JPH04347316A - ディ−ゼル機関の排気ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディ−ゼル機関の排気
ガス処理装置に関し、詳しくは、通電により自己発熱す
るフィルタを備える排気ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９ー１９４０２１号公報は、デ
ィーゼルエンジン等より排出されるディ−ゼルパティキ
ュレ−トを捕集するパティキュレ−トトラップと、この
捕集されたディ−ゼルパティキュレ−トを燃焼するため
の酸素含有高温ガスを上記トラップに供給するバ−ナ−
（着火手段）とを備え、更に、トラップ下流部の温度を
検出し、この温度信号に基づいて上記酸素含有高温ガス
の供給量を制御する着火延焼型の排気ガス処理装置を開
示している。

【０００３】特開昭６３ー５７８１１号公報は、ディー
ゼルエンジン等より排出されるディ−ゼルパティキュレ
−トを捕集するパティキュレ−トトラップと、このトラ
ップを通過する排気ガス流量を絞ることにより排気ガス
温度を上昇させそれにより捕集ディ−ゼルパティキュレ
−トに着火し延焼させる弁装置と、各種運転条件を検出
して再生時にこの弁装置を開閉してトラップ流入排気ガ
ス温度を所望のレベルに維持する制御部とを有する排気
ガス処理装置を開示している。

【０００４】特開昭６３ー２１２７１３号公報は、ディ
ーゼルエンジン等より排出されるディ−ゼルパティキュ
レ−トを捕集するパティキュレ−トトラップと、この捕
集されたディ−ゼルパティキュレ−トを燃焼するために
触媒液を排気ガス中に分散するパテイキュレ−ト着火手
段と、排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出手段と
、検出した排気ガス温度が低い場合に排気ガス中に補助
燃料を供給して着火を補助する着火補助手段とを備える
排気ガス処理装置を開示している。

【０００５】特開平２ー２５６８１３号公報は、ディー
ゼルエンジン等より排出されるディ−ゼルパティキュレ
−トを捕集するパティキュレ−トトラップと、この捕集
されたディ−ゼルパティキュレ−トを燃焼するためのヒ
−タ（バ−ナ）などの着火手段と、再生時にトラップへ
空気を導入する空気供給手段と、トラップ入口温度を検
出する温度検出手段と、上記導入空気量をトラップ入口
温度に基づいて制御する制御手段とを備える着火延焼型
の排気ガス処理装置を開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記着火延焼型の排気
ガス処理装置は、基本的に着火時のディ−ゼルパティキ
ュレ−ト堆積量が少ないと充分延焼せず再生が不十分と
なる点、堆積量が多すぎるとトラップが高温となりすぎ
てその耐久性が劣化する点、着火手段との位置関係など
でトラップ各部の温度分布にばらつきが生じトラップの
割れが生じる可能性がある点が問題となっていた。

【０００７】また、弁装置によりトラップへの排気ガス
流入量を絞って排気ガス温度を上昇させそれにより捕集
ディ−ゼルパティキュレ−トに着火する上記先行技術に
よれば排気ガス自体が着火エネルギ源となっているが、
それには排気ガス自体をかなり高温せねばならず。かつ
、制御構成も複雑となるという欠点があった。また、触
媒液を排気ガス中に分散してディ−ゼルパティキュレ−
トの酸化（着火）反応を開始させる上記先行技術によれ
ば複雑な触媒液処理制御を要する不具合が存在する。

【０００８】これらの問題に鑑み、本出願人は先にフィ
ルタを多孔性の導電素材（例えば多孔性メタル）により
構成し、再生時にフィルタ自体に通電してフィルタを着
火温度まで加熱し、フィルタ自身が着火エネルギ源とな
ってフィルタ表面に堆積したディ−ゼルパティキュレ−
トを焼却する自己発熱フィルタを創案し、この自己発熱
型フィルタを具備するディ−ゼル機関の排気ガス処理装
置を出願した。この方式によれば、着火時にフィルタ全
体がほぼ着火温度に達しており、燃え残りが生じたり、
堆積ディ−ゼルパティキュレ−トが少なくても確実に燃
え、フィルタを高強度のメタルなどを素材として構成で
きるので熱ストレスに対する耐久性が従来のセラミック
フィルタに比べて格段によいという優れた効果が確認さ
れた。

【０００９】しかしながら、この自己発熱フィルタでは
、大熱容量を有するフィルタ全体を着火温度まで加熱し
なければならず、消費電力が大きい欠点があった。すな
わち、車両用電源装置の最大発生可能電力には限界があ
り、車両用電源装置の大型化あるいは他の負荷への給電
の停止といった方策を選択せざるを得なかった。更に、
上記自己発熱フィルタには通常多孔性のメタルフィルタ
を採用するが、この種のメタルフィルタはセラミックフ
ィルタに比べて割れなどには強いが耐熱性自体は低いの
で、ディ−ゼルパティキュレ−ト燃焼時に過度に高温と
なると、溶融しないまでも塑性変形など各種障害が生じ
る可能性があった。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、必要電力を低減して自己発熱フィルタ型排気ガ
ス処理装置の実用化を促進することを、その目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１発明のディ−ゼル機
関の排気ガス処理装置は、排気ガス中のディ−ゼルパテ
ィキュレ−トを捕集するための多数の小孔を有しディ−
ゼル機関の排気経路中に配設される導電性の自己発熱フ
ィルタと、前記ディ−ゼルパティキュレ−トの焼却のた
めに前記自己発熱フィルタへの通電電流を制御する通電
制御手段と、前記自己発熱フィルタ上流側の排気ガス温
度を検出する排気ガス温度検出手段とを備え、前記通電
制御手段は、前記自己発熱フィルタ上流側の排気ガス温
度に応じて前記通電電流を制御するものであることを特
徴としている。

