ＤＰＦ再生補助装置
【課題】ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進するＤＰＦ再生補助装置を提供する。
【解決手段】ＤＰＦ２の外周に接する電熱ヒータ３と、ＤＰＦ再生中に減速走行になると電熱ヒータ３への通電を開始する通電制御部４とを備える。
【解決手段】ＤＰＦ２の外周に接する電熱ヒータ３と、ＤＰＦ再生中に減速走行になると電熱ヒータ３への通電を開始する通電制御部４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進するＤＰＦ再生補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）が搭載された車両では、エンジンから大気までの排気ガスの排出流路に排気ガス浄化システムとして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）が設置され、このＤＰＦに粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭという）が捕集される。
【０００３】
図２に示されるように、ＤＰＦ２は、多孔質のセラミック材料を集成して多数の細孔を形成した円筒状の部材であり、長手方向に排気ガスを通過させ細孔の中にＰＭを捕集することができる。
【０００４】
ＤＰＦ２に堆積したＰＭの堆積量が多くなるとエンジンの排気ガス圧力が上昇しエンジンの特性低下をきたすため、ＰＭ堆積量が適宜な値になるとＰＭを燃焼させるＤＰＦ再生が行われる。ＤＰＦ再生では、排気ガス温度を上昇させるための燃料噴射が行われる。排気ガス温度が上昇すると、排気ガスによってＤＰＦ２が加熱され、ＤＰＦ２がＰＭ燃焼温度に達するとＤＰＦ２に堆積しているＰＭが燃焼する。
【０００５】
ＤＰＦ２の上流に酸化触媒装置（Diesel Oxidation Catalyst；以下、ＤＯＣという）７が設置されている排気ガス浄化システムでは、エンジンにおける燃焼後期の燃料噴射や排気管噴射によりＤＯＣ７の上流に燃料が供給され、燃料が酸化して生じる酸化熱によりＤＯＣ７を出る排気ガス温度が上昇する。この排気ガスによってＤＰＦ２が加熱されＰＭが燃焼する。ＤＯＣ７が設置されない排気ガス浄化システムでも、ＤＰＦ再生の燃料噴射によって排気ガス温度が上昇すると、ＤＰＦ２が加熱されＰＭが燃焼する。また、エンジンからの排気ガス温度が高いエンジン状態では、特別な燃料噴射が行われなくとも自然にＤＰＦが再生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＤＰＦ再生の実行中に、車両が加速走行あるいは定速走行をしている場合は、エンジンへの燃料噴射量がある程度多いので、ＤＰＦ再生に必要な排気ガス温度及び排気ガス流量が維持できる。しかし、車両が減速走行になると、エンジンへの燃料噴射量が少なくなり、排気ガス温度が低下すると共に排気ガス流量が減少する。このように、ＤＰＦ再生の実行中にエンジンへの燃料噴射量が少なくなると、ＤＰＦ２に流れ込む熱量が不足してＤＰＦ２をＰＭ燃焼温度に保持できなくなることがある。
【０００８】
また、ＤＰＦ再生では、ＤＰＦ２内の場所によらず均一にＰＭが燃焼するとは限らない。仮に、ＤＰＦ２内の場所によらず均一にＰＭが堆積していたとしても、ＤＰＦ２の径方向の中心部からＰＭが燃え始める傾向がある。中心部のＰＭが燃えたことで排気ガスが通りやすくなり、中心部の近辺は温度が上がっていっそうＰＭが燃えやすくなる。一方、ＤＰＦ２の周辺部はＰＭが燃えにくいので、排気ガスが通りにくい状態が続き、ＰＭが燃え残ってしまう。特に、車両が減速走行をしている場合、排気ガス流量が少ないため、ＤＰＦ２内の温度が不均一となりやすく、ＤＰＦ２の周辺部はＰＭの燃え残りが発生しやすい。このようにして、ＤＰＦ２の周辺部が低温となり中心部だけが高温となってしまうと、周辺部と中心部の温度差によるストレスが強く、あるいは中心部の温度が高温になりすぎて、最悪の場合、ＤＰＦ２が破損や溶損に至ることがある。
【０００９】
