JPH0253604B2 - - Google Patents

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JPH0253604B2
JPH0253604B2 JP20089781A JP20089781A JPH0253604B2 JP H0253604 B2 JPH0253604 B2 JP H0253604B2 JP 20089781 A JP20089781 A JP 20089781A JP 20089781 A JP20089781 A JP 20089781A JP H0253604 B2 JPH0253604 B2 JP H0253604B2
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JP
Japan
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exhaust
engine
particulates
temperature
trapper
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JP20089781A
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Kenichiro Takama
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPS58104313A publication Critical patent/JPS58104313A/en
Publication of JPH0253604B2 publication Critical patent/JPH0253604B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0235Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using exhaust gas throttling means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンの排気ガス処理装
置に関し、更に詳しくは、排気ガス中に含まれる
カーボン粒子及びそれと同様な粒状物(以下、排
気粒子という)を物理的方法によつて適切な捕集
材に捕集し、捕集された排気微粒子を周期的に焼
却し、捕集材を再生するに適した排気微粒子浄化
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an exhaust gas treatment device for a diesel engine, and more particularly to a device for removing carbon particles and similar particulate matter (hereinafter referred to as exhaust particles) contained in exhaust gas by a physical method. The present invention relates to an exhaust particulate purification device suitable for collecting on an appropriate collection material, periodically incinerating the collected exhaust particulates, and regenerating the collection material.

この種の排気微粒子はカーボン粒子のように可
燃性のものがほとんどで、このような可燃性の微
粒子を捕集し、捕集された微粒子を焼却して捕集
材を再生するには、従来から次のような方法が知
られている。
Most of these types of exhaust particulates are flammable, such as carbon particles, and conventional methods have been used to collect these flammable particulates, incinerate the collected particulates, and regenerate the collection material. The following methods are known.

(1) デイーゼルエンジンの吸気系を絞り、吸入空
気量を減じて排気ガスの温度を上昇させ、排気
微粒子を燃焼させる方法。
(1) A method of throttling the intake system of a diesel engine to reduce the amount of intake air and raise the temperature of exhaust gas to burn exhaust particulates.

(2) デイーゼルエンジンの排気系にオイルバーナ
を設け、排気ガスの温度を排気微粒子が燃焼す
る温度まで上昇させて焼却する方法。
(2) A method in which an oil burner is installed in the exhaust system of a diesel engine to raise the temperature of exhaust gas to a temperature at which exhaust particulates are combusted.

(3) 電気ヒータを捕集材の全面に取り付け、捕集
材の表面に付着した排気微粒子を燃焼させ、そ
れを熱源として下流の微粒子を自燃させる方
法。
(3) A method in which an electric heater is attached to the entire surface of the collection material to burn the exhaust particulates adhering to the surface of the collection material, and use this as a heat source to cause the downstream particulates to self-combust.

また、最近において、上記(1)の方法と(3)の方法
を組み合わせて排気微粒子を燃焼させかつ捕集材
を再生する装置がこの出願と同一の出願人によつ
て提案されている(特願昭56−96614号)。しかし
ながら、吸気系の絞りによつて排気温を上昇さ
せ、電気ヒータによる排気微粒子の着火性を良く
しても、エンジンの運転条件(例えば、再生中に
エンジンの使用状態が変化した時など)によつて
は、依然として電気ヒータによつても排気微粒子
(パーテイキユレート)が着火しないことがある。
Recently, the same applicant as this application has proposed a device that combines the methods (1) and (3) above to burn exhaust particulates and regenerate the collection material (particularly (Gan Sho 56-96614). However, even if the exhaust temperature is raised by restricting the intake system and the ignitability of exhaust particulates is improved by the electric heater, the engine operating conditions (for example, when the engine usage changes during regeneration) Therefore, the exhaust particulates (particulates) may still not be ignited even by the electric heater.

本発明の目的は、上述のような欠点を解消し、
耐久性、安全性に優れかつ構造が簡単で低コスト
で、かつ排気微粒子の着火性のよいデイーゼルエ
ンジンの排気微粒子浄化装置を提供することにあ
る。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks,
To provide an exhaust particulate purification device for a diesel engine that is excellent in durability and safety, has a simple structure, is low in cost, and has good ignition properties for exhaust particulates.

