は、電源が設けられる給油ノズルであることを特徴とする、請求項７に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減方法。
9. 前記加熱段階は、前記給油ノズルから供給される電源を利用して、前記ＤＰＦの近くに配置されるヒーターを駆動することによって行なわれることを特徴とする、請求項８に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減方法。
10. 前記ヒーターは前記ＤＰＦの上流側に配置されることを特徴とする、請求項９に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減方法。
11. 前記加熱段階において、前記ヒーターはその温度が設定された温度に到達するまで駆動されることを特徴とする、請求項９に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減方法。
12. 前記加熱段階において、前記ヒーターはその温度が前記設定された温度に到達した後には駆動されないことを特徴とする、請求項１１に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減方法。
13. 前記送風段階は、前記給油ノズルから供給される電源を利用して送風機を駆動することによって行なわれることを特徴とする、請求項８に記載のディーゼルエンジンの粒状物低減方法。

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