JP2932135B2 - ディーゼル機関の排気微粒子除去装置 - 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
生時に、再生中のフィルタへの排気ガスの流入を遮断す
る排気制御弁の異常を検出可能な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。

【０００３】ディーゼル機関の排気通路に配置されたセ
ラミック製のフィルタによってパティキュレートを除去
するように構成された排気微粒子除去装置では、パティ
キュレートフィルタの使用に伴って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。

【０００４】この再生時期の判断は、フィルタ内へのパ
ティキュレートの捕集量の検出によって行われ、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）によって行われる。すなわち、こ
の差圧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。

【０００５】フィルタの再生処理においては一般に、パ
ティキュレートを捕集したフィルタを排気遮断弁によっ
て排気ガスの流路から分離し、排気ガスの流入しないフ
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、これを燃焼させるこ
とによって行われる。

【０００６】例えば、特開平４−１０９０１９号公報に
は、フィルタの上流側と下流側の差圧に応じて、再生処
理時に２次空気を供給し、排気ガスの流れの方向とは逆
方向に再生を行う装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気ガ
スの流れを逆の方向に２次空気を流して再生処理を行う
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置においては、排気
ガスの遮断弁の異常によって再生処理時に排気ガスを完
全に遮断できなかった場合、排気ガスが再生中のフィル
タ側に流入し、２次空気の流れを阻害して２次空気不足
による燃え残りが発生するという課題がある。特開平４
−１０９０１９号公報に記載の技術では、再生処理時に
フィルタの上下流の差圧を検出しているが、再生処理中
に排気ガスを遮断する排気遮断弁の異常の検出について
は全く開示されておらず、このような場合に十分対処で
きない恐れがあった。

【０００８】そこで、本発明は、フィルタの再生処理時
に排気遮断弁を用いて排気ガスが再生中のフィルタに流
入しないように構成された従来のディーゼル機関の排気
微粒子除去装置において、フィルタの再生中に排気ガス
遮断弁の異常を検出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、機関の排
気通路に設けたフィルタによって排気ガス中のパティキ
ュレートを捕集し、フィルタの再生時にはパティキュレ
ートを捕集したフィルタへの排気ガスの流入を排気制御
弁により遮断した状態で、フィルタに捕集されたパティ
キュレートに着火し、再生用ガス供給手段から再生用ガ
スを供給するディーゼル機関の排気微粒子除去装置にお
いて、前記再生用ガス供給手段の吐出圧、または、前記
排気制御弁の下流側の圧力を検出する手段と、検出した
圧力値により前記排気制御弁の異常を判定する手段とを
設けた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、排気ガス中のパティキュレートを捕集したフ
ィルタの再生時に、このフィルタへの排気ガスの流入を
排気制御弁により遮断した状態でフィルタ内のパティキ
ュレートに着火し、再生用ガス供給手段から再生用ガス
を供給する際に、再生用ガス供給手段の吐出圧、また
は、排気制御弁の下流側の圧力が検出され、検出された
圧力値により排気制御弁の異常が判定される。

【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
上下流の圧力差（圧力損失）は差圧センサ１０によって
求められ、検出値がＥＣＵ（制御回路）１００に入力さ
れる。制御回路１００はこの圧力差（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、フィルタを加熱して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、フィルタ５
Ａ，５Ｂ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には吸入空気温度を検出す
る吸入空気温度センサ、吸入空気量を検出する吸入空気
量センサ、および、機関１の温度を水温によって検出す
る水温センサが設けられており、これらセンサからの吸
入空気量Ｇａ、吸入空気温度ＴｈＡや水温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、分岐部ａの上流側
の排気管２からの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の合流部ｂの下流側の排気管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
号により制御弁Ｖ１，Ｖ２は分岐管２Ａ，２Ｂ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。更
に、電動エアポンプ９の吐出口とチェック弁Ｖ３との間
の再生用ガス供給管７には、チェック弁Ｖ３と電動エア
ポンプ９の吐出口との間の圧力を検出する圧力センサ１
３が設けられている。この圧力センサ１３の圧力検出値
ＰＰも制御回路１００に入力される。

【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の一端は大気に開放されて
いる。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。これらの弁Ｖ３〜Ｖ８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。

