ＤＰＦ再生方法及びＤＰＦ再生装置
【課題】エネルギ消費を低減するＤＰＦ再生方法及びＤＰＦ再生装置を提供する。
【解決手段】エンジン２の排気経路に排気中からＰＭを捕集するＤＰＦ３を設置し、ＤＰＦ３に蓄積したＰＭを除去する電気ヒータ４を内蔵させ、車両を制動するリターダ５に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機を付加し、回生電力を電気ヒータ４に通電する。
【解決手段】エンジン２の排気経路に排気中からＰＭを捕集するＤＰＦ３を設置し、ＤＰＦ３に蓄積したＰＭを除去する電気ヒータ４を内蔵させ、車両を制動するリターダ５に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機を付加し、回生電力を電気ヒータ４に通電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ消費を低減するＤＰＦ再生方法及びＤＰＦ再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した車両では、内燃機関から大気までの排気ガスの排出流路にディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）を設置し、排気ガスに含まれるＳＯＦ、ＳＯＯＴなどの粒子状物質（Particurate Matter）を捕集している（以下、これらをＰＭと総称する）。ＤＰＦは、主としてセラミックからなるハニカム細孔状（四角い細孔のものでもよい）のフィルタにＰＭを一時的に捕集する部材である。
【０００３】
ＤＰＦに捕集されたＰＭが多く溜まると、エンジンの排圧が上昇しエンジン特性の低下をきたす。そこで、ＤＰＦを昇温することにより、堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。この動作をＤＰＦ再生という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０６６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＰＦ再生の方法として、燃料噴射によって排気温度を上昇させることでＤＰＦを昇温する方法、ＤＰＦの上流にバーナーを設けておきバーナーの火力でＤＰＦを昇温する方法、ＤＰＦに電気ヒータを内蔵させておき電気ヒータでＤＰＦを昇温する方法などがある。
【０００６】
しかし、燃料噴射やバーナーの燃焼を行うと、燃料消費量が増大すると共に、排出されるＣＯ2が多くなる。一方、電気ヒータは、大きな電力を必要とするので、エンジンに付属している発電機の電力ではまかなうことができず、発電機を大型にして電力を高めようとすると、エンジンの負荷が上昇して結果的に燃料消費量が増大し、排出されるＣＯ2が多くなる。また、バッテリから電気ヒータに通電する大電力を取り出すにはバッテリを大きくする必要がある。さらに、バッテリから電気ヒータに通電すると、バッテリの電圧が降下してヘッドライトその他の電気回路に影響が及ぶと共に、バッテリの寿命も短くなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エネルギ消費を低減するＤＰＦ再生方法及びＤＰＦ再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の方法は、エンジンの排気経路に排気中からＰＭを捕集するＤＰＦを設置し、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータを内蔵させ、車両を制動するリターダに制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機を付加し、前記回生電力を前記電気ヒータに通電するものである。
【０００９】
また、本発明の装置は、エンジンの排気経路に設置され排気中からＰＭを捕集するＤＰＦと、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータと、車両の制動時に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機付きリターダと、前記回生発電機付きリターダからの回生電力を前記電気ヒータに通電する通電回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１１】
（１）エネルギ消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すＤＰＦ再生装置の構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のＤＰＦ再生装置に用いる通電回路の回路図である。
【図３】本発明に用いる回生発電機付きリターダの回転数対発電量特性図である。
【図４】本発明におけるＤＰＦ再生時期とＰＭの堆積量の遷移を示す図である。
【図５】従来技術におけるＤＰＦ再生時期とＰＭの堆積量の遷移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明のＤＰＦ再生装置１は、エンジン２の排気経路に設置され排気中からＰＭを捕集するＤＰＦ３と、ＤＰＦ３に蓄積したＰＭを除去する電気ヒータ４と、車両の制動時に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機付きリターダ５と、回生発電機付きリターダ５からの回生電力を電気ヒータ４に通電する通電回路６とを備える。
【００１５】
