JPH07224637A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】２段階再生方式を採用する排気ガス浄化装置に
おいて、装置規模の増加を回避し再生時間の延長を最小
限に抑止しつつ、給気流量の劣化に伴う再生終了後のフ
ィルタ温度の上昇を防止する。 【構成】本発明の２段階再生方式は、着火後の燃焼伝播
期間において、小給気流量にてパティキュレ−トをフィ
ルタの上流側端面から延焼させてフィルタの径方向中心
部下流側における燃焼を停滞させる。次の第１放冷期間
において、給気流量を増大させて全体にほぼ均一に加熱
された残部を一斉に再度急速燃焼させ、一気に燃え残り
のパティキュレ−トを焼却する。次の第２放冷期間にお
いて、更に給気流量を増大させる。この時、検出した給
気流量に応じて第２放冷期間の長さを制御し、給気流量
の変動によるフィルタ冷却効果の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排気中に含まれる微粒子成分（パティキュレ−ト）を捕
集し、再生する排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼルエンジン用の排気ガス
浄化装置におけるフィルタ再生では、例えば特開平４−
２５５５１８号公報に開示されるように、フィルタの再
生時上流側（以下、単に上流側ともいう）に配設したヒ
ータに通電するとともに、フィルタの上流側から空気を
供給し、フィルタに捕集されたパティキュレ−トをフィ
ルタの上流側より下流側へ順番に燃焼していく端面着火
延焼方式が主流である。

【０００３】上記公報では、初期にヒータへの通電と小
流量での給気を行ってまずパティキュレ−トを急速加熱
して着火し、その後、ヒータへの通電を遮断するととも
に大流量での給気を行ってパティキュレ−トを本格的に
延焼させている。また、従来のフィルタ再生において、
再生（パティキュレ−ト燃焼）が終了してヒータへの通
電を停止した後もフィルタ冷却のために給気を持続して
フィルタを冷却する放冷動作を実施することも公知であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来のフィルタ再生方式では、フィルタ各部のパティキ
ュレ−トを万遍なく燃焼することが難しく、特に、フィ
ルタ外周部下流側のパティキュレ−トの燃え残りを解消
することが困難であった。そして、フィルタの一部にこ
のような燃え残りが生じると、フィルタの圧力損失が再
生完了後も充分に低下せず、更に次回再生時のパティキ
ュレ−トの捕集密度がばらつくので、フィルタの局部的
温度上昇を生じ、最終的にフィルタが損傷する可能性が
ある。

【０００５】以下、本発明者らが実験などにより調べた
結果によると、フィルタの外周部下流側のパティキュレ
−トが燃え残るのは、基本的にフィルタの外周部の放熱
が大きいためにこの外周部における延焼速度が低いため
である。そこで外周部の温度上昇を図るために給気流量
を増加してフィルタが許容する温度範囲で発熱量を増大
すればよいと考えられるが、給気流量を単純に増加する
だけでは、外周部下流側の燃え残りを解消できないとい
うことがわかった。

【０００６】すなわち実験結果によれば、給気流量を増
加すると、外周部だけでなく径方向中心部においても酸
素が大量供給されて延焼速度がより一層増大してしま
う。その結果、図１３（ａ）に示すように、パティキュ
レ−トが焼却されたフィルタの径方向中心部を給気流が
素通りしてしまい、フィルタの下流側の外周部への給気
が増大せず、図１３（ｂ）に示すようにフィルタの外周
部下流側が従来と同様に燃え残ってしまう。更に、給気
流量を増大し過ぎれば温度の過昇によりフィルタやヒー
タが損傷してしまう。

【０００７】この問題を解決するために、本発明者ら
は、着火後、パティキュレ−トを上流側端面から下流側
へ延焼させる段階（燃焼伝播期間）において、給気流量
を絞ることにより、酸素、発熱量不足を生じさせてフィ
ルタの径方向中心部下流側における最終段階での延焼を
鎮静させ、その後、給気手段の給気流量を増大させて、
酸素を多量に供給し、フィルタの下流側のパティキュレ
−トを一気に燃焼させ（第１放冷期間）、その後、フィ
ルタを再度エンジン運転可能な温度まで冷却するため
に、すなわちエンジンよりの高温の排気ガスの流入によ
りフィルタが損傷しない温度までフィルタ温度を低下さ
せるために、フィルタを一定時間、冷却する放冷期間
（第２放冷期間）を設定する燃焼制御方式（以下、２段
階再生方式ともいう）を開発した。

