(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化部(１)と可燃性ガス生成器(２)と制御装置(３)を備え、
制御装置(３)の制御により排気浄化部(１)の再生処理が実施(Ｓ６)(Ｓ８)される場合には、可燃性ガス生成器(２)の可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)が供給され、生成された可燃性ガス(６)の燃焼で排気(８)の温度が昇温されるように構成されたエンジンの排気処理装置において、
前記再生処理が実施(Ｓ６)(Ｓ８)される前に、制御装置(３)の制御により可燃性ガス生成触媒(４)の暖機処理が実施され、
この暖機処理は加熱処理(Ｓ２)(Ｓ２´)とその後の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)と暖機判定処理(Ｓ４)を備え、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)では、可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)が供給されて、燃料(５)の触媒燃焼により、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が昇温され、暖機判定処理(Ｓ４)での暖機失敗判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開されるように構成され、
最初の暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)では、燃料初期増量供給処理(Ｓ３−１)の燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)がその後の燃料初期後供給処理(Ｓ３−３)の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定される、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたエンジンの排気処理装置において、
再開された暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３´)では、燃料初期増量供給処理を伴わない燃料再供給処理(Ｓ３´−３)が実施される、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたエンジンの排気処理装置において、
燃料再供給処理(Ｓ３´−３)の燃料再供給速度(Ｑ３´−３)は最初の暖機処理の燃料初期後供給処理(Ｓ３−３)の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
温度センサ(２８)を備え、温度センサ(２８)は制御装置(３)に連携され、温度センサ(２８)によりエンジン冷却水(２９)とエンジンオイルとエンジン機壁と燃料(５)のいずれかの温度が検出され、検出された温度が低いほど、制御装置(３)が最初の暖機処理での燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)の目標値を高い値に設定するように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
暖機判定処理(Ｓ４)では、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が所定の暖機判定温度(Ｔ４−１)に至っているか否かが判定され、暖機処理の開始から所定時間経過後の暖機失敗判定時(ｔ４−２)まで、判定が否定された場合には、暖機失敗判定がなされる、ことを特徴とするエンジンの  排気処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたエンジンの排気処理装置において、
前記暖機判定処理(Ｓ４)で暖機予測判定が行われるようにし、この暖機予測判定では、可燃性ガス生成触媒(４)のピーク温度(Ｐ)の発生時から所定時間経過後の暖機予測判定時(ｔ４−３)に、可燃性ガス生成触媒(４)の温度が前記ピーク温度(Ｐ)から所定の暖機失敗予測判定温度(Ｔ４−４)以上下降したか否かが判定され、判定が肯定された暖機失敗予測判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が、前記暖機失敗判定時(ｔ４−２)よりも早い時期に、再開されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
前記可燃性ガス生成触媒(４)の触媒温度センサ(１０)を備え、
触媒温度センサ(１０)で検出された加熱処理前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて、前記制御装置(３)により最初の暖機処理の加熱処理(Ｓ２)の加熱時間(ｔ２)が設定(Ｓ２−１)され、再開された暖機処理の加熱処理(Ｓ２´)の加熱時間(ｔ２´)も再開前に最初に実施された加熱処理(Ｓ２)前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて、設定されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
排気浄化部(１)がＤＰＦ(１１)を備え、
ＤＰＦ(１１)の再生処理では、ＤＰＦ(１１)に堆積されたＰＭが燃焼除去されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
排気浄化部(１)がＤＯＣ(１２)を備え、
ＤＯＣ(１２)の再生処理では、ＤＯＣ(１２)に堆積されたＰＭが焼却除去されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載されたエンジンの排気処理装置において、
可燃性ガス(６)の着火装置(１３)を備え、排気浄化部(１)がＤＯＣ(１２)を備え、
