JPH05214924A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はデュアルフィルタタイプの排気浄化
装置において、フィルタ再生時の排気流れ切り換え時に
発生するエンジン出力変動を緩和させることを目的とす
る。 【構成】 排気浄化装置においてフィルタ２，３上流側
の各分岐通路を連通する再生燃焼ガス排出管２０を設
け、更にその通路を開閉する開閉弁２３，２４を設け
て、パティキュレート捕集状態からフィルタ再生に切り
換わる時と、フィルタ２からフィルタ３へ再生が切り換
わる時に、排気制御弁４の切換作動時にほぼ同期して一
時的に排出管２０を連通し、排気ガスを双方のフィルタ
２，３に導くことで排気制御弁切り換え時のフィルタ背
圧変動を緩和する。

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エンジンに設
けられる排気浄化装置に関し、排気ガス中のパティキュ
レートを捕集するフィルタを排気通路に対して２つ並置
したデュアルフィルタタイプの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。このフィルタは、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、機関性能が低下することにな
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。

【０００３】このフィルタ再生処理は、例えばフィルタ
の端面近傍に設けられた電気ヒータを加熱して、フィル
タ内のパティキュレートに着火することによって達成さ
れ、この時フィルタにはパティキュレート燃焼のため、
例えば空気（２次空気とも呼ばれる）に代表されるよう
な再生用ガスが導かれるようになっている。ところで、
この分野においては、パティキュレート捕集性能を向上
するため、１本の排気管を分岐して夫々の内部にフィル
タを並列配置した、所謂デュアルフィルタ型の排気浄化
装置が既に知られており、更にその排気分岐通路に、例
えば圧力応動型のアクチュエータによって作動され２つ
のフィルタを捕集モードと再生モードに切換える切換弁
を設け、以てフィルタ再生時、捕集側フィルタに排気ガ
スを供給しながら再生側フィルタにはパティキュレート
燃焼のための再生用ガスを供給し、１つのフィルタ再生
後、切換弁位置を切り換えることにより残りのフィルタ
を再生するようにした、交互再生方式の排気浄化装置も
知られている（実開昭６３−１４８１９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来装置にお
いて、フィルタ再生処理は上記切換弁がそれまでのパテ
ィキュレート捕集モードに対応する切換弁位置から、片
側の分岐通路を遮断する位置に移動され、装置としては
短時間で２フィルタによるパティキュレート捕集モード
から１フィルタによるパティキュレート捕集モードに切
り換わるために、その通気抵抗や背圧の変動に伴ってエ
ンジン出力が急変し、この装置を搭載する車両にあって
ドライバビリティが悪化する恐れがある。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みなされるもの
であって、フィルタ再生作動に伴ってエンジン出力が急
変することのないような排気浄化装置を提供することも
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の本発明によれば、２つのフィルタをデ
ィーゼルエンジンの排気通路に並置して排気ガス中のパ
ティキュレートを捕集すると共に該フィルタに導かれる
排気流れを切り換えてフィルタを交互に再生する排気浄
化装置において、上記排気流れを切り換える時に生じる
出力変動を緩やかにする出力変動緩和手段を設けたこと
を特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置が提供
される。

【０００７】又、請求項２に記載の発明によれば、上記
排気浄化装置は、フィルタ再生時、該フィルタに導かれ
る排気流れを切り換える切換手段を有すると共に、上記
出力変動緩和手段は、フィルタ再生時、該切換手段を徐
々に作動させることを特徴とする。又、請求項３に記載
の発明によれば、請求項２に記載の排気浄化装置は、上
記出力変動緩和手段による切換手段の作動制御は、エン
ジン高負荷時に限り実行されることを特徴とする。

【０００８】更に、請求項４に記載の発明によれば、請
求項１による排気浄化装置において、上記出力変動緩和
手段は、一方のフィルタの再生から他方のフィルタ再生
への切り換え時、その排気流れ切り換えに先立って、一
時的にエンジンに供給される燃料噴射量を減量すること
を特徴とする。又、請求項５に記載の発明によれば、請
求項４に記載の排気浄化装置において、上記出力変動緩
和手段は、更に２つのフィルタによるパティキュレート
捕集モードから一方のフィルタ再生への切り換え時、そ
の排気流れ切り換えに先立って、一時的に燃料噴射量を
増量することを特徴とする。

【０００９】そして、請求項６に記載の発明によれば、
請求項１に記載の排気浄化装置の出力変動緩和手段は、
一方のフィルタの再生から他方のフィルタ再生への切り
換え時、その排気流れ切り換えに先立って、一時的にエ
ンジン負荷を減量する。請求項７に記載の本発明によれ
ば、ディーゼルエンジンの排気通路を二手に分岐し、各
分岐通路に夫々フィルタを設け、以てこれら２つのフィ
ルタにより排気ガス中のパティキュレートを捕集すると
共に、フィルタ再生時、フィルタより排気上流側に設け
られた切換弁により一方のフィルタの分岐通路を閉じて
排気ガスを他方のフィルタに導くようにして、一方のフ
ィルタ内に捕集されたパティキュレートを除去し、これ
を２つのフィルタ間で交互にするようにした排気浄化装
置において、上記切換弁と各フィルタ間の分岐通路同士
を連通する連通路を設けると共に該連通路を開閉する開
閉弁を設け、フィルタ再生切換えに伴う上記切換弁の分
岐通路閉じ作動切換えに先立って、開閉弁を一時的に開
弁させて連通路を連通させたことを特徴とするディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置が提供される。

【００１０】又、請求項８に記載の発明によれば、請求
項７に記載の排気浄化装置において上記切換弁はフィル
タ上流の排気分岐部に設けられる。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、出力変動緩和
手段は、フィルタ再生作動に伴う排気流れを切り換える
時に、エンジン出力変動をなますためドライバビリティ
が悪化しない。又、請求項２に記載の発明では、フィル
タ再生時、排気の流れを切り換える切換手段が徐々に作
動されるために、徐々に排気流れが変化してエンジン出
力は急変することはない。

