JPH08232637A

JPH08232637A - 内燃機関の排気処理装置

Info

Publication number: JPH08232637A
Application number: JP7034045A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Harufuji; 茂春藤; Taizo Shimada; 泰三嶋田; Toshitaka Yokogawa; 敏隆横川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の排気通路に設けられるパティキュ
レートトラップのフィルタに堆積したパティキュレート
を、パティキュレートトラップの焼損や内燃機関の劣化
なく良好に燃焼除去可能に図る。【構成】パティキュレートトラップ(10)の上流側と下
流側の排気通路(8) とを接続するバイパス通路(8b)の上
流側接続部と下流側接続部にそれぞれ上流側切換弁(32,
34) 及び下流側切換弁(36,38) を備え、新気をシリンダ
(5) 内にシリンダライナ表面に沿って螺旋状に吸入する
新気通路(2) と、排ガスの一部をシリンダ内の中央部に
吸入する排気還流通路(3,16)とを有し、さらに上流側切
換弁及び下流側切換弁により排気通路(8a)を閉鎖した
後、パティキュレートトラップに気体を供給してパティ
キュレートを解離させ、そのパティキュレートを排気還
流通路を通してシリンダ内の中央部に導く逆洗再生手段
(24,44,50)を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気処理装
置に係り、詳しくは排ガス中のパティキュレートの補集
を行うパティキュレートトラップの再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、内燃機関、特にディーゼルエンジ
ンから排出される排ガスには、煤等の微粒子、つまりパ
ティキュレートが含まれている。このパティキュレート
が、大気中に排出されると、大気汚染等の公害を引き起
こす。このため、内燃機関から延びる排気通路上にはパ
ティキュレートを大気中に排出することを防止するフィ
ルタ装置（パティキュレートトラップ）が設けられてい
る。

【０００３】ところで、パティキュレートがパティキュ
レートトラップのフィルタに堆積し続けると、フィルタ
は目詰まりを起こし、排ガスの流通を阻害するようにな
る。そこで、フィルタに堆積したパティキュレートを電
気ヒータ等の加熱により燃焼除去させることでフィルタ
の目詰まりを解消しパティキュレートトラップを再生す
る装置が、特開平２−４００１７号公報等に開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
装置では、フィルタを高温にまで上昇させることにな
り、パティキュレートトラップの寿命を短くするばかり
でなく、パティキュレートトラップを焼損させる虞があ
る。また、電気ヒータ等は電力を多く消費するため実用
的はない。

【０００５】そこで、内燃機関の低速回転時等に排ガス
の流れと逆方向にエアを送り込むことでフィルタに堆積
したパティキュレートを排気通路の上流側に解離させ、
解離したパティキュレートをＥＧＲシステム等の排気還
流通路を介して内燃機関の吸気通路に還流させて新気と
ともにシリンダ内で再燃焼させる装置が考えられてい
る。

【０００６】しかしながら、パティキュレートは内燃機
関のシリンダライナに付着し易く、このように、パティ
キュレートを内燃機関の吸気通路内で新気に混入させて
シリンダ内に供給すると、パティキュレートは燃焼に至
る前にシリンダライナ表面に容易に付着することにな
る。これにより、ピストンとシリンダライナ間の摩擦が
大きくなり、内燃機関の機関効率を低下させるととも
に、摩耗により内燃機関の耐久性を劣化させることにな
る。

【０００７】本発明は、上述した事情に基づいてなされ
たもので、その目的とするところは、パティキュレート
トラップのフィルタに堆積したパティキュレートを、内
燃機関の効率低下や耐久性の劣化なく良好に再燃除去
し、パティキュレートトラップを好適に再生可能な内燃
機関の排気処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、内燃機関の排気通路に設けら
れ、排ガス中のパティキュレートを補集するパティキュ
レートトラップと、前記パティキュレートトラップより
も上流側及び下流側の前記排気通路の部分を接続するバ
イパス通路と、前記排気通路とバイパス通路との間の上
流側接続部と下流側接続部にそれぞれ設けられ、前記排
気通路及び前記バイパス通路を開閉する上流側切換弁及
び下流側切換弁と、一端が大気中に開口するとともに、
他端部がシリンダヘッドの吸気口に連通する螺旋状の渦
巻部とされ、前記吸気口からシリンダ内に供給される新
気をシリンダライナの表面に沿う螺旋状にして吸い込ま
せる新気通路と、一端が前記パティキュレートトラップ
と前記上流側切換弁との間の上流側排気通路に接続され
るとともに、他端が前記吸気口の前記シリンダの中央よ
りに隣接して下方に向け開口し、前記吸気口とともに吸
気弁により開閉されて排ガスの一部を前記シリンダ内の
中央部に吸い込ませる排気還流通路と、前記上流側切換
弁及び下流側切換弁により前記排気通路を閉鎖する一
方、前記バイパス通路を開放した後、前記パティキュレ
ートトラップに下流側から気体を供給し、補集されたパ
ティキュレートを解離させ、解離したパティキュレート
を前記排気還流通路を通して前記シリンダ内の中央部に
導入し前記パティキュレートトラップを再生する逆洗再
生手段とを具備することを特徴とする。

