JPH0137139Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はデイーゼルエンジンの排気浄化装置に
関する。

（従来の技術） デイーゼルエンジンの排気浄化装置として、排
気通路に設けたフイルター部材（パーテイキユレ
ートトラツプ）の上流に加熱装置を設けるととも
に、フイルター部材内に温度セセンサを臨ませ、
温度センサからの信号に基いて加熱装置の作動を
制御するようにしたものが知られている（例え
ば、実開昭57−95414号公報参照）。このものは、
上記フイルター部材に捕集された排気中の微粒子
を上記加熱装置で燃焼除去するにあたり、排気温
度が高いときは加熱装置が作動しないようにし
て、フイルター部材の異常昇温を防止するように
している。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、フイルター部材としては、ワイヤメ
ツシユのようなものや、セラミツクス等で一体成
形したハニカム状のものなどがあるが、フイルタ
ー部材内に温度センサを設けることが難しい場合
がある。すなわち、上記ワイヤメツシユのような
ものの場合、その密度が低いときはフイルター部
材内に温度センサを横から挿入することも考えら
れるが、ハニカム状のものでは、通常は押出成形
したものを焼成してフイルター部材とするため、
後加工で温度センサの取付孔を形成することは難
しく、また、焼成前に加工するにしても取付孔に
寸法誤差を生じ易い。つまり、取付孔が小さい場
合には温度センサを挿入することができず、取付
孔を予め大きくするようにすれば、温度センサの
挿入は容易になるものの、取付孔の周縁において
温度センサとフイルター部材との間に隙間を生
じ、排気の抜け量が多くなつてしまう。

従つて、ハニカム状のフイルター部材では、例
えば加熱装置とフイルター部材の間に温度センサ
を設けることが考えられる。しかし、排気通路に
おける排気温度分布が排気通路の形状等の要因で
不均一であつたり、バーナによる加熱装置ではそ
の燃焼ガスと排気とのミキシング不良が生じたり
して、加熱装置の制御に適した正確な温度検出が
難しくなる。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記問題を解決する手段として、エ
ンジンの排気通路に排気中の微粒子成分を捕集す
る多孔質材料からなるハニカム状フイルター部材
を設けるとともに、該フイルター部材に捕集され
た微粒子成分を燃焼除去する加熱装置をフイルタ
ー部材上流に設け、排気通路に設けた温度センサ
からの検出信号に応じ、該加熱装置の作動を制御
す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、加熱装置の下流でフイルター部材上
流の排気導入口とフイルター部材との間にバツフ
ルプレートが設けられ、該バツフルプレートとフ
イルター部材上流側端面との間に上記温度センサ
を配設したことを特徴とするデイーゼルエンジン
の排気浄化装置を提供するものである。

（作用） 上記排気浄化装置においては、バツフルプレー
トが排気の流に乱を生じさせることにより、排気
の低温部分と高温部分のミキシングを行ない、加
熱装置作動中はそれによる加熱ガスと排気ガスと
のミキシングを行なうことになる。これにより、
バツフルプレート下流側においては排気の温度分
布の均一化が図れ、温度センサはフイルター部材
の全体に対し均一化されて供給される排気の温度
を検出することになる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に示すデイーゼルエンジンの排気浄化装
置１において、２は排気通路３の途中に介設され
た排気浄化手段で、分割型ケーシング４の前部筒
５内に筒状の仕切板６が設けられ、前部筒５と仕
切板６との間に排気導入室７が形成され、仕切板
６の内部に後述する火炎と排気とをミキシングす
るミキシング室８が形成され、後部筒９にフイル
ター部材１０が収容されており、前部筒５の上流
端に燃焼筒１１を介してバーナ式加熱装置１２が
連設されている。

排気通路３は、上記加熱装置１２の下流側で且
つフイルター部材１０の上流側に位置する排気導
入室７の側面に開口した排気導入口１３において
排気導入室７に接続されている。この排気通路３
にはフイルター部材１０を収容したケーシング４
をバイパスするバイパス通路１４が付設され、バ
イパス通路１４にはバルブ１５が設けられてい
る。

