JP2738307B2 - パティキュレート捕集重量判定装置 - Google Patents

パティキュレート捕集重量判定装置

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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジン（内
燃機関）等の排気ガスを処理する装置に用いるものであ
り、さらに詳細に言えば排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートを捕集処理するフィルタに捕集されたパティキ
ュレート捕集重量を判定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される排気
ガスに含まれるパティキュレートは、主にＳＯＦ（Ｓｏ
ｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）、す
す、硫黄化合物の３種類からなる。
【０００３】このパティキュレートを排気系で処理する
方法として、ＳＯＦを減少させる酸化触媒方式やフィル
タを用いてパティキュレートを捕集する方式が進められ
ている。酸化触媒方式は、すすの低減ができないためフ
ィルタ方式が実用上好ましい。
【０００４】ところが、フィルタ方式は、パティキュレ
ートを捕集し続けるとフィルタは目詰まりを生じて排気
ガスの流れが悪くなってエンジン出力の低下あるいはエ
ンジンの停止に至る。これに対して、フィルタの捕集能
力を再生させるための技術開発が進められているが、耐
久性能の確保が実用上の大きな課題になっている。フィ
ルタの捕集性能を再生する方法としては、フィルタ内で
パティキュレートを燃焼除去する方式やフィルタに高圧
空気を供給しフィルタ外にパティキュレートを吹き飛ば
してフィルタ外部でパティキュレートを燃焼除去する方
式が提案され開発が進められている。フィルタ外部で処
理する方式は、フィルタからパティキュレートの除去を
完全に行うことに課題があり、再生方式の主流はフィル
タ内で燃焼除去させる方式である。
【０００５】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
するため、パティキュレートを燃焼除去する時にフィル
タ内部の温度はかなりの高温になる。セラミック材料を
用いて構成されたフィルタは、耐熱特性の上限を有する
ため耐熱温度以上の燃焼温度に対して溶損が発生する
し、また内部に発生する温度差による熱応力によって亀
裂が発生する。これらの燃焼に伴って発生するフィルタ
の機械的破損を防止しフィルタの捕集性能を永続させる
ためには、フィルタにとって最適な再生を行いうるパテ
ィキュレート重量を既定すること、フィルタ内部に捕集
されているパティキュレート量を既定したパティキュレ
ート重量（範囲）に対して、精度よく掌握すること、再
生時には、フィルタを含む周辺の環境を考慮するととも
に掌握したパティキュレート重量に基づいて最適な再生
方法でフィルタ再生を実行することである。
【０００６】上記において、必要不可欠な要素はフィル
タに捕集されたパティキュレート重量を精度よく検出す
ることが必要である。
【０００７】パティキュレート重量を検出する方式とし
ては、フィルタ前後の圧力を検出しフィルタ差圧によっ
てパティキュレート重量を求める方式やパティキュレー
ト量によって変化するマイクロ波特性を利用してパティ
キュレート重量を求める方式などが考えられている。
【０００８】差圧を利用する方式は、排気ガスの流量お
よびそのガス温度によって検出した圧力信号を補正する
必要があるが、エンジンの回転数の頻繁な変動およびそ
れに伴う排気ガス温度変化の影響を受けパティキュレー
ト重量を精度よく検出することが困難である。
【０００９】一方、マイクロ波を利用した方式は排気ガ
ス流量と独立に検出可能な利点を有する。本発明者ら
は、本発明に先立ってマイクロ波を利用したパティキュ
レート重量検出方法を提案した（特開平６−２１２９４
