JPH052813B2 - - Google Patents

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JPH052813B2
JPH052813B2 JP57209239A JP20923982A JPH052813B2 JP H052813 B2 JPH052813 B2 JP H052813B2 JP 57209239 A JP57209239 A JP 57209239A JP 20923982 A JP20923982 A JP 20923982A JP H052813 B2 JPH052813 B2 JP H052813B2
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JP
Japan
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egr
trap
particulate
engine
exhaust gas
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JP57209239A
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English (en)
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JPS59101519A (ja
Inventor
Kyoshi Obata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP57209239A priority Critical patent/JPS59101519A/ja
Publication of JPS59101519A publication Critical patent/JPS59101519A/ja
Publication of JPH052813B2 publication Critical patent/JPH052813B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/40Engine management systems

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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)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、デイーゼルエンジンの微粒子除去装
置に関し、とくにトラツプのパテイキユレート捕
集材の溶損防止をはかつたデイーゼル微粒子除去
装置に関する。
[従来の技術] デイーゼルエンジンから排出された排気ガスは
その排気通路に設けたトラツプに通され、排気ガ
ス中に含まれた煤等の微粒子(以下パテイキユレ
ートという)がトラツプのセラミツクス多孔質等
からなる捕集材により捕集される。トラツプには
時間の経過につれてパテイキユレートが蓄積し、
圧力損失が増大してエンジンの出力損失を増大さ
せるので、パテイキユレートがある程度蓄積した
段階で、パテイキユレートを焼却除去してトラツ
プを再生する必要がある。
この再生は、電気ヒータ等により捕集材に付着
したパテイキユレートに着火し、パテイキユレー
トを燃焼させることにより行なう。しかし、再生
時パテイキユレートの燃焼によつてトラツプの内
部の温度が高くなるが、それが異常に高くなると
捕集材の溶損が生じるので、溶損が生じないよう
に対策が講じられなければならない。
その対策として、従来は吸気絞りによつて排気
ガス中の酸素濃度を減じて、パテイキユレートの
燃焼を緩慢にし、その燃焼温度を下げようとして
いた。しかし、あらゆるエンジン運転領域に対し
て吸気絞りを行なつて排気ガス中の酸素濃度を最
適にコントロールするためには、吸気絞り弁の応
答性を十分あげ、かつ精密にコントロールする必
要があり、実際にはかなり困難な制御法であつ
た。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、鋭敏でかつ精密な制御が難しい吸気
絞り弁を絞ることによつて排気ガス中の酸素濃度
を制御するときのような困難な制御を伴なわず、
かつ既存の装置を若干改良するだけで、容易にト
ラツプ再生時のトラツプ内燃焼温度を下げること
ができ、それによつて捕集材の溶損を防止させる
デイーゼル微粒子除去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] 上記目的を達成するための本発明に係るデイー
ゼル微粒子除去装置は、デイーゼルエンジンの排
気通路にトラツプを設置して該トラツプに電気ヒ
ータを設け、排気通路の前記トラツプより下流側
の部分からEGR導管を分岐して該EGR導管に単
一のEGR弁を設け、該EGR弁に、トラツプ再生
時に通常運転時のEGRガス量より多量のEGRガ
スを還流させるべくかつ軸トルクが大になる程通
常運転時を基準としたEGR率の増加を小とすべ
くEGR弁を制御するコンピユータを接続したも
のから成る。
[作用] 本発明のデイーゼル微粒子除去装置は、従来の
ような吸・排気の絞りによる燃焼温度制御を用い
たものではなく、トラツプ再生時、EGRガス量
を増加させて排気ガス中の酸素濃度を減じ、パテ
イキユレートの燃焼を緩慢にしてトラツプ内の燃
焼温度を下げる制御法を用いたものである。
EGR装置自体は従来からも存在するがEGR装置
を改良して微粒子除去装置の捕集材溶損防止手段
に用いたものは存在しない。
本発明のデイーゼル微粒子除去装置において
は、EGRガスをトラツプより下流からとるため、
トラツプ内の燃焼で酸素が消費されて酸素が少な
くなつた排気ガスが吸気系に戻されることになる
ため、再びトラツプに流入する排気ガス中の酸素
濃度を下げることができ、トラツプでの燃焼の緩
慢化が効果的に達成される。
また、軸トルクが大な程EGR率の増加率を小
としたので、エンジン運転域においてほぼ一定の
排気ガス中の空気過剰率が得られ、パテイキユレ
