JPH07279645A - 内燃機関の排気微粒子浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気微粒子浄化装置

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JPH07279645A
JPH07279645A JP6065069A JP6506994A JPH07279645A JP H07279645 A JPH07279645 A JP H07279645A JP 6065069 A JP6065069 A JP 6065069A JP 6506994 A JP6506994 A JP 6506994A JP H07279645 A JPH07279645 A JP H07279645A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の圧縮行程における通常の燃料噴射
と、触媒付きフィルタの再生のための膨張行程における
燃料噴射を独立に最適制御する。 【構成】 プランジャ２６が長いストロークを有してお
り、その上昇により吸入孔３０が閉塞されてから連通孔
２８と連通するまでのポンプ室２７ａの燃料の加圧によ
り、圧縮行程の終期にある機関のシリンダ４１内へ通常
の燃料噴射が行われる。プランジャが更に上昇すると吸
入孔３０が再び閉塞されてポンプ室が加圧され、連通孔
２９が吸入孔３０と連通するまでの間、膨張行程にある
機関のシリンダ４１内へ再び燃料噴射が行われる。追加
燃料は排気ガス中で燃焼して排気管路の触媒付きフィル
タを加熱して担持された触媒を活性化させる。以後は膨
張行程における追加噴射燃料が触媒によって酸化され、
その反応熱によってフィルタに堆積している微粒子を加
熱し、燃焼させてフィルタを再生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばディーゼルエン
ジンのように、カーボン粒子を主とする微粒子（パティ
キュレート）を含む排気ガスを排出する内燃機関の排気
管路中に設けられ、排気ガス中の微粒子をフィルタによ
って捕集すると共に、捕集した微粒子を焼却してフィル
タの捕集能力を再生する機能を有する内燃機関用の排気
微粒子浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガス中には
「ディーゼルパティキュレート」と呼ばれるカーボン粒
子を主とする微粒子が含まれており、「ディーゼル黒
煙」の原因物質ともなっているので、その微粒子を除去
して排気ガスを浄化するために、排気ガスを濾過して微
粒子を捕集するための、多孔質で通気性の良い耐熱性の
フィルタを排気管路中に設けることが行われている。微
粒子捕集用のフィルタの材料としては一般に多孔性のセ
ラミックスがよく用いられている。
【０００３】このようなフィルタによって排気ガスを濾
過して微粒子の捕集を続けると、フィルタには捕集され
た微粒子が徐々に堆積してフィルタの通気性が低下し、
排気ガスの通過抵抗が大きくなるから、それによって機
関の背圧が高くなって機関の性能が低下するので、フィ
ルタ上に捕集されて堆積した微粒子を時々何らかの手段
によって除去しなければならない。
【０００４】堆積した微粒子を除去するための手段とし
ては、一般的にはフィルタの上流側の端面の全域にわた
って取り付けられた電気ヒータに通電するとか、フィル
タに軽油バーナを付設して、バーナの発生する火焔をフ
ィルタに当ててフィルタの一部を加熱し、微粒子の着火
温度である約６５０°Ｃ以上の高温まで温度上昇させる
ことによって、堆積した微粒子を燃焼させる方法が考え
られているが、これらの方法には大量の電力を消費する
とか、システム構成が複雑になって大型化するというよ
うな難点がある。
【０００５】また、別の手段を備える従来技術を図２２
に示す。この図において１は４気筒のディーゼルエンジ
ンであって、その各シリンダには、燃料ポンプ２によっ
て加圧された燃料が燃料ライン３とノズル４を介して供
給されるようになっている。各シリンダから排出される
排気ガスは、共通の排気管路５を通って排気微粒子浄化
装置１０内に収容された微粒子捕集用のフィルタ６内へ
流入し、濾過されて排気管７から大気中へ放出される。
フィルタ６の再生の時期は、その前後の差圧を検出する
差圧センサ１５の信号を制御装置９に入力することによ
って判定する。ディーゼルエンジン１の吸気通路には吸
気絞り弁１８が設けられ、制御装置９の制御信号によっ
て吸気量を絞ることができる。
【０００６】図２２に示す従来例において、差圧センサ
１５が検出するフィルタ６の前後の差圧が所定値に達し
てフィルタの再生が必要になった時に、制御装置９は制
御信号を出力して吸気絞り弁１８の開度を小さくする。
それによってディーゼルエンジン１の排気ガスの温度が
上昇するので、フィルタ６に堆積している微粒子の温度
が上昇して着火温度に到達し、微粒子は燃焼して除去さ
れる。このように、排気ガスの温度を上昇させる方法
は、吸気を絞る方法の他にもノズル４からの燃料噴射の
時期を遅延させる方法等が提案されている。
【０００７】しかしながら、吸気絞りを用いる図２２の
ような方法は、限られた運転条件においてのみ利用が可
能であって、どのような運転条件においても排気ガスの
温度を上昇させることができる訳ではない。従って、運
転条件によってはフィルタ６の再生に失敗することがあ
り得るし、排気ガスの温度を十分に上昇させるには吸気
絞り弁１８をかなりの程度に絞る必要があるので、それ
によってディーゼルエンジン１の出力が低下するという
問題もある。また、制御装置９によってノズル４の燃料
の噴射時期を遅延させる方法は、やはりディーゼルエン
ジン１の出力が低下するという問題を有する他に、排気
ガスのエミッションが悪化するという問題をも有する。
【０００８】そこで、これらに代わるものとして、微粒
子捕集用のフィルタが通常の触媒コンバータの触媒担体
と同様に多孔質で耐熱性の無機質材料からなっているの
と、それが排気管路中に置かれるものであることから、
フィルタに微粒子濾過機能だけでなく触媒の担体として
の役割を与えて、フィルタ自体に触媒をコーティングし
て担持させると共に、排気ガス中に追加の燃料を噴射し
て、その燃料をフィルタに担持された触媒によって酸化
させることにより、その際に発生する酸化反応熱によっ
て、フィルタに捕集された微粒子の温度を着火温度以上
に高めて焼却する方法が提案されている。（特開昭５８
−３８３１１号公報参照。）
【０００９】この従来技術を含む内燃機関の排気微粒子
浄化装置の全体構成の例を図２３によって説明する。デ
ィーゼルエンジン１は＃１から＃４までの４つのシリン
ダを備えている４気筒のものであって、各シリンダは燃
料ポンプ２からそれぞれ燃料ライン３（＃１および＃３
シリンダの３ａおよび３ｃのみを表示）とノズル４（ノ
ズル４ａ，４ｃのみを表示）を介して加圧された燃料の
供給を受ける。各シリンダから排出される排気ガスは、
共通の排気管路５を通って触媒式粒子状物質フィルタ
（触媒付きフィルタ）１４内へ流入し、濾過されて排気
管７から大気中へ放出される。
【００１０】前記特開昭５８−３８３１１号公報に記載
された従来技術の場合、例えば＃３のシリンダの燃料ラ
イン３ｃから＃１のシリンダの燃料ライン３ａに向かう
燃料の流れだけを許すように、電磁操作可能なチェック
