特許 7193965 排気ガス浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】排気ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/023 20060101AFI20221214BHJP

   F01N 3/035 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

F01N3/023 K

F01N3/035 E

F01N3/035 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018181843

(22)【出願日】2018-09-27

(65)【公開番号】P2020051342

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】萩野谷 哲史

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２４５１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７５００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／０２３

Ｆ０１Ｎ ３／０３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気管に設けられ、粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、
前記排気管における前記第１フィルタの上流側から分岐され、前記第１フィルタの上流側に接続された分岐管と、
前記分岐管に着脱自在に設けられ、前記第１フィルタよりも断面積が小さい第２フィルタと、
を備える排気ガス浄化装置。

【請求項2】

前記分岐管は、前記排気管における分岐箇所の上流側に接続される請求項１に記載の排気ガス浄化装置。

【請求項3】

前記排気管における前記第１フィルタの上流側に設けられた三元触媒を備え、
前記分岐管は、前記排気管における前記三元触媒の上流側に接続される請求項２に記載の排気ガス浄化装置。

【請求項4】

前記第１フィルタは、炭化水素、一酸化炭素、および、窒素酸化物を除去する機能を有する請求項２または３に記載の排気ガス浄化装置。

【請求項5】

前記第２フィルタは、粒子状物質の捕捉率が前記第１フィルタと等しい請求項１から４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンから排気された排気ガスに含まれる、煤やオイル由来のアッシュ等の粒子状物質（ＰＭ）を取り除く車両用のフィルタとして、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）やＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）が知られている。このようなフィルタでは、フィルタに形成された孔で粒子状物質を捕捉することで、排気ガスから粒子状物質を取り除いている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１４７９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フィルタに堆積した粒子状物質の量を精度よく把握できる技術の開発が希求されている。

【0005】

本発明は、フィルタに堆積した粒子状物質の量を高精度に把握することが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、排気管に設けられ、粒子状物質を捕捉する第１フィルタと、排気管における第１フィルタの上流側から分岐され、第１フィルタの上流側に接続された分岐管と、分岐管に着脱自在に設けられ、第１フィルタよりも断面積が小さい第２フィルタと、を備える。

【0007】

また、分岐管は、排気管における分岐箇所の上流側に接続されてもよい。

【0008】

また、排気管における第１フィルタの上流側に設けられた三元触媒を備え、分岐管は、排気管における三元触媒の上流側に接続されてもよい。

【0009】

また、第１フィルタは、炭化水素、一酸化炭素、および、窒素酸化物を除去する機能を有してもよい。

【0010】

また、第２フィルタは、粒子状物質の捕捉率が第１フィルタと等しくてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、フィルタに堆積した粒子状物質の量を精度よく把握することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態にかかるエンジンシステムを説明する図である。

【図2】排気ガス浄化装置を説明する図である。

【図3】ＧＰＦの構成を示す概略図である。

【図4】サブフィルタを説明する図である。

【図5】実施形態の粒子状物質の重量推定方法の処理の流れを説明するフローチャートである。

【図6】第１の変形例にかかる排気ガス浄化装置を説明する図である。

【図7】第２の変形例にかかる排気ガス浄化装置を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0014】

［エンジンシステム１００］
図１は、本実施形態にかかるエンジンシステム１００を説明する図である。なお、図１中、信号の流れを破線の矢印で示す。

【0015】

図１に示すように、車両に搭載されるエンジンシステム１００には、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータでなるＥＣＵ（Engine Control Unit）１０が設けられる。ＥＣＵ１０によりエンジンＥ全体が統括制御される。ただし、以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。

【0016】

エンジンシステム１００を構成するエンジンＥは、シリンダブロック１０２と、クランクケース１０４と、シリンダヘッド１０６と、オイルパン１１０とを含む。クランクケース１０４は、シリンダブロック１０２と一体形成されている。シリンダヘッド１０６は、シリンダブロック１０２におけるクランクケース１０４とは反対側に接合される。オイルパン１１０は、クランクケース１０４におけるシリンダブロック１０２とは反対側に接合される。

