JPH0622110Y2 - Particulate filter regeneration device - Google Patents

Particulate filter regeneration device

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JPH0622110Y2
JPH0622110Y2 JP1988119251U JP11925188U JPH0622110Y2 JP H0622110 Y2 JPH0622110 Y2 JP H0622110Y2 JP 1988119251 U JP1988119251 U JP 1988119251U JP 11925188 U JP11925188 U JP 11925188U JP H0622110 Y2 JPH0622110 Y2 JP H0622110Y2
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Japan
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sensor
load
particulate filter
control unit
back pressure
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正憲 小森
淳 山田
恵一 新村
秀一 中村
文章 北村
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、パーティキュレイトフィルタの再生装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a reproducing apparatus for a particulate filter.

[従来の技術] ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(パーテ
ィキュレイト)を低減するため、パーティキュレイトを
捕集するパーティキュレイトフィルタは知られており、
又、捕集したパーティキュレイトによりフィルタが目詰
まりするのを防止するため、排気の加熱手段を設けてパ
ーティキュレイトを再燃焼させてフィルタを再生する再
生装置を種々知られている(例えば特開昭62−255
511号公報、本出願人による実開昭60−18501
6号公報等)。
[Prior Art] In order to reduce particulate matter (particulate) emitted from a diesel engine, a particulate filter that collects particulate matter is known,
Further, in order to prevent the filter from being clogged by the collected particulates, there are known various regenerators that are provided with a heating means for exhaust gas to reburn the particulates to regenerate the filter (for example, a special method). Kaisho 62-255
No. 511, Japanese Utility Model Application No. 60-18501
No. 6, etc.).

従来の再生装置においては、一般にフィルタエレメント
の長さが長く、又、加熱手段である例えば電気ヒータの
加熱制御が困難である。そのため、パーティキュレイト
の燃焼ガスが空気抵抗の少ないエレメント下流部に逃げ
易く、すなわち燃焼伝播性が悪く、第4図に示すように
フィルタエレメント13の後部に斜線で示す未再生領域
Aが生じる。そして、その領域Aの丸で囲む中央部分に
付着した燃焼不十分のパーティキュレイトが急激に燃焼
して溶損領域Bが生じ、再生効率が低下する。なお、図
中の符号7は電気ヒータである。
In the conventional regenerator, the length of the filter element is generally long, and it is difficult to control the heating of a heating means such as an electric heater. Therefore, the combustion gas of the particulates easily escapes to the downstream portion of the element where the air resistance is small, that is, the combustion propagating property is poor, and a non-regenerated area A shown by hatching appears at the rear portion of the filter element 13 as shown in FIG. Then, the insufficiently burned particulates attached to the central portion surrounded by the circle in the region A are rapidly burned to generate the erosion region B, and the regeneration efficiency is lowered. Reference numeral 7 in the figure is an electric heater.

一般にパーティキュレイトフィルタの再生装置は種々知
られており、例えば実開昭60−14220号公報には
運転状態によって着火電流を制御する技術が開示されて
いるが、溶損の防止は十分ではない。実開昭60−54
14号公報およひ実開昭59−24911号公報には2
分割されたフィルタが開示されている。しかしながら、
かかる公知技術はいずれも溶損の対策は不十分である。
In general, various kinds of particulate filter regenerators are known. For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-14220 discloses a technique of controlling an ignition current depending on an operating state, but the prevention of melting damage is not sufficient. . Actual Kaisho 60-54
No. 14 and No. 59-24911, 2
A split filter is disclosed. However,
In all of these known techniques, measures against melting damage are insufficient.

[解決する課題] したがって、本考案の目的は、再生効率がよく、かつ溶
損を防止できるパーティキュレイトフィルタの再生装置
を提供するにある。
[Problem to be solved] Therefore, an object of the present invention is to provide a regenerating apparatus for a particulate filter, which has high regeneration efficiency and can prevent melting damage.

