JPH0713447B2 - デイゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化すべ
く、それに含まれるパティキュレート（可燃性微粒子）
を浄化用フィルタにより捕集して燃焼させるようにされ
たディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する）に
おいて、外部に排出される排気ガスを浄化すべく、排気
系に浄化用フィルタを配し、排気ガス中に含まれるパテ
ィキュレートをその浄化用フィルタにより捕集して排気
ガス中から除去し、かつ、浄化用フィルタに捕集された
パティキュレートを燃焼させて、浄化用フィルタを再生
するようになすことが行われている。

上述の如くの排気ガスの浄化を行う排気浄化装置にあっ
ては、通常、浄化用フィルタとして、セラミック等から
成る、立体網目構造を有する多孔質のフォーム型フィル
タあるいはハニカム構造を有する多孔質のウォール型フ
ィルタが用いられ、排気ガスの熱を利用して浄化用フィ
ルタに捕集されたパティキュレートを燃焼させるように
なされている。ところが、パティキュレート、特に、そ
の主成分であるカーボンは、排気ガスの温度が比較的高
い温度（一般に、600℃以上）に達しないと確実に着火
（燃焼）しないのに対し、排気ガスの温度が斯かるカー
ボンを燃焼させ得る温度に達するのは、エンジンが高負
荷状態にある場合に限られる。このため、排気ガスの熱
を利用しただけでは、エンジンが比較的長時間に亙って
高負荷状態におかれることなく低負荷もしくは中負荷状
態（常用運転域）で運転される場合には、浄化用フィル
タに捕集されたパティキュレートの燃焼が確実に行われ
ず、従って、浄化用フィルタの再生が行われないことに
なる。その結果、浄化用フィルタがパティキュレートの
堆積により目詰まりすることになり、排気ガスによるエ
ンジンに対する背圧が上昇し、エンジンの作動状態に異
常を来す虞が生じる。

そこで、排気ガスの温度が比較的低いときにおいても浄
化用フィルタに捕集されたパティキュレートを効率よく
燃焼させるべく、従来においては、例えば、パティキュ
レートの主成分であるカーボンの酸化反応を促進させる
触媒作用を浄化用フィルタに持たせて、パティキュレー
トの燃焼を容易にすること，浄化用フィルタに導かれる
排気ガスを加熱するバーナーや電熱ヒータ等の加熱手段
を排気系に付設すること，排気ガス中に比較的低温で燃
焼する補助燃料を混入させること、あるいは、例えば、
特開昭61-96118号公報にも記載されている如く、浄化用
フィルタに捕集されたパティキュレート中のカーボンの
酸化反応を促進させる触媒溶液を浄化用フィルタに適宜
供給すること等の対策がとられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の如くの対策が講じられた従来の排
気浄化装置は、排気ガス中に含まれるパティキュレート
を確実に捕集でき、かつ、浄化用フィルタに捕集された
パティキュレートを充分に燃失させることができるとは
言い難く、以下に述べる如くの問題点が残されている。

即ち、浄化用フィルタとして、前述のフォーム型フィル
タが用いられる場合には、捕集されたパティキレートの
一部が着火して燃焼すればその火炎がフィルタ全体に伝
播し易いので、捕集されたパティキュレートを効率よく
燃失させることができる利点が得られ、かつ、エンジン
が低負荷状態にあるときには、排気ガスの流速が比較的
小であるので排気ガス中のパティキュレートを充分に捕
集することができるが、エンジンが中負荷状態あるいは
高負荷状態にあるときには、排気ガスの流速が大である
ためパティキュレートを充分に捕集することができない
だけでなく、捕集されたパティキュレートが排気ガスに
よって吹き飛ばされて、捕集率の低下をまねいてしまう
という問題を生じる虞がある。

一方、浄化用フィルタとして、前述のウォーム型フィル
タが用いられる場合には、フォーム型フィルタに比して
ウォール型フィルタの方が一般に捕集率がよいものとさ
れるので、エンジンが中負荷状態あるいは高負荷状態に
あってもパティキュレートを充分に捕集できる利点が得
られるが、捕集されたパティキュレートの一部が着火し
て燃焼しても、その火炎がフィルタ全体には伝播しにく
いので、パティキュレートの燃え残りが生じ易く、浄化
フィルタの再生が確実に行われないという問題を生じる
虞がある。

