JP2817628B2 - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents

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）が排出する排気ガス中に含まれるパティキュレ
ート（粒子状物質）を捕集するフィルタの捕集性能を永
続するためにフィルタに捕集されたパティキュレートを
加熱燃焼させて除去しフィルタの捕集性能を再生する内
燃機関用フィルタ再生装置に関するものであり、さらに
詳細に言えば再生実行時の排気ガスおよび燃焼を促進す
る気体の通流を制御するバルブの構成ならびに制御方法
に関する。

【０００２】

【従来例】ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに
比べて高い燃焼効率であり耐久性に優れる特長がある一
方で、大気汚染物質を多く排出する欠点を有している。
ディーゼルエンジンが排出する排気ガスの中には窒素酸
化物とともに呼吸器系疾患などの元凶とされるパティキ
ュレートが含まれており、排気ガス規制の強化が進めら
れている。この規制強化に対して燃料噴射時期遅延によ
る燃焼改善や軽油の低硫黄化などの取り組みがなされて
いるが、窒素酸化物の低減とパティキュレートの低減と
は技術上トレードオフの関係にあり、現状ではエンジン
周りで窒素酸化物の低減を図り、パティキュレートは排
気系で処理することが有望な解決対策と考えられてい
る。パティキュレートは、主にＳＯＦ(Soluble Organic
Fraction)、すす、硫黄化合物の３種類からなり、この
パティキュレートを排気系で処理する方法として、ＳＯ
Ｆ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好ま
しい。

【０００３】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。これに対して現在世界中で、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、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。

【０００４】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。

【０００５】マイクロ波加熱方式によるフィルタ再生装
置としては、たとえば特開昭６１−１１４１６号公報が
ある。同公報に開示されている装置を図５に示す。同図
において、１はエンジン、２は排気管、３はフィルタ、
４はマイクロ波加熱空間、５は加熱手段であるマイクロ
波発生手段（マグネトロン）、６はマイクロ波加熱空間
４を限定させるマイクロ波漏洩防止手段、７はマグネト
ロンが発生するマイクロ波をマイクロ波加熱空間に伝送
するマイクロ波供給路、８，９はマイクロ波供給路に設
けられマイクロ波の加熱空間への入射波および加熱空間
からの反射波を検出する検出手段、１０は制御装置であ
りマイクロ波の入射波、反射波およびエンジン運転時間
の信号に基づいてマグネトロン５の動作を制御する装置
である。１１はマグネトロン５の駆動電源、１２はマフ
ラーである。

【０００６】上記した構成において、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートはフィルタ３を通流す
る時にフィルタ３に捕集される。フィルタ３に捕集され
たパティキュレート量は時間経過とともに増大するがこ
の過程で制御装置１０の出力信号によりマグネトロン５
を一定の周期で動作させる。マグネトロンが発生するマ
イクロ波は加熱空間４に入射されフィルタ３の排気ガス
流入側からフィルタ３内部を伝送して下流側の加熱空間
壁まで達し、そこで反射して再びフィルタ３を経てマグ
ネトロンに戻ってくる。このマイクロ波伝送において加
熱空間４への入射波と加熱空間からの反射波との信号を
検出しこれら信号に基づいて加熱空間４全体のマイクロ
波特性の変化を電圧定在波比として測定する。

【０００７】フィルタ３に捕集されたパティキュレート
の量があまりに多くなるとエンジンに対しての負荷が増
し最悪の場合エンジン停止に至るので適当な時期にパテ
ィキュレートを除去する必要がある。この適当な時期す
なわち適当なパティキュレート量の捕集時に相当する電
圧定在波比の下限値を制御装置１０に記憶させている。

