JPS62159713A - デイ−ゼル機関の排気ガス浄化装置 - 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機関の排気ガス浄化装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼル機関の排気ガス中には炭化化合物からなる可
燃性の微粒子、即ちパティキュレートが含まれており、
このパティキュレートが大気に放出されると大気汚染を
ひき起こす。そこで従来よりパティキュレートが大気に
放出されるのを阻止するために機関排気通路内にパティ
キュレート捕集用フィルタを配置したディーゼル機関が
公知である。ところがこのようなディーゼル機関ではフ
ィルタにより捕集されたパティキュレートを定期的に燃
焼除去する必要がある。従ってこのようなディーゼル機
関は通常フィルタにより捕集されたパティキュレートを
着火するための着火装置を具備しており、所定量以上の
パティキュレートがフィルタにより捕集されたときに着
火装置を作動させてパティキュレートを着火燃焼せしめ
ることによりフィルタを再生するようにしている（例え
ば特開昭５９−１３４３１６号公報）。

一方、排気温度が高くかつ排気ガス中の酸素濃度が高い
場合には着火装置によらずパティキュレートは自然着火
する。従って排気温度および排気ガス中の酸素濃度を検
出して排気温度が高くかつ排気ガス中の酸素濃度が高い
場合には着火装置を作動させることなくバイパス弁を開
弁させてパティキュレートを自然燃焼させるようにした
ディーゼル機関が公知である（特開昭５９−１３８７１
３号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように排気温度が高くかつ排気ガス中の酸素濃度が
高い場合にはバイパス弁を開弁せしめることによって着
火装置を作動せしめることなくパティキュレートを燃焼
せしめることができ、斯くしてそれだけ着火に必要な電
力の消費を低減することができる。しかしながらこのよ
うなディーゼル機関においてもひとたび着火装置が作動
せしめられてフィルタの再生動作が開始されるとその後
着火装置を作動する必要がない場合でも着火装置が継続
して作動せしめられるので着火に必要な電力を無駄に消
費することになる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば、機関排気
通路内にパティキュレート捕集用フィルタを配置すると
共にフィルタにより捕集されたパティキュレートを着火
するための着火装置を具備し、所定量以上のパティキュ
レートがフィルタにより捕集されたときに着火装置を作
動させてパティキュレートを着火燃焼せしめることによ
りフィルタを再生するようにしたディーゼル機関におい
て、機関回転数を検出する回転数センサとアクセルペダ
ル踏込み量を検出する負荷センサとを具備し、これらセ
ンサの出力信号に基き再生動作中において高回転高負荷
運転状態が一定時間以上継続したときに着火装置の作動
を停止せしめるようにしている。゛ 〔実施例〕 第１図を参照すると、１はディーゼル機関本体、２は機
関駆動の燃料噴射ポンプ、３はターボチャージャを夫々
示す。ターボチャージャ３は排気タービン４と吸気コン
プレッサ５からなり、排気タービン４の排気ガス流出口
には排気管６が連結される。排気管６にはフィルタ容器
７が固締され、このフィルタ容器７内にはパティキュレ
ート捕集用のフィルタ８が配置される。また、フィルタ
容器７内にはフィルタ８の上流側端面に隣接して着火装
置を構成する電気ヒータ９が配置される。一方、排気管
６内にはフィルタ８を迂回するバイパス通路１０が形成
され、このバイパス通路１０内ニハイハス弁１１が配置
される。このバイパス弁１１は負圧ダイアフラム装置１
２に連結されて負圧ダイアフラム装置１２により開閉制
御される。