【００１２】又、請求項３に記載の発明によれば、出力
変動緩和のための制御回数を出来るだけ少なくするとい
う観点から、請求項２に記載の切換手段作動を、出力変
動によるドライバビリティへの影響が大きいエンジン高
負荷時に限定する。更に、一方のフィルタ再生から他方
のフィルタ再生への切り換わった場合、その通気抵抗の
急減によりエンジン出力が急増するが、請求項４に記載
の発明によれば、請求項１の排気浄化装置において、そ
の切り換えに先立って、一時的にエンジンに供給される
燃料噴射量を減量することにより予めエンジン出力を低
くしておく。

【００１３】請求項５に記載の発明によれば、２つのフ
ィルタによるパティキュレート捕集モードから一方のフ
ィルタ再生への切り換えに伴うエンジン出力の急減に対
しては、請求項４の排気浄化装置において、その排気流
れ切り換えに先立って、一時的に燃料噴射量を増量する
ことでエンジン出力を高くしておく。又、請求項６に記
載の発明によれば、請求項１に記載の排気浄化装置にお
ける一方のフィルタの再生から他方のフィルタ再生への
切り換え時、その排気流れ切り換えに先立って、一時的
にエンジン負荷を増量することでエンジン出力を低減さ
せ、その急増に備える。

【００１４】請求項７に記載の本発明によれば、フィル
タ再生切換えに伴う上記切換弁の分岐通路閉じ作動切換
えに先立って、開閉弁を一時的に開弁させて連通路を連
通させるため、排気ガスが２つのフィルタに流入し、ワ
ンクッションおいて切換えが完了する。又、請求項８に
記載の発明によれば、切換弁下流の双方の分岐通路が連
通路を介して連通するため、切換弁前後の圧力差が無く
なり、その作動に要する力は小さい。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の各実施例を説
明する。本発明による第１実施例としての排気浄化装置
の概略的構成を示す図１に関し、１はディーゼルエンジ
ン本体Ｅからの排気ガスをフィルタ２，３に導く排気管
（排気通路）である。フィルタ２，３は排気ガス中のパ
ティキュレートを捕集するため、多数のセルの端部に交
互にプラグを配したハニカムフィルタとして構成されて
おり、パティキュレート捕集時、排気ガスはその上流側
端部が開口したセルから入り、隔壁を通過した後、下流
側端部が開口したセルからフィルタ外へと抜けていく。

【００１６】排気管１から各フィルタ２，３への分岐部
ａ、及びフィルタ２，３からの合流部ｂには、フィルタ
再生の際の排気流れ切換手段として、第１排気制御弁４
及び第２排気制御弁５が設けられており、例えばフィル
タ２の再生時には図中、実線で示したような弁位置を占
め、フィルタ３の再生時には点線で示したような弁位置
を占めるように対応する各アクチュエータ６，７によっ
て駆動され、アクチュエータ６，７の作動は、それらへ
のバキューム導入を制御する負圧切換弁（ＶＳＶ）８，
９に対して開閉信号を出力する制御回路（ＥＣＵ）１０
によって作動制御される。尚、各制御弁４，５は上述し
た実線弁位置と点線弁位置の中間の位置を占めることで
２フィルタ２，３によるパティキュレート捕集モードと
なる。

【００１７】排気通路の合流部ｂより排気上流側の各分
岐管（分岐通路）１ａ，１ｂには、対応するフィルタ再
生時、再生対象となるフィルタ２，３に再生用２次空気
を供給する２次空気供給管１１が接続され、その端部に
は電動エアポンプ１２が設けられる。又、この２次空気
供給管１１には、第２排気制御弁７同様、ＶＳＶ９によ
って電動エアポンプ１２から２次空気供給路を開閉する
供給管開閉弁１３と、これよりも空気流れ下流側におい
て各フィルタ２，３への２次空気供給を制御する第１開
閉弁１４及び第２開閉弁１５とが夫々設けられる。

【００１８】この排気浄化装置はフィルタ再生時、交互
にフィルタ再生するシステムとして構成されており、フ
ィルタ再生のため各フィルタ２，３の排気下流側の端部
には、交互に通電発熱する電気ヒータ１６，１７が設け
られ、ＥＣＵ１０によってその通電オンオフが制御され
る。又、本排気浄化装置では、フィルタ再生時期、即ち
各フィルタ２，３に捕集されたパティキュレート量の検
出のため、フィルタ２，３前後の排気圧力により装置全
体としての圧力損失値（差圧）を検出する差圧センサ１
８が設けられ、その出力信号はＥＣＵ１０に入力される
ようになっている。

【００１９】装置には上述した差圧センサ１８の他、フ
ィルタ２，３に流れる排気の温度Ｔｅを検出する排気温
センサ１９などが設けられ、この他ＥＣＵ１０にはエン
ジン運転状態を示すパラメータとしてのエンジン回転数
Ｎやエンジン水温Ｔｈｗ、吸入空気量Ｇａなどが入力さ
れる。そしてＥＣＵ１０は差圧センサ１８から得られた
フィルタ２，３の差圧ΔＰや各センサからの運転情報
（排気温Ｔｅや吸入空気量Ｇａなど）に基づいて標準運
転条件下の圧力損失値ΔＰ’に換算し、これが予め定め
られた差圧所定値Ｐａを越えた時に、フィルタ再生時期
と判断することになる。

【００２０】排気通路の分岐部ａより排気下流側の各分
岐管１ａ、１ｂには、フィルタ再生時、再生対象となる
フィルタ２，３から排出されたパティキュレート燃焼ガ
ス（以下、再生燃焼ガスと呼ぶ）を取り込む再生燃焼ガ
ス排出管２０が接続され、その端部は図示するように大
気開放されるか、或は排気合流部ｂよりも下流側に設け
られたマフラー２１より排気下流側の排気管１に接続さ
れる。

