JPH03271515A - ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

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JPH03271515A
JPH03271515A JP2070389A JP7038990A JPH03271515A JP H03271515 A JPH03271515 A JP H03271515A JP 2070389 A JP2070389 A JP 2070389A JP 7038990 A JP7038990 A JP 7038990A JP H03271515 A JPH03271515 A JP H03271515A
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exhaust
filter
throttle valve
valve
exhaust gas
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JP2070389A
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Masaaki Kashimoto
正章 樫本
Shigeru Sakurai
茂 櫻井
Yasuhiro Yuzuriha
楪 泰浩
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Mazda Motor Corp
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

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浄化装置に
関し、特に排気系に介設される排気微粒子補集用フィル
タを再生する再生手段を改善したものに関する。
〔従来技術〕
一般に、ディーゼルエンジンの排気ガス中にはカーボン
粒子及びその他の未燃粒子などの排気微粒子が多量に含
まれているが、車両に搭載されたディーゼルエンジンに
おいては、一般にその排気系に排気微粒子を補集する為
のセラミック製フィルタ(DPF)が介設され、そこに
補集された排気微粒子を燃焼させてフィルタを再生する
為このフィルタには電気ヒータやバーナーなどの加熱手
段が設けられ、定期的或いは運転終了後のアイドル時毎
に或いは所定走行距離毎に或いは所定のエンジン回転数
の積算値毎に加熱手段により排気ガスを加熱し或いはフ
ィルタ自体を加熱することにより排気微粒子を燃焼させ
てフィルタを再生させるようになっている(例えば、特
開昭62−165524号公報参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の排気微粒子補集用のフィルタにおいては、電気ヒ
ータやバーナーなどの加熱手段を設けていたが、余程大
型の加熱手段を設けなければフィルタを完全に再生して
フィルタの圧力損失を十分に低下させにくく、エネルギ
的にまた性能的に改善の余地が残されている。
そこで、本願発明者は、上記加熱手段を省略し、排気系
のフィルタの下流側に排気絞り弁を設け、この排気絞り
弁で排気通路を絞り、排気ガス圧及び温度を高めてフィ
ルタを再生させる技術を着想した。
しかし、上記排気絞り弁で排気通路を絞り排気ガス圧を
高めると、排気工程において既燃ガスが排気系へ排出さ
れずに燃焼室に残留したり或いは排気系から燃焼室へ逆
流して燃焼室に残留する(これを、内部EGRという)
既燃ガス量(これを、内部EGR量という)が増加し、
排気ガス中の酸素濃度が低下してフィルタ再生能力が低
下するという問題がある。
本発明の目的は、電気ヒータなどの加熱手段を用いるこ
となく、排気絞り弁を介して排気ガス圧・温度を高めて
フィルタを十分に再生して得るようなディーゼルエンジ
ンの排気微粒子浄化装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係るディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
は、ディーゼルエンジンの排気系に、排気微粒子を補集
するフィルタを設けるとともにこのフィルタよりも下流
側にフィルタ再生時に絞り作動する排気絞り弁を設け、
上記排気絞り弁の絞り作動時に内部EGR量の増大を抑
制する抑制手段を設けたものである。
〔作用] 本発明に係るディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
においては、排気微粒子を補集するフィルタを再生させ
るときに排気系のフィルタよりも下流側の排気絞り弁を
絞り作動させると、この排気絞り弁よりも上流側の排気
ガス圧が高まりこれに伴う断熱圧縮により排気ガス温度
が上昇するので、フィルタに補集された排気微粒子が燃
焼しフィルタが再生される。
一方、排気絞り弁の絞り作動によって排気ガス圧力が高
まると、内部EGR量(排気行程完了時に燃焼室内に残
存する既燃ガス量)が増大しようとするが、抑制手段に
よって内部EGR量の増大を抑制するので燃焼室への新
気の吸入量の著しい減少は起こらず、排気ガス中の酸素
濃度の低下を抑制できる。従って、フィルタに補集され
た排気微粒子の燃焼を促進し、フィルタの再生を促進す
