JPS5828580A - デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 - Google Patents
デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置Info
- Publication number
- JPS5828580A JPS5828580A JP56116449A JP11644981A JPS5828580A JP S5828580 A JPS5828580 A JP S5828580A JP 56116449 A JP56116449 A JP 56116449A JP 11644981 A JP11644981 A JP 11644981A JP S5828580 A JPS5828580 A JP S5828580A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- egr
- exhaust
- oxygen concentration
- trapper
- Prior art date
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- Pending
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
- F02D41/0052—Feedback control of engine parameters, e.g. for control of air/fuel ratio or intake air amount
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ディーゼルエンジンにおいて排気ガス中に含
まれる窒素酸化物(NOx)を低減するために排気ガス
の一部を排気系から吸気系へ再循環させる゛排気ガス再
循li(以下、EGRという)装置に関する。本発明は
、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるカ
ーーン粒子及びそれと同様な粒状物(以下、排気微粒子
という)を捕集するための捕集材を排気系に設けたディ
ーゼルエンジンにおけるEGR装置に関する。
まれる窒素酸化物(NOx)を低減するために排気ガス
の一部を排気系から吸気系へ再循環させる゛排気ガス再
循li(以下、EGRという)装置に関する。本発明は
、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるカ
ーーン粒子及びそれと同様な粒状物(以下、排気微粒子
という)を捕集するための捕集材を排気系に設けたディ
ーゼルエンジンにおけるEGR装置に関する。
ディーゼルエンジンの排気微粒子を物理的な方法で捕集
材に捕集させ(例えば、排気ガスを三次元網目構造のセ
ラミック等を通過させてその中に含まれる排気微粒子を
付着させ)、捕集された排気微粒子を周期的に焼却し、
捕集材を再生する種々の技術が最近開発されている。こ
のような捕集材を有するディーゼルエンジン−にEGR
装置を装着する場合、排気系におけるKGBガスの取出
口は、捕集材容器(トラフΔ)σ搭載性及びター−過給
装置の装着時の問題を考慮すると、トラフΔの上流側に
する必要がある。
材に捕集させ(例えば、排気ガスを三次元網目構造のセ
ラミック等を通過させてその中に含まれる排気微粒子を
付着させ)、捕集された排気微粒子を周期的に焼却し、
捕集材を再生する種々の技術が最近開発されている。こ
のような捕集材を有するディーゼルエンジン−にEGR
装置を装着する場合、排気系におけるKGBガスの取出
口は、捕集材容器(トラフΔ)σ搭載性及びター−過給
装置の装着時の問題を考慮すると、トラフΔの上流側に
する必要がある。
このようにトラツノ譬の上流側にEGRガス取出口を設
けると、トラッパに蓄積された排気微粒子の影−による
排気ガスの圧損の変化によって、EGR量が大きく変化
する。即ち、排気微粒子がトラッパに蓄積すると排気ガ
スの背圧変化が太きくなり、背圧により吸気系に押し流
されるIGRガスの量が大きく変化し、EGR量が多い
時はエンジンが不調になシかつエンシン部品の摩耗か大
となる。
けると、トラッパに蓄積された排気微粒子の影−による
排気ガスの圧損の変化によって、EGR量が大きく変化
する。即ち、排気微粒子がトラッパに蓄積すると排気ガ
スの背圧変化が太きくなり、背圧により吸気系に押し流
されるIGRガスの量が大きく変化し、EGR量が多い
