JPH1089046A - ディーゼル機関の排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼル機関の排気浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来より簡単にパティキュレート捕集用フィ
ルタからアッシュを除去可能なディーゼル機関の排気浄
化装置を提供すること。 【解決手段】 排気通路3に配置された衝突捕集型のパ
ティキュレート捕集用のフィルタ5と、排気通路におけ
るフィルタの上流側又は下流側の圧力を可変とする圧力
可変手段4aと、フィルタに捕集されたパティキュレー
トを燃焼させるフィルタの再生が完了したことを判断す
る再生完了判断手段20と、再生完了判断手段によりフ
ィルタの再生が完了したと判断された時に、圧力可変手
段によって排気通路におけるフィルタの上流側又は下流
側の圧力を急激に変化させる圧力変化手段20、とを具
備する。
ルタからアッシュを除去可能なディーゼル機関の排気浄
化装置を提供すること。 【解決手段】 排気通路3に配置された衝突捕集型のパ
ティキュレート捕集用のフィルタ5と、排気通路におけ
るフィルタの上流側又は下流側の圧力を可変とする圧力
可変手段4aと、フィルタに捕集されたパティキュレー
トを燃焼させるフィルタの再生が完了したことを判断す
る再生完了判断手段20と、再生完了判断手段によりフ
ィルタの再生が完了したと判断された時に、圧力可変手
段によって排気通路におけるフィルタの上流側又は下流
側の圧力を急激に変化させる圧力変化手段20、とを具
備する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
排気浄化装置に関する。
排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガス中にはカーボ
ンを主成分とする排気微粒子(パティキュレート)が比
較的多く含まれており、これが環境汚染を引き起こすた
めに排気ガスを大気に放出する以前に除去されることが
好ましく、そのために、ディーゼル機関の排気通路内に
はパティキュレートを捕集するためのフィルタが配置さ
れている。
ンを主成分とする排気微粒子(パティキュレート)が比
較的多く含まれており、これが環境汚染を引き起こすた
めに排気ガスを大気に放出する以前に除去されることが
好ましく、そのために、ディーゼル機関の排気通路内に
はパティキュレートを捕集するためのフィルタが配置さ
れている。
【0003】ディーゼル機関の使用に伴いフィルタにお
けるパティキュレート捕集量が増加すると排気抵抗が増
大して機関性能を低下させるために、捕集されたパティ
キュレートは定期的に燃焼させられ、フィルタが再生さ
れるようになっている。
けるパティキュレート捕集量が増加すると排気抵抗が増
大して機関性能を低下させるために、捕集されたパティ
キュレートは定期的に燃焼させられ、フィルタが再生さ
れるようになっている。
【0004】ディーゼル機関の燃焼に際して、燃料だけ
でなく気筒内へ侵入したエンジンオイルも燃焼するため
に、その成分であるカルシウム及びリン等の酸化物及び
硫化物が生成される。通常、パティキュレートはこれら
を成分として有している。カルシウム又はリンの酸化物
又は硫化物は非常に燃焼し難く、前述のフィルタ再生に
おいて、アッシュとしてフィルタ内に残留し、堆積して
排気抵抗を増加させる。
でなく気筒内へ侵入したエンジンオイルも燃焼するため
に、その成分であるカルシウム及びリン等の酸化物及び
硫化物が生成される。通常、パティキュレートはこれら
を成分として有している。カルシウム又はリンの酸化物
又は硫化物は非常に燃焼し難く、前述のフィルタ再生に
おいて、アッシュとしてフィルタ内に残留し、堆積して
排気抵抗を増加させる。
【0005】特開平4−31613号公報には、フィル
タからアッシュを除去するために、排気通路の排気ガス
再循環通路における分岐部より上流側から分岐してフィ
ルタをバイパスするバイパス通路を設け、このバイパス
通路に常時閉の第1閉鎖弁を配置し、排気通路における
排気ガス再循環通路の分岐部とバイパス通路の分岐部と
の間に常時開の第2閉鎖弁を配置する排気処理装置が開
示されている。
タからアッシュを除去するために、排気通路の排気ガス
再循環通路における分岐部より上流側から分岐してフィ
ルタをバイパスするバイパス通路を設け、このバイパス
通路に常時閉の第1閉鎖弁を配置し、排気通路における
排気ガス再循環通路の分岐部とバイパス通路の分岐部と
の間に常時開の第2閉鎖弁を配置する排気処理装置が開
示されている。
【0006】この排気処理装置において、通常時は、排
気ガスは排気通路を通過し、フィルタによりパティキュ
レートが捕集され、排気ガス温度が高まると捕集された
パティキュレートが燃焼してフィルタの再生が実現され
る。一方、フィルタの再生に伴いアッシュがフィルタ内
に残留してくると、第1閉鎖弁は開弁されると共に第2
閉鎖弁は閉弁され、それにより、排気ガスは、バイパス
通路を介して排気通路におけるフィルタの下流側に達
し、この時、排気通路におけるフィルタの上流側には、
排気ガス再循環通路を介して吸気系の負圧が作用してお
り、フィルタを通過する排気ガスの逆流が発生する。こ
の排気処理装置は、この排気ガスの逆流によってアッシ
ュをフィルタから除去することを意図している。
気ガスは排気通路を通過し、フィルタによりパティキュ
レートが捕集され、排気ガス温度が高まると捕集された
パティキュレートが燃焼してフィルタの再生が実現され
る。一方、フィルタの再生に伴いアッシュがフィルタ内
に残留してくると、第1閉鎖弁は開弁されると共に第2
閉鎖弁は閉弁され、それにより、排気ガスは、バイパス
通路を介して排気通路におけるフィルタの下流側に達
し、この時、排気通路におけるフィルタの上流側には、
排気ガス再循環通路を介して吸気系の負圧が作用してお