[課題を解決する手段] 本考案によれば、フィルタケース内に収められるフィル
タエレメントを上流側と下流側とに2分割して両者の間
に中間空気室を画成したパーティキュレイトフィルタの
再生装置において、上流側エレメントの上流側に間欠作
動される加熱手段を設け、前記加熱手段は電熱ヒータで
構成されてコントロールユニットに接続され、該コント
ロールユニットにはヒータ付近に設けた目詰まりを検出
する背圧センサと下流側エレメントの下流側付近の温度
を検出する温度センサとエンジン運転状態を検出する回
転数センサ及び負荷センサとが接続されており、前記コ
ントロールユニットは前記背圧センサからの信号に基づ
いて背圧が大きいときにエンジン負荷が高いほどヒータ
のON時間を減らしOFF時間を増すように間欠制御す
る機能を有している。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a particulate filter regeneration in which a filter element housed in a filter case is divided into an upstream side and a downstream side and an intermediate air chamber is defined between them is regenerated. In the apparatus, heating means that is intermittently operated is provided on the upstream side of the upstream element, and the heating means is composed of an electric heater and is connected to a control unit, and the control unit detects clogging provided near the heater. A back pressure sensor, a temperature sensor for detecting the temperature near the downstream side of the downstream element, and a rotation speed sensor and a load sensor for detecting the engine operating state are connected, and the control unit receives signals from the back pressure sensor. Based on the above, when the back pressure is large, the ON time of the heater is reduced and the OFF time is increased as the engine load increases. It has a control function.

[作用効果の説明] したがって、コントロールユニットは背圧センサからの
信号でエレメントが目詰まりしており、再生が必要であ
るか否かを判定し、必要な場合は、電気ヒータを間欠作
動するが、その時間は回転センサおよび負荷センサから
の負荷に応じて定められる。また温度センサからの信号
により溶損温度に達すれば、回転数、負荷を入力して再
生が終了したか否かを判定する。その際に上流側のエレ
メントが比較的に目詰まりしやすいが、目詰まりにより
不均一な流れが生じても、中間空気室で流れの均一化で
き、燃焼伝播性が改善でき、再生効率が向上する。
[Explanation of Action and Effect] Therefore, the control unit judges whether or not the element is clogged with the signal from the back pressure sensor and the regeneration is necessary, and if necessary, the electric heater is intermittently operated. The time is determined according to the load from the rotation sensor and the load sensor. When the melting temperature is reached by the signal from the temperature sensor, the rotation speed and the load are input to determine whether or not the regeneration is completed. At that time, the upstream element is relatively easily clogged, but even if uneven flow occurs due to clogging, the flow can be made uniform in the intermediate air chamber, combustion propagation can be improved, and regeneration efficiency can be improved. To do.

また、ヒータのオンオフ時を制御するので制御が容易で
あり、回転数および負荷に応じて適正な制御でき、また
再生のための燃焼作業中、電気ヒータで加熱を続けてい
ると、ヒータをOFFした後に溶損温度を越えやすい
が、間欠的にON、OFFを繰返すことにより、溶損を
防止できる。さらに負荷に応じて電気ヒータの加熱時間
を変えるので、排ガス温度の高い高負荷時に加熱時間を
短くすることによって、溶損を確実に防止できる。
In addition, the on / off of the heater is controlled so that it is easy to control and the proper control can be performed according to the number of rotations and the load. If the electric heater continues to heat during the combustion work for regeneration, the heater will be turned off. After that, the melting temperature is easily exceeded, but melting loss can be prevented by repeating ON and OFF intermittently. Further, since the heating time of the electric heater is changed according to the load, the melting time can be reliably prevented by shortening the heating time when the exhaust gas temperature is high and the load is high.

[実施例] 以下図面を参照して本考案の実施例を説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、パーティキュレイトフィルタ1のケー
ス2内には、従来のフィルタエレメントを2分割した長
さの上流側エレメント3と下流側エレメント4とがスペ
ーサ5を介し間隔を設けて収められており、これらによ
り中空空気室6が画成されている。
In FIG. 1, an upstream element 3 and a downstream element 4 each having a length obtained by dividing a conventional filter element into two are housed in a case 2 of a particulate filter 1 via a spacer 5 with a space therebetween. The hollow air chamber 6 is defined by these.

