JPH0551043B2 - - Google Patents

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JPH0551043B2
JPH0551043B2 JP60004673A JP467385A JPH0551043B2 JP H0551043 B2 JPH0551043 B2 JP H0551043B2 JP 60004673 A JP60004673 A JP 60004673A JP 467385 A JP467385 A JP 467385A JP H0551043 B2 JPH0551043 B2 JP H0551043B2
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JP
Japan
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exhaust gas
injection
temperature
filter
particulate filter
Prior art date
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Application number
JP60004673A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61164015A (en
Inventor
Shigeru Sakurai
Yoshitaka Nomoto
Hirobumi Yamauchi
Kenji Ookubo
Hideaki Kurita
Kunihiro Yagi
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンジンの排気ガス浄化装置に関し、
特に排気ガス中に含まれるカーボン粒子等の可燃
性粒子をパテイキユレートフイルタで捕捉しこの
可燃性粒子を燃焼させて除去するようにした排気
ガス浄化装置の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an engine exhaust gas purification device,
In particular, the present invention relates to an improvement in an exhaust gas purification device that captures combustible particles such as carbon particles contained in exhaust gas with a particulate filter and burns and removes the combustible particles.

(従来技術) 従来、この種の排気ガス浄化装置として、例え
ば、特開昭56−98519号公報に開示されているよ
うに、エンジンの排気系に排気ガス中の可燃性粒
子などを捕集して酸化反応させる触媒フイルタを
配置するとともに、該触媒フイルタの上流に、上
記可燃性粒子の燃焼を促進する液体として、例え
ば液体燃料などの補助燃料を噴射する噴射器を設
けて、触媒フイルタの触媒による反応と補助燃料
による燃焼の促進とによつて排気ガス温度を可燃
性粒子の着火温度以上に加熱することにより、捕
集された可燃性粒子を燃焼除去するようにしたの
は知られている。
(Prior Art) Conventionally, as this type of exhaust gas purification device, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-98519, there has been a system that collects combustible particles in the exhaust gas in the exhaust system of an engine. A catalytic filter is disposed to cause an oxidation reaction, and an injector is provided upstream of the catalytic filter to inject auxiliary fuel such as liquid fuel as a liquid that promotes combustion of the combustible particles. It is known that the collected combustible particles are burnt and removed by heating the exhaust gas to a temperature higher than the ignition temperature of the combustible particles through a reaction by .

また、フイルタの上流に上記可燃性粒子の燃焼
を促進する液体として、例えば触媒溶液を供給し
て、可燃性粒子の表面に触媒を被着させることに
より、触媒の反応によつて可燃性粒子の着火温度
を下げるようにしたものも提案されている。
In addition, by supplying a catalyst solution, for example, as a liquid that promotes the combustion of the combustible particles upstream of the filter and depositing the catalyst on the surface of the combustible particles, the combustible particles are reduced by the reaction of the catalyst. There have also been proposals that lower the ignition temperature.

ところで、カーボン粒子等の可燃性粒子を捕集
するのに適したパテイキユレートフイルタを用い
る場合、加速時や高負荷時など排気ガス温度の高
い時に上記補助燃料や触媒液を噴射すると、フイ
ルタ内で可燃性粒子が急速に燃焼して異常な高温
状態となりその熱応力で例えばセラミツク製の上
記パテイキユレートフイルタにクラツクが発生し
フイルタとして使用できなくなるという問題が起
るし、また多量の可燃性粒子が捕集されていると
きには排気ガス温度が比較的低い時に補助燃料や
触媒液を供給してもその燃焼熱で高温状態となり
上記同様の問題が起る。
By the way, when using a particulate filter suitable for collecting combustible particles such as carbon particles, if the above auxiliary fuel or catalyst liquid is injected when the exhaust gas temperature is high such as during acceleration or high load, the inside of the filter may be damaged. The combustible particles will rapidly burn, creating an abnormally high temperature state, and the resulting thermal stress will cause cracks in the above-mentioned ceramic particulate filter, making it unusable as a filter. When particles are being collected, even if auxiliary fuel or catalyst liquid is supplied when the exhaust gas temperature is relatively low, the heat of combustion will result in a high temperature state, causing the same problem as described above.

また逆に、補助燃料や触媒液の供給が不足する
と、十分に可燃性粒子を燃焼除去できないという
問題もある。
Conversely, if the supply of auxiliary fuel or catalyst liquid is insufficient, there is also the problem that combustible particles cannot be sufficiently burned and removed.

(発明の目的) 本発明は、上記の諸問題を解消するためになさ
れたもので、異常燃焼によるパテイキユレートフ
イルタの損傷や燃焼不十分によるパテイキユレー
トフイルタの再生不良等を防ぐことが出来るよう
なエンジンの排気ガス浄化装置を提供することを
目的とする。
(Object of the Invention) The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and can prevent damage to the particulate filter due to abnormal combustion and failure to regenerate the particulate filter due to insufficient combustion. The purpose of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for such an engine.

