JPH0526028A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は２つのフィルタを並列配置した排気
浄化装置に関し、一方のフィルタ再生時、再生用ガスの
確保のために排気通路断面積を大きく絞り込むようなこ
とのない排気浄化装置を提供することを目的とする。 【構成】 内燃機関の排気浄化装置において、両フィル
タ２，３の下流側に電気ヒータ線１５，１６を夫々設
け、フィルタ下流側の２分岐通路部分７ｂ，８ｂを排気
導入管１９で接続し、フィルタ上流側の分岐通路部分７
ａ，８ａに、再生側フィルタを経由した再生用排気ガス
を大気放出する排気放出管２１を設ける。フィルタ再生
時、切替バルブ１０によって再生側フィルタの分岐通路
を閉じると、排気ガスの一部は排気導入管１９に流入
し、再生用排気ガスとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に設けられる排
気浄化装置に関し、特にディーゼル機関より排出される
ディーゼルパティキュレートを捕集するフィルタを２つ
並列配置した排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼル機関の排気中には排気
微粒子、即ちパティキュレートが多く含まれているた
め、機関の排気系にはこ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（以下、フィルタと呼
ぶ）が装着されている。

【０００３】このフィルタは、使用に伴ってその内部に
蓄積されるパティキュレートの量が増えると通気性が次
第に損なわれ、捕集効率も低下することになるため、パ
ティキュレート捕集量に応じて定期的に再生されなけれ
ばならない。このフィルタ再生処理は、例えばフィルタ
の端面近傍に設けられた電気ヒータを加熱して、フィル
タ内のパティキュレートに着火することによって達成さ
れ、この時フィルタにはパティキュレート燃焼のため酸
素が必要であり、空気を導いたり、酸素を多く含むディ
ーゼルエンジンの排気を導くなどの手段が用いられる。

【０００４】ところでこのようなフィルタを備えた排気
浄化装置においては、フィルタ再生中のパティキュレー
ト大気放出を防止するため、またパティキュレート捕集
効率を向上するため、１本の排気管を分岐して夫々の内
部にフィルタを配置して並列構成とし、その上下流側に
設けた切替バルブを切り替えることで、一方のフィルタ
再生中には他方のフィルタでパティキュレートを捕集す
るようにした、所謂デュアル構成の排気浄化装置を本願
出願人は既に出願している（特開平１−２７０３２９号
公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記排気浄
化装置は、フィルタ再生時にフィルタ下流の切替バルブ
の開度を小とすることにより、一方のフィルタを経由し
た後の排気ガスを他方のフィルタにその下流側より導
き、これをフィルタ再生用ガスとしてフィルタ再生する
逆流再生方式の構造となっている。

【０００６】しかしながら、このようにフィルタ再生用
排気ガスを確保するためにフィルタ再生時にフィルタ下
流側の切替バルブを閉じぎみにして排気通路断面積を絞
る方法は、そのまま排気抵抗を増やすことにもなり、機
関出力の低下を招くことになる。

【０００７】加えてこの方法は、機関の運転条件の変化
により吸入空気量が変化すると、これに応じて排気ガス
流量も変化するために、一定量の排気ガスを再生対象フ
ィルタに送るためには、その都度切替バルブの開度を調
整しなければならず、その制御系も複雑となる。又、こ
のようにバルブ開度が変化すると排気圧力が頻繁に変動
することにもなり総じてドライバビリティが悪化すると
いう問題が生じる。

