JPS6335154Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は自動車用デイーゼルエンジンの排気浄
化装置に係り、特に排気中の微粒子成分をフイル
タ部材で捕集してフイルタ部材に捕集された微粒
子成分を燃焼除去するようにした装置の改良に関
する。

（従来技術） 一般にデイーゼルエンジンの排気中には燃焼過
程での高温によつて燃料の一部が分解し炭素の一
部が遊離して発生した微粒子成分が混入してお
り、この微粒子成分が排気中の黒煙となつて排出
される。このため、デイーゼルエンジンの排気浄
化対策の一環としてセラミツクス等でハニカム状
に形成された通気性を有するフイルタ部材をエン
ジンの排気通路に配設し、排気が前記フイルタ部
材を通過する間に排気中に混入している微粒子成
分をフイルタ部材で捕集するようにした排気浄化
装置が既に開発されている。

このようなフイルタ部材を備えた排気浄化装置
ではエンジンが長期間に亘つて運転されると、フ
イルタ部材に微粒子成分の堆積による目詰まりが
生じ、エンジンの背圧が上昇して出力低下等を招
くという問題がある。

そこで、特開昭55−131518号公報に開示されて
いるように、フイルタ部材にニクロム線等からな
る電気発熱体を取付け、定期的に、または目詰り
が生じた時点で前記電気発熱体に通電することに
よりフイルタ部材に堆積した微粒子成分を燃焼さ
せてフイルタ部材の目詰りを解消するようにした
ものが提案されている。

ところが、この先行例では前記電気発熱体によ
る微粒子成分の燃焼を短時間で行なうために高電
圧24Vを印加させて発熱量を増大させることが好
ましいが、自動車には種々の電装品が使用されて
おり、これらの電装品を全て24V仕様にすること
は徒らに電装品のコストを上昇させるという問題
があつた。そこで、前記電気発熱体には例えば
24Vの電源電圧で通電し、他の電装品には通常の
12Vの電源電圧で通電することが好ましい。

（考案の目的） 本考案の目的は、フイルタ部材に堆積した微粒
子成分を燃焼除去する電気発熱体に高電圧を印加
して急速加熱を行ない得るとともに他の電装品に
は通常の電圧を印加することができるデイーゼル
エンジンの排気浄化装置を提供することにある。

（考案の構成） 本考案によるデイーゼルエンジンの排気浄化装
置は次の構成となつている。すなわち、エンジン
の排気通路に配設されたフイルター部材に捕集さ
れた微粒子成分を電気発熱体で燃焼除去するよう
にしたデイーゼルエンジンの排気浄化装置におい
て、複数の電源を直列および並列に選択的に接続
可能に設け、作動制御装置を設けて前記電気発熱
体への通電信号を出力するようにし、この作動制
御装置の作動制御信号に応じて前記複数の電源を
通電制御装置で直列接続してこの直列接続した電
源電圧を前記電気発熱体に印加させるようにした
ものである。

（実施例） 〈第１実施例〉 第１図ないし第３図を参照して本考案の第１実
施例を説明する。第１図のデイーゼルエンジンの
排気通路１にはフイルタ収容部２が形成されてお
り、このフイルタ収容部２は排気通路１の排気マ
ニホールド（図示せず）近傍の排気温度が高温で
ある部位に所定の内容積を有して設けられてい
る。このようなフイルタ収容部２内には排気中の
炭素からなる微粒子成分を捕集するフイルタ部材
３が収容されており、このフイルタ部材３はコー
ジライトと呼称される通気性に富む多孔質のセラ
ミツクスで製せられ、軸方向に貫通した多数の小
孔３ａ，３ｂを有するハニカム状に形成されてい
る。そして、フイルタ部材３の小孔３ａは上流側
開放端がブラインドプラグ４…で閉塞されてお
り、残りの小孔３ｂは下流側開放端がブラインド
プラグ４…で閉塞されていて、排気通路１の上流
側から流通する排気は下流側開放端が閉塞され上
流側が開口している小孔３ｂに流入し隔壁３ｃで
微粒子成分が捕集された後に上流側開放端が閉塞
され下流側が開口している小孔３ａを通つて排気
通路１の下流側に排出されるようになつている。
また、フイルタ部材３の上流側端部には電気発熱
体であるヒータ５が前記ブラインドプラグ４を貫
通して小孔３ａ内に挿入されている。このヒータ
５は例えばニクロム線で製せられており、通電さ
れてフイルタ部材３に堆積した微粒子成分を加熱
燃焼させて除去するものである。

