JPH06146857A - ディーゼル機関の排気微粒子除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス中のパティキュレートを捕集したフ
ィルタを所定時期に再生し、再生燃焼ガスを専用排出管
で排出するディーゼル機関の排気微粒子除去装置におい
て、燃焼ガス中の未燃ガス状物質を排出管中に触媒を設
けて完全燃焼させることを目的とする。 【構成】 第１の形態では、専用排出管８の燃焼ガスの
出口側に触媒CAを設けると共に、フィルタ5Aまたは5Bの
再生時にこの触媒CAを暖気して活性化する手段Ｈを設
け、触媒CAを活性化させて未燃ガス状物質を完全燃焼さ
せるように構成する。第２の形態では、再生ガスをエア
ポンプ９で吸引して供給し、燃焼ガスをエアポンプ９を
通して排出するようにしたものにおいて、このポンプ９
内のインペラ94の表面に触媒97を積層して構成する。

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微
粒子除去装置に関し、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所定量捕集したフィル
タの再生時に、再生燃焼ガスを専用の排出管によって外
部に排出するものにおいて、排出管の途中で燃焼ガス中
の未燃ガス状物質を完全燃焼させるようにしたディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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】ディーゼル機関の排気通路に配置されたセ
ラミック製のフィルタによってパティキュレートを除去
するように構成された排気微粒子除去装置では、パティ
キュレートフィルタ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
われて機関性能が低下することになるため、パティキュ
レートがある程度捕集されたフィルタを定期的に再生さ
せる必要がある。このフィルタの再生は、電気ヒータに
通電したり、バーナーに点火したりして、フィルタに捕
集されたパティキュレートに着火し、再生用ガス（以後
単に再生ガスという）、例えば２次空気を供給してこれ
を燃焼させることによって行われる。

【０００４】この再生時期の判断は、機関の走行距離、
機関の運転時間等を基にして行われることもあるが、一
般に、従来の内燃機関の排気浄化装置では、フィルタ内
へのパティキュレートの捕集量を検出して再生時期を判
断するようにしている。このフィルタ内のパティキュレ
ートの捕集量の検出は、通常、パティキュレートフィル
タの上流側の排気ガスの圧力と下流側の差圧（圧力損
失）によって検出され、圧力損失値が所定値以上に大き
くなった時を以て再生時期と判断している。

【０００５】そして、フィルタの再生時に再生ガスとし
て２次空気が供給され、フィルタ内に捕集されたパティ
キュレートが燃焼処理される場合、燃焼ガスは一般に排
気ガスと同じ排気管、あるいは専用の排気管を通じて大
気中に放出される。特開昭６３−１８０７１５号公報に
は、排気通路にパティキュレートフィルタを備え、再生
時期に達した時にフィルタを排気ガスから遮断し、この
フィルタに空気供給手段から２次空気を供給してフィル
タの再生を行い、専用の排気管から燃焼ガスを大気に排
出するものが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６３−１８０７１５号公報に記載の技術では、燃焼ガス
中に含まれる未燃ガス状物質が大気中に排出されてしま
う恐れがあった。そこで、本発明は、前記従来のディー
ゼル機関の排気微粒子除去装置の有する課題を解消し、
フィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させるフ
ィルタの再生時に、燃焼ガス中の未燃ガス状物質を完全
燃焼させた後に燃焼ガスを大気中に排出することができ
るディーゼル機関の排気微粒子除去装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置
は、内燃機関の排気通路に設けた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し、所定時期に前記フ
ィルタ内に捕集されたパティキュレートに着火すると共
に再生ガスを供給してフィルタの燃焼再生を行い、燃焼
ガスを前記フィルタの上流側又は下流側に設けた専用の
排出管により外部に排出するディーゼル機関の排気微粒
子除去装置において、前記排出管内に触媒を設けると共
に、前記フィルタの再生時にこの触媒を暖気する手段を
設けたことを特徴としている。

