JP3017601B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化装置
に関し、特に、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれる
パティキュレートをフィルタで捕集除去し、このフィル
タに捕集されたパティキュレートを燃焼させて再生する
ことによってフィルタを繰り返し利用する内燃機関の排
気浄化装置におけるフィルタの溶損を防止することがで
きる内燃機関の排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関、特に、ディーゼル
機関の排気ガス中には、カーボンを主成分とする排気微
粒子（パティキュレート）が含まれており、排気黒煙の
原因となっている。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】このように、排気ガス中のパティキュレー
トをフィルタによって除去する内燃機関の排気浄化装置
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通気性が次第に失われ、
機関性能が低下することになるため、定期的にフィルタ
内に捕集されたパティキュレートを燃焼させて再生する
必要がある。

【０００４】一般に、従来の内燃機関の排気浄化装置で
は、パティキュレートフィルタの通気性が失われてフィ
ルタの上流側の排気ガスの圧力が下流側の圧力よりも所
定値以上に大きくなった時（差圧が所定値以上になった
時）を圧力センサによって検出し、パティキュレートの
再生処理が行われるようになっている。この再生処理
は、通常フィルタの近傍に設けられた電気ヒータに通電
したり、バーナに点火して捕集されたパティキュレート
に着火させ、フィルタの近傍のエアポンプから２次空気
のような再生用ガスを流してパティキュレートを燃焼さ
せることにより行われる。

【０００５】このように、通常は電気ヒータやバーナに
よって捕集されたパティキュレートに着火させて再生を
行うのであるが、通電によるバッテリ消費等を防ぐため
に、排気ガスの温度が高い時、捕集量の多いフィルタに
排気ガスを流入させ、排気熱によってフィルタを再生す
るデュアルタイプの内燃機関の排気浄化装置が提案され
ている（特開昭６０−１８４９１７号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開昭６０
−１８４９１７号公報の内燃機関の排気浄化装置では、
捕集量の多いパティキュレートフィルタに高温の排気ガ
スを流入させてパティキュレートに着火させるため、そ
の後に機関が減速運転をした時、排気ガス中の空気の量
が多くなると、パティキュレートが一気に燃え上がり、
燃焼温度が過度に上昇してフィルタが溶損してしまう恐
れがあった。また、機関がその後しばらく減速運転を行
わない場合でも、単に高温の排気ガスをパティキュレー
トが捕集されたフィルタに流入させただけでは、排気ガ
ス中の酸素量が少ないため、期待したほどフィルタは再
生できず、多量のパティキュレートが燃え残ってしまう
恐れもあった。

【０００７】そこで、本発明は前記従来の内燃機関の排
気浄化装置の有する課題を解消し、高温の排気ガスによ
るフィルタの溶損を防止することができる排気浄化装置
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
明の第１の形態の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関
の排気通路の一部に複数の分岐通路が設けられ、各分岐
通路内にパティキュレート捕集用のフィルタがそれぞれ
備えられ、各分岐通路の分岐部近傍にはそれぞれ流路切
換弁が設けられ、複数のフィルタによりパティキュレー
トを捕集する内燃機関の排気浄化装置において、排気ガ
スの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、排気ガス
温度が所定値以上の時、少なくとも１個の前記フィルタ
に排気ガスが流入しないように前記流路切換弁を切り換
える第１の流路切換手段と、第１の流路切換手段の作動
後、排気ガス中の酸素濃度が所定値以上になったら、前
記第１の流路切換手段により排気ガスを流入させていな
かった前記フィルタにのみ排気ガスが流入するように前
記流路切換弁を切り換える第２の流路切換手段とを設け
たことを特徴としている。

【０００９】また、本発明の第２の形態の内燃機関の排
気浄化装置は、内燃機関の排気通路の一部に複数の分岐
通路が設けられ、各分岐通路内にパティキュレート捕集
用のフィルタがそれぞれ備えられ、各分岐通路の分岐部
の近傍に流路切換弁が設けられ、この流路切換弁が切り
換えられて前記複数の分岐通路の一方、又は他方に排気
ガスが交互に流入されることにより、前記各分岐通路の
フィルタにより交互にパティキュレートを捕集する、又
は交互にフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置
において、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出
手段と、排気ガス温度が所定値以上の時、排気ガスを流
入させていた捕集中の前記フィルタ、および再生中の前
記フィルタに排気ガスが流入しないように前記流路切換
弁を切り換え、排気ガスを流入させていなかったその他
のフィルタに排気ガスを流入させる流路切換手段とを設
けたことを特徴としている。

