JP2002357140A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫酸ミストをほとんど発生させずにＤＰＦ再
生を簡便に行え、かつよりクリーンな排気ガスを得るこ
とができる排気ガス浄化装置を提供すること。 【解決手段】 排気ガス浄化装置２では、酸化セリウム
を吸気通路２１に投入し、この酸化セリウムでＤＰＦ８
１１に蓄積されたパーティキュレートを酸化させ、排気
ガスの温度を利用して燃焼、除去する。従って、排気ガ
スの温度でもパーティキュレートを確実に燃焼して除去
できるうえ、この際には、従来のような白金系の酸化触
媒を用いていないので、硫酸ミストの発生を抑制でき
る。また、酸化セリウムのシリンダ内での酸化促進作用
でパーティキュレートの発生そのものを抑制できるた
め、この抑制効果とＤＰＦ８１１での捕集効果との二重
の効果により、排気ガスを一層クリーンにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の排気通路に設
けられ、かつ排気ガス中のパーティキュレートを捕集す
るパーティキュレートフィルタを備えた排気ガス浄化装
置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、ディーゼルエンジン（内燃機
関）の吸気通路または燃料に、シリンダ（燃焼室）内で
酸化促進作用を有する助燃剤を常時供給し、シリンダ壁
等での燃焼効率を向上させてパーティキュレートを含ん
だ黒煙の発生を低減させ、排気ガスをクリーンにするこ
とが知られている。しかし、このような助燃剤では、パ
ーティキュレートを低減させることは可能であるが、外
部への排出を完全に抑えることは困難であった。

【０００３】そこで、近年では、ディーゼルエンジンか
ら排出される排気ガス中のパーティキュレートを、ディ
ーゼルパーティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ（Di
eselParticulate Filter）と称す）で捕集する排気ガス
浄化装置の開発が盛んである。このような排気ガス浄化
装置では、パーティキュレートを物理的に捕集するた
め、パーティキュレートの排出をほぼ確実に抑えること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＰＦを用
いた排気ガス浄化装置では、ＤＰＦで捕集されたパーテ
ィキュレートを燃焼させることにより、ＤＰＦの再生を
行う必要がある。パーティキュレートを燃焼させる方法
としては、ＤＰＦでのパーティキュレート捕集部分に電
気ヒータを設けておき、この電気ヒータでパーティキュ
レートを６００°程度で加熱し、燃焼させる方法が知ら
れている。

【０００５】しかし、この方法では、加熱温度が高いこ
とで容量の大きい大型の電気ヒータを用いる必要がある
うえ、エンジンを停止させた状態で、かつ外部の空気を
送り込みながらパーティキュレートを加熱しなければな
らず、空気を送り込む大がかりな装置も必要となり、構
造が複雑になる。また、パーティキュレートを確実に燃
焼させるのに数十分もかかってしまうため、その時間中
にエンジンを稼働させることができず、不便である。

【０００６】そこで、このような電気ヒータを用いる代
わりに、ＤＰＦに白金系の酸化触媒を担持させることが
行われるようになった。このような排気ガス浄化装置で
は、パーティキュレートが酸化触媒で酸化されるため、
３００℃程度の低温で燃焼可能になり、捕集されたパー
ティキュレートをエンジンの排気ガス温度で燃焼させる
ことができる。従って、ＤＰＦの再生を簡単な構造で、
かつエンジンの稼働中に自動的に行えるというメリット
がある。

【０００７】しかしながら、酸化触媒を用いた排気ガス
浄化装置の再生方法では、排気ガス中に存在する硫黄成
分と酸化触媒の白金とが反応し、硫酸ミストが生じると
いう問題がある。

【０００８】本発明の目的は、パーティキュレートフィ
ルタの再生を簡便に行えるとともに、硫酸ミストがほと
んど生じることもなく、かつよりクリーンな排気ガスを
得ることができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段と作用効果】本発明の請求
項１の内燃機関の排気ガス浄化装置は、酸化促進作用を
有する助燃剤を内燃機関の吸気通路内に投入するための
助燃剤投入手段と、前記内燃機関の排気通路に設けられ
て排気ガス中のパーティキュレートを捕集するパーティ
キュレートフィルタとを備え、捕集されたパーティキュ
レートは、投入された前記助燃剤で酸化燃焼されること
を特徴とする。

【００１０】このような本発明によれば、吸気通路に投
入された助燃剤は、シリンダ内での酸化促進作用により
酸素が放出されて還元されるが、排気ガス中の窒素酸化
物によって再び酸化して酸化促進作用を取り戻し、最終
的にはパーティキュレートと共にパーティキュレートフ
ィルタで捕集される。このため、パーティキュレートフ
ィルタで捕集された助燃剤は、一種の酸化触媒としても
機能し、同様にパーティキュレートフィルタで捕集され
たパーティキュレートを酸化する。このことにより、酸
化されたパーティキュレートは、排気ガスの温度でも確
実に燃焼して除去され、パーティキュレートフィルタの
目詰まりの解消、すなわち再生が容易に行われる。そし
て、この際には、従来のような白金系の酸化触媒を用い
る必要がないので、硫酸ミストが生じる心配もない。ま
た、助燃剤のシリンダ内での酸化促進作用により、排気
ガス中のパーティキュレートの発生そのものが抑制され
るので、この抑制効果とパーティキュレートフィルタで
の捕集効果との二重の効果により、外部に排出される排
気ガス中のパーティキュレートは格段に減少し、排気ガ
スが一層クリーンになる。

【００１１】本発明の請求項２の内燃機関の排気ガス浄
化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装
置において、所定時間毎に前記助燃剤投入手段を制御し
て助燃剤の投入を開始する助燃剤投入開始手段を備えて
いることを特徴とする。このような排気ガス浄化装置で
は、助燃剤の投入が助燃剤投入開始手段により所定時間
の間隔を空けて定期的に行われるので、助燃剤の使用量
が少なくなって経済的である。

【００１２】請求項３の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、前記所定時間（投入間隔）は、内燃機関の稼働モ
ードに応じて可変に設けられていることを特徴とする。
このような排気ガス浄化装置においては、内燃機関から
排出されるパーティキュレートの排出量が多くなる稼働
モードでは、前記所定時間（投入間隔）を短くして頻繁
に助燃剤を投入し、排出量が少ない稼働モードでは、前
記所定時間（投入間隔）を長くして、助燃剤の無駄な投
入を防止する。

【００１３】請求項４の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、前記パーティキュレートフィルタに捕集されたパ
ーティキュレートの蓄積量を検出する蓄積量検出手段お
よび／または前記蓄積量を算出する蓄積量算出手段と、
この検出結果および／または算出結果に基づく蓄積量と
予め設定された規定量とを比較する蓄積量比較手段と、
この蓄積量比較手段の比較結果によりパーティキュレー
トの蓄積量が規定量を超えたと判断された場合に、前記
助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投入を開始する助燃
剤投入開始手段とを備えていることを特徴とする。この
ような排気ガス浄化装置においては、パーティキュレー
トフィルタに多量のパーティキュレートが蓄積されたと
判断された場合に助燃剤が投入されるから、助燃剤の無
駄な投入が確実に防止され、やはり経済的であり、請求
項２の排気ガス浄化装置と同様な作用効果が得られる。

【００１４】請求項５の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項４に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、前記内燃機関の回転数毎と負荷毎とに対するパー
ティキュレートフィルタ前での排気ガスの上限の規定圧
力が予めマップとして記憶された記憶手段と、前記内燃
機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内燃機
関の負荷を検出する負荷検出手段とを備えているととも
に、前記蓄積量検出手段は、前記パーティキュレートフ
ィルタ前での排気ガスの圧力を検出する圧力検出手段と
され、前記蓄積量比較手段は、前記回転数検出手段およ
び負荷検出手段で検出した任意の回転数および負荷にお
ける前記圧力検出手段で検出した圧力と前記マップでの
上限の規定圧力とを比較し、前記助燃剤投入開始手段
は、前記蓄積量比較手段により前記圧力検出手段で検出
した圧力が前記規定圧力を越えたと判断された場合に、
前記助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投入を開始する
ことを特徴とする。このような排気ガス浄化装置では、
パーティキュレートフィルタでのパーティキュレートの
蓄積量が排気ガスの圧力によって推定され、また、内燃
機関の回転数毎と負荷毎の上限の規定圧力が記憶手段に
マップとして記憶されている。このため、内燃機関の稼
働中における任意の回転数、負荷、排気ガスの圧力を各
種検出手段で検出した際、その検出された圧力はマップ
中のいずれかの規定圧力と確実に比較される。従って、
パーティキュレートの蓄積量（目詰まり状態）の判断が
確実に行われるようになり、助燃剤の投入時期が正確に
制御されるようになる。

