JPH03210015A - ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＤＰＦ　（Ｄｉｅｓｅｌ　　Ｐａｒｔｉｃｕ
ｌａｔｅ　　Ｆｉｌｔｅｒ）をマグネトロン発振器で再
生するディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

低価格な軽油を使用するディーゼルエンジンは、ガソリ
ンエンジンと比較して燃費効率が優れているため、大型
自動車に限らず一般の普通自動車にも使用されるように
なっている。ところが、上記のディーゼルエンジンは、
排気ガス中に人体にとって有害な例えば未燃粒子である
ＳＯＦ　（Ｓ。

Ｉｂ１ｅ　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｆｒａｃｔｉｏｎ）や
カーボン粒子である５ＯＯＴからなる微粒子を含有して
いる。従って、上記の微粒子を除去する排気微粒子浄化
装置は、ディーゼルエンジンの性能を向上させる装置と
共に、環境を保全する低公害なエンジンを形成する上で
重要な要素となっている。

一般に、上記の排気微粒子浄化装置には、例えばセラミ
ックをハニカム構造に形成したＤＰＦであるフィルター
が用いられており、排気ガス中の微粒子は、このフィル
ターで捕集されることにより除朱されるようになってい
る。ところが、上記のフィルターは、微粒子を捕集する
ことで目詰まりを生じることになる。従って、従来の排
気微粒子浄化装置は、例えばバーナーやヒータ等のフィ
ルター再生装置やエンジンの吸排気絞り等で微粒子を燃
焼させ、フィルターの目詰まりを解消するようになって
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のディーゼルエンジンの排気微
粒子浄化装置では、バーナーによるフィルター再生装置
の場合、フィルターに捕集された微粒子を確実に燃焼さ
せて目詰まりを解消することが可能になっているが、バ
ーナー等の構造が複９ｉ化してコストの上昇を招来する
と共に、バーナーを着火する際の信幀性を充分に向上さ
せることカ困難であるという問題を有している。

また、ヒータによるフィルター再生装置の場合には、上
記のバーナーの場合と比較して安価に構成することが可
能であるが、火炎がフィルターの半径方向に伝播しにく
く、微粒子を確実に燃焼させることが困難であるという
問題を有している。

また、吸排気絞りの場合には、微粒子を燃焼させること
ができる程度まで排気ガス温度を上昇させる必要がある
。従って、この場合には、ディーゼルエンジンを高速且
つ高負荷で運転させる必要が生じ、運転条件が非常に厳
しい制約を受けるという問題を有している。

このように、上記のフィルター再生装置や吸排気絞りに
よりフィルターを再生する従来の排気微粒子浄化装置は
、それぞれに問題を有しており、未だ商品化に至ってい
ない。

そこで、最近における排気微粒子浄化装置は、上記のバ
ーナーやヒータや吸排気絞りとは全く異なった概念のマ
グネトロン発振器を用いたフィルター再生装置で目詰ま
りの解消が図られている。

即ち、上記のフィルター再生装置は、例えば特開昭５９
−５８１１４号公報や特開昭６１−１１４１４号公報等
に開示されているように、微粒子を選択的に加熱する高
周波を出射するマグネトロン発振器と、マグネトロン発
振器から出射された高周波を反射する反射部材とからな
る構成であり、マグネ）ｏン発振器から出射された高周
波が反射部材で反射されながら微粒子に照射されること
で、微粒子のみを選択的に効率良く加熱燃焼させるよう
になっている。

ところで、上記のマグネトロン発振器から出射される高
周波は、水や有機物を加熱することがら、人体に照射さ
れると非常に危険なものになる。

そこで、上記の各公報に開示されたフィルター再生装置
は、高周波を反射する反射部材で高周波の外部への漏洩
を防止するようになっている。ところが、自動車は、例
えば衝突等の事故に巻き込まれる可能性があり、マグネ
トロン発振器を作動中に事故が発生した場合には、反射
部材が破損して高周波を漏洩させる可能性がある。これ
により、上記の反射部材による漏洩の防止だけでは、衝
突等の事故後の漏洩を充分に防止することができない。

従って、本発明においては、衝突等の事故が発生したと
きにマグネトロン発振器を強制的に停止して、たとえ反
射部材が破損しても、高周波の漏洩による人体への被害
を防止することができるディーゼルエンジンの排気微粒
子浄化装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
は、上記課題を解決するために、排気ガス中の微粒子を
捕集するフィルターと、上記微粒子を燃焼させてフィル
ターを再生させるフィルター再生装置とを有したディー
ゼルエンジンの排気微粒子浄化装置において、上記フィ
ルター再生装置は、微粒子を燃焼させる高周波を出力す
る例えばマグネトロン発振器等の発振手段を有しており
、この発振手段には、例えば加速度検出センサで得られ
る所定値以上の加速度で上記発振手段を強制的に停止可
能な作動制御手段が設けられていることを特徴としてい
る。