【００１０】なお、この第２の形態の内燃機関の排気浄
化装置では、更に、捕集中のフィルタの捕集量を検出す
る捕集量検出手段と、捕集中のフィルタの捕集量が所定
値未満の時は、排気ガス温度が所定値以上であっても、
前記流路切換手段に作動を行わせない流路切換動作抑止
手段とを設けても良いものである。

【００１１】

【作用】本発明の第１の形態の内燃機関の排気浄化装置
によれば、排気ガスの温度と排気ガス中の酸素濃度が検
出され、排気ガス温度が所定値以上の時、少なくとも１
個のフィルタに排気ガスが流入しないように、フィルタ
を内装する複数の分岐通路の分岐部にある流路切換弁が
切り換えられ、この流路切換手段の作動後、排気ガス中
の酸素濃度が所定値以上になったら、切り換え前の状態
になるように流路切換弁を切り換えられるので、温度が
上がっているフィルタに高い濃度の酸素が供給されず、
フィルタの溶損が防止される。

【００１２】また、本発明の第２の形態の交互捕集、交
互再生する内燃機関の排気浄化装置によれば、排気ガス
の温度が検出され、排気ガス温度が所定値以上の時、捕
集中のまたは再生中のフィルタに排気ガスが流入しない
ように、フィルタを内装する複数の分岐通路の分岐部に
ある流路切換弁が切り換えられ、その他のフィルタに排
気ガスが流入される。この結果、捕集量の少ないフィル
タに高温の排気ガスが流れ、捕集側のフィルタが溶損す
る恐れがない。

【００１３】なお、この第２の形態の内燃機関の排気浄
化装置では、捕集中のフィルタの捕集量を検出し、捕集
中のフィルタの捕集量が所定値未満の時は、排気ガス温
度が所定値以上であっても流路切り換えを行わせないよ
うにしても良い。

【００１４】

【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は本発明による逆流交互再生デュアル
フィルタタイプの排気浄化装置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エンジ
ンの排気浄化装置では、エンジン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３Ａ，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。この第１フィル
タ５Ａ及び第２フィルタ５Ｂとしては、多数のフィルタ
セルを備えたハニカムフィルタが使用され、各フィルタ
セルの排気上流端と下流端は交互にプラグによって栓詰
めされている。従って、この第１フィルタ５Ａ及び第２
フィルタ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。

【００１５】また、分岐管２Ａ及び２Ｂの分岐部ａの上
流側には、Ｏ₂ センサＳＯ２、排気ガス温度センサＳ
Ｔ、および圧力センサＳＰＵが設けられ、合流部ｂの下
流側には圧力センサＳＰＤが設けられている。そして、
第１，第２フィルタ５Ａ，５Ｂの上下流の圧力差（差
圧）は圧力センサＳＰＵとＳＰＤの出力がＥＣＵ（制御
回路）１００に入力されて求められる。制御回路１００
はこの差圧によって第１、第２フィルタ５Ａ，５Ｂの再
生時期を決定する。

【００１６】一方、第１、第２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ＳＷ
Ａ，ＳＷＢを介してバッテリ１１に接続されている。更
に、この図には示されていないが、車両の速度を検出す
る車速センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度セ
ンサが設けられており、車速センサからの車速信号Ｖと
アクセル開度センサからのアクセル開度信号θも制御回
路１００に入力されている。

【００１７】この第１、第２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第１フィルタ５Ａあるいは第２
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２Ａ，２Ｂの合流部ｂに再生用ガス供
給口１７が設けられており、この再生用ガス供給口１７
には、途中に開閉弁Ｖ３の設けられた再生用ガス供給通
路７を通じて電動エアポンプ９から再生用ガスとして２
次空気が供給されるようになっている。この電動エアポ
ンプ９と開閉弁Ｖ３は共に制御回路１００によって駆動
制御される。また、分岐管２Ａ，２Ｂの分岐部ａに再生
用ガス排出口１８が設けられており、この再生用ガス排
出口１８には、一端が大気に開放され、途中に開閉弁Ｖ
４の設けられた再生用ガス排出通路８が接続されてい
る。この開閉弁Ｖ４も制御回路１００によって駆動制御
されるようになっている。

