JPH08312334A

JPH08312334A - ディーゼルパティキュレートフィルターの再生装置

Info

Publication number: JPH08312334A
Application number: JP7118815A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Sakaguchi; 敏章坂口
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】従来と比較して、捕集したパティキュレートの
燃え残りを少なく、かつ再生時間を短く、消費電力を小
さくすることができるディーゼルパティキュレートフィ
ルターの再生装置を提供する。【構成】フィルターケース２は外箱３と整流筒体４から
なる多層構造を有している。整流筒体４には複数の空気
孔５，５，５，……が形成されている。また、フィルタ
ーケース２内に設置されているフィルターユニット１に
は、フィルターユニットを加熱するためのヒーターが一
体形成されている。フィルターユニット１の再生に必要
な再生用の空気は、複数の空気孔５，５，５，……を通
して加熱されたフィルターユニット１の外周全体から供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
の排気ガス中のパティキュレートを浄化するためのフィ
ルターを再生するディーゼルパティキュレートフィルタ
ーの再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンが排出するデ
ィーゼルパティキュレートを浄化するための装置は、パ
ティキュレートを捕集するためのフィルター（ディーゼ
ルパティキュレートフィルター）と、フィルターが捕集
したパティキュレートを燃焼させて、フィルターを再生
するための再生装置とから構成されている。フィルター
に捕集されたパティキュレートは、雰囲気温度が約６０
０℃以上で、かつ燃焼に必要な酸素が十分供給されてい
る場合に燃焼を開始する。一旦燃焼が開始すると、燃焼
熱によってフィルターの温度が上昇する。この燃焼熱が
大きすぎる場合には、フィルターが溶損してしまう可能
性がある。したがって、従来の再生装置においては、フ
ィルターの温度を検出し、検出した温度に応じて供給す
る空気（再生補助用空気）の流量を制御する等して燃焼
制御を行い、フィルターが過熱しないようにしている。
しかし、燃焼温度を過度に抑制してしまうと、パティキ
ュレートが十分に燃焼されずに燃え残りが発生し、再生
が十分に行われないという問題が発生する。

【０００３】このような問題を解決するために提案され
た従来の装置として、特開平５−１５６９２７号公報に
記載された「ディーゼルエンジン排気浄化装置」があ
る。この装置は、加熱するフィルターの前端および後端
に設けられたパティキュレートの燃焼に必要な再生用空
気を送る２本の導入管と、各導入管に制御弁とエアポン
プとを配して構成れている。そして、再生用空気の流通
方向を順方向と逆方向に交互に切り換えることによっ
て、燃焼を効率よく伝搬させ、フィルターの燃え残りや
過熱によるフィルターの溶損防止を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の排
気浄化装置では、フィルターの周辺部のパティキュレー
トの燃焼ガスによってフィルターの中心付近が酸素欠乏
状態になり、中心部に燃え残りが発生しまったり、また
はフィルター中心部のパティキュレートが完全に燃焼す
るまで再生用空気（以下、単に再生空気という）を送り
続けるので、フィルター周辺部が冷却されてしまった
り、もしくは全体として再生に必要な電力が大きくなっ
てしまうという問題があった。

【０００５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、従来と比較して、捕集したパティキュレート
の燃え残りを少なく、かつ再生時間を短く、そして消費
電力を小さくすることができるディーゼルパティキュレ
ートフィルターの再生装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、空気源に夫々空気導入管を
介して連結する複数の再生空気導入口が軸方向に所定の
間隔を有して形成されている外箱と、外箱内に設置され
ているフィルターと、フィルターの加熱手段とを具備
し、再生空気を、複数の再生空気導入口を通して加熱さ
れたフィルターの外周全体から供給することを特徴とし
ている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、外箱内に、
前記複数の再生空気導入口に対応して分割された複数の
空気導入室を形成したことを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、前記空気導
入管の夫々に空気流量可変手段を設け、その空気流量可
変手段を制御することによって、再生空気の流量を制御
することを特徴としている。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、フィルター
の温度を検出する温度検出手段が、複数の空気導入室に
対応して複数設けられ、複数の空気流量可変手段が、対
応する複数の温度検出手段で検出された温度勾配の変化
分によって、各々制御されることを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、外箱の内側
に、複数の空気孔を形成した整流筒体を設けたことを特
徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明の構成によれば、再生空気
が、外箱の多層構造の内周面に設けられた複数の貫通孔
を通って、加熱されたフィルターの外周全体から供給さ
れる。したがって、フィルターの再生が、全体で均一
に、効率よく行われる。

【００１２】また、請求項２記載の発明の構成によれ
ば、複数の再生空気導入口に対応して間仕切り板により
分割された複数の空気導入室が形成されているので、フ
ィルターの軸方向の位置の差によるフィルター再生特性
の違いをなくして、フィルターの再生が全体で均一に、
効率よく行われる。

