JPH0713451B2 - フイルタの再生処理装置 - Google Patents

フイルタの再生処理装置

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JPH0713451B2
JPH0713451B2 JP10001887A JP10001887A JPH0713451B2 JP H0713451 B2 JPH0713451 B2 JP H0713451B2 JP 10001887 A JP10001887 A JP 10001887A JP 10001887 A JP10001887 A JP 10001887A JP H0713451 B2 JPH0713451 B2 JP H0713451B2
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filter
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temperature
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伸一 竹島
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Toyota Motor Corp
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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の排気系に設けられてパテ
ィキュレートを捕集するフィルタの再生処理装置に関す
る。
〔従来の技術〕
この種のフィルタは、排気性能およびパティキュレート
の捕集性能を確保するため、時々パティキュレートを燃
焼させて再生処理が行なわれる。従来、この再生時期
は、フィルタ上のパティキュレート堆積量とフィルタ上
流側の背圧がほぼ比例することから、この背圧を用いて
判断されており、具体的には、再生時期におけるパティ
キュレート堆積量に対応した背圧をエンジン回転数とア
クセル開度の二次元マップとして記憶しておき、その時
の運転状態に応じて再生時期の判断が行なわれている。
ところがこの運転状態は定常状態を前提としており、過
渡状態において再生時期を判断すると、その判断に誤差
を生じるおそれがある。もし再生時期が早過ぎると、パ
ティキュレートに着火しても途中で消化することがあ
り、このようなことが続くと、フィルタ後半部分のパテ
ィキュレート量が多くなり、その後の再生においてフィ
ルタの温度が上昇しすぎてフィルタが溶損するおそれが
生じる。このような再生時期の誤判断を防止することを
目的とし、特開昭61-1816号公報には、アクセル開度等
が不安定の時再生時期の判断を行なわない構成が提案さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
エンジンが高負荷運転状態から例えばアイドル運転状態
に変化した場合、高負荷運転により排気系が加熱されて
いるがアイドル運転においてはエンジン回転数が低いた
め排気系が冷却されにくく、すなわち、排気系内の気体
の温度が高いために背圧が高くなる。したがって、本
来、フィルタ再生時期に達していないのに、再生時期に
なったと判断することとなり、この結果、上述したよう
に再生時期が早過ぎてフィルタを充分再生できなくなる
という問題を生じる。
本発明は、エンジンが高負荷運転状態から軽負荷運転状
態に変化した場合に、フィルタの再生時期を誤って判断
し、フィルタの再生が不完全になるのを防止することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るフィルタの再生処理装置は、フィルタ15上
のパティキュレートを焼却させる手段21と、上記フィル
タ15の上流に設けられた圧力センサ22と、この圧力セン
サ22により検出された圧力値に応じて上記フィルタ15の
再生時期を判断する手段Aと、再生時期に上記焼却手段
21を作動させるフィルタの再生手段Bと、上記排気系に
設けられた排気センサ23と、この排気温センサ23により
検出された排気温の時間的変化を検出する温度変化検出
手段Cとを備える。再生時期判断手段Aは、排気温の時
間的変化率が実質的に負の値をとるとき、再生時期を判
断しない。
〔実施例〕
以下図示実施例により本発明を説明する。
第2図は本発明の一実施例を適用したディーゼルエンジ
