JPH10220219A

JPH10220219A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH10220219A
Application number: JP9020195A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Nobue; 等隆信江; Nobuhiko Fujiwara; 宣彦藤原; Masao Noguchi; 正夫野口; Tsuneo Akutsu; 統雄垰
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は内燃機関の排気ガス中に含まれるパ
ティキュレートをフィルタを用いて捕集し、捕集したパ
ティキュレートを加熱燃焼除去してフィルタを再生する
装置に関するものであり、異なる車種あるいは異なる排
気量の内燃機関搭載車両に応用展開できる再生時期判定
手段を提供する。【解決手段】内燃機関１０の動作と連動した発電機５
２の出力に基づく時間計数値と規定したオフセット時間
とを加算した値に規定の乗算定数を乗算して算出した補
正時間積算値と、フィルタ１４、１５を含む加熱管体２
３、２４内に生じる電磁場強度を検出するマイクロ波セ
ンサ３１、３２の検出信号値を制御手段５３内に記憶し
た再生時期判定マップに照合してフィルタ１４、１５の
再生時期を判定しフィルタを再生することにより、異な
る車種あるいは異なる排気量の内燃機関搭載車両に応用
展開できる再生時期判定手段を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
中に含まれるパティキュレートをフィルタを用いて捕集
し、捕集したパティキュレートを燃焼除去してフィルタ
を再生させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、コジェネーションなど
の固定機関あるいは自動車・船舶などの移動機関に用い
られる。

【０００３】自動車に搭載するこの種の装置としては、
少なくとも２系統の排気ガス流路を構成する。一方の排
気ガス流路に設けたフィルタに堆積したパティキュレー
トを加熱燃焼除去する過程において、他方の排気ガス流
路に排気ガスを通流させた後当該フィルタへの排気ガス
の通流を遮断する。再生対象のフィルタ側の流路への排
気ガスを遮断することでパティキュレートの加熱を効果
的に実行するとともに二次空気あるいは他方の排気ガス
流路を通流する排気ガスの一部を利用して再生用ガスの
供給を行いパティキュレートを燃焼除去させる。すなわ
ち、移動機関に搭載されるこの種の装置は少なくとも２
系統の排気ガス流路を用いて１つのフィルタを再生する
時間においてもパティキュレートの捕集を連続的に実行
させ排気ガスの常時浄化を行う。

【０００４】この種の装置の基本機能は、フィルタの捕
集性能を保証させることであり、パティキュレート燃焼
除去時に発生する熱応力を抑制しフィルタ内部に機械的
破損を生じないように安全燃焼させる必要がある。この
安全燃焼を実現するための重要な機能は、フィルタ再生
時のパティキュレート堆積量を規定範囲に限定すること
である。すなわち、フィルタに堆積したパティキュレー
ト量が規定範囲に到達したことを判定する再生時期判定
機能を付帯させ、規定範囲に到達すると自動的にフィル
タ再生を実行させる。

【０００５】この種の装置における再生時期判定機能の
従来技術として、たとえば特開平８−６１０４３号公報
には、フィルタ前後の圧力差を検出する手段と前回のフ
ィルタ再生処理からの走行時間を計測する手段とを備
え、それぞれの手段によって得られた出力を設定値と比
較しいずれか一方の出力が設定値を越えた場合に再生時
期と判定することが開示されている。

【０００６】この公報による開示技術によれば、圧力差
に基づく検出信号は排気流量が少ない場合に堆積量判定
精度が低下するため、例えば低回転域での運転が多い都
市内走行の車両に対しては再生時期判定が不可能であ
る。このような都市内走行時に対応した再生時期判定と
して走行時間を検出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置は、車両あるいはその車両に搭載された特定の内
燃機関に限定されて有効な再生時期判定方法であり、異
なる車種あるいは異なる排気量の内燃機関搭載車両に対
しては、時間当たりのパティキュレート排出量が異なる
ことから、走行時間にて再生時期を判定するためには個
々の対象車種あるいは車両毎に専用の再生時期判定機能
を構築する必要があり、実用上の大きな課題を有してい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、再生時期判定手段は、特定の内燃機関およ
び前記フィルタと同一種類のフィルタを用いて、前記特
定の内燃機関を少なくとも２つ以上の異なる動作条件下
で動作させた時に得られる前記特定の内燃機関の動作時
間とその動作時間に対応してフィルタを含む排気ガス通
流空間から得られる物理信号とに基づいて物理信号値と
時間積算値とを変数として規定した再生時期判定マップ
を有し、前記選択した内燃機関が排出するパティキュレ
ートを堆積したフィルタを含む排気ガス通流空間から得
た物理信号を前記物理信号値とし、前記選択した内燃機
関の動作時間を計数した計数時間と規定のオフセット時
間とを加算した値に規定の乗算定数を乗算した値を前記
時間積算値として前記再生時期判定マップに照合させて
フィルタの再生時期を判定する構成としている。

