JPS62113856A - デイ−ゼル排気ガスフイルタの再生装置 - 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〕 本発明はディーゼルエンジン排気ガス中に含まれるパー
ティキュレート（カーボンを主成分とする粒子）を捕集
する様になったディーゼル排気処理装置に係り、より詳
しくは、捕集器のパーティキュレート捕集フィルタに堆
積したパーティキュレートを焼却してフィルタを再生す
るためのフィルタ再生装置に関する。

〔従来技術〕

ディーゼルエンジンの排気ガス中には排気黒煙として知
られるパーティキュレートが含まれている。このため、
従来より多孔質セラミ・ツクから成るフィルタを収容し
た捕集器を排気系に設けて、主として衝突捕集の原理に
よりパーティキュレートを捕集している。エンジンの運
転に伴い捕集されたパーティキュレートがフィルタ内に
蓄積すると、フィルタの目詰りにより通気抵抗が増大す
ると共に捕集率が低下するので、パーティキュレートを
着火させ焼却することにより捕集フィルタを再生しなけ
ればならない。

パーティキュレートは一般に排気ガス温度が約６００℃
以上になると自然着火し、燃焼する。これ以下の温度で
は、強制的に着火させなければならない。強制着火の方
法には、フィルタの上流側に電気ヒータを設けてこの電
気ヒータを通電加熱する方法（例えば、実開昭５９−１
６０８０９号、特開昭５９−１９０４１８号、実開昭５
９−１６５５１６号）、吸気絞りにより排気ガス温度を
一時的に上昇させる方法、等がある。

また、セリウムやマンガンを主成分とする微少量の添加
剤を予め燃料中に混入しておくと、パーティキュレート
が活性化されその自然着火温度が低下し燃焼速度が向上
することが知られている（ＳＡＥペーパー８５００１６
．８５００１７）。例えば、１０ｐｐｍの添加剤を加え
ればパーティキュレートは約５００℃の排気ガス温度で
焼却され、１１００ｐｐでは約４００℃で焼却される。

従来技術においては、この添加剤の供給量を燃料供給量
に応じて制御する方式（特開昭６０−１０８５１６号）
および添加剤の供給を間欠的に行う方式（特開昭６０−
１０８５１７号）が知られている。また、フィルタ再生
時期に所定時間にわたり添加剤供給量を増加させること
も提案されている（昭和６０年８月１３日出願の特願昭
６０−１７６８４４号）。

〔解決すべき問題点〕

燃料に予め混入された添加剤は、燃料燃焼時のパーティ
キュレート生成に伴いパーティキュレート中に同伴され
、フィルタ内でパーティキュレートが焼却されると灰分
としてフィルタ表面に堆積し、フィルタの性能を劣化さ
せる。従って、添加剤の供給量は最小限にしなければな
らない。

また、自動車ユーザーが補給の必要性を熟知している燃
料やオイルと異なり、添加剤の供給装置は自動車の生涯
を通じて添加剤の補給を必要としない様に設計すること
が望ましく、このためにも添加剤の供給量を必要最小限
にする必要がある。

本発明の目的は、添加剤供給量を最小限にすることによ
り、添加剤灰分によるパーティキュレート捕集フィルタ
の劣化を防止すると共に、自動車製造時に所定量の添加
剤を充填したならば自動車の全寿命期間にわたって添加
剤の補給を必要としない様なフィルタ再生装置を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のフィルタ再生装置は、ディーゼルエンジン排気
ガス中のパーティキュレートを捕集するための耐熱性捕
集フィルタを収容した捕集器をエンジン排気系に設けて
なるディーゼル排気処理装置において、フィルタに捕集
されたパーティキュレートの着火を促進する添加剤をエ
ンジン燃料系に供給する添加剤供給装置を設け、排気ガ
スの温度の上昇に応じて添加剤供給量を減少させる様に
したことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図は本発明のフィルタ再生装置を備えたディーゼル
エンジンを模式的に示したもので、ディーゼルエンジン
ＩＯは従来型の燃料噴射ポンプ１２を有し、燃料タンク
１４内の燃料は燃料吸込管１６を介して噴射ポンプ１２
に供給され、加圧された燃料は周知の如く燃料噴射弁（
図示省略）により各気筒の燃焼室に噴射される。排気ガ
スはターボ過給機の排気タービン１８を駆動した後、パ
ーティキュレート捕集器２０に送られて浄化処理される
。

