JPH05156929A

JPH05156929A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH05156929A
Application number: JP3324571A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kimura; 憲治木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【目的】パティキュレートの捕集方向と逆方向から再
生用ガスを流してフィルタを再生する内燃機関の排気浄
化装置において、再生後のパティキュレートの燃え残り
を判断して次回の捕集量を決め、パティキュレートフィ
ルタの破損を防止することができる排気浄化装置の提供
を目的とする。【構成】フィルタの再生直後のパティキュレート捕集
再開時に、排気ガスの流入側のフィルタの中央部と外周
部の温度差、又はフィルタ前後の圧力損失を求め、温度
差が大きいほど、又は所定時間経過後の圧力損失値が大
きいほど、次のフィルタの再生処理の開始時期を遅らす
ように内燃機関の排気浄化装置を構成する。また、捕集
の程度に応じて再生用ガスの供給を初期に少量、後期に
増量する制御を行っても良い。この結果、フィルタの再
生時に過度に温度上昇することがなくなり、フィルタの
破損が防止される。

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捕集除去するフィルタの再生後にパ
ティキュレートの燃え残りがあっても、次のフィルタの
再生時にパティキュレートの過度の捕集によるフィルタ
の過熱によ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】図１２は従来の内燃機関の排気浄化装置１
０の全体構成を示すものであり、排気ガスの流れる方向
と逆方向から再生用ガスを流して、パティキュレート捕
集用のフィルタの再生を行う、従来の排気浄化装置１０
の構成を示すものである。図において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
けられたフィルタ収納用のケーシング、４はシール材、
５はケーシング３に内蔵された排気ガス中のパティキュ
レートを捕集するためのパティキュレートフィルタ、６
は２次空気供給通路、７は燃焼ガス排出通路、８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、９は２次空気を供給するエアポンプ、Ｈは電気ヒー
タ、Ｖ１は排気通路２と排気バイパス通路８とを切り換
える切換弁、Ｖ２は排気バイパス通路８の出口に設けら
れた出口切換弁、Ｖ３は燃焼ガス排出通路７の開閉弁、
Ｖ４は２次空気供給通路６の開閉弁を示している。

【０００４】通常の排気ガス中のパティキュレート捕集
時には、各弁Ｖ１〜Ｖ４は破線の位置にあり、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て大気中に放出される。このように
構成された排気浄化装置１０では、パティキュレートフ
ィルタ５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、パティキュレートフィル
タ５の端部に設けられた電気ヒータＨに通電すると共
に、パティキュレートフィルタ５に再生用ガス、例えば
２次空気を供給してパティキュレートを燃焼させるフィ
ルタの再生処理が必要である。

【０００５】一般に、従来の内燃機関の排気浄化装置１
０では、パティキュレートフィルタ５の通気性が失われ
てフィルタ５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（圧力損失が所定値
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。図
１２に示した内燃機関の排気浄化装置１０では、この再
生処理時には各弁Ｖ１〜Ｖ４が実線の位置に切り換わ
る。この状態では、ディーゼル機関１からの排気ガスは
排気バイパス通路８を通って空気中に放出される。ま
た、この時は、ヒータＨに通電が行なわれると共に、エ
アポンプ９から２次空気が供給され、パティキュレート
フィルタ５に捕集されたパティキュレートの燃焼が行わ
れる。そして、燃焼ガスは燃焼ガス排出通路７から空気
中に放出される。前述の電気ヒータＨの消費電力は1600
Ｗ程度である。

【０００６】ところが、前述のような従来の内燃機関の
排気浄化装置１０においては、パティキュレートフィル
タ５の再生処理時に、パティキュレートフィルタ５内に
捕集されたパティキュレートが全量燃焼せずに燃え残る
ことがある。これを図１３を用いて説明する。図１３
(a) はパティキュレートフィルタ５内にハッチングで示
すようにパティキュレートが十分に捕集された状態を示
すものである。この状態で排気ガスをバイパスさせた
後、ヒータＨに通電すると共に２次空気を排気ガスの流
れる方向とは逆方向からフィルタ５に供給すると、ヒー
タＨに着火されてフィルタ５に捕集されたパティキュレ
ートが燃焼する。このパティキュレートの燃焼におい
て、フィルタの中央部は熱の伝導が良く良好に燃焼する
が、フィルタの外周部は中央部に比べて燃焼が悪い。こ
の結果、フィルタ５の再生処理の終了時に、図１３(b)
に示すようにフィルタ５のヒータＨから遠い端面側の外
周部に、パティキュレートの燃え残りＭが残留し、その
後のパティキュレートの捕集時にパティキュレートの捕
集分布にばらつきが生じることになる。

