JP2875738B2 - 内燃機関用排気ガス処理装置とその処理方法 - Google Patents

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エンジン（内
燃機関）が排出する排気ガス中に含まれるパティキュレ
ート（粒子状物質）をフィルタにて捕集するとともにフ
ィルタに捕集されたパティキュレートを加熱燃焼させて
除去しフィルタの捕集性能を再生する排気ガス処理装置
とその処理方法に関するものであり、さらに詳細に言え
ば本装置は加熱手段としてマイクロ波を用いフィルタを
包含する加熱空間内のマイクロ波量の変化に基づいて捕
集時ならびに再生時における装置の制御を行う排気ガス
処理装置とその処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジ
ンに比べて高い燃焼効率であり耐久性に優れているとい
う特長があるがその一方で、黒煙を排出する欠点を有し
ている。ディーゼルエンジンが排出する排気ガスの中に
は窒素酸化物とともに呼吸器系疾患などの元凶とされる
パティキュレートが含まれており、排気ガス規制の強化
が進められている。この規制強化に対して燃料噴射時期
遅延による燃焼改善や軽油の低硫黄化などの取り組みが
なされているが、窒素酸化物の低減とパティキュレート
の低減とは技術上トレードオフの関係にあり、現状では
エンジン周りで窒素酸化物の低減を図り、パティキュレ
ートは排気系で処理することが有望な解決対策と考えら
れている。パティキュレートは、主にＳＯＦ(Soluble O
rganic Fraction)、カーボン、硫黄化合物の３種類から
なり、このパティキュレートを排気系で処理する方法と
して、ＳＯＦを減少させる酸化触媒方式やフィルタを用
いてパティキュレートを捕集する方式が進められてい
る。酸化触媒方式はカーボンの低減ができないため、フ
ィルタ方式が好ましい。

【０００３】ところが、フィルタ方式は、パティキュレ
ートを捕集し続けるとフィルタは目詰まりを生じて排気
ガスの流れが悪くなってエンジン出力の低下あるいはエ
ンジンの停止に至る。これに対して現在世界中で、フィ
ルタの捕集能力を再生させるための技術開発が進められ
ているが、耐久性能の確保が実用上の大きな課題になっ
ている。フィルタの捕集性能を再生する方法としては、
フィルタ内でパティキュレートを燃焼除去する方式やフ
ィルタに高圧空気を供給しフィルタ外にパティキュレー
トを吹き飛ばしてフィルタ外部でパティキュレートを燃
焼除去する方式が提案され開発が進められている。フィ
ルタ外部で処理する方式は、パティキュレートの除去を
完全に行うことに課題があり、再生方式の主流はフィル
タ内で燃焼除去させる方式である。

【０００４】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。

【０００５】これらの方式の中でマイクロ波方式は昇温
効率の良さ、安全性、装置構成の容易さあるいは再生制
御性の良さなどの利点を有する。このマイクロ波方式に
よるフィルタの再生装置において、フィルタの捕集性能
を永続させるポイントは、 （１）フィルタにとって最適な再生を行いうる捕集量を
規定する。

【０００６】（２）フィルタ内部に捕集されているパテ
ィキュレート量を規定した捕集量（範囲）に対して、精
度よく掌握する。

【０００７】（３）再生時には、フィルタを含む周辺の
環境を考慮するとともに掌握した捕集量に基づいて最適
な再生方法でフィルタ再生を実行することである。

【０００８】捕集量を検出する方式としては、フィルタ
前後の圧力を検出しフィルタ差圧によって捕集量を求め
る方式やパティキュレート量によって変化するマイクロ
波特性を利用して捕集量を求める方式などが考えられて
いる。

【０００９】差圧を利用する方式は、排気ガスの流量お
よびそのガス温度によって検出した圧力信号を補正する
必要があるが、エンジンの回転数の頻繁な変動およびそ
れに伴う排気ガス温度変化の影響を受け捕集量を精度よ
く検出することが困難である。また、二次空気を再生ガ
スに利用して再生を実行する場合、捕集中の排気ガス流
量に比べて再生ガスの流量が非常に少ないことから捕集
中に使用する圧力検出手段を用いた圧力検出は検出信号
自体の精度の保証が困難であった。

【００１０】一方、排気ガス流量と独立に検出可能な利
点を有するマイクロ波を利用した方式としては、ＵＳＰ
４、４７７、７７１号公報、特開昭６１−１１４１６号
公報および特開平５−２６３６２０号公報などがある。
これらの方式（前者の二つ）は、パティキュレート量に
応じて変化するフィルタを含む加熱空間からのマイクロ
波反射特性あるいは加熱空間内での伝送特性を利用した
ものであり、被測定対象がフィルタ収納空間全体である
ためにフィルタ再生中のパティキュレート燃焼進行を精
度よく検出することが困難であり、パティキュレート燃
焼状態を把握して再生制御系にフィードバックすること
は困難であった。また、最後者（特開平５−２６３６２
０号公報）のものは、フィルタ内部に送信および受信部
を設け送受信間に存在するパティキュレートの量の変化
に応じて変化する伝送損失量からフィルタ内のパティキ
ュレート量を判定するものであるが、フィルタ内でのパ
ティキュレート捕集分布が不均一の場合検出精度を保証
することが困難であるし、パティキュレートの燃焼状態
を把握して再生制御系にフィードバックすることは困難
であった。

【００１１】次にマイクロ波加熱方式によるフィルタ再
生処理装置として、たとえば特開昭６１−１１４１６号
公報に開示されている装置を図１１に示す。同図におい
て、１はエンジン、２は排気管、３はフィルタ、４はマ
イクロ波加熱空間、５はマイクロ波発生手段であるマグ
ネトロン、６はマイクロ波加熱空間４を限定させるマイ
クロ波漏洩防止手段、７はマグネトロンが発生するマイ
クロ波をマイクロ波加熱空間に伝送するマイクロ波供給
路、８、９はマイクロ波供給路に設けられマイクロ波の
加熱空間への入射波および加熱空間からの反射波を検出
する検出手段、１０は制御装置でありマイクロ波の入射
波、反射波およびエンジン運転時間の信号に基づいてマ
グネトロン５の動作を制御する装置である。１１はマグ
ネトロン５の駆動電源、１２はマフラーである。

【００１２】上記した構成において、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートはフィルタ３を通流す
る時にフィルタ３に捕集される。フィルタ３に捕集され
たパティキュレート量は時間経過とともに増大するがこ
の過程で制御装置１０の出力信号によりマグネトロン５
を一定の周期で動作させる。マグネトロンが発生するマ
イクロ波は加熱空間４に入射されフィルタ３の排気ガス
流入側からフィルタ３内部を伝送して下流側の加熱空間
壁まで達し、そこで反射して再びフィルタ３を経てマグ
ネトロンに戻ってくる。このマイクロ波伝送において加
熱空間４への入射波と加熱空間からの反射波との信号を
検出しこれら信号に基づいて加熱空間４全体のマイクロ
波特性の変化を電圧定在波比として測定する。

【００１３】フィルタ３に捕集されたパティキュレート
の量があまりに多くなるとエンジンに対しての負荷が増
し最悪の場合エンジン停止に至るので適当な時期にパテ
ィキュレートを除去する必要がある。この適当な時期す
なわち適当なパティキュレート量の捕集時に相当する電
圧定在波比の下限値を制御装置１０に記憶させている。

