JPS628325Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、デイーゼルエンジンの排気中のカー
ボン粒子等の微粒子成分を捕集するフイルター部
材が排気通路に設けたデイーゼルエンジンの排気
浄化装置に関し、さらに詳細には捕集された成分
を加熱装置を用いて燃焼させることによつて、フ
イルター部材の目詰まりを解消するようにした排
気浄化装置に関するものである。

デイーゼルエンジンの排気中には、カーボン粒
子等の微粒子成分が多く含まれ、デイーゼルエン
ジンの排気浄化を実施するにあたつては、この微
粒子成分を除去することが不可欠とされてきた。
従来、そのための排気浄化装置としては、例えば
特開昭49−71315号公報に示されているように、
排気通路内に上記微粒子成分を捕集するフイルタ
ー部材を配し、捕集成分は該フイルター部材より
も上流側に配したバーナ装置によつて適宜燃焼さ
せて、フイルター部材の目詰まりを解消するよう
にしたものが知られている。

上記のような排気浄化装置においては、定期的
に、もしくは目詰まり検出手段によつてフイルタ
ー部材の目詰まりが検知されたとき適宜バーナ装
置が作動されるようになつている。上記捕集成分
は一般に、580〜600℃程度まで加熱されると数十
秒程度の短時間で燃え尽き、フイルター部材の目
詰まりが解消される。

上記バーナ装置は、排気温度が高い場合に作動
されれば、捕集成分を上記580〜600℃程度まで加
熱して完全に燃焼させるのに必要な燃料量が少な
くて済むが、上述したような従来の排気浄化装置
にあつてはバーナ制御を容易にするために、排気
流量が安定しているアイドリング時にバーナ装置
を作動させるようにバーナ制御装置が構成される
ことも多く、したがつて例えば冷間始動時等排気
温度が十分高くないときにバーナ装置が作動され
ることも往々にして起こる。このように排気温度
が低い時にバーナ装置を作動させれば当然、バー
ナ燃料が多く使用される、あるいは捕集成分が十
分に燃やし尽くされない、という問題が生じる。

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、排気温度が低い状態において、目詰まり解消
用の加熱装置が作動することのない、加熱装置付
きのデイーゼルエンジンの排気浄化装置を提供す
ることを目的とするものである。

本考案のデイーゼルエンジンの排気浄化装置
は、前述したような排気浄化装置、すなわち排気
中のカーボン粒子等微粒子成分を捕集するフイル
ター部材が排気通路に配設されるとともに、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が設けられ、フイルター部
材の目詰まり時、該加熱装置を作動させるように
したデイーゼルエンジンの排気浄化装置におい
て、フイルター部材の目詰まり状態を判別する装
置と、排気通路に設けられエンジンの暖機状態を
検出する排気温度センサと、この排気温度センサ
からの出力により、排気温度が設定値を超えた状
態では、エンジンの冷却水温に関係なく、上記目
詰まり判別装置からの出力に応じ、所定運転領域
で加熱装置作動信号を出力するとともに、排気温
度が設定値以下の時には前記加熱装置の作動を阻
止する加熱装置作動制限装置とを設けたことを特
徴とするものである。

上記のような加熱装置作動制限装置が設けられ
ることにより、エンジン冷機時には、たとえ加熱
装置作動信号が発せられても加熱装置は作動され
なくなるから、加熱エネルギーを無駄に使用す
る、あるいはフイルター捕集成分が十分に燃焼さ
れない、といつた問題が解消される。