このような目的を実現する為に、本発明は、排
気管路に排気微粒子の捕集材を有するデイーゼル
エンジンの排気微粒子浄化装置において、前記捕
集材の下流の前記排気管路に絞り弁を設けると共
に、前記捕集材の上流側端面に配置した電気ヒー
タ、及びエンジンへ供給される燃料噴射量を増量
する手段を有することを特徴とする。燃料増量手
段、排気絞り弁並びに電気ヒータは、エンジン作
動中に周期的に連動して作動される。
In order to achieve such an object, the present invention provides an exhaust particulate purification device for a diesel engine having an exhaust particulate collecting material in the exhaust pipe, in which a throttle valve is provided in the exhaust pipe downstream of the collecting material. It is characterized in that it further includes an electric heater disposed on the upstream end surface of the collection material, and means for increasing the amount of fuel injection supplied to the engine. The fuel increase means, exhaust throttle valve and electric heater are operated in conjunction periodically during engine operation.

このような絞り弁は、捕集材の下流側に設けた
ので、絞り弁を絞るこれにより、捕集材の部位に
おける背圧が直接的且つ迅速に上昇すると共に排
気ガスの温度が排気微粒子の燃焼に必要な温度ま
で上昇する。また、捕集材内部又はその上流側表
面の排気流速が小さくなり、電気ヒータによる排
気微粒子の着火が容易になる。即ち、冷却損失を
小さくすることができる。また、排気絞り弁が絞
られた際にエンジンへ供給される燃料噴射量が増
量されるので、デイーゼルエンジンの出力や運転
性に悪影響が及ぼされることはない。燃料噴射量
の増量手段と排気絞り弁は、エンジンの作動中に
周期的に連動して動作するようにコンピユータ等
で制御される。
Since such a throttle valve is installed downstream of the collection material, by throttling the throttle valve, the back pressure at the location of the collection material increases directly and quickly, and the temperature of the exhaust gas decreases to the level of the exhaust particulate matter. The temperature rises to the temperature required for combustion. Furthermore, the exhaust flow velocity inside the collection material or on its upstream surface becomes smaller, making it easier for the electric heater to ignite the exhaust particles. That is, cooling loss can be reduced. Furthermore, since the amount of fuel injected to the engine is increased when the exhaust throttle valve is throttled, the output and drivability of the diesel engine are not adversely affected. The fuel injection amount increasing means and the exhaust throttle valve are controlled by a computer or the like so as to operate periodically in conjunction with each other during engine operation.

電気ヒータは、分散的に配置した複数個の(セ
ラミツク)電気ヒータ素子であるのが望ましく、
各ヒータ素子を順番に通電、加熱することによ
り、消費電力をできるだけ少なくするのがよい。
Preferably, the electric heater is a plurality of (ceramic) electric heater elements arranged in a distributed manner.
It is preferable to reduce power consumption as much as possible by energizing and heating each heater element in turn.

以下、添付図面を参照し本発明の実施例につい
て詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図において、1はデイーゼルエンジン本
体、2はトランスミツシヨン、3は吸気マニホル
ド、4は排気マニホルド、5は燃料噴射ポンプ、
6は燃料配管、7は燃料噴射弁(インジエクタ)、
8はバキユームポンプ、9は冷却用フアンであ
り、以上は通常のデイーゼルエンジンの構成部分
である。
In Fig. 1, 1 is the diesel engine body, 2 is the transmission, 3 is the intake manifold, 4 is the exhaust manifold, 5 is the fuel injection pump,
6 is a fuel pipe, 7 is a fuel injection valve (injector),
8 is a vacuum pump, 9 is a cooling fan, and these are the components of a normal diesel engine.

