JPH0419315A - 内燃機関の排気処理装置 - Google Patents
内燃機関の排気処理装置Info
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- JPH0419315A JPH0419315A JP2120661A JP12066190A JPH0419315A JP H0419315 A JPH0419315 A JP H0419315A JP 2120661 A JP2120661 A JP 2120661A JP 12066190 A JP12066190 A JP 12066190A JP H0419315 A JPH0419315 A JP H0419315A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
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- F01N3/0253—Exhaust 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 fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
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- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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。
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）
本発明は主としてディーゼル機関の排気処理装置に関す
る。
る。
（従来の技術）
ディーゼル機関の排気中の微粒子（パーティキュレイト
）等が大気中に放出されるのを防ぐ目的で、排気通路に
排気微粒子を捕捉するフィルタを設置する場合、フィル
タで捕集した微粒子の堆積量にしたがって排圧が上昇す
ると、機関性能に及ぼす影響も出てくるので、フィルタ
で捕捉した微粒子を定期的に燃焼させることによりフィ
ルタの再生を行っている。
）等が大気中に放出されるのを防ぐ目的で、排気通路に
排気微粒子を捕捉するフィルタを設置する場合、フィル
タで捕集した微粒子の堆積量にしたがって排圧が上昇す
ると、機関性能に及ぼす影響も出てくるので、フィルタ
で捕捉した微粒子を定期的に燃焼させることによりフィ
ルタの再生を行っている。
このため、再生時期に達するとフィルタの上流に炭化水
素、−酸化炭素等の未燃燃料を供給し、捕集微粒子を燃
焼させる。ところが、フィルタ再生時の排気温度によっ
ては、フィルタが焼損する危険もあるため、燃料の供給
量等は十分に吟味する必要がある。
素、−酸化炭素等の未燃燃料を供給し、捕集微粒子を燃
焼させる。ところが、フィルタ再生時の排気温度によっ
ては、フィルタが焼損する危険もあるため、燃料の供給
量等は十分に吟味する必要がある。
そこで特開昭５９−１２２７２１号公報では、機関回転
数の積算値からフィルタの再生時期を判定すると、その
ときの排気温度によって燃料の供給量を制御しながら再
生を行っている。
数の積算値からフィルタの再生時期を判定すると、その
ときの排気温度によって燃料の供給量を制御しながら再
生を行っている。
排気温度の高いときは捕集微粒子が自着火するし、また
自着火しないまでも少ない燃料によって確実に燃焼し、
これに対して排気温度が低いときは、燃焼に必要な燃料
の供給量も増加する。そこで再生時の排気温度に応じて
燃料供給量を増減することにより、フィルタの焼損を招
くことなく、効率の良い再生を行うようにしている。
自着火しないまでも少ない燃料によって確実に燃焼し、
これに対して排気温度が低いときは、燃焼に必要な燃料
の供給量も増加する。そこで再生時の排気温度に応じて
燃料供給量を増減することにより、フィルタの焼損を招
くことなく、効率の良い再生を行うようにしている。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、再生に必要な燃料の供給量は、排気温度だけ
ではなく、再生時の吸入空気量によっても変化するので