着火装置(１３)はＤＯＣ(１２)の排気上流側に配置され、着火装置(１３)で可燃性ガス(６)に着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(８)の温度が昇温されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、排気浄化部の再生処理の失敗を防止することができるエンジンの排気処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気処理装置として、次のものがある(例えば、特許文献１参照)。
排気浄化部と可燃性ガス生成器と制御装置を備え、制御装置の制御により排気浄化部の再生処理が実施される場合には、可燃性ガス生成器の可燃性ガス生成触媒に燃料が供給され、生成された可燃性ガスの燃焼で排気の温度が昇温されるように構成されたエンジンの排気処理装置。
【０００３】
この種の排気処理装置によれば、排気温度が低い場合でも、可燃性ガスの燃焼で排気を昇温させ、昇温された排気で排気浄化部の堆積物を焼却除去して、排気浄化部の再生を実施することができる利点がある。
【０００４】
この種の排気処理装置では、再生処理が実施される前に、制御装置により可燃性ガス生成触媒の暖機処理が実施されるが、この暖機処理が、設定時間の経過により、自動的に終了される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５２５９９号公報(図２参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
《問題点》  排気浄化部の再生処理に失敗するおそれがある。
暖機処理が、設定時間の経過により、自動的に終了される場合には、寒冷時に、可燃性ガス生成触媒の暖機が不足し、可燃性ガスの生成が停滞し、排気浄化部の再生処理に失敗するおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、排気浄化部の再生処理の失敗を防止することができるエンジンの排気処理装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の発明者らは、研究の結果、暖機処理に暖機判定処理を加え、暖機判定時に、可燃性ガス生成触媒の温度が所定の暖機判定温度に至っているか否かを判定し、判定が否定される暖機失敗判定の場合には、暖機処理を再開させることにより、暖機不足を防止することができ、排気浄化部の再生処理の失敗を防止することができることを見出し、この発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、排気浄化部(１)と可燃性ガス生成器(２)と制御装置(３)を備え、
図３に例示するように、制御装置(３)の制御により排気浄化部(１)の再生処理が実施(Ｓ６)(Ｓ８)される場合には、図１に例示するように、可燃性ガス生成器(２)の可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)が供給され、生成された可燃性ガス(６)の燃焼で排気(８)の温度が昇温されるように構成されたエンジンの排気処理装置において、
図３に例示するように、前記再生処理が実施(Ｓ６)(Ｓ８)される前に、制御装置(３)の制御により可燃性ガス生成触媒(４)の暖機処理が実施され、
この暖機処理は加熱処理(Ｓ２)(Ｓ２´)とその後の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)と暖機判定処理(Ｓ４)を備え、図２(Ａ)，図１に例示するように、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)では、可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)が供給されて、燃料(５)の触媒燃焼により、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が昇温され、暖機判定処理(Ｓ４)での暖機失敗判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開されるように構成され、
図２(Ｃ)に例示するように、最初の暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)では、燃料初期増量供給処理(Ｓ３−１)の燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)がその後の燃料初期後供給処理(Ｓ３−３)の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定される、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。  
【発明の効果】
【００１０】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》  排気浄化部の再生処理の失敗を防止することができる。
図２(Ａ)に例示するように、暖機判定処理(Ｓ４)での暖機失敗判定の場合には、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開されるように構成されているので、寒冷時であっても、可燃性ガス生成触媒(４)の暖機不足を防止することができ、可燃性ガス(６)の生成を促進させ、排気浄化部(１)の再生処理の失敗を防止することができる。
【００１１】
《効果》  触媒燃焼昇温処理の無駄な継続による燃料の消費を抑制することができる。
図２(Ａ)に示すように、暖機失敗判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開されるので、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)の無駄な継続による燃料(５)の消費を抑制することができる。
【００１２】
《効果》  最初の暖機処理の失敗を抑制することができる。
図２(Ｃ)に例示するように、最初の暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)では、燃料初期増量供給処理(Ｓ３−１)の燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)がその後の燃料初期後供給処理(Ｓ３−３)の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定されるので、最初の暖機運転では、燃料(５)で満たされていない空の配管や可燃性ガス生成触媒(４)に高速で燃料(５)が供給され、早期にこれらが燃料(５)で満たされ、最初の暖機処理の失敗を抑制することができる。