【００２１】又、この再生燃焼ガス排出管２０には先の
２次空気供給管１１同様、再生燃焼ガス排出路を開閉す
る排出管開閉弁２２と、これよりもガス流れ上流側にお
いて各フィルタ２，３からのガス流入を制御する第３開
閉弁２３及び第４開閉弁２４とが夫々設けられ、これら
の各開閉弁はＥＣＵ１０によって作動制御されるＶＳＶ
８によって開閉制御される。尚、本図ではフィルタ上流
側に設けられた第１排気制御弁４及び各開閉弁２２〜２
４の負圧導入はＶＳＶ８が受け持ち、下流側の第２排気
制御弁５及び各開閉弁１３〜１５はＶＳＶ９が受け持つ
ように示しているが、実際にはこれらの弁に対応して１
つづつ設けられている。

【００２２】以上のように構成された第１実施例として
の排気浄化装置のフィルタ再生時作動を、図２に示すフ
ローチャートを用いて以下に説明する。尚、このプログ
ラムはＥＣＵ１０内の所定領域に予め格納されており、
エンジン運転中は連続して実行されるものである。その
作動を順に説明すると、まずステップＳ１では差圧セン
サ１８からのフィルタ差圧値ΔＰや各種センサからの運
転条件（Ｎ，Ｔｅ，Ｇａなど）により、現在フィルタ再
生時期か否かが判定され、Ｙｅｓ（例えば、換算後の差
圧ΔＰ’＞所定値Ｐａ）と判定された場合にのみ、ステ
ップＳ２に進む。尚、ステップＳ１でＮｏである限りに
おいては、上述した検出・演算・判定を繰り返す。

【００２３】このようにしてフィルタ再生時期と判定さ
れたならば、通常、装置はフィルタ２への排気通路を遮
断して排気ガスをフィルタ３にのみ導き、フィルタ２の
再生を実行することになるが、本実施例によれば、この
排気流れの切り換えによるエンジン出力の急減（１フィ
ルタによる排気流れのためにはフィルタ背圧が急増する
ため）を緩和するため、ステップＳ２ではまず第１排気
制御弁４をフィルタ２側に閉弁させると同時に再生燃焼
ガス排出管２０に設けられた第３開閉弁２３と第４開閉
弁２４を開き、分岐通路１ａはその上流側で排気通路１
より遮断されているにも拘わらず、分岐通路１ａ、１ｂ
同士を所定時間（例えば、１０秒間）連通させる。

【００２４】この結果、エンジンＥからの排気ガスは第
１排気制御弁４によって分岐部ａからフィルタ３に向け
て流動することになるが、その一部は第４開閉弁２４を
介して再生燃焼ガス排出管２０内部にも流入し第３開閉
弁２３を介してフィルタ２にも導かれ、それまでの２フ
ィルタによるパティキュレート捕集時のフィルタ背圧よ
りも若干圧力が増えた状態で排気ガスが２つのフィルタ
２，３を流れることとなり、エンジン出力は若干減少す
る。

【００２５】そしてこの状態は、続くステップＳ３でＹ
ｅｓと判定されるまで継続され、所定時間経過後、ステ
ップＳ４でフィルタ２再生処理のための弁作動を開始す
ることになる。即ち、ここでは先の第１排気制御弁４に
加えて第２排気制御弁５をそれまでの中立位置から図４
に示す位置に移動させると共に、各開閉弁１３，１４，
２２を開弁させ、開閉弁２４を開弁から閉弁状態にさ
せ、ほぼ時を同じくして電気ヒータ１６及び電動エアポ
ンプ１２を作動させ、フィルタ２を加熱してパティキュ
レートに着火させる。

【００２６】この結果、排気ガスは、図中、実線矢印で
示したように今度は完全にフィルタ３を経過してマフラ
ー２１へと導かれることとなり、２フィルタから１フィ
ルタへの排気流れ切り換えにより背圧が上昇し、これま
での状態よりも更にエンジン出力が減少することにな
る。続くステップＳ５では、以上のようにして開始され
た電気ヒータ１６の通電時間を見て、パティキュレート
着火所要時間としての予め定められたヒータ通電時間
（例えば、５分）が経過したか否かが判定され、Ｙｅｓ
と判定された場合、ルーチンはステップＳ６に進みヒー
タ通電を終了する。

【００２７】又、続くステップＳ７では、更にフィルタ
２の再生開始からの時間経過を見て、フィルタ２のパテ
ィキュレート燃焼所要時間としての所定時間（例えば、
１５分）が経過したか否かを判定し、Ｙｅｓと判定され
たならばフィルタ２の再生が終了したことになるため、
ルーチンはステップＳ８に進み、装置は次にフィルタ３
の再生モードへと移行することになる。

【００２８】ステップＳ８ではフィルタ２の再生の時と
同じように、それまでのフィルタ３からフィルタ２への
排気流れ切り換えに先立ってエンジン出力の急変を緩和
する処理が行われる。即ち、この再生切り換えにあたっ
て、パティキュレートを多く蓄積しているフィルタから
再生直後のパティキュレートの無いフィルタへと排気流
れを急激に切り換えるとフィルタ背圧の減少によってエ
ンジン出力が急増することになるが、本実施例ではその
間にフィルタ２，３を介する排気流れを実行することで
漸次排気流れを変化させて背圧の減少を緩和させ、以て
エンジン出力の急増を緩和させる。

【００２９】従って、ステップＳ８での具体的処理内容
は、フィルタ２の再生終了に伴う電動エアポンプ１２作
動の終了と、第１排気制御弁４の弁位置をフィルタ３側
に切り換える処理が含まれ（第２排気制御弁５は中立位
置に戻す）、各開閉弁については開閉弁２３，２４が開
弁し、開閉弁１３，１４，１５，２２は総て閉じること
で、分岐通路１ａに導かれた排気ガスの一部がフィルタ
３にも流動するようにする。

