JPH0218274Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は車両用デイーゼルエンジンの排気浄化
装置に係り、特に排気中の微粒子成分をフイルタ
部材で捕集してフイルタ部材に捕集された微粒子
成分を燃焼除去するようにした装置の改良に関す
る。

（従来技術） 一般にデイーゼルエンジンの排気中には燃焼過
程での高温によつて燃料の一部が分解し炭素の一
部が遊離して発生した微粒子成分が混入してお
り、この微粒子成分が排気中の黒煙となつて排出
される。このため、デイーゼルエンジンの排気浄
化対策の一環としてセラミツクス等でハニカム状
に形成された通気性を有するフイルタ部材をエン
ジンの排気通路に配設し、排気が前記フイルタ部
材を通過する間に排気中に混入している微粒子成
分をフイルタ部材で捕集するようにした排気浄化
装置が既に開発されている。

このようなフイルタ部材を備えた排気浄化装置
ではエンジンが長期間に亘つて運転されると、フ
イルタ部材に微粒子成分の堆積による目詰まりが
生じ、エンジンの背圧が上昇して出力低下等を招
くという問題がある。

そこで、特開昭55−131518号公報に開示されて
いるように、フイルタ部材にニクロム線等からな
る電気発熱体を取付け、定期的に、または目詰り
が生じた時点で前記電気発熱体に通電することに
よりフイルタ部材に堆積した微粒子成分を燃焼さ
せてフイルタ部材の目詰りを解消するようにした
ものが提案されいる。

ところが、この先行例ではフイルタ部材を急速
に加熱して短時間で微粒子成分を燃焼除去するた
めに前記電気発熱体に大電流を通電することが好
ましいが、車両たとえば自動車には前記電気発熱
体が電源とするバツテリを同一のバツテリを電源
とする種々の電装品が装備されており、これら電
荘品に電流が通電されしかもこれと並列に電気発
熱体にも通電されるようにしていると、バツテリ
の負荷が大きくなることによりきわめて多量の電
流が流れ、バツテリの内部抵抗による電圧降下が
無視できないくらい大きくなつてしまうという問
題があつた。すなわち、このような大きな電圧降
下が生じると、その分バツテリ外部へ取り出せる
電流量が減少してしまうため、前記電気発熱体に
通電される電流も減少してしまい、このため、前
記フイルタ部材の目詰まり解消に長時間を要する
という不具合が発生していた。

（考案の目的） 本考案の目的は、フイルタ部材を加熱する電気
発熱体の通電時に、バツテリの内部抵抗による電
圧降下により電気発熱体への通電流が減少しない
ようにして急速にフイルタ部材を加熱し短時間で
フイルタ部材に堆積した微粒子成分を燃焼除去し
得るデイーゼルエンジンの排気浄化装置を提供す
ることにある。

（考案の構成） 本考案によるデイーゼルエンジンの排気浄化装
置は次のように構成されている。すなわち、エン
ジンの排気通路に配設されたフイルタ部材に捕集
された微粒子成分を電気発熱体で燃焼除去するよ
うにした車両用のデイーゼルエンジンの排気浄化
装置において、作動制御装置を設けてバツテリを
電源とする前記電気発熱体への通電信号を出力す
るようにし、この作動制御装置の出力信号に応じ
て動作する通電制御装置を設けて前記電気発熱体
への通電時に、前記バツテリに対し電気発熱体と
並列に接続された車両電装品への通電を停止させ
るようにしたものである。

（実施例） 〈第１実施例〉 第１図を参照して本考案の第１実施例を説明す
る。第１図に示す車両用すなわち自動車用のデイ
ーゼルエンジンの排気通路１にはフイルタ収容部
２が形成されており、このフイルタ収容部２は排
気通路１の排気マニホールド（図示せず）近傍の
排気温度が高温である部位に所定の内容積を有し
て設けられている。このようなフイルタ収容部２
内には排気中の炭素からなる微粒子成分を捕集す
るフイルタ部材３が収容されており、このフイル
タ部材３はコージライトと呼称される通気性に富
む多孔質のセラミツクスで製せられ、軸方向に貫
通した多数の小孔３ａ，３ｂを有するハニカム状
に形成されている。そして、フイルタ部材３の小
孔３ａは上流側開放端がブラインドプラグ４……
で閉塞されており、残りの小孔３ｂは下流側開放
端がブラインドプラグ４……で閉塞されていて、
排気通路１の上流側から流通する排気は下流側開
放端が閉塞され上流側が開口している小孔３ｂに
流入し隔壁３ｃで微粒子成分が捕集された後に上
流側開放端が閉塞され下流側が開口している小孔
３ａを通つて排気通路１の下流側に排出されるよ
うになている。また、フイルタ部材３の上流側端
部には電気発熱体であるヒータ５が前記ブライン
ドプラグ４を貫通して小孔３ａ内に挿入されてい
る。このヒータ５は例えばニクロム線で製せられ
ており、通電されてフイルタ部材３に堆積した微
粒子成分を加熱燃焼させて除去するものである。