また、エンジンにおいては、主として低負荷状態にある
とき排出される排気ガス中に含まれるカーボンを主成分
とするパティキュレートは、その多くが比較的柔らかく
て着火し易い、従って、着火温度が低いものとされ、こ
れに対し、主として高負荷状態にあるとき排出される排
気ガス中に含まれるカーボンを主成分とするパティキュ
レートは、その多くが比較的硬くて着火しにくい、従っ
て、着火温度が高いもの（スス状のもの）とされるが、
従来の排気浄化装置にあっては、斯かるパティキュレー
トの特性が充分に生かされていない。

斯かる点に鑑み、本発明は、フォーム型フィルタ及びウ
ォータ型フィルタを併用して夫々の利点を生かして欠点
を相互に補うとともに、エンジンの負荷状態に応じて異
なるものとされるパティキュレートの特性を充分に活用
するようになされて、パティキュレートの捕集率を向上
させることができるとともに、捕集されたパティキュレ
ートを効率よく、しかも、確実に燃失させることができ
るようにされたディーゼルエンジンの排気浄化装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成すべく、本発明に係るディーゼルエン
ジンの排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気ガス
を流通させる排気浄化用通路部と、排気ガス中に含まれ
るパティキュレートを捕集すべく、排気浄化用通路部
に、その上流側から下流側に順次配設されたフォーム型
フィルタ及びウォール型フィルタと、排気ガスを排気浄
化用通路部におけるフォーム型フィルタより上流側の部
分に導く第１の排気案内路と、排気ガスを排気浄化用通
路部におけるフォーム型フィルタとウォール型フィルタ
との間の部分を導く第２の排気案内路と、エンジンの負
荷状態を検出する負荷状態検出手段と、第１の排気案内
路及び第２の排気案内路に対する排気ガスの導入制御を
行う排気導入制御手段と、フォーム型フィルタに捕集さ
れたパティキュレートの燃焼を容易にすべく、排気浄化
用通路部に関連して設けられた燃焼補助手段とを備え、
排気導入制御手段が、負荷状態検出手段により検出され
る負荷状態が低負荷状態であるとき、排気ガスを第１の
排気案内路に導き、負荷状態が中負荷及び高負荷状態で
あるとき、排気ガスを第２の排気案内路に導くようにさ
れる。

（作用） 上述の如くの構成とされる本発明に係るディーゼルエン
ジンの排気浄化装置においては、エンジンが低負荷状態
にあるときには、排気導入制御手段により、排気ガスが
第１の排気案内路を通じて排気浄化用通路部におけるフ
ォーム型フィルタより上流側の部分に導かれる。斯かる
低負荷状態においては、排気ガスの流速が比較的小であ
るので、そのとき排出される排気ガス中に比較的多く含
まれる、柔らかくして着火し易い状態のカーボンを主成
分とするパティキュレートが、フォーム型フィルタによ
り確実に捕集されてそこに堆積する。

一方、エンジンが中負荷及び高負荷状態にあるときに
は、排気導入制御手段により、排気ガスが第２の排気案
内路を通じて排気浄化用通路部におけるフォーム型フィ
ルタとウォール型フィルタとの間の部分に導かれる。斯
かる中負荷及び高負荷状態においては、排気ガスの流速
が比較的大であるが、排気ガスはフォーム型フィルタを
通過することなく、ウォール型フィルタを介して外部に
排出されるので、フォーム型フィルタに捕集されたパテ
ィキュレートが排気ガスに吹き飛ばされてしまうことが
回避されるとともに、そのとき、排気ガス中に比較的多
く含まれる、硬くて着火しにくい状態のカーボンを主成
分とするパティユレートが、フォーム型フィルタに比し
て捕集率の良いウォール型フィルタに捕集されてそこに
堆積する。

このようにして、フォーム型フィルタには着火し易い状
態のカーボンを主成分とするパティキュレートが、ま
た、ウォール型フィルタには着火しにくい状態のカーボ
ンを主成分とするパティキュレートが夫々捕集されてそ
こに堆積し、斯かる状態で、フォーム型フィルタに捕集
された着火し易い状態のカーボンを主成分とするパティ
キュレートが、燃焼補助手段により容易に燃焼せしめら
れる。この場合、パティキュレートの一部が燃焼すれば
フォーム型フィルタ全体に火炎が伝播するので、フォー
ム型フィルタ内のパティキュレートが確実に燃焼せしめ
られる。フォーム型フィルタに捕集されたパティキュレ
ートが燃焼すると、その燃焼による熱により、ウォール
型フィルタに捕集された着火しにくい状態のカーボンを
主成分とするパティキュレートも、燃え残りなく確実に
燃焼せしめられる。