(発明の構成) 本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、
排気系に可燃性粒子などを捕集するパテイキユレ
ートフイルタを備えたエンジンの排気ガス浄化装
置において、上記パテイキユレートフイルタの上
流に、上記可燃性粒子の燃焼を促進する液体を噴
射する噴射手段と、上記パテイキユレートフイル
タの上流側の排気ガス圧力および温度を夫々検出
する背圧センサおよび第1排気ガス温度センサ
と、上記パテイキユレートフイルタの下流側の排
気ガス温度を検出する第2排気ガス温度センサ
と、上記パテイキユレートフイルタをバイパスす
るバイパス通路と、上記バイパス通路に介設され
た絞り弁を含みバイパス通路を流れる排気ガス流
量を調節する為のガス流量調節手段と、上記背圧
センサと第1及び第2排気ガス温度センサからの
出力を受け、これらの出力に基いて上記噴射手段
とガス流量調節手段とを制御する制御手段であつ
て、上記上流側の排気ガス圧がエンジンの各運転
領域毎に予め設定された所定背圧より高く且つ上
流側の排気ガス温度が第1所定温度未満であるこ
とを条件として噴射手段に液体の所定の噴射を実
行させるとともに下流側の排気ガス温度が第2所
定温度より高くなつたときに液体の噴射を停止さ
せ、且つ、噴射実行中には上流側の排気ガス圧が
所定値以下となるようにガス流量調節手段を制御
する制御手段とを備えたものである。
(Structure of the Invention) The engine exhaust gas purification device according to the present invention includes:
In an exhaust gas purification device for an engine equipped with a particulate filter that collects combustible particles in the exhaust system, an injection means for injecting a liquid that promotes combustion of the combustible particles upstream of the particulate filter. a back pressure sensor and a first exhaust gas temperature sensor that respectively detect the exhaust gas pressure and temperature upstream of the particulate filter, and a second exhaust gas temperature sensor that detects the exhaust gas temperature downstream of the particulate filter. a gas temperature sensor, a bypass passage that bypasses the particulate filter, a gas flow rate adjustment means for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the bypass passage, including a throttle valve interposed in the bypass passage, and the back pressure. A control means receives outputs from the sensor and the first and second exhaust gas temperature sensors, and controls the injection means and the gas flow rate adjustment means based on these outputs, the control means controlling the injection means and the gas flow rate adjusting means, the control means receiving outputs from the sensor and the first and second exhaust gas temperature sensors, The injection means executes a predetermined injection of liquid on the condition that the back pressure is higher than a predetermined back pressure preset for each operating region and the exhaust gas temperature on the upstream side is less than a first predetermined temperature, and the exhaust gas on the downstream side is Control means for controlling the gas flow rate adjusting means to stop liquid injection when the gas temperature becomes higher than a second predetermined temperature, and to keep the upstream exhaust gas pressure below a predetermined value during injection. It is equipped with the following.

(発明の効果) 上記エンジンの排気ガス浄化装置においては、
上流側の排気ガス圧がエンジンの各運転領域毎に
予め設定された所定背圧より高く且つ上流側の排
気ガス温度が第1所定温度未満であることを条件
として噴射手段に液体の所定の噴射を実行させる
ことにより、パテイキユレートフイルタに蓄積し
た可燃性粒子の燃焼を促進しつつも、可燃性粒子
の異常燃焼を防止してフイルタの損傷(クラツク
発生)を防止することができる。
(Effect of the invention) In the above engine exhaust gas purification device,
Predetermined injection of liquid to the injection means on condition that the exhaust gas pressure on the upstream side is higher than a predetermined back pressure set in advance for each operating region of the engine, and the exhaust gas temperature on the upstream side is less than a first predetermined temperature. By performing this, it is possible to promote the combustion of the combustible particles accumulated in the particulate filter while preventing abnormal combustion of the combustible particles and thereby preventing damage to the filter (occurrence of cracks).

しかも、下流側の排気ガス温度が第2所定温度
より高くなつたときに液体の噴射を停止させるた
め、可燃性粒子の燃焼による過熱でフイルタが損
傷するのを確実に防止できる。
Moreover, since the liquid injection is stopped when the exhaust gas temperature on the downstream side becomes higher than the second predetermined temperature, damage to the filter due to overheating due to combustion of combustible particles can be reliably prevented.

更に、バイパス通路と、ガス流量調節手段とを
設け、噴射実行中には上流側の排気ガス圧が所定
値以下となるようにガス流量調節手段を制御する
ことにより、フイルタ内に異常に多量の排気ガス
が流入してフイルタの中心部で異常燃焼するのを
防ぎ、安定した排気ガス流量の下に安定した燃焼
状態が得られる。
Furthermore, by providing a bypass passage and a gas flow rate adjustment means, and controlling the gas flow rate adjustment means so that the upstream exhaust gas pressure is below a predetermined value during injection, an abnormally large amount of gas is prevented from entering the filter. This prevents abnormal combustion in the center of the filter due to exhaust gas flowing in, and provides a stable combustion state with a stable exhaust gas flow rate.

このように、本発明のエンジンの排気ガス浄化
装置においては、フイルタ内での異常燃焼防止の
為に3重の対策が講じられているのである。
In this way, in the engine exhaust gas purification device of the present invention, triple measures are taken to prevent abnormal combustion within the filter.

(実施例) 以下、本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装
置をデイーゼルエンジンに適用した場合の実施例
について図面を基いて説明する。
(Example) Hereinafter, an example in which the engine exhaust gas purification device according to the present invention is applied to a diesel engine will be described with reference to the drawings.

