JPS6299610A - 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Info
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- JPS6299610A JPS6299610A JP60239562A JP23956285A JPS6299610A JP S6299610 A JPS6299610 A JP S6299610A JP 60239562 A JP60239562 A JP 60239562A JP 23956285 A JP23956285 A JP 23956285A JP S6299610 A JPS6299610 A JP S6299610A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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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。
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〉
内燃機関の排気微粒子処理装置の従来例として第5図に
示すようなものがある(特開昭59−201916号及
び実開昭58−132520号公報参照)。
示すようなものがある(特開昭59−201916号及
び実開昭58−132520号公報参照)。
すなわち、ディーゼル機関1の排気通路2にはワイヤメ
ツシュ若しくはセラミソクフォームタイプの深部捕集形
トラップ3が介装され、深部捕集形トラップ3下流の排
気通路2にはウオールフロータイブの表面捕集形トラッ
プ4が介装されている。また、ディーゼル機関1の燃料
中に添加剤を所定量供給する添加剤供給装置(図示せず
)が設けられている。ここで、添加剤はMn、Cu、P
b、Zn、Ca若しくはFe等の金属成分を有機溶剤に
混入させて形成される。
ツシュ若しくはセラミソクフォームタイプの深部捕集形
トラップ3が介装され、深部捕集形トラップ3下流の排
気通路2にはウオールフロータイブの表面捕集形トラッ
プ4が介装されている。また、ディーゼル機関1の燃料
中に添加剤を所定量供給する添加剤供給装置(図示せず
)が設けられている。ここで、添加剤はMn、Cu、P
b、Zn、Ca若しくはFe等の金属成分を有機溶剤に
混入させて形成される。
このようにして、燃料中に添加剤を混入すると添加剤が
ディーゼル機関1の燃焼室内にて燃焼され、添加剤中の
金属成分がカーボン等の排気微粒子と共に排気通路2に
排出される。そして、前記排気微粒子が金属成分と共に
深部捕集形トラップ3に捕集されると、前記金属成分の
作用により排気微粒子が添加剤を燃料中に混入しないと
きに較べて低い排気温度から燃焼を開始し、これにより
深部捕集形トラップ3の再生が排気温度の低い運転域か
ら可能になる。
ディーゼル機関1の燃焼室内にて燃焼され、添加剤中の
金属成分がカーボン等の排気微粒子と共に排気通路2に
排出される。そして、前記排気微粒子が金属成分と共に
深部捕集形トラップ3に捕集されると、前記金属成分の
作用により排気微粒子が添加剤を燃料中に混入しないと
きに較べて低い排気温度から燃焼を開始し、これにより
深部捕集形トラップ3の再生が排気温度の低い運転域か
ら可能になる。
また、深部捕集形トラップ3下流の表面捕集形トラ・ノ
ブ4は前記深部捕集形トラップ3の再生時等に飛散する
前記金属成分を主として捕集する。
ブ4は前記深部捕集形トラップ3の再生時等に飛散する
前記金属成分を主として捕集する。
尚、5はトラップ再生用バーナ、6はマフラである。
〈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、不燃物質である金属成分を表面捕集形トラッ
プ4が捕集するので、表面捕集形トラップ4の金属成分
による目詰まりを防止するために所定走行距離或いは所
定走行時間毎に定期点検を行い特に表面捕集形トラップ
4の清掃或いは交換する必要がある。このため、使用者
に点検作業や交換作業等の負担をかけるという問題点が
ある。また、前記金属成分が二次公害を招くおそれがあ
り、表面捕集形トラップ4を容易に廃棄できないという
問題点がある。
おいては、不燃物質である金属成分を表面捕集形トラッ
プ4が捕集するので、表面捕集形トラップ4の金属成分
による目詰まりを防止するために所定走行距離或いは所
定走行時間毎に定期点検を行い特に表面捕集形トラップ
4の清掃或いは交換する必要がある。このため、使用者
に点検作業や交換作業等の負担をかけるという問題点が
ある。また、前記金属成分が二次公害を招くおそれがあ
り、表面捕集形トラップ4を容易に廃棄できないという
問題点がある。
また、添加剤を使用することなく触媒付トラップを排気
通路に介装すれば、触媒作用により排気温度が低い運転
領域から触媒付トラップの再生を図れると共に前記金属
成分による問題点は解決できる。
通路に介装すれば、触媒作用により排気温度が低い運転
領域から触媒付トラップの再生を図れると共に前記金属
成分による問題点は解決できる。
しかし、排気による排気微粒子の燃焼量は排気温度に拘
束され、排気温度が低い(例えば200〜/100℃)
場合には燃焼量が少なくこの燃焼量を上回って触媒付ト
ラップに新たな排気微粒子が捕集されるため、触媒付ト
ラップの目詰まりが発生する。この触媒付トラップの目
詰まりを防止するためには排気温度を高めることは言う
までもなくさらに触媒付トラップの捕集面積を大きくし
て触媒と排気微粒子の接触面積を大きくするのが有効で
あるが捕集面積を太き(すると触媒付トラ、プが大型と
なりこの触媒付トラップを排気通路に介装することは車
両搭載上問題がある。
束され、排気温度が低い(例えば200〜/100℃)
場合には燃焼量が少なくこの燃焼量を上回って触媒付ト
ラップに新たな排気微粒子が捕集されるため、触媒付ト
ラップの目詰まりが発生する。この触媒付トラップの目
詰まりを防止するためには排気温度を高めることは言う
までもなくさらに触媒付トラップの捕集面積を大きくし
て触媒と排気微粒子の接触面積を大きくするのが有効で
あるが捕集面積を太き(すると触媒付トラ、プが大型と
なりこの触媒付トラップを排気通路に介装することは車
