(57)【要約】【課題】本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質であるパティキュレート（ＰＭ）を除去する排気浄化装置に関し、連続再生型のパティキュレートフィルターの温度が許容値より高くなることを確実に防止することを目的とする。【解決手段】連続再生型のパティキュレートフィルタを備えた第１のフィルター手段の温度を測定する温度検出手段と、温度検出手段からの温度信号を入力し入力された温度が予め定められた値以下の時に流路切替手段を第１のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御し、入力された温度が予め定められた値を超える時に流路切替手段を第２のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御する制御手段とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配置され排気ガス中のパティキュレートを捕獲し捕獲されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルター再生する連続再生型のパティキュレートフィルタを備えた第１のフィルター手段と、
前記排気通路の前記第１のフィルター手段の上流から分岐して配置されるバイパス通路と、
前記バイパス通路に配置されパティキュレートを捕獲する第２のフィルター手段と、
前記第１のフィルター手段および第２のフィルター手段の上流側に配置され前記エンジンからの排気ガスを前記第１のフィルター手段または前記第２のフィルター手段に選択的に流すように切り替える流路切替手段と、
前記第１のフィルター手段の温度を測定する温度検出手段と、
前記温度検出手段からの温度信号を入力し入力された温度が予め定められた値以下の時に前記流路切替手段を前記第１のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御し、入力された温度が予め定められた値を超える時に前記流路切替手段を前記第２のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気浄化装置において、
前記排気通路の前記第１のフィルター手段の下流側に前記バイパス通路の下流側を接続し、この接続部の下流側の前記排気通路に、ＮＯｘ触媒を備えた第３のフィルター手段を配置してなることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の排気浄化装置において、
前記第２のフィルター手段の入口側の圧力と出口側の圧力との差圧を測定する差圧測定手段と、
前記差圧測定手段から差圧信号を入力し測定された差圧が予め定められた値を超えている時に警告を発する警告手段と、
を有することを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質であるパティキュレート（ＰＭ）を除去する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュレートの大気への排出を防止する装置としてディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）が多用されている。
このディーゼルパティキュレートフィルターは、一般的には、フィルターを外部から定期的に加熱し、捕集したパティキュレートを酸化して再生するように構成されている。
【０００３】
従来、このようなディーゼルパティキュレートフィルターとして、例えば、電気ヒーターによってフィルターに捕集されたパティキュレートを燃焼させて再生するものが知られている。
これに対して、特開２００１−２８０１１８号公報に開示されているように、フィルターの前段に配設された酸化触媒によって排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成し、排気ガスの熱とＮＯ２によってフィルターに捕集されたパティキュレートを連続的に酸化して再生する連続再生型（ＣＲＴ）と呼ばれるディーゼルパティキュレートフィルターが最近注目されている。
【０００４】
すなわち、前者の一般的なディーゼルパティキュレートフィルターにおいては、フィルターを並列に２系統配設し順次再生と捕集を行うものが知られているが、捕集されたパティキュレートを燃焼させてディーゼルパティキュレートフィルターを再生させるための装置が必要となり、コストが高く搭載性にも難があるためあまり普及していないのが現状である。
【０００５】
これに対して後者の連続再生型は、フィルターの前段に排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成するための酸化触媒を配設するだけであるため、ディーゼルパティキュレートフィルターを再生するための特別な装置を必要とせず、連続的に再生するので触媒とフィルターの１系統の構成で実用的に成立する。
従って、前者の一般的なディーゼルパティキュレートフィルターに対し低コストで搭載性にも優れている。
【０００６】
この連続再生型と呼ばれるディーゼルパティキュレートフィルターにおいて捕集されたパティキュレートが燃焼する仕組みを述べる。
前述のように、このディーゼルパティキュレートフィルターは、パティキュレートを捕集するフィルターの前段に酸化触媒が配設される。
