JPH06280685A

JPH06280685A - ディーゼル機関の排気微粒子除去装置

Info

Publication number: JPH06280685A
Application number: JP5068418A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Hayashi; 孝太郎林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】ＥＧＲを行い、フィルタの再生燃焼ガスを吸
気通路側に戻すディーゼル機関において、フィルタの再
生時にもＥＧＲ量の制御が正しく行われ、ＮＯｘの生成
を低減可能な排気微粒子除去装置の提供を目的とする。【構成】第１の形態ではフィルタ5A, 5Bの再生時に、
吸気通路1Aに戻される２次空気の量に応じてＥＧＲ量が
補正制御すされ、第２の形態では機関１の排気通路２設
けた酸素濃度センサSO2 の検出値と、機関の運転状態の
検出値により、機関の運転状態に応じて排気ガス中の酸
素濃度が所定の値になるようにＥＧＲ量が制御される。
また、第３の形態では吸気通路に吸入空気量検出手段が
設けられ、アクセル開度θacc と機関回転数Neに応じた
目標吸入空気量が演算され、実際の吸入空気量Gaが目標
吸入空気量Gao になるようにＥＧＲ量がＥＧＲ弁V9の開
度によって制御される。

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の排気微
粒子除去装置に関し、特に、機関運転中にＥＧＲ（排気
ガス再循環）を行うと共に、フィルタの再生ガスを機関
の吸気通路に戻すディーゼル機関において、フィルタ再
生時のＥＧＲ量を適正に制御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
ラミック製のパティキュレート捕集用のフィルタ（以後
単にフィルタと言う）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、フィル
タ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。そこで、パティキュレートがある程度捕集された
フィルタは、電気ヒータ等によってフィルタに捕集され
たパティキュレートに着火し、２次空気等の再生用ガス
を供給してこれを燃焼させることによって定期的に再生
させられる。

【０００４】この再生時期の判断は一般に、フィルタ内
へのパティキュレートの捕集量を検出して行われる。こ
のフィルタ内のパティキュレートの捕集量の検出は、通
常、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）によって検出され、圧力損失値が所定値以
上に大きくなった時を以て再生時期と判断している。そ
して、フィルタの再生時には一般に２次空気が供給さ
れ、フィルタ内に捕集されたパティキュレートが燃焼処
理される。燃焼ガスは一般に大気中に放出されるが、機
関の吸気通路に戻されることもある。

【０００５】２次空気は一般に電動エアポンプを用いて
供給されるが、電動エアポンプの代わりに、フィルタの
燃焼ガスの排出管を機関の吸気通路に設けられた吸気弁
の下流側に接続し、吸気弁下流側の吸気通路に発生する
負圧によって２次空気を供給するものもある（例えば、
特開昭６２−１７８７０９号公報参照）。一方、以上の
ような排気微粒子除去装置を備えたディーゼル機関にお
いて、ＥＧＲ装置を備えるものがある。ＥＧＲ装置は排
気ガス中のＮＯｘを低減するための手段で、不活性であ
る排気ガスの一部を吸気通路へ再循環させ、吸入空気に
混入させることにより燃焼時の最高温度を下げ、ＮＯｘ
の生成を少なくする装置である。より効果的にＥＧＲを
働かせてＮＯｘの低減を図るために、ＥＧＲ装置には排
気ガスを吸気通路に戻す管路の途中にＥＧＲ弁と呼ばれ
る流量制御弁が設けられており、運転状態に応じて最も
適した量の排気ガスの一部が吸気側に戻されるようにな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＧＲ
装置により機関運転中にＥＧＲを行うディーゼル機関に
おいて、パティキュレートフィルタの再生用の２次空気
（フィルタの再生燃焼ガス）を、特開昭６２−１７８７
０９号公報に記載の技術を用いて吸気通路側に導入する
と、ＥＧＲ量が変動してＮＯｘの生成を正しく抑えるこ
とができないという課題が発生する。

