JPS6139059Y2 - - Google Patents

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JPS6139059Y2
JPS6139059Y2 JP1701882U JP1701882U JPS6139059Y2 JP S6139059 Y2 JPS6139059 Y2 JP S6139059Y2 JP 1701882 U JP1701882 U JP 1701882U JP 1701882 U JP1701882 U JP 1701882U JP S6139059 Y2 JPS6139059 Y2 JP S6139059Y2
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JP
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trap
exhaust
valve
gate valve
exhaust pipe
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案はターボチヤージヤ付デイーゼルエンジ
ンの排気微粒子除去装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an exhaust particulate removal device for a turbocharged diesel engine.

ターボチヤージヤ(過給機)を装着したデイー
ゼルエンジンにおいて排気ガスの微粒子を除去す
るための排気パテイキユレートトラツプはターボ
チヤージヤの排気タービン下流の排気管内に設け
られる。パテイキユレートトラツプには一般に捕
集されたパテイキユレート(排気微粒子)を燃焼
してトラツプを再生するための電気ヒータが設け
られている。しかるにパテイキユレートトラツプ
の燃焼再生が可能なエンジン運転領域としては従
来、アイドル近辺の排気ガス流速が遅い領域のみ
に制限されていた。何となれば、排気ガス流速が
速いとヒータを加熱してもこの高流速排気ガスに
よりヒータは冷却されてしまい排気ガスを燃焼し
得ないからである。そのため従来からアイドル運
転域以外の運転域においてもパテイキユレートト
ラツプの再生を可能ならしめるために排気タービ
ン下流の排気管内に2個のパテイキユレートトラ
ツプを並設しそれらをパテイキユレートトラツプ
入口部に設けた切替弁により適宜切替使用するよ
うにしたダブルフロータイプの排気処理装置も知
られている。尚、このダブルフローに対して前述
のパテイキユレートトラツプが1個のタイプのも
のをシングルフローと称している。ダブルフロー
式では排気ガスは再生トラツプには流さず他方の
トラツプに流されるので再生域の拡大が計れるも
のである。しかしながらダブルフロー式では2個
のトラツプが必要であるのみならずそれを交互に
使用するための切替弁も必要であり、構造が複
雑・高価になるという欠点は回避し難い。
In a diesel engine equipped with a turbocharger, an exhaust particulate trap for removing particulates from the exhaust gas is provided in the exhaust pipe downstream of the exhaust turbine of the turbocharger. A particulate trap is generally equipped with an electric heater for burning the collected particulate matter (exhaust particulates) and regenerating the trap. However, the engine operating range in which combustion regeneration of the particulate trap is possible has conventionally been limited to the range near idle where the exhaust gas flow velocity is slow. This is because if the exhaust gas flow rate is high, even if the heater is heated, the heater is cooled by the high flow rate exhaust gas and cannot burn the exhaust gas. Therefore, in order to make it possible to regenerate the particulate trap even in operating ranges other than the idling operating range, two particulate traps have been installed in parallel in the exhaust pipe downstream of the exhaust turbine, and the particulate traps have been installed in parallel in the exhaust pipe downstream of the exhaust turbine. A double flow type exhaust treatment device is also known, which can be used by switching as appropriate using a switching valve provided at the inlet of the pump. In contrast to this double flow, a type having one particulate trap as described above is called a single flow. In the double flow type, the exhaust gas does not flow into the regeneration trap but into the other trap, so it is possible to expand the regeneration area. However, the double flow type not only requires two traps, but also requires a switching valve to use them alternately, making the structure complicated and expensive, which is difficult to avoid.

またこれとは別にシングルフロー式において単
一トラツプを迂回する切替弁付きバイパス路を設
けて再生域の拡大を計つた装置も提案されてい
る。これはトラツプの再生時には切替弁により排
気ガスをバイパス路に逃がしてトラツプには流さ
ないようにしたものであるが、ダブルフロー式と
同様に切替弁を別個に設ける必要がありやはり構
造の複雑化・コスト高を招来していた。
Separately, a single-flow system has also been proposed in which a bypass passage with a switching valve is provided to bypass a single trap in order to expand the regeneration area. When the trap is regenerated, this system uses a switching valve to allow exhaust gas to escape into the bypass passage and prevent it from flowing into the trap. However, like the double flow type, a separate switching valve must be installed, which also complicates the structure.・This led to high costs.

