JP5650997B2

JP5650997B2 - 排ガス浄化装置

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Publication number: JP5650997B2
Application number: JP2010268032A
Authority: JP
Inventors: 龍起五十嵐
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: JP2012117454A

Description

本発明は、ターボ過給機付きディーゼルエンジンから排出された排ガス中のパティキュレートをパティキュレートフィルタで捕集して排ガスを浄化する装置に関する。更に詳しくは、上記フィルタに過剰のパティキュレートが堆積しても、フィルタを車両に搭載したまま再生できる装置に関するものである。

従来、この種の排ガス浄化装置として、フィルタによって捕集された自動車用ディーゼルエンジンの排ガス中のパティキュレートを再燃焼させてフィルタを再生させる、ディーゼルパティキュレートフィルタ再生用バーナが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このフィルタ再生用バーナでは、排ガス通路内にパティキュレートを捕集するフィルタが設けられ、このフィルタより排ガス上流側の排ガス通路にフィルタに対向して燃焼筒が設けられる。また燃焼筒の頂部に燃料噴射ノズルが固定され、この燃料噴射ノズルの直下流側に放電型プラグ又はグロープラグが配設される。更に燃料噴射ノズルの燃料入口からの燃料が霧化して噴射され、空気ポンプに連結された２次空気入口からの２次空気にスワーラがスワールを与えて燃料と混合させるように構成される。

このように構成されたフィルタ再生用バーナでは、フィルタの目詰まりにより排ガス通路面積が減少しエンジンの出力低下、燃費悪化を起こすような状態となる前に、捕集されたパティキュレートを自動又は手動で再燃焼させる。具体的には、燃料噴射ノズルの直下流側に配設された放電型プラグ又はグロープラグにより、燃料と２次空気との混合気を着火させる。これにより生成された火炎によって、フィルタに捕集されたパティキュレートを再燃焼させ、フィルタを再生させるようになっている。

また、内燃機関の排気通路に排気浄化手段が設けられ、内燃機関の吸気通路に過給機が設けられ、過給機より吸気下流側かつ内燃機関より吸気上流側の吸気通路と内燃機関より排気下流側かつ排気浄化手段より排気上流側の排気通路とが連通管により連通され、更にこの連通管を流通する気体の流量が流量調整弁により調整されるように構成された内燃機関の排気浄化システムが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

内燃機関の過給圧には要求される圧力（要求圧）があり、この要求圧となるように過給圧が制御される。この過給圧の制御は、吸気通路内の空気を排出して排気浄化手段より排気上流側の排気通路へ供給することにより、排気浄化手段に空気を供給できるようになっている。

実開昭５９−１０３８１６号公報（請求項１、明細書第２頁第１６行〜第３頁第３行、明細書第３頁第７行〜同頁第２０行）特開２００５−４２６０４号公報（請求項１、段落［０００９］、段落［００９５］）

しかし、上記従来の特許文献１に示されたフィルタ再生用バーナでは、エンジンの不具合や想定外の使用条件において、フィルタが規定量を越えた量のパティキュレートを捕集して過捕集状態になった場合、フィルタを車両から取外し、車両外の専用電気炉を用い比較的多くの時間（例えば、６時間以上）を掛けて、フィルタを再生する必要があった。また、上記従来の特許文献２に示された内燃機関の排気浄化システムでは、エンジンの不具合や想定外の使用条件において、排気浄化手段（フィルタ）が規定量を越えた量の粒子状物質（パティキュレート）を捕集して過捕集状態になった場合、排気浄化手段より排気上流側の排気圧力が上昇して過給機の過給圧に近くなったり、或いは過給機の過給圧より高くなって、２次空気（以下、本明細書では燃焼空気という。）の供給不十分に起因して、排気浄化手段における粒子状物質の酸化不良（燃焼不良）となり、結果として排気浄化手段を再生できなくなる場合があった。この場合、排気浄化手段を車両から取外し、車両外の専用電気炉を用い比較的多くの時間（例えば、６時間以上）を掛けて、排気浄化手段を再生する必要があった。

本発明の目的は、パティキュレートフィルタを再生するための燃焼空気として、ターボ過給機で加圧された空気及び車両外部から供給された補助空気を用いて或いはこの補助空気のみを用いて、過捕集状態になったパティキュレートフィルタを比較的簡易に再生できる、排ガス浄化装置を提供することにある。