前記排気通路１にはフイルタ部材３をバイパス
してフイルタ部材３の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路６が接続されている。このバイパ
ス通路６の途中にはバイパス制御弁７が介挿され
ており、このバイパス制御弁７でバイパス通路６
を開閉制御するようになつている。そしてバイパ
ス制御弁７には導圧管８の一端が接続されてお
り、導圧管８の他端はバキユームポンプ９に接続
されている。また導圧管８の途中には三方弁１０
が介挿されており、この三方弁１０の切換操作で
前記バイパス制御弁７に作用する負圧を調整して
バイパス制御弁７を開閉動作させるようになつて
いる。そして、排気通路１のフイルタ部材３上流
側には２次エア通路１１の一端が接続されてお
り、２次エア通路１１の他端にはエアポンプ１２
が接続されて２次エア通路１１の途中には開閉弁
１３が介挿されている。

前記フイルタ収容部２のフイルタ部材３下流側
には温度センサＡ１４がフイルタ収容部２内に挿
入されており、またフイルタ部材３上流側には温
度センサＢ１５がフイルタ収容部２内に挿入され
ている。前記温度センサＡ１４はフイルタ部材３
下流側の排気温度を測定して隔壁３ｃに堆積した
微粒子成分がヒータ５によつて燃焼されているか
否かを検出するものである。また前記温度センサ
Ｂ１５はフイルタ部材３上流側の排気温度を測定
してヒータ５で加熱されるフイルタ部材３の温度
を検出するものである。

そして、図中１６ａ，１６ｂは電源である車載
のバツテリであつて各12Vの電圧を有している。
このバツテリ１６ａの負極側は自動車の車体にア
ースされており、正極側はキースイツチ１７を介
して自動車に装備されている各種の電装品１８に
結線されている。またバツテリ１６ｂの正極側は
リレーＡ１９のOFF端子を介してバツテリ１６
ａの正極側に結線されており、一方バツテリ１６
ｂの負極側はリレーＢ２０のOFF端子を介して
バツテリ１６ａの負極側に結線されている。前記
リレーＡ１９のON端子はリレーＣ２１を介して
ヒータ５に結線されており、リレーＢ２０のON
端子はバツテリ１６ａの正極側に結線されてい
る。

これらリレーＡ１９、リレーＢ２０、リレーＣ
２１は励磁されてON，OFF動作するものであ
り、リレーＣ２１は作動制御装置２２で励磁され
るように結線されており、リレーＡ１９、リレー
Ｂ２０は通電制御装置２３で励磁されるように結
線されている。

前記作動制御装置２２には目詰まりセンサ２４
からフイルタ部材３の目詰まり検出信号が入力さ
れるようになつており、目詰まりセンサ２４は例
えば燃料消費量を積算して燃料消費量が設定値に
達した時に目詰まり検出信号を出力するものであ
る。そして、作動制御装置２２には前記温度セン
サＡ１４、温度センサＢ１５の検出信号が入力さ
れており、作動制御装置２２はこれら３つの入力
信号に基づいてフイルタ部材３が目詰まり状態時
にはリレーＣ２１へ通電信号すなわち励磁電流を
出力し通電制御装置２３に作動制御信号を出力す
るとともに、前記三方弁１０を切換動作させてバ
イパス制御弁７を開弁動作させ、ヒータ５の温度
が微粒子成分（炭素）の自己燃焼温度T₁（約600
℃）に達した時にはエアポンプ１２の駆動信号を
出力して前記２次エア通路１１から２次エアを供
給させ微粒子成分の燃焼で消費される酸素を供給
し、前記温度センサＡ１４の検出信号が所定レベ
ル以上となり、かつ所定時間継続して微粒子成分
の燃焼が完了し目詰まり状態が解消した時には前
記リレーＣ２１の励磁電流を遮断するようになつ
ている。