【００１５】請求項６の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項４に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置にお
いて、前記内燃機関の所定範囲の回転数と所定範囲の負
荷とに対するパーティキュレートフィルタ前での排気ガ
スの上限の規定圧力が予め記憶された記憶手段と、前記
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、前記内
燃機関の負荷を検出する負荷検出手段とを備えていると
ともに、前記蓄積量検出手段は、前記パーティキュレー
トフィルタ前での排気ガスの圧力を検出する圧力検出手
段とされ、前記蓄積量比較手段は、前記回転数検出手段
および負荷検出手段で検出した回転数および負荷が前記
所定範囲の回転数および所定範囲の負荷にあると判断し
たときのみ、前記圧力検出手段で検出した圧力と前記記
憶された上限の規定圧力とを比較し、前記助燃剤投入開
始手段は、前記蓄積量比較手段により前記圧力検出手段
で検出した圧力が前記上限の規定圧力を越えたと判断さ
れた場合に、前記助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投
入を開始することを特徴とする。このような排気ガス浄
化装置では、実際に検出した回転数および負荷が前記所
定範囲の回転数および所定範囲の負荷にあると判断した
ときのみ、前記圧力検出手段で検出した圧力と前記記憶
された上限の規定圧力とを比較するので、この所定範囲
の回転数および所定範囲の負荷で稼働することが多い内
燃機関では、他の稼働状態での比較が省略され、パーテ
ィキュレートの蓄積量を判断するためのロジックが簡素
化される。

【００１６】請求項７の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記蓄積量検出手段
は、前記パーティキュレートフィルタ前での排気ガスの
圧力を検出する圧力検出手段であるとともに、前記蓄積
量比較手段は、前記圧力検出手段で検出した圧力と予め
設定された上限の規定圧力とを比較し、前記助燃剤投入
開始手段は、前記蓄積量比較手段により前記圧力検出手
段で検出した圧力が規定圧力を越えたと判断された場合
に、前記助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投入を開始
し、かつ捕集されたパーティキュレートの燃焼直後の圧
力に基づいて前記規定圧力を新たな上限の規定圧力に更
新する規定圧力更新手段を備えていることを特徴とす
る。このような排気ガス浄化装置では、規定圧力更新手
段により規定圧力が更新されるので、パーティキュレー
トフィルタの経時的な性能変換によってパーティキュレ
ートの燃焼直後の圧力に変動が生じても、この変動に確
実に対応できる。すなわち、排気ガスの圧力の上昇分が
パーティキュレートの蓄積によって生じているのか、ま
たはパーティキュレートフィルタの経時的な性能変化
や、助燃剤自身の蓄積によって生じているのかを考慮し
た判断が可能であり、長期間使用中のパーティキュレー
トフィルタにおいても、パーティキュレートの蓄積量が
正確に判断されるようになる。

【００１７】請求項８の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記パーティキュレー
トフィルタの温度または前記排気ガスの温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度と
予め設定された規定温度とを比較する温度比較手段とを
備え、前記助燃剤投入開始手段は、前記温度比較手段に
より前記温度検出手段で検出された温度が前記規定温度
を超えたと判断された場合に、前記助燃剤投入手段を制
御して助燃剤の投入を開始することを特徴とする。この
ような排気ガス浄化装置では、温度検出手段で検出され
た温度が予め設定された規定温度を超えたと判断された
場合に助燃剤が投入されるので、著しくパーティキュレ
ートフィルタや排気ガスの温度が低く、助燃剤を投入し
てもパーティキュレートが燃焼しない内燃機関の始動時
などにおいては、実際に助燃剤が投入されることはな
い。従って、助燃剤が無駄に消費されることがなく、よ
り経済的である。

【００１８】請求項９の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記パーティキュレー
トフィルタの温度または前記排気ガスの温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度と
予め設定された規定温度とを比較する温度比較手段と、
この温度比較手段により前記温度検出手段で検出された
温度が前記規定温度を下回ったと判断された場合に、前
記助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投入を停止する温
度管理型助燃剤投入停止手段とを備えていることを特徴
とする。このような排気ガス浄化装置では、助燃剤投入
中において、何らかの理由でパーティキュレートフィル
タや排気ガスの温度が低下し、パーティキュレートの燃
焼が困難になった場合には、前記温度比較手段と温度管
理型助燃剤投入停止手段とで助燃剤の投入を停止させる
から、請求項７の排気ガス浄化装置と同様に、助燃剤の
無駄な消費が防止される。

【００１９】請求項１０の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項２ないし請求項９のいずれかに記載の内燃機
関の排気ガス浄化装置において、前記パーティキュレー
トフィルタ前での排気ガスの圧力を検出する圧力検出手
段と、前記圧力検出手段で検出された圧力と予め設定さ
れた下限の規定圧力とを比較する圧力比較手段と、この
圧力比較手段により前記圧力検出手段で検出された圧力
が予め設定された下限の規定圧力を下回ったと判断され
た場合に、前記助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投入
を停止する圧力管理型助燃剤投入停止手段とを備えてい
ることを特徴とする。このような排気ガス浄化装置で
は、圧力管理型助燃剤投入停止手段は、圧力比較手段に
よる比較結果に基づき、捕集されたパーティキュレート
が燃焼、除去されたと判断するので、パーティキュレー
トが除去された場合に助燃剤が投入され続けることがな
く、やはり助燃剤の無駄な消費が確実に防止される。

【００２０】請求項１１の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項２ないし請求項１０のいずれかに記載の内燃
機関の排気ガス浄化装置において、助燃剤の投入開始後
の経過時間と予め設定された規定時間とを比較する時間
比較手段と、この時間比較手段により前記投入開始後の
経過時間が予め設定された規定時間に達したと判断され
た場合に、前記助燃剤投入手段を制御して助燃剤の投入
を停止する時間管理型助燃剤投入停止手段を備えている
ことを特徴とする。このような排気ガス浄化装置では、
時間比較手段と時間管理型助燃剤投入停止手段とによ
り、所定時間の間だけ助燃剤が投入されるため、やはり
助燃剤の無駄な消費が確実に防止される。なお、所定時
間とは、捕集、蓄積されたパーティキュレートが略完全
に燃焼、除去されるのに要する時間であり、実験等で予
め求めることが可能な時間である。

【００２１】請求項１２の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の内燃
機関の排気ガス浄化装置において、前記パーティキュレ
ートフィルタには酸化触媒が担持されていることを特徴
とする。このような排気ガス浄化装置では、パーティキ
ュレートフィルタに担持された酸化触媒によってもパー
ティキュレートの燃焼開始温度が低下するため、より燃
焼し易くなり、パーティキュレートフィルタの再生がさ
らに効率的に行われる。ただし、酸化触媒として白金系
のものを使用する場合には、硫酸ミストがほとんど発生
しないように、白金の量が制限される。

【００２２】請求項１３の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の内燃
機関の排気ガス浄化装置において、前記助燃剤投入手段
は、前記吸気通路に設けられたヴェンチュリに助燃剤を
投入可能に設けられていることを特徴とする。このよう
な排気ガス浄化装置では、ヴェンチュリで生じる圧力差
を利用して助燃剤が吸気通路内に投入されるようになる
ので、助燃剤投入手段の構造が簡易になる。

