JPH0763038A - 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】 排気通路に２系統のフィルタを備えた排気微
粒子除去装置において、新たなバイパス通路の追加なし
に灰分除去処理を可能とする。 【構成】 機関１の排気通路2A, 2Bに設けた２個のフィ
ルタ5A, 5Bで排気ガス中の排気微粒子を同時捕集し、再
生時期に交互に再生処理を実施する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において、
合流部ｂの下流側に排気制御弁V9を設け、所定回数のフ
ィルタの再生の終了直後毎に、２次空気供給手段９の停
止、開閉弁V5又はV6の閉弁、第２の制御弁V2の中立位置
への制御、及び排気制御弁V9の閉弁を所定時間実行し、
再生直後のフィルタに排気微粒子を含まない排気ガスを
逆流させてフィルタを洗浄するように構成する。この結
果、バイパス通路を追加することなく、灰分の除去を実
行することができる。

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
生処理後に、フィルタ内に残留する灰分を除去すること
ができる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。ところが、このセラミック
製のフィルタは、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。

【０００３】この再生時期の判断は一般に、フィルタ内
へのパティキュレートの捕集量を検出して行われる。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、差圧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。フィルタが再生時期になると、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てこれを燃焼
させ、燃焼ガスを一般に大気中に放出する再生処理が行
われる。

【０００４】ところが、フィルタに捕集されたパティキ
ュレートを燃焼再生させても、パティキュレートの中に
は可燃成分の他に燃えずに残ってしまう灰分と言われる
無機物も含まれている。そして、長期間フィルタを使用
していると、その灰分がフィルタ内に多く堆積してしま
い、これを放置しておくとフィルタに目詰まりが生じ、
その捕集機能が損なわれたり、排気圧が増大したり、フ
ィルタの熱容量が上昇して再生性能を悪化させる問題が
あった。

【０００５】そこで、再生燃焼後にフィルタ内に残留す
る灰分を排気ガスを利用して除去することが提案されて
いる。例えば、実開平１−１３００１２号公報に記載の
装置では、パティキュレート捕集用のフィルタに第１と
第２のバイパス通路を設けておき、灰分除去時には第１
のバイパス通路から排気ガスをフィルタに逆流させ、フ
ィルタの排気ガス上流側に残留する灰分を逆流する排気
ガスで除去し、これを第２のバイパス通路から排気管に
戻し、大気中に放出するようにしている。また、実開平
５−５２５２２号公報の装置では、実開平１−１３００
１２号公報に記載の装置の第１のバイパス通路にサージ
タンクとを設けて排気ガスを蓄圧し、高い圧力の排気ガ
スをフィルタに逆流させて残留配分を確実に吹き飛ばす
ようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
１−１３００１２号公報および実開平５−５２５２２号
公報に記載の装置は、排気通路にパティキュレート捕集
用のフィルタが１個だけ設けられたシングルフィルタタ
イプの排気微粒子浄化装置に対しては新たにバイパス通
路を１つ設けるだけで済むが、排気通路にフィルタが２
個備えられたデュアルフィルタタイプの排気微粒子浄化
装置においては、バイパス通路を２つ設ける必要があ
り、装置コストが上昇すると共に、排気経路が複雑にな
って装置が大型化するという課題があった。

【０００７】また、実開平１−１３００１２号公報およ
び実開平５−５２５２２号公報に記載の装置では、灰分
の除去時に排気ガスをそのままフィルタに逆流させてい
るので、排気ガス中に含まれるパティキュレートがフィ
ルタの排気下流側に開口を備えるセル内にも捕集され、
通常の捕集時にこのパティキュレートが大気中に放出さ
れてしまう恐れがあった。

【０００８】そこで、本発明は、排気通路に２系統のフ
ィル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、新たなバイパス通路を追加することなく、ま
た、灰分除去処理時もパティキュレートの除去された排
気ガスを使用することによって、パティキュレートを外
部に放出しないようにする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。

