JPH0643453Y2 - デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、排気ガス中の排気微粒子を除去するディーゼ
ルエンジンの排気浄化装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、この種のディーゼルエンジンの排気浄化装置とし
て、バーナ，グロープラグ，電気ヒータ等の補助熱源に
よりフィルタ部材に捕集された排気微粒子を燃焼させて
フィルタ部材を再生させる技術が多く開発されている
（例えば、実開昭58-8709，58-9910号公報参照）。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、フィルタ部材に捕集された排気微粒子を燃焼
させるために、バーナ，グロープラグ，電気ヒータ等の
補助熱源を必要とし、また補助熱源により発生した熱エ
ネルギーは排気微粒子再生以外利用されることなくその
まま捨てられ、無駄であった。

従来、補助熱源を必要としない排気浄化装置の例とし
て、例えば特開昭60-206924号公報及び特開昭60-90952
号公報に示すものが知られている。しかし、上記装置は
フィルタ部材の溶損乃至は焼損を防止するため、再生温
度を低下抑制し、又は燃料噴射時期を遅らせている。

従って、エンジン燃焼が悪化し、又排気微粒子の発生も
多くなり、そのため、フィルタ部材の再生を確実かつ良
好に行わせることは難しい。

一方、従来余剰エネルギーを回収するものとして、エン
ジンブレーキが働いたときに、エアコンプレッサを作動
させて運動エネルギーをエアタンクに回収するエア圧制
御機構が提案されている（例えば、特開昭57-131826号
公報）。しかし、エンジンブレーキ力を貯えるのみで、
エンジン出力の再生には全く寄与していない。

本考案は、上記に鑑みてなされたもので、その目的はフ
ィルタ部材の再生を補助熱源を必要とせずに確実かつ良
好に行わせ、またフィルタ部材の再生の燃料噴射量増加
に伴う余剰駆動力を蓄積すると共に蓄積された余剰駆動
力を再生して、フィルタ部材再生時の余剰エネルギーを
有効に利用できるディーゼルエンジンの排気浄化装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本考案は、エンジンの排気通
路に排気微粒子を捕集するフィルタ部材を設けたディー
ゼルエンジンの排気浄化装置において、上記エンジンの
駆動系にオイルポンプ・モータを取り付け、そのオイル
ポンプ・モータにオイル方向を切り換えてオイルポンプ
・モータをポンプ又はモータとして用いるための電磁切
換弁を介して高圧アキュムレータと低圧アキュムレータ
とを接続し、また上記フィルタ部材の目詰まりを目詰ま
り検出手段により検出したときに燃料噴射量を増加させ
て排気温度を排気微粒子燃焼温度以上に上昇させると共
に燃料噴射量の増加に伴う余剰駆動力を蓄積するように
前記電磁切換弁を切り換えて低圧アキュムレータから高
圧アキュムレータへオイルを流し、一方再生時、蓄積さ
れた余剰駆動力を再生するように前記電磁切換弁を切り
換えて高圧アキュムレータから低圧アキュムレータへオ
イルを流すようにコントロールする制御手段を備えたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

目詰まり検出手段により目詰まりを検出したときに、燃
料噴射量を増加させて排気微粒子燃焼温度以上に上昇さ
せれば、フィルタ部材に捕集された排気微粒子は、確実
に燃焼されてフィルタ部材の再生が確実かつ良好に行わ
れる。

そして、燃料噴射量の増加のときにオイルポンプ・モー
タをポンプとして使用し、電磁切換弁を、例えば高圧ア
キュムレータと低圧アキュムレータがパラレル接続にな
るように切り換えれば、高圧アキュムレータに余剰駆動
力を蓄積することができる。

一方、エンジン加速走行時等において、オイルポンプ・
モータをモータとして使用し、電磁切換弁を、例えば高
圧アキュムレータと低圧アキュムレータをクロス接続に
なるように切り換えて高圧アキュムレータに蓄積された
余剰駆動力を取り出して再生することができる。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明する。

第１図は、本考案の実施例に係るディーゼルエンジンの
排気浄化装置を示す。

図において、エンジン10にはエンジンクラッチ20を介し
て変速機30が取り付けられ、その出力軸はプロペラシャ
フト31を介してリヤアクスル（図示せず）に連結されて
いる。

前記エンジン10には、ターボチャージャ11が設けられ、
その可変ノズル式のタービン12の下流側に位置する排気
通路13の途中に排気微粒子を捕集するフィルタ部材14が
設けられている。