【０００７】そこで、パティキュレートフィルタ５の再
生時に燃焼温度を監視し、燃焼温度が所定温度を越えな
い場合は、フィルタ５内にパティキュレートの燃え残り
があると判断して、次回のパティキュレート捕集からフ
ィルタの再生に移行する時のパティキュレートの再生推
定量を適性時の値より低い値に設定する装置（実開平２
-145613 号公報) や、フィルタの燃焼温度が適性な範囲
内でも、再生処理終了直後 (再燃焼後) の圧力損失ΔＰ
が設定値以上の時には次回の再生処理を判定する圧力損
失値を増大させる装置 (特開平３-18614号公報) などが
提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タ再生時の燃焼温度あるいは再生処理直後の圧力損失に
よって燃え残り量を判定して次の再生処理を開始する圧
力損失値を補正する従来の技術では、燃え残り量が正確
に判定できないために、次回のパティキュレートフィル
タの再生処理が正常に行われず、パティキュレートフィ
ルタの破損を生じる恐れがあるという問題点がある。こ
の問題点を以下に詳しく説明する。

【０００９】パティキュレートフィルタの再生処理時
に、図１３(b) のようにパティキュレートが燃え残った
場合、この状態でパティキュレートの捕集動作を再開す
ると、パティキュレートの燃え残りＭは図１４(a) 〜
(c) の３通りの状態の何れかになる。 (a) パティキュ
レート捕集再開時の排気ガスの圧力により燃え残りＭが
フィルタ５のヒータＨ側の端部に全量移動する。

【００１０】この場合は、次の捕集は正常な捕集量とな
るため、再生開始を判定する圧力損失値に補正は不要で
ある。しかしながら、従来技術では再生中のフィルタ温
度が低く、再生直後の圧力損失値が大きいので、次回の
再生開始を判定する圧力損失値が大きくされ、フィルタ
５内のパティキュレート捕集量が多くなり (特にヒータ
Ｈの近傍) 、フィルタが過度に温度上昇して溶損やクラ
ックが発生する恐れがある。

【００１１】(b) パティキュレート捕集再開時の排気ガ
スの圧力により燃え残りＭがフィルタ５内を移動する
が、ヒータＨ側の端部まで到らずに、フィルタ５の中央
部付近で止まってしまう。この場合は次の捕集において捕集量を若干増やす必要が
あり、再生開始を判定する圧力損失値を若干大きくする
必要がある。しかしながら、従来技術では再生中のフィ
ルタ温度が低く、再生直後の圧力損失値が大きいので、
次回の再生開始を判定する圧力損失値が(a) と同様に大
きくされ、フィルタ５内のパティキュレート捕集量が多
くなってフィルタが過度に温度上昇し、溶損やクラック
が発生する恐れがある。

【００１２】(c) パティキュレートの燃え残りＭが全く
移動しない。この場合は次の捕集において捕集量を増やして外周部ま
で熱を伝える必要があり、再生開始を判定する圧力損失
値を大きくする必要がある。従来技術では再生中のフィ
ルタ温度が低く、再生直後の圧力損失値が大きいので、
次回の再生開始を判定する圧力損失値が大きくされ、こ
の場合のみ次回の再生開始が適正に実行される。

【００１３】以上のように、従来技術によれば、パティ
キュレートフィルタ５の再生処理後にパティキュレート
の燃え残りＭがあった場合、燃え残りＭの残留場所によ
っては次回の再生開始の補正がフィルタに悪影響を与え
るという問題点がある。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、パティキ
ュレートフィルタの再生時に再生ガスをパティキュレー
トの捕集方向とは逆の方向から流してフィルタを再生す
る内燃機関の排気浄化装置において、再生直後にパティ
キュレートの燃え残りがあっても、次の再生処理開始時
期までのパティキュレートの捕集時におけるパティキュ
レートの過度の捕集を回避し、再生時のパティキュレー
トフィルタの過熱を防止してパティキュレートフィルタ
の破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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の内燃機関の排気浄化装置の第１の形態の構成が図１
に示される。図１に示すように、第１の形態の内燃機関
の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガス通路Ｇ中にパテ
ィキュレート捕集用フィルタＦが内蔵され、このフィル
タＦの再生時には、排気ガスの流出側に設けられた着火
手段ＨによってフィルタＦに捕集されたパティキュレー
トに着火すると共に、排気ガスの流入方向とは逆方向か
ら再生用ガスＡを流してフィルタを再生する内燃機関の
排気浄化装置において、フィルタＦの排気ガス流入側内
部の中央部の温度を検出する中央部温度検出手段と、フ
ィルタＦの排気ガス流入側内部の外周部の温度を検出す
る外周部温度検出手段と、フィルタ再生直後のパティキ
ュレート捕集時に、検出されたフィルタ中央部温度と外
周部温度との温度差を演算する温度差演算手段と、演算
された温度差が大きいほど、次の再生開始時期を遅らせ
る再生開始時期調整手段とを設けて構成される。

