JPH0612170Y2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の排気微粒子（パーティキュレイ
ト）を捕集するフィルタトラップを備えた内燃機関の排
気浄化装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の排気浄化装置として、排気管の途中に
介装されて排気中のパーティキュレイトを捕集するフィ
ルタトラップと、該パーティキュレイトを再生させるべ
くフィルタトラップ内で燃焼させる加熱装置と、を備え
たものが知られている（実開昭５８−９９１０号公報参
照）。

そして、上記加熱装置として、バーナを適用したものに
は実開昭５８−８２４１９号公報に開示されたものがあ
り、電気ヒータを適用したものには実開昭５８−２７５
１６号公報、実開昭５８−８７０８号公報及び実開昭５
８−８７０９号公報に開示されたものがあり、又、グロ
ープラグを適用したものには実開昭５８−１２６１９号
公報に開示されたものがある。

かかる従来の内燃機関の排気浄化装置の一例として、加
熱装置としてバーナ装置を適用したものを第８図に示
す。

即ち、図において、ディーゼルエンジンの排気管１の途
中にフィルタトラップ２が設置され、エンジンから排出
されるパーティキュレイトを含んだ排気ガスは、前記フ
ィルタトラップ２を介して流出される。排気ガスはこの
過程で、フィルタトラップ２によりパーティキュレイト
が捕集されて清浄化される。そして、フィルタトラップ
２の入口側の排気管１内にはバーナ装置３が配設され、
該バーナ装置３によってフィルタトラップ２を加熱して
燃焼させ、該フィルタトラップ２の目詰まりを解消する
ようになっている。

〈考案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浄化装置では、バ
ーナ装置によってフィルタトラップ２を均一に加熱でき
ないので、該フィルタトラップ２の燃焼しない部分がで
きる。

第８図におけるフィルタトラップ２のＡ部分は高温とな
る部分であるが、Ｂ部分即ち、フィルタトラップ２の上
流側の角部は低温となる部分で、この部分に燃え残りが
生じる。又、フィルタトラップ２の加熱温度分布の不均
一によってフィルタトラップ２の一部が極端に高温化
し、フィルタトラップ本体２が溶損する事態も生じる。

又、従来のものでは、フィルタトラップ２の燃焼に排気
ガスのみが供される構成であるから、燃焼状態が不安定
であり、燃空比の制御も難しい。

尚、上記フィルタトラップ２の加熱温度分布の不均一の
問題点は、加熱装置としてバーナ装置３を適用したもの
に限らず、電気ヒータやグロープラグを適用したものに
も言える。

又、特に、グロープラグを適用したものでは、消費電力
が大きく、バッテリが上がってしまうという問題点もあ
る。

そこで、本考案はかかる従来の実情に鑑み、フィルタト
ラップの均一な燃焼等を図ることを目的とする。

〈問題点を解消するための手段〉 このため、本考案は、排気管の途中に、分岐した後再び
合流する複数の分岐管を設け、各分岐管に夫々介装され
排気が下方から上方へと流通することによって排気中の
パーティキュレイトを捕集する縦置きのフィルタトラッ
プを複数設け、該フィルタトラップの下方に配設されて
前記パーティキュレイトをフィルタトラップ内で燃焼さ
せる少なくとも一つのバーナ装置と、フィルタトラップ
直下に取り付けられた部材に設置され、該フィルタトラ
ップの下方から上方へと新気を送風する少なくとも一つ
の電動ファンと、前記排気管の各分岐管を介して各フィ
ルタトラップに至る複数の排気流路を選択して切り換え
る流路切換手段と、を備える一方、各フィルタトラップ
の温度を検出するフィルタトラップ温度検出手段と、各
フィルタトラップ上流側の圧力を検出する圧力検出手段
と、を設け、前記フィルタトラップ温度検出手段と圧力
検出手段とから夫々出力される検出信号に基づいて、前
記電動ファンを、使用しているフィルタトラップ温度が
規定値以上の時に作動し、規定値未満のときに作動を停
止する一方、使用してきた一方のフィルタトラップ上流
側の検出圧力が規定圧力以上の時に非使用の他方のフィ
ルタトラップに排気を流通させると共に使用してきた一
方のフィルタトラップへの排気流通を停止するように前
記流路切換手段を制御し、かつ使用してきた一方のフィ
ルタトラップの再生を行うべくバーナ装置を作動し、再
生を実行したフィルタトラップの初期温度を記憶し、該
記憶温度とフィルタトラップの検出温度とを比較して、
記憶温度よりも検出温度が規定温度上昇した場合に初期
温度の記憶値を更新し、所定時間の間検出温度が記憶温
度より規定温度上昇しない場合に、記憶温度より規定温
度以上下降した際並びに所定時間の間記憶温度より規定
温度以上下降しない際に前記バーナ装置の作動を停止す
ると共に前記電動ファンの作動を停止する制御手段を設
けた構成とする。

