JPS6019908A - デイ−ゼルパテイキユレ−トフイルタのバ−ナエア制御装置 - 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】 本発明はディーゼルパティキュレートフィルタの再燃焼
に使用するバーナのノ・クーカエア制御装置に関する。

ディーゼルエンジンの排出するパティキュレートは公害
防止のため、Ｊ２’メメ／通常はセラミック製のディー
ゼルパティキュレートフィルタ（以後単にフィルタと記
す）により、排気中より取り除かれており、所定時にフ
ィルタ自体の再生を蕪ね、再燃焼により無公害物質とし
て除去される。このパティキュレートの再燃焼には適度
の燃焼温間と適度の酸素量、即ち、所定量の孕気過剰率
を保つエアが必要であり、加熱温度が低いとパティキュ
レートは除去さねず、逆に、過度に加熱するとフィルタ
自体が溶損を生じるという不都合がある。

ところで、フィルタの加熱源としてバーナが使用される
ことが多く、特に、高圧小流量０）１次エアにより燃料
を霧化し、低圧大流量の２次エアによりパティキーレー
トの燃焼を行なう霧吹式バーナが多用されている。この
バーナに供給される１次エアはほぼ燃料流量と比例し、
この燃料流量を一定とするため、通常、１次エア賛は一
定に保だねる。こり、＋ｃ対し、２次エアは低圧だが大
流量を必要とされると共に、パティキュレートの燃焼に
必要となる所定重量流量値だけのエアが供給されるよう
に制御する必要がある。この２次エアは、通常、容積型
エアポンプを用いて供給するが、このエアポンプは回転
数のみを一定にすわば体積流量が一定となるが、大気圧
、大気温度の変化に応じて重量流量の変化を受け易い。

このため、容積型エアポンプを用いる場合その利点であ
る大吐出量の確保という点を利用する一方、重量流量の
変化を修正する必要がある。たとえば牙１図に示すよう
に、大気圧は高度の上昇と共に低下し、こねに応じてエ
アポンプの前後の差圧、即ち、大気圧と吐出圧との差圧
△Ｐも同様に変化する。なおりは排気路背圧損を示す。

牙２図は容積型エアポンプの体積流量−吐出圧特性の一
例であり、吐出側の流量をしぼることにより吐出圧が比
較的増加することが明らかである。更に、】・３図には
容積型エアポンプが低地にある場合（実線で示した）と
高地にある場合の重量流量−吐出圧特性力−例を示して
おり同一重量流量を得る場合、高地では吐出圧を下げる
即ち、低地よりエア供給路のしぼりを拡げ、吐出圧を下
げる必要があることが示されている。同じく牙４図に示
すように高度一定でもポンプ自体の変動、大気温度、等
により重−…°流量が変動することが示さねている。こ
いような容行１型エアボングを２次エアボ／プとして用
（・た従来装置の一例な牙５図に示した。ディーゼルエ
フツノ（以後単にエンジンと記す）■はターフ１イチ４
・−ジャ２を備え、その排気路ｊの下流側に／く−ナ４
とフィルタ５とを備え、その下漬」１１の図示しｆ、Ｃ
’、・マフラを介し排気を放出する。ノ（−す４はイグ
ニションコイル６を用いた発火装置を有し、１次エアポ
ングアからのエアで燃料ポンプ８カ・ｌ−１０）燃料Ｉ
Ｊ化させ、２次エアポンプ９カ）らのエアで高温ガスの
空気過剰率を所定値に保つよう構成され、過剰酸素でベ
テイキュレートを燃焼させる。２次エアの供給路ＩＯは
流量制御弁１１により流路面積を増減され、この弁を開
閉作動させる真空室は真空ポンプ■２と真空調整弁１３
およびソレノイド弁１４を介し連結される。なお、符号
１７は燃料調整弁、符号１８　は圧力調整弁をそわぞわ
示して（・る。

このようなエンジンｌのフィルタ５が）くティキュレー
トを過度に付着した場合、コントローラ１５−は、たと
えばフィルタ５上流側排気路田が設定値を上回ったこと
を検出することにより、再燃焼を開始させる。この場合
、高地で大気圧が低いと大気圧センサ１６の入力信号に
より、コントローラ１５はソレノイド弁１４に出力し、
２次エアの流路面積を基準値より一定量増大させるよう
制御する。こわにより空気密度の低下による重量流量の
低下を体積流量増により防ぐことかできる。しかし、単
に大気圧変化を一定負圧を受けるダイアフラム式の流量
制御弁１■で制御するこの方式では、２次エアポンプ自
体のばらつぎも加わり２次エアの流量１′Ｎ度が低いと
いう欠点がある。