【００３０】そしてこの処理は、ステップＳ２の処理と
同様にステップＳ９でＹｅｓと判定されるまで継続さ
れ、所定時間経過後、ステップＳ１０でフィルタ３の再
生処理のための弁作動を開始することになる。従って、
ここでは先の第１排気制御弁４に加えて第２排気制御弁
５をそれまでの中立位置からフィルタ３側に示す位置に
移動させると共に、各開閉弁１３，１５，２２を開弁さ
せ、開閉弁２４を閉弁から開弁状態にさせ、ほぼ時を同
じくして電気ヒータ１７及び電動エアポンプ１２を作動
させ、フィルタ３を加熱してパティキュレートに着火さ
せる。

【００３１】そしてフィルタ２と同様にステップＳ１１
では、以上のようにして開始された電気ヒータ１７の通
電時間を見て、パティキュレート着火を確実にし、次の
ステップＳ１２でヒータ通電を終了したあと、ステップ
Ｓ１３でフィルタ３の再生開始からの時間を経過を見
る。そして、ステップＳ１３でＹｅｓ、即ちフィルタ３
に捕集されているパティキュレートの燃焼が達成された
ならば一連のフィルタ再生を終え、装置としてはステッ
プＳ１４で元のパティキュレート捕集モード（両排気制
御弁４，５が中立位置を占め、総ての開閉弁１３〜１
５、２２〜２４が閉じ、電動エアポンプ１２が作動停止
する状態）に復帰し、本ルーチンを終了することにな
る。

【００３２】以上、本発明の第１実施例としての装置の
フィルタ再生作動を説明したが、本実施例はパティキュ
レート捕集モードからフィルタ２の再生モード、及びフ
ィルタ１からフィルタ２の再生モードに切り換わる双方
の場合において、第１排気制御弁４の弁位置が切り換わ
っても、暫くの間は分岐通路１ａ，１ｂを連通すること
でフィルタ背圧（排気流れの急変）を緩和し、これによ
りエンジン出力の変動をなますものである。

【００３３】第３に示すフローチャートは、図１の構成
なる排気浄化装置に対して適用可能な本発明の第２実施
例としてのフィルタ再生作動を説明するものである。
尚、本実施例においても各フィルタ２，３の再生時の各
制御弁・開閉弁の位置及び電気ヒータ・電動エアポンプ
作動内容は、上述した第１実施例と同一であるため、夫
々の処理内容を夫々１つのステップとして表現すること
にする。

【００３４】しかして本実施例によれば、先の実施例と
同様に、フィルタ２の再生開始にあたって所定時間に亙
り双方のフィルタ２，３に排気ガスを導き、フィルタ背
圧の急増が緩和させるが、その処理内容は第１実施例と
異なりステップＳ２２で双方の排気制御弁４，５をフィ
ルタ２側に移動させると共に開閉弁１４，１５，２２，
２３を総て開き、フィルタ２を経由した排気ガスが２次
空気供給管１１の内部を通ってフィルタ３側の分岐通路
１ｂから抜けることでフィルタ背圧の急上昇を抑制する
ようにする。

【００３５】そして以上のようにしてエンジン出力の急
低下が緩和されたならば、ルーチンはステップＳ２４で
開閉弁１５，２４を閉じると共に開閉弁１３，２２を開
弁して、以下先の第１実施例で述べたような一連のフィ
ルタ再生処理を実行する。尚、本実施例では第１実施例
とは異なり、フィルタ２の再生終了後からフィルタ３の
再生開始にあたっては、上述したような出力緩和処理は
行わずステップＳ２５で従来同様、両排気制御弁４，５
の位置を切り換えると共に、それまで閉弁されていた開
閉弁１５，２４を開き、電気ヒータ１７に通電切り換え
る処理が行われる。

【００３６】そしてルーチンは、フィルタ３の再生終了
からステップＳ２８で示すパティキュレート捕集モード
に復帰するにあたり、ステップＳ２６及び２７でフィル
タ２側の開閉弁１４，２３を所定時間（例えば、１０秒
間）開き、フィルタ２側に導かれていた排気ガスの一部
を再生直後のフィルタ３に導き、１フィルタから２フィ
ルタへの排気流れ切り換えに伴うフィルタ背圧の急激な
上昇を緩和させ，エンジン出力の低下を緩やかにするの
である。尚、図２及び図３で説明した各実施例のフロー
チャートでは、各排気制御弁４，５の作動と、再生燃焼
ガス排出管２０の連通処理とを１つのステップに含んで
表現したが、当然ながら排気制御弁４，５の作動信号出
力に若干先立って開閉弁２３，２４の作動信号を出力し
て排出管２０を開き、フィルタ２，３間の連通を確実に
した上で排気流れの切り換えを実行しても良い。

【００３７】図４に示すタイミングチャートは、上述し
た第１及び第２実施例の変形例としての各弁作動順を示
すものであって、本例ではフィルタ２からフィルタ３へ
の再生切り換わり時と、フィルタ３からパティキュレー
ト捕集モードへの復帰時に、上述したように排気制御弁
４，５の作動に若干先立って排出管２０を連通すること
で、上述した排気流れ切り換えの際のエンジン出力変動
を緩和させるものである。

【００３８】しかして、この変形例のように排気制御弁
４，５の作動に先立って各フィルタ２，３の分岐通路１
ａ，１ｂ間を連通した場合、分岐部ａに設けられた第１
排気制御弁４の前後差圧がその作動に先立ってキャンセ
ルされるため、排気制御弁作動時には小さな駆動力で弁
位置を切り換えることができ、この場合、上述した効果
に加えてアクチュエータ６，７の小型化が可能となり車
両搭載性が向上する。