【００１４】そして検出した信号から得られる電圧定在
波比が記憶させた電圧定在波比の下限値以下になるとマ
グネトロンの出力を増大させてフィルタ３に捕集したパ
ティキュレートを誘電加熱するとともに排気ガス中に含
まれる酸素でもってパティキュレートを燃焼除去させる
ものである。さらに、再生中の電圧定在波比が所定の上
限値以上になったことでフィルタに捕集されたパティキ
ュレートの燃焼除去完了を判定しマグネトロンの動作を
停止させている。なお、電圧定在波比はフィルタ温度に
よって補正することが開示されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置では、パティキュレートを捕集している時および
パティキュレートを加熱燃焼除去してフィルタの捕集性
能を再生する時に次のような課題を有している。

【００１６】捕集時の課題は、内燃機関の排気ガスの成
分が機関の運転条件によって変化することに起因する。
たとえば、アイドリング時でのパティキュレートの成分
はＳＯＦが多く含まれ一方、登坂走行時などの高負荷な
運転状態でのパティキュレートの成分はドライカーボン
を多く含む。一つの課題事例としてＳＯＦ分が多く含ま
れるパティキュレートが継続してフィルタに流入した場
合を考えると、従来の装置ではフィルタ内へのパティキ
ュレート捕集量の増大に応じた精度よい検出が困難であ
り、捕集量検出信号によって判定した捕集量に対して、
実際に捕集された量の方がかなり多くなってしまう課題
を有する。

【００１７】再生時の課題は、捕集時に得た捕集量の精
度不良に起因する。従来の装置は加熱燃焼時でのフィー
ドバック制御がなく既定の再生制御によってパティキュ
レートを加熱燃焼除去するものであり、検出した捕集量
値に対して実際の捕集量が多い場合、異常な高温燃焼に
至ることを回避することが困難である。また、検出した
捕集量値に対して実際の捕集量が少ない場合、加熱が進
まず良好な燃焼に至らず燃え残りを生じる課題を有して
いる。

【００１８】本発明は上記課題を解決するもので、フィ
ルタに捕集されたパティキュレートの量を運転条件を考
慮して内燃機関の動作時すなわちフィルタがパティキュ
レートを捕集している時に精度よく検出する方法を提供
するとともに、その検出した捕集量および再生時のフィ
ルタ周辺の環境に基づいて決定した再生制御内容でもっ
てフィルタ再生処理を実行する実用上の処理性能を保証
する内燃機関用排気ガス処理装置とその処理方法を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の手段は、内燃機関の排出する排気ガス中に含
まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、フィル
タを包含する加熱空間と、フィルタの排気ガス排出側か
ら加熱空間内に給電するマイクロ波を発生するマイクロ
波発生手段と、フィルタの排気ガス排出側から加熱空間
内に酸素を含む気体を供給する気体供給手段と、内燃機
関と加熱空間との間の排気管に対して分岐して設けた分
岐管に配設した第一のバルブと、加熱空間と大気との間
の排気管に配設した第二のバルブと、加熱空間の所定位
置におけるマイクロ波量を検出するマイクロ波検出手段
と、加熱空間と分岐管との間の排気管に配設された温度
検出手段と、内燃機関の動作非動作を検出する手段と、
マイクロ波発生手段と気体供給手段と第一のバルブおよ
び第二のバルブの動作をそれぞれ制御する制御手段とを
備え、上記制御手段は、内燃機関の動作時間の積算値と
マイクロ波検出信号とを変数として既定した捕集量判定
マップを有し、上記マイクロ波発生手段を周期的に動作
させて得られるマイクロ波検出手段の検出信号とその信
号検出時点での上記内燃機関の動作時間の積算値を上記
捕集量判定マップに照合して現在の捕集量を判定すると
ともにこの判定によって得られる情報の報知手段とを備
えている。

【００２０】制御手段は、フィルタ再生を許可する捕集
量の下限値と上限値とを有し、報知手段は、制御手段が
フィルタ再生を許可した既定の捕集量範囲に対して判定
した現在の捕集量が許可範囲内か範囲外かの識別手段を
備えている。

【００２１】また、制御手段は、フィルタの再生を実行
するに当たって、第一のバルブを開状態に第二のバルブ
を閉状態に制御した後、気体供給手段を動作させて温度
検出手段の検出信号を取りこむとともにこの検出信号の
時間的変化に基づいて前記各バルブの制御状態の良否を
判定することとし、さらに制御手段は、内燃機関が動作
を停止したことを判定すると、内燃機関の停止時間の計
数を開始するとともにこの計数期間中に内燃機関が動作
状態になると計数値をリセットし、この計数期間中にフ
ィルタの再生実行指令を受け取るとその時点での計数値
を持って再生実行のプロセスに移行することとしてい
る。

【００２２】制御手段が計数する停止時間は、予め決め
た上限値を有し、この上限値を越えると以降の停止時間
計数値はこの上限値としている。

【００２３】さらにまた制御手段は、停止時間の計数値
と温度検出手段の検出信号とから決定したフィルタ温度
情報および内燃機関の動作中に得た捕集量情報とに基づ
いてマイクロ波発生手段および気体供給手段の動作をそ
れぞれ制御する。

【００２４】また制御手段は、フィルタの再生実行にお
いて、マイクロ波発生手段の動作を開始後の気体供給手
段の動作開始時の前後にマイクロ波検出信号を取りこむ
とともにその検出信号の時間的変化に基づいて気体供給
手段の動作の継続または所定時間の停止を実行し、再生
実行の終了直前に温度検出手段の検出信号を取りこむと
ともにその検出信号が既定値を越えている場合には、そ
の検出信号が既定値以下になるまで気体供給手段の動作
を継続させることとし、再生実行終了直前の温度検出手
段の検出信号が既定値以下になった時、第一のバルブを
閉状態に制御した後、温度検出手段の検出信号の時間的
変化に基づいて第一のバルブが閉状態にあることを判定
する。

【００２５】また、内燃機関の排出する排気ガス中に含
まれるパティキュレートをフィルタにて捕集するととも
にそのフィルタからパティキュレートを取り除くための
方法において、内燃機関の動作時に、内燃機関の動作時
間を積算するとともにフィルタを包含した加熱空間に周
期的にマイクロ波を給電して加熱空間内の所定位置での
マイクロ波量を検出し、動作時間積算値とマイクロ波量
に基づいてフィルタに捕集されたパティキュレートの現
在の捕集量を決定し、その現在の捕集量を報知する段階
と、内燃機関の動作停止時に、内燃機関の停止時間を計
数する段階と、内燃機関の動作時または動作停止時に再
生実行指令に基づいて、処理装置を再生実行状態にする
段階と、再生実行前に、フィルタに酸素を含む気体を供
給してフィルタ通流後の気体の温度を検出し、検出温度
と停止時間の計数値に基づいてフィルタの現在の温度を
決定する段階と、フィルタの現在の温度と内燃機関の動
作時に得た捕集量に基づいて再生装置の制御内容を決定
する段階と、決定した制御内容に基づいて、マイクロ波
によりパティキュレートを誘電加熱する段階と、パティ
キュレートを所定温度に誘電加熱後、フィルタに酸素を
含む気体を供給し、マイクロ波と気体の供給によりパテ
ィキュレートを燃焼させる段階と、マイクロ波の供給を
停止後、フィルタに所定時間前記気体の供給を継続する
段階と、処理装置を捕集実行状態にする段階とを含む。

【００２６】パティキュレートを誘電加熱後、フィルタ
に酸素を含む気体の供給を開始する時間の前後に検出す
るマイクロ波量の信号の時間的変化値に基づいて気体供
給の開始の時間の良否判定を行い、気体供給の継続ある
いは所定時間停止後供給することを決定し、段階（ｈ）
の気体の供給を停止する時間は、検出する温度信号が既
定値以下になることにより決定している。