あり、例えば再生中に機関回転数が減少して排気量が減
ると、排気中の燃料濃度が濃くなり過ぎ、フィルタが焼
損することもあり、また、温度が低く排気量が多いとき
に燃料が少なければ燃焼は円滑に行なわれない。
ではなく、再生時の吸入空気量によっても変化するので
あり、例えば再生中に機関回転数が減少して排気量が減
ると、排気中の燃料濃度が濃くなり過ぎ、フィルタが焼
損することもあり、また、温度が低く排気量が多いとき
に燃料が少なければ燃焼は円滑に行なわれない。
したがって、再生開始時の排気温度にのみ依存して燃料
（炭化水素、−酸化炭素等）の供給量を一律に決定して
いるのでは、フィルタの再生効率や耐久性等から、必ず
しも最適−な再生操作を行うことはできない。
（炭化水素、−酸化炭素等）の供給量を一律に決定して
いるのでは、フィルタの再生効率や耐久性等から、必ず
しも最適−な再生操作を行うことはできない。
本発明は再生時の吸入空気量と排気温度に基づいて燃料
の供給量を制御することにより、フィルタの耐久性を損
なうことなく、効率のよい再生を行えるようにした内燃
機関の排気処理装置を提供することを目的とする。
の供給量を制御することにより、フィルタの耐久性を損
なうことなく、効率のよい再生を行えるようにした内燃
機関の排気処理装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
そこで本発明は、第１図に示すように、機関の排気通路
５０に介装した酸化触媒を担持した捕集フィルタ５１と
、フィルタ５１の再生を行うためにフィルタ上流に燃料
を供給する手段５２と、機関の吸入空気量を直接または
間接的に検出する手段５３と、フィルタ近傍の排気温度
を検出する手段５４と、吸入空気量の増加に応じて燃料
供給量を増やすと共に排気温度の上昇に応じて燃料供給
量を減らすように再生時の燃料供給量を制御する手段５
５とを備える。
５０に介装した酸化触媒を担持した捕集フィルタ５１と
、フィルタ５１の再生を行うためにフィルタ上流に燃料
を供給する手段５２と、機関の吸入空気量を直接または
間接的に検出する手段５３と、フィルタ近傍の排気温度
を検出する手段５４と、吸入空気量の増加に応じて燃料
供給量を増やすと共に排気温度の上昇に応じて燃料供給
量を減らすように再生時の燃料供給量を制御する手段５
５とを備える。
（作用）
したがってフィルタ再生時に、排気中には、排気温度に
対応しつつ排気量に対して所定の濃度となるように燃料
の供給量が制御される。
対応しつつ排気量に対して所定の濃度となるように燃料
の供給量が制御される。
したがって、再生中の吸入空気量の変動により燃料濃度
が濃くなり過ぎたり、逆に薄くなり過ぎたりすることが
なく、しかも、燃料の供給量は温度にも対応しているた
め、フィルタの捕集微粒子を安定して効率よく燃焼させ
ることができ、したがってフィルタ温度が異常に上昇し
たり、あるいは温度が上がらずに未燃燃料が酸化されず
にそのまま排出されることもなくなる。
が濃くなり過ぎたり、逆に薄くなり過ぎたりすることが
なく、しかも、燃料の供給量は温度にも対応しているた
め、フィルタの捕集微粒子を安定して効率よく燃焼させ
ることができ、したがってフィルタ温度が異常に上昇し
たり、あるいは温度が上がらずに未燃燃料が酸化されず
にそのまま排出されることもなくなる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第２図において、１は機関本体、２は吸気通路、３は排
気通路で、排気通路３には酸化触媒を担持させた排気フ
ィルタ４が介装される。
気通路で、排気通路３には酸化触媒を担持させた排気フ
ィルタ４が介装される。
そして、このフィルタ４の上流側に位置して、排気中に
燃料（炭化水素、−酸化炭素等）を供給する燃料噴射弁
５が設けられる。この燃料噴射弁５はコントロールユニ
ット６からの信号で、後述するようにフィルタ４の再生
時に燃料が噴射制御される。
燃料（炭化水素、−酸化炭素等）を供給する燃料噴射弁
５が設けられる。この燃料噴射弁５はコントロールユニ
ット６からの信号で、後述するようにフィルタ４の再生
時に燃料が噴射制御される。
吸気通路２には吸入空気量を検出するためのエアフロー
メータ７が設置され、また排気通路３のフィルタ４の下
流側近傍には排気温度を検出するための温度センサ８が