このようにされることにより、排気ガス中に含まれるパ
ティキュレートの捕集率を向上させることができるとと
もに、浄化用フィルタの再生を行うにあたって必要とさ
れる、燃焼補助手段における燃料，電力及び触媒溶液等
の消費量が低減されたもとで、浄化用フィルタの再生を
効率よく、しかも、確実に行うことができる。

（実施例） 以下、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置
の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化
装置の一例を、それが適用された車両用ディーゼルエン
ジンとともに示す概略構成図である。

第１図において、エンジン本体10には、吸気通路12を通
じて吸入空気が供給される主燃焼室14と、この主燃焼室
14に連通する渦流室16とが形成されている。渦流室16に
は、図示されない燃料噴射ポンプから圧送される燃料を
渦流室16内に噴射する燃料噴射ノズル20が臨設されてい
る。燃料噴射ノズル20から噴射される燃料は、空気と混
合されて渦流室16内で爆発燃焼せしめられて主燃焼室14
内に噴出し、主燃焼室14から排気ガスとして排気通路22
に吹き出される。

排気通路22には排気ガスを流通させる排気浄化用通路部
24と、この排気浄化用通路部24を側路するバイパス通路
部26とが設けられている。排気浄化用通路部24は主とし
て円筒状のケーシング部材25から成り、そこには、上流
側から下流側に沿って順次フォーム型フィルタ28及びウ
ォール型フィルタ30が夫々シール部材27及び31に保持さ
れた状態で配設されている。フォーム型フィルタ28は、
例えば、セラミック材料を発泡成形して得られる、立体
網目構造を有する多孔質体とされている。また、ウォー
ル型フィルタ30は、例えば、主としてコージライト等の
多孔質セラミック材料から成り、その軸方向に排気ガス
流路とされる多数の通路（セル）30aが隔壁30bにより仕
切られて形成されるハニカム構造とされ、各通路30a
は、交互にその両端部のうちの一方が閉塞され、他方が
開口している。なお、第１図において、フォーム型フィ
ルタ28及びウォール型フィルタ30は、その構造を分かり
易くするために模式化されて表されている。

また、排気浄化用通路部24には、排気通路22の上流側部
分22Aに吹き出された排気ガスを排気浄化用通路部24に
おけるフォーム型フィルタ28より上流側の空間部分29に
導入する第１の排気案内路34が設けられるとともに、排
気通路22の上流側部分22Aからバイパス通路部26に導か
れる排気ガスを排気浄化用通路部24におけるフォーム型
フィルタ28とウォール型フィルタ30との間の空間部分32
に導入する第２の排気案内路36が設けられている。そし
て、上述の第１の排気案内路34及びバイパス通路部26の
上流側開口部26aは、夫々、第１の通路切換機構41によ
り選択的に開閉され、また、上述の第２の排気案内路36
及びバイパス通路部26の中間部分26bは第２の通路切換
機構42により選択的に開閉される。

第１の通路切換機構41は、ダイアフラム式アクチュエー
タ44とそれによって駆動される切換開閉弁46とを有し、
ダイアフラム式アクチュエータ44は、その負圧導入室44
aにエンジンにより駆動されるバキュームポンプ48から
三方ソレノイド弁51を介して負圧が供給されるとき、切
換開閉弁46に第１図において実線で示される如く、第１
の排気案内路34を開くとともに、バイパス通路部26の上
流側開口部26aを閉じる第１の作動状態をとらせ、これ
に対し、負圧導入室44aに三方ソレノイド弁51を介して
大気が供給されるとき、切換開閉弁46に第１図において
一点鎖線で示される如く、第１の排気案内路34を閉じる
とともに、バイパス通路部26の上流側開口部26aを開く
第２の作動状態をとらせる。

一方、第２の通路切換機構42は、ダイアフラム式アクチ
ュエータ54とそれに駆動される切換開閉弁56とを有し、
ダイアフラム式アクチュエータ54は、その負圧導入室54
aに、バキュームポンプ48から三方ソレノイド弁61を介
して負圧が供給されるとき、切換開閉弁56に第１図にお
いて一点鎖線で示される如く、第２の排気案内路36を開
くとともに、バイパス通路部26の中間部分26bを閉じる
第１の作動状態をとらせ、負圧導入室54aに三方ソレノ
イド弁61を介して大気が供給されるとき、切換開閉弁56
に第１図において実線で示される如く、第２の排気案内
路36を閉じるとともに、バイパス通路部26の中間部分26
bを開く第２の作動状態をとらせる。

