JPH08284641A - 過給機付きエンジンの排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】過給機の作動時期に影響されずに過給機を利用
して再生中のフィルタユニットに酸素を供給する。 【構成】排ガス浄化装置１はターボチャージャ４を備え
たディーゼルエンジン２の排気通路３に接続されてい
る。ターボチャージャ４に接続されたサージタンク５に
は第１管路６を介してリザーブタンク７が接続され、第
１管路６にはサージタンク５の圧力が設定圧力以上のと
きに開く逆止弁８が設けられている。排ガス浄化装置１
にはヒータを備えた複数のフィルタユニットが並列状態
で装備され、各フィルタユニットの排ガス導入用の開口
部をフィルタユニットの再生時期に閉鎖する弁を備えて
いる。リザーブタンク７に第１端部が接続された第２管
路33の第２端部は、前記弁がフィルタユニット開口部を
閉鎖する位置に配置されたときフィルタユニットとハウ
ジング外部とを連通するための通路に接続されている。
第２管路33には電磁切換弁34が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過給機付きエンジンの排
ガス浄化装置に係り、詳しくは複数のフィルタユニット
が並列に装備され、フィルタユニットで捕集した堆積物
を過給機付きエンジンの運転中に燃焼除去することによ
りフィルタユニットのろ過機能を再生可能とした排ガス
浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれ
るパティキュレート（カーボン微粒子とエンジンオイ
ル、未燃燃料の混合物）を除去する排ガス浄化装置（フ
ィルタ装置）として、従来、種々のものが提案されてい
る。排ガス浄化装置はエンジンの排気管に接続されて使
用され、使用によりある程度以上パティキュレートが溜
まると、堆積したパティキュレートのため、排気管の背
圧が上昇してエンジンの出力が低下する。これを防ぐに
は、エンジンの出力が低下するまでパティキュレートの
堆積が進行する前に、堆積したパティキュレートを除去
してろ過機能を再生する必要がある。

【０００３】自動車等に装備されるディーゼルエンジン
用の排ガス浄化装置の場合は、フィルタの再生をエンジ
ンの運転中に実施できるものが実用上好ましい。このよ
うな排ガス浄化装置として、トラップ（フィルタ）に堆
積したパティキュレートをバーナで燃焼して、フィルタ
を再生する排ガス浄化装置が開示されている（例えば、
特開昭５６−１１５８０９号公報、特開昭５９−２１１
７１０号公報）。パティキュレートの燃焼に必要な酸素
の量は、通常の運転状態では排気中の余剰酸素で十分で
ある。しかし、登坂等のようにエンジンが高負荷で運転
されるときは、余剰酸素量が少なくなってパティキュレ
ートの燃焼に必要な酸素が不足するので、バーナに空気
を導入する必要がある。特開昭５６−１１５８０９号公
報にはエンジンにより駆動されるエアポンプを設け、エ
アポンプからバーナに空気を導入していた。そのため、
トラップの再生装置が大がかりとなると共に、空気の導
入の必要性がない低負荷領域でもエアポンプが駆動さ
れ、エンジンに無駄な負荷が掛かって燃費が悪化すると
いう問題があった。

【０００４】特開昭５９−２１１７１０号公報にはエア
ポンプを設けずに、エンジンに装備された過給機を利用
してバーナに空気を導入する再生装置が開示されてい
る。この装置は図５に示すように、ディーゼルエンジン
５１に装備された過給機５２のタービン５３の排気出口
に、排気通路５４を介してトラップ（フィルタ）５５が
接続されている。トラップ５５の上流にはバーナ５６が
介装され、バーナ５６には過給機５２のコンプレッサ５
７の出口から吸気マニホールド５８の集合部に至る過給
ダクト５９から分岐した二次空気供給通路６０が接続さ
れている。二次空気供給通路６０の下流端近傍に燃料噴
射弁６１が配設され、燃料噴射弁６１より上流の二次空
気供給通路６０から二次空気制御弁６２を介して二次空
気制御通路６３が分岐されると共に、コンプレッサ５７
の入口に連通する吸気ダクト６４に接続されている。

【０００５】バーナ５６は過給機５２の稼働領域におい
て、トラップ５５上流の背圧が所定値以上、トラップ５
５入口の排気温度が所定値以下のときにのみ作動する。
バーナ５６の作動時に二次空気制御弁６２が開弁し、過
給ダクト５９から取り出された加圧空気が燃料噴射弁６
１から噴射された燃料と共に二次空気供給通路６０を経
てバーナ５６に導入される。そして、加熱されたグロー
プラグ６５との接触で着火して燃焼し、この燃焼熱でト
ラップ５５に捕集されたパティキュレートが燃焼除去さ
れる。

【０００６】また、エンジンの運転中に再生が可能な排
ガス浄化装置として、パティキュレートの除去のための
電気ヒータを組み込んだ多数のフィルタユニットを備え
た排ガス浄化装置が提案されている（例えば、ＵＳＰ５
２９３７４２号、特表平６−５０１２９５号公報等）。
これらの装置では複数のフィルタユニットへの通電時期
をずらして順次再生することにより、エンジンの運転中
でもフィルタユニットの再生が可能となっている。

