JP2007056786A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタへの排気ガスの流れを切替弁にて制限してフィルタを再生する方式の排気浄化装置において、フィルタの再生処理を行う際に、フィルタ内部の過度の温度上昇を抑制する。
【解決手段】排気通路の一部を形成する筒状のハウジング１０内が仕切板にて２つの流路１ａ，１ｂに区画され、その各流路のそれぞれに排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２ａ，２ｂ）が配設されており、フィルタ再生処理時に切替弁４によって２つの流路のいずれか一方の流路を選択的に閉鎖する排気浄化装置において、ヒータ３ａ，３ｂをフィルタ（ＤＰＦ２ａ，２ｂ）の外周部を昇温するように配設することで、フィルタ内部と外周部との温度差を少なくして、フィルタ内部の温度が過度に上昇することを抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する装置に関し、さらに詳しくは、ディーゼルエンジンの排気をパティキュレートフィルタを用いて浄化する排気浄化装置に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を駆動したときに排出される排気ガス中には、そのまま大気に排出することが好ましくない物質が含まれている。特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、カーボンを主成分とするパティキュレート（以下、ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）という）、ＳＯＯＴ（煤）、ＳＯＦ（可溶性有機成分：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）などが含まれており、大気汚染の原因になる。

排気ガス中に含まれるＰＭを浄化する装置としては、パティキュレートフィルタをディーゼルエンジンの排気通路に設け、排気通路を通過する排気ガス中に含まれるＰＭを捕集することによって、大気中に放出されるエミッションの量を低減する排気浄化装置が知られている。パティキュレートフィルタとしては、例えばＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）や、ＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）触媒が用いられている。

ところで、パティキュレートフィルタを用いてＰＭの捕集を行う場合、捕集したＰＭの堆積量が多くなるとパティキュレートフィルタの詰まりが生じる。このようなフィルタの詰まりが生じると、パティキュレートフィルタを通過する排気ガスの圧力損失が増大し、これに伴うエンジンの排気背圧増大によってエンジン出力低下や燃費の低下が発生する。このため、パティキュレートフィルタを再生処理する必要がある。

パティキュレートフィルタの再生処理としては、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭの捕集量（堆積量）を検出し、捕集量がある程度の量に到達したときに、排気系への燃料添加や吸入空気量の制限により排気温度を上昇させてパティキュレートフィルタ上のＰＭの酸化（燃焼）を促進する方法が主流である。

しかしながら、パティキュレートフィルタにおいて、ＰＭの酸化を促進するために、排気系に燃料を添加したり、吸入空気を絞って空燃比を下げることにより排気温度を上げる方法では、以下の問題がある。

（１）排気系への燃料添加や吸入空気量の制限を行うと、実質的な圧縮比が低下して、ディーゼルエンジンの利点である燃焼効率も低下し、燃費が著しく悪化する。また、リッチ燃焼に伴って燃焼速度も低下する。さらに、圧縮比低下に伴って有効仕事も低下する。

（２）低外気温や高地低圧下では、エンジン運転負荷領域によっては失火が伴い、排気系への燃料添加や吸入空気量の制限による排気温アップを適用できない状況が発生する。このような状況が長く続くと、パティキュレートフィルタに多量のＰＭが堆積し、次に再生するときに異常燃焼を誘発し、パティキュレートフィルタが損傷する危険性が高まる。また、低温・低圧下では圧縮端の温度自体が低下し、圧縮着火自体が不安定になったり、未燃ガスの増加を生じ、正味熱効率の悪化を生じる。

（３）フィルタ再生効率について言及すると、燃料添加と吸気絞りに依存した再生条件下では、温度上昇に過剰な酸素が消費され、ＰＭを効率的に酸化するには十分な酸素量が
供給されない状況になる。ＰＭ酸化効率は、雰囲気温度と酸化濃度に比例するため、昇温に消費される酸素量が多くなると、ＰＭの酸化速度も低下する。

（４）フィルタ再生時のエンジンからの排出エミッションについて言及すると、通常、排気系に燃料添加する場合、多くのハイドロカーボン（ＨＣ）の発生を伴い、それを酸化するためにも酸素が消費されてしまうのでＰＭの酸化効率が低下する。

