JPH01155017A - パティキュレートトラップの再燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン等の排気ガス中のパティキ
ュレ−１−（ｖｌｉ粒子）を捕集するトラップを再生す
る装置に関するものであり、特にパティキュレートトラ
ップ（以下、単にトラップと略称する）の再燃焼時の排
気ガス流量を制御する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のパティキュレートトラップの再燃焼装置で再燃焼
時の排気ガス流量を制御するものとしては、例えば実開
昭５９−１７２１３号、特開昭５９−２０５１４号公報
、特開昭５９−８５４１７号公報等が挙げられる。

まず、実開昭５９−１７２１３号公報では、パティキュ
シー２−ラップにはバイパスバルブのみを設け、その入
口側にはバルブを設けていない。そして、パティキュレ
ートの捕集はバイパスバルブを閉じることにより行い、
トラップの再生時期を検出するとバイパスバルブを開け
るとともにトラップ前面に設けた電気ヒーターに通電し
て既に捕集されたパティキュレートへの着火を行う。こ
の通電は所定時間行い、この後、バイパスバルブをゆっ
くりと閉じることにより再びトラップへ排気ガスを導入
し、パティキュレートの燃焼伝播を図っている。

また、特開昭５９−２０５１４号公報では、トラップに
入口バルブ及びバイパスバルブ双方を設け、トラップの
再生時期には、トラップ前面に設けた電気ヒーターに通
電するとともに、入ロハルブを閉し、バイパスバルブを
開く。そしてトランプ入口側の温度センサで検出される
排気ガス温度が所定値を越えてパティキュレートへの着
火が検出された時には、トランプの導入ガス量を一定に
制御するため、エンジン回転数及び負荷に応した入ロハ
ルブ開度及びバイパスバルブ開度をメモリから読み出し
て入ロハルブ及びバイパスバルブ双方を制御している。

□更に、特開昭５９−８５４１．７号公報では、トラッ
プへ流入する排気ガスの温度がパティキュレート再燃焼
温度以上で且つトラップから排出される排気ガスの温度
がトランプを溶損させない温度以下になるようにスロッ
トルバルブ及び／又はバイパスバルブの開度を制御して
電気ヒーターを通過する排気ガス流量を制御している。

〔発明が解決しようとする問題点］ このような従来のパティキュレートトラップの再燃焼装
置は、次の問題点を有している。

まず、実開昭５９−１７２１３号公報の場合には、トラ
ップの再燃焼制御はバイパスバルブの開度制御によるも
のではなく、バイパスバルブを開→閉へ滑らかに制御し
、排気ガス流量のトランプへの導入を徐々に増やして行
く方式を採用しているため、トランプへのガス流量を特
に制御しておらず、流入ガス量が多過ぎて、ヒーターに
よる着火後にトラップ出口側への燃焼伝播が行われずに
途中で消えてしまうことがあった。これは、ヒーターに
よる着火後にガスを導入し燃焼伝播を図るためには、成
る最適流量のガスが必要とされるからである。

また、特開昭５９−２０５１４号公報の場合には、再燃
焼時の排気ガス流量を一定にしたので、着火し易いガス
流量では再燃焼のピーク時にガス流量が不足しトラップ
温度が溶損限界をオーバーする一方、ピーク時の温度を
溶損限界以下に抑えるために逆にガス流量を増大させる
と再燃焼が不十分となる問題点がある。

即ち、第５図のグラフに示すように、再燃焼可能なパテ
ィキュレート捕集量の下では、ガス流量が少なければ再
燃焼効率（一定時間内でパティキュレートが再燃焼した
割合）を上げることはできるものの、トラップ出口温度
は溶損限界を越えてしまいトラップの破損に至る。一方
、ガス流量を多くすればトランプ出口温度を溶損限界以
下に抑えることは可能であるが、再燃焼効率は非常に低
くなってしまい再燃焼期間が短くなってしまうことにな
る。