【０００８】しかしながらこの方式によれば、以下の問
題が生じることがわかった。すなわち、給気手段として
通常用いられる容積圧縮式のエアポンプの経年劣化やエ
アポンプ配管（給気管）へのごみやパティキュレ−トな
どの詰まりにより、運転時間に応じてエアポンプ流量は
次第に低下していく。このため、エアポンプの初期性能
すなわち初期給気流量に基づいて、第２放冷期間の長さ
を設定すると、上記給気流量の劣化により第２放冷期間
終了後のフィルタ温度が上昇し、フィルタ寿命の低下や
フィルタ損傷を招く可能性があった。

【０００９】本発明者らは、この問題を解決するために
以下の方策をまず考えた。第１は、第２放冷期間の長さ
を上記給気流量の劣化を考えて余裕をもたせる案であ
る。しかしこの案は、毎回の再生時間が長くなってしま
う。第２は、給気流量センサにより検出した給気流量に
基づいてエアポンプをフィードバック制御する案であ
る。しかし、フィードバック制御するためには、劣化後
の最大給気流量が第２放冷期間の必要給気流量（再生時
間短縮のために可能な最大給気流量に設定することが好
ましい）より大きくなければならず、結局、エアポンプ
を予め大型化する必要があり、経済的に、装置構成上、
不利となる。また、高価でそれ自身の故障も予想される
フィードバック制御装置を必要とし、しかもこのフィー
ドバック制御装置の目標給気流量は各燃焼段階で種々変
更可能とする必要がある。また、給気流量が劣化してい
ない段階では、給気能力をわざわざ絞って用いることと
なり、むだが生じる。

【００１０】第３は、フィルタ下流に温度センサを設
け、フィルタ下流の温度が排気ガス流入可能な温度とな
るまでエアポンプを運転する案である。この方式は、フ
ィルタ下流に温度センサを必要とするという不利があ
る。また、この温度センサの故障も考慮する必要があ
る。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、２
段階再生方式を採用する排気ガス浄化装置において、装
置規模の増加を回避し再生時間の延長を最小限に抑止し
つつ、給気流量の劣化に伴う再生終了後のフィルタ温度
の上昇を防止可能な排気ガス浄化装置を提供することを
その課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、 ディ−ゼルエンジンの排気経路に配設されて前
記ディ−ゼルエンジンから排出されるパティキュレート
を補集するフィルタと、前記フィルタの上流側端面に配
設されて通電により前記パティキュレ−トを燃焼させる
電熱手段と、前記フィルタの再生時に前記フィルタに給
気する給気手段と、前記給気手段の給気流量を検出する
給気流量検出手段と、前記給気手段及び前記電熱手段に
通電して前記パティキュレ−トを前記フィルタの上流側
端面から延焼させるとともに前記フィルタの径方向中心
部下流側における燃焼を鎮静させる燃焼伝播期間と、そ
の後、前記給気手段の給気流量を増大させて前記フィル
タの下流側のパティキュレ−トを燃焼させる第１放冷期
間と、その後、更に前記給気手段の給気流量を増大させ
て前記フィルタを冷却する第２放冷期間とを設定する制
御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２放冷期間終
了前に前記給気流量検出手段により検出された前記給気
流量の所定の基準流量値よりの減少量に応じて前記第２
放冷期間を延長するものであることを特徴としている。

【００１２】給気手段は例えばモータ駆動の容積圧縮型
のエアポンプが採用されるが、必要な給気流量及び給気
圧力を有する他の給気装置を採用してもよい。燃焼伝播
期間の給気流量はフィルタの径方向中心部の下流部分に
おける延焼が鎮静するレベルとすることが好ましい。第
１放冷期間の給気流量は燃焼伝播期間の給気流量の２〜
５倍が好ましい。給気流量がこれより少ないと、第１放
冷期間が長くなり、かつフィルタの下流部分の径方向全
域にわたって全面的に燃焼を再開することが難しく、燃
焼のばらつきが生じてしまう。一方、給気流量がこれよ
り多いと、第１放冷期間におけるフィルタ温度上昇速度
が速すぎてフィルタの寿命を低下させる。