本考案はこれらの従来技術に鑑み、トラツプの
再生が可能なエンジン運転域の拡大を計りつつか
つ安価で簡素な構造の、ターボチヤージヤ付デイ
ーゼルエンジンにおけるシングルフロー式の排気
微粒子除去装置を提供せんとするものである。
In view of these conventional technologies, the present invention aims to provide a single-flow type exhaust particulate removal device for a diesel engine with a turbocharger, which is inexpensive and has a simple structure while expanding the engine operating range in which trap regeneration is possible. It is something.

一般にターボチヤージヤ付デイーゼルエンジン
においては、ターボチヤージヤの過給圧が過度に
ならないようにするために過給圧が所定値になる
と開放して排気ガスをターボチヤージヤのタービ
ンに送ることなく排気管に直接逃がしてしまうウ
エストゲートバルブと称される開閉弁が設けられ
ている。本考案はこのウエストゲートバルブに着
目し、これをトラツプのバイパス路の切替制御弁
として兼用することにより従来の如く切替弁を別
個にわざわざ追加して設けることなく構造の簡素
化を企図したものである。
Generally, in a diesel engine with a turbocharger, in order to prevent the boost pressure of the turbocharger from becoming excessive, the boost pressure is opened when the boost pressure reaches a predetermined value, allowing exhaust gas to escape directly into the exhaust pipe without being sent to the turbocharger's turbine. An on-off valve called a waste gate valve is provided. The present invention focuses on this waste gate valve, and aims to simplify the structure by using it as a switching control valve for the trap bypass path, without having to add a separate switching valve as in the past. be.

以下、図面を参照して説明する。 This will be explained below with reference to the drawings.

第1図において、デイーゼルエンジン1の吸気
管3内に配置されるコンプレツサ11と排気管5
内に配置されるタービン13とから構成されるタ
ーボチヤージヤ10は周知の如く排気ガスの力に
よりタービン13を駆動してその回転出力を連結
軸12を介してコンプレツサ11に伝えエンジン
1への過給を行うものである。排気微粒子を捕集
するパテイキユレートトラツプ17はタービン下
流の排気管内に配置される。トラツプ17の入口
部には電気ヒータ19が設けられ必要に応じて捕
集パテイキユレートの燃焼再生を行う。
In FIG. 1, a compressor 11 arranged in an intake pipe 3 of a diesel engine 1 and an exhaust pipe 5 are shown.
As is well known, the turbocharger 10, which is composed of a turbine 13 disposed inside the engine, drives the turbine 13 by the force of exhaust gas and transmits its rotational output to the compressor 11 via the connecting shaft 12, thereby supercharging the engine 1. It is something to do. A particulate trap 17 for collecting exhaust particulates is placed in the exhaust pipe downstream of the turbine. An electric heater 19 is provided at the inlet of the trap 17, and burns and regenerates the collected particulate as required.

ターボチヤージヤ10には通常、過給圧が過度
になりエンジンを破損することのないようウエス
トゲートバルブ15が設けられている。ウエスト
ゲートバルブ15は過給圧が設定値を超えると開
放して排気ガスを排気管下流端に直接逃がし実質
上ほとんどタービン13に送られないようにす
る。従来ウエストゲートバルブ15から逃がされ
た排気ガスはタービン13を迂回してパテイキユ
レートトラツプ17の上流側排気管に排出されて
いたが、本考案ではパテイキユレートトラツプの
下流側排気管に排出される。そのため本考案によ
ればタービン13の上流側排気管とパテイキユレ
ートトラツプ17の下流側排気管とを連結するバ
イパス路(排気管)21が設けられ、ウエストゲ
ートバルブ15はこのバイパス路21の上流端に
配設される。
The turbocharger 10 is normally provided with a wastegate valve 15 to prevent the engine from being damaged due to excessive boost pressure. When the boost pressure exceeds a set value, the wastegate valve 15 opens to allow exhaust gas to escape directly to the downstream end of the exhaust pipe, so that virtually no exhaust gas is sent to the turbine 13. Conventionally, the exhaust gas released from the waste gate valve 15 bypasses the turbine 13 and is discharged to the upstream exhaust pipe of the particulate trap 17, but in the present invention, the exhaust gas released from the waste gate valve 15 bypasses the turbine 13 and is discharged to the upstream exhaust pipe of the particulate trap 17. is discharged. Therefore, according to the present invention, a bypass passage (exhaust pipe) 21 is provided that connects the upstream exhaust pipe of the turbine 13 and the downstream exhaust pipe of the particulate trap 17, and the wastegate valve 15 is connected to the bypass passage 21. Located at the upstream end.

