JPH078520U - パティキュレート・トラップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、内燃機関の排気ガスに含まれるパ
ティキュレートを捕収して再生処理を施すするパティキ
ュレート・トラップ装置に関し、フィルタの自己失火を
回避しつつ再生処理に所要する時間を短縮することを目
的とする。 【構成】 内燃機関が排出する排気ガスの通路に挿設さ
れてその排気ガスに含まれるパティキュレートを捕収す
るフィルタと、通路の上流側からフィルタに燃料と空気
とを供給し、そのフィルタに捕収されたパティキュレー
トを燃焼させて再生する燃焼手段とを備えたパティキュ
レート・トラップ装置において、排気ガスの流れに沿っ
たフィルタ内の温度を検出する温度センサと、温度セン
サを介して流れの上流側の温度を監視し、その温度がパ
ティキュレートの燃焼温度を超え、かつフィルタの自己
発火点近傍の値に上昇したときに燃料の供給を遮断し、
かつ空気の供給量を減少させる制御手段とを備えて構成
される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の排気ガスからその排気ガスに含まれるパティキュレート を捕収して再生処理を施すパティキュレート・トラップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関の排気路には、その内燃機関の排気ガスに含まれるパティキュレート を捕収するために、パティキュレート・トラップ装置が設けられる。

【０００３】 図３は、従来のパティキュレート・トラップ装置の構成例を示す図である。 図において、排気路には排気シャッタ３１とフィルタ３２とが直列に挿設され 、その排気路の排気シャッタ３１より上流側とフィルタ３２の下流側との間には 排気シャッタ３３とバイパス排管３４とが連設される。排気シャッタ３１とフィ ルタ３２との継合点はバーナ３５の出力に継合し、そのバーナ３５の燃料供給口 には流量調整器（Ｖ）３６を介して燃料が与えられる。バーナ３５の空気供給口 は、モータ（Ｍ）３７によって駆動されるエアポンプ３８の出力に継合され、そ のモータ３７の入力には回転調整器（Ｒ）３９の出力が接続される。流量調整器 ３６および回転調整器３９の制御入力には、それぞれタイマ４０の対応する出力 が接続される。

【０００４】 このような構成のパティキュレート・トラップ装置では、通常時（例えば、車 両では走行中）には排気シャッタ３３が閉塞され、排気シャッタ３１が反対に開 放される。したがって、排気ガスは排気シャッタ３１を介してフィルタ３２に導 かれ、フィルタ３２は導かれた排気ガスを取り込んでその排気ガス中に含まれる パティキュレートを捕収した後に大気に放出する。また、このようにしてフィル タ３２によって捕収されたパティキュレートはそのフィルタ３２の内部に蓄積さ れる。

【０００５】 このようにして蓄積されたパティキュレートの再生処理は、排気ガスを排出す る内燃機関を運転させながらタイマ４０によって設定されるタイミングで開始さ れる（図４）。

【０００６】 このような再生処理の過程では、排気シャッタ３１が閉塞されて排気シャッタ ３３が開放されるので、排気ガスは排気シャッタ３３およびバイパス排管３４か らなる迂回路を介して大気に排出される。さらに、バーナ３５は点火され、バー ナ３５に供給される燃料の量はタイマ４０の制御下で流量調整器３６を介して設 定されると共に、その燃料の燃焼に必要な空気の量は同様にタイマ４０の制御下 で回転調整器３９、モータ３７およびエアポンプ３８を介して設定される。

【０００７】 したがって、フィルタ３２内に捕収されたパティキュレートは、フィルタ３２ 内の温度がバーナ３５によって加熱されてパティキュレートの燃焼下限温度以上 に達したときに燃料する。

【０００８】 タイマー４０には、上述したようにフィルタ３２内に捕収されたパティキュレ ートが自己発火点以上に加熱される時間が予め設定され、その時間が経過すると 、流量調整器３６を介してバーナ３５に供給される燃料の量が低減され、かつ回 転調整器３９を介してモータの回転数を制御することによりバーナ３５に供給さ れる空気の量が低減される（図４）。したがって、フィルタ３２内に捕収され たパティキュレートは、このようにして低減された燃料と空気とに応じて動作す るバーナ３５によって強制的に燃焼する。

【０００９】 タイマー４０には、上述したようにフィルタ３２内に捕収されたパティキュレ ートが全て燃焼する所要時間が予め設定され、その時間が経過すると、流量調整 器３８を介してバーナ３５に対する燃料の供給を遮断し、かつ回転調整器３９を 介してモータ３７の回転を停止させることによりバーナ３５に対する空気の供給 を遮断する（図４）。したがって、フィルタ３２内に捕収されたパティキュレ ートは完全に燃焼し、再生処理が完了する。