【００１３】第２放冷期間の給気流量は、急速なフィル
タ冷却のためにフィルタ損傷の生じないフィルタ温度下
降速度の範囲内で、最大給気流量、好ましくは給気手段
の無意味な大型化を回避するために給気手段の最大給気
流量、更に好適には第１放冷期間の給気流量の２〜５倍
が好ましい。好適な態様において、給気流量の所定の基
準流量値よりの減少量に応じて前記第２放冷期間を延長
するということは、例えば減少量が所定基準値を超過す
れば第２放冷期間を所定時間延長する（２段階の延
長）、又は上記所定基準値を複数設けて第２放冷期間を
多段階に延長する、又は減少量に応じて第２放冷期間を
正相関関数（例えば比例関係）に基づいて延長する無段
階の延長などが考えられる。

【００１４】好適な態様において、前記制御手段は、前
記第１放冷期間に、前記電熱手段への通電を停止する。
なお、第１放冷期間は、基本的には燃焼速度を再上昇さ
せる期間であるが、好適な実施例では通電を必要としな
いのでこの明細書では第１放冷期間と呼称する。すなわ
ち、第１放冷期間においては酸素供給量の増大だけで燃
焼が再度盛大とすることができる、電熱手段への通電遮
断により電力消費を節約することができる。

【００１５】好適な態様において、前記制御手段は、再
生開始後で前記第２放冷期間終了前に前記給気流量検出
手段により検出された前記給気流量の減少量に応じて前
記第２放冷期間を延長する。このようにすれば、検出時
期と第２放冷期間の延長時期との間のタイムラグが小さ
いので、その間の流量低下が無視できる。好適な態様に
おいて、前記制御手段は、前記第２放冷期間中に検出し
た前記給気流量に基づいて前記第２放冷期間の長さを決
定する。

【００１６】好適な態様において、前記制御手段は、前
記第２放冷期間の間に検出した前記給気流量が所定の最
低しきい値以下である場合に警報を出力する。このよう
にすれば、次回のフィルタ再生前に給気流量低下原因の
究明、修理が可能となる。

【００１７】

【作用及び発明の効果】まず、本発明の排気ガス浄化装
置に適用した２段階再生方式を説明する。着火後の燃焼
伝播期間において、小給気流量にてパティキュレ−トを
フィルタの上流側端面から延焼させてフィルタの径方向
中心部下流側における燃焼を鎮静させる。すなわち、小
給気流量の燃焼では酸素供給量が少なく発熱量が少ない
ので、外周部と径方向中心部との温度差や下流側への延
焼速度の差は小さく、その結果として燃焼がフィルタの
径方向中心部下流側に到達する段階で、外周部もかなり
下流側まで延焼させることができる。また、各部の延焼
速度が遅いので、径方向中心部下流側の燃焼がフィルタ
の下流部端面に到達する前に、各部の熱が外周部下流側
へ伝達されて、外周部下流側が着火しないものの充分に
加熱される。

【００１８】逆に、径方向中心部下流側の燃焼領域の熱
は周囲への伝熱により低下し、この部位の延焼速度が低
下する。更に、径方向中心部下流側に到達する前に給気
中の酸素の一部又はほとんどはパティキュレ−ト燃焼に
より消費されてしまい、径方向中心部下流側での燃焼が
抑制される。これらの理由により、この燃焼伝播期間に
おいて、小給気流量での燃焼伝播によりフィルタの径方
向中心部下流側における燃焼を鎮静させつつ、外周部の
下流側への延焼を進行させることができる。

