JP2857307B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気浄化装置

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JP2857307B2
JP2857307B2 JP5303121A JP30312193A JP2857307B2 JP 2857307 B2 JP2857307 B2 JP 2857307B2 JP 5303121 A JP5303121 A JP 5303121A JP 30312193 A JP30312193 A JP 30312193A JP 2857307 B2 JP2857307 B2 JP 2857307B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
の排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの黒煙対策としてD
PF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)シス
テムが採用されている(例えば、特開昭62−1627
13号公報)。これは、例えば、図5に示すように、デ
ィーゼルエンジン31の排気系にパティキュレートを捕
集するDPF32を設け、ECU33によりフィルタ再
生時には電気ヒータ34を通電することによりDPF3
2に捕集されたパティキュレートを着火するとともに電
動式エアポンプ35の直流電動機35aの駆動によりD
PF32に二次空気を供給してDPF32に捕集された
パティキュレートを焼却するようになっていた。
【0003】そして、DPFシステムにおいて再生時に
フィルタ(DPF32)の割れや溶損を発生させないた
めには、デューティ制御等を用いて電動式エアポンプ3
5のエアポンプ本体35bの流量を一定に制御する必要
がある。尚、図5において36は回転数センサ、37,
38は圧力センサ、39は温度センサ、40は再生要求
ランプ、41は再生開始スイッチである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電動式エア
ポンプ35の電動機35aをデューティ制御する場合に
おいて、ECU33に内蔵したマイコンで直接制御可能
な低い周波数のデューティ駆動ではデューティ比が小さ
い場合に突入電流が多く流れ、電動機35aの定格を越
え、故障を招く。又、高い周波数のデューティ駆動では
マイコンで直接高周波の信号を駆動するのが困難であ
り、マイコンに外付け回路を付加して高い周波数のデュ
ーティ駆動を行うこととなるが、この場合、外付け回路
に高価なD/Aコンバータが必要であるなど、コスト高
となってしまう。
【0005】つまり、低周波の信号だけで電動機35a
を駆動した場合には次のようになる。図6に示すよう
に、デューティ比が大きい場合には、最初のオン期間に
大きな突入電流が流れるが、次第に小さくなりオン期間
の電流は小さい値におちつく。しかし、図7に示すよう
に、デューティ比が小さい場合には、最初のオン期間の
大きな突入電流が、時間が経過しても同様に流れる。こ
れは、電動機35aの回転が遅く逆起電力の発生が少な
いため起動時と同様の電流が流れるためである。又、電
動機駆動用の高周波のデューティ信号をマイコンを用い
て発生させる場合においては、高周波数の信号をマイコ
ンから直接発生させようとするとマイコンの処理が間に
合わず発生させることができない。そのため、図8に示
すように、マイコン42の出力をD/Aコンバータ43
でアナログ出力に変換し、その出力と三角波発生器44
からの出力をコンパレータ45で比較して、高周波数の
デューティ信号を発生させる。しかし、この方法では、
D/Aコンバータ43等が高価格であり、全体としてコ
スト高となってしまう。
【0006】そこで、この発明の目的は、安価に、か
つ、突入電流が少ない電動機の駆動を行うことができ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ディ
ーゼルエンジンの排気系に設けられ、パティキュレート
を捕集するフィルタと、前記フィルタの近傍に配置され
たヒータと、前記フィルタに二次空気を供給するための
電動式エアポンプと、前記ヒータにてフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを着火するとともに前記電動式エ
アポンプを駆動してフィルタに捕集されたパティキュレ
ートを焼却してフィルタ再生する制御回路とを備えたデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記制御回
路は、電動式エアポンプの電動機の駆動信号として低周
波のデューティ信号を出力するマイコンと、高周波のパ
ルス信号を出力する高周波パルス信号発生回路と、前記
高周波パルス信号発生回路からの高周波のパルス信号と
前記マイコンの低周波のデューティ信号との論理積をと
って出力するアンドゲートとを具備したディーゼルエン
ジンの排気浄化装置をその要旨とするものである。
【0008】
【0009】
【作用】制御回路のマイコンからは、電動機の駆動信号
として低周波のデューティ信号が出力される。又、高周
波パルス信号発生回路からは、高周波のパルス信号が出
力される。そして、アンドゲートにて、高周波パルス信
号発生回路からの高周波のパルス信号とマイコンの低周
波のデューティ信号との論理積がとられ、電動機に出力
される。よって、デューティ比の小さい低周波信号に高
周波の信号を組み合わせることにより、突入電流が立ち
上がる前に印加電圧が「0」になるため、突入電流は小
さくなる。又、図8に示した回路を用いることなく高周
