JPH0526003B2 - - Google Patents

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JPH0526003B2
JPH0526003B2 JP58064605A JP6460583A JPH0526003B2 JP H0526003 B2 JPH0526003 B2 JP H0526003B2 JP 58064605 A JP58064605 A JP 58064605A JP 6460583 A JP6460583 A JP 6460583A JP H0526003 B2 JPH0526003 B2 JP H0526003B2
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JP
Japan
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exhaust gas
filter
gas recirculation
recirculation rate
engine
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JP58064605A
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Kyoshi Obata
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS59192815A publication Critical patent/JPS59192815A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0055Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はデイーゼルエンジンの排気ガスの浄化
に係り、より詳しくは、デイーゼルエンジン排気
ガスに含まれる黒煙粒子(煤)のような固形粒子
を捕集するための捕集装置のフイルタの再生方法
に関する。
背景技術 デイーゼル排気ガスに含まれる黒煙粒子のよう
な固形微粒子を捕集して排気ガスを浄化するため
の捕集装置は公知である。捕集装置内に三次元網
目構造をもつた多孔質セラミツクから成るモノリ
ス状のフイルタが収蔵してあり、この装置はデイ
ーゼルエンジン排気系に接続される。装置に排気
ガスを通過させると、ガス中の固形粒子は主とし
て衝突捕集の原理によりフイルタに捕集される。
装置の使用につれて捕集された粒子がフイルタ内
に蓄積するとフイルタの目詰りにより通気抵抗が
増大するとともに捕集効率が低下するので、フイ
ルタは定期的にまたは適当な時期に再生しなけれ
ばならない。このため、フイルタの上流側端面に
電熱ヒータを設け、適当な時期にこれに通電して
加熱してフイルタ中の固形粒子に点火し、粒子の
主成分であるカーボンを燃やして飛ばすことによ
りフイルタを再生している。
フイルタ再生はエンジン運転中に行われる。デ
イーゼルエンジンには原則として吸気絞り弁は設
けられていないから、あらゆるエンジン負荷条件
を通じて常に最大流量の吸入空気が燃焼室に供給
されており、出力制御は負荷に応じて燃料噴射量
を変えることにより行われる。従つて、排気ガス
中の空気過剰率即ち酸素濃度は負荷条件に応じて
変化する。フイルタ再生中は、フイルタを流れる
排気ガスの酸素濃度は一定であることが望まし
い。即ち、酸素濃度が極端に小さくなると電熱ヒ
ータで点火した固形粒子の火が立消えになり、反
対に、濃度が大き過ぎると固形粒子が異常燃焼し
てフイルタが過熱され溶損するからである。
そこで、本発明の発明者は、先に、エンジン排
気系と吸気系とを排気ガス環流管(以下、「EGR
管」という)で連通し、このEGR管の途中に排
気ガス環流制御弁(以下、「EGR弁」という)を
設け、環流排気ガスの流量を制御することにより
フイルタ再生時の排気ガスの酸素濃度を調節する
方法を提案した(昭和57年12月1日出願の特願昭
57−209239)。この方法においては所与の機関負
荷に対して一定の排気ガス環流率が設定されるよ
うになつている。
しかし、この方法では、排気ガス環流率の数値
の設定が困難であつた。このため、設定値が環流
率の許容差からずれる惧れがあり、環流量が過多
になつた場合には固形粒子の燃焼が悪化してフイ
ルタの再生が不完全となり、過少になつた場合に
は逆に過剰燃焼となつてフイルタの溶損やクラツ
クの発生を起こす。
この対策として、実開昭59−150926号公報に
は、フイルタ再生時においては、排気ガスを吸気
系に環流せしめる過程と環流せしめない過程とを
短時間で交互に繰返すようにしたデイーゼルエン
ジンが開示されている。
ところがこの装置では、排気ガスが環流せしめ
られない過程においては、排気ガスが吸気系に環
流せしめられないためにNOxを低減することが
できず、この結果NOx発生量が増大する恐れが
あつた。
発明の目的 本発明の目的は、フイルタの再生を完全に行う
ことができると共にフイルタの溶損やクラツクの
発生を防止し、かつNOxの発生量が増大するこ
とを防止することができるフイルタ再生方法を提
供することである。
発明の要旨 この発明の目的を達成するため本発明によれ
ば、デイーゼルエンジン排気ガス固形粒子捕集器
に捕集された固形粒子に点火して燃焼させること
によりフイルタを再生するに当たり、エンジン排