【０００９】

【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、ディーゼ
ル機関の排気通路を途中で２系統に分岐させた後に合流
させ、各分岐通路内には排気ガス中の排気微粒子を捕集
するフィルタをそれぞれ設けた排気微粒子浄化装置であ
って、各分岐通路を遮断、連通するように、前記分岐通
路の分岐部および合流部に設けられた第１および第２の
排気制御弁と、前記合流部の下流側に設けられた排気制
御弁と、前記フィルタの下流側の前記分岐通路にそれぞ
れ連通する２次空気供給通路と、この２次空気供給通路
の前記分岐通路への接続部に設けられた開閉弁と、前記
２次空気供給通路に接続された２次空気供給手段と、前
記フィルタの上流側の前記分岐通路にそれぞれ連通する
再生燃焼ガス排出通路と、この再生燃焼ガス排出通路の
前記分岐通路への接続部に設けられた開閉弁と、前記フ
ィルタの下流側に設けられた加熱手段とを備え、前記フ
ィルタが再生時期と判断された時には、前記各弁を開閉
制御し、前記加熱手段と前記２次空気供給手段とを用い
て各フィルタを交互に逆流再生するものにおいて、前記
フィルタの再生の終了直後毎に、或いは、前記フィルタ
の再生が所定回数終了した直後に、前記２次空気供給手
段の停止、前記２次空気供給通路の前記分岐通路への接
続部に設けられた開閉弁の閉弁、前記第２の排気制御弁
の中立位置への制御、および、前記排気制御弁の閉弁を
所定時間実行し、再生直後のフィルタに排気ガスを逆流
させてフィルタを洗浄することを特徴としている。

【００１０】

【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、再生処理の終了したフィルタが毎回、或いは
所定回数毎に、弁のみの切り換えによって灰分除去され
る。すなわち、フィルタの再生直後に、２次空気供給手
段の動作が停止され、２次空気供給通路の分岐通路への
接続部に設けられた開閉弁が閉弁されると、合流部にあ
る第２の排気制御弁が中立位置に制御されると共に、合
流部下流側にある排気制御弁が閉弁される。この結果、
フィルタの再生を実行しなかった側のフィルタを通った
浄化された排気ガスが、合流部を経由して再生直後のフ
ィルタを逆流して流れ、フィルタに残留する配分を除去
する。そして、この灰分を含んだ排気ガスは、燃焼ガス
排出通路から外部に放出される。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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
上下流の差圧は差圧センサ１０によって検出され、検出
値がＥＣＵ（制御回路）１００に入力される。制御回路
１００はこの差圧によってフィルタ５Ａ，５Ｂの再生時
期を決定する。

【００１４】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
再生時にフィルタに捕集された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、分岐部ａ
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ＴｈＡを検出する
吸入空気温度センサ、吸気量Ｇａを検出する吸気量セン
サ、および機関１の温度を水温ＴｈＷ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、吸気量Ｇａ、および水温ＴｈＷも制御
回路１００に入力されるようになっている。

【００１５】そして、分岐部ａには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
号により第１、第２制御弁Ｖ１，Ｖ２は分岐管２Ａ，２
Ｂ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。

【００１６】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。

【００１７】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、灰分捕集フィル
タ１２を介して大気に開放されている。この灰分捕集フ
ィルタ１２は捕集面が水平で入口が重力方向になるよう
に配置されているため、フィルタに付着した灰分は、車
両振動によりフィルタ面から離脱するため、灰分捕集フ
ィルタ１２が一定以上の目詰まりを起こすことがない。
そして、灰分捕集フィルタ１２の下方には、重力で落下
する灰分を収拾する灰分回収箱１３を設けておけば、灰
分を回収することができる。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。

【００１８】更に、第２制御弁Ｖ２の下流側の排気管２
Ｄ内には排気ガスの流れを遮断する排気制御弁Ｖ９が設
けられている。これらの弁Ｖ３〜Ｖ９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。
弁Ｖ１〜Ｖ９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。

【００１９】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。

【００２０】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、
吸気量信号Ｇａ、排気温信号ＴｈＧ、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。

