JPH06330733A - 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】 並列接続された複数のヒータエレメントから
なる電気ヒータを備えたディーゼル機関の排気微粒子除
去装置において、ヒータエレメント断線時もできるだけ
再生処理を行うように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捕集し、フィルタ5A,
5Bの再生時にはフィルタ近傍に設けた電気ヒータHA, HB
に通電すると共に、再生用ガスを供給してフィルタ5A,
5Bの再生を行う排気微粒子除去装置であって、電気ヒー
タHA, HBの異常時に電気ヒータHA, HBへの通電を停止す
るものにおいて、電気ヒータHA, HBを複数の並列に接続
されたヒータエレメントｈから構成すると共に、各ヒー
タエレメントｈの断線本数を検出し、断線本数が電気ヒ
ータHA, HBへの通電を実施してフィルタの再生を行うよ
うに構成する。

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捕集するフィルタの再
生時に、着火を電気ヒータを用いて行うディーゼル機関
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。

【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、最
近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こ
とが一般的である。そして、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】フィルタの再生処理においては一般に、パ
ティキュレートを捕集したフィルタを排気ガスの流路か
ら分離し、フィルタに再生用ガス、例えば２次空気を供
給すると共に、電気ヒータに通電して加熱することによ
ってフィルタ内のパティキュレートに着火し、これを燃
焼させることによって行われる。このように、再生時に
電気ヒータに通電してパティキュレートを燃焼させるデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置では、電気ヒータに
断線や短絡 (ショート)が発生することがある。この対
策として、電気ヒータのショートを検出すると、電気ヒ
ータへの通電し、回路を保護するものが提案されている
（実開昭６２−１４１１３号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
６２−１４１１３号公報に記載の技術では、電気ヒータ
が複数のヒータを並列に接続して構成されるものである
場合、１つのヒータが断線しても再生が可能であるにも
かかわらず、その他のヒータに通電が行われないため、
フィルタの再生が行われないという課題があった。

【０００７】そこで、本発明は、前記従来の電気ヒータ
を用いて再生を行う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、電気ヒータが並列に接続され
た複数のヒータエレメントから構成される場合に、異常
ヒータエレメントの数が少ない時には残りのヒータエレ
メントへの通電を実施することによって再生処理を行う
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】

【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、フィルタの再生時にはフィルタ
の近傍に設けた電気ヒータに通電すると共に、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、前記電気ヒータの異常時に
電気ヒータへの通電を停止するものにおいて、前記電気
ヒータを複数の並列に接続されたヒータエレメントから
構成すると共に、各ヒータエレメントの異常を検出する
手段を設け、異常が検出された前記ヒータエレメントの
数が少ない時には前記電気ヒータへの通電を実施してフ
ィルタの再生を実施することを特徴としている。

【０００９】

【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、電気ヒータを構成する並列に接続された複数
のヒータエレメントの異常の数が検出され、異常となっ
たヒータエレメントの数が少ない時には、残りのヒータ
エレメントへの通電が実行されてフィルタの再生が行わ
れる。また、異常となったヒータエレメントの数が多い
時には、フィルタの再生が行われない。この結果、再生
に影響のないヒータ異常ではフィルタの再生処理が実施
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。

【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
で一般に円筒状をしており、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の排気温
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、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。

【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。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，Ｖ８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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【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。また、制
御回路１００の出力回路ＯＵＴには、ヒータの異常を示
すヒータ異常ランプ１２が接続されている。

【００１９】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。 〔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。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
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。

【００２０】図２は本発明のディーゼル機関の排気微粒
子除去装置におけるヒータＨＡ，ＨＢの一実施例の構成
を示すものである。ケーシング３Ａ，３Ｂの中には電極
Ｅ１，Ｅ２が設けられており、電気ヒータＨＡ，ＨＢは
これらの電極Ｅ１，Ｅ２の間に複数のヒータエレメント
ｈが並列に接続されて構成される。１組の電極Ｅ１，Ｅ
２の間に並列に取り付けられるヒータエレメントｈの数
は、通常２０本程度であり、各ヒータエレメントｈの抵
抗値は全て同じに構成される。

