JPH03275921A - ディーゼル排気粒子フィルタを再生する方法および装置 - 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の排気管に取付けられる、
ディーゼル排気粒状すすフィルタ（以下簡単に、ディー
ゼルフィルタと称する）を再生する方法および装置に関
する。

〔従来の技術〕

この種の公知の方法（たとえばヨーロッパ特許出願８７
１００．９１１．４）において、排気ガスは流れ方向に
見てディーゼルフィルタ上流で絞られ、再生温度に達す
るかまたは再生温度をこえるようになっている。そのた
め、ディーゼルフィルタ内に沈澱した粒子は焼却される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、一方では、ディーゼルエンジンの運転
中完全な自動的再生が、他方では、制御されない再生に
対するすなわちディーゼルフィルタに沈澱した粒子の意
図しない焼却に対する保護を達成しうるようにした方法
および装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的は、ディーゼルフィルタの上
流および下流の実際の排気ガス温度が検出されること、
再生作業はディーゼルエンジン運転においてディーゼル
フィルタの上流が第１設定排気温度に達するとき自動的
に開始されること、再生作用はディーゼルフィルタ上流
が第２設定排気温度をこえるとき自動的に停止されるこ
と、およびディーゼルフィルタ下流が予定の排気温度を
こえるとき、ディーゼルフィルタの再生が空気比（ラム
ダ）を１以上の範囲内とくに１．２ないし１．３の範囲
内の設定点に設定するか、または排気ガスをディーゼル
フィルタをバイパスするバイパス通路に通すことにより
排気流からディーゼルフィルタをしゃ断することにより
禁止することによって解決される。

また、本発明による装置は、排気ガス中の酸素含量を感
知するラムダプローブ、ディーゼルフィルタ上流および
下流の排気管内の実際の排気温度を感知する温度センサ
、および制御ユニットを備え、前記制御ユニットに対し
測定された実際の排気温度および設定排気温度が入力と
して伝達され、前記制御ユニットは絞り装置に対する出
力制御信号を発生することを特徴とするものであるか、
または排気流の方向に見てディーゼルフィルタ上流の排
気管から分岐しディーゼルフィルタをバイパスする内部
に逆止弁を備えたバイパス通路、ディーゼルフィルタの
上流および下流の排気管内の実際の排気温度を計測する
温度センサ、および制御ユニットを備え、前記制御ユニ
ットに対し測定された実際の排気温度および設定温度が
入力として伝達され、前記制御ユニットは絞り装置およ
び逆止弁に対して制御信号を出力して前記逆止弁を開放
しかつ絞り弁を閉鎖して再生を禁止することを特徴とす
るものである。

本発明は下記の発見に基づいている。すなわち、経験に
よれば、ディーゼルエンジンにおける空気燃料混合物の
燃焼は１．２ないし１．３のラムダの空気比において、
排気ガスの残留酸素は５％ないし７％に達する。本発明
者は、空気比が特定のラムダ値を維持するとき、ディー
ゼルフィルタ上の粒状沈澱物の制御されない焼却がもは
や起こらないことを発見した。排気流を排気管主流内で
および／または排気フィードバック管内で制御された方
法で絞り、制御された再生すなわち粒子の焼却をディー
ゼルフィルタ内で実施することが可能になる。

また、限界温度値に達したとき排気流は自動的にディー
ゼルフィルタをバイパスし、フィルタは制御されない焼
却から保護される。

請求項１に特定された設定排気温度は前記関数に従って
ディーゼルフィルタを横切る圧力降下に応して変化する
のが有利である。

以下、本発明の実施例を略図に基づいて詳細に説明する
。

〔実施例〕

第１図はディーゼルエンジン２用の排気粒子フィルタ１
の自動的再生装置を概略図示し、該ディーゼルフィルタ
１は排気管３に取付けられている。

可変絞り装置４は排気管３にディーゼルフィルタ１とデ
ィーゼルエンジン２との間に取付けられている。燃焼に
必要な空気は吸込管５を通ってディーゼルエンジン２に
供給される。第２の可変絞り装置６がディーゼルエンジ
ン２と可変絞り装置４との間において排気管３から分岐
し、吸込管６に終る排気フィードバック通路７に取付け
られている。

温度センサ８．９が排気管３のディーゼルフィルタ１の
上流および下流に取付けられ、排気管３内の温度Ｔ１、
Ｔｈが測定され、制御ユニット１０の入力として前記温
度が伝達される。また、ラムダプローブ１１が排気管１
にディーゼルフィルタ１の下流に取付けられ排気の酸素
含有量を測定し、前記プローブの出力信号もまた制御ユ
ニット１０に入力として伝達される。計測された酸素含
有量は空気比に対する基準となる。最後に符号１２で示
された差圧センサはディーゼルエンジンすすフィルタを
横切る圧力降下Δｐを測定するのに使用される。差圧セ
ンサ１２の出力信号は関数モジュール１３に入力として
伝達され、モジュール１３において各設定排気温度が決
定される。すなわち、ディーゼルエンジン２の運転にお
いてその温度に達したとき自動的にディーゼルフィルタ
の再生を開始する最低排気温度Ｔ　　、　、その１ｍ　
１　ｎ 温度をこえるとき再生を自動的に停止するディーゼルフ
ィルタ上流の設定温度Ｔ　　　　１その温ｍａｘ 度をこえるときディーゼル機関フィルタの再生を自動的
に禁止するディーゼルフィルタ下流の設定排気温度Ｔ　
　　　である。特定の設定温度はデｍａｘ イーゼルフィルタ１を横切る圧力降下Δｐの変化に応じ
て特定の温度に対して規定の関数に従って関数モジュー
ル１３において変更される。第２図は直線的特性を有す
るそのような関数を示している。

