JPH05106428A - デユアルフイルタタイプの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はデュアルフィルタタイプの排気浄化
装置において、各フィルタの再生状態を平準化させるこ
とを目的とする。 【構成】 バイパス通路１１を以てフィルタ再生時に排
気ガスを全量バイパスするデュアルフィルタタイプの排
気浄化装置において、フィルタ再生時に２個のフィルタ
２，３を連続して再生すると共に、再生毎にフィルタの
再生順番を交互に入れ換えるか、又はフィルタ再生時に
１個のフィルタだけを再生し、その再生対象となるフィ
ルタを交互に変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に設けられる排
気浄化装置に関し、特にディーゼル機関より排出される
ディーゼルパティキュレートを捕集するフィルタを２個
並列配置した所謂デュアルフィルタタイプの排気浄化装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼル機関の排気中には排気
微粒子、即ちパティキュレートが多く含まれているた
め、機関の排気系にはこのパティキュレートを捕集する
ためのパティキュレートフィルタ（以下、フィルタと呼
ぶ）が装着されている。

【０００３】又、このフィルタは、使用に伴ってその内
部に蓄積されるパティキュレートの量が増えると通気性
が次第に損なわれ、機関性能が低下することになるた
め、パティキュレート捕集量に応じて定期的に再生され
るようになっている。

【０００４】ところで、以上のようなフィルタを備えた
排気浄化装置では、パティキュレート捕集性能を向上す
るため、１本の排気管を分岐して夫々の内部にフィルタ
を並列配置した、所謂デュアルフィルタタイプの排気浄
化装置が知られており、又本願出願人は先に、このデュ
アルフィルタタイプの排気浄化装置に関連してフィルタ
再生時のフィルタ再生バラツキを低減するために、再生
手段としての電気ヒータや電動エアポンプへの供給電力
を一定化させる排気浄化装置を出願している（特願平３
−２１０７８号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記排気浄化装置は、
排気通路に対してフィルタを迂回するバイパス通路が設
けられており、フィルタ再生時においては、排気ガスを
全量バイパスさせながら１回のフィルタ再生毎に２個の
フィルタを順に再生していくことで、フィルタ再生処理
を行っている。

【０００６】しかしながらこのような再生方法において
は、各フィルタの最高温度をプロットした図６に示すよ
うに、最初のフィルタ（仮に、これをフィルタＡと呼ぶ
ことにする）の再生期間中は、残りのフィルタ（同、フ
ィルタＢと呼ぶ）には排気ガスが流れないために、この
再生待機段階でフィルタＢが冷え、いざフィルタＢの再
生となってもパティキュレート燃焼伝播しにくく、フィ
ルタの特定部分（例えば、電気ヒータから離れたフィル
タ端部の外周近傍）に再生不良部分、即ちパティキュレ
ート燃え残りを生じ易い傾向がある。

【０００７】そして、従来よりこの２個のフィルタ間で
再生毎のフィルタ再生順序は、常に決まっているため、
常に同一のフィルタＢにおいて、特定部分のパティキュ
レートを残留させ易い状態で再生・捕集を繰り返すと、
次第にフィルタＢの内部に偏ったパティキュレート捕集
分布を生じるようになり、フィルタ再生時に、仮にこの
パティキュレート捕集過多の部分が一気に燃焼した場
合、この部分でのパティキュレート燃焼発熱量が他の部
分よりも過大となりオーバヒートし、フィルタ溶損やク
ラック発生する可能性がある。

【０００８】本発明はかかるデュアルフィルタタイプの
排気浄化装置において２個のフィルタ間のフィルタ再生
バラツキを少なくし、再生状態の平準化を図ることで上
記問題を解決する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、内燃機関の排気通路を二手に分岐し再度合
流させ、各分岐通路部分内にフィルタを夫々設け、以て
これら２個のフィルタによって排気ガス中のパティキュ
レートを捕集すると共に、排気通路に上記２フィルタを
迂回するバイパス通路を設け、フィルタ再生時に排気ガ
スをフィルタよりバイパスさせながらフィルタ再生する
デュアルフィルタタイプの排気浄化装置において、フィ
ルタ再生時期毎に上記２個のフィルタを連続して再生す
ると共に、その再生毎にフィルタ再生順番を２個のフィ
ルタ間で交互に入れ換える再生制御手段を設ける。

