JPH039285B2

JPH039285B2 -

Info

Publication number: JPH039285B2
Application number: JP18948884A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Niizawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1991-02-08
Also published as: US4630438A; JPS6170114A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は内燃機関の排気微粒子処理装置に関す
る。

＜従来の技術＞排気中のカーボン等の微粒子を捕集するトラツ
プを排気通路に備えるデイーゼルエンジン等の内
燃機関においては、トラツプに捕集された排気微
粒子が増加すると排気圧力が過度に上昇し機関及
びエミツシヨン性能が低下するため、トラツプに
捕集された排気微粒子を所定時期に燃焼させトラ
ツプの再生を図るようにしていた。かかる従来例
を第４図及び第５図に示す（特開昭59−7721号公
報参照）。

すなわち機関１の排気通路２には排気微粒子を
捕集するトラツプ３が設けられ、このトラツプ３
上流の排気通路２にはトラツプ３により捕集され
た排気微粒子を加熱燃焼させるバーナ４が設けら
れている。バーナ４には、燃料ポンプ５から圧送
される燃料を噴出する燃料ノズル６と、エアポン
プ７から圧送される燃焼用空気を噴出する空気ノ
ズル８と、該空気ノズル８下方に設けられた着火
用のグロープラグ９と、から構成されている。そ
して、制御装置１０からの作動信号によりバーナ
４を燃焼作動させその高温ガスにてトラツプ３に
捕集された排気微粒子を加熱燃焼させる。

かかるバーナ４の燃焼作動制御は以下のように
行われる。すなわち、制御装置１０にはトラツプ
３上流の排気圧力を検出する圧力センサ１１から
の圧力信号と機関回転速度等のエンジン信号とか
らトラツプ３に捕集されている排気微粒子量を検
出する捕集量検出回路１２が設けられている。

そして、トラツプ３に捕集された排気微粒子量
がトラツプ３の再生限界設定量に達したときに前
記捕集量検出回路１２はAND回路１３に“Ｈ”
信号を出力する。AND回路１３は前記捕集量検
出回路１２の“Ｈ”信号と手動スイツチ１４が
ONすることにより発せられる“Ｈ”信号とが入
力されたときにタイマ回路１５に信号を出力す
る。タイマ回路１５はAND回路１３からの“Ｈ”
信号によりトリガされ所定時間前記バーナ４に作
動信号を出力しバーナ４の燃焼作動を行わせる。

尚、１６は報知器であつて前記捕集量検出回路
１２から“Ｈ”信号が入力されたときに作動し運
転者にトラツプ３の排気微粒子捕集量が再生限界
設定量に達したことを知らせる。１７はバツテリ
である。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかしながら、このような排気微粒子処理装置
においては、捕集量検出回路１２と手動スイツチ
１４とから“Ｈ”信号が入力されたときにAND
回路１３からタイマ回路１５にトリガ信号が入力
される構成であるため、手動スイツチ１４が
OFFされていると捕集量検出回路１２から“Ｈ”
信号が入力されてもAND回路１３からタイマ回
路１５に信号が出力されない。これにより、バー
ナ４の燃焼作動が行われずトラツプ３の排気微粒
子捕集量が増加して設定限界量を超えるため排気
圧力が激増し燃費、機関出力及び運転性能を甚だ
しく悪くさせるおそれがあつた。その後手動スイ
ツチ１４をONさせてトラツプ３の再生を行うと
きには排気微粒子捕集量が限界を超えているため
排気微粒子の燃焼による発熱量も増加してトラツ
プ３の温度が急激に上昇しトラツプ３の破損に至
る恐れがあつた。特に機関停止時にバーナ４の燃
焼作動を行うと機関から排気が排出されないので
排気微粒子の燃焼時の熱がトラツプ３内にこもり
通常の燃焼作動時においてトラツプ３の破損に至
るおそれがあつた。

