JPH06330724A - 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】 同時捕集、交互再生を行うデュアルフィルタ
タイプの排気微粒子除去装置において、後から再生する
フィルタの溶損を防止することを目的とする。 【構成】 機関１の排気管２に設けたフィルタ5A, 5Bで
排気ガス中のパティキュレートを同時に捕集し、所定時
期に２次空気を供給してフィルタの再生を交互に行う排
気微粒子除去装置において、後で再生処理を実施するフ
ィルタ5Bの再生処理条件を、最初に再生処理を実施した
フィルタ5Aの再生処理条件と異ならせるように構成す
る。再生処理条件を異ならせる手段としては、後で再生
されるフィルタ5Bの捕集量を検出する手段と、検出され
た捕集量に応じて再生手段の再生処理条件を補正制御す
る補正手段とを設ければ良い。また、２つのフィルタの
同時捕集時に、後で再生されるフィルタへの排気ガスの
流入を制限しても良い。

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、排気ガス中に含まれるパテ
ィキュレートを２つのフィルタで同時に捕集し、交互に
再生処理を実施するものにおけるフィルタの溶損を防止
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】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
タ内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。フィルタの再生時には、フィルタ
内に捕集されたパティキュレートに電気ヒータ等を用い
て着火し、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、一般にフィルタ内
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】特開平３−１３４２１５号公報に記載のデ
ュアルフィルタタイプの排気微粒子除去装置では、２つ
のフィルタを用いてパティキュレートを同時に捕集し、
再生時期になると一方のフィルタでは捕集を継続し、他
方のフィルタは排気通路から隔離して再生を行ってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
３−１３４２１５号公報に記載の技術では、再生時期に
おいて、一方のフィルタの再生中は他方のフィルタは捕
集を継続しているので、一方のフィルタの再生中に他方
のフィルタにパティキュレートが過剰に捕集され、他方
のフィルタの再生時にパティキュレートの燃焼熱でフィ
ルタが溶損する恐れがあった。

【０００８】そこで、本発明は、前記従来のデュアルフ
ィルタタイプで同時捕集、交互再生を行う排気微粒子除
去装置の有する課題を解消し、同時捕集、交互再生を実
行した場合でも、後から再生するフィルタに溶損が発生
する恐れのないディーゼル機関の排気微粒子除去装置を
提供することを目的とする。

【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２組のフィルタによって排気ガス中
のパティキュレートを同時に捕集し、捕集中に再生時期
と判断された時は、一方のフィルタは捕集を継続させな
がら他方のフィルタは再生手段によって再生処理を実施
し、再生処理終了後は前記他方のフィルタで捕集すると
共に、前記一方のフィルタの再生処理を前記再生手段に
よって実施し、その後同時捕集を実施するディーゼル機
関の排気微粒子除去装置において、後で再生処理が実施
されるフィルタの再生処理条件を、最初に再生処理を実
施したフィルタの再生処理条件と異ならせたことを特徴
としている。

【００１０】再生処理条件を異ならせる手段としては、
後で再生されるフィルタの捕集量を検出する手段と、検
出された捕集量に応じて前記再生手段の再生処理条件を
補正制御する手段とを設けても良く、また、前記２つの
フィルタの同時捕集時に、後で再生されるフィルタへの
排気ガスの流入を制限する手段を設けても良い。

【００１１】

【作用】本発明によれば、同時捕集、交互再生を行うデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置において、後で再生
処理が実施されるフィルタの再生処理が、最初に再生処
理を実施したフィルタの再生処理条件と異なった条件で
行われる。再生処理条件を異ならせるために、後で再生
されるフィルタの捕集量が検出され、検出された捕集量
に応じて再生処理条件が補正制御される。なお、２つの
フィルタの同時捕集時に、後で再生されるフィルタへの
排気ガスの流入を制限するようにしても良い。

【００１２】

【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２Ａ，２Ｂの途中に設けられたケーシング３
Ａ，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。

【００１３】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、一般に円筒状で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。

【００１４】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。

【００１５】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の排気温
度の検出値ＴｈＧ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、両センサから
の吸入空気温度の検出値ＴｈＡと水温の検出値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。