〈作用〉 そして、かかる構成では、フィルタトラップを縦置きと
したので、温度分布の均一化を図れ、バーナ装置を下方
に設けたことによって、安定した炎による均一な燃焼を
実現できる。又、フィルタトラップの燃焼に新気が供さ
れる構成であるから、燃焼状態の安定化を図れる。

更に、フィルタトラップ温度とフィルタトラップ上流側
の圧力とに基づいて、排気管の各分岐管を介して各フィ
ルタトラップに至る複数の排気流路を選択して切換制御
すると共に、バーナ装置及び電動ファンの作動を制御す
るようにしたから、フィルタトラップの再生が正確に効
率行え、バーナ装置が過剰に作動して燃料の無駄を生じ
ない。

特に、電動ファンの適用により、エンジン出力の一部を
犠牲にすることがないと共に、前記電動ファンをフィル
タトラップ直下に取り付けられた部材に設置するように
したから、バーナ装置の燃料ガスを効率良くフィルタト
ラップに供給できフィルタトラップの再生効率を向上で
きる。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を第１図〜第６図に基づいて説明
する。

第１図において、ディーゼルエンジンの排気マニホール
ドの出口とマフラーとの間の排気管４の一部には、分岐
した後再び合流する２つの分岐管としてのフィルタトラ
ップ設置部５，６が設けられている。フィルタトラップ
設置部５，６は、夫々排気マニホールドの出口側の配管
７と、マフラー側の配管８と、両配管７，８の間に介装
連結される筒状のフィルタトラップ本体ケース９と、か
ら構成される。かかる両配管７，８とフィルタトラップ
本体ケース９とは、夫々の接合部に形成されたフランジ
部７ａ，８ａ，９ａをボルト・ナット10により締結する
ことにより連結され、該フィルタトラップ本体ケース９
内には、フィルタ部材11が固定支持されている。そし
て、上記排気マニホールドの出口側の配管７と、マフラ
ー側の配管管８と、を上下に相対向して配置し、その間
に筒状のフィルタトラップ本体ケース９を軸方向が上下
方向となるように介装することにより、フィルタトラッ
プ12,13は排気が下方から上方へと流通する縦置きのも
のとして構成される。尚、14は前記ボルト・ナット10に
よる締結部を含むフィルタトラップ本体ケース９周りを
覆う断熱材である。

一方、第２図において、上記フィルタトラップ12,13の
下方に配設されてパーティキュレイトをフィルタトラッ
プ12,13内で燃焼させるバーナ装置15と、フィルタトラ
ップ12,13の下方から上方へと新気を送風する送風装置1
6と、が備えられている。

上記バーナ装置15と送風装置16は、夫々フィルタトラッ
プ12,13毎に設けられる。

即ち、第２図に示すように、排気マニホールドの出口側
の配管７の底壁には、フィルタトラップ本体ケース９と
同心の筒状部材17が取り付けられ、この筒状部材17内に
前記バーナ装置15と送風装置16とが設置される。

バーナ装置15は、炎が形成される炎口板18aを上壁に備
えたバーナ本体18と、該バーナ本体18に気化燃料を供給
する気化器19と、から構成され、該バーナ本体18は整流
板兼支持板20によって筒状部材17内に支持される。燃料
タンクからの送油パイプ21は、途中にポンプ22を介装
し、筒状部材17周壁を貫通して前記気化器19に接続され
る。気化器19には、燃料タンクへ燃料を戻す逃がしパイ
プ23が接続される。24は点火プラグである。