【０００９】上記発明によれば、再生時期判定手段は単
位時間当たりのパティキュレート排出量の変化に対応さ
せた２つの判定信号を持たせている。すなわち、判定信
号の一つはフィルタを含む排気ガス通流空間の特性変化
を検出する物理信号である。またもう一つの判定信号で
ある時間積算値も単位時間当たりのパティキュレート排
出量の違いに対応させている。すなわち、時間積算値の
算出においてオフセット時間あるいは乗算する乗算定数
を選択規定させている。これらの物理的変化に対応した
信号値と時間積算値に基づく規定した再生時期判定マッ
プは任意に選択した内燃機関の排気ガス通流経路に配設
されるフィルタに対してそのフィルタを再生させる時期
の判定に有効に作用させることができる。これにより、
本発明の装置は、任意の内燃機関あるいはその内燃機関
を搭載した車両に対して実装させることができ、大きな
実用的価値を有する排気ガス浄化装置を提供することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、選択した内燃機関の排
気ガスの通流路に配設し排気ガスに含まれるパティキュ
レートを捕集するフィルタと、前記フィルタに堆積した
パティキュレートを燃焼除去してフィルタの捕集性能を
再生させるとともに、前記フィルタを再生させる時期を
決定する再生時期判定手段とを備え、前記再生時期判定
手段は、特定の内燃機関および前記フィルタと同一種類
のフィルタを用いて、前記特定の内燃機関を少なくとも
２つ以上の異なる動作条件下で動作させた時に得られる
前記特定の内燃機関の動作時間とその動作時間に対応し
てフィルタを含む排気ガス通流空間から得られる物理信
号とに基づいて物理信号値と時間積算値とを変数として
規定した再生時期判定マップを有し、前記選択した内燃
機関が排出するパティキュレートを堆積したフィルタを
含む排気ガス通流空間から得た物理信号を前記物理信号
値とし、前記選択した内燃機関の動作時間を計数した計
数時間と規定のオフセット時間とを加算した値に規定の
乗算定数を乗算した値を前記時間積算値として前記再生
時期判定マップに照合させてフィルタの再生時期を判定
する構成としたものである。

【００１１】これにより、再生時期判定手段は単位時間
当たりのパティキュレート排出量の変化に対応させた２
つの判定信号を持たせている。すなわち、判定信号の一
つはフィルタを含む排気ガス通流空間の特性変化を検出
する物理信号である。またもう一つの判定信号である時
間積算値も単位時間当たりのパティキュレート排出量の
違いに対応させている。すなわち、時間積算値の算出に
おいてオフセット時間あるいは乗算定数を選択規定させ
ている。これらの物理的変化に対応した信号値と時間積
算値に基づく規定した再生時期判定マップは任意に選択
した内燃機関の排気ガス通流経路に配設されるフィルタ
に対してそのフィルタを再生させる時期の判定に有効に
作用させることができる。この結果、本発明の装置は、
任意の内燃機関あるいはその内燃機関を搭載した車両に
対して実装させることができ、大きな実用的価値を有す
る排気ガス浄化装置を提供することができる。

【００１２】また、選択した内燃機関を搭載した車両の
情報に基づいて規定のオフセット時間または乗算定数を
決定することとしている。

【００１３】これにより、規定した再生時期判定マップ
に照合する時間積算値を車両の単位時間当たりのパティ
キュレート排出量に対応させて算出することを可能に
し、規定した再生時期判定マップを異なる車両に応用展
開させることができる。

【００１４】また、車両の情報は、走行距離の積算値、
車両総重量、最大積載重量および車種の内、少なくとも
１つとしている。

【００１５】これにより、同一種類の内燃機関が搭載さ
れた車両において、その使用年数に応じた対応あるいは
車両の種類、たとえばトラック・バス・乗用車など、に
対応させて規定した再生時期判定マップを応用展開させ
ることができる。

【００１６】また、選択した内燃機関の情報に基づいて
規定のオフセット時間または乗算定数を決定することと
している。

【００１７】これにより、規定した再生時期判定マップ
に照合する時間積算値を内燃機関の単位時間当たりのパ
ティキュレート排出量に対応させて算出することを可能
にし、規定した判定マップを異なる内燃機関に応用展開
させることができる。

【００１８】また、内燃機関の情報は、排気量、最大馬
力、最大トルク、稼働時間の積算値、機関型式、使用す
る燃料の種類の内少なくとも１つとしている。

【００１９】これにより、同一車両タイプにおいて内燃
機関が異なる場合に規定した再生時期判定マップを応用
展開させることができる。また、車両において内燃機関
をオーバーフォールした場合にも応用展開できる。さら
には、コ・ジェネレーションや船舶などの重油を使用燃
料とする内燃機関に応用展開できる。さらには、コ・ジ
ェネレーションや船舶などの重油を使用燃料とする内燃
機関にも応用展開できる。

【００２０】また、フィルタを含む排気ガス通流空間か
らの物理信号として、前記排気ガス通流空間に存在する
電磁場に結合した電磁場検出手段が検出する信号を用い
た構成としている。

【００２１】これにより、単位時間当たりのパティキュ
レートの排出量あるいは選択した内燃機関から排出され
る排気ガスの流量に影響されることなく、フィルタに堆
積したパティキュレートの堆積密度に対応した信号を物
理信号として用いることができ、内燃機関あるいはその
内燃機関が搭載された車両の情報とは独立した信号値を
再生時期判定手段のもう一方の照合変数として用いるこ
とができる。この結果、積算時間値だけの変更により、
規定した再生時期判定マップを異なる内燃機関あるいは
異なる車両へ応用展開することを可能にし、実用的価値
大なる排気ガス浄化装置を提供することができる。

【００２２】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１は、本発明一実施例を示す図であ
り、内燃機関（以下エンジンと称する）動作中の一つの
状態を示す。