【００１７】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内には流量検出センサＳＦとチ
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。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の一端は大気に開放さ
れている。そして、燃焼ガス排出管８の大気開放端近傍
にはチェック弁Ｖ４が設けられ、燃焼ガス排出管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。流量検出センサＳＦの出力は制御
回路１００に入力され、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。

【００１８】なお、再生時に２次空気をフィルタ５Ａ，
５Ｂの上流側から流す順流再生を行う装置では、フィル
タ５Ａ，５Ｂの上流側端面近傍、或は上流側端部の栓部
材（図示せず）に電気ヒータＨＡ及びＨＢが設けられて
おり、再生時に電動エアポンプ９を逆転させて吸引を行
うか、あるいは、再生用ガス供給管７、燃焼ガス排出管
８、および電動エアポンプ９の配置がフィルタ５Ａ，５
Ｂに対して上下逆になる。

【００１９】また、ＥＧＲ装置の設けられた排気微粒子
除去装置では、排気管２Ｄに機関１の吸気管（図示せ
ず）に連通するＥＧＲ管２Ｅが設けられており、その途
中にＥＧＲ管２Ｅを開閉制御するＥＧＲ弁Ｖ９が設けら
れている。弁Ｖ１〜Ｖ９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〜Ｖ９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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】〔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。

【００２４】〔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次空気が再生用ガス供給管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管８を通って大気中に排出され
る。このときフィルタ５Ｂはパティキュレートの捕集を
継続している。

【００２５】フィルタ５Ｂの再生時には制御弁Ｖ１，Ｖ
２が分岐管２Ｂの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ
３，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管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管８を
通って大気中に排出される。

【００２６】本発明では、このフィルタの再生時に、フ
ィルタ５Ａとフィルタ５Ｂの再生処理を異ならせること
によって、後から再生されるフィルタ５Ｂに溶損が発生
しないようにしている。以下にこの処理手順を説明す
る。図２は図１に示した実施例における制御回路１００
の第１の実施例の処理を示すものである。ステップ２０
１では差圧センサ１０の出力値ＰＤ、排気温センサＳＴ
の出力値ＴｈＧ、および吸入空気量Ｇａを検出し、続く
ステップ２０２において、差圧検出値ＰＤによって再生
時期か否かを判定する。再生時期でないと判定した時
は、所定のインタバル後にステップ２０１に戻り、差圧
ＰＤと排気温ＴｈＧを検出して再生時期か否かを繰り返
し判定する。一方、ステップ２０２において再生時期と
判定した時はステップ２０３に進む。

【００２７】ステップ２０３ではフィルタ５Ａのみの捕
集量ＧＡを差圧ＰＤから演算し、フィルタ５Ａの初期温
度ＴｈinＡを排気温ＴｈＧから演算する。そして、ＲＯ
Ｍに記憶された図３に示すようなマップにより、まず、
捕集量ＧＡとフィルタ５Ａの初期温度ＴｈinＡとからヒ
ータ電力ＨＷＡを演算する。もちろん、フィルタ５Ａの
初期温度ＴｈinＡは、フィルタ入口部近傍に温度センサ
を設けて測定しても良い。なお、図３における温度Ｔ１
〜Ｔ５（Ｔ１＜Ｔ５）の間隔は１００℃であり、その間
に２０℃毎にラインが設けられている。

【００２８】続いて演算したヒータ電力ＨＷＡとフィル
タ５Ａの初期温度ＴｈinＡとからエア流量ＱＡを演算
し、次のステップ２０４ではフィルタ５Ａの再生処理を
実行する。この再生処理では、前述のように、制御弁Ｖ
１，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を開弁させる。
演算したエア流量ＱＡでエアポンプ９からの２次空気を
再生用ガス供給管７を通じてフィルタ５Ａに供給し、演
算したヒータ電力ＨＷＡでヒータＨＡに通電を行なって
フィルタ５Ａ内のパティキュレートを燃焼させ、燃焼ガ
スを燃焼ガス排出管８を通じて大気中に排出する。この
ときフィルタ５Ｂはパティキュレートの捕集を継続させ
る。