その上流側エレメント3の上流側付近には、加熱手段で
ある電気ヒータ7が設けられ、このヒータ7はコントロ
ールユニット15に接続されている。そのユニット15
には、ヒータ7の下流側付近に設けられた排圧センサ8
と、下流側エレメント4の下流側付近に設けられた温度
センサ9と、図示しないエンジンに設けられた回転数セ
ンサ10及び負荷センサ11とが接続されている。
An electric heater 7 as a heating means is provided near the upstream side of the upstream element 3, and the heater 7 is connected to the control unit 15. That unit 15
The exhaust pressure sensor 8 provided near the downstream side of the heater 7.
The temperature sensor 9 provided in the vicinity of the downstream side of the downstream element 4 is connected to the rotation speed sensor 10 and the load sensor 11 provided in the engine (not shown).

制御に際し、第2図に示すようにコントロールユニット
15は、回転数センサ10、負荷センサ11からの信号
に基づき、エンジンの回転数、負荷を入力(ステップS
1)、排圧センサ8からの信号に基づき、排圧がエレメ
ント3、4が目詰まりしない状態時の標準背圧より大き
くなっていて再生が必要であるか否かを判定する(ステ
ップS2)。NOの場合は、制御を終り、YESだった
ら、制御信号を出力して電気ヒータ7を間欠的にONす
る(ステップS3)。このヒータ7の間欠制御は第3図
に示すように、負荷に応じ、高負荷時は例えば5秒ON
し、5秒OFFし(特性I)、低負荷時は例えば6秒O
Nし、4秒OFFする(特性II)ように、高負荷ほど排
ガスの温度が高く、流速も大きいので、ON時間を減ら
し、OFF時間を増すように制御する。次いで、温度セ
ンサ9からの信号に基づき、再生温度tがエレメントの
溶損温度t1(例えば1000℃)より低いか否かを判
定する(ステップS4)。YESだったら、例えば特性
IIのように、ヒータ7のON時間を増し、OFF時間を
減らし、再生を促進して(ステップS5)、ステップS
4に戻り、NOの場合、すなわち再生温度tが溶損温度
t1に達したら、エンジンの回転数、負荷を入力し(ス
テップS6)、排圧センサ8からの信号に基づき、排圧
が標準背圧になって再生が終了したか否かを判定する
(ステップS7)。NOの場合は、ステップS4に戻
り、YESだったら、制御信号を出力しヒータ7の作動
をOFFして(ステップS8)、制御を終る。
At the time of control, as shown in FIG. 2, the control unit 15 inputs the engine speed and load based on signals from the speed sensor 10 and the load sensor 11 (step S
1) Based on the signal from the exhaust pressure sensor 8, it is determined whether the exhaust pressure is higher than the standard back pressure when the elements 3 and 4 are not clogged and regeneration is necessary (step S2). . If NO, the control is terminated, and if YES, a control signal is output and the electric heater 7 is intermittently turned on (step S3). As shown in FIG. 3, the intermittent control of the heater 7 depends on the load and is ON for, for example, 5 seconds when the load is high.
Then, it is turned off for 5 seconds (characteristic I), and for a low load, for example, 6 seconds O
Since the exhaust gas temperature is higher and the flow velocity is higher as the load is higher, the control is performed so that the ON time is decreased and the OFF time is increased so as to turn off for 4 seconds (characteristic II). Next, based on the signal from the temperature sensor 9, it is determined whether the regeneration temperature t is lower than the melting temperature t1 of the element (for example, 1000 ° C.) (step S4). If YES, for example, characteristics
As in II, the ON time of the heater 7 is increased, the OFF time is reduced, and regeneration is promoted (step S5).
Returning to No. 4, in the case of NO, that is, when the regeneration temperature t reaches the melting temperature t1, the engine speed and load are input (step S6), and the exhaust pressure is set to the standard value based on the signal from the exhaust pressure sensor 8. It is determined whether or not the pressure is reached and the reproduction is completed (step S7). If NO, the process returns to step S4. If YES, a control signal is output and the operation of the heater 7 is turned off (step S8), and the control ends.

[考案の効果] 以上の通り本考案によれば、下記のすぐれた効果を奏す
る。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention has the following excellent effects.

