| 【発明の名称】 |
ディーゼルパティキュレートフィルタ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】河村 英男
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| 【要約】 |
【課題】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，フィルタに堆積したパティキュレート物質を加熱焼却するに当たって，コントローラによってフィルタに設けたヒータへの通電電流を自動的に適正に制御すると共に，タイマを組み込んで手動で排気ガス浄化処理を行う。
【解決手段】捕集量検出装置４０，４４は，第２不織布２４を介在させて触媒層２３と保持金網２５との間に電極１９を設けて構成する。温度センサ８，９は，フィルタ３に接して設けられている。コントローラ１０は，電極１９間の電気抵抗値が予め決められた所定値以下の情報及び／又はフィルタ３の温度が予め決められた所定値以下の情報に応答してフィルタ３を昇温させてパティキュレート物質を加熱焼却する制御を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンからの排気ガスが流入する入口側排気管と浄化された前記排気ガスが流出する出口側排気管が設けられたハウジング及び前記ハウジング内に配置された前記排気ガス中に含まれるパティキュレート物質をフィルタで捕集して加熱焼却するディーゼルパティキュレートフィルタ装置において，前記フィルタは，排気ガス流れの上流側に位置するヒータ線，セラミック繊維材を積層した第１不織布，燃焼温度を低下させる触媒機能を有する金属材から成る触媒層，セラミック繊維材を積層した第２不織布，及び耐熱金属線から成る保持金網を順次積層して構成され，前記第２不織布を介在させて前記触媒層と前記保持金網との間に電極を設けた捕集量検出装置，前記フィルタの温度を検出する温度センサ，及び前記電極間の電気抵抗値が予め決められた所定値以下の情報及び／又は前記フィルタの温度が予め決められた所定値以下の情報に応答して前記フィルタを昇温させて前記パティキュレート物質を加熱焼却する制御を行うコントローラを設けたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項２】 前記コントローラは，前記電気抵抗値が前記所定値以下を検出した時及び／又はタイマによってセットされた予め決められた所定の捕集時間が経過した時に，前記フィルタに前記パティキュレート物質が予め決められた所定の捕集量に達したとして前記ヒータ線及び／又は前記触媒層に通電し，前記フィルタに捕集された前記パティキュレート物質を加熱焼却することを特徴とする請求項１に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項３】 前記コントローラは，前記ヒータ線及び／又は前記触媒層に通電して前記フィルタを再生する場合に，前記電気抵抗値が前記所定値以上を検出した時及び／又はタイマによってセットされた予め決められた所定の再生時間が経過した時に，前記フィルタに捕集されている前記パティキュレート物質が加熱焼却されたとして前記ヒータ線と前記触媒層との通電を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項４】 前記コントローラのスタート時に，前記フィルタが二分割されたフィルタハーフ部にそれぞれ設けられた前記捕集量検出装置によって前記フィルタハーフ部への前記パティキュレート物質の堆積量をチェックし，前記フィルタの全ての領域で前記パティキュレート物質が前記所定量以上は堆積したことを検出した時に，前記フィルタの再生処理を手動に切り換えることができる装置を有するを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項５】 前記フィルタを再生するため前記フィルタへ供給する電力は，前記エンジンによって駆動されて三相電流を発電する発電機によって供給し，前記フィルタへ供給される三相電流は前記コントローラによってスイッチングリレーのオン・オフによって電圧制御されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項６】 前記ヒータ及び前記触媒層に電力を供給する前記エンジンによって駆動されて三相電流を発電する発電機を有し，前記ヒータの前記金属線及び／又は前記触媒層は２条又は３条に分割され，前記三相電流の各相が分割された前記金属線及び／又は分割された前記触媒層に接続されて発熱されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項７】 前記ハウジング内に配置された前記フィルタの予め決められた所定の領域に前記排気ガスを流入させるため前記フィルタの上流側で前記フィルタの前記所定の領域に対向して設けられた少なくとも２個以上の排気ガス流入通路，及び前記排気ガス流入通路をアクチュエータによってそれぞれ開閉する開閉弁を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項８】 前記第１不織布を構成する前記セラミック繊維材は，炭化ケイ素，窒化ケイ素，アルミナ，フォルステライト等のセラミックスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項９】 前記第２不織布を構成する前記セラミック繊維材は，炭化ケイ素，窒化ケイ素，アルミナ，フォルステライト等のセラミックスから成り，前記第２不織布は前記第１不織布に比較して密度が大きい構造又は厚さが厚い構造に構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項１０】 前記触媒層は，金属製多孔質材から成り，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ及び／又はＣｏを含んでいることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項１１】 前記ヒータ線を構成する前記金属線は，燃焼温度を低下させる触媒作用を有するＮｉ，Ｃｒ等を含むＦｅ系金属から構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項１２】 前記排気ガスを前記フィルタが配設された排気ガス浄化室に流入させるため前記フィルタの上流側で前記フィルタをフィルタハーフ部に二分する領域に対向して設けられた一対の排気ガス流入口，前記排気ガス流入口に設けられたアクチュエータによってそれぞれ開閉する開閉弁，及び前記パティキュレート物質を加熱焼却するため前記排気ガス浄化室に空気を供給する空気ポンプを有し，前記コントローラは，前記フィルタへの前記パティキュレート物質の前記堆積量及び前記フィルタの前記温度に応答して前記開閉弁の開閉の制御をすると共に，前記空気ポンプによって再生側の前記フィルタへ空気を送り込むための制御をすることから成る請求項１〜１１のいずれか１項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
【請求項１３】 一方の前記排気ガス流入口に対応する前記フィルタハーフ部に捕集された前記パティキュレート物質が所定量に達した時に，前記開閉弁を閉鎖し且つ前記空気ポンプを作動して前記フィルタハーフ部に捕集されている前記パティキュレート物質を加熱焼却し，また，他方の前記排気ガス流入口に設けられた前記開閉弁を開放して排気ガスを流して前記フィルタハーフ部で前記パティキュレート物質を捕集することから成る請求項１２に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，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物質をフィルタで捕集し，捕集されたパティキュレート物質を加熱焼却してフィルタを再生するディーゼルパティキュレートフィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，エンジンから排気される排気ガス中に含まれる浮遊粒子のカーボン，すす，ＨＣ，ＳＯX 等から成るパティキュレート物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ装置として，セラミックス繊維を積層した構造のフィルタ，多孔質セラミックスから成るハニカム構造のフィルタが知られている。この種のフィルタは，パティキュレート物質が捕集されてフィルタが目詰まりした時に，熱源を用いてパティキュレート物質を加熱焼却し，フィルタを再生処理することが一般的である。