【０００８】検出した信号から得られる電圧定在波比が
記憶させた電圧定在波比の下限値以下になるとマグネト
ロンの出力を増大させる。このマイクロ波はフィルタ３
の排気ガス流入側より供給されるのでフィルタに捕集さ
れたパティキュレートのフィルタの排気ガス流入側に堆
積しているパティキュレートが強く誘電加熱される。適
当な加熱時間を経て加熱されたパティキュレートは燃焼
可能温度帯に昇温する。この温度帯に達すると排気ガス
中に含まれる酸素でもってパティキュレートは燃焼状態
に移行する。この燃焼領域はフィルタの排気ガス通流方
向に移動し最終的にはフィルタに堆積したパティキュレ
ートが燃焼除去させるというものである。

【０００９】燃焼除去完了の判定はパティキュレート燃
焼期間中の電圧定在波比が所定の上限値以上になったこ
とに基づいて判定しマグネトロンの動作を停止させてい
る。なお、電圧定在波比はフィルタ温度によって補正す
ることが開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置は、パティキュレートを誘電加熱し燃焼させる時
に次のような課題を有している。

【００１１】パティキュレートが強く誘電加熱される領
域は、フィルタの排気ガス流入側であるが、排気ガス流
入側のフィルタ端面およびその近傍に堆積したパティキ
ュレートは燃焼状態に移行可能な温度帯まで昇温するこ
とが困難である。この理由は、フィルタ端面近傍の空気
は加熱されにくいのでその空気温度はフィルタ内部の温
度に対して非常に低いことに起因し、フィルタ端面近傍
に堆積したパティキュレートは燃焼状態に移行可能な温
度帯まで昇温しないためである。

【００１２】この課題は、フィルタの排気ガス流入側に
堆積したパティキュレートの燃焼除去が困難であること
を示唆し、これによりフィルタの排気ガス上流側にはパ
ティキュレートの堆積が積算されるので目詰まりを生じ
ることになり排気ガスの通流が阻害されてエンジン動作
異常を来たす恐れがある。

【００１３】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を排気ガス通流方向
とは反対の方向よりパティキュレートの加熱および燃焼
を実行する装置において、捕集時およびフィルタ捕集性
能の再生時の装置性能を保証することに対して排気ガス
およびパティキュレートの燃焼を促進させる気体の通流
を制御するバルブの改良した構成および制御方法を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の手段は、パティキュレートを捕集したフィル
タを排気ガス通流方向とは反対方向より再生する装置に
おいて、前記フィルタを収納した加熱空間と、前記加熱
空間と大気との間に配管した排気経路と前記加熱空間を
バイパスするとともに前記フィルタの再生時にフィルタ
に通流させた気体の排出路である分岐経路と、前記分岐
経路が前記排気経路と合流する前記排気経路の壁面に設
けた通流穴を前記分岐経路側に配設したバルブヘッドに
て開閉する第一のバルブと、前記第一のバルブと前記加
熱空間との間の前記排気経路を開閉する第二のバルブと
を備えた構成としている。

【００１５】また上記の第一のバルブおよび第二のバル
ブの駆動電源は直流電源とし、その駆動電力の伝達また
は遮断をする電力開閉手段は交流電源より供給される電
力によって動作する構成としている。

【００１６】上記の直流電源はバッテリーとし、交流電
源はオルタネータまたは商用電源とした構成としてい
る。

【００１７】さらに、内燃機関の始動信号に連動し、制
御手段が発する指令と独立に第二のバルブが排気ガスを
通流させる状態に駆動制御する構成としている。

【００１８】さらにまた、第一のバルブと第二のバルブ
の駆動部を連動構成とし、前記第１のバルブ及び第２の
バルブと駆動手段とを連結する連結手段と、駆動手段側
に設けられた駆動状態判別手段とを備えた構成としてい
る。

【００１９】

【作用】上記構成において、分岐経路に設けた第一のバ
ルブはフィルタがパティキュレートを捕集する期間にお
いては、排気ガスを遮断した状態に制御し、フィルタを
流れる排気ガスを遮断してフィルタを再生する期間にお
いては、パティキュレートの燃焼を促進させる気体のフ
ィルタ通流後の気体を通流させる状態に制御する。又、
第二のバルブは捕集期間においては、排気ガスを通流さ
せる状態に制御し、フィルタ再生期間においては、気体
の通流を遮断する状態に制御する。