前記排気通路１にはフイルタ部材３をバイパス
してフイルタ部材３の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路６が接続されている。このバイパ
ス通路６の途中にはバイパス制御弁７が介挿され
ており、このバイパス制御弁７でバイパス通路６
を開閉制御するようになつている。そしてバイパ
ス制御弁７には導圧管８の一端が接続されてお
り、導圧管８の他端はバキユームポンプ９に接続
されている。また導圧管８の途中には三方弁１０
が介挿されており、この三方弁１０の切換操作で
前記バイパス制御弁７に作用する負圧を調整して
バイパス制御弁７を開閉動作させるようになつて
いる。さらに、前記フイルタ収容部２のフイルタ
部材３下流部には温度センサＡ１１がフイルタ収
容部２内に挿入されており、この温度センサＡ１
１でフイルタ部材３下流側の排気温度を測定して
隔壁３ｃに堆積した微粒子成分がヒータ５によつ
て燃焼除去されているか否かを検出するようにな
つている。

そして、図中１２は自動車に塔載された電源で
あるバツテリであつて、このバツテリ１２は電圧
が12Vのもので負極側は自動車の車体にアースさ
れており、正極側は母線１２ａが結線されてい
る。この母線１２ａはヒユーズ１３、キースイツ
チ１４、電装品通電制御装置であるリレーＡ１５
を順次介してラジオ、換気用フアン等の自動車の
運転に必須ではない電装品１６に直列接続されて
いる。前記リレーＡ１５は励磁によつてON，
OFF動作するもので、通常時すなわし非励磁時
にはON動作し、作動時すなわち励磁時にはOFF
動作するようになつている。また前記ヒユーズ１
３とキースイツチ１４との間にはライトスイツチ
１７を介して自動車の運転に必須であり、かつ前
記電装品１６より優先される電装品としてのヘツ
ドランプ１８が並列に接続されており、ライトス
イツチ１７が閉動作されるとヘツドランプ１８に
は電装品１６よりも優先て通電されるようになつ
ている。

前記ヒータ５の通電線５ａは母線１２ａのヘツ
ドランプ１８下流側に並列接続されており、この
通電線５ａにはリレーＢ１９および並列に配列さ
れたＬ接点とＲ接点とを有するリレーＣ２０が直
列に介挿されている。さらに、リレーＣ２０のＲ
接点とリレーＢ１９との間にはドロツピングレジ
スタ２１が介挿されるとともにリレーＡ１５の励
磁コイル１５ａが結線されている。前記リレーＣ
２０は通常時にはＬ接点がON状態、Ｒ接点が
OFF状態のもので、リレーＣ２０の励示用コイ
ル２０ａはライトスイツチ１７とヘツドランプ１
８との間に結線されており、励磁用コイル２０ａ
は通電時すなわち作動時にはＬ接点がOFF動作、
Ｒ接点がON動作するようになつている。そし
て、前記リレーＢ１９の励磁用コイル１９ａは作
動制御装置２２に結線されており、リレーＢ１９
は通常時すなわち非励磁時にはOFF状態であり
作動時すなわち励磁時にはON動作するものであ
る。

前記作動制御装置２２には前記温度センサＡ１
１の検出信号および目詰まりセンサ２３の検出信
号が入力されるようになつている。この目詰まり
センサ２３は例えば燃料消費量を積算して燃料消
費量が設定値に達した時に目詰まりり検出信号を
出力するものである。そして、作動制御装置２２
は前記両入力信号に基づいてフイルタ部材３が目
詰まり状態時にはリレーＢ１９の励磁用コイル１
９ａに通電信号すなわち励磁電流を出力するとと
もに、前記三方弁１０を切換動作させてバイパス
制御弁７を開閉動作させ、前記温度センサＡ１１
の検出信号が所定レベル以上となつて微粒子成分
の燃焼が完了し目詰まり状態が解消した時には前
記リレーＢ１９の励磁電流を遮断するようになつ
ている。