【００２９】フィルタ５Ａの再生処理中はステップ２０
５において差圧ＰＤと排気温ＴｈＧを所定時間毎に検出
し、ステップ２０６において、フィルタ５Ａの再生が終
了したか否かを時間によって判定する。そして、再生が
終了していない時にはステップ２０４のフィルタ５Ａの
再生処理を継続し、再生が終了したと判定した時にはス
テップ２０７に進む。

【００３０】ステップ２０７ではフィルタ５Ｂのみの捕
集量ＧＡを差圧ＰＤから演算し、フィルタ５Ｂの初期温
度ＴｈinＢを排気温ＴｈＧから演算する。そして、ＲＯ
Ｍに記憶された図３に示すようなマップにより、まず、
捕集量ＧＢとフィルタ５Ｂの初期温度ＴｈinＢとからヒ
ータ電力ＨＷＢを演算する。続いて演算したヒータ電力
ＨＷＢとフィルタ５Ｂの初期温度ＴｈinＢとからエア流
量ＱＢを演算し、次のステップ２０８においてフィルタ
５Ｂの再生処理を実行する。この再生処理では、前述の
ように、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および開閉弁Ｖ６，Ｖ
８を開弁させ、開閉弁Ｖ５，Ｖ７は閉弁する。演算した
エア流量ＱＢでエアポンプ９からの２次空気を再生用ガ
ス供給管７を通じてフィルタ５Ｂに供給し、演算したヒ
ータ電力ＨＷＢでヒータＨＢに通電を行なってフィルタ
５Ｂ内のパティキュレートを燃焼させ、燃焼ガスを燃焼
ガス排出管８を通じて大気中に排出する。このときはフ
ィルタ５Ａにパティキュレートの捕集を行わせる。

【００３１】フィルタ５Ｂの再生処理中はステップ２０
９において所定時間毎にフィルタ５Ｂの再生が終了した
か否かを時間によって判定する。そして、再生が終了し
ていない時にはステップ２０８のフィルタ５Ｂの再生処
理を継続し、再生が終了したと判定した時にはステップ
２０９に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中立状態にしてフィ
ルタ５Ａ，５Ｂの両方を捕集状態にする。以後はまたス
テップ２０１からの処理を繰り返す。

【００３２】このような処理により、フィルタ５Ｂの再
生処理時に、フィルタ５Ｂが高温にならないようなヒー
タＨＢへの通電量と、エアポンプ９からのエア流量ＱＢ
で再生処理を行うので、フィルタ５Ｂに溶損が発生しな
い。図４は図１に示した実施例における制御回路１００
の第２の実施例の処理を示すものであり、図２に示した
第１の実施例の処理の変形例を示すものである。従っ
て、図２の処理と同じ処理には同じステップ番号を付し
てその説明を省略する。

【００３３】図４の実施例の処理が図２の実施例の処理
と異なる点は、フィルタ５Ｂの再生を、システム５Ｂが
安定に燃える温度領域で行う点である。このため、ステ
ップ４０１として示した図２のステップ２０１からステ
ップ２０６の処理の後に、ステップ４０２においてフィ
ルタ５Ｂの初期温度ＴｈinＢを演算し、続くステップ４
０３においてフィルタ５Ｂの初期温度ＴＨinＢが２００
°Ｃ未満か否かを判定する。そして、ＴＨinＢ＜２００
°Ｃの時はステップ４０６に進み、フィルタ５Ｂのみの
捕集量ＧＡを差圧ＰＤから演算し、ＲＯＭに記憶された
図３に示すようなマップにより、まず、捕集量ＧＢとフ
ィルタ５Ｂの初期温度ＴｈinＢとからヒータ電力ＨＷＢ
を演算し、演算したヒータ電力ＨＷＢとフィルタ５Ｂの
初期温度ＴｈinＢとからエア流量ＱＢを演算する。そし
て、次のステップ２０８以降においてフィルタ５Ｂの再
生処理を実行する。