【００１３】また、請求項３記載の発明の構成によれ
ば、空気導入室毎に設けられている複数の空気流量可変
手段によって再生空気の流量が制御されるので、再生空
気を加熱したフィルターの外周全体から供給する際に、
フィルターの軸方向の位置の差によるフィルターの再生
特性の違いに合わせて、再生空気の流量をそれぞれ制御
することができる。

【００１４】また、請求項４記載の発明の構成によれ
ば、温度検出手段が、複数の空気導入室に対応したフィ
ルター上の複数の検出点における温度を検出し、複数の
空気流量可変手段が、それぞれに対応する温度検出手段
で検出された温度勾配の変化分によって、空気流量を制
御する。したがって、それぞれの位置で実際に検出した
温度に基づいて、フィルターの軸方向の位置の差による
フィルターの再生特性の違いに応じた流量の制御を行う
ことができる。

【００１５】また、請求項５記載の発明の構成によれ
ば、外箱の内側に、複数の空気孔を有する整流筒体を設
けたので、フィルターにその外周全体から再生空気が均
一に供給されるため、フィルターの再生空気導入口から
の外周上の位置の差によるフィルターの再生特性の違い
をなくして、フィルターの再生が均一に、効率よく行わ
れる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明の一実施例によるデ
ィーゼルパティキュレートフィルターの再生装置および
その周辺装置を表す構成図である。この図において、１
はディーゼルパティキュレートフィルター／ヒーターユ
ニット（以下、フィルターユニットと称する）、２はデ
ィーゼルパティキュレートフィルターケース（以下、フ
ィルターケースと称する）、３は略円筒形状のフィルタ
ーケース２の外箱、４は外箱３と同心円の略円筒形状を
成し、複数の空気孔５，５，５，…が設けられているフ
ィルターケース２の内側に設けられた整流筒体である。
この整流筒体４は、２枚の環状の間仕切り板６，７によ
って所定の空隙を有して外箱３に固定されている。した
がって、外箱３の内周面と整流筒体４の外周面との空隙
は、間仕切り板６，７によって３分割された３つの補助
空気導入室８，９，１０を形成している。

【００１７】フィルターケース２は、一方、その円錐状
の前壁１１が分岐管１２と接合されていて、他方、その
環状の後壁１３が集合管１４と接合されている。この前
壁１１および後壁１３は、上記外箱３および整流筒体４
の両端部と接合されている。分岐管１２は、図示してい
ないディーゼルエンジンから排出された排気ガスＡの流
れを、切り換え弁１５によって切り換え、フィルターケ
ース２またはそれと同様に構成されているフィルターケ
ース１６のどちらかに供給する。この図に示すように、
切り換え弁１５が実線で示す（ア）の位置にある場合、
排気ガスＡはフィルターケース１６に導入されて、フィ
ルターユニット１７を通って浄化された後、集合管１４
を通って（図中Ｂ）、図示していないマフラー等を介し
て排気される。

【００１８】一方、切り換え弁１５が２点鎖線で示す
（イ）の位置にある場合、排気ガスＡは、フィルターケ
ース２へ導入され、フィルターユニット１で浄化された
後、集合管１４を通って送出される。したがって、切り
換え弁１５を交互に切り換えることによって、フィルタ
ーユニット１とフィルターユニット１７の浄化と再生を
交互に行い、常に、フィルターユニット１および１７を
浄化可能な状態に維持しておくことができる。なお、分
岐管１２の分岐前の部分（切り換え弁１５のディーゼル
エンジン側の部分）には圧力センサー１８が取り付けら
れており、また、集合管１４は、フィルターユニット１
および１７の内壁面に嵌合されていてる。

【００１９】１９は空気導管であり、図示していないエ
アーポンプ（空気源）から送出されてきた空気を３本の
空気導入管２０，２１，２２へ分岐する。この空気導入
管２０，２１，２２には、それぞれ各１個の空気流量可
変手段としての制御弁Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃が設けられてい
る。さらに、空気導入管２０，２１，２２の先端口は、
補助空気導入室８，９，１０にそれぞれ対応して外箱３
に設けられている３箇所の開口部と、その先端口を突き
合わされて接合されている。制御弁Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃は、
電子制御装置（ＥＣＵ）２３に電気的に接続されてい
て、各弁の開度α₁，α₂，α₃が電子制御装置２３によ
って連続的に可変制御される。また、電子制御装置２３
は、内部にＡ／Ｄ変換器，タイマー，メモリ等を備え、
フィルターユニット１上に設置されている熱電対Ｔ
Ｃ₁，ＴＣ₂，ＴＣ₃、圧力センサー１８、切り換え弁１
５、他方のフィルターケース１６に関連して設けられて
いる制御弁Ｖ₄，Ｖ₅，Ｖ₆および図示していない熱電
対、空気導管１９，２４へ空気を送出するエアポンプの
電力供給装置、フィルタユニット１，１７へ電力を供給
するヒーター電源等に接続され、それら各装置との間の
入出力制御を行う。

