JPS6335152Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、自動車用等のデイーゼルエンジン
の排気浄化装置の改良に係り、特にフイルター部
材に捕集堆積した微粒子成分（パテイキユレー
ト）を燃焼除去する際に、フイルター部材の急激
な部分加熱によるクラツクの発生を防止して、微
粒子成分を効果的に燃焼除去するようにした排気
浄化装置に関する。

（従来技術） 一般に、デイーゼルエンジンの排気通路内に、
電気発熱体を取り付けたフイルター部材を配設
し、この発熱体に通電することにより、フイルタ
ー部材に捕集堆積した微粒子成分を燃焼除去し
て、フイルター部材の再生処理を行うようにした
排気浄化装置はすでに公知である。

たとえば、特開昭55−131518号公報には、フイ
ルター部材の下流端部にニクロム線などから成る
電気発熱体を耐熱接着剤により接着して取り付
け、定期的にまたはフイルター部材に目詰りが生
じた時点で、該発熱体に通電を施してフイルター
部材に堆積した微粒子成分を燃焼除去させてフイ
ルター部材の再生処理を行うようにしたものが提
案されている。

しかし、上記提案のものは、フイルター部材に
堆積された微粒子成分を電気発熱体で燃焼除去さ
せるという基本的原理についての解決手段を教示
するものに過ぎず、この提案された方法で発熱体
を通電加熱する場合においては、例えば最初から
電気発熱体の通電量を増大させて燃焼加熱を行う
ような場合にはその通電時にフイルター部材の電
気発熱体の取り付けられた下流側と電気発熱体の
取り付けられていない上流側に急激な温度差を生
じるためにクラツクを発生しやすいという問題を
生じている。

そこで、このようなクラツクの発生をなくすた
め電気発熱体をフイルター部材の全体に配して燃
焼時に温度差を生じないようにすることも考えら
れるが、このようなものは構造が複雑と成り高価
になるなどの問題がある。

（考案の目的） この考案は、上記の問題を解決するため開発さ
れたもので、その第一の目的は、電気発熱体の通
電加熱時にフイルター部材に急激な温度差部分が
生じないようにして、クラツクの発生を生じさせ
ることなくフイルター部材の再生処理を図ること
にある。

また、この考案の第二の目的は、フイルター部
材に堆積した微粒子成分を効率良く、しかもムラ
なく燃焼除去させてフイルター部材の再生処理を
図ることにある。

（考案の構成） これらの目的を達成するため、この考案は、エ
ンジンの排気通路内に排気中の微粒子成分を捕集
する多孔質性のフイルター部材を配設すると共
に、フイルター部材の少なくとも一部分に、捕集
された微粒子成分を燃焼除去する電気発熱体を設
けたデイーゼルエンジンの排気浄化装置におい
て、外部より再生指令信号を受けて作動し、上記
フイルター部材内に堆積した微粒子成分の燃焼状
態を判断して、それに応じた通電制御信号を発生
する作動制御装置と、この作動制御装置からの通
電制御信号を受けてフイルター部材を加熱するた
め電気発熱体の発熱量を有段的に制御する通電制
御回路とを備えて構成されており、特に上記通電
制御回路は上記発熱体を、その通電初期には発熱
量を抑制し、所定時間が経過した後はその発熱量
を増大させるようにしてフイルター部材内に捕集
堆積した微粒子成分を余熱した後、燃焼除去する
ようにしたことを特徴としている。

（実施例） この考案の具体的な実施例を説明する前に、そ
の基本的構成と動作原理について第１図を参照し
て説明する。

この図において、は作動制御装置であり、こ
の装置は後述する再生指令信号を受けて作動し、
フイルター部材３内の微粒子成分の燃焼状態を判
断して、後段の通電制御回路に必要な通電制御
信号を発生する。すなわち、この装置は、エン
ジンの燃料消費量、自動車の走行距離、エンジン
の運転時間などの積算値が所定値に達した時、あ
るいはフイルター部材３の電気抵抗、排圧などが
変化した時にフイルター部材３に目詰りが生じて
いると判断して再生指令信号を発生する目詰りセ
ンサ、あるいはフイルター部材３に目詰りが生
じていると推定された時に外部より適宜出力され
る再生指令信号を受けて作動し、フイルター部材
３の上、下流側に配設された温度センサ１４，１
５からの出力信号によりフイルター部材３内の微
粒子成分の燃焼状態を判断して、後段の通電制御
回路に必要な通電制御信号を出力する。