この酸化触媒においては、
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２
の酸化反応が起き、さらにフィルターにおいて捕集されたパティキュレートが、Ｃ＋２ＮＯ２→ＣＯ２＋２ＮＯ
の酸化反応によって燃焼しディーゼルパティキュレートフィルターが再生される。
【０００７】
なお、フィルターの雰囲気温度が約６００℃以上になると直接パティキュレートが酸素と反応し燃焼する。
しかしながら、上記の酸化反応はある温度以下になると起こりにくくなり、その温度は約２５０〜３００℃である。
従って、この温度以下になると酸化反応は起きにくくなり、フィルターに捕集されたパティキュレートは、あまり燃焼しないで溜まり続ける。
【０００８】
従って、連続再生型のディーゼルパティキュレートフィルターを搭載した車両が、市街地のみの走行等、排気ガスの温度が常に低い条件で走行した場合には、パティキュレートは燃焼せずにフィルターに堆積し、排圧が上昇して出力の低下および燃費の悪化が生じる。
また、このようにパティキュレートが相当量堆積した後に高速走行を行う等して、排気ガスの温度が上がり再生が開始された時には、堆積したパティキュレートが急激に燃焼してフィルター内の温度が急上昇し、異常な発熱によるフィルターの亀裂，破損等が起こり、フィルターの耐久性が著しく低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、従来、このような問題を解決するための対策手段として、例えば、特開２００１−２８０１１８号公報に開示されるように、運転状態を考慮してフィルターに堆積したパティキュレートの量を予測し、堆積量が所定値を超えた時に、例えば、ポストインジェクションにより排気ガス温度を上昇させパティキュレートの連続再生反応を促進する方法が検討されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２８０１１８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように運転状態を考慮してフィルターに堆積したパティキュレートの量を予測する方法では、エンジンの劣化、オイルの劣化等により、予測が不正確になり、予測が外れた場合には、フィルター内の温度が急上昇し、異常な発熱によるフィルターの亀裂，破損等が起こるおそれがあるという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、連続再生型のパティキュレートフィルターの温度が許容値より高くなることを確実に防止することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配置され排気ガス中のパティキュレートを捕獲し捕獲されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルター再生する連続再生型のパティキュレートフィルタを備えた第１のフィルター手段と、前記排気通路の前記第１のフィルター手段の上流から分岐して配置されるバイパス通路と、前記バイパス通路に配置されパティキュレートを捕獲する第２のフィルター手段と、前記第１のフィルター手段および第２のフィルター手段の上流側に配置され前記エンジンからの排気ガスを前記第１のフィルター手段または前記第２のフィルター手段に選択的に流すように切り替える流路切替手段と、前記第１のフィルター手段の温度を測定する温度検出手段と、前記温度検出手段からの温度信号を入力し入力された温度が予め定められた値以下の時に前記流路切替手段を前記第１のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御し、入力された温度が予め定められた値を超える時に前記流路切替手段を前記第２のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の排気浄化装置は、請求項１記載の排気浄化装置において、前記排気通路の前記第１のフィルター手段の下流側に前記バイパス通路の下流側を接続し、この接続部の下流側の前記排気通路に、ＮＯｘ触媒を備えた第３のフィルター手段を配置してなることを特徴とする。
請求項３の排気浄化装置は、請求項１または請求項２記載の排気浄化装置において、前記第２のフィルター手段の入口側の圧力と出口側の圧力との差圧を測定する差圧測定手段と、前記差圧測定手段から差圧信号を入力し測定された差圧が予め定められた値を超えている時に警告を発する警告手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
（作用）
請求項１の排気浄化装置では、温度検出手段により、捕獲されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルター再生する連続再生型のパティキュレートフィルタを備えた第１のフィルター手段の温度が常時測定される。
そして、第１のフィルター手段の温度が、予め定められた値以下の時には、制御手段により流路切替手段が第１のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御され、第１のフィルター手段による排気ガスの浄化が行われる。
【００１６】
一方、第１のフィルター手段の温度が予め定められた値を超える時には、流路切替手段が第２のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御され、第２のフィルター手段による排気ガスの浄化が行われる。