【００１９】次の第１放冷期間において、給気流量を増
大させると、フィルタ各部の延焼速度がそれぞれ増加す
るが、フィルタがセラミックからなるにもかかわらず燃
焼伝播期間の緩慢な燃焼により外周部下流側は充分に加
熱されており、この外周部下流側でも充分に燃焼が進行
し、燃え残りが生じない。なお、外周部下流側の燃焼が
完了する前に、径方向中心部下流側の燃焼伝播面は下流
部端面に達するが、この時までに外周部下流側での燃焼
が充分強化されており、径方向中心部での給気の吹き抜
けにより外周部下流側での燃焼が抑制されることは無
い。

【００２０】次の第２放冷期間において、給気流量を増
大させる。なお、この第２放冷期間の給気流量は好まし
くは給気手段の最大給気流量とされる。このようにすれ
ば、第１放冷期間における給気流量増加により上昇した
フィルタ温度は許容温度低下速度範囲内で急速に冷却さ
れ、素早く次のエンジン運転による排気ガス流入が可能
となる。

【００２１】すなわち、本発明では、燃焼伝播期間にお
いて小給気流量により径方向中心部下流側の燃焼を鎮静
させるとともに外周部下流側のパティキュレ−トを充分
に加熱しておき、第１放冷期間において大給気流量で残
ったパティキュレ−トを良好に燃焼し、その後の第２放
冷期間において更に大給気流量で素早くエンジン再生可
能とする。

【００２２】このようにすれば、最初からずっと大給気
流量で燃焼する場合における径方向中心部下流側の上記
吹き抜けやフィルタ及びヒータの温度過昇といった問題
を解決し、最初からずっと小給気流量で燃焼する場合に
おける径方向中心部下流側での延焼速度の低下や再生所
要時間の長大化といった問題を解決し、良好なフィルタ
再生、特に、フィルタの外周部下流側のパティキュレ−
トの燃え残りを大幅に低減できるという優れた効果を奏
することができる。

【００２３】特に本発明では、第２放冷期間の初期又は
それまでの再生期間中に給気流量の減少を検出し、その
減少量に応じて第２放冷期間を延長する。このようにす
れば、第２放冷期間を常に最短に保持することができ、
再生必要時間の短縮が可能となる。また、オープンルー
プ制御であり、フィードバック制御系に比べて制御が簡
単となり、信頼性に優れる。

【００２４】なお、給気流量検出手段自体は、パティキ
ュレ−ト捕集量の推定のために、排気ガス浄化装置に配
設したものを用いれば、装置構成の増加を回避すること
ができる。好適な態様において、制御手段は、第２放冷
期間の初期に検出した給気流量が所定の最低しきい値以
下である場合に警報を出力する。このようにすれば、給
気流量の異常減少を警報することにより、次回の再生ま
でに修理することにより給気流量の回復が可能となる。

【００２５】

【実施例】

（実施例１）本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を図
１に示す。この排気ガス浄化装置は両端密閉のフィルタ
収容ケース１を有し、フィルタ収容ケース１内にはその
上流側から下流側へ、排気圧検出用の上流側圧力センサ
７、温度センサ６、ヒータ（本発明でいう電熱手段）１
１、フィルタ２、フィルタ下流圧力検出用の下流側圧力
センサ１７が順番に配置されている。フィルタ収容ケー
ス１の上流側の端壁にはディーゼルエンジン２０の排気
管３が配設されており、排気管３の途中から送気管１０
が分岐されている。送気管１０は電磁弁１４を通じて給
気用のブロワ（本発明でいう給気手段、エアポンプでも
よい）１３の出口に連結され、給気用のブロワ１３の入
口は空気流量センサ（本発明でいう給気流量検出手段）
１５を通じて外部に開口している。

【００２６】一方、上記したヒータ１１、ブロワ１３を
駆動するモータＭ及び電磁弁１４はコントローラ（制御
手段）８により駆動制御され、また、ディーゼルエンジ
ン２０に装着された回転数センサ１８の出力信号はコン
トローラ（本発明でいう制御手段）８に出力される。コ
ントローラ８はＡ／Ｄコンバータ内蔵マイコン（図示せ
ず）を具備しており、スイッチ５５、５６を開閉制御し
てヒータ１１、ブロワ１３及び電磁弁１４を制御すると
ともに、異常発生時に異常警報ランプ９を点灯する（異
常信号を出力する）。なお、コントローラ８は、空気流
量センサ１５の信号に基づいてブロワ駆動モータＭに印
加する電圧をデューティ比制御（フィードバック制御）
により、ブロワ１３の給気流量を目標レベルに精密制御
している。