【００１３】
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  再開された暖機処理での不完全燃焼を防止することができる。
図２(Ｃ)に例示するように、再開された暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３´)では、燃料初期増量供給処理を伴わない燃料再供給処理(Ｓ３´−３)が実施されるので、既に燃料(５)が供給されている可燃性ガス生成触媒(４)に過剰な燃料(５)が供給されず、再開された暖機処理での不完全燃焼を防止することができる。
【００１４】
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  再開された暖機処理の成功率を高めることができる。
図２(Ｃ)に例示するように、燃料再供給処理(Ｓ３´−１)の燃料再供給速度(Ｑ３´−１)は最初の暖機処理の燃料初期後供給処理(Ｓ３−３)の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定されているので、再開された暖機処理では、最初の暖機処理に比べて、可燃性ガス生成触媒(４)への燃料供給速度が高まり、再開された暖機処理の成功率を高めることができる。
【００１５】
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  寒冷時の最初の暖機処理の失敗を抑制することができる。
図１に例示するように、温度センサ(２８)を備え、温度センサ(２８)は制御装置(３)に連携され、温度センサ(２８)によりエンジン冷却水(２９)とエンジンオイルとエンジン機壁と燃料(５)のいずれかの温度が検出され、検出された温度が低いほど、制御装置(３)が図２(Ｃ)に例示する最初の暖機処理での燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)の目標値を高い値に設定するように構成されているので、寒冷時の燃料(５)の粘度増加により、可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)の供給が遅れるのを防止し、寒冷時の最初の暖機処理の失敗を抑制することができる。
【００１６】
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》  排気浄化部の再生処理の失敗を防止することができる。
図２(Ａ)に例示するように、暖機判定処理(Ｓ４)では、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が所定の暖機判定温度(Ｔ４−１)に至っているか否かが判定され、暖機処理の開始から所定時間経過後の暖機失敗判定時(ｔ４−２)まで、判定が否定された暖機判定処理(Ｓ４)での暖機失敗判定の場合には、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開されるように構成されているので、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が所定の暖機判定温度(Ｔ４−１)まで暖機されることが保証され、寒冷時であっても、可燃性ガス生成触媒(４)の暖機不足を防止することができ、可燃性ガス(６)の生成を促進させ、排気浄化部(１)の再生処理の失敗を防止することができる。
【００１７】
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  触媒燃焼昇温処理の無駄な長期化による燃料の消費を抑制することができる。
図２(Ｂ)に例示するように、暖機失敗予測判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が、図２(Ａ)に例示する前記暖機判定時(ｔ４−２)よりも早い時期に、再開されるように構成されているので、失敗が予測される触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)を早期に終了させ、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)の無駄な長期化による燃料(５)の消費を抑制することができる。
【００１８】
(請求項７に係る発明)
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  再開された暖機処理の成功率を高めることができる。
図４(Ｂ)に例示するように、再開された暖機処理の加熱処理(Ｓ２´)の加熱時間(ｔ２´)も再開前に最初に実施された加熱処理(Ｓ２)前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて、設定されるように構成されているので、再開された加熱処理(Ｓ２´)では、既にある程度昇温された可燃性ガス生成触媒(４)が、最初の加熱処理(Ｓ２)前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて設定された加熱時間(ｔ２´)をかけて、念入りに再加熱され、再開された暖機処理の成功率を高めることができる。
【００１９】
(請求項８に係る発明)
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＰＦの再生が可能となる。
図１に例示するように、排気浄化部(１)がＤＰＦ(１１)を備え、ＤＰＦ(１１)の再生処理では、ＤＰＦ(１１)に堆積されたＰＭが燃焼除去されるように構成されているので、ＤＰＦ(１１)の再生が可能になる。
【００２０】
(請求項９に係る発明)
請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＯＣの再生が可能になる。
図１に例示するように、排気浄化部(１)がＤＯＣ(１２)を備え、ＤＯＣ(１２)の再生処理では、ＤＯＣ(１２)に堆積されたＰＭが焼却除去されるように構成されているので、ＤＯＣ(１２)の再生が可能になる。