上記排気ガス浄化装置の全体構成について、第
1図により説明すると、デイーゼルエンジン1の
排気通路2の途中部にはパテイキユレートフイル
タ3(以下、フイルタという)が介装され、この
フイルタ3に流入する排気ガス流量を調節するた
めフイルタ3の上流側の排気通路2から分岐して
フイルタ3の下流側の排気通路2に合流するバイ
パス通路4が設けられ、上記バイパス通路4の始
端部には絞り弁5が設けられる。
The overall configuration of the above exhaust gas purification device will be explained with reference to FIG. In order to adjust the exhaust gas flow rate, a bypass passage 4 is provided which branches from the exhaust passage 2 on the upstream side of the filter 3 and merges with the exhaust passage 2 on the downstream side of the filter 3, and a throttle is provided at the starting end of the bypass passage 4. A valve 5 is provided.

上記フイルタ3は微小細孔を有する多孔質のセ
ラミツク製のパテイキユレートフイルタで、多数
の隔壁で仕切られた多数の通路を有し、排気ガス
を上記隔壁で濾過することにより排気ガス中に含
まれるカーボン粒子等の可燃性粒子を捕捉するよ
うにしたものである。
The filter 3 is a particulate filter made of porous ceramic having minute pores, and has a large number of passages partitioned by a large number of partition walls. It is designed to capture combustible particles such as carbon particles.

上記フイルタ3に捕捉された可燃性粒子を燃焼
させてフイルタ3を再生するため、フイルタ3の
上流側の排気通路2内に触媒水溶液炭化水素エマ
ルジヨンを噴射する噴射器具6が設けられる。
In order to burn the combustible particles trapped in the filter 3 and regenerate the filter 3, an injection device 6 is provided for injecting a catalyst aqueous hydrocarbon emulsion into the exhaust passage 2 upstream of the filter 3.

上記噴射器具6は、フイルタ3の上流側の排気
通路2内にフイルタ3の方向へ向けて装着された
インジエクタ7と、上記触媒水溶液炭化水素エマ
ルジヨンを貯溜するタンク10と、インジエクタ
7をタンク10に接続する連通管8と、連通管8
の途中部に介装されたポンプ9とから構成され
る。
The injection device 6 includes an injector 7 installed in the exhaust passage 2 on the upstream side of the filter 3 toward the filter 3, a tank 10 for storing the catalyst aqueous hydrocarbon emulsion, and the injector 7 connected to the tank 10. The connecting pipe 8 and the communicating pipe 8
It consists of a pump 9 interposed in the middle of the pump.

上記触媒水溶液炭化水素エマルジヨンの組成
は、0.05〜0.5重量%の一または二以上の白金族
金属(Pt、Pd、Rh、Ir)の水溶性化合物、ある
いは1〜10重量%の一または二以上の卑金属
(V、Cu、Cr、Fe、Ni、Mo、Ca、Ba)の水溶
性塩よりなる触媒成分と、10〜50重量%の灯油、
軽油、重油、アルコール、またはケトン(含酸素
炭化水素)等の炭化水素と、該炭化水素を水に溶
かすための1〜10重量%の界面活性剤と、残りが
水とからなり、これらを混合したものである。以
下、上記触媒水溶液炭化水素エマルジヨンを単に
触媒溶液等と略称する。
The composition of the above catalyst aqueous hydrocarbon emulsion is 0.05 to 0.5% by weight of one or more water-soluble compounds of platinum group metals (Pt, Pd, Rh, Ir), or 1 to 10% by weight of one or more of one or more platinum group metals (Pt, Pd, Rh, Ir). A catalyst component consisting of water-soluble salts of base metals (V, Cu, Cr, Fe, Ni, Mo, Ca, Ba) and 10 to 50% by weight of kerosene,
A mixture of hydrocarbons such as light oil, heavy oil, alcohol, or ketones (oxygenated hydrocarbons), 1 to 10% by weight of a surfactant to dissolve the hydrocarbons in water, and the remainder water. This is what I did. Hereinafter, the aqueous catalyst solution hydrocarbon emulsion will be simply referred to as a catalyst solution or the like.

但し、触媒溶液と炭化水素とを各々独立のタン
クに貯溜しておいて、両者を混ぜてインジエクタ
7へ供給したり、或いは必要に応じて一方だけを
インジエクタ7へ供給するようにしてもよいこと
は勿論である。
However, the catalyst solution and the hydrocarbon may be stored in separate tanks, and both may be mixed and supplied to the injector 7, or only one may be supplied to the injector 7 as necessary. Of course.

前記バイパス通路4の絞り弁5を調節する調節
機構は、真空ポンプ11と、真空ポンプ11に接
続されたデユーテイソレノイドバルブ12と、デ
ユーテイソレノイドバルブ12に接続され絞り弁
5に連結されたダイヤフラム式アクチユエータ1
3とから構成される。上記絞り弁5と、アクチユ
エータ13と、ソレノイドバルブ12と、真空ポ
ンプ11とが、ガス流量調節手段に相当する。
The adjustment mechanism for adjusting the throttle valve 5 of the bypass passage 4 includes a vacuum pump 11, a duty solenoid valve 12 connected to the vacuum pump 11, and a duty solenoid valve 12 connected to the duty solenoid valve 12 and connected to the throttle valve 5. Diaphragm actuator 1
It consists of 3. The throttle valve 5, actuator 13, solenoid valve 12, and vacuum pump 11 correspond to gas flow rate adjusting means.