こうしたことから、排気ガス温度が低下し排気ガス流量が減少する減速走行においてＤＰＦ２の周辺部をＰＭ燃焼温度に保持できることが望まれる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進するＤＰＦ再生補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明のＤＰＦ再生補助装置は、ＤＰＦを搭載する車両の燃料噴射によるＤＰＦ再生を補助する装置であって、前記ＤＰＦの外周に接する電熱ヒータと、ＤＰＦ再生中に減速走行になると前記電熱ヒータへの通電を開始する通電制御部とを備えたものである。
【００１２】
プロペラシャフトに装着された発電機を備え、前記通電制御部は、前記発電機に前記電熱ヒータを導通させて通電を開始してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示すＤＰＦ再生補助装置の構成図である。
【図２】ＤＰＦの上流にＤＯＣが設置された排気ガス浄化システムの側断面図及びＤＰＦの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係るＤＰＦ再生補助装置１は、ＤＰＦ２の外周に接する電熱ヒータ３と、ＤＰＦ再生中に減速走行になると電熱ヒータ３への通電を開始する通電制御部４とを備える。通電制御部４は、車速センサで検出される車速の時間的変化を監視し、車速が低下したとき減速と判定するようになっている。
【００１８】
ＤＰＦ再生補助装置１は、さらに、車両の駆動軸であるプロペラシャフト（図示せず）に装着された発電機５を備える。発電機５と電熱ヒータ３の間には、通電制御部４によってオン・オフされる通電スイッチ６が設けられる。通電制御部４は、ＤＰＦ再生中に減速走行になると通電スイッチ６をオンすることで発電機５に電熱ヒータ３を導通させて電熱ヒータ３への通電を開始することになる。
【００１９】
本発明が適用される車両は、従来公知のＤＰＦ再生を制御する再生制御部（図示せず）を備え、車両走行中の適切な時期に燃料噴射によるＤＰＦ再生を実施するようになっている。
【００２０】
ＤＰＦ２は、ＤＯＣ７と共に金属製のハウジング８に収容される。セラミック材料からなるＤＰＦ２を緩衝保護しつつハウジング８に固定するために、ＤＰＦ２とハウジング８との間には、繊維材料からなるマット９が布設される。本発明では、このマット９とＤＰＦ２との間に電熱ヒータ３が設置される。
【００２１】
電熱ヒータ３は、ＤＰＦ２の周辺部を加熱するためにＤＰＦ２の外周を覆うように設けられる。具体的には、電熱ヒータ３として、ヒータ用電線をＤＰＦ２の外周に螺旋状に巻いてもよいし、複数のリボン状ヒータをＤＰＦ２の周方向に巻くか長手方向に添えてもよい。
【００２２】
以下、本発明のＤＰＦ再生補助装置１の動作を説明する。
【００２３】
車両走行中に、再生制御部がＤＰＦ再生を実施すると、ＤＯＣ７の上流に燃料が供給されて、ＤＯＣ７を出る排気ガス温度が上昇する。この排気ガスによってＤＰＦ２が加熱されＰＭが燃焼する。
【００２４】
従来技術では、車両が減速走行になると、排気ガス温度が低下すると共に排気ガス流量が減少するため、ＤＰＦ２がＰＭ燃焼温度に保持できなくなることがある。特に、ＤＰＦ２の周辺部はＰＭ燃焼温度に満たなくなりＰＭの燃え残りが発生しやすい。
【００２５】
これに対し、本発明のＤＰＦ再生補助装置１では、ＤＰＦ再生中に車両が減速走行になると、通電制御部４が発電機５に電熱ヒータ３を導通させる。発電機５に負荷として電熱ヒータ３が接続されたことにより、発電機５ではプロペラシャフトの回転力（＝車両の制動力）から電力が取り出され、電熱ヒータ３へ電流が流れる。このようにして、電熱ヒータ３への通電が開始されると、電熱ヒータ３の温度が上昇する。電熱ヒータ３がＤＰＦ２の外周に接しているので、ＤＰＦ２の周辺部が加熱されることになる。これにより、ＤＰＦ２の周辺部が上昇してＰＭ燃焼温度に保持されることになり、燃料噴射によるＤＰＦ再生が中心部のみならず、周辺部にも拡がり、ＤＰＦ２の中心部と周辺部の偏り無くＰＭが燃えるようになる。
【００２６】