設置され、これらの各検出値は、フィルタ４の前後の圧
力差を検出する圧力センサ９の検出値と共に、フィルタ
４の再生を行うための情報としてコントロールユニット
６に入力される。
メータ７が設置され、また排気通路３のフィルタ４の下
流側近傍には排気温度を検出するための温度センサ８が
設置され、これらの各検出値は、フィルタ４の前後の圧
力差を検出する圧力センサ９の検出値と共に、フィルタ
４の再生を行うための情報としてコントロールユニット
６に入力される。
コントロールユニット６は例えばフィルタ４の前後圧力
差から再生時期を判定しくフィルタ４の捕集微粒子が増
えると前後差圧もそれに伴って増大する）、燃料噴射弁
５を開いてフィルタ４の上流に燃料を供給し、捕集され
た微粒子を燃焼させる再生操作を行う。
差から再生時期を判定しくフィルタ４の捕集微粒子が増
えると前後差圧もそれに伴って増大する）、燃料噴射弁
５を開いてフィルタ４の上流に燃料を供給し、捕集され
た微粒子を燃焼させる再生操作を行う。
そして、この再生燃料の供給量を、そのときの吸入空気
量と排気温度に基づいて、第４図にも示すように、基本
的には吸入空気量の増加に応じて噴射量を増やすと共に
、排気温度の上昇に応じて噴射量を相対的に減少させる
ことにより、排気量に対する燃料濃度を排気温度に対応
した所定値となるように制御する。
量と排気温度に基づいて、第４図にも示すように、基本
的には吸入空気量の増加に応じて噴射量を増やすと共に
、排気温度の上昇に応じて噴射量を相対的に減少させる
ことにより、排気量に対する燃料濃度を排気温度に対応
した所定値となるように制御する。
燃料噴射が行なわれるのは、排気温度が２５０℃〜４５
０℃までの範囲であって、吸入空気量によって燃料噴射
量を増やしく数値が大きくなるはど噴射量が増える）、
同一の吸入空気量ならば排気温度が高くなるほど、燃料
噴射量を減らしていき、最も効率よくかつ安全に捕集微
粒子を燃焼させることのできる、触媒温度（はぼ４５０
℃程度）を維持するようにする。
０℃までの範囲であって、吸入空気量によって燃料噴射
量を増やしく数値が大きくなるはど噴射量が増える）、
同一の吸入空気量ならば排気温度が高くなるほど、燃料
噴射量を減らしていき、最も効率よくかつ安全に捕集微
粒子を燃焼させることのできる、触媒温度（はぼ４５０
℃程度）を維持するようにする。
ただしこのうち、２５０℃から３００℃の範囲は、フィ
ルタ４の触媒が必ずしも十分に活性化しないので、要求
量よりも燃料量を相対的に減らすことにより、一部の燃
料が酸化されずに排出されるのを防ぎつつ、これを火種
として触媒温度の上昇を促す。
ルタ４の触媒が必ずしも十分に活性化しないので、要求
量よりも燃料量を相対的に減らすことにより、一部の燃
料が酸化されずに排出されるのを防ぎつつ、これを火種
として触媒温度の上昇を促す。
また、排気温度が２５０℃以下の低温時には触媒の活性
化が不完全で、十分な酸化性能が確保できないため、さ
らに、４５０℃以上の高温時には燃料が無くても自然に
捕集微粒子が燃焼して再生が行なわれるし、また、燃料
を供給することにより却ってフィルタ温度が異常に高ま
るのを防止するため、いずれの場合も燃料噴射は行わな
いようになっている。
化が不完全で、十分な酸化性能が確保できないため、さ
らに、４５０℃以上の高温時には燃料が無くても自然に
捕集微粒子が燃焼して再生が行なわれるし、また、燃料
を供給することにより却ってフィルタ温度が異常に高ま
るのを防止するため、いずれの場合も燃料噴射は行わな
いようになっている。
なお、燃料噴射弁５には燃料噴射ポンプによって一定の
燃料圧力をかけておき、燃料噴射弁５を所定の周波数で
開閉させるとともに、その開弁時間割合を増減すること
により、燃料噴射量を制御することができる。もちろん
、この他にも、燃料噴射圧力を変化させて噴射量を制御
したり、あるいは、排気通路３に直接噴射するのではな
く、機関の排気行程で機関本体１の燃料噴射弁に噴射を
行わせることにより、未燃の燃料成分を多く含む排気を
排気通路３に送り出すようにしても良い。
燃料圧力をかけておき、燃料噴射弁５を所定の周波数で
開閉させるとともに、その開弁時間割合を増減すること
により、燃料噴射量を制御することができる。もちろん
、この他にも、燃料噴射圧力を変化させて噴射量を制御
