JPS61197710A - デイ−ゼルエンジンの排気微粒子処理装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジンの排気微粒子処理装置に関
する。

〈従来の技術） 排気中のカーボン等の微粒子を捕集する捕集装置（以下
、トラップと称す）を排気通路に備える車両搭載のディ
ーゼルエンジンにおいては、トラップに捕集された排気
微粒子が増加すると排気圧力が過度に上昇し機関及びエ
ミッシッン性能が低下するため、トラップに捕集された
排気微粒子を所定時期に燃焼させトラップの再生を図る
ようにしている。かかる従来例を第６図に示す（特開昭
５４−１２０２９号公報及び特開昭５６−１１５８０９
号公報参照）。

すなわち、車両搭載の内燃機関の排気通路１の途中には
排気微粒子を捕集するトラップ２が取付けられている。

トラップ２に捕集される排気微粒子量が増加してトラッ
プ２の目詰まり度が増大する状態をトラップ２の゛前後
の静圧の差としそ差圧検出器３により検出する。そして
、差圧が所定値になったときに制御回路４からの信号に
より燃料供給通路５に介装された電磁弁６を開弁させて
燃料を燃料ポンプ７からバーナ８の噴出ノズル９に圧送
供給する。また、制御回路４からの信号により空気供給
通路１０に介装された電磁弁１１を開弁させ空気を空気
ポンプ１２から前記噴出ノズル９に圧送供給する。

そしそ、噴出ノ″ズル９から燃料と空気との混合気を噴
出させ、予熱されたグロープラグ１３により混合気を着
火燃焼させる。これにより高温化された混合ガスにより
排気微粒子を加熱ｉ焼させトラップの再生を図るように
していた。尚、３ａ、３ｂは前記差圧検出器３にトラッ
プ２前後の排気圧力を導入するための圧力端子、１４は
燃料タンクである。

しかし、このような従来の排気微粒子処理装置にあって
は、バーナを用いてトラップの再生を行うため、バーナ
の噴出ノズル９は燃焼室内に臨み、火炎若しくは高温ガ
スに近接している。このため、高温雰囲気に曝されてノ
ズル内の燃料がいわゆる蒸し焼き状態となりカーボンが
体積してノズルを閉塞させ、あるいはノズル開口部直径
を減少させる欠点を有していた。これにより、噴出ノズ
ル９の、噴出孔の径を小さく選定できないため燃料の微
粒化特性が悪化して燃料と空気との混合が不充分、　と
なり、良好な燃料特性が得られないという問題点があっ
た。　　□ このため、本願出願人は、特願昭５８−６７８′　７２
号にてバーナを用いずトラップの再生を図る排気微粒子
処理装置を提案している。

これを第７図及び第８図に基づいて説明すると機関本体
２１の排気通路２２には多孔性のセラミック部材に酸化
触媒をコーティングしてなる触媒付トラップ２３が介装
され、触媒付トラップ２３の上流側と下流側との排気通
路２２には排気圧力を検出する排気圧力センサ２４ａ、
２４ｂが設けられている。これら排気圧力センサ２４ａ
、２４ｂの圧力信号ケ差圧検出装置２５に入力され、差
圧検出装置２５はそれらの圧力信号から触媒付トラップ
２３の・前後差圧に応じた信号を差圧判別装置２６に出
力する。差圧判別装置２６は入力された差圧信号と機関
運転条件によって予め設定された上限値と下限値とを比
較し、前後差圧が上限値（例えば１００＋ｕ＋Ｈｇ相当
）を超えると、後述する燃料噴射時期制御装置２７に信
号を発信し、その後、前後差圧が下限値（例えば２０ｍ
Ｈ，相当）より小さくなると、該信号の発信を遮断する
ようになっている。

また、触媒付トラップ２３の上流側に排気温度センサ２
８を設け、その出力端を排気温度判別装置２９に接続し
である。排気温度判別装置２９は、トラップ入口側温度
に応じた排気温度センサ２８の出力を予め定められてい
る設定値（例えば４００℃相当）と比較することにより
、トララブ入口側排気温度が設定値以下のときに燃料噴
射時期制御装置２７に信号を発するようになっている。