(i)電気ヒータを間欠的にON、OFF作動させるの
で、パーティキュレイトの急激な燃焼を抑え、後流側エ
レメントの溶損を防止できる。
(I) Since the electric heater is intermittently turned on and off, abrupt combustion of the particulates can be suppressed, and melting damage of the wake side element can be prevented.

(ii)電気ヒータのON、OFF作動の時間が負荷によっ
て異なるので、温度制御が好適に行われる。無駄がなく
効率的に電気ヒータへ通電でき、パーティキュレイト溶
損防止をはかることができる。
(ii) Since the time for which the electric heater is turned on and off differs depending on the load, temperature control is preferably performed. The electric heater can be efficiently energized with no waste, and the particulate melt damage can be prevented.

(iii)したがって、溶損を生ぜず、かつ再生効率を向上
できる。
(iii) Therefore, the regeneration efficiency can be improved without causing melting loss.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の一実施例を示す全体構成図、第2図は
制御フローチャート図、第3図はヒータの間欠作動制御
特性図、第4図は従来装置を示す側断面図である。 2……ケース、3……上流側エレメント、4……下流側
エレメント、6……中間空気室、7……電気ヒータ
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a control flowchart diagram, FIG. 3 is an intermittent operation control characteristic diagram of a heater, and FIG. 4 is a side sectional view showing a conventional device. 2 ... Case, 3 ... Upstream element, 4 ... Downstream element, 6 ... Intermediate air chamber, 7 ... Electric heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 新村 恵一 埼玉県上尾市大字壱丁目1番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)考案者 中村 秀一 埼玉県上尾市大字壱丁目1番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)考案者 北村 文章 埼玉県上尾市大字壱丁目1番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭59−67519(JP,U) 実開 昭61−29009(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Keiichi Niimura, 1-chome, Ichichome, Ageo-shi, Saitama, Nissan Diesel Industry Co., Ltd. (72) Shuichi Nakamura 1-chome, 1-chome, Ageo, Saitama Prefecture Co., Ltd. (72) Inventor, Kitamura Sentence, Io-chome, 1-chome, Ageo City, Saitama Nissan Diesel Industry Co., Ltd. (56) References , U)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】フィルタケース内に収められるフィルタエ
レメントを上流側と下流側とに2分割して両者の間に中
間空気室を画成したパーティキュレイトフィルタの再生
装置において、上流側エレメントの上流側に間欠作動さ
れる加熱手段を設け、前記加熱手段は電熱ヒータで構成
されてコントロールユニットに接続され、該コントロー
ルユニットにはヒータ付近に設けた目詰まりを検出する
背圧センサと下流側エレメントの下流側付近の温度を検
出する温度センサとエンジン運転状態を検出する回転数
センサ及び負荷センサとが接続されており、前記コント
ロールユニットは前記背圧センサからの信号に基づいて
背圧が大きいときにエンジン負荷が高いほどヒータのO
N時間を減らしOFF時間を増すように間欠制御する機
能を有することを特徴とするパーティキュレイトフィル
タの再生装置。
1. A regenerating apparatus for a particulate filter, wherein a filter element housed in a filter case is divided into an upstream side and a downstream side, and an intermediate air chamber is defined between the two sides. A heating means for intermittent operation is provided on the side, and the heating means is composed of an electric heater and is connected to a control unit, and the control unit is provided with a back pressure sensor for detecting clogging provided in the vicinity of the heater and a downstream element. A temperature sensor that detects the temperature near the downstream side and a rotation speed sensor and a load sensor that detect the engine operating state are connected, and when the control unit has a large back pressure based on the signal from the back pressure sensor. The higher the engine load, the more O
A particulate filter reproducing apparatus having a function of performing intermittent control so as to reduce N time and increase OFF time.
JP1988119251U 1988-09-13 1988-09-13 Particulate filter regeneration device Expired - Fee Related JPH0622110Y2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5924911U (en) * 1982-08-05 1984-02-16 三菱自動車工業株式会社 Internal combustion engine particulate cleaning device
JPS605414U (en) * 1983-06-23 1985-01-16 トヨタ自動車株式会社 particle collector
JPS6014220U (en) * 1983-07-08 1985-01-30 トヨタ自動車株式会社 Particulate collection device

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