JPH0625536B2 - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化
装置に関し、特に、ディーゼルエンジン等の排気ガス中
に含まれるカーボン等の可燃性粒子（パティキュレー
ト）を捕集して燃焼除去するものに関する。

（従来の技術） 従来、この種の排気ガス浄化装置は種々のものが提案さ
れている。その一例として、例えば特開昭５６−９８５
１９号公報に開示されるように、エンジンの排気系に排
気ガス中の可燃性粒子などを捕集して酸化反応させる触
媒フィルタを配設するとともに、該触媒フィルタの上流
に液体、気体などの補助燃料を噴射する噴射装置を設
け、触媒フィルタでの触媒による酸化反応作用と補助燃
料による燃焼促進作用とによって排気ガス温度を可燃性
粒子の着火温度以上まで加熱することにより、触媒フィ
ルタに捕集された可燃性粒子を燃焼除去し、フィルタを
再生するようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この従来のものでは、エンジンが定常運転域に
あるときには、その排気ガス温度が比較的低いため（デ
ィーゼルエンジンにあっては２００〜３００℃）、補助
燃料の燃焼促進作用にも拘らず排気ガスが可燃性粒子の
着火温度にまで十分に加熱されない。その結果、可燃性
粒子の燃焼不良により触媒フィルタの再生が確実に行わ
れなくなり、触媒フィルタの目詰まりによりエンジンの
背圧が上昇してその正常な運転が妨げられる虞れがあっ
た。

そこで、本出願人は、先に特願昭５９−６４６２７号に
おいて、エンジンの排気系に触媒フィルタに代えて、可
燃性粒子の捕集機能のみを持つ通常のパティキュレート
フィルタを設け、該パティキュレートフィルタの上流の
排気通路に可燃性粒子の燃焼を促進させる液体として、
例えば、触媒成分と炭化水素成分とを混合エマルジョン
化した液体を噴射供給するようにすることにより、パテ
ィキュレートフィルタに捕集された可燃性粒子の表面に
触媒および炭化水素の各成分を均一に被着させて可燃性
粒子の着火温度を大幅に低下させるようにし、排気ガス
温度が低いエンジンの定常運転時でも可燃性粒子を確実
に燃焼除去させるようにした技術を提案している。

ところで、その場合、エンジンが例えば高速運転域にあ
ってその排気ガス量が多いときに、上記液体の噴射供給
を行うと、液体の噴射流が高速度で流れる排気ガス流の
影響を受けて乱れ、液体がフィルタ表面の一部に偏って
付着する現象が生じる。しかし、フィルタに捕集された
可燃性粒子などを上記液体によって均等に燃焼させるた
めには上記の現象を解消する必要がある。

また、上記排気ガスの大流量時はその温度も高いので、
上記液体の噴射供給に伴う可燃性粒子の燃焼により燃焼
温度が異常に上昇して、フィルタにクラックが発生する
虞れもあり、この点からも対策が望まれる。

（発明の目的） 本発明は以上の諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、可燃性粒子の燃焼を促進させる液体をフィルタ上流
の排気通路に噴射供給するときの該フィルタに流入する
排気ガス量を適切に制御することにより、フィルタ表面
に対する上記液体の付着の偏りを抑制するとともに、フ
ィルタでの可燃性粒子の燃焼を安定に確保して燃焼温度
の異常上昇を防止することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の解決手段は、排
気系に可燃性粒子などを捕集するパティキュレートフィ
ルタを備えた排気ガス浄化装置において、そのパティキ
ュレートフィルタ上流に上記可燃性粒子の燃焼を促進さ
せる液体を噴射供給する噴射器を配設する。さらに、排
気ガスを排気通路における上記噴射器およびパティキュ
レートフィルタをバイパスして流下させる排気バイパス
通路と、該排気バイパス通路を流下する排気ガス量を制
御する流量制御弁と、該流量制御弁を駆動する駆動手段
と、上記噴射器による液体噴射時に上記パティキュレー
トフィルタを通過する排気ガス量が設定値になるよう上
記駆動手段を制御する制御手段とを設けた構成としてい
る。

（作用） 上記の構成により、本発明では、噴射器による液体噴射
時、制御手段の出力を受けた駆動手段により駆動される
流量制御弁により、排気バイパス通路を流下する排気ガ
ス量がエンジンからの排気ガス量に応じて制御される。
すなわち、エンジンが例えば高速運転域にあって排気ガ
ス量が多いときには、上記流量制御弁が開かれて排気バ
イパス通路での排気ガス量が増加する一方、エンジンが
低速運転域にあって排気ガス量が少ないときには、流量
制御弁が閉じられて排気バイパス通路での排気ガス量が
減少するように制御され、この排気バイパス通路での排
気ガス量の制御によりパティキュレートフィルタを通過
する排気ガス量が略一定に保たれる。そのため、噴射器
からの液体噴射流の排気ガス流による乱れ、偏りが抑制
され、液体はパティキュレートフィルタ表面に満遍なく
均一に付着するとともに、フィルタでの可燃性粒子の燃
焼が安定となり、燃焼温度の異常上昇によるフィルタの
クラックの発生が防止されることになる。