【００２７】

【作用】上記構成において、捕集量判定マップは排気ガ
スの温度がマイクロ波検出信号に包含させ、排出するパ
ティキュレートの性状は運転時間の積算値に包含させて
既定したものである。この内燃機関の動作条件を包含さ
せたマップに周期的に取り込んだマイクロ波検出手段の
検出信号と取り込み時点での内燃機関の動作時間の積算
値を照合させた捕集量判定方法により、捕集量判定の信
頼性が保証できる。

【００２８】また、再生実行を許可する識別手段を持た
せた報知手段に判定した現在の捕集量を報知させたこと
により、内燃機関の使用者に許容された捕集量の上限値
に対して現在からの使用時間の予測を報知でき内燃機関
の効率的な使用条件を知らしめることができるとともに
どのタイミングで再生を実行したらよいかを知らすこと
を可能にし実用価値を高めることができる。

【００２９】再生実行に当たって各バルブを再生実行状
態に制御した後、気体供給手段を動作させて得られる温
度検出信号の変化に基づいて各バルブの制御状態を判定
することにより、余分な部品の追加をせずに装置の信頼
性を保証できる。

【００３０】内燃機関が停止時に計数した停止時間と再
生実行直前のフィルタを通流させた気体温度に基づい
て、再生開始時のフィルタ温度を見積もることにより気
体供給無しの環境下でのマイクロ波によるパティキュレ
ートの誘電加熱時間を良好な時間に制御し加熱不足ある
いは過加熱を防止させることができる。

【００３１】マイクロ波量の検出は、内燃機関の動作中
は周期的に実行し、内燃機関の停止中は実行せず、再生
実行中は予め決めた時間帯に実行する。再生実行中の検
出信号はフィードバック信号として再生制御の信頼性を
高めている。

【００３２】パティキュレートの誘電加熱が進むにつれ
て、フィルタ内部での誘電損失量が増しマイクロ波検出
手段近傍のマイクロ波量は低下する。したがって、検出
信号は漸減特性となる。この状態で燃焼を促進させる気
体を供給すると加熱され燃焼可能温度に達した領域のパ
ティキュレートが燃焼状態に移行する。フィルタに給電
されたマイクロ波は、この燃焼領域を回避するのでマイ
クロ波検出手段近傍のマイクロ波量が増加する。この現
象を利用し、再生実行中に気体供給を開始する時刻の前
後において検出したマイクロ波量の時間的変化に基づい
て、加熱されたパティキュレートが燃焼状態に移行した
かどうかを判定することは、判定した捕集量およびフィ
ルタ温度に基づいた再生制御の実行が適当かどうかを判
断したものであり、パティキュレート燃焼時の異常燃焼
を回避させた信頼性の高い装置を提供できる。

【００３３】再生終了直前に取り込んだ温度信号によ
り、フィルタの現在の残燃焼状態を判定し、残燃焼が多
いと判定した時には気体供給を継続してパティキュレー
ト燃焼をほぼ完全に消火させる。このことにより再生終
了直後に排気ガスを通流させてもフィルタ内に異常な熱
応力発生を回避させることができフィルタの耐久性の保
証を可能にしている。

【００３４】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。

【００３５】図１、図２において、１３は内燃機関（デ
ィーゼルエンジン）１４の排気ガスを排出する排気管、
１５は排気管１３の途中に設けられた加熱空間、１６は
加熱空間内に収納され排気ガスが通過する間に排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム構造
からなるフィルタ、１７はパティキュレートを誘電加熱
するために加熱空間に給電するマイクロ波を発生するマ
イクロ波発生手段、１８、１９はそれぞれマイクロ波発
生手段１７の発生するマイクロ波を加熱空間１５に伝送
する同軸伝送路および環状の矩形導波管、２０、（２
１）は加熱空間にマイクロ波を給電する給電孔、２２は
同軸導波管変換用アンテナである。

【００３６】２３は排気ガス切換バルブであり、通常は
内燃機関１４より排出された排気ガスをフィルタ１６に
通流させるが、フィルタ１６を再生する時にはバルブ位
置を切り換えて排気ガスを排気分岐管２４に通流させ
る。２５はマフラーである。２６は加熱空間１５内に供
給する酸素を含む気体を発生させる気体供給手段、２
７、２８は酸素を含む気体のフィルタ１６への通流を制
御するバルブであり、第一のバルブ２７は排気管１３か
ら分岐させた設けた再生時にフィルタに通流させた気体
の排出径路である分岐管２９に配設し、第二のバルブ２
８は加熱空間１５と排気分岐管２４の一端を排気管１３
に接続する位置との間に配設し、これら二つのバルブを
制御してフィルタ再生時に加熱されたパティキュレート
の燃焼を促進させる気体をフィルタ１６に通流させる。
３０はフィルタ１６の排気ガス非通流空間に設けられマ
イクロ波発生手段１７の動作によって配設空間近傍に存
在するマイクロ波量を検出するマイクロ波検出手段であ
り、同軸線路構造からなり同軸線路の中心導体３１を所
定の長さだけ加熱空間１５内に突出させている。この検
出手段３０が検出する信号は同軸線路３２を介して電子
制御ユニット（ＥＣＵ）である制御手段３３に入力させ
ている。３４はオルタネータであり、内燃機関１４の動
作非動作に対応した出力信号を制御手段２３に入力させ
ている。３５は温度検出手段であり、加熱空間１５と分
岐管２９との間の排気管に設けており、内燃機関の動作
時には排気ガスの温度を検出し、再生時にはフィルタ１
６を通流した気体の温度を検出する。この検出信号は制
御手段３３に入力させている。なお、マイクロ波検出手
段３０は一つのみ図示しているが、複数個設けてもよ
い。複数個設ける場合、配設位置はフィルタの排気ガス
通流方向に平行に配設する。

【００３７】加熱空間１５はパンチング穴構成あるいは
ハニカム構成などからなるマイクロ波遮蔽手段３６、３
７でもってマイクロ波を実質的に閉じ込める空間が限定
されている。３８はフィルタ１６の外周と加熱空間１５
を形成する管壁３９との間に設けた断熱材でありフィル
タの支持をも兼ねている。この断熱材３８が配設された
空間は、排気ガスの通流を遮断させ排気ガスをフィルタ
１６に通流時にこのフィルタの周囲から排気ガスが大気
に排出されることを抑制している。

【００３８】マイクロ波検出手段３０は、この断熱材３
８が設けられた空間のマイクロ波量を検出する。４０は
マイクロ波発生手段１７の駆動電源、４１は気体供給手
段が発生する気体を搬送するパイプである。４２は報知
手段であり、フィルタ１６が捕集したパティキュレート
の量を制御手段３３が判定しその結果が出力される。

【００３９】４３は外部から手動で与えられる再生実行
指令（スタート）でありこの指令を制御手段３３は監視
する。

【００４０】４４は故障診断装置であり装置の異常時に
制御手段３３に接続して故障内容をモニタしたり、修理
後の装置正常確認あるいはシステムリセットを行う装置
である。

【００４１】制御手段３３は内燃機関の動作時間の積算
値とマイクロ波検出信号とを変数として既定した捕集量
判定マップを有し、フィルタの捕集性能を再生すること
を許可する捕集量の下限値と上限値とを予め記憶してい
る。内燃機関の動作中に周期的にマイクロ波発生手段１
７を動作させてマイクロ波検出手段３０が検出するマイ
クロ波量とその検出時点での内燃機関の動作時間の積算
値とを上記捕集量判定マップに照合させて現在の捕集量
を判定する。この判定結果は報知手段４２に出力され、
報知手段上に表示される。

【００４２】環状の矩形導波管１９は排気ガス排出管４
５の管壁面に略対面して設けた給電孔２０、２１を終端
に配する構成からなる。この二つの給電孔から１８０°
の位相差をもってマイクロ波を加熱空間１５内に放射す
るように同軸導波管変換用アンテナ２２は環状矩形導波
管１９の所望位置に配設している。

