JPH0715243B2

JPH0715243B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JPH0715243B2
Application number: JP16507088A
Authority: JP
Inventors: 芳樹関谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0216319A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は排気浄化装置に関する。

＜従来の技術＞排気浄化装置の従来例として第９図に示すようなものが
ある（特開昭57−159908号公報及び特公昭62−30816号
公報参照）。

すなわち、ディーゼル機関１の吸気通路２には吸気絞弁
３が介装され、吸気絞弁３下流の吸気マニホールド４と
排気マニホールド５とが排気還流通路（EGR通路と称
す）６により連通接続されている。また、前記EGR通路
６には排気還流制御弁（以下、EGRバルブと称す）７が
介装されている。

そして、EGRバルブ７の開制御によりEGR通路６の流路面
積を制御し、機関中負荷運転時においては排気と吸気と
の圧力差によって排気を吸気マニホールド３を介して燃
焼室に還流させるようにしている。また、低回転・低負
荷運転領域では、吸気絞弁３を閉駆動させて吸気絞りを
行うと共にEGRバルブ７を開制御させることにより、前
記圧力差を高めて排気を還流するようにしている。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、このような従来の排気浄化装置において
は、排気浄化を目的として排気還流を行うようにしてい
るが、低速・低負荷運転領域で排気還流を行うと排気微
粒子特に可溶性有機成分（SOF）が多量に排出されると
いう不具合があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、低
速低負荷運転領域において排気還流を行うことにより排
気微粒子が多量に発生してもその排気微粒子が大気中に
排出するのを抑制できる排気浄化装置を提供することを
目的とする。

＜課題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、排気を機関
吸気系に還流させる排気還流装置Ａを、備えるものにお
いて、機関の排気通路Ｂに介装され排気中の微粒子を捕
集するトラップＣと、該トラップＣをバイパスする排気
バイパス通路Ｄと、該排気バイパス通路Ｄと前記トラッ
プＣとに排気を選択的に導入させる開閉弁Ｅと、機関の
運転状態を検出する運転状態検出手段Ｆと、検出された
運転状態に基づいて前記排気還流装置Ａの排気還流作動
領域の少なくとも一部領域と所定回転領域からの減速運
転時とに、前記トラップＣに排気を流通させるべく前記
開閉弁Ｅを駆動制御する弁駆動制御手段Ｇと、前記所定
回転領域からの減速運転時には前記排気還流装置Ａの作
動を停止させる排気還流停止手段Ｈと、を備えるように
した。

＜作用＞このようにして、排気還流時には排気をトラップに流通
させ排気微粒子をトラップにより捕集し、また前記減速
運転時に排気をトラップに流通させ排気微粒子を処理す
るようにした。

＜実施例＞以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
尚、各実施例において、従来例と同一要素には第９図と
同一符号を付して説明を省略する。

第２図及び第３図は本発明の第１実施例を示す。

第２図において、ディーゼルエンジンの排気マニホール
ド５の集合部下流の排気通路11には触媒付トラップ12が
介装され、この触媒付トラップ12は緩衝材13を介してト
ラップケース14に収納されている。前記触媒付トラップ
12をバイパスする排気バイパス通路15にはバタフライ式
の開閉弁16が介装され、開閉弁16の弁軸にはレバー17の
一端が取付けられている。前記レバー17の他端にはダイ
アフラム装置18のロッド18a先端部が回動自由に取付け
られ、ダイアフラム装置18の圧力室18bは三方電磁弁19
の出力ポートに連通接続れている。前記三方電磁弁19
は、通電されると真空ポンプ（図示せず）から前記圧力
室18bに負圧空気を導入し開閉弁16を閉弁駆動する一
方、非通電になると圧力室18bに大気を導入し、開閉弁1
6を開弁駆動するようになっている。

また、マイクロコンピュータ等からなる制御装置20に
は、エンジン回転センサ21からの検出信号と、噴射ポン
プ22のコントロールレバー23の開度を検出するレバー開
度センサ24からの検出信号と、が入力されている。