負圧ダイアフラム装置１２の負圧室１３は電磁切換弁１
４によって大気又は負圧源のいずれか一方に連結される
。通常、即ちフィルタ再生時でないときは負圧室１３は
大気に開放されており、このとき第１図に示すようにバ
イパス弁１１がバイパス通路１０を閉鎖している。従っ
てこのとき排気タービン４から排出された排気ガスは排
気管６内の排気通路１５、電気ヒータ９、フィルタ８お
よびフィルタ容器７内の排気通路１６を介して排気管１
７内に排出される。このときは電気ヒータ９が加熱され
ておらず、排気ガスがフィルタ８内を通過する際に排気
ガス中のパティキュレートがフィルタ８によって捕獲さ
れる。機関が長時間に亘って使用されるにつれてフィル
タ８に堆積するパティキュレートの量が増大し、その結
果フィルタ８の流れ抵抗が大きくなるためにフィルタ８
上流の排気通路１５内の背圧が高くなる。第１図に示す
ように排気通路１５内には背圧センサ１８が配置されて
おり、この背圧センサ１８によって排気通路１５内の背
圧が予め定められた背圧以上になったことが検出された
ときにフィルタ８の再生動作が開始される。即ち、まず
始めに電磁切換骨１４が作動せしめられて負圧ダイアフ
ラム装置１２の負圧室１３が負圧源に連結される。その
結果、バイパス弁１１がバイパス通路１０を全開する。

このとき大部分の排気ガスはバイパス通路１０を通って
排気管１７内に排出され、一部の排気ガスが電気ヒータ
９、フィルタ８および排気通路１６を介して排気管１７
内に排出される。次いで電気ヒータ９が加熱せしめられ
ると電気ヒータ９の最も近くにおいてフィルタ８上に堆
積していルハティキュレートがまず始めに着火され、付
いて火炎が下流に向けて徐々に燃え広がる。次いでフィ
ルタ８上に堆積した全パティキュレートが燃焼したとき
にフィルタ８の再生動作が完了する。

再生動作が完了すると再び負圧ダイアフラム装置１２の
負圧室１３が大気に解放され、バイパス弁１１がバイパ
ス通路１０を閉鎖する。

電気ヒータ９およびバイパス弁１１は電子制御ユニット
３０の出力信号に基いて制御される。第１図に示される
ように電子制御ユニット３０はディジタルコンピュータ
からなり、双方向性バス３１によって互いに接続された
ＲＯＭ　（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ　（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ　（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６から
なる。

入力ポート３５には機関回転数を検出する回転数センサ
４０が接続され、更に背圧センサ１８がＡＤ変換器４１
を介して接続される。また、入力ポート３５には負荷セ
ンサ４２がＡＤ変換器４３を介して接続される。負荷セ
ンサ４２はアクセルペダル４４に連結されており、この
負荷センサ４２はアクセルペダル４４の踏込み量に比例
した電圧、即ち機関負荷に比例した電圧を発生する。

出力ポート３６は夫々対応する駆動回路４５　、４６を
　。

介して電気ヒータ９および電磁切換弁１４に接続される
。

上述したように電気ヒータ９によってパティキュレート
が着火せしめられると着火火炎はフィルタ８上を下流に
向けて徐々に伝播していく。この火炎伝播のしやすさは
排気ガス温および排気ガス中の酸素濃度に関係しており
、排気ガス温が高くなればなるほど伝播しやすくなり、
排気ガス中の酸素濃度が高くなればなるほど伝播しやす
くなる。

特にこれらのうちでは排気ガス温が火炎伝播のしやすさ
に大きな影響を与え、排気ガス温が一定温度以上になる
と酸素濃度がさほど高くなくてもパティキュレートは自
然に燃焼する。排気ガス温が高くなるのは高回転高負荷
運転時であり、従って本発明では再生動作中に機関運転
状態が高回転高負荷運転に移行して高回転高負荷運転が
一定時間以上継続し、それによってパティキュレートが
自然燃焼を開始したときには電気ヒータの作動を停止し
て無駄な電力の消費を防止している。

次に第２図から第４図を参照して本発明による再生制御
について説明する。

第２図は所定のクランク角毎に行なわれるメインルーチ
ンを示す。第２図を参照すると、まず始めにステップ５
０において再生条件が成立しているか否かが判別される
。これは前述したように背圧センサ１８の出力信号から
判断され、背圧が予め定められた背圧よりも高くなると
再生条件が成立したものとみなされる。再生条件が成立
すればステップ５１においてフラグがセットされる。

