JPH0561448B2 - - Google Patents

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JPH0561448B2
JPH0561448B2 JP23152383A JP23152383A JPH0561448B2 JP H0561448 B2 JPH0561448 B2 JP H0561448B2 JP 23152383 A JP23152383 A JP 23152383A JP 23152383 A JP23152383 A JP 23152383A JP H0561448 B2 JPH0561448 B2 JP H0561448B2
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JP
Japan
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heater
time
filter
heaters
particulates
Prior art date
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JP23152383A
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JPS60125715A (ja
Inventor
Kenichiro Takama
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS60125715A publication Critical patent/JPS60125715A/ja
Publication of JPH0561448B2 publication Critical patent/JPH0561448B2/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
    • F01N3/031Exhaust 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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F01N3/032Exhaust 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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • 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
    • F01N3/027Exhaust 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 using electric or magnetic heating means

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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)

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機関の排気処理方法に関す
る。
従来技術 デイーゼル機関の排気ガス中に含まれる、主に
カーボンから微粒子が大気に放出されるのを防止
するためにデイーゼル機関の排気通路内に微粒子
捕獲フイルタと電気ヒータとを設け、電気ヒータ
を発熱させることによつてフイルタに捕獲堆積さ
れた微粒子を燃焼除去するようにした排気処理装
置が知られている。このような排気処理装置では
ヒータおよびフイルタに或る程度以上微粒子が捕
獲堆積されないとヒータを発熱せしめてもヒータ
に堆積した微粒子は着火するがフイルタ内の微粒
子を着火燃焼せしめることができず、従つてこの
ようなときなヒータを発熱させても電力を喰うば
かりで無駄である。これに対してフイルタに過度
の微粒子が堆積せしめられたときにヒータを発熱
せしめると今度はフイルタ内の微粒子の燃焼熱が
高くなりすぎてフイルタが溶損する危険性が生じ
る。そこで従来ではヒータおよびフイルタに最適
