JPH07189655A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置Info
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- JPH07189655A JPH07189655A JP5354427A JP35442793A JPH07189655A JP H07189655 A JPH07189655 A JP H07189655A JP 5354427 A JP5354427 A JP 5354427A JP 35442793 A JP35442793 A JP 35442793A JP H07189655 A JPH07189655 A JP H07189655A
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- trapper
- exhaust
- trappers
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust 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
- F01N3/023—Exhaust 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
- F01N3/0233—Exhaust 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 periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
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- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 少なくとも１個のフィルタは良好な再生状態
を保持し，高負荷時でエンジンの出力を低下させない排
気浄化装置の提供。 【構成】 複数のトラッパ１１，１３と，エンジン５１
の負荷状態を検知する運転検出手段１５と，排気８１の
温度センサ１６と，流路切換手段２０と，コントローラ
４０とを有する排気浄化装置１である。流路切換手段２
０は再生状態を保持しようとする再生トラッパ１３につ
いて，他のトラッパ１１の下流に直列配置する第１配列
状態と，再生トラッパ１３だけで直列接続される第２配
列状態とに切換えることができる。コントローラ４０
は，エンジンが高負荷でなく排気の温度Ｔが所定値Ｔ0
以下のときは，第１配列状態にする。
を保持し，高負荷時でエンジンの出力を低下させない排
気浄化装置の提供。 【構成】 複数のトラッパ１１，１３と，エンジン５１
の負荷状態を検知する運転検出手段１５と，排気８１の
温度センサ１６と，流路切換手段２０と，コントローラ
４０とを有する排気浄化装置１である。流路切換手段２
０は再生状態を保持しようとする再生トラッパ１３につ
いて，他のトラッパ１１の下流に直列配置する第１配列
状態と，再生トラッパ１３だけで直列接続される第２配
列状態とに切換えることができる。コントローラ４０
は，エンジンが高負荷でなく排気の温度Ｔが所定値Ｔ0
以下のときは，第１配列状態にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，排気中に含まれるパテ
ィキュレートを捕集，除去するエンジンの排気浄化装置
に関する。
ィキュレートを捕集，除去するエンジンの排気浄化装置
に関する。
【０００２】
【従来技術】自動車等の内燃機関，特にディーゼルエン
ジンの排気中には，カーボンを主成分とする排気微粒子
（パティキュレート）が含まれており，排気黒煙の原因
となっている。そのため，ディーゼルエンジンの排気通
路にセラミック製などのパティキュレートフィルタ（以
下，単に「フィルタ」という）を有するトラッパを配設
し，パティキュレートをこれによって捕集，除去するこ
とが行なわれている。
ジンの排気中には，カーボンを主成分とする排気微粒子
（パティキュレート）が含まれており，排気黒煙の原因
となっている。そのため，ディーゼルエンジンの排気通
路にセラミック製などのパティキュレートフィルタ（以
下，単に「フィルタ」という）を有するトラッパを配設
し，パティキュレートをこれによって捕集，除去するこ
とが行なわれている。
【０００３】なお，フィルタを用いた排気浄化装置は，
単一のフィルタによって構成するものの他に，２個のフ
ィルタを用いるものが提案されている。２個のフィルタ
を用いる目的は，フィルタのパティキュレートの目詰ま
りによる流体抵抗の増大を回避し，エンジンの排気通路
の圧損を抑制しようとするものである。フィルタによる
圧損が増大すると，車の加速性能等が著しく低下するこ
とになるからである。
単一のフィルタによって構成するものの他に，２個のフ
ィルタを用いるものが提案されている。２個のフィルタ
を用いる目的は，フィルタのパティキュレートの目詰ま
りによる流体抵抗の増大を回避し，エンジンの排気通路
の圧損を抑制しようとするものである。フィルタによる
圧損が増大すると，車の加速性能等が著しく低下するこ
とになるからである。
【０００４】例えば，上記目的のために，２個のフィル
タを用いて，エンジンの排気温度が低い場合には一方の
フィルタにのみ排気を流通させ，他方のフィルタには排
気を流させないようにし，上記他方のフィルタをできる
だけ再生状態（流体抵抗小）に維持しようとする方法が
提案されている（実開昭６２−３１７１０号公報参
照）。
タを用いて，エンジンの排気温度が低い場合には一方の
フィルタにのみ排気を流通させ，他方のフィルタには排
気を流させないようにし，上記他方のフィルタをできる
だけ再生状態（流体抵抗小）に維持しようとする方法が
提案されている（実開昭６２−３１７１０号公報参
照）。
【０００５】低い排気温度の場合には，フィルタに捕捉
されたパティキュレートの燃焼が緩慢であり，パティキ
