JPH052811B2

JPH052811B2 -

Info

Publication number: JPH052811B2
Application number: JP57066991A
Authority: JP
Inventors: Noboru Watanabe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1993-01-13
Also published as: JPS58183811A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、エンジン排気系に粒子捕集器を備え
たデイーゼルエンジンの排気系圧力調節方法に係
る。

自動車等の車輌に用いられるデイーゼルエンジ
ンに於ては、これより排出される排気ガス中の炭
素粒子の如き粒子を捕捉し、これが大気中へ放出
されることを防止する粒子捕集器を排気通路の途
中に設けることが考えられている。この粒子捕集
器は、一般に、耐熱性のフイルタ構造体を有し、
このフイルタ構造体によつて排気中の粒子を捕集
するようになつている。このため捕集した粒子の
量が増大するに従つてそのフイルタ構造体が詰
り、これに応じてこれより上流側に於ける排気通
路の排ガス圧力が上昇するようになる。

またデイーゼルエンジンに於て、これより排出
される排気ガス中のNOxを低減するために、排
気ガスの一部を吸気系へ還流させる所謂排気ガス
再循環を行うことが考えられている。排気ガス再
循環のための排気ガス取入れポートは、排気ガス
再循環のために必要な排気ガス流量が得られるよ
う、一般に、粒子捕集器より流側の排気通路に設
けられ、このため粒子捕集器の詰りによりこれよ
り上流側の排気通路に於ける排気ガス圧力が上昇
すると、それに伴い前記排気ガス取入れポートに
於ける排気ガス圧力が上昇し、粒子捕集器の詰り
度の増大に応じて排気ガス再循環流量が増大し予
め定められた適正流量にて排気ガス再循環が行わ
なくなることがある。

本発明は上述の如き不具合に鑑み、粒子捕集器
の詰り度が所定値に達したとき該粒子捕集器が捕
集している捕集物を焼失灰化させることにより粒
子捕集器の再生を行ない、その一回の再生から次
回の再生までは粒子捕集器の詰り度に応じて排気
ガスの一部を粒子捕集器をバイパスして流すこと
により粒子捕集器の詰りによるこれより上流側に
於ける排気ガス圧力の上昇を抑制し、粒子捕集器
の一回の再生から次回の再生の間に於てその粒子
捕集器の詰り度が増大しても排気ガス再循環が所
定の適正流量にて行なわれるよう排気系圧力を調
節する排気系圧力調節方法を提供せんとするもの
である。

以下に添付の図を参照しつつ本発明を実施例に
ついて詳細に説明する。

添付の図は本発明によるデイーゼルエンジンの
排気系圧力調節方法を実施する装置を備えたデイ
ーゼルエンジンを示す概略構成図である。図に於
て、１はデイーゼルエンジンを示しており、この
デイーゼルエンジンはシリンダボア２内にピスト
ン３を摺動自在に受入れ、該ピストンはその上方
に燃焼室４を郭定している。デイーゼルエンジン
１は燃焼室４に連通する渦流室５を有しており、
該渦流室には燃料噴射ノズル４０よりデイーゼル
エンジン用の液体燃料が噴射供給されるようにな
つている。

デイーゼルエンジン１は吸気マニホールド６及
び吸気ポート７を経て燃焼室４内に空気を吸入
し、燃焼室４より排気ポート８を経て排気マニホ
ールド９へ排気ガスを排出する。吸気ポート７と
排気ポート８は各々ポペツト弁により開閉される
ようになつており、図に於ては、符号１０により
排気用のポペツト弁のみが示されている。

排気マニホールド９の枝管部は隔室１３により
互いに並列の二つの通路に区分され、その一方に
は粒子捕集器１２が設けられており、他方は粒子
捕集器１２をバイパスするバイパス通路１１とさ
れている。粒子捕集器１２は耐熱性のフイルタ構
造体を有し、排気ガス中の炭素粒子の如き粒子を
捕集するようになつている。粒子捕集器１２のフ
イルタ構造体の上流側端面には粒子捕集器１２の
再生を行うための電気式ヒータ３９が設けられて
いる。

