JPS58183811A

JPS58183811A - デイ−ゼルエンジンの排気系圧力調節方法

Info

Publication number: JPS58183811A
Application number: JP57066991A
Authority: JP
Inventors: Noboru Watanabe; 昇渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1983-10-27
Also published as: JPH052811B2

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】本発明は、エンジン排気系に粒子捕集器を備えたディー
ゼルエンジンの排気系圧力調節方法に係る。

自動率等の車輌に用いられるディ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。この粒子補集器は、一般に、耐熱性のフィルタ構
造体を有し、このフィルタ構造体によって排気中の粒子
を捕集するようになっている。このため捕集した粒子の
蟲が増大するに従ってそのフィルタ構造体が詰り、これ
に応じてこれより上流側に於ける排気通路の排気ガス圧
力が上昇するようになる。

またディ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
ボートは、排気ガス再循環のために必要な排気ガス８１
―が得られるよう、一般に、粒子捕集器より上流側の排
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ボートに於ける排
気ガス圧力が上昇し、粒子捕集器の詰り痕の増大に応じ
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ｗＩ４Ｉ器の詰
り度が所定値に達したとき咳粒子捕ａｌｌ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−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ィ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ィーゼルエンジン
を示す概略構成図である。図に於て、１はディーゼルエ
ンジンを示しており、このディーゼルエンジンはシリン
ダポア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。ディーゼルエ
ンジン１は燃焼室４に連通するＷ４流室５を有しており
、該渦流室には燃料噴射ノズル４ｏよりディーゼルエン
ジン用の液体燃料が噴射供給されるようになっている。

ディーゼルエンジン１は吸気マニホールド６及び吸気ボ
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。吸気ボート７と排気ポート８は各々ポペット弁
により開閉されるようになっており、図に於ては、符号
１ｏにより排気用のポペッ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！！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１Ｉａ
ＩＩＩ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１１２は耐熱性のフィルタ構造体を有し、排気ガス中
の炭素粒子の如き粒子を捕集するようになっている。粒
子捕集器１２のフィ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１１２の下流側には粒子捕集Ｗ１２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６１８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１１６３の０ツド６４に連結され、該ダイヤフラム
装置によって駆動されるようになっている。ダイヤフラ
ム＠習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に尋人される負圧の増大
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っている。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＠＠
瞳に通電が行われていない時には導管６８を大気ボート
７１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を負圧ボート７０に接続するよう
になっている。負圧ボート７０は導管７２を鮭て図示さ
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っている。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のロッド７６に連結され、該ダイヤフラ
ム装置によって駆動されるようになっている。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を閉弁方向、即ちバイパ
ス通路１１を開く方向へ駆動するようになっている。

ダイヤフラム室７８は導管８０を経て切換弁８１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ｍ装置に通電が行われていない時にはＩＩ！
Ｆ８０を大気ポート８３に接続し、これに対し前記電磁
ＩＡＩに通電が行われている時には導管８０を負圧ボー
′ト８２に接続するようになっている。負圧ボート８２
は導！！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っている。切換弁８１には
後述する制御１ｌＩＩＩｔ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
のデユーティ比に応じて所定の時間比をもって繰返し切
換作動し、導！！８０にそのデユーティ比に応じた負圧
を与えるようになっている。この場合、パルス信号のデ
ユーティ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ｌ１ｌＩ御弁を示している。排気
ガス再循環制御弁１４はその入口ボート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
ボート１７に接続され、また出口ボート１８を導１！１
９により吸気マニホールド６に形成された排気ガス注入
ボート２０に接続されている。排気ガス再循環ＩＩ御弁
１４は弁要素２１を含み、咳弁要素２１は弁座部２２と
共働して出口ボート１８を開閉し、またその実効開口面
積を制御するようになっている。この弁ｉ素２１は弁Ｏ
ラド２３によりダイヤフラム＠１２４に連結され、この
ダイヤフラム装置によって駆動されるようになっている
。ダイヤフラム＠１Ｍ２４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
移動させて出口ボート１８を開き、またその実効開口断
面積を増大するようになっている。

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１！２８．２９、開閉弁３０、導！１
Ｆ３１．３２を経て選択的に供給され、また１ｌｌｌ閉
弁３３、導！！３４．３２を経て大気圧が選択的に供給
されるようになっている。

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ィ比に応じて所定のｆｉｌｌ比をも
って開閉し、導管３２にそのデユーティ比に応じた負圧
を与えるようになっている。この場合、パルス信号のデ
ユーティ比が大きい程導管３２に大きい負圧が生じる。

