JPH07119438A

JPH07119438A - バイパス通路を有する排気ガス処理装置

Info

Publication number: JPH07119438A
Application number: JP5282084A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、コンデンサ部で排気ガス中のカー
ボン粒子を帯電し、多孔質金属板でカーボンを捕集し、
パティキュレートの加熱焼却時には排気ガスをバイパス
させるバイパス通路を有する排気ガス処理装置を提供す
る。【構成】本発明は、コンデンサ部４で排気ガス中のカ
ーボン粒子に電荷を与え、帯電したカーボンをコンデン
サ部４と多孔質金属板５で捕集する。コントローラ１０
は、カーボンの所定捕集量以上でブレーキ作動時及びア
イドリング時に応答してシャッタ６，７を切り換え制御
し、排気ガスをバイパス通路９にバイパスさせてコンデ
ンサ部４と多孔質金属板５に通電し、コンデンサ部４と
多孔質金属板５に捕集された帯電したカーボンを含むパ
ティキュレートは加熱焼却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に、ディーゼルエ
ンジンから排出される排気ガスを浄化処理するため、排
気系に組み込まれるフィルタを有するバイパス通路を有
する排気ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は、高温、高
圧空気中に燃料を噴射する、所謂、ヘトロジニアス混合
によるものである。ヘトロジニアス混合はホモジニアス
混合気と異なって空気と燃料が均一に混合していないの
で、燃料中の炭素成分は、燃焼による高温熱によって
煤、ＨＣ等に変化し、それらが凝集してパテキュレート
となり、空中に放出される。そして、スモークは微粒化
された炭素とその外周に炭化水素が付着したパティキュ
レートとなって大気中に浮遊するので、都市環境の汚染
が進み、空気の透明度が極端に悪化進行する。

【０００３】従来、エンジンの排気ガスを処理する排気
ガス処理装置として、フィルタの面積が大きく、そのフ
ィルタの前面部にカーボンが堆積されて捕集される。そ
の堆積したカーボンを焼却するため、パティキュレート
フィルタの一部に加熱コイルを取り付け、堆積したカー
ボンを除去するのに、焼却することによりフィルタを再
生している。

【０００４】例えば、コーディエライト（２ＭｇＯ・２
Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）により作製された気孔性のハ
ニカム構造のフィルタを排気通路に並列に２組配置した
ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置が開示されて
いる。該ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置は、
排気ガスを一方のハニカム構造のフィルタに通し、該フ
ィルタで排気ガス中のカーボンを捕集し、そのフィルタ
にカーボンが堆積して目詰まりした場合に、そのフィル
タに排気ガスを流すのを遮断し、別のフィルタに排気ガ
スを流すように切り換え、目詰まりしたフィルタの下流
側から空気を送り込み、そのフィルタを加熱して目詰ま
りしているカーボンを焼却するものである。このような
ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置として、例え
ば、実開平１−１４４４２７号公報に開示されたものが
ある。

【０００５】また、実開平１−１３６６１７号公報に
は、パティキュレートフィルタが開示されている。該パ
ティキュレートフィルタは、導電性セラミックスから成
るヒータを兼ねる薄肉ポーラスエレメントを複数段に配
設し、該各ポーラスエレメントに電力を個別に供給可能
且つ該各電力を制御可能に構成したものである。

【０００６】また、実開平３−１１６７２２号公報に
は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置が開示されて
いる。該ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、長手
方向に伸びる多数のセルが形成された柱状のセラミック
フィルタと、前記フィルタの外周に設けられた電熱部材
とを有し、前記セルのうち複数のものには、熱伝導性の
良い粉末が充填されているものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
パティキュレートはディーゼルエンジンに含まれるカー
ボンと炭化水素の合成物であり、その大きさは、数μｍ
から数十μｍまで分散している。該パティキュレート
は、酸素と反応して容易に燃焼するが、燃焼には高温度
が必要であり、排気ガス温度のみでは完全に燃焼するこ
とができない。そこで、パティキュレート、スモークを
除去する装置は、従来から多く開発されているが、いず
れも欠点が存在し、実用に供し得ないのが現状である。
ディーゼルエンジンから排気される排気ガスに含まれる
カーボンをフィルタで捕集して焼却するＤＰＦでは、カ
ーボンをフィルタで捕集し、カーボンがフィルタに堆積
した時、着火用グロープラグ又はヒータによって加熱
し、煤等のパティキュレートを焼却させている。一般
に、ＤＰＦは、通常３０〜４０μｍ程の孔径を持ったセ
ラミックスフィルタで捕集しているが、このような孔径
を持つフィルタではその面積を大きくしなければならな
い。