また、排気浄化用通路部24におけるフォーム型フィルタ
28より上流側の空間部分29には、タンク62に貯留された
触媒溶液をフォーム型フィルタ28に供給する溶液噴射ノ
ズル70の先端部が、蓋開閉機構64により駆動される開閉
蓋65を介して臨むようにされている。溶液噴射ノズル70
は、溶液供給管72とその外周側に配された圧縮空気供給
管74とを有し、溶液供給管72と圧縮空気供給管74の先端
部とでベンチュリを構成するようになされており、常閉
タイプの電磁切換弁76を介してエンジンもしくはモータ
により駆動されるベーンポンプ78から圧縮空気が圧縮空
気供給管74内及びタンク62内に供給されるとき、溶液供
給管72からフォーム型フィルタ28の下流側端面部に向け
て触媒溶液を噴射するようにされている。蓋開閉機構64
は、ダイアフラム式アクチュエータ75を有し、このダイ
アフラム式アクチュエータ75は、その負圧導入室75aに
バキュームポンプ48から三方ソレノイド弁81を介して負
圧が供給されるとき、開閉蓋65に第１図において一点鎖
線で示される如く、溶液噴射ノズル70を支持する管状ブ
ラケット79の先端開口部を開く状態をとらせ、負圧導入
室75aに三方ソレノイド弁81を介して大気が供給される
とき、開閉蓋65に第１図において実線で示される如く、
管状ブラケット79の先端開口部を閉じる状態をとらせ
る。

なお、上述の触媒溶液は、例えば、水とイソプロピルア
ルコルとが混合された溶液中に第２塩化銅（CuCl₂）を
所定量だけ溶解したものが用いられる。また、開閉蓋65
により管状ブラケット79の先端開口部を閉じるようにさ
れているのは、溶液噴射ノズル70が排気ガスによって腐
食してしまうこと等を回避するためである。

上述の構成に加えて本例では、三方ソレノイド弁51,61,
81及び電磁切換弁76の開閉制御及び切換制御、従って、
排気浄化用通路部24に対する排気導入制御とフォーム型
フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生制御を行う
べく、コントロールユニット100が備えられている。コ
ントロールユニット100には、アクセルペダルの開度あ
るいは燃料噴射ポンプにおける燃料調量用レバー（コン
トロールレバー）の開度を検出する負荷センサ90から得
られるエンジンの負荷状態をあらわす検出信号Sa,エン
ジンのクランクシャフトあるいは燃料噴射ポンプのポン
プシャフトの回転数を検出する回転数センサ96から得ら
れるエンジン回転数に応じた検出信号Sn,車両における
走行距離等の表示等を行うメータユニット92から得られ
る車両の総走行距離をあらわす検出信号Sr、及び、排気
浄化用通路部24におけるフォーム型フィルタ28より上流
側の空間部分29における圧力を検出する圧力センサ94か
ら得られる検出信号Spが供給される。

コントロールユニット100は、後述されるフォーム型フ
ィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生時以外は、検
出信号Saがエンジンの低負荷状態をあらわすときには、
三方ソレノイド弁51に制御信号Caを供給するとともに、
三方ソレノイド弁61への制御信号Cbの供給を停止し、検
出信号Saがエンジンの中負荷及び高負荷状態をあらわす
ときには、三方ソレノイド弁51への制御信号Caの供給を
停止するとともに、三方ソレノイド弁61に制御信号Cbを
供給する。

これにより、エンジンが低負荷状態にあるときには、三
方ソレノイド弁51がオン状態とされてダイアフラム式ア
クチュエータ44の負圧導入室44aに三方ソレノイド弁51
を介してバキュームポンプ48からの負圧が供給されると
ともに、三方ソレノイド弁61がオフ状態とされてダイア
フラム式アクチュエータ54の負圧導入室54aに三方ソレ
ノイド弁61を介して大気が供給され、この結果、第１図
において実線で示される如く、第１の排気案内路34が開
かれてバイパス通路部26の上流側開口部26aが閉じられ
るとともに、第２の排気案内路36が閉じられてバイパス
通路部26の中間部分26bが開かれる。従って、排気通路2
2の上流側部分に吹き出された排気ガスは、第１の排気
案内路34を通じて排気浄化用通路部24におけるフォーム
型フィルタ28より上流側の空間部分29に導入され、フォ
ーム型フィルタ28,空間部分32及びウォーム型フィルタ3
0を通過して排気通路22の下流側部分22Bに導かれ、その
後、外部に排出される。