り、フィルタを通過する排気ガスの逆流が発生する。こ
の排気処理装置は、この排気ガスの逆流によってアッシ
ュをフィルタから除去することを意図している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によっ
てフィルタからアッシュを除去することができる。しか
しながら、この従来技術は、二つの閉鎖弁及びそれらの
駆動装置が必要であり、かなりのコストアップがもたら
されるだけでなく、機関排気系が複雑化する。
てフィルタからアッシュを除去することができる。しか
しながら、この従来技術は、二つの閉鎖弁及びそれらの
駆動装置が必要であり、かなりのコストアップがもたら
されるだけでなく、機関排気系が複雑化する。
【0008】従って、本発明の目的は、従来より簡単に
パティキュレート捕集用フィルタからアッシュを除去可
能なディーゼル機関の排気浄化装置を提供することであ
る。
パティキュレート捕集用フィルタからアッシュを除去可
能なディーゼル機関の排気浄化装置を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載のディーゼル機関の排気浄化装置は、排気通路に配
置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフィル
タと、前記排気通路における前記フィルタの上流側又は
下流側の圧力を可変とする圧力可変手段と、前記フィル
タに捕集されたパティキュレートを燃焼させる前記フィ
ルタの再生が完了したことを判断する再生完了判断手段
と、前記再生完了判断手段により前記フィルタの再生が
完了したと判断された時に、前記圧力可変手段によって
前記排気通路における前記フィルタの上流側又は下流側
の圧力を急激に変化させる圧力変化手段、とを具備する
ことを特徴とする。
記載のディーゼル機関の排気浄化装置は、排気通路に配
置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフィル
タと、前記排気通路における前記フィルタの上流側又は
下流側の圧力を可変とする圧力可変手段と、前記フィル
タに捕集されたパティキュレートを燃焼させる前記フィ
ルタの再生が完了したことを判断する再生完了判断手段
と、前記再生完了判断手段により前記フィルタの再生が
完了したと判断された時に、前記圧力可変手段によって
前記排気通路における前記フィルタの上流側又は下流側
の圧力を急激に変化させる圧力変化手段、とを具備する
ことを特徴とする。
【0010】本発明による請求項2に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記圧力可変手段は、前記
排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路に
配置された制御弁であることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記圧力可変手段は、前記
排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路に
配置された制御弁であることを特徴とする。
【0011】本発明による請求項3に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記圧力可変手段は、前記
排気通路に接続され、前記排気通路の対応部分より小さ
な排気抵抗を有するバイパス通路に配置された制御弁で
あることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項1に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記圧力可変手段は、前記
排気通路に接続され、前記排気通路の対応部分より小さ
な排気抵抗を有するバイパス通路に配置された制御弁で
あることを特徴とする。
【0012】本発明による請求項4に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1から3のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記圧力
変化手段は、前記圧力可変手段によって前記排気通路に
おける前記フィルタの上流側の圧力を急激に増加させる
か、又は下流側の圧力を急激に減少させることを特徴と
する。
機関の排気浄化装置は、請求項1から3のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記圧力
変化手段は、前記圧力可変手段によって前記排気通路に
おける前記フィルタの上流側の圧力を急激に増加させる
か、又は下流側の圧力を急激に減少させることを特徴と
する。
【0013】本発明による請求項5に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記再生
完了判断手段は、現在の機関運転状態における前記フィ
ルタへの新たなパティキュレート捕集量と前記フィルタ
でのパティキュレート燃焼量との差の積算値に基づき把
握される現在における前記フィルタのパティキュレート
捕集量が、所定量以下となる時に、前記フィルタの再生
が完了したと判断することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項1から4のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記再生
完了判断手段は、現在の機関運転状態における前記フィ
ルタへの新たなパティキュレート捕集量と前記フィルタ
でのパティキュレート燃焼量との差の積算値に基づき把
握される現在における前記フィルタのパティキュレート
捕集量が、所定量以下となる時に、前記フィルタの再生
