JPH0510730U - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外部電源利用のフィルタ再生方式においてパー
ティキュレートの自然燃焼によるフィルタの焼損を抑制
することを目的とする。 【構成】トラップフィルタ５下流の排気温度を排温セン
サ11で検出し、検出温度が所定温度を越えた時に、コン
トローラ18により電磁切換弁13，17を励磁してパーティ
キュレートトラップフィルタ装置３上流の第１通路開閉
弁12を閉とし、バイパス通路15の第２通路開閉弁16を開
として、パーティキュレートトラップフィルタ装置３を
バイパスさせて排気を排出する。これにより、パーティ
キュレートの自然燃焼が発生してトラップフィルタ下流
の排気温度が上昇した時には、トラップフィルタへの空
気供給が断たれてパーティキュレートの自然燃焼が停止
するようになる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、排気中のパーティキュレートを捕集するパーティキュレートトラッ プフィルタ装置を備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、特に夜間等に外部電源 を利用してトラップフィルタを再生する方式のものにおけるトラップフィルタの 自然燃焼によるトラップフィルタの焼損防止技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、特に、ディーゼルエンジンの排気浄化装置では、排気中に含まれる排気 微粒子（以下、パーティキュレートとする）を捕集するため、排気通路にパーテ ィキュレートトラップフィルタ装置が介装されている（例えば実願平２−９８０ ６６号等参照）。

【０００３】 このようなパーティキュレートトラップフィルタ装置においては、捕集された パーティキュレートが増加すると、トラップフィルタの目詰まりによって排気圧 力が上昇しエンジン性能が低下する。このため、トラップフィルタに捕集された パーティキュレートを燃焼除去してフィルタの再生を図るようにしており、この トラップフィルタ再生の１つの方式として、走行中はパーティキュレートの捕集 のみを行い、夜間に車庫等において外部電源を使用して長い時間をかけてトラッ プフィルタを再生する方式のものがある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、かかるパーティキュレートトラップフィルタ装置を備えたディーゼ ルエンジンにおいて、通常の平坦路走行時には、排気温度がさほど高くならない （200 ℃〜300 ℃）ので、トラップフィルタに捕集されたパーティキュレートが 自然燃焼を起こすことはないが、登坂路走行で最大出力（全負荷最高回転）に近 い運転条件では、排気温度が約700 ℃とパーティキュレートの自己着火温度（60 0 ℃）以上に上昇し、、その後すぐにエンジンがアイドル状態になって排気中の 酸素濃度が充分高い状態となった場合には、パーティキュレートの自然燃焼が発 生する。この場合、外部電源利用の再生方式のパーティキュレートトラップフィ ルタ装置では、外部からの燃焼コントロール機能を備えていないために、パーテ ィキュレートの自然燃焼が発生すると一気にトラップフィルタ内部の温度が上昇 しトラップフィルタの焼損を招く虞れがあった。

【０００５】 本考案は上記の事情に鑑みなされたもので、トラップフィルタの自然燃焼を早 期に検知でき自然燃焼の継続を防止できる内燃機関の排気浄化装置を提供するこ とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このため本考案は、排気通路に排気中のパーティキュレートを捕集するパーテ ィキュレートトラップフィルタ装置を介装した内燃機関の排気浄化装置において 、前記パーティキュレートトラップフィルタ装置の上流側排気通路に第１通路開 閉弁を介装し、該第１通路開閉弁及びパーティキュレートトラップフィルタ装置 をバイパスするバイパス通路を設け、該バイパス通路に第２通路開閉弁を介装す る一方、前記パーティキュレートトラップフィルタ装置のトラップフィルタ直後 の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度が所定温度を越え た時に前記第１通路開閉弁を閉弁駆動し、且つ、前記第２通路開閉弁を開弁駆動 する弁制御手段とを備えて構成した。