ンの排気系を示す。この図において、エンジン本体11に
は吸気マニホルド12および排気マニホルド13が取付けら
れ、排気マニホルド13の下流側基部には排気管14が設け
られる。フィルタ15は排気管14の途中に配設され、フィ
ルタ15の上流側と下流側はバイパス管16により連結され
る。バイパス管16にはこれを開閉するバイパス弁17が設
けられ、このバイパス弁17はアクチュエータ18により開
閉駆動される。電気ヒータ21はフィルタ15の上流側部分
に近接して設けられ、このフィルタ15の再生時発熱して
フィルタの堆積されたパティキュレートを燃焼させる。
圧力センサ22は、排気管14のフィルタ15の上流側であっ
て、バイパス管16の分岐部分よりも下流側に設けられ、
フィルタ15の上流側の背圧を検出する。排気温センサ23
は、排気管14のフィルタ15の下流側であってバイパス管
16の集合部分よりも上流側に設けられ、フィルタ15を通
過した排気ガスの温度を検出する。
通常、バイパス弁17は閉弁し、電気ヒータ21は通電され
ておらず、この状態でフィルタ15は排気ガス中のパティ
キュレートを捕集する。このパティキュレートの捕集量
が所定量に達した時、バイパス弁17が開放されてフィル
タ15に対する排気ガスの流入量が減量され、これととも
に電気ヒータ21が通電される。これによりパティキュレ
ートが加熱されて着火する。この着火後、ヒータ21への
通電が遮断される。パティキュレートの燃焼はフィルタ
15の後端まで伝播し、これによりフィルタ15上のパティ
キュレートは燃焼除去され、再生が終了する。そしてバ
イパス弁17が閉塞され、パティキュレートの捕集が再開
される。
さて、フィルタ15の再生時期の判断は、通常フィルタ15
の背圧を測定することにより行なわれる。つまり、フィ
ルタ15上のパティキュレート堆積量と背圧とは相関関係
があり、この背圧が所定値に達した時フィルタ15の再生
が行なわれる。より具体的には再生時期に対応した背圧
の値をアクセル開度とエンジン回転数の二次元マップと
してマイクロコンピュータのメモリに記憶しておき、そ
の時のエンジン条件に応じて、背圧の値が再生時期の値
に達したか否か判断するようになっている。本実施例に
おいては、排気温を計測し、後に詳述するように、排気
系の予熱の背圧に及ぼす影響が大きい時、すなわち排気
温の時間的変化率が実施的に負の値をとる時、再生時期
を判断しないよう構成されている。
排気温センサ23は、フィルタ15の予熱の状態をできるだ
け計測しやすくするため、フィルタ15の下流側に設けら
れる。本実施例において、排気温センサ23としてサーミ
スタが用いられる。サーミスタの計測精度は約±30℃で
あり、正確な温度を計測するには適さないが、第3図に
示すように、その抵抗値は排気ガス温度の上昇に対して
単調に減少するので、排気系が冷却されているか加熱さ
れているかを判別するには適している。
フィルタ15の再生時期の判断および再生処理は、第2図
に示すように、マイクロコンピュータから成る制御回路
31により行なわれる。制御回路31は、マイクロプロセッ
シングユニット(MPU)32と、メモリ33と、入力ポート3
4と、出力ポート35とを有し、これらはバス36により相
互に接続される。入力ポート34には、圧力センサ22およ
び排気温センサ23の他、アクセルセンサ24と回転数セン
サ25が接続される。アクセルセンサ24は図示しない燃料
噴射ポンプに設けられたアクセルレバーの開度を検出
し、回転数センサ25はエンジン回転数を検出する。一
方、出力ポート35には駆動回路26を介してアクチュエー
タ18及び電気ヒータ21が接続される。しかして制御回路
31各センサ22,23,24,25からの入力信号に基いてフィル
タ15の再生時期の判断を行ない、再生時期であると判断
した場合、アクチュエータ18を駆動してバイパス弁17を
開弁させるとともにヒータ21に通電し、フィルタ15の再
生処理を行なう。
第4図は制御回路31により実行されるフィルタ再生処理
のメインルーチンを示す。ステップ101では、現在フィ
ルタ15を再生する時期であるか否かを判定し、後述する
ように、再生時期である場合、フラグfを1にセットす
る。ステップ102では、フラグfが1である場合、アク
チュエータ17とヒータ21を作動させてフィルタ15の再生
処理を行ない、逆にフラグfが1でない場合、何も行な
わない。ステップ103では、フラグfが1である場合、
バイパス弁17を閉塞した状態で圧力センサ22により背圧