【００１８】そして、再生用ガス排出口１８が開口する
分岐部ａには、分岐部ａの上流側の排気管２、分岐管２
Ａ，２Ｂ、および再生用ガス排出口１８の接続を切り換
える第１制御弁Ｖ１が設けられ、再生用ガス供給口１７
が開口する合流部ｂには、合流部ｂの下流側の排気管
２、分岐管２Ａ，２Ｂ、および再生用ガス供給口１７の
接続を切り換える第２制御弁Ｖ２が設けられている。

【００１９】この第１、第２制御弁Ｖ１，Ｖ２は共に制
御回路（ＥＣＵ）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第１、第
２制御弁Ｖ１，Ｖ２は連動して実線位置ハ、破線位置
ロ、および一点鎖線位置イに位置決めされる。弁Ｖ１〜
Ｖ４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。

【００２０】図１０および図１１はこれら第１の制御弁
Ｖ１と第２の制御弁Ｖ２の実際の構成の一例を示すもの
である。第１の制御弁Ｖ１および第２の制御弁Ｖ２には
例えばバタフライ弁が使用され、再生用ガス排出口１８
および再生用ガス供給口１７の開口部の近傍に設けられ
た回転軸１０ａ，１１ａを中心に弁体１０ｂ，１１ｂが
回動することにより、再生用ガス排出口１８および再生
用ガス供給口１７を分岐管２Ａ，２Ｂの何れか一方側に
開口させることができるようになっている。

【００２１】第１の制御弁Ｖ１と第２の制御弁Ｖ２の実
線位置ハは捕集状態の位置であり、エンジン１からの排
気ガスは第１、第２パティキュレートフィルタ５Ａ，５
Ｂを流れ、マフラー６を通って大気中に排出される。こ
の時、開閉弁Ｖ３，４は閉弁している。また、一点鎖線
位置イは第１フィルタ５Ａが再生される時の位置であ
り、エンジン１からの排気ガスは第２フィルタ５Ｂのみ
を流れ、マフラー６を通って大気中に排出される。この
時、開閉弁Ｖ３，４は開弁すると共にヒータＨＡに通電
が行われ、エアポンプ９からの再生用ガスが供給口１７
から第１フィルタ５Ａを流れてパティキュレートの燃焼
を助け、燃焼ガスが排出口１８から大気中に排出され
る。更に、破線位置ロは第２フィルタ５Ｂが再生される
時の位置であり、エンジン１からの排気ガスは第１フィ
ルタ５Ａのみを流れ、マフラー６を通って大気中に排出
される。この時、開閉弁Ｖ３，４は開弁開弁すると共に
ヒータＨＢに通電が行われ、エアポンプ９からの再生用
ガスが供給口１７から第２フィルタ５Ｂを流れてパティ
キュレートの燃焼を助け、燃焼ガスが排出口１８から大
気中に排出される。

【００２２】以上のように構成されたディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置２０におけて、排気ガス温度が高くな
った場合の第１の実施例の制御について図２(b) を用い
て説明する。なお、図２(a) に示すように、排気温度
Ｔ、酸素濃度Ｏ₂ 、車速Ｖ、アクセル開度θ、およびフ
ィルタ５Ａ, ５Ｂの上流側と下流側の差圧ΔＰは、所定
時間毎に読み込まれているものとする。

【００２３】この第１の実施例では、前述のように、第
１、第２パティキュレートフィルタ５Ａ，５Ｂにより捕
集が行われる。従って、ステップ２０１では、第１の制
御弁Ｖ１と第２の制御弁Ｖ２は実線位置ハに制御され
る。ステップ２０２では、差圧ΔＰによりフィルタが再
生時期か否かが判定され、再生時期の時はステップ２０
３に進んでフィルタの再生処理が行われる。この再生処
理は本発明の主題ではないのでその説明を省略する。

【００２４】再生時期でない時はステップ２０４に進
み、排気ガス温度Ｔが６００℃を越えたか否かが判定さ
れる。Ｔ≦６００℃の場合はステップ２０２に戻り、Ｔ
＞６００℃の場合はステップ２０５に進んでこの状態が
１０秒間継続したか否かが判定される。１０秒間継続し
ていない時はステップ２０２に戻り、１０秒間継続した
時はステップ２０６に進んで第１の制御弁Ｖ１と第２の
制御弁Ｖ２が破線の位置イに制御される。この結果、高
温の排気ガスは第２パティキュレートフィルタ５Ｂのみ
に流れるようになり、第２パティキュレートフィルタ５
Ｂが着火する。

