JPS5828580A - デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 - Google Patents

デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置

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JPS5828580A
JPS5828580A JP56116449A JP11644981A JPS5828580A JP S5828580 A JPS5828580 A JP S5828580A JP 56116449 A JP56116449 A JP 56116449A JP 11644981 A JP11644981 A JP 11644981A JP S5828580 A JPS5828580 A JP S5828580A
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JP
Japan
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exhaust gas
egr
exhaust
oxygen concentration
trapper
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Pending
Application number
JP56116449A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Obata
小端 喜代志
Kenichiro Takama
高間 建一郎
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0052Feedback control of engine parameters, e.g. for control of air/fuel ratio or intake air amount
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

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、ディーゼルエンジンにおいて排気ガス中に含
まれる窒素酸化物(NOx)を低減するために排気ガス
の一部を排気系から吸気系へ再循環させる゛排気ガス再
循li(以下、EGRという)装置に関する。本発明は
、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるカ
ーーン粒子及びそれと同様な粒状物(以下、排気微粒子
という)を捕集するための捕集材を排気系に設けたディ
ーゼルエンジンにおけるEGR装置に関する。
ディーゼルエンジンの排気微粒子を物理的な方法で捕集
材に捕集させ(例えば、排気ガスを三次元網目構造のセ
ラミック等を通過させてその中に含まれる排気微粒子を
付着させ)、捕集された排気微粒子を周期的に焼却し、
捕集材を再生する種々の技術が最近開発されている。こ
のような捕集材を有するディーゼルエンジン−にEGR
装置を装着する場合、排気系におけるKGBガスの取出
口は、捕集材容器(トラフΔ)σ搭載性及びター−過給
装置の装着時の問題を考慮すると、トラフΔの上流側に
する必要がある。
このようにトラツノ譬の上流側にEGRガス取出口を設
けると、トラッパに蓄積された排気微粒子の影−による
排気ガスの圧損の変化によって、EGR量が大きく変化
する。即ち、排気微粒子がトラッパに蓄積すると排気ガ
スの背圧変化が太きくなり、背圧により吸気系に押し流
されるIGRガスの量が大きく変化し、EGR量が多い
時はエンジンが不調になシかつエンシン部品の摩耗か大
となる。
本発明の目的は、補集材による排気微粒子の処理システ
ムとEGRシステムとを併用し九ディーゼルエンジンに
おける、上述のような問題、即ち排気ガスの圧損変化に
よるEGR量の変動を防止し、EGR量を精密にコント
ロールすることのできるディーセルエンジンのEGR装
置を提供するものである。
このような目的を実現する為に、本発明では、捕集材(
トラッパ)上流側の排気通路に酸素濃度検出センナを設
け、とのセyすの検出信号に応じ−t”EGRllJl
lをフィードバックコントロールするようにした。これ
により、トラフΔへの排気微粒子の詰tシによる背圧変
化に対して必要以上のEGRガスが吸気系へ入らなくな
り、ディーゼルエンジンの運転性の悪化及びエンジン部
品の摩耗の増加という問題を解消することができた。
以下、添付図面を参照し本発明の実施例について詳細に
説明する。
第1図において、符号1はディーゼルエンジンの冷有用
ファン、2は燃料噴射Iンプ、3は吸気マ二*/IP、
4はff1R系配管、5はディーゼルエンジン本体、6
とトランスミッシ曹ン、7はエンジン回転数検出信号、
8はエンジン水温検出信号、9は排気マニホルド、10
はエンジン負荷信号(スピルリング位置信号)、12は
捕集材(トラッパ)IF器、15はマイクロコンビエー
タ(CPU)である。各検出信号7,8.10は周知の
センナによシそれぞれ検出されて、マイクロコンビエー
タ(CPU)15に入力される。また、符号11は、ト
ラッdli!器12の上流域に設は九排g&fス駿索濃
度検出(λ)センサであり、その検出信号11もまたC
PU1Bに入力される。
トラッパ容器12は排気マニホルド9のすぐ後流側に取
シ付けられている。しかし、このトラッパ容器12を排
気マニホルド9の集合部の下流に位置するように、この
排気マニホルド9と一体的に鋳物で構成してもよい。ト
ラッパ容器12の内部には第2図に示すように捕集材(
トラッパ材)20がある。このトラツノ9材20として
は、公知の発泡セラ建ツクおよびこれに類似する材料を
用いることができる。即ち、トラツノ4材20は三次元