また、ケーシング４の前部筒５と燃焼筒１１と
の接続部には、頂点側ををミキシング室８に突出
せしめた円錐台状の第１バツフルプレート１６が
設けられ、また、前記排気導入口１３の下流側に
おいて、前部筒５と後部筒９との接続部には第２
バツフルプレート１７が環状の前板１８と後板１
９とで挾持されて取り付けられている。そして、
この第２バツフルプレート１７とフイルター部材
１０の上流側端面との間に導入室２０が形成さ
れ、この導入室２０に温度センサ２１が臨ましめ
てある。

フイルター部材１０は、耐熱性多孔質材料でハ
ニカム状に形成され、排気の流れ方向に沿つて延
びる各細孔は一つおきにその端部がブラインドプ
ラグ２２で閉塞されている。上流側が開口した細
孔（下流側は閉塞されている。）から流入した排
気は通気性の多孔質隔壁を通つて下流側から開口
した細孔から流出するものであつて、隔壁通過時
に排気中のカーボン粒子などの微粒子成分が捕集
されるようになつている。

加熱装置１２は、支持筒２３に取り付けられた
燃料噴射ノズル２４を具備する。燃料噴射ノズル
２４は、その燃料噴射中心線とフイルター部材１
０における排気ガス流通中心線とが一致するよう
にフイルター部材１０の上流側端面の中心部に対
向して配設される。燃料噴射ノズル２４には燃料
供給管２５が接続されているとともに、１次エア
供給口２７ａと２次エア供給口２７ｂが開設さ
れ、支持筒２３には３次エア供給口２７ｃが開設
されており、各エア供給口２７ａ〜２７ｃにはポ
ンプ２８より延設したエア供給通路２９が接続さ
れ、３次エア供給口２７ｃに接続した分岐通路２
９ａにはバルブ３０が設けられている。また、上
記支持筒２３には、燃料噴射ノズル２４よりも下
流側において点火プラグ３１が装着されている。
本例の場合、燃料噴射ノズル２４は電磁弁式であ
つて、電磁弁３２の作動により燃料の噴射と１次
エアおよび２次エアの供給を同時に停止できるよ
うになされている。

上記仕切板６は、その長手方向中央よりも上流
側位置を最小径部として両側へ円錐状に拡径して
おり、この両側の拡径部に複数の通気孔３３がそ
の全周にわたつて均等に開設されている。また、
第１バツフルプレート１６ににも複数の連通孔３
４がプレート全周にわたつて均等に開設されてい
る。一方、第２バツフルプレート１７には、その
周辺部に複数の連通孔３５が所定間隔をもつて環
状に配設されている。この第２バツフルプレート
１７の各連通孔３５は、連通孔中心を環状に結ぶ
線が導入室２０を断面において１：１の面積比に
分ける位置にある。

また、燃焼筒１１によつて形成された燃焼室３
６は、長手方向中央部にリング部材３７で形成さ
れた絞り部３８を備える。この絞り部３８は加熱
装置１２からの火炎を一旦絞ることにより火炎長
を短くして装置全体を小さくまとめるためのもの
である。

しかして、上記加熱装置１２の作動、つまり、
電磁弁３２、ポンプ２８およびバルブ３０の作動
と、バイパス通路１４のバルブ１５の作動は、燃
料消費量を計量する燃料流量計３９からの検出信
号と温度センサ２１からの検出信号に応じて中央
制御装置４０で制御するようになされている。

中央制御装置４０における制御の態様は第２図
にフローチヤートで示されており、まず、動作開
始（スタート）に伴つてステツプ４１でメモリの
クリヤ等のイニシヤライズが行なわれる。

