JPS62228613A - 内燃機関用排気ガスフイルタ再生装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置、特
に、フィルタを焼損することなく短時間でフィルタを再
生できる内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置に関連す
る。

従来の技術 呪在、Ｄ　Ｐ　Ｆ　（Ｄａｉｓｅｌ　Ｐａｒｔｉｃｕｌ
ａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ）再生用バーナは、内燃機関の排
気ガスに含まれる微粒子（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）を
トラップと呼ばれるフィルタで捕集し、バーナから噴出
する燃料によってこのフィルタの反復使用を可能にする
内燃機関の排気浄化装置として用いられている。この型
式の排気浄化装置では、例えば、特開昭５６−１１５’
８０号公報に示される通り、排気通路中に設けたトラッ
プによって排気ガス中に含まれるカーボンを主成分とす
る微粒子を捕集する。一定期間使用後、トラップの入口
圧力と出口圧力との圧力差を検出してトラップでの微粒
子捕集状態を決定するが、この圧力差が所定レベルに達
したとき、バーナを作動して、トラップ内の微粒子を焼
却してフィルタの再生が行われろ。

発明が解決しようとする問題点 フィルタの再生時には、バーナ温度を増加していくと、
ある温度に達したとき、フィルタに付着した微粒子が爆
発的に燃焼を開始し、このためフィルタ内の温度が急激
に上昇する過激燃焼現象を発生する。例えば、第７図に
示されるように、燃料を供給ｍＡでバーナに供給すると
、この過激燃焼現象Ｃは、フィルタ温度Ｂが約Ｔ＝６０
０℃の時１発生する。過激燃焼現象が発生すると、フィ
ルタ内の温度が部分的に著しく高くなり、このため部分
的に大きな温度差が生ずるので、フィルタに亀裂が発生
したり、焼損することがある。このような状況を回避す
るため、従来では、カーボン捕集量が少ない時期に再生
を行うか又はバーナの着火時に、一定址の燃料をバーナ
に一度に供給するのではなく、第８図に示すように、徐
々に燃料供給量を増加して一定時間後に一定供給量に達
するように燃料供給を行っている。

上記従来の方法では、カーボン捕集量が少ない時期に再
生を行うと、再生周期が短くなるので。

再生回数が増加し、フィルタの寿命が短くなると共に、
再生用バーナが増加する。バーナの温度上昇が緩慢にな
るように燃料を供給すると、再生に長時間を必要とする
。フィルタの再生時には、内燃機関を停止することはで
きないから、再生時間が長いと、内燃機関の稼働時間も
延長しなければならない。

この発明は、フィルタを焼損することなく短時間でフィ
ルタを再生できる内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置
を提供することを目的とする。

問題　を解決するための手段 この発明による内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置は
、内燃機関の排気管を通って排出される排気ガス中に含
まれる微粒子をろ過するフィルタと、このフィルタで捕
集された微粒子を燃焼するバーナとを備えた内燃機関用
排気ガスフィルタ再生装置において、前記バーナに供給
する燃料の供給量を制御するインジェクタと、前記フィ
ルタに隣接して配置された温度センサと、該温度センサ
からの電気信号を受け、前記フィルタの加熱時に前記微
粒子が急激燃焼を開始する直前の温度に達したとき、前
記インジェクタを介して前記バーナへの燃料供給量を一
定時間減少する制御回路とを設けたことを特徴とする。

■■ フィルタ内に捕集された微粒子が急激燃焼する温度に達
するまで、フィルタは、バーナにより急激に加熱され、
上記急激燃焼温度に達する直前温度からフィルタの温度
上昇は一定時間制御され、その後、再び最大燃焼温度ま
でバーナで急激に加熱される。

実施例 以下、この発明の実施例を第１図ないし第６図について
説明する。

第１図に示されるように、この発明による内燃機関用排
気ガスフィルタ再生装［ｆｌｌＯは、回転センサ１７が
取付けられた内燃機関１１の排気管１２を通って排出さ
れる排気ガス中に含まれる微粒子をろ過するフィルタ１
３と、フィルタ１３で捕集された微粒子を燃焼するバー
ナ１４を有する。