以下、図面を参照して本考案の実施例について
説明する。

第１図は本考案の１実施例によるデイーゼルエ
ンジンの排気浄化装置を示すものである。エンジ
ン１の排気通路２にはハニカム状の非導電性フイ
ルター部材３が配設されている。フイルター部材
３は多孔質の隔壁３ａによつて多数の細孔３ｂが
形成されてなる。細孔３ｂは１つおきに端部を変
えて各々の一端部がブラインドプラグ３ｃで閉塞
されており、上流側端部が開いた細孔３ｂ内に流
入した排気は、多孔質の隔壁３ａを通過して、下
流側端部が開いた細孔３ｂに流出する。排気が隔
壁３ａを通過する際に、この排気中に含まれてい
たカーボン粒子等の微粒子が該隔壁３ａに捕集さ
れる。フイルター部材３には、その軸心と直交す
る方向に１対の電極４，５が挿入されている。こ
れら電極４，５は、それぞれ絶縁部材６，７を介
してフイルター部材３の周壁に固定され、各隔壁
３ａに対しては密に、すなわち隔壁３ａとの間に
間隙を形成しないように挿入されている。フイル
ター部材３よりも上流側の排気通路２内には、加
熱装置としてのバーナ８が配設されている。この
バーナ８は１次エアノズル８ａと２次エアノズル
８ｂ、それに燃料ノズル８ｃおよび着火ヒータ８
ｄからなる。１次エアノズル８ａおよび２次エア
ノズル８ｂはともに、燃焼用空気を供給するエア
ポンプ９の吐出口から引かれたエア配管１０に接
続されている。一方、燃料ノズル８ｃは、燃料ポ
ンプ１１が介設された燃料配管１２によつて、バ
ーナ燃料Ｆを貯える燃料タンク１３に接続されて
いる。上記エア配管１０中にはオリフイス１４が
設けられ、このオリフイス１４内にはダイヤフラ
ム装置１５のダイヤフラム１５ａに固定された略
円錐状のニードル１５ｂが挿通されるようになつ
ている。そしてダイヤフラム装置１５のダイヤフ
ラム室１５ａは制御エア配管１６によつて、例え
ばバキユームポンプ等の負圧源１７に接続されて
いる。制御エア配管１６にはエアバルブ１８が配
設され、前記燃料配管１２の、燃料ポンプ１１と
バーナ８との間の部分にも燃料バルブ１９が配設
されている。

前述した電極４，５は目詰まり検出回路２０に
接続され、この目詰まり検出回路２０の出力は制
御回路２１に入力されるようになつている。また
デイーゼルエンジン１には、例えばパルス発生式
回転数センサ等の回転数検出手段２２と、例えば
燃料噴射ポンプのプランジヤストロークを検出し
てエンジン負荷を検出する負荷検出手段２３が設
けられ、これら検出手段の出力も上記制御回路２
１に入力される。フイルター部材３の下流側の排
気通路２内には、該フイルター部材３に近接させ
て、排気温度センサ２４が設けられており、この
排気温度センサ２４の出力も制御回路２１に入力
される。

以下、上記構造を有する本実施例の排気浄化装
置の作動について説明する。

前述した１対の電極４，５間の電気抵抗は、フ
イルター部材３の隔壁３ａにカーボン粒子等の微
粒子が付着すると、付着したその微粒子の量の増
大に応じて減少する特性を有する。したがつて例
えば一方の電極４，５を抵抗を介してバツテリの
陽極に接続する一方、該バツテリの陰極をアース
に接続し、他方の電極５，４をアースに接続する
と、上記抵抗の両端の電圧差は、隔壁３ａに付着
した微粒子の量の増大に応じて増大するようにな
る。したがつてここで、バーナ８を燃焼させてフ
イルター部材３の目詰まりを解消することが必要
である程度に微粒子が付着したときの上記電圧差
と同じ基準電圧を発生する基準電圧発生回路を設
け、この基準電圧と上記電圧差を比較して上記電
圧差が基準電圧を上回つたときに電気信号を発す
るようにすればこの電気信号を用いてバーナ作動
を自動的に開始させることができる。目詰まり検
出回路２０は上記のようにして、微粒子の付着量
に対応して変動する電圧を得、この電圧信号を目
詰まり検出信号S₁として制御回路２１に入力する
ように構成されたものである。第２図に詳しく示
されているように制御回路２１は、前述したよう
な基準電圧Ｖ_Rを発生する基準電圧発生部２５
と、この基準電圧Ｖ_Rと上記目詰まり検出信号S₁
とを比較する比較回路からなる目詰まり判別部２
６を有している。この目詰まり判別部２６におい
て、付着微粒子が所定量まで達しているかどうか
が判別されるが、カーボン粒子等の微粒子の電気
抵抗は温度によつて変化するので、上記目詰まり
検出信号S₁は温度補正部２７において、排気温度
センサ２４から得られる温度信号S₂によつて温度
補正を受け、目詰まり判別部２６には補正信号
S₁′が入力される。