本発明は、このような実状に鑑みなされたもの
で、トラツプの破損等を防止しつつトラツプに捕
集された排気微粒子の燃焼除去を可能とする排気
微粒子処理装置を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞このため、本発明は、第１図に示すように排気
中の微粒子を捕集するトラツプＡの排気補集量を
検出する捕集量検出手段Ｂと、機関の回転速度を
検出する機関回転速度検出手段Ｃと、選択的に
ON・OFF操作される手動スイツチＤと、警報を
発する警報手段Ｅと、排気微粒子捕集量が第１設
定値以上のときに前記警報手段Ｅに警報信号を発
する警報制御手段Ｆと、機関回転速度が所定値以
上のときに作動し前記第１設定値以上でかつ前記
手動スイツチがONのとき或いは手動スイツチの
OFF状態に関わらず排気微粒子捕集量が前記第
１設定値より大きくかつトラツプの破損限界値以
下である第２設定値以上のときにトラツプＡの排
気微粒子を燃焼処理するバーナＧを燃焼動作させ
るバーナ作動制御手段Ｈと、を設けるようにし
た。

＜作用＞これにより機関運転中に、トラツプに捕集され
た排気微粒子量が第１設定値以上になつたときに
警報を発して運転者等に手動スイツチをONさせ
ることを促し、また第１設定値より大きな第２設
定値以上になつたときに手動スイツチのOFF状
態に関わらず強制的にバーナの燃焼動作を行わせ
るようにした。

＜実施例＞以下に、本発明の一実施例を第２図に基づいて
説明する。

図において、内燃機関の排気通路２１の途中に
設けられたトラツプケース２２内には緩衝材２３
を介してハニカム式トラツプ２４が設けられてい
る。このトラツプ２４の上流側の排気通路２１に
はトラツプ再生用のバーナ２５が設けられてい
る。トラツプ２４は、ハニカム形の多数の穴を有
し、一部の穴については入口側を開放して出口側
を閉塞し、残部の穴については逆に入口側を閉塞
して出口側を開放してあり、排気が夫々の穴の壁
部を通過する際に微粒子を捕集する構成になつて
いる。

前記バーナ２５は、周壁に多数の排気導入孔２
６ａを有する燃焼筒２６と、この燃焼筒２６内に
あつて火炎噴出口２７ａを有する逆流式蒸発筒２
７と、この逆流式蒸発筒２７に臨む混合気噴出管
２８と、前記燃焼筒２６内で前記火炎噴出口２７
ａ近傍に臨む着火用のグロープラグ２９とから構
成されている。前記混合気噴出管２８には電磁式
燃料噴射弁３０から延設した燃料供給管３１が接
続されており、かつ前記電磁式燃料噴射弁３０は
燃料タンク３２から燃料ポンプ３３を介して燃料
（機関の燃料と同一のもので例えば軽油）が導か
れるようになつている。また、燃料供給管３１の
途中には、エアポンプ３４の吐出口３４ｂとダイ
ヤフラム式三方弁３５を介して連通する空気供給
管３６が接続されている。前記ダイヤフラム式三
方弁３５は、その圧力室に大気が導入されたとき
前記吐出口３４ｂに連なる第１ポート３５ａが大
気開放の第２ポート３５ｂと連通し、所定の負圧
が導入されたとき前記第１ポート３５ａが前記空
気供給管３６に連なる第３ポート３５ｃと連通し
エアポンプ３４からの空気を前記バーナ２５に供
給する構成となつている。尚、前記第２ポート３
５ｂならびにエアポンプ３４の吸入口３４ａは何
れも図示せぬエアクリーナを介して大気に開放さ
れている。一方、前記ダイヤフラム式三方弁３５
への導入圧力の切換は、電磁式三方弁３７によつ
て行われる。この電磁式三方弁３７は、第１ポー
ト３７ａが前記ダイヤフラム式三方弁３５の圧力
室に、第２ポート３７ｂが図示せぬ負圧源（例え
ば真空ポンプ）に夫々連通し、かつ第３ポート３
７ｃが大気中に開放されており、非通電状態では
第１ボート３７ａと第３ポート３７ｃとが連通
し、通電状態では第１ポート３７ａと第２ポート
３７ｂとが連通する。この電磁式三方弁３７を通
電状態とすることにより、エアポンプ３４からの
空気がバーナ２５に供給される構成である。

従つて、前記バーナ２５の作動は、上記電磁式
三方弁３７と、燃料ポンプ３３、燃料噴射弁３０
およびグロープラグ２９によつて制御されてい
る。前記電磁式三方弁３７、燃料ポンプ３３およ
び燃料噴射弁３０は、後述する制御装置５０のパ
ワートランジスタを主体とした接地装置５１にて
夫々通電制御され、具体的には接地が行われた場
合にバツテリ５２からの通電によつて夫々作動す
る。また、グロープラグ２９は、常開型リレー５
３を介してバツテリ５２に接続されており、上記
リレー５３は同じく接地装置５１にて接地が行わ
れた場合に閉結されるものである。

