JPS62501789A - ディ−ゼルモ−タを備えた乗用車における煤フィルタの自動再生方法 - 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】 ディーゼルモータを備えた乗用車に おける煤フィルタの自動再生方法 本発明は、制御装置を介して作動しうる調速弁を吸入導管の背圧と排気ガス温度 とに応じて煤フィルタ内に集積した煤の着火温度に対応する排気ガス温度を得る ため、乗用車（ＰＫＷ）におけるディゼル燃焼動力装＠（ディーゼルモータ）の 排気ガス導管内の煤フィルタを自動再生する方法に関するものである。

煤フィルタを再生するための公知方式　（ＥＰ−Ａ１−１０３８４号）において は、吸気導管における調速弁を制御して所定の運転状態にて調速弁の閉鎖とこれ に伴う空気供給の低下とにより排気ガス温度を上昇させ、その結果排気ガス導管 内に設けた煤フィルタにてそこに蓄積した煤の着火温度に達せしめる。この状態 を数分間維持することにより、煤フィルタを再生してそこに集積した煤を完全に 燃焼させることができる。

この場合、モータは再生過程の際に上限の部分負荷範囲で走行することを前提と し、このことは自動車運転の際の高速度或いは傾斜克服を意味する。これに対し 、下限の部分負荷＠域においては、フィルタ内に集積した煤を着火するのに必要 な排気ガス温度は一般に得られない。この場合にも定期的再生を可能にするには 、過熱ａ置がざらに設けられる。公知方式においては、調速弁位置をマイクロコ ンピュータを介して制御し、その入力信号は次の計測変数：すなわち加速ペダル 位置、モータ回転数、煤フィルタ前の排気ガス温度および煤フィルタの内部温度 に相当する。この場合、再生過程は自動的に或いは手動で開始することができる 。上記計測変数を考慮して調速弁を可変制御することにより、煤フィルタを保と 共に、排気ガス中に僅かの酸素過剰量を常に存在させて煤フィルタ内に集積した 煤の燃焼に際し煙を抑制せねばならない。

再生過程を単に温度に依存して制御する場合、全負荷運転に際し或いは保Ｖ！搬 能が停止した際、上限の部分負荷領域における運転状態で無制御の再生が生じ、 さらにこの再生がフィルタの実負荷とは無関係になるという危険が生ずる。しか しながら、頻繁な再生過程は多量の燃料消費と煤フィルタの大きい負荷とを意味 する。ざらに、モータのスラスト運転に際し調速弁が開放されると、未負荷のフ ィルタも高フィルタ温度に設定されて不必要かつ望ましくない再生過程が生ずる こζがある。

したがって、本発明の目的は、冒頭記載の種類の方法において、ＰＫＷの特定運 転条件に応じて煤フィルタを自動制御し、再生過程の終了後に煤フィルタの所定 の負荷解除状態を達成することである。

上記目的は本発明によれば、 １゜ ディーゼルモータの回転数ｎと煤フィルタ前で測定した背圧ＰＶＦと排気ガス温 度とをそれぞれ所定の下限値ｎｇ、ＰＧＵ、ＴＧＬＪと比較し、 ２゜ ざらに背圧ＰＶＦを所定の上限圧力値ＰＧＯと比較し、３゜ 全計測値が前記限界値を越えた際、制ａ装置は「調速弁閉鎖」の信号を発生し、 ４゜ 圧力に対する両限界値ＰＧＬＩ及びＰＧＯは回転数（ｎ）と共にその各変化に応 じて変位する という方式論理によって解決される。

回転数、煤フィルタ前で測定した背圧および排気ガス温度につき下限値を設定す ることにより、これら全てに属する測定値が下限値を越えた時のみ再生が行なわ れるよう確保する。