【００２１】図１に示す矢印は、この実施例のディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置２０における同時捕集時の
各弁の位置と排気ガスの流れを示すものであり、太線の
矢印がパティキュレートを含む排気ガスの流れ、中抜き
の矢印がパティキュレートが除去された排気ガスの流れ
を示している。図１に示すように、排気ガス中のパティ
キュレート捕集時は、第１、第２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、排気制御弁Ｖ９は開弁し
ている。この状態では、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。

【００２２】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５
Ａ，５Ｂの上流側と下流側の差圧検出値が基準値を越え
ると、この実施例ではフィルタの再生処理がフィルタ５
Ａから実行され、フィルタ５Ａの再生処理中は排気ガス
はフィルタ５Ｂを通って流れる。そして、フィルタ５Ａ
の再生処理が終了すると、次にフィルタ５Ｂの再生処理
が実行され、フィルタ５Ｂの再生処理中は排気ガスはフ
ィルタ５Ａを通って流れる。

【００２３】また、この実施例では、フィルタ５Ａまた
はフィルタ５Ｂの再生処理が終了した直後に、フィルタ
５Ａまたはフィルタ５Ｂ内に残留する灰分が除去され
る。そこで、このようなパティキュレートの捕集、再生
処理、および灰分除去の動作を次に図２のフローチャー
ト、および図３，図４の動作図を用いて説明する。図２
は図１の排気微粒子浄化装置２０の同時捕集、交互再生
における制御回路１００の、捕集、再生処理、灰分除去
処理の制御手順を説明するためのフローチャートであ
る。制御回路１００による制御は、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。

【００２４】ステップ２０１ではフィルタ５Ａ，５Ｂの
前後差圧ＰＤ、排気温度ＴｈＧ、および吸気量Ｇａを検
出し、続くステップ２０２において排気温度ＴｈＧ、お
よび吸気量Ｇａとから補正差圧ＰＤｃを演算する。そし
て、続くステップ２０３においてフィルタが再生時期か
否かを判定する。この再生時期の判定は、差圧センサ１
０の出力値ＰＤの機関の運転状態に応じた補正値ＰＤｃ
が判定値以上か否かで行う。再生時期でない時には□で
示す所定のインタバルの後に、再度ステップ２０１から
ステップ２０３の処理を繰り返す。一方、ステップ２０
３でフィルタが再生時期と判定した時にはステップ２０
４に進み、フィルタ５Ａの再生処理を開始する。

【００２５】図３(a) がフィルタ５Ａの再生処理時の状
態を示している。フィルタ５Ａ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、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（点線で示す矢印）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に通電が行われる。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。

【００２６】以上がフィルタ５Ａの再生処理であり、こ
の状態はステップ２０５でフィルタ５Ａの再生処理が終
了したと判定するまで継続し、ステップ２０５でフィル
タ５Ａの再生が終了したと判定した場合はステップ２０
６に進み、再生燃焼後にフィルタ５Ａに残留する灰分の
除去処理を所定時間実行する。図３(b) がフィルタ５Ａ
の灰分除去処理時の状態を示している。フィルタ５Ａの
再生が終了したので、チェック弁Ｖ３および開閉弁Ｖ５
が閉弁し、エアポンプ９の稼働が停止する。次いで、第
２制御弁Ｖ２のみが中立位置に制御され、同時に第２制
御弁Ｖ２の下流側の排気制御弁Ｖ９が閉弁する。この結
果、分岐管２Ａと分岐管２Ｂとが分岐部ｂにおいて連通
し、フィルタ５Ｂにてパティキュレートが除去された排
気ガスが分岐部ｂを通ってフィルタ５Ａを逆流する。こ
の逆流する排気ガスによってフィルタ５Ａに残留する灰
分が除去され、灰分を含んだ排気ガスは燃焼ガス排出管
８を通り、灰分のみが灰分捕集フィルタ１２で捕集され
て大気中に排出される。灰分捕集フィルタ１２に捕集さ
れた灰分は、重力によって落下し、灰分回収箱１３に回
収される。