【００２３】図１において、エンジン１０の排気ガスの
排出流路は排気管１１と排気管１１より２分岐して設け
た第１、第２の流路１２、１３とで構成している。流路
１２、１３内のそれぞれには排気ガスに含まれるパティ
キュレートを捕集するフィルタ１４、１５と、排気ガス
の温度を検出する温度検出手段１６、１７とを設けてい
る。また、フィルタ１４、１５がそれぞれ捕集したパテ
ィキュレートを燃焼除去させる再生手段としてパティキ
ュレートを誘電加熱するマイクロ波を発生するマグネト
ロン１８、１９および誘電加熱により高温になったパテ
ィキュレートを燃焼させる燃焼用空気としての二次空気
を供給する送風機２０とを配設している。２１は各マグ
ネトロン１８、１９を動作させるための電力を供給する
マグネトロン駆動電源部、２２は送風機２０を動作させ
るための電力を供給する送風機駆動電源部である。

【００２４】各流路１２、１３内に設けたフィルタ１
４、１５はそれぞれマグネトロン１８、１９から供給さ
れるマイクロ波を実質的に内部に閉じ込めて加熱空間を
形成する加熱管体２３、２４内に収納している。このフ
ィルタを含む加熱管体２３、２４が排気ガス通流空間で
ある。加熱管体２３、２４の一端側には、マグネロトン
１８、１９が発生するマイクロ波を伝送する導波管２
５、２６およびマイクロ波放射孔２７、２８をそれぞれ
に有する環状の導波管２９、３０を配設している。マイ
クロ波放射孔２７、２８は、環状の導波管２９、３０の
それぞれにおいて、略対向した位置に配設している。な
お、図においてマイクロ波放射孔２７、２８のそれぞれ
に対向配設したマイクロ波放射孔は図示していない。

【００２５】また、加熱管体２３、２４のフィルタ１
４、１５を収納した空間における加熱管体２３、２４壁
面の所定位置には電磁波であるマイクロ波を加熱管体２
３、２４内に供給した時に生じる電磁場に結合し電磁場
強度を検出する電磁場検出手段であるマイクロ波センサ
３１、３２を配設している。

【００２６】送風機２０の排気側と流路１２、１３と
は、三方弁３３を介し送風路３４、３５にて接続してい
る。送風機２０から供給される空気はフィルタ１４、１
５のいずれか一方に送風するように三方弁３３が制御さ
れる。

【００２７】流路１２、１３において、フィルタ１４、
１５の排気ガス通流方向の上流側および下流側のそれぞ
れには、流路１２、１３を開閉する開閉手段３６、３
７、３８、３９を配設している。下流側の開閉手段３
８、３９は、送風機２０から供給される空気の送風路３
４、３５の排気ガス流路への接続位置より排気ガス通流
方向の下流側に配設している。

【００２８】また、フィルタ１４、１５の排気ガス通流
方向の上流側と下流側とをバイパスするバイパス管４
０、４１をそれぞれ配設し、これらバイパス管の下流側
での排気ガス流路への接続位置にはバイパス管を開閉す
るバイパス管開閉手段４２、４３を配設している。バイ
パス管４０、４１の排気流路への接続位置は、フィルタ
１４、１５の排気ガス上流側においては流路１２、１３
を開閉する開閉手段３６、３７と温度検出手段１６、１
７との間であり、フィルタ１４、１５の排気ガス下流側
においては流路１２、１３を開閉する開閉手段３８、３
９の排気ガス通流方向における下流側としている。この
バイパス管はフィルタ再生処理において送風機２０から
供給される二次空気の排出路として使用する。

【００２９】流路１２、１３をそれぞれ開閉する開閉手
段３６〜３９とバイパス管開閉手段４２、４３および送
風方向を切り換える三方弁３３は、車両に付帯された圧
搾空気供給源から供給する圧搾空気によって作動させる
構成としている。

【００３０】この圧搾空気の配給は、圧搾空気配給管４
４とこの圧搾空気配給管４４から分岐配設した圧搾空気
分岐配給管４５、４６を介して行う構成としている。圧
搾空気配給管４４には二方電磁弁４７を配設し、圧搾空
気分岐配給管４５、４６のそれぞれには三方電磁弁４
８、４９を配設している。三方電磁弁４８、４９のそれ
ぞれは大気への開放端５０、５１を備えている。

【００３１】流路１２に設けた開閉手段３６、３８とバ
イパス管開閉手段４２とは三方電磁弁４８を作動させる
ことにより同時に圧搾空気を配給する構成としている。
一方、流路１３に設けた開閉手段３７、３９とバイパス
管開閉手段４３および三方弁３３とは三方電磁弁４９を
作動させることにより同時に圧搾空気を配給する構成と
している。また、各三方電磁弁４８、４９は、その作動
を停止することでそれぞれの開閉手段３６〜３９とバイ
パス管開閉手段４２、４３と三方弁３３への圧搾空気の
配給は遮断されると同時に三方電磁弁４８、４９以降の
圧搾空気分岐配給管４５、４６は大気開放端５０、５１
に連結され配給されていた圧搾空気は大気に排出される
構成としている。

【００３２】５２はエンジン１０の動作に連動した電圧
を発生する発電機である。この発電機５２の出力は制御
手段５３に入力している。制御手段５３は発電機５２の
出力に基づいてエンジン１０が動作中か停止中かを識別
判定するとともに動作中の時に動作時間を計数する。