【００２１】
(請求項１０に係る発明)
請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＯＣの再生や軽負荷時のＤＯＣの暖機が可能になる。
図１に例示するように、可燃性ガス(６)の着火装置(１３)を備え、排気浄化部(１)がＤＯＣ(１２)を備え、着火装置(１３)がＤＯＣ(１２)の排気上流側に配置され、着火装置(１３)で可燃性ガス(６)に着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(８)の温度が昇温されるように構成されているので、ＤＯＣ(１２)の再生や排気(８)の温度が低い軽負荷時のＤＯＣ(１２)の暖機が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの排気処理装置の模式図である。
【図２】図２(Ａ)は暖機処理のタイムチャート、図２(Ｂ)は暖機失敗予測判定を伴う暖機処理のタイムチャート、図２(Ｃ)は燃料供給速度を説明するタイムチャートである。
【図３】図１の装置の制御装置による制御のメインフローチャートである。
【図４】図４(Ａ)は最初の暖機処理の加熱処理(Ｓ２)の詳細を説明するサブフローチャート、図４(Ｂ)は再開された暖機処理の加熱処理(Ｓ２´)の詳細を説明するサブフローチャートである。
【図５】図５(Ａ)は最初の暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)の詳細を説明するサブフローチャート、図５(Ｂ)は再開された暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３´)の詳細を説明するサブフローチャートである。
【図６】暖機判定処理(Ｓ４)の詳細を説明するサブフローチャートである。
【図７】図１の排気処理装置によるＤＰＦ(１１)の再生とＤＯＣ(１２)の再生判別のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図７は本発明の実施形態に係るエンジンの排気処理装置を説明する図であり、この実施形態では、ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。
【００２４】
排気処理装置の概要は、次の通りである。
図１に示すように、排気処理装置は、排気浄化部(１)と可燃性ガス生成器(２)と制御装置(３)を備えている。
図３に示すように、制御装置(３)の制御により排気浄化部(１)の再生処理が実施(Ｓ６)(Ｓ８)される場合には、図１に示すように、可燃性ガス生成器(２)の可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)が供給され、生成された可燃性ガス(６)の燃焼で排気(８)の温度が昇温されるように構成されている。
【００２５】
図１に示すように、排気浄化部(１)は、ＤＰＦ(１１)とＤＯＣ(１２)とを備えている。ＤＰＦ(１１)とＤＯＣ(１２)とは排気浄化ケース(１４)に収容され、ＤＯＣ(１２)はＤＰＦ(１１)の上流側に配置されている。ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称であり、ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称である。
ＤＰＦ(１１)は軸長方向に平行に配置された複数のセルを備え、隣合うセルの始端と終端を交互に目封じしたウォールフロー式のセラミックハニカムで、セルの内表面には酸化触媒成分が担持されている。
ＤＯＣ(１２)は軸長方向に平行に配置された複数のセルを備え、全てのセルの始端と終端を開口したスルーフロー式のセラミックハニカムで、セルの内表面には酸化触媒成分が担持されている。
ＤＯＣ(１２)の排気上流側には可燃性ガス(６)の着火装置(１３)が配置されている。着火装置(１３)は電熱式のグロープラグである。
排気浄化部(１)には、ＳＣＲ触媒やＮＯｘ吸蔵触媒を用いることができる。ＳＣＲ触媒は選択還元触媒の略称、ＮＯｘは窒素酸化物の略称である。
【００２６】
図１に示すように、可燃性ガス生成器(２)は、可燃性ガス生成触媒(４)の触媒反応により空燃混合気(１８)から可燃性ガス(６)を生成するものである。
可燃性ガス生成器(２)内には可燃性ガス生成触媒(４)が収容され、その上部には空燃混合室(１５)が設けられている。可燃性ガス生成触媒(４)の上部中央部には下向きに凹設された混合気入口(１６)が設けられている。空燃混合室(１５)には、液体の燃料(５)と一次空気(１７)とが供給され、これらが混合され、空燃混合気(１８)となり、混合気入口(１６)から可燃性ガス生成触媒(４)に供給される。混合気入口(１６)には、ガス生成開始用触媒(１９)が収容され、これにヒータ(９)が差し込まれている。
可燃性ガス生成触媒(４)は、鉄クロム線を織ったもので、鉄クロム線にはロジウム触媒成分が担持されている。ガス生成開始用触媒(１９)は、アルミナ繊維のマットで、表面にロジウム触媒成分が担持されている。ガス生成開始用触媒(１９)は、可燃性ガス生成触媒(４)に比べ、燃料(５)の保持性が高い。
燃料(５)には軽油が用いられている。
制御装置(３)は、エンジンＥＣＵであり、マイコンである。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称である。
【００２７】
図１に示すように、ＤＰＦ(１１)の再生処理では、ＤＯＣ(１２)での可燃性ガス(６)の触媒燃焼で排気(８)の温度が昇温され、昇温された排気(８)でＤＰＦ(１１)に堆積したＰＭが焼却除去される。排気(８)の温度がＤＯＣ(１２)の活性化温度に達しない軽負荷運転時には、着火装置(１３)で可燃性ガス(６)に着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(８)が昇温され、ＤＯＣ(１２)の温度を活性化温度まで高めた後、ＤＯＣ(１２)での可燃性ガス(６)の触媒燃焼で排気(８)の温度が昇温される。
ＤＯＣ(１２)の再生処理では、着火装置(１３)で可燃性ガス(６)に着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(８)が昇温され、昇温された排気(８)でＤＯＣ(１２)に堆積したＰＭが燃焼除去される。
