JPH0355170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車等の車輌に用いられるデイーゼ
ルエンジンの排気ガス再循環装置に於ける粒子捕
集器の再生方法に係る。

［従来の技術］ デイーゼルエンジンに於いて排気ガス再循環を
行う場合に、排気ガス中に含まれているカーボン
等の粒子がエンジン燃焼室等へ再供給されないよ
うにするために、再循環のための排気ガスを排気
ガス通路の途中に設けられた粒子捕集器より下流
側にて取出すこと（特開昭56−113007号公報）又
は排気ガス再循環のガス流のための専用の粒子捕
集器を設けること（特開昭56−12045号公報）が
考えられている。

粒子捕集器は、一般に、フイルタ構造の粒子捕
集床を有し、捕集した粒子の量が増大するに従つ
てそのフイルタ構造が詰り、このため長時間使用
されると、排気ガス再循環通路に於ける正常な排
気ガス流れに対し支障を与えるようになるので、
粒子捕集器に捕捉された粒子を定期的に除去し、
粒子捕集器の再生を定期的に行う必要がある。粒
子捕集器に捕捉された粒子は、通常炭素粒子等の
可燃性の粒子であるので、この粒子を燃焼させる
ことにより粒子捕集器を再生することが行われて
おり、またこのように粒子捕集器に捕捉された粒
子を燃焼させるために粒子捕集器の粒子捕集床の
入口部に電熱器を配置すること（特開昭56−
13007号公報、同56−124619号公報）が考えられ
ている。

粒子捕集器に捕捉された粒子を燃焼させて除去
する場合、上記の特開昭56−113007号公報及び同
56−124619号公報にて提案されている如く、粒子
捕集器のフイルタ構造の入口部に電熱器を配置
し、粒子を燃焼温度まで加熱することにより着火
を確実に行わせることができるが、上記の特開昭
公報には、デイーゼルエンジンの運転中に粒子捕
集器を再生するため排気ガス通路の途中に設けら
れた粒子捕集器を互いに並列の二つの通路区分に
分け、その入口部にフラツパ式切換弁を設け、一
方の区分に於ける粒子を燃焼させるときにはその
入口部をフラツパ式切換弁によつて閉じて粒子捕
集床に捕捉された粒子の燃焼中に強い排気ガス流
が作用することによる燃焼の途中での立消えが生
じないようにすることが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、再循環のための排気ガスより粒子を
捕捉するための粒子捕集器を排気ガス再循環通路
の途中に設けた場合に、デイーゼルエンジンの運
転中であつても排気ガス再循環通路は一時的に遮
断されてもエンジンの運転そのものには何等支障
が生じないことに鑑み、特に粒子捕集器の再生の
ための流路切換装置を要することなく排気ガス再
循環系のための粒子捕集器の再生を容易にし、し
かも粒子の燃焼をよりよく行わせることにより燃
焼による粒子の除去をより高い効率にて達成する
方法を提供することを課題としている。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題は、本発明によれば、排気ガス再循
環制御弁により排気ガス再循環量を制御される排
気ガス再循環通路の途中に設けられた粒子捕集器
の再生方法にして、前記排気ガス再循環制御弁を
全閉とした状態にて粒子捕集器の粒子捕集床の上
流側端面部に設けられた電気ヒータを発熱させて
前記粒子捕集床に捕捉された粒子を着火させ、そ
ま後前記排気ガス再循環制御弁を開いて前記排気
ガス再循環通路を流れる排気ガスの流量を比較的
小さい所定流量に設定することを特徴とする粒子
捕集器の再生方法によつて達成される。