【００３９】上述した第１・第２実施例及び変形例は、
フィルタ再生に伴う排気ガスの流れの切り換えにあたっ
て、まずエンジンからの排気ガスを両フィルタ２，３に
導くことでフィルタ背圧がワンクッションおいて変化す
るようにし、以てエンジンの出力変動をなますようにし
たものである。これに対して図５及び図６に示す第３実
施例は、排気流れ切り換え手段としての第１・第２排気
制御弁４，５の弁作動自体を緩慢にすることでフィルタ
背圧の急変を回避したものである。

【００４０】しかして本実施例によれば、図５に示した
ように図１の排気浄化装置に加え排気制御弁４，５とＶ
ＳＶ８，９との間には、バキュームラインから各排気制
御弁４，５へ導かれる負圧の大きさを制御して排気制御
弁４，５の開閉時間を調整する電気式負圧調整弁（ＥＶ
ＲＶ）２５，２６が設けられ、各ＥＶＲＶ２５，２６は
現在の運転条件を入力するＥＣＵ１０によって作動制御
される。

【００４１】図６のフローチャートは、以上のように構
成された排気浄化装置のフィルタ再生作動を示すもので
ある。先ずステップＳ３１ではこれまでの実施例と同様
にフィルタ再生時期か否かが判定され、Ｙｅｓと判定さ
れた場合にのみルーチンはステップＳ３２に進む。先の
実施例と異なり、ステップＳ３２では各種センサによっ
て現在の運転条件（例えば、エンジン回転数Ｎやエンジ
ン負荷Ｇａ／Ｎ）が読み込まれ、例えば図示するマップ
（或は、演算式）によって現運転条件に応じたＥＶＲＶ
２５，２６に印加される電圧値Ｖ、即ち各排気制御弁
４，５の開閉時間Ｔが決定される。尚、本実施例で設定
される開閉時間は、例えばエンジンＥが高回転・高負荷
であればそれだけ排気流れ切り換えに伴うエンジン出力
変動が大きいために、この場合、開閉時間を大きくして
出来るだけ緩やかに排気制御弁が開閉し徐々にエンジン
出力が変化するように設定されている。

【００４２】以上のようにして各排気制御弁４，５の開
閉時間Ｔが決定されたならば、ルーチンは次にステップ
Ｓ３３に進み、実際に排気制御弁４，５をフィルタ２側
に作動させるべく対応するＶＳＶ８，９にＯＮ信号を出
力すると共に、決定された電圧値を以てＥＶＲＶ２５，
２６に電圧印加する。この結果、各排気制御弁４，５は
それまでの中立位置からフィルタ２側に徐々に弁位置を
変えることとなり、フィルタ３に導かれる排気ガスの流
量は徐々に増加して、ステップＳ３４上で上記開閉時間
Ｔが経過した（Ｙｅｓ）と判定された状態で完全に排気
ガス流れが切り換わり、このようにしてエンジン出力の
変動がなまされることになる。

【００４３】そしてルーチンはこの後、ステップＳ３５
で従来同様のフィルタ２の再生処理を実行することにな
るが、本実施例ではステップＳ３６のフィルタ２再生終
了処理からフィルタ３の再生開始にあたってもステップ
Ｓ３２〜３４と同じような処理をステップＳ３６〜３８
で行い、又、フィルタ３再生終了（ステップＳ４０）か
ら元のパティキュレート捕集モードに復帰する際にも、
ステップＳ４１で現運転条件に応じて排気制御弁４，５
の開閉時間を決定してステップＳ４２で徐々に中立位置
に復帰させ、その際のエンジン出力の変動を緩和させる
ようにする。

【００４４】尚、以上の説明は２つのフィルタ２，３で
パティキュレート捕集し、フィルタ再生にあたっては順
に再生していく、所謂、同時捕集・交互再生方式のデュ
アルフィルタタイプの排気浄化装置に本発明を適用した
実施例であるが、当然ながらこの実施例に類似し、パテ
ィキュレートの捕集は１つのフィルタで行い、この間に
他方のフィルタを再生し、これを２フィルタ間で繰り返
す、所謂交互捕集・交互再生方式の排気浄化装置の場合
でも、図７のフローチャートのステップＳ４２〜４４及
びステップＳ４７〜４９に示すように、フィルタの捕集
・再生モード切り換えに伴う排気制御弁の位置換えにあ
たって、その時の運転条件に応じて弁作動時間（速度）
を制御すると、フィルタ背圧変動に伴うエンジン出力の
変動を緩やかにすることができる。

【００４５】以上、運転条件に応じて第１及び第２排気
制御弁４，５の開閉速度を変化させることにより、排気
流れ切り換えに伴うエンジン出力の変動を緩和させる２
つの実施例を説明したが、その変形例としては上記開閉
速度を運転条件に依存させず、単にＥＶＲＶによって排
気制御弁４，５のとり得る最も遅い開閉速度に固定して
出力変動をなますようにしても良い。

【００４６】次に図８及び図９を参照して本発明の第４
実施例を説明する。従来の同時捕集・交互再生方式の排
気浄化装置においては、一方のフィルタの再生から他方
のフィルタ再生への切り換えに伴って、排気分岐部に設
けられた第１排気制御弁が一方のフィルタ側から他方の
フィルタ側に向かって移動する場合、それまで１つのフ
ィルタを介して流れていた排気ガスが一瞬、２つのフィ
ルタを通過することになるため、この時フィルタ背圧が
一瞬減少してエンジン出力が急増することになり、ドラ
イバビリティが悪化する。