【００２３】請求項１４の内燃機関の排気ガス浄化装置
は、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の内燃
機関の排気ガス浄化装置において、前記助燃剤は、卑金
属酸化物を含んで構成されていることを特徴とする。こ
のような排気ガス浄化装置では、助燃剤として卑金属酸
化物を用いるので、内燃機関の燃料に僅かに含まれる硫
黄を酸化させることがなく、触媒毒となる硫酸成分が生
じない。従って、助燃剤の触媒作用が硫酸成分で著しく
減少するといった硫酸被毒が防止される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る排気
ガス浄化装置２が装着された内燃機関としてのディーゼ
ルエンジン１が示されている。

【００２５】ディーゼルエンジン１は、図示しない複数
のシリンダを有するエンジン本体１０を備え、このエン
ジン本体１０には、シリンダに空気を送るための吸気系
統２０と、排気ガスの排気を行うための排気系統３０
と、エンジン本体１０、過給機５０、および図示しない
オイルクーラ等の冷却必要部位を冷却する冷却系統４０
と、コンプレッサ５１およびタービン５２を有する過給
機５０と、排気ガスの一部を抽出して吸気側に還流させ
る排気還流装置（ＥＧＲ装置）６０とが接続されてい
る。

【００２６】エンジン本体１０の各シリンダには、図示
しないシリンダヘッドを介して、吸気系統２０を構成す
る吸気通路２１および排気系統３０を構成する排気通路
３１が接続されている。また、エンジン本体１０には、
図示しない燃料噴射ノズルに加圧された燃料を供給する
燃料噴射ポンプ１１が設けられている。燃料噴射ノズル
からシリンダ内への燃料噴射量および燃料噴射時間は、
燃料噴射ポンプ１１の動作によって決定され、この燃料
噴射ポンプ１１の動作は、エンジンコントローラ７０に
よって制御されている。

【００２７】吸気系統２０は、前述した吸気通路２１の
途中に設けられたインタークーラ２２を含んで構成され
ている。インタークーラ２２の上流側には過給機５０の
コンプレッサ５１が配置され、コンプレッサ５１の入口
側がエアクリーナ（不図示）に、コンプレッサ５１の出
口側がインタークーラ２２に接続されている。インター
クーラ２２の出口は、吸気通路２１を介して各シリンダ
にそれぞれ連通している。

【００２８】排気系統３０は、前述した排気通路３１
と、この排気通路３１の下流側に設けられたＤＰＦマフ
ラー８１とを含んで構成され、排気通路３１でのシリン
ダに近い側には、過給機５０のタービン５２が配置され
ている。

【００２９】冷却系統４０は、クランクシャフト等によ
り駆動されるウォータポンプ４１を備え、当該ウォータ
ポンプ４１によって冷却液を圧送する。冷却液は、冷却
系統４０に設けられたラジエータ４２により空冷され
る。このラジエータ４２および吸気系統２０のインター
クーラ２２は、クランクシャフト等で回転駆動されるフ
ァン４３によって、その冷却効果が促進されている。

【００３０】過給機５０は、ディーゼルエンジンに一般
的に用いられるものであり、特に大きな出力トルクが要
求される建設機械用のディーゼルエンジンには一般的に
装着される場合が多い。

【００３１】排気還流装置６０は、ディーゼルエンジン
１の吸気通路２１と排気通路３１とを接続する還流路６
１と、この還流路６１の管路の開き具合を調節するＥＧ
Ｒバルブ６２と、吸気通路２１の途中に配置された吸気
絞り弁６３と、ＥＧＲバルブ６２の下流側に設けられた
ＥＧＲクーラ６４とを有し、吸気絞り弁６３で吸気通路
２１を絞り、吸気圧を排気圧に対して負圧にすることで
作動する。すなわち排気を還流することができるように
なっている。

【００３２】具体的に還流路６１は、一端が吸気通路２
１のインタークーラ２２の下流側に接続され、他端が排
気通路３１のタービン５２の上流側に接続されている。
ＥＧＲバルブ６２は、例えばバタフライバルブからな
り、還流路６１内に配置された円板を適宜回転させるこ
とによって管路の開き具合を調節し、これにより、排気
通路３１から吸気通路２１へ還流させる排気ガス量を調
節できるようになっている。吸気絞り弁６３は、吸気通
路２１において、コンプレッサ５１の上流側に配置され
ている。この吸気絞り弁６３は、ＥＧＲバルブ６２と同
様な構成を有しており、シリンダへの吸気流量を調節で
きるとともに、ＥＧＲ量を制御できるようになってい
る。これらのＥＧＲバルブ６２および吸気絞り弁６３に
はそれぞれ、図示しないアクチュエータが設けられ、こ
れらのアクチュエータを介してエンジンコントローラ７
０で動作制御される。

【００３３】エンジンコントローラ７０は、燃料噴射ポ
ンプ１１に設けられたガバナ、排気還流装置６０のＥＧ
Ｒバルブ６２、および吸気絞り弁６３等を制御するもの
であり、ディーゼルエンジン１の回転数を示す回転数信
号と、シリンダ内に噴射・供給される燃料量を示す燃料
噴射量信号とが入力される。このため、エンジン本体１
０および燃料噴射ポンプ１１には、上述したエンジン回
転数信号および燃料噴射量信号を得るために、その回転
数を検出する回転数検出手段としての回転数センサ１２
と、シリンダ内に噴射される燃料量を検出する負荷検出
手段としての燃料噴射量センサ（ラックセンサ）１３と
が設けられている。

【００３４】回転数センサ１２は、ディーゼルエンジン
１のエンジン本体１０に設けられたクランクシャフトや
フライホイール等の回転数（回転速度）に応じた信号を
エンジンコントローラ７０に出力する。

【００３５】燃料噴射量センサ１３は、燃料噴射ポンプ
１１から噴射される燃料の噴射量を調節するために、プ
ランジャに対して摺動可能に設けられたコントロールラ
ックの位置を検出するものであり、コントロールラック
の位置に応じた信号をエンジンコントローラ７０に出力
する。なお、ディーゼルエンジン１の燃料噴射装置とし
て、コモンレールおよびインジェクタからなる高圧燃料
噴射装置を用いた場合には、燃料噴射量センサ１３は、
インジェクタの開き時間およびコモンレール内の燃料圧
力によって決まる燃料噴射量に応じた信号をエンジンコ
ントローラ７０に出力する。

【００３６】以下には、本実施形態での最も特徴的な排
気ガス浄化装置２について説明する。排気ガス浄化装置
２は、卑金属酸化物である酸化セリウム（CeO₂）を含ん
で構成された助燃剤を、必要に応じて吸気通路２１内に
投入することにより、シリンダから排気ガスと共に排出
されるこの助燃剤でＤＰＦマフラー８１に蓄積されたパ
ーティキュレートを燃焼させ、よって該ＤＰＦマフラー
８１の再生を行うものである。このような排気ガス浄化
装置２は、前記ＤＰＦマフラー８１と、吸気通路２１の
ヴェンチュリ２３部分に設けられた助燃剤投入手段とし
ての助燃剤投入装置８２と、助燃剤の投入開始および投
入停止を制御する助燃剤コントローラ８３とからなる。

【００３７】ＤＰＦマフラー８１は、ハウジングの内部
に配置された図２に示す円柱状のＤＰＦ８１１を備えて
いる。このＤＰＦ８１１は、コージュライトや炭化珪素
からなるセラミック製であり、排気ガスの流れ方向に沿
った断面で示すように、上流側から排気ガスが流入し、
かつ下流側が目封じされた流入側流路８１１Ａと、上流
側が目封じされ、かつ下流側から排気ガスが排気される
排気側流路８１１Ｂとを千鳥状に形成した構造である。
各流路８１１Ａ，８１１Ｂの境界壁部８１１Ｃはランダ
ムな多孔質状とされ、この境界壁部８１１Ｃで排気ガス
中のパーティキュレートが捕集され、捕集されたパーテ
ィキュレートが流入側流路８１１Ａ内に蓄積する。