【００２５】ステップ２０７では機関が減速状態になっ
たか否かが判定される。この減速状態は、機関速度Ｖが
５０％低下した場合、アクセル開度θの戻し量が５０％
以上、或いはＯ₂ 濃度が５０％以上増加した場合をもっ
て判定される。そして、機関が減速状態になった場合は
ステップ２０８に進み、第１の制御弁Ｖ１と第２の制御
弁Ｖ２が破線位置ロに制御される。この結果、高温の排
気ガスで着火した第２パティキュレートフィルタ５Ｂに
は酸素を多く含んだ減速状態の排気ガスが流れず、排気
ガスは第１パティキュレートフィルタ５Ａに流れるよう
になる。従って、第２パティキュレートフィルタ５Ｂ内
のパティキュレートが一気に燃え上がることはない。

【００２６】機関が減速状態でない場合およびステップ
２０８の処理の後はステップ２０９に進み、排気ガス温
度Ｔが５００℃未満か否かが判定される。Ｔ≧５００℃
の時はステップ２０７に戻るが、Ｔ＜５００℃の場合は
ステップ２１０に進み、この状態が１０秒間継続したか
否かが判定される。１０秒経過していない時はステップ
２０９に戻り、１０秒経過後はステップ２１１に進んで
第１の制御弁Ｖ１と第２の制御弁Ｖ２が捕集状態の位置
ハに制御されてこのルーチンを終了する。

【００２７】このように、第１の実施例の内燃機関の排
気浄化装置では、排気温度が６００°Ｃを越えた高温に
なったら、一方のパティキュレートフィルタに排気ガス
が流入せず、その後に排気ガス中の酸素濃度が所定値以
上になったら、高温の排気ガスが流入していなかった他
方のフィルタに酸素を多く含む排気ガスが流れるように
なるため、温度が上がっているフィルタに高い濃度の酸
素が供給されることがなく、このフィルタの溶損が防止
される。

【００２８】以上説明した実施例では、図１の逆流交互
再生デュアルフィルタタイプの排気浄化装置２０におけ
る第１の制御弁Ｖ１と第２の制御弁Ｖ２の実線位置ハは
捕集状態の位置であり、２つのフィルタ５Ａ，５Ｂで同
時にパティキュレートを捕集していたが、２つのフィル
タ５Ａ，５Ｂで交互にパティキュレートを捕集し、捕集
量が所定量になった後の再生も交互に行うことも行われ
ている。次に説明する本発明の第２の実施例は、図１の
システムにおいて交互捕集、交互再生を行う内燃機関の
排気浄化装置における高温の排気ガスに対する制御であ
る。

【００２９】図３に示す第２の実施例では、前述のよう
に、第１、第２パティキュレートフィルタ５Ａ，５Ｂに
より交互に捕集が行われる。そして、この制御では第
１、第２パティキュレートフィルタ５Ａ，５Ｂのいずれ
か一方が再生処理中の時は制御が行われないので、まず
ステップ３０１においてフィルタ５Ａまたは５Ｂが再生
中か否かが判定され、再生中の時はこのルーチンを終了
する。

【００３０】一方、いずれのフィルタも再生中でない時
にはステップ３０２に進み、排気ガス温度Ｔが６００℃
を越えたか否かが判定される。Ｔ≦６００℃の場合は現
状維持のままこのルーチンを終了し、Ｔ＞６００℃の場
合はステップ３０３に進んでこの状態が１０秒間継続し
たか否かが判定される。１０秒間継続していない時はス
テップ３０２に戻り、１０秒間継続した時はステップ３
０４に進む。