が完了したと判断することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による第1実施形
態の排気浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概
略図である。同図において、1は例えば四気筒のディー
ゼル機関、2は分岐部を有して各気筒へ吸気を供給する
ための吸気通路、3は合流部を有して各気筒からの排気
を大気中に放出するための排気通路である。4は、吸気
通路2の分岐部上流側と排気通路3の合流部下流側とを
連通する排気ガス再循環通路である。
態の排気浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概
略図である。同図において、1は例えば四気筒のディー
ゼル機関、2は分岐部を有して各気筒へ吸気を供給する
ための吸気通路、3は合流部を有して各気筒からの排気
を大気中に放出するための排気通路である。4は、吸気
通路2の分岐部上流側と排気通路3の合流部下流側とを
連通する排気ガス再循環通路である。
【0015】このように、吸気通路2と排気通路3とが
機関本体近傍において排気ガス再循環通路4により連通
されていると、吸気通路2内と排気通路3内の差圧によ
って排気ガスが気筒内へ再循環される。排気ガスの主成
分は不活性ガスであるために、不活性ガスの有する大き
な熱容量によって燃焼温度が低下し、NOx の発生量を
低減することができる。排気ガス再循環通路4には、再
循環させる排気ガス量を制御するための第1制御弁4a
が配置されている。
機関本体近傍において排気ガス再循環通路4により連通
されていると、吸気通路2内と排気通路3内の差圧によ
って排気ガスが気筒内へ再循環される。排気ガスの主成
分は不活性ガスであるために、不活性ガスの有する大き
な熱容量によって燃焼温度が低下し、NOx の発生量を
低減することができる。排気ガス再循環通路4には、再
循環させる排気ガス量を制御するための第1制御弁4a
が配置されている。
【0016】排気通路3の合流部より上流側には、各気
筒毎に排気ガス中のパティキュレートを捕集するための
フィルタ5が配置されている。また、排気通路3の排気
ガス再循環通路4の接続部より下流側には、ターボチャ
ージャのタービン6が配置されていると共に、このター
ビン6をバイパスするバイパス通路7が接続されてい
る。このバイパス通路7は、一般的にウエストゲート通
路と呼ばれ、第2制御弁7aが配置されている。第2制
御弁7aによってバイパス通路7を通過させる排気ガス
量を制御することにより、タービン6の過回転を防止す
るようになっている。
筒毎に排気ガス中のパティキュレートを捕集するための
フィルタ5が配置されている。また、排気通路3の排気
ガス再循環通路4の接続部より下流側には、ターボチャ
ージャのタービン6が配置されていると共に、このター
ビン6をバイパスするバイパス通路7が接続されてい
る。このバイパス通路7は、一般的にウエストゲート通
路と呼ばれ、第2制御弁7aが配置されている。第2制
御弁7aによってバイパス通路7を通過させる排気ガス
量を制御することにより、タービン6の過回転を防止す
るようになっている。
【0017】20は、第1制御弁4a及び第2制御弁7
aの開度制御を担当する制御装置であり、機関負荷とし
てアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダ
ルストロークセンサ21、及び機関回転数を検出する回
転センサ22等が接続されている。
aの開度制御を担当する制御装置であり、機関負荷とし
てアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダ
ルストロークセンサ21、及び機関回転数を検出する回
転センサ22等が接続されている。
【0018】フィルタ5は、セラミックフォーム、メタ
ルフォーム、セラミックファイバ、メタル不織布、又は
無機材料繊維等からなる衝突捕集型フィルタである。こ
のような衝突捕集型フィルタは、図2に示すように、パ
ティキュレートに比較してかなり大きな目5aを有して
おり、当初、フィルタ壁面5bに衝突するパティキュレ
ートだけを捕集するものである。捕集が進行すると、図
2(A)に示すように、パティキュレートは、フィルタ
5の目5aを小さくするように堆積し、捕集能力が向上
する。衝突捕集型フィルタは、パティキュレート捕集量
が少ない時には、捕集能力があまり高くないが、その
分、排気抵抗が小さく、また、フィルタの目詰まりが発
生し難く、実用的なものである。
ルフォーム、セラミックファイバ、メタル不織布、又は
無機材料繊維等からなる衝突捕集型フィルタである。こ
のような衝突捕集型フィルタは、図2に示すように、パ
ティキュレートに比較してかなり大きな目5aを有して
おり、当初、フィルタ壁面5bに衝突するパティキュレ
ートだけを捕集するものである。捕集が進行すると、図
2(A)に示すように、パティキュレートは、フィルタ
5の目5aを小さくするように堆積し、捕集能力が向上
する。衝突捕集型フィルタは、パティキュレート捕集量
が少ない時には、捕集能力があまり高くないが、その
分、排気抵抗が小さく、また、フィルタの目詰まりが発
生し難く、実用的なものである。
【0019】各フィルタ5に捕集されたパティキュレー
トは排気ガスの熱によって燃焼され、パティキュレート
によりフィルタ5の目5aが完全に塞がれることない。
本実施形態においては、各フィルタ5は機関本体近傍に
配置されているために、排気ガスの熱をパティキュレー
トの燃焼に有効に利用することができる。
トは排気ガスの熱によって燃焼され、パティキュレート
によりフィルタ5の目5aが完全に塞がれることない。
本実施形態においては、各フィルタ5は機関本体近傍に
配置されているために、排気ガスの熱をパティキュレー
トの燃焼に有効に利用することができる。
【0020】このようなパティキュレートの燃焼によっ
