JPH0559932A - デユアルフイルタタイプの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はデュアルフィルタタイプの排気浄化
装置に関し、フィルタ再生時、パティキュレートを外部
流出せず、電動エアポンプを必要とせずに２次空気供給
が可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。 【構成】 排気浄化装置は排気の分岐部ａに、第１制御
弁１０によって再生フィルタ２の分岐通路８に連通され
る空気供給口１８を有する。フィルタ再生時、第１制御
弁１０は再生フィルタ２の分岐通路８を排気通路７から
遮断するため、排気ガスは総て再生しないフィルタ３に
流れ、このフィルタによってパティキュレートが捕集さ
れる。合流部ｂに設けられた第２制御弁１１は再生対象
フィルタ２の分岐通路８を絞り、他方のフィルタ３の分
岐通路９を拡大するため、２次空気が吸い出し効果によ
って再生フィルタ２に供給される。

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
並列配置した所謂デュアルフィルタタイプの排気浄化装
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、機関性能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。

【０００４】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火炎伝
播のため、例えば空気（２次空気とも呼ばれる）に代表
されるような再生用ガスが導かれるようになっている。
そして、上述したようなフィルタ再生時の２次空気供給
にあたっては、従来より電動エアポンプ等によって空気
を圧送するタイプのものがあったが、このポンプの代わ
りに、エンジンからの排気ガスの排気脈動を利用して２
次空気を供給するようにした排気浄化装置が知られてい
る（特開昭６１−９３２２１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この分野に
おいては、パティキュレート捕集性能を向上するため、
１本の排気管を分岐して夫々の内部にフィルタを並列配
置した、所謂デュアルフィルタタイプの排気浄化装置が
知られているが、上述したような排気の流れによって２
次空気をフィルタに供給する技術は、このデュアルフィ
ルタタイプの排気浄化装置に対しては構造の複雑化故に
展開されていない。

【０００６】加えて本願出願人が既に出願したデュアル
フィルタタイプの排気浄化装置（特願平３−７３３７７
号）においては、フィルタ再生時エンジンからの排気ガ
スを総てフィルタよりバイパスするために、この時パテ
ィキュレートを含んだまま排気ガスが外部に放出される
問題があった。

【０００７】本発明は上記デュアルフィルタタイプの排
気浄化装置の問題点に対処すると共に、エアポンプ等を
必要とすることなくフィルタ再生時、２次空気が供給で
きるような排気浄化装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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二手に分岐し
再度合流させ、各分岐通路部分内にフィルタを夫々設
け、以てこれら２つのフィルタによって排気ガス中のパ
ティキュレートを捕集するデュアルフィルタタイプの排
気浄化装置において、上記排気通路の分岐部に、その他
端が大気に開放された空気供給通路を接続し、更に上記
分岐部に、フィルタ再生時、上記空気供給通路の分岐部
への空気供給口を再生対象のフィルタと連通すると共に
分岐部上流の排気通路と他方のフィルタを連通する第１
の制御弁を設け、フィルタ下流の合流部に、フィルタ再
生時、上記再生対象のフィルタ下流の分岐通路を絞り込
むと共に他方のフィルタ下流の分岐通路を拡大する第２
の制御弁を設けたことを特徴とするデュアルフィルタタ
イプの排気浄化装置が提供される。

【０００９】

【作用】フィルタ再生時、第１の制御弁によって再生対
象でない他方のフィルタに対して排気ガスが導かれ、こ
のフィルタによりパティキュレートが捕集される。又、
第２の制御弁によりこのフィルタから排出される排気ガ
ス量が多くなるため、再生対象のフィルタからのガスが
吸い出され、この結果、自動的に空気供給口を介して空
気がフィルタに供給される。

【００１０】

【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
交互プラグ付きのハンカムフィルタ（以下、フィルタと
呼ぶ）、４及び５は排気管１内を流動してきた排気ガス
を両フィルタ２，３に導く分岐管、６はマフラーであ
る。

【００１１】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７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８及び
９と呼ぶことにする。