（第１の実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の全体構成を示し、１は
燃焼室２および該燃焼室２に連通する渦流室３を備えた
車両用の渦流室式ディーゼルエンジン、４は該エンジン
１の渦流室３に燃料噴射ノズル５を通じて燃料を噴射供
給する燃料噴射ポンプであって、該燃料噴射ポンプ４は
エンジン１のクランクシャフト１ａにより同期して駆動
される。

また、６は上記エンジン１の燃焼室２内の排気ガスを排
出するための排気通路であって、該排気通路６の途中に
は排気ガス中のカーボンを主成分とする可燃性粒子など
を捕集するパティキュレートフィルタ７が配設されてい
る。該パティキュレートフィルタ７は、多孔質材料より
なるハニカム体における多数のハニカム孔の両端開口部
を１つ置きに交互に閉塞してなり、隣接するハニカム孔
間の隔壁を排気ガスが通過する際にそれを濾過してその
中の可燃性粒子などを捕集するものである。

また、８は上記パティキュレートフィルタ７上流の排気
通路６に上記可燃性粒子の燃焼を促進させる液体を噴射
供給するための噴射器であり、該噴射器８は、上記燃焼
促進用の液体を貯えるタンク９と、パティキュレートフ
ィルタ７上流の排気通路６に噴出口１０ａをフィルタ７
表面に向けて配設され、電磁開閉弁１０ｂを有するイン
ジェクタ１０と、該インジェクタ１０を上記タンク９に
接続する連通管１１と、該連通管１１の途中に配設され
た電動式の液体供給ポンプ１２とを備えてなり、液体供
給ポンプ１２の作動およびインジェクタ１０の電磁開閉
弁１０ｂの開作動によりタンク９内の液体を所定量（例
えば１０〜１００cc）インジェクタ１０の噴出口１０ａ
からフィルタ７に向けて噴射させてその表面に付着させ
るようになされている。そして、上記可燃性粒子の燃焼
を促進させる液体は、例えば０．０５〜０．５重量％の
１もしくは２以上の白金属（Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ）
の水溶性化合物、あるいは１〜１０重量％の１もしくは
２以上の卑金属（Ｖ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｏ，
Ｃａ，Ｂａ）の水溶性塩よりなる触媒成分と、１０〜５
０重量％の灯油、軽油、重油、アルコール、ケトン（含
酸素炭化水素）等の炭化水素と、該炭化水素を水に溶か
すための１〜１０重量％界面活性剤と、残りが水とから
なり、それらの成分を混合してエマルジョン化したもの
である。

さらに、上記噴射器８のインジェクタ１０上流側の排気
通路６と、パティキュレートフィルタ７下流側の排気通
路６とは排気バイパス通路１３によって連通されてお
り、この排気バイパス通路１３によりエンジン１からの
排気ガスを噴射器８のインジェクタ１０およびパティキ
ュレートフィルタ７をバイパスして流下させる。

また、上記排気バイパス通路１３の上流端部、すなわち
そのインジェクタ１０上流側の排気通路６との接続端部
には、排気バイパス通路１３を流下する排気ガス量を制
御するバタフライ弁よりなる流量制御弁１４が配設され
ている。該流量制御弁１４はロッド１５を介してダイヤ
フラム装置１６に連結され、該ダイヤフラム装置１６の
負圧室１６ａは負圧導入通路１７を介してバキュームポ
ンプ１８に連通されているとともに、上記負圧導入通路
１７の途中には、上記ダイヤフラム装置１６の負圧室１
６ａのバキュームポンプ１８または大気開放部１９との
連通比率をリニアに切り換えるデューティソレノイドバ
ルブ２０が配設されており、ダイヤフラム装置１６の負
圧室１６ａに導入される負圧の大きさをデューティソレ
ノイドバルブ２０によりリニア制御してダイヤフラム装
置１６を作動させることにより、流量制御弁１４を駆動
するようにした駆動手段２１が構成されている。

