JPH05156926A

JPH05156926A - ディーゼル機関用パティキュレートトラップ

Info

Publication number: JPH05156926A
Application number: JP3349036A
Authority: JP
Inventors: Taro Uchiyama; 太郎内山; Kazuhiko Takesa; 和彦竹佐; Satoshi Ebato; 智江波戸
Original assignee: AG Technology Co Ltd
Current assignee: AG Technology Co Ltd
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【目的】パティキュレートの焼却処理を安定的かつ継続
的に行なえるディーゼル機関用パティキュレートトラッ
プを提供する。【構成】フィルタ３９の下方にパティキュレート受け部
５１を設け、その底部にパティキュレートの焼却処理用
の電気ヒータ５３を配置し、ディーゼル機関３３に取付
けた回転センサ８５と負荷センサ８７の信号により、電
気ヒータ５３に供給される電力を調節して、ヒータ５３
の表面温度を適温に保つ。

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
ガス中に含まれる、炭素を主成分とし、硫化物、酸化
鉄、未燃炭化水素の凝縮物等を含む微粒子（以下、総称
してパティキュレートと呼ぶ）を捕捉して除去するため
のディーゼル機関用パティキュレートトラップに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関から排出される排気ガス
には、炭素を主成分とするパティキュレートが多く含ま
れており、ガソリン機関からの排気ガスに比べて窒素酸
化物（ＮＯ_x ）の排出レベルが高いという問題がある。

【０００３】ＮＯ_x については、ディーゼル機関の排気
ガス中の残留酸素濃度が高いため、ガソリン機関の排気
ガス処理に用いられている三元触媒が転用できず、ディ
ーゼル機関独自の排気ガス処理技術が必要とされ、触媒
を開発する努力がなされているが、未だ実用的な目途を
得るまでには至っていない。

【０００４】一方、噴射時期の調整を始めとする比較的
実用性の高いＮＯ_x 低減対策による場合には、ＮＯ_x を
低減できる反面、パティキュレートの排出が増加する傾
向にある。このため、ＮＯ_x 低減対策とパティキュレー
ト除去対策とを組合せた総合的な排気ガス処理対策が検
討されている。

【０００５】そして、パティキュレート除去対策とし
て、すでに各種のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップが提案されている。

【０００６】例えば、特開昭５７−３５９１８号には、
図５に示すようなセラミックス製のハニカム型フィルタ
が開示されている。

【０００７】このフィルタ１は、濾壁３で区画された互
いに平行な複数のセル５を有するいわゆるハニカム構造
をなし、一方の端面Ａにおいては約半分のセル５ａがシ
ール材７によって市松模様状に塞がれ、他方の端面Ｂに
おいては、端面Ａにおいて塞がれるセル５ａは開口し、
端面Ａにおいて開口しているセル５ｂが同じくシール材
９によって塞がれた構造をなしている。

【０００８】このフィルタ１の一方の端面Ｂからディー
ゼル機関の排気ガスを導入すると、排気ガスは含塵ガス
流路であるセル５ａ内に導入されて通気性のある濾壁３
を通過し、その際に含塵ガス中に含まれているパティキ
ュレートがセル５ａの濾壁面に捕捉され、パティキュレ
ートが除去された清浄な排気ガスとなって清浄ガス流路
であるセル５ｂを通って他方の端面Ａより流出する。

【０００９】また、特開昭５６−１２４４１７号には、
図６に示すようなセラミックス製のフィルタが開示され
ている。このフィルタ１１は、全体として直方体の外形
を有し、相互に平行な複数枚の長方形状の板状体１３、
１５と、リブ１７、２１、スペーサ１９、２３とから構
成されている。これらの板状体１３、１５と、リブ１
７、２１、スペーサ１９、２３はいずれもフィルタ機能
を有する通気性の多孔質セラミックスからなっている。

【００１０】板状体１３はフィルタ１１の上面と下面と
を形成し、板状体１５は上下面の板状体１３の間に複数
枚平行に配置されている。板状体１３、１５の間には、
フィルタ１１の長手方向に走るリブ１７、スペーサ１９
と、上記と直交する方向に走るリブ２１、スペーサ２３
とが交互に配置され、隣接する板状体１３、１５を互い
に連結している。リブ１７は、板状体１３、１５の間の
長手方向に沿った両側面を形成し、スペーサ１９は、リ
ブ１７の間を複数に区画して長手方向に沿ったガス流路
２５を形成している。同様に、リブ２１は、板状体１
３、１５の間の上記と直交する方向に沿った両側面を形
成し、スペーサ２３は、リブ２１の間を複数に区画して
その方向に沿ったガス流路２７を形成している。

