JPS6139059Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はターボチヤージヤ付デイーゼルエンジ
ンの排気微粒子除去装置に関する。

ターボチヤージヤ（過給機）を装着したデイー
ゼルエンジンにおいて排気ガスの微粒子を除去す
るための排気パテイキユレートトラツプはターボ
チヤージヤの排気タービン下流の排気管内に設け
られる。パテイキユレートトラツプには一般に捕
集されたパテイキユレート（排気微粒子）を燃焼
してトラツプを再生するための電気ヒータが設け
られている。しかるにパテイキユレートトラツプ
の燃焼再生が可能なエンジン運転領域としては従
来、アイドル近辺の排気ガス流速が遅い領域のみ
に制限されていた。何となれば、排気ガス流速が
速いとヒータを加熱してもこの高流速排気ガスに
よりヒータは冷却されてしまい排気ガスを燃焼し
得ないからである。そのため従来からアイドル運
転域以外の運転域においてもパテイキユレートト
ラツプの再生を可能ならしめるために排気タービ
ン下流の排気管内に２個のパテイキユレートトラ
ツプを並設しそれらをパテイキユレートトラツプ
入口部に設けた切替弁により適宜切替使用するよ
うにしたダブルフロータイプの排気処理装置も知
られている。尚、このダブルフローに対して前述
のパテイキユレートトラツプが１個のタイプのも
のをシングルフローと称している。ダブルフロー
式では排気ガスは再生トラツプには流さず他方の
トラツプに流されるので再生域の拡大が計れるも
のである。しかしながらダブルフロー式では２個
のトラツプが必要であるのみならずそれを交互に
使用するための切替弁も必要であり、構造が複
雑・高価になるという欠点は回避し難い。

またこれとは別にシングルフロー式において単
一トラツプを迂回する切替弁付きバイパス路を設
けて再生域の拡大を計つた装置も提案されてい
る。これはトラツプの再生時には切替弁により排
気ガスをバイパス路に逃がしてトラツプには流さ
ないようにしたものであるが、ダブルフロー式と
同様に切替弁を別個に設ける必要がありやはり構
造の複雑化・コスト高を招来していた。

本考案はこれらの従来技術に鑑み、トラツプの
再生が可能なエンジン運転域の拡大を計りつつか
つ安価で簡素な構造の、ターボチヤージヤ付デイ
ーゼルエンジンにおけるシングルフロー式の排気
微粒子除去装置を提供せんとするものである。

一般にターボチヤージヤ付デイーゼルエンジン
においては、ターボチヤージヤの過給圧が過度に
ならないようにするために過給圧が所定値になる
と開放して排気ガスをターボチヤージヤのタービ
ンに送ることなく排気管に直接逃がしてしまうウ
エストゲートバルブと称される開閉弁が設けられ
ている。本考案はこのウエストゲートバルブに着
目し、これをトラツプのバイパス路の切替制御弁
として兼用することにより従来の如く切替弁を別
個にわざわざ追加して設けることなく構造の簡素
化を企図したものである。

以下、図面を参照して説明する。

第１図において、デイーゼルエンジン１の吸気
管３内に配置されるコンプレツサ１１と排気管５
内に配置されるタービン１３とから構成されるタ
ーボチヤージヤ１０は周知の如く排気ガスの力に
よりタービン１３を駆動してその回転出力を連結
軸１２を介してコンプレツサ１１に伝えエンジン
１への過給を行うものである。排気微粒子を捕集
するパテイキユレートトラツプ１７はタービン下
流の排気管内に配置される。トラツプ１７の入口
部には電気ヒータ１９が設けられ必要に応じて捕
集パテイキユレートの燃焼再生を行う。

ターボチヤージヤ１０には通常、過給圧が過度
になりエンジンを破損することのないようウエス
トゲートバルブ１５が設けられている。ウエスト
ゲートバルブ１５は過給圧が設定値を超えると開
放して排気ガスを排気管下流端に直接逃がし実質
上ほとんどタービン１３に送られないようにす
る。従来ウエストゲートバルブ１５から逃がされ
た排気ガスはタービン１３を迂回してパテイキユ
レートトラツプ１７の上流側排気管に排出されて
いたが、本考案ではパテイキユレートトラツプの
下流側排気管に排出される。そのため本考案によ
ればタービン１３の上流側排気管とパテイキユレ
ートトラツプ１７の下流側排気管とを連結するバ
イパス路（排気管）２１が設けられ、ウエストゲ
ートバルブ１５はこのバイパス路２１の上流端に
配設される。

ウエストゲートバルブ１５はリンク腕１６を介
してアクチユエータ２５の作動ロツド３３に連結
される。リンク腕１６は枢支点２３を中心として
回動しウエストゲートバルブ１５を開閉せしめ
る。アクチユエータ２５は図示実施例ではダイヤ
フラム２９により仕切られた２つの室２７，２８
を有する負圧作動式ダイヤフラム装置として構成
される。第１室２７は管路３７を介して吸気管３
等の吸気負圧領域に連結される。第２室２８には
ばね３１が配設されダイヤフラム２９を常に第１
室側に向つて、即ちウエストゲートバルブ１５を
常に閉弁位置に向つて押圧する。作動ロツド３３
はダイヤフラム２９に連結される。第２室２８は
管路３５を介して例えば電磁３方弁４１に連結さ
れる。３方弁４１はコントローラ５０からの信号
S₄に基づき第２室２８を大気に開放せしめる第１
位置とバキユームポンプ４３等の負圧源に連通せ
しめる第２位置との２つの位置を選択的にとりア
クチユエータ２５を作動せしめる。即ち、アクチ
ユエータ２５の第２室２８にバキユームポンプ４
３の負圧が導かれるとダイヤフラム２９はばね３
１に抗して第２室側にひかれ作動ロツド３３を介
してウエストゲートバルブ１５を開放せしめる。
ウエストゲートバルブ１５が開放するとエンジン
１から排出される排気ガスはタービン１３の圧損
等によりそのほとんどがバイパス路２１に逃げ、
パテイキユレートトラツプ１７にはもはや排気ガ
スは流れず従つてトラツプ１７の燃焼再生が可能
となる。勿論、トラツプ１７の再生中は排気ガス
はバイパス路２１を通つて排気管から直接排出さ
れるが再生時間は非常に短時間でよいので実際上
何ら問題ない。