〔作　用〕

上記の構成によれば、フィルター再生装置は、高周波を
出力する発振手段を有しており、この発振手段から出力
される高周波は、フィルターに捕集された微粒子を加熱
して燃焼させることが可能になっている。また、上記の
フィルター再生装置には、作動制御手段が設けられてお
り、この作動制御手段は、所定値以上の加速度が生じた
場合に、発振手段を強制的に停止するようになっている
。

上記の加速度は、急発進や急停止を行ったときに増大す
るものであり、特に衝突等の事故に巻き込まれた際に大
きなものになる。従って、上記の所定値が衝突等の事故
時に生じる加速度に相当する値に設定されていた場合に
は、衝突等の事故が発生したときにマグネトロン発振器
を強制的に停止することが可能になる。これにより、排
気微粒子浄化装置は、事故による衝撃で反射部材が破損
しても、高周波の漏洩による人体への被害を防止するこ
とが可能になる。

〔実施例］ 本発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

本実施例に係るディーゼルエンジンの排気微粒子浄化袋
？ｉｌｌは、第２図に示すように、ディーゼルエンジン
１の排気管２に接続されている。上記のディーゼルエン
ジン１は、例えば４本のピストンおよびシリンダーから
なる燃焼室３・・・を有しており、これらの各燃焼室３
・・・には、空気を吸い込む開口部４ａを有する吸気マ
ニホールド４が燃料の吸入側に設けられている。そして
、この吸気マニホールド４には、開口部４ａから吸入さ
れた空気を濾過するエアクリーナ５と、このエアクリー
ナ５で濾過された空気の吸入量を調整するスロットル６
と、高周波を反射する例えば金網等の反射部材２２とが
この順に設けられている。尚、この反射部材２２は、後
述の排気微粒子浄化装置１１の吸入口１１ａに設けられ
ていても良い。

また、ディーゼルエンジン１には、燃焼室３・・・で生
じた駆動力を伝達する駆動軸７が設けられており、この
駆動軸７は、例えばＶベルト等の伝達部材８を介して燃
料を高圧にして燃焼室３・・・へ送出する燃料噴射ポン
プ９および空気を強制的に排気微粒子浄化装置１１へ送
出するエアポンプ１０に接続されている。

上記のエアポンプ１０は、後述の作動制御手段でもある
制御手段（ＣＰＵ）１３で制御される電磁クラッチ１２
を有しており、この電磁クラッチ１２は、上記の伝達部
材８とエアポンプ１０との接続を任意に解除することで
、エアポンプ１０の駆動を制御するようになっている。

また、このエアポンプ１０には、空気を排気微粒子浄化
装置１１へ導出するエア配管１４が設けられており、こ
のエア配管１４の開口部は、排気微粒子浄化装置１１の
吸入口１１ａ側の略中央部に配設されている。さらに、
この排気微粒子浄化装置１１の排出口１１ｂ側には、上
述の反射部材２２と同様の反射部材２３が設けられてい
ると共に、排気音を低減させるサイレンサ２４が設けら
れている。

上記の排気微粒子浄化装置１１には、ＤＰＦであるフィ
ルター１７が設けられている。このフィルター１７は、
表面から裏面にかけて連通した微細孔を有するセラミン
ク等がハニカム構造で形成されたＷａｌｌ　　Ｆｌｏｗ
型のものであり、ディーゼルエンジン１からの排気ガス
中に含有される未燃粒子であるＳＯＦやカーボン粒子で
ある３００Ｔからなる微粒子を捕集するようになってい
る。尚、上記のフィルター１７は、セラミックフオーム
型であっても良い。

また、排気微粒子浄化装置１１には、ＳＯＦや５ＯＯＴ
からなる微粒子を燃焼させるフィルター再生装置として
の発振手段が吸入口１１ａ側に設けられており、この発
振手段は、高周波を出力するマグネトロン発振器１５と
、高周波を排気微粒子浄化装置ｌｌ内に導出する導波管
１６とからなっている。

