JPS61272412A - 内燃機関の排気微粒子処理装置 - Google Patents

内燃機関の排気微粒子処理装置

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JPS61272412A
JPS61272412A JP60113997A JP11399785A JPS61272412A JP S61272412 A JPS61272412 A JP S61272412A JP 60113997 A JP60113997 A JP 60113997A JP 11399785 A JP11399785 A JP 11399785A JP S61272412 A JPS61272412 A JP S61272412A
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intake throttle
pressure
control
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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】 （産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の排気微粒子処理装置に関する。
（従来の技術） 排気中に含まれるカーボン等の微粒子を捕集するトラッ
プを排気通路に備えるディーゼルエンジン等の内燃機関
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ョン性能
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を再生していた。かかる排気
微粒子処理装置の従来例を第５図に示す（特開昭５８−
５１２３５号公報参照）。
即ち、機関１の排気通路２には排気微粒子を補集する耐
熱性フィルタ構造のトラップ３が介装されている。また
、制御装置４には、燃料噴射ポンプ５に設けられた負荷
センサ６と回転速度センサ７とから夫々負荷信号と回転
速度信号が入力されると共に吸気絞弁８下流の吸気通路
９に設けられた吸気圧力センサ１０から圧力信号が入力
されている。そして、制御装置４は所定走行距離、走行
時間等からトラップの再生時期と判断したときに検出さ
れた機関負荷と機関回転速度から当該運転状態が多量の
余剰空気が機関１に流入する運転状態であるか否かを判
定する。
前記運転状態であると判定されたときに制御装置Ｅ４は
負圧制御弁１１にデユーティ信号を出力しバタフライ式
吸気絞弁８により機関１に導入される余剰空気を制御す
る。ここで、制御装置４は吸気圧力センサ１０の圧力信
号に基づいてデユーティ信号のデユーティ比を変化させ
る。この変化により、負圧制御弁１１は前記ダイアフラ
ム装置１２の圧力室１２ａへの負圧空気の導入量を制御
し吸気絞弁８の開度を変化させ吸気絞弁８下流の吸気負
圧を略一定に保持する。このようにして、機関１への余
剰空気の導入量を減少させることにより排気温度を上昇
させ、温度上昇した排気の熱でトラップ３に捕集された
排気微粒子を燃焼させトラップ３の再生を図るようにし
ている。
尚、１２ｂはダイアフラム、１２ｃはリターンスプリン
グ、１３は前記ダイアフラム１２ｂに欧付けられたロッ
ド、１４は一端部がロッド１３−回動自由に取付けられ
他端部が吸気絞弁８の弁軸８ａに取付けられたレバー、
１５は負圧ポンプである。
〈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、ダイアフラム装置１２から駆動力をロッド１
３及びレバー１４を介して吸気絞弁８に伝達しバタフラ
イ式吸気絞弁８を開閉駆動するため、以下の問題点があ