の網目構造で、その内部を排気ガスが流通可能であルか
つ排気ガスに含まれている排気微粒子をその網目間に捕
集することができるようになっている。第1図及び第2
図において、トップ/#材20の上流側端面には 複数
個のヒータ素子16が分散的に配置されている。このよ
うなヒータ素子16の数、大きさ及び配列は排気ガスの
流れを妨げず、従って排気ガスの背圧上昇が最小になる
ように一定される。を九、ヒータ素子16には触媒が担
持しであるのが好ましく、これによって着火がスムーズ
になシ、着火エネルギも少なくてすむ。々お、16′は
、ヒータ素子16に電源を供給するためのター建ナルで
ある。
第1図において、EGRガスの排気系における攻出口2
1は、トラツノ母容器12の上流側である排気マニホル
ド9に設けられ、EGR通路22を通じて(排気ガスの
一部)EGRガスが吸気マニホルド10に再循環される
。 EGR通路22にはEGR弁23が設けられ、EG
R流量をコントロールする。EGR弁23の構造は、負
圧によって作用する周知のダイヤフラム弁であり、その
制御用負圧をコントロールするために、周知構造の寅圧
切換弁(VSV)24が設けである。制御用負圧ハ、パ
キエームポンデ25から負圧配管26を介してVSV2
4伝達され、CPU15からの信号27に基づいてとの
VSV24が作動することKよシ、EGR弁23が制御
される。
トラップ材20に排気微粒子が蓄積され、トラップ材2
0が詰まってくると、前述のように排気ガスの圧損変化
が生ずる。しかしながら、本発明では、トラッパ容器1
2の上流側に酸素浸度検出セン+11を設け―その信号
をCPUl5に入力し、トラッパ容器12の上流におけ
る排気ガスの駿素濃度が計算で求めた所定の値となるよ
うにEGR弁23にフィードバックをかけているので、
EGR量は排気ガスの圧損の影響を受けず常に精確にコ
ントロールされる。即ち、トラツノ臂容器12の上流に
おける排気ガスの圧損が上昇すると酸素濃度は低下する
ので、CPU1BはV8V24の負圧径路を遮断する信
号を出す。これによって、ダイヤフラム式EGR弁23
へは負圧が伝達されなIc、IGR通路22を閉じる。
トラッパ容器12の上流における酸素濃度が高くカると
、CPU15はVSV24の負圧径路を開く信号を出し
、これによってダイヤフラムEGR弁23へはパキエー
ムIンデ25から負圧配管26を通じて負圧が伝達され
、IGR通路22を開く。
第3図は、酸素濃度(λ)センサ11の出力と玖忍量(
ロ)との関係°を示すものである。ただし、エンジンの
運転条件(エンジン回転数、負荷等)は一定であるとし
て県しである。このように、エンジンの運転条件が一定
のときは、λセンサ出力を一定に維持するようにEGR
弁2弁管3ィードバックコントロールすればEGR量(
イ)を一定値に;ントロールすることができる。
第4図は、エンジンの運転条件が変化する場合の制御シ
ステムをブーツク図て示すものである。
エンジン回転数、エンジン負荷(スピルリング位置)、
エンジン水温等の各種運転条件に基づいて、要求酸素濃
度値(即ち、要求λ値)をあらかじめ計算し、CPUI
 5に記憶しておく、この要求λ値と実際のλセンサ1
1からの出力を比較し、VSV24の0N10FF制御
を行なう。これによシ、各エンジン運転域において要求
λ値となるように、即ち要求EGR量が達成されるよう
にEGR弁2弁管3御することができる。
なお、トラッパ容器12の再生は次のような手順によっ
て行なわれる。再生時間の判断は、主として排気ガスの
背圧によって判断す乞3.即ち、ディーセルエンジンか
ら排、出された排気ガスは矢印P(第2図)のように流
れ、それに含まれる微粒子がトラッパ材20に捕集され
、その微粒子が蓄積されるに従ってトラッパ容器12上
流の排気ガスの背圧が上昇するので、この背圧が微粒子
蓄積の指標となる。再生時間であると判断するとエンジ
ン水温1B)を確認する。これは、もしエンジン始動直
後などに再生が開始されない様にするためである。エン
ジン水温が11び〉T〉80℃であるとカウントア!ゾ
がなされる。これは、複数のヒータ素子16のうちどれ
に通電すべきかという順番を決めるためである。通電が
開始されて所定時間紅遇すると通電が停止され、通電し
たヒータ素子の番号を記憶し、リセットされる。リセッ
トされてまだ再生する必要があると判断したならば、前
に通電した次のセラミックヒータ素子の通電が開始され
る。以下、再生の次め通電が不要となるまで同じことを
くシ返す。再生を開始する時のエンジン回転数(7)は
、特に限定しないが、アイドル回転において再生開始す
る様にした方が望ましい。
ヒータ素子16はトラッパ材20の上流側端間に配置さ
れているので、通電によシ加熱されると、その付近に付
着している排気微粒子を燃焼させ、矢印Pで示す排気ガ
スの流れに沿ってその燃焼火炎が下流側に伝播され、ト
ラッパ容器12の再生が行なわれる。。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る排気微粒子の捕集材(トラッパ)
を備えたディーゼルエンジンにおける排気ガス再循環(
EGR)装置の概略図、第2図はトラツノ4容器の断面
図、第3図はエンジン運転条件が一定のときのλセンサ
出力とEGRii蛭)との関係を示す図、第4図は本発
明におけるEGRi制御システムを示すブロック図であ
る。 11・・・酸素濃度検出(λ)センサ、12・・・捕集
材(トラッ→容5、 15・・・マイクロコンビエータ
(CPU )、20・・・捕集材(トラツノ量材)、2
2・・・EGR通路、23・・・EGR弁、24・・・
負圧切換弁ff5V)。 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士  青 木    朗 弁理士  西 舘 和 之 弁理士  樋 口 外 治 弁理士  山  口  昭  之 第1回 第2図 小  EGR量(ス) 大 第4111 51

