JPS6022014A - ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ再生装置 - Google Patents

ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ再生装置

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JPS6022014A
JPS6022014A JP58128781A JP12878183A JPS6022014A JP S6022014 A JPS6022014 A JP S6022014A JP 58128781 A JP58128781 A JP 58128781A JP 12878183 A JP12878183 A JP 12878183A JP S6022014 A JPS6022014 A JP S6022014A
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fuel
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修 中山
Katsuyuki Tsuji
勝之 辻
Kunio Tojo
東条 邦夫
Yoshiyuki Senba
千場 義幸
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Mitsubishi Motors Corp
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • 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
    • F02D41/30Controlling fuel injection
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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の排気路よりディーセルパ
ティキュレートを補集するフィルりの再生を行な5に置
、特に、特別の再燃焼装置を用いないで噴射ポンプの燃
料を利用するようにしたディーゼルパティキュレートフ
ィルタ再生装置に関する。
ディーゼルエンジンの排ガス中には可燃性で微粒の炭化
化合物であるパティキュレートが含まゎており、とわが
排ガスを黒煙化する主因となっている。このパティキュ
レートは排ガス温度が約500℃以上になると車両の高
速高負荷時に自然発火して燃焼してしまうが、50(M
eに違しない定常走行時やアイドル時等(車両運転時の
9割以上を占める)においてはそのまま大気放出される
。しかし、パティキュレートは人体に有害であるため、
一般に車両はその排気路中にディーゼルパティキーレー
ト補集用のフィルタを取付け℃いる。
ところで、このフィルタは使用により、パティキュレー
トを補集し、排気路を塞ぐ傾向があり、通常、このフィ
ルタの再生を行なうべくパティキーレートを再燃焼させ
る装置が取付けらねる。たとえば各種バーナを用いたり
、噴射ボ/グを遅角させ、酸化触媒により非常に燃焼し
易くなるよう活性化されだ一酸化炭素化合物を大−量に
含む排ガスの排出により、再燃焼を行なうことが知られ
°Cいる。この内、後者の手段ではバーナ等を別途必要
としない利点があるが、再生可能な排ガス温度を得られ
るのは運転領域Aが矛1図に示すように高速高負荷側て
偏っており、使用頻度の高いω域Bでは再生不能である
。更に、噴射タイミングを遅角方向Cに移動させるに従
い、排気路のたとえば、酸化触媒の中心位置温度は、剖
・2図に示すように上昇する(破線に沿って)が、こり
、に沿って最高出力が大幅に低下する傾向がある。この
場合、再生開始前と同じ出力を保つためにはアクセルレ
バ−開度αを大幅に増大させる必要があり、このアクセ
ルレバー開度の変化により運転操作性の悪化が大きく、
安全性の点でも危険が多い。
本発1す貫まエンジン駆動条件にかかわらず、しかも運
転操作性の悪化を招くことなくパティキュレート0)再
燃焼を行なうことのできるディーゼルパティキュレート
フィルタ再生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ルタ再生
装借は、ディーゼルパティキュレート補集用フィルタを
備えたディーゼルエンジンの排気路と、上記ディーゼル
エンジンに進角装部を介し駆動されると共に、噴射量調
整手段を備えた噴射ポ/グと、上記デイーゼルエンジン
の工/ジン回転速度を検出する回転速度センサと、上記
デイーゼルエンジンのアクセル操作系の変位量を検出す
るアクセル開度センサと、上記回転速度セッサおよびア
クセル開度センサの雨検出信号に基づき燃料噴射量を増
加させると同時に、噴射時期を遅らせる特性を内蔵した
制征1部とを有する構成である。
以下、本発明を添付図面と共に説明する。
矛J図には本発明の一実捲例としてのディーゼルパティ
キュレートフィルタ再生装@(以後単に再生装置と記す
)を示した。このPj生装置はディーゼルエンジン(以
