JPH0710016Y2 - 排出ガス後処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ディーゼルエンジンにおける排気中のパティ
キュレートをフィルタにより捕獲し、これを排気熱で燃
焼除去して再生処理を行う排出ガス後処理装置に関す
る。

（従来の技術） ディーゼルエンジンの排気中よりパティキュレートを捕
獲し、これを排気熱で燃焼除去するようにした排出ガス
後処理装置が知られている。この排出ガス後処理装置
は、エンジンの排気路上にフィルタ（パティキュレート
トラップ）を設け、このフィルタを排出ガスが通るとき
にパティキュレートを捕獲し、またこの捕獲したパティ
キュレートをフィルタ上で燃焼除去させている。

しかしながら、一般にディーゼルエンジンは、減速等に
よりアクセルペダルを踏んでいないときは、燃焼室には
燃料が供給されずに空気だけが送られる。このため排出
ガスもなくなり冷たい空気だけが流れるので、フィルタ
内の温度が急速に低下し、次の排出ガスが得られてフィ
ルタ内温度が排出ガスの温度とほぼ等しくなるまでに時
間がかかる。

また、この排出ガスの熱を利用してフィルタ上のパティ
キュレートを燃焼除去させようとした場合には、排出ガ
スの温度が上昇するまでの間は燃焼がされないことにな
りパティキュレート燃焼効果が低下する。そこで、フィ
ルタの上流側に入口を持つバイパス路をフィルタと並列
的に設けているとともに、バイパス路の入口とフィルタ
の入口とを交互に開閉して排出ガスの流路を切り換え可
能な弁を設け、排出ガスが得られなくなるような状態の
ときには切り換え弁でフィルタの入口を閉じて、冷たい
空気をフィルタ側へ流さずバイパス路側へ流してフィル
タの温度低下を防ぐように構成したものもある。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このバイパス路と切り換え弁とを設けた
従来の構造では、エンジン始動直後でフィルタ内温度が
極めて低いときにも排出ガスをバイパス路側へ通してフ
ィルタには通さないようになっている。

第３図は、エンジンが始動されて時間とともに排出ガス
温度とフィルタ内温度とが変化して行く特性図を実測値
に基づいて示したものである。図中符号（イ）で示す特
性は排出ガスの温度変化を示し、符号（ロ）で示す特性
は従来構造においてバイパス路を設けていない場合にお
けるフィルタ内の温度変化を示し、符号（ハ）で示す特
性は同じく従来構造においてバイパス路を設けている場
合におけるフィルタ内の温度変化を示している。なお、
残りの符号（ニ）で示す特性は、本考案に係る構造の場
合におけるフィルタ内の温度変化を示したものである。
そして、この第３図で判るように、エンジンが冷えてい
る状態から始動された場合、パティキュレートを燃焼処
理するに必要な温度である200℃以上になるまでの時間
は、バイパス路を設けていない場合は約120秒で到達す
るが、バイパス路を設けた場合では約180秒程必要と
し、バイパス路を設けていない場合の方が約60秒程速
い。これは、エンジンの始動直後より排出されるガスで
順次フィルタが加熱されて行くからである。

本考案は、この点に着目し、その目的はエンジン始動直
後におけるパティキュレート燃焼効果を急速に向上させ
ることができる構造にした排出ガス後処理装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案に係る排出ガス後処理
装置は、ディーゼルエンジンの排気路中に取り付けられ
たフィルタよりも上流側で前記排気路より分岐され前記
フィルタと並列的に設けられたバイパス路と、前記バイ
パス路の入口と前記フィルタの入口を択一的に開閉し排
出ガスの流路を切り換える弁と、前記フィルタを挟んで
上流側と下流側における前記排出ガスの温度をそれぞれ
検出可能な温度センサと、前記温度センサからの信号が
入力されるとともにアクセルペダルの踏み込みがなく、
かつ前記上流側の排出ガス温度が前記下流側のそれより
も低いときにのみ、前記切り換え弁を前記バイパス路の
入口が開となるようにするための制御回路手段とを設け
てなり、フィルタ上の前記パティキュレートを排気熱で
燃焼除去するようにしたものである。