【００３３】また、制御手段５３にはマイクロ波センサ
３１、３２の出力信号および温度検出手段３６、３７の
出力信号を入力している。制御手段５３は、その内部に
フィルタの再生時期を判定する機能を有している。再生
時期判定手段である制御手段５３は、上記した入力信号
に基づいてフィルタの再生時期の判定を行うとともにフ
ィルタの再生処理を実行するためにマグネトロン駆動電
源部２１と送風機駆動電源部２２と二方電磁弁４７およ
び三方電磁弁４８、４９に対してそれぞれの動作を制御
する制御信号を出力する。

【００３４】上記構成において、フィルタ１４が内燃機
関１０から排出されるパティキュレートを捕集する。ま
た後述する再生時期判定方法によりフィルタ１４の再生
時期を判定する。そしてフィルタ１４が再生時期に到達
すると制御手段５３が出力する信号によって第２の流路
１３側に配設した開閉手段３７、３９を開状態とし三方
弁３３を切り替える。この動作によって排気ガスを第２
の流路１３に通流させた後、第１の流路１２側に配設し
た開閉手段３６、３８を閉状態とする。この後、再生手
段であるマグネトロン１８と送風機２０とのそれぞれの
駆動電源部であるマグネトロン駆動電源部２１および送
風機駆動電源部２２の動作を制御してフィルタ１４に堆
積したパティキュレートを加熱し、燃焼させてフィルタ
１４内から除去してフィルタ１４の捕集性能を再生す
る。

【００３５】フィルタ１４を再生処理している間におい
て、フィルタ１５が内燃機関１０から排出されるパティ
キュレートを捕集している。フィルタ１４の再生処理が
終了すると後述の再生時期判定方法によりフィルタ１５
が再生時期に到達したかどうかの判定を開始する。

【００３６】フィルタ１５が再生時期に到達すると、制
御手段５３が出力する信号によって第１の流路１２側に
設けた開閉手段３６、３８を開状態とした後、第２の流
路１３側に設けた開閉手段３７、３９を閉状態とし三方
弁３３を切り替える。この後、再生手段であるマグネト
ロン１９と送風機２０とのそれぞれの駆動電源部である
マグネトロン駆動電源部２１および送風機駆動電源部２
２の動作を制御してフィルタ１５に堆積したパティキュ
レートを加熱し、燃焼させてフィルタ１５内から除去し
てフィルタ１５の捕集性能を再生する。

【００３７】上述したように、本発明の装置は排気ガス
の通流路を交互に切り替えてその通流路に配設したフィ
ルタがパティキュレートの捕集をし、そのフィルタが再
生時期に到達すると、他方の通流路に排気ガスを切り替
えた後、パティキュレートを堆積したフィルタの再生処
理を実行するものである。

【００３８】次に図２および図３を用いて、再生時期判
定マップの作成方法について説明する。この再生時期判
定マップの作成に係わる基礎データは、適当な内燃機関
の排気ガス通流路に図１に示す流路の一つに配設した加
熱管体２３、２４と同一または同一相当の加熱管体を接
続させ、その内部に所期使用のフィルタと同一種類のフ
ィルタを収納し、内燃機関を少なくとも２種類以上の負
荷条件で動作させて集録する。

【００３９】図２はこのデータ集録の一例を示す。図２
中の実線５４〜５６は、内燃機関の動作時間と加熱管体
２３、２４に付帯させたマイクロ波センサ３１、３２か
ら得られる電磁場検出信号との関係を示し、破線５７、
５８は各負荷条件に対して得た実線５４〜５６上のパテ
ィキュレート堆積重量の等しい点を結んで描いたもの
で、いわゆる等堆積重量線である。実線５４〜５６は、
堆積したパティキュレートの誘電損失の違いに起因した
特性差であり、電磁場検出信号が大きいもの程、堆積し
たパティキュレートがＳＯＦ（可溶性有機物）成分を多
く含むものである。

【００４０】なお、図示した実線で示す特性は、マイク
ロ波センサ３１、３２を加熱管体２３、２４に取りつけ
た位置に応じて図示した以外の様々な特性を呈しさせる
ことが可能であるが、信号処理の簡素化を目的として図
２に示す特性が得られる位置にマイクロ波センサを取り
つけている。

【００４１】パティキュレートの燃焼に伴って生じる熱
応力を抑制するには、燃焼の均一化を図るとともに高温
燃焼を抑制する必要がある。燃焼の均一化は再生手段の
技術に大きく依存する。一方、高温燃焼の抑制は燃焼量
の抑制であり、堆積するパティキュレートの量を制限す
ることである。これは、換言すれば高温燃焼を抑制する
とともに燃焼不良を生じない範囲のパティキュレート堆
積重量を規定することである。図２の破線５８は高温燃
焼の発生を回避できる上限のパティキュレート堆積重量
に相当する等堆積重量線であり、破線５７は燃焼不良を
回避できる下限のパティキュレート堆積重量に相当する
等堆積重量線である。

【００４２】破線５７と破線５８をそれぞれ下限境界、
上限境界としてその間の領域に存在する内燃機関の動作
時間に対する電磁場検出信号の関係を生じた時にフィル
タが再生時期に到達したと判定する。

【００４３】図３は、上述の再生時期到達の判定に対応
した再生時期判定マップの一例を示す。図において再生
時期判定マップ５９はマトリクス表としている。各行
（横の欄）６０は、マイクロ波センサ３１、３２が検出
した信号を図示した区分にて配列させ、各列（縦の欄）
６１は、内燃機関の動作時間を２０分間隔にて区分して
配列させている。