６号公報）。この先行提案したマイクロ波方式は、パテ
ィキュレート重量を検出する検出手段が排気ガスに曝さ
れない構成であり検出性能の耐久性を保証している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの提案
した検出方法は、内燃機関の実用環境のすべての環境に
において精度よい検出をすることが困難なことが判明し
た。
【００１１】この課題は、検出したマイクロ波信号のみ
に基づきフィルタに捕集されたパティキュレート重量を
判定させていることに起因する。以下にその課題を説明
する。
【００１２】内燃機関から排出されるパティキュレート
の性状は、機関の負荷条件によって変化することが知ら
れている。一般的に、機関に要求される負荷が大きくな
るにつれて、排出されるパティキュレートに占めるすす
の重量割合が増す。機関の実用環境として、たとえば市
街地を走行する都市バスやごみ収集車などのような車両
を考える。このような車両では、大きな負荷を継続的に
使用しないので、フィルタに捕集されたパティキュレー
トはＳＯＦ、すすおよび硫黄化合物をそれぞれ適当量有
している。この適当量の割合は、さまざま変化するがい
ずれにしても実使用環境で想定される範疇にあっては、
先行提案した方式で対応が可能である。一方、大きな負
荷を継続的に使用する場合、たとえば建設機械の作業時
や自動車においての長時間を要する登坂走行時には、内
燃機関から排出されるパティキュレートの性状のほとん
どの重量割合をすすが占めることになる。このようない
わゆるドライすすはその重量は軽くまた粒子の大きさが
大きいので、上述した使用環境時と比べて、排気ガスの
流れに対してパティキュレートのフィルタへの侵入分布
とその後の捕集分布にも変化を生じている可能性が考え
られる。さらには、ドライすす自体はＳＯＦや硫黄化合
物と比べてマイクロ波の吸収度合が極めて高い。このよ
うなドライすすの特質およびマイクロ波の性質が総合的
に結合された結果として、検出したマイクロ波信号のみ
に基づきフィルタに捕集されたパティキュレート重量を
判定すると大きな誤差が生まれるという課題を有してい
る。
【００１３】これは、フィルタを再生する場合に、実際
のパティキュレート重量が少ないにも拘らず検出信号に
基づけばそのパティキュレート重量が多いと判定するこ
とになり、再生処理において、加熱不足を生じることに
なり良好な燃焼に至らず燃え残りを生じる課題を有して
いる。
【００１４】本発明は上記課題を解決するもので、フィ
ルタに捕集されたパティキュレートの重量を運転条件を
考慮し精度良く検出できるマイクロ波方式のパティキュ
レート捕集重量判定装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、フィルタを収納した空間のマイクロ波電磁場
強度を検出するマイクロ波電磁場強度検出手段と、内燃
機関の負荷状態を検出する内燃機関負荷状態検出手段
と、前記内燃機関負荷状態検出手段の検出値に基づいて
フィルタへの排気ガス通流の時間を積算する第１の時間
積算手段と、前記内燃機関負荷状態検出手段の検出する
内燃機関の負荷が所定値以下のときの時間を積算する第
２の時間積算手段と、前記マイクロ波電磁場強度検出手
段の検出値と、前記第１の時間積算手段の出力および前
記第２の時間積算手段の出力とに基づいてフィルタが捕
集したパティキュレート重量を判定するパティキュレー
ト補集重量判定手段とを備えている。
【００１６】さらにパティキュレート捕集重量判定手段
は、第１の時間積算手段の出力から第２の時間積算手段
の出力を減算する時間減算手段と、前記時間減算手段の
出力とマイクロ波電磁場強度検出手段の検出値とを変数
としてパティキュレート捕集重量を演算する第１のパテ
ィキュレート捕集重量演算手段とを備えている。
【００１７】さらにまたパティキュレート捕集重量判定
手段は、第２の時間積算手段の出力を変数としてパティ
キュレート捕集重量を演算する第２のパティキュレート
捕集重量演算手段を備えている。
【００１８】さらにパティキュレート捕集重量判定手段
