JPH0436247B2 - - Google Patents

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JPH0436247B2
JPH0436247B2 JP5101883A JP5101883A JPH0436247B2 JP H0436247 B2 JPH0436247 B2 JP H0436247B2 JP 5101883 A JP5101883 A JP 5101883A JP 5101883 A JP5101883 A JP 5101883A JP H0436247 B2 JPH0436247 B2 JP H0436247B2
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JP
Japan
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particle collector
intake throttle
valve
particle
intake
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JP5101883A
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JPS59176413A (ja
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Kyohiko Ooishi
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS59176413A publication Critical patent/JPS59176413A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用粒子捕集器の再生方法に
係り、特に自動車用デイーゼル機関の排気ガス中
の炭素粒子の如き可燃性粒子を捕集する粒子捕集
器の再生方法に係る。
デイーゼル機関より排出される炭素粒子の如き
可燃性粒子が大気中へ放出されることを防止する
ためにデイーゼル機関の排気ガス通路途中に設け
られる粒子捕集器は、セラミツクスの如き耐熱性
材料により構成された通気性のフイルタ構造の粒
子捕集床を有し、該粒子捕集床にてこれを通過す
る排気ガス中の炭素粒子を捕捉するようになつて
いる。粒子捕集器は、粒子捕集量の増大に伴い粒
子捕集床に目詰り現象を生じ、通気性を低下して
正常な排気ガス流れに対して支障を与えるように
なるから、この種の粒子捕集器に於ては、粒子捕
集床に捕捉された可燃性粒子を該粒子捕集床より
除去する所謂、再生が定期的に行われる必要があ
り、この再生方法の一つとして、デイーゼル機関
に吸入される空気の流量を低減して、即ち吸気絞
り(スロツトリング)を行つて排気ガス温度を粒
子捕集床に捕捉された可燃性粒子の燃焼温度以上
に燃焼せしめ、この排気ガスの熱エネルギによつ
て前記可燃性粒子を粒子捕集器内に焼失灰化させ
る方法が既に提案されている。
吸気絞りが適切に行われると、排気ガスの温度
は前記可燃性粒子の燃焼温度以上に上昇するが、
しかしこのように吸気絞りが行われると、吸入空
気量の低下に伴い排気ガス中の酸素濃度が低下す
ることにより粒子捕集器内に於て捕集粒子の燃焼
に必要な酸素が不足し、このためにその捕集粒子
が蒸し焼き状態になり、これが良好に燃焼しなく
なることがある。蒸し焼き状態になつた捕集粒子
は吸気絞りの解除と共に吸入空気量が増大して排
気ガス中の酸素濃度が回復すると完全燃焼する
が、粒子捕集床が捕集している多量の可燃性粒子
が蒸し焼き状態になると、吸気絞り解除直後に蒸
し焼き状態になつていた多量の可燃性粒子が一気
に急激に燃焼し、これが粒子捕集床に熱疲労、熱
損傷を与える虞れがある。
本発明は、粒子捕集器によつて捕捉された可燃
性粒子を多量に蒸し焼き状態にすることがなく、
吸気絞りによる排気ガス温度の高温化によつて捕
集粒子を徐々に焼失灰化せしめることにより、粒
子捕集床に熱疲労熱損傷を与えることなく粒子捕
集器を確実に再生する粒子捕集器の再生方法を提
供することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、吸気絞りによ
つて吸入空気量を制限することにより排気ガス温
度を上昇せしめることと粒子捕集器によつて捕捉
された可燃性粒子の燃焼に必要な酸素を前記粒子
捕集器へ供給すべく前記粒子捕集器より上流側へ
空気を供給することとを各々所定の時間をもつて
交互に繰返し行うことを特徴とする粒子捕集器の
再生方法によつて達成される。
本発明による粒子捕集器の再生方法にあつて
は、吸気絞りにより排気ガス温度を上昇せしめる
ステツプと、粒子捕集器に捕集粒子の燃焼に必要
な酸素を供給するステツプとが各々所定の時間を
もつて交互に繰返し実行されることにより、排気
ガスによつて捕集粒子が粒子捕集床の上流側にあ