【００２０】上記した排気ガスおよび気体の通流を制御
するバルブにおいて、第一のバルブを第二のバルブと大
気との間に配設した排気経路の壁面に設けた通流穴を開
閉するバルブヘッドを分岐経路側に配設した構成により
排気ガス通流時には、第一のバルブにフィルタ上流側の
排気ガス圧が供給され第一のバルブをより強く排気管の
管壁に密着させることができる。これにより、排気ガス
の通流遮断を効果的に実行できる。

【００２１】各バルブを駆動手段の駆動電力源は、車両
に搭載している直流電源であるバッテリーで構成し、そ
の駆動電力の伝達または遮断をする電力開閉手段の駆動
電源は、車両に搭載の交流電源であるオルタネータまた
は商用電源を使用する構成としている。

【００２２】電力開閉手段の駆動電源としてオルタネー
タを使用する場合は、内燃機関の非動作時には各バルブ
を駆動できなくしている。これは、再生処理を車両搭載
電源のみを用いて実行する場合に対応させている。この
場合、加熱手段の駆動電力をオルタネータより供給でき
るのでバッテリー上がりを防止できる。

【００２３】また、電力開閉手段の駆動電源として商用
電源を使用する場合は、内燃機関の動作時には各バルブ
の駆動を不能としている。これは、内燃機関の非動作時
に再生処理を実行する場合に対応させている。この場
合、加熱手段の駆動電源を商用電源から供給することと
し、商用電源の印加時にのみ各バルブを駆動制御可能と
している。これにより、内燃機関動作時の各バルブの状
態を不変のものとし、誤動作を防止して内燃機関の動作
の安全性を保証している。

【００２４】さらには、内燃機関の始動信号に連動して
本装置の制御手段の指令と独立に、少なくとも第二のバ
ルブを排気ガスを通流させる状態に駆動制御する構成に
より、内燃機関を停止させて再生処理を実行中に誤使用
あるいは緊急使用対応で内燃機関を始動させた時の排気
ガスの通流経路を確保している。これにより、内燃機関
の動作に対して排気ガスの通流路を形成することを保証
している。

【００２５】また、第一のバルブと第二のバルブの近接
配設構成により、各バルブの駆動部を連動構成とし、駆
動手段とワイヤにて連結した構成および駆動手段側への
駆動状態判別手段の具備により、各バルブの駆動状態判
別を一元化できるとともに容易に状態判定をすることが
できる。

【００２６】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。

【００２７】図１、図２は、本発明の第１の実施例を示
す内燃機関用フィルタ再生装置の構成図であり、図１は
フィルタにパティキュレートを捕集する時の各バルブの
状態を示し、図２はフィルタを再生処理する時の各バル
ブの状態を示す。

【００２８】図１、図２において、１３は内燃機関（デ
ィーゼルエンジン）１４の排気ガスを排出する排気管、
１５は排気管１３の途中に設けられた加熱空間、１６は
加熱空間内に収納され排気ガスが通過する間に排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム構造
からなるフィルタ、１７はパティキュレートを誘電加熱
するために加熱空間に給電するマイクロ波を発生するマ
イクロ波発生手段（加熱手段）、１８，１９はそれぞれ
マイクロ波発生手段１７の発生するマイクロ波を加熱空
間１５に伝送する直線状および環状の矩形導波管、２０
（２１）は加熱空間にマイクロ波を給電する給電孔であ
る。

