JP2598577Y2

JP2598577Y2 - パティキュレート・トラップ装置

Info

Publication number: JP2598577Y2
Application number: JP1993035243U
Authority: JP
Inventors: 尚人金塚
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2008-06-29
Also published as: JPH078520U

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３
１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３
４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３
５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１−１３９０
１３号公報、実開平２−４０９１７号公報、実願平５−
１４１２０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複数の温度セ
ンサと、複数の温度センサによって検出された温度の
内、排気ガスの流れの最も上流側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
の閾値に上昇したときに燃料の供給を遮断すると共に、
これらの温度をこの排気ガスの流れの上流側から順に監
視し、残存するパティキュレートが自己燃焼し続ける程
度の値に空気の供給量を順次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
は、複数の温度センサの内、排気ガスの流れの最も上流
側に対応する温度センサを介してフィルタ内の温度を監
視しながら燃焼手段を介して燃料と空気とを供給し、そ
の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。さらに、制御手段は、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
傍の閾値に上昇すると上述した燃料の供給を遮断すると
共に、残存するパティキュレートが自己燃焼し続ける程
度の値に空気の供給量を減少させる。また、制御手段
は、このようにして燃料の供給を遮断した後には、複数
のセンサの内、排気ガスの流れの下流に対応する単一ま
たは複数のセンサによって検出された温度をその排気ガ
スの流れの上流側から順に監視し、その温度が上述した
閾値に上昇すると、その時点でフィルタ内に残存するパ
ティキュレートが自己燃焼し続ける程度の値に空気の供
給量を順次減少させる。

【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。さら
に、上述した空気の供給量は制御手段によって順に監視
された温度が既述の閾値に上昇する度により小さな値に
更新されるので、フィルタ内に残存するパティキュレー
トには、そのフィルタ内における分布や残留量の如何に
かかわらず、失火やこのフィルタの溶損が生じることな
く効率的に、かつ確度高く再生処理が施される。

【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、本考案の一実施例を示す図
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３６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１３
₁、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１
４、燃料タンク１６は燃焼手段に対応し、処理装置１
２、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１
２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３
８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
供給量を段階的に減少させるので、パティキュレートに
は、そのフィルタ内における分布や残留処理の如何にか
かわらず、無駄な加熱が行われたり失火やフィルタの溶
損が生じることなく、確度高く再生処理が施される。

【００２７】したがって、これらの考案が適用された内
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、かつ運転時間が短い場合であっても
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
軽減されると共に、フィルタの中央部の無用な加熱が回
避されるので、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

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【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複数の温度センサ
と、前記複数の温度センサによって検出された温度の内、前
記排気ガスの流れの最も上流側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
点近傍の閾値に上昇したときに前記燃料の供給を遮断す
ると共に、これらの温度をこの排気ガスの流れの上流側
から順に監視し、残存するパティキュレートが自己燃焼
し続ける程度の値に前記空気の供給量を順次減少させる
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。