時はエンジンが不調になシかつエンシン部品の摩耗か大
となる。
本発明の目的は、補集材による排気微粒子の処理システ
ムとEGRシステムとを併用し九ディーゼルエンジンに
おける、上述のような問題、即ち排気ガスの圧損変化に
よるEGR量の変動を防止し、EGR量を精密にコント
ロールすることのできるディーセルエンジンのEGR装
置を提供するものである。
ムとEGRシステムとを併用し九ディーゼルエンジンに
おける、上述のような問題、即ち排気ガスの圧損変化に
よるEGR量の変動を防止し、EGR量を精密にコント
ロールすることのできるディーセルエンジンのEGR装
置を提供するものである。
このような目的を実現する為に、本発明では、捕集材(
トラッパ)上流側の排気通路に酸素濃度検出センナを設
け、とのセyすの検出信号に応じ−t”EGRllJl
lをフィードバックコントロールするようにした。これ
により、トラフΔへの排気微粒子の詰tシによる背圧変
化に対して必要以上のEGRガスが吸気系へ入らなくな
り、ディーゼルエンジンの運転性の悪化及びエンジン部
品の摩耗の増加という問題を解消することができた。
トラッパ)上流側の排気通路に酸素濃度検出センナを設
け、とのセyすの検出信号に応じ−t”EGRllJl
lをフィードバックコントロールするようにした。これ
により、トラフΔへの排気微粒子の詰tシによる背圧変
化に対して必要以上のEGRガスが吸気系へ入らなくな
り、ディーゼルエンジンの運転性の悪化及びエンジン部
品の摩耗の増加という問題を解消することができた。
以下、添付図面を参照し本発明の実施例について詳細に
説明する。
説明する。
第1図において、符号1はディーゼルエンジンの冷有用
ファン、2は燃料噴射Iンプ、3は吸気マ二*/IP、
4はff1R系配管、5はディーゼルエンジン本体、6
とトランスミッシ曹ン、7はエンジン回転数検出信号、
8はエンジン水温検出信号、9は排気マニホルド、10
はエンジン負荷信号(スピルリング位置信号)、12は
捕集材(トラッパ)IF器、15はマイクロコンビエー
タ(CPU)である。各検出信号7,8.10は周知の
センナによシそれぞれ検出されて、マイクロコンビエー
タ(CPU)15に入力される。また、符号11は、ト
ラッdli!器12の上流域に設は九排g&fス駿索濃
度検出(λ)センサであり、その検出信号11もまたC
PU1Bに入力される。
ファン、2は燃料噴射Iンプ、3は吸気マ二*/IP、
4はff1R系配管、5はディーゼルエンジン本体、6
とトランスミッシ曹ン、7はエンジン回転数検出信号、
8はエンジン水温検出信号、9は排気マニホルド、10
はエンジン負荷信号(スピルリング位置信号)、12は
捕集材(トラッパ)IF器、15はマイクロコンビエー
タ(CPU)である。各検出信号7,8.10は周知の
センナによシそれぞれ検出されて、マイクロコンビエー
タ(CPU)15に入力される。また、符号11は、ト
ラッdli!器12の上流域に設は九排g&fス駿索濃
度検出(λ)センサであり、その検出信号11もまたC
PU1Bに入力される。
トラッパ容器12は排気マニホルド9のすぐ後流側に取
シ付けられている。しかし、このトラッパ容器12を排
気マニホルド9の集合部の下流に位置するように、この
排気マニホルド9と一体的に鋳物で構成してもよい。ト
ラッパ容器12の内部には第2図に示すように捕集材(
トラッパ材)20がある。このトラツノ9材20として
は、公知の発泡セラ建ツクおよびこれに類似する材料を
用いることができる。即ち、トラツノ4材20は三次元
の網目構造で、その内部を排気ガスが流通可能であルか
つ排気ガスに含まれている排気微粒子をその網目間に捕
集することができるようになっている。第1図及び第2
図において、トップ/#材20の上流側端面には 複数
個のヒータ素子16が分散的に配置されている。このよ
うなヒータ素子16の数、大きさ及び配列は排気ガスの
流れを妨げず、従って排気ガスの背圧上昇が最小になる
ように一定される。を九、ヒータ素子16には触媒が担
持しであるのが好ましく、これによって着火がスムーズ
になシ、着火エネルギも少なくてすむ。々お、16′は
、ヒータ素子16に電源を供給するためのター建ナルで
ある。
シ付けられている。しかし、このトラッパ容器12を排
気マニホルド9の集合部の下流に位置するように、この
排気マニホルド9と一体的に鋳物で構成してもよい。ト
ラッパ容器12の内部には第2図に示すように捕集材(
トラッパ材)20がある。このトラツノ9材20として
は、公知の発泡セラ建ツクおよびこれに類似する材料を
用いることができる。即ち、トラツノ4材20は三次元