次いで、ステツプ４２で燃料流量計３９からの
燃料流量信号Ｗが入力され、ステツプ４３で前回
までに積算されていた燃料流量の積算値W_pに対
する今回の燃料流量Ｗの積算W_p＋Ｗ→W_pが行な
われる。そして、ステツプ４４で積算値W_pが予
め設定されている基準値Ｔよりも大きいか否かが
判断される。ここで、基準値Ｔについて説明すれ
ば、フイルター部材１０での微粒子成分の捕集量
は燃料流量の増大、つまり、エンジンの稼動時間
が長くなるにつれて多くなり、燃料流量が所定値
に達するとフイルター部材１０に目詰りを生じる
時期がくる。上記基準値Ｔはフイルター部材１０
に目詰りを生じる時期がくる燃料流量と対応して
いる。従つて、ステツプ４４での判断がNOの場
合はフイルター部材１０は目詰りを生じる時期で
ないとしてステツプ４２に戻り、燃料流量の積算
が続行される。

一方、ステツプ４４での判断がYESの場合、
フイルター部材１０に目詰りを生じる時期がきて
いるとしてスステツプ４５へ進み、温度センサ２
１により検出される温度信号が入力される。そし
て、ステツプ４６で上記検出温度Ｔがフイルター
部材１０に堆積したカーボン等の微粒子成分が自
己燃焼可能な温度も（約600℃）よりも低いと判
断されると、ステツプ４７に進み、加熱装置作動
信号が出力される。そして、ステツプ４８では検
出温度Ｔは基準温度T_pよりも大きいか否かが判
断される。この場合、基準温度とはフイルター部
材１０において微粒子成分が燃焼可能な下限の温
度（約600℃）である。このステツプ４８での判
断ががYESであれば、フイルター部材１０の再
生が行なわれているとしてステツプ５２へ進み積
算値のキヤンセルW_p→０が行なわれた後、ステ
ツプ４２へ戻る。一方、ステツプ４８での判断が
NOの場合は、フイルター部材１０の再生が行な
われないとしてステツプ４９へ進み、ワーニング
作動信号が出されて警報が発せられ、さらに、ス
テツプ５０で加熱装置作動停止（カツト）が行な
われ、中央制御装置４０は作動が停止（ストツ
プ）する。

また、上記ステツプ４６で検出温度Ｔが自己燃
焼可能温度ｔよりも高いと判断されると、ステツ
プ５１へ進み、自己再生可能な温度状態が一定時
間継続しているか否かの判断が行なわれる。この
判断がNOの場合はステツプ４７へ進み、YESの
場合は自己再生が完了したとしてステツプ５２へ
進み積算値のキヤンセルW_p→０が行なわれる。

なお、上記第２図では記載を省略しているが、
中央制御装置４０では加熱装置作動信号出力時に
はバイパス通路１４のバルブ１５を開動する作動
信号が出力され、バルブ１５が半開して排気の1/
２量がバイパス通路１４を流れることになる。

次に、上記実施例の作動を説明すれば、中央制
御装置４０から作動信号が出力されるまでは、ポ
ンプ２８と電磁弁３２は非作動状態にあり、ま
た、バイパス通路１４およびエア供給通路２９の
各バルブ１５，３０も閉弁状態にあつて、排気は
その全量がフイルター部材１０を通過して排出さ
れ、排気中の微粒子成分はフイルター部材１０に
捕集されてこのフイルター部材１０に堆積してい
く。

一方、燃料流量計３９および温度センサ２１か
らはそれぞれ信号が中央制御装置４０へ出力さ
れ、中央制御装置４０で第２図のフローチヤート
に沿つた制御が行なわれる。すなわち、燃料流量
計３９からの信号により燃料流量の積算値が基準
値を越え、かつ、温度センサ２１からの信号によ
り排気温度がフイルター部材１０の自己再生可能
温度に達していないと判断されると、加熱装置作
動信号とともにバイパス通路１４のバルブ１５の
開弁作動信号が出力される。これにより、電磁弁
３２が作動して燃料が噴射されるとともに、ポン
プ２８の作動およびエア供給通路２９のバルブ３
０の開弁が行なわれてエアが供給され、また、点
火プラグ３１による着火が行なわれる一方、排気
はその1/2量がフイルター部材１０を通過するこ
とになる。