【００１２】第２発明のディ−ゼル機関の排気ガス処理
装置は、排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−トを捕
集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排気経
路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前記デ
ィ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己発熱
フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、前記
自己発熱フィルタ下流側の排気ガス温度を検出する排気
ガス温度検出手段を備え、前記通電制御手段は、前記自
己発熱フィルタ下流側の排気ガス温度に応じて前記通電
電流を制御するものであることを特徴としている。

【００１３】第３発明のディ−ゼル機関の排気ガス処理
装置は、排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−トを捕
集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排気経
路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前記デ
ィ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己発熱
フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、前記
自己発熱フィルタに流入するガス流量を検出するガス流
量検出手段とを備え、前記通電制御手段は、検出された
ガス流量に応じて前記自己発熱フィルタへの通電を制御
するものであることを特徴としている。

【００１４】第４発明のディ−ゼル機関の排気ガス処理
装置は、排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−トを捕
集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排気経
路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前記デ
ィ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己発熱
フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、前記
自己発熱フィルタの再生時に前記自己発熱フィルタに流
入するガス流量を調節するガス流量調節手段とを備える
ことを特徴としている。

【００１５】自己発熱フィルタは、金属材料や導電性セ
ラミック材料により構成されることができる。

【００１６】

【作用及び発明の効果】この装置では、導電性で多孔性
の自己発熱フィルタがディ−ゼル機関から排出されるデ
ィ−ゼルパティキュレ−トを捕集し、通電制御手段がこ
の自己発熱フィルタ自体に通電して自己発熱フィルタを
ディ−ゼルパティキュレ−トの着火温度まで加熱し、デ
ィ−ゼルパティキュレ−トを焼却する。

【００１７】本発明では、排気ガス温度、自己発熱フィ
ルタに流入するガス流量に応じてこれら通電電流又はガ
ス流量を調節する。したがって、排気ガス温度が高かっ
たりガス流量が少ない場合には通電電流を低減して消費
電力を低減し、フィルタ温度の過昇を防止することがで
きる。また、ガス流量が多い場合にはガス流量を低減し
てフィルタ温度の過昇を防止する。

【００１８】これにより、自己発熱フィルタ型の排気ガ
ス処理装置における消費電力の節減とフィルタ耐久性の
向上とを実現することができ、その結果として、ディ−
ゼルパティキュレ−ト堆積量の多寡により常に良好な焼
却が可能な点、セラミックフィルタに比べて格段に高強
度であるので燃焼サイクルの温度変化や温度分布のばら
つきなどにより割れにくい点などの優れた特性を有する
自己発熱フィルタの実用化を促進することができる。

【００１９】更に各発明についてその作用効果を説明す
る。特に第１発明では、フィルタ再生に当たって自己発
熱フィルタ上流側の排気ガス温度に応じて通電電流を制
御している。このようにすれば、排気ガス温度が高くて
自己発熱によるフィルタ昇温分が小さく着火が可能な場
合には通電電流を低減することができ、車両用電源装置
やエンジンなどへの負担を軽減することができる。

【００２０】特に第２発明では、フィルタ再生に当たっ
て自己発熱フィルタ下流側の排気ガス温度に応じて通電
電流を制御している。このようにすれば、着火前には第
１発明と同様の効果を奏し得るとともに、着火後はディ
−ゼルパティキュレ−ト燃焼時の排気ガス温度が高い場
合には電力節減とフィルタ温度の過昇を防止することが
できる。

【００２１】特に第３発明では、フィルタを通過するガ
ス流量に応じて通電電流を制御している。このようにす
れば、ガス流量が少なくてフィルタから奪われる熱が少
ない場合には通電電流を低減することができ、車両用電
源装置やエンジンなどへの負担を軽減することができる
。

【００２２】特に第４発明では、フィルタを通過するガ
ス流量を調節して燃焼ガス流量変動によるフィルタ温度
の不所望な変動を防止している。このようにすれば、ガ
ス流量が多い場合にはそれを絞ってフィルタ加熱電力を
節減することができ、一方、ガス流量が少なくてフィル
タ温度の過昇が懸念される場合にはガス流量を増加して
それを防止することができる。

【００２３】

【実施例】（実施例１）第１実施例の自己発熱型フィル
タを使用したディーゼルパティキュレート捕集装置のブ
ロック図を図１及び図２に示す。ディーゼルエンジン１
のエキゾーストパイプ２の途中に、フィルタ（本発明で
いう自己発熱フィルタ）３が接続されており、エキゾー
ストパイプ２の先端に消音器４が設けられている。