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に設けた排気微
    粒子の補集材翰と、該捕集材の上流側の排気通路からE
    GR通路(2)を通じて吸気系へ再循環させる排気ガス
    の量を制御するEGR−If@と、前記捕集材の上流側
    の排気通路に設けた排気ガス酸素濃度検出上ンナIと、
    該検出センナによって検出した排気ガス酸素濃度に応じ
    て前記EGR弁の開度をフィードバックコントロールす
    る手段とを含んで成るディーゼルエンジンの排気ガス再
    循環装置。
JP56116449A 1981-07-27 1981-07-27 デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 Pending JPS5828580A (ja)

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JP56116449A JPS5828580A (ja) 1981-07-27 1981-07-27 デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置

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JPS5828580A true JPS5828580A (ja) 1983-02-19

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ID=14687386

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JP56116449A Pending JPS5828580A (ja) 1981-07-27 1981-07-27 デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置

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JP (1) JPS5828580A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162762A (ja) * 1986-01-10 1987-07-18 Toyota Motor Corp デイ−ゼル機関の排気ガス浄化装置
EP1350934A1 (en) * 2002-03-29 2003-10-08 Nissan Motor Company, Limited Exhaust gas purifying method and apparatus for internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162762A (ja) * 1986-01-10 1987-07-18 Toyota Motor Corp デイ−ゼル機関の排気ガス浄化装置
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