ュレートが堆積してフィルタの目詰まりを生じ易い。そ
のため，両方のフィルタを作動させると両方のフィルタ
が目詰まりしてしまうから，他方のフィルタには排気を
流通させないようにするのである。そして，高負荷時な
ど排気温度が所定値以上の場合には，両方のフィルタに
排気を流通させ，エンジンの負担を小さくする。
されたパティキュレートの燃焼が緩慢であり，パティキ
ュレートが堆積してフィルタの目詰まりを生じ易い。そ
のため，両方のフィルタを作動させると両方のフィルタ
が目詰まりしてしまうから，他方のフィルタには排気を
流通させないようにするのである。そして，高負荷時な
ど排気温度が所定値以上の場合には，両方のフィルタに
排気を流通させ，エンジンの負担を小さくする。
【０００６】
【解決しようとする課題】しかしながら，排気温度の低
い場合に他方のフィルタを排気通路から退避させる，上
記従来の排気浄化装置には次のような問題点がある。そ
れは，排気温度が低い場合に上記他方のフィルタに排気
を流入させないという方法だけでは，上記他方のフィル
タを常に再生状態に維持することは極めて困難なことで
ある。
い場合に他方のフィルタを排気通路から退避させる，上
記従来の排気浄化装置には次のような問題点がある。そ
れは，排気温度が低い場合に上記他方のフィルタに排気
を流入させないという方法だけでは，上記他方のフィル
タを常に再生状態に維持することは極めて困難なことで
ある。
【０００７】例えば，高い排気温度が短時間しか継続し
ないような場合には，フィルタの熱容量により排気の温
度が低下し，酸化触媒も働かない。従ってパティキュレ
ートが燃焼せず，パティキュレートはフィルタに堆積す
る。この状態で他方のフィルタを排気通路から退避させ
てもパティキュレートは減少しない。その理由は次の通
りである。
ないような場合には，フィルタの熱容量により排気の温
度が低下し，酸化触媒も働かない。従ってパティキュレ
ートが燃焼せず，パティキュレートはフィルタに堆積す
る。この状態で他方のフィルタを排気通路から退避させ
てもパティキュレートは減少しない。その理由は次の通
りである。
【０００８】排気を流入させないことは，パティキュレ
ートが堆積しないことではあるが，パティキュレートの
燃焼に必要な酸素も供給されないことになり，パティキ
ュレートの燃焼も停止してしまい，堆積したパティキュ
レートを減少させることはできない。そしてこのような
サイクルを何回か繰り返すと，パティキュレートの堆積
量が漸増し，フィルタの圧損が高くなってしまうことに
なる。
ートが堆積しないことではあるが，パティキュレートの
燃焼に必要な酸素も供給されないことになり，パティキ
ュレートの燃焼も停止してしまい，堆積したパティキュ
レートを減少させることはできない。そしてこのような
サイクルを何回か繰り返すと，パティキュレートの堆積
量が漸増し，フィルタの圧損が高くなってしまうことに
なる。
【０００９】その結果，両方のフィルタとも圧損が高く
なり，そのためエンジンの背圧を低めに保持することが
できず，加速などの高負荷時においてエンジンの出力低
下を招くという問題を生じさせている。本発明は，かか
る従来の問題点に鑑みて，少なくとも１個のフィルタに
ついては良好な再生状態を保持し，エンジンに過大な負
担をかけるようなことがないエンジンの排気浄化装置を
提供しようとするものである。
なり，そのためエンジンの背圧を低めに保持することが
できず，加速などの高負荷時においてエンジンの出力低
下を招くという問題を生じさせている。本発明は，かか
る従来の問題点に鑑みて，少なくとも１個のフィルタに
ついては良好な再生状態を保持し，エンジンに過大な負
担をかけるようなことがないエンジンの排気浄化装置を
提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】本願の第１発明は，エンジンの排気
通路に介装され排気中のパティキュレートを捕集する酸
化触媒付きの複数のトラッパと，エンジンの負荷状態を
検知する運転検出手段と，エンジンの排気温度を検出す
る温度センサと，上記排気通路における上記複数のトラ
ッパの配置を変更する流路切換手段と，上記運転検出手
段及び温度センサに接続され上記流路切換手段を操作す
るコントローラとを有するエンジンの排気浄化装置であ
って，上記複数のトラッパは常に再生状態を保持しよう
とする再生トラッパと普通トラッパとにより構成されて
おり，上記流路切換手段は，上記再生トラッパに関し
て，他のトラッパの下流に直列配置される第１配列状態
と，単独あるいは再生トラッパのみにより直列配置され
る第２配列状態とに切換え可能であり，上記コントロー
ラは，エンジンが高負荷運転状態でなく排気温度が所定
値以下である場合において，上記再生トラッパが上記第
１配列状態となるよう上記流路切換手段を操作すること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置にある。
通路に介装され排気中のパティキュレートを捕集する酸
化触媒付きの複数のトラッパと，エンジンの負荷状態を
検知する運転検出手段と，エンジンの排気温度を検出す
る温度センサと，上記排気通路における上記複数のトラ
ッパの配置を変更する流路切換手段と，上記運転検出手
段及び温度センサに接続され上記流路切換手段を操作す
るコントローラとを有するエンジンの排気浄化装置であ
って，上記複数のトラッパは常に再生状態を保持しよう
とする再生トラッパと普通トラッパとにより構成されて
おり，上記流路切換手段は，上記再生トラッパに関し
て，他のトラッパの下流に直列配置される第１配列状態
と，単独あるいは再生トラッパのみにより直列配置され
る第２配列状態とに切換え可能であり，上記コントロー
ラは，エンジンが高負荷運転状態でなく排気温度が所定
値以下である場合において，上記再生トラッパが上記第
１配列状態となるよう上記流路切換手段を操作すること
を特徴とするエンジンの排気浄化装置にある。
【００１１】本発明において最も注目すべきことは，常
に再生状態を保持しようとする再生トラッパに対して，