【０００３】従来，フィルタをセラミックス繊維で構成したディーゼルパティキュレートフィルタは，セラミックス繊維材がエンジンからの排気ガス中に含まれる黒煙等のパティキュレート物質を捕捉することができるが，捕集されたパティキュレート物質を加熱焼却する時に，着火させる補助機能が無いため，燃焼温度が６００℃〜７００℃と高くなるので，捕集されたパティキュレート物質を燃焼させるため，ほとんどの場合，ヒータを用いて加熱し，補助着火を実施せざるを得ないのが現状である。
【０００４】また，特開平８−３１２３２９号公報に開示された再生機能を持つディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，パティキュレートの着火温度を低下させ，通電金網への電力の供給を低減できる自己再生機能を持つものであり，排気系に設けた一対の排気ガス通路にフィルタを配置する。フィルタに通電金網と酸化反応温度を低下させる酸化触媒用金網を配置する。排気ガス通路に設けたシャッタ弁を，所定値以上の排圧に応答して排気ガス流量を自動的に絞るように作動させる。酸化触媒用金網によってパティキュレートの着火温度が低下し，シャッタ弁は閉鎖すると，パティキュレートは容易に着火燃焼する。また，フィルタは，フェルト状のセラミックス繊維積層部材を重ね合わせ，その両側に耐熱性を有するＮｉ，Ｃｒ等を含む鉄製金網で押さえ，所定の形状に成形して作製することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで，ディーゼルパティキュレートフィルタでは，フィルタにパティキュレート物質が捕集された時に，捕集されたパティキュレート物質を焼却してフィルタを再生する必要があり，その時にフィルタに設けたヒータに通電してパティキュレート物質を加熱しなければならない。また，ディーゼルパティキュレートフィルタ装置では，ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート物質がフィルタに捕捉される場合に，セラミックス繊維材のフィルタにパティキュレート物質の粒子が引っ掛かり，これらの粒子が逐次大きくなり，隣接する繊維材間の隙間を埋めながら堆積していく。フィルタの繊維材間を徐々に埋め，ほぼ一杯になった時，排気ガスの通過抵抗が急激に大きくなり，この時，パティキュレート物質の捕集処理をハウジング内の他方のフィルタへ切り換え，パティキュレート物質が堆積した側のフィルタを再生処理する。
【０００６】また，入口側排気管における圧力上昇とフィルタへのパティキュレート物質の詰まり状態とは比例しているが，一方，排気管における排気ガスの圧力上昇の絶対値は，フィルタを通過する排気ガスの流量と比例する特性もある。従って，エンジンから排出される排気ガスの流量は，エンジンのようにエンジン負荷やエンジン回転数のエンジン作動状態によって，絶えず変化するので，排気管の排気ガス圧力を検出するのみで，フィルタに堆積したパティキュレート物質の捕集量を検出した判定をすることは困難なことである。即ち，排気ガスの圧力は，排気管を流れる排気ガスの流量で変化するので，フィルタにパティキュレート物質が所定以上の捕集量が堆積していても，排気ガス圧力は低い場合があり，また，フィルタにパティキュレート物質が所定以上の捕集量が堆積していなくても，排気ガス圧力は高い場合があり，排気ガス圧力でパティキュレート物質の捕集量を検出することは困難なことである。
【０００７】また，従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装置に使用されているフィルタは，セラミックス繊維材で筒状で襞状に折り曲げられて表面積が大きくなる形状に形成されているが，パティキュレート物質を加熱燃焼させる時にフィルタとその雰囲気温度は上昇し，その上昇温度によって襞状の円筒体が熱変形するので，その形状を維持するため，襞状のフィルタの折り曲げ部を耐熱性セラミックス等で補強しなければならず，また，フィルタが円筒状であるためハウジング内への配設が複雑になり，フィルタの部品点数が多くなり，製造コストがアップするという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，排気ガス中に含まれるパティキュレート物質をフィルタで捕集させ，フィルタに捕集されたパティキュレート物質を加熱焼却してフィルタを再生するため，フィルタによるパティキュレート物質の捕集量とフィルタ温度との情報及び／又はタイマによる設定時間に応答して，排気ガスを排気ガス浄化室へ送り込むための開閉弁のアクチュエータによる開閉作動，再生中の排気ガス浄化室へ空気を送り込むための空気ポンプの駆動，再生中のフィルタに設けたヒータの断接を制御するコントローラを備え，確実に効率よくフィルタの再生処理を行うことができるディーゼルパティキュレートフィルタ装置を提供することである。
【０００９】この発明は，エンジンからの排気ガスが流入する入口側排気管と浄化された前記排気ガスが流出する出口側排気管が設けられたハウジング及び前記ハウジング内に配置された前記排気ガス中に含まれるパティキュレート物質をフィルタで捕集して加熱焼却するディーゼルパティキュレートフィルタ装置において，前記フィルタは，排気ガス流れの上流側に位置するヒータ線，セラミック繊維材を積層した第１不織布，燃焼温度を低下させる触媒機能を有する金属材から成る触媒層，セラミック繊維材を積層した第２不織布，及び耐熱金属線から成る保持金網を順次積層して構成され，前記第２不織布を介在させて前記触媒層と前記保持金網との間に電極を設けた捕集量検出装置，前記フィルタの温度を検出する温度センサ，及び前記電極間の電気抵抗値が予め決められた所定値以下の情報及び／又は前記フィルタの温度が予め決められた所定値以下の情報に応答して前記フィルタを昇温させて前記パティキュレート物質を加熱焼却する制御を行うコントローラを設けたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ装置に関する。
【００１０】前記コントローラは，前記電気抵抗値が前記所定値以下を検出した時及び／又はタイマによってセットされた予め決められた所定の捕集時間が経過した時に，前記フィルタに前記パティキュレート物質が予め決められた所定の捕集量に達したとして前記ヒータ線及び／又は前記触媒層に通電し，前記フィルタに捕集された前記パティキュレート物質を加熱焼却する。
【００１１】前記コントローラは，前記ヒータ線及び／又は前記触媒層に通電して前記フィルタを再生する場合に，前記電気抵抗値が前記所定値以上を検出した時及び／又はタイマによってセットされた予め決められた所定の再生時間が経過した時に，前記フィルタに捕集されている前記パティキュレート物質が加熱焼却されたとして前記ヒータ線と前記触媒層との通電を停止する。
【００１２】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，前記コントローラのスタート時に，前記フィルタが二分割されたフィルタハーフ部にそれぞれ設けられた捕集量検出装置によって前記フィルタハーフ部への前記パティキュレート物質の堆積量をチェックし，前記フィルタの全ての領域で前記パティキュレート物質が前記所定量以上は堆積したことを検出した時に，前記フィルタの再生処理を手動に切り換えることができる装置を有する。