以上のような問題を考慮して、パティキュレートフィルタに捕集したＰＭをヒータを用いて処理する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の排気ガス処理装置は、ケーシング内を仕切板で２つの処理室に分割し、その各処理室にそれぞれ多孔質セラミックスのフィルタを積層状態で配設するとともに、各処理室の積層フィルタ間にヒータを設けている。そして、切替弁の切替操作により上記２つの処理室の一方を開放して排気ガス中のＰＭを捕集し、他方の処理室を閉鎖して僅かな排気ガスを流した状態で、ヒータによってフィルタを加熱することにより、捕集したＰＭを処理する構造となっている。
特開平６−２２１１３５号公報

ところで、特許文献１に記載の排気ガス処理装置によれば、各処理室に積層したフィルタの全体を加熱する構成であるため、ＰＭの酸化熱等がこもり易いフィルタ内部（中央部）の温度がフィルタ外周部に対して高くなり、フィルタ内部と外周部との間においてＰＭの酸化速度に差が生じてＰＭの酸化が不均一となる。さらに、熱がこもり易いフィルタ内部の温度が過度に上昇する可能性があり、場合によってはフィルタが焼損するおそれがある。

本発明は、そのような実情を考慮してなされたもので、フィルタへの排気ガスの流れを切替弁にて制限した状態でヒータ加熱によりフィルタを再生する方式の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタに蓄積されたＰＭを効率的に酸化することができ、しかも、フィルタの再生処理時におけるフィルタの過度の温度上昇を抑制することを目的とする。

本発明は、排気通路に配設され、排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの上流側に配設されたヒータとを備えた排気浄化装置において、前記フィルタの上流側に、当該フィルタへの排気ガスの流れを制限する切替弁が配設されているとともに、前記ヒータは前記フィルタの外周部を昇温するように配設されていることを特徴としている。

本発明の具体的な構成として、排気通路の一部を形成する筒状のハウジング内を仕切板にて２つの流路に区画し、その各流路のそれぞれに排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタを配設するとともに、前記フィルタの上流側に、前記２つの流路のいずれか一方の流路を選択的に閉鎖する切替弁とヒータとを設け、前記ヒータを前記フィルタの外周部を昇温するように配設する、という構成を挙げることができる。

本発明によれば、フィルタの上流側に切替弁を配設しているので、その切替弁の切替操作により、例えば、排気通路に配設した２つのフィルタ（ＤＰＦ）のいずれか一方のフィルタへの排気ガスの流れを制限（遮断）し、その排気ガス流れの制限を行っている側のフィルタをヒータにて加熱することにより、捕集されたＰＭを迅速かつ効率的に酸化するこ
とができる。また、他方のフィルタについても、同様に切替弁の切替操作とヒータ加熱により、捕集されたＰＭを迅速かつ効率的に酸化することができる。

しかも、本発明では、フィルタの各部位のうち、伝熱により冷却され易いフィルタ外周部を昇温するようにヒータを配設しているので、切替弁にて排気ガス流れの制限を行っている側のフィルタの再生処理時において、フィルタ内部と外周部との温度差を少なくすることができ、ＰＭの酸化を均一にすることができる。さらに、ヒータにてフィルタ外周部を優先的に加熱することにより、フィルタ内部にはヒータからの熱が直接作用することが少なくなり、ＰＭ酸化熱等によりフィルタ内部の温度が緩やかに昇温するので、フィルタ内部の過度の温度上昇を抑制することができる。

本発明において、切替弁に通気孔を設け、当該切替弁にて排気ガスの流れを制限している状態のときに、前記通気孔がフィルタの外周部に配設されるように構成してもよい。このような通気孔を設けておけば、フィルタの再生処理時において、フィルタ外周部に排気ガスを集中させることができるので、フィルタ外周部をより効率的に昇温することができる。さらに、フィルタ内部への排気ガス流れを制限することができ、フィルタ内部の過度の温度上昇をより効果的に抑制することができる。

本発明において、切替弁にて排気ガスの流れを制限している状態のときに、通気孔がヒータの上流側正面に配設されるように構成すれば、通気孔を通過した排気ガスを迅速かつ効率的に加熱することができる。