【００２１】図３は図１に示したフィルタ５Ａ，５Ｂを
用いて同時捕集を行う実施例における再生処理時の制御
回路１００の動作を示すものである。この再生処理は、
実際には所定時間おきに割り込みの形で実行されるが、
ここでは、処理の全体の流れを簡単に示すために、再生
処理を開始から終了まで連続した流れとして示してあ
り、所定時間おきに実行されることを示すために、処理
の途中にインタバルを設けてある。以後のフローチャー
トは全てこの形で説明する。

【００２２】ステップ３０１では再生時期か否かを判定
する。この再生時期の判定は、差圧センサ１０の出力値
ＰＤが判定値以上か否かで行う。再生時期でない時には
所定のインタバル（□で示す）の後に、再度ステップ３
０１にて再生時期の判定を行う。再生時期と判定した時
にはステップ３０２に進み、フィルタ５Ａの再生処理を
開始する。

【００２３】フィルタ５Ａの再生開始時には制御弁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が開弁する。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、ヒータＨＡに通電を行う。ヒ
ータＨＡへの通電により、この後にフィルタ５Ａ内のパ
ティキュレートが着火して燃焼し、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、排気
ガスはフィルタ５Ｂに流れ、フィルタ５Ｂはパティキュ
レートの捕集を継続している。

【００２４】以上のようなフィルタ５Ａの再生処理を開
始した時点で、ステップ３０３において、バッテリ１１
の電圧Ｖと、ヒータＨＡへの電流Ｉの測定を行う。そし
て、ステップ３０４では、ヒータＨＡのヒータエレメン
トｈが断線しているか否かの判定を行う。この判定は、
ヒータエレメントｈの数をｎ本、ヒータエレメントｈの
１本の抵抗値をＲ（Ω）、バッテリ１１の電圧をＶ
（ｖ）とすると、ヒータエレメントｈが全て正常の時に
流れる電流Ｉ(n) ＝ｎ×Ｖ／Ｒ、ヒータエレメントが１
本断線した時に流れる電流Ｉ(n-1) ＝（ｎ−１）×Ｖ／
Ｒ、ヒータエレメントが２本断線した時に流れる電流Ｉ
(n-2) ＝（ｎ−２）×Ｖ／Ｒであることから、Ｉ≦Ｉ(n
-1) であれば、ヒータエレメントｈが１本以上断線して
いると判定できる。

【００２５】ヒータエレメントｈが１本も断線していな
い正常時はステップ３０５に進み、再生処理を続行す
る。そして、ステップ３０６では再生が終了したか否か
を判定し、終了していない場合は所定のインタバルの後
にステップ３０７においてヒータＨＡへの通電が終了し
たか否かを判定する。ヒータＨＡへの通電が終了した時
はステップ３０５の処理、ステップ３０６の判定を繰り
返し、ヒータＨＡへの通電が終了していない時は、通電
中のヒータエレメントｈの断線を調べるためにステップ
３０３に進み、前述のヒータエレメントｈの断線検出処
理を繰り返す。

【００２６】一方、ステップ３０４において、ヒータエ
レメントｈに断線があると判定した場合はステップ３０
８に進んでヒータ異常ランプ１２を点滅させてから、ス
テップ３０９において、ヒータエレメントｈの断線本数
が２本以上か否かを判定する。この判定は、Ｉ≦Ｉ(n-
2) か否かを判定することによって行うことができる。
そして、ステップ３０９において、ヒータエレメントｈ
の断線本数が１本であると判定した時は、断線による影
響はないとしてステップ３０５以降に進み、ヒータＨＡ
に断線がない正常時と同様にフィルタ５Ａの再生処理を
実行する。