【００２７】以上の灰分除去処理を所定時間実行する
と、ステップ２０７に進んでフィルタ５Ｂの再生処理を
開始する。図４(a) がフィルタ５Ｂの再生処理時の状態
を示している。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が開弁状態にさ
れる。そして、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５Ｂに供給され、ヒータＨ
Ｂに通電が行われる。ヒータＨＢへの通電により、この
後にフィルタ５Ｂ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５Ａに流れ、フ
ィルタ５Ａはパティキュレートの捕集を実施している。

【００２８】以上がフィルタ５Ｂの再生処理であり、こ
の状態はステップ２０８でフィルタ５Ｂの再生処理が終
了したと判定するまで継続し、ステップ２０８でフィル
タ５Ｂの再生が終了したと判定した場合はステップ２０
９に進み、再生燃焼後にフィルタ５Ａに残留する灰分の
除去処理を所定時間実行する。図４(b) がフィルタ５Ｂ
の灰分除去処理時の状態を示している。フィルタ５Ｂの
再生が終了したので、チェック弁Ｖ３および開閉弁Ｖ６
が閉弁し、エアポンプ９の稼働が停止する。次いで、第
２制御弁Ｖ２のみが中立位置に制御され、同時に第２制
御弁Ｖ２の下流側の排気制御弁Ｖ９が閉弁する。この結
果、分岐管２Ａと分岐管２Ｂとが分岐部ｂにおいて連通
し、フィルタ５Ａにてパティキュレートが除去された排
気ガスが分岐部ｂを通ってフィルタ５Ｂを逆流する。こ
の逆流する排気ガスによってフィルタ５Ｂに残留する灰
分が除去され、灰分を含んだ排気ガスは燃焼ガス排出管
８を通り、灰分のみが灰分捕集フィルタ１２で捕集され
て大気中に排出される。灰分捕集フィルタ１２に捕集さ
れた灰分は、重力によって落下し、灰分回収箱１３に回
収される。

【００２９】以上の灰分除去処理を所定時間実行する
と、ステップ２１０に進み、第１制御弁Ｖ１を中立状
態、チェック弁Ｖ４の閉弁、開閉弁Ｖ８の閉弁、および
排気制御弁Ｖ９の開弁を実行し、フィルタ５Ａ，５Ｂを
共に捕集状態にしてこのルーチンを終了する。以後この
ステップ２０１からステップ２１０の動作を繰り返す。
以上のように、この実施例の排気微粒子浄化装置２０で
は、灰分を除去するために使用する排気ガスが必ずどち
らかのフィルタを通過するので、パティキュレートを含
まない浄化された排気ガスをフィルタに逆に流すことが
でき、フィルタの出口側にパティキュレートを堆積させ
ることがない。

【００３０】なお、以上の実施例では、フィルタ５Ａ，
５Ｂの灰分除去処理がフィルタ５Ａ，５Ｂの再生処理終
了毎に実行されたが、パティキュレート中に含まれる灰
分は少ないので、フィルタ５Ａ，５Ｂの灰分除去処理
は、フィルタ５Ａ，５Ｂの再生処理を所定回数行う毎に
実行するようにしても良いものである。また、排気ブレ
ーキが分岐部ａの上流側に設けられている場合は、灰分
除去処理時に排気ブレーキを一旦閉じて排気圧を上昇さ
せてから瞬時に開いて圧力波を発生させると、更に効率
良く灰分を除去することができる。

【００３１】図５は図１に示したディーゼル機関の排気
微粒子除去装置２０の変形実施例を示すものであり、再
生用の電気ヒータＨＡ，ＨＢのアース側を接続し、その
アースラインの途中にシャント抵抗１４を挿入した点の
みが異なる。この変形実施例では、ヒータ通電時、例え
ば、図５に示すヒータＨＡの通電時に、シャント抵抗１
４を流れる電流値を検出し、この電流値が通常値と異な
る場合には、ヒータの劣化や断線等が発生したとして速
やかに制御回路１００の出力回路ＯＵＴに接続された警
告灯１５を点灯してドライバーに異常を通知することが
できる。これにより、ヒータのトラブルによるフィルタ
５Ａ，５Ｂの破損を防止することができる。