るものより所定量ずつその燃焼温度以上に加熱さ
れた後に、それに酸素が供給されるというプロセ
スが繰返し行われ、捕集粒子が所定量ずつ繰返し
焼失灰化する。従つて本発明による粒子捕集器の
再生方法にあつては、粒子捕集床が捕集している
可燃性粒子が多量に蒸し焼き状態になつてこの多
量の可燃性粒子が一気に急激に燃焼することがな
く、粒子捕集器の再生のための捕集粒子の燃焼に
よつて粒子捕集床が大きい熱疲労、熱損傷を受け
ることがない。
粒子捕集器の上流側への空気の供給は、吸気絞
りを間歇的に解除或いは減少することにより、或
いは吸気絞り部より下流側の吸気通路に空気供給
弁によつて間歇的に追加空気を供給することによ
り行うことができる。また粒子捕集器の上流側へ
の空気供給は粒子捕集器より上流側の排気通路へ
二次空気が供給されることにより行われても良
い。
以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。
第1図は本発明による粒子捕集器の再生方法を
実施する装置が組込まれた粒子捕集器付デイーゼ
ル機関の一つの実施例を示す概略構成図である。
図に於て、1はデイーゼル機関を示しており、該
デイーゼル機関は、図示されていない燃焼室に吸
気マニホールド2より空気を吸入し、また前記燃
焼室内に図示されていない燃料噴射ノズルより燃
料を噴射供給され、排気ガスを排気マニホールド
3、排気管4、粒子捕集器5及び排気管6を経て
大気中へ排出するようになつている。前記燃料噴
射ノズルより燃焼室へ噴射供給される燃料量は燃
料噴射ポンプ7により制御され、これによりデイ
ーゼル機関の負荷が制御されるようになつてい
る。
粒子捕集器5は、そのケーシング内に耐熱性フ
イルタ構造の粒子捕集床5aと、粒子捕集床5a
の上流側端面部に配設された再生用電気式ヒータ
5bとを有し、排気ガスの流れを自由に許しなが
ら該排気ガス中の炭素粒子の如き可燃性粒子を粒
子捕集床5aにて捕捉捕集するようになつてい
る。
吸気マニホールド2には前記燃焼室に吸入され
る空気の流量を制御する吸気絞り弁8が設けられ
ている。吸気絞り弁8は、弁軸8aに担持された
バタフライ弁として構成され、レバー9を介して
ダイヤフラム装置10のロツド11に連結され、
該ダイヤフラム装置によつて駆動されるようにな
つている。ダイヤフラム装置10は、ダイヤフラ
ム12を有し、該ダイヤフラムの一方の側に郭定
されダイヤフラム室13に導入される負圧の増大
に応じて圧縮コイルばね14のばね力に抗してロ
ツド11を図にて右方へ駆動し、吸気絞り弁8を
閉弁方向、即ち吸気絞り方向へ駆動するようにな
つている。
ダイヤフラム室13には、負圧ポンプ15が発
生する負圧が導管16、電磁開閉弁17及び導管
18,19を経て選択的に供給されるようになつ
ていると共に電磁開閉弁20、導管21,19を
経て大気圧が選択的に供給されるようになつてい
る。電磁開閉弁17及び20は各々制御装置22
により通電を制御され、電磁開閉弁17にのみ通
電が行われている時にはダイヤフラム室13の負
圧が増大することにより吸気絞り弁8の絞り度が
増大し、これに対し電磁開閉弁20にのみ通電が
行われている時にはダイヤフラム室13の負圧が
減少することにより吸気絞り弁8の絞り度が減少
し、また電磁開閉弁17と20の何れにも通電が
行われていない時にはダイヤフラム室13にその
時の流体圧が封入されることにより、吸気絞り弁
8の絞り度が変化せずに固定される。
制御装置22は、マイクロコンピユータの如き
電子制御式のものであり、機関負荷と機関回転数
とに応じた適切な吸気絞り弁開度(制御目標開
度)を記憶装置に予め記憶しており、粒子捕集器
5の再生時には、燃料噴射ポンプ7に設けられた
機関負荷センサ23及び機関回転数センサ24に
よつて検出された機関負荷と機関回転数とに対応
する制御目標開度を前記記憶装置より読出し、該
制御目標開度と開度センサ25によつて検出され
た吸気絞り弁8の実際の開度との比較を行い、そ
の両開度の差が実質的に零になることと、即ち吸
気絞り弁8の開度が前記制御目標開度になること
と、吸気絞り弁8の開度が前記制御目標開度より
開弁側に所定量だけ大きい開度になることとが
各々所定の時間をもつて交互に繰返し行われるよ
うに電磁切換弁17及び20に対する通電を行う
ようになつている。吸気絞り8を制御目標開度に
設定する時間と吸気絞り弁8を前記制御目標開度
より開弁側に所定量大きい開度に保持する時間
は、デイーゼル機関1の排気量、制御目標開度等
により異り、吸気絞り弁8を制御目標開度に設定
する一回の時間が10秒程度である場合には吸気絞
り弁8を前記制御目標開度より開弁方向に所定量
大きい開度に保持する一回の時間は1〜5秒程度
であつて良く、またこの繰返し回数は一度の再生
によつて粒子捕集器5の捕集粒子が全て焼失灰化
されるよう粒子捕集器5の粒子捕集容量にて応じ
て定められれば良い。
制御装置22は粒子捕集器5の再生時に捕集粒
子の着火を補助すべく電気式ヒータ5bへ通電を
行うようになつている。