った。
すなわち、バタフライ式吸気絞弁８の特性上吸気負圧及
び排気温度の上昇代は第６図に示すように吸気絞弁８の
中間開度から全閉側において急激に変化するので、排気
微粒子の燃焼除去を図るため排気温度の上昇代を大きく
設定しようとすると中間開度から全閉側の開度領域にて
吸気絞り制御を行う必要がある。
ところで、その関度領域にて吸気絞り制御を行うと吸気
絞弁８開度の変化化が小さくても吸気負圧及び排気温度
の上昇代が極めて大きくなるため、吸気絞弁８の開度を
高精度に制御する必要がある。
しかし、弁軸８ａとレバー１４との接続部及びレバー１
４とロッド１３との接続部のガタッキ等が吸気絞弁８の
開度制御に影響し吸気絞弁８の開度を高精度に制御でき
なかった。　　、 このため、前記ガタッキにより吸気絞り制御が過度とな
ってエンジンの失火、エンジンストール等を招いたり、
また逆に吸気絞り制御が不足し排気温度の上昇代が小さ
くなりトラップの再生が不可能となるという問題点があ
った。
本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、吸
気絞り制御を高精度に行える内燃機関の排気微粒子処理
装置を提供することを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように機関Ａの排気通
路Ｂに介装され排気中の微粒子を捕集するトラップＣと
、該トラップＣの再生時期を判定する再生時期判定手段
りと、吸気通路Ｅに介装される吸気絞弁Ｆを開閉駆動す
る吸気絞弁駆動装置Ｇと、前記吸気絞弁Ｆをバイパスす
るバイパス吸気通路Ｈと、該バイパス吸気通路Ｈに介装
されるバイパス流量制御弁■を制御するバイパス流量制
御弁駆動装置Ｊと、前記吸気絞弁Ｆ下流の吸気圧力を検
出する吸気圧力検出手段にと、機関Ａの運転状態を検出
する運転状態検出手段りと、検出された機関運転状態が
前記吸気絞弁Ｆ全開時に所定排気温度となる所定運転状
態に較べ低速低負荷側か高速高負荷側かを判定運転状態
判定手段Ｍと、再生時期と判定されたときに前記低速低
負荷側では前記吸気絞弁Ｆを所定開度に略一定保持すべ
く制御させると共に検出された吸気圧力に基づいて吸気
圧力を目標吸気圧力に制御すべく前記バイパス流量制御
弁Ｉの開度を制御させ前記高速高負荷側では前記吸気絞
弁Ｆとバイパス流量制御弁■とを全開すべく制御させる
ように前記吸気絞弁駆動装置Ｇとバイパス流量制御弁駆
動装置Ｊとを制御する制御手段Ｎと、を備えるようにし
たものである。
〈作用〉 このようにして、吸気絞弁を所定開度に保持しつつバイ
パス吸気通路を流れる吸気流量を制御することにより吸
気絞弁駆動装置等にガタッキ等が発生しても吸気絞り制
御を高精度にし、もって排気温度の上昇率を高精度に制
御することによりエンジン失火及びエンジンストールを
防止しつつトラップの再生を可能とする。
〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第４図に基づいて
説明°する。尚、従来例と同一要素には第５図と同一符
号を付し説明を省略する。
第２図において、吸気通路９に介装される吸気絞弁８は
従来例と同様に弁軸３ａ、　　レバー１４及びロッド】
３を介して吸気絞弁駆動装置としてのダイアフラム装置
１２のダイアフラムに連結され、前記レバー１４の先端
部にはストッパ２０が設けられている。前記吸気通路９
壁にはアジャストスクリュ２１が設けられ、このアジャ
ストスクリュ２１に前記ストッパ２０を当接させ、アジ
ャストスクリュ２１により吸気絞弁８を全閉させること
なく所定の開度に保持させるように構成されている。
また、前記吸気絞弁８をバイパスするバイパス通路２２
が設けられ、このバイパス通路２２にはグローブ弁式の