本発明において、切替弁にて排気ガスの流れを制限している状態のときに、フィルタの内部側への排気ガスの流れを制限する遮蔽部を切替弁に設けておけば、フィルタ内部の過度の温度上昇を更に効果的に抑制することができる。

本発明によれば、フィルタへの排気ガスの流れを切替弁にて制限した状態でヒータ加熱によりフィルタを再生する方式の排気浄化装置において、フィルタ外周部を優先して昇温するようにヒータを配設しているので、パティキュレートフィルタに蓄積されたＰＭを効率的に酸化することができる。しかも、フィルタの再生処理時にフィルタ内部の温度が過度に上昇することを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の排気浄化装置をディーゼルエンジンに適用した例を模式的に示す構成図である。

−エンジン−
まず、ディーゼルエンジンの概略構成を図１を参照しながら説明する。

この例のディーゼルエンジン１００（以下、「エンジン１００」という）は、例えば４気筒直噴エンジンである。

エンジン１００には、インテークマニホールド１０１とエキゾーストマニホールド１０２とが接続されている。インテークマニホールド１０１には吸気管１１０が接続されており、エキゾーストマニホールド１０２には排気管１２０が接続されている。排気管１２０には、本発明の実施形態である排気浄化装置１が設けられている。

エンジン１００には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ１０３が設けられている。ターボチャージャ１０３は、排気管１２０に配設されたタービン１３１と、吸気管１１０に配設されたコンプレッサ１３２によって構成されており、排気管１２０に設置のタービン１３１が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気管１１０に設置のコンプレッサ１３２が回転する。そして、コンプレッサ１３２の回転により吸入空気が過給され、エンジン１００の各気筒に過給空気が強制的に送り込まれる。なお、吸気管１１０には、コンプレッサ１３２にて圧縮されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ１０４が設けられている。

さらに、エンジン１００には、エンジン出力や減速時の車輪の回転を利用して発電を行う発電機１０５が設けられており、この発電機１０５からの電力供給によってバッテリ１０６の充電が行われる。発電機１０５とバッテリ１０６との間には、発電電流を検知する電流計１０７（図４参照）が接続されている。

−排気浄化装置−
次に、排気浄化装置１について図１〜図３を参照しながら説明する。

この例の排気浄化装置１は、エンジン１００の排気管１２０に接続され、排気通路の一部を形成するハウジング１０を備えている。ハウジング１０内には、当該ハウジング１０の長手方向（排気ガスの流れ方向）に沿って延びる仕切板１ｃが設けられており、この仕切板１ｃによってハウジング１０の内部が２段に区画され、ハウジング１０内に第１の流路１ａと第２の流路１ｂの２つの流路が形成されている。これら２つの流路１ａ，１ｂ内にはそれぞれ半円筒形状のＤＰＦ２ａ，２ｂが配設されている。ＤＰＦ２ａ，２ｂは、多孔質のセラミック構造体からなるフィルタであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。

第１の流路１ａ及び第２の流路１ｂにはそれぞれヒータ３ａ，３ｂが設けられている。これらヒータ３ａ，３ｂはそれぞれＤＰＦ２ａ，２ｂの上流側端面に配設されている。さらに、各ヒータ３ａ，３ｂは、ＤＰＦ２ａ，２ｂの外周部を集中して加熱することができるように円弧状に配設されている。

第１の流路１ａ及び第２の流路１ｂの上流側には排気ガスの流れを制御する切替弁４が配設されている。切替弁４は、図２に示すように、半円板形状の弁体４１と、この弁体４１を支持する回転軸４２を備えている。回転軸４２は仕切板１ｃの上流側端部に設けられている。回転軸４２にはモータ等のアクチュエータ４３が連結されており、そのアクチュエータ４３の駆動により、弁体４１を、図１及び図３（Ａ）に示す第１の流路１ａを閉鎖する位置、図１の２点鎖線で示す中立位置（弁体４１が排気ガスの流れ方向と平行となる位置）、または、図３（Ｂ）に示す第２の流路１ｂを閉鎖する位置のいずかの位置に選択的に配置することができる。このような切替弁４の位置調整つまりアクチュエータ４３の駆動はＥＣＵ（電子制御ユニット）２００によって制御される。