な量の微粒子が堆積される時期を予め想定し、こ
の想定に基いて予め定められた一定の時間間隔で
もつてヒータを発熱せしめるようにしている。
しかしながら実際には機関高負荷運転時には微
粒子がフイルタに堆積しやすく、機関低付加運転
時には微粒子がフイルタに堆積しづらいために機
関の運転状態によつてフイルタに堆積する微粒子
の量が変化する。従つて従来のように単に一定の
時間間隔でもつてあヒータを発熱せしめるように
するとヒータ発熱時にフイルタに堆積された微粒
子の量が不十分、或いは過多となり、微粒子の量
が不十分の場合にはヒータ発熱のための電力が無
駄になると共に微粒子の量が過多の場合にはフイ
ルタが溶損するという問題を生ずる。
発明の目的 本発明はヒータ発熱のための電力の無駄な消費
を抑制すると共にフイルタが溶損するのを阻止し
つつ、フイルタに堆積した微粒子を良好に着火燃
焼せしめるようにした排気処理方法を提供するこ
とにある。
発明の構成 本発明の構成は、デイーゼル機関の排気通路内
に微粒子捕獲フイルタと電気ヒータを設け、予め
定められた一定期間経過する毎にヒータを発熱せ
しめてフイルタ内に捕獲堆積した微粒子を燃焼除
去するようにした排気処理方法において、電気ヒ
ータを少くとも2つのグループに分割し、第1グ
ループのヒータを予め定められた第1の一定期間
経過する毎に発熱せしめると共に第2のグループ
のヒータを第1の一定期間とは異なる予め定めら
れた第2の一定期間経過毎に発熱せしめるように
したことにある。
実施例 第1図を参照すると、1はデイーゼル機関本
体、2は排気ターボチヤージヤ、3は排気ターボ
チヤージヤ2の排気出口に連結された排気管を
夫々示し、排気ガスは通常矢印Aで示すように排
気管3内を流れる。排気管3内には例えばコージ
ライトからなる三次元網目構造の微粒子捕獲フイ
ルタ4が挿入され、更にフイルタ4の前方には加
熱装置5が配置される。一方、排気管3内にはフ
イルタ4および加熱装置5を迂回するバイパス通
路6が形成され、このバイパス通路6内にバイパ
ス弁7が挿入される。バイパス弁7はロツド8を
介して負圧アクチユエータ9に連結され、バイパ
ス弁7は負圧アクチユエータ9によつて開閉制御
される。負圧アクチユエータ9はダイアフラム1
0によつて大気から隔離された負圧室11を有
し、負圧室11は大気に連通可能な電磁切換弁1
2を介して負圧タンク13に連結される。負圧室
11は通常電磁切換弁12を介して大気に開放さ
れており、バイパス弁7は第1図に示すように閉
鎖している。従つて排気ガスは通常矢印Aで示す
ようにフイルタ4を通つて大気に放出される。こ
のとき排気ガス中に含まれる微粒子は網目構造を
なすフイルタ4の内部に付着堆積し、斯くして微
粒子の大気放出が抑制される。車両が予め定めら
れた一定距離だけ走行すると、或いは機関が予め
定められた一定回転数だけ回転したときに負圧室
11が負圧タンク13と連結されてバイパス弁7
が開弁せしめられ、その結果大部分の排気ガスは
バイパス通路6を介して大気に排出される。バイ
パス弁7が開弁すると加熱装置5が発熱せしめら
れ、それによつて加熱装置5側のフイルタ4端面
上に堆積した微粒子が着火燃焼せしめられる。次
いで着火火炎はフイルタ4内を矢印A方向に進行
し、フイルタ4内に堆積した全微粒子が燃焼せし
められる。次いで加熱装置5の発熱作用が停止せ
しめられ、バイパス弁7が再び閉弁せしめられ
る。このようにして微粒子の大気放出が抑制され
ることになる。
第2図に加熱装置5の正面図と電子制御ユニツ
ト20の回路図を示す。第2図を参照すると加熱
ヒータ5は等角度間隔に配置されたセクター状を
なす6個の電気ヒータ15a,15b,15c,
15d,15e,15fから構成され、これらヒ
ータ15a,15b,15c,15d,15e,
15fを夫々No.1、No.2、No.3、No.4、No.5、No.
6ヒータと称す。各ヒータの内端部は接地され、
各ヒータの外端部は対応する端子16a,16
b,16c,16d,16e,16fに夫々接続
される。No.1からNo.6のヒータは互に隣接する3
個のNo.1ヒータ、No.2ヒータ、No.3ヒータと互に
隣接する3個のNo.4ヒータ、No.5ヒータ、No.6ヒ
ータとに分割され、No.1ヒータ、No.2ヒータ、No.