［発明の作用及び効果］ 上記の如く、排気ガス再循環通路の途中に設け
られた粒子捕集器の再生に当つて、排気ガス再循
環制御弁を全閉とした状態にて粒子捕集器の粒子
捕集床の上流側断面部に設けられた電気ヒータを
発熱させることにより、粒子捕集器内に捕捉され
た粒子の上流側端部を着火させ、その後排気ガス
再循環弁を適度に開いて排気ガス再循環通路を流
れる排気ガスの流量を比較的小さい所定の流量に
設定することにより、上記の特開昭56−113007号
公報及び同56−124619号公報に於ける如く再生中
の粒子捕集床を通る排気ガスの流れが遮断されて
いる場合よりも粒子の燃焼に必要な酸素の供給を
促進し、また上流側より下流側への燃焼の伝播を
早めることによつてより短時間にて粒子捕集器の
再生を達成することができる。尚、排気ガス再循
環通路に組込まれた粒子捕集器の場合には、その
粒子の燃焼による再生に当つて粒子の燃焼により
温度が上昇した排気ガスがエンジンの吸気系へ導
入されるので、その流量が大きいと吸気の温度が
上昇し、空気密度が低下してエンジンの充填効率
が低下する恐れがあるが、本発明により上記の如
く粒子捕集器再生時のガス流量が比較的小さい所
定値に絞られることにより、充填効率低下の問題
は回避される。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本発明による粒子捕集器の再生方法を
実施するのに適したデイーゼルエンジンの一つの
実施例を示す概略構成図である。図に於て、１は
デイーゼルエンジンを示しており、該デイーゼル
エンジン１は図示されていない燃焼室に吸気マニ
ホールド２より空気を吸入し、また前記燃焼室に
図示されていない燃料噴射ノズルより燃料を噴射
供給され、排気ガスを排気マニホールド３、排気
管４、粒子捕集器５及び排気管６を経て大気中へ
排出するようになつている。前記燃料噴射ノズル
より燃焼室へ噴射供給される燃料量は燃料噴射ポ
ンプ７により制御され、これによりデイーゼルエ
ンジン１の負荷が制御されるようになつている。
粒子捕集器５は耐熱性のフイルタ構造を有し、排
気ガスの流れを自由に許しながら該排気ガス中の
炭素粒子の如き可燃性粒子を捕捉するようになつ
ている。

８は排気ガス再循環装置を総括的に示してお
り、この排気ガス再循環装置８は、導管９と、導
管９の途中に設けられた粒子捕集器２３と、排気
マニホールド３に設けられた排気ガス取出ポート
９ａと、排気ガス再循環制御弁１０と、導管１１
と、吸気マニホールド２に設けられた排気ガス注
入ポート１１ａとを含み、排気マニホールド３を
流れる排気ガスの一部を排気ガス再循環制御弁１
０によつてその流量を制御しつつ吸気マニホール
ド２へ供給するようになつている。排気ガス再循
環制御弁１０はダイヤフラム室に導入される負圧
により開弁するそれ自身周知のダイヤフラム式の
ものであつてよく、その図示されていないダイヤ
フラム室には負圧ポンプ１２が発生する負圧が導
管１３、定圧弁１４、導管１５、負圧制御弁１
６、導管１７を経て供給されるようになつてい
る。負圧制御弁１６は、例えばその電磁装置に通
電が行われている時には導管１７を導管１５に接
続し、前記電磁装置に通電が行われていない時に
は導管１７を導管１５に代えて大気取入ポート１
８に接続するようになつている。負圧制御弁１６
の電磁装置は制御装置２０が発生する所定のデユ
ーテイ比のパルス信号を与えられ、そのデユーテ
イ比に応じた時間比をもつて導管１７を導管１５
と大気取入ポート１８とに選択的に接続すること
によりそのデユーテイ比に応じた負圧を導管１７
を経て排気ガス再循環制御弁１０の前記ダイヤフ
ラム室へ供給するようになつている。

制御装置２０は燃料噴射ポンプ７に設けられた
エンジン負荷センサ２１により測定されるエンジ
ン負荷と燃料噴射ポンプ７に取付けられたエンジ
ン回転数センサ２２により測定されるエンジン回
転数とに応じて所定のデユーテイ比のパルス信号
を負圧制御弁１６の電磁装置へ出力するようにな
つている。この場合、制御装置２０はエンジン負
荷及びエンジン回転数の増大に伴い小さいデユー
テイ比のパルス信号を負圧制御弁１６の電磁装置
へ出力するようになつている。