【００４７】このようなエンジン出力急増現象は、一連
のフィルタ再生処理において２番目のフィルタ再生後に
再び２フィルタによるパティキュレート捕集モードに切
り換わる際にも同様に発生することになり、運転者とし
てはエンジン出力が急減する場合よりもドライブフィー
リングが良くない。以下説明する本発明の第４実施例
は、フィルタ再生時の、この一瞬のエンジン出力急増に
対処するべく提供されるものである。しかして本実施例
によれば、図８に示すように、排気分岐部ａよりも排気
上流側の排気管１の内部には、排気制御弁４，５のフィ
ルタ１側からフィルタ２側への作動、及びフィルタ２側
から中立位置への作動にほぼ同期するか、或は先立って
排気を絞り込みフィルタ背圧を一時的に大きくすること
で上述したような排気流れ切り換えに伴うエンジン出力
急増現象を抑制する排気リターダ弁（ＲＶ）２７が設け
られる。

【００４８】このＲＶ２７は、例えば排気制御弁４，５
と同様に圧力応動型の開閉弁として構成することができ
るが、当然ながらその最大閉じ位置においても排気通路
を全閉しないようになっており、又、その閉弁位置から
通常の全開位置への復帰にあたっては、ＶＳＶ８とＲＶ
２７との間に設けられた負圧遅延弁（ＶＴＶ）２８によ
りその作動速度が緩和されて、ＶＳＶ８のオフ時、徐々
に開弁位置に戻るように構成されている。

【００４９】本実施例のフィルタ再生時作動を図９のフ
ローチャートにより説明する。その作動は、ステップＳ
５１でフィルタ再生時期と判定されたならば（Ｙｅ
ｓ）、装置はステップＳ５２でそのままフィルタ２の再
生処理モードに入り、前述したような通常のフィルタ再
生処理（排気制御弁４，５：フィルタ２側に移動；各開
閉弁１３，１４，２２，２３：開；電気ヒータ１６：例
えば、５分間通電後オフ；エアポンプ１２：例えば、１
５分間作動）を行う。

【００５０】そして所定時間に亙ってエアポンプ１２が
作動し、フィルタ２のパティキュレートが燃焼したなら
ば、ルーチンは次のステップＳ５３でＲＶ２７を閉じ第
１排気制御弁４上流の排気通路を絞ると共に、各排気制
御弁４，５をフィルタ３側に移動し、電動エアポンプ１
２の作動を停止して開閉弁１３〜１５及び２２〜２５を
閉じるようにする。

【００５１】この結果、排気制御弁４，５がそれまでの
分岐通路１ａ遮断状態から通路開放状態に移行してフィ
ルタ背圧が一瞬下降することになるが、フィルタ背圧は
ＲＶ２７の排気通路絞り込みによって増加傾向となって
いるために、これらの作用が互いに相殺され、総じてエ
ンジン出力の急増現象が緩和されることになる。このＲ
Ｖ２７による排気絞り込みは所定時間（例えば、５秒
間）に亙って継続され、ステップＳ５４でＹｅｓと判定
されたならば、ステップＳ５５でＲＶ２７のＶＳＶ８へ
の駆動信号がオフされ、元の排気通路開弁状態に復帰す
ることになる。尚、このＲＶ２７の開弁状態への復帰に
あたっては、上述したようにＶＴＶ２８の負圧遅延作用
によって比較的緩慢に行われるため、従ってこのＲＶ作
動に伴うエンジン出力の変動は低減される。

【００５２】そして、本実施例によればこのようにエン
ジン出力の変動がなまされた状態でフィルタ２からフィ
ルタ３への再生切り換えがスムーズに行われ、ルーチン
は続くステップＳ５６でフィルタ３の再生処理を実行し
た後、ステップＳ５７〜５９で先のステップＳ５３〜５
５と同じ処理、即ちＲＶ２７による排気絞り込みと排気
制御弁４，５の弁位置切り換え（フィルタ３側から中立
位置への移動）、及び各開閉弁１３〜１５、２２〜２４
の閉弁、エアポンプ１２の作動停止を行い、パティキュ
レート捕集モード復帰に伴うエンジン出力の急増現象が
緩和される。

【００５３】上述した本発明の第４実施例は、エンジン
出力が急増するような排気流れ切り換えにあたって、そ
の上流側の排気通路を一時的に絞り込むことでフィルタ
背圧を高くし、以てエンジン出力変動を緩和したもので
あるが、このようなエンジン出力変動緩和作用は、排気
流れ切り換え時エンジン本体に供給される燃料量を増減
することによっても達成できる。

【００５４】図１０のフローチャートは、燃料噴射量を
増減することで排気流れ切り換え時のエンジン出力の変
動を緩和させる本発明の第５実施例としてのフィルタ再
生作動を示すものであって、例えば図１の排気浄化装置
に対して適用できるものである。しかしてその作動は、
まずステップＳ６１でフィルタ再生時期と判定されたな
らば（Ｙｅｓ）、装置は第４実施例と同様にステップＳ
６２でパティキュレート捕集モードからフィルタ２の再
生処理モードへと移行することになるが、本実施例で
は、このフィルタ再生処理に伴う排気制御弁４，５の切
り換えに同期、或は先立って燃料噴射量が増量され、フ
ィルタ背圧上昇に伴うエンジン出力の急減に対抗するべ
くエンジン出力増加方向に燃料噴射量が補正される。

【００５５】そしてこの増量補正はステップＳ６３，６
４に示したように、フィルタ再生処理と平行して所定時
間（例えば、５秒間）に亙って継続される。又この燃料
補正は、ステップＳ６８に相当するフィルタ２の再生終
了からフィルタ３の再生開始への排気流れ切り換え時
や、ステップＳ７４に相当するフィルタ３の再生終了か
ら２フィルタ４，５によるパティキュレート捕集モード
への復帰時にも同様に行われ、この場合逆に図４実施例
で説明したようにエンジン出力の急増に対処するべく燃
料噴射量の減量補正が行われる。

【００５６】図１１のフローチャートは、フィルタ再生
中の排気流れ切り換えの前後に電気ヒータを短時間（例
えば、５秒間）通電することで、車両のオルタネータ発
電トルクを一時的に大きくし、以てのエンジン出力の変
動を緩和させる本発明の第６実施例としてのフィルタ再
生作動を示すものであって、以下図１に示す排気浄化装
置を参照しながら説明する。