【００３２】図６は、本発明の第２の実施例のディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置３０の構成の一部を示すも
のである。図１，図５に示した実施例では、２次空気の
供給手段として電動エアポンプ９を使用していたが、デ
ィーゼル機関で、負圧タンク１６を備えているもので
は、機関１に駆動される負圧発生用の負圧ポンプ１７が
設けられているので、図６の第２の実施例では、この負
圧ポンプ１７を電動エアポンプ９の代わりに使用してい
る。

【００３３】このため、負圧タンク１６と負圧ポンプ１
７とを結ぶ吸引パイプ１８と、負圧ポンプ１７から空気
を排出する排出パイプ１９の途中に、それぞれ三方弁２
１、２２とが設けられており、三方弁２１の空気取り入
れパイプ２３には流量設定用のオリフィス２４とエアク
リーナ２５が設けられており、三方弁２２に２次空気供
給用の再生用ガス供給管７が設けられている。

【００３４】三方弁２１，２２は制御回路１００によっ
て電気的に流路が切り換えられるようになっており、負
圧タンク１６に負圧を蓄積する時には制御回路１００に
よって三方弁２１，２２の“白”−“白”が連通された
状態で負圧ポンプ１７が駆動される。一方、２次空気が
供給される時には、制御回路１００によって三方弁２
１，２２の“黒”−“黒”が連通された状態で負圧ポン
プ１７が駆動され、エアクリーナ２５を通り、オリフィ
ス２４で流量が制限された空気が再生用ガス供給管７か
ら供給される。

【００３５】図７は本発明の第３の実施例のディーゼル
機関の排気微粒子除去装置４０の構成の一部を示すもの
である。この実施例では、電動エアポンプ９の空気取り
入れパイプ２６のエアクリーナ３１との間の部分に、所
定流量に対して所定圧力損失を発生させる部材、例え
ば、ラミナフロー（或いはオリフィス）２７が設けられ
ており、このラミナフロー２７をバイパスするバイパス
パイプ２８に、ラミナフロー２７の前後の差圧を検出す
る差圧センサ２９が設けられている。Ｔｒは電動エアポ
ンプ９を駆動するためのトランジスタである。

【００３６】この実施例では、２次空気の供給時にラミ
ナフロー２７の前後の差圧を制御回路１００が検出する
ことによって実際の２次空気の流量が検出され、その検
出値が制御回路１００にフィードバックされて目標２次
空気流量になるように、電動エアポンプ９の駆動電圧が
デューティ制御される。この結果、フィルタ５Ａまたは
５Ｂに捕集されたパティキュレートの量に関わらず、２
次空気の流量が一定に制御される。

【００３７】なお、所定流量に対して所定圧力損失を発
生させる部材のうち、ラミナフロー２７は流量と圧力損
失とがリニアな関係になるようにした部品であり、オリ
フィスはほぼ流量の二乗に圧力損失が比例する関係にあ
る部品である。また、この所定流量に対して所定圧力損
失を発生させる部材とその両端部の圧力を検出する差圧
センサの代わりに、流量検出センサを設けても良い。こ
の場合、流量検出センサとしては、熱線式流量計等、ど
んなタイプの流量計でも良い。

【００３８】図８(a) は図７に示した構成の２次空気供
給装置において、２次空気の供給装置の異常を判定する
制御を示すフローチャートである。ステップ８０１では
フィルタの再生時期か否かを判定し、再生時期の時はス
テップ８０２に進んで２次空気量の供給量をフィードバ
ック制御する。そして、続くステップ８０３において２
次空気のセット流量Ｑｓとエアポンプのセット電圧Ｖｓ
を検出し、ステップ８０４においてセット流量Ｑｓ時の
エアポンプ９の基準駆動電圧ＶＢを演算する。図８(b)
に２次空気のセット流量Ｑｓとエアポンプのセット電圧
Ｖｓとの関係を示す。