【０００８】また、前記目的を達成する本発明の第２の
形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置は、内燃機
関の排気通路に設けた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し、所定時期に前記フィルタ内に
捕集されたパティキュレートに着火すると共に再生ガス
を供給してフィルタの燃焼再生を行い、燃焼ガスを前記
フィルタの上流側または下流側に設けた専用の排出管に
より外部に排出するディーゼル機関の排気微粒子除去装
置において、前記排出管に前記再生ガスを吸引する吸引
ポンプを設けると共に、このポンプ内のインペラの表面
に触媒を積層したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明の第１の形態のディーゼル機関の排気微
粒子除去装置によれば、フィルタ内に捕集されたパティ
キュレートの再生時には、排出管内に設けられた触媒が
暖気されるので、燃焼ガスの排出時に触媒が活性温度に
達し、燃焼ガス中の未燃ガス状物質が完全燃焼される。
また、本発明の第２の形態の排気微粒子除去装置によれ
ば、排出管の端部に設けられて再生ガスを吸引する吸引
ポンプのインペラの表面に触媒が積層されていることに
より、燃焼ガスがこのポンプに吸引されてその内部のイ
ンペラを通過する際に、インペラの回転によって燃焼ガ
ス中の未燃ガス状物質が完全燃焼される。

【００１０】

【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１は本発明の第１の実施例における同時
捕集、逆流交互再生デュアルフィルタタイプのディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置２０−１の概略的構成を示
すものである。この実施例のディーゼル機関の排気微粒
子除去装置２０−１では、機関１からの排気ガスを導く
排気管２は、分岐部ａにおいて分岐管２Ａ，２Ｂに分岐
され、その後に合流部ｂにおいて合流され、排気間２Ｄ
を経てマフラー６に接続される。分岐管２Ａ，２Ｂの途
中に設けられたケーシング３Ａ，３Ｂの中には、排気ガ
ス中のパティキュレートを捕集するためにそれぞれ第１
フィルタ５Ａ及び第２フィルタ５Ｂが設けられている。

【００１１】このフィルタ５Ａ, ５Ｂは、セラミック等
の多孔性物質からなる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（フィルタセル）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（プラ
グ）によって栓詰めされて閉通路となっている。従っ
て、このフィルタ５Ａ, ５Ｂに流れ込んだ排気ガス中の
パティキュレートは、排気ガスがフィルタセルの壁面を
通過する際にフィルタセルに捕集される。

【００１２】また、分岐管２Ａ及び２Ｂの分岐部ａの上
流側および合流部ｂの下流側には、それぞれ圧力導入管
ＳＰＵ，ＳＰＤが設けられており、差圧センサ１０に分
岐部ａの上流側の圧力および合流部ｂの下流側の圧力を
導くようになっている。そして、フィルタ５Ａ，５Ｂの
上下流の圧力差（圧力損失）は差圧センサ１０によって
求められ、検出値がＥＣＵ（制御回路）１００に入力さ
れる。制御回路１００はこの圧力差（差圧）によってフ
ィルタ５Ａ，５Ｂの再生時期を決定する。

【００１３】一方、フィルタ５Ａ，５Ｂの下流側端面近
傍、或は下流側端部の栓部材（図示せず）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ＨＡ及びＨＢが設けられており、これら電
気ヒータＨＡ，ＨＢの一端は接地され、他端は制御回路
１００によって制御されるスイッチＳＷＡ，ＳＷＢを介
してバッテリ１１に接続されている。更に、フィルタ５
Ａ，５Ｂの上流側には排気ガス温度を検出する温度セン
サＳＴが設けられており、この温度センサＳＴからの排
気ガス温度ＴｈＥも制御回路１００に入力されている。
なお、図示はしないが、機関１には吸入空気温度を検出
する吸入空気温度センサと、機関１の温度を水温によっ
て検出する水温センサが設けられており、これらセンサ
によって検出された吸入空気温度ＴｈＡと水温ＴｈＷも
制御回路１００に入力されるようになっている。

【００１４】そして、分岐部ａには、分岐部ａの上流側
の排気管２からの排気ガスの流れを分岐管２Ａ，２Ｂに
振り分ける第１制御弁Ｖ１が設けられ、合流部ｂには分
岐管２Ａ，２Ｂの合流部ｂの下流側の排気管２Ｄへの接
続を切り換える第２制御弁Ｖ２が設けられている。これ
ら制御弁Ｖ１，Ｖ２は共に制御回路１００によって駆動
されるようになっており、制御回路１００からの制御信
号により制御弁Ｖ１，Ｖ２は分岐管２Ａ，２Ｂのいずれ
も閉塞しない中立位置、または分岐管２Ａ，２Ｂのいず
れか一方を閉じる位置に位置決めされる。