第１配列状態と第２配列状態の２つの配列状態に切換え
可能な流路切換手段を有することであり，コントローラ
はエンジンが高負荷運転状態でなく排気温度が所定値以
下である場合，上記再生トラッパを第１配列状態に切換
えることである。
に再生状態を保持しようとする再生トラッパに対して，
第１配列状態と第２配列状態の２つの配列状態に切換え
可能な流路切換手段を有することであり，コントローラ
はエンジンが高負荷運転状態でなく排気温度が所定値以
下である場合，上記再生トラッパを第１配列状態に切換
えることである。
【００１２】上記において，第１配列状態とは，再生ト
ラッパが他のトラッパの下流に直列配置されることであ
り，このとき上流にある他のトラッパは普通トラッパで
も再生トラッパでもよい。また，第２配列状態は，再生
トラッパのみにより直列配置されることであるが，単独
であることがより好ましい。
ラッパが他のトラッパの下流に直列配置されることであ
り，このとき上流にある他のトラッパは普通トラッパで
も再生トラッパでもよい。また，第２配列状態は，再生
トラッパのみにより直列配置されることであるが，単独
であることがより好ましい。
【００１３】なお，再生トラッパたりうるトラッパが複
数ある場合には，必ずしもその全てのトラッパが常に同
一配列状態を取る必要はない。即ち，再生トラッパたり
うるトラッパの数が多い場合には，一方を再生トラッパ
とし他方を普通トラッパとしてもよい。従って，１つの
トラッパが第１配列状態にあり，他のトラッパが第２配
列状態をとることも許容される。
数ある場合には，必ずしもその全てのトラッパが常に同
一配列状態を取る必要はない。即ち，再生トラッパたり
うるトラッパの数が多い場合には，一方を再生トラッパ
とし他方を普通トラッパとしてもよい。従って，１つの
トラッパが第１配列状態にあり，他のトラッパが第２配
列状態をとることも許容される。
【００１４】なお，コントローラは運転検出手段によっ
てエンジンの高負荷状態を知ることができ，排気温度は
温度センサによって知ることができる。また，排気温度
は運転検出手段により検出するエンジンの運転状態より
推定することも可能である。また，運転検出手段の一部
の機能とコントローラとは，共通のマイクロプロセッサ
やＥＣＵ上に構成することも可能である。
てエンジンの高負荷状態を知ることができ，排気温度は
温度センサによって知ることができる。また，排気温度
は運転検出手段により検出するエンジンの運転状態より
推定することも可能である。また，運転検出手段の一部
の機能とコントローラとは，共通のマイクロプロセッサ
やＥＣＵ上に構成することも可能である。
【００１５】なお，排気浄化装置が２個のトラッパによ
って構成される場合には，どちらのトラッパも再生トラ
ッパたりうるよう流路切換手段を構成すると好適であ
る。即ち，２個のトラッパが並列する流路状態と，一方
を上流とし他方を下流とする直列状態と，他方を上流と
し一方を下流とする直列状態の３つの流路状態が可能な
よう流路切換手段を構成する。
って構成される場合には，どちらのトラッパも再生トラ
ッパたりうるよう流路切換手段を構成すると好適であ
る。即ち，２個のトラッパが並列する流路状態と，一方
を上流とし他方を下流とする直列状態と，他方を上流と
し一方を下流とする直列状態の３つの流路状態が可能な
よう流路切換手段を構成する。
【００１６】このように構成すれば，流体抵抗が小さく
パティキュレートの堆積量のより少ないトラッパを再生
トラッパとして選択し，他方を普通トラッパとして選択
することができるから，より良い再生状態を保持するこ
とができるからである。
パティキュレートの堆積量のより少ないトラッパを再生
トラッパとして選択し，他方を普通トラッパとして選択
することができるから，より良い再生状態を保持するこ
とができるからである。
【００１７】一方，本願の第２発明は，エンジンの排気
通路に介装され排気中のパティキュレートを捕集する酸
化触媒付きの第１及び第２のトラッパと，エンジンの排
気温度を検出する温度センサと，上記排気通路における
上記第１，第２トラッパの配置を変更する流路切換手段
と，上記温度センサに接続され上記流路切換手段を操作
するコントローラとを有するエンジンの排気浄化装置で
あって，前記排気温度が所定値以下の時には，前記第１
及び第２トラッパが互に直列に配置されていると共に，
前記排気温度が所定値以上の時には，前記第１及び第２
トラッパが互に並列に配置されていることを特徴とする
エンジンの排気浄化装置にある。
通路に介装され排気中のパティキュレートを捕集する酸
化触媒付きの第１及び第２のトラッパと，エンジンの排
気温度を検出する温度センサと，上記排気通路における
上記第１，第２トラッパの配置を変更する流路切換手段
と，上記温度センサに接続され上記流路切換手段を操作
するコントローラとを有するエンジンの排気浄化装置で
あって，前記排気温度が所定値以下の時には，前記第１
及び第２トラッパが互に直列に配置されていると共に，
前記排気温度が所定値以上の時には，前記第１及び第２
トラッパが互に並列に配置されていることを特徴とする
エンジンの排気浄化装置にある。
【００１８】第２発明は，第１発明と異なり運転検出手
段を有していない。そして，温度センサを用いて検出さ
れる排気温度が所定値以下のときには，負荷状態のいか
んにかかわらず，両トラッパを直列に配置し，排気温度
が所定値以上のときには，両トラッパを並列に配置す
る。その他については，第１発明と同様である。
段を有していない。そして，温度センサを用いて検出さ
れる排気温度が所定値以下のときには，負荷状態のいか
んにかかわらず，両トラッパを直列に配置し，排気温度
が所定値以上のときには，両トラッパを並列に配置す
る。その他については，第１発明と同様である。
【００１９】
【作用及び効果】本願の第１発明の排気浄化装置におい
ては，エンジンが高負荷運転状態でなく排気温度が低い
場合，即ち高出力を要求される状態でなく，パティキュ
レートが燃焼されにくく堆積し易い状態においては，再