エンジン２には変速機７が接続され、変速機７から車軸機構８を介して車輪９に駆動力が伝達されるが、回生発電機付きリターダ５を使用して車両を制動する場合、車両の慣性により生じる車輪９の回転力が回生発電機付きリターダ５に伝達される。
【００１６】
回生発電機付きリターダ５は、図示しない回転子と固定子間の電磁誘導により回生電力を発生させることで車両を制動するようになっており、電気自動車やハイブリッドカーに利用される公知のものである。
【００１７】
ＤＰＦ３及びＤＰＦ３に内蔵される電気ヒータ４は、公知であるので、説明を省略する。
【００１８】
本発明の特徴は、回生発電機付きリターダ５からの回生電力を電気ヒータ４に通電する通電回路６を備えることである。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように通電回路６ａ、６ｂ、６ｃは、回生発電機付きリターダ５の出力端子からＤＰＦ３内の電気ヒータ４までを直結するものである。
【００２０】
図２（ａ）の通電回路６ａは、回生発電機付きリターダ５の出力が三相交流で取り出される場合のものである。
【００２１】
図２（ｂ）の通電回路６ｂは、回生発電機付きリターダ５の出力が三相交流で取り出される場合のものであり、通電回路６ａとは結線が異なる。
【００２２】
図２（ｃ）の通電回路６ｃは、回生発電機付きリターダ５の出力が直流又は単相交流で取り出される場合のものである。
【００２３】
次に、本発明のＤＰＦ再生装置１の動作を説明する。
【００２４】
回生発電機付きリターダ５は、車両の制動時に回生電力を発生させる。図３に示されるように、回生発電機付きリターダ５では、回転子の回転数が比較的低い領域から高い領域まで、大きな発電量が得られる。
【００２５】
この回生発電機付きリターダ５からの回生電力が通電回路６によって電気ヒータ４に通電されるので、リターダを使用する車両の制動のたびに電気ヒータ４によってＤＰＦ３が昇温され、ＤＰＦ３に堆積したＰＭが燃焼して除去される。すなわち、本発明のＤＰＦ再生装置１では、制動のタイミング＝ＤＰＦ再生時期である。ここで、ＤＰＦ再生時期とＰＭの堆積量の関係を本発明と従来技術について見てみる。
【００２６】
図４に示されるように、車両の運転時間が経過するとＰＭの堆積量が増えていく。しかし、リターダを用いた車両の制動が行われると、そのたびに回生電力が電気ヒータ４に通電されて堆積したＰＭが燃焼して除去される。その後も同様のことが繰り返されるが、車両の制動が行われる時期は不定である。もし、リターダを用いた車両の制動が長く行われないと、ＤＰＦ３におけるＰＭの堆積量が所定の閾値を超えることがある。この場合、従来と同様のＤＰＦ再生、例えば、燃料噴射を行う。
【００２７】
上記と同じ条件で車両を運転し、従来技術でＤＰＦ再生を行うものとすると、図５に示されるように、従来技術では、ＰＭの堆積量が所定の閾値を超えるとＤＰＦ再生を行っていたので、図示上で２回の燃料噴射が行われる。これに対して本発明では、制動のたびに随時、回生電力によるＤＰＦ再生が行われているので、燃料噴射によるＤＰＦ再生は１回である。
【００２８】
図４と図５の比較から分かるように、本発明のＤＰＦ再生装置１では、燃料噴射によるＤＰＦ再生の回数が従来技術より減少している。リターダを用いた車両の制動の機会が多くなれば、多くなるほど、燃料噴射によるＤＰＦ再生の回数が減少することになる。ここでは、燃料噴射によるＤＰＦ再生を併用する場合を述べたが、バーナーを用いたＤＰＦ再生やバッテリから電気ヒータに通電するＤＰＦ再生を併用する場合でも、同様の効果が得られる。
【００２９】
以上説明したように、本発明のＤＰＦ再生装置１は、回生発電機付きリターダ５からの回生電力を電気ヒータ４に通電するようにしたので、ＤＰＦ再生のための燃料噴射やバーナー点火の機会を少なくして、燃料消費量を低減し、排出ＣＯ2を削減することができ、また、ＤＰＦ再生によるバッテリの消耗を防ぐことができる。
【００３０】
また、本発明のＤＰＦ再生装置１は、リターダを用いた車両の制動が行われるとＤＰＦ再生が行われるので、従来のようにＰＭの蓄積量をセンサで検出して蓄積量が閾値を超えたときにＤＰＦ再生を行ったり、車両の走行距離が所定値に達したときにＤＰＦ再生を行うのに比べ、ＤＰＦ再生の頻度が高くなる。これにより、ＰＭの堆積量が常時少なくなるので、ＤＰＦ３の容量を小さくすることができる。ＤＰＦ３の容量を小さくできれば、ＤＰＦ３のコストダウンにつながる。
【００３１】
本発明のＤＰＦ再生装置１は、ＤＰＦ３を再生するための電気ヒータ４に回生発電機付きリターダ５からの回生電力を用いたが、酸化触媒、ＳＣＲ等の排気処理設備に対しても回生電力を供給するようにすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１ ＤＰＦ再生装置
２ エンジン
３ ＤＰＦ
４ 電気ヒータ
５ 回生発電機付きリターダ
６ 通電回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ消費を低減するＤＰＦ再生方法及びＤＰＦ再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した車両では、内燃機関から大気までの排気ガスの排出流路にディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）を設置し、排気ガスに含まれるＳＯＦ、ＳＯＯＴなどの粒子状物質（Particurate Matter）を捕集している（以下、これらをＰＭと総称する）。ＤＰＦは、主としてセラミックからなるハニカム細孔状（四角い細孔のものでもよい）のフィルタにＰＭを一時的に捕集する部材である。
