JPH086581B2 - パティキュレートトラップの再燃焼装置 - Google Patents

パティキュレートトラップの再燃焼装置

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JPH086581B2
JPH086581B2 JP32340787A JP32340787A JPH086581B2 JP H086581 B2 JPH086581 B2 JP H086581B2 JP 32340787 A JP32340787 A JP 32340787A JP 32340787 A JP32340787 A JP 32340787A JP H086581 B2 JPH086581 B2 JP H086581B2
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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等の排気ガス中のパティ
キュレート(微粒子)を捕集するトラップの再燃焼する
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(以下、単にトラップと略称する)の再燃焼時間を制
御する装置に関するものである。
〔従来の技術〕
トラップは、パティキュレートの捕集が進むと徐々に
目詰まりを起こし、排気ガスの流れが阻害されるので一
定量の捕集後、再燃焼を行いトラップの再生を行う必要
がある。
このようなトラップの再燃焼を行う装置としては例え
ば特開昭62−7912号公報に開示されたものがある。
この特開昭62−7912号公報の装置では、トラップに捕
集されたパティキュレートのインピーダンスを検出する
ローディングセンサの出力信号を基にパティキュレート
の捕集量が再燃焼を必要とする量か否かを判断し、必要
と判定した時、トラップ前面に設置した電気ヒータに通
電すると共に排気ガスの大部分をトラップのバイパス通
路へ流すよう電磁弁を付勢して切り替え再燃焼を開始す
る。
電気ヒータによって点火されたパティキュレートはタ
イマによって設定された一定時間の電気ヒータの通電が
終了しても自然燃焼が継続し、燃焼はトラップの前部か
ら後部へ向って帯状に進行する。この時、トラップの前
面近傍と後部近傍に設置された2つの温度センサはトラ
ップ上流側の排気ガス温度及び下流の排気ガス温度を検
出しており、その温度センサからの検出温度信号を絶え
ず読み込んでいるコントローラは、トラップ上流側の排
気ガス温度より下流側の排気ガス温度が低くなった時、
トラップの再燃焼が終了したと判断して電磁弁を消勢し
て切り替え、バイパス通路を閉鎖し排気ガスの流れをト
ラップに向うよう切り替える。
これで一回の再燃焼工程を終了し、次のパティキュレ
ート捕集を始めている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような特開昭62−7912号公報に記載された従来の
パティキュレートトラップの再燃焼装置では次の問題点
があった。
(1) 再燃焼時間は固定タイマによって一定に設定さ
れているため、タイマ時間が短いと再燃焼後もトラップ
の目詰まり度が高い状態に維持されてエンジン性能に悪
影響を及ぼし再燃焼周期が短く(再燃焼回数が多く)な
ったり、さらに最も危険なこととして、タイマ時間が長
く再燃焼時のパティキュレート捕集量が多いと燃焼温度
が高くなり過ぎてしまう。燃焼温度がトラップの許容温
度(約1000℃)を越えるとトラップの損傷を招く。
(2) タイマの設定時間が長いと、再燃焼中の排気ガ
スの排出による環境汚染がひどくなる。
従って、本発明の目的は、常にパティキュレート捕集
量を一定に保ってトラップの再燃焼時間を最適に保つこ
とのできるパティキュレートトラップの再燃焼装置を実
現することに在る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明に係るパティキュ
レートトラップの再燃焼装置では、エンジンの排気管に
設けられ再燃焼時には排気通路が切り替えられるパティ
キュレートトラップの前後差圧を検出する差圧センサ
と、エンジン回転数センサと、負荷センサと、予め記憶
した複数の再燃焼終了設定差圧の中から再燃焼終了後に
検出した該回転数及び負荷に対応して選択した設定差圧
と再燃焼終了後に検出した該前後差圧を比較して該トラ
ップの次回の再燃焼時間を加減する制御手段と、を備え
ている。
〔作用〕