本発明の第１の観点は、図１に示すように、車両に搭載されたターボ過給機付きディーゼルエンジン１１の排気管１２に設けられ排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ１３と、パティキュレートフィルタ１３より排ガス上流側の排気管１２に設けられ排ガスに対して燃料を噴射し燃焼させるバーナ１４と、バーナ１４に供給する燃料１６の流量を調整する燃料流量調整弁１７と、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａにより圧縮された空気の一部を燃焼空気としてバーナ１４に供給する燃焼空気供給管３６と、バーナ１４に供給する燃焼空気の流量を調整する燃焼空気流量調整弁３７と、パティキュレートフィルタ１３に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ４２と、車両に搭載され温度センサ４２の検出出力に基づいて燃料流量調整弁１７及び燃焼空気流量調整弁３７を制御する車載コントローラ４７とを備えた排ガス浄化装置であって、燃焼空気供給管３６に車両の外部から燃料１６の燃焼補助空気を供給する燃焼補助空気供給手段３８が接続され、燃焼補助空気供給手段３８により供給された燃焼補助空気の流量が燃焼補助空気流量調整機構３８ｃにより調整され、バーナ１４より排ガス上流側の排気管１２にこの排気管１２を開閉する排気ブレーキバルブ４１が設けられ、エンジン１１が動作しているか否かが動作検出センサ４６により検出され、車外コントローラ４８が車載コントローラ４７に接続され、車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８が温度センサ４２の検出出力に基づいて燃料流量調整弁１７、燃焼空気流量調整弁３７及び燃焼補助空気流量調整機構３８ｃを制御し、かつ車載コントローラ４７が動作検出センサ４６の検出出力に基づいて排気ブレーキバルブ４１を制御するように構成されたことを特徴とする。

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、パティキュレートフィルタ１３によるパティキュレートの堆積量を検出する堆積量センサ４３が排気管１２に設けられ、車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８が温度センサ４２及び堆積量センサ４３の各検出出力に基づいて燃料流量調整弁１７、燃焼空気流量調整弁３７及び燃焼補助空気流量調整機構３８ｃを制御するように構成されたことを特徴とする。

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に図２及び図３に示すように、燃焼補助空気供給手段３８が、燃焼補助空気を発生するブロア３８ａと、この燃焼補助空気をバーナ１４に供給する燃焼補助空気供給管３８ｂとを有し、燃焼空気供給管３６に燃焼補助空気供給管３８ｂを接続するための接続口３６ｂが設けられ、この接続口３６ｂがエンジン１１の通常の運転時にプラグ３６ｅにより塞がれるように構成されたことを特徴とする。

本発明の第１の観点の排ガス浄化装置では、エンジンの不具合や想定外の使用条件において、フィルタが規定量を越えた量のパティキュレートを捕集して過捕集状態になった場合、車両の燃焼空気供給管に車両外部の燃焼補助空気供給手段を接続し、車載コントローラが温度センサの検出出力に基づいて燃料流量調整弁及び燃焼空気流量調整弁を制御する。このときターボ過給機のコンプレッサにより圧縮された空気の一部が燃焼空気として燃焼空気供給管に供給されるとともに、車両外部の燃焼補助空気供給手段からの燃焼補助空気が燃焼空気供給管に供給されるので、これらの混合空気が不足することなくバーナに供給される。この結果、バーナに供給された燃料が比較的良好な空燃比及び温度で燃焼するので、過捕集状態になったパティキュレートフィルタを比較的短い時間で比較的容易に再生できる。

また、車載コントローラ及び車外コントローラが温度センサの検出出力に基づいて燃料流量調整弁、燃焼空気流量調整弁及び燃焼補助空気流量調整弁を制御するので、最適な量の燃焼空気及び燃焼補助空気がバーナに供給される。この結果、バーナに供給された燃料が更に効率良く最適な空燃比及び温度で燃焼するので、過捕集状態になったパティキュレートフィルタを更に短い時間で更に容易に再生できる。更に、動作検出センサがエンジンの停止を検出すると、車載コントローラが動作検出センサの検出出力に基づいて排気ブレーキバルブを閉止するので、バーナによる燃焼ガスがターボ過給機やエンジンに流入するのを排気ブレーキバルブにより阻止できる。