【００２４】一方、マイコンを含むエンジン制御用のエ
ンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５が配設されており、こ
のＥＣＵ５はエンジンに装着された図示しないエンジン
回転数センサ、アクセル開度センサ、水温センサからエ
ンジン回転数信号、アクセル開度信号、水温信号を受取
り、更に排気ガス温度センサ１５から排気ガス温度信号
を受取り、これら信号に基づいてフィルタ３の再生時期
を決定し、更に、再生時に後述する制御モ−ドでドライ
バ６を断続制御する。ドライバ６はバッテリ１４から給
電される電力をフィルタ部材３１に供給し、濾過部３４
を加熱する。

【００２５】ここで、ＥＣＵ５及びドライバ６は本発明
でいう通電制御手段を構成している。排気ガス温度セン
サ（本発明でいう排気ガス温度検出手段）１５はフィル
タ部材３１の上流側において外筒部３０に配設されてお
り、排気ガス温度を検出してＥＣＵ５に出力する。フィ
ルタ３の縦断面図を図２に示す。

【００２６】フィルタ３はエキゾーストパイプ２に両端
開口が連結される金属製の外筒部３０を備え、外筒部３
０内には所定間隔を隔てて２枚の電気絶縁性の固定部材
４０、４１が外筒部３０の軸心と直角方向に配設されて
いる。そして、これら固定部材４０、４１に両端を支持
されて合計４０本のフィルタ部材３１が横４列、縦１０
段に配置されている。各フィルタ部材３１は互いに所定
間隔を隔て、かつ、外筒部３０からも所定間隔を隔てて
設けられている。

【００２７】また、外筒部３０には碍子絶縁されて互い
に対向する位置に一対の電極部材１３ａ、１３ｂが外部
から内部へと貫設されている。電極部材１３ａの内端は
、図２中、最上段（第１段目）のフィルタ部材３１の一
端に接続されており、電極部材１３ｂは各列の最下段（
第１段目）のフィルタ部材３１の一端に個別に接続され
ている。

【００２８】また、電極部材１３ａの外端はバッテリ１
４の高位電極端子Ｈに接続されており、電極部材１３ｂ
の外端は、パワ−トランジスタからなるドライバ６のコ
レクタに接続され、そのエミッタはバッテリ１４の低位
電極端子Ｌに接続されている。図２中、上下に隣接する
二本のフィルタ部材３１、３１の斜視図を図３に示し、
そのＡーＡ線矢視断面図を図４に示す。

【００２９】各フィルタ部材３１はそれぞれ、フィルタ
機能を有し互いに平行に配設される上下２本の中空プレ
−ト状の濾過部３４と、両濾過部３４の各一端を連結す
る連結部３５とからなり、上下２本のフィルタ部材３１
の合計４本の濾過部３４の各他端は１枚の保持部３６に
固定されている。更に詳細に説明すれば、濾過部３４は
、長さ１３０ｍｍ、幅１３ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ、壁厚
０．２〜０．３ｍｍの大きさを有しており、支持金網と
してのラスメタルに合金粉末を担持させて焼結して形成
されている。この合金粉末はＡｌの含有量が５ｗｔ％以
上のＦｅーＣｒーＡｌーＲＥＭよりなり、焼結により３
次元網目構造となってディ−ゼルパティキュレ−ト捕集
用の微細な小孔を多数保有している。また図４に示すよ
うに、濾過部３４は、それぞれコルゲ−トプレ−ト形状
を有する２枚の濾過部材３４ａ、３４ｂを重ね、両者の
間に排気ガス流路用の複数本の中空部３４ｃを並列に形
成したものである。ガスは、図４に示すように、濾過部
３４の外側よりこの中空部３４ｃに流入し、そして各濾
過部３４の他端側の開口、すなわち、保持部３６側に流
出可能となっている。

【００３０】連結部３５は、Ａｌの含有量が１０ｗｔ％
以上のＦｅーＣｒーＡｌーＲＥＭ合金よりなるコの字板
形状のプレ−トであって、連結部３５の両端はそれぞれ
隣接する２個の濾過部３４の各上流側端部に個別に溶接
されて、各濾過部３４の各上流側開口を封栓するととも
に、これら一対の濾過部３４の相対距離を一定に保って
いる。

【００３１】保持部３６も連結部３５と同素材により形
成されており、この保持部３６には図３に示すように細
長孔３６ａから３６ｄが互いに平行に貫口されている。 そして、これら細長孔３６ａから３６ｄがそれぞれ各濾
過部３４の中空部３４ｃに別々に連通するように、各濾
過部３４の下流側端部が保持部３６の図３中、裏面に溶
接されている。したがって、濾過部３４の中空部３４ｃ
に入った清浄な排気ガスはこれら細長孔３６ａから３６
ｄから排出されることとなる。

【００３２】次に、各フィルタ部材３１の保持構造を図
２を参照して更に説明する。図２に示すようにフィルタ
部材３１の下流側端部では、外筒部３０の内面に絶縁性
の固定部材４０が嵌められている。この固定部材には下
流側からみて縦横所定間隔に孔が貫孔されており、各孔
に各フィルタ部材３１の各濾過部３４が一個づつ貫入さ
れている。その結果、各濾過部３４の下流側の開口とな
る各保持部３６の細長孔３６ａから３６ｄ（図３参照）
は固定部材４０の下流側に開口している。