【００１８】弁Ｖ１〜Ｖ８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。但し、本発明では、機関始動時に直
ちに弁Ｖ１〜Ｖ８のうちのいくつかを切り換える必要が
あるので、ダイアフラム式アクチュエータや負圧切換弁
を使用する場合には、車両に負圧タンク等の制御駆動源
が備えられている必要がある。

【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、
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，チェック
弁Ｖ３と電動エアポンプ９の吐出口との間の圧力ＰＰ等
が入力され、ディジタル信号入力用のインタフェースＩ
Ｎｄには、キースイッチからの信号等が入力される。ま
た、制御回路１００の出力回路ＯＵＴには、制御弁Ｖ
１，Ｖ２の異常を示す弁異常ランプ１２が接続されてい
る。

【００２１】次に、以上のように構成された実施例のデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置２０の動作について
説明する。

【００２２】〔排気ガス中のパティキュレート捕集時〕
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は閉弁して
いる。図１がこの状態を示しており、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。

【００２３】〔フィルタの再生時〕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５Ａ，５Ｂの上流側と下流側の差圧
検出値が基準値を越えるとフィルタの再生処理がフィル
タ５Ａから実行される。フィルタ５Ａの再生時には制御
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
行われてフィルタ５Ａ内のパティキュレートが燃焼し、
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。フィルタ５Ｂの再生時には制御弁Ｖ１，Ｖ２が分岐
管２Ｂの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ３，Ｖ４
は開弁のまま、開閉弁Ｖ５，Ｖ７が閉弁し、開閉弁Ｖ
６，Ｖ８が開弁する。エアポンプ９からの２次空気は再
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ＨＢに通電が行われてフィルタ５Ｂ内のパティキュ
レートが燃焼し、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。

【００２４】図２は図１に示した実施例におけるフィル
タの再生処理時に、制御弁Ｖ１，Ｖ２の異常を検出する
制御回路１００の動作を示すものである。この再生処理
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。以後のフローチャ
ートは全てこの形で説明する。

【００２５】ステップ２０１では差圧ＰＤを検出し、ス
テップ２０２において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１０の出力値ＰＤが判定
値以上か否かで行う。再生時期でない時には所定のイン
タバル（□で示す）の後に、再度ステップ２０１にて差
圧ＰＤを検出し、ステップ２０２において再生時期か否
かを判定する処理を繰り返す。一方、ステップ２０２に
おいて再生時期と判定した時にはステップ２０３に進
む。

【００２６】ステップ２０３ではフィルタ５Ａの再生処
理を実行する。フィルタ５Ａの再生処理時には制御弁Ｖ
１，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。こ
の状態で電動エアポンプ９からの２次空気を再生用ガス
供給管７を通じてフィルタ５Ａに供給し、ヒータＨＡに
通電を行う。ヒータＨＡに通電してフィルタ５Ａ内のパ
ティキュレートを着火させて燃焼させ、燃焼ガスを燃焼
ガス排出管８を通じて大気中に排出する。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。

【００２７】以上のようなフィルタ５Ａの再生処理の中
では電動エアポンプ９の吐出圧ＰＰの検出を行い、ステ
ップ２０４において電動エアポンプ９の吐出圧ＰＰが通
常の再生処理時における最低吐出圧Ｐmin と最高吐出圧
Ｐmax の間にあるか否かを判定する。これは制御弁Ｖ
１，Ｖ２が正常に分岐管２Ａを閉じているか否かを判定
するものである。図３に示すように、制御弁Ｖ１，２が
共に正常に分岐管２Ａを閉じている場合には、フィルタ
５Ａの再生開始から再生終了までの間、吐出圧ＰＰはＰ
min ≦ＰＰ≦Ｐmax となる。一方、ＰＰ＜Ｐmin の場合
は制御弁Ｖ２が分岐管２Ａを正常に閉じておらず、２次
空気がフィルタ５Ａに供給されずに排気管２Ｄ側に流れ
て吐出圧ＰＰが低下してしまう異常状態が考えられ、Ｐ
Ｐ≧Ｐmaxの場合は制御弁Ｖ１が分岐管２Ａを正常に閉
じておらず、排気ガスが分岐管２Ａ側に流入して吐出圧
ＰＰが増大してしまう異常状態が考えられる。