このように構成された第１実施例装置の動作を
説明する。まず、目詰まりセンサ２３がフイルタ
部材３に微粒子成分が堆積した状態を検出して検
出信号を作動制御装置２２に出力する。作動制御
装置２２は前記検出信号が入力されるとリレーＢ
１９の励磁用コイル１９ａに通電信号すなわち励
磁電流を通電させるとともに、前記三方弁１０へ
切換信号を送出してバイパス制御弁７を開動作さ
せバイパス通路６でフイルタ部材３の上流側およ
び下流側を連通させる。そして、リレーＢ１９が
励磁されて作動しON動作するとリレーＣ２０の
通常時すなわちヘツドランプ１８の消灯時にはリ
レーＣ２０のＬ接点側を通つて母線１２ａから通
電線５ａに電流が通電されて前記ヒータ５に大電
流が通電される。また、ライトスイツチ１７が閉
動作されヘツドランプ１８が点灯するとリレーＣ
２０の励磁用コイル２０ａが通電されリレーＣ２
０が作動してＬ接点を開動作、Ｒ接点を閉動作さ
せる。この状態ではヒータ５には母線１２ａから
ドロツピングレジスタ２１を通つて通電されるの
でヒータ５に通電される電流は減少する。したが
つて、バツテリ１２を流れる総電流が軽減される
ことになり、ヒータ５に通電したときのバツテリ
１２の内部抵抗による電圧降下も軽減されること
になる。すなわち、ヘツドランプ１８を点灯させ
る際には、ヒータ５への通電をドロツプレジスタ
２１を介して行うようにすることにより、ヘツド
ランプ１８に通電される電流が十分に確保され、
このヘツドランプ１８の照度が基準値以上に維持
される。さらに、リレーＢ１９がON動作すると
リレーＡ１５の励磁用コイル１５ａにも電流が流
れリレーＡ１５を作動させOFF動作させる。リ
レーＡ１５がOFF動作すると電装品１６には通
電されなくなる。したがつて、この電装品１６に
流れていた電流が減少する分バツテリ１２の内部
低抗による電圧降下が著しく軽減され、前記ヒー
タ５及びヘツドランプ１８には、電圧降下の影響
をほとんど無視できるバツテリ１２本来の電圧に
応じた電流が流れることになる。すなわち、ヒー
タ５及びヘツドランプ１８に流れる電流は、前記
リレーＡ１５をOFF動作させることにより、電
装品１６に通電させたままの状態より増大するこ
とになる。

ヒータ５に通電が続けられるとフイルタ部材３
に堆積した微粒子成分は燃焼除去され、フイルタ
部材３の目詰まりが解消されることになる。この
とき微粒子成分の燃焼によりフイルタ部材３の下
流側での排気温度が上昇する。この排気温度の上
昇を温度センサＡ１１が検知して排気温度が設定
値以上となると、温度センサＡ１１は検出信号を
前記作動制御装置２２に送出する。作動制御装置
２２は温度センサＡ１１からの検出信号が入力さ
れ上記設定温度以上の状態が所定期間継続すると
フイルタ部材３の目詰まりが解消されたと判定し
て通電信号すなわち励磁用コイル１９ａの励磁電
流を遮断する。励磁電流が遮断されるとリレーＢ
１９は通常時のOFF状態に復帰し、リレーＢ１
９がOFF状態になるとリレーＡ５の励磁用コイ
ル１５ａにも励磁電流が流れなくなつて、リレー
Ａ１５も通常時のON状態に復帰する。また、ヘ
ツドランプ１８が消灯されるとリレーＣ２０の励
磁用コイル２０ａの励磁電流も遮断され、リレー
Ｃ２０は通常時に復帰しＬ接点がON状態、Ｒ接
点がOFF状態となる。

以上のような第１実施例装置では次の効果を奏
する。まず、作動制御装置２２からの通電信号に
よりリレーＢ１９が作動してON動作するとリレ
ーＡ１５も作動してOFF動作することになる。
したがつて、自動車の運転に必須のものではない
電装品１６には電流が通電されず。バツテリ１２
の内部抵抗による電圧降下が抑制され、前記ヒー
タ５に通電される電流が電装品１６を接続したま
まの場合を比べて増加してフイルタ部材３を急速
に加熱して微粒子成分の燃焼除去に要する時間を
短縮することができる。また、ヘツドランプ１８
の点灯時にはヘツドランプ１８に通電される電流
をも増加させてヘツドランプ１８の照度を向上さ
せることができる。