粒子捕集器１２の下流側には粒子捕集器１２を
流れる排気ガスの流量を制御する常開型の排気絞
り弁６１が設けられている。排気絞り弁は弁軸６
１ａに担持されたバタフライ弁として構成され、
レバー６２を介してダイヤフラム装置６３のロツ
ド６４に連結され、該ダイヤフラム装置によつて
駆動されるようになつている。ダイヤフラム装置
６３はダイヤフラム６５を有し、該ダイヤフラム
６５はそのダイヤフラム室６６に導入される負圧
の増大に応じて圧縮コイルばね６７の作用に抗し
て図にて左方へ移動し、排気絞り弁６１を閉弁方
向、即ち排気絞りを行う方向へ駆動するようにな
つている。ダイヤフラム室６６は導管６８を経て
切換弁６９に接続されている。切換弁６９は電磁
作動式の切換弁として構成され、電磁装置に通電
が行われていない時には導管６８を大気ポート７
１に接続し、これに対し前記電磁装置に通電が行
われている時には導管６８を負圧ポート７０に接
続するようになつている。負圧ポート７０は導管
７２を経て図示されていない負圧ポンプに接続さ
れ、該負圧ポンプより負圧を供給されるようにな
つている。この切換弁６９に対する通電は後述す
る制御装置３５により行われる。

またバイパス通路１１には該バイパス通路を流
れる排気ガスの流量を制御する常閉型の排気絞り
弁７３が設けられている。排気絞り弁７３は弁軸
７３ａに担持されたバタフライ弁として構成さ
れ、レバー７４を介してダイヤフラム装置７５の
ロツド７６に連結され、該ダイヤフラム装置によ
つて駆動されるようになつている。ダイヤフラム
装置７５はダイヤフラム７７を有し、該ダイヤフ
ラム７７はそのダイヤフラム室７８に導入される
負圧の増大に応じて圧縮コイルばね７９のばね力
に抗して図にて右方へ移動し、排気絞り弁７３を
開弁方向、即ちバイパス通路１１を開く方向へ駆
動するようになつている。

ダイヤフラム室７８は導管８０を経て切換弁８
１に接続されている。切換弁８１は電磁作動式の
切換弁として構成され、電磁装置に通電が行われ
ていない時には導管８０を大気ポート８３に接続
し、これに対し前記電磁装置に通電が行われてい
る時には導管８０を負圧ポート８２に接続するよ
うになつている。負圧ポート８２は導管８４を経
て前記負圧ポンプに接続され、これより負圧を供
給されるようになつている。切換弁８１には後述
する制御装置３５よりパルス信号が選択的に与え
られ、これにより切換弁８１はそのパルス信号の
デユーテイ比に応じて所定の時間比をもつて繰返
し切換作動し、導管８０にそのデユーテイ比に応
じた負圧を与えるようになつている。この場合、
パルス信号のデユーテイ比が大きいほど導管８０
に大きい負圧が生じる。

１４は排気ガス再循環制御弁を示している。排
気ガス再循環制御弁１４はその入口ポート１５を
導管１６により排気マニホールド９に形成された
排気ガス取入れポート１７に接続され、また出口
ポート１８を導管１９により吸気マニホールド６
に形成された排気ガス注入ポート２０に接続され
ている。排気ガス再循環制御弁１４は弁要素２１
を含み、該弁要素２１は弁座部２２と共働して出
口ポート１８を開閉し、またその実効開口面積を
制御するようになつている。この弁要素２１は弁
ロツド２３によりダイヤフラム装置２４に連結さ
れ、このダイヤフラム装置によつて駆動されるよ
うになつている。ダイヤフラム装置２４はダイヤ
フラム２５を含んでおり、該ダイヤフラムはその
ダイヤフラム室２６に導入される負圧の増大に応
じて圧縮コイルばね２７の作用に抗して図にて上
方へ駆動され、前記弁要素２１を上方へ移動させ
て出口ポート１８を開き、またその実効開口断面
積を増大するようになつている。

ダイヤフラム室２６には図示されていない負圧
ポンプが発生する負圧が導管２８，２９、開閉弁
３０、導管３１，３２を経て選択的に供給され、
また開閉弁３３、導管３４，３２を経て大気圧が
選択的に供給されるようになつている。

開閉弁３０は常閉型電磁弁として、また開閉弁
３３は常開型電磁弁として構成されている。開閉
弁３０，３３には後述する制御装置３５が発生す
るパルス信号が選択的に与えられ、これにより開
閉弁３０，３３は各々そのパルス信号のデユーテ
イ比に応じて所定の時間比をもつて開閉し、導管
３２にそのデユーテイ比に応じた負圧を与えるよ
うになつている。この場合、パルス信号のデユー
テイ比が大きい程導管３２に大きい負圧が生じ
る。