排気浄化部(１)の再生処理は、排気浄化部(１)に堆積した硫黄化合物の焼却処理であってもよい。
【００２８】
図３に示すように、この排気処理装置では、前記再生処理が実施(Ｓ６)(Ｓ８)される前に、制御装置(３)の制御により可燃性ガス生成触媒(４)の暖機処理が実施される。
この暖機処理は加熱処理(Ｓ２)(Ｓ２´)とその後の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)と暖機判定処理(Ｓ４)を備え、図２(Ａ)，図１に示すように、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)では、可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)が供給されて、燃料(５)の触媒燃焼により、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が昇温され、暖機判定処理(Ｓ４)での暖機失敗判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開されるように構成されている。
このため、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が所定の暖機判定温度(Ｔ４−１)まで暖機されることが保証され、寒冷時であっても、可燃性ガス生成触媒(４)の暖機不足を防止することができ、再生処理中、可燃性ガス(６)の生成を促進させ、排気浄化部(１)の再生処理の失敗を防止することができる。また、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)(Ｓ３´)の無駄な継続による燃料(５)の消費を抑制することができる。
加熱処理(Ｓ２)(Ｓ２´)ではヒータ(９)の発熱で可燃性ガス生成触媒(４)が加熱される。
【００２９】
図２(Ｃ)に示すように、最初の暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)では、燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)がその後の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定される。
このため、最初の暖機運転では、燃料(５)で満たされていない空の配管や可燃性ガス生成触媒(４)に高速で燃料(５)が供給され、早期にこれらが燃料(５)で満たされ、最初の暖機処理の失敗を抑制することができる。
【００３０】
図２(Ｃ)に示すように、再開された暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３´)では、燃料初期増量供給処理を伴わない燃料再供給処理(Ｓ３´−３)が実施される。
このため、既に燃料(５)が供給されている可燃性ガス生成触媒(４)に過剰な燃料(５)が供給されず、再開された暖機処理での不完全燃焼を防止することができる。
【００３１】
図２(Ｃ)に示すように、燃料再供給処理(Ｓ３´−３)の燃料再供給速度(Ｑ３´−３)は最初の暖機処理の燃料初期後供給処理(Ｓ３−３)の燃料初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定されている。
このため、再開された暖機処理では、最初の暖機処理に比べて、可燃性ガス生成触媒(４)への燃料供給速度が高まり、再開された暖機処理の成功率を高めることができる。
【００３２】
図１に示すように、温度センサ(２８)を備え、温度センサ(２８)は制御装置(３)に連携され、温度センサ(２８)によりエンジン冷却水(２９)の温度が検出され、検出された温度が低いほど、制御装置(３)が図２(Ｃ)に例示する最初の暖機処理での燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)の目標値を高い値に設定するように構成されている。温度センサ(２８)により検出する温度は、エンジンオイル、エンジン機壁、燃料(５)のいずれであってもよい。
このため、寒冷時の燃料(５)の粘度増加により、可燃性ガス生成触媒(４)に燃料(５)の供給が遅れるのを防止し、寒冷時の最初の暖機処理の失敗を抑制することができる。
燃料供給速度の制御は、制御装置(３)による燃料フィードポンプ(３０)のフィードフォワード制御であり、燃料初期増量供給速度(Ｑ３−１)の目標値を高い値に設定すると、単位時間当たりの燃料フィードポンプ(３０)の圧送回数が増加する。
【００３３】
図２(Ａ)に示すように、暖機判定処理(Ｓ４)では、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が所定の暖機判定温度(Ｔ４−１)に至っているか否かが判定され、暖機処理の開始から所定時間経過後の暖機失敗判定時(ｔ４−２)まで、判定が否定された場合には、暖機失敗判定がなされる。
このため、可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が所定の暖機判定温度(Ｔ４−１)まで暖機されることが保証され、寒冷時であっても、可燃性ガス生成触媒(４)の暖機不足を防止することができ、可燃性ガス(６)の生成を促進させ、排気浄化部(１)の再生処理の失敗を防止することができる。
【００３４】
図２(Ｂ)に示すように、前記暖機判定処理(Ｓ４)で暖機予測判定が行われるようにし、この暖機予測判定では、可燃性ガス生成触媒(４)のピーク温度(Ｐ)の発生時から所定時間経過後の暖機予測判定時(ｔ４−３)に、可燃性ガス生成触媒(４)の温度が前記ピーク温度(Ｐ)から所定の暖機失敗予測判定温度(Ｔ４−４)以上下降したか否かが判定され、判定が肯定された暖機失敗予測判定の場合には、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)が終了されて、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が、図２(Ａ)に示す前記暖機失敗判定時(ｔ４−２)よりも早い時期に、再開されるように構成されている。
