JPH05163931A - ディーゼル機関用パティキュレートトラップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】パティキュレート焼却処理を安定的かつ継続的
に行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３９ａの下方にパティキュレート受け
部５１ａを設け、その底部にパティキュレート焼却処理
用の電気ヒータ５３ａを配置し、回転センサ８５と車速
センサ８７からの信号にて制御ユニット８２がアイドリ
ング状態か否かを判断し、アイドリング状態の際電気ヒ
ータ５３ａへの通電を断続的とする。

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、ＮＯ
_x 分解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、図５に示すように、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交互
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７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を境にして上下に交互に
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
がフィルタ面となってパティキュレートがガス流路２５
の内面に捕捉される。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】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
大してエンジンの出力が低下する。

【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、このバーナからの燃焼ガスによってフィルタの濾過
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
タの濾壁面上で直接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、焼却によって除去されずにフィルタ上
に蓄積され、長時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８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、それぞれにパティキュレートト
ラップを取付けている。そして各パティキュレートトラ
ップのケーシング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
質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、各フィルタ３９ａ、３９
ｂに対応する清浄ガスの排出管４７ａ、４７ｂがそれぞ
れ接続され、さらに各排出管４７ａ、４７ｂ中には、排
気ガスの上流側に向けて開口する圧縮空気噴射用の逆洗
ノズル４９ａ、４９ｂが設けられている。逆洗ノズル４
９ａ、４９ｂ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った
後、短時間の逆洗を行う。

【００２４】逆洗操作を行う場合には、まず開閉弁５７
ａまたは５７ｂを閉じ、例えば０〜１秒の後に電磁弁５
９ａ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４
９ｂから、例えば０．１〜１秒間噴射する。噴射された
圧縮空気は、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】圧縮空気を逆方向に噴射して逆洗操作を行
うと、フィルタ３９ａまたは３９ｂの含塵ガス流路４３
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、電気ヒータ５３
ａ、５３ｂ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について交互に行うことにより、ディー
ゼル機関から排出される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、エン
ジン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に供給してパティキュレートの焼却
を行っていたため次のような問題があった。

【００２９】すなわち、ディーゼル機関がアイドリング
状態にある場合は、排気ガス中の酸素濃度が高くなり、
時にパティキュレートが急激に燃焼されることがあり、
電気ヒータからの発熱も加わってヒータの温度が急速に
上昇し、過熱されて断線することがあった。

【００３０】例えば、エンジンの負荷の高い状態で長時
間運転を行った後にアイドリング状態となった場合に
は、電気ヒータの周囲に多量のパティキュレートが堆積
しており、このパティキュレートが酸素濃度の高い排気
ガスによって急速に燃焼するので、燃焼しているパティ
キュレートの中にヒータが埋没した状態となり、ヒータ
が過熱されて断線しやすくなっていた。

【００３１】電気ヒータが断線すると、焼却処理されず
に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】上記目的を達成するた
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が設けられ
ており、エンジンのアイドリング状態を検出するアイド
リング状態検出手段と、このアイドリング状態検出手段
からの信号に応じて前記電気ヒータへの電気の供給を制
御する制御手段とを設けたことを特徴とする。

【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では、前記アイドリング状態
検出手段がディーゼル機関の回転センサと車速センサと
の組合せ、またはディーゼル機関の回転センサと負荷セ
ンサとの組合せとなっている。

【００３５】また、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他の好ましい態様では、前記制御手
段が前記アイドリング状態検出手段からの信号が、アイ
ドリング状態にあるときには前記電気ヒータへの電気の
供給を断続的に行わせ、アイドリング状態にないときに
は前記電気ヒータへの電気の供給を連続的に行わせるも
のである。

