JPH0713455B2 - ディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置の制御方法 - Google Patents

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ガス浄化装置に関
し、更に詳しくは、排気ガス中に含まれるカーボン微粒
子及びそれと同様な粒状物（以下、パティキュレートと
いう）を物理的方法により排気ガス浄化装置のフィルタ
部材に捕集し、捕集されたパティキュレートを周期的に
焼却し、フィルタ部材を再生するに適した排気ガス浄化
装置における制御方法に関する。

〔従来の技術〕

捕集されたパティキュレートを燃焼してフィルタを再生
する手段として、一般に電気ヒータが用いられている。
即ち、電気ヒータをフィルタの上流側に配設し、このヒ
ータによりフィルタ前端面に付着したパティキュレート
を燃焼させそれを熱源として排気ガスの流れを利用し下
流のパティキュレートを自燃させるものである。ヒータ
は、一度に通電すると車両搭載装置として許容し得る電
流値を越えてしまう（数百Ａ流れる）ため、独立した複
数個のヒータ素子を併設した分割型ヒータが用いられ、
それらに逐次通電していく方法がとられている。

また、パティキュレート捕集時は排気ガスの全量がフィ
ルタを通過し捕集がなされるが、フィルタ再生時にはパ
ティキュレートへの着火が起き易いようにフィルタ部材
を通過するガスの流量を制御する必要があり、フィルタ
部材を迂回して排気ガスの大部分を流通せしめ得るバイ
パスバルブを具備したバイパス通路が設けられている
（例えば、特開昭58-158310）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがって、再生時にヒータの逐次通電が始まりその対
応するフィルタの部分的な再生が行われると、バイパス
流れのバイパスバルブ開度が一定である限り、フィルタ
には（エンジン回転速度に対応した）実質上常に一定の
流量の排気ガスが流れるが、その大半は再生完了域に局
部的に流れ込む（再生完了により圧力損失が減少するた
め）ことになる。そのため再生が進み、後半に通電され
るべきヒータ素子部分に通電が開始されてもそれに対応
するフィルタの未再生域には充分な量の排気ガスが流れ
ない、即ち最適ガス流量範囲を下回る適量以下のガスし
か流れないという問題がある。そのため、パティキュレ
ートが部分的に燃え残り、全体としてフィルタの再生が
良好に行われず、フィルタ機能が低下し再生状態が不安
定となり、最悪の場合にはフィルタの破損という結果に
至る。

本発明の目的は、上記の欠点を取除き排気ガスの流れを
利用してパティキュレートの燃焼を伝播させる従来の方
法を踏襲しながらも効果的な改善により良好な燃焼伝播
を確保しフィルタ全体の完全な再生を行わしめる排気ガ
ス浄化装置の制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するため手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るディーゼルエ
ンジンの排気ガス浄化装置の制御方法によれば、ディー
ゼルエンジンの排気ガス通路に排気微粒子を捕集するフ
ィルタ部材を設けると共に、該フィルタ部材の端部に捕
集された排気微粒子を加熱・燃焼せしめる複数個のヒー
タ素子から成る分割型電気ヒータを取付け、上記フィル
タ部材を迂回するバイパス通路を配設し、更に上記フィ
ルタ部材への排気ガス流入量を制御する排気ガス流入量
制御手段を有する排気ガス浄化装置において、フィルタ
部材の再生に際して上記分割型電気ヒータのヒータ素子
を所定の順序で加熱すると共にその逐次通電加熱に応じ
て上記排気ガス流入量制御手段によりフィルタ部材への
排気ガス流入量を増加させることを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、ヒータへの通電が後半のヒータ素子に
移行するにつれ、フィルタ部材全体に流れる排気ガス量
が多くなる（バイパスへの流量が少くなる）ので、結果
として、従来は排気ガス流量が不足しがちであった未再
生域にも最適な量のガスが供給されパティキュレートの
良好な燃焼によりフィルタの再生が有効に行われる。

〔実施例〕

以下、具体的な実施例を図に従って説明する。

第１図において、１はエンジン、２は吸気マニホール
ド、３は排気マニホールド、４は排気管で、フィルタ容
器５は内部にパティキュレートを捕集するフィルタ部材
６と該フィルタ部材６の上流側端に取付けられパティキ
ュレートを加熱・燃焼せしめる分割型電気ヒータ７とを
内蔵し、排気マニホールド３の下流で排気管４との間の
排気ガス流路に介設されている。フィルタ容器５の上流
側と下流側との間にはこれを迂回して排気ガスの大部分
を流通せしめ得るバイパス通路11が設けられ、該バイパ
ス通路11内には排気ガス流量を制御するバイパスバルブ
９が配設されている。バイパスバルブ９は必要に応じて
バイパス通路11を開閉しバイパス通路11に流れる排気ガ
スの流量、延いてはフィルタ６に流れる排気ガスの流量
を制御するためのものであり、アクチュエータ10に連結
されている。アクチュエータ10としては例えば負圧作動
式のダイヤフラム装置（図示せず）でよく、負圧切換弁
（図示せず）を介して大気あるいは負圧（例えば、バキ
ュームポンプ）に選択的に連結せしめられバイパスバル
ブ９を開閉作動せしめる。

ヒータ７への通電時期（フィルタ再生時期）は公知の如
く、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン水温、フ
ィルタ内部温度、背圧、等の種々のパラメータ信号Ｓに
基づいてコンピュータ（CPU）20により決定、制御され
る。