このため、失敗が予測される触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)を早期に終了させ、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)の無駄な長期化による燃料(５)の消費を抑制することができる。  
【００３５】
図１に示すように、この排気処理装置では、前記可燃性ガス生成触媒(４)の触媒温度センサ(１０)を備え、図４(Ａ)に示すように、触媒温度センサ(１０)で検出された加熱処理前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて、前記制御装置(３)により最初の暖機処理の加熱処理(Ｓ２)の加熱時間(ｔ２)が設定(Ｓ２−１)され、図４(Ｂ)に示すように、再開された暖機処理の加熱処理(Ｓ２´)の加熱時間(ｔ２´)も再開前に最初に実施された加熱処理(Ｓ２)前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて、設定されるように構成されている。
このため、再開された加熱処理(Ｓ２´)では、既にある程度昇温された可燃性ガス生成触媒(４)が、最初の加熱処理(Ｓ２)前の可燃性ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて設定された加熱時間(ｔ２´)をかけて、念入りに再加熱され、再開された暖機処理の成功率を高めることができる。
この実施形態では、図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、再開された加熱処理(Ｓ２´)の加熱時間(ｔ２´)は、再開前に最初に実施された加熱処理(Ｓ２)の加熱時間(ｔ２)と同じ長さに設定されるように構成されている。再開された加熱処理(Ｓ２´)の加熱時間(ｔ２´)は、再開前に最初に実施された加熱処理(Ｓ２)の加熱時間(ｔ２)の長さの８０〜１２０％の長さに設定するのが望ましく、９０〜１１０％の長さに設定するのがより望ましい。
【００３６】
この排気処理装置による暖機処理のタイムチャートを説明する。
図２(Ａ)に示すように、最初の暖機処理では、ガス生成触媒(４)の検出温度(Ｔ３)に基づいて加熱時間(ｔ２)が設定(Ｓ２−１)され、加熱が開始(Ｓ２−２)され、加熱時間(ｔ２)が経過すると、加熱が終了(Ｓ２−４)され、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)がなされ、ガス生成触媒温度(Ｔ３)が暖機判定温度(Ｔ４−１)に至った場合には、暖機判定処理(Ｓ４)で暖機成功判定がなされ、暖機処理が終了され、ＤＰＦ(１１)の再生処理が実施(Ｓ６)、或いは、ＤＯＣ(１２)の再生処理が実施(Ｓ８)される。暖機失敗判定時(ｔ４−２)まで、判定が否定され続けた暖機失敗判定の場合には、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が再開される。
再開された暖機処理でも、加熱時間(ｔ２´)が設定(Ｓ２´−１)され、加熱が開始(Ｓ２´−２)され、加熱時間(ｔ２´)が経過すると、加熱が終了(Ｓ２´−４)され、触媒燃焼昇温処理(Ｓ３´)が開始されるが、加熱時間(ｔ２´)は、再開前の最初の加熱処理(Ｓ２)の加熱時間(ｔ２)と同じ長さである。
【００３７】
図２(Ｂ)に示す暖機失敗予測判定を伴う暖機処理では、前記暖機判定処理(Ｓ４)で暖機予測判定が行われるようにし、この暖機予測判定では、可燃性ガス生成触媒(４)のピーク温度(Ｐ)の発生時から所定時間経過後の暖機予測判定時(ｔ４−３)に、可燃性ガス生成触媒(４)の温度が前記ピーク温度(Ｐ)から所定の暖機失敗予測判定温度(Ｔ４−４)以上連続して下降したか否かが判定され、判定が肯定された暖機失敗予測判定の場合には、加熱処理(Ｓ２´)から始まる暖機処理が、図２(Ａ)に示す前記暖機失敗判定時(ｔ４−２)よりも早い時期に、再開されるように構成されている。
なお、暖機失敗予測判定の判定成立条件は、可燃性ガス生成触媒(４)の温度が連続して下降した場合に限定されているが、一時的な上昇を伴いながら不連続に下降した場合も判定が成立するよう判定成立条件を緩和することができる。
【００３８】
図２(Ｃ)に示すように、最初の暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３)での燃料(５)の初期増量供給速度(Ｑ３−１)は初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定されている。再開された暖機処理の触媒燃焼昇温処理(Ｓ３´)での燃料(５)の再供給速度(Ｑ３´−３)は、最初の暖機処理の初期増量供給速度(Ｑ３−１)よりも低く、初期後供給速度(Ｑ３−３)よりも高い値に設定されている。ＤＰＦ再生時のＤＰＦ再生時供給速度(Ｑ６)は、最初の暖機処理の初期増量供給速度(Ｑ３−１)よりも低く、初期後供給速度(Ｑ３−３)や再供給速度(Ｑ６)よりも高い値に設定されている。同様に、ＤＯＣ再生時のＤＯＣ再生供給時供給速度も、最初の暖機処理の初期増量供給速度(Ｑ３−１)よりも低く、初期後供給速度(Ｑ３−３)や再供給速度(Ｑ６)よりも高い値に設定する。
【００３９】
制御装置(３)による制御の流れは、次の通りである。
図３に示すように、ステップ(Ｓ１)で排気浄化部(１)の再生要求条件が成立したか否かが判定される。
ステップ(Ｓ１)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１)を繰り返し、判定が肯定の場合には、ガス生成触媒(４)の暖機処理が開始され、ステップ(Ｓ２)でガス生成触媒(４)の加熱処理が実施され、ステップ(Ｓ３)でガス生成触媒(４)の触媒燃焼昇温処理が実施され、ステップ(Ｓ４)で暖機判定処理が実施され、触媒暖機判定成功条件が成立したか否かが判定され、判定が肯定された暖機成功判定の場合には、暖機処理が終了され、ステップ(Ｓ５)に移行し、判定が否定された暖機失敗判定または暖機失敗予測判定の場合には、暖機処理が再開され、ステップ(Ｓ２´)でガス生成触媒(４)の加熱処理を行い、ステップ(Ｓ３´)でガス性生成触媒(４)の触媒燃焼昇温処理を行い、ステップ(Ｓ４)に移行する。