本発明は２次エアの流量を精度よく制御できるディーゼ
ルパティキュレートフィルタのバーナエア制御装置を提
供することを目的とする。

本発明によるディーゼルパティキュレートフィ逃し弁と
、上記エア供給路のエアの流＝栖を検出するエア流量計
と、上記逃し弁を開閉操作する制御部とを有した構成で
ある。

以下、添付図面と共に本発明を説明する。

牙６図には本発明の一実症例としてのディーゼルパティ
キュレートフィルタのバーナエア制御部Ｍ（以後単にバ
ーナエア制御装船と記す）を示した、このバーナエア制
御装置は牙５図に示した従来装置と同一部材を含んでお
り、以後混同を生じない範囲で同一部材には同一符号を
付し、その重複説明を略す。排気路３のフィルタ５に対
し、リテ定高温で所定空気過剰率の熱風を供給するバー
ナ２０　ば、２次エア流路（以後単に２次流路と記す）
２１　を介し２次エアポンプ（以後単に２次ボ／グと記
す）９より２次エアを受ける。２次ボ／グシ）はエアを
、大気吸入口を有するエアフィルタ２２を介し、２次流
路２１に吸入させ、この２θ、流路θ）エアの一部を大
気に放出さぜる逃し弁２ｊを介しバーナ２０に供給する
。２次流路２１ば、バーナ２０と２次ポンプ９との間に
エア流量計２７およびべ／チュリー上流温度を検出する
大気温センサｊ８を配備する。

このエア流量計はベンチュリー２４、このべ／チュリー
負圧を検出するセンサ（以後単に牙２センサと記す）２
６、ペンチーリー流入側の圧力を検出す°るセンサ（以
後単に牙■センサと記す）２５およびεＪ・１．牙２セ
ンサの出力信号に基づきエア流量を算出する流量演算部
（制御部２８に内蔵される）とで形成される。こわら３
つの各セ／すはその出力信号を２？′にエアの流量を制
御する制御部２８に伝えるよう接続される。逃し弁２３
はその弁体２９により、２次流路２１の本管と、そわを
分岐させる逃し路ｊ１の分岐管との間の開閉口を、その
開口面積Ｓの増減可能に取付けろうする。弁体２９はダ
イアフラム３２に一体的に連結さね、このダイアフラム
は大気開放室３３と圧縮ばね３４を備えた負圧室３５と
を区分している。負圧室ｊ５はデー−ティソレノイド弁
（以後単にデユーティ弁と−記す）３６を介し、真空ポ
ンダ１２に連結される。デユーティ弁３６は１０Ｈｚ乃
至２０　Ｈｚで弁体をオンオフさせ、弁体のオンの時間
幅となるパルス幅を制御部の出力信号により可変操作し
、こねにより、負圧室３５の負圧値を変え、この値と圧
縮ばね３４および大気圧とがバランスする位置に弁体２
９を移動させ、開口面積Ｓを可変する。なお弁体２９は
全閉位置より全開位置に向は変位し、この変位量は可変
する電気抵抗値に対応する出力信号として位置センサ３
７より制御部２８にフィードバンクされる。

制御部２８はマイクロコンピュータでそ０）要部を形成
される。この制御部は矛ｌおよび矛２センサ２５．２６
．大気温センサ３８、位置センサ３７、ノく−ｆ排ガス
温度センサ４５等より出力信号を受け、２次エアの重量
流量を算出し、こねど設定重量流量とを比較し、この設
定重量流量に２次エアσ）流量を調整すべくチー−ティ
弁３６に出力信号を送出し、また、バーナ排ガス温度に
応じて燃料流量を設定量に調整する特性を内蔵する。即
ち、矛７図に示すようにエア流量計２７は周知のベンチ
ュリー流部：計であり、牙ｌおよび牙２センサ２５，２
６と制御部２８とで形成される。この制御部は両センサ
の出力信号より２次エアの体積流量Ｑを得る体積流量演
算部４０を備える他、この体積流量をベンチュリ上流温
度に基づき重量流量Ｇに修正する重量流量演算部４１と
、得られた重量流量が設定重量流量ＧＯより大ぎいか否
か、または同等かを比べる比較器４２　と、この比較器
の出力信号および位晋セ／すｊ７　の出力信号に応じて
デユーティ比を増減させるデユーティ弁駆動部４３とを
備える。なお符号４４は基準値発生部を示している。更
に、制御部２８は、バーナ排ガス温度が基準値’ｒｏ　
となるよう、燃料調整弁１７に出力信号を出す燃料量制
御部４６を備える。即ち、刈・８図に示すように、バ〜
す排ガス流度が設定値△ｔの幅で上回っている間は基準
燃料−Ｋｑｏ　より少ないｑ２　を、逆に、下回ってい
る間は基準燃料量ｑｏ　より多いｑｌ　を噴射するよう
出力信号を発する。