【０００８】本発明は上述したようなデュアル構成の排
気浄化装置の問題点に鑑み、フィルタ再生時、機関の出
力が低下したりドライバビリティが悪化するようなこと
はなく、また運転条件に応じてフィルタ下流側の切替バ
ルブの開度を頻繁に調整する必要がないような排気浄化
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば内燃機関の排気通路を分岐させ２つ
のフィルタを並列配置し、その上下流に設けた切替バル
ブを切り替えることにより、一方のフィルタ再生中には
他方のフィルタを以て排気ガス中のパティキュレートを
捕集する内燃機関の排気浄化装置において、上記両フィ
ルタの下流側にパティキュレート着火手段を夫々設ける
と共に、両フィルタとフィルタ下流側切替バルブとの間
に延びる２つの分岐通路を１つの排気導入管で接続し、
かつ両フィルタとフィルタ上流側切替バルブとの間に延
びる２つの分岐通路に、再生側フィルタを経由した再生
用排気ガスを大気中に放出する排気放出管を接続し、更
にフィルタ再生時、再生側フィルタ上下流の分岐通路を
閉じるように切替バルブを作動させるバルブ作動手段を
設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供
される。

【００１０】

【作用】フィルタ再生時、バルブ作動手段によって再生
側フィルタ上下流の分岐通路が閉じられると、他方のフ
ィルタを通過した排気ガスの一部は排気導入管より再生
側フィルタの下流側より上流側に向かって流れ、この排
気ガスを以て再生処理が実行される。又、この再生側フ
ィルタを通過した後の排気ガスは排気放出管により大気
に放出される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。本発明による排気浄化装置の概略的構成を示す図
１に関し、１は図で左側に位置することになるエンジン
本体（図示せず）からの排気ガスが流動する排気管、２
及び３はこの排気ガス中のパティキュレートを捕集する
フィルタ、４及び５は排気管１内を流動したきた排気ガ
スを両フィルタ２，３に導く分岐管である。尚、本実施
例ではこの排気管１によって画成される排気ガスの通路
を排気通路６とし、分岐管４，５によって画成される排
気ガスの通路を分岐通路７及び８と呼ぶことにする。

【００１２】排気管通路６と分岐通路７，８との接続
部、即ち排気ガスの分岐部と合流部の夫々には、パティ
キュレート捕集時において図中、点線位置を占めるよう
に作動し、排気通路６を流れてきた排気ガスを二手に分
岐させる第１の切替バルブ９と、分岐されフィルタ２，
３を通過した後の排気ガスを再度合流される第２の切替
バルブ１０が設けられる。

【００１３】この第１、第２切替バルブ９，１０は共
に、バルブ作動手段を構成する制御回路（ＥＣＵ）１１
とアクチュエータ１２及び１３によって駆動されるよう
になっており、例えば図中、上方に位置するフィルタ２
を再生する際には、制御回路１１からのアクチュエータ
駆動信号出力によりアクチュエータ１２，１３が作動し
て図示するような実線位置を占め、フィルタ前後の分岐
通路７を排気通路６より遮断するように閉弁作動される
（尚、フィルタ３の再生時にはこの切替バルブ９，１０
の位置は逆となる）。

【００１４】従来同様フィルタ２，３は、通気性のある
隔壁によって形成された排気流入口通路２ａ，３ａと排
気流出通路２ｂ，３ｂを交互に配する構造となってお
り、その端部には栓材１４が詰められている。又、本実
施例によれば各フィルタ２，３の下流側に位置する栓材
１４にはパティキュレート着火手段として、電気ヒータ
線１５及び１６が夫々埋め込まれ、各電気ヒータ線１
５，１６の一端は、制御回路１１によってオンオフ制御
されるヒータリレー１７を介してバッテリ１８へ、又、
他端はアース接続される。

【００１５】以上のように構成される排気浄化装置にお
いて本実施例によれば、両フィルタ２，３と第２切替バ
ルブ１０との間に延びるフィルタ下流側の分岐通路部分
７ｂと分岐通路部分８ｂとは（これに対してフィルタ上
流側の分岐通路部分を７ａ，８ａとする）、互いに１本
の排気導入管１９で接続される。尚、この排気導入管１
９に内部には、後述するフィルタ再生処理の際に再生側
フィルタへ供給される再生用排気ガスの量を決定するオ
リフィス２０が設けられている。