バルブ８がそれらの燃料ライン３ａ，３ｃの間に設けら
れており、制御装置９が制御信号を発した時にチェック
バルブ８が前記のような方向の燃料の流れを許すように
開弁し、それ以外の時期においては閉弁状態を維持する
ようになっている。
【００１１】＃３のシリンダと＃１のシリンダは、前者
のピストンが上死点にある時に後者のピストンが下死点
にあるように位相がずれた関係になっているから、前者
が圧縮行程の終期にある時には、後者は膨張行程の終期
にある。従って、その時期に制御装置９によってチェッ
クバルブ８を開弁させると、＃３のシリンダにはノズル
４ｃから通常の燃料噴射が行われると共に、＃１のシリ
ンダには通常は燃料が供給されない膨張行程の終期にノ
ズル４ａから追加の燃料噴射が行われることになり、ノ
ズル４ａから追加噴射された燃料が排気ガスに混入して
排気管路５から触媒式粒子状物質フィルタ１４へ供給さ
れ、フィルタ１４に担持された触媒によって酸化されて
発熱し、フィルタ１４上に堆積している微粒子を着火温
度（約６５０°Ｃ）以上に加熱して着火、燃焼させる。
【００１２】前述の従来技術は、簡単で小型のシステム
構成を可能にするという利点を有するが、触媒を利用す
るものであるから、膨張行程の終期に排気ガス中へ追加
の燃料噴射を行っても、フィルタに担持された触媒の温
度が触媒の活性化する温度である約２５０°Ｃ以上にな
っていなければ、追加された燃料の触媒による酸化反応
は行われない。膨張行程の終期においては、機関のシリ
ンダ内や排気管路における燃焼ガス或いは排気ガスの温
度は低下しており、そこに噴射された追加燃料が直ちに
着火する可能性は低いし、それは活性化していない触媒
においても酸化されないため、追加の燃料はそのまま排
気管７から大気中に放出されて、却ってエミッションを
悪化させることになる。
【００１３】例えば軽負荷運転時においては、圧縮行程
における通常の燃料噴射量が少ないために、それに従属
して膨張行程における燃料噴射量も小さくなり、排気ガ
スの温度が触媒活性化温度（約２５０°Ｃ）よりも低く
なることがあるので、そのような運転条件ではフィルタ
１４の触媒を活性化させることができず、前述のような
エミッション悪化の問題が起こる。そこで、排気ガスの
温度が触媒活性化温度よりも低くなるような運転条件下
では、何らかの手段によって触媒の温度を触媒活性化温
度以上に高める必要がある。
【００１４】触媒の温度が低い時にそれを触媒活性化温
度以上に高める手段の一つとして、通常の燃料噴射とは
別に、膨張行程において燃料を追加噴射するという方法
が考えられるが、膨張行程において行う追加噴射には最
適の時期や最適の噴射量があって、それから外れると噴
射された燃料が燃焼せずに触媒に供給され、触媒に対す
る十分な昇温効果が得られないだけでなく、追加供給さ
れても燃焼しなかった燃料は、活性化していない触媒に
よっては酸化されないので、そのまま大気中に放出され
て却ってエミッションを悪化させる恐れが多分にある。
【００１５】更に、この従来技術においては、図２３に
示したように、２つのシリンダの燃料ライン３の間にチ
ェックバルブ８によるバイパス通路を設けているが、こ
のような構成では、＃４のシリンダにおける追加の噴射
の時期は、＃２のシリンダに対する通常の噴射時期と同
期しているので、＃４シリンダの膨張行程の終期に限ら
れているし、追加の噴射量も＃２シリンダに対する通常
の噴射量に対して一定の割合に限られるというように、
通常の噴射量に従属して決まる量であって、それを自由
に変えることができないから、膨張行程における追加の
燃料噴射について噴射時期や噴射量を自由に選ぶことが
できない。従って、最適の時期に最適の量を噴射するこ
とができないから、前述のように却ってエミッションが
悪化する場合が生じる。
【００１６】また、この方法が先に述べた吸気を絞る方
法と併用される場合や、高負荷運転の場合には、膨張行
程における燃料噴射量が大きくなるために触媒付きフィ
ルタ１４の温度が過度に上昇し、触媒の劣化やクラック
（ひび割れ）、溶損等を生じる恐れがある。その他、圧
縮行程での噴射時期が進んでいる場合には、それにつれ
て膨張行程における燃料の噴射時期も進むために、膨張
行程において噴射された燃料の多くがシリンダ内で燃焼
し、触媒付きフィルタ１４に到達する未燃焼の燃料が少
なくなってフィルタ１４の温度上昇が不十分になること
がある。
【００１７】ところで、ディーゼルエンジン１のような
内燃機関の排気中の微粒子を捕集するために捕集用のフ
ィルタを収容している排気微粒子浄化装置１０の容器１
０’は、通常図１２（ａ）や図２３等に示すような断面
形状を有する。即ち、この容器は、断面が円形或いは楕
円形の中央部分の筒体１０ａと、筒体の前後に接続され
た円錐形等の導入部１０ｂおよび導出部１０ｃとからな
っており、導入部１０ｂには排気管路５が接続すると共
に導出部１０ｃには排気管７が接続している。このよう
な形状の容器１０’にフィルタを収容している排気微粒
子浄化装置１０は、一般に自動車の床下のように通気の
良い箇所に取り付けられる。
【００１８】実験によると、従来のフィルタ６が図１２
（ａ）に示したような排気微粒子浄化装置１０の容器の
筒体１０ａの中に収容されている場合には、それを主体
であるディーゼルエンジン１と共に搭載している自動車
の通常の走行状態において、フィルタ６の中心部の温度
が３８０°Ｃ程度になるのに対し、フィルタ６の外周部
の温度が２３０°Ｃ程度になり、その間に１５０°Ｃも
の温度差が生じる。これはフィルタ６の外周部では容器
を介して自動車の走行風等によって冷却されるために熱
が逃げて低温となるのに対し、中心部は殆ど冷却されな
いので熱が保持されて高温になるためである。
【００１９】従って、前述の従来技術のようにフィルタ
として触媒付きフィルタ１４を使用すると共に、フィル
タ１４に担持させる触媒として、ガソリンエンジン等に
一般的に使用されている白金系の触媒を用いると、白金
系の触媒が活性化する温度は概ね３００°Ｃであるか
ら、フィルタ１４の外周部では活性化温度以下となり、
フィルタ１４に供給される追加の燃料（未燃焼）は、図
１２（ｂ）に示しているように、活性化温度の３００°
Ｃを超えているフィルタ１４の中心部を通ったものだけ
が酸化反応を受けるが、フィルタ１４の外周部を通った
ものは酸化反応を受けないで、そのまま排気管７から大
気中へ放出され、エミッションを悪化させることにな
る。
【００２０】この問題を解決するために、フィルタ１４
に担持させる触媒として活性化温度の低いものを使用す
ることが考えられるが、低温で活性化する触媒は一般に
劣化温度も低いのが通例であるから、何らかの手段によ
って、フィルタ１４の外周部の温度を微粒子が燃焼する
温度（約６５０°Ｃ）に到達させた場合には、フィルタ
１４の中心部ではそれよりも概ね１５０°Ｃほど温度が
高くなるために、その部分に担持させた活性化温度の低
い触媒の劣化が問題になる。従って、活性化温度の低い
触媒をフィルタ１４の全体に担持させるという方法で
は、従来技術の問題点を解決することができない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような諸問題に対処して、触媒付のフィル
タを使用すると共に膨張行程或いは排気行程において追
加の燃料噴射を行う場合に、最適の時期に最適の燃料量
を噴射することができ、それによって全ての運転条件に