【００３９】そして、ステップ８０５において、セット
電圧Ｖｓが基準駆動電圧ＶＢから所定の範囲（±α）に
入っているか否かを検出し、入っている場合はこのルー
チンを終了するが、入っていない場合はステップ８０６
に進んで２次空気供給系の異常をドライバーに知らせ
る。すなわち、前述の制御弁からの排気ガスの漏れ込み
量の増加によるエアポンプ９の吐出圧力の増加、或いは
エアクリーナ３１の目詰まりによるポンプ９の負荷の増
加等により、所定電圧以上の駆動電圧が必要になった場
合には、ステップ８０５においてＮＯとなるので、この
以上をステップ８０６においてドライバーに通知する。

【００４０】図９は図７の変形実施例を示すものであ
る。図７では電動エアポンプ９の吐出流量を電動エアポ
ンプ９の空気取り入れパイプ２６のエアクリーナ３１と
の間の部分に設けられたラミナフロー２７の前後の差圧
によって検出していた。一方、この実施例では電動エア
ポンプ９の吐出流量を、電動エアポンプ９の空気取り入
れパイプ２６に設けた圧力センサ３２の出力Ｐinと、再
生用ガス供給管７に設けた圧力センサ３３の出力Ｐout
との差によって求めている。

【００４１】図９に示した実施例における電動エアポン
プ９の設定吐出流量Ｑset は次式、 Ｑset ＝ Ｑo × ｋ₁ × ｋ₂ で表される。ここで、Ｑo は基本吐出流量であり、ｋ₁
は吐出圧補正係数、ｋ₂は吸入負圧補正係数であって、
これらの値は図１０(a) , (b) に示す特性図から求めら
れる。

【００４２】ここで、図１０(a) に示す特性について説
明する。一般に、パティキュレートの捕集や排気管の詰
まり等によってフィルタの圧力損失が増大したりした時
には、それに応じてポンプ９の吐出圧が増大するので、
一定電圧制御では実際のポンプ９の吐出量が減少する。
そこで、これを防止するため、予め検量しておいた図１
０(a) に示すような吐出圧の低下割合に基づいて補正係
数ｋ₁ を設定するのである。図１０(b) の特性も同様
に、エアフィルタの詰まり等によるポンプ９の実吐出流
量の低下を補正するために、補正係数ｋ₂ を設定するた
めのものである。

【００４３】図１１は本発明の第４の実施例を示すもの
である。この実施例では、ディーゼル機関の排気微粒子
除去装置の排気管２に、排気管内の圧力を引き出す圧力
ポート５０を設ける場合の圧力ポート５０の構成を示す
ものである。圧力ポート５０は、排気管２に設けられた
ねじ穴２ａにねじ込んで取り付けられるようになってお
り、その本体５１の先端部には排気管２内に突出する中
空ヒータ５２と、この中空ヒータ５１を保護するヒータ
プロテクタ５３が設けられている。ヒータプロテクタ５
３は底のない円筒状をしており、このヒータプロテクタ
５３の中にある中空ヒータ５２が直接排気ガスに当たる
のを防止すると共に、中空ヒータ５２が排気ガス流によ
って冷却されるのを防止する。また、中空ヒータ５２の
中には圧力導入通路５４があり、この圧力導入通路５４
が図示しない圧力センサに通じている。更に、中空ヒー
タ５２の先端部の圧力導入通路５４の回りにはコイル５
２ａが設けられており、このコイル５２ａが図示しない
ヒータ電源から通電されることによって中空ヒータ５２
が発熱する。

【００４４】このように、圧力ポート５０を中空ヒータ
５２で構成したことにより、圧力ポート５０にパティキ
ュレートが付着して圧力導入通路５４が目詰まりするよ
うな場合には、中空ヒータ５２のコイル５２ａに通電が
行われ、中空ヒータ５２が発熱して付着したパティキュ
レートが燃焼除去される。

