JP2833410B2

JP2833410B2 - ディーゼル機関の排気微粒子除去装置

Info

Publication number: JP2833410B2
Application number: JP5105564A
Authority: JP
Inventors: 孝太郎林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH06317139A

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機関の排気微
粒子除去装置に関し、特に、排気通路中に２つのフィル
タを並列に配置し、機関の軽負荷時に１つのフィルタで
捕集し、機関の高負荷時に２つのフィルタで同時捕集を
実施する交互捕集、交互再生タイプのディーゼル機関の
排気微粒子除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼル機関の排気
ガス中には、排気黒煙の原因である主成分がカーボンの
排気微粒子（パティキュレート）が含まれている。環境
汚染の観点からはこのパティキュレートは除去すること
が望ましく、近年、ディーゼル機関の排気通路にセラミ
ック製のフィルタを配置し、ディーゼルパティキュレー
トをこのフィルタによって除去することが提案されてい
る。

【０００３】このような排気微粒子除去装置では、フィ
ルタの使用に伴ってその内部に捕集されるパティキュレ
ートの量が増えると、フィルタの通気性が次第に失われ
て機関性能が低下することになるため、パティキュレー
トがある程度捕集されたフィルタを定期的に再生させる
必要がある。この再生時期の判断は、フィルタ内へのパ
ティキュレートの捕集量の検出によって行われ、フィル
タ内のパティキュレートの捕集量の検出は、通常、排気
ガスのフィルタ上流側の圧力と下流側の圧力の差圧（圧
力損失）によって行われる。すなわち、この差圧が所定
値以上に大きくなった時を以て再生時期と判断してい
る。

【０００４】フィルタの再生処理は、一般に、パティキ
ュレートを捕集したフィルタを排気遮断弁によって排気
ガスの流路から分離し、分離したフィルタに再生用ガ
ス、例えば２次空気を供給すると共に、電気ヒータで加
熱してフィルタ内のパティキュレートに着火し、これを
燃焼させることによって行われる。ところで、排気通路
内にフィルタを１つしか備えない装置においては、フィ
ルタの再生時に排気ガスを再生中のフィルタをバイパス
させて排出しなければならず、この間排気ガスの浄化が
できないことになる。そこで、排気通路に２つのフィル
タを並列に配置し、２つのフィルタうちの１つで捕集を
実行し、再生時期に捕集フィルタを入れ換え、この間に
捕集の済んだフィルタの再生処理を実行し、常に浄化さ
れた排気ガスを排出する交互捕集、交互再生方式の排気
微粒子浄化装置がある。

【０００５】ところが、この交互捕集、交互再生方式の
排気微粒子浄化装置では、１つのフィルタを待機状態に
しておくために、フィルタの利用効率が悪くなり、高負
荷時に機関の出力が低下したり、燃費が悪化する問題が
ある。そこで、機関の軽負荷時は２つのフィルタのうち
の一方を使用して捕集を実施し、機関の高負荷時にのみ
待機中のフィルタも使用して捕集を実施して、機関の高
負荷時の出力の低下を防止するものがある（例えば、特
開昭５９−６５５１２号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−６５５１２号公報の装置では、各フィルタ毎に差
圧を検出し、再生時期を判断する交互捕集、交互再生を
実施した場合、高負荷時にはフィルタの再生時期判断が
できず、パティキュレートの過度の捕集によって再生処
理時にフィルタが溶損する恐れがあった。

【０００７】そこで、本発明は、排気通路に並列に２つ
のフィルタを備え、この２つのフィルタを用いて交互に
捕集、交互に再生処理を行い、高負荷時には待機中のフ
ィルタを用いて同時捕集を実施するディーゼル機関の排
気微粒子除去装置において、各フィルタ内の捕集量が所
定値以上の時は、２つのフィルタによる同時捕集の実施
頻度を少なくして過度の捕集を防止し、フィルタの溶損
を防止することができる排気微粒子除去装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のディーゼル機関の排気微粒子除去装置は、内燃機関
の排気通路に並列に２つのフィルタが設けられ、通常
は、一方のフィルタで排気ガス中のパティキュレートを
捕集し、捕集中にフィルタ内の捕集量を検出する手段に
より再生時期と判断された時は、前記一方のフィルタを
再生し、他方のフィルタで捕集する交互捕集、交互再生
を実施し、２つの内の１つのフィルタが待機中に機関が
高負荷状態になった時には、この待機中のフィルタも捕
集状態にして同時捕集を実施するディーゼル機関の排気
微粒子除去装置において、前記２つのフィルタ各個の捕
集量が所定値以上の時は、機関が高負荷状態になった時
の前記同時捕集の頻度を少なくする手段を設けたことを
特徴としている。この場合、同時捕集の頻度を少なくす
る手段は、機関が高負荷状態になった時の同時捕集手段
の動作頻度を零にするようにしても良い。