【００４３】内燃機関１４が排出する排気ガスは通常、
排気管１３内を流れてフィルタ１６に流入する。フィル
タ１６はウォールフロータイプのハニカム構造体で構成
され、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集する
機能を有する。このフィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。

【００４４】したがって適当な時期にフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを除去する必要がある。この適当
な時期は報知手段４２に表示された現在捕集量がフィル
タ再生を許可する範囲として識別表示させた捕集量範囲
にある時に外部からの再生実行指令を制御手段３３が受
け取ったことに基づいて判定する。この判定により、フ
ィルタに捕集されたパティキュレートを加熱燃焼除去さ
せる。このパティキュレートを除去させる工程をフィル
タ再生と称する。このフィルタ再生時の処理方法を説明
する前に各要素の説明をする。

【００４５】図２は報知手段４２の一実施例を示す。図
において、４６〜５０は、現在の捕集量を表示する表示
部、５１は再生実行中の時に点灯するランプ、５２は装
置の異常が発生した時に点灯するランプである。５３は
フィルタ再生の実行を許可する捕集量を識別させたもの
であり、この範囲に該当する表示部４７〜４９が点灯し
ている時に再生実行指令４３の受け取りを制御手段３３
は許可している。

【００４６】図３は捕集量判定マップの一実施例を示
す。図において内燃機関の動作時間の積算値は左から右
に時間を増大させ、マイクロ波検出信号は下から上に向
かって信号レベルを増大させたマップとし、動作時間の
積算値軸の一つの欄の時間は、積算値が小さい時は少な
い時間とし積算値が大きい時は多い時間としている。た
とえば、内燃機関の動作中にマイクロ波発生手段を動作
させる周期を１０分とした場合、積算値が１２０分まで
は一つの欄の時間を１０分とし、１２０分を越えた積算
値の領域では一つの欄の時間を２０分とする。また、マ
イクロ波検出信号値軸の一つの欄に対しても同様の手法
を採り、マイクロ波検出信号値が所定の値以下の場合、
一つの欄の信号値幅を狭くしている。このように区分し
たマップに対して各区分欄に捕集量レベルを既定した一
実施例が図３である。図中に示す数字は、捕集量のレベ
ルを表す。この判定マップにて判定した現在捕集量が数
字の［０］であれば、報知手段の捕集量表示として図２
の４６で示す表示部が点灯する。判定時の数字が［１］
の場合には図２の４６と４７との表示部が点灯する。数
字が［２］の時は図２の４６、４７および４８の表示部
が点灯し、数字が［３］の時は図２の４６〜４９の表示
部が点灯し、数字が［４］の時には図２の４６〜５０の
表示部すべてが点灯する。

【００４７】図４はフィルタ再生を実行するに当たっ
て、排気ガス切換バルブ２３を制御する。内燃機関が動
作している時は排気ガスは排気分岐管２４に配流する。
その後、第一のバルブ２７を開状態に第二のバルブ２８
を閉状態に制御して気体供給手段２６を動作させる。こ
の気体のフィルタ通流後の温度を温度検出手段３５が検
出する。その検出信号の時間的変化特性の一例を示して
いる。同図において、５４は各バルブ２７、２８が正常
な状態に制御されている時の温度変化特性である。第二
のバルブ２８の閉状態が異常な場合、内燃機関が動作し
ていない時には第二のバルブ２８から大気側に供給した
気体が流れるためにフィルタ１６を通流する気体流量が
少なくなり図４の５５で示した温度変化特性になる。ま
た、内燃機関が動作している時には第二のバルブ２８か
らの排気ガスの流入により気体供給手段が供給する気体
流量より多い流量がフィルタ１６を通流するために温度
信号の立ち上がりが図の５４よりも早くなる（図中の５
６）。一方第一のバルブ２７の開状態が異常な場合、半
分開いた状態であれば５５で示すような温度変化特性と
なり、閉状態であれば５７で示すような温度変化特性と
なる。この現象に基づいて、各バルブの制御された状態
が正常か異常かを判定する。なお、５７で示す特性はフ
ィルタの温度が室温の場合、各バルブが正常に動作制御
した場合でも生じる。これを識別するために、制御手段
３３は周囲温度情報を取り込むことで対応させる。

【００４８】図５は本発明の他の実施例を示す内燃機関
用排気ガス処理装置の構成図である。同図の図１との構
成上の相違点は排気分岐管２３を備えていないことであ
る。このような構成の処理装置は内燃機関が非動作の時
にのみフィルタ再生を実行する。図１と同一または同一
機能の部位は同一番号で示す。この処理装置において
は、内燃機関を停止させた後にフィルタ再生を実行する
ことから、制御手段３３が有する内燃機関が停止してか
らの停止時間を計数することが再生時に効果を有する。
なお、以下に示す制御手法は図１の実施例においても使
用する。すなわち、この停止時間の計数は再生実行指令
４３を制御手段３３が受け取る前に内燃機関が動作状態
になると停止時間をリセットする。一方、停止時間を計
数中に再生実行指令を制御手段が受け取るとその時点で
の停止時間の計数値を持って再生実行処理のプロセスに
移行する。

【００４９】再生開始に先立って、現在のフィルタ温度
を計測する。この計測はバルブ２７、２８をそれぞれ開
状態および閉状態に制御した後、気体供給手段２６を動
作させて得られるフィルタ１６を通流した気体温度を温
度検出手段３５にて検出する。フィルタ温度の決定に使
用する温度検出値は気体供給手段の動作開始後所定の時
間経過時に検出した温度信号とする。この温度信号と停
止時間計数値に基づいて、現在のフィルタ温度を決定す
る。気体供給手段を動作させている時に得られる温度信
号の時間的変化に基づいて、各バルブの正常状態が上述
した内容で判定される。

【００５０】フィルタ再生処理はマイクロ波発生手段１
７の動作と気体供給手段２６の動作を制御して行う。こ
の制御内容は内燃機関の動作中に得られた捕集量情報と
再生実行直前に上記手法にて求めたフィルタ温度情報と
に基づいて制御手段３３が決定する。この決定は制御手
段３３が有した既定の再生制御内容決定マップに基づい
て選択させる。

【００５１】次に、再生終了直前に実行する制御内容に
ついて説明する。この再生終了直前に実行する制御は温
度検出手段３５が検出する温度信号に基づいて行う。制
御手段３３はフィルタ内でのパティキュレート燃焼が終
了する時に計測される温度検出信号に相当する予め決め
た基準の温度信号を不揮発記憶している。この基準温度
信号に対して、再生終了直前に検出した温度信号値が超
過している場合には、再生制御内容決定マップにて決定
した気体供給手段の動作停止時刻を延長処理させる。こ
の延長時間は検出した温度信号が基準の温度信号を下回
った時に終了する。

【００５２】以上に示した装置の構成および主要な制御
内容を使用して実行する本発明の処理方法について図６
を用いて説明する。

【００５３】制御内容のステージは、(1)内燃機関の停
止時、(2)内燃機関の動作時、(3)再生実行時(4)メンテ
ナンス処理時に大別して説明する。

【００５４】最初に内燃機関が停止している時の制御手
段の内容を説明する。この状態下では、Ｓ１００で内燃
機関の始動を監視し、Ｓ１０１では内燃機関が動作を停
止後からの停止時間を計数し、Ｓ１０２では再生実行指
令の入力を監視し、Ｓ１０３およびＳ１０４では、故障
診断装置４４からの指令を監視している。停止時間の計
数はたとえば１５０分を最大値として計数する。この上
限値を超過した停止時間に対しては停止時間の計数値を
既定の上限値とする。この上限値は自然放冷によってフ
ィルタが周囲環境温度相当になる時間を目安として設定
する。