排気マニホルド4の下流側の排気管路の部分に
は捕集材(トラツパ)容器10が取り付けてあ
る。このトラツパ容器10の内部には、第2図に
示すように、捕集材(トラツプ材)11がある。
このトラツプ材11は、排気ガス流に対して過度
の制限を生ずることがなく、その内部を排気ガス
が流通可能であり、かつ排気ガスに含まれるかな
りの量の排気微粒子を捕集できるようになつてい
る。また、トラツプ材11は、エンジンの作動時
に周期的に、それに捕集された排気微粒子の燃
焼、灰化が行なわれるが、その際に到達されるべ
き上昇した温度に十分に耐えうるような適切な材
料で適当な形状に作られる。このような目的に適
した材料の例としては、三次元網目構造の発泡セ
ラミツク、モノリス型セラミツク、金属ワイヤ・
メツシユ又はステンレス鋼等による多量スクリー
ン要素等がある。
A trapping material container 10 is attached to a portion of the exhaust pipe on the downstream side of the exhaust manifold 4. Inside the trapper container 10, as shown in FIG. 2, there is a trapping material 11.
This trap material 11 is designed to allow the exhaust gas to flow through it without causing excessive restriction on the flow of the exhaust gas, and to trap a considerable amount of exhaust particulates contained in the exhaust gas. It's summery. In addition, the trap material 11 is made of an appropriate material that can sufficiently withstand the elevated temperature that is to be reached during combustion and ashing of exhaust particulates collected thereon periodically during engine operation. It is made of suitable materials and in a suitable shape. Examples of materials suitable for this purpose include foamed ceramics with three-dimensional network structures, monolithic ceramics, and metal wires.
There are bulk screen elements such as mesh or stainless steel.

トラツプ材11に捕集された排気微粒子を燃
焼、灰化するには、通常、排気温度を約560℃程
度のレベルまで上昇させることが必要である。従
つて、トラツプ材を構成する材料はこの温度に十
分耐えうるものでなければならない。
In order to burn and ash the exhaust particulates collected by the trap material 11, it is usually necessary to raise the exhaust temperature to a level of approximately 560°C. Therefore, the material of which the trap is made must be able to withstand this temperature.

ところが、経験の示すところによれば、通常の
エンジン作動(排気温を上昇させる特別な手段を
設けていない場合)においては排気系内の温度は
エンジン負荷および速度の異る条件下でかなり変
化し、また排気系における微粒子トラツパの位置
によつては、トラツパ内の温度はその中に集めら
れた微粒子を焼き払うに要するレベルに決して達
することができない。これは、多くの自動車適用
例において典型的なようにエンジンがフル・スロ
ツトルのもとではめつたに作動されないような場
合、ターボ過給装置を備えている場合、あるいは
第1図に示した配置におけるように特定のトラツ
パがエンジンの排気マニホルド下流の排気管路に
装着される場合に、特にそうである。従つて、集
められた微粒子を周期的に灰化するには、排気温
度を約560℃の必要レベルまで上昇せしめるため
の他の何らかの手段を設けることが必要である。
However, experience has shown that during normal engine operation (in the absence of special measures to increase the exhaust temperature) the temperature in the exhaust system varies considerably under different conditions of engine load and speed. Also, depending on the particulate trapper's location in the exhaust system, the temperature within the trapper may never reach the level necessary to burn off the particulates collected therein. This may be the case if the engine is not operated under full throttle, as is typical in many automotive applications, if it is equipped with a turbocharger, or if the arrangement shown in Figure 1 is used. This is particularly the case when the particular trapper is mounted in the exhaust line downstream of the engine's exhaust manifold, as in the example in FIG. Therefore, in order to periodically incinerate the collected particulates, it is necessary to provide some other means to raise the exhaust temperature to the required level of approximately 560°C.

所望の温度レベルを得るために多数の可能な方
法を単一にあるいは組合せて用いることができ
る。全燃料または全負荷状態を除くすべてのエン
ジン作動状態下で使用しうる1つのかかる方法は
エンジンの排気系を絞ることである。排気の適切
な絞りはエンジンの排気温度を実質的に増大せし
めることができ、ある場合には粒子トラツパ内の
温度を灰化レベルまで上昇せしめるに充分であり
うることが判明した。
A number of possible methods can be used singly or in combination to obtain the desired temperature level. One such method, which can be used under all engine operating conditions except full fuel or full load conditions, is to throttle the engine's exhaust system. It has been found that appropriate throttling of the exhaust gas can substantially increase the exhaust temperature of the engine, and in some cases may be sufficient to raise the temperature within the particle trapper to ashing levels.