【００３４】一方、ステップ４０３においてＴＨinＢ≧
２００°Ｃと判定した時は、ステップ４０４に進み、差
圧ＰＤと排気温ＴｈＧを検出し、続くステップ４０５に
おいて差圧ＰＤがフィルタ５Ｂの再生限界値ＰＤmax よ
りも大きくなったか否かを判定する。そして、ＰＤ＜Ｐ
Ｄmax の時はフィルタ５Ｂが安定に燃焼する領域ではな
いとしてステップ４０２に戻り、ＴＨinＢ＜２００°Ｃ
になるのを待つ。しかしながら、フィルタ５Ｂ内に極度
にパティキュレートが捕集されると、かえって再生時に
高温になるので、フィルタ５Ｂ内の捕集量が再生限界値
ＰＤmax に達したらステップ４０６以降の再生処理に移
る。

【００３５】図５は図１に示した実施例における制御回
路１００の第３の実施例の処理を示すものである。ステ
ップ５０１では差圧ＰＤ、排気温ＴｈＧ、機関回転数Ｎ
ｅ、スロットル開度θthを検出し、ステップ５０２では
すすの総排出量Ｓtotal を式、 Ｓtotal ＝ΣΔＳ′・Δt₁＝Σ（Ｓ′：Ｎｅ，θth）・Δt₁ によって演算する。なお、ここで、Δt₁は、機関のある
運転状態（Ｎｅ，θth）が保持された時間を示す。すす
の総排出量Ｓtotal は、図６(a) に示すような、スロッ
トル開度θthと機関回転数Ｎｅの二次元マップによって
機関１回転毎のすす排出量Ｓ′(g/rpm) を演算し、これ
を再生時期になるまでの間積算して求めることができ
る。

【００３６】続くステップ５０３では差圧ＰＤによって
再生時期か否かを判定する。再生時期でないと判定した
時は、所定のインタバル後にステップ５０１に戻り、差
圧ＰＤ、排気温ＴｈＧ、機関回転数Ｎｅ、スロットル開
度θthを検出してステップ５０２ですすの総排出量Ｓto
tal を演算した後に、再生時期か否かを判定する処理を
繰り返す。一方、ステップ５０３において再生時期と判
定した時はステップ５０４に進む。

【００３７】ステップ５０４では予め設定された所定条
件でフィルタ５Ａの再生を実行する。これは再生時期を
判定する差圧ＰＤが一定値であり、ステップ５０４に進
んできた時にフィルタ５Ａ内に捕集されているパティキ
ュレートの量は毎回ほぼ一定であるためである。フィル
タ５Ａの再生処理では、前述のように、制御弁Ｖ１，Ｖ
２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を開弁させる。所定エ
ア流量でエアポンプ９からの２次空気を再生用ガス供給
管７を通じてフィルタ５Ａに供給し、所定ヒータ電力で
ヒータＨＡに通電を行なってフィルタ５Ａ内のパティキ
ュレートを燃焼させ、燃焼ガスを燃焼ガス排出管８を通
じて大気中に排出する。このときフィルタ５Ｂはパティ
キュレートの捕集を継続させる。

【００３８】フィルタ５Ａの再生処理中はステップ５０
５において差圧ＰＤ、排気温ＴｈＧ、機関回転数Ｎｅ、
スロットル開度θthを所定時間毎に検出し、ステップ５
０６において、フィルタ５Ａの再生中のフィルタ５Ｂの
すすの総排出量Ｓ２を式、 Ｓ２＝Σ（Ｓ′：Ｎｅ，θth）・ΔＳ２ によって演算する。フィルタ５Ｂのすすの総排出量Ｓ２
も図６(a) に示すスロットル開度θthと機関回転数Ｎｅ
の二次元マップによって機関１回転毎のすす排出量Ｓ′
(g/rpm) を演算し、これをフィルタ５Ａが再生時期にな
るまでの間と、フィルタ５Ａが再生中の間積算して求め
る。

【００３９】ステップ５０７ではフィルタ５Ａの再生が
終了したか否かを時間によって判定する。そして、再生
が終了していない時にはステップ５０４のフィルタ５Ａ
の再生処理を継続し、再生が終了したと判定した時には
ステップ５０８に進む。ステップ５０８ではフィルタ５
Ｂのみの過捕集量ＧＯを以下に示す式から演算し、ＲＯ
Ｍに記憶された図６(b) ，(c) に示すマップにより、フ
ィルタ５Ｂのエア流量ＱＢとヒータ電力ＨＷＢを演算す
る。