上記フイルタ3に捕捉されている可燃性粒子の
燃焼状態に応じて上記噴射器具6を制御したり、
また前記絞り弁5の開度を調節制御したりするコ
ントロールユニツト14が設けられ、このコント
ロールユニツト14へは下記の各種センサから検
出信号が入力される。
controlling the injection device 6 according to the combustion state of the combustible particles captured in the filter 3;
A control unit 14 is also provided to adjust and control the opening degree of the throttle valve 5, and detection signals are inputted to the control unit 14 from various sensors described below.

上記センサとしては、フイルタ3の上流側の排
気通路2内の背圧及び排気ガス温度を各々検出す
る背圧センサ15及び第1排気ガス温度センサ1
6と、フイルタ3の下流側の排気通路2内の排気
ガス温度を検出する第2排気ガス温度センサ17
と、エンジン1の燃料噴射ポンプ18のポンプ軸
の回転数を検出する回転数センサ19と、上記燃
料噴射ポンプ18のコントロールスリーブの位置
を検出する負荷センサ20とが設けられ、各検出
信号はコントロールユニツト14へ出力される。
The sensors include a back pressure sensor 15 and a first exhaust gas temperature sensor 1 that detect the back pressure and exhaust gas temperature in the exhaust passage 2 on the upstream side of the filter 3, respectively.
6, and a second exhaust gas temperature sensor 17 that detects the exhaust gas temperature in the exhaust passage 2 on the downstream side of the filter 3.
, a rotation speed sensor 19 that detects the rotation speed of the pump shaft of the fuel injection pump 18 of the engine 1, and a load sensor 20 that detects the position of the control sleeve of the fuel injection pump 18. It is output to unit 14.

上記コントロールユニツト14からインジエク
タ7へはインジエクタ7内に組込まれたソレノイ
ドバルブ(第2図参照)を開閉する制御信号が出
力され、コントロールユニツト14からポンプ9
へはポンプ9をON・OFF操作する制御信号が出
力され、コントロールユニツト14からデユーテ
イソレノイドバルブ12へはそのデユーテイ比を
変えて絞り弁5を調節操作する制御信号が出力さ
れる。
A control signal is output from the control unit 14 to the injector 7 to open and close a solenoid valve (see FIG.
A control signal for turning on and off the pump 9 is output from the control unit 14, and a control signal for controlling the throttle valve 5 by changing its duty ratio is output from the control unit 14 to the duty solenoid valve 12.

次に、上記インジエクタ7は、例えば第2図の
ように構成される。
Next, the injector 7 is configured as shown in FIG. 2, for example.

即ち、インジエクタ本体21の中心部には先端
側から順に噴射口22、案内孔23、バネ装着孔
24、ソレノイド装着孔25及び供給孔26が連
通状に形成され、これらのうち供給孔26以外の
各孔22〜25に互つて一体のロツド27が挿入
装着され、上記ロツド27の先端の針弁体部27
aが噴射口22の奥端の弁座に内方より当接して
弁が構成され、ロツド27の案内部27bが案内
孔23内に軸方向摺動自在に装着され、ロツド2
7の鍔状のバネ受部27cがバネ装着孔24内に
配設され、バネ受部27cとバネ装着孔24の基
端壁間でロツド27に外装された圧縮バネ28に
よりロツド27が先端方向つまり上記弁を閉じる
方向へ付勢され、ソレノイド装着孔25内におい
てロツド27の外側にはソレノイド29が装着さ
れ、ロツド27の基端の鍔部27dとソレノイド
装着孔25の基端壁間には補助圧縮バネ30が介
装されている。
That is, in the center of the injector body 21, an injection port 22, a guide hole 23, a spring mounting hole 24, a solenoid mounting hole 25, and a supply hole 26 are formed in order from the tip side in a communicating manner. An integral rod 27 is inserted into each of the holes 22 to 25, and a needle valve body portion 27 at the tip of the rod 27 is inserted.
a comes into contact with the valve seat at the far end of the injection port 22 from the inside to form a valve, and the guide portion 27b of the rod 27 is fitted in the guide hole 23 so as to be slidable in the axial direction.
A collar-shaped spring receiving part 27c of 7 is arranged in the spring mounting hole 24, and the rod 27 is moved in the distal direction by a compression spring 28 that is sheathed on the rod 27 between the spring receiving part 27c and the base end wall of the spring mounting hole 24. In other words, the valve is biased in the direction of closing, and the solenoid 29 is mounted on the outside of the rod 27 within the solenoid mounting hole 25, and between the flange 27d at the base end of the rod 27 and the base wall of the solenoid mounting hole 25. An auxiliary compression spring 30 is interposed.

第2図に図示していないが、上記本体21の基
端部には前記連通管8が接続され、連通管8から
供給孔26内へ圧送される前記触媒水溶液等はロ
ツド27の外周の孔を経て弁の所へ至り、上記弁
が開弁されたときには噴射口22より図示のよう
に霧状に噴射されるようになつている。但し、上
記弁はソレノイド29へ通電されたときバネ力に
抗して開弁するようになつている。
Although not shown in FIG. 2, the communication pipe 8 is connected to the base end of the main body 21, and the catalyst aqueous solution, etc., which is pressure-fed from the communication pipe 8 into the supply hole 26, is passed through the hole on the outer periphery of the rod 27. The liquid then reaches the valve, and when the valve is opened, it is sprayed in the form of mist from the injection port 22 as shown in the figure. However, the above valve is designed to open against the spring force when the solenoid 29 is energized.

