JPS5848831A - デイ−ゼルエンジン用粒子捕集器の再生時期検知方法及び装置 - Google Patents

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、排気系に設けられ、排気ガス中の炭素粒子の
如き可燃性粒子を捕捉する粒子捕集器の再生制御に係り
、更に詳細にはその再生時期を検知する方法及びその方
法の実施に使用する装置に係る。

ディーゼルエンジンに於て、その排気系に排気ガス中の
炭素粒子の如き可燃性粒子を捕捉してこれが大気中へ放
出されることを防止する粒子捕集器を設けることは従来
から知られている。

粒子捕集器は耐熱性のフィルタ構造を有し、捕捉した粒
子の量が増大するに従ってそのフィルタ構造が詰り、正
常な排気ガス流れに対し支障を与えるようになる。この
ため、正常な排気ガス流れに対し支障を与えることなく
粒子捕集器が使用されるためには、粒子捕集器に捕捉さ
れた粒子が定期的にこれより除去され、粒子捕集器の再
生が行われる必要がある。粒子捕集器の再生を行うべぎ
時期は、粒子捕集器に所定量の粒子が捕捉された時であ
る。

粒子捕集器に於ける粒子の捕捉量はディーゼルエンジン
の運転１４間に応じて増大するからディーゼルエンジン
の積算回転数が成る値になったとき、粒子捕集器の再生
時期であると判断して粒子捕集器の再生を行うことが従
来から考えている。しかし、ディーゼルエンジンの粒子
排出■はディーゼルエンジンの運転状態により異なり、
このためディーゼルエンジンの積算回転数が所定値に達
する以前に粒子捕集器の粒子捕捉量が粒子捕集器の再生
を行うべき所定値に達し、又これとは反対にディーゼル
エンジンの積算回転数が所定値に達したにも拘らず粒子
捕集器の粒子捕捉量が前記所定値に達していないことが
あり、ディーゼルエンジンの積算回転数により粒子捕集
器の再生時期を決定することは必ずしも適切ではない。

本発明は粒子捕集器の再生が常に適切に行われるよう、
粒子捕集器の再生時期が到来したことを適切に検知する
再生時期検知方法及び装置を提供ターることを主たる目
的としている。

ところで、粒子捕集器の粒子捕捉量が増大すると、粒子
捕集器が排気ガス流れに対し与える抵抗が増大するため
粒子捕集器の粒子捕捉量の増大に伴い粒子捕集器より上
流側の排気通路に生じる排気ガス圧力が増大する。

本発明は上述の如く排気ガス圧力が変化することに鑑み
、この排気ガス圧力より粒子捕集器の粒子捕捉量を推定
し、該粒子捕捉量が所定値以上のとき粒子捕集器の再生
時期であると判断する如き粒子捕集器の再生時期検知方
法及びその方法の実施に使用する再生時期検知装置を提
供せんとするものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による粒子捕集器の再生時期検出装置が
組込まれ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。図に於て、１はディーゼルエンジンを
示しており、該ディーゼルエンジン１は図示されていな
い燃焼室に吸気マニホールド２より空気を吸入し、また
前記燃焼室に図示されていない燃料噴射ノズルより燃料
を噴射供給され、排気ガスを排気マニホールド３、排気
管４、粒子捕集器５及び排気！！６を経て大気中へ排出
するようになっている。前記燃料噴射ノズルより燃焼室
へ噴射供給される燃料」は燃料噴射ポンプ７により制御
され、これによりディーゼルエンジン１の負荷が制御さ
れるようになっている。