粒子捕集器5の再生時には、上述の如く、電磁
開閉弁17及び20に対する通電が制御され、吸
気絞り弁8がその時の機関負荷と機関回転数とに
より決まる制御目標開度にもたらされ、該吸気絞
り弁によつて吸気絞りが行われ、この吸気絞りに
よりデイーゼル機関1より排出される排気ガスの
温度が捕集粒子の燃焼温度以上に上昇する。吸気
絞り弁8が所定時間に亙つて前記制御目標開度に
もたらされ、所定時間に亙つて吸気絞りが行われ
ることにより粒子捕集床5aに捕捉されている可
燃性粒子がその上流端側のものより燃焼温度以上
に加熱される。その後に吸気絞り弁8は前記制御
目標開度より所定量大きい開度にまで開弁し、吸
気絞りが解除或いは減少され、粒子捕集器5へそ
の捕集粒子の燃焼に必要な酸素が供給され、これ
によつて前記吸気絞りステツプに於て燃焼温度以
上に加熱された捕集粒子の燃焼が行われる。上述
の如き二つのステツプが引続き繰返して交互に行
われることにより粒子捕集器5の粒子捕集床5a
が捕集している可燃性粒子の全てが完全燃焼によ
り焼失灰化し、粒子捕集器5の再生が行われる。
第1図に示された実施例に於ては、吸気絞り弁
8はダイヤフラム装置12より駆動されるよう構
成されているが、吸気絞り弁8の駆動は、第2図
に示されてる如く、分割回転可能なステツプモー
タ、パルスモータ、ロータリソレノイドの如き回
転式電動アクチユエータ26により駆動されるよ
う構成されていても良い。アクチユエータ26は
制御装置22によつて第1図に示された実施例に
於ける電磁開閉弁17,20の通電制御と等価制
御されることにより、吸気絞り弁8は再生時に所
定の吸気絞り位置とこの吸気絞り位置より開弁側
に所定量開かれた開弁位置とに各々所定の時間を
もつて交互に繰返し駆動される。
従つて、第2図に示された実施例に於ても第1
図に示された実施例と同様の作用効果が得られる
ことが理解されよう。
第3図は本発明による粒子捕集器の再生方法を
実施する装置が組込まれた粒子捕集器付デイーゼ
ル機関の他の一つの実施例を示す概略構成図であ
る。尚、第3図に於て第1図に対応する部分は第
1図に付した符号と同一の符号により示されてい
る。
かかる実施例に於ては、吸気絞り弁8より下流
側の吸気通路へ空気を供給するための追加空気供
給ポート27が吸気マニホールド2の集合管部或
いは吸気管に設けられており、この追加空気供給
ポート27は弁要素28によつて選択的に開閉さ
れるようになつている。弁要素28はダイヤフラ
ム装置29のロツド30に連結され、該ダイヤフ
ラム装置によつて駆動されるようになつている。
ダイヤフラム装置29は、ダイヤフラム31を有
し、ダイヤフラム31の一方の側に郭定されたダ
イヤフラム室32に負圧が導入されている時には
弁要素28を開弁方向へ駆動し、ダイヤフラム室
32に負圧が導入されていない時には圧縮コイル
ばね33のばね力によつて弁要素28を閉弁方向
へ駆動するようになつている。ダイヤフラム室3
2は導管34によつて電磁切換弁35に接続さ
れ、該電磁切換弁によつて負圧ポンプ15よりの
負圧と大気圧とを選択的に供給されるようになつ
ている。即ち、電磁切換弁35は通電時にはダイ
ヤフラム室32へ負圧を供給し、これに対し非通
電時には大気圧を供給するようになつており、制
御装置22によつて通電を制御されるようになつ
ている。
制御装置22は、粒子捕集器5の再出時には、
機関負荷センサ23によつて検出された機関負荷
と機関回転数センサ24によつて検出された機関
回転数に対応する制御目標開度を記憶装置より読
出し、該制御目標開度と開度センサ25により検
出される吸気絞り弁8の実際の開度との比較を行
い、所定時間に亙つてその両開度との差が零にな
るように電磁開閉弁17及び20に対する通電を
制御し、またこの制御下に於て電磁切換弁35に
間歇的に所定時間に亙つて通電を行うようになつ
ている。
この実施例に於ては、粒子捕集器5の再生時に
は、吸気絞り弁8はその時のデイーゼル機関1の
負荷と回転数とに応じた適切な吸気絞り位置にも
たらされ、この状態下に於て弁要素28が間歇的
に所定時間に亙つて開弁し、追加空気供給ポート
27より空気の吸入が間歇的に行われることによ
り、上述した実施例の如く間歇的に吸気絞りが解
除或いは減少されたと同じ吸気状態になる。
従つて、この実施例に於ても、上述した実施例
と同様の作用効果が得られることが理解されよ
う。
第4図は本発明による粒子捕集器の再生方法を
実施する装置が組込まれた粒子捕集器付デイーゼ
ル機関の更に他の一つの実施例を示す概略構成図
である。尚、第4図に於ても第1図に対応する部
分は第1図に付した符号と同一の符号により示さ
れている。かかる実施例に於ては、粒子捕集器5
の再生時には吸気絞り弁8による吸気絞りは、第
3図に示された実施例のそれと同様に行われ、酸
素補給のために二次空気供給装置40によつて空
気が排気管4内へ間歇的に供給されるようになつ
ている。二次空気供給装置40は、排気脈動によ
つて空気を排気管4内に供給するためのリード弁