の網目構造で、その内部を排気ガスが流通可能であルか
つ排気ガスに含まれている排気微粒子をその網目間に捕
集することができるようになっている。第1図及び第2
図において、トップ/#材20の上流側端面には 複数
個のヒータ素子16が分散的に配置されている。このよ
うなヒータ素子16の数、大きさ及び配列は排気ガスの
流れを妨げず、従って排気ガスの背圧上昇が最小になる
ように一定される。を九、ヒータ素子16には触媒が担
持しであるのが好ましく、これによって着火がスムーズ
になシ、着火エネルギも少なくてすむ。々お、16′は
、ヒータ素子16に電源を供給するためのター建ナルで
ある。
第1図において、EGRガスの排気系における攻出口2
1は、トラツノ母容器12の上流側である排気マニホル
ド9に設けられ、EGR通路22を通じて(排気ガスの
一部)EGRガスが吸気マニホルド10に再循環される
。 EGR通路22にはEGR弁23が設けられ、EG
R流量をコントロールする。EGR弁23の構造は、負
圧によって作用する周知のダイヤフラム弁であり、その
制御用負圧をコントロールするために、周知構造の寅圧
切換弁(VSV)24が設けである。制御用負圧ハ、パ
キエームポンデ25から負圧配管26を介してVSV2
4伝達され、CPU15からの信号27に基づいてとの
VSV24が作動することKよシ、EGR弁23が制御
される。
1は、トラツノ母容器12の上流側である排気マニホル
ド9に設けられ、EGR通路22を通じて(排気ガスの
一部)EGRガスが吸気マニホルド10に再循環される
。 EGR通路22にはEGR弁23が設けられ、EG
R流量をコントロールする。EGR弁23の構造は、負
圧によって作用する周知のダイヤフラム弁であり、その
制御用負圧をコントロールするために、周知構造の寅圧
切換弁(VSV)24が設けである。制御用負圧ハ、パ
キエームポンデ25から負圧配管26を介してVSV2
4伝達され、CPU15からの信号27に基づいてとの
VSV24が作動することKよシ、EGR弁23が制御
される。
トラップ材20に排気微粒子が蓄積され、トラップ材2
0が詰まってくると、前述のように排気ガスの圧損変化
が生ずる。しかしながら、本発明では、トラッパ容器1
2の上流側に酸素浸度検出セン+11を設け―その信号
をCPUl5に入力し、トラッパ容器12の上流におけ
る排気ガスの駿素濃度が計算で求めた所定の値となるよ
うにEGR弁23にフィードバックをかけているので、
EGR量は排気ガスの圧損の影響を受けず常に精確にコ
ントロールされる。即ち、トラツノ臂容器12の上流に
おける排気ガスの圧損が上昇すると酸素濃度は低下する
ので、CPU1BはV8V24の負圧径路を遮断する信
号を出す。これによって、ダイヤフラム式EGR弁23
へは負圧が伝達されなIc、IGR通路22を閉じる。
0が詰まってくると、前述のように排気ガスの圧損変化
が生ずる。しかしながら、本発明では、トラッパ容器1
2の上流側に酸素浸度検出セン+11を設け―その信号
をCPUl5に入力し、トラッパ容器12の上流におけ
る排気ガスの駿素濃度が計算で求めた所定の値となるよ
うにEGR弁23にフィードバックをかけているので、
EGR量は排気ガスの圧損の影響を受けず常に精確にコ
ントロールされる。即ち、トラツノ臂容器12の上流に
おける排気ガスの圧損が上昇すると酸素濃度は低下する
ので、CPU1BはV8V24の負圧径路を遮断する信
号を出す。これによって、ダイヤフラム式EGR弁23
へは負圧が伝達されなIc、IGR通路22を閉じる。
トラッパ容器12の上流における酸素濃度が高くカると
、CPU15はVSV24の負圧径路を開く信号を出し
、これによってダイヤフラムEGR弁23へはパキエー
ムIンデ25から負圧配管26を通じて負圧が伝達され
、IGR通路22を開く。
、CPU15はVSV24の負圧径路を開く信号を出し
、これによってダイヤフラムEGR弁23へはパキエー
ムIンデ25から負圧配管26を通じて負圧が伝達され
、IGR通路22を開く。
第3図は、酸素濃度(λ)センサ11の出力と玖忍量(
ロ)との関係°を示すものである。ただし、エンジンの
運転条件(エンジン回転数、負荷等)は一定であるとし
て県しである。このように、エンジンの運転条件が一定
のときは、λセンサ出力を一定に維持するようにEGR
弁2弁管3ィードバックコントロールすればEGR量(
イ)を一定値に;ントロールすることができる。
ロ)との関係°を示すものである。ただし、エンジンの
運転条件(エンジン回転数、負荷等)は一定であるとし
て県しである。このように、エンジンの運転条件が一定