上記コントロールユニツト14は、例えば各セ
ンサ15,16,17,19,20からの信号を
AD変換するAD変換器、入出力インターフエイ
ス、リード・オンリ・メモリ(ROM)、ランダ
ム・アクセス・メモリ(RAM)、中央演算装置
(CPU)及びポンプ9やソレノイド12,29へ
の出力信号をDA変換し増幅する駆動回路等から
構成され、上記リード・オンリ・メモリ
(ROM)には後述の制御ルーチンの為のプログ
ラム及び諸定数が予め入力されメモリされてい
る。
The control unit 14 receives signals from each sensor 15, 16, 17, 19, 20, for example.
AD converter that performs AD conversion, input/output interface, read-only memory (ROM), random access memory (RAM), central processing unit (CPU), and output signals to pump 9 and solenoids 12 and 29. It is composed of a drive circuit for conversion and amplification, etc., and a program and various constants for a control routine to be described later are previously input and stored in the read-only memory (ROM).

次に、上記コントロールユニツト14でなされ
る制御のルーチンについて、第3図aのメインル
ーチンのフローチヤート及び第3図bの割込み処
理ルーチンのフローチヤートに基いて説明する
が、図中S1〜S22及びS30〜S35は各ス
テツプを示す。
Next, the control routine performed by the control unit 14 will be explained based on the flowchart of the main routine shown in FIG. 3a and the flowchart of the interrupt processing routine shown in FIG. 3b. S30 to S35 indicate each step.

S1では必要なデータが初期化され、S2では
回転数センサ19からの検出信号を読込んでエン
ジン回転数が演算され、S3では負荷センサ20
からの検出信号を読込んでエンジン負荷が求めら
れ、S4では背圧センサ15からの検出信号を読
込んで排気通路2内の背圧が求められる。
In S1, necessary data is initialized, in S2, the detection signal from the rotation speed sensor 19 is read to calculate the engine rotation speed, and in S3, the engine rotation speed is calculated by reading the detection signal from the rotation speed sensor 20.
The engine load is determined by reading the detection signal from the back pressure sensor 15, and the back pressure in the exhaust passage 2 is determined by reading the detection signal from the back pressure sensor 15 at S4.

S5では、前記触媒溶液等を噴射後背圧が所定
値まで少なくとも1回低下したか否かが判定され
る。即ち、前回の噴射後その触媒溶液等の燃焼促
進作用でフイルタ3に蓄積されていたカーボン粒
子等が燃焼すれば背圧が所定値以下に低下するこ
とから、背圧が所定値以下に低下してことつまり
前回噴射された触媒溶液等が燃焼に寄与したこと
を条件として次のステツプへ移行するためであ
る。
In S5, it is determined whether the back pressure has decreased to a predetermined value at least once after injecting the catalyst solution or the like. That is, if the carbon particles accumulated in the filter 3 are combusted by the combustion promoting action of the catalyst solution etc. after the previous injection, the back pressure will drop below the predetermined value. This is to proceed to the next step on the condition that the lever, that is, the previously injected catalyst solution, etc. has contributed to combustion.

S5で判定の結果、YESのときにはS6へ移
行し、NOのときにはS4へ移行する。
If the result of the determination in S5 is YES, the process moves to S6, and if the result is NO, the process moves to S4.

S6では上記今回の背圧が各運転領域毎の所定
の背圧よりも高いか否かが判定される。
In S6, it is determined whether the current back pressure is higher than a predetermined back pressure for each operating region.

フイルタ3にカーボン粒子等が蓄積される程フ
イルタ3の通気抵抗が大きくなつてフイルタ3の
上流側の背圧が大きくなることから上記背圧の値
によつてカーボン粒子の蓄積程度を判定するよう
にしている。但し、背圧の大きさはエンジンの運
転状態に応じて変動することから、エンジン回転
数とエンジン負荷とで定まる各運転領域に対応す
る所定の許容背圧値が予めマツプとしてリード・
オンリ・メモリ(ROM)に入力してメモリされ
ており、S6では今回の運転状態に対応する運転
領域の許容背圧値と今回の背圧値とが比較され、
今回の背圧が許容背圧値より高いときには触媒溶
液等を噴射する必要があるのでS7へ移行し、高
くないときにはS2へ移行する。
The more carbon particles etc. are accumulated in the filter 3, the greater the ventilation resistance of the filter 3 becomes, and the back pressure on the upstream side of the filter 3 increases. Therefore, the degree of accumulation of carbon particles is determined based on the value of the back pressure. I have to. However, since the magnitude of back pressure varies depending on the engine operating condition, predetermined allowable back pressure values corresponding to each operating range determined by engine speed and engine load are prepared in advance as a map.
It is input and stored in the only memory (ROM), and in S6, the allowable back pressure value in the operating range corresponding to the current operating state is compared with the current back pressure value,
When the current back pressure is higher than the allowable back pressure value, it is necessary to inject catalyst solution, etc., so the process moves to S7, and when it is not high, the process moves to S2.

S7ではエンジンの使用開始時点からの今回の
噴射回数がカウントされ、S8では上記噴射回数
に基いて触媒溶液等の噴射量が決定される。
In S7, the number of current injections since the start of use of the engine is counted, and in S8, the amount of injection of catalyst solution, etc. is determined based on the number of injections.