【０００９】

【作用】本発明のディーゼル機関の排気微粒子除去装置
によれば、排気ガス中のパティキュレートの捕集が機関
の軽負荷時には２つのフィルタのうちの１つによって行
われ、機関の高負荷時には待機中のフィルタも使用して
２つのフィルタによる同時捕集が行われる。軽負荷時に
捕集を実施しているフィルタが再生時期になると再生処
理され、待機中のフィルタが捕集を開始する。このよう
な交互捕集、交互再生処理において、各フィルタの捕集
量が検出され、待機中のフィルタの捕集量が所定値以上
の時、機関が高負荷状態になっても待機中のフィルタを
用いた同時捕集の実施頻度が制限される。

【００１０】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明における交互捕集、逆流交互
再生デュアルフィルタタイプのディーゼル機関の排気微
粒子除去装置２０の一実施例の概略的構成を示すもので
ある。この実施例のディーゼル機関の排気微粒子除去装
置２０では、機関１からの排気ガスを導く排気管２は、
分岐部ａにおいて分岐管２Ａ，２Ｂに分岐され、その後
に合流部ｂにおいて合流されてマフラー６に接続され
る。分岐管２Ａ，２Ｂの途中に設けられたケーシング３
Ａ，３Ｂの中には、排気ガス中のパティキュレートを捕
集するためにそれぞれ第１フィルタ５Ａ及び第２フィル
タ５Ｂが設けられている。

【００１１】このフィルタ５Ａ, ５Ｂは、セラミック等
の多孔性物質からなる隔壁を備えたハニカム状フィルタ
で一般に円筒状をしており、内部に隔壁で囲まれた多数
の直方体状の通路（フィルタセル）がある。そして、こ
の通路の隣接するものは、排気ガスの流入側と排気ガス
の流出側で交互にセラミック製の閉塞材（プラグ）によ
って栓詰めされて閉通路となっている。従って、このフ
ィルタ５Ａ, ５Ｂに流れ込んだ排気ガス中のパティキュ
レートは、排気ガスがフィルタセルの壁面を通過する際
にフィルタセルに捕集される。

【００１２】また、分岐管２Ａ及び２Ｂの分岐部ａの上
流側および合流部ｂの下流側には、それぞれ圧力導入管
ＳＰＵ，ＳＰＤが設けられており、差圧センサ１０に分
岐部ａの上流側の圧力および合流部ｂの下流側の圧力を
導くようになっている。そして、分岐部ａの上流側と合
流部ｂの下流側の圧力差（圧力損失）は差圧センサ１０
によって求められ、検出値がＥＣＵ（制御回路）１００
に入力される。制御回路１００はこの圧力差（差圧）に
よってフィルタ５Ａまたはフィルタ５Ｂの再生時期を決
定する。

【００１３】一方、フィルタ５Ａ，５Ｂの下流側端面近
傍、或は下流側端部の栓部材（図示せず）にはフィルタ
再生時、フィルタを加熱してパティキュレートに着火す
る電気ヒータＨＡ及びＨＢが設けられており、これら電
気ヒータＨＡ，ＨＢの一端は接地され、他端は制御回路
１００によって制御されるスイッチＳＷＡ，ＳＷＢを介
してバッテリ１１に接続されている。更に、分岐部ａの
上流側には排気ガス温度を検出する温度センサＳＴが設
けられており、この温度センサＳＴの排気温の検出値Ｔ
ｈＧも制御回路１００に入力されている。なお、図示は
しないが、機関１には吸入空気温度ＴｈＡを検出する吸
入空気温度センサ、吸入空気量Ｇａを検出する吸気量セ
ンサ、機関１の温度を水温ＴｈＷによって検出する水温
センサが設けられており、これらセンサからの吸入空気
温度ＴｈＡ、吸気量Ｇａ、および水温ＴｈＷも制御回路
１００に入力されるようになっている。