本発明においては、再燃焼終了後(排気通路切替後)
のトラップの前後差圧の差圧センサにより検出し、エン
ジン回転数及び負荷を各々のセンサにより検出する。一
方、制御手段には予めエンジン回転数及び負荷に対する
複数の再燃焼終了時期を決定するための設定差圧が記憶
されている。そして、これらセンサの出力を受けた制御
手段は、再燃焼終了後に検出したエンジン回転数及び負
荷に対応する設定差圧を、記憶された設定差圧群の中か
ら選択し、この設定差圧を差圧センサから出力された実
際の差圧と比較する。その結果に基づき次回の再燃焼時
間を増加又は減少させる。
これにより、車両の走行状態の如何によらず常に一定
のパティキュレート捕集量でトラップの再燃焼を行うこ
とができる。
〔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
燃焼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はエン
ジン(図示せず)からの排気ガスを流す排気管でその途
中にトラップ2が挿入されている。このトラップ2を流
れる排気ガスをトラップ再燃焼時にバイパスするための
バイパス管3が設けられており、排気ガスの流れはトラ
ップ2の側とバイパス管3の側との分岐部に設けられた
切り替え電磁弁4を制御することによって切り替えられ
るようになっている。また、トラップ2の入口側と出口
側の前後差圧を検出するために差圧センサ5が設けられ
ており、また、トラップ2の入口側には再燃焼時の加熱
空気をトラップ2に与えるためのバーナー6が設けられ
ている。
7はエンジンの回転数を検出するセンサ、8はエンジ
ン負荷(ディーゼルエンジンの場合には、燃料噴射ポン
プのラック位置)を検出するセンサ、9はバーナー6及
びコントローラ10へ電源と供給するバッテリーである。
制御手段としてのコントローラ10は、センサ7からの
エンジン回転数信号のパルス整形を行うパルス整形回路
11と、センサ8からのエンジン負荷信号及び差圧センサ
5からの差圧信号をアナログ−ディジタル変換するA/D
変換器12と、パルス整形回路11及びA/D変換器12の両出
力を入力して所定の演算を行うCPU13と、CPU13の演算に
必要なデータ及びプログラムを予め記憶したROM14と、C
PU13の演算結果をバーナー6、電磁弁4及び表示灯(図
示せず)に出力するための出力回路15とで構成されてい
る。
尚、差圧センサ5は、トラップ2の前後に1つづつ計
2個設け、両者の出力差をコントローラ10内で求めても
よい。また、バーナー6はトラップ2の入口側に接続し
た電気ヒーターを用いても構わない。
第2図は第1図のコントローラ10で実行されるプログ
ラムのフローチャートを示す図で、これに基づき、以
下、第1図のパティキュレートトラップの再燃焼装置の
動作を説明する。
通常は、排気ガスをトラップ2の側にのみ流すように
コントローラ10は切替電磁弁4を第1図の実線で示すよ
う制御する。
まず、コントローラ10はエンジン始動直後のデータを
取り込まないようにするため、一定時間のディレイを持
たせる(第2図のステップS101)。
次いで、コントローラ10はセンサ7〜9からそれぞれ
エンジン回転数、エンジン負荷及びトラップ2の前後差
圧を入力する(同ステップS102〜S104)。この時、セン
サ7〜9の出力を入力した回数を1回分カウントして記
憶しておき、その入力回数が所定回数nに達したか否か
をチェックし(同ステップS105)、所定回数nに達する
まで、ステップS102〜S105を繰り返す。これは、エンジ
ン負荷と差圧が変動し易いため、一定時間内のデータの
平均値を得るためである。
従って、n回の入力回数で集めた上記のデータの各平
均値を計算するとともに、センサ出力を実際の値(例え
ば、差圧ではmmHg)に換算する(同ステップS106)。
この後、エンジン回転数及び負荷に対応した設定差圧
を求める(同ステップS107)。
即ち、データとして得られたエンジン回転数及び負荷
に対応した設定差圧を第3図の特性マップから選択す
る。この特性マップはコントローラ10内のROM14に予め
記憶されており、横軸の回転数と縦軸の負荷によって交
差する点が、設定差圧群P1〜Pnのどれに属するかを求め
る。
この場合の設定差圧の選択の仕方をより具体的に説明
すると、第3図の特性曲線は等差圧曲線になっており、
これを第4図に示すようにエンジン回転数の方向にマッ
プを9つの領域(判定を行わないNe1≒340rpm以下の領
域とMAP1〜8の領域)に分ける。