【００４４】各行と各列との交差する欄には、１から５
の数値を規定させ、フィルタが再生時期に到達したと判
定する欄に数値４を配置している。

【００４５】なお、配置した数値は、パティキュレート
の堆積状態をレベル報知する時に利用することができ
る。

【００４６】次ぎに上述の適当に選択した特定の内燃機
関に基づいて規定した再生時期判定マップの異なる内燃
機関への応用展開方法について説明する。

【００４７】図４は選択した内燃機関を搭載した車両の
情報に基づいて図３に示した再生時期判定マップを対応
させる時の時間積算値の算出に用いる規定乗算定数の補
正表の一例である。図は再生時期判定マップの作成用に
選定した適当な内燃機関（特定の内燃機関）の排気量を
３，０００ｃｃとした場合の一例を示す。

【００４８】車両情報として、車種と車両総重量を選択
枝としている。車両総重量の増加に対応してその車両用
として選択された内燃機関の排気量は大きくなる。排気
量が増すと単位時間当たりのパティキュレート排出量は
増大する。内燃機関の排気量対応の車両総重量区分と実
用走行を考慮した車種区分とのマトリクスにて補正の乗
算定数を規定している。

【００４９】本発明の再生時期判定方法は２つの判定信
号を持ち、その判定信号の一つはフィルタを含む排気ガ
ス通流空間である加熱管体２３、２４の特性変化を検出
する物理信号である。この物理信号は電磁場強度信号で
あり、内燃機関の排気量あるいは車両走行において内燃
機関の回転数が変化することに伴う排気ガスの排出流量
変化に影響を受けない。また、加熱管体２３、２４より
検出する電磁場強度信号は、フィルタ１４、１５に堆積
したパティキュレートの堆積密度に応じて信号が変化す
る。従って特定の内燃機関に対して単位時間当たりの排
出量が大きく異なる選択した内燃機関においても堆積し
たパティキュレートのＳＯＦ分比率がほぼ同等の場合で
パティキュレートの堆積密度が同等であれば電磁場強度
信号もほぼ同等の信号値となる。

【００５０】このことから、規定した再生時期判定マッ
プの判定信号の一つである電磁場強度信号は任意の内燃
機関に同様の判定信号として使用することができる。

【００５１】一方、もう一つの判定信号は、内燃機関の
動作時間に依存する信号であり、車両情報に基づいて時
間積算値の算出に上記した補正乗算定数を規定すること
により単位時間当たりの排出量に対応させることができ
る。

【００５２】これにより、同一種類の内燃機関が搭載さ
れた車両において、その使用年数に応じた対応あるいは
使用環境が異なる車両の種類、たとえばトラック・バス
・乗用車など、に規定した再生時期判定マップを応用展
開できる。規定した再生時期判定マップは車両の使用状
態あるいは使用環境に対応させて任意の内燃機関を搭載
する車両に搭載でき、その車両が稼働してパティキュレ
ートを堆積したフィルタを安全燃焼させてその捕集性能
を再生させることができる。

【００５３】なお、車両情報としては、上述した情報の
他に走行距離の積算値を利用することで既販車への展開
を可能にできるし、車両総重量の代わりに最大積載重量
を用いて同様の効果を得ることができる。

【００５４】図５は選択した内燃機関の情報に基づいて
図３に示した再生時期判定マップを対応させる時の時間
積算値の算出に用いる規定乗算定数の補正の一例を示す
ものである。図は再生時期判定マップの作成用に選定し
た適当な内燃機関（特定の内燃機関）の排気量を２，５
００ｃｃ、馬力を７０ＰＳとした場合の一例を示す。

【００５５】単位時間当たりの排出量に対応させた排気
量区分と内燃機関の使用用途に対応させた馬力区分との
マトリクスで規定乗算定数の補正を決めている。

【００５６】これにより、同一車両タイプにおいて内燃
機関が異なる場合に規定した再生時期判定マップを応用
展開させることができる。また、車両において内燃機関
をオーバーフォールした場合にも応用展開できる。

【００５７】さらには内燃機関情報に基づく補正は、た
とえばコ・ジェネレーションなどの固定機械に内燃機関
を使用する場合にまで規定した再生時期判定方法の用途
展開を拡大させることができる。また、コ・ジェネレー
ションや船舶などの重油を使用燃料とする内燃機関にも
応用展開できる。

【００５８】また、上記の車両情報あるいは内燃機関情
報に基づいてオフセット時間を補正する。オフセット時
間は規定の再生時期判定マップにあっては０時間として
いる。このオフセット時間は、規定した再生時期判定マ
ップの積算時間値ｔsum の最小区分である２０分の整数
倍として補正する。