【００１５】前述のフィルタ５Ａ，５Ｂの再生時には、
電気ヒータＨＡあるいはＨＢに通電すると共に、通電が
行われた側のフィルタ５Ａあるいはフィルタ５Ｂの下流
側から再生用ガスを流し、燃焼ガスをその上流側から排
出する必要がある。従って、この実施例では、分岐管２
Ａ，２Ｂの合流部ｂとフィルタ５Ａ，５Ｂとの間に再生
用ガス供給管７が設けられており、この再生用ガス供給
管７の一端に２次空気供給用の電動エアポンプ９が設け
られている。そして、電動エアポンプ９の２次空気吐出
側の再生用ガス供給管７内にはチェック弁Ｖ３が設けら
れ、再生用ガス供給管７の分岐管２Ａ，２Ｂへの接続部
にはそれぞれ開閉弁Ｖ５，Ｖ６が設けられている。

【００１６】また、分岐管２Ａ，２Ｂの分岐部ａとフィ
ルタ５Ａ，５Ｂとの間に燃焼ガス排出管８が設けられて
おり、この燃焼ガス排出管８の一端は閉止され、他端は
ヒータＨを内蔵した触媒ＣＡを介して大気に開放されて
いる。このヒータＨの一端は接地され、他端は制御回路
１００によって制御されるスイッチＳＷＣを介してバッ
テリ１１に接続されている。そして、燃焼ガス排出管８
の触媒ＣＡの上流側にはチェック弁Ｖ４が設けられ、燃
焼ガス排出管８の分岐管２Ａ，２Ｂへの接続部にはそれ
ぞれ開閉弁Ｖ７，Ｖ８が設けられている。これらの弁Ｖ
３〜Ｖ８および電動エアポンプ９は全て制御回路１００
によって駆動制御される。

【００１７】弁Ｖ１〜Ｖ８の駆動は、実際には、ダイア
フラム式アクチュエータや負圧切換弁、或いは電気式の
アクチュエータによって行われるが、その駆動機構は特
に限定されるものではないので、ここでは図示およびそ
の説明を省略する。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ＲＡ
Ｍ、読み出し専用メモリＲＯＭ、機関のキースイッチが
オフされてもデータを保持するバックアップメモリＢ−
ＲＡＭ、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。

【００１８】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
Ａ，５Ｂの上流側と下流側の排気ガスの差圧信号ＰＤ、
機関１の吸気温度信号ＴｈＡ、水温信号ＴｈＷや図示し
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、キースイッチからの信号等が入力される。

【００１９】次に、以上のように構成された第１の実施
例のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−１の動
作について説明する。排気ガス中のパティキュレート捕
集時は制御弁Ｖ１，Ｖ２は中立の位置に制御されてお
り、チェック弁Ｖ３，Ｖ４、および開閉弁Ｖ５〜Ｖ８は
閉弁している。図１がこの状態を示しており、ディーゼ
ル機関１から排出された排気ガスは、実線の矢印で示す
ように分岐管２Ａ，２Ｂの両方に流れてフィルタ５Ａ，
５Ｂによってパティキュレートが除去され、マフラー６
を介して大気中に放出される。

【００２０】そして、フィルタ５Ａ，５Ｂ内のパティキ
ュレートの捕集量が所定値を越え、差圧センサ１０のフ
ィルタ５Ａ，５Ｂの上流側と下流側の差圧検出値が基準
値を越えるとフィルタの再生処理がフィルタ５Ａから実
行される。このときの２次空気の供給制御、ヒータＨ
Ａ，ＨＢの通電制御、および触媒ＣＡ用のヒータＨの通
電制御の様子を図２に示す。フィルタ５Ａの再生時には
点線で示すように制御弁Ｖ１，Ｖ２が分岐管２Ａの入口
側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ３，Ｖ４および開閉弁
Ｖ５，Ｖ７が開弁する。エアポンプ９からの２次空気が
点線で示すように再生用ガス供給管７を通じてフィルタ
５Ａに供給され（５０〜６０Ｌ／ｍｉｎ）、ヒータＨＡ
に５分程度の通電が行われてフィルタ５Ａ内のパティキ
ュレートが燃焼し、燃焼ガスは燃焼ガス排出管８を通っ
て触媒ＣＡにおいて未燃ガス状物質が完全燃焼させられ
て大気中に排出される。触媒ＣＡのヒータＨへの通電
は、この実施例ではフィルタ５Ａの再生処理の開始と同
時に行われ、フィルタ５Ｂの再生処理の終了まで持続さ
れる。この時ヒータＨには０．２ＫＷ程度の電力が供給
される。フィルタ５Ｂの再生時には制御弁Ｖ１，Ｖ２が
分岐管２Ｂの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ３，
Ｖ４は開弁のまま開閉弁Ｖ５，Ｖ７が閉弁し、開閉弁Ｖ
６，Ｖ８が開弁する。エアポンプ９からの２次空気は再
生用ガス供給管７を通じてフィルタ５Ｂに供給され、ヒ
ータＨＢに５分程度の通電が行われてフィルタ５Ｂ内の
パティキュレートが燃焼し、燃焼ガスは燃焼ガス排出管
８を通って触媒ＣＡにおいて未燃ガス状物質が完全燃焼
させられて大気中に排出される。