【００２０】なお、フィルターユニット１には、ヒータ
ー用の電極２５，２６と電極２５に接続されている電極
板２７と電極２６に接続されている電極板２８が設けら
れている。そして、フィルターユニット１へは、電極２
５，２６に接続された電源線２９，３０を通して外部の
ヒーター電源から電力が供給されるようになっている。
この電源線２９，３０は、前壁１１の壁面に設けられて
いる貫通孔からフィルターケース２の外部へ引き出され
ている。

【００２１】つぎに、図２および図３を参照して、図１
に示すフィルターユニット１およびフィルターケース２
の詳細構成について説明する。図２は、フィルターユニ
ット１およびフィルターケース２を示す断面図、図３は
図２に示すＡ部の詳細を示す断面図であり、図１に示す
ものに対応する構成には同一の符号を付けている。図３
に示すように、フィルターユニット１は、２種類のセラ
ミック長繊維で形成された不織布３２，３３とそれらを
挟んで形成されているヒーター金網３１と金網３４とか
ら構成され、図２に示すように断面アコーデオン状で、
かつ円筒状に形成されている。なお、フィルターユニッ
ト１の軸（長手）方向の両端部には、ヒーター金網３１
と金網３４の両方に接合されてる遮蔽板が各１枚、設け
られており、図１に示す分岐管１２と集合管１４との間
に、不織布３２，３３を通らない排気流路が形成されな
いようにしている。したがって、図１において切り換え
弁１５が（イ）の位置に制御されている場合には、分岐
管１２から流れてきた排気ガスＡは、図３に示すよう
に、ヒーター金網３１→不織布３２→不織布３３→金網
３４を通って流れ、そして金網３４の内周面に嵌合され
ている集合管１４から浄化された排気ガスＢとして放流
される。その際、排気ガスＡに含まれるディーゼルパテ
ィキュレートは、不織布３２，３３に捕集され、堆積す
る。

【００２２】以上のように構成されているディーゼルパ
ティキュレートフィルターの再生装置の動作を、図１お
よび図４に示すフローチャートを参照して説明する。い
ま、フィルタユニット１の目詰まり状態が検知し、それ
まで図１に示す（イ）の位置で動作していた切り換え弁
１５を（ア）の位置に切り換えたとすると、電子制御装
置２３はフィルタユニット１の再生処理を開始する（図
４に示すステップＳ１）。ただし、ステップＳ１の段階
では、すべての制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃の弁は閉じられた状態に
なっている。なお、フィルタユニット１の目詰まり状態
の検出は、本実施例においては例えば、圧力センサー１
８で分岐管１２内の圧力を検出して、検出された圧力が
所定値（例えば200mmHg程度）より大きくなったかどう
かを判断することによって検知することができる。

【００２３】また、図４に示すフローチャートの各処理
では、各熱電対が検出した温度および各制御弁（図１で
は熱電対ＴＣ₁〜ＴＣ₃の温度および制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃）を
温度Ｔ_i（ｉ＝１〜ｋ）および制御弁Ｖ_i（ｉ＝１〜ｋ）
というように一般化して示している。したがって、以下
の説明では、図１に示す実施例に対応するようにｋ＝３
として各部の動作の説明を行う。なお、以下では詳述し
ないが、他方のフィルタユニット１７の浄化を行う場合
には制御弁Ｖ₄〜Ｖ₆の添え字を１〜３と読み替えて同様
の処理が実施される。

【００２４】ステップＳ２では、電子制御装置２３が、
フィルタユニット１の金網フィルタ３１に電力を供給す
る電源を投入する。そして、ステップＳ３へ進む。ステ
ップＳ３では、各熱電対ＴＣ₁，ＴＣ₂，ＴＣ₃の温度
Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃を検出して記憶する。そして、ステップ
Ｓ４へ進む。ステップＳ４では、すべての熱電対Ｔ₁，
Ｔ₂，Ｔ₃の温度が、パティキュレートが燃焼を開始する
所定の温度（例えば６００℃）に達したかどうかを判断
し、その温度に達していない場合にはステップＳ３へ戻
り、他方、所定の温度に達していた場合にはステップＳ
５へ進む。通常の動作においては、ステップＳ２で電源
を投入してから所定時間が経過すると、すべての熱電対
ＴＣ₁〜ＴＣ₃の温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃が６００℃に達する
ので、その時点で、ステップＳ３〜Ｓ４のループから抜
けて、ステップＳ５へ進む。