【００１４】そして、分岐部ａには、分岐部ａの上流側
の排気管２からの排気ガスの流れを分岐管２Ａ，２Ｂに
振り分ける第１制御弁Ｖ１が設けられ、合流部ｂには分
岐管２Ａ，２Ｂの合流部ｂの下流側の排気管２Ｄへの接
続を切り換える第２制御弁Ｖ２が設けられている。これ
ら制御弁Ｖ１，Ｖ２は共に制御回路１００によって駆動
されるようになっており、制御回路１００からの制御信
号により制御弁Ｖ１，Ｖ２は分岐管２Ａ，２Ｂのいずれ
も閉塞しない中立位置、または分岐管２Ａ，２Ｂのいず
れか一方を閉じる位置に位置決めされる。

【００１５】前述のフィルタ５Ａ，５Ｂの再生時には、
電気ヒータＨＡあるいはＨＢに通電すると共に、通電が
行われた側のフィルタ５Ａあるいはフィルタ５Ｂの下流
側から再生用ガスを流し、燃焼ガスをその上流側から排
出する必要がある。従って、この実施例では、分岐管２
Ａ，２Ｂの合流部ｂとフィルタ５Ａ，５Ｂとの間に再生
用ガス供給管７が設けられており、この再生用ガス供給
管７の一端に２次空気供給用の電動エアポンプ９が設け
られている。そして、電動エアポンプ９の２次空気吐出
側の再生用ガス供給管７内にはチェック弁Ｖ３が設けら
れ、再生用ガス供給管７の分岐管２Ａ，２Ｂへの接続部
にはそれぞれ開閉弁Ｖ５，Ｖ６が設けられている。

【００１６】また、分岐管２Ａ，２Ｂの分岐部ａとフィ
ルタ５Ａ，５Ｂとの間に燃焼ガス排出管８が設けられて
おり、この燃焼ガス排出管８の一端は大気に開放されて
いる。そして、燃焼ガス排出管８の大気開放端近傍には
チェック弁Ｖ４が設けられ、燃焼ガス排出管８の分岐管
２Ａ，２Ｂへの接続部にはそれぞれ開閉弁Ｖ７，Ｖ８が
設けられている。これらの弁Ｖ３〜Ｖ８および電動エア
ポンプ９は全て制御回路１００によって駆動制御され
る。

【００１７】弁Ｖ１〜Ｖ８の駆動は、実際には、ダイア
フラム式アクチュエータや負圧切換弁、或いは電気式の
アクチュエータによって行われるが、その駆動機構は特
に限定されるものではないので、ここでは図示およびそ
の説明を省略する。制御回路１００は、例えば、アナロ
グ信号入力用のインタフェースＩＮａ、ディジタル信号
入力用のインタフェースＩＮｄ、アナログ信号をディジ
タル信号に変換するコンバータＡ／Ｄ、各種演算処理を
行う中央処理装置ＣＰＵ、ランダムアクセスメモリＲＡ
Ｍ、読み出し専用メモリＲＯＭ、機関のキースイッチが
オフされてもデータを保持するバックアップメモリＢ−
ＲＡＭ、出力回路ＯＵＴ、およびこれらを接続するバス
ライン１１１等を含むマイクロコンピュータによって構
成されるが、その構成の詳細な動作説明については省略
する。

【００１８】制御回路１００のアナログ信号入力用のイ
ンタフェースＩＮａには、パティキュレートフィルタ５
Ａ，５Ｂの上流側と下流側の排気ガスの差圧信号ＰＤ、
機関１の吸気温度信号ＴｈＡ、吸気量Ｇａ、水温信号Ｔ
ｈＷや図示しない回転数センサからの機関回転数信号Ｎ
ｅ等が入力され、ディジタル信号入力用のインタフェー
スＩＮｄには、キースイッチからの信号等が入力され
る。