ヒータ７は例えば第２図に示す如く放射状に配置された
例えば６本のヒータ線8A〜8Fを有するヒータ素子から構
成されるがその本数及び形状は図示のものに何ら限定さ
れない。

このヒータにより、フィルタ部材に捕集されたパティキ
ュレートが適宜加熱・燃焼され排気ガスの流れにより下
流のパティキュレートが自燃する方式でフィルタが再生
されるが、試験結果等から燃焼のための最適なフィルタ
部材通過排気ガス流量が存在することがわかっている。
それは、例えば第４図の斜線で示された部分のように、
ある幅をもった流量範囲であり、排気ガス流量がこの範
囲を越えて多い場合にはガス流により燃焼域が冷却され
燃焼が停止し、逆にガス流量が少ない場合には燃焼に必
要な酸素が提供され得ないため、同様に燃焼が停止す
る。

従来は、通電時（フィルタ再生時）にフィルタに流れる
排気ガスを適切な流量にするためバイパスバルブを所定
開度で一定に保っていたが、通電初期には適切な流量の
ガスがフィルタに流れていたもののヒータの逐次通電に
よりフィルタの部分的再生が進んでくると未再生域、例
えば通電順序を8Aから始め8B,8C…の順としたときの例
えば第６番目のヒータ8Fに到っては第４図に示された右
下方に向かう曲線Ｂの如く上述の最適通過ガス流量範囲
を外れ、必要な流量のガスが流れず再生が不充分となっ
た。これは圧力損失の低下に伴い排気ガスの大部分が再
生完了域に流れ込むためである。

以上の如く、従来はヒータ通電時、しかも初期に最適な
流量の排気ガスが単に流れることを企図しているもので
あり、逐次通電時の全般に亘って最適な流量のガスが供
給されているかを保証するものではない。

そこで本発明によれば、フィルタに流れる排気ガスの量
が一定であってもヒータを逐次通電することで未再生部
へのガス流量が実質的に減少することに着目して、これ
を予め考慮し通電が順次進む毎にバイパス通路に配設し
たバイパスバルブの開度を減少するようCPUを介して制
御し、より多くのガスすなわち通電時再生中のフィルタ
部分に実質的に最適の流量のガスを提供するようにして
いる。

第３図は本発明に係るヒータの逐次通電とバイパスバル
ブの開度との関係を示す一例であり、同図においてヒー
タ通電が8A→8B→…8Fと進むにつれバイパス開度は右下
りで減少している。すなわち、ヒータ通電が進むにつれ
フィルタへの排気ガス流量が増加することを意味し、こ
れにより各ヒータ通電部には第４図に実線Ａで示す如く
斜線部で示された最適範囲のガス流量が確保され、理想
的な状況の下でフィルタの再生が可能である。

尚、以上の制御は例えばCPU20のメモリ（図示せず）に
第３図に示す関係をマップとして記憶させておくことに
より簡単に行うことができる。

また、第３図においてはバイパスバルブ開度とヒータ通
電順序との関係を連続としたが、これを階段状の不連続
特性線図としてもよい。また、排気ガス流量はエンジン
回転速度により変動するので、第３図に示す関係をエン
ジン回転速度により適宜補正してバイパスバルブの開度
を制御すると更に良好な状況でのフィルタの再生が可能
となる。

尚、本実施例ではバイパス通路内に設けたバイパスバル
ブの開度によりフィルタへの排気ガス流入量を制御して
いたが、フィルタの直上流、又は下流に設けた弁により
制御しても良く、又、他にも種々の手段が可能である。

また、電気ヒータをフィルタの下流側に配設し、再生時
に排気ガスをフィルタ下流側より供給しパティキュレー
トを燃焼する構成のものでも良い。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本発明はフィルタ再生時にフィル
タ通過ガス量を段階的若しくは連続的に増加せしめフィ
ルタ各部分における最適ガス流量を確保し得るようにし
たのでフィルタの良好な再生が可能になるという優れた
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る排気ガス浄化装置の全体を示す概
略構成図、第２図は分割ヒータの垂直断面図、第３図は
ヒータの逐次通電とバイパスバルブの開度との関係の一
例を示すグラフ、第４図はヒータ逐次通電における各ヒ
ータ部のガス流量を示すグラフ。 １……エンジン、２……吸気マニホールド、３……排気
マニホールド、４……排気管、５……フィルタ容器、６
……フィルタ部材、７……分割型電気ヒータ、９……バ
イパスバルブ、10……アクチュエータ、11……バイパス
通路、20……コンピュータ。

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ガス通路に排気
   微粒子を捕集するフィルタ部材を設けると共に、該フィ
   ルタ部材の端部に捕集された排気微粒子を加熱・燃焼せ
   しめる複数個のヒータ素子から成る分割型電気ヒータを
   取付け、上記フィルタ部材を迂回するバイパス通路を配
   設し、更に上記フィルタ部材への排気ガス流入量を制御
   する排気ガス流入量制御手段を有する排気ガス浄化装置
   において、フィルタ部材の再生に際して上記分割型電気
   ヒータのヒータ素子を所定の順序で加熱すると共にその
   逐次通電加熱に応じて上記排気ガス流入量制御手段によ
   りフィルタ部材への排気ガス流入量を増加させることを
   特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の制
   御方法。