JPS59176413A - 内燃機関用粒子捕集器の再生方法 - Google Patents

内燃機関用粒子捕集器の再生方法

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JPS59176413A
JPS59176413A JP58051018A JP5101883A JPS59176413A JP S59176413 A JPS59176413 A JP S59176413A JP 58051018 A JP58051018 A JP 58051018A JP 5101883 A JP5101883 A JP 5101883A JP S59176413 A JPS59176413 A JP S59176413A
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JP
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particle collector
air
valve
intake air
particulate collector
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Kiyohiko Oishi
大石 清彦
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用粒子捕集器の再生方法に係り、特
に自動車用ディーゼル機関の排気ガス中の炭素粒子の如
き可燃性粒子を捕集する粒子捕集器の再生方法に係る。
ディーゼル機関より排出される炭素粒子の如き可燃性粒
子が人気中へ放出されることを防止するためにディーゼ
ル機関の排気ガス通路途中に設けられる粒子捕集器は、
セラミックスの如き耐熱性材料により構成された通気性
のフィルタ構造の粒子捕集床を有し、該粒子捕集床にて
これを通過する排気ガス中の炭素粒子を捕捉するように
なっている。粒子捕集器は、粒子捕集量の増大に伴い粒
子捕集床に目詰り現象を生じ、通気性を低下して正常な
排気ガス流れに対して支障を与えるようになるから、こ
の種の粒子捕集器に於ては、粒子捕集床に捕捉された可
燃性粒子を該粒子捕集床より除去する所謂、再生が定期
的に行われる必要があり、この再生方法の一つとして、
ディーゼル機関に吸入される空気の流量を低減して、即
ち吸気絞り(スロットリング)を行って排気ガス温度を
粒子捕集床に捕捉された可燃性粒子の燃焼温度以上に燃
焼せしめ、この排気ガスの熱エネルギによって前記可燃
性粒子を粒子捕集器内にて焼失灰化させる方法が既に提
案されている。
吸気絞りが適切に行われると、排気ガスの温度は前記可
燃性粒子の燃焼温度以上に上昇するが、しかしこのよう
に吸気絞りが行われると、吸入空気間の低下に伴い排気
ガス中の酸素濃度が低下することにより粒子捕集器内に
於て捕集粒子の燃焼に必要な酸素が不足し、このために
その捕集粒子が蒸し焼き状態になり、これが良好に燃焼
しなくなることがある。蒸し焼き状態になった捕集粒子
は吸気絞りの解除と共に吸入空気量が増大して排気ガス
中の酸素1Iii1度が回復すると完全燃焼するが、粒
子捕集床が捕集している多量の可燃性粒子が蒸し焼き状
態になると、吸気絞り解除直後に蒸し焼き状態になって
いた多量の可燃性粒子が一気に急激に燃焼し、これが粒
子捕集床に熱疲労、熱損傷を与える虞れがある。
本発明は、粒子捕集器によって捕捉された可燃性粒子を
多量に蒸し焼き状態にすることがなく、吸気絞りによる
排気ガス温度の高温化によって捕集粒子を徐々に焼失灰
化せしめることにより、粒子捕集床に熱疲労熱損傷を与
えることなく粒子捕集器を確実に再生する粒子捕集器の
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、吸気絞りによって吸入
空気量を制限することにより排気ガス温度を上昇せしめ
ることど粒子捕集器によって捕捉された可燃性粒子の燃
焼に必要な酸素を前記粒子捕集器へ供給すべく前記粒子
捕集器より上流側へ空気を供給することとを各々所定の
時間をもって交互に繰返し行うことを特徴とする粒子捕
集器の再生方法によって達成される。
本発明による粒子捕集器の再生方法にあっては、吸気絞
りにより排気ガス温度を上昇せしめるステップと、粒子
捕集器に捕集粒子の燃焼に必要な酸素を供給するステッ
プとが各々所定の時間をもって交互に繰返し実行される
ことにより、排気ガスによって捕集粒子が粒子捕集床の
上流側にあるものより所定量ずつその燃焼温度以上に加
熱された後に、それに酸素が供給されるというプロセス
が繰返し行われ、捕集粒子が所定量ずつ繰返し焼失灰化
する。従って本発明による粒子捕集器の再生方法にあっ
ては、粒子捕集床が捕集しでいる可燃性粒子が多量に蒸
し焼き状態になってこの多量の可燃性粒子が一気に急激
に燃焼することがなく、粒子捕集器の再生のための捕集
粒子の燃焼によって粒子捕集床が大きい熱疲労、熱損傷
を受けることがない。
粒子捕集器の上流側への空気の供給は、吸気絞りを間歇
的に解除或いは減少することにより、或いは吸気絞り部
より下流側の吸気通路に空気供給弁によって間歇的に追
加空気を供給することにより行うことができる。また粒
子捕集器の上流側への空気供給は粒子捕集器より上流側