【００２８】まず、制御弁Ｖ１，Ｖ２が正常に分岐管２
Ａを閉じている場合について説明すると、この場合はス
テップ２０５において弁異常フラグＶＡＥＦが"1" か否
かを判定し、制御弁Ｖ１，Ｖ２が正常時はＶＡＥＦ＝"
0" であることからステップ２０６に進んで再生が終了
したか否かを判定し、この後、再生が終了するまで所定
のインタバル毎にステップ２０３からステップ２０６の
処理を繰り返す。なお、弁異常フラブＶＡＥＦは予め"
0" に設定してあり、制御弁Ｖ１，Ｖ２の何れかが正常
に分岐管２Ａを閉じていない時に"1" になるものであ
る。

【００２９】次に、制御弁Ｖ１，Ｖ２の何れか一方が正
常に分岐管２Ａを閉じていない場合について説明する。
この場合はステップ２０４でＰＰ＜Ｐmin 、またはＰＰ
≧Ｐmax となり、ステップ２０７に進む。ステップ２０
７では弁異常ランプ１２を点滅させ、ステップ２０８に
おいて弁異常フラグＶＡＥＦを"1" にする。そして、ス
テップ２０６で再生が終了したか否かを判定し、所定の
インタバル後にステップ２０３に戻る。なお、制御弁Ｖ
１，Ｖ２の何れか一方が正常に分岐管２Ａを閉じない異
常が一旦発生すると、ステップ２０８において弁異常フ
ラグＶＡＥＦが"1" になり、その後にステップ２０４に
おいてＰmin ≦ＰＰ≦Ｐmax となった場合でも、ステッ
プ２０５においてＶＡＥＦ＝"1" となるのでステップ２
０７に進み、弁異常ランプ１２の点滅を続行する。

【００３０】このようにしてフィルタ５Ａの再生が終了
するとステップ２０６からステップ２０９に進み、排気
ガスの流路の切り換えを行う。即ち、制御弁Ｖ１，Ｖ２
で分岐管２Ｂの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ
３，Ｖ４を開弁のまま、開閉弁Ｖ５，Ｖ７を閉弁し、開
閉弁Ｖ６，Ｖ８を開弁する。そして、ステップ２１０に
おいて電動エアポンプ９からの２次空気を再生用ガス供
給管７を通じてフィルタ５Ｂに供給し、ヒータＨＢに通
電を行ってフィルタ５Ｂ内のパティキュレートを燃焼さ
せ、燃焼ガスを燃焼ガス排出管８を通じて大気中に排出
する。このとき、排気ガスはフィルタ５Ａに流れ、フィ
ルタ５Ａがパティキュレートの捕集を行っている。

【００３１】以上のようなフィルタ５Ｂの再生処理の中
では電動エアポンプ９の吐出圧ＰＰの検出を行い、ステ
ップ２１１において、フィルタ５Ａの場合と同様に、電
動エアポンプ９の吐出圧ＰＰが通常の再生処理時におけ
る最低吐出圧Ｐmin と最高吐出圧Ｐmax の間にあるか否
かを判定する。制御弁Ｖ１，Ｖ２が正常に分岐管２Ｂを
閉じている場合は、ステップ２１２において弁異常フラ
グＶＢＥＦが"1" か否かを判定し、制御弁Ｖ１，Ｖ２の
正常時はステップ２１３に進んで再生が終了したか否か
を判定し、この後、再生が終了するまで所定のインタバ
ル毎にステップ２１１からステップ２１３の処理を繰り
返す。

【００３２】制御弁Ｖ１，Ｖ２の何れか一方が正常に分
岐管２Ａを閉じていない場合は、ステップ２１１でＰＰ
＜Ｐmin 、またはＰＰ≧Ｐmax となり、ステップ２１４
に進む。ステップ２１４では弁異常ランプ１２を点滅さ
せ、ステップ２１５において弁異常フラグＶＢＥＦを"
1" にする。そして、ステップ２１３で再生が終了した
か否かを判定し、所定のインタバル後にステップ２１０
に戻る。フィルタ５Ｂの再生中も、制御弁Ｖ１，Ｖ２の
何れか一方が正常に分岐管２Ａを閉じない異常が一旦発
生すると、再生中にステップ２１１においてＰmin ≦Ｐ
Ｐ≦Ｐmax となった場合でも２１４に進み、弁異常ラン
プ１２の点滅を続行する。