【０００９】また、請求項２の発明では、前記バイパス
通路には第２パティキュレートトラップが設けられると
ともに、一端が前記第２パティキュレートトラップと前
記上流側切換弁との間の上流側バイパス通路に接続され
る一方、他端が前記排気還流通路に接続された第２排気
還流通路と、前記上流側切換弁及び下流側切換弁により
前記バイパス通路を閉鎖する一方、前記排気通路を開放
した後、前記第２パティキュレートトラップに下流側か
ら気体を供給し、補集されたパティキュレートを解離さ
せ、解離したパティキュレートを前記第２排気還流通路
を通して前記シリンダ内の中央部に導入し前記第２パテ
ィキュレートトラップを再生する第２逆洗再生手段とを
具備することを特徴とする。

【００１０】また、請求項３の発明では、前記上流側切
換弁は、前記排気還流通路の接続部と前記上流側接続部
との間の上流側排気通路に設けられた第１開閉弁と、前
記第２排気還流通路の接続部と前記上流側接続部との間
の上流側バイパス通路に設けられた第２開閉弁とからな
る一方、前記下流側切換弁は、前記パティキュレートト
ラップと前記下流側接続部との間の下流側排気通路に設
けられた第３開閉弁と、前記第２パティキュレートトラ
ップと前記下流側接続部との間の下流側バイパス通路に
設けられた第４開閉弁とからなり、前記逆洗再生手段
は、前記第２開閉弁と第４開閉弁とを開放したままに前
記第１開閉弁と第３開閉弁とを閉鎖した後、前記パティ
キュレートトラップに気体を供給して再生を行い、前記
第２逆洗再生手段は、前記第１開閉弁と第３開閉弁とを
開放したままに前記第２開閉弁と第４開閉弁とを閉鎖し
た後、前記第２パティキュレートトラップに気体を供給
して再生を行うことを特徴とする。

【００１１】また、請求項４の発明では、前記第２排気
還流通路の接続部より上流の前記排気還流通路には第５
開閉弁を備える一方、前記第２排気還流通路には第６開
閉弁を備え、前記逆洗再生手段は、少なくとも前記排気
通路を閉鎖して前記パティキュレートトラップに気体を
供給するとき前記第５開閉弁を開弁し、前記第２逆洗再
生手段は、少なくとも前記バイパス通路を閉鎖して前記
第２パティキュレートトラップに気体を供給するとき前
記第６開閉弁を開弁することを特徴とする。

【００１２】また、請求項５の発明では、圧縮空気供給
手段を有し、前記気体は、この圧縮空気供給手段により
供給される圧縮空気であることを特徴とする。また、請
求項６の発明では、前記排気還流通路と前記上流側切換
弁よりも上流の排気通路とを接続する排気還流専用通路
を有し、この排気還流専用通路には、前記逆洗再生手段
または／及び前記第２逆洗再生手段の再生実施状況に応
じて開閉される第７開閉弁を備えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１の内燃機関の排気処理装置によれば、
内燃機関の排気通路に設けられたパティキュレートトラ
ップに補集され堆積する排ガス中のパティキュレート
は、パティキュレートトラップの上流側と下流側の排気
通路の部分を接続するバイパス通路と排気通路の上流側
接続部と下流側接続部に設けられた上流側切換弁及び下
流側切換弁が切換えられてバイパス通路が開放され、一
方排気通路が閉鎖されるとき、パティキュレートトラッ
プに向け下流側から気体が供給されて良好に解離され
る。そして、解離したパティキュレートは、シリンダラ
イナ表面に沿い螺旋状に旋回しながら供給される新気の
中央部、即ちシリンダ内の中央部に排気還流通路を通し
て好適に導入される。これにより、パティキュレートは
シリンダ内でシリンダライナ表面に付着することなく再
燃焼して略完全に除去される。

【００１４】また、請求項２の内燃機関の排気処理装置
によれば、バイパス通路に設けられた第２パティキュレ
ートトラップに補集され堆積するパティキュレートも、
排気通路に設けられたパティキュレートトラップと同様
にして、上流側切換弁及び下流側切換弁の切換えにより
排気通路が開放され、一方バイパス通路が閉鎖されると
き、第２パティキュレートトラップに下流側から気体が
供給されて良好に解離される。そして、解離したパティ
キュレートは、シリンダ内の中央部に第２排気還流通路
を通して好適に導入され、シリンダ内でシリンダライナ
表面に付着することなく再燃焼し略完全に除去される。
従って、バイパス通路を通過する排ガス中のパティキュ
レートについても補集された後良好に燃焼除去される。

