JP2002339727A - 排気ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サブフィルタの再生処理頻度が少なくて済
み、小型化を図ることができる排気ガス処理装置を提案
すること。 【解決手段】 排気ガス中に含まれるパティキュレート
を捕集するため排気ガス通路に並設された第１及び第２
通路２４、２５のそれぞれに第１、第２フィルタ２７、
２８を設け、第１、第２フィルタ２７、２８の選択的逆
洗処理によって得られたパティキュレートをサブフィル
タ２９に送り込んで蓄積して燃焼処理するようにした排
気ガス処理装置１において、第１、第２フィルタ２７、
２８のいずれかが逆洗処理状態にある場合には、サブフ
ィルタ３の出口端が出口部２３に連通され、逆洗により
サブフィルタ２９に送り込まれた圧縮空気は出口部２３
から大気中に排出され、パティキュレートがサブフィル
タ２９により捕集されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集して燃焼処理す
ることができるようにした排気ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガス中に含ま
れる微粒子が大気中に拡散されるのを抑制するため、近
年、ディーゼルエンジンの排気系統に装着して排気ガス
中のディーゼルパティキュレートを後処理するための種
々の装置が開発されてきている。この種の排気ガス処理
装置は、いずれもディーゼルエンジンから排出される排
気ガス中に含まれるパティキュレートを排気ガスが排気
通路を通過する時に捕集するためのフィルタを備えてい
る。したがって、フィルタには捕集されたパティキュレ
ートが次第に堆積され、ついにはフィルタが目詰まり状
態となり、排気ガスが通過できなくなってしまう。

【０００３】このため、従来にあっては、フィルタにお
けるパティキュレートの堆積量が所定レベルに達したと
推定された場合にフィルタを加熱する等してパティキュ
レートを燃焼する処理を行ってフィルタを再生し、再び
パティキュレートの捕集ができるようにしている。

【０００４】図１３には、この種の公知の排気ガス処理
装置が示されている。図１３に示した排気ガス処理装置
１００は、本体通路１０１内にパティキュレートを捕集
するための第１及び第２フィルタ１０２、１０３と、捕
集されたパティキュレートを燃焼して取り除くためのサ
ブフィルタ１０４とを備えている。排気ガスは本体通路
１０１の入口１０１Ａから出口１０１Ｂに向かって流
れ、流れの途中において第１及び第２フィルタ１０２、
１０３の両方フィルタによりパティキュレートが捕集さ
れるようになっている。第１フィルタ１０２の捕集能力
が所定レベルにまで低下したことが検知された場合、本
体通路１０１内の流路が切り換えられ、エアタンク１０
５からの圧縮空気により第１フィルタ１０２を逆洗し、
第１フィルタ１０２に捕集されていたパティキュレート
をサブフィルタ１０４に捕集した後、サブフィルタ１０
４を加熱してサブフィルタ１０４により捕集されたパテ
ィキュレートを燃焼する構成となっている。第２フィル
タ１０３の再生についても同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き従来の排気ガス処理装置にあっては、一方の捕集用
のフィルタに捕集されているパティキュレートを逆洗に
よって燃焼用のフィルタに集めて焼却する処理と、他方
の捕集用のフィルタに捕集されているパティキュレート
を逆洗によって燃焼用のフィルタに集めて焼却する処理
とを同時に行うことができないため、いずれか一方の捕
集用のフィルタの逆洗を行う度に燃焼用のサブフィルタ
でパティキュレートの燃焼を行う必要がある。したがっ
て、燃焼用のサブフィルタでのパティキュレート燃焼処
理頻度が多くなり、このためサブフィルタに負担が掛か
り寿命を短縮させてしまう他、サブフィルタでの燃焼処
理の度に燃料エネルギを消費するので燃費も低下する傾
向になるという問題点を有している。

【０００６】燃焼用のフィルタでの燃焼処理頻度を小さ
くして寿命を延ばすには、捕集用のフィルタを大型化し
長期間逆洗せずに済むようにすれば良いが、この場合に
は、排気ガス処理装置全体が大型化すると共に、コスト
が高くなってしまうという別の問題点を生じることとな
る。

【０００７】また、燃焼用のサブフィルタでパティキュ
レートを燃焼した際に、燃えなかったパティキュレート
がサブフィルタに残った場合には、この燃え残りのパテ
ィキュレートが捕集用のフィルタとサブフィルタとの間
を往復してしまい、その量が漸次拡大して捕集用フィル
タのパティキュレート捕集能力が低下するというさらに
別の問題点を有している。

【０００８】本発明の目的は、従来技術における上述の
問題点を解決することができる排気ガス処理装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、ディーゼルエンジンの排気ガス中
に含まれるパティキュレートを捕集するため前記排気ガ
スの通路に並設された複数の捕集用フィルタを備え、前
記複数の捕集用フィルタの選択的逆洗処理によって得ら
れたパティキュレートをサブフィルタに送り込んで蓄積
して燃焼処理するようにした排気ガス処理装置におい
て、前記複数の捕集用フィルタのいずれかが逆洗処理状
態にある場合には、前記サブフィルタの出口端が大気解
放経路と連通状態になるようにしたことを特徴とする排
気ガス処理装置が提案される。