触媒溶液等に含まれる触媒成分は、カーボン粒
子等の燃焼の際に触媒反応により燃焼を促進する
もので、噴射を繰返していく間にその一部は排気
ガスとともに大気中へ排出されるがその残部はフ
イルタ3内に徐々に蓄積されていくことに鑑み、
第4図のグラフに示すように噴射回数に応じて触
媒溶液等の噴射量が決定される。
The catalytic component contained in the catalytic solution promotes combustion through a catalytic reaction during the combustion of carbon particles, etc. During repeated injections, a portion of the catalytic component is emitted into the atmosphere along with the exhaust gas. Considering that the remainder will gradually accumulate in the filter 3,
As shown in the graph of FIG. 4, the amount of the catalyst solution etc. to be injected is determined depending on the number of times of injection.

即ち、触媒成分の蓄積量は曲線aのように噴射
回数に略比例して増加していくものと考えられる
ので、触媒溶液等の1回当たりの噴射量も折れ線
bのように噴射回数に応じて減少するように設定
される。
In other words, since the amount of accumulated catalyst components is thought to increase approximately in proportion to the number of injections as shown by curve a, the amount of catalyst solution etc. injected per time also increases in proportion to the number of injections as shown by line b. is set to decrease.

但し、噴射回数が所定の回数になるまでは触媒
成分の蓄積量もそれ程多くはないので定量ずつ噴
射されるようになつている。
However, until the number of injections reaches a predetermined number, the accumulated amount of catalyst components is not so large, so the catalyst components are injected in fixed amounts.

ところで、新規に噴射される触媒成分は、背圧
の増加による排気ガス温度の高い条件下に水溶液
中にイオン化された活性の高い状態で噴射され、
フイルタ3の上流部分に蓄積されたカーボン粒子
等の表層部に供給されて排気ガス中の酸素と接触
しやすいために、燃焼促進の触媒として極めて活
発に作用し、かつ上流側の燃焼によつて下流側の
燃焼も著しく促進されることになる。
By the way, the newly injected catalyst component is injected in a highly active state in which it is ionized into an aqueous solution under conditions of high exhaust gas temperature due to an increase in back pressure.
Since it is supplied to the surface layer of carbon particles etc. accumulated in the upstream part of the filter 3 and easily comes into contact with oxygen in the exhaust gas, it acts extremely actively as a catalyst to promote combustion, and by the combustion on the upstream side. Combustion on the downstream side will also be significantly promoted.

これに対して、フイルタ3内に蓄積している触
媒成分は、比較的低い排気ガス温度の条件下に乾
燥状態でカーボン粒子等と接触してカーボン粒子
等の蓄積層内に埋没され排気ガス中の酸素とも接
触しにくいために、燃焼促進の触媒としてそれ程
活発には作用しないことになる。
On the other hand, the catalyst components accumulated in the filter 3 come into contact with carbon particles, etc. in a dry state under conditions of relatively low exhaust gas temperature, and are buried in the accumulated layer of carbon particles, etc., and are contained in the exhaust gas. Since it is difficult to come into contact with oxygen, it does not act as actively as a catalyst for promoting combustion.

従つて、フイルタ3内に蓄積されている触媒成
分量に応じて新規に噴射供給する触媒成分量を設
定するに際しては、蓄積されている触媒成分量と
その有効性とを勘案して設定する必要がある。
Therefore, when setting the amount of catalyst components to be newly injected and supplied according to the amount of catalyst components accumulated in the filter 3, it is necessary to set the amount of catalyst components that have been accumulated and the effectiveness thereof. There is.

S9では第1排気ガス温度センサ16からの検
出信号が読込まれてフイルタ3の上流側の排気ガ
ス温度T1が求められ、S10では上記排気ガス
温度T1が予め設定されている所定温度TAより低
いか否かが判定され、低いときにはS11へ移行
し、低くないときにはS9へ戻る。
In S9, the detection signal from the first exhaust gas temperature sensor 16 is read to determine the exhaust gas temperature T1 on the upstream side of the filter 3, and in S10, the exhaust gas temperature T1 is set to a predetermined temperature T A. It is determined whether or not it is lower than that, and if it is low, the process moves to S11, and if it is not low, the process returns to S9.

加速時や高負荷時など排気ガス温度が高いとき
に触媒溶液等を噴射すると、フイルタ3にたまつ
ていたカーボン粒子等が急速に燃焼して異常高温
状態となり、その熱応力でセラミツク製のフイル
タ3にクラツクが発生しフイルタ3が損傷するの
で、これを防ぐために排気ガス温度が所定温度
TAより低いことを条件として噴射するためであ
る。
If a catalyst solution is injected when the exhaust gas temperature is high, such as during acceleration or under high load, the carbon particles accumulated in the filter 3 will rapidly burn, resulting in an abnormally high temperature, and the thermal stress will damage the ceramic filter. 3 will cause a crack and damage the filter 3. To prevent this, the exhaust gas temperature should be kept at a specified temperature.
This is because the injection is performed on the condition that it is lower than T A.