【0017】

シリンダブロック１０２には、複数のシリンダボア１１２が形成されている。複数のシリンダボア１１２において、それぞれピストン１１４が摺動可能にコネクティングロッド１１６に支持されている。そして、エンジンＥでは、シリンダボア１１２と、シリンダヘッド１０６と、ピストン１１４の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室１１８として形成される。

【0018】

また、エンジンＥでは、クランクケース１０４およびオイルパン１１０に囲まれた空間がクランク室１２０として形成される。クランク室１２０内には、クランクシャフト１２２が回転可能に支持されており、ピストン１１４がコネクティングロッド１１６を介してクランクシャフト１２２に連結される。

【0019】

シリンダヘッド１０６には、吸気ポート１２４および排気ポート１２６が燃焼室１１８に連通するように設けられる。吸気ポート１２４と燃焼室１１８との間には、吸気弁１２８の先端（傘部）が位置し、排気ポート１２６と燃焼室１１８との間には、排気弁１３０の先端（傘部）が位置している。

【0020】

また、シリンダヘッド１０６および不図示のヘッドカバーに囲まれた空間には、吸気用カム１３４ａ、ロッカーアーム１３４ｂ、排気用カム１３６ａ、および、ロッカーアーム１３６ｂが設けられる。吸気弁１２８は、ロッカーアーム１３４ａを介して、吸気用カムシャフトに固定された吸気用カム１３４ａが当接されている。吸気弁１２８は、吸気用カムシャフトの回転に伴って、軸方向に移動し、吸気ポート１２４と燃焼室１１８との間を開閉する。排気弁１３０は、ロッカーアーム１３６ｂを介して、排気用カムシャフトに固定された排気用カム１３６ａが当接されている。排気弁１３０は、排気用カムシャフトの回転に伴って、軸方向に移動し、排気ポート１２６と燃焼室１１８との間を開閉する。

【0021】

吸気ポート１２４の上流側には、吸気マニホールドを含む吸気管１４０が連通される。吸気管１４０内には、スロットル弁１４２、および、スロットル弁１４２より上流側にエアクリーナ１４４が設けられる。スロットル弁１４２は、アクセル（図示せず）の開度に応じてアクチュエータにより開閉駆動される。エアクリーナ１４４にて浄化された空気は、吸気管１４０、吸気ポート１２４を通じて燃焼室１１８に吸入される。

【0022】

シリンダヘッド１０６には、燃料噴射口が燃焼室１１８に開口するようにインジェクタ１５０が設けられるとともに、先端が燃焼室１１８内に位置するように点火プラグ１５２が設けられる。インジェクタ１５０から燃焼室１１８に噴射された燃料は、吸気ポート１２４から燃焼室１１８に供給された空気と混ざり混合気となる。そして、所定のタイミングで点火プラグ１５２が点火され、燃焼室１１８内で生成された混合気が燃焼される。かかる燃焼により、ピストン１１４が往復運動を行い、その往復運動が、コネクティングロッド１１６を通じてクランクシャフト１２２の回転運動に変換される。

【0023】

排気ポート１２６の下流側には、排気マニホールドを含む排気管１６０が連通される。排気管１６０内には、後述する排気ガス浄化装置２００が設けられる。排気ガス浄化装置２００は、排気ガスを浄化する。排気ガス浄化装置２００によって浄化された排気ガスは、マフラ１６２を通じて外部に排気される。排気ガス浄化装置２００については、後に詳述する。

【0024】

ＥＧＲ管１７０は、排気管１６０における、排気ガス浄化装置２００（後述の三元触媒２１０）の上流側と、吸気管１４０におけるスロットル弁１４２の下流側とに接続される。ＥＧＲ管１７０は、排気管１６０を流通する排気ガスの一部を吸気管１４０に還流させる（以下、還流させた排気ガスを「ＥＧＲガス」と称する）。