【０００７】そこで、本発明は、前記従来のディーゼル
機関の排気微粒子除去装置の有する課題を解消し、ＥＧ
Ｒを行うディーゼル機関であって、パティキュレートフ
ィルタの燃焼ガスを吸気通路側に戻すようにしたものに
おいて、フィルタの再生時に２次空気が機関の吸気通路
に戻されても、ＥＧＲ量の制御が正しく行われ、ＮＯｘ
の生成を少なく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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置
は、内燃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、所定時期に前記フ
ィルタに２次空気を供給してフィルタの燃焼再生を行う
ディーゼル機関の排気微粒子除去装置であって、機関作
動時にＥＧＲ制御を行い、再生燃焼ガスを機関の吸気通
路に戻すものにおいて、前記フィルタの再生時に、前記
吸気通路に戻される２次空気の量に応じて、前記ＥＧＲ
量を補正制御することを特徴とすものである。

【０００９】また、前記目的を達成する本発明の第２の
形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置では、内
燃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、所定時期に前記フィルタ
に２次空気を供給してフィルタの燃焼再生を行うディー
ゼル機関の排気微粒子除去装置であって、機関作動時に
ＥＧＲ制御を行い、再生燃焼ガスを機関の吸気通路に戻
すものにおいて、前記機関の排気通路に排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素濃度検出手段を設けると共に、機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段を設け、機関
の運転状態に応じて排気ガス中の酸素濃度が所定の値に
なるように前記ＥＧＲ量を制御することを特徴としてい
る。

【００１０】更に、前記目的を達成する本発明の第３の
形態の内燃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、所定時期に前記
フィルタに２次空気を供給してフィルタの燃焼再生を行
うディーゼル機関の排気微粒子除去装置であって、機関
作動時にＥＧＲ制御を行い、再生燃焼ガスを機関の吸気
通路に戻すものにおいて、内燃機関の吸気通路に実際の
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、機関のア
クセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、機関の
回転数を検出する機関回転数検出手段と、機関のアクセ
ル開度と回転数に応じた目標吸入空気量を演算する目標
吸入空気量の演算手段と、実際の吸入空気量が目標吸入
空気量になるようにＥＧＲ量をＥＧＲ弁の開度によって
制御するＥＧＲ弁制御手段とを設けたことを特徴として
いる。

【００１１】

【作用】本発明の第１の形態のディーゼル機関の排気微
粒子除去装置によれば、フィルタの再生時に、吸気通路
に戻される２次空気の量に応じて、ＥＧＲ量が補正制御
されるので、ＥＧＲ量が適正に保たれる。また、本発明
の第２の形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置に
よれば、酸素濃度検出手段により機関の排気ガス中の酸
素濃度が検出されると共に、運転状態検出手段により検
出された機関の運転状態に応じて排気ガス中の酸素濃度
が所定の値になるようにＥＧＲ量が制御される。

【００１２】更に、本発明の第３の形態のディーゼル機
関の排気微粒子除去装置によれば、吸入空気量検出手段
により内燃機関の吸気通路に実際の吸入空気量が検出さ
れ、アクセル開度検出手段により機関のアクセル開度が
検出され、機関回転数検出手段により機関の回転数が検
出される。そして、目標吸入空気量の演算手段により機
関のアクセル開度と回転数に応じて演算された目標吸入
空気量に、実際の吸入空気量がなるようにＥＧＲ量がＥ
ＧＲ弁の開度によって制御される。

【００１３】

【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は本発明の第１の実施例のディーゼル
機関の排気微粒子除去装置２１の構成を示すものであ
り、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概略的構成を示すものである。

【００１４】第１の実施例の排気微粒子除去装置２１を
備えた機関１への吸入空気（吸気）の供給は吸気通路１
Ａを通じて行われる。吸気通路１Ａの大気開放側にはエ
アクリーナ４が設けられており、エアクリーナ４の下流
側の吸気通路１Ａには上流側から順に、吸気量を測定す
るエアフローメータ９、吸気制御弁Ｖ０、および圧力セ
ンサＳＰが設けられている。エアフローメータ９による
吸気量の検出値Ｇａ、および圧力センサＳＰからの圧力
検出値ＡＰは共に後述するＥＣＵ（制御回路）１００に
入力され、吸気制御弁Ｖ０は制御回路１００によってそ
の開度が制御される。

【００１５】機関１からの排気ガスを導く排気通路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排気通路２Ｄによっ
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３Ａ，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。