【０００８】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、ディーゼルエンジンの燃焼ガス中
には、数μｍ程の微細径を持つカーボンとＨＣが集合し
たパティキュレートが浮遊しているが、これらの微細粒
のカーボン粒子に電荷を与えると、集合して大粒子にな
るという現象に着眼すると共に、エンジンのアイドリン
グ時にはエンジンから排出されるパティキュレートが微
量であることに着眼し、ディーゼルエンジンから排出さ
れる排気ガス中の大粒子となったパティキュレートを孔
径の大きいフィルタによって捕集することによってフィ
ルタの抵抗を大きくすることなくパティキュレートを捕
集でき、また多孔金属板を薄く構成して熱容量を小さく
し、小電力を投入するだけで、多孔金属板を直ちに昇温
することができ、捕集されたカーボンを加熱焼却するも
のであり、排気系の上流側にカーボン粒子を帯電させる
コンデンサ部を配置し、排気系の下流側にアースされた
多孔金属板を配置し、コンデンサ部でカーボン粒子に電
荷を与え、帯電したカーボンを含むパティキュレートを
多孔金属板で捕集し、エンジンがアイドリング状態にな
った時に該パティキュレートを加熱焼却してフィルタを
再生し、その間は排気ガスをバイパス通路を通じて放出
するバイパス通路を有する排気ガス処理装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ケーシング内のガス通路の上流側に配置さ
れ且つ排気ガス中に含まれるカーボンに電荷を与えるた
め排気ガスを通過させる隙間を備えたコンデンサ部、該
コンデンサの後流のガス通路に隔置状態に配置され且つ
前記帯電されたカーボンを捕集するためアースされた多
孔金属板、前記ガス通路をバイパスするバイパス通路、
前記ガス通路と前記バイパス通路を開閉するためそれぞ
れに設けられた各シャッタ、並びに前記カーボンに電荷
を与えるため前記コンデンサ部へ電圧をかける制御、捕
集されたカーボンを焼却するため前記多孔金属板へ通電
する制御及びエンジンの作動状態に応答して前記各シャ
ッタの開閉切換作動の制御を行うコントローラを有する
ことを特徴とするバイパス通路を有する排気ガス処理装
置に関する。

【００１０】また、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置において、前記コンデンサ部は、カーボン粒子
にプラス電荷を与えるためプラス側に接続された金属プ
レートと該金属プレートに隣接したアース側に接続され
た金属プレートとを排気ガス流れ方向にそれぞれ隔置状
態に積層して配置されているものである。

【００１１】また、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置において、前記多孔金属板は、段付き形状に形
成され、排気ガスの流れ方向に交差してそれぞれ順次積
層されている。

【００１２】また、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置において、前記多孔金属板の外面は耐熱性で耐
腐食性に富んだセラミックスでコーティングされてい
る。

【００１３】また、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置において、前記コントローラは、ブレーキが作
動してエンジンのアイドリング時に前記ガス通路に設け
た前記シャッタを閉鎖し且つ前記バイパス通路に設けた
前記シャッタを開放する制御を行うものである。

【００１４】また、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置において、前記コントローラは、前記多孔金属
板に捕集されたカーボンを含むパティキュレートが予め
定めた捕集量以上であることに応答して前記多孔金属板
を通電する制御を行うものである。

【００１５】また、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置において、前記ガス通路に配置した前記シャッ
タには排気ガスの一部を通過させる通孔が形成され、該
通孔を通って排気ガスの一部を前記多孔金属板へ流すも
のである。

【００１６】

【作用】この発明によるバイパス通路を有する排気ガス
処理装置は、上記のように構成されており、次のように
作用する。即ち、この排気ガス処理装置では、ケーシン
グ内のガス通路の上流側に配置されたコンデンサ部を排
気ガスが流れ、その時、排気ガス中に含まれるカーボン
は帯電される。前記コンデンサの後流のガス通路に隔置
状態に配置されたアースされた多孔金属板によって帯電
されたカーボンは捕集される。前記多孔金属板に捕集さ
れたカーボンを含むパティキュレートが加熱焼却される
時には、排気ガスをバイパス通路でバイパスし、コント
ローラによって前記コンデンサ部と前記多孔金属板に通
電を行って、パティキュレートを加熱焼却する。コント
ローラの指令によって、エンジンの作動状態に応答して
前記各シャッタの切換作動を行い、前記コンデンサ部に
よってカーボン粒子を帯電させて帯電したカーボンを前
記多孔金属板に容易に捕集させたり、パティキュレート
の加熱焼却を行うことができる。