【００１５】また、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第２の形態の構成が図２に示される。図２に示すよう
に、第１の形態の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関
の排気ガス通路Ｇ中にパティキュレート捕集用フィルタ
Ｆが内蔵され、このフィルタＦの再生時には、排気ガス
の流出側に設けられた着火手段ＨによってフィルタＦに
捕集されたパティキュレートに着火すると共に、排気ガ
スの流入方向とは逆方向から再生用ガスＡを流してフィ
ルタを再生する内燃機関の排気浄化装置において、フィ
ルタの圧力損失値を演算する圧力損失値演算手段と、フ
ィルタ再生直後のパティキュレート捕集開始時から所定
時間経過したか否かを判定する時間経過判定手段と、所
定時間経過時の圧力損失値が大きいほど、次の再生開始
時期を遅らせる再生開始時期調整手段とを設けて構成さ
れる。

【００１６】なお、前記第１または第２の形態の内燃機
関の排気浄化装置において、パティキュレート捕集用の
フィルタの再生時には、前記再生用ガスを再生初期に少
量、再生後期に増量すると共に、前記再生開始時期の遅
れが大きいほど、再生用ガスの少量供給時間を長くする
再生用ガス流量調整手段を設けても良い。

【００１７】

【作用】本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、デ
ィーゼル機関の排気ガス通路に設けられたパティキュレ
ートフィルタの再生直後のパティキュレート捕集再開時
に、パティキュレートフィルタの排気ガスの流入側の中
央部と外周部に設けられた温度検出手段によってパティ
キュレートフィルタ中央部と外周部の温度差、あるいは
パティキュレートフィルタの圧力損失が演算される。そ
して、パティキュレート捕集再開時の温度差が大きいほ
ど、あるいはパティキュレート捕集再開後の所定時間経
過後の圧力損失値が大きいほど、次のパティキュレート
捕集用フィルタの再生処理の開始時期が遅らされる。ま
た、パティキュレートの捕集再開時には、再生用ガスの
供給が初期に少量、後期に増量する制御が行われること
があり、この場合には、次のパティキュレート捕集用フ
ィルタの再生処理の開始時期が遅れるほど、再生用ガス
の少量供給時間が長くされる。この結果、パティキュレ
ートフィルタによるパティキュレートの過度の捕集が回
避され、再生時に過度に温度上昇することがなくなって
フィルタの破損が防止される。

【００１８】

【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３は、電気ヒータＨが取り付けられ、排
気ガス中のパティキュレートを捕集するためのパティキ
ュレートフィルタ５を備えた本発明の一実施例の内燃機
関の排気浄化装置２０の全体構成図であり、図１２に示
した従来の内燃機関の排気浄化装置１０と同じ構成部材
には同じ符号が付されている。従って、図３において、
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はシール
材、６は２次空気供給通路、７は燃焼ガス排出通路、８
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、９は２次空気を供給するエアポンプ、１１は
バッテリ、１００は制御回路、Ｓは電気ヒータＨに通電
するためのヒータスイッチ、ＳＰ１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、ＳＰ２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、ＳＴｃ
はパティキュレートフィルタ５のヒータＨと反対側の端
面側の中央部に設けられた温度センサ、ＳＴｐはパティ
キュレートフィルタ５のヒータＨと反対側の端面側の外
周部に設けられた温度センサ、Ｖ１は排気通路２と排気
バイパス通路８とを切り換える切換弁、Ｖ２は排気バイ
パス通路８の出口に設けられた出口切換弁、Ｖ３は燃焼
ガス排出通路７の開閉弁、Ｖ４は２次空気供給通路６の
開閉弁である。

【００１９】パティキュレートフィルタ５は多孔性物質
からなるハニカム状の隔壁を備えたハニカム状フィルタ
であり、一般に円筒状をしていて内部に隔壁で囲まれた
多数の直方体状の通路がある。そして、この通路の隣接
するものは、排気ガスの流入側と排気ガスの流出側で交
互にセラミック製の閉塞材によって栓詰めされて閉通路
となっている。

【００２０】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ＳＰ１，ＳＰ２からの圧力
検出信号、温度センサＳＴｃ、ＳＴｐからのフィルタ温
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Ｎｅ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。