【００４０】 そして、次のステップ５０９においてフィルタ５Ｂの再
生処理を実行する。この再生処理では、前述のように、
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および開閉弁Ｖ６，Ｖ８を開
弁させ、開閉弁Ｖ５，Ｖ７は閉弁する。演算したエア流
量ＱＢでエアポンプ９からの２次空気を再生用ガス供給
管７を通じてフィルタ５Ｂに供給し、演算したヒータ電
力ＨＷＢでヒータＨＢに通電を行なってフィルタ５Ｂ内
のパティキュレートを燃焼させ、燃焼ガスを燃焼ガス排
出管８を通じて大気中に排出する。このときはフィルタ
５Ａにパティキュレートの捕集を行わせる。

【００４１】フィルタ５Ｂの再生処理中はステップ５１
０において所定時間毎にフィルタ５Ｂの再生が終了した
か否かを時間によって判定する。そして、再生が終了し
ていない時にはステップ５０９のフィルタ５Ｂの再生処
理を継続し、再生が終了したと判定した時にはステップ
２０９に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中立状態にしてフィ
ルタ５Ａ，５Ｂの両方を捕集状態にする。以後はまたス
テップ２０１からの処理を繰り返す。

【００４２】このような処理により、フィルタ５Ｂの再
生処理時に、フィルタ５Ｂが高温にならないようなヒー
タＨＢへの通電量と、エアポンプ９からのエア流量ＱＢ
で再生処理を行うので、フィルタ５Ｂに溶損が発生しな
い。図７は図１に示した実施例における制御回路１００
の第４の実施例の処理を示すものである。

【００４３】ステップ７０１では差圧ＰＤと排気温Ｔｈ
Ｇを検出し、ステップ７０２では差圧ＰＤによって再生
時期か否かを判定する。再生時期でないと判定した時
は、所定のインタバル後にステップ７０１に戻り、差圧
ＰＤと排気温ＴｈＧを検出して再生時期か否かを繰り返
し判定する。一方、ステップ７０２において再生時期と
判定した時はステップ７０３に進む。

【００４４】続くステップ７０３では予め設定された所
定条件でフィルタ５Ａの再生を実行する。フィルタ５Ａ
の再生処理では、前述のように、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，Ｖ
４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７を開弁させる。所定エア流量
でエアポンプ９からの２次空気を再生用ガス供給管７を
通じてフィルタ５Ａに供給し、所定ヒータ電力でヒータ
ＨＡに通電を行なってフィルタ５Ａ内のパティキュレー
トを燃焼させ、燃焼ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大
気中に排出する。このときフィルタ５Ｂはパティキュレ
ートの捕集を継続させる。

【００４５】フィルタ５Ａの再生処理中はステップ７０
４において機関回転数Ｎｅ、スロットル開度θthを所定
時間毎に検出し、ステップ７０５において、フィルタ５
Ａの再生中の機関負荷積算量Ｆ（ｘ）を演算する。この
機関負荷積算量Ｆ（ｘ）は、図８(b) に示すように、フ
ィルタ５Ａの再生時間ｔＲ中の機関負荷の積算値であ
り、∫の積分範囲を０からｔＲまでとして、次式で表さ
れる。

【００４６】Ｆ（ｘ）＝∫Ｎｅ（ｔ）×θth（ｔ）ｄｔ ステップ７０６ではフィルタ５Ａの再生が終了したか否
かを時間によって判定する。そして、再生が終了してい
ない時にはステップ７０３のフィルタ５Ａの再生処理を
継続し、再生が終了したと判定した時にはステップ７０
７に進む。ステップ７０７ではステップ７０５で演算し
た機関負荷積算量Ｆ（ｘ）を基に、図８(a) に示すマッ
プにより、フィルタ５Ｂのヒータ電力ＨＷＢとエア流量
ＱＢを演算する。そして、次のステップ７０８において
フィルタ５Ｂの再生処理を実行する。この再生処理で
は、前述のように、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および開閉
弁Ｖ６，Ｖ８を開弁させ、開閉弁Ｖ５，Ｖ７は閉弁す
る。演算したエア流量ＱＢでエアポンプ９からの２次空
気を再生用ガス供給管７を通じてフィルタ５Ｂに供給
し、演算したヒータ電力ＨＷＢでヒータＨＢに通電を行
なってフィルタ５Ｂ内のパティキュレートを燃焼させ、
燃焼ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大気中に排出す
る。このときはフィルタ５Ａにパティキュレートの捕集
を行わせる。