【００１９】次に、以上のように構成された交互捕集、
交互再生デュアルフィルタタイプの実施例の排気微粒子
除去装置２０の動作について説明する。

【００２０】〔軽負荷時の排気ガス中のパティキュレー
ト捕集時〕機関の軽負荷時は、制御弁Ｖ１，Ｖ２は分岐
管２Ａまたは分岐管２Ｂの何れかを閉塞する位置に制御
されており、チェック弁Ｖ３，Ｖ４、および開閉弁Ｖ５
〜Ｖ８は全て閉弁している。ディーゼル機関１から排出
された排気ガスは分岐管２Ａ，２Ｂの何れか一方に流れ
てフィルタ５Ａまたはフィルタ５Ｂによってパティキュ
レートが除去され、マフラー６を介して大気中に放出さ
れる。パティキュレートを捕集中のフィルタが再生時期
になると、制御弁Ｖ１，Ｖ２が閉塞する分岐管２Ａまた
は分岐管２Ｂが切り換わり、閉塞されたフィルタの再生
処理が実行される。

【００２１】〔高負荷時の排気ガス中のパティキュレー
ト捕集時〕機関の高負荷時は、制御弁Ｖ１，Ｖ２は分岐
管２Ａ，２Ｂの何れも閉塞しない中立位置に制御されて
おり、チェック弁Ｖ３，Ｖ４、および開閉弁Ｖ５〜Ｖ８
は全て閉弁している。図１がこの状態を示しており、デ
ィーゼル機関１から排出された排気ガスは分岐管２Ａ，
２Ｂの両方に流れてフィルタ５Ａ，５Ｂによってパティ
キュレートが除去され、マフラー６を介して大気中に放
出される。従って、排気ガスの流路抵抗が減り、機関の
出力の低下が発生しない。

【００２２】〔フィルタの再生時〕フィルタ５Ａまたは
フィルタ５Ｂ内のパティキュレートの捕集量が所定値を
越え、差圧センサ１０の分岐部ａの上流側と合流部ｂの
下流側の差圧検出値が基準値を越えると、捕集側のフィ
ルタが制御弁Ｖ１，Ｖ２によって閉塞され、フィルタの
再生処理が実行される。例えば、フィルタ５Ａの再生時
には制御弁Ｖ１，Ｖ２が分岐管２Ａの入口側と出口側を
塞ぎ、チェック弁Ｖ３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７が
開弁する。エアポンプ９からの２次空気が再生用ガス供
給管７を通じてフィルタ５Ａに供給され、ヒータＨＡに
通電が行われてフィルタ５Ａ内のパティキュレートが燃
焼し、燃焼ガスは燃焼ガス排出管８を通って大気中に排
出される。逆に、フィルタ５Ｂの再生時には制御弁Ｖ
１，Ｖ２が分岐管２Ｂの入口側と出口側を塞ぎ、チェッ
ク弁Ｖ３，Ｖ４および開閉弁Ｖ６，Ｖ８が開弁する。エ
アポンプ９からの２次空気は再生用ガス供給管７を通じ
てフィルタ５Ｂに供給され、ヒータＨＢに通電が行われ
てフィルタ５Ｂ内のパティキュレートが燃焼し、燃焼ガ
スは燃焼ガス排出管８を通って大気中に排出される。

【００２３】以上のような交互捕集、交互再生の動作に
おいて、機関が高負荷時になった場合は２つのフィルタ
に捕集を実行させ、機関が軽負荷になった場合は１つの
フィルタに捕集を実行させる制御回路１００の捕集動作
について、図２に示すフローチャートを用いて説明す
る。図２に示すルーチンは、所定時間おきに割り込みの
形で実行される。

【００２４】機関１の運転中は、制御弁Ｖ１，Ｖ２は通
常は一方のフィルタを閉塞する位置に制御されており、
チェック弁Ｖ３，Ｖ４、および開閉弁Ｖ５〜Ｖ８は閉弁
している。このような状態において、制御回路１００は
ステップ２０１において同時捕集要求フラグＤRQが
“１”か否かを判定し、ステップ２０２において同時捕
集禁止フラグが“０”か否かを判定し、ステップ２０３
において機関回転数Ｎｅが０でないかどうかを判定し、
ステップ２０４において再生中フラグＦＲが“０”であ
るか否かを判定し、ステップ２０５において同時捕集フ
ラグＤＦが“０”であるか否かを判定する。

【００２５】ここで、各フラグについて説明する。同時
捕集要求フラグＤRQは“１”の時に同時捕集要求がある
ことを示し、“０”の時に同時捕集要求がないことを示
す。同時捕集禁止フラグは“０”の時に同時捕集可能で
あることを示し、“１”の時に同時捕集を禁止すること
を示す。また、再生中フラグＦＲは“０”の時に他方の
フィルタが再生中でないことを示し、“１”の時に他方
のフィルタが再生中であることを示す。更に、同時捕集
フラグＤＦは“０”である時に既に同時捕集を実施して
いることを示し、“１”の時に単独捕集を実施している
ことを示す。

