JPH0137136Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、排気中の微粒子成分を捕集するフイ
ルタ部材と捕集された微粒子成分を燃焼除去する
バーナ装置とを有するデイーゼルエンジンの排気
浄化装置に関するものである。

（従来技術） デイーゼルエンジンにおいては、排気中にカー
ボン粒子等の微粒子成分が多量に含まれるため、
これを除去して排気を浄化する装置が必要であ
る。このような装置として、排気通路に排気中の
微粒子成分を捕集するフイルタ部材を設けるとと
もに、排気温度が微粒子成分の燃焼温度に達しな
い低、中負荷運転状態が長時間続いてもフイルタ
部材の目詰まりが防止されるように、フイルタ部
材の上流にバーナ装置を設けたものが従来から知
られている。例えば特開昭56−118514号公報に示
された装置では、フイルタ部材上流と下流との圧
力差が大きくなつたとき、バーナ装置を作動させ
てフイルタ部材に捕集された微粒子成分を燃焼除
去するようにし、さらに、バーナ装置作動時に比
較的低温の多量の排気ガスによつて加熱効率が低
下することを防止するため、バーナ装置上流の排
気通路とフイルタ部材下流の排気通路とを連通す
るバイパス通路を設け、バーナ装置作動時にこの
バイパス通路に排気ガスを流すようにしている。

ところが、従来のこの種の装置では、バーナ装
置作動時にフイルタ部材に流入するガス温度を調
節する手段がなかつたため、微粒子成分の燃焼に
よりフイルタ部材の温度が過度に上昇し、フイル
タ部材が溶損したり、フイルタ部材にクラツクが
生じたりするという欠点があつた。

また、上記装置ではバーナ装置作動時に排気ガ
スの全量をバイパス通路に流す一方、エアポンプ
からバーナ装置に燃焼のための空気を送込んでい
るが、バーナ装置作動時に少なくとも排気ガスの
一部をフイルタ部材に流通させることも考えら
れ、このようにすれば、排気ガス中の酸素を微粒
子成分の燃焼に利用できるためエアポンプの容量
を小さくすることができるととも、フイルタ部材
を通らずに大気へ排出される排気ガス量を少なく
することができる。ただしこの場合、排気ガス温
度の変化により、フイルタ部材に流入する排気ガ
スとバーナ燃焼ガスとの混合ガス温度が変化し易
くなる。

（考案の目的） 本考案は、このような従来の欠点を解消するも
ので、バーナ装置作動時に微粒子成分の燃焼が良
好に行なわれるようにしつつフイルタ部材が過度
に温度上昇することを防止し、フイルタ部材の溶
損およびクラツクの発生を防止することのできる
デイーゼルエンジンの排気浄化装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（考案の構成） 本考案は、第１図の全体構成図に示すように、
エンジンの排気通路１に排気中の微粒子成分を捕
集するフイルタ部材２を設けるとともに、該フイ
ルタ部材２の上流側に、フイルタ部材２に捕集し
た微粒子成分を燃焼除去するバーナ装置３を設
け、所定のタイミングで、少なくともエンジン排
気ガスの一部をフイルタ部材に流通させながら上
記バーナ装置を作動させる構成としたデイーゼル
エンジンの排気浄化装置において、フイルタ部材
温度に関連した温度を検出する温度センサ７と、
ガス温度制御装置８とコントロール装置９とを設
けている。上記ガス温度制御装置８は、バーナ装
置３上流の排気通路１とフイルタ部材２下流の排
気通路１とを連通するバイパス通路６を流れるバ
イパス排気ガス量を制御することにより、フイル
タ部材２に流入するガス温度を制御することがで
きるようにしている。また、コントロール装置９
は、上記温度センサ７の出力に応じ、バーナ装置
３の作動時に、フイルタ部材２に流入するエンジ
ン排気ガスとバーナ燃焼ガスとの混合ガス温度が
設定温度より高ければバイパス排気ガス量を減少
させ、上記混合ガス温度が設定温度より低ければ
バイパス排気ガス量を増加させるよう上記ガス温
度制御装置８を作動させるようにしている。つま
り、フイルタ部材２に捕集されたカーボン粒子等
の燃焼は可能で、かつ、フイルタ部材２の溶損や
クラツクの発生が生じない程度の適正値に上記ガ
ス温度が制御される構成としている。

（実施例） 第２図において、デイーゼルエンジンの排気通
路１はＬ字形に屈曲し、この屈曲箇所の下流の排
気通路１中にフイルタ部材２が設けられるととも
に、この屈曲箇所に臨ませてバーナ装置３が排気
通路１に取付けられている。上記フイルタ部材２
は、例えば図に示すように、セラミツク等の通気
性を有する材料により、長さ方向に沿つた多数の
通路２１……を有するハニカム構造に形成され、
その適宜数の通路２１……は上流端が開口して下
流端が閉塞され、他の通路２１……は上流端が閉
塞されて下流端が開口しており、排気ガスが各通
路２１……間の仕切壁２２……を通過する際に微
粒子成分が捕集される構造となつている。

