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JPS6357811A - 粒子トラツプ再生システム - Google Patents

粒子トラツプ再生システム

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Publication number
JPS6357811A
JPS6357811A JP62203589A JP20358987A JPS6357811A JP S6357811 A JPS6357811 A JP S6357811A JP 62203589 A JP62203589 A JP 62203589A JP 20358987 A JP20358987 A JP 20358987A JP S6357811 A JPS6357811 A JP S6357811A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trap
valve
exhaust gas
engine
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62203589A
Other languages
English (en)
Inventor
ジエイムス　エー．ハーデイー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Corp
Original Assignee
Garrett Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Corp filed Critical Garrett Corp
Publication of JPS6357811A publication Critical patent/JPS6357811A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • 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
    • F01N3/0235—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 using exhaust gas throttling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • 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
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2260/14—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for modifying or adapting flow area or back-pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N2390/02—Arrangements for controlling or regulating exhaust apparatus using electric components only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

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） 本発明は内燃機関により駆動される自動車の排気ガスか
ら粒子をフィルタを介し除去する粒子トラップ再生シス
テム、特にエンジンの背圧に応じて排気ガス温度の一時
的な上昇によりフィルタに回収された粒子を周期的に焼
却する粒子トラップ再生システムに関する。
（従来の技術） 米国においては連邦政府あるいは州政府がディーゼル駆
動の路上車の全てに対し新規に厳しい粒子排出基準を採
用している。この新基準に対応するように排出粒子を除
去する装置をディーゼルエンジン排ガスシステムｔζ装
着する必要がある。当該排ガスシステムνＣは通常エン
ジ／作動中排気ガスから粒子を捕捉するトラップが包有
される。この粒子は主に炭素粒子若しくは重炭化水素粒
子であり、作動中当該粒子は排ガスフ、イルタに目詰シ
を生ぜしめ、正常な排ガス流が阻害される。このため定
期的にこのフィルタから粒子を除去し清掃して、エンジ