【００２６】従って、ステップ２０１〜ステップ２０５
において全てがＹＥＳとなる状態、すなわち、同時捕集
要求があって、同時捕集を妨げる条件が何もない時、は
ステップ２０６に進み、前述のように排気ガス流路を切
り換えて同時捕集を実行する。そして、ステップ２０７
において同時捕集フラグＤＦの値に“１”をセットして
このルーチンを終了する。また、ステップ２０１〜ステ
ップ２０５において全てがＹＥＳとなってステップ２０
５に進んだが、ステップ２０５において既に同時捕集を
実行していると判定した場合は、ステップ２０６，２０
７の処理を実行せずにこのルーチンを終了する。

【００２７】一方、ステップ２０１において同時捕集要
求フラグＤRQが“０”で同時捕集の要求が無い場合、ス
テップ２０２において同時捕集禁止フラグＤPHが“１”
で同時捕集が禁止されている場合、ステップ２０３にお
いて機関回転数Ｎｅが０であることが判定された場合、
あるいはステップ２０４において再生中フラグＦＲが
“１”で他方のフィルタが再生されている場合はステッ
プ２０８に進む。ステップ２０８では前回同時捕集であ
ったか否かを同時捕集フラグＤＦが“１”か否かで判定
し、前回が同時捕集の時（ＹＥＳ）はステップ２０９に
進んで排気ガス流路を切り換え、同時捕集になる前に捕
集を行っていた元のフィルタで捕集を実行するようにす
る。そして、ステップ２１０で同時捕集フラグＤＦを
“０”にしてこのルーチンを終了する。また、ステップ
２０１〜ステップ２０４の何れか１つにおいてＮＯとな
ってステップ２０８に進んだが、ステップ２０８におい
て既に単独捕集を実行していると判定した場合は、ステ
ップ２０９，２１０の処理を実行せずにこのルーチンを
終了する。

【００２８】図３は図２のステップ２０１における同時
捕集要求フラグＤRQの値を決める制御の一例を示すもの
である。この実施例では８０％以上のアクセル開度θac
c が２秒以上継続した時に同時捕集要求フラグを“１”
にし、７０％以下のアクセル開度θacc が２秒以上継続
した時に同時捕集要求フラグを“０”に戻す処理を行
う。

【００２９】従って、ステップ３０１でアクセル開度θ
acc を読み込み、ステップ３０２でアクセル開度θacc
が８０％以上か否かを判定する。アクセル開度θacc が
８０％以上の時はステップ３０３でカウンタを用いて時
間Ｔを計数し、ステップ３０４においてアクセル開度θ
acc が８０％以上の時間Ｔが２秒以上継続したか否かを
判定する。ステップ３０４においてＴ＜２秒の時は何も
しないでこのルーチンを終了するが、Ｔ≧２秒になった
らステップ３０５に進み、同時捕集要求フラグＤRQを
“１”にする。

【００３０】一方、ステップ３０２でアクセル開度θac
c が８０％未満の時はステップ３０６に進み、カウンタ
の計数時間ｔをクリアし、ステップ３０７でアクセル開
度θacc が７０％以下か否かを判定する。ステップ３０
７でアクセル開度θacc ≦７０％と判定した時はステッ
プ３０８でカウンタを用いて時間ｔを計数し、ステップ
３０９においてアクセル開度θacc が７０％以下の時間
ｔが２秒以上継続したか否かを判定する。ｔ＜２秒の時
は何もしないでこのルーチンを終了し、ｔ≧２秒になっ
たらステップ３１０に進み、同時捕集要求フラグＤRQを
“０”にする。また、ステップ３０７で７０％＜アクセ
ル開度θacc ＜８０％の時はステップ３１１に進み、カ
ウンタの計数時間ｔをクリアしてこのルーチンを終了す
る。

【００３１】図４は図２のステップ２０２における同時
捕集禁止フラグＤPHの値を決める制御の一例を示すもの
である。この実施例では単独捕集時の高負荷時に同時捕
集を実行させる場合、単独捕集時に待機中のフィルタへ
の捕集量の上限値を決めておき、待機中のフィルタの捕
集量がこの上限値に達した時点では、高負荷による同時
捕集要求があっても、同時捕集を禁止するようにしてい
る。