【００５５】この停止状態において、内燃機関が動作を
開始するとＳ１００にてこのことを判定処理して内燃機
関の動作中の制御ステージに移行する。この移行におい
て、停止時間計数値はリセットされる。この状態下で
は、Ｓ１１０で内燃機関の動作停止を監視し、Ｓ１１１
で内燃機関の動作時間を積算し、Ｓ１１２で再生実行指
令（START Key）を監視し、Ｓ１１３でマイクロ波量を
検出する時刻かどうかを判定し、検出する時刻以前であ
ればＳ１１０に戻り検出する時刻を超過していればＳ１
１４に進む。Ｓ１１４では、マイクロ波発生手段１７を
動作させてマイクロ波検出手段３０が検出するマイクロ
波量を取り込み、Ｓ１１５にて動作時間の積算値と取り
込んだマイクロ波検出信号を捕集量判定マップに照合さ
せ現在の捕集量を判定しその結果を報知手段４２に出力
する。その後、次回のマイクロ波量検出時刻を定義して
Ｓ１１０に戻る。

【００５６】マイクロ波量の検出は周期的（たとえば、
１０分）毎に実行する。報知手段４２に出力された現在
の捕集量表示を検視する中で内燃機関を今後どのくらい
の時間動作させることが可能かどうかが認識できる。ま
た、再生許可可能な捕集量範囲にある時には、任意のタ
イミングで再生処理を実行することを決定できる。内燃
機関を停止させて再生処理を実行する時あるいはその目
的以外での内燃機関の停止に対しては、Ｓ１１０にて、
内燃機関の停止を判定し、停止時の制御ステージに戻
る。このステージ移行に当たって、現在までの動作時間
の積算値と、次回のマイクロ波量検出時間および捕集量
報知データが記憶される。

【００５７】一方、内燃機関の動作時に再生処理を実行
する時には、Ｓ１１２にて再生実行指令４３が入力され
たと判定し、Ｓ１２０へ移行する。この移行に当たって
も現在までの動作時間の積算値と、次回のマイクロ波量
検出時間および捕集量報知データが記憶される。

【００５８】停止時の制御ステージにおいて、再生実行
指令４３（START Key）が入力されると、Ｓ１０２にお
いてこの入力を判定し、再生実行の制御ステージに移行
する。この移行において、内燃機関の停止時間計数値が
記憶される。

【００５９】再生制御ステージの状態下において、Ｓ１
２０で装置の正常状態を確認し、Ｓ１２１で正常状態を
判定し正常の場合Ｓ１２２へ進み、異常の場合、報知手
段４２の異常ランプ５２を点灯して停止時のステージへ
移行する。Ｓ１２２で装置を再生実行状態にセットす
る。これは、具体的には、排気ガス切換バルブ２３、第
一のバルブ２７および第二のバルブ２８を所望の状態に
動作制御することである。この後、気体供給手段２６を
動作させて、バルブの制御された状態が正常かどうかを
判定するとともにフィルタ１６の現在の温度を停止時間
計数値と温度検出手段３５の検出信号とに基づいて決定
する。Ｓ１２３は現在の捕集量が既定した再生を許可す
る捕集量範囲の上限値を越えたかどうかを判定し越えて
いる時には、通常時とは異なる制御内容を選択（Ｓ１２
５ｂ）して再生処理を行う。現在の捕集量が再生実行を
許可する捕集量の場合、Ｓ１２４に進む。Ｓ１２４で
は、再生処理中に何等かの異常が発生して再生が中断し
た状態での再生実行かどうかを判定する。再生中断の状
態の場合には、通常時とは異なる制御内容を選択（Ｓ１
２５ｃ）して再生処理を行う。再生中断のない状態では
Ｓ１２５ａに進む。Ｓ１２５ａで、内燃機関の動作時に
求めた捕集量とＳ１２２で得た現在のフィルタ温度とに
基づいて、再生実行処理のための制御内容を選択する。

【００６０】この制御内容の一実施例を図７に示す。制
御対象はマイクロ波発生手段１７と気体供給手段２６と
であり、それぞれをどの時刻にどのように動作させるか
の制御内容を図７に示している。図７についての説明は
後述する。

【００６１】Ｓ１２５ａ〜ｃで決定した制御内容に基づ
いて、フィルタ再生を実行する（Ｓ１２６）。フィルタ
再生実行の制御中に装置が正常に動作しているかどうか
を判定する（Ｓ１２７〜Ｓ１２９）。異常の場合は報知
手段４２の異常ランプを点灯させ再生を中断しＳ１３０
へ進む。再生実行中に装置が正常に動作し、再生終了時
刻に至るとＳ１３０へ進む。Ｓ１３０では、フィルタに
排気ガスの通流を許可する状態に装置をセットする。具
体的には、第一のバルブ２７と第二のバルブ２８をそれ
ぞれ閉状態および開状態に制御する。その後、Ｓ１３１
で各バルブが正しく制御されたことを確認する。Ｓ１３
２でその判定を実行し、正常の場合は停止時のステージ
へ戻り、異常時の場合は、異常ランプを点灯して停止時
のステージへ戻る。

【００６２】なお、停止時ステージへの移行に先立っ
て、図１に示した本発明一実施の例構成では、排気ガス
切換バルブ２３を切換え制御する。

【００６３】また、再生実行ステージから停止時ステー
ジへの移行において、装置の動作および再生状態が正常
な場合は、記憶させた動作時間の積算値、次回の捕集量
検出時刻、捕集量表示データおよび停止時間計数値をリ
セットする。異常があった場合には、その異常内容に対
応したフラグを立てて移行する。さらには、再生不良に
関する異常の場合、捕集量表示データおよび停止時間計
数値のみをリセットして移行する。

【００６４】次にメンテナンス時のステージについて説
明する。このステージへの移行は内燃機関停止時に、故
障診断装置４４を制御手段３３に接続して実行される。
接続後、故障診断装置４４に搭載されているモードスイ
ッチ（MODE Key）あるいリセットスイッチ（RESET Ke
y）からの信号を制御手段が受け取ったことを判定（Ｓ
１０３およびＳ１０４）することで実行される。

【００６５】故障診断時の各制御内容を以下に説明す
る。モード信号のみを受け取った時には、制御手段３３
が記憶するフラグが立てられた異常内容を故障診断装置
４２に出力し故障診断装置のモニター画面に表示させる
（Ｓ１４０）。この表示によって、メンテナンスすべき
内容を判断する。

【００６６】リセット信号のみを受け取った時には、装
置が実動中に記憶したすべての情報をリセットする（Ｓ
１５０）。

【００６７】メンテナンスが終了するとモード信号とリ
セット信号とを同時に発信させる。この二つの信号を同
時に受け取った時には、Ｓ１６０に進む。Ｓ１６０で
は、再生を実行するかどうかを判定する。この判定は、
故障診断装置４４に搭載した再生実行指令スイッチ（Re
genSW）からの信号を監視して実行する。再生実行指令
が無い場合は、Ｓ１６１へ進む。Ｓ１６１では、装置を
予め決めた制御内容にて動作させて各部が正常に動作す
ることを確認する。この判定をＳ１６２で実行し、正常
であれば停止時のステージへ戻る。異常が確認された場
合には、異常ランプを点灯させて停止時のステージへ戻
るとともに上述した手順に従って異常内容を確認し、メ
ンテナンス処理を実施する。

【００６８】なお、メンテナンス処理においてフィルタ
１６の交換においては、メンテナンス処理を終了し、装
置の状態が正常であることを確認した後、停止時のステ
ージにおいて故障診断装置４２からリセット信号を制御
手段３３に発信させる（Ｓ１７０）。