の排気通路へ二次空気が供給されることにより行われて
も良い。
以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
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
装置が組込まれた粒子捕集器付ディーゼル機関の一つの
実施例を示?1′概略構成図である。
図に於て、1はディーゼル機関を示しており、該ディー
ゼル機関は、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、また前記燃焼室内に図示されて
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、粒子捕集器5及び
排気管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燃焼室へ噴射供給される燃料量は
燃料噴射ポンプ7により制御され、これによりディーゼ
ル機関の負荷が制御されるようになっている。
粒子捕集器5は、そのケーシング内に耐熱性フィルタ構
造の粒子捕集床5aと、粒子捕集床5aの上流側端面部
に配設された再生用電気式ヒータ5bとを有し、排気ガ
スの流れを自由に許しながら該排気ガス中の炭素粒子の
如き可燃性粒子を粒子捕集床5aにて捕捉捕集するよう
になっている。
吸気マニホールド2には前記燃焼室に吸入される空気の
流量を制御する吸気絞り弁8が設けられている。吸気絞
り弁8は、弁軸8aに担持されたバタフライ弁として構
成され、レバー9を介してダイヤフラム装置1oのロッ
ド11に連結され、該ダイヤフラム装置によって駆動さ
れるようになっている。ダイヤフラム装@10は、ダイ
レノラム12を有し、該ダイヤフラムの一方の側に郭定
されダイヤフラム室13に導入される負圧の増大に応じ
て圧縮コイルばね1.4のばね力に抗してロッド11を
図にて右方へ駆動し、吸気絞り弁8を閉弁方向、即ち吸
気絞り方向へ駆動するようになっている。
ダイヤフラム室13には、負圧ポンプ15が発生する負
圧が導管16、電磁開閉弁17及び導管18.19を経
て選択的に供給されるようになっていると共に電磁開閉
弁20.導管21.19を経て大気圧が選択的に供給さ
れるようになっている。電磁開閉弁17及び20は各々
制御装置22により通電を制御され、電磁開閉弁17に
のみ通電が行われている時にはダイヤフラム室13の負
圧が増大することにより吸気絞り弁8の絞り度が増大し
、これに対し電磁開閉弁20にのみ通電が行われている
時にはダイヤフラム室13の負圧が減少づることにより
吸気絞り弁8の絞り度が減少し、また電磁開閉弁17と
20の何れにも通電が行われていない時にはダイヤフラ
ム室13にその時の流体圧が封入されることにより、吸
気絞り弁8の絞り度が変化せずに固定される。
制御装置22は、マイクロコンピュータの如き電子制御
式のものであり、機関角伺と機関回転数とに応じた適切
な吸気絞り弁開度(制御目標開度)を記憶装置に予め記
憶しており、粒子1IIi東器5の再生時には、燃利噴
躬ポンプ7に設けられた機関負荷センサ23及び機関回
転数センサ24によって検出された機関負荷と機関回転
数とに対応する制御目標開度を前記記憶装置より読出し
、該1IilIIIl目標間度と開度センサ25によっ
て検出された吸気絞り弁8の実際の開度との比較を行い
、その両開度の差が実質的に零になることと、即ち吸気
絞り弁80開度が前記制御目標開度になることと、吸気
絞り弁8の開度が前記制御目標開度より開弁側に所定蟻
だけ大きい開度になることとが各々所定の時間をもって
交互に繰返し行われるように電磁切換弁17及び20に
対する通電を行うようになっている。@気較り8を制御
目標開度に設定する時間と吸気絞り弁8を前記制御目標
開度より開弁側に所定最大きい1lI1度に保持する時
間は、ディーピル機関1の排気量、制御目標開度等によ
り異り、吸気絞り弁8を制御ll目標開度に設定する一
回の時間が10秒程変である場合には吸気絞り弁8を前
記制御目標開度より開弁方向に所定最大きい開度に保持
する一回の時間は1〜5秒程度であって良く、またこの
繰返し回数は一度の再生によって粒子捕集器5の捕集粒
子が全て焼失灰化されるよう粒子捕集器5の粒子捕集容
量にて応じて定められれば良い。
制御装置22は粒子捕集器5の再生時に捕集粒子の着火
を補助ずべく電気式ヒータ5bへ通電を行うようになっ
ている。
粒子捕集器5の再生時には、上述の如く、電磁開閉弁1
7及び20に対する通電が制御され、吸気絞り弁8がそ
の時の機関負荷と機関回転数とにより決まる制御目標開
度にも!こらされ、該吸気絞り弁によって吸気絞りが行
われ、この吸気絞りによりディーゼル機関1より排出さ
れる排気ガスの温度が捕集粒子の燃焼温度以上に上昇す
る。吸気絞り弁8が所定時間に亙って前記制御ll目開
度にもたらされ、所定時間に屋って吸気絞りが行われる
ことによ−り粒子捕集床5aに捕捉されている可燃性粒
子がその上流端側のものにり燃焼温度以上に加熱される
。その後に吸気絞り弁8は前記制御目標開度より所定最
大ぎい開度にまで開弁し、吸気絞りが解除或いは減少さ
れ、粒子捕集器5へその捕集粒子の燃焼に必要な酸素が
供給され、これによって前記吸気絞りステップに於て燃