【００１３】前記フィルタを再生するため前記フィルタへ供給する電力は，前記エンジンによって駆動されて三相電流を発電する発電機によって供給し，前記フィルタへ供給される三相電流は前記コントローラによってスイッチングリレーのオン・オフによって電圧制御される。
【００１４】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，前記ヒータ及び前記触媒層に電力を供給する前記エンジンによって駆動されて三相電流を発電する発電機を有し，前記ヒータの前記金属線及び／又は前記触媒層は２条又は３条に分割され，前記三相電流の各相が分割された前記金属線及び／又は分割された前記触媒層に接続されて発熱される。
【００１５】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，前記ハウジング内に配置された前記フィルタの予め決められた所定の領域に前記排気ガスを流入させるため前記フィルタの上流側で前記フィルタの前記所定の領域に対向して設けられた少なくとも２個以上の排気ガス流入通路，及び前記排気ガス流入通路をアクチュエータによってそれぞれ開閉する開閉弁を有する。
【００１６】前記第１不織布を構成する前記セラミック繊維材は，炭化ケイ素，窒化ケイ素，アルミナ，フォルステライト等のセラミックスである。
【００１７】前記第２不織布を構成する前記セラミック繊維材は，炭化ケイ素，窒化ケイ素，アルミナ，フォルステライト等のセラミックスから成り，前記第２不織布は前記第１不織布に比較して密度が大きい構造又は厚さが厚い構造に構成されている。
【００１８】前記触媒層は，金属製多孔質材から成り，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ及び／又はＣｏを含んでいる。
【００１９】前記ヒータ線を構成する前記金属線は，燃焼温度を低下させる触媒作用を有するＮｉ，Ｃｒ等を含むＦｅ系の金属から構成されている。
【００２０】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，前記排気ガスを前記フィルタが配設された排気ガス浄化室に流入させるため前記フィルタの上流側で前記フィルタをフィルタハーフ部に二分する領域に対向して設けられた一対の排気ガス流入口，前記排気ガス流入口に設けられたアクチュエータによってそれぞれ開閉する開閉弁，及び前記パティキュレート物質を加熱焼却するため前記排気ガス浄化室に空気を供給する空気ポンプを有し，前記コントローラは，前記フィルタへの前記パティキュレート物質の前記堆積量及び前記フィルタの前記温度に応答して前記開閉弁の開閉の制御をすると共に，前記空気ポンプによって再生側の前記フィルタへ空気を送り込むための制御をする。
【００２１】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，一方の前記排気ガス流入口に対応する前記フィルタハーフ部に捕集された前記パティキュレート物質が所定量に達した時に，前記開閉弁を閉鎖し且つ前記空気ポンプを作動して前記フィルタハーフ部に捕集されている前記パティキュレート物質を加熱焼却し，また，他方の前記排気ガス流入口に設けられた前記開閉弁を開放して排気ガスを流して前記フィルタハーフ部で前記パティキュレート物質を捕集する。
【００２２】このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，上記のように構成されているので，排気ガス中のパティキュレート物質をフィルタで捕集し，所定の捕集量になった適正な時期にフィルタをスムースに再生することができ，フィルタでパティキュレート物質を常に良好に，確実に捕集することができ，しかもコントローラがタイマによっても設定されているので，フィルタの加熱し過ぎ等の発生を防止できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明によるディーゼルパティキュレートフィルタ装置の実施例を説明する。
【００２４】図１，図２及び図３を参照して，このディーゼルパティキュレートフィルタ装置（以下，ＤＰＦ装置という）の実施例を説明する。ＤＰＦ装置は，排気ガスに含まれるカーボン，すす，ＨＣ，ＳＯX 等から成るパティキュレート物質をフィルタ３で捕集し，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質をフィルタ３に設けたヒータで加熱焼却し，フィルタ３を再生するものである。ＤＰＦ装置は，入口側排気管５と出口側排気管６がエンジンで発生した排気ガスＥＧが排出される排気管に接続されて組み込まれている。フィルタ３を配設するハウジング１は，箱状の方形に形成され，車両のボディやフレームに対してブラケット等で簡単に取り付けることができると共に，ハウジングの外面を容易に遮熱できる構造に構成されている。ハウジング１には，フィルタ３が配設された排気ガス浄化室３１を形成し且つ出口側排気管６が接続されたハウジング本体２Ａ，開閉弁１５，１６が配設された排気ガス流入室４を形成し且つ入口側排気管５が接続されたハウジングカバー２Ｂ，及び排気ガス流入室４と排気ガス浄化室３１とを区画する区画プレート２Ｃから構成されている。区画プレート２Ｃには，フィルタ３をフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂに二分する位置に対応して排気ガス流入口１１，１２が形成されている。
【００２５】蛇腹状に折り曲げられたフィルタ３は，ハウジング１に排気ガスＥＧの流れに交差する方向に指向してハウジング１の一側から対向する他側へ延びるように配設されている。フィルタ３は，その両端部の縁部３４がハウジング本体２Ａの周縁部３５の一部と，区画プレート２Ｃの両端部の縁部３６及びハウジングカバー２Ｂの周縁部３２の一部とで挟持された状態で密封状態に固定されて排気ガス浄化室３１に配設されている。フィルタ３は，フィルタハーフ部３Ａ，３Ｂとの境界の蛇腹の襞の山部が固着具３７によって区画プレート２Ｃに固定されている。更に，フィルタ３は，その両側或いは中心部等の適宜の位置に，蛇腹形状の上流側から蛇腹形状に対応した形状の上流側支持板２９Ｕと，蛇腹形状の下流側から蛇腹形状に対応した形状の下流側支持板２９Ｌとが嵌め込まれており，フィルタ３の蛇腹形状が熱等で変形しないように保持されている。
【００２６】ＤＰＦ装置は，主として，排気ガスＥＧをフィルタ３が配設された排気ガス浄化室３１に流入させるためフィルタ３の上流側でフィルタ３を二分する領域に対向して設けられた一対の排気ガス流入口１１，１２，排気ガス流入口１１，１２に設けられたアクチュエータ１３，１４によってそれぞれ開閉する開閉弁１５，１６，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質を加熱焼却するためフィルタ３に設けられたヒータ線２１，エンジンによって駆動される発電機７を有する。発電機７は，ヒータ線２１の他に触媒層２３や保持金網２５をヒータに構成して三相負荷に電力を供給する。コントローラ１０は，フィルタ３へのパティキュレート物質の堆積量及びフィルタ３の温度に応答して，アクチュエータ１３，１４によって開閉弁１５，１６を開閉制御すると共に，例えば，発電機７からの三相交流をＯＮ−ＯＦＦのスイッチングを制御してヒータに供給するように構成できる。
【００２７】排気ガスＥＧは，入口側排気管５から排気ガス流入口１１及び／又は排気ガス流入口１２を通じて排気ガス浄化室３１内のフィルタ３に送り込まれ，フィルタ３を通過する際に，排気ガスＥＧに含まれているパティキュレート物質がフィルタ３に捕集される。パティキュレート物質が焼却されて浄化された排気ガスＥＧは，出口側排気管６から外部に排出される。また，空気ポンプ１７は，空気管１８を通じて排気ガス流入口１１，１２に対応する排気ガス浄化室３１に開口する空気供給口３３からフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂへと空気を送り込むように構成されている。空気ポンプ１７は，フィルタハーフ部３Ａ，３Ｂの再生時に，コントローラ１０の指令によってフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂが位置する排気ガス浄化室３１に空気を供給するように制御される。