制御装置20は、第３図のフローチャートに基づくプログ
ラムに従って動作し、前記三方電磁弁19と吸気絞弁制御
装置25と排気還流制御装置26とに、作動信号を出力する
ようになっている。

ここでは、エンジン回転センサ21とレバー開度センサ24
とが運転状態検出手段を構成し、ダイアフラム装置18と
三方電磁弁19と制御装置20とが弁駆動制御手段を構成す
る。また、制御装置20と排気還流制御装置26とが排気還
流停止手段を構成する。さらに、EGR通路６とEGRバルブ
７とが排気還流装置を構成する。

次に作用を第３図のフローチャートに従って第４図を参
照しつつ説明する。

S1では、検出されたエンジン回転速度及び負荷V_Lの各種
検出信号を読込む。

S2では、検出されたエンジン回転速度と負荷V_Lとに基づ
いて、マップから現在の運転状態が白煙発生領域（第４
図中破線で囲む領域）か否かを判定し、YESのときにはS
3に進みNOのときにはS8に進む。

S3では、検出されたエンジン回転速度と負荷V_Lとに基づ
いて、現在の運転状態がアイドル運転か否かを判定し、
YESのときにはS4に進みNOのときにはS5に進む。

S5では、検出されたエンジン回転速度と負荷V_Lとに基づ
いて、現在の運転状態がエンジンブレーキ作動（第４図
中スマッシュ領域）中（減速運転時）か否かを判定し、
YESのときにはS6に進みNOのときにはS6を通過すること
なくS8に進む。

S6では、検出されたエンジン回転速度に基づいて低速〜
高速運転域である所定回転領域（1500r.p.m.〜4000r.p.
m.）からのエンジンブレーキ作動か否かを判定し、YES
のときにはS7に進みNOのときにはS8に進む。

S7では、EGR領域（第４図中斜線領域）か否かを判定
し、YESのときすなわちEGR領域における所定回転領域か
らのエンジンブレーキ作動時にはS9に進みNOのときには
S4に進む。

S9では、排気還流装置26にEGRカット信号を出力し、EGR
バルブ７によりEGR通路６を閉路させて排気還流を停止
させた後、S4に進む。

S4では、三方電磁弁19に通電し、ダイアフラム装置18の
圧力室18bに三方電磁弁19を介して大気を導入する。こ
れにより、開閉弁16が第２図中実線示の如く閉弁され、
排気の全量は触媒付トラップ12を通過して大気中に排出
される。

一方、S8では、三方電磁弁19を非通電とし、ダイアフラ
ム装置18の圧力室18bに三方電磁弁19を介して負圧空気
を導入する。これにより、開閉弁16が第２図中破線示の
如く開弁され、排気の全量若しくは大部分は前記触媒付
トラップ12を通過することなく前記排気バイパス通路15
を介して大気中に排出される。

ここで、通常運転時には、第４図に示すEGR領域におい
て、EGRバルブ７が開弁されEGR通路６を介して排気の一
部が吸気絞弁３下流の吸気マニホールド４に導入された
後燃焼室に導入されて排気還流が行われ、前記EGR領域
以外においてはEGRバルブ７が閉弁され排気還流が停止
される。

このようにすると、第４図に示すように、アイドル運転
時と白煙発生領域（低速低負荷運転領域）とで開閉弁16
が閉弁され排気が触媒付トラップ12を通過するようにな
る。また、前記運転状態以外の運転状態であっても、第
４図に示すように、所定回転領域からのエンジンブレー
キ作動時には、開閉弁16が閉弁されて排気を触媒付トラ
ップ12を通過させて捕集された排気微粒子を再生処理す
る。このとき、EGR領域に運転状態が入っても排気還流
が停止される。また、上記以外の運転領域ではエンジン
ブレーキ作動の有無に拘わらず、開閉弁16は開弁され排
気は触媒付トラップ12を通過することなく大気中に排出
される。

