JPH06280544A - 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】 １つの再生判断手段が故障しても他の再生判
断手段によって再生時期を判断して、１つの判断手段の
故障中の黒煙の排出や過捕集の恐れを防止することを目
的とする。 【構成】 所定時期に２次空気を供給してフィルタの再
生を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置に、複数
のフィルタ再生時期を判断する再生時期判断手段を持た
せ、１つの再生時期判断手段の故障時には他の再生時期
判断手段によって前記フィルタの再生時期の判断を実行
させる。この時、複数の再生時期判断手段が、フィルタ
の排気ガス上、下流側の圧力の差が設定値以上の時に再
生時期と判断するものと、機関の積算機関回転数が基準
値を超えた時に再生時期と判断するものの場合、通常は
一方の判断手段により再生時期の判断を実行し、この再
生時期判断時の積算機関回転数により、基準値を補正す
るように構成しても良い。

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、排気通路に設けられたパィ
キュレート捕集用のフィルタの再生時期を判断する手段
が複数設けられている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】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捕
集、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
ラミック製のパティキュレート捕集用のフィルタ（以後
単にフィルタと言う）によってディーゼルパティキュレ
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、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、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微粒子除去装置では、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、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。そして、フィルタの再生
時には２次空気のような再生用ガスが供給され、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、燃
焼ガスは一般に大気中に放出される。

【０００５】このようにフィルタの再生を行う排気微粒
子除去装置では、排気通路中に設けられたフィルタの数
が１個（シングルフィルタタイプ）であると、フィルタ
の再生中は排気ガス中のパティキュレートの捕集ができ
ない。そこで、排気通路中に２個（デュアルフィルタタ
イプ）または２個以上のフィルタを設け、１つのフィル
タの再生中は他のフィルタでパティキュレートの捕集を
行うようにした排気微粒子除去装置も提案されている。

【０００６】また、特開平３−２０２６１０号公報に記
載の装置では、再生時期判断様の検出手段の故障時に再
生を禁止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タ前後の差圧によってフィルタの再生時期判断を行う排
気微粒子除去装置では、差圧を検出する手段が故障と判
定された時点で再生時期判断は不可能になってしまう。
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、排気微粒子除去装
置に複数の再生時期判断手段を持たせ、１つの再生判断
手段が故障しても他の再生判断手段によって再生時期を
判断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。

【０００８】また、本発明の他の目的は機関に経時変化
によって排気微粒子の発生量と生産機関回転数との関係
が崩れても、他方の再生時期判断手段の補正によって再
生時期の判断精度を低下させることのないディーゼル機
関の排気微粒子除去装置を提供することにある。

【０００９】

【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に再生
用ガスを供給してフィルタの再生を行うディーゼル機関
の排気微粒子除去装置であって、前記フィルタの再生時
期を判断する再生時期判断手段を複数持つものにおい
て、１つの再生時期判断手段の故障時には、他の再生時
期判断手段によって前記フィルタの再生時期の判断を実
行することを特徴としている。また、前記複数の再生時
期判断手段が、前記フィルタの排気ガス上流側と下流側
の圧力の差が設定値以上の時に再生時期と判断するもの
と、機関の積算機関回転数が基準値を超えた時に再生時
期と判断するものである場合は、通常は一方の判断手段
により再生時期の判断を実行し、この再生時期判断時の
積算機関回転数により、前記基準値を補正するように構
成される。

【００１０】

【作用】本発明のディーゼル機関の排気微粒子除去装置
によれば、フィルタの再生時期を判断する再生時期判断
手段を複数持あるので、１つの再生時期判断手段の故障
時には、他の再生時期判断手段によってフィルタの再生
時期の判断が実行される。また、複数の再生時期判断手
段が、フィルタの排気ガス上流側と下流側の圧力の差が
設定値以上の時に再生時期と判断するものと、機関の積
算機関回転数が基準値を超えた時に再生時期と判断する
ものである場合には、通常は一方の判断手段により再生
時期の判断が実行され、この再生時期判断時の積算機関
回転数により基準値が補正される。