背圧については、「調速弁閉鎖」の信号を発生するには上限圧力ＰＧＯを越えね ばならない。これにより各再生が終了するよう保証され、すなわち背圧ＰＶＦが 圧力上限ＰＧＯだけでなく下限ＰＧＵをも越えた時初めて再生が終了する。その 際、ＰＧＯとＰＧＬＪとの間のＰＶＦの圧力変動が再生過程に対し何ら影響を及 ぼさず、すなわちこれを中断しないことが重要である。何らかの理由で、たとえ ば限界回転数ｎｇなど他の限界値が下回って再生が中断すると、この中断の終了 後に背圧ＰＶＦが下限圧力ＰＧＵを下回るまで再生が進行する。

Ｐ　Ｇ　ＵおよびＰＧＯが回転数（ｎ）に依存して変動することにより初めて完 全に達成される。ざらに、圧力限界値は、モータの個々の構造にも依存ターる。

ディーゼルモータを用いた実験により次の測定限界値が得°られる： ｎｇ　−２，０ＯＯＬＪ／ｍ１ｎ ＴＧＬＪ＝２７０℃ ＰＧＯ＝　１５０ミリバール（空転） ＰＧＵ−２０ミリバール（空転） その際、限界温度ＴＧＵ　（この場合２７０℃）は、そのレベルから出発して調 速弁の閉鎖により煤フィルタ内の煤を燃焼させるための約４３０〜４７０℃の範 囲にある着火温度に到達す主条件が達成されるよう確保される。

弁開放」の反対信号を発生するようにする。この手段により、全負荷運転に際し 各圧力一温度−および回転数−値とは無関係に調速弁が確実に開放されて、必要 に応じ全モータ性能を利用することができる。

このような全負荷の際の再生の抑制は、ディーゼルモータの注入ポンプと連結し た全負荷シャッタを閉鎖することによって実際上達成され、これにより「調速弁 開放」の信号が発る。この場合、全負荷シャッタは対応して計測される遮断遅け 、その結果この種の全負荷運転の際に再生が有効に抑制さ。

れる。

煤フィルタの破壊をもたらしうるような無制御の再生を排除するため、煤フィル タが過熱しないよう保護すべく煤フィルタの両側に関する計測排気ガス温度ＴＮ Ｆもしくは温度差ＤＴＦ＝ＴＮＶ−ＴＶＦを保護温度ＴＳＦもしくは保護一温度 差ＴＤＳと比較し、かつ保護温度値を越えた際に「調速弁閉鎖」の信号が発生す るようにする。

この保Ｆｓ機能は、全負荷運転からシフト運転への移行に際し重要である。何故 なら、この運転期間（Ｖなりち既に調速弁が開放している際）モータは空気の吸 入を減少せず、煤フィルタに対し危険な酸素濃度をもたらしうるからである。適 切な時点で調速弁を閉鎖することにより、空気もしくは酸素の供給を減少させて 煤フィルタの燃焼を防止する。

この点に関し、全負荷信号が終了した後たとえば１分間程度の所定時間にわたり 温度の超過を強制するのが合理的である。すなわち、この保護機能は温度が比較 的長時間の後に初めて上昇した際には生じないであろう。この場合、他の限界値 （ｎｏ、ＰＧＯ）が共に上回った時のみ［調速弁ｒ１１１￥　Ｊの信号が発生す る。

全負荷信号に対する時間的強制は、保護機能と温度差ＴＮＦ−ＴＶＦとの連携の 際に生じうる。何故なら、この場合には煤フィルタ前の温度ＴＶＦは流入する新 鮮空気の影響を間接的に考慮すると共に、煤フィルタ後の温度ＴＮＦはフィルタ の負荷状態を間接的に考慮するからである。

本発明の範囲内において、調速弁は両線端位置（すなわち「開放」および［閉１ ￥ｊの位置）となり得るだけでなく（勿論、閉鎖位置における調速弁は吸入導管 を決して閉鎖しない）、調速弁は任意の中間位置に設定することもでき、モータ の負荷に応じて成る程度の酸素過剰が常に維持され、これは再生に際し排気ガス に８３ける強力な煤発生を抑制するための前提となる。