上記の高周波は、誘導加熱用周波数として６種類設定さ
れており、１３．５６Ｍｃ±０．０５％、２７．１２Ｍ
ｃ＋０．６％、４０．６８Ｍｃ±０．０５％、９１５Ｍ
ｃ±０．０５％、２．４５０Ｍｃ±５０Ｍｃ、および５
，８５０Ｍｃ±７５Ｍｃがある。そして、これらの誘導
加熱用周波数のうち、上記のマグネトロン発振器１５は
、２．４５０Ｍｃ±５０Ｍｃの誘導加熱用周波数である
高周波を出力するようになっている。これにより、マグ
ネトロン発振器１５から出射された高周波は、金属で形
成された排気微粒子浄化装置１１の外壁や反射部材２２
・２３に反射し、且つセラミックで形成されたフィルタ
ー１７を透過するようになっている。

上記の高周波を出力するマグネトロン発振器１５には、
例えばレッヘル線共振式４分割陽極マグネトロンや空洞
共振式８分割マグネトロン等の多分割マグネトロンが用
いられており、陰極と陽極との間に適当な長さのレッヘ
ル線を配設することで振動回路が形成されている。そし
て、このマグネトロン発振器１５は、制御手段１３でレ
ッヘル線を移動することで出力等が調整され、また、陽
極の電圧で波長が２，４５０Ｍｃ±５０Ｍｃの範囲内で
調整されるようになっている。

上記のマグネトロン発振器１５と同一側には、排気微粒
子浄化装置１１内の吸入口１１ａ側の圧力を検出する排
圧センサ１８と、酸素濃度を検出する０□センサ１９と
が設けられており、これらの排圧センサ１８および０２
センサ１９は、制御手段１３に接続されている。さらに
、この制御手段１３には、上記の排圧センサ１８および
０□センサ１９と同様の排圧センサ２０および０２セン
サ２１が接続されており、これらの排圧センサ２０およ
び０□センサ２１は、排気微粒子浄化装置１１の排出口
１１ｂ側に設けられている。これにより、制御手段１３
は、排気微粒子浄化装置１１の吸入口１１ａ側と排出口
１１ｂ側との排圧および酸素濃度が入力されることで、
微粒子の燃焼状態やフィルター１７の目詰まり状態を認
識するようになっている。

また、上記の制御手段１３には、加速度を検出する加速
度検出センサ２６が接続されており、制御手段１３は、
この加速度検出センサ２６から得られた加速度の変化量
が所定値以上であるか否かを判定することで、衝突等の
事故の発生を認識するようになっている。さらに、制御
手段１３には、上記の加速度、排圧および酸素濃度に加
えて、ディーゼルエンジン１の回転数、負荷、吸気温、
水温、および油温が運転データとして入力されるように
なっている。そして、これらの運転データは、制御手段
１３内のメモリに例えばサブルーチンとしてプログラム
された加速度判定ルーチンで、ディーゼルエンジン１や
マグネトロン発振器１５の制御に利用されるようになっ
ている。

上記の構成において、第１図に示す加速度判定ルーチン
でフィルター１７を再生させる手順について以下に説明
する。

先ず、メインルーチンから加速度判定ルーチンがコール
され、この加速度判定ルーチンが実行される（Ｓｌ）。

この際、制御手段１３には、加速度検出センサ２６から
の出力信号で加速度Ｇが連続的に入力されており、Ｓ２
を実行する際の瞬間的な加速度Ｇが加速度Ｇ１として記
憶される（Ｓ２）。次いで、Ｓ２と同様に、Ｓ３を実行
する際の瞬間的な加速度Ｃが加速度Ｇ２として記憶され
る（Ｓ３）。

そして、上記の両加速度Ｇ１・Ｇ２の差の絶対値と、衝
突等の事故で生じる急激な加速度の変化量に相当する所
定値である敷居値ＧＴとが比較される。尚、絶対値とし
たのは、自動車が追突して急停止する場合と、追突され
て急発進する場合とがあるからである。上記の比較結果
より、絶対値が敷居値ＧＴよりも大きな場合には、衝突
等の事故が発生したＹＥＳとしてＳ８が実行される一方
、絶対値が敷居値ＧＴよりも小さな場合には、正常であ
るＮＯとしてＳ５が実行される（Ｓ４）。

Ｓ５では、制御手段１３に入力された酸素濃度、回転数
、負荷、油温、水温、吸気温、および排圧等の運転デー
タのうち、例えば吸入口１１ａ側および排出口１１ｂ側
の排圧の差からフィルター１７　（ＤＰＦ）の目詰まり
状態が認識され、再生を要するか否かの再生条件が判定
される。そして、目詰まり状態が再生を要する程度にな
っていると判定された場合には、ＹＥＳとしてＳ６が実
行される一方、再生が不要であると判定された場合には
、ＮＯとしてＳ９が実行される（Ｓ５）。