【００３３】このように、本発明のディーゼル機関の排
気微粒子除去装置では、排気制御弁の異常を検出するこ
とができるため、排気ガスが再生中のフィルタ側に流入
し、２次空気の流れを阻害して２次空気不足による燃え
残りが発生する恐れを少なくすることができる。図４は
本発明のディーゼル機関の排気微粒子除去装置における
制御装置１００の制御の別の実施例の手順を示すもので
ある。なお、図４の処理を実行する場合には、図１のデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置２０において、フィ
ルタ５Ａの再生用ガス供給管７側と燃焼ガス排出管８側
にそれぞれ圧力センサＳＰ１，ＳＰ２、フィルタ５Ｂの
再生用ガス供給管７側と燃焼ガス排出管８側にそれぞれ
圧力センサＳＰ３，ＳＰ４を設ける必要がある。この場
合、圧力センサＳＰ１からＳＰ４の検出値をそれぞれＰ
１からＰ４とする。

【００３４】この実施例ではステップ４０１において差
圧ＰＤを検出し、ステップ４０２において再生時期か否
かを判定する。この再生時期の判定は、差圧センサ１０
の出力値ＰＤが判定値以上か否かで行う。再生時期でな
い時には所定のインタバルの後に、再度ステップ４０１
にて差圧ＰＤを検出し、ステップ４０２において再生時
期か否かを判定する処理を繰り返す。一方、ステップ４
０２において再生時期と判定した時にはステップ４０３
に進む。

【００３５】ステップ４０３ではフィルタ５Ａの再生処
理を実行する。フィルタ５Ａの再生処理時には制御弁Ｖ
１，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。こ
の状態で電動エアポンプ９からの２次空気を再生用ガス
供給管７を通じてフィルタ５Ａに供給し、ヒータＨＡに
通電を行う。ヒータＨＡに通電してフィルタ５Ａ内のパ
ティキュレートを着火させて燃焼させ、燃焼ガスを燃焼
ガス排出管８を通じて大気中に排出する。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。

【００３６】ステップ４０４ではフィルタ５Ａの再生処
理の終了１分前か否かを判定する。フィルタ５Ａの再生
処理終了の１分前以前の時は所定インタバル後にステッ
プ４０３に戻り、ステップ４０４の判定を繰り返す。ス
テップ４０４でフィルタ５Ａの再生終了１分前と判定し
た時はステップ４０５に進み、フィルタ５Ａの上下流の
差圧ＰＡ＝Ｐ１−Ｐ２を検出し、検出した差圧ＰＡが再
生終了時の許容最大差圧ＰＡmax より大きいか否かをス
テップ４０６において判定する。ＰＡ≦ＰＡmax の場合
はステップ４０７に進み、今度はステップ４０５におい
て検出した差圧ＰＡが再生終了時の許容最小差圧ＰＡmi
n より小さいか否かを判定する。

【００３７】フィルタ５Ａの再生が正常に行われ、制御
弁Ｖ１，Ｖ２が正常に動作している場合はステップ４０
６でＮＯ、ステップ４０７でＮＯとなってステップ４１
２に進む。一方、制御弁Ｖ１が正常に動作していない場
合は、排気ガスがフィルタ５Ａの再生下流側に流入する
ので圧力Ｐ２が高くなってＰＡ＜ＰＡmin となる。ま
た、制御弁Ｖ２が正常に動作していない場合は２次空気
が排気管２Ｄ側に流出するので圧力Ｐ１が低くなってＰ
Ａ＜ＰＡmin となる。このような場合はステップ４０６
でＮＯとなり、ステップ４０７でＹＥＳとなってステッ
プ４０８に進む。ステップ４０８では制御弁の異常ラン
プ１２を点滅させ、ステップ４０９において次回のフィ
ルタ５Ａの再生時に２次空気量を増量させる処理をおこ
なってステップ４１２に進む。ステップ４０９の処理
は、制御弁Ｖ１，Ｖ２の何れが異常の場合でも、現状の
２次空気量では少なすぎて再生処理が正常に行われない
ので、次回の再生時に２次空気量を増大するためのもの
である。