本発明の第２の観点の排ガス浄化装置では、車載コントローラ及び車外コントローラが温度センサ及び堆積量センサの各検出出力に基づいて燃料流量調整弁、燃焼空気流量調整弁及び燃焼補助空気流量調整弁を制御するので、フィルタへのパティキュレートの堆積量に応じたバーナによる最適な燃料の燃焼を可能にするとともに、フィルタに堆積したパティキュレートが全て燃焼したときにバーナを自動的に停止することができる。

本発明の第３の観点の排ガス浄化装置では、燃焼補助空気供給管を燃焼空気供給管に接続しないときに、燃焼空気供給管の接続口をプラグにより塞ぐので、燃焼空気供給管からの排ガスの漏れを防止できるとともに、燃焼補助空気供給管の燃焼空気供給管への着脱を比較的容易に行うことができる。

本発明実施形態の排ガス浄化装置の構成図である。図１のＡ部拡大断面図である。燃焼空気供給管の接続口をプラグにより塞いだ状態を示す図２に対応する拡大断面図である。

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ディーゼルエンジン１１の排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジン１１の排気管１２に設けられたパティキュレートフィルタ１３と、パティキュレートフィルタ１３より排ガス上流側の排気管１２に設けられたバーナ１４と、バーナ１４に供給する燃料１６の流量を調整する燃料流量調整弁１７とを備える。上記排気管１２の一端は排気マニホルド１８を通してエンジン１１の排気ポートに接続され、排気管１２の他端は開放される。エンジン１１の吸気管１９の一端は吸気マニホルド２１を通してエンジン１１の吸気ポートに接続され、吸気管１９の他端にはエアクリーナ（図示せず）が取付けられる。また吸気管１９には、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａと、ターボ過給機２２により圧縮された吸気を冷却するインタクーラ２３とがそれぞれ設けられ、排気管１２にはターボ過給機２２のタービン２２ｂが設けられる。図示しないが、コンプレッサ２２ａは、コンプレッサケース内にコンプレッサホイールを回転可能に設けて構成され、タービン２２ｂは、タービンケース内にタービンホイールを回転可能に設けて構成され、これらのホイールはシャフトにより連結される。エンジン１１から排出される排ガスのエネルギによりタービンホイール及びシャフトを介してコンプレッサホイールが回転し、このコンプレッサホイールの回転により吸気管１９内の吸入空気が圧縮されるように構成される。

パティキュレートフィルタ１３は、コージェライトのようなセラミックスからなる多孔質の隔壁１３ａで仕切られた多角形断面を有する。このフィルタ１３はこれらの隔壁１３ａにより多数の互いに平行に形成された貫通孔１３ｂの相隣接する入口部１３ｃと出口部１３ｄを封止部材１３ｅにより交互に封止することにより構成される。このフィルタ１３では、フィルタ１３の入口部１３ｃから導入されたエンジン１１の排ガスが多孔質の隔壁１３ａを通過する際に、この排ガスに含まれるパティキュレートが捕集されて、出口部１３ｄから排出されるようになっている。なお、上記フィルタ１３は、ターボ過給機２２のタービン２２ｂより排ガス下流側の排気管１２に接続された大径の円筒状のフィルタハウジング２４に収容される。

バーナ１４は、軽油等の燃料１６と空気との混合ガスを排ガスに対して噴射する噴射ノズル１４ａと、この混合ガスを燃焼させる着火手段１４ｂとを有する。フィルタハウジング２４の排ガス上流端には、このフィルタハウジング２４より小径であって排気管１２より大径の円筒状のバーナ保炎器２６が接続され、このバーナ保炎器２６のフィルタハウジング２４への接続端とは反対側の端面近傍の外周面に排気管１２が接続される。また噴射ノズル１４ａは、バーナ保炎器２６のフィルタハウジング２４への接続端とは反対側の端面にフィルタ１３に向って設けられる。更に着火手段２４ｂは、所定の高電圧を印加することにより放電火花を発する一対の放電端子が設けられた点火プラグ等により構成され、上記噴射ノズル１４ａ近傍のバーナ保炎器２６に設けられる。なお、上記フィルタハウジング２４及びバーナ保炎器２６は排気管１２の一部を構成する。また、図１中の符号２７及び２８は、バーナ１４からの火炎及び熱風をフィルタ１３の前面に均一に吹き付けるための整流板である。