【0025】

ＥＧＲ管１７０には、ＥＧＲクーラ１７２が設けられており、ＥＧＲクーラ１７２で冷却されたＥＧＲガスは、吸気管１４０、吸気ポート１２４を通じて燃焼室１１８に還流する。ＥＧＲバルブ１７４は、ＥＧＲ管１７０におけるＥＧＲクーラ１７２の下流側に設けられる。ＥＧＲバルブ１７４は、ＥＧＲ管１７０を開閉して流路幅を調整することで、ＥＧＲ管１７０を流れるＥＧＲガスの流量を制御する。ＥＧＲ管１７０を介して吸気管１４０に流入したＥＧＲガスは、スロットル弁１４２を通過した吸気とともに燃焼室１１８に供給される。

【0026】

また、エンジンシステム１００には、吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、アクセル開度センサ１８６が設けられる。

【0027】

吸入空気量センサ１８０は、エンジンＥに流入する吸入空気量を検出する。スロットル開度センサ１８２は、スロットル弁１４２の開度を検出する。クランク角センサ１８４は、クランクシャフト１２２のクランク角を検出する。アクセル開度センサ１８６は、アクセル（図示せず）の開度を検出する。

【0028】

吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、および、アクセル開度センサ１８６は、ＥＣＵ１０に接続されており、検出値を示す信号をＥＣＵ１０に出力する。

【0029】

ＥＣＵ１０は、吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、および、アクセル開度センサ１８６から出力された信号を取得してエンジンＥを制御する。ＥＣＵ１０は、エンジンＥを制御する際、信号取得部１２、駆動制御部１４、バルブ制御部１６として機能する。

【0030】

信号取得部１２は、吸入空気量センサ１８０、スロットル開度センサ１８２、クランク角センサ１８４、および、アクセル開度センサ１８６が検出した値を示す信号を取得する。また、信号取得部１２は、クランク角センサ１８４から取得したクランク角を示す信号に基づいてエンジンＥの回転数（クランクシャフトの回転数）を導出する。また、信号取得部１２は、吸入空気量センサ１８０から取得した吸入空気量を示す信号に基づいてエンジンＥの負荷（エンジン負荷）を導出する。かかる吸入空気の圧力からエンジン負荷を求める技術は、既存の様々な技術を利用可能なので、ここではその説明を省略する。

【0031】

駆動制御部１４は、信号取得部１２が取得した信号に基づいて、スロットル弁用アクチュエータ（図示せず）、インジェクタ１５０、点火プラグ１５２を制御する。

【0032】

バルブ制御部１６は、エンジンＥの回転数およびエンジン負荷に応じて、不図示のアクチュエータを駆動させ、ＥＧＲバルブ１７４を開閉制御する。具体的に説明すると、不図示のメモリは、エンジンＥの回転数およびエンジン負荷（吸入空気量）と、ＥＧＲバルブ１７４の開度とが関連付けられたＥＧＲマップを保持しており、バルブ制御部１６は、ＥＧＲマップを参照して、ＥＧＲバルブ１７４の開度を決定する。そして、バルブ制御部１６は、決定した開度となるように、ＥＧＲバルブ１７４を開閉制御する。

【0033】

このように、ＥＧＲガスを燃焼室１１８に還流させることにより、燃焼室１１８内の酸素濃度を低下させることができ、燃焼温度を低減することが可能となる。これにより、燃焼室１１８内における窒素酸化物の生成を抑制することができ、また、燃費を向上させることが可能となる。

【0034】

［排気ガス浄化装置２００］
図２は、排気ガス浄化装置２００を説明する図である。排気ガス浄化装置２００は、三元触媒２１０と、ＧＰＦ２２０と、分岐管２３０と、サブフィルタ２４０とを含む。

【0035】

三元触媒（Three-Way Catalyst）２１０は、排気管１６０内に設けられる。三元触媒２１０は、例えば、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒成分を含む。三元触媒２１０は、排気ポート１２６から排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ：Hydro Carbon）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物を除去する。

【0036】

ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）２２０（第１フィルタ）は、排気管１６０内における三元触媒２１０の下流側に設けられる。ＧＰＦ２２０は、排気ポート１２６から排気された排気ガス中の粒子状物質（煤、および、アッシュ）を捕捉する。ＧＰＦ２２０は、例えば、ウォールフロー型のフィルタである。本実施形態においてＧＰＦ２２０は、粒子状物質を捕捉する機能を有するとともに、排気ガスを浄化する触媒成分（例えば、三元触媒２１０と同様の、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を除去する触媒成分）を含む。