【００４５】

【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、排気通路に２系統
のフィル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、燃焼ガス排出管を利用することにより、新
たなバイパス通路を追加することなく灰分の除去ができ
る。また、灰分除去処理時にフィルタを逆に流れる排気
ガスには、パティキュレートの除去された排気ガスが使
用されるので、パティキュレートを外部に放出しないよ
うにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の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構
成図である。

【図２】図１の同時捕集、逆流交互再生を行う排気微粒
子除去装置における通常の捕集、再生処理、灰分除去処
理の手順を示すフローチャートである。

【図３】(a) は一方のフィルタの再生処理時の各部の動
作を示す動作説明図、(b) はフィルタの再生処理直後の
灰分除去動作時の各部の動作を示す説明図である。

【図４】(a) は他方のフィルタの再生処理時の各部の動
作を示す動作説明図、(b) はフィルタの再生処理直後の
灰分除去動作時の各部の動作を示す説明図である。

【図５】図１に示したディーゼル機関の排気微粒子除去
装置の変形実施例の概略的構成を示す構成図である。

【図６】本発明の第２の実施例の構成を示す２次空気供
給系の構成を示す構成図である。

【図７】本発明の第３の実施例の構成を示す２次空気供
給系の構成を示す構成図である。

【図８】(a) は図７の実施例における２次空気供給系の
異常を判定する手順を示すフローチャート、(b) は電動
エアポンプのセット流量と駆動電圧との関係を示す線図
である。

【図９】図８の２次空気供給系の実施例の変形実施例の
構成を示す構成図である。

【図１０】(a) は図９の実施例の２次空気供給系におけ
る吐出圧補正係数の特性を示す線図、(b) は図９の実施
例の２次空気供給系における吸入負圧補正係数の特性を
示す線図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の構成を示す排気管に
設けた圧力ポートの構成を示す構成図である。

【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 １０，２９…差圧センサ １２…灰分除去フィルタ １３…灰分回収箱 １４…シャント抵抗 １６…負圧ポンプ ２１，２２…三方弁 ２４…オリフィス ２５，３１…エアクリーナ ２７…ラミナフロー ３２，３３…圧力センサ ５２…中空ヒータ ５３…ヒータプロテクタ １００…制御回路 ａ…分岐部 ｂ…合流部 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 Ｖ９…排気制御弁

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の排気通路を途中で２系
   統に分岐させた後に合流させ、各分岐通路内には排気ガ
   ス中の排気微粒子を捕集するフィルタをそれぞれ設けた
   排気微粒子浄化装置であって、 各分岐通路を遮断、連通するように、前記分岐通路の分
   岐部および合流部に設けられた第１および第２の排気制
   御弁と、前記合流部の下流側に設けられた排気制御弁
   と、前記フィルタの下流側の前記分岐通路にそれぞれ連
   通する２次空気供給通路と、この２次空気供給通路の前
   記分岐通路への接続部に設けられた開閉弁と、前記２次
   空気供給通路に接続された２次空気供給手段と、前記フ
   ィルタの上流側の前記分岐通路にそれぞれ連通する再生
   燃焼ガス排出通路と、この再生燃焼ガス排出通路の前記
   分岐通路への接続部に設けられた開閉弁と、前記フィル
   タの下流側に設けられた加熱手段とを備え、前記フィル
   タが再生時期と判断された時には、前記各弁を開閉制御
   し、前記加熱手段と前記２次空気供給手段とを用いて各
   フィルタを交互に逆流再生するものにおいて、 前記フィルタの再生の終了直後毎に、或いは、前記フィ
   ルタの再生が所定回数終了した直後に、前記２次空気供
   給手段の停止、前記２次空気供給通路の前記分岐通路へ
   の接続部に設けられた開閉弁の閉弁、前記第２の排気制
   御弁の中立位置への制御、および、前記排気制御弁の閉
   弁を所定時間実行し、 再生直後のフィルタに排気ガスを逆流させてフィルタを
   洗浄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。