【００３１】ステップ３０４では、現在捕集状態にある
のはフィルタ５Ａかフィルタ５Ｂかが判定される。フィ
ルタ５Ａが捕集中の場合はステップ３０５に進み、第１
の制御弁Ｖ１と第２の制御弁Ｖ２が破線の位置イに制御
される。この結果、高温の排気ガスは、これまで捕集の
行われていなかった第２パティキュレートフィルタ５Ｂ
に流れるようになる。逆に、フィルタ５Ｂが捕集中の場
合はステップ３０９に進み、第１の制御弁Ｖ１と第２の
制御弁Ｖ２が破線の位置ロに制御される。この結果、高
温の排気ガスは、これまで捕集の行われていなかった第
１パティキュレートフィルタ５Ａに流れるようになる。
この結果、捕集中のフィルタに高温の排気ガスが流れ込
むことがなくなり、捕集中のフィルタ内のパティキュレ
ートの着火が防止され、その後の機関の減速運転等によ
る酸素を多く含んだ排気ガスで捕集されたパティキュレ
ートが一気に燃え上がることがなく、フィルタの溶損の
恐れがなくなる。

【００３２】ステップ３０５の後のステップ３０６，３
０７およびステップ３０９の後のステップ３１０，３１
１は、高温の排気ガス温度が低下したか否かを判定する
ものである。従って、ステップ３０６，３１０では排気
ガス温度Ｔが５００℃未満か否かが判定され、Ｔ≧５０
０℃の時はこの判定が継続され、Ｔ＜５００℃の場合は
ステップ３０７，３１１に進み、この状態が１０秒間継
続したか否かが判定される。１０秒経過していない時は
ステップ３０６，３１０に戻り、１０秒経過後はステッ
プ３０８，３１２に進んで第１の制御弁Ｖ１と第２の制
御弁Ｖ２が元の捕集状態の位置（ステップ３０８では位
置ロ、ステップ３１２では位置イ）に制御されてこのル
ーチンを終了する。

【００３３】このように、第２の実施例の内燃機関の排
気浄化装置では、排気温度が高温になったら、捕集側の
パティキュレートフィルタに排気ガスが流入しなくな
り、その後に排気ガス温度が低下したら元の捕集状態に
戻るようになっているので、高温の排気ガスは捕集量の
少ないフィルタに流れることになり、捕集側のフィルタ
の溶損が防止される。

【００３４】図４に示す本発明の第３の実施例は、図３
において説明した第２の実施例の変形実施例であり、第
２の実施例と同様に、図１のシステムにおいて交互捕
集、交互再生を行う内燃機関の排気浄化装置における高
温の排気ガスに対する制御である。この第３の実施例が
第２の実施例と異なる点は、排気ガスが高温になっも捕
集側のフィルタ内にパティキュレートが少量しか捕集さ
れていない時は、高温排気ガスの流れを変更しないよう
にした点のみである。これは、たとえ高温の排気ガスに
よって捕集中のパティキュレートが着火しても、パティ
キュレートの捕集量が少ないためにフィルタの溶損の恐
れがないためである。

【００３５】従って、第３の実施例の制御は第２の実施
例のステップ３０３とステップ３０４の間にステップ４
０１が挿入されただけであるので、第２の実施例と同じ
ステップには同じステップ番号を付してその説明を省略
し、挿入されたステップ４０１についてのみ説明する。
ステップ４０１は、排気ガス温度が６００℃を越えた状
態が１０秒間以上継続した後に行われるものであり、こ
こでは捕集中のフィルタの前後差圧ΔＰが基準値Ｐ１を
越えたか否かが判定される。この基準値Ｐ１は、図５に
示すように、横軸に捕集量、縦軸に差圧をとった時に、
予熱溶損の恐れのある捕集量がフィルタ内にあった時の
フィルタ前後差圧である。よって、ステップ４０１では
差圧ΔＰがこの基準値Ｐ１以下であれば、たとえフィル
タ内のパティキュレートが着火して燃焼してもフィルタ
に溶損の恐れがないので、現状維持のままこのルーチン
を終了し、溶損の恐れのあるΔＰ＞Ｐ１の場合のみステ
ップ３０４以降に進み、第２の実施例同様に高温の排気
ガスが捕集中でないフィルタに流される。

