JPS63120811A - フイルタ再生処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディーゼルエンジンの排気系に設けられるフ
ィルタに堆積したパティキュレートを焼却してこのフィ
ルタを再生するフィルタ再生処理装置に関する。

〔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を主成分
とするパティキュレートが含まれており、これを捕集す
るため排気系にはフィルタが設けられる。フィルタに堆
積したパティキュレート量が増加すると、フィルタの目
詰りを生じ、これにより通気抵抗が増大してエンジン性
能を低下させたり、フィルタ自体のパティキュレート捕
集性能が低下して排気ガスエミッションを悪化させるこ
とになる。パティキュレートは、排気温度が高いと自己
着火し、これによりフィルタは自己再生するが、排気温
度が低いと自己着火しないので、パティキュレート堆積
量に応じてパティキュレートを強制的に着火させ、フィ
ルタを再生する必要がある。特開昭６０−１１１０１３
号公報には、フィルタに対向させてバーナを設け、排気
温センサの出力信号に基いてフィルタが自然再生を行な
うか否かを判断し、自然再生中と判断されればバーナの
作動を遅らせる構成が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記構成のように自然再生の判断を排気温センサの出力
信号に基いて行なうと、次のような問題を生じる。すな
わち、排気温センサの応答性は低いため、排気温の短時
間の変化は充分検出されず、この結果、バーナの作動が
遅れてフィルタが充分再生されず、あるいは逆にバーナ
が不必要に作動してフィルタを加熱しすぎ、これにより
フィルタを焼損させてしまうおそれがある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明に係るフィルタ再生
処理装置は、フィルタの着火機構をエンジンの運転状態
に応じて作動させるように構成したごとを特徴としてい
る。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るフィルタ再生処理装置
を備えたディーゼルエンジンの概略の構成を示す。エン
ジン本体１０には燃料噴射ポンプが設けられ、この燃料
噴射ポンプはアクセルペダル１２に連動するアクセルレ
バ−１３の回動により図示しない燃料噴射弁に高圧燃料
を供給し、燃料噴射弁はこの高圧燃料を各気筒の燃焼室
内に噴射する。排気ガスは図示しない排気マニホルドを
通ってパティキュレート捕集器２０に送られ、図示しな
い排気管を介して大気中へ放出される。捕集器２０はバ
イパス通路２１と、このバイパス通路２１から側方へ膨
出して形成された主通路２２とを有し、主通路２２内に
はフィルタ２３が配設され、このフィルタ２３の入口部
には電気ヒータ２４が設けられる。電気ヒータ２４は後
述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０により制御され
て通電され、発熱してフィルタ２３に堆積したパティキ
ュレートを着火させ、燃焼させる。バイパス通路２１内
に設けられた制御弁２５には、通常実線で示すように閉
じて排気ガスを主通路２２へ導き、フィルタの再生処理
待破線で示すように開いて大部分の排気ガスをバイパス
通路２１内を流動させる。制御弁２５を開閉制御するア
クチュエータ２６は、シェル２７内にダイヤフラム２８
により変圧室２９を形成し、変圧室２９中にばね３０を
収容するとともに、変圧室２９を開閉弁３１を介して負
圧源３２に連通させて構成され、ダイヤフラム２８はリ
ンク３３を介して制御弁２５に連結される。開閉弁３１
はＥＣＵ４０により制御されて切換わり、変圧室２９に
負圧が導かれたときアクチュエータ２６は制御弁２５を
開放させ、変圧室２９に大気圧が導かれたときアクチュ
エータ２６ばばね３０により制御弁２５を閉塞させる。

電気ヒータ２４および制御弁２５を制御するため、ＥＣ
Ｕ４０には種々の信号が入力される。すなわち、車速セ
ンサ５１は車速に応じた信号、回転数センサ５２はエン
ジン回転数に応じた信号、水温センサ５３は冷却水温に
応じた信号、排圧センサ５４は排圧に応じた信号、アク
セル開度センサ５５はアクセル開度に応じた信号をそれ
ぞれ出力する。

ＥＣＵ４０は第２図に示すようにワンチップマイクロプ
ロセッサ４１とデジタルバッファ４２とＡＤ変換器４３
と出力バッファ４４とを有する。

ワンチップマイクロプロセッサ４１は中央演算処理装置
（ＣＰＵ）４５とリードオンメモリ　（ＲＯＭ）４６と
ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）４７とタイマ４８
とインタフェース４９とを有し、これらはバス５０によ
り相互に接続される。車速センサ５１および回転数セン
サ５２の出力信号はデジタルバッファ４２を介してマイ
クロプロセッサ４１に入力され、水温センサ５３、排圧
センサ５４およびアクセル開度センサ５５の出力信号は
ＡＤ変換器４３によりデジタル信号に変換されてマイク
ｏ　７’　ｏセッサ４１に入力される。ＥＣＵ４０は第
３図〜第５図に示すプログラムに従って電気ヒータ２４
に通電し、また開閉弁３１を介して制御弁２５を開閉さ
せる。