電熱ヒータ３へ通電中に、車両が停止するか、加速走行に転じたときは、電熱ヒータ３を発電機５から遮断するとよい。また、電熱ヒータ３へ通電中に、ＤＰＦ再生が終了したときは、電熱ヒータ３を発電機５から遮断するとよい。
【００２７】
以上説明したように、本発明のＤＰＦ再生補助装置１によれば、ＤＰＦ再生中に減速走行になると電熱ヒータ３への通電を開始してＤＰＦ２の周辺部の温度を上昇させるので、ＤＰＦ２の周辺部におけるＰＭの燃焼を促進し、ＰＭを残留なく燃焼させることができる。この結果、ＤＰＦ２の破損や溶損を防止すると共に、ＤＰＦ再生の実施時間間隔を長くすることができる。
【００２８】
本発明は、電熱ヒータ３への通電をバッテリから行っても実施できる。ただし、本発明で電熱ヒータ３への通電が必要になるのは減速走行時であるから、プロペラシャフトに装着された発電機５において制動エネルギで発電する形態が好適である。
【００２９】
本発明は、エンジンのみで走行する車両はもちろん、エンジンとモータを組み合わせて走行するハイブリッド車両でも適用できる。制動時に回生発電を行うハイブリッド車両では発電機５が省略できる。
【符号の説明】
【００３０】
１ ＤＰＦ再生補助装置
２ ＤＰＦ
３ 電熱ヒータ
４ 通電制御部
５ 発電機
６ 通電スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進するＤＰＦ再生補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）が搭載された車両では、エンジンから大気までの排気ガスの排出流路に排気ガス浄化システムとして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）が設置され、このＤＰＦに粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭという）が捕集される。
【０００３】
図２に示されるように、ＤＰＦ２は、多孔質のセラミック材料を集成して多数の細孔を形成した円筒状の部材であり、長手方向に排気ガスを通過させ細孔の中にＰＭを捕集することができる。
【０００４】
ＤＰＦ２に堆積したＰＭの堆積量が多くなるとエンジンの排気ガス圧力が上昇しエンジンの特性低下をきたすため、ＰＭ堆積量が適宜な値になるとＰＭを燃焼させるＤＰＦ再生が行われる。ＤＰＦ再生では、排気ガス温度を上昇させるための燃料噴射が行われる。排気ガス温度が上昇すると、排気ガスによってＤＰＦ２が加熱され、ＤＰＦ２がＰＭ燃焼温度に達するとＤＰＦ２に堆積しているＰＭが燃焼する。
【０００５】
ＤＰＦ２の上流に酸化触媒装置（Diesel Oxidation Catalyst；以下、ＤＯＣという）７が設置されている排気ガス浄化システムでは、エンジンにおける燃焼後期の燃料噴射や排気管噴射によりＤＯＣ７の上流に燃料が供給され、燃料が酸化して生じる酸化熱によりＤＯＣ７を出る排気ガス温度が上昇する。この排気ガスによってＤＰＦ２が加熱されＰＭが燃焼する。ＤＯＣ７が設置されない排気ガス浄化システムでも、ＤＰＦ再生の燃料噴射によって排気ガス温度が上昇すると、ＤＰＦ２が加熱されＰＭが燃焼する。また、エンジンからの排気ガス温度が高いエンジン状態では、特別な燃料噴射が行われなくとも自然にＤＰＦが再生される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２９７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＤＰＦ再生の実行中に、車両が加速走行あるいは定速走行をしている場合は、エンジンへの燃料噴射量がある程度多いので、ＤＰＦ再生に必要な排気ガス温度及び排気ガス流量が維持できる。しかし、車両が減速走行になると、エンジンへの燃料噴射量が少なくなり、排気ガス温度が低下すると共に排気ガス流量が減少する。このように、ＤＰＦ再生の実行中にエンジンへの燃料噴射量が少なくなると、ＤＰＦ２に流れ込む熱量が不足してＤＰＦ２をＰＭ燃焼温度に保持できなくなることがある。
【０００８】