制御ユニット１０において実施される制御作用は、制御
信号を発生し、前記制御信号は制御信号線１４．１６を
通って選択的にもしくは一緒に両方の絞り装置４．６に
伝達され、それによりそれぞれ制御された再生またディ
ーゼルフィルタの制御されない再生からの所望の保護を
達成する。

制御作用は、圧力降下Δｐが、ディーゼルエンジン２の
運転における特定の回転速度範囲以内では測定を必要と
しないため、簡単になる。換言すれば差圧センサ１２に
よって測定される値Δｐはディーゼルエンジンの各運転
状態において測定された瞬間値である。

第２図に示された関数の例は直線的である。関数Ｔ、−
ｆ３（Δｐ）は、渋滞した道路に１ｍ　１　ｎ おける反復車両運転に対する再生作用に適用するように
、二つの他の関数より大きい相対的傾斜を有する。

Ｔｈｍａｘ’　Ｔｌｍａｘの基準は、セラミックディー
ゼルフィルタの最高壁温度を再生中はり一定に保つこと
にある。その訳はこの最高温度がディーゼルフィルタの
負荷の増加とともに上昇するからである。

一層粗雑であるがそれよりかなり簡単な制御を、設定排
気温度Ｔ　　　　およびＴ　　　　が一定ｈｍａｘ　　
　　　１ｍａｘ であり、すなわち、それらが圧力降下Δｐとともに変化
しないと仮定し、かつＴ　　、　を圧力時ｍｘｎ 下とともに段階的に変化させることによって達成するこ
とができる。

第３図には同様の部分が同様の参照符号によって示され
ているが、くり返し説明はしない。ラムダプローブおよ
び排気フィードバックは設けられていない。その代わり
、逆止弁２１を取付けられたバイパス通路２０がディー
ゼルエンジンの下流で排気管３から分岐している。交互
に開閉位置をとる上記逆止弁は信号伝達線２２を通して
制御ユニットによって開放状態に作動され、一方絞り装
Ｗ４はディーゼルフィルタ下流がＴｈｍａｘをこえると
同時に閉鎖され、そこでディーゼルフィルタは自動的に
排気ガス流を停止しそれにより制御されない燃焼から保
護される。反対に、通常のディーゼルフィルタの再生に
対して、逆止弁は自動的に閉鎖され、一方絞り装置４は
開放される。それ以外に対して、制御作用は第１，２図
を参照して説明したのと同じである。