【００３３】ここで、図２中の最上階及び最下階の保持
部３６ｘ、３６ｙには１本のフィルタ部材３１（すなわ
ち各一対の濾過部３４、３４）が固定されるのみであり
、最上階の保持部３６ｘには電極部材１３ｂが接続され
ている。一方、最下階の保持部３６ｙには接地電極部材
１３ａが接続されている。固定部材４０は、ＦｅーＣｒ
ーＡｌーＲＥＭ合金で、Ｃｒが１８〜２４ｗｔ％、Ａｌ
が１５ｗｔ％ｅ以上、ＲＥＭが０．２％以上、残部がＦ
ｅからなる合金材料よりなっており、この合金材料はフ
ィルタ部材３１のアッセンブルの後、９００℃以上の温
度で大気中にて０．５〜２０時間酸化されて、充分な電
気絶縁性を具備するアルミ酸化物系の絶縁層が形成され
ている。

【００３４】またフィルタ部材３１の上流側端部では、
図２に示すように、上下隣接する２個の連結部３５、３
５の間にスペ−サ４３が溶接されて電気的に導通可能と
なっている。ちなみに、スペ−サ４３により電気的に導
通可能とされる上下一対の連結部３５、３５は、それぞ
れ濾過部３４を通じて異なる保持部３６に連結されるも
のとし、その結果、電流は電極部材１３ｂ、保持部３６
ｙ、濾過部３４、連結部３５、スペ−サ４３、上段の連
結部３５、濾過部３４、以下同様につづら折れ状に流れ
、最後に保持部３６ｘから接地電極部材１３ａに流れ、
各フィルタ部材３１を均等に加熱する。

【００３５】この導電性のスペ−サ４３もまた、連結部
３５と同素材により形成されており、スペ−サ４３の一
端から上流側へ突出する棒部が電気絶縁性の固定部材４
１の貫通孔に貫入されて保持されている。固定部材４１
は、固定部材４０と同素材からなる電気絶縁板であって
、外筒部３０の内面に固定されている。以下に、濾過部
３４の製造方法を説明する。

【００３６】まず、骨格部となるラスメタル材をプレス
等によって長軸方向に平行な波形状に加工し、加工した
ラスメタル材を２枚重ね合わせ中空部３４ｃを有する筒
型形状とする。次に、この筒型形状のラスメタル材の一
端を保持部３６に溶接するとともに、他端を連結部３５
に溶接する。次に、ＦｅーＣｒーＡｌーＲＥＭよりなり
、Ａｌの含有量が５ｗｔ％以上、Ｃｒが１８〜２４ｗｔ
％、ＲＥＭが０．２ｗｔ％以下で残りＦｅよりなり平均
粒径が約４５μｍの金属粉末１００部と、例えばメチル
セルロース等からなるバインダ−０．５〜５部と水５０
〜２００部とからなるスラリ−を作成し、このスラリ−
中に、ラスメタル材を浸漬させ、ラスメタルの網目部分
にこのスラリ−を堆積させる。

【００３７】次に、このラスメタル材を十分乾燥させた
後、１０−　３　ｔｏｒｒ以下の真空中で、１０００〜
１３００℃の温度範囲で１〜２０時間焼成し、金属粉末
を焼結させてラスメタル３２の網目部分に焼結金属を固
定した。このようにして得られた濾過部３４の表面にｒ
ーＡｌ２　Ｏ３　と触媒を付着させることによって、フ
ィルタ部材３１を形成した。このフィルタ部材３１はＦ
ｅーＣｒーＡｌーＲＥＭ合金より構成されているので、
表面酸化により内部の導電性を維持しつつ表面の耐酸化
性を確保することができる利点を有している。

【００３８】したがって上記実施例では、縦１０段横一
列分のフィルタ部材３１が本発明で言うフィルタブロッ
クを構成し、４個のフィルタブロックが個別に通電可能
となっている。次に、フィルタ３の再生動作を以下に説
明する。ディーゼルエンジン１より排出されるディ−ゼ
ルパティキュレ−トを含む排ガスがこのフィルタ３を通
過して濾過部３４にディ−ゼルパティキュレ−トが捕集
され、清浄な排気ガスが消音器４を介して大気中に排出
される。そして、ディ−ゼルパティキュレ−トがフィル
タ３に堆積すると濾過部３４の圧損が増大するので、電
極部材１３ａ、１３ｂ間に通電してフィルタ３を加熱し
て堆積ディ−ゼルパティキュレ−トを焼却し、フィルタ
３を再生する。

【００３９】通電制御の方法を図９のフロ−チャ−トを
参照して説明する。まず、図示しないエンジン回転数セ
ンサ、アクセル開度センサ、水温センサからエンジン回
転数信号、アクセル開度信号、水温信号を読出し（１０
０）、これら信号に基づいてフィルタ３の再生を行うべ
きかどうかを判別する（１０２）。このステップ１０２
を更に詳細に説明すると、ディ−ゼルパティキュレ−ト
堆積量はそのエンジンからの排出量の積分値となり、エ
ンジン１回転当たりのディ−ゼルパティキュレ−ト排出
量はアクセル開度及び水温（エンジン温度）と相関関係
を有している。したがって、予めメモリにディ−ゼルパ
ティキュレ−ト排出量はアクセル開度及び水温（エンジ
ン温度）と相関関係をマップとして記憶しておけば、入
力されたアクセル開度及び水温に基づいてエンジン１回
転当たりのディ−ゼルパティキュレ−ト排出量を推定す
ることができ、このディ−ゼルパティキュレ−ト排出量
に所定の係数を掛けてエンジン１回転当たりの堆積ディ
−ゼルパティキュレ−ト量ΔＰを推定することができる
。更に、このΔＰを入力されたエンジン回転毎に積分す
れば、堆積ディ−ゼルパティキュレ−ト累積量ΣＰを推
定することができる。一方、メモリにはフィルタ再生を
開始する堆積ディ−ゼルパティキュレ−ト累積量値（し
きい値）Ｐｔｈを予め記憶しており、ステップ１０２で
は算出したΣＰがＰｔｈ以上となった場合には更に、現
在の機関回転数がアイドル回転数以上（例えば７００ｒ
ｐｍ以上）であるかを判別し、ΣＰがＰｔｈ以上であり
かつ現在の機関回転数がアイドル回転数以上であれば、
再生条件が満たされたとして１０４に進み、達していな
ければＥＣＵ５のメインル−チンに戻る。