【００１５】また、請求項３の内燃機関の排気処理装置
によれば、排気還流通路の接続部と上流側接続部間の上
流側排気通路に設けられた第１開閉弁及び、パティキュ
レートトラップと下流側接続部間の下流側排気通路に設
けられた第３開閉弁とが閉鎖されるとき、パティキュレ
ートトラップに気体が供給され、一方、第２排気還流通
路の接続部と上流側接続部間の上流側バイパス通路に設
けられた第２開閉弁及び、第２パティキュレートトラッ
プと下流側接続部間の下流側バイパス通路に設けられた
第４開閉弁とが閉鎖されるとき、第２パティキュレート
トラップに気体が供給される。これらの第１乃至第４開
閉弁は各々独立に作動するため、切換えがレスポンスよ
くスムースに実施される。

【００１６】また、請求項４の内燃機関の排気処理装置
によれば、排気通路が閉鎖されてパティキュレートトラ
ップに気体が供給されるときには排気還流通路の第５開
閉弁が開弁され、一方、バイパス通路が閉鎖されて第２
パティキュレートトラップに気体が供給されるときには
第２排気還流通路の第６開閉弁が開弁される。これによ
り、排気還流通路や第２排気還流通路は、少なくともパ
ティキュレートトラップに補集されたパティキュレート
を解離させたいときに開放される。逆に、内燃機関が高
出力を必要とするようなときには排気還流通路や第２排
気還流通路は好適に閉鎖され、パティキュレートや排ガ
スの一部、つまり再循環ガスがシリンダ内に流入し内燃
機関の効率を低下させることがない。

【００１７】また、請求項５の内燃機関の排気処理装置
によれば、パティキュレートは圧縮空気の吹きつけによ
ってパティキュレートトラップから良好に解離され排気
還流通路や第２排気還流通路を介して好適にシリンダ内
に供給される。また、請求項６の内燃機関の排気処理装
置によれば、内燃機関の通常運転時には、第７開閉弁は
開弁されて再循環ガスが排気還流専用通路を介してシリ
ンダ内に供給され、パティキュレートトラップの再生処
理が実施されているようなときには第７開閉弁は閉弁さ
れて再循環ガスのシリンダ内への流入が阻止される。こ
れにより、パティキュレートトラップの再生処理に伴う
内燃機関の出力低下が排気還流によって増長されない。
また、パティキュレートが排気還流専用通路を介して再
び排気通路に流入することがない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１には、排気処理装置の全体構成を示してあ
り、以下、同図に基づいて説明する。複数の気筒を有す
るディーゼルエンジン（内燃機関）１の各気筒において
は、吸入した空気（以下、新気という）を吸気口からシ
リンダ５内に供給する新気通路２と、後述のＥＧＲガス
や煤等のパティキュレート（微粒子）を循環させて供給
する排気還流通路３と、吸気バルブ４とがシリンダヘッ
ド５ａに設けられ吸気系が構成されている。吸気バルブ
４はエンジン１の回転に応じて周期的に開閉し、新気通
路２及び排気還流通路３とシリンダ５内との連通と遮断
とを行うものであり、これにより新気とＥＧＲガス等と
がシリンダ５内に適宜供給される。

【００１９】図２には、エンジン１の吸気系の詳細を示
してある。同図に示すように、新気通路２の先端部、即
ち吸気バルブ４の上部には渦巻部２ａが形成されてお
り、この渦巻部２ａは供給される新気（ここでは、符号
Ａで示す）を螺旋状に旋回させながらシリンダ５内に供
給させるようになっている。一方、排気還流通路３は渦
巻部２ａを貫通または隣接するようにして吸気バルブ４
の手前まで延びている。図３にはシリンダ５の上視図を
示してあるが、同図に示すように、排気還流通路３の先
端部は、シリンダ５の中央部に向けてＥＧＲガス等を供
給可能に位置されている。

【００２０】シリンダ５内には、新気とＥＧＲガス等の
燃焼により上下運動し駆動力を発生させるピストン６が
シリンダ５の内壁（シリンダライナ）に摺動可能に備え
られている。また、シリンダヘッド５ａからは、吸気バ
ルブ４と同様にエンジン１の回転に応じて開閉する排気
バルブ７を介して主排気通路８が延びており、これらは
排気系を構成している。