【０００７】パティキュレートを燃焼するには一般に６
００℃以上の高温にする必要がある。エンジンの運転中
にフィルタユニットを流れる排ガスの流量はフィルタ装
置の構造、エンジンの排気量、回転数によっても異なる
が、かなりのものとなる。そして、ヒータ加熱方式では
フィルタユニットに排ガスが流入する状態でフィルタユ
ニットの再生を行うと、ヒータから発生する熱がフィル
タユニットを通過するこの排ガス流によって持ち去られ
る。その結果、ヒータの発熱がパティキュレートの燃焼
に有効に利用されず電力消費量が増大する。

【０００８】この不都合を解消するため、ヒータを使用
する前記従来装置では、フィルタユニットの再生時に、
当該フィルタユニットへの排ガスの流入を一時遮断した
状態で、パティキュレートを燃焼させるようにしてい
る。この場合、フィルタユニットの再生時には、当該フ
ィルタユニットの開口部を弁で閉鎖して排ガスの流入を
遮断した後、ヒータに通電して、ヒータをパティキュレ
ートの燃焼に必要な所定時間発熱させる。

【０００９】しかし、再生すべきフィルタユニットへの
排ガスの流入を遮断すると、パティキュレートの燃焼に
必要な酸素量が不足して堆積したパティキュレートの燃
焼が不完全となり、ろ過機能の再生が不充分となる場合
がある。この不都合を解消するため、特表平６−５０１
２９５号公報にはフィルタユニットの再生時に再生すべ
きフィルタユニットへの排ガスの流入を規制すると共に
酸素供給を可能とした排ガス浄化装置が開示されてい
る。

【００１０】この排ガス浄化装置はハウジング内に複数
のフィルタユニットが並列に配設されている。各フィル
タユニット内の下流側にはヒータがそれぞれ配設され、
フィルタユニットの開口部と対向する位置に、開口部を
開閉する弁体を備えたポペットバルブがそれぞれ配設さ
れている。弁体及び弁体を支持するピストンロッドには
通路が形成され、ピストンロッドは酸素供給源から管路
及びバルブを介して圧縮空気が供給されると、弁体を閉
鎖位置に配置すると共に、当該フィルタユニットに圧縮
空気を供給するようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５６−１１５８
０９号公報、特開昭５９−２１１７１０号公報等に開示
された排ガス浄化装置では、再生時に燃焼すべきパティ
キュレートの量が多いため、複数のフィルタユニットを
順次再生する排ガス浄化装置に比較してハウジング等が
より高温となり、耐久性の点で問題がある。

【００１２】従って、複数のフィルタユニットを並列に
配設して、１本ずつあるいは全フィルタユニットを複数
組に分けて各組毎に順次再生する方式の排ガス浄化装置
の方が好ましい。特表平６−５０１２９５号公報には再
生時に排ガスの導入が規制された各フィルタユニットに
酸素供給源から酸素を供給することが開示されている。
酸素供給源として具体的な構成は開示されていないが、
エンジンで駆動されるエアポンプあるいはコンプレッサ
が考えられる。しかし、酸素供給源としてエアポンプあ
るいはコンプレッサを使用した場合は、前記のように再
生装置が大がかりとなると共に、エアポンプ等を常に駆
動するためにエンジンに無駄な負荷が掛かって燃費が悪
化するという問題がある。

【００１３】複数のフィルタユニットを並列に配設する
と共に、１本ずつあるいは全フィルタユニットを複数組
に分けて各組毎に順次再生する方式の排ガス浄化装置の
各フィルタユニットに酸素を供給する場合、酸素供給源
として特開昭５９−２１１７１０号公報に開示された装
置を適用することが考えられる。即ち、過給機を装備し
たエンジンの過給ダクトから空気供給通路を分岐して各
フィルタユニットと連通すると共に、空気供給通路の途
中から制御弁を介して分岐した通路を過給機のコンプレ
ッサの入口に連通する吸気ダクトに接続する。この構成
によれば、酸素供給用にエアポンプあるいはコンプレッ
サを装備せずに、エンジンに装備されている過給機を利
用して各フィルタユニットに酸素を供給することが可能
となり、エアポンプ等を設ける場合の問題点が解消され
る。

【００１４】特開昭５９−２１１７１０号公報に開示さ
れた装置では高負荷時にフィルタ装置の再生を行うた
め、再生時には必ず過給機が作動しており、しかも過給
機の空気の一部を使用してもエンジンの運転に支障はな
い。しかし、複数のフィルタユニットを備えた排ガス浄
化装置でフィルタの再生を行う時期は高負荷時とは限ら
ず、再生時期に過給機が作動しているとは限らない。単
に過給機の空気をフィルタユニットに供給する通路を設
けただけでは、再生時期に確実に酸素供給を行うことが
できない。

【００１５】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は複数のフィルタユニットが並列
に装備された排ガス浄化装置において、過給機の作動時
期に影響されずに過給機を利用して再生中のフィルタユ
ニットに酸素を供給することができる過給機付きエンジ
ンの排ガス浄化装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め請求項１に記載の発明では、過給機付きエンジンの排
気通路に連結されて使用されると共に、複数のフィルタ
ユニットがハウジング内に並列状態で装備される排ガス
浄化装置において、前記エンジンの過給ダクトに第１管
路を介して連結されたリザーブタンクと、前記第１管路
に設けられ過給圧力が設定圧力以上で開く逆止弁と、前
記フィルタユニットとハウジング外部とを連通するため
の通路と、前記リザーブタンクと前記通路とを連通する
第２管路と、前記第２管路に設けられたバルブと、フィ
ルタユニットの再生時に前記バルブを作動制御する制御
手段とを備えた。