【００２１】通常の排気ガス中のパティキュレート捕集
時には、各弁Ｖ１〜Ｖ４は破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の排気ガス流入側（上流側）の圧力が、排気ガ
ス流出側（下流側）の圧力よりも所定値を越えて大きく
なった時に、制御回路１００は弁Ｖ１〜Ｖ４を破線の位
置から実線の位置に切り換える切換制御を行ってパティ
キュレートフィルタ５の再生動作が行われる。そして、
このパティキュレートの捕集動作からいつフィルタ５の
再生動作に切り換えるか、あるいは、フィルタ再生時の
ヒータスイッチＳのオンオフ制御およびエアポンプ９か
らの２次空気の流量の制御が制御回路１００によって行
われる。

【００２２】まず、制御回路１００による、パティキュ
レートの捕集動作からいつフィルタ５の再生動作に切り
換えるかの制御について説明する。この制御は温度セン
サＳＴｃ, ＳＴｐを用いて行われる。温度センサＳＴ
ｃ，ＳＴｐは、図４に示すように、パティキュレートフ
ィルタ５の排気ガス流入側の捕集面よりフィルタ内部に
２０cm程度入った位置の、フィルタ５の中央部と外周部
の温度を検出するように設けられ、この温度センサとし
ては、例えば、熱電対が使用される。温度センサＳＴ
ｃ，ＳＴｐをこのような位置に設ける理由は、パティキ
ュレートの捕集時に両方の検出温度をモニタして、常に
両者を比較することで、フィルタ再生後に図の破線で囲
まれる部分に残るパティキュレートの燃え残りを推定す
るためである。

【００２３】図５(a) はフィルタ再生後に燃え残りが発
生していない場合の温度センサＳＴｃの出力特性 (実
線) と温度センサＳＴｐの出力特性 (破線) を示すもの
であり、フィルタの中央温度Ｔｃと外周温度Ｔｐは同温
度である。一方、図４に破線部で示したように、フィル
タ再生後に燃え残りが発生した場合は、図６(a) に示す
ように排気ガスが外周部に流れにくくなるため、図５
(b) に示すように、フィルタの中央温度Ｔｃよりも外周
温度Ｔｐが低めに出力される。そして、燃え残りが排気
ガスの圧力によって、ヒータ側に近づけば近づくほど、
図６(b) に示すように温度センサＳＴｐを流れる排気ガ
ス量が多くなり、フィルタの中央温度Ｔｃと外周温度Ｔ
ｐの温度差が小さくなる。従って、以上のような燃え残
り情報を基にして、次のパティキュレートの捕集量を補
正すれば、次のフィルタの再生時に燃え残りを少なくし
たり、パティキュレートの過度の捕集によるフィルタの
破損を防止することができる。

【００２４】以上のようなパティキュレートの燃え残り
による、次回のパティキュレートの捕集における捕集量
の補正の一例を図７に示すフローチャートを用いて更に
詳しく説明する。ここで、Ｔｃは温度センサＳＴｃの検
出温度、Ｔｐは温度センサＳＴｐの検出温度、Ｔcmaxは
温度Ｔｃの極大値、Ｔpmaxは温度Ｔｐの極大値、ΣＴdm
axは極大値ＴcmaxとＴpmaxの差Ｔdmaxの積算値、ΣＴda
v は10分毎の積算値ΣＴdmaxの平均値の積算値、Ｓは捕
集開始直後か否かを判定するフラグで捕集開始直後は０
でありその後は１となるもの、Ｎは極大値ＴcmaxとＴpm
axの差Ｔdmaxが何回加算されたかを計数するカウンタ、
Ｈは60分を計数するためのカウンタであり、このルーチ
ンは所定時間、例えば10ms毎に実行されるものとする。

【００２５】ステップ701 ではフィルタ捕集中か否かが
判定される。そして、フィルタが捕集中でない場合はス
テップ702 に進んでΣＴdmax、ΣＴdav 、捕集時間、カ
ウンタ値Ｎ、Ｈ、およびフラグＳを０にしてこのルーチ
ンを終了する。一方、フィルタが捕集中の場合はステッ
プ701 からステップ703 に進んで温度Ｔｃ, Ｔｐが検出
され、ステップ704 で捕集時間が計数される。そして、
ステップ705において捕集開始直後か否かがフラグＳが
０か否かで判定される。捕集開始直後 (捕集開始後に最
初にステップ705 に進んできた時) はフラグＳ＝０であ
るのでステップ706 に進み、今回の温度ＴｃとＴｐが極
大値Ｔcmas, Ｔpmaxとして記憶され、フラグＳが１にさ
れてこのルーチンを終了する。