以下、添付図面を参照して本発明による方法をざらに説明する。

第１図は煤フィルタと制御装置とを備えたディーゼルモータの略図、 第２図は１ｌＩ（Ｊ御装置の機能に関する流れ図、第３図は制御装置の回路の略 ブロック図である。

第１図によれば、ディービルモータ１は吸入導管２を介して空気フィルタ３に接 続されている。吸入導管２には制御モータに対し作用するパルス発生器５ａを介 して制御される調速弁４が存在し、パルス発生器５ａに対する制御パルスは信号 配線１３を介して接続された制御装置５ｂによって発生し、この制御装置は自動 的に作動する。何故なら、ＰＫＷの運転手には排気ガス導管１１内に組込まれた 煤フィルタ１２の再生を目的として調速弁を手動で作動することはできないから である。

制御装置５ｂはその入口側が種々の計測変数、すなわらモータ負荷Ｓに対する信 号導入部７、たとえば加速ペダル位置もしくは注入ポンプの行程に接続されると 共に、ざらにモータ回転ｖｉｎの信＠導入部８、調速弁４の背後の吸入導管２に おける負圧ＰＵのための他の信号導入部１４、並びに排気ガス。

導管１１に対する３種の他の信号導入部、すなわち煤フィルタ１２前で計測され た圧力ＰＶＦに対する信号導入部９、煤フィルタ１２前の排気ガス導管１１にお ける温度ＴＶＦの信号導入部１０、および煤フィルタ１２後の排気ガス導管１１ 内で計測された温度ＴＮＦに対する信号導入部１５とそれぞれ接続されている。

この制御装置５ｂは計測される変数のための信＠導線７〜１０．１４．１５にお ける入力借りに反応して、これら計測値を対応の基準値と比較し、すなわち回転 数ｎを限界回転数ｎｇと比較し、圧力ＰＶＦを下限圧力値ＰＧＬＩおよび上限圧 力値透間閉鎖」の信号が発生し、かつ信＠導線１３を介してパルス発生器５ａに 伝達される。他の実施例においては、温度比較を温度差ＴＮＦ−ＴＶＦ＝ＤＴＦ に基づいて行なうこともでき、この場合計測した温度差ＤＴＰを対応の基準値Ｄ ＴＧと比較する。負荷信号Ｓは、全負荷に際し「調速弁閉鎖」の信号が遮断され るように考慮される。限界回転数ｎｇは毎分的２０００回転であり、したがって 部分負荷領域の中間に位置する。

計測した背圧ＰＶＦは「ｖＡ速速量閉鎖の信号に対する前提として上限値ＰＧＯ より高くなければならず、調速弁４が閉鎖した後、上限値ＰＧＯより低い圧力の 低下は再生の中断をもたらさないよう次の長さとする： ＰＶＦ＞ＰＧＵ。

吸入導管２には負圧ＰＵのための信号導線１４が特殊な位置を占める。この信号 はパルス発生器５ａによる調速弁４の後調整に必要であり、調速弁はＰＵ−信号 の変化に基づいて「開放」と「閉鎖」との間で調整されうるだけでなく任意の中 間位置を占めることもでき、ＰＬＪ値が増大すると調速弁は「開放」の方向へ！ Ｊ！整されるのに対し、ＰＵ値が低下すると反対方向に調整される。調速弁のこ の後調整の目的は、各モータ負荷に対し適応する僅かな酸素過剰Ｗｉ’Ｆｒ：得 ることである。

代案（図示せず）として、酸素ゾンデを追加し或いはＰｔＪ−計測の代りに設け ることもできる。

温度比較には、煤フィルタ後の温度ＴＮＦを計測してこれを限界温度ＴＧＵと比 較すれば充分である。煤フィルタが過熱しないよう保護するには、所定の全負荷 信号が発生した後に煤フィルタ後で計測した温度ＴＮＦを煤フィルタ１２に対す る保護温度ＴＳＦと比較するのが合理的であると思われる。

全負荷運転からシフト運転へ移行する際の期間は煤フィルタにとって特に危険で ある。何故なら、まだフィルタが熱い際に調速弁がその「開放」位置になるとモ ータが空気の吸引を減少することができず、煤フィルタにおける危険な酸素過剰 状態をもたらすからである。