【００３６】

【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、エンジンのアイドリング状態を検出するア
イドリング状態検出手段によってアイドリング状態であ
ることが検出されると、その信号を受けた制御手段が電
気ヒータへの電気の供給を断続的に行わせるように制御
する。その結果通電による電気ヒータ自身の発熱量が低
減されるので、アイドリング状態で酸素濃度の高い排気
ガスが供給されてパティキュレートの燃焼が盛んに行わ
れた場合でも、電気ヒータが過熱される虞れがなくな
り、過熱による電気ヒータの断線を防止することができ
る。

【００３７】また、アイドリング状態検出手段が、ディ
ーゼル機関の回転センサと車速センサとの組合せ、また
はディーゼル機関の回転センサと負荷センサとの組合せ
からなる場合には、車速センサまたは負荷センサの値が
ゼロのときに車両が停止状態であると判断し、かつ、デ
ィーゼル機関の回転数が所定値以下であるときにアイド
リング状態であることを判断させることができる。

【００３８】また、アイドリング状態のときには制御手
段が電気ヒータへの電気の供給を断続的に行わせ、アイ
ドリング状態でないときには電気ヒータへの電気の供給
を連続的に行わせる構成のものである場合には、アイド
リング状態における電気ヒータへの電気の供給量を減少
させて、電気ヒータの過熱を防止することができる。

【００３９】

【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。

【００４０】この例では、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３
５を２つに分岐させ、分岐させた二経路に並列に取付け
られている。すなわち、分岐させた排気管３５は、導入
管５５ａ、５５ｂを介してケーシング３７ａ、３７ｂに
接続され、各ケーシング３７ａ、３７ｂ内にはパティキ
ュレートを捕捉するためのフィルタ３９ａ、３９ｂがシ
ール材４１を介して収容されている。また、ケーシング
３７ａ、３７ｂの、フィルタ３９ａ、３９ｂで濾過され
た排気ガスの出口側には、排出管４７ａ、４７ｂが接続
されている。

【００４１】各排出管４７ａ、４７ｂ内には、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。また、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。

【００４２】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の作動により開閉
し、通常の状態においては開放状態となっている。

【００４３】フィルタ３９ａ、３９ｂとしては、図４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、コーディエライト製の多孔質セラミックスからな
り、板状体の上下方向に貫通する複数の含塵ガス流路４
３と、上下縁部に沿って側方に突出するリブ７５とを有
するフィルタ素子７３を、それらのリブ７５と背面７７
とが当接するように複数枚積層し、接合して構成されて
いる。その結果、このフィルタ３９は、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有している。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。

【００４４】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の内壁に
捕捉されたパティキュレートを剥離させたとき、パティ
キュレートを含塵ガス流路４３の下方に落下させること
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。

【００４５】ただし、フィルタとしては、図５に示した
ハニカム型フィルタや、図７に示した直交流型フィルタ
を用いることもできる。図５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のほとんど全てを濾過に利
用することができるので、容積当りの有効濾壁面積を大
きくすることができる。

【００４６】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。

【００４７】パティキュレート受け部５１ａ、５１ｂの
底部には、フィルタから移された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、ヒータ
リレー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 、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７００〜１２００℃の範囲となるように制御さ
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３１０
Ｓ、インコネル６００を用いるのが好ましい。

【００４８】制御ユニット８２は、ＣＰＵ８２ａ、ＲＯ
Ｍ８２ｂ、ＲＡＭ８２ｃ、Ｉ／Ｏインターフェイス８２
ｄを備え、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に取付けた回転センサ
８５、図示しないトランスミッションに取付けた車速セ
ンサ８７が接続され、また、Ｉ／Ｏインターフェイス８
２ｄの出力ポートが駆動回路８２ｆを介して上記ヒータ
リレー８１の電磁コイルに接続されている。

【００４９】上記ＲＯＭ８２ｂには、制御プログラム、
及び後述する間欠通電モードが記憶されており、ＲＡＭ
８２ｃには、回転センサ８５、車速センサ８７で検出し
たディーゼル機関の回転数データ、車速データが格納さ
れている。ＣＰＵ８２ａでは、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に対する通電時間を設定する。

