JPH05179928A - ディーゼル機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は加圧気体供給装置を必要としないフ
ィルタ逆洗方式を採用する排気浄化装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 ハニカムフィルタ１を備えた排気浄化装置に
おいて、その上流側に設けられた排気ブレーキのブレー
キ解除直後の高圧の排気ガスを、パティキュレート捕集
時とは逆の方向から上記ハニカムフィルタ１に一時的に
導き、捕集されたパティキュレートをフィルタより分離
させて、収集容器１４で再捕集する。

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に設けら
れる排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼル機関の排気中には排気
微粒子、即ちパティキュレートが多く含まれているた
め、機関の排気系にはこのパティキュレートを捕集する
ためのパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと呼
ぶ）が装着されている。

【０００３】このフィルタは、例えば多孔質セラミック
材の隔壁によって画成された多数の細長いフィルタセル
から構成されており、各セルの一方の端部は栓部材によ
って閉じられ、その閉じ方向を交互に配置することで一
方のフィルタセルから流入した排気ガスは、隔壁を通っ
て隣接するフィルタセルに入りそのセルの開放端から流
出する。そしてこの隔壁通過の際において、排気ガス中
のパティキュレートが隔壁に捕捉されるようになってい
る。

【０００４】フィルタは、その使用に伴ってその内部に
蓄積されるパティキュレートの量が増えると通気性が次
第に損なわれ、機関性能も低下することになるため、パ
ティキュレート捕集量に応じて定期的に再生されなけれ
ばならない。そしてこの再生法としては、(a) フィルタ
を直接加熱して、フィルタ内のパティキュレートに着火
・燃焼する方法と、(b) パティキュレート捕集時とは逆
の方向から加圧気体をフィルタに導いて、フィルタから
パティキュレートを分離させ、パティキュレートを収集
してヒータにより焼却する、所謂逆洗方法（特開平１−
１５９４０８号公報参照）とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した逆洗方法によ
るフィルタ再生は、フィルタを直接加熱することがない
ため、(a) の方法に起こりがちなフィルタ加熱の際の溶
損や着火不良の問題はないという長所があり、近年注目
されてきている。

【０００６】しかしながら、所謂逆洗のためには加圧気
体供給装置を設ける必要があるため、排気浄化装置全体
が大型化する傾向にあり、小型車両においては特に搭載
性が悪化するという問題がある。

【０００７】本発明は、以上の問題点に鑑みなされるも
のであって、ディーゼル機関の排気浄化装置において、
上述したような加圧気体供給装置を設けることなく逆洗
方式によるフィルタ再生が実行できるような装置を提供
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によれば、ディーゼル機関の排気通路にパティキ
ュレートを捕集するフィルタを備えた排気浄化装置であ
って、上記フィルタより排気上流側に設けられた排気ブ
レーキのブレーキ解除直後の排気ガスを、パティキュレ
ート捕集時とは逆の方向から上記フィルタに一時的に導
き、捕集されたパティキュレートをフィルタより分離さ
せるフィルタ逆洗手段と、分離されたパティキュレート
を収集する再収集手段とを有することを特徴とするディ
ーゼル機関の排気浄化装置が提供される。

【０００９】

【作用】排気ブレーキ解除直後に排気通路を流れる高圧
の排気ガスを用いて、フィルタを逆洗するため、新たに
加圧気体供給装置を設けることなく、パティキュレート
をフィルタから分離でき、再収集手段によりパティキュ
レートが捕集される。

【００１０】

【実施例】図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１及び図２は、本発明による排気浄化装置を示し、図
１はパティキュレート捕集時の装置作動状態、図２は排
気ブレーキ作動時及びその直後の装置作動状態を夫々示
している。

【００１１】これらの図に関し、１は図示しないディー
ゼル機関本体から排出されるパティキュレートを捕集す
るパティキュレートフィルタ（以下、フィルタ１と略
す）であり、２はこのフィルタ１に排気ガスを導く排気
管、又図中の矢印は機関本体から排出される排気ガスの
流動方向を示している。

【００１２】フィルタ１は、例えば多孔質のセラミック
材料から成るフィルタ隔壁によって画成された多数のフ
ィルタセル３によって構成されており、各フィルタセル
３の一方の端部は必ず栓部材４によって閉じられる。

【００１３】又、このフィルタ１は、以上のように構成
された各フィルタセル３を隣合うセルに関し栓部材４が
交互に配置されるように配した、所謂交互プラグ配置型
のハニカム構造体であって排気ガスは、排気ガス流動方
向上流側（図においては下方）の端部が開口したフィル
タセル３ａよりフィルタ１内に流入し、隔壁を通過し、
排気ガス流動方向下流側（図においては上方）の端部が
開口した隣のフィルタセル３ｂより排気下流側へと抜け
ていく。そしてこの隔壁２通過の際にフィルタセル３ａ
の内壁に排気ガス中のパティキュレートが付着すること
で、フィルタ１によるパティキュレート捕集が実行され
るのである。