【００４７】フィルタ５Ｂの再生処理中はステップ７０
９において所定時間毎にフィルタ５Ｂの再生が終了した
か否かを時間によって判定する。そして、再生が終了し
ていない時にはステップ７０８のフィルタ５Ｂの再生処
理を継続し、再生が終了したと判定した時にはステップ
７１０に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中立状態にしてフィ
ルタ５Ａ，５Ｂの両方を捕集状態にする。以後はまたス
テップ７０１からの処理を繰り返す。

【００４８】このような処理により、フィルタ５Ａの再
生処理中の機関負荷積算量Ｆ（ｘ）を基に、機関１の運
転状況からフィルタ５Ｂ内のパティキュレートの捕集量
を推定し、フィルタ５Ｂの再生処理時に、フィルタ５Ｂ
が高温にならないようなヒータＨＢへの通電量と、エア
ポンプ９からのエア流量ＱＢで再生処理を行うので、フ
ィルタ５Ｂに溶損が発生しない。図９は図１に示した実
施例における制御回路１００の第５の実施例の処理を示
すものである。

【００４９】ステップ９０１では差圧ＰＤと排気温Ｔｈ
Ｇを検出し、ステップ９０２では差圧ＰＤによって再生
時期か否かを判定する。再生時期でないと判定した時
は、所定のインタバル後にステップ９０１に戻り、差圧
ＰＤと排気温ＴｈＧを検出して再生時期か否かを繰り返
し判定する。一方、ステップ９０２において再生時期と
判定した時はステップ９０３に進む。

【００５０】続くステップ９０３では予め設定された所
定条件でフィルタ５Ａの再生を実行する。フィルタ５Ａ
の再生処理では、前述のように、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，Ｖ
４および開閉弁Ｖ５，Ｖ７を開弁させる。所定エア流量
でエアポンプ９からの２次空気を再生用ガス供給管７を
通じてフィルタ５Ａに供給し、所定ヒータ電力でヒータ
ＨＡに通電を行なってフィルタ５Ａ内のパティキュレー
トを燃焼させ、燃焼ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大
気中に排出する。このときフィルタ５Ｂはパティキュレ
ートの捕集を継続させる。

【００５１】フィルタ５Ａの再生処理中はステップ９０
４においてフィルタ５Ｂの差圧ＰＤを所定時間毎に検出
し、ステップ９０５において、この差圧ＰＤが機関性能
低下限界圧損Ｐ２ｃより大きいか否かを判定する。この
機関性能低下限界圧損Ｐ２ｃは、フィルタ５Ｂの差圧
（圧損）ＰＤがこの値より大きいと、機関の運転性能が
得られない限界値である。従って、ＰＤ＞Ｐ２ｃの時は
何もせずにステップ９０７に進み、フィルタ５Ａの再生
が終了したか否かを時間によって判定する。一方、フィ
ルタ５Ｂの差圧（圧損）ＰＤがこの値以下の場合は、ス
テップ９０６に進み、燃料噴射量をａ％だけ強制的にカ
ットすると共に、ＥＧＲ弁Ｖ９を閉弁してＥＧＲを強制
的にカットし、機関の運転性能を少し落として機関１か
らのスモーク（すす）の発生量を減らしてフィルタ５Ｂ
内へのパティキュレートの捕集量を少なくしてからステ
ップ９０６に進む。

【００５２】そして、ステップ９０７で再生が終了して
いないと判定した時にはステップ９０３のフィルタ５Ａ
の再生処理を継続し、再生が終了したと判定した時には
ステップ９０８に進む。ステップ９０８ではステップ９
０６の燃料カットおよびＥＧＲカットが実行中か否かを
判定し、実行中でない時はそのままステップ９１０に進
み、実行中の時はステップ９０９において噴射量の強制
カット、ＥＧＲの強制カットを停止して元の状態に戻し
てステップ９１０に進み、フィルタ５Ｂの再生処理を実
行する。フィルタ５Ｂの再生処理では、前述のように、
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および開閉弁Ｖ６，Ｖ８を開
弁させ、開閉弁Ｖ５，Ｖ７は閉弁する。

