JPH01117911A - パティキュレートトラップの再燃焼装置 - Google Patents

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】 〔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（微粒子）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、エンジンの出力低下や燃費悪化を招く
ので、これを防ぐため捕集が進むとパティキュレートを
再燃焼させる必要がある。

このようなトラップの捕集状態を検出するための装置と
して、車両の走行距離やエンジンの積算回転数等が設定
値を越えた時をもって判定するもの゛（例えば特開昭５
９−２０５１３号公報）があるが、これはエンジンの運
転状態を全く考慮していないので誤差が大きく実用的で
ない。

別のトラップ捕集状態を検出する方式としては、トラッ
プの入口側排気圧と出口側排気圧との前後差圧が大きく
なって行くことに着目して、トラップの前後差圧を検出
し、この検出した差圧が一定差圧値に達した時にトラッ
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
ものが考えられる。

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５６−１１５
８０９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い
。

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。

また、特開昭６０−１０８５２０号公報では、トラップ
の圧力損失とトラップ下流の固定絞り（例えばサイレン
サー）の圧力損失との比を監視し、その比が一定値を越
えた時をトラップ捕集完了時と判定してトラップの再燃
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
。

また、特開昭６０−１０８５２０号公報の場合には、ト
ラップ及び固定絞り双方の圧力損失を測定するが、固定
絞りの位置がトラップと大きく離れていると、排気ガス
温度の影響を受は易いトラップと排気ガス温度の影響を
受は難い固定絞りとでガスボリュームが異なってしまう
ため、比較する対象の一定比をそれに応じて複雑に変化
させなければならないという問題点がある。

更に、上記の再装置では、差圧センサを用いているので
、排気ガス中に含まれる腐食性ガスや水分、煤等の影響
を受け、耐久性にも問題点があった。

従って、本願発明の目的は、エンジンの運転状態を示す
エンジン回転数及び負荷に応じた正確で耐久性のあるパ
ティキュレートトラップの再燃焼制御装置を実現するこ
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、過給機付エンジンの排
気系に設けたパティキュレートトラップと、過給圧セン
サと、該エンジンの回転数センサ及び負荷センサと、該
回転数及び負荷の変化率が所定値以下で該過給圧が該回
転数及び負荷に対する一定のパティキュレート捕集量を
示す所定過給圧より小さい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、エンジンに取り付けた過給機の過給
圧が、トラップの圧力損失と反比例の関係にあることを
利用してトラップの再燃焼制御を行う。

即ち、常時、過給機の過給圧センサにより過給圧を検出
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
に対する一定のパティキュレート捕集量を示す基準とな
る所定過給圧がマツプとして記憶されている。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の変化率が所定値以下のターボラグ
状態での判定誤差を除いた上、エンジン回転数及び負荷
に対応する所定過給圧を、過給圧センサから出力された
実際の過給圧と比較する。その結果、所定過給圧より実
際の過給圧が下回った時、トラップに一定のパティキュ
レートが捕集されたと判定して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。

〔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はディー
ゼルエンジン、２はディーゼルエンジン１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（以下、単にトラップと略称する）で、その入口側前
面には電気ヒーター４が取り付けられている。５は電気
ヒーター４の電源を投入するためのスイッチリレー、６
はトラップ３の入口側に設置された温度センサー、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
るトラップ入口バルブ、８はトラップ３を側路するバイ
パスバルブ、９は過給機（ターボチャージャー）、１０
及び１１は過給機９を構成するコンプレッサ及び排気タ
ービン、１２はコンプレッサ１０の下流の過給圧を検出
する過給圧センサ、１３及び１４はバルブ７及び８を開
閉制御するバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）、
１５は燃費噴射ポンプのレバー開度を検出する負荷セン
サとしてあレバー開度センサ、１６はエンジンの回転数
を検出する回転数センサ、そして１７は、センサー６．
１２．１５及び１６の検出信号に応答してスイッチング
リレー５、スイッチングバルブ１３．１４に制御信号を
送る制御手段としてのコントローラ（ＣＰＵ）である。

第２図はコントローラ１７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。

通常のパティキュレート捕集時は、排気ガスをトラップ
３の側にのみ流すようにコントローラ１７は入ロバルプ
７及びバイパスバルブ８を第１図に示す通り制御する。

この状態でコントローラ１７は常にレバー開度センサ１
５及び回転数センサ１６並びに過給圧センサ１２の各出
力信号Ｎ、Ａｃ、Ｐを入力する（第２図のステップＳｌ
）。

そして、これらの信号から、エンジン回転数と負荷の変
化率ΔＮ／ΔｔとΔＡｃ／Δｔとを求め、それぞれ一定
値Ａ及びＢと比較してこれらの一定値Ａ及びＢをそれぞ
れ下回った時のみ次のステップに進む（同ステンプＳ２
）。このステップは所謂ターボラグと称される過給機の
応答遅れによる判定誤差を排除するためのものである。

即ち、第３図に示す如く、車両を加速したときに過給圧
（ブースト圧）は、車速又はエンジン回転数より時間遅
れて一定値に達するので、このような状態での過給圧の
読み込みは判定上誤差が大きく好ましくない。