【００５７】しかしてその作動は、まずステップＳ７１
でフィルタ再生時期と判定されたならば（Ｙｅｓ）、排
気制御弁４，５のフィルタ２側作動に先立ってステップ
Ｓ７２で電気ヒータ１６に対して通電が開始される。こ
の結果、このような排気浄化装置を搭載する車両におい
ては、ヒータ通電に伴って消費電力が上昇することにな
り、オルタネータ発電トルクが増加しエンジンとしては
負荷が増加してエンジン出力が若干減少することにな
る。

【００５８】そしてこのヒータ１６の先行通電処理は、
例えば５秒間という極めて短い時間に亙って行われ、所
定時間経過後（ステップＳ７３でＹｅｓ）、ルーチンは
ステップＳ７４でフィルタ２の再生処理、即ち上述した
排気制御弁４，５や各開閉弁１３〜１５、２２〜２４の
作動及び電動エアポンプ１２の作動を開始することにな
る（尚、電気ヒータ１６はそのまま通電続行する）。

【００５９】この結果、エンジン出力はヒータ先行通電
しない従来の場合と異なり、まずヒータ通電分だけエン
ジン出力が若干落ち、その後排気制御弁４，５作動に伴
うフィルタ背圧上昇によって更にエンジン出力が低下す
る、所謂２段階に亙るエンジン出力減少があり、従来の
ような急激な変動が緩和される。また本実施例によれ
ば、このヒータ通電は第４実施例の場合と同様に、フィ
ルタ２再生終了からフィルタ３への再生移行時や、フィ
ルタ３再生終了からパティキュレート捕集モード復帰時
にも、排気制御弁４，５の作動に先立つか、或は同時に
行われ（ステップＳ７８，７９及びステップＳ８４，８
５の各処理）、エンジン負荷を一時的に高めることであ
る程度のエンジントルクを吸収し、分岐通路１ａ，１ｂ
開放時のエンジン出力急増を緩和させる。

【００６０】このように電気ヒータ作動によってエンジ
ン負荷を大きくすることでフィルタ再生時のエンジン出
力変動を緩和させた本発明の第６実施例を説明してきた
が，この変形例としては、電気ヒータの代わりにエアコ
ンや２次空気供給用エアポンプなどを一時的に作動する
ことでエンジン負荷をかけるようにしても良い。ところ
で上述したこれらの実施例は、フィルタ再生時にエアポ
ンプよって２次空気を供給するものであるが、この２次
空気圧送作用はエンジン本体に装着される既存のバキュ
ームポンプでも賄うことができる。

【００６１】図１２に示す排気浄化装置はフィルタ上流
側の分岐通路に接続される再生燃焼ガス排出管の端部を
上述したバキュームポンプに接続し、ポンプによる吸引
作用によってフィルタ再生時、その下流側より上流側に
かけて２次空気が流れるようにした、本発明の第７実施
例である。しかしてその構成はこれまで述べた実施例の
装置と同様に、排気通路１の分岐部ａには排気制御弁４
が設けられ、各分岐通路１ａ，１ｂには夫々、フィルタ
２，３が設けられる。

【００６２】そして、前述したように各分岐通路１ａ，
１ｂに接続される再生燃焼ガス排出管２０には、対応す
るフィルタ再生時に開弁してフィルタ２，３からのパテ
ィキュレート燃焼ガスを管内に取り込む開閉弁２３，２
４が設けられ、更にバキュームポンプ２９との間にはＥ
ＣＵ１０によって開閉制御される電気負圧調整弁（ＥＶ
ＲＶ）３０が設けられ、フィルタ再生時、フィルタ２，
３には一定流量の２次空気が導かれるようになってい
る。

【００６３】又、バキュームポンプ２９の排気口は、エ
ンジン本体ＥのクランクＥａ室に接続されており、フィ
ルタ再生時、再生燃焼ガスはクランク室Ｅａを経由して
エンジンの吸気側に戻され再燃焼されることで、燃焼ガ
スに含まれる白煙や臭気の車外放出を防止する。尚、以
上のように構成された本装置のフィルタ再生時作動に関
しては、図１３のフローチャートに示すように、先に説
明した第２実施例と同じくフィルタ２の再生に先立って
ステップＳ９２で排気制御弁４のフィルタ２側移動と同
時に双方の開閉弁２３，２４を所定時間（例えば、１０
秒）開弁し、フィルタ背圧の急増を緩和した状態でフィ
ルタ２の再生処理をする（ステップＳ９４）。

【００６４】又装置は、フィルタ３の再生終了からパテ
ィキュレート捕集モードに復帰する際においても、同様
にステップＳ９６で双方の開閉弁２３，２４を開き、フ
ィルタ背圧を低くした状態でエンジン出力の急激な上昇
を緩和させる。しかして本実施例によれば、上述した構
造により従来の排気浄化装置よりも開閉弁の数を低減で
き、又電動エアポンプも必要としないためにシステム構
成を簡略化でき、低コストで製造できるメリットがあ
る。尚、上述した各出力変動緩和手段は排気流れ切り換
えと同時に作動させても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、排気浄化装置に設けた出力変動緩和手段に
よって、フィルタ再生時における排気流れ切り換えに伴
うエンジン出力変動をなますため、エンジン出力がスム
ーズに変化し良好なドライバビリティを得ることができ
る。

【００６６】又、請求項２に記載の発明では、フィルタ
再生時、排気の流れを切り換える切換手段が徐々に作動
されるために、徐々に排気流れが変化してエンジン出力
は急変することはない。又、請求項３に記載の発明によ
れば、出力変動緩和のための制御回数を出来るだけ少な
くするという観点から、請求項２に記載の切換手段作動
を、出力変動によるドライバビリティへの影響が大きい
エンジン高負荷時に限定するため、出力緩和のための制
御回数が減り、フィルタの再生制御を迅速化できる。

