JP2842128B2 - 排気ガス後処理装置の排気ガス漏れ検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関から排
出される排気ガス中のパティキュレートを補集する排気
ガス後処理装置、詳しくは、パティキュレートトラップ
への排気ガス量を規制する制御弁の排気ガス漏れ検知装
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の排気ガス中には、
カーボン微粒子等を核としたパティキュレートが混入し
ていて、このパティキュレートを大気中に放出すること
なく補集するのに、ディーゼル機関の排気ガス流路上に
は、排気ガス後処理装置が設けられている。

【０００３】排気ガス後処理装置は、パティキュレート
を補集するフィルタや加熱装置から構成されていて、分
岐される排気ガス流路にそれぞれに配設されており、パ
ティキュレートが所定量フィルタに蓄積されるか或いは
機関運転から所定時間毎に加熱装置を作動させ、パティ
キュレートを燃焼させてトラップ部の再生処理を行なっ
ている。また、トラップ部の再生時には、排気ガス流路
に設けた制御弁を適時作動させて、再生すべきトラップ
部側への排気ガスの流入を妨げて再生処理を行ない、他
方のトラップ部側に排気ガスを導入してパティキュレー
トを補集しており、トラップの耐久性を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した排
気ガス後処理装置では、制御弁の状態（弁漏れや動作不
備等）をトラップ部前方の管内圧力を圧力センサで検知
し、測定値が設定値以上に上がると制御弁の故障として
故障表示をしている。

【０００５】しかしながら、圧力が制御弁の故障のパラ
メータとする場合、トラップ部前部の排気ガス温度とト
ラップ内の温度との差が多き過ぎると、その温度の影響
で圧力が検知できなかったり、あるいは、検出できても
絶対値が小さいなどの不具合がある。このような状態と
なって、排気ガスが漏れが検出できないと、フィルタ再
生時（燃焼する時）のトラップ内の空気量が過多とな
り、ヒータ等の加熱処理のエネルギー損失を招き、パテ
ィキュレートの燃焼効率すなわちフィルタ再生効率の低
下につながる問題を有している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明のエンジ
ンより排出される排気ガスのガス流路に配設されたトラ
ップ部で上記排気ガス中のパティキュレートを補集する
排気ガス後処理装置の排気ガス漏れ検知装置は、上記ト
ラップ部が再生状態になるとき、同トラップ部へ流れる
排気ガスを遮断する制御弁と、上記制御弁より排気ガス
の流れ方向に対して上流側に位置する排気流路に設けた
第１の温度検知手段と、上記制御弁とトラップ部との間
に位置する排気流路に設けた第２の温度検知手段と、上
記トラップ再生時に上記第１及び第２の温度検知手段か
らの検知情報を所定時間読込み、その所定時間内におけ
る上記第１の温度検知手段からの検知情報に対応して上
記第２の温度検知手段の検知情報が一定量増加したとき
に弁故障信号を出力する制御手段と、上記制御手段から
の弁故障信号より上記制御弁の故障を表示する表示手段
とを有する

【０００７】

【作用】制御弁より排気ガスの流れ方向に対して上流側
に設けた第１の温度検知手段によって機関動作中の排気
ガス温度が検知され、同制御弁とトラップ部との間に設
けた第２の温度検知手段により、トラップ再生時におけ
る上記制御弁とトラップとの間の排ガス気温度が検知さ
れる。第１の温度検知手段の検知する検知情報は、機関
の運転状態によって上下変動し、第２の温度検知手段の
検知する検知情報は、上記制御弁が閉じられることでそ
の配設部位への排気ガスの供給が断たれ、かつ大気等に
より冷却されて下降する。このとき、制御弁が開いてい
ると第１の温度検知手段で検知する排気ガスが第２の温
度検知手段の検知する排気ガスと混合され、第２の温度
検知手段が検知する検知情報は上昇する。制御手段は、
第１，第２の温度検知手段によって検出された排ガス温
度をトラップ再生中に所定時間読込み、この時間内で第
２の温度検知手段の検知する検知情報が一定量増加する
と、弁が開いていると判断して弁故障信号を出力して表
示手段を作動させる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図１において、符号１は排気ガス後処理装置を示
し、この排気ガス後処理装置１は、ディーゼルエンジン
Ｅ（以下「エンジンＥ」と記す）に用いられる。エンジ
ンＥの排気マニホールド２には、同エンジンから排出さ
れる排気ガスの排気流路を形成する主排気管３が接続さ
れていて、この主排気管３には、プリマフラ４が配設さ
れる。主排気管３は、プリマフラ４の下流側で分岐管３
Ａ，３Ｂに分岐されていて、各管３Ａ，３Ｂには管内を
流れる排気ガス中のパティキュレートを補集するトラッ
プ５Ａ，５Ｂがそれぞれ装着されている。ここでのトラ
ップ５Ａ，５Ｂは同一構成のものが採用されており、そ
の構成をトラップ５Ａを用いて説明する。なお、トラッ
プ５Ｂの構成要素には、トラップ部５Ａで用いた符号に
「Ｂ」を付し図示する。