【００１６】この実施例の機関１にはＥＧＲ装置が設け
られており、分岐管２Ａ，２Ｂの合流部ｂの下流側に
は、排気通路２Ｄと吸気通路１Ａとを結ぶ排気ガス還流
管１２がある。そして、排気ガス還流管１２の途中には
制御回路１００によって開度が制御されるＥＧＲ制御弁
Ｖ４が設けられている。この実施例では排気ガス還流管
１２は排気通路１Ａの吸気制御弁Ｖ０の下流側に接続さ
れている。

【００１７】前述のフィルタ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。

【００１８】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
上下流の差圧（圧力損失）ＰＤは差圧センサ１０によっ
て求められ、検出値が制御回路１００に入力される。制
御回路１００はこの差圧によってフィルタ５Ａ，５Ｂの
再生時期を決定する。

【００１９】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の出力Ｔ
ｈＥ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
温度センサと機関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
温度ＴｈＡと水温ＴｈＷも制御回路１００に入力される
ようになっている。

【００２０】そして、分岐部ａには、分岐部ａの上流側
の排気通路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の下流側の排気通路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。

【００２１】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の一端は大気に開放されている。そして、再生用ガ
ス供給管７内の分岐管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。また、分岐管２
Ａ，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
の一端は流量調整弁Ｖ３を介して機関１の吸気通路１Ａ
の、吸気制御弁Ｖ０の下流側に接続されている。そし
て、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およびＶ５〜Ｖ８は全て制御回路１００によっ
て駆動制御される。

【００２２】なお、以上説明した弁Ｖ０〜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Ｖ０〜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
ポンプ等の制御駆動源が備えられている必要がある。

【００２３】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。

【００２４】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、吸気量Ｇａ、吸気通路１Ａ内
の吸気圧ＡＰ、パティキュレートフィルタ５Ａ，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や図示しないアクセ
ルペダルの踏み込み量検出センサからのアクセル開度θ
acc および回転数センサからの機関回転数信号Ｎｅ等が
入力され、ディジタル信号入力用のインタフェースＩＮ
ｄには、キースイッチからの信号等が入力される。

【００２５】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２１の動作について
説明する。〔排気ガス中のパティキュレート捕集時〕吸気制御弁Ｖ
０は開弁され、制御弁Ｖ１，Ｖ２は中立の位置に制御さ
れる。また、流量制御弁Ｂ３は閉弁状態にあり、ＥＧＲ
制御弁Ｖ４は機関１の運転状態に応じて制御回路１００
によって駆動され、開閉弁Ｖ５〜Ｖ８は閉弁している。
この状態では、ディーゼル機関１から排出された排気ガ
スは、実線の矢印で示すように分岐管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、その一部はＥＧＲ装置の排気還流管１２を
通じて吸気通路１Ａ側に戻され、残りはマフラー６を介
して大気中に放出される。〔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の再生時には吸気制御弁Ｖ０が
点線で示すように吸気通路１Ａを塞いでその下流側に負
圧を発生させると共に、制御弁Ｖ１，Ｖ２が分岐管２Ａ
の入口側と出口側を塞ぎ、流量制御弁Ｖ３および開閉弁
Ｖ５，Ｖ７が開弁する。吸気通路１Ａ内の負圧によって
２次空気が点線の矢印で示すように再生用ガス供給管７
の大気開口端から吸引され、再生用ガス供給管７を通じ
てフィルタ５Ａに供給される。この状態でヒータ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、燃焼ガスは流量調整弁Ｖ３の設けられた燃焼ガス
排出管８を通って吸気通路１Ａに還流される。

【００２６】フィルタ５Ｂの再生時には制御弁Ｖ１，Ｖ
２が分岐管２Ｂの入口側と出口側を塞ぐように切り換わ
り、開閉弁Ｖ５，Ｖ７が開弁状態から閉弁状態に、開閉
弁Ｖ６，Ｖ８が閉弁状態から開弁状態に切り換わる。他
の弁Ｖ０，Ｖ３，Ｖ４は切り換わらない。この状態では
吸気通路１Ａ内の負圧によって再生用ガス供給管７の大
気開口端から吸引された２次空気がフィルタ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、燃焼ガスは流量調整弁Ｖ３の
設けられた燃焼ガス排出管８を通って吸気通路１Ａに還
流される。