バイパス流量制御弁２３が介装されている。このバイパ
ス流量制御弁２３はロッド２４を介してバイパス流量制
御弁駆動装置としての圧力応動型の第２ダイアフラム装
置２５のダイアフラム（図示せず）に連結されている。
また、制御装置２６には、冷却水温度を検出する水温セ
ンサ２７と機関負荷を検出する負荷センサ２８と機関回
転速度を検出する回転速度センサ２９と触媒付トラップ
３０の入口側排気圧力を検出する排気圧力センサ３１と
吸気絞弁８下流の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段
としての吸気圧力センサ３２とから検出信号が入力され
ている。ここで、負荷センサ２８は燃料噴射ポンプ３３
のコントロールレバー３３ａと連動するポテンショメー
タにより構成され、回転速度センサ２９は例えばクラン
ク角センサにより構成され排気圧力センサ３１及び吸気
圧力センサ３２は例えば半導体式圧力センサで、特に吸
気圧力センサ３２は吸気圧力を絶対圧力として検知する
構成である。また、触媒付トラップ３０は緩衝材３０ａ
を介してケース３０ｂに装着されている。
制御装置２６は、ＣＰ　Ｕ３４．メモリ　（ＲＯＭ）３
５の他に、アナログデータをディジタルデータに変換す
るＡ／Ｄ変換器３６と、回転速度センサ２９の回転パル
スが入力されるＦ／Ｖ変換器３７と、Ｆ／Ｖ変換器３７
を介して入力される回転速度センサ２９の検出電圧ｖ、
Ｉ、負荷センサ２８の検出電圧ｖＬ１水温センサ２７の
検出電圧Ｖ。、排気圧力センサ３１の′検出電圧Ｖ、い
吸気圧力センサ３２の検出電圧ＶＰ＋のうちのひとつを
選択的にＡ／Ｄ変換器３６の入力とするマルチプレクサ
３８と、後述する接地装Ｗ３９と、インターフェースを
とるためのＰＩＯ（ペリフエラリｌ１０）４０とから、
構成されている。また制御装置２６はバッテリ４１から
の電圧■、から定電圧■、ｃを得て、制御装置２６の各
構成要素に供給する定電圧回路４２を備える。
尚、ＣＰ　Ｕ３４はＰＩＯ４０を介してマルチプレクサ
３８へのチャンネル指示を行いＡ／Ｄ変換器３６からの
変換終了を示すＥ　ＯＣＣＥｎｄ　ｏｆ　Ｃｏｎｖｅｒ
ｔ）信号を受けた後にディジタル変換されたデータを入
力させるようになっている。
接地装置３９は、制御用電磁弁４３の接地線に介挿され
るスイッチング回路３９ａと、ダイアフラム装置１２の
圧力室に真空ポンプ４４から負圧を供給する三方電磁弁
４５の接地線に介挿されるスイッチング回路３９・ｂと
から構成され、各スイッチング回路３９ａ、３９ｂは主
にトランジスタを用いて構成される。
制御用電磁弁４３は真空ポンプ４４から負圧導管４６に
よって導入される負圧を一定負圧に調整する定圧弁４７
を備えこの定圧弁４７から負圧を取り出す負圧取出通路
４８は制御用電磁弁４３と第２ダイアフラム装置２５の
圧力室を接続する導管４９の途中に接続されている。三
方電磁弁４５は非通電状態で大気圧導管５０が接続され
る大気ポートＣと負圧取出ポートａとを連通し、通電状
態で真空ポンプ４４からの負圧導管４６が接続される負
圧取入ボートｂと負圧取出ポートａとが接続されるよう
に構成されている。
制御用電磁弁４３は非通電状態で弁口４３ａが閉じ通電
状態で弁口４３ａが開いて大気導入ボー）４３ｂから大
気を導入し、上記一定化した負圧を大気で稀釈するよう
に構成されている。
制御用電磁弁４３は通常３０〜５０Ｈｚ程度の周波数で
オンオフ的に開閉し、そのオンオフ時間比率制御（制御
デエーティ）と、三方電磁弁４５の通電制御とが制御装
置２６によってなされる。すなわち各スイッチング回路
３９ａ、３９ｂにＣＰＵ３４からＰＩＯ４０を介してそ
れぞれ出力信号が送られた場合に各接地線を導通させて
、制御用電磁弁４３と三方電磁弁４５をそれぞれオンに
する。ＣＰＵ３４は第３図に示すフローチャートに基づ