【００２６】この後、パティキュレートの捕集中にステ
ップ705 に進んできた時には、ステップ705 からステッ
プ707 に進み、今回の検出温度Ｔｃが前回の検出温度Ｔ
cmax以上か否かが判定され、Ｔｃ≧Ｔcmaxの時はステッ
プ708 に進んで極大値ＴcmaxおよびＴpmaxの値が今回の
検出温度Ｔｃ, Ｔｐによって置き換えられて後述するス
テップ712 に進む。この時は、フィルタの温度が上昇中
であり、ステップ708の処理は極大値を演算するための
ものである。一方、フィルタ温度が下降中の場合はステ
ップ707 においてNOと判定されてステップ709 に進む。
ステップ709 はフィルタ温度が上昇から下降に反転した
か否かをＴｃ−Ｔcmaxの値が反転したか否かによって検
出するものであり、反転していない時は何もしないで後
述するステップ712 に進むが、反転した時は前回の検出
値Ｔcmaxが極大値であるので、ステップ710 に進んでフ
ィルタの内周部の温度と外周部の温度の温度差Ｔcmax−
Ｔpmaxを演算し、これをＴdmaxとして記憶し、続くステ
ップ711 においてこの温度差Ｔdmaxの積算値ΣＴdmaxを
演算すると共に、カウンタＮの値を１だけインクリメン
トして、何回積算したかを記憶する。

【００２７】ステップ712 は捕集時間が10分経過したか
否かを判定するものであり、10分経過していない時はこ
のルーチンを終了し、10分経過した時はステップ713 に
進んで、10分間の温度差Ｔdmaxの積算値ΣＴdmaxの平均
値ΣＴdmax／Ｎを演算し、この積算値ΣＴdav を記憶す
ると共に、カウンタＨの値を１だけインクリメントし
て、10分間の平均値を何回積算したかを記憶する。そし
て、次の10分をステップ712 で判定するために、捕集時
間を０にし、温度差Ｔdmaxの積算値ΣＴdmaxおよびカウ
ンタＮの値を０にする。

【００２８】ステップ714 は以上のような10分毎の演算
が６回繰り返されて、１時間分のデータがそろったか否
かを判定するものであり、カウンタＨの値が６未満の時
はこのルーチンを終了し、カウンタ値が６に達するとス
テップ715 からステップ721に進む。ステップ715 から
ステップ720 は積算値ΣＴdav の値により、次回の補正
量を補正するものであり、判定値Ａ, Ｂ, ＣにはＡ＜Ｂ
＜Ｃの関係がある。そして、ステップ715 において積算
値ΣＴdav が最も小さい判定値Ａより小さいと判定され
た時はステップ716 に進み、次回の補正量がなしにされ
る。また、ステップ717 において、積算値ΣＴdav が最
も小さい判定値Ａよりは大きいが、次の判定値Ｂよりも
小さいと判定された時はステップ718 に進み、次回の補
正量がａ％増量される。更に、ステップ719 において、
積算値ΣＴdav が判定値Ｂよりは大きいが、最も大きい
判定値Ｃよりも小さいと判定された時はステップ720 に
進み、次回の補正量がｂ％ (但しｂ＞ａ) 増量される。
なお、ステップ719 において積算値ΣＴdav が最も大き
い判定値Ｃよりも大きいと判定された時は燃え残り量が
異常になるため、ステップ721 に進んで警告灯を点灯さ
せて異常が通知される。この例では捕集量の補正の判定
を積算値ΣＴdav で行ったが、積算値ΣＴdav を６で割
った平均値で判定しても同じことである。

【００２９】以上説明したルーチンにおいて、ステップ
715 からステップ716 に進む場合が図１４(a) に示した
状態であり、ステップ717 からステップ718 に進む場合
が図１４(b) に示した状態であり、ステップ719 からス
テップ720 に進む場合が図１４(c) に示した状態であ
る。次に、制御回路１００による、フィルタ５の再生時
期判断、およびエアポンプ９からの２次空気の流量の制
御について説明する。この制御は圧力センサＳＴ１, Ｓ
Ｔ２を用いて行われる。フィルタの両端部における圧力
損失によるフィルタの再生時期の判断においては、前回
の再生時において燃え残りが発生した時に実捕集量が減
少し、次の再生時には燃えにくい状態となる。この燃え
残りの状態は図１４においても説明したように大きく分
けて３つに分類できる。