一方、前記トラツプケース２２内において、前
記トラツプ２４の入口側および出口側に、夫々入
口側圧力取出口３８および出口側圧力取出口３９
が設けられており、電磁式三方弁４０の第２ポー
ト４０ｂに前記入口側圧力取出口３８が連通し、
かつ第３ポート４０ｃに出口側圧力取出口３９が
連通している。上記電磁式三方弁４０は、非通電
状態では第１ポート４０ａと第２ポート４０ｂと
が連通し、通電状態では第１ポート４０ａと第３
ポート４０ｃとが連通するものであつて、前記第
１ポート４０ａは、排気熱および水分を遮断する
ためのダイヤフラム４１を介して捕集量検出手段
としての圧力センサ４２の検出部４２ａに接続さ
れてい。また、この電磁式三方弁４０は、上述し
た燃料ポンプ３３等と同様に接地装置５１を介し
て通電制御されている。尚、この電磁式三方弁４
０に代えて、一対の電磁弁例えば常開型電磁弁と
常閉型電磁弁との組み合わせなどにより同様の流
路切換を行うように構成することも可能である。

前記圧力センサ４２は、例えばシリコンダイヤ
フラムの表面にゲージ抵抗体を設けて、ピエゾ抵
抗効果によつて圧力を検知するようにした半導体
式圧力センサが用いられ、上記シリコンダイヤフ
ラムの一方を通路４２ｂを介して大気に開放する
ことで、トラツプ入口圧およびトラツプ出口圧を
ゲージ圧として検出している。そして、この圧力
センサ４２の出力電圧VPが制御装置５０に入力
される構成となつている。

前記トラツプ２４の入口側には、熱電対等から
なる温度センサ４２がトラツプ２４の端面中心部
に臨んで設けられており、その出力電圧VTが同
様に制御装置５０に入力されている。

また運転室内には運転者によつてON・OFF操
作される手動スイツチ６１が設けられ、その
ON・OFF信号V_SWが同様に制御装置５０に入力
されている。運転室内には、バーナ２５の燃焼作
動中を表示するバーナ作動表示器６２と、トラツ
プ２４の排気微粒子が第１設定値以上となつたこ
とを表示する警報手段としての捕集量表示器６３
とが設けられており、これら表示器６２，６３は
制御装置５０からの信号により動作する。

４４は機関の回転速度を検出するための回転速
度センサ、４５は機関の負荷を検出するための負
荷センサであつて、前記回転速度センサ４４は、
例えばクランクシヤフトの一定回転角度毎にパル
スを発生するクランク角センサにて構成され、か
つ負荷センサ４５は、例えばデイーゼル機関にお
いては、燃料噴射ポンプ４６のコントロールレバ
ー４６ａの回動位置を検出するポテンシヨメータ
にて構成されている。これらの検出信号も同様に
制御装置５０に入力される。

制御装置５０は、CPU５４と、このCPU５４
の制御プログラムや所定のデータが書き込まれた
メモリ（ROM）５５と、前記圧力センサ４２の
出力電圧VP、温度センサ４３の出力電圧VT、
Ｆ−Ｖ変換器５６を介した回転速度センサ４４か
らの検出信号VR、手動スイツチ６１のON・
OFF信号V_SW（閉でON）、負荷センサ４５の検出
信号VLの何れかの信号を選択するマルチプレク
サ５７と、この選択されたアナログデータをデジ
タルデータに変換するＡ−Ｄ変換器５８と、前述
した接地装置５１と、前記マルチプレクサ５７、
Ａ−Ｄ変換器５８、接地装置５１と、CPU５４
との間のインタフエースをとるPIO（ペリフエラ
ルＩ／Ｏ）５９と、バツテリ５２の電圧V_Bを定
電圧V_ccに変える定電圧装置６０とを備えて構成
されている。尚、上記CPU５４はPIO５９を介し
てマルチプレクサ５７へのチヤンネル指示を行
い、Ａ−Ｄ変換器５８からの変換終了を示す
EOC信号を受けた後に、デジタル変換されたデ
ータを入力させるようになつている。また接地装
置５１は、パワートランジスタを主体とした７系
統の接地制御回路５１ａ〜５１ｇを有している。