【００４０】１０４では排気ガス温度センサ１５から排
気ガス温度を入力し、そして、排気ガス温度に応じて通
電電圧値を決定する（１０６）。ここで、フィルタ部材
３１に流入する排気ガス温度は、通電開始から所定時間
後に着火するために必要な電力（必要着火電力という）
と相関関係にあるので、この相関関係を予めマップとし
てメモリに記憶しておき、入力された排気ガス温度によ
り必要電力を求めれば通電開始から所定時間後に着火す
ることができる。なお、フィルタ部材３１は抵抗負荷で
あり、バッテリ電圧はほぼ一定であるので、必要電力は
印加電圧の２乗に比例することから、この実施例では排
気ガス温度と印加電圧との関係をマップとしており、こ
のマップから必要な印加電圧値をサ−チしている。

【００４１】次に、サ−チされた印加電圧値でフィルタ
部材３１へ通電を開始する（１０８）。なお、印加電圧
値の制御はドライバ６のベ−スに供給するパルス電流の
デューティ比を調節することにより実施する。次に、再
び排気ガス温度を検出し（１１０）、検出した排気ガス
温度に応じて印加電圧値を制御し（１１２）、通電時間
が所定時間に達したかどうかを調べ（１１４）、もし達
していなければ１１０に戻り、達していれば通電を遮断
して（１１６）、ル−チンを終了する。

【００４２】以上説明したようにこの実施例によれば、
フィルタ部材３１の上流部で検出した排気ガス温度によ
り再生時の印加電圧値を制御しているので、排気ガス温
度が高い場合には供給電力を減らして節電とフィルタ温
度の過昇を防止することができる。図６に排気ガス温度
と印加電圧値とのマップの一例を示す。 （変形態様）上記実施例では、印加電圧値のパルスデュ
ーティ比制御により供給電力を調節したが、印加電圧値
を一定とし通電時間を制御してもよく、また、その両方
を制御して供給電力を制御してもよい。

【００４３】（実施例２）本発明の他の実施例を図７を
参照して説明する。この排気ガス処理装置は、実施例１
の装置（図２）において、排気ガス温度センサ１５をフ
ィルタ部材３１の下流側に配設した点及び通電制御の方
法が異なるものである。

【００４４】この実施例における通電制御の方法を図８
のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、図示しな
いエンジン回転数センサ、アクセル開度センサ、水温セ
ンサからエンジン回転数信号、アクセル開度信号、水温
信号を読出し（２００）、これら信号に基づいてフィル
タ３の再生を行うべきかどうかを判別する（２０２）。

【００４５】ステップ２０２は実施例１のステップ１０
２と同じである。再生条件が満たされれば、所定の初期
印加電圧値（ここではデューティ比１）で通電し、排気
ガス温度せンサ１５から排気ガス温度ｔを入力し（２０
８）、排気ガス温度ｔが所定のしきい値温度ｔ１以上に
なったかどうかを検出する（２１０）。ここで、フィル
タ部材３１から流出する排気ガスの温度（フィルタ下流
ガス温度）ｔは一定電流通電の場合、図９に示すように
増加してゆく。

【００４６】このしきい値温度ｔ１は、ディ−ゼルパテ
ィキュレ−ト着火温度であり、この実施例では一定値と
している。もちろん、各種運転パラメ−タを検出し、そ
のデ−タを基にしきい値温度ｔ１を変更することも可能
である。２１０で、排気ガス温度ｔが所定のしきい値温
度ｔ１より低ければ２０８に戻り、以上となれば、排気
ガス温度ｔに応じて平均印加電圧値を制御する（２１２
）。制御のやりかたは実施例１の場合と同じくドライバ
トランジスタ６のパルスデューティ比制御で行う。更に
説明すれば、着火後には燃焼による発熱により排気ガス
温度が増加するので、その分だけ供給電力を減らしても
燃焼を適性レベルに維持することができる。この実施例
ではこの着火後に所定の燃焼速度で燃焼維持ができるだ
けの電力（燃焼維持電力）をフィルタ部材３１に供給し
、その時の排気ガス温度（フィルタ下流ガス温度）ｔ２
を望ましいレベルに一定となるように制御している（図
９参照）。なお、排気ガス温度ｔが希望温度ｔ２に達し
た時点から印加電圧値を低下させてもよいが、この実施
例では着火時点からメモリに記憶する所定の温度上昇曲
線（図９参照）では排気ガス温度ｔが上昇するように、
すなわち、着火後の温度上昇速度を抑圧してフィルタ各
部の熱ストレスを低減している。