おいて触媒付のフィルタの再生を可能とし、一部の運転
条件においてもエミッションが悪化するようなことがな
いようにするための手段を提供することを目的としてい
る。
【００２２】本発明は、また、フィルタに担持させた触
媒が劣化する恐れがなく、しかも、追加供給された未燃
焼の燃料がフィルタを素通りして大気中へ放出されるこ
ともなく、フィルタに堆積した微粒子が満遍なく焼却さ
れて、良好なフィルタの再生が行われるような、改良さ
れた触媒付きフィルタと、それを使用する改良された排
気微粒子浄化装置を提供することを目的としている。
【００２３】本発明は、更に、圧縮行程における通常の
燃料噴射と、触媒付きフィルタの再生のために行われる
膨張行程における燃料噴射とが独立に制御され、相互に
悪影響を与えることがないように改良された排気微粒子
浄化装置を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための第１の手段として、内燃機関からの排気
管路に設けられて排気中の微粒子を捕集すると共に、そ
れ自体によって触媒を担持している触媒付きフィルタ
と、前記触媒付きフィルタの温度を検出するための温度
検出手段と、前記温度検出手段が出力する前記触媒付き
フィルタの温度信号を処理して、それに相応した制御信
号を出力する制御手段と、前記制御手段から出力される
制御信号によって前記触媒付きフィルタの上流側へ燃料
を噴射して供給する燃料噴射手段とを備えており、しか
も、前記制御手段は、捕集された微粒子が堆積している
前記触媒付きフィルタの再生時において、前記触媒付き
フィルタの温度が前記触媒の活性化温度以下である場合
に、前記触媒付きフィルタを活性化させると共に微粒子
を燃焼温度に到達させるのに必要な、前記内燃機関の膨
張行程における燃料の噴射時期および噴射量を圧縮行程
における燃料の噴射時期および噴射量とは独立に演算す
ると共に、算出された膨張行程における燃料の噴射時期
と噴射量の信号を制御信号として前記燃料噴射手段へ出
力するように構成されていることを特徴とする内燃機関
の排気微粒子浄化装置を提供する。
【００２５】本発明は、前記の課題を解決するための第
２の手段として、内燃機関からの排気管路に設けられて
排気中の微粒子を捕集すると共に、それ自体によって触
媒を担持している触媒付きフィルタと、前記触媒付きフ
ィルタの温度を検出するための温度検出手段と、前記温
度検出手段が出力する前記触媒付きフィルタの温度信号
を処理して、それに相応した制御信号を出力する制御手
段と、前記触媒付きフィルタの外周部を加熱するために
設けられ、前記温度検出手段が出力する前記触媒付きフ
ィルタの温度に応じて前記制御手段から出力される制御
信号によって通電される電気ヒータと、前記制御手段か
ら出力される制御信号を受けて、前記触媒付きフィルタ
の上流側へ、前記触媒付きフィルタに担持された触媒に
よって酸化させる燃料を噴射して供給する燃料噴射手段
とを備えていることを特徴とする内燃機関の排気微粒子
浄化装置を提供する。
【００２６】本発明は、前記の課題を解決するための第
３の手段として、内燃機関からの排気管路に設けられて
排気中の微粒子を捕集すると共に、それ自体によって触
媒を担持している触媒付きフィルタと、前記触媒付きフ
ィルタの上流側へ燃料を噴射して供給する燃料噴射手段
とを備えており、しかも、前記燃料噴射手段がストロー
クの長いプランジャを備えていて、燃料を加圧する単一
の行程の第１段において通常の運転時の燃料噴射を行う
と共に、第２段において前記触媒付きフィルタの再生時
の燃料噴射を順次行うようになっており、更に第２段の
燃料噴射を停止させる手段をも併せて備えていることを
特徴とする内燃機関の排気微粒子浄化装置を提供する。
【００２７】
【作用】本発明の第１の排気微粒子浄化装置において
は、触媒を担持しているフィルタの温度が温度検出手段
によって検出され、その温度信号に相応して制御手段が
燃料噴射手段に制御信号を発してフィルタの上流側へ燃
料を噴射する。しかも、前記制御手段は、捕集された微
粒子が堆積しているフィルタの再生時においてフィルタ
の温度が触媒の活性化温度以下である場合には、触媒付
きフィルタを活性化させると共に微粒子を燃焼温度に到
達させるのに必要な、内燃機関の膨張行程における燃料
の噴射時期および噴射量を、圧縮行程における燃料の噴
射時期および噴射量とは独立に演算すると共に、算出さ
れた膨張行程における燃料の噴射時期と噴射量の信号を
制御信号として前記燃料噴射手段へ出力するので、膨張
行程における最適の時期に追加噴射された最適の量の燃
料は、比較的高温の排気ガスの中で燃焼して排気ガスの
温度を高め、フィルタに担持されている触媒を加熱して
活性化温度に到達させる。
【００２８】触媒が活性化温度に到達すると、それ以後
の膨張行程から、場合によっては排気行程にかけての期
間に追加噴射される燃料は触媒によって酸化される。そ
して触媒による酸化反応によって発生する熱が、フィル
タ上に堆積している微粒子を加熱してその着火温度に到
達させるので、微粒子は焼却されてフィルタは再生され
る。従って、排気ガスの温度が低くてフィルタに担持さ
れている触媒が活性化温度に達していないような状態で
も、エミッションを悪化させることなくフィルタの再生
を行うことができる。
【００２９】本発明の第２の排気微粒子浄化装置におい
ては、触媒付きフィルタの外周部を加熱するために設け
られ、温度検出手段が出力する触媒付きフィルタの温度
に応じて制御手段から出力される制御信号によって通電
される電気ヒータを備えているので、走行風等によって
触媒付きフィルタの外周部が冷却されて中心部に比べて
低温になり、外周部に担持された触媒の温度が活性化温
度を下回るような場合でも、制御手段が温度検出手段の
出力する温度信号によってフィルタの外周部に設けられ
た電気ヒータに通電して加熱するので、フィルタ内にお
ける温度むらは解消し、追加燃料によって満遍なく温度
上昇して触媒が活性化し、追加燃料の一部ががフィルタ
の外周部を素通りして放出されることによるエミッショ
ンの悪化を防止すると共に、全体に満遍なく活性化した
触媒によって追加燃料を酸化させて、その反応熱によっ
て堆積した微粒子を加熱し、燃焼温度に到達させて焼却
することによりフィルタの再生を良好に行う。
【００３０】本発明の第３の排気微粒子浄化装置におい
ては、燃料噴射手段がストロークの長いプランジャを備
えていて、燃料を加圧する単一の行程の第１段において
通常の運転時の燃料噴射を行うと共に、第２段において
前記触媒付きフィルタの再生時の燃料噴射を順次行うよ
うになっており、更に第２段の燃料噴射を停止させる手
段をも併せて備えているので、プランジャが上昇して燃
料を加圧する単一の行程の第１段においては、内燃機関
の通常の運転時の燃料噴射が行われる。次いでプランジ
ャが更に上昇する第２段においては、微粒子が堆積した
触媒付きフィルタの再生のための燃料噴射が行われる。
フィルタの再生が行われないときは、第２段の燃料噴射
を停止させる手段の作動によって、プランジャの行程の
第２段による燃料の加圧が相殺されるので、第２段の燃
料噴射は起こらない。
【００３１】
【実施例】図１は本発明の第１実施例のシステム構成を
示すもので、１は内燃機関本体、即ちディーゼルエンジ
ン、１１は電子制御式燃料噴射弁、１２は燃料噴射弁１
１に高圧の燃料を供給するための燃料噴射ポンプを示