燃料噴射ノズル２４での燃料は、１次エア供給
口２７ａからのエアとミキシングされ、２次エア
供給口２７ｂからのエアにより霧化が促進されて
燃料噴射ノズル２４から噴射されて点火プラグ３
１による着火が行なわれる。着火した燃焼ガス、
つまり火炎は３次エア供給口２７ｃからのエアに
よつて燃焼がさらに促進されて燃焼室３６の絞り
部３８を通り、第１バツフルプレート１６によつ
て全体に均一に分散された状態でミキシング室８
へ入る。そして、ミキシング室８において、火炎
は排気と混合して燃焼し、さらに第２バツフルプ
レート１７を介して全周から均等に燃焼熱導入室
２０に入り、フイルター部材１０の全体を均一に
加熱して微粒子成分の燃焼除去を行なうことにな
る。この場合、上記ミキシング室８が排気導入室
７で保温されるため火炎の燃焼性が高く、また、
火炎と排気との混合により少ない燃料で良好な加
熱効果が得られる。

しかして、上記加熱装置１２の作動および排気
の１部バイパスが正常に行なわれると、温度セン
サ２１での検出温度は基準温度より高く、フイル
ター部材１０は再生される。一方、加熱装置１２
の作動に異常があつて火炎が生じない場合や、バ
ルブ１５の作動に異常があつて排気の全量がフイ
ルター部材０へ流れ込んだ場合などには、温度セ
ンサ２１での検出温度が基準温度よりも低くな
り、警報が発せられるとともに、加熱装置１２の
作動が停止される。

また、エンジンの高負荷運転により排気の温度
がフイルター部材１０の自己再生可能な温度まで
上昇し、その状態が所定時間続くと、フイルター
部材１０の自己再生が行なわれたとして、中央制
御装置４０における燃料流量の積算値はキヤンセ
ルされ、加熱装置１２の不要な作動はなくなる。

なお、上記実施例において、加熱装置１２の作
動間隔の基本的な制御を燃料流量によつて行な
い、さらに制御を確実にするため温度センサ２１
による制御を行なつたが、上記基本制御は燃料流
量以外の例えば車輛走行距離など他のエンジンの
稼動時間に関与するパラメータで行なつてもよ
い。また、排気中の微粒子成分の発生量はエンジ
ン回転数が高くなるにつれて増える傾向があるこ
とから、第１図に鎖線で示す如く回転センサ５５
からの出力信号を中央制御装置４０へ入力し、エ
ンジンの稼動時間、つまりは、燃料流量をエンジ
ン回転数が高くなるにつれて多くなる方向に補正
して加熱装置１２の作動間隔を縮めるようにして
もよい。

また、加熱装置としては、上記実施例のバーナ
式の他、発熱線を用いるヒータ式を採用してもよ
い。この場合、温度センサは、発熱線の下流側に
設ける必要がある。

（考案の効果） 従つて、本考案によれば、加熱装置の下流でフ
イルター部材上流の排気導入口とフイルター部材
との間にバツフルプレートを設け、このバツフル
プレートとフイルター部材の上流側端面との間に
温度センサを配設するようにしたから、フイルタ
ー部材内に温度センサを設けない方式でありなが
ら、バツフルプレートによるミキシング作用を利
用して加熱装置の作動の制御に適切な温度を正確
に検出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を例示し、第１図は排
気浄化装置の全体構成図、第２図は制御の態様を
示すフローチヤート図である。 １……排気浄化装置、３……排気通路、８……
ミキシング室、１０……フイルター部材、１２…
…加熱装置、１５……排気導入口、１７……第２
バツフルプレート、２１……温度センサ、３９…
…燃料流量計、４０……中央制御装置。

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
   集する多孔質材料からなるハニカム状フイルター
   部材を設けるとともに、該フイルター部材に捕集
   された微粒子成分を燃焼除去する加熱装置をフイ
   ルター部材上流に設け、排気通路に設けた温度セ
   ンサからの検出信号に応じ、該加熱装置の作動を
   制御す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、加熱装置の下流でフイルター部
   材上流の排気導入口とフイルター部材との間にバ
   ツフルプレートが設けられ、該バツフルプレート
   とフイルター部材上流側端面との間に上記温度セ
   ンサを配設し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。