粒子捕集器２３は、第２図及び第３図によく示
されている如く、一端に排気ガス入口２４をまた
他端に排気ガス出口２５を有する容器２６と、前
記容器内に設けられた耐熱性フイルタ構造、更に
詳細にはハニカム状セラミツクフイルタ構造の粒
子捕集床２７とを有しており、粒子捕集床２７の
上流側端面部には第一電気ヒータ２８と第二電気
ヒータ２９とが互に独立して設けられている。第
３図に示されている如く、第一電気ヒータ２８は
前記端面部の左半分領域に配設され、第二電気ヒ
ータ２９は前記端面部の右半分領域に配設され、
これらは各々一端にて接続端子３０，３１に接続
され、他端を容器２６にアース接続されている。
第一電気ヒータ２８及び第二電気ヒータ２９に対
する通電制御は制御装置２０によつて行われるよ
うになつている。

制御装置２０は粒子捕集器２３の再生時、以下
に説明する要領にて第一電気ヒータ２８及び第二
電気ヒータ２９の図示されていない電源回路に通
電指令を出力し、また上述の如き排気ガス流量制
御に凌駕して排気ガス再循環制御弁の開閉を制御
すべく負圧制御弁１６の電磁装置へ制御信号を出
力するようになつている。

次に第４図に示されたフローチヤートを参照し
て本発明による再生方法が実施される要領につい
て説明する。先ず粒子捕集器２３の再生時期であ
るか否かの判別が行われる。粒子捕集器の再生時
期の判別は排気ガス再循環が行われる運転域に於
けるエンジン回転数の積算値或はその運転時間の
積算値等により行われてよく、この判別は制御装
置２０内にて行われてよい。再生時期でないとき
にはリセツトされるが、再生時期であるときには
次に水温センサ２３によつて測定されたデイーゼ
ルエンジン１の冷却水温度が所定値以上、例えば
75℃以上であるか否かの判別が行われる。冷却水
温度が75℃以下であれば、効率良く確実な粒子捕
集器の再生が行われないとしてリセツトされる。
冷却水温度が75℃以上であると、次に現在のデイ
ーゼルエンジン１の運転状態が再生域内であるか
否かの判別が行われる。この再生域はエンジン負
荷とエンジン回転数とにより予め定められてお
り、これは比較的少量の流量にて排気ガス再循環
が行われても排気ガス中の黒煙濃度が増大しない
運転域である。

デイーゼルエンジン１の運転状態が再生域内で
ある時には排気ガス再循環制御弁１０を全閉とす
る信号が負圧制御弁１６の電磁装置へ出力され
る。これにより負圧制御弁１６は排気ガス再循環
制御弁１０のダイヤフラム室へ大気圧を供給する
ようになり、排気ガス再循環制御弁１０は全閉す
る。次に第一電気ヒータ２８に通電が行われる。
第一電気ヒータ２８に通電が行われて該電気ヒー
タが発熱し、これが所定温度に達すると、該電気
ヒータによつて粒子捕集床２７に捕集されている
粒子が着火する。この時には排気ガス再循環制御
弁１０を比較的小さい所定開度に開弁すべく負圧
制御弁１６の電磁装置へ所定のデユーテイ比のパ
ルス信号が出力される。これにより排気ガス再循
環制御弁１０は比較的小さい所定開度に開弁し、
導管９及び粒子捕集器２３を経て排気ガスが排気
マニホールド３より吸気マニホールド２へ流れる
ようになる。この排気ガスの流れにより粒子捕集
器２３に捕集粒子の燃焼のために必要な酸素が供
給され、捕集粒子の燃焼により生じた火災が粒子
捕集床２７の上流側端面部より下流側端面部へ向
けて伝播し、第一電気ヒータ２８に対応する粒子
捕集床の第３図で見て左半分領域にある粒子が焼
失する。この時の排気ガス再循環制御弁１０の開
弁量は捕集粒子の燃焼による火炎を吹き消すこと
なくその燃焼に必要な酸素を供給すべき排気ガス
流量が得られるよう設定され、それは比較的小さ
いものになる。尚、第一電気ヒータ２８に対する
通電は捕集粒子が着火した段階にて停止されてよ
い。