【００３６】次に、本発明の第４の実施例について説明
するが、この実施例は図１に示した排気浄化装置２０の
フィルタ５Ａ，５Ｂの分岐部ａまでの上流側に、電動エ
アポンプ９から２次空気供給通路７Ａ，７Ｂを通じて２
次空気が供給されるようになっている図６に示す排気浄
化装置２０′において実現される。そして、２次空気供
給通路７Ａ，７Ｂの途中には、制御回路１００によって
開閉制御される開閉弁Ｖ５，Ｖ６がそれぞれ設けられて
いる。排気浄化装置２０′のその他の構成は図１に示し
た排気浄化装置２０の構成と同じであるので、同じ構成
部材には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００３７】ここで説明する第４の実施例（図７参照）
は、前述の第２の実施例において、フィルタ５Ａ，５Ｂ
の何れかが再生中でなく、かつ捕集中のフィルタの中の
パティキュレートの捕集量が溶損の恐れのある所定値よ
りも少ない時、排気ガスが高温になったらこの排気ガス
温度を更に上昇させて捕集したパティキュレートを積極
的に燃焼して除去してしまうものである。従って、捕集
中のフィルタの中のパティキュレートの捕集量が溶損の
恐れのある所定値よりも多い時の制御は第２の実施例の
制御のステップ３０１〜ステップ３１２と同じであるの
で、同じ制御部分には同じステップ番号を付してその説
明を省略する。

【００３８】第４の実施例が第２の実施例の制御と異な
る点は、ステップ３０１の後にフィルタの捕集量を判定
するステップ７０１が設けられている点であり、以後、
このステップ７０１における判定がＮＯとなった場合に
ついてのみ説明する。ステップ７０１において捕集中の
フィルタの中のパティキュレートの捕集量が溶損の恐れ
のある所定値よりも少ない（ΔＰ≦Ｐ１）と判定された
時はステップ７０２に進み、排気ガス温度Ｔが４５０℃
を越えたか否かが判定される。そして、Ｔ≦４５０℃の
時は現状維持のままこのルーチンを終了し、Ｔ＞４５０
℃の時はステップ７０３においてこの状態が２０秒以上
継続したか否かが判定される。Ｔ＞４５０℃の状態が２
０秒に満たない場合はステップ７０２に戻り、２０秒以
上経過した場合はステップ７０４に進む。

【００３９】ステップ７０４では噴射ポンプのタイマ
（図示せず）が遅角され、排気ガス温度がパティキュレ
ートの自己再生が行える温度まで強制的に上昇させられ
る。そして、燃焼を助けるために電動エアポンプ９がオ
ンされると共に、捕集中のフィルタ側の開閉弁Ｖ５また
はＶ６が開弁されて自己再生状態になる。続くステップ
７０５はこの後に排気ガス温度が６００℃より低下した
か否かを判定するものであり、低下していない場合はこ
の自己再生状態が継続される。ステップ７０５において
Ｔ＜６００℃と判定された場合はステップ７０６に進
み、この状態が１０秒間継続したか否かが判定される。
Ｔ＜６００℃の状態が１０秒間継続しない場合はステッ
プ７０５に戻り、１０秒間継続した場合はステップ７０
７に進んで電動エアポンプ９がオフされると共に、開弁
状態にあった開閉弁Ｖ５またはＶ６が閉弁されてこのル
ーチンを終了する。

【００４０】以上のように、この実施例では、捕集量が
少ない時に排気ガス温度が所定温度以上に上昇したら、
機関の遅角制御によって排気ガス温度が更に上昇させら
れ、２次空気の供給によって捕集状態のパティキュレー
トが強制的に燃焼させられるので再生インターバルが長
くなり、通常の再生手段の作動回数が低減される。最後
に、本発明の第５の実施例について説明するが、この実
施例は図８に示した排気浄化装置３０において実現され
る。図８において、１はディーゼル機関、２は排気ガス
通路、３は排気ガス通路２の一部に設けられたパティキ
ュレートフィルタ５を収納するためのケーシング、４は
パティキュレートフィルタ５をバイパスする排気バイパ
ス通路、７は２次空気供給通路、８は燃焼ガス排出通
路、９は２次空気を供給する電動エアポンプ、１１はバ
ッテリ、１００は制御回路、ＳＷは電気ヒータＨに通電
するためのヒータスイッチ、ＳＰＵはパティキュレート
フィルタ５の排気ガス流入側の通路２内に設けられた圧
力センサ、ＳＰＤはパティキュレートフィルタ５の排気
ガス流出側の通路２内に設けられた圧力センサ、ＳＴは
パティキュレートフィルタ５の入口側に設けられた温度
センサ、Ｖ７は排気通路２と排気バイパス通路４とを切
り換える切換弁、Ｖ８は排気バイパス通路４の出口に設
けられた出口切換弁、Ｖ９は燃焼ガス排出通路８の開閉
弁、Ｖ１０は２次空気供給通路７の開閉弁である。