【００１６】又、本実施例では更に、両フィルタ２，３
と第１切替バルブ９との間で延びる２つの分岐通路部分
７ａ及び８ａには、夫々に対して分岐した排気放出管２
１が接続され、その他端は図示するようにそのまま大気
中に開放されるか、或は第２切替バルブ１０の下流側の
排気通路６に接続される。

【００１７】尚、分岐通路部分７ａ，８ａに近い排気放
出管２１の各内部には、この排気放出管２１を開閉する
開閉バルブ２２及び２３が設けられる。この開閉バルブ
２２，２３は、切替バルブ９，１０と同様に、制御回路
１１によって作動制御されるアクチュエータ２４及び２
５によって駆動されるようになっているが、その作動に
関しては、パティキュレート捕集時において双方のバル
ブがこの排気放出管２１を閉じ、フィルタ再生時におい
て再生側フィルタに対応する開閉バルブ（例えばフィル
タ２の再生時は開閉バルブ２２）が開弁するように制御
される。

【００１８】以下、本実施例による排気浄化装置のフィ
ルタ再生時作動及びパティキュレート捕集時作動を図１
〜図３を参照しながら説明する。

【００１９】並列配置された２つのフィルタの内、フィ
ルタ２を再生側フィルタとし、フィルタ３をパティキュ
レート捕集側フィルタとした図１に代表して装置作動を
説明すると、例えばフィルタ前後に設けられた圧力セン
サ（図示せず）から求められたフィルタ前後差圧が所定
値以上となり、フィルタ再生時期と判断されたならば、
制御回路１１はまず第１及び第２切替バルブ９，１０を
作動させ、フィルタ２に対応する分岐通路７を排気通路
６より遮断する。更に制御回路１１はアクチュエータ２
４に対して駆動信号を出力し、開閉バルブ２２を開弁さ
せる（この時、開閉バルブ２３は閉弁したままであ
る）。

【００２０】この結果、エンジン本体より流れてきた排
気ガスは総て、一方の分岐通路部分８ａ内へと導かれ、
フィルタ３を通過する際に、パティキュレートが捕集さ
れることになる。そしてフィルタ３を通過した後の排気
ガスは、その大部分が分岐通路部分８ｂを通って再度排
気通路６下流側へと流れることになるが、この時、排気
ガスの一部は前述した排気導入管１９内へと流入し、オ
リフィス２０を経てフィルタ２下流側の分岐通路部分７
ｂへと流れ込む。

【００２１】ここで分岐通路部分７ｂに流入した排気ガ
スは、その下流側は第２切替バルブ１０によって遮断さ
れており、他方、フィルタ２上流の分岐通路部分７ａは
開閉バルブ２２の開弁によりほぼ大気圧となっているた
めに、フィルタ２前後の差圧により、分岐通路部分７ｂ
内をフィルタ２側に向かって逆流することになる。そし
てこのようにフィルタ２内部を排気ガスが逆流する状態
において、初めて制御回路１１はヒータリレー１７を駆
動して電気ヒータ線１５に通電し、フィルタ２に捕集さ
れたパティキュレートに着火・燃焼し、フィルタ２の再
生処理を実行することになる。

【００２２】又、フィルタ２を通過し分岐通路部分７ａ
内に流れ込んだ排気ガスは、その上流側は第１切替バル
ブ９によって遮断されているために、開閉バルブ２２が
開いた排気放出管２１に流入し最終的には大気中へと放
出され、このようにしてフィルタ２では再生処理が実行
され、又フィルタ３では通常のパティキュレート捕集処
理が同時に進行されるのである。

【００２３】フィルタ２の再生処理が終了したならば、
今度は逆にフィルタ３の再生処理を実行する。この場
合、制御回路１１による各切替バルブ９，１０及び開閉
バルブ２２，２３の開閉状態は、図２に概略的に示すよ
うに図１の位置とは全く逆になり、フィルタ２を経由し
た後の排気ガスは一部が排気導入管１９を通ってフィル
タ３を逆流し、ここで再生処理がなされた後、排気放出
管２１を通って最終的には大気中へと放出されることに
なる。