捕集器２０内には矢印２２で表わされる主通路と破線矢
印２４で表されるバイパス通路が形成してあり、主通路
２２内には公知の態様でセラミックフィルタ２６および
電気ヒータ２８が配置しである。この電気ヒータ２８へ
の電流はエンジン制御用マイクロコンピュータ（ＥＣＵ
）３０により後述の如く制御されるヒータリレー３２を
介して供給される様になっている。バイパスｉｌｌ［１
３２４内には常閉のバイパス制御弁３４が配置してあり
、負圧アクチュエータ３６により開閉制御される。

アクチュエータ３６への作動負圧はＥＣＵ３Ｏにより制
御される負圧制御弁３８により調節される。

このバイパス制御弁３４は、電気ヒータ２８に通電して
フィルタ２６を再生する際に、主通路２２を通る排気ガ
ス流の一部をバイパスさせてフィルタ２６の温度低下を
防止するためのものである。

捕集器２０には背圧センサ４０および排気温センサ４２
が、そしてエンジン１０には冷却水温センサ４３が設け
てあり、それらの出力信号はＥＣＵ３Ｏに送られる。

添加剤供給装置は添加剤タンク４４と添加剤供給弁４６
から成り、必要により添加剤加圧ポンプ４８を設けるこ
とができる。添加剤タンク４４は自動車の寿命期間中に
必要な量の添加剤を収容し得るもので、その容量は約５
００ＣＩｌ１３にすることができる。添加剤供給弁４６
としては電子制御燃料噴射装置に用いる電磁式燃料噴射
弁を利用することができる。添加剤タンク４４内の添加
剤はポンプ４８で加圧され、供給弁４６はＥＣＵ３Ｏか
らの指令に応じて所定量の微量の添加剤を燃料吸込管１
６内の燃料に添加する。

第２図に示す様に、ＥＣＵ３Ｏは中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）５０．リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５２、ラ
ンダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）５４、入出力ボート
５６、コモンバス５８で構成される。

ＲＯＭ５２には、種々のエンジン制御プログラムに加え
、後述する添加剤の供給およびヒータを制御するための
プログラムが格納されており、ＥＣＵ３Ｏはセンサ４０
．４２．４３からの信号に基いて添加剤供給弁４６およ
びヒータリレー３２を制御する様に構成されている。

次に、第３図のフローチャートを参照して制御ルーチン
を説明する。このルーチンは割込みルーチンとして１ミ
リ秒ごとに実行することができる。

ステップ１０１では割込みを開始し、ステップ１０２で
はセンサ４２．４３．４０からの信号に基いて排気温Ｔ
、冷却水温、および背圧を読込む。次に、ステップ１０
３に進み、添加剤の不存在下でパーティキュレートが自
然着火燃焼する温度である６００℃より排気温Ｔが高い
か否かを判定する。Ｔ＞６００℃の場合にはステップ１
０４に進み、排気温が６００℃を超えて後たとえば１０
秒以上経過しているか否かを判定し、経過前ならばステ
・ツブ１０６でメインルーチンに復帰し、経過後ならば
ステ・ノブ１０５に進んで添加剤供給弁４６を閉じたま
まに維持することにより添加剤供給をカットする。この
様に排気温が６００℃以上で、従って、フィルタ２６に
堆積したパーティキュレートが自然発火し燃焼し得る時
には、添加剤の供給は停止され、添加剤の消費が節減さ
れる。・ ステップ１０３の判定においてＴ≦６００℃の場合には
、ステップ１０７に進み、排気温度Ｔが６００℃と４０
０℃の間にあるか否かを判定する。ＹＥＳの場合にはス
テップ１０８に進み、排気温が前記温度範囲になって後
たとえば２０秒経過しているか否かを判定する。２０秒
経過前ならば過渡状態にあるとみなしてステップ１０６
に進み、経過後ならばステップ１０９に進んで排気温に
応じた量の添加剤を添加剤供給弁４６から燃料吸込管１
６に供給する。ステップ１０９はテーブル・ル・ツクア
ップ・ルーチンおよび補間計算ルーチンとして構成する
ことができるもので、例えば、排気温４００℃の場合に
はｌｏｏｐｐｍ相当の、５００℃の場合には１０ｐｐｍ
相当の添加剤を供給する様に構成することができ、中間
的な温度の場合には供給量は排気温の上昇に応じて減少
する様に補間計算により求める。