【０００３】
ＤＰＦに捕集されたＰＭが多く溜まると、エンジンの排圧が上昇しエンジン特性の低下をきたす。そこで、ＤＰＦを昇温することにより、堆積したＰＭを燃焼させて除去する必要がある。この動作をＤＰＦ再生という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０６６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＰＦ再生の方法として、燃料噴射によって排気温度を上昇させることでＤＰＦを昇温する方法、ＤＰＦの上流にバーナーを設けておきバーナーの火力でＤＰＦを昇温する方法、ＤＰＦに電気ヒータを内蔵させておき電気ヒータでＤＰＦを昇温する方法などがある。
【０００６】
しかし、燃料噴射やバーナーの燃焼を行うと、燃料消費量が増大すると共に、排出されるＣＯ2が多くなる。一方、電気ヒータは、大きな電力を必要とするので、エンジンに付属している発電機の電力ではまかなうことができず、発電機を大型にして電力を高めようとすると、エンジンの負荷が上昇して結果的に燃料消費量が増大し、排出されるＣＯ2が多くなる。また、バッテリから電気ヒータに通電する大電力を取り出すにはバッテリを大きくする必要がある。さらに、バッテリから電気ヒータに通電すると、バッテリの電圧が降下してヘッドライトその他の電気回路に影響が及ぶと共に、バッテリの寿命も短くなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エネルギ消費を低減するＤＰＦ再生方法及びＤＰＦ再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の方法は、エンジンの排気経路に排気中からＰＭを捕集するＤＰＦを設置し、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータを内蔵させ、車両を制動するリターダに制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機を付加し、前記回生電力を前記電気ヒータに通電するものである。
【０００９】
また、本発明の装置は、エンジンの排気経路に設置され排気中からＰＭを捕集するＤＰＦと、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータと、車両の制動時に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機付きリターダと、前記回生発電機付きリターダからの回生電力を前記電気ヒータに通電する通電回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１１】
（１）エネルギ消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すＤＰＦ再生装置の構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のＤＰＦ再生装置に用いる通電回路の回路図である。
【図３】本発明に用いる回生発電機付きリターダの回転数対発電量特性図である。
【図４】本発明におけるＤＰＦ再生時期とＰＭの堆積量の遷移を示す図である。
【図５】従来技術におけるＤＰＦ再生時期とＰＭの堆積量の遷移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明のＤＰＦ再生装置１は、エンジン２の排気経路に設置され排気中からＰＭを捕集するＤＰＦ３と、ＤＰＦ３に蓄積したＰＭを除去する電気ヒータ４と、車両の制動時に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機付きリターダ５と、回生発電機付きリターダ５からの回生電力を電気ヒータ４に通電する通電回路６とを備える。
【００１５】
エンジン２には変速機７が接続され、変速機７から車軸機構８を介して車輪９に駆動力が伝達されるが、回生発電機付きリターダ５を使用して車両を制動する場合、車両の慣性により生じる車輪９の回転力が回生発電機付きリターダ５に伝達される。
【００１６】
回生発電機付きリターダ５は、図示しない回転子と固定子間の電磁誘導により回生電力を発生させることで車両を制動するようになっており、電気自動車やハイブリッドカーに利用される公知のものである。
【００１７】
ＤＰＦ３及びＤＰＦ３に内蔵される電気ヒータ４は、公知であるので、説明を省略する。
【００１８】
本発明の特徴は、回生発電機付きリターダ５からの回生電力を電気ヒータ４に通電する通電回路６を備えることである。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように通電回路６ａ、６ｂ、６ｃは、回生発電機付きリターダ５の出力端子からＤＰＦ３内の電気ヒータ４までを直結するものである。
【００２０】
図２（ａ）の通電回路６ａは、回生発電機付きリターダ５の出力が三相交流で取り出される場合のものである。
【００２１】
図２（ｂ）の通電回路６ｂは、回生発電機付きリターダ５の出力が三相交流で取り出される場合のものであり、通電回路６ａとは結線が異なる。
【００２２】
図２（ｃ）の通電回路６ｃは、回生発電機付きリターダ５の出力が直流又は単相交流で取り出される場合のものである。
【００２３】
次に、本発明のＤＰＦ再生装置１の動作を説明する。
【００２４】
回生発電機付きリターダ５は、車両の制動時に回生電力を発生させる。図３に示されるように、回生発電機付きリターダ５では、回転子の回転数が比較的低い領域から高い領域まで、大きな発電量が得られる。