バーナ１４は、点火用グロープラグ１８と、バーナ１４
に供給される燃料音を制御するインジェクタ１９を有し
、これらのグロープラグ１８とインジェクタ１９は、フ
ィルタ１３の上流側に取付けられる。インジェクタ１９
は、ポンプ又は燃料フィルタを通じて燃料タンクに接続
される（いずれも図示せず）、フィルタ１３に隣接して
温度センサ１５と圧力センサ１６とが設けられ、温度セ
ンサ１５は、フィルタ１３の温度を検出し、圧力センサ
１６は、フィルタ１３の目詰り状態を検出するため、フ
ィルタ１３の上流側の排気ガス圧力を感知する。温度セ
ンサ１５、圧力センサ１６１回転センサ１７、グロープ
ラグ１８及びインジェクタ１９は、制御回路２０に接続
される。

制御回路２０は、第２図に詳細に示されるように、温度
センサ１５に接続された温度検出回路２１と、フィルタ
１３の上流の排気ガス圧力を感知する上記圧力センサ１
６が設けられた起動回路２２と、起動回路２２の出力で
インジェクタ１９を作動する駆動回路２３と、温度検出
回路２１の出力が発生したとき、インジェクタ１９へ供
給する出力を減少する燃料制御回路２４と、燃料制御回
路２４が一定時間作動した後、燃料制御回路２４の作動
を阻止する制御停止回路２５と、フィルタ１３が最大、
燃焼温度に達して、所定時間経過したときインジェクタ
１９の作動を停止する再生停止回路２６とを有する。ま
た、制御回路２０は、再生時間の経過に対し、フィルタ
１３の燃焼温度を検出して、燃焼温度が設定温度より高
いときバーナ１４への燃料供給量を減少し、設定温度よ
り低いときバーナ１４への燃料供給量を増加するように
、インジェクタ１９を制御する温度補正回路２７を有す
る。

起動回路２２は、圧力センサ１６に接続された増幅器３
０と、増幅器３０の出力と基準電圧ｎｉ源３１の出力と
を比較する比較器３２と、増幅器３３を介して回転セン
サ１７の出力及び比較器３２の出力を受けるアンドゲー
ト３４と、アンドゲート３４の出力でパルスを生ずるワ
ンシミツトマルチバイブレータ３５とを有する。マルチ
バイブレータ３５の出力は、ＲＳフリップフロップ３６
のセット端子及び温度補正回路２７のクロック回路３７
に接続される。ブリッププロップ３６のＱ出力端子は、
駆動回路２３のトランジスタ４０のベースに接続される
。

駆動回路２３は、上記トランジスタ４０と、トランジス
タ４０のコレクタと電源との間に接続されたグロープラ
グ１８と、トランジスタ４０のコレクタに接続されたエ
ミッタを有するトランジスタ４１と、トランジスタ１４
のコレクタに接続されたベースを有するトランジスタ４
２と、トランジスタ４２のコレクタに接続された一端と
接地された他端とを有するインジェクタ１９のコイル４
５と、トランジスタ４２のエミッタに接続されたエミッ
タを有するトランジスタ４４と、トランジスタ４４のコ
レクタ・エミッタに並列に接続された抵抗４３及びトラ
ンジスタ４１のベースと電源との間に接続された抵抗４
６とを有する。トランジスタ４０のエミッタは接地され
、トランジスタ４１のベースは、抵抗４９を介してトラ
ンジスタ５３のコレクタにも接続される。