筒状部材17内の前記バーナ装置15下方には、送風装置16
としての電動ファン25が取付足26を介して支持されてい
る。筒状部材17の底壁開口には、第３図に示すようなス
リット状開口27aが形成されたルーバ27が取り付けられ
ており、該ルーバ27の上面位置には、板状のエアフィル
タ28が配設されている。このエアフィルタ28は筒状部材
17の周壁に形成された取付用開口17aを介してルーバ27
の上面位置への挿入或いは該上面位置からの取り出しが
自由に行えるようになっている。又、エアフィルタ28の
周部の一部には、これの挿入或いは取り出しを容易に行
うための把手28aが設けられている。

かかる構成の２つのフィルタトラップ12,13は、選択的
に排気通路に介装されてパーティキュレイトの捕集を行
い、一方のフィルタトラップがこの捕集を行っている間
他方のフィルタトラップの再生を行い得る構成となって
いる。

この構成について説明すると、２つのフィルタトラップ
12,13におけるフィルタ部材11内には、夫々温度センサ2
9が夫々設けられ、２つのフィルタトラップ12,13におけ
る排気マニホールドの出口側の配管７内には圧力センサ
30が夫々設けられている。又、２つのフィルタトラップ
12,13における排気マニホールドの出口側の配管７に
は、夫々該配管７の通路開閉を行うシャッタ31が設けら
れている。このシャッタ31はエラシリンダ32によって回
動される。そして、上記両センサ29,30からの信号に基
づいてシャッタ駆動用のエアシリンダ32、バーナ装置15
及び電動ファン25を制御する制御装置が設けられてい
る。

尚、前記シャッタ31とエアシリンダ32とから、前記排気
管４の各フィルタトラップ設置部５，６を介して各フィ
ルタトラップ12,13に至る複数の排気流路を選択して切
り換える流路切換手段を構成している。

この制御装置の作用を第４図のフローチャートに基づい
て説明する。

今、一方のフィルタトラップ12を使用してきたとして、
ステップ（以下Ｓと略称する）１で、該フィルタトラッ
プ12側の圧力センサ30によってフィルタ部材11上流側の
圧力Ｐを検出し、Ｓ２でこの検出圧力Ｐと規定圧力Ｐ_０
（例えば300mmHg）とを比較し、Ｐ_０＜Ｐであれば（Ｙ
ＥＳ）、Ｓ３に進み、否であれば（ＮＯ）、Ｓ１に戻
る。Ｓ３では、他方のフィルタトラップ13におけるシャ
ッタ31をエアシリンダ32により駆動して開き、該フィル
タトラップ13を排気通路に介装してパーティキュレイト
の捕集を行わせる。Ｓ４では、使用してきたフィルタト
ラップ12におけるシャッタ31をエアシリンダ32により駆
動して閉じ、Ｓ５では、該フィルタトラップ12における
バーナ装置15をＯＮさせて、使用してきたフィルタトラ
ップ12の再生を実行する。尚、電動ファン25は、第５図
の制御フローチャートに従ってフィルタトラップ12の温
度が規定温度以上となった時にＯＮされる。そして、Ｓ
６では、再生を実行したフィルタトラップ12の初期温度
を記憶しておき、Ｓ７で該フィルタトラップ12の温度を
温度センサ29で検出し、Ｓ８でこの検出温度が前記初期
温度の記憶値より規定温度（例えば10℃）上昇したか否
かを判定し、上昇していれば（ＹＥＳ）、Ｓ９に進ん
で、温度値の記憶更新を行って再びＳ７に進み、検出温
度が前記初期温度の記憶値より規定温度上昇している限
り、温度値の記憶更新を行い続ける。Ｓ８で検出温度が
初期温度の記憶値より規定温度（例えば10℃）上昇しな
ければ（ＮＯ）、Ｓ10所定時間（例えば１分）経過させ
て、所定時間の間検出温度が初期温度の記憶値より規定
温度上昇しなければ、Ｓ11に進む。Ｓ11では、記憶温度
より規定温度以上下降したか否かを判定し、規定温度以
上下降すれば（ＹＥＳ）、Ｓ12へ進んでバーナ装置15を
ＯＦＦして消火し、Ｓ13で電動ファン25をＯＦＦして新
気の供給を停止する。Ｓ11で規定温度以上下降しなけれ
ば（ＮＯ）、Ｓ14で所定時間（例えば５分）経過させ
て、所定時間の間規定温度以上下降しなければＳ12とＳ
13に進み、バーナ装置15のＯＦＦと、電動ファン25のＯ
ＦＦを実行して、使用してきたフィルタトラップ12の再
生を終了する。