斯かる低負荷状態においては、排気ガスの流速が比較的
小であるので、このとき排出される排気ガス中に比較的
多く含まれる柔らかくて着火し易い状態のカーボンを主
成分とするパティキュレートがフォーム型フィルタ28に
捕集され、そこに堆積する。この場合、パティキュレー
トの堆積量はフォーム型フィルタ28の上流側程多くな
る。

一方、エンジンが中負荷及び高負荷状態にあるときに
は、三方ソレノイド弁51がオフ状態とされて、ダイアフ
ラム式アクチュエータ44の負圧導入室44aに三方ソレノ
イド弁51を介して大気が供給されるとともに、三方ソレ
ノイド弁61がオン状態とされて、ダイアフラム式アクチ
ュエータ54の負圧導入室54aに三方ソレノイド弁61を介
してバキュームポンプ48からの負圧が供給され、この結
果、第１図において一点鎖線で示される如く、第１の排
気案内路34が閉じられてバイパス通路部26の上流側開口
部26aが開かれるとともに、第２の排気案内路36が開か
れてバイパス通路部26の中間部分26bが閉じられる。従
って、排気通路22の上流側部分22Aに吹き出された排気
ガスは、バイパス通路部26の上流側部分及び第２の排気
案内路36を通じて排気浄化用通路部24におけるフォーム
型フィルタ28とウォール型フィルタ30との間の空間部分
32に導入され、ウォール型フィルタ30を通過して排気通
路22の下流側部分22Bに導かれ、その後、外部に排出さ
れる。

斯かる中負荷及び高負荷状態においては、排気ガスの流
速が比較的大であるが、排気ガスはフォーム型フィルタ
28を通過することなくウォール型フィルタ30を介して外
部に排出されるので、フォーム型フィルタ28に捕集され
たパティキュレートが排気ガスに吹き飛ばされることが
回避されるとともに、そのとき、排気ガス中に比較的多
く含まれて着火しにくい状態のカーボンを主成分とする
パティキュレートが、捕集率の良いウォール型フィルタ
30に捕集されてそこに堆積する。

このようにして、車両の走行距離が増加するに伴い、フ
ォーム型フィルタ28には着火し易い状態のカーボンを主
成分とするパティキュレートが、また、ウォール型フィ
ルタ30には着火しにくい状態のカーボンを主成分とする
パティキュレートが、夫々、捕集されて堆積していく。
そして、斯かるパティキュレートの堆積量がある程度ま
で増大するとエンジンに対する排気ガスによる背圧が高
くなって、その作動状態に異常を来す虞があるので、フ
ォーム型フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生を
行う必要がある。

このため、コントロールユニット100は、検出信号Srが
あらわす車両の総走行距離に基づいて、前にフォーム型
フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生が行われた
とき（但し、車両の走行距離が零のときを含む）から車
両が所定距離、例えば、160km以上走行したことが検知
されるときには、パティキュレートの堆積量がある程度
まで増大していると判断してフォーム型フィルタ28及び
ウォール型フィルタ30の再生を行うべく、所定時間だけ
三方ソノレイド弁51及び61への制御信号Ca及びCbの供給
を停止するとともに、三方ソレノイド弁81及び電磁切換
弁76に夫々制御信号Cc及びCdを供給する。

これにより、所定時間だけ、第１及び第２の通路切換機
構41及び42が夫々第２の作動状態をとり、第１及び第２
の排気案内路34及び36がともに閉じられ、かつ、三方ソ
レノイド弁81がオン状態とされ、ダイアフラム式アクチ
ュエータ75の負圧導入室75aに三方ソレノイド弁81を介
してバキュームポンプ48から負圧が供給されるときに、
電磁切換弁76がオン状態とされてベーンポンプ78から圧
縮空気が溶液供給管72及び圧縮空気供給管74に供給され
る。この結果、排気ガスは排気通路22の上流側部分22A
からバイパス通路部26を通じて排気通路22の下流側部分
22Bに導かれ、その後、外部に排出される。斯かるとき
には、開閉蓋65が、第１図において一点鎖線で示される
如くに、管状ブラケット79の先端開口部を開いた状態と
されるとともに、タンク62内に貯留された触媒溶液が加
圧され、触媒溶液の一部が溶液供給管72を通じて溶液噴
射ノズル70の先端部側へ押し出されるとともに、圧縮空
気供給管74の先端部から吹き出される圧縮空気により吸
い出されて、微粒化された状態でフォーム型フィルタ28
に向けて噴射される。なお、このとき、第１及び第２の
排気案内路34及び36を閉じて排気ガスを排気浄化用通路
部24に導かないようにしているのは、排気ガスの脈動等
によってフォーム型フィルタ28に対する触媒溶液の供給
が阻害れることを防止するためである。