切替弁４の弁体４１には、図２及び図３に示すように、複数の通気孔４１ａ・・４１ａが設けられている。通気孔４１ａ・・４１ａは、弁体４１の外周部に沿って円弧状に配設されており、これら通気孔４１ａ・・４１ａの内側に円弧状の遮壁４１ｂ，４１ｂが設けられている。遮壁４１ｂは弁体４１の両面のそれぞれに設けられている。

以上の通気孔４１ａ及び遮壁４１ｂの位置関係について説明すると、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、弁体４１を第１の流路１ａを閉鎖する位置に配置した状態で、通気孔４１ａ・・４１ａがＤＰＦ２ａの外周部に位置するとともに、通気孔４１ａ・・４１ａがヒータ３ａの上流側正面となる位置に配設される。さらに、弁体４１の遮壁４１ｂの
先端が、第１の流路１ａのＤＰＦ２ａの上流側端面に接触する。また、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、弁体４１を第２の流路１ｂを閉鎖する位置に配置した状態で、通気孔４１ａ・・４１ａがＤＰＦ２ｂの外周部に位置するとともに、通気孔４１ａ・・４１ａがヒータ３ｂの上流側正面となる位置に配設される。さらに、弁体４１の遮壁４１ｂの先端が、第２の流路１ｂのＤＰＦ２ｂの上流側端面に接触する。

一方、排気浄化装置１には、図１に示すように、第１の流路１ａ内に配設されたＤＰＦ２ａの外周面とハウジング１０の内周面との間に、３つの熱抵抗体５１ａ，５２ａ，５３ａからなる温度検知センサ５ａが埋設されている。これらの熱抵抗体５１ａ，５２ａ，５３ａは、排気ガスの流れ方向の上流部・中央部・下流部に設置されている。

また、同様に、第２の流路１ｂ内に配設されたＤＰＦ２ｂの外周面とハウジング１０の内周面との間に、３つの熱抵抗体５１ｂ，５２ｂ，５３ｂからなる温度検知センサ５ｂが埋設されている。これらの熱抵抗体５１ｂ，５２ｂ，５３ｂは、排気ガスの流れ方向の上流部・中央部・下流部に設置されている。

−ヒータの制御系−
排気浄化装置１に設置したヒータ３ａ，３ｂの制御系の構成について図４を参照しながら説明する。

まず、第１の流路１ａに設置のヒータ３ａの一方の端子と、第２の流路１ｂに設置のヒータ３ｂの一方の端子とは共通の端子となっており、これらヒータ３ａ，３ｂの共通端子はバッテリ１０６のプラス端子に接続されている。ヒータ３ａ，３ｂの共通端子には、電流検出部６及び各ヒータ３ａ，３ｂへの通電を強制的に遮断する電源遮断回路７４が接続されている。

第１の流路１ａに設置のヒータ３ａの他方の端子はトランジスタ７１ａのエミッタに接続されており、このトランジスタ７１ａのベースに入力される制御電流に応じて第１の流路１ａに設置のヒータ３ａへの通電量が制御される。同様に、第２の流路１ｂに設置のヒータ３ｂの他方の端子はトランジスタ７１ｂのエミッタに接続されており、このトランジスタ７１ｂのベースに入力される制御電流に応じて第２の流路１ｂに設置のヒータ３ｂへの通電量が制御される。

第１の流路１ａに設置の温度検知センサ５ａを構成する３つの熱抵抗体５１ａ，５２ａ，５３ａは直列に接続されており、これら３つの熱抵抗体５１ａ，５２ａ，５３ａの各抵抗値の合計と温度検知センサ５ａの合成抵抗値とは等しくなっている。このように各熱抵抗体を直列に接続することにより、並列に接続する場合と比較して配線系統を簡素化できる。そして、温度検知センサ５ａの一方の端子には所定の電圧Ｖ１が印加されており、他方の端子はトランジスタ７１ａのベースに接続されている。さらに、温度検知センサ５ａの他方の端子には、ヒータ３ａへの通電・非通電を切り替えるための切替回路７２ａ及びプルダウン抵抗器７３ａが接続されている。