ン排気背圧の上昇による燃料経済性あるいは自動車性能
への悪影響を避ける必要がある。
しかしてフィルタにより回収した粒子を燃焼するため、
フィルタ、即ちトラップの排気ガス温度を上昇する必要
が生じる。通常の動作状態下ではディーゼルエンジンか
らの排ガスに対し粒子燃焼に充分な、高い温度がトラッ
プの清掃に必要な充分長い期間与えられないので、捕捉
した粒子を燃焼するに充分な熱を与える別の装置、即ち
排気ガス温度を上昇させる別の装置が必要となる。
排気ガス温度を上昇させる一方法によれば、バーナがト
ラップの上流に配設される。例えばこの構成は米国特許
出願第７９４，３４６号に開示されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述のバーナを用いる構成においては、燃
料が必要であシ、また燃料をポンプを介し移送したル噴
大したシ、低圧で安定に燃焼させる構成をとる必要があ
るなど、総じて構成が偵雑になる問題があった。
従って本発明はトラップに対しバーナを用いることなく
所期の目的を達成する粒子トラップ再生システムを提供
するにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、ターボチャージャによるエンジンまた
はターボチャージャによらない通常のエンジンに対し使
用される粒子トラップ再生システムが提供され、本シス
テムはエンジンの下流の排気ガスシステム内に配設され
排気ガスに含まれた粒子を捕捉するトラップと、エンジ
ンの下流の排気ガス流内に配設される背圧弁と、背圧弁
を制御する作動器と、エンジン作動パラメータを各セン
サから入力し作動器を制御するマイクロプロセッサとが
具備されてなる。
（作用） 上述のように構成された本発明による粒子トラップ再生
システムにおいては、正常動作状態下において背圧弁が
広く開いた開放位置に保持される反面、トラップ間の圧
力降下がトラップにおける大量の粒子の存在（これはマ
イクロプロセッサにより検出される）を示す値に達した
とき、マイクロプロセッサにより作動器が作動されて背
圧弁が閉鎖され、これＫよりトラップ温度が上昇せしめ
られ捕捉された粒子が燃焼（酸化）されることになる。
（実施例） 第１図および第２図を参照するＫ、エンジンからの排気
ガスに含まれる異物粒子を捕捉する粒子トラップ再生シ
ステムが示されており、本粒子トラップ再生システムに
は複数の燃焼シリンダを有しクランクシャフトを回動す
るディーゼル駆動による内燃機関等のエンジン０２１が
包有される。また本発明による粒子トラップ再生システ
ムにはターボチャージャ翰が採用されているが、ターボ
チャージャ（イ）を用いない、いわゆる非過給方式のエ
ンジンに４適用可能である。エンジンａりには吸気マニ
ホルド＠が具備され、本実施例では過給気がターボチャ
ージャ翰のコンプレッサ（至）によ）当該吸気マニホル
ド（９）を介してエンジンに供給される。
即ちコンプレッサ側により外気がエアフィルタ翰を介し
導入され、コンプレッサ（至）の羽根車を経て空気が圧
縮され、この圧縮空気が吸気マニホルドに）を介しエン
ジン（１２）へ供給されて燃焼が行なわれることになる
。
一方、燃焼により生じた排気ガスはエンジンα２から排
気マニホルド（ハ）を介しターボチャージャ（イ）のタ
ービン勾へ供給される。この高温の排気ガスによジター
ビン□□□のハウジング内のタービンホイール（図示せ
ず）が比較的高速で（最高１９０．００ＯＲＰＭ）　　
回動され、タービンホイールおよびコンプレッサの羽根
車はターボチャージャの中央ノ飄りジング内に支承され
た共通のシャフトに同時に回転可能に装着されていて、
これによりコンプレツサ（至）のハウジング内の羽根車
が連動される。排気ガスはタービンホイールに作用した
後、ターボチャージャωから排気ガス用の出口部（ホ）
、出口部（１）と連通される、排気ガス内の粒子捕捉用
の粒子トラップ（７）および証音抑制装置を経て放出さ
れる。また出口部（至）内には背圧弁（ロ）が配設され
ている。
この場合粒子トラップ再生システムには、一部上記の如
く排気ガス内の粒子を捕捉する粒子トラップ（７）と、
好ましくは粒子トラップ（７）の上流に配設される背圧
弁■と、背圧弁■を電子制御する作動器（至）と、エン
ジン作動パラメータを入力し作動器（７）を介し背圧弁
■を制御するマイクロプロセッサ関とが包有される。前
記の背圧弁■はターボチャージャωの上流あるいは粒子
トラップ（至）の下流に配設することもできる。