す。１３は微粒子浄化装置であって、触媒を担持（例え
ばコーティング）している触媒付きフィルタ１４を内蔵
している。
【００３２】１５はフィルタ１４の前後の差圧を検出す
る差圧センサである。なお、フィルタ１４の再生の時期
を判定するには、差圧センサ１５によらないで、機関回
転数の積算値等の他の指標を用いてもよい。１６はフィ
ルタ１４の温度を検出するための測温体（温度センサ）
であって、フィルタ１４の近傍に取り付けられる。図１
の場合、測温体１６はフィルタ１４の下流側に取り付け
られているが、フィルタ１４の上流側や、それらの中間
位置であるフィルタ１４の内部に取り付けられていても
よい。１７は制御装置であって、マイクロコンピュータ
を含み、通常の走行時の種々の制御は勿論、差圧センサ
１５や測温体１６からの信号をもとにしてフィルタ１４
の再生の時期を判定し、燃料の噴射の時期や噴射量の制
御等を行う。１８は吸気絞り弁であって、必要に応じて
吸入空気量を減少させる役割を有する。
【００３３】このようなディーゼルエンジン１の排気微
粒子捕集システムにおいて、制御装置１７は、フィルタ
１４における微粒子の捕集が進み、差圧センサ１５の検
出値が予め設定された値を越えると、フィルタ１４を再
生するための所定の手順に従って、機関本体１の運転状
態、特に燃料噴射弁１１による燃料噴射の噴射パターン
を変更する。
【００３４】図２は図１に示すシステムにおける電子制
御式の燃料噴射系統を示す図であって、制御装置１７か
らの電気信号によって燃料噴射を行う燃料噴射弁１１に
は、燃料噴射ポンプ１２によって昇圧されてリザーバ１
９内の圧力が２０〜１００ＭＰａとなるように調圧され
た高圧の燃料が常時供給されている。機関本体１が通常
の運転状態にあるか、或いはフィルタ１４の再生状態に
あるかに応じて、制御信号として異なるパルス幅の噴射
パルス信号が制御装置１７から燃料噴射弁１１に出力さ
れ、噴射弁１１に内蔵されているソレノイドコイル、ま
たは圧電素子等からなるアクチュエータが作動して、機
関本体１の各シリンダ内へパルス幅に応じた量の燃料の
噴射が行われる。
【００３５】次に、通常の運転時および再生時の制御シ
ーケンスを図３のフローチャートに従って説明する。ス
テップ１では、差圧センサ１５が検出するフィルタ１４
の前後差圧ΔＰを時々刻々取り込み、機関回転数やフィ
ルタの温度によって補正したのち、捕集が進んで設定差
圧ΔＰset に達したかどうかをステップ２において判定
する。ΔＰ＞ΔＰset になったと判定されると、再生操
作に移る。即ち、ステップ３ではフィルタ１４の温度を
知るために、フィルタ１４の内部或いは前後の端面の近
傍のいずれかに取り付けられた測温体１６の信号Ｔfil
を取り込み、それに応じてステップ４において図４に示
すような内容のマップによって膨張行程における燃料噴
射量を計算し、ステップ５において燃料噴射弁１１に制
御信号を送ることによって、膨張行程における燃料噴射
を開始する。
【００３６】フィルタの温度Ｔfil が微粒子の燃焼温度
である約６５０°Ｃを越えていて、その温度に曝されて
いた時間が数秒〜数十秒程度の設定時間ｔset を越えて
いるときは、フィルタ１４の再生が完了したと見なし得
るのでステップ６においてその判定を行う。即ち、フィ
ルタ１４の温度Ｔfil が設定値Ｔset を越えており、且
つ、その持続時間が設定値ｔset を越えていたならば再
生完了として、ステップ７において膨張行程における燃
料噴射を終了し、通常の運転に戻る。
【００３７】図５に通常運転時およびフィルタ１４の再
生時における燃料噴射弁１１による燃料の噴射パターン
を例示する。図中Ａは通常運転時のもので、燃料の噴射
はピストンの圧縮上死点前５〜２０°ＣＡにおいて基本
的に唯１回行う。但し、騒音の低減等の目的で基本噴射
以前に１〜２回程度、少量の噴射（パイロット噴射）を
行う場合もある。このパイロット噴射は図５中に破線で
示している。
【００３８】これに対して、ＢおよびＣはフィルタ１４
の再生時の噴射パターンを示すもので、触媒付きフィル
タ１４の温度Ｔfil が触媒の活性化温度Ｔcat よりも低
い場合をＢとし、活性化温度Ｔcat よりも高い場合をＣ
として示している。Ｂの場合には、エミッションを悪化
させることなく触媒が活性化温度Ｔcat 以上となるよう
に、予め計算された少量の燃料を膨張行程の終期よりも
早い時期に追加噴射して燃焼させ、それによって排気ガ
スの温度を上昇させる。それによってフィルタ１４の温
度が触媒活性化温度Ｔcat 以上となった場合、或いは、
再生開始時に既に触媒活性化温度以上であった場合に
は、図５のＣのように、排気行程において噴射する燃料
量を多くすることにより、未燃焼の追加燃料をフィルタ
１４の触媒に供給し、それを触媒の介在のもとに酸化さ
せて、発生する酸化反応熱によりフィルタ１４に堆積し
ている微粒子を燃焼させて除去する。
【００３９】図４の線図に示すように、この実施例の特
徴は、フィルタ１４の温度Ｔfil が触媒の活性化温度Ｔ
cat よりも低い時に膨張行程において比較的少量の燃料
噴射を行い、活性化温度Ｔcat よりも高い時に膨張行程
において比較的多量の燃料噴射を行うことである。以上
のような噴射制御を行うことにより、フィルタ１４の温
度Ｔfil の高低に関わらず、殆ど全ての運転条件におい
て、エミッションを悪化させることなく、フィルタ１４
の十分な昇温を達成し得るので、フィルタ１４の再生を
良好に行うことができる。
【００４０】図６は本発明の第２実施例を示すもので、
フィルタ１４の上流側に熱容量の小さいセラミックモノ
リス等の前置部材２０を設置したものである。部材２０
にも触媒が担持（例えばコーティング）されており、再
生時に前述のようにして通常の燃料噴射の他に膨張行程
において供給される燃料は、先ず前置部材２０によって
酸化される。前置部材２０は熱容量が小さいために、膨
張行程における燃料噴射開始後の短時間内に前置部材２
０全体が触媒活性化温度以上に昇温することができる。
従って、追加噴射された燃料が素通りすることが防止さ
れ、しかも、前置部材２０における燃料の酸化反応によ
って発生する熱が下流側のフィルタ１４の本体に与えら
れるので、フィルタ１４が比較的早く活性化温度に到達
することができる。
【００４１】図７〜図１０に本発明の第３実施例として
の排気微粒子浄化装置を示す。この実施例は、主とし
て、先に説明した図１２（ｂ）に示す従来技術の問題点
を改良するためのものである。図７に示す第３実施例の
システム構成は、図１に示した第１実施例のそれと共通
の部分があるから、それらの部分には同じ参照符号を付
すことによって重複する説明を省略する。
【００４２】図１２（ｂ）において曲線として示す温度
分布図は、右側から左側に向かってより高温の状態を示
すものとして、機関本体１の運転状態において、フィル
タ１４の左端面から３０ｍｍ程度のＡ−Ａ断面における
温度分布を示したものであるが、機関本体１の運転時、
或いはフィルタ１４の再生時にフィルタ１４の中心部が
高温になっても、外周部は容器１０’の筒体１０ａを介
して走行風等によって冷却されるために中心部に比べて
遙かに低温になっている。
【００４３】そこで、本発明の第３実施例においては、
触媒付きフィルタ１４の上流側端面の特に外周部に電気
ヒータ２１を設けて、これを測温体１６の信号を受けて
制御信号を発する制御装置１７によって、リレー２２を