は、第１および第２のパティキュレート捕集重量演算手
段の出力を加算するパティキュレート捕集重量加算手段
を備えている。
【００１９】また内燃機関負荷状態検出手段は、内燃機
関のスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段
としている。
【００２０】さらにまた内燃機関負荷状態検出手段は、
内燃機関の排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出手
段としている。
【００２１】
【作用】上記した構成において、パティキュレート捕集
重量が多くなるとフィルタの誘電率が大きくなりフィル
タ内でのマイクロ波の波長の長さが短くなるため、ある
所定位置を考えたとき、その位置でのマイクロ波定在波
の位相が変化する。マイクロ波電磁場強度を検出する位
置は、良好なフィルタ再生をするために所望したパティ
キュレート重量範囲においてパティキュレート捕集重量
の増加にともないマイクロ波電磁場強度が単調に低下す
る位置とした。
【００２２】ところが内燃機関の負荷が非常に低い時
（例えばアイドリング運転状態）に排出されるパティキ
ュレートはＳＯＦ成分が大半を占める。このＳＯＦ成分
はすすに比べてマイクロ波に影響を及ぼす程度が著しく
小さいため、マイクロ波ではＳＯＦ成分の堆積（厳密に
はＳＯＦはフィルタに吸着される）を精度良く検知でき
ない。この場合は内燃機関の負荷が所定値以下の時間を
積算しこの時間積算値（第２の時間積算手段の出力）を
変数としてパティキュレート捕集重量を演算する。
【００２３】また内燃機関の負荷がある程度以上の時に
排出されるパティキュレートは内燃機関の負荷が大きく
なるに従いすす成分がより多くなり、すす自体はＳＯＦ
や硫黄化合物と比べてマイクロ波の吸収度合が極めて高
い。すなわち内燃機関の負荷がある程度以上大きいとき
の特徴として第１に、同一パティキュレート捕集重量で
みた時、内燃機関の負荷が大きくなるに従いマイクロ波
電磁場強度検出値は小さくなるということである。この
ためマイクロ波電磁場強度検出値のみでパティキュレー
ト捕集重量を判定すると実際のパティキュレート捕集重
量が少ないにも拘らず検出信号に基づけばそのパティキ
ュレート捕集重量が多いと判定することになる。第２の
特徴として、内燃機関の負荷が大きくなるに従い単位時
間当たりのパティキュレート排出量も多くなる。これら
２つの特徴に対応させマイクロ波電磁場強度の検出値
と、フィルタに排気ガスが通流した時間積算値を変数と
してパティキュレート捕集重量を演算する。ここで用い
る時間積算値は、フィルタへの排気ガス通流時間積算値
（第１の時間積算手段の出力）から内燃機関の負荷が所
定値以下の時間積算値（第２の時間積算手段の出力）を
減算したものである。これは上述したように内燃機関の
負荷が非常に低い時のパティキュレートはマイクロ波で
検出できないため、そのような運転状態の時間積算値を
含めると判定誤差が生ずるからである。
【００２４】上記２つの方法で演算されたパティキュレ
ート捕集重量を加算したものをフィルタが捕集したパテ
ィキュレート捕集重量として判定することにより、あら
ゆる内燃機関の動作状態においてもパティキュレート捕
集重量の精度良い判定を可能とした。またマイクロ波検
出に要する時間は極短時間、例えば１／５０秒程度であ
るため、内燃機関の動作条件の変動とは独立に、精度よ
くパティキュレート捕集重量を推定することができる。
【００２５】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
【００２６】図１、２において内燃機関（ディーゼルエ
ンジン）１より排出された排気ガスは排気管２を通して
加熱空間３内に収納されたフィルタ４に導かれる。フィ
ルタ４はハニカム構造からなり排気ガスが通過する際に
排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する。加
熱空間３はパンチング穴構成あるいはハニカム構成など