【００２７】５は給電装置であって、商用地上電源（図
示せず）に接続されるプラグ５１、降圧トランス５２、
全波整流器５３からなり、全波整流器５３から出力され
る直流電圧が半導体電力スイッチ５５、５６を通じてヒ
ータ１１及びブロワ駆動モータＭに供給される。フィル
タ２はハニカムセラミックフィルタ（日本碍子ｋｋ製、
直径５．６６インチ×長さ６インチ）であって、多孔性
コ−ジェライトを素材として円柱形状に焼成されて膨張
性セラミックマットを介して上記ケース１に支持されて
いる。フィルタ２はその両端面を貫通する多数の通気孔
を有し、隣接する通気孔の一方は上流端で封栓され、そ
の他方は下流端で封栓されている。排気ガスは隣接する
通気孔間の多孔性隔壁を透過し、パティキュレ−トだけ
が通気孔内に捕集される。フィルタ２の両端面はケース
１の両端面に所定距離を隔てて対面している。

【００２８】ヒータ３はカンタル線を素材とする電熱抵
抗線からなり、フィルタ２の再生時上流側に当たる端面
に沿って配設されている。以下、この装置の動作を説明
する。 （パティキュレ−ト捕集動作）ディ−ゼルエンジン２０
から排出された排気ガスは排気管３を通じてケース１内
に導入され、排気ガス中のパティキュレ−トはフィルタ
２で捕集され、浄化された排気ガスは尾管４から外部に
排出される。

【００２９】（フィルタ再生動作）次に、このフィルタ
２の再生動作を図２〜図３のフローチャートに従って説
明する。なお、この装置ではフィルタ再生動作をエンジ
ン停止期間に外部電源から受電して手動操作による起動
により開始するものとする。まず、エンジン運転中に実
施されるフィルタ再生判別ルーチン（ステップ１００〜
１１１）及びエンジン停止中に実施されるフィルタ再生
実行ルーチン（ステップ１１２〜１１６）からなるフィ
ルタ再生ルーチンを図２に示す。

【００３０】まず、エンジン２０の起動とともにフィル
タ再生判別ルーチンがスタートされ、ステップ１００に
て、圧力センサ７、１７が検出する排気圧力Ｐ１，Ｐ２
と、回転数センサ１８が検出するエンジン回転数ｎと、
温度センサ６が検出する排気ガス温度Ｔに基づいて記憶
マップからパティキュレ−ト捕集量Ｇをサーチする。次
に、ステップ１０８にて、サーチしたパティキュレ−ト
捕集量Ｇが所定のしきい値Ｇｔを超過したかどうかを調
べ、超過しなければステップ１００にリターンし、超過
したらステップ１１１に進む。

【００３１】ステップ１１１では、フィルタ再生を指令
するランプ９１を点灯して、ルーチンを終了する。その
後、運転者がフィルタ再生を指令するランプ９１の点灯
を視認し、エンジン停止状態にて再生スイッチ（図示せ
ず）をオンすると、上記フィルタ再生実行ルーチンが開
始される。

【００３２】このルーチンでは、まずステップ１１２に
てブロワ１３を起動するとともに電磁弁１４を開き、次
に、内蔵のタイマーを起動し（１１４）、タイマー制御
サブルーチンを実行して再生動作を行い（１１６）、再
生を終了する（１１８）。上記したタイマー制御サブル
ーチンについて図３を参照しつつ以下に説明する。