粒子トラップ（至）の材料および構成は排気ガス流を過
度；で制限することなく排気ガス内から多量の粒子を好
適に捕捉しうるように設定される。且つ粒子トラップ（
７）は捕捉した粒子の焼却中に必要な高温に耐え得るよ
うに作成する必要がある。またターボチャージャ翰を併
設したエンジン（１２に対し本粒子トラップ再生システ
ムを採用する場合、粒子トラップに）は排気ガスの高温
を保持するため出来る限シターポチャージャ（イ）の下
流に接近して配設する必要がある。且つまたエンジン性
能への影響を最小限に押えるため粒子トラップＱによる
圧力降下は出来る限シ低減せしめる必要がある。
背圧弁［有］としてはガス流面積を制御しうるものであ
れば任意の形態の弁を用い得、例えば蝶形弁も使用し得
るが、流量を正確に、実質的に連断状態にすることが極
めて重要であることが判明しておシ、従って第３図に示
す構成の背圧弁■を採用することが好ましい。この場合
背圧弁（ロ）のケーシングりは入口導管における円形状
の流通領域が弁内において方形状の流通領域に変形する
ように設けられている。即ちハウジング（イ）は円形の
入口部並びに出口部と、方形の断面積部とを有しており
、（第３ｂ図参照）また両側に枢支ピンに）を有した弁
ヘッド■がケーシング−内に装着される。この場合枢支
ピン（至）自体がケーシング（６）の各穴に挿入される
ことにより弁ヘッド■が枢支される。且つ枢支ピンに）
には好適な弁アーム■が連結され、弁アーム（ト）自体
は作動器（至）に旋回可能に連結される。
また弁出入口部の各々の縁部（７）は遮断位置の近傍に
おいて微制御可能になるようテーパ付けられている。
背圧弁［有］は排気生成物量を減少するのみならず、制
動力を与える利点をも持つ。第６図に示されるように、
背圧弁を閉じ背圧を上昇すること並びに燃料量を減少す
ることを同時に行えば、ディーゼルエンジンがいわばエ
ネルギ発生機ではなくエネルギ吸収機として機能するこ
とになる。背圧弁弼が自動車制御システムと連係され、
適宜に制動動作を与え得ることは理解されよう。特に重
要な点は、自動車の機械的摩擦忙よる制動動作を用いず
に背圧弁を利用することによう、長時間且つ急速に制動
力作を与えることができる。また背圧弁（至）を用い制
ｆ！’Ｉ？作を与えることにより、次の３つの利点がイ
９トられる。即ち、（１）背圧弁■は自動車の機械的摩
擦による自動車制動システムに対するバックアップ装置
となシ得る（安全性）。（２）背圧弁［有］の併用によ
り自動車制動システムの寿命が延びる（経済性）。（３
）背圧弁（ロ）を割勘用に用いることによって粒子トラ
ップに対し自動的にある智度再生機能を与え得る（利用
性）。
作動器（３１（第１図および第２図参照）には機械式、
電気式、気圧式あるいはそれらの組合せのいずれか−の
好適なものを採用できる。作動器（ホ）はマイクロプロ
セッサ（至）から信号を入力し、弁アーム−（第３図参
照）を作動して弁ヘッド師を好適に位置決めするよう機
能する。
特に第２図に示されるように、圧縮空気を冷却するため
の冷却器…はターボチャージャによるエンジンシステム
と連係して使用される。この場合冷却器■はコンプレッ
サ（至）の下流に配設され、圧縮空気の温度を降下させ
てエンジン０２へ供ｉｆる圧縮空気の密度を増加する。
この場合送風機１ａがモータ輪により駆動されるように
配列されておυ、送風機（至）は冷却語句を経て冷却圧
縮空気を供給するため冷却器−に近接して配設される。
またバイパス導管Ｑが冷却器と並列に配設されておシ、
バイパス導管軸内には冷却器−への空気量を制御するバ
イパス弁軸が配設されている。
更に第１図並びに第２図を参照するに、粒子トラップ再
生システムには粒子トラップを再生モードにする時点を
決定し、次にこの再生モード中広範なエンジン速度およ
び負荷に亘って排気ガスをほぼ一定に且つ高温に維持す
る制御装置が包有される。この場合マイクロプロセッサ
（ハ）に所望のエンジンパラメータの検出部からの各種
パラメータが入力されるように設けられる。即ちマイク
ロプロセッサ■には背圧弁■の上流に配設される圧力セ
ンサー、粒子トラップ（イ）の直上流および直下流に配
設される温度センサ（至）、に）、エアフィルタ（イ）
とコンプレッサ（至）との間に配設される空気流量測定
装置Ｉ７φ、エンジン速度センサ（ハ）、ラック位置セ
ンサ若しくは燃料量センサ（ハ）、排気マニホルド内に
配設される酸素センサ（イ）から各パラメータ若しくは
ドライバの作動無効レバーからの信号（財）が入力され
る。上記のラック位置センサと燃料量センサは互換可能