【００１１】したがって、フィルタ１１は、長手方向に
沿って走る複数のガス流路２５と、それと直交する方向
に沿って走る複数のガス流路２７とを有し、これらのガ
ス流路２５、２７が板状体１５を境として上下に交互に
形成された構造をなしている。なお、ガス流路２５、２
７の両端は、フィルタ１１の対向する端面でいずれも開
口している。

【００１２】このフィルタ１１においては、ガス流路２
５の開口する２つの端面のうち一方の端面を直接または
間接的に閉塞しておき、他方の開口している端面からデ
ィーゼル機関の排気ガスを導入する。あるいは、ガス流
路２５の２つの開口する両端面から同時にディーゼル機
関の排気ガスを導入する。そして、排気ガスが板状体１
５を通過してガス流路２７へ流出する際に、板状体１５
が濾壁となってパティキュレートがガス流路２５の濾壁
面に捕捉される。パティキュレートが除去された清浄な
排気ガスは、ガス流路２７を経て系外へ排出される。

【００１３】ところが、このようなフィルタを用いたパ
ティキュレートトラップにおいては、捕捉されたパティ
キュレートがフィルタの濾壁面に堆積し、運転時間の経
過とともにフィルタが目詰まりを起こし、排気ガスの通
気圧損が増大しディーゼル機関の出力が低下することに
なる。

【００１４】パティキュレートによって目詰まりしたフ
ィルタを再生する方法として、実開昭６２−３５８４９
号には、フィルタの排気ガス入口上流側にバーナを設
け、このバーナからの高温燃焼ガスによってフィルタの
濾壁面上に堆積しているパティキュレートに着火し、こ
れを燃焼させて焼却処理するようにしたパティキュレー
トトラップが開示されている。

【００１５】また、特開昭５６−９２３１８号には、排
気ガス流路を２系統に分割して、それぞれの流路にパテ
ィキュレートトラップを配置し、パティキュレートトラ
ップのフィルタの再生を交互に行なう方式が提案されて
いる。この場合、フィルタの再生は上記と同様に、フィ
ルタの濾壁面上でパティキュレートに着火し、燃焼させ
て焼却する方法が採用されている。

【００１６】しかしながら、捕捉されたパティキュレー
トをフィルタ上で焼却する従来の方法では、パティキュ
レートの燃焼熱によってフィルタが溶損したり、フィル
タ内部の温度分布や熱衝撃に起因する熱応力によってフ
ィルタに亀裂が発生するという問題があった。

【００１７】また、ディーゼル機関の排気ガス中には、
無視できない量の不燃成分（例えば灰分の他、ディーゼ
ル機関や配管から出る鉄分等）が含有されており、これ
らの不燃成分は、焼却によって除去できずにフィルタ上
に蓄積され、長期間の運転によってフィルタの通気圧損
が増大するという問題もあった。

【００１８】このような問題点を解決するために、本出
願人は、図７に示すようなディーゼル機関用パティキュ
レートトラップを既に提案している。

【００１９】このディーゼル機関用パティキュレートト
ラップ３１は、ディーゼル機関３３から延出する排気管
３５を２つに分岐させ、それぞれに導入管５５ａ、５５
ｂを介してケーシング３７ａ、３７ｂを取付けている。
そしてケーシング３７ａ、３７ｂ内に、パティキュレー
トを捕捉するためのフィルタ３９ａ、３９ｂをシール材
４１を介して固定し、収容している。

【００２０】フィルタ３９ａ、３９ｂには、上方から下
方に貫通する複数の含塵ガス流路４３と、側方に開口す
る複数の清浄ガス流路４５とが通気性を有する多孔質材
の濾壁で区画されて形成されている。

【００２１】一方、ケーシング３７ａ、３７ｂの清浄ガ
ス流路４５が開口する側には、フィルタに対応するよう
に清浄ガスの排出管４７ａ、４７ｂがそれぞれ接続さ
れ、さらに各排出管４７ａ、４７ｂには、排気ガスの上
流側に向けて開口する圧縮気体噴射用の逆洗ノズル４９
ａ、４９ｂが設けられている。逆洗ノズル４９ａ、４９
ｂは、圧縮空気容器６１に配管６３及び電磁弁５９ａ、
５９ｂを介して接続されている。