前記通電制御装置２３には作動制御装置２２か
らの作動制御信号および温度センサＢ１５からの
検出信号が入力されており、通電制御装置２３は
両入力信号に基づいてフイルタ部材３が目詰まり
状態でフイルタ部材３の温度が耐熱限度T₀（約
900℃）以下の時には前記リレーＡ１９、リレー
Ｂ２０を励磁してON動作させ、時間が経過して
フイルタ部材３の温度が耐熱限度T₀に達した時
にはリレーＢ２０をOFF動作させるようになつ
ている。

このように構成された第１実施例装置の動作を
第２図および第３図を参照して説明する。まず第
２図のステツプ２５で装置全体をイニシヤライズ
した後ステツプ２６で作動制御装置２２に目詰ま
りセンサ２４の検出信号を入力させる。次にステ
ツプ２７で目詰まり状態か否かを判別して、目詰
まり状態ではない場合には前記ステツプ２６に循
環し、目詰まり状態の場合にはステツプ２８およ
びステツプ３２に進行する。このステツプ２８で
は作動制御装置２２および通電制御装置２３によ
りリレーＡ１９、リレーＢ２０、リレーＣ２１を
ON動作させるとともに、三方弁１０を操作して
バイパス制御弁７を開動作させる。したがつて前
記バツテリ１６ａ，１６ｂは並列接続から直列接
続に切換わりヒータ５には24Vの電源電圧が印加
されて急速に加熱され、一方リレーＡ１９はON
動作するので12V仕様の電装品１８にはバツテリ
１６ａのみから12Vの電源電圧が印加されてい
る。またバイパス通路６を通つて所定量の排気が
フイルタ部材３を通らずにバイパスして排気ガス
によりヒータ５の昇温が遅れることが防止されて
いる。このようなステツプ２８はステツプ２９に
進行し通電制御装置２３に温度センサＢ１５の検
出信号が入力されステツプ３０に進行する。この
ステツプ３０で通電制御装置２３はフイルタ部材
３の検出温度Ｔが耐熱限度T₀以上であるか否か
の判別を行ない、 Ｔ≧T₀ …… が成立する時にはステツプ３１に進行し、式が
成立しない時には前記ステツプ２９へ循環する。
そして、ステツプ３１で通電制御装置２３はリレ
ーＢ２０のみをOFF動作させ、ヒータ５にバツ
テリ１６ｂのみから12Vの電源電圧を印加させ
る。したがつて、第３図に示すように、フイルタ
部材３の温度Ｔは通電初期には24Vの電源電圧が
印加されるので急速に上昇し耐熱限度T₀に達す
ると時間で電源電圧が12Vに切換わるのでフイル
タ部材３の温度Ｔは緩やかに下降することにな
る。

前記ステツプ３２で作動制御装置２２に温度セ
ンサＢ１５の検出信号が入力されステツプ３３に
進行する。このステツプ３３ではフイルタ部材３
の温度Ｔが微粒子成分の自己燃焼温度T₁に達し
ている否かを判別し、 Ｔ≧T₁ …… が成立する時にはステツプ３４に進行し式が成
立しない時にはステツプ３２へ循環する。そし
て、ステツプ３４で作動制御装置２２はエアポン
プ１２の駆動信号を送出しエアポンプ１２を駆動
させて２次エア通路１１から２次エアを排気中に
供給し微粒子成分の燃焼で消費される酸素を補給
する。このようなステツプ３４および前記ステツ
プ３１はステツプ３５に進行し、ステツプ３５で
作動制御装置２２に温度センサＡ１４の検出信号
が入力され次のステツプ３６に進行する。このス
テツプ３６で作動制御装置２２はフイルタ部材３
の目詰まりが解消されているか否かを判別し、フ
イルタ部材３下流側の排気温度が所定温度以上と
なり、かつ所定時間継続した時に微粒子成分の燃
焼除去が完了したと判断してステツプ３７へ進行
し、目詰まりが解消していない時にはステツプ３
５に循環する。そして、ステツプ３７で作動制御
装置２２はリレーＣ２１をOFF動作させてヒー
タ５への通電を遮断し、前記三方弁１０を切換え
てバイパス通路６を閉塞し、エアポンプ１２を停
止させて２次エアの供給を停止する。また、作動
制御装置２２は通電制御装置２３の作動制御信号
を遮断し、通電制御装置２３はリレーＡ９を
OFF動作させて通常のバツテリ１６ａ，１６ｂ
を並列に接続した状態で電装品１８に12Vの電源
電圧を印加することになる。