したり、あるいは、排気通路３に直接噴射するのではな
く、機関の排気行程で機関本体１の燃料噴射弁に噴射を
行わせることにより、未燃の燃料成分を多く含む排気を
排気通路３に送り出すようにしても良い。
次に、第３図に示すフローチャートを参照しながら、コ
ントロールユニット６において実行される制御動作につ
いて説明する。
ントロールユニット６において実行される制御動作につ
いて説明する。
Ｓｌでは各検出信号（吸入空気量Ｑ、排気温度Ｔ、フィ
ルタ前後圧力差ΔＰ）を読込み、Ｓ２で現在再生中かど
うかをみてから、再生中でなければＳ３で前後圧力差Δ
Ｐを所定値と比較して再生時期にきたかどうか判断する
。
ルタ前後圧力差ΔＰ）を読込み、Ｓ２で現在再生中かど
うかをみてから、再生中でなければＳ３で前後圧力差Δ
Ｐを所定値と比較して再生時期にきたかどうか判断する
。
再生時期にあるときは、再生フラグをオンにしてから、
Ｓ５で排気温度を下限設定値２５０℃と比較し、それ以
上のときはさらに制限設定値３００℃以上であるかどう
かを判断する（Ｓ６）。
Ｓ５で排気温度を下限設定値２５０℃と比較し、それ以
上のときはさらに制限設定値３００℃以上であるかどう
かを判断する（Ｓ６）。
触媒反応が維持できない下限設定値以下ときは最初に戻
り、再生燃料の噴射は一切停止し、未燃燃料がそのまま
排出されるのを防ぐ。
り、再生燃料の噴射は一切停止し、未燃燃料がそのまま
排出されるのを防ぐ。
制限設定値を越えたときは、Ｓ７に移行して再生時間を
カウントすると共に、さらに上限設定値４５０℃以下の
範囲にあれば、Ｓ９において、燃料噴射量Ｑｆを検索す
る。
カウントすると共に、さらに上限設定値４５０℃以下の
範囲にあれば、Ｓ９において、燃料噴射量Ｑｆを検索す
る。
この燃料噴射量Ｑｆの検索は、前記下限設定値以上で制
限設定値未満の範囲のときにも行なわれ、前述の第４図
にも示したような、燃料噴射量特性の設定マツプから、
そのときの排気温度Ｔと吸入空気ＩＱに基づいて噴射量
Ｑｆを算出し、これを燃料噴射弁５に出力して燃料噴射
を行う。
限設定値未満の範囲のときにも行なわれ、前述の第４図
にも示したような、燃料噴射量特性の設定マツプから、
そのときの排気温度Ｔと吸入空気ＩＱに基づいて噴射量
Ｑｆを算出し、これを燃料噴射弁５に出力して燃料噴射
を行う。
排気通路３に噴射された燃料により、フィルタ４の触媒
反応で捕集されていた排気微粒子（カーボン等）が燃焼
する。そして、この燃料噴射量は、前記のとおり、排気
温度と吸入空気量に対応して制御されるため、フィルタ
４においては安定した燃焼、再生が実現するのである。
反応で捕集されていた排気微粒子（カーボン等）が燃焼
する。そして、この燃料噴射量は、前記のとおり、排気
温度と吸入空気量に対応して制御されるため、フィルタ
４においては安定した燃焼、再生が実現するのである。
つまり、もともとの燃焼が良好となる排気高温時には燃
料を減らし、また、吸入空気量が増えるにしたがって燃
料を増やすことにより、排気中の燃料成分の濃度を適正
に維持し、触媒が常に良好に反応する温度領域を保ち、
フィルタ４の焼損を招いたり、未燃成分がそのまま排出
されるような現象を確実に防ぐのである。
料を減らし、また、吸入空気量が増えるにしたがって燃
料を増やすことにより、排気中の燃料成分の濃度を適正
に維持し、触媒が常に良好に反応する温度領域を保ち、
フィルタ４の焼損を招いたり、未燃成分がそのまま排出
されるような現象を確実に防ぐのである。
次にＳｌｌで再生に入ってから所定の時間に達したかど
うかを判断し、所定の時間が経過したならばＳｌ２から
３１３に移行して、再生時間をリセットし、再生中フラ
グをオフにして、再生動作を終了する。
うかを判断し、所定の時間が経過したならばＳｌ２から
３１３に移行して、再生時間をリセットし、再生中フラ
グをオフにして、再生動作を終了する。
なお、Ｓ８で排気温度が上限設定値を越えているような
ときは、燃料供給を行わなくてもフィルタ４の再生が可
能なため、燃料噴射は行わず、そのままＳｌｌの再生経
過時間の判定に入る。
ときは、燃料供給を行わなくてもフィルタ４の再生が可
能なため、燃料噴射は行わず、そのままＳｌｌの再生経
過時間の判定に入る。
次に第５図の実施例を説明すると、これは吸入空気量を
