JP2003193825A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装
置に関し、詳しくは、パティキュレートトラップフィル
タの再生開始の最適なタイミングを判断する技術に関
し、フィルタの再生開始のタイミングを的確に判断する
ことができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 単位時間当たりのパティキュレート捕集
量との対応関係を記憶する記憶手段と、記憶手段を参照
することにより、負荷検出手段，回転数検出手段とで検
出された運転領域における単位時間当たりのパティキュ
レート捕集量を求める照合手段と、パティキュレート捕
集量を累積してパティキュレート累積量を求める累積手
段と、パティキュレート累積量が予め定められたしきい
値以上か否かを判断する判断手段とを備え、フィルタ再
生手段は、パティキュレート累積量がしきい値以上であ
ると判断された場合にフィルタの温度を上昇させるもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置に関し、詳しくは、パティキュレート
トラップフィルタ（以下「フィルタ」という）の再生開
始の最適なタイミングを判断する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディーゼルエンジンの排気系に
は、排ガスに含まれるパティキュレートの捕集に伴いフ
ィルタに目詰まりが生じるため、捕集されたパティキュ
レートを焼却してフィルタを再生するディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置が装着されている。ここで、パティキ
ュレートとは、ディーゼルエンジンでの燃焼中に生成さ
れるすすや炭化水素等の物質であり、その大きさは、数
μｍから数十μｍまで分散している。

【０００３】ディーゼルエンジンの排気浄化装置には、
ヒータ，バーナ等の強制再生手段で捕集されたパティキ
ュレートを焼却してフィルタを再生する自動再生方式
と、捕集されたパティキュレートを触媒反応で焼却させ
てフィルタを再生する連続再生方式とに分類できる。自
動再生方式は、フィルタおいてパティキュレートの目詰
まりが発生すると、ヒータ，バーナ等の強制再生手段を
用い、フィルタを再生する。かかるパティキュレートの
目詰まりは、フィルタの上流側の排気圧力と下流側の排
気圧力の差圧に基づいて判断される（例えば特開平８−
２７７７１０号）。

【０００４】連続再生方式は、フィルタにおいてパティ
キュレートの目詰まりが発生すると、ヒータ，バーナ等
の強制再生手段を用いずに排ガスの温度を上昇させ、触
媒反応でフィルタを再生する。かかるパティキュレート
の目詰まりは、フィルタの上流側の排気圧力と下流側の
排気圧力の差圧に基づいて判断される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置にあっては、以下の問題
があった。

【０００６】（イ）自動再生方式の場合 フィルタに、その上流側の排気圧力と下流側の排気圧力
の差圧が顕著になる程度にパティキュレートが溜まらな
いと、差圧を検知して、フィルタの再生開始のタイミン
グを的確に判断することは困難である。上述の差圧検知
方式では、差圧を検知できる程度にまでパティキュレー
トが溜まった状態で、フィルタを再生するので、パティ
キュレート捕集量が多くなり、パティキュレートの焼却
による熱量の発生が多く、フィルタが溶損する可能性が
ある。

【０００７】（ロ）連続再生方式の場合 連続再生方式は、フィルタでパティキュレートを捕集し
ながら再生を施すので、パティキュレートでフィルタが
目詰まりしないことが長所とされている。連続再生方式
では、フィルタにおける触媒反応でパティキュレートが
焼却されるので、ある程度排ガスの温度が上昇しない
（２５０℃以下では触媒反応しない）と、触媒反応が起
こらないという欠点がある。勿論、高速走行のような排
ガスの温度が上昇する車両走行をすれば、触媒反応が起
こる。しかし、車両が渋滞にはまるような排ガスの温度
が上昇しない車両走行をすれば、パティキュレートが溜
まる一方である。

【０００８】その場合、パティキュレートを再生するた
めに、電気ヒータ，バーナを使用せずに、ディーゼルエ
ンジン側でフィルタに供給される排ガスの温度を高くす
る必要がある。この場合、どのようなタイミングで再生
開始指令を出すかが問題となる。差圧で検知できるほど
パティキュレートが溜まってしまうと、溜まり過ぎであ
る。

【０００９】特に、従来は、ディーゼルエンジンの低速
回転域ではフィルタにパティキュレートが捕捉されて
も、温度が上がらずパティキュレートは焼却されないの
で、パティキュレートが溜まる。フィルタにパティキュ
レートの溜まり過ぎが生じた状態で、フィルタの再生を
かけると、多量のパティキュレートが一度に燃え出すの
で、発熱量が多く、フィルタが溶損し易くなっている。

【００１０】ここで、材料としてコージェライト（セラ
ミック材）が使用されている。勿論、コージェライトを
使用せずに高い材料（例えばＳiＣ ）を使用してフィル
タの溶損を回避できるが、高い材料の使用は好ましくな
い。