【００３８】また、ＤＰＦ８１１の上流側の部分には、
酸化触媒８１１Ｄが担持されている。酸化触媒８１１Ｄ
の白金の量は、背景技術で説明した酸化触媒に比して極
少量であり、硫酸ミストがほとんど生じない程度の量で
ある。

【００３９】このＤＰＦマフラー８１のＤＰＦ８１１直
前（上流側）には、排気ガスの圧力を測定する圧力検出
手段としての圧力センサ８１２と、排気ガスの温度を検
出する温度検出手段としての温度センサ８１３とが設け
られ、圧力センサ８１２および温度センサ８１３で検出
された圧力、温度に応じた圧力信号、温度信号が助燃剤
コントローラ８３に出力される。

【００４０】助燃剤投入装置８２は、助燃剤が蓄えられ
る助燃剤タンク８２１と、助燃剤タンク８２１およびヴ
ェンチュリ２３間の供給管路８２２に設けられた投入バ
ルブ８２３とを備えており、投入バルブ８２３は助燃剤
コントローラ８３に電気的に接続され、助燃剤コントロ
ーラ８３によって開閉が制御される。

【００４１】助燃剤コントローラ８３は、図３に示すよ
うに、ＤＰＦマフラー８１からの圧力信号、温度信号、
およびエンジンコントローラ７０からの回転数信号、燃
料噴射量信号が入力される入力部８３１と、入力された
各信号に基づく圧力、温度、回転数、および燃料噴射量
がデータとして記憶される記憶手段８３２と、記憶手段
８３２に記憶された前記データ、後述の各規定値、およ
び種々のプログラムに基づいて演算処理を行う演算処理
部８３３と、助燃剤投入装置８２の投入バルブ８２３に
開閉信号を出力する出力部８３４とを備え、このうちの
記憶手段８３２には、図４に示すマップ８４が記憶され
ている。

【００４２】ここでマップ８４は、ディーゼルエンジン
１の回転数（横軸）毎および負荷としての燃料噴射量
（縦軸）毎に対応した上限の規定圧力Ｐを抽出するのに
用いられる。つまり、本実施形態では、パーティキュレ
ートの蓄積に伴ってＤＰＦ８１１直前での排気ガスの圧
力が上昇することから、圧力センサ８１２が本発明の蓄
積量検出手段として機能するとともに、任意の回転数お
よび燃料噴射量のときの圧力を圧力センサ８１２で検出
し、この圧力がマップ８４中の対応した規定圧力Ｐを越
えたときに、ＤＰＦ８１１に多量のパーティキュレート
が捕集、蓄積されたと判断している。そして、この判断
に基づいて助燃剤が投入され、パーティキュレートを燃
焼させてＤＰＦ８１１を再生する。

【００４３】このようなＤＰＦ８１１の再生を実現する
ために、助燃剤コントローラ８３の演算処理部８３３に
は、規定圧力更新手段としての規定圧力初期設定・更新
手段８３３Ａ、排気圧比較手段８３３Ｂ、排気温度比較
手段８３３Ｃ、助燃剤投入開始手段８３３Ｄ、時間比較
手段８３３Ｅ、温度管理型助燃剤投入停止手段８３３
Ｆ、時間管理型助燃剤投入停止手段８３３Ｇ、およびＤ
ＰＦ交換手段８３３Ｈが設けられている。これらの各手
段８３３Ａから８３３Ｈは、記憶手段８３２に記憶され
たプログラム（ソフトウェア）からなる。

【００４４】規定圧力初期設定・更新手段８３３Ａは、
ＤＰＦ８１１が新品として用いられた場合の規定圧力Ｐ
を算出して設定したり、また、ＤＰＦ８１１を継続的に
用いている間の新たな規定圧力Ｐを算出して更新する手
段であり、ＤＰＦ８１１の使用経過に応じた規定圧力Ｐ
が設定、更新されるようになっている。

【００４５】排気圧比較手段８３３Ｂは、本発明の蓄積
量比較手段であり、圧力センサ８１２で検出された圧力
とマップ８４中の規定圧力Ｐとを比較し、検出した圧力
が規定圧力Ｐを越えた場合には、パーティキュレートが
ＤＰＦ８１１に多量に蓄積され、パーティキュレートを
燃焼させてＤＰＦ８１１を再生する必要があると判断
し、検出した圧力が規定圧力Ｐ以下の場合には、パーテ
ィキュレートが十分蓄積されておらず、ＤＰＦ８１１を
再生する必要がないと判断する。

【００４６】排気温度比較手段８３３Ｃは、温度センサ
８１３からの温度信号に基づく排気ガスの温度と、記憶
手段８３２に予め記憶された下限の規定温度とを比較
し、排気ガスがパーティキュレートの燃焼に十分な温度
であるかを判断する。

【００４７】助燃剤投入開始手段８３３Ｄは、排気圧比
較手段８３３Ｂによりパーティキュレートを燃焼させて
ＤＰＦ８１１を再生する必要があると判断された場合に
おいて、助燃剤の投入を開始させる信号を出力部８３４
に出力し、出力部８３４から開閉信号を出力させて投入
バルブ８２３を開け、助燃剤の投入を開始させる。

【００４８】時間比較手段８３３Ｅは、タイマー等から
なり、助燃剤投入開始手段８３３Ｄによる助燃剤投入開
始後、規定時間に達したか否かを判断する。

【００４９】温度管理型助燃剤投入停止手段８３３Ｆ
は、助燃剤の投入中において、排気温度比較手段８３３
Ｃにより排気ガスがパーティキュレートの燃焼に必要な
温度以下に下がったと判断された場合に、助燃剤の投入
を停止する信号を出力部８３４出力し、出力部８３４か
ら開閉信号を出力させて投入バルブ８２３を閉め、助燃
剤の投入を停止させる。

【００５０】時間管理型助燃剤投入停止手段８３３Ｇ
は、助燃剤投入開始手段８３３Ｄによる助燃剤投入開始
後の投入時間が、時間比較手段８３３Ｅによって規定時
間に達したと判断された場合に、助燃剤の投入を停止す
る信号を出力部８３４に出力し、出力部８３４から開閉
信号を出力させて投入バルブ８２３を閉め、助燃剤の投
入を停止させる。

【００５１】ＤＰＦ交換手段８３３Ｈは、ＤＰＦ８１１
の再生回数が予め設定された規定回数に達したことを判
断する手段であり、判断結果に応じた信号を出力部８３
４に出力する。そして、出力部８３４は、図示しない交
換信号を出力して警告し、ＤＰＦ８１１の交換を促す。

【００５２】以上説明した排気ガス浄化装置２によれ
ば、吸気通路２１に投入された助燃剤は、シリンダ内で
の酸化促進作用によって燃焼効率を向上させ、パーティ
キュレートの発生を抑制する。また、抑制を免れて発生
した排気ガス中のパーティキュレートおよび排気ガスと
共に排出される助燃剤は、ＤＰＦ８１１に捕集される。
この際、シリンダ内で酸素を放出した助燃剤は、排気通
路３１内を通る間に排気ガス中の窒素酸化物により再び
酸化する。このため、ＤＰＦ８１１に捕集された状態の
助燃剤は、パーティキュレートを酸化させる酸化触媒と
して作用するようになり、捕集、蓄積されたパーティキ
ュレートの燃焼開始温度を低下させる。

【００５３】以下には、図５に示すフローチャートをも
使用し、排気ガス浄化装置２のＤＰＦ８１１の再生に関
するプロセスを説明する。なお、ＤＰＦマフラー８１に
は新品のＤＰＦ８１１が装着されたものとし、以下に説
明する。

【００５４】ステップ（以下、ステップを単に「Ｓ」と
略す）１：先ず、ディーゼルエンジン１を駆動させると
エンジンコントローラ７０は、回転数センサ１２および
燃料噴射ポンプ１１からそれぞれ、回転数信号および燃
料噴射量信号を入力し、これに伴って助燃剤コントロー
ラ８３の入力部８３１がその回転数信号および燃料噴射
量信号をエンジンコントローラ７０から入力する。ま
た、助燃剤コントローラ８３は圧力センサ８１２から圧
力信号を入力し、各信号に基づく回転数、燃料噴射量、
圧力を記憶手段８３２にストアする。