目詰まり判別部２６においては、温度条件をも
加味した補正信号S₁′と基準電圧Ｖ_Rが比較され、
補正信号S₁′が基準電圧Ｖ_Rを上回ると、目詰まり
解消信号S₃がバーナ制御部２８に送られる。バー
ナ制御部２８はこの目詰まり解消信号S₃が入力さ
れても直ちにはバーナ作動信号S₄を出力せず、基
準温度信号発生部２９から発せられる基準温度信
号S₅と前記排気温度センサ２４が出力する温度信
号S₂とを比較する暖機状態判別部３０から、排気
温度が所定温度に達していることを示す暖機信号
S₆が入力され、なおかつ回転数検出手段２２の回
転数信号S₇と負荷検出手段２３の負荷信号S₈から
アイドリング状態であることを検知したときのみ
上記バーナ作動信号S₄を発する。バーナ作動信号
S₄は第１図に示すように、バーナ８の着火ヒータ
８ｄを着火させる着火信号S₄′と、燃料バルブ１
９を開く燃料供給信号S₄″、およびエアバルブ１
８を開く燃焼空気供給信号S₄からなる。燃料バ
ルブ１９が開かれるとバーナ８の燃料ノズル８ｃ
に燃料Ｆが供給され、またエアバルブ１８が開か
れることによつてダイヤフラム装置１５のダイヤ
フラム室１５ｃは負圧源１７に連通し、その結果
ダイヤフラム１５ａはリターンバネ１５ｄに抗し
て第１図中右方に引かれる。このようにダイヤフ
ラム１５ａが動くことによりニードル１５ｂがオ
リフイス１４から退出してエア配管１０を開き、
バーナ８の１次、２次エアノズル８ａ，８ｂに燃
焼用空気が供給される。以上のようにしてバーナ
８が作動することにより、フイルター部材３に付
着していた微粒子が燃焼し、該フイルター部材３
の目詰まりが解消される。なお第３図は、上述の
制御をコンピユータによつて行なう場合の信号の
流れを示すフローチヤートである。

ここで上記燃料供給信号S₄″と燃焼空気供給信
号S₄は、着火信号S₄′が発せられた後所定時間
が経過してから、あるいは着火信号S₄′が発せら
れて着火ヒータ８ｄが所定温度、例えば900℃程
度まで加熱されたことが検知されてから発せられ
るようになつている。このようにすることによ
り、バーナ８からの未燃焼ガス放出による２次汚
染を防止できる。

前述のように回転信号S₇と負荷信号S₈を用い
て、排気流量が安定しているアイドリング状態下
のみにバーナ８を作動させるようにすれば、バー
ナ８の制御がし易くなる。また暖機状態判別部３
０により、排気温度が所定値に達していないとき
にはバーナ８を作動させないようにすることによ
り、例えば冷間始動時等冷機状態のアイドリング
下でバーナ８が作動することが防止でき、バーナ
８の所要発熱量を小さく設定することが可能とな
る。

なお、フイルター部材３の目詰まり検出は、上
記実施例における電極間抵抗の変化から検出する
方法以外の方法、例えばフイルター部材の上流側
と下流側の圧力差の変化から検出する方法等によ
つて行なわれてもよい。またフイルター部材３に
付着している微粒子を燃焼させる加熱装置として
は、上記バーナ８の他、電気ヒータ等が用いられ
てもよい。また目詰まり検出信号S₁を電流信号と
することを勿論可能であり、その場合には当然目
詰まり判別部２６は基準電流と該信号を比較する
ように構成される。

以上詳細に説明した通り本考案のデイーゼルエ
ンジンの排気浄化装置は、排気温度が低い状態の
ときにフイルター部材目詰まり解消用の加熱装置
が作動することがないものであり、したがつて本
考案の装置を用いれば、加熱用エネルギーの消費
がかさむ、あるいはフイルター捕集成分が十分に
燃焼されない、といつた問題が解消されるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示す系統図、第２
図は第１図の実施例における制御回路の構成を示
すブロツク図、第３図は第１図の実施例における
制御の流れを示すフローチヤートである。 １……エンジン、２……排気通路、３……フイ
ルター部材、４，５……電極、８……バーナ、２
０……目詰まり検出回路、２１……制御回路、２
４……排気温度センサ、２９……基準温度信号発
生部、３０……暖機状態判別部、S₁……目詰まり
検出信号、S₂……温度信号、S₃……目詰まり解消
信号、S₄……バーナ作動信号、S₆……暖機信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 排気中のカーボン粒子等微粒子成分を捕集する
   フイルター部材が排気通路に配設されるととも
   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が設けられ、フイ
   ルター部材の目詰まり時、該加熱装置を作動させ
   るようにしたデイーゼルエンジンの排気浄化装置
   において、 フイルター部材の目詰まり状態を判別する装置
   と、 排気通路に設けられエンジンの暖機状態を検出
   する排気温度センサと、 この排気温度センサからの出力により、排気温
   度が設定値を超えた状態では、エンジンの冷却水
   温に関係なく、上記目詰まり判別装置からの出力
   に応じ、所定運転領域で加熱装置作動信号を出力
   するとともに、排気温度が上記設定値以下の時に
   は前記加熱装置の作動を阻止する加熱装置作動制
   限装置とを設け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。