かかる構成の排気浄化装置によれば、フィルタトラップ
12,13の排気が下方から上方へと流通する縦置きのもの
としたから、バーナ装置15による加熱時にフィルタトラ
ップ12,13の温度分布を均一化できる。又、バーナ装置1
5をフィルタトラップ12,13の下方に設けたことによっ
て、安定した炎による均一な燃焼を実現できる。この結
果、フィルタトラップ12,13の燃焼しない部分ができる
ことがないと共に、フィルタトラップ12,13の一部が極
端に高温化することによるフィルタトラップ本体ケース
９の容損事故も防止できる。更に、フィルタトラップ1
2,13の下方から上方へと新気を送風する電動ファン25を
設け、該電動ファン25によりフィルタトラップ12,13の
燃焼に新気を供する構成であるから、燃焼状態の安定化
を図れる。

又、加熱装置として、バーナ装置15を適用したものであ
るから、消費電力の問題もない。

特に、本実施例においては、排気管に並列接続される２
つのフィルタトラップ12,13を設け、２つのフィルタト
ラップ12,13を、選択的に排気通路に介装してパーティ
キュレイトの捕集を行わせ、一方のフィルタトラップが
この捕集を行っている間他方のフィルタトラップの再生
を行う構成としたから、フィルタトラップ12,13の再生
時には、新気のみが燃焼に供され、排気ガスが燃焼に供
されない結果、燃焼をより安定して行えると共に、燃空
比の制御も行い易くなるという利点がある。

又、フィルタトラップ12,13の再生が正確に効率行え、
バーナ装置15が過剰に作動して燃焼の無駄を生じない。
又、電動ファン25の適用により、エンジン出力の一部を
犠牲にすることがないと共に、前記電動ファン25をフィ
ルタトラップ12,13直下に取り付けられた筒状部材17に
設置するようにしたから、バーナ装置15の燃焼ガスを効
率良くフィルタトラップ12,13に供給できフィルタトラ
ップ12,13の再生効率を向上できる。

次に、第６図は本考案の他の実施例を示すもので、第１
図の実施例のように、バーナ装置15と送風装置16を、夫
々フィルタトラップ12,13毎に設けずに、単一のバーナ
装置15と送風装置16で、両方のフィルタトラップ12,13
の燃焼と新気供給を行うようにしたものである。

即ち、筒状のフィルタトラップ本体ケース９夫々の入口
部に略Ｙ字状の管体33の２つに分かれた上端開口部が連
結される。該管体33の単一の下端開口部にフィルタトラ
ップ本体ケース９と同心の筒状部材34が取り付けられ、
この筒状部材34内に第２図に示すようにしてバーナ装置
15と送風装置16とが設置される。

そして、管体33の２叉は分かれる分岐部分にはシャッタ
35が設けられ、該シャッタ35位置に応じてバーナ装置15
と送風装置16とが設置された筒状部材34内と２つのフィ
ルタトラップ12,13との連通が選択的に行われるように
なっている。又、管体33の２つに分かれた部分のシャッ
タ35下流側には、夫々通路開閉を行うシャッタ31が設け
られている排気マニホールドの出口側の配管７が連結さ
れる。