【００１７】請求項２に記載の発明では、前記排ガス浄
化装置は前記各フィルタユニットに電気的加熱手段をそ
れぞれ備え、フィルタユニットの再生時に各フィルタユ
ニットへの排ガスの導入を規制する排ガス導入規制手段
を備え、前記通路は少なくとも各フィルタユニットが前
記排ガス導入規制手段により排ガスの導入が規制された
とき、当該フィルタユニットとハウジング外部とを連通
し、前記制御手段はフィルタユニットの再生時に前記排
ガス導入規制手段及び電気的加熱手段を作動制御する。

【００１８】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記通路は少なくとも一部が排ガス
導入規制手段に形成され、排ガス導入規制手段で排ガス
導入が規制されたフィルタユニットの開口部と対応する
位置に開口されている。

【００１９】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
請求項３に記載の発明において、前記フィルタユニット
は耐熱性繊維製で一端が閉鎖された筒状フィルタ部を備
え、前記排ガス導入規制手段は各フィルタユニットの排
ガス導入用の開口部を閉鎖する閉鎖位置と、当該開口部
を開放する開放位置とに移動可能に設けられた弁と、そ
の弁を所定のフィルタユニットに対する閉鎖位置と開放
位置とに移動させる駆動手段とを備えている。

【００２０】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記第２
管路は少なくとも一部がエンジンの排気通路内に配設さ
れている。

【００２１】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記第２
管路には絞り弁が設けられている。

【００２２】

【作用】請求項１〜請求項６に記載の発明では、過給機
付きエンジンの排ガスが複数のフィルタユニットを通過
する間に排ガス中のパティキュレートが捕集される。エ
ンジンの運転中に過給圧が設定圧力を超えると逆止弁が
開いてリザーブタンクに加圧空気が供給されて蓄えられ
る。フィルタユニットの再生時には、制御手段によりバ
ルブが作動制御されて、リザーブタンク内の加圧空気が
第２管路及び通路を経てフィルタユニット内に供給され
る。そして、フィルタユニットに堆積したパティキュレ
ートが充分な酸素の存在下で燃焼除去される。

【００２３】請求項２に記載の発明では、フィルタユニ
ットの再生時には、制御手段により排ガス導入規制手段
及びバルブが作動制御されて、所定のフィルタユニット
への排ガスの導入が規制されると共に、リザーブタンク
内の加圧空気が第２管路及び通路を経てフィルタユニッ
ト内に供給される。そして、電気的加熱手段に通電され
てフィルタユニットに堆積したパティキュレートが燃焼
除去される。

【００２４】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、排ガス導入規制手段で排ガス導入が
規制されたフィルタユニットの開口部と対応する位置に
通路の開口部が配置される。そして、排ガス導入が規制
されたフィルタユニットにリザーブタンク内の空気の供
給が可能となる。

【００２５】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
請求項３に記載の発明において、パティキュレートは耐
熱性繊維製で一端が閉鎖された筒状フィルタ部に捕集さ
れる。フィルタユニットの再生時には再生すべきフィル
タユニットの排ガス導入用の開口部が駆動手段により駆
動される弁により閉鎖される。

【００２６】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項４のいずれか１項に記載の発明において、リザーブ
タンクから第２管路を経てフィルタユニットに供給され
る空気は、第２管路がエンジンの排気通路内に配設され
ている箇所を通過する間に加熱される。そして、加熱さ
れた空気がフィルタユニットに供給されるため、供給さ
れた空気をパティキュレートの燃焼温度まで加熱するの
に必要な熱量が少なくなる。電気的加熱手段で加熱する
場合は電気的加熱手段の電力消費が低減される。

【００２７】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項５のいずれか１項に記載の発明において、第２管路
に設けられた絞り弁の作用により、リザーブタンク内の
圧力に拘らず、リザーブタンク内の空気がフィルタユニ
ットに所定量ずつ供給される。

【００２８】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明を具体化した第１実施例を図
１〜図３に従って説明する。図１に示すように、排ガス
浄化装置１はディーゼルエンジン２の排気通路３に接続
されている。ディーゼルエンジン２は過給機としてのタ
ーボチャージャ４を備えている。ターボチャージャ４に
接続された過給ダクトとしてのサージタンク５には第１
管路６の第１端部が接続され、その第２端部がリザーブ
タンク７に接続されている。第１管路６には過給圧力即
ちサージタンク５の圧力が設定圧力以上のときに開く逆
止弁８が設けられている。