温度検出回路２１は、増幅器５０を介して温度センサ１
５に接続された比較器５１と、比較器５１に定電圧を印
加する定電圧電源５２とを有する。

比較器５１の出力は、燃料制御回路２４を構成するトラ
ンジスタ５３のベースと、制御停止回路２５を構成する
タイマ５４及びトランジスタ５５のコレクタに接続され
る。トランジスタ５５のエミッタは、接地され、ベース
は、ＲＳフリップフロップ５６のＱ出力端子に接続され
る。フリップフロップ５６のセット端子は、タイマ５４
の出力を受ける。

増幅器５０の出力は、再生停止回路２６を構成する比較
器６０にも供給され、比較器６０は、増幅器５０の出力
と定電圧ｔ！１Ｘ６１の出力とを比較する。比較器６０
の出力は、タイマ６２を通じてフリップフロップ３６と
５６とのリセット端子に送出される。

温度補正回路２７は、クロック回路３７で発生する時間
信号を記憶回路３８にアドレス信号として供給し、記憶
回路３８に出力を発生させる。記憶回路３８には、時間
経過に伴うフィルタ１３の設定温度がディジタル情報と
して記憶されている。

記憶回路３８の出力は、Ｄ／Ａ変換器３９を通じて比較
器４８に印加される。比較器４８は、Ｄ／Ａ変換器３９
の出力と増幅器５０を介して供給される温度センサ１５
の出力とを比較し、フィルタ１３の温度が設定温度より
高いとき低レベルの出力をトランジスタ４４のベースに
与え、逆にフィルタ１３の湿度が設定温度より低いとき
高レベルの出力をトランジスタ４４のベースに与える。

上記構成において、多量の微粒子付着のためフィルタ１
３に目詰りが生ずると、増幅器３０を介して比較器３２
に与えられる圧力センサ１６の出力は、基準電圧電源３
１の出力より高くなり、比較器３２は、出力をアンドゲ
ート３４に送出する。

内燃機関１１が所定回転数で回転しているとき、回転セ
ンサ１７の出力が増幅器３３を通じてアンドゲート３４
に与えられるから、アンドゲート３４は、出力を発生し
、マルチバイブレータ３５にパルスを発生させる。従っ
て、フリップフロップ３６がセットされ、Ｑ出力端子か
らトランジスタ４０のベース入力が与えられる。このた
め、トランジスタ４０は、オンとなり、グロープラグ１
８が点火され、またトランジスタ４１のエミッタ電流が
流れるので、トランジスタ４２がオンとなり、ｔ！！源
から抵抗４３及びトランジスタ４４を通じてインジェク
タ１９のコイル４５に通電される。

マルチバイブレータ３５のパルスによってクロックＩ！
Ｍ３７が作動を開始するので、クロック回路３７から時
刻情報が記憶回路３８に入力され、Ｄ／Ａ変換器３９を
通じて比較器４８に設定温度信号が与えられる。また、
比較器４８は、増幅器５０を通じて温度センサ１５のａ
ｔ度（４号が与えられるから、上記設定温度信号と比較
する。温度センサ１５からの温度信号が上記設定温度信
号より高いとき、比較器４８は、低レベルの電流をトラ
ンジスタ４４のベースに与えるから、トランジスタ４４
のエミッタ電流は、少ないので、コイル４５の電流は少
なく、インジェクタ１９は、減少した量の燃料をバーナ
１４に供給する。逆に、温度センサ１５からの温度信号
が設定温度信号より低いとき、比較器４８は高レベルの
電流をトランジスタ４４のベースに与えるから、インジ
ェクタ１９は、増加した址の燃料をバーナ１４に供給す
る。

温度センサ１５からの温度＜４号と設定温度信号が等し
いとき、比較器４８は、一定レベルの出力を発生ずる。

上記のように、温度補正回路２７は、フィルタ１３の温
度補正を行う。比較器４８が一定レベルの出力を発生す
るときは、インジェクタ１９は、最大流量で燃料をバー
ナ１４に供給し、フィルタ１３は、短時間に高温まで加
熱される。