【0037】

図３は、ＧＰＦ２２０の構成を示す概略図である。図３（ａ）は、ＧＰＦ２２０の斜視図を示し、図３（ｂ）はＧＰＦ２２０の正面図を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）のＹＺ断面図を示す。なお、図３（ａ）中、排気ガスの流れを白抜き矢印で示し、図３（ｃ）中、排気ガスの流れを矢印で示す。また、本実施形態にかかる図３、および、後述する図４では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸（排気ガスの流れ方向、すなわち、排気管１６０の延在方向）、Ｚ軸を図示の通り定義している。

【0038】

図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、ＧＰＦ２２０は、ウォールフロー型の装置であり、フィルタユニット２２２と、上流プラグ部２２４と、下流プラグ部２２６とを含む。

【0039】

フィルタユニット２２２は、円筒形状の外筒２２２ａと、排気ガスを通過させるフィルタ壁２２２ｂとを含む。フィルタ壁２２２ｂには、担体および触媒成分（金属元素）の混合物がコーティングされている。なお、フィルタ壁２２２ｂへの混合物のコーティングは、例えば、ディップコートによって為される。

【0040】

フィルタ壁２２２ｂは、第１壁２２２ｂａと、第２壁２２２ｂｂとを含む。第１壁２２２ｂａは、図３中、ＸＹ面と平行な面上に設けられるとともに、Ｙ軸方向に延在する。第２壁２２２ｂｂは、ＹＺ面と平行な面上に設けられるとともに、Ｙ軸方向に延在する。図３（ｂ）に示すように、２つの第１壁２２２ｂａと、２つの第２壁２２２ｂｂに囲繞された空間、もしくは、第１壁２２２ｂａ、第２壁２２２ｂｂ、外筒２２２ａに囲繞された空間がセル２２８として形成される。

【0041】

したがって、複数のセル２２８は、外筒２２２ａ（フィルタユニット２２２）内において、軸方向（図３中、Ｙ軸方向）に延在するとともに、軸方向と直交する方向（図３中、Ｘ軸方向およびＺ軸方向）に並列して形成される。なお、セル２２８の数に限定はない。

【0042】

そして、図３（ｃ）に示すように、セル２２８のうち、第１セル群に分類されるセル２２８Ａは、上流側の上流開口部２２８ａが上流プラグ部２２４で封止されている。また、セル２２８のうち、上流プラグ部２２４で封止されたセル２２８とは異なるセル２２８（第２セル群に分類されるセル２２８Ｂ）は、下流側の下流開口部２２８ｂが下流プラグ部２２６で封止されている。

【0043】

フィルタユニット２２２では、セル２２８Ａとセル２２８Ｂとが交互に配置されているため、フィルタユニット２２２（ＧＰＦ２２０）に到達した排気ガスは、セル２２８Ｂに導入され、セル２２８Ｂを区画するフィルタ壁２２２ｂを通過して、セル２２８Ａに導入される。この際、フィルタ壁２２２ｂの通過過程において、排気ガスに含まれる粒子状物質がフィルタ壁２２２ｂで捕捉されることとなる。そして、セル２２８Ａに導入された排気ガスは、セル２２８Ａの下流側の開口を通じてマフラ１６２（図２参照）に導かれることとなる。

【0044】

排気ガス浄化装置２００は、排気管１６０にＧＰＦ２２０を備える構成により、ＧＰＦ２２０に粒子状物質を堆積させて、排気ガスから除去することができる。そして、ＧＰＦ２２０に堆積した粒子状物質（煤（炭素））は、燃焼（酸化反応）によってＧＰＦ２２０から除去され、ＧＰＦ２２０が再生される（再生処理）。