また、車両には燃料１６を貯留する燃料タンク２９が搭載され、この燃料タンク２９は燃料供給管３１を介して上記噴射ノズル１４ａに接続される。また燃料供給管３１には燃料ポンプ３２と上記燃料流量調整弁１７とが設けられる。燃料ポンプ３２は燃料タンク２９内の燃料１６を噴射ノズル１４ａに圧送するように構成される。また燃料流量調整弁１７は噴射ノズル１４ａへの燃料１６の流量を調整するように構成される。具体的には、燃料流量調整弁１７は第１〜第３ポート１７ａ〜１７ｃを有する三方弁であり、第１ポート１７ａは燃料ポンプ３２の吐出口に接続され、第２ポート１７ｂは噴射ノズル１４ａに接続され、第３ポート１７ｃは戻り管３４を介して燃料タンク２９に接続される。燃料流量調整弁１７がオンすると、燃料ポンプ３２により圧送された燃料１６が第１ポート１７ａ及び第２ポート１７ｂを通って噴射ノズル１４ａに供給され、燃料流量調整弁１７がオフすると、燃料ポンプ３２により圧送された燃料１６が第１ポート１７ａ、第３ポート１７ｃ及び戻り管３４を通って燃料タンク２９に戻されるように構成される。

一方、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａより吸気下流側であってインタクーラ２３より吸気上流側の吸気管１９に燃焼空気供給管３６の一端が接続され、バーナ保炎器２６のフィルタハウジング２４への接続端とは反対側の端面に燃焼空気供給管３６の他端が接続される。この燃焼空気供給管３６は、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａにより圧縮された空気の一部を燃焼空気としてバーナ１４に供給するために設けられ、この燃焼空気供給管３６には、バーナ１４に供給する燃焼空気の流量を連続的に又は段階的に調整する燃焼空気流量調整弁３７が設けられる。また燃焼空気流量調整弁３７より燃焼空気下流側の燃焼空気供給管３６には、バーナ１４により燃料１６を燃焼するための燃焼補助空気を車両の外部から供給する燃焼補助空気供給手段３８が接続される。なお、この実施の形態では、燃焼空気流量調整弁３７として、バーナ１４に供給する燃焼空気の流量を連続的に又は段階的に調整する調整弁を挙げたが、適宜オンオフして間欠的に燃焼空気供給管３６を開閉することにより、バーナ１４に供給する燃焼空気の流量を調整する調整弁（開閉弁）でもよい。

燃焼補助空気供給手段３８は、この実施の形態では、車両のディーラーの整備工場に設置され、燃焼補助空気（圧縮空気）を発生するブロア３８ａと、このブロア３８ａにより発生した燃焼補助空気（圧縮空気）をバーナ１４に供給する燃焼補助空気供給管３８ｂと、燃焼補助空気供給管３８ｂを流れる燃焼補助空気の流量を調整する燃焼補助空気流量調整機構３８ｃとを有する。ブロア３８ａの吸入口にはエアフィルタ３８ｄが取付けられる。また燃焼補助空気供給管３８ｂの一端はブロア３８ａの出口に接続され、燃焼補助空気供給管３８ｂの他端は燃焼空気流量調整弁３７より燃焼空気下流側の燃焼空気供給管３６に接続される。具体的には、図２に詳しく示すように、燃焼空気流量調整弁３７より燃焼空気下流側の燃焼空気供給管３６には短管３６ａが溶着され、この短管３６ａの先端には接続口３６ｂが設けられる。接続口３６ｂにはテーパ雌ねじ３６ｃが形成され、このテーパ雌ねじ３６ｃには、ニップル３６ｄ（図２）又はプラグ３６ｅ（図３）が螺合可能に構成される。フィルタ１１が規定量を越えた量のパティキュレートを捕集して過捕集状態になったときに、接続口３６ｂのテーパ雌ねじ３６ｃにニップル３６ｄが螺合され、このニップル３６ｄの先端部には燃焼補助空気供給管３８ｂが螺合される。即ち、接続口３６ｂにニップル３６ｄを介して燃焼補助空気供給管３８ｂが接続される。またエンジン１１の通常の運転時には、接続口３６ｂのテーパ雌ねじ３６ｃにプラグ３６ｅを螺合して、この接続口３６ｂは塞がれる。