【００３２】ステップ４０１では差圧ＰＤ、排気温Ｔｈ
Ｇ、および吸気量Ｇａを検出し、ステップ４０２におい
て排気温ＴｈＧ、および吸気量Ｇａを基にして差圧ＰＤ
の検出値を補正して補正差圧ＰＤｃを演算する。続くス
テップ４０３では同時捕集フラグＤＦが“１”か否かを
判定する。同時捕集フラグＤＦが“０”の場合の単独捕
集状態ではステップ４０４に進み、ステップ４０２で演
算した補正差圧ＰＤｃを単独捕集差圧ΔＰｓとしてメモ
リ（ＲＡＭ）に記憶してこのルーチンを終了する。

【００３３】一方、ステップ４０３において同時捕集フ
ラグＤＦが“１”の場合の同時捕集状態ではステップ４
０５に進み、ステップ４０２で演算した補正差圧ＰＤｃ
を同時捕集差圧ΔＰｄとしてメモリ（ＲＡＭ）に記憶し
てステップ４０６に進む。ステップ４０６では、メモリ
に記憶された最新の単独捕集差圧ΔＰｓが所定値ΔＰsl
im以上か否かを判定する。ここで、所定値ΔＰslimにつ
いて図７を用いて説明する。

【００３４】図７は図１に示したフィルタ５Ａ，５Ｂ内
のパティキュレートの捕集量と補正差圧ＰＤｃとの関係
を、フィルタ５Ａ，５Ｂの何れか一方で単独捕集を行っ
た場合（破線で示す）と、フィルタ５Ａ，５Ｂの両方を
用いて同時捕集を行った場合（実線で示す）について示
すものである。図４に示したステップ４０４では、単独
捕集を行った場合の補正差圧ＰＤｃをΔＰｓとし、ステ
ップ４０５では同時捕集を行った場合の補正差圧ＰＤｃ
をΔＰｄとしているので、以後この符号を用いて説明す
る。

【００３５】この実施例では、１つのフィルタで単独捕
集を行った場合に、例えば、フィルタ内の捕集量がフィ
ルタの１リットル当たり１０ｇになった時を再生開始捕
集量としており、この時の補正差圧ΔＰｓを再生開始差
圧としている。一方、１つのフィルタで単独捕集を実行
している場合に、待機している他方のフィルタを用いて
高負荷時に同時捕集を行うと、待機側のフィルタにもパ
ティキュレートが捕集される。この実施例では、待機側
のフィルタの捕集量の上限値をフィルタの１リットル当
たり７ｇとし、この時の補正差圧ΔＰslimを待機フィル
タの許容差圧上限値とする。ところで、捕集初期から高
負荷が持続して同時捕集が行われると、本来待機中であ
る側のフィルタにも継続してパティキュレートが捕集さ
れ、その捕集量は単独捕集側のフィルタの捕集量と同様
に上昇する。この場合も、待機側のフィルタの捕集量の
上限値はフィルタの１リットル当たり７ｇとし、この時
の補正差圧ΔＰdlimを、同時捕集時の待機フィルタの許
容差圧上限値とする。

【００３６】ここで、図４の説明に戻ると、ステップ４
０６において、最新の単独捕集時の差圧ΔＰｓが待機側
のフィルタの許容差圧の上限値ΔＰslimと同じ値より小
さい時は、待機側のフィルタの差圧は上限値ΔＰslim以
下である。従って、この時はステップ４０７に進み、今
回の同時捕集差圧ΔＰｄが同時捕集時の待機フィルタの
許容差圧の上限値ΔＰdlim以上か否かを判定する。これ
は、前述のように捕集初期から切れ目なく同時捕集が継
続した場合に、待機側のフィルタの捕集量が上限値を越
えないようにするためのものである。従って、ΔＰｄ≧
ΔＰdlimであれば、ステップ４０８に進んで同時捕集禁
止フラグＤPHを“１”にセットしてこのルーチンを終了
し、ΔＰｄ＜ΔＰdlimであれば、ステップ４１２に進ん
で同時捕集禁止フラグＤPHを“０”にセットしてこのル
ーチンを終了する。