ることが出来る。
〔発明の効果] 本発明に係るディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
によれば、上記〔作用]の項で説明したように、排気絞
り弁と抑制手段とを設けたことにより電気ヒータなどの
加熱手段を用いることなくフィルタを確実に再生するこ
とが出来、排気ガス中の酸素濃度の低下を防止して補集
された排気微粒子の燃焼を促進しフィルタ再生能力を高
めることが出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明す
る。
本実施例は、小型トラックに搭載されたディーゼルエン
ジンに本発明のディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装
置を適用した場合の一例である。
最初に、このディーゼルエンジンE及び排気微粒子浄化
装置の全体の構成について、第1図により説明する。
上記エンジンEは、DOHCタイプの直列4気筒立型エ
ンジンで、各気筒1の燃焼室には吸気ポート2と排気ポ
ート3とが接続され、吸気ポート2の下流端を夫々開閉
する4組の吸気弁4は吸気カム軸5で駆動され、排気ポ
ート3の上流端を夫々開閉する4組の排気弁6は排気カ
ム軸7で駆動され、吸気通路8にはエアクリーナ9と吸
気絞り弁10と吸気を加熱する為の電気ヒータ11とが
介設され、各吸気ポート2にはシャツタ弁12が介設さ
れている。
排気通路13には排気ガス中のカーボン粒子やその他の
微粒子を補集する為のセラミック類のフィルタ14 (
これは、一般にDPFと称される)が介設されるととも
にフィルタ14よりも下流側にはフィルタ14の再生時
に排気通路13を絞る排気絞り弁15が介設されている
エンジンEのシリンダブロックの側部にはボッシュ型の
燃料噴射ポンプ17が設けられ、このポンプ17から各
気筒1の燃料噴射ノズル(回示略)へ加圧燃料が供給さ
れる。
上記4組のシャツタ弁12を同期して回動駆動する1つ
のアクチュエータ18と、燃料噴射ポンプ17のコント
ロールラック17a (これは、図示外の機械的伝動系
でアクセルペダルに連結されている)を操作するアクチ
ュエータ19と、吸気絞り弁10を回動駆動するアクチ
ュエータ20と、排気絞り弁15を回動駆動するアクチ
ュエータ21とが設けられている。これら4つのアクチ
ュエータ18〜21はダイヤフラム内蔵の負圧作動式の
もので、各アクチュエータ18〜21には夫々電磁三方
弁22〜25が接続され、各電磁三方弁22〜25は負
圧導入路26を介して真空ポンプ27に接続されている
上記電磁三方弁22〜25及び電気ヒータ11はコント
ロールユニット50に電気的に接続され、コントロール
ユニット50によって制御される。
上記吸気カム軸5には、吸気弁4のバルブタイミングを
変更して吸排気オーバーラツプ量を第3図と第4図のよ
うに変更する為のバルブタイミング変更機構30が設け
られている。
第2図に示すように、このバルブタイミング変更機構3
0は一般的な構造のもので、これについて簡単に説明す
る。
吸気カム軸5の端部にはスペーサ31が固着され、スペ
ーサ31の外側のプーリ28はボス部32の先端におい
てスペーサ31の先端外周に摺接し、そのボス部32の
基端側は吸気カム軸5に回転自在の連結部材33に固定
されている。上記連結部材33はシリンダヘッドの軸受
部29に回転自在に枢支され、この連結部材33の他端
には第1ギヤ41がスプライン結合され、第1ギヤ41
には排気カム軸7の先端の第2ギヤ42が噛合連結され
ている。
プーリ28のボス部32の内側には、スペーサ31との
間に環状のピストン34が組み込まれ、ピストン34は
軸方向に二分割された構造で、両分割部は複数のビンで
相互に固定され、ピストン34の内外両面には互いに逆
方向のへりカルスプラインが形成され、これらヘリカル
スプラインはスペーサ31の外周のヘリカルスプライン
とプーリ28のボス部32内周のヘリカルスプラインに
夫々噛合されている。ピストン34はスプリング35に
より先端側に付勢されている。
吸気カム軸5には、オイル通路36が形成され、スペー
サ31は止め部材37を介し固定ボルト38によって吸
気カム軸5に固定され、固定ボルト38にはオイル通路
36に連通ずる貫通穴39が設けられ、ブーIJ28の
ボス部32の先端には、オイル通路36からの油圧を導
く圧力室40が設けられている。
上記吸気用カム軸5の他端部においてオイル通路36を
開閉する切換弁43が介設されるとともに切換弁43を
開閉操作する切換ソレノイド44が設けられ、またシリ
ンダヘッド内のオイルギヤラリ−からオイル通路36へ
加圧オイルを供給する油圧供給路45が設けられ、切換
ソレノイド44をOFFに保持したときには切換弁43
が開いてオイル通路36へ供給される加圧オイルは外部
へ排出され、バルブタイミングは第3図のようになる。
切換ソレノイド44をONして切換弁43を閉位置に切
換えると、オイル通路36から圧力室40に油圧が供給
されスプリング35を圧縮してピストン34が軸方向に
移動し、ピストン34の内周及び外周のスプラインを介
してスペーサ32とプーリ28は、相対的に回転するの
で、スペーサ32と一体の吸気カム軸5とプーリ28と
の相対的位相が変わり、バルブタイミングは第4図のよ
うになり、吸排気オーバーラツプ量が小さくなるように
構成されている。