て、パティキュレート中の可燃成分はフィルタ5から除
去されるが、パティキュレートの成分として含まれるカ
ルシウム又はリンの酸化物又は硫化物等は、燃焼せずに
アッシュとしてフィルタに堆積する。
て、パティキュレート中の可燃成分はフィルタ5から除
去されるが、パティキュレートの成分として含まれるカ
ルシウム又はリンの酸化物又は硫化物等は、燃焼せずに
アッシュとしてフィルタに堆積する。
【0021】アッシュは、パティキュレート同様にフィ
ルタ5の目5aを小さくするように堆積し、ついにはフ
ィルタ5の目5aを完全に閉塞させ、著しく排気抵抗を
増加させるために機関出力を大幅に減少させる。これを
防止するために、フィルタ5に堆積するアッシュをフィ
ルタ5から除去することが必要であり、本実施形態で
は、図3に示すフローチャートに従って制御装置20に
よりアッシュ除去を実現するようになっている。
ルタ5の目5aを小さくするように堆積し、ついにはフ
ィルタ5の目5aを完全に閉塞させ、著しく排気抵抗を
増加させるために機関出力を大幅に減少させる。これを
防止するために、フィルタ5に堆積するアッシュをフィ
ルタ5から除去することが必要であり、本実施形態で
は、図3に示すフローチャートに従って制御装置20に
よりアッシュ除去を実現するようになっている。
【0022】まず、ステップ101において、アクセル
ペダルストロークセンサ21及び回転センサ22により
検出される現在の機関負荷L及び機関回転数Nに基づ
き、本フローチャートの実行間隔における各気筒からの
パティキュレート排出量Eと、各気筒から排出される排
気ガス温度Tとを、それぞれマップ等を使用して把握す
る。次に、ステップ102において、前回において算出
された各フィルタ5のパティキュレート捕集量Aに基づ
き図4に示す第1マップを使用して現在のパティキュレ
ート捕集率Kを決定する。本実施形態で使用される衝突
捕集型フィルタ5は、前述したように、パティキュレー
ト捕集量が多くなるほど、パティキュレートを捕集し易
くなり、すなわち、パティキュレート捕集率が増加する
ものである。
ペダルストロークセンサ21及び回転センサ22により
検出される現在の機関負荷L及び機関回転数Nに基づ
き、本フローチャートの実行間隔における各気筒からの
パティキュレート排出量Eと、各気筒から排出される排
気ガス温度Tとを、それぞれマップ等を使用して把握す
る。次に、ステップ102において、前回において算出
された各フィルタ5のパティキュレート捕集量Aに基づ
き図4に示す第1マップを使用して現在のパティキュレ
ート捕集率Kを決定する。本実施形態で使用される衝突
捕集型フィルタ5は、前述したように、パティキュレー
ト捕集量が多くなるほど、パティキュレートを捕集し易
くなり、すなわち、パティキュレート捕集率が増加する
ものである。
【0023】次に、ステップ103において、パティキ
ュレート排出量Eにパティキュレート捕集率Kが乗算さ
れ、今回における各フィルタ5への新たなパティキュレ
ート捕集量A1が算出され、ステップ104に進む。ス
テップ104では、現在の排気ガス温度Tに基づき本フ
ローチャートの実行間隔における各フィルタでのパティ
キュレート燃焼量A2を図5に示す第2マップを使用し
て決定する。パティキュレート燃焼量A2は、排気ガス
温度Tが所定温度T1以下である時にはゼロであるが、
その後は、排気ガス温度Tが高いほど多くなる。
ュレート排出量Eにパティキュレート捕集率Kが乗算さ
れ、今回における各フィルタ5への新たなパティキュレ
ート捕集量A1が算出され、ステップ104に進む。ス
テップ104では、現在の排気ガス温度Tに基づき本フ
ローチャートの実行間隔における各フィルタでのパティ
キュレート燃焼量A2を図5に示す第2マップを使用し
て決定する。パティキュレート燃焼量A2は、排気ガス
温度Tが所定温度T1以下である時にはゼロであるが、
その後は、排気ガス温度Tが高いほど多くなる。
【0024】次に、ステップ105に進み、各フィルタ
5の現在におけるパティキュレート捕集量Aを、前回の
パティキュレート捕集量Aにステップ103において算
出された新たなパティキュレート捕集量A1が加算さ
れ、ステップ104において決定したパティキュレート
燃焼量A2が減算されて算出される。機関高速運転時
は、パティキュレート燃焼量A2が大きくなるために、
機関高速運転が持続すると、計算上はパティキュレート
捕集量Aがゼロ未満となる。それにより、次回以降の計
算が不正確となるために、ステップ106において、算
出されたパティキュレート捕集量Aがゼロ未満であるか
否かが判断され、この判断が肯定される時にはステップ
107においてパティキュレート捕集量Aをゼロとして
る。
5の現在におけるパティキュレート捕集量Aを、前回の
パティキュレート捕集量Aにステップ103において算
出された新たなパティキュレート捕集量A1が加算さ
れ、ステップ104において決定したパティキュレート
燃焼量A2が減算されて算出される。機関高速運転時
は、パティキュレート燃焼量A2が大きくなるために、
機関高速運転が持続すると、計算上はパティキュレート
捕集量Aがゼロ未満となる。それにより、次回以降の計
算が不正確となるために、ステップ106において、算
出されたパティキュレート捕集量Aがゼロ未満であるか
否かが判断され、この判断が肯定される時にはステップ
107においてパティキュレート捕集量Aをゼロとして
る。
【0025】次に、ステップ108に進み、算出された
パティキュレート捕集量Aが所定量A0以下であるか否
かが判断される。この判断が否定される時には、そのま
ま終了する。一方、ステップ108における判断が肯定
される時には、ステップ109に進み、アクセルペダル
ストロークセンサ21及び回転センサ22の出力に基づ
き現在の機関運転が減速時であるか否かが判断される。
この判断が否定される時には、そのまま終了する。一
方、ステップ109における判断が肯定される時には、