このようにして、触媒溶液が溶液噴射ノズル70から噴射
されると触媒溶液が、フォーム型フォルタ28の、特に、
パティキュレートの堆積量の多い上流側端面部に供給さ
れ、その上流側端面部に捕集されて堆積する着火し易い
状態のカーボンを主成分とするパティキュレートに触媒
溶液が被着され、パティキュレートがその触媒作用を受
けて一層着火し易い状態となる。斯かるとき、フォーム
型フィルタ28の温度、従って、そこに堆積するパティキ
ュレートの温度が高い場合には、斯かるパティキュレー
トが燃焼するが、パティキュレートの温度が低い場合に
は必ずしも燃焼するとは限らない。

そこで、コントロールユニット100は、所定時間だけ、
第１の通路切換機構41に制御信号Caを供給して第１の通
路切換機構41に第１の作動状態をとらせる。これによ
り、排気ガスが第１の排気案内路34を通じて排気浄化用
通路部24におけるフォーム型フィルタ28より上流側の空
間部分29に導入され、フォーム型フィルタ28,空間部分3
2,ウォール型フィルタ30及び排気通路22の下流側部分22
Bを介して外部に排出される。その際、排気ガスの熱に
より、触媒溶液による触媒作用を受けて極めて着火し易
い状態とされているフォーム型フィルタ28内のパティキ
ュレートが確実に燃焼せしめられる。

この場合、エンジンが低負荷状態にあって排気ガスの温
度が比較的低くても、フォーム型フィルタ28内のパティ
キュレートの一部は確実に着火し、フォーム型フィルタ
28全体にその火炎が伝播するので、フォーム型フィルタ
28内のパティキュレートの全部が確実に燃焼するものと
なる。このようにしてフォーム型フィルタ28内のパティ
キュレートが燃焼すると、その燃焼の熱により、ウォー
ル型フィルタ30に捕集されてそこに堆積する、着火しに
くいカーボンを主成分とするパティキュレートも、燃え
残りなく確実に燃焼せしめられる。

このようにされることにより、排気ガス中に含まれるパ
ティキュレートの捕集率を向上させることができるとと
もに、フォーム型フィルタ28及びウォール型フィルタ30
の再生を行うにあたって必要とされる触媒溶液の消費量
を少なくすることができて、フォーム型フィルタ28及び
ウォータ型フィルタ30の再生を効率よくしかも確実に行
うことができる。

なお、本例においてはコントロールユニット100が、フ
ォーム型フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生が
確実に行われたか否かを、メータユニット92,圧力セン
サ94及び回転数センサ96から得られる検出信号Sr,Sp及
びSnに基づいて判断し、フォーム型フィルタ28及びウォ
ール型フィルタ30の再生が確実に行われていないと判断
される場合には、再度、上述した如くの処理を行うよう
にされる。

上述の如くの制御を行うコントロールユニット100は、
例えば、マイクロコンピュータが用いられて構成される
が、斯かる場合におけるマイクロコンピュータが実行す
る排気浄化用通路部24に対する排気導入制御及びフォー
ム型フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生制御に
際してのプログラムの一例を第２図及び第３図のフロー
チャートを参照して説明する。

第２図は、排気導入制御ルーチンにおけるプログラムを
示し、このプログラムは、例えば、エンジンが始動され
たときスタートし、スタート後、プロセス101で後で述
べる再生制御ルーチンにおいて設定される再生判定フラ
ッグＦと、負荷センサ90から得られるエンジンの負荷状
態をあらわす検出信号Saとを取込み、続くディシジョン
103において、プロセス101で取込まれた再生判定フラッ
グＦが１（再生中）であるか否かを判断し、フラッグＦ
が１であると判断された場合には元に戻り、フラッグＦ
が１でない、従って、再生中でないと判断された場合に
はディシジョン104に進む。

ディシジョン104では、プロセス101で取込まれた検出信
号Saに基づいて、エンジンが低負荷状態にあるか否かを
判断し、低負荷状態であると判断された場合には、プロ
セス105において制御信号Caを三方ソレノイド弁51に供
給し、続くプロセス106において制御信号Cbの三方ソレ
ノイド弁61への供給を停止して元に戻る。これにより、
第１の排気案内路34が開かれるとともに、第２の排気案
内路36が閉じられ、排気ガスが第１の排気案内路34を通
じて排気浄化用通路部24におけるフォーム型フィルタ28
より上流側の空間部分29に導入されて、フォーム型フィ
ルタ28,空間部分32,ウォール型フィルタ30及び排気通路
22の下流側部分22Bを介して外部に排出される。