【００２８】フィルタ３は，排気ガス浄化室３１内で，排気ガス流入口１１，１２に対応してフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂに二分されている。即ち，フィルタ３は，排気ガス流入口１１，１２に対応する領域に配設された一対のフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂから構成されている。フィルタハーフ部３Ａ，３Ｂは，プレート等で区分されていないので，両者の圧力状態はほぼ等しく，開閉弁１５，１６の開閉作動はスムースに行える。フィルタ３は，図３に示すように，排気ガスＥＧの流れの上流側に平行に延びるように配置されたヒータを構成するヒータ線２１，ヒータ線２１に接して配置された耐熱性を有するセラミック繊維がランダムに積層された第１不織布２２，第１不織布２２に接して配置された燃焼温度を低減させる触媒を担持した金属部材から成る触媒層２３，触媒層２３に接して配置された耐熱性を有するセラミック繊維がランダムに積層された第２不織布２４，及び第２不織布２４に接して配置された耐熱金属線を網み込んだ保持金網２５から順次積層した積層構造に構成されている。保持金網２５は，第１不織布２２や第１不織布２２の繊維或いは触媒層２３の線や粒子等が飛散することを防止し，フィルタ３の形状を保持する機能を有する。
【００２９】この実施例では，例えば，図３に示すように，フィルタ３におけるヒータを構成する三相負荷がヒータ線２１，触媒層２３及び保持金網２５で構成され，発電機７の三相交流の線３６Ｒは，ヒータ線２１の端子１９Ｈ，触媒層２３の端子１９Ｃ及び保持金網２５の端子１９Ｎにそれぞれ接続されている。第１不織布２２を構成するセラミック繊維材は，炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ），アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ），フォルステライト等の耐熱性セラミックスであり，３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の長さの繊維材が好ましい。また，第２不織布２４は，第１不織布２２と同様のセラミック繊維材を使用でき，第１不織布２２に比較して密度が大きい構造又は厚さが厚い構造に構成されている。また，触媒層２３は，ＨＣの酸化を促し且つＣの燃焼温度を低減する触媒，例えば，白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），クロム（Ｃｒ），パラジウム（Ｐｄ）及び／又はコバルト（Ｃｏ）を含んでいる材料から形成されている。触媒層２３は，例えば，ＮｉとＣｒとをベースにした金属線，金網，金属薄板等の金属材に，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ及び／又はＣｏから成る粒子を分散させた状態で担持させた材料から構成されている。
【００３０】ＤＰＦ装置は，フィルタ３へのパティキュレート物質の堆積量によって変化するフィルタ３中の隔置した二面間の電気抵抗値を検出してフィルタ３へのパティキュレート物質の捕集量を検出する捕集量検出装置４０，４４を有する。捕集量検出装置４０，４４は，フィルタ３が二分割されたフィルタハーフ部３Ａ，３にそれぞれ設けられ，フィルタハーフ部３Ａ，３にそれぞれ堆積されたパティキュレート物質の捕集量を検出するように構成されている。捕集量検出装置４０，４４は，フィルタ３中に設けられた触媒層２３を構成する耐熱金属線に設けた第１電極とその下流側に配置された保持金網２５の耐熱金属線に設けた第２電極との間の電気抵抗値を，比較器とブリッジ回路とから成る抵抗検出器で検出するように構成されている。捕集量検出装置４０，４４は，フィルタ３に堆積されたパティキュレート物質のカーボンの堆積量と電気抵抗値とが実質的に比例する特性を有することを利用してフィルタ３へのパティキュレート物質の捕集量即ち堆積量を検出するものである。
【００３１】また，ＤＰＦ装置は，フィルタ３の温度を検出するためフィルタ３を縦断する方向に延びる温度センサ８，９を備えている。コントローラ１０は，温度センサ８，９で検出された温度に応答して発電機７の出力を制御し，フィルタ３の温度を予め決められた所定の温度に制御する。即ち，コントローラ１０は，温度センサ８，９によって検出されたフィルタ３のフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂの温度及びそれらの雰囲気温度に応答してヒータへの通電を制御し，フィルタ３の過熱を防止する。温度センサ８，９は，例えば，抵抗温度係数の大きいニッケル等から成る金属線３８と，金属線３８の外側全面を覆うアルミナ等の耐熱性で耐腐食性のセラミックスから成る外管３９から構成されている。温度センサ８，９は，例えば，フィルタ３のフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂの蛇腹の折り曲げ部の高温領域に沿って配置されている。温度センサ８，９は，例えば，ブリッジ回路と比較器を備えた回路から構成されている。温度センサ８，９は，通電された時に，金属線３８が大きい正の抵抗温度係数を有するので，フィルタ３の温度が上昇すると，金属線３８の抵抗が増大し，温度センサ８，９を流れる電流が小さくなる。そこで，温度センサ８，９を流れる電流の変化を上記回路で検出し，フィルタ３のフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂの温度をそれぞれ検出することができる。
【００３２】コントローラ１０は，フィルタ３の過熱を防止するため，温度センサ８，９からの検出温度に応答してヒータへの通電を制御すると共に，空気ポンプ１７を駆動するモータの作動を制御して排気ガス浄化室３１内への排気ガスＥＧ又は空気の供給量を調節する。コントローラ１０は，フィルタ３のフィルタハーフ部３Ａ，３Ｂの再生時に，例えば，エンジンの負荷が高い時に，モータの回転数を上昇させてフィルタ３に多量の排気ガスＥＧ又は空気のガスを送り込み，低い時に，モータの回転数を低減してフィルタ３に少量のガスを送り込む制御をする。コントローラ１０は，捕集量検出装置４０，４４によって検出されたフィルタ３の電気抵抗値を検出し，予め決められた所定の電気抵抗値より小さくなれば，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質が予め決められた捕集量に達したと認識し，その電気抵抗値に応答して再生の開始を始め，次いで，フィルタ３に堆積されたパティキュレート物質を加熱焼却するため，ヒータ線２１へ通電する制御を行う。また，コントローラ１０は，フィルタ３の再生に応答して空気ポンプ１７の作動と，開閉弁１５，１６の開閉作動を行うアクチュエータ１３，１４の作動を制御する。
【００３３】次に，図４，図５及び図６を参照して，このＤＰＦ装置に組み込まれた複数系統の電力発電特性を持つ多極永久磁石式の発電機７を説明する。発電機７は，三相交流を発電するように構成され，３種類の巻線を用意し，その位相を合致させ，コントローラ１０によってスイッチングリレー１Ｒ〜１２Ｒをそれぞれ切り換え制御して電圧を切り換えることができる。図４と図６に示すように，巻線Ｕ１−Ｖ１−Ｗ１，巻線Ｕ２−Ｖ２−Ｗ２，及び巻線Ｕ３−Ｖ３−Ｗ３のそれぞれは，位相が重なるように構成されているので，これらの巻線を直列又は並列に接続しても何ら支障は起こらない。発電機７は，ハウジングに固定されたステータ４２と，ステータ４２に隙間を形成してハウジングに回転可能に支持された回転軸を構成するロータ４１とから構成されている。ステータ４２のステータコア４３には，図６に示すように，巻線群Ｕ１−Ｖ１−Ｗ１，巻線群Ｕ２−Ｖ２−Ｗ２，及び巻線群Ｕ３−Ｖ３−Ｗ３が分割されて巻き上げられている。各巻線の引出しラインに対応して中性点２６Ｎの引出しラインが形成されている。これらの引出しラインは，スイッチングリレー１Ｒ〜１２Ｒがそれぞれ組み込まれ，コントローラ１０に接続している。
