JP2003293749A

JP2003293749A - 多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003293749A
Application number: JP2002094174A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hatamura; 耕一畑村
Original assignee: Kanesaka Gijutsu Kenkyusho KK
Current assignee: Kanesaka Gijutsu Kenkyusho KK
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジン（ＤＥ）の低速時等の排気
温度を高め、その排気を高温の状態でとらえ、高温のま
まＤＥ用補助排気浄化装置に送込み活性化する。【解決手段】吸気絞り弁と排気再循環用排気補助カムを
備えた多気筒ＤＥで、排気を主排気通路を経て主排気浄
化装置に送り浄化する構成と、排気マニホールドの分岐
管を横切り、これと直接連通する排気導入管を設けてこ
れを補助排気浄化装置に接続し、更にこれを切換弁を経
て主排気通路に接続し、吸気絞り弁、排気補助カム及び
切換弁を、ＤＥの運転状態に応じる制御装置信号で作動
するアクチュエータで作動するよう構成した第１の発明
と、先端をＤＥの排気ポート内に挿入した補助排気導入
管の基端側を、前記排気導入管に接続した第２の発明と
からなり、特に低速時等のＤＥの排気温度を高め、その
排気を高温の状態でとらえてそのままＤＥ用補助排気浄
化装置に送るので、これを活性化し、浄化作用を活発に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置、特に触媒を用いた排気浄化装置、更
に詳しくは主排気浄化装置と、これに併設した補助排気
浄化装置とからなる触媒を用いた排気浄化装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来自動車用ディーゼルエンジン（以下
ＤＥ）は、主にエンジン自体の燃焼改善によって排気中
に含まれる有害物質の低減に努めてきたが、これまでの
研究状況から推察して、２００５年以降のわが国及び諸
外国において実施が予定されている排気規制値に適合さ
せることは非常に困難であると考えられている。

【０００３】そこで最近は、ａ）ＤＥの排気成分中の粒
子状物質は、同エンジンの排気系統中に配設された粒子
状物質フィルタ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔ
ｅＦｉｌｔｅｒ＝ＤＰＦ）によって捕捉し、これを触媒
によって酸化して二酸化炭素（ＣＯ2)とする連続再生式
ＤＰＦ（ＣＲ・ＤＰＦ）を用い、ｂ）酸化窒素（ＮＯ
ｘ)は、Ｎ2及びＯ２に解離しうるＤｅＮＯx触媒コンバ
ータによって無害化して後大気に放出する研究が進めら
れている。

【０００４】しかし、上記排気浄化技術の実施上の最大
の問題点は、ＣＲ・ＤＰＦ、ＤｅＮＯx触媒コンバータ
を活性化するためのＤＥの排気温度が、殊にアイドリン
グ時、低負荷時に得られないことである。

【０００５】現時点でもっとも優れているとされている
前記ＣＲ・ＤＰＦにおいても、これを活性化させるには
２５０℃の排気温度を必要とするが、通常のＤＥ搭載車
では、例えばアイドリング時の排気温度は１００℃前後
であり、従ってアイドリング時はもとより、低負荷時に
おいてもその排気温度は到底２５０℃には達せず、前記
ＣＲ・ＤＰＦは活性化せず、排気の浄化はまったく期待
できない。

【０００６】ここで、前記目的で排気温度を高める公知
の手段を考察すると、１）ポストインジェクションこれは、例えばアイドリング時のＤＥの膨張行程の終了
直前にシリンダ内へ燃料を噴射することによって、動力
を発生することなしに排気温度を高めようとするもの
で、アイドリング時の排気温度を約２００℃に上昇させ
ることが可能であるが、この程度の温度ではまだ触媒の
活性化には不十分で、しかも前記粒子状物質はＤＰＦ内
に堆積し続けてＤＥの排気系の背圧を高めることとな
り、終にはＤＥは運転不能に陥ることになる。また、こ
の状態において急激にＤＥの負荷を増大すると、粒子状
物質の酸化反応によってＤＰＦを熔損させるおそれがあ
る。

【０００７】ＤＥ搭載車の車速を４０キロメートル／時
程度に増速し、ＤＥの負荷を高めれば、排気温度は１５
０℃程度に上昇し、これに加えてポストインジェクショ
ンを例えば数十分毎に行えば、排気温度が２５０℃以上
となり、触媒の間欠的活性化が可能となるが、その際に
発生する排気温度の急激な変化は、セラミックス製のＤ
ＰＦ内に不測の熱応力を発生させ、やがては亀裂を生ぜ
しめるおそれがある。このため、上記手段は実用化され
ていないのが、現状である。