即ち、本発明では、通常は絞られない排気管路
のトラツパ容器10下流の適切な位置に排気絞り
弁20を設けた。この排気絞り弁20はリンクを
介してダイヤフラム弁21に連結され、このダイ
ヤフラム弁21は電圧切換弁(VSV)22によ
つて駆動される。VSV22は、バキユーム配管
23を介してバキユームポンプ8に連結されてい
る一方、配線24を介してマイクロコンピユータ
(CPU)30に接続されている。VSV22は、通
常はその大気ポートが開放しており、ダイヤフラ
ム弁21には大気が作用して、排気絞り弁20を
開いている。マイクロコンピユータ(CPU)3
0から配線24を通じて信号が伝えられた時は、
VSV22の大気ポートは閉じられ、バキユーム
ポンプ8からの負圧がバキユーム配管23、
VSV22を通じてダイヤフラム弁21に作用し、
これにより絞り弁20が閉じられ、排気管路をそ
の通路の約90%程度絞る。なお、排気絞り弁20
はトラツパ容器10の下流側に設けてもよい。
That is, in the present invention, the exhaust throttle valve 20 is provided at an appropriate position downstream of the trapper container 10 in the exhaust pipe line, which is not normally throttled. The exhaust throttle valve 20 is connected via a link to a diaphragm valve 21, which is driven by a voltage switching valve (VSV) 22. The VSV 22 is connected to a vacuum pump 8 via a vacuum pipe 23 and to a microcomputer (CPU) 30 via a wiring 24. The VSV 22 normally has its atmospheric port open, and the atmosphere acts on the diaphragm valve 21 to open the exhaust throttle valve 20. Microcomputer (CPU) 3
When a signal is transmitted from 0 through the wiring 24,
The atmospheric port of the VSV 22 is closed, and the negative pressure from the vacuum pump 8 is applied to the vacuum pipe 23,
acts on the diaphragm valve 21 through the VSV 22,
This closes the throttle valve 20 and throttles the exhaust pipe by about 90% of its passage. In addition, the exhaust throttle valve 20
may be provided on the downstream side of the trapper container 10.

また、本発明では、エンジンへ供給される燃料
噴射量を増量する手段が設けてある。即ち、燃料
噴射ポンプ5の燃料増量装置33をコントロール
する負圧切換弁(VSV)31が設けられ、この
VSV31は配線32を介してマイクロコンピユ
ータ(CPU)30に接続されていると共に配管
34を介してバキユームポンプ8に連結されてい
る。従つて、マイクロコンピユータ(CPU)3
0から配線32を通じて信号が伝えられた時は、
VSV31は配管34を通じて燃料増量装置33
に負圧を伝え、この燃料増量装置33が作動して
燃料噴射量を増加させる。
Further, in the present invention, means is provided for increasing the amount of fuel injection supplied to the engine. That is, a negative pressure switching valve (VSV) 31 is provided to control the fuel increase device 33 of the fuel injection pump 5.
The VSV 31 is connected to a microcomputer (CPU) 30 via wiring 32 and to a vacuum pump 8 via piping 34. Therefore, microcomputer (CPU) 3
When a signal is transmitted from 0 through wiring 32,
The VSV 31 is connected to the fuel increaser 33 through the pipe 34.
This fuel increasing device 33 operates to increase the fuel injection amount.