は通電制御回路であり、この回路は上記し
た作動制御装置からの通電制御信号を受けて発
熱体４を通電加熱する。すなわち、この制御回路
は、この考案の目的に従つて発熱体４の通電初
期には発熱体４の発熱量を抑制した初期加熱を行
い、所定時間経過後、換言すれば、発熱体４によ
りフイルター部材３が加熱されて、該フイルター
部材３内に堆積した微粒子成分の余熱が十分に行
われた後に発熱体４の発熱量を増大して燃焼加熱
を行うように構成されている。

次に、再び第１図を参照してこの考案の実施例
を説明する。

デイーゼルエンジンの排気通路１内のフイルタ
ー収容部２には、コージライトなどの通気性に富
むセラミツク成形体よりなるフイルター部材３が
配設されており、このフイルター部材３は、その
軸方向に多数の小孔３ａ…，３ｂ…を穿孔したハ
ニカム状に成形されており、下流側を開放し、上
流側をブラインドプラグ５…によつて閉塞した小
孔３ａ…と、上流側を開放し、下流側をブライン
ドプラグ５…によつて閉塞した小孔３ｂ…とを交
互に配列している。

また、フイルター部材３の小孔３ａ…の上流側
端部には電気発熱体であるニクロム線などより成
るヒータ４がブラインドプラグ５…を貫通するよ
うにして取り付けられており、更に排気通路１の
フイルター部材３の上、下流間には、バイパス通
路６を連通させている。バイパス通路６は、排気
ガスによつて、ヒータ４の昇温が阻害されること
を防止するため、排気ガスの一部を約1/2をバイ
パスさせるためのものであり、その途中に介設さ
れたバイパス制御弁７を開閉させてバイパス通路
６を開閉制御できるようになつており、バイパス
制御弁７にはバキユームポンプ９に接続された導
圧管８の一端が接続されており、更にこの導圧管
８の途中にはその切り換え操作により上記したパ
イパス制御弁７に作用する負圧を調整してこの制
御弁７を開閉動作させる三方弁１０が介設されて
いる。

一方、排気通路１のフイルター部材３の上流側
には、微粒子成分の燃焼に必要な空気（酸素）を
補給するため他端を大気に開放した２次エア導入
路１１の一端が接続されており、このエア導入路
１１は排気通路１側に向かつて開閉弁１３、エア
ポンプ１２の順に介設されている。

温度センサ１４，１５は、それぞれがフイルタ
ー部材３の加熱温度と、微粒子成分の燃焼状態を
検出するためのもので、フイルター部材３の上流
側、下流側に接近した管路壁に各々が配設されて
おり、そのいずれもが各々の出力信号を作動制御
装置に入力させている。

一方、作動制御装置には、目詰りセンサか
らの出力信号が入力されており、更にこの装置
は後段の通電制御回路に接続されて、前述のよ
うなヒータ４の加熱制御が行われるようになつて
いる。

しかして、このような実施例をもとにこの考案
装置の動作を説明すると、フイルター部材３の小
孔３ａ…，３…ｂ内に微粒子成分が堆積して、目
詰りセンサから再生指令信号が出力されると、
作動制御装置は直ちに作動されて三方弁１０を
切り換えてパイパス通路６を開路し、同時に通電
制御回路に通電制御信号を出力する。その結
果、ヒータ４はその発熱量の抑制された初期加熱
状態になり、フイルター部材３を加熱する。そし
て、フイルター部材３の余熱が十分に行われる
と、この状態を温度センサ１５が検出し、その出
力信号が作動制御装置に送られ、作動制御装置
では余熱の完了が判断されて後段の通電制御回
路に通電信号を出力し、同時に開閉弁１３を開
いてエアポンプ１２を駆動する。かくして、ヒー
タ４の発熱量が増大されてヒータ４は燃焼加熱状
態となり、同時に２次エア導入路１１より燃焼に
必要なエアが補給されて微粒子成分は効率良く燃
焼除去されることになる。

微粒子成分の燃焼が完了すると作動制御装置
はこの状態を判断してヒータ４の通電を終了す
る。作動制御装置によるこの判断は、温度セン
サ１５からの出力信号により、あるいはヒータ４
が燃焼加熱状態になつた後所定時間経過したこと
が確認されてなされる。

このような再生処理時において、フイルター部
材３がその耐熱温度に達すると、ヒータ４に近い
上流側の温度センサ１４はその状態を検出して作
動制御装置に加熱停止信号を送り、ヒータ４の
通電を直ちに停止するので、フイルター部材３が
耐熱温度以上に過熱されて焼損することは防止さ
れる。