また、ＤＰＦ再生では、ＤＰＦ２内の場所によらず均一にＰＭが燃焼するとは限らない。仮に、ＤＰＦ２内の場所によらず均一にＰＭが堆積していたとしても、ＤＰＦ２の径方向の中心部からＰＭが燃え始める傾向がある。中心部のＰＭが燃えたことで排気ガスが通りやすくなり、中心部の近辺は温度が上がっていっそうＰＭが燃えやすくなる。一方、ＤＰＦ２の周辺部はＰＭが燃えにくいので、排気ガスが通りにくい状態が続き、ＰＭが燃え残ってしまう。特に、車両が減速走行をしている場合、排気ガス流量が少ないため、ＤＰＦ２内の温度が不均一となりやすく、ＤＰＦ２の周辺部はＰＭの燃え残りが発生しやすい。このようにして、ＤＰＦ２の周辺部が低温となり中心部だけが高温となってしまうと、周辺部と中心部の温度差によるストレスが強く、あるいは中心部の温度が高温になりすぎて、最悪の場合、ＤＰＦ２が破損や溶損に至ることがある。
【０００９】
こうしたことから、排気ガス温度が低下し排気ガス流量が減少する減速走行においてＤＰＦ２の周辺部をＰＭ燃焼温度に保持できることが望まれる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進するＤＰＦ再生補助装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明のＤＰＦ再生補助装置は、ＤＰＦを搭載する車両の燃料噴射によるＤＰＦ再生を補助する装置であって、前記ＤＰＦの外周に接する電熱ヒータと、ＤＰＦ再生中に減速走行になると前記電熱ヒータへの通電を開始する通電制御部とを備えたものである。
【００１２】
プロペラシャフトに装着された発電機を備え、前記通電制御部は、前記発電機に前記電熱ヒータを導通させて通電を開始してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）ＤＰＦの周辺部におけるＰＭの燃焼を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示すＤＰＦ再生補助装置の構成図である。
【図２】ＤＰＦの上流にＤＯＣが設置された排気ガス浄化システムの側断面図及びＤＰＦの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係るＤＰＦ再生補助装置１は、ＤＰＦ２の外周に接する電熱ヒータ３と、ＤＰＦ再生中に減速走行になると電熱ヒータ３への通電を開始する通電制御部４とを備える。通電制御部４は、車速センサで検出される車速の時間的変化を監視し、車速が低下したとき減速と判定するようになっている。
【００１８】
ＤＰＦ再生補助装置１は、さらに、車両の駆動軸であるプロペラシャフト（図示せず）に装着された発電機５を備える。発電機５と電熱ヒータ３の間には、通電制御部４によってオン・オフされる通電スイッチ６が設けられる。通電制御部４は、ＤＰＦ再生中に減速走行になると通電スイッチ６をオンすることで発電機５に電熱ヒータ３を導通させて電熱ヒータ３への通電を開始することになる。
【００１９】
本発明が適用される車両は、従来公知のＤＰＦ再生を制御する再生制御部（図示せず）を備え、車両走行中の適切な時期に燃料噴射によるＤＰＦ再生を実施するようになっている。
【００２０】
ＤＰＦ２は、ＤＯＣ７と共に金属製のハウジング８に収容される。セラミック材料からなるＤＰＦ２を緩衝保護しつつハウジング８に固定するために、ＤＰＦ２とハウジング８との間には、繊維材料からなるマット９が布設される。本発明では、このマット９とＤＰＦ２との間に電熱ヒータ３が設置される。
【００２１】
電熱ヒータ３は、ＤＰＦ２の周辺部を加熱するためにＤＰＦ２の外周を覆うように設けられる。具体的には、電熱ヒータ３として、ヒータ用電線をＤＰＦ２の外周に螺旋状に巻いてもよいし、複数のリボン状ヒータをＤＰＦ２の周方向に巻くか長手方向に添えてもよい。
【００２２】
以下、本発明のＤＰＦ再生補助装置１の動作を説明する。
【００２３】
車両走行中に、再生制御部がＤＰＦ再生を実施すると、ＤＯＣ７の上流に燃料が供給されて、ＤＯＣ７を出る排気ガス温度が上昇する。この排気ガスによってＤＰＦ２が加熱されＰＭが燃焼する。
【００２４】
従来技術では、車両が減速走行になると、排気ガス温度が低下すると共に排気ガス流量が減少するため、ＤＰＦ２がＰＭ燃焼温度に保持できなくなることがある。特に、ＤＰＦ２の周辺部はＰＭ燃焼温度に満たなくなりＰＭの燃え残りが発生しやすい。