【００２９】２２は排気ガス切換バルブであり、通常は
内燃機関１４より排出された排気ガスをフィルタ１６に
通流させるが、フィルタ１６を再生する時にはバルブ位
置を切り換えて排気ガスを排気分岐管２３に通流させ
る。２４はマフラーである。２５は加熱空間１５内に供
給する酸素を含む気体を発生させる気体供給手段（図中
Ａ／Ｐと記す）、２６，２７はそれぞれ酸素を含む気体
のフィルタ１６への通流を制御する第一のバルブと第二
のバルブである。

【００３０】２８は排気管１３から分岐させて設けた分
岐経路であり、再生時にフィルタに通流させた気体の排
出路である。この分岐経路２８は加熱空間１５と大気２
９との間に配設した排気経路３０に合流させている。こ
の合流部の排気経路壁面に配設した通流穴３１を開閉す
るように第一のバルブ２６を配設している。この第一の
バルブ２６のバルブヘッド２６ａは分岐経路２８側に配
設している。また、第二のバルブ２７は加熱空間１５と
大気２９との間の排気経路３０において第一のバルブ２
６の配設位置より加熱空間１５側に配設している。

【００３１】これら二つのバルブを制御してフィルタ再
生時に加熱されたパティキュレートの燃焼を促進させる
気体をフィルタ１６に通流させる。３２はフィルタ１６
の排気ガス非通流空間に設けマイクロ波発生手段１７の
動作によって配設空間近傍に存在するマイクロ波量を検
出するマイクロ波検出手段であり、同軸線路構造からな
り同軸線路の中心導体を所定の長さだけ加熱空間１５内
に突出させている。この検出手段３２が検出する信号は
同軸線路３３を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）であ
る制御手段３４に入力させている。３５は交流発電機で
あるオルタネータであり、内燃機関１４の動作非動作に
対応した出力信号を制御手段３４に入力させている。３
６は、温度検出手段であり、加熱空間１５と分岐経路２
８との間の排気管に設けており、内燃機関の動作時には
排気ガスの温度を検出し、再生時にはフィルタ１６を通
流した気体の温度を検出する。この検出信号は、制御手
段３４に入力させている。

【００３２】なお、マイクロ波検出手段３２は一つのみ
図示しているが、複数個設けてもよい。複数個設ける場
合配設位置はフィルタの排気ガス通流方向に平行に配設
する。

【００３３】加熱空間１５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３７、３
８でもってマイクロ波を実質的に閉じ込める空間が限定
されている。３９はフィルタ１６の外周と加熱空間１５
を形成する管壁４０との間に設けた断熱材でありフィル
タの支持をも兼ねている。この断熱材３９が配設された
空間は、排気ガスの通流を遮断させ排気ガスをフィルタ
１６に通流時にこのフィルタの周囲から排気ガスが大気
に排出されることを抑制している。

【００３４】マイクロ波検出手段３２は、この断熱材３
９が設けられた空間のマイクロ波量を検出する。４１は
マイクロ波発生手段１７の駆動電源、４２は駆動電源４
１の駆動電力供給線、４３は気体供給手段２５が発生す
る気体を搬送するパイプである。４４は報知手段であ
り、フィルタ１６が捕集したパティキュレートの量を制
御手段３４が判定しその結果が出力される。

【００３５】第一のバルブ２６は、排気経路壁面に配設
した通流穴３１を開放あるいは遮蔽するように制御され
る。また、第二のバルブ２７は、排気管３０の管内を遮
蔽あるいは開放するように制御される。この各バルブの
制御は、通常時は制御手段３４からの指令に基づいて実
行される。この制御手段３４の指令により、各バルブの
駆動手段である駆動用モータ４５（図中Ｍｖと記す）が
動作する。各バルブの駆動部は連動構成とし駆動用モー
タ４５の駆動部とはワイヤー４６によって連結してい
る。制御指令によるバルブ駆動用モータ４５の動作に連
動して各バルブは開放あるいは遮断状態に制御される。