【００６９】Ｓ１６０において、再生実行指令を受け取
った時には、Ｓ１２０に進む。Ｓ１２０以降の制御進行
は上述したとおりである。すなわち、制御内容の決定に
当たっては過捕集かどうかの判定実行、再生中断かどう
かの判定実行を経て制御内容を決定する。

【００７０】次に図７〜図１０を用いて、再生実行中の
詳細な制御内容を説明する。図７は再生制御内容のタイ
ミングチャート、図８〜図１０は制御フローである。

【００７１】図８〜図１０の制御フローを基にして、図
７を参照しながら説明する。図８において、内燃機関の
動作時または動作停止時に再生実行指令を受け取るとＳ
２００に移行する。Ｓ２００は、報知手段４２に搭載し
た再生実行中を報知するランプ５１を点灯させる。Ｓ２
０１は第二のバルブを閉状態に、Ｓ２０２は第一のバル
ブを開状態に制御する。Ｓ２０３は気体供給手段２６の
動作を開始させ、Ｓ２０４でフィルタ１６を通流した後
の気体の温度を温度検出手段３５にて検出した信号を取
り込む。この温度取り込みは、たとえば１０秒毎合計１
２個のデータを取り込む。データ取り込みが完了すると
Ｓ２０５で気体供給手段の動作を停止する。その後、Ｓ
２０６で二つのバルブが再生実行を可能にする状態に正
しく制御されているかどうかの判定をする。この判定
は、取り込んだ１２個の温度データに基づいて図４を用
いて説明した内容に従う。異常であれば、Ｓ２０７、Ｓ
２０８の各バルブを元の状態に戻した後、Ｓ２０１に進
む。Ｓ２０６でバルブの状態が正常と判定すると、Ｓ２
０９に進む。なお、図に示していないがこの過程でバル
ブ正常判定処理が永遠に継続されることを禁止する。そ
の制御としては、たとえば正常判定処理を３回繰り返し
ても正常判定とならない場合は、異常ランプを点灯して
停止時のステージへ移行させる。Ｓ２０９では、マイク
ロ波発生手段１７の動作を開始する。この時刻が図７の
時刻ｔ０である。その後、Ｓ２１０でＳ２０４で取り込
んだ最後の温度データと制御手段が記憶している停止時
間計数値とに基づいて現在のフィルタ温度を決定する。

【００７２】その後、Ｓ２１１で内燃機関の動作時に決
定した捕集量データが再生実行を許可する捕集量範囲か
どうかを判定する。捕集量が既定した範囲外の場合、Ｓ
２１３ｂに進む。既定した範囲内の場合はＳ２１２に進
み、現在のフィルタに対して過去に再生を実行したが何
等かの異常が発生して再生が中断した状態であるかどう
かを判定する。再生中断があった状態の場合、Ｓ２１３
ｃに進む。再生中断がなかった状態の時、Ｓ２１３ａに
進む。Ｓ２１３ａ、Ｓ２１３ｂおよびＳ２１３ｃは、現
在の再生処理状態に対応した再生実行に係わる制御内容
を決定する。この制御内容は、各状態に対応した制御変
数を予め既定させて制御手段に不揮発記憶させている。
この制御変数は、図７に一実施例を示すタイミングに関
する情報である。

【００７３】制御内容が決定されるとＳ２１４に進む。
Ｓ２１４では、気体供給手段２６の動作を開始する時刻
ｔ１に対して制御手段に不揮発記憶した時間ｔＡだけ溯
った時刻の時、すなわち時刻ｔ１−ｔＡ時に達したかど
うかを判定する。この間、フィルタを含む加熱空間には
マイクロ波が給電されており、パティキュレートが誘電
加熱されている。

【００７４】時刻（ｔ１−ｔＡ）に達すると、Ｓ２１５
に進みマイクロ波検出手段によって検出されているマイ
クロ波量を取り込む（Ｘａとする）。その後、時刻ｔ１
に達するまで待つ（Ｓ２１６）。時刻ｔ１に達すると、
Ｓ２１７で気体供給手段を動作させ誘電加熱されたパテ
ィキュレートを燃焼状態に移行させる。

【００７５】なお、以降の説明において、ｔＢ、ｔＣ、
ｔＤ、ｔＥおよびＴｅは制御手段に不揮発記憶させた定
数である。

【００７６】その後、Ｓ２１８で時刻ｔ１＋ｔＢに達す
るまで待つ。時刻ｔ１＋ｔＢに達するとＳ２１９に進み
その時刻でのマイクロ波量を取り込む（Ｘｂとする）。

【００７７】Ｓ２２０では、取り込んだマイクロ波量Ｘ
ａとＸｂとの信号を比較する。この比較判定は、誘電加
熱されたパティキュレートが燃焼状態に移行した時の条
件Ｘａ＜Ｘｂに基づいて実行する。この判定が偽（Ｎ
ｏ）の時は、燃焼状態に移行していないと判定して、気
体供給手段の動作を停止（Ｓ２２２）させ誘電加熱の促
進を継続実行する。停止後再度気体供給を開始する時刻
はＳ２２３で規定させる。なお、この気体供給停止（Ｓ
２２２）に係わってその前のＳ２２１でマイクロ波発生
手段１７の動作モードを変更する時刻ｔ２と現在時刻ｔ
とを比較する。現在時刻ｔが時刻ｔ２に達していない時
には、Ｓ２２２に進む。現在時刻ｔが、時刻ｔ２に達し
ていれば、システムの動作に異常があるかどうかを判定
する制御フローを含むループ制御フローに進む。Ｓ２２
０の判定が真（Ｙｅｓ）であれば、上述のループ制御フ
ローに進む。ループ制御フローにおいて、時刻ｔ３に達
すると気体供給手段の動作モードを変更する（図示して
いない）。時刻ｔ４に達するとＳ２２４からＳ２２５に
進み、マイクロ波発生手段の動作を停止する。

【００７８】ループ制御フローは、現在時刻ｔが気体供
給手段の動作を停止する時刻ｔ５の直前時、すなわち時
刻ｔ５−ｔＤに達するまでは、ステップＳ２２７に進
み、システムの動作が正常かどうかを確認し、Ｓ２２８
でその判定を実行する。Ｓ２２８において、異常と判定
した場合はＳ２２９に進み報知手段の異常ランプを点灯
させてループ制御フローから抜ける。Ｓ２２８において
正常と判定した場合は、ループ制御フローに戻る。現在
時刻がｔ５−ｔＤに達すると、Ｓ２２６からＳ２３０に
進む。Ｓ２３０で、温度検出信号を取り込み（Ｔａ）、
Ｓ２３１で基準の温度信号Ｔｅと取り込んだＴａとを比
較する。取り込んだ温度信号Ｔａが基準温度より高い場
合、パティキュレートの燃焼が消火していないと判定
し、Ｓ２３２へ進む。Ｓ２３２では気体供給手段の動作
を時間ｔＥだけ延長継続することとし、ループ制御フロ
ーに再度戻る。Ｓ２３１で取り込んだ温度Ｔａが基準信
号Ｔｅより低い温度である場合あるいは低い温度になっ
た時は、Ｓ２３３に進む。

【００７９】Ｓ２３３で第一のバルブを閉状態に制御
し、Ｓ２３４に進む。Ｓ２３４では、温度検出手段から
の信号を取り込む。このステップで取り込んだ温度の時
間的変化に基づいてＳ２３５で第一のバルブが閉状態に
正しく制御されたかどうかを判定する。この場合、時間
的温度信号の変化が所定値以下であることにより判定す
る。第一のバルブの制御された状態が異常の場合には、
Ｓ２３６に進む。Ｓ２３６では第一のバルブを再度開状
態としＳ２３７で再度閉状態にし、Ｓ２３８でＳ２３４
と同一手法にて温度信号をとりこみＳ２３９でＳ２３５
と同一手法の判定を行う。この判定が真の時、Ｓ２４１
に進む。判定が偽の時は、Ｓ２４０で異常ランプを点灯
してＳ２４１に進む。Ｓ２４１では、気体供給手段の動
作を停止する。