【００１０】また本発明では同じ課題解決のため、上記
排気浄化装置とは別に、デュアルフィルタタイプの排気
浄化装置において、フィルタ再生時期毎に上記２個のフ
ィルタの内の１フィルタを交互に再生する再生制御手段
を設ける。

【００１１】

【作用】これらの排気浄化装置においては、フィルタ再
生毎にフィルタ再生順番を交互に入れ換えたり、或いは
再生毎に再生対象となるフィルタを換えるために、毎回
特定のフィルタの特定部分にパティキュレート燃え残り
を生じることがなくなり、フィルタ再生状態を平準化で
きる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。本発明による排気浄化装置の概略的構成を示す図
１に関し、１は図で左側に位置することになるエンジン
本体（図示せず）からの排気ガスが流動する排気管、２
及び３はこの排気ガス中のパティキュレートを捕集する
２個のフィルタ、４及び５は排気管１内を流動してきた
排気ガスを二手に分岐させフィルタ２、フィルタ３に導
くと共にフィルタ通過後、再度合流させる分岐管であ
る。

【００１３】尚、本実施例ではこの排気管１によって画
成される排気ガスの通路を排気通路６とし、分岐管４，
５によって画成される排気ガスの通路を分岐通路７及び
８と呼ぶことにする。

【００１４】本実施例によれば、この排気管１と分岐管
４，５との上流側接続部（即ち、排気ガスの分岐部ａ）
より排気上流側の排気通路部分６ａと、下流側接続部
（即ち、合流部ｂ）より排気下流側でかつマフラー９よ
り排気上流側の排気通路部分６とは、バイパス管１０を
介して連通するように接続される。

【００１５】又、更にこのバイパス管１０によって画成
されるバイパス通路１１の途中には、パティキュレート
捕集時においてバイパス通路１１を閉じ、エンジン本体
からの排気ガスを両フィルタ２，３側に導くと共に、フ
ィルタ再生時には開弁して排気ガスをフィルタ２，３よ
り迂回させる排気バイパス弁１２が設けられる。

【００１６】この排気バイパス弁１２は、制御回路（Ｅ
ＣＵ）１３からの信号によって開閉する負圧切換弁（Ｖ
ＳＶ）１４及びＶＳＶ１４からの負圧導入によって作動
するアクチュエータ１５によって開閉作動されるように
なっている。

【００１７】又、フィルタより排気上流側の排気管１に
は、フィルタ再生時のパティキュレート燃焼ガス（再生
ガス）を外部に排出する再生ガス排出管１６が接続さ
れ、この接続部には、フィルタ再生時において図中、点
線のように排気通路６ａを遮断し排気ガスのフィルタ導
入を阻止すると共に、フィルタ２，３からの再生ガスを
この再生ガス排出管１６に導く第１の排気制御弁１７が
設けられる。尚、この第１排気制御弁１７も又、ＶＳＶ
１４及びアクチュエータ１８によって開閉作動される。

【００１８】フィルタを再生するための手段として、各
フィルタ２，３の排気下流側の端面近傍には、フィルタ
再生時において各フィルタ２，３を加熱してパティキュ
レートを着火させる電気ヒータ１９及び２０が設けら
れ、各電気ヒータ１９，２０へのバッテリ２１からの供
給電力は、制御回路１３によって作動されるヒータリレ
ー２２によって制御されるようになっている。

【００１９】又、本実施例ではフィルタより排気下流側
に、フィルタ再生時、再生対象となるフィルタに対して
パティキュレート燃焼のための再生用ガス（２次空気）
を供給する電動エアポンプ２３が設けられる。この電動
エアポンプ２３からのフィルタ再生用ガスは、各フィル
タ２，３に対してその排気流動方向下流側から供給され
るようになっており、このため本実施例では排気通路６
ｂへの再生用ガス供給部より排気下流側の排気通路６ｂ
には、フィルタ再生時において排気通路６ｂを遮断し、
再生用ガスがそのまま下流側へと流れないようにする第
２の排気制御弁２４が設けられる。尚、この第２排気制
御弁２４はＶＳＶ２５及びアクチュエータ２６によって
開閉作動される。