【００１１】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明するが、本発明はシングルフィルタタイプの排気
微粒子除去装置でも、デュアルフィルタタイプの排気微
粒子除去装置でも、その再生判断において適用可能であ
る。従って、まず、シングルフィルタタイプの排気微粒
子除去装置の構成、再生判断の動作について説明し、次
いで、デュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置の
構成、再生判断の動作について説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例のシングルフィル
タタイプのディーゼル機関の排気微粒子除去装置３０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３０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において合流されて
図示しないマフラーに接続される。分岐管２Ｂの途中に
は拡径されたケーシング３が設けられ、ケーシング３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
のフィルタ５がシール材４を介して設けられている。分
岐管２Ａは排気管２と略同一の内径を備えた管路であ
り、フィルタ５をバイパスするバイパス管となってい
る。

【００１３】このフィルタ５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５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。

【００１４】また、ケーシング３のの上流側および下流
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にフィルタ５の上流側の圧力お
よび下流側の圧力を導くようになっている。そして、フ
ィルタ５の上下流の圧力差（圧力損失）は差圧センサ１
０によって求められ、検出値がＥＣＵ（制御回路）１０
０に入力される。制御回路１００は通常この圧力差（差
圧）によってフィルタ５の再生時期を決定する。

【００１５】一方、フィルタ５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Ｈが設けられており、この電気ヒータ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ＳＷを介してバッテリ１１に接続されている。更
に、フィルタ５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の
出力も制御回路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、これらセンサからの吸入空気
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。

【００１６】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（ＥＣＵ）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
いずれか一方を閉じ、閉じた方を排気ガスの流れから遮
断するように位置決めされる。

【００１７】前述のフィルタ５の再生時には、制御弁Ｖ
１，Ｖ２によって分岐管２Ｂ側が閉じられ、電気ヒータ
Ｈが通電されると共に、フィルタ５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２Ａ，２Ｂの合
流部ｂとフィルタ５との間に再生用ガス供給通路７が設
けられており、この再生用ガス供給通路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
給通路７内には開閉弁Ｖ３が設けられている。また、分
岐管２Ａ，２Ｂの分岐部ａとフィルタ５との間に燃焼ガ
ス排出通路８が設けられており、この燃焼ガス排出通路
８の一端は大気に開放されている。そして、燃焼ガス排
出通路８の大気開放端近傍には開閉弁Ｖ４が設けられて
いる。これらの弁Ｖ３，Ｖ４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。

【００１８】弁Ｖ１〜Ｖ４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。但し、本発明では、機関始動時に直
ちに弁Ｖ１〜Ｖ４のうちのいくつかを切り換える必要が
あるので、ダイアフラム式アクチュエータや負圧切換弁
を使用する場合には、車両に負圧タンク等の制御駆動源
が備えられている必要がある。

【００１９】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、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−ＲＡ
Ｍ、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。

【００２０】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
の上流側と下流側の排気ガスの差圧信号ΔＰ、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。

【００２１】次に、以上のように構成された実施例のデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置３０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〕制御弁Ｖ１〜
Ｖ４は破線の位置に制御されており、分岐管２Ａは閉空
間となっており、ディーゼル機関１から排出された排気
ガスは、分岐管２Ｂのみに流れてフィルタ５によってパ
ティキュレートが除去され、図示しないマフラーを介し
て大気中に放出される。 〔フィルタの再生時〕フィルタ５の再生処理が実行され
る場合には制御弁Ｖ１〜Ｖ４が実線の位置に制御され、
排気ガスは分岐管２Ａを通って図示しないマフラーを介
して大気中に放出される。この時、開閉弁Ｖ３，Ｖ４が
開弁し、ヒータスイッチＳＷのオンオフ制御及びエアポ
ンプ９からの２次空気の流量の制御が制御回路１００に
よって行われるので、エアポンプ９からの２次空気が再
生用ガス供給通路７を通じてフィルタ５に供給され、通
電されたヒータＨによってフィルタ５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通路８を通って
大気中に排出される。

【００２２】ここで、制御回路１００によるパティキュ
レートフィルタの再生時期判断の処理について、図２の
フローチャートを用いて説明する。図２に示すルーチン
は所定時間、例えば５０ms毎に実行されるものとし、通
常はフィルタ５の前後の差圧によって再生時期を判断
し、差圧センサに異常が生じた時は別の手段で再生を判
断するものとする。ここではまず最初に、全センサが正
常であり、フィルタ５に正常にパティキュレートが捕集
されて再生時期と判断され、再生が行われるまでを説明
し、次いで、センサに異常があった場合について説明す
る。