【００４７】その後、通電開始から所定時間が経過した
かどうかを調べ（２１４）、経過していなければ２０８
に戻り、経過したら通電を停止して（２１６）、ル−チ
ンを終了する。以上説明したようにこの実施例によれば
、フィルタ部材３１の下流部で検出した排気ガス温度に
より再生時の印加電圧値を制御しているので、着火開始
後の消費電力を低減し、かつ、フィルタ温度の過昇を防
止することができる。

【００４８】（実施例３）本発明の他の実施例を図１０
を参照して説明する。この排気ガス処理装置は、実施例
１の装置（図２）において、排気ガス温度センサ１５を
省略した点及び通電制御の方法が異なるものである。こ
の実施例における通電制御の方法を図１１のフロ−チャ
−トを参照して説明する。

【００４９】まず、実施例１のステップ１００、１０２
と同じ方法で再生条件が満たされたかどうかを判別し（
３００、３０２）、再生条件が満たされればエンジン回
転数及びアクセル開度を読み込み（３０４）、読み込ん
だエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて排気ガス
流量を検出する（３０６）。ここで、排気ガス流量はエ
ンジン回転数及びアクセル開度と相関関係をもつので、
排気ガス流量とエンジン回転数及びアクセル開度との関
係をメモリにマップまたは関数化して記憶しておき、読
み取ったエンジン回転数及びアクセル開度から排気ガス
流量をサ−チまたは算出すればよい。

【００５０】次に、求めた排気ガス流量に基づいて通電
時間を設定し（３０８）、設定した通電時間だけ通電を
行う（３１０）。更に詳細に説明すると、排気ガス流量
が多い場合にはフィルタ部材３１がガスがフィルタ部材
３１から熱を奪うので通電電流一定とすれば、着火まで
の所要時間及び着火から再生終了までの所要時間は長く
なり、その逆の場合にはト−タルの所要時間は短縮され
る。したがって、排気ガス流量が少ない場合には通電電
流（印加電圧のデューティ比）を減らして、消費電力を
低減し、かつ、フィルタ温度の過昇を防止することがで
きる。

【００５１】図１２に実験により求めた排気ガス流量と
通電時間との関係を示すマップを示す。 （実施例４）本発明の他の実施例を図１３を参照して説
明する。この排気ガス処理装置は、実施例３の装置（図
１０）において、フィルタ部材３１の上流側（図１３中
、左側）に圧力センサ４１、４２、排気ガス温度センサ
４３、及び絞り４４を設けた点と通電制御の方法とが異
なるものである。

【００５２】絞り４４は外筒部３０の断面積を絞ってお
り、そのために絞り４４の前後で圧力差が生じる。絞り
４４を挟んで上下流部に別々に設けられた圧力センサ４
１、４２の検出圧をＰ１、Ｐ２とし、排気ガス温度をＴ
とすれば、流入ガス量Ｑは（Ｐ１ーＰ２）／Ｔにほぼ比
例する。そこでガス流量Ｐを差圧Ｐ１ーＰ２とガス温Ｔ
の２次元マップとしてメモリに予めロ−ドしておき、入
力された差圧Ｐ１ーＰ２とガス温Ｔから補間計算により
排気ガス流量が算出される。このようにすれば、実施例
３に対して、機関の仕様（排気量等）にかかわらず同じ
マップ値が使用できる利点がある。

【００５３】この実施例における通電制御の方法を図１
４のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、実施例
１のステップ１００、１０２と同じ方法で再生条件が満
たされたかどうかを判別し（４００、４０２）、再生条
件が満たされれば圧力Ｐ１、Ｐ２、排気ガス温度Ｔを読
み込み（４０４）、読み込んだ圧力Ｐ１、Ｐ２、排気ガ
ス温度Ｔに基づいて排気ガス流量をマップからサ−チす
る（４０６）。

【００５４】次に、求めた排気ガス流量に基づいて通電
時間を設定し（４０８）、設定した通電時間だけ通電を
行う（４１０）。このようにすれば、実施例３と同じ効
果を奏することができる。 （実施例５）本発明の他の実施例を以下に説明する。

【００５５】この排気ガス処理装置は、実施例３の装置
（図１０）において、通電制御の方法が異なるものであ
る。この実施例における通電制御の方法を図１５のフロ
−チャ−トを参照して説明する。まず、実施例１のステ
ップ１００、１０２と同じ方法で再生条件が満たされた
かどうかを判別し（５００、５０２）、再生条件が満た
されればエンジン回転数及びアクセル開度を読み込み（
５０４）、読み込んだエンジン回転数及びアクセル開度
に基づいて排気ガス流量を検出する（５０６）。ここま
では、実施例３のステップ３０６までと同じである。

【００５６】次に、検出した排気ガス流量に応じて印加
電圧のパルスデューティ比を決定し（５０８）、決定さ
れたパルスデューティ比でドライバトランジスタ６をス
イッチング制御する（５１０）。排気ガス流量が多い場
合には必要電力が大きいのでパルスデューティ比を大き
く設定する必要があり、排気ガス流量が少ない場合には
必要電力が小さいのでパルスデューティ比を小さく設定
する必要がある。この場合も、排気ガス流量と印加電圧
のパルスデューティ比との関係は予めメモリに記憶させ
ておいてサ−チすればよい。