介して通電制御するようにした点に特徴がある。図９
（ａ）に電気ヒータ２１を備えたフィルタ１４の拡大図
を示しているが、電気ヒータ２１はフィルタ１４の外周
から例えば１０ｍｍ程度の環状の部分を加熱することが
できるように配置する。なお、第３実施例に関しては図
示していないが、電子制御式の燃料噴射弁１１に対する
図２に示したような燃料噴射系統が第１実施例の場合と
同様に設けられる。
【００４４】次に、第３実施例のシステムの、通常の運
転時と、フィルタ１４の再生時の制御シーケンスを図８
に従って説明する。ステップ１からステップ３までは先
に説明した図３の場合と同じであるが、ステップ４にお
いては、測温体１６によって検出されたフィルタ１４の
温度Ｔfil が、触媒活性化温度Ｔcat のような設定温度
Ｔ１よりも高いか否かを判定する。高ければ再生操作を
開始するためにステップ５に進むが、もし高くなければ
ステップ１に戻る。ステップ５ではフィルタ１４の外周
部に設けられた電気ヒータ２１に通電してフィルタ１４
の加熱を開始する。通電時間が設定時間を経過したかど
うかをステップ６で判定し、経過していればステップ７
で電気ヒータ２１の通電を終了する。
【００４５】それによってフィルタ１４の外周部が、そ
れに担持された触媒の活性化温度以上になるので、ステ
ップ８において機関本体１の膨張行程における燃料噴射
を開始する。圧縮行程の終期における通常の燃料噴射に
追加して膨張行程において機関の燃焼室内に噴射された
燃料は、前述の実施例の場合と同様にフィルタ１４に供
給されて、フィルタ１４に担持された触媒の介在のもと
に酸化され、その際に発生する酸化熱がフィルタ１４に
堆積している微粒子を加熱し、微粒子を約６５０°Ｃの
着火温度以上として燃焼させて除去する。これらステッ
プ８からステップ１０の処理は、図３におけるステップ
５からステップ７までの処理と実質的に同じである。
【００４６】図１０に機関本体１の通常の運転時とフィ
ルタ１４の再生時における燃料噴射弁１１の噴射パター
ンを示す。図中Ａは通常の運転時のもので、図５のＡと
同様に、圧縮行程の終期に燃料噴射が行われる。Ｂは再
生時の燃料噴射のパターンを示しており、図５のＣの場
合に対応するもので、フィルタ１４に担持された触媒が
活性化温度に達している場合である。活性化温度に達し
ていないときは電気ヒータ２１に通電してフィルタ１４
の、特に外部から冷却され易い外周部を加熱するので、
フィルタ１４が排気ガスの熱等によって活性化される
が、もし、活性化温度に達しないときは、第１実施例と
同様に、膨張行程において少量の燃料噴射を行って排気
ガスの温度を高めることにより活性化を促すべきであ
る。
【００４７】このような構成によって、第３実施例の触
媒付きフィルタ１４においては、外周部が走行風等によ
って冷却されても、電気ヒータ２１による加熱によって
全体が触媒の活性化温度以上に維持されるので、膨張行
程の終期に噴射される追加燃料が、図１２に示す従来例
のようにフィルタ１４の外周部を素通りしてエミッショ
ンを悪化させるという恐れがない。また、電気ヒータ２
１はフィルタ１４の上流側端面の外周部だけに設けられ
ること、その通電によって到達させる温度は触媒の活性
化温度（約３００°Ｃ）程度であることから、従来技術
においてフィルタ再生のために使用されている電気ヒー
タに比べて、消費電力が格段に少なくて済む利点があ
る。
【００４８】図１１に本発明の第４実施例を示す。第１
実施例ないし第３実施例では、フィルタ１４に担持させ
た触媒を活性化させ、且つ、それによって酸化されて微
粒子の温度を燃焼温度まで高めるための追加燃料を、機
関本体１の燃料噴射弁１１によって、膨張行程において
シリンダ内へ噴射することを前提にしているが、第４実
施例においては、追加燃料を排気微粒子浄化装置のため
の独自の燃料噴射ノズルから供給するようにした点に特
徴がある。
【００４９】図１１に示す第４実施例においても、微粒
子浄化装置１３を構成する容器や、その内部に収容され
る触媒付きフィルタ１４、外周部に設けられた電気ヒー
タ２１等は第３実施例のものと同様な構造であってもよ
いが、第４実施例の特徴として、フィルタ１４の上流側
の排気管路５には専用の燃料噴射ノズル２３が設けられ
ており、フィルタ１４の触媒によって酸化されて微粒子
の温度を高めるための追加燃料が燃料噴射ノズル２３か
ら噴射されて、フィルタ１４へ直接に供給されるように
なっている。従って、第４実施例においては追加燃料が
効率よく利用され、燃料の損失が少なくなるという利点
がある。第４実施例のその他の利点は第３実施例と同様
である。
【００５０】なお、第４実施例においても、燃料噴射ノ
ズル２３へ加圧された燃料を供給するための燃料噴射ポ
ンプとか、触媒付きフィルタ１４の再生の時期を判定
し、燃料噴射ノズル２３や図示しない燃料噴射ポンプに
対して制御信号を送る制御装置等も、図７に示す第３実
施例における制御装置１７と同様に設けられることは言
うまでもない。
【００５１】図１３から図１６に本発明の第５実施例を
示す。図１３は全体のシステム構成を示しており、図２
２に示した従来例のそれと類似しているように見える
が、機関本体１に取り付けられた燃料噴射機構２４の内
部構造が、後に詳述するように全く異なっている。各シ
リンダに対応して１個ずつの燃料噴射ポンプ２５が設け
られており、全体が列型の燃料噴射ポンプに似たものに
なっている。微粒子浄化装置１３に収容されている触媒
付きフィルタ１４や、フィルタ１４の前後の差圧を検出
する差圧センサ１５、フィルタ１４の再生時期を判定し
て燃料噴射機構２４を制御するための制御装置１７等は
前述の実施例と概ね同様なものである。
【００５２】第５実施例における燃料噴射ポンプ２５の
１つを取り出して、その断面構造が図１４に拡大して示
されている。２６はプランジャ、２７はプランジャ２６
が軸線方向の摺動および回転摺動可能に挿入された円筒
形のバレルである。燃料噴射ポンプ２５のプランジャス
トロークは従来のものに比べて長くなっており、図１５
に示すように、プランジャ２６には、その円筒面に開口
するスピル孔として、通常運転時の燃料噴射を終了させ
るための通常時用連通孔２８の他に、膨張行程における
燃料噴射を終了させるための再生時用連通孔２９が、ポ
ンプ室２７ａに通じるように形成されている。通常時用
連通孔２８はアクセル開度等に応答して燃料噴射量を増
減させるために斜めに開口しており、軸線方向の開口の
長さが変化するようになっている。そして燃料噴射量の
増減に対応してプランジャ２６が回転するので、再生時
用連通孔２９は横長の開口となっている。
【００５３】図１４に示すように、バレル２７の円筒面
には通常時用連通孔２８および再生時用連通孔２９と順
次連通することができる吸入孔３０が形成されており、
リザーバ３１を介して図示しないフィードポンプに通じ
ており、フィードポンプから所定の低圧に加圧された燃
料を受け入れて、プランジャ２６の吸入行程においてポ
ンプ室２７ａ内へ低圧の燃料を吸入させると共に、プラ
ンジャ２６の圧縮行程の終期に通常時用連通孔２８また
は再生時用連通孔２９と連通して、ポンプ室２７ａ内の
高圧の燃料をスピルさせ、それによってプランジャ２６
の各ストローク毎の通常時噴射または再生時噴射を終了
させる。
【００５４】バレル２７内のポンプ室２７ａの上端付近
とリザーバ３１を接続するバイパス通路３３にはバイパ