【００３８】更に、フィルタ５Ａの再生処理時にフィル
タ５Ａ内にパティキュレートの燃え残りが多い場合は、
フィルタ５Ａの上下流の差圧ＰＡがＰＡmax よりも大き
くなる。このような場合はステップ４０６においてＹＥ
Ｓとなってステップ４１０に進み、燃え残り異常ランプ
（図１には図示しないが、弁異常ランプ１２と同様に設
けられる）を点滅させる。そして、ステップ４１１にお
いて次回のフィルタ５Ａの再生時にヒータＨＡの電力
と、２次空気量を増量させる処理をおこなってステップ
４１２に進む。

【００３９】ステップ４１２はステップ４０４で再生処
理の１分前と判定されてから１分が経過したか否かを判
定するものであり、再生処理が終了したか否かを判定す
るものである。ステップ４１２はＹＥＳになるまで所定
インタバルおきに実行する。そして、ステップ４１２で
ＹＥＳとなった後は、ステップ４１３において排気ガス
の流路の切り換えを行う。即ち、制御弁Ｖ１，Ｖ２で分
岐管２Ｂの入口側と出口側を塞ぎ、チェック弁Ｖ３，Ｖ
４を開弁のまま、開閉弁Ｖ５，Ｖ７を閉弁し、開閉弁Ｖ
６，Ｖ８を開弁する。そして、電動エアポンプ９からの
２次空気を再生用ガス供給管７を通じてフィルタ５Ｂに
供給し、ヒータＨＢに通電を行ってフィルタ５Ｂ内のパ
ティキュレートを燃焼させ、燃焼ガスを燃焼ガス排出管
８を通じて大気中に排出する。このとき、排気ガスはフ
ィルタ５Ａに流れ、フィルタ５Ａがパティキュレートの
捕集を行っている。

【００４０】ステップ４１４からステップ４２４の処理
は前述のステップ４０３からステップ４１３のフィルタ
５Ａの処理をフィルタ５Ｂに対して実行したものであ
り、ステップ４１４でフィルタ５Ｂの再生処理を実行
し、ステップ４１５でフィルタ５Ｂの再生終了の１分前
になったら、ステップ４１６でフィルタ５Ｂの上下流の
差圧ＰＢ＝Ｐ３−Ｐ４を検出し、検出した差圧ＰＢが再
生終了時の許容最大差圧ＰＢmax より大きいか否かをス
テップ４１７において判定する。ＰＢ≦ＰＢmax の場合
はステップ４１８に進み、今度はステップ４１６におい
て検出した差圧ＰＢが再生終了時の許容最小差圧ＰＢmi
n より小さいか否かを判定する。

【００４１】フィルタ５Ｂの再生が正常に行われ、制御
弁Ｖ１，Ｖ２が正常に動作している場合はステップ４１
７でＮＯ、ステップ４１７でＮＯとなってステップ４１
２に進む。制御弁Ｖ１が正常に動作していない場合、ま
たは制御弁Ｖ２が正常に動作していない場合はＰＢ＜Ｐ
Ｂmin となり、ステップ４１７でＮＯ、ステップ４１８
でＹＥＳとなってステップ４１９に進む。ステップ４１
９では制御弁の異常ランプ１２を点滅させ、ステップ４
２０において次回のフィルタ５Ｂの再生時に２次空気量
を増量させる処理をおこなってステップ４２３に進む。

【００４２】フィルタ５Ｂの再生処理時にフィルタ５Ｂ
内にパティキュレートの燃え残りが多い場合はＰＢ＞Ｐ
Ｂmax となるので、ステップ４１７においてＹＥＳとな
ってステップ４２１に進み、図１には図示しない燃え残
り異常ランプを点滅させる。そして、ステップ４２２に
おいて次回のフィルタ５Ｂの再生時にヒータＨＢの電力
と、２次空気量を増量させる処理をおこなってステップ
４２３に進む。

【００４３】ステップ４２３はステップ４１５でフィル
タ５Ｂの再生処理の１分前と判定されてから１分が経過
して再生処理が終了したか否かを判定するものである。
ステップ４２３はＹＥＳになるまで所定インタバルおき
に実行する。そして、ステップ４２３でＹＥＳとなった
後は、排気ガスの流路の切り換えを行う。即ち、制御弁
Ｖ１，Ｖ２を中立１にし、チェック弁Ｖ３，Ｖ４、開閉
弁Ｖ５〜Ｖ８を全て閉弁し、電動エアポンプ９の駆動を
停止する。この状態は図１に示すフィルタ５Ａ，５Ｂの
同時捕集状態である。

