JPH01163412A - 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）の再燃焼時間を制御
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、排気ガスの流れが阻害されるので一定
量の捕集後、再燃焼を行いトラップの再生を行う必要が
ある。

このようなトラップの再燃焼を行う装置としては例えば
特開昭６２−７９１２号公報に開示されたものがある。

この特開昭６２−７９１２号公報の装置では、トラップ
に捕集されたパティキュレートのインピーダンスを検出
するロープ、イングセンサの出力信号を基にパティキュ
レートの捕集量が再燃焼を必要とする量か否かを判断し
、必要と判定した時、トラップ前面に設置した電気ヒー
タに通電すると共に排気ガスの大部分をトラップのバイ
パス通路へ流すようｉｉｔ磁弁を付勢して切り替え再燃
焼を開始する。

電気ヒータによって点火されたパティキュレートはタイ
マによって設定された一定時間の電気ヒータの通電が終
了しても自然燃焼が継続し、燃焼はトランプの前部から
後部へ向って帯状に進行する、この時、トラップの前面
近傍と後部近傍に設置された２つの温度センサはトラッ
プ上流側の排気ガス温度及び下流の排気ガス温度を検出
しており、その温度センサからの検出温度信号を絶えず
読み込んでいるコントローラは、トラップ上流側の排気
ガス温度より下流側の排気ガス温度が低くなった時、ト
ラップの再燃焼が終了したと判断して電磁弁を消勢して
切り替え、バイパス通路を閉鎖し排気ガスの流れをトラ
ップに向うよう切り替える。

これで−回の再燃焼工程を終了し、次のパティキュレー
ト捕集を始めている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような特開昭６２−７９１２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次の問
題点があった。

（１）　　再燃焼時間は固定タイマによって一定に設定
されているため、タイマ時間が短いと再燃焼後もトラッ
プの目詰まり度が高い状態に維持されてエンジン性能に
悪影響を及ぼし再燃焼周期が短く（再燃焼回数が多く）
なったり、さらに最も危険なこととして、タイマ時間が
長く再燃焼時のパティキュレート捕集量が多いと燃焼温
度が高くなり過ぎてしまう、燃焼温度がトラップの許容
温度（約１０００°Ｃ）を越えるとトラップの損傷を招
く。

（２）タイマの設定時間が長いと、再燃焼中の排気ガス
の排出による環境汚染がひどくなる。

従って、本発明の目的は、常にパティキュレート捕集量
を一定に保ってトラップの再燃焼時間を最適に保つこと
のできるパティキュレートトラップの再燃焼装置を実現
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、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、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と該前後差圧を比較し
て該トラップの次回の再燃焼時間を加減する制御手段と
、を備えている。

〔作　　　用〕

本発明においては、再燃焼終了後の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。−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再燃焼終了時期
を決定するため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。その結果に基づ
き次回の再燃焼時間を増加又は減少させる。

これにより、車両の走行状態の如何によらず常に一定の
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、トラン
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、ＣＰＵ１３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図は第１図のコントローラ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、これに基づき、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は切替電磁弁４を第１図の実線で示すよ
う制御する。

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、一定時間のデイレイを持
たせる（第２図のステップ３１０１）。

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２０前後差
圧を入力する（同ステップ３１０２〜５１０４）、この
時、センサ７〜９の出力を人力した回数を１回分カウン
トして記憶しておき、その入力回数が所定回数ｎに達し
たか否かをチエツクしく同ステップ３１０５）、所定回
数ｎに達するまで、ステップ５１０２〜５１０５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
、差圧では閣Ｈｇ）に換算する（同ステップ３１０６）
。

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５１０７）。

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図の特性マツプから選択する。

この特性マツプはコントローラ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Ｐ、〜Ｐ、、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ツプ
を９つの領域（判定を行わないＮ　ｅ　１　’＝３４Ｏ
ｒｐｍ以下の領域とＭＡＰｌ〜８のｅｆｆ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２２０Ｏｒｐｍであれば、Ｎ　ｅ　６
　（２０４Ｏｒｐｍ）　とＮ　ｅ　７　（２４０Ｏｒｐ
ｍ）　との間に属するので二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５９ｗＨｇが得られ
ることになる。

但し、第３図にも示すように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）を行い（同ステップ３１０Ｂ）、トラップ２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１図に点線で示すよう
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３１０９）。

その後、燃焼時間をカウントしく同ステップＳ１１０）
、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
図の実線の状態に戻し、表示灯を消灯する（同ステップ
５１５）。

これによりパティキュレートの１回の再燃焼工程が終了
し再び第２図のステップ５１０２に戻り同じプログラム
を実行する。

このような再燃焼工程は本出願人の特願昭６２−２６９
９９０号で開示されたものであるが、本発明では更に再
燃焼の開始は特に問題にせず、再燃焼の終了（第２図の
ステップ３１１０）を前回の再燃焼工程に基づいて制御
しようとするものである。

第６図は第２図のステップ３１１０における燃焼時間カ
ウントを加減するためのフローチャートで、第２図のス
テップ５１１１の後“Ａ″に続き、“Ｂ″へ進むように
なっている。

まず、前記の再燃焼が終了したことを確認する目的で電
磁弁４が第１図の実線で示した位置に戻ったことを確認
する（第６図ステップＳｌ）。次にトラップの前後差圧
が安定するのを待つ（実施例では３秒）（同ステップＳ
２）。前後差圧が安定したら、再燃焼終了後のエンジン
回転数、エンジン負荷及びトラップの前後差圧をそれぞ
れのセンサから再び入力する（同ステップＳ３〜Ｓ５）
。

