JPH0621550B2 - パティキュレ−トトラップの再生装置 - Google Patents

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機関等の排気ガス中のパティキュレ
ートを捕集するトラップを再生する装置に関するもので
あり、特にパティキュレートトラップの再燃焼の開始時
を判定・制御する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のパティキュレートトラップ（以下、単にトラップ
と略称する）の再生装置では、一定条件が成立した時に
電気ヒーター、バーナー等の再燃焼手段によりトラップ
の再燃焼を開始していた。

即ち、その条件とは、 ｉ）エンジンの回転数の積算値又は車両の走行距離が一
定値に達したこと； ii）トラップの入側と出側の圧力損失（以下、圧損と言
う）が、予めエンジンの状態（回転数等）をパラメータ
として設定したトラップ基準圧損マップ値に達したこ
と； iii）エアフローメーターによるエンジン吸入空気量計
測値とトラップ圧損とから推定されるパティキュレート
の捕集量が所定量に達したこと； iv）トラップの入側圧力、出側圧力、及びトラップ出側
の固定絞り部としてのサイレンサの圧力から得られるト
ラップの圧損と固定絞り部の圧損の比によって示される
パティキュレート捕集量が所定値に達したこと（特開昭
60−108520号公報）； 等であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来のパティキュレートトラップの再生装置
では、上記の各条件に対して次のような問題点があっ
た。

ｉ）エンジン負荷による影響を全く無視しているので精
度上、実用的でない。

ii）種々のエンジン回転数をパラメータとしてトラップ
基準圧損値を記憶した多大なマップを用意しておかなけ
ればならず、精度並びに応答性に問題があるとともに、
トラップ圧損そのものがガス量を考慮していないので、
正確なものになっていない。

iii）トラップを通過するガス量はガス温度による影響
が大きいため温度補正が必要であり、また排気ガス再循
環制御（ＥＧＲ）を伴う時はエンジン吸入ガスに排気ガ
スが戻るためトラップガス量は不正確なものとなってし
まう。

iv）トラップと固定絞り部を通過するガス温度に差を生
じると、温度膨張分が変わるため結果的にガス量の差を
生じ、このため誤差が発生する。特開昭60−108520号公
報のように、トラップ出側の固定絞り部として排気サイ
レンサを用いた場合は上記のガス温度差の影響をまとも
に受ける。これは、車両用排気サイレンサは、排気系の
レイアウトの制約上、トラップの直後に配置させること
が必ずしも可能でなく、車種によってはトラップから遠
く離れて配置せざるを得ないからである。この場合に
は、トラップと固定絞り部を通過するガス温度に差を生
じ、誤差となる。この誤差により、トラップの再燃焼開
始が速すぎて不完全燃焼になったり、再燃焼開始が遅す
ぎてトラップを損傷させてしまうことになる。また、こ
のガス温度は、ガス量、ガス温度により、その差も変化
するため、補正することが困難である。更に、排気サイ
レンサをトラップ圧力損失と比較せずに、固定絞り部を
トラップ直後に設けることも考えるられるが、固定絞り
部により新たな圧力損失を発生することは、出力低下や
燃費低下を招くので好ましくない。

従って、本願発明の目的は、トラップの再燃焼開始を、
簡単且つ正確に判定・制御できるパティキュレートトラ
ップの再生装置を実現することに在る。

〔問題点を解決するための手段〕

トラップの捕集具合は上記のように通常、トラップの圧
損によって推定することができるが、これはトラップへ
の排気ガス流量によって変動してしまう。

そこで、上記の問題点を解決する手段として、本発明に
かかるパティキュレートトラップの再生装置では、トラ
ップの入口弁前後の差圧を検出する差圧センサと、トラ
ップの両側の圧損を測定する２つの圧力センサと、一定
時期毎に入口弁を所定開度に固定するとともに入口弁前
後の差圧からガス量そしてこのガス量から所定の捕集後
圧損を求め、その捕集後の所定圧損とトラップの両側の
圧損とを比較して再燃焼開始時期を制御する制御手段
と、を備えている。