【００１７】また、この排気ガス処理装置では、前記コ
ンデンサ部の電圧を高くして、前記コンデンサ部の隙間
を排気ガスが通過すると、排気ガス中に含まれるカーボ
ンはプラスに帯電され、帯電した粒子が集合して径の大
きな粒子に成長するので、大きな通孔、例えば、１００
〜１５０μｍ程の通孔を有する段付き状の前記多孔金属
板を配設しておき、前記多孔金属板をアースしておけ
ば、帯電されて大きな粒径に成長したパティキュレート
は前記多孔金属板に容易に捕集される。また、前記コン
デンサ部と前記多孔金属板は電気抵抗値を持っており、
パティキュレートの捕集量が多くなると、そのパティキ
ュレートを焼却してガスにして放出するので、前記多孔
金属板内にカーボンが過剰に堆積させることなく、前記
多孔金属板の目詰まりも発生しない。

【００１８】この排気ガス処理装置は、特に、ＤＰＦの
ガス通路をバイパスするバイパス通路を有しているの
で、次のような作用を行うことができる。即ち、車両に
ブレーキをかけて停止している間、即ち、エンジンのア
イドリング時は、エンジンから排出される排気ガスは少
量であり、排気ガス中に含まれるカーボンを含むパティ
キュレートは微量であるから、コントローラによってＤ
ＰＦのシャッタを閉鎖してバイパス通路のシャッタを開
放し、エンジンからの排気ガスをバイパス通路へ流すと
共に、その時に、ＤＰＦで捕集されたカーボンを含むパ
ティキュレートを焼却する処理を行ってＤＰＦを再生す
る。そのため、コントローラの指令で、多孔金属板に通
電して加熱し、カーボンを含むパティキュレートを短時
間で焼却される。例えば、車両が停止しているアイドリ
ングの間中、パティキュレートを焼却する作動を連続し
て行えば、ＤＰＦを完全に再生することができる。

【００１９】また、ブレーキ時及びアイドリング時は、
排気ガス中にはＣＯ₂濃度が小さいので、ガス通路に設
けたシャッタに小さな通孔を形成しておけば、排気ガス
の一部をＤＰＦへ流すことができ、その排気ガスの一部
を利用して多孔金属板に捕集されているカーボンを含む
パティキュレートを焼却することもできる。勿論、前記
コントローラは、前記多孔金属板に捕集されたカーボン
を含むパティキュレートが予め定めた捕集量以上である
ことに応答して前記多孔金属板を通電してパティキュレ
ートを焼却する制御を行うことができるものである。

【００２０】このバイパス通路を有する排気ガス処理装
置では、バッテリーからの直流電流をコントローラでパ
ルス化し、交流を巻き数を大きく変えたトランスに送っ
て該トランスで高電圧にし、高電圧交流をダイオードブ
リッジ等の整流器で整流し、高圧化した電位を帯電装置
における多孔金属板に負荷される。一方、コンデンサ部
では互いに間隔を置いて配置された金属プレートはプラ
ス側に接続した金属プレートとアース側に接続した金属
プレートとの間には、高電圧が生じる。この電位場を流
れる排気ガスは、その中に含まれるカーボン粒子がこの
電極間を通過する時に、カーボン粒子がプラス側に接続
した金属プレートに接触してプラスに帯電される。更
に、コンデンサ部の後流には、マイナスの電極とアース
させた多孔金属板を積層した状態に配置されている。コ
ンデンサ部で帯電されたカーボン粒子は、後流の多孔金
属板を通過する過程でマイナス側に接続した多孔金属板
に付着し、濾過される。多孔金属板に所定量以上のカー
ボンが捕集されることで、コンデンサ部と多孔金属板に
通電してカーボンを加熱焼却する。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるバイ
パス通路を有する排気ガス処理装置の実施例を説明す
る。図１はこの発明によるバイパス通路を有する排気ガ
ス処理装置の一実施例を示す概略説明図である。このバ
イパス通路を有する排気ガス処理装置は、排気管等の排
気系１２に配置されたケーシング３内に排気ガスを浄化
することができるディーゼルパティキュレートフィルタ
１（以下、ＤＰＦという）を収容したものである。この
排気ガス処理装置において、ＤＰＦ１は、主として、ケ
ーシング３内のガス通路２の排気ガス流れの上流側に配
置されたコンデンサ部４と、ケーシング３内のガス通路
２の排気ガス流れの下流側でコンデンサ部４の後流に配
置された金属製多孔板即ち多孔金属板５とから構成され
ている。また、この排気ガス処理装置は、電源となるバ
ッテリー１３、コンデンサ部４を制御すると共にバッテ
リー１３の電力を交流に変換するチョッパ機能を有する
コントローラ１０、及びケーシング３内の排気ガス圧を
検出する圧力センサー１１を有している。コントローラ
１０は、図示していないが、例えば、高電圧にするトラ
ンス、トランスの一方の端子に接続され且つトランスの
他方の端子に接続されている高電圧交流を整流するダイ
オードブリッジ等の整流器を有している。