であるが、燃料量センサの方が高精度でンＪ定しうろこ
とは理解されよう。
粒子トラップを再生モードにする時点を決定する基本的
な方法は、粒子トラップ間の圧力降下を検出することで
ある。このとき検出された圧力降下が第４図に示される
部分負荷下の粒子トラップ圧力降下に相幽する値を越え
ると、制御装置により再生モードが開始されることにな
る。再生モードは、粒子トラップ（７）内の粒子が実質
的に全て酸化されるまで続行される。再生モードを所定
時間、続行することによ多粒子の酸化が簡単且つ充分に
達成され得る。
部分負荷下の粒子トラップにおける圧力降下はエンジン
の負荷および速度に応じて変化する。このとき部分負荷
下の粒子トラップの圧力降下とラック位置、燃料および
速度（ｒｐｍ）との関係を示すマップハ各エンジンシス
テムおよヒ排気システムに対し作成する必要がある。第
４図に代表的エンジンのマツプを例示しである。
各マツプはテストを実際に行なって作成することが最適
であるが、分析装置により近似的に得ることもできよう
。次にマツプはマイクロプロセッサ■のメモリ内に記憶
される。圧力降下が所定の負荷および速度に対応する記
憶したマツプ上の値を越えると、再生モードが開始され
る。また制動力をかけたい場合は自動車のハンドルの近
傍に装着されるドライバ用レバーから信号（財）が送出
されることにより、背圧弁■が閉じられ得る。
再生モード中、制御装置を介し背圧弁−を調整して粒子
トラップの導入ガス温度を実質的に一定に維持する必要
がある。この一定導入ガス温度は触媒を用いない粒子ト
ラップの場合、約１１００°Ｆ〜１２００’？　（約６
５０°Ｃ）に、また触媒を用いる粒子トラップの場合的
７５０°Ｆ〜８５０’Ｆ’　（約４００ないし４５０°
Ｃ）にする。排気ガス温度を制御する最直接的な方法は
、温度センサ１７０において排気ガス温度を検出し、排
気ガス温度が所望の温度より低いとき、背圧弁（ロ）を
増分的に閉鎖し、また所望の温度を越えるときには、背
圧弁（ロ）を開放することである。制御パラメータとし
て温度を用いるとき、背圧弁（財）が過度に変位し、排
気ガス温度が上昇し過ぎて粒子トラップが損傷され、エ
ンジンの排気放出あるいは性能に悪影響が生じることを
防止するため、システムの全構成部品を力学的に高精度
に合致するように作成することが好ましい。
更に再生中および燃料の急激な上昇後に排気ガス温度が
上昇しないよう留意する必要がある。エンジンの燃料導
入量が急激に上昇するとき背圧弁■は迅速に開放される
。即ちエンジンの２回転内に燃料導入量がほぼ零から最
大導入値へ増大するように背圧弁■が極めて迅速に開放
される。このように開放弁■を迅速に応動させるには、
燃料導入量の変化を予測する装置あるいは燃料の増加速
度を減少する装置が必要となシ、従ってラック位置セン
サ（ハ）が本制御システム内に内装される。
排気ガス温度を間接的に制御する他の装置も提案される
。例えば、ラック位置あるいは燃料流量、エンジンの速
度（ｒｐｍ）および吸気温度を組合せた情報に対応する
所望の排気ガス温度を得るに必要な背圧を表わすような
エンジンマツプが作成される。これらのパラメータを用
いて背圧および排気ガス温度を制御する方法は温度を制
御する方法に比べ間凄的ではあるが、応答機能あるいは
オーバシューテイング（設定レベルに対する行きすぎ）
の問題の影響が少なくなる。第５図はある−の速度且つ
異なる吸気温度での背圧と燃料入力量（またはラック位
ｆ）との関係を示す代表的なマツプを示している。また
第６図は１２００＠Ｐ　（約６５０°Ｃ）のトラップ導
入温度を得るに必要な背圧を燃料導入量およびエンジン
速度の函数として表わしている。これに基づき任意の燃
料量およびエンジン速度に対し、マイクロプロセッサに
より作動器が信号を入力し背圧弁が開放または閉鎖され
て所望の背圧が得られる。一方エンジンの空気流量、ラ
ック位置あるいは燃料流仔２よび吸気温度の各組合せに
対し所望の排気ガス温度を得るに必要な排気ガス圧の関
係を示すマツプが第７図および第８図して示されるよう
に作成され得る。
酸素センサめにより空燃比が１８＝１〜８０：ｌの範囲
に亘シ正確に検出されているとき、との空燃比パラメー
タはエンジン速度および粒子トラップの入力ガス温度と
共に用いられて、制御システムに対し所望の排気ガス温
度を得るに必要な背圧が報知される。第８図には、空燃
比と粒子トラップの各種の導入ガス温度を得るに必要な
空気流量との関係が示される。