さらに、２２は上記噴射器８におけるインジェクタ１０
の電磁開閉弁１０ｂ、液体供給ポンプ１２およびデュー
ティソレノイドバルブ２０を作動制御するための制御回
路であって、該制御回路２２にはエンジン回転数に対応
する上記燃料噴射ポンプ４のポンプシャフト回転数の信
号と、エンジン負荷に対応する同コントロールスリーブ
位置の信号とが入力されている。また、２３は上記パテ
ィキュレートフィルタ７上流の排気通路６内における排
気ガス温度Ｔ_１を検出する第１排気ガス温度センサ、２
４はパティキュレートフィルタ７直上流の排気通路６内
の排気ガス圧つまりエンジン１の背圧を検出する背圧セ
ンサ、２５はパティキュレートフィルタ７直下流の排気
通路６内における排気ガス温度Ｔ_２に基づいてパティキ
ュレートフィルタ７での捕集可燃性粒子の燃焼状態を間
接的に検出する第２排気ガス温度センサであって、これ
らセンサ２３〜２５の各出力は上記制御回路２２に入力
されている。而して、制御回路２２により、燃料噴射ポ
ンプ４の出力信号に基づいてエンジン１の運転領域を検
出し、その運転領域においてフィルタ７が目詰まり状態
にないときの予め設定記憶された適正背圧を検索し、そ
の適正背圧に対し背圧センサ２４で検出された実際の背
圧を照合比較してフィルタ７の目詰まり状態の有無を判
定し、実際の背圧が適正背圧よりも高くてフィルタ７が
目詰まり状態にあるときには、噴射器８の液体供給ポン
プ１２およびインジェクタ１０の電磁開閉弁１０ｂに作
動信号を出力して、インジェクタ１０から液体を噴射さ
せるとともに、その噴射器８にる液体噴射時、フィルタ
７を通過する排気ガス量が設定値になるよう、つまり背
圧センサ２４で検出される背圧が略一定になるよう駆動
手段２１のデューティソレノイドバルブ２０を制御して
流量制御弁１４を開閉させるように構成されている。

次に、上記制御回路２２における制御手順を具体的に第
２図および第３図に示すフローチャートによって説明す
る。

第２図に示すメインルーチンでは、先ず、スタート後の
ステップＳ_１で流量制御弁１４を閉じて排気バイパス通
路１３を閉鎖する等のイニシャライズを行い、その後、
ステップＳ_２，Ｓ_３でそれぞれ燃料噴射ポンプ４のシャ
フト回転数およびコントロールスリーブ位置に基づいて
エンジン回転数およびエンジン負荷を検出する。次のス
テップＳ_４で背圧センサ２４の出力信号に基づいてエン
ジン１の背圧を検出した後、ステップＳ_５においてその
背圧が上記ステップＳ_２，Ｓ_３で検出されたエンジン１
の各運転領域毎に予め適正に設定されている所定背圧に
１度低下したか否か、つまりパティキュレートフィルタ
７に捕集された可燃性粒子が１度燃焼除去されたか否か
の判断を行い、この判断がＮＯであるときには上記ステ
ップＳ_４に戻る。上記ステップＳ_５での判断が背圧の所
定背圧までの低下によってＹＥＳであるときにはステッ
プＳ_６に移り、上記ステップＳ_４で検出された背圧が所
定値よりも高いか否か、すなわちパティキュレートフィ
ルタ７が可燃性粒子の捕集量増大によって目詰まり状態
にあるか否かを判断し、この判断がＮＯであるときには
上記ステップＳ_２に戻ってそれ以後のステップＳ_３，Ｓ
_４，…を繰り返す。

一方、上記ステップＳ_６での判断がＹＥＳであるときに
はステップＳ_７に移行して、噴射器８による液体の今回
噴射回数Ｎをカウントし、次のステップＳ_８でその今回
噴射回数Ｎを、予め第４図に示すように設定記憶されて
いる液体の噴射回数に対する噴射量特性のマップに照合
して液体の今回噴射量Ｑを決定する。

その際、上記第４図に示す噴射量特性では、液体の噴射
回数Ｎが増加する程、噴射量Ｑが減少するように設定さ
れているため、液体の噴射回数Ｎの増加に伴ってパティ
キュレートフィルタ７への液体内触媒成分の堆積量が増
大するのを利用し、その堆積触媒成分により可燃性粒子
の燃焼促進効果をある程度確保しつつ、液体（触媒成
分）の使用量を低減してコストダウンを図ることができ
る。尚、このような噴射量特性のマップの記憶に代え
て、パティキュレートフィルタ７の各端部に対向して電
極を埋設し、フィルタ７の再生後に該両電極間の電気抵
抗値を計測することにより、導電性のある触媒成分のフ
ィルタ７への堆積量を直接的に検出して液体噴射量を決
定することもできる。すなわち、第５図に示すように触
媒成分の堆積量の増加に伴って電極間の抵抗値が減少す
るので、その特性を利用すればよい。