後単にエンジンと記す)lに取付けられており、このエ
ンジンの刊気路2に取付ケラt+たディーゼルパティキ
ューレートフィルタ(以後単にフィルタと記す)、3の
再生を行なう。
エンジノエに固定さワヤ排気マニホールド4、このマニ
ホールドに続いて取付けろわ、かつ、セラミックハニカ
ム構造の基体に支持された酸化触媒(以後前段触媒と記
す)5、フィルタ3および図示しないマフラ等を排気管
を介し連続させることにより、排気路2が形成される。
なお、フィルタ3は触媒例の耐熱性セラミックフオーム
で形成される。このフィルタの流入側排気路2にはその
位置の排気圧を検出し、後述の制御部6に’j* m信
号を出力する圧力センサ7が取付けられる。エツジ/1
に取付けられる燃料の噴射ポ/グ8は分配型ボ/フーで
あり、調時手段として油圧式オートマチックのタイマ9
を備え、しかも、噴射量調整手段lOにより1噴射当り
の燃料の噴射量を調整できる。この噴射量調整手段を操
作するアクセル1llcはアクセルレバ−開度αを検出
し、1tjlJ御部6に出力する、アクセル開度センサ
12が取付けらねる。
なお□符号1jはエツジ/lの回転速度を検出する回転
速度セ/すを示す。噴射ポ/プ8の噴射量調整手段10
は、牙4図に示すように、示矢方向に往復動するグラ/
ジャ14に摺動自在に外嵌するスピルリング15を燃料
増方向りと減方向Eとに移動操作する。符号工6はドラ
イブシャフトを示し、このシャフトはこわに連動するガ
バナJ7を駆動する。ガバナの操作力はウェイトスリー
ブ18を介し、コントロールレバー19に作用する。こ
のコントロールレバーの上端を枢支するサボーティ/グ
レパー20はテンシフ/レバ〜21と共に支点ビ/22
を介しガイドレバー23に枢支される。このガイドレバ
ーは基体に固定されるビ/24に枢着さJl、その上端
は燃料増量装置25と対向する。なおサボーティンクレ
バー20の下端は球状部201を形成さね、こねがスピ
ルリング15の凹部に摺動可能に突入している。
符号26は圧縮ばねを示しており、こわによりスピルリ
ングL5を燃料減方向Eに付勢している。燃料増量装置
25は基体に螺合する増量スフ!jz27と、このスク
リューと一体の減速ギヤ28と、このギヤに回転力を伝
えるモータ29と、減速ギヤ28、即ち増量スクリュー
270回転角を検出し、出力する位置七/すjOとで形
成される。位置センサjOは、増量スクIJニー27の
ボームポジションHより、このスクリュー17)燃料増
方向■の回転角、即ち燃料の増量分△Qに対応する検出
は号を制御部6にフィードバックする。
一方、噴射ポ/グ8のドライブシャフト16は、坩・5
図に示すような噴射時期遅角装償゛(以後単に遅角装置
と記す)、3工を介しエフツノl側の図示しない歯車列
に連7諸さねる。遅角装置31目、エンジン1、 ()
11からの回転力を遊星ギヤ列32を介しドライブ7ヤ
フト16に伝えており、この遊星ギヤ列内の入力側のり
/グギャ321を固定し、出力(filIO)!Jング
ギャ322を油圧シリンダ33内のピスト7(14で回
動させることにより、入出力間に位相差をクラ/り角で
OO乃至60°の範囲で生じさせている。油圧シリンダ
3jは遅角室331と進角室332を備え、とわら画室
には電磁スプール弁35を介し油ボ/プ36σ)lE油
が供給される。このスプール弁は制御部6からの一定時
間幅の出力信号を受ける旬に、その間ピスト/34を所
定量ずつ移動させる。なお符刊37 はフィルタを、符
号38はリリーフ弁を、符号j9 はピストン34のホ
ームポジション■1からの移rJb景に応じた検出信号
を発する位鮒セ/すをそわぞわ示している。電磁スプー
ル弁j5は制御部6からの出力信号に応じて切換作動し
、この肝、遅角量に対応するピストンj4の# I/l
 fAは検出48号として制御部6にフィードバックさ
れる構成である。
次に、このような工/ジ/lを駆動させ℃牙6図乃至2
・9図の測定データを得た。まず、矛6図は、前段触媒
5を700℃に保持する除のエンジン回転速度と平均有
効圧との関係を、噴射ポンプσ)1ストローク当りの全
噴射量Qの等曲線として示した。刃・7図は前段触媒5
を700℃に・保持する際σ)エンジン回転速度と平均
有効圧との関係を、遅角量θ等曲線として示した。λ・
8図は前段触媒5を700℃に保持する際のエンジン回
転速度とアクセルレバ−開度αとの関係を、噴1月ポ/
グのlストローク当りの増加分噴射量△Qの等曲線とし
て示した。珂・9図は前段触媒5を700℃に保持する
際のエンジン回転速度とアクセルレバ−開度αとの関係
を遅角量θ等曲線として示した。この内、矛6図中の、
たとえば、工/ジン回転速度一定として、1ストローク
当りの全噴射fji Qを平均有効圧に沿って取出し、
こわを線図化すると牙10図が得られる。なおこの詩才
7図に示された遅角量θだけ噴射ポ/グは遅角作狸1す
る。この場合、各平均有効圧における定常時の1ストロ
ーク尚りの全噴射量Q1 は破線で示さ、lすることよ
り、両者の差分が燃料増加量△Qとなっている。ところ
がこのJf7 加した燃料ΔQは遅角量θの設定により
、エンジ/1の熱効率を大幅ダウンさせることより、エ
ンジンlの有効仕事として平均有効圧の増としては表わ