両搭載上問題がある。
本発明は、このような実状に鑑みなされたもので、触媒
付トラップの小型化を図りつつ排気微粒子を充分に捕集
でき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。
付トラップの小型化を図りつつ排気微粒子を充分に捕集
でき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。
く問題点を解決するための手段〉
このため、本発明は第1発明として排気中の微粒子を捕
集する複数の触媒付トラップを機関の排気通路に直列に
介装し、各触媒付トラップの捕集効率を排気通路上流側
の触媒付トラップほど所定単位当たりの排気微粒子捕集
量が多くなるように設定すると共に、最上流側トラッ゛
プ入口の排気圧力と最上流側トラップの出口の排気圧力
との圧力差が機関の運転状態に基づいて設定された限界
値に達したとき、前記触媒付トラップの再生を行うよう
にした。
集する複数の触媒付トラップを機関の排気通路に直列に
介装し、各触媒付トラップの捕集効率を排気通路上流側
の触媒付トラップほど所定単位当たりの排気微粒子捕集
量が多くなるように設定すると共に、最上流側トラッ゛
プ入口の排気圧力と最上流側トラップの出口の排気圧力
との圧力差が機関の運転状態に基づいて設定された限界
値に達したとき、前記触媒付トラップの再生を行うよう
にした。
また、多気筒内燃機関に適用されるものとして第2発明
は、第1発明における最上流側の触媒付トラ・ノブを機
関の各気筒の排気マニホールドのブランチに並列に設け
るようにしたものである。
は、第1発明における最上流側の触媒付トラ・ノブを機
関の各気筒の排気マニホールドのブランチに並列に設け
るようにしたものである。
く作用〉
このようにして、排気温度が高い上流側の触媒付トラッ
プにおいて多量の排気微粒子を捕集し燃焼させるように
した。
プにおいて多量の排気微粒子を捕集し燃焼させるように
した。
〈実施例〉
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図〜第3図は第1発明の一実施例を示す。
第1図において、多気筒ディーゼル機関11の徘気マニ
ホールド12の集合部下流の排気通路13には第1触媒
付トラツプ14が介装され、第1触媒付トラツプ14下
流の排気通路13には第2触媒付トラツプ15が介装さ
れている。第1及び第2触媒付トラップ1.4.15は
夫々緩衝材14a、15aを介してトラップケース14
b、15bに装着されている。
ホールド12の集合部下流の排気通路13には第1触媒
付トラツプ14が介装され、第1触媒付トラツプ14下
流の排気通路13には第2触媒付トラツプ15が介装さ
れている。第1及び第2触媒付トラップ1.4.15は
夫々緩衝材14a、15aを介してトラップケース14
b、15bに装着されている。
ここで、第1触媒付トラツプ14の捕集効率は例えば3
5%になるように設定され、第2触媒付トラツプ15の
捕集効率は例えば38.5%になるように設定されてい
る。これにより、第1触媒付トラツプ14においては機
関から排出される排気微粒子の35%が捕集され第1触
媒付トラツプ14の単位接触面積若しくは単位体積当た
りの排気微粒子捕集量は機関から排出される総排気徽粒
子量の35%になる。
5%になるように設定され、第2触媒付トラツプ15の
捕集効率は例えば38.5%になるように設定されてい
る。これにより、第1触媒付トラツプ14においては機
関から排出される排気微粒子の35%が捕集され第1触
媒付トラツプ14の単位接触面積若しくは単位体積当た
りの排気微粒子捕集量は機関から排出される総排気徽粒
子量の35%になる。
これに対し、第2触媒付ドラツブ15においては第1触
媒イ」トラップ14により35%捕集された残りの排気
微粒子の38.5%が捕集されるため、第2触媒付トラ
ツプ15の単位接触面積若しくは単位体積当たりの排気
微粒子捕集量は前記総排気漱粒子量の25%f(1−0
,35) xO,385=0.25)となる。したかっ
て、第1触媒付トラツプ14の単位触媒面積若しくは単
位体積当たりの排気微粒子捕集量は第2触媒付トラツプ
15のそれより多くなる。
媒イ」トラップ14により35%捕集された残りの排気
微粒子の38.5%が捕集されるため、第2触媒付トラ
ツプ15の単位接触面積若しくは単位体積当たりの排気
微粒子捕集量は前記総排気漱粒子量の25%f(1−0
,35) xO,385=0.25)となる。したかっ
て、第1触媒付トラツプ14の単位触媒面積若しくは単
位体積当たりの排気微粒子捕集量は第2触媒付トラツプ
15のそれより多くなる。
一方、吸気通路16にはバタフライ式吸気絞弁17が介
装され吸気絞弁17は弁軸17a、レバー18及びロッ
ド19aを介してダイアフラムに連結されている。前記
レバー18の先端部にはストッパ20が設けられ、この
ストッパ20は吸気通路16壁に設けられたアジャスト
スクリュ21に当接し前記吸気絞弁17を全閉させるこ
となく最小開度以上に保持するように構成されている。
装され吸気絞弁17は弁軸17a、レバー18及びロッ
ド19aを介してダイアフラムに連結されている。前記
レバー18の先端部にはストッパ20が設けられ、この
ストッパ20は吸気通路16壁に設けられたアジャスト
スクリュ21に当接し前記吸気絞弁17を全閉させるこ
となく最小開度以上に保持するように構成されている。
制御装置22には、冷却水温度を検出する水温センサ2
3と、機関負荷を検出する負荷センサ24と、機関回転
速度を検出する回転速度センサ25と、第1触媒付トラ
ツプ14の上流側入口の排気圧力を検出する第1排気圧
カセンサ26と、第2触媒付トラツプ15の下流側出口
の排気圧力を検出する第2排気圧カセンサ27と、吸気
絞弁17下流の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ28
とから検出信号が夫々人力されている。ここで、負荷セ
ンサ24は燃料噴射ポンプ29のコントロールレバー2
9a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25は例えばクランク角センサにより構成さ
れ第1及び第2排気圧カセンサ26.27.吸気圧力セ
ンサ28は例えば半導体式圧力センサで、特に吸気圧力