（作用） この構成によれば、エンジン始動直後のようにアクセル
ペダルの踏み込みがないにも拘らず、フィルタの上流側
温度T_Aよりも下流側温度T_Bの方が低い場合は、バイパス
路を通らずにフィルタ内へ排出ガスが流入されるので、
序々に温まって送られて来る排出ガスの熱によってフィ
ルタが急速に加熱されてパティキュレートを燃焼除去す
るのに必要な温度になるまでの時間を早めることができ
る。また、運転後でフィルタの内部温度が低下するよう
な要因が生じた場合には弁の切り換えで排出ガスをバイ
パス路へ通すことができ、フィルタの保温が得られる。

（実施例） 以下、本考案の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は、本考案の一実施例に係る排出ガス後処理装置
の概略全体構成図である。

図において、不図示のディーゼルエンジンにつながる排
気路１上には、フィルタ２を収納したキャニング容器３
と、このキャニング容器３よりも上流側で排気路１より
分岐されキャニング容器３と並列的に設けられたバイパ
ス路４と、このバイパス路４の入口4aとキヤニング容器
３の入口3aを択一的に開閉して排出ガスの流路を切り換
える弁５と、キャニング容器３およびバイパス路４より
も上流側の排出ガス温度T_Aを検出する第１の温度センサ
６と、キャニング容器３内に配設されてフィルタ２内を
通った後の排出ガス温度T_Bを検出する第２の温度センサ
７とが配設されている。

このうち、フィルタ２は排気中のパティキュレートを捕
獲するもので、パティキュレートトラップとしてハニカ
ム構造をなすセラミックス材で形成されている。

さらに、弁５はエアシリンダ８の動作をリンク片9,10を
介して受けることによって回動切換されるようになって
おり、通常はバイパス路４の入口4aを閉じた状態で保持
される。そして、エアシリンダ８の動作でバイパス路４
の入口4aを開放すると逆にキャニング容器３の入口3aが
閉じ、反対にバイパス路４の入口4aを閉じるとキャニン
グ容器３の入口3aを開放するように択一的に開閉できる
ようになっている。なお、このエアシリンダ８の動作
は、電磁弁11の制御を介して不図示のエアタンクよりエ
アが供給されることによってなされるもので、さらに電
磁弁11は制御回路手段となる電子コントロールユニット
（ECU）12で制御されるようになっている。

また、電子コントロールユニットには、マイクロプロセ
ッサを主体として構成され、第１の温度センサ６で検出
した温度T_Aの信号と、第２の温度センサ７で検出した温
度T_Bの信号と、アクセルペダル信号13などがそれぞれ入
力され、これらの信号に基づき電磁弁11,エアピストン1
1を介して弁５を制御するようになっている。

次に、第２図は、電子コントロールユニット12内で実行
される弁５の制御手順を示したものである。

そこで、第２図に示したフローチャートと共にこの排出
ガス後処理装置の動作を次に説明する。

まず、エンジンが始動されるとき、第１図中に実線で示
すように弁５はバイパス路４の入口4a側に移動され、こ
の入口4aを閉じて逆にキャンニング容器３の入口3aを開
放させた状態にある。そして、エンジンが始動されると
フローがスタートし、まずステップST1で不図示のアク
セルペダルが踏み込まれたか否かをアクセルペダル信号
13により判断する。アクセルペダルが踏み込まれている
場合は、ステップST2へ進まずステップST3へ進む。ま
た、ステップST3では第１の温度センサ６からの温度T_A
と第２の温度センサ７からの温度T_Bとを比較し、温度T_A
の方が温度T_Bの方よりも高い場合、すなわちフィルタ２
の上流側における排出ガス温度の方がフィルタ２の下流
側における排出ガス温度よりも高い場合には、ステップ
ST2へ進んで弁５をバイパス路４の入口4aを閉じた状態
で保持させる。そして、排出ガスがフィルタ２内へ直接
流れ、エンジン始動直後のような場合はフィルタ２内の
温度を排出ガスの熱によって急速に所定値（約200℃以
上）まで高める。また、フィルタ２内の温度が200℃以
上に高められると、フィルタ２で捕獲されたパティキュ
レートがフィルタ２内の排気熱で燃焼されて除去され
る。一方、エンジンが始動されて時間が経ち、温度T_Aが
温度T_Bよりも高い状態で走行されると、アクセルペダル
が踏み込まれている場合はステップST1からステップST2
へ進んでバイパス路４を弁５で閉じ、排出ガスをフィル
タ２内へ通してパティキュレートを燃焼除去する。

