JPS6132122Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、排気通路にフイルター部材および目
詰まり解消用加熱装置を備えたデイーゼルエンジ
ンの排気浄化装置の改良に関するものである。

一般にデイーゼルエンジンでは、ガソリンエン
ジンと比べて排気ガス中のカーボンの量が多いこ
とから、排気通路に、カーボン等の微粒子成分を
捕集して排気ガスを浄化するフイルター部材が設
けられる。この場合、排気ガス温度の比較的低い
運転状態が長く続くと、フイルターにカーボン等
が蓄積されて目詰まりを起こし、これによつて背
圧が上がり、エンジンの出力低下や燃費の悪化を
きたすという問題がある。

このような問題の対策として、従来、例えば特
開54−12029号公報にみられるように、フイルタ
ー部材上流の排気通路にフイルター部材の目詰ま
り解消用バーナ装置を設け、該バーナ装置によ
り、フイルター部材に送られる排気ガスを高温に
してカーボン等を燃焼させるようにした装置は知
られている。ところが、従来のこの種の排気浄化
装置では、バーナ装置用の燃料が多く消費され、
経済性を損ねるという欠点があつた。すなわち、
上記バーナ装置はフイルターが目詰まりを生じた
ときの適当な時期に作動されるもので、その作動
時期について上記の公報に詳しくは説明されてい
ないが、アイドリング時にバーナ装置を作動させ
るようにすれば、排気ガスの流れが安定している
ためバーナ装置の制御が容易であり、かつ排気ガ
ス量が少ないためバーナ装置の燃料もアイドリン
グ時以外に作動させる場合よりは少なくてすむ。
しかし、このようにアイドリング時にバーナ装置
を作動させたとしても、低温の排気ガスをカーボ
ン等の燃焼に必要な高温度にまで加熱するには、
バーナ装置にはなおかなりの燃料を費やさなけれ
ばならなかつた。

本考案はこれらの事情に鑑み、本来的にはNO_x
低減のために用いられる排気ガス還流手段を利用
して、加熱装置作動時にとくに多量の排気ガスを
吸気系に還流させることにより排気ガスの温度を
引き上げ、これによつてフイルター部材の目詰ま
りを解消用加熱装置における消費エネルギー量を
大巾に節減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ものである。

すなわち、本考案は、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ー部材を設
けるとともに、フイルター部材上流の排気通路に
フイルター部材の目詰まり解消用加熱装置を設
け、フイルター部材の目詰まりを検出して加熱装
置を作動させるデイーゼルエンジンの排気浄化装
置において、加熱装置上流の排気通路と吸気通路
とを連通する排気還流通路と、該排気還流通路に
設けた排気還流量調節用の制御バルブと、加熱装
置の作動時に排気還流量を増大させるように上記
制御バルブを作動させる制御装置とを具備したも
のである。

以下、本考案の実施例を図面によつて説明す
る。

１はデイーゼルエンジン本体、２はエアクリー
ナ３を介して吸入した空気と燃料供給装置（図示
省略）から供給される燃料との混合気をエンジン
本体１に供給する吸気通路、４は排気通路であ
る。上記排気通路４中には、排気ガス中の微粒子
成分を捕集するフイルター部材５が設けられてい
る。該フイルター部材５は、例えばコージライト
等のセラミツクからなるハニカム状の基体の端部
を交互に目詰めして、排気ガスが基体の微少な小
孔を通つて流れる際に排気ガス中の微粒子成分を
捕集するようにしたモノリスタイプのセラミツク
フイルター等にて形成されている。

上記フイルター部材５の上流の排気通路４には
フイルター部材５の目詰まり解消用の加熱装置と
してのバーナ装置６が設けられている。該バーナ
装置６は、吸気系の燃料供給装置とは別に設けた
燃料ポンプ７および空気ポンプ８に接続され、作
動時に燃料と空気とを混合して噴射するとともに
着火ヒータ９にて着火する構造としている。