【００１１】そのため、フィルタにパティキュレートを
フィルタを溶損させる発熱量を出す程度にまでは溜めな
い状態で、排ガスの温度を高くして再生をかければ良い
が、排ガスの温度を高くするには、ディーゼルエンジン
からの供給側で排ガスの温度を上げる必要がある。しか
し、常に、排ガスの温度を上げて車両が走行すること
は、排気側に熱エネルギーを無駄に捨てることになる。
これはディーゼルエンジンの燃費を悪くする。常に排ガ
スの温度を上げて車両を走行させることは回避し、車両
性能のアップを図ることが要求される。

【００１２】要するに、フィルタを溶損させる発熱量を
出す程度にまでにはパティキュレートを溜めずに且つ常
に排ガスの温度を上げて車両を走行させめることなく、
再生に必要な最小限の時だけ再生をすべきと判断し、フ
ィルタの再生をかけることが要求される。以上をまとめ
ると、差圧検知方式でパティキュレート捕集量を検出す
る方法では、（イ）自動再生方式、（ロ）連続再生方式
の両方の場合において、ディーゼルエンジンの低速回転
時の排気量が少ない場合等に、排気圧力が上がらないた
め、排気圧力の測定精度が低く、差圧を検出することが
困難である。

【００１３】その結果、パティキュレート捕集量を正確
に検出することができず、フィルタの再生開始のタイミ
ングを的確に判断することが困難である。フィルタにパ
ティキュレートが多く溜まり過ぎ、フィルタの温度を上
昇させることにより再生が強制的に行なわれると、パテ
ィキュレートの焼却による発熱量が大きくなり過ぎ、フ
ィルタの溶損を引き起こすことになる。反面、フィルタ
にパティキュレートが充分に溜まらずにフィルタを強制
的に再生すると、ディーゼルエンジンの燃費の悪化を引
き起こす虞がある。

【００１４】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、フィルタの再生開始のタ
イミングを的確に判断することができるディーゼルエン
ジンの排気浄化装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
排気系に設けられ、排ガス中のパティキュレートを捕捉
するパティキュレートトラップフィルタと、前記パティ
キュレートトラップフィルタの温度または排ガスの温度
を上昇させて前記フィルタに堆積したパティキュレート
を焼却することで前記パティキュレートトラップフィル
タを再生するフィルタ再生手段とを有してなるディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置において、エンジン負荷を検
出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転
数検出手段と、エンジン負荷，エンジン回転数の組合せ
で示される運転領域と、単位時間当たりのパティキュレ
ート捕集量との対応関係を記憶する記憶手段と、前記記
憶手段を参照することにより、前記負荷検出手段，前記
回転数検出手段とで検出された運転領域における単位時
間当たりのパティキュレート捕集量を求める照合手段
と、前記照合手段により求められた前記パティキュレー
ト捕集量を累積してパティキュレート累積量を求める累
積手段と、前記パティキュレート累積量が予め定められ
たしきい値以上か否かを判断する判断手段とを備え、前
記フィルタ再生手段は、前記判断手段により前記パティ
キュレート累積量がしきい値以上であると判断された場
合に前記フィルタの温度を上昇させることを特徴とす
る。

【００１６】請求項２記載の発明は、排気系に設けら
れ、排ガス中のパティキュレートを捕捉するパティキュ
レートトラップフィルタと、前記パティキュレートトラ
ップフィルタの上流と下流の排気の差圧を検出する差圧
検出手段と、前記差圧に基づいて、前記パティキュレー
トトラップフィルタの温度または排ガスの温度を上昇さ
せて前記フィルタに堆積したパティキュレートを焼却す
ることで前記パティキュレートトラップフィルタを再生
するフィルタ再生手段とを有してなるディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置において、エンジン負荷を検出する負
荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手
段と、エンジン負荷，エンジン回転数の組合せで示され
る運転領域と、単位時間当たりのパティキュレート捕集
量との対応関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段を
参照することにより、前記負荷検出手段，前記回転数検
出手段とで検出された運転領域における単位時間当たり
のパティキュレート捕集量を求める照合手段と、前記照
合手段により求められた前記パティキュレート捕集量を
累積してパティキュレート累積量を求める累積手段と、
前記パティキュレート累積量を基にして算出された補正
量で前記差圧を補正する補正手段と、前記補正された差
圧が予め定められた差圧しきい値以上か否かを判断する
差圧判断手段とを備え、前記フィルタ再生手段は、前記
差圧判断手段により前記補正された差圧が差圧しきい値
以上であると判断された場合に前記フィルタの温度を上
昇させることを特徴とする。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置におい
て、前記記憶手段は、前記対応関係をテーブルとして記
憶することを特徴とする。

【００１８】（作用）請求項１記載の発明においては、
次の作用が生じる。

【００１９】負荷検出手段により、エンジン負荷が検出
され、回転数検出手段によりエンジン回転数が検出され
る。エンジン負荷，エンジン回転数の組合せで運転領域
が示される。照合手段により、各時刻における運転領域
から記憶手段を参照して単位時間当たりのパティキュレ
ート捕集量が求められる。

【００２０】累積手段により、照合手段により求められ
たパティキュレート捕集量を累積してパティキュレート
累積量が求められる。前記パティキュレート累積量は、
判断手段により、予め定められたしきい値以上か否かが
判断される。このようにして、求められたパティキュレ
ート累積量でフィルタの再生開始のタイミングが判断さ
れる。