【００５０】回転センサ８５によってディーゼル機関の
回転数が検出され、車速センサ８７によって車両が停止
状態であるかどうかが検出されるので、制御ユニット８
２は、車両が停止状態でディーゼル機関の回転数が所定
値以下のときにアイドリング状態であると判断すること
ができる。なお、車速センサ８７に代えて、負荷センサ
８９をディーゼル機関３３に取付けて、負荷がゼロのと
きに車両が停止状態であることを検出することもでき
る。

【００５１】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。

【００５２】ディーゼル機関３３から送られてきたパテ
ィキュレートを含む排気ガスは、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、４
７ｂ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、フィルタ３９ａ、３９ｂの濾壁を通過で
きず、含塵ガス流路４３の濾壁面に付着するため、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
い、含塵ガス流路４３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。

【００５３】逆洗操作を行う場合には、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する。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３７ａ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。

【００５４】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
ようになる。

【００５５】なお、この実施例では、排気管３５を２つ
に分岐させて、二系統の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３９
ａ、３９ｂに対して交互に、所定時間ずつずらして行わ
せる。すなわち、あるシステムについて逆洗を行ってい
る間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、逆洗時にもわ
ずかな背圧上昇しか生ぜず、ディーゼル機関に対する背
圧の負担を小さくすることができる。

【００５６】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う。なお、例えば
電磁弁５９ａ、５９ｂの開放時間など、逆洗を行う際の
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、自動的に行われるようにするこ
とがより好ましい。

【００５７】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、電気ヒータ５３ａ、
５３ｂに、例えば１００〜４００Ｗの電力を供給してパ
ティキュレートに着火し、これを焼却する。なお、この
ときに、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、５１ｂに送ってパティキ
ュレートの焼却を促進するようにしてもよい。

【００５８】このようなパティキュレートの焼却処理
を、ディーゼル機関３３がアイドリング状態の場合に連
続的に行うと、アイドリング状態では排気ガス中の酸素
濃度が高くなるため、パティキュレート受け部５１ａ、
５１ｂにたまっているパティキュレートが急激に燃焼さ
れるとともに、通電による電気ヒータ５３自身の発熱も
加わって、電気ヒータ５３の温度が急速に上昇し、過熱
されて断線することがある。

【００５９】このため、制御ユニット８２は、回転セン
サ８５及び車速センサ８７で検出されたデータに基づい
て、前述したようにディーゼル機関３３がアイドリング
状態にあることを判断し、アイドリング状態のときには
バッテリ８３から電気ヒータ５３ａ、５３ｂへの電気の
供給が断続的に行われるように制御して、ヒータ５３
ａ、５３ｂが過熱されるのを防止する。

【００６０】なお、車両が停止状態であっても、ディー
ゼル機関の回転数が所定値以上の場合、例えば暖気運転
などの場合には、アイドリング状態とは判断せず、電気
ヒータ５３ａ、５３ｂへの電気の供給を連続的に行うよ
うにする。すなわち、そのような場合には、ディーゼル
機関に何らかの負荷がかかっていることを意味し、排気
ガス中の酸素濃度がそれほど高くないことが予想される
からである。

【００６１】上記制御ユニット８２における制御動作の
一例を図６のフローチャートに従って説明する。

【００６２】まず、ステップ１０１（以下、Ｓ１０１と
略す）で車速センサ８７で検出した車速がゼロかどうか
を判断し、車速がゼロの場合、Ｓ１０２へ進み、車速が
ゼロでない場合、そのままルーチンを抜ける。

【００６３】Ｓ１０２では、回転センサ８５で検出した
ディーゼル機関回転数と、予め設定したアイドル判定用
ディーゼル機関回転数Ｒｉとを比較し、ディーゼル機関
回転数≦Ｒｉの場合、アイドル状態と判断してＳ１０３
へ進み、また、ディーゼル機関回転数＞Ｒｉの場合、ア
イドル解除状態と判断してＳ１０４へ進む。

