JPH0715252B2 - ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

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JPH0715252B2
JPH0715252B2 JP6365588A JP6365588A JPH0715252B2 JP H0715252 B2 JPH0715252 B2 JP H0715252B2 JP 6365588 A JP6365588 A JP 6365588A JP 6365588 A JP6365588 A JP 6365588A JP H0715252 B2 JPH0715252 B2 JP H0715252B2
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    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置に関
する。
〔従来の技術〕
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるカーボン粒
子等の排気微粒子(ディーゼルパティキュレート)を大
気に放出するのを防止するため、排気通路にセラミック
からなるハニカム状のパティキュレートフィルタを配置
して排気微粒子を捕集することは公知である。
パティキュレートフィルタは長い使用の間に目詰まりを
起こすので、再生を図らなければならない。このため
に、パティキュレートフィルタの排気ガス上流側に電気
ヒータからなる加熱手段を設け、所定の期間毎に電気ヒ
ータに通電してパティキュレートフィルタに捕集された
カーボン粒子等の可燃性の排気微粒子を燃焼させ、よっ
てパティキュレートフィルタを再生することができる。
しかしながら、この再生方法では、パティキュレートフ
ィルタの多孔壁に堆積した排気微粒子の燃焼熱が、排気
ガスの流れとともに、その多孔壁を通過するため、排気
微粒子の捕集量が多いとパティキュレートフィルタが溶
損する場合があった。また、排気微粒子の捕集量が少な
いと、上記燃焼熱の多孔壁への逃げによって、上記燃焼
熱が下流側の排気微粒子への伝播が行われにくくなり、
下流側域では、再生が充分でなくなる。これを解決する
ために、特開昭61−223215号公報は、再生処理中に排気
ガスをパティキュレートフィルタからバイパスさせると
ともに、その一部をパティキュレートフィルタの出口の
方(下流側から)から燃焼に適したガスとして供給する
ようにしたことを特徴とするものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記公報に記載されたフィルタ再生方法を実施するため
には、パティキュレートフィルタを通る排気ガスの流れ
を、通常時の流れに対して、再生処理中に逆流させるこ
とが必要である。このために、同公報では5個の切換弁
を使用しており、各々の切換弁はそれぞれにアクチュエ
ータを必要とする。このように多数の切換弁を使用すれ
ば、構成が複雑になり、車両への搭載性も悪くなり、重
量も増加するという問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によるディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けた排気微粒子
を捕集するパティキュレートフィルタの下流側へ該パテ
ィキュレートフィルタを再生するための加熱手段を設
け、該パティキュレートフィルタの上流側の位置及び該
加熱手段の下流側の位置で該排気通路に連結されるバイ
パス通路を設け、該上流側の連結位置と該パティキュレ
ートフィルタとの間の該排気通路に第1の開閉弁を配置
し、該下流側の連結位置に、該バイパス通路を閉じ且つ
該排気通路を開く第1の作動位置と、該バイパス通路を
該下流側の連結位置より上流側の該排気通路及び該下流
側の連結位置より下流側の該排気通路と連通するととも
に、該排気通路の通路面積を小とする第2の作動位置と
を占める第2の開閉弁を配置し、さらに、該第1の開閉
弁と該パティキュレートフィルタとの間の該排気通路と
該第2の開閉弁の該第2の作動位置における、該下流側
の連結位置より下流側の排気通路に連通する部位のバイ
パス通路とを連通する逆流通路を設けたことを特徴とす
るものである。
〔実施例〕
以下本発明を図面を参照した実施例について説明する。
第1図から第3図を参照すると、排気管10はディーゼル
エンジン(図示せず)から排気ガスを矢印で示す方向に
流すように延びるものである。
排気管10は排気本管12とバイパス管14に分岐される。排
気本管12には、排気微粒子を捕集するためのセラミック
製のハニカムフィルタからなるパティキュレートフィル
タ16とパティキュレートフィルタ16を再生するための加
熱手段としての電気ヒータ18とを順に収容したトラップ
容器20が組み付けられている。バイパス管14は、パティ
キュレートフィルタ16の上流側の連結位置22及び電気ヒ
ータ18の下流側の連結位置24で排気本管12に連結され
る。
バタフライ弁からなる第1の開閉弁26が、上流側の連結
位置22とパティキュレートフィルタ16との間の排気本管
12に配置される。また、第2の開閉弁28が下流側の連結
位置24に配置される。
排気本管12とバイパス管14は、下流側の連結位置24にお
いては、第1図及び第2図に示されるように相互に角度