以上の如き液体噴射量Ｑの決定の後、ステップＳ_９にお
いて第１排気ガス温度センサ２３の出力信号に基づいて
エンジン１の排気ガス温度Ｔ_１を検出し、次のステップ
Ｓ₁₀でその排気ガス温度Ｔ_１が、液体噴射に伴う可燃性
粒子の燃焼によりフイルタ７にクラックが発生する異常
温度範囲下限値としての耐クラック許容限界排気ガス温
度Ｔ_Ａよりも低いか否かの判断を行い、この判断がＴ_１
≧Ｔ_ＡのＮＯのときには、液体噴射によりフィルタ７に
クラックが発生する状態とみてステップＳ_９に戻り、排
気ガス温度Ｔ_１の低下を待つ。

一方、上記ステップＳ₁₀の判断がＴ_１＜Ｔ_ＡのＹＥＳで
あるときには、ステップＳ₁₁〜Ｓ₂₂の液体噴射制御ルー
チンが処理されるとともに、第３図に示すようにステッ
プＳ₅₁〜Ｓ₅₆の排気ガス量制御サブルーチンが並行処理
される。上記液体噴射ルーチンの最初のステップＳ₁₁で
は噴射器８の液体供給ポンプ１２を駆動し、次のステッ
プＳ₁₂でインジェクタ１０の電磁開閉弁１０ｂを開い
て、該インジェクタ１０から液体をフィルタ７の表面に
噴射する。その状態をステップＳ₁₃でフラグＦに「１」
を立てて記憶した後、ステップＳ₁₄に移ってタイマをセ
ットし、次のステップＳ₁₅でそのタイマによりフィルタ
７の可燃性粒子が液体を噴射開始してから十分に燃焼す
るまでの時間の経過を判断する。そして、上記タイマが
タイムアウトすると、ステップＳ₁₆でタイマのリセット
を行った後、ステップＳ₁₇で第２排気ガス温度センサ２
５の出力信号に基づいてフィルタ７下流の排気ガス温度
Ｔ_２、つまりフィルタ７に捕集された可燃性粒子の燃焼
により上昇する排気ガス温度を検出し、次のステップＳ
₁₈でその排気ガス温度Ｔ_２がフィルタ７にクラックを発
生させる限界値Ｔ_Ｂよりも高いか否かを判断する。この
判断がＴ_２≦Ｔ_ＢのＮＯであるときには、ステップＳ₁₉
に移って液体供給ポンプ１２の駆動時間が上記ステップ
Ｓ_８で決定された液体の噴射量Ｑに対応する所定時間経
過したか否かを判断し、この判断が決定噴射量Ｑの未噴
射を示すＮＯであるときには上記ステップＳ₁₇に戻って
液体噴射を継続させる。一方、上記ステップＳ₁₉での判
断がＹＥＳであるときにはステップＳ₂₀に移って、上記
インジェクタ１０の電磁開閉弁１０ｂを閉じるととも
に、ステップＳ₂₁で液体供給ポンプ１２の運転を停止さ
せて噴射器８による液体噴射を終了し、次いでステップ
Ｓ₂₂に移って上記ステップＳ₁₃で立てられたフラグＦを
「０」にした後、最初のステップに戻る。また、上記ス
テップＳ₁₈での判断がＴ_２＞Ｔ_ＢのＹＥＳであるときに
は、可燃性粒子の燃焼温度が異常上昇した状態とみなし
て直ちに上記ステップＳ₂₀〜Ｓ₂₂に移り液体噴射を終了
する。

これに対し、上記排気ガス量制御サブルーチンではその
最初のステップＳ₅₁で上記背圧センサ２４によりフィル
タ７上流の背圧を検出して、フィルタ７を通過する排気
ガス量を間接的に検出する。そして、その後のステップ
Ｓ₅₂で上記検出された背圧が排気ガスのフィルタ７への
適正通過量に対応する所定値よりも低いか否かを判断
し、この判断がＹＥＳであるときにはステップＳ₅₃にお
いて、フィルタ７への排気ガス量を増加すべく、流量制
御弁１４の弁開度を小さくして排気バイパス通路１３を
閉じる方向のデューティ信号を駆動手段２１のデューテ
ィソレノイドバルブ２０に発信する一方、ＮＯであると
きにはステップＳ₅₄に移って、フィルタ７への排気ガス
量を減少すべく、流量制御弁１４の弁開度を大きくして
排気バイパス通路１３を開く方向のデューティ信号をデ
ューティソレノイドバルブ２０に発信し、これらのステ
ップＳ₅₁〜Ｓ₅₄によりフィルタ７を通過する排気ガス量
を設定値に保つように調整する。この後、ステップＳ₅₅
において上記液体噴射ルーチンのフラグＦがＦ＝１であ
るか否かの判断を行い、この判断がＮＯになるまで上記
ステップＳ₅₁〜Ｓ₅₄を繰り返す。そして、上記判断が液
体噴射の終了に伴うＦ＝０のＮＯになると、ステップＳ
₅₆で上記流量制御弁１４の開度を零にして排気バイパス
通路１３を閉鎖し排気ガス量制御を終了する。