【００２１】図１に示すように、主排気通路８は中間部
において排気通路８ａと排気通路８ｂとに分岐し、その
後再び合流するようになっている。排気通路８ａにはパ
ティキュレートトラップ１０が介装されており、一方、
排気通路８ｂにもパティキュレートトラップ１２が介装
されている。これらのパティキュレートトラップ１０，
１２は共に層状に幾重にも重ねて配列されたフィルタで
構成されており、排ガスがこのフィルタを通過するよう
になっている。各フィルタは、無数の微細孔を有してお
り、煤等のパティキュレートを通さないようになってい
る。従って、排ガス中に含まれるパティキュレートは、
大気中へ流出することなくこれらパティキュレートトラ
ップ１０，１２のフィルタ上に留められる。パティキュ
レートトラップ１０，１２は逆洗式、つまり、一方向か
ら吸着するパティキュレートを逆方向からエア等の気体
を吹きつけることで解離可能なものであり、一般に知ら
れたものであるためここではその詳細説明は省略する。

【００２２】パティキュレートトラップ１０，１２より
も上流側の排気通路８ａ，８ｂには、それぞれ開閉弁
（第１開閉弁）３２、開閉弁（第２開閉弁）３４が介装
されている。これらの開閉弁３２，３４は、排気通路８
ａ，８ｂ内の排ガスの流通と遮断とを行うようになって
いる。開閉弁３２，３４は、例えば電磁弁であり、ＥＣ
Ｕ（電子制御装置）５０に電気的に接続されており、こ
のＥＣＵ５０からの駆動信号に基づいて作動する。これ
らの開閉弁３２，３４は通常は排ガスを流通させるよう
開弁されている。

【００２３】パティキュレートトラップ１０，１２より
も下流側の排気通路８ａ，８ｂにも、開閉弁３２，３４
と同様の電磁式の開閉弁（第３開閉弁）３６、開閉弁
（第４開閉弁）３８がそれぞれ介装されている。これら
の開閉弁３６，３８も、排気通路８ａ，８ｂの流通と遮
断とを行うものであり、ＥＣＵ５０からの駆動信号に基
づいて作動する。これら開閉弁３６，３８についても通
常は排ガスを流通させるように開弁されている。

【００２４】開閉弁３２，３４とパティキュレートトラ
ップ１０，１２間の排気通路８ａ，８ｂからは、それぞ
れパティキュレート通路１６とパティキュレート通路１
８とが分岐して延び、共に合流して前述した排気還流通
路３に接続されている。各パティキュレート通路１６，
１８にはそれぞれ開閉弁（第５開閉弁）４０、開閉弁
（第６開閉弁）４２が介装されており、パティキュレー
ト通路１６，１８内のガス、つまり、後述するパティキ
ュレートを含むエアの流通と遮断とを可能にしている。
これらの開閉弁４０，４２についても、例えば常閉式の
電磁弁であり、電気的に接続されたＥＣＵ５０からの駆
動信号に基づいて作動する。

【００２５】パティキュレートトラップ１０，１２と開
閉弁３６，３８間の排気通路８ａ，８ｂからは、それぞ
れエア通路２４とエア通路２６とが分岐し、これらエア
通路２４，２６はエア供給源６０に接続されている。エ
ア通路２４，２６にも、それぞれ常閉式の電磁弁、即ち
開閉弁４４，４６が介装されており、これら開閉弁４
４，４６もＥＣＵ５０からの駆動信号に基づき作動し、
エア通路２４，２６内のエアの流通と遮断とを可能にし
ている。開閉弁４４，４６が開弁されると、エア通路２
４，２６にはエア供給源６０から供給される所定圧（例
えば、２．０kgf/mm²)のエア（圧縮空気）が流れ、それ
ぞれパティキュレートトラップ１０，１２に向けてエア
を送り込むことになる（圧縮空気供給手段）。

【００２６】さらに、同図に示すように、主排気通路８
の上流部からは、排ガスの一部を再循環ガス（ＥＧＲガ
ス）として還流させる短絡通路（排気還流専用通路）２
２が排気還流通路３に延びて分岐しており、この短絡通
路２２には、開閉弁（第７開閉弁）３０が介在されてい
る。この開閉弁３０も、例えば常閉式の電磁弁であり、
電気的に接続されたＥＣＵ５０からの駆動信号に基づい
て作動する。

【００２７】ＥＣＵ５０は、車両やエンジン１等の種々
の制御を実施する電子制御装置であり、その入力側には
車両の走行距離を積算する距離メータ５２や図示しない
が排気通路の後端部に取付けられた排気圧計５４等が接
続され、一方、出力側には、上述した電磁式の各開閉弁
等が接続されている。以下、上述のように構成された排
気処理装置の作用を説明する。