ートの燃焼速度がほぼ一定となり、過昇温が防止
され、トラツプの溶損防止が確実となる。
[実施例] 以下に本発明のデイーゼル微粒子除去装置の望
ましい実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例に係るデイーゼル微
粒子除去装置の系統を示している。図中1はデイ
ーゼルエンジン本体で、2は吸気マニホルド、3
は排気マニホルド、4は排気管から成る排気通路
である。排気通路4の途中にはトラツプ5が設け
られており、内部に排気ガス中の煤等のパテイキ
ユレートを捕集するための捕集材6が設けられて
いる。捕集材6には排気ガス流れの上流側に電気
ヒータ7が設けられ、トラツプ再生時に電気ヒー
タ7に通電することによつてパテイキユレートに
着火する。電気ヒータ7はバツテリ8に接続さ
れ、その電気回路上にリレー9が設けられて再生
時にオンする。トラツプ5はボデーアース10さ
れている。
排気通路4には、トラツプ5の下流側にEGR
導管11が分岐されており、吸気系へと接続して
いる。EGR導管11の途中にはEGRガス量を制
御するEGR弁12が設けられている。EGR導管
11およびEGR弁12は通常のEGRシステムに
おいて必要とされるEGR%αよりも多量の、た
とえば(α+5)%のEGRガス量を吸気系に還
流させることができるよう、大き目に作製されて
いる。EGR弁はバキユームダイアフラム13に
よつて駆動され、バキユームダイアフラム13へ
のバキユームポンプからの負圧はバキユームコン
トローラ14によつて制御される。
バキユームコントローラ14は、たとえば第2
図に示すよう2つのバキユームスイツチングバル
ブ(VSV)14a,14bからなる。ここで一
方のVSV14aはバキユームポンプに接続し、
他方のVSV14bは大気に接続し、VSV14
a,14b切換により、バキユームダイアフラム
13に負圧または大気圧を導く。
EGR弁12は、更に詳しくはバキユームコン
トローラ14はコンピユータ15に電気的に接続
されており、コンピユータ15の指令に従つて
EGR弁12は作動される。コンピユータ15に
はエンジン水温センサ16、エンジン回転数セン
サ17、エンジン負荷センサ18が接続され、そ
れぞれからエンジン水温、エンジン回転数、エン
ジン負荷の信号が入力される。このうち、エンジ
ン水温はエンジンが冷えているときはバツテリ8
も十分に充電されていないので、再生を行ない得
る時か否かを判断するために計測される。エンジ
ン回転数はエンジン回転数を積算して再生時期に
なつたかどうかを判断するために計測される。ま
た、エンジン負荷は、通常エンジン負荷によつて
空気過剰率が変化するので、空気過剰率を制御す
るためには、時々刻々のエンジン負荷がどの状態
にあるかを知る必要があり、そのために計測され
るものである。
コンピユータ15は第3図の流れ線図に示す制
御機能を有している。すなわち、ステツプ101で
エンジン1回転毎に割込み、ステツプ102でエン
ジン回転数nを積算する。そして、ステツプ103
で積算されたエンジン回転数nが、あらかじめ定
められた再生回転数N、たとえば20万回転、以上
か否かを判断し、以下のときはステツプ112に進
んでその回の演算を終了し、以上のときは再生時
期がきたとしてステツプ104に移る。ステツプ104
で、タイマをONとし、次いでステツプ105でタ
イマのカウント時間tが予め定めたt1以下か否か
を判断し、以下ならステツプ106に進んで電気ヒ
ータ7をONとして通電すし、tがt1を超えると
電気ヒータ7への通電をOFFとする。電気ヒー
タ7の通電はリレー9をONさせることにより行
なう。ステツプ105−107の操作により、t1だけ電
気ヒータ7に通電され、その後はパテイキユレー
トの自燃によつて燃焼させる。次いで、ステツプ
108に進み、タイマのカウント時間tがt2以下か
否かを判断し、以下ならバキユームコントローラ
14に信号を送つてEGR弁12の開度を大なら
しめ、再生時のEGR%特性に変更させる。この
再生時のEGR%は、第4図に示すようなマツプ
から読みとられ、通常運転時(再生時でない時)
のEGR%より大にされており、かつ軸トルクが
大になる程導通常運時転を基準としたEGR率の
増加率が小となるように設定されている。この状
態でトラツプ5の再生を行なうが、再生時間t2
過ぎると再生が終了したものとして、ステツプ
108から110に進み、バキユームコントローラ14
に信号を送つてEGR弁12の開度を元の小開度
に復帰させる。これで再生ルーチンが終了し、ス
テツプ111でn,tをクリアし、元の状態に戻り、
次の割込みでエンジン回転数の積算を再び開始す
る。
上記の構成および制御機能を有する装置におい
て、排気ガス中のパテイキユレートの除去および
溶損防止はつぎのように行なわれる。まず、デイ
ーゼルエンジン本体1からの排気ガスはトラツプ
5を通り、そこで捕集材6によりパテイキユレー
トが捕集される。
パテイキユレートの蓄積が進んで、コンピユー
タ15により再生時期と判断され、前記の機能を
有するコンピユータ15の制御下で再生が行なわ
れる。すなわち、電気ヒータ7に通電されてパテ
イキユレートに着火され、EGR弁12が再生に
切換えられた状態でトラツプ5の再生が遂行され
る。
第4図は、再生時のEGR%を示している。同
図に示すように、再生時でない通常運転時の
EGR%(EGRガス量/新規なガス量×100)より
更に多量のEGR%が得られるように、EGRガス
量が制御される。通常時のEGR%をα%とする
と、本発明の再生時のEGR%(α+5)%以上
程度に設定される。一般にEGR%は30%程度
(第4図の曲線A)であるので、本発明における
再生時は35%以上、たとえば50%(第4図の曲線
B)程度のEGR%に制御される。すなわち第4
図の斜線領域の再生時EGR%に制御される。き
きで+5%としたのは、αより5%程度大にしな
いと十分なパテイキユレートの燃焼制御効果が得
られないためであり、また第4図で再生EGR%
の上限を70%としているのはそれ以上にすると出
力等、他に良い影響を与えないからである。
第4図に示すようにEGR%が制御されること
により、排気ガス中の空気過剰率は第5図に示す