41と、電磁式の開閉弁42とを有し、その電磁
コイル43に対する通電は制御装置22によつて
行われる。制御装置22は粒子捕集器5の再生時
に電磁コイル43に所定時間経過毎に所定時間に
亙つて通電を繰返し行うようになつている。
かかる実施例に於ては、粒子捕集器5の再生時
には吸気絞り弁8によつて吸気絞りが行われた状
態下に於て、粒子捕集器5の上流側の排気通路内
に二次空気が供給されることにより捕集粒子の燃
焼のために必要な酸素が補給され、この実施例に
於ても上述した実施例と同様に捕集粒子が多量に
蒸し焼き状態になることがない。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明は、これらに限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施
例が可能であることは当業者にとつて明らかであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による粒子捕集器の再生方法を
実施する装置を備えた粒子捕集器付デイーゼル機
関の一つの実施例を示す概略構成図、第2図乃至
第4図は各々本発明による粒子捕集器の再生方法
の実施に使用する装置を備えた粒子捕集器付デイ
ーゼル機関の他の実施例を示す概略構成図であ
る。 1…デイーゼル機関、2…吸気マニホールド、
3…排気マニホールド、4…排気管、5…粒子捕
集器、6…排気管、7…燃料噴射ポンプ、8…吸
気絞り弁、8a…弁軸、9…レバー、10…ダイ
ヤフラム装置、11…ロツド、12…ダイヤフラ
ム、13…ダイヤフラム室、14…圧縮コイルば
ね、15…負圧ポンプ、16…導管、17…電磁
開閉弁、18,19…導管、20…電磁開閉弁、
21…導管、22…制御装置、、23…機関負荷
センサ、24…機関回転数センサ、25…開度セ
ンサ、26…回転式電動アクチユエータ、27…
追加空気供給ポート、28…弁要素、29…ダイ
ヤフラム装置、30…ロツド、31…ダイヤフラ
ム、32…ダイヤフラム室、33…圧縮コイルば
ね、34…導管、35…電磁切換弁、40…二次
空気供給装置、41…リード弁、42…弁要素、
43…電磁コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内燃機関の排気ガス通路の途中に設けられた
    粒子捕集器の再生方法にして、吸気絞りによつて
    吸入空気量を制限することにより排気ガス温度を
    上昇せしめることと前記粒子捕集器によつて捕捉
    された可燃性粒子の燃焼に必要な酸素を前記粒子
    捕集器へ供給すべく前記粒子捕集器より上流側へ
    空気を供給することとを各々所定の時間をもつて
    交互に繰返し行うことを特徴とする粒子捕集器の
    再生方法。
JP58051018A 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関用粒子捕集器の再生方法 Granted JPS59176413A (ja)

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JP58051018A JPS59176413A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関用粒子捕集器の再生方法

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JP58051018A JPS59176413A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関用粒子捕集器の再生方法

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JPS59176413A JPS59176413A (ja) 1984-10-05
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DE3912301A1 (de) * 1989-04-14 1990-10-25 Daimler Benz Ag Verfahren zur regeneration eines in der abgasleitung einer luftverdichtenden brennkraftmaschine angeordneten russpartikelfilters
JP2006097469A (ja) * 2002-10-01 2006-04-13 Tokudaiji Jidosha Bunka Kenkyusho:Kk ディーゼルエンジン低負荷時におけるpm連続再生方法

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JPS59176413A (ja) 1984-10-05

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