【００２０】又、本実施例では更に、各フィルタ２，３
より下流側の分岐通路７，８には、フィルタ再生時、分
岐通路７，８を開弁して下流側からの再生用ガスを、対
応するフィルタ２，３に対して導入する第１のガス制御
弁２７と第２のガス制御弁２８が設けられる。これらの
制御弁も又、他の制御弁同様、対応するＶＳＶ２９，３
０及びアクチュエータ３１，３２によって開閉作動され
るようになっている。

【００２１】制御回路１３は、その出力側より、以上述
べた各制御弁を作動させるための各ＶＳＶ１４，２５，
２９，３０の駆動信号を出力し、又上述したように電気
ヒータ１９，２０の通電を掌るヒータリレー２２及び電
動エアポンプ２３の駆動信号を出力する。又、この入力
側には、図示したようにフィルタ再生時期判断のため、
フィルタ前後圧力差を検出するべく排気圧力信号や排気
温度信号、又エンジン本体からは冷却水温信号、エンジ
ン回転数信号が入力されるようになっている。

【００２２】以上のように構成される排気浄化装置にお
いて、本実施例によるフィルタ再生時の再生手順を図２
を参照しながら説明する。即ち、図２の下段に示した従
来のデュアルフィルタタイプ排気浄化装置のフィルタ再
生は、毎回のフィルタ再生時期における２つのフィルタ
Ａ，Ｂの再生順番が、例えばフィルタＡの再生後にフィ
ルタＢを再生するというように常に一定であった。

【００２３】こにに対し、本実施例による再生手順は、
後述する再生制御手段によって、図２の上段に示すよう
に、今回の再生順番がフィルタＡ，フィルタＢの場合、
次回の再生順番はフィルタＢ，フィルタＡとなるよう
に、再生毎にフィルタ再生順番が２つのフィルタ間で交
互に入れ換えられたり、或いは図２の中段に示したよう
に、排気浄化装置としてのフィルタ再生インターバルを
従来のほぼ半分にして再生毎に再生対象となるフィルタ
が、今回はフィルタＡ、次回はフィルタＢと交互に変え
られる（１つのフィルタに着目した場合の再生インター
バルは従来とほぼ同じ）。

【００２４】図３及び図５は、図２に示した本発明によ
る２種類のフィルタ再生を達成する再生制御手段として
の、フィルタ再生時の制御回路１３の作動を示すフロー
チャートである。尚、これらのフローチャートはその実
行前提として、上述したように、例えばフィルタ前後の
排気圧力差を検出することによって、パティキュレート
捕集量が所定値に達したと判断された時に実行され得る
ものである。

【００２５】まず図２上段に示すフィルタ再生制御を実
行する図３のフローチャートに関し、フィルタ再生時期
と判断され、フィルタ再生ルーチンがスタートすると、
まずステップ４１では、フィルタＡを最初に再生するた
めのフラグＦが立てられているか否かが判定される。そ
して本ステップでＦ＝１の場合（Ｙes）、ステップ４２
に進み、ここでは一連のフィルタＡ再生処理が実行され
る。

【００２６】このフィルタ再生処理とは、具体的には、
仮にフィルタＡを図１のフィルタ２とした場合、排気バ
イパス弁１２を開弁すると共に、第１排気制御弁１７及
び第２排気制御弁２４によって排気通路６ａ，６ｂを閉
じ、排気ガスがフィルタ２，３を迂回するようにし、更
に第１フィルタ２の電気ヒータ１９に所定時間通電する
と共に電動エアポンプ２３を作動させ、第２ガス制御弁
２８を閉じることで再生用ガスをフィルタ２のみに供給
することを意味している。