【００２５】ステップＳ５へ進むと、電子制御装置２３
内部のタイマーの計時時間ｔが“０”にリセットされ、
計時が開始される。そして、ステップＳ６へ進み、ステ
ップＳ６では、すべての制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃の弁が開かれる
（例えば全開状態に開かれる）。制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃の弁が
開かれると、空気源から供給された再生補助用の空気
が、空気導管１９を通り、各空気導入管２０，２１，２
２へ分岐され、各制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃を介して補助空気導入
室８，９，１０へ供給される。そして、例えば、空気導
入管２０から補助空気導入室８へ供給された再生補助用
の空気は、補助空気導入室８内を流れてフィルターケー
ス２の全周にわたって広がって行き（図２参照）、複数
の空気孔５，５，５，…を通してフィルターユニット１
の外周全体から内周方向へ向かって導入され行く。そし
て、導入された空気中の酸素と反応してフィルタユニッ
ト１に堆積したディーゼルパティキュレートが燃焼を開
始する。他の補助空気導入室９，１０へ供給された再生
補助用の空気もこれと同様にして、それぞれの補助空気
導入室９，１０に設けられている複数の空気孔５，５，
５，…を通してフィルターユニット１の外周全体から内
周方向へ向かって導入される。

【００２６】つぎに、ステップＳ７へ進むと、タイマー
の計時時間ｔが２０分未満であるかどうかが判断され
る。この場合は２０分未満なので、判断結果が“YES”
となりステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、各熱電
対の温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃が読み込まれる。ただし、ステ
ップＳ８による処理は、ステップＳ６の処理が実行され
てから所定時間経過するまでは実行されず、それまでは
ステップＳ８の処理が待機状態となり、その後に実行さ
れるようになっている。この待機時間は、ステップＳ６
において制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃の弁を開いた直後に多量の再生
補助用の空気が導入されてフィルタユニット１の温度が
一時的に低下し、その後、再び元の温度に復帰するのに
必要な時間を確保するためのものである。したがって、
この場合は、ステップＳ８において、所定の待機時間が
経過するまで待機状態となり、所定の待機時間が経過し
た後、各熱電対の温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃が読み込まれ、記
憶される。そして、ステップＳ９へ進む。

【００２７】ステップＳ９では、ステップＳ８で読み込
んだ各熱電対の温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃が６００℃を越えて
いるかどうかが判断される。そして、すべての温度
Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃が６００℃を越えていた場合、判断結果
が“YES”となりステップＳ１０へ進み、一方、温度
Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃のいずれかが６００℃以下であった場
合、判断結果が“NO”となりステップＳ２０へ進む。通
常の動作においては、上述したように、ステップＳ６に
おいて燃焼が開始され、さらにステップＳ８において所
定時間の待機が行われた場合には、各熱電対の温度
Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃が燃焼開始時の温度、６００℃からさら
に上昇している状態にあるので、ステップＳ９の判断は
“YES”となる。ここでは、すべての温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃
が６００℃を越えていて、ステップＳ９の判断が“YE
S”となり、ステップＳ１０へ進んだものとする。

【００２８】ステップＳ１０では、変数ｉ（メモリの所
定の記憶番地）に“１”が格納され、ステップＳ１１へ
進む。ステップＳ１１では、各熱電対ＴＣ_iが検出した
温度Ｔ_iの時間変化の傾きつまり温度上昇の勾配ｄＴ_i／
ｄｔが正であるかどうかが判断される。そして、温度上
昇の勾配が正である場合には判断結果が“YES”となっ
てステップＳ１２へ進み、他方、温度上昇の勾配が零又
は負の場合には判断結果が“NO”となりステップＳ１３
へ進む。この場合、変数ｉの値が“１”であるので、熱
電対ＴＣ₁が検出した温度Ｔ₁の温度変化の勾配ｄＴ₁／
ｄｔが正であるかどうかが判断される。この場合には、
ディーゼルパティキュレートが燃焼中であって、温度勾
配が正であると仮定すると、判断結果が“YES”とな
り、ステップＳ１２へ進む。