〔作 用〕

本発明においては、制御手段が、一定時期毎にパティキ
ュレートトラップの入口弁を所定開度に固定するととも
に差圧センサから得られる入口弁の前後の差圧から予め
記憶したガス量を求め、このガス量からやはり予め記憶
した所定の捕集後圧損を求め、この捕集後の所定圧損
と、トラップの入側及び出側に設けた２つの圧力センサ
から得られるトラップ圧損とを比較してトラップの再燃
焼時期を判定・制御している。

〔実施例〕

以下、本願発明に係るパティキュレートトラップの再生
装置の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、１はディー
ゼルエンジン（図示せず）等の排気管、２は排気管１に
接続された周知のパティキュレートトラップで、その入
口側前面には電気ヒーター３が取り付けられている。４
あトラップ２の入口側に設置された温度センサ、５はト
ラップ２へ流入するエンジンからの排気ガスを開閉する
入口弁、６はトラップ２を側路するバイパス弁、７は弁
６を開閉制御するデューティソレノイド弁、８は弁５を
電磁弁により開閉制御するバキューム制御弁（ＶＣ
Ｖ）、９は入口弁５の前後の圧力差を検出する差圧セン
サ、１０及び１１はそれぞれトラップ２の入側及び出側
に設けた圧力センサ、１２は電気ヒーター３を付勢する
ヒーター電源スイッチ、１３は車両の走行距離を検出す
る例えば距離メータ等の距離センサ、そして１４は、セ
ンサ３、９、１０、１１及び１３からの検出信号に応答
して弁７及び８並びにヒーター電源スイッチ１２に制御
信号を送る制御手段としてのコントロールユニット（Ｃ
ＰＵ）である。

第２図はコントロールユニット１４で実行されるプログ
ラムのフローチャートを示す図で、この第２図のフロー
チャートを参照しながら、以下、第１図のパティキュレ
ートトラップの再生装置の動作を説明する。

まず、コントロールユニット１４はトラップ２を再燃焼
する前に、距離センサ１３からの距離信号に基づき車両
が一定距離走行する毎にトラップ２が再燃焼すべき時期
に来ているか否かの前判定を行う（第２図ステップＳ
１）。これは、車両が一定距離走行することによりディ
ーゼルエンジンのパティキュレートがトラップ２に溜
り、トラップ再生の一つの目安になるからである。一定
走行距離の代わりに、特開昭59-85417号公報又は同59-2
0514号公報等に示されているようにエンジン回転数セン
サーの出力信号により回転数の一定積算値を上記と同様
の目安にしてもよく、またトラップ２の排圧の上昇を感
知して再燃焼時期を判断してもよい。これらはいずれも
周知の技術である。

再燃焼時期に来ていると判定されると、コントロールユ
ニット１４は、入口弁５を所定開度に固定する（同ステ
ップＳ２）。この所定開度とは、全運転条件において、
ガス量として測定できる圧力差を生ずるような開度を示
している（第３図参照）。

この後、コントロールユニット１４は、入口弁５の前後
の差圧信号を差圧センサ９より入力するとともに、トラ
ップ２の両側に設けた２つの圧力センサ１０及び１１か
らそれぞれ圧力信号を入力して両者の差圧、即ちトラッ
プ圧損を算出する（同ステップＳ３）。