所望トラップ再生温度を維持するに背圧らかわシに背圧
弁■の位置信号も利用できよう。この場合背圧弁の流面
積は１０００平方インチ（約６４−５ｃｒｎ２）から最
低的０．２平方インチ（約１．２９ｃｒｎ２）の各面積
に対する弁位置と正確に関連付けられよう。第１０図に
は弁の流面積と燃料導入量との関係が示されている。
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、添附
の特許請求の範囲に含まれるすべての設計変更を包有す
ることは理解されよう。
（発明の効果） 上述の如き本発明による粒子トラップ再生システムによ
れば、別途に複雑な燃焼構成を併設することなく、トラ
ップに捕捉された粒子を燃焼させ除去し得、簡潔な構成
をもってトラップの再生、即ち再使用を可能にでき、ト
ラップの保守に要する手間を大巾に軽減し得る上、制動
機能をも果たし得る等々の原著な効果を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図は本発明による粒子トラップ再生システ
ムの簡略説明図、第３図は同粒子トラップ再生システム
に使用される背圧弁の断面図、第４図は２つのエンジン
速度に対する粒子トラップ圧とラック位置との関係を示
すグラフ、第５図は一定のエンジン速度および異なる吸
気温度に対する背圧と燃料導入量（又はラック位置）と
の関係を示すグラフ、第６図は１２００°Ｆ（約６５０
°Ｃ）のトラップ導入温度を得るに必要な背圧を燃料導
入量およびエンジン速度の函数として示すグラフ、第７
図はエンジン背圧とエンジンの空気流８との関係を示す
グラフ、第８図は空気流量と燃料導入量との関係を示す
グラフ、第９図は空索比と燃料導入量との関係を示すグ
ラフ、第１０図は弁習猜と燃料導入量との関係を示すグ
ラフである。 １２・・・エンジン、１ｅ−吸気マニホル）’、１８・
・・コンプレッサ、２０・・・ターボチャージャ、２２
・・・エアフィルタ、２４・・・タービン、２８・・・
排気マニホルド、３０・・・出口部、３２・・・粒子ト
ラップ、３４・・・背圧弁％　３６・・・作動器、３８
・・・マイクロプロセッサ、４２・・・ケーシング、４
４・・・弁ヘッド、４５・・・枢支ピン、４６・・・弁
アーム、４８・・・縁部、６０・・・冷却器、６２・・
・送風機、６３・・・モータ、６４・・・バイハス４１
Ｌ　　６６・・・バイパス弁、６８・・・圧力センサ、
７０．７２・・・温度センサ、７４・・・空気流量測定
装置、フロ・・エンジン速度センサ、７８・・・ラック
位置センサ、燃料量センサ、８２・・・酸素センサ

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）排気ガスを大気中へ放出する排ガス導管を有した
    エンジンに適用可能に設けられ、エンジンの下流の排ガ
    ス導管内に配設され排ガス中の粒子を捕捉するトラップ
    と、トラップを通る排ガスの温度を上昇させる弁装置と
    、エンジンの所定の動作パラメータを検出する検出装置
    と、パラメータに応じ弁装置を開閉動作せしめる装置と
    を備えてなる粒子トラップ再生システム。
  2. （２）検出装置にはマイクプロセッサと、トラップの上
    流に配設される圧力センサと、エンジンの速度（ＲＰＭ
    ）を検出するセンサと、トラップの入口部並びに出口部
    に配設される温度センサと、ラック位置センサとが包有
    されてなる特許請求の範囲第１項記載の粒子トラップ再
    生システム。
  3. （３）マイクロプロセッサにはトラップ間圧力降下とラ
    ック位置およびエンジン速度（ＲＰＭ）との関係を示し
    マイクロプロセッサ内のメモリに記憶されるマップが包
    有され、マイクロプロセッサは圧力センサ、温度センサ
    、エンジン速度センサおよびラック位置センサからの検
    出パラメータ信号を入力し、マップ上の各対応値と比較
    するように構成されてなる特許請求の範囲第２項記載の
    粒子トラップ再生システム。
  4. （４）弁装置が蝶形弁である特許請求の範囲第１項記載
    の粒子トラップ再生システム。
  5. （５）弁装置には内部に流路を区画する弁ケーシングと
    弁ヘッドと弁ヘッドの両側部に配設される枢支ピンとが
    包有され、枢支ピンは弁ヘッドを枢支可能に弁ケーシン
    グに貫通されてなる特許請求の範囲第１項記載の粒子ト
    ラップ再生システム。
  6. （６）弁ケーシング内の流路が円筒状の入口部および出