【００５７】次に、通電時間が所定の通電時間値に達し
たかどうかを調べ（５１２）、達していなければ５０４
にリタ−ンし、達していれば通電を遮断してル−チンを
終了する（５１４）。このようにすれば、再生中のガス
流量の微妙な変化に応じて刻々と供給電力を調節するこ
とができるので、運転状況の急変など排気ガス流量が大
幅に変化する場合でも、消費電力を低減し、かつ、フィ
ルタ温度の過昇を防止することができる。

【００５８】（実施例６）本発明の他の実施例を図１６
及び図１７を参照して以下に説明する。この排気ガス処
理装置では、実施例１の装置（図２）において、２個の
フィルタ３ａ、３ｂを並列に配置し、その上流側連結部
に排気ガス流を分流制御する分流制御弁８を設け、そし
て、この分流制御弁８を駆動する負圧制御弁７をＥＣＵ
により制御している。

【００５９】すなわち、比例式ソレノイドバルブである
負圧制御弁７をパルスデューティ比制御することにより
分流制御弁８のダイヤフラム部８１に送る負圧値を制御
し、ダイヤフラム部８１の状態に応じて分流制御弁８の
回動弁体８０の角度が調節される。そして、エンジンか
ら流出する排気ガス流量の内の必要な分量だけが再生中
のフィルタに供給され、排気ガスの残部はもう一方のフ
ィルタで処理される。

【００６０】当然この実施例ではフィルタ３ａ、３ｂの
再生は交互になされるので、ドライバ６０は２個のパワ
−トランジスタを有する。ここで、負圧制御弁７及び分
流制御弁８は本発明でいうガス流量調節手段を構成して
いる。この実施例におけるガス流量制御の方法を図１８
のフロ−チャ−トを参照して説明する。

【００６１】まず、分流制御弁８はフィルタ３ａ側を閉
、フィルタ３ｂ側を開として運転されているものとする
。ここで、実施例１のステップ１００、１０２と同じ方
法で再生条件が満たされたかどうかを判別し（６００、
６０２）、再生条件が満たされれば、分流制御弁８を制
御してフィルタ３ａ側を開、再生すべきフィルタ３ｂ側
を閉とし（６０４）、フィルタ３ｂに所定時間だけ通電
を行う（６０６、６０８）。なお、この所定時間は堆積
ディ−ゼルパティキュレ−トが確実に着火温度以上にな
るまでの時間とし、ディ−ゼルパティキュレ−トに着火
が生じるものとする。

【００６２】次に、エンジン回転数及びアクセル開度を
読み込み（６１０）、読み込んだエンジン回転数及びア
クセル開度に基づいて排気ガス流量を算出し、算出した
排気ガス流量に基づいて分流制御弁８の開度を算出し（
６１２）、算出した開度に分流制御弁８を調節し（６１
４）、所定の燃焼予定時間が経過するまでステップ６１
０にリタ−ンし、燃焼予定時間が経過したら通電を終了
して分流制御弁８を全閉とする。

【００６３】これにより、フィルタ３ｂの再生が終了す
るが、フィルタ３ｂの再生開始以降はフィルタ３ａを用
いてディ−ゼルパティキュレ−トの捕集を行う。ディ−
ゼル機関の排気ガスの酸素流量はフィルタ再生に必要な
酸素流量よりも通常大きいので、ディ−ゼルパティキュ
レ−トを所定の燃焼速度で燃焼する場合に排気ガス流量
を絞れば通電電力を削減することができる。なお、この
実施例でもエンジン回転数及びアクセル開度と排気ガス
流量との三次元マップをメモリに格納しておき、このマ
ップから排気ガス流量をサ−チするものとする。

【００６４】図１９に分流制御弁８の開度と排気ガス流
量と通電電圧との関係を示す。このようにすれば、着火
までは排気ガスを遮断して最小の電力量で着火を行い、
着火後は少ない排気ガス流量で燃焼を行っているので、
通電電力節減が可能となる。 （実施例７）本発明の他の実施例を以下に説明する。

【００６５】この排気ガス処理装置では、実施例６にお
いて、そのガス流量制御の方法（図１８参照）を変更し
たものである。この実施例のガス流量制御の方法を図２
０のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、分流制
御弁８は中立位置に設定し、フィルタ３ａ、３ｂの両方
に排気ガスを流して通常運転するものとする。

【００６６】ここで、実施例１のステップ１００、１０
２と同じ方法で再生条件が満たされたかどうかを判別し
（７００、７０２）、再生条件が満たされれば、分流制
御弁８を制御してフィルタ３ａ側を開、最初に再生すべ
きフィルタ３ｂ側を閉として（７０４）、フィルタ３ｂ
の再生サブル−チンを実施する（７０６）。なお、この
再生サブル−チンは図２０のステップ６０６から６１６
までと同じである。

【００６７】次に、フィルタフィルタ３ｂ側を開、再生
すべきフィルタ３ａ側を閉として（７０８）、フィルタ
３ａの再生サブル−チンを実施する（７１０）。この再
生サブル−チンも図１８のステップ６０６から６１６ま
でと同じであるが、当然通電はフィルタ３ａに切り換え
られる。そして通電を終了し、分流制御弁８を元の中立
位置とする（７１２）。。