【００２１】以上説明したように、図１の実施例のディ
ーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−１では、フィル
タ内に捕集されたパティキュレートの再生処理時には、
再生燃焼ガスはヒータＨによって活性温度に到達した触
媒ＣＡにおいて完全燃焼処理された後に大気中に排出さ
れるので、未燃ガス状物質が大気中に排出されることが
ない。

【００２２】図３は本発明の第２の実施例における同時
捕集、逆流交互再生タイプの排気微粒子除去装置２０−
２の概略的構成を示すものであり、触媒ＣＡの燃焼ガス
排出管８への取付位置が図１に示した第１の実施例のデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−１と異なるも
のである。従って、図３の実施例では図１の実施例と同
じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略すると
共に、制御部分の構成は省略し、図１の実施例と異なる
部分のみを説明する。

【００２３】図３の実施例では、燃焼ガス排出管８の両
端が閉止されており、触媒ＣＡはパティキュレートフィ
ルタ５Ａ，５Ｂのケーシング３Ａ，３Ｂの間に配置さ
れ、触媒ＣＡの燃焼ガスの入口側がチェック弁Ｖ４を介
して燃焼ガス排出管８の中央部付近に接続している。触
媒ＣＡには第１の実施例と同様にヒータＨが内蔵され、
ヒータＨの一端は接地され、他端は制御回路１００によ
って制御されるスイッチＳＷＣを介してバッテリ１１に
接続されることは第１の実施例と同じである。このよう
に、触媒ＣＡがフィルタ５Ａ，５Ｂのケーシング３Ａ，
３Ｂの間に配置されていると、機関の運転中に排気ガス
を捕集しているフィルタ５Ａ，５Ｂの熱により、触媒Ｃ
Ａが加熱されていることになる。従って、再生時に触媒
ＣＡに内蔵されたヒータＨへの通電量を減らすことがで
きる。

【００２４】差圧センサ１０の差圧検出値が基準値を越
えるとフィルタの再生処理がフィルタ５Ａから実行され
る。このときの２次空気の供給制御、ヒータＨＡ，ＨＢ
の通電制御、および触媒ＣＡ用のヒータＨの通電制御の
様子を図４に示す。フィルタ５Ａの再生時には制御弁Ｖ
１，Ｖ２が図３に示すように分岐管２Ａの入口側と出口
側を塞ぎ、チェック弁Ｖ３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ
７が開弁する。エアポンプ９からの２次空気が点線で示
すように再生用ガス供給管７を通じてフィルタ５Ａに供
給され（５０〜６０Ｌ／ｍｉｎ）、ヒータＨＡに５分程
度の通電が行われてフィルタ５Ａ内のパティキュレート
が燃焼し、燃焼ガスは燃焼ガス排出管８を通って触媒Ｃ
Ａにおいて未燃ガス状物質が完全燃焼させられて大気中
に排出される。触媒ＣＡのヒータＨへの通電は、この実
施例ではフィルタ５Ａの再生処理の開始と同時に行わ
れ、フィルタ５Ｂの再生処理の終了まで持続される。こ
のときのヒータＨへの電力の供給は０．１ＫＷ程度であ
り、図１に示した実施例におけるヒータＨへの通電量の
半分程度となっている。フィルタ５Ｂの再生時もフィル
タ５Ａと同様に実行され、燃焼ガスは燃焼ガス排出管８
を通って触媒ＣＡにおいて未燃ガス状物質が完全燃焼さ
せられて大気中に排出される。この結果、図３の実施例
のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−２でも、
再生処理時の燃焼ガスはヒータＨによって活性温度に到
達した触媒ＣＡにおいて完全燃焼処理された後に大気中
に排出されるので、未燃ガス状物質が大気中に排出され
ることがない。