【００２３】ステップ２０１では、再生フラグＳＦが
“１”か否か判定される。この再生フラグＳＦは“１”
がフィルタ５の再生中を示し、“０”が再生中でない時
を示している。フィルタ５が再生中でない時にはステッ
プ２０２に進み、センサ出力値の読み込みが行われる。
このセンサ出力値としては、例えば、温度センサＳＴか
らのフィルタ５の入口温度ＴＨＧ、差圧センサ１０から
の差圧値ΔＰ、および図示しないエアフローメータから
の吸入空気量Ｇａなどである。続くステップ２０３では
フィルタ５の再生と再生との間のインタバル時間Ｔ（以
後単にインタバル時間Ｔという）の計数と、機関の回転
数信号Ｎｅから積算機関回転数Σrpm の計数が実行され
る。

【００２４】ステップ２０４では排気微粒子除去装置３
０に備えられている再生時期判断用の差圧センサ１０が
正常か否かが判定される。この判定はセンサ１０からの
出力が常に０となった状態や、常識値を超える出力値が
センサ１０から出力された場合等をもって判定される。
そして、差圧センサ１０に異常がない場合にはステップ
２０５に進む。

【００２５】ステップ２０５では差圧センサ１０によっ
て検出された差圧値ΔＰの修正値ΔＰｃが演算される。
これは、機関回転数が高い場合と低い場合とでは同じ捕
集量でも差圧値ΔＰの値は同じではないので、ステップ
２０２で読み込んだ温度ＴＨＧと吸入空気量Ｇａによっ
て一定の基準値に補正するための演算である。そして、
続くステップ２０６において修正差圧値ΔＰｃが再生開
始差圧値ＫＰ以上か否かが判定される。ΔＰｃ＜ＫＰの
場合は再生時期に達していないと判断してこのルーチン
を終了し、ΔＰｃ≧ＫＰの場合はフィルタ５内の捕集量
が再生時期に達したと判断してステップ２０７に進む。

【００２６】ステップ２０７ではフィルタ５の再生開始
指示が行われると共に、再生フラグＳＦの値が“１”に
される。そして、続くステップ２０８においてインタバ
ル時間Ｔを用いて前回の再生終了時から今回の再生開始
時までのインタバル時間Ｔの平均値ＴAVが演算される。
この後、ステップ２０９において積算機関回転数Σrpm
を用いて平均積算機関回転数ΣrpmAV が演算され、ステ
ップ２１０においてインタバル時間Ｔと積算機関回転数
Σrpm が次の計数に備えてクリアされる。

【００２７】以上のような手順で差圧値ΔＰによってフ
ィルタ５の再生時期が判断されて再生処理が行われる
と、フィルタ５の再生中はステップ２０１においてＹＥ
Ｓとなってステップ２１１に進み、再生が終了したか否
かが判定される。そして、フィルタ５の再生が継続中の
時はこのルーチンを終了し、フィルタ５の再生が終了し
た時はステップ２１２に進んで再生フラグＳＦが“０”
にされる。

【００２８】このように、通常は差圧センサ１０の出力
値によってフィルタ５の再生時期が判断されるが、本実
施例ではこれに並行して他の再生時期の判断手段である
インタバル時間Ｔと、インタバル時間Ｔ内の積算機関回
転数Σrpm の値がパティキュレートの捕集期間の長短に
応じて補正される。次にステップ２０４において差圧セ
ンサ１０に異常がある場合について説明する。この場合
はステップ２０４からステップ２１３に進み、センサ異
常ランプを点灯させて異常を車両の乗員に通知した後
に、ステップ２１４において回転数センサ(rpmセンサ）
が正常が否かが判定される。そして、 rpmセンサが正常
な場合はステップ２１５に進み、積算機関回転数Σrpm
が平均積算機関回転数ΣrpmAV以上か否かが判定され、
Σrpm ＜ΣrpmAV の場合はそのままこのルーチンを終了
するが、Σrpm ≧ΣrpmAV の場合はフィルタ５内の捕集
量が再生時期に達したと判断してステップ２０７に進
み、前述したようにステップ２０７〜２１０の処理が実
行される。