ステップ１０７の判定において排気温が４００℃未満の
場合には、添加剤の供給によりフィルタを再生すること
は困難であるので、フィルタ再生に当っては電気ヒータ
２８に通電することによりパーティキュレートを着火さ
せなければならない。即ち、ステップ１１０に進んでフ
ィルタの背圧が設定値より大きいか否かを判定し、設定
値より小さい場合にはフィルタが目詰りする程度にパー
ティキュレートが堆積していないとみなしてステップ１
０６に進みメインルーチンに復帰する。背圧が設定値以
上の場合にはフィルタ２６の再生が必要であるが、エン
ジン冷間時、従ってバッテリ温度が低い時にバフテリに
過大な負荷を加えるのは好ましくない。そこで、ステッ
プ１１１において冷却水温が４０℃であるか否かを判別
し、ＹＥＳの場合にのみステップ１１２に進んでヒータ
リレー３２をＯＮに切替え、電気ヒータ２８に通電する
。これにより、フィルタ２６の入口に堆積したパーティ
キュレートは点火され、火炎は次第に下流側へと延焼し
てフィルタ全体のパーティキュレートは焼却され、フィ
ルタは再生される。その間はバイパス制御弁３４を若干
量いて、フィルタ２６内を通過する排気ガス量を制限す
るのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明によれば、排気ガス温度の上昇に応
じて添加剤供給量が減少され、排気ガス温度がパーティ
キュレートの自然発火温度以上の時には供給は完全カン
トされるので、フィルタ再生に必要な活性化状態にパー
ティキュレートを維持しながらも添加剤の供給量を最小
限に節減することができる。その結果、添加剤灰分の堆
積によるフィルタの劣化を防止できると共に、添加剤の
補給を要することなく長期間にわたって再生装置を作動
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィルタ再生装置およびパーティキュ
レート捕集器を備えたディーゼルエンジンの模式図、第
２図はエンジン制御コンピュータのブロック図、第３図
は制御ルーチンのフローチャートである。 １０・・・ディーゼルエンジン、 １２・・・燃料噴射ポンプ、 １６・・・燃料吸込管、 ２０・・・捕集器、 ２６・・・パーティキュレート捕集フィルタ、３０・・
・エンジン制御コンピュータ、４２・・・排気温センサ
、 ４４．４６・・・添加剤供給装置、 ４６・・・添加剤供給弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディーゼルエンジン排気ガス中のパーティキュレー
   トを捕集するための耐熱性捕集フィルタを収容した捕集
   器をエンジン排気系に設けてなるディーゼル排気処理装
   置において、フィルタに捕集されたパーティキュレート
   の着火を促進する添加剤をエンジン燃料系に供給する添
   加剤供給装置を設け、排気ガスの温度の上昇に応じて添
   加剤供給量を減少させる様にしたことを特徴とするディ
   ーゼル排気ガスパーティキュレート捕集フィルタの再生
   装置。 ２、排気ガスの温度が設定値以上の時に添加剤の供給を
   停止することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   再生装置。