生トラッパは第１配列状態，即ち他のトラッパの下流に
配置される。
ては，エンジンが高負荷運転状態でなく排気温度が低い
場合，即ち高出力を要求される状態でなく，パティキュ
レートが燃焼されにくく堆積し易い状態においては，再
生トラッパは第１配列状態，即ち他のトラッパの下流に
配置される。
【００２０】このような第１配列状態にある再生トラッ
パは，パティキュレートは上流のパティキュレートで捕
捉されるから増加せず，パティキュレートの燃焼のみが
促進される。従って，パティキュレートが減少し，良好
な再生状態が進行する。一方，エンジンが上記の状態に
ない場合，即ち排気温度が低くない場合には，詳細を後
述する図３に示すように，パティキュレートの燃焼が促
進され，パティキュレートの燃焼量が堆積量より多くな
るから，再生状態が悪化することはなく，再生トラッパ
は常に良好な再生状態を維持することができる。
パは，パティキュレートは上流のパティキュレートで捕
捉されるから増加せず，パティキュレートの燃焼のみが
促進される。従って，パティキュレートが減少し，良好
な再生状態が進行する。一方，エンジンが上記の状態に
ない場合，即ち排気温度が低くない場合には，詳細を後
述する図３に示すように，パティキュレートの燃焼が促
進され，パティキュレートの燃焼量が堆積量より多くな
るから，再生状態が悪化することはなく，再生トラッパ
は常に良好な再生状態を維持することができる。
【００２１】一方，エンジンの加速時など高負荷状態に
おいては，再生トラッパは第２配列状態に配置されるか
ら，エンジンの排気通路の圧損を抑制し，エンジンは良
好な加速性能を発揮することができる。上記のように第
１発明によれば，少なくとも１個のフィルタ（再生フィ
ルタ）については良好な再生状態を保持し，高負荷時に
おいてエンジンの出力を低下させることがないエンジン
の排気浄化装置を提供することができる。
おいては，再生トラッパは第２配列状態に配置されるか
ら，エンジンの排気通路の圧損を抑制し，エンジンは良
好な加速性能を発揮することができる。上記のように第
１発明によれば，少なくとも１個のフィルタ（再生フィ
ルタ）については良好な再生状態を保持し，高負荷時に
おいてエンジンの出力を低下させることがないエンジン
の排気浄化装置を提供することができる。
【００２２】一方，本願の第２発明においては，排気温
度が所定値以下の時には，トラッパは直列配置されるか
ら，このとき下流に配置されるトラッパ（再生トラッ
パ）は，常に良好な再生状態を保持することができる。
そして，トラッパが直列に配置される場合には，エンジ
ンの背圧が増加するが，エンジン負荷が小さい場合は，
エンジン背圧が高くても，エンジン出力の低下は，わず
かであり，殆ど問題にならない。また，エンジン負荷が
大きい場合には，短時間で排気温度が上昇し，その結果
トラッパが並列に配置されるため，実用運転上問題には
ならない。
度が所定値以下の時には，トラッパは直列配置されるか
ら，このとき下流に配置されるトラッパ（再生トラッ
パ）は，常に良好な再生状態を保持することができる。
そして，トラッパが直列に配置される場合には，エンジ
ンの背圧が増加するが，エンジン負荷が小さい場合は，
エンジン背圧が高くても，エンジン出力の低下は，わず
かであり，殆ど問題にならない。また，エンジン負荷が
大きい場合には，短時間で排気温度が上昇し，その結果
トラッパが並列に配置されるため，実用運転上問題には
ならない。
【００２３】また，運転検出手段を設けない点で第１発
明より安価である。その他については，第１発明と同様
である。上記のように，第２発明によれば，少なくとも
一方のフィルタについては，良好な再生状態を保持し，
エンジンに過大な負担をかけることがない排気浄化装置
を提供することができる。
明より安価である。その他については，第１発明と同様
である。上記のように，第２発明によれば，少なくとも
一方のフィルタについては，良好な再生状態を保持し，
エンジンに過大な負担をかけることがない排気浄化装置
を提供することができる。
【００２４】
実施例１ 本発明の実施例にかかる排気浄化装置につき，図１〜図
５を用いて説明する。本例は，図１，図２に示すよう
に，エンジン５１の排気通路３１に介装され排気８１中
のパティキュレートを捕集する酸化触媒付きの２つのト
ラッパ１１，１３と，エンジン５１の負荷状態を検知す
る運転検出手段１５と，エンジン５１の排気温度を検出
する温度センサ１６と，排気通路３１における２つのト
ラッパ１１，１３の配置を変更する流路切換手段２０
と，上記運転検出手段１５及び温度センサ１６に接続さ
れ流路切換手段２０を操作するコントローラ４０とを有
する排気浄化装置１である。
５を用いて説明する。本例は，図１，図２に示すよう
に，エンジン５１の排気通路３１に介装され排気８１中
のパティキュレートを捕集する酸化触媒付きの２つのト
ラッパ１１，１３と，エンジン５１の負荷状態を検知す
る運転検出手段１５と，エンジン５１の排気温度を検出
する温度センサ１６と，排気通路３１における２つのト
ラッパ１１，１３の配置を変更する流路切換手段２０
と，上記運転検出手段１５及び温度センサ１６に接続さ
れ流路切換手段２０を操作するコントローラ４０とを有
する排気浄化装置１である。
【００２５】上記２つのトラッパ１１，１３は，常に再
生状態を保持しようとする再生トラッパ１３と普通トラ
ッパ１１とにより構成されており，上記流路切換手段２
０は，再生トラッパ１３に関して，普通トラッパ１１の
下流に直列配置される第１配列状態（図１）と，再生ト
ラッパのみにより直列配置される第２配列状態（図２）
とに切換え可能である。また，コントローラ４０は，エ
ンジン５１が高負荷運転状態でなく排気温度が所定値以
下である場合において，再生トラッパ１３が図１に示す
第１配列状態となるよう流路切換手段２０を操作する。
生状態を保持しようとする再生トラッパ１３と普通トラ
ッパ１１とにより構成されており，上記流路切換手段２
０は，再生トラッパ１３に関して，普通トラッパ１１の
下流に直列配置される第１配列状態（図１）と，再生ト