、また、燃料噴射ポンプ３０のコントロールレバーのレ
バー開度を検出するレバー開度センサ（図示せず）と、
エンジン冷却水温度を検出する水温センサ（図示せず）
とを設け、それらの出力端をエンジン運転状態判別装置
３１に接続して竺る。エンジン運転状態判別装置３１は
、レバー開度及び水温をそれぞれ設定値と比較すること
により、レバー開度が設定値（例えば７℃）以上でかつ
水温が設定値（例えば、６０℃）以上のと、、＄に、す
ｔわち、アイドリング等の低負荷運転時と暖機運転時と
を除く他のエンジン運転状部のときに、後述する燃料噴
射時期制御装置２７に信号を発するようになっている。

燃料噴射時期制御装置２７は、前記３つの判別装匝２６
．２９．３１の全てかう、信号が入力されると、燃料噴
射ポンプ３０に装着されている燃料噴射時期制御用の電
磁弁３２を制御して噴射時期を遅角させ、前記信号のう
ち少なくとも１つが遮断されると、噴射時期の遅角を解
除し、予めプログラムされた通常運転時の噴射時期に戻
すように電磁弁３２を制御する。

また、燃料噴射ポンプ３０の燃料噴射時期制御機構は第
８図に示すように構成されている。

すなわち、タイマーピストン３３は、ポンプ兼分配用プ
ランジャと一体のカムディスクに接するローラを保持し
ているローラホルダ（いずれも図示せず）に、ピン３４
を介して係合している。そして、タイマーピストン３３
の一端面側にはポンプハウジング内の高圧燃料がオリフ
ィス３５を通じて導かれる高圧室３６が形成されている
。また、他端面側には低圧室３７が形成されており、こ
の低圧室３７にはスプリング３８が収納されている。そ
して、高圧室３６から低圧室３７へ燃料を逃がす通路３
９が設けられ、この通路３９に電磁弁３２が介装されて
いる。

従って、電磁弁３２への駆動パルスのデユーティ比を制
御することにより、高圧室３６の燃料圧力が制御され、
タイマーピストン３３の位置、すなわち燃料噴射時期が
制御される。

このようにして、燃料噴射時期が遅角されると、機関か
ら排出される排気の温度が上昇し排気熱により触媒付ト
ラップ２３に捕集された排気微粒子の燃焼が行われる。

尚、４０は燃料噴射ノズルである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の排気微粒子処理装置に
おいては、排気温度センサ２８の出力信号に基づいて燃
料噴射時期を遅角させかつ電磁弁３２をデユーティ制御
するようにしているので、以下の欠点かあった。

すなわち、排気温度センサとして通常用いられる熱電対
の耐久性を確保するためにはセンサの感温部を細くでき
ず、排気温度の検出感度が低下し排気温度センサの検出
信号による燃料噴射時期遅角制御が高精度に行えなかっ
た。また、電磁弁３２をデユーティ制御しているので電
磁弁が高価になりかつ制御も複雑になっていた。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、ト
ラップ再生時において、排気温度センサを用い名ことな
くかつデユーティ制御することなく燃料噴射時期の遅角
制御を行うことにより排気温度を高めて、トラップの再
生を図れる排気微粒子処理装置を提供することを目的と
する。

く問題点を解決するための手段） このため、本発明は、触媒付トラップの排気微粒子捕集
量を検出する捕集量検出手段と、該捕集量検出手段の検
出信号に基づいて触媒付トラップの再生時期を判定する
再生時期判定手段と、機関回転速度を検出する機関回転
速度検出手段と、検出された機関回転速度と機関負荷と
から排気温度が前記触媒の不活性領域となる運転状態を
判定する運転状態判定手段と、燃料噴射ポンプに設けら
れ機関への燃料供給時期を進・遅角制御する圧力応動型
タイマー装置の作動圧を低圧の燃料源にリリーフするリ
リーフ通路と、該リリーフ通路を開閉路する開閉用電磁
弁と、トラップの再生時期でかつ前記運転状態と判定さ
れたときに前記開閉用電磁弁を開弁動作させる燃料噴射
時期制御手段とを備えるようにしたものである。