センサ28は吸気圧力を絶対圧力として検知する構成で
ある。
3と、機関負荷を検出する負荷センサ24と、機関回転
速度を検出する回転速度センサ25と、第1触媒付トラ
ツプ14の上流側入口の排気圧力を検出する第1排気圧
カセンサ26と、第2触媒付トラツプ15の下流側出口
の排気圧力を検出する第2排気圧カセンサ27と、吸気
絞弁17下流の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ28
とから検出信号が夫々人力されている。ここで、負荷セ
ンサ24は燃料噴射ポンプ29のコントロールレバー2
9a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25は例えばクランク角センサにより構成さ
れ第1及び第2排気圧カセンサ26.27.吸気圧力セ
ンサ28は例えば半導体式圧力センサで、特に吸気圧力
センサ28は吸気圧力を絶対圧力として検知する構成で
ある。
制御装置22は、CPU22a、メモリ (ROM)3
0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31と回転速度センサ25の回転パルス
が入力されるF/V変換器32と、F/V変換器32を
介して入力される回転速度センサ25の検出電圧VR1
負荷センサ24の検出電圧VL、水温センサ23の検出
電圧■8、第1及び第2排気圧カセンサ26.27の検
出電圧VPI+■l)□、吸吸気圧上センサ28検出電
圧V、Pのうちのひとつを選択的にA/D変換器31の
入力とするマルチプレクサ33と、後述する接地装置3
4と、インターフェースをとるだめのPIO(ペリフェ
ラリl10)35とから、構成されている。また制御装
置22はハソテリ36からの電圧■6から定電圧vcC
を得て、制御装置22の各構成要素に供給する定電圧回
路37を備える。
0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31と回転速度センサ25の回転パルス
が入力されるF/V変換器32と、F/V変換器32を
介して入力される回転速度センサ25の検出電圧VR1
負荷センサ24の検出電圧VL、水温センサ23の検出
電圧■8、第1及び第2排気圧カセンサ26.27の検
出電圧VPI+■l)□、吸吸気圧上センサ28検出電
圧V、Pのうちのひとつを選択的にA/D変換器31の
入力とするマルチプレクサ33と、後述する接地装置3
4と、インターフェースをとるだめのPIO(ペリフェ
ラリl10)35とから、構成されている。また制御装
置22はハソテリ36からの電圧■6から定電圧vcC
を得て、制御装置22の各構成要素に供給する定電圧回
路37を備える。
尚、CPU22aはPI035を介してマルチプレクサ
33へのチャンネル指示を行いA/D変換器31からの
変換終了を示すE OC(End 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人
力させるようになっている。
33へのチャンネル指示を行いA/D変換器31からの
変換終了を示すE OC(End 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人
力させるようになっている。
接地装置34は制御用電磁弁38の接地線に介装される
スイッチング回路34aと、ダイアフラム装置19の圧
力室19bと制御用電磁弁38のポー1−aとを連通ず
る圧力通路39に介装される切り換え用三方電磁弁40
の接地線に介挿されるスイッチング回路34bとから構
成され、各スイッチング回路34a。
スイッチング回路34aと、ダイアフラム装置19の圧
力室19bと制御用電磁弁38のポー1−aとを連通ず
る圧力通路39に介装される切り換え用三方電磁弁40
の接地線に介挿されるスイッチング回路34bとから構
成され、各スイッチング回路34a。
34bは主にトランジスタを用いて構成される。
前記制御用電磁弁38には負圧ポンプ41からの負圧を
略一定に調整する定圧弁42が設けられ、この定圧弁4
2から負圧を取り出す負圧取出通路43が制御用電磁弁
38のポートaと三方電磁弁40のポートbとを接続す
る前記圧力通路39の途中に接続されている。三方電磁
弁40のポートaとダイアフラム装置19の圧力室19
bとが圧力通路39により連通され、三方電磁弁40は
非通電状態で大気圧ボートCとボートaを連通し、通電
状態でボートbとボートaを接続するように構成されて
いる。前記制御用電磁弁38は非通電状態で弁口38a
が閉じ、通電状態で弁口38aが開いて大気導入ボート
bから大気を導入し、圧力通路39内の負圧空気を大気
で希釈する。
略一定に調整する定圧弁42が設けられ、この定圧弁4
2から負圧を取り出す負圧取出通路43が制御用電磁弁
38のポートaと三方電磁弁40のポートbとを接続す
る前記圧力通路39の途中に接続されている。三方電磁
弁40のポートaとダイアフラム装置19の圧力室19
bとが圧力通路39により連通され、三方電磁弁40は
非通電状態で大気圧ボートCとボートaを連通し、通電
状態でボートbとボートaを接続するように構成されて
いる。前記制御用電磁弁38は非通電状態で弁口38a
が閉じ、通電状態で弁口38aが開いて大気導入ボート
bから大気を導入し、圧力通路39内の負圧空気を大気
で希釈する。
制御用電磁弁38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
デユーティ)と三方電磁弁40の通電制御が制御装置2
2によってなされる。即ち各スイッチング回路34a、
34bにCPU22aからPI035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38と三方電磁弁40をオンにするのである。
オンオフ的に開閉し、そのオンオフ時間比率制御(制御
デユーティ)と三方電磁弁40の通電制御が制御装置2
2によってなされる。即ち各スイッチング回路34a、
34bにCPU22aからPI035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38と三方電磁弁40をオンにするのである。
ここにおいて、CPU22aは第2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。