次に、大電流がヒータ５に通電されるフイルタ
部材３の加熱時には電装品１６への通電を停止し
て総電流量を低減させることがきるのでバツテリ
１２を保護し、バツテリ１２の過放電を防止しバ
ツテリ１２の耐用期間を延長し得る。

〈第２実施例〉 第２図ないし第４図を参照して本考案の第２実
施例を説明する。なお、第２図ないし第４図中で
第１図と同一あるいは相当部分のものには同一符
号を付して図示する。

この第２実施例は第２図に示すようにマイク
ロ・コンピユータを利用したもので作動制御装置
である中央処理部（以下、CPUと称する。）２４
で制御を行なうようになつている。このCPU２
４には目詰まりセンセ２３、温度センサＡ１１、
およびヘツドランプ１８の点灯信号１８ａが入力
され、CPU２４からは通電信号であるリレーＢ
１９の励磁電流が励磁用コイル１９ａに通電され
るとともに、電装品通電制御装置であるリレーＡ
１５の励磁伝流が励磁用コイル１５ａに通電され
るようになつている。

前記CPU２４は第３図に示すように目詰まり
検出部２５，ヒータ作動制御部２６、ヒータ駆動
部２７、目詰まり解消検出部２８、バイパス制御
部２７ａから形成されている。まず、目詰まり検
出部２５は前記目詰まりセンサ２３からの検出信
号によりフイルタ部材３の目詰まりを検知するも
ので、この目詰まり検出部２５からの出力信号は
ヒータ作動制御部２６に入力されるようになつて
いる。このヒータ作動制御部２６にはライトスイ
ツチ１７からのヘツドランプ１８の点灯信号１８
ａが入力されており、ヘツドランプ１８の点灯・
消灯を検知してヘツドランプ１８の消灯時にヒー
タ５の作動制御信号をヒータ駆動部２７に出力す
るようになつている。また、前記作動制御信号は
目詰まり解消検出部２８にも入力されており、こ
の目詰まり解消検出部２８は温度センサＡ１１か
らのフイルタ部材３下流側の排気温度検出信号に
基づいて、ヒータ作動時に目詰まり解消を検出し
た場合にはヒータ駆動部２７にヒータ通電停止信
号を出力し、ヒータ５へ通電してから所定期間た
つても目詰まりが解消されない場合には警報信号
２８ａを出力するようになつている。このヒータ
駆動部２７はヒータ通電停止信号が入力されてい
ない時には前記作動制御信号に基づいてリレーＢ
１９に通電信号すなわち励磁電流を通電してリレ
ーＢ１９をON動作させるとともに、リレーＡ１
５に励磁電流を通電してリレーＡ１５をOFF動
作させるようになつている。また、ヒータ駆動部
２７からのリレーＢ１９の励磁電流はバイパス制
御部２７ａに入力されており、バイパス制御部２
７ａは温度センサＡ１１からの検出信号に基づい
てフイルタ部材３が目詰まり時には前記バイパス
制御弁７を開動作させ目詰まり解消時にはバイパ
ス制御弁７を閉動作させるバイパス制御弁７の切
換信号１０ａを出力するようになつている。

このように構成された第２実施例装置の動作を
第４図を参照して説明する。まず、前記CPU２
４での信号制御が開始されるとステツプ２９で
CPU２４全体がイニシヤライズされ、ステツプ
３０で目詰まりセンサ２３の検出信号が目詰まり
検出部２５に入力されステツプ３１に進行する。
このステツプ３１で目詰まり状態であるか否かを
判別して目詰まり状態である場合にはステツプ３
２に進行し、目詰まり状態でない場合にはステツ
プ３０に循環する。前記ステツプ３２ではライト
スイツチ１７の作動信号すなわちヘツドランプ１
８の点灯信号１８ａがヒータ作動制御部２６に入
力され、ステツプ３３に進行する。このステツプ
３３はヘツドランプ１８の点灯・消灯を判別し、
ヘツドランプ１８が消灯時にはステツプ３４およ
びステツプ３５に進行し、ヘツドランプ１８が点
灯時には信号制御を終了する。ステツプ３４でヒ
ータ駆動部２７はリレーＡ１５、リレーＢ１９を
作動させ、リレーＡ１５をOFF動作させリレー
Ｂ１９をON動作させてステツプ３６に進行す
る。ステツプ３６では目詰まり解消検出部２８に
温度センサＡ１１の検出信号を入力させてステツ
プ３７に進行する。このステツプ３７で目詰まり
解消検出部２８は目詰まりが解消されているか否
かを判別し目詰まりが解消されている場合にはス
テツプ３８に進行し目詰まりが解消されていない
場合にはステツプ３９に進行する。ステツプ３８
でヒータ駆動部２７は励磁電流を遮断してリレー
Ａ１５、リレーＢ１９の作動を低止させた後に信
号処理を終了する。そして、ステツプ３９では運
転者に目詰まりが解消されていない事を警告する
ための警報信号２８ａを出力する。

