JPS6320804Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の排気微粒子処理装置に関す
る。

排気中に含まれるカーボン等の微粒子を捕集す
るトラツプを排気通路に備える車両においては、
トラツプに捕集された微粒子量が増加すると排気
圧力が過度に上昇し、機関及びエミツシヨン性能
が低下するため、トラツプ内に流入する排気温度
を間欠的に高め、この排気温度により、トラツプ
に付着させた触媒作用を受けて微粒子を反応処理
し、トラツプの再生を行なつていた。

そして、車両低速・低負荷運転領域等の機関か
ら排出される排気温度が低いときには、トラツプ
上流に設けたバーナ装置を点火継続、作動をさせ
て排気を常時加熱しトラツプの再生温度（触媒仕
様にもよるが温度が約500℃）を確保して再生し
た。また車両中速中負荷運転領域等の批較的排気
温度が高いときには、吸気絞弁により吸気絞りを
行なつて混合比を濃化し、或いはこれと同時に燃
料噴射時期を遅らせて、機関から排出される排気
温度そのものを上昇させ、バーナ装置は不作動に
して触媒熱作用で微粒子の処理を行なうようにし
ていた。（特開昭54−12029号、特開昭50−37919
号、米国特許第4211075号公報参照）尚、高速高
負荷運転領域では機関そのものが高温なので排温
も高いため、何ら助燃装置を使わなくても、触媒
熱作用で自然に燃える。

しかしながら、このような従来の排気微粒子処
理装置においては、高速道路等で使用頻度の多い
中速から高速運転領域（70〜120Km／ｈ）にかけ
て冬期や走行初期の排温がまだそれほど高くない
時はトラツプ再生に必要な排気温度の確保が難か
しく、このため再生温度を確保しようとして過度
に吸気絞り或いは燃料噴射時期の遅角を行なうと
出力性能及びエミツシヨン性能の低下を招くとい
う問題点があつた。

本考案は、このような従来の問題点に着目し、
これを解決することを目的とし、排気中の微粒子
を捕集する触媒付トラツプの上流に排気加熱用バ
ーナ装置を設けた構成において、この排気加熱用
バーナ装置で燃料を噴射して点火する作動と、点
火することなく未燃燃料を排気に点火する作動
と、これらを停止する作動の三段階に車速と負荷
の増大に応じて制御する制御装置を設けた排気微
粒子処理装置を提供したものである。

以下、本考案を第１図及び第２図に示す一実施
例に基づいて説明する。

第１図において、機関本体１に接続された排気
通路２に、触媒付トラツプ３を設け、このトラツ
プ３上流に排気加熱用バーナ装置４を設ける。排
気加熱用バーナ装置４は、燃料噴射ポンプ５から
通路６及び燃料流量制御弁７を介して圧送供給さ
れた燃料を噴射するノズル８と、このノズル８先
端に位置させてノズル８より噴射された燃料を点
火燃焼する点火栓９と、を備えている。

また、燃料流量制御弁７及び点火栓９は後述す
る制御装置１０からのトラツプ再生信号を入力
し、この再生信号により適宜機関本体１から供給
される燃料を点火燃焼させ、或いはノズル８から
燃料を噴射し、この燃料を未燃状態で排気中に添
加する。

トラツプ３が再生を必要としているかどうかの
判断は、トラツプ３の前後差圧を検出することに
より、トラツプ３の目詰度を検出する圧力センサ
１１を設け、この検出信号を制御装置１０に入力
して行う。また、トラツプ３入口部に、この入口
部の排気温度検出とバーナ装置４の点火状態検出
とを兼ねる温度センサ１２を設ける。トラツプ３
出口部にはトラツプ３から流出する排気温度を検
出し、着火確認及び過熱警告をおこなう温度セン
サ１３を設ける。そして、これら温度センサ１
２，１３の検出信号を制御装置１０に出力する。