ートに基づくプログラムに従って作動する。
尚、43はイグニッションスイッチ、44はエアクリー
ナである。
ナである。
次に作用を第2図に示すフローチャートに基づいて説明
する。
する。
Slにて水温センサ23.負荷センサ24. F/V
変換器31を介しての回転速度センサ25.第1排気圧
カセンサ26及び第2排気圧カセンサ27の出力電圧T
:あるVw、vR,vL、v、、、VpzをCPU22
aの記憶部(RAM)にメモリする。そしてS2におい
て、機関の始動を例えば機関回転速度が50Orpm以
上か否かにより判定し、NOの場合はS33に進み三方
電磁弁40をオフとしてボートaとボートCを連通させ
て大気をダイアフラム装置19の圧力室19bに導入し
、吸気絞りを停止する。そして334へ進み制御用電磁
弁38をオフ(オフデユーティ100%)とし電力の浪
費を防ぎSlへ戻る。
変換器31を介しての回転速度センサ25.第1排気圧
カセンサ26及び第2排気圧カセンサ27の出力電圧T
:あるVw、vR,vL、v、、、VpzをCPU22
aの記憶部(RAM)にメモリする。そしてS2におい
て、機関の始動を例えば機関回転速度が50Orpm以
上か否かにより判定し、NOの場合はS33に進み三方
電磁弁40をオフとしてボートaとボートCを連通させ
て大気をダイアフラム装置19の圧力室19bに導入し
、吸気絞りを停止する。そして334へ進み制御用電磁
弁38をオフ(オフデユーティ100%)とし電力の浪
費を防ぎSlへ戻る。
S2でYESの場合はS3へ進み第1及び第2触媒付ト
ランジスタ14.15の前後差圧(ΔV、=V□−v2
□)を前記出力電圧■91+ Vp2から求めS4に
進む。
ランジスタ14.15の前後差圧(ΔV、=V□−v2
□)を前記出力電圧■91+ Vp2から求めS4に
進む。
S4では現在再生中であるか否かを判定する(CPU2
2aの記憶部(RAM)に再生中を示す信号がメモリさ
れているか否かを判定する)。Y[ESの場合はS8へ
進むがエンジン始動後初回はNOであるため、S5.S
6で再生時期の判定を行う。すなわち、VRと■、とか
ら回転速度と負荷に基づいてROM30に設定された限
界差圧(微粒子捕集限界時の差圧)をテーブルルックア
ップして求める。
2aの記憶部(RAM)に再生中を示す信号がメモリさ
れているか否かを判定する)。Y[ESの場合はS8へ
進むがエンジン始動後初回はNOであるため、S5.S
6で再生時期の判定を行う。すなわち、VRと■、とか
ら回転速度と負荷に基づいてROM30に設定された限
界差圧(微粒子捕集限界時の差圧)をテーブルルックア
ップして求める。
そしてS6へ進み前後差圧ΔV、が限界差圧ΔVpff
i□に達しているか否かを判定し、NOの場合は再生時
期ではないので333へ進み、YESの場合はS7でC
PU22aの記憶部(RAM)に再生中を示す記号をメ
モリしS8へ進んで冷却水温度が例えば60’c以上で
あるか否かを判定し、Noの場合には機関の暖機が不十
分であり吸気絞りに適さないためS33へ進む、、S8
でYES即ち充分に暖機されているときにはS9へ進み
、回転速度と負荷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400℃)未満か否かを判定
し、Noの場合即ち排気温度が400℃以上の場合はS
33へ進みYESの場合810へ進む。SIOではV8
と■、とから吸気負圧を略一定に制御する領域(第3図
中A領域)と排気温度が400℃となるように負荷の変
化と回転速度の変化に対応して吸気負圧を変化させる領
域(第3図中B領域)の吸気負圧が得られるように設定
された制御用電磁弁38の駆動信号(S、ニオンデュー
ティ比率)を、ROM30からテーブルルックアップし
、SllでROM30に設定された制御目標吸気負圧V
stdをV、lとVLとからテーブルルックアップして
求める。
i□に達しているか否かを判定し、NOの場合は再生時
期ではないので333へ進み、YESの場合はS7でC
PU22aの記憶部(RAM)に再生中を示す記号をメ
モリしS8へ進んで冷却水温度が例えば60’c以上で
あるか否かを判定し、Noの場合には機関の暖機が不十
分であり吸気絞りに適さないためS33へ進む、、S8
でYES即ち充分に暖機されているときにはS9へ進み
、回転速度と負荷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400℃)未満か否かを判定
し、Noの場合即ち排気温度が400℃以上の場合はS
33へ進みYESの場合810へ進む。SIOではV8
と■、とから吸気負圧を略一定に制御する領域(第3図
中A領域)と排気温度が400℃となるように負荷の変
化と回転速度の変化に対応して吸気負圧を変化させる領
域(第3図中B領域)の吸気負圧が得られるように設定
された制御用電磁弁38の駆動信号(S、ニオンデュー
ティ比率)を、ROM30からテーブルルックアップし
、SllでROM30に設定された制御目標吸気負圧V
stdをV、lとVLとからテーブルルックアップして
求める。
ここで制御目標吸気負圧V1dは、第3図中B領域にお
いては機関回転速度と負荷の減少に伴って増大するよう
に設定され、第3図中A M域においては機関回転速度
及び機関負荷の変化に拘わらずB領域の最大負圧に設定
されている。
いては機関回転速度と負荷の減少に伴って増大するよう
に設定され、第3図中A M域においては機関回転速度
及び機関負荷の変化に拘わらずB領域の最大負圧に設定
されている。
そしてS12に進み吸気圧力センサ28の出力電圧Vl
pをメモリし、S13へ進む。S13では上記吸気圧力
の制御目標値■□4と測定値v+p(共に絶対圧)を比
較し、制御目標値V Sl4が測定値Vlpと同じか大
であるか否かを判定し、YESの場合、即ち吸気絞り量
が適正であるか絞りすぎの場合はS14へ進み補正差圧
Δv19 (Viw v+p)を求めS15へ進む。
pをメモリし、S13へ進む。S13では上記吸気圧力
の制御目標値■□4と測定値v+p(共に絶対圧)を比
較し、制御目標値V Sl4が測定値Vlpと同じか大
であるか否かを判定し、YESの場合、即ち吸気絞り量
が適正であるか絞りすぎの場合はS14へ進み補正差圧
Δv19 (Viw v+p)を求めS15へ進む。
