JPH0432925B2 - - Google Patents

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JPH0432925B2
JPH0432925B2 JP3097683A JP3097683A JPH0432925B2 JP H0432925 B2 JPH0432925 B2 JP H0432925B2 JP 3097683 A JP3097683 A JP 3097683A JP 3097683 A JP3097683 A JP 3097683A JP H0432925 B2 JPH0432925 B2 JP H0432925B2
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JP
Japan
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burner
air
fuel
ignition
trap
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JP3097683A
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Yoji Hasegawa
Masaaki Katsumata
Takashi Kawakami
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/22Timing network

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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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気浄化装置として用いら
れる排気微粒子捕集用トラツプの再生用バーナー
の制御装置に関する。
従来の自動車内燃機関の排気浄化装置として、
排気通路の途中にトラツプを設けて排気中のカー
ボンを主成分とする微粒子(パーテイキユレー
ト)を捕集し、トラツプに所定量の微粒子が捕集
された段階でトラツプの上流側に設けたバーナー
を作動させて排気を加熱し、この加熱された排気
により微粒子を焼却してトラツプを再生するよう
にしたものがある。
ところで、バーナーを作動させる場合、着火用
のグロープラグ又はヒータを赤熱させてから燃料
と空気の供給を開始し、着火させて燃焼させるの
であるが、確実に着火燃焼させることが必要で、
例えば特願昭57−107039号にて提案されているよ
うに燃焼筒や蒸発筒の配置構造に工夫がなされて
いる。
しかし、バーナーの燃焼が開始するまでの間は
蒸発筒の温度が低く、混合気中の燃料は十分霧化
されずに吐出され、また、空気によりグロープラ
グが冷却されやすいため、着火が難しく、特に排
気温度の低い低速、低負荷条件ではこの傾向が著
しい。
本発明はこのような実状に鑑み、バーナーの作
動開始時の着火性の改善を図ることを目的とし、
バーナーへ供給する燃料と空気との混合気の空燃
比を制御することにより、詳しくは、バーナーの
作動開始直後の着火期間中にバーナーへの燃料供
給量を一定とし空気供給量を制御して、前記期間
の初めの空燃比を濃くし時間経過と共に薄くして
適正空燃比に移行させる空燃比制御手段を設ける
ことにより、着火性を改善し、あわせて、前記期
間の経過後、バーナー下流側排気温度と上流側排
気温度との差を所定値と比較して着火の有無を検
知し、未着火のときにバーナーの作動を停止させ
る着火検知手段を設けることにより、さらに信頼
性を向上させたものである。
以下に実施例を説明する。
第1図において、デイーゼル機関1の排気通路
2の途中に排気微粒子捕集用のハニカム式トラツ
プ3が介装され、その上流側にトラツプ再生用の
バーナー4が設けられる。
バーナー4は、多数の排気流通孔を有する燃焼
筒5と、この燃焼筒5内に臨む混合気導管6と、
この混合気導管6の出口端を囲む逆流式蒸発筒7
と、着火用のグロープラグ8とを備える。
混合気導管6の入口側は燃料供給管9と空気供
給管10とに分岐しており、燃料供給管9には、
図示しない燃料タンクから燃料を吸入して圧送す
る電磁式燃料ポンプ11と、燃料の供給量を制御
する燃料制御弁12とが設けられる。空気供給管
10には、エアポンプ13の吐出口が電磁式切換
弁14を介して接続され、またその途中に逆止弁