【００３３】このサブルーチンは、タイマーに基づいて
通電、給気流量制御を行うものであり、以下、前期放冷
期間、予熱期間、着火期間、燃焼伝播期間、後期放冷期
間の順に制御動作を実行する。なお、後期放冷期間は第
１放冷期間と第２放冷期間とからなる。 （前期放冷期間）まずステップ１１６１にて、ブロワ１
３へ通電して給気流量を１５０リットル／分と大きく設
定し、１分間送風し、フィルタ２やヒータ１１を常温に
まで冷却する。これは、エンジン排気ガスなどによる加
熱でフィルタ２やヒータ１１の初期温度がばらつくと、
着火時期や最高温度がばらついてしまうから、予熱開始
前にそれらの温度を所定レベルに収束させるためであ
る。 （予熱期間）次のステップ１１６２にて、ヒータ１１へ
０．５５ＫＷの電力を給電し、ブロワ１３の給気流量を
９０リットル／分のままとし、１１分間継続する（１１
６３）。この大給気流量の送風によりフィルタ２の各部
は２００〜３００℃に均一に予熱される。 （着火・燃焼伝播期間）次のステップ１１６４にて、ヒ
ータ１１への給電電力を１．３ＫＷに増大し、かつ、ブ
ロワ１３の給気流量を１５リットル／分に大幅削減し、
２５分間継続する（１１６５）。この加熱電力増大、給
気流量低減によりフィルタ２の前端面のパティキュレ−
トの温度が急上昇し、着火する。なお、給気流量低減は
給気温度やそれに触れるフィルタ上流側端部の温度を急
速上昇させ、これによりフィルタ上流側端面のパティキ
ュレ−トに着火される。そして、フィルタ２の上流側端
面から下流方向へ燃焼が進行する。

【００３４】ただ、この実施例では、給気流量が少ない
ためにパティキュレ−ト燃焼に伴う発熱量はそれほど大
きくなく、かつ、いわゆる風圧が弱く酸素濃度が低下す
るので気流方向へ延焼しにくくなり、更に、燃焼がフィ
ルタ２の下流側へ進むにつれて熱収支が放熱側に傾くた
めに温度が低下し、フィルタ２の径方向中心部下流側で
は燃焼持続温度（約６００℃）以下となって燃焼が鎮静
する。この燃焼の鎮静により、従来のようにフィルタ２
の径方向中心部が下流側端面まで燃焼が進み、空気抵抗
が減少して給気流量が径方向中心部を素通りすることが
防止される。そのため、フィルタ２の径方向中間部の中
流部は酸素の供給により下流部直前まで充分に燃焼を持
続し、また、フィルタ２の外周部上流側も同様の理由で
その中流部直前まで燃焼を持続する。

【００３５】すなわち、この燃焼伝播モードによれば、
フィルタ２の径方向中心部下流側がフィルタ２の下流側
端面まで燃焼し尽くしてフィルタ２の径方向中心部の空
気抵抗が低下し、給気流量が径方向中心部を素通りする
ことにより、径方向中間部及び外周部に充分な酸素が供
給されずに、延焼が遅滞するのを防ぐことができる。な
お、この時の最高温度がパティキュレ−ト捕集量が８．
６グラムの場合に９００℃となるように、給気流量やヒ
ータ通電電力が設定されている。 （後期放冷期間） （第１放冷期間）次のステップ１１６８にて、ヒータ１
１への給電電力を停止するとともにブロワ１３の給気流
量を５０リットル／分に増大し、７分間継続する（１１
６９）。

【００３６】このように給気流量を大幅に増大すると、
酸素供給量の増大、特に径方向中心部下流側への酸素供
給量の増大により、径方向中心部下流側にて燃焼が再開
され、また、径方向中間部下流側や外周部中流、下流側
での燃焼も加速され、急速かつ各部均一に再生が行われ
る。 （第２放冷期間）次のステップ１１７０にてブロワ１３
の給気流量を１５０リットル／分に増大した後、第２放
冷期間の長さＴ２を決定するサブルーチンを実施する
（１１７１）。このサブルーチンを図４で説明する。

【００３７】まず、ステップ１１７０から１分経過する
まで待機し（１１７１０）、経過したら空気流量センサ
１５から空気流量（給気流量）Ｑを検出する（１１７１
２）。次に、検出した空気流量（給気流量）Ｑが最小流
量値Ｑｍｉｎ（ここではブロワ１３の初期最大流量１５
０リットル／分より５リットル／分低下した値）より大
きいかどうかを調べ（１１７１４）、大きければ検出空
気流量Ｑに応じて第２放冷期間Ｔ２を算出し（１１７１
６）、ステップ１１７２に進む。

