JPS5925025A - デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、
特に、排気系に排気中の微粒子を捕集するフィルタ部材
と該フィルタ部材の目詰まりを解−１− 消するバーナ装置とが設けられたものにおいてバーナ装
置の燃料供給ノズルの狭窄による２次大気汚染防止対策
に関する。

従来よシ、ディーゼルエンジンにおいて、排気中に多量
に含まれるカーボン粒子等の微粒子（パティキュレート
）がそのまま大気中に放出されるのを防止するために、
エンジンの排気通路にハニカム状等の多孔質フィルタ部
材を配設し、該フィルタ部材によって排気中の微粒子を
捕集するようにした排気浄化装置はよく知られている。

しかし、このものでは、エンジンの長期運転に伴って上
記フィルタ部材が微粒子堆積により目詰まりし、エンジ
ンの排圧が上昇してその出力低下を招くという問題があ
る。

そのため、従来、例えば特開昭４９−’７１３１５号公
報等に開示されているように、上記したフィルタ部材よ
り上流側の排気通路に、燃料を吐出供給する燃料供給ノ
ズルと燃焼用エアを供給するエア供給通路と点火プラグ
とを備え、燃料供給ノズルからの燃料をエア供給通路か
らのエアのもとて点−２− 火プラグの放電点火により着火燃焼せしめて高温の燃焼
ガスを生成するようにしたバーナ装置を設け、定期的に
、あるいはフィルタ部材に目詰まりが生じると、該バー
ナ装置を作動させてその燃焼ガスでフィルタ部材に堆積
した微粒子を加熱燃焼させるようにすることにより、フ
ィルタ部材の目詰まりを解消するようにしたものが提案
されている。

ところで、この提案のものでは、バーナ装置の燃料供給
ノズルから頻繁に燃料を吐出供給する関係上、該ノズル
の吐出口は常に開放されておシ、このことにより、バー
ナ装置の作動終了時（フィルタ部材の目詰まり解消時）
該ノズル内に燃料が残留してその縁切りが悪く、そのた
め、この残留燃料が高温になったノズルの熱によって炭
化してノズルのノ・ノル孔およびその先端部の吐出口を
狭窄することがある。また、バーナ装置の不作動時、排
気通路を流れる排気中の微粒子が上記開放されたノズル
吐出口に侵入付着して該吐出口を狭めることもある。そ
して、このようにノズルの吐出口が狭められてその通路
面積が減少すると、ノズルから吐出供給される燃料が減
少し、該燃料と正常に供給されている燃焼用エアとの比
が変化して適正空燃比からずれ、その結果、燃料が完全
燃焼せずに未燃成分（ＨＣ）が多量に発生して２次大気
汚染を招くという恐れがあった。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、上記したバーナ装置
の作動時、該バーナ装置に実際に供給されている燃料量
の変化（減少）を検出して、バーナ装置に供給する燃焼
用エアの量を該実際の燃料供給量に対する比が適正範囲
になるように補正制御することにより、燃料供給ノズル
のノズル孔および吐出口が狭窄されても吐出供給された
燃料を確実に完全燃焼させ得るようにし、よってバーナ
作動による２次大気汚染を長期間に亘って確実に防止せ
んとすることを目的とするものである。

この目的の達成のため、本発明の構成は、排気通路に排
気中のカーボン粒子等微粒子を捕集するフィルタ部材が
配設され、該フィルタ部材より上流側の排気通路にフィ
ルタ部材の目詰まりを解消するバーナ装置が設けられた
ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、上記バー
ナ装置に供給されている燃料量の変化を検出する燃料供
給量変化検出手段と、該燃料供給量変化検出手段の出力
に応じてバーナ装置に供給する燃焼用エア量を燃料とエ
アとの比が適正範囲になるように制御するエア供給量制
御手段とを設けることにより、バーナ装置の燃料供給ノ
ズルの吐出口等が狭窄されて供給燃料が減少しても空燃
比を常に適正空燃比に保って燃料を完全燃焼させるよう
にしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図ないし第４図は第１実施例を示し、１はディーゼ
ルエンジン、２はエンジン１からの排気を排出するだめ
の排気通路であって、該排気通路２の途中には、排気通
路２を流れる排気中のカーボン粒子等の微粒子を捕集す
るノ・ニカム状の多孔質フィルタ部材６が配設されてい
る。