【００２９】図２及び図３に示すように、排ガス浄化装
置１は円筒状のハウジング９の前（図３の右側）寄りに
円板状の区画板１０がハウジング９の長手方向と直交す
る状態で固定配置されている。区画板１０によりハウジ
ング９内が排ガス導入側空間１１と、排出側空間１２と
に区画されている。ハウジング９の前壁９ａには排ガス
導入側空間１１に連通する排ガス導入管１３が突設さ
れ、後壁９ｂには排出側空間１２に連通する排気管１４
が突設されている。排ガス浄化装置１もディーゼルエン
ジン２の排気通路の一部を構成する。ハウジング９内に
は複数本（この実施例では４本）のフィルタユニット１
５が並列状態で配設されている。

【００３０】フィルタユニット１５は円筒状に形成され
た筒状フィルタ１６と、筒状フィルタ１６の内表面に沿
って配設された電気的加熱手段としてのヒータ１７とを
備えている。筒状フィルタ１６には例えば、本願出願人
が特開平６−２６４７２２号公報等で先に提案した筒状
フィルタが使用される。この筒状フィルタは、耐熱性繊
維からなる円筒織物の間に耐熱性短繊維で構成された不
織布が配置されたサンドイッチ状に構成されている。即
ち、フィルタユニット１５は耐熱性繊維製で一端が閉鎖
された筒状フィルタ部を備えている。ヒータ１７は筒状
フィルタ１６の内径より若干小さな径のスパイラル状に
形成されている。

【００３１】区画板１０の前面にはフィルタユニット１
５への排ガス導入用の開口部を構成する扇形の凹部１０
ａがフィルタユニット１５の数だけ形成され、その底部
にフィルタユニット１５を取り付けるための取付け孔１
０ｂが形成されている。筒状フィルタ１６の第１端部に
は開口部１５ａを形成する筒状の固定金具１８が嵌着固
定され、第２端部には閉塞部材１９が嵌着されている。
フィルタユニット１５は固定金具１８が取付け孔１０ｂ
に嵌着固定された状態で区画板１０に固定されている。

【００３２】固定金具１８及び閉塞部材１９には貫通孔
が形成され、ヒータ１７の端部は貫通孔に挿通されるね
じ２０と、ねじ２０に螺着されたナット２１とにより電
線２２に接続された状態で固定金具１８及び閉塞部材１
９に固定されている。なお、ねじ２０は絶縁体２３ａ，
２３ｂを介して貫通孔に挿通され、固定金具１８及び閉
塞部材１９には通電不能となっている。図１に示すよう
に、電線２２はハウジング９の外部に引き出され、ヒー
タリレー２４を介してバッテリ２５に接続されている。
ヒータリレー２４は制御手段としてのコントローラ２６
により開閉制御され、ヒータリレー２４が閉じたときに
対応するヒータ１７に通電される。

【００３３】図２及び図３に示すように、ハウジング９
の中心部には回動軸２７が、前壁９ａを貫通すると共に
その第１端部が区画板１０に回動可能に支承された状態
でハウジング９の長手方向に沿って配設されている。回
動軸２７の第１端部側には弁２８が設けられ、第２端部
には被動歯車２９が一体回転可能に固定されている。弁
２８は１個の凹部１０ａを閉鎖可能な扇状に形成される
と共に、区画板１０の前面に摺接する状態に設けられて
いる。そして、弁２８は常に１個の凹部１０ａを閉鎖し
てフィルタユニット１５への排ガスの導入を遮断する位
置に配置されるようになっている。前壁９ａの外面には
モータ３０が配設され、モータ３０の出力軸３０ａに被
動歯車２９と噛合する駆動歯車３１が一体回転可能に固
定されている。両歯車２９，３１の歯数の比は４／１と
なっており、出力軸３０ａが１回転すると被動歯車２９
が９０°回動してそれまで閉鎖していた凹部１０ａを開
放して、隣接する凹部１０ａを閉鎖する位置に配置され
るようになっている。モータ３０及び両歯車２９，３１
が駆動手段を構成し、この駆動手段及び弁２８が排ガス
導入規制手段を構成する。

【００３４】図２及び図３に示すように、区画板１０に
は半径方向に延びる第１通路３２ａと、第１通路３２ａ
に連通すると共に回動軸２７を囲むように形成された第
２通路３２ｂとが形成されている。弁２８には第１端部
が第２通路３２ｂに連通し、第２端部は弁２８が閉鎖位
置に配置されたときに凹部１０ａと対応する箇所に開口
する第３通路３２ｃが形成されている。前記第１〜第３
通路３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、排ガス導入規制手段に
より各フィルタユニット１５への排ガスの導入が規制さ
れたとき、当該フィルタユニット１５とハウジング９の
外部とを連通するための通路を構成する。

【００３５】図１及び図３に示すように、第１端部がリ
ザーブタンク７に接続された第２管路３３は、第２端部
が排ガス浄化装置１の第１通路３２ａに接続されてい
る。第２管路３３にはバルブとしての電磁切換弁３４が
設けられ、電磁切換弁３４より下流側（排ガス浄化装置
側）に、絞り弁としてのオリフィス３５が設けられてい
る。電磁切換弁３４はコントローラ２６からの信号によ
り、第２管路３３を開放するエア供給位置と、第２管路
３３を閉鎖する閉鎖位置との２位置に切り換えられるよ
うになっている。排ガス浄化装置１の入口側には導入さ
れる排ガスの圧力を検知する圧力センサ３６が取付けら
れ、圧力センサ３６はコントローラ２６に電気的に接続
されている。コントローラ２６は圧力センサ３６からの
検知信号等に基づいてフィルタユニット１５の再生時期
を判断して、ヒータ１７への通電と、モータ３０の作動
と、電磁切換弁３４の切換作動とを制御するようになっ
ている。