【００２９】ステップＳ１２では、変数ｉによって決ま
る所定の制御弁Ｖ_iの開度α_iが、熱電対ＶＣ_iの温度変
化に応じて所定の任意の制御方法によって設定され、制
御される。この実施例においては、開度α_iは、温度上
昇の変化の大きさ、すなわち、今回（ｎ回）の温度変化
の勾配ｄＴ_{i n}／ｄｔと前回（ｎ−１回）の温度変化の
勾配ｄＴ_{i n-1}／ｄｔの値との差に応じて、所定の関数
ｆあるいはマップに格納されている値によって決定され
るものとする。すなわち、温度変化の勾配の時間変化が
大きいときには、開度α_iを絞り、逆に時間変化が小さ
いときには開度α_iを開くように、制御弁Ｖ_iの開度α_i
が制御される。これによって結果として、過度なフィル
タユニット１の温度上昇が発生しないようにした上で、
最適なディーゼルパティキュレートが燃焼すなわち再生
処理が行われる。ここでは、変数ｉの値が“１”なの
で、制御弁Ｖ₁の開度α₁がｄＴ_{1 n}／ｄｔとｄＴ_{1 n-1}／
ｄｔとの差に応じて所定の関数ｆに基づいて決定され
る。ただし、この場合（すねわちステップＳ１２の処理
が初めて実行される場合）には、前回の温度変化の勾配
ｄＴ_{1 n-1}／ｄｔの値として、例えば仮に所定の定数あ
るいは今回の温度変化の勾配ｄＴ_{1 n}／ｄｔが代用され
る。そして、決定した開度α₁に応じて制御弁Ｖ₁の制御
が行われた後、ステップＳ１４へ進む。

【００３０】ステップＳ１４では、変数ｉの値に“１”
が加算される。そして、ステップＳ１５へ進む。ステッ
プＳ１５では変数ｉの値と定数ｋの値が比較され、ｉ＞
ｋの場合には判断結果が“YES”となってステップＳ１
６へ進み、ｉ≦ｋの場合には判断結果が“NO”となりス
テップＳ１１へ戻る。この場合、変数ｉの値はステップ
Ｓ１４での処理の結果“２”となっているので、判断結
果が“NO”となりステップＳ１１へ戻る。

【００３１】ステップＳ１１では、熱電対ＴＣ₂が検出
した温度Ｔ₂の温度変化の勾配ｄＴ₂／ｄｔが正であるか
どうかが判断される。上述と同様にここでの判断結果が
“YE”であると仮定すると、ステップＳ１２へ進む。ス
テップＳ１２では、ｉ＝１の場合と同様にして、制御弁
Ｖ₂の開度α₂が制御される。そして、ステップＳ１４へ
進む。ステップＳ１４では変数ｉの値が“３”となり、
ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、判断結果
が“NO”となるので、再びステップＳ１１へ戻る。そし
て、上述した場合と同様にして、熱電対ＴＣ₃が検出し
た温度Ｔ₃の温度変化に応じて、ステップＳ１１および
ステップＳ１２の処理がなされて、制御弁Ｖ₃の開度α₃
が制御される。そして、ステップＳ１４へ進む。

【００３２】ステップＳ１４では変数ｉの値が“４”と
なり、つぎにステップＳ１５へ進むと、ｉ＞ｋ（“４”
＞“３”）となるので、ステップＳ１５の判断結果が
“YES”となり、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１
６では、すべての制御弁Ｖ_i（この場合、制御弁Ｖ₁〜Ｖ
₃）が閉じられている状態（すなわちα₁〜α₃が零の状
態）であるかどうかが判断される。そして、すべての制
御弁Ｖ_iが閉じられていた場合には、判断結果が“YES”
となりステップＳ１７へ進み、いずれかの制御弁Ｖ_iの
開度α_iが零より大きい場合には判断結果が“NO”とな
りステップＳ７へ戻る。この場合、すべての制御弁Ｖ₁
〜Ｖ₃の開度α₁〜α₃は閉じられた状態ではないので判
断結果が“NO”となり、ステップＳ７へ戻る。

【００３３】以降、ステップＳ７〜ステップＳ１６のル
ープがタイマーｔの計時時間が２０分を越えるまで繰り
返し実行される。すなわち、ディーゼルパティキュレー
トの燃焼が正常に実行されている場合つまりステップＳ
９の判断が常に“YES”の状態である場合には、ステッ
プＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０
〜ステップＳ１５のループ→ステップＳ１６→ステップ
Ｓ７→……の処理が繰り返し実行される。この繰り返し
処理においては、ディーゼルパティキュレートの燃焼が
進み、数分〜十数分が経過して燃焼が完了したところ
で、フィルタユニット１の温度が低下し始める。この場
合に上記の繰り返し処理において、ステップＳ１１の判
断結果が“NO”となり、ステップＳ１３の処理が実行さ
れる。