【００２２】コンデンサ部４は、ケーシング３を通過す
る排気ガス中に含まれるカーボンに電荷を与える機能を
有するものであり、ケーシング３内に設置された金属プ
レートを有している。コンデンサ部４は、金属プレート
間の隙間を通過する排気ガスに対して排気ガス中に含ま
れるカーボン、ＨＣのパティキュレートの一部を捕集す
るフィルタ機能も有している。コンデンサ部４におい
て、ケーシング３内に隔置状態に配置された金属プレー
トは、カーボン粒子にプラス電荷を与えるためコントロ
ーラ１０のプラス側にライン２１を通じて一端が接続さ
れている金属プレートと、該金属プレートに隣接したコ
ントローラ１０のアース側即ちマイナス側にライン３１
を通じて一端が接続された金属プレートとがそれぞれ順
次積層して排気ガス流れ方向或いは排気ガス流れに交差
する方向に配置されている。また、プラス側に接続され
る金属プレートの他端はスイッチ１４を介してライン２
３によってコントローラ１０に接続されている。アース
側に接続される金属プレートの他端はスイッチ３３を介
してライン３２によってコントローラ１０に接続されて
いる。また、コンデンサ部４に形成された金属プレート
と金属プレートとの間の隙間は、排気ガスに対するフィ
ルタの機能を有するように少なくとも出口側の隙間が絞
り開口で絞り込まれている。従って、カーボンを含むパ
ティキュレートの一部は、絞り開口の近傍に捕集される
ことになる。

【００２３】また、コンデンサ部４の後流には、多孔金
属板５が隔置状態に配置されている。多孔金属板５は、
帯電したカーボンを含むパティキュレートを捕集すると
共に、通電されてパティキュレートを加熱焼却をする機
能を有している。多孔金属板５はその一端がライン２２
を通じてコントローラ１０のアース側に接続され、その
他端がスイッチ１５を介してライン２４によってコント
ローラ１０のプラス側に接続されている。多孔金属板５
は、傾斜面を持つ段付き形状の多孔金属板８を排気ガス
の流れ方向に交差してそれぞれ順次積層して構成されて
いる。カーボンを含むパティキュレートは、特に、傾斜
面を持つ段付き形状の多孔金属板８を通過した際に、互
いに対向するように方向付けられ、互いに衝突して小さ
いなカーボンを含むパティキュレートは大きく成長し、
次に配置された多孔金属板８によって確実に捕集され
る。また、多孔金属板８の外面は耐熱性で耐腐食性に富
んだセラミックスでコーティングされているものであ
る。

【００２４】このＤＰＦ１では、スイッチ１４，１５，
３３は通電リレーからそれぞれ構成され、スイッチ１４
の信号ライン２８、スイッチ１５の信号ライン２９及び
スイッチ３３の信号ライン３４がコントローラ１０にそ
れぞれ接続されている。スイッチ１４，１５，３３はコ
ントローラ１０の指令でＯＮ・ＯＦＦされる。スイッチ
１４，１５，３３がＯＦＦの時に、コンデンサ部４は排
気ガス中のカーボン粒子に電荷を与える処理工程であ
り、多孔金属板５はカーボンを含むパティキュレートを
捕集する処理工程である。また、スイッチ１４，１５，
３３がＯＮの時に、コンデンサ部４及び多孔金属板５
は、それぞれ通電される状態になり、捕集されたカーボ
ンを含むパティキュレートを加熱焼却する処理工程であ
る。

【００２５】コントローラ１０は、コンデンサ部４の金
属プレートにプラス側に接続して金属プレート間に電位
を発生させて電圧をかける制御と、コンデンサ部４の金
属プレート及び多孔金属板５とに通電して加熱する制御
とを行うものである。コントローラ１０によって金属プ
レートがプラス側に接続されると、排気ガス中に含まれ
ているカーボン粒子が金属プレートに接触し、カーボン
粒子にプラスの電荷が与えられる。電源としてのバッテ
リー１３から与えられる電力で金属プレートが通電され
ると、金属プレートと金属プレートとの間の隙間に一部
捕集されているカーボンを含むパティキュレートを加熱
燃焼させると共に、多孔金属板５が通電されると、多孔
金属板８に捕集されているカーボンを含むパティキュレ
ートを加熱燃焼させることができる。

【００２６】即ち、コントローラ１０は、バッテリー１
３からの直流電流をパルス化してトランスに送り、トラ
ンスで高電圧を発生させ、次いで整流器で整流するが、
トランスのプラス側に接続されたコンデンサ部４の金属
プレートとアース側に接続された金属プレートとの間に
高電圧を発生させる制御を行う。また、コントローラ１
０は、ケーシング３内に設置された圧力センサー１１に
よって検出された排気ガス圧が予め設定した値より高く
なった場合には、多孔金属板５に捕集されたカーボンを
含むパティキュレートが予め定められた捕集量以上にな
った状態であるとして、該検出信号に応答してコンデン
サ部４の帯電機能をヒータ機能に切り換えるため、コン
デンサ部４の金属プレート及び多孔金属板８に通電する
制御を行う。