【００２８】エンジン１の通常運転時には、開閉弁３
２，３４，３６，３８は開弁され、一方、開閉弁４０，
４２，４４，４６は閉弁されている。ここに、開閉弁３
４，３８については図１中に示す状態が開弁状態であ
り、開閉弁３２，３６については破線で示す状態が通常
の開弁状態である。さらに、ＥＣＵ５０からの作動信号
に基づいて開閉弁３０も開弁している。これにより、排
気通路８に排出された排ガスは、分岐してパティキュレ
ートトラップ１０，１２のいずれかを通り大気中に放出
される。このとき、パティキュレートトラップ１０，１
２の作用により排ガスからは煤等のパティキュレートが
良好に取り除かれている。尚、このときには、開閉弁３
０が開弁されていることから、一部の排ガスは短絡通路
２２、排気還流通路３を経てエンジン１の吸気系に通常
のＥＧＲガスとして戻され再燃焼させられる。

【００２９】ところで、上述したように、パティキュレ
ートトラップ１０，１２のフィルタは煤等のパティキュ
レートを留める働きをするため、エンジン１の運転時間
が長くなると、フィルタ上には多くのパティキュレート
が堆積することになる。このようにパティキュレートが
堆積すると、フィルタの微細孔が塞がれ、所謂目詰まり
を起こすことになる。このフィルタの目詰まりは、排ガ
スの流れを悪化させ、ひいてはエンジン１の効率を低下
させる。そこで、この排気処理装置にあっては、パティ
キュレートトラップ１０，１２に堆積しているパティキ
ュレートをエンジン１の吸気系に戻すようにして再燃焼
させ、これによりパティキュレートトラップ１０，１２
のフィルタを浄化し再生するようにしている。

【００３０】フィルタが目詰まりし、パティキュレート
の除去が必要となったか否かの判定はＥＣＵ５０が実施
する。その判定は、例えば、距離メータ５２や排気圧計
５４からの信号に基づいて実施される。具体的には、距
離メータ５２の積算距離が所定距離に達したことが検出
されたとき、或いはの排気圧計５４で計測される排気圧
が所定値以下であることが検出されたときにパティキュ
レートトラップ１０，１２をそれぞれ順次再生処理す
る。

【００３１】図１では、パティキュレートトラップ１０
の再生を実施しているときの状態を示してあり、以下、
同図に基づいて逆洗再生手段によるパティキュレートト
ラップ１０の再生作用について説明する。パティキュレ
ートトラップ１０に堆積したパティキュレートの除去が
必要と判定されると、先ず、ＥＣＵ５０から駆動信号を
供給して開閉弁３０及び開閉弁３２と開閉弁３６とを作
動させて閉弁状態にする（図示の状態）。これにより、
排ガスは排気通路８ａ内を流れず、他方の排気通路８ｂ
のみを流れることになる（実線矢印で示す）。

【００３２】そして次に、開閉弁４０と開閉弁４４とを
開弁させる。開閉弁４４の開弁により、エア通路２４を
経て所定圧（２．０kgf/mm²)のエアが排気通路８ａ内に
パティキュレートトラップ１０に向け流れ込む。このエ
アは、開閉弁４０が開弁されることから、パティキュレ
ートトラップ１０内を通常の排ガスの流れ方向とは逆方
向に流れてパティキュレート通路１６に流入する。

【００３３】このように、エア源からのエアがパティキ
ュレートトラップ１０内を逆方向に流れるようになる
と、パティキュレートトラップ１０の各フィルタの上流
面側に付着堆積していたパティキュレートは、エアによ
って上流側、つまりパティキュレート通路１６側に解離
されることになる（逆洗）。そして、このように解離さ
せられたパティキュレートは、エアとともにパティキュ
レート通路１６内を流れ（破線矢印で示す）、図示のよ
うに吸気バルブ４が開弁状態にあるとき、シリンダ５内
に流入する。

【００３４】前述の図２に示すように、シリンダ５内に
流入するパティキュレートを含むエア（ここでは、符号
Ｂで示す）は、通常運転時のＥＧＲガスと同様に排気還
流通路３を経て実線矢印で示すようにシリンダ５の中央
部に下方に向け供給される。このとき、エアＢは、白抜
き矢印で示すように渦巻き状に流れる新気（ここでは、
符号Ａ’で示す）によって周囲を囲まれ、シリンダ５の
シリンダライナに沿って流れることはない。これによ
り、パティキュレートは、シリンダライナに接触せずシ
リンダライナ表面に付着することなく、シリンダ５内に
おいて良好に燃焼する。従って、パティキュレートをシ
リンダ５内に還流させることに因って、シリンダ５内を
摺動するピストン６の上下運動を阻害することはなく、
内燃機関を劣化させるようなことはない。通常、燃焼状
態にあるシリンダ５内の温度はパティキュレートを燃焼
させるに充分な高温であるため、パティキュレートは確
実且つ完全に燃焼する。