一方、機関本体１の燃料噴射ポンプ５において
は燃料噴射時期制御装置（例えば分配型燃料噴射
ポンプにあつてはタイマーピストン）１４を備
え、機関本体１には回転速度センサ１５と負荷
（軸トルク或いは燃料噴射量検出装置、例えば分
配型燃料噴射ポンプにあつてはコントロールスリ
ーブ位置検出装置）センサ１６とを取付ける。ま
た、吸気通路１７に吸気絞弁１８を設け、この吸
気絞弁１８を吸気絞弁開度制御装置１９によつて
開度制御する。そして、前記回転速度センサ１５
及び負荷センサ１６の検出信号を制御装置１０に
出力する。また、制御装置１０の指令信号を吸気
絞弁開度制御装置１９及び燃料噴射時期制御装置
１４に出力して吸気絞り及び燃料噴射時期の遅角
を行ない、機関から排出される排気温度を高め
る。

制御装置１０は、前記圧力センサ１１の検出信
号すなわちトラツプ３の前後差圧が所定値以上に
なつたとき、トラツプの再生時期と判断して前記
各装置にトラツプ再生信号を出力する。ここで制
御装置１０から各装置４，１４，１９へのトラツ
プ再生信号は以下の如く設定してある。

負荷センサ１６及び回転速度センサ１５からの
検出信号によりトラツプに流入する排気の温度が
低い機関、低速低負荷運転領域においては、排気
加熱用バーナ装置４の燃料流量制御弁７を作動さ
せてノズル８から燃料を噴射すると共にこの燃料
を点火栓９により点火燃焼を継続させる。そし
て、トラツプに流入する排気の温度を高めて微粒
子を燃焼させる（第２図Ａ領域）。

また、排気温度が比較的高い機関高速高負荷運
転領域においては、すなわち、トラツプ入口温度
が、触媒付トラツプ３だけで微粒子を燃焼できる
排気の温度例えば500℃以上と充分に高いとき、
排気加熱バーナ装置４、燃料噴射時期制御装置１
４及び吸気絞弁開度制御装置１９の作動を停止さ
せて機関本体１から排出される排気温度だけで微
粒子を燃焼させ、トラツプの再生を行う（第２図
Ｂ領域）。

トラツプ入口温度が500℃未満で、かつ、トラ
ツプ内の触媒の活性領域（例えば350℃以上）に
あるとき、排気加熱用バーナ装置４の点火栓９を
作動することなく燃料流量制御弁７だけ作動させ
て燃料のみをノズル８より噴射させ、この燃料を
未燃状態で排気に添加する（第２図Ｃ領域）この
燃料の噴射時間は入口温度の度合に応じて適当に
決める。そして、この燃料をトラツプ３の触媒に
より反応させ、このときの反応熱によりトラツプ
内温度を上記500℃以上に上昇させ、微粒子を燃
焼する。

トラツプ入口温度が350℃未満でかつ250℃以上
のとき、燃料噴射時期制御装置１４及び吸気絞弁
開度制御装置１９を作動させて吸気絞りを行なう
と共に燃料噴射時期の遅角を行ない排気温度を高
めてトラツプ入口温度を触媒の活性化領域である
350℃以上にして上記第２図Ｃ領域にすると共に
燃料流量制御弁７を作動させて燃料を未燃状態で
排気に添加する（第２図Ｄ領域）。尚、このとき
燃料噴射時期制御装置１４を作動することなく吸
気絞りのみにより排気温度を高めてもよい。ま
た、排気への未燃燃料の添加時間は予じめ制御装
置１０に設定しておく。

かかる排気微粒子処理装置によれば、中速中負
荷運転領域では排気加熱用バーナ装置から未燃状
態の燃料を排気に添加して触媒反応熱によりトラ
ツプ再生温度を確保するようにしたので、従来の
如く過度の吸気絞り及び燃料噴射時期の遅角を行
なう必要がなく出力性能及びエミツシヨン性能の
低下を防止できる。

尚、上記実施例において、排気加熱用バーナ装
置の点火燃焼作動と、点火燃焼作動することなく
未燃燃料のみを排気に添加する作動と、これらの
作動の停止と、の選択を機関の負荷とエンジン回
転数とトラツプ上流の排気温度とに応じて行なつ
たが、これに限らず車速・トランスミツシヨンギ
ア位置その他の機関運転状態を検出する手段に応
じて上記選択を適宜すればよい。