また前記ステツプ３５でバイパス制御部２７ａ
は三方弁１０を切換えてバイパス制御弁７を開動
作させ、ステツプ３９に進行する。このステツプ
３９でバイパス制御部２７ａに温度センサＡ１１
の検出信号が入力され、ステツプ４０に進行す
る。このステツプ４０でバイパス制御部２７ａは
温度センサＡ１１の検出温撞Ｔが設定温度T₀に
達しているか否かの判別を行ない、 Ｔ≧T₀ …… が成立する時は所定時間継続した後端粒子成分の
燃焼が完了したと判定してステツプ４１に進行
し、式が成立しない時はステツプ３５に循環す
る。そして、ステツプ４１でバイパス制御部２７
ａは三方弁１０を切換えてバイパス制御弁７を閉
動作させた後、信号処理を終了する。

以上の第２実施例装置では前記第１実施例と同
様CPU２４はヒータ５への通電状態に基づいて
電装品１６への通電を遮断するのでバツテリ１２
の電圧降下を抑制し、ヒータ５への通電量を確保
してヒータ５を急速に加熱して短時間でフイルタ
部材３を加熱することができる。

また、ヒータ５への通電はリレーＢ１９の
ON，OFF動作で制御されるので制御に対する応
答時間をさらに短縮することができる。

なお、本考案は以上の両実施例に限定されるも
のではない。たとえば、ヒータ５よりも優先され
る自動車の運転に必須の電装品はヘツドランプ１
８に限らず、厳寒地域用の車室ヒータ等でもよ
い。また、目詰まりセンサ２３は燃料消費量で目
詰まり状態を判定するものに限らず、走行距離、
エンジン運転時間、フイルタ部材の抵抗値変化、
エンジンの背圧検出等で判定することもできる。

（考案の効果） 以上、説明したように本考案によればフイルタ
部材を加熱する電気発熱体への通電時には車両電
装品への通電を電装品通電制御装置で制限するよ
うにしてバツテリの電圧降下を抑制できるように
したから、バツテリより電気発熱体に通電される
電流が、電装品への通電を制限しない場合に比べ
て増加する。したがつて、電気発熱体へ大きな電
流が供給されるため、短時間でフイルタ部材に堆
積した微粒子成分を燃焼除去し得るデイーゼルエ
ンジンの排気浄化装置を提供することができる
等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例装置を示す構成
図、第２図ないし第４図は本考案の第２実施例を
示す図で、第２図は第２実施例装置の構成図、第
３図は第２図のCPU２４の構成図、第４図は第
２実施例装置の動作を示す流れ図である。 １……排気通路、３……フイルタ部材、５……
ヒータ（電気発熱体）、１１……温度センサＡ、
１２……バツテリ（電源）、１５……リレーＡ（電
装品通電制御装置）、１６……電装品、１８……
ヘツドランプ、１９……リレーＢ、２０……リレ
ーＣ、２２……作動制御装置、２３……目詰まり
センサ、２４……CPU（作動制御装置）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気通路に排気中の微粒子成分を捕
   集するフイルタ部材を配設するとともに、バツテ
   リを電源として通電されることにより前記フイル
   タ部材に捕集された微粒子成分を燃焼除去する電
   気発熱体を設けた車両用のデイーゼルエンジンの
   排気浄化装置において、前記電気発熱体への通電
   信号を出力する作動制御装置と、この作動制御装
   置の出力信号に応じて、前記電気発熱体への通電
   時に前記バツテリに対し電気発熱体と並列に接続
   された車両電装品への通電を停止させる電装品通
   電制御装置とを備えたことを特徴とする車両用の
   デイーゼルエンジンの排気浄化装置。