【００１０】 なお、パティキュレート・トラップ装置に関する先行技術としては、例えば、 実開平１−１３９０１３号公報、実開平２−４０９１７号公報、実願平５−１４ １２０号に示されるものがある。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような従来のパティキュレート・トラップ装置では、例えば、 外気温度やフィルタ３２に捕収されたパティキュレートの量の如何にかかわらず 、そのパティキュレートを加熱・燃焼させる燃料や空気の量および時間が一定に 設定されていたために、再生処理の所要時間が必ずしも最短とはならず、再生処 理の間に迂回路を介してパティキュレートが除去されない排気ガスが排出される おそれがあった。

【００１２】 また、車両に搭載されたパティキュレート・トラップ装置では、連続して走行 する距離が短い場合には、再生処理が中断されたり、再生処理が開始されずにフ ィルタ３２内に大量のパティキュレートが蓄積される場合があった。

【００１３】 さらに、フィルタ３２の中央部ではパティキュレートの加熱や燃焼が行われる 時間が最小値より長く設定されて必要以上に加熱され、フィルタ３２が破損する 可能性があった。

【００１４】 本考案は、フィルタの自己失火を回避しつつ再生処理に所要する時間を短縮す ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、内燃機関が排出する排気ガスの通路に挿設されてその排気ガスに含 まれるパティキュレートを捕収するフィルタと、通路の上流側からフィルタに燃 料と空気とを供給し、そのフィルタに捕収されたパティキュレートを燃焼させて 再生処理を行う燃焼手段とを備えたパティキュレート・トラップ装置において、 排気ガスの流れに沿ってフィルタ内に設けられ、そのフィルタ内の温度を検出す る温度センサと、温度センサを介して流れの上流側の温度を監視し、その温度が パティキュレートの燃焼温度を超え、かつフィルタの自己発火点近傍の値に上昇 したときに燃料の供給を遮断し、かつ空気の供給量を減少させる制御手段とを備 えたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】

本考案では、制御手段は、再生処理の開始時に温度センサを介してフィルタ内 その温度を監視しながら燃焼手段を介して燃料と空気とを供給し、フィルタに捕 収されたパティキュレートを強制的に燃焼させると共に、その温度がフィルタの 自己発火点近傍の値に上昇すると上述した燃料の供給を遮断し、かつ空気の供給 量を減少させる。

【００１７】 すなわち、フィルタ内は急激にパティキュレートの燃焼温度以上に加熱され、 フィルタの自己発火点に対する温度マージンを確保したまま続行して供給される 空気により効率的な再生処理がはかられるので、従来例に比べて再生処理の所要 時間が短縮される。

【００１８】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例について詳細に説明する。 図１は、本考案き一実施例を示す図である。

【００１９】 図において、本実施例の構成は、図３に示す従来例に比べると、流量調整器３ ６に代えて燃料ポンプ（Ｐ）１１を備え、回転調整器３９およびタイマ４０に代 えて処理装置（ＣＰＵ）１２を備え、フィルタ３２内部の排気ガスの流れに沿っ た３点には温度センサ１３₁ 、１３₂ 、１３₃ を備えた点が異なる。さらに、温 度センサ１３₁ 、１３₂ 、１３₃ の出力はそれぞれ処理装置１２の対応する入力 に接続され、モータ３７の駆動電力は処理装置１２内に設けられた制御回路を介 して与えられる。バーナ３５に設けられた点火プラグは高圧コイル１４を介して 処理装置１２の対応する出力に接続され、燃料ポンプ１１の制御入力には処理装 置１２の対応する出力に接続される。なお、処理装置１２その他の駆動電力はバ ッテリ１５から与えられ、燃料ポンプ１１の入力端は燃料タンク１６に連結され る。

【００２０】 なお、本実施例では、モータ３７、エアポンプ３８、バーナ３５、燃料ポンプ １１、高圧コイル１４、燃料タンク１６は燃焼手段に対応し、処理装置１２、燃 料ポンプ１１および高圧コイル１４は制御手段に対応する。