【００３８】詳しく説明すれば、ステップ１１７１６で
は検出した空気流量Ｑ×第２放冷期間Ｔ２が一定値（こ
こでは４５０リットル・分）となるように第２放冷期間
Ｔ２を決定する。なお、他に、フィルタの所定位置（こ
こでは後述するＦ点）の温度が所定の第１値（ここでは
６００℃）より所定の第２値（ここでは４００℃）まで
低下するのに要する時間Ｔ２と空気流量Ｑの変化との関
係を予め調べてテーブルとして内蔵のメモリに格納して
おき、空気流量Ｑの変化に応じて時間Ｔ２をサーチして
求めてもよい。

【００３９】一方、ステップ１１７１４において、検出
した空気流量ＱがＱｍｉｎ以下であれば、警報を出力し
てステップ１１７２へ進む。ステップ１１７２では、第
２放冷期間Ｔ２がステップ１１７１６で算出された値に
なるまで待機し、なったらブロワ１３をオフし、続いて
電磁弁１４を閉じ、再生が終了する。。

【００４０】以上説明したように、この実施例では、第
２放冷期間において給気流量を最大流量に増大してフィ
ルタなどを急速冷却することにより、第１放冷期間に高
温となったフィルタ２やヒータ１１が高温環境下に長く
放置されてシール部材などが劣化するのを抑止すること
ができる他、再生所要時間を短縮して次回のエンジン始
動を早期に可能とすることもできる。

【００４１】実験結果を図５〜図１３に示す。この実験
に用いたフィルタ２は直径１４４ｍｍ、全長１５２ｍｍ
であり、中心から半径２０ｍｍの部分を径方向中心部測
温点（Ｄ，Ｅ，Ｆ）とし、中心から半径４０ｍｍの部分
を径方向中間部測温点（Ｇ，Ｈ，Ｉ）とし、中心から半
径６０ｍｍの部分を外周部測温点（Ａ，Ｂ，Ｃ）とし
た。また、上流側端面から１２ｍｍの部分を上流側測温
点（Ａ，Ｄ，Ｇ）とし、上流側端面から７７ｍｍの部分
を中流側測温点（Ｂ，Ｅ，Ｈ）とし、下流側端面から１
５ｍｍの部分を下流側測温点（Ｃ，Ｆ，Ｉ）として、合
計９ポイントの測温点の温度を再生期間中、測定した
（図５〜図６）。

【００４２】この実験において、パティキュレ−ト捕集
量は約８．６ｇ／リットルであり、給気流量パターン及
び通電電力パターンは上述の通りである。図７に径方向
中心部の温度変化を示し、図８に径方向中間部の温度変
化を示し、図９に外周部の温度変化を示す。図７のＫ点
は、径方向中心部下流側が一部燃焼した後、温度を低下
して燃焼が鎮静した状態を示している。

【００４３】図８は、燃焼伝播モード中、径方向中間部
の中流部が燃焼し尽くしていることを示している。図９
は、燃焼伝播モード中、外周部の上流部が大体燃焼した
ことを示している。図１０に、本実施例におけるフィル
タ各部最高温度及び再生率（燃え残り量／捕集量）×１
００）と捕集量との関係を示す。捕集量１０ｇ／ｌまで
は、フィルタ許容温度１０００℃以下となって再生でき
ることがわかる。

【００４４】図１１に、従来の一定給気流量再生方式
（給気流量は６０リットル／分で一定とした他は上記と
同じ条件で実験した）におけるフィルタ各部最高温度及
び再生率と捕集量との関係を示す。捕集量１０ｇ／ｌで
はフィルタ許容温度は１０００℃を超え、フィルタ２が
損傷する危険が生じる。すなわち、図１１の従来の一定
給気流量再生方式では、下流部での延焼停止を回避する
ために必要なレベル以上の一定給気流量（３０リットル
／分）で、送風するため、少し捕集量が多いと、燃焼が
盛んな燃焼伝播期間にフィルタ２の温度が一気に上昇し
てしまい、フィルタ２の最高許容温度を突破してしまう
ものと考えられる。このような問題も本実施例の燃焼方
式を採用することにより解決される。