【００８０】Ｓ２４２では、第二のバルブを開状態に制
御し、Ｓ２４３でその制御された状態が正常かどうかを
判定する。この判定は、ハード部品たとえばリミットス
イッチ、回転位置検出センサなどの信号によって判定す
る。Ｓ２４３において、異常と判断した場合は、Ｓ２４
４に進む。Ｓ２４４で第二のバルブを再度閉状態とし、
Ｓ２４５で再度第二のバルブを開状態に制御し、Ｓ２４
６でＳ２４３と同一手法での判定を実行する。Ｓ２４６
での判定が真（Yes）の場合、Ｓ２４８に進む。Ｓ２４
６での判定が偽（No）の場合、Ｓ２４７に進み異常ラン
プを点灯させてＳ２４８に進む。

【００８１】Ｓ２４８では、再生実行が正常に行われた
場合には、内燃機関の動作時間の積算値、次回の捕集量
検出時刻、捕集量表示データおよび停止時間計数値をリ
セットして停止時のステージに移行する。Ｓ２４８で、
再生実行時に何等かの異常が発生した場合には、その異
常内容に対応して立てたフラグをすべて記憶させるとと
もに捕集量表示データおよび停止時間計数値をリセット
して停止時のステージに移行する。

【００８２】報知手段の異常ランプの点灯非点灯により
再生実行中に異常が発生したか正常状態の下で再生が実
行されたかが認識できる。正常状態の下での再生実行の
完了に対して、任意のタイミングで今再生したフィルタ
に排気ガスを通流させ排気ガスに含まれるパティキュレ
ートを捕集させることができる。一方、異常ランプが点
灯した場合には、異常内容を故障診断装置を用いて確認
し、以降の処理を実施する。

【００８３】以上に示した再生制御おいて、フィルタ再
生実行前に現在のフィルタ温度を判定しその情報を加味
して再生制御内容を決定していることにより、マイクロ
波によるパティキュレートの誘電加熱において、加熱し
すぎおよび加熱不足を防止できる。さらに、誘電加熱後
の気体供給時刻前後でマイクロ波検出手段の検出信号を
取り込み気体供給により燃焼状態に以降したかどうかの
判定を行うことにより、加熱不足による再生不良を回避
できる。

【００８４】また、予め決めた再生を許可する捕集量範
囲以外の捕集量状態での再生実行に対しては、通常とは
異なる再生制御内容を選択することにし、既定捕集量範
囲外での再生実行を可能にしたことにより、利便性を高
めることができる。

【００８５】再生終了直前の温度情報により、フィルタ
のパティキュレート燃焼状態を判定し、残燃焼が存在す
ると判定した時には、気体供給を延長させたことによ
り、燃焼の消火を図ることができる。これにより、再生
完了直後のフィルタへの排気ガス流入によるフィルタ内
での熱応力発生を抑制できるのでフィルタの耐久性能を
保証できる。

【００８６】再生終了後の装置を捕集可能状態にセット
する段階において、第一のバルブの制御された状態を気
体供給手段を動作させた状態で判定させたことにより、
第一のバルブの閉状態を高い精度で保証できる。

【００８７】なお、図１に示した本発明の一実施例の装
置構成において、排気分岐管に排気ガス処理装置を搭載
させることができる。この場合、上記した本発明の処理
装置を一式搭載させればよい。このような構成では、一
方のフィルタにのみ排気ガスを通流させてパティキュレ
ートを捕集し、その捕集量が許容可能な捕集量の下限値
を越えると排気ガス切換バルブ２３を制御して他方のフ
ィルタに排気ガスを配流した後、制御手段内で自動的に
再生実行指令を発信して一方のフィルタを再生処理させ
ることができる。

【００８８】また、この時の再生実行指令の発信は制御
手段の外部から実施させてもよい。以上の説明のとおり
本発明の根本的な目的であるフィルタの捕集性能を永続
させる装置を提供することができ、その目的を達成する
ための実用装置としてフィルタを包含した加熱空間内の
所定位置で検出するマイクロ波量を内燃機関の動作時に
は現在の捕集量を判定する信号とし、フィルタ再生実行
時にはパティキュレートの燃焼状態を把握する信号とし
て活用したものである。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
排気ガス処理装置のその処理方法によれば、以下の効果
が得られる。

【００９０】（１）内燃機関の動作時に周期的に検出し
たマイクロ波量と動作時間の積算値に基づいて現在の捕
集量を決定させたことにより、内燃機関の動作状態によ
って様々に変化する排気ガス温度および排気ガスに含ま
れるパティキュレートの性状を包含した高精度の捕集量
判定を可能にできる。

【００９１】（２）さらにその判定結果を報知させたこ
とにより内燃機関の実用的価値を大きく高めることがで
きる。

【００９２】（３）再生を許可する捕集量範囲を持たせ
たことにより、任意のタイミングでの再生実行を可能に
し内燃機関および処理装置の利便性を高めることができ
る。

【００９３】（４）報知手段に再生を許可する捕集量範
囲の識別手段を設けたことにより、内燃機関の使い勝手
を高めることができる。

【００９４】（５）バルブの制御状態の判定として、気
体供給手段の動作の下でフィルタを通流した後の気体の
温度の時間的変化を判定信号としたことにより、余分な
部品を必要とせずに効果的な判定を可能にできる。

【００９５】（６）内燃機関が動作を停止してから再生
実行に至るまでの停止時間を計数させたことにより、再
生を実行するタイミングの決定を自由にすることを可能
にし、装置および内燃機関の使い勝手を高めることがで
きる。

【００９６】また、停止時間計数により、再生時のフィ
ルタ温度の判定を可能にし、良好な再生実行を可能にで
き、内燃機関停止時での再生を可能にできる。

【００９７】（７）再生実行開始後の気体供給時刻の前
後に検出したマイクロ波量に基づいて気体供給によりパ
ティキュレートが燃焼状態に移行したかどうかを判定
し、燃焼していないと判定すると気体供給を停止しマイ
クロ波による加熱を継続させることにより、加熱不足に
よる再生不良を防止できフィルタ再生後の捕集性能を保
証できる。

【００９８】（８）再生実行の終了直前に検出する温度
信号に基づいてフィルタ内でのパティキュレートの燃焼
状況を判定しその対応処置を行うことにより、再生完了
直後のフィルタへの排気ガス通流によるフィルタの機械
的破損を防止できる。

【００９９】（９）再生実行終了前の第一のバルブを閉
状態にセットした時の制御状態を気体供給手段の動作の
下で気体の通流がないことに対応した温度信号の時間的
変化に基づいて判定させたことにより、閉状態を高い精
度で判定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の内燃機関用排気ガス処理装
置の構成図