しかしながら、第４図に示すように、エンジンの運転状
態ではエンジン回転数、過給圧、レバー開度は連続的に
変化するため、エンジン回転数、レバー開度に対する過
給圧は、緩い加減速や一定速度に近い状態ではターボラ
グを考慮する必要はない。

従って、ステップＳ２では、一定時間Δを内のエンジン
回転数ΔＮ及びレバー開度ΔＡｃがそれぞれ一定値Ａ及
びＢより小さいような緩い加減速度状態又は一定速度状
態に車両の走行状態がある場合（通常運転時には必ずこ
のような状態が頻繁に起こる）に以下の判定を行うこと
とし、急な加減速度状態における過給圧を考慮した再燃
焼判定を排除している。

この後、現在のエンジン回転数及びレバー開度に対応す
る基準となる所定の過給圧Ｐｎ、即ちトラップ３のパテ
ィキエレート捕集がほぼ完了したときのエンジン回転数
及びレバー開度に対応する過給圧を求める（同ステップ
Ｓ３）、これは第５図に示すような過給圧をパラメータ
としたエンジン回転数とレバー開度の特性グラフをマツ
プとしてコントローラ１７の内蔵メモリ（図示せず）に
格納しておき、このマツプを参照して現在のエンジン回
転数及びレバー開度から該当する基準過給圧Ｐｎを求め
る。

これをより具体的に言えば、第６図に示すように、まず
、実際のエンジン回転数とレバー開度とによって定まる
位置（求めるべき図示のＺ）に最も近い過給圧値３００
ｍｍＨｇ及び４００ｍｍｌ（ｇを選択する（但し、軸は
横軸の回転数でも縦軸のレバー開度でも良い）。そして
、この２つの過給圧値から、レバー開度位置に応じて補
間（比例配分）を行う。

この演算は図示のマツプ値を用いると、（Ｘ−Ｙ）Ｌ／
　（Ｋ＋Ｌ）＋Ｙとなる。

このようにして求められた所定過給圧Ｐｎが、過給圧セ
ンサ１２から出力された実際の過給圧Ｐより下回ったか
どうかが判定される（同ステップＳ４）、この場合、ト
ラップ３にパティキュレートが充分捕集されると過給圧
は下がって来る（第７図参照）ので、第６図のマツプで
得た所定過給圧Ｐｎより小さくなれば、トラップ３はパ
ティキュレートの捕集を完了したと判断することができ
る。

このようにして過給圧Ｐｎ＜過給圧Ｐとなった時にはト
ラップ３の再燃焼が開始される。

このトラップ３の再燃焼工程は種々良く知られているが
、第２図の実施例で説明すると、コントローラ１７は、
バイパスバルブ８を開き、トラップ３の入口バルブ７を
閉じるとともにスイッチリレー５を介して電気ヒーター
４に通電しガス温度を上昇させる（同ステップＳ５）、
バルブの制御は、それぞれ組合わされたスイッチングパ
ルプ１３及び１４のソレノイドに一定のデユーティ比を
与えることにより為される。

次に、トラップ３の入口温度センサー６の検出温′度が
所定値（Ｔ）に達したか否か、をチエツクしく同ステッ
プＳ６）、その所定値に達しないときには、所定値に達
するまでステップＳ６を繰り返し、入口バルブ７が閉じ
ているためトラップ３の入口温度は必ず上昇して行きそ
の所定値を越えた時は、入口バルブ７を所定開度に固定
するように制御する（同ステップＳ７）。

このようにして再燃焼工程を進め、入口温度がステップ
Ｓ６で所定値に達してから所定時間経過した時（同ステ
ップＳ８）、電気ヒーター４をオフにしく同ステップＳ
９）、ヒーター４をオフにしてから更に所定時間経過し
た時（同ステップ５１０）、トラップ３の入口バルブ７
を開くとともにバイパスバルブ８を閉じることにより再
燃焼工程が終了する（同ステップ３１１）。

この後は、再びトラップ３によるパティキュレート捕集
状態に戻る。

〔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、実際の過給圧がエンジン回転数及
び負荷に対する一定のパティキュレート捕集量を示す所
定過給圧より小さいとき該トラップの再燃焼を開始させ
るようにし、この場合、ターボラグを排除するようにエ
ンジン回転数と負荷の変化率が所定値以下のときに限っ
て行うようにしたので、通常の運転時には車両の走行状
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
実現することかできる。そして、排気ガスによるセンサ
の腐食等の影響がなくなり、耐久性のある装置が実現で
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ド図、 第３図及び第４図は、ターボラグを説明するためのグラ
フ図、 第５図は、本発明に用いられる基準過給圧を求めるため
のエンジン回転数対レバー開度の特性曲線図、 第６図は、第５図の特性曲線図において補間演算をして
基準過給圧を求める過程を説明する図、第７図は、過給
圧とトラップ圧力損失との関係を示したグラフ図、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、９は過給機、１２は過給圧セン
サ、１５はレバー開度センサ、１６は回転数センサ、１
７はコントローラ、をそれぞれ示す。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 過給機付エンジンの排気系に設けたパティキュレートト
   ラップと、過給圧センサと、該エンジンの回転数センサ
   及び負荷センサと、該回転数及び負荷の変化率が所定値
   以下で該過給圧が該回転数及び負荷に対する一定のパテ
   ィキュレート捕集量を示す所定過給圧より小さいとき該
   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
   。