更に、特開昭５９−８５４１７号公報では、トラップの
出口温度を検出してガス流量をフィードハック制御する
ので、タイムラグによりトラップの実際の内部温度はそ
の出口温度と異なっており、出口温度に合わせてガス流
量を制御した場合、出口温度が低くて実際の内部温度が
高いときはガス量が少な過ぎて溶損を招くような問題が
あり、実際には出口温度検出による内部温度制御は、出
口温度を検出してからでは遅いという点から不可能であ
るという問題点があった。

従って、本発明の目的は、トランプの溶損を招くことな
く高い再燃焼効率を有するパティキュレートトランプの
再燃焼装置を実現することに在る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決する手段として、本発明に係るパテ
ィキュレートトラップの再燃焼装置は、エンジンの排気
系に設けたパティキュレートトラップの内部温度センサ
及び前後差圧センサと、再燃焼工程開始後、該トラップ
の人ロハルブを所定開度に固定し該差圧が基準値になる
ようにバイパスバルブを開度制御する間、該内部温度の
上昇率が所定値を越えたとき該基準値をより高い基準値
に変更する制御手段と、を備えている。

〔作　　用〕

本発明においては、パティキュレ−１−トラップの再燃
焼時期が来て通常の如く電気ヒーター等によりトラップ
の再燃焼工程を開始させた後、制御手段は、トラップの
入ロバルプを所定開度に固定しトラップに設けた前後差
圧センサで検出した差圧が基準値になるようムこトラン
プのバイパスバルブを開度制御するが、この場合、トラ
ップの内部温度センサによって検出された内部温度の上
昇率が所定値を越えたとき、トラップ内での再燃焼が着
実に進行し始めたと判定して上記の差圧基準値をより高
い別の基準値に変更し、この変更された基準値に従って
再度バイパスバルブを開度制御し燃焼伝播を図っている
。

これにより、再燃焼開始における排気ガス流量を２段階
に分け、再燃焼の開始時においては着火しやすいガス流
量を導入し、再燃焼が着実に進行し始めた時には、即ち
充分な着火が得られた時には、ガス流量を増加させて再
燃焼時のピーク温度を抑えることにより、再燃焼効率の
向上と溶損防止を両立させている。

〔実　施　例〕

以下、本願発明に係るパティキュレートトラップの再燃
焼装置の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、■はトラッ
プ、２は排気管、３は排気管２に接続されエンジン（図
示せず）からトラップ１への排気ガスをバイパスするバ
イパス管、４は１〜ラツプ１の入口側前面に取り付けら
れた電気ヒーター、５は電気ヒーター４の電源Ｂを投入
するためのヒーターリレー、６はトラップ１の入口側に
設置された温度センサ、７はトラップ１へ流入するエン
ジンからの排気ガスを開閉するトラップ入口バルブ、８
はトラップ１の内部の温度を検出する内部温度センサ、
９はバイパス管３への排気ガス流を開閉するバイパスバ
ルブ、１０及び１１ばバルブ７及び９をバキュームポン
プ（ＶＰ）１２からの負圧により開閉制御するバキュー
ムスイッチングバルブ（ＶＳＶ）、１３はトランプ１の
圧力損失、即ち前後差圧Ｐを検出する差圧センサ、そし
て１４は、センサ６．８、及び１３の検出信号に応答し
てヒーターリレー５及びスイッチングバルブ１０．１１
に制御信号を送る制御手段としてのコントローラ（ＣＰ
ｔＪ）である。

第２図はコントローラ１４で実行されるプログラムのフ
ローチャー１・を示ず図で、この第２図のフローチャー
トを参照しながら、以下、第１図のパティキュレー）　
１−ラップの再燃焼装置の動作を説明する。

通常のパティキュレート捕集時は、排気ガスをトラップ
１の側にのみ流すようにコントローラ１４は入口バルブ
７及びバイパスバルブ９を第１図に示すように制御する
。

まず、コントローラ１４はトラップ１を再燃焼する前に
、距離センサ（図示せず）からの距離信号に基づき車両
が一定距離走行する毎にトラップ１が再燃焼すべき時期
に来ているか否かを判定する（第２図ステップＳｌ）。