また、上記フィルタ部材６よシ上流側の排気通路２には
微粒子堆積によるフィルタ部材５の目詰まりを解消する
バーナ装置４が配設されている。

該バーナ装置４は、第２図に拡大詳示するように、筒状
のケーシング５と、該ケーシング５内に一定の間隙６を
あけて嵌装され、内部に排気通路２に連通ずる燃焼室７
を有するとともに、壁部に上記間隙６と燃焼室７とを連
通せしめるエア供給孔８゜８、・・が形成された燃焼筒
９と、先端部が上記燃焼室７に臨むようにケーシング５
に設けられ、内部に軸方向に貫通するノズル孔１０ａが
形成された燃料供給ノズル１０と、ケーシング５および
燃焼筒９に貫通支持され、各先端部が上記燃料供給ノズ
ル１０のノズル孔１０ａ下流端の吐出口１１前方で所定
間隔をあけて対向するように配設された一対の電極１２
ａ、１２ａを有する点火プラグ１２とを備えている。そ
して、上記燃料供給ノズル１０のノズル孔１０ａは燃料
ポンプ１！１を介設した燃料供給通路１４を介して燃料
タンク１５に接続され、また上記ケーシング５と燃焼筒
９との間の間隙６はエア供給通路１６を介してエアポン
＝　　　６　　　＝ ブ１７に接続され、さらに上記点火プラグ１２は点火ス
イッチ１８を介してバッテリ１９に接続されており、燃
料ポンプ１５によって燃料タンク１５内の燃料を燃料供
給ノズル１０の吐出口１１から燃焼筒９内（燃焼室７）
に吐出させて、エアポンプ１７によりエア供給孔８，８
．・・から吹き出されたエアとミキシングさせ、その混
合気を点火スイッチ１８の作動による点火プラグ１２の
放電点火により着火燃焼せしめて高温の燃焼ガスを生成
し、該燃焼ガスを下流側のフィルタ部材６に流通させて
該フィルタ部材５に堆積した微粒子を加熱燃焼させるこ
とにより、フィルタ部材５の目詰まりを解消させるよう
にしている。尚、２０は燃料ホンダ１５の吐出圧を一定
に保つだめのチェック弁、２１はエアポンプ１７の吐出
圧を一定に保つためのチェック弁である。また、第２図
中、２２は燃焼筒９の内周に燃焼室７に突出せしめて取
り付けられたリング状の絞りで、エア供給孔８゜８、・
・から燃焼室７に吹き出されるエアの流速を高めて燃料
とのミキシング効率を向上させるためのものである。２
５は燃料供給ノズル１０内にノズル孔１０ａを取り囲む
ように形成された補助空気通路で、その上流端はケーシ
ング５と燃焼筒９との間の間隙６に、下流端はノズル１
０先端の吐出口１１にそれぞれ開口しており、吐出口１
１からエアを吹き出させることにより、燃料を霧化させ
るとともにノズル孔１０ａ内の燃料を冷却してその炭化
を防いでノズル１０の目詰まりを防止するだめのもので
ある。

一方、上記フィルタ部材６の内部にはその軸方向（排気
流通方向）に一定間隔をあけて対向する一対の電極２４
．２４が埋設され、該各電極２４は、フィルタ部材６に
堆積した微粒子（カーボン粒子）による電極２４．２４
間抵抗値の減少変化によりフィルタ部材６の目詰まり状
態を検出して検出時Ｈレベル信号（作動信号）を出力す
る目詰まり検出器２５に接続されている。該目詰まり検
出器２５の出力は、制御装置２６に内蔵され上記バーナ
装置４を作動制御するバーナ装置制御回路２７に入力さ
れている。該バーナ装置制御回路２７は、第４図に詳示
するように、目詰まり検出器２５の出力を受けて上記エ
アポンプ１７を駆動制御するエアポンプ駆動回路２８と
、同じく目詰まり検出器２５の出力を受けて上記燃料ポ
ンプ１５を駆動制御する燃料ポンプ駆動回路２９と、同
じく目詰まり検出器２５の出力を受けて上記点火スイッ
チ１８を駆動制御する点火スイッチ駆動回路′５０とか
らなり、目詰ま９検出器２５がＨレベル信号を出力する
とエアポンプ１７、点火スイッチ１８および燃料ポンプ
１６を作動させてバーナ装置４を作動させるように制御
するものである。