以上の第１実施例装置では次の効果を奏するこ
とができる。まず、フイルタ部材３が目詰まり状
態となり、ヒータ５でフイルタ部材３を加熱する
通電初期にはヒータ５には24Vの電源電圧が印加
され、一方電装品１８には12Vの電源電圧が印加
される。したがつて、ヒータ５はフイルタ部材３
を急速加熱して堆積した微粒子成分を短時間で燃
焼除去できるとともに、電装品１８は安価な12V
仕様を使用してコストを低減させることができ
る。

次に、通電制御装置２３によつてフイルタ部材
３が耐熱限度T₀まで加熱されるとリレーＢ２０
をOFF動作させて電源電圧を12Vに切換えるので
フイルタ部材３がT₀以上に加熱されることはな
く、フイルタ部材３の耐用期間を延長させること
ができる。

そして、フイルタ部材３の温度が微粒子成分の
自己燃焼温度T₁まで達すると、２次エア通路１
１から２次エアが供給されるので微粒子成分の燃
焼で消費される酸素を補給することができ、微粒
子成分の燃焼除去をさらに短時間で行なうことが
できる。

〈第２実施例〉 第４図ないし第６図を参照して本考案の第２実
施例を説明する。なお、第４図ないし第６図中で
前記第１実施例と同様のものには同一符号を付し
て図示する。

この第２実施例装置は第４図に示すようにヒー
タ５作動時にバツテリ１６ａ，１６ｂは常に直列
とした状態でヒータ５への通電をON，OFFさせ
ることにより温度制御するようにしたもので、作
動制御装置および通電制御装置を兼ねる中央制御
部（以下、CPUと称する。）３８で制御を行なう
ようになつている。このCPU３８には目詰まり
センサ２４、温度センサＡ１４、温度センサＢ１
５からの各検出信号が入力され、CPU３８はこ
れら入力信号に基づいてリレーＡ１９、リレーＢ
２０、リレーＣ２１をON，OFF動作させるとと
もに、バイパス通路開閉信号３８ａおよび通電量
制御信号３８ｂを出力するようになつている。そ
して、リレーＣ２１とヒータ５との間には可変抵
抗器３９が介挿されており、このヒータ５への通
電をON，OFFさせてヒータ５への温度制御を行
なうリレーＤ３９は前記通電量制御信号３８ｂで
ON，OFF制御されるものである。

このように構成された第２実施例装置の動作を
第５図および第６図を参照して説明する。第５図
のステツプ４０で前記CPU３８はイニシヤライ
ズされ、ステツプ４１に進行する。このステツプ
４１では目詰まりセンサ２４の検出信号がCPU
３８に入力される。そしてCPU３８はステツプ
４２で目詰まり状態であるか否かを判別し、目詰
まり状態の時にはステツプ４３へ進行し目詰まり
状態でない時にはステツプ４１へ循環する。ステ
ツプ４３でCPU３８はリレーＣ２１をON動作さ
せてステツプ４４に進行する。このステツプ４４
でCPU３８はリレーＡ１９、リレーＢ２０をON
動作させバツテリ１６ａ，１６ｂを直列接続して
24Vの電源電圧をヒータ５に印加する。このとき
前記リレーＤ３９はON作動に設定されている。
次にステツプ４５でCPU３８はバイパス通路開
閉信号３８ａを出力しバイパス通路６を開動作さ
せ、ステツプ４６に進行する。このステツプ４６
でCPU３８に温度センサＢ１５からの検出信号
が入力されステツプ４７に進行する。このステツ
プ４７でCPU３８はフイルタ部材３の温度Ｔが
前記耐熱限度T₀と等しいか否かを判別し、 Ｔ＝T₀ …… が成立する時にはステツプ４８へ進行し、式が
成立しない時にはステツプ４９へ進行する。この
ステツプ４９でCPU３８はリレーＤ３９へ通電
量制御信号３８ｂを出力しヒータ５への通電・停
止をくり返してフイルタ部材３の温度Ｔが耐熱限
度T₀を越えないようにフイルタ部材３の温度Ｔ
をほぼT₀に維持する。したがつて、第６図に示
すように、通電初期ではフイルタ部材３の温度は
急速に上昇しT₀に達した時間以後はT₀を越えな
いように温度ＴがほぼT₀で維持されることにな
る。