    口部と実質的に方形の流断面積部とを有してなる特許請
    求の範囲第５項記載の粒子トラップ再生システム。
  7. （７）弁ヘッドは弁ケーシング内において旋回可能に設
    けられ、弁ケーシング内の流路を開閉可能に実質的に方
    形に設けられてなる特許請求の範囲第６項記載の粒子ト
    ラップ再生システム。
  8. （８）弁ケーシングはガス流を微調整可能になるように
    円形の入口部と方形の流断面積部との間、並びに方形の
    流断面積部と円形の出口部との間にテーパ部が具備され
    てなる特許請求の範囲第７項記載の粒子トラップ再生シ
    ステム。
  9. （９）弁装置が排ガス導管内においてトラップの直上流
    に配設される背圧弁である特許請求の範囲第８項記載の
    粒子再生システム。
  10. （１０）吸気マニホルド、排気マニホルドおよび排ガス
    管を具備するエンジンに適用可能に設けられ、エンジン
    からの排ガスを利用して空気を圧縮し、エンジンおよび
    タービン装置へ供給するコンプレッサ装置を有したター
    ボチャージャと、排気マニホルドの下流に配設され排ガ
    ス中の粒子を捕捉するトラップと、排ガス管内に配設さ
    れトラップを通る排ガスの温度を上昇させる弁装置と、
    弁装置を開閉する作動装置と、所定のエンジン作動パラ
    メータを検出し作動装置を制御する制御装置とを備えた
    トラップを再生する粒子トラップ再生システム。
  11. （１１）制御装置にはマイクロプロセッサと、トラップ
    の上流に配設される圧力センサと、トラップの上流並び
    に下流に配設される温度センサと、エンジンラック位置
    センサと、エンジン速度センサとが包有されてなる特許
    請求の範囲第１０項記載の粒子トラップ再生システム。
  12. （１２）マイクロプロセッサには所定の範囲の各種のエ
    ンジン速度に対し部分負荷状態でのトラップ圧力とラッ
    ク位置との関係を示しマイクロプロセッサのメモリに記
    憶されるマップが包有され、マイクロプロセッサは圧力
    センサ、温度センサ、エンジン速度センサおよびラック
    位置センサにおいて検出したパラメータを入力しマップ
    の所定のエンジン速度に対する対応値と比較するよう設
    けられてなる特許請求の範囲第１１項記載の粒子トラッ
    プ再生システム。
  13. （１３）制御装置にはマイクロプロセッサと、トラップ
    の上流に配設される圧力センサと、トラップの上流並び
    に下流に夫々配設される温度センサと、コンプレッサ装
    置の上流に配設される空気流量測定装置と、エンジン速
    度検出装置とが包有されてなる特許請求の範囲第１０項
    記載の粒子トラップ再生システム。
  14. （１４）マイクロプロセッサには所定の範囲の各種のエ
    ンジン速度に対し部分負荷状態でのトラップ圧力と空気
    流量との関係を示しマイクロプロセッサのメモリに記憶
    されるマップが包有され、マイクロプロセッサは圧力セ
    ンサ、エンジン速度センサ、温度センサおよび空気流量
    測定装置から検出したパラメータを入力し、マップの所
    定のエンジン速度に対する対応値と比較するように設け
    られてなる特許請求の範囲第１３項記載の粒子トラップ
    再生システム。
  15. （１５）制御装置にはマイクロプロセッサと、トラップ
    の上流並びに下流に夫々配設される温度センサと、空気
    流量測定装置と、ラック位置センサと、エンジン速度セ
    ンサとが包有されてなる特許請求の範囲第１０項記載の
    粒子トラップ再生システム。
  16. （１６）マイクロプロセッサには所定の範囲の各種のエ
    ンジン速度に対し空気流量とラック位置との関係を示し
    マイクロプロセッサのメモリに記憶されるマップが包有
    され、マイクロプロセッサは温度センサ、エンジン速度
    センサ、ラック位置センサおよび空気流量測定装置から
    検出したパラメータを入力しマップ上の所定のエンジン
    速度に対する対応値と比較するように設けられてなる特
    許請求の範囲第１５項記載の粒子トラップ再生システム
    。
  17. （１７）吸気マニホルドと、排気マニホルドおよび排ガ
    ス管を有するエンジンと、排ガス管を流れる排ガス流を