制御装置３５はCPU、ROM、RAM等を含ん
だそれ自身周知のマイクロコンピユータとパルス
発生器とを含み、予めエンジン負荷とエンジン回
転数とに対応した適切な排気ガス再循環制御弁１
４の開度量データ（制御目標弁量データ）を
ROMに記憶しており、燃料噴射ポンプ３８のポ
ンプレバー開度センサ３６により測定されるエン
ジン負荷とエンジン回転数センサ３７により測定
されるエンジン回転数に対応する開弁量データを
検索してこをROMより読出し、この開弁量デー
タと排気ガス再循環制御弁１４に設けられた開弁
量センサ８５により測定された開弁量のデータと
の比較を行い、その比較結果に基いて所定のデユ
ーテイ比のパルス信号を発生してこれを開閉弁３
０，３３へ出力するようになつている。即ち制御
装置３５は制御目標開弁量データが開弁量データ
に等しい時には今までと同じ信号を出力し、制御
目標開弁量デーータが実際の開弁量データより小
さい時にはパルス信号のデユーテイ比を今までよ
り小さくし、これに対し制御目標開弁量データが
実際の開弁量データより大きい時にはパルス信号
のデユーテイ比を今までより大きくするようにな
つている。

これにより排気ガス再循環制御弁１４はエンジ
ン負荷とエンジン回転数とに応じて開弁量を制御
される。

吸気マニホールド６には吸気管４１が接続さ
れ、該吸気管４１には前記燃焼室４に吸入される
空気の流量を制御する常開型の吸気絞り弁４２が
設けられている。吸気絞り弁４２は弁軸４２ａに
担持されたバタフライ弁として構成され、レバー
４３を介してダイヤフラム装置４４のロツド４５
に連結され、該ダイヤフラム装置によつて駆動さ
れるようになつている。ダイヤフラム装置４４は
ダイヤフラム４６を有し、該ダイヤフラム４６は
そのダイヤフラム室４７に導入される負圧の増大
に応じて圧縮コイルばね４８のばね力に抗して図
にて下方へ移動し、吸気絞り弁４２を閉弁方向、
即ち吸気絞りを行う方向へ駆動するようになつて
いる。

ダイヤフラム室４７には図示されていない負圧
ポンプが発生する負圧が導管２８，４９、開閉弁
５０及び導管５１，５２を経て選択的に供給され
るようになつている。またダイヤフラム室４７に
は開閉弁５３より大気圧が導管５４及び５２を経
て選択的に供給されるようになつている。開閉弁
５０及び５３はともに電磁作動式の開閉弁として
構成され、電磁装置に通電が行われていない時に
は閉弁し、これに対し前記電磁装置に通電が行わ
れている時には開弁するようになつている。開閉
弁５０に通電が行われ、開閉弁５３に通電が行わ
れていない時にはダイヤフラム室４７に負圧が導
入されることにより吸気絞り弁４２の吸気絞り度
が増大し、これに対し開閉弁５０に通電が行われ
ず、開閉弁５３に通電が行われている時にはダイ
ヤフラム室４７の負圧が減少することにより吸気
絞り弁４２はその絞り度を減少し、また開閉弁５
０及び５３のいづれにも通電が行われていない時
にはダイヤフラム室４７に流体圧が封入され、吸
気絞り弁４２はその時の開度位置に保持される。
この開閉弁５０及び５３に対する通電は制御装置
３５によつて制御されるようになつている。

また制御装置３５はエンジン負荷とエンジン回
転数とに応じた適正な吸気絞り弁開度（制御目標
開度）を予めROMに記憶しており、粒子捕集器
１２の再生時期であることが判定された時には、
燃料噴射ポンプ３８に設けられたポンプレバー開
度センサ３６及びエンジン回転数センサ３７によ
つて測定されるエンジン負荷とエンジン回転数に
対応する制御目標開度をROMより読出し、該制
御目標開度と吸気絞り弁開度センサ５６により測
定される吸気絞り弁４２の実際の開度との比較を
行い、その比較結果に基いて開閉弁５０及び５３
に対する通電の制御を行うようになつている。即
ち、制御装置は開度センサ５６により測定される
吸気絞り弁の開度が前記制御目標開度より大きい
時には開閉弁５０にのみ通電を行い、これに対し
前記開度が前記制御目標開度より小さい時には開
閉弁５３にのみ通電を行い、また前記開度が前記
制御目標開度に或る制御許容幅をもつて等しい時
には開閉弁５０及び５３のいづれにも通電を行わ
ないようになつている。

また制御装置３５は粒子捕集器１２の再生時に
電気式ヒータ３９に通電を行い、更に開閉弁６９
に通電を行うようになつている。

粒子捕集器の再生時には吸気絞り弁４２がその
時のデイーゼルエンジンの運転状態に応じた適切
な吸気絞り位置にもたらされ、これにより排気ガ
ス温度が上昇し、また電気式ヒータ３９に通電が
行われてこれが発熱し、更に排気絞り弁６１が所
定の排気絞り位置にもたらされ、粒子捕集器１２
を通過する排気ガスの流量が適当に制限される。
上述の如き作動により粒子捕集器１２が捕集して
いる粒子が焼失灰化し、粒子捕集器１２の再生が
行われる。