【００３６】コントローラ２６はフィルタユニット１の
再生時にヒータ１７への通電が開始された後、フィルタ
ユニット１がパティキュレートの着火温度に達する時間
が経過する時期に電磁切換弁３４をエア供給位置に切り
換えるようになっている。

【００３７】次に前記のように構成された排ガス浄化装
置１の作用を説明する。排ガス導入管１３から排ガス導
入側空間１１内に導入された排ガスは凹部１０ａ及び開
口部１５ａを通って各フィルタユニット１５の内側に導
かれ、筒状フィルタ１６を内側から外側へ向かって通過
する。そして、筒状フィルタ１６を通過する間に排ガス
中に含まれるパティキュレート等がろ過され、清浄にな
った排ガスが排出側空間１２を経て排気管１４から排出
される。

【００３８】弁２８はいずれか１個の凹部１０ａを閉鎖
する位置に配置され、排ガスの処理は３本のフィルタユ
ニット１５によって行われる。排ガス導入管１３内の圧
力（背圧）は筒状フィルタ１６に捕集されたパティキュ
レート量の増加に伴って上昇する。そして、背圧が再生
開始設定圧力に達した後にフィルタユニット１５の再生
が行われる。

【００３９】ディーゼルエンジン２の運転中、高速時等
でサージタンク５内の圧力が所定の設定圧力以上に達し
たとき、逆止弁８が開いて加圧された空気が第１管路６
を経てサージタンク５内からリザーブタンク７内に送ら
れる。即ち、過給圧力に余裕がある状態のときに、サー
ジタンク５内からリザーブタンク７内に加圧空気が供給
されてリザーブタンク７内に蓄えられる。

【００４０】再生時期になると、コントローラ２６から
モータ３０に作動指令が出力され、モータ３０は回動軸
２７を１／４回転回動させるだけ作動される。その結
果、弁２８も１／４回転回動され、それまで閉鎖状態に
保持されていたフィルタユニット１５に隣接するフィル
タユニット１５と対応する凹部１０ａが弁２８によって
閉鎖され、当該フィルタユニット１５への排ガスの導入
が遮断される。このとき、前記第３通路３２ｃの第２端
部がフィルタユニット１５の開口部１５ａと対応する状
態となる。次にヒータリレー２４を介して当該フィルタ
ユニット１５のヒータ１７が所定時間通電発熱される。
ヒータ１７への通電開始後、パティキュレートの温度が
着火温度に達するのに必要な所定時間経過後、コントロ
ーラ２６からの指令により電磁切換弁３４がエア供給位
置に切り換えられる。そして、リザーブタンク７から第
２管路３３、電磁切換弁３４、オリフィス３５、第１通
路３２ａ、第２通路３２ｂ及び第３通路３２ｃを経てフ
ィルタユニット１５に酸素（空気）が供給される。

【００４１】第２管路３３に設けられたオリフィス３５
の作用により、リザーブタンク７内の圧力に拘らず、リ
ザーブタンク７内の空気が再生中のフィルタユニット１
５に所定量ずつ供給される。そして、ヒータ１７の発熱
によりパティキュレートが燃焼温度以上に加熱された状
態で、充分な酸素の存在下でパティキュレートが燃焼さ
れる。筒状フィルタ１６に堆積したパティキュレートは
ヒータ１７の発熱によりヒータ１７に近い筒状フィルタ
１６の内側に堆積したものがまず燃焼する。以下、ヒー
タ１７の発熱及びパティキュレートの燃焼熱により順次
筒状フィルタ１６の外側へ向かって類焼し、フィルタユ
ニット１５が再生される。

【００４２】ヒータ１７への通電及び空気供給が所定時
間継続されてパティキュレートの燃焼が完了した後、当
該ヒータ１７への通電が停止されると共に、電磁切換弁
３４が閉鎖位置に切り換えられて空気供給が停止され
る。弁２８は次の再生時期まで、再生されたフィルタユ
ニット１５と対応する閉鎖位置に配置され、当該フィル
タユニット１５は休止状態に保持される。そして、再び
背圧が所定の設定圧力に達する毎に、フィルタユニット
８の再生が前記と同様にして１本ずつ順次行われる。

【００４３】フィルタユニットの再生時にターボチャー
ジャ４が作動しているとは限らない。しかし、フィルタ
ユニット１５の再生時に全部のフィルタユニット１５が
同時に再生されるのではなく、１本ずつ順に再生され
る。しかも、バーナを使用する場合と異なり燃料を燃焼
させずにヒータで加熱するので、再生時に必要な酸素の
量は少なくてよい。従って、過給圧力に余裕がある状態
のときにリザーブタンク７内に蓄えられる加圧空気で、
各フィルタユニット１５の再生に必要な酸素量を十分賄
える。即ち、ディーゼルエンジン２に装備されているタ
ーボチャージャ４による過給空気の一部を利用すること
により、フィルタ再生時の酸素供給のためにエアポンプ
あるいはコンプレッサや、それにディーゼルエンジンか
ら動力を伝達する伝達機構が不要となって構造が簡単で
コストも安くなる。また、エアポンプ等を駆動するエネ
ルギーが不要となり、燃費が向上する。