【００３４】巻線群Ｕ１−Ｖ１−Ｗ１，巻線群Ｕ２−Ｖ２−Ｗ２，及び巻線群Ｕ３−Ｖ３−Ｗ３の結線については，巻線Ｕ３と巻線Ｕ２とを接続するライン１Ｌには大容量即ち大型のスイッチングリレー１Ｒが組み込まれ，巻線Ｕ２と巻線Ｕ１とを接続するライン２Ｌには大型のスイッチングリレー２Ｒが組み込まれ，巻線Ｕ１，巻線Ｕ２及び巻線Ｕ３は互いに直列に結線されている。また，巻線Ｖ３と巻線Ｖ２とを接続するライン５Ｌには大型のスイッチングリレー５Ｒが組み込まれ，巻線Ｖ２と巻線Ｖ１とを接続するライン６Ｌには大型のスイッチングリレー６Ｒが組み込まれ，巻線Ｖ１，Ｖ２及びＶ３は互いに直列に結線されている。更に，巻線Ｗ３と巻線Ｗ２とを接続するライン９Ｌには大型のスイッチングリレー９Ｒが組み込まれ，巻線Ｗ２と巻線Ｗ１とを接続するライン１０Ｌには大型のスイッチングリレー１０Ｒが組み込まれ，巻線Ｗ１，Ｗ２及びＷ３は互いに直列に結線されている。
【００３５】また，巻線Ｕ３と中性点２６Ｎとを接続するライン３Ｌには小容量即ち小型のスイッチングリレー３Ｒが組み込まれ，また，巻線Ｕ２と中性点２６Ｎとを接続するライン４Ｌには小容量即ち小型のスイッチングリレー４Ｒが組み込まれている。巻線Ｖ３と中性点２６Ｎとを接続するライン７Ｌには小容量即ち小型のスイッチングリレー７Ｒが組み込まれ，また，巻線Ｖ２と中性点２６Ｎとを接続するライン８Ｌには小容量即ち小型のスイッチングリレー８Ｒが組み込まれている。更に，巻線Ｗ３と中性点２６Ｎとを接続するライン１１Ｌには小容量即ち小型のスイッチングリレー１１Ｒが組み込まれ，また，巻線Ｗ２と中性点２６Ｎとを接続するライン１２Ｌには小容量即ち小型のスイッチングリレー１２Ｒが組み込まれている。
【００３６】上記のように，巻線群Ｕ１−Ｖ１−Ｗ１，巻線群Ｕ２−Ｖ２−Ｗ２，及び巻線群Ｕ３−Ｖ３−Ｗ３が結線されているので，表１に示すように，コントローラ１０によってスイッチングリレー１Ｒ〜１２ＲのＯＮ−ＯＦＦの制御を行うと，低回転領域では，三相巻線群の３連が直列に接続され，即ち，巻線Ｕ１と巻線Ｕ２と巻線Ｕ３，巻線Ｖ１と巻線Ｖ２と巻線Ｖ３，及び巻線Ｗ１と巻線Ｗ２と巻線Ｗ３がそれぞれ直列に接続され，図５に示すように，回転数が小さくても所定の出力電圧を発電することができる。また，中回転領域では，三相巻線群の２連が直列に接続され，即ち，巻線Ｕ２と巻線Ｕ３，巻線Ｖ２と巻線Ｖ３，及び巻線Ｗ２と巻線Ｗ３がそれぞれ直列に接続され，図５に示すように，回転数が中程度でも所定の出力電圧を発電することができる。更に，高回転領域では，三相巻線群の１連が接続され，即ち，巻線Ｕ３，巻線Ｖ３及び巻線Ｗ３が接続され，図５に示すように，回転数が高速でも所定の出力電圧を発電するようになる。
【表１】
【００３７】発電機７では，図５に示すように，低速では３連に重ねると，電圧はほぼ３倍になるが，リアクタンス効果で若干低下する。そこで，２連にすると，リアクタンスが減少した分として電圧が上がるので，Ａ１点からＡ２点に移動する。コントローラ１０によってスイッチングリレー１Ｒ〜１２Ｒのスイッチング制御を行うことによって，図５に示すような出力電圧（Ｖ）を得ることができる。発電機７の特性Ｇ1 は，次式で示される。
Ｇ1 ＝〔（３）1/2 ・２πｆ／（２）1/2 〕・φ1 ・Ｗ1 ・ｋｗ1但し：ｆ：周波数，φ1 ：磁束，Ｗ1 ：コイル巻数，ｋ：スロット数，ｗ1 ：極数を示す。
従って，発電機７の特性Ｇ１は，巻数Ｗ1 が多いと，回転数の増加に従って出力電圧は上昇する。そこで，低速，中速及び高速では，表１に示すように，コントローラ１０によってスイッチングリレー１Ｒ〜１２ＲのＯＮ−ＯＦＦ制御を行うことによって適正な出力電圧を得ることができる。図４に示すスイッチングリレー１Ｒ，５Ｒ及び９Ｒは必ずしも必要ではないが，切り換え制御の安全性の確保のために設けている。
【００３８】次に，図７〜図１４の処理フロー図を参照して，ＤＰＦ装置の作動を説明する。処理フロー図では，フィルタハーフ部３ＡについてはＡ側とし，フィルタハーフ部３ＢについてはＢ側として説明する。図７に示すように，ＤＰＦ装置を使用するに当たって，まず，コントローラ１０は，各部品が正常であるか否かをチェックする。コントローラ１０は，フィルタハーフ部３Ａ，３Ｂのパティキュレート物質の捕集状態を検出するため，捕集量検出装置４０，４４によって触媒層２３と保持金網２５との間の電気抵抗を検出し，Ｂ側の詰まり抵抗Ｒ1 とＡ側の詰まり抵抗Ｒ2 を検出し，Ｒ1 とＲ2 とがＲ01＝１Ω以下であるか否かを判断する（ステップ１，２）。Ｒ1 とＲ2 とがＲ01＝１Ω以下であれば，フィルタハーフ部３Ｂに設けた温度センサ９が断線しているか否かをチェックするため，温度センサ９の温度抵抗（ＲＴ1 ）が予め決めた温度抵抗（ＲＴＶ＝５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ３），低い時にはショートしているか否かをチェックするため予め決めた温度抵抗（ＲＴＶ1 ＝０．０５Ω）より高いか否かを判断する（ステップ４）。温度センサ８の温度抵抗（ＲＴ2 ）ついても温度センサ９と同様に断線とショート状態をチェックする（ステップ５，６）。また，ヒータ（ヒータ線２１，触媒層２３及び／又は保持金網２５）のＢ側の抵抗（ＲＨ1 ）とＡ側の抵抗（ＲＨ2 ）とについて，断線（ＲＣ1 ＝５Ω以下）とショート（ＲＣ2＝０．２５Ω以上）とをチェックする（ステップ７，８，９及び１０）。更に，図８に示すように，開閉弁１５，１６のアクチュエータ１３，１４のソレノイドの導通状態をチェックし（ステップ１１，１２），空気ポンプ１７の作動状態をチェックし（ステップ１３），空気管１８の導通状態をチェックする（ステップ１４，１５）。これらの機器に不具合があれば，コントローラ１０は不具合表示をし（ステップ１２２），処理はステップ７６の手動ボタン等の自動−手動切換装置（図示せず）によって自動作動から手動操作に切り換える。
【００３９】図９に示すように，これらの機器に不具合がなければ，コントローラ１０は，処理をステップ１６へ進め，開閉弁１５，１６の作動を制御すると共に，エンジンを駆動し，エンジンで発生した排気ガスＥＧは，入口側排気管５を通じて排気ガス流入室４へ流入させる。アクチュエータ１３，１４を駆動し，アクチュエータ１３で開閉弁１５を閉鎖し，アクチュエータ１４で開閉弁１６を開放する判断をし（ステップ１６），開放できない時には処理はステップ４０へ進み，開放できた時には捕集量検出装置４４でフィルタハーフ部３Ｂの詰まり抵抗Ｒ1 を検出し，所定の抵抗Ｒ01より低いか否かを判断し（ステップ１７），高いときにはタイマをセットして経過時間Σt を計測し（ステップ２８），経過時間Σt が予め決めた時間ｔを経過すると（ステップ２９），ステップ１８へ進む。詰まり抵抗Ｒ1 が所定の抵抗Ｒ01より低いときには，フィルタハーフ部３Ｂにはパティキュレート物質が堆積しているとして開閉弁１６を閉じて開閉弁１５を開放する（ステップ１８）。ここで，エンジンからの排気ガスはフィルタハーフ部３Ａへ送り込まれ，フィルタハーフ部３Ａで排気ガス中のパティキュレート物質を捕集し，フィルタハーフ部３Ｂを再生処理する。