をつけた関係で結合され、第3図に示されるように2つ
の円を部分的に重複してなる8の字状の断面を形成す
る。第2の開閉弁28は、第3図に示されるようにバタフ
ライ弁からなる主要部を有し、水平な弁軸29から上半部
に遮蔽板30が取りつけられたものである。第2の開閉弁
28の主要部はバイパス管14の内径部に挿入されるのに適
した直径を有し、遮蔽板30が第2の開閉弁28の主要部か
ら排気本管12内に延長されるようになっている。
第2の開閉弁28は第1図及び第2図で見て紙面に垂直な
弁軸29の回りを回転可能であり、第2図に示されるよう
にほぼ水平な第1の作動位置と、第3図に示されるよう
にほぼ垂直な第2の作動位置を占めることができる。第
1の作動位置においては、第2の開閉弁28は主要部であ
るバラフライ弁によってバイパス管14を閉じ且つ排気本
管12を開く。このとき、遮蔽板30が排気本管12とほぼ平
行になって、第2の開閉弁28の主要部であるバラフライ
弁がバイパス管14を閉じる姿勢を許容するとともに排気
本管12を全開する。
第2の作動位置においては、第2の開閉弁28はその下半
部がバイパス管14の下半部を閉じることができるが、バ
イパス管14の他部は排気本管12に連通する。従って、バ
イパス管14は、下流側の連結位置24より上流側の排気本
管12(トラップ容器20側)及び下流側の連結位置24より
下流側の排気本管12(第2の開閉弁28の後流側)と連通
する。このとき、第2の開閉弁28は排気本管12内に突出
し、第2の開閉弁28の後流側に向かう排気本管12の通路
面積を小として、トラップ容器20に向かう排気ガスの流
れに背圧を与え、排気ガスが所望の速度でパティキュレ
ートフィルタ16を通過できるようにする。排気本管12の
通路面積を小としてパティキュレートフィルタ16を通る
排気ガスの流れを制御するために、第2の開閉弁28の角
度並びに遮蔽板30の形状が定められる。好適には、遮蔽
板30の形状は、トラップ容器20に向かう排気ガスの流量
が排気ガス排出量の十分の一位になるように設定され、
残りの排気ガスは再生処理中には直接に排出される。
さらに、逆流通路管32が、第1の開閉弁26とパティキュ
レートフィルタ16との間の排気本管12と第2の開閉弁28
により閉じられた前記他部を連通して設けられる。即
ち、逆流通路管32の下流側開口部32bは第2の開閉弁28
によって制御される。
また、第1の開閉弁26及び第2の開閉弁28をそれぞれ駆
動するために、負圧作動型アクチュエータ34,36及び電
磁弁38,40が設けられる。負圧作動型アクチュエータ34,
36はそれぞれハウジング42内に配置したダイヤフラム44
によって負圧室46を形成し、またダイヤフラム44には作
動ロッド48を取りつけ、この作動ロッド48を第1の開閉
弁26及び第2の開閉弁28の弁軸29に連結するものであ
る。電磁弁38,40は図示しない負圧源に接続された負圧
ポート50と大気に開放される大気ポート52とを有し、負
圧室46に作動負圧又は大気を選択的に供給することがで
き、例えば負圧室46に作動負圧を供給したときに第1の
開閉弁26及び第2の開閉弁28をそれぞれ開弁させること
ができる。電気ヒータ18はリレー54を介して通電される
ことができる。
また、トラップ容器20のパティキュレートフィルタ16の
上流側及び下流側には圧力センサ56が配置される。制御
装置58はマイクロコンピュータとして構成され、演算と
制御の機能を有する中央処理装置(CPU)を備え、その
他に、プログラムを記憶させたリードオンリメモリ(RO
M)や、データ等を記憶させるランダムアクセスメモリ
(RAM)、並びに入出力インターフェース等を含む。制
御装置58は圧力センサ56からの検出信号及びその他の、
エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン冷却水温検出
信号等を受けて、電磁弁38,40及びリレー54に制御信号
を送る。
第4図はパティキュレートフィルタ16の再生処理のフロ
ーチャートである。ステップ60において、エンジン冷却
水温THが60℃以上かどうかを判断し、イエスであればス
テップ61へ進み、ノーであればステップ65へすすむ。ス
テップ61においては、パティキュレートフィルタ16の上
流側及び下流側には圧力センサ56の検出値P1,P2から、
ΔP=P1−P2を求める。ΔPはパティキュレートフィル
タ16の背圧の上昇、即ちフィルタの目詰まりの程度を表
す値である。そして、ΔPd=ΔPm−ΔPを求める。ΔPm
はエンジン負荷とエンジン回転数のマップとして予め記
憶された値であり、ΔPdはパティキュレートフィルタの
再生の要否を判定する値である。ステップ62において、
ΔPdが零よりも小さいかどうかを判定する。イエスであ
れば、パティキュレートフィルタ16の上流側及び下流側
の差圧ΔPが基準値ΔPmよりも大きいので目詰まりが大
きくなったと判定して、フィルタの再生を指示する。ノ
ーの場合にはステップ65へ進む。なお、フィルタの再生
の判定は、差圧以外の条件で実施することもできる。例
えば、エンジンの通算積算回転数を基準として判定する
こともできる。
ステップ62でイエスの場合には、ステップ63に進んで電
気ヒータ18に通電し、ステップ64に進んで第1の開閉弁
26を閉じ且つ第2の開閉弁28を開く。また、ステップ60
及びステップ62でノーの場合には、ステップ65に進んで
第1の開閉弁26を開き且つ第2の開閉弁28を閉じる。な
お、ステップ63における電気ヒータ18の通電は通電開始