更に、上記燃焼補助空気流量調整機構３８ｃは、この実施の形態では、燃焼補助空気供給管３８ｂに設けられた燃焼補助空気流量調整弁３８ｃである。即ち、この燃焼補助空気流量調整弁３８ｃにより燃焼補助空気供給管３８ｂを通る燃焼補助空気の流量が調整される。図１中の符号３９は、燃焼空気流量調整弁３７と燃焼補助空気供給管３８ｂの接続部との間の燃焼空気供給管３６に設けられた逆止弁である。この逆止弁３９は、燃焼補助空気供給管３８ｂから燃焼空気供給管３６に流入した燃焼補助空気（圧縮空気）が吸気管１９側に逆流するのを防止するために設けられる。また、図１中の符号４１はターボ過給機２２のタービン２２ｂとバーナ保炎器２６との間の排気管１２に設けられた排気ブレーキバルブである。この排気ブレーキバルブ４１は、バーナ１４より排ガス上流側で排気管１２を開閉するように構成される。なお、この実施の形態では、燃焼補助空気流量調整機構として燃焼補助空気流量調整弁を挙げたが、燃焼補助空気流量調整機構がブロアの電動モータの出力を変更する機構であってもよい。即ち、燃焼補助空気流量調整機構がブロアの電動モータ電圧又は電流のいずれか一方又は双方を変更する電圧調整器又は電流調整器のいずれか一方又は双方であってもよい。

一方、排気管１２にはパティキュレートフィルタ１３に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ４２が設けられる。温度センサ４２は、この実施の形態では、フィルタ１３直前のフィルタハウジング２４、即ちフィルタ１３より排ガス上流側のフィルタハウジング２４に設けられ、フィルタ１３入口（フィルタ１３を流れる直前）の排ガス温度が検出される。なお、この実施の形態では、温度センサをフィルタ直前に設けたが、温度センサをフィルタ直後に設けたり、或いはフィルタの直前及び直後に設けてもよい。温度センサをフィルタ直後に設けた場合、温度センサによりフィルタ出口（フィルタを流れた直後）の排ガス温度が検出される。また温度センサをフィルタの直前及び直後に設けた場合、フィルタ入口（フィルタを流れる直前）の排ガス温度とフィルタ出口（フィルタを流れた直後）の排ガス温度とがそれぞれ検出されるため、両温度の平均値を算出することにより、フィルタを流れている排ガス温度を検出できる。

また排気管１２にはフィルタ１３へのパティキュレートの堆積量を検出する堆積量センサ４３が設けられる。堆積量センサ４３は、この実施の形態では、フィルタ１３前後の差圧を検出する差圧センサである。堆積量センサ４３は、フィルタ１３直前のフィルタハウジング２４に先端が挿入された第１圧力導入管４３ａと、フィルタ１３直後のフィルタハウジング２４に先端が挿入された第２圧力導入管４３ｂと、これらの導入管４３ａ，４３ｂの基端が接続されたセンサ本体４３ｃとを有する。センサ本体４３ｃは、図示しないが、第１及び第２圧力導入管４３ａ，４３ｂからの排ガスの差圧を受けるダイヤフラムと、この差圧を電気信号に変換する検出部とからなる。なお、この実施の形態では、堆積量センサとしてフィルタ前後の排ガスの差圧を検出する差圧センサを挙げたが、フィルタの直前にのみ設けられた圧力センサや、車両の走行距離によってパティキュレートの堆積量を推定する距離積算センサであってもよい。