【００２２】ケーシング３７ａ、３７ｂの下方にはパテ
ィキュレート受け部５１ａ、５１ｂが配置されており、
その底部には、パティキュレート受け部５１ａ、５１ｂ
に移されたパティキュレートに着火し、焼却するための
電気ヒータ５３ａ、５３ｂが設けられている。

【００２３】ディーゼル機関から送られる排気ガスは、
導入管５５ａ、５５ｂを経てフィルタ３９ａ、３９ｂの
含塵ガス流路４３内に、その上部開口端から導入され
る。排気ガスの大部分はフィルタ３９の濾壁を通過して
清浄ガス流路４５内に入り、排出管４７ａ、４７ｂを経
て排出される。このとき、排気ガス中のパティキュレー
トは、濾壁を通過できず、含塵ガス流路４３の濾壁面に
付着し堆積する。こうした集塵操作を所定時間行なった
後、短時間の逆洗を行なう。

【００２４】逆洗操作を行なう場合には、まず開閉弁５
７ａまたは５７ｂを閉じ、例えば０〜１秒の後に電磁弁
５９ａまたは５９ｂを開いて圧縮空気容器６１に貯めて
ある圧縮空気を配管６３を経て逆洗ノズル４９ａまたは
４９ｂから、例えば０．１〜１秒間噴射する。噴射され
た圧縮気体は、パルス流となってフィルタの清浄ガス流
路４５から濾壁を通過して含塵ガス流路４３へと、パテ
ィキュレート捕集操作時とは逆の方向へ流れる。

【００２５】圧縮気体を逆方向に噴射して逆洗操作を行
なうと、フィルタ３９ａまたは３９ｂの含塵ガス流路４
３の濾壁面に付着、堆積していたパティキュレートがフ
ィルタの濾壁面から剥離する。剥離したパティキュレー
トの大部分は、ケーシング３７の下方に設けられたパテ
ィキュレート受け部５１ａ、５１ｂへ落下する。

【００２６】このようにして、集塵操作においてフィル
タ３９ａまたは３９ｂの含塵ガス流路４３内に捕捉され
たパティキュレートは、逆洗操作によってパティキュレ
ート受け部５１ａ、５１ｂへ集められ、一定の電力が連
続的または断続的に供給される電気ヒータ５３ａ、５３
ｂによって着火され、焼却される。

【００２７】そして、この逆洗操作をフィルタ３９ａと
フィルタ３９ｂについて交互に行なうことにより、ディ
ーゼル機関の排気ガス中のパティキュレートを長期間連
続して捕捉し、処理することができるようになってい
る。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ディーゼル機関用パティキュレートトラップでは、ディ
ーゼル機関の運転状態を考慮することなく、電気ヒータ
に常に一定の電力を連続的または断続的に供給してパテ
ィキュレートの焼却を行なっていたが、ディーゼル機関
の運転モードにより、電気ヒータの付近を流れる排気ガ
スの温度や流量が異なるので次のような問題があった。

【００２９】すなわち、ディーゼル機関の負荷の高い状
態では、パティキュレートがその発生量が多くなって電
気ヒータの上に厚く堆積するとともに、排気ガスがその
温度が高温となって電気ヒータ付近に流れ込むため、通
電による電気ヒータ自身の発熱に加えて、パティキュレ
ートの急激な燃焼熱と、高温の排気ガスの熱が作用し
て、電気ヒータが過熱されて断線することがあった。

【００３０】逆に、ディーゼル機関の負荷の低い状態で
は、電気ヒータ付近に低温の排気ガスが流入し、電気ヒ
ータが冷却されて、その表面温度が低下するので、場合
によってはパティキュレートの着火点以下の温度にな
り、パティキュレートに着火することができなくなるこ
ともあった。

【００３１】このように、電気ヒータが断線したり、温
度低下したりして、パティキュレートに着火できなくな
ると、焼却処理されないでパティキュレート受け部に残
留するパティキュレートの量が異常に増加し、逆洗によ
るフィルタの再生、すなわちパティキュレートの払い落
しができなくなり、最後にはフィルタが完全に目詰まり
して、ディーゼル機関の運転ができなくなるという問題
があった。