同様に、第２の流路１ｂに設置の温度検知センサ５ｂを構成する３つの熱抵抗体５１ｂ，５２ｂ，５３ｂは直列に接続されており、これら３つの熱抵抗体５１ｂ，５２ｂ，５３ｂの各抵抗値の合計と温度検知センサ５ｂの合成抵抗値とは等しくなっている。このように各熱抵抗体を直列に接続することにより、並列に接続する場合と比較して配線系統を簡素化できる。そして、温度検知センサ５ｂの一方の端子には所定の電圧Ｖ１が印加されており、他方の端子はトランジスタ７１ｂのベースに接続されている。さらに、温度検知センサ５ｂの他方の端子には、ヒータ３ｂへの通電・非通電を切り替えるための切替回路７２ｂ及びプルダウン抵抗器７３ｂが接続されている。

以上の２つのトランジスタ７１ａ，７１ｂ、２つの切替回路７２ａ，７２ｂ、２つのプルダウン抵抗器７３ａ，７３ｂ、及び、電源遮断回路７４によってヒータ制御回路７が構成されており、このヒータ制御回路７の切替回路７２ａ，７２ｂ及び電源遮断回路７４の各動作はＥＣＵ２００によって制御される。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、エンジン１００の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。

そして、ＥＣＵ２００は、エンジン１００に配置された各種センサの検出信号に基づいて、エンジン１００の各種制御を実行する。

また、ＥＣＵ２００は、電流検出部６からの信号による各ヒータ３ａ，３ｂの消費電流の検知、電流計１０７からの信号による発電機１０５の発電量の検知、発電機１０５による発電量の制御などを実行する。例えば、ＥＣＵ２００は、車両の減速時等において発電機１０５を作動させることにより、車輪の回転力を電気エネルギに変換してバッテリ１０６に回収する。また、各ヒータ３ａ，３ｂへの通電によって消費される電力と発電機１０５によって発電される電力との収支を算出し、バッテリ１０６の充電量が不足する場合には、エンジン出力等を利用して発電機１０５を作動させることにより、各ヒータ３ａ，３ｂに十分な量の電力を供給できるように制御する。

さらに、ＥＣＵ２００は、排気浄化装置１の切替弁４の駆動制御、ＤＰＦ２ａ，２ｂに捕集されたＰＭの堆積量の推定処理、並びに、ＤＰＦ２ａ，２ｂの再生処理（ヒータ通電制御も含む）などを実行する。その詳細を以下に説明する。

−ＤＰＦの再生処理−
まず、ＥＣＵ２００は、ＤＰＦ２ａ，２ｂの再生処理を行わないときには、通常、切替弁４の弁体４１を中立位置に配置しており、排気浄化装置１の２つのＤＰＦ２ａ，２ｂにそれぞれ排気ガスを流して排気ガス中のＰＭを捕集するようになっている。このようなＰＭ捕集中にＥＣＵ２００は、ＤＰＦ２ａ，２ｂへのＰＭの堆積量を推定している。

ＰＭ堆積量の推定する方法としては、例えば、エンジン１００の運転状態（例えば排気温度、燃料噴射量、エンジン回転数等）に応じたＰＭ付着量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップにより求められるＰＭ付着量を積算してＰＭの堆積量とする方法や、車両走行距離もしくは走行時間に応じてＰＭの堆積量を推定する方法、あるいは排気浄化装置１にＤＰＦ２ａ，２ｂの上流側圧力と下流側圧力との差圧を検出する差圧センサを設け、そのセンサ出力に基づいてＤＰＦ２ａ，２ｂに捕集されたＰＭの堆積量を推定する方法などが挙げられる。

そして、ＥＣＵ２００は、ＰＭ推定量が所定の基準値（限界堆積量）以上となったときにＤＰＦ２ａ，２ｂの再生時期であると判定して、ＤＰＦ２ａ，２ｂの再生処理を開始する。