また燃焼補助空気供給管３８ｂの接続部より燃焼空気下流側の燃焼空気供給管３６にはこの供給管３６を流れる燃焼空気（圧縮空気）の流量を検出する空気流量センサ４４が設けられる。更にエンジン１１が動作しているか否かが動作検出センサ４６により検出される。この動作検出センサは、この実施の形態では、エンジン１１の回転速度を検出する回転センサ４６である。なお、動作検出センサとして、回転センサではなく、キースイッチのオンオフを検出するキースイッチセンサを用いてもよい。上記温度センサ４２、堆積量センサ４３、空気流量センサ４４及び回転センサ４６の各検出出力は車両に搭載された車載コントローラ４７の制御入力に接続され、車載コントローラ４７の制御出力はバーナ１４の着火手段１４ｂ、燃料流量調整弁１７、燃料ポンプ３２、燃焼空気流量調整弁３７及び排気ブレーキバルブ４１に接続される。この車載コントローラ４７は上記バーナ１４の着火手段１４ｂや燃料流量調整弁１７等を制御する過捕集フィルタ再生用コントローラと、エンジン１１を制御するエンジン用コントローラとを兼ねる。また車両の外部、この実施の形態では、車両のディーラーの整備工場には、車外コントローラ４８が設置される。この車外コントローラ４８の制御出力はブロア３８ａ及び燃焼補助空気流量調整弁３８ｃに接続される。また車外コントローラ４８は車載コントローラ４７に接続され、互いに連係して各機器を制御するように構成される。即ち、車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８は、温度センサ４２、堆積量センサ４３、空気流量センサ４４及び回転センサ４６の各検出出力に基づいてバーナ１４の着火手段１４ｂ、燃料流量調整弁１７、燃料ポンプ３２、燃焼空気流量調整弁３７、排気ブレーキバルブ４１、ブロア３８ａ及び燃焼補助空気流量調整弁３８ｃを制御するように構成される。また車載コントローラ４７にはメモリ（図示せず）が設けられ、このメモリには、過捕集状態になったフィルタ１３の再生時の加熱温度（例えば、５５０℃以下）や、そのフィルタ１３の再生に適した燃料流量調整弁１７、燃焼空気流量調整弁３７及び燃焼補助空気流量調整弁３８ｃの開度がそれぞれ記憶される。

なお、図１中の符号４９は、排ガス中のＮＯやＣＯ等を酸化したり、或いはバーナ１４からの未燃燃料等を酸化する酸化触媒である。この酸化触媒４９は、図示しないが両端が開放されかつ排ガスの流通方向に延びる複数のセル（貫通孔）が形成されたコージェライト製の円筒状のハニカム担体に白金やパラジウム等の活性物質をコーティング（担持）したり、或いは両端が開放されかつ排ガスの流通方向に延びる複数のセル（貫通孔）が形成されたステンレス鋼製の円筒状のメタル担体に白金やパラジウム等の活性物質をコーティング（担持）することにより形成される。また、図１中の符号５１は排気マニホルド１８を流れる排ガスの一部を吸気管１９に戻すＥＧＲパイプであり、符号５２はＥＧＲパイプ５１を流れる排ガスの一部（ＥＧＲガス）の流量を調整するＥＧＲ弁であり、符号５３はＥＧＲパイプ５１を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラである。

このように構成された排ガス浄化装置の動作を説明する。車両の走行中に、堆積量センサ４３がパティキュレートフィルタ１３に所定量（過捕集状態に達していない。）のパティキュレートが堆積したことを検出すると、この検出出力に基づいて車載コントローラ４７が燃料ポンプ３２を作動させるとともに、燃料流量調整弁１７及び燃焼空気流量調整弁３７をそれぞれ所定の開度で開き、バーナ１４の着火手段１４ｂに所定の高電圧を印加する。これにより噴射ノズル１４ａから噴射された燃料１６が燃焼空気供給管３６から供給された圧縮空気（燃焼空気及び燃焼補助空気の混合空気）と混合されて燃焼するので、この燃焼ガスがフィルタ１３に流入して、フィルタ１３に堆積したパティキュレートを酸化除去する。フィルタ１３に堆積したパティキュレートの酸化除去が完了したことを堆積量センサ４３が検出すると、この検出出力に基づいて車載コントローラ４７が燃料ポンプ３２を停止させるとともに、燃料流量調整弁１７及び燃焼空気流量調整弁３７を閉じ、バーナ１４の着火手段１４ｂへの高電圧の印加を停止させる。このようにして通常は、車両の走行中にフィルタ１３が再生される。