【００３４】ステップＳ１３では、ステップＳ１１の判
断において温度変化の勾配ｄＴ_i／ｄｔが零または負で
あると判断された該当する制御弁Ｖ_iの弁が閉じられ
る。たとえば、熱電対ＴＣ₁の再生が終了し、温度変化
の勾配ｄＴ₁／ｄｔが負であったとすると、制御弁Ｖ₁の
開度α₁が零に制御される。そして、ステップＳ１４へ
進む。以降、ステップＳ１５→ステップＳ１６→ステッ
プＳ７→……の処理が継続して行われる。ただし、これ
以降の処理においては、制御弁Ｖ₁の開度α₁が常に閉じ
られた状態に保持され、他の制御弁Ｖ₂およびＶ₃の開度
α₂およびα₃の制御のみがそれぞれの対応する熱電対Ｔ
Ｃ₂およびＴＣ₃の検出温度Ｔ₂およびＴ₃に応じて、上述
したように、各々独立に制御される。そして、さらに時
間が経過して検出温度Ｔ₂およびＴ₃の温度変化の勾配が
それぞれ独立して零または負の値になった場合に、ステ
ップＳ１３の処理が実行されて、該当する制御弁Ｖ₂ま
たはＶ₃の開度α₂またはα₃が零に制御される。

【００３５】すべての制御弁Ｖｉの弁が閉じられると、
上記のループ処理において、ステップＳ１６の判断結果
が“NO”となるので、この場合にはステップＳ１７へ進
み、フィルタユニット１へ供給されている電力が遮断さ
れる。そしてステップＳ１８へ進み、再生処理が終了す
る。

【００３６】一方、ステップＳ７の判断において、タイ
マーｔの計時時間が２０分以上であると判断された場合
には、判断結果が“NO”となり、ステップＳ１９へ進
む。ステップＳ１９では、すべての制御弁Ｖｉ（この場
合には制御弁Ｖ₁〜Ｖ₃）の弁が閉じられる。そして、ス
テップＳ１７へ進み、上記と同様にフィルタユニット１
の金網フィルタ３１に電力を供給していた電源が遮断さ
れて、ステップＳ１８へ進み、処理が終了する。このス
テップＳ２０での判断によって、金網フィルタ３１への
電力源であるバッテリー（図示せず）からの過度な放電
等の不具合を防止することができる。

【００３７】つぎに、上記の処理において、ステップＳ
９の判断結果が“NO”となる場合について説明する。い
ずれかの熱電対ＴＣ_iの温度Ｔ_iが６００℃以下となった
場合には、ステップＳ９の判断結果が“NO”となりステ
ップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、フィルタユニ
ット１等における燃焼状態が正常であるかどうかの確認
処理が行われる。ここでの確認処理は、例えば、(1)ま
ず、すべての制御弁Ｖ_iの弁を閉じて、(2)繰り返し熱電
対ＴＣ_iの温度Ｔ_iを読み込み、(3)すべての熱電対ＴＣ_i
の温度Ｔ_iが例えば６５０℃を越えたところで、(4)再
び、すべての制御弁Ｖ_iの弁を開く。(5)そして、あらか
じめ定められている所定の時間が経過した後に再び各熱
電対ＴＣ_iの温度Ｔ_iを読み込み、(6)ここで元の温度６
５０℃を越えているかどうかを確認する。(7)ここでの
確認の結果、すべての熱電対ＴＣ_iの温度Ｔ_iが６５０℃
を越えていた場合には、ディーゼルパティキュレートの
燃焼が正常に開始されたと判断して、動作正常との判断
結果を記憶する。

【００３８】一方、(8)いずれかの熱電対ＴＣ_iの温度Ｔ
_iが６５０℃を越えていなかった場合には、(9)再び、す
べての制御弁Ｖ_iの弁を閉じて、(10)今回は、すべての
熱電対ＴＣ_iの温度Ｔ_iが７００℃を越えるまで、各熱電
対ＴＣ_iの温度Ｔ_iを繰り返し読み込む。(11)そして、す
べての熱電対ＴＣ_iの温度Ｔ_iが７００℃を越えたところ
で、再度、すべての制御弁Ｖ_iの弁を開く。(12）そし
て、所定時間が経過した後に、各熱電対ＴＣ_iの温度Ｔ_i
を読み込み、(13)ここですべての温度Ｔ_iが７００℃を
越えていた場合には、動作正常との判断結果を記憶し、
(14)７００℃以下であった場合には、再び、上述と同様
に今度は判断温度を７５０℃に上げて確認処理を行う。
(15)そして、７５０℃の判断温度で動作正常との判断さ
れた場合にはその結果を記憶し、(16)動作正常と判断さ
れない場合には、さらに５０℃設定温度を上げて８００
℃の判断温度で上記と同様の確認処理を行う。(17)８０
０℃の判断温度で動作正常との判断された場合にはその
結果を記憶し、(18)動作正常と判断されない場合には動
作が非正常であると判断してその判断結果を記憶する。