焼温度以上に加熱された捕集粒子の燃焼が行われる。上
述の如き二つのステップが引続き繰返して交互に行われ
ることにより粒子捕集器5の粒子捕集床5aが捕集して
いる可燃性粒子の全てが完全燃焼により焼失灰化し、粒
子捕築B5の再生が行われる。
第1図に示された実施例に於ては、吸気絞り弁8はダイ
ヤフラム装置12より駆動されるよう構成されているが
、吸気絞り弁8の駆動は、第2図に示されてる如く、分
割回転可能なステップモータ、パルスモータ、0−タリ
ソレノイドの如き回転式電動アクチュエータ26により
駆動されるよう構成されていても良い。アクチユエータ
26は制御製置22によって第1図に示された実施例に
於ける電磁開閉弁17.20の通電制御と等価制御され
ることにより、吸気絞り弁8は再生時に所定の吸気絞り
位置とこの吸気絞り位置より開弁側に所定量開かれた開
弁位置とに各々所定の時間をもって交互に繰返し駆動さ
れる。
従って、第2図に示された実施例に於ても第1図に示さ
れた実施例と同様の作用効果が得られることが理解され
よう。
第3図は本発明による粒子捕集器の再生方法を実施する
装置が組込まれた粒子捕集器付ディーゼル機関の他の一
つの実施例を示す概略構成図である。尚、第3図に於て
第1図に対応する部分番ま第1図に付した符号と同一の
符号により示されている。
かかる実施例に於ては、吸気絞り弁8より下流側の吸気
通路へ空気を供給するだめの追加空気供給ポート27が
吸気マニホールド2の集合管部或いは吸気管に設けられ
ており、この追加空気供給ポート27は弁要素28によ
って選択的に開閉されるようになっている。弁要素28
はダイヤフラム装置29のロッド3oに連結され、該ダ
イヤフラム装置によって駆動されるようになっている。
ダイヤフラム装置29は、ダイヤフラム31を有し、ダ
イヤフラム31の一方の側に郭定されたダイヤフラム室
32に負圧が導入されている時には弁要素28を開弁方
向へ駆動し、ダイヤフラム室32に負圧が導入されてい
ない時には圧縮コイルばね33のばね力にJ、って弁要
素28を閉弁方向へ駆動するようになっている。ダイヤ
フラム室32は導管34によって電磁切換弁35に接続
され、該電磁切換弁によって負圧ポンプ15よりの負圧
と大気圧とを選択的に供給されるようになっている。即
ち、電磁切換弁35は通電時にはダイヤフラム室32へ
負圧を供給し、これに対し非通電時には大気圧を供給す
るようになっており、制御装置22によって通電を制御
されるようになっている。
制御I装置22は、粒子捕集器5の再生時には、機関負
荷センサ23によって検出された機関負荷と機関回転数
センサ24によって検出された機関回転数に対応覆る制
御目標開度を記憶装置より読出し、該制御目標開度と開
度センサ25により検出される吸気絞り弁8の実際の開
度との比較を行い、所定時間に亙ってその両一度との差
が零になるように電磁開閉弁17及び20に対する通電
を制御し、またこの制御下に於て電磁切換弁35に間歇
的に所定時間に屋って通電を行うようになっている。
この実施例に於ては、粒子捕集器5の再生時には、吸気
絞り弁8はその時のディーゼル機関1の負荷と回転数と
に応じた適切な吸気絞り位置にもたらされ、この状態下
に於て弁要素28が間歇的5.   に所定時間に亙っ
て開弁じ、追加空気供給ポート27より空気の吸入が間
歇的に行われることにより、上述した実施例の如く間歇
的に吸気絞りが解除或いは減少されたと同じ吸気状態に
なる。
従って、この実施例に於ても、上述した実施例と同様の
作用効果が得られることが理解されよう。
第4図は本発明による粒子捕集器の再生方法を実施づる
装置が組込まれた粒子捕集器イづディーゼル機関の更に
他の−っの実施例を示す概略構成図である。尚、第4図
に於ても第1図に対応する部分は第1図に付した符号と
同一の符号により示されている。かかる実施例に於ては
、粒子捕集器5の再生時には吸気絞り弁8による吸気絞
りは、第3図に示された実施例のそれと同様に行われ、
酸素補給のために二次空気供給装置4oによって空気が
排気管4内へ間歇的に供給されるようになっている。二
次空気供給装置4oは、排気脈動によって空気を排気管
4内に供給するためのリード弁41と、電磁式の開閉弁
42とを有し、その電磁]イル43に対する通電は制御
装置22によって行われる。制御装置22は粒子捕集器
5の再生時に電磁コイル43に所定時間経過毎に所定時
間に亙って通電を繰返し行うようになっている。
かかる実施例に於ては、粒子捕集器5の再生時には吸気
絞り弁8によって吸気絞りが行われた状態下に於て、粒
子捕集器5の上流側の排気通路内に二次空気が供給され
ることにより捕集粒子の燃焼のために必要な酸素が補給
され、この実施例に於ても上述した実施例と同様に捕集
粒子が多量に蒸し焼き状態になることがない。
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、本発明は、これらに限定されるものではなく
、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは
当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にJ、る粒子捕集器の再生方法を実施す
る4!置を備えた粒子捕集器付ディーゼル機関の一つの