【００２５】図５は本発明の第３の実施例における同時
捕集、逆流交互再生タイプの排気微粒子除去装置２０−
３の概略的構成を示すものであり、図１に示した第１の
実施例のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−１
とは触媒ＣＡのケーシングに保温効果を持たせた点のみ
が異なるものである。従って、図５の実施例では図１の
実施例と同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を
省略し、図１の実施例と異なる部分のみを説明する。

【００２６】図５の実施例では燃焼ガス排出管８の開口
側に設けられた触媒ＣＡのケーシングが保温部材１２で
覆われている。この保温部材１２としては、ガラスウー
ル等のファイバー系断熱材またはセラミックの微粒子を
含んだ高性能の断熱材を使用することもできるが、水酸
カルシウムまたは水酸化マグネシウム等の蓄熱材を使用
することができる。このように、触媒ＣＡのケーシング
が断熱材または蓄熱材で覆われていると、触媒ＣＡの熱
が逃げにくく触媒ＣＡが冷めにくい。従って、再生時に
触媒ＣＡに内蔵されたヒータＨへの通電量を減らすこと
ができる。

【００２７】差圧センサ１０の差圧検出値が基準値を越
えるとフィルタの再生処理がフィルタ５Ａから実行され
る。このときの２次空気の供給制御、ヒータＨＡ，ＨＢ
の通電制御、および触媒ＣＡ用のヒータＨの通電制御の
様子を図６(a) ，(b) に示す。図６(a) が触媒ＣＡのケ
ーシングに断熱材を取り付けた時のヒータＨの通電制御
特性を示すものであり、図６(b) が触媒ＣＡのケーシン
グに蓄熱材を取り付けた時のヒータＨの通電制御特性を
示すものである。

【００２８】図６(a) の制御例では、フィルタ５Ａの再
生時には、まず、触媒ＣＡのヒータＨが所定時間、例え
ば、２分程度だけ通電電力０．２ＫＷで予熱される。こ
の予熱終了後に、制御弁Ｖ１，Ｖ２が図５に点線で示す
ように分岐管２Ａの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁
Ｖ３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７が開弁する。エアポ
ンプ９からの２次空気が点線で示すように再生用ガス供
給管７を通じてフィルタ５Ａに供給され（５０〜６０Ｌ
／ｍｉｎ）、ヒータＨＡに５分程度の通電が行われてフ
ィルタ５Ａ内のパティキュレートが燃焼し、燃焼ガスは
燃焼ガス排出管８を通って触媒ＣＡにおいて未燃ガス状
物質が完全燃焼させられて大気中に排出される。予熱後
の触媒ＣＡのヒータＨへの通電は、この実施例ではフィ
ルタ５Ｂの再生処理の終了まで０．１ＫＷ程度で持続さ
れ、図１に示した実施例におけるヒータＨへの通電量の
半分程度となっている。これは、フィルタ５Ａの再生前
に予熱した熱が断熱材によって保持されるからである。
フィルタ５Ｂの再生もフィルタ５Ａの再生と同様に行わ
れ、燃焼ガスは燃焼ガス排出管８を通って触媒ＣＡにお
いて未燃ガス状物質が完全燃焼させられて大気中に排出
される。

【００２９】図６(b) の制御例においても、フィルタ５
Ａの再生時には、まず、触媒ＣＡのヒータＨが所定時
間、例えば、２分程度だけ通電電力０．２ＫＷで予熱さ
れる。この予熱終了後に、制御弁Ｖ１，Ｖ２が図５に点
線で示すように分岐管２Ａの入口側と出口側を塞ぎ、チ
ェック弁Ｖ３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７が開弁す
る。エアポンプ９からの２次空気が点線で示すように再
生用ガス供給管７を通じてフィルタ５Ａに供給され（５
０〜６０Ｌ／ｍｉｎ）、ヒータＨＡに５分程度の通電が
行われてフィルタ５Ａ内のパティキュレートが燃焼し、
燃焼ガスは燃焼ガス排出管８を通って触媒ＣＡにおいて
未燃ガス状物質が完全燃焼させられて大気中に排出され
る。予熱で得られた熱量は蓄熱材によって維持されるの
で、フィルタ再生中における触媒ＣＡのヒータＨへの通
電はフィルタ５Ｂの再生処理の終了まで行われない。フ
ィルタ５Ｂの再生時の制御弁Ｖ１，Ｖ２、チェック弁Ｖ
３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７の制御、ヒータＨＡ，
ＨＢへの通電制御、およびエアポンプ９からの２次空気
の供給制御は前述の実施例と同じであり、燃焼ガスは燃
焼ガス排出管８を通って触媒ＣＡにおいて未燃ガス状物
質が完全燃焼させられて大気中に排出される。この結
果、図５の実施例のディーゼル機関の排気微粒子除去装
置２０−３でも、再生燃焼ガスはヒータＨによって活性
温度に到達した触媒ＣＡにおいて完全燃焼処理された後
に大気中に排出されるので、未燃ガス状物質が大気中に
排出されることがない。