【００２７】このバイパス通路を有する排気ガス処理装
置は、特に、ケーシング３のガス通路２に配置したコン
デンサ部４及び多孔金属板５をバイパスするバイパス通
路９を設けたことを特徴としている。ケーシング３内の
コンデンサ部４の上流側におけるガス通路２には、ガス
通路２を開閉するシャッタ６が設けられている。シャッ
タ６には、小さな通孔３０が形成されており、シャッタ
６がガス通路２を閉鎖した時でも、通孔３０を通って排
気ガスの一部がコンデンサ部４及び多孔金属板５へ流れ
るように構成されている。また、バイパス通路９には、
バイパス通路９を開閉するシャッタ７が設けられてい
る。シャッタ６は、ライン２６を通じてコントローラ１
０の指令でアクチュエータ１６を作動することによって
開閉作動される。シャッタ７は、ライン２７を通じてコ
ントローラ１０の指令でアクチュエータ１７を作動する
ことによって開閉作動される。

【００２８】このバイパスを有する排気ガス処理装置に
おいて、コントローラ１０には、ガス通路２の排気ガス
圧力を検出する圧力センサー１１の他に、アクセル位置
を検出するアクセル位置センサー１８、ブレーキが踏み
込まれているか否かを検出するブレーキセンサー１９及
びギヤ位置がニュートラルになっているアイドリング時
であるか否かを検出するためのギヤ位置センサー３５か
らの情報が入力されるように構成されている。また、エ
ンジンには充電発電機２０が設けられており、コントロ
ーラ１０は、充電発電機２０のＯＮ・ＯＦＦを制御する
と共に、充電発電機２０の充電量は、コントローラ１０
に情報として入力されるように構成されている。更に、
コントローラ１０には、圧力センサー１１、アクセル位
置センサー１８、ブレーキセンサー１９及びギヤ位置セ
ンサー３５からの情報が正常に入力されているか否かを
判断することができ、これらが異常の場合には警報ラン
プをＯＮする機能を有している。

【００２９】更に、このバイパス通路を有する排気ガス
処理装置は、図示していないが、電力供給手段は、排気
ガス処理装置が使用される排気系によって異なるが、排
気ガス処理装置が定置の設備に適用される場合には、通
常の電源を利用するか、又は、エンジンに搭載された発
電機を持つターボチャージャ或いは発電タービンを利用
することができる。ターボチャージャ或いは発電タービ
ンは、一端に排気ガスエネルギーで駆動されるタービン
及び該タービンに一端を固定したシャフトの他端にコン
プレッサを有していると共に、シャフトに固定した高い
磁力を持った永久磁石を用いてロータを形成し、該ロー
タの外周にステータとしての電磁コイルを配置して発電
機を構成したものである。発電タービンは、一端に排気
ガスエネルギーで駆動されるタービン及び該タービンに
一端を固定したシャフトの他端に高い磁力を持った永久
磁石を用いてロータを形成し、該ロータの外周にステー
タとしての電磁コイルを配置して発電機を構成したもの
である。このような発電機は、ブラシ等を有しておら
ず、ロータとステータとが非接触状態であるので、摩擦
損失が少なく高回転できるので、大きい発電量を得るこ
とができる。この排気ガス処理装置は、上記のようなタ
ーボチャージャ或いは発電タービンで発生した電力を利
用することによって、十分な電力を供給できるものであ
る。

【００３０】次に、この排気ガス処理装置の作動につい
て、図１及び図２を参照して説明する。図２はこのバイ
パスを有する排気ガス処理装置の作動の一実施例を示す
処理フロー図である。

【００３１】まず、エンジンが駆動され、エンジンから
放出される排気ガスが排気系１２に排気される。コント
ローラ１０の指令によって排気系１２に組み込まれたケ
ーシング３内に配置されているコンデンサ部４と多孔金
属板５から構成されているＤＰＦ１を作動する。コンデ
ンサ部４を流れる排気ガス中に含まれるカーボンに電荷
を与えるため、コントローラ１０の指令でスイッチ１
４、スイッチ１５及びスイッチ３３をＯＦＦにする。バ
ッテリー１３からの電力はコントローラ１０でチョッパ
処理され、交流がトランスに送り込まれて高電圧が発生
させられ、該高電圧はダイオードブリッジ等の整流器で
整流され、その高電圧がコントローラ１０からライン２
１を通じてプラス側に接続した金属プレートが導通し、
該金属プレートがプラス側に接続される。また、隣接す
る金属プレートはライン３１を通じてコントローラ１０
内のアース側に接続しているので、金属プレート間の隙
間に高電位が発生する。従って、金属プレート間の隙間
を通過する排気ガス中のカーボンはプラス側の金属プレ
ートに接触してプラスに帯電される。また、多孔金属板
５については、ライン２２を通じてコントローラ１０内
のアース側に接続される。

