JP2581110B2 - パティキュレートトラップの再燃焼装置 - Google Patents

パティキュレートトラップの再燃焼装置

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JP2581110B2 JP26999087A JP26999087A JP2581110B2 JP 2581110 B2 JP2581110 B2 JP 2581110B2 JP 26999087 A JP26999087 A JP 26999087A JP 26999087 A JP26999087 A JP 26999087A JP 2581110 B2 JP2581110 B2 JP 2581110B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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等の排気ガス中のパティ
キュレートを捕集するトラップを再燃焼する装置に関す
るものであり、特にパティキュレートトラップ(以下、
単にトラップと略称する)の再燃焼時の開始を制御する
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
トラップは、パティキュレートの捕集が進むと徐々に
目詰まりを起こし、これに連れて入口側排気圧と出口排
気圧との前後差圧が大きくなって行く。
従って、トラップの前後差圧を検出すればトラップの
捕集状態が分かるので、一定の差圧の時にトラップの捕
集は完了したと判定してトラップを再燃焼させることが
できる。
このようなトラップの前後差圧に基づいてトラップの
再燃焼を開始させる装置としては、特開昭56−115809号
公報に開示されたものがある。
この特開昭56−115809号公報では、トラップの前後差
圧を検出し、この検出した差圧と予め設定した差圧とを
比較することにより、前後差圧が設定差圧に達した時に
バーナーを点火してトラップの再燃焼を開始し、タイマ
によって設定された時間が経過したときに再燃焼を終わ
らせている。
このような再燃焼方式では、エンジンの回転数や負荷
を考慮せずに前後差圧のみで再燃焼の開始判定を行って
いるため、トラップの目詰まりを正確に検出することが
できず、再燃焼の開始が早すぎてトラップを傷めたり、
遅すぎてパティキュレートを充分燃焼することができな
かった。
そこで、特開昭59−126019号公報では、トラップの前
後差圧に加えて、エンジン回転数及びエンジン負荷(又
はこれらとエンジン回転数及び負荷の変化率)を考慮
し、前後差圧が設定差圧に達した時に再燃焼を開始させ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような特開昭59−126019号公報に記載された従来
のパティキュレートトラップの再燃焼装置では、トラッ
プの目詰まりを正確に判断できない排気圧の低いエンジ
ンの低回転数領域及び低負荷領域等をトラップの再燃焼
制御から外すためにエンジン回転数と負荷を考慮したに
過ぎず、これらのパラメータを差圧と相関付けるための
ものではなかった。
このため、この特開昭59−126019号公報の装置も特開
昭56−115809号公報の装置と同様に正確な再燃焼制御が
実現できないという問題点があった。
従って、本願発明の目的は、トラップの前後差圧と設
定差圧とを比較してパティキュレートトラップの再燃焼
を行う装置において、エンジン回転数及び負荷に応じた
正確な再燃焼制御を実現することに在る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明に係るパティキュ
レートトラップの再燃焼装置では、エンジンの排気管に
設けられたパティキュレートトラップの前後差圧を検出
する差圧センサと、エンジン回転数センサと、負荷セン
サと、CPUを含み予め記憶した複数の設定差圧の中から
該回転数及び負荷に対応して選択した設定差圧が該前後
差圧より小さいことが該CPUの演算周期において複数回
連続して判別されたとき該トラップの再燃焼を開始させ
る制御手段と、を備えている。
〔作用〕
本発明においては、常時、トラップの前後差圧を差圧
センサにより検出し、エンジン回転数及び負荷を各々の
センサにより検出する。一方、制御手段には予めエンジ
ン回転数及び負荷に対する複数の設定差圧が記憶されて
いる。そして、これらセンサの出力を受けた制御手段
は、その時のエンジン回転数及び負荷に対応する設定差
圧を、記憶された設定差圧群の中から選択し、この設定
差圧を差圧センサから出力された実際の差圧と比較す
る。その結果、設定差圧<実際の差圧の条件が成立した
時にトラップの再燃焼を開始させる。
これにより、車両の走行状態に如何によらず常に一定
のパティキュレート捕集量に達した時点でトラップの再
燃焼を行うことができる。
そして、上記の条件の判定が複数回連続して成立する
ことを必要としているため、信頼性の高い再生時期の判
定が可能となる。
〔実施例〕
以下、本願発明に係るパティキュレートトラップの再