ここで、制御装置５０は、機関回転速度センサ
４４の検出信号V_Rから機関が始動しているか否
かを判定し、また前記電磁式三方弁４０を切換え
制御し圧力センサ４２の圧力信号V_Pからトラツ
プに捕集されている排気微粒子量を検出するよう
に構成されている。そして、制御装置５０は排気
微粒子量が第１設定値K_SET（早めにバーナ２５を
作動させても燃費悪化の面で許容できる値）以上
のときで手動スイツチ６１のON・OFF信号V_SW
が所定値V_SE以上すなわち手動スイツチ６１が
OFFのとき接地制御回路５１ｇを介して捕集量
表示器６３に通電して捕集量表示器６３を点灯さ
せるように構成されている。この状態で、手動ス
イツチ６１からのON信号が入力されると制御装
置５０はトラツプ２４の再生時期と判定し燃料噴
射弁３０、燃料ポンプ３３、三方弁３７及びグロ
ープラグ２９に通電してバーナ２５を燃焼作動さ
せるように構成されている。

また、制御装置５０は排気微粒子量が前記第１
設定値より大きな第２設定値K_nax（トラツプ再生
時の微粒子の発熱によりトラツプ２４が破損する
のを防止できる限界値）になつたときには手動ス
イツチ６１のON・OFF状態の如何に関わらずト
ラツプ２４の再生時期と判定し燃料噴射弁３０、
燃料ポンプ３３、三方弁３７およびグロープラグ
２７に通電してバーナ２５を燃焼作動させるよう
に構成されている。また、制御装置５０は負荷セ
ンサ４５と温度センサ４３との信号VL，VTか
らバーナ２５の燃焼作動の有無を判定するように
構成されている。さらに、制御装置５０はバーナ
２５作動時にはバーナ作動表示器６２に通電して
その表示器６２を点灯させる。

したがつて、本実施例では、圧力センサ４２と
制御装置５０とにより捕集量検出手段を構成し、
制御装置５０が警報制御手段とバーナ作動制御手
段を構成する。

次に第３図に示すフローチヤートに基づいて作
用を説明する。

Ｓ１で回転速度信号VRをCPU５４の記憶部
（RAM）にメモリし、Ｓ２で機関が始動してい
るか否か、具体的には機関回転速度が例えば
500rpm以上であるか否かを判定する。NOの場
合はＳ８で捕集量表示器６３を非作動とした後Ｓ
１５でいかなる場合にもバーナ２５を非作動と
し、Ｓ１６でバーナ作動表示器６２を非作動とす
る。また、YESの場合はＳ３で負荷信号VLと温
度出力電圧VTとをCPU５４の記憶部（RAM）
にメモリし、Ｓ４で現在バーナ２５の作動操作中
か否か判定する。ここでYESの場合はＳ１２へ
進み、引き続きバーナ２５の作動制御を行う。
NOの場合は、Ｓ５で電磁式三方弁４０の通路を
周期的に切り換えて、トラツプ入口圧と出口圧
P₁，P₂をそれぞれ圧力センサ４２の出力信号
VP₁，VP₂として検出する。そしてＳ６で
VP₁−VP₂／VP₁（＝Ｋ）を演算する。すなわちハニカム式のトラツプ２３は層流型燃料計の特徴があ
り、排気微粒子の捕集量を一定とすればトラツプ
入口圧P₁（ガス量に比例）と、差圧ΔP＝P₁−P₂
とは直線比例し換言すればVP₁とΔVP＝VP₁−
VP₂との比率Ｋ＝VP₁−VP₂／VP₁は一定となり排気微粒子量の変化に対応してＫは変化するからＫか
ら排気微粒捕集量に決定できる。

Ｓ６で現在の捕集量に対応する演算値Ｋを求め
た後、Ｓ７でそれが第１設定値K_SETに達したか否
か判定する。YESの場合はＳ９に進んで捕集量
表示器６３を作動させてＳ１０へ進み、NOの場
合はＳ８へ進む。Ｓ１０では手動スイツチ６１が
運転者によつて操作されたか否かを判定する。す
なわち手動スイツチ６１がON（閉）の場合、V_SW
＝V_cc（定電圧5V）となるためV_SETを例えば4Vと
することによつて手動スイツチのON（閉）、OFF
（開）作動が判定できる。Ｓ１０で手動スイツチ
６１がON（閉）の場合はＳ１２へ進んでバーナ
２５を作動させ、OFF（開）の場合はＳ１１でＫ
が第２の設定値K_naxに達したか否かを判定しNO
の場合はＳ１５へ進み、YESの場合はＳ１２へ
進んでバーナ２５を作動させ、Ｓ１３でバーナ作
動表示器６２を作動させ、Ｓ１４でバーナ２５の
作動が所定時間か否かに戻り所定時間が経過する
までバーナ２５を作動させる。