制御部２８は排気路ｊのフィルタ５の上流側排気圧が設
定値を上（６ｊｌるか否かを常時検出し、上回ると再燃
焼処理に入る。ます、制御部２８は１次、２医の各ボン
グア、９と真空ポンダ１２と燃料ボンダ８とイグニンヨ
ンコイル６とをオンさせる信号を出力する。続いて、位
置センサ３７、バーナ排ガス温度センサ４５、牙１１牙
２センサ２５，２６および大気温センサ３８等のデ・−
夕の取込みを行なう。この後燃料流量の制御処理におい
ては、）く−す排ガス温度セ／す４５の出力信号に基づ
き、こねが基準温度’ｒｏ　より低いと、燃刺流計値を
ｑＯよりｑｌに、逆の場合ばｑ２　に調量すべく燃料調
整弁１７に各出力信号を与える。次に、２次ボ／グ制ｊ
’＋ｉｌ処哩を牙９図のフローチャートと共に乱１明す
る。まず、２次ポング９のオンか否かをＮｌ＋１Ｍベオ
フ０）場合は制御終了となり、リターンし、他のルーチ
ンの処３Ｔｌ！。

に向う。オンの場合は牙ｌ、牙２セッサ２５，２６およ
び大気温センサｊ８ハ各信号の読、取りＪｆ「（、理を
行う。更に、エア流量演算処理を行う。この場合、周知
のベンチ、ユリ−流量計における公式、たとえば、流量
係数をＣ，ｍ＝ｄ　／Ｄ　、Ｈを圧力水頭とすわば に対応する演算が行なわわ体積流量Ｑが俸られる。

更に体積流量Ｑは、大気温センサ３８や牙１センサ２５
　の出力信号を基に空気密度要素の演算が行なわわ重量
流量Ｇとして得られる。次に、重量流量Ｇは目標値であ
る設定重量流量Ｇｏ　と比較される。

その結果により各デユーティ弁駆動処理が行なゎわる。

即ち、設定重量流量Ｇｏ　より重量流量Ｇが小さいと逃
し弁２ｊの開口面積Ｓを現状値より所定量減少させる位
置信号を出力し、この信号に位置センサ３７の出力が一
致するよう、チューティ弁３６に出力信号を送出する。

逆に太きいと、開口面積Ｓを現状より所定量増大させる
位置信号を出力し、この信号に位置センサ３７の出力が
一致するよう、デユーティ弁３６に出力信号を送出する
。また、重量流ｉｃ）が目標値にあると開口面積を現状
値に維持すべく、現状のレベルの出力信号を継続して出
力させる。このようなデユーティ弁駆動処理によりこの
ルーチンはリターンする。

坩・６図に示したバーナエア制御装置は２次ポンプ９の
作動のばらつきあるいは大気圧、大気温度の駆動による
空気密度の変化があっても、エア流量計２７、大気温セ
ンサ３８および制御部２８により２次エアの重量流５１
　ａを検出し、かつ、逃し弁を駆動させ、過剰エアを大
気放出させるから、バーナ２０　には常に一定の重量流
量Ｇの２次エアを精度よく供給できる。

】フロ図に示したバーナエア制御装置は２次エアの過剰
分を大気放出させていたが、こわに代え、矛１０図に示
すように、過剰の２次エアを２次ボ／フ゛９の吸入（１
ｑに戻す楡成としてもよい。即ち、２次流路２１上の２
次ポンプ９を迂回する戻し路５０の途中に戻し量調整用
の開口が形成され、この開口面積Ｓは牙６図で説明した
と同様の逃し弁２３により増減操作される。この場合、
２次ポンプ９はその上流側エアを下流側に向は加圧して
送出するが、その送出エア、の一部は逃し弁２３を通り
上流側に戻るため、２次ポンプ９の駆動エネルギを無駄
にすることがなく経済的である。

２・１１図には３・ｘｏ図で説明した戻し路５０を２次
ポンプ９を迂回するよう取付け、かつ、牙６図で説明し
たエア流量計２７および大気温センサｊ８をエアクリー
ナ２２の直後に取付けたバーナエア制御装慟。

を示した。この場合、一旦２次流路２１より房し路５０
　に流入したエアも再度２次流路に流入し、エア流量計
２７を通過するエアは全て２次エアとしてバーナ２０に
供給されることになり、しかも、矛１センサ２５はほぼ
大気圧に等しく、流量計算が簡単となる。