したがって、この実施例では、上記の如き制御動作によ
り、噴射器８のインジェクタ１０からフィルタ７の表面
に向けて液体が噴射供給されている間、流量制御弁１４
の制御により排気バイパス通路１３が開閉制御され、フ
ィルタ７を通過する排気ガス量が設定値に保たれるの
で、噴射器８のインジェクタ１０から噴射された液体噴
射流が高流量の排気ガス流の影響を受けて乱れることは
なく、液体をフィルタ７の表面全体に亘って均一に付着
させることができ、よってフィルタ７で可燃性粒子を均
等に燃焼させ、その再生を良好に行うことができる。

また、このようにフィルタ７への液体の噴射時にはフィ
ルタ７への排気ガス量が常に略一定に保たれるので、エ
ンジン１の高速運転時のように排気ガス量が多いときで
あってもフィルタ７の可燃性粒子を安定して燃焼させる
ことができ、可燃性粒子燃焼時の異常な温度上昇を抑制
してフィルタ７のクラックの発生を防止し、その耐久性
を高めることができる。

尚、第６図に示すように、パティキュレートフィルタ７
のハニカム孔内にその下流側端部から多数の電極２６，
２６，…をフィルタ７の中心部のものが周辺部のものよ
りも長くなるように嵌装し、該電極２６，２６，…と噴
射器８のインジェクタ１０との間に昇圧コイル２７によ
り同種の電圧を印加することにより、インジェクタ１０
から噴射された液体の噴射流を静電誘導による反撥力に
よりフィルタ７周辺部に拡散させるようにしてもよい。

すなわち、その場合、フィルタ７への液体噴射時、噴射
以前の段階で多量の排気ガスの通過により高温となって
いるフィルタ７中心部の可燃性粒子が比較的低温度の周
辺部に先立って燃焼し始め、それに伴い、そのフィルタ
７中心部の通路抵抗が部分的に低下して排気ガスが該中
心部を集中して通過するようになったときに、液体の噴
射流がその排気ガス流の変動の影響を受けて液体の噴射
流がフィルタ７中心部に偏ろうとするのを上記静電誘導
によるフィルタ７周辺部への拡散付勢によって抑制する
ことができ、上記したフィルタ７での可燃性粒子の均等
な燃焼効果をより一層確実に得ることができる利点があ
る。

また、液体中の触媒成分が磁化可能であるときには、イ
ンジェクタ１０とフィルタ７との間に磁場を作って液体
噴射流を誘導してもよく、上記変形例と同様の作用効果
を奏することができる。

加えて、上記実施例では可燃性粒子の燃焼を促進させる
液体として、触媒成分と炭化水素成分との混合液を用い
たものを示したが、上記液体としては上記触媒成分およ
び炭化水素成分のどちらか一方のみを含有する液体を用
いてもよい。

さらに、上記実施例では、フィルタ７に目詰まり状態が
発生した時期、つまりフィルタ７へ液体を噴射する時期
を間接的にエンジン１の背圧によって検出するようにし
たが、この他、種々の検出方法が考えられる。以下、そ
の各々について実施例として分説する。尚、第１図ない
し第３図と同じ部分については同じ符号を付してその詳
細な説明は省略する。

（第２の実施例） 第７図ないし第９図は本発明の第２の実施例を示してお
り、車両の走行距離に基づいて液体噴射時期を検出する
ようにしたものである。

すなわち、本実施例では、第７図に示すように、上記第
１の実施例の構成において、背圧センサ２４の替りに、
車両の走行距離を積算する走行距離積算計２８が用いら
れる。

また、制御回路２２で信号処理を行う場合には、第８図
に示すように、ステップＳ_３でエンジン負荷を検出した
後、ステップＳ_４で上記走行距離積算計２８の出力に基
づいて車両走行距離の積算値を検出するとともに、次の
ステップＳ_６でその走行距離の積算値と所定値との大小
関係を判断し、走行距離＞所定値のＹＥＳのときにフィ
ルタ７への液体噴射を実行することとする。