S11では前記噴射器具6のポンプ9をS8に
て定められた噴射量に対応する所定時間だけ駆動
するため、ポンプ9の駆動が開始され、これと同
時にS12ではインジエクタ7のソレノイド29
へ通電することによりインジエクタ7の弁が開か
れて噴射が開始され、S13では噴射フラグFが
F=1とされる。
In S11, the pump 9 of the injection device 6 is driven for a predetermined time corresponding to the injection amount determined in S8, so that the pump 9 starts to be driven.At the same time, in S12, the solenoid 29 of the injector 7 is activated.
By energizing the injector 7, the valve of the injector 7 is opened and injection is started, and in S13, the injection flag F is set to F=1.

S14ではタイマーがセツトされ、S15では
上記タイマーにセツトされた比較的短い所定時間
が経過したか否かが判定され、その所定時間経過
後にS16へ移行し、S16ではタイマーがリセ
ツトされる。
In S14, a timer is set, and in S15, it is determined whether or not a relatively short predetermined time set in the timer has elapsed.After the predetermined time has elapsed, the process moves to S16, and in S16, the timer is reset.

S17では第2排気ガス温度センサ17からの
検出信号を読込んでフイルタ3の下流側の排気ガ
ス温度T2が求められ、S18では上記排気ガス
温度T2が予め設定されている所定温度TBより高
いか否か判定され、高いときにはカーボン粒子等
の燃焼が十分に活発に進行しているため引続き触
媒溶液等を噴射する必要がないとしてS21へ移
行してポンプ8が停止され、高くないときには引
続き噴射する必要があるとしてS19へ移行す
る。
In S17, the detection signal from the second exhaust gas temperature sensor 17 is read to determine the exhaust gas temperature T2 on the downstream side of the filter 3, and in S18, the exhaust gas temperature T2 is determined from a preset predetermined temperature TB. It is determined whether the temperature is high or not, and when the temperature is high, the combustion of carbon particles, etc. is progressing sufficiently actively, so there is no need to continue injecting the catalyst solution, etc., and the process moves to S21, and the pump 8 is stopped, and when it is not high, it continues. It is determined that injection is necessary, and the process moves to S19.

S19ではS8にて決定された噴射量に対応す
る所定ポンプ駆動時間が経過したか否かが判定さ
れ、経過したときにはS20へ移行してインジエ
クタ7の弁が閉じられて噴射停止され、所定時間
経過していないときにはS17へ戻る。
In S19, it is determined whether or not a predetermined pump driving time corresponding to the injection amount determined in S8 has elapsed, and when it has elapsed, the process moves to S20, the valve of the injector 7 is closed and injection is stopped, and the predetermined time has elapsed. If not, the process returns to S17.

S20でインジエクタ7が閉じられると、S2
1ではポンプ9の駆動が停止され、S22では噴
射フラグFがF=0とされる。
When the injector 7 is closed in S20, S2
1, the drive of the pump 9 is stopped, and in S22, the injection flag F is set to F=0.

次に、第3図bのフローチヤートはバイパス通
路4の絞り弁5を制御する割込み処理ルーチンを
示すもので、上記メインルーチンのS10におけ
る判定でYESとなつたときに割込み処理が開始
され、S22終了後に復帰する。
Next, the flowchart of FIG. 3b shows an interrupt processing routine for controlling the throttle valve 5 of the bypass passage 4, and the interrupt processing is started when the determination in S10 of the main routine is YES, and the interrupt processing is started in S22. Return after completion.

割込み処理開始後、S30では排気通路2の背
圧センサ15からの検出信号を読込んで背圧が求
められ、S31では上記背圧が予め設定されてい
る所定値より低いか否かが判定され、低いときに
はS32において絞り弁5を閉じる方向へ駆動す
るための信号がデユーテイソレノイドバルブ12
へ出力され、低くないときにはS33において絞
り弁5を開く方向へ駆動するための信号がデユー
テイソレノイドバルブ12へ出力される。
After starting the interrupt process, in S30, the back pressure is determined by reading the detection signal from the back pressure sensor 15 of the exhaust passage 2, and in S31, it is determined whether or not the back pressure is lower than a predetermined value set in advance. When it is low, a signal for driving the throttle valve 5 in the closing direction is sent to the duty solenoid valve 12 in S32.
If it is not low, a signal for driving the throttle valve 5 in the opening direction is output to the duty solenoid valve 12 in S33.

S32及びS33からはS34へ移行し、S3
4では噴射フラグFがF=1か否かつまり噴射中
か否かが判定され、F=1のときにはS30へ戻
りS30〜S33のステツプを繰返し、F=0の
ときにはS35へ移行して絞り弁5を操作してバ
イパス通路4が閉じられる。このように、触媒溶
液等の噴射中に限りバイパス通路4の絞り弁5が
上記のように制御される。
From S32 and S33, the process moves to S34, and then S3
In step 4, it is determined whether or not the injection flag F is F=1, that is, whether or not the injection is in progress. By operating 5, the bypass passage 4 is closed. In this way, the throttle valve 5 of the bypass passage 4 is controlled as described above only during the injection of the catalyst solution or the like.

上記S1〜S22及びS30〜S35によつて
今回の制御がなされ、S22からS1へ移行し次
回の制御がなされる。
The current control is performed through S1 to S22 and S30 to S35, and the next control is performed from S22 to S1.