第３図は一定の時間毎に実行される再生処理ルーチンを
示す。第３図を参照するとまず始めにステップ６０にお
いてフラグがセットされているいるか否かが判別される
。フラグがセットされている場合にはステップ６１に進
んでバイパス弁１１が全開せしめられ、次いでステップ
６２に進んで電気ヒータ９が予め定められた時間に亘っ
て通電せしめられる。次いでステップ６３では機関の運
転領域が第４図の斜線で示す領域Ａにあるか否かが判別
される。第４図は縦軸を負荷、即ちアクセルペダル踏込
み量りとし、横軸を機関回転数ＮＥとしてパティキュレ
ートが自然燃焼する領域をＡ、自然燃焼しない領域をＢ
で表わしている。第４図かられかるようにパティキュレ
ートが自然燃焼する領域Ａは機関高回転高負荷運転時で
ある。第４図に示す領域Ａはマツプの形で予めＲＯＭ３
２内に記憶されている。

ステップ６３において機関運転状態が領域Ｂでると判別
されたときはステップ６４に進んで再生が完了したか否
か、例えば電気ヒータ９の通電が停止したか否かが判別
される。再生が完了したときにはステップ６５に進んで
フラグがリセットされ、次いでステップ６６においてバ
イパス弁１１の閉弁処理が行なわれる。この閉弁処理は
例えば電気ヒータ９の通電が停止してから一定時間経過
後にバイパス弁１１を閉弁することからなる。

一方、機関運転状態が領域Ａであるときにはステップ６
７に進み、Ｃが１だけインクリメントされる。次いでス
テップ６８ではＣが予め定められた一定値Ｃｏよりも大
きいか否か、即ち運転状態が領域Ａに移行してから一定
時間経過したか否かが判別される。一定時間が経過して
いればステップ６９に進んでフラグがリセットされた後
にステップ７０に進んで再生動作の停止処理が行なわれ
る。この再生動作停止処理は例えば電気ヒータ９の通電
を停止すると同時にバイパス弁１１を全閉すること、或
いは電気ヒータ９の通電を停止し、その後一定時間経過
後バイパス弁１１を全閉することからなる。従っていず
れにしても機関運転状態が高回転高負荷運転に移行した
後に高回転高負荷運転が一定時間継続したときには電気
ヒータ９への通電が停止され、斯くして電気ヒータ９の
電力消費量を低減することができる。

〔発明の効果〕

ひとたび着火装置が作動せしめられてフィルタの再生動
作が開始された場合であってもパティキュレートが自然
燃焼する運転状態となったときには着火装置の作動が停
止せしめられる。その結果、着火に必要な電力の消費量
を低減することができ、着火装置がバーナの場合には着
火に必要な燃料の消費量を低減することができる。また
、パティキュレートが自然燃焼するような排気ガス高温
時に着火装置を作動せしめると着火装置が損傷する危険
性があるが本発明ではこのような排気ガス高温時には着
火装置の作動が停止せしめられるので着火装置が損傷す
る危険性がないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関排気系を断面図で示した内燃機関の側面図
、第２図はメインルーチンを示すフローチャート、第３
図は再生処理ルーチンを示すフローチャート、第４図は
着火装置の通電を停止すべき運転領域を示す線図である
。 ６．１７・・・排気管、　　　　　８・・・フィルタ、
９・・・電気ヒータ、　　　　１０・・・バイパス通路
、１１・・・バイパス弁、　　　１５　、１６・・・排
気通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関排気通路内にパティキュレート捕集用フィルタを配
   置すると共に該フィルタにより捕集されたパティキュレ
   ートを着火するための着火装置を具備し、所定量以上の
   パティキュレートがフィルタにより捕集されたときに着
   火装置を作動させてパティキュレートを着火燃焼せしめ
   ることによりフィルタを再生するようにしたディーゼル
   機関において、機関回転数を検出する回転数センサと機
   関負荷を検出する負荷センサとを具備し、これらセンサ
   の出力信号に基き再生動作中において高回転高負荷運転
   状態が一定時間以上継続したときに上記着火装置の作動
   を停止せしめるようにしたディーゼル機関の排気ガス浄
   化装置。