【００３２】したがって、本発明の目的は、パティキュ
レート受け部においてパティキュレートの焼却処理を安
定的、かつ継続的に行うことができるディーゼル機関用
パティキュレートトラップを提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明のディーゼル機関用パティキュレートトラッ
プは、濾壁で区画された含塵ガス流路と清浄ガス流路と
を有するフィルタと、前記含塵ガス流路にパティキュレ
ートを含むディーゼル機関の排気ガスを導入する導入管
と、前記清浄ガス流路から流出する清浄ガスを排出する
排出管と、前記清浄ガス流路から前記含塵ガス流路へと
逆方向に流れるガス流を間欠的に発生させる逆洗手段
と、逆洗によって前記フィルタの濾壁から払い落とされ
るパティキュレートを受けるように配置され、底部に電
気ヒータを有するパティキュレート受け部とからなり、
排気ガスの温度と流量を直接的または間接的に検知する
センサを配設し、前記センサから送られる信号に応じて
前記電気ヒータに対する電力の供給量を制御する制御手
段を設けたことを特徴とするものである。

【００３４】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップの好ましい態様においては、前記排気ガスの
温度と流量を直接的または間接的に検知するセンサが、
回転センサと負荷センサとの組合せ、または回転センサ
とアクセル開度センサとの組合せからなっている。

【００３５】

【作用】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップでは、排気ガスの温度及び流量を直接的または間
接的に検知するセンサを配設し、このセンサから送られ
る信号に応じて電気ヒータへの電力供給量を制御する制
御手段を設けているので、例えば、排気ガスの温度が高
く、流量が多いときには、電気ヒータへの電力供給量を
低減させ、排気ガスの温度が低く、流量が少ないときに
は、電気ヒータへの電力供給量を増大させるなど、ディ
ーゼル機関の運転モードに応じて電気ヒータへの電力供
給量を調整することができ、それによって電気ヒータの
表面温度を常に適切な状態に保つことができる。このた
め、電気ヒータが過熱されて断線したり、パティキュレ
ートの着火点以下にまで冷却されたりすることがなくな
り、パティキュレートの焼却処理を確実に行なわせるこ
とができる。

【００３６】本発明の好ましい態様においては、回転セ
ンサによって、排気ガスの流量を間接的に検出すること
ができ、負荷センサまたはアクセル開度センサによって
排気ガスの温度と流量を間接的に検出することができ、
これらの検出データから、パティキュレートの燃焼状態
や、電気ヒータ付近の温度を予測して、それに応じた電
力を電気ヒータに供給することができる。また、負荷セ
ンサやアクセル開度センサの代わりに、排ガス温度セン
サや酸素濃度センサを用いることもできる。

【００３７】

【実施例】図１には、本発明のディーゼル機関用パティ
キュレートトラップの一実施例が示されている。

【００３８】このディーゼル機関用パティキュレートト
ラップ７１は、ディーゼル機関３３の排気管３５を２つ
に分岐させ、分岐させた排気経路のそれぞれに取付けら
れている。すなわち、分岐させた排気管３５に、導入管
５５ａ、５５ｂを介してケーシング３７ａ、３７ｂを取
付け、これらのケーシング３７ａ、３７ｂ内にパティキ
ュレートを捕捉するためのフィルタ３９ａ、３９ｂをシ
ール材４１を介して収容している。また、ケーシング３
７ａ、３７ｂのフィルタ３９ａ、３９ｂで濾過された排
気ガスの出口には、排出管４７ａ、４７ｂが接続されて
いる。

【００３９】排出管４７ａ、４７ｂには、配管６３及び
電磁弁５９ａ、５９ｂを介して圧縮空気容器６１に接続
された逆洗ノズル４９ａ、４９ｂが、その噴出口を排気
ガスの上流側に向けて開口するように配置されている。
圧縮空気容器６１は、図示しないコンプレッサに接続さ
れている。

【００４０】逆洗ノズル４９ａ、４９ｂが設けられてい
る箇所よりもさらに下流の排出管４７ａ、４７ｂ内に
は、開閉弁５７ａ、５７ｂが配置されている。開閉弁５
７ａ、５７ｂとしては、例えばディーゼル機関駆動のト
ラックで使用されているエキゾーストブレーキ用バタフ
ライ弁が好適に使用される。なお、この開閉弁５７ａ、
５７ｂは、図示しないエアシリンダで作動し、通常の状
態においては開放状態となっている。