【００２７】しかしながら、ステップ３０９において、
断線したヒータエレメントｈの数が２本以上の時は、再
生処理において燃え残りが発生する可能性があるのでス
テップ３１０に進み、ヒータ異常ランプ１２を点灯させ
た後に、フィルタ５Ａの再生を中断する。以上がフィル
タ５Ａの再生処理であり、ステップ３０６でフィルタ５
Ａの再生処理が終了した場合、およびステップ３１０で
フィルタ５Ａの再生を中断した場合はステップ３１１に
進み、フィルタ５Ｂの再生処理を開始する。

【００２８】フィルタ５Ｂの再生開始時には制御弁Ｖ
１，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を開弁状態にす
る。そして、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、ヒータＨＢに
通電を行う。このとき、フィルタ５Ａのヒータエレメン
トｈに断線があり、フィルタ５Ａの再生が終了していな
くても排気ガスをフィルタ５Ａに流し、フィルタ５Ａに
パティキュレートの捕集を実行させる。

【００２９】ステップ３１２ではバッテリ１１の電圧Ｖ
と、ヒータＨＡへの電流Ｉの測定を行ない、ステップ３
１２では、ヒータＨＡのヒータエレメントｈが断線して
いるか否かの判定を前述と同じ方法（Ｉ≦Ｉ(n-1) か否
か）で行う。そして、ヒータエレメントｈが１本も断線
していない正常時はステップ３１４に進み、再生処理を
続行し、ステップ３１５で再生が終了したか否かを判定
する。再生が終了していない場合は所定のインタバルの
後にステップ３１６に戻り、ヒータＨＢへの通電が終了
したか否かを判定する。ヒータＨＢへの通電が終了した
時はステップ３１４の処理、ステップ３１５の判定を繰
り返し、ヒータＨＢへの通電が終了していない時は、通
電中のヒータエレメントｈの断線を調べるためにステッ
プ３１２に進み、前述のヒータエレメントｈの断線検出
処理を繰り返す。

【００３０】一方、ステップ３１３において、ヒータエ
レメントｈに断線があると判定した場合はステップ３１
７に進んでヒータ異常ランプ１２を点滅させてから、ス
テップ３１８において、ヒータエレメントｈの断線本数
が２本以上か否かをＩ≦Ｉ(n-2) か否かで判定する。そ
して、ステップ３１８において、ヒータエレメントｈの
断線本数が１本であると判定した時は、断線による影響
はないとしてステップ３１４以降に進み、ヒータＨＡに
断線がない正常時と同様にフィルタ５Ｂの再生処理を実
行する。

【００３１】しかしながら、ステップ３１８において、
断線したヒータエレメントｈの数が２本以上の時は、再
生処理において燃え残りが発生する可能性があるのでス
テップ３１９に進み、ヒータ異常ランプ１２を点灯させ
た後に、フィルタ５Ａの再生を中断する。以上がフィル
タ５Ｂの再生処理であり、ステップ３１５でフィルタ５
Ｂの再生処理が終了した場合、およびステップ３１９で
フィルタ５Ａの再生を中断した場合はステップ３２０に
進み、フィルタ５Ａ，５Ｂを捕集状態に戻してこのルー
チンを終了する。

【００３２】このように、図１に示した同時捕集、交互
再生を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０で
は、図３で説明した制御手順により、ヒータＨＡ，ＨＢ
を構成するヒータエレメントｈが１本断線してもフィル
タの再生処理を行い、ヒータエレメントｈが２本以上断
線した時のみ、フィルタの再生を中断する。そして、ヒ
ータエレメントｈの断線を検出した場合には、ヒータ異
常ランプを点滅、あるいは点灯させて異常を運転者に通
知してヒータの修理を促すことができる。