【００２７】電気ヒータ１９への通電開始後、予め定め
られたフィルタ再生時間が経過し、フィルタＡが再生終
了したと判断したならば、ルーチンは次にステップ４３
に進み、ここではフラグＦが０にリセットされているか
否かが判定される。

【００２８】仮に今回の再生処理がフィルタＡを最初と
する場合、当然ながらフラグＦ＝１であるため、ここで
はＮo と判定された後、ステップ４４に進み、ここでは
残りのフィルタＢを再生する処理が実行されることにな
る。尚、このステップ４４での具体的処理内容は、フィ
ルタＡの再生と異なるのは、仮にフィルタＢを図１のフ
ィルタ３とした場合、第１ガス制御弁２７及び第２ガス
制御弁２８の作動位置が逆転し電気ヒータ２０が通電す
るだけである。

【００２９】フィルタＡの場合と同様に電気ヒータ２０
への通電開始後、予め定められたフィルタ再生時間が経
過し、フィルタＢが再生終了したと判断したならば、ル
ーチンは次にステップ４５に進み、ここで再度フラグＦ
が０にリセットされているか否かが判定される。そして
本ステップでＮo 、即ち上述したようにフィルタＡ，Ｂ
の順番で再生する場合には、次にステップ４６に進み、
次回のフィルタ再生順番のためにフラグＦを０にリセッ
トして本ルーチンを終了する。

【００３０】ところで以上のようにしてフラグＦがリセ
ットされた状態で、次のフィルタ再生時期となると、ス
テップ４１ではＮo と判定されて、ルーチンはステップ
４４に進むことになり、ここでフィルタＢの再生が最初
に行われる。そして続くステップ４５では、この場合、
Ｙesと判定されるために、ルーチンはステップ４２へと
進むことになり、ここで引き続きフィルタＡの再生処理
が実行され、次いでステップ４３へと進み、フラグＦが
リセットされているか否かが判定されることになる。

【００３１】そしてステップ４３でＮo と判定されたな
らば、ルーチンは次にステップ４７へと進み、ここでは
次のフィルタ再生の際の再生順序を決めるフラグＦを１
にセットし、以上のようにしてフィルタＢ，Ａの再生手
順なる再生処理を終了することになる。

【００３２】このように本フローチャートによれば、フ
ィルタ再生終了毎にフラグＦをセット、リセットを繰り
返すことで、フィルタ再生順序を交互に入れ換えること
が可能となり、この結果、例えば今回のフィルタ再生に
おいて、最後に再生したために仮に１フィルタにパティ
キュレート燃え残りを生じるような場合でも、次回のフ
ィルタ再生時にはこのフィルタを最初に再生することと
なり、燃え残り量を蓄積することなくここで完全に燃え
残りを焼却することができ、２個のフィルタ再生状態を
平準化できる。

【００３３】尚、図４はフィルタＡ，Ｂ（又はフィルタ
２，３）の順序で再生する場合の各制御弁、電気ヒータ
及び電動エアポンプの作動タイムチャートであって、こ
れとは逆の順序でのフィルタ再生の場合、当然ながら第
１ガス制御弁２７と第２ガス制御弁２８の作動が逆転
し、又電気ヒータ１９，２０の通電タイミングも逆転す
ることになる。又、このタイムチャートでは電気ヒータ
１９，２０の通電開始時において、電動エアポンプ２３
の通電タイミングを若干遅らせ、パティキュレートの着
火を確保している。

【００３４】次に図２の中段に示すフィルタ再生制御を
実行する制御回路１３の作動を図５のフローチャートを
参照して説明する。尚、この再生ルーチンは、図２に示
したように通常の再生インターバルのほぼ半分のインタ
ーバルを以て行われるため、当然、フィルタ再生時期判
断のためのパラメータ（例えば、フィルタ前後の排気圧
力差）の判定値は通常のインターバルの時よりも少なく
設定されることになる。