S15では補正差圧Δ■、が最大レベル(ΔVlp□8
例えば50nu++Hg)と同じかまたはそれ以上であ
るか否かを判定し、YESの場合は、516で510で
求めたオンデユーテイ比率に適正な補正デユーティ比率
ΔS1□X(例えば20%)を加えて補正しS19へ進
む。515でNoの場合はS17でΔVlpが最小レベ
ル(ΔV IPl+i、例えば20mmHg) と同じ
かまたはそれ以上であるか否かを判定し、YESの場合
は318で81に補正デユーティ比率Δ50i(例えば
10%)を加え、Noの場合はSlを補正せずに319
に進む。S19ではS、が最大限度すなわちS 1m1
X以上であるか否かを判定しYESの場合はSlを最大
限度のオンデユーテイ比率SIN□(例えば90%)と
しNoの場合は補正せずに328へ進む。ここでS 1
lIaXはダイアフラム装置工9の圧力室19bの負圧
がスプリング19cの初期セット荷重よりも多少下回る
反力を得る負圧となるようなオンデユーテイ比率(例え
ば90%)とすることによって圧力室19bの圧力変化
に対する吸気絞弁17の応答速度を向上させるのである
。
例えば50nu++Hg)と同じかまたはそれ以上であ
るか否かを判定し、YESの場合は、516で510で
求めたオンデユーテイ比率に適正な補正デユーティ比率
ΔS1□X(例えば20%)を加えて補正しS19へ進
む。515でNoの場合はS17でΔVlpが最小レベ
ル(ΔV IPl+i、例えば20mmHg) と同じ
かまたはそれ以上であるか否かを判定し、YESの場合
は318で81に補正デユーティ比率Δ50i(例えば
10%)を加え、Noの場合はSlを補正せずに319
に進む。S19ではS、が最大限度すなわちS 1m1
X以上であるか否かを判定しYESの場合はSlを最大
限度のオンデユーテイ比率SIN□(例えば90%)と
しNoの場合は補正せずに328へ進む。ここでS 1
lIaXはダイアフラム装置工9の圧力室19bの負圧
がスプリング19cの初期セット荷重よりも多少下回る
反力を得る負圧となるようなオンデユーテイ比率(例え
ば90%)とすることによって圧力室19bの圧力変化
に対する吸気絞弁17の応答速度を向上させるのである
。
S13でNOの場合、即ち測定値v1pが目標値ViL
dよりも大きくて吸気絞り量が少ない場合は、S21へ
進み補正差圧ΔV +a(V +p V 5ta)を
求めS22へ進む。
dよりも大きくて吸気絞り量が少ない場合は、S21へ
進み補正差圧ΔV +a(V +p V 5ta)を
求めS22へ進む。
S22では補正差圧ΔvI2が最大レベル(ΔVIP□
8例えば50mml1g) と同じかまたはそれ以上で
あるか否かを判定し、YESの場合はS23でSIOで
求めたオンデユーテイ比率S1から適正な補正デユーテ
ィ比率ΔSI+h□(例えば20%)を減じて補正し、
S26へ進む。、S22でNOの場合はS24でΔ■l
、が最小レベル(ΔV Ipmin例えば20mml1
g)と同じかまたはそれ以上であるか否かを判定し、Y
ESの場合はS25でS、から補正デユーティ比率ΔS
+5iH(例えば10%)を減じ、Noの場合は補正せ
ずに526に進む。S26ではS、が最小限度のオンデ
ユーテイ比率SI*i、1(例えば10%)以下である
か否かを判定し、YESの場合はSlを最小限度のオン
デユーテイ比率(10%)とし、NOの場合は補正せず
に528へ進む。ここで最小限度のオンデユーテイ比率
はダイアフラム装置19のロッド19aの最大リフト時
におけるスプリング19cの荷重を多少上回る反力が得
られる圧力室19bの負圧となるようなオンデユーテイ
比率とし、S20の場合と同様に吸気絞弁17の応答速
度を高めるようにしている。
8例えば50mml1g) と同じかまたはそれ以上で
あるか否かを判定し、YESの場合はS23でSIOで
求めたオンデユーテイ比率S1から適正な補正デユーテ
ィ比率ΔSI+h□(例えば20%)を減じて補正し、
S26へ進む。、S22でNOの場合はS24でΔ■l
、が最小レベル(ΔV Ipmin例えば20mml1
g)と同じかまたはそれ以上であるか否かを判定し、Y
ESの場合はS25でS、から補正デユーティ比率ΔS
+5iH(例えば10%)を減じ、Noの場合は補正せ
ずに526に進む。S26ではS、が最小限度のオンデ
ユーテイ比率SI*i、1(例えば10%)以下である
か否かを判定し、YESの場合はSlを最小限度のオン
デユーテイ比率(10%)とし、NOの場合は補正せず
に528へ進む。ここで最小限度のオンデユーテイ比率
はダイアフラム装置19のロッド19aの最大リフト時
におけるスプリング19cの荷重を多少上回る反力が得
られる圧力室19bの負圧となるようなオンデユーテイ
比率とし、S20の場合と同様に吸気絞弁17の応答速
度を高めるようにしている。
S28では三方電磁弁40をオンとしてボートaとボー
1−bを連通させ、S29で制御用電磁弁38の駆動信
号(S、)を出力して弁口38aを適正なオンデユーテ
イ比率で開きダイアフラム装置19の圧力室19bに供
給される負圧空気量を適切に制御し、吸気絞弁17の開
度を変化させる。
1−bを連通させ、S29で制御用電磁弁38の駆動信
号(S、)を出力して弁口38aを適正なオンデユーテ
イ比率で開きダイアフラム装置19の圧力室19bに供
給される負圧空気量を適切に制御し、吸気絞弁17の開
度を変化させる。
そしてS30ではVRと■、とからROM30に設定さ
れた再生判定差圧ΔV l)m i。(トラップの排気
微粒子捕集量がほとんどない状態を示す差圧ンをテーブ
ルルックアンプし、S31で測定値ΔV2が判定値Δ■
□、nに達したかまたはそれ以下であるか否かを判定し
て、NOの場合はSlへ戻り、くり返し吸気絞り制御を
行う。531でYESの場合はS32で初期設定を行う
。即ちS7でCPU22aの記憶部(RAM)にメモリ
された再生中を示す記号を消去し、S33へ進み三方電
磁弁40をオフにして吸気絞りを停止し、334で制御
用電磁弁38をオフとしてSlへ戻るのである。
れた再生判定差圧ΔV l)m i。(トラップの排気
微粒子捕集量がほとんどない状態を示す差圧ンをテーブ
ルルックアンプし、S31で測定値ΔV2が判定値Δ■
□、nに達したかまたはそれ以下であるか否かを判定し
て、NOの場合はSlへ戻り、くり返し吸気絞り制御を