捕集粒子の燃焼による火炎が粒子捕集床の下流
側端面部に到達するに要する時間が経過すると、
次に再び負圧制御弁１６の電磁装置へ排気ガス再
循環制御弁１０を全閉とする信号が出力される。
これにより排気ガス再循環制御弁１０は再び全閉
する。次に第二電気ヒータ２９に通電が行われ、
これが発熱し、該電気ヒータが所定温度に達する
と、これによつて該電気ヒータに接触している粒
子捕集床２７の捕集粒子が着火する。この時には
負圧制御弁１６の電磁装置へ排気ガス再循環制御
弁１０を再び前記所定開度に開弁すべき所定のデ
ユーテイ比のパルス信号が出力され、これによつ
て排気ガス再循環制御弁１０は再び前記所定開度
に開弁する。これによつて粒子捕集器２３に所定
流量の排気ガスが流れ、この排気ガス中の酸素に
よつて粒子捕集床２７に捕捉されている捕集粒子
の燃焼が行われ、その火炎が捕集床の上流側端部
より下流側端部へ伝播することにより粒子捕集床
の燃焼が進み、粒子捕集床の第３図で見て右半分
領域にある捕集粒子の実質的に全てが焼失する。
これにより粒子捕集器２３の再生が完了する。

排気ガス再循環制御弁１０の上述の如き開閉制
御及び電気ヒータの通電期間等はそれぞれ予め実
験等に求められた時間に基いて行われてよい。

電気ヒータは粒子捕集床の捕集粒子の着火用火
種として用いられ、着火後は捕集粒子の自己燃焼
伝播使用により捕集粒子の燃焼が行われるので、
電力消費が少ない。また電気ヒータが複数個の分
割され、再生時にはそれら電気ヒータに順次選択
的に通電が行われるので、自動車としての電力消
費量が少ない。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可
能であることは当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による再生方法が実施されて好
適なデイーゼルエンジンの一つの実施例を示す概
略構成図、第２図は排気ガス再循環装置用の粒子
捕集器の一つの実施例を示す縦断面図、第３図は
第２図の線−に沿う断面図、第４図は本発明
による粒子捕集器の再生方法の実施要領を説明す
るためのフローチヤートである。 １……デイーゼルエンジン、２……吸気マニホ
ールド、３……排気マニホールド、４……排気
管、５……粒子捕集器、６……排気管、７……燃
料噴射ポンプ、８……排気ガス再循環装置、９…
…導管、１０……排気ガス再循環制御弁、１１…
…導管、１２……負圧ポンプ、１３……導管、１
４……定圧弁、１５……導管、１６……負圧制御
弁、１７……導管、１８……大気取入ポート、２
０……制御装置、２１……エンジン負荷センサ、
２２……エンジン回転数センサ、２３……粒子捕
集器、２４……排気ガス入口、２５……排気ガス
出口、２６……容器、２７……粒子捕集床、２８
……第一電気ヒータ、２９……第二電気ヒータ、
３０，３１……接続端子、３２……水温スイツ
チ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス再循環制御弁により排気ガス再循環
   量を制御される排気ガス再循環通路の途中に設け
   られた粒子捕集器の再生方法にして、前記排気ガ
   ス再循環制御弁を全閉とした状態にて粒子捕集器
   の粒子捕集床の上流側端面部に設けられた電気ヒ
   ータを発熱させて前記粒子捕集床に捕捉された粒
   子を着火させ、その後前記排気ガス再循環制御弁
   を開いて前記排気ガス再循環通路を流れる排気ガ
   スの流量を比較的小さい所定流量に設定すること
   を特徴とする粒子捕集器の再生方法。