【００４１】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ＲＡＭ、読
み出し専用メモリＲＯＭ、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。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の排気ガス経路の上流側と下流側の排気ガス
の圧力を検出する圧力センサＳＰＵ，ＳＰＤからの圧力
検出信号、温度センサＳＴからのフィルタ入口温度検出
信号、図示しない回転数センサからの機関回転数信号Ｎ
ｅや図示しないアクセルペダルからのアクセル開度信号
θ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（図示せず）からの信号等
が入力される。

【００４２】通常の排気ガス中のパティキュレート捕集
時には、各弁Ｖ７〜Ｖ１０は実線の位置に制御されてお
り、ディーゼル機関１から排出された排気ガスは、ケー
シング３に内蔵されたパティキュレートフィルタ５によ
ってパティキュレートが除去され、図示しないマフラを
介して大気中に放出される。一方、パティキュレートフ
ィルタ５の前後差圧が再生時期判定値を越えて大きくな
った時は、制御回路１００により弁Ｖ７〜Ｖ１０が実線
の位置から破線の位置に切り換えられ、フィルタ５の再
生動作が行われる。再生動作時には制御回路１００によ
りヒータスイッチＳＷがオンされてヒータＨに通電が行
われ、電動エアポンプ９から２次空気が供給されてフィ
ルタ５内のパティキュレートが燃焼する。

【００４３】以上のように構成された排気浄化装置３０
において、第５の実施例（図９参照）ではまず、ステッ
プ９０１において機関回転数Ｎｅとアクセル開度θが読
み込まれ、これらの値により機関の負荷Ｌが演算され
る。そして、ステップ９０２において機関の負荷Ｌが８
０ｋｇｆ・ｍを越えたか否かが判定される。Ｌ≦８０ｋ
ｇｆ・ｍの時は機関負荷が小さいと判断してこのルーチ
ンを終了し、Ｌ＞８０ｋｇｆ・ｍの時はステップ９０３
に進んでこの状態が１０秒間継続したか否かが判定され
る。１０秒間継続しない時はこのルーチンを終了し、１
０秒間継続した時は機関負荷が大きく、排気ガス温度も
高いと判定されてステップ９０４に進む。ステップ９０
４ではエアポンプ９がオンされ、続くステップ９０５で
は開閉弁Ｖ９のみが開弁された破線位置にされる。

【００４４】ステップ９０６では機関の負荷Ｌが７０ｋ
ｇｆ・ｍを下回ったか否かが判定される。Ｌ≧７０ｋｇ
ｆ・ｍの時は機関負荷が大きいと判断してこのステップ
９０６の判定を繰り返すが、Ｌ＜７０ｋｇｆ・ｍの時は
ステップ９０７に進んでこの状態が１０秒間継続したか
否かが判定される。１０秒間継続しない時はステップ９
０６に戻り、１０秒間継続した時は機関負荷が小さく、
排気ガス温度も低下したと判定されてステップ９０８に
進む。ステップ９０８ではエアポンプ９がオフされ、続
くステップ９０９では開閉弁Ｖ９が閉弁されて実線位置
にされる。

【００４５】このように、第５の実施例では、排気ガス
温度が所定温度以上の時、フィルタ５に２次空気が供給
されるので、フィルタ５への供給酸素量が増え、高温の
排気ガスによってフィルタ５に捕集されたパティキュレ
ートの燃焼が促進され、フィルタ５内のパティキュレー
ト量が減少する。その後、排気ガス温度が所定値未満に
なると、２次空気の供給が停止されるのでパティキュレ
ートが一気に燃えることがなく、更に、この時にはフィ
ルタ５内のパティキュレートの量も減少しているので、
パティキュレートの燃焼が継続されたとしてもフィルタ
温度が溶損に至るまで上昇することもない。