波数のデューティ信号を発生できる。この結果、制御回
路は、ヒータにてフィルタに捕集されたパティキュレー
トを着火するとともに前記電動式エアポンプを駆動して
フィルタに捕集されたパティキュレートを焼却してフィ
ルタ再生する
【0010】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図1には、ディーゼルエンジンの排
気浄化装置の全体構成図を示す。
【0011】車両にはディーゼルエンジン1が搭載され
ている。ディーゼルエンジン1には吸気管2と排気管3
とが接続されている。吸気管2にはエンジン用エアクリ
ーナー4が設けられている。又、ディーゼルエンジン1
の排気管3には排気浄化装置5のハウジング6が設けら
れている。ハウジング6は排気管3と連通しており、デ
ィーゼルエンジン1の排気ガスがハウジング6内を通過
していく。ハウジング6内にはフィルタ(DPF)7が
設けられ、フィルタ7にてディーゼルエンジン1から排
出されるパティキュレートが捕集される。さらに、フィ
ルタ7の上流側端部には電気ヒータ8が設けられ、電気
ヒータ8の通電により同電気ヒータ8が発熱してフィル
タ7にて捕集されたパティキュレートが着火される。
【0012】排気管3におけるハウジング6の上流側に
は、二次空気供給管9が分岐され、その二次空気供給管
9の途中には電磁バルブ10が配置されている。この電
磁バルブ10は通常運転時排気ガスが二次空気供給経路
に逆流しないようにするためのものである。二次空気供
給管9の先端には電動式エアポンプ11のエアポンプ本
体11bの吐出側が接続されている。エアポンプ本体1
1bには直流電動機11aが駆動連結されている。そし
て、電磁バルブ10の開弁状態において電動機11aの
回転によるエアポンプ本体11bの駆動により二次空気
がディーゼルエンジン1の排気管3に供給される。
【0013】制御回路としてのECU12は、図2に示
すように、マイコン13と高周波発生回路(高周波パル
ス信号発生回路)14とアンドゲート15とから構成さ
れている。高周波発生回路14からは高周波(20KH
z)のパルス信号がアンドゲート15に出力される。
又、マイコン13からはデューティ比が可変の低周波
(100Hz)信号がアンドゲート15に出力される。
アンドゲート15は高周波発生回路14からの信号とマ
イコン13からの信号との論理積をとった信号を電動式
エアポンプ11の電動機11aに出力する。この信号に
より電動式エアポンプ11の電動機11aの駆動が制御
される。
【0014】又、図1において、マイコン13はスイッ
チング素子24と接続され、マイコン13からの制御信
号に従って電気ヒータ8の通電が制御される。さらに、
マイコン13は電磁バルブ10と接続され、マイコン1
3からの制御信号に従って電磁バルブ10の開閉が制御
される。
【0015】又、エンジン回転数を検出するための回転
数センサ16、フィルタ7の上流側及び下流側の圧力を
検出する前圧センサ17,後圧センサ18、フィルタ7
へ流入する排気ガス温度を検出する入ガス温センサ19
が設けられ、これらのセンサ16,17,18,19の
出力信号がマイコン13に取り込まれる。
【0016】又、マイコン13には再生要求ランプ20
が接続され、再生要求ランプ20はその点灯にて再生時
期を運転者に知らせるためのものである。さらに、マイ
コン13には再生開始スイッチ21が接続され、運転者
が再生開始スイッチ21を操作することによりフィルタ
7の再生が開始される。
【0017】電源回路22にはプラグ23が接続され、
車両停止時においてこのプラグ23により外部電源と接
続されると、外部電力が電気ヒータ8及び電動式エアポ
ンプ11の電動機11aに供給可能となる。
【0018】次に、このように構成したディーゼルエン
ジンの排気浄化装置の作用を説明する。マイコン13は
ディーゼルエンジン1の運転中は前圧センサ17と後圧
センサ18から得られるフィルタ7の前後の差圧に対
し、入ガス温センサ19からの排気ガス温度、回転数セ
ンサ16からのエンジン回転数等の補正を加え、フィル
タ7の目詰まり状態を推測する。そして、マイコン13
はフィルタ7の目詰まり状態から再生が必要な時期を判
断し、再生要求ランプ20の点灯にて再生時期を運転者
に知らせる。
【0019】そして、ディーゼルエンジン1の運転停止
時にプラグ23を外部電源に接続した後において、運転
者が再生開始スイッチ21を押すことによりフィルタ7
の再生が始まる。
【0020】再生中のマイコン13における動作を図3
のフローチャートに従って説明する。まず、マイコン1
3はステップ100でフィルタ7の目詰まりを上述の方
法で検出し、その結果、再生が必要でないと判断された
場合は、本ルーチンを終了する。一方、再生が必要な場
合は、マイコン13はステップ101で再生開始スイッ
チ21が押されたかどうか判定を行い、押された場合は
ステップ102以降で再生処理を行う。
【0021】マイコン13はステップ102で電磁バル
ブ10を開弁し、電動式エアポンプ11から空気(酸
素)が供給できるようにする。さらに、マイコン13は
ステップ103で最適電力となるように電気ヒータ8の
通電制御を行い、ステップ104で最適の二次空気量と
なるように電動式エアポンプ11の電動機11aの駆動
制御を行う。この電動式エアポンプ11の電動機11a
の駆動の際に、ECU12内において、高周波発生回路
14からの高周波のパルス信号とマイコン13からのデ
ューティ比が可変の低周波信号とがアンドゲート15に
入力され、同アンドゲート15にて論理積がとられ、そ
の信号が電動式エアポンプ11の電動機11aに出力さ
れる。この信号は、図4に示すように、デューティ比の
小さい低周波信号に高周波の信号を組み合わせることに
より、突入電流が立ち上がる前に印加電圧が「0」にな