【００２９】また、ステップ２１４において rpmセンサ
が異常と判定された場合はステップ２１６に進み、イン
タバル時間Ｔが平均インタバル時間ＴAV以上か否かが判
定され、Ｔ＜ＴAVの場合はそのままこのルーチンを終了
するが、Ｔ≧ＴAVの場合はフィルタ５内の捕集量が再生
時期に達したと判断してステップ２０７に進み、前述し
たようにステップ２０７〜２１０の処理が実行される。

【００３０】以上のように、この実施例では通常は差圧
センサ１０の出力値によって再生時期が判断され、差圧
センサ１０に異常が発生した時にはそれまでのインタバ
ル時間Ｔ、あるいはインタバル時間Ｔ内における積算機
関回転数Σrpm によって再生時期が判断される。図３に
示すフローチャートは通常の再生時期判断が積算機関回
転数Σrpm によって実行され、積算機関回転数Σrpm に
異常がある場合に差圧センサ１０の出力値、あるいはイ
ンタバル時間Ｔによって行われるような排気微粒子除去
装置における、フィルタ５の再生時期判断の手順を示す
フローチャートであり、図２のフローチャートで説明し
たステップと同じステップには同じステップ番号が付し
てある。

【００３１】ステップ２０１においてフィルタ５が再生
中でないと判定された場合はステップ２０２に進んでセ
ンサ出力値（ＴＨＧ、ΔＰ、Ｇａ）の読み込みが行わ
れ、ステップ２０３でインタバル時間Ｔの計数と、機関
の回転数信号Ｎｅから積算機関回転数Σrpm の計数が実
行される。続く３０１では rpmセンサが正常が否かが判
定され、 rpmセンサが正常な場合はステップ３０２に進
み、積算機関回転数Σrpm が平均積算機関回転数ΣrpmA
V以上か否かが判定され、Σrpm ＜ΣrpmAV の場合はそ
のままこのルーチンを終了するが、Σrpm ≧ΣrpmAV の
場合はフィルタ５内の捕集量が再生時期に達したと判断
してステップ２０７に進み、前述したようにステップ２
０７〜２１０の処理が実行される。そして、この後はス
テップ２０１においてＳＦ＝“１”になるのでステップ
２１１とステップ２１２が実行される。

【００３２】一方、ステップ３０１において rpmセンサ
が異常と判定された場合はステップ３０３に進み、セン
サ異常ランプを点灯させて異常を車両の乗員に通知した
後にステップ３０４において差圧センサ１０が正常か否
かが判定される。そして、差圧センサ１０が正常である
場合はステップ３０５に進み、差圧センサ１０によって
検出された差圧値ΔＰの修正値ΔＰｃが演算された後
に、修正差圧値ΔＰｃが再生開始差圧値ＫＰ以上か否か
が判定される。ΔＰｃ＜ＫＰの場合は再生時期に達して
いないと判断してこのルーチンを終了し、ΔＰｃ≧ＫＰ
の場合はフィルタ５内の捕集量が再生時期に達したと判
断してステップ２０７に進み、前述したようにステップ
２０７〜２１０の処理が実行される。

【００３３】更に、ステップ３０４において差圧センサ
１０が異常と判定された場合はステップ３０７に進み、
インタバル時間Ｔが平均インタバル時間ＴAV以上か否か
が判定され、Ｔ＜ＴAVの場合はそのままこのルーチンを
終了するが、Ｔ≧ＴAVの場合はフィルタ５内の捕集量が
再生時期に達したと判断してステップ２０７に進み、前
述したようにステップ２０７〜２１０の処理が実行され
る。