【0045】

このように、三元触媒２１０およびＧＰＦ２２０によって浄化された排気ガスは、マフラ１６２を通じて外部に排気される。

【0046】

図２に戻って説明すると、分岐管２３０は、排気管１６０におけるＧＰＦ２２０の上流側から分岐された管である。本実施形態において、分岐管２３０は、排気管１６０における三元触媒２１０とＧＰＦ２２０との間から分岐され、三元触媒２１０の上流側（ＥＧＲ管１７０の接続箇所と三元触媒２１０との間）に接続される。

【0047】

サブフィルタ２４０は、分岐管２３０内に着脱自在に設けられる。図４は、サブフィルタ２４０を説明する図である。図４に示すように、サブフィルタ２４０は、ケーシング２４２と、フランジ部２４４と、フィルタ部２４６とを含む。

【0048】

ケーシング２４２は、円筒形状の部材である。フランジ部２４４は、ケーシング２４２の両端に設けられる。フランジ部２４４は、ケーシング２４２から径方向外方に突出している。フランジ部２４４は、分岐管２３０に設けられたフランジ２３２と対向しており、不図示の締結部材によって、フランジ部２４４およびフランジ２３２がバンド締結される。締結部材は、Ｖバンドカップリング、または、Ｇカップリングで構成される。

【0049】

フィルタ部２４６（第２フィルタ）は、ケーシング２４２内に設けられる。フィルタ部２４６は、上記ＧＰＦ２２０と同様のウォールフロー型の装置であり、フィルタユニット２２２と、上流プラグ部２２４と、下流プラグ部２２６とを含む。なお、本実施形態において、フィルタ部２４６を構成するフィルタ壁２２２ｂには、担体のみがコーティングされている。つまり、フィルタ部２４６は、触媒機能（炭化水素、一酸化炭素、および、窒素酸化物を除去する機能）を有しない。

【0050】

フィルタ部２４６は、ＧＰＦ２２０よりも断面積（流路断面積、図３、図４中、ＸＺ断面積）が小さい。つまり、フィルタ部２４６のセル２２８の断面積は、ＧＰＦ２２０のセル２２８と等しいが、フィルタ部２４６は、ＧＰＦ２２０よりもセル２２８の数が少ない。

【0051】

また、フィルタ部２４６は、排気ガスの流れ方向の長さ（図３、図４中、Ｙ軸方向の長さ）が、ＧＰＦ２２０と等しい。さらに、フィルタ部２４６は、ＧＰＦ２２０とエンジンＥからの距離が等しい。したがって、フィルタ部２４６は、フィルタ壁２２２ｂおよび下流プラグ部２２６に捕捉される、単位断面積あたりの粒子状物質の量を、ＧＰＦ２２０と等しくすることができる。つまり、フィルタ部２４６は、ＧＰＦ２２０と粒子状物質の捕捉率（透過度）が等しい。なお、ＧＰＦ２２０とフィルタ部２４６の粒子状物質の捕捉率が等しいとは、捕捉率が完全に一致していなくてもよく、実質的に等しい、あるいは略等しい場合も含む。

【0052】

図２に戻って説明すると、排気管１６０から分岐管２３０に分流され、サブフィルタ２４０を通過した排気ガスは、分岐管２３０を通じて、排気管１６０における三元触媒２１０に返送される。

【0053】

［粒子状物質の重量推定方法］
続いて、排気ガス浄化装置２００を用いた粒子状物質の重量推定方法について説明する。図５は、本実施形態の粒子状物質の重量推定方法の処理の流れを説明するフローチャートである。粒子状物質の重量推定方法は、例えば、車両の点検時等において実施される。

【0054】

図５に示すように、粒子状物質の重量推定方法は、取り外し工程Ｓ１１０と、乾燥工程Ｓ１２０と、計測工程Ｓ１３０と、判定工程Ｓ１４０と、交換工程Ｓ１５０と、再設置工程Ｓ１６０とを含む。以下、各工程について説明する。

【0055】

［取り外し工程Ｓ１１０］
取り外し工程Ｓ１１０は、締結部材を外し、分岐管２３０からサブフィルタ２４０を取り外す工程である。

【0056】

［乾燥工程Ｓ１２０］
乾燥工程Ｓ１２０は、サブフィルタ２４０を電気炉等によって所定温度（例えば、１００℃以上）で所定時間加熱して、サブフィルタ２４０を乾燥させる工程である。