【００４０】フィルタハーフ部３Ｂのヒータを急加熱してフィルタハーフ部３Ｂに堆積しているパティキュレート物質を加熱焼却する（ステップ１９）。温度センサ９によってフィルタハーフ部３Ｂの温度抵抗ＲＴ1 を検出し，予め決めた所定の温度ＲT500（＝５００℃，例えば，０．５Ω）より高いか否かを判断し（ステップ２０），低い場合にはヒータの急加熱を続け，高い場合には空気ポンプ１７を駆動し（ステップ２１），Ｂ側の空気管１８を通じてＢ側へ空気を送り込み（ステップ２２），フィルタハーフ部３Ｂのパティキュレート物質が加熱焼却されるので，徐々にヒータへの通電を絞り（ステップ２３），次いで，温度センサ９でフィルタハーフ部３Ｂの温度抵抗ＲＴを検出し，所定の温度ＲT800（＝８００℃，例えば，０．７５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ２４），低い場合には捕集量検出装置４４でフィルタハーフ部３Ｂの詰まり抵抗Ｒ1 を検出し，所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より高いか否かを判断する（ステップ２５）。低い場合にはパティキュレート物質がなお堆積している状態であるので，タイマをセットして経過時間ｔを計測して通電を継続し（ステップ３７），予め決めた所定時間ｔR1だけ経過するまで再生処理を続け（ステップ３８），次いで，ステップ２６へ進む。高い場合にはフィルタハーフ部３Ｂのパティキュレート物質が加熱焼却された状態にあり，フィルタハーフ部３Ｂが再生された状態であるので，空気ポンプ１７を停止し（ステップ２６），フィルタハーフ部３Ｂへの空気の供給を停止する（ステップ２７）。
【００４１】ステップ２４において，温度Ｒ1 が温度ＲT800より高い場合には，フィルタハーフ部３Ｂが加熱し過ぎの状態であるので，空気ポンプ１７を停止し（ステップ３０），空気をフィルタハーフ部３Ｂへ供給するのを停止し（ステップ３１），Ｂ側のヒータをＯＦＦにする（ステップ３２）。次いで，温度センサ９によってフィルタハーフ部３Ｂの温度ＲＴ1 を検出し，予め決めた所定の温度ＲT500（＝５００℃，０．５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ３３），高い場合にはステップ３０に戻り，空気供給の停止状態を続け，低い場合には，再びフィルタハーフ部３Ｂへ空気を供給するため空気ポンプ１７を駆動し（ステップ３４），フィルタハーフ部３Ｂへ空気を供給し（ステップ３５），次いで，フィルタハーフ部３Ｂの否への通電電流を絞り（ステップ３６），ステップ２４へ戻る。
【００４２】また，図１０に示すように，ステップ２７においてフィルタハーフ部３Ｂが再生した状態であるので，フィルタハーフ部３Ｂへの空気供給を停止した後に，フィルタハーフ部３Ｂのヒータへの通電を停止する（ステップ３９）。捕集量検出装置４０でフィルタハーフ部３Ａの詰まり抵抗Ｒ2 を検出し，所定の抵抗Ｒ01より低いか否かを判断し（ステップ４０），高いときにはタイマをセットして経過時間Σt を計測し（ステップ４９），経過時間Σt が予め決めた時間ｔを経過すると（ステップ５０），ステップ４１へ進む。詰まり抵抗Ｒ2 が所定の抵抗Ｒ01より低いときには，フィルタハーフ部３Ａにはパティキュレート物質が堆積しているとして開閉弁１５を閉じて開閉弁１６を開放する（ステップ４１）。ここで，エンジンからの排気ガスはフィルタハーフ部３Ｂへ送り込まれ，フィルタハーフ部３Ｂで排気ガス中のパティキュレート物質を捕集し，フィルタハーフ部３Ａを再生処理する。
【００４３】フィルタハーフ部３Ａのヒータを急加熱してフィルタハーフ部３Ａに堆積しているパティキュレート物質を加熱焼却する（ステップ４２）。温度センサ８によってフィルタハーフ部３Ａの温度抵抗ＲＴ2 を検出し，予め決めた所定の温度ＲT500（＝５００℃，例えば，０．５Ω）より高いか否かを判断し（ステップ４３），低い場合にはヒータの急加熱を続け，高い場合には空気ポンプ１７を駆動し（ステップ４４），Ａ側の空気管１８を通じてＡ側へ空気を送り込み（ステップ４５），そこで，フィルタハーフ部３Ａのパティキュレート物質が加熱焼却されるので，徐々にヒータへの通電を絞り（ステップ４６），次いで，温度センサ８でフィルタハーフ部３Ａの温度抵抗ＲＴ2 を検出し，所定の温度ＲT800（＝８００℃，例えば，０．７５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ４７），低い場合には捕集量検出装置４０でフィルタハーフ部３Ａの詰まり抵抗Ｒ2 を検出し，予め決めた所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より高いか否かを判断する（ステップ４８）。低い場合には，タイマをセットして経過時間ｔを計測し（ステップ５５），予め決めた所定時間ｔR1（例えば，１０分）だけ経過するまで再生処理を続け（ステップ５６），次いで，ステップ５７へ進む。
【００４４】ステップ４７において，温度Ｒ2 が温度ＲT800より高い場合には，フィルタハーフ部３Ａが加熱し過ぎの状態であるので，空気ポンプ１７を停止し（ステップ５１），フィルタハーフ部３Ａへの空気供給するのを停止し（ステップ５２），Ａ側のヒータをＯＦＦにする（ステップ５３）。次いで，温度センサ８によってフィルタハーフ部３Ａの温度ＲＴ2 を検出し，予め決めた所定の温度ＲT500（＝５００℃，０．５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ５４），高い場合にはステップ５１に戻り，空気供給の停止状態を続け，低い場合には，ステップ４４へ戻る。また，ステップ４８において，フィルタハーフ部３Ａの詰まり抵抗Ｒ2が所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より高い場合には，フィルタハーフ部３Ａが再生された状態であるので，空気ポンプ１７を停止し（ステップ５７），フィルタハーフ部３Ａへの空気の供給を停止し（ステップ５８），フィルタハーフ部３Ａのヒータへの通電を停止する（ステップ５９）。ここで，フィルタハーフ部３Ａは再生が完了した状態であるので，引き続くパティキュレート物質の捕集処理の時期を待機する状態になり，排気ガス浄化処理は最初のステップ１に戻り，上記の制御を繰り返すことになる。
【００４５】図１１に示すように，ステップ２〜ステップ１５において，不具合表示が出ると，コントローラ１０による自動処理を行うことができないので，排気ガス浄化処理を手動ボタン操作によって行うこととする（ステップ７６）。Ａ側の開閉弁１６が開放し，Ｂ側の開閉弁１５が閉鎖してるか否かを判断し（ステップ７７），その状態になっていない時には，手動操作によって開閉弁１５を閉鎖する（ステップ６０）。Ａ側の開閉弁１６が開放しておれば，手動操作によってフィルタハーフ部３ＢのヒータをＯＮしてフィルタハーフ部３Ｂの再生処理を行う（ステップ７８）。次いで，温度センサ９によってフィルタハーフ部３Ｂの温度抵抗ＲＴ1 が予め決めた温度抵抗ＲＴ500 （＝０．６５Ω）より高いか否かを判断し（ステップ７９），低い場合にはフィルタハーフ部３Ｂの加熱状態に続け，高い場合には空気ポンプ１７を作動し（ステップ８０），空気管１８を通じてフィルタハーフ部３Ｂへ空気を供給し（ステップ８１），次いで，フィルタハーフ部３Ｂに捕集されているパティキュレート物質を加熱焼却し，次いで，フィルタハーフ部３Ｂのヒータへの通電電流を絞る（ステップ８２）。そこで，温度センサ９によってフィルタハーフ部３Ｂの温度抵抗ＲＴ1 が予め決めた温度抵抗ＲＴ800 （＝０．７５Ω）より低いか否かを判断する（ステップ８３）。