ようになる。すなわち、従来はデイーゼルエンジ
ンの軸トルクに応じて空気過剰率入は変化するが
(第5図の曲線C)、本発明の場合はその変化が抑
えられ、望ましくは空気過剰率λがほぼ定、たと
えばλ=1.3に制御される(第5図の曲線D)。排
気ガス中の酸素濃度は空気過剰率に応じて大小に
なるので、本発明の場合は軸トルクが小になつて
も、排気ガス中の酸素濃度は余り変化せず小に抑
えられる。
そのため、トラツプ5内における捕集材6に捕
集されたパテイキユレートの燃焼は酸素の過剰で
ない状態で行なわれ、燃焼が緩慢になる。したが
つて、燃焼温度もそれ程高くはならず、捕集材6
が溶損温度、たとえば1000℃、以上になることは
なく、捕集材6の溶損は生じない。
[発明の効果] 本発明のデイーゼル微粒子除去装置によれば、
次の効果を得る。
(イ) EGRガスを通常のEGR装置において必要と
されるより多量に還流させ、その還流量をコン
ピユータによつて制御するようにしたので、再
生時のパテイキユレートの燃焼を制御でき、し
たがつてトラツプ内温度の制御を通じて捕集材
の溶損防止をはかることができる。
(ロ) トラツプより下流側からEGRを行うように
したので、トラツプ内での燃焼に酸素が消費さ
れて酸素の少なくなつた排気ガスが吸気系に戻
され、再びトラツプに流入する排気ガス中の酸
素濃度を効果的に下げることができる。これに
よつてトラツプでの燃焼がより緩慢となり、養
損防止効果が大となる。
(ハ) 軸トルクが大になる程通常運転時を基準とし
たEGR率の増加率を小に設定したので、エン
ジン運転域においてほぼ一定の排気ガス中空気
過剰率を得ることができ、パテイキユレートの
燃焼速度をほぼ一定にでき、過昇温を防止して
トラツプの溶損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るデイーゼル微
粒子除去装置の系統図、第2図は第1図の装置の
バキユームコントローラの概略系統図、第3図は
第1図の装置のコンピユータの制御機能を示す流
れ線図、第4図は第1図の装置における軸トルク
−EGR%特性図、第5図は第1図の装置におけ
る軸トルク−空気過剰率特性図、である。 1…デイーゼルエンジン本体、4…排気通路、
5…トラツプ、6…捕集材、7…電気ヒータ、9
…リレー、11…EGR導管、12…EGR弁、1
4…バキユームコントローラ、15…コンピユー
タ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 デイーゼルエンジンの排気通路にトラツプを
    設置して該トラツプに電気ヒータを設け、排気通
    路の前記トラツプより下流側の部分からEGR導
    管を分岐して該EGR導管に単一のEGR弁を設け、
    該EGR弁に、トラツプ再生時に通常運転時の
    EGRガス量より多量のEGRガスを環流させるべ
    くかつ軸トルクが大になる程通常運転時を基準と
    したEGR率の増加率を小とすべくEGR弁を制御
    するコンピユータを接続したことを特徴とするデ
    イーゼル微粒子除去装置。
JP57209239A 1982-12-01 1982-12-01 デイ−ゼル微粒子除去装置 Granted JPS59101519A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57209239A JPS59101519A (ja) 1982-12-01 1982-12-01 デイ−ゼル微粒子除去装置

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JP57209239A JPS59101519A (ja) 1982-12-01 1982-12-01 デイ−ゼル微粒子除去装置

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Publication Number Publication Date
JPS59101519A JPS59101519A (ja) 1984-06-12
JPH052813B2 true JPH052813B2 (ja) 1993-01-13

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JP57209239A Granted JPS59101519A (ja) 1982-12-01 1982-12-01 デイ−ゼル微粒子除去装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162762A (ja) * 1986-01-10 1987-07-18 Toyota Motor Corp デイ−ゼル機関の排気ガス浄化装置
DE19643053C1 (de) * 1996-10-18 1997-07-10 Daimler Benz Ag Verfahren zur Reduzierung von Stickstoffoxid-Emissionen einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine
US6598396B2 (en) * 2001-11-16 2003-07-29 Caterpillar Inc Internal combustion engine EGR system utilizing stationary regenerators in a piston pumped boost cooled arrangement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5848914U (ja) * 1981-09-30 1983-04-02 マツダ株式会社 デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置

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JPS59101519A (ja) 1984-06-12

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