これにより、バーナ２５の燃料作動により発生
する高温ガスにてトラツプ２４に捕集された排気
微粒子が燃焼除去される。

以上説明したように、トラツプに捕集された排
気微粒量が第１設定値以上になつたときに捕集量
表示器６３を点灯させて警告し、この状態で手動
スイツチ６１がONされたときにバーナ２５を燃
料作動させる一方、手動スイツチ６１がOFFの
状態でも第２設定値になつたときに強制的にバー
ナ２５を燃焼作動させるようにしたので、トラツ
プ２５に捕集された排気微粒子を燃焼除去できも
つて排気圧力上昇による燃費、機関出力及び運転
性能の悪化を防止できる。最悪の場合でもトラツ
プ再生時におけるトラツプ２４の破損を防止でき
る第２設定値になつたときにバーナ２５を燃焼作
動させてトラツプ２４の再生を行うからトラツプ
２４の破損を防止できる。バーナ２５の燃焼作動
中には機関が運転されているから排気流によりト
ラツプ２４内を冷却でき排気微粒子の燃焼熱によ
るトラツプ２４内温度の上昇を抑制できこれによ
つてもトラツプ２４の破損を防止できる。

また、第１設定値になつたときに捕集量表示器
６３を点灯させて警告するようにしたので、第２
設定値になるまでの間に余裕がありトラツプの再
生場所を選ぶことができる。また、本実施例では
バーナ２５の燃焼作動時にはバーナ作動表示器６
２を点灯させたのでバーナ２５の作動中には機関
を停止させないように警告できるからこれにより
前記トラツプの破損を防止できる。

＜発明の効果＞本発明は、以上説明したように、排気微粒子量
が第１設定値以上になつたときに警報を発して運
転手等に手動スイツチをONさせるように促し、
また第１設定値より大きくかつトラツプの破損許
容限界値以下である第２設定値以上になつたとき
に手動スイツチのOFF状態に関わらずバーナを
燃焼作動させるようにしたので、手動スイツチが
ONされなくともトラツプの再生を図れ燃費、機
関出力および運転性能の悪化を防止できると共に
トラツプの破損を防止できる。また、バーナ作動
時には機関が運転されているから排気流によるト
ラツプが冷却され排気微粒子の燃焼熱によるトラ
ツプの温度上昇を抑制できこれによつてもトラツ
プの破損を防止できる。また、第１設定値になつ
たとき警報を発して警報するようにしたので、第
２設定値になるまでの間余裕がありトラツプの再
生場所を選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図は本発
明の一実施例を示す全体図、第３図はフローチヤ
ート、第４図は排気微粒子処理装置の従来例を示
す概略図、第５図は第４図の要部構成図である。２１……排気通路、２４……トラツプ、２５…
…バーナ、４２……圧力センサ、４４……機関回
転速度センサ、５０……制御装置、６１……手動
スイツチ、６３……捕集量表示器。

Claims

【特許請求の範囲】

１排気通路に介装され排気中の微粒子を捕集す
るトラツプと、該トラツプにより捕集された排気
微粒子を加熱燃焼させるバーナと、を備える内燃
機関の排気微粒子処理装置において、前記トラツ
プの排気捕集量を検出する捕集量検出手段と、機
関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段
と、選択的にON・OFF操作される手動スイツチ
と、警報を発する警報手段と、排気微粒子捕集量
が第１設定値以上のときに前記警報手段に警報信
号を発する警報制御手段と、機関回転速度が所定
値以上のときに作動し前記第１設定値以上でかつ
前記手動スイツチONのとき或いは手動スイツチ
のOFF状態に関わらず排気微粒子捕集量が前記
第１設定値より大きくかつトラツプの破損許容限
界値以下である第２設定値以上のときに前記バー
ナを燃焼動作させるバーナ作動制御手段と、を設
けたことを特徴とする内燃機関の排気微粒子処理
装置。