行う。531でYESの場合はS32で初期設定を行う
。即ちS7でCPU22aの記憶部(RAM)にメモリ
された再生中を示す記号を消去し、S33へ進み三方電
磁弁40をオフにして吸気絞りを停止し、334で制御
用電磁弁38をオフとしてSlへ戻るのである。
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3図に示すように400℃以下
の所定巾の温度域(第3図中B If、’f4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17下流の吸気負圧を徐々に
増大させるようにしたので、この運転領域においても触
媒が活性化され第1及び第2触媒付トラ・ノブ14.1
5に捕集された排気微粒子の燃焼が行える。
400℃以下において第3図に示すように400℃以下
の所定巾の温度域(第3図中B If、’f4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17下流の吸気負圧を徐々に
増大させるようにしたので、この運転領域においても触
媒が活性化され第1及び第2触媒付トラ・ノブ14.1
5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抑
制しつつ広範囲の運転6■域でトランプの再生を図れる
。また第3図中C領域においては吸気絞弁17下流の吸
気圧力を略一定に負圧制御するようにしたので、余剰空
気の導入が規制され排気温度が上昇し触媒が活性化する
ため排気微粒子の燃焼量を増加させることが可能となる
。
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抑
制しつつ広範囲の運転6■域でトランプの再生を図れる
。また第3図中C領域においては吸気絞弁17下流の吸
気圧力を略一定に負圧制御するようにしたので、余剰空
気の導入が規制され排気温度が上昇し触媒が活性化する
ため排気微粒子の燃焼量を増加させることが可能となる
。
また、排気温度が400℃を超える運転領域(第3図中
C領域)では吸気絞りを行うことな(排気熱により第1
及び第2触媒付トラップ14.15に捕集された排気微
粒子を燃焼させる。
C領域)では吸気絞りを行うことな(排気熱により第1
及び第2触媒付トラップ14.15に捕集された排気微
粒子を燃焼させる。
また、上流側の第1触媒付トラツプ14の単位接触面積
若しくは単位体積当たりの排気微粒子捕集量が第2触媒
付トラツプ15のそれより多くなるが排気温度が高い上
流側において多量の排気微粒子が捕集されるため第1触
媒付トラツプ14に捕集された排気微粒子を排気熱によ
り短時間で燃焼させることができる。また、2つの第1
及び第2触媒付トラップ14.15に独立形成して排気
通路13に介装したので、全体として触媒付トラップの
排気微粒子との接触面積を大きくできるため、高排気微
粒子捕集性能を維持しつつ各触媒付トラップ14゜15
の大型化を抑制できる。これにより車両への搭載が容易
となる。
若しくは単位体積当たりの排気微粒子捕集量が第2触媒
付トラツプ15のそれより多くなるが排気温度が高い上
流側において多量の排気微粒子が捕集されるため第1触
媒付トラツプ14に捕集された排気微粒子を排気熱によ
り短時間で燃焼させることができる。また、2つの第1
及び第2触媒付トラップ14.15に独立形成して排気
通路13に介装したので、全体として触媒付トラップの
排気微粒子との接触面積を大きくできるため、高排気微
粒子捕集性能を維持しつつ各触媒付トラップ14゜15
の大型化を抑制できる。これにより車両への搭載が容易
となる。
第4図は第2発明の一実施例を示す。尚、前記実施例と
同一要素には第1図と同一符号を付し説明を省略する。
同一要素には第1図と同一符号を付し説明を省略する。
図において、例えば4気筒からなるディーゼル機関11
の各気筒の排気ボートに連通接続される排気マニホール
ド12の各ブランチ排気通路部12a〜12dにはブラ
ンチ触媒付トラップ502〜50dが相互に並列に介装
されている。各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d
は夫々緩衝材51a〜51dを介してトラップケース5
2a〜52dに装着されている。
の各気筒の排気ボートに連通接続される排気マニホール
ド12の各ブランチ排気通路部12a〜12dにはブラ
ンチ触媒付トラップ502〜50dが相互に並列に介装
されている。各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d
は夫々緩衝材51a〜51dを介してトラップケース5
2a〜52dに装着されている。
前記各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d上流のブ
ランチ排気通路部12a〜12dには連通孔53a〜5
3dが夫々開設され、これら連通孔53a〜53dを介
して各ブランチ排気通路12a〜12dを相互に連通ず
る連通路54が形成されている。
ランチ排気通路部12a〜12dには連通孔53a〜5
3dが夫々開設され、これら連通孔53a〜53dを介
して各ブランチ排気通路12a〜12dを相互に連通ず
る連通路54が形成されている。
また、前記排気マニホールド12の集合部下流の排気通
路13には前記実施例に第1及び第2触媒付トラップ1
4.15が介装され、これら第1及び第2触媒付トラッ
プ14.15により主触媒付トラップが形成される。
路13には前記実施例に第1及び第2触媒付トラップ1
4.15が介装され、これら第1及び第2触媒付トラッ
プ14.15により主触媒付トラップが形成される。
ここで、第1触媒付トラツプ14の単位接触面積若しく
は単位体積当たりの排気微粒子捕集量が第2触媒付トラ
ツプ15のそれよりも多くなるように各捕集効率は設定
されている。また、各ブランチ触媒付トラシブ50a〜
50dの捕集効率は略同様に設定されている。また、各
ブランチ触媒付トラップ50a〜50dの単位接触面積
若しくは単位面積当たりの排気微粒子捕集量が第1触媒
付トラツプ14のそれよりも多くなるように各捕集効率
が設定されている。具体例としては、各ブランチ触媒付
トランプ50a〜50dの捕集効率が夫々22.5%に
設定され、第1触媒付トラツプ14の捕集効率が25.