【００３７】一方、ステップ４０６において、最新の単
独捕集時の差圧ΔＰｓが待機側のフィルタの許容差圧の
上限値ΔＰslimと同じ値以上の時は、待機側のフィルタ
の許容差圧の上限値はΔＰslimである。従って、この時
はステップ４０９に進み、待機側のフィルタの許容差圧
の上限値ΔＰslimと最新の単独捕集時の差圧ΔＰｓの値
から、同時捕集禁止差圧ΔＰdws を以下の式を用いて演
算する。

【００３８】 ΔＰdws ＝ΔＰｓ×ΔＰslim÷（ΔＰｓ＋ΔＰslim）そして、続くステップ４１０において、今回の同時捕集
差圧ΔＰｄが同時捕集禁止差圧ΔＰdws 以上か否かを判
定する。ΔＰｄ≧ΔＰdws であれば、待機側のフィルタ
の捕集量が上限値に達したと見なしてステップ４１１に
進み、同時捕集禁止フラグＤPHを“１”にセットしてこ
のルーチンを終了し、ΔＰｄ＜ΔＰdwsであれば待機側
のフィルタの捕集量が上限値には達していないと見なし
てステップ４１２に進み、同時捕集禁止フラグＤPHを
“０”にセットしてこのルーチンを終了する。

【００３９】図５は図２のステップ２０４における再生
中フラグＤＦの値を決める制御の一例を示すものであ
る。ステップ２０１ではまず、フィルタの１つが再生中
か否かをフラグＦＲが“１”か否かを判定することによ
って行う。ＦＲ＝“０”で再生中でなければステップ５
０２に進み、再生条件か否かを判定する。再生条件は、
例えば、単独捕集時の補正差圧ΔＰｓが再生開始差圧に
なったか否かによって判定する。再生条件でなければこ
のままこのルーチンを終了し、再生条件の場合はステッ
プ５０３に進み、排気ガスの流路を前述のように切り換
え、捕集後のフィルタを閉塞し、待機側のフィルタを捕
集状態にする。そして、ステップ５０４において捕集済
のフィルタの再生処理を開始し、ステップ５０５におい
て再生中フラグＦＲを“１”にしてこのルーチンを終了
する。

【００４０】ステップ５０５において再生中フラグＦＲ
が“１”にされると、以後はステップ５０１からステッ
プ５０６に進み、捕集済のフィルタの再生処理を継続す
ると共に、ステップ５０７においてフィルタの再生が終
了したか否かを判定する。再生が終了していない時はこ
のルーチンを終了し、再生が終了した時にはステップ５
０８に進んで再生中フラグＦＲを"0" にしてこのルーチ
ンを終了する。

【００４１】以上のような手順により、この実施例で
は、同時捕集要求があっても、待機側のフィルタの捕集
量が許容捕集上限値に達している場合は、同時捕集が行
われない。図６は図３に示した同時捕集要求制御の別の
実施例を示すものである。図３の実施例では待機側のフ
ィルタの捕集量に係わらず、８０％以上のアクセル開度
θacc が２秒以上継続した時に同時捕集要求フラグＤRQ
を“１”にし、７０％以下のアクセル開度θacc が２秒
以上継続した時に同時捕集要求フラグＤRQを“０”に戻
していたが、この実施例では待機側のフィルタの捕集量
が上限値に近づいてきた場合には、同時捕集要求フラグ
ＤRQを“１”にするアクセル開度θacc と、"0" に戻す
アクセル開度θacc をそれぞれ９０％と７０％にした点
が異なる。

【００４２】従って、この実施例ではステップ３０１で
アクセル開度θacc を読み込んだ後、ステップ６０１で
同時捕集差圧ΔＰｄが上限値ΔＰdlimの２／３以上か否
かを判定し、ΔＰｄ＜２／３ΔＰdlimの場合は待機側の
フィルタ内の捕集量が少ないと判定してステップ６００
に進んで図３と同じステップ３０１からステップ３１０
の処理を行う。一方、ΔＰｄ＜２／３ΔＰdlimの場合は
待機側のフィルタ内の捕集量が多いと判定してステップ
６０１以降に進み、ステップ６０２からステップ６０５
で、アクセル開度θacc が９０％以上の時間Ｊが２秒以
上継続した場合にのみ同時捕集要求フラグＤRQを“１”
にする。また、アクセル開度θacc が９０％未満の時
は、ステップ６０６からステップ６１１において、アク
セル開度θacc が８０％以下の時間ｊが２秒以上継続し
た場合にのみ同時捕集要求フラグＤRQを“０”に戻す処
理を行う。