尚、負圧センサ５７により検出される吸気管負
圧が所定値を越えて増大したとき、或いは排気ガ
ス温度センサ５８により検出される排気ガス温度
が所定値を越えて増大したときには上述の如きフ
イードバツク制御に凌駕して吸気絞り弁４２の吸
気絞り度が減少せしめられるようになつている。

制御装置３５は粒子捕集器１２が詰つていない
状態に於けるこれより上流側の初期排気ガス圧力
をエンジン負荷とエンジン回転数とに応じて
ROMに記憶しており、粒子捕集器１２の一回の
再生から次の再生までの間、ポンプレバー開度セ
ンサ３６及びエンジン回転数センサ３７によつて
測定されるエンジン負荷とエンジン回転数に対応
する初期排気ガス圧力を読出し、この初期排気ガ
ス圧力と排気ガス圧力センサ６０により検出され
る排気ガス圧とを比較し、この両排気ガス圧力に
差が生じないように排気絞り弁７３が開弁するよ
う切換弁８１に電気信号を出力するようになつて
いる。

上述の如き制御が行われることにより、粒子捕
集器１２の詰りが増大してこれより上流側に於け
る排気ガス圧力が初期排気ガス圧力より増大する
と、排気絞り弁７３が開弁し、排気ガスの一部が
バイパス通路１１を通つて流れることにより粒子
捕集器１２より上流側に於ける排気ガス圧力の上
昇が回避される。

これにより、粒子捕集器１２の詰り度が増大し
ても排気ガス取入れポート１７に於ける排気ガス
圧力が増大することがなく、粒子捕集器１２が詰
つても過剰な排気ガス再循環が行われることが回
避される。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

添付の図は本発明による排気系圧力調節方法を
実施する装置を備えたデイーゼルエンジンの一つ
の実施例を示す概略図である。１……デイーゼルエンジン、２……シリンダボ
ア、３……ピストン、４……燃焼室、５……渦流
室、６……吸気マニホールド、７……吸気ポー
ト、８……排気ポート、９……排気マニホール
ド、１０……ポペツト弁、１１……バイパス通
路、１２……粒子捕集器、１３……隔壁、１４…
…排気ガス再循環制御弁、１５……入口ポート、
１６……導管、１７……排気ガス取入れポート、
１８……出口ポート、１９……導管、２０……排
気ガス注入ポート、２１……弁要素、２２……弁
座部、２３……弁ロツド、２４……ダイヤフラム
装置、２５……ダイヤフラム、２６……ダイヤフ
ラム室、２７……圧縮コイルばね、２８，２９…
…導管、３０……開閉弁、３１，３２……導管、
３３……開閉弁、３４……導管、３５……制御装
置、３６……ポンプレバーー開度センサ、３７…
…エンジン回転数センサ、３８……燃料噴射ポン
プ、３９……電気式ヒータ、４０……燃料噴射ノ
ズル、４１……吸気管、４２……吸気絞り弁、４
３……レバー、４４……ダイヤフラム装置、４５
……ロツド、４６……ダイヤフラム、４７……ダ
イヤフラム室、４８……圧縮コイルばね、４９…
…導管、５０……開閉弁、５１，５２……導管、
５３……開閉弁、５４……導管、５６……開度セ
ンサ、５７……負圧センサ、５８……排気ガス温
度センサ、６０……排気ガス圧力センサ、６１…
…排気絞り弁、６２……レバー、６３……ダイヤ
フラム装置、６４……ロツド、６５……ダイヤフ
ラム、６６……ダイヤフラム室、６７……圧縮コ
イルばね、６８……導管、６９……切換弁、７０
……負圧ポート、７１……大気ポート、７２……
導管、７３……排気絞り弁、７４……レバー、７
５……ダイヤフラム装置、７６……ロツド、７７
……ダイヤフラム装置、７８……ダイヤフラム
室、７９……圧縮コイルばね、８０……導管、８
１……切換弁、８２……負圧ポート、８３……大
気ポート、８４……導管、８５……排気ガス再循
環制御弁開弁量センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジン排気系に粒子捕集器を備えたデイー
ゼルエンジンの排気系圧力調節方法にして、粒子
捕集器の詰り度が所定値に達した時、該粒子捕集
器が捕集している捕集物を焼失灰化させることに
より該粒子捕集器の再生を行い、一回の再生から
次回の再生までは排気ガス圧力がエンジン負荷と
エンジン回転数に対応して予め定められた値とな
るよう粒子捕集器の詰り度に応じて排気ガスの一
部を粒子捕集器をバイパスして流すことを特徴と
するデイーゼルエンジンの排気圧力調節方法。