ステップ110に進み、第1制御弁が全閉から全開さ
れ、再び全閉され、これが数回繰り返される。
パティキュレート捕集量Aが所定量A0以下であるか否
かが判断される。この判断が否定される時には、そのま
ま終了する。一方、ステップ108における判断が肯定
される時には、ステップ109に進み、アクセルペダル
ストロークセンサ21及び回転センサ22の出力に基づ
き現在の機関運転が減速時であるか否かが判断される。
この判断が否定される時には、そのまま終了する。一
方、ステップ109における判断が肯定される時には、
ステップ110に進み、第1制御弁が全閉から全開さ
れ、再び全閉され、これが数回繰り返される。
【0026】通常運転においては、フィルタへの新たな
パティキュレート捕集量A1がフィルタでのパティキュ
レート燃焼量A2を上回り、フィルタのパティキュレー
ト捕集量Aが徐々に増加する。しかしながら、機関回転
数がある程度高くなると、この関係が逆転し、フィルタ
のパティキュレート捕集量Aが徐々に減少して所定量A
0以下となる。こうして、ステップ108における判断
が肯定される。この時、フィルタには主にアッシュだけ
が堆積しており、ステップ110において、第1制御弁
4aが開閉されると、排気通路3の各フィルタ5下流側
の圧力が急激に変化して各フィルタ5を通過する排気ガ
ス流量が急激に変化し、現在のフィルタ上流側と下流側
との圧力差及び現在の排気ガス流量に対してバランスし
て堆積しているアッシュは、圧力差及び流量の急激な変
化によりこのバランスが崩れて容易にフィルタから剥離
し、図2(B)に示すように、フィルタの目を通過して
下流側に排出される。この現象は、アッシュに限らず捕
集されたパティキュレートでも発生する衝突捕集型フィ
ルタにおけるブローオフ現象と呼ばれるものであり、通
常の機関運転状態におけるフィルタ上流側と下流側との
圧力差及びフィルタを通過する排気ガス流量のゆるやか
な変化では発生しないものである。
パティキュレート捕集量A1がフィルタでのパティキュ
レート燃焼量A2を上回り、フィルタのパティキュレー
ト捕集量Aが徐々に増加する。しかしながら、機関回転
数がある程度高くなると、この関係が逆転し、フィルタ
のパティキュレート捕集量Aが徐々に減少して所定量A
0以下となる。こうして、ステップ108における判断
が肯定される。この時、フィルタには主にアッシュだけ
が堆積しており、ステップ110において、第1制御弁
4aが開閉されると、排気通路3の各フィルタ5下流側
の圧力が急激に変化して各フィルタ5を通過する排気ガ
ス流量が急激に変化し、現在のフィルタ上流側と下流側
との圧力差及び現在の排気ガス流量に対してバランスし
て堆積しているアッシュは、圧力差及び流量の急激な変
化によりこのバランスが崩れて容易にフィルタから剥離
し、図2(B)に示すように、フィルタの目を通過して
下流側に排出される。この現象は、アッシュに限らず捕
集されたパティキュレートでも発生する衝突捕集型フィ
ルタにおけるブローオフ現象と呼ばれるものであり、通
常の機関運転状態におけるフィルタ上流側と下流側との
圧力差及びフィルタを通過する排気ガス流量のゆるやか
な変化では発生しないものである。
【0027】本実施形態では、このブローオフ現象をア
ッシュの除去に積極的に利用するものであるが、パティ
キュレートのブローオフは好ましくないために、フィル
タのパティキュレート捕集量Aが、所定量A0以下、す
なわち、非常に少なくなった時にブローオフを発生させ
るようになっている。また、ブローオフ発生のために第
1制御弁4aを開閉することは、機関回転数がある程度
高くなった後に必ず訪れる機関減速時に実施されるよう
になっている。これは、第1制御弁4aを開閉させる
と、他の機関運転状態では再循環排気ガス量が変化して
燃焼に影響を与えるのに対して、減速時はフューエルカ
ットにより燃焼が行われておらず、再循環排気ガス量を
変化させても何ら影響がないためである。
ッシュの除去に積極的に利用するものであるが、パティ
キュレートのブローオフは好ましくないために、フィル
タのパティキュレート捕集量Aが、所定量A0以下、す
なわち、非常に少なくなった時にブローオフを発生させ
るようになっている。また、ブローオフ発生のために第
1制御弁4aを開閉することは、機関回転数がある程度
高くなった後に必ず訪れる機関減速時に実施されるよう
になっている。これは、第1制御弁4aを開閉させる
と、他の機関運転状態では再循環排気ガス量が変化して
燃焼に影響を与えるのに対して、減速時はフューエルカ
ットにより燃焼が行われておらず、再循環排気ガス量を
変化させても何ら影響がないためである。
【0028】排気ガス再循環は、通常、機関減速時にお
いて中止され、それにより、第1制御弁4aは全閉され
ている。従って、本実施形態では、複数回のブローオフ
を発生させてフィルタに堆積するアッシュを全て排出さ
せるために、第1制御弁4aを全開させ、再び全閉さ
せ、これを数回繰り返すようになっている。しかしなが
ら、これは本発明を限定するものではなく、一回のブロ
ーオフでもフィルタに堆積するアッシュをかなり低減す
ることが可能であり、アッシュによるフィルタの目詰ま
りを防止することができる。
いて中止され、それにより、第1制御弁4aは全閉され
ている。従って、本実施形態では、複数回のブローオフ
を発生させてフィルタに堆積するアッシュを全て排出さ
せるために、第1制御弁4aを全開させ、再び全閉さ
せ、これを数回繰り返すようになっている。しかしなが
ら、これは本発明を限定するものではなく、一回のブロ
ーオフでもフィルタに堆積するアッシュをかなり低減す
ることが可能であり、アッシュによるフィルタの目詰ま
りを防止することができる。
【0029】衝突捕集型フィルタにおけるブローオフ
は、前述したように、排気通路3におけるフィルタ5の
上流側と下流側との圧力差を急激に変化させることによ