【０００７】

【作用】

かかる構成において、トラップフィルタ直後の温度を温度検出手段で常時監視 し、この温度が所定温度を越えた時にはパーティキュレートの自然燃焼発生と判 断し、制御手段によって、パーティキュレートトラップフィルタ装置上流側の第 １通路開閉弁を閉弁側に切り換え、且つ、バイパス通路側の第２通路開閉弁を開 弁側に切り換え、排気全量をバイパス通路側に導きパーティキュレートトラップ フィルタ装置側へは排気を流さないようにして酸素の供給を停止して、パーティ キュレートの自然燃焼を抑制する。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 実施例を示す図１において、エンジン１に接続される排気通路２の途中には、 パーティキュレートトラップフィルタ装置３が介装されている。該パーティキュ レートトラップフィルタ装置３は、ケース４内に、例えばハニカム型のパーティ キュレート捕集用のトラップフィルタ５が断熱材６を介して収納支持されている 。前記断熱材６には、トラップフィルタ５加熱用のヒータ７と温度センサ８が内 蔵されている。これらヒータ７及び温度センサ８は、リード線先端のコネクタ９ ，10を介してトラップフィルタ再生時に使用する図示しない外部コントローラに 接続可能に構成されている。また、トラップフィルタ５の直後には、トラップフ ィルタ下流側の排気温度を検出する温度検出手段としての排温センサ11が装着さ れている。

【０００９】 パーティキュレートトラップフィルタ装置３の上流側の排気通路２には、パー ティキュレートトラップフィルタ装置３への排気流れを制御する常開の第１通路 開閉弁12が介装されている。該第１通路開閉弁12は、後述するダブルチェック弁 20と電磁切換弁13を介して選択的に車載エアタンク14と大気に接続可能でエア圧 の供給により閉動作する構成である。

【００１０】 また、排気通路２には、前記第１通路開閉弁12及びパーティキュレートトラッ プフィルタ装置３をバイパスするバイパス通路15が接続されており、該バイパス 通路15には、バイパス通路15の排気流れを制御する常閉の第２通路開閉弁16が介 装されている。該第２通路開閉弁16は、電磁切換弁17を介して選択的に前記車載 エアタンク14と大気に接続可能でエア圧の供給により開動作する構成である。

【００１１】 コントローラ18は、マイクロコンピュータを内蔵し、前記排温センサ11からの 検出温度に応じて図２に示すフローチャートに従って前記両電磁切換弁13，17を 駆動制御する弁制御手段に相当し、前記検出温度が所定温度（例えば800 ℃）を 越えた時に、両通路開閉弁12，16にエアタンク14からのエア圧が供給されるよう 両電磁切換弁13，17を励磁する。

【００１２】 前記第１通路開閉弁12は、トラップフィルタ再生時に図示しない車外のエア供 給源にコネクタ19で接続されるエア配管から供給される助燃エアの流出を防ぐ機 能を兼ねている。このために、前記ダブルチェック弁20が設けられ、該ダブルチ ェック弁20を介してコネクタ21により前記車外のエア供給源とも接続可能に構成 され、トラップフィルタ再生時には、車外のエア供給源からのエア供給によりダ ブルチェック弁20が切り換わりエアの供給により閉動作する。尚、図中、22はパ ーティキュレートトラップフィルタ装置３の下流側の排気通路２に介装されるマ フラである。

【００１３】 次に、図２のフローチャートに従って本実施例装置によるパーティキュレート 自然燃焼抑制動作について説明する。 通常の走行状態では、両電磁切換弁13，17は、図１の状態にあり、両通路開閉 弁12，16は大気開放状態にあって、第１通路開閉弁12は開、第２通路開閉弁16は 閉の状態でエンジン１から排気通路２に排出された排気はパーティキュレートト ラップフィルタ装置３に導入される。これにより、排気中のパーティキュレート はトラップフィルタ５で捕集され浄化された排気がマフラ22を介して大気に放出 される。

【００１４】 かかる排気浄化動作中において、まず、ステップ１（図中Ｓ１と記し、以下同 様とする）では、排温センサ11から検出信号に基づいてトラップフィルタ５下流 の排気温度Ｔｇを読み込む。 ステップ２では、予め設定した所定温度、即ち、エンジン排気の最高温度700 ℃を越えた値でトラップフィルタ５内でパーティキュレートの自然燃焼が発生し ていると思われる温度、例えば800 ℃と前記検出温度Ｔｇとを比較する。比較結 果が800 ℃＜Ｔｇでない時（ＮＯ）は、パーティキュレートの自然燃焼が行われ ていないと判断してステップ３に進み、電磁切換弁13，17を非励磁状態に保持し て第１及び第２通路開閉弁12，16を現状の状態に保持して、パーティキュレート トラップフィルタ装置３への排気導入を続行し排気の浄化動作をそのまま継続す る。一方、ステップ２の比較結果が800 ℃＜Ｔｇの時（ＹＥＳ）は、パーティキ ュレートの自然燃焼が発生したと判断してステップ４に進む。