【００４１】フィルタ３９ａ、３９ｂとしては、図３に
示す構造のものが好ましく使用される。このフィルタ３
９は、多孔質コーディエライトセラミックスからなり、
全体として板状をなすフィルタ素子７３に、板幅方向に
上下に貫通する複数の含塵ガス流路４３と、上下縁部に
沿って突出するリブ７５とを設け、このフィルタ素子７
３の複数枚を、それらのリブ７５と背面７７とが当接す
るように積層し、接合して構成されている。その結果、
図中上方から下方に貫通する複数の含塵ガス流路４３
と、側方に開口する複数の清浄ガス流路４５とが通気性
のある多孔質材の濾壁で区画された構造をなしている。
フィルタ素子７３のリブ７５と背面７７との接合は、耐
熱性の接着剤による接合、パッキンなどを挟み込んでの
締め付け、あるいはフィルタ素子を積層した状態で焼成
と同時に一体化させるなどの手段によって行なわれ、気
密性が確保されている。なお、リブ７５を設ける代わり
に、接着剤自身の厚みによって、あるいは、同質材から
なる帯状のスペーサを挟んで隣接するフィルタ素子７３
間の間隔を確保してもよい。

【００４２】このフィルタ３９では、含塵ガス流路４３
と清浄ガス流路４５とが直交するように形成されるた
め、含塵ガス流路４３が上下方向となり、清浄ガス流路
４５が横方向になるように配置させれば、清浄ガス流路
４５から逆洗ガスを送入して含塵ガス流路４３の濾壁に
捕捉されたパティキュレートを剥離させたとき、剥離し
たパティキュレートを含塵ガス流路４３の下方に落下せ
しめることができる。すなわち、含塵ガスのフィルタへ
の入口とパティキュレートの落下口とを別々に設けるこ
とができ、パティキュレートを重力に逆らわずに、か
つ、排気ガスの流れに逆らわずに移動させて捕集するこ
とができる。

【００４３】ただし、フィルタとしては、図４に示した
ハニカム型フィルタや、図６に示した直交流型フィルタ
も用いることもできる。図４に示したハニカム型フィル
タは、含塵ガスのフィルタへの入口とパティキュレート
の取り出し口とが同方向になるので、逆洗によって剥離
させたパティキュレートを排気ガスの流れに逆らって取
り出す必要があるが、濾壁３の全てを濾過壁として利用
することができるので、容積当りの有効濾過面積を大き
く取ることができる。

【００４４】ケーシング３７ａ、３７ｂの下方には、パ
ティキュレート受け部５１ａ、５１ｂが設けられてい
る。この例ではパティキュレート受け部５１ａ、５１ｂ
は全体として漏斗状をなしており、逆洗によってフィル
タ３９ａ、３９ｂから剥離されて落下するパティキュレ
ートを底部中央に集積する。

【００４５】パティキュレート受け部５１ａ、５１ｂの
底部には、パティキュレートに着火して焼却処理するた
めの電気ヒータ５３ａ、５３ｂが配置されている。電気
ヒータ５３ａ、５３ｂは、電力を制御するパワートラン
ジスター８１を介してバッテリ８３に接続されており、
バッテリ８３から給電される。この実施例では、電気ヒ
ータ５３ａ、５３ｂとして、外径８mm、表面電力密度
３．０Ｗ／ｃｍ² 、電源ＤＣ２４Ｖ用のＵ字形をしたシ
ーズ型電気ヒータが用いられており、パティキュレート
への着火を確実にし、かつヒータの耐久性を確保するた
めに、表面温度が５５０〜１１００℃の範囲にあるよう
に設定されている。電気ヒータ５３ａ、５３ｂのシーズ
材としては、パティキュレート中に含まれる硫酸酸性成
分に対して耐食性を有する金属材料、例えばステンレス
３１０Ｓ、インコネル６００を用いることが好ましい。

【００４６】制御ユニット８２は、ＣＰＵ８２ａ、ＲＯ
Ｍ８２ｂ、ＲＡＭ８２ｃ、Ｉ／Ｏインターフェイス８２
ｄを有し、これらがバスライン８２ｅを介して互いに接
続されている。上記Ｉ／Ｏインターフェイス８２ｄの入
力ポートに、ディーゼル機関３３に取付けられた回転セ
ンサ８５、負荷センサ８７が接続され、また、Ｉ／Ｏイ
ンターフェイス８２ｄの出力ポートが、駆動回路８２ｆ
を介して上記パワートランジスター８１に接続されてい
る。