【００６７】更に、一方のフィルタ再生から他方のフィ
ルタ再生への切り換わった場合、その通気抵抗の急減に
より、通常エンジン出力が急増するが、請求項４に記載
の発明によれば、請求項１の排気浄化装置において、そ
の切り換えに先立って、一時的にエンジンに供給される
燃料噴射量を減量することによりエンジン出力が低くな
り出力急増を緩和できる。

【００６８】請求項５に記載の発明によれば、２つのフ
ィルタによるパティキュレート捕集モードから一方のフ
ィルタ再生への切り換えに伴うエンジン出力の急減に対
しては、請求項４の排気浄化装置において、その排気流
れ切り換えに先立って、一時的に燃料噴射量を増量する
ことでエンジン出力が高くなり、出力急減を緩和でき
る。 又、請求項６に記載の発明によれば、請求項１に
記載の排気浄化装置における一方のフィルタの再生から
他方のフィルタ再生への切り換え時、その排気流れ切り
換えに先立って、一時的にエンジン負荷を増量すること
でエンジン出力を低減させ、出力急増を緩和できる。

【００６９】請求項７に記載の本発明によれば、切換弁
の切換え作動に先立って連通路が連通されるため排気が
２つのフィルタに流入しワンクッションおいて切り換え
が完了し出力変動を緩和することが出来る。又、請求項
８に記載の発明によれば、分岐部に設けられた切換弁の
前後差圧がキャンセルされ、小さな駆動力で切り換える
ことができ切換弁作動用として設けられるアクチュエー
タの小型化が可能となり車両搭載性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気浄化装置の概略的構成図であ
る。

【図２】図１に示す排気浄化装置の第１実施例としての
フィルタ再生時作動を説明するフローチャート図であ
る。

【図３】第２実施例としてのフィルタ再生時作動を説明
するフローチャート図である。

【図４】第１・第２実施例の変形例としての排気浄化装
置に関し、そのフィルタ再生時の各弁作動順を示すタイ
ミングチャート図である。

【図５】本発明による第３実施例としての排気浄化装置
の概略的構成図である。

【図６】第３実施例によるフィルタ再生時作動を説明す
るフローチャート図である。

【図７】第３実施例の変形例として、交互作用・交互捕
集方式の排気浄化装置に適用した場合のフィルタ再生時
作動を説明するフローチャート図である。

【図８】本発明による第４実施例としての排気浄化装置
の概略的構成図である。

【図９】第４実施例によるフィルタ再生時作動を説明す
るフローチャート図である。

【図１０】本発明の第５実施例としてのフィルタ再生時
作動を説明するフローチャート図である。

【図１１】本発明の第６実施例としてのフィルタ再生時
作動を説明するフローチャート図である。

【図１２】本発明の第７実施例としての排気浄化装置の
概略的構成図である。

【図１３】第７実施例のフィルタ再生時作動を説明する
フローチャート図である。

【符号の説明】

１…排気管 ２，３…フィルタ ４，５…排気制御弁（切換弁） １０…制御回路 １３…供給管開閉弁 １４，１５，２３，２４…開閉弁 ２０…再生燃焼ガス排出管 ２２…排出管開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 邦博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 荒川 健二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小端 喜代志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 沖 守 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのフィルタをディーゼルエンジンの
   排気通路に並置して排気ガス中のパティキュレートを捕
   集すると共に該フィルタに導かれる排気流れを切り換え
   てフィルタを交互に再生する排気浄化装置において、 上記排気流れを切り換える時に生じる出力変動を緩やか
   にする出力変動緩和手段を設けたことを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 フィルタ再生時、該フィルタに導かれる
   排気流れを切り換える切換手段を有すると共に、上記出
   力変動緩和手段は、フィルタ再生時、該切換手段を徐々
   に作動させることを特徴とする請求項１に記載の排気浄
   化装置。
3. 【請求項３】 出力変動緩和手段による切換手段の上記
   作動制御は、エンジン高負荷時に限り実行されることを
   特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 上記出力変動緩和手段は、一方のフィル
   タの再生から他方のフィルタ再生への切り換え時、その
   排気流れ切り換えに先立って、一時的にエンジンに供給
   される燃料噴射量を減量することを特徴とする請求項１
   に記載の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 上記出力変動緩和手段は、更に２つのフ
   ィルタによるパティキュレート捕集モードから一方のフ
   ィルタ再生への切り換え時、その排気流れ切り換えに先
   立って、一時的に燃料噴射量を増量することを特徴とす
   る請求項４に記載の排気浄化装置。
6. 【請求項６】 上記出力変動緩和手段は、一方のフィル
   タの再生から他方のフィルタ再生への切り換え時、その
   排気流れ切り換えに先立って、一時的にエンジン負荷を
   増量することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装
   置。
7. 【請求項７】 ディーゼルエンジンの排気通路を二手に
   分岐し、各分岐通路に夫々フィルタを設け、以てこれら
   ２つのフィルタにより排気ガス中のパティキュレートを
   捕集すると共に、フィルタ再生時、フィルタより排気上
   流側に設けられた切換弁により一方のフィルタの分岐通
   路を閉じて排気ガスを他方のフィルタに導くようにし
   て、一方のフィルタ内に捕集されたパティキュレートを
   除去し、これを２つのフィルタ間で交互にするようにし
   た排気浄化装置において、 上記切換弁と各フィルタ間の分岐通路同士を連通する連
   通路を設けると共に該連通路を開閉する開閉弁を設け、
   フィルタ再生切換えに伴う上記切換弁の分岐通路閉じ作
   動切換えに先立って、開閉弁を一時的に開弁させて連通
   路を連通させたことを特徴とするディーゼルエンジンの
   排気浄化装置。
8. 【請求項８】 上記切換弁はフィルタ上流の排気分岐部
   に設けられることを特徴とする請求項７に記載の排気浄
   化装置。