〈作用） このようにして、トラップ再生時において、機関回転速
度と機関負荷とにより触媒不活性領域を判定して燃料噴
射時期を遅角制御し排気温度を高め、トラップの再生を
図るようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて
説明する。尚、従来例と同一要素には第７図と同一符号
を付して説明を省略する。

第１図において、運転状態判別装置４１には、機関回転
速度検出手段としてのクランク角センサ等の回転センサ
（図示せず）の検出回転速度信号と、機関負荷検出手段
としてのコントロールレバー開度センサ（図示せず）の
レバー開度信号と、水温センサの検出冷却水温度信号と
が入力されている。

運転状態判別装置４１には第３図に示すように機関回転
速度とレバー開度に略比例する機関負荷とに基づき排気
温度が触媒の不活性領域となる低速〜中速回転でかつ低
負荷〜中負荷運転領域（第３図中斜線領域）のマツプが
メモリされている。そして、運転状態判別装置４１は検
出された機関回転速度と機関負荷と前記マツプとを比較
し運転状態がアイドル回転付近を除く低速〜中速回転で
かつ低負荷〜中負荷運転領域のときでかつ冷却水温度が
所定値（例えば６０℃）以上のと遼に燃料噴射時期制御
手段としての燃料噴射時期制御装置４２に信号を発する
ように構成されている。

また、燃料噴射時期制御装置４２には再生時期判定手段
としての従来と同様、、の差圧判別装置２６から触媒付
トラップ２３の前後差圧が所定値以上のときに信号が入
力される。燃料噴射時期制御装置４２は差圧判別装置２
６と前記運転状態判別装置４１とから信号が入力、され
たときに燃料噴射ポンプ、４３に設けられた開閉用電磁
弁４４に通電するように構成されている。ここでは、従
来と同様の排気圧力センサ２４ａ、２４ｂと差圧検出装
置２５とにより捕集量検出手段が構成されている。

燃料噴射ポンプ４３の燃料噴射時期制御機構は、第２図
に示すように構成されている。すなわち、タイマーピス
トン３３の一雫面倒に高圧室３６を形成する蓋４５には
一端が高圧室３６と連通ずるリリーフ通路４６が形成さ
れている。このリリーフ通路４６の他端は筒状パイプ４
７を介して低圧の燃料源（例えば燃料リターン通路、燃
料タンク）に連通されている。リリーフ通路４６軒は前
記開閉用電磁弁４４の弁部が介装され、前記燃料噴射時
期制御装置４２から通電されると開閉用電磁弁４４はリ
リーフ通路４６を開路する一方非通電時リリーフ通路４
６を閉路するように構成されている。

また、リリーフ通路４６にはオリフィス４８が介装され
ている。

次に作用を説明する。

触媒付トラップ２３の排気微粒子捕集量が増大し、トラ
ップ２３の前後差圧が設定上限値を超えると、再生時期
と判定し差圧判別装置２６から燃料噴射時期制御装置４
２に信号が送られる。

このとき、検出された機関回転速度と機関負荷とから排
気温度が触媒の否活性領域となる低速〜中速回転でかつ
低負荷〜ツ負荷の運転領域でありさらに、水温が所定値
以上（例えば６０℃以上）であれば、運転状態判別装置
４１からも燃料噴射時期制御装置４２に信号が送られる
。

そして、前記２つの信号の両方が入力されると、燃料噴
、Ｊ！を時期讐御装置４２は電磁弁４４！こ通電する。

これにより、リリーフ通路４６が開路され高圧室３６の
高圧燃料がリリーフ通路４６及びオリフィス４８を介し
て低圧燃料源に流れ高圧室、３６の作動圧が低下する。

÷のため、タイマーピストン３３が第２図左方に所定量
移動され燃料噴射時期、が第４図に示、すように遅角さ
れ排気温度が上昇する。したがって、触媒付トラップ２
３に捕集されす騨気微粒子が排気熱により燃焼されトラ
ップの再生が図れる。

