JP2705250B2 - パティキュレートトラップの再燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パティキュレートトラップの再燃焼装置に
関し、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）の再燃焼開始時期を制御する装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来のパティキュレートトラップの再燃焼装置では、
パティキュレート捕集量は次のような条件が成立した時
に再燃焼の時期に達したとして、電気ヒーター、バーナ
ー等の再燃焼手段によりトラップの再燃焼を開始してい
た。

即ち、その条件とは、 ｉ）エンジンの回転数の積算値又は車両の走行距離が一
定値に達したこと； ii）トラップの入側と出側の圧力損失（以下、差圧と言
う）が、予めエンジンの状態（回転数等）をパラメータ
として設定したトラップ基準圧損マップ値に達したこ
と； iii）トラップの入側圧力、出側圧力、及びトラップ出
側の固定絞り部としてのサイレンサの圧力から得られる
トラップの差圧と固定絞り部の差圧の比によって示され
るパティキュレート捕集量が所定値に達したこと； 等である。

但し、このような各条件には次のような問題点があ
る。

ｉ）エンジン負荷による影響を全く無視しているので精
度上、実用的でない。

ii）種々のエンジン回転数をパラメータとしてトラップ
基準圧損値を記憶した多大なマップを用意しておかなけ
ればならず、精度並びに応答性に問題があるとともに、
トラップ圧損そのものがガス量を考慮していないので、
正確なものになっていない。

iii）トラップと固定絞り部を通過するガス温度に差を
生じると、温度膨張分が変わるため結果的にガス量の差
を生じ、このため誤差が発生する。固定絞り部により新
たな圧力損失を発生することは、出力低下や燃費低下を
招くので好ましくない。

そこで、新たに、 iv）エアフローメーターによるエンジン吸入空気量計測
値とトラップ差圧から推定されるパティキュレートの所
定捕集量に達したことを再燃焼開始の条件とする方式が
提案されるに到っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなiv）の方式では、再燃焼に入る前のトラ
ップの全体温度が低い場合は、トラップ前面より開始さ
れた再燃焼が後方に進むにつれて、トラップ内部への熱
放散によって冷却されてパティキュレートの燃焼が不十
分に終わってしまうという別の問題点があった。

従って、本発明の目的は、上記のiv）の方式におい
て、再燃焼を開始する前のトラップの温度を考慮したパ
ティキュレートトラップの再燃焼装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題に対し、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、パティキュレートトラップの
温度を検出する手段と、該トラップの前後差圧を検出す
る手段と、エンジンの吸入空気量を検出する手段と、該
トラップ温度に対応したパティキュレート捕集量を設定
し、この設定値と該吸入空気量から換算された排気ガス
量とに対応する基準差圧を求め、検出された前後差圧が
該基準差圧を越えたときに該トラップの再燃焼操作を開
始させる制御手段と、を備えることにより解決してい
る。

〔作用〕

トラップでのパティキュレート捕集の進み具合は上述
の如く、エンジン吸入空気量とトラップ差圧から推定さ
れることが知られているが、トラップの捕集量による燃
焼の状況はトラップが低温のときは、捕集量を多くして
燃焼による発熱量を多くしてやれば、放熱による冷却を
防止できるので十分な燃焼を行わせることができ、ま
た、着火性もよくなるので再燃焼に入る時のトラップ温
度により捕集量を定めれば効率的に再燃焼が行えること
になる。

そこで、本発明では、制御手段は、まず、検出された
トラップ温度に対応してパティキュレート捕集量を設定
する。即ち、再燃焼開始前のトラップ温度が高いときに
は捕集量を少なく、トラップ温度が低い時には捕集量が
多くなるように設定する。

そして、この捕集量の設定値と、検出されたエンジン
の吸入空気量から換算された排気ガス量とに対応する基
準差圧を求め、実際のトラップの検出された前後差圧が
該基準差圧を越えたときにトラップの再燃焼操作を開始
させるようにしている。

〔実 施 例〕

第１図には、本発明に係るパティキュレートトラップ
の再燃焼装置の実施例のシステム構成が示されており、
１はディーゼルエンジン、２はエンジンの排気管、３は
排気管２に接続された周知のパティキュレートトラップ
でその入り口側前面にには電気ヒータ４が取り付けられ
たもの、５は電気ヒータをオン／オフするヒータリレ
ー、６はトラップの前後の差圧を検出する差圧センサ、
７はトラップ３へ流入するエンジンからの排気ガスを開
閉する入口弁、８は弁７を開閉制御するバキュームスイ
ッチング弁、９はトラップ３を側路するように働くバイ
パス弁、10は弁９を開閉するバキュームスイッチング
弁、11はエンジン１の吸入空気量を検出するエアフロー
センサ、12は排気ガスを側路するとき排気音を消音する
バイパスサイレンサ、13はトラップの温度を検出する温
度センサ、そして14は、センサ６、11及び13からの検出
信号に応答して弁７及び９並びにヒータリレー５に制御
信号を送る制御手段としてのコントローラである。尚、
15は排気ガス逆流防止弁、16はエアポンプである。