次に、第1図に基いて制御系について説明する。
上記排気通路13にはフィルタ14よりも上流側に排気
ガス温度Tを検出する排気温センサ16が設けられ、そ
の検出信号はコントロールユニット50へ供給されてい
る。
アクセルペダルの付近にはエンジンEのアイドル状態の
ときにONとなるアイドルスイッチ46が設けられ、こ
のアイドルスイッチ46のON/OFFの信号がコント
ロールユニット50へ供給され、エンジンEのクランク
軸の回転速度を検出するクランク角センサ47がクラン
ク軸と連係させて設けられ、そのクランク角信号がコン
トロールユニット50へ供給され、フィルタ14の再生
処理を指令する常開スイッチからなるDPF再生指令ス
イッチ48がインストルメントパネルに設けられ、その
スイッチ48からの0N10FFの信号がコントロール
ユニッ1−50に供給され、インストルメントパネルに
はフィルタ14の再生処理完了を表示する表示ランプ4
9が設けられ、表示ランプ49はコントロールユニット
50によって制御されている。
上記コントロールユニット50はマイクロコンピュータ
を主体にして構成され、その他必要なA/D変換器、波
形整形回路、4つの電磁三方弁22〜25の為の4つの
駆動回路、切換ソレノイド44の為の駆動回路、表示ラ
ンプ49の為の駆動回路などを備えている。
上記コントロールユニット50のマイクロコンピュータ
のROM (リード・オンリ・メモリ)には、第5図に
示すフィルタ再生処理の制御プログラムが予め入力格納
され、マイクロコンピュータのRAM (ランダム・ア
クセス・メモリ)にはその制御を実行するのに必要な種
々のメモリが設けられている。
ところで、本願のディーゼルエンジンの排気微粒子浄化
装置は、吸気絞り弁10、シャツタ弁12、電気ヒータ
11及び排気絞り弁15を設け、フィルタ14の再生処
理時にこれらを制御することにより排気ガス塩を約60
0℃まで上昇させてフィルタ14に付着した排気微粒子
を燃焼させる(フィルタ再生処理)ようにしたものであ
り、このフィルタ再生処理の制御ルーチンについて第5
図のフローチャートに基いて説明する。尚、第5図中符
号St  (i=1.2.3、・・・)は各ステップを
示す。
トラックの走行運転完了後など車庫に格納してエンジン
Eをアイドル状態に保持した状態のときにDPF再生指
令スイッチ48をONすると制御が開始され、吸気温を
高めて排気ガス温度を高める為に電気ヒータ11がON
に切換えられるとともに、三方弁25へ駆動電流を出力
し排気絞り弁15が半閉まで絞られる(Sl)。このよ
うに、排気絞り弁15を絞ることにより排気ガス圧を高
めて断熱圧縮で排気ガス温度を高めることが出来る。
次に、三方弁24を駆動させて吸気絞り弁10が半閉に
切換えられるとともに、三方弁22を駆動させて4つの
シャツタ弁12が半閉に切換えられる(S2)。このよ
うに、吸気絞り弁10とシャツタ弁12とを半閉状態に
して必要十分な量の吸気だけを吸入させることにより電
気ヒータ11で吸気を効率よく加熱することが出来る。
次に、S3においてクロック信号をカウントするソフト
タイマで計時することにより電気ヒータ11が加熱状態
になるのに必要な所定時間が経過したか否か判断され、
所定時間が経過したときにはS4へ移行し、三方弁25
を駆動させて排気絞り弁15が最大限閉(70〜80%
全閉)に切換えられる(S4)。このように、排気通路
13を絞ることにより、排気ガス圧力を高めて断熱圧縮
で排気ガス温度を急速に高めることが出来る。加えて、
排気ガス圧の増大に伴いエンジンEの負荷が増大して燃
料噴射量も増加するので、排気ガス温度が高められる。
次に、S5においてバルブタイミング変更機構30の切
換ソレノイド44がONに切換えられる。
その結果、第4図に示すように吸排気オーバーラツプ量
が小さく切換えられる。上記のように、排気ガス圧の増
大に伴って内部疵GRが促進されると吸気の吸入量の減
少により排気ガス中の酸素量が減少してフィルタ再生能
力が低下するので、内部EGR量の増大を抑制する為に
吸排気オーバーラツプ量を小さく切換えるのである。
更に、吸気絞り弁10以外にシャツタ弁12を吸気ボー
トに設け、上記のようにシャツタ弁12を半閉状態に制
御しているので、シャツタ弁】2の遮断作用によって内
部EGR量の増大が抑制される。
次に、排気温センサ16から排気ガス温度Tが読込まれ
(S6)、次に排気ガス温度Tが設定値T、(例えば、
600°C)以上になっているか否か判定され(S7)
、NoのときにはS7が繰返されてT≧T0になるとS
8へ移行し、三方弁23を駆動してアクチュエータ19
を介してポンプ17のコントロールラックを操作するこ
とによりエンジン回転数を200Orpmまで増加させ
るアイドルアップが実行される(S8)。
このアイドルアップによって燃料噴射量が更に増加する
とともに、排気ガス流量が著しく増加するので、高温の
且つ多量の排気ガスを排気通路13へ供給することが出
来ることから、フィルタに付着している排気微粒子を短
時間の間に確実に燃焼させることが出来る。
次に、S9においてソフトタイマTMに設定時間TMo
  (例えば、8〜10分)がセットされ、次にその設
定時間TM、が経過したか否か判定され(S10)、経
過しないときにはSIOが繰返され、上記設定時間TM
、が経過してフィルタが十分に再生されたときにはSl
