JPS5874121A - 排気ガス再循環装置に於ける粒子捕集器の再生方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動率等の車輌に用いられるディーゼルエンジ
ンの排気ガス再循環装置に於ける粒子捕集器の再生方法
に係る。

ディーゼルエンジンに於ける排気ガス再循環憤瞳に於て
は、排気ガス中に含まれているカーボン等の粒子がエン
ジンｍ焼室等へ再供Ｉｍされないよう、排気ガス再循環
通路の途中に粒子補集−を設けることが考えられている
。粒子捕集器は、一般に、フィルタ構造の粒子捕集床を
有し、捕集した粒子の最が増大するに従ってそのフィル
タ構造が詰り、このため艮期閤使用されると、排気ガス
再循環通路に於ける正常な排気ガス流れに対し支障を与
えるようになり、極端な場合には排気ガス再循環通路を
閉塞するようになる。このため排気ガス再循環通路に於
ける正常な排気ガス流れに対し支障を与えることなく粒
子捕集器が使用されるためには、粒子捕集器に捕捉され
た粒子が定期的にこれより除去され、粒子捕集器の再生
が定期的に行われる必要がある。

本発明は排気ガス再循環通路の途中に設けられた粒子補
集−の再生を良好に行う再生方法を提供することを目的
としている。

かかる目的は、本発明によれば、排気ガス再循環通路の
途中に設けられた粒子補ＩＩＩＩの再生方法にして、粒
子捕ＩＩＩの粒子補集床の上流側端面部に設けられた電
気ヒータを発熱させ、排気ガス再循環制御弁により前記
排気ガス再１１１１１１を流れる排気ガスの流量を比較
的小さい所定流量に陵定することを特徴とする粒子捕ａ
Ｓの再生方法によって達成される。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳報
に説明する。

第１図は本発明による粒子捕集器の再生方法を実施する
のに適したディーゼルエンジンの一つの実施例を示す概
略構成図である。図に於て、１はディーゼルエンジンを
示しており、該ディーゼルエンジン１は図示されていな
い燃焼室に吸気マニホールド２より空気を吸入し、また
前記ＩＩｉ焼室に図示されていない燃料噴射ノズルより
燃料を噴射供給され、排気ガスを排気マニホールド３、
排気管４、粒子捕１１１５及び排気！６を経て大気中へ
排出するようになっている。前記燃料噴射ノズルよりｔ
１１箭室へ噴射供給される燃料量は燃料噴射ポンプ７に
よりｌ１ｌＪＩＩｌされ、こりによりディーゼル壬ンジ
ン１の負荷が制御されるようになっている。

粒子捕集ＩＩ５は耐熱性のフィルタ構造を有し、排気ガ
スの流れを自由に許しながら談排気力゛ス中の炭素粒子
の如き可燃性粒子を捕捉するようになっている。

８は排気ガス再循環ＩＩＷ１を総括的に示しており、こ
の排気ガス再循環装置８は、専管９と、導管９の途中に
設けられた粒子捕集１２３と、排気マニホールド３に設
けられた排気ガス取出ポート９ａと、排気ガス再循環制
御弁１０と、導管１１と、電気マニホールド２に設けら
れた排気ガス注入ポート１１ａとを含み、排気マニホー
ルド３を流れる排気ガスの一部を排気ガス再循環制御弁
１０によつてその流量を制御しつつ吸気マニホールド２
へ供給するようになっている。排気ガス再循環制御弁１
０はダイヤプラム室に導入される負圧により開弁するそ
れ１身周知のダイヤプラム式のものであってよく、その
図示されていないダイヤフラム室には負圧ポンプ１２が
発生する負圧が導管１３、定圧弁１４く専管１５、負圧
制−弁１６、導管１７を軽て供給基れるようになりてい
る。負圧制御弁１６は、例えばその電ＩＩＩに通電が行
われている時に紘専普１７を導管１５に接続し、前記電
磁装置に通電が行われていない時には導管１７を導！１
５に代えて大気取入ポート１８に接続するようになって
いる。負圧制御弁１６の電−装置は制御＠ｗ２０が発生
する所定のデユーティ比のパルス信号を与えられ、その
デユーティ比に一応じた時間比をもって導！１７を１！
１５と大気取入ポート１８とに選択的に捜−することに
よ佼そのデユーティ□比に応じた負□圧を導管１′７を
経て排気ガス再循環制御弁１０の前記ダイヤフラム室へ
供給す゛るようになつている。