【００５５】Ｓ２：次に、記憶手段８３２に記憶された
マップ８４において、上限の規定圧力Ｐの設定または更
新を行うか否かを判断する。本実施形態では、新品のＤ
ＰＦ８１１が装着されると、更新判定値Ｍ１および再生
回数Ｒ１はクリアーされ、現時点では共に「０」になっ
ている。従って、規定圧力Ｐの初期設定が必要と判断さ
れ、Ｓ３に進む。

【００５６】Ｓ３：ここでは、エンジン１の稼働直後の
任意の回転数および燃料噴射状態において、そのときの
圧力（現時点では、パーティキュレートが全く蓄積され
ていないと見なされる圧力）を検出し、この検出した圧
力に所定の係数を乗じて前記の回転数および燃料噴射量
における初期の規定圧力Ｐを算出し、この規定圧力Ｐを
マップ８４の該当する位置にストアする。また、予め実
験等によって明らかにされている規定圧力、回転数、お
よび燃料噴射量間相互の関係により、ストアされた規定
圧力Ｐを基に他の回転数および燃料噴射量に応じたマッ
プ８４中の全ての規定圧力Ｐ（Ｐ₁₁〜Ｐnn）を算出し、
ストアする。

【００５７】Ｓ４：次いで、更新判定値Ｍ１に「１」を
加算し、Ｍ１≠０にする。以上、Ｓ２〜Ｓ４は、規定圧
力初期設定・更新手段８３３Ａによって行われる。

【００５８】Ｓ５：この後、助燃剤コントローラ８３の
排気圧比較手段８３３Ｂは、エンジン１の稼働中逐一、
任意の回転数および燃料噴射量における排気ガスの圧力
が規定圧力Ｐを越えたか否かを比較し、その圧力が規定
圧力Ｐを越えるまでＳ１に戻って監視する。圧力の監視
中は、Ｍ１≠０であるから、規定圧力Ｐの初期設定や更
新は行われない。

【００５９】Ｓ６：Ｓ５において排気ガスの圧力が規定
圧力Ｐを越え、ＤＰＦ８１１にパーティキュレートが多
量に蓄積されたと判断されると、助燃剤コントローラ８
３は、温度センサ８１３からの温度信号を入力する。

【００６０】Ｓ７：そして、排気温度比較手段８３３Ｃ
は、その温度震央に基づく温度Ｃ１と記憶手段８３２に
予め記憶された下限の規定温度Ｃとを比較し、排気ガス
がパーティキュレートの燃焼に十分な温度であるかを判
断する。十分でない場合には、Ｓ１に戻って排気ガスの
圧力および温度の監視が続けられる。

【００６１】Ｓ８：Ｓ７で排気ガスの温度Ｃ１が規定温
度Ｃを超えていると判断されると、ＤＰＦ８１１の再生
に移るが、その前に ＤＰＦ交換手段８３３Ｈが再生回
数の確認を行う。今、再生回数Ｒ１は「０」であり、予
め設定された規定回数Ｒを越えてないので、Ｓ９に進
む。なお、規定回数Ｒとは、ＤＰＦ８１１の再生可能な
回数であり、この規定回数Ｒを超えると、ＤＰＦ８１１
を再度新品に変える必要が生じる。

【００６２】Ｓ９：この後、助燃剤投入開始手段８３３
Ｄは、助燃剤投入開始を指示する信号を出力して助燃剤
投入装置８２の投入バルブ８２３を開け、助燃剤を投入
してＤＰＦ８１１に蓄積されたパーティキュレートの燃
焼を開始させる。また、これと同時に、時間比較手段８
３３Ｅは、タイマーによる計時を開始する。

【００６３】Ｓ１０：パーティキュレートの燃焼を開始
させると、再び排気温度比較手段８３３Ｃ、排気ガスの
温度と記憶手段８３２に予め記憶された下限の規定温度
Ｃとを比較し、排気ガスがパーティキュレートの燃焼に
十分な温度であるかを判断する。十分である場合には、
Ｓ１１に進む。

【００６４】Ｓ１１：ここでは、助燃剤の投入時間Ｔ１
が予め規定された規定時間Ｔに達したか否かを時間比較
手段８３３Ｅが監視する。

【００６５】Ｓ１２：時間比較手段８３３Ｅにより、助
燃剤の投入時間Ｔ１が規定時間Ｔに達したと判断される
と、時間管理型助燃剤投入停止手段８３３Ｇは、投入バ
ルブ８２３を閉め、助燃剤の投入を停止させる。以上に
より、ＤＰＦ８１１の最初の再生が完了する。

【００６６】Ｓ１３：ここでは、再生回数Ｒ１に「１」
を加算し、Ｒ１≠０にする。

【００６７】Ｓ１４：そして、規定圧力初期設定・更新
手段８３３Ａおよび時間比較手段８３３Ｅにより、更新
判定値Ｍ１および投入時間Ｔ１を共に「０」に戻す。こ
の後、Ｓ１に戻る。

【００６８】続いて、Ｓ１、Ｓ２に移ると、今度は、Ｍ
１＝０であるが、一度再生を行っているために、Ｒ１≠
０であるから、Ｓ２の後にＳ１５に移る。

【００６９】Ｓ１５：ここでは、規定圧力初期設定・更
新手段８３３Ａがマップ８４中の規定圧力Ｐの更新を行
う。更新の手順は、ＤＰＦ８１１再生直後の任意の回転
数および燃料噴射状態において、そのときの圧力（再生
直後の圧力）を検出し、この検出した圧力に所定の係数
を乗じて前記の回転数および燃料噴射量における新たな
規定圧力Ｐを算出し、この規定圧力Ｐをマップ８４の該
当する位置に再ストア（更新）する。また、初期設定と
同様な方法により、他の回転数および燃料噴射量に応じ
たマップ８４中の全ての規定圧力Ｐ（Ｐ₁₁〜Ｐnn）を算
出し、再ストア（更新）する。

【００７０】このような規定圧力Ｐの更新は、Ｍ１＝０
のとき、つまりＤＰＦ８１１が再生され、更新判定値Ｍ
１がクリアーされる度に行われる。これに対して、前述
の規定圧力Ｐの初期設定は、ＤＰＦ８１１を交換したと
きだけ行われる。

【００７１】また、Ｓ１０において、排気温度比較手段
８３３Ｃにより、パーティキュレートの燃焼中に何らか
の理由で、排気ガスがパーティキュレートの燃焼可能な
温度以下になったと判断されると、Ｓ１６に進む。

【００７２】Ｓ１６：ここでは、温度管理型助燃剤投入
停止手段８３３Ｆが助燃剤投入停止を指示する信号を出
力部８３４出力し、投入バルブ８２３を閉めて助燃剤の
投入を停止させる。

【００７３】さらに、以上の手順に基づいてＤＰＦ８１
１の再生が規定回数Ｒだけ繰り返されると、Ｓ８におい
てＤＰＦ交換手段８３３Ｈは、再生回数Ｒ１＝規定回数
Ｒと判断し、Ｓ１７に進む。

【００７４】Ｓ１７：そして、ＤＰＦ交換手段８３３Ｈ
は、ＤＰＦ８１１がこれ以上再生不可能であることを警
告するために、図示しない交換信号を出力し、ＤＰＦ８
１１の交換を促す。

【００７５】このような本実施形態によれば、以下のよ
うな効果がある。 (１)排気ガス浄化装置２では、吸気通路２１に投入され
た酸化セリウムからなる助燃剤は、シリンダ内での酸化
促進作用により酸素が放出されて還元されるが、排気ガ
ス中の窒素酸化物によって再び酸化して酸化促進作用を
取り戻し、ＤＰＦ８１１で捕集された状態では酸化触媒
として作用する。このため、同じくＤＰＦ８１１で捕集
されたパーティキュレートを助燃剤で酸化させることに
より、パーティキュレートの燃焼開始温度が３００℃程
度まで下がるので、排気ガスの温度でもパーティキュレ
ートを確実に燃焼して除去でき、ＤＰＦ８１１の目詰ま
りを解消させて再生を容易にできる。