【００３４】以上のように、この実施例では通常はイン
タバル時間Ｔ内における積算機関回転数Σrpm によって
再生時期が判断され、 rpmセンサに異常が発生した時に
はの差圧センサ１０の出力値、あるいはインタバル時間
Ｔによって再生時期が判断される。なお、排気微粒子除
去装置における以上のような再生時期判断では一般に、
フィルタ５が再生時期と判断されても機関温度が所定温
度以上に上昇していない状態では再生処理を待機させて
いる。これは、機関始動後に直ちに再生時期と判断され
て再生処理が実行されると、ユーザーが走行しないうち
に機関の運転を止めた場合には次の始動が困難になるか
らである。このため、機関温度を検出する水温センサが
故障して水温検出値ＴＨＷが得られない場合には、フィ
ルタの再生がいつまでも実行されないことになり、フィ
ルタ５にパティキュレートが過度に捕集されて自然着火
によりフィルタ５が溶損する恐れがある。

【００３５】図４はこのような不具合を防止するための
手順を示すものであり、通常、図２または図３で説明し
た手順が実行される前に実行されるものである。ステッ
プ４０１では水温センサが正常か否かが判定され、正常
な場合はステップ４０５に進んで水温ＴＨＷが６５°Ｃ
以上か否かが判定される。そして、水温が６５°Ｃ以上
の場合にのみ、図２または図３のステップ２０１に進
み、水温が６５°Ｃ未満の場合にはフィルタ５の再生判
断を実行せずにこのルーチンを終了する。

【００３６】一方、ステップ４０１において水温センサ
が異常であると判定された場合はステップ４０２に進
み、水温センサ異常ランプを点灯させて乗員に異常を通
知した後にステップ４０３に進む。ステップ４０３では
別のルーチンで計数されているイグニッションスイッチ
がＯＮされてからの機関の運転時間ｔが機関が暖機終了
する時間ＫＴ以上か否かが判定され、ｔ＜ＫＴの場合は
ステップ４０５に進んで水温センサの出力値の判定が実
行され、ｔ≧ＫＴの場合はステップ４０４に進んで水温
センサの出力値ＴＨＷが強制的に８０°Ｃに設定され
る。従って、この後はステップ４０５における判定が６
５°Ｃ以上になり、図２，図３に示した再生判断ルーチ
ンが実行されることになる。

【００３７】次に、デュアルフィルタタイプの排気微粒
子除去装置の構成、再生判断の動作について説明する。
図５は本発明における同時捕集、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の一実施例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
おいて合流されてマフラー６に接続される。分岐管２
Ａ，２Ｂの途中に設けられたケーシング３Ａ，３Ｂの中
には、図示しないシール材を介して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。

【００３８】このフィルタ５Ａ, ５Ｂも図１のフィルタ
５と同様に、セラミック等の多孔性物質からなる隔壁を
備えた円筒状のハニカム状フィルタであり、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。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は通常この差圧によってフィルタ
５Ａ，５Ｂの再生時期を決定する。

【００３９】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の出力も
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、これらセンサからの吸入空気温度Ｔ
ｈＡと水温ＴｈＷも制御回路１００に入力されるように
なっている。

【００４０】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。

【００４１】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
用ガス供給通路７が設けられており、この再生用ガス供
給通路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通路７内にはチェック弁Ｖ３が
設けられ、再生用ガス供給通路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。また、分岐管２Ａ，２Ｂの分岐部ａとフィルタ５
Ａ，５Ｂとの間に燃焼ガス排出通路８が設けられてお
り、この燃焼ガス排出通路８の一端は大気に開放されて
いる。そして、燃焼ガス排出通路８の大気開放端近傍に
はチェック弁Ｖ４が設けられ、燃焼ガス排出通路８の分
岐管２Ａ，２Ｂへの接続部にはそれぞれ開閉弁Ｖ７，Ｖ
８が設けられている。これらの弁Ｖ３〜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。

【００４２】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。但し、本発明では、機関始動時に直
ちに弁Ｖ１〜Ｖ８のうちのいくつかを切り換える必要が
あるので、ダイアフラム式アクチュエータや負圧切換弁
を使用する場合には、車両に負圧タンク等の制御駆動源
が備えられている必要がある。

【００４３】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、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−ＲＡ
Ｍ、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。

【００４４】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。

【００４５】次に、以上のように構成された実施例のデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置２０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〕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５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。 〔フィルタの再生時〕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。フィルタ５Ａの再生時には制御弁Ｖ１，Ｖ２
が分岐管２Ａの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ
３，Ｖ４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７が開弁する。エアポン
プ９からの２次空気が再生用ガス供給通路７を通じてフ
ィルタ５Ａに供給され、ヒータＨＡに通電が行われてフ
ィルタ５Ａ内のパティキュレートが燃焼し、燃焼ガスは
燃焼ガス排出通路８を通って大気中に排出される。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Ｖ６，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
給通路７を通じてフィルタ５Ｂに供給され、ヒータＨＢ
に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通路８を通って大気中
に排出される。