【００４４】この実施例では、耐熱性繊維製の筒状フィ
ルタ１６にパティキュレートが捕集されるため、再生時
に各フィルタユニット１５に堆積しているパティキュレ
ートの量は、ハニカム状のセラミックフィルタを使用し
た場合に比較して僅かである。従って、再生時に必要な
酸素の量はより少なくてよいため、リザーブタンク７内
に蓄える必要最小限の加圧空気量を少なくでき、リザー
ブタンク７の体積を小さくできる。

【００４５】パティキュレートの燃焼は６００°Ｃ以上
の高温が必要であり、供給される酸素の温度はそれより
ずっと低い温度である。従って、ヒータ１７への通電開
始と同時に当該フィルタユニット１５への空気供給を開
始すると、供給された空気はフィルタユニット１５の熱
を奪って排出側空間１２へ移動する。従って、ヒータ１
７による加熱が余分に必要となり、消費電力が増大す
る。しかし、この実施例ではパティキュレートが着火温
度まで加熱された後、空気の供給が開始されるため、フ
ィルタユニット１５を所定温度まで加熱するための熱量
が少なくなり、供給された空気はパティキュレートの燃
焼を助成する役割を確実に果たす。

【００４６】回動軸２７と一体に回転する１個の弁２８
がフィルタユニット１５への排ガスの流入を遮断する
と、第３通路３２ｃが当該フィルタユニット１５と対応
する状態となる。即ち、排ガス導入が規制されたフィル
タユニット１５にのみリザーブタンク７内の空気の供給
が可能となり、誤って別のフィルタユニットに空気を供
給するトラブルを回避できる。また、この実施例ではフ
ィルタユニット１５の数に拘らず、リザーブタンク７と
連通する第２管路３３に連通する通路は１個ですみ、し
かも第２管路３３を分岐する必要がなく、各フィルタユ
ニット１５に空気を供給するための構成が簡単となる。

【００４７】また、この実施例ではいずれか１本のフィ
ルタユニット１５は排ガスの流入が遮断された状態、即
ち休止状態に保持され、フィルタユニット１５の休止状
態の間に当該フィルタユニット１５の再生処理が行われ
る。そして、フィルタユニット１５を再生するときに、
それまで排ガス処理を行わずに休止状態にあった再生済
のフィルタユニット１５が開放されて、再生すべきフィ
ルタユニット１５に代わって排ガス処理を行うため、再
生時に背圧が急上昇する不都合がない。

【００４８】（実施例２）次に第２実施例を図４
（ａ），（ｂ）に従って説明する。この実施例ではフィ
ルタユニット１５の再生時にフィルタユニット１５に供
給する空気を余熱する点が前記実施例と異なっており、
その他の構成は同じである。同一部分は同一符号を付し
て詳しい説明を省略する。

【００４９】第２管路３３はその一部が排気通路３内に
配設され、排気通路３から排ガス導入管１３を経て第１
管路３２ａに接続されている。第２管路３３は排気通路
３、排ガス導入部１３及び排ガス導入側空間１１内に配
設された部分がコイル状に形成されている。第１通路３
２ａは第２通路３２ｂに連通する側と反対側が閉塞され
ている。

【００５０】この実施例ではリザーブタンク７から第２
管路３３、電磁切換弁３４及びオリフィス３５を経てフ
ィルタユニット１５に供給される空気は、第２管路３３
が排気通路３、排ガス導入部１３及び排ガス導入側空間
１１内に配設されている箇所を通過する間に排ガスとの
間での熱交換により加熱される。そして、加熱された空
気がフィルタユニット１５に供給されるため、加熱され
たヒータやパティキュレートを冷却してしまうのを防い
でヒータ１７の電力消費が低減される。しかも、前記排
気通路３内等に配設された部分がコイル状に形成されて
いるため、熱交換の効率が良くなる。

【００５１】なお、本発明は前記両実施例に限定される
ものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 （１） 第２実施例において、第２管路３３を排ガス導
入管１３側から第１通路３２ａに接続する代わりに、排
気管１４及び排出側空間１２内に配設してその第２端部
を第１通路３２ａに接続してもよいが、再生直前はその
前の再生から時間が経過しており、より温度が高い排ガ
ス導入管１３側の方が好ましい。

【００５２】（２） オリフィス３５に代えて可変絞り
弁を設けたり、オリフィス３５を省略してもよい。 （３） ターボチャージャ４以外の過給機を備えたディ
ーゼルエンジンの排ガス浄化装置、あるいはディーゼル
エンジンに限らず過給機を備えたガソリンエンジンの排
ガス浄化装置に適用してもよい。

【００５３】（４） 前記両実施例において、酸素の供
給開始時期は必ずしもパティキュレートの着火温度にフ
ィルタユニットの温度が達した後に限らず、ヒータ１７
への通電開始と同時あるいは通電開始から所定時間経過
後としてもよい。