更にまた、本発明では、排気微粒子の着火、燃
焼の補助手段として電気ヒータ装置12が捕集材
(トラツパ)11の上流側端部に設けられている。
電気ヒータ装置12は、分散的に配置された複数
個の電気ヒータ素子又はセラミツクヒータ素子1
3から成る。各ヒータ素子13は、通常の電気ヒ
ータのようにコイル状の巻線から成るものではな
く、第3図に示すように平面的なジグザグ状に形
成されている。このようなヒータ素子13を取り
付けるには、ハニカム状セラミツクフイルタ14
に複数のヒータ素子13を分散的に取り付けてお
き、このセラミツクフイルタ14とトラツプ材1
1との間に挾んで定着すればよい。なお、15は
各ヒータ素子に電流を供給する端子、18はアー
ス線である。各ヒータ素子13(第3図)の大き
さや数、配列は、排気ガスの流れを妨げず、従つ
て排気ガスの背圧上昇が最小になるように選定さ
れ、これらのヒータ素子は順に1つづつ通電され
る。電流供給用の端子15は電圧変換器16(第
1図)、配線17を介してマイクロコンピユータ
(CPU)30に接続されている。
Furthermore, in the present invention, an electric heater device 12 is provided at the upstream end of the trapper 11 as an auxiliary means for igniting and burning exhaust particulates.
The electric heater device 12 includes a plurality of electric heater elements or ceramic heater elements 1 disposed in a distributed manner.
Consists of 3. Each heater element 13 is not made of a coil-like winding like a normal electric heater, but is formed in a planar zigzag shape as shown in FIG. To attach such a heater element 13, a honeycomb-shaped ceramic filter 14 is used.
A plurality of heater elements 13 are attached in a distributed manner to the ceramic filter 14 and the trap material 1.
It can be fixed by interposing it between 1 and 1. Note that 15 is a terminal for supplying current to each heater element, and 18 is a ground wire. The size, number, and arrangement of each heater element 13 (FIG. 3) are selected so as not to impede the flow of exhaust gas and thus to minimize the increase in exhaust gas back pressure; Power is applied one by one. The current supply terminal 15 is connected to a microcomputer (CPU) 30 via a voltage converter 16 (FIG. 1) and wiring 17.

以上に述べた排気絞り弁20燃料噴射量増量手
段、並びに電気ヒータ装置12は、デイーゼルエ
ンジンの作動中に周期的に互いに連動して動作さ
れ、排気微粒子の燃焼、灰化及びトラツパ容器1
0の再生が行なわれるのであるが、このような再
生動作の開始時期や前記手段の動作はマイクロコ
ンピユータ(CPU)30によつて制御される。
この為に、エンジンの運転条件や排気ガスの状態
等を検出し、CPU30に入力する。即ち、第1
図において、50はエンジン負荷、51はエンジ
ン回転数、52はエンジン水温、53はトラツパ
前の排気圧力、54はトラツパ前の排気ガス温、
55はトラツパ内部の温度、56はトラツパ出口
の排気ガス温であり、これらの各検出信号が
CPU30に入力される。なお、57はトラツパ
前の排気圧力を検出する背圧センサである。
The exhaust throttle valve 20, the fuel injection amount increasing means, and the electric heater device 12 described above are periodically operated in conjunction with each other during operation of the diesel engine to burn, ash, and trap exhaust particulates.
0 is played back, and the start timing of such playback operation and the operation of the means are controlled by a microcomputer (CPU) 30.
For this purpose, engine operating conditions, exhaust gas conditions, etc. are detected and input to the CPU 30. That is, the first
In the figure, 50 is the engine load, 51 is the engine speed, 52 is the engine water temperature, 53 is the exhaust pressure before the trapper, 54 is the exhaust gas temperature before the trapper,
55 is the temperature inside the trapper, 56 is the exhaust gas temperature at the outlet of the trapper, and each of these detection signals is
It is input to the CPU 30. Note that 57 is a back pressure sensor that detects the exhaust pressure before the trapper.

このような制御系において留意すべき事項は次
のとおりである。
The following points should be kept in mind in such a control system.

1 トラツパは集められた微粒子が排気ガス流に
対して過度の限定を生ぜしめないように充分に
しばしば清掃されなければならない。
1. The trapper must be cleaned often enough so that the collected particulates do not create undue restrictions on the exhaust gas flow.

2 エンジン排気系の絞り及び燃料増量は車両の
駆動可能性または性能を有意に変更せしめない
ように制御されなければならない。
2 Throttling and fuel addition of the engine exhaust system must be controlled so as not to significantly alter the drivability or performance of the vehicle.

3 制御プロセスは車両排気パイプから発する煙
の有意なまたは顕著な増大を生ぜしめるべきで
はない。
3. The control process should not result in a significant or noticeable increase in smoke emanating from the vehicle exhaust pipe.

4 燃焼サイクルは微粒子のみが燃焼、灰化しト
ラツパのベツドは損傷しないように制御される
べきである。
4. The combustion cycle should be controlled so that only particulates are burned and ashed and the trapper bed is not damaged.