これに対して、アクセルペダルの踏み込みがなくなり減
速運転に入ると、ステップST3で温度T_Aと温度T_Bとが比
較され、温度T_Aよりも温度T_Bの方が低い場合はステップ
ST3からステップST2へ進み弁５によりバイパス路４を閉
じている状態をそのまま保持する。しかしながら、温度
T_Aよりも温度T_Bの方が高い場合は、排出ガスの排出はな
く、冷たいきれいな空気だけが排出されていると判断し
てステップST4へ進む。このステップST4では、電磁弁11
およびエアピストン８を介して弁５を移動させ、第１図
中に一点鎖線で示すようにバイパス路４の入口4aを開放
するとともにキャニング容器３の入口3aを閉じる。する
と、冷たいきれいな空気はフィルタ２内へは流れず、バ
イパス路４を通って排出される。これにより減速運転時
などにフィルタ２が冷たい空気で冷やされるのを防ぎ、
フィルタの保温が図れる。また、この状態から再びアク
セルペダルが踏み込まれるとステップST1からステップS
T2へ進み、電磁弁11およびエアシリンダ８を介して弁５
が移動され、キャニング容器３の入口3aを開放するとと
もにバイパス路４の入口4aを閉じる。

したがって、この実施例による排出ガス後処理装置で
は、エンジン始動直後のようにアクセルペダルの踏み込
みがないにも拘らず、フィルタ２の上流側温度T_Aよりも
下流側温度T_Bの方が低い場合は、バイパス路４を通さず
直接的にフィルタ２内へ排出ガスを流入させ、この排出
ガスの熱によってフィルタを所定値レベルまで加熱させ
るので、第３図中に符号（ニ）でその特性曲線を示すよ
うにフィルタ２の温度を急速に高めることができる。

また、フィルタの温度が所定値レベルまで加熱された後
で、温度T_Bよりも温度T_Aが低くなった場合はフィルタ２
の入口を弁５で閉じてフィルタ２内の温度低下を防ぐの
で保温効果が得られる。

なお、本考案は上記実施例により説明したが、勿論この
実施例の構造に限定されるものではなく、本考案の要旨
を逸脱しない範囲で色々と設計の変更を施しても差し支
えないものである。

（考案の効果） 以上説明したとおり、本考案に係る排出ガス後処理装置
によれば、アクセルペダルの踏み込みがないにも拘ら
ず、フィルタの上流側温度T_Aよりも下流側温度T_Bの方が
低い場合は、バイパス路を通らずに直接フィルタ内へ排
出ガスが流入されるので、パティキュレートを燃焼除去
するのに必要な温度になるまでの時間が早められ排出ガ
ス後処理効果が向上する。また、運転後でフィルタの内
部温度が低下するような要因が生じた場合は、弁の切り
換えで排出ガスをバイパス路へ通すことができるので、
フィルタの保温効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る排出ガス後処理装置の
概略全体構成図、第２図は第１図の電子コントロールユ
ニット内で実行される弁の制御手順を示すフローチャー
ト、第３図はエンジンが始動されて時間とともに排出ガ
ス温度とフィルタ内温度とが変化して行く状態を実測値
に基づいて示した特性図である。 １…排気路、２…フィルタ、３…キャニング容器、４…
バイパス路、５…弁、６…第１の温度センサ、７…第２
の温度センサ、12…電子コントロールユニット（制御回
路手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気路中に取り付け
   られたフィルタで排気中のパティキュレートを捕獲し、
   前記フィルタ上の前記パティキュレートを加熱焼却する
   排出ガス後処理装置であって、前記フィルタよりも上流
   側で前記排気路より分岐され前記フィルタと並列的に設
   けられたバイパス路と、前記バイパス路の入口と前記フ
   ィルタの入口を択一的に開閉し前記排出ガスの流路を切
   り換える弁と、前記フィルタを挟んで上流側と下流側に
   おける前記排出ガスの温度をそれぞれ検出可能な温度セ
   ンサと、前記温度センサからの信号が入力されるととも
   にエンジン始動直後で前記上流側の排出ガス温度が前記
   下流側の排出ガス温度よりも低いときに前記切り換え弁
   を前記バイパス路の入口を閉じたままの状態に保持する
   ための制御回路手段とを設けてなり、前記フィルタ上の
   前記パティキュレートを排気熱で燃焼除去することを特
   徴とする排出ガス後処理装置。