わす、熱損失として放出される。即ち、1ストローク当
りの全燃料jt Qに相当する熱量は仕事量と熱損失と
め和となるが、ここでは燃料増加量△Qに相当する燃料
を、遅角量θの設定により、全て熱癖失として放出させ
、仕事量自体の増減を押えている。なお熱損失となる不
完全燃焼の排ガスは前段触媒5やフィルタ上の触媒によ
り酸化し燃焼熱を生成させる。
ところで、制御部6は、アクセル開ム゛ジセノサ12と
回転速度センサ13の検出信号に基づぎ、噴射量12.
13の検出信号を基に、その時の燃料増加量△Qに対応
する増量−スクリー−27の回転角βを矛8図に示した
データを基に形成したマツプ40よりめ、こわを比較器
41に目標値として入力する。
比較器4工は位置セッサ30からの明、在の回転角βl
を入力され、目標値βとの差分信号を出力する。
この差分信号に応じた出力信号を増幅器44がモータ2
9に出力し、このモータは出力に応じて増量スクリュー
27を回転させる。同じく、両セッサ12゜13 の検
出信号を基に、その時の遅角量θに対応するピストン3
4の移動fi41γを;、I−9図に示したデータを基
に形成したマッグ42よりめ、こわを比較器43((目
標値として入力する。比較:H;44jは位置センサj
9からの現在の移動量γl を入力さ〕1、目標値γと
の差分信号を出力する。こQ)差分信号に応じた時間幅
の出力信号をスプール弁駆動部45が電磁スグール弁3
5に出力する。こ誹1により、このスプール弁はピスト
/34を移動させ、入出力軸間に位相差を生じさせ、遅
角によるエンジン1の熱効率の低下を生じさせる。
なお矛12図は前段触媒を700 ℃に保持する際の工
/ジ/回転速度と平均有効圧との関係を、前段触媒の入
口温度等曲線として示した。
このようなM生装置の作動を矛J3図を基に説明する。
エンジンlが150(l [rpm ] の回転速度で
、車速6U[:Km/h〕で定常走行を行なっている場
合、圧力セ/す7がフィルタ5の目詰まりによる排圧P
を検出し、杉出伯号を発すると、制御部6は再生装置の
fJi動を開始Pl させる。両セ/す12.13のイ
ζミ出信号に基づき噴射量調整手段1oは燃料増量装置
25の働きで燃料を所定の燃料増加量60分増量して噴
射ポ/グ8に噴射させ、しかも、遅角量Mj1が大幅な
遅角量0を噴射ボ7グに与える。こわによりエフ乃至2
0秒の後P2 再生始動操作、ここでは遅5A量θ−2
5°(クランク角)、燃料増加量△Q = 15 zm
/ lストロークを完了させる。まず、前段触媒rW 
度TI が急激に上昇し、こわによる高温の排ガスがフ
ィルタ3上のパティキュレートを燃焼させる。このため
、フィルタ前端部温度T2、フィルタ中心部dm度T3
 、フィルタ後端部温度T4 はそわぞね上昇する。こ
わにより排lEPは低下し、これが設定値を下回った時
点で制御部6は再生停止操作開始P3 に入る。なお、
こ0)操作はタイマにより設定時間の経過時に行なって
もよい。再生停止操作により、約18秒後には噴射ボ/
グ8は元の噴射量および進角度に戻り、再生停止操作を
終了P4 させる。こわにより各排気路上の温度は常温
側に戻ると共に、fiトE pもその低下を更に進める
このように再生装置はパティキュレートをフィルタ8よ
り除去できる。しかも、再生l♀に再燃焼用の燃料を増
量するが、こ牙1と同時に行なう大幅遅角処理により、
エンジンlの熱効率を低下させ、燃料増にもかかわらず
出力そのもσ)の増加を押える。この処理により、増加
分の燃料に相当する熱量は工/ジ/から熱損失となり排
出されるが、こわにより前段フィルタ5が高温ガスを容
易、に発生でき(矛12図参照)、この高温ガスでフィ
ルタ3を容易に再生できる。
【図面の簡単な説明】
牙1図はエンジン回転速度と平均有効圧との関係を従来
装置によりフィルター生可能な運転領域別に区分した図
、矛2図は噴射ボ/グの遅角にょる昇温効果および出力
低下を示す図、2・3図は本発明の一実輸例としての再
生装置のイ既略構成図、1′4図は同上装箇内の唄射量
調願手段の要部(111断面図、矛5図は同上装9′内
の遅角部族σ)椋、略構成図、則・6図は同上装置付エ
ンジ/σ)1ストローク当り全噴射量等曲線図、牙7図
は同上装作゛伺エンジンの遅角量等曲線図、矛8図は同
上装置付エンジンのアクセルレバ−開度に基づく1スト
ローク当りの増加分唄゛躬量等曲線、オ9図は同上装置
付エンジンのアクセルレバ−開度に基づく遅角量等曲線
図、矛10図は工/ジン回転速度一定(・τおける噴射
量説明図、3□ 11図は矛6図中の制御部のj’j’
e 116ブOyり図、牙12図は牙6図(1)再生装
置付工/ジンのシJ「気温度等曲線図、矛13図は同上
装置付エンジンの再生時の操作経過時間と排圧および各
部温度との関係を表わす線図をそわぞね示している。 l・・・工/ジ/、2・・・排気路、3・・・フィルタ
、5・・・前段触媒、6・・・制御部、8・・・噴射ボ
/グ、9・・・タイマ、lO・・・噴射量調整手段、1
2・・・アクセル開度セ/す、工3・・・回転速度セ/
す、25・・・燃料増量装傷、31・・・遅角装置 ■7に エンジンC]転逸皮〔rrat ) エンジン[]私速皮〔rr帆〕 エンジンロ↑ム遵皮(r7’明〕