さらに、第３図に詳示するように、上記燃料ポンプ１５
とバーナ装置４の燃料供給ノズル１０との間の燃料供給
通路１４にはオリフィス５１が形成され、該オリフィス
６１より下流側（ノズル１０側）の燃料供給通路１４に
は該燃料供給通路１４内の燃料圧力を検出する圧力検出
器５２が配設されている。

また、上記エア供給通路１６の途中にはエア供給通路１
６を絞り開閉する常時開のソレノイド弁−９− ６５が配設されている。該ソレノイド弁５６は、エア供
給通路１６に設けた弁座５４の開口面積を増減制御する
円錐状の弁体５５と、該弁体５５に連結されたソレノイ
ドよりなるアクチュエータ６６とからなり、該アクチュ
エータ′５乙に入力される電力信号に応じて弁体！＋５
を移動させてエア供給通路１６を絞り、該通路１６を流
れるエア量を減少させるように制御するものである。

そして、上記圧力検出器５２の出力は、上記制御装置２
６に内蔵され上記ソレノイド弁５５をアクチュエータ６
６を介して駆動制御するソレノイド弁制御回路！＋７に
入力されている。該ソレノイド弁制御回路５７は、第４
図に詳示するように、−ヒ記チェック弁２０で設定され
る燃料ポンプ１５とオリフィス５１との間の燃料供給通
路１４内の燃料圧力より所定値小さい値を記憶する基準
値記憶回路６８と、該基準値記憶回路５８からの基準圧
力信号と上記圧力検出器′５２からの圧力信号とを比較
する比較器５９と、該比較器５９の出力を受けて上記ソ
レノイド弁′５′５アクチュエータ５６を駆動制御する
ソレノイド弁駆動回路４０とからなり、圧力検出器′５
２からの圧力信号が基準値記憶回路６８からの基準圧力
信号よりも大きいときに比較器６９からＨレベル信号を
出力させてソレノイド弁５′５を、エア供給通路１６を
絞りその通路面積を小さくするように２段階に作動制御
するものである。− なお、ここで、基準値記憶回路５８の基準値は、初期の
状態す々わち燃料供給ノズル１０に目詰まりが発生して
いない正常な状態におけるオリフィス５１下流の燃料供
給通路１４内の圧力に等しい値のものである。

しかして、上記オリフィス６１、圧力検出器６２ならび
にソレノイド弁制御回路′５７の基準値記憶回路５８お
よび比較器５９により、上記バーナ装置４に供給されて
いる実際の燃料量の変化を検出するようにした燃料供給
量変化検出手段４１が構成され、また、ソレノイド弁制
御回路′５７の駆動回路４０および上記ソレノイド弁６
！Ｉによす上記燃料供給量変化検出手段４１の出力に応
じてバー　　１１　− 一す装置４に供給する燃焼用エアをエアと燃料との比が
適正範囲（例えば燃料が軽油の場合では１′７〜３５）
になるように減少方向に制御するようにしたエア供給量
制御手段４２が構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明するに、エンジン
１の運転に伴って排気通路２を流れる排気中のカーボン
粒子等微粒子がフィルタ部材乙によって捕集され、排気
は浄化されて大気中に放出される。

そして、一定期間経過後、上記フィルタ部材６が微粒子
の堆積により目詰まシ状態になるとそのことを目詰まり
検出器２５が検出して作動信号を出力し、この作動信号
により制御装置２６のバーナ装置制御回路２７が作動し
てエアポンプ１７、点火スイッチ１８および燃料ポンプ
１５を作動させ、このことによってバーナ装置４に燃料
供給通路１４を介して燃料が、またエア供給通路１６を
介して燃焼用エアがそれぞれ供給されて該バーナ装置４
が作動する。このバーナ装置４の作動によりその燃焼筒
９内（燃焼室７）で生成された高温−１２− の燃焼ガスが下流側のフィルタ部材６に流通して該フィ
ルタ部材５に堆積した微粒子を加熱燃焼させ、よってフ
ィルタ部材６の目詰まり解消が行われる。