【００５４】（５） 第２管路３３に接続されてフィル
タユニット１５にリザーブタンク７からの空気を供給す
る通路を回動軸２７と弁２８に形成する。例えば、回動
軸としてパイプを使用すると共に、その第１端部に閉塞
部材を嵌着し第２の端部に第２管路３３を相対回動可能
に接続する。そして、弁２８を回動軸２７に嵌合固着
し、第１端部がパイプの内部に連通すると共に、弁２８
が閉鎖位置に配置されたときに弁２８のフィルタユニッ
ト１５内と対応する箇所に第２端部が開口する通路を弁
２８及び回動軸２７に形成する。この場合、通路の加工
が容易となる。

【００５５】（６） 第２管路３３にフィルタユニット
１５の数だけ分岐管路を設けると共に各分岐管路に電磁
切換弁３４を設け、各分岐管路を各フィルタユニットの
閉塞部材１９にフィルタユニット１５の内部と連通する
ように形成された通路に接続する。各分岐管路には電磁
切換弁３４より下流側に逆止弁を設ける。

【００５６】（７） フィルタユニット１５への排ガス
の導入を規制する排ガス導入規制手段として１個の弁２
８を回動する構成に代えて、各フィルタユニット１５毎
にアクチュエータで閉鎖位置と開放位置とに移動される
弁を設けてもよい。この場合、空気の供給手段として
（６）の構成の採用が構成を比較的簡単にする。

【００５７】（８） フィルタユニット１５は円筒状に
限らず、角筒状、偏平円筒状に形成してもよい。また、
フィルタは円筒織物と不織布とのサンドイッチ構造に限
らず、一般の平面織物を筒状に形成したものあるいはそ
れらを積層したものや、通気性支持材の外周面に、セラ
ミック繊維を層状に巻付けたものでもよい。さらには、
セラミックフィルタを使用してもよい。

【００５８】（９） ヒータ１７をフィルタユニット１
５の開口側に配置する構成としたり、特開平２−２５６
８１２号公報に記載されたもののように、通気性支持材
の外周面に、セラミック繊維とヒータとを複数の層状に
巻付けた構成としてもよい。

【００５９】（１０） 各フィルタユニット１５の外側
に筒状の隔壁を配設して、フィルタユニット１５を通過
した排ガスを再生中のフィルタユニット１５に接触する
ことなく出口へ導くようにしてもよい。また、各フィル
タユニット１５の外側に筒状の隔壁を配設した構成の場
合は、排ガスが筒状フィルタ１６の外側から内側に向か
って流れる状態で使用してもよい。この場合は排気管１
４が排ガス導入側となり、排ガス導入管１３が排出側と
なり、フィルタユニット１５への排ガスの導入を規制す
る手段は、筒状の隔壁の端部を弁で閉鎖する構成とな
る。

【００６０】（１１） フィルタユニット１５の径を小
さくして、同じ面積の１個の弁２８で複数のフィルタユ
ニット１５を同時に閉鎖するように構成する。この場
合、弁２８により一度に閉鎖可能な領域に配設したフィ
ルタユニット１５の有効ろ過面積が増加するため、弁２
８を駆動する構成は同じであるが、同じ体積の排ガス浄
化装置１でもフィルタユニット１５の再生時期の間隔を
長くできる。

【００６１】（１２） 排ガス浄化装置１として特表平
６−５０１２９５号公報に開示された装置のように、フ
ィルタユニットとしてセラミックフィルタを装備し、フ
ィルタユニットへの排ガスの導入を規制する構成とし
て、各フィルタユニットの出口側の開口を閉鎖する位置
に弁を設けたものを使用してもよい。

【００６２】（１３） 電気的加熱手段としてヒータ１
７に代えて、交番磁界を発生する手段、例えば、コイル
をフィルタユニット１５の外側に巻装してもよい。 （１４） 再生時にフィルタユニット１５への排ガス導
入を規制する弁２８を設けずに、排ガスがフィルタユニ
ット１５へ導入される状態で再生を行う構成としてもよ
い。この場合、ヒータ１７の代わりにバーナを使用する
のが好ましい。

【００６３】（１５） フィルタユニットとしてフィル
タユニットのろ過表面に触媒を担持したものを使用し、
燃焼温度を低下させるフィルタ装置に適用してもよい。
この場合、排ガスの温度を上昇させるだけで燃焼温度に
達し、ヒータ１７やバーナ等の加熱手段を省略すること
も可能となる。

【００６４】前記実施例及び変更例から把握できる請求
項記載以外の発明について、以下にその効果と共に記載
する。 （１） 請求項２〜請求項４に記載の発明において、酸
素の供給を電気的加熱手段への通電によりフィルタユニ
ットの温度がパティキュレートの着火温度に達した後に
開始する。この場合、供給酸素がパティキュレートの燃
焼に有効に使用され、再生に必要な消費電力が少なくな
る。

【００６５】（２） 請求項４に記載の発明において、
前記弁は回動軸に一体回動可能に設けられ、駆動手段は
弁を所定のフィルタユニットの排ガス導入用の開口部を
選択的に閉鎖する閉鎖位置と、当該開口部を開放する開
放位置とに回動させるように回動軸を駆動する。この場
合、１個の駆動手段で各フィルタユニットの開口部を開
閉でき、構成が簡単となる。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項６
に記載の発明によれば、過給機の作動時期に影響されず
に過給機を利用して再生中のフィルタユニットに酸素を
供給することができる。従って、酸素供給のためにエア
ポンプ等を設けた場合と比較して、酸素供給のためのシ
ステムが簡単となり、システムの小型、軽量化が可能に
なると共に製造コストが低減される。また、エアポンプ
等の駆動が不要となって燃費が向上する。