粒子捕集器５は耐熱性のフィルタ構造を有し、排気ガス
の流れを自由に許しながら該排気ガス中の炭素粒子の如
き可燃性粒子を捕捉するようになっている。

吸気マニホールド２には前記燃焼室に吸入される空気の
流量を制御する吸気絞り弁８が設けられている。吸気絞
り弁８は弁軸８ａに担持されたバタフライ弁として構成
され、レバー９を介してダ５− イヤフラム装置１０のロッド１１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１０はダイヤフラム１２を有し、該ダイヤ
フラム１２はそのダイヤフラム室１３に導入される負圧
の増大に応じて圧縮コイルばね１４のばね力に抗して図
にて右方へ移動し、吸気絞り弁８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１３には負圧ポンプ１５が発生する負圧
が導管１６、負圧制御弁１７及び導管１日を経て選択的
に供給されるようになっている。

負圧制御弁１７は電磁作動式の三方向切換弁として構成
され、電磁装置に通電が行われている時には導管１８を
接続されたボートａを導管１６を接続されたボートｂに
接続し、これに対し前記電磁装置に通電が行われていな
い時にはボートａをボートｂに代えて大気取入ボートＣ
に接続するようになっている。負圧制御弁１７の電磁装
置には制御装置１９より一定周波数のパルス信号が与え
られ、これによりボートａはボートｂとボートＣと６一 にそのパルス信号のデユーティ比に応じた所定の時間比
をもって繰返し接続される。これによってボートａには
負圧制御弁１７の電磁装置に与えられるパルス信号のデ
ユーティ比の増大に応じて大きい負圧が生じ、またこの
負圧の増大に応じて吸気絞り弁８の吸気絞り度が増大す
る。パルス信号のデユーティ比に対する吸気絞り弁８の
開度特性の一例が第２図に示されている。第２図に示さ
れたグラフに於ては、吸気絞り弁８はデユーティ比が０
．２以下のとき全開になり、デユーティ比が０．２〜０
．８であるときそのデユーティ比の増大に比例して閉弁
し、デユーティ比が０．８のとき全開となるようになっ
ている。

吸気絞り弁８によって吸気絞りが行われて前記燃焼室に
吸入される空気の流量が減少すると、燃焼室に於ける余
剰空気が減少することにより排気ガス温度が上昇し、こ
れにより粒子捕集器５に捕捉されている粒子が焼失し、
粒子捕集器の再生が行われる。粒子捕集型再生時に於け
る吸気絞りはこの時のディーゼルエンジンの運転性を大
きく阻害しないよう、また吸入空気の不足によりディー
ゼルエンジンが多量の黒煙を排出しないように行われる
必要があり、このため吸気絞り弁８の適正開度はエンジ
ン負荷とエンジン回転数により異なり、エンジン負荷及
びエンジン回転数の増大に伴い小さくなる。

ｌ１１ｎ装置１９は、第３図に示されている如く、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
開度に対応する最適デユーティ比を記憶装置に記憶して
おり、粒子捕集器５の再生時には燃料噴射ポンプ７に設
けられたエンジン負荷センサ２０及びエンジン回転数セ
ンサ２１によって測定されたエンジン負荷とエンジン回
転数に対応する最適デユーティ比を記憶装置より読出し
、その最適デユーティ比に相当するデユーティ比のパル
ス信号を負圧制御弁１７の電磁＠置へ出力するようにな
っている。

また１ｂＩＩＩｔｌ装置１９は圧力センサ２２によって
測定される圧力に応じて粒子補集器５の再生時期を決定
するようになっている。圧力センサ２２は導管２３を経
て排気管４に接続され、粒子捕集器５より上流側の排気
通路に生じる排気排気ガス圧力を測定するようになって
いる。制御装［１９は、第４図に示されている如く、粒
子捕集器５の粒子捕捉量が実質的にＯであるときに各エ
ンジン回転数下に於て粒子捕集器５より上流側の排気通
路に生じる排気ガス圧力、即ち初期排気ガス圧力Ｂと粒
子捕集器５の粒子捕捉量が所定値になった時に各エンジ
ン回転数下に於て粒子捕集器５より上流側の排気通路に
生じる排気ガス圧力（比較所定値）Ａを各々記憶装置に
記憶しており、回転数センサ２１により測定されたエン
ジン回転数に対応する記憶値と圧力センサ２２により測
定される排気ガス圧力とを比較し、圧ツノセンサ２２に
より測定された排気ガス圧力がエンジン回転数に応じて
定めらだ比較所定値以上のとき粒子捕集器の再生を行う
べき時期であると判断する。