かかる実施例においても、２つのフィルタトラップ12,1
3を、選択的に排気通路に介装してパーティキュレイト
の捕集を行わせ、一方のフィルタトラップがこの捕集を
行っている間他方のフィルタトラップの再生を行うこと
ができ、しかも、単一のバーナ装置15と送風装置16を兼
用できるので、構成の簡略化が図れる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、フィルタトラッ
プを排気が下方から上方へと流通するような縦置きとし
たので、温度分布の均一化を図れ、バーナ装置をフィル
タトラップの下方に設けたことによって、安定した炎に
よる均一な燃焼を実現できる。又、フィルタトラップの
燃焼に新気が供される構成としたから、燃焼状態の安定
化を図れる。特に、フィルタトラップ温度とフィルタト
ラップ上流側の圧力とに基づいて、排気管の各分岐管を
介して各フィルタトラップに至る複数の排気流路を選択
して切換制御すると共に、バーナ装置及び電動ファンの
作動を制御するようにしたから、フィルタトラップの再
生が正確に効率行え、バーナ装置が過剰に作動して燃料
の無駄を生じない。特に、電動ファンの適用により、エ
ンジン出力の一部を犠牲にすることがないと共に、前記
電動ファンをフィルタトラップ直下に取り付けられた部
材に設置するようにしたから、バーナ装置の燃焼ガスを
効率良くフィルタトラップに供給できフィルタトラップ
の再生効率を向上できるという利点を有する実用的効果
大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる内燃機関の排気浄化装置の一実
施例を示す断面図、第２図は同上実施例におけるバーナ
装置と送風装置の構造を示す断面図、第３図は第２図中
Ａ矢視図、第４図及び第５図は夫々同上実施例における
制御装置の作用を説明するフローチャート、第６図は他
の実施例を示す断面図、第７図は従来の内燃機関の排気
浄化装置の一例を示す断面図である。 ４…排気管、５，６…フィルタトラップ設置部、7,8…
配管、９…フィルタトラップ本体ケース、12,13…フィ
ルタトラップ、15…バーナ装置、16…送風装置、17…筒
状部材、25…電動ファン、29…温度センサ、30…圧力セ
ンサ、31…シャッタ、32…エアシリンダ

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 昭59−150919（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−149511（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気管の途中に、分岐した後再び合流する
   複数の分岐管を設け、各分岐管に夫々介装され排気が下
   方から上方へと流通することによって排気中のパーティ
   キュレイトを捕集する縦置きのフィルタトラップを複数
   設け、該フィルタトラップの下方に配設されて前記パー
   ティキュレイトをフィルタトラップ内で燃焼させる少な
   くとも一つのバーナ装置と、フィルタトラップ直下に取
   り付けられた部材に設置され、該フィルタトラップの下
   方から上方へと新気を送風する少なくとも一つの電動フ
   ァンと、前記排気管の各分岐管を介して各フィルタトラ
   ップに至る複数の排気流路を選択して切り換える流路切
   換手段と、を備える一方、各フィルタトラップの温度を
   検出するフィルタトラップ温度検出手段と、各フィルタ
   トラップ上流側の圧力を検出する圧力検出手段と、を設
   け、前記フィルタトラップ温度検出手段と圧力検出手段
   とから夫々出力される検出信号に基づいて、前記電動フ
   ァンを、使用しているフィルタトラップ温度が規定値以
   上の時に作動し、規定値未満のときに作動を停止する一
   方、使用してきた一方のフィルタトラップ上流側の検出
   圧力が規定圧力以上の時に非使用の他方のフィルタトラ
   ップに排気を流通させると共に使用してきた一方のフィ
   ルタトラップへの排気流通を停止するように前記流路切
   換手段を制御し、かつ使用してきた一方のフィルタトラ
   ップの再生を行うべくバーナ装置を作動し、再生を実行
   したフィルタトラップの初期温度を記憶し、該記憶温度
   とフィルタトラップの検出温度とを比較して、記憶温度
   よりも検出温度が規定温度上昇した場合に初期温度の記
   憶値を更新し、所定時間の間検出温度が記憶温度より規
   定温度上昇しない場合に、記憶温度より規定温度以上下
   降した際並びに所定時間の間記憶温度より規定温度以上
   下降しない際に前記バーナ装置の作動を停止すると共に
   前記電動ファンの作動を停止する制御手段を設けたこと
   を特徴とする内燃機関の排気浄化装置。