【００４７】上記ＲＯＭ８２ｂには、制御プログラム、
及び図２に示すヒータ供給電力マップ（詳細は後述す
る）が記憶されており、また、ＲＡＭ８２ｃには、上記
回転センサ８５、負荷センサ８７で検出したディーゼル
機関の回転数データ、負荷データが格納されている。Ｃ
ＰＵ８２ａでは、ＲＡＭ８２ｃに格納されたデータに基
づいて上記ＲＯＭ８２ｂに記憶された制御プログラムに
従い、上記電気ヒータ５３ａ、５３ｂへ供給する電力を
設定する。

【００４８】回転センサ８５及び負荷センサ８７は、デ
ィーゼル機関３３から排出される排気ガスの温度と流量
を間接的に検知するものである。すなわち、排気ガスの
流量は、ディーゼル機関の回転数に比例するため、回転
センサ８５によってディーゼル機関の回転数を検出する
ことにより、間接的に排気ガスの流量を検出することが
できる。また、排気ガスの温度は、ディーゼル機関の出
力に比例する傾向があるので、負荷センサ８７によりデ
ィーゼル機関の負荷を検出することにより、間接的に排
気ガスの温度を検出することができる。

【００４９】なお、この実施例では回転センサ８５と負
荷センサ８７を用いているが、回転センサ８５とアクセ
ルの開度を検出するアクセル開度センサ８９とを用いて
排気ガスの温度と流量を間接的に検知してもよい。ま
た、負荷センサ８７に代えて、排気管３５内に配置され
た排ガス温度センサ９１や酸素濃度センサ９３を用いる
こともできる。

【００５０】次に、このパティキュレートトラップによ
り排気ガス中のパティキュレートを捕捉、除去する方法
について述べる。

【００５１】ディーゼル機関３３から送られてきた排気
ガスは、導入管５５ａ、５５ｂを経てフィルタ３９ａ、
３９ｂの含塵ガス流路４３内に、その上部開口端から流
入する。含塵ガス流路４３内に流入した排気ガスはフィ
ルタ３９ａ、３９ｂの濾壁を通過して清浄ガス流路４５
内に入り、排出管４７ａ、４７ｂを経て系外へ排出され
る。このとき、排気ガス中のパティキュレートは、フィ
ルタ３９ａ、３９ｂの濾壁を通過できず、含塵ガス流路
４３の濾壁面に付着堆積し、排出管４７ａ、４７ｂから
はパティキュレートが除かれた清浄ガスが排出される。
このような集塵操作を所定時間行ない、含塵ガス流路４
３の濾壁面に所定量のパティキュレートを付着、堆積さ
せた後、短時間の逆洗再生を行う。

【００５２】逆洗操作を行なう場合には、まず、開放状
態となっている開閉弁５７ａまたは５７ｂを閉じ、それ
から０．０５〜３秒、好ましくは０．０５〜０．５秒後
に、電磁弁５９ａまたは５９ｂを０．０２〜２秒、好ま
しくは０．０２〜０．１秒間開放して、逆洗ノズル４９
ａまたは４９ｂから圧縮空気を噴出させる。噴射された
圧縮空気は、パルス流となってフィルタ３９ａまたは３
９ｂの清浄ガス流路４５から濾壁を通過して含塵ガス流
路４３へと、パティキュレート捕集操作時とは逆の方向
へ流れ、含塵ガス流路４３の濾壁面に付着、堆積したパ
ティキュレートを剥離せしめる。このようにして剥離さ
れたパティキュレートの一部は含塵ガス流路４３内に浮
遊するが、パティキュレートの大部分はケーシング３７
ａまたは３７ｂの下方に設けられたパティキュレート受
け部５１ａまたは５１ｂへ落下し、電気ヒータ５３ａま
たは５３ｂの上に堆積する。

【００５３】圧縮空気の噴出が終了した後、０．０５〜
３秒、好ましくは０．０５〜０．５秒後に、再び開閉弁
５７ａまたは５７ｂが開放され、ディーゼル機関３３か
ら送られた排気ガスは、フィルタ３９ａ、３９ｂ及び排
出管４７ａ、４７ｂの双方を経由して系外へ排出され
る。

