JP4612197B2 - ディーゼルエンジンの排ガス微粒子フィルタの再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【従来技術】
本発明は、特に自動車のエンジンの排気管内に内蔵させた微粒子フィルタの再生を容易にする装置に関する。装置の製造者及び自動車の製造者の最も顕著な関心事は、そのエンジンの作動に起因する汚染を減少させることである。このことは、特に、ディーゼルエンジンの場合に当てはまる。これまで、そのエンジンの汚染程度を減少させようとして色々な解決策が考案されている。
【０００２】
このため、例えば、現在の技術において、これらディーゼルエンジンの排気管内に微粒子フィルタを内蔵させることが既に提案されている。このため、これらのフィルタは、これらエンジンの排ガス中に含まれる微粒子又はススを捕集し且つそれらをフィルタ再生段階にて燃焼させる設計とされている。これらのフィルタの再生を容易にする色々な手段が既に、従来技術にて開発されている。
【０００３】
今日、ススに対する自然の再生温度は約５５０乃至６００℃であることが公知である。今日、これらの温度は、これらのエンジンを極めて高負荷状態下にて作動させるときにのみ実現することができる。軽負荷状態下にて再生を一層容易にするため、これらの微粒子フィルタは、フィルタの上流に配置された酸化触媒変換器と組み合わせることができる。
【０００４】
従来技術は、また、これらフィルタの再生を容易にする他の装置も開発している。これらの装置は、フィルタの再生を容易にし得るように排ガスの温度を上昇させるべくシリンダが膨張行程にあるとき、エンジンのシリンダ内に燃料を噴射する手段を備えている。これら装置の開発は、共通のレール噴射装置（ｃｏｍｍｏｎ ｒａｉｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）としても公知である、エンジンのシリンダに燃料を共通に供給する非常用装置と関係している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの装置は、特に、供給されたエンジントルクに対しこの後噴射が与える大きい影響に関する限り、一定の欠点を呈する。かかる後噴射の結果、エンジントルクに比較的顕著な変動が生じ、この変動は、車の運転容易性に対応する有害な作用を及ぼす。このため、本発明の目的は、これらの問題点を解決することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明の主題は、特に、自動車のエンジンの排気管内に内蔵させた微粒子フィルタの再生を容易にする装置であって、フィルタの再生を容易にすべく内部のガスの温度を上昇させ得るように、シリンダがその膨張行程にある間に、そのエンジンの少なくとも幾つかのシリンダ内に燃料を噴射する手段を備える型式を有し、噴射装置が、膨張行程中の時間に亙って分配される計測供給量にて多数回のショットの燃料を噴射する設計とされることと、エンジンがターボコンプレッサと関係付けられることと、装置がエンジンに入る空気の量を減少させ得るように、ターボコンプレッサの増幅圧力を調節する手段を備えることとを特徴とする装置である。
【０００７】
【発明の実施の態様】
単に一例として掲げた以下の説明、及び添付図面を参照することにより、本発明は、一層良く理解されよう。特に、自動車ディーゼルエンジンの排気管内に内蔵させた微粒子フィルタの再生を容易にする装置は、実際に、図1に見ることができる。この図面において、エンジンは全体的な参照番号１で示してあり、その排ガスは全体的な参照番号２で示した排気管に沿って流れるようにされる。
この排気管は、全体的な参照番号３で示したターボコンプレッサと関係させ又は関係させなくてもよく、また、このため、ガスはこのターボコンプレッサを通り、より具体的には、そのタービン部分を通って流れる。
【０００８】
その後、ガスはこの図１にて全体的な参照番号４で示した微粒子フィルタを通って流れるようにされる。
エンジンは、また、この図面において全体的な参照番号５で示した燃料供給装置とも関係させてある。この供給装置は、例えば、共通レール型式のエンジンの全てのシリンダに共通に供給する装置を備え、この装置は、エンジンの各シリンダに対し、この図面にて全体的な参照番号６で示したような、例えば、電気作動型の噴射装置を備えている。
これら噴射装置は、全体的な参照番号７で示した中央データ処理装置を介して制御される。
【０００９】
また、全体的な参照番号４で示した微粒子フィルタは、この図面において、全体的な参照番号８で示した酸化触媒変換器と関係させ、その再生を容易にすることもでき、また、この変換器は排気管内でこのフィルタの上流に配置されている。
本発明によれば、燃料噴射手段は、少なくとも幾つかのシリンダの膨張行程中の時間に亙って分配される較正された量にて燃料を数回ショットにて噴射する設計とされている。
このため、このことは、フィルタの再生を容易にし得るように排ガスの温度を上昇させ、また、特に、図２、図３及び図４に図示するように、エンジンにより供給されるトルクに知覚し得る程の影響を与えることなくこれを行うことを可能にする。
【００１０】
具体的には、図２は、再生を容易にせずにエンジンが作動し、燃料は、２つの段階、すなわち、その後の主噴射Ｉ２に対する準備としていわゆるパイロット噴射Ｉ１にて噴射される段階を示す。