その場合、上記燃料供給通路１４のオリフィス５１下流
側の燃料圧力が圧力検出器′５２によって検出され、こ
の圧力信号は制御装置２６のソレノイド弁制御回路５７
に入力されてその比較器６９で基準値記憶回路５８から
の基準燃料圧力すなわちオリフィス６１下流側の燃料供
給通路１４内の設定圧力と比較され、このことによって
バーナ装置４に供給されている実際の燃料量の変化が検
出される。す彦わち、バーナ装置４の燃料供給ノズル１
０のノズル孔１０ａや吐出口１１が全く目詰まりしてお
らず、燃料が当初の設定通りに該ノズル１０から燃焼室
７に吐出供給されているときには、上記燃料供給通路１
４のオリフィス５１下流側の燃料圧力は基準値記憶回路
６８の基準値に等しいので、比較器！＋９からはＬレベ
ル信号が出力されてソレノイド弁！Ｉ！１が不作動状態
（全開状態）に保たれる。その結果、バーナ装置４に供
給されるエア量は上記燃料供給量と対応した適正値（空
燃比１７〜３５に対応する量）に維持される。

一方、バーナ装置４の長期使用により、その作動停止時
に燃料供給ノズル１０内に残留した燃料が高温のノズル
熱により炭化したり、あるいはバーナ不作動時に排気中
の微粒子がノズル１０の吐出口１１内に侵入したシする
ことによってノズル１０のノズル孔１０ａや吐出口１１
が狭窄状態になり、ノズル１０から吐出される燃料量が
設定値より減少しているときには、上記燃料供給通路１
４のオリフィス５１下流側の燃料圧力は上記基準値より
も高くなシ、上記比較器３９に入力される測圧力信号に
差異が生じるので、該比較器５９からＨレベル信号が出
力されてソレノイド弁５５が作動状態（エア供給通路１
６を絞った状態）に変化する。その結果、バーナ装置４
に供給される燃焼用エア量は上記減少した燃料量に対応
して減少補正され、このことによって空燃比は依然適正
範囲（１７〜３５）に保たれることになる。

したがって、このように、バーナ装置４の燃料供給ノズ
ル１０が狭窄状態になって燃料吐出量が減少しても、常
に空燃比を適正範囲に保って吐出燃料を完全燃焼させる
ことができ、よってバーナ作動によるＩＣの発生を抑制
してその２次大気汚染を長期間に亘って防止することが
できる。

なお、上記バーナ装置４の作動径所定時間経過して上記
フィルタ部材６の目詰まりが解消されると、目詰まり検
出器２５の作動停止によりバーナ装置制御回路２７が作
動停止して燃料ポンプ１６、点火スイッチ１８およびエ
アポンプ１７が作動停止し、このことによってバーナ装
置４が作動停止して目詰まり解消作動が完了する。

尚、上記実施例では、ソレノイド弁６′５を、全開状態
とエア供給通路１６を絞った状態との２段階のみに作動
制御するようにしたが、圧力検出器からの圧力信号の増
大（バーナ装置への燃料供給量の減少）に応じてエア供
給量が比例的に減少するように連続的に作動制御するよ
うにしてもよく、空燃比をよシ一層正確にコントロール
することができる利点を有する。

第５図は第２実施例を示しく尚、第１図ないし第３図と
同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は
省略する）、バーナ装置への燃焼用エア供給量の制御を
、上記第１実施例の如く電気的に行うのではなくて機械
的に行うようにしたものである。