温度比較の関係が ＴＮＦ＞ＴＳＦ の状態にある際、最後の全負荷信号が終了してから約１分間以内に温度差ＴＮＦ −ＴＶＦ＝ＤＴＦをも計測し、このＤＴＰを関係式ＤＴＰ＞ＤＴＳにしたがって 保護温度差の基準値ＤＴＳと比較する。

この温度差の比較には時間依存性がなくなる。何故なら、温度経過ＴＮＦは煤フ ィルタにおける濃度に相当しかつ温度経過ＴＶＦは各調速弁位置に相当するから である。

第２図に示した流れ図は制御装置５ｂの作用方式を示している。この流れ図は当 業者に自明である。２つの経過、すなわち「再生」および「保護機能」が示され ており、後者は温度差と煤フィルタ前後における訓測値との上記比較に基づいて いる。再生経過には、ざらに３段階の限界値比較、すなわちＴＮＦ＞ＴＧＵ　： 　ｎ＞ｎｇおよびＰＶＦ＞ＰＧＯに対プ゛る部分負荷（Ｓ≠１）が直接的に補完 され、すなわち全計測値が各限界値を越えた場合「調速弁閉鎖」の信号が発生す る。

圧力比較には、記憶された基準値が下限値ＰＧＬＪまたは上限値ＰＧＯに対応す る。この場合、基準値はデジタル式に或いはヒステレシス部材の尺度にしたがっ て設定することができる。

圧力がＰＧＯ以下に低下する一方、他の全ての計測値が各限界値を越えると、再 生は煤フィルタの背圧ＰＶＦにつき関係式 ％式％ となる長さにわたって進行する。再生に導入された後、圧力に対する記！！基準 値が変化し、ＰＧＯがＰＧＵで交換される。

次いで、背圧がＰＧＷ以下に低下すると、記憶基準値は再びＰＧＯまで変化する 。ＰＧＯが再び超過すると初めて新たな再生サイクルが開始する。

第３図によるブロック図は、左側から右側へ順次に計測値検知、計測信号の増幅 、記憶限界値との比較およびＡＮＤ回路とそれに続＜ＯＲ回路とによる「１！ｌ 速弁閉鎖」の制御信号の測定を示しており、ＯＲ回路の第２の入力ｅは温度比較 により計測された保護機能に相当する。限界値の記号は第２図におけると同じ記 号を使用し、さらに個々の回路部分には説明を施こして、第３図に簡単に示した 制御装置の回路を明確に理解しうるようにした。

負圧の計測については、調速弁をｌ！Ｊｔｉ！すべく制御モータＭのためのパル ス発生器に達する前にさらに２個のウィンドーデスクリミネータを介して「調速 弁閉鎖」の信号を制御するようにし、負圧信号ＰＬＪに対する入力と負圧の基準 値ＰＣＩ−３ｏｉｌに対する゛第２の入力とをそれぞれそ設ける。両つィン下− デスクリミネータにより迅速な制御特性が得られ、ＰＵ−実測偏差が大きい際に は調速弁が高速度で作動する一方、ＰＵ−実測偏差が小さい場合にはより小さい ！１１整速度となり、両速度は両ウィンドデスクリミネータによって計測さ特に 、両圧力限界値ＰＧＵ％ＰＧＯの変動につき回転数ｎの尺度にしたがってさらに 説明する。この目的で、回転数信号を信号導線ｄにて圧力比較用の比較器まで分 岐させ、基準値Ｐと連携させ、ヒステレシス回路を介して制御し、最後に実測値 と比較する。

第２図に示した記憶値ＰＳＰはそれぞれヒステレシス回路の両限界値ＰＧＵ、Ｐ ＧＯの一方にそれぞれ対応する。この場合、これらの限界値はＰｉａに対し所定 の一定関係にある。

Ｆｉｇ、　２ 国際調査報告 ！ＮＴＥＲＮＡＴＺＯＮＡＬ　ＡＰＰｔ、１（ＪＴＸＯＮ　Ｎｏ。

−−−−一−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一−−−−　賢τど＝ご一 讐どｏｏｏニニ　工賛−−−ジ子？父上