【００６７】請求項２に記載の発明では、フィルタユニ
ットへの排ガス導入が規制された状態で電気的加熱手段
に通電されるので、電力消費が低減する。請求項３に記
載の発明では、排ガス導入が規制されたフィルタユニッ
トにのみリザーブタンク内の空気を供給することがで
き、誤って別のフィルタユニットに空気を供給するトラ
ブルを回避できる。

【００６８】請求項４に記載の発明では、パティキュレ
ートは耐熱性繊維製の筒状フィルタで捕集されるため、
再生時に各フィルタユニットに堆積しているパティキュ
レートの量は、ハニカム状のセラミックフィルタを使用
した場合に比較して少ない。従って、再生時に必要な酸
素の量はより少なくてよく、リザーブタンクの体積を小
さくできる。

【００６９】請求項５に記載の発明では、余熱された空
気がフィルタユニットに供給されるため、供給された空
気をパティキュレートの燃焼温度まで加熱するのに必要
な熱量が少なくなってヒータの電力消費を低減できる。

【００７０】請求項６に記載の発明では、第２管路に設
けられた絞り弁の作用によりリザーブタンク内の圧力に
拘らず、リザーブタンク内の空気をフィルタユニットに
所定量ずつ供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の排ガス浄化装置の概略構成図。

【図２】 同じく排ガス浄化装置の断面図。

【図３】 同じく排ガス浄化装置の断面図。

【図４】 （ａ）は第２実施例の排ガス浄化装置の部分
概略構成図、（ｂ）は排ガス浄化装置の部分断面図。

【図５】 従来装置の概略構成図。

【符号の説明】

１…排ガス浄化装置、２…ディーゼルエンジン、３…排
気通路、４…過給機としてのターボチャージャ、５…過
給ダクトとしてのサージタンク、６…第１管路、７…リ
ザーブタンク、８…逆止弁、９…ハウジング、１５…フ
ィルタユニット、１７…電気的加熱手段としてのヒー
タ、２６…制御手段としてのコントローラ、２８…排ガ
ス導入規制手段を構成する弁、２９…同じく被動歯車、
３０…同じくモータ、３１…同じく駆動歯車、３２ａ…
第１通路、３２ｂ…第２通路、３２ｃ…第３通路、３３
…第２管路、３４…バルブとしての電磁切換弁、３５…
絞り弁としてのオリフィス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｚ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過給機付きエンジンの排気通路に連結さ
   れて使用されると共に、複数のフィルタユニットがハウ
   ジング内に並列状態で装備される排ガス浄化装置におい
   て、 前記エンジンの過給ダクトに第１管路を介して連結され
   たリザーブタンクと、 前記第１管路に設けられ過給圧力が設定圧力以上で開く
   逆止弁と、 前記フィルタユニットとハウジング外部とを連通するた
   めの通路と、 前記リザーブタンクと前記通路とを連通する第２管路
   と、 前記第２管路に設けられたバルブと、 フィルタユニットの再生時に前記バルブを作動制御する
   制御手段とを備えた過給機付きエンジンの排ガス浄化装
   置。
2. 【請求項２】 前記排ガス浄化装置は前記各フィルタユ
   ニットに電気的加熱手段をそれぞれ備え、フィルタユニ
   ットの再生時に各フィルタユニットへの排ガスの導入を
   規制する排ガス導入規制手段を備え、前記通路は少なく
   とも各フィルタユニットが前記排ガス導入規制手段によ
   り排ガスの導入が規制されたとき、当該フィルタユニッ
   トとハウジング外部とを連通し、前記制御手段はフィル
   タユニットの再生時に前記排ガス導入規制手段及び電気
   的加熱手段を作動制御する請求項１に記載の過給機付き
   エンジンの排ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 前記通路は少なくとも一部が排ガス導入
   規制手段に形成され、排ガス導入規制手段で排ガス導入
   が規制されたフィルタユニットの開口部と対応する位置
   に開口されている請求項２に記載の過給機付きエンジン
   の排ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタユニットは耐熱性繊維製で
   一端が閉鎖された筒状フィルタ部を備え、前記排ガス導
   入規制手段は各フィルタユニットの排ガス導入用の開口
   部を閉鎖する閉鎖位置と、当該開口部を開放する開放位
   置とに移動可能に設けられた弁と、その弁を所定のフィ
   ルタユニットに対する閉鎖位置と開放位置とに移動させ
   る駆動手段とを備えている請求項２又は請求項３に記載
   の過給機付きエンジンの排ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 前記第２管路は少なくとも一部がエンジ
   ンの排気通路内に配設されている請求項１〜請求項４の
   いずれか１項に記載の過給機付きエンジンの排ガス浄化
   装置。
6. 【請求項６】 前記第２管路には絞り弁が設けられてい
   る請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の過給機付
   きエンジンの排ガス浄化装置。