【００２７】以上のような動作において、フィルタ５Ａ
または５Ｂの再生燃焼ガスが吸気通路１Ａに還流される
と、その還流量によってＥＧＲ量が影響を受ける。従っ
て、制御回路１００はフィルタの再生時のＥＧＲ量を非
再生時に対して補正する必要がある。図２は制御回路１
００による機関稼働中のフィルタの再生の有無によるＥ
ＧＲ量の制御手順を示すものであり、所定時間毎に実行
されるものである。

【００２８】機関稼働中は、制御回路１００は毎回ステ
ップ２０１において、機関回転数Ｎｅ、アクセル開度θ
acc や、吸入空気量Ｇa の検出値を読み取る。そして、
ステップ２０２において、吸気通路１Ａの吸気制御弁Ｖ
０が全開か否かを判定する。これは吸気制御弁Ｖ０が全
開の時のそうでない時とでは、ＥＧＲの制御に使用する
ための吸気量の基本値（目標値であり、以後目標吸気量
という）Ｇaoのベースマップが異なるためである。ＥＧ
Ｒ制御中に吸気制御弁Ｖ０が全開でなくなる場合とは、
ＥＧＲ率を１００％に上げてもＥＧＲ量が所定値以上に
ならない場合であり、この時は吸気制御弁Ｖ０を閉じて
吸気通路１Ａに負圧を発生させ、ＥＧＲ量を更に増やす
ことが行われる。

【００２９】そして、吸気制御弁Ｖ０が全開の時はステ
ップ２０３に進み、機関の運転状態を表す機関回転数Ｎ
ｅとアクセル開度θacc とから図４(a) に示す全開時の
ベースマップを用いて目標吸気量Ｇaoを演算する。ま
た、吸気制御弁Ｖ０が全開でない時はステップ２０４に
進み、機関の運転状態を表す機関回転数Ｎｅとアクセル
開度θacc とから図４(b) に示す非全開時のベースマッ
プを用いて目標吸気量Ｇaoを演算する。

【００３０】続くステップ２０５では、ステップ２０１
において読み込まれた吸気量Ｇa の値（以後実吸気量と
いう）が演算によって得られた目標吸気量Ｇaoから±α
以内に入っているか否かを、式｜Ｇａ｜≦Ｇao±αによ
って判定する。実吸気量Ｇａが目標吸気量Ｇao±α以内
に入っている場合はＥＧＲ量が適正であると見なしてス
テップ２０９に進み、フィルタが再生中か否かを判定す
る。そして、フィルタが再生中でない場合はこのままこ
のルーチンを終了する。

【００３１】一方、ステップ２０５において、実吸気量
Ｇａが目標吸気量Ｇao±α以内に入っていない場合はス
テップ２０６に進み、実吸気量Ｇａが目標吸気量Ｇaoよ
り大きいか否かを判定する。そして、Ｇａ＞Ｇaoの時は
ＥＧＲ量が少ないと判定してステップ２０７に進み、Ｅ
ＧＲ制御弁Ｖ４の開度を大きくしてステップ２０９に進
み、逆に、Ｇａ＜Ｇaoの時はＥＧＲ量が多いと判定して
ステップ２０８に進み、ＥＧＲ制御弁Ｖ４の開度を小さ
くしてステップ２０９に進む。ステップ２０９ではフィ
ルタが再生中が否かを判定し、再生中でない場合はこの
ままこのルーチンを終了するが、再生中の場合はステッ
プ２１１以降に進んで再生中の処理を実行する。

【００３２】ステップ２１１では吸気制御弁Ｖ０を閉弁
方向に制御し、吸気制御弁Ｖ０の下流側に負圧を発生さ
せる。そして、ステップ２１２において吸気通路１Ａの
負圧ＡＰを検出し、その値が基準値ＡＰref よりも小さ
いか否かをステップ２１３において判定する。ＡＰ＜Ａ
Ｐref である場合は吸気通路１Ａの負圧は十分であると
してステップ２１０に進み、２次空気流量制御弁Ｖ３の
開度をセットしてこのルーチンを終了する。また、ＡＰ
≧ＡＰref の場合は吸気通路１Ａの負圧が十分でないと
してステップ２１４に進み、吸気制御弁Ｖ０の開度を更
に閉じた後にステップ２１０に進み、２次空気流量制御
弁Ｖ３の開度をセットしてこのルーチンを終了する。