からなるマイクロ波遮蔽手段５、６でもってマイクロ波
を実質的に閉じこめる空間を限定している。７はフィル
タ４の外周と加熱空間３を形成する管壁８との間に設け
た断熱材でありフィルタ４の支持をも兼ねている。この
断熱材７が配設された空間は排気ガスの通流が遮断され
ている。なおフィルタ４は一つのみ図示しているが排気
管２を複数に分岐させそれぞれにフィルタを設けてもよ
い。
【００２７】マイクロ波発生手段９の発生するマイクロ
波は同軸伝送路１０、同軸導波管変換用アンテナ１１、
環状の矩形導波管１２および給電孔１３、１４を通して
加熱空間３に給電され、フィルタ４が捕集したパティキ
ュレートが誘電加熱される。１５はマイクロ波発生手段
９の駆動電源であり、環状の矩形導波管１２は排気ガス
排出管１６の管壁面に略対面して設けられた給電孔１
３、１４を終端に配する構成からなる。この二つの給電
孔１３、１４から１８０゜の位相差を持ってマイクロ波
を加熱空間３内に放射するように同軸導波管変換用アン
テナ１１は環状矩形導波管１２の所望位置に配設してい
る。
【００２８】１７は断熱材７によって排気ガスが遮断さ
れている加熱空間３に設けられ、マイクロ波発生手段９
の動作によって配設空間近傍に存在するマイクロ波電磁
場強度を検出するマイクロ波電磁場強度検出手段であ
り、同軸線路構造とし同軸線路の中心導体１８を所定の
長さだけ加熱空間３内に突出させている。マイクロ波電
磁場強度検出手段１７は所望するパティキュレート捕集
重量においてパティキュレート捕集重量の増加にともな
いマイクロ波電磁場強度検出値が単調に低下するような
位置に設けている。ここでパティキュレート捕集重量が
多くなるとフィルタ４の誘電率が大きくなりフィルタ４
内のマイクロ波の波長の長さが短くなるため、検出位置
での位相が変化する。パティキュレート捕集重量判定の
基本原理はこの位相のずれを利用したものである。なお
マイクロ波検出手段１７は１つのみ図示しているが複数
個設けても良い。
【００２９】バルブ１９は通常は内燃機関１より排出さ
れた排気ガスをフィルタ４に通流させるが、フィルタ４
を再生（フィルタ４が捕集したパティキュレートを燃焼
除去することをフィルタ再生と呼ぶ）するときはバルブ
位置を切り替えて排気ガスを排気分岐管２０に通流さ
せ、マフラー２１を通して排気ガスを排出させる。気体
供給手段２２は気体搬送パイプ２３を通して加熱空間３
内に酸素を含む気体を供給する。バルブ２４、２５がこ
の酸素を含む気体のフィルタ４への通流を制御する。バ
ルブ２４はフィルタ４再生時にフィルタ４に通流させた
気体の排気経路である分岐管２６に配設し、バルブ２５
は加熱空間３と大気に通じる排気管２７との間に配設
し、これら二つのバルブを制御してフィルタ４再生時に
フィルタ４に加熱されたパティキュレートの燃焼を促進
させる気体を通流させる。
【００３０】２８は排気ガス温度検出手段（内燃機関負
荷状態検出手段の一つ）であり、加熱空間３と分岐管２
６との間の排気管２のフィルタ４近傍に設けてある。内
燃機関１の負荷が高くなるに従い排気ガス温度検出手段
２８の検出する排気ガス温度は高くなる。排気管２を複
数に分岐させた場合には、分岐した排気管のそれぞれに
フィルタを設け、排気ガス温度検出手段をそれぞれのフ
ィルタ近傍に設けることによりどのフィルタに排気ガス
が通流しているかを検出する。排気ガス温度検出手段２
８は、フィルタ４再生処理時にはフィルタ４を通流した
気体の温度を検出する。２９は内燃機関１のスロットル
開度検出手段（内燃機関負荷状態検出手段の一つ）であ
り、スロットル開度が大きくなるに従い内燃機関１の負
荷が高くなるとみなす。内燃機関負荷状態検出手段をス
ロットル開度検出手段２９としたとき、内燃機関の負荷
状態を高精度に検出でき、また排気ガス温度検出手段２
８としたときはフィルタ再生時にその温度情報を利用す
ることができる。両者を併用してもよい。
【００３１】パティキュレート捕集重量判定のため、マ
イクロ波電磁場強度検出手段１７が検出する信号は同軸