一方、ディシジョン104において低負荷状態でないと判
断された場合には、プロセス107において三方ソレノイ
ド弁51への制御信号Caの供給を停止し、続くプロセス10
8において、制御信号Cbを三方ソレノイド弁61に供給し
て元に戻る。これにより、第１の排気案内路34が閉じら
れるとともに、第２の排気案内路36が開かれ、排気ガス
が第２の排気案内路36を通じて排気浄化用通路部24にお
けるフォーム型フィルタ28とウォール型フィルタ30との
間の空間部分32に導入されて、ウォール型フィルタ30及
び排気通路22の下流側部分22Bを介して外部に排出され
る。

第３図は、再生制御ルーチンにおけるプログラムを示
し、このプログラムも、例えば、エンジンが始動された
ときスタートし、スタート後、プロセス110で、メータ
ユニット92から得られる車両の総走行距離Ｒをあらわす
検出信号Srを取込み、続くプロセス111において、プロ
セス110で取込まれた検出信号Srがあらわす車両の総走
行距離Ｒから、内蔵メモリに記憶された、前にフォーム
型フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生が行われ
たときにおける車両の総走行距離Ｒ′を減算することに
より、前に再生が行われたときからの車両の走行距離Ｌ
を算出する。

次に進むディシジョン112では、プロセス111で算出され
た走行距離Ｌが所定距離L₁、例えば、150km以上である
か否かを判断し、走行距離Ｌが所定距離L₁未満であると
判断された場合にはプロセス110に戻り、走行距離Ｌが
所定距離L₁以上であると判断された場合には、フォーム
型フィルタ28及びウォール型フィルタ30の再生を行う必
要があるので、続くプロセス113で総走行距離Ｒを前再
生時における総走行距離Ｒ′として内蔵メモリに記憶し
て総走行距離Ｒ′の更新を行い、さらに、プロセス114
で再生判定フラッグＦを１に設定した後、プロセス115
に進む。

プロセス115では、内蔵するタイマをセットして経過時
間Ｔの計測を開始し、続いてプロセス116〜プロセス119
において、順次、三方ソレノイド弁51への制御信号Caの
供給停止，三方ソレノイド弁61への制御信号Cbの供給停
止，三方ソレノイド弁81への制御信号Ccの供給、及び、
電磁切換弁76への制御信号Cdの供給を行う。これによ
り、第１及び第２の排気案内路34及び36が閉じられると
ともに、開閉蓋65が開状態とされ、溶液噴射ノズル70か
らフォーム型フィルタ28に向けて触媒溶液が噴射され
る。

次に、ディシジョン120において経過時間Ｔが所定時間T
₁以上となったか否かを判断し、経過時間Ｔが所定時間T
₁未満であると判断された場合にはプロセス116に戻り、
以下、プロセス116〜プロセス119を上述したと同様に、
経過時間Ｔが所定時間T₁以上となるまで繰り返し実行
し、経過時間Ｔが所定時間T₁以上となったと判断される
場合にはプロセス121に進む。

プロセス121では、三方ソレノイド弁81への制御信号Cc
の供給を停止し、続くプロセス122において電磁切換弁7
6への制御信号Cdの供給を停止した後、プロセス123にお
いて三方ソレノイド弁51に制御信号Caを供給する。次
に、ディシジョン124において、経過時間Ｔが所定時間T
₂以上となったか否かを判断し、経過時間Ｔが所定時間T
₂未満であると判断される場合には、経過時間Ｔが所定
時間T₂以上となるまでプロセス123を実行し、経過時間
Ｔが所定時間T₂以上となったと判断された後プロセス12
5に進む。これにより、開閉蓋65が閉状態とれるととも
に、触媒溶液の噴射が停止された状態で、排気浄化用通
路部24における空間部分29に排気ガスが導入されて、フ
ォーム型フィルタ28及びウォール型フィルタ30に捕集さ
れて堆積するパティキュレートが前述した如くに燃焼せ
しめられる。

そして、プロセス125では、タイマをリセットし、続く
プロセス126においてメータユニット92,回転数センサ96
及び圧力センサ94から得られる検出信号Sr,Sn及びSpを
取込み、ディシジョン127においてプロセス126で取り込
まれた検出信号Spがあらわす圧力Ｐ、即ち、排気ガスに
よるエンジンに対する背圧が、検出信号Sa及びSnがあら
わすエンジンの運転状態に応じて設定される許容圧力Px
以下であるか否かを判断し、圧力Ｐが許容圧力Px以下で
あると判断された場合には、フォーム型フィルタ28及び
ウォール型フィルタ30の再生が確実に行われたとしてプ
ロセス128に進み、再生判定フラッグＦを０にして元に
戻る。