【００３３】以上のように、この実施例のＥＧＲ装置付
のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２１では、フィ
ルタの再生が入った時には吸気制御弁Ｖ０を閉じること
によって吸気通路１Ａに負圧を発生させ、この負圧でフ
ィルタに供給する２次空気を大気から導入すると共に、
吸気通路に導入されるフィルタの再生燃焼ガスによって
実吸気量Ｇａが減少すると、これに応じてＥＧＲ量の補
正を行う。この結果、フィルタの再生が実行されてもＥ
ＧＲ量が適正に保持される。

【００３４】図３は図１のディーゼル機関の排気微粒子
除去装置２１における制御装置１００のＥＧＲ量の制御
手順の別の実施例を示すものである。この実施例の手順
では、フィルタの再生時に吸気通路１Ａに導入される再
生燃焼ガスに含まれる酸素量の方が、機関の運転状態に
よってはＥＧＲ装置によって吸気通路１Ａに還流される
排気ガス中に含まれる酸素量よりも多いので、吸気通路
１Ａに導入される再生燃焼ガスに対してＥＧＲ量を１対
１に増減するのではなく、フィルタの再生時に機関の運
転状態に応じてＥＧＲ量を補正して増減を行うものであ
る。

【００３５】図３の実施例の制御手順が図２の制御手順
と異なる点は、ステップ２０４の目標吸気量Ｇaoの演算
処理を、フィルタが再生中は別の補正ベースマップを用
いて演算する点のみである。従って、図３の制御手順に
おいて図２と同じ処理には同じステップ番号を付してそ
の説明を省略する。図３の制御では、ステップ２０２に
おいて吸気制御弁Ｖ０が非全閉と判定された時には、ス
テップ３０１に進み、フィルタが再生中か否かの判定を
行う。そして、フィルタが再生中でない時は図２の制御
同様にステップ２０４に進んで図４(b) の非全開時のベ
ースマップを用いて目標吸気量Ｇaoが演算されるが、フ
ィルタが再生中の時はステップ３０２に進み、図４(c)
の補正ベースマップを用いて目標吸気量Ｇaoが演算され
る。

【００３６】補正ベースマップは図４(b) に点線で示す
非全開ベースマップに比べて、機関中負荷の特性が異な
っている。これは、アクセル開度θacc が大きい高負荷
時は元々吸気制御弁Ｖ０が全開状態にあるので変わら
ず、また、アクセル開度θaccが小さい軽負荷時は排気
ガスとフィルタの再生燃焼ガスの中の酸素濃度は余り違
わず、同一と見なして良いので、補正ベースマップは機
関の中負荷時のみ、その目標吸気量Ｇaoが少し多くなる
ようにしてある。

【００３７】このように、図３の制御手順では、フィル
タ再生時の機関の運転状態に応じてＥＧＲ量が細かく補
正されるので、フィルタの再生が実行されてもＥＧＲ量
が適正に保持される。図５は本発明の第２の実施例のデ
ィーゼル機関の排気微粒子除去装置２２の構成を示すも
のであり、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概略的構成を示すものであ
る。この第２の実施例の排気微粒子除去装置２２が第１
の実施例の排気微粒子除去装置２１と異なる点は、吸気
制御弁Ｖ０の制御のみである。すなわち、第１の実施例
の排気微粒子除去装置２１では、吸気通路１Ａの負圧を
圧力センサＳＰを用いて検出して吸気制御弁Ｖ０を制御
していたが、第２の実施例の排気微粒子除去装置２２で
は、吸気通路１Ａの負圧と、排気通路２Ｄの圧力の差圧
を差圧センサ２０で検出することによって行っている点
が異なる。第２の実施例の排気微粒子除去装置２２のそ
の他の構成は、第１の実施例の構成と同じであるので、
同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略す
る。