再生を要すると判定された飛び先であるＳ６では、マグ
ネトロン発振器１５め作動により高周波が出力され、フ
ィルター１７に捕集された微粒子が燃焼される。この際
、吸入口１１ａ側の酸素濃度が微粒子を燃焼させるのに
不十分である場合には、エアポンプ１０が作動され、外
部の空気がエア配管１４を介して排気微粒子浄化装置１
１内に供給される（Ｓ６）。

次いで、吸入口１１ａ側の酸素濃度と排出口１１ｂ側の
酸素濃度とが比較され、微粒子の焼却が完了した再生終
了であるか否かが判定される。そして、両酸素濃度が等
しくなった場合には、再生終了であるＹＥＳとしてＳ８
が実行される一方、両酸素濃度が等しくない場合には、
再生終了でないＮｏとしてＳ９が実行される（Ｓ７）。

再生終了時に実行されるＳ８は、Ｓ４で衝突等の事故が
発生したとして判定されたときの飛び先でもあり、この
３８が実行されることで、マグネトロン発振器１５が停
止されるようになっている（Ｓ８）。マグネトロン発振
器１５が停止されると、上記の再生条件が判定されるＳ
５および再生終了が判定されるＳ７の飛び先でもあるＳ
９が実行される。このＳ９では、マグネトロン発振器１
５の作動状態が判定され、マグネトロン発振器１５が作
動している場合には、微粒子の焼却を継続するＮＯとし
てＳ２から再度繰り返して実行される。一方、マグネト
ロン発振器１５が停止（エンド）している場合には、Ｓ
ｉＯが実行される（Ｓ９）。そして、Ｓ１０で微粒子の
焼却が不要であるか、または衝突等の事故が発生したと
してメインルーチンにリターンされることになる（Ｓ　
１０）。

このように、本実施例の排気微粒子浄化装置は、マグネ
トロン発振器１５を作動してフィルター１７を再生して
いる間、加速度の変化を常時監視しており、この加速度
の変化量で衝突等の事故の発生を認識してマグネトロン
発振器１５を停止するようになっている。従って、排気
微粒子浄化装置１１は、マグネトロン発振器１５を作動
中に事故が発生して反射部材２２・２３が破損した場合
でも、マグネトロン発振器１５が強制的に停止されるこ
とで高周波の漏洩による人体への被害を防止することが
可能になっている。

尚、本実施例においては、加速度検出センサ２６で得ら
れた加速度の差の絶対値に基づいて事故の判定を行って
いるが、これに限定されることはない。即ち、事故の判
定は、速度の変化量である加速度の絶対値で行われてい
ても良いし、或いは所定時間内における速度の差の絶対
値で行われていても良い。また、事故と判定した場合に
は、マグネトロン発振器１５が機械的にリセットされな
ければ作動しないようにされていることが望ましい さらに、マグネトロン発振器１５の停止は、作動制御手
段でもある制御手段１３で行われているが、これに限定
されることはない。即ち、上記の停止は、例えばマグネ
トロン発振器１５に電力を供給する電気コードに、所定
値以上の加速度が付与されたときに遮断するバネ等で形
成された作動制御手段を介装することで行われるように
なっていても良い。

〔発明の効果〕

本発明に係るディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
は、以上のように、フィルター再生装置が微粒子を燃焼
させる高周波を出力する発振手段を有しており、この発
振手段には、所定値以上の加速度で上記発振手段を強制
的に停止可能な作動制御手段が設けられている構成であ
る。

これにより、衝突等の事故で加速度が所定値以上になっ
たときにマグネトロン発振器が強制的に停止されること
で、たとえ事故による衝撃で反射部材が破損しても、高
周波の漏洩による人体への被害を防止することが可能に
なるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例を示すもので
ある。 第１図は、加速度判定ルーチンのフローチャートである
。 第２図は、ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置の
概略構成図である。 １はディーゼルエンジン、２は排気管、３は燃焼室、４
は吸気マニホールド、１０はエアポンプ１１は排気微粒
子浄化装置、１３は制御手段（作動制御手段）、１４は
エア配管、１５はマグネトロン発振器（発振手段）、１
６は導波管（発振手段）、１７はフィルター　１８・２
０は排圧センサ、１９・２工はＯｔセンサ、２２・２３
は反射部材、２６は加速度検出センサである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルターと、上記
   微粒子を燃焼させてフィルターを再生させるフィルター
   再生装置とを有したディーゼルエンジンの排気微粒子浄
   化装置において、 上記フィルター再生装置は、微粒子を燃焼させる高周波
   を出力する発振手段を有しており、この発振手段には、
   所定値以上の加速度で上記発振手段を強制的に停止可能
   な作動制御手段が設けられていることを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置。