これは、車両が一定距離走行することによりパティキュ
レートがトランプ１に溜り、トラップ再生の一つの目安
になるからである。一定走行距離の代わりに、特開昭５
９−８５４１７号公報又は上記の特開昭５９−２０５１
４号公報等に示されているようにエンジン回転数センザ
ーの出力信号により回転数の一定積算値を上記と同様の
目安にしてもよく、またトランプ１の排圧の上昇を感知
して再燃焼時期を判断してもよい。これらはいずれも周
知の技術である。

再燃焼時期に達した時点で、コントローラ１４は、バイ
パスバルブ９を全開し、トラップ１の入口バルブ７を全
閉するとともにヒーターリレー５を介して電気ヒーター
４に通電しガス温度を上昇させる（同ステップＳ２）。

これにより、トラップ１の捕集（トラップ）状態が解除
されるとともに、再燃焼工程が開始される。

再燃焼工程開始後、トラップ１が着火したか否かを検出
するため、コントローラ１４はトラップ１の入口側に設
けた入口温度センサ６の出力を所定値と比較する（同ス
テップＳ３）。そして入口温度が所定値を越えていない
場合には、所定値を越えるまでステップＳ３を繰り返し
、入口バルブ７が閉じているためトラップ１の入口温度
は必ず上昇して行きその所定値を越えた時は着火検出と
判定し、入口バルブ７を所定開度に固定するように制御
すると同時にトラップ１の前後差圧を差圧センサ１３か
ら入力する（同ステップＳ４）。入口バルブ７の開度制
御は、スイッチングバルブ１０のデユーティソレノイド
に一定のデユーティ比を与えることにより行われる。

入口バルブ７を所定開度に固定（通過面積一定）しただ
けでは、再燃焼時の進行具合や着火状態が車両の運転状
況により変動した場合、再燃焼が不完全に終わったり、
全く再燃焼せずに終了したり（この場合は、燃え残りが
次の再燃焼時期までにドライ化して益々再燃焼が困難と
なる）、或いは再燃焼が過度に行われることがある（こ
の場合は、トランプの焼損を招く）ため、良好な再燃焼
のためには１〜ランプ１のガス流量が一定の最適値に維
持されなければならない。

そこで、入ロハルブ７を所定開度に固定し、トラップ１
０前後差圧Ｐを検出した後、この前後差圧信号を受けた
コントローラ１４は、予め記憶した（最適流量に対応す
る）基準差圧Ｐ１と比較しく同ステップＳ５）、差圧Ｐ
がその基準値Ｐ、に至っていないときはバイパスバルブ
９の開度を変化させるように制躇卸する（同ステップＳ
６）。

この場合、Ｐ＜Ｐ、のときは、トラップ１への導入ガス
流量が最適流量より不足しているので、バイパスバルブ
９の開度を小さくする方向にバイパスバルブ９を制御し
、反対に、Ｐ＞Ｐ、のときは、トラップ１への導入ガス
流量が最適流量より多いので、バイパスバルブ９の開度
を大きくする方向にバイパスバルブ９を制御卸する。

ここまでは本出願人に係る特願昭６１−２５３４７７号
で既に提案されているが、上述したように排気ガス流量
が一定のままではトラップの熔損か又は低い再燃焼効率
を招く。

そこで、本発明では、トラップ１の前面から下流に向か
ってトラップ内に挿入した内部温度センサ８で検出され
た内部温度の上昇率ΔＴ／Δｔが所定値ｋに達したか否
かをチエツクしく同ステップＳ７）、所定値ｋに達して
いない場合には、ステップＳ５に戻って所定値ｋを越え
るまでステップ８５〜Ｓ７を繰り返す。