【図２】同内燃機関用排気ガス処理装置の報知手段の構
成図

【図３】同内燃機関用排気ガス処理装置の捕集量判定マ
ップの構成図

【図４】同内燃機関用排気ガス処理装置の再生実行前処
理における温度検出信号の特性図

【図５】本発明の他の実施例の内燃機関用排気ガス処理
装置の構成図

【図６】同内燃機関用排気ガス処理装置の処理方法の主
要フローチャート

【図７】同内燃機関排気ガス処理装置における再生制御
内容のタイミングチャート

【図８】同内燃機関用排気ガス処理装置の処理方法にお
ける再生実行処理のフローチャート

【図９】同内燃機関用排気ガス処理装置の処理方法にお
ける再生実行処理のフローチャート

【図１０】同内燃機関用排気ガス処理装置の処理方法に
おける再生実行処理のフローチャート

【図１１】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図

【符号の説明】 １３ 排気管 １４ 内燃機関 １５ 加熱空間 １６ フィルタ １７ マイクロ波発生手段 ２６ 気体供給手段 ２７ 第一のバルブ ２８ 第二のバルブ ２９ 分岐管 ３０ マイクロ波検出手段 ３３ 制御手段 ３４ オルタネータ（内燃機関の動作に連動） ３５ 温度検出手段 ４２ 報知手段 ４３ 再生実行指令 ４６〜５０ 捕集量表示手段 ５３ 再生を許可する識別手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 宣彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 松本 孝広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中島 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 金沢 博敬 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (56)参考文献 特開 平４−301120（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231129（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101445（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83022（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排出する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と、前記フィルタ
   を包含する加熱空間と、前記フィルタの排気ガス排出側
   から前記加熱空間内に給電するマイクロ波を発生するマ
   イクロ波発生手段と、前記フィルタの排気ガス排出側か
   ら前記加熱空間内に酸素を含む気体を供給する気体供給
   手段と、前記内燃機関と前記加熱空間との間の前記排気
   ガスが通流する排気管に対して分岐して設けた分岐管に
   配設し前記分岐管を通流する前記気体の通流量を制御す
   る第一のバルブと、前記加熱空間と大気との間の前記排
   気ガスが通流する排気管に配設し前記気体の通流量を制
   御する第二のバルブと、前記加熱空間の所定位置におけ
   るマイクロ波量を検出するマイクロ波検出手段と、前記
   加熱空間と前記分岐管との間の排気管に配設されこの排
   気管内を通流する排気ガスあるいは前記気体の温度を検
   出する温度検出手段と、前記内燃機関の動作非動作を検
   出する手段と、前記マイクロ波発生手段と前記気体供給
   手段と前記第一のバルブおよび前記第二のバルブの動作
   をそれぞれ制御し前記フィルタに捕集されたパティキュ
   レートを燃焼除去して前記フィルタの捕集性能を再生す
   る制御手段とを備え、前記制御手段は、内燃機関の動作
   時間の積算値とマイクロ波検出信号とを変数として既定
   した捕集量判定マップを有し、前記マイクロ波発生手段
   を周期的に動作させて得られる前記マイクロ波検出手段
   の検出信号とその信号検出時点での前記内燃機関の動作
   時間の積算値を前記捕集量判定マップに照合して現在の
   捕集量を判定するとともにこの判定によって得られる情
   報を報知手段に出力することを特徴とした内燃機関用排
   気ガス処理装置。
2. 【請求項２】制御手段は、前記フィルタの捕集性能を再
   生することを許可する捕集量の下限値と上限値とを有し
   たことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用排気ガス
   処理装置。
3. 【請求項３】報知手段は、前記制御手段が前記フィルタ
   の捕集性能を再生することを許可した既定の捕集量範囲
   に対して判定した現在の捕集量が許可範囲内か範囲外か
   の識別手段を備えた請求項１記載の内燃機関用排気ガス
   処理装置。
4. 【請求項４】制御手段は、フィルタの再生を実行するに
   当たって、第一のバルブを開状態に第二のバルブを閉状
   態に制御した後、気体供給手段を動作させて温度検出手
   段の検出信号を取りこむとともにこの検出信号の時間的
   変化に基づいて前記各バルブの制御状態の良否を判定す
   ることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用排気ガス
   処理装置。
5. 【請求項５】制御手段は、前記内燃機関が動作を停止し
   たことを判定すると、内燃機関の停止時間の計数を開始
   するとともにこの計数期間中に内燃機関が動作状態にな
   ると計数値をリセットし、この計数期間中にフィルタの
   再生実行指令を受け取るとその時点での計数値を持って
   再生実行のプロセスに移行することを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関用排気ガス処理装置。
6. 【請求項６】制御手段が計数する停止時間は、予め決め
   た上限値を有し、この上限値を越えると以降の停止時間
   計数値はこの上限値とする請求項５記載の内燃機関用排
   気ガス処理装置。
7. 【請求項７】制御手段は、停止時間の計数値と温度検出
   手段の検出信号とから決定したフィルタ温度情報および
   内燃機関の動作中に得た捕集量情報とに基づいてマイク
   ロ波発生手段および気体供給手段の動作をそれぞれ制御
   することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用排気ガ
   ス処理装置。
8. 【請求項８】制御手段は、フィルタの再生実行におい
   て、マイクロ波発生手段の動作を開始後の気体供給手段
   の動作開始時の前後にマイクロ波検出信号を取りこむと
   ともにその検出信号の時間的変化に基づいて気体供給手
   段の動作の継続または所定時間の停止を実行することを
   特徴とする請求項７記載の内燃機関用排気ガス処理装
   置。
9. 【請求項９】制御手段は、再生実行の終了直前に温度検
   出手段の検出信号を取りこむとともにその検出信号が既
   定値を越えている場合には、その検出信号が既定値以下
   になるまで気体供給手段の動作を継続させることを特徴
   とする請求項７記載の内燃機関用排気ガス処理装置。
10. 【請求項１０】制御手段は、再生実行終了直前の温度検
    出手段の検出信号が既定値以下になった時、第一のバル
    ブを閉状態に制御した後、温度検出手段の検出信号の時
    間的変化に基づいて第一のバルブが閉状態にあることを
    判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用排
    気ガス処理装置。
11. 【請求項１１】内燃機関の排出する排気ガス中に含まれ
    るパティキュレートをフィルタにて捕集するとともにそ
    のフィルタからパティキュレートを取り除く方法におい
    て、内燃機関の動作時に内燃機関の動作時間を積算する
    とともにフィルタを包含した加熱空間に周期的にマイク
    ロ波を給電して加熱空間内の所定位置でのマイクロ波量
    を検出し、動作時間積算値とマイクロ波量に基づいてフ
    ィルタに捕集されたパティキュレートの現在の捕集量を
    決定し、その現在の捕集量を報知する段階と、内燃機関
    の動作停止時に内燃機関の停止時間を計数する段階と、
    内燃機関の動作時または動作停止時に再生実行指令に基
    づいて処理装置を再生実行状態にする段階と、再生実行
    前にフィルタに酸素を含む気体を供給してフィルタ通流
    後の気体の温度を検出し、検出温度と停止時間の計数値
    に基づいてフィルタの現在の温度を決定する段階と、フ
    ィルタの現在の温度と内燃機関の動作時に得た捕集量に
    基づいて再生装置の制御内容を決定する段階と、決定し
    た制御内容に基づいてマイクロ波によりパティキュレー
    トを誘電加熱する段階と、パティキュレートを誘電加熱
    後フィルタに酸素を含む気体を供給し、マイクロ波と気
    体の供給によりパティキュレートを燃焼させる段階と、
    マイクロ波の供給を停止後フィルタに所定時間前記気体
    の供給を継続する段階と、処理装置を捕集実行状態にす
    る段階とからなる内燃機関用排気ガス処理装置の処理方
    法。
12. 【請求項１２】パティキュレートを誘電加熱後、フィル
    タに酸素を含む気体の供給を開始する時間の前後に検出
    するマイクロ波量の信号の時間的変化値に基づいて気体
    供給の開始の時間の良否判定を行い、気体供給の継続あ
    るいは所定時間停止後供給することを決定した請求項１
    １記載の内燃機関用排気ガス処理装置の処理方法。
13. 【請求項１３】マイクロ波の供給を停止した後、フィル
    タに所定時間気体の供給を継続する段階において、気体
    の供給を停止する時間は検出する温度信号が既定値以下
    になることにより決定した請求項１１記載の内燃機関用
    排気ガス処理装置の処理方法。