エアフローメータ７で直接的に測定する代わりに、機関
回転数センサ１ｏで機関回転数を検出し、これに基づい
てコントロールユニット６で吸入空気量を間接的に推定
することにより、再生時の燃料噴射量を吸入空気量に対
応して制御するようにしたのものである。
エアフローメータ７で直接的に測定する代わりに、機関
回転数センサ１ｏで機関回転数を検出し、これに基づい
てコントロールユニット６で吸入空気量を間接的に推定
することにより、再生時の燃料噴射量を吸入空気量に対
応して制御するようにしたのものである。
ディーゼル機関の場合には機関回転数と吸入空気量がほ
ぼ対応関係にあり、回転数から吸入空気量をかなり正確
に推測できる。
ぼ対応関係にあり、回転数から吸入空気量をかなり正確
に推測できる。
また、フィルタ４が再生時期にきたかどうかの判断も、
フィルタ前後圧力差を検出する代わりに、回転数の積算
値から行うことができる。
フィルタ前後圧力差を検出する代わりに、回転数の積算
値から行うことができる。
したがって、この実施例ではコントロールユニット６に
入力する情報としては、最低限、機関回転数Ｎｅと、排
気温度Ｔがあればよく、これらに基づいてフィルタ４の
再生時期を判定すると共に、燃料噴射量を排気温度と吸
入空気量に応じて適正に制御することができるのである
。
入力する情報としては、最低限、機関回転数Ｎｅと、排
気温度Ｔがあればよく、これらに基づいてフィルタ４の
再生時期を判定すると共に、燃料噴射量を排気温度と吸
入空気量に応じて適正に制御することができるのである
。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、再生時に供給する燃料量
を、そのときの排気温度と吸入空気量に応じて制御する
ので、排気中の燃料成分を排気温度に対応した所定の濃
度に正確に維持することができ、この結果、フィルタで
の再生燃焼を最も効率よく安定して行わせることか可能
で、再生時のフィルタの焼損や未燃成分の排出も確実に
防止できる。
を、そのときの排気温度と吸入空気量に応じて制御する
ので、排気中の燃料成分を排気温度に対応した所定の濃
度に正確に維持することができ、この結果、フィルタで
の再生燃焼を最も効率よく安定して行わせることか可能
で、再生時のフィルタの焼損や未燃成分の排出も確実に
防止できる。
第１図は本発明の構成図、第２図は同しくその実施例を
示す概略構成図、第３図はコントロールユニットで実行
される制御動作のフローチャート、第４図は燃料噴射量
の制御特性図、第５図は他の実施例の概略構成図である
。 １・・・機関本体、２・・・吸気通路、３・・排気通路
、４・・・フィルタ、５・・・燃料噴射弁、６・・コン
トロールユニット、７・・・エアフローメータ、８・・
・排気温度センサ、１０・・・回転数センサ。 第 図 １Ｎ２図 ２− 吸気通路 ３− 排気通路 ４−ｍ−フィルタ ５−−一燃ず巾墳遣寸弁 ７−エアフローメータ ８−一一羽１氏うＪＩＬ度で、ンサ ３１４図 排 ％ Ａ ／ｌ （”Ｃ） 即位晴間当り燃料嘩射量マツア
示す概略構成図、第３図はコントロールユニットで実行
される制御動作のフローチャート、第４図は燃料噴射量
の制御特性図、第５図は他の実施例の概略構成図である
。 １・・・機関本体、２・・・吸気通路、３・・排気通路
、４・・・フィルタ、５・・・燃料噴射弁、６・・コン
トロールユニット、７・・・エアフローメータ、８・・
・排気温度センサ、１０・・・回転数センサ。 第 図 １Ｎ２図 ２− 吸気通路 ３− 排気通路 ４−ｍ−フィルタ ５−−一燃ず巾墳遣寸弁 ７−エアフローメータ ８−一一羽１氏うＪＩＬ度で、ンサ ３１４図 排 ％ Ａ ／ｌ （”Ｃ） 即位晴間当り燃料嘩射量マツア
Claims (1)
- １．機関の排気通路に介装した酸化触媒を担持した捕集
フイルタと、フィルタの再生を行うためにフィルタ上流
に燃料を供給する手段と、機関の吸入空気量を直接また
は間接的に検出する手段と、フィルタ近傍の排気温度を
検出する手段と、吸入空気量の増加に応じて燃料供給量
を増やすと共に排気温度の上昇に応じて燃料供給量を減
らすように再生時の燃料供給量を制御する手段とを備え
たことを特徴とする内燃機関の排気処理装置。
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