そして、このフィルタ７への液体噴射を実行するに当た
り、排気ガス量制御サブルーチンでは、第９図に示すよ
うに最初のステップＳ₅₁で上記ステップＳ_４と同様に車
両走行距離の積算値を検出し、次のステップＳ₅₂でその
積算値が所定量（上記液体噴射を実行するための判断基
準とは異なる）よりも大きいか否かを判定した後、この
判定結果に基づいてフィルタ７への排気ガス量を適正値
になるように調整する構成とする。その他は上記第１の
実施例と同様の構成である。

したがって、この実施例では、車両の走行距離を積算
し、その積算値が所定値に達すると、フィルタ７の目詰
まり状態と判定して液体の噴射供給を開始するため、液
体噴射開始時期を決定する信号を容易に得ることがで
き、構成の簡単化を図ることができる。

尚、この場合、車両の走行距離を積算する積算計２８を
用い、この積算計２８によって積算された車両走行距離
と所定値との大小関係を制御回路２２において判定する
ようにしたが、車両走行距離の積算値が所定値に達する
とその都度信号を出力する走行距離センサを使用して、
該センサの出力信号が制御回路２２に入力されると、フ
ィルタ７への液体噴射を開始するようにしてもよい。

（第３の実施例） 第１０図および第１１図は第３の実施例を示し、エンジ
ン１の燃料消費量に基づいて液体噴射時期を検出するよ
うにしている。

この実施例では、上記第２の実施例の構成における走行
距離積算計２８の替りに、燃料タンクからエンジン１に
供給される燃料供給量の信号や燃料計に連係されている
燃料タンク内のフロートの位置信号を基にエンジン１の
燃料消費量を積算する燃料消費量積算計が用いられてい
る。

また、制御回路２２では、第１１図に示すように、ステ
ップＳ_３でエンジン負荷を検出した後、ステップＳ_４で
上記燃料消費量積算計の出力に基づいて燃料消費量の積
算値を検出し、次のステップＳ_６でその燃料消費量の積
算値と所定値との大小関係が燃料消費量＞所定値のＹＥ
Ｓと判定されたときにフィルタ７への液体噴射を実行す
る。

そして、排気ガス量制御サブルーチンでは、第１１図に
示すようにステップＳ₅₁で燃料消費量の積算値を検出
し、次のステップＳ₅₂でその燃料消費量が所定値よりも
大きいか否かを判定して、この判定結果に基づいてフィ
ルタ７への排気ガス量を調整する。

したがって、この実施例では、可燃性粒子の発生源であ
る燃料の消費量を検出するため、その検出された燃料消
費量とフィルタ７に捕集された可燃性粒子の捕集量との
相関性が極めて高く、フィルタ７の目詰まり状態を高精
度に検知できる利点がある。

（第４の実施例） 第１２図ないし第１４図は第４の実施例を示し、パティ
キュレートフィルタ７に対する液体噴射時期をエンジン
１の運転時間を基に検出するようにしたものである。

すなわち、第１２図に示すように、制御回路２２にはイ
グニッションキースイッチ３０のＯＮ操作状態で時間を
積算する運転時間積算計２９の出力信号が入力されてお
り、このイグニッションキースイッチ３０のＯＮ操作状
態により間接的にエンジン１の運転時間が積算される。
尚、このイグニッションキースイッチ３０のＯＮ操作状
態に替えて、同図で破線にて示すようにオルタネータ３
１の作動状態（発電状態）で運転時間を積算するように
してもよい。

また、制御回路２２の信号処理では、第１３図に示すよ
うに、ステップＳ_４において上記運転時間積算計２９の
出力信号によりエンジン１の運転時間の積算値を検出す
るとともに、次のステップＳ_６でその積算時間が所定値
に達したか否かを判定し、所定値に達したときにはフィ
ルタ７が目詰まりしたと見做してフィルタ７への液体噴
射を実行する。

さらに、第１４図に示すように、排気ガス量制御サブル
ーチンにおける最初のステップＳ₅₁で上記積算運転時間
を検出するとともに、次のステップＳ₅₂でその積算運転
時間が所定値よりも長いか否かを検出することにより、
フィルタ７への排気ガス量の調整を行うこととする。

したがって、この実施例の場合、エンジン１のアイドル
運転状態をも含めた運転時間を検出できるので、液体噴
射時期を高精度に判定できる利点がある。

（第５の実施例） 第１５図ないし第１７図は第５の実施例を示し、エンジ
ン回転数に基づいてフィルタ７への液体噴射時期を決定
するようにしたものである。

本実施例では、第１５図に示すようにエンジン１のクラ
ンクシャフト１ａに近接配置されてエンジン回転数を検
出する電磁式、電磁誘導式等の回転数センサ３２と、該
回転数センサ３２の出力に基づいてエンジン回転数の積
算値を算出する回転数積算計３３とが設けられている。