【００５４】なお、この実施例の装置では排気管３５を
２つに分岐させ、それぞれにパティキュレートトラップ
を設置しているので、上記逆洗操作は、２つのフィルタ
３９ａ、３９ｂに対して交互に、所定時間ずつずらして
行なう。すなわち、あるシステムについて逆洗を行なっ
ている間にはディーゼル機関からの排気ガスや吹き込ま
れた圧縮気体が、逆洗を行なっていない他のシステムを
経由して排出されるようにする。このようにすれば、逆
洗時にはわずかな背圧上昇しか生ぜず、ディーゼル機関
に対する負担を小さくすることができる。

【００５５】これら一連の逆洗操作は、フィルタ３９
ａ、３９ｂによりパティキュレートを所定時間捕捉した
後に再開され、以後このような逆洗再生サイクルを、デ
ィーゼル機関の運転期間中断続的に行なう。なお、例え
ば電磁弁５９ａ、５９ｂの開放時間など、逆洗を行なう
際のそれぞれの時間は、フィルタ３９ａ、３９ｂの通気
圧損が長期に亙って一定レベル以下に維持されるよう
に、個々のケースによって調整される。また、一連の逆
洗操作は、通気圧損を検知するセンサの信号に基づくコ
ンピュータ制御などによって、自動的に行なわれるよう
にすることが好ましい。

【００５６】次に、パティキュレートを電気ヒータ５３
ａ、５３ｂ上に堆積させた状態で、ヒータ５３ａ、５３
ｂに、電力を供給してパティキュレートに着火し、これ
を焼却する。なお、この際、例えば圧縮空気容器６１か
ら燃焼用の空気をパティキュレート受け部５１ａ、５１
ｂに送ってパティキュレートの焼却を促進するようにす
ることもできる。

【００５７】この場合、ディーゼル機関３３の負荷の高
い状態においては、排気ガスの温度が高くなるだけでな
く、発生するパティキュレートも多量になる。このた
め、電気ヒータ５３ａ、５３ｂに一定の電力を供給して
パティキュレートの焼却を行なうと、電気ヒータ５３
ａ、５３ｂの表面温度が上昇するとともに、ヒータ５３
ａ、５３ｂ付近に高温の排気ガスが流れ込んで、堆積し
たパティキュレートが急激に燃焼してヒータ５３ａ、５
３ｂの周囲の温度が異常に上昇し、ヒータ５３ａ、５３
ｂが過熱されて断線することがある。

【００５８】一方、アイドリング状態など、ディーゼル
機関３３の負荷の低い状態では、ディーゼル機関３３か
ら送られてくる排気ガスの温度は低くなる。このような
低温の排気ガスがパティキュレート受け部５１ａ、５１
ｂへ流入し、電気ヒータ５３ａ、５３ｂに接触すると、
ヒータ５３ａ、５３ｂの表面温度が低下して、パティキ
ュレートに着火できなくなり、パティキュレートの焼却
処理を行なうことができなくなることがある。

【００５９】そこで、本発明のディーゼル機関用パティ
キュレートトラップでは、パティキュレート受け部５１
ａ、５１ｂに流入する排気ガスの温度と流量を直接的ま
たは間接的に検出し、この排気ガスの温度と流量に応じ
て電気ヒータ５３ａ、５３ｂへの電力供給量を調節する
ことにより、電気ヒータ５３ａ、５３ｂの表面温度が常
に適温となるようにしている。すなわち、回転センサ８
５と負荷センサ８７が、ディーゼル機関３３の回転数と
負荷を検出し、検知した情報を信号に変えて制御ユニッ
ト８２に送る。制御ユニット８２は、各センサ８５、８
７から送られた情報に応じてバッテリ８３から電気ヒー
タ５３ａ、５３ｂへ供給される電気量をコントロールし
てヒータ５３ａ、５３ｂの表面温度を調節する。

【００６０】上記制御ユニット８２における制御動作の
一例を図５のフローチャートに従って説明する。

【００６１】まず、ステップ１０１（以下、Ｓ１０１と
略す）で、ディーゼル機関の回転数と負荷を回転センサ
８５、負荷センサ８７の出力信号から検出し、Ｓ１０２
で、上記ディーゼル機関の回転数と負荷をパラメータと
して、ヒータ供給電力マップに基づきヒータ供給電力を
検索する。