【００３５】図５に関し、フィルタ再生時期と判断さ
れ、フィルタ再生ルーチンがスタートすると、まずステ
ップ５１では、今回フィルタＡを再生するためのフラグ
Ｆが立てられているか否かが判定される。そして本ステ
ップでＦ＝１の場合（Ｙes) 、ステップ５２に進み、こ
こでは図３のステップ４２で説明したような一連のフィ
ルタＡの再生処理が実行され、続くステップ５３では次
のフィルタ再生のためにフラグＦを０にリセットして本
ルーチンを終了する。そして次のフィルタ再生時には、
ステップ５１でＮo と判定されるために、ルーチンはス
テップ５４に進み、今度はフィルタＢの再生を実行し、
続くステップ５５で今度は逆にフラグＦを１にセットし
て本ルーチンを終了する。

【００３６】このように本フローチャートによれば、一
回の再生で２個のフィルタを連続して再生するのではな
く、１回毎に１個のフィルタを再生していくため、この
間他方のフィルタが冷却しても、引き続きパティキュレ
ートを捕集することになり冷却によってパティキュレー
ト燃え残りが生じることはない。又、この再生では再生
毎に１個のフィルタだけを再生するために、再生処理１
回当たりの再生処理時間が従来の約半分となり、再生イ
ンターバルの短縮化に起因して装置全体としてのフィル
タ再生処理回数は増加しても、一度に大量のバッテリ電
力を消費するのを回避できる。

【００３７】以上本発明の特徴となる２つの再生を、逆
流再生方式のデュアルフィルタタイプの排気浄化装置に
例をとり説明したが、本発明は当然ながら、フィルタ前
部に電気ヒータを配して前方より再生用ガスを供給する
順流再生方式の排気浄化装置にも適用できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルタ再生毎にフィルタ再生順番を交互に入れ換えるた
め、特定フィルタにパティキュレートが集中して燃え残
ることはなくなる。又、本発明によりフィルタ再生毎に
１個のフィルタを再生し、そのフィルタを交互に変える
ようにすると、毎回同じ条件で２個のフィルタを再生す
ることになり、従って１回の再生時間を短縮できると共
に２個のフィルタ再生状態を平準化でき、パティキュレ
ート燃え残りが低減されクラックや溶損の発生を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデュアルフィルタタイプの排気浄
化装置の概略的構成図である。

【図２】本発明によるフィルタ再生様式を従来のそれと
比較した図である。

【図３】本発明による制御回路作動を説明するフローチ
ャート図である。

【図４】図３に対応したフィルタ再生要素の作動タイミ
ングチャート図である。

【図５】図３とは異なる本発明による制御回路作動を説
明するフローチャート図である。

【図６】フィルタ再生の際の各フィルタの温度変化を示
す図である。

【符号の説明】

２，３…フィルタ ６…排気通路 ７，８…分岐通路 １１…バイパス通路 １３…制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路を二手に分岐し再度
   合流させ、各分岐通路部分内にフィルタを夫々設け、以
   てこれら２個のフィルタによって排気ガス中のパティキ
   ュレートを捕集すると共に、排気通路に上記２フィルタ
   を迂回するバイパス通路を設け、フィルタ再生時に排気
   ガスをフィルタよりバイパスさせながらフィルタ再生す
   るデュアルフィルタタイプの排気浄化装置において、 フィルタ再生時期毎に上記２個のフィルタを連続して再
   生すると共に、その再生毎にフィルタ再生順番を２個の
   フィルタ間で交互に入れ換える再生制御手段を設けたこ
   とを特徴とするデュアルフィルタタイプの排気浄化装
   置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路を二手に分岐し再度
   合流させ、各分岐通路部分内にフィルタを夫々設け、以
   てこれら２個のフィルタによって排気ガス中のパティキ
   ュレートを捕集すると共に、排気通路に上記２フィルタ
   を迂回するバイパス通路を設け、フィルタ再生時に排気
   ガスをフィルタよりバイパスさせながらフィルタ再生す
   るデュアルフィルタタイプの排気浄化装置において、 フィルタ再生時期毎に上記２個のフィルタの内の１フィ
   ルタを交互に再生する再生制御手段を設けたことを特徴
   とするデュアルフィルタタイプの排気浄化装置。