線路３０を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）である制
御手段３１に入力させる。一方排気ガス温度検出手段２
８またはスロットル開度検出手段２９の検出信号も制御
手段３１に入力させている。
【００３２】排気ガス温度検出手段２８が検出する温度
が所定の温度を越えたとき、あるいはスロットル開度検
出手段２９が所定の信号を発していたとき第１の時間積
算手段３２がフィルタ４に内燃機関１の排気ガスが通流
した時間としてその時間を積算し、第２の時間積算手段
３３が排気ガス温度が所定値以下のとき、またはスロッ
トル開度が所定値以下のとき（内燃機関１の負荷が所定
値以下のとき）の時間を積算する。第１の時間積算手段
３２の出力から第２の時間積算手段３３の出力を時間減
算手段３４が減算し、その減算出力とマイクロ波電磁場
強度検出手段１７の検出値とを変数として第１のパティ
キュレート捕集重量演算手段３５が内燃機関１の負荷が
所定値よりも高いときのパティキュレート捕集重量を演
算する。また第２の時間積算手段３３の出力を変数とし
て第２のパティキュレート捕集重量演算手段３６が内燃
機関１の負荷が所定値以下のときのパティキュレート捕
集重量を演算する。第１および第２のパティキュレート
捕集重量演算手段３５、３６の出力をパティキュレート
捕集重量加算手段３７が加算しパティキュレート捕集重
量とする。パティキュレート捕集重量判定手段３８は時
間減算手段３４、第１のパティキュレート捕集重量演算
手段３５、第２のパティキュレート捕集重量演算手段３
６およびパティキュレート重量加算手段３７で構成され
る。
【００３３】ところでフィルタ４再生時においてパティ
キュレート捕集重量が少なすぎると加熱燃焼状態に移行
させたパティキュレートの燃焼伝搬が不十分となり多量
の燃え残りが生ずる。また多すぎるときはパティキュレ
ートが異常な高温燃焼状態になりフィルタ４が過昇温し
フィルタ４に溶損、クラックが発生する。このような再
生時にフィルタ４の機械的破損を回避するパティキュレ
ート捕集重量範囲は再生に要する時間によって変わる。
短時間（例えば２０分程度）に再生処理することを前提
としたある一定再生条件に対してはパティキュレート捕
集重量範囲として４〜６ｇ／Ｌ（Ｌはフィルタの容積。
以下同様）がフィルタ４の耐久性を保証できるパティキ
ュレート捕集重量であり、フィルタ４に捕集されたパテ
ィキュレート捕集重量を精度よく判定する必要があり、
本発明はこの判定を可能にしている。
【００３４】以上の構成において、パティキュレートの
捕集重量判定は、内燃機関１動作中に実行する。その実
行内容を以下に説明する。
【００３５】制御手段３１は内燃機関１動作中に所定の
周期でマイクロ波発生手段９を動作させる。そしてマイ
クロ波発生手段９の動作を開始させてから所定時間後の
時点にマイクロ波電磁場強度検出手段１７の検出値を取
り込む。またその取り込んだタイミングにおいて、第１
の時間積算手段３２がフィルタ４に内燃機関１の排気ガ
スが通流した時間を積算する。これは排気ガス温度検出
手段２８が検出する温度が所定の温度を越えた時間、ま
たはスロットル開度検出手段２９が所定の出力を発信し
ていた時間の積算値である。なお内燃機関１付随のオル
タネータ（図示せず）が所定の出力を発信していた時間
の積算値を用いてもよい。さらに内燃機関１の負荷が所
定値以下のとき、第２の時間積算手段３３がその時間を
積算する。これは排気ガス温度検出手段２８が検出する
温度が所定の温度以下であった時間、またはスロットル
開度検出手段２９が検出するスロットル開度が所定値以
下の時間の積算値である。
【００３６】その後制御手段３１は取り込んだマイクロ
波電磁場強度検出手段１７の検出値と、検出時点までの
第１、２の時間積算手段３２、３３による時間積算値と
に基づいて後述する所定の処理を実行する。この処理に
よって得られるパティキュレート捕集重量値が予め決め
た重量値を越えた時にはフィルタ４の再生処理を実行す
る。
【００３７】以下にパティキュレート捕集重量判定法に
関して説明する。まずアイドリング運転のような内燃機