【０００９】トラップ５Ａは、図２に示すように、パテ
ィキュレートフィルタ８Ａ（以下「フィルタ８Ａ」と記
す）が、ワイヤーメッシュ７Ａを介してキャニスタ容器
６Ａの膨張部６Ａａに収納されている。膨張部６Ａａに
はこの他に、フィルタ８Ａより排気上流側に電気ヒータ
９Ａ、熱反射板１０Ａ及び排圧センサ１１Ａが収容支持
される。排圧センサ１１Ａと電気ヒータ９Ａは、図１に
示すエンジンコントロールユニット１２（以下、「ＥＣ
Ｕ１２」と記す）に接続される。

【００１０】電気ヒータ９Ａはリボン状をなし、図１に
示すように、ＥＣＵ１２に接続される電磁スイッチＳ
１，Ｓ２，Ｓ３及びスタータスイッチＳを介してバッテ
リー１３に接続しており、フィルタ再生時に発熱され
る。電気ヒータ９Ａは排気ガス流路断面方向に略均等に
分布するように形成されていて、発熱した熱エネルギー
を熱反射板１０Ａで反射してフィルタ８Ａに補集される
パティキュレートを速やかに加熱する。

【００１１】フィルタ８Ａは、図２に示すように、多数
の細路１４Ａを同一方向に向けて積層させたハニカム構
造を採るセラミック製であり、細路１４Ａの側壁を透過
する排気ガスよりパティキュレートを濾過するように構
成される。

【００１２】トラップ５Ａ，５Ｂより上流に位置する排
気及び分岐管３Ａ，３Ｂには、排気ガス漏れ検知装置の
一部をなすＥＣＵ１２に接続するアクチュエータ１６
Ａ，１６Ｂによって作動される制御弁１７Ａ，１７Ｂが
それぞれ配置される。この制御弁１７Ａ，１７Ｂは、通
常開状態であってトラップ再生時にＥＣＵ１２から出力
される駆動信号に応じて適時閉じられる。

【００１３】制御弁１７Ａ，１７Ｂより上流側に位置す
る主排気管３Ａと分岐管３Ｂとの分岐部３０には、ＥＣ
Ｕ１２に接続する第１の温度検知手段として排気ガス温
度センサ２２（以下「排温センサ２２」と記す）が配置
されていて、エンジン運転状態に応じて変化する分岐部
３０付近の排気ガス温度を検出してＥＣＵ１２に送って
いる。

【００１４】トラップ５Ａ，５Ｂと制御弁１７Ａ，１７
Ｂの間に位置する排気管３Ａ及び分岐管３Ｂには、エア
ポンプ２０に接続する空気導入路２１が常閉型のバルブ
１８，１９を介して配管されと共に、第２の温度検知手
段として排気ガス温度センサ（以下「排温センサ」と記
す）１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ配設されている。

【００１５】エアポンプ２０及びバルブ１８，１９は、
ＥＣＵ１２に接続していてフィルタ再生時にＥＣＵ１２
から発せられる駆動信号によって作動される。ポンプ２
０はスイッチＳ４を介してＥＣＵ１２に接続されてい
る。