ス弁としての電磁弁３４が設けられており、制御装置１
７によって開閉制御される。バレル２７の上端にはポン
プ室２７ａに開口するバルブポート３５が形成されてお
り、吐出弁室３６の内部において圧縮スプリング３７に
よって付勢されている吐出弁３８が、ポンプ室２７ａ内
の燃料の圧力が所定値に達するまでバルブポート３５を
外側から閉塞している。吐出弁室３６は、図１６に示す
ように、高圧管路３９によって機関本体１の対応するシ
リンダの燃料噴射弁４０に連通している。
【００５５】なお、図１６において、４１はその機関の
１つのシリンダ、４２はシリンダ４１に摺動可能に嵌合
しているピストン、４３は排気弁を略示しており、排気
弁４３は図１３に示すように排気管路５を通じて微粒子
浄化装置１３のフィルタ１４に連通している。
【００５６】第５実施例の排気微粒子浄化装置はこのよ
うな構成を有するから、燃料噴射ポンプ２５のプランジ
ャ２６が図１４または図１６に示す状態にあるときに
は、ポンプ室２７ａ内にフィードポンプから供給された
低圧の燃料が充満しているが、機関本体１の１つのシリ
ンダ４１においてピストン４２が上昇する圧縮行程にあ
るときに、バレル２７においてはプランジャ２６が図示
の位置から上昇して吸入孔３０を閉塞するので、電磁弁
３４が閉じている限りポンプ室２７ａは高圧となり、高
圧の燃料が吐出弁３８を押し開き、高圧管路３９から燃
料噴射弁４０へ送られて、圧縮行程の終期にあるシリン
ダ４１内へ噴射される。これは通常運転時の燃料噴射で
あって、通常のディーゼルエンジンと同様なものであっ
て、通常時用連通孔２８が吸入孔３０に連通した時にポ
ンプ室２７ａ内の高圧の燃料が吸入孔３０側へスピルさ
れて、そのサイクルにおける通常噴射は終わる。
【００５７】この実施例では、燃料噴射ポンプ２５のプ
ランジャ２６のストロークが長く、プランジャ２６は通
常の噴射を終わった後、機関本体１のシリンダ４１にお
いてピストン４２が下降する膨張行程に入っても上昇し
続けるので、吸入孔３０は再びプランジャ２６によって
閉塞され、ポンプ室２７ａ内では追加の燃料の加圧が行
われる。加圧された追加燃料は吐出弁３８を押し開いて
燃料噴射弁４０から膨張行程にあるシリンダ４１内に噴
射され、再生のためにフィルタ１４へ供給されて、それ
に担持された触媒の介在のもとに酸化され、前述の実施
例と同様に堆積している微粒子を加熱して燃焼させる。
【００５８】触媒付きフィルタ１４の再生時における１
サイクル毎の追加燃料の噴射は、再生時用連通孔２９が
吸入孔３０に連通することによって、ポンプ室２７ａ内
の高圧の燃料が吸入孔３０側へスピルされて圧力が低下
した時に終わる。しかし、機関本体１の通常の運転時に
は追加燃料の噴射の必要がないから、通常時用連通孔２
８が吸入孔３０に連通して通常の噴射が終わった時や、
それ以後に制御装置１７によって電磁弁３４を開弁させ
て、燃料噴射ポンプ２５のポンプ室２７ａの圧力上昇を
防止し、機関本体１のシリンダ４１の膨張行程における
追加の燃料噴射が行われないようにする。
【００５９】なお、フィルタ１４の再生のために行う追
加の燃料噴射は、機関本体１の通常の運転状態における
噴射量よりも少なくてよいから、フィルタ１４の再生時
においても、普通は機関本体１の全てのシリンダ４１に
おいて追加の燃料噴射を行う必要がないことが多いの
で、機関本体１が例えば４気筒のものであれば、１また
は２つのシリンダ４１に追加の燃料噴射を行うだけとし
て、他のシリンダ４１においては、それに対応する燃料
噴射ポンプ２５のポンプ室２７ａを電磁弁３４の開弁に
よって減圧して、追加の燃料噴射が行われないようにす
る。
【００６０】また、プランジャ２６を、例えば制御装置
１７の制御信号或いは運転者の意思によって操作される
図示しないラックのような手段を介して回転させると、
吸入孔３０に対して通常時用連通孔２８が連通している
期間の長さが変化するから、通常の運転中における燃料
噴射量が無段階に変化することになる。それによって機
関本体１の出力を自由に調整することができる。膨張行
程における追加の燃料の噴射時期と噴射量は、プランジ
ャ２６上における再生時用連通孔２９の開口位置と軸線
方向の幅によって決まるので、それらを適正に設定する
ことによって、通常の燃料噴射とは無関係に、フィルタ
１４の再生のために最適の時期に最適の量の燃料を追加
噴射することが可能になる。
【００６１】なお、通常の燃料噴射或いは追加の燃料噴
射が行われている途中で電磁弁３４を開弁させた時は、
その時点で燃料噴射が停止するから、それらの噴射終了
時期と噴射量を制御装置１７によって自由に制御するこ
ともできる。
【００６２】本発明の第６実施例を図１７から図１９に
示す。図１７は第６実施例のシステム全体の構成を示す
もので、この実施例は、後に詳述するように、機関本体
１側の燃料噴射機構２４に特徴を有するだけでなく、触
媒付きフィルタ１４の後方に第１実施例等と同様に測温
体１６を設けて、その検出信号を制御装置１７に入力
し、フィルタ１４の再生時におけるフィルタ１４の温度
によって、膨張行程における追加の燃料噴射をフィード
バック制御している点に大きな特徴がある。
【００６３】燃料噴射機構２４において、機関本体１の
各気筒に対応する燃料噴射ポンプ２５のプランジャ４４
は、相対的に回転することができるように上下に直列に
配置された２つの部分４４ａおよび４４ｂからなってい
る。両者は図１９に例示するような構造によって相対回
転以外は一体的に運動するように連結されている。即
ち、上部のプランジャ４４ａには下部のプランジャ４４
ｂの中心の孔に挿通される中空軸４４ｃが一体的に形成
されており、その先端はピニオン４５の中心の孔に挿入
され、ノックピン４６によって下部のピニオン４５と連
結されている。また、プランジャ４４ａには上部のピニ
オン４７が一体的に形成されている。
【００６４】上下のピニオン４５および４７には、それ
ぞれラック４８および４９が噛み合っており、それらの
ラックはそれぞれ別のピニオンを介してモータ５０およ
び５１によって駆動されるようになっている。モータ５
０および５１は制御装置１７によって制御される。上下
のプランジャ４４ａおよび４４ｂには、図１８に示すよ
うに、通常時用連通孔２８と再生時用連通孔５２がそれ
ぞれ形成されている。再生時用連通孔５２は前述の第５
実施例における再生時用連通孔２９とは形が異なり、通
常時用連通孔２８と同様な斜辺を有する。また、燃料噴
射機構２４のその他の構造は、第５実施例に関連して図
１４および図１６に示したものと概ね同様である。
【００６５】第６実施例における燃料噴射機構２４は構
造上このような特徴を有するので、上下のプランジャ４
４ａおよび４４ｂが一体となって図示しないカムのよう
な駆動手段によって上下に往復運動をするとき、第５実
施例と同様に通常時用連通孔２８によって機関本体１の
通常の運転時の燃料噴射が行われる。即ち、制御装置１
７の制御信号を受けたモータ５１がラック４９を介して
下部のピニオン４５と上部のプランジャ４４ａを回転さ
せることにより、通常時用連通孔２８がバレル２７の吸
入孔３０（図１４参照）と連通する軸線方向の長さ、従
って期間が無段階に変化するので、通常時用連通孔２８
の形状を適当に設定することにより、通常の運転時の噴
射量と噴射時期を自由に変化させることができる。
【００６６】再生時用連通孔５２についても同様に、制
御装置１７によって駆動制御されるモータ５０によって