3ヒータが第1ヒータグループを、No.4ヒータ、
No.5ヒータ、No.6ヒータが第2ヒータグループを
夫々形成する。後述するように第1ヒータグルー
プに属するNo.1ヒータ、No.2ヒータ、No.3ヒータ
は予め定められた第1の一定期間経過する毎に発
熱せしめられ、第2ヒータグループに属するNo.4
ヒータ、No.5ヒータ、No.6ヒータは上述の第1の
一定期間とは異なる予め定められた第2の一定期
間経過する毎に発熱せしめられる。
一方、電子制御ユニツト20はデイジタルコン
ピユータからなり、双方向性バス21によつて互
に接続されたROM(リードオンリメモリ)22、
RAM(ランダムアクセスメモリ)23、CPU(マ
イクロプロセツサ)24、入力ポート25および
出力ポート26を具備する。更に、電子制御ユニ
ツト20は双方向性バス27を介してCPU24
に接続されたバツクアツプラム28を具備する。
入力ポート25には回転数センサ30が接続され
る。一方、出力ポート26は駆動回路32,3
2,33,34,35,36を介して対応するヒ
ータ端子16a,16b,16c,16d,16
e,16fに接続され、更に駆動回路37を介し
て、電磁切換弁12に接続される。
次に第3図に示すフローチヤートを参照してヒ
ータの加熱制御方法について説明する。第3図を
参照するとまず始めにステツプ40において現在再
生時期であるか否かが判別される。この再生時期
は第4図に示すように第1ヒータグループと第2
ヒータグループにおいて異なつている。即ち、第
1ヒータグループの発熱時間間隔は()に示さ
れるようにXであり、第2ヒータグループの発熱
時間間隔は()に示されるようにYであつてX
はYよりも長くなつている。なお、X、Yの期間
は車両が走行した距離、或いは機関の累積回転数
に基いて定められる。第2図に示す実施例ではこ
れらX、Yの期間は機関の累積回転数に基いて定
められる。即ち、バツクアツプラム28内には機
関回転数センサ30の出力信号に基いて機関回転
数が累積して記憶されており、この累積された回
転数から機関が一定回転数X又はYだけ回転する
毎に再生時期であると判別される。
ステツプ40において再生時期であると判別され
るとステツプS41に進んで機関が再生すべき運転
状態であるか否か、例えば現在の機関回転数が
2500r.p.m以下であるか否かが判別される。現在
の機関回転数が2500r.p.m以下の場合にはステツ
プ42に進んで発熱させるべきヒータは第1ヒータ
グループであるか第2ヒータグループであるかが
判別される。発熱されるべきヒータが第1ヒータ
グループであるときにはステツプ43に進み、第5
図に示す通電方式でもつてヒータに通電される。
なお、第5図においてNo.1〜No.6はヒータの番号
を、Eは電磁切換弁12を示している。第5図に
示されるように発熱すべきヒータが第1ヒータグ
ループであるときにはまず始めに電磁切換弁12
が付勢されて負圧室11が負圧タンク13に連結
されることによりバイパス弁7が開弁せしめら
れ、次いでNo.1ヒータからNo.3ヒータまで順次、
例えば30秒ずつ通電せしめられる。その結果、No.
1ヒータからNo.3ヒータに対面したフイルタ4端
面の微粒子が順次燃焼せしめられる。No.3ヒータ
への通電が完了すると電磁切換弁12が消勢さ
れ、バイパス弁7が閉弁せしめられる。
一方、第3図のステツプ42において発熱すべき
ヒータが第2ヒータグループであると判別された
ときはステツプ44に進み、このときも第5図に示
す通電方式でもつてヒータに通電される。即ち、
このときにもまず始めに電磁切換弁12が付勢さ
れてバイパス弁7が開弁せしめられ、次いでNo.4
ヒータからNo.6ヒータまで順次、例えば30秒ずつ
通電せしめられ、次いでNo.6ヒータへの通電が完
了すると電磁切換弁12が消勢されてバイパス弁
7が閉弁せしめられる。
このように本発明では第4図に示す長い間隔X
でもつて第1ヒータグループが発熱せしめられ、
第4図に示す短い間隔Yでもつて第2ヒータグル
ープが発熱せしめられる。第1ヒータグループの
発熱間隔Xは機関低負荷運転が継続して行なわれ
たときを想定して定められており、従つてこのと
き微粒子の堆積に時間を要するために発熱間隔X
は長くなつている。一方、第2ヒータグループの
発熱間隔Yは機関高負荷運転が継続して行なわれ
たときを想定して定められており、従つてこのと
き微粒子は短時間で堆積されるために発熱間隔Y
は短かくなつている。従つてどのような運転が行
なわれても第1ヒータグループと第2ヒータグル
ープのいずれか一方によつて必ず微粒子が着火さ
れることになる。
第2図に示されるように第1ヒータグループ1