制御ＩＩ！２０は燃料噴射ポンプ７に設けられたエンジ
ン負荷センサ２１により測定されるエンジン負荷と燃料
噴射ポンプ７に取付ｉられたエンジン回転数センサ２２
により測定されるエンジン１転数とに応じて所定のデユ
ーティ比のパルス信号を負圧制御弁１６の電磁装置へ出
力するようになっている。この場合、制御装置２０はエ
ンジン負荷及びエンジン１転数の増大に伴い小さいデユ
ーディ比のパルス信号を負圧制御弁１６の電−一部へ出
力するようになっている。

粒子＊＊器２３は、第２図及び第３図によく示されてい
る如く、一端に排気ガス入口２４をまた他端に排気ガス
出口２５を有する容１１２６と、前記容器内に設けられ
た耐熱性フィルタ構造、更に詳報にはハニカム状セラミ
ックフィルタ構造の粒子補集床２７とを有しており、粒
子捕集床２７の上流側□端面部には第一電気ヒータ２８
と□第二電気ヒータ２９とが互に独立して設けられてい
る。第３図に示されている如く、第一電気ヒータ２８は
前記端面部の左半分領域に配設され、第二電気ヒータ２
９は前記端面部の右半分領域に配設され、これらは各々
一端にて接続端子３０．３１に接続され、他端を容１２
６にアース接続されている。

第一電気ヒータ２８及び第二電気ヒータ２９に対する通
電ｌｌｌ１は制御装置２０によって行われるようになっ
ている。

制御装置２０は粒子捕集１１２３の再生時、以下に説明
する要領にて第一電気ヒータ２８及び第二電気ヒータ２
９の図示されていない電１１１回路に通電指令を出力し
、また上述の如き排気ガス流量制御に凌駕して排気ガス
再循環制御弁の開閉を制御すべく負圧制御弁１６の電磁
装置へ制御信号を出力するようになっている。

次に第４図に示されたフローチャートを１照して本発明
による再生方法が実施される要領について説明する。先
ず粒子補集■２３の再生時期であるか否かの判別が行わ
れる。粒子捕集■の再生時期の判別は排気ガス再循環が
行われる運転域に於けるエンジン回転数の積算愉或はそ
の運転時−の積算値等により行われてよく、この判別は
制御装置２０内にて行われてよい。再生時期でないとき
にはリセットされるが、再生時期であるときには次に水
温センサ３２によりて測定されたディーゼルエンジン１
の冷却水１１度が所定値以上、例えば７５℃以上である
か否かの判別が行われる。冷却水濃度が７５℃以下であ
れば、効率良く確実な粒子捕集■の再生が行われないと
してリセットされる。冷却水１度が７５℃以上であると
、次に現在のディーゼルエンジン１０運転状態が再生域
内であるか否かの判別が行われる。この再生域はエンジ
ン負萄とエンジン回転数とにより予め定められており、
これは比−的少最の流量にて排気ガス再循環が行われて
も排気ガス中の黒煙濃度が増大しない運転域である。

ディーゼルエンジン１の運転状態が再生域内である時に
は排気ガス再循環制御弁１０を全閉とする信号が負圧制
御弁１６の電磁装置へ出力される。

これにより負圧制御弁１６は排気ガス再循環制御弁１０
のダイヤプラム室へ大気圧を供給するようになり、排気
ガス再循環制御弁１０は全閉する。

次に第一電気ヒータ２８に通電が行われる。第一電気ヒ
ータ２８に通電が行われて咳電気ヒータが発熱し、これ
が所定Ｓ度に達すると、咳電気ヒータによって粒子捕集
床２７に捕集されている粒子が着火する。この詩には排
気ガス再循環制御弁１０を比較的小さい所定開度に開弁
すべく負圧制御弁１６の電磁骸−へ所定のデユーティ比
のパルス信号が出力される。これにより排気ガス再循環
制御弁１０は比較的小さい所定開度に開弁し、導管９及
び粒子捕１１１２３を軽て排気ガスが排気マニ　　　　
。

ホールド３より吸気マニホールド２へ流れるようになる
。この排気ガスの流れにより粒子捕集器２３に捕集粒子
の燃焼のために必要な酸素が供給され、捕集粒子のｍｓ
により生じた火炎が粒子捕集床２７の上流側端間部より
下流側端面部へ向けて伝播し、第一電気ヒータ２８に対
応する粒子捕集床の第３図で見て左半分領域にある粒子
が焼失する。この時の排気−ス再循環制御弁１０の開弁
量は捕集粒子の燃焼による火炎を吹き消すことなくその
燃焼に必要な酸素を供給すべき排気ガス流量が得られる
よう設定され、それは比較的小さいものになる。尚、第
一電気ヒータ２８に対する通電は捕集粒子が着火した段
階に下停止されてよい。