これらの目的を達成するために、本発明ではマ
イクロコンピユータ(CPU30)が第5図のご
とくに作動するようにプログラムされている。
In order to achieve these objectives, in the present invention, a microcomputer (CPU 30) is programmed to operate as shown in FIG.

第5図において、まずエンジン回転数51、エ
ンジン負荷50、トラツパ床温55、背圧53、
トラツパ出口排気温56、エンジン水温56等の
信号により再生時期であるか否かを判断する。再
生時期の判断は、前回の再生の完了後約70Km程度
走行した後に、次の再生が行なわれるようにプロ
グラムされている。これは、トラツパが過負荷状
態となるのが約400Kmの走行においてであるから、
約70Kmごとの清掃間隔は適切と考えられる。再生
時期であると判断した後は、第5図のフローチヤ
ートで示すような手段で制御が行なわれる。即
ち、排気絞り弁が絞られ、燃料噴射量の増量が行
なわれ、排気温を排気微粒子の焼却に必要な温度
まで上昇させる。排気温が560℃以上になると、
トラツパ前面の電気ヒータ12への通電が20秒間
行なわれる。なお、トラツパ再生中のトラブル
(例えば、排気温の異常上昇等)はフローチヤー
ト中に示されるように処理される。トラツパ(内
部)床温が660℃以下(ただしトラツパ入口排気
温560℃以上)でトラツパ後排気温が580℃以下の
状態が2分間継続されたら再生が完了し、マイク
ロコンピユータ(CPU)がリセツトされる。な
お、第5図の実施例では、燃焼時間を一応2分間
としているが、排気微粒子の蓄積その他の状況に
応じて適当な時間に設定することができる。
In FIG. 5, first, engine speed 51, engine load 50, trapper bed temperature 55, back pressure 53,
It is determined whether it is time for regeneration based on signals such as the trapper outlet exhaust gas temperature 56 and the engine water temperature 56. The determination of the regeneration timing is programmed so that the next regeneration will be performed after the vehicle has traveled approximately 70km after the previous regeneration was completed. This is because the Toratsupa becomes overloaded when traveling about 400 km.
A cleaning interval of approximately every 70km is considered appropriate. After determining that it is time for regeneration, control is performed by means as shown in the flowchart of FIG. That is, the exhaust throttle valve is throttled, the amount of fuel injection is increased, and the exhaust temperature is raised to a temperature necessary for incinerating exhaust particulates. When the exhaust temperature exceeds 560℃,
The electric heater 12 on the front side of the trapper is energized for 20 seconds. Incidentally, troubles during trapper regeneration (for example, abnormal rise in exhaust gas temperature, etc.) are handled as shown in the flowchart. When the trapper (internal) bed temperature is below 660℃ (however, the exhaust gas temperature at the trapper inlet is above 560℃) and the exhaust temperature after the trapper remains below 580℃ for 2 minutes, regeneration is completed and the microcomputer (CPU) is reset. Ru. In the embodiment shown in FIG. 5, the combustion time is set to 2 minutes, but it can be set to an appropriate time depending on the accumulation of exhaust particulates and other conditions.

第4図はヒータ素子13による排気微粒子の燃
焼状況を示したものである。ヒータ素子13はト
ラツプ材11の上流側端面に配置されているの
で、通電により加熱されると、その付近に付着し
ている排気微粒子を燃焼させ、矢印Pで示す排気
ガスの流れに沿つてその燃焼火炎が下流側に伝播
される。第4図において、領域Aは排気微粒子が
燃焼されてトラツプ材が再生される部分であり、
領域Bは再生されない部分であるが、実際は電気
ヒータ素子1が複数個取り付けてあるのでトラツ
パ材11の全域が再生可能である。従つて、電気
ヒータ素子13の数及びその配置は、トラツパ材
11の全域において排気微粒子の完全燃焼が可能
なように、必要最少限の個数で決定すればよい。
FIG. 4 shows the state of combustion of exhaust particulates by the heater element 13. The heater element 13 is arranged on the upstream end face of the trap material 11, so when it is heated by electricity, it burns the exhaust particulates adhering to the vicinity and burns them along the flow of exhaust gas shown by the arrow P. The combustion flame is propagated downstream. In FIG. 4, region A is the part where exhaust particulates are burned and trap material is regenerated,
Although region B is a part that is not recycled, in reality, since a plurality of electric heater elements 1 are attached, the entire area of trapping material 11 can be recycled. Therefore, the number of electric heater elements 13 and their arrangement may be determined to the minimum necessary number so that the exhaust particulates can be completely burned over the entire area of the trapper material 11.