15が設けられる。エアポンプ13は機関により
プーリ駆動され、その吸入口は図示しないエアク
リーナに接続される。切換弁14は非通電状態で
エアポンプ13の吐出口と吸入口とをつなぎ、通
電状態でエアポンプ13の吐出口と空気供給管1
0とをつなぐように切換わる。そして、空気供給
管10の切換弁14と逆止弁15との間から分岐
してエアポンプ13の吸入口につながる空気逃し
管16が設けられ、この空気逃し管16には空気
の逃し量を制御する電磁式空気逃し弁17が設け
られる。
ここにおいて、機関の回転数を検出するための
回転数センサ18と、機関の負荷を検出するため
の負荷センサ19とが設けられる。回転数センサ
18は燃料噴射ポンプ20の駆動用歯車20aに
近接させた電磁式ピツクアツプにより構成され、
負荷センサ19は燃料噴射ポンプ20のコントロ
ールレバー20bに連動させたポテンシヨメータ
により構成される。また、差圧センサ21が設け
られ、この差圧センサ21にはトラツプ3の上流
側排気圧力P1と下流側排気圧力P2とがそれぞれ
圧力導管22,23によつて導かれる。更に、バ
ーナー4の上流に上流側排気温度T0を検出する
ための温度センサ24が設けられ、バーナー4の
下流に下流側排気温度T1を検出するための温度
センサ25が設けられる。そして、これら回転数
センサ18、負荷センサ19、差圧センサ21、
温度センサ24,25の信号は制御装置30に入
力され、この制御装置30によりグロープラグ
8、燃料ポンプ11,燃料制御弁12、空気供給
用切換弁14及び空気逃し弁17の作動を制御す
るようになつている。
制御装置30は、マイクロコンピユータにより
構成されるが、第2図の機能ブロツク図に表わさ
れるように、回転数センサ18、負荷センサ19
及び差圧センサ21によつて検出される回転数、
負荷及び差圧ΔP(=P1−P2)に基づいて再生時
期(微粒子の捕集量が所定量以上)を検知して再
生開始信号を発する再生時期検知手段31と、再
生時期検知手段31からの再生開始信号を受けた
ときにバーナー4用の各機器を作動させる出力制
御手段32と、再生の開始から所定時間後に温度
センサ24,25によつて検出される排気温度
T0,T1の温度差T1−T0に基づいてバーナー4の
着火の有無を検知し未着火のときに出力制御手段
32に対し再生中止信号を発する着火検知手段3
3と、再生時間を監視し所定の再生時間が経過し
たときに出力制御手段32に対し再生中止信号を
発する再生停止用タイマー34とを備える。
出力制御手段32は、デイレイ機能等を有して
おり、バーナー4を作動させて再生を開始させる
場合に、先ずグロープラグ8を作動させ、次いで
燃料ポンプ11、燃料制御弁12、空気供給用切
換弁14及び空気逃し弁17を作動させるように
なつている。そして、燃料制御弁12に対して
は、燃料供給量を所定値に制御すべくデユーテイ
ー比(パルス幅)一定の駆動パルスを出力する
が、空気逃し弁17に対しては、再生開始直後の
着火期間中の空気供給量を減少(空気逃し量を増
大)させ、かつその期間において時間経過と共に
空気供給量を漸増(空気逃し量を漸減)させて所
定値に移行させるように駆動パルスのデユーテイ
ー比を制御する。すなわち、出力制御手段32中
に、第3図の機能ブロツク図に表わされるよう
に、空気逃し量設定手段35、タイマー36、増
量補正手段37及び駆動パルス出力手段38を有
しており、着火期間中はタイマー36により増量
補正手段37を作動させて空気逃し量設定手段3
5によつて設定される空気逃し量を増量補正し、
かつ時間経過と共に補正係数を減少させて空気逃
し量を漸減させつつ増量補正し、補正された空気
逃し量の制御値を駆動パルス出力手段38に送つ
て、第4図に示すような制御パターンの駆動パル
スを空気逃し弁17に対して出るするようになつ
ている。尚、空気逃し弁17はONのとき開き、
OFFで閉じる。
制御装置30の実際のハードウエア構成は第5
図に示す通りであり、図中40はCPU、41は
メモリー、42はインタフエース用のPIOであ
る。
入力側には、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43と、複数の入力信号
のうち1つを選択的にA/D変換器43の入力と
するマルチプレクサ44とが設けられる。入力信
号は、回転数センサ18からのパルス信号、負荷
センサ19からのアナログ電圧、差圧センサ21
からのアナログ電圧、温度センサ24及び25か
らのアナログ電圧であり、これらはマルチプレク
サ44へ入力される。但し、回転数センサ18か