【００４４】以上説明した実施例では、制御弁の異常と
フィルタ再生時の燃え残りを検出して乗員に通知するこ
とができると共に、検出した際には次回の再生時に適切
な処理をとることができる。以上説明した実施例におけ
るディーゼル機関の排気微粒子除去装置２０は、フィル
タ５Ａ，５Ｂを用いて排気ガス中のパティキュレートを
同時捕集し、再生時期に２次空気を排気ガスの流れと逆
の方向から流してフィルタ５Ａ，５Ｂを交互に再生する
同時捕集、逆流交互再生タイプのものであるが、本発明
はこの同時捕集、逆流交互再生タイプのディーゼル機関
の排気微粒子除去装置に限定されるものではない。例え
ば、図５に示すような、フィルタ５Ａ，５Ｂを用いて排
気ガス中のパティキュレートを同時捕集し、再生時期に
２次空気を排気ガスの流れと同じ方向から流してフィル
タ５Ａ，５Ｂを交互に再生する同時捕集、順流交互再生
タイプのディーゼル機関の排気微粒子除去装置３０や、
図６に示すような分岐管２Ａ，２Ｂの一方にしかフィル
タが設けられていないようなタイプのディーゼル機関の
排気微粒子除去装置４０にも適用できる。

【００４５】なお、図５，図６に示したディーゼル機関
の排気微粒子除去装置３０，４０においては、ディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置２０の構成部材と同じ構成
部材については同じ符号を付してあるので、その構成の
説明を省略する。図７は図１，図５に示したディーゼル
機関の排気微粒子除去装置２０，３０における制御弁Ｖ
１の構成の実施例を示すものである。制御弁Ｖ１の開閉
作動を負圧とスプリング力を使用するダイアフラム装置
で行う場合、すなわち、負圧をダイアフラムに作用させ
てロッドを吸引し、負圧を作用させない時にスプリング
の力でロッドを突出させるダイアフラム装置で行う場合
には、負圧によるロッドの吸引力の方がスプリングによ
るロッドの突出力よりも小さくなる。そこで、ダイアフ
ラム７１、ダイアフラム７１を付勢するスプリング７
２、ダイアフラム７１に突設されたロッド７３を備えた
ダイアフラム装置７０を制御弁Ｖ１の駆動に使用する場
合は、分岐管２Ａ，２Ｂおよびダイアフラム装置７０の
配置を図７(a)のようにする。但し、再生用ガス供給管
７または燃焼ガス排出管８の図示は省略してある。

【００４６】即ち、分岐管２Ｂは分岐管２Ａから直交さ
せて分岐し、その分岐部ａに設けた制御弁Ｖ１を、図７
(a) に示すように、負圧でダイアフラム７１を吸引した
状態で、制御弁Ｖ１が分岐管２Ａを閉じ、図７(b) に示
すようにスプリング力でダイアフラム７１を付勢した状
態で、制御弁Ｖ１が分岐管２Ｂを閉じるように構成す
る。このように構成すると、図７(a) の状態では排気ガ
スの圧力で制御弁Ｖ１が分岐管２Ａを閉弁方向に付勢す
るので、負圧による分岐管２Ａの閉弁力の弱さを補うこ
とができる。

【００４７】図８は図１，図５に示したディーゼル機関
の排気微粒子除去装置２０，３０における制御弁Ｖ１の
構成の別の実施例を示すものである。前述のように、制
御弁Ｖ１の開閉作動を、ダイアフラム７１、ダイアフラ
ム７１を付勢するスプリング７２、ダイアフラム７１に
突設されたロッド７３を備えたダイアフラム装置７０で
行う場合、負圧によるロッド７３の吸引力の方がスプリ
ング７２によるロッド７３の突出力よりも小さくなる。
そこで、図８(a) ，(b) に示すように、スプリング７２
の付勢力によって最初に再生を行う分岐管２Ａを閉じる
ようにし、負圧の力で後から再生を行う分岐管２Ｂを閉
じるように構成する。但し、再生用ガス供給管７または
燃焼ガス排出管８の図示は省略してある。