を検出し、再生結果の良否を判定してフラグfを0にク
リアし、逆にフラグfが1でない場合、何も行なわな
い。この再生良否判定において、背圧が所定値より低け
れば再生が良好に行なわれたと判定し、また背圧が高け
れば再生が良好に行なわれなかったと判定して図示しな
い警告灯を点灯させる。
第5図は、メインルーチンのステップ101において実行
される再生時期判定ルーチンを示す。
ステップ201〜209では、10msec毎にアクセル開度ACCPと
エンジン回転数NEの変動の状態を調べる。まず、ステッ
プ201ではこのステップに入ってから10msec経過したか
否かを判定し、10msec経過していなければこのステップ
201の前に戻るが、10msec経過していればステップ202〜
208を実行する。すなわち、ステップ202において現在の
アクセル開度ACCPがこれまでの最大値AMAXより大きい場
合、ステップ203へ進んでそのアクセル開度ACCPを新し
い最大値AMAXに置換え、これに対して現在のアクセル開
度ACCPがこれまでの最大値AMAX以下の場合、ステップ20
4へ進む。ステップ204において現在のアクセル開度ACCP
がこれまでの最小値AMINより小さい場合、ステップ205
へ進んでそのアクセル開度ACCPを新しい最小値AMINに置
換え、これに対して現在のアクセル開度ACCPがこれまで
の最小値AMIN以上の場合、現在のアクセル開度ACCPはこ
れまでの最大値AMAXと最小値AMINの間にあり、次にステ
ップ206〜209を実行する。ステップ206において現在の
エンジン回転数NEがこれまでの最大値NMAXより大きい場
合、ステップ207において最大値NMAXを置換え、ステッ
プ208において現在のエンジン回転数NEがこれまでの最
小値NMINより小さい場合、ステップ209において最小値N
MINを置換える。しかしてアクセル開度の最大値AMAXあ
るいは最小値AMINが更新され、またエンジン回転数の最
大値NMAXあるいは最小値NMINが更新される。
ステップ211〜215では、エンジンが定常状態であるか否
かを判定する。ステップ211では、このステップに入っ
てから1sec経過したか否かを判定し、1sec経過していな
ければステップ201の前に戻るが、1sec経過していれば
ステップ212へ進む。ステップ212ではアクセル開度の最
大値AMAXと最小値AMINの差が1°よりも大きいか否かを
判別し、大きい場合、エンジンは定常状態ではないと判
断され、ステップ213においてアクセル開度およびエン
ジン回転数の各最大値AMAX、NMAXおよび各最小値AMIN、
NMINを0にクリアしてルーチンを終了する。一方、ステ
ップ212においてアクセル開度の最大値AMAXと最小値AMI
Nの差が1°以下の場合、ステップ214へ進む、エンジン
回転数の最大値NMAXと最小値NMINの差が20rpmよりも大
きいか否かを判別する。この差が20rpmよりも大きい場
合、エンジンは定常状態ではないと判断され、上述した
アクセル開度の場合と同様に、ステップ213が実行され
るが、この差が20rpm以下の場合、エンジンは定常状態
であると判断され、ステップ215においてアクセル開度
およびエンジン回転数の各最大値AMAX、NMAXおよび各最
小値AMIN、NMINを0にクリアした後、排気温の時間的変
化率を調べるため、ステップ221以下へ進む。
ステップ221〜229では、100msec毎に排気温センサ23の
抵抗値P(t)を5回検出してその平均値R(1)を求
め、それから約2秒後、同様にして抵抗値P(t)の平
均値R(2)を求める。ステップ221ではこのステップ
に入ってから100msec経過したか否かを判定し、100msec
経過していなければこのステップ221の前に戻るが、100
msec経過している場合、ステップ222においてパラメー
タtを1だけインクリメントした後、ステップ223にお
いて現在の抵抗値PをP(t)に置換える。パラメータ
tは最初0に定められており、したがってステップ222
において1に定められ、ステップ223では抵抗値P
(1)が定められる。ステップ224では、パラメータt
が5以上か否かを判定し、5より小さい場合、ステップ
221の前に戻るが、5以上の場合、すなわち抵抗値P
(1)〜P(5)が定められいる場合、ステップ225に
おいてパラメータtを0にクリアしてステップ227へ進
む。ステップ227ではパラメータt′を1だけインクリ