【００３０】図７は本発明の第４の実施例における同時
捕集、逆流交互再生タイプの排気微粒子除去装置２０−
４の概略的構成を示すものであり、図５に示した第３の
実施例のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−３
において、触媒ＣＡのケーシングを保温部材１２として
断熱材で覆った場合の変形実施例を示すものである。従
って、図７の実施例では図５の実施例と同じ構成部材に
は同じ符号を付してその説明を省略し、図５の実施例と
異なる部分のみを説明する。

【００３１】図７の実施例では、燃焼ガス排出管８と保
温部材１２で覆われた触媒ＣＡとの間の燃焼ガス排出管
８の一部分８Ａが、排気管２の中を通過するようになっ
ており、排気管２内を流れる排気ガスの熱で、燃焼ガス
排出管８を流れる燃焼ガスが加熱されるようになってい
る。この結果、再生時に触媒ＣＡに内蔵されたヒータＨ
への通電量を減らすことができる。

【００３２】フィルタ５Ａ，５Ｂ内のパティキュレート
の捕集量が所定値を越え、差圧センサ１０のフィルタ５
Ａ，５Ｂの上流側と下流側の差圧検出値が基準値を越え
るとフィルタの再生処理がフィルタ５Ａから実行され
る。このときの２次空気の供給制御、ヒータＨＡ，ＨＢ
の通電制御、および触媒ＣＡ用のヒータＨの通電制御の
様子を図８に示す。ヒータＨの通電制御はフィルタ５Ａ
の再生と同時に行われ、ヒータ５Ｂの再生終了まで０．
１ＫＷ程度の電力の供給が持続される。このときのヒー
タＨへの電力の供給は、図１に示した実施例におけるヒ
ータＨへの通電量の半分程度となっている。フィルタ５
Ａ，５Ｂの再生時の制御弁Ｖ１，Ｖ２、チェック弁Ｖ
３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７の制御、ヒータＨＡ，
ＨＢへの通電制御、およびエアポンプ９からの２次空気
の供給制御は前述の実施例と同じであり、燃焼ガスは燃
焼ガス排出管８を通って触媒ＣＡにおいて未燃ガス状物
質が完全燃焼させられて大気中に排出される。この結
果、図７の実施例のディーゼル機関の排気微粒子除去装
置２０−４でも、再生処理時に再生燃焼ガスはヒータＨ
によって活性温度に到達した触媒ＣＡにおいて完全燃焼
処理された後に大気中に排出されるので、未燃ガス状物
質が大気中に排出されることがない。

【００３３】図９(a) は本発明の第５の実施例における
同時捕集、逆流交互再生タイプの排気微粒子除去装置２
０−５の概略的構成を示すものであり、触媒ＣＡの設置
位置が図１に示した第１の実施例のディーゼル機関の排
気微粒子除去装置２０−１と異なるものである。従っ
て、図９の実施例では図１の実施例と同じ構成部材には
同じ符号を付してその説明を省略すると共に、制御部分
の構成は省略し、図１の実施例と異なる部分のみを説明
する。

【００３４】図９(a) の実施例では、燃焼ガス排出管８
の一端は閉止され、他端は延長されてその中にチェック
弁Ｖ４が設けられた後に、更にその延長先に触媒ＣＡを
収容するケーシングが排気管２と二重管を構成してい
る。即ち、触媒ＣＡを収容するケーシングは排気管２の
外側に配置され、このケーシングの内側に蓄熱材１２が
取り付けられ、触媒ＣＡはこの蓄熱材１２の内側かつ排
気管２の周囲に設けられている。触媒ＣＡにはこれまで
の実施例とは異なってヒータＨは設けられていない。こ
のように、触媒ＣＡが排気管２の外側に配置されている
と、機関の運転中に排気管２を通過する排気ガスの熱に
より、触媒ＣＡが常に加熱されていることになる。従っ
て、再生時に触媒ＣＡは活性温度に達しているので、ヒ
ータは必要がない。