【００１０】捕集用フィルタの選択的逆洗処理は、例え
ば圧縮空気を排気ガスの流通方向と逆方向に向けて捕集
用フィルタに送り込むことにより行うことができ、これ
により捕集用フィルタから離脱せしめられたパティキュ
レートがサブフィルタに送り込まれる。サブフィルタの
出口端はこのとき大気解放経路を介して大気に連通して
いるので、離脱したパティキュレートと共にサブフィル
タに送り込まれた圧縮空気は大気解放経路を通って大気
中に逃げることができる。複数の捕集用フィルタのうち
別の捕集用フィルタを逆洗処理する場合も同様の動作と
なる。

【００１１】したがって、捕集用フィルタの逆洗によっ
て離脱したパティキュレートをサブフィルタに送り込ん
で蓄積しておくことが可能となり、サブフィルタにおけ
るパティキュレートの燃焼処理を逆洗処理毎に実行する
必要がない。すなわち、サブフィルタにおけるパティキ
ュレートの燃焼処理の頻度はサブフィルタのパティキュ
レート蓄積能力によることになるので、各捕集用フィル
タのパティキュレート捕集装置は小さくても済み、小型
のもので間に合うことになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明による排気ガス処理装置の
実施の形態の一例を示す構成図である。排気ガス処理装
置１は、例えばディーゼルエンジンの排気マニホールド
の出口端と排気マフラーとの間に設けられ、ディーゼル
エンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレートを後
処理するための装置であり、ディーゼルエンジンの排気
ガス中のパティキュレートを捕集、処理するためのフィ
ルタ装置２と制御ユニット３とを備えている。制御ユニ
ット３はマイクロコンピュータ３１を用いて構成されて
おり、排気ガス処理装置１の作動が制御ユニット３によ
って電子的に制御される構成となっている。

【００１４】フィルタ装置２は、排気ガスを通過させる
ための通路装置２１を有しており、通路装置２１は排気
ガスを受け入れる入口部２２と排気ガスを排出する出口
部２３とを備え、入口部２２と出口部２３との間には第
１通路２４、第２通路２５、及び第３通路２６通路が独
立して並設されて成っている。第１通路２４、第２通路
２５、及び第３通路２６通路の各一端は入口部２２と相
互に連通するように連結されて入口側分岐部２２Ａが構
成されている。また、第１通路２４、第２通路２５、及
び第３通路２６通路の各他端は出口部２３と相互に連通
するように連結されて出口側分岐部２３Ａが構成されて
いる。

【００１５】第１及び第２通路２４、２５には排気ガス
中のパティキュレートを捕集するための第１フィルタ２
７及び第２フィルタがそれぞれ設けられており、第３通
路には第１及び第２フィルタ２８を逆洗した際に第１及
び第２フィルタ２８から離脱して送られてくるパティキ
ュレートを捕集しておくためのサブフィルタ２９が設け
られている。

【００１６】第１フィルタ２７及び第２フィルタ２８
は、いずれもこの種の目的で使用される公知の構成のも
のであり、第１通路２４に送られた排気ガスは第１フィ
ルタ２７を通過して排気マフラー側に送られ、このとき
第１フィルタ２７によって排気ガス中に含まれるパティ
キュレートを効果的に捕集することができる構成となっ
ている。第２フィルタ２８についても同様である。

【００１７】サブフィルタ２９は、第１フィルタ２７及
び第２フィルタ２８と同様にパティキュレートを捕集で
きる耐熱型のフィルタ構成となっており、第１フィルタ
２７又は第２フィルタ２８を逆洗したときに離脱したパ
ティキュレートを捕集し、サブフィルタ２９によって捕
集されたパティキュレートは所定量にまで堆積されたと
きに、ここで燃焼処理して除去される。

【００１８】フィルタ装置２を、排気ガス中に含まれる
パティキュレートを第１フィルタ２７及び第２フィルタ
２８によって捕集するための状態（第１切換状態）、第
１フィルタ２７を逆洗して第１フィルタ２７から離脱し
たパティキュレートをサブフィルタ２９によって捕集す
るための状態（第２切換状態）、第２フィルタ２８を逆
洗して第２フィルタ２８から離脱したパティキュレート
をサブフィルタ２９によって捕集するための状態（第３
切換状態）のいずれかの状態に切り替えることができる
ようにするため、入口側分岐部２２Ａには入口側切換弁
装置Ｖ１が設けられており、出口側分岐部２３Ａには出
口側切換弁装置Ｖ２が設けられている。

【００１９】入口側切換弁装置Ｖ１は、第３通路２６の
一端を実質的に塞いで排気ガスを入口部２２から第１通
路２４及び第２通路２５の両方に流すための切換位置
（第１位置）、排気ガスを入口部２２から第１通路２４
のみに流し、このとき第２通路２５と第３通路２６とを
各一端側において連通状態とするための切換位置（第２
位置）、排気ガスを入口部２２から第２通路２５のみに
流し、このとき第１通路２４と第３通路２６とを各一端
側において連通状態とするための切換位置（第３位置）
のいずれかの切換位置を択一的に選択できるようになっ
ている。

【００２０】出口側切換弁装置Ｖ２は、第３通路２６の
他端を実質的に塞いだ状態で第１通路２４及び第２通路
２５からの各排気ガスを出口部２３に排出するための切
換位置（第４位置）、第１通路２４の他端を塞いだ状態
で第２通路２５及び第３通路２６を出口部２３に連通さ
せるための切換位置（第５位置）、第２通路２４の他端
を塞いだ状態で第１通路２４及び第３通路２６を出口部
２３に連通させるための切換位置（第６位置）のいずれ
かの切換位置を択一的に選択できるようになっている。
入口側切換弁装置Ｖ１は制御ユニット３からの第１制御
信号Ｃ１により第１〜第３位置のいずれかに切換制御さ
れ、出口側切換弁装置Ｖ２は制御ユニット３からの第２
制御信号Ｃ２により第４〜第６位置のいずれかに切換制
御される構成となっている。