第３図は上記実施例に使用された温度センサの
変形態様である。バーナの内部に正電極と接地電
極とを備え、それら電極間に流れる電流の有無に
より排気加熱用バーナ装置の点火を判断する従来
の温度センサの場合、バーナを燃焼させてトラツ
プを再生する間隔が長いとき、両電極間に排気中
の微粒子（カーボン）が堆積してバーナが点火し
ていないときにも電気が導通し、誤作動を生ずる
おそれがあつた。このため、本実施例では排気加
熱用バーナ装置４のノズル８上流の排気通路２に
温度センサ２１を取付け、この温度センサ２１と
下流の温度センサ１２とによりノズル８の上・下
流の排気温度を検出し、この検出信号を制御装置
１０に出力する。そして、これらノズル上下流の
温度差によりバーナ装置４の燃焼状態を検出し、
該温度が小さくてバーナ装置４が不作動となる未
燃状態と判断したときには再点火させるようにし
たものであり、バーナ装置４の点火燃焼作動の検
出が確実となる。

また、第４図に示す圧力センサ２２は、本実施
例の圧力センサ１１の具体例である。半導体素子
を利用した圧力センサは前記半導体素子を直接排
気通路中の排気に触れる構成となつていたので排
気中の酸性物質に侵食され、その電気特性が変化
するおそれがあつた。このため、本実施例ではス
ライド式ポテンシヨメータ２３の軸２４をシリコ
ンゴム製ダイアフラム２５に接続し、このダイア
フラム２５で画成した排気圧室２６ａ，２６ｂに
夫々トラツプ上流及び下流の排気を導入口２７
ａ，２７ｂを介して導入する。そして、それらの
圧力差によりスプリング２８の張力に抗して軸２
４を図中右方に移動させてポテンシヨメータ２３
の抵抗値を変化させ、圧力差に応じた電気信号を
制御装置に出力するものである。尚、２９はスト
ツパ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃは夫々電源、アー
ス及び出力端子である。

本考案は、以上説明したように、排気加熱用バ
ーナ装置の作動を、制御装置により、点火燃焼作
動と、点火作動することなく未燃燃料を排気に添
加する作動と、これらの停止作動と、を機関運転
状態に応じて使い分けて制御するようにしたの
で、燃料の点火燃焼、未燃燃料の触媒反応及び機
関から排出される排気によりトラツプ再生に必要
な温度を確保でき、これによりトラツプに捕集さ
れた微粒子の燃焼を行なつてトラツプの再生がで
きるため、出力性能及びエミツシヨン性能の低下
を招くことなく車両の広範囲な運転領域において
トラツプの再生を図れる。

特に、従来過度の吸気絞り及び燃料噴射時期の
遅角を行なつてトラツプの再生温度を確保してい
たが、これらと本考案による未燃燃料の排気への
添加とを組合わせるようにすれば、過度の吸気絞
り及び燃料噴射時期の遅角を行なう必要がなく出
力性能及びエミツシヨン性能の低下を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す排気微粒子処
理装置の概略図、第２図はエンジン回転数と軸ト
ルクとの関係によりトラツプ再生領域を区分した
図、第３図は温度センサの変形態様を示す図、第
４図は圧力センサの具体例である。 １……機関本体、３……触媒付トラツプ、４…
…排気加熱用バーナ装置、７……燃料流量制御
弁、８……ノズル、１０……制御装置、１４……
燃料噴射時期制御装置、１５……回転速度セン
サ、１６……負荷センサ、１８……吸気絞弁、１
９……吸気絞弁開度制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気中に含まれる微粒子を捕集する触媒付トラ
   ツプと、該トラツプ上流に配設した排気加熱用バ
   ーナ装置とを設けた構成において、該排気加熱用
   バーナ装置で燃料を噴射して点火する作動と、点
   火することなく未燃燃料を排気に添加する作動
   と、これらを停止する作動と、の三段階に車速と
   負荷の増大に応じて制御する制御装置を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関の排気微粒子処理装置。