【００３６】第一のバルブ２６と第二のバルブ２７を近
接配設した構成により、バルブ駆動用モータ４５と各バ
ルブとを連結するワイヤー４６を一本化させている。こ
のワイヤーの一本化による第一のバルブ２６と第二のバ
ルブ２７の駆動動作の連動により、バルブ動作状態の正
常異常を容易に判定することができる。この判定は、駆
動用モータ４５に付設した駆動状態判別手段であるリミ
ットスイッチ４５ａの信号によって制御手段３４が判定
する。

【００３７】制御手段３４は予め規定した捕集量判定マ
ップを有し、フィルタの捕集性能を再生することを許可
する捕集量の下限値と上限値とを予め記憶している。内
燃機関の動作中に周期的にマイクロ波発生手段１７を動
作させてマイクロ波検出手段３２が検出するマイクロ波
量とその検出時点での内燃機関の動作時間の積算値とを
上記捕集量判定マップに照合させて現在の捕集量を判定
する。この判定結果は報知手段４４に出力され、報知手
段上に表示される。

【００３８】環状の矩形導波管１９は排気ガス排出管４
７の管壁面に略対面して設けた給電孔２０（２１）を終
端に配する構成からなる。この二つの給電孔から１８０
°の位相差をもってマイクロ波を加熱空間１５内に放射
している。

【００３９】内燃機関１４が排出する排気ガスは通常、
排気管１３内を流れてフィルタ１６に流入する。フィル
タ１６はウォールフロータイプのハニカム構造体で構成
され、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集する
機能を有する。このフィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。

【００４０】したがって適当な時期にフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを除去する必要がある。この適当
な時期は報知手段４４に表示された現在捕集量がフィル
タ再生を許可する範囲として識別表示させた捕集量範囲
にある時に外部からの再生実行指令を制御手段３４が受
け取ったことに基づいて判定する。この判定により、フ
ィルタに捕集されたパティキュレートを加熱燃焼除去さ
せる。このパティキュレートを除去させる工程をフィル
タ再生と称する。

【００４１】フィルタ再生を実行するに当たって、排気
ガス切換バルブ２２を制御する。内燃機関が動作してい
る時は、排気ガスは排気分岐管２３に配流する。その
後、第一のバルブ２６を開状態に第二のバルブ２７を閉
状態に制御する。

【００４２】図３は、本発明の第２の実施例を示す内燃
機関用フィルタ再生装置の構成図である。同図の図１と
の構成上の相違点は、排気分岐管２３を備えていないこ
とである。このような構成の再生装置は、内燃機関が非
動作の時にのみフィルタ再生を実行する。図１と同一ま
たは同一機能の部位は同一番号で示す。図３において、
４８は加熱手段１７を駆動させる駆動電源４１へ駆動電
力を商用電源から供給する電源ケーブルである。この装
置においては、内燃機関を停止させた後にフィルタ再生
を実行することから、内燃機関が停止してからの停止時
間を計数することによってこの計数値を基に再生時の各
要素部の制御を効果的に実行させることができる。な
お、この停止時間の計数は、再生実行指令を制御手段３
４が受け取る前に内燃機関が動作状態になると停止時間
をリセットする。一方、停止時間を計数中に再生実行指
令を制御手段が受け取るとその時点での停止時間の計数
値を持ってフィルタ再生を実行するプロセスに移行す
る。

【００４３】図４は、内燃機関用フィルタ再生装置の電
気配線図である。同図は、商用電源を利用してフィルタ
再生を実行する装置の電気配線図を示している。図中、
図１乃至図３と同一または同一機能の部位は同一番号で
示す。図において、１００は商用電源、ＭＦはマイクロ
波発生手段１７を冷却するファンのファンモータ、Ａ／
Ｐは気体供給手段２５、Ｍｖはバルブ駆動用モータ４
５、ＡＬＴは車両に搭載された交流発電機であるオルタ
ネータ３５、１０１は車両に搭載されたバッテリー、Ｅ
ＣＵは制御手段３４である。