一方、エンジン１１の不具合や想定外の使用条件において、フィルタ１１が規定量を越えた量のパティキュレートを捕集して過捕集状態になる場合がある。この場合、車室に設けられたフィルタ異常を知らせる警告灯（図示せず）が点滅するので、車両の運転者は、車両をディーラーの整備工場まで走行させて、整備工場の整備員に車両の不具合を告げる。すると整備員は、上記警告灯の点滅によりフィルタ１３が過捕集状態になったと判断する。そして車両に搭載された燃焼空気供給管３６の短管３６ａ先端のプラグ３６ｅ（図３）を取外し、整備工場に設置された燃焼補助空気供給手段３８の燃焼補助空気供給管３８ｂを、上記燃焼空気供給管３６の短管３６ａにニップル３６ｄを介して接続する（図２）。次に整備工場に設置された車外コントローラ４８を、車両に搭載された車載コントローラ４７に接続し、更に車両のエンジン１１をアイドリング状態にする。

堆積量センサ４３がフィルタ１３に上記所定量を越える量（過捕集状態に達している。）のパティキュレートが堆積していることを検出するので、車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８は、上記堆積量センサ４３の検出出力に基づいて車載の燃料ポンプ３２及び整備工場のブロア３８ａを作動させるとともに、燃料流量調整弁１７、燃焼空気流量調整弁３７及び燃焼補助空気流量調整弁３８ｃをそれぞれ所定の開度で開き、バーナ１４の着火手段１４ｂに所定の高電圧を印加する。これにより噴射ノズル１４ａから噴射された燃料１６が燃焼空気供給管３６及び燃焼補助空気供給管３８ｂから供給された圧縮空気（燃焼空気及び燃焼補助空気の混合空気）と混合されて燃焼するので、この燃焼ガスがフィルタ１３に流入して、フィルタ１３に堆積したパティキュレートを酸化除去する。

このとき車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８が、空気流量センサ４４の検出出力に基づいて、燃料空気流量調整弁３７及び燃料補助空気流量調整弁３８ｃを制御するので、燃焼空気及び燃焼補助空気が最適な流量に調整されて混合される。この結果、バーナ１４における燃料１６の燃焼に必要な空気流量が過不足なく最適な流量となるので、上記燃料１６が上記混合空気との混合ガスとなって効率良く燃焼する。また車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８が、温度センサ４２の検出出力に基づいて、フィルタ１３に流入する燃焼ガスの温度が例えば、５５０℃以下の最適な温度になるように、燃料流量調整弁１７、燃焼空気流量調整弁３７及び燃焼補助空気流量調整弁３８ｃの開度をそれぞれ制御するので、フィルタ１３が焼損するのを防止できる。フィルタ１３に堆積したパティキュレートの酸化除去が完了したことを堆積量センサ４３が検出すると、この検出出力に基づいて車載コントローラ４７及び車外コントローラ４８が燃料ポンプ３２及びブロア３８ａを停止させるとともに、燃料流量調整弁１７、燃焼空気流量調整弁３７及び燃焼補助空気流量調整弁３８ｃを閉じ、バーナ１４の着火手段１４ｂへの高電圧の印加を停止させる。この結果、過捕集状態になったフィルタ１３を短い時間（例えば、２０〜３０分程度）で容易に再生できる。

なお、上記実施の形態では、フィルタ１３がパティキュレートの過捕集状態になったとき、整備工場でのフィルタ１３の再生時にエンジン１１をアイドリング状態にしたが、周辺の環境によってはエンジン１１をアイドリング状態にすることができない場合には、エンジン１１を停止してフィルタ１３の再生を行う。このとき回転センサ４６がエンジン１１の停止を検出するので、車載コントローラ４７が回転センサ４６の検出出力に基づいて排気ブレーキバルブ４１を閉止する。この結果、整備工場におけるフィルタ１３の再生時に、バーナ１４による燃焼ガスがターボ過給機２２やエンジン１１に流入するのを排気ブレーキバルブ４１により阻止できる。この場合、車載バッテリ（図示せず）に貯えられた電力が使い切ってしまうおそれがあるため、車載バッテリに替えて整備工場に設置された大容量のバッテリ（図示せず）を用いることが好ましい。またターボ過給機２２のコンプレッサ２２ａで圧縮された空気がバーナ１４に供給されず、整備工場に設置されたブロア３８ａで発生した燃焼補助空気（圧縮空気）のみがバーナ１４に供給されるため、風量の大きなブロア３８ａを用いることが好ましい。更に、上記実施の形態では、車載コントローラ４７がバーナ１４の着火手段１４ｂや燃料流量調整弁３７等を制御する過捕集フィルタ再生用コントローラと、エンジン１１を制御するエンジン用コントローラとを兼ねたが、過捕集フィルタ再生用コントローラとエンジン用コントローラとを別々に設けてもよい。