また、ディシジョン127において、圧力Ｐが許容圧力Px
を越えると判断された場合には、フォーム型フィルタ28
及びウォール型フィルタ30の再生が不完全であるとして
プロセス115に戻り、プロセス115〜プロセス126を再度
実行する なお、上述の例においては、触媒溶液をフォーム型フィ
ルタ28に噴射供給する際、排気ガスを排気浄化用通路部
24には導入しないようにされているが、本発明に係るデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置は、必ずしもこのよう
にされる必要はなく、触媒溶液をフォーム型フィルタ28
に噴射供給する際、例えば、三方ソレノイド弁51に制御
信号Caに代えて所定のデューティを有するパルス信号を
供給することにより、第１の排気案内路34を半開状態に
し、排気ガスの一部を排気浄化用通路部24におけるフォ
ーム型フィルタ28より上流側部分に導くようにされても
よい。このようにされることにより、フォーム型フィル
タ28が比較的低い温度であってもパティキュレートを確
実に燃焼させることができる。

また、上述の例においては、フォーム型フィルタ28及び
ウォール型フィルタ30の再生を行う時期を、車両の走行
距離に基づいて検知するようにされているが、これに限
られることなく、例えば、車両の走行時間，エンジンの
運転時間，エンジンに対する排気ガスによる背圧，燃料
消費量、あるいは、フォーム型フィルタ28及びウォール
型フィルタ30に捕集されて堆積するパティキュートの電
気抵抗値等に基づいて検知するようにされてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係るディーゼル
エンジンの排気浄化装置においては、フォーム型フィル
タ及びウォール型フィルタを併用することにより、夫々
の利点を生かして欠点を相互に補い、かつ、エンジンの
負荷状態に応じて異なるものとされるパティキュレート
の特性を充分に活用するようになされるので、パティキ
ュレートの捕集率を向上させることができるとともに、
浄化用フィルタの再生を行うにあたって必要とされる、
燃焼補助手段における、燃料，電力及び触媒溶液等の消
費量を少なくすることができて、浄化用フィルタの再生
を効率よく、しかも、確実に行うことができることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装
置の一例を、それが適用されたディーゼルエンジンとと
もに示す概略構成図、第２図及び第３図は第１図に示さ
れる例のコントロールユニットにマイクロコンピュータ
が用いられた場合における、斯かるマイクロコンピュー
タが実行するプログラムの一例を示すフローチャートで
ある。 図中、22は排気通路、24は排気浄化用通路部、26はバイ
パス通路部、28はフォーム型フィルタ、30はウォール型
フィルタ、34及び36は第１及び第２の排気案内路、41及
び42は第１及び第２の通路切換機構、46及び56は切換開
閉弁、51及び61は三方ソレノイド弁、70は溶液噴射ノズ
ル、72は溶液供給管、74は圧縮空気供給管、100はコン
トロールユニットである。

フロントページの続き (72)発明者 中村 三郎 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 実公 平４−20974（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平３−29533（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平３−29532（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気ガスを流通させ
   る排気浄化用通路部と、上記排気ガス中に含まれるパテ
   ィキュレートを捕集すべく、上記排気浄化用通路部に、
   その上流側から下流側に順次配設されたフォーム型フィ
   ルタ及びウォール型フィルタと、上記排気ガスを上記排
   気浄化用通路部における上記フォーム型フィルタより上
   流側の部分に導く第１の排気案内路と、上記排気ガスを
   上記排気浄化用通路部における上記フォーム型フィルタ
   と上記ウォール型フィルタとの間の部分に導く第２の排
   気案内路と、上記エンジンの負荷状態を検出する負荷状
   態検出手段と、該負荷状態検出手段により検出される上
   記負荷状態が低負荷状態であるとき、上記第１の排気案
   内路に上記排気ガスを導き、上記中負荷及び高負荷状態
   であるとき、上記第２の排気案内路に上記排気ガスを導
   く制御を行う排気導入制御手段と、上記フォーム型フィ
   ルタに捕集されたパティキュレートの燃焼を容易にすべ
   く、上記排気浄化用通路部に関連して設けられた燃焼補
   助手段と、を具備して構成されるディーゼルエンジンの
   排気浄化装置。