って発生するが、この圧力差を急激に大きくする時に発
生し易い。それにより、本実施形態のように、排気通路
3における各フィルタ5の下流側に接続された排気ガス
再循環通路4の第1制御弁を全閉から全開させ、フィル
タ5下流側の圧力を急激に減少させることは非常にブロ
ーオフを発生させやすい。もちろん、第1制御弁4aを
次に全開から全閉にする時には、フィルタ下流側の圧力
が急激に上昇することになり、ブローオフを発生させる
ことができる。また、単一のフィルタが排気通路の合流
部下流側に配置され、排気ガス再循環通路がフィルタの
上流側に接続されている場合においても制御弁を開閉す
ることでフィルタ上流側の圧力を急激に減少及び増加さ
せることができ、フィルタの上流側と下流側との圧力差
が急激に変化してブローオフを発生させることができ
る。
は、前述したように、排気通路3におけるフィルタ5の
上流側と下流側との圧力差を急激に変化させることによ
って発生するが、この圧力差を急激に大きくする時に発
生し易い。それにより、本実施形態のように、排気通路
3における各フィルタ5の下流側に接続された排気ガス
再循環通路4の第1制御弁を全閉から全開させ、フィル
タ5下流側の圧力を急激に減少させることは非常にブロ
ーオフを発生させやすい。もちろん、第1制御弁4aを
次に全開から全閉にする時には、フィルタ下流側の圧力
が急激に上昇することになり、ブローオフを発生させる
ことができる。また、単一のフィルタが排気通路の合流
部下流側に配置され、排気ガス再循環通路がフィルタの
上流側に接続されている場合においても制御弁を開閉す
ることでフィルタ上流側の圧力を急激に減少及び増加さ
せることができ、フィルタの上流側と下流側との圧力差
が急激に変化してブローオフを発生させることができ
る。
【0030】本実施形態において、ブローオフを発生さ
せるために、排気ガス再循環通路4の第1制御弁4aに
代えて、ターボチャージャのタービン6をバイパスする
バイパス通路7の第2制御弁7aを開閉するようにして
も良い。第2制御弁7aは、排気ガス量が多い時に開弁
されてタービン6の過回転を防止するものである。従っ
て、機関減速時には、第2制御弁7aは全閉されてい
る。この時、第2制御弁7aを全開すれば、排気ガスは
バイパス通路7を通過して排気抵抗となるタービンを通
過せず、排気通路3におけるフィルタ下流側の圧力が急
激に減少し、また、第2制御弁7aを再び全閉すれば、
排気ガスはタービンを通過して排気通路3におけるフィ
ルタ下流側の圧力が急激に増加し、いずれもフィルタ上
流側と下流側との圧力差を急激に変化させることにな
り、ブローオフを発生させることができる。
せるために、排気ガス再循環通路4の第1制御弁4aに
代えて、ターボチャージャのタービン6をバイパスする
バイパス通路7の第2制御弁7aを開閉するようにして
も良い。第2制御弁7aは、排気ガス量が多い時に開弁
されてタービン6の過回転を防止するものである。従っ
て、機関減速時には、第2制御弁7aは全閉されてい
る。この時、第2制御弁7aを全開すれば、排気ガスは
バイパス通路7を通過して排気抵抗となるタービンを通
過せず、排気通路3におけるフィルタ下流側の圧力が急
激に減少し、また、第2制御弁7aを再び全閉すれば、
排気ガスはタービンを通過して排気通路3におけるフィ
ルタ下流側の圧力が急激に増加し、いずれもフィルタ上
流側と下流側との圧力差を急激に変化させることにな
り、ブローオフを発生させることができる。
【0031】図6は、本発明による第2実施形態の排気
浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概略図であ
る。本実施形態では、単一のフィルタ5’が排気通路
3’の集合部下流側に配置されている。また、排気通路
3’には、フィルタ5’をバイパスするバイパス通路8
が接続され、このバイパス通路8には第3制御弁8aが
配置されている。
浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概略図であ
る。本実施形態では、単一のフィルタ5’が排気通路
3’の集合部下流側に配置されている。また、排気通路
3’には、フィルタ5’をバイパスするバイパス通路8
が接続され、このバイパス通路8には第3制御弁8aが
配置されている。
【0032】このように構成された排気浄化装置におい
て、前述のフローチャートと同様に制御装置20’によ
り現在におけるフィルタ5’のパティキュレート捕集量
Aを算出して、この捕集量Aが所定量A0以下となった
時には、フィルタ5’からブローオフによってアッシュ
を除去するために、第3制御弁8aを全閉から全開し、
再び全閉し、これを数回繰り返すようになっている。
て、前述のフローチャートと同様に制御装置20’によ
り現在におけるフィルタ5’のパティキュレート捕集量
Aを算出して、この捕集量Aが所定量A0以下となった
時には、フィルタ5’からブローオフによってアッシュ
を除去するために、第3制御弁8aを全閉から全開し、
再び全閉し、これを数回繰り返すようになっている。
【0033】第3制御弁8aを全開することにより、排
気通路3’のフィルタ上流側の圧力が急激に減少し、ま
た、第3制御弁8aを再び全閉することにより、排気通
路3’のフィルタ上流側の圧力が急激に増加し、いずれ
もフィルタ上流側と下流側との圧力差を急激に変化させ
ることになり、ブローオフを発生させることができる。
気通路3’のフィルタ上流側の圧力が急激に減少し、ま
た、第3制御弁8aを再び全閉することにより、排気通
路3’のフィルタ上流側の圧力が急激に増加し、いずれ
もフィルタ上流側と下流側との圧力差を急激に変化させ
ることになり、ブローオフを発生させることができる。
【0034】本実施形態においても、少なくとも一回だ
けブローオフを発生させれば、フィルタに堆積するアッ
シュをかなり低減することが可能であり、アッシュによ
るフィルタの目詰まりを防止することができる。