【００１４】本実施例によれば、フィルタ装着部におい
て排気管２は、２つの排気導入管５ａ及び５ｂへと二手
に分岐されて、フィルタ１を収納するトラップ容器６に
対しフィルタ１を挟むように接続され、更にこのトラッ
プ容器６に対してはもう１組の排気排出管７ａ及び７ｂ
が同様に接続され、最終的には共に排気管２へと合流す
る。

【００１５】上述した排気管２の分岐部には、エンジン
本体から流れてきた排気ガスを、排気導入管５ａに導入
するか、或いは排気導入管５ｂへと導入するかを決定す
る排気切換弁８が設けられ、この弁は制御回路（ＥＣ
Ｕ）９から出力される信号によって作動されるアクチュ
エータ１０によって駆動されるようになっている。尚、
この排気切換弁８はパティキュレート捕集時において
は、排気管２と排気導入管５ａを接続するように作動す
る。

【００１６】又、この排気切換弁８より排気上流側の排
気管２には、同様に制御回路９によって開閉駆動される
排気ブレーキ装置としての開閉弁（エキゾーストリター
ダ）１１が設けられ、例えば所定速度以上（例えば、１
５km/h以上）でかつアクセル開度がゼロの時（アクセル
オフ）、対応するアクチュエータ１２に駆動信号が出力
され開閉弁１１によって排気管２を閉じることになる。

【００１７】本実施例によれば、図示するようにフィル
タ１は、排気管２の延びる方向に対しトラップ容器６内
で直立配置されるが、フィルタ１より下方にはその内面
に電気ヒータ１３を配するパティキュレート収集容器１
４が設けられる。

【００１８】この電気ヒータ１３はバッテリ１５からの
通電をオンオフするリレー１６によって通電制御され、
更にこのリレー１６は制御回路９より出力される信号に
よって作動される。

【００１９】パティキュレート捕集時、フィルタ１を通
過したパティキュレート捕集後の排気ガスが通過するこ
とになる排気排出管７ａの内部には、排気通路を開閉す
る第１排出制御弁１７が設けられ、更に排気排出管７ｂ
の中には同様に第２排出制御弁１８が設けられる。これ
らは、他の制御弁と同様に対応するアクチュエータ１９
及び２０によって駆動され、制御回路９はこれらのアク
チュエータ１９，２０に対して駆動信号を出力する。

【００２０】以上のように構成される本実施例の排気浄
化装置の、パティキュレート捕集時、及び排気ブレーキ
解除に伴う逆洗時の作動に関し、図１，２及び図３を参
照しながら以下説明する。

【００２１】図３は、例えばエンジン始動開始時におい
てスタートされ、かつエンジンが運転されている限りに
おいては常に実行される、各制御弁の作動を制御するた
めのフローチャートである。

【００２２】本図に関し、まずステップ３１では、図１
に示すようなパティキュレート捕集を達成するべく排気
分岐部に設けられた排気切換弁８の弁位置が図１の位置
ａとなるように、制御回路９よりアクチュエータ１０に
駆動信号が出力され、更に第１排出制御弁１７を開弁さ
せると共に第２排出制御弁１８を閉弁させ、排気導入管
５ａに導かれた排気ガスがフィルタ１を通過後、排気排
出管７ａを経るような処理（アクチュエータ１８: 駆動
信号ＯＮ、アクチュエータ１９: 駆動信号ＯＦＦ）がな
される。

【００２３】即ち、このような装置作動状態において
は、排気ガス中のパティキュレートは下端が開口したフ
ィルタセル３ａの内壁に付着・捕集されることになり、
パティキュレート除去後の排気ガスは、排気排出管７ａ
を介してマフラーへと流れていくことになる。

【００２４】次にステップ３２では、現在排気ブレーキ
が作動中にあるか否か、即ち制御回路９からアクチュエ
ータ１２に対して開閉弁１１を閉じさせる信号が出力さ
れているか否かが判定される。尚、一般に排気ブレーキ
は、車両速度計やアクセルスイッチなどからの信号によ
って作動されるため、制御回路９においては、それらの
信号の有無によって判定することが可能である。

【００２５】ここで、ステップ３２でＮo 、即ち現在排
気ブレーキが作動している状態にないならば、ルーチン
は再度ステップ３１に戻り、引き続きパティキュレート
捕集のための作動を継続し、他方Ｙesと判定され、現在
排気ブレーキ作動中にあるならばステップ３３に進み、
来るべきフィルタ逆洗のための排気ガス流れ変更処理を
実行する。