8%に設定され、第2触媒付トラツプ15の捕集効率が
30.4%に設定されている。
は単位体積当たりの排気微粒子捕集量が第2触媒付トラ
ツプ15のそれよりも多くなるように各捕集効率は設定
されている。また、各ブランチ触媒付トラシブ50a〜
50dの捕集効率は略同様に設定されている。また、各
ブランチ触媒付トラップ50a〜50dの単位接触面積
若しくは単位面積当たりの排気微粒子捕集量が第1触媒
付トラツプ14のそれよりも多くなるように各捕集効率
が設定されている。具体例としては、各ブランチ触媒付
トランプ50a〜50dの捕集効率が夫々22.5%に
設定され、第1触媒付トラツプ14の捕集効率が25.
8%に設定され、第2触媒付トラツプ15の捕集効率が
30.4%に設定されている。
かかる構成によれば、前記実施例と同様な効果を奏する
と共に、各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d上流
のブランチ排気通路12a〜12dを連通路54により
相互に連通させるようにしたので、各ブランチ触媒付ト
ラップ50a〜50d入口部の排気圧力が略同様となる
。このため、各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d
に略同量の排気微粒子が捕集され各ブランチ触媒付トラ
ップ50a〜50dの捕集ムラをなくせる。また、特定
気筒のブランチ触媒付トラップの目詰度が高くなりその
上流の排気圧が上昇しようとしてもその圧力上昇分が他
気筒のブランチ排気通路に流出するため、平均的に排気
微粒子を捕集できる。また、第1排気圧カセンサ26の
検出圧力が各ブランチ触媒付トラップ50a〜50dの
入口圧力となり、平均した目詰まり状態を検出できる。
と共に、各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d上流
のブランチ排気通路12a〜12dを連通路54により
相互に連通させるようにしたので、各ブランチ触媒付ト
ラップ50a〜50d入口部の排気圧力が略同様となる
。このため、各ブランチ触媒付トラップ50a〜50d
に略同量の排気微粒子が捕集され各ブランチ触媒付トラ
ップ50a〜50dの捕集ムラをなくせる。また、特定
気筒のブランチ触媒付トラップの目詰度が高くなりその
上流の排気圧が上昇しようとしてもその圧力上昇分が他
気筒のブランチ排気通路に流出するため、平均的に排気
微粒子を捕集できる。また、第1排気圧カセンサ26の
検出圧力が各ブランチ触媒付トラップ50a〜50dの
入口圧力となり、平均した目詰まり状態を検出できる。
尚、各実施例では吸気絞り制御による排気温度制御に関
するものについて説明したが、吸気絞り制御を行わない
ものにも本発明は適用できる。
するものについて説明したが、吸気絞り制御を行わない
ものにも本発明は適用できる。
〈発明の効果〉
本発明は、以上説明したように排気通路上流側の触媒付
トラップほど所定単位当たりの排気微粒子捕集量が多く
なるように各触媒付トラップの捕集効率を設定してトラ
ップの再生を図るようにしたので、排気温度が高い上流
側において多量の排気微粒子が捕集されるため排気微粒
子を排気熱により短時間で燃焼させることができる。ま
た、触媒付トラップを複数に独立形成したので、高排気
微粒子捕集性能を維持しつつ各触媒付トラップの大型化
を抑制でき、もって車両への搭載が容易となる。
トラップほど所定単位当たりの排気微粒子捕集量が多く
なるように各触媒付トラップの捕集効率を設定してトラ
ップの再生を図るようにしたので、排気温度が高い上流
側において多量の排気微粒子が捕集されるため排気微粒
子を排気熱により短時間で燃焼させることができる。ま
た、触媒付トラップを複数に独立形成したので、高排気
微粒子捕集性能を維持しつつ各触媒付トラップの大型化
を抑制でき、もって車両への搭載が容易となる。
第1図は第1発明の一実施例を示す構成図、第2図は同
上のフローチャート、第3図は同上の作用を説明するた
めの図、第4図は第2発明の一実施例を示す要部断面図
、第5図は内燃機関の排気微粒子処理装置の従来例を示
す構成図である。 11・・・ディーゼル機関 12・・・排気マニホー
ルド13・・・排気通路 14・・・第1触媒付トラ
ツプ15・・・第2触媒付トラツプ 50a〜50d
・・・ブランチ触媒付トラップ 54・・・連通路特
許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島 冨二雄 fs2図乞の1 第2図との2 第2図その3 第3図 第5図 手続令甫正書(自発) 昭和60年12月12日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年特許願第239562号 2、発明の名称 内燃機関の排気微粒子処理装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 神奈川県横浜市神奈用区宝町2番地名 称 (
399)日産自動車株式会社代表者 久 米
豊 4、代理人 住 所 東京都港区西新橋1丁目4番10号第三森ビ
ル 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 (2)明細書第6頁第4行に「最上流側トラップ」とあ
るを「最下流側トラップ」と補正する。 以上 特許請求の範囲 (1)排気中の微粒子を捕集する複数の触媒付トラップ
を機関の排気通路に直列に介装し、各触媒付トラップの
捕集効率を排気通路上流側の触媒付トラップほど所定単
位当たりの排気微粒子捕集量が多くなるように設定する
と共に、最上流側トラップ入口の排気圧力と員工汰側ト