【００１２】排気管１との分岐管４，５との接続部、即
ち排気ガスの分岐部ａと合流部ｂの夫々には、パティキ
ュレート捕集時において図中、実線位置ハを占めるよう
に作動し、排気通路７を流れてきた排気ガスを二手に分
岐させる第１の制御弁１０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する第２の制御弁１
１が設けられる。

【００１３】この第１、第２制御弁１０，１１は共に制
御回路（ＥＣＵ）１２とアクチュエータ１３及び１４に
よって駆動されるようになっており、例えば図中、下側
に位置するフィルタ２を再生する際には、第１制御弁１
０は制御回路１２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１３が作動して、図１及びその部分
的拡大となる図２に示すような点線位置イを占め、フィ
ルタ２より上流側の分岐通路８を排気通路７より遮断す
るように作動される（尚、フィルタ３の再生時には第１
制御弁１０は逆となり点線位置ロを占めるように作動さ
れるが、これら再生時の第２制御弁１１の作動位置につ
いては後述する）。

【００１４】再び図１に戻り、従来同様フィルタ２，３
の上流側端面近傍、或は上流側端部の栓部材にはフィル
タ再生時、フィルタを加熱してパティキュレートに着火
する電気ヒータ線１５及び１６が設けられ、各電気ヒー
タ１５，１６への通電も又、制御回路１２によって制御
されるようになっている。

【００１５】本実施例によれば、第１制御弁１０の位
置、即ち分岐部ａにはフィルタ再生時、再生対象となる
フィルタに対してパティキュレート燃焼のための再生用
２次空気を供給する空気供給通路１７が接続される。

【００１６】この空気供給通路１７は、その他端が大気
中に開放されており、分岐部ａに対しては第１制御弁１
０の実線位置ハに重なり合った空気供給口１８を介して
開口している。そして、２次空気は空気供給通路１７に
介装されかつ制御回路１２によって開度制御されるチェ
ック弁１９を介してフィルタに対してその上流側から供
給されるようになっており、フィルタ２の再生時には前
述した第１制御弁１０の弁位置イによって、空気供給口
１８はフィルタ２上流の分岐通路８に連通し、逆にフィ
ルタ３の再生時には第１制御弁１０の弁位置ロによっ
て、フィルタ３上流の分岐通路９に連通する。

【００１７】合流部ｂに設けられる第２制御弁１１は、
図３に拡大して示すように、合流部ｂの通路断面積より
も若干小さめの弁体を有しており、そのいかなる作動位
置においてもフィルタ２，３より下流側の分岐通路８，
９を閉じることのないように形成される。

【００１８】しかしてこの第２制御弁１１のフィルタ再
生時における作動位置は、図１で下側のフィルタ２を再
生する際には、図１及び図３の点線位置イを占めるよう
にアクチュエータ１４によって作動され、フィルタ２下
流側の分岐通路８を絞り込むと共に、フィルタ３下流側
の分岐通路９に対しては、パティキュレート捕集時の弁
位置ハよりも通路断面積を若干拡大し、排気ガスの流れ
（図３の実線矢印）によってフィルタ２に供給された２
次空気（パティキュレート燃焼ガス−図３の点線矢印）
が吸い出されるようにし、逆にフィルタ３を再生する際
には、点線位置ロに移動して、フィルタ３下流側の分岐
通路９を絞り込み、かつフィルタ２下流側の分岐通路８
を拡大し、フィルタ３に供給された２次空気が分岐通路
８を通過する排気ガスの流れによって吸い出されるよう
にする。

【００１９】尚、上述した各制御弁、即ち第１制御弁１
０及び第２制御弁１１を作動するアクチュエータ１３，
１４は本実施例では圧力応動タイプのものであって、各
アクチュエータ１３，１４への圧力導入は、制御回路１
２によって開閉制御される負圧切換弁２０及び２１によ
ってなされる。又、本実施例では前述したチェック弁１
９も又、圧力応動タイプのものであるが、制御回路１２
によって作動される負圧可変弁２２によって空気供給通
路１７の断面積をリニアに変えられるようになってい
る。

【００２０】以下、上述した排気浄化装置のフィルタ再
生時の制御回路の一作動例を図４のフローチャート及び
図５に示した各構成要素の作動タイミングチャートを参
照しながら説明する。