【００２１】そして、パティキュレート累積量が判断手
段によりしきい値以上と判断された場合、フィルタの温
度または排ガスの温度はフィルタ再生手段により上昇さ
れる。 フィルタの温度または排ガスの温度に伴って、
フィルタに堆積したパティキュレートが焼却される。請
求項２記載の発明においては、負荷検出手段により、エ
ンジン負荷が検出され、回転数検出手段によりエンジン
回転数が検出される。エンジン負荷，エンジン回転数の
組合せで運転領域が示される。

【００２２】差圧検出手段により、パティキュレートト
ラップフィルタの上流と下流の排気の差圧が検出され
る。照合手段により、各時刻における運転領域から前記
記憶手段を参照して単位時間当たりのパティキュレート
捕集量が求められる。累積手段により、照合手段により
求められた前記パティキュレート捕集量を累積してパテ
ィキュレート累積量が求められる。

【００２３】差圧は、補正手段により、パティキュレー
ト累積量を基にして算出された補正量で補正される。補
正された差圧は、差圧判断手段により、予め定められた
差圧しきい値以上か否かが判断される。このようにし
て、求められたパティキュレート累積量でフィルタの再
生開始のタイミングが判断される。

【００２４】前記差圧判断手段により前記補正された差
圧が差圧しきい値以上であると判断された場合、前記フ
ィルタの温度または排ガスの温度は、フィルタ再生手段
により上昇される。フィルタの温度または排ガスの温度
に伴って、フィルタに堆積したパティキュレートが焼却
される。

【００２５】請求項３記載の発明においては、テーブル
により、所定の運転領域と単位時間当たりのパティキュ
レート捕集量との対応関係が細かく表される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。

【００２７】図１ないし図４により、請求項１，請求項
３記載の発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の一
実施の形態（実施の形態１）を従来例で述べた連続再生
方式に適用して説明する。図１は実施の形態１に係わる
ディーゼルエンジンの排気浄化装置の構成図を示し、図
２は制御装置のフローチャートを示し、図３は記憶手段
のテーブルを示し、図４はパティキュレート累積量の許
容値の判断の仕方を示す。

【００２８】図１において、ディーゼルエンジン１が図
示しない車両に搭載され、ディーゼルエンジン１に排気
マニホールド２が装着されている。排気マニホールド２
に排気系３が接続されている。排気系３は、排気マニホ
ールド２に一端が接続された排気管４と、排気管４の途
中に介装されたフィルタ５とで構成されている。フィル
タ５は、ハウジング５Ａと、ハウジング５Ａ内に装着さ
れたフィルタ本体部５Ｂとを備えている。フィルタ本体
部５Ｂは、コージェライトを材料とした多孔性部材から
なる略円筒形状であり、ハニカム状の隔壁（図示せず）
により排気流と略平行なセルを多数形成してなり、各セ
ルの入口と出口とが封鎖材により交互に目封じされてい
る。隔壁には触媒作用を有するＰｔ等の物質がコーティ
ングされている。そして、排ガスが隔壁を介して隣接す
るセルに流入するときに、排ガスに含まれるパティキュ
レートが隔壁に捕捉される。

【００２９】排気管４のフィルタ５の上流側部分４Ａに
は、開閉弁６が装着されている。この開閉弁６にアクチ
ュエータ６Ａを介して電磁弁６Ｂが接続されている。そ
して、ディーゼルエンジン１には、エンジン回転数を検
出する回転数センサ７からなる回転数検出手段が装着さ
れ、また、車両のアクセルペダル８にはアクセル開度セ
ンサ９からなる負荷検出手段が装着されている。また、
フィルタ本体部５Ｂには、温度センサ１０が装着されて
いる。

【００３０】車両のキャブ（図示せず）には制御装置１
１が配置されている。制御装置１１の入力側には、回転
数センサ７と、アクセル開度センサ９と、温度センサ１
０とが接続されている。制御装置１１の出力側には、電
磁弁６Ｂが接続されている。そして、制御装置１１は、
演算手段１２と、記憶手段１３とで構成されている。演
算手段１２は、照合手段１２Ａと、累積手段１２Ｂと、
判断手段１２Ｃとを備えている。

【００３１】照合手段１２Ａは、各時刻におけるエンジ
ン負荷，エンジン回転数の組合せで示される運転領域か
ら記憶手段１３を参照してパティキュレート捕集量を求
める。ここで、パティキュレート捕集量は、捕集された
パティキュレートの重さまたは捕集されたパティキュレ
ートの重さに適当な係数を掛けて求められた数値（例え
ばポイント数）として示される。

【００３２】累積手段１２Ｂは、照合手段１２Ａからの
情報を受け、照合手段１２Ａにより求められたパティキ
ュレート捕集量を累積してパティキュレート累積量を求
める。判断手段１２Ｃは、累積手段１２Ｂからの情報を
受け、パティキュレート累積量が予め定められたしきい
値１３Ｃ以上か否かを判断するもので、その出力側は、
電磁弁６Ｂに接続されている。

