JPH01318717A - 内燃機関の排気管系統に配置された煤煙粒子用フィルター - 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、排気流を導いて煤煙粒子用フィルターを通過
させ、内燃機関が全負荷状態にある時には閉鎖すること
のできるバイパス管を持つ、内燃機関の排気管系統に配
置された煤煙粒子用フィルターに関する。

［従来の技術］ 内燃機関が全負荷作動状態にある時にのみ排気を受ける
ような、従来のこの種の煤煙粒子用フィルターについて
は、ドイツ公開公報第３２３５９５３号に記しである。

しかしこの場合、全負荷以外の負荷状態にある時、煤煙
粒子を含んだ排気はフィルターを通ってバイパス管を通
過し、独立した煤煙粒子分離装置によって処理される。

このような構造の場合には、以下のような欠陥がある。

つまり、煤煙粒子用フィルターがつまった時に、フィル
ターの再生に必要な排気温度が得られない作動状態にあ
る場合、始動段階の時や、一般に低い回転数範囲から加
速する時に内燃機関は全負荷では作動できないといった
欠陥があり、これは全負荷状態の時には一般にバイパス
管が閉鎖することから、排気背圧が非常に速く、かつま
た著しく上昇したり、また状況によってはそれにともな
って内燃機関が停止することがあるからである。

フィルターが完全には閉塞していない場合、内燃機関の
直接的な停止は考えられないが、しかし、全負荷状態の
時に最も低い回転数範囲であっても停滞状態が発生し、
噴射された燃料が相応の空気欠乏と混合組成の悪化によ
ってさらに一層煤煙粒子に転化され、それによって煤煙
粒子用フィルターが完全につまるまでの時間が著しく短
縮するほど排気背圧は過剰となる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、排気流を導いて煤煙粒子用フィルター
を通過させ、内燃機関が全負荷状態にある時には閉鎖す
ることのできるバイパス管を持った種類の、内燃機関の
排気管系統に配置された煤煙粒子用フィルターを、フィ
ルターがほとんど、あるいは完全につまった時に、始動
もしくは低い回転数範囲からの加速が全負荷状態におい
て、つまり排気温度がフィルターの再生には不十分な数
値である場合でも可能となるようにさらに開発すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、本発明によれば、内燃機関が暖機運転段階
に°ある時に内燃機関の回転数（ｎ）が最初の回転数限
界値（ｎＧ１）を下回っている場合、内燃機関が高温作
動状態にある時に内燃機関の回転数（ｎ）が第２の回転
数限界値（ｎＧ２）を下回っている場合、および、煤煙
粒子用フィルターが負荷状態にあって、また同時に内燃
機関の負荷（ＸＲＳ）が規定の負荷限界（ＸＲ５Ｇ）を
下回っている場合にのみバイパス管が開いているといっ
た特徴によって達成される。

暖機運転段階時の低い回転数範囲において、内燃機関が
すでに高温作動状態にあってもバイパス管が開いている
ため、排気背圧の臨界上昇は不可能で、その結果、前述
のような範囲でも問題のないスムーズな始動および加速
が全負荷状態においても保証される。内燃機関の回転数
が比較的高い場合、煤煙粒子用フィルターがまだ充分に
煤煙粒子を収容できるならば、つまり、規定の排気背圧
限界をまだ越えていないのであれば、煤煙粒子用フィル
ターは排気を受ける。排気背圧がこの限界値を越えてい
る場合、排気がフィルターの再生に充分な温度となって
いるならば、つまり規定の負荷限界値を上回っているの
であれば、煤煙粒子用フィルターは排気を受ける。これ
によって、フィルターの閉塞を原因とする内燃機関の停
止はいかなる作動状態においても起こりえない。煤煙粒
子用フィルターが完全につまった状態での内燃機関の始
動ですらも問題はない。

本発明の有利な実施態様については、各従属クレームに
記しである。

［実施例］ 本発明について、一実施例を用いて図面に示しである。

第１図は、排気管（２）に煤煙粒子用フィルター（３）
を配置したディーゼル内燃機関（１）を示している。フ
ィルター（３）の上流側でバイパス管（４）が排気管（
２）から分岐していて、フィルター（３）を貫通し、フ
ィルター（３）の下流側で再びまた排気管（２）に接合
している。

バイパス管（４）自体にはバルブ（５）が填め込んであ
り、このバルブ（５）によってバイパス管の横断面を開
閉することができる。バルブ（５）は作動装置（６）に
よって操作されるが、作動装置（６）は電子式コントロ
ール・ユニット（７）から発せられる設定数値信号によ
って制御できる。コントロール・ユニット（７）は、内
燃機関の現下の負荷に対応した信号、内燃機関の現下の
温度に対応した信号、内燃機関の現下の回転数に対応し
た信号によって設定数値信号を発する。この場合、負荷
は内燃機関（１）の噴射ポンプ（８）に配置されたコン
トロール・ロッド（９）のたわみ（ＸＲ５）を探知する
センサー（１０）によって、温度は内燃機関（１）の冷
却液温度（Ｔ）を探知するセンサー（１１）によって、
回転数（ｎ）はフライホイール（１２）の回転を探知す
るセンサー（１３）によって、排気背圧（ｐ）はフィル
ター（３）の上流側で排気管（２）内に配置されたセン
サー（１４）によって確定される。