【００２１】このように、入口側切換弁装置Ｖ１を第１
位置としたとき第３通路２６の一端を実質的に塞ぎ、且
つ出口側切換弁装置Ｖ２を第４位置としたとき第３通路
２６の他端を実質的に塞ぐことにより、第３通路２６内
を排気ガスが僅かに流れる程度の密閉状態とし、これに
より、サブフィルタ２９によって捕集されたパティキュ
レートを燃焼させる場合にサブフィルタ２９に僅かな空
気の流れを可能にし、パティキュレートの燃焼を効果的
に行うことができるように構成されている。

【００２２】第１及び第２フィルタ２７、２８に逆洗用
の空気を高圧で供給し、サブフィルタ２９にはパティキ
ュレート燃焼用の空気を供給することができるようにす
るため、排気ガス処理装置１には空気供給装置４が設け
られている。

【００２３】空気供給装置４は、圧縮空気を内部に蓄積
している空気タンク４１を備えており、空気タンク４１
からの圧縮空気を第１フィルタ２７の出口側、第２フィ
ルタ２８の出口側及びサブフィルタ２９の入口側に選択
的に供給できるよう、空気タンク４１と通路装置２１と
の間には空気供給路４２が配設されており、空気供給路
４２の途中には空気切換弁装置４３が設けられている。
空気切換弁装置４３の動作は制御ユニット３から送られ
る第３制御信号Ｃ３により制御され、圧縮空気の流量調
整を行うと共に、圧縮空気の供給先を第１フィルタ２７
の出口側、第２フィルタ２８の出口側、又はサブフィル
タ２９の入口側のいずれかに任意に切り換えることがで
きるようになっている。

【００２４】第１及び第２フィルタ２７、２８の逆洗に
よりサブフィルタ２９に堆積したパティキュレートを加
熱燃焼して除去し、サブフィルタ２９の再生を行うこと
ができるようにするため、排気ガス処理装置１には、さ
らに、燃焼用装置５が設けられている。

【００２５】燃焼用装置５は、第３通路２６内のサブフ
ィルタ２９の入口付近に配設されたバーナノズル５１を
有しており、バーナノズル５１には燃料タンク５２内に
収容されている気体状の燃料が供給油路５３を介して供
給されるようになっている。バーナノズル５１への燃料
の供給量は供給油路５３の途中に設けられた油量調整弁
５４により調整することができ、油量調整弁５４の油量
調整動作は制御ユニット３から送られる第４制御信号Ｃ
４により制御される構成となっている。本実施の形態で
は、バーナノズル５１は空気供給路４２のサブフィルタ
２９に対応する先端部４２Ａ内に配設されている。

【００２６】バーナノズル５１のノズル口５１Ａはサブ
フィルタ２９の入口付近に燃料を供給するように配設さ
れており、ノズル口５１Ａから供給される燃料に着火を
行うための点火プラグ５５がノズル口５１Ａの近くに配
設されている。点火プラグ５５は、制御ユニット３から
の第５制御信号Ｃ５によって制御される点火器５６から
の信号によって点火動作を行う構成となっている。

【００２７】したがって、空気切換弁装置４５と油量調
整弁５４とを制御して圧縮空気と燃料とをそれぞれ先端
部４２Ａとノズル口５１Ａとからサブフィルタ２９の入
口側に供給し、この供給された混合体に点火プラグ５５
によって点火すると、ノズル口５１Ａから供給されてい
る燃料が着火し、これにより生じた火炎によりサブフィ
ルタ２９の入口側を高温状態とし、サブフィルタ２９内
に堆積しているパティキュレートを加熱燃焼させ、サブ
フィルタ２９の再生を行うことができる。この加熱燃焼
処理それ自体は公知の処理方法によるものである。

【００２８】サブフィルタ２９の入口付近には温度セン
サ６が設けられており、温度センサ６によってサブフィ
ルタ２９の入口前の空気温度を示す温度信号ＴＳが制御
ユニット３に送られる構成となっている。

【００２９】第１フィルタ２７の目詰まり状態を入出力
差圧に基づいて検出できるようにするため、第１通路２
４内の入口側には圧力センサ７が設けられ、第１通路２
４内の出口側には圧力センサ８が設けられている。ま
た、第２フィルタ２８の目詰まり状態を同じく入出力差
圧に基づいて検出できるようにするため、第２通路２５
内の入口側には圧力センサ９が設けられ、第２通路２５
内の出口側には圧力センサ１０が設けられている。圧力
センサ７によって検出された第１通路２４内の入口側の
排気ガスの圧力信号ＰＳ１、圧力センサ８によって検出
された第１通路２４内の出口側の排気ガスの圧力信号Ｐ
Ｓ２、圧力センサ９によって検出された第２通路２５内
の入口側の排気ガスの圧力信号ＰＳ３、圧力センサ１０
によって検出された第２通路２５内の出口側の排気ガス
の圧力信号ＰＳ４は、いずれも制御ユニット３に入力さ
れるようになっている。