くプログラムに従って作動する。
ここでは、回転速度センサ２９と負荷センサ２８により
運転状態検出手段が構成され、制御装置２６が再生時期
判定手段と運転状態判定手段と制御手段とを構成する。
尚、５１はエアクリーナ、５２はエンジンキースイッチ
である。
次に作用を第３図に示すフローチャートに従って説明す
る。
３１において、水温センサ２７．負荷センサ２８゜Ｆ／
Ｖ変換器３７を介しての回転速度センサ２９．排気圧力
センサ３１及び吸気圧力センサ３２の出力電圧Ｖ　ｗ、
　Ｖ　Ｌ、　Ｖ　＊、　Ｖ　ｐｉ、　Ｖ　ｐ　＋をＣＰ
　Ｕ３４（７）記憶部（ＲＡＭ）にメモリーする。そし
てＳ２において機関の始動を例えば機関回転速度が５０
Ｏｒｐｍ以上か否かにより判定し、ＮＯの場合はＳ１５
に進み三方電磁弁４５をオフとし、負圧取出ポートａと
大気圧ボートＣを連通させて大気圧をダイアフラム装置
１２の圧力室に導入して吸気絞弁８を全開とし、８１６
で制御用電磁弁４３のオンデユーテイを０％とし、Ｓ１
７で出力する。このときオンデユーテイが０％であるた
め制御用電磁弁４３の弁口４３ａは閉じるため定圧弁４
７の負圧は大気で希釈されず最大負圧がバイパス弁２３
の第２ダイアフラム装置２５の圧力室に導入されバイパ
ス弁２３は全開となる。このようにしてＳ１６．　Ｓ１
７の制御により吸気絞りが停止されるのである。
Ｓ２でＹＥＳの場合はＳ３へ進み現在再生中であるか否
かを判定する。（ＣＰＵ３４の記憶部（ＲＡＭ）に再生
中を示す記号がメモリーされているか否かを判定する。
）ＹＥＳの場合はＳ７へ進むが、Ｎｏの場合はＳ４で回
転速度と負荷に対応してメモリー３５（ＲＯＭ）に設定
された微粒子捕集限界時のトラップ入口圧Ｖ　ｐＨ１１
ｍ１を検出された回転速度ｖ、Ｉと負荷ｖＬとにより検
索して求め、Ｓ５で検出された触媒付トラップ３０の入
口圧ＶＰ＋が限界圧ｖｐＨ□に達しているか否かを判定
し、ＮＯの場合は再生時期でないので３１５へ進み、Ｙ
ＥＳの場合はＳ６へ進む。
Ｓ６でＣＰＵ３４の記憶部（ＲＡＭ）に再生中を示す記
号をメモリーＬ、Ｓ７へ進んで冷却水温度が例えば６０
℃以上であるか否かを判定し、ＮｏＯ場合には機関の暖
機が不充分であり吸気絞りに通さないためＳ１５へ進む
。Ｓ７でＹＥＳ即ち充分に暖機されているときにはＳ８
へ進み、検出された回転速度■３と負荷ｖＬとからこの
運転状態の排気温度が排気微粒子が安定して燃焼する温
度（本実施例では触媒が充分に活性化する温度例えば４
００℃）の運転状態未満（低速低負荷側）か否（高速高
負荷側）かを判定し、Ｎｏの場合即ち排気温度が４００
℃以上の場合はＳ１５へ進みＹＥＳの場合８９へ進む。
Ｓ９では回転速度と負荷に対応して設定した最も効率の
良い吸気絞り制御が得られる制御用電磁弁４３の駆動信
号（Ｓ＋：オンデユーテイ比率）をメモリー３５から検
索して求める。
ここで、最も効率の良い吸気絞り制御とは、第４図及び
第６図に示すように絞り限界（−２５０１１ＩｍＨｇ程
度）まで絞っても再生可能温度（約４００℃）に達しな
い場合は、限界近傍（例えば−２００ｍｍＨｇ　）で略
一定の吸気圧力を設定しく第４図中Ａ？ｉＩ域）、また
吸気絞りにより４００℃が得られる負荷０回転速度に達
したら負荷１回転速度の増大に対応して吸気絞り度を減
少させることにより吸気圧力を変化させ（第４図中ｓ　
Ｍ域）吸気絞りを行わなくても４００℃となる負荷９回
転速度に達したら吸気絞りを解除（第４図中Ｃ’ｐＭ域
）する。
次にＳＩＯへ進み、メモリー３５から負荷１回転速度に
対応して設定された制御目標吸気圧力Ｖ□４を検索して
求め、Ｓｌｌで上記吸気圧の制御目標値■。４と検出さ
れた吸気圧力ＶＰ＋　（共に絶対値）を比較し、実測値
ＶＰＩが目標値Ｖ□４よりも低いか否かを判定する（絶
対圧が低いか否かを判定する）。ＳｌｌでＹＥＳの場合