ウエストゲートバルブ15はリンク腕16を介
してアクチユエータ25の作動ロツド33に連結
される。リンク腕16は枢支点23を中心として
回動しウエストゲートバルブ15を開閉せしめ
る。アクチユエータ25は図示実施例ではダイヤ
フラム29により仕切られた2つの室27,28
を有する負圧作動式ダイヤフラム装置として構成
される。第1室27は管路37を介して吸気管3
等の吸気負圧領域に連結される。第2室28には
ばね31が配設されダイヤフラム29を常に第1
室側に向つて、即ちウエストゲートバルブ15を
常に閉弁位置に向つて押圧する。作動ロツド33
はダイヤフラム29に連結される。第2室28は
管路35を介して例えば電磁3方弁41に連結さ
れる。3方弁41はコントローラ50からの信号
S4に基づき第2室28を大気に開放せしめる第1
位置とバキユームポンプ43等の負圧源に連通せ
しめる第2位置との2つの位置を選択的にとりア
クチユエータ25を作動せしめる。即ち、アクチ
ユエータ25の第2室28にバキユームポンプ4
3の負圧が導かれるとダイヤフラム29はばね3
1に抗して第2室側にひかれ作動ロツド33を介
してウエストゲートバルブ15を開放せしめる。
ウエストゲートバルブ15が開放するとエンジン
1から排出される排気ガスはタービン13の圧損
等によりそのほとんどがバイパス路21に逃げ、
パテイキユレートトラツプ17にはもはや排気ガ
スは流れず従つてトラツプ17の燃焼再生が可能
となる。勿論、トラツプ17の再生中は排気ガス
はバイパス路21を通つて排気管から直接排出さ
れるが再生時間は非常に短時間でよいので実際上
何ら問題ない。
Wastegate valve 15 is connected to actuation rod 33 of actuator 25 via link arm 16. The link arm 16 rotates about the pivot point 23 to open and close the waste gate valve 15. In the illustrated embodiment, the actuator 25 has two chambers 27, 28 separated by a diaphragm 29.
It is configured as a negative pressure actuated diaphragm device with. The first chamber 27 is connected to the intake pipe 3 via a pipe line 37.
etc. are connected to the intake negative pressure area. A spring 31 is disposed in the second chamber 28 to keep the diaphragm 29 in the first
Always press the waste gate valve 15 toward the chamber side, that is, toward the closed position. Actuation rod 33
is connected to the diaphragm 29. The second chamber 28 is connected to, for example, an electromagnetic three-way valve 41 via a conduit 35. The three-way valve 41 receives a signal from the controller 50.
The first step is to open the second chamber 28 to the atmosphere based on S 4 .
The actuator 25 is actuated by selectively selecting one of two positions: the first position and the second position communicating with a negative pressure source such as the vacuum pump 43. That is, the vacuum pump 4 is placed in the second chamber 28 of the actuator 25.
When the negative pressure of 3 is introduced, the diaphragm 29 releases the spring 3
1, and the waste gate valve 15 is opened via the actuating rod 33.
When the waste gate valve 15 opens, most of the exhaust gas discharged from the engine 1 escapes to the bypass path 21 due to pressure loss in the turbine 13, etc.
Exhaust gas no longer flows into the particulate trap 17, so that combustion regeneration of the trap 17 is possible. Of course, while the trap 17 is being regenerated, the exhaust gas is directly discharged from the exhaust pipe through the bypass passage 21, but since the regeneration time can be very short, there is no problem in practice.