また、制御回路２２のメインルーチンでは、第１６図に
示すように、ステップＳ_１でのイニシャライズの後、ス
テップＳ_３でエンジン負荷を検出するとともに、次のス
テップＳ_４で上記回転数積算計３３の出力に基づいてエ
ンジン回転数の積算値を検出し、しかる後、ステップＳ
_６でその積算値が所定値よりも大きいか否かを判定す
る。そして、判定が積算値＞所定値のＹＥＳになると、
フィルタ７に対する液体噴射を行う。

さらに、排気ガス量制御サブルーチンでは、第１７図に
示すように、最初のステップＳ₅₁で上記エンジン回転数
の積算値を検出するとともに、次のステップＳ₅₂でその
積算値が所定値よりも大か否かを判断し、この判断結果
に基づいてフィルタ７への排気ガス量を制御する。

したがって、この実施例では、フィルタ７における可燃
性粒子捕集量をそれと相関性の高いエンジン回転数の積
算値に基づいて検出するので、フィルタ７に対する液体
噴射時期を高い精度で決定することができる。

（第６の実施例） 第１８図ないし第２０図は第６の実施例を示し、パティ
キュレートフィルタ７に捕集される可燃性粒子の主成分
が導電性を有するカーボンであることに着目して、その
捕集量を電気抵抗値として検出するようにしたものであ
る。

つまり、本実施例の場合、第１８図に示すように、パテ
ィキュレートフィルタ７の各端部に対向して１対の電極
３４，３４が埋設されているとともに、その電極３４，
３４間の電気抵抗値を測定する抵抗値測定器３５が設け
られ、この測定器３５の出力が制御回路２２に入力され
る。

そして、該制御回路２２では、第１９図に示すように、
メインルーチンにおけるステップＳ_４で上記抵抗値測定
器３５の出力に基づいて電極３４，３４間の電気抵抗値
を検出し、次のステップＳ_６でその抵抗値が所定値より
も小さいか否かを判定する。そして、導電性を持つ可燃
性粒子のフィルタ７での捕集量が増大するほど電極３
４，３４間の電気抵抗値が減少するので、その電気抵抗
値が所定値より小さくなったときをフィルタ７の目詰ま
り状態と判定してフィルタ７に対する液体噴射を行うこ
ととする。

また、排気ガス量制御サブルーチンでは、第２０図に示
すように、最初のステップＳ₅₁で上記電極３４，３４間
の電気抵抗値を検出し、次のステップＳ₅₂でその抵抗値
が所定値よりも小さいか否かを判定することにより、フ
ィルタ７へ流れる排気ガス量を設定値にコントロールす
る。

よって、この実施例では、フィルタ７での粒子捕集量を
直接的に検出しているので、フィルタ７への液体噴射時
期をより一層精度良く判定することができる利点があ
る。

尚、この場合、液体の噴射回数の増加によって導電性の
ある触媒成分のフィルタ７への堆積量が増大すると、そ
れに伴って電極３４，３４間の抵抗値が減少するので、
可燃性粒子が一掃された状態であるパティキュレートフ
ィルタ７の再生直後に該両電極３４，３４間の初期抵抗
値を計測記憶しておき、フィルタ７の再生時期の判定基
準として該初期抵抗値をキャンセルする必要がある。

（第７の実施例） 第２１図ないし第２３図は本発明の第７の実施例を示
し、予めエンジン回転数およびエンジン負荷を変数とし
て設定された所定の関数式に基づいてフィルタ７への液
体噴射時期を判定するようにしたものである。

すなわち、本実施例では、第２１図に示すように、フィ
ルタ７の目詰まり状態を検出するための特別のセンサ類
は設けられておらず、燃料噴射ポンプ４の作動状態に基
づくエンジン回転数およびエンジン負荷の各信号を基準
にする。

そして、制御回路２２のメインルーチンにおいて、第２
２図に示すように、ステップＳ_２，Ｓ_３でそれぞれエン
ジン回転数ｘ_１およびエンジン負荷ｘ_２を検出した後、
ステップＳ_４で上記のエンジン回転数ｘ_１およびエンジ
ン負荷ｘ_２を変数とする所定の関数式Ｃ＝∫ｆ（ｘ_１，
ｘ_２）dxに基づいてＣ値を計算し、次のステップＳ_６で
そのＣ値と所定値との大小関係を判定して、Ｃ値が所定
値よりも大きいときにフィルタ７に対する液体噴射を行
う。