ラッパのみにより直列配置される第２配列状態（図２）
とに切換え可能である。また，コントローラ４０は，エ
ンジン５１が高負荷運転状態でなく排気温度が所定値以
下である場合において，再生トラッパ１３が図１に示す
第１配列状態となるよう流路切換手段２０を操作する。
【００２６】以下に捕捉説明を付加する。本例のエンジ
ン５１は，ディーゼルエンジンであり，図１，図２に示
すように，エンジン５１の吸気管３２の途中には吸気絞
り弁３５が配設されている。排気通路３１は，途中で第
１，第２，第３分岐管３１１，３１２，３１３に分岐し
た後，再度排気管３３に合体し，排気８１はマフラ３４
から排出される。
ン５１は，ディーゼルエンジンであり，図１，図２に示
すように，エンジン５１の吸気管３２の途中には吸気絞
り弁３５が配設されている。排気通路３１は，途中で第
１，第２，第３分岐管３１１，３１２，３１３に分岐し
た後，再度排気管３３に合体し，排気８１はマフラ３４
から排出される。
【００２７】第１，第３分岐管３１１，３１３には，酸
化触媒を担持したフィルタ１１０，１３０を有するトラ
ッパ１１，１３が挿入されている。そして，排気通路３
１の分岐部と合体部にはそれぞれ第１，第２切換弁２
１，２２が配設されている。また，第１切換弁２１とエ
ンジン５１との間には温度センサ１６が挿入されてい
る。
化触媒を担持したフィルタ１１０，１３０を有するトラ
ッパ１１，１３が挿入されている。そして，排気通路３
１の分岐部と合体部にはそれぞれ第１，第２切換弁２
１，２２が配設されている。また，第１切換弁２１とエ
ンジン５１との間には温度センサ１６が挿入されてい
る。
【００２８】そして，コントローラ４０はエンジン制御
用のＥＣＵ４内に形成されており，コントローラ４０は
吸気絞り弁３５，温度センサ１６，第１，第２切換弁２
１，２２に接続されている。また，運転検出手段１５も
上記ＥＣＵ４内に形成されており，運転検出手段１５
は，エンジン回転数センサ１５１とアクセル開度センサ
１５２に接続されている。
用のＥＣＵ４内に形成されており，コントローラ４０は
吸気絞り弁３５，温度センサ１６，第１，第２切換弁２
１，２２に接続されている。また，運転検出手段１５も
上記ＥＣＵ４内に形成されており，運転検出手段１５
は，エンジン回転数センサ１５１とアクセル開度センサ
１５２に接続されている。
【００２９】フィルタ１１０，１３０は，図５に示すよ
うな円柱形状の部材であり，その内部は図１に示すよう
に薄い隔壁により区分された多数の矩形の流路１１１に
より，ハニカム状に形成されている。そして，フィルタ
１１０，１３０の矩形流路１１１の流入口又は流出口の
一端は，栓材１１２により封止されている。
うな円柱形状の部材であり，その内部は図１に示すよう
に薄い隔壁により区分された多数の矩形の流路１１１に
より，ハニカム状に形成されている。そして，フィルタ
１１０，１３０の矩形流路１１１の流入口又は流出口の
一端は，栓材１１２により封止されている。
【００３０】そして，隣接する矩形流路１１１の栓材１
１２は流入口と流出口で互いに反対側に設けられてお
り，その結果，図５に示すように流入口１１３及び流出
口１１４において，栓材１１２の集合は市松模様を呈し
ている。上記矩形流路１１１を画するフィルタの隔壁
は，コージライト等のセラミックや耐高温性の金属粉末
により形成されており，その表面はγ−アルミナ等によ
りコーティングされている。そして，上記コーティング
層の表面には，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ等の酸化触媒が担持さ
れている。
１２は流入口と流出口で互いに反対側に設けられてお
り，その結果，図５に示すように流入口１１３及び流出
口１１４において，栓材１１２の集合は市松模様を呈し
ている。上記矩形流路１１１を画するフィルタの隔壁
は，コージライト等のセラミックや耐高温性の金属粉末
により形成されており，その表面はγ−アルミナ等によ
りコーティングされている。そして，上記コーティング
層の表面には，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ等の酸化触媒が担持さ
れている。
【００３１】次に，上記排気浄化装置の制御動作の概要
について説明する。エンジンの通常運転時においては，
図２に示すように，吸気絞り弁３５の開度を大きくし，
第１，第２切換弁２１，２２は第２分岐管３１２の両端
を閉塞する。その結果，２つのトラッパ１１，１３は，
排気通路３１に並列に接続される。
について説明する。エンジンの通常運転時においては，
図２に示すように，吸気絞り弁３５の開度を大きくし，
第１，第２切換弁２１，２２は第２分岐管３１２の両端
を閉塞する。その結果，２つのトラッパ１１，１３は，
排気通路３１に並列に接続される。
【００３２】このため排気８１は，両方のトラッパ１
１，１３に流入し，パティキュレートは前記矩形流路１
１１の隔壁に捕集され，浄化された排気８１がマフラ３
４に流入する。このとき，排気温度が高温であれば，フ
ィルタ１１０，１３０に捕捉されたパティキュレートは
酸化触媒の働きにより燃焼する。つまり，フィルタ１１
０，１３０は，パティキュレートを捕集しながら燃焼さ
せることになる。そして，燃焼するパティキュレートの
方が，捕集されるパティキュレートより相対的に多けれ
ば，フィルタ１１０，１３０のパティキュレートは減少
していく。
１，１３に流入し，パティキュレートは前記矩形流路１
１１の隔壁に捕集され，浄化された排気８１がマフラ３
４に流入する。このとき，排気温度が高温であれば，フ
ィルタ１１０，１３０に捕捉されたパティキュレートは
酸化触媒の働きにより燃焼する。つまり，フィルタ１１
０，１３０は，パティキュレートを捕集しながら燃焼さ
せることになる。そして，燃焼するパティキュレートの
方が，捕集されるパティキュレートより相対的に多けれ
ば，フィルタ１１０，１３０のパティキュレートは減少
していく。
【００３３】一方，捕集されるパティキュレートの量の