第２図はコントローラ14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。

先ず、コントローラ14はパティキュレートの捕集量判
定に必要な、トラップ３の前後の基準差圧を設定するた
めに、まずエンジンの排気ガス量算出の基礎となるエン
ジンの吸入空気量をエアフローセンサ11で検出し（第２
図のステップS1）、更にトラップ入口の温度を温度セン
サ13により検出する（同ステップS2）。

そして、ステップS1で検出した吸入空気量から排気ガ
ス量を計算する（同ステップS3）。

これは、エンジンの吸入空気量ｖ（m³/min）、トラッ
プ入口温度Ｔ（℃）、及びトラップ流入ガス量（排気ガ
ス量）Ｖ（Ｔ℃におけるガス量）から、次式により求め
られる。

次いで、差圧センサ６の検出する差圧をコントローラ
に入力する（同ステップS4）。

そして、コントローラ14は、ステップS2で検出された
トラップ入口温度によって第３図（ｂ）のメモリマップ
から捕集量の基準設定値を読み出す。

これにより、例えば従来では一律に設定量がａであっ
たものが、本発明ではトラップ温度が低ければ例えば
ａ′に補正されることになる。

そして、同図（ａ）に示すメモリマップから、上記の
演算によって得られたトラップ流入ガス量（排気ガス
量）の特性曲線と、温度補正された基準捕集量の特性曲
線との交点をその時の最適なトラップ基準差圧として読
み出す（同ステップS5）。

尚、差圧とガス量の関係が一定の捕集量に対して図示
のようになるのは、ガス量が少ない時は差圧も低くガス
量の多い時は差圧は高くなるからである。

ステップS5で求められたトラップの差圧は今回の目標
差圧となるので、トラップに流入するガス量に対応する
差圧を検出して、この差圧とステップS5の補正された差
圧と比較し（同ステップS6）、この値が等しくなったと
きは、パティキュレートの捕集量がステップS2で検出さ
れた温度に対応する設定値に達したことになり、この値
に達しないときはパティキュレートの捕集量が少ないの
でステップS1に戻る。

このようにしてステップS6で基準差圧に達した時は、
再燃焼の操作に入るために、トラップ入口弁７を閉じて
排気ガスの流入を止め、バイパス弁９を開き排気ガスを
バイパスし、電気ヒータ４を通電してパティキュレート
に点火し、更に空気を供給するためにエアポンプ16を駆
動する（同ステップS7）。

次いで、トラップ３の検出温度がパティキュレートの
着火設定温度に達したかどうかをチエックし（同ステッ
プS8）、達しないときには設定温度に達するまで繰り返
してチェックを行い、パティキュレートが燃焼を開始し
てトラップの温度が所定値に達した時、電気ヒータ４を
OFFにする（同ステップS9）。

電気ヒータ４がOFFになってからエアポンプ16がパテ
ィキュレートを燃焼し終わるために所定時間ONになって
いたかどうかをチェックして（同ステップS10）、所定
時間ONになっていなければ所定時間まで繰り返し、所定
時間経過していればパティキュレートの燃焼が終了して
いると判断して、エアポンプ16をOFFにし、トラップ入
口弁７を開き、バイパス弁９を閉じて（同ステップS1
1）、再燃焼を終了し再び捕集状態に戻る。

尚、上記の実施例で用いる再燃焼開始後の操作は既に
知られたその他の種々の方式を採用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、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、再燃焼開始前のトラップ温度に対
応した捕集量を設定して、そのときの吸入ガス量（排気
ガス量）と差圧から、再燃焼を開始時期を判定している
ので、トラップ温度の違いによる再燃焼状態のバラツキ
を防ぐことができ、捕集したパティキュレートを正確に
能率良く再燃焼を行うことができる。

【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、本発明で用いるパティキュレートトラップの
温度と設定捕集量とガス量とトラップ基準差圧との関係
を示すメモリマップ図、である。 第１図において、１はエンジン、２は排気管、３はパテ
ィキュレートトラップ、６は差圧センサ、11はエアフロ
ーセンサ、13は温度センサ、14はコントローラ、をそれ
ぞれ示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パティキュレートトラップの温度を検出す
   る手段と、該トラップの前後差圧を検出する手段と、エ
   ンジンの吸入空気量を検出する手段と、該トラップ温度
   に対応したパティキュレート捕集量を設定し、この設定
   値と該吸入空気量から換算された排気ガス量とに対応す
   る基準差圧を求め、検出された前後差圧が該基準差圧を
   越えたときに該トラップの再燃焼操作を開始させる制御
   手段と、を備えたことを特徴としたパティキュレートト
   ラップの再燃焼装置。