【００３０】図１１はフィルタに燃え残りがある場合の
再生終了後の捕集時における、車両の走行距離と、後述
するＫ値の値の変化の実測データである。再生終了後の
捕集を開始して時点でのフィルタの圧力損失は燃え残り
が発生しても、フィルタが新品の時の圧力損失とさほど
変わらないが、数十km後に測定すると、その差が顕著に
現れる。そこで、この実施例では、フィルタの状態が安
定した時期、例えば、車両の走行距離で捕集開始後80〜
100km程度、好ましくは機関の積算回転数が20から25万
回程度でＫ値を読み込み、その値によって次の捕集量の
補正をフィルタの開始時期の調整によって行う。一方、
パティキュレートの捕集量を補正することで、フィルタ
の特に中央部の燃焼温度が上昇し、再生時にフィルタの
亀裂や溶損を引き起こすことがある。そこで、捕集量を
補正したと同じように、再生時の２次空気の流量制御パ
ターンを変更し、捕集量に合った流量制御を行うことに
よって、フィルタの破損を防止する。

【００３１】以上のようなパティキュレートの燃え残り
による、次回のパティキュレートフィルタの再生時期判
断、およびエアポンプ９からの２次空気の流量の制御の
一例を図８および図９に示すフローチャートおよび図１
０のエア流量パターンを用いて説明する。ここで、Ｐm1
はパティキュレートフィルタ５の上流側の圧力センサＳ
Ｐ１の圧力検出値、Ｐm2はパティキュレートフィルタ５
の下流側の圧力センサＳＰ２の圧力検出値、Ｐo は図３
に図示されない大気圧センサによって検出される大気
圧、Ｍは車両の走行距離、Ｋはパティキュレートフィル
タ５の上下流間の圧力差ΔＰｍ (＝Ｐm1−Ｐm2) をマフ
ラ前後の圧力差 (＝Ｐm2−Ｐo)で割った値、Ｋo は車両
が80kmから 100kmm までの距離を走行する間の最初のＫ
の値であり、このルーチンは所定時間、例えば10ms毎に
実行されるものとする。

【００３２】ステップ801 ではフィルタ５が捕集中か否
かが判定される。そして、フィルタが捕集中でない場合
はステップ802 に進んで車両の走行距離ＭおよびＫの値
が０にされてこのルーチンが終了される。一方、フィル
タ５が捕集中の場合はステップ803 に進み、図３には図
示されないスロットル開度センサからのスロットル開度
θ、および同じく図３には図示されない回転数センサか
らの機関回転数Ｎｅが読み込まれ、続くステップ804 に
おいて捕集開始からの車両の走行距離Ｍが演算される。

【００３３】ステップ805 ではＫ値読み込み条件か否か
が判定される。このＫ値読み込み条件は、例えば、スロ
ットル開度θが１％以下でかつ、機関回転数が2000rpm
以上である。そして、Ｋ値読み込み条件でない時はこの
ルーチンを終了し、Ｋ値読み込み条件の場合にのみステ
ップ806 に進む。ステップ806 ではパティキュレートフ
ィルタ５の上流側の圧力Ｐm1、下流側の圧力Ｐm2および
大気圧Ｐo が読み込まれ、ステップ807 ではＫ値が (Ｐ
m1−Ｐm2) ／ (Ｐm2−Ｐo)により演算される。

【００３４】ステップ808 およびステップ809 はＫ値の
取り込み条件を判定するものである。ステップ808 で車
両の走行距離Ｍが80km以上でないと判定された時は、ま
だＫ値の取り込み条件に達していないものとしてこのル
ーチンを終了し、ステップ808 で車両の走行距離Ｍが80
km以上で、かつステップ809 で車両の走行距離Ｍが 100
km以下であると判定された時のみステップ810 に進む。
ステップ810 では既にＫo 値が読み込まれたか否かが判
定され、読み込まれていない場合はステップ811 におい
て、ステップ808 で演算されたＫ値がＫo 値として記憶
されてこのルーチンを終了し、ステップ811 で既にＫo
値が読み込まれたと判定された時はそのままこのルーチ
ンを終了する。一方、ステップ808 の判定では車両の走
行距離Ｍが80km以上であるが、ステップ809 で車両の走
行距離Ｍが 100kmを越えたと判定された時は、Ｋ値の取
り込み条件を越えてしまったと判断されてステップ812
に進み、Ｋo の値が固定値0.6 にされてこのルーチンを
終了する。