方が相対的に多い場合には，フィルタ１１０，１３０の
パティキュレートが漸増し，フィルタの圧力損失により
エンジン５１の背圧が上昇し，出力が低下する。そこ
で，図示しない圧力センサによりエンジンの背圧を測定
し，又は図示しない差圧センサによりフィルタ１１０，
１３０の前後の差圧（圧損）を測定し，パティキュレー
トの堆積状態を検出し，排気の温度を上昇させ，パティ
キュレートの燃焼を促進する。
方が相対的に多い場合には，フィルタ１１０，１３０の
パティキュレートが漸増し，フィルタの圧力損失により
エンジン５１の背圧が上昇し，出力が低下する。そこ
で，図示しない圧力センサによりエンジンの背圧を測定
し，又は図示しない差圧センサによりフィルタ１１０，
１３０の前後の差圧（圧損）を測定し，パティキュレー
トの堆積状態を検出し，排気の温度を上昇させ，パティ
キュレートの燃焼を促進する。
【００３４】排気温度の上昇は，コントローラ４０によ
り吸気絞り弁３５の開度を減少させ吸気を絞り込むこと
により実現することができる。吸気を減少すれば，余剰
空気量が低減し排気温度が上昇するからである。そし
て，排気温度が上昇すれば，図３に示すように，パティ
キュレートの燃焼速度ｖc が増大する。
り吸気絞り弁３５の開度を減少させ吸気を絞り込むこと
により実現することができる。吸気を減少すれば，余剰
空気量が低減し排気温度が上昇するからである。そし
て，排気温度が上昇すれば，図３に示すように，パティ
キュレートの燃焼速度ｖc が増大する。
【００３５】その結果，パティキュレートの捕集速度ｖ
t （ｇ／ｓｅｃ）よりも燃焼速度ｖc （ｇ／ｓｅｃ）が
相対的に大きくなり（ｖc ＞ｖt ），フィルタ１１０，
１３０のパティキュレートは減少する。しかしながら上
記条件（ｖc ＞ｖt ）が達成されるには，排気温度が所
定値Ｔ0 以上となることが必要である。
t （ｇ／ｓｅｃ）よりも燃焼速度ｖc （ｇ／ｓｅｃ）が
相対的に大きくなり（ｖc ＞ｖt ），フィルタ１１０，
１３０のパティキュレートは減少する。しかしながら上
記条件（ｖc ＞ｖt ）が達成されるには，排気温度が所
定値Ｔ0 以上となることが必要である。
【００３６】即ち，例えばパティキュレートの捕集速度
ｖt が，図３に示すａである場合には，パティキュレー
トの燃焼速度ｖc がａになる４３０°を越えなければな
らない。つまり排気温度Ｔは，燃焼速度ｖc が捕捉速度
ｖt に一致する（ｖc ＝ｖt臨界温度Ｔ0 以上である必
要がある。
ｖt が，図３に示すａである場合には，パティキュレー
トの燃焼速度ｖc がａになる４３０°を越えなければな
らない。つまり排気温度Ｔは，燃焼速度ｖc が捕捉速度
ｖt に一致する（ｖc ＝ｖt臨界温度Ｔ0 以上である必
要がある。
【００３７】ここで，エンジンが低負荷運転状態にある
時には，吸気絞りを絞っても排気の昇温は小さく，臨界
温度Ｔ0 まで達しないという問題がある。本例では，排
気温度Ｔが上記臨界温度Ｔ0 に達しない場合には，再生
トラッパ１３を図１に示す第２配列状態にして，再生ト
ラッパ１３におけるパティキュレートの堆積を回避す
る。
時には，吸気絞りを絞っても排気の昇温は小さく，臨界
温度Ｔ0 まで達しないという問題がある。本例では，排
気温度Ｔが上記臨界温度Ｔ0 に達しない場合には，再生
トラッパ１３を図１に示す第２配列状態にして，再生ト
ラッパ１３におけるパティキュレートの堆積を回避す
る。
【００３８】上記制御の手順について，図４に示す制御
フロー図を用いて，より具体的に説明する。初めにステ
ップ６０１で，運転検出手段１５が，アクセル開度とエ
ンジン回転数をそれぞれのセンサ１５１，１５２から読
込む。そしてステップ６０２で，運転検出手段１５は，
上記２つのセンサ情報から，エンジンが高負荷運転状態
（例えば加速運転状態）にあるか否かを判定し，判定結
果が肯（ＹＥＳ）ならばステップ６０６に進み，否（Ｎ
Ｏ）ならばステップ６０３に進む。
フロー図を用いて，より具体的に説明する。初めにステ
ップ６０１で，運転検出手段１５が，アクセル開度とエ
ンジン回転数をそれぞれのセンサ１５１，１５２から読
込む。そしてステップ６０２で，運転検出手段１５は，
上記２つのセンサ情報から，エンジンが高負荷運転状態
（例えば加速運転状態）にあるか否かを判定し，判定結
果が肯（ＹＥＳ）ならばステップ６０６に進み，否（Ｎ
Ｏ）ならばステップ６０３に進む。
【００３９】そして，高負荷である場合は，ステップ６
０６において，切換え弁２１，２２を操作し図２に示す
トラッパ１３の第２配列状態で装置を運転する。一方，
ステップ６０２で高負荷状態でない場合には，ステップ
６０３に進み，コントローラ４０は排気温度Ｔを温度セ
ンサ１６から読込む。
０６において，切換え弁２１，２２を操作し図２に示す
トラッパ１３の第２配列状態で装置を運転する。一方，
ステップ６０２で高負荷状態でない場合には，ステップ
６０３に進み，コントローラ４０は排気温度Ｔを温度セ
ンサ１６から読込む。
【００４０】そして，ステップ６０４において，排気温
度Ｔが所定値Ｔ0 以上かどうか比較する。ステップ６０
４における結果が肯（ＹＥＳ）ならば，ステップ６０６
に進み，切換弁２１，２２を操作して前記第２配列状態
とする。ステップ６０４の比較結果が否（ＮＯ）なら
ば，ステップ６０５に進み，切換弁２１，２２を操作
し，図１に示すように再生トラッパ１３を第１配列状態
とする。
度Ｔが所定値Ｔ0 以上かどうか比較する。ステップ６０
４における結果が肯（ＹＥＳ）ならば，ステップ６０６
に進み，切換弁２１，２２を操作して前記第２配列状態
とする。ステップ６０４の比較結果が否（ＮＯ）なら
ば，ステップ６０５に進み，切換弁２１，２２を操作
し，図１に示すように再生トラッパ１３を第１配列状態
とする。
【００４１】即ち，高負荷運転状態でなく排気が低温
（Ｔ＜Ｔ0 ）の場合には，図１に示す接続状態となり，
パティキュレートの大部分は普通トラッパ１１で捕捉さ
れる。その結果，再生トラッパ１３ではパティキュレー
トの燃焼のみが行なわれることになるため，パティキュ