メントする。その後、ステップ228において抵抗値P
(1)〜P(5)の平均値R(t′)を計算する。パラ
メータt′は最初0に定められており、ステップ227で
は1に定められ、ステップ228では平均値R(1)が求
められる。次でステップ229ではパラメータt′が2以
上か否かを判別し、2以上でない場合、ステップ230へ
進む。ステップ230ではこのステップに入ってから2秒
経過したか否かを判別し、2秒経過していなければこの
ステップ230の前へ戻り、2秒経過していればステップ2
21の前へ戻る。一方、ステップ229において2以上であ
る場合、ステップ231においてパラメータt′に0を設
定する。しかして、ステップ230により抵抗の平均値R
(1)、R(2)の計測時期は互い2秒以上離れたもの
となる。
ステップ232では、抵抗の平均値R(2)が平均値R
(1)より大きい否かを判別する。平均値R(2)が平
均値R(1)より大きい場合、排気温センサ23のサーミ
スタの抵抗値が時間とともに増加し、すなわち排気温が
下降中である。したがって排気温はまだ高く、背圧が高
めに検出されることとなり、フィルタの再生時期を判定
すべきではなく、このルーチンを終了する。一方、ステ
ップ232において平均値R(2)が平均値R(1)より
大きくない場合、排気温は下降しておらず実質的に安定
しているといえ、次に、ステップ241へ進む。
ステップ241、242ではフィルタの上流側の背圧の大きさ
を検出してフィルタの再生時期であるか否かを判定す
る。すなわちステップ241では、圧力センサ22により検
出された背圧Pが、アクセル開度とエンジン回転数によ
り定まる所定値P0以上であるか否かを判別し、所定値P0
以上である場合、ステップ242においてフィルタの再生
処理をするためのフラグfを1に定めてこのルーチンを
終了する。これに対し、背圧Pが所定値P0より小さい場
合、フィルタの再生処理をする必要はなく、ステップ24
2を飛ばしてこのルーチンを終了する。第4図の説明に
おいて述べたように、フラグfが1である場合、フィル
タの再生処理および再生良否の判断が行なわれる。
なお、上記実施例において、フィルタの再生時期の判定
をフィルタ上流側における背圧により行なっていたが、
これに代えてフィルタ前後の差圧を用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、エンジンの排気系の熱の
影響によりフィルタの再生時期の判断を誤まるおそれが
なくなり、フィルタ再生処理装置の信頼性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は発明の構成図、 第2図は本発明の一実施例を適用したエンジンを示す
図、 第3図は排気ガス温度とサーミスタ抵抗値の関係を示す
グラフ、 第4図はフィルタ再生処理のメインルーチンのフローチ
ャート、 第5図は再生時期判定ルーチンのフローチャートであ
る。 15……フィルタ、16……バイパス管(バイパス通路)、
17……バイパス弁、21……ヒータ、22……圧力センサ、
23……排気温センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルエンジンの排気系に設けられた
    フィルタの再生処理装置であって、上記フィルタ上のパ
    ティキュレートを焼却させる手段と、上記フィルタの上
    流に設けられた圧力センサと、この圧力センサにより検
    出された圧力値に応じて上記フィルタの再生時期を判断
    する手段と、再生時期に上記焼却手段を作動させるフィ
    ルタの再生手段と、上記排気系に設けられた排気温セン
    サと、この排気温センサにより検出された排気温の時間
    的変化を検出する温度変化検出手段とを備え、上記再生
    時期判断手段は、排気温の時間的変化率が実質的に負の
    値をとるとき、再生時期を判断しないことを特徴とする
    フィルタの再生処理装置。
JP10001887A 1987-04-24 1987-04-24 フイルタの再生処理装置 Expired - Lifetime JPH0713451B2 (ja)

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JPS63266113A JPS63266113A (ja) 1988-11-02
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