【００４４】マイクロ波発生手段１７を駆動させる電気
回路は、昇圧トランス１０２、高圧コンデンサ１０３、
高圧ダイオード１０４とから構成している。高圧コンデ
ンサ１０３は、二つの容量値を有する構成としている。

【００４５】内燃機関の動作中は、フィルタに捕集され
たパティキュレートの量を判定するためにマイクロ波発
生手段を周期的に動作させる。この時のマイクロ波発生
手段１７を駆動する電力は、バッテリー１０１およびオ
ルタネータ３５を供給源とする。この電力供給経路にお
いて、直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバ
ータ電源１０５を配設している。また、このインバータ
電源１０５の電力入力側および出力側にはそれぞれ電力
開閉手段ＲＹ５およびＲＹ４を配設している。これらの
電力開閉手段のコイル駆動電力はバッテリーおよびオル
タネータを電力源とし、開閉制御は制御手段３４が発す
る指令によって実行する。

【００４６】フィルタ再生時のマイクロ波発生手段１７
を駆動する電力は、商用電源１００を供給源とする。こ
の場合、商用電源供給に伴って接点が閉状態になる電力
開閉手段ＲＹ７により、マイクロ波発生手段１７を駆動
する電気回路内に配設した高圧コンデンサ１０３の容量
値を増大させる。これによりマイクロ波発生手段１７は
その動作時にパティキュレートを短時間に誘電加熱する
のに十分なマイクロ波パワーを出力させる。フィルタ再
生時のマイクロ波発生手段１７を駆動させる電力伝送経
路に配設した電力開閉手段ＲＹ１，ＲＹ２のコイル駆動
電力は商用電源１００を供給源とし、開閉制御は制御手
段３４が発する指令によって実行する。

【００４７】気体供給手段２５の駆動電力は電力開閉手
段ＲＹ３を介して行われる。この電力開閉手段ＲＹ３の
コイル駆動電力は商用電源１００を供給源とし、開閉制
御は制御手段３４が発する指令によって実行する。

【００４８】バルブ駆動用モータ４５の駆動電力は、バ
ッテリー１０１を供給源とする。通常使用の場合の電力
供給経路には、電力開閉手段ＲＹ６を配設している。こ
の電力開閉手段ＲＹ６のコイル駆動電力は商用電源１０
０を供給源とし、開閉制御は制御手段３４が発する指令
によって実行する。バルブ駆動用モータ４５の制御内容
は、モータの回転方向を正回転あるいは逆回転に駆動す
ることである。この制御に付随して、バルブ駆動用モー
タ４５に入力する駆動電圧を切り替える電力開閉手段Ｒ
Ｙ８およびＲＹ９を配設している。この電力開閉手段Ｒ
Ｙ８，ＲＹ９のコイル駆動電力は電力開閉手段ＲＹ６を
介してバッテリー１０１より供給され、開閉制御は制御
手段３４が発する指令によって実行する。

【００４９】また、バルブ駆動用モータ４５は、誤使用
時あるいは緊急時への対応として上記電力供給とは異な
る電力供給経路を構成している。この電力供給経路は、
内燃機関を始動させる時にバッテリー１０１と接続され
るスタータ端子ＳＴ、整流ダイオード１０６を介した構
成としている。また、スタータ端子ＳＴと車両シャーシ
との間には電力開閉手段ＲＹ１０のコイルを配設してい
る。この電力開閉手段ＲＹ１０の開閉接点側の一つはバ
ルブの状態を捕集状態にセットするようにバルブ駆動用
モータ４５を動作させる電力開閉手段ＲＹ９のコイル端
子に接続し、接点のもう一つは車両シャーシに接続して
いる。この構成により、内燃機関の始動に連動して制御
手段３４の制御指令と独立にバルブ駆動用モータを動作
させバルブの状態を捕集状態すなわち内燃機関の排出す
る排気ガスをフィルタを通流させて大気に排出する状態
にセットする。この制御により、内燃機関の動作に対し
て、排気ガスの通流経路を形成することを保証してい
る。