けブローオフを発生させれば、フィルタに堆積するアッ
シュをかなり低減することが可能であり、アッシュによ
るフィルタの目詰まりを防止することができる。
【0035】第1実施形態におけるタービン6のバイパ
ス通路7及び本実施形態におけるバイパス通路8は、い
ずれも排気通路3の対応部分(タービン6又はフィルタ
5’が配置されている部分)より小さな排気抵抗を有す
るものである。それにより、このようなバイパス通路で
あれば、それに配置された制御弁を開弁することによ
り、排気ガスをバイパス通路を通過させ、バイパス通路
の接続位置に応じて、フィルタの上流側又は下流側の圧
力を急激に減少させることができ、また、再び閉弁する
ことにより、排気ガスを再び排気通路3の対応部分を通
過させ、減少させた圧力を再び増加させることが可能と
なり、フィルタにおけるブローオフを発生させることが
できる。
ス通路7及び本実施形態におけるバイパス通路8は、い
ずれも排気通路3の対応部分(タービン6又はフィルタ
5’が配置されている部分)より小さな排気抵抗を有す
るものである。それにより、このようなバイパス通路で
あれば、それに配置された制御弁を開弁することによ
り、排気ガスをバイパス通路を通過させ、バイパス通路
の接続位置に応じて、フィルタの上流側又は下流側の圧
力を急激に減少させることができ、また、再び閉弁する
ことにより、排気ガスを再び排気通路3の対応部分を通
過させ、減少させた圧力を再び増加させることが可能と
なり、フィルタにおけるブローオフを発生させることが
できる。
【0036】第2実施形態のバイパス通路8のように、
排気ガスがバイパス通路を通過しても特に運転性能に影
響がないならば、第1実施形態のように、機関減速時を
待って制御弁を開閉する必要はなく、パティキュレート
捕集量が所定量以下となれば、直ぐにブローオフを発生
させることができる。
排気ガスがバイパス通路を通過しても特に運転性能に影
響がないならば、第1実施形態のように、機関減速時を
待って制御弁を開閉する必要はなく、パティキュレート
捕集量が所定量以下となれば、直ぐにブローオフを発生
させることができる。
【0037】
【発明の効果】このように、本発明による請求項1に記
載のディーゼル機関の排気浄化装置によれば、排気通路
に配置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフ
ィルタと、排気通路におけるフィルタの上流側又は下流
側の圧力を可変とする圧力可変手段と、フィルタに捕集
されたパティキュレートを燃焼させるフィルタの再生が
完了したことを判断する再生完了判断手段とを具備し、
再生完了判断手段によりフィルタの再生が完了したと判
断された時には、圧力変化手段が、圧力可変手段によっ
て排気通路におけるフィルタの上流側又は下流側の圧力
を急激に変化させるために、衝突捕集型フィルタではブ
ローオフが発生し、フィルタに堆積するパティキュレー
ト及びアッシュは排出されるが、この時にはパティキュ
レートは燃焼されており、こうしてアッシュのみを非常
に簡単にフィルタから除去することができる。
載のディーゼル機関の排気浄化装置によれば、排気通路
に配置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフ
ィルタと、排気通路におけるフィルタの上流側又は下流
側の圧力を可変とする圧力可変手段と、フィルタに捕集
されたパティキュレートを燃焼させるフィルタの再生が
完了したことを判断する再生完了判断手段とを具備し、
再生完了判断手段によりフィルタの再生が完了したと判
断された時には、圧力変化手段が、圧力可変手段によっ
て排気通路におけるフィルタの上流側又は下流側の圧力
を急激に変化させるために、衝突捕集型フィルタではブ
ローオフが発生し、フィルタに堆積するパティキュレー
ト及びアッシュは排出されるが、この時にはパティキュ
レートは燃焼されており、こうしてアッシュのみを非常
に簡単にフィルタから除去することができる。
【0038】また、本発明による請求項2に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、圧力可変手段
は、一般的にディーゼル機関に設けられている排気通路
と吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路に配置され
た制御弁であり、圧力可変手段を新たに設ける必要はな
い。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、圧力可変手段
は、一般的にディーゼル機関に設けられている排気通路
と吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路に配置され
た制御弁であり、圧力可変手段を新たに設ける必要はな
い。
【0039】また、本発明による請求項3に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、圧力可変手段
は、排気通路に接続され、排気通路の対応部分より小さ
な排気抵抗を有するバイパス通路に配置された制御弁で
あり、圧力可変手段として、一般的にディーゼル機関に
設けられているターボチャージャのウエストゲートバル
ブを利用可能である。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、圧力可変手段
は、排気通路に接続され、排気通路の対応部分より小さ
な排気抵抗を有するバイパス通路に配置された制御弁で
あり、圧力可変手段として、一般的にディーゼル機関に
設けられているターボチャージャのウエストゲートバル
ブを利用可能である。
【0040】また、本発明による請求項4に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1から3の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、圧力変化手段は、圧力可変手段によって排気通路に