【００２５】
これに対し、本発明のＤＰＦ再生補助装置１では、ＤＰＦ再生中に車両が減速走行になると、通電制御部４が発電機５に電熱ヒータ３を導通させる。発電機５に負荷として電熱ヒータ３が接続されたことにより、発電機５ではプロペラシャフトの回転力（＝車両の制動力）から電力が取り出され、電熱ヒータ３へ電流が流れる。このようにして、電熱ヒータ３への通電が開始されると、電熱ヒータ３の温度が上昇する。電熱ヒータ３がＤＰＦ２の外周に接しているので、ＤＰＦ２の周辺部が加熱されることになる。これにより、ＤＰＦ２の周辺部が上昇してＰＭ燃焼温度に保持されることになり、燃料噴射によるＤＰＦ再生が中心部のみならず、周辺部にも拡がり、ＤＰＦ２の中心部と周辺部の偏り無くＰＭが燃えるようになる。
【００２６】
電熱ヒータ３へ通電中に、車両が停止するか、加速走行に転じたときは、電熱ヒータ３を発電機５から遮断するとよい。また、電熱ヒータ３へ通電中に、ＤＰＦ再生が終了したときは、電熱ヒータ３を発電機５から遮断するとよい。
【００２７】
以上説明したように、本発明のＤＰＦ再生補助装置１によれば、ＤＰＦ再生中に減速走行になると電熱ヒータ３への通電を開始してＤＰＦ２の周辺部の温度を上昇させるので、ＤＰＦ２の周辺部におけるＰＭの燃焼を促進し、ＰＭを残留なく燃焼させることができる。この結果、ＤＰＦ２の破損や溶損を防止すると共に、ＤＰＦ再生の実施時間間隔を長くすることができる。
【００２８】
本発明は、電熱ヒータ３への通電をバッテリから行っても実施できる。ただし、本発明で電熱ヒータ３への通電が必要になるのは減速走行時であるから、プロペラシャフトに装着された発電機５において制動エネルギで発電する形態が好適である。
【００２９】
本発明は、エンジンのみで走行する車両はもちろん、エンジンとモータを組み合わせて走行するハイブリッド車両でも適用できる。制動時に回生発電を行うハイブリッド車両では発電機５が省略できる。
【符号の説明】
【００３０】
１ ＤＰＦ再生補助装置
２ ＤＰＦ
３ 電熱ヒータ
４ 通電制御部
５ 発電機
６ 通電スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＰＦを搭載する車両の燃料噴射によるＤＰＦ再生を補助する装置であって、
前記ＤＰＦの外周に接する電熱ヒータと、
ＤＰＦ再生中に減速走行になると前記電熱ヒータへの通電を開始する通電制御部とを備えたことを特徴とするＤＰＦ再生補助装置。
【請求項２】
プロペラシャフトに装着された発電機を備え、
前記通電制御部は、前記発電機に前記電熱ヒータを導通させて通電を開始することを特徴とする請求項１記載のＤＰＦ再生補助装置。
【請求項１】
ＤＰＦを搭載する車両の燃料噴射によるＤＰＦ再生を補助する装置であって、
前記ＤＰＦの外周に接する電熱ヒータと、
ＤＰＦ再生中に減速走行になると前記電熱ヒータへの通電を開始する通電制御部とを備えたことを特徴とするＤＰＦ再生補助装置。
【請求項２】
プロペラシャフトに装着された発電機を備え、
前記通電制御部は、前記発電機に前記電熱ヒータを導通させて通電を開始することを特徴とする請求項１記載のＤＰＦ再生補助装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１０８４３３（Ｐ２０１３−１０８４３３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３８８０（Ｐ２０１１−２５３８８０）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【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２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【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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