【００２１】図４のフローチャートは、例えばフィルタ
２，３に設けられたフィルタ差圧センサ２３，２４によ
って求められるフィルタ前後の圧力差、即ちフィルタ差
圧が所定値以上となり、フィルタ２，３に捕集されたパ
ティキュレートが所定量以上となったと推定される時に
実行開始されるルーチンである。尚、上記差圧は、実際
には各フィルタ前後に圧力センサを設け、その出力差に
よって求められた差圧を、標準とする運転条件下の差圧
値に換算したものである。

【００２２】パティキュレート捕集が所定量以上と判断
され、いよいよフィルタ再生となると、まずステップ４
１では第１制御弁１０を作動させ、図１の点線位置イを
占めるように作動して、エンジン本体からの排気ガスが
総て分岐管５の分岐通路９に導くと共に、空気供給口１
８をフィルタ２上流の分岐通路８に開口させる。

【００２３】そして続くステップ４２では、第２制御弁
１１をその弁体が点線位置イにくるように作動させ、フ
ィルタ３下流の分岐通路９の断面積を大きくし、逆にフ
ィルタ２下流の分岐通路８を絞り込む。この結果、エン
ジン本体からの排気ガスは総てフィルタ３を通過するこ
とになり、この際に排気ガス中のパティキュレートが捕
集される。

【００２４】次にステップ４３では制御回路１２より負
圧可変弁２２を作動させ、チェック弁１９を所定の開度
分だけ開き、フィルタ２上流の分岐通路８が大気と連通
するようにする。この結果、前述したように第２制御弁
１１の弁位置イによる排気ガスの吸い出し効果によっ
て、空気供給口１８を介してフィルタ２に２次空気が供
給されることになる（尚、パティキュレート捕集時はチ
ェック弁１９は空気供給通路１７を遮断している）。

【００２５】ところで、このように排気ガスの流れによ
って外部より２次空気を取り込む場合、その時のエンジ
ン運転状態によって排気ガスの流速も異なるために、そ
の吸い出し度合も変動し、フィルタ２を通過する空気量
も変動して、常に安定したフィルタ再生をすることが困
難となる。従って、本実施例ではステップ４３に続くス
テップ４４においては、まずフィルタ２内の空気流れに
よって生じるフィルタ２前後の差圧ΔＰ₁ を差圧センサ
２３によって検出し、ステップ４５でこの差圧ΔＰ₁ が
フィルタ再生効率を最高とするような最適値Ａ（実験等
によって予め決定される）にほぼ等しいか否かを判定す
る。

【００２６】そしてこのステップ４５でＮｏと判定され
たならば、ステップ４６でチェック弁１９の弁開度を調
整し、ステップ４５で差圧ΔＰ₁ が最適値Ａと判定され
るまでステップ４４〜４６の処理を繰り返す。

【００２７】以上のようにして差圧が最適化されたなら
ば、ルーチンは次にステップ４７に進み、フィルタ２に
設けられた電気ヒータ１５に所定時間ｔ₁(図５参照）だ
け通電してフィルタ２に捕集されたパティキュレートを
着火・燃焼させる処理が実行される。そして続くステッ
プ４８ではヒータ通電開始からの経過時間ｔを見て、フ
ィルタ再生終了と判断される所定時間Ｔを経過したか否
かを判定し、経過したと判定されるまではステップ４９
及びステップ５０の処理を繰り返し、フィルタ差圧ΔＰ
₁ を適正化するような２次空気供給を継続しつつフィル
タ再生処理を実行する。

【００２８】ステップ４８でＹｅｓ、即ちフィルタ２の
再生が終了したならば、ルーチンは最後のステップ５１
に進み、フィルタ２への空気供給を停止するべくチェッ
ク弁１９を閉じる処理をし、以上のようにしてフィルタ
２の再生プログラムを終了する。尚、上述したこのフィ
ルタ再生ルーチンの各処理内容は、フィルタ３の再生に
関しても全く同様であって、そのルーチンは、先のステ
ップ４１，４２に相当するステップ（図示せず）で第１
制御弁１０、第２制御弁１１を図１、図２の弁位置ロに
作動させる処理が実行される他は全く同じであるため、
この説明は省略する。