【００３３】電磁弁６Ｂの絞り込みにより排ガスの温度
が上昇することから、電磁弁６Ｂの絞り込み操作がフィ
ルタ再生手段を用いることになる。フィルタ再生手段を
用いることでフィルタ５に堆積したパティキュレートが
焼却され、フィルタ５が再生される。記憶手段１３に
は、図２のフローチャートで示すプログラム１３Ａと、
図３に示すテーブル１３Ｂと、パティキュレート累積量
の限界を示すしきい値１３Ｃ（図４に示す）と、所定の
温度１３Ｄ（連続再生温度＋α）とが格納されている。

【００３４】ここで、パティキュレート累積量は、累積
したパティキュレートの重さまたは累積したパティキュ
レートの重さに適当な係数を掛けて求められた数値（例
えば累積ポイント数）として表される。なお。図面中、
「ＰＭ」は、パティキュレートを示す。テーブル１３Ｂ
は、エンジン負荷，エンジン回転数の組合せで示される
運転領域と、単位時間当たりのパティキュレート捕集量
との対応関係を示す。テーブル１３Ｂには、単位時間当
たりのパティキュレート捕集量が例えばＡ１〜Ａ１０，
Ｂ１〜Ｂ１０等と示されている。

【００３５】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態では、ディーゼルエンジンの排気浄化装置は
連続再生方式が採用されているので、フィルタ５におい
てパティキュレートを捕捉しながら、フィルタ５に目詰
まりしているパティキュレートが焼却され、再生が行な
われる。再生は、フィルタ５で排ガス中のパティキュレ
ートが捕捉されながら、開閉弁６を絞っての排ガスの温
度の上昇により行なわれる。

【００３６】かかるフィルタ５の再生は、制御装置１１
がプログラム１３Ａ（図２に示す）を以下のように実行
することにより実現される。以下、プログラム１３Ａの
実行について説明する。図６において、ステップＳ１か
らステップＳ６までの動作命令は、フィルタ５の再生開
始のタイミングの判断のためである。ステップＳ７から
ステップＳ１０までの動作命令は、フィルタ５の再生の
ためである。

【００３７】ステップＳ１において、パティキュレート
累積量は、適当な値（例えば「０」値）に初期化され
る。これは、ステップＳ１〜ステップＳ１０の一連の手
順からなるプログラムが実行される際、パティキュレー
ト累積量は、前回のプログラム実行時のパティキュレー
ト累積量が加算され、そのため、プログラムの新たな実
行時点で前回のプログラム実行時のパティキュレート累
積量を解除して初期化する必要があるからである。

【００３８】ステップＳ２において、回転数センサ７に
より検出されたエンジン回転数の信号が、制御装置１１
に送られ、演算手段１２に読み込まれる。ステップＳ３
において、アクセル開度センサ９により検出されたエン
ジン負荷の信号が、制御装置１１に送られ、演算手段１
２に読み込まれる。また、プログラム１３Ａには示して
いないが、温度センサ１０により検出されたフィルタ５
の温度信号は、例えばステップＳ３とステップＳ４の間
で演算手段１２に読み込まれる。

【００３９】ステップＳ４において、照合手段１２Ａに
より、テーブル１３Ｂを参照することにより、各時刻に
おける検出されたエンジン負荷，エンジン回転数の組合
せで示す運転領域から、その運転領域に対応する単位時
間当たりのパティキュレート捕集量が求められる。単位
時間当たりのパティキュレート捕集量は演算手段１２に
一時記憶される。

【００４０】ステップＳ５において、累積手段１２Ｂに
より、照合手段１２Ａにおいて求められたパティキュレ
ート捕集量を累積してパティキュレート累積量が求めら
れる。パティキュレート累積量は演算手段１２に一時記
憶される。ステップＳ６において、パティキュレート累
積量がしきい値１３Ｃ以上か否かが判断される（図４に
図示）。パティキュレート累積量がしきい値１３Ｃ以上
の場合、ＹＥＳと判断され、ステップＳ７に進む。

【００４１】ステップＳ７において、制御装置１１から
電磁弁６Ｂに開閉弁６を絞る指令が出力される。電磁弁
６Ｂからの信号でアクチュエータ６Ａが駆動され、開閉
弁６が絞られる。これにより、排ガスの温度が上昇し、
フィルタ５の内部の温度が上昇する。排ガスがフィルタ
５に導入されると、排ガスは酸素を含んでいるので，フ
ィルタ５に堆積されたパティキュレートは、連続再生温
度以上に昇温され、パティキュレートは焼却され、フィ
ルタ５は連続再生される。このパティキュレートの焼却
により、フィルタ５の温度はさらに上昇する。

【００４２】ステップＳ８において、フィルタ５内部の
検出された温度が所定の温度１３Ｄになったか否かが判
断される。前述のように検出されたフィルタ５内部の温
度が所定の温度１３Ｄになれば、パティキュレートの焼
却が続くので、これ以上開閉弁６を絞って排ガスの温度
を上昇させる必要がなく、開閉弁６は全開にされる（ス
テップＳ９）。