レートの燃焼速度ｖc がパティキュレートの捕集速度ｖ
t （≒０）を上まわり，パティキュレートは減少する。
そして再生トラッパ１３は，再生状態を保持することが
できる。
（Ｔ＜Ｔ0 ）の場合には，図１に示す接続状態となり，
パティキュレートの大部分は普通トラッパ１１で捕捉さ
れる。その結果，再生トラッパ１３ではパティキュレー
トの燃焼のみが行なわれることになるため，パティキュ
レートの燃焼速度ｖc がパティキュレートの捕集速度ｖ
t （≒０）を上まわり，パティキュレートは減少する。
そして再生トラッパ１３は，再生状態を保持することが
できる。
【００４２】なお，図１に示すように，トラッパ１１，
１３が直列に接続されるとエンジンの背圧が大きく，エ
ンジン５１の出力が低下するが，この配列（図１）を取
る場合は，エンジン５１の負荷が小さい（ステップ６０
２で否）から，このことは殆ど問題とならない。
１３が直列に接続されるとエンジンの背圧が大きく，エ
ンジン５１の出力が低下するが，この配列（図１）を取
る場合は，エンジン５１の負荷が小さい（ステップ６０
２で否）から，このことは殆ど問題とならない。
【００４３】一方，加速時などの高負荷時は，ステップ
６０２からステップ６０６に進み，図２に示す配列状
態，即ちトラッパ１１，１３を並列に配置するから，再
生トラッパにより常にエンジンの背圧は低くなり，エン
ジン５１はフルに能力を発揮することができる。
６０２からステップ６０６に進み，図２に示す配列状
態，即ちトラッパ１１，１３を並列に配置するから，再
生トラッパにより常にエンジンの背圧は低くなり，エン
ジン５１はフルに能力を発揮することができる。
【００４４】また，この場合は高負荷で排気温度が高く
パティキュレートの燃焼速度がパティキュレートの捕集
速度より大きい（ｖc ＞ｖt ）から，トラッパ１１，１
３におけるパティキュレートの量は増加しない。上記の
ように，本例によれば，いずれの場合においても再生ト
ラッパ１３は良好な再生状態を保持し，高負荷時におい
てエンジンの出力を低下させるようなことがない排気浄
化装置を提供することができる。
パティキュレートの燃焼速度がパティキュレートの捕集
速度より大きい（ｖc ＞ｖt ）から，トラッパ１１，１
３におけるパティキュレートの量は増加しない。上記の
ように，本例によれば，いずれの場合においても再生ト
ラッパ１３は良好な再生状態を保持し，高負荷時におい
てエンジンの出力を低下させるようなことがない排気浄
化装置を提供することができる。
【００４５】実施例２ 本例は，図６，図７に示すように，実施例１と比較し
て，分岐管３１１〜３１３の配置と切換弁２１１，２２
１の動作態様を変更したもう１つの実施例である。即
ち，前記実施例１における第１配列状態（図１）では，
普通トラッパ１１の下流側を第２配列状態（図２）にお
ける再生トラッパ１３の上流側に接続したが，本例にお
ける第１配列状態（図７）では，普通トラッパ１１の下
流側を第２配列状態（図６）における再生トラッパ１３
の下流側に接続する。
て，分岐管３１１〜３１３の配置と切換弁２１１，２２
１の動作態様を変更したもう１つの実施例である。即
ち，前記実施例１における第１配列状態（図１）では，
普通トラッパ１１の下流側を第２配列状態（図２）にお
ける再生トラッパ１３の上流側に接続したが，本例にお
ける第１配列状態（図７）では，普通トラッパ１１の下
流側を第２配列状態（図６）における再生トラッパ１３
の下流側に接続する。
【００４６】その結果，再生トラッパ１３の排気８１の
流れの方向は，第１，第２配列状態により逆転する。こ
のように構成することにより，両トラッパ１１，１３が
直列となる第１配列状態（図７）において，普通トラッ
パ１１と再生トラッパ１３との間の流路の長さを短くす
ることが可能となり，その間における排気温度の低下を
抑制することができる。従って，再生トラッパ１３のパ
ティキュレート燃焼速度ｖc を，より高めに維持するこ
とができる。その他については，実施例１と同様であ
る。
流れの方向は，第１，第２配列状態により逆転する。こ
のように構成することにより，両トラッパ１１，１３が
直列となる第１配列状態（図７）において，普通トラッ
パ１１と再生トラッパ１３との間の流路の長さを短くす
ることが可能となり，その間における排気温度の低下を
抑制することができる。従って，再生トラッパ１３のパ
ティキュレート燃焼速度ｖc を，より高めに維持するこ
とができる。その他については，実施例１と同様であ
る。
【００４７】実施例３ 本例は，図８，図９に示すように，実施例１と比較して
切換弁２３の切換モードを変更すると共に，排気通路３
１から分岐する分岐管３１５〜３１７の接続態様を変更
したもう１つの実施例であり，普通トラッパ１１の排気
の流れを配列状態により逆転させ，双方向に流れるよう
にしたものである。
切換弁２３の切換モードを変更すると共に，排気通路３
１から分岐する分岐管３１５〜３１７の接続態様を変更
したもう１つの実施例であり，普通トラッパ１１の排気
の流れを配列状態により逆転させ，双方向に流れるよう
にしたものである。
【００４８】即ち，図８に示す再生トラッパ１３が第２
配列状態にあるときと，図９に示す第１配列状態にある
ときとでは，普通トラッパ１１における排気８１の流れ
の方向は逆転する。そのため，普通トラッパ１１におい
ては，前記フィルタ１１０の矩形流路１１１の隔壁の両
面にパティキュレートを捕集することができ，パティキ
ュレートの燃焼性能を大幅に上昇することができる。
配列状態にあるときと，図９に示す第１配列状態にある
ときとでは，普通トラッパ１１における排気８１の流れ
の方向は逆転する。そのため，普通トラッパ１１におい
ては，前記フィルタ１１０の矩形流路１１１の隔壁の両
面にパティキュレートを捕集することができ，パティキ
ュレートの燃焼性能を大幅に上昇することができる。
【００４９】即ち，隔壁の両面に触媒を担持させ，パテ
ィキュレートとの接触面積を２倍に増加させることがで
き，これによってパティキュレートの燃焼速度ｖc を大