【００３３】以上は同時捕集、交互再生を行うディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置２０に本発明を適用した例
であるが、本発明は交互捕集、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も有効に適用でき
る。なお、交互捕集、交互再生を行うディーゼル機関の
排気微粒子除去装置の構成は、捕集時の制御弁ＶＩ，Ｖ
２の制御位置、例えば、フィルタ５Ａの捕集時に制御弁
ＶＩ，Ｖ２の制御位置が図５(a) に示す位置になる以外
に、図１に示した同時捕集、交互再生を行うディーゼル
機関の排気微粒子除去装置２０の構成と全く同じで良い
ので、その構成については説明を省略する。

【００３４】図４は交互捕集、交互再生を行う実施例に
おける再生処理時の制御回路１００の動作を示すもので
ある。ステップ４０１では差圧センサ１０の出力値ＰＤ
で再生時期か否かを判定する。再生時期でない時には所
定のインタバル（□で示す）の後に、再度ステップ４０
１にて再生時期の判定を行い、再生時期と判定した時に
はステップ４０２に進み、それまでパティキュレートを
捕集していたフィルタ（以後捕集フィルタという）の再
生処理を開始する。

【００３５】捕集フィルタがフィルタ５Ａであった場合
について説明すると、ステップ４０２では捕集フィルタ
の再生開始時には制御弁Ｖ１，Ｖ２が分岐管２Ａの入口
側と出口側を塞ぎ、排気ガスをそれまで待機していたフ
ィルタ（以後待機フィルタという）側に流す。そして、
続くステップ４０３における捕集フィルタの再生処理の
開始時点では、チェック弁Ｖ３，Ｖ４および開閉弁Ｖ
５，Ｖ７を開弁し、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、ヒータ
ＨＡに通電を行う。

【００３６】以上のようにフィルタ５Ａの再生処理を開
始した時点で、ステップ４０４において、バッテリ１１
の電圧Ｖと、ヒータＨＡへの電流Ｉの測定を行う。そし
て、ステップ４０５では、ヒータＨＡのヒータエレメン
トｈが断線しているか否かの判定を行う。この判定は前
述のように、Ｉ≦Ｉ(n-1) か否かによって行う。ヒータ
エレメントｈが１本も断線していない正常時はステップ
４０６に進み、再生処理を続行する。そして、ステップ
４０７では再生が終了したか否かを判定し、終了してい
ない場合は所定のインタバルの後にステップ４０８にお
いてヒータＨＡへの通電が終了したか否かを判定する。
ヒータＨＡへの通電が終了した時はステップ４０６の処
理、ステップ４０７の判定を繰り返し、ヒータＨＡへの
通電が終了していない時は、通電中のヒータエレメント
ｈの断線を調べるためにステップ４０４に進み、前述の
ヒータエレメントｈの断線検出処理を繰り返す。

【００３７】一方、ステップ４０５において、ヒータエ
レメントｈに断線があると判定した場合はステップ４０
９に進んでヒータ異常ランプ１２を点滅させてから、ス
テップ４１０において、ヒータエレメントｈの断線本数
が２本以上か否かをＩ≦Ｉ(n-2) か否かで判定する。そ
して、ステップ４１０において、ヒータエレメントｈの
断線本数が１本であると判定した時は、断線による影響
はないとしてステップ４０６以降に進み、ヒータＨＡに
断線がない正常時と同様にフィルタ５Ａの再生処理を実
行する。

【００３８】しかしながら、ステップ４１０において、
断線したヒータエレメントｈの数が２本以上の時は、再
生処理において燃え残りが発生する可能性があるのでス
テップ４１１に進み、ヒータ異常ランプ１２を点灯させ
た後に、フィルタ５Ａの再生を中断する。以上のよう
に、捕集フィルタのヒータが正常、あるいはヒータエレ
メントｈの断線本数が１本以内の場合は、フィルタ５
Ａ，５Ｂを用いて交互に捕集し、交互に再生を実行す
る。ところが、捕集フィルタのヒータエレメントｈの断
線本数が２本以上の場合は捕集フィルタの再生を行わな
いので、以後のパティキュレートの捕集を以下の手順で
行う。