第３図および第４図に示すルーチンは一定時間毎に割込
み処理される。すなわち、タイマ４８は一定周期でＣＰ
Ｕ４５に割込み要求を発生し、ＣＰＵ４５はこの割込み
要求を受けてこれらのルーチンを実行する。

第３図は運転状態検出ルーチンを示す。ステップ１０１
ではその時におけるアクセル開度、排気圧、水温、エン
ジン回転数および車速を読込み、ステップ１０２におい
てエンジン回転数の積算値を求め、このルーチンを終了
する。

第４図はフィルタの再生制御ルーチンを示す。

ステップ１１１では第６図に示すマツプに基いてフラグ
ｆ、、ｆ、をセットする。第６図は車速とアクセル開度
がヒータ２４に通電する状態にあるか否かを示す。すな
わち、車速か所定値Ａ以下の場合ヒータ２４に通電する
状態であり、フラグｆ。

を１にセットし、車速か所定値Ａよりも大きい場合、自
然再生が可能であるのでヒータ２４に通電しない状態で
あるが、アクセル開度が所定値Ｂよりも大きければ高速
高負荷運転状態であって排気系内が酸素不足となりパテ
ィキュレートが燃焼しにくい状態でありフラグｆ２を１
にセットする。

ステップ１１２ではエンジン回転数の積算値が目標値Ｎ
ｏ以上か否かを判別し、目標値Ｎｏ以上の場合ステップ
１１３において水温が所定値Ｔｏ以上か否かを判別する
。エンジン回転数の積算値が目標値Ｎｏに達していなく
てもステップ１１７において排気圧が所定値Ｐｏ以上で
あればステップ１１３において水温を判別する。ステッ
プ１１３において水温が所定値Ｔｏより低い場合、およ
びステップ１１７において排気圧が所定値Ｐｏより低い
場合、ステップ１１８へ進むが、ステップ１１３におい
て水温が所定値Ｔｏ以上の場合、ステップ１１４へ進む
。

ステップ１１４ではフラグｆＩが１にセントされている
か否かを判別し、フラグｆ、がセ−／　）されていれば
フィルタ２３の再生処理を行なうべくステップ１１５．
１１６を実行する。ステップ１１５ではヒータ２４に対
する通電時間１．を設定する。この通電時間ｔ２は予め
定められた基本通電時間ｔ、。

に付加通電時間ｔ、ｌを加算して求められるが、エンジ
ン始動時に付加通電時間１．はＯにクリアされており、
したがって通常、通電時間ｔ、には基本通電時間ｔ、。

がそのまま設定される。ステップ１１６では第５図に示
す電気ヒータ制御ルーチンを実行し、後述するように通
電時間ｔＥの量制御弁２５を開放するとともにヒータ２
４に通電する。

ステップ１１４においてフラグｆ、が１にセットされて
いない場合、ステップ１１８へ進みフラグｆ２が１にセ
ットされているか否かを判別する。

フラグｆ２がセットされている時、ステップ１１９にお
いてカウンタＣを１だけインクリメントした後、ステッ
プ１２０において例えば係数を乗じることによりカウン
タＣの値を付加通電時間ｔ、ｌに換算する。しかして高
速高負荷運転状態すなわち第４図の領域りにある場合、
この状態にある時間に応じた長さ分だけ付加通電時間１
Ｍが定められる。

一方、ステップ１１８においてフラグｆ２がセットされ
ていない時ステップ１１９，１２０を飛ばしてステップ
１２１へ進む。ステップ１２１ではヒータ２４への通電
を中止し、ステップ１２２では制御弁２５を閉塞する。

第５図は電気ヒータ制御ルーチンを示す。ステップ１３
１では時間ｔをカウントアツプする。時間ｔはエンジン
始動時あるいは後述するステップ１３８においてＯにク
リアされており、ステップ１３１を実行する毎にカウン
トアツプされ、すなわちヒータ２４に通電している時間
を示す。次でステップ１３２では制御弁２５を開放し、
ステップ１３３ではヒータ２４に通電する。ステップ１
３４では時間ｔが通電時間ｔ、に達したか否かを判別し
、達していなければこのままルーチンを終了するが、達
していればステップ１３５以下を実行する。すなわち通
電時間仁、を越えると、ステップ１３５においてヒータ
２４の通電を中止するとともにステップ１３６において
制御弁２５を閉塞し、フィルタ２３の再生処理を終了す
る。そしてステップ１３７においてエンジン回転数の積
算値をＯにクリアするとともに、ステップ１３８におい
て時間ｔをＯにクリアし、ステップ１３９において付加
時間ｔ、およびカウンタＣをそれぞれＯにクリアして、
このルーチンを終了する。