再生処理を開始すると、ＥＣＵ２００は、排気浄化装置１の切替弁４を駆動して弁体４１を第１の流路１ａを閉鎖する位置に配置するとともに、ヒータ制御回路７の切替回路７
２ａ，７２ｂを制御して第１の流路１ａ側のヒータ３ａに所定時間だけ通電を行う。

このように、切替弁４で第１の流路１ａを閉鎖した状態では、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように、弁体４１の通気孔４１ａ・・４１ａがＤＰＦ３ａの外周部に配設されるとともに、各通気孔４１ａ・・４１ａがヒータ３ａの上流側正面に位置する。さらに、弁体４１の円弧状の遮壁４１ｂの先端がＤＰＦ３ａの上流側端面に接触する。従って、第１の流路１ａを切替弁４にて閉鎖した状態では、第１の流路１ａに向かう排気ガスは、通気孔４１ａ・・４１ａを通過した後、ヒータ３ａにて加熱された状態でＤＰＦ２ａの外周部を通過するようになるので、ＤＰＦ２ａの外周部を効率良く昇温することができる。その結果として、ＤＰＦ２ａの全体を全体を均一に加熱すること可能となり、ＰＭの酸化を均一にすることができる。しかも、ＤＰＦ２ａの内部（中央部）への排気ガス流れは遮壁４１ｂにて遮断されるので、ＤＰＦ２ａの内部の温度が過度に上昇することを抑制することができる。さらに、ＤＰＦ２ａへの排気ガスの流量を通気孔４１ａ・・４１ａによって制限した上で、排気ガスをヒータ３ａにて加熱しているので、排気ガスを効率良く加熱することができ、再生処理に要する電力量を低減することが可能になる。

なお、再生処理中のヒータ３ａへの通電時間は、ＰＭ堆積量の基準値（限界堆積量）などに基づいて、ＤＰＦ２ａに捕集されたＰＭを十分に減少させるのに必要な時間が設定されている。

そして、以上のようにして、第１の流路１ａのＤＰＦ１ａの再生が終了すると、ＥＣＵ２００は、排気浄化装置１の切替弁４を駆動して弁体４１を第２の流路１ｂを閉鎖する位置に配置するとともに、ヒータ制御回路７の切替回路７２ａ，７２ｂを制御して第２の流路１ｂ側のヒータ３ｂに所定時間だけ通電を行う。

このように、切替弁４で第２の流路１ｂを閉鎖した状態では、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すように、弁体４１の通気孔４１ａ・・４１ａがＤＰＦ３ｂの外周部に配設されるとともに、各通気孔４１ａ・・４１ａがヒータ３ｂの上流側正面に位置する。さらに、弁体４１の円弧状の遮壁４１ｂの先端がＤＰＦ３ｂの上流側端面に接触する。従って、第２の流路１ｂを切替弁４にて閉鎖した状態では、第２の流路１ｂに向かう排気ガスは、通気孔４１ａ・・４１ａを通過した後、ヒータ３ｂにて加熱された状態でＤＰＦ２ｂの外周部を通過し、ＤＰＦ２ｂの中央部への排気ガス流れは遮壁４１ｂによって遮断される。その結果として、上記した第１の流路１ａのＤＰＦ１ａの場合と同じ効果を達成することができる。

なお、再生処理中のヒータ３ｂへの通電時間やヒータ３ｂの通電制御については、第１の流路１ａのＤＰＦ１ａの場合と同じであるので、その詳細な説明は省略する。

−ヒータ通電制御−
まず、排気浄化装置１の各ＤＰＦ１ａ，１ｂの再生処理中において、ＤＰＦ２ａ，２ｂの温度は、ヒータ３ａ，３ｂによる加熱とＰＭの酸化熱とによって上昇する。このとき、例えば、推定されたＰＭ捕集量よりも実際のＰＭ捕集量の方が多い場合、多量のＰＭが酸化されてしまうため、上記したヒータ３ａ，３ｂをＤＰＦ２ａ，２ｂの外周部に配設するという構成を採用していても、ＤＰＦ２ａ，２ｂの温度が過度に上昇する可能性がある。これを回避するため、この例では、温度検知センサ５ａ、５ｂの出力に基づいて各ヒータ３ａ，３ｂの通電制御（または遮断）を実施している。