幅に増やすことができる。その他については，実施例１
と同様である。
ィキュレートとの接触面積を２倍に増加させることがで
き，これによってパティキュレートの燃焼速度ｖc を大
幅に増やすことができる。その他については，実施例１
と同様である。
【００５０】実施例４ 本例は，図１０，図１１に示すように，実施例１と比較
して普通トラッパを２個１１，１２としたもう１つの実
施例である。即ち，普通トラッパ１１，１２は別個の分
岐管３１８，３１９に並列に配置されている。
して普通トラッパを２個１１，１２としたもう１つの実
施例である。即ち，普通トラッパ１１，１２は別個の分
岐管３１８，３１９に並列に配置されている。
【００５１】そして図１０に示す第２配列状態では，再
生トラッパ１３は両トラッパ１１，１２に並列に配置さ
れ，図１１に示す第１配列状態では再生トラッパ１３
は，両トラッパ１１，１２と直列に配置される。その他
については，実施例１と同様である。
生トラッパ１３は両トラッパ１１，１２に並列に配置さ
れ，図１１に示す第１配列状態では再生トラッパ１３
は，両トラッパ１１，１２と直列に配置される。その他
については，実施例１と同様である。
【図１】実施例１の排気浄化装置のシステム構成図（第
１配列状態）。
１配列状態）。
【図２】実施例１の排気浄化装置の他のシステム構成図
（第２配列状態）。
（第２配列状態）。
【図３】実施例１のトラッパにおける排気温度とパティ
キュレート燃焼速度との関係図。
キュレート燃焼速度との関係図。
【図４】実施例１の排気浄化装置の制御フロー図。
【図５】実施例１のフィルタの斜視図。
【図６】実施例２の排気浄化装置のシステム構成図（第
２配列状態）。
２配列状態）。
【図７】実施例２の排気浄化装置のシステム構成図（第
１配列状態）。
１配列状態）。
【図８】実施例３の排気浄化装置のシステム構成図（第
２配列状態）。
２配列状態）。
【図９】実施例３の排気浄化装置のシステム構成図（第
１配列状態）。
１配列状態）。
【図１０】実施例４の排気浄化装置のシステム構成図
（第２配列状態）。
（第２配列状態）。
【図１１】実施例４の排気浄化装置のシステム構成図
（第１配列状態）。
（第１配列状態）。
１．．．排気浄化装置， １１，１３．．．トラッパ， １５．．．運転検出手段， １６．．．温度センサ， ２０．．．流路切換手段， ４０．．．コントローラ， ５１．．．エンジン， ８１．．．排気，
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジンの排気通路に介装され排気中の
パティキュレートを捕集する酸化触媒付きの複数のトラ
ッパと，エンジンの負荷状態を検知する運転検出手段
と，エンジンの排気温度を検出する温度センサと，上記
排気通路における上記複数のトラッパの配置を変更する
流路切換手段と，上記運転検出手段及び温度センサに接
続され上記流路切換手段を操作するコントローラとを有
するエンジンの排気浄化装置であって，上記複数のトラ
ッパは常に再生状態を保持しようとする再生トラッパと
普通トラッパとにより構成されており，上記流路切換手
段は，上記再生トラッパに関して，他のトラッパの下流
に直列配置される第１配列状態と，単独あるいは再生ト
ラッパのみにより直列配置される第２配列状態とに切換
え可能であり，上記コントローラは，エンジンが高負荷
運転状態でなく排気温度が所定値以下である場合におい
て，上記再生トラッパが上記第１配列状態となるよう上
記流路切換手段を操作することを特徴とするエンジンの
排気浄化装置。 - 【請求項２】 請求項１において，上記複数のトラッパ
は２個のトラッパにより構成されており，上記流路切換
手段は，いずれのトラッパも再生トラッパとして上記第
１，第２配列状態を取ることができるよう流路の変更が
可能であることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】 エンジンの排気通路に介装され排気中の
パティキュレートを捕集する酸化触媒付きの第１及び第
２のトラッパと，エンジンの排気温度を検出する温度セ
ンサと，上記排気通路における上記第１，第２トラッパ
の配置を変更する流路切換手段と，上記温度センサに接
続され上記流路切換手段を操作するコントローラとを有
するエンジンの排気浄化装置であって，前記排気温度が
所定値以下の時には，前記第１及び第２トラッパが互に
直列に配置されていると共に，前記排気温度が所定値以
上の時には，前記第１及び第２トラッパが互に並列に配
置されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354427A JPH07189655A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | エンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5354427A JPH07189655A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | エンジンの排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07189655A true JPH07189655A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18437490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5354427A Pending JPH07189655A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07189655A (ja) |
Cited By (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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