【００２５】
この回生発電機付きリターダ５からの回生電力が通電回路６によって電気ヒータ４に通電されるので、リターダを使用する車両の制動のたびに電気ヒータ４によってＤＰＦ３が昇温され、ＤＰＦ３に堆積したＰＭが燃焼して除去される。すなわち、本発明のＤＰＦ再生装置１では、制動のタイミング＝ＤＰＦ再生時期である。ここで、ＤＰＦ再生時期とＰＭの堆積量の関係を本発明と従来技術について見てみる。
【００２６】
図４に示されるように、車両の運転時間が経過するとＰＭの堆積量が増えていく。しかし、リターダを用いた車両の制動が行われると、そのたびに回生電力が電気ヒータ４に通電されて堆積したＰＭが燃焼して除去される。その後も同様のことが繰り返されるが、車両の制動が行われる時期は不定である。もし、リターダを用いた車両の制動が長く行われないと、ＤＰＦ３におけるＰＭの堆積量が所定の閾値を超えることがある。この場合、従来と同様のＤＰＦ再生、例えば、燃料噴射を行う。
【００２７】
上記と同じ条件で車両を運転し、従来技術でＤＰＦ再生を行うものとすると、図５に示されるように、従来技術では、ＰＭの堆積量が所定の閾値を超えるとＤＰＦ再生を行っていたので、図示上で２回の燃料噴射が行われる。これに対して本発明では、制動のたびに随時、回生電力によるＤＰＦ再生が行われているので、燃料噴射によるＤＰＦ再生は１回である。
【００２８】
図４と図５の比較から分かるように、本発明のＤＰＦ再生装置１では、燃料噴射によるＤＰＦ再生の回数が従来技術より減少している。リターダを用いた車両の制動の機会が多くなれば、多くなるほど、燃料噴射によるＤＰＦ再生の回数が減少することになる。ここでは、燃料噴射によるＤＰＦ再生を併用する場合を述べたが、バーナーを用いたＤＰＦ再生やバッテリから電気ヒータに通電するＤＰＦ再生を併用する場合でも、同様の効果が得られる。
【００２９】
以上説明したように、本発明のＤＰＦ再生装置１は、回生発電機付きリターダ５からの回生電力を電気ヒータ４に通電するようにしたので、ＤＰＦ再生のための燃料噴射やバーナー点火の機会を少なくして、燃料消費量を低減し、排出ＣＯ2を削減することができ、また、ＤＰＦ再生によるバッテリの消耗を防ぐことができる。
【００３０】
また、本発明のＤＰＦ再生装置１は、リターダを用いた車両の制動が行われるとＤＰＦ再生が行われるので、従来のようにＰＭの蓄積量をセンサで検出して蓄積量が閾値を超えたときにＤＰＦ再生を行ったり、車両の走行距離が所定値に達したときにＤＰＦ再生を行うのに比べ、ＤＰＦ再生の頻度が高くなる。これにより、ＰＭの堆積量が常時少なくなるので、ＤＰＦ３の容量を小さくすることができる。ＤＰＦ３の容量を小さくできれば、ＤＰＦ３のコストダウンにつながる。
【００３１】
本発明のＤＰＦ再生装置１は、ＤＰＦ３を再生するための電気ヒータ４に回生発電機付きリターダ５からの回生電力を用いたが、酸化触媒、ＳＣＲ等の排気処理設備に対しても回生電力を供給するようにすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１ ＤＰＦ再生装置
２ エンジン
３ ＤＰＦ
４ 電気ヒータ
５ 回生発電機付きリターダ
６ 通電回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気経路に排気中からＰＭを捕集するＤＰＦを設置し、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータを内蔵させ、車両を制動するリターダに制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機を付加し、前記回生電力を前記電気ヒータに通電することを特徴とするＤＰＦ再生方法。
【請求項２】
エンジンの排気経路に設置され排気中からＰＭを捕集するＤＰＦと、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータと、車両の制動時に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機付きリターダと、前記回生発電機付きリターダからの回生電力を前記電気ヒータに通電する通電回路とを備えたことを特徴とするＤＰＦ再生装置。
【請求項１】
エンジンの排気経路に排気中からＰＭを捕集するＤＰＦを設置し、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータを内蔵させ、車両を制動するリターダに制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機を付加し、前記回生電力を前記電気ヒータに通電することを特徴とするＤＰＦ再生方法。
【請求項２】
エンジンの排気経路に設置され排気中からＰＭを捕集するＤＰＦと、該ＤＰＦに蓄積したＰＭを除去する電気ヒータと、車両の制動時に制動エネルギから回生電力を発生させる回生発電機付きリターダと、前記回生発電機付きリターダからの回生電力を前記電気ヒータに通電する通電回路とを備えたことを特徴とするＤＰＦ再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１０２５６７（Ｐ２０１１−１０２５６７Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５８２５５（Ｐ２００９−２５８２５５）
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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