【００２４】以上のようにして２つのフィルタ２，３の
再生処理が終了したならば、各切替バルブ９，１０は、
図３に概略的に示すように図１及び図２の中間位置に移
動されることになり、排気ガスは２つの分岐通路７，８
にほぼ均等に分割され、この状態を以てパティキュレー
トの捕集が再開されることになる。尚、この時、２つの
開閉バルブ２２，２３は排気放出管２１を閉じるように
作動され、放出管内部への排気ガス流入が阻止されるよ
うになっている。

【００２５】以上説明したように本実施例による排気浄
化装置は、フィルタ再生用の排気ガスは排気導入管１９
を介して確保されるため、これまでのフィルタ並列配置
型排気浄化装置のように、フィルタ再生時において排気
通路断面積を大きく絞るようなことはなく大幅な機関出
力低下を招くようなことはない。

【００２６】更にこの切替バルブ９，１０の占める位置
は、分岐通路７又は８を閉じる位置と、その中間位置と
から成る計３位置であるために、当然ながら高いバルブ
制御精度を必要とせず、又、フィルタ再生時の機関運転
条件に応じて切替バルブ１０の開度を変化させるもので
もないため、排気圧力の変動が少なくドライバビリティ
が悪化するようなことはない。

【００２７】尚、上述した実施例の説明を補足するが、
フィルタ再生時、供給されるフィルタ再生用排気ガスの
流量は、オリフィス２０・フィルタ２（又は３）間の排
気ガス圧力と、フィルタより上流側の大気圧との差圧の
大きさによって決定され、又最大流量はオリフィス２０
の径によって決めることができる。従って、確実なフィ
ルタ再生処理のために必要な排気ガス量の確保に関して
は、数多くの実験等によってこのオリフィス径を決定す
ることが好ましい。また、再生用排気ガスは捕集側フィ
ルタを通過した後のクリーンなガスであり、フィルタの
排気流出口通路（後流側セル）を汚すこともない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルタ再生時、フィルタ再生用排気ガスは排気導入管よ
り供給され、バルブ作動手段によって再生側フィルタ上
下流の分岐通路が閉じられるため、排気通路断面積は絞
り込む必要がなく、従って大幅な機関出力低下を招くこ
とはない。又、排気圧力が大きく変動することはないた
めドライバビリティも悪化することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気浄化装置の概略的構成を示
し、一方のフィルタ再生の際の各バルブ位置を示した図
である。

【図２】図１に示した排気浄化装置の他方のフィルタ再
生時のバルブ位置を示した概略図である。

【図３】図１に示した排気浄化装置のパティキュレート
捕集状態でのバルブ位置を示した概略図である。

【符号の説明】

２，３…フィルタ ６…排気通路 ７，８…分岐通路 ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ…分岐通路部分 ９，１０…切替バルブ １１…制御回路 １２，１３…アクチュエータ １９…排気導入管 ２１…排気放出管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の排気通路を分岐させ２つのフ
   ィルタを並列配置し、その上下流に設けた切替バルブを
   切り替えることにより、一方のフィルタ再生中には他方
   のフィルタを以て排気ガス中のパティキュレートを捕集
   する内燃機関の排気浄化装置において、 上記両フィルタの下流側にパティキュレート着火手段を
   夫々設けると共に、両フィルタとフィルタ下流側切替バ
   ルブとの間に延びる２つの分岐通路部分を１つの排気導
   入管で接続し、かつ両フィルタとフィルタ上流側切替バ
   ルブとの間に延びる２つの分岐通路部分に、再生側フィ
   ルタを経由した再生用排気ガスを大気中に放出する排気
   放出管を接続し、更にフィルタ再生時、再生フィルタ上
   下流の分岐通路を閉じるように切替バルブを作動させる
   バルブ作動手段を設けたことを特徴とする内燃機関の排
   気浄化装置。