次に、上記に得た差圧からトラップ２へのガス量を算出
する（同ステップＳ４）。これは、第３図に示す入口弁
開度をパラメータとした入口弁５の前後の差圧対ガス量
の特性マップをコントロールユニット１４のメモリ（図
示せず）に予め記憶しておき、差圧を得ることによっ
て、その差圧に対応するガス量をメモリより読み出すも
のである。そして更にこのステップＳ４では、読み出し
たガス量から所定の捕集後の圧損も読み出す。これは、
第４図に示すようにガス量対トラップ圧損のグラフから
求める。第４図のグラフ中、実線はパティキュレート捕
集前のガス量対トラップ圧損特性曲線（不動）、そして
破線はパティキュレート捕集後の再燃焼開始時期におけ
るガス量対トラップ圧損特性曲線（不動）をそれぞれ示
しており、上記に読み出したガス量Ｖ_Ａとすると、この
ガス量Ｖ_Ａからガス量Ｖ_Ａに対応するパティキュレート
捕集後の所定圧損Ｎを算出することができる。この第４
図も予め特性マップとしてメモリに記憶しておくことに
よりトラップ圧損を求めることができる。

こうして求めた所定の捕集後圧損をステップＳ３で求め
た現在のトラップ圧損と比較する（同ステップＳ５）。
即ち、このガス量に対応するトラップ圧損Ｍが、捕集後
の所定圧損値Ｎより大きい場合にはトラップ２の再燃焼
を開始するための動作に入る（同ステップＳ６）。

一方、トラップ圧損Ｍが所定のトラップ圧損Ｎより小さ
い時にはステップＳ７に進むことになる。

ステップＳ７では、第４図に示すガス量Ｖ_Ａでのトラッ
プ圧損差Ｎ−ＭをＢとし、捕集前後の所定トラップ圧損
間の圧損差Ｎ−ＬをＡとした時、Ｂ／Ａが一定値Ｃ以下
かどうか比較する。Ｂ／Ａが一定値Ｃ以下のときは点Ｍ
が点Ｎに近づくときであり、従って再燃焼開始時期に近
いと判断して、ステップＳ１で設定された一定時間（又
は一定距離）の値を小さく変更して（ステップＳ８）、
スタートに戻る。Ｂ／Ａが一定値Ｃより大きいときは再
燃焼開始時期はまだ遠いと判断して、スタートに戻る。

ステップＳ６の再燃焼工程では、一例として、入口弁５
を閉じ、バイパス弁６を開いた上、ヒーター電源スイッ
チ１２を介してヒーター３を付勢した後、入口温度セン
サ４が設定温度以上を検出した時、入口弁５及びバイパ
ス弁６を所定開度に制御してトラップ２を一定時間再燃
焼する。

再燃焼後は、ステップＳ１での一定時間（又は一定距
離）を初期値に戻しておく（ステップＳ９）。

この後は、再び捕集状態に戻る。

〔発明の効果〕

以上のように、本願発明に係るパティキュレートトラッ
プの再生装置では、トラップの再燃焼開始時期を実際の
ガス量に対する所定の捕集後圧損と実際の圧損とを比較
することにより判定しているので、ガス量に対応したト
ラップ圧損を正確に把握できトラップの再燃焼が正確に
開始でき、再燃焼を過不足なく実現できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るパティキュレートトラップの再
生装置の一実施例を示すハードウェア構成図、 第２図は、本発明において第１図に示したコントロール
ユニットで実行されるプログラムのフローチャート図、 第３図は、トラップ入口弁の前後差圧対ガス量を入口弁
の開度をパラメータにして描いた特性グラフ図、 第４図は、ガス量対捕集前後のトラップ圧損特性を示す
グラフ図、である。 第１図において、１は排気管、２はパティキュレートト
ラップ、３はヒーター、５はトラップの入口弁、９は差
圧センサ、１０、１１は圧力センサ、１４はコントロー
ルユニット、をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トラップの入口弁前後の差圧を検出する差
   圧センサと、該トラップの両側の圧損を測定する２つの
   圧力センサと、一定時期毎に前記入口弁を所定開度に固
   定するとともに前記差圧からガス量を求め該ガス量から
   更に所定の捕集後圧損を求め、該捕集後圧損と前記圧損
   とを比較して再燃焼開始時期を制御する制御手段と、を
   備えたことを特徴とするパティキュレートトラップの再
   生装置。