【００４０】
図３のステップ(Ｓ５)では、再生対象の判別処理を行う。この判別処理では、ＤＰＦ(１１)の再生要求条件が成立しているか否かが判定され、判定が肯定された場合にはＤＰＦ(１１)の再生が確定し、ステップ(Ｓ６)でＤＰＦ(１１)の再生処理が実施され、ステップ(Ｓ７)でＤＰＦ(１１)の再生終了条件が成立したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、制御は終了され、判定が否定された場合にはステップ(Ｓ６)に戻る。ステップ(Ｓ５)での判定が否定された場合には、ＤＯＣ(１２)の再生が確定し、ステップ(Ｓ８)でＤＯＣ(１２)の再生処理が実施され、ステップ(Ｓ９)でＤＯＣ(１２)の再生終了条件が成立したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、制御は終了され、判定が否定された場合にはステップ(Ｓ８)に戻る。
【００４１】
図３のステップ(Ｓ１)に示す排気浄化部(１)の再生要求条件は、図７に示すように、排気浄化部(１)のＰＭ堆積総量推定値が再生必要値に至った場合に成立する。この再生要求条件の成立時には、再生要求の対象がＤＰＦ(１１)かＤＯＣ(１２)かは判別されず、この判別は後のステップ(Ｓ５)で行われる。
ＰＭ堆積総量推定値は、ＤＯＣ(１２)の上流側の排気圧に基づいてＰＭ堆積量推定装置(２０)が推定する。排気圧は、排気圧検出装置(２１)で検出する。ＰＭ堆積推定装置(２０)は、制御装置(３)の演算処理部である。
【００４２】
図３のステップ(Ｓ２)の最初の暖機処理でのガス生成触媒(４)の加熱処理の詳細は、次の通りである。
図４(Ａ)に示すように、ステップ(Ｓ２−１)では、ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて加熱時間(ｔ２)が設定される。このステップ(Ｓ２−１)では、ガス生成触媒温度(Ｔ３)が低いほど、加熱時間(ｔ２)が長く設定される。ステップ(Ｓ２−２)では、加熱が開始され、ステップ(Ｓ２−３)では、加熱時間(ｔ２)が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ２−４)で加熱が終了され、ステップ(Ｓ３−１)に移行し、判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ２−３)を繰り返す。
【００４３】
図３のステップ(Ｓ２´)の再開された暖機処理でのガス生成触媒(４)の加熱処理の詳細は、次の通りである。
図４(Ｂ)に示すように、ステップ(Ｓ２´−１)では、ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)に基づいて加熱時間(ｔ２´)が設定される。このステップ(Ｓ２´−１)では、ガス生成触媒温度(Ｔ３)が低いほど、加熱時間(ｔ２´)が長く設定される。ステップ(Ｓ２´−２)では、加熱が開始され、ステップ(Ｓ２´−３)では、加熱時間(ｔ２´)が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ２´−４)で加熱が終了され、ステップ(Ｓ３´−３)に移行し、判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ２´−３)を繰り返す。
【００４４】
図３のステップ(Ｓ３)の最初の暖機処理でのガス生成触媒(４)の触媒燃焼昇温処理の詳細は、次の通りである。
図５(Ａ)に示すように、ステップ(Ｓ３−１)では、空気(１７)と燃料(５)が初期供給され、燃料(５)の初期増量供給速度は(Ｑ３−１)とされ、ステップ(Ｓ３−２)では、初期増量供給時間(ｔ３)が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ３−３)で、空気(１７)と燃料(５)が初期後供給され、燃料(５)の初期後供給速度は(Ｑ３−３)とされ、ステップ(Ｓ４−１)に移行し、ステップ(Ｓ３−２)での判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ３−１)に戻る。
燃料(５)の初期増量供給速度は(Ｑ３−１)は、初期後供給速度は(Ｑ３−３)よりも高い値とされている。
【００４５】
図３のステップ(Ｓ３´)の再開された暖機処理でのガス生成触媒(４)の触媒燃焼昇温処理の詳細は、次の通りである。
図５(Ｂ)に示すように、ステップ(Ｓ３´−３)では、空気(１７)と燃料(５)が再供給され、燃料(５)の再供給速度は(Ｑ３´−３)とされ、ステップ(Ｓ４−１)に移行する。
【００４６】
図３のステップ(Ｓ４)の暖機判定処理の詳細は、次の通りである。
図６に示すように、ステップ(Ｓ３−３)またはステップ(Ｓ３´−３)から移行したステップ(Ｓ４−１)では、ガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)が暖機判定温度(Ｔ４−１)に至っているか否かが判定され、判定が肯定される暖機成功判定の場合には、暖機処理が終了され、ステップ(Ｓ５)に移行する。
ステップ(Ｓ４−１)での判定が否定された場合には、ステップ(Ｓ４−２)で暖機失敗判定時(ｔ４−２)に至ったか否かが判定され、判定が肯定される暖機失敗判定の場合には、暖機処理が再開され、ステップ(Ｓ２´−１)に移行する。
ステップ(Ｓ４−２)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ４−３)で暖機失敗予測判定時(ｔ４−３)に至っているか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(Ｓ４−４)でガス生成触媒(４)の温度(Ｔ３)がピーク温度Ｐから暖機失敗予測判定温度(Ｔ４−４)以上下降したか否かが判定され、判定が肯定される暖機失敗予測判定の場合には、暖機処理が再開され、ステップ(Ｓ２´−１)に移行する。ステップ(Ｓ４−３)の判定が否定の場合、ステップ(Ｓ４−４)の判定が否定の場合には、いずれもステップ(Ｓ４−１)に戻る。
ステップ(Ｓ４−４)での温度(Ｔ３)の下降は、連続下降であってもよいし、上下しながらの下降であってもよい。
【００４７】