【００３５】フィルタ５Ａ，５Ｂ内のパティキュレート
の捕集量が所定値を越え、差圧センサ１０のフィルタ５
Ａ，５Ｂの上流側と下流側の差圧検出値が基準値を越え
るとフィルタの再生処理がフィルタ５Ａから実行され
る。このときの２次空気の供給制御とヒータＨＡ，ＨＢ
の通電制御の様子を図９(b) に示す。フィルタ５Ａ，５
Ｂの再生時の制御弁Ｖ１，Ｖ２、チェック弁Ｖ３，Ｖ４
および開閉弁Ｖ５，Ｖ７の制御、ヒータＨＡ，ＨＢへの
通電制御、およびエアポンプ９からの２次空気の供給制
御は前述の実施例と同じであり、燃焼ガスは燃焼ガス排
出管８を通って触媒ＣＡにおいて未燃ガス状物質が完全
燃焼させられて大気中に排出される。

【００３６】以上説明したように、図９(a) の実施例の
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−５でも、フ
ィルタ内に捕集されたパティキュレートの再生処理時に
は、再生燃焼ガスは活性温度に到達した触媒ＣＡにおい
て完全燃焼処理された後に大気中に排出されるので、未
燃ガス状物質が大気中に排出されることがない。図１０
は本発明の第６の実施例における同時捕集、逆流交互再
生タイプの排気微粒子除去装置２０−６の概略的構成を
示すものであり、２次空気の供給を吸引式のエアポンプ
９によって行うものである。また、図１１は本発明の第
７の実施例における同時捕集、順流交互再生タイプの排
気微粒子除去装置２０−７の概略的構成を示すものであ
り、２次空気の供給を吸引式のエアポンプ９によって行
うものである。これらの２つの実施例が前述の５つの実
施例と異なる点は、触媒ＣＡが燃焼ガス排出管８の先に
設けられておらず、吸引式のエアポンプ９内に設けられ
ている点であり、その他の構成は前述の第１から第５の
実施例のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−１
から２０−５と同じである。（但し、第７の実施例は順
流再生タイプであるので、再生用ガス供給管７が制御弁
Ｖ１とフィルタ５Ａ，５Ｂの途中の分岐管２Ａ，２Ｂに
接続しており、燃焼ガス排出管８が制御弁Ｖ２とフィル
タ５Ａ，５Ｂの途中の分岐管２Ａ，２Ｂに接続している
点は異なる。）従って、図１０および図１１の実施例に
おいてもこれまでの実施例と同じ構成部材には同じ符号
を付してその説明を省略する。

【００３７】これまでの５つの実施例では、フィルタの
再生時に燃焼ガスが燃焼ガス排出管８を通って排出され
ていたが、図１０，図１１の実施例では、再生時のエア
ポンプ９の吸引動作により、２次空気は再生用ガス供給
管７の開口端から吸引されてフィルタ５Ａまたはフィル
タ５Ｂに供給され、燃焼ガスはエアポンプ９を通過して
大気に排出される。従って、これら２つの実施例では、
触媒ＣＡはエアポンプ９内のインペラに設けられてい
る。

【００３８】図１２(a) は図１０および図１１の実施例
に設けられたエアポンプ９の側面図である。図におい
て、９０はエアポンプ９のケーシング、９１は燃焼ガス
の吸引口、９２は燃焼ガスの排出口、９３はモータ部、
９４はモータ部９３の回転軸に取り付けられて回転し、
燃焼ガスの吸引動作を行うインペラである。図１２(b)
はこのインペラ９４をエアポンプ９のケーシング９０か
ら取り出して示す正面図である。インペラ９４にはその
周縁部に複数個のフィン９５が突設されており、図１２
(c) に示すように、フィン９５とフィン９５の間の円板
面は外周部に向かって次第に肉厚が薄くなるように形成
されて凹部９６を形成している。そして、この凹部９６
とフィン９５の外表面に触媒９７がコーディングされて
いる。この実施例では触媒９７はアルミナコートに担持
された白金（Ｐｔ）である。