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ディーゼルパティキュレート補集用フィルタを備エタデ
    ィーゼルエンジ/の排気路と、上記ディーゼルエンジン
    に駆動されると共に、噴射量調整手段および調時手段を
    備える噴射ポンプと、上記ディーゼルエンジンのエンジ
    ン回転鉤↓度を検出する回転速度センサと、上記ディー
    ゼルエンジンのアクセル操作系の変位量を検出するアク
    セル開度セ/すと、上記回転速度センサおよびアクセル
    開度センサの雨検出信号に基づき燃料噴射量を増加させ
    ると同時に、噴射時期を遅らせる特性を内蔵した制御部
    とを有するディーゼルパティキュレートフィルタ再生装
    置。
JP58128781A 1983-07-15 1983-07-15 ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ再生装置 Granted JPS6022014A (ja)

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JP58128781A JPS6022014A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ再生装置

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JP58128781A JPS6022014A (ja) 1983-07-15 1983-07-15 ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ再生装置

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JPH0437245B2 JPH0437245B2 (ja) 1992-06-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0234218A1 (de) * 1986-02-19 1987-09-02 FEV Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH Verfahren zur Regeneratin von Abgas-Partikelfiltersystemen
US5146900A (en) * 1989-06-12 1992-09-15 Nissan Motor Co., Ltd. Apparatus for treating exhaust particulates resulting from combustion in diesel engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0234218A1 (de) * 1986-02-19 1987-09-02 FEV Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren mbH Verfahren zur Regeneratin von Abgas-Partikelfiltersystemen
US5146900A (en) * 1989-06-12 1992-09-15 Nissan Motor Co., Ltd. Apparatus for treating exhaust particulates resulting from combustion in diesel engine

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