【００３５】パティキュレートトラップ１０の再生が開
始されてから所定時間（例えば、１sec ）が経過する
と、ＥＣＵ５０からの駆動信号により開閉弁３２，３６
は開弁され、一方、開閉弁４０，４４はＥＣＵ５０から
の信号供給が断たれて閉弁する。そして、次にパティキ
ュレートトラップ１２の再生が開始される。パティキュ
レートトラップ１２についてもパティキュレートトラッ
プ１０と同様にして再生処理が実施されるが、その作用
は上述したパティキュレートトラップ１０の場合と同様
であるためここでは説明を省略する。

【００３６】以上、詳細に説明したように、排気還流通
路８がエンジン１のシリンダ５の中央部に延び、且つ新
気を渦巻き状に旋回させてシリンダ５内に供給可能なよ
うに構成された吸気系のその排気還流通路８を介するよ
うにしてパティキュレートトラップ１０，１２から解離
したパティキュレートをシリンダ５内に供給するように
したので、パティキュレートはシリンダライナに付着す
ることなくシリンダ５内で良好に燃焼除去される。よっ
て、電力等を多量に消費する加熱装置を別途設けること
なく、その過熱によりパティキュレートトラップ１０，
１２を焼損させることもなく、またエンジン１の劣化を
引き起こすこともなく良好にパティキュレートトラップ
１０，１２の再生処理を行うことができる。

【００３７】尚、上記実施例では、分岐した排気通路８
ａ，８ｂのそれぞれにパティキュレートトラップ１０及
びパティキュレートトラップ１２を設けるようにした
が、これに限られず、一方の排気通路、例えば排気通路
８ａのみにパティキュレートトラップを設けるように
し、他方の排気通路８ｂは単に排ガスが通過するだけの
単なるバイパス通路としてもよい。この場合、パティキ
ュレート通路１８は不要であり、バイパス通路について
はパティキュレートトラップの再生時にのみ開閉弁３
４，３８を開弁し流通可能にすればよい。

【００３８】また、上記実施例では、分岐した排気通路
８ａ，８ｂにそれぞれ開閉弁を設け排気通路８ａ，８ｂ
の流通と遮断とを行うようにしたが、排気通路８ａの開
閉弁３２と排気通路８ｂの開閉弁３４とを一つの切換弁
（上流側切換弁）で構成し、一方、排気通路８ａの開閉
弁３６と排気通路８ｂの開閉弁３８とを一つの切換弁
（下流側切換弁）で構成して排気通路８ａと排気通路８
ｂの流通の切換えを実施するようにしてもよい。

【００３９】また、上記実施例では、ＥＧＲガスの専用
通路である短絡通路２２を設けるようにしたが、短絡通
路２２を設けず、ＥＧＲガスについてもパティキュレー
ト通路１６，１８を通るようにしてもよい。また、上記
実施例では、パティキュレート通路１６，１８上に開閉
弁４０，４２を設けるようにしたが、これらの開閉弁４
０，４２を設けなくてもよい。この場合、通常運転時に
あってはパティキュレート通路１６，１８を介してＥＧ
Ｒガスが常時シリンダ５内に流入することになる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の内燃機関の排気処理装置によれば、内燃機関の排気通
路に設けられ、排ガス中のパティキュレートを補集する
パティキュレートトラップと、パティキュレートトラッ
プよりも上流側及び下流側の排気通路の部分を接続する
バイパス通路と、排気通路とバイパス通路との間の上流
側接続部と下流側接続部にそれぞれ設けられ、排気通路
及びバイパス通路を開閉する上流側切換弁及び下流側切
換弁と、一端が大気中に開口するとともに、他端部がシ
リンダヘッドの吸気口に連通する螺旋状の渦巻部とさ
れ、吸気口からシリンダ内に供給される新気をシリンダ
ライナの表面に沿う螺旋状にして吸い込ませる新気通路
と、一端がパティキュレートトラップと上流側切換弁と
の間の上流側排気通路に接続されるとともに、他端が吸
気口のシリンダの中央よりに隣接して下方に向け開口
し、吸気口とともに吸気弁により開閉されて排ガスの一
部をシリンダ内の中央部に吸い込ませる排気還流通路
と、上流側切換弁及び下流側切換弁により排気通路を閉
鎖する一方、バイパス通路を開放した後、パティキュレ
ートトラップに下流側から気体を供給し、補集されたパ
ティキュレートを解離させ、解離したパティキュレート
を排気還流通路を通してシリンダ内の中央部に導入しパ
ティキュレートトラップを再生する逆洗再生手段とを具
備するようにしたので、シリンダライナ表面に付着させ
ることなくパティキュレートを良好にシリンダ内で再燃
焼させることができ、内燃機関の効率低下や耐久性の劣
化なく略完全にパティキュレートを除去でき、パティキ
ュレートトラップを好適に再生することができる。