【００４３】一定時間パティキュレートが焼却すると
（ステップＳ１０）、一連の動作命令が終了し、ステッ
プＳ１に戻る。ここで、前述のようにステップＳ５にお
けるパティキュレート累積量は、初期値に戻される。以
上の如き構成によれば、パティキュレート累積量がしき
い値１３Ｃ以上の場合、フィルタ再生手段を用い、フィ
ルタ５の内部の温度を上昇させる。従って、パティキュ
レート累積量を正確に求めて判断し、検出されたパティ
キュレート累積量で再生開始のタイミングを正確に判断
することができる。すなわち、フィルタ５の再生開始の
タイミングが速過たり遅過たりすることなく、的確にな
り、フィルタ５の再生開始のタイミングを的確に判断す
ることができる。

【００４４】その結果、フィルタ５の再生開始時点にお
いて、フィルタ５のパティキュレートの溜まり過ぎがな
くなり、パティキュレートの焼却による発熱量が大きく
なり過ぎることを防止し、フィルタ５の溶損を引き起こ
すことを防止することができる。また、フィルタ５の再
生開始時点においてパティキュレートが最適に溜まらな
いうち排ガスの温度を上昇させることがないので、燃費
の悪化を防止することができる効果がある。

【００４５】特に、排ガスの温度が低くてフィルタ５に
溜まったパティキュレートの焼却が困難な運転領域で
も、パティキュレートの単位時間当たりの捕集量を累積
して正確なパティキュレート累積量を求めることができ
るので、フィルタ５の再生開始のタイミングを的確に判
断することができる。従って、車両の渋滞での低速走行
（エンジン低回転数）の際、フィルタ５の温度が低くて
パティキュレートの焼却処理が困難な場合でも有効であ
る。

【００４６】なお、本実施の形態においては、フィルタ
５の再生終了の判断は、パティキュレートの焼却が一定
時間経過したか否かで判断した（プログラム１３Ａのス
テップＳ１０）が、パティキュレートの焼却が終了すれ
ば、フィルタ５の温度が所定の温度（例えば６００℃）
以下になるので、このフィルタ５の温度が所定の温度
（例えば６００℃）以下になったことをもって、フィル
タ５の再生が終了したとすることもできる。

【００４７】また、本実施の形態においては、排ガスの
温度を上昇させる手段として、開閉弁６を絞る例を挙げ
て説明したが、排ガスの温度を上昇させる手段は、これ
に限定されることなく、例えば、以下の手段（イ），
（ロ），（ハ）でも良い。 （イ）ディーゼルエンジン１に公知のＥＧＲ装置（図示
せず）を装着し、ＥＧＲ装置により排ガスの一部を吸気
側に戻す割合を多くすると、排ガスの温度を上げること
ができる。

【００４８】ここで、ＥＧＲ装置は、排気ガス中におけ
る窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させるために、排気ガス
の一部を排気系から取り出し、吸気に加えるＥＧＲ（Ex
haust Gas Recirculation：排気再循環 ）を行なうもの
で、排気系からの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして燃
焼室に吸入される吸気に再循環させるように構成されて
おり、例えば、排気マニホールド（または排気管）と吸
気マニホールドとの間を接続するＥＧＲ通路と、このＥ
ＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁とを備えており、ＥＧＲ
弁の開度をエンジンの運転状態に応じて適宜に制御する
ことにより、排ガスの一部を吸気側に戻す割合を調整で
きる。

【００４９】（ロ）また、ディーゼルエンジン１の燃料
噴射装置（図示せず）として蓄圧式のものを使用する場
合、噴射時期の後期に燃料を噴射するように設定するこ
とにより、排ガスの温度を上げることができる。ここ
で、蓄圧式燃料噴射装置とは、ディーゼルエンジンの燃
料の噴射のために用いられるインジェクタによる燃料噴
射の精密な制御を行なうために、その中に電磁弁を内蔵
し、この電磁弁を電子制御装置からの信号によって開閉
することにより噴射の制御を行ない、上記電磁弁により
燃料の噴射量の制御、すなわち調量動作を行ない、各気
筒の電磁弁からの燃料の噴射量，時期等を決定する（例
えば特開平７−１２７５１５号公報，特開平７−２３８
８５７号公報）。

【００５０】（ハ）ディーゼルエンジン１への吸気を絞
ることにより、排ガスの温度を上昇させることができ
る。図３ないし図６により、請求項１，請求項３記載の
発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置の一実施の形
態（実施の形態２）について説明する。実施の形態２は
従来例で述べた自動再生方式に適用したものである。

【００５１】図５は実施の形態２に係わるディーゼルエ
ンジンの排気浄化装置の構成図を示し、図６は制御装置
のフローチャートを示す。図３，図４は実施の形態１に
おける説明と同様であり、説明を省略する。実施の形態
２は、実施の形態１と基本的に同様であり、同一構成部
分については同一の符号を付して説明を省略し、相違す
る部分についてのみ説明する。