次に第５図に示されたフローチャートを参照して本発明
方法が実施される要領について説明する。

尚、このフローチャートに示されたルーチンは所９一 定時間又は所定クランク角毎に繰返し実行される。

先ずステップ１に於てはエンジン負荷センザ２０によっ
て測定されたエンジン負荷Ｒとエンジン回転数センサ２
１によって測定されたエンジン回転数Ｎと圧力センサ２
２によって測定された排気ガス圧力ＥＰとが読込まれる
。ステップ２に於てはエンジン回転数Ｎに応じて第４図
に示されている如く比較所定値Ａが決定される。次のス
テップ３に於ては圧力センサ２２によって測定された排
気ガス圧力ＥＰが比較所定値Ａより大きいか否かの判別
が行われる。ＥＰ≧Ａでない時には、即ち排気ガス圧力
ＥＰが比較所定値Ａ以下である時にはステップ４へ進み
、このステップ４に於ては粒子捕集器再生実行フラッグ
Ｆが１であるか否かの判別が行われる。フラッグＦが１
である時には粒子捕集器の再生が実行されている時であ
る。このとき粒子捕集器の再生が実行されていなければ
、ステップ５へ進み、フラッグＦが０とされ、またステ
ップ６に於て負圧制御弁１７の電磁＠胃へオフ信号が出
力される。これにより負圧制御弁１７１０− のボートａは連続してボートＣに接続され、この結果、
ダイヤフラム室１３には大気圧が導入され、吸気絞り弁
８は全開位置に保持される。即ち吸気絞りが行われない
。

ステップ３に於てＥＰ≧Ａである時には、即ち排気ガス
圧力ＥＰが比較所定値Ａ以上である時には粒子捕集器５
の再生時期であると判断し、ステップ７へ進み、このス
テップに於ては粒子捕集型再生実行フラッグＦが１とさ
れ、次いでステップ８に於てエンジン負荷Ｒとエンジン
回転数Ｎとに応じてデユーティ比りが第３図に示されて
いる如く決定される。次いでステップ９に於てはそのデ
ユーティ比りに対応するデユーティ比のパルス信号が負
圧制御弁１７へ出力される。これによりダイヤフラム室
１３に負圧が導入され、吸気絞り弁８はその全開位置よ
り閉弁方向へ移動して吸気絞りを開始する。吸気絞り弁
８は上述の如くデユーティ比ｉ１１制御が行われること
によりエンジン負荷が小さい時はど、又エンジン回転数
が小さい時はど大きい絞り度にてディーゼルエンジン１
が吸入空気不足を生じることなく吸気絞りを行う。この
ように吸気絞りが行われることによりディーゼルエンジ
ン１の運転性が大きく損われることなく、またディーゼ
ルエンジン１が多量の黒煙を排出することなくディーゼ
ルエンジン１より排出される排気ガスの温度が上昇し、
この排気ガスの熱によって粒子捕集器５に捕捉されてい
る粒子が焼失し、粒子捕集器５の再生が実行される。尚
、吸気絞り弁８の開度はエンジン負荷センサ２０及びエ
ンジン回転数センサ２１により測定されるエンジン負荷
及びエンジン回転数の変化に応じて負圧制御弁１７に与
えられるパルス信号のデユーティ比が変化することによ
り変化する。