上記バーナ装置３は、排気通路１にに連通する
ケーシング３０と、その一端部に設けられた噴射
ノズル３１と、その前方に配置された相対向する
陽極３２ａと陰極３２ｂとからなる点火プラグ３
２とを備えている。上記噴射ノズル３１は燃料カ
ツトバルブ３３および燃料通路４０を介して燃料
ポンプ４に接続されている。そして、バーナ装置
作動時に、上記燃料ポンプ４から燃料が供給され
るとともにエアポンプ５から空気供給通路５０を
介して空気が供給され、その混合気が点火プラグ
３２で着火された後フイルタ部材２に向けて送ら
れるようにしている。とくに実施例では、燃料と
空気との混合および燃料の霧化を良くするため、
上記噴射ノズル３１に一次空気供給通路５１およ
び二次空気供給通路５２が接続され、かつ、噴射
ノズル３１の先端部付近に対応するケーシング３
０端部に三次空気供給通路５３が接続されてい
る。また、燃焼効率を高めるため、ケーシング３
０内には絞り穴３４ａを有する中間壁３４の両側
に燃焼室３５，３５′が形成され、さらに、下流
側の燃焼室３５′が排気通路１に接続される部分
には連通孔を有する仕切壁３６，３７，３８で区
画された混合室３９が形成され、燃焼室３５，３
５′で燃焼された高温ガスと排気ガスとが上記混
合室３９で混合されてフイルタ部材２に送られる
ようにしている。

上記バーナ装置５の混合室３９より上流の排気
通路１とフイルタ部材２下流の排気通路１との間
にはバイパス通路６が接続され、このバイパス通
路６が全開した状態では排気ガスの約半分がバイ
パス通路６に分流されるようにしている。このバ
イパス通路６には負圧作動式のバイパス制御弁６
１が設けられ、該バイパス制御弁６１とバキユー
ムポンプ６２との間の負圧供給通路６３にはデユ
ーテイ比制御によつて負圧供給量を調節しうるよ
うにした電磁弁６４が設けられている。そして、
上記バイパス制御弁６１に対して負圧の供給が遮
断された状態ではバイパス通路６が閉じられ、バ
イパス制御弁６１に負圧が供給されたときはその
負圧の大きさに応じた開度でバイパス制御弁６１
がバイパス通路６を開き、バイパス排気ガス量を
制御することができるようにしている。このバイ
パス制御弁６１と電磁弁６４とによつて前述のガ
ス温度制御装置８が構成されている。

また、９０はマイクロコンピユータを用いた制
御ユニツトであつて、この制御ユニツト９０に
は、バーナ装置作動手段９１と前述のコントロー
ル装置９とが含まれている。上記バーナ装置作動
手段９１は、目詰まり検出手段９２からの信号を
受けてバーナ装置３を作動させ、すなわち、前記
燃料ポンプ４およびエアポンプ５を作動させ、燃
料カツトバルブ３３を開作動するとともに、点火
プラグ３２に高電圧を印加するようにしている。
コントロール装置９は、温度センサ７からの温度
検出信号とバーナ装置作動手段９１からのバーナ
装置作動信号とを受け、バーナ装置作動時に検出
温度に応じて前記電磁弁６４をデユーテイ比制御
するようにしている。なお、上記温度センサ７
は、フイルタ部材２の温度に関連する温度として
フイルタ部材２直上流のガス温度を検出するよう
にしている。上記目詰まり検出手段９２は、背圧
上昇を検出する等によつて実際に目詰まりが生じ
たことを検出するものであつてもよく、また、燃
料消費量、走行時間、走行距離等に基づいて、例
えば一定の燃料消費量ごとに検出信号を出力する
等により、目詰まりが生じるおそれのある時期を
検出するものであつてもよい。

この装置による制御動作を第３図に示すフロー
チヤートに従つて次に説明する。

制御ユニツト９０においては、イニシヤライズ
（ステツプA₁）の後、目詰まり検出手段９２の入
力に応じて目詰まり状態か否かが判別される（ス
テツプA₂，A₃）。目詰まり状態でなければバーナ
装置３は作動されず、かつ、前記バイパス通路６
が閉じられて排気ガスの全量がフイルタ部材２を
通過し、微粒子成分が捕集される。また、目詰ま
り状態と判別されたときは、バーナ装置作動手段
９１からの作動信号がコントロール装置９を介し
て上記電磁弁６４に与えられ、これにより前記バ
イパス制御弁６１が作動されてバイパス通路６が
開かれるとともに、バーナ装置３が作動され、目
詰まり解消動作が開始される（ステツプA₄，
A₅）。この際、フイルタ部材２に送られる排気ガ
ス量を少なくしてフイルタ部材２の加熱効率を良
くするように、目詰まり解消動作の当初はバイパ
ス通路６が全開状態とされる。