【００３９】ステップ４１１で捕集フィルタの再生を中
断した後は、ステップ４１２において、制御弁Ｖ１，Ｖ
２を図５(b) に示すように、中立位置にする。フィルタ
５Ａが捕集フィルタである場合には、フィルタ５Ａには
パティキュレートが捕集されている。しかしながら、制
御弁Ｖ１，Ｖ２を中立位置にすると、排気ガスはフィル
タ５Ｂ側に主に流れるが、フィルタ５Ａ側にも多少流れ
る。この結果、待機フィルタであったフィルタ５Ｂへの
パティキュレートの捕集速度を遅くすることができる。

【００４０】ステップ４１３は、フィルタ５Ａ，５Ｂの
前後の差圧ΔＰが機関１の運転性能を低下させる許容限
界値ΔＰmax を越えたか否かを判定するものである。Δ
Ｐ≦ΔＰmax の時は、この判定を所定インタバル毎に定
期的に行い、フィルタ５Ａ，５Ｂの両方での捕集を続行
する。一方、ΔＰ＞ΔＰmax になった場合はステップ４
１４に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中立状態に保ったま
ま、チェック弁Ｖ４、および開閉弁Ｖ７，Ｖ８を開弁
し、排気ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大気に放出す
る。この時の排気ガスの流れを図５(c) に示す。

【００４１】このように、交互捕集、交互再生を行うデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置では、図４で説明し
た制御手順により、ヒータＨＡ，ＨＢを構成するヒータ
エレメントｈが１本断線してもフィルタの再生処理を行
い、ヒータエレメントｈが２本以上断線した時のみ、フ
ィルタの再生を中断する。そして、ヒータエレメントｈ
の断線を検出した場合には、ヒータ異常ランプを点滅、
あるいは点灯させて異常を運転者に通知してヒータの修
理を促すと共に、その車両が修理を受けるまでの間、で
きるだけ長い時間に渡って排気ガス中のパティキュレー
トを除去するように制御する。

【００４２】図６は本発明の別の実施例を示すものであ
り、機関始動時毎にフィルタ５Ａ，５Ｂのヒータエレメ
ントｈの断線を調べる手順を示すものである。機関の始
動時毎に図６のルーチンが起動されると、ステップ６０
１において、まず、ヒータＨＡに所定時間通電を行い、
ステップ６０２でバッテリ１１の電圧Ｖと、ヒータＨＡ
への電流Ｉの測定を行う。そして、ステップ６０３でヒ
ータＨＡのヒータエレメントｈが断線しているか否かの
判定を行い、ヒータエレメントｈに断線があると判定し
た場合はステップ６０４でヒータ異常ランプ１２を点滅
させてから、ステップ６０５でヒータエレメントｈの断
線本数が２本以上か否かを判定する。ステップ６０５で
断線したヒータエレメントｈの数が２本以上の時は、ス
テップ６０６に進み、ヒータ異常ランプ１２を点灯させ
た後に、ヒータＨＡの異常を示すヒータ異常フラグＦＨ
Ａの値（通常は“０”にセットされている）を“１”に
する。

【００４３】一方、ステップ６０３でヒータエレメント
ｈが１本も断線していないと判定した時、およびステッ
プ６０５でヒータエレメントｈの断線本数が１本である
と判定した時は、断線による影響はないとしてステップ
６０７以降に進み、ヒータＨＢに通電してステップ６０
８からステップ６１２において、前述のステップ６０２
からステップ６０６までと同様の判定を行い、ヒータエ
レメントｈが２本異常断線している時のみステップ６１
２においてヒータＨＢの異常を示すヒータ異常フラグＦ
ＨＢの値を“１”にする。