【００３９】上記の確認処理において正常または非正常
が記憶された場合には、その時点でステップＳ２０の処
理は途中でまたは最後まで完了して終了し、ステップＳ
２１へ進む。ステップＳ２１では、ステップＳ２０にお
ける判断結果に応じて、動作が正常であったかどうかが
判断され、動作が正常であった場合には判断結果が“YE
S”となりステップＳ１０へ進み、他方、動作が正常で
なかった場合には判断結果が“NO”となりステップＳ１
９へ進む。そして、ステップＳ１０へ進んだ場合には、
上述したように各制御弁Ｖ_iの弁の制御が行われ、ステ
ップＳ１９へ進んだ場合には、すべての制御弁Ｖ_iが閉
じられ、ステップＳ１７を経て、ステップＳ１８へ進
み、処理が終了する。

【００４０】このステップＳ２０における処理は、例え
ばディーゼルパティキュレートが湿気を多く含んでい
て、６００℃では燃焼が開始しない（着火しない）よう
な場合、徐々に温度を上げて行きながら、着火を試みる
ことによって装置の動作の正常／非正常を判断するもの
である。

【００４１】つぎに、図５〜図７を参照して、本発明に
よる実施例を実験的に検討した結果について説明する。
図５（ａ）は、図１〜図４に示す本発明による実施例を
用いてディーゼルパティキュレートフィルターの再生を
行った際の実験結果を示すグラフであり、横軸にフィル
ターユニット１に電力を供給した時点を０とする時間を
示し、縦軸に各熱電対ＴＣ₁〜ＴＣ₃の温度Ｔ₁〜Ｔ₃の検
出結果を示している。この場合、各熱電対ＴＣ₁〜ＴＣ₃
の温度Ｔ₁〜Ｔ₃が６００℃に達し（経過約８分）、各制
御弁Ｖ₁〜Ｖ₃のそれぞれの弁が開かれた後、熱電対ＴＣ
₁の温度Ｔ₁がもっとも急に変化した。そして、約９５０
℃に達したところで温度変化の勾配ｄＴ₁／ｄｔが零に
なり、そこで制御弁Ｖ₁の弁が閉じられた。一方、熱電
対ＴＣ₂およびＴＣ₃の温度Ｔ₂およびＴ₃は、制御弁Ｖ₁
の弁が閉じられた後も上昇を続けて、１３〜１４分経過
したところで熱電対ＴＣ₂、熱電対ＴＣ₃の順に温度変化
の勾配が零になり、それぞれの制御弁Ｖ₂，Ｖ₃の弁が閉
じられた。そして、約１５分経過したところでディーゼ
ルパティキュレートフィルターの再生がほぼ終了したこ
とが確認された。

【００４２】他方、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、比
較のために従来の補助用空気導入方法を適用したサンプ
ルを用いて、図５（ａ）と同等の条件でディーゼルパテ
ィキュレートフィルターの再生を行った際の実験結果を
示すグラフである。各比較サンプルの構成を図６および
図７に示す。図６は、図５（ｂ）に示す実験結果を採取
した際に用いたサンプルの構成を示す図である。この図
に示すサンプルは、図１に示す再生装置と比べて、フィ
ルターケース１００が整流筒体を有していないこと、分
岐管１０１の切り換え弁１５のフィルターユニット１側
に空気導入管１０２が設けられていること、が異なって
いる。なお、図６に示すフィルターユニット１には、図
１に示す熱電対ＴＣ₁〜ＴＣ₃に対応する熱電対ＴＣ_1b〜
ＴＣ_3bが測定用に取り付けられている。また、各熱電対
ＴＣ_1b、ＴＣ_2bおよびＴＣ_3bが検出した温度Ｔ_1b、Ｔ_2b
およびＴ_3bは温度記録計１０３によって記録されるよう
になっている。

【００４３】一方、図５（ｃ）に示す実験結果を採取し
た際に用いたサンプルの構成は、図７に示すように、分
岐管１０１に設けた空気導入管１０２に加え、集合管１
０４にも空気導入管１０５を設け、フィルターユニット
１の長手方向の前後から再生補助用の空気を導入するよ
うにしたものである。また、フィルターユニット１の
前、中、後部に熱電対ＴＣ_1c、ＴＣ_2cおよびＴＣ_3cを上
述と同様に設置し、各部の温度Ｔ_1c、Ｔ_2cおよびＴ_3cを
測定した。なお、図６および図７に示す各空気導入管１
０１，１０２から導入する空気（酸素）量は、それぞれ
のサンプルで再生所要時間が最短となるように調整した
上で、図５（ｂ），（ｃ）に示す実験結果の測定を行っ
た。