【００３５】また、図８のルーチンにおいて、走行距離
Ｍに代えて、機関の積算回転数ΣＮｅにより判断し、ス
テップ808 でΣＮｅ≧20万回、ステップ809 でΣＮｅ≦
25万回としても良い。図９は図８で求められたＫo 値に
応じて２次空気の流量を制御する手順を示すものであ
る。この例では、Ｋo 値の判定が２つの判定値、0.6,
0.8によって行われ、ステップ901 ではＫo 値が 0.6よ
り大きいか否か、ステップ902 ではＫo 値が 0.8以上か
否かの判定が行われる。（１）Ｋｏ値が 0.8以上のときステップ901 でYES 、ステップ902 でもYES となってス
テップ903 に進み、ここで、Ｋo 値をもとにして式Ｐem
e ＝ 0.2Ｋo ＋2.15によりＰeme 値が演算される。この
Ｐeme 値は、パティキュレートフィルタ５の再生時期を
決める判定値となるものである。続くステップ904 では
図８のステップ807 で演算された最新のＫ値が読み込ま
れ、ステップ905 において、この読み込んだＫ値が判定
値Ｐeme値以上になったか否かが判定される。そして、
Ｋ＜Ｐeme の場合はステップ904に戻ってＫ値の読み込
みが継続され、Ｋ≧Ｐeme となった時にはステップ906
に進んでパティキュレートフィルタ５の再生が開始され
ると共に、２次空気の供給が図１０(a) に示すエア流量
パターンＡで行われる。このエア流量パターンＡは、パ
ティキュレートフィルタ５の再生開始直後の10分間は２
次空気を毎分８リットルで供給し、残りの10分間は２次
空気を毎分60リットルで供給するものである。（２）Ｋｏ値が 0.6より大きく 0.8未満のときステップ901 でYES 、ステップ902 でNOとなってステッ
プ907 に進み、ここで、Ｋo 値をもとにして式Ｐeme ＝
0.2Ｋo ＋2.15により、パティキュレートフィルタ５の
再生時期を決める判定値Ｐeme が演算される。続くステ
ップ908 では図８のステップ807 で演算された最新のＫ
値が読み込まれ、ステップ909 において、この読み込ん
だＫ値が判定値Ｐeme 値以上になったか否かが判定され
る。そして、Ｋ＜Ｐeme の場合はステップ908 に戻って
Ｋ値の読み込みが継続され、Ｋ≧Ｐeme となった時には
ステップ910 に進んでパティキュレートフィルタ５の再
生が開始されると共に、２次空気の供給が図１０(b) に
示すエア流量パターンＢで行われる。このエア流量パタ
ーンＢは、パティキュレートフィルタ５の再生開始直後
の５分間は２次空気を毎分８リットルで供給し、残りの
15分間は２次空気を毎分60リットルで供給するものであ
る。（３）Ｋｏ値が 0.6以下のときステップ901 でNOとなって進むステップ911 でＫo 値が
固定値 0.6にされる。そして、ステップ912 においてＫ
o 値をもとにして式Ｐeme ＝ 0.2Ｋo ＋2.15によりパテ
ィキュレートフィルタ５の再生時期を決める判定値Ｐem
e が演算される。続くステップ913 では図８のステップ
807 で演算された最新のＫ値が読み込まれ、ステップ91
4 において、この読み込んだＫ値が判定値Ｐeme 値以上
になったか否かが判定される。そして、Ｋ＜Ｐeme の場
合はステップ913 に戻ってＫ値の読み込みが継続され、
Ｋ≧Ｐeme となった時にはステップ915 に進んでパティ
キュレートフィルタ５の再生が開始されると共に、２次
空気の供給が図１０(c) に示すエア流量パターンＣで行
われる。このエア流量パターンＣは、パティキュレート
フィルタ５の再生開始直後の３分間は２次空気を毎分８
リットルで供給し、残りの１７分間は２次空気を毎分60
リットルで供給するものである。

【００３６】以上説明したルーチンにおいて、ステップ
906 に進む場合が図１４(c) に示した状態であり、ステ
ップ910 に進む場合が図１４(b) に示した状態であり、
ステップ915 に進む場合が図１４(a) に示した状態であ
る。なお、図１０に示した２次空気の流量パターンの制
御は、図７で説明した手順と組み合わせて使用すること
もできる。このように、本発明の内燃機関の排気浄化装
置によれば、フィルタの再生時にパティキュレートの燃
え残りが発生しても、その燃え残りを検出することによ
って次回の再生を効率良く行うことができ、フィルタの
破損の発生を抑えることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パティキュレートフィルタの再生時に再生ガスをパティ
キュレートの捕集方向とは逆の方向から流してフィルタ
を再生する内燃機関の排気浄化装置において、再生直後
にパティキュレートの燃え残りがあっても、次の再生処
理開始時期までのパティキュレートの捕集時におけるパ
ティキュレートの過度の捕集を回避し、再生時のパティ
キュレートフィルタの過熱を防止してパティキュレート
フィルタの破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】本発明における内燃機関の排気浄化装置の第１
の形態の原理構成を示す構成図である。