以上説明したように、フイルタ3の上流側の排
気ガス温度T1が所定温度TAよりも低いときに限
つて触媒溶液等を噴射することによりフイルタ3
が異常高温状態になるのを防ぐとともに、触媒溶
液等の噴射中においてはフイルタ3の下流側の排
気ガス温度T2が所定温度TBより高くなつたとき
には噴射を中止することによりフイルタ3が異常
高温状態となるのを防ぐようにして二重にフイル
タ3を保護してある。
As explained above, by injecting the catalyst solution etc. only when the exhaust gas temperature T 1 on the upstream side of the filter 3 is lower than the predetermined temperature T A , the filter 3
In addition, during the injection of catalyst solution, etc., when the exhaust gas temperature T2 on the downstream side of the filter 3 becomes higher than the predetermined temperature TB , the filter 3 is prevented from abnormally high temperature by stopping the injection. The filter 3 is doubly protected to prevent it from becoming hot.

加えて、割込み処理ルーチンの制御によつて、
触媒溶液等の噴射中はバイパス通路4の絞り弁5
を制御することによつてフイルタ3へ異常に多量
の排気ガスが流入して触媒溶液等がフイルタ3の
中心部に偏つて中心部で異常燃焼するのを防ぎ、
安定した排気ガス流量の下に安定した燃焼状態が
得られるようにしてある。
In addition, by controlling the interrupt handling routine,
During the injection of catalyst solution, etc., the throttle valve 5 of the bypass passage 4
By controlling this, it is possible to prevent an abnormally large amount of exhaust gas from flowing into the filter 3, causing the catalyst solution, etc. to be biased toward the center of the filter 3, and causing abnormal combustion in the center.
A stable combustion state is obtained under a stable flow rate of exhaust gas.

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

図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は
デイーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の全体構
成図、第2図はインジエクタの縦断面図、第3図
a及びbは各々コントロールユニツトでなされる
制御のメインルーチンのフローチヤート及び割込
み処理ルーチンのフローチヤート、第4図は触媒
溶液等の噴射量と触媒成分蓄積量を示す線図であ
る。 1……デイーゼルエンジン、2……排気通路、
3……パテイキユレートフイルタ、7……インジ
エクタ、8……連通管、9……ポンプ、10……
タンク、14……コントロールユニツト、15…
…背圧センサ、16……第1排気ガス温度セン
サ、17……第2排気ガス温度センサ。
The drawings show an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purification device for a diesel engine, Fig. 2 is a vertical sectional view of an injector, and Fig. 3 a and b are each a control unit. FIG. 4 is a flowchart of the main routine of control and a flowchart of the interrupt processing routine. 1... Diesel engine, 2... Exhaust passage,
3...Party filter, 7...Injector, 8...Communication pipe, 9...Pump, 10...
Tank, 14... Control unit, 15...
...back pressure sensor, 16...first exhaust gas temperature sensor, 17...second exhaust gas temperature sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 排気系に可燃性粒子などを捕集するパテイキ
ユレートフイルタを備えたエンジンの排気ガス浄
化装置において、 上記パテイキユレートフイルタの上流に、上記
可燃性粒子の燃焼を促進する液体を噴射する噴射
手段と、 上記パテイキユレートフイルタの上流側の排気
ガス圧力および温度を夫々検出する背圧センサお
よび第1排気ガス温度センサと、 上記パテイキユレートフイルタの下流側の排気
ガス温度を検出する第2排気ガス温度センサと、 上記パテイキユレートフイルタをバイパスする
バイパス通路と、 上記バイパス通路に介設された絞り弁を含みバ
イパス通路を流れる排気ガス流量を調節する為の
ガス流量調節手段と、 上記背圧センサと第1及び第2排気ガス温度セ
ンサからの出力を受け、これらの出力に基いて上
記噴射手段とガス流量調節手段とを制御する制御
手段であつて、 上記上流側の排気ガス圧がエンジンの各運転領
域毎に予め設定された所定背圧より高く且つ上流
側の排気ガス温度が第1所定温度未満であること
を条件として噴射手段に液体の所定の噴射を実行
させるとともに下流側の排気ガス温度が第2所定
温度より高くなつたときに液体の噴射を停止さ
せ、且つ、噴射実行中には上流側の排気ガス圧が
所定値以下となるようにガス流量調節手段を制御
する制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス浄
化装置。
[Scope of Claims] 1. In an exhaust gas purification device for an engine equipped with a particulate filter that collects combustible particles in the exhaust system, a particulate filter is provided upstream of the particulate filter to promote combustion of the combustible particles. a back pressure sensor and a first exhaust gas temperature sensor that detect exhaust gas pressure and temperature upstream of the particulate filter, respectively; and exhaust gas downstream of the particulate filter. A second exhaust gas temperature sensor for detecting temperature, a bypass passage for bypassing the particulate filter, and a gas flow rate for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the bypass passage, including a throttle valve interposed in the bypass passage. a control means that receives outputs from the back pressure sensor and the first and second exhaust gas temperature sensors and controls the injection means and the gas flow rate adjustment means based on these outputs; A predetermined injection of liquid is made to the injection means on the condition that the exhaust gas pressure on the side is higher than a predetermined back pressure preset for each operating region of the engine, and the exhaust gas temperature on the upstream side is less than a first predetermined temperature. The liquid injection is stopped when the exhaust gas temperature on the downstream side becomes higher than the second predetermined temperature, and the gas flow rate is adjusted so that the exhaust gas pressure on the upstream side is below the predetermined value while the injection is being executed. An exhaust gas purification device for an engine, comprising: a control means for controlling an adjustment means; and a control means for controlling an adjustment means.
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