【００４５】図１２は上記した燃焼伝播期間及び後期放
冷期間におけるフィルタ２の内部のパティキュレ−ト燃
え残り状態を示す模式断面図であり、図１３は従来の一
定給気流量再生方式における燃焼伝播期間及び後期放冷
期間におけるフィルタ２の内部のパティキュレ−ト燃え
残り状態を示す模式断面図である。図１２及び図１３か
ら両燃焼方式の差異が明白となる。

【００４６】なお、上記した実施例では、電熱手段はフ
ィルタ２の上流側端面近傍に配設したヒータ１１により
構成したが、それに加えてフィルタ２の外周に巻装する
外周ヒータを追加すれば、更に燃え残りを低減して再生
率を向上することができる。また、上記した実施例で
は、後期放冷期間（本発明でいう放冷期間）において、
第１放冷モードから第２放冷モードへと段階的に給気流
量を増加したが、連続的に増加してもよいことは当然で
ある。

【００４７】更に、上記した実施例では、燃焼伝播期間
においてもヒータ１１に通電して給気及びフィルタ端面
の加熱を行いつつ、給気流量を削減しているので、特に
ヒータ１１に近いフィルタ２の外周部の上流部や中流部
での燃焼伝播面における延焼速度が加速され、逆にフィ
ルタ２の径方向中心部下流側での燃焼伝播面における延
焼速度はほとんど加速されず、両燃焼伝播面の延焼速度
の差を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を示すブ
ロック図、

【図２】その再生動作を示すフローチャート、

【図３】その再生動作を示すフローチャート、

【図４】その再生動作を示すフローチャート、

【図５】実験に用いたフィルタにおける測温点を示す説
明図、

【図６】実験に用いたフィルタにおける測温点を示す説
明図、

【図７】フィルタの径方向中心部における温度変化を示
す図、

【図８】フィルタの径方向中間部における温度変化を示
す図、

【図９】フィルタの外周部における温度変化を示す図、

【図１０】本実施例における捕集量とフィルタ最高温度
と再生率との関係を示す特性図、

【図１１】従来における捕集量とフィルタ最高温度と再
生率との関係を示す特性図、

【図１２】本実施例におけるパティキュレ−ト燃焼状態
を示す状態図、

【図１３】従来におけるパティキュレ−ト燃焼状態を示
す状態図。

【符号の説明】

２はフィルタ、６は温度センサ、７、１７は圧力セン
サ、８はコントローラ（制御手段）、１１はヒータ（電
熱手段）、１３はブロワ（給気手段）、１５は空気流量
センサ（給気流量検出手段）、１８は回転数センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディ−ゼルエンジンの排気経路に配設され
   て前記ディ−ゼルエンジンから排出されるパティキュレ
   ートを補集するフィルタと、 前記フィルタの上流側端面に配設されて通電により前記
   パティキュレ−トを燃焼させる電熱手段と、 前記フィルタの再生時に前記フィルタに給気する給気手
   段と、 前記給気手段の給気流量を検出する給気流量検出手段
   と、 前記給気手段及び前記電熱手段に通電して前記パティキ
   ュレ−トを前記フィルタの上流側端面から延焼させると
   ともに前記フィルタの径方向中心部下流側における燃焼
   を鎮静させる燃焼伝播期間と、その後、前記給気手段の
   給気流量を増大させて前記フィルタの下流側のパティキ
   ュレ−トを燃焼させる第１放冷期間と、その後、更に前
   記給気手段の給気流量を増大させて前記フィルタを冷却
   する第２放冷期間とを設定する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記第２放冷期間終了前に前記給気流
   量検出手段により検出された前記給気流量の所定の基準
   流量値よりの減少量に応じて前記第２放冷期間を延長す
   るものであることを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記第２放冷期間の間に
   検出した前記給気流量が所定の最低しきい値以下である
   場合に警報を出力する請求項１記載の排気ガス浄化装
   置。