第２図は、第１図において（７）で示した電子式コント
ロール・ユニットの作動方式をフローチャート（１５）
の形態で示したものである。内燃機関（１）の始動後、
入力ブロック（１６）にはまず内燃機関の回転数（ｆｉ
）と内燃機関の温度（Ｔ）の現下の数値が入る。それか
ら続いてブランチング・ブロック（１７）では、内燃機
関の現下の温度（Ｔ）が規定の限界値（ＴＧ）を越えて
いないかどうかの検討が行われろ。「はい」の場合には
、コントロールが次のブランチング・ブロック（１８）
に分かれ、そこで回転数（ｎ）が最初の回転数限界値（
ｎＧ１）を越えているかいなないかについて問われる。

まだ越えていない場合には、出力ブロック（１９）によ
って、バイパス管（４）が開放された状態となるように
作動装置（６）　〔第１図１の制御がなされる。内燃機
関（１）の暖機運転段階がすでに終了している場合、つ
まり内燃機関の現下の温度（Ｔ）が限界値（ＴＧ）［ブ
ランチング・ブロック（１７））よりも大きいか、ある
いは等しい場合、ブランチング・ブロック（２０）にお
いて、現下の回転数（ｎ）が第２の回転数限界値（ｎＧ
２）をすでに越えているかどうかについての質問が続く
。回転数（ｎ）が限界値（ｎＧ２）と等しいか、あるい
はまだそれ以下である場合、出力ブロック（１９）によ
ってまた同様にバイパス管（４）が開放される。

内燃機関（１）がまだ高温作動状態にない場合において
最初の限界回転数（ｎＧ１）にすでに達しているか、あ
るいはこれを越えているならば、また内燃機関（１）が
すでに高温作動状態にある場合において第２の限界回転
数（ｎ　Ｇ　２　）にすでに達しているか、あるいはこ
れを越えているならば、出力ブロック（２１）によって
バイパス管（４）が閉鎖状態となるように、つまり排気
流が煤煙粒子用フィルター（３）を通過して流れるよう
に作動装置（６）が制御され、その結果、適切なインタ
ーバル〔ブロック（２２））を取った後にフィルター（
３）の上流側で排気管（２）内を支配している排気背圧
（ｐ）と、それとともにフィルター（３）のつまり具合
が測定できるか、もしくはコントロール・ユニット（７
）　［入力ブロック（２３））に転送できるようになる
。作動装置（６）の制御と排気背圧（ｐ）の測定との間
のインターバルは、バイパス管（４）が場合によっては
まだ完全には閉鎖していないことによって排気背圧（ｐ
）の測定が不正確となることを回避するために用意され
ている。

次のブランチング・ブロック（２４）では、前辺て測定
した排気背圧（ｐ）が内燃機関の回転数（ｎ）に応じて
一連の特性から決定した限界圧（ｐＧ）よりも大きいか
どうかを検査することによって、フィルター（３）のつ
まり具合を確認する。排気背圧（ｐ）が限界圧（ｐＧ）
よりも大きい場合には、内燃機関の現下の負荷（ＸＲＳ
）〔入力ブロック（２５）］を転送した後で、ブランチ
ング・ブロック（２６）において、煤煙粒子用フィルタ
ー（３）の最善の再生に充分な排気温度が得られるよう
な内燃機関の負荷（ＸＲＳ）にすでになっているかどう
か質問される。「はい」の場合、つまり、負荷の尺度と
なるコントロール・ロッドの現下のたわみ（ＸＲＳ）が
限界値（Ｘ　ＲＳ　Ｇ）よりも大きいか、あるいはこれ
と等しい場合、バイパス管（４）は閉鎖状態のままとな
る［出力ブロック（２７）］。現下の排気背圧（ｐ）と
限界圧（ｐＧ）との比較〔ブランチング・ブロック（２
４））によってフィルター（３）がまだ充分に煤煙粒子
を収容できることが示されている場合にも、当然のこと
ながら前述と同様にバイパス管（４）は閉鎖状態のまま
となる。しかし、フィルター（３）がつまってはいるが
、ちょうど通過した負荷（ＸＲＳ）が限界値（ＸＲ８Ｇ
）を下回っており、排気温度が比較的低いことによって
フィルター（３）の完べきな再生が保証されないような
場合、許容できないほど高い排気背圧と、場合によって
は内燃機関の「チョーキング」を確実に排除するために
バイパス管（４）は出力ブロック（２８）によって開放
される。ブランチング・ブロック（２６）の質問がコン
トロール・ロッドの充分な大きさのたわみ（ＸＲ５）を
確認するまで、つまり内燃機関の充分な負荷を確認する
まで、バイパス管（４）は開いた状態のままでいる。そ
れまでは、現下の負荷（ＸＲＳ）を新たに入力〔入力ブ
ロック（２５）］するためにコントロールは分かれてポ
イント（２９）に常に戻る。