１１ディーゼルエンジン
１２排気管
１３パティキュレートフィルタ
１４バーナ
１６燃料
１７燃焼流量調整弁
２２ターボ過給機
２２ａコンプレッサ
３６燃焼空気供給管
３６ｂ接続口
３６ｅプラグ
３７燃焼空気流量調整弁
３８燃焼補助空気供給手段
３８ａブロア
３８ｂ燃焼補助空気供給管
３８ｃ燃焼補助空気流量調整弁（燃焼補助空気流量調整機構）
４１排気ブレーキバルブ
４２温度センサ
４３堆積量センサ
４６回転センサ（動作検出センサ）
４７車載コントローラ
４８車外コントローラ

Claims

車両に搭載されたターボ過給機(22)付きディーゼルエンジン(11)の排気管(12)に設けられ排ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ(13)と、前記パティキュレートフィルタ(13)より排ガス上流側の排気管(12)に設けられ前記排ガスに対して燃料(16)を噴射し燃焼させるバーナ(14)と、前記バーナ(14)に供給する前記燃料(16)の流量を調整する燃料流量調整弁(17)と、前記ターボ過給機(22)のコンプレッサ(22a)により圧縮された空気の一部を燃焼空気として前記バーナ(14)に供給する燃焼空気供給管(36)と、前記バーナ(14)に供給する前記燃焼空気の流量を調整する燃焼空気流量調整弁(37)と、前記パティキュレートフィルタ(13)に関係する排ガスの温度を検出する温度センサ(42)と、前記車両に搭載され前記温度センサ(42)の検出出力に基づいて前記燃料流量調整弁(17)及び前記燃焼空気流量調整弁(37)を制御する車載コントローラ(47)とを備えた排ガス浄化装置であって、
前記燃焼空気供給管(36)に前記車両の外部から前記燃料(16)の燃焼補助空気を供給する燃焼補助空気供給手段(38)が接続され、
前記燃焼補助空気供給手段(38)により供給された前記燃焼補助空気の流量が燃焼補助空気流量調整機構(38c)により調整され、
前記バーナ(14)より排ガス上流側の排気管(12)にこの排気管(12)を開閉する排気ブレーキバルブ(41)が設けられ、
前記エンジン(11)が動作しているか否かが動作検出センサ(46)により検出され、
前記車外コントローラ(48)が前記車載コントローラ(47)に接続され、
前記車載コントローラ(47)及び前記車外コントローラ(48)が前記温度センサ(42)の検出出力に基づいて前記燃料流量調整弁(17)、前記燃焼空気流量調整弁(37)及び前記燃焼補助空気流量調整機構(38c)を制御し、かつ前記車載コントローラ(47)が前記動作検出センサ(46)の検出出力に基づいて前記排気ブレーキバルブ(41)を制御するように構成された
ことを特徴とする排ガス浄化装置。
前記パティキュレートフィルタ(13)による前記パティキュレートの堆積量を検出する堆積量センサ(43)が前記排気管(12)に設けられ、前記車載コントローラ(47)及び前記車外コントローラ(48)が前記温度センサ(42)及び前記堆積量センサ(43)の各検出出力に基づいて前記燃料流量調整弁(17)、前記燃焼空気流量調整弁(37)及び前記燃焼補助空気流量調整機構(38c)を制御するように構成された請求項１記載の排ガス浄化装置。
前記燃焼補助空気供給手段(38)が、前記燃焼補助空気を発生するブロア(38a)と、この燃焼補助空気を前記バーナ(14)に供給する燃焼補助空気供給管(38b)とを有し、前記燃焼空気供給管(36)に前記燃焼補助空気供給管(38b)を接続するための接続口(36b)が設けられ、前記接続口(36b)が前記エンジン(11)の通常の運転時にプラグ(36e)により塞がれるように構成された請求項１又は２記載の排ガス浄化装置。