ここで、燃料噴射時期の遅角量は第４図に示すように、
アイドル回転付近では遅角させずに回転速度の増大に伴
って遅角１量を大きくし、中速域の使用頻度の高い安定
した運転域で、遅角量を大きくしている。すなわちアイ
ドル回転付近では大巾に遅角させても触媒の反応温８度
には、、達しないうえ、エン、ジンの安定性が悪化す、
るためである。

また、高圧室３６の作動圧を低下させて遅角させるが、
タイマーピストン３３は第５図、に示すように高圧室３
６の作動圧がある程度高まらなければ移動せず（進角し
ない）その状態で初期設定がなされるから高圧室３６の
作動圧を低下させてもアイドル回転付近では遅角させな
いですむのである。

以上説明したように、機−回転速度と機１間負荷とから
触媒の不活性領域とぴる還御状態を判定して燃料噴射時
期を遅、角制御するようにしたので１、従来使用されて
いた排気温惨センサが不要となり排気温度センサの耐久
性の問題を解ｔ’１４Ｔきる。また、高圧、室３６の高
圧燃料をリリーフ通路４６を介して低圧燃料源に戻すよ
うにしたので、そのリリーフ量を電磁弁４４を一一一テ
イ制御することなく単にＯＮさせることにより制御でき
るため、電磁弁４４を０Ｎ−ＯＦＦ用の汎用品を用いる
ことができる。これらの結果、排気微粒子処理装置のコ
ストの低減化を図れる。

尚、第３図中斜線領域を除し高速回転及び高負荷運転岬
域では排気温度が大分に高く燃料噴射、−期を遅角させ
ることな（トラップの再生を図れる。

〈発明の効果） 、本発明は、以上説明したように、トラップ再生時にお
いて、機関回転速度と機関負荷とから触媒の不活性領域
となる運転状態を検出して開閉用電磁弁を開弁させリリ
ーフ通路を介してタイマー装置の高圧室の燃料を低圧燃
料源に流出させることにより、燃料噴射時期を遅角させ
排気温度を高めるようにしたので、排気温度センサが不
要になると共に電磁弁にＯＮ・ＯＦＦ用の汎用品を用い
ることができ、もって排気微粒子処理装置のコスト低減
を図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に示す排気微粒子処理装置の
構成図、第２図は第１図の要部断面図、第３図は同上の
機関回転速度と機関負荷とのマツプ、第４図及び第５図
は同上の作用を説明するための図、第６図は排気微粒子
処理装置の従来例を示す構成図、第７図は他の従来例を
示す構成図、第８図は第７図の要部断面図である。 ２２・・・排気通路　　２３・・・触媒付トラップ　　
２４ａ。 ２４ｂ・・・排気圧力センサ　　２５・・・差圧検出装
置２６・・・差圧判別装置　　３６・・・高圧室　　４
１・・・運転状態判別装置　　４２・・・燃料噴射時期
制御装置４４・・・開閉用電磁弁　　４６・・、リリー
フ通路特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第２図 ｊｊ 第３図 回Ｉ！遠皮 第４図 機関同相ｒＩＬＬ □ 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　機関の排気通路に排気中の微粒子を捕集する触媒付ト
   ラップを備えるディーゼルエンジンの排気微粒子処理装
   置において、前記触媒付トラップの排気微粒子捕集量を
   検出する捕集量検出手段と、該捕集量検出手段の検出信
   号に基づいて前記触媒付トラップの再生時期を判定する
   再生時期判定手段と、機関回転速度を検出する機関回転
   速度検出手段と、機関負荷を検出する機関負荷検出手段
   と、検出された機関回転速度と機関負荷とから排気温度
   が前記触媒の不活性領域となる運転状態を判定する運転
   状態判定手段と、燃料噴射ポンプに設けられ機関への燃
   料供給時期を進・遅角制御する圧力応動型タイマー装置
   の作動圧を低圧の燃料源にリリーフするリリーフ通路と
   、該リリーフ通路を開閉路する開閉用電磁弁と、トラッ
   プの再生時期でかつ前記運転状態と判定されたときに前
   記開閉用電磁弁を開弁動作させる燃料噴射時期制御手段
   とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気
   微粒子処理装置。