燃焼装置の実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例を示したもので、1はエン
ジン(図示せず)からの排気ガスを流す排気管でその途
中にトラップ2が挿入されている。このトラップ2を流
れる排気ガスをトラップ再燃焼時にバイパスするための
バイパス管3が設けられており、排気ガスの流れはトラ
ップ2の側とバイパス管3の側との分岐部に設けられた
切り替え電磁弁4を制御することによって切り替えられ
るようになっている。また、トラップ2の入口側と出口
側の前後差圧を検出するために差圧センサ5が設けられ
ており、また、トラップ2の入口側には再燃焼時の加熱
空気をトラップ2に与えるためのバーナー6が設けられ
ている。
7はエンジンの回転数を検出するセンサ、8はエンジ
ン負荷(ディーゼルエンジンの場合には、燃料噴射ポン
プのラック位置)を検出するセンサ、9はバーナー5及
びコントローラ10へ電源を供給するバッテリーである。
制御手段としてのコントローラ10は、センサ7からの
エンジン回転数信号のパルス整形を行うパルス整形回路
11と、センサ8からのエンジン負荷信号及び差圧センサ
5からの差圧信号をアナログ−ディジタル変換するA/D
変換器12と、パルス整形回路11及びA/D変換器12の両出
力を入力して所定の演算を行うCPU13と、CPU13の演算に
必要なデータ及びプログラムを予め記憶したROM14と、C
PU13の演算結果をバーナー6、電磁弁4及び表示灯(図
示せず)に出力するための出力回路15とで構成されてい
る。
尚、差圧センサ5は、トラップ2の前後に1つづつ計
2個設け、両者の出力差をコントローラ10内で求めても
よい。また、バーナー6はトラップ2の入口側に接続し
た電気ヒーターを用いても構わない。
第2図はコントローラ10で実行されるプログラムのフ
ローチャートを示す図で、この第2図のフローチャート
を参照しながら、以下、第1図のパティキュレートトラ
ップの再燃焼装置の動作を説明する。
通常は、排気ガスをトラップ2の側にのみ流すように
コントローラ10は切り替え電磁弁4を第1図に示すよう
に制御する。
まず、コントローラ10はエンジン始動直後のデータを
取り込まないようにするため、一定時間のディレイを持
たせる(第2図のステップS1)。
次いで、コントローラ10はセンサ7〜9からそれぞれ
エンジン回転数、エンジン負荷及びトラップ2の前後差
圧を入力する(同ステップS2〜S4)。この時、センサ7
〜9の出力を入力した回数を1回分カウントして記憶し
ておく(同ステップS5)。そして、制御サイクルを一定
にするため一定の時間処理をディレイさせ(同ステップ
S6)、上記のステップS5でカウントした入力回数が所定
回数nに達したか否かをチェックし(同ステップS7)、
所定回数nに達するまで、ステップS3〜S6を繰り返す。
これは、エンジン負荷と差圧が変動し易いため、一定時
間内のデータの平均値を得るためである。
従って、n回の入力回数で集めた上記のデータの各平
均値を計算するとともに、センサ出力を実際の値(例え
ば、差圧ではmmHg)に換算する(同ステップS8)。
この後、エンジン回転数及び負荷に対応した設定差圧
を求める(同ステップS9)。
即ち、データとして得られたエンジン回転数及び負荷
に対応した設定差圧を第3図の特性マップから選択す
る。この特性マップはコントローラ10内のROM14に予め
記憶されており、横軸の回転数と縦軸の負荷によって交
差する点が、設定差圧群P1〜Pnのどれに属するかを求め
る。
この場合の設定差圧の選択の仕方をより具体的に説明
すると、第3図の特性曲線は等差圧曲線になっており、
これを第4図に示すようにエンジン回転数の方向にマッ
プを9つの領域(判定を行わないNe1≒340rpm以下の領
域とMAP1〜8の領域)に分ける。
そして、コントローラ10に入力したエンジン回転数が
第4図のどの領域に属するかを判定する。例えば、回転
数が2200rpmであれば、Ne6(2040rpm)とNe7(2400rp
m)との間に属するので、この領域に属する等差圧曲線
は第5図に示すようにLx14、16、18、21の4つになる。
そして、この時のセンサ8によって示されるラック位
置に対応した電圧が上記の差圧曲線のどれの下に位置す
るかを選択する。この場合、例えばラック電圧Leが1.4V
であれば、Lx14<Le<Lx16となるため、このデータは第
5図の斜線部分内に属することが分かる。従って、この
斜線部分内の設定差圧59mmHgが得られることになる。
但し、第3図にも示すような回転数と同様に一定負荷
以下も判定を行わない。
このようにして得られた設定差圧を、差圧センサ5で
検出された実際の差圧と比較し、設定差圧<実差圧にな
った時、「バーナー・オン判定」(バーナーを点火させ
る判定)としてカウント「1」として記憶する。
そして、この判定をCPU13の演算周期のa回(例えば
3回)分行う(同ステップS10)。これは、判定の精度
を上げるためである。これにより、例えば、加速時には
排圧が上昇するが、この圧力がトラップ下流に伝達され
るまでには時間遅れがあり、瞬間的にトラップ前後差圧
が大きい値で検出されてしまうような事態を回避するこ