【００３８】また、この第２の実施例の排気微粒子除去
装置２２における制御回路１００による機関稼働中のフ
ィルタの再生の有無によるＥＧＲ量の制御手順は、図
２、図３に示したフローチャートと殆ど同じであるの
で、同じ手順には同じステップ番号を付してその説明を
省略し、異なるステップのみを説明する。図６のフロー
チャートは第２の実施例の排気微粒子除去装置２２にお
いて図２に示したフローチャートと同じ制御を実行する
場合のものである。図２の手順ではステップ２１２にお
いて吸気通路１Ａの負圧ＡＰを検出し、ステップ２１３
においてその値が基準値ＡＰref よりも小さいか否かを
判定していたが、図３の手順ではステップ２１２に代わ
るステップ６０１において吸気通路１Ａと排気通路２Ｄ
の差圧ΔＰを検出し、ステップ２１３に代わるステップ
６０２において差圧ΔＰの値が基準値ΔＰref よりも小
さいか否かを判定している。そして、ΔＰ＜ΔＰref で
ある場合はステップ２１０に進み、２次空気流量制御弁
Ｖ３の開度をセットしてこのルーチンを終了する。ま
た、ΔＰ≧ΔＰref の場合はステップ２１４に進み、吸
気制御弁Ｖ０の開度を更に閉じた後にステップ２１０に
進み、２次空気流量制御弁Ｖ３の開度をセットしてこの
ルーチンを終了する。

【００３９】図７のフローチャートは第２の実施例の排
気微粒子除去装置２２において図３に示したフローチャ
ートと同じ制御を実行する場合のものである。図７の手
順においても図３のステップ２１２に代わるステップ６
０１において吸気通路１Ａと排気通路２Ｄの差圧ΔＰを
検出し、ステップ２１３に代わるステップ６０２におい
て差圧ΔＰの値が基準値ΔＰref よりも小さいか否かを
判定することのみが異なる。

【００４０】図８は本発明の第３の実施例のディーゼル
機関の排気微粒子除去装置２３の構成を示すものであ
り、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概略的構成を示すものである。こ
の第３の実施例の排気微粒子除去装置２３が第２の実施
例の排気微粒子除去装置２２と異なる点は、ＥＧＲ量の
制御を吸気量Ｇａではなく、排気通路２に設けた酸素濃
度センサ（リーンセンサ）ＳＯ２で行う点のみである。
すなわち、第２の実施例の排気微粒子除去装置２２で
は、吸気通路１Ａの負圧と、排気通路２Ｄの圧力の差圧
を差圧センサ２０で検出することによって吸気制御弁Ｖ
０、流量制御弁Ｖ９およびＥＧＲ弁Ｖ１０を制御してＥ
ＧＲ量を制御していたが、第３の実施例の排気微粒子除
去装置２３では、吸気通路１Ａのエアーフローセンサを
廃止し、排気通路２に設けたリーンセンサＳＯ２の出力
によって吸気制御弁Ｖ０、流量制御弁Ｖ９およびＥＧＲ
弁Ｖ１０を制御してＥＧＲ量を制御する点が異なる。第
３の実施例の排気微粒子除去装置２３のその他の構成
は、第２の実施例の構成と同じであるので、同じ構成部
材には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００４１】図２は制御回路１００による機関稼働中の
フィルタの再生の有無によるＥＧＲ量の制御手順を示す
ものであり、所定時間毎に実行されるものである。機関
稼働中は、制御回路１００は毎回ステップ９０１におい
て、機関回転数Ｎｅ、アクセル開度θacc 、およびリー
ンセンサＳＯ２によって検出された酸素濃度Ｏ2Gを読み
取る。そして、ステップ９０２において、機関の運転状
態を表す機関回転数Ｎｅとアクセル開度θacc とから図
示しないベースマップを用いて酸素濃度の基本値（以後
目標酸素濃度という）Ｏ2bを演算する。

【００４２】続くステップ９０３では、ステップ９０１
において読み込まれた酸素濃度Ｏ2bの値（以後実酸素濃
度という）が演算によって得られた目標酸素濃度Ｏ2bか
ら±β以内に入っているか否かを、式｜Ｏ2G｜≦Ｏ2b±
βによって判定する。実酸素濃度Ｏ2Gが目標酸素濃度Ｏ
2b±β以内に入っている場合はＥＧＲ量が適正であると
見なしてステップ９０７に進み、フィルタが再生中か否
かを判定する。そして、フィルタが再生中でない場合は
このままこのルーチンを終了する。