【００３０】排気ガス処理装置１の動作は、制御ユニッ
ト３内に設けられたマイクロコンピュータ３１に予めセ
ットされている制御プログラムに従って制御されるよう
に構成されている。入口側切換弁装置Ｖ１が第１位置
に、出口側切換弁装置Ｖ２が第４位置にされ、フィルタ
装置２がパティキュレート捕集状態である第１切換状態
とされた場合には、入口部２２から送られてきた排気ガ
スは第１通路２４と第２通路２５とに流れ、排気ガス中
に含まれるパティキュレートが第１フィルタ２７及び第
２フィルタ２８の両方により除去され、清浄となった排
気ガスが大気解放経路である出口部２３を通って大気中
に排出される。このとき、第３通路２６は入口部２２及
び出口部２３から実質的に遮断されており、サブフィル
タ２９の再生処理を行うことができる状態となってい
る。

【００３１】第１フィルタ２７の目詰まりが所定レベル
に達したことが第１フィルタ２７の前後に設置された圧
力センサ７、８の差圧に基づいて制御ユニット３におい
て判別された場合には、入口側切換弁装置Ｖ１は第３位
置に、出口側切換弁装置Ｖ２は第５位置に切り換えら
れ、フィルタ装置２は第１フィルタ２７を逆洗するため
の第２切換状態とされる。この場合には、空気供給装置
４により圧縮空気が第１フィルタ２７の出口側に供給さ
れて第１フィルタ２７が逆洗され、第１フィルタ２７に
堆積していたパティキュレートが第１フィルタ２７から
離脱せしめられ、パティキュレートを含む高圧空気が入
口側切換弁装置Ｖ１によって第３通路２６のみに送り込
まれる。第３通路２６に送られた圧縮空気はサブフィル
タ２９を通過し、このとき圧縮空気中に含まれるパティ
キュレートはサブフィルタ２９により捕集され、清浄と
なった圧縮空気のみが出口部２３を通って大気に排出さ
れる。

【００３２】第２フィルタ２８の目詰まりが所定レベル
に達したことが第２フィルタ２８の前後に設置された圧
力センサ９、１０の差圧に基づいて制御ユニット３にお
いて判別された場合には、入口側切換弁装置Ｖ１は第２
位置に、出口側切換弁装置Ｖ２は第６位置に切り換えら
れ、フィルタ装置２が第２フィルタ２８を逆洗するため
の第３切換状態とされる。この場合には、空気供給装置
４により第２フィルタ２８の出口側に圧縮空気が供給さ
れ、これにより、第１フィルタ２７の逆洗処理の場合と
同様にして、第２フィルタ２８の逆洗が行われ、このと
き第２フィルタ２８から離脱して圧縮空気中に含まれて
いるパティキュレートはサブフィルタ２９により捕集さ
れ、清浄となった高圧空気のみが出口部２３を通って大
気に排出される。

【００３３】第１フィルタ２７及び第２フィルタ２８の
逆洗の合計回数が所定の回数に達すると、フィルタ装置
２が第１切換状態とされているときに、サブフィルタ２
９の入口側には空気供給装置４及び燃焼用装置５により
空気と燃料とが供給され、バーナノズル５１から燃料の
燃焼による火炎が放射されてサブフィルタ２９に堆積し
ているパティキュレートが加熱焼却するサブフィルタ２
９の再生処理が行われる。したがって、サブフィルタ２
９の再生処理を行っている間であっても、第１フィルタ
２７及び第２フィルタ２８においてはパティキュレート
の捕集をおこなうことができる。既に説明したように、
このとき入口側切換弁装置Ｖ１及び出口側切換弁装置Ｖ
２は第３通路２６に対して若干開かれており、このため
第３通路２６に排気ガスの圧力によってわずかに空気の
流れが生じるため、サブフィルタ２９内に堆積されたパ
ティキュレートを効果的に加熱焼却することができるよ
うになっている。そして、温度センサ６によりサブフィ
ルタ２９の入口側において所定の温度上昇が検知された
ときにバーナノズル５１からの火炎放射が終了され、サ
ブフィルタ２９の再生が完了して排気ガス中のパティキ
ュレートが後処理される。

【００３４】このように、第１フィルタ２７及び第２フ
ィルタ２８のいずれかが逆洗処理状態にある場合には、
サブフィルタ２９の出口側が出口部２３と連通状態にな
るようにしたので、第１フィルタ２７及び第２フィルタ
２８から離脱せしめられたパティキュレートと共にサブ
フィルタ２９に送り込まれた圧縮空気は出口部２３を通
って大気中に排出される。したがって、サブフィルタ２
９におけるパティキュレートの燃焼処理を逆洗処理毎に
実行する必要がなく、第１フィルタ２７及び第２フィル
タ２８の逆洗によって離脱したパティキュレートをサブ
フィルタ２９に送り込んで蓄積しておくことが可能とな
る。このため、サブフィルタ２９におけるパティキュレ
ートの燃焼処理は第１フィルタ２７及び第２フィルタ２
８の逆洗を何回か行った後でよく、サブフィルタ２９の
再生頻度を従来に比べて著しく小さくすることができ
る。この結果、サブフィルタ２９の加熱回数を減少させ
ることができ、サブフィルタ２９の寿命を大幅に長くす
ることができ、ランニングコストを著しく低減させるこ
とができる上に、燃費の改善を図ることができる。そし
て、サブフィルタ２９の再生の頻度はサブフィルタ２９
のパティキュレート蓄積能力によることになるので、第
１フィルタ２７及び第２フィルタ２８の捕集容量は小さ
くても済み、小型のもので間に合うので、フィルタ装置
２全体の小型化及び低コスト化を図ることができる。