【００２６】即ち、ステップ３３においては図２に示し
たように、排気切換弁８の弁位置が位置ｂとなるよう
に、制御回路９よりアクチュエータ１０に駆動信号が出
力され、更に第１排出制御弁１７を閉弁させると共に第
２排出制御弁１８を開弁させ、排気ブレーキ解除時にお
いては、排気ガスが排気導入管５ｂに導かれフィルタ１
を通過後、排気排出管７ｂを経るような処理（アクチュ
エータ１８: 駆動信号ＯＦＦ、アクチュエータ１９: 駆
動信号ＯＮ）がなされる。

【００２７】そして次のステップ３４では現在、排気ブ
レーキ作動が停止されたか否か、即ち、それまでのアク
チュエータ１２への駆動信号がＯＦＦとなったか否かを
判定し、まだ排気ブレーキ作動中の場合（No) には、引
き続き判定を継続し、Ｙesの場合においてのみステップ
３５へ進むこととなる。

【００２８】以上のようにして排気ブレーキ作動が停止
され、開閉弁１１が排気管２を開くと、それまで排気下
流側への流れを阻止されていた高圧の排気ガスは、一気
に排気導入管５ｂよりフィルタ１内へと、パティキュレ
ート捕集時とは逆の方向で流れ込むことになり、フィル
タセル３ａに付着していたパティキュレートは下方に設
けられたパティキュレート収集容器１４に落下し、この
ようにしてフィルタ１の逆洗処理が行われることにな
る。

【００２９】尚、このフィルタ１への逆方向なる排気ガ
ス導入は、例えば１秒間というように短期間に亙って実
行されるため、続くステップ３５では、排気ブレーキ作
動終了となってからの経過時間をみて、アクチュエータ
１２への通電オフ後、所定時間（例えば、１秒間）、経
過したか否かが判定され、経過したならば（Yes)、ルー
チンは再びステップ３１に戻り、パティキュレートを捕
集するための各制御弁の位置切り換えを実行することに
なる（以下、同じ）。

【００３０】そして、以上のようにしてフィルタ１に捕
集されていたパティキュレートがパティキュレート収集
容器１４に再捕集された後は、定期的（例えば、所定燃
料量消費毎や所定走行距離毎）にヒータリレー１６を作
動させ容器に設けられた電気ヒータ１３に通電すること
で、容器内のパティキュレートが焼却されるのである。

【００３１】図４は、排気通路に２つのハニカムフィル
タを並列配置し、以て装置のパティキュレート捕集能力
を更に強化した、本発明の第２実施例としての装置構成
図である。尚、この図４に関し、先の実施例と同一なる
構成要素に関しては同一番号を付してあり、図は装置の
パティキュレート捕集状態を示している。

【００３２】しかして、本装置のパティキュレート捕集
時の作動形態は、２つのフィルタでもってパティキュレ
ートを捕集する以外は、基本的に前述した実施例と同様
であり、又フィルタ再生処理に関しても、２つのフィル
タを交互に逆洗すること以外は基本的に同じである。以
下、図３に類似した図５のフローチャートを参照しなが
ら、装置作動を説明する。

【００３３】図５に関し、まずステップ５１では図３の
ステップ３１のようにパティキュレート捕集のための制
御弁作動（図４の状態）を実行する。そしてこの捕集処
理は次のステップ５２で排気ブレーキＯＮ（開閉弁１１
が閉弁）と判定されるまで実行される。

【００３４】そして排気ブレーキが作動開始となったな
らば（Yes)、ルーチンはステップ５３に進み、ここで前
回の逆洗が図５のフィルタ１Ａに対して行われたか否か
を判定する。これは、例えばフィルタ１Ａの逆洗用意の
際にフラグＦを立てるようにして、現在フラグＦが１で
あるか否かを判定することで判定可能である。

【００３５】先に述べたように、本実施例によれば基本
的に交互に逆洗する方式を採用しているため、本ステッ
プ５３でＹes、即ち前回、フィルタ１Ａにおいて逆洗が
実行されている場合、現在フィルタ１Ｂに対応するパテ
ィキュレート収集容器の電気ヒータ１３ｂが通電中でな
い限りにおいては、今度はフィルタ１Ｂの逆洗順番とな
る。

【００３６】従ってステップ５３でＹesと判定された後
は、フィルタ５３で電気ヒータ１３ｂの通電中か否かを
みて、Ｎo と判定された場合、ステップ５６に進みフィ
ルタ１Ｂの逆洗準備のための制御弁位置切り換えを実行
することになる。