【００４３】一方、ステップ９０３において、実酸素濃
度Ｏ2Gが目標酸素濃度Ｏ2b±β以内に入っていない場合
はステップ９０４に進み、実酸素濃度Ｏ2Gが目標酸素濃
度Ｏ2bより大きいか否かを判定する。そして、Ｏ2G＞Ｏ
2bの時はＥＧＲ量が少ないと判定してステップ９０５に
進み、ＥＧＲ制御弁Ｖ４の開度を大きくしてステップ９
０７に進み、逆に、Ｏ2G＜Ｏ2bの時はＥＧＲ量が多いと
判定してステップ９０６に進み、ＥＧＲ制御弁Ｖ４の開
度を小さくしてステップ９０７に進む。ステップ９０７
ではフィルタが再生中が否かを判定し、再生中でない場
合はこのままこのルーチンを終了するが、再生中の場合
はステップ９０９以降に進んで再生中の処理を実行す
る。

【００４４】ステップ９０９では吸気制御弁Ｖ０を閉弁
方向に制御し、吸気制御弁Ｖ０の下流側に負圧を発生さ
せる。そして、ステップ９１０において吸気通路１Ａと
排気通路２Ｄの差圧ΔＰを検出し、その値が基準値ΔＰ
ref よりも小さいか否かをステップ９１１において判定
する。ΔＰ＜ΔＰref である場合は吸気通路１Ａの負圧
は十分であるとしてステップ９０８に進み、２次空気流
量制御弁Ｖ３の開度をセットしてこのルーチンを終了す
る。また、ΔＰ≧ΔＰref の場合は吸気通路１Ａの負圧
が十分でないとしてステップ９１２に進み、吸気制御弁
Ｖ０の開度を更に閉じた後にステップ９０８に進み、２
次空気流量制御弁Ｖ３の開度をセットしてこのルーチン
を終了する。

【００４５】以上のように、この実施例のＥＧＲ装置付
のディーゼル機関の排気微粒子除去装置２３では、フィ
ルタの再生が入った時には吸気制御弁Ｖ０を閉じること
によって吸気通路１Ａに負圧を発生させ、この負圧でフ
ィルタに供給する２次空気を大気から導入すると共に、
吸気通路に導入されるフィルタの再生燃焼ガスによって
実酸素濃度Ｏ2Gが減少すると、これに応じてＥＧＲ量の
補正を行う。この結果、フィルタの再生が実行時に再生
燃焼ガス中の酸素濃度が変化してもＥＧＲ量が適正に保
持される。

【００４６】図１０は本発明の第４の実施例のディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置２４の構成を示すものであ
り、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概略的構成を示すものである。こ
の第４の実施例の排気微粒子除去装置２４は第３の実施
例の排気微粒子除去装置２３にエアフローメータ９を追
加したものである。この実施例の排気微粒子除去装置２
４では、リーンセンサＳＯ２により排気通路２内の酸素
濃度Ｏ2Gを検出し、エアフローメータ９からの出力と合
わせて実ＥＧＲ量を算出してフィードバックし、ＥＧＲ
量を制御するものである。

【００４７】以上、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４つの実施例につ
いて本発明を説明したが、本発明の排気微粒子除去装置
はその他のタイプの排気微粒子除去装置についても適用
可能である。すなわち、同時捕集の順流交互再生デュア
ルフィルタタイプ、交互捕集の逆流、ないし順流交互再
生デュアルフィルタタイプや、シングルフィルタタイプ
の排気微粒子除去装置に対しても適用可能である。ま
た、ＥＧＲ装置の排気ガスの取り入れ口は前述の実施例
ではパティキュレートフィルタの下流側に開口させてい
るが、パティキュレートフィルタの上流側に開口させて
も良いものである。ただし、ＥＧＲ装置の排気ガスの取
り入れ口をパティキュレートフィルタの上流側に開口さ
せる場合は、フィルタ内のパティキュレートの捕集量に
よって背圧が異なるので、その補正が必要である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の形態
のディーゼル機関の排気微粒子除去装置によれば、フィ
ルタの再生時に、吸気通路に戻される２次空気の量に応
じて、ＥＧＲ量が補正制御されるので、ＥＧＲ量が適正
に保たれる。また、本発明の第２の形態のディーゼル機
関の排気微粒子除去装置によれば、機関の運転状態に応
じて排気ガス中の酸素濃度が所定の値になるようにＥＧ
Ｒ量が制御されるので、ＥＧＲ量が適正に保たれる。更
に、本発明の第３の形態のディーゼル機関の排気微粒子
除去装置によれば、機関のアクセル開度と回転数に応じ
て演算された目標吸入空気量に、実際の吸入空気量がな
るようにＥＧＲ量がＥＧＲ弁の開度によって制御される
ので、ＥＧＲ量が適正に保たれる。