バイパス管（４）に配置されたバルブ（５）を操作する
ために作動装置（６）が出力ブロック（１９）および（
２７）によって制御された後で、現下のパラメーター（
ｎ）および（Ｔ）を新たに入力【大カブロック（１６）
］するためにそれぞれスターティング・ポイント（３０
）に戻る。

本実施例の場合、最初の回転数限界値 （ｎ　Ｇ　１　）　＝　２０００ｍ１ｎ−１、第２の回
転数限界値（ｎ　Ｇ　２　）　＝　１６００ｍ１ｎ−１
、冷却液の限界温度（ＴＧ）＝８０℃とする。当然のこ
とながら、両方の回転数限界値（ｎＧ１）および（ｎＧ
２）を同じ値にすることも可能である。

本発明のその他の実施態様において、煤煙粒子用フィル
ターが完全につまった場合にバイパス管を開放し、自動
車のダッシェボードに取り付けられたパイロット・ラン
プによって修理工場へ行く必要があるという信号を運転
者に送ることも考えつる。

【図面の簡単な説明】

第１図は煤煙粒子用フ・イルターに関する本発明による
配置に基本図を示しており、第２図は第１図において（
７）で示したコントロール・ユニットの作動方式を示し
ている。 （１）・・・ディーゼル内燃機関　（２）・・・排気管
（３）・・・煤煙粒子用フィルター　（４）・・・バイ
パス管　（５）・・・バルブ　（６）・・・作動装置（
７）・・・電子式コントロール・ユニット（８）・・・
噴射ポンプ　（９）・・・コントロール・ロッド　（１
０）・・・センサー　（１１）・・・センサー　（１２
）・・・フライホイール　（１３）・・・センサー　（
１４）・・・センサー　（１５）・・・フローチャート
　（１６）、（２３）、（２５）・・・入力ブロック　
（１７）、　（１８）、　　（２０）　、（２４）、（
２６）・・・ブランチング・ブロック（１９）、（２１
）、（２７）、（２８）・・・出力ブロック　（２２）
・・・インターバル・ブロック（２９）・・・現下の負
荷（ＸＲＳ）を新たに入力するポイント　　（３０）・
・・スターティング・ポイント

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）排気流を導いて煤煙粒子用フィルターを通過させ
   、内燃機関が全負荷状態にある時には閉鎖することので
   きるバイパス管を持つ、内燃機関の排気管系統に配置さ
   れた煤煙粒子用フィルターであつて、内燃機関（１）が
   暖機運転段階にある時に内燃機関（１）の回転数（ｎ）
   が最初の回転数限界値（ｎＧ１）を下回っている場合、
   内燃機関（１）が高温作動状態にある時に内燃機関（１
   ）の回転数（ｎ）が第２の回転数限界値（ｎＧ２）を下
   回っている場合、および、煤煙粒子用フィルター（３）
   が負荷状態にあって、また同時に内燃機関の負荷（ＸＲ
   Ｓ）が規定の負荷限界（ＸＲＳＧ）を下回っている場合
   にのみバイパス管（４）が開いていることを特徴とする
   煤煙粒子用フィルター。 （２）最初の回転数限界値（ｎＧ１）が第２の回転数限
   界値（ｎＧ２）と等しいことを特徴とする請求項１記載
   の煤煙粒子用フィルター。 （３）最初の回転数限界値（ｎＧ１）が第２の回転数限
   界値（ｎＧ２）よりも大きいことを特徴とする請求項１
   記載の煤煙粒子用フィルター。（４）最初の回転数限界
   値（ｎＧ１）が２０００ｍｉｎ−１であることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の煤煙粒子用フィル
   ター。 （５）第２の回転数限界値（ｎＧ２）が１６００ｍｉｎ
   −１であることを特徴とする請求項１と２のいずれか、
   あるいは１と３と４のいずれかに記載の煤煙粒子用フィ
   ルター。 （６）負荷、回転数、排気背圧、内燃機関の温度に応じ
   て電子式コントロール・ユニット（７）から相応に制御
   可能な作動装置（６）によって操作できるバルブ（５）
   がバイパス管（４）内に配置してあることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載の煤煙粒子用フィルター
   。 （７）バイパス管（４）がフィルター本体（３）を貫通
   していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記
   載の煤煙粒子用フィルター。