【００５３】そして、予め定められた別のエア流量でエ
アポンプ９からの２次空気を再生用ガス供給管７を通じ
てフィルタ５Ｂに供給し、所定のヒータ電力でヒータＨ
Ｂに通電を行なってフィルタ５Ｂ内のパティキュレート
を燃焼させ、燃焼ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大気
中に排出する。このときはフィルタ５Ａにパティキュレ
ートの捕集を行わせる。

【００５４】フィルタ５Ｂの再生処理中はステップ９１
１において所定時間毎にフィルタ５Ｂの再生が終了した
か否かを時間によって判定する。そして、再生が終了し
ていない時にはステップ９１０のフィルタ５Ｂの再生処
理を継続し、再生が終了したと判定した時にはステップ
９１２に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中立状態にしてフィ
ルタ５Ａ，５Ｂの両方を捕集状態にする。以後はまたス
テップ９０１からの処理を繰り返す。

【００５５】このような処理により、フィルタ５Ａの再
生処理中は、機関の運転性能が悪化しない限り機関をパ
ティキュレートの発生しにくい条件で運転するので、フ
ィルタ５Ｂの再生処理時に、フィルタ５Ｂが高温になら
ず、フィルタ５Ｂに溶損が発生しない。なお、図９の処
理におけるフィルタ５Ｂの再生処理においても、以前の
実施例で説明したエア流量ＱＢとヒータ電力ＨＷＢを採
用しても良い。

【００５６】ところで、後から再生を実行するフィルタ
５Ｂにフィルタ５Ａの捕集量に比べてより多くのパティ
キュレートが捕集されないようにするためには、以上の
ような方法の他にフィルタ５Ａ、５Ｂの同時再生中に、
フィルタ５Ｂに流れ込む排気ガスの量をフィルタ５Ａよ
りも少なくすることによっても実現できる。図１０(a)
は図１のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０の分
岐管２Ａ及び２Ｂの分岐部ａの上流側に流量制御弁Ｖ１
０を設けた実施例を示すものである。この実施例では、
フィルタ５Ａ，５Ｂの同時捕集中に流量制御弁Ｖ１０か
ら邪魔板を突出させ、排気ガスがフィルタ５Ａ側に多く
流れ込み、フィルタ５Ｂ側にはフィルタ５Ａに比べて少
ない量が流れ込むようにしている。そして、フィルタ５
Ａの再生中には邪魔板が流量制御弁Ｖ１０の中に没入し
て排気ガスの流れに影響を与えないようになっている。

【００５７】このように、フィルタ５Ａ、５Ｂの同時再
生中に、フィルタ５Ｂに流れ込む排気ガスの量をフィル
タ５Ａよりも少なくしてフィルタ５Ｂ側の捕集量を減ら
すその他の手法としては、分岐部ａに設けられた制御弁
Ｖ１の開度を同時捕集中に中立位置からフィルタ５Ｂ側
にずらす方法、フィルタ５Ｂのセル間の壁厚を厚くして
排気ガスを通りにくくする方法（この場合にはフィルタ
５Ｂのセル数を減らすことによって実現することもでき
る）、フィルタ５Ｂのセルの壁面にコーティンを施して
排気ガスを通りにくくする方法、フィルタ５Ｂ側の排気
管の内径を小さくする方法、等が採用できる。

【００５８】更に、後から再生するフィルタ５Ｂが溶損
しないためには、フィルタ５Ｂをフィルタ５Ａに比べて
熱容量の大きなフィルタとすることもできる。このため
には、フィルタ５Ｂの直径を増し、セル数を増大させる
ことで実現できる。そして、熱容量を増大させると共
に、セルの壁厚を増大したり、セルの壁面にコーディン
グを施したりして排気ガスを通り憎くするようにしても
良い。このように、フィルタ５Ｂ側の熱容量を増せば、
再生時にフィルタ５Ｂの熱負荷に余裕があるので溶損し
にくくなる。