【００５０】なお、内燃機関動作中にフィルタ再生を実
行する装置構成の電気配線の一実施例としては、図４の
商用電源１００と接続する電源ケーブル４８をインバー
タ電源１０５の出力端子に接続した構成からなる。

【００５１】以上に示した構成の本装置のフィルタ再生
プロセスにおける制御内容を以下に説明する。再生開始
に先立って、現在のフィルタ温度を計測する。この計測
は、バルブ２６，２７をそれぞれ開状態および閉状態に
制御した後、気体供給手段２５を動作させて得られるフ
ィルタ１６を通流した気体温度を温度検出手段３６にて
検出する。フィルタ温度の決定に使用する温度検出値
は、気体供給手段の動作開始後所定の時間経過時に検出
した温度信号とする。この温度信号と停止時間計数値
（この計数値は内燃機関動作時に再生を実行する場合に
は不要）に基づいて、現在のフィルタ温度を決定する。

【００５２】フィルタ再生処理は、加熱手段であるマイ
クロ波発生手段１７の動作と気体供給手段２５の動作を
制御して行う。この制御内容は、内燃機関の動作中に得
られた捕集量情報と再生実行直前に上記手法にて求めた
フィルタ温度情報とに基づいて制御手段３４が決定す
る。この決定は、制御手段３４が有した既定の再生制御
内容決定マップに基づいて選択させる。

【００５３】以上に示した再生制御おいて、フィルタ再
生実行前に現在のフィルタ温度を判定しその情報を加味
して再生制御内容を決定していることにより、マイクロ
波によるパティキュレートの誘電加熱において、加熱し
すぎおよび加熱不足を防止できる。

【００５４】また、予め決めたフィルタ再生を許可する
捕集量範囲以外の捕集量状態での再生実行に対しては、
通常とは異なる再生制御内容を制御手段に記憶させてお
きその制御内容を選択することにし、規定した捕集量範
囲外でのフィルタ再生実行を可能にすることにより、利
便性を高めることができる。

【００５５】なお、図１に示した本発明一実施例の装置
構成において、排気分岐管２３にフィルタおよびフィル
タ再生装置を搭載させることができる。この場合、上記
した本発明の装置を一式搭載させればよい。このような
構成では、一方のフィルタにのみ排気ガスを通流させて
パティキュレートを捕集し、その捕集量が許容可能な捕
集量の下限値を越えると排気ガス切換バルブ２２を制御
して他方のフィルタに排気ガスを配流した後、制御手段
３４内で自動的に再生実行指令を発信して一方のフィル
タを再生処理させることができる。

【００５６】また、この時の再生実行指令の発信は制御
手段の外部から実施させてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。

【００５８】（１）第一のバルブを排気経路側に配設し
たことにより、第二のバルブと近接配置を可能にし、バ
ルブ駆動系の一体化を可能にできる。

【００５９】さらには、この連動駆動構成により各バル
ブの駆動制御状態の正常異常を容易に判定できる。

【００６０】さらにまた、第一のバルブの排気経路の壁
面の通流穴を開閉するバルブヘッドを分岐経路側に設け
たことにより、捕集時にフィルタ上流側の排気ガス圧を
利用してバルブヘッドを通流穴側に押圧させることによ
り第一のバルブによる排気ガス遮断性能を保証できる。

【００６１】（２）各バルブを駆動する電力伝送線に直
列接続した電力開閉手段の駆動電源を交流電源としたこ
とにより、以下の効果がある。

【００６２】（ａ）フィルタ再生を内燃機関動作時に実
行する装置構成の場合内燃機関停止時には車両搭載の交
流発電機が動作しないことからバルブ駆動を不能にし再
生実行を不能にすることができる。これにより、再生実
行時は内燃機関動作時のみに限定できるのでバッテリー
上がりを防止できる。