【００４６】なお、この実施例では機関回転数Ｎｅとア
クセル開度θから機関負荷Ｌを演算することによって排
気ガス温度を推定しているが、前述の第１から第４の実
施例のように、排気ガス温度は温度センサＳＴによって
検出しても良いものである。また、この第５の実施例の
制御は、フィルタ５が再生中の時は勿論実行されないも
のである。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の形
態の内燃機関の排気浄化装置では、温度が上昇している
フィルタに高い濃度の酸素が供給されず、フィルタの溶
損が防止され、第２の形態の交互捕集、交互再生する内
燃機関の排気浄化装置では、捕集量の少ないフィルタに
高温の排気ガスが流れ、捕集側のフィルタが溶損する恐
れがなく、更に、本発明の第３の形態の内燃機関の排気
浄化装置では排気ガス温度が高い時に捕集されたパティ
キュレートの燃焼を進行させることができる。この結
果、本発明によれば、高温の排気ガスによるフィルタの
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】本発明を適用する逆流交互再生デュアルフィル
タタイプの排気浄化装置の概略的構成例を示す図であ
る。

【図２】(a) は定期的に更新される検出値を示すフロー
チャート、(b) は本発明の第１の実施例の排気ガス高温
時の制御を示すフローチャートである。

【図３】本発明の第２の実施例の制御を示すフローチャ
ートである。

【図４】本発明の第３の実施例の制御を示すフローチャ
ートである。

【図５】図４の実施例における差圧基準値を説明する線
図である。

【図６】本発明の第４の実施例を適用する逆流交互再生
デュアルフィルタタイプの排気浄化装置の概略的構成例
を示す図である。

【図７】本発明の第４の実施例の制御を示すフローチャ
ートである。

【図８】本発明の第５の実施例を適用する順流再生シン
グルフィルタタイプの排気浄化装置の概略的構成例を示
す図である。

【図９】本発明の第５の実施例の制御を示すフローチャ
ートである。

【図10】図１の第１制御弁の具体的構成例を示す拡大図
である。

【図11】図１の第２制御弁の具体的構成例を示す拡大図
である。

【符号の説明】

２…排気管 ２Ａ，２Ｂ…分岐管 ５，５Ａ，５Ｂ…フィルタ ７…再生用ガス供給通路 ８…再生用ガス排出通路 ９…エアポンプ １７…再生用ガス供給口 １８…再生用ガス排出口 １００…制御回路 ａ…分岐部 ｂ…合流部 Ｈ，ＨＡ，ＨＢ…電気ヒータ ＳＯ２…Ｏ₂ センサ ＳＰＵ，ＳＰＤ…圧力センサ ＳＴ…温度センサ Ｖ１…第１の制御弁 Ｖ２…第２の制御弁 Ｖ３〜Ｖ１０…開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖 守 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 菱沼 修 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−54720（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−253522（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−723（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−37934（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路の一部に複数の分岐
   通路が設けられ、各分岐通路内にパティキュレート捕集
   用のフィルタがそれぞれ備えられ、各分岐通路の分岐部
   の近傍に流路切換弁が設けられ、複数のフィルタにより
   パティキュレートを捕集する内燃機関の排気浄化装置に
   おいて、 排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、 排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、 排気ガス温度が所定値以上の時、少なくとも１個の前記
   フィルタに排気ガスが流入しないように前記流路切換弁
   を切り換える第１の流路切換手段と、 第１の流路切換手段の作動後、排気ガス中の酸素濃度が
   所定値以上になったら、前記第１の流路切換手段により
   排気ガスを流入させていなかった前記フィルタにのみ排
   気ガスが流入するように前記流路切換弁を切り換える第
   ２の流路切換手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路の一部に複数の分岐
   通路が設けられ、各分岐通路内にパティキュレート捕集
   用のフィルタがそれぞれ備えられ、各分岐通路の分岐部
   の近傍に流路切換弁が設けられ、この流路切換弁が切り
   換えられて前記複数の分岐通路の一方、又は他方に排気
   ガスが交互に流入されることにより、前記各分岐通路の
   フィルタにより交互にパティキュレートを捕集する、又
   は交互にフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置
   において、 排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、 排気ガス温度が所定値以上の時、排気ガスを流入させて
   いた捕集中の前記フィルタ、および再生中の前記フィル
   タに排気ガスが流入しないように前記流路切換弁を切り
   換え、排気ガスを流入させていなかったその他のフィル
   タに排気ガスを流入させる流路切換手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、更に、 捕集中のフィルタの捕集量を検出する捕集量検出手段
   と、 捕集中のフィルタの捕集量が所定値未満の時は、排気ガ
   ス温度が所定値以上であっても、前記流路切換手段に作
   動を行わせない流路切換動作抑止手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。