とができる。そして、「バーナー・オン判定」が判定回
数と同じ所定の回数aだけ為された時には、連続してイ
オン判定されと判定され、それ以外の場合には入力回数
及びオン判定回数ともにクリアされる(同ステップS1
1、12)。
このようにして「バーナー・オン判定」が連続して所
定回数なされた時に始めてトラップの再燃焼を開始す
る。このため、コントローラ10はバーナー6をオンに
し、電磁弁4を第6図に示すように切り替え、且つ表示
灯(図示せず)に再燃焼の開始を表示する(同ステップ
S13)。
その後、燃料時間をカウントし(同ステップS14)、
所定の燃焼時間(例えば20分)経過後、再燃焼を終了さ
せるため、バーナー6をオフにし、電磁弁4を第1図の
状態に戻し、表示灯を消灯する(同ステップS15)。
そして、最後に電磁弁4の切り替え直後のデータを取
り込まないようにするため、一定時間処理をディレイさ
せる(同ステップS16)。
このようにして、再燃焼制御の一連の動作が実行され
るが、マップ判定(同ステップS9)を実行する前に、EG
R(排気ガス再循環率)制御が行われている場合及びエ
ンジン回転数の変化量にヒステリシスが有る場合に応じ
た補正をかけることが好ましい。
即ち、第7図のフローチャートに示すように、まず、
EGR制御が行われているか否かをチェックする(第7図
のステップS21)。このEGR制御の有無は、CPU13自身が
知っていることである。そして、EGR制御がかかってい
る場合には、第3図の差圧曲線群を第8図の点線曲線の
ように下げる方向に補正する(同ステップS22)。これ
は、EGR制御を行っている場合には、排気ガスの一部が
吸気側に戻されるために、排気圧が全体に下がってしま
うからである。
尚、このEGR制御には色々な方式があるため、1つ
のEGR制御弁で制御する場合には、EGRの「有り」と「無
し」の2段階の設定、複数のEGR制御弁(並列)で制
御する場合には、弁の数により設定差圧のシフト量を変
える、ステップモータ等による無段階制御の場合に
は、EGRの開度量に応じて設定差圧のシフト量を変える
必要がある。
この後、エンジン回転数の変化量で制御のヒステリシ
スをチェックし(同ステップS23)、制御サイクルが例
えば0.5秒とすれば、この間の回転数の変化量がΔrpm
(例えば50rpm)を越えた時に、上記と同様に設定差圧
を下方にシフト補正する(同ステップS24)。これは、
排気圧が、負荷の変動に対して時間的遅れを伴うため低
くなり、急激な変速等に対しては設定差圧曲線を移動さ
せることにより過渡時の誤動作を防ぐためである。
〔発明の効果〕
以上のように、本願発明に係るパティキュレートトラ
ップの再燃焼装置では、エンジン回転数及び負荷に対応
した種々の設定差圧を用意しておき、実際のエンジン回
転数及び負荷に応じて選択し、この選択した設定差圧と
トラップ前後の実際の差圧と比較することによりトラッ
プの再燃焼を行うように構成したので、車両の走行状態
に応じて常に一定量のパティキュレート捕集量でトラッ
プの再燃焼を行うことができ最適なトラップの再生を実
現することができる。また、上記の比較が複数回連続し
て行われるので信頼性の高い再生時期の判定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るパティキュレートトラップの再
燃焼装置の一実施例を示すハードウェア構成図、 第2図は、本発明において第1図に示したコントローラ
で実行されるプログラムのフローチャート図、 第3図は、本発明に用いられる設定差圧を求めるための
エンジン回転数対負荷の特性曲線図、 第4図及び第5図は、本発明において第3図の設定差圧
曲線群の中から一つの曲線を選択するための過程を説明
する曲線図、 第6図は、トラップでのパティキュレート捕集を行わな
い時の本発明の再燃焼装置のハードウェア構成図、 第7図は、設定差圧曲線を補正するための過程を示すフ
ローチャート図、 第8図は、補正された設定差圧曲線群を示す図、であ
る。 第1図において、1は排気管、2はパティキュレートト
ラップ、5は差圧センサ、6はバーナー、7はエンジン
回転数センサ、8はエンジン負荷センサ、10はコントロ
ーラ、をそれぞれ示す。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気管に設けられたパティキュ
    レートトラップの前後差圧を検出する差圧センサと、エ
    ンジン回転数センサと、負荷センサと、CPUを含み予め
    記憶した複数の設定差圧の中から該回転数及び負荷に対
    応して選択した設定差圧が該前後差圧より小さいことが
    該CPUの演算周期において複数回連続して判別されたと
    き該トラップの再燃焼を開始させる制御手段と、を備え
    たことを特徴とするパティキュレートトラップの再燃焼
    装置。
JP26999087A 1987-10-26 1987-10-26 パティキュレートトラップの再燃焼装置 Expired - Lifetime JP2581110B2 (ja)

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