そのヒータ制御について以下に説明する。なお、第１の流路１ａのＤＰＦ１ａの再生処理中のヒータ制御と、第２の流路１ｂのＤＰＦ２ｂの再生処理中のヒータ制御とは同じであるので、以下、第１の流路１ａのＤＰＦ１ａのヒータ制御を例に挙げて説明する。

第１の流路１ａのＤＰＦ１ａの再生処理中において、温度検知センサ５ａを構成する３つの熱抵抗体５１ａ，５２ａ，５３ａのうち、少なくとも１つ熱抵抗体の周囲温度（ＤＰＦ２ａの局部的な温度）が予め規定された温度よりも高くなると、その熱抵抗体（例えば熱抵抗体５１ａ）の抵抗値が急激に増大し、これに伴って温度検知センサ５ａの合成抵抗値も急激に増大する。このような状況になると、トランジスタ７１ａのベースに入力される制御電流が変化してヒータ３ａへの通電量が制限される。これによってヒータ３ａによる加熱分が抑えられてＤＰＦ２ａの過度の温度上昇が抑制される。

さらに、この例では、ＤＰＦ２ａの再生処理中においてＥＣＵ２００は、電流検出部６からの信号に基づいてヒータ３ａの消費電流の検知しており、その消費電流が規定値以上となったときには、ヒータ制御回路７の電源遮断回路７４を駆動して、ヒータ３ａへの通電を強制的に遮断することによりヒータ３ａを保護している。

−他の実施形態−
以上の例では、切替弁４の弁体４１に通気孔４１ａを設けているが、これに替えて通気用の切欠きを設けてもよい。

以上の例では、切替弁４の弁体４１に円弧状の遮壁４１ｂを設けているが、これに替えて、例えば図５に示すように弁体１４１に半円形状の遮蔽凸部１４１ｂを設けてもよい。

以上の例では、パティキュレートフィルタとしてＤＰＦを用いているが、本発明はこれに限られることなく、ＤＰＮＲ触媒を用いた排気浄化装置にも適用することができる。

以上の例では、本発明の排気浄化装置を筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば筒内直噴６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用できる。また、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなく、他のタイプのディーゼルエンジンにも本発明を適用することは可能である。

本発明の排気浄化装置をディーゼルエンジンに適用した例を模式的に示す構成図である。 図１のＸ−Ｘ矢視図である。 図１の要部拡大図である。 図１の排気浄化装置に設置したヒータの制御系の構成図である。 切替弁の弁体の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ 排気浄化装置
１０ ハウジング
１ａ 第１の流路
１ｂ 第２の流路
１ｃ 仕切板
２ａ，２ｂ ＤＰＦ
３ａ，３ｂ ヒータ
４ 切替弁
４１ 弁体
４１ａ 通気孔
４１ｂ 遮壁
４２ 回転軸
４３ アクチュエータ
１００ エンジン（ディーゼルエンジン）

Claims (4)

1. 排気通路に配設され、排気ガス中の排気微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの上流側に配設されたヒータとを備えた排気浄化装置において、
   前記フィルタの上流側に、当該フィルタへの排気ガスの流れを制限する切替弁が配設されているとともに、前記ヒータは前記フィルタの外周部を昇温するように配設されていることを特徴とする排気浄化装置。
2. 請求項１記載の排気浄化装置において、
   前記切替弁に通気孔が設けられており、当該切替弁にて排気ガスの流れを制限している状態のときに、前記通気孔が前記フィルタの外周部に配設されることを特徴とする排気浄化装置。
3. 請求項２記載の排気浄化装置において、
   前記切替弁にて排気ガスの流れを制限している状態のときに、前記通気孔が前記ヒータの上流側正面に配設されることを特徴とする排気浄化装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の排気浄化装置において、
   前記切替弁には、前記通気孔の内側に遮蔽部が設けられており、当該切替弁にて排気ガスの流れを制限している状態のときに、前記遮蔽部により前記フィルタの内部側への排気ガスの流れを制限するように構成されていることを特徴とする排気浄化装置。

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