【００１６】排温センサ１５Ａ，１５Ｂは、トラップ５
Ａ，５Ｂと制御弁１７Ａ，１７Ｂとの間の排ガス温度を
検知するもので検知結果をＥＣＵ１２に送っている。

【００１７】ここで、ＥＣＵ１２について説明する。Ｅ
ＣＵ１２は、マイクロコンピュータをメインに構成され
るエンジン制御器であって、排気ガス漏れ検知装置の制
御手段でもあり、スタータスイッチＳを介してバッテリ
ー１３に接続されている。ＥＣＵ１２には、エンジン回
転数やエンジン負荷、及び排ガス温度Ｔｎや排気圧等の
各種情報が取り込まれ、これらにより定められる各種マ
ップ、プログラムが記憶されている。これらマップの中
には、キャニスタ容器６Ａ，６Ｂ内での排気圧が所定の
値になるとフィルタ８Ａ，８Ｂの再生モードになり、排
気圧が所定値以下では補集モードを採るプログラムや排
気漏れ検出ルーチン等も含まれる。

【００１８】再生モードは、フィルタ８Ａ，８Ｂを交互
に燃焼させて再生を図るもので、補集モードはフィルタ
ー８Ａ，８Ｂで排ガス中のパティキュレートを補集する
ものである。再生モードでは、アクチュエータ１６Ａ，
１６Ｂ、電気ヒータ９Ａ，９Ｂと共に弁１８，１９とポ
ンプ２０に駆動信号を送りそれらを作動させる。

【００１９】排気漏れ検出ルーチンは、温度センサ１５
Ａ，１５Ｂからの温度情報である実測値Ｔｎと、前回の
測定値Ｔｎ−１とから温度勾配を算出し、その算出結果
がＥＣＵ１２に設定される値を所定時間内に何回超えた
かにより制御弁１７Ａ，１７Ｂからの排気漏れを検知す
るものであり、排気漏れと判断すると同ＥＣＵ１２に接
続する表示手段２３に弁故障信号を出力する。表示手段
２３は、運転席等に設けた警告灯であって弁故障信号に
よって点滅する。

【００２０】このような構成における排気ガス後処理装
置の動作を説明する。まず、スタータスイッチＳが入る
とエンジンＥ及びＥＣＵ１２が作動し、排温センサ１５
Ａ，１５Ｂ，２２及び排圧センサ１１Ａ，１１Ｂ等も作
動状態となり、各センサからの情報が取り込まれる。

【００２１】そして、エンジンの始動に伴い排出される
排気ガスは、主排気管３から分岐管３Ａ，３Ｂを経て、
フィルタ８Ａ，８Ｂでパティキュレートが補集されて大
気中に排出される。このとき、キャニスター６Ａ，６Ｂ
内の排気が高くなければ補集モードと判断し、通常の排
気通路が確保されてパティキュレートが補集される。あ
る程度パティキュレートが補集されキャニスター６Ａ，
６Ｂ内の排気圧が所定値になると、再生モードと判断さ
れ再生モードが開始される。

【００２２】再生モードになると、まず、アクチュエー
タ１６Ａが可動して制御弁１７Ａが閉じられトラップ５
Ａ内への排気ガスの供給がカットされ、同時に電磁スイ
ッチＳ１が閉じて電気ヒータ９Ａに通電され、フィルタ
ー８Ａが加熱される。そして、ある程度の時間加熱され
ると、エアーポンプ２０が作動すると共にバルブ１８が
開かれ、燃焼用空気がトラップ５Ａ内に供給され、フィ
ルタ８Ａの燃焼（再生）が行われる。

【００２３】トラップ５Ａの再生が終了すると、続いて
トラップ５Ｂの再生に入り、制御弁１７Ｂ、エアーポン
プ２０及びバルブ１９、電気ヒータ９Ｂを作動させてト
ラップ５Ｂを再生する。

【００２４】次に、排気ガス漏れ検知装置の動作を図４
に示すフローチャートを用いて説明する。ステップａ１
において、再生モードか否かが判断され、再生モードで
なければ、ステップａ２でＥＣＵ１２に設定されるカウ
ンターをクリアして排気ガス漏れ検知ルーチンは作動せ
ず、時期がくるまで補集モードが実行される。