請求項２の排気浄化装置では、排気通路の第１のフィルター手段の下流側にバイパス通路の下流側が接続され、この接続部の下流側の排気通路に、ＮＯｘ触媒を備えた第３のフィルター手段が配置される。
【００１７】
従って、第１のフィルター手段または第２のフィルター手段を通過した排気ガスに含まれるＮＯｘが、第３のフィルター手段により確実に除去される。
請求項３の排気浄化装置では、差圧測定手段により、第２のフィルター手段の入口側の圧力と出口側の圧力との差圧を測定することにより、第２のフィルター手段の目詰まりの程度が測定される。
【００１８】
そして、第２のフィルター手段の目詰まりの程度が大きくなり、測定された差圧が予め定められた値を超えると警告手段により警告が発っせられる。
この警告により、運転者は、例えば、バイパス通路から第２のフィルター手段を取り外し第２のフィルター手段のバーナー再生等の処理を行う。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の排気浄化装置の一実施形態を示すもので、この実施形態では、本発明が、ディーゼルエンジンを搭載したトラック等の車両に適用される。
図１において、符号１１は、トラック等の車両に配置されるディーゼルエンジンを示している。
このディーゼルエンジン１１の排気マニホールド１３には、排気通路を形成する排気管１５が接続されている。
【００２１】
排気管１５には、排気ガス中のパティキュレートを捕獲する第１のフィルター手段１７が配置されている。
この第１のフィルター手段１７は、フィルター１９に捕集されたパティキュレートを連続的に酸化してフィルター再生する連続再生型（ＣＲＴ）のディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）とされている。
【００２２】
この第１のフィルター手段１７は、筒状のケーシング２１を有しており、ケーシング内には、フィルター１９が収容されている。
フィルター１９は、コージェライト，ムライト，炭化珪素等の多孔性材料からなり、酸化触媒である貴金属酸化触媒成分が担持されている。
この連続再生型のディーゼルパティキュレートフィルターでは、フィルター１９に担持される酸化触媒により、
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２
の酸化反応が起き、さらにフィルター１９において捕集されたパティキュレートが、
Ｃ＋２ＮＯ２→ＣＯ２＋２ＮＯ
の酸化反応によって燃焼しディーゼルパティキュレートフィルターが再生される。
【００２３】
そして、この実施形態では、排気管１５の第１のフィルター手段１７の上流から分岐してバイパス通路２３が形成されている。
バイパス通路２３の下流側端は、排気管１５の第１のフィルター手段１７の下流側に接続されている。
バイパス通路２３には、パティキュレートを捕獲する第２のフィルター手段２５が配置されている。
【００２４】
この第２のフィルター手段２５は、交換可能なカートリッジからなりバイパス通路２３に着脱自在に装着されている。
そして、第２のフィルター手段２５に、パティキュレートが所定量以上貯まった時には、バイパス通路２３から第２のフィルター手段２５を取り外して、フィルターをバーナ等により外部から加熱することにより、フィルターの再生が可能とされている。
【００２５】
排気管１５の第１のフィルター手段１７の入口側には、第１の開閉バルブ２７が配置されている。
また、バイパス通路２３の入口側には、第２の開閉バルブ２９が配置されている。
第１の開閉バルブ２７および第２の開閉バルブ２９は、電磁バルブからなり、第１の開閉バルブ２７が開の時には、第２の開閉バルブ２９が閉とされ、第２の開閉バルブ２９が開の時には、第１の開閉バルブ２７が閉とされる。
【００２６】
第１のフィルター手段１７には、フィルターの温度を測定する温度検出手段である温度センサ３１が配置されている。
図１において、符号３３は、温度センサ３１からの温度信号を入力する制御手段を示している。
この制御手段３３は、温度センサ３１からの温度信号を入力し、入力された温度が予め定められた値（例えば、１０００℃）以下の時に、第１の開閉バルブ２７を開、第２の開閉バルブ２９を閉として、第１のフィルター手段１７側に排気ガスが流れるように制御する。
【００２７】
一方、入力された温度が予め定められた値を超える時に、第１の開閉バルブ２７を閉、第２の開閉バルブ２９を開として、第２のフィルター手段２５側に排気ガスが流れるように制御する。
この実施形態では、排気管１５の第１のフィルター手段１７の下流側にバイパス通路２３の下流側が接続され、この接続部の下流側の排気管１５に、ＮＯｘ触媒を備えた第３のフィルター手段３５が配置されている。
【００２８】
また、バイパス通路２３に配置される第２のフィルター手段２５の入口側には、第１の圧力センサ３７が配置され、出口側には、第２の圧力センサ３９が配置されている。
【００２９】
第１の圧力センサ３７および第２の圧力センサ３９で測定された圧力信号は、第２のフィルター手段２５の入口側と出口側との差圧を測定する差圧測定手段４１に出力される。
差圧測定手段４１は、測定された差圧が予め定められた値を超えている時には、第２のフィルター手段２５に所定量以上のパティキュレートが堆積しているため、警告手段４３に警告信号を出力する。