    調整する装置と、弁装置を開閉する作動装置と、所定の
    エンジン動作パラメータを検出し検出パラメータに基づ
    き作動装置を制御する制御装置とを備えたエンジン制動
    システム。
  18. （１８）制御装置にはマイクロプロセッサと、弁装置の
    上流の排ガス管内に配設される圧力センサと、エンジン
    ラック位置センサと、エンジン速度センサと、ドライバ
    により作動されて信号を発生し制動モードを開始させる
    ドライバ作動レバーとが包有されてなる特許請求の範囲
    第１７項記載のエンジン制動システム。
  19. （１９）マイクロプロセッサには所定の範囲の各種のエ
    ンジン速度に対し背圧とラック位置との関係を示しマイ
    クロプロセッサのメモリに記憶されるマップが包有され
    、マイクロプロセッサは圧力センサ、エンジン速度セン
    サおよびラック位置センサからの検出パラメータを入力
    しマップ上の所定エンジン速度に対する対応圧力および
    ラック位置を比較するように設けられてなる特許請求の
    範囲第１８項記載のエンジン制動システム。
  20. （２０）ドライバ作動レバーからの信号により各センサ
    からの検出信号が全て無効にするように設けられてなる
    特許請求の範囲第１９項記載のエンジン制動システム。
  21. （２１）圧縮空気をエンジンへ供給するコンプレッサ装
    置とエンジンからの排ガスによりコンプレッサ装置を駆
    動するタービン装置とを有したターボチャージャを備え
    てなる特許請求の範囲第２０項記載のエンジン制動シス
    テム。
  22. （２２）弁の上流の排ガス圧力、エンジン速度および排
    ガス中の粒子を捕捉するトラップの上流の排ガス温度を
    検出する工程と、トラップ圧力とラック位置との関係を
    示すマップ上の所定の範囲の各種のエンジン速度および
    各種のトラップ入力温度に対応する圧力値と検出した圧
    力を比較する工程と、検出圧力がマップ上の対応する圧
    力値より小さいときトラップ内に導入する排ガス量を制
    限し検出圧力が対応する圧力値を越えるとき弁を開放す
    る工程とを包有してなる再生モードでトラップの導入ガ
    ス温度を制御する粒子トラップ再生システムの使用方法
    。
  23. （２３）トラップの上流の排ガス温度を検出し、弁位置
    を調整し導入ガス温度を一定にする工程とを包有してな
    る特許請求の範囲第２２項記載の方法。
  24. （２４）導入ガス温度が所望温度を越えるとき弁を開放
    し、導入ガス温度が所望の温度より低いとき弁を閉鎖し
    てなる特許請求の範囲第２３項記載の方法。
  25. （２５）トラップの下流の排ガス温度を検出し、導出ガ
    ス温度が所定値を越えるとき背圧弁を開放する工程を包
    有してなる特許請求の範囲第２４項記載の方法。
  26. （２６）ラック位置、ターボチャージャのコンプレッサ
    上流の空気量、トラップ導入部の温度およびエンジン速
    度を検出する工程と、空燃比を計算する工程と、空燃比
    および空気量を所定のエンジン速度に対する空燃比と空
    気量との関係を示すマップ上の対応値と比較する工程と
    、検出した空燃比がマップ上の所定のエンジン速度およ
    びラック位置に対応する空燃比を越えるとき排ガス流路
    内に配設された背圧弁を閉鎖し、検出空燃比がマップ上
    の対応空燃比より小さいとき背圧弁を開放する工程とを
    包有してなる再生モードで排ガス流路内のトラップ内に
    導入される排ガス温度を制御する粒子トラップ再生シス
    テムの使用方法。
  27. （２７）トラップの上流の排ガス温度を検出し、弁位置
    を調整しトラップ導入ガス温度を一定に維持する工程を
    包有してなる特許請求の範囲第２５項記載の方法。
  28. （２８）トラップ導入ガス温度が所定値を越えるとき弁
    を開放し、トラップ導入ガス温度が所定値より低いとき
    弁を閉鎖してなる特許請求の範囲第２７項記載の方法。
  29. （２９）トラップの下流の導出排ガス温度を検出し導出
    排ガス温度が所定値を越えるとき背圧弁を開放する工程
    を包有してなる特許請求の範囲第２８項記載の方法。
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