ラック４８を動かして上部のピニオン４７を回転させ、
上部のプランジャ４４ａとは無関係に下部のプランジャ
４４ｂを回転させて、再生時用連通孔５２が吸入孔３０
と連通する時期と期間を、無段階に変化させる。それに
よって、フィルタ１４の再生時の燃料噴射量と噴射時期
を自由に制御することが可能になる。また、フィルタ１
４の再生を行わない通常の運転時には、プランジャ４４
ｂを回転させて、再生時用連通孔５２の軸線方向に最も
長い部分が吸入孔３０に連通するようにすれば、燃料噴
射ポンプ２５のポンプ室２７ａ内が加圧されることがな
く、機関本体１の通常の運転時に膨張行程において燃料
噴射が起こるのを確実に防止することができる。
【００６７】第６実施例の場合は、制御装置１７はフィ
ルタ１４に取り付けられた測温体１６の検出する信号を
受け入れているので、プログラムの組み方によってはフ
ィルタ１４の温度に応じて再生時の燃料噴射の量と時期
を変化させて、フィルタ１４の温度をフィードバック制
御し、フィルタ１４に担持された触媒の作用に最適の温
度条件を作りだして、再生を好適に行うことができる。
【００６８】図２０は本発明の第７実施例を示すもの
で、前述の第５実施例および第６実施例においては、通
常時用連通孔２８および再生時用連通孔５２を斜辺を有
する形状に形成することにより、プランジャを回転させ
た時に、それらの連通孔と単なる丸孔である吸入孔３０
との連通関係が変化することを利用したが、第７実施例
では、燃料噴射ポンプ２５のプランジャ２６の側に単な
る丸孔である連通孔５３を唯１個だけ形成すると共に、
それがプランジャ２６の移動につれて順次連通し得る吸
入孔をバレル２７の側に２個形成した点に特徴がある。
【００６９】即ち、機関本体１のそれぞれのシリンダ４
１（図１６参照）に対応する燃料噴射ポンプ２５のバレ
ル２７には、上下に２個の吸入孔５４および５５が開口
しており、それらは共通のリザーバ３１を介して図示し
ないフィードポンプに連通している。吸入孔５４および
５５の形状は噴射特性を決定するものであるから任意の
形状を取り得るが、基本的には、相互に平行な位置に開
口している円周方向のスリット状のものでよい。
【００７０】第７実施例の場合は、プランジャ２６がカ
ム等によって押されて上昇すると、先ず吸入孔５４が閉
じられてポンプ室２７ａ内の加圧が始まり、加圧された
燃料が吐出弁３８を押し開けて燃料噴射弁４０（図１６
参照）へ送られ、通常の運転時の燃料噴射が行われる。
プランジャ２６が上昇して連通孔５３と下側の吸入孔５
５が連通すると、ポンプ室２７ａ内の加圧された燃料が
吸入孔５５を通じてリザーバ３１へスピルするから、そ
のサイクルにおける通常の噴射は終了する。
【００７１】通常の噴射が終わった後にプランジャ２６
が更に上昇することによって、連通孔５３と下側の吸入
孔５５との連通は遮断され、再びポンプ室２７ａ内で燃
料の加圧が始まり、その時期は機関本体１のピストン４
２（図１６参照）の膨張行程になっているから、触媒付
きフィルタ１４の再生時にあるときは、連通孔５３が上
側の吸入孔５４に連通してポンプ室２７ａ内の加圧され
た燃料が吸入孔５４を通じてリザーバ３１へスピルする
まで、フィルタ１４を再生させるための追加の燃料噴射
が行われる。図示していないが、この場合も、追加の燃
料噴射が不要な通常の運転時にポンプ室２７ａの加圧を
防止するために、図１４および図１６に示す電磁弁３４
のような減圧手段が設けられる。
【００７２】第７実施例において、例えば下側の吸入孔
５５を図１５に示す通常時用連通孔２８のように斜辺を
有する開口に形成すれば、プランジャ２６を回転させる
ことにより、第５実施例と同様に通常の運転時の噴射量
および噴射時期を可変とすることができるが、通常の運
転時の燃料噴射みならず、フィルタ１４の再生時の追加
の燃料噴射の噴射量および噴射時期をも可変としたもの
が、図２１に示す第８実施例である。
【００７３】第８実施例においては、バレル５６が上下
の部分５６ａおよび５６ｂに分かれており、どちらも軸
線方向には移動しないが、相対的に回転することがで
き、図１９に示す第６実施例のラック・ピニオン機構の
ような手段により、制御装置１７の制御信号に応じた回
転角を取る。バレル５６ａおよび５６ｂには、それぞれ
図１８に示すプランジャ４４の通常時用連通孔２８およ
び再生時用連通孔５２のような形状を有する吸入孔５７
および５８が開口しており、それらは共通のリザーバ３
１（図２０参照）およびフィードポンプに連通してい
る。バレル５６ａおよび５６ｂには第７実施例のそれと
同様な、連通孔５３のみを有するプランジャ２６が挿入
されている。
【００７４】第８実施例のバレル５６とプランジャ２６
を有する燃料噴射ポンプ２５の作動は、図１８等に示さ
れた第６実施例の作動から容易に類推することができ
る。この場合も、通常の運転時の燃料噴射とフィルタ１
４の再生時の燃料噴射について相互に独立に、噴射量お
よび噴射時期を制御することができるので、触媒付きフ
ィルタ１４の温度を最適のものとして、フィルタ１４の
再生を好適に行うことが可能になる。
【００７５】
【発明の効果】本発明によれば内燃機関の排気微粒子浄
化装置のシステム構成を簡単で小型なものとすることが
できる。また、触媒付きフィルタの再生時に追加燃料の
供給時期と供給量を通常の燃料噴射に対して独立に、且
つ自由に制御して、フィルタに担持された触媒の活性化
を最適の条件で達成することができる。従って、内燃機
関のあらゆる運転条件において、エミッションを悪化さ
せる恐れなしにフィルタの再生を行うことができる。更
に、過度の温度上昇によってフィルタに担持させた触媒
が劣化する恐れもなく、フィルタに堆積した微粒子がフ
ィルタの全域にわたって満遍なく焼却されて、良好なフ
ィルタの再生が行われ、そのために多くの電力を消費す
ることもないというような利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のシステム構成図である。
【図２】第１実施例における燃料噴射系統のみを示すシ
ステム構成図である。
【図３】第１実施例の制御シーケンスを示すフローチャ
ートである。
【図４】再生のための膨張行程における燃料噴射量を例
示する図表である。
【図５】通常運転時および再生時の燃料噴射パターンを
示すタイムチャートである。
【図６】第２実施例の要部を示す縦断面図である。
【図７】第３実施例のシステム構成図である。
【図８】第３実施例の制御シーケンスを示すフローチャ
ートである。
【図９】（ａ）は第３実施例のフィルタの縦断面図であ
って、（ｂ）はＡ−Ａ断面における温度分布を示す線図
である。
【図１０】第３実施例の燃料噴射パターンを示すタイム
チャートである。
【図１１】第４実施例の要部を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は従来のフィルタの縦断面図であっ
て、（ｂ）はＡ−Ａ断面における温度分布を示す線図で
ある。
【図１３】第５実施例のシステム構成図である。
【図１４】第５実施例の要部を示す断面図である。
【図１５】第５実施例の他の要部を示す斜視図である。
【図１６】第５実施例の更に他の要部を略示する断面図
である。
【図１７】第６実施例のシステム構成図である。
【図１８】第６実施例の要部を示す斜視図である。
【図１９】第６実施例の他の要部を示す斜視図である。