【００４１】また、請求項２の内燃機関の排気処理装置
によれば、バイパス通路には第２パティキュレートトラ
ップが設けられるとともに、一端が第２パティキュレー
トトラップと上流側切換弁との間の上流側バイパス通路
に接続される一方、他端が排気還流通路に接続された第
２排気還流通路と、上流側切換弁及び下流側切換弁によ
りバイパス通路を閉鎖する一方、排気通路を開放した
後、第２パティキュレートトラップに下流側から気体を
供給し、補集されたパティキュレートを解離させ、解離
したパティキュレートを第２排気還流通路を通してシリ
ンダ内の中央部に導入し第２パティキュレートトラップ
を再生する第２逆洗再生手段とを具備するようにしたの
で、一方のパティキュレートトラップが再生中の場合に
は、他方の第２パティキュレートトラップでパティキュ
レートを良好に補集でき、大気中へのパティキュレート
の発散をより好適に防止できる。

【００４２】また、請求項３の内燃機関の排気処理装置
によれば、上流側切換弁は、排気還流通路の接続部と上
流側接続部との間の上流側排気通路に設けられた第１開
閉弁と、第２排気還流通路の接続部と上流側接続部との
間の上流側バイパス通路に設けられた第２開閉弁とから
なる一方、下流側切換弁は、パティキュレートトラップ
と下流側接続部との間の下流側排気通路に設けられた第
３開閉弁と、第２パティキュレートトラップと下流側接
続部との間の下流側バイパス通路に設けられた第４開閉
弁とからなり、逆洗再生手段は、第２開閉弁と第４開閉
弁とを開放したままに第１開閉弁と第３開閉弁とを閉鎖
した後、パティキュレートトラップに気体を供給して再
生を行い、第２逆洗再生手段は、第１開閉弁と第３開閉
弁とを開放したままに第２開閉弁と第４開閉弁とを閉鎖
した後、第２パティキュレートトラップに気体を供給し
て再生を行うようにしたので、各開閉弁を独立に作動さ
せることができ、開閉弁をレスポンス良く切り換えるこ
とができる。

【００４３】また、請求項４の内燃機関の排気処理装置
によれば、第２排気還流通路の接続部より上流の排気還
流通路には第５開閉弁を備える一方、第２排気還流通路
には第６開閉弁を備え、逆洗再生手段は、少なくとも排
気通路を閉鎖してパティキュレートトラップに気体を供
給するとき第５開閉弁を開弁し、第２逆洗再生手段は、
少なくともバイパス通路を閉鎖して第２パティキュレー
トトラップに気体を供給するとき第６開閉弁を開弁する
ようにしたので、パティキュレートトラップに補集され
たパティキュレートを解離させたいときに排気還流通路
や第２排気還流通路を開放でき、通常運転時にはパティ
キュレートを一切シリンダ内に還流しないようにでき、
不要な内燃機関の出力低下等を防止できる。

【００４４】また、請求項５の内燃機関の排気処理装置
によれば、圧縮空気供給手段を有し、気体は、この圧縮
空気供給手段により供給される圧縮空気であるので、パ
ティキュレートトラップからパティキュレートをより良
好に解離させることができる。また、請求項６の内燃機
関の排気処理装置によれば、排気還流通路と上流側切換
弁よりも上流の排気通路とを接続する排気還流専用通路
を有し、この排気還流専用通路には、逆洗再生手段また
は／及び第２逆洗再生手段の再生実施状況に応じて開閉
される第７開閉弁を備えるようにしたので、再循環ガス
については、通常、排気還流専用通路を通ってシリンダ
に好適に供給するようにでき、一方、パティキュレート
トラップの再生時にあっては、パティキュレート含んだ
気体をシリンダ内に良好に導くようにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気処理装置を示す全体構成図である。