また、バーナ装置６の上流の排気通路４と吸気
通路２とを連通する排気還流通路として第１、第
２の各排気還流通路１１，１２が設けられ、排気
還流量調節用の制御バルブとして第１、第２の各
制御バルブ１３，１４が上記各排気還流通路１
１，１２に設けられている。そして制御装置によ
り、バーナ装置作動時に排気還流量を増大させる
ように制御バルブが作動され、具体的には、エン
ジンの運転状態に応じて上記第１制御バルブ１３
が開閉制御される一方、バーナ装置６の作動時に
上記第２制御バルブ１４が開かれて排気還流を増
大させるようになつている。上記の第１および第
２の排気還流通路１１，１２は、排気通路４に接
続された排気還流通路集合部１０から二叉状に分
岐し、それぞれ吸気通路２に接続されている。ま
た、第１および第２の各制御バルブ１３，１４
は、例えばダイヤフラム式のアクチユエータ１３
ａ，１４ａとこれに連動する弁体１３ｂ，１４ｂ
とで構成される。上記アクチユエータ１３ａ，１
４ａは、膜板にて画成された定圧室と圧力可変室
とを有し、圧力可変室が減圧されたとき弁体１３
ｂ，１４ｂを開くようにしている。この各アクチ
ユエータ１３ａ，１４ａの圧力可変室は、負圧導
入通路１５，１６および該各通路１５，１６中に
設けたソレノイド弁１７，１８を介してバキユー
ムポンプ１９に接続されている。

前記の制御装置は電気的な制御回路２０にて構
成され、該制御回路２０には、フイルター部材５
の上流の背圧上昇もしくはフイルター部材５の電
気抵抗の変化等によつてフイルター部材５の目詰
まりを検出する目詰まり検出器２１からの信号
と、運転状態を知るためのエンジン回転数検出手
段２２および負荷検出手段２３からの各信号が入
力される。そして、これらの信号に基づき、アイ
ドリング時で且つフイルター部材５の目詰まりが
生じたときにバーナ装置６を作動させるととも
に、前記第１制御バルブ１３はバーナ装置６の作
動時期と関係なくエンジンの運転状態に応じて開
閉制御し、第２制御バルブ１４はバーナ装置６の
作動時に開くように、バーナ装置６の燃料ポンプ
７、空気ポンプ８および着火ヒータ９と、前記各
ソレノイド１７，１８とを制御回路２０にて制御
している。この場合、第２制御バルブ１４が閉じ
ているときの第１制御バルブ１３の開閉制御は、
排気還流装置本来の目的であるNO_X低減のための
もので、これによる排気還流率はアイドリング時
で20〜30％程度に設定される。一方、前記第２還
流通路１２および第２制御バルブ１４は排気ガス
温度の上昇を図るためのもので、第１制御バルブ
１３に加えて第２制御バルブ１４も開いたときは
排気還流量が大巾に増大され、例えば排気還流率
が90％前後に増加されるように設定される。

当実施例ではさらに、吸気通路２における各排
気還流通路１１，１２の開口部分より上流に吸気
絞り弁２５を設けるとともに、排気通路４におけ
る排気還流路集合部１０の開口部分とバーナ装置
６との間に排気絞り弁２６を設け、バーナ装置６
の作動時に、該各絞り弁２５，２６も前記制御回
路２０により制御されて開度が絞られるようにし
ている。これら絞り弁２５，２６は、第２制御バ
ルブ１４が開かれるときの排気還流増量作用を助
勢するもので、必要にじて設けておけばよい。ま
た、当実施例において前記制御回路２０は、バー
ナ作動時のほかに、減速時にも、前記両制御バル
ブ１３，１４を開くとともに前記両絞り弁２５，
２６の開度を絞るように制御する構成としてあ
る。減速の検出は、前記エンジン回転数検出手段
２２およびエンジン負荷検出手段２３からの信号
に基づき、エンジン負荷が設定値以下で且つエン
ジン回転数が設定値以上となることの検出によつ
て行なわれる。