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．制御装置を介して作動しうる調速弁（４）を吸入導管（２）内に使用し、制 御装置のための入力信号を形成する計測変数、すなわち少なくともディーゼルモ ータの回転数と煤フィルタの背圧と排気ガス温度とに応じて、煤フィルタ（１２ ）内に集積した煤の着火温度に対応する排気ガス温度を得るため、乗用車（ＰＫ Ｗ）におけるディゼル燃焼動力装置（ディーゼルモータ）の排気ガス導管（１１ ）内の煤フィルタを自動再生する方法において、１１．ディーゼルモータ（１） の回転数（ｎ）と煤フイルタ（１２）前で測定した背圧（ＰＶＦ）と排気ガス温 度とをそれぞれ所定の下限値（ｎｇ、ＰＧＵ、ＴＧＵ）と比較し、 １．２．さらに背圧（ＰＶＦ）を所定の上限値（ＰＧＯ）と比較し、 １．３．全計測値が前記限界値を越えた際、制御装置は「調通弁閉鎖」の信号を 発生し、 １．４．圧力に対する両限界値（ＰＧＵ及びＰＧＯ）は回転数（ｎ）と共にその 各変化に応じて変位するという方式論理を特徴とする煤フィルタの自動再生方法 。
2. ２．排気ガス温度（ＴＮＦ）を煤フィルタ（１２）後で測定し、これを下限値（ ＴＧＵ）と比較することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．他の計測変数としてディーゼルモータ（１）の負荷をも考慮し、全負荷運転 が再生を可能にする「調達弁閉鎖」の信号の発生を解除し、または「調速弁開放 」の反対信号を発生するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方 法。
4. ４．全負荷に際し再生を抑制するため、ディーゼルモータ（１）の吸入ポンプに 連結した全負荷シャッタを閉鎖して、「調速弁開放」の信号を発生させ、これを 全負荷シャッタの短時間開放に際し維持することを特徴とする請求の範囲第３項 記載の方法。
5. ５．煤フィルタを過熱しないよう保護するため、煤フィルタの両側に関し計測し た排気ガス温度（ＴＮＦ）または計測した温度差（ＤＴＦ＝ＴＮＦ−ＴＶＦ）を 保護温度（ＴＳＦ）または保護温度差（ＤＴＳ）と比較し、かつ保護温度値を越 えた際に「調速弁閉鎖」の信号を発生することを特徴とする請求の範囲第１項乃 至第４項のいずれかに記載の方法。
6. ６．他の計測変数として負圧（ＰＵ）を測定すると共に、負圧に対する所定の基 準値（ＰＵ−ＳＯＬＬ）で平均化させた後、「調速弁閉鎖」の信号を調速弁調整 用の調整部材（たとえは５ａ）に発するような調速弁制御の負荷依存性制御を特 徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
7. ７．圧力均衡を少なくとも２段階で行なって、高い実測値偏差を高調整速度で均 衡させると共に、低い実測値偏差を低い調整速度で均衡させることを特徴とする 請求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．基準値（ＰＵ−ＳＯＬＬ）自身が変動自在であり、すなわちディーゼルモー タの負荷に応じて測定されることを特徴とする請求の範囲第６項または第７項記 載の方法。
9. ９．３種の負荷状態を、 （ａ）定速走行につきＰＵ−ＳＯＬＬ＝Ｘ、（ｂ）減速（制動）につきＰＵ−Ｓ ＯＬＬ＝Ｘ＋Ｙ、（ｃ）強力加速につきＰＵ−ＳＯＬＬ＝Ｘ−Ｙ、［式中、Ｘは ２５０〜４５０ミリバールの範囲でありかつＹは５０〜１５０ミリバールの範囲 である］として区別することを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。
10. １０．「調速弁閉鎖」の信号の後、背圧に対する下限値（ＰＧＵ）を尺度として 、この下限値（ＰＧＵ）を下回った後に初めて再生を終了することを特徴とする 請求の範囲第１項記載の方法。