例えば、回転数積算値が目標値Ｎｏ以上で、がつ水温が
所定値Ｔｏ以上であり、車速か所定値Ａよりも低い場合
、第４図のルーチンはステップ１１１、１１２．１１３
．１１４．１１５．１１６の順に実行され、第５図のル
ーチンは１３１．１３２．１３３．１３４の順に実行さ
れてヒータ２４が通電される。このような処理は所定の
通電時間ｔ１の間繰返され、通電時間１Ｋが経過すると
ステップ１３５〜１３９が実行されてヒータ２４の通電
が中止されてフィルタの再生処理が終了する。ここでエ
ンジンが第６図の領域りに示す高速高負荷運転状態にな
ると、フラグｆ２が１にセットされるので、ステップ１
１４がらステップ１１８へ移り、ステップ１１９．１２
０．１２１゜１２２の順に実行されて、この運転状態に
ある時間に対応した長さの付加通電時間ｔＨが求められ
る。

すなわち、この運転状態において排気系が酸素不足のた
めにフィルタ２３が自然再生しにくいので、この運転状
態が続いた時間分だけ、その後の再生処理におけるヒー
タ２４の通電時間１Ｅが延長される。

以上のように本実施例は、車速に基いてフィルタ２３の
再生時期を判断して電気ヒータ２４に通電するよう構成
されており、車速センサ５１の応答性は排気温センサに
比べて格段に良いので、フィルタ２３を効率よく再生す
ることができ、例えばヒータ２４の加熱時間が長過ぎて
フィルタ２３を焼損させてしまうおそれがない。また高
速高負荷状態が続いた時間に応じてヒータ２４の通電時
間を延長させることにより、フィルタ２３はさらに効率
よく再生される。

上記実施例ではフィルタ２３の再生時期を車速とマクセ
ル開度によって定めていたが、車速と燃料噴射量によっ
て定めるようにしてもよい。この場合、第６図に対応す
るマツプは第７図に示すものとなり、車速か所定値Ａ以
下の場合ヒータ２４に通電する状態であり、フラグｆ、
がセットされ、車速か所定値Ａよりも大きい場合、燃料
噴射量が所定値Ｂよりも大きければフラグｆ２がセット
される。なお燃料噴射量はアクセル開度とエンジン回転
数から図示しないマツプを参照して求められる。その他
の構成および作用は上記実施例と同様である。

第８図はフィルタ再生時期のマツプのさらに他の例を示
し、エンジン回転数とアクセル開度によりフィルタ２３
の再生時期を定めるものである。

エンジン回転数が所定値Ａ以下の場合ヒータ２４に通電
する状態であり、フラグｆ、がセットされ、エンジン回
転数が所定値Ａよりも大きい場合、アクセル開度が所定
値Ｂよりも大きければフラグｆ２がセットされる。その
他の構成および作用は上記実施例と同様である。

なお、フィルタ２３上のパティキュレートを着火させる
ための機構は電気ヒータ２４に限定されるものではなく
、例えばバーナであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、フィルタが再生可能な時
期になったことを瞬時に判別して即座に再生処理を開始
することができ、フィルタを効率よく再生させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るフィルタ再生処理装置
を有するディーゼルエンジンの概略図、第２図は電子制
御ユニットを示すブロック図、第３図は運転状Ｂ検出ル
ーチンのフローチャート、 第４図は再生処理ルーチンのフローチャート、第５図は
電気ヒータ制御ルーチンのフローチャート、 第６図はエンジン運転状態とフィルタ再生時期の関係の
マツプを示す図、 第７図はエンジン運転状態とフィルタ再生時期の関係の
マツプの他の例を示す図、 第８図はエンジン運転状態とフィルタ再生時期の関係の
マツプのさらに他の例を示す図である。 ２２・・・主通路、 ２３・・・フィルタ、 ２４・・・電気ヒータ（着火機構）、 ４０・・・電子制御部、 ５１・・・車速センサ、 ５２・・・回転数、センサ、 ５３・・・水温センサ、 ５４・・・排圧センサ、 ５５・・・アクセル開度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気通路内に配設されたフィルタに、着火機構が近
   接して設けられ、この着火機構の作動により、上記フィ
   ルタに堆積したパティキュレートが着火して燃焼するフ
   ィルタ再生処理装置において、エンジンの運転状態を検
   出する手段を設け、エンジンの運転状態に応じて上記着
   火機構を作動させるよう構成したことを特徴とするフィ
   ルタ再生処理装置。 ２、上記運転状態検出手段が車速を検出し、上記電気ヒ
   ータは、車速が所定値以上のとき通電されないことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のフィルタ再生処理
   装置。 ３、上記運転状態検出手段がエンジン回転数を検出し、
   上記電気ヒータは、エンジン回転数が所定値以上のとき
   通電されないことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のフィルタ再生処理装置。