図３のステップ(Ｓ５)の再生対象の判定処理では、図７に示すように、前回の再生終了から今回の再生要求条件の成立までのインターバル(２２)に基づいて判定され、このインターバル(２２)が所定時間以上であれば、ＤＰＦ(１１)の再生条件が成立し、ＤＰＦ(１１)の再生処理が確定し、所定時間未満であれば、ＤＰＦ(１１)の再生条件が成立せず、ＤＯＣ(１２)の再生条件が成立し、ＤＯＣ(１２)の再生処理が確定する。
ＤＰＦ(１１)の再生条件は、ＤＰＦ(１１)のＰＭ堆積推定値が再生必要値に至った場合に成立する。ＤＯＣ(１２)の再生条件は、ＤＯＣ(１２)のＰＭ堆積推定値が再生必要値に至った場合に成立する。
ＤＰＦ(１１)に堆積するＰＭは、１回のＤＰＦ(１１)の再生処理や１回のＤＯＣ(１２)の再生処理で略全量が焼却除去されるが、ＤＯＣ(１２)に堆積するＰＭは、複数回のＤＰＦ(１１)の再生処理でも焼却除去されず、次第に累積されるため、前記インターバル(２２)が所定時間未満であれば、ＤＯＣ(１２)の再生条件が成立し、インターバルが所定時間以上であれば、ＤＰＦ(１１)の再生条件が成立したものと推定することができる。
【００４８】
図３のステップ(Ｓ６)のＤＰＦ(１１)の再生処理が実施(Ｓ６)される場合の詳細は、次の通りである。
軽負荷運転により、図１に示すＤＯＣ(１２)の入口温度(Ｔ１)がＤＯＣ(１２)の活性化温度に至らない場合には、制御装置(３)により着火装置(１３)で可燃性ガス(６)に着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(８)の温度が昇温され、昇温された排気(８)でＤＯＣ(１２)が暖機され、ＤＯＣ(１２)の入口温度(Ｔ１)がＤＯＣ(１２)の活性化温度に至ると、可燃性ガス(６)の火炎燃焼が吹き消され、ＤＯＣ(１２)で可燃性ガス(６)が触媒燃焼され、排気(８)の温度が昇温され、昇温された排気(８)でＤＰＦ(１１)に溜まったＰＭが焼却除去される。
【００４９】
可燃性ガス(６)の火炎燃焼を吹き消し、ＤＯＣ(１２)で可燃性ガス(６)の触媒燃焼を発生させる場合には、制御装置(３)により、火炎燃焼を起こさせる場合よりも、可燃性ガス(６)を生成する空燃混合気(１８)の空気比率が減少するように調整される。このようにすると、一次空気(１７)の減少により可燃性ガス生成触媒(４)での触媒反応温度が低下し、比較的分子量の大きな可燃性ガス(６)が発生し、火炎燃焼が抑制され、可燃性ガス(６)で火炎燃焼が吹き消され、触媒燃焼で高い熱量が発生し、ＤＰＦ(１１)の再生が促進される。
着火装置(１３)の下流には、着火検出装置(２６)が配置され、可燃性ガス(６)の着火の有無が検出され、必要な着火がなされない場合には、制御装置(３)により、可燃性ガス(６)を生成する空燃混合気(１８)の空気比率が増加するように調整される。このようにすると、一次空気(１７)の増加により可燃性ガス生成触媒(４)での触媒反応温度が上昇し、比較的分子量の小さな可燃性ガス(６)が発生し、火炎燃焼が促進され、必要な着火がなされる。
なお、可燃性ガス(６)の火炎燃焼や触媒燃焼には、多くの酸素が必要となるため、可燃性ガス(６)には二次空気(２７)が混入される。
【００５０】
図３のステップ(Ｓ８)のＤＯＣ(１２)の再生処理が実施(Ｓ８)される場合の詳細は、次の通りである。
図１に示すＤＯＣ(１２)の入口温度(Ｔ１)がＤＯＣ(１２)の再生必要温度に至らない場合には、制御装置(３)により着火装置(１３)で可燃性ガス(６)に着火され、可燃性ガス(６)の火炎燃焼で排気(８)の温度が昇温され、昇温された排気(８)でＤＯＣ(１２)に堆積したＰＭが燃焼除去される。
ＤＯＣ(１２)の再生処理では、制御装置(３)により、ＤＰＦ(１１)の再生処理の場合よりも、可燃性ガス(６)を生成する空燃混合気(１８)の空気比率が増加するように調整される。このようにすると、一次空気(１７)の増加により可燃性ガス生成触媒(４)での触媒反応温度が上昇し、比較的分子量の小さな可燃性ガス(６)が発生し、火炎燃焼が促進される。着火がなされない場合には、可燃性ガス(６)を生成する空燃混合気(１８)の空気比率が更に増加するように調整される。このようにすると、一次空気(１７)の増加により可燃性ガス生成触媒(４)での触媒反応温度が更に上昇し、比較的分子量の小さな可燃性ガス(６)が発生し、火炎燃焼が促進され、必要な着火がなされる。
なお、可燃性ガス(６)の火炎燃焼には、多くの酸素が必要となるため、可燃性ガス(６)には二次空気(２７)が混入される。
【００５１】
図３のステップ(Ｓ７)のＤＰＦ(１１)の再生終了条件は、ＤＰＦ(１１)の入口温度(Ｔ１)やＤＰＦ(１１)の出口温度(Ｔ２)が所定温度以上で所定時間経過した場合に成立する。ステップ(Ｓ９)のＤＯＣ(１２)の再生終了条件は、ＤＯＣ(１２)の入口排気温度(Ｔ０)が所定温度以上で所定時間経過した場合に成立する。
ＤＯＣ(１２)の入口排気温度(Ｔ０)はＤＯＣ入口温度検出装置(２３)で検出され、ＤＰＦ(１１)の入口排気温度(Ｔ１)はＤＰＦ入口温度検出装置(２４)で検出され、ＤＰＦ(１１)の出口排気温度(Ｔ２)はＤＰＦ出口温度検出装置(２５)で検出される。
【符号の説明】
【００５２】
(１) 排気浄化部
(２) 可燃性ガス生成器
(３) 制御装置
(４) 可燃性ガス生成触媒
(５) 燃料
(６) 可燃性ガス
(７) 排気経路
(８) 排気
(９) ヒータ
(Ｓ２) 加熱処理
(Ｓ２−１) 加熱時間が設定
(Ｓ２´) 加熱処理
(Ｓ２´−１) 加熱時間が設定
(Ｓ３) 触媒燃焼昇温処理
(Ｓ３´) 触媒燃焼昇温処理
(Ｓ３´−３) 燃料再供給処理
(Ｓ４) 暖機判定処理
(Ｓ６) ＤＰＦの再生処理が実施
(Ｓ８) ＤＯＣの再生処理が実施
(ｔ２) 加熱時間
(Ｔ３) 可燃性ガス生成触媒の温度
(Ｔ４−１) 暖機判定温度
(ｔ４−２) 暖機失敗判定時
(ｔ４−３) 暖機失敗予測判定時
(Ｔ４−４) 失敗予測判定温度
(Ｐ) ピーク温度
(Ｑ３−１) 初期増量供給速度
(Ｑ３−３) 初期後供給速度
(１０) 触媒温度検出装置
(１１) ＤＰＦ
(１２) ＤＯＣ
(１３) 着火装置
(２８) 温度センサ
(２９) エンジン冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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