【００５２】図５において、フィルタ５は、ハウジング
５Ａと、ハウジング５Ａ内に装着されたフィルタ本体部
５Ｂと、フィルタ本体部５Ｂの上流側に配置された電気
ヒータ５Ｃからなるフィルタ再生手段とを備えている。
電気ヒータ５Ｃは、図示しないバッテリ等から電力が供
給されることで発熱し、フィルタ本体部５Ｂの温度を上
昇させることで、フィルタ本体部５Ｂに捕集されたパテ
ィキュレートを焼却する。制御装置２１は、実施の形態
１の制御装置１１と同様の構成であり、説明を省略す
る。

【００５３】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態では、ディーゼルエンジンの排気浄化装置は
自動再生方式が採用されているので、排ガスがフィルタ
５に導かれ、フィルタ５で排ガス中のパティキュレート
が捕捉される。フィルタ５にパティキュレートが堆積し
て目詰まりすると、フィルタ再生手段が用いられ、排ガ
スの温度が上昇される。排ガスの温度の上昇でフィルタ
５を加熱して目詰まりしているパティキュレートが焼却
され、フィルタ５が再生される。

【００５４】かかるフィルタ５の再生は、制御装置が図
６に示すプログラム１３Ｅを以下のように実行すること
により実現される。以下、プログラムの実行について説
明する。図６において、ステップＳ１１からステップＳ
１６までのフィルタ５の再生開始のタイミングの判断の
ための動作命令は、実施の形態１の図２のステップＳ１
からステップＳ６までの動作命令と同様であり、説明を
省略する。

【００５５】ステップＳ１７からステップＳ２０までの
動作命令は、フィルタ５の再生のためである。ステップ
Ｓ１７において、制御装置２１から電気ヒータ５ＣをＯ
Ｎにする指令が出力される。電気ヒータ５ＣがＯＮにな
る。これにより、排ガスの温度が上昇し、フィルタ５の
内部の温度が上昇する。

【００５６】排ガスがフィルタ５に導入される。排ガス
は酸素を含んでいるので，フィルタ５に堆積されたパテ
ィキュレートは焼却される。このパティキュレートの焼
却により、フィルタ５の温度はさらに上昇する。ステッ
プＳ１８において、フィルタ５の内部の温度が所定の温
度１３Ｄになったか否かが判断される。フィルタ５の内
部の温度が所定の温度１３Ｄ以上の場合、ステップＳ１
９に進む。

【００５７】ステップＳ１９において、検出されたフィ
ルタ５の内部の温度が所定の温度１３Ｄ以上で、一定の
加熱時間が経過すると、パティキュレートの焼却が終了
する。ステップＳ２０において、電気ヒータ５ＣはＯＦ
Ｆになり、ステップＳ１に戻る。ここで、実施の形態１
と同様にして、ステップＳ１５におけるパティキュレー
ト累積量は、初期値に戻される。

【００５８】本実施の形態によれば、実施の形態１と同
様の効果を奏する。また、フィルタ５の再生開始のタイ
ミングを最適に判断することができるので、フィルタ５
の再生開始のタイミングが速過たり遅過たりすることが
ない。従って、電気ヒータ５Ｃへの電力の供給量のタイ
ミングが速過ることがなく、バッテリでの電力消費量を
少なくできる効果を奏する。

【００５９】なお、本実施の形態においては、フィルタ
再生手段として、電気ヒータを例に挙げて説明したが、
電気ヒータに代えてバーナにすることもできる。バーナ
にした場合、燃料の無駄な消費を省くことができる。ま
た、実施の形態１，２においては、負荷検出手段として
アクセル開度センサ９を例に挙げて説明したが、これに
限定されることなく、燃料噴射装置のラック位置で検出
することもできる。

【００６０】図３，図７ないし図９により、請求項２，
請求項３記載の発明のディーゼルエンジンの排気浄化装
置の一実施の形態（実施の形態３）を従来例で述べた連
続再生方式に適用して説明する。図７は実施の形態３に
係わるディーゼルエンジンの排気浄化装置の構成図を示
し、図８は制御装置のフローチャートを示し、図３は記
憶手段のテーブルを示し、図９は補正差圧の許容値の判
断の仕方を示す説明図である。図３は実施の形態１にお
ける説明と同様であり、説明を省略する。

【００６１】実施の形態３は、実施の形態１に係るディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置の制御内容を変更すると
ともに圧力センサ等を追加したものである。実施の形態
３について、実施の形態１と同一構成部分については同
一の符号を付して説明を省略し、相違する部分について
のみ説明する。図７において、フィルタ５の上流側部分
に第１圧力センサ３１が装着されるとともに、フィルタ
５の下流側部分に第２圧力センサ３２が装着されてい
る。第１圧力センサ３１，第２圧力センサ２３は、制御
装置３３の入力側に接続されている。制御装置３３は、
演算手段３４と、記憶手段３５とで構成されている。

【００６２】演算手段３４は、照合手段３４Ａ（実施の
形態１の照合手段１２Ａと同じ）と、累積手段３４Ｂ
（実施の形態１の累積手段１２Ｂと同じ）と、補正手段
３４Ｃと、差圧判断手段３４Ｄとを備えている。補正手
段３４Ｃは、パティキュレート累積量を基にして算出さ
れた補正量で差圧を補正する。