は吸気を絞りすぎているためＳ１２で絞りすぎの程度に
応じて制御用電磁弁４３のオンデユーテイ比率を増幅し
て負圧の大気による希釈度を高め、ＳｌｌでＮｏの場合
は吸気絞りが足りないため、Ｓ１３のオンデユーテイ比
率を減少補正して負圧の大気による希釈度を弱める。
Ｓ１４で三方電磁弁４５をオンとして負圧をダイアフラ
ム装置１２の圧力室に導入する。これにより、吸気絞弁
８が閉弁しようとするが、レバー１４に取付けられたス
トッパ２０がアジャストスクリュ２１に当接するため、
吸気絞弁８は全閉することなく所定の開度に保持される
。
ＳＩＴで制御用電磁弁４３の駆動信号（Ｓ＋）を出力し
て、弁口４３ａを適正なオンデユーテイ比率で開き第２
ダイアフラム装置２５の圧力室に導入される吸気負圧を
変化させてバイパス弁２３の開弁制御を行う。
次には３１ＢでＣＰＵ３４の記憶部（ＲＡＭ）に再生中
を示す記号がメモリーされていて再生中であるか否かを
判定し、Ｎｏならばｓｌへ戻り、ＹＥＳの場合はＳ１９
で回転速度と負荷に対応して設定されたトラップ入口部
の再生判定圧（トラップの再生終了を示す圧力）ＶＰ＊
！ａをメモリー３５から検索して求め、３２０で入口圧
力Ｖ□が再生判定圧ＶｐＨ！Ｒに達しているか否かを判
定し、Ｎｏの場合は触媒付トラップ３０の再生が終了し
ていないためＳｌへ戻り再生時の制御を繰り返し行う。
これにより、入口圧力ｖＰ！が再生判定圧ｖ７１に達す
るまでの間、回転速度と負荷とに応じて吸気圧力が前記
制御目標吸気圧力■□４になるようにバイパス弁２３の
開度を制御する。
そして、Ｓ２０でＹＥＳの場合には３２１に移行しＣＰ
Ｕ３４の記憶部にメモリーされた再生中を示す記号を消
去しＳｌに戻る。
以上説明したように、排気温度が触媒の活性温度である
４００℃以下において第４図に示すように４００℃以下
の所定巾の温度域（第４図中８９５域）では機関回転速
度と負荷の低下に伴って排気温度を４００℃に保持する
ように吸気絞弁８下流の吸気負圧を徐々に増大（第６図
中破線）させるようにしたので、この運転領域において
も触媒が活性化され触媒付トラップ２４に捕集された排
気微粒子の燃焼が行える。このとき、機関回転速度と負
荷との低下に伴って吸気負圧を徐々に増大させるように
したので、過度な絞りを行うことがなくスモーク排出量
及び燃料消費量の悪化も従来のものに較べて極めて抑制
しつつ従来より広範囲の運転領域でトラップの再生を図
れる。また第４図中Ａ領域においては吸気絞弁８下流の
吸気圧力を略一定に制御するようにしたので、従来と同
様に排気温度が上昇し触媒が活性化する最低温度（例え
ば３５０℃）以上の排気温度が所定領域で得られ排気微
粒子の燃焼が可能となる。
また、排気温度が４００℃を超える運転領域（第４図中
Ｃ９３域）では吸気絞りを行うことなく排気熱により触
媒付トラップ３０の再生を図れる。
さらに、吸気絞弁８を所定の開度に一定保持させバイパ
ス弁２３の開度を制御することにより吸気、絞弁８下流
の吸気圧を制御目標吸気圧力Ｖ　、ｔ、に近づけるよう
に制御するようにしたので、バタフライ式吸気絞弁８を
開度制御するダイアフラム装置１２のレバー１４とロッ
ド１３との接続部等にガタッキが発生してその影響を受
けることな（吸気流量を微少制御できる。これにより、
吸気圧力を制御目標吸気圧力Ｖ□４になるように高精度
に制御できるため、エンジンの失火、エンジンストール
等を防止しつつ適正な排気温度を得られトラップの再生
を図れる。
尚、本実施例では触媒付トラップについて説明したが触
媒を備えないトラップについても本発明を適用できる。
また、吸気圧力制御は第４図Ａ及び８６Ｎ域において吸
気圧力を略一定の吸気圧力になるようにしてもよい。
〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、吸気絞弁制御時には吸