このように粒子捕集器５の再生が実行されると、排気ガ
ス圧力ＥＰは低下し、このため粒子捕集器５の再生が実
施されて所定の時間が経過すると、排気ガス圧力ＥＰは
比較所定値へより小さくなり、このためその次のルーチ
ンに於てはステップ３の次にはステップ４へ進む。この
時にはフラッグＦが１になっているので、次にステップ
１０へ進み、このステップに於ては排気ガス圧力ＥＰが
初期圧力Ｂより大きいか否かの判別が行われる。このス
テップに於てＥＰ≧８である時はステップ８へ進み、こ
れに対しＥＰ≧８でない時にはステップ５へ進み、この
結果、排気ガス圧力ＥＰが初期圧力Ｂに低下するまで粒
子捕集器の再生が続けられる。

尚、上述した実施例に於ては粒子捕集器５の捕捉粒子量
が所定値以上の時に生じる排気ガス圧力、即ち比較所定
値へと排気ガス圧力ＥＰとの比較結果により粒子捕集器
５の再生時期を検知したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、初期圧力Ｂと圧力センサ２２によって検
出される排気ガス圧力ＥＰとの比較を行い、その圧力差
が所定値以上になったとき粒子捕集器の再生時期である
と判断してもよい。

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
の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者に
と９て明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

１３− 第１図は本発明による粒子捕集器の再生時期検知装置が
組込まれ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、第２図はデユーティ比に対する吸気絞り弁開
度特性を示ずグラフ、第３図はエンジン負荷とエンジン
回転数とに応じた最適デユーティ比を示すグラフ、第４
図はエンジン回転数に応じた比較所定値及び初期圧力を
示すグラフ、第５図はフローチャートである。 １・・・ディーゼルエンジン、２・・・吸気マニホール
ド、３・・・排気マニホールド、４・・・排気管、５・
・・粒子捕集器、６・・・排気管、７・・・燃料噴射ポ
ンプ、８・・・吸気絞り弁、８ａ・・・弁軸、９・・・
レバー、１０・・・ダイヤフラム装置、１１・・・ロン
ド、１２・・・ダイヤフラム、１３・・・ダイヤフラム
室、１４・・・圧縮コイルばね、１５・・・負圧ポンプ
、１６・・・導管、１７・・・負圧制御弁、１８・・・
導管、１９・・・制御装置、２０・・・エンジン負荷セ
ンサ、２１・・・エンジン回転数センサ、２２・・・圧
力センサ、２３・・・導管特許出願人　　　　　トヨタ
自動車工業株式会社代　　理　　人　　　　　　　　弁
理士　　　明　　石　　昌　　毅１４− 第１図 ２２ 第３図 ニンジン回転数Ｎ→ 第２図 デコーテイ比＋Ｄｌ エノンン四私双Ｎ　ｔＲＰ図）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン排気系に設けられ排気ガス中の粒子を捕
   捉するディーゼルエンジン用粒子捕集器の再生時期検知
   方法にして、前記粒子捕集器より上流側の排気通路に生
   ずる排気ガス圧力を測定し、該排気ガス圧力より前記粒
   子捕集器の粒子捕捉量を推定し、該粒子捕捉量が所定値
   以上のとき前記粒子捕集器の再生時期であると判断する
   ことを特徴とするディーゼルエンジン用粒子捕集器の再
   生時期検知方法。
2. （２）エンジン排気系に設けられ排気ガス中の粒子を捕
   捉するディーゼルエンジン用粒子捕集器の再生時期検知
   装置にして、前記粒子捕集器より上流側の排気通路に於
   ける排気ガス圧力を測定する圧力測定手段と、ディーゼ
   ルエンジンの回転数を測定する回転数測定手段と、前記
   圧力測定手段により測定される排気ガス圧力が前記回転
   数測定手段により測定されるエンジン回転数に応じて定
   められる所定値以上のとき粒子捕集器の再生時期である
   と判断するｔＩｌｊ御装置とを有していることを特徴と
   するディーゼルエンジン用粒子捕集器の再生用検知装置
   。