JPS5985417A - デイ−ゼル微粒子除去装置 - Google Patents

デイ−ゼル微粒子除去装置

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JPS5985417A
JPS5985417A JP57195336A JP19533682A JPS5985417A JP S5985417 A JPS5985417 A JP S5985417A JP 57195336 A JP57195336 A JP 57195336A JP 19533682 A JP19533682 A JP 19533682A JP S5985417 A JPS5985417 A JP S5985417A
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糸谷 雄二
Shinji Matsuura
松浦 慎次
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けたトラ
ッパの再生に関するものである。
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスはその排気
通路に配設された1〜ラツパに通され、排気ガス中に含
まれた煤等の微粒子(以下パティキュレートという)が
トラッパのセラミックス多孔質体から成る捕集材により
捕集される。
トラッパには時間の経過につれパティキュレートが蓄積
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、パティキュレートがある程度蓄積した段階で、
パティキュレ−トを焼却除去してトラッパを再生する必
要がある。
パティキュレートの燃焼は、従来は主に捕集材に電気ヒ
ータを接触させて該電気ヒータで直接パティキュレート
に着火させて燃焼させる方法がとられているが、その他
にも、吸・排気を絞って電気ヒータを通過する排気ガス
をパティキュレート自燃温度以上に加熱させる方法も有
効であることが知られている。
このうち、排気ガスを加熱する方法においては、低速運
転域では排気ガス温度が比較的低いので、電気ヒータで
昇温してもパティキュレートの自燃温度以上に昇温させ
ることが難しい、いいかえれば高速運転域でないとトラ
ッパ再生に必要な十分に高温化した排気が得られないと
いう問題がある。勿論、絞りを強めていくとリッチで燃
焼するため排気ガスが高温化してくるが絞り過ぎによる
ドライバビリティの悪化が生じたり、吸気絞りを強めた
場合には再生のための燃焼に必要な酸素量が不足してし
まうという問題が生じる。すなわち、排気ガスを加熱し
この高温化した排気ガスでパティキュレートを燃焼除去
させる方法では、従来全運転域にわたる再生ができない
という問題があった。
本発明は、−たん排気ガスを加熱してパテイキュレ−1
へを燃焼させるトラッパの再生において、全運転域にお
ける再生を可能ならしめることを目的とする。
この目的を達成するために、本発明のディーゼル微粒子
除去装置においては、電気ヒータはトラッパの捕集材の
上流側に捕集材に非接触の状態で設けられている。また
、吸・排気通路には、吸気通路のスロットルバルブか、
トラッパのバイパス通路に設けられたバイパスバルブか
の少なくとも何れか一方が設けられていて、該バルブが
電気ヒータを通過する排気ガス流量を調整する制御弁と
して機能している。スロットルバルブ、バイパスバルブ
の少なくとも何れか一方から成る制御弁はコンピュータ
(以下ECUという)に接続されており、該ECUは、
電気ヒータ通過排気ガスがパティキュレート自燃温度以
上になるように電気に−タ通過排気カス流量を制御する
信号を前記制御弁に送る。ただし、トラッパの捕集材の
排気ガス入温度と排気ガス出温度が検出されて信号がE
CUに送られている。
上記の装置では、スロワ1〜ルバルブどバイパスバルブ
との少なくとも何れか一方がECUにより制御されるこ
とにより、捕集材の排気ガス入温度がパティキュレート
自燃温度以上に、かつ排気ガス出濡度が捕集材溶損温度
以下に制御される。
すなわち、ECUによる制御により、電気ヒータによる
加熱はディーゼルエンジンの全体系のガス流量と有機的
に作用し、全運転域において排気ガスをパティキュレー
ト自燃温度以上にすることができ、全運転域でのトラッ
パ再生が可能となる。
以下に本発明のディ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装置の系統を示している。図
中1はディーゼルエンジンの本体、2は吸気マニホルド
、3は吸気通路、4は吸気通路3に設けられたスロット
ルバルブ、5はスロワ1〜ルバルブ4を作動させるダイ
アフラム、6はダイアフラム5へのバキュームをオンオ
フしてスロットルバルブ4の開度を調整するバキューム
スイッチングバルブ(以下VSVという)、7はスロッ
トルバルブ4の絞り開度を検出するスロットルセンサで
ある。また、8は排気マニホルド、9は排気通路、10
は排気通路9に設けられたトラッパである。
トラッパ10は内部にセラミックス多孔質体等から成る
捕集材11を有している。トラッパ10には、捕集材1
1の上流側に、かつ補集材11から離して電気ヒータ1
2が設けられている。該電気ヒータ12は、従来のよう
に捕集材11に密着してパティキュレートに着火するた
めのものではなく、あくまでも電気ヒータ12を通過す
る排気ガスを加熱するためのものである。
トラッパ10には、該トラッパ10をバイパスするバイ
パス通路13が並設されており、該バイパス通路13に
は該バイパス通路13を絞るバイパスバルブ14が設け
られている。バイパスバルブ14はダイアフラム15に
よって作動され、該ダイアフラム15はバキュームポン
プからの負圧によって作動される。そしてバキュームポ
ンプへの負圧通路にバキュームスイッチングバルブ(以
下VSVという)16が設けられ、バイパスバルブ14
の開度を調整する。
前記電気ヒータ12、スロットルバルブ4を作動するV
SV6、バイパスバルブ14を作動するVSV16は、
それぞれECtJ17に電気的に接続されている。この
うち、電気ヒータ12とECU17とを結ぶ回路にはバ
ッテリ18とリレー19とが設けられており、リレー1
9はECU17からの信号によって閉じてバッテリ18
からの電流を電気ヒータ12に流し、電気ヒータ12を
通電する。
ECU17は第2図の流れ線図で示した機能を果すもの
から成っている。すなわち、まず再生時期か否かを判断
する。再生時期かどうかはエンジン回転数を積算し、エ
ンジン回転数が成る一定の回転数(たとえば15万回転
)を越えたか否かで判断する。再生時期であると判断さ