から所定の時間で終了することもでき、また、ステップ
64における第2の開閉弁28の開弁はデューティ制御等に
よって開度を調節しながら実施することもできる。
通常は、電気ヒータ18は通電されておらず、第2図に示
されるように、第1の開閉弁26は開かれ、第2の開閉弁
28は(第1の位置で)閉じられている。従って、排気ガ
スはパティキュレートフィルタ16を通り、排気微粒子が
パティキュレートフィルタ16の微細な孔組織に捕集され
る。このとき、バイパス管14及び逆流通路管32は単一の
第2の開閉弁28によって閉じられ、排気ガスは排気本管
12のみを流れる。
再生処理時になると、第2の開閉弁28が徐々に開かれて
いき、しかる後に第1の開閉弁26が閉じられて、第1図
の状態になる。第1の開閉弁26は排気ガスが上流の排気
管10から排気本管12に入るのを遮断し、逆流通路管32の
上流側開口部32aをパティキュレートフィルタ16側に開
口させる。また、逆流通路管32の下流側開口部32bは第
2の開閉弁28の下流側に開口することになる。従って、
排気ガスは、バイパス管14を通って下流側の連結位置24
に達し、そこで一部の排気ガスが背圧を受けつつパティ
キュレートフィルタ16の後端側、即ち電気ヒータ18側か
らパティキュレートフィルタ16を逆流することになる。
残りの排気ガスは直接に排出される。
パティキュレートフィルタ16に付着する排気微粒子は、
第5図に示すようにパティキュレートフィルタ16の本来
の流れ方向で見た上流側壁面に付着する。そこで、パテ
ィキュレートフィルタ16の後端側の電気ヒータ18に通電
すると、燃焼熱がパティキュレートフィルタ16の壁を伝
って上流側壁面に達し、付着していた排気微粒子を燃焼
させる。かくして、燃焼ガスは逆流通路管32を通って第
2の開閉弁28の下流側に流れ、排出されることになる。
圧力センサ56の検出信号又は設定時間の完了等によって
再生処理を終了を検出し、再び第1の開閉弁26を開き、
第2の開閉弁28を第1の位置で閉じて、再生処理を終了
する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、排気微粒子を捕
集するパティキュレートフィルタの下流側へ再生のため
の加熱手段を設け、バイパス通路への上流側の連結位置
とパティキュレートフィルタとの間の排気通路に第1の
開閉弁を配置し、下流側の連結位置に、バイパス通路を
閉じ且該排気通路を開く第1の作動位置と、バイパス通
路を下流側の連結位置より上流側の排気通路及び下流側
の連結位置より下流側の排気通路と連通するとともに、
排気通路の通路面積を小とする第2の作動位置とを占め
る第2の開閉弁を配置し、さらに、第1の開閉弁とパテ
ィキュレートフィルタとの間の排気通路と第2の開閉弁
の該第2の作動位置における、該下流側の連結位置より
下流側の排気通路に連通する部位のバイパス通路とを連
通する逆流通路を設けたので、2個の開閉弁のみでパテ
ィキュレートフィルタの逆流再生処理を行うことがで
き、全体としての構成を簡単にして車両への搭載性を向
上させることができる。また、逆流通路はバイパス通路
に開口するので、第2の開閉弁はバイパス通路を閉じれ
ば逆流通路を同時に閉じることになり、第2の開閉弁を
小型のもので構成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるディーゼルエンジンの排気微粒子
浄化装置を示す断面図、第2図は第1図の装置の他の作
動状態にあるところを示す図、第3図は第1図の線III
−IIIに沿った断面図、第4図はパティキュレートフィ
ルタの再生処理を行うためのフローチャートである。 12…排気本管、14…バイパス管、16…パティキュレート
フィルタ、18…電気ヒータ、22,24…連結位置、26…第
1の開閉弁、28…第1の開閉弁、30…遮蔽板、32…逆流
通路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルエンジンの排気通路に設けた排
    気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタの下流側
    へ該パティキュレートフィルタを再生するための加熱手
    段を設け、該パティキュレートフィルタの上流側の位置
    及び該加熱手段の下流側の位置で該排気通路に連結され
    るバイパス通路を設け、該上流側の連結位置と該パティ
    キュレートフィルタとの間の該排気通路に第1の開閉弁
    を配置し、該下流側の連結位置に、該バイパス通路を閉
    じ且つ該排気通路を開く第1の作動位置と、該バイパス
    通路を該下流側の連結位置より上流側の該排気通路及び
    該下流側の連結位置より下流側の該排気通路と連通する
    とともに、該排気通路の通路面積を小とする第2の作動
    位置とを占める第2の開閉弁を配置し、さらに、該第1
    の開閉弁と該パティキュレートフィルタとの間の該排気
    通路と該第2の開閉弁の該第2の作動位置における、該
    下流側の連結位置より下流側の排気通路に連通する部位
    のバイパス通路とを連通する逆流通路を設けたことを特
    徴とするディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置。
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