らのパルス信号はアナログ電圧に変換するため
F/V変換器45を介してマルチプレクサ44へ
入力される。
CPU40は、第7図のフローチヤートに基づ
くプログラムに従つて動作し、適宜PIO42を介
して、マルチプレクサ44へのチヤンネル指示、
A/D変換器43へのスタート指示を行い、A/
D変換器43からの変換終了を示すEOC信号を
受けた後、デジタル変換されたデータを読込むよ
うになっている。尚、フローチヤートについては
後述する。
出力側には、CPU40からPIO42を介しての
出力指令によりグロープラグ8、燃料ポンプ11
及び空気供給用切換弁14をそれぞれオンオフ制
御するためのスイツチ回路46,47,48が設
けられる。また、燃料制御弁12を作動させるた
めに、矩形波発振器49、ゲート50及び増幅器
51が設けられる。ここで、ゲート50はCPU
40からPIO42を介しての出力指令により燃料
ポンプ11の作動と同期して開き、矩形波発振器
49からの矩形波を増幅器51に入力して増幅さ
せ、デユーテイー比一定の駆動パルスを燃料制御
弁12に与える。更に、空気逃し弁17を作動さ
せるために、三角波発振器52、ゲート53、
D/A変換器54、比較器55及び増幅器56が
設けられる。ここで、ゲート53は空気供給用切
換弁14の作動と同期して開き、三角波発振器5
2から三角波を比較器55に入力させる。また
D/A変換器54はCPU40からPIO42を介し
て出力される空気逃し量の制御値のデジタルデー
タをアナログ電圧に変換して比較器55に入力さ
せる。これにより、第6図に示されるように、比
較器55はD/A変換器54からのアナログ電圧
(スライスレベル)によつてパルス幅を制御され
た信号を出力し、増幅器56を介して空気逃し弁
17に駆動パルスを与える。
次に第7図のフローチヤートを参照しつつ作用
を説明する。
再生時期検知手段31の機能はフローチヤート
のS1に相当し、トラツプ3における微粒子の捕
集量が所定量に達して再生時期となつたか否かの
判定を行う。詳しくは、回転数N、負荷L及び差
圧ΔPを読込み、回転数Nと負荷Lとからこれら
に応じて予め定められている差圧の限界値f(N,
L)をテーブルルツクアツプし、差圧ΔPと限界
値f(N,L)とを比較することにより、差圧ΔP
が限界値f(N,L)以上のときに再生時期であ
ると判定する。
このようにして再生時期検知手段31により再
生時期であると検知されたときは、再生開始信号
が発せられ、これにより出力制御手段32がバー
ナー用の各機器を作動させてトラツプ3の再生を
開始する。これがフローチヤートのS2〜S4に相
当する。詳しくは、先ずグロープラグ8をオン
(S2)にし、一定時間デイレイ(S3)して、着火
に必要な温度まで上昇させた後、燃料ポンプ11
及び燃料制御弁12を作動させて燃料の供給を開
始すると共に、空気供給用切換弁14及び空気逃
し弁17を作動させて空気の供給を開始する
(S4)。
これにより、バーナー4の混合気導管6から燃
料と空気との混合気が噴出し、逆流式蒸発筒7を
介して燃焼筒5内に送り込まれる。このとき、グ
ロープラグ8の熱で着火し、燃焼を開始する。
この際、燃料制御弁12に対してはデユーテイ
ー比一定の駆動パルスが与えられ、燃料供給量は
一定に制御されるが、空気逃し弁17に対しては
予め定められたパターンでデユーテイー比を制御
された駆動パルスが与えられ、これに基づいて空
気逃し量したがつて空気供給量が制御される。
すなわち、出力制御手段32の空気逃し量制御
手段35による空気逃し量の設定値が、再生開始
直後にはタイマー36により規定される時間、増
量補正手段37により増量補正され、かつその時
間内で時間経過と共に漸減するよう補正されて、
駆動パルス出力手段38から空気逃し弁17に対
し第4図に示したような制御パターンで駆動パル
スが出力される。これがフローチヤートのS5,
S6に相当する。
したがつて、再生開始直後の空気逃し弁17に
よる空気逃し量が最も大となり、時間と共に漸減
する。逆にみれば、再生開始直後の空気供給量が
小となり、時間と共に漸増する。空燃比でみれ
ば、再生開始直後が濃く、時間と共に薄くなつて
適正値となる。
このように再生開始直後の空燃比が濃くなるこ
とによつて、着火を確実かつ速やかに行わせるこ
とができる。また、空気供給量が少なくなると、
空気による冷却が少なくなるので、このことによ
つても着火性能を改善できる。
そして、再生開始から所定時間経過すると、タ
イマー36による増量補正手段37の作動が終了