また、排気ガス流量制御ルーチンでは、第２３図に示す
ように、最初のステップＳ₅₁で上記メインルーチンのス
テップＳ_４と同様にＣ値を計算し、次のステップＳ₅₂で
その算出されたＣ値が所定値よりも大きいか否かを判定
することにより、フィルタ７への排気ガス量を制御す
る。

したがって、この実施例の場合、エンジン回転数ｘ_１と
エンジン負荷ｘ_２との双方でもってフィルタ７での粒子
捕集量を検出しているため、その粒子捕集量の検出を正
確にかつ簡便に行うことができ、フィルタ７への液体噴
射時期を精度良く検出することができる。

そして、この実施例の変形例として、エンジン回転数お
よびエンジン負荷以外に、上記第１ないし第６の各実施
例で用いたエンジン背圧，車両の走行距離，燃料消費
量、エンジン運転時間や電気抵抗値の変数を２つ以上含
む所定の関数式によって関数を算出し、その関数と所定
値との大小を判別して粒子捕集量を検出するようにする
こともできる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、エンジンの排気系に配設
されたパティキュレートフィルタ上流の排気通路に、該
フィルタに捕集された可燃性粒子の燃焼を促進させるた
めの液体を噴射器によって噴射供給する際、エンジンか
らの排気ガスを、そのフィルタへの流量が略一定となる
よう噴射器およびフィルタをバイパスして流下させるよ
うにしたことにより、液体噴射流の排気ガス流による乱
れ、偏りを抑制して液体をフィルタ表面に均一に付着さ
せ得、フィルタでの可燃性粒子を均等に燃焼させること
ができるとともに、可燃性粒子の燃焼を安定にし、その
燃焼温度の異常上昇を抑制してフィルタのクラックの発
生を防止することができ、よって燃焼促進用の液体噴射
による可燃性粒子の確実な燃焼除去の実現に寄与するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は全体概略構成図、第２図は制御回路におけるメイ
ンルーチンのフローチャートを示す説明図、第３図は同
排気ガス量制御サブルーチンのフローチャートを示す説
明図、第４図は液体の噴射回数に対する噴射量を決定す
るための特性図、第５図および第６図は変形例を示し、
第５図は２電極間の電気抵抗値変化によりパティキュレ
ートフィルタへの触媒成分堆積量を検出するための特性
図、第６図は静電誘導により液体成分の噴射流を制御す
る場合の要部説明図である。第７図ないし第９図は第２
の実施例を示し、第７図は第１図相当図、第８図は第２
図相当図、第９図は第３図相当図である。第１０図およ
び第１１図は第３の実施例を示し、第１０図は第２図相
当図、第１１図は第３図相当図である。第１２図ないし
第１４図は第４の実施例を示し、第１２図は第１図相当
図、第１３図は第２図相当図、第１４図は第３図相当図
である。第１５図ないし第１７図は第５の実施例を示
し、第１５図は第１図相当図、第１６図は第２図相当
図、第１７図は第３図相当図である。第１８図ないし第
２０図は第６の実施例を示し、第１８図は第１図相当
図、第１９図は第２図相当図、第２０図は第３図相当図
である。第２１図ないし第２３図は第７の実施例を示
し、第２１図は第１図相当図、第２２図は第２図相当
図、第２３図は第３図相当図である。 １……エンジン、６……排気通路、７……パティキュレ
ートフィルタ、８……噴射器、１３……排気バイパス通
路、１４……流量制御弁、２１……駆動手段、２２……
制御回路、２３，２５……排気ガス温度センサ、２４…
…背圧センサ、２８……走行距離積算計、２９……運転
時間積算計、３０……イグニッションキースイッチ、３
１……オルタネータ、３２……回転数センサ、３３……
回転数積算計、３４……電極、３５……抵抗値測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗田 英昭 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 八木 邦博 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 大久保 健治 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−54914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−155527（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気系に可燃性粒子などを捕集するパティ
   キュレートフィルタを備えたエンジンの排気ガス浄化装
   置において、上記パティキュレートフィルタの上流に上
   記可燃性粒子の燃焼を促進させる液体を噴射供給する噴
   射器を備えるとともに、排気ガスを排気通路の上記噴射
   器およびパティキュレートフィルタをバイパスして流下
   させる排気バイパス通路と、該排気バイパス通路を流下
   する排気ガス量を制御する流量制御弁と、該流量制御弁
   を駆動する駆動手段と、上記噴射器による液体噴射時、
   上記パティキュレートフィルタを通過する排気ガス量が
   設定値になるよう上記駆動手段を制御する制御手段とを
   備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。