【００４８】このようにすると、制御弁Ｖ１から再生中
のフィルタ側に漏れる排気ガスの量は、図８(b) に示す
負圧力による方が多い。ところが、同時捕集、交互再生
を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置では、先に
再生を行うフィルタ５Ａ側のパティキュレートの捕集量
が少ないので、フィルタ５Ａの再生時に制御弁Ｖ１がス
プリング力によって確実に分岐管２Ａを閉弁すると、２
次空気を設定通り流すことができ、良好に再生できる。
一方、後から再生を行うフィルタ５Ｂ側は、フィルタ５
Ａの再生中にも捕集が行われるためにパティキュレート
の捕集量が多く、再生中に制御弁Ｖ１から排気ガスが多
少流入して２次空気量が低下しても、燃え残りが発生し
にくい。

【００４９】図９は同時捕集を行うディーゼル機関の排
気微粒子除去装置において、分岐管２Ａ，２Ｂの分岐部
ａの上流側で排気管２が湾曲している場合の実施例を示
すものである。このような場合、図９(c) に示すよう
に、排気管２を流れる排気ガスは排気管２の湾曲外側の
分岐管２Ｂに多く流れるようになり、同時捕集時にフィ
ルタ５Ｂに捕集されるパティキュレートの量が多くな
る。そこで、図９(a),(b)に示すように、分岐管２Ａ，
２Ｂの分岐部ａの上流側に、多数の隔壁を備えたハニカ
ム状の整流装置９０を設ける。この整流装置９０の内部
には、隔壁で囲まれた多数の直方体状の通路（セル）が
平行に設けられているので、排気ガスはこのセルを通過
することによって、その流れが矯正され、整流装置９０
を出た時には平行な流れになる。この結果、フィルタ５
Ａ，５Ｂの捕集量、捕集分布を同等にすることができ
る。

【００５０】

【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、フィルタの再生処
理時に排気遮断弁を用いて排気ガスが再生中のフィルタ
に流入しないように構成された従来のディーゼル機関の
排気微粒子除去装置において、フィルタの再生中に排気
ガス遮断弁の異常を検出することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同時捕集、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
成を示す図である。

【図２】図１の制御回路のフィルタ再生処理手順の一実
施例を示すフローチャートである。

【図３】フィルタ再生時の電動エアポンプの吐出圧を示
す線図である。

【図４】図１の制御回路のフィルタ再生処理手順の別の
実施例を示すフローチャートである。

【図５】本発明の同時捕集、順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
成を示す図である。

【図６】本発明の逆流再生シング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図であ
る。

【図７】(a) ，(b) は第１制御弁の駆動にダイアフラム
型アクチュエータを使用した場合の一実施例の構成およ
び切換動作を示す説明図である。

【図８】(a) ，(b) は第１制御弁の駆動にダイアフラム
型アクチュエータを使用した場合の別の実施例の構成お
よび切換動作を示す説明図である。

【図９】(a) は本発明のディーゼル機関の排気微粒子除
去装置に整流装置を用いた場合の構成を示す部分構成
図、(b) は(a) に使用した整流装置単体の構成を示す斜
視図、(c) は従来の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ける排気ガスの流れを
示す説明図である。

【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…差圧センサ １２…弁異常ランプ ７０…ダイアフラム式アクチュエータ ７１…ダイアフラム ７２…スプリング ７３…ロッド ９０…整流装置 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

フロントページの続き 審査官 小松 竜一 (56)参考文献 特開 平６−330729（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−173650（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の排気通路に設けたフィルタによっ
   て排気ガス中のパティキュレートを捕集し、フィルタの
   再生時にはパティキュレートを捕集したフィルタへの排
   気ガスの流入を排気制御弁により遮断した状態で、フィ
   ルタに捕集されたパティキュレートに着火し、再生用ガ
   ス供給手段から再生用ガスを供給するディーゼル機関の
   排気微粒子除去装置において、 前記再生用ガス供給手段の吐出圧、または、前記排気制
   御弁の下流側の圧力を検出する手段と、検出した圧力値
   により前記排気制御弁の異常を判定する手段とを設けた
   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。