バーナ装置作動後、前記コントロール装置９に
おいて、温度センサ７からの入力に基づき、検出
温度Ｔが下限設定温度T₁（600℃程度）と上限設
定温度T₂（900℃程度）との間の範囲にあるか否
かが判別される（ステツプA₆，A₇）。そして、前
記検出温度Ｔがこの範囲内にない場合は、前記電
磁弁６４がデユーテイ比制御され（ステツプ
A₈）、これによつて前記バイパス制御弁６１の開
度が調節され、フイルタ部材２に流入するガス温
度が所定範囲内になるようにバイパス排気ガス量
が制御される。すなわち、上限設定温度T₂以上
となつたときは前記バイパス制御弁６１の開度を
小さくしてバイパス排気ガス量を減少させること
により、フイルタ部材２に送られる排気ガス量が
増加する。従つて、バーナ燃焼ガスに比べて温度
が低い排気ガスの増加分だけ、フイルタ部材２に
流入する排気ガスとバーナ燃焼ガスとの混合ガス
温度が低下する。一方、下限設定温度T₁以下と
なつたときは前記バイパス制御弁６１の開度を大
きくしてバイパス排気ガス量を増加させることに
より、フイルタ部材２に送られる排気ガス量が減
少し、フイルタ部材２に流入する上記混合ガス温
度が上昇する。このようにして、カーボン粒子等
の燃焼が可能で、かつ、フイルタ部材２の溶損等
を防止することのできる適正範囲にガス温度が制
御されることとなる。

また、このような目詰まり解消動作は適当な時
期に完了され、例えば、制御ユニツト９０におい
て時間計測用パルスを計数することにより計測さ
れるバーナ装置作動後の時間Ｎが設定時間N₀に
達したとき、バーナ装置が停止されるとともにバ
イパス通路６が閉じられる（ステツプA₉〜A₁₁）。
あるいは、フイルタ部材２下流の排気通路壁温ま
たは排気温を検出して、その温度が所定値以上で
かつ所定時間を経過したとき目詰まり解消動作が
完了されるようにしてもよい。

なお、本考案装置は上記各実施例以外にも種々
変更可能である。例えば、前記バーナ装置３にお
いて、点火プラグ３２に燃え残りの燃料が付着し
て着火性が阻害されるという事態を防止するた
め、点火プラグ３２の陰極３２ｂをパイプ状と
し、バーナ装置作動後一定時間だけ、ヒータで加
熱した高熱ガスをパイプ状の陰極３２ｂから陽極
３２ａに吹きつけて、付着した燃料を燃焼させる
ようにすることもできる。フイルタ部材２も図示
のようなハニカム構造に限らず、通気性を有して
微粒子成分の捕集が可能なものであればよい。

（考案の効果） 以上のように本考案は、フイルタ部材の上流に
設けられたバーナ装置の作動時に、少なくともエ
ンジン排気ガスの一部をフイルタ部材に流通させ
るとともに、バイパス排気ガス量を制御するガス
温度制御装置と温度センサの出力に応じてガス温
度制御装置をコントロールするコントロール装置
とにより、フイルタ部材に流入するエンジン排気
ガスとバーナ燃焼ガスとの混合ガス温度が設定温
度より高ければバイパス排気ガス量を減少させ、
上記混合ガス温度が設定温度より低ければバイパ
ス排気ガス量を増加させるようにしているため、
上記混合ガス温度を適正に調整して、フイルタ部
材に捕集された微粒子成分の燃焼を良好に行なわ
せつつフイルタ部材が過度に加熱されることを防
止し、フイルタ部材が溶損したりクラツクが発出
したりすることを防止することができる。また、
バーナ装置は燃料を完全燃焼させ、失火が生じな
いように調整する必要があるため、バーナの発熱
量を制御するというような手法では制御が難しく
なるが、バイパス排気ガス量を上記のように制御
する本考案装置によると、バーナ装置での燃焼状
態およびフイルタ部材での微粒子成分の燃焼を良
好に保ちつつ、容易に温度調整を行なうことがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の全体構成図、第２図は一
実施例を示す構造概略図、第３図はその制御動作
を示すフローチヤートである。 １……排気通路、２……フイルタ部材、３……
バーナ装置、６……バイパス通路、７……温度セ
ンサ、８……ガス温度制御装置、９……コントロ
ール装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気通路に排気中の微粒子成分を捕
   集するフイルタ部材を設けるとともに、該フイル
   タ部材の上流側にフイルタ部材に捕集した微粒子
   成分を燃焼除去するバーナ装置を設け、所定のタ
   イミングで、少なくともエンジン排気ガスの一部
   をフイルタ部材に流通させながら上記バーナ装置
   を作動させる構成としたデイーゼルエンジンの排
   気浄化装置において、フイルタ部材温度に関連し
   た温度を検出する温度センサと、バーナ装置上流
   の排気通路とフイルタ部材下流の排気通路とを連
   通するバイパス通路を流れるバイパス排気ガス量
   を制御するガス温度制御装置と、上記温度センサ
   の出力に応じ、バーナ装置作動時、フイルタ部材
   に流入するエンジン排気ガスとバーナ燃焼ガスと
   の混合ガス温度が設定温度より高ければバイパス
   排気ガス量を減少させ、上記混合ガス温度が設定
   温度より低ければバイパス排気ガス量を増加させ
   るよう上記ガス温度制御装置を作動させるコント
   ロール装置とを設けたことを特徴とするデイーゼ
   ルエンジンの排気浄化装置。