【００３９】この実施例では、フィルタの再生処理時に
燃焼ガスがエアポンプ９を通過するときに、エアポンプ
９のインペラの表面にコーディングされた触媒９７によ
って攪拌され、この攪拌中にインペラ９４に接触するこ
とにより、未燃ガス状物質が完全燃焼させられて大気中
に排出される。このように、図１０，図１１の実施例の
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０−６，２０─
７でも、フィルタ内に捕集されたパティキュレートの再
生処理時には、再生燃焼ガスは回転する触媒９７によっ
て完全燃焼処理された後に大気中に排出されるので、未
燃ガス状物質が大気中に排出されることがない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の形態
のディーゼル機関の排気微粒子除去装置によれば、フィ
ルタの再生時に排出される燃焼ガス中の未燃ガス状物質
が活性状態の触媒によって完全に燃焼されて大気中に排
出される。また、本発明の第２の形態のディーゼル機関
の排気微粒子除去装置によれば、燃焼ガス中の未燃ガス
状物質が回転状態の触媒によって完全に燃焼されて大気
中に排出される。この結果、フィルタの再生時に未燃ガ
ス状物質が大気中に放出されないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の同時捕集、逆流交互再
生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の概略
的構成を示す構成図である。

【図２】第１の実施例における再生時の２次空気とヒー
タの制御チャートである。

【図３】本発明の第２の実施例の同時捕集、逆流交互再
生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の概略
的構成を示す部分構成図である。

【図４】第２の実施例における再生時の２次空気とヒー
タの制御チャートである。

【図５】本発明の第３の実施例の同時捕集、逆流交互再
生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の概略
的構成を示す構成図である。

【図６】(a) は第３の実施例において保温部材が断熱材
の時の再生時の２次空気とヒータの制御チャートであ
り、(b) は第３の実施例において保温部材が蓄熱材の時
の再生時の２次空気とヒータの制御チャートである。

【図７】本発明の第４の実施例の同時捕集、逆流交互再
生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の概略
的構成を示す構成図である。

【図８】第４の実施例における再生時の２次空気とヒー
タの制御チャートである。

【図９】(a) は本発明の第５の実施例の同時捕集、逆流
交互再生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置
の概略的構成を示す部分構成図であり、(b) は第５の実
施例における再生時の２次空気とヒータの制御チャート
である。

【図１０】本発明の第６の実施例の同時捕集、逆流交互
再生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の概
略的構成を示す構成図である。

【図１１】本発明の第７の実施例の同時捕集、順流交互
再生デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の概
略的構成を示す構成図である。

【図１２】(a) は図１０、図１１の実施例において使用
されるエアポンプの側面図であり、(b) は(a) のエアポ
ンプに内蔵されるインペラの正面図であり、(c) は(b)
のインペラの一部分を拡大して示す部分拡大斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関 ２…排気管 ２Ａ，２Ｂ…分岐管 ５Ａ，５Ｂ…フィルタ ７…再生用ガス供給管 ８…燃焼ガス排出管 ９…エアポンプ １０…差圧センサ １２…保温部材 １００…制御回路 ａ…分岐部 ｂ…合流部 ＣＡ…触媒 Ｈ，ＨＡ，ＨＢ…電気ヒータ Ｖ１…第１の制御弁 Ｖ２…第２の制御弁 Ｖ３，Ｖ４…チェック弁 Ｖ５〜Ｖ８…開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 憲治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けたフィルタに
   よって排気ガス中のパティキュレートを捕集し、所定時
   期に前記フィルタ内に捕集されたパティキュレートに着
   火すると共に再生ガスを供給してフィルタの燃焼再生を
   行い、燃焼ガスを前記フィルタの上流側または下流側に
   設けた専用の排出管により外部に排出するディーゼル機
   関の排気微粒子除去装置において、 前記排出管内に触媒を設けると共に、前記フィルタの再
   生時にこの触媒を暖気する手段を設けたことを特徴とす
   るディーゼル機関の排気微粒子除去装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路に設けたフィルタに
   よって排気ガス中のパティキュレートを捕集し、所定時
   期に前記フィルタ内に捕集されたパティキュレートに着
   火すると共に再生ガスを供給してフィルタの燃焼再生を
   行い、燃焼ガスを前記フィルタの上流側または下流側に
   設けた専用の排出管により外部に排出するディーゼル機
   関の排気微粒子除去装置において、 前記排出管に前記再生ガスを吸引する吸引ポンプを設け
   ると共に、このポンプ内のインペラの表面に触媒を積層
   したことを特徴とするディーゼル機関の排気微粒子除去
   装置。