【００６３】差圧判断手段３５Ｃは、補正された差圧
（以下の記載及び図面において、「補正差圧」という）
ΔＰ（Ｈ）が予め定められた差圧しきい値３５Ｃ以上か
否かを判断する。記憶手段３５には、図８のフローチャ
ートで示すプログラム３５Ａと、テーブル３５Ｂ（図３
に示すテーブル１３Ｂと同じ）と、差圧しきい値３５Ｃ
（図７，図９に示す）と、所定の温度３５Ｄ（実施の形
態１の所定の温度１３Ｄと同じ）とが格納されている。

【００６４】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態では、ディーゼルエンジンの排気浄化装置は
連続再生方式が採用されているので、第１実施の形態と
同様の作用が生じ、フィルタ５が再生される。かかるフ
ィルタ５の再生は、制御装置３３がプログラム３５Ａ
（図８に示す）を以下のように実行することにより実現
される。

【００６５】図８において、ステップＳ２１からステッ
プＳ２９までの動作命令は、フィルタ５の再生開始のタ
イミングの判断のためである。ステップＳ３０からステ
ップＳ３３までの動作命令は、フィルタ５の再生のため
である。ステップＳ２１からステップＳ２５までの動作
命令は、実施の形態１の図２のステップＳ１からステッ
プＳ６までの動作命令と同様であり、説明を省略する。

【００６６】ステップＳ２６において、フィルタ５の上
流と下流の排気の差圧ΔＰは、以下の如く求められる。
第１圧力センサ３１により検出されたフィルタ５の上流
側圧力Ｐ１が演算手段３４に読み込まれるとともに、第
２圧力センサ３２により検出されたフィルタ５の下流側
圧力Ｐ２が演算手段３４に読み込まれる。

【００６７】演算手段３４において、前記差圧ΔＰは、
上流側圧力Ｐ１，下流側圧力Ｐ２から、以下の計算で求
められる。 前記差圧ΔＰ＝上流側圧力Ｐ１−下流側圧力Ｐ２ ステップＳ２７において、前記差圧ΔＰに対する補正量
βがパティキュレート累積量を基にして算出される。

【００６８】ステップＳ２８において、図９に示すよう
に、補正差圧ΔＰ（Ｈ）は、前記差圧ΔＰに補正量βを
加算することにより求められる。補正量βは、 図３の
テーブル１３Ｂに類似したマップにより求められる。す
なわち、マップには、エンジン負荷，エンジン回転数の
組合せで示される運転領域と、補正量とを対応させ、運
転領域を入力することにより補正量を求めることができ
る。なお、補正差圧ΔＰ（Ｈ）は、前記差圧ΔＰに補正
係数γを乗算することにより求めることもできる。

【００６９】ステップＳ２９において、「補正差圧」Δ
Ｐ（Ｈ）が、差圧しきい値３５Ｃ以上か否かが判断され
る。図９には、補正しない場合の前記差圧ΔＰは、点線
で示される。車両が渋滞にはまって低速走行する場合
（ディーゼルエンジンの低速回転で、排気量が少ない場
合）、フィルタ５にパティキュレートが捕捉されても、
排気圧力が上がらないため、前記差圧ΔＰは、パティキ
ュレート捕集量をそのまま示していない。車両が高速走
行の場合、フィルタ５にパティキュレートが捕捉される
と、排気圧力が上がる。従って、補正しない場合の前記
差圧ΔＰは、前記差圧ΔＰは、緩勾配３６Ａから急勾配
３６Ｂに変化する。しかし、その時点でも、前記差圧Δ
Ｐは低速走行の場合のパティキュレート捕集量を含んで
いないので、実際のパティキュレート捕集量を示してい
ない。

【００７０】一方、補正差圧ΔＰ（Ｈ）は、実線で示さ
れ、前記差圧ΔＰに補正量βを加算することにより求め
られる。補正差圧ΔＰ（Ｈ）は低速走行の場合のパティ
キュレートの捕集量を含んでおり、実際のパティキュレ
ートの捕集量を示す。従って、補正差圧ΔＰ（Ｈ）の限
界値を差圧しきい値３５Ｃで判断すれば良く、多量のパ
ティキュレートが一度に燃え出すことを防止することが
できる。

【００７１】ステップＳ３０からステップＳ３３までの
動作命令は、実施の形態１の図２のステップＳ７からス
テップＳ１０までの動作命令と同様であり、説明を省略
する。以上の如き構成によれば、実施の形態１の効果に
加えて、補正差圧で累積したパティキュレート捕集量を
判断することができるので、従来からの差圧でフィルタ
５の再生開始のタイミングを判断する技術を用いること
ができる効果がある。

【００７２】なお、本実施の形態においては、排ガスの
温度を上昇させる手段として、開閉弁６を絞る例を挙げ
て説明したが、排ガスの温度を上昇させる手段は、これ
に限定されることなく、実施の形態１で説明した手段
（イ），（ロ），（ハ）でも良い。また、本実施の形態
は、連続再生方式に適用して説明したが、実施の形態２
の自動再生方式に適用することもできる。