気絞弁を所定の開度に略一定に保持すべく制御すると共
に、バイパス吸気通路に介装されたバイパス弁を吸気圧
力が目標吸気圧力になるように開度制御するようにした
ので、吸気絞弁駆動装置に発生するガタッキの影響を受
けることなく吸気圧力を高精度に制御できるため、エン
ジンの失火、エンジンストール等を防止しつつトラップ
の再生を図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図は同上のフローチャート、
第４図は同上の作用を説明するための図、第５図は排気
微粒子処理装置の従来例を示す構成図、第６図は同上の
作用を説明するための図である。 １・・・機関　　２・・・排気通路　　８・・・吸気絞
弁９・・・吸気通路　　１２・・・ダイアフラム装置　
　２３・・・バイパス流量制御弁　　２５・・・第２ダ
イアフラム装置　　２６・・・制御装置　　２８・・・
負荷センサ　　２９・・・回転速度センサ　　３０・・
・触媒付トラップ　　３２・・・吸気圧力センサ 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３図　その２ 第６図 ｌ８ＩＩＬ気較開度 第４図 様ＭｌｌＵ３転孟７ｉ（ｒｐｒｒ。 第５図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機関の排気通路に介装され排気中の微粒子を捕集するト
    ラップと、該トラップの再生時期を判定する再生時期判
    定手段と、吸気通路に介装される吸気絞弁を開閉駆動す
    る吸気絞弁駆動装置と、前記吸気絞弁をバイパスするバ
    イパス吸気通路と、該バイパス吸気通路に介装されるバ
    イパス流量制御弁を制御するバイパス流量制御弁駆動装
    置と、前記吸気絞弁下流の吸気圧力を検出する吸気圧力
    検出手段と、機関の運転状態を検出する運転状態検出手
    段と、検出された機関運転状態が前記吸気絞弁全開時に
    所定排気温度となる所定運転状態に較べ低速低負荷側か
    高速高負荷側かを判定する運転状態判定手段と、再生時
    期と判定されたときに前記低速低負荷側では前記吸気絞
    弁を所定開度に略一定保持すべく制御させると共に検出
    された吸気圧力に基づいて吸気圧力を目標吸気圧力に制
    御すべく前記バイパス流量制御弁の開度を制御させ前記
    高速高負荷側では前記吸気絞弁とバイパス流量制御弁と
    を全開すべく制御させるように前記吸気絞弁駆動装置と
    バイパス流量制御弁駆動装置とを制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関の排気微粒子処理装
    置。
JP60113997A 1985-03-26 1985-05-29 内燃機関の排気微粒子処理装置 Pending JPS61272412A (ja)

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US06/842,360 US4756155A (en) 1985-03-26 1986-03-19 Exhaust particle removing system for an internal combustion engine
DE19863610057 DE3610057A1 (de) 1985-03-26 1986-03-25 Abgasteilchenbeseitigungssystem fuer einen motor mit innerer verbrennung

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