そして、コントローラ10に入力したエンジン回転数が
第4図のどの領域に属するかを判定する。例えば、回転
数が2200rpmであればNe6(2040rpm)とNe7(2400rpm)
との間に属するので、この領域に属する等差圧曲線は第
5図に示すようにLx14、16、18、21の4つになる。
そして、この時のセンサ8によって示されるラック位
置に対応した電圧が上記の差圧曲線のどれの下に位置す
るかを選択する。この場合、例えばラック電圧Leが1.4V
であれば、Lx14<Le<Lx16となるため、このデータは第
5図の斜線部分に属することが分かる。従って、この斜
線部分内の設定差圧59mmHgが得られることになる。
但し、第3図にも示すように回転数と同様に一定負荷
以下も判定を行わない。
このようにして得られた設定差圧を、差圧センサ5で
検出された実際の差圧と比較し、設定差圧<実差圧にな
った時、「バーナー・オン判定」(バーナーを点火させ
る判定)を行い(同ステップS108)、トラップ2の再燃
焼を開始する。このため、コントローラ10はバーナー6
をオンにし、電磁弁4を第1図に点線で示すように切り
替え、且つ表示灯(図示せず)に再燃焼の開始を表示す
る(同ステップS109)。
その後、燃焼時間をカウントし(同ステップS110)、
所定の燃焼時間(例えば20分)経過後、再燃焼を終了さ
せるため、バーナー6をオフにし、電磁弁4を第1図の
実線の状態に戻し、表示灯を消灯する(同ステップS1
5)。
これによりパティキュレートの1回の再燃焼工程が終
了し再び第2図のステップS102に戻り同じプログラムを
実行する。
このような再燃焼工程は本出願人の特願昭62−269990
号で開示されたものであるが、本発明では更に再燃焼の
開始は特に問題にせず、再燃焼の終了(第2図のステッ
プS110)を前回の再燃焼工程に基づいて制御しようとす
るものである。
第6図は第2図のステップS110における燃焼時間カウ
ントを加減するためのフローチャートで、第2図のステ
ップS111の後“A"に続き、“B"へ進むようになつてい
る。
まず、前記の再燃焼が終了したことを確認する目的で
電磁弁4が第1図の実線で示した位置に戻ったことを確
認する(第6図ステップS1)。次にトラップの前後差圧
が安定するのを待つ(実施例では3秒)(同ステップS
2)。前後差圧が安定したら、再燃焼終了後のエンジン
回転数、エンジン負荷及びトラップの前後差圧をそれぞ
れのセンサから再び入力する(同ステップS3〜S5)。こ
の入力は実施例では0.5秒を1測定ループとして16回行
い(同ステップS6)、平均値、及びデータ換算値を計算
(同ステップS7)する。
次にステップS7で得られた実際のエンジン回転数及び
負荷に対応した設定差圧を第7図に示すデータマップ
(これもROM14に記憶されている)から読み出す(同ス
テップS8)。この第7図のマップは再燃焼工程開始のた
めに用いた第3図のマツプと類似したものであるが、デ
ータの値が異なっている。但し、設定差圧の読み出し方
は上記の再燃焼開始の場合と同じであるので、ここでは
省略する。
このようにして得られた設定差圧を実際の差圧と比較
する。この比較に際しては、各設定差圧Pr1〜Prnに対応
した許容範囲幅±α〜±α(設定差圧の1〜2割程
度)をそれぞれ設けておき、判定は許容範囲内、許容範
囲以上、許容範囲以下に分岐させることが好ましい(同
ステップS9)。
即ち、第8図に示すように、第6図のステップS9は、
ステップS91とS92に分け、ステップS91ではマップから
読み出した例えば設定差圧Pr3に、Pr3に対応する許容範
囲αを加えた値を設定差圧の上限値として差圧センサ
5からの実際の差圧Pr0と比較し、実際の差圧の方が小
さければ更にステップS92において設定差圧Pr3から許容
範囲αを引いた値を設定差圧の下限値としてやはり実
際の差圧Pr0と比較する。
そして実際の差圧が設定差圧の許容範囲以上の場合
(ステップS91のYes)には“1"だけ燃焼時間延長のため
のフラグAに加える(同ステップS10)。一方、設定差
圧の許容範囲以下の時(ステップS92のYes)は“1"だけ
燃焼時間短縮のためのフラグBに加える(同ステップS1
1)。設定差圧の許容範囲内の時は再燃焼時間は適切で
あったと判定できるので燃焼時間の制御は行わない。
続いて上記の判定の回数“1"だけカウントアップして
フラグCに格納する(同ステップS12)。この実施例に
おいては差圧判定の時間を10秒と設定しているので判定