【００６２】このヒータ供給電力マップは、三次元マッ
プとし、上記ディーゼル機関の回転数と負荷で特定する
領域には、予め実験などから求めた最適なヒータ供給電
力が格納されている。例えば、図２のマップにおいて、
Ｌの状態（アイドリング状態、またはディーゼル機関の
回転数及び負荷が高域である場合）では、電力密度が
０．９Ｗ／ｃｍ² 、Ｍの状態（ディーゼル機関の回転数
及び負荷が中域である場合）では、２．２Ｗ／ｃｍ² 、
Ｈの状態（ディーゼル機関の回転数及び負荷が低域であ
る場合）では、３．６Ｗ／ｃｍ² となるデータが記憶さ
れている。

【００６３】なお、ディーゼル機関の回転数の区分は、
例えば、最高回転数の３０％未満を低回転域、３０％以
上６０％未満を中回転域、６０％以上を高回転域として
設定することができる。また、負荷またはアクセル開度
については、３０％未満を低域、３０％以上７０％未満
を中域、７０％以上を高域として区分することができ
る。

【００６４】そして、Ｓ１０３において、上記Ｓ１０２
で検索したヒータ供給電力に対応する制御信号（例えば
デューティ信号）を、駆動回路８２ｆを介してパワート
ランジスター８１へ出力し、ルーチンを抜ける。

【００６５】このように、ディーゼル機関の運転モード
に応じて１００〜４００Ｗの電力を供給して、ヒータ５
３ａ、５３ｂの表面温度が常に５５０〜１１００℃の範
囲内にあるように制御することによって、パティキュレ
ートの焼却処理を安定的、かつ継続的に行なうことがで
きる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディーゼ
ル機関用パティキュレートトラップによれば、電気ヒー
タ付近に流れ込む排気ガスの温度と流量をセンサによっ
て直接的または間接的に検出し、排気ガスの温度と流量
に応じてヒータに供給する電気量を制御して、電気ヒー
タの表面温度を常に適温に保つことができる。このた
め、パティキュレートの焼却処理を安定的、かつ継続的
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップの一実施例を示す概略側面図。

【図２】図１に示す装置において供給電力マップの一例
を示す説明図。

【図３】図１に示す装置において好適に用いられるフィ
ルタを示す斜視図。

【図４】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップで用い得るフィルタの他の例を示す斜視図。

【図５】電気ヒータの制御手順を示すフローチャート。

【図６】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップで用い得るフィルタの更に他の例を示す斜視図。

【図７】従来のディーゼル機関用パティキュレートトラ
ップの一例を示す側面図。

【符号の説明】

１，３９，３９ａ，３９ｂ：フィルタ３１，７１：パティキュレートトラップ３３：ディーゼル機関３５排気管３７ａ，３７ｂ：ケーシング４１：シール材４３：含塵ガス流路４５：清浄ガス流路４７ａ，４７ｂ：排出管４９ａ，４９ｂ：逆洗ノズル５１ａ，５１ｂ：パティキュレート受け部５３ａ，５３ｂ：電気ヒータ５５ａ，５５ｂ：導入管５７ａ，５７ｂ：開閉弁５９ａ，５９ｂ：電磁弁６１：圧縮空気容器６３：配管８１：パワートランジスター８２：制御ユニット８３：バッテリ８５：回転センサ８７：負荷センサ８９：アクセル開度センサ９１：排ガス温度センサ９３：酸素濃度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾壁で区画された含塵ガス流路と清浄ガス
流路とを有するフィルタと、前記含塵ガス流路にパティ
キュレートを含むディーゼル機関の排気ガスを導入する
導入管と、前記清浄ガス流路から流出する清浄ガスを排
出する排出管と、前記清浄ガス流路から前記含塵ガス流
路へと逆方向に流れるガス流を間欠的に発生させる逆洗
手段と、逆洗によって前記フィルタの濾壁から払い落と
されるパティキュレートを受けるように配置され、底部
に電気ヒータを有するパティキュレート受け部とからな
るディーゼル機関用パティキュレートトラップにおい
て、排気ガスの温度と流量を直接的または間接的に検知
するセンサを配設し、前記センサから送られる信号に応
じて前記電気ヒータに対する電力の供給量を制御する制
御手段を設けたことを特徴とするディーゼル機関用パテ
ィキュレートトラップ。
【請求項２】前記排気ガスの温度と流量を直接的または
間接的に検知するセンサが、ディーゼル機関の回転セン
サと負荷センサとの組合せ、またはディーゼル機関の回
転センサとアクセル開度センサとの組合せからなる請求
項１に記載のディーゼル機関用パティキュレートトラッ
プ。