上昇率ΔＴ／Δｔ＞ｋとなった時には、トラップ１内で
の再燃焼が着実に進行し始めたと判断される。この様子
が第３図のグラフに示されており、図中、特性■はトラ
・ンプ前面温度、特性■ばトラップ内部温度、特性■ば
トランプ出口温度をそれぞれ示しており、トランプ入ロ
ハルブの開度を固定して特性■によるトラップ前面温度
が安定した後、特性■によりトラップ内部温度が急速に
上昇していることが分かる。

従って、このままではトランプＩの溶損を招くので、ガ
ス流量を増大させる必要がある。そのためにトラップ１
の前後差圧Ｐの比較基準値をＰ。

からＰ２に上げる（同ステップＳ８）。この様子が第４
図のグラフに示されている。尚、Ｐ、がらＰ２に上げる
方法は、ステップ状でもスロープ状でも構わない。

この後、差圧センサ１３からの出力により現在の差圧Ｐ
が、更新された基準差圧Ｐ２に達したが否かがチエツク
され（同ステップＳ９）、達するまでバイパスバルブ９
の開度を小さく、即ちトラップ１へ流入する排気ガス流
量を増大させるようにバイパスバルブ９を制御する（同
ステップ５１０）。このステップＳ９．３１０は、ステ
ップＳ５、Ｓ６と比較して基準ガス流量を上げたことと
等価である。

このようにして増加したガス流量の状態でトラップ１の
溶損を防ぎながら再燃焼工程を進めることにより、電気
ヒーター４の通電が所定時間経過した時（同ステップ５
１１）、電気ヒーター４をオフにしく同ステップ３１２
）、基準差圧をＰ２に変更してから所定時間経過した時
（同ステップ５１３）、トラップ１の入ロハルブ７を全
開するとともにバイパスバルブ９を全閉する（同ステッ
プ５１４）。これはヒーター４をオフにしてからもトラ
ップ１の再燃焼は継続しており（第３図に示すようにト
ラップ１の出口温度は上昇して行くことから分かる）、
ステップ５１４までは依然−定の制限されたガス流量が
必要であるからである。

これにより再燃焼工程を終了し、この後は、再びトラッ
プ１によるパティキュレート捕集状態に戻る。

〔発明の効果〕

以上のように、本願発明に係るパティキュレートトラッ
プの再燃焼装置では、再燃焼工程開始後、ｌ・ラップの
内部温度の上昇率が所定値を越えたときトラップ前後差
圧の基準値をより高い基準値に変更してバイパスバルブ
の開度を制御し、以てトラップへの排気ガス流量が少な
い方から多い方へ２段階に制御されるように構成したの
で、再燃焼の開始時には着火し易いガス流量を導入し、
再燃焼が確実に進行し始めた時にはガス流量を増加させ
てトランプのピーク温度を抑えることができ、トラップ
の再燃焼効率の向上と溶損の防止を両立させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るパティキュレートトラップの再
燃焼装置の一実施例を示すハードウェア構成図、及び 第２図は、本発明において第１図に示したコントロール
ユニットで実行されるプログラムのフローチャー１・図
、 第３図及び第４図は本発明の動作特性を説明するための
グラフ図、 第５図は排気ガス流量とトラップ出口温度及び再燃焼効
率との関係を示したグラフ図、である。 第１図において、１はパティキュレートＩ・ランプ、２
ば排気管、４は電気ヒーター、７は入ロハルブ、８は内
部温度センサ、９はバイパスバルブ、１３は差圧センサ
、１４はコン］・ローラ、をそれぞれ示す。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンの排気系に設けたパティキュレートトラップ
   の内部温度センサ及び前後差圧センサと、再燃焼工程開
   始後、該トラップの入口バルブを所定開度に固定し該差
   圧が基準値になるようにバイパスバルブを開度制御する
   間、該内部温度の上昇率が所定値を越えたとき該基準値
   をより高い基準値に変更する制御手段と、を備えたこと
   を特徴とするパティキュレートトラップの再燃焼装置。