【００３７】これに対してステップ５３でＮo 、即ち前
回の逆洗処理がフィルタ１Ｂに対して行われた場合、ル
ーチンはステップ５５に進み、フィルタ１Ａに対応する
電気ヒータ１３ａが通電中か否かを判定し通電中であい
場合（No) 、ステップ５７でフィルタ１Ａの逆洗準備の
ための制御弁位置切り換えを実行することになる。尚、
本実施例においては逆洗しようとするフィルタの電気ヒ
ータが通電中は、他のフィルタを以て逆洗処理するた
め、ステップ５４でＹesの場合にはステップ５７に進
み、続けてフィルタ１Ａを逆洗する用意をし、他方のス
テップ５５でＹesの場合には、ステップ５６に進み、フ
ィルタ１Ｂを逆洗する用意をすることになる。

【００３８】フィルタ１Ａ，１Ｂを逆洗するための処理
としては、図５のステップ５６，５７に示すように、双
方共、排気切換弁８を図４の点線位置ｂにして排気ブレ
ーキ作動解除直後の高圧排気ガスを排気導入管５ｂに導
き、フィルタ１Ａの場合には第１排出制御弁１７ａ，１
７ｂを閉じて、第２排出制御弁１８ａ，１８ｂを開き、
フィルタ１Ａ通過後の排気ガスをフィルタ１Ｂを通過さ
せることなく、第２排出管７ｂより流し、逆にフィルタ
１Ｂの場合には第１排出制御弁１７ｂと第２排出制御弁
１８ａだけを閉じ、排気ガスがフィルタ１Ｂのみに導入
されるようにする。尚、これらステップ５６，５７に
は、次回の逆洗処理のため、前述したフィルタ１Ａ逆洗
フラグＦを１にセットする処理（ステップ５７）、又は
０にリセットする処理（ステップ５６）が含まれてい
る。

【００３９】以上のようにしてフィルタ１Ａ，１Ｂの逆
洗準備が出来たならば、ルーチンは次にステップ５８に
進み、現在排気ブレーキ作動が停止されたか否か、即
ち、それまでのアクチュエータ１２への駆動信号がＯＦ
Ｆとなったか否かを判定し、また排気ブレーキ作動中の
場合（No) には、引き続き判定を継続し、Ｙesの場合に
おいてのみステップ５９へ進み、ここでフィルタ１Ａ，
１Ｂの逆洗処理が実行されることになる。

【００４０】そしてステップ５９では逆洗処理を所定時
間（例えば、１秒間）実行して、経過後は再度ステップ
５１に戻り、パティキュレート捕集のための制御弁位置
切り換えをすることになる。

【００４１】又、このようにして各収集容器に捕集され
たパティキュレートに関しては、先の実施例同様、例え
ば前回の電気ヒータ通電終了からの燃料消費量を計算
し、それが所定値を越える毎に２つの電気ヒータ１３
ａ，１３ｂに連続して通電するようにして各容器内に再
捕集されたパティキュレートを焼却すれば良い。

【００４２】以上、本発明を排気通路に１つのフィルタ
を設けたものと、２つのフィルタを設けた２実施例を例
にとり説明したが、本発明の排気浄化装置は、図示した
ように必ずしもフィルタを直立しなくとも良く、吹き飛
ばされたパティキュレートの落下方向に収集容器を設け
れば良い。又、本実施例ではハニカムフィルタを用いた
がハニカムフィルタに限らずパティキュレート捕集面の
逆から高圧ガスが作用してパティキュレートが吹き飛ば
されるよう構成されたフィルタであれば、形状はどのよ
うなものでも良い。

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排
気ブレーキ解除直後に排気通路を流れる高圧の排気ガス
を用いて、フィルタを逆洗するため、新たに加圧気体供
給装置を設けることなく、フィルタ再生することがで
き、コスト面で有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例としての排気浄化装置
の構成を示し、装置のパティキュレート捕集状態を示し
た図である。

【図２】図１に示す装置の排気ブレーキ作動時の状態、
及び解除直後の排気ガス流れを示した図である。

【図３】図１の装置作動を説明するフローチャート図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例である装置構成を示し、そ
のパティキュレート捕集時の作動を示した図である。

【図５】図２の装置作動を説明するフローチャート図で
ある。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ…ハニカムフィルタ ８…排気切換弁 ９…制御回路 １１…開閉弁（排気ブレーキ） １４，１４ａ，１４ｂ…パティキュレート収集容器 １７，１７ａ，１７ｂ…第１排出制御弁 １８，１８ａ，１８ｂ…第２排出制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の排気通路にパティキュ
   レートを捕集するフィルタを備えた排気浄化装置であっ
   て、 上記フィルタより排気上流側に設けられた排気ブレーキ
   のブレーキ解除直後の排気ガスを、パティキュレート捕
   集時とは逆の方向から上記フィルタに一時的に導き、捕
   集されたパティキュレートをフィルタより分離させるフ
   ィルタ逆洗手段と、分離されたパティキュレートを収集
   する再収集手段とを有することを特徴とするディーゼル
   機関の排気浄化装置。