のときは、λセンサ出力を一定に維持するようにEGR
弁2弁管3ィードバックコントロールすればEGR量(
イ)を一定値に;ントロールすることができる。
第4図は、エンジンの運転条件が変化する場合の制御シ
ステムをブーツク図て示すものである。
ステムをブーツク図て示すものである。
エンジン回転数、エンジン負荷(スピルリング位置)、
エンジン水温等の各種運転条件に基づいて、要求酸素濃
度値(即ち、要求λ値)をあらかじめ計算し、CPUI
5に記憶しておく、この要求λ値と実際のλセンサ1
1からの出力を比較し、VSV24の0N10FF制御
を行なう。これによシ、各エンジン運転域において要求
λ値となるように、即ち要求EGR量が達成されるよう
にEGR弁2弁管3御することができる。
エンジン水温等の各種運転条件に基づいて、要求酸素濃
度値(即ち、要求λ値)をあらかじめ計算し、CPUI
5に記憶しておく、この要求λ値と実際のλセンサ1
1からの出力を比較し、VSV24の0N10FF制御
を行なう。これによシ、各エンジン運転域において要求
λ値となるように、即ち要求EGR量が達成されるよう
にEGR弁2弁管3御することができる。
なお、トラッパ容器12の再生は次のような手順によっ
て行なわれる。再生時間の判断は、主として排気ガスの
背圧によって判断す乞3.即ち、ディーセルエンジンか
ら排、出された排気ガスは矢印P(第2図)のように流
れ、それに含まれる微粒子がトラッパ材20に捕集され
、その微粒子が蓄積されるに従ってトラッパ容器12上
流の排気ガスの背圧が上昇するので、この背圧が微粒子
蓄積の指標となる。再生時間であると判断するとエンジ
ン水温1B)を確認する。これは、もしエンジン始動直
後などに再生が開始されない様にするためである。エン
ジン水温が11び〉T〉80℃であるとカウントア!ゾ
がなされる。これは、複数のヒータ素子16のうちどれ
に通電すべきかという順番を決めるためである。通電が
開始されて所定時間紅遇すると通電が停止され、通電し
たヒータ素子の番号を記憶し、リセットされる。リセッ
トされてまだ再生する必要があると判断したならば、前
に通電した次のセラミックヒータ素子の通電が開始され
る。以下、再生の次め通電が不要となるまで同じことを
くシ返す。再生を開始する時のエンジン回転数(7)は
、特に限定しないが、アイドル回転において再生開始す
る様にした方が望ましい。
て行なわれる。再生時間の判断は、主として排気ガスの
背圧によって判断す乞3.即ち、ディーセルエンジンか
ら排、出された排気ガスは矢印P(第2図)のように流
れ、それに含まれる微粒子がトラッパ材20に捕集され
、その微粒子が蓄積されるに従ってトラッパ容器12上
流の排気ガスの背圧が上昇するので、この背圧が微粒子
蓄積の指標となる。再生時間であると判断するとエンジ
ン水温1B)を確認する。これは、もしエンジン始動直
後などに再生が開始されない様にするためである。エン
ジン水温が11び〉T〉80℃であるとカウントア!ゾ
がなされる。これは、複数のヒータ素子16のうちどれ
に通電すべきかという順番を決めるためである。通電が
開始されて所定時間紅遇すると通電が停止され、通電し
たヒータ素子の番号を記憶し、リセットされる。リセッ
トされてまだ再生する必要があると判断したならば、前
に通電した次のセラミックヒータ素子の通電が開始され
る。以下、再生の次め通電が不要となるまで同じことを
くシ返す。再生を開始する時のエンジン回転数(7)は
、特に限定しないが、アイドル回転において再生開始す
る様にした方が望ましい。
ヒータ素子16はトラッパ材20の上流側端間に配置さ
れているので、通電によシ加熱されると、その付近に付
着している排気微粒子を燃焼させ、矢印Pで示す排気ガ
スの流れに沿ってその燃焼火炎が下流側に伝播され、ト
ラッパ容器12の再生が行なわれる。。
れているので、通電によシ加熱されると、その付近に付
着している排気微粒子を燃焼させ、矢印Pで示す排気ガ
スの流れに沿ってその燃焼火炎が下流側に伝播され、ト
ラッパ容器12の再生が行なわれる。。
第1図は本発明に係る排気微粒子の捕集材(トラッパ)
を備えたディーゼルエンジンにおける排気ガス再循環(
EGR)装置の概略図、第2図はトラツノ4容器の断面
図、第3図はエンジン運転条件が一定のときのλセンサ
出力とEGRii蛭)との関係を示す図、第4図は本発
明におけるEGRi制御システムを示すブロック図であ
る。 11・・・酸素濃度検出(λ)センサ、12・・・捕集
材(トラッ→容5、 15・・・マイクロコンビエータ