【０００８】２）ポストインジェクション以外論文ＳＡＥ２００１−０１−１２５６「ＳｏｍｅＰ
ｒｏｐｏｒｓａｌｔｏＬｏｗ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，Ｈ
ｉｇｈＳｐｅｃｉｆｉｃ−ＰｏｗｅｒＤｉｅｓｅｌ
ＥｎｇｉｎｅＥｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈＣＲＴ」
によれば、通常のアイドリング時のＤＥの空気過剰率
（λ）は約６に達するが、λが１の場合の６倍の空気
を、燃料の燃焼によって温度上昇せしめることは不可能
であるとし、この論文によれば、ａ．ＤＥの吸気系に吸気絞り弁を設けて、ＤＥのアイド
リング時等に吸入空気量を絞り、λを６から１．８に低
下させて排気温度を１００℃から１５０℃に上昇せしめ
た、

【０００９】ｂ．内部排気再循環（内部ＥＧＲ）。ＤＥ
の吸気行程の下死点付近において、排気補助カムによっ
て排気弁を再度開き、排気ポート内の高温の排気を吸気
絞りによって減圧されているシリンダへ逆流させること
により、圧縮行程直前のシリンダ内ガス温度を高め、結
果的に排気温度を高めようとするもので、１９０℃程度
に上昇させた、

【００１０】ｃ．加えて、多気筒ＤＥの作動シリンダ数
を１／２とする減筒運転をすることによって、ＤＥの冷
却面積が１／２となり、冷却損失も減少した結果排気温
度をＤＥの排気ポート出口において２５０℃と更に６０
℃上昇させ、アイドリング時、低負荷時のＣＲ・ＤＰＦ
の活性必要最低温度を確保できた、

【００１１】ｄ．更に排気絞り弁を絞ることによって背
圧を高め、これによるポンピングロス増大に伴う燃料噴
射量の増大と、内部ＥＧＲ量の増大によって、排気温度
を３００℃まで高めることが可能なことが記述されてお
り、上記各手段の制御を的確に行えば、排気温度を４０
０℃とすることも可能であろう。

【００１２】しかしながら図８の例のように、主排気浄
化装置６と、これに併設した補助排気浄化装置７とから
なる触媒を用いた排気浄化装置を備え、且つ吸気を吸気
絞り弁２によって絞って空気過剰率λを低くしたＤＥ１
では、排気流量が減少して排気管３内における流速が減
少する。従って、ＤＥ１の排気ポート４から排気マニホ
ールド５及び排気管３を経て直接主排気浄化装置６に流
入させる場合、排気ポート４から主排気浄化装置６に流
入するまでの時間が増大し、ある例では、排気ポート４
で約３００℃であった排気温度が、約２メートル流れる
間に約２４０℃も低下した。

【００１３】このとき、前記排気マニホールド５の分岐
管５−１、５−２、５−３、５−４内の排気とその温度
の動きは次のようになる。即ち、例えば６００回転／毎
分でアイドリング運転中のＤＥでは、排気行程は枝管５
−１内を１／２０秒間だけ流れて終了し、引続いて枝管
５−３内に排気が排出されるが、枝管５−３内には３／
２０秒前に排出を終了した排気が滞留し、これが枝管５
−３の外面から大気により冷却されて温度が低下してい
る。

【００１４】そこに前記の如く新たな排気が排出される
と、前サイクルで排出され冷却された排気と混合して温
度が低下し、図８の排気マニホールド５の入り口で３０
０℃あった排気が同出口では２５０℃と低下する。

【００１５】ここで、図８における切換弁９を閉じ、補
助排気浄化装置７に排気を通過させることを考えると、
補助排気通路８の点８ａから８ｂ、即ち補助排気浄化装
置７の入口と出口では、更に約３０℃の排気温度の低下
を生ずる。これらを考慮すると、補助排気浄化装置７を
アイドリング時に機能させるためには、理論上、排気ポ
ート４の出口での排気温度を３３０℃にまで高める必要
があるが、現状ではこれは甚だ困難であり、これを可能
とするにはいたずらに燃料消費量とＣＯ2排出量の増大
を招くことになる。

【００１６】もっとも、殊にアイドリング時の排気温度
をできるだけ高温に保ったまま前記排気浄化装置に送り
こもうとする手段はこれまでにも考えられてきており、
図１０に示すものもその一つである。即ち、これはエン
ジン（５）の各排気ポート（２）に枝管（１−１）、
（１−２）、……を連結した排気マニホールド（１）の
前記枝管（１−１）、（１−２）、……に、各々導入管
（１６）の一端の排気導入口（４）を連結し、導入管
（１６）の他端を補助触媒装置（１７）、（１７）に連
結するとともに、前記補助触媒装置（１７）、（１７）
より小排気管（１８）及び切換え弁（７）を介して前記
枝管（１−１）、（１−２）、……または排気マニホー
ルド１と主排気浄化装置（３）を連結する排気管（１
３）に連結したものである。

【００１７】図１０に示す装置によれば、アイドリング
時、低速走行時等に切換え弁（７）を切り換えて、排気
を枝管（１−１）、（１−２）、……から導入管（１
６）を介して補助触媒装置（１７）、（１７）に通し、
これより小排気管（１８）及び切換え弁（７）を経て排
気管（１３）に流すことができるが、排気を、前記ポス
トインジェクションの記載のところで述べたように間欠
的に流通させるときは、導入管（１６）は長く表面積も
大きいため排気の温度低下は著しく、このため補助触媒
装置（１７）の入口での排気温度は低下し、触媒が十分
に活性化されない。