この入力は実施例では０．５秒を１測定ループとして１
６回行い（同ステップＳ６）、平均値、及びデータ換算
値を計算（同ステップＳ７）する。

次にステップＳ７で得られた実際のエンジン回転数及び
負荷に対応した設定差圧を第７図に示すデータマツプ（
これもＲＯＭ１４に記憶されている）から読み出す（同
ステップ３Ｂ）。この第７図のマツプは再燃焼工程開始
のために用いた第３図のマツプと類似したものであるが
、データの値が異なっている。但し、設定差圧の読み出
し方は上記の再燃焼開始の場合と同じであるので、ここ
では省略する。

このようにして得られた設定差圧を実際の差圧と比較す
る。この比較に際しては、各設定差圧Ｐｒｌ〜Ｐ１に対
応した許容範囲幅±α１〜±α、（設定差圧の１〜２割
程度）をそれぞれ設けておき、判定は許容範囲内、許容
範囲以上、許容範囲以下に分岐させることが好ましい（
同ステップＳ９）。

即ち、第８図に示すように、第６図のステップＳ９は、
ステップ３９１と３９２に分け、ステップＳ９１ではマ
ツプから読み出した例えば設定差圧Ｐ、、、に、Ｐ、、
３に対応する許容範囲α、を加えた値を設定差圧の上限
値として差圧センサ５からの実際の差圧Ｐ、。と比較し
、実際の差圧の方が小さければ更にステップＳ９２にお
いて設定差圧Ｐ。

から許容範囲α、を引いた値を設定差圧の下限値として
やはり実際の差圧Ｐ、。と比較する。

そして実際の差圧が設定差圧の許容範囲以上の場合（ス
テップＳ９１のＹｅｓ）には“１”だけ燃焼時間延長の
ためのフラグＡに加える（同ステップ５１０）、一方、
設定差圧の許容範囲以下の時（ステップ３９２のＹｅ　
ｓ）は１１″だけ燃焼時間短縮のためのフラグＢに加え
る（同ステップ３１１）、設定差圧の許容範囲内の時は
再燃焼時間は適切であったと判定できるので燃焼時間の
制御は行わない。

続いて上記の判定の回数″１”だけカウントアツプして
フラグＣに格納する（同ステップ５１２）。

この実施例においては差圧判定の時間を１０秒と設定し
ているので判定回数は２０回（ｔｏｌｏ、５＝２０）（
同ステップ５１３）となる。

次に２０回の判定の内、許容範囲以上との判定が１５回
以上あるか否かフラグＡより判定しく同ステップ５１４
）、１５回以上ある場合、次の再燃焼工程における燃焼
時間カウントを延長しくこの実施例では３０秒）（同ス
テップ３１５）、この延長した回数として１１”だけフ
ラグＤに加える（同ステップ５１６）。

一方、許容範囲以下との判定が２０回中１５回以上ある
か否か判断しく同ステップ５１７）、１５回以上ある場
合は次の再燃焼時間カウントを短縮しくこの実施例の場
合では３０秒）（同ステップ３１Ｂ）、この短縮した回
数として“１１だけフラグＤから引く（同ステップ５１
９）。

ここで再燃焼時間短縮の判定も設定した理由は、延長の
みのプログラムだと、延長を判定した時の再燃焼効率が
たまたま、その時だけ低（性能上の異常でなかった場合
、延長を修正できず再燃焼時間をムダに長く行っている
ことになるからである。

続いてフラグＤの値をカウントし、その累積回数がＮ回
（これはＤの初期値Ｄｏに十βを加えた値り、＋β又は
引いた値Ｄ０−βに相当する）になると（同ステップ５
２０）異常と判定し警報灯（図示せず）を点灯しく同ス
テップ５２１）、再燃焼プログラムを終了する。

フラグＤの累積値がＮ回に達しない場合は正常と判定し
て全フラグＡ−Ｃをリセットしく同ステップ５２２）、
第２図に示すステップ５１０２に進んで次の再燃焼工程
を開始する。

ここで、自動車のキースイッチが１度切られ、再度オン
となった時、前述の修正された再燃焼時間の設定が消え
ないよう、バックアップ電源としてバッテリー直結の電
源を設けることが好ましい、これには他の手段として、
ＥＦＲＯＭを用い゛たり、又はコントロールユニット内
にリチウム電池を内蔵することなどが考えられる。

〔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
た再燃焼時間適正化のための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再燃焼後の実際
の差圧とを比較することによりトラップの次回の再燃焼
時間を制御するよう構成したので、常に車両の走行状態
及びパティキュレート捕集状態に応じた最適なトラップ
の再燃焼（再生）を実現することができる。

【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、第１図で示した実施例により実行される再燃
焼工程全体を示すフローチャート図、第３図は、再燃焼
開始のための設定差圧をパラメータとするエンジン回転
数対負荷の特性曲線図、第４図及び第５図は、一つの設
定差圧曲線を選択するための過程を説明するための曲線
図、第６図は、本発明において第１図に示したコントロ
ーラで実行される次回の再燃焼時間制御のためのプログ
ラムのフローチャート図、 第７図は、本発明に用いられる再燃焼終了時の設定差圧
をパラメータとしたエンジン回転数対負荷の特性曲線図
、 第８図は、第６図中のステップの一部を詳しく示したフ
ローチャート図、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、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、予め記憶した複数の再燃焼終
   了設定差圧の中から該回転数及び負荷に対応して選択し
   た設定差圧と該前後差圧を比較して該トラップの次回の
   再燃焼時間を加減する制御手段と、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。