【００３２】従って、この排気ガス処理装置では、コン
デンサ部４によってプラスに帯電されたカーボンは、コ
ンデンサ部４にも一部捕集されるが、コンデンサ部４の
後流に配置されたアース即ちマイナスに接続している多
孔金属板５によって確実に捕集されることになる。

【００３３】この排気ガス処理装置において、コンデン
サ部４の上流側のケーシング３内のガス通路２に設置さ
れている圧力センサー１１によって排気ガス圧が検出さ
れており、該検出値はコントローラ１０に入力されてい
る。そこで、コントローラ１０は、排気ガス圧の検出値
Ｐが予め定められた値Ｐ₀より高いか否かを判断する
（ステップ４０）。コントローラ１０は、排気ガス圧の
検出値Ｐが予め定められた値Ｐ₀より高い場合には、多
孔金属板５にはカーボンを含むパティキュレートが予め
定められた捕集量以上になっているので、パティキュレ
ートを加熱焼却するため、エンジン状態が好ましい状態
にあるか否かを検出するのに次の処理を行う。即ち、ア
クセル位置センサー１８からの情報によってアクセルが
踏み込まれている状態か否かを判断する（ステップ４
１）。アクセルが踏み込まれておらず、アクセル零の状
態である場合には、コントローラ１０は、ブレーキセン
サー１９からの情報によってブレーキが踏み込まれてい
る状態か否かを判断する（ステップ４２）。ブレーキが
踏み込まれてブレーキＯＮの状態である場合には、コン
トローラ１０はギヤ位置センサー３５からの情報によっ
てニュートラル位置か否かを判断する（ステップ４
３）。

【００３４】ギヤ位置センサー３５による情報がギヤ位
置がニュートラルであり、アイドリング時である場合に
は、ＤＰＦ１で捕集されているパティキュレートを加熱
焼却するのに絶好のチャンスであるので、ＤＰＦにおけ
るコンデンサ部４によるカーボンへの帯電処理、及び多
孔金属板５による帯電されたカーボンを含むパティキュ
レートを捕集処理を打ち切り、パティキュレート加熱焼
却処理に切り換える。まず、パティキュレートを加熱焼
却する状態にＤＰＦ１を設定するため、コントローラ１
０は次の処理を行う。排気ガスをガス通路２からバイパ
ス通路９へ流すように切り換えるため、コントローラ１
０は、アクチュエータ１７を作動してシャッタ７を開放
し（ステップ４４）、アクチュエータ１６を作動してシ
ャッタ６を閉鎖する（ステップ４５）。次いで、予め決
められた時間経過を待つためタイマをセットし、所定時
間経過後（ステップ４６）に、ＤＰＦ１がパティキュレ
ートの加熱焼却する状態になったとして、コントローラ
１０は、スイッチ１４，１５，３３をＯＮにする指令を
発して切り換える（ステップ４７，４８）。

【００３５】スイッチ１４，１５，３３がＯＮになる
と、コントローラ１０内に設けられているトランスを通
じてダイオードブリッジへの接続状態は遮断され、バッ
テリー１３からの電力は、プラス側とマイナス側に接続
していたコンデンサ部４の各金属プレート及び多孔金属
板５へ供給されることになる。即ち、プラス側に接続し
ていた金属プレートについては、電流はバッテリー１３
→コントローラ１０→ライン２１→金属プレート→ライ
ン２３→スイッチ１４→ライン２３→コントローラ１０
のマイナス側の経路で流れる。マイナス側に接続してい
た金属プレートについては、電流はバッテリー１３→コ
ントローラ１０→ライン３２→スイッチ３３→ライン３
２→金属プレート→ライン３１→コントローラ１０のマ
イナス側の経路で流れる。更に、多孔金属板５について
は、電流はバッテリー１３→コントローラ１０→ライン
２４→スイッチ１５→ライン２４→多孔金属板８→ライ
ン２２→コントローラ１０のマイナス側の経路で流れ
る。コンデンサ部４の各金属プレート及び多孔金属板５
に電流が流れる１、コントローラ１０ではバッテリー１
３の電圧が昇圧されているので、金属プレート及び多孔
金属板５は直ちに短時間で加熱され、コンデンサ部４に
一部捕集されているカーボンを含むパティキュレートは
加熱燃焼すると共に、多孔金属板５で捕集されているカ
ーボンを含むパティキュレートが加熱燃焼され、炭酸ガ
ス、水蒸気として焼却されることになり、ＤＰＦ１は再
生される。コンデンサ部４及び多孔金属板５への通電時
間Ｔがタイマでセットした所定時間Ｔ₀を経過すると、
コンデンサ部４及び多孔金属板５に捕集されているカー
ボンを含むパティキュレートは焼却されたとして、コン
デンサ部４及び多孔金属板５への通電を停止して、ＤＰ
Ｆの再生処理は終了する（ステップ４９）。