【００２５】再生モードであると、ステップａ３に進ん
で再生されるべきトラップ側（ここではトラップ５Ａと
する）の電気ヒータ９Ａの作動を確認し、作動中である
とステップ４に進み、排温センサ１５Ａからトラップ５
Ａと制御弁１７Ａとの間の排気ガス温度Ｔｎを取込む。

【００２６】ステップａ５では、今回取り込んだ温度デ
ータであるＴｎから前回取込んだ温度データＴｎ−１引
いて、制御弁１７Ａより下流に位置する排気ガスの温度
勾配ΔＴｎを算出して、ステップａ６でその向きを判断
する。すなわち、温度勾配ΔＴｎがプラスであれば温度
が上昇したと判断して、その結果をＥＣＵ１２に設定し
たカウンタに記録する（ステップａ７）。そして、ステ
ップａ８において、ステップａ７でのカウント回数、す
なわち、温度上昇回数を設定値（５）と比較して、設定
値以上であるとステップａ９に進んで故障信号出力して
警報灯を点滅させる。

【００２７】つまり、制御弁１７Ａが閉じることで制御
弁１７とトラップ５Ａの間の排気ガス温度Ｔｎは温度の
高い排気ガスの供給が遮断され、大気等にって冷却され
るので、図３に一点鎖線で示すように、その温度は徐々
に下降していき、ΔＴｎはマイナスとなる。

【００２８】しかし、制御弁１７Ａが閉じていないと、
温度データＴｎが、図３に実線で示すエンジンの運転状
態によってその温度を変化させる図３に実線で示す制御
弁１７より上流側の排気ガスに侵入されて、その影響を
うけるので、排気ガスの温度が図３に破線で示すように
下降したり上昇したりする。すなわち、制御弁１７が開
いているとその温度変化の影響を受けてトラップ５Ａと
温度勾配ΔＴｎがプラス方向に傾くので、この温度勾配
ΔＴｎを調べることで、制御弁１７の不具合を検知する
ことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、トラップと制御弁との
間の排気ガスの温度勾配を制御弁のパラメータとして用
いることで、圧力をパラメータに用いた排気ガス漏れ検
知装置に比べ、トラップ前部の排気ガス温度やトラップ
内の温度等の影響を受けずに確実に上記制御弁の故障を
検知することができる。このことにより、上記制御弁等
の整備を早く行なうことができるので、再生時のトラッ
プへの排気ガスの侵入を早急に防止できパティキュレー
トの燃焼効率すなわちフィルタ再生効率の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である排気ガス漏れ検知装置
が採用された排気ガス後処理装置の構成図である。

【図２】パティキュレートトラップ部の断面図である。

【図３】制御弁の作動状態に対応する排気ガス温度の特
性図である。

【図４】本発明の一実施例である排気ガス漏れ検知装置
の制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 排気ガス後処理装置 ３，３Ａ，３Ｂ 排気ガスのガス流路 ５Ａ，５Ｂ トラップ １２ 制御手段 １５Ａ，１５Ｂ 第２の温度検知手段 １７Ａ，１７Ｂ 制御弁 ２２ 第１の温度検知手段 ２３ 表示手段 Ｅ ディーゼルエンジン 12,15(A,B),17(A,B),22,23 排気ガス漏れ検知装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−215913（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202610（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203209（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−27820（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−42213（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 341

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンより排出される排気ガスのガス流
   路に配設したトラップで上記排気ガス中のパティキュレ
   ートを補集する排気ガス後処理装置における排気ガス漏
   れ検知装置であって、 上記トラップが再生状態になるとき、同トラップへ流れ
   る排気ガスを遮断する制御弁と、 上記制御弁より排気ガスの流れ方向に対して上流側に位
   置する排気流路に設けた第１の温度検知手段と、 上記制御弁とトラップ部との間に位置する排気流路に設
   けた第２の温度検知手段と、 上記トラップ再生時に上記第１及び第２の温度検知手段
   からの検知情報を所定時間読込み、その所定時間内にお
   ける上記第１の温度検知手段からの検知情報に対応して
   上記第２の温度検知手段の検知情報が一定量増加したと
   きに弁故障信号を出力する制御手段と、 上記制御手段からの弁故障信号より上記制御弁の故障を
   表示する表示手段とを有する排気ガス後処理装置の排気
   ガス漏れ検知装置。