【００３５】次に、排気ガス処理装置１の動作について
より詳細に説明する。図２〜図５は、制御ユニット３に
おいて実行される制御プログラムを示すフローチャート
である。排気ガス処理装置１は、先ず最初に第１切換状
態とされ、排気ガス中のパティキュレートが第１フィル
タ２７及び第２フィルタ２８によって捕集されている状
態で作動している。図６には第１切換状態となっている
フィルタ装置２が示されており、実線で示されるのはこ
のときの排気ガスの流路である。

【００３６】図２を参照すると、ステップＳ１は、第１
フィルタ２７の前後の差圧を計測することにより第１フ
ィルタ２７に捕集されているパティキュレート量を推定
し、その推定結果に応じて第１フィルタ２７を逆洗する
ための制御処理である。

【００３７】図３を参照すると、ステップＳ１の実行が
開始された場合、ステップＳ１１に入り、ここでは第１
フィルタ２７の前後における差圧の計測が行われ、ステ
ップＳ１２に入る。ステップＳ１２では、ステップＳ１
１において計測された第１フィルタ２７の前後における
差圧の値が、第１フィルタ２７の逆洗を開始すべき逆洗
開始所定値Ａより大きいか否かが判別される。

【００３８】ステップＳ１２において、第１フィルタ２
７におけるパティキュレートの捕集量が少なく第１フィ
ルタ２７が目詰まりしていない状態であり、第１フィル
タ２７の前後の差圧の値が逆洗開始所定値Ａより小さい
場合には、ステップＳ１２の判別結果はＮＯとなり、ス
テップＳ１に戻る。

【００３９】第１フィルタ２７にパティキュレートが大
量に捕集され第１フィルタ２７が目詰まりしている状態
となっており、第１フィルタ２７の前後の差圧の値が逆
洗開始所定値Ａより大きい場合には、ステップＳ１２の
判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１３に入る。

【００４０】ステップＳ１３では、フィルタ装置２を第
１フィルタ２７を逆洗するための切換状態とするため、
入口側切換弁装置Ｖ１を第１位置から第３位置に切り換
え、出口側切換弁装置Ｖ２を第４位置から第５位置位置
に切り換える処理が行われる。これによりフィルタ装置
２は図６に示される第１切換状態から図７に示される第
２切換状態に変更される。

【００４１】フィルタ装置２が第１切換状態から第２切
換状態に変更された後、ステップＳ１４に入り、ここで
は、制御ユニット３からの制御により空気切換弁装置４
５が切り換えられ空気タンク４１から圧縮空気が第１フ
ィルタ２７の出口側に供給されて逆洗が行われ、これに
より第１フィルタ２７に捕集されていたパティキュレー
トがサブフィルタ２９に捕集される。

【００４２】図７には第２切換状態となっているフィル
タ装置２が示されており、点線で示されるのは第１フィ
ルタ２７を逆洗して離脱したパティキュレートがサブフ
ィルタ２９によって捕集されている流路であり、実線で
示されるのは排気ガスが入口部２２から流れてパティキ
ュレートが第１フィルタ２７に捕集されている流路であ
る。

【００４３】図３に戻ると、ステップＳ１４における第
１フィルタ２７の逆洗処理が終了した後、ステップＳ１
５に入り、ここでは入口側切換弁装置Ｖ１を第３位置か
ら第１位置に戻し、出口側切換弁装置Ｖ２を第５位置か
ら第４位置に戻す処理が行われ、これによりフィルタ装
置２は図７に示される第２切換状態から図６に示される
第１切換状態に戻され、ステップＳ１１に戻る。

【００４４】第１フィルタ２７が逆洗により目詰まり状
態が解消されていれば、ステップＳ１２の判別結果はＮ
Ｏとなり、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１の実行が
終了し、ステップＳ２に入る。

【００４５】若し、第１フィルタ２７の逆洗によっても
目詰まり状態が解消されていなければ、ステップＳ１２
の判別結果は再びＹＥＳとなり、ステップＳ１３以下の
逆洗処理が再度実行されることになる。

【００４６】図２に戻ると、ステップＳ２は、第２フィ
ルタ２８の前後の差圧を計測することにより第２フィル
タ２８に捕集されているパティキュレート量を推定し、
その推定結果に応じて第２フィルタ２８を逆洗するため
の制御処理である。

【００４７】図４を参照すると、ステップＳ２の実行が
開始された場合、ステップＳ２１に入り、ここでは第２
フィルタ２８の前後における差圧の計測が行われ、ステ
ップＳ２２に入る。ステップＳ２２では、ステップＳ２
１において計測された第２フィルタ２８の前後における
差圧の値が、第２フィルタ２８の逆洗を開始すべき逆洗
開始所定値Ａより大きいか否かが判別される。

【００４８】ステップＳ２２において、第２フィルタ２
８におけるパティキュレートの捕集量が少なく第２フィ
ルタ２８が目詰まりしていない状態であり、第２フィル
タ２８の前後の差圧の値が逆洗開始所定値Ａより小さい
場合には、ステップＳ２２の判別結果はＮＯとなり、ス
テップＳ２に戻る。

【００４９】第２フィルタ２８にパティキュレートが大
量に捕集され第２フィルタ２８が目詰まりしている状態
となっており、第２フィルタ２８の前後の差圧の値が逆
洗開始所定値Ａより大きい場合には、ステップＳ２２の
判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に入る。