捕集粒子のｍｓによる火炎が粒子補集床の下流側端面部
に到達するに要する時間が経通すると、次に再び負圧制
御弁１６の電磁装置へ排気ガス再循環制御弁１０を全閉
とする信号が出力される。

これにより排気ガス再循環制御弁１０は再び全閉する。

次に第二電気ヒータ２９に通電が行われ、これが発熱し
、該電気ヒータが所定濃度に達すると、これによって咳
電気ヒータに接触している粒子捕集床２７の捕集粒子が
着火する。この時には負圧制御弁１６の電１Ｍ装置へ排
気ガス再循環制御弁１０を再び前記所定開腹に開弁すべ
き所定のデユーティ比のパルス信＠ｒ出力され、これに
よって排気ガス再循環制御弁１０は再び前記所定開度に
開弁する。これによつて粒子捕集１２３に所定流量の排
気ガスが流れ、この排気ガス中の酸素によりて粒子捕集
床２７に捕捉されている捕集粒子の燃焼が行われ、その
火炎が捕集床の上流側端部より下流側端部へ伝播するこ
とにより粒子捕集床の’ｍｓが進み、粒子捕集床の第３
図で見て右半分領域にある補集粒子の実質的に全てが焼
失する。

これにより粒子捕集器２３の再生が完了する。

排気ガス再循環−−弁１０の上述の如き開閉制御及び電
気ヒータの通電剤−等はそれぞれ予め実験等に求められ
た゛時間に基いて行われてよい。

電気ヒータは粒子補集床の補集粒子の着火用火種として
用いられ、着火後は捕集粒子の自己燃焼伝播作用により
捕集粒子のｍ焼が行われるので、電力消費が少ない。ま
た電気ヒータが複数−の分割され、再生時にはそれら電
気ヒータに順次選択的に通電が行われるので、自動車と
しての電力消費量が少ない。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明紘これに限定されるもの゛ではなく、本
発明のＩｉｓ内にて１２種々の実施例が可能１あること
は当來者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１１１は本発明による再生方法が実施されて好適なデ
ィーゼルエンジンの一つの実施例を示す概略構成図、第
２Ｉｍは排気ガス再循環装置用の粒子捕集■の一つの実
施例を示す縦断両図、第３図は第２ａｍのａｍ−ｍｓ、
：沿う断面図、１４１１ａｔ本発明による粒子捕ＩＩの
再生方法の実画要領を説明するためのフローチャートで
ある。 １・・・ディーゼルエンジン、′（之・・・吸気マニホ
ールド、３−・・排気マニホールド、４−・・排気管　
５　ｓｅａ粒子捕＊ｓ、ｅ−・・排気管、７−・・燃料
噴射ポンプ、８・・・排臓ガス再−ｍ装置、９−・・導
管、１０−・排気ガス再書ａｍ−弁、　１１−ＩＩＩ、
　１２−９４圧ホ＞７゜１３−・・春雪、１４−・・定
圧弁、１５−・・導管、１６−・負圧制御弁、１７・・
・導管、１８−・・大気取入ポート。 ２０−・・刺御装隨、　２１−軸エンジン負荷センサ、
２２・・・エンジン回転数センサ、２３−・・粒子捕集
■。 ２４−・・排気ガス入０．２５−・・排気ガス出口、２
６・・・容器、２７−・・粒子補集床、２８−・・第一
電気ヒー９．２９−ａｌｌ二１１気ヒータ、３０．３１
−１ｍ端子、３２−・・水嵩スイッチ 特許出願人　　　　　トヨタ自働車工業株式会社代　理
　人　　　　　弁理士　　明　５　昌　毅□ト。 第１図 算２図　　　第３図 ｖＳ４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気ガス再循環通路の途中に設けられた粒子捕集器の、
   再生方法にして、粒子捕集−の軟子捕隼床の上流側端面
   部に設けられた電気ヒータを発熱させ、排気ガス再循環
   制御弁により前記排気ガス再循環通路を流れる排気ガス
   の流量を比較的小さい所定流量に設定することを特徴と
   する粒子捕集器の再生方法。