【００５９】なお、以上説明した実施例では、フィルタ
５Ａを先に再生し、フィルタ５Ｂを後から再生する手順
のみを説明したが、本発明はフィルタの再生順序を途中
で入れ替えるようなディーゼル機関の排気微粒子除去装
置においても有効に実施することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ュアルフィルタタイプで同時捕集、交互再生を行う排気
微粒子除去装置において、後で再生処理が実施されるフ
ィルタの再生処理条件を、最初に再生処理を実施したフ
ィルタの再生処理条件と異ならせたことにより、後で再
生されるフィルタの捕集量が多くなっても、再生手段が
補正作動するので、フィルタに溶損を発生させることな
く再生させることができるという効果がある。

【００６１】また、前述の構成に、後で再生されるフィ
ルタの捕集量を検出する手段と、検出された捕集量に応
じて再生手段の再生処理条件を補正制御する補正手段と
を設けたことにより、後で再生されるフィルタの捕集量
が変化しても、これを検出して再生手段が補正作動する
ので、フィルタに溶損を発生させることなく再生させる
ことができるという効果がある。

【００６２】更に、前述の構成に、２つのフィルタの同
時捕集時に、後で再生されるフィルタへの排気ガスの流
入を制限する手段を設けたことにより、後で再生される
フィルタの捕集量を同時捕集時に少なくし、交互捕集時
に過剰に捕集されても最終的な捕集量を再生を良好に実
施可能な量に制御することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同時捕集、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の一
実施例の概略的構成を示す図である。

【図２】図１の制御回路のフィルタ再生動作の第１の実
施例を示すフローチャートである。

【図３】図２のフローチャートにおけるフィルタの再生
条件を決めるマップである。

【図４】図１の制御回路のフィルタ再生動作の第２の実
施例を示すフローチャートである。

【図５】図１の制御回路のフィルタ再生動作の第３の実
施例を示すフローチャートである。

【図６】(a) は機関回転数とスロットル開度に応じたす
す排出量を演算するためのマップであり、(b) ，(c) は
後から再生されるフィルタの過捕集量に応じた再生条件
を決めるマップである。

【図７】図１の制御回路のフィルタ再生動作の第４の実
施例を示すフローチャートである。

【図８】(a) は機関負荷積算量に対するエア流量を示す
マップであり、(b) は最初に再生したフィルタの再生時
間に対する機関負荷の変化、および機関負荷積算量を示
すマップである。

【図９】図１の制御回路のフィルタ再生動作の第５の実
施例を示すフローチャートである。

【図１０】図１の排気微粒子除去装置の分岐部の上流側
に流量制御弁を設けた実施例を示すものであり、(a) は
排気ガス同時捕集中の流量制御弁の動作を示し、(b) は
再生時期になった直後の流量制御弁の動作を示す説明図
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 ２Ｅ…ＥＧＲ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 １００…制御回路（ＥＣＵ） ａ…分岐部 ｂ…合流部 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 Ｖ９，Ｖ１０…流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 邦博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 沖 守 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【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２組のフィ
   ルタによって排気ガス中のパティキュレートを同時に捕
   集し、捕集中に再生時期と判断された時は、一方のフィ
   ルタは捕集を継続させながら他方のフィルタは再生手段
   によって再生処理を実施し、再生処理終了後は前記他方
   のフィルタで捕集すると共に、前記一方のフィルタの再
   生処理を前記再生手段によって実施し、その後同時捕集
   を実施するディーゼル機関の排気微粒子除去装置におい
   て、 後で再生処理が実施されるフィルタの再生処理条件を、
   最初に再生処理を実施したフィルタの再生処理条件と異
   ならせ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】 請求項１に記載のディーゼル機関の排気
   微粒子除去装置であって、 後で再生されるフィルタの捕集量を検出する手段と、 検出された捕集量に応じて前記再生手段の再生処理条件
   を補正制御する補正手段と、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。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のディーゼル機
   関の排気微粒子除去装置であって、 前記２つのフィルタの同時捕集時に、後で再生されるフ
   ィルタへの排気ガスの流入を制限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。