前記ステツプ４８でCPU３８に温度センサＡ
１４の検出信号が入力され、ステツプ５０に進行
する。このステツプ５０でCPU３８は目詰まり
解消か否かを判別し、目詰まりが解消した時には
ステツプ５１に進行し、目詰まりが解消しない時
にはステツプ４８へ循環する。そして、ステツプ
５１でCPU３８はリレーＡ１９、リレーＢ２０、
リレーＣ２１をOFF動作させ、バイパス通路６
を閉動作させて通常の状態に複帰させる。

以上の第２実施例装置では、前記第１実施例で
得られる効果に加えて次の効果を奏することがで
きる。すなわち、フイルタ部材３の温度ＴがT₀
に達した後はT₀を越えないようにほぼT₀に温度
Ｔが維持されるので、さらに一層微粒子成分の燃
焼除去に要する時間を短縮することができる。

なお、本考案は以上の両実施例に限定されるも
のではなく、例えば目詰まりセンサ２４は燃料消
費量で目詰まり状態を判定するものに限らず走行
距離、エンジン運転時間、フイルタ部材の抵抗値
変化、エンジンの背圧検出等で判定することもで
きる。また目詰まりが解消したか否かの判別も、
温度センサＡ１４の検出温度に限らず、耐熱限度
T₀に達してからの経過時間で判別してもよい。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、作動制御
装置でフイルタ部材に堆積した微粒子成分を燃焼
除去する電気発熱体への通電を制御し、作動制御
装置からの作動制御信号により複数の電源を直列
接続して高電圧の電源電圧を電気発熱体に印加さ
せる通電制御装置で電気発熱体に印加される電源
電圧を切換えるようにしたので、電気発熱体には
高電圧を印加して急速加熱を行ない得るととも
に、他の電装品には通常の電圧を印加できる。し
たがつて、通常の安価な電装品を使用してコスト
を低減させ得るデイーゼルエンジンの排気浄化装
置を提供することができる等、その効果は大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の第１実施例を示
す図で、第１図は装置全体の構成図、第２図は装
置の動作を示す流れ図、第３図はフイルタ部材の
温度変化を示す特性図、第４図ないし第６図は本
考案の第２実施例を示す図で、第４図は構成図、
第５図は装置の動作を示す流れ図、第６図はフイ
ルタ部材の温度変化を示す特性図である。 １……排気通路、３……フイルタ部材、５……
ヒータ（電気発熱体）、１２……バツテリ（電
源）、１４……温度センサＡ、１５……温度セン
サＢ、１８……電装品、１９……リレーＡ、２０
……リレーＢ、２１……リレーＣ、２２……作動
制御装置、２３……通電制御装置、２４……目詰
まりセンサ、３８……中央制御部、３９……リレ
ーＤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気通路に排気中の微粒子成分を捕
   集するフイルター部材を配設するとともに、該フ
   イルター部材に捕集された微粒子成分を燃焼除去
   する電気発熱体を設けたデイーゼルエンジンの排
   気浄化装置において、直列および並列に選択的に
   接続可能な複数の電源と、前記電気発熱体への通
   電信号を出力する作動制御装置と、該作動制御装
   置の作動制御信号に応じて前記複数の電源を直列
   接続した電源電圧を前記電気発熱体に印加させる
   通電制御装置とを備えたことを特徴とするデイー
   ゼルエンジンの排気浄化装置。