【図２０】第７実施例の要部を示す断面図である。
【図２１】第８実施例の要部を示す斜視図である。
【図２２】従来技術を含む内燃機関のシステム構成図で
ある。
【図２３】他の従来技術を含む内燃機関のシステム構成
図である。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン ２…燃料（噴射）ポンプ ３…燃料ライン ４…ノズル ５…排気管路 ６…粒子状物質フィルタ（微粒子捕集用のフィルタ） ８…チェックバルブ ９…制御装置（従来技術） １０…従来の排気微粒子浄化装置 １１…電子制御式燃料噴射弁 １２…燃料噴射ポンプ １３…本発明の排気微粒子浄化装置 １４…触媒を担持したフィルタ（触媒付きフィルタ） １５…差圧センサ １６…測温体（温度センサ） １７…本発明の制御装置 １８…吸気絞り弁 １９…リザーバ ２０…前置部材 ２１…電気ヒータ ２２…リレー ２３…専用の燃料噴射ノズル ２４…燃料噴射機構 ２５…燃料噴射ポンプ ２６…プランジャ ２７…バレル ２７ａ…ポンプ室 ２８…通常時用連通孔 ２９…再生時用連通孔 ３０…吸入孔 ３１…リザーバ ３３…バイパス通路 ３４…電磁弁 ３８…吐出弁 ４０…燃料噴射弁 ４１…機関のシリンダ ４３…排気弁 ４４…プランジャ ４５，４７…ピニオン ４８，４９…ラック ５０，５１…モータ ５２…再生時用連通孔 ５３…連通孔 ５４，５５，５７，５８…吸入孔 ５６…バレル Ｔcat …触媒の活性化温度（約２５０°Ｃ） Ｔfil …フィルタの温度 Ｔset …Ｔfil の設定温度 ｔset …Ｔset 以上の温度における持続時間の設定値 ΔＰ…フィルタの前後差圧 ΔＰset …ΔＰの設定値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１ Ｈ 3/18 ＺＡＢ Ｅ Ｆ０２Ｄ 41/40 Ａ 9247−3Ｇ Ｃ 9247−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 59/26 ３３０ Ｇ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関からの排気管路に設けられて排
    気中の微粒子を捕集すると共に、それ自体によって触媒
    を担持している触媒付きフィルタと、 前記触媒付きフィルタの温度を検出するための温度検出
    手段と、 前記温度検出手段が出力する前記触媒付きフィルタの温
    度信号を処理して、それに相応した制御信号を出力する
    制御手段と、 前記制御手段から出力される制御信号によって前記触媒
    付きフィルタの上流側へ燃料を噴射して供給する燃料噴
    射手段とを備えており、しかも、 前記制御手段は、捕集された微粒子が堆積している前記
    触媒付きフィルタの再生時において、前記触媒付きフィ
    ルタの温度が前記触媒の活性化温度以下である場合に、
    前記触媒付きフィルタを活性化させると共に微粒子を燃
    焼温度に到達させるのに必要な、前記内燃機関の膨張行
    程における燃料の噴射時期および噴射量を圧縮行程にお
    ける燃料の噴射時期および噴射量とは独立に演算すると
    共に、算出された膨張行程における燃料の噴射時期と噴
    射量の信号を制御信号として前記燃料噴射手段へ出力す
    るように構成されていることを特徴とする内燃機関の排
    気微粒子浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記触媒付きフィルタ
    の再生時において、前記触媒付きフィルタの温度が前記
    触媒の活性化温度以下である場合に、前記燃料噴射手段
    に対して前記触媒付きフィルタを活性化させるのに適し
    た比較的少量の燃料を噴射する制御信号を出力すると共
    に、前記触媒付きフィルタの温度が前記触媒の活性化温
    度に到達した後は、比較的多量の燃料を噴射する制御信
    号を出力するように構成されている請求項１記載の内燃
    機関の排気微粒子浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記触媒付きフィルタが、比較的小容量
    で上流側に置かれる部分と、比較的大容量で下流側に置
    かれる部分との大小２つの部分からなっている請求項１
    または２記載の内燃機関の排気微粒子浄化装置。
  4. 【請求項４】 前記温度検出手段が前記触媒付きフィル
    タの上流側または下流側もしくはそれらの中間位置のい
    ずれかに配設されている請求項１記載の内燃機関の排気
    微粒子浄化装置。
  5. 【請求項５】 内燃機関からの排気管路に設けられて排
    気中の微粒子を捕集すると共に、それ自体によって触媒
    を担持している触媒付きフィルタと、 前記触媒付きフィルタの温度を検出するための温度検出
    手段と、 前記温度検出手段が出力する前記触媒付きフィルタの温
    度信号を処理して、それに相応した制御信号を出力する
    制御手段と、 前記触媒付きフィルタの外周部を加熱するために設けら
    れ、前記温度検出手段が出力する前記触媒付きフィルタ
    の温度に応じて前記制御手段から出力される制御信号に
    よって通電される電気ヒータと前記制御手段から出力さ
    れる制御信号を受けて、前記触媒付きフィルタの上流側
    へ、前記触媒付きフィルタに担持された触媒によって酸
    化させる燃料を噴射して供給する燃料噴射手段とを備え
    ていることを特徴とする内燃機関の排気微粒子浄化装
    置。
  6. 【請求項６】 内燃機関からの排気管路に設けられて排
    気中の微粒子を捕集すると共に、それ自体によって触媒
    を担持している触媒付きフィルタと、 前記触媒付きフィルタの上流側へ燃料を噴射して供給す
    る燃料噴射手段とを備えており、しかも、 前記燃料噴射手段がストロークの長いプランジャを備え
    ていて、燃料を加圧する単一の行程の第１段において通
    常の運転時の燃料噴射を行うと共に、第２段において前
    記触媒付きフィルタの再生時の燃料噴射を順次行うよう
    になっており、更に第２段の燃料噴射を停止させる手段
    をも併せて備えていることを特徴とする内燃機関の排気
    微粒子浄化装置。
  7. 【請求項７】 前記燃料噴射手段による第１段の燃料噴
    射と第２段の燃料噴射が制御手段によって相互に無関係
    に制御されることによって、各段の噴射量と噴射時期が
    独立に制御される請求項６記載の内燃機関の排気微粒子
    浄化装置。
  8. 【請求項８】 前記燃料噴射手段のプランジャが通常時
    用連通孔と再生時用連通孔を備えている請求項７記載の
    内燃機関の排気微粒子浄化装置。
  9. 【請求項９】 前記燃料噴射手段のプランジャを受け入
    れるバレルが前記プランジャの長手方向に配列して設け
    られた２個の吸入孔を備えている請求項７記載の内燃機
    関の排気微粒子浄化装置。
  10. 【請求項１０】 前記連通孔または前記吸入孔の少なく
    とも１個の開口が斜辺を有する請求項８または９記載の
    内燃機関の排気微粒子浄化装置。
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