このため、低速・低負荷運転領域で排気還流を行うこと
により排気微粒子特に可溶性有機成分が多量に発生して
も、触媒付トラップ12によりそれらが捕集されるので、
それらが大気中に放出されるのを抑制できる。

ところで、触媒付トラップ12においては排気の圧力損失
があるので、前記触媒トラップ12に排気を流通させかつ
排気還流を行うと吸気マニホールド４と排気マニホール
ド５とにおける圧力差が増大して排気還流率が増大す
る。このため、エンジンの燃焼状態が悪化して未燃燃料
（HC）及び白煙が増大するので、排気還流を停止させる
のである。また、エンジンブレーキ作動時には、一般的
にエンジンへの燃料供給を停止するようにしているの
で、未燃燃料，NO_X等の排出量が極めて少なくなるた
め、エンジンブレーキ作動時に触媒トラップ12に排気を
流通させれば排気還流量を増加させることなく、触媒付
トラップ12に捕集された可溶性有機成分等の排気微粒子
を処理できる。

第５図は本発明の第２実施例を示すフローチャートであ
る。尚、第５図において、第３図のステップ数と同一ス
テップには第３図と同一ステップ数を付して説明を省略
する。

すなわち、S3にてアイドル運転時と判定されたときに、
S10において、吸気絞弁３を全開駆動させるべく吸気絞
制御装置25に作動信号を出力した後、S4にて開閉弁16を
閉弁駆動させる。このようにすると、触媒付トラップ12
に排気を流通させるときに、排気圧力が上昇するので、
吸気マニホールド４と排気マニホールド５における圧力
差が増大するため、吸気絞弁３を閉じることなく排気還
流を行え、アイドル運転時の未燃燃料の排出量の増加を
抑制できる。

第６図は本発明の第３実施例を示す。尚、第１実施例と
同一要素には、第２図と同一符号を付して説明を省略す
る。

第６図において、EGR通路31の排気側端部を触媒付トラ
ップ12の下流側にて排気通路11と連通接続させるように
している。また、機関の冷却水温度を検出する水温セン
サ32からの検出信号が制御装置33に入力されている。

制御装置33は、第７図のフローチャートに基づくプログ
ラムに従って動作し、後述の各種機器を制御するように
なっている。

次に作用を第７図のフローチャートに従って第８図を参
照しつつ説明する。

S11では、エンジンの回転速度等の各種検出信号を読込
む。

S12では、検出された冷却水温度T_Wが60℃以上か否かを
判定し、YESのときには暖機が完了したと判定してS13に
進みNOのときにはS25に進む。

S13では、検出されたエンジン回転速度と負荷V_Lとに基
づいて、現在の運転状態がエンジンブレーキ作動（第８
図中スマッシュ領域）中か否かを判定し、YESのときに
はS14に進みNOのときにはS18に進む。

S14では、EGRバルブ７を閉弁させて排気還流を停止させ
た後、S15に進む。

S15では、吸気絞弁３を全開させて吸気絞制御を停止さ
せた後、S16に進む。

S16では、検出されたエンジン回転速度に基づいて、低
速〜高速運転域である所定回転領域からのエンジンブレ
ーキ作動中か否かを判定し、YESのときにはS22に進みNO
のときにはS17に進む。

S17では、三方電磁弁19を非通電とし、ダイアフラム装
置18の圧力室18bに三方電磁弁19を介して負圧空気を導
入し、開閉弁16を開弁させる。これにより、排気を触媒
付トラップ12を通過させることなく大気中に排出する。

一方、S18では、現在の運転状態がEGR領域（第８図中斜
線領域）か否かを判定し、YESのときにはS19に進みNOの
ときにはS23に進む。

S19では、EGRバルブ７を開弁させて排気還流を開始させ
た後、S20に進む。

S20では、検出されたエンジン回転速度と負荷V_Lとに基
づいて、吸気絞り領域（第８図中格子状領域）か否かを
判定し、YESのときにはS21に進みNOのときにはS21を通
過することなくS22に進む。