【００４３】以上説明した実施例におけるディーゼル機
関の排気微粒子除去装置２０は、フィルタ５Ａ，５Ｂを
用いて排気ガス中のパティキュレートを交互に捕集し、
再生時期に２次空気を排気ガスの流れと逆の方向から流
してフィルタ５Ａ，５Ｂを交互に再生する交互捕集、逆
流交互再生タイプのものであるが、本発明はこの交互捕
集、逆流交互再生タイプのディーゼル機関の排気微粒子
除去装置に限定されるものではない。例えば、図８に示
すような、フィルタ５Ａ，５Ｂを用いて排気ガス中のパ
ティキュレートを交互に捕集し、再生時期に２次空気を
排気ガスの流れと同じ方向から流してフィルタ５Ａ，５
Ｂを交互に再生する交互捕集、順流交互再生タイプのデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置３０にも適用でき
る。

【００４４】なお、図５に示したディーゼル機関の排気
微粒子除去装置３０においては、ディーゼル機関の排気
微粒子除去装置２０の構成部材と同じ構成部材について
は同じ符号を付してあるので、その構成の説明を省略す
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
気通路に並列に２つのフィルタを備え、この２つのフィ
ルタを用いて交互に捕集、交互に再生処理を行い、高負
荷時には待機中のフィルタを用いて同時捕集を実施する
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置において、各フィ
ルタ内の捕集量が所定値以上の時は、２つのフィルタに
よる同時捕集の実施頻度を少なくして過度の捕集を防止
したので、フィルタの溶損を防止することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の交互捕集、逆流交互再生デュアルフィ
ルタタイプの排気微粒子除去装置の一実施例の概略的構
成を示す図である。

【図２】図１の制御回路が捕集中に単独捕集、同時捕集
を切り換える制御動作の一実施例を示すフローチャート
である。

【図３】図１の制御動作における同時捕集要求フラグの
作成手順の実施例を示すフローチャートである。

【図４】図１の制御動作における同時捕集禁止フラグの
作成手順の実施例を示すフローチャートである。

【図５】図１の制御動作における再生中フラグの作成手
順の実施例を示すフローチャートである。

【図６】図１の制御動作における同時捕集要求フラグの
作成手順の別の実施例を示すフローチャートである。

【図７】フィルタの単独捕集時と２つのフィルタの同時
捕集時の捕集量と補正差圧との関係を示す線図である。

【図８】本発明の交互捕集、順流交互再生デュアルフィ
ルタタイプの排気微粒子除去装置の一実施例の概略的構
成を示す図である。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関２…排気管２Ａ，２Ｂ…分岐管４…差圧調整リング５Ａ，５Ｂ…フィルタ７…再生用ガス供給管８…燃焼ガス排出管８Ａ…開口部９…エアポンプ１０…差圧センサ１２…凝縮水溜１３…フィン１００…制御回路ａ…分岐部ｂ…合流部ＨＡ，ＨＢ…電気ヒータＶ１…第１の制御弁Ｖ２…第２の制御弁Ｖ３，Ｖ４…チェック弁Ｖ５〜Ｖ８…開閉弁

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に並列に２つのフィ
ルタが設けられ、通常は、一方のフィルタで排気ガス中
のパティキュレートを捕集し、捕集中にフィルタ内の捕
集量を検出する手段により再生時期と判断された時は、
前記一方のフィルタを再生し、他方のフィルタで捕集す
る交互捕集、交互再生を実施し、２つの内の１つのフィ
ルタが待機中に機関が高負荷状態になった時には、この
待機中のフィルタも捕集状態にして同時捕集を実施する
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置において、前記２つのフィルタ各個の捕集量が所定値以上の時は、
機関が高負荷状態になった時の前記同時捕集の頻度を少
なくする手段を設けたことを特徴とするディーゼル機関
の排気微粒子除去装置。
【請求項２】前記同時捕集の頻度を少なくする手段
が、機関が高負荷状態になった時の前記同時捕集手段の
動作頻度を零にすることを特徴とする請求項１に記載の
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置。