【００６４】そして、Ｓ１０３へ進むと、間欠通電モー
ドを選択し、Ｓ１０４へ進むと、連続通電モードを選択
し、Ｓ１０５で、上記Ｓ１０３あるいはＳ１０４で選択
した通電モードに対応する制御信号を、駆動回路８２ｆ
を介して、ヒータリレー８１の電磁コイルへ出力し、ル
ーチンを抜ける。

【００６５】図２に示すように、車速がゼロの際の通電
モード域は、アイドル判定用ディーゼル機関回転数Ｒｉ
を境に、連続通電モード域（Ａ）と、間欠通電モード域
（Ｂ）とに分けられており、アイドリング状態にない場
合には図３に示すように所定ヒータ電圧が連続的に供給
されるが、停車中であってディーゼル機関の回転数がア
イドル判定用ディーゼル機関回転数Ｒｉ以下となった場
合に選択する間欠通電モード（Ｂ）は、Ｔａ、Ｔｂの時
間間隔で停電と通電が繰り返され、電気が断続的に供給
される。Ｔａ、Ｔｂの時間間隔は、通常３０秒〜６分程
度に設定されるが、ディーゼル機関の運転条件に合わせ
てＲＯＭ８２ｂ中に設定することができ、ＴａとＴｂと
が同一となるようにしても異なるように設定してもよ
い。なお、連続通電時にはヒータ５３ａ、５３ｂの表面
温度が５５０〜７００℃の適切な温度となるように１０
０〜４００Ｗの電力を供給する。また、この実施例で
は、停電→通電の順となるように制御されているが、通
電→停電の順になるように制御してもよい。

【００６６】このように、本発明では、ディーゼル機関
の運転モードに応じて電気ヒータに対する電気の供給が
連続的または断続的に行われるように制御することによ
り、電気ヒータの表面温度を適温に保って断線を防ぎ、
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。

【００６７】

【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、アイドリ
ング状態検出手段によって検出されたデータから、ディ
ーゼル機関がアイドリング状態にあるか否かを判断し、
その結果によって電気ヒータへの電気の供給を制御する
ようにしたので、アイドリング時に酸素濃度の高い排気
ガスが流入し、パティキュレートの燃焼が盛んに行われ
ても、通電による電気ヒータ自身の発熱を低減させて、
電気ヒータの過熱を防止することができる。したがっ
て、電気ヒータの過熱による断線を防止し、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。

【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】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップの通電モード域を示す説明図。

【図３】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップにおける電気ヒータへの連続及び間欠の給電の例
を示すチャート。

【図４】図１に示す装置において好ましく用いられるフ
ィルタの例を示す斜視図。

【図５】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６】電気ヒータへの電力供給の制御手順を示すフロ
ーチャート。

【図７】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８】従来のディーゼル機関用パティキュレートトラ
ップの一例を示す概略側面図。

【符号の説明】

１、３９、３９ａ、３９ｂ：フィルタ ３３：ディーゼル機関 ３５ａ、３５ｂ：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 ７１：パティキュレートトラップ ８２：制御ユニット ８３：バッテリ ８５：回転センサ ８７：車速センサ ８９：負荷センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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が設け
   られたディーゼル機関用パティキュレートトラップにお
   いて、エンジンのアイドリング状態を検出するアイドリ
   ング状態検出手段と、このアイドリング状態検出手段か
   らの信号に応じて前記電気ヒータへの電気の供給を制御
   する制御手段と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。
2. 【請求項２】前記アイドリング状態検出手段が、ディー
   ゼル機関の回転センサと車速センサとの組合せ、または
   ディーゼル機関の回転センサと負荷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。
3. 【請求項３】前記制御手段が、前記アイドリング状態検
   出手段からの信号がアイドリング状態にあるときには前
   記電気ヒータへの電気の供給を断続的に行わせ、アイド
   リング状態にないときには前記電気ヒータへの電気の供
   給を連続的に行わせるものである請求項１または２に記
   載のディーゼル機関用パティキュレートトラップ。