関１の負荷が非常に低い時は、排出されるパティキュレ
ートはＳＯＦ成分が大半を占める。このＳＯＦ成分はす
すに比べてマイクロ波に影響を及ぼす程度が著しく小さ
いため、マイクロ波電磁場強度検出手段１７ではＳＯＦ
成分の堆積（厳密にはＳＯＦはフィルタに吸着される）
を精度良く検知できない。この場合は第２の時間積算手
段３３が排気ガス温度検出手段２８またはスロットル開
度検出手段２９の検出する信号に基づき、内燃機関１の
負荷の所定値以下の時間を積算し、第２のパティキュレ
ート捕集重量演算手段３６がその積算値を変数とし、そ
のような運転状態において既定された単位時間当たりの
フィルタ４に堆積するパティキュレート捕集重量と第２
の時間積算手段３３の積算値とを掛け合わせ、パティキ
ュレート捕集重量を演算する。
【００３８】次に図３は内燃機関１の負荷がある程度以
上の時において、内燃機関１の回転数が一定のもとで負
荷が違うとき、フィルタ４への排気ガス通流時間積算値
に対するマイクロ波電磁場強度検出手段１７の検出値の
変化特性の一例を示す図（図３中の実線）である。
（Ａ）は高負荷時、（Ｂ）は中負荷時、（Ｃ）は低負荷
時の場合の特性である。また同図中の一点鎖線群はパテ
ィキュレート捕集重量同一線でありパティキュレート捕
集重量が０から１２ｇ／Ｌまでの座標を２ｇ／Ｌおきに
示している。さらにまた図中特性上の数点については排
気ガス温度がそれぞれ１００と４００℃のときのマイク
ロ波電磁場強度検出手段１７の検出値（図３中の破線）
を示す。
【００３９】本発明者らは図３の特性において、内燃機
関１の負荷が高くなるほど、排気ガス通流時間積算値の
少ない増分に対してパティキュレート捕集重量が多いこ
と、排気ガス温度が高いほどマイクロ波電磁場強度検出
手段１７の検出値が小さいこと、同じパティキュレート
捕集重量であっても、すす重量割合の大きい（Ａ）の高
負荷時での内燃機関１の動作の方がマイクロ波電磁場強
度検出手段１７の検出値が低いことに注目した。そして
図３中の一点鎖線で示したパティキュレート捕集重量が
等しいパティキュレート捕集重量同一線を描いた。
【００４０】このパティキュレート捕集重量同一線に基
づいた表１に示すようなマップ（表中の数値がパティキ
ュレート捕集重量値）を用い、排気ガス通流時間積算値
とマイクロ波電磁場強度検出手段１７の検出値との２変
数から第１のパティキュレート捕集重量演算手段３５が
内燃機関の負荷が所定値よりも高いときのパティキュレ
ート捕集重量を演算することで、上記のようなパティキ
ュレートの性状の違いによるパティキュレート捕集重量
判定誤差が除外できる。ここで用いる排気ガス通流時間
積算値はフィルタ４に排気ガスが通流した時間の積算値
（第１の時間積算手段３２による積算値）から内燃機関
１の負荷が所定値以下の時間積算値（第２の時間積算手
段３３による積算値）を時間減算手段３４が減算したも
のである。これは上述したように内燃機関１の負荷が小
さいときのパティキュレートはマイクロ波電磁場強度検
出手段１７で検出できないため、そのような運転状態の
時間積算値を含めると判定誤差が生ずるから（実際値よ
りもパティキュレート捕集重量を多く見積もることにな
ってしまう）である。
【００４１】
【表１】
【００４２】ここで第１および第２のパティキュレート
捕集重量演算手段の出力をパティキュレート重量加算手
段３７が加算しフィルタ４が捕集したパティキュレート
捕集重量とする。内燃機関１の負荷に応じてパティキュ
レート捕集重量演算方法を切り替えることにより、あら
ゆる内燃機関１の動作状態においてもパティキュレート
捕集重量の精度良い判定を可能とした。
【００４３】ここでフィルタ温度（排気ガス温度）の変
化に対しては図３に示すようにパティキュレート捕集重
量判定誤差が小さく抑えられるため温度補正が不要であ
る。またマイクロ波電磁場強度検出手段１７の検出値を
制御手段３１に取り込むのに要する時間は１／５０秒程
度としているので、内燃機関１の動作状況の過渡変化の
影響を受けない。よってあらゆる内燃機関１の動作状態