れたら電気ヒータ12に通電する。該通電はリレー19
をオンにすることにより行なわれる。
つぎにスロットルバルブ4の開度が調整される。
これはVSV6の作動によって行なう。スロットル開度
の調整は、エンジン回転数、負荷の条件等の運転条件に
応じて許容できる角度までスロットルバルブ4を閉じる
ようにする。この場合、スロットル開度はスロワ1〜ル
センサ7により計測される。スロットル開度が調整され
ると、バイパスバルブ14の開度が調整され、捕集材1
1への排気ガス人温度がパティキュレート燃焼温度T+
  (たとえば400℃)以−1ニでかつ捕集材11か
らの排気ガス出濡度が捕集材11を溶損させない温度T
2  (たとえば600℃)以下になるように電気ビー
912通過IJI気ガス流量が制御される。排気ガス人
温度T1は捕集材11と電気ヒータ12との間に設けら
れた温度センサ20により、排気ガス出淘度T2は捕集
材11の出口に設けられた温度セン4ブ21により計測
される。この状態でパティキュレートの正常な燃焼、す
なわちトラッパ10の再生が行なわれる。トラッパ10
の再生に必要と思われる時間T3が経過するとバイパス
バルブ14が閉じられ、スロットルバルブ4が閉じられ
、電気ヒータ12への通電がオフにされ、再生が終了す
る。上記の一連の再生操作をECU17が制御、指令し
て行なわれる。
上記実施例では、スロットルバルブ4とバイパスバルブ
14の両者を作動させて再生が行なわれるJ:うに装置
とECU17が構成されているが、スロットルバルブ4
とバイパスバルブ14の何れか一方のみを設けてそれを
制御することによって再生を行なうようにしてもよい。
第3図は吸気絞りのみによって行なう場合のEECU1
7の機能を流れ線図で示している。この場合には、電気
ヒータ12が通電されスロットルバルブ4のスロットリ
ングがオンにされると、ECU17によるスロットルバ
ルブ4の開度調整により、電気ヒータ12通過排気ガス
温度が前記T1どT2との間になるように電気ピー91
2通過排気ガス流量が制御される。再生時間T3が経過
すると、スロットリングがオフにされ、電気ヒータ12
がオフにされて、再生が終了する。ECL117はこの
一連の再生操作を順に施行すべく構成されている。
また、第4図は排気絞りのみによって行なう場合のEC
U17の機能を流れ線図で示している。この場合には、
電気ヒータ12が通電されると、バイパスバルブ14が
開けられてその開度が調整され、電気ヒータ12通過排
気ガス濡度が前記T1とT2との間になるように電気ピ
ー912通過排気ガス流量が制御される。再生時間T3
が経過す・ると、バイパスバルブ14が閉められ、電気
ヒータ12の通電がオフにされ、再生が終了する。EC
U17はこの一連の再生操作を順に施行すべく構成され
ている。
なお、上記のそれぞれの実施例において、捕集材11に
触媒つぎの捕集材を用いてもよい。
触媒は、pt 、pd等白金系のものが用いられ、これ
ら触媒は再生温度を下げると同時に再生時間を短縮する
働きをもっている。
つぎに、上記の各実施における作用について説明する。
まず、ディーゼルエンジン本体1から排出される排気ガ
スは、通常時はバイパスバルブ14が閉められているの
で、トラッパ10を通って排出され、該トラッパ10を
通るときに排気ガス中の煤等のパティキュレートが捕集
される。
パティキュレートが蓄積して再生時期になると、ECU
17の制御による再生が開始される。
電気ヒータ12によって排気ガスがパティキュレート燃
焼温度T1以上に加熱され、この高温化された排気ガス
が捕集材11を通るときにパティキュレートに触れてパ
ティキュレートに着火し、パティキュレートの自燃と協
働してパティキュレートを燃焼除去する。したがって、
電気ヒータ12は、パティキュレートとの直接接触によ
ってパティキュレートに着火するのではなく、−たlυ
排気ガスを加熱し、この加熱された排気ガスによってパ
ティキュレートを燃焼させる。
パティキュレートの燃焼は、E、CL117の制御下で
低速運転域を含み全運転域において行なねれる。しかも
ECU17はディーゼルエンジンの運転条件を考慮しつ
つ電気ヒータ12通過排気ガス流量を制御するので、前
記全運転域において、ドライバビリティの悪化やパティ
キュレート燃焼の酸素不足等の不具合が発生ずることは
ない。また、ECU17の制御下での燃焼では、捕集材
11の出口温度も検出されて制御されるので、捕集材1
1の溶損が生じることもない。
以上説明したように、本発明のディーゼル微粒子除去装
置においては、電気ヒータにより排気ガスを加熱して該
加熱排気ガスによりパティキュレートを燃焼させ、しか
もECUによる電気ヒータ通過排気ガス流量の制御によ
り運転条件も考慮し排気ガス温度を制御するようにした
ので、本発明によるときはドライバビリティの悪化等を
伴なうことなく、低速運転域を含み全運転域にけるトラ
ッパの再生を可能にすることができるという効果が得ら
れる。なお、触媒付きの補集材を用いれば、トラッパの
再生を更に容易化ザることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のディーゼル微粒子除去装置の全体系統
図、 第2図は第1図の装置のECUの機能を示す流れ線図、 第3図は本発明に係る別の実施例のECLIの機能を示
す流れ線図、 第4図は本発明に係る更に別の実施例のECUの機能を
示す流れ線図、 である。 1・・・・・・・・・ディーゼルエンジン本体3・・・
・・・・・・吸気通路 4・・・・・・・・・スロットルバルブ6・・・・・・
・・・VSV 7・・・・・・・・・スロットルセンサ9・・・・・・
・・・排気通路 10・・・・・・・・・トラッパ 11・・・・・・・・・補集材 12・・・・・・・・・電気ヒータ 13・・・・・・・・・バイパス通路 14・・・・・・・・・バイパスバルブ16・・・・・
・・・・VSV 17・・・・・・・・・コンピュータ(ECU)18・
・・・・・・・・バッテリ 19・・・・・・・・・リレー 20.21・・・・・・・・・温度センサ第2図 第3図 手続補正書 昭和57年12月 8日 特許庁長官          殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第195336号 2、発明の名称  ディーゼル微粒子除去装置3、補正
をする者 事件との関係  特許出願人 住所 氏 名(名称) トヨタ自動車株式会社4、代理人 〒
107 住 所  東京都港区赤坂1丁目7番5@ 昭和ビル明
細書の発明の詳細な説明の欄 7、補正の内容 (1)明細書第3頁第3行目の「電気ヒータ」を「吸気
絞りあるいは排気絞り」に補正する。 (2)明細書第10頁第3行目の「排気絞り」を1バイ
パスバ94