アクチユエータ25の作動、即ちパテイキユレ
ートトラツプ17の再生時期はコントローラ50
の信号により任意に制御できる。図示実施例では
エンジン回転数信号S1、エンジン負荷S2、及びエ
ンジン水温S3をコントローラ50の制御パラメー
タとして入力している。
The operation of the actuator 25, that is, the regeneration timing of the particulate trap 17 is controlled by the controller 50.
It can be controlled arbitrarily by the signal. In the illustrated embodiment, an engine rotational speed signal S 1 , an engine load S 2 , and an engine water temperature S 3 are input as control parameters of the controller 50.

コントローラ50の作動の一例を第2図を参照
して説明する。
An example of the operation of the controller 50 will be explained with reference to FIG. 2.

パテイキユレートトラツプ17が所定量の排気
微粒子を捕集したらそれを燃焼してトラツプを再
生する訳であるがそのためにエンジン回転数の積
算量が検出される。即ちエンジン回転数積算量が
N回以上になるとパテイキユレートトラツプ17
には相当量の排気微粒子が捕集されたことを意味
する。従つてトラツプの再生をすべき状態になつ
たことを意味する。トラツプを再生すべき運転領
域は例えばエンジン回転数Nとエンジン負荷Lと
により制御する。即ちエンジン回転数NがN0
N<N1、及び負荷LがL0<L<L1の範囲にある
ときをトラツプの再生領域とする。従つてN0
N1及びL0,N1を適当に選定することにより例え
ば高負荷・高回転域以外の全運転域でトラツプの
再生を行うようにすることができる。再にまた、
エンジン水温Tが所定温度、例えば75℃以上にな
つたときのみトラツプの再生を行うようにすれば
エンジンの暖機前(このときは一般に再生する必
要ない)にはたとえ負荷・回転数が再生条件を満
足していても再生を行わないようにすることがで
きる。
When the particulate trap 17 collects a predetermined amount of exhaust particles, they are burned to regenerate the trap, and for this purpose the integrated amount of engine rotational speed is detected. In other words, when the cumulative amount of engine revolutions exceeds N times, the particulate trap 17
means that a considerable amount of exhaust particulates were collected. This means that the trap is now in a state where it should be regenerated. The operating range in which the trap should be regenerated is controlled by, for example, the engine speed N and the engine load L. That is, if the engine speed N is N 0 <
The time when N<N 1 and the load L is in the range of L 0 <L<L 1 is defined as the trap regeneration region. Therefore N 0 ,
By appropriately selecting N 1 , L 0 , and N 1 , trap regeneration can be performed in all operating ranges other than the high load/high rotation range, for example. Again again,
If the trap is regenerated only when the engine water temperature T reaches a predetermined temperature, for example 75°C or higher, the trap can be regenerated before the engine warms up (generally, regeneration is not necessary at this time), even if the load and rotation speed are below the regeneration conditions. It is possible to prevent playback even if the conditions are satisfied.

こうして所定のパラメータがすべてトラツプの
再生条件を満足する状態になるとコントローラ5
0は3方弁41を作動してアクチユエータ25の
第2室28をバキユームポンプ43に連通せしめ
ウエストゲートバルブ15を開弁する。その結果
排気ガスはバイパス路21に流れトラツプ17に
は実質上ほとんど流れなくなる。即ち、トラツプ
17は再生準備完了状態となる。次いでコントロ
ーラ50はリレー51をオンにしてヒータ19に
通電しヒータ19をt秒間だけ加熱せしめる。そ
の結果、パテイキユレートトラツプ17に捕集さ
れた排気微粒子は燃焼され、トラツプ17の再生
は完了する。再生が完了したらリレー51をオフ
にしてヒータ19を切ると共に電磁弁41を切替
えて大気に開放せしめウエストゲートバルブ15
を閉弁する。こうして再びエンジン回転数積算量
はリセツトされ同じ動作を繰り返す。
When all the predetermined parameters satisfy the trap playback conditions, the controller 5
0 operates the three-way valve 41 to communicate the second chamber 28 of the actuator 25 with the vacuum pump 43 and opens the waste gate valve 15. As a result, the exhaust gas flows into the bypass passage 21 and substantially no longer flows into the trap 17. That is, the trap 17 becomes ready for reproduction. Next, the controller 50 turns on the relay 51, energizes the heater 19, and heats the heater 19 for t seconds. As a result, the exhaust particulates collected in the particulate trap 17 are burned, and the regeneration of the trap 17 is completed. When the regeneration is completed, the relay 51 is turned off, the heater 19 is turned off, and the solenoid valve 41 is switched to open the waste gate valve 15 to the atmosphere.
Close the valve. In this way, the engine speed cumulative amount is reset again and the same operation is repeated.