【００４６】ここで、制御回路１００によるパティキュ
レートフィルタの再生時期判断の処理について、図６の
フローチャートを用いて説明する。図６に示すルーチン
は所定時間、例えば５０ms毎に実行されるものとし、通
常はフィルタ５の前後の差圧によって再生時期を判断
し、差圧センサに異常が生じた時は別の手段で再生を判
断するものとする。ここではまず最初に、全センサが正
常であり、フィルタ５に正常にパティキュレートが捕集
されて再生時期と判断され、再生が行われるまでを説明
し、次いで、センサに異常があった場合について説明す
る。なお、図２のフローチャートで説明したステップと
同じステップには同じステップ番号が付し、その説明を
簡略化する。

【００４７】ステップ６０１では、第１フィルタ５Ａの
再生フラグＳＦＡが“１”か否か判定され、フィルタ５
Ａが再生中でない時にはステップ２０２に進み、温度セ
ンサＳＴからのフィルタ５Ａ，５Ｂの入口温度ＴＨＧ、
差圧センサ１０からの差圧値ΔＰ、および図示しないエ
アフローメータからの吸入空気量Ｇａ等のセンサ出力値
の読み込みが行われる。続くステップ２０３ではフィル
タ５Ａのインタバル時間Ｔの計数と、機関の回転数信号
Ｎｅから積算機関回転数Σrpm の計数が実行される。

【００４８】ステップ６０２では第２フィルタ５Ｂが再
生中か否かが判定され、再生中でない場合はステップ２
０４に進み、排気微粒子除去装置３０に備えられている
再生時期判断用の差圧センサ１０が正常か否かが判定さ
れる。そして、差圧センサ１０に異常がない場合にはス
テップ２０５に進む。ステップ２０５では差圧センサ１
０によって検出された差圧値ΔＰの修正値ΔＰｃが演算
され、ステップ２０６において修正差圧値ΔＰｃが再生
開始差圧値ＫＰ以上か否かが判定される。ΔＰｃ＜ＫＰ
の場合は再生時期に達していないと判断してこのルーチ
ンを終了し、ΔＰｃ≧ＫＰの場合はフィルタ５Ａ内の捕
集量が再生時期に達したと判断してステップ２０７に進
む。

【００４９】ステップ２０７ではフィルタ５Ａの再生開
始指示が行われると共に、フィルタ５Ａの再生フラグＳ
ＦＡの値が“１”にされる。そして、続くステップ２０
８においてインタバル時間Ｔの平均値ＴAVの演算が実行
される。この後、ステップ２０９において積算機関回転
数Σrpm を用いて平均積算機関回転数ΣrpmAV が演算さ
れ、ステップ２１０においてインタバル時間Ｔと積算機
関回転数Σrpm が次の計数に備えてクリアされる。

【００５０】以上のような手順で差圧値ΔＰによってフ
ィルタ５Ａの再生時期が判断されて再生処理が行われる
と、フィルタ５Ａの再生中はステップ６０１においてＹ
ＥＳとなってステップ６０３に進み、フィルタ５Ａの再
生が終了したか否かが判定される。そして、フィルタ５
Ａの再生が継続中の時はこのルーチンを終了し、フィル
タ５Ａの再生が終了した時はステップ６０４に進んでフ
ィルタ５Ａの再生フラグＳＦＡが“０”にされると共
に、フィルタ５Ｂの再生フラグＳＦＢが“１”にされ
る。次いでステップ６０５では第２フィルタ５Ｂの再生
開始指示が出力されてこのルーチンを終了する。