【００６８】このようにすれば、通常時において両方の
フィルタ３ａ、３ｂでディ−ゼルパティキュレ−ト捕集
を行うことができるので、フィルタにおける排気ガス圧
力損失を半減することができ、エンジン性能を向上させ
ることができる。 （実施例８）本発明の他の実施例を図１６及び図１７を
参照して以下に説明する。

【００６９】この排気ガス処理装置では、実施例６の装
置（図１７）において、エアポンプ５０を追設して、分
流制御弁８の部位にエアを供給可能とするとともに、分
流制御弁８は排気ガス遮断側のフィルタに上記エアを供
給するように回動するようにしたものである。したがっ
て、この実施例では再生中のフィルタにはエアだけが流
入するようにして再生時のフィルタの熱損失を軽減し、
それにより通電電力を節減することが可能となっている
。

【００７０】この実施例におけるガス流量制御の方法を
図２２のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、分
流制御弁８はフィルタ３ａ側を閉、フィルタ３ｂ側を開
として運転されているものとする。ここで、実施例１の
ステップ１００、１０２と同じ方法で再生条件が満たさ
れたかどうかを判別し（８００、８０２）、再生条件が
満たされれば、分流制御弁８を制御してフィルタ３ａ側
を開、再生すべきフィルタ３ｂ側を閉とし（８０４）、
フィルタ３ｂに所定時間だけ通電し（８０６）、エアポ
ンプ５０を作動させ（８０８）、所定時間が経過するま
ですなわち再生が終了するまで待機する（８１０）。そ
の後、燃焼予定時間が経過したら通電を終了し、エアポ
ンプ５０を停止し、ル−チンを終了する。

【００７１】これにより、フィルタ３ｂの再生が終了す
るが、フィルタ３ｂの再生開始以降はフィルタ３ａを用
いてディ−ゼルパティキュレ−トの捕集を行う。この実
施例では排気ガスを用いずにフィルタ再生を行うことが
できるので、電力節減量が大きい。 （変形態様）なお、この実施例８においても、実施例７
と同様に、非再生時には両方のフィルタ３ａ、３ｂを用
いてディ−ゼルパティキュレ−トの捕集を行い、再生は
順番に行うことができ、フィルタ圧力損失軽減を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の排気ガス処理装置の全体図、

【図２
】実施例１の排気ガス処理装置のブロック図、

【図３】
上下一対のフィルタ部材の斜視図、

【図４】フィルタ部
材の濾過部の断面図、

【図５】実施例１の制御動作を示
すフロ−チャ−ト、

【図６】実施例１における印加電圧
値と排気ガス温との関係図、

【図７】実施例２の排気ガス処理装置のブロック図、

【
図８】実施例２の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【図
９】印加電圧値及びフィルタ下流ガス温度の信号波形図
、

【図１０】実施例３の排気ガス処理装置のブロック図、

【図１１】実施例３の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【図１２】通電時間とガス流量との関係を示す関係図、

【図１３】実施例４の排気ガス処理装置のブロック図、

【図１４】実施例４の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【図１５】実施例５の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【図１６】実施例６の排気ガス処理装置の全体図、

【図
１７】実施例６の排気ガス処理装置のブロック図、

【図
１８】実施例６の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【図
１９】分流制御弁の開度と排気ガス流量と通電電圧との
関係を示す図、

【図２０】実施例７の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【図２１】実施例８の排気ガス処理装置のブロック図、

【図２２】実施例８の制御動作を示すフロ−チャ−ト、

【符号の説明】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−ト
   を捕集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排
   気経路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前
   記ディ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己
   発熱フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、
   前記自己発熱フィルタ上流側の排気ガス温度を検出する
   排気ガス温度検出手段とを備え、前記通電制御手段は、
   前記自己発熱フィルタ上流側の排気ガス温度に応じて前
   記通電電流を制御するものであることを特徴とするディ
   −ゼル機関の排気ガス処理装置。
2. 【請求項２】排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−ト
   を捕集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排
   気経路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前
   記ディ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己
   発熱フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、
   前記自己発熱フィルタ下流側の排気ガス温度を検出する
   排気ガス温度検出手段とを備え、前記通電制御手段は、
   前記自己発熱フィルタ下流側の排気ガス温度に応じて前
   記通電電流を制御するものであることを特徴とするディ
   −ゼル機関の排気ガス処理装置。
3. 【請求項３】排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−ト
   を捕集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排
   気経路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前
   記ディ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己
   発熱フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、
   前記自己発熱フィルタに流入するガス流量を検出するガ
   ス流量検出手段とを備え、前記通電制御手段は、検出さ
   れたガス流量に応じて前記自己発熱フィルタへの通電を
   制御するものであることを特徴とするディ−ゼル機関の
   排気ガス処理装置。
4. 【請求項４】排気ガス中のディ−ゼルパティキュレ−ト
   を捕集するための多数の小孔を有しディ−ゼル機関の排
   気経路中に配設される導電性の自己発熱フィルタと、前
   記ディ−ゼルパティキュレ−トの焼却のために前記自己
   発熱フィルタへの通電電流を制御する通電制御手段と、
   前記自己発熱フィルタの再生時に前記自己発熱フィルタ
   に流入するガス流量を調節するガス流量調節手段とを備
   えることを特徴とするディ−ゼル機関の排気ガス処理装
   置。