において高精度のパティキュレート捕集重量判定を行う
ことができる。
【００４４】以下に図２を用いパティキュレート判定結
果に基づき、フィルタ４再生実行への移行処理プロセス
を用いて説明する。パティキュレート捕集時はバルブ１
９、バルブ２４、バルブ２５を制御し内燃機関１より排
出される排気ガスをフィルタ４に通すことにより、排気
ガス中に含まれるパティキュレートを捕集し排気ガスを
浄化する。フィルタ４に捕集されたパティキュレートの
量が増加すると、フィルタ４での圧損が増大し内燃機関
１の負荷が増大するとともに最悪の場合は停止に至る。
したがって適切なパティキュレート捕集重量の下でフィ
ルタ４に捕集されたパティキュレートを除去（フィルタ
再生）する必要がある。上記パティキュレート捕集重量
になったことをパティキュレート捕集重量判定手段３８
からの出力を基に制御手段３１が判断しフィルタ４の再
生が開始される。なおフィルタ４再生時はバルブ１９、
バルブ２４、バルブ２５を制御し、内燃機関１が動作中
は排気ガスを排気分岐管２０を通してバイパスさせる。
そして、マイクロ波発生９を動作させそれが発生するマ
イクロ波によりフィルタ４に捕集されたパティキュレー
トを誘電加熱する。パティキュレートが加熱された所定
のタイミングで気体供給手段２２を動作させフィルタ４
を含む加熱空間３に気体（自然の空気でよい）を供給
し、パティキュレートを燃焼させてフィルタ４よりティ
キュレートを燃焼除去する。
【００４５】以上でフィルタ４の再生は完了し、第１、
第２の時間積算手段３２、３３の積算値はリセットされ
て零分に戻され、バルブ１９、バルブ２４、バルブ２５
を再び制御し、今再生したフィルタ４に排気ガスを通流
できる状態にする。その後適当なタイミングでバルブ１
９を制御し内燃機関１の排気ガスをフィルタ４に通流さ
せる。
【００４６】本発明によるパティキュレート捕集重量判
定装置により内燃機関１の動作条件の変動とは独立に精
度よくパティキュレート捕集重量を判定することがで
き、適切なパティキュレート捕集重量のもとで常に再生
することを可能にし、その結果フィルタ１３の耐久性を
保証することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明のパティキュ
レート重量判定装置によれば、以下の効果が得られる。
【００４８】（１）時間減算手段の出力（内燃機関の負
荷が所定値よりも大きいときの排気ガス通流積算時間）
とマイクロ波電磁場強度検出手段の検出値とを変数とし
てパティキュレート捕集重量を演算することにより、内
燃機関の負荷が所定値よりも高いときにおいて内燃機関
の動作条件の過渡変動とは独立に高精度にパティキュレ
ート捕集重量を判定できる。
【００４９】（２）第２の時間積算手段の出力（内燃機
関の負荷が所定値以下のときの排気ガス通流時間積算
値）を変数としてパティキュレート捕集重量を演算する
ことにより、アイドリング運転のような内燃機関の負荷
が非常に低い状態で長時間運転されても高精度にパティ
キュレート重量を判定できる。
【００５０】（３）内燃機関の負荷が所定値よりも大き
いときと、所定値以下のときのパティキュレート重量を
独立して演算し、それらを加算してフィルタが捕集した
パティキュレート捕集重量とすることにより、内燃機関
のあらゆる運転状態においても高精度にパティキュレー
ト捕集重量を判定することができる。
【００５１】（４）内燃機関負荷状態検出手段を内燃機
関のスロットル開度を検出する手段としたことにより、
内燃機関の負荷状態を精度良く検出することができる。
【００５２】（５）内燃機関負荷状態検出手段をフィル
タ近傍の排気ガス温度を情報としたことより、フィルタ
再生時などに使用する温度検出手段で代用でき、構成を
簡略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すパティキュレート捕集
重量判定装置の構成図
【図２】本発明の一実施例を示すパティキュレート捕集
重量判定装置を備えた内燃機関用フィルタ再生装置の構
成図