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ディーゼルエンジンの排気通路に設けたトラッ
    パに捕集材の上流側に電気ヒータを設け、ディーゼルエ
    ンジンの吸・排気通路に前記電気ヒータを通過する排気
    ガス流量を調整する制御弁を設け、前記電気ヒータと前
    記制御弁をコンピュータに接続し、該コンピュータに電
    気ヒータ通電時に電気ヒータ通過排気ガスをパティキュ
    レートの自燃温度以上に加熱させるべく前記制御弁をし
    て電気ヒータ通過排気ガス流量を制御せしめる機能をも
    たせたことを特徴とするディーゼル微粒子除去装置。
  2. (2) 前記制御弁を、吸気通路に設けたスロットルバ
    ルブとトラッパのバイパス通路に設けたバイパスバルブ
    との少なくとも何れか一方から構成した特許請求の範囲
    第1項に記載のディーゼル微粒子除去装置。
JP57195336A 1982-11-09 1982-11-09 デイ−ゼル微粒子除去装置 Granted JPS5985417A (ja)

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JP57195336A JPS5985417A (ja) 1982-11-09 1982-11-09 デイ−ゼル微粒子除去装置

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JPS5985417A true JPS5985417A (ja) 1984-05-17
JPH0432211B2 JPH0432211B2 (ja) 1992-05-28

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