【００５０】ステップＳ２３では、フィルタ装置２を第
２フィルタ２８を逆洗するための切換状態とするため、
入口側切換弁装置Ｖ１を第１位置から第２位置に切り換
え、出口側切換弁装置Ｖ２を第４位置から第６位置位置
に切り換える処理が行われる。これによりフィルタ装置
２は図６に示される第１切換状態から図８に示される第
３切換状態に変更される。

【００５１】フィルタ装置２が第１切換状態から第３切
換状態に変更された後、ステップＳ２４に入り、ここで
は、制御ユニット３からの制御により空気切換弁装置４
５が切り換えられ空気タンク４１から圧縮空気が第２フ
ィルタ２８の出口側に供給されて逆洗が行われ、これに
より第２フィルタ２８に捕集されていたパティキュレー
トがサブフィルタ２９に捕集される。

【００５２】図８には第３切換状態となっているフィル
タ装置２が示されており、点線で示されるのは第２フィ
ルタ２８を逆洗して離脱したパティキュレートがサブフ
ィルタ２９に捕集されている流路であり、実線で示され
るのは入口部２２からの排気ガスが第２通路２５に流れ
てパティキュレートが第２フィルタ２８によって捕集さ
れている流路である。

【００５３】図４に戻ると、ステップＳ２４において第
２フィルタ２８の逆洗終了後、ステップＳ２５に入り、
ここでは入口側切換弁装置Ｖ１を第２位置から第１位置
に戻し、出口側切換弁装置Ｖ２を第６位置から第４位置
に戻す処理が行われ、これによりフィルタ装置２は図８
に示される第３切換状態から図６に示される第１切換状
態に戻され、ステップＳ２１に戻る。

【００５４】第２フィルタ２８が逆洗により目詰まり状
態が解消されていれば、ステップＳ２２の判別結果はＮ
Ｏとなり、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２の実行が
終了し、ステップＳ３に入る。

【００５５】若し、第２フィルタ２８の逆洗によっても
目詰まり状態が解消されていなければ、ステップＳ２２
の判別結果は再びＹＥＳとなり、ステップＳ２３以下の
逆洗処理が再度実行されることになる。

【００５６】図２に戻ると、ステップＳ３は、第１フィ
ルタ２７及び第２フィルタ２８を逆洗することによりサ
ブフィルタ２９がパティキュレートを捕集した合計回数
を演算し、この合計回数が所定回数に達した場合にサブ
フィルタ２９に捕集されているパティキュレートを燃焼
させてサブフィルタ２９を再生する処理を行うステップ
である。

【００５７】図５を参照すると、ステップＳ３の実行が
開始された場合、ステップＳ３１に入り、ここで、第１
フィルタ２７及び第２フィルタ２８における現在までの
逆洗回数値ＮをＮ＝Ｎ＋１とする演算処理が行われる。
Ｎの値はサブフィルタ２９の再生処理の完了により図示
しないステップにおいてＮ＝０とされており、ステップ
Ｓ３１に入る度にＮの値に１が加算され、これにより現
在までの逆洗合計回数がＮの値によって示されるように
なっている。次にステップＳ３２に入り、ここでは、逆
洗回数値Ｎが所定回数値Ｎ’と大小比較される。所定回
数値Ｎ’は、逆洗によりサブフィルタ２９に堆積された
パティキュレート量が堆積限界値に近い所定の量に達す
ると推測される逆洗回数値に定められている。ステップ
Ｓ３２において、逆洗回数値Ｎが所定回数値Ｎ’より小
さい場合には、ステップＳ３２の判別結果はＮＯとな
り、ステップ３に戻る。

【００５８】第１フィルタ２７及び第２フィルタ２８の
逆洗が多数回行われ、逆洗回数値Ｎが逆洗回数所定値
Ｎ’より大きくなると、ステップＳ３２の判別結果がＹ
ＥＳとなり、ステップＳ３３に入る。ステップＳ３３で
は、制御ユニット３からの第３制御信号Ｃ３により空気
切換弁装置４３及び油量調整弁５４が制御され、圧縮空
気と燃料とがそれぞれサブフィルタ２９の入口側に供給
開始されると共に、それぞれのバルブから供給される空
気と燃料との流量調整を行う処理が行われる。

【００５９】次に、ステップＳ３４では、サブフィルタ
２９の入口側に配置されている点火プラグ６をＯＮする
処理が行われ、これによりサブフィルタ２９の入口側で
燃料を空気と混合して燃焼し、サブフィルタ２９の入口
側の温度を高温とし、ステップＳ３５に入る。ここで
は、サブフィルタ２９の入口側の計測温度が、サブフィ
ルタ２９に堆積しているパティキュレートを加熱焼却す
るのに十分な高温となっていることを判断するための着
火判定所定値Ｂより高いか否かが判別される。

【００６０】ステップＳ３５においてサブフィルタ２９
の入口側の温度が着火判定所定値Ｂより低い場合には、
ステップＳ３５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３
４に戻り、再び点火プラグ６をＯＮする処理が行われ
る。サブフィルタ２９の入口側の温度が着火判定所定値
Ｂより高い場合に、ステップＳ３５の判別結果はＹＥＳ
となり、ステップＳ３６に進む。この結果、サブフィル
タ２９の入口側の温度が必ずパティキュレートを燃焼さ
せるのに十分な高温となるので、サブフィルタ２９を所
望の状態に確実に再生することができる。