【００２１】 このようなパティキュレート・トラップ装置における再生処理の過程では、処 理装置１２は、先ずモータ３７を予め決められた最大の回転数で回転させて燃料 ポンプ１１を最大の開度で開放し、さらに、高圧コイル１４を介してバーナ３５ を点火する（図２）。したがって、フィルタ３２内に先行して捕収されたパテ ィキュレートは、このようにして点火されたバーナ３５によって最大の速度で加 熱される（図２）。処理装置１２は、このような加熱によって上昇するフィル タ３２内の温度Ｔ１を温度センサ１３₁ を介して監視し、その温度がパティキュ レートの燃焼下限温度（自己発火点−通常は620〜650°Ｃに設定される。）を超 え、かつフィルタ３２の耐熱温度の下限値未満の所定値に達したことを認識する と、燃料ポンプ１１を閉塞してバーナ３５に対する燃料の供給を遮断し、かつモ ータ３７の回転数を所定の値に下げる（図２）。

【００２２】 このような状態では、フィルタ３２内に捕収されて残っているパティキュレー トは、エアポンプ３８からバーナ３５を介して供給される空気によって酸素が補 給されて自己燃焼する(図２)。また、このようにパティキュレートを自己燃焼 させるために供給される空気が低減されることにより、フィルタ３２内における 失火が回避される。処理装置１２は、温度センサ１３₂ を介してフィルタ３２内 の空気の流れに沿って温度センサ１３₁ より下流側の温度Ｔ２の上昇を監視し、 その温度が予め決められた温度に上昇すると、モータ３７の回転数をさらに小さ な値に設定する（図２）。

【００２３】 フィルタ３２内に捕収されてまだ残っているパティキュレートは、エアポンプ ３８からバーナ３５を介して供給される空気によって酸素が補給されて継続して 自己燃焼し(図２)、かつフィルタ３２内における失火が回避される。処理装置 １２は、温度センサ１３₃ を介してフィルタ３２内の空気の流れに沿ったさらに 下流側の温度Ｔ３の変化を監視し、その温度が予め決められた温度に下がると、 モータ３７の回転を停止させてパティキュレートの再生処理を終了する(図２) 。

【００２４】 このように本実施例によれば、再生処理の開始時にバーナ３５の出力を最大に 設定することにより最短時間でパティキュレートを自己燃焼温度に加熱し、燃料 の供給を絶ってパティキュレートを自己燃焼させることにより再生処理を行うの で、パティキュレートの余分な加熱が行われず、フィルタ３２に捕収されている パティキュレートの量や外気温度その他の条件に適合した最小値に再生処理の所 要時間が短縮され、かつ従来例のようにフィルタ３２の中心部に温度ピークが発 生することはない。

【００２５】 したがって、再生処理中に排気路の迂回路を介して直接大気に排出される排気 ガスの量が低減され、フィルタ３２の寿命が高められる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案では、再生処理の開始時に燃焼手段が最大出力で フィルタ内の温度をパティキュレートの燃焼温度以上に急速加熱し、その燃焼手 段に対する燃料の供給を遮断すると共に、空気の供給量を減少させるので、パテ ィキュレートを自己燃焼させて無駄な加熱を行わずに再生処理が行われる。

【００２７】 したがって、本考案を適用した内燃機関では、再生処理中に直接大気に排出さ れる排気ガスの量が低減され、運転時間が短い場合に再生処理が中断されたり再 生処理が行われない可能性が軽減され、さらに、フィルタの中央部が無用に加熱 されないので、性能と信頼性とが高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す図である。

【図２】本実施例の動作を説明する図である。

【図３】従来のパティキュレート・トラップ装置の構成
例を示す図である。

【図４】従来例の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１１ 燃料ポンプ（Ｐ） １２ 処理装置（ＣＰＵ） １３ 温度センサ １４ 高圧コイル １５ バッテリ １６ 燃料タンク ３１，３３ 排気シャッタ ３２ フィルタ ３４ バイパス排管 ３５ バーナ ３６ 流量調整器 ３７ モータ（Ｍ） ３８ エアポンプ ３９ 回転調整器（Ｒ） ４０ タイマ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関が排出する排気ガスの通路に挿
   設されてその排気ガスに含まれるパティキュレートを捕
   収するフィルタと、前記通路の上流側から前記フィルタ
   に燃料と空気とを供給し、そのフィルタに捕収されたパ
   ティキュレートを燃焼させて再生処理を行う燃焼手段と
   を備えたパティキュレート・トラップ装置において、前
   記排気ガスの流れに沿って前記フィルタ内に設けられ、
   そのフィルタ内の温度を検出する温度センサと、前記温
   度センサを介して前記流れの上流側の温度を監視し、そ
   の温度が前記パティキュレートの燃焼温度を超え、かつ
   前記フィルタの自己発火点近傍の値に上昇したときに前
   記燃料の供給を遮断し、かつ前記空気の供給量を減少さ
   せる制御手段とを備えたことを特徴とするパティキュレ
   ート・トラップ装置。