【００７６】(２)そして、この際には、従来とは異なっ
て酸化触媒中の白金を多量に用いていないので、硫酸ミ
ストの発生を抑制できる。

【００７７】(３)また、助燃剤のシリンダ内での酸化促
進作用により、燃焼効率が向上し、排気ガス中のパーテ
ィキュレートの発生そのものを抑制できるため、この抑
制効果とＤＰＦ８１１での捕集効果との二重の効果によ
り、外部に排出される排気ガス中のパーティキュレート
を格段に減少させることができ、排気ガスを一層クリー
ンにできる。

【００７８】(４)加えて、助燃剤による燃焼効率の向上
により、炭化水素および一酸化炭素の発生も抑制できる
うえ、酸素を放出した助燃剤は、排気通路３１の通過中
に窒素酸化物により再び酸化されるので、窒素酸化物か
ら酸素を放出させて窒素酸化物の低減を図ることもでき
る。

【００７９】(５)排気ガス浄化装置２では、圧力センサ
８１２からの圧力信号に基づき、排気圧比較手段８３３
Ｂがパーティキュレートの蓄積状態を判断し、この判断
結果に応じて助燃剤投入開始手段８３３Ｄが助燃剤の投
入を開始させるので、ＤＰＦ８１１に多量のパーティキ
ュレートが蓄積されたときに、助燃剤を確実に投入で
き、助燃剤の無駄な消費を防止できる。

【００８０】(６)さらに、検出された圧力と比較される
上限の規定圧力Ｐは、ディーゼルエンジン１の回転数毎
と燃料噴射量毎とにマップ８４中にストアされているか
ら、ディーゼルエンジン１の稼働中における任意の回転
数および負荷での排気ガスの圧力を、マップ８４中の規
定圧力Ｐ₁₁〜Ｐnnのうち、いずれかの規定圧力Ｐと確実
に比較できる。このため、パーティキュレートの蓄積量
の判断を確実に行うことができ、助燃剤の投入時期を正
確に制御できる。

【００８１】(７)そして、その規定圧力Ｐは、ＤＰＦ８
１１の再生毎に検出される再生直後の圧力に基づき、規
定圧力初期設定・更新手段８３３Ａによって更新される
ため、ＤＰＦ８１１の長期的な使用によって除去できな
い多少の目詰まり生じたり、また、助燃剤自身の蓄積量
が多くなった場合など、本来パーティキュレートが蓄積
されていないとされる再生直後の圧力に変動が生じて
も、その変動を考慮した新たな規定圧力Ｐを設定でき、
長期間使用中のＤＰＦ８１１であっても、パーティキュ
レートの蓄積量を正確に判断できる。

【００８２】(８)さらに、規定圧力初期設定・更新手段
８３３Ａは、ＤＰＦ８１１を新品と交換した場合に、マ
ップ８４中の規定圧力Ｐの初期設定を行うので、交換前
の規定圧力Ｐがそのまま維持されることはなく、交換後
のパーティキュレートの蓄積量判断をも正確に行える。

【００８３】(９)排気ガス浄化装置２の助燃剤コントロ
ーラ８３には、時間比較手段８３３Ｅと時間管理型助燃
剤投入停止手段８３３Ｇとが設けられているため、助燃
剤投入後に規定時間Ｔに達すると、助燃剤の投入を自動
的に停止させることができ、やはり助燃剤の無駄な消費
を防止できる。

【００８４】(10)助燃剤コントローラ８３では、温度セ
ンサ８１３で検出された温度が排気温度比較手段８３３
Ｃによって規定温度Ｃと比較され、排気ガスが助燃剤を
投入するのに適した温度であるか否かを判断している。
このため、極端に排気ガスの温度が低く、助燃剤を投入
してもパーティキュレートが燃焼しないエンジン１の始
動時などにおいては、助燃剤が投入されるのを防止でき
る。従って、この点でも、助燃剤を無駄に消費する心配
がなく、より経済的である。

【００８５】(11)また、助燃剤コントローラ８３では、
助燃剤投入中において、何らかの理由で排気ガスの温度
が低下し、パーティキュレートの燃焼が困難になった場
合には、前記排気温度比較手段８３３Ｃと温度管理型助
燃剤投入停止手段８３３Ｆとで助燃剤の投入を停止で
き、助燃剤の無駄な消費をより確実に防止できる。

【００８６】(12)本実施形態で用いられるＤＰＦ８１１
の上流側には、酸化触媒８１１Ｄが担持されているた
め、この酸化触媒８１１Ｄによってもパーティキュレー
トの燃焼開始温度を低下させることができ、より燃焼し
易くしてＤＰＦ８１１の再生をさらに効率的に行える。
この際、酸化触媒８１１Ｄとして白金系のものを用いて
いるが、白金の量が従来に比して極少量であるため、硫
酸ミストがほとんど発生しない。

【００８７】(13)排気ガス浄化装置２を構成する助燃剤
投入装置８２は、吸気通路２１に設けられたヴェンチュ
リ２３に助燃剤を投入可能に設けられているため、ヴェ
ンチュリ２３で生じる圧力差を利用して、助燃剤を吸気
通路２１内に確実かつ容易に投入でき、助燃剤投入装置
８２の構造を簡素化できる。

【００８８】(14)本実施形態で用いられる助燃剤は、卑
金属酸化物である酸化セリウムであるから、ディーゼル
エンジン１の燃料に僅かに含まれる硫黄を酸化させるこ
とがなく、触媒毒となる硫酸成分の発生を防止できる。
従って、助燃剤の触媒作用が硫酸成分で著しく減少する
といった硫酸被毒を防止でき、助燃剤の触媒作用を良好
に維持できる。

【００８９】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等
を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、圧力検出手段である圧力セ
ンサ８１２で検出された圧力Ｐ１と、予め設定された規
定圧力Ｐとの比較により、助燃剤を投入するか否かを判
断していたが、例えば、助燃剤投入開始手段を、ＤＰＦ
８１１直前の圧力等に関係なく、所定時間の間隔を空け
て定期的に助燃剤を投入可能に設けてもよく、このよう
な場合には、本発明の請求項２に含まれる。そして、こ
のような場合にも、助燃剤が定期的に投入されるから、
助燃剤の使用量が削減され、経済的である。

【００９０】さらに、そのような所定時間をエンジンの
稼働モードに応じて変化させてもよく、このような場合
には、エンジンから排出されるパーティキュレートの排
出量が多くなる稼働モードでは、前記所定時間（投入間
隔）を短くして頻繁に助燃剤を投入することにより、Ｄ
ＰＦ８１１を確実に再生でき、また、排出量が少ない稼
働モードでは、前記所定時間（投入間隔）を長くするこ
とで、助燃剤の無駄な投入を防止できる。

【００９１】また、所定時間（投入間隔）を可変にする
ことは、例えば、作業モードによってエンジンの稼働モ
ードが変化する建設機械に良好に用いることができる。
この際、作業モードとしては、例えば、ディーゼルエン
ジン１を搭載した建設機械がホイールローダである場
合、積み込み作業を行うＶシェイプローディング（また
はクロスドライブローディング）、地面をならす整地作
業、通常走行、アイドリング等がある。

【００９２】これらの作業モードでは、それぞれ略一定
のサイクルでディーゼルエンジン１の燃料噴射量（負
荷）が変化するようになっている。例えば、Ｖシェイプ
ローディングの場合は、土等の作業対象物をバケット内
にすくい込むときが燃料噴射量大（高負荷）となり、ト
ラック等に作業対象物を積み込むときに燃料噴射量少
（低負荷）となり、燃料噴射量の大小（高負荷と低負荷
と）が一定のサイクルで繰り返されることとなる。

【００９３】このような作業モードは、運転者が作業モ
ードを選択するスイッチを操作し、このスイッチから出
力される信号がエンジンコントローラ７０に入力される
ことで、当該エンジンコントローラ７０において、現在
の作業モードがいずれの作業モードであるかを認識する
ものであってもよく、また、ディーゼルエンジン１の回
転数および燃料噴射量の状態を検知して、各種作業モー
ドの回転数および燃料噴射量のサイクルパターンに当て
はめることにより、いずれの作業モードであるかを認識
するものであってもよい。