【図３】本発明の一実施例を示す排気ガス通流時間積算
値とマイクロ波電磁場強度検出手段の検出値とを指標と
した特性上に描いたパティキュレート捕集重量同一線の
特性図
【符号の説明】
４ フィルタ １７ マイクロ波電磁場強度検出手段 ２８ 排気ガス温度検出手段（内燃機関負荷状態検出手
段） ２９ スロットル開度検出手段（内燃機関負荷状態検出
手段） ３２ 第１の時間積算手段 ３３ 第２の時間積算手段 ３４ 時間減算手段 ３５ 第１のパティキュレート捕集重量演算手段 ３６ 第２のパティキュレート捕集重量演算手段 ３７ パティキュレート捕集重量加算手段 ３８ パティキュレート捕集重量判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 正夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 垰 統雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−212946（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−270296（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−264719（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フィルタを収納した空間のマイクロ波電磁
    場強度を検出するマイクロ波電磁場強度検出手段と、内
    燃機関の負荷状態を検出する内燃機関負荷状態検出手段
    と、前記内燃機関負荷状態検出手段の検出値に基づいて
    フィルタへの排気ガス通流の時間を積算する第１の時間
    積算手段と、前記内燃機関負荷状態検出手段の検出する
    内燃機関の負荷が所定値以下のときの時間を積算する第
    ２の時間積算手段と、前記マイクロ波電磁場強度検出手
    段の検出値と、前記第１の時間積算手段の出力および前
    記第２の時間積算手段の出力とに基づいてフィルタが捕
    集したパティキュレート重量を判定するパティキュレー
    ト捕集重量判定手段とを備えたパティキュレート捕集重
    量判定装置。
  2. 【請求項２】パティキュレート捕集重量判定手段は、第
    １の時間積算手段の出力から第２の時間積算手段の出力
    を減算する時間減算手段と、前記時間減算手段の出力と
    マイクロ波電磁場強度検出手段の検出値とを変数として
    パティキュレート捕集重量を演算する第１のパティキュ
    レート捕集重量演算手段とを備えた請求項１記載のパテ
    ィキュレート捕集重量判定装置。
  3. 【請求項３】パティキュレート捕集重量判定手段は、第
    ２の時間積算手段の出力を変数としてパティキュレート
    捕集重量を演算する第２のパティキュレート捕集重量演
    算手段を備えた請求項１記載のパティキュレート捕集重
    量判定装置。
  4. 【請求項４】パティキュレート捕集重量判定手段は、第
    １および第２のパティキュレート捕集重量演算手段の出
    力を加算するパティキュレート捕集重量加算手段を備え
    た請求項１、２または３記載のパティキュレート捕集重
    量判定装置。
  5. 【請求項５】内燃機関負荷状態検出手段は、内燃機関の
    スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段とし
    た請求項１、２、３または４記載のパティキュレート捕
    集重量判定装置。
  6. 【請求項６】内燃機関負荷状態検出手段は、内燃機関の
    排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出手段とした請
    求項１、２、３または４記載のパティキュレート重量判
    定装置。
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