【図２】エンジンの吸気系を示す概略図である。

【図３】シリンダに臨む排気還流通路の先端部を示す上
視図である。

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン（内燃機関）２新気通路２ａ渦巻部３排気還流通路４吸気バルブ５シリンダ８主排気通路８ａ排気通路８ｂ排気通路（バイパス通路）１０パティキュレートトラップ１２パティキュレートトラップ（第２パティキュレー
トトラップ）１６パティキュレート通路（排気還流通路）１８パティキュレート通路（第２排気還流通路）２２短絡通路（排気還流専用通路）２４エア通路２６エア通路３０開閉弁（第７開閉弁）３２開閉弁（第１開閉弁）３４開閉弁（第２開閉弁）３６開閉弁（第３開閉弁）３８開閉弁（第４開閉弁）４０開閉弁（第５開閉弁）４２開閉弁（第６開閉弁）５０電子制御装置（ＥＣＵ）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０Ｂ 35/10 ３１１ 35/10 ３１１Ｅ (72)発明者横川敏隆東京都大田区下丸子四丁目21番１号三菱自動車エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に設けられ、排ガス
中のパティキュレートを補集するパティキュレートトラ
ップと、前記パティキュレートトラップよりも上流側及び下流側
の前記排気通路の部分を接続するバイパス通路と、前記排気通路とバイパス通路との間の上流側接続部と下
流側接続部にそれぞれ設けられ、前記排気通路及び前記
バイパス通路を開閉する上流側切換弁及び下流側切換弁
と、一端が大気中に開口するとともに、他端部がシリンダヘ
ッドの吸気口に連通する螺旋状の渦巻部とされ、前記吸
気口からシリンダ内に供給される新気をシリンダライナ
の表面に沿う螺旋状にして吸い込ませる新気通路と、一端が前記パティキュレートトラップと前記上流側切換
弁との間の上流側排気通路に接続されるとともに、他端
が前記吸気口の前記シリンダの中央よりに隣接して下方
に向け開口し、前記吸気口とともに吸気弁により開閉さ
れて排ガスの一部を前記シリンダ内の中央部に吸い込ま
せる排気還流通路と、前記上流側切換弁及び下流側切換弁により前記排気通路
を閉鎖する一方、前記バイパス通路を開放した後、前記
パティキュレートトラップに下流側から気体を供給し、
補集されたパティキュレートを解離させ、解離したパテ
ィキュレートを前記排気還流通路を通して前記シリンダ
内の中央部に導入し前記パティキュレートトラップを再
生する逆洗再生手段と、を具備することを特徴とする内
燃機関の排気処理装置。
【請求項２】前記バイパス通路には第２パティキュレ
ートトラップが設けられるとともに、一端が前記第２パティキュレートトラップと前記上流側
切換弁との間の上流側バイパス通路に接続される一方、
他端が前記排気還流通路に接続された第２排気還流通路
と、前記上流側切換弁及び下流側切換弁により前記バイパス
通路を閉鎖する一方、前記排気通路を開放した後、前記
第２パティキュレートトラップに下流側から気体を供給
し、補集されたパティキュレートを解離させ、解離した
パティキュレートを前記第２排気還流通路を通して前記
シリンダ内の中央部に導入し前記第２パティキュレート
トラップを再生する第２逆洗再生手段と、を具備するこ
とを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気処理装
置。
【請求項３】前記上流側切換弁は、前記排気還流通路
の接続部と前記上流側接続部との間の上流側排気通路に
設けられた第１開閉弁と、前記第２排気還流通路の接続
部と前記上流側接続部との間の上流側バイパス通路に設
けられた第２開閉弁とからなる一方、前記下流側切換弁は、前記パティキュレートトラップと
前記下流側接続部との間の下流側排気通路に設けられた
第３開閉弁と、前記第２パティキュレートトラップと前
記下流側接続部との間の下流側バイパス通路に設けられ
た第４開閉弁とからなり、前記逆洗再生手段は、前記第２開閉弁と第４開閉弁とを
開放したままに前記第１開閉弁と第３開閉弁とを閉鎖し
た後、前記パティキュレートトラップに気体を供給して
再生を行い、前記第２逆洗再生手段は、前記第１開閉弁と第３開閉弁
とを開放したままに前記第２開閉弁と第４開閉弁とを閉
鎖した後、前記第２パティキュレートトラップに気体を
供給して再生を行うことを特徴とする、請求項２記載の
内燃機関の排気処理装置。
【請求項４】前記第２排気還流通路の接続部より上流
の前記排気還流通路には第５開閉弁を備える一方、前記
第２排気還流通路には第６開閉弁を備え、前記逆洗再生手段は、少なくとも前記排気通路を閉鎖し
て前記パティキュレートトラップに気体を供給するとき
前記第５開閉弁を開弁し、前記第２逆洗再生手段は、少
なくとも前記バイパス通路を閉鎖して前記第２パティキ
ュレートトラップに気体を供給するとき前記第６開閉弁
を開弁することを特徴とする、請求項２または３記載の
内燃機関の排気処理装置。
【請求項５】圧縮空気供給手段を有し、前記気体は、
この圧縮空気供給手段により供給される圧縮空気である
ことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか記載の内
燃機関の排気処理装置。
【請求項６】前記排気還流通路と前記上流側切換弁よ
りも上流の排気通路とを接続する排気還流専用通路を有
し、この排気還流専用通路には、前記逆洗再生手段また
は／及び前記第２逆洗再生手段の再生実施状況に応じて
開閉される第７開閉弁を備えることを特徴とする、請求
項１乃至５のいずれか記載の内燃機関の排気処理装置。