以上の如く本考案によれば新たに切替弁を設け
ることなく既存のウエストゲートバルブを用いて
バイパス路の切替を行うことができるようにした
ので構造の簡素化、コストダウンが計れるもので
ある。また、ウエストゲートバルブを作動するア
クチユエータをオン、オフする信号パラメータを
適当に選定することにより任意のエンジン運転領
域でパテイキユレートトラツプの再生を行うこと
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to switch the bypass path using the existing waste gate valve without installing a new switching valve, thereby simplifying the structure and reducing costs. Furthermore, by appropriately selecting the signal parameters for turning on and off the actuator that operates the wastegate valve, the particulate trap can be regenerated in any engine operating range.

尚、ウエストゲートバルブは過給圧が過度にな
るとその過給圧を受けて開弁するが、それは実際
上高負荷、高回転運転域であることを意味するの
で、アクチユエータ25の作動域から高負荷、高
回転域を除外するように負荷信号S2、回転数信号
S1を選定することによりターボチヤージヤの過給
圧を制御する機能としてのウエストゲートバルブ
の作動域とパテイキユレートトラツプを再生させ
るためのウエストゲートバルブの作動域とが同時
に干渉し合うことはない。
Note that the wastegate valve opens when the boost pressure becomes excessive, but this actually means a high load and high rotation operating range, so Load signal S 2 and rotation speed signal to exclude load and high rotation range
By selecting S1 , the operating range of the wastegate valve, which functions to control the boost pressure of the turbocharger, and the operating range of the wastegate valve, which regenerates the particulate trap, will not interfere with each other at the same time. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案に係る排気微粒子除去装置の全
体的図解図、第2図は第1図のパテイキユレート
トラツプの作動を説明する概略フローチヤート
図。 1……エンジン、5……排気管、10……ター
ボチヤージヤ、15……ウエストゲートバルブ、
17……パテイキユレートトラツプ、19……ヒ
ータ、21……バイパス路、25……アクチユエ
ータ。
FIG. 1 is an overall illustrative view of the exhaust particulate removal device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic flowchart illustrating the operation of the particulate trap shown in FIG. 1. 1...engine, 5...exhaust pipe, 10...turbocharger, 15...wastegate valve,
17... Particulate trap, 19... Heater, 21... Bypass path, 25... Actuator.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 過給圧を制御するウエストゲートバルブを具え
たターボチヤージヤの下流排気系に排気パテイキ
ユレートトラツプを配設したデイーゼルエンジン
において、上記排気パテイキユレートトラツプを
迂回するバイパス排気管を設けると共に上記ウエ
ストゲートバルブをこのバイパス排気管の入口端
に設けてバイパス排気管の開閉弁として兼用し、
かつ上記ウエストゲートバルブを所定のエンジン
運転条件下でのみ作動するアクチユエータに連結
したことを特徴とするターボチヤージヤ付デイー
ゼルエンジンの排気微粒子除去装置。
In a diesel engine in which an exhaust particulate trap is disposed in the downstream exhaust system of a turbocharger equipped with a waste gate valve for controlling boost pressure, a bypass exhaust pipe is provided to bypass the exhaust particulate trap, and the waste gate valve is provided with a bypass exhaust pipe that bypasses the exhaust particulate trap. A gate valve is provided at the inlet end of this bypass exhaust pipe to serve as an on-off valve for the bypass exhaust pipe,
An exhaust particulate removal device for a diesel engine with a turbocharger, characterized in that the waste gate valve is connected to an actuator that operates only under predetermined engine operating conditions.
JP1701882U 1982-02-12 1982-02-12 Exhaust particulate removal device for diesel engine with turbocharger Granted JPS58120815U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58120815U JPS58120815U (en) 1983-08-17
JPS6139059Y2 true JPS6139059Y2 (en) 1986-11-10

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