尚、第１図に示すような実施例構成において
は、ヒータ４は微粒子成分の堆積されやすいフイ
ルター部材３の上流側に設けられているので、燃
焼効果は特に良好である。

次に、作動制御装置をマイクロコンピユータ
システムによつて構成した場合におけるこの考案
装置のフローチヤートを第２図を参照して説明す
る。

ステツプ１０１でイニシヤライズし、ステツプ
１０２で目詰りセンサからの出力信号を入力す
る。

ステツプ１０３では、この出力信号をもとにし
てフイルター部材３が目詰り状態にあるか否かを
判断し、目詰り状態にあればステツプ１０４に進
み、目詰り状態でなければステツプ１０２に戻
る。ステツプ１０４では、ヒータ４の初期加熱が
行われ、さらに次のステツプ１０５ではパイパス
通路６が開路される。

かくして、排気の一部はパイパス通路６を通つ
て外部に排出されるので、フイルター部材３を通
過する排気は減少されて微粒子成分の燃焼は好条
件で行われることになる。

ステツプ１０６では温度センサ１５の出力信号
が入力され、ステツプ１０７では温度センサ１５
により検出された温度Ｔが、フイルター部材３の
クラツク発生を防止するに充分な温度T₀に達し
たかどうかが判断される。そして、この判断の結
果、所定温度T₀に達したことが判断されると余
熱完了と判断されてステツプ１０８に進む。

所定温度T₀に達していないことが判断される
と余熱不十分と判断されてステツプ１０６に戻
る。

ステツプ１０９では、再び温度センサ１５の出
力信号を入力し、ステツプ１１０では微粒子成分
の燃焼の完了すなわちフイルター部材３の再生の
完了を確認する。

フイルター部材３の再生の確認はフイルター部
材３の下流側温度が所定値に達しかつ、所定期間
経過したことを温度センサ１５の出力信号によつ
て判断するほか、燃焼加熱後所定の時間が経過し
たかどうかを知ることによつても判断される。

しかして、この再生が完了していれば、ステツ
プ１１１，１１２に進んでヒータ４の通電を停止
し、バイパス通路６を閉路して制御を完了する
が、再生が未完了の場合にはステツプ１０９に戻
つて再生が完了するまでヒータ４の燃焼加熱の状
態を保持する。

かくして、作動制御装置内には目詰りセンサ
から出力信号が時々刻々と送られて同様な手順
にしたがつてフイルター部材の再生処理が行われ
る訳である。

第３図は、前述の通電制御回路の構成をより
具体的に示すもので、ヒータの供給電圧を可変さ
せて初期加熱と燃焼加熱時の通電量を制御するも
のを示している。

すなわち、通電制御回路は、２つのリレー手
段Ｒ１，Ｒ２を備えており、リレーＲ２により電
池Ｂ１，Ｂ２の直並列の接続の切り換えが行われ
リレーＲ１によりリレーＲ２の切り換えによつて
設定される電源がヒータ４３に供給されるのを断
続制御するようになつている。

したがつて、このような構成では、作動制御装
置が再生指令信号を受けるとリレーＲ１を付勢
する通電制御信号が出力されてその接点SW１が
閉路される。

ところが、この接点SW１の閉成時にはリレー
Ｒ２が非励磁であり、その連動接点SW２，SW
３はいずれもａ側端子が閉の状態にあるため、ヒ
ータ４３にはＢ１，Ｂ２の並列電源が供給され、
その通電量は抑制されるのでヒータ４３の発熱量
も抑制されて初期加熱状態となる。

しかし一方、作動制御装置が温度センサ１５
より余熱完了の信号を入力するとリレーＲ２を付
勢する通電制御信号が出力されその連動接点SW
２，SW３はいずれもｂ側端子が閉の状態に切り
替わる。その結果、Ｂ１，Ｂ２は直列に結線さ
れ、ヒータ４３に供給される通電量は増大されて
その発熱量も増大するので燃焼加熱状態となる。

なお、このような態様のものでは、他に直流，
交流電源を可変してヒータの通電量を有段的に変
更させるものでも良いことはいうまでもない。

第４図は、この考案の別の実施例を示すもので
ある。

ヒータは、４１，４２で示すように二重構造体
に形成されており、その初期加熱時には一方のみ
が通電加熱され、燃焼加熱時には双方が加熱され
て発熱量が増大されるようになつている。