【図２】本発明における内燃機関の排気浄化装置の第２
の形態の原理構成を示す構成図である。

【図３】本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施例の
全体構成を示すシステム図である。

【図４】図３の内燃機関の排気浄化装置における温度セ
ンサの取り付け位置を説明する図である。

【図５】フィルタの中央部と外周部に取り付けた温度セ
ンサの出力特性を示すものであり、(a) はフィルタにパ
ティキュレートの燃え残りがない状態の特性図、(b) は
フィルタ内にパティキュレートの燃え残りがある状態の
特性図である。

【図６】フィルタ内にパティキュレートの燃え残りがあ
る状態の排気ガスの流れを示すものであり、(a) は燃え
残りが温度センサの周辺から移動しない場合の図、(b)
は燃え残りが温度センサの周辺から少し移動した場合の
図である。

【図７】図２の制御回路が温度センサの出力により燃え
残りを判断して次回の捕集量を制御する手順の一例を示
すフローチャートである。

【図８】図２の制御回路が圧力センサの出力によりＫ値
およびＫｏを演算する手順の一例を示すフローチャート
である。

【図９】図８の手順で演算されたＫｏ値から次回のフィ
ルタの再生時期、再生時の２次空気流量を制御する手順
の一例を示すフローチャートである。

【図１０】(a) 〜(c) は図９のエア流量パターンＡ〜Ｃ
の詳細を示す説明図である。

【図１１】フィルタの再生率をパラメータとした車両の
走行距離に対するＫ値の変化を示す特性図である。

【図１２】従来の内燃機関の排気浄化装置を説明するシ
ステム図である。

【図１３】(a) はパティキュレートフィルタ内にパティ
キュレートが十分に捕集された状態を示す説明図、(b)
は(a) の状態のフィルタの再生後にヒータから遠い端面
側の外周部にパティキュレートの燃え残りが残留した状
態を示す説明図である。

【図１４】図１３(b) のようにフィルタ再生後にパティ
キュレートが燃え残った時の、捕集時の燃え残りの状態
を説明するものであり、(a) は排気ガスで燃え残りがヒ
ータ側まで移動した状態を示す説明図、(b) は排気ガス
で燃え残りがフィルタの中央部まで移動した状態を示す
説明図、(c) は排気ガスで燃え残りが移動しない状態を
示す説明図である。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関２…排気ガス通路３…ケーシング５…パティキュレートフィルタ６…２次空気供給通路７…燃焼ガス排出通路８…バイパス通路９…エアポンプ１０…従来の排気浄化装置１１…バッテリ２０…本発明の一実施例の排気浄化装置１００…制御回路Ｈ…電気ヒータＳ…ヒータスイッチＳＰ１，ＳＰ２…圧力センサＳＴｃ，ＳＴｐ…温度センサＶ１〜Ｖ４…弁

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ガス通路中にパティキュ
レート捕集用フィルタが内蔵され、このフィルタの再生
時には、排気ガスの流出側に設けられた着火手段によっ
てフィルタに捕集されたパティキュレートに着火すると
共に、排気ガスの流入方向とは逆方向から再生用ガスを
流してフィルタを再生する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記フィルタの排気ガス流入側内部の中央部の温度を検
出する中央部温度検出手段と、前記フィルタの排気ガス流入側内部の外周部の温度を検
出する外周部温度検出手段と、フィルタ再生直後のパティキュレート捕集時に、検出さ
れたフィルタ中央部温度と外周部温度との温度差を演算
する温度差演算手段と、演算された温度差が大きいほど、次の再生開始時期を遅
らせる再生開始時期調整手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】内燃機関の排気ガス通路中にパティキュ
レート捕集用フィルタが内蔵され、このフィルタの再生
時には、排気ガスの流出側に設けられた着火手段によっ
てフィルタに捕集されたパティキュレートに着火すると
共に、排気ガスの流入方向とは逆方向から再生用ガスを
流してフィルタを再生する内燃機関の排気浄化装置にお
いて、フィルタの圧力損失値を演算する圧力損失値演算手段
と、フィルタ再生直後のパティキュレート捕集開始時から所
定時間経過したか否かを判定する時間経過判定手段と、所定時間経過時の圧力損失値が大きいほど、次の再生開
始時期を遅らせる再生開始時期調整手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記パティキュレート捕集用のフィルタ
の再生時には、前記再生用ガスを再生初期に少量、再生
後期に増量すると共に、前記再生開始時期の遅れが大き
いほど、再生用ガスの少量供給時間を長くする再生用ガ
ス流量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１また
は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。