〔発明の効果〕

本発明は、ディーゼルフィルタの上流および下流の実際
の排気温度を検出し、ディーゼルフィルタの上流が第１
設定排気温度に達するとき自動的に再生を開始し、ディ
ーゼルフィルタ上流が第２設定排気温度をこえるとき再
生を自動的に停止し、ディーゼルフィルタ下流が予定の
排気温度をこえるとき、再生が空気比（ラムダ）を１以
上に設定することにより禁止することによって、ディー
ゼルエンジンの運転中完全な自動的再生を行うとともに
、ディーゼルフィルタに沈澱した粒子の意図しない焼却
に対する保護を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディーゼルエンジン排気微粒子フ
ィルタを再生する装置の略図、第２図は設定排気温度を
ディーゼル機関フィルタを横切る排気流圧力降下に対し
てプロットしたグラフ、第３図は本発明による変形装置
の図である。 １・・・ディーゼルフィルタ、３・・・排気管、４．６
・・・可変絞り装置、７・・・排気フィードバック装置
、８．９・・・排気センサ、１０・・・制御ユニット、
１１・・・ラムダプローブ、１２・・・差圧センサ、１
３・・・関数モジュール、２０・・・バイパス通路、２
１・・・逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フィルタがディーゼルエンジンの排気管に取付けら
   れ、排気が流れ方向に見てその上流で絞られ、再生温度
   に達するかまたは再生温度をこえるようにしたディーゼ
   ル排気粒子フィルタを再生する方法であつて、前記方法
   が、 ディーゼルフィルタ（１）の上流および下流の実際の排
   気温度（Ｔ＿ｌおよびＴ＿ｈ）が検出されること、 再生はディーゼルエンジン運転においてディーゼルフィ
   ルタの上流が第１設定排気温度 （Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎ）に達するとき自動的に開始され
   ること、 再生はディーゼルフィルタの上流が第２設定排気温度を
   こえるとき自動的に停止されること、および ディーゼルフィルタの下流が予定の排気温度（Ｔ＿ｌ＿
   ｍ＿ａ＿ｘ）をこえるとき、ディーゼルフィルタの再生
   が１以上のとくに１．２ないし１．３の範囲内の設定点
   に空気比（ラムダ）を設定することにより禁止されるこ
   と を特徴とするディーゼル排気粒子フィルタを再生する方
   法。 ２、前記空気比はディーゼルフィルタ上流の排気管主流
   内の排気の絞りを制御することによつて調節され排気の
   酸素含量を測定することにより変更されることを特徴と
   する請求項１記載の方法。 ３、前記空気比は排気フィードバック流の絞りを制御す
   ることにより設定点に対して調節され、また排気の酸素
   含量を測定することにより変更されることを特徴とする
   請求項１または２記載の方法。 ４、フィルタがディーゼルエンジンの排気管に取付けら
   れ、排気が流れ方向に見てその上流で絞られ、再生温度
   に達するかまたは再生温度をこえるようにしたディーゼ
   ル排気粒子フィルタを再生する方法であつて、前記方法
   が、 ディーゼルフィルタ（１）の上流および下流の実際の排
   気温度（Ｔ＿ｌおよびＴ＿ｈ）が検出されること、 再生はディーゼルフィルタの上流がディーゼルエンジン
   運転において第１設定排気温度 （Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎ）に達するとき自動的に開始され
   ること、 再生はディーゼルフィルタ上流の第２設定排気温度（Ｔ
   ＿ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘ）をこえるとき自動的に停止されるこ
   と、および ディーゼルフィルタ下流が予定の排気温度 （Ｔ＿ｈ＿ｍ＿ａ＿ｘ）をこえるとき、ディーゼルフィ
   ルタ（１）の再生は臨時に排気をディーゼルフィルタを
   バイパスするバイパス通路（２０）に通すことにより排
   気流からディーゼルフィルタをしや断することによつて
   禁止されることを特徴とするディーゼル排気粒子フィル
   タを再生する方法。 ５、設定排気温度（Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎ、Ｔ＿ｌ＿ｍ＿
   ａ＿ｘ、Ｔ＿ｈ＿ｍ＿ａ＿ｘ）がディーゼルフィルタを
   横切る圧力降下（Δｐ）に応じて変更されることを特徴
   とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。 ６、フィルタがディーゼルエンジンの排気管に取付けら
   れ、可変絞り装置（４）が排気管にディーゼルフィルタ
   （１）の流れ方向に見て上流に設けられたディーゼル排
   気すす粒子フィルタを再生する装置であつて、排気の酸
   素含量を測定するラムダプローブ（１１）、ディーゼル
   フィルタ（１）の上流および下流の排気管（３）の実際
   の排気温度を測定する温度センサ（８、９）、および制
   御ユニット（１０）を備え、前記制御ユニット（１０）
   に対して測定された実際の排気温度（Ｔ＿ｌ、Ｔ＿ｈ）
   および設定温度（Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎ、Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ａ
   ＿ｘ、Ｔ＿ｈ＿ｍ＿ａ＿ｘ）が入力として伝達され、絞
   り装置（４）の出力制御信号を発生することを特徴とす
   るディーゼル排気すす粒子フィルタを再生する装置。 ７、フィルタがディーゼルエンジンの排気管に取付けら
   れ、可変絞り装置（４）が排気管にディーゼルフィルタ
   の流れ方向に見て上流に設けられたディーゼル排気すす
   粒子フィルタを再生する装置であつて、絞り装置（４）
   の流れ方向に見て上流の排気管から分岐しかつディーゼ
   ルフィルタ（１）をバイパスする内部に逆止弁（２１）
   を備えたバイパス通路（２０）、ディーゼルフィルタ（
   １）の上流および下流の排気管（３）内の排気温度たと
   えば、（Ｔ＿ｉ、Ｔ＿ｈ）を測定する温度センサ（８、
   ９）および制御ユニット（１０）を備え、前記制御ユニ
   ットに測定された実際の排気温度（Ｔ＿ｌ、Ｔ＿ｈ）お
   よび設定排気温度 （Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ｉ＿ｎ、Ｔ＿ｌ＿ｍ＿ａ＿ｘ、Ｔ＿ｈ＿
   ｍ＿ａ＿ｘ）が入力として伝達され、また絞り装置（４
   ）および逆止弁（２１）の出力信号を発生し前記逆止弁
   を開放し前記絞り装置（４）を閉鎖し、それによりディ
   ーゼルフィルタ（１）の再生を禁止することを特徴とす
   る排気すす粒子フィルタを再生する装置。 ８、差圧センサ（１２）がディーゼルフィルタ（１）を
   横切る排気の圧力降下（Δｐ）を測定するため設けられ
   、前記センサの出力信号は関数モジュール（１３）に入
   力され規定された関数に従って設定排気温度を変更する
   ことを特徴とする、請求項６または７記載の装置。 ９、さらに可変絞り装置（６）を有する排気フィードバ
   ック装置（７）が設けられること、および制御ユニット
   （１０）は制御信号を発生し前記別の絞り装置（６）を
   付加的にまたは単独で作動することを特徴とする、請求
   項６記載の装置。