し、以降は空気供給量も一定に制御されて適正空
燃比となる。また、グロープラグ8はオフとなる
(フローチヤートではS7)。
このようにしてバーナー4での着火がなされて
燃焼が開始されると、この燃焼熱により燃焼筒5
内に流入する排気を加熱する。そして、この加熱
された排気がトラツプ3内を通過することによ
り、トラツプ3に捕集されている微粒子が燃焼し
焼却される。
この間においては、着火検知手段33による着
火の有無の検知と、再生停止用タイマー34によ
る再生時間の監視とが行われる。これがフローチ
ヤートのS8,S9に相当し、S8で排気温度T0,T1
を読込んでそれらの温度差T1−T0が例えば100℃
以上であるか否かを判定し、100℃以上であれば
着火しているものとみなして、次に進み、S9で
所定の再生時間が経過したか否かを判定し、時間
内であればS8へ戻つてこれらの判定を繰り返す。
温度差T1−T0が100℃に達しない場合は、着火
検知手段33によつて未着火又は失火と判断さ
れ、着火検知手段33から出力制御手段32に再
生中止信号が発せられ、これにより燃料ポンプ1
1、燃料制御弁12、空気供給用切換弁14及び
空気逃し弁17の作動が停止される。これがフロ
ーチヤートのS11に相当する。
所定の再生時間が経過した場合に、再生停止用タ
イマー34から出力制御手段32に再生停止信号
が発せられ、これにより燃料ポンプ11、燃料制
御弁12、空気供給用切換弁14及び空気逃し弁
17の作動が停止される。これがフローチヤート
のS10に相当する。これにより再生が終了する。
また、燃料供給量及び空気供給量を回転数、負
荷等の運転条件に応じて制御する場合には、運転
条件に応じて決定される燃料供給量又は空気供給
量を補正する用にすればよい。
以上説明しように本発明によれば、バーナーの
作動開始直後の着火期間中にその初めの空燃比を
濃くし、時間経過と共に薄くして適正空燃比に移
行させるように制御することとしたため、着火を
確実かつ速やかに行わせることができるという効
果が得られる。特に空燃比の制御に際し、燃料供
給量を一定とし空気供給量を制御、すなわち、空
気供給量を減少させて空燃比を濃くするようにし
たため、燃料供給量を増大させる場合に較べ、空
気による冷却が少なくなるので着火性の改善に好
適である。また、前記期間の経過後、バーナー下
流側排気温度と上流側排気温度との差から着火の
有無を検知し、未着火のときにバーナーの作動を
停止させるようにしたため、かかる着火の確認に
より、信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図は第1図における制御装置の機能ブロツク図、
第3図は第2図における出力制御手段中の空気逃
し弁制御部の機能ブロツク図、第4図は空気逃し
弁への駆動パルスの信号波形図、第5図は同上の
制御装置のハードウエア構成図、第6図は第5図
における空気逃し弁制御部の信号波形図、第7図
は同上の制御装置のフローチヤートである。 1……デイーゼル機関、2……排気通路、3…
…トラツプ、4……バーナー、8……グロープラ
グ、11……燃料ポンプ、12……燃料制御弁、
13……エアポンプ、14……空気供給用切換
弁、17……空気逃し弁、30……制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 排気通路に介装されて排気中の微粒子を捕集
    するトラツプと、トラツプの上流に設けられるト
    ラツプ再生用バーナーと、バーナーの作動を制御
    する制御装置とを備える内燃機関において、バー
    ナーの作動開始直後の着火期間中にバーナーへの
    燃料供給量を一定とし空気供給量を制御して、前
    記期間の初めの空燃比を濃くし時間経過と共に薄
    くして適正空燃比に移行させる空燃比制御手段を
    設けると共に、前記期間の経過後、バーナー下流
    側排気温度と上流側排気温度との差を所定値と比
    較して着火の有無を検知し、未着火のときにバー
    ナーの作動を停止させる着火検知手段を設けたこ
    とを特徴とする内燃機関における排気微粒子捕集
    用トラツプの再生用バーナーの制御装置。
JP58030976A 1983-02-28 1983-02-28 内燃機関における排気微粒子捕集用トラップの再生用バーナーの制御装置 Granted JPS59158310A (ja)

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