【００４６】温度抵抗ＲＴ1 が予め決めた温度抵抗ＲＴ800 より低い場合には，捕集量検出装置４４でフィルタハーフ部３Ｂの詰まり抵抗Ｒ1 を検出し，予め決めた所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より低いか否かを判断する（ステップ８４）。低い場合には，タイマをセットして経過時間ｔをカウントし（ステップ８５），次いで，経過時間ｔが予め決めた所定期間ｔR1（例えば，１０分）を経過したか否かを判断する（ステップ８６）。また，ステップ８３において，温度抵抗ＲＴ1 が予め決めた温度抵抗ＲＴ800 （＝０．７５Ω）より高い場合には，フィルタハーフ部３Ｂが加熱し過ぎる状態であるので，空気ポンプ１７を停止し（ステップ８７），ヒータへの通電をＯＦＦにし（ステップ８８），フィルタハーフ部３Ｂへ供給する空気を停止する（ステップ８９）。次いで，温度センサ９によってフィルタハーフ部３Ｂの温度抵抗ＲＴを検出し，温度抵抗ＲＴが予め決めた所定の温度抵抗ＲＴ500 （＝０．６５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ９０），低い場合にはフィルタハーフ部３Ｂの加熱状態を続けるためステップ８０へ戻り，高い場合には空気ポンプ１７をＯＦＦするためステップ８７へ戻る。また，ステップ８４において，抵抗Ｒ1 が所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より高い場合には，フィルタハーフ部３Ｂのパティキュレート物質の堆積がなく，再生された状態であるので，排気ガス中のパティキュレート物質を捕集する浄化処理を行う待機状態になり，ステップ６０へ進む。
【００４７】図１２に示すように，ステップ６０では，所定時間が経過することによってフィルタハーフ部３Ａの排気ガス浄化処理によってパティキュレート物質が堆積状態になっているので，フィルタハーフ部３Ａの再生処理に移行するため開閉弁１５を閉鎖する（ステップ６０）。フィルタハーフ部３Ａに設けたヒータに通電し，パティキュレート物質を加熱焼却する（ステップ６１）。温度センサ８によってフィルタハーフ部３Ａの温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度抵抗ＲＴ500 （＝０．６５Ω）より高いか否かを判断し（ステップ６２），低い場合にはフィルタハーフ部３Ａの加熱状態を続け，高い場合には空気ポンプ１７を作動し（ステップ６３），空気管１８を通じてフィルタハーフ部３Ａへ空気を供給し（ステップ６４），次いで，フィルタハーフ部３Ａに捕集されているパティキュレート物質を加熱焼却し，次いで，フィルタハーフ部３Ａのヒータへの通電電流を絞る（ステップ６５）。そこで，温度センサ８によってフィルタハーフ部３Ａの温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度抵抗ＲＴ800 （＝０．７５Ω）より低いか否かを判断する（ステップ６６）。
【００４８】温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度抵抗ＲＴ800 より低い場合には，捕集量検出装置４０でフィルタハーフ部３Ａの詰まり抵抗Ｒ2 を検出し，予め決めた所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より低いか否かを判断する（ステップ６７）。低い場合には，タイマをセットして経過時間ｔをカウントし（ステップ６８），次いで，経過時間ｔが予め決めた所定期間ｔR1（例えば，１０分）を経過したか否かを判断する（ステップ６９）。また，ステップ６６において，温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度抵抗ＲＴ800 （＝０．７５Ω）より高い場合には，フィルタハーフ部３Ａが加熱し過ぎる状態であるので，空気ポンプ１７を停止し（ステップ７０），ヒータへの通電をＯＦＦにし（ステップ７１），フィルタハーフ部３Ａへ供給する空気を停止する（ステップ７２）。次いで，温度センサ８によってフィルタハーフ部３Ａの温度抵抗ＲＴを検出し，温度抵抗ＲＴが予め決めた所定の温度抵抗ＲＴ500 （＝０．６５Ω）より低いか否かを判断し（ステップ７５），低い場合にはフィルタハーフ部３Ａの加熱状態を続けるためステップ６３へ戻り，高い場合には空気ポンプ１７をＯＦＦするためステップ８０へ戻る。また，ステップ６７において，抵抗Ｒ2 が所定の詰まり抵抗Ｒ01（＝１Ω）より高い場合には，フィルタハーフ部３Ａのパティキュレート物質の堆積がなく，再生された状態であるので，排気ガス中のパティキュレート物質を捕集する浄化処理を行う待機状態になり，手動操作を終了し（ステップ７３），エンジン再起動を行い（ステップ７４），ステップ３へと進み，排気ガス浄化処理を繰り返す。
【００４９】次に，図１３を参照して，再生時のフィルタハーフ部３Ａ又は３Ｂ（以下，フィルタ３という）に設けたヒータを急加熱する制御について説明する。ヒータを急加熱する場合には（ステップ９１），発電機７の回転数ＧＲを測定する（ステップ９２）。回転数ＧＲが予め決めた回転数１１００ｒｐｍより低いか否かを判断し（ステップ９３），低い場合には，フィルタ３の温度Ｆｔを測定し，温度Ｆｔが予め決めた温度４００℃より低いか否かを判断する（ステップ９４）。温度Ｆｔが温度４００℃より低い場合には，フィルタ３を急加熱する必要があるので，ヒータに高電力を供給するため，発電機７の三相交流の巻線群を３連直列に結線して高電力をヒータに通電する（ステップ９５）。即ち，コントローラ１０は，フィルタ３に設けたヒータ（ヒータ線２１，触媒層２３及び／又は保持金網２５）を急加熱するため，三相巻線群（巻線群Ｕ１−Ｖ１−Ｗ１，巻線群Ｕ２−Ｖ２−Ｗ２，及び巻線群Ｕ３−Ｖ３−Ｗ３）の３連を直列に接続する。ここで，フィルタ３を急加熱し，次いで処理はステップ６２へ進む。また，ステップ９４において，フィルタ３の温度Ｆｔが予め決めた温度４００℃より高い場合には，温度Ｆｔが予め決めた温度４５０℃より低いか否かを判断し（ステップ９６），低い場合には，フィルタ３の温度Ｆｔは，温度４００℃〜４５０℃の範囲内であるので，発電機７の三相交流の巻線群のうち２連を直列に結線して中電力をヒータに通電する（ステップ９７）。ここで，フィルタ３を中加熱し，次いで処理はステップ６２へ進む。
【００５０】また，ステップ９３において，回転数ＧＲが回転数１１００ｒｐｍより高い場合には，回転数２０００ｒｐｍより低いか否かを判断する（ステップ９８）。回転数ＧＲが回転数２０００ｒｐｍより低い場合には，発電機７の回転数ＧＲは，回転数１１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍの範囲内であるので，フィルタ３の温度Ｆｔが予め決めた温度４００℃より低くないか否かを判断する（ステップ９９）。温度Ｆｔが温度４００℃より低い場合には，フィルタ３を中程度の加熱をする必要があるので，ヒータに中電力を供給するため，発電機７の三相交流の巻線群をうち２連を直列に結線して中電力をヒータに通電する（ステップ１００）。ここで，フィルタ３を中加熱し，次いで処理はステップ６２へ進む。高い場合には，温度Ｆｔが予め決めた温度４５０℃より低いか否かを判断し（ステップ１０１），低い場合には，フィルタ３の温度Ｆｔは，温度４００℃〜４５０℃の範囲内であるので，発電機７の三相交流の巻線群のうち１連を接続して低電力をヒータに通電し，フィルタ３の再生処理を行い（ステップ１０２），次いで，処理はステップ６２へ進む。また，ステップ１０１で高い場合には，処理はステップ６２へ進む。ステップ９８において，回転数ＧＲが回転数２０００ｒｐｍより高い場合には，温度センサ８又は９によってフィルタ３の温度Ｆｔが予め決めた温度５００℃より低いか否かを判断し（ステップ１０３），低い場合には，フィルタ３の温度Ｆｔは，フィルタ３を余り加熱する必要がないので，低加熱するため，発電機７の三相交流の巻線群のうち１連を接続して低電力をヒータに通電し，フィルタ３の再生処理を行い（ステップ１０４），次いで，処理はステップ６２へ進む。また，ステップ１０３で高い場合には，ヒータへの通電をＯＦＦにし（ステップ１０５）し，処理はステップ６２へ進む。