【００９４】前記実施形態では、ディーゼルエンジン１
の回転数毎および燃焼噴射量毎に規定圧力Ｐが設定され
たマップ８４が用いられ、これにより、任意の回転数お
よび燃料噴射量のときの圧力を、マップ８４中のいずれ
かの規定圧力Ｐと比較させていたが、例えば、所定の回
転数および燃料噴射量での規定圧力Ｐを設定し、該回転
数および燃料噴射量でエンジン１が駆動されたときの
み、排気ガスの圧力を検出し、この検出した圧力と規定
圧力Ｐとを比較してもよい。

【００９５】具体的には、図６に示すように、回転数Ｎ
および燃料噴射量Ｆでの規定圧力Ｐのみを設定してお
き、図７のフローチャートのＳ２に示すように、回転数
センサ１２および燃料噴射量センサ１３からの各信号に
基づく回転数Ｎ１および燃料噴射量Ｆ１が、所定範囲の
回転数Ｎおよび所定範囲の燃料噴射量Ｆと一致したとき
のみ、Ｓ３，Ｓ４（以下、図５に示す前記実施形態のフ
ローと同じ）に進み、ＤＰＦ８１１の再生を行う。この
ような場合は、本発明の請求項６に含まれる。

【００９６】このことは、建設機械に用いられるエンジ
ンのように、特定の作業モードで駆動されることが多い
場合や、発電機に用いられる定置式のエンジンのよう
に、定格で用いられる場合など、専ら所定の回転数Ｎお
よび燃料噴射量Ｆで駆動されることが明らかな場合に有
効であり、他の稼働状態での比較を省略できる。従っ
て、この場合には、任意の回転数および燃料噴射量に対
応させるために、いくつもの規定圧力Ｐ（Ｐ₁₁〜Ｐnn）
を有した複雑なマップ８４を用意する必要がなく、ＤＰ
Ｆ８１１の再生を判断させるためのロジックを簡単にで
きるうえ、記憶手段８３２の容量も少なくてすむ。ま
た、規定圧力Ｐの初期設定や更新も簡単に行える。な
お、このような変形例において、エンジンの複数の稼働
モード（例えば、建設機械での前述した複数の作業モー
ド）に応じて、複数の所定範囲の回転数Ｎおよび複数の
所定範囲の燃料噴射量Ｆに対応した複数の規定圧力Ｐを
設定してもよい。

【００９７】さらに、前記実施形態では、投入を停止さ
せる手段として、温度管理型助燃剤投入停止手段８３３
Ｆおよび時間管理型助燃剤投入停止手段８３３Ｇが設け
られていたが、これに限定されず、圧力センサ８１２で
検出される圧力が、予め設定された下限の規定圧力を下
回った場合に助燃剤の投入を停止する圧力管理型助燃剤
投入手段を設けてもよい。そして、この際には、検出し
た圧力と加減の規定圧力とを比較するように、排気圧比
較手段８３３Ｂを圧力比較手段として用いればよい。こ
のような場合は、本発明の請求項１０に含まれる。

【００９８】前記実施形態では、蓄積量検出手段として
圧力センサ８１２を用い、蓄積量比較手段として排気圧
比較手段８３３Ｂを用いていたが、例えば、ＤＰＦ８１
１直後（下流側）に設けられた流速計などを本発明に係
る蓄積量検出手段とし、また、予め規定流速を設定して
おくことで、この規定流速と検出された流速とを比較す
る流速比較手段を、本発明に係る蓄積量比較手段として
もよい。

【００９９】また、実験的に求められた回転速度毎およ
び燃料噴射量（負荷）毎のパーティキュレートの排出量
をマップとして予め記憶手段８３２に記憶しておき、任
意の回転数および燃料噴射量（負荷）のときの排出量を
逐一マップから抽出し、この排出量と排出経過時間とか
らパーティキュレートの総排出量を算出し、算出された
総排出量と予め設定された規定総排出量とを比較し、総
排出量が規定総排出量に達したときに、助燃剤を投入さ
せてもよい。この場合には、総排出量によって蓄積量が
推定されることになり、この総排出量を算出する手段
（プログラム）が請求項４記載の蓄積量算出手段とな
る。

【０１００】前記実施形態では、温度センサ８１３でＤ
ＰＦ８１１直前の温度を検出していたが、この温度セン
サ８１３でＤＰＦ８１１自身の温度を検出してもよく、
このような場合でも、温度センサ８１３を本発明に係る
温度検出手段として用いることができる。

【０１０１】前記実施形態では、過給機として、排気で
駆動されるタービン式過給機を挙げたが、過給機はこれ
に限定されるものではなく、専用に設けられた電動機等
の駆動源で駆動される機械駆動式過給機であってもよ
い。ただし、過給機は、本発明に必須の構成ではなく、
省略可能である。また、前記実施形態での排気還流装置
６０も必要に応じて設けられればよく、省いた場合でも
本発明に含まれる。さらに、内燃機関としては、圧縮点
火式のディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジン
等の火花点火式内燃機関であってもよく、また、過給を
行わない自然吸気のものであってもよい。

【０１０２】その他、助燃剤としては、酸化セリウムに
限定されるものではなく、酸化鉄、酸化マグネシウム、
酸化ストロンチウムなどであってもよく、卑金属酸化物
の中から適宜に選択して用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を
備えた内燃機関を示す構成図である。

【図２】前記排気ガス浄化装置のパーティキュレートフ
ィルタを示す斜視図および断面図である。

【図３】前記排気ガス浄化装置を制御する部分の構成を
示すブロック図である。

【図４】前記排気ガス浄化装置を制御するためのマップ
を示す模式図である。

【図５】前記排気ガス浄化装置を再生する際のフローを
示すフローチャートである。

【図６】本発明の変形例を示す模式図である。

【図７】前記変形例でのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関であるディーゼルエンジン １２ 回転数検出手段である回転数センサ １３ 負荷検出手段である燃料噴射量センサ ２１ 吸気通路 ２３ ヴェンチュリ ３１ 排気通路 ８２ 助燃剤投入手段である助燃剤投入装置 ８４ マップ ８１１ パーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ） ８１１Ｄ 酸化触媒 ８１２ 蓄積量検出手段である圧力検出手段としての圧
力センサ ８１３ 温度検出手段である温度センサ ８３２ 記憶手段 ８３３Ａ 規定圧力更新手段である規定圧力設定・更新
手段 ８３３Ｂ 蓄積量比較手段である排気圧比較手段 ８３３Ｃ 温度比較手段である排気温度比較手段 ８３３Ｄ 助燃剤投入開始手段 ８３３Ｅ 時間比較手段 ８３３Ｆ 温度管理型助燃剤投入停止手段 ８３３Ｇ 時間管理型助燃剤投入停止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 25/00 Ｆ０２Ｍ 25/00 Ｋ Ｒ Ｔ Ｚ // Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ 25/07 ５７０Ｊ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 BA04 ED08 GA04 GA05 GA06 GA09 GA15 GA22 3G090 AA02 BA01 CA01 DA02 DA12 DA18 DA20 EA05 EA06 EA08 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 AB13 AB18 BB20 DB03 FA18 HB01Z HD02Z HD08Z HE01Z