回数は20回(10/0.5=20)(同ステップS13)となる。
次に20回の判定の内、許容範囲以上との判定が15回以
上あるか否かフラグAより判定し(同ステップS14)、1
5回以上ある場合、次の再燃焼工程における燃焼時間カ
ウントを延長し(この実施例では30秒)(同ステップS1
5)、この延長した回数として“1"だけフラグDに加え
る(同ステップS16)。
一方、許容範囲以下との判定が20回中15回以上あるか
否か判断し(同ステップS17)、15回以上ある場合は次
の再燃焼時間カウントを短縮し(この実施例の場合では
30秒)(同ステップS18)、この短縮した回数として
“1"だけフラグDから引く(同ステップS19)。
ここで再燃焼時間短縮の判定も設定した理由は、延長
のみのプログラムだと、延長を判定した時の再燃焼効率
がたまたま、その時だけ低く性能上の異常でなかった場
合、延長を修正できず再燃焼時間をムダに長く行ってい
ることになるからである。
続いてフラグDの値をカウントし、その累積回数がN
回(これはDの初期値D0に+βを加えた値D0+β又は引
いた値D0−βに相当する)になると(同ステップS20)
異常の判定し警報灯(図示せず)を点灯し(同ステップ
S21)、再燃焼プログラムを終了する。
フラグDの累積値がN回に達しない場合は正常と判定
して全フラグA〜Cをリセットし(同ステップS22)、
第2図に示すステップS102に進んで次の再燃焼工程を開
始する。
ここで、自動車のキースイッチが1度切られ、再度オ
ンとなった時、前述の修正された再燃焼時間の設定が消
えないよう、バックアップ電源としてバッテリー直結の
電源を設けることが好ましい。これには他の手段とし
て、EPROMを用いたり、又はコントロールユニット内に
リチウム電池を内蔵することなどが考えられる。
〔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
ップの再燃焼装置では、エンジン回転数及び負荷に対応
した再燃焼時間適正化のための種々の設定差圧を用意し
ておき、再燃焼終了後に検出した実際のエンジン回転数
及び負荷に応じて選択し、この選択した設定差圧とトラ
ップ前後の再燃焼終了後の実際の差圧とを比較すること
によりトラップの次回の再燃焼時間を制御するよう構成
したので、常に車両の走行状態及びパティキュレート捕
集状態に応じた最適なトラップの再燃焼(再生)を実現
することができる。
【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
燃焼装置の一実施例を示すハードウエア構成図、 第2図は、第1図で示した実施例により実行される再燃
焼工程全体を示すフローチャート図、 第3図は、再燃焼開始のための設定差圧をパラメータと
するエンジン回転数対負荷の特性曲線図、 第4図及び第5図は、一つの設定差圧曲線を選択するた
めの過程を説明するための曲線図、 第6図は、本発明において第1図に示したコントローラ
で実行される次回の再燃焼時間制御のためのプログラム
のフローチャート図、 第7図は、本発明に用いられる再燃焼終了時の設定差圧
をパラメータとしたエンジン回転数対負荷の特性曲線
図、 第8図は、第6図中のステップの一部を詳しく示したフ
ローチャート図、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、5は差圧センサ、7はエンジン回転数センサ、
8はエンジン負荷センサ、10はコントローラ、をそれぞ
れ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気管に設けられ再燃焼時には
    排気通路が切り替えられるパティキュレートトラップの
    前後差圧を検出する差圧センサと、エンジン回転数セン
    サと、負荷センサと、予め記憶した複数の再燃焼終了設
    定差圧の中から再燃焼終了後に検出した該回転数及び負
    荷に対応して選択した設定差圧と再燃焼終了後に検出し
    た該前後差圧を比較して該トラップの次回の再燃焼時間
    を加減する制御手段と、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燃焼装置。
JP32340787A 1987-12-21 1987-12-21 パティキュレートトラップの再燃焼装置 Expired - Fee Related JPH086581B2 (ja)

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