【００３６】また、ステップ４０において、圧力センサ
ー１１による排気ガス圧の検出値Ｐが予め定められた値
Ｐ₀より低い場合には、コントローラ１０は、多孔金属
板５にはカーボンを含むパティキュレートが予め定めら
れた捕集量以上になっていない状態であり、ＤＰＦの再
生を行う必要がない状態であるので、ＤＰＦによるパテ
ィキュレートの捕集処理を行う。即ち、コントローラ１
０の指令で、スイッチ１４，１５，３３をＯＦＦの状態
を維持し、コンデンサ部４を通過する排気ガスに含まれ
るカーボン粒子にコンデンサ部４によって電荷を与える
処理を行うため、コンデンサ部４のプラス側に接続した
金属プレートとマイナス側に接続した金属プレートとの
間に高電圧をかける（ステップ５０）。また、排気ガス
をガス通路２に流すため、コントローラ１０の指令で、
アクチュエータ１７を作動してシャッタ７を閉鎖してバ
イパス通路９を閉鎖し（ステップ５１）、アクチュエー
タ１６を作動してシャッタ６を開放し、ガス通路２を開
放する（ステップ５２）。この時には、スイッチ１４，
１５，３３をＯＦＦの状態に維持しておく（ステップ５
３）。そこで、ガス通路２を流れる排気ガスはその中に
ふくまれるカーボン粒子がコンデンサ部４で電荷を与え
られ、次いで、帯電したカーボンを含むパティキュレー
トが多孔金属板５で捕集される。

【００３７】また、ステップ４１において、アクセル位
置センサー１８からの情報によってアクセルが踏み込ま
れている状態である時、及びステップ４２において、ブ
レーキセンサー１９からの情報によってブレーキが踏み
込まれていない状態である時には、エンジンは、アイド
リング状態でなく、車両は走行中か又は負荷がかかって
いる状態であるので、エンジンに設けた発電・電動機を
備えたターボチャージャ或いは発電タービンによって発
電できる状態である。そこで、ターボチャージャ或いは
発電タービンの充電発電機２０を駆動して電力をバッテ
リー１３に蓄電する作動を行う（ステップ５４）。充電
発電機２０の充電量を検出しておき、充電量が一杯にな
るまで、充電サイクルを繰り返す（ステップ５５）。充
電発電機２０への充電量が飽和すると、そこで、充電発
電機２０の作動を停止する（ステップ５６）。また、こ
のバイパス通路を有する排気ガス処理装置の処理作動に
おいて、警報ランプが点灯した場合には、いずれかで故
障が発生しているので、この処理作動は停止する（ステ
ップ５７）。

【００３８】

【発明の効果】この発明によるバイパス通路を有する排
気ガス処理装置は、上記のように構成されており、次の
ような効果を有する。即ち、このバイパス通路を有する
排気ガス処理装置は、ケーシング内のガス通路の上流側
に配置されたコンデンサ部を通過する排気ガス中に含ま
れるカーボンが前記コンデンサ部で電荷を与えられ、該
コンデンサ部の後流のガス通路に隔置状態に配置され且
つアースされた多孔金属板によって帯電されたカーボン
が捕集される。この排気ガス処理装置は、特に、前記コ
ンデンサ部と前記多孔金属板を排気ガスがバイパスする
バイパス通路及び前記ガス通路と前記バイパス通路にそ
れぞれ設けた各シャッタを有するので、ＤＰＦを再生す
る時には、前記各シャッタを切り換えて排気ガスを前記
バイパス通路に流し、ＤＰＦの再生を確実に且つ短時間
に達成する。また、コントローラによって前記カーボン
に電荷を与えるため前記コンデンサ部へ電圧をかける制
御、捕集されたカーボンを焼却するため前記多孔金属板
へ通電する制御及びエンジンの作動状態に応答して前記
各バルブの切換作動の制御を行うので、前記コンデンサ
部によってカーボンに電荷を容易に帯電させることがで
き、帯電したカーボンをマイナス側に接続する前記多孔
金属板に容易に吸着させて捕集させることができ、次い
で、前記コンデンサ部に捕集されたカーボンの一部と前
記多孔金属板に捕集されたカーボンとを直ちに加熱焼却
して放出することができる。しかも、前記多孔金属板を
流れ抵抗が小さくなるように、前記多孔金属板に大きな
通孔に形成したとしても、帯電したカーボンは前記多孔
金属板に確実に捕集される。