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化促進作用を有する助燃剤を内燃機関
   （１）の吸気通路（２１）内に投入するための助燃剤投
   入手段（８２）と、 前記内燃機関（１）の排気通路（３１）に設けられて排
   気ガス中のパーティキュレートを捕集するパーティキュ
   レートフィルタ（８１１）とを備え、 捕集されたパーティキュレートは、投入された前記助燃
   剤で酸化燃焼されることを特徴とする内燃機関（１）の
   排気ガス浄化装置（２）。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置（２）において、 所定時間毎に前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助
   燃剤の投入を開始する助燃剤投入開始手段（８３３Ｄ）
   を備えていることを特徴とする内燃機関（１）の排気ガ
   ス浄化装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置において、 前記所定時間は、内燃機関（１）の稼働モードに応じて
   可変に設けられていることを特徴とする内燃機関（１）
   の排気ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置（２）において、 前記パーティキュレートフィルタ（８１１）に捕集され
   たパーティキュレートの蓄積量を検出する蓄積量検出手
   段および／または前記蓄積量を算出する蓄積量算出手段
   と、 この検出結果および／または算出結果に基づく蓄積量と
   予め設定された規定量とを比較する蓄積量比較手段（８
   ３３Ｂ）と、 この蓄積量比較手段（８３３Ｂ）の比較結果によりパー
   ティキュレートの蓄積量が規定量を超えたと判断された
   場合に、前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助燃剤
   の投入を開始する助燃剤投入開始手段（８３３Ｄ）とを
   備えていることを特徴とする内燃機関（１）の排気ガス
   浄化装置（２）。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置（２）において、 前記内燃機関（１）の回転数毎と負荷毎とに対するパー
   ティキュレートフィルタ（８１１）前での排気ガスの上
   限の規定圧力が予めマップ（８４）として記憶された記
   憶手段（８３２）と、 前記内燃機関（１）の回転数を検出する回転数検出手段
   （１２）と、 前記内燃機関（１）の負荷を検出する負荷検出手段（１
   ３）とを備えているとともに、 前記蓄積量検出手段は、前記パーティキュレートフィル
   タ（８１１）前での排気ガスの圧力を検出する圧力検出
   手段（８１２）とされ、 前記蓄積量比較手段（８３３Ｂ）は、前記回転数検出手
   段（１２）および負荷検出手段（１３）で検出した任意
   の回転数および負荷における前記圧力検出手段（８１
   ２）で検出した圧力と前記マップ（８４）での上限の規
   定圧力とを比較し、 前記助燃剤投入開始手段（８３３Ｄ）は、前記蓄積量比
   較手段（８３３Ｂ）により前記圧力検出手段（８１２）
   で検出した圧力が前記規定圧力を越えたと判断された場
   合に、前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助燃剤の
   投入を開始することを特徴とする内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置（２）。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置（２）において、 前記内燃機関（１）の所定範囲の回転数と所定範囲の負
   荷とに対するパーティキュレートフィルタ（８１１）前
   での排気ガスの上限の規定圧力が予め記憶された記憶手
   段（８３２）と、 前記内燃機関（１）の回転数を検出する回転数検出手段
   （１２）と、 前記内燃機関（１）の負荷を検出する負荷検出手段（１
   ３）とを備えているとともに、 前記蓄積量検出手段は、前記パーティキュレートフィル
   タ（８１１）前での排気ガスの圧力を検出する圧力検出
   手段（８１２）とされ、 前記蓄積量比較手段（８３３Ｂ）は、前記回転数検出手
   段（１２）および負荷検出手段（１３）で検出した回転
   数および負荷が前記所定範囲の回転数および所定範囲の
   負荷にあると判断したときのみ、前記圧力検出手段（８
   １２）で検出した圧力と前記記憶された上限の規定圧力
   とを比較し、 前記助燃剤投入開始手段（８３３Ｄ）は、前記蓄積量比
   較手段（８３３Ｂ）により前記圧力検出手段（８１２）
   で検出した圧力が前記上限の規定圧力を越えたと判断さ
   れた場合に、前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助
   燃剤の投入を開始することを特徴とする内燃機関（１）
   の排気ガス浄化装置。
7. 【請求項７】 請求項４ないし請求項６のいずれかに記
   載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）におい
   て、 前記蓄積量検出手段は、前記パーティキュレートフィル
   タ（８１１）前での排気ガスの圧力を検出する圧力検出
   手段（８１２）であるとともに、 前記蓄積量比較手段（８３３Ｂ）は、前記圧力検出手段
   （８１２）で検出した圧力と予め設定された上限の規定
   圧力とを比較し、 前記助燃剤投入開始手段（８３３Ｄ）は、前記蓄積量比
   較手段（８３３Ｂ）により前記圧力検出手段（８１２）
   で検出した圧力が規定圧力を越えたと判断された場合
   に、前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助燃剤の投
   入を開始し、 かつ捕集されたパーティキュレートの燃焼直後の圧力に
   基づいて前記規定圧力を新たな上限の規定圧力に更新す
   る規定圧力更新手段（８３３Ａ）を備えていることを特
   徴とする内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）。
8. 【請求項８】 請求項２ないし請求項７のいずれかに記
   載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）におい
   て、 前記パーティキュレートフィルタ（８１１）の温度また
   は前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段（８１
   ３）と、 前記温度検出手段（８１３）で検出された温度と予め設
   定された規定温度とを比較する温度比較手段（８３３
   Ｃ）とを備え、 前記助燃剤投入開始手段（８３３Ｄ）は、前記温度比較
   手段（８３３Ｃ）により前記温度検出手段（８１３）で
   検出された温度が前記規定温度を超えたと判断された場
   合に、前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助燃剤の
   投入を開始することを特徴とする内燃機関（１）の排気
   ガス浄化装置（２）。
9. 【請求項９】 請求項２ないし請求項８のいずれかに記
   載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）におい
   て、 前記パーティキュレートフィルタ（８１１）の温度また
   は前記排気ガスの温度を検出する温度検出手段（８１
   ３）と、 前記温度検出手段（８１３）で検出された温度と予め設
   定された規定温度とを比較する温度比較手段（８３３
   Ｃ）と、 この温度比較手段（８３３Ｃ）により前記温度検出手段
   （８１３）で検出された温度が前記規定温度を下回った
   と判断された場合に、前記助燃剤投入手段（８２）を制
   御して助燃剤の投入を停止する温度管理型助燃剤投入停
   止手段（８３３Ｆ）とを備えていることを特徴とする内
   燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）。
10. 【請求項１０】 請求項２ないし請求項９のいずれかに
    記載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）におい
    て、 前記パーティキュレートフィルタ（８１１）前での排気
    ガスの圧力を検出する圧力検出手段（８１２）と、 前記圧力検出手段（８１２）で検出された圧力と予め設
    定された下限の規定圧力とを比較する圧力比較手段（８
    ３３Ｂ）と、 この圧力比較手段（８３３Ｂ）により前記圧力検出手段
    （８１２）で検出された圧力が予め設定された下限の規
    定圧力を下回ったと判断された場合に、前記助燃剤投入
    手段（８２）を制御して助燃剤の投入を停止する圧力管
    理型助燃剤投入停止手段とを備えていることを特徴とす
    る内燃機関（１）の排気ガス浄化装置。
11. 【請求項１１】 請求項２ないし請求項１０のいずれか
    に記載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）にお
    いて、 助燃剤の投入開始後の経過時間と予め設定された規定時
    間とを比較する時間比較手段（８３３Ｅ）と、 この時間比較手段（８３３Ｅ）により前記投入開始後の
    経過時間が予め設定された規定時間に達したと判断され
    た場合に、前記助燃剤投入手段（８２）を制御して助燃
    剤の投入を停止する時間管理型助燃剤投入停止手段（８
    ３３Ｇ）を備えていることを特徴とする内燃機関（１）
    の排気ガス浄化装置（２）。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    に記載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）にお
    いて、 前記パーティキュレートフィルタには酸化触媒（８１１
    Ｄ）が担持されていることを特徴とする内燃機関（１）
    の排気ガス浄化装置（２）。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１２のいずれか
    に記載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）にお
    いて、 前記助燃剤投入手段（８２）は、前記吸気通路（２１）
    に設けられたヴェンチュリ（２３）に助燃剤を投入可能
    に設けられていることを特徴とする内燃機関（１）の排
    気ガス浄化装置（２）。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１３のいずれか
    に記載の内燃機関（１）の排気ガス浄化装置（２）にお
    いて、 前記助燃剤は、卑金属酸化物を含んで構成されているこ
    とを特徴とする内燃機関（１）の排気ガス浄化装置
    （２）。