フィルタ１３内の微粒子が急激に燃焼を開始する温Ｊ１
．即ち約６００℃の直前温度約５００℃までフィルタ１
３が加熱されたとき、比較器５１は、この直前温度で出
力を生じ、トランジスタ５３をオンにする。従って、ト
ランジスタ４１のベース電流が減少し、トランジスタ４
１のエミッタ電流は制限され、従って、トランジスタ４
２のベースｗ１流及びコイル４５への電流が減少し、バ
ーナ１４への燃料供給量が減少する。この状態で所定時
間経過すると、タイマ５４が出力を発生し、フリップフ
ロップ５６をセットされるから、トランジスタ５５がオ
ンとなり、トランジスタ５３がオフとなる。従って、ト
ランジスタ４２のベースには、高レベルの電流が供給さ
れるので、バーナ１４は、フィルタ１３を急速に加熱す
る。バーナ１４が最大燃焼温度に達すると、比較器６０
が出力を生じ、タイマ６２が作動される。タイマ６２は
、一定時間経過後に出力を生じ、フリップフロップ３６
と５６をリセットしてフィルタ１３の再生を完了する。

温度補正回路２７は、バーナ１４への燃料供給量が減少
するとき及び上記最大燃焼温度に至り再生が完了するま
で、温度補正を行う。

この発明の内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置では、
微粒子の急激燃焼温度を回避するため。

種々の制御方法でインジェクタ１９を通る燃料を制御す
ることができる０例えば、第３図のフローチャートに示
される通り、ステップ７０で目詰りを検知したとき、６
０〜７０秒間、グロープラグ１８の通電を行い、燃料供
給を開始する（ステップ７１．７２）、この段階では、
着火時の燃料供給量を少量とし、フィルタ温度を検出し
ながら、燃料供給量を増加し、上記６０〜７０秒間で、
フィルタ温度が微粒子の急激燃焼温度５００〜７００℃
、好ましくは約５５０〜６００℃の直前に達するように
燃料を供給する（ステップ７３）。急激燃焼温度に達す
る段階（ステップ７４）でフィルタ１３内温度からのフ
ィードバック制御を約３〜４分間行い、バーナ温度が約
５５０〜６００℃を保持するように燃料意を制御する（
ステップ７５）、上記３〜４分経過後、再び燃料供給量
を増加し、最大燃焼温度約７５０℃に達するまでバーナ
１４により加熱を行う（ステップ７６）。最大燃焼温度
（再生温Ｍ１）に達すると（ステップ７７）、約１０分
間、上記と同様に、フィードバック制御を行い（ステッ
プ７８）、再生工程を終了する（ステップ７９）。

第３図に示す方法では、第４図に示されるフィルタ温度
特性と燃料供給特性が得られ、ステップ７５では、燃料
増加は、殆ど行われず、フィルタ内温度の急激増加もわ
ずかである。

第５図には、他の制御方法が示される。この方法では、
ステップ７２と７３において、第３図の場合と同様に、
着火時の燃料供給量を少量とし、単位時間当りの燃料供
給ｍ（デユーティ比）及びバーナ温度を制御しながら燃
料供給量を増加する。

また、ステップ７５では、燃料増加量を減少し、ステッ
プ７６では、バーナ温度上昇が更に緩慢となるように燃
料供給制御を行う、即ち、ステップ７５と７６では、３
〜４分で７５０℃に達するように温度管理を行う、第５
図に示す方法では、第６図に示されるフィルタ温度特性
と燃料供給特性が得られ、第４図の場合と同様に、フィ
ルタ内温度の急激増加がわずかである。上記最大燃焼温
度（再生温度）は、７５０℃であるが、この温度では、
微粒子の焼却率は約５０〜６０％であるのに対し、最終
的にバーナ１４の温度を７５０〜８５０℃まで上昇させ
ると微粒子の焼却率は、約７０〜８０％以上に向上する
ことができる。