【００５９】このオフセット時間の補正を利用すること
で、同一種類の車両あるいは内燃機関のパティキュレー
ト排出量の個体ばらつきを吸収させることができる。

【００６０】次に図６を用いて制御手段５３が処理する
再生時期判定方法を説明する。制御手段５３はマイクロ
コンピュータ（以下ＣＰＵと称する）６２を中核として
構成している。制御手段５３へのそれぞれの入力信号で
ある第１の流路１２側に設けた温度検出手段１６が検出
する温度信号６３およびマイクロ波センサ３１が検出す
る電磁場強度信号６４（以下マイクロ波信号と称す
る）、第２の流路１３側に設けた温度検出手段１７が検
出する温度信号６５およびマイクロ波センサ３２が検出
するマイクロ波信号６６および発電機５２の出力信号６
７は、それぞれＡ／Ｄ変換器６８〜７２を介してＣＰＵ
６２に入力させている。また、７３と７４は、内燃機関
の動作時間の積算値を算出する時に使用する規定値を定
めた分圧回路であり、それぞれオフセット時間と乗算定
数の規定値に対応する電圧をＣＰＵ６２に入力させてい
る。７５は上述した再生時期判定マップの記憶部であ
り、７６はマグネトロン駆動電源部２１、送風機駆動電
源部２２および各種電磁バルブ４７〜４９の動作を制御
する出力信号である。

【００６１】上記の構成においてその動作を図７に示し
た制御フローチャートを参照しながら以下に説明する。

【００６２】制御手段５３は、Ｓ１００でエンジンが動
作中かどうかを判定する。この判定は、発電機５２の出
力信号に基づいてＣＰＵ６２が行う。すなわち、エンジ
ン１０が動作中は、発電機５２が連動して動作し、所定
の電圧を発生する。ＣＰＵ６２はこの発生した電圧値に
基づいてエンジン１０が動作中と判定する。

【００６３】このエンジンが動作状態でない時すなわち
停止中において、ＣＰＵ６２は実行可能な各種処理プロ
グラム（Ｓ１０１）を備えている。この処理を実行する
には、信号を手動入力する。実行可能な処理としては、
装置の異常診断およびその結果報知、システムリセット
あるいは手動入力によるフィルタ再生処理などである。
いずれも、装置のメンテナンスに係わる処理である。

【００６４】エンジン停止中において、制御手段５３
は、マグネトロン駆動電源部２１と送風機駆動電源部２
２と二方電磁弁４７と三方電磁弁４８、４９への制御信
号を出力しない。

【００６５】ＣＰＵ６２は、発電機５２の電圧を検出し
てエンジン１０が動作状態であることを識別（Ｓ１０
０）すると、時間の計数を開始するとともにＳ１０２に
進む。

【００６６】Ｓ１０２では、排気ガスを通流させる流路
を設定する。ＣＰＵ６２は、予め選択すべき流路を記憶
している。この記憶した流路とはＣＰＵ６２の初期状態
およびシステムリセットされた状態において所定の流路
（例えば、第１の流路１２）を記憶させている。また、
過去にエンジン動作が行われパティキュレートの捕集が
実行されている場合、前回選択された流路がＣＰＵ６２
に記憶されている。エンジン始動に伴って、ＣＰＵ６２
が記憶した流路の選択設定を行なう（Ｓ１０２）。この
流路選択設定に対応して開閉手段は作動する。たとえ
ば、第１の流路１２が記憶されている場合、装置の状態
は図１に示す状態に設定される。以降の動作説明では、
第１の流路１２が選択設定された場合について説明す
る。

【００６７】ＣＰＵ６２は、開閉手段が作動した後、各
流路１２、１３にそれぞれ設けた温度検出手段１６、１
７の温度信号６３、６５に基づいて所定の流路選択設定
が実行されていることを確認する。

【００６８】この流路選択状態の確認は、エンジン１０
が動作中に周期的、例えば５分周期、にて実行する。流
路選択されている流路１２に設けた温度検出手段１６は
排気ガス温度を検出し、選択されていない流路側（第２
の流路１３）に設けた温度検出手段１７は装置周辺の環
境温度相当の温度を検出する。このふたつの温度検出手
段が検出した温度信号を比較することにより、流路選択
状態が正常か不良かを判定する。

【００６９】この流路選択確認により、開閉手段の作動
状態が確認できるので、開閉手段の流路内壁への固着な
どによる作動不良の状態を確認できる。作動不良の場
合、エンジン始動開始から短時間に作動不良を運転者に
報知することができるので、車両を安全に使用すること
ができる。

【００７０】また、ＣＰＵ６２は、選択した流路に排気
ガスを通流させている期間において、二方電磁弁４７に
対しては周期的、たとえば５分周期、にてその作動電力
を供給し圧搾空気を圧搾空気分岐配給管４５、４６に配
給する。

【００７１】この制御方法により、電磁弁制御における
消費電力を低減できるとともに車両に搭載されている圧
搾空気の消費を低減でき、さらには燃料消費量を低減で
きる。また、圧搾空気分岐配給管４５、４６に亀裂を生
じた場合の圧搾空気のリークを防止できる。

【００７２】また、ＣＰＵ６２は第１の流路１２を選択
していることを記憶している。次にＳ１０３に進む。Ｓ
１０３では、現在排気ガスが通流中のフィルタ１４のパ
ティキュレート捕集状態を判定しフィルタ１４が再生時
期に到達したかどうかを判定する。この再生時期の判定
は、エンジン１０が動作中、すなわちフィルタ１４に排
気ガスが通流している期間において、周期的に、例えば
５分周期にて実行する。再生時期の判定タイミングでな
い場合は、Ｓ１００に戻る。再生時期判定タイミングに
到達したと判定すると、ＣＰＵ６２は、現在までのフィ
ルタ１４に排気ガスを通流させた時間の計数値と規定し
たオフセット時間７３と規定した乗算定数７４を用いて
（数式１）より再生時期判定マップに照合させる時間積
算値を算出する。そしてＳ１０４に進む。