【００６１】このときフィルタ装置２はステップＳ３が
開始されたときと同じ状態となっており、入口側切換弁
装置Ｖ１は第１位置、出口側切換弁装置Ｖ２は第４位置
でありフィルタ装置２は図９に示される第１切換状態と
なっている。一点鎖線で示されるのは燃焼による高温の
空気をサブフィルタ２９に通過させてサブフィルタ２９
に堆積していたパティキュレートを加熱焼却している流
路であり、実線で示されるのは排気ガスを第１及び第２
フィルタ２７、２８に通過させてパティキュレートの捕
集を行っている流路である。

【００６２】図５に戻ると、このようにしてサブフィル
タ２９の再生が終了すると、ステップＳ３６に入り、こ
こで、サブフィルタ２９の再生処理を終了させるため、
油量調整弁５４及び空気切換弁装置４３を制御し、サブ
フィルタ２９の入口側に供給されている燃料と空気とを
徐々に停止調整することを行うことにより燃料の燃焼を
抑制する燃料及び空気供給停止処理が行われ、ステップ
Ｓ３７に入る。

【００６３】ステップＳ３７では、ステップＳ３６にお
ける燃料と空気との供給停止処理による燃料燃焼の抑制
により、サブフィルタ２９の入口側の温度がサブフィル
タ２９の再生が終了したと判断するための再生終了判定
所定値Ｃより低くなっているか否かの判別が行われる。
サブフィルタ２９の入口側の温度が再生終了判定所定値
Ｃより低くなっておらず、サブフィルタ２９の入口側の
温度が再生終了判定所定値Ｃより高い場合には、ステッ
プＳ３７の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３６に戻
り、さらに空気切換弁装置４３及び油量調整弁５４を制
御してサブフィルタ２９への空気と燃料との供給停止処
理が行われる。

【００６４】ステップＳ３７においてサブフィルタ２９
の入口側の温度が再生終了判定所定値Ｃより低くなった
場合、ステップＳ３７の判別結果はＹＥＳとなり、次の
ステップに進むことができるように構成されており、ス
テップＳ３に戻り、ステップＳ３の実行が終了し、ステ
ップＳ４に入る。

【００６５】図２に戻ると、ステップＳ４では、エンジ
ンが停止されているか否かが判別される。エンジンが停
止されていない場合には、ステップＳ４の判別結果はＮ
Ｏとなり、ステップＳ１に戻り、再び第１フィルタ２７
及び第２フィルタ２８を逆洗し、サブフィルタ２９を再
生する処理が行われるようになっている。

【００６６】ステップＳ４においてエンジンが停止され
ている場合には、ステップＳ４の判別結果はＹＥＳとな
り、排気ガス処理装置１の動作が終了する。

【００６７】図１０には本発明による排気ガス処理装置
の他の実施の形態の要部が示されている。図１０の各部
のうち図１の各部に対応する部分には同一の符号を付し
てそれらの説明を省略する。図１０に示した構成におい
ては、圧縮空気が空気タンク５Ａ１から空気調整弁装置
５Ａ２を通って予混合容器／装置５Ａ３に送られ、気体
状の燃料が燃料タンク５Ａ４から油量調整弁装置５Ａ５
を通って予混合容器／装置５Ａ３に送られるようになっ
ている。予混合容器／装置５Ａ３に送られた圧縮空気と
燃料とは予混合容器／装置５Ａ３において混合され、燃
料供給パイプ５Ａ６を介してサブフィルタ２９の入口側
に供給されるように構成されている。この構成によれ
ば、気体燃料と空気とを予め混合してから第３通路２６
内に供給するので、サブフィルタ２９の再生のためのパ
ティキュレートの燃焼をより効果的に行うことができ
る。

【００６８】図１１には本発明による排気ガス処理装置
の別の実施の形態の要部が示されている。図１１の各部
のうち図１の各部に対応する部分には同一の符号を付し
てそれらの説明を省略する。図１１に示した構成におい
ては圧縮空気が空気タンク５Ｂ１から空気調整弁装置５
Ｂ２を通り空気供給路５Ｂ３を介してサブフィルタ２９
の入口側に供給されるようになっている。そして液体状
の燃料は燃料タンク５Ｂ４から第１油量調整弁装置５Ａ
５を通って液体燃料気化装置５Ｂ６に送られ、ここで液
体状の燃料はエンジン、排気管等からの廃熱を利用して
気化され、気化された燃料は第２油量調整弁５Ｂ７を通
り供給油路５Ｂ８を介してバーナノズル５Ｂ９からサブ
フィルタ２９の入口側に供給されるようになっている。
バーナノズル５Ｂ９は空気供給路５Ｂ３の先端部内に配
設されており、空気と燃料とがサブフィルタ２９の入口
側において混合されて供給されるように構成されてい
る。この構成によれば、液体燃料を用いることができる
ので、エンジン用の燃料を用いることができるようにな
る。