この発明の上記実施例では、変更が可能である。

例えば、制御回路２０は、マイクロコンピュータで構成
し、燃料供給量をプログラム制御で行ってもよい、また
、フィルタ内で微粒子が急激燃焼を開始する温度は、通
常６００℃であるが、微粒子の組成成分、フィルタの形
状及び排気ガスの通過状態等の種々の要因によって変動
するから、燃料供給量を制限する上記急激燃焼に対する
直前温度は、５００〜７００℃の範囲で設定しなければ
ならない。

発明の効果 この発明の内燃機関用ガスフィルタ再生装置では、フィ
ルタ内に捕集された微粒子が急激燃焼する温度に達する
までバーナによりフィルタを急激に加熱し、急激燃焼温
度に達する直前温度からバーナへの燃料供給量を一定時
間減少して、フィルタの温度上昇を一定時間抑制できる
からフィルタを焼損することなく短時間でフィルタを再
生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による内燃機関用排気ガスフィルタ
再生装置の略示図、第２図は、第１図の再生装置に使用
する制御回路の詳細を示す電気回路図、第３図は、この
発明の再生装置での燃料制御方法の一例を示すフローチ
ャート、第４図は、第３図の方法を行ったときのフィル
タ温度特性及び燃料供給特性を示すグラフ、第５図は、
この発明の再生装置での燃料制御方法の他の例を示すフ
ローチャート、第６図は、第５図の方法を行ったときの
フィルタ温度特性及び燃料供給特性を示すグラフで、第
７図及び第８図は、それぞれ従来の内燃機関用排気ガス
°フィルタ再生装置でのフィルタ温度特性及び燃料供給
特性を示すグラフである。 １０６．内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置、１１０
．内燃機関、　１２０．排気管、　　１３．。 フィルタ、　　１４９．バーナ、　　　１５．、温度セ
ンサ、　　１６９．圧力センサ、　　１７０１回転セン
サ、　　１８００点火用グロープラク、　　１９．。 インジェクタ、　２００．制御回路。 に　　第１図 第３図 Ｃ神【〉７９ 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の排気管を通って排出される排気ガス中
   に含まれる微粒子をろ過するフィルタと、該フィルタで
   捕集された微粒子を燃焼するバーナとを備えた内燃機関
   用排気ガスフィルタ再生装置において、 前記バーナに供給する燃料の供給量を制御するインジェ
   クタと、前記フィルタに隣接して配置された温度センサ
   と、該温度センサからの電気信号を受け、前記フィルタ
   の加熱時に前記微粒子が急激燃焼を開始する直面の温度
   に達したとき、前記インジェクタを介して前記バーナへ
   の燃料供給量を一定時間減少する制御回路と、を設けた
   ことを特徴とする内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置
   。
2. （２）上記急激燃焼を開始する直前の温度は、５００〜
   ７００℃であり、上記燃料供給量を減少する時間は、２
   〜５分である特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用排
   気ガスフィルタ再生装置。
3. （３）上記制御回路は、上記温度センサに接続された温
   度検出回路と、上記フィルタの上流の排気ガス圧力を測
   定する圧力センサが設けられた起動回路と、該起動回路
   の出力で上記インジェクタを作動する駆動回路と、上記
   温度検出回路の出力が発生したとき、前記インジェクタ
   へ供給する出力を減少する燃料制御回路と、該燃料制御
   回路が一定時間作動した後、該燃料制御回路の作動を阻
   止する制御停止回路と、上記フィルタが最大燃焼温度に
   達して、所定時間経過したとき上記インジェクタの作動
   を停止する再生停止回路とを有する特許請求の範囲第１
   項記載の内燃機関用排気ガスフィルタ再生装置。
4. （４）上記制御回路は、再生時間の経過に対し、前記フ
   ィルタの燃焼温度を検出し、該燃焼温度が設定温度より
   高いとき上記バーナへの燃料供給量を減少し、設定温度
   より低いとき上記バーナへの燃料供給量を増加する出力
   で、上記インジェクタを制御する温度補正回路を有する
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用排気ガスフィル
   タ再生装置。