制御ｍ＠置３５はＣＰＬＪ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んだ
それ自身周知のマイクロコンピュ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１４のｌ！＠度量データ
（制御目橡開弁曽データ）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
を検索してこれをＲＯＭより読出し、この開弁−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
３９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ィ比のパルス信号
を発生してこれを開閉弁３０．３３へ出力するようにな
っている。即ち制御ｌＩＡ置３５は制御０欅開弁−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■デ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ィ比を今までより小
さくし、これに対し一制御目４１Ｍ弁−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ィ
比を今までより大きくするようになっている。

これにより排気ガス再循環ｌｌＩ　ＩＩ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ｖ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
！ｆ４１には前記燃焼室４に吸入される空気□の流曇な
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＠１１
４４のロッド４５に連結され、該ダイヤフラム＠胃によ
って駆動されるようになっている。ダイヤフラム＠１１
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っている。

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！５
１．５２を経て選択的に供給されるようになっている。

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って
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Ｉ１１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っている。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５
０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５０
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１に保持される。

この開閉弁５０及び５３に対する通電は制御ｌｌ装置３
５によって制御されるようになっている。

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！ｐＨ度（制御目標一度）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によっ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の実際の一度との比較を行い、そ
の比較結果に基いて開閉弁５０及び５３に対する通電の
１１１ＩＩＩｌｌを行うようになっている。即ち、制御
装置は一度センサ５６により測定される吸気絞り弁の開
度が前記制御口Ｓ＋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口４１
１＋ｌ１１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ＩＩ　ＩＩ目目間開度成る制
御許容幅をもっ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っている。

またｌｌ制御＠ｌｌ１３５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
を行うようになっている。

粒子捕集器の再生時には吸気絞り弁４２がその時のディ
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Ｉｉ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１にもたらされ、
粒子捕集１１２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１１２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！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５
８により検出される排気ガス８ｉｒ！ＩＬが所定値を越
えて増大したときには上述の如きフィードバック制御に
凌駕して吸気絞り弁４２の吸気絞り度が減少せしめられ
るようになっている。

Ｉ制御狼装３５は粒子捕集器１２が詰っていない状態に
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、
粒子補集器１２の一回の再生から次の再生までの園、ポ
ンプレバー開度センサ３６及びエンジン回転数センサ３
７によっ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
ス圧力とを比較し、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っている。

上述の如き制御が行われることにより、粒子補集器１２
の鮎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を通って流
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
ガス取入れボート１７に於ける排気ガス圧力が増大する
ことがなく、粒子捕寒器１２が詰っ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畦細に説明
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
業者にとって明らかであろう。

【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
装置を備えたディーゼルエンジンの一つの実施例を示す
概略構成図である。１・・・ディーゼルエンジン、２・・・シリンダボア。３・・・ピストン、４・・・燃焼室、５・・１１室、６
・・・吸気マニホールド、７・・・吸気ボート、８・・
・排気ボート、９・・・排気マニホールド、１０・・・
ポペット弁。１１・・・バイパス通路、１２・・・粒子捕集器、１３
・・・Ｍｌ、１４・・・排気ガス再循環制御弁、１５・
・・入口ボート、１６・・・導管、１７・・・排気ガス
取入れボート、１８・・・出口ボート、１９・・・導管
、２０・・・排気ガス注入ボート、２１・・・弁！［２
２・・・弁座部。２３・・・弁ロッド、２４・・・ダイヤフラム装置、２
５・・・ダイヤフラム、２６・・・ダイヤフラム室、２
７・・・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、４３・・・レバー、４４・・・
ダイヤフラム＠Ｗ１．４５・・・０ッド、４６・・・ダ
イヤフラム、４７・・・ダイヤフラム室、４８・・・圧
縮フィルばね、４９・・・導管、５０・・・開閉弁、５
１．５２・・・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ＩＮ、６４・・・ロッド、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・・・負圧ボート、７１・・・大気ボート、
７２・・・導管、７３・・・排気絞り弁、７４・・・レ
バー、７５・・・ダイヤフラム装置、７６・・・ロッド
、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、８１・・・切換弁、８２・・・負圧ボ
ート。

Claims

【特許請求の範囲】

エンジン排気系に粒子捕集器を備えたディーゼルエンジ
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、鵡粒子捕楽器が捕集している捕集物
を焼失灰化させることにより咳粒子捕楽器の再生を行い
、−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
すことを特徴とするディーゼルエンジンの排気系圧力調
節方法。