前記エンジンクラッチ20には、エンジンクラッチを断接
するクラッチアクチュエータ21が設けられている。

前記変速機30には、シフトポジションを検出するポジシ
ョンセンサ32が設けられ、また動力取出装置33を介して
可変容量形のオイルポンプ・モータ40が取り付けられて
いる。

このオイルポンプ・モータ40には、送出オイル回路L₁と
帰還オイル回路L₂が接続され、その送出オイル回路L₁，
帰還オイル回路L₂にはオイル方向を切り換える電磁切換
弁43を介して高圧アキュムレータ44と低圧アキュムレー
タ45が接続されて燃料噴射量の増加に伴う余剰駆動力を
高圧アキュムレータ44に蓄積し、又エンジン加速走行時
等の必要に応じて高圧アキュムレータ44に蓄積された余
剰駆動力を取り出して再生できるエネルギー蓄積再生装
置48が設けられている。これらアキュムレータ44,45に
は、N₂ガスを充填したバック44a,45aが収められてお
り、高圧アキュムレータ44にはP_Aを検出する圧力センサ
46が設けられている。また電磁切換弁43は、作動部43a
の作動時にパラレル接続の位置Ｐに切り換えられ、作動
部43bの作動部にクロス接続の位置Ｍに切り換えられる
ようになっている。

４は排気センサで、エンジン回転センサ３と共に排気微
粒子がフィルタ部材14に目詰まりしたことを検出する目
詰まり検出手段を構成している。

また、運転室（図示せず）に設けられたアクセルペダル
１には、アクセル開度θ_ａを検出するアクセルセンサ２
が設けられている。

50は制御手段で、目詰まり検出手段によりフィルタ部材
14に排気微粒子が捕集されて目詰まりしたことを検出し
たとき、燃料噴射量を増加させることにより、排気温度
が高められ、この排気温度を排気微粒子燃焼温度以上に
上昇することによって排気微粒子を燃焼させてフィルタ
部材14を再生するようになっている。

また、前記オイルポンプ・モータ40をポンプとして使用
し、電磁切換弁43をパラレル接続Ｐに切り換えて高圧ア
キュムレータ44と低圧アキュムレータ45を接続すること
により、前記フィルタ部材14の再生時の燃料噴射量の増
加により発生する余剰駆動力を蓄積するように低圧アキ
ュムレータ45から高圧アキュムレータ44へオイルを流す
ようにすることによって高圧アキュムレータ44に高圧オ
イルとして蓄積するようになっている。

一方、オイルポンプ・モータ40をモータとして使用し、
電磁切換弁43をクロス接続Ｍに切り換えて高圧アキュム
レータ44と低圧アキュムレータ45を接続することによ
り、エンジン加速走行時等の必要に応じて高圧アキュム
レータ44から低圧アキュムレータ45へオイルを流すよう
にして高圧アキュムレータ44に蓄積された余剰駆動力を
取り出して再生できるようになっている。

制御手段50の入力側には、アクセルセンサ2,エンジン回
転センサ3,排圧センサ4,温度センサ5,ポジションセンサ
32,圧力センサ46が接続し、その出力側には、タービン1
2,噴射ポンプ16,クラッチアクチュエータ21,動力取出装
置33,オイルポンプ・モータ40,作動部43a,作動部43b,警
告灯47が接続している。

次に、第２図乃至第11図に従って本実施例の作動を説明
する。

先ず、最初にフィルタ部材の再生必要性の判断の手順
が、第２図，第３図に示される。

排圧センサ４により排圧P_eを検出し（S1）、エンジン回
転センサ３によりエンジン回転速度N_eを検出し（S2）、
S3に進み、第３図のマップより再生の必要性を判断す
る。次いで、S4において検出した排圧P_e，エンジン回転
速度N_eが第３図の再生必要領域（斜線部分）にあれば
（YES）、フィルタ部材14の再生が必要と判断され、温
度センサ５により排気温度T_eが検出される（S5）。そし
て、S6に進み、検出した排出排気温度T_eが、目詰まりし
た排気微粒子を燃焼させる所定の温度T_e0より高いか否
かを判断する。S6においてYESの場合、フィルタ部材14
は充分な温度に熱せられ、再生中の状態にあるので、こ
のルーチンを終了する。S6においてNOの場合、再生中の
状態にあることを運転者に知らせるため警告灯がONにな
り（S7）、次の段階に移る。

即ち、燃料噴射量の増加により発生するエネルギーを、
高圧アキュムレータ44が吸収する能力があるか否かの判
定段階（第４図）に移る。第５図のマップに従って、検
出した排圧P_e，エンジン回転速度N_eに対応する再生に必
要な吸収エネルギー量を読み取る（S8）。次いで、S6に
進み、高圧アキュムレータ44にエネルギーを吸収する能
力があるか否かを判断する（S9）。