5a,15b,15cは上半分の半円形領域に配
置されており、第2ヒータグループ15d,15
e,15fは下半分の半円形領域に配置されてい
る。従つて例えば第1ヒータグループが発熱せし
められるとフイルタ4端面の微粒子が着火され、
次いで着火火炎は横方向に拡がりながらフイルタ
4内をフイルタ4の軸線方向に進行する。従つて
このとき微粒子の燃焼除去せしめられる領域は第
6図のPで示されるように大部分の領域であつ
て、第6図のQで示されるわずかな領域の微粒子
が燃焼することなく残る。この燃焼しなかつた微
粒子は第2ヒータグループが発熱せしめられたと
きに燃焼せしめられる。
このように高負荷運転が継続して行なわれ、そ
れによつて短時間で多量の微粒子がフイルタ4に
堆積しても第2ヒータグループの発熱時間間隔が
短いために過渡の微粒子がフイルタ4に堆積する
前に大部分の微粒子は燃焼除去せしめられる。そ
して燃焼されなかつた微粒子は第1ヒータグルー
プによつて燃焼せしめられるがこのとき燃焼すべ
き微粒子の量は少ないので微粒子の燃焼熱も少
く、フイルタ4が溶損することはない。
一方、低負荷運転が継続して行なわれ、十分な
微粒子がヒータおよびフイルタ4に堆積するのに
時間を要するときは間隔Xの長い第1ヒータグル
ープによつてフイルタ4内の微粒子が着火され
る。このとき第2ヒータグループを発熱せしめて
もヒータおよびフイルタ4内に十分な微粒子が堆
積していないので着火しない場合がある。しかし
ながらヒータのうちの一部である第2ヒータグル
ープを発熱せしめるだけであるので発熱のために
必要な電力もさほど無駄になることもない。
これまで説明してきた実施例ではヒータを2つ
のグループに分けた場合について述べたがヒータ
を3つ或いはそれ以上のグループに分割して各ヒ
ータグループの発熱間隔を互に異ならせしめるこ
ともできる。また、各ヒータグループを構成する
各ヒータを1つおきのヒータから構成することも
できる。
発明の効果 機関がどのような運転状態で運転されても過度
微粒子がフイルタに堆積する前に大部分の微粒子
が燃焼除去せしめられるので過度に堆積した微粒
子の燃焼によるフイルタの溶損を阻止することが
できる。更に、一部のヒータが発熱せしめられた
場合であつても微粒子が燃焼せしめられないこと
もあるが単に一部のヒータを発熱せしめるだけで
あるので無駄な電力の消費量も少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
第1図は内燃機関の全体図、第2図は電子制御
ユニツトおよび加熱装置を示す図、第3図はヒー
タ通電制御のフローチヤート、第4図はヒータ通
電制御のタイムチヤート、第5図は各ヒータグル
ープのヒータ通電制御のタイムチヤート、第6図
は図解的に示すフイルタの側面断面図である。 3……排気管、4……フイルタ、5……加熱装
置、7……バイパス弁、15a,15b,15
c,15d,15e,15f……ヒータ、20…
…電子制御ユニツト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 デイーゼル機関の排気通路内に微粒子捕獲フ
    イルタと電気ヒータを設け、予め定められた一定
    期間経過する毎に該ヒートを発熱せしめてフイル
    タ内に捕獲堆積した微粒子を燃焼除去するように
    した排気処理方法において、上記電気ヒータを少
    くとも2つのグループに分割し、第1グループの
    ヒータを予め定められた第1の一定期間経過する
    毎に発熱せしめると共に第2のグループのヒータ
    を上記第1の一定期間とは異なる予め定められた
    第2の一定期間経過毎に発熱せしめるようにした
    デイーゼル機関の排気処理方法。
JP58231523A 1983-12-09 1983-12-09 ディ−ゼル機関の排気処理方法 Granted JPS60125715A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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JPS60125715A JPS60125715A (ja) 1985-07-05
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JPH04179818A (ja) * 1990-11-14 1992-06-26 Nippon Soken Inc 排気ガス微粒子浄化装置

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