【００７３】(数式１）時間積算値＝（規定したオフセット時間＋時間計数値）
×規定乗算定数Ｓ１０４では、ＣＰＵ６２はマグネトロン駆動電源部２
１に制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、マ
グネトロン（図１の場合１８）を所定時間、例えば１５
秒間、動作させる。マグネロトンより供給されたマイク
ロ波によって加熱空間２３内には、特定の電磁場分布が
生じる。この電磁場分布は、フィルタ１４に堆積したパ
ティキュレートの状態に応じて変化する。マイクロ波セ
ンサ３１はこの特定の電磁場分布に結合してフィルタ１
４に堆積したパティキュレートの状態に対応したマイク
ロ波量を検出し制御手段５３に出力する。ＣＰＵ６２
は、マグネトロン動作中に所定周期、たとえば３秒周
期、にてマイクロ波信号を取りこむ。そして取りこんだ
マイクロ波信号群の最大値を選択して現時点におけるマ
イクロ波信号値Ｘmwとする。そして、ＣＰＵ６２は、Ｓ
１０４で求めたマイクロ波信号ＸmwとＳ１０３で求めた
時間積算値ｔsumとを再生時期判定マップ７５に照合さ
せて、マップ中に規定した数値を抽出する。

【００７４】次にＳ１０５に進む。ＣＰＵ６２はフィル
タの再生時期に対応した判定基準値として数値４を記憶
している。この判定基準値とＳ１０４にて判定処理して
得た現在の捕集状態レベルに相当する抽出数値とを比較
判定し、現在パティキュレートを捕集しているフィルタ
１４が再生時期に到達したかどうかを識別する。

【００７５】再生時期に到達していない場合、Ｓ１００
に戻る。再生時期に到達した場合、Ｓ１０６に進む。Ｓ
１０６では再生時期に到達したフィルタの再生前準備を
行う。

【００７６】このフィルタ再生前準備として、ＣＰＵ６
２は、流路切換えの制御信号を出力し流路切換を実行さ
せる。この流路切換え期間において、制御手段５３はま
ず二方電磁弁４７に対して連続的に作動電力を供給す
る。この二方電磁弁４７への連続的な作動電力供給制御
を実行後、もう一方の流路（図１の場合第２の流路１
３）にも排気ガスを通流させるべくＣＰＵ６２は三方電
磁弁４９に制御信号を出力する。この出力制御信号に基
づいて、装置の状態は両方の流路１２、１３に排気ガス
を通流させた状態となる。

【００７７】その後、ＣＰＵ６２は、両流路１２、１３
に設けた温度検出手段１６、１７の検出信号に基づいて
両方の流路に排気ガスが通流していることの確認を行
う。両方の流路に排気ガスが通流されていることを確認
した後、ＣＰＵ６２は、再生時期に到達したフィルタ１
４が設けられている流路１２への排気ガスの通流を遮断
するように三方電磁弁４８に制御信号を出力する。

【００７８】この再生前準備が完了するとＳ１０７に進
む。Ｓ１０７では、フィルタ１４が捕集したパティキュ
レートを加熱燃焼除去してフィルタ１４の捕集機能を再
生させる。この再生処理過程において、ＣＰＵ６２は、
マグネトロン駆動電源部２１および送風機駆動電源部２
２の動作を制御する。マグネトロン駆動電源部２１を制
御することによりマグネトロン１８の動作が制御され
る。また、送風機駆動電源部２２を制御することにより
送風機２０の動作が制御される。

【００７９】フィルタ再生処理が完了するとＳ１００に
戻り、現在排気ガスの通流路である第２の流路１３に配
設しパティキュレートを捕集しているフィルタ１５に対
して上述と同様の各種判定処理を実行する。フィルタ１
５が再生時期に到達すると、フィルタ１５に対して上述
と同様の再生処理を実行する。フィルタ１５を再生処理
している時の装置の状態は図１に示す状態であり、排気
ガスは第１の流路１２に排出され、フィルタ１４が排気
ガスに含まれるパティキュレートを捕集する。

【００８０】上述したように本発明の装置は、エンジン
動作中に排気ガスの排出流路として選択した流路側のフ
ィルタが所期のパティキュレート堆積重量に到達すると
排気ガスの排出流路としてもう一方の流路を選択し排気
ガスの排出流路を切り換えてもう一方のフィルタでパテ
ィキュレートを捕集する。また、このもう一方のフィル
タでパティキュレートを捕集している間にいままでパテ
ィキュレートを捕集していたフィルタに対して再生処理
を実行してこのフィルタが捕集したパティキュレートを
燃焼除去して再びパティキュレートの捕集が実行できる
状態にする。もう一方のフィルタが所期のパティキュレ
ート堆積重量に到達すると排気ガスの流路を再生処理し
たフィルタ側の流路に選択切換えする。このように二つ
のフィルタに対して交互にパティキュレートの捕集なら
びに捕集したパティキュレートの燃焼除去を行う。

【００８１】なお、Ｓ１０７のフィルタ再生処理の実行
中には適当な時間周期にてＳ１００のエンジン動作中の
判定処理を実行し、Ｓ１０２を経てＳ１０７のフィルタ
再生処理に至るショートカットの制御フローにて制御を
実行している。これにより、フィルタ再生処理実行中の
エンジン停止に対応した制御処理の実行を可能にしてい
る。