【００６３】（ｂ）内燃機関非動作時にフィルタ再生を
実行する装置構成の場合商用電源を駆動源としてのみ各
バルブ駆動を可能にしている。これにより、内燃機関動
作時にはバルブ駆動を不能にしているので内燃機関の安
定な動作を保証できる。

【００６４】（３）内燃機関の始動信号に連動して装置
内蔵の制御手段の指令とは独立に少なくとも第二のバル
ブを排気ガスを通流させる状態に駆動制御させる構成に
より、内燃機関の動作に対して排気ガスの通流経路の形
成を保証できる。

【００６５】（４）第一のバルブと第二のバルブと駆動
部を連動構成とし、バルブの駆動手段側に駆動状態判別
手段を配設した構成により、各バルブの駆動制御状態の
良否判別を一元化できるので装置の信頼性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の内燃機関用フィルタ再生
装置の捕集時の各バルブの動作状態を示す構成図

【図２】同内燃機関用フィルタ再生装置のフィルタ再生
時の各バルブの動作状態を示す構成図

【図３】本発明の第２の実施例の内燃機関用フィルタ再
生装置において捕集時における各バルブの動作状態を示
す構成図

【図４】内燃機関用フィルタ再生装置の電気配線図

【図５】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図

【符号の説明】

１５ 加熱空間 １６ フィルタ ２６ 第一のバルブ ２６ａ バルブヘッド ２７ 第二のバルブ ２８ 分岐経路 ２９ 大気 ３０ 排気経路 ３１ 通流穴 ３５ オルタネータ（交流電源） ４５ バルブ駆動用モータ（駆動手段） ４５ａリミットスイッチ（駆動状態判別手段） ４６ ワイヤー（連結手段） １００ 商用電源（交流電源） １０１ バッテリー（直流電源） ＲＹ６ 電力開閉手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 7/08 ＺＡＢ Ｆ０１Ｎ 7/08 ＺＡＢＢ (72)発明者 松本 孝広 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 藤原 宣彦 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４−255518（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−181015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−11416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−223215（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341 B01D 46/42 B01J 19/12 F01N 7/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パティキュレートを捕集したフィルタを排
   気ガス通流方向とは反対方向より再生する装置におい
   て、前記フィルタを収納した加熱空間と、前記加熱空間
   と大気との間に配管した排気経路と、前記加熱空間をバ
   イパスするとともに前記フィルタの再生時にフィルタに
   通流させた気体の排出路である分岐経路と、前記分岐経
   路が前記排気経路と合流する前記排気経路の壁面に設け
   た通流穴を前記分岐経路側に配設したバルブヘッドにて
   開閉する第一のバルブと、前記第一のバルブと前記加熱
   空間との間の前記排気経路を開閉する第二のバルブとを
   備えた内燃機関用フィルタ再生装置。
2. 【請求項２】第一のバルブおよび第二のバルブの駆動手
   段の駆動電力源は直流電源とし、その駆動電力の伝達ま
   たは遮断をする電力開閉手段は交流電源より供給される
   電力によって動作することを特徴とする請求項１記載の
   内燃機関用フィルタ再生装置。
3. 【請求項３】直流電源はバッテリーとし、交流電源はオ
   ルタネータまたは商用電源とした構成からなる請求項２
   記載の内燃機関用フィルタ再生装置。
4. 【請求項４】内燃機関の始動信号に連動し、制御手段が
   発する指令と独立に、第二のバルブが排気ガスを通流さ
   せる状態に駆動制御することを特徴とする請求項１記載
   の内燃機関用フィルタ再生装置。
5. 【請求項５】第一のバルブと第二のバルブの駆動部を連
   動構成とし、前記第１のバルブ及び第２のバルブと駆動
   手段とを連結する連結手段と、駆動手段側に設けられた
   駆動状態判別手段とを備えたことを特徴とする請求項２
   記載の内燃機関用フィルタ再生装置。