ラップの出口の排気圧力との圧力差が機関の運転状態に
基づいて設定された限界値に達したとき、前記触媒付ト
ラップの再生を行うことを特徴とする内燃機関の排気微
粒子処理装置。 (2)排気中の微粒子を捕集する複数の触媒付トラップ
を機関に排気通路に直列に介装し、各触媒付トラップの
捕集効率を排気通路上流側の触媒付トラップほど所定単
位当たりの排気微粒子捕集量が多くなるように設定する
と共に、最上流側トラップ入口の排気圧力と量工仏側ト
ラップの出口の排気圧力との圧力差が機関の運転状態に
基づいて設定された限界値に達したとき、前記触媒付ト
ラップの再生を行う一方、前記最上流側の触媒付トラツ
ブ疋機関の各気筒の排気マニホールドのブランチに並列
に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気微粒
子処理装置。 (3)排気マニホールドのブランチが相互に連通ずる連
通路を備えてなる特許請求の範囲第2項に記載の内燃機
関の排気微粒子処理装置。
上のフローチャート、第3図は同上の作用を説明するた
めの図、第4図は第2発明の一実施例を示す要部断面図
、第5図は内燃機関の排気微粒子処理装置の従来例を示
す構成図である。 11・・・ディーゼル機関 12・・・排気マニホー
ルド13・・・排気通路 14・・・第1触媒付トラ
ツプ15・・・第2触媒付トラツプ 50a〜50d
・・・ブランチ触媒付トラップ 54・・・連通路特
許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島 冨二雄 fs2図乞の1 第2図との2 第2図その3 第3図 第5図 手続令甫正書(自発) 昭和60年12月12日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年特許願第239562号 2、発明の名称 内燃機関の排気微粒子処理装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 神奈川県横浜市神奈用区宝町2番地名 称 (
399)日産自動車株式会社代表者 久 米
豊 4、代理人 住 所 東京都港区西新橋1丁目4番10号第三森ビ
ル 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 (2)明細書第6頁第4行に「最上流側トラップ」とあ
るを「最下流側トラップ」と補正する。 以上 特許請求の範囲 (1)排気中の微粒子を捕集する複数の触媒付トラップ
を機関の排気通路に直列に介装し、各触媒付トラップの
捕集効率を排気通路上流側の触媒付トラップほど所定単
位当たりの排気微粒子捕集量が多くなるように設定する
と共に、最上流側トラップ入口の排気圧力と員工汰側ト
ラップの出口の排気圧力との圧力差が機関の運転状態に
基づいて設定された限界値に達したとき、前記触媒付ト
ラップの再生を行うことを特徴とする内燃機関の排気微
粒子処理装置。 (2)排気中の微粒子を捕集する複数の触媒付トラップ
を機関に排気通路に直列に介装し、各触媒付トラップの
捕集効率を排気通路上流側の触媒付トラップほど所定単
位当たりの排気微粒子捕集量が多くなるように設定する
と共に、最上流側トラップ入口の排気圧力と量工仏側ト
ラップの出口の排気圧力との圧力差が機関の運転状態に
基づいて設定された限界値に達したとき、前記触媒付ト
ラップの再生を行う一方、前記最上流側の触媒付トラツ
ブ疋機関の各気筒の排気マニホールドのブランチに並列
に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気微粒
子処理装置。 (3)排気マニホールドのブランチが相互に連通ずる連
通路を備えてなる特許請求の範囲第2項に記載の内燃機
関の排気微粒子処理装置。
Claims (3)
- (1)排気中の微粒子を捕集する複数の触媒付トラップ
を機関の排気通路に直列に介装し、各触媒付トラップの
捕集効率を排気通路上流側の触媒付トラップほど所定単
位当たりの排気微粒子捕集量が多くなるように設定する
と共に、最上流側トラップ入口の排気圧力と最上流側ト
ラップの出口の排気圧力との圧力差が機関の運転状態に
基づいて設定された限界値に達したとき、前記触媒付ト
ラップの再生を行うことを特徴とする内燃機関の排気微
粒子処理装置。 - (2)排気中の微粒子を捕集する複数の触媒付トラップ
を機関の排気通路に直列に介装し、各触媒付トラップの
捕集効率を排気通路上流側の触媒付トラップほど所定単
位当たりの排気微粒子捕集量が多くなるように設定する
と共に、最上流側トラップ入口の排気圧力と最上流側ト
ラップの出口の排気圧力との圧力差が機関の運転状態に
基づいて設定された限界値に達したとき、前記触媒付ト
ラップの再生を行う一方、前記最上流側の触媒付トラッ
プを機関の各気筒の排気マニホールドのブランチに並列
に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気微粒
子処理装置。 - (3)排気マニホールドのブランチが相互に連通する連
通路を備えてなる特許請求の範囲第2項に記載の内燃機
関の排気微粒子処理装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23956285A JPH0623535B2 (ja) | 1985-10-28 | 1985-10-28 | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
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