【００６９】図１２には本発明による排気ガス処理装置
のさらに別の実施の形態の要部が示されている。図１２
の各部のうち図１の各部に対応する部分には同一の符号
を付してそれらの説明を省略する。図１２に示した構成
においては圧縮空気が空気タンク５Ｃ１から空気調整弁
装置５Ｃ２を通り予混合容器／装置５Ｃ３に送られるよ
うになっている。燃料タンク５Ｃ４からは、液体状の燃
料が第１油量調整弁装置５Ｃ５を通って液体燃料気化装
置５Ｃ６に送られ、ここで液体状の燃料はエンジン、排
気管等からの廃熱を利用して気化され、気化された燃料
は第２油量調整弁５Ｃ７を通って予混合容器／装置５Ｃ
３に送られるようになっている。予混合容器／装置５Ｃ
３に送られた圧縮空気と燃料とは、予混合容器／装置５
Ｃ３において混合され燃料供給パイプ５Ｃ８を介してサ
ブフィルタ２９の入口側に供給されるように構成されて
いる。この構成によれば、液体燃料を用いることができ
るので、エンジン用の燃料を用いることができ、さらに
この液体燃料を気化した気体燃料と空気とを予め混合し
てから第３通路２６内に供給するので、サブフィルタ２
９の再生のためのパティキュレートの燃焼をより効果的
に行うことができる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、複数の捕
集用フィルタを選択的に逆洗処理し、これにより生じた
パティキュレートをサブフィルタに送り込んで蓄積して
燃焼処理するように構成された排気ガス処理装置におい
て、複数の捕集用フィルタのいずれかが逆洗処理状態に
ある場合には、サブフィルタの出口端が大気解放経路と
連通状態になるようにしたので、捕集用フィルタから離
脱せしめられたパティキュレートと共にサブフィルタに
送り込まれた圧縮空気は大気解放経路を通って大気中に
排出される。したがって、サブフィルタにおけるパティ
キュレートの燃焼処理を逆洗処理毎に実行する必要がな
く、捕集用フィルタの逆洗によって離脱したパティキュ
レートをサブフィルタに送り込んで蓄積しておくことが
可能となる。このため、サブフィルタにおけるパティキ
ュレートの燃焼処理は捕集用フィルタの逆洗を何回か行
った後でよく、サブフィルタの再生頻度を従来に比べて
著しく小さくすることができる。この結果、サブフィル
タの加熱回数を減少させることができ、サブフィルタの
寿命を大幅に長くすることができ、ランニングコストを
著しく低減させることができる上に、燃費の改善を図る
ことができる。そして、サブフィルタの再生の頻度はサ
ブフィルタのパティキュレート蓄積能力によることにな
るので、各捕集用フィルタのパティキュレート捕集装置
は小さくても済み、小型のもので間に合うので、装置全
体の小型化及び低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気ガス処理装置の実施の形態の
一例を示す構成図。

【図２】図１に示される制御ユニットにおいて実行され
る排気ガス処理装置の制御のための制御プログラムを示
すフローチャート。

【図３】図２に示す第１フィルタの逆洗処理ステップの
詳細フローチャート。

【図４】図２に示す第２フィルタの逆洗処理ステップの
詳細フローチャート。

【図５】図２に示すサブフィルタの再生処理ステップの
詳細フローチャート。

【図６】図１に示すフィルタ装置の第１切換状態を説明
するための説明図。

【図７】図１に示すフィルタ装置の第２切換状態を説明
するための説明図。

【図８】図１に示すフィルタ装置の第３切換状態を説明
するための説明図。

【図９】図１に示すフィルタ装置を第１切換状態として
行われるサブフィルタの再生処理を説明するための説明
図。

【図１０】本発明による排気ガス処理装置の他の実施の
形態の要部を示す要部構成図。

【図１１】本発明による排気ガス処理装置の別の実施の
形態の要部を示す要部構成図。

【図１２】本発明による排気ガス処理装置のさらに別の
実施の形態の要部を示す要部構成図。

【図１３】従来の排気ガス処理装置の一例を示す構成
図。

【符号の説明】

１ 排気ガス処理装置 ２ フィルタ装置 ３ 制御ユニット ４ 空気供給装置 ５ 燃焼用装置 ６ 温度センサ ７〜１０ 圧力センサ ２１ 通路装置 ２２ 入口部 ２２Ａ 入口側分岐部 ２３ 出口部 ２３Ａ 出口側分岐部 ２４ 第１通路 ２５ 第２通路 ２６ 第３通路 ２７ 第１フィルタ ２８ 第２フィルタ ２９ サブフィルタ ３１ マイクロコンピュータ ４１ 空気タンク ４３ 空気切換弁装置 ５１ バーナノズル ５２ 燃料タンク ５４ 油量調整弁 ５５ 点火プラグ Ｖ１ 入口側切換弁装置 Ｖ２ 出口側切換弁装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 康雄 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 (72)発明者 古谷 雄二 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 (72)発明者 宮本 武司 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 (72)発明者 及川 洋 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 Ｆターム(参考） 3G090 AA04 BA08 CB00 CB01 CB18 CB24 CB26 DA04 DA12 4D058 JA01 KB01 MA15 MA18 MA43 MA52 MA54 PA04 QA01 QA03 QA19 RA03 SA08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気ガス中に含ま
   れるパティキュレートを捕集するため前記排気ガスの通
   路に並設された複数の捕集用フィルタを備え、前記複数
   の捕集用フィルタの選択的逆洗処理によって得られたパ
   ティキュレートをサブフィルタに送り込んで蓄積して燃
   焼処理するようにした排気ガス処理装置において、前記
   複数の捕集用フィルタのいずれかが逆洗処理状態にある
   場合には、前記サブフィルタの出口端が大気解放経路と
   連通状態になるようにしたことを特徴とする排気ガス処
   理装置。