【００８２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下に示
す効果を有する。

【００８３】（１）再生時期判定マップに照合させる時
間積算値として稼働中の内燃機関の動作時間の計数値と
規定のオフセット時間とを加算した値に規定の乗算定数
を乗算して算出した補正値を用いることにより、規定し
た再生時期判定マップを備えた本装置を任意の内燃機関
に対応させて実装させることができる。

【００８４】（２）オフセット時間を導入したことによ
り、内燃機関あるいはその内燃機関を利用した車両の排
出量変動ばらつきを吸収して、フィルタ再生時に安全な
燃焼を保証しフィルタの耐久性を保証させることができ
る。

【００８５】（３）車両情報に基づいて規定のオフセッ
ト時間あるいは規定の乗算定数を補正することにより、
車両の単位時間当たりのパティキュレート排出量に対応
して補正した時間積算値を算出することを可能にし、こ
の補正した時間積算値を用いることでフィルタの耐久性
を保証できる。

【００８６】（４）車両の具体的区分情報にもとづく規
定乗算定数の補正により、同一種類の内燃機関が搭載さ
れた車両において、その使用年数に応じた対応あるいは
車両の種類たとえばトラック・バス・乗用車などに対応
した再生時期判定方法としての応用展開を図ることがで
きる。

【００８７】（５）内燃機関情報に基づく時間積算値の
補正により、内燃機関の時間当たりの排出量に対応させ
ることができ異なる内燃機関への応用展開を図ることが
できる。

【００８８】（６）内燃機関の具体的区分情報に基づく
時間積算値の補正により、異なる内燃機関を搭載した同
一タイプの車両への再生時期判定方法の展開を図ること
ができる。

【００８９】（７）また、上記（５）（６）によれば、
車両以外にコジェネーションのような固定機械に装着す
る排気ガス浄化装置への展開を図ることができる。

【００９０】（８）物理信号として電磁場信号を用いる
ことにより、単位時間当たりのパティキュレートの排出
量あるいは選択した内燃機関から排出される排気ガスの
流量に影響されることなく、内燃機関あるいは車両の情
報とは独立した再生時期判定信号を照合変数として利用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す排気ガス浄化装置の構
成図

【図２】本発明の規定した再生時期判定方法を作成する
基礎データの一例を示す特性図

【図３】図２に基づいて作成した再生時期判定マップの
一例を示す図

【図４】本発明の一実施例を示す車両情報に基づく乗算
定数補正の一例を示す図

【図５】本発明の一実施例を示す内燃機関情報に基づく
乗算定数補正表を示す図

【図６】図１の制御手段の要部構成図

【図７】本発明の一実施例を示す再生時期判定処理方法
の制御フローチャート

【符号の説明】

１０エンジン（内燃機関）１４、１５フィルタ１８、１９マグネトロン（再生手段）２０送風機（再生手段）２３、２４加熱管体（排気ガス通流空間）３１、３２マイクロ波センサ（電磁場検出手段）５２発電機（エンジン動作状態を確認する信号出力手
段）５３制御手段（再生時期判定手段）５９規定した再生時期判定マップ７５再生時期判定マップの記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 46/00 ３０２Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２Ｂ０１Ｊ 19/12 ＺＡＢＢ０１Ｊ 19/12 ＺＡＢＡＦ０１Ｎ 3/00 ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/00 ＺＡＢＦ (72)発明者垰統雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】選択した内燃機関の排気ガスの通流路に配
設し排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタと、前記フィルタに堆積したパティキュレートを
燃焼除去してフィルタの捕集性能を再生させるととも
に、前記フィルタを再生させる時期を決定する再生時期
判定手段とを備え、前記再生時期判定手段は、特定の内
燃機関および前記フィルタと同一種類のフィルタを用い
て、前記特定の内燃機関を少なくとも２つ以上の異なる
動作条件下で動作させた時に得られる前記特定の内燃機
関の動作時間と、その動作時間に対応してフィルタを含
む排気ガス通流空間から得られる物理信号とに基づいて
物理信号値と時間積算値とを変数として規定した再生時
期判定マップを有し、前記選択した内燃機関が排出する
パティキュレートを堆積したフィルタを含む排気ガス通
流空間から得た物理信号を前記物理信号値とし、前記選
択した内燃機関の動作時間を計数した計数時間と規定の
オフセット時間とを加算した値に規定の乗算定数を乗算
した値を前記時間積算値として前記再生時期判定マップ
に照合させてフィルタの再生時期を判定する排気ガス浄
化装置。
【請求項２】選択した内燃機関を搭載した車両の情報に
基づいて規定のオフセット時間または乗算定数を決定す
る請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】車両の情報は、走行距離の積算値、車両総
重量、最大積載重量および車種の内少なくとも１つとし
た請求項２記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】選択した内燃機関の情報に基づいて規定の
オフセット時間または乗算定数を決定する請求項１記載
の排気ガス浄化装置。
【請求項５】内燃機関の情報は、排気量、最大馬力、最
大トルク、稼働時間の積算値、機関型式、使用する燃料
の種類の内、少なくとも１つとした請求項４記載の排気
ガス浄化装置。
【請求項６】フィルタを含む排気ガス通流空間からの物
理信号として、前記排気ガス通流空間に存在する電磁場
に結合した電磁場検出手段が検出する信号を用いた構成
とした請求項１記載の排気ガス浄化装置。