おけるフィルタの上流側の圧力を急激に増加させるか、
又は下流側の圧力を急激に減少させるために、フィルタ
の上流側と下流側との圧力差が大きくなり、ブローオフ
を確実に発生させることができる。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1から3の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、圧力変化手段は、圧力可変手段によって排気通路に
おけるフィルタの上流側の圧力を急激に増加させるか、
又は下流側の圧力を急激に減少させるために、フィルタ
の上流側と下流側との圧力差が大きくなり、ブローオフ
を確実に発生させることができる。
【0041】また、本発明による請求項5に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1から4の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、再生完了判断手段は、現在の機関運転状態における
フィルタへの新たなパティキュレート捕集量とフィルタ
でのパティキュレート燃焼量との差の積算値に基づき把
握される現在におけるフィルタのパティキュレート捕集
量が、所定量以下となる時に、フィルタの再生が完了し
たと判断するものであり、非常に簡単に再生完了を判断
することができる。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項1から4の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、再生完了判断手段は、現在の機関運転状態における
フィルタへの新たなパティキュレート捕集量とフィルタ
でのパティキュレート燃焼量との差の積算値に基づき把
握される現在におけるフィルタのパティキュレート捕集
量が、所定量以下となる時に、フィルタの再生が完了し
たと判断するものであり、非常に簡単に再生完了を判断
することができる。
【図1】本発明による第1実施形態の排気浄化装置が取
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
【図2】衝突捕集型フィルタの構造を説明するための図
であり、(A)はパティキュレート捕集時、(B)はア
ッシュ除去時を示している。
であり、(A)はパティキュレート捕集時、(B)はア
ッシュ除去時を示している。
【図3】アッシュ除去のための第1制御弁の制御を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図4】図3のフローチャートに使用されるパティキュ
レート捕集率決定のための第1マップである。
レート捕集率決定のための第1マップである。
【図5】図3のフローチャートに使用されるパティキュ
レート燃焼量決定のための第2マップである。
レート燃焼量決定のための第2マップである。
【図6】本発明による第2実施形態の排気浄化装置が取
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
1…ディーゼル機関 2…吸気通路 3,3’…排気通路 4…排気ガス再循環通路 4a…第1制御弁 5,5’…フィルタ 6…タービン 7…バイパス通路 7a…第2制御弁 8…バイパス通路 8a…第3制御弁 20,20’…制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02B 37/12 ZAB F02B 37/12 ZAB 37/18 F02M 25/07 ZAB F02M 25/07 ZAB 580F 580 F02B 37/12 301F
Claims (5)
- 【請求項1】 排気通路に配置された衝突捕集型のパテ
ィキュレート捕集用のフィルタと、前記排気通路におけ
る前記フィルタの上流側又は下流側の圧力を可変とする
圧力可変手段と、前記フィルタに捕集されたパティキュ
レートを燃焼させる前記フィルタの再生が完了したこと
を判断する再生完了判断手段と、前記再生完了判断手段
により前記フィルタの再生が完了したと判断された時
に、前記圧力可変手段によって前記排気通路における前
記フィルタの上流側又は下流側の圧力を急激に変化させ
る圧力変化手段、とを具備することを特徴とするディー
ゼル機関の排気浄化装置。 - 【請求項2】 前記圧力可変手段は、前記排気通路と吸
気通路とを連通する排気ガス再循環通路に配置された制
御弁であることを特徴とする請求項1に記載のディーゼ
ル機関の排気浄化装置。 - 【請求項3】 前記圧力可変手段は、前記排気通路に接
続され、前記排気通路の対応部分より小さな排気抵抗を
有するバイパス通路に配置された制御弁であることを特
徴とする請求項1に記載のディーゼル機関の排気浄化装
置。 - 【請求項4】 前記圧力変化手段は、前記圧力可変手段
によって前記排気通路における前記フィルタの上流側の
圧力を急激に増加させるか、又は下流側の圧力を急激に
減少させることを特徴とする請求項1から3のいずれか
に記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 - 【請求項5】 前記再生完了判断手段は、現在の機関運
転状態における前記フィルタへの新たなパティキュレー
ト捕集量と前記フィルタでのパティキュレート燃焼量と
の差の積算値に基づき把握される現在における前記フィ
ルタのパティキュレート捕集量が、所定量以下となる時
に、前記フィルタの再生が完了したと判断することを特
徴とする請求項1から4のいずれかに記載のディーゼル
機関の排気浄化装置。
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