【0057】

［計測工程Ｓ１３０］
計測工程Ｓ１３０は、サブフィルタ２４０の重量（乾燥重量）を計測（秤量）する工程である。

【0058】

［判定工程Ｓ１４０］
判定工程Ｓ１４０は、まず、計測工程Ｓ１３０で計測したサブフィルタ２４０の重量から、予め定められた初期重量を減算して、サブフィルタ２４０に堆積した粒子状物質の重量（ＰＭ重量）を算出する。なお、初期重量は、車両を出荷する前（初期状態、排気ガスを通過させる前）のサブフィルタ２４０の重量である。そして、サブフィルタ２４０に堆積したＰＭ重量が、所定の閾値以上であるか否かを判定する。その結果、ＰＭ重量が閾値以上であると判定した場合（判定工程Ｓ１４０におけるＹＥＳ）には、交換工程Ｓ１５０に処理を移す。一方、ＰＭ重量が閾値以上ではない（閾値未満である）と判定した場合（判定工程Ｓ１４０におけるＮＯ）には、再設置工程Ｓ１６０に処理を移す。

【0059】

なお、閾値は、サブフィルタ２４０に堆積したＰＭ重量から推定されるＧＰＦ２２０のＰＭ重量と、吸気管１４０と排気管１６０との差圧とに基づいて決定される。具体的に説明すると、まず、ＥＧＲガスの還流量が設計値の最大値となる、吸気管１４０と排気管１６０との差圧を算出する。続いて、算出した差圧となるＧＰＦ２２０のＰＭ重量（ＰＭ堆積量）を算出する。そして、算出したＧＰＦ２２０のＰＭ重量に相当するサブフィルタ２４０に堆積したＰＭ重量を閾値とする。

【0060】

［交換工程Ｓ１５０］
交換工程Ｓ１５０は、ＧＰＦ２２０およびサブフィルタ２４０を、新たなＧＰＦ２２０およびサブフィルタ２４０に交換する工程である。

【0061】

［再設置工程Ｓ１６０］
再設置工程Ｓ１６０は、計測工程Ｓ１３０を遂行した後のサブフィルタ２４０を、そのまま分岐管２３０に再設置する工程である。

【0062】

以上説明したように、本実施形態の排気ガス浄化装置２００は、ＧＰＦ２２０に加えて、着脱自在なサブフィルタ２４０を備える。これにより、サブフィルタ２４０を計測するだけで、ＧＰＦ２２０における粒子状物質の堆積量を推定することができる。したがって、ＧＰＦ２２０の差圧、エンジンＥの運転条件、または、エンジンＥの運転時間（走行距離）によって、ＧＰＦ２２０における粒子状物質の堆積量を推定する従来技術と比較して、ＧＰＦ２２０における粒子状物質の堆積量を精度よく把握することが可能となる。

【0063】

また、本実施形態のサブフィルタ２４０は、ＧＰＦ２２０よりも断面積が小さい。これにより、フィルタ部２４６（サブフィルタ２４０）の着脱を容易に行うことができる。

【0064】

さらに、本実施形態のサブフィルタ２４０は、粒子状物質の捕捉率がＧＰＦ２２０と略等しい。これにより、ＧＰＦ２２０における粒子状物質の堆積量を高精度に推定することが可能となる。

【0065】

また、本実施形態のサブフィルタ２４０は、担体のみを備え、触媒機能を有しない。これにより、サブフィルタ２４０における粒子状物質の捕捉率をＧＰＦ２２０と等しくでき、かつ、サブフィルタ２４０を低コストで製造することが可能となる。

【0066】

さらに、分岐管２３０は、排気管１６０における三元触媒２１０の上流側に接続される。これにより、サブフィルタ２４０を通過した排気ガスを、三元触媒２１０において確実に浄化することができる。