【００４４】図５（ｂ）に示すように、図６に示すサン
プルを用いた場合、空気導入管１０２を設置した側の前
部の温度Ｔ_1bは図５（ａ）に示す本発明の再生装置より
早く上昇して、燃焼が終了するのに要する時間も８〜９
分と短い。しかし、空気導入管１０２から最も遠い後部
（温度Ｔ_3b）部分の再生には時間がかかり、結局、すべ
ての部分の再生が終了するのに要した時間は２０分を越
えていた。一方、図５（ｃ）をみると、図７に示すサン
プルでは、後部の温度Ｔ_3cは比較的早く上昇するもの
の、空気導入管１０２および１０４から最も離れた位置
である中央部の温度Ｔ_2cの温度変化は他の温度Ｔ_1c，Ｔ
_3cに比べてゆるやかであり、すべての部分の再生が終了
するのに要した時間はこの場合、２０分を少し下回る程
度であった。

【００４５】このように、実験によって比較した結果、
本発明による実施例においては、３つの補助空気導入室
８，９，１０に対応したフィルターユニット１の前、
中、後部において、燃焼が比較的均一に行われ、さらに
すべての部分の再生に必要な時間が他の２例に比べて最
も短いことが確認された。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、従来と比較して、捕集したパティキュレートの
燃え残りを少なく、かつ再生時間を短く、そして消費電
力を小さくすることができるという効果を奏する。

【００４７】また、請求項２記載の発明は、フィルター
の軸方向の位置の差によるフィルターの再生特性の違い
をなくして、フィルターの再生が全体で均一に、効率よ
く行われるという効果を奏する。

【００４８】また、請求項３記載の発明は、複数の空気
流量可変手段を制御することによって、さらに、効率良
くディーゼルパティキュレートフィルターの再生を行う
ことができるという効果を奏する。

【００４９】また、請求項４記載の発明は、フィルター
の温度を検出する温度検出手段が複数の空気導入室に対
応して複数設けられ、複数の空気流量可変手段が対応す
る複数の温度検出手段で検出された温度勾配の変化分に
よって各々制御されるので、空気流量を各部の温度にあ
わせて適切に制御することができる。

【００５０】また、請求項５記載の発明は、フィルター
にその外周全体から再生空気が均一に供給されるため、
フィルターの再生空気導入口からの外周上の位置の差に
よるフィルターの再生特性の差をなくして、フィルター
の再生が均一に、効率よく行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるディーゼルパティキ
ュレートフィルターの再生装置の構成を示すブロック図
である。

【図２】図１に示すフィルターユニット１およびフィル
ターケース２を示す断面図である。

【図３】図２に示すフィルターケース２のＡ部詳細を示
す断面図である。

【図４】図１に示す電子制御装置２３における処理の流
れを示すフローチャートである。

【図５】図１に示す本発明の一実施例（図５（ａ））お
よび比較のために行った従来技術（図５（ｂ），
（ｃ））によるディーゼルパティキュレートフィルター
の再生装置を用いた実験結果を示すグラフである。

【図６】図５（ｂ）に示す実験結果を測定した再生装置
の構成を表す図である。

【図７】図５（ｃ）に示す実験結果を測定した再生装置
の構成を表す図である。

【符号の説明】

１フィルターユニット２フィルターケース３外箱４整流筒体５，５，５，…，５空気孔６，７間仕切り板８，９，１０補助空気導入室２０，２１，２２空気導入管２３電子制御装置３１ヒーター金網３２，３３不織布３４金網Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄，Ｖ₅，Ｖ₆ 制御弁ＴＣ₁，ＴＣ₂，ＴＣ₃ 熱電対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気源に夫々空気導入管を介して連結す
る複数の再生空気導入口が軸方向に所定の間隔を有して
形成されている外箱と、前記外箱内に設置されているフィルターと、前記フィルターの加熱手段とを具備し、再生空気を、前記複数の再生空気導入口を通して加熱さ
れた前記フィルターの外周全体から供給することを特徴
とするディーゼルパティキュレートフィルターの再生装
置。
【請求項２】前記外箱内に、前記複数の再生空気導入
口に対応して間仕切り板により分割された複数の空気導
入室を形成したことを特徴とする請求項１記載のディー
ゼルパティキュレートフィルターの再生装置。
【請求項３】前記空気導入管の夫々に空気流量可変手
段を設け、その空気流量可変手段を制御することによっ
て、再生空気の流量を制御することを特徴とする請求項
２記載のディーゼルパティキュレートフィルターの再生
装置。
【請求項４】前記フィルターの温度を検出する温度検
出手段が、前記複数の空気導入室に対応して複数設けら
れ、前記複数の空気流量可変手段が、対応する前記複数の温
度検出手段で検出された温度勾配の変化分によって、各
々制御されることを特徴とする請求項３記載のディーゼ
ルパティキュレートフィルターの再生装置。
【請求項５】前記外箱の内側に、複数の空気孔を形成
した整流筒体を設けたことを特徴とする請求項１〜４の
いずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィ
ルターの再生装置。