S21では、吸気絞弁３を所定量閉弁駆動し吸気絞り制御
を行った後、S22に進む。

S22では、三方電磁弁19に通電し、ダイアフラム装置18
の圧力室18bに三方電磁弁19を介して大気を導入し、開
閉弁16を閉弁させる。これにより、排気を触媒付トラッ
プ12を通過させて大気中に排出させる。

また、S23では、EGRバルブ７を閉弁させて排気還流を停
止させた後、S24に進む。

S24では、吸気絞弁３を全開させて吸気絞制御を停止さ
せた後、前記S17に進む。

また、S12にて冷却水温度T_Wが60℃未満と判定されたと
きには、S25で、EGRバルブ７を閉弁させて排気還流を停
止させた後、S26に進む。

S26では、吸気絞弁３を全開させて吸気絞制御を停止さ
せた後、前記S17に進む。

このようにすると、暖機完了後に運転状態がEGR領域に
入ったときに開閉弁16が閉弁されて排気が触媒トラップ
12を通過し、排気微粒子特に可溶性有機成分を触媒トラ
ップ12により捕集でき、もってそれらの大気中への排出
を抑制できる。このとき、運転状態が吸気絞り領域に入
ると吸気絞弁３が閉駆動され排気還流率が高められる。
また、前記運転状態以外の運転状態であっても、暖機完
了後における所定回転領域からのエンジンブレーキ作動
時には、開閉弁16が閉弁されて排気が触媒付トラップ12
を通過し、触媒付トラップ12に捕集された排気微粒子が
処理される。このとき、排気還流は停止される。

また、本実施例では、触媒付トラップ12下流の排気を吸
気マニホールド４に還流させるようにしたので、排気微
粒子が大巾に低減された排気が吸気系に導入される。こ
のため、機関の潤滑油の劣化を抑制できると共に燃焼室
内壁の摩耗及びピストンリングの膠着等を抑制できる。

＜発明の効果＞本発明は、以上説明したように、排気還流作動時には排
気をトラップに流通させるようにしたので、排気還流時
に発生する可溶性有機成分等の排気微粒子が大気中に排
出されるのを抑制でき、また所定回転領域からの減速運
転時にその排気微粒子を効率良く処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の第
１実施例を示す構成図、第３図は同上のフローチャー
ト、第４図は同上の作用を説明するための図、第５図は
本発明の第２実施例を示すフローチャート、第６図は本
発明の第３実施例を示す構成図、第７図は同上のフロー
チャート、第８図は同上の作用を説明するための図、第
９図は内燃機関の排気浄化装置の従来例を示す構成図で
ある。１…ディーゼルエンジン、６…EGR通路、７…EGRバル
ブ、11…排気通路、12…触媒トラップ、15…排気バイパ
ス通路、16…開閉弁、18…ダイアフラム、20,33…制御
装置、21…エンジン回転センサ、24…レバー開度セン
サ、25…吸気絞制御装置、26…排気還流制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気を機関吸気系に還流させる排気還流装
置を、備える内燃機関において、機関の排気通路に介装
され排気中の微粒子を捕集するトラップと、該トラップ
をバイパスする排気バイパス通路と、該排気バイパス通
路と前記トラップとに排気を選択的に導入させる開閉弁
と、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検
出された運転状態に基づいて前記排気還流装置の排気還
流作動領域の少なくとも一部領域と所定回転領域からの
減速運転時とに、前記トラップに排気を流通させるべく
前記開閉弁を駆動制御する弁駆動制御手段と、前記所定
回転領域からの減速運転時には前記排気還流装置の作動
を停止させる排気還流停止手段と、を備えたことを特徴
とする内燃機関の排気浄化装置。