【００７３】さらに、実施の形態１，２，３において
は、負荷検出手段としてアクセル開度センサ９を例に挙
げて説明したが、これに限定されることなく、燃料噴射
装置のラック位置にすることもできる。

【００７４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、従来のよ
うにフィルタの上流と下流の排気の差圧でパティキュレ
ート累積量を判断することなく、所定の運転領域におけ
る単位時間当たりのパティキュレート捕集量を累積する
ことにより、パティキュレート累積量を正確に判断し、
フィルタの再生開始のタイミングを最適に判断すること
ができる。

【００７５】その結果、フィルタの再生開始のタイミン
グが速過たり遅過たりすることなく、的確になる効果を
奏する。請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の
発明の効果に加えて、補正差圧で累積したパティキュレ
ート捕集量を判断することができるので、従来からの差
圧でフィルタの再生開始のタイミングを判断する技術を
用いることができる効果がある。

【００７６】請求項３記載の発明によれば、テーブルに
より、所定の運転領域と単位時間当たりのパティキュレ
ート捕集量との対応関係を細かく表すことができるの
で、単位時間当たりのパティキュレート捕集量の精度が
正確である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係わるディーゼルエンジンの排
気浄化装置の構成図である。

【図２】同ディーゼルエンジンの排気浄化装置のフロー
チャートである。

【図３】記憶手段のテーブルの説明図である。

【図４】パティキュレート累積量の許容値の判断の仕方
を示す説明図である。

【図５】実施の形態２に係わるディーゼルエンジンの排
気浄化装置の構成図である。

【図６】同ディーゼルエンジンの排気浄化装置のフロー
チャートである。

【図７】実施の形態３に係わるディーゼルエンジンの排
気浄化装置の構成図である。

【図８】同ディーゼルエンジンの排気浄化装置のフロー
チャートである。

【図９】補正差圧の許容値の判断の仕方を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ３ 排気系 ５ フィルタ ５Ｃ 電気ヒータ ７ 回転数センサ ９ アクセル開度センサ １１ 制御装置 １２Ａ 照合手段 １２Ｂ 累積手段 １２Ｃ 判断手段 １２ 演算手段 １３ 記憶手段 １３Ｂ テーブル １３Ｃ しきい値

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気系に設けられ、排ガス中のパティキ
   ュレートを捕捉するパティキュレートトラップフィルタ
   と、 前記パティキュレートトラップフィルタの温度または排
   ガスの温度を上昇させて前記フィルタに堆積したパティ
   キュレートを焼却することで前記パティキュレートトラ
   ップフィルタを再生するフィルタ再生手段とを有してな
   るディーゼルエンジンの排気浄化装置において、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 エンジン負荷，エンジン回転数の組合せで示される運転
   領域と、単位時間当たりのパティキュレート捕集量との
   対応関係を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段を参照することにより、前記負荷検出手
   段，前記回転数検出手段とで検出された運転領域におけ
   る単位時間当たりのパティキュレート捕集量を求める照
   合手段と、 前記照合手段により求められた前記パティキュレート捕
   集量を累積してパティキュレート累積量を求める累積手
   段と、 前記パティキュレート累積量が予め定められたしきい値
   以上か否かを判断する判断手段とを備え、 前記フィルタ再生手段は、前記判断手段により前記パテ
   ィキュレート累積量がしきい値以上であると判断された
   場合に前記フィルタの温度を上昇させることを特徴とす
   るディーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 排気系に設けられ、排ガス中のパティキ
   ュレートを捕捉するパティキュレートトラップフィルタ
   と、 前記パティキュレートトラップフィルタの上流と下流の
   排気の差圧を検出する差圧検出手段と、 前記差圧に基づいて、前記パティキュレートトラップフ
   ィルタの温度または排ガスの温度を上昇させて前記フィ
   ルタに堆積したパティキュレートを焼却することで前記
   パティキュレートトラップフィルタを再生するフィルタ
   再生手段とを有してなるディーゼルエンジンの排気浄化
   装置において、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 エンジン負荷，エンジン回転数の組合せで示される運転
   領域と、単位時間当たりのパティキュレート捕集量との
   対応関係を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段を参照することにより、前記負荷検出手
   段，前記回転数検出手段とで検出された運転領域におけ
   る単位時間当たりのパティキュレート捕集量を求める照
   合手段と、 前記照合手段により求められた前記パティキュレート捕
   集量を累積してパティキュレート累積量を求める累積手
   段と、 前記パティキュレート累積量を基にして算出された補正
   量で前記差圧を補正する補正手段と、 前記補正された差圧が予め定められた差圧しきい値以上
   か否かを判断する差圧判断手段とを備え、 前記フィルタ再生手段は、前記差圧判断手段により前記
   補正された差圧が差圧しきい値以上であると判断された
   場合に前記フィルタの温度を上昇させることを特徴とす
   るディーゼルエンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記記憶手段は、前記対応関係をテーブ
   ルとして記憶することを特徴とする請求項１または請求
   項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。