すなわち、第５図において、４５はエアポンプ１７の吐
出側と吸入側とを連通してエアポンプ１７からの吐出エ
アの一部をリリーフするリリーフ通路であって、該リリ
ーフ通路４５の途中にはリリーフ通路４′５を開閉制御
するリリーフ弁４４が介設されている。該リリーフ弁４
４は、リリーフ通路４５を開閉する弁体４５と、該弁体
４５にロッド４６を介して連結されたダイアフラム４７
と、該ダイアフラム４７によって画成された圧力室４８
および大気圧室４９と、該大気圧室４９に縮装され弁体
４５を閉弁方向に付勢するスプリング５０とを備え、上
記圧力室４８は連通路５１を介して燃料供給通路１４の
オリフィス５１下流側に連通されており、燃料供給通路
１４のオリフィス６１下流側の圧力が上昇した際、この
圧力によりダイアフラム４７をスプリング５０の付勢力
に抗して図で左方に偏倚させて弁体４５を開作動させ、
リリーフ通路４５を開くように構成されている。

したがって、本実施例では、バーナ装置４の燃料供給ノ
ズル１０が狭窄状態になってその燃料吐出量が減少する
と、燃料供給通路１４のオリフィス５１下流側の圧力が
上昇し、この圧力上昇によりリリーフ弁４４が開作動し
てリリーフ通路４′５が開かれエアＩＪ　ＩＪ−フが行
われる。その結果、このエアＩＪ　ＩＪ一部分だけバー
ナ装置４へのエア供給量が減少補正される。このことに
よってバーナ装置４に供給されるエアと燃料との比すな
わち空燃比は適正範囲（１７〜３５）に保たれ、よって
燃料を完全燃焼させてバーナ作動による２次大気汚染を
長期間に亘って防止することができる。

尚、上記各実施例では、フィルタ部材６の目詰まりを目
詰まり検出器２５で検出してバーナ装置４を作動させる
ようＫしたが、エンジンの運転時−１７− 間や自動車の走行距離が一定値に達すると定期的にバー
ナ装置を作動させるようにしてもよく、上記実施例と同
様の作用効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明によれば、排気通路を流れ
る排気中の微粒子を捕集するフィルタ部材と、該フィル
タ部材の目詰まりを解消するバーナ装置とを備えたディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置において、上記バーナ装
置に実際に供給されている燃料量の変化を検出し、該検
出した燃料供給量の変化に対応してバーナ装置へのエア
供給量をエアと燃料との比が適正範囲になるように補正
制御するようにしたことにより、バーナ装置の燃料供給
ノズルが残留燃料の炭化や排気中の微粒子の侵入によっ
て狭窄状態になってもノズルから吐出される燃料と燃焼
用エアとの比を常に適正に保って該燃料を確実に完全燃
焼させることができるので、バーナ作動による２次大気
汚染を長期間に亘って安定して防止することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図表いし第４
図は第１実施例を示し、第１図は全体概略説明図、第２
図はバーナ装置の拡大縦断面図、第３図は要部説明図、
第４図は制御システムを示す説明図、第５図は第２実施
例を示す全体概略説明図である。 １・・エンジン、２・・排気通路、６・・フィルタ部材
、４・・バーナ装置、１０・・燃料供給ノズル、１０ａ
・・ノズル孔、１１・・吐出口、１３・・燃料ポンプ、
１４・・燃料供給通路、１６・・エア供給通路、１７・
・エアポンプ、１８・・点火スイッチ、２０°・・チェ
ック弁、２５・・目詰まり検出器、２６．２６’・・制
御装置、２７・・バーナ装置制御回路１．５１・・、ｌ
−ＩＪフイス、５２・・圧力検出器、′５′５・・ソレ
ノイド弁、６７・・ソレノイド弁制御回路、４１．４１
’・・燃料供給量変化検出手段、４２．４２’・・エア
供給量制御手段、４４・・＋７　リーフ弁。 ＝　　１９　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＋１）　　排気通路に排気中のカーボン粒子等微粒子を
   捕集するフィルタ部材が配設され、該フィルタ部材より
   上流側の排気通路にフィルタ部材の目詰まりを解消する
   バーナ装置が設けられたディーゼルエンジンの排気浄化
   装置において、上記バーナ装置に供給されている燃料量
   の変化を検出する燃料供給量変化検出手段と、該燃料供
   給量変化検出手段の出力に応じてバーナ装置に供給する
   燃焼用エア量を燃料とエアとの比が適正範囲になるよう
   に制御するエア供給量制御手段とを設けたことを特徴と
   するディーゼルエンジンの排気浄化装置。