アクチユエータ２５の作動、即ちパテイキユレ
ートトラツプ１７の再生時期はコントローラ５０
の信号により任意に制御できる。図示実施例では
エンジン回転数信号S₁、エンジン負荷S₂、及びエ
ンジン水温S₃をコントローラ５０の制御パラメー
タとして入力している。

コントローラ５０の作動の一例を第２図を参照
して説明する。

パテイキユレートトラツプ１７が所定量の排気
微粒子を捕集したらそれを燃焼してトラツプを再
生する訳であるがそのためにエンジン回転数の積
算量が検出される。即ちエンジン回転数積算量が
Ｎ回以上になるとパテイキユレートトラツプ１７
には相当量の排気微粒子が捕集されたことを意味
する。従つてトラツプの再生をすべき状態になつ
たことを意味する。トラツプを再生すべき運転領
域は例えばエンジン回転数Ｎとエンジン負荷Ｌと
により制御する。即ちエンジン回転数ＮがN₀＜
Ｎ＜N₁、及び負荷ＬがL₀＜Ｌ＜L₁の範囲にある
ときをトラツプの再生領域とする。従つてN₀，
N₁及びL₀，N₁を適当に選定することにより例え
ば高負荷・高回転域以外の全運転域でトラツプの
再生を行うようにすることができる。再にまた、
エンジン水温Ｔが所定温度、例えば75℃以上にな
つたときのみトラツプの再生を行うようにすれば
エンジンの暖機前（このときは一般に再生する必
要ない）にはたとえ負荷・回転数が再生条件を満
足していても再生を行わないようにすることがで
きる。

こうして所定のパラメータがすべてトラツプの
再生条件を満足する状態になるとコントローラ５
０は３方弁４１を作動してアクチユエータ２５の
第２室２８をバキユームポンプ４３に連通せしめ
ウエストゲートバルブ１５を開弁する。その結果
排気ガスはバイパス路２１に流れトラツプ１７に
は実質上ほとんど流れなくなる。即ち、トラツプ
１７は再生準備完了状態となる。次いでコントロ
ーラ５０はリレー５１をオンにしてヒータ１９に
通電しヒータ１９をｔ秒間だけ加熱せしめる。そ
の結果、パテイキユレートトラツプ１７に捕集さ
れた排気微粒子は燃焼され、トラツプ１７の再生
は完了する。再生が完了したらリレー５１をオフ
にしてヒータ１９を切ると共に電磁弁４１を切替
えて大気に開放せしめウエストゲートバルブ１５
を閉弁する。こうして再びエンジン回転数積算量
はリセツトされ同じ動作を繰り返す。

以上の如く本考案によれば新たに切替弁を設け
ることなく既存のウエストゲートバルブを用いて
バイパス路の切替を行うことができるようにした
ので構造の簡素化、コストダウンが計れるもので
ある。また、ウエストゲートバルブを作動するア
クチユエータをオン、オフする信号パラメータを
適当に選定することにより任意のエンジン運転領
域でパテイキユレートトラツプの再生を行うこと
ができる。

尚、ウエストゲートバルブは過給圧が過度にな
るとその過給圧を受けて開弁するが、それは実際
上高負荷、高回転運転域であることを意味するの
で、アクチユエータ２５の作動域から高負荷、高
回転域を除外するように負荷信号S₂、回転数信号
S₁を選定することによりターボチヤージヤの過給
圧を制御する機能としてのウエストゲートバルブ
の作動域とパテイキユレートトラツプを再生させ
るためのウエストゲートバルブの作動域とが同時
に干渉し合うことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る排気微粒子除去装置の全
体的図解図、第２図は第１図のパテイキユレート
トラツプの作動を説明する概略フローチヤート
図。 １……エンジン、５……排気管、１０……ター
ボチヤージヤ、１５……ウエストゲートバルブ、
１７……パテイキユレートトラツプ、１９……ヒ
ータ、２１……バイパス路、２５……アクチユエ
ータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 過給圧を制御するウエストゲートバルブを具え
   たターボチヤージヤの下流排気系に排気パテイキ
   ユレートトラツプを配設したデイーゼルエンジン
   において、上記排気パテイキユレートトラツプを
   迂回するバイパス排気管を設けると共に上記ウエ
   ストゲートバルブをこのバイパス排気管の入口端
   に設けてバイパス排気管の開閉弁として兼用し、
   かつ上記ウエストゲートバルブを所定のエンジン
   運転条件下でのみ作動するアクチユエータに連結
   したことを特徴とするターボチヤージヤ付デイー
   ゼルエンジンの排気微粒子除去装置。