【００３９】また、前記コンデンサ部の電圧を高くし
て、前記コンデンサ部の隙間を排気ガスが通過すると、
排気ガス中に含まれるカーボンはプラスに帯電され、帯
電した粒子が集合して径の大きな粒子に成長するので、
大きな通孔、例えば、１００〜１５０μｍ程の通孔を有
する段付き状の前記多孔金属板を配設しておき、前記多
孔金属板をアースしておけば、帯電されて大きな粒径に
成長したパティキュレートは前記多孔金属板に容易に捕
集される。また、前記コンデンサ部と前記多孔金属板は
電気抵抗値を持っており、パティキュレートの捕集量が
多くなると、そのパティキュレートを焼却してガスに
し、前記多孔金属板内にカーボンが過剰に堆積すること
がなく、前記多孔金属板の目詰まりも発生しない。

【００４０】この排気ガス処理装置は、特に、ＤＰＦの
ガス通路をバイパスするバイパス通路を有しているの
で、次のような作用を行うことができる。即ち、車両に
ブレーキをかけて停止している間、即ち、エンジンのア
イドリング時は、エンジンから排出される排気ガスは少
量であり、排気ガス中に含まれるカーボンを含むパティ
キュレートは微量であるから、コントローラによってＤ
ＰＦのシャッタを閉鎖してバイパス通路のシャッタを開
放し、エンジンからの排気ガスをバイパス通路へ流すと
共に、その時に、ＤＰＦで捕集されたカーボンを含むパ
ティキュレートを焼却する処理を行ってＤＰＦを再生す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるバイパスを有する排気ガス処理
装置の一実施例を示す概略説明図である。

【図２】このバイパスを有する排気ガス処理装置の作動
の一実施例を示す処理フロー図である。

【符号の説明】

１ＤＰＦ２ガス通路３ケーシング４コンデンサ部５，８多孔金属板６，７シャッタ９バイパス通路１０コントローラ１１圧力センサー１２排気系１３バッテリー１４，１５，３３スイッチ１６，１７アクチュエータ１８アクセル位置センサー１９ブレーキセンサー２０充電発電機３０通孔３５ギヤ位置センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング内のガス通路の上流側に配置
され且つ排気ガス中に含まれるカーボンに電荷を与える
ため排気ガスを通過させる隙間を備えたコンデンサ部、
該コンデンサの後流のガス通路に隔置状態に配置され且
つ前記帯電されたカーボンを捕集するためアースされた
多孔金属板、前記ガス通路をバイパスするバイパス通
路、前記ガス通路と前記バイパス通路を開閉するためそ
れぞれに設けられた各シャッタ、並びに前記カーボンに
電荷を与えるため前記コンデンサ部へ電圧をかける制
御、捕集されたカーボンを焼却するため前記多孔金属板
へ通電する制御及びエンジンの作動状態に応答して前記
各シャッタの開閉切換作動の制御を行うコントローラを
有することを特徴とするバイパス通路を有する排気ガス
処理装置。
【請求項２】前記コンデンサ部は、カーボン粒子にプ
ラス電荷を与えるためプラス側に接続された金属プレー
トと該金属プレートに隣接したアース側に接続された金
属プレートとを排気ガス流れ方向にそれぞれ隔置状態に
積層して配置されていることを特徴とする請求項１に記
載のバイパス通路を有する排気ガス処理装置。
【請求項３】前記多孔金属板は、段付き形状に形成さ
れ、排気ガスの流れ方向に交差してそれぞれ順次積層さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のバイパス通
路を有する排気ガス処理装置。
【請求項４】前記多孔金属板の外面は耐熱性で耐腐食
性に富んだセラミックスでコーティングされていること
を特徴とする請求項１に記載のバイパス通路を有する排
気ガス処理装置。
【請求項５】前記コントローラは、ブレーキが作動し
てエンジンのアイドリング時に前記ガス通路に設けた前
記シャッタを閉鎖し且つ前記バイパス通路に設けた前記
シャッタを開放する制御を行うことを特徴とする請求項
１に記載のバイパス通路を有する排気ガス処理装置。
【請求項６】前記コントローラは、前記多孔金属板に
捕集されたカーボンを含むパティキュレートが予め定め
た捕集量以上であることに応答して前記多孔金属板を通
電する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のバ
イパス通路を有する排気ガス処理装置。
【請求項７】前記ガス通路に配置した前記シャッタに
は排気ガスの一部を通過させる通孔が形成され、該通孔
を通って排気ガスの一部を前記多孔金属板へ流すことを
特徴とする請求項１に記載のバイパス通路を有する排気
ガス処理装置。