【0067】

また、本実施形態の粒子状物質の重量推定方法は、乾燥工程Ｓ１２０を含む。これにより、計測工程Ｓ１３０において、ＰＭ重量を高精度に算出することができる。

【0068】

さらに、本実施形態の粒子状物質の重量推定方法は、判定工程Ｓ１４０を含む。アッシュおよび燃え残った煤等がＧＰＦ２２０に蓄積すると、排気管１６０におけるＧＰＦ２２０よりも上流側の圧力が増加してしまう。そうすると、排気管１６０におけるＧＰＦ２２０よりも上流側と、吸気管１４０との差圧が上昇し、設計値を上回る量のＥＧＲガスがエンジンＥに流入してしまう。これにより、エンジンＥが失火等を起こすおそれがある。そこで、判定工程Ｓ１４０を遂行することにより、エンジンＥが失火等を起こす前に、ＧＰＦ２２０を確実に交換することができる。また、不必要にＧＰＦ２２０を交換してしまう事態を回避することが可能となる。

【0069】

［第１の変形例］
図６は、第１の変形例にかかる排気ガス浄化装置３００を説明する図である。排気ガス浄化装置３００は、三元触媒２１０と、ＧＰＦ２２０と、分岐管３３０と、サブフィルタ２４０とを含む。なお、上記排気ガス浄化装置２００と等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0070】

第１の変形例において、分岐管３３０は、排気管１６０における三元触媒２１０とＧＰＦ２２０との間から分岐され、分岐箇所の上流側であって三元触媒２１０の下流側に接続される。

【0071】

これにより、サブフィルタ２４０を通過した排気ガスを、ＧＰＦ２２０において確実に浄化することができる。

【0072】

［第２の変形例］
図７は、第２の変形例にかかる排気ガス浄化装置４００を説明する図である。排気ガス浄化装置４００は、三元触媒２１０と、ＧＰＦ２２０と、分岐管４３０と、サブフィルタ４４０とを含む。なお、上記排気ガス浄化装置２００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0073】

第２の変形例において、分岐管４３０は、排気管１６０における三元触媒２１０とＧＰＦ２２０との間から分岐され、排気管１６０におけるＧＰＦ２２０の下流側（ＧＰＦ２２０とマフラ１６２との間）に接続される。

【0074】

サブフィルタ４４０は、サブフィルタ２４０と同様に、ウォールフロー型の装置で構成されるフィルタ部４４６を備える。また、フィルタ部４４６は、ＧＰＦ２２０と粒子状物質の捕捉率が等しい。

【0075】

しかし、フィルタ部４４６は、フィルタ部２４６とは異なり、担体および触媒成分がフィルタ壁４２２ｂにコーティングされている。つまり、サブフィルタ４４０のフィルタ部４４６は、触媒機能（炭化水素、一酸化炭素、および、窒素酸化物を除去する機能）を有する。これにより、サブフィルタ４４０において排気ガスを浄化することができる。

【0076】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態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ないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0077】

なお、上記実施形態および変形例において、ＧＰＦ２２０が触媒を含む構成を例に挙げて説明したが、ＧＰＦ２２０は粒子状物質を捕捉できればよく、触媒を含まずともよい。

【0078】

また、上記実施形態および変形例において、エンジンＥとしてガソリンエンジンを例に挙げて説明した。エンジンＥは、ディーゼルエンジンであってもよい。この場合、第１フィルタとして、ＧＰＦ２２０に代えて、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が排気管１６０に設けられる。

【0079】

また、上記実施形態および変形例において、フィルタ部２４６、４４６が、ＧＰＦ２２０と粒子状物質の捕捉率が等しい場合を例に挙げて説明した。しかし、フィルタ部２４６、４４６は、ＧＰＦ２２０と粒子状物質の捕捉率が異なっていてもよい。この場合、判定工程Ｓ１４０において、ＰＭ重量に所定の係数を乗算して閾値と比較したり、ＰＭ重量と所定の係数を乗算した閾値とを比較したりしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明は、排気ガス浄化装置に利用できる。

【符号の説明】

【0081】

２００、３００、４００ 排気ガス浄化装置
２１０ 三元触媒
２２０ ＧＰＦ（第１フィルタ）
２３０、３３０、４３０ 分岐管
２４６、４４６ フィルタ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】