実施例を示す概略構成図、第2図乃至第4図は各々本発
明による粒子捕集器の再生方法の実施に使用Jる装置を
備えた粒子捕集器付ディーゼル機関の他の実施例を示t
II略構成図である。 1・・・ディーゼル機関、2・・・吸気マニホールド。 3・・・排気マニホールド、4・・・排気管、5・・・
粒子捕集器、6・・・排気管、7・・・燃料噴射ポンプ
、8・・・吸気絞り弁、8a・・・弁軸、9・・・レバ
ー、10・・・ダイヤフラム[置、11・・・ロッド、
12・・・ダイ−レフラム、13・・・ダイヤフラム室
、14・・・圧縮コイルばね、15・・・負圧ポンプ、
16・・・導管、17−・・電磁開閉弁、18.19・
・・S管、20・・・電磁開閉弁。 21・・・導管、22・・・制御装置、23・・・機関
負荷センサ、24・・・機関回転数センサ、25・・・
開度センサ、26・・・回転式電動アクチュエータ、2
7・・・追加空気供給ボート、28・・・弁要素、29
・・・ダイヤフラl\装置、30・・・ロッド、31・
・・ダイヤフラム。 32・・・ダイヤフラム室、33・・・圧縮コイルばね
。 34・・・導管、35・・・電磁切換弁、40・・・二
次空気供給装置、/11・・・リード弁、42・・・弁
要素、43・・・電磁コイル 特 許 出 願 人  トヨタ自動車株式会社代   
理   人  弁理士  明石 昌毅第1図 第 2 図 第 3 図 $4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内燃機関の排気ガス通路の途中に設けられた粒子捕集器
    の再生方法にして、吸気絞りによって吸入空気量を制限
    Jることにより排気ガス温度を上昇せしめることと前記
    粒子捕集器によって捕捉された可燃性粒子の燃焼に必要
    な酸素を前記粒子捕集器へ供給すべく前記粒子捕集器よ
    り上流側へ空気を供給することとを各々所定の時間をも
    って交互に繰返し行うことを特徴とする粒子捕集器の再
    生方法。
JP58051018A 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関用粒子捕集器の再生方法 Granted JPS59176413A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58051018A JPS59176413A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関用粒子捕集器の再生方法

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JP58051018A JPS59176413A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 内燃機関用粒子捕集器の再生方法

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JPS59176413A true JPS59176413A (ja) 1984-10-05
JPH0436247B2 JPH0436247B2 (ja) 1992-06-15

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2645905A1 (fr) * 1989-04-14 1990-10-19 Daimler Benz Ag Procede et appareillage pour la regeneration d'un filtre de particules de suie qui est dispose dans le tuyau d'echappement d'un moteur a compression d'air
WO2004031548A1 (ja) * 2002-10-01 2004-04-15 Tokudaiji Institute Of Automotive Culture Inc. ディ−ゼルエンジンにおけるpm連続再生装置並びにその方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2645905A1 (fr) * 1989-04-14 1990-10-19 Daimler Benz Ag Procede et appareillage pour la regeneration d'un filtre de particules de suie qui est dispose dans le tuyau d'echappement d'un moteur a compression d'air
WO2004031548A1 (ja) * 2002-10-01 2004-04-15 Tokudaiji Institute Of Automotive Culture Inc. ディ−ゼルエンジンにおけるpm連続再生装置並びにその方法

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JPH0436247B2 (ja) 1992-06-15

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