YESの場合、即ちエネルギーを吸収する能力がある場合
は、第６図のフィルタ再生フローに進む。NOの場合、即
ちエネルギーを吸収する能力がない場合は、第９図に進
む。

第６図のフィルタ再生フロー（高圧アキュムレータ44が
エネルギーを吸収する能力がある場合）においては、電
磁切換弁43をＰ側にセットし（S10）、アクセル開度θ
_ａを検出し（S11）、S12に進む、アクセル開度θ_ａに対
応したラック位置Ｒ_θを算出する。

そして、S13において算出したラック位置の線Ｒ_θの値
が、第７図の等排気温線図（点線）に示したR₀の値より
小さいか否かを判断する。ここで、R₀は全回転数範囲で
例えば、540℃＜T_eとなるようなラック位置を意味す
る。

NOの場合、即ちラック位置を示す線Ｒ_θの値がR₀の値よ
り大きい時は、必要な排気温度を確保しているので、ラ
ックを固定することなくアクセルθ_ａに応じて通常の走
行状態に制御すれば（S18）、燃料噴射量の増加により
発生する余剰駆動力を駆動系から取り出して高圧流体と
して高圧アキュムレータ44に蓄積している。このとき、
電磁切換弁43は中立状態にあり、オイルポンプ・モータ
40に制御信号は出力していない状態にある（S19）。

第６図のS13においてYESの場合はS14に進み、ラック位
置をR₀に固定制御し、燃料噴射量を増加させる。次い
で、S15に進み、第８図のマップに従って、（R₀−
Ｒ_θ）相当のエネルギー吸収のポンプ吐出量を読み取
り、このポンプス吐出量の制御信号をオイルポンプ・モ
ータ40に出力し（S16）、燃料噴射量の増加により発生
する余剰駆動力を駆動系から取り出して高圧流体として
高圧アキュムレータ44に蓄積する。

そして、高圧アキュムレータ44に余剰駆動力が蓄積され
ている間に、同時にフィルタ部材14の再生がされてい
て、S17に進む。

次に、S17におけるフィルタ部材14の再生完了の判断を
第11図により説明すると、温度センサ５により最初の排
気温度を検出し（S32）、そのデータを蓄積する（S3
3）。次いで、S34に進み、２回目以降の排気温度を検出
し、S35に進む。S35において、検出した排気温度が前に
検出した排気温度よりt_e1（例えばt_e1＝10℃）以上上昇
しているか否かを判断する。YESの場合、即ち温度が一
定の割合で上昇している間はその排気温度データが蓄積
され、S34に戻り、同様な処理が繰り返される。NOの場
合はS37に進み、規定時間t_i1（例えばt_i1＝１分）経過
しているか否かを判断する。NOの場合はS34に戻る。YES
の場合はS38に進み、排気温度データに蓄積されたt_e0よ
り規定温度とt_e2（例えばt_e2＝100℃）以上降下してい
る（排気微粒子が燃焼し終わっている場合）か否かを判
断する。YESの場合は、排気微粒子の燃焼が完了してい
るので、フィルタ部材14の再生を終了し、このルーチン
を終了する。NOの場合はS39に進み、規定時間t_i2（例え
ばt_i2＝５分）が経過しているか否かを判断する。S39に
おいてYESの場合はこのルーチンを終了し、NOの場合はS
34に戻り、同様な処理が繰り返される。

以上のように第６図のS17においてフィルタ部材14の再
生完了の判断がされ、NOの場合はS11に戻り、同様な処
理が繰り返される。YESの場合即ちフィルタ部材14の再
生を完了した場合はS20に進み、ラックはアクセル開度
θ_ａに応じて制御され、電磁切換弁43はOFFとなり（S2
1）、このルーチンを終了する（S22）。

次に、第４図のS9においてNOの場合、即ち高圧アキュム
レータ44がエネルギーを吸収する能力がない場合を、第
９図により説明する。

この場合はエネルギーを駆動系に排出する必要があるの
で、電磁切換弁43をＭ側にセットし（S23）、燃料噴射
量をカットし（S24）、アクセル開度θ_ａを検出する（S
25）。次いで、第10図のマップによりアクセル開度θ_ａ
に対応したモータの吐出量を読み取り（S26）、このポ
ンプ吐出量の制御信号をオイルポンプ・モータ40に出力
し、モータとして使用し、エンジン加速走行時等の必要
に応じて高圧アキュムレータ44に蓄積された余剰駆動力
を取り出して再生する（S27）。S28においてフィルタ部
材14を再生するに必要な量が消費されたか否かが判断さ
れる。NOの場合はS25に戻り、同様の処理を繰り返す。Y
ESの場合はS29に進み、ラックをアクセル開度θ_ａに応
じて制御し、電磁切換弁43をOFFにし（S30）、このルー
チンを終了する（S31）。