フィルタの再生を容易にする作動段階中、目的は、エンジントルクを変化させずに可能な限り長く燃焼を継続し、排気弁が開放したとき、燃焼チャンバ内のガスの温度をより高温度にし、ススの温度を上昇させ且つ微粒子フィルタ内でのその燃焼を開始させることである。
【００１１】
これを行うため、また、図３に図示するように、例えば、３つの段階すなわち、第一のいわゆるパイロット噴射Ｉ´１（噴射Ｉ１と同一）、第三の噴射Ｉ´３にとって有利な熱運動状態を発生させ且つユーザが必要とするトルクの一部を提供する第二の噴射Ｉ´２、第三の噴射Ｉ´３にてシリンダの少なくとも幾つかに較正された量にて燃料を噴射することができる。
噴射Ｉ´２中に噴射された燃料の量は、噴射Ｉ２中に噴射された量よりも少量又は極めてより少量であり、噴射Ｉ´２のタイミングは噴射Ｉ２のタイミングと同一又はそのタイミングよりも遅い。
【００１２】
噴射Ｉ´３は残りのトルクを発生させ、車の運転者が必要とするトルクを作動させることを許容し、また、燃焼を膨張段階までも遅く続行することにより排ガスの温度を上昇させ、また、その設定状態に依存して、未燃焼炭化水素を発生させ、この未燃焼炭化水素は、微粒子フィルタの上流に配置された触媒変換器８内での触媒作用燃焼によりそのガスの温度を更に上昇させよう。
【００１３】
このため、エンジントルクを変化させることなく、必要とされる熱レベルを発生させるため（図４）、噴射Ｉ´３の間に噴射された燃料の量は、エンジンが軽負荷状態にある場合の作動点に対する噴射Ｉ´２の間に噴射された量よりも極めて多量であり、中間的負荷に対するその後の噴射量以上又はその量に等しく、また、エンジンが重負荷状態にて作動する作動点に対するその後の噴射よりも少ない。噴射Ｉ´３は、作動点に依存して１５°乃至１５０°のクランク角となる角度変化に伴って噴射Ｉ´２の後に行われる。
【００１４】
この実施例において、膨張行程中、後噴射として２回の噴射が連続的に行われることが理解されよう。
勿論、より多数回の噴射が考えられ、例えば、噴射Ｉ´３は、それ自体、追加的なエンジントルクを発生させる目的にて２つの補助的噴射に分けることができ、触媒変換器８により燃焼されるであろうガス及び炭化水素の温度を上昇させる。この解決策は、１回の噴射Ｉ´３だけの場合よりも運転状態を一層良く制御することを可能にする。
【００１５】
しかしながら、エンジントルクを変化させないようにするためには、図示するように、エンジンがターボコンプレッサと関係するとき、この多数回の噴射に加えて、１つの特定的な増幅圧力の設定点をこのターボコンプレッサに付与し、排気中の熱レベルの上昇の結果としてターボコンプレッサが受け取るエネルギの増大を補償し得るようにすることも必要である。
【００１６】
このため、この新たな設定点は、エンジンに入る空気の流量を減少させ、このことは、排ガスの可燃性物の濃度を増し、従って、その温度を上昇させる効果がある。
この場合、この設定点は、例えば、中央データ処理装置７によって図１に全体的な参照番号３で示したターボコンプレッサに供給することができる。
このため、本発明による再生を容易にする装置は、エンジントルクを変更せずにススを燃焼させるのに必要な熱レベルを発生することを可能にすることが理解できる。
【００１７】
これらの熱レベルは、このエンジンの少なくとも幾つかのシリンダの膨張行程中、燃料を多数回連続的に噴射することによりエンジン内の燃焼時間を長くすることにより同一のトルクに対して実現される。これらの噴射は、触媒変換器内のこれら多数回の噴射に起因し且つエンジンと関係したターボコンプレッサの増幅圧力を調節するために特定の設定点に起因する触媒燃焼炭化水素と関係付けることが可能である。
【００１８】
このことは、車の運転容易性を損なうことなく、すなわち、エンジンにより当然に実現される通常のレベルのススを燃焼させることを許容しない軽負荷又は中間的負荷のとき、急激な加速度又は減速度を生じさせることなく、微粒子フィルタを再生することを可能にする。
かかる装置の色々な実施の形態も実現可能であることは、勿論、言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従いフィルタの再生を容易にする装置の構造を示すブロック図である。
【図２】 図１の装置の作動状態を示す図である。
【図３】 図２と同様の装置の作動状態を示す図である。
【図４】 図１の装置の作動状態を示す図である。

Claims (3)

1. 自動車のエンジン（１）の排気管内（２）に内蔵させた微粒子フィルタ（４）を再生する装置であって、
   エンジン（１）の少なくとも幾つかのシリンダ内にそのシリンダが膨張行程にある間に燃料を噴射し排気ガスの温度を微粒子フィルタ（４）を再生する温度に上昇させる噴射手段（５）と、
   エンジン（１）と関連付けられたターボコンプレッサ（３）と、
   エンジン（１）に入る空気の量を減少させるようにターボコンプレッサの増幅圧力を調節し、それにより膨張行程にあるシリンダへ燃料を噴射する間にエンジンのトルクを調整する調節手段（７）と、を備え、
   前記噴射手段（５）は多数回の計測された燃料ショット（Ｉ´２、Ｉ´３）を噴射することを特徴とする装置。
2. 更に、酸化触媒変換器（８）が微粒子フィルタ（４）の上流に配置される請求項１に記載の装置。
3. 更に、エンジン（１）の全てのシリンダに対し燃料を共通に供給する手段（５、６）を備えることを特徴とする請求項１又は２の装置。

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