【００５１】このようにしてフィルタ５Ｂの再生が開始
されると、以後のルーチンにおけるステップ６０２でＹ
ＥＳとなってステップ６０６に進み、フィルタ５Ｂの再
生が終了したか否かが判定される。そして、フィルタ５
Ｂの再生が継続中の時はこのルーチンを終了し、フィル
タ５Ｂの再生が終了した時はステップ６０７に進んでフ
ィルタ５Ｂの再生フラグＳＦＢが“０”にされてステッ
プ２０４に進み、差圧センサ１０が正常か異常かが判定
され、続くステップ２０５〜２１０の処理が実行され
る。このように、通常は差圧センサ１０の出力値によっ
てフィルタ５Ａの再生時期が判断され、フィルタ５Ａの
再生処理の後にフィルタ５Ｂの再生処理が実行される。
そして、この実施例でもこれに並行して他の再生時期の
判断手段であるインタバル時間Ｔと、インタバル時間Ｔ
内の積算機関回転数Σrpm の値がパティキュレートの捕
集期間の長短に応じて補正される。

【００５２】また、ステップ２０４において差圧センサ
１０に異常がある場合は、図１の実施例で説明したよう
にステップ２１３からステップ２１６の処理が実行さ
れ、センサ異常ランプを点灯させて異常を車両の乗員に
通知した後に、 rpmセンサが正常な場合は積算機関回転
数Σrpm の平均積算機関回転数ΣrpmAV との比較によっ
てフィルタ５Ａの再生時期が判断され、 rpmセンサが異
常の場合はインタバル時間Ｔの平均インタバル時間ＴAV
との比較によってフィルタ５Ａの再生時期が判断され
る。

【００５３】以上のように、この実施例では通常は差圧
センサ１０の出力値によって再生時期が判断され、差圧
センサ１０に異常が発生した時にはそれまでのインタバ
ル時間Ｔ、あるいはインタバル時間Ｔ内における積算機
関回転数Σrpm によって再生時期が判断される。なお、
以上説明した実施例ではフィルタ５Ａ，５Ｂの再生中は
センサの異常を判定しないようにしているが、再生中に
もセンサの異常を判定するようにしても良い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
気微粒子除去装置に複数の再生時期判断手段を持たせ、
１つの再生判断手段が故障しても他の再生判断手段によ
って再生時期を判断することができるという効果があ
る。また、機関に経時変化によって排気微粒子の発生量
と生産機関回転数との関係が崩れても、他方の再生時期
判断手段の補正によって再生時期の判断精度を低下させ
ることがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシングルタイプのディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置の概略的構成例を示す構成
図である。

【図２】図１の制御回路のフィルタの再生時期の判断手
順の一例を示すフローチャートである。

【図３】図１の制御回路のフィルタの再生時期の判断手
順の別の例を示すフローチャートである。

【図４】図１または図２のフィルタの再生時期の判断手
順の前に実行される機関水温によるフィルタの再生判断
の待機の手順を示すフローチャートである。

【図５】本発明の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の一実施例の構
成を示す図である。

【図６】図５の制御回路のフィルタの再生時期の判断手
順の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関 ２…排気管 ２Ａ，２Ｂ…分岐管 ３，３Ａ，３Ｂ…ケーシング ５，５Ａ，５Ｂ…フィルタ ７…再生用ガス供給通路 ８…燃焼ガス排出通路 ９…エアポンプ １０…差圧センサ １００…制御回路（ＥＣＵ） ａ…分岐部 ｂ…合流部 Ｈ，ＨＡ，ＨＢ…電気ヒータ ＳＰＵ，ＳＰＤ…圧力導入管 ＳＴ…温度センサ Ｖ１…第１の制御弁 Ｖ２…第２の制御弁 Ｖ３〜Ｖ８…弁

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
   期に前記フィルタに再生用ガスを供給してフィルタの再
   生を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置であっ
   て、前記フィルタの再生時期を判断する再生時期判断手
   段を複数持つものにおいて、 １つの再生時期判断手段の故障時には、他の再生時期判
   断手段によって前記フィルタの再生時期の判断を実行す
   る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】 前記複数の再生時期判断手段が、前記フ
   ィルタの排気ガス上流側と下流側の圧力の差が設定値以
   上の時に再生時期と判断するものと、機関の積算機関回
   転数が基準値を超えた時に再生時期と判断するものであ
   り、通常は一方の判断手段により再生時期の判断を実行
   し、この再生時期判断時の積算機関回転数により、前記
   基準値を補正する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。