すなわち、作動制御装置は制御信号発生回路
２１と、温度コントロール回路２２とを組み合わ
せて構成されており、制御信号発生回路２１は、
目詰りセンサなどから再生指令信号を受け取る
と、通電制御回路のリレーＲ３を付勢する通電
制御信号を出力してリレーＲ３を直ちに付勢す
る。また、温度コントロール回路２２は、余熱完
了時の温度を変換した電圧RefE１と、耐熱温度
を変換した電圧RefE２とをそれぞれ基準電圧と
した２つのオペレーシヨナルアンプ２２ａ，２２
ｂとを組合せたウインドコンパレータを構成して
いるため、温度センサ１５の出力信号、つまりフ
イルター部材３の加熱温度が余熱完了時の温度と
耐熱温度との間にあるときにのみ「Ｈ」レベルの
信号を出力して制御信号発生回路２１に対してリ
レーＲ４を付勢する通電制御信号を出力信するこ
とを指令する。

したがつて、このような構成によれば、制御信
号発生回路２１に再生指令信号が入力されると、
通電制御回路のリレーＲ３は付勢されてその接
点SW４を開成するのでヒータ４１が加熱されて
初期加熱の状態となり余熱が行われる。

一方、余熱が完了して微粒子成分が自己燃焼温
度以上になると、温度コントロール回路２２の出
力は「Ｈ」レベルとなるので通電制御回路のリ
レーＲ４は直ちに付勢されてその接点SW５を開
成するのでヒータ４２も通電加熱されて燃焼加熱
状態となる。

かくして、フイルター部材３のが熱温度以上に
過熱されると温度コントロール回路２２の出力は
「Ｌ」レベルに反転するので、制御信号発生回路
２１はリレーＲ４を消勢するので微粒子成分の燃
焼加熱中にフイルター部材３が耐熱温度以上に過
熱されることはない。

また、初期過熱時あるいは燃焼加熱時に何らか
の原因によりフイルター部材３の加熱温度が耐熱
温度以上になつた時には温度センサ１４から加熱
停止信号が送られてヒータ４１，４２の加熱は直
ちに停止されることは前述の通りである。

第５図に、この場合における通電制御回路の
２つのリレー手段の動作状態とフイルター部材の
加熱温度との関係を示す。

（考案の効果） この考案によれば、その構成上の特徴から次の
ような特有の効果が奏される。

すなわち、発熱体の加熱時は、まず初期加熱に
よりフイルター部材を余熱し、その余熱が十分に
行われてから発熱量を増大してフイルター部材に
堆積した微粒子成分を燃焼除去しているので、フ
イルター部材に急激な部分的な温度差を生じるこ
とがない。

したがつて、フイルター部材にクラツクを生じ
ることなくフイルター部材の再生処理が行える利
点が有る。

また、フイルター部材に捕集堆積した微粒子成
分は、フイルター部材の余熱により十分な温度に
加熱されてから燃焼除去されるので、微粒子成分
の燃焼時に燃えカスや燃焼ムラを生じることなく
効率良く燃焼できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の基本的構成を示す図、第
２図は、この考案をマイクロコンピユータを用い
て実行する場合のフローチヤート、第３図は、通
電制御回路の一実施例図、第４図は、この考案の
他の実施例図、第５図は、第４図の実施例におけ
るるリレー手段の動作状態とフイルター部材の温
度との関係を示す図である。 符号の説明、１は排気通路、３はフイルター部
材、４は電気発熱体（ヒータ）、は作動制御装
置、は通電制御回路である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) エンジンの排気通路内に排気中の微粒子成分
   を捕集する多孔質性のフイルター部材の少なく
   とも一部分に捕集された微粒子成分を燃焼除去
   する電気発熱体を設けたデイーゼルエンジンの
   排気浄化装置において、 外部より再生指令信号を受けて作動し、上記
   フイルター部材内に堆積した微粒子成分の燃焼
   状態を判断して、それに応じた通電制御信号を
   発生する作動制御装置と、 上記通電制御信号を受けて、上記発熱体への
   通電初期には、その発熱量を抑制して上記フイ
   ルター部材を余熱し、その余熱が所定時間行わ
   れた後には上記発熱体の発熱量を増大させて上
   記フイルター部材に堆積した微粒子成分を燃焼
   除去する通電制御回路とを備えたことを特徴と
   するデイーゼルエンジンの排気浄化装置。 (2) 上記電気発熱体が上記フイルター部材の上流
   側に配設されている実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のデイーゼルエンジンの排気浄化装
   置。