(CPU )、20・・・捕集材(トラツノ量材)、2
2・・・EGR通路、23・・・EGR弁、24・・・
負圧切換弁ff5V)。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 樋 口 外 治 弁理士 山 口 昭 之 第1回 第2図 小 EGR量(ス) 大 第4111 51
を備えたディーゼルエンジンにおける排気ガス再循環(
EGR)装置の概略図、第2図はトラツノ4容器の断面
図、第3図はエンジン運転条件が一定のときのλセンサ
出力とEGRii蛭)との関係を示す図、第4図は本発
明におけるEGRi制御システムを示すブロック図であ
る。 11・・・酸素濃度検出(λ)センサ、12・・・捕集
材(トラッ→容5、 15・・・マイクロコンビエータ
(CPU )、20・・・捕集材(トラツノ量材)、2
2・・・EGR通路、23・・・EGR弁、24・・・
負圧切換弁ff5V)。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 樋 口 外 治 弁理士 山 口 昭 之 第1回 第2図 小 EGR量(ス) 大 第4111 51
Claims (1)
- 1、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設けた排気微
粒子の補集材翰と、該捕集材の上流側の排気通路からE
GR通路(2)を通じて吸気系へ再循環させる排気ガス
の量を制御するEGR−If@と、前記捕集材の上流側
の排気通路に設けた排気ガス酸素濃度検出上ンナIと、
該検出センナによって検出した排気ガス酸素濃度に応じ
て前記EGR弁の開度をフィードバックコントロールす
る手段とを含んで成るディーゼルエンジンの排気ガス再
循環装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56116449A JPS5828580A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56116449A JPS5828580A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5828580A true JPS5828580A (ja) | 1983-02-19 |
Family
ID=14687386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56116449A Pending JPS5828580A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5828580A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62162762A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-18 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼル機関の排気ガス浄化装置 |
EP1350934A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-08 | Nissan Motor Company, Limited | Exhaust gas purifying method and apparatus for internal combustion engine |
-
1981
- 1981-07-27 JP JP56116449A patent/JPS5828580A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62162762A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-18 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼル機関の排気ガス浄化装置 |
EP1350934A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-08 | Nissan Motor Company, Limited | Exhaust gas purifying method and apparatus for internal combustion engine |
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