lへ移行し、S11において三方弁23とアクチュエー
タ19を介してエンジン回転数が通常のアイドル回転数
(750rpm)に復帰制御され、電気ヒータ11がO
FFに切換えられ、排気絞り弁15と吸気絞り弁10と
シャツタ弁12が全開に切換えられ、切換ソレノイド4
4がOFFに切換えられ、次に812においてフィルタ
再生処理の完了を表す表示ランプ49が数秒間だけ点灯
され、その後制御が終了する。尚、表示ランプ49は再
生処理開始とともに点灯し、再生処理終了時に消灯する
ようにしてもよい。上記制御の終了後、必要に応じてイ
グニシシンキーを外してエンジンEを停止することにな
る。
尚、上記フィルタ再生処理の制御はDPF再生指令スイ
ッチ48を介して開始するようにしたが、フィルタ14
の上流側と下流側に排気ガス圧検出センサを設はフィル
タ14における圧力低下が所定値以上になったときに開
始するように構成してもよく、所定距離走行する毎に或
いは所定時間エンジンEを運転する毎に開始するように
構成してもよく、これら以外にフィルタ14の目詰り状
態を直接的又は間接的に反映する種々のパラメータに基
いて開始するように構成してもよい。
上記排気微粒子浄化装置においては、エンジンEの排気
ガス中のカーボン粒子などの排気微粒子はフィルタ14
で補集され、フィルタ14に付着して残留する。
上記フィルタ14を再生処理する場合には、電気ヒータ
11で吸気を加熱する一方、排気絞り弁15を大きく絞
ることにより排気ガス温度Tを高め、且つアイドルアッ
プによって排気ガス量を増大しつつ排気ガス温度Tを約
600″C以上に高めるので、フィルタ14に付着した
排気微粒子を比較的短時間で燃焼させることが出来る。
しかも、このとき、シャツタ弁12を半閉状態に保持し
て内部EGRIの増大を抑制するとともに、バルブタイ
ミングの吸排気オーバーラツプ量を小さく切換えること
により内部EGR量の増大を抑制するので、吸気の吸入
が促進されて排気ガス中の酸素量の低減を防ぎ排気微粒
子の燃焼性を確保することが出来る。
上記実施例の別実施例として、第5図に示すように、吸
気絞り弁10と電気ヒータ11とを省略し、各吸気ボー
ト2のシャツタ弁12よりも上流側に夫々電気ヒータ1
1Aを介設してもよい。フィルタ再生処理の制御につい
ては、基本的に前記の制御と同様なので説明を省略する
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図はディーゼ
ルエンジンとその排気微粒子浄化装置の全体構成図、第
2図はパルプタイミング変更機構の断面図、第3図・第
4図は夫々通常運転時のバルブタイミング及びフィルタ
再生処理時のバルブタイミングの説明図、第5図はフィ
ルタ再生処理制御のルーチンのフローチャート、第6図
は別実施例に係る第1図相当図である。 E・・ディーゼルエンジン、  12・・シャツタ弁、
  13・・排気通路、  14・・フィルタ、15・
・排気絞り弁、 30・・バルブタイミング変更機構、 50 ・

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディーゼルエンジンの排気系に、排気微粒子を補
    集するフィルタを設けるとともにこのフィルタよりも下
    流側にフィルタ再生時に絞り作動する排気絞り弁を設け
    、上記排気絞り弁の絞り作動時に内部EGR量の増大を
    抑制する抑制手段を設けたことを特徴とするディーゼル
    エンジンの排気微粒子浄化装置。
JP2070389A 1990-03-21 1990-03-21 ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置 Pending JPH03271515A (ja)

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JP2070389A JPH03271515A (ja) 1990-03-21 1990-03-21 ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2070389A JPH03271515A (ja) 1990-03-21 1990-03-21 ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

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JPH03271515A true JPH03271515A (ja) 1991-12-03

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ID=13430041

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JP2070389A Pending JPH03271515A (ja) 1990-03-21 1990-03-21 ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

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Cited By (13)

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