【００４４】図７は以上のようにして機関の始動時にヒ
ータエレメントｈの異常を検出する場合の、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
おける再生処理手順を示すものである。ステップ７０１
で再生時期と判定した時は、ステップ７０２でヒータＨ
Ａの、ステップ７０３でヒータＨＢの異常を、ヒータ異
常フラグＦＨＡ，ＦＨＢが“１”か否かを判定すること
によって行う。ヒータＨＡ，ＨＢに異常がない時にはス
テップ７０４およびステップ７０５でフィルタ５Ａの再
生処理を行い、ステップ７０６およびステップ７０７で
フィルタ５Ｂの再生処理を行う。

【００４５】一方、ステップ７０２またはステップ７０
３でヒータＨＡまたはヒータＨＢに異常があると判定し
た場合はステップ７０８に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中
立位置にし、ステップ７０９において弁Ｖ４，Ｖ７，Ｖ
８を開弁状態にして排気ガスを燃焼ガス排出管８を通じ
て大気中に排出する。図８は以上のようにして機関の始
動時にヒータエレメントｈの異常を検出する場合の、交
互捕集、交互再生を行うディーゼル機関の排気微粒子除
去装置における再生処理手順を示すものである。ステッ
プ８０１で再生時期と判定した時は、ステップ８０２で
ヒータＨＡの、ステップ８０３でヒータＨＢの異常を、
ヒータ異常フラグＦＨＡ，ＦＨＢが“１”か否かを判定
することによって行う。ヒータＨＡ，ＨＢに異常がない
時にはステップ８０４にて捕集フィルタを閉鎖し、大気
フィルタに排気ガスを流し、ステップ８０５において捕
集フィルタの再生処理を行う。

【００４６】一方、ステップ８０２またはステップ８０
３でヒータＨＡまたはヒータＨＢに異常があると判定し
た場合はステップ８０７に進み、制御弁Ｖ１，Ｖ２を中
立位置にし、ステップ８０８においてΔＰ＞ΔＰmax に
なるまでこの状態を保持し、ΔＰ＞ΔＰmax を検出した
らステップ８０９にて弁Ｖ４，Ｖ７，Ｖ８を開弁状態に
して排気ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大気中に排出
する。

【００４７】このように、機関始動時にヒータエレメン
トｈの２本以上の断線を検出した場合には、同時捕集で
も交互捕集でもフィルタの再生処理を行わない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように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、電気ヒータが並列
に接続された複数のヒータエレメントから構成される場
合に、異常ヒータエレメントの数が少ない時には残りの
ヒータへの通電を実施することによって再生処理を行う
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のヒータの構成を示す断面図である。

【図３】図１の制御回路のフィルタ再生処理手順を示す
フローチャートである。

【図４】交互捕集、交互再生を行う排気微粒子除去装置
におけるフィルタ再生処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図５】(a) は交互捕集、交互再生を行う排気微粒子除
去装置の捕集中の弁の位置を示す要部構成図、(b) はヒ
ータ異常時の初期の弁の位置を示す要部構成図、(c) は
ヒータ異常時の最終的な弁の位置を示す要部構成図であ
る。

【図６】機関始動時にヒータの異常を検出する場合の手
順を示すフローチャートである。

【図７】機関始動時にヒータの異常を検出する場合の同
時捕集、順流交互再生デュアルフィルタタイプの排気微
粒子除去装置における再生処理を示すフローチャートで
ある。

【図８】機関始動時にヒータの異常を検出する場合の交
互捕集、順流交互再生デュアルフィルタタイプの排気微
粒子除去装置における再生処理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 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…ヒータ異常ランプ １００…制御回路 ａ…分岐部 ｂ…合流部 ｈ…ヒータエレメント 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 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 (1)

【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、フィル
   タの再生時にはフィルタの近傍に設けた電気ヒータに通
   電すると共に、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
   記電気ヒータの異常時に電気ヒータへの通電を停止する
   ものにおいて、 前記電気ヒータを複数の並列に接続されたヒータエレメ
   ントから構成すると共に、各ヒータエレメントの異常を
   検出する手段を設け、異常が検出された前記ヒータエレ
   メントの数が少ない時には前記電気ヒータへの通電を実
   施してフィルタの再生を実施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。