上述の処においてエア流量計２７としてベンチュリー流
量計を説明したが、こわに代えエアフローメータを用い
てもよい。

【図面の簡単な説明】

３□　ｉ図は高度変化と大気圧の関係線図、刃・２図は
容積形エアポ／グの吐出圧一体積流量線図、ｊ・３図は
高低地差による重量流量の変化を説明する図、牙４図は
エアポング自体の重量流量のばらつきを説明する図、矛
５図は従来のバーナエア制御装置の概略構成図、坩・６
図、、３１’：＋ｏ図１．牙Ｊ１図は本発明の各々異な
る実癩例としてのバーナエア制御装色′の概略構成図、
則・７図は制御部の概略ブロック図、剖・８図はバーナ
排ガス温度−燃料量特性線図、２７９図は２次ポング制
御処理のフローチャートをそわそわ示している。 ５・・・フィルタ、９・・・２次ポンプ、２ｏ・・・バ
ーナ、２１・・・２次流路、２２・・・エアフィルタ、
２ｊ・・・逃シ弁、２７・・・エア流量計、２８・・・
制御部最７　図 づＦ ■邑 バー１１→トカ゛ス、、呂及 手続補正書（１劃 昭和５９年５月１６日 昭和５８年特許願第１２８３４７号 ２発明の名称 ディーセルパティキュレートフィルタのバーナエア制御
装置 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　（６２８）三菱自動車工業株式会社４　代　理
　人 住　所　東京都世田谷区経堂４丁目５番４号明細書の「
発明の詳細な説明」、「図面の簡単な説明細帯第３頁第
７行の「がある。」の次より同頁第１１行の「は容積型
」の前までを削除し「次に、一般の容積型エアポンプの
特性について第１図乃至第３図により説明する。第１図
」を代入する。 （２）同第３頁第１３行の「流量をしぼることにより」
を「通路をしぼることにより体積流量は低減され、一方
」に代える。 （３）同第３頁第１４行の「第３図」を「第２図」に代
える。 （４）同第３頁第１６行の「場合の重量流量」を「場合
の（破線で示した）重量流量」に代える。 （５）同第３頁第２０行の「第４図に示す」を「第３図
には２本の破線で示す」に代える。 （６）同第４頁第４行の「第５図」を「第４図」に代え
る。 （７）同第４頁第１０行の「からのエア」を「から調圧
弁７′を介し供給されるエア」に代える。 （８）同第６頁第３行の「第６図」を「第５」に代える
。 （９）同第６頁第６行の「第５図」を「第４図」に代え
る。 （１０）同第１０頁第７行の「第９図」を「第８図」に
代える。 （１１）同第１１頁第１６行の「第６図」を「第５図」
に代える。 （１２）同第１２頁第４行と第１０行と第１７行の各「
第６図」を「第５図」にそれぞれ代える。 （１３）同第１２頁第６行と第１６行の各［第１０図」
を「第９図」にそれぞれ代える。 （１４）同第１２頁第１６行の「第１１図」を「第１０
図」に代える。 （１５）同第１３頁第１０行の「第１図は」の次より同
頁第１９行の１図は２次」の前までを削除し［容積型エ
アポンプの吐出圧一体積流量線図、第２図は高低地差に
よる重量流量の変化を説明する図、第３図はエアポンプ
自体の重量流量のばらつきを説明する図、第４図は従来
のバーナエア制御装置の概略構成図、第５図、第９図、
第１０図は本発明の各々異なる実施例としてのバーナエ
ア制御装置の概略構成図、第６図は制御部の概略ブロッ
ク図、第７図はバーナ排ガス温度−一燃料量特性線図、
第８」を代入する。 （１６）図面中年１図を削除する。 （１７）図面中年２図、第３図、第４図、第７図、第８
図および第９図の各図番を別添図面の朱書のように改め
る。 （１８）図面中年５図を第４図とし、第６図を第５図と
し、第１０図を第９図とし、第１１図を第１０図とし、
それぞれ別添図面のように訂正する。 ■ｒ　図 ヴ ハ゛−１１升力゛ス；呂皮

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼルパティキュレートフィルタの再生用のバーナ
   に対し、大気吸入口より吸入したエアを供給するエア供
   給路と、このエア供給路のエアの一部を大気に放出させ
   る逃し弁と、上記エア供給路のエアの流量を検出するエ
   ア流量計と、このエア流量計からの出力信号に基づくエ
   ア量と設定エア量との差を除去するよう逃し弁を開閉操
   作する制御部とを有したディーゼルパティキュレートフ
   ィルタのバーナエア制御装置。