【００４９】このように、本発明では、ＥＧＲを行うデ
ィーゼル機関であって、パティキュレートフィルタの燃
焼ガスを吸気通路側に戻すようにしたものにおいて、フ
ィルタの再生時に２次空気が機関の吸気通路に戻されて
も、ＥＧＲ量の制御が正しく行われ、ＮＯｘの生成を少
なく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第１の実施例の概略
的構成を示す図である。

【図２】図１の制御回路の機関稼働中のＥＧＲ制御動作
の手順を示すフローチャートである。

【図３】図１の制御回路の機関稼働中のＥＧＲ制御動作
の別の手順を示すフローチャートである。

【図４】(a) は吸気制御弁全開時の目標吸気量を算出す
るためのベースマップであり、(b) は吸気制御弁が非全
開時の目標吸気量を算出するためのベースマップであ
り、(c) はフィルタ再生時の吸気制御弁が非全開時の目
標吸気量を算出するためのベースマップである。

【図５】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第２の実施例の概略
的構成を示す図である。

【図６】図５の制御回路の機関稼働中のＥＧＲ制御動作
の手順を示すフローチャートである。

【図７】図５の制御回路の機関稼働中のＥＧＲ制御動作
の別の手順を示すフローチャートである。

【図８】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第３の実施例の概略
的構成を示す図である。

【図９】図８の制御回路の機関稼働中のＥＧＲ制御動作
の手順を示すフローチャートである。

【図１０】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第４の実施例の概
略的構成を示す図である。

【符号の説明】

１…ディーゼル機関１Ａ…吸気通路２，２Ｄ…排気通路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…エアフローメータ１０，２０…差圧センサ１２…排気ガス還流管１００…制御回路ａ…分岐部ｂ…合流部ＨＡ，ＨＢ…電気ヒータＳＯ２…酸素濃度センサ（リーンセンサ）ＳＰ…圧力センサＶ０〜Ｖ１０…弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｃ 8011−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃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、所定時
期に前記フィルタに２次空気を供給してフィルタの燃焼
再生を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置であっ
て、機関作動時にＥＧＲ制御を行い、再生燃焼ガスを機
関の吸気通路に戻すものにおいて、前記フィルタの再生時に、前記吸気通路に戻される２次
空気の量に応じて、前記ＥＧＲ量を補正制御することを
特徴とするディーゼル機関の排気微粒子除去装置。
【請求項２】内燃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、所定時
期に前記フィルタに２次空気を供給してフィルタの燃焼
再生を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置であっ
て、機関作動時にＥＧＲ制御を行い、再生燃焼ガスを機
関の吸気通路に戻すものにおいて、前記機関の排気通路に排気ガス中の酸素濃度を検出する
酸素濃度検出手段を設けると共に、機関の運転状態を検
出する手段を設け、機関の運転状態に応じて排気ガス中
の酸素濃度が所定の値になるように前記ＥＧＲ量を制御
する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。
【請求項３】内燃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、所定時
期に前記フィルタに２次空気を供給してフィルタの燃焼
再生を行うディーゼル機関の排気微粒子除去装置であっ
て、機関作動時にＥＧＲ制御を行い、再生燃焼ガスを機
関の吸気通路に戻すものにおいて、内燃機関の吸気通路に実際の吸入空気量を検出する吸入
空気量検出手段と、機関のアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段
と、機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、機関のアクセル開度と回転数に応じた目標吸入空気量を
演算する目標吸入空気量の演算手段と、実際の吸入空気量が目標吸入空気量になるようにＥＧＲ
量をＥＧＲ弁の開度によって制御するＥＧＲ弁制御手段
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。