【００５１】次に，図１４を参照して，フィルタ３に設けたヒータへの通電電流を絞る場合について説明する。ヒータへの通電電流を絞る場合には（ステップ１０６），発電機７の回転数ＧＲを測定する（ステップ１０７）。回転数ＧＲが予め決めた回転数１１００ｒｐｍより低いか否かを判断し（ステップ１０８），低い場合には，発電機７の三相交流の巻線群を１連に接続して短時間Δｔ，例えば，１０秒間ヒータに通電する（ステップ１０９）。次いで，温度センサ８又は９によってフィルタ３の温度抵抗ＲＴ2 を検出し，温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度５００℃より低いか否かを判断する（ステップ１１０）。温度抵抗ＲＴ2 が温度５００℃より低い場合には，フィルタ３を中程度に加熱する必要があるので，ヒータに中電力を供給するため，発電機７の三相交流の巻線群の２連を直列に結線して中電力をヒータに通電する（ステップ１１１）。即ち，コントローラ１０は，フィルタ３に設けたヒータ（ヒータ線２１，触媒層２３及び／又は保持金網２５）を中加熱するため，三相巻線群（巻線群Ｕ２−Ｖ２−Ｗ２と巻線群Ｕ３−Ｖ３−Ｗ３）の２連を直列に接続する。ここで，フィルタ３を中加熱する。また，ステップ１１０において，フィルタ３の温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度５００℃より高い場合には，温度Ｆｔが予め決めた温度８００℃より低いか否かを判断し（ステップ１１２），低い場合には，フィルタ３の再生状態に対応したステップ２５，４８，６７又は８４に進み，処理を続行する。また，温度Ｆｔが予め決めた温度８００℃より高い場合には，フィルタ３の再生状態に対応したステップ３０，５１，７０又は８７に進み，処理を続行する。
【００５２】また，ステップ１０８において，発電機７の回転数ＧＲが回転数１１００ｒｐｍより高い場合には，回転数２０００ｒｐｍより低いか否かを判断する（ステップ１１３）。回転数ＧＲが回転数２０００ｒｐｍより低い場合には，発電機７の回転数ＧＲは，回転数１１００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍの範囲内であるので，発電機７の三相交流の巻線群の１連を接続し，ヒータへ低電力を通電する（ステップ１１４）。次いで，温度センサ８又は９によってフィルタ３の温度抵抗ＲＴ2が予め決めた温度５００℃より低いか否かを判断する（ステップ１１５）。温度抵抗ＲＴ2 が温度５００℃より低い場合には，フィルタ３を中程度に加熱する必要があるので，ヒータに中電力を供給するため，発電機７の三相交流の巻線群の２連を直列に結線して中電力をヒータに通電し（ステップ１１６），次いで，温度抵抗ＲＴ2 が温度Ｒｔ（＝８００℃）より低いか否かを判断する（ステップ１１７）。また，ステップ１１５において，フィルタ３の温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度Ｒｔ（＝５００℃）より高い場合には，温度抵抗ＲＴ2 が温度Ｒｔ（＝８００℃）より低いか否かを判断する（ステップ１１７）。温度抵抗ＲＴ2 が温度８００℃より低い場合には，フィルタ３の再生状態に対応したステップ２５，４８，６７又は８４に進み，処理を続行する。また，温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度８００℃より高い場合には，フィルタ３の再生状態に対応したステップ３０，５１，７０又は８７に進み，処理を続行する。
【００５３】ステップ１１３において，発電機７の回転数が２０００ｒｐｍより高い場合には，発電機７の三相交流の巻線群の１連を接続し，ヒータへ低電圧を通電してフィルタ３の再生を行う（ステップ１１８）。次いで，温度センサ８又は９によってフィルタ３の抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度５００℃より低いか否かを判断する（ステップ１１９）。温度抵抗ＲＴ2 が温度５００℃より低い場合には，フィルタ３のヒータに低電圧を通電してフィルタ２を加熱するためステップ１１８へ進み，温度抵抗ＲＴ2 が温度５００℃より高い場合には，ヒータへの通電をＯＦＦにする（ステップ１２０）。次いで，温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度Ｒｔ（＝８００℃）より低いか否かを判断する（ステップ１２１）。温度抵抗ＲＴ2 が温度８００℃より低い場合には，フィルタ３の再生状態に対応したステップ２５，４８，６７又は８４に進み，処理を続行する。また，温度抵抗ＲＴ2 が予め決めた温度８００℃より高い場合には，フィルタ３の再生状態に対応したステップ３０，５１，７０又は８７に進み，処理を続行する。
【００５４】
【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，上記のように構成したので，フィルタの何れか一方のフィルタハーフ部を再生するためフィルタハーフ部に設けたヒータを通電してフィルタハーフ部を加熱する場合に，フィルタハーフ部に堆積した捕集量，排気ガス温度及びフィルタ温度に対応したマッチした電流を発電機から常に供給でき，フィルタハーフ部の加熱し過ぎや，加熱不足がなく，適正にスムースに再生処理を行うことができる。また，コントローラはタイマを併用して手動に切り換えてフィルタハーフ部の再生を行うので，装置自体の部品の故障でフィルタハーフ部の再生ができなくなることがなく，フィルタハーフ部を直ちに再生して次の排気ガス浄化の準備，即ち，待機状態を作り出すことができる。
【００５５】また，排気ガスの圧力によってパティキュレート物質の捕集量を検出せずに，パティキュレート物質の捕集量に応じて変化するフィルタ自体の電気抵抗で捕集量を検出するので，エンジンの作動状態に影響されることなく，確実に正確な捕集量を検出することができる。また，このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は，フィルタを配設するハウジングを箱状即ち方形の形状であって極めてコンパクトな構造に構成したので，新車は勿論のこと，既存の車両に対しても，マフラの取付け構造或いはマフラの代わりに消音機能を持つものとして容易に取り付けることができる。更に，ヒータによってフィルタが加熱される時に，温度センサを，例えば，フィルタの最も高温となる領域であるフィルタの蛇腹の折り曲げ部の高温領域に沿って配置することによって，フィルタ全域における温度は，温度センサで検出した温度以下の温度に実質的に調整され，フィルタが局部過熱等によって破損することが防止される。
【００５６】また，フィルタは，セラミックス繊維中に燃焼温度を抑制する触媒層を有するので，フィルタに捕集されたパティキュレート物質を低い温度で加熱焼却することが可能となり，高温で加熱することによるフィルタの耐久性の低下を防止することができ，フィルタの寿命を長くさせることができて耐久性を増大させることが可能である。また，フィルタには，実質的に平行に延びるヒータ線がセラミックス繊維に全面に配設されているので，フィルタに捕集されたパティキュレート物質は局部加熱されることなく，均等に加熱焼却される。また，加熱によってヒータ線が他のヒータ線に接したとしても，各ヒータは並列に結線されているので，トータルの抵抗は実質的に変わることがなく，スムースにパティキュレート物質を加熱焼却する機能を果たすことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９３０５３７８２
【氏名又は名称】株式会社アペックス
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月４日（２０００．１２．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２３４７
【弁理士】
【氏名又は名称】尾仲 一宗
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１６８１１６（Ｐ２００２−１６８１１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年６月１４日（２００２．６．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３６８０２３（Ｐ２０００−３６８０２３） |
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