【００１５】 ステップ４では、電磁切換弁13，17を励磁して第１及び第２通路開閉弁12，16 を大気側からエアタンク14側に切り換え接続して第１及び第２通路開閉弁12，16 にエア圧を供給する。これにより、第１通路開閉弁12は閉となり、第２通路開閉 弁16は開となって、排気の全量をバイパス通路15側に導入してパーティキュレー トトラップフィルタ装置３をバイパスさせてマフラ22を介して大気に放出する。 そして、一旦、これら通路開閉弁12，16が切り換わって排気がバイパス通路15側 に導入された後は、通路開閉弁12，16はそのまま保持され、コントローラ18の電 源をＯＦＦしない限り元の状態には復帰しない。

【００１６】 このように、トラップフィルタ５下流側の排気温度が高温になった場合は、排 気はパーティキュレートトラップフィルタ装置３には導入されず、空気の供給が 断たれるので、パーティキュレートの自然燃焼が抑制されてトラップフィルタ５ の溶損やクラックの発生を未然に防止できる。 尚、かかるパーティキュレートトラップフィルタ装置３の通常のトラップフィ ルタ再生動作は、車を使用せず車庫等に駐車している時間に、例えば車庫等に設 置した外部電源利用の外部コントローラにコネクタ９，10によりヒータ７と温度 センサ８を接続し、エア供給源にコネクタ19，21を介して各エア配管を接続する 。そして、エア配管にエアを供給してダブルチェック弁20を介して第１通路開閉 弁12にエア圧を供給して閉状態にする。この状態で、パーティキュレートトラッ プフィルタ装置３内にエアを供給すると共に、ヒータ７に通電してトラップフィ ルタ５を加熱して捕集されているパーティキュレートの燃焼を行う。燃焼中は、 温度センサ８からの温度検出信号に基づいてヒータ通電量を制御してトラップフ ィルタ５を略一定温度に加熱保持する。これにより、次に車を使用する際には、 トラップフィルタ５が既に再生された状態になっており、再び良好な状態でパー ティキュレートの捕集が行える。

【００１７】 尚、第１及び第２通路開閉弁の駆動方式は、本実施例のエア圧利用によるもの に限定するものでなく、モータ等による駆動方式等、その他の駆動方式でもよい ことは言うまでもない。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、トラップフィルタ下流の排気温度が所定 温度を越えた時には、パーティキュレートトラップフィルタ装置をバイパスさせ て排気を排出してパーティキュレートトラップフィルタ装置への排気流入を停止 する構成としたので、パーティキュレートの自然燃焼が発生してもこれを継続さ せずに抑制できるため、トラップフィルタの焼損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す全体構成図

【図２】同上実施例の制御動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１ エンジン ２ 排気通
路 ３ パーティキュレートトラップフィルタ装置 11 排温センサ 12 第１通
路開閉弁 13，17 電磁切換弁 15 バイパ
ス通路 16 第２通路開閉弁 18 コント
ローラ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】排気通路に排気中のパーティキュレートを
   捕集するパーティキュレートトラップフィルタ装置を介
   装した内燃機関の排気浄化装置において、前記パーティ
   キュレートトラップフィルタ装置の上流側排気通路に第
   １通路開閉弁を介装し、該第１通路開閉弁及びパーティ
   キュレートトラップフィルタ装置をバイパスするバイパ
   ス通路を設け、該バイパス通路に第２通路開閉弁を介装
   する一方、前記パーティキュレートトラップフィルタ装
   置のトラップフィルタ直後の温度を検出する温度検出手
   段と、該温度検出手段の検出温度が所定温度を越えた時
   に前記第１通路開閉弁を閉弁駆動し、且つ、前記第２通
   路開閉弁を開弁駆動する弁制御手段とを備えたことを特
   徴とする内燃機関の排気浄化装置。