以上の如き構成によれば、目詰まりを検出したときに燃
料噴射量を増加させて排気温度を排気微粒子燃焼温度以
上に上昇させることによってフィルタ部材14に捕集され
た排気微粒子を確実に燃焼させてフィルタ部材14の再生
が確実かつ良好に行われる。然も、燃料噴射量の増加に
よって高温となったエンジン自身の排熱を利用するの
で、補助熱源は不要である。

また、前記フィルタ部材14の再生の燃料噴射量の増加の
ときに、オイルポンプ・モータ40をポンプとして使用
し、電磁切換弁43を高圧アキュムレータ44と低圧アキュ
ムレータ45がパラレル接続になるように切り換えれば、
高圧アキュムレータ44に余剰駆動力を蓄積することがで
きる。

一方、エンジン加速走行時等において、オイルポンプ・
モータ40をモータとして使用し、電磁切換弁43を高圧ア
キュムレータ44と低圧アキュムレータ45がクロス接続に
なるように切り換えれば、高圧アキュムレータ44に蓄積
された余剰駆動力を取り出して再生できる。従って、余
剰エネルギーを有効に利用できる。

なお、本実施例においては、第６図のS17におけるフィ
ルタ部材14の再生完了の判断は、第11図により排気温度
により判断されるが、第12図，第13図に示すように、排
圧P_eとエンジン回転数N_eを検出し、これらが第13図のフ
ィルタ再生完了領域にあるか否かにより判断することも
できる。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案によれば、フィルタ部材の再生
を補助熱源を必要とせずに確実かつ良好に行うことがで
きる。

また、フィルタ部材の再生の燃料噴射量増加に伴う余剰
駆動力を蓄積すると共に、蓄積された余剰駆動力を再生
でき、従ってフィルタ部材の再生時の余剰エネルギーを
有効に利用する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るディーゼルエンジンの排
気浄化装置の構成図、第２図は再生必要性判断のための
フローチャート、第３図は再生必要性判断のマップ、第
４図は高圧アキュムレータにエネルギーを吸収する能力
があるか否かの判定のフローチャート、第５図は吸収エ
ネルギー容量の決定のマップ、第６図は高圧アキュムレ
ータに吸収能力が有る場合のフィルタ再生のフローチャ
ート、第７図はラック位置と等排気温線図の関係図、第
８図は（R₀−Ｒ_θ）とポンプ吐出量との関係図、第９図
は高圧アキュムレータに吸収能力が無い場合のフィルタ
再生のフローチャート、第10図はアクセル開度θ_ａとモ
ータ吐出量との関係図、第11図はフィルタ再生完了判断
のフローチャート、第12図はフィルタ再生完了判断の他
のフローチャート、第13図は第12図におけるフィルタ再
生完了判断マップである。 ３……エンジン回転センサ ４……排圧センサ 10……エンジン 13……排気通路 14……フィルタ部材 44……高圧アキュムレータ 45……低圧アキュムレータ 48……エネルギー蓄積再生装置 50……制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 新村 恵一 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)考案者 中村 秀一 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)考案者 北村 文章 埼玉県上尾市大字壱丁目１番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭59−7234（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気通路に排気微粒子を捕集す
   るフィルタ部材を設けたディーゼルエンジンの排気浄化
   装置において、上記エンジンの駆動系にオイルポンプ・
   モータを取り付け、そのオイルポンプ・モータにオイル
   方向を切り換えてオイルポンプ・モータをポンプ又はモ
   ータとして用いるための電磁切換弁を介して高圧アキュ
   ムレータと低圧アキュムレータとを接続し、また上記フ
   ィルタ部材の目詰まりを目詰まり検出手段により検出し
   たときに燃料噴射量を増加させて排気温度を排気微粒子
   燃焼温度以上に上昇させると共に燃料噴射量の増加に伴
   う余剰駆動力を蓄積するように前記電磁切換弁を切り換
   えて低圧アキュムレータから高圧アキュムレータへオイ
   ルを流し、一方再生時、蓄積された余剰駆動力を再生す
   るように前記電磁切換弁を切り換えて高圧アキュムレー
   タから低圧アキュムレータへオイルを流すようにコント
   ロールする制御手段を備えたことを特徴とするディーゼ
   ルエンジンの排気浄化装置。