この排気浄化装置の作用を次に説明する。

排気ガス中のカーボン等の微粒子成分は前記フ
イルター部材５に捕集され、バーナ装置６の作動
時および排気ガス温度自体がカーボン等を燃焼さ
せるに足るだけ高くなつたときを除き、運転が継
続されるに伴いフイルター部材５に微粒子成分が
蓄積される。一方、排気還流系では、バーナ装置
６作動時等を除く平常の運転状態にあるとき、前
記第２制御バルブ１４が閉じられ、第１制御バル
ブ１３が運転状態に応じて前記制御回路２０によ
り開閉制御され、これによつてNO_X低減のために
必要な量だけ排気ガスが第１排気還流通路１１か
ら吸気通路２に還流される。

フイルター部材５が微粒子成分の蓄積によつて
目詰まりし、且つ、アイドリング時にあることが
検出されたときは、前記制御回路２０からの信号
により前記バーナ装置６が作動し、排気ガスが加
熱されてフイルター部材５に付着した微粒子が燃
焼する。この際、バーナ装置６の作動と同時に、
前記第２制御バルブ１４が開かれ、第１、第２の
両排気通路１１，１２からの多量の排気ガスが吸
気系に還流される。デイーゼルエンジンにあつて
は、元来、アイドリング時の空気過剰率が大きい
ため、排気ガス還流率を90％前後にまで高めても
燃焼に悪影響を及ぼさない。かくして、排気ガス
の熱量が吸気系に還流され、これに伴つて排気ガ
スの温度が引上げられ、その分だけ、前記バーナ
装置６において、カーボン等を燃焼させるに必要
な温度まで排気ガスを加熱するに要する燃料が少
なくてすむことになる。

また、当実施例では、減速時にも前記第２制御
バルブ１４を開き、排気ガス還流量を増大させる
ように制御しているため、減速時のフイルター部
材５の保温効果も高められる。すなわち、デイー
ゼルエンジンではとくに、減速時に燃料カツトさ
れて殆ど空気のみがエンジン本体１に送られるこ
とにより、フイルター部材５が空気が冷却されて
温度低下し易い。フイルター部材５には、カーボ
ン等の捕集のほかに、蓄積作用によりHC，CO等
を燃焼させる機能も期待されているので、フイル
ター部材５の温度が低下すると、上記のHC，CO
等の燃焼作用が阻害され、また、前述の如きカー
ボン等の燃焼のための温度上昇にも多くの熱量が
必要となる。そこで、減速時にも、バーナ装置作
動時と同様に排気還流量を増大させ、フイルター
部材５の温度低下を抑制しているのである。

なお、フイルター部材５は前述のセラミツクフ
イルターに限らず、グラスウールやスチールネツ
クを用いたフイルターであつてもよい。

以上説明したように、本考案の排気浄化装置は
アイドリング時で且つフイルター部材の目詰まり
が生じたとき目詰まり解消用加熱装置を作動させ
るとともに、排気還流通路と、該通路に設けた制
御バルブと、これらを制御する制御装置とで、加
熱装置作動時には制御バルブを開き、多量に排気
還流させるようにしているため、加熱装置作動時
に、排気の熱量が吸気系に還流されて排気ガス温
度が上昇することにより、加熱装置において消費
されるエネルギーを大巾に節減することができ、
経済性を格段に高めるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本考案装置の実施例を示す概略図である。 １……デイーゼルエンジン本体、２……吸気通
路、４……排気通路、５……フイルター部材、６
……バーナ装置、１１……第１排気還流通路、１
２……第２排気還流通路、１３……第１制御バル
ブ、１４……第２制御バルブ、２０……制御回
路。

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
   集するフイルター部材を設けるとともに、フイル
   ター部材上流の排気通路にフイルター部材の目詰
   まり解消用加熱装置を設け、フイルター部材の目
   詰まりを検出して加熱装置を作動させるデイーゼ
   ルエンジンの排気浄化装置において、加熱装置上
   流の排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通
   路と、該排気還流通路に設けた排気還流量調節用
   の制御バルブと、加熱装置の作動時に排気還流量
   を増大させるように上記制御バルブを作動させる
   制御装置とを具備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。