【００３０】
警告手段４３は、運転席に配置される表示手段あるいはブザー等により、運転者に第２のフィルター手段２５に所定量以上のパティキュレートが堆積していることを警告する。
この警告により、運転者は車両を安全な場所に停止し、第２のフィルター手段２５をバイパス通路２３から取り外し、予備の第２のフィルター手段２５に交換する。
【００３１】
そして、取り外された第２のフィルター手段２５は、外部からバーナ等により加熱することによりフィルターの再生が行われ、予備の第２のフィルター手段２５として車両に備えられる。
上述した排気浄化装置では、温度センサ３１により、第１のフィルター手段１７の温度が常時測定される。
【００３２】
そして、第１のフィルター手段１７の温度が、予め定められた値以下の時には、制御手段３３により、第１の開閉バルブ２７および第２の開閉バルブ２９が第１のフィルター手段１７側に排気ガスが流れるように制御され、第１のフィルター手段１７による排気ガスの浄化が行われる。
一方、第１のフィルター手段１７の温度が予め定められた値を超える時には、制御手段３３により、第１の開閉バルブ２７および第２の開閉バルブ２９が第２のフィルター手段２５側に排気ガスが流れるように制御され、第２のフィルター手段２５による排気ガスの浄化が行われる。
【００３３】
従って、第１のフィルター手段１７に配置される連続再生型のパティキュレートフィルターの温度が許容値より高くなることを確実に防止することができる。また、上述した排気浄化装置では、排気管１５の第１のフィルター手段１７の下流側にバイパス通路２３の下流側を接続し、この接続部の下流側の排気管１５に、ＮＯｘ触媒を備えた第３のフィルター手段３５を配置したので、第１のフィルター手段１７または第２のフィルター手段２５を通過した排気ガスに含まれるＮＯｘを、第３のフィルター手段３５により確実に除去することができる。
【００３４】
さらに、上述した排気浄化装置では、差圧測定手段４１により、第２のフィルター手段２５の入口側の圧力と出口側の圧力との差圧を測定することにより、第２のフィルター手段２５の目詰まりの程度が測定される。
そして、第２のフィルター手段２５の目詰まりの程度が大きくなり、測定された差圧が予め定められた値を超えると警告手段４３により警告が発っせられる。
【００３５】
従って、第２のフィルター手段２５の再生等の処理を確実に行うことができる。
なお、上述した実施形態では、第１のフィルター手段１７を、多孔性材料に酸化触媒である貴金属酸化触媒成分を担持して構成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、第１のフィルター手段を酸化触媒を担持する部材と、パティキュレートを捕獲する部材とに分離して構成しても良い。
【００３６】
また、上述した実施形態では、排気管１５側に第１の開閉バルブ２７を設け、バイパス通路２３側に第２の開閉バルブ２９を設けた例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、排気管１５からのバイパス通路２３の分岐部に回動可能なシャッターを設け、このシャッターを回動することにより、排気管１５側またはバイパス通路２３側を選択的に開閉するようにしても良い。
【００３７】
また、上述した実施形態では、ディーゼルエンジン１１の排気の浄化に本発明を適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ガソリンエンジン等の排気の浄化に広く適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の排気浄化装置では、第１のフィルター手段の温度を測定する温度検出手段からの温度信号を入力し、入力された温度が予め定められた値以下の時に流路切替手段を第１のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御し、入力された温度が予め定められた値を超える時に流路切替手段を第２のフィルター手段側に排気ガスが流れるように制御するようにしたので、連続再生型のパティキュレートフィルターの温度が許容値より高くなることを確実に防止することができる。
【００３９】
請求項２の排気浄化装置では、排気通路の第１のフィルター手段の下流側にバイパス通路の下流側を接続し、この接続部の下流側の排気通路に、ＮＯｘ触媒を備えた第３のフィルター手段を配置したので、第１のフィルター手段または第２のフィルター手段を通過した排気ガスに含まれるＮＯｘを確実に除去することができる。
【００４０】
請求項３の排気浄化装置では、第２のフィルター手段の目詰まりの程度が大きくなり、測定された差圧が予め定められた値を超えると警告手段により警告が発っせられるため、第２のフィルター手段の再生等の処理を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  ディーゼルエンジン
１５  排気管
１７  第１のフィルター手段
２３  バイパス通路
２５  第２のフィルター手段
２７  第１の開閉バルブ
２９  第２の開閉バルブ
３３  制御手段
３５  第３のフィルター手段
３７  第１の圧力センサ
３９  第２の圧力センサ
４１  差圧測定手段
４３  警告手段
【図１】
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