【００２９】又、上記フローチャートでは、フィルタへ
の２次空気供給を再生フィルタ２の前後差圧ΔＰ₁ をモ
ニタリングしながらチェック弁１９の開度調整すること
にとって制御しているが、別実施例としては、図６に部
分的に示すように、ステップ４５でＮｏと判定された
際、ステップ４６′で排気ガスが通過するフィルタ３の
前後差圧Δｐ₂ を差圧センサ２４によって検出し、例え
ば図７に示すような予め実験等によって求められる差圧
Δｐ₂(フィルタ３の再生時にはフィルタ２の前後差圧Δ
ｐ₁ ）に対するチェック弁開度マップにより、続くステ
ップ４６″でフィルタ２の差圧ΔＰ₁がＡとなるような
開度を決定し、これを負圧可変弁２２で制御するように
しても良い。

【００３０】このように上述した各実施例によれば、フ
ィルタ再生時、第１制御弁１０によって再生対象でない
他方のフィルタに対して排気ガスが導かれ、このフィル
タによりパティキュレートが捕集されるため、フィルタ
再生時のパティキュレートの外部流出が防止される。
又、第２制御弁１１による上記排気ガスの吸い出し作用
によって、電動エアポンプを設けなくとも自動的に再生
対象となるフィルタに対して２次空気が供給されるた
め、従来よりもコストや消費電力を低減することができ
る。

【００３１】加えて本実施例によれば、空気供給口１８
を排気ガスの分岐部ａに設けたため、ここから供給され
る空気は排気ガスの熱によって加熱され、従って再生フ
ィルタを冷却することはなく、パティキュレートの着火
性を向上することができる。又、供給される空気量もフ
ィルタ差圧のモニタリングによって適正化されるため、
常に安定度かつ再生効率の高いフィルタ再生処理を達成
することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、フィルタ再生時、第１
の制御弁によって再生対象でない他方のフィルタに対し
て排気ガスが導かれるために、再生時のパティキュレー
ト流出が防止される。また第２の制御弁によりこのフィ
ルタから排出される排気ガス量が多くなるために、再生
対象のフィルタからのガスが吸い出され、この結果、電
動エアポンプを設けなくとも空気供給口を介して空気が
フィルタに供給される。

【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す
図である。

【図２】図１の第１制御弁の作動を示す制御弁の拡大図
である。

【図３】図１の第２制御弁の作動を示す制御弁の拡大図
である。

【図４】本発明の排気浄化装置のフィルタ再生作動を説
明するフローチャートであって、一方のフィルタ再生処
理のみを示した図である。

【図５】図４に示すフローチャートによって作動される
フィルタ構成要素の各作動タイムチャート図である。

【図６】図４に示すフローチャート実施例とは別の実施
例を説明するフローチャート部分を示す図である。

【図７】図６のステップ４６″で用いられる差圧−チェ
ック弁開度のマップである。

【符号の説明】

２，３…フィルタ ７…排気通路 ８，９…分岐通路 １０…第１の制御弁 １１…第２の制御弁 １２…制御回路 １８…空気供給口 １９…チェック弁 ａ…分岐部 ｂ…合流部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路を二手に分岐し再度
   合流させ、各分岐通路部分内にフィルタを夫々設け、以
   てこれら２つのフィルタによって排気ガス中のパティキ
   ュレートを捕集するデュアルフィルタタイプの排気浄化
   装置において、 上記排気通路の分岐部に、その他端が大気に開放された
   空気供給通路を接続し、更に上記分岐部に、フィルタ再
   生時、上記空気供給通路の分岐部への空気供給口を再生
   対象のフィルタと連通すると共に分岐部上流の排気通路
   と他方のフィルタを連通する第１の制御弁を設け、フィ
   ルタ下流の合流部に、フィルタ再生時、上記再生対象の
   フィルタ下流の分岐通路を絞り込むと共に他方のフィル
   タ下流の分岐通路を拡大する第２の制御弁を設けたこと
   を特徴とするデュアルフィルタタイプの排気浄化装置。