前述のように、複数のヒータ素子13を順番に
通電すれば消費電力が少なくて済み、捕集材11
に蓄積された排気微粒子を有効に着火、燃焼させ
ることができる。なお、本発明は、ターボ過給機
構を備えたデイーゼルエンジンに適用することも
可能である。この種のエンジンは、通常のエンジ
ンに比べ排気温は低くなるが、排気系を絞りかつ
燃料を増量することによつて排気微粒子の燃焼、
灰化に必要な560℃の温度を得ることができ、ス
パークプラグによつて排気微粒子の着火が容易に
行なわれる。
As mentioned above, if the plurality of heater elements 13 are energized in order, power consumption can be reduced, and the collection material 11
It is possible to effectively ignite and burn the accumulated exhaust particulates. Note that the present invention can also be applied to a diesel engine equipped with a turbocharging mechanism. This type of engine has a lower exhaust temperature than a normal engine, but by restricting the exhaust system and increasing the amount of fuel, the combustion of exhaust particulates is reduced.
The temperature of 560°C required for ashing can be obtained, and the spark plug easily ignites exhaust particulates.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を用いたデイーゼルエンジンの
概略図、第2図はトラツパ容器の一部断面図、第
3図はトラツパ材の前端部の詳細図、第4図はヒ
ータ素子による排気微粒子の燃焼状況を示す図、
第5図はマイクロコンピユータ(CPU)による
再生制御プロセスのフローチヤートである。 1……デイーゼルエンジン本体、5……燃料噴
射ポンプ、10……トラツパ容器、11……捕集
材(トラツパ材)、12……電気ヒータ装置、1
3……ヒータ素子、20……排気絞り弁、30…
…マイクロコンピユータ(CPU)、31……アク
チユエータ。
Fig. 1 is a schematic diagram of a diesel engine using the present invention, Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the trapper container, Fig. 3 is a detailed view of the front end of the trapper material, and Fig. 4 is a diagram showing the removal of exhaust particulates by the heater element. A diagram showing the combustion situation,
FIG. 5 is a flowchart of a reproduction control process by a microcomputer (CPU). DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Diesel engine main body, 5... Fuel injection pump, 10... Trapper container, 11... Collection material (trapper material), 12... Electric heater device, 1
3... Heater element, 20... Exhaust throttle valve, 30...
...Microcomputer (CPU), 31...actuator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 排気ガス経路に排気微粒子の捕集材を有する
デイーゼルエンジンにおいて、前記捕集材の下流
の前記排気ガス経路に排気絞り弁を設けると共
に、前記捕集材の上流側端面に電気ヒータを配置
し、更にエンジンへ供給される燃料噴射量を増量
する手段を設け、該燃料噴射量増量手段、前記絞
り弁並びに前記電気ヒータを、エンジン作動中に
周期的に連動して作動せしめる制御手段が設けら
れ、前記捕集材に蓄積した排気微粒子を定期的に
燃焼させて前記捕集材を再生するようにしたデイ
ーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置。
1. In a diesel engine having a collection material for exhaust particulates in an exhaust gas path, an exhaust throttle valve is provided in the exhaust gas path downstream of the collection material, and an electric heater is arranged on an upstream end surface of the collection material. Further, means for increasing the amount of fuel injection supplied to the engine is provided, and control means is provided for periodically operating the fuel injection amount increasing means, the throttle valve, and the electric heater in conjunction with each other during engine operation. . An exhaust particulate purification device for a diesel engine, which periodically burns exhaust particulates accumulated in the collection material to regenerate the collection material.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0522002A (en) * 1991-07-15 1993-01-29 Fuji Elelctrochem Co Ltd Dielectric filter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56124619A (en) * 1980-03-07 1981-09-30 Toyota Motor Corp Removing device of exhaust gas corpuscle from diesel engine

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