気系と吸気系との間に排気ガス環流通路を設け、
排気ガス環流通路には排気ガス環流制御弁を設け
て環流排気ガス流量を制御することによりフイル
タに入来する排気ガスの酸素濃度を調節し得るよ
うになつたフイルタ再生方法において、フイルタ
再生時においては排気ガス環流率を設定値を中心
として周期的に変動させると共に排気ガス環流率
の周期的変動の下限値をフイルタ非再生時におけ
る排気ガス環流率より大きくしている。
このようにフイルタ再生時に排気ガス環流率を
周期的に変動させれば、フイルタに流入する排気
ガス中の酸素濃度が周期的に増減する。酸素濃度
が低下している時間中は固形粒子の燃焼は次第に
劣勢となるが、次に濃度が増大した時に火勢は回
復するので着火された火が損失することがない。
反対に、酸素濃度が増大している期間中は燃焼は
活発となるが、所定時間経過後は濃度は再び低下
させられるのでフイルタが長時間にわたつて過剰
な高温に加熱されることが無い。よつて、フイル
タの溶損やクラツク発生を回避することができ
る。また、フイルタ再生時における排気ガス環流
率の周期的変動の下限値をフイルタ非再生時にお
ける排気ガス環流率より大きくしているので、排
気ガスが吸気系に環流されるべき機関運転状態に
おいては、排気ガスは吸気系に常に環流せしめら
れ、この結果、NOx発生量の増大を防止せしめ
ることができる。
実施例 第1図は本発明の方法が適用される捕集装置を
備えたデイーゼルエンジンの模式図で、10はデ
イーゼルエンジン、12は排気マニホールド、1
4および16は排気管、18は固形粒子の捕集器
である。捕集器18のハウジング20内には多孔
状ないし三次元網目構造のモノリス状セラミツク
フイルタ22が収容してある。フイルタ22の上
流側端面にはニクロム線等から成る固形粒子点火
用電熱ヒータ24が設けてある。ヒータ24への
通電は電子制御ユニツト(ECU)26からの指
令信号により作動するリレー28によつて制御さ
れる。ECU26は汎用のマイクロコンピユータ
であつて、中央演算処理ユニツト(CPU),
ROM,RAM,入出力インターフエース,バス
ライン等から成り、エンジンの回転数センサ30
からの信号を積算して積算回転数が設定値に達し
た時には一定時間リレー28をONにする。
排気管14と吸気マニホールド34との間には
EGR管32が設けてあつて、排気ガスを吸気に
環流させるようになつている。排気ガスの環流量
はEGR弁36により制御される。EGR弁36は
周知のダイアフラム型のもので、その負圧室に作
用する入力負圧に応じて弁開度が変化して環流量
を増減させる。38は負圧源としての真空ポンプ
(VP)、40は負圧伝達管である。EGR弁36の
入力負圧はECU26からの信号に応じてデユー
テイ比制御されるオン・オフ式負圧コントローラ
42によつて制御される。車両のアクセルペダル
44にはエンジン負荷検出手段としてのアクセル
開度センサ46が連動させてあり、エンジン負荷
に比例した信号をECU26に出力し得るように
なつている。
第2図は本発明の方法を実施するためのECU
26による負圧コントローラ42の制御フローチ
ヤートである。このフローチヤートの手順は例え
ばエンジン1回転ごとに繰返し実行される。ステ
ツプ101では回転数センサ30からの信号に基づ
いてエンジン回転数が積算される。ステツプ102
では積算回転数nが設定値N(例えば20万回転)
以上であるか否かを判別する。設定値N以下の場
合にはフイルタ再生時期が到来していないとみな
してステツプ103に進み、アクセル開度センサ4
6からの信号に基づいてエンジン負荷を読込んだ
後、ステツプ104においてその負荷に対応する排
気ガス環流率(EGR%)をサーチする。このた
め、ECU26のROMには第3図のようなエンジ
ン負荷とEGR%の関係を示すマツプが予めテー
ブルに変換して記憶されている。第3図のマツプ
において、直線Aはフイルタ再生時以外の時の
EGR%の設定値を表し、直線Bはフイルタ再生
時の設定値を表す。第3図からわかるように、フ
イルタ非再生時の直線Aは、フイルタ再生時の直
線Bの−40%である。ステツプ104では直線Aに
基づいてその時の負荷に対応するフイルタ非再生
時のEGR%(DNOR)をサーチし、ステツプ105で
これを最終値DFINとする(DFIN→DNOR)。
ステツプ102において判定結果が設定値N以上
の場合にはフイルタ再生時期が到来しているとみ
なし、ステツプ106においてリレー28を設定時
間ONにしてヒータ24に通電し固形粒子の点火
を開始する。次にステツプ107でエンジン負荷を
読込んだ後、ステツプ108において第3図のマツ
プの直線Bに基づいてその負荷に対応するフイル
タ再生時のEGR%の設定値DREGをサーチする。
ステツプ109では設定時間Δt(例えば0.05〜5秒)
の間DREGに設定値ΔD(例えば10%)を加算してこ
れを最終値DFINとする(DFIN←DREG+ΔD)。Δt時
間経過後は、ステツプ110においてΔt時間の間
DREGから設定値ΔDを減算してこれを最終値DFIN
とする(DFIN←DREG−ΔD)。従つて、第3図に示
されるように、フイルタ再生時における排気ガス
環流率の周期的変動の下限値Cは、フイルタ再生
時の直線Bの−10%であり、フイルタ非再生時に
おける排気ガス環流率を示す直線Aより大きい。
ステツプ111では、以上のステツプ105,109,
または110で得られたEGR%の最終値DFINに対応