るため、突入電流は小さくなる。
【0022】このようにして、電気ヒータ8にてフィル
タ7に捕集したパティキュレートが着火されるとともに
電動式エアポンプ11の電動機11aがデューティ制御
にて駆動されてフィルタ7に捕集したパティキュレート
が焼却されてフィルタ再生が行われる。
【0023】そして、図3において、マイコン13はス
テップ105で再生開始後の経過時間の判定を行い、設
定時間よりも経過した場合は再生を終了する。このよう
に本実施例では、ECU12(制御回路)は、電動式エ
アポンプ11の電動機11aの駆動信号として低周波
(100Hz)のデューティ信号を出力するマイコン1
3と、高周波(20KHz)のパルス信号を出力する高
周波発生回路14(高周波パルス信号発生回路)と、高
周波発生回路14からの高周波のパルス信号とマイコン
13の低周波のデューティ信号との論理積をとって出力
するアンドゲート15とを具備した。つまり、マイコン
13からは、電動式エアポンプ11の電動機11aの駆
動信号として低周波のデューティ信号が出力される。
又、高周波発生回路14からは、高周波のパルス信号が
出力される。そして、アンドゲート15にて、高周波発
生回路14からの高周波のパルス信号とマイコン13の
低周波のデューティ信号との論理積がとられ、電動式エ
アポンプ11の電動機11aに出力される。よって、デ
ューティ比の小さい低周波信号に高周波の信号を組み合
わせることにより、突入電流が立ち上がる前に印加電圧
が「0」になるため、突入電流は小さくなる。又、図8
に示した回路での高価なD/Aコンバータ43等を用い
ることなく高周波数のデューティ信号を発生できる。こ
のようにして、安価に、かつ、突入電流が少ない電動機
11aの駆動を行うことができることとなる。
【0024】
【0025】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
安価に、かつ、突入電流が少ない電動機の駆動を行うこ
とができる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のディーゼルエンジンの排気浄化装置の
全体構成図である。
【図2】ECUの電気的構成図である。
【図3】実施例の作用を説明するためのフローチャート
である。
【図4】実施例の作用を説明するためのタイミングチャ
ートである。
【図5】従来のディーゼルエンジンの排気浄化装置の全
体構成図である。
【図6】波形を示すタイミングチャートである。
【図7】波形を示すタイミングチャートである。
【図8】従来技術を説明するための電気回路図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン 7 フィルタ 8 電気ヒータ 11 電動式エアポンプ 11a 電動機 12 制御回路としてのECU 13 マイコン 14 高周波パルス信号発生回路としての高周波発生回
路 15 アンドゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 加藤 恵一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 戸谷 隆之 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 小端 喜代志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 谷口 浩之 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式 会社 豊田自動織機製作所 内 (56)参考文献 特開 平5−115192(JP,A) 特開 平3−56087(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/02 341

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気系に設けら
    れ、パティキュレートを捕集するフィルタと、 前記フィルタの近傍に配置されたヒータと、 前記フィルタに二次空気を供給するための電動式エアポ
    ンプと、 前記ヒータにてフィルタに捕集されたパティキュレート
    を着火するとともに前記電動式エアポンプを駆動してフ
    ィルタに捕集されたパティキュレートを焼却してフィル
    タ再生する制御回路とを備えたディーゼルエンジンの排
    気浄化装置において、 前記制御回路は、電動式エアポンプの電動機の駆動信号
    として低周波のデューティ信号を出力するマイコンと、
    高周波のパルス信号を出力する高周波パルス信号発生回
    路と、前記高周波パルス信号発生回路からの高周波のパ
    ルス信号と前記マイコンの低周波のデューティ信号との
    論理積をとって出力するアンドゲートとを具備したこと
    を特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
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KR20090128477A (ko) * 2007-03-27 2009-12-15 보르그워너 인코퍼레이티드 전기 공기 펌프를 위한 전류 제한 드라이버
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CN111042897A (zh) * 2019-11-07 2020-04-21 一汽解放汽车有限公司 一种dpf再生系统及其使用方法

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