するデユーテイ比をもつた制御信号が負圧コント
ローラ42に出力されて負圧コントローラがデユ
ーテイ比制御され、EGR弁36に入力する負圧
が調節される。
その結果、EGR管32を介して吸気系に環流
される排気ガスの環流率は第4図のグラフの様に
なる。即ち、第4図は所与のエンジン負荷に対す
る時間と環流率((EGR%)との関係を示したも
ので、フイルタの非再生時には直線Pで示した如
く環流率DNORは一定である。フイルタの再生時に
は、曲折線Qで示したように環流率は設定値DREG
を中心としてパルス状に変動する。このため、再
生時にはフイルタに入来する排気ガス中の酸素濃
度が所定の幅をもつて変動することになり、前述
したようにフイルタの溶損の危険なく固形粒子の
燃焼が進行する。また、フイルタ再生時における
排気ガス環流率の周期的変動の下限値DMINはフイ
ルタ非再生時における排気ガス環流率DNORより大
きい。このため、排気ガス環流率が周期的に変動
せしめられる場合であつても、排気ガス中の有害
成分、すなわち、NOxの発生量低減に必要な量
の排気ガスを吸気系に常に環流することができ、
この結果NOx発生量の増大を防止せしめること
ができる。
発明の効果 フイルタの再生を完全に行うことができると共
にフイルタの溶損やクラツクの発生を防止し、か
つNOxの発生量が増大することを防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法が適用される捕集器およ
びエンジンの模式図、第2図は本発明の方法のフ
ローチヤート、第3図はエンジン負荷と環流率の
マツプの一例を示し、第4図は本発明の方法によ
る環流率の変動を示すグラフである。 10……デイーゼルエンジン、12……排気マ
ニホールド、14,16……排気管、18……固
形粒子捕集器、22……フイルタ、24……フイ
ルタ再生用ヒータ、26……電子制御ユニツト、
28……リレー、32……EGR管、36……
EGR弁、38……真空ポンプ、40……負圧伝
達管、42……負圧コントローラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 デイーゼルエンジン排気ガス固形粒子捕集器
    に捕集された固形粒子に点火して燃焼させること
    によりフイルタを再生するに当たり、エンジン排
    気系と吸気系との間に排気ガス環流通路を設け、
    該排気ガス環流通路には排気ガス環流制御弁を設
    けて環流排気ガス流量を制御することによりフイ
    ルタに入来する排気ガスの酸素濃度を調節し得る
    ようになつたフイルタ再生方法において、フイル
    タ再生時においては排気ガス環流率を設定値を中
    心として周期的に変動させると共に排気ガス環流
    率の周期的変動の下限値をフイルタ非再生時にお
    ける排気ガス環流率より大きくしたことを特徴と
    するフイルタ再生方法。
JP58064605A 1983-04-14 1983-04-14 デイ−ゼルエンジン排気ガス固形粒子捕集器のフイルタの再生方法 Granted JPS59192815A (ja)

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JP58064605A JPS59192815A (ja) 1983-04-14 1983-04-14 デイ−ゼルエンジン排気ガス固形粒子捕集器のフイルタの再生方法

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JPS59192815A JPS59192815A (ja) 1984-11-01
JPH0526003B2 true JPH0526003B2 (ja) 1993-04-14

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6185562A (ja) * 1984-10-02 1986-05-01 Suzuki Motor Co Ltd 排気ガス環流装置
JP4635373B2 (ja) * 2001-05-11 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 排気ガス浄化装置、および排気ガスの浄化方法
US7631492B2 (en) * 2006-12-20 2009-12-15 Suresh Arvind S System and method for inhibiting uncontrolled regeneration of a particulate filter for an internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3304055A1 (de) * 1983-02-07 1984-08-09 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Luftverdichtende einspritzbrennkraftmaschine

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JPS59192815A (ja) 1984-11-01

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