【００１８】また、公開実用平成３−８３３１５号に
は、エンジンの各気筒からの排気ガスを、各気筒の排気
通路を介して排気マニホールドの分岐管に導き、排気マ
ニホールドにより集合した後、排気管に配置される触媒
コンバータに導き、排気ガスを浄化する自動車の排気ガ
ス浄化装置において、前記各排気通路から分岐して並列
に設置され低温時触媒コンバータ配置される低温時排気
通路と、この低温時排気通路および前記排気通路の開閉
を行う開閉弁と、エンジンから排出された排気ガスの温
度を検出する温度センサと、このセンサからの温度信号
を入力し、入力された値が予め定められた値より小さい
ときに、前記低温時排気通路を開とし排気通路を閉とす
るように開閉弁を制御し、一方、入力された値が予め定
められた値を越えたときに、低温時排気通路を閉とし排
気通路を開とするように開閉弁を制御する制御装置を有
する自動車の排気ガス浄化装置が示されている。

【００１９】従って、排気温度により制御装置を介して
前記開閉弁を制御することにより、アイドリング時のよ
うな排気ガスの低温時には、前記開閉弁をあけて低温時
触媒コンバータに排気ガスを通し、該コンバータのみに
よって排気ガスの浄化を行い、高速走行時、高負荷時の
ように排気ガスの高温時には、前記開閉弁を閉じて低温
時触媒コンバータには排気ガスを通さず、専ら排気管に
設置した（主）触媒コンバータに排気ガスを通して浄化
を行うようにしている。

【００２０】上記公開実用平成３−８３３１５号の装置
によれば、アイドリング時、低速走行時のような排気ガ
スの低温時においても、エンジンから排出されたばかり
の高温の排気ガスを、前記排気通路から直接低温時触媒
コンバータに送り込むことができ、低温時触媒コンバー
タを活性化させる。

【００２１】前記公開実用平成３−８３３１５号のもの
は、結局、シリンダ毎の各排気ポートに各低温時触媒コ
ンバータが設置されることになるが、該触媒コンバータ
に流入する排気は、２回転で１サイクルを完了する４サ
イクルエンジンでは１シリンダにおける排気行程は１／
２回転で終了し、他の３／２回転する期間には排気ポー
ト内に停滞することになり、その温度は低下し続ける。

【００２２】従って、排気行程期間中にはサイクル平均
値の４倍の量の排気が低温時触媒コンバータ内を間欠的
に流れることになり、該コンバータの必要処理容量は、
４気筒エンジンのバイパスに付設される補助触媒コンバ
ータの容量と同一となり、当然大型化してその熱容量は
増大し、エンジンの始動直後から触媒の活性化するまで
の時間を短縮することが不可能であるばかりか、エンジ
ンのアイドリング時や低負荷時の触媒の活性化温度を維
持することは著しく困難である。

【００２３】更に、前記公開実用平成３−８３３１５号
のものは構成が複雑であり、また三元触媒のみによって
排気を浄化するガソリンエンジンならともかく、酸化触
媒のほかにＤＰＦやＤeＮＯx触媒を組み合わせる必要の
あるＤＥにおいては、低温時用のコンバータといえど
も、三元触媒の約５倍程度の大きな容量が必要であり、
この意味からも到底前記公開実用の如き構成は採用でき
ない。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明が解決
しようとする課題は、上述した従来の技術における問題
点を解決し、アイドリング時、低速走行時におけるエン
ジンの排気温度を高め、そのエンジンからの排気を容易
に且つできるだけ高温の状態でとらえ、またこれを高温
に保持したまま比較的容量の大なるＤＥ用補助排気浄化
装置に送り込んでこれを活性化する、多気筒ディーゼル
エンジンの排気浄化装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、吸気絞り弁と内部排気再循環用排気補助
カムを備えた多気筒ディーゼルエンジンにおいて、その
排気を、排気ポートから排気マニホールドを介し主排気
通路を経て主排気浄化装置に送り浄化するよう構成する
とともに、前記排気マニホールドの１以上の分岐管の各
々と直接連通しつつ分岐管を横切る排気導入管を設け、
これを補助排気通路を介し補助排気浄化装置に接続せし
め、更に該浄化装置より補助排気通路及び切換弁を経て
前記主排気通路に接続し、前記吸気絞り弁、排気補助カ
ム及び切換弁を、前記ディーゼルエンジンの運転状態に
応じて制御装置からの信号により（選択的に）作動する
アクチュエータにより作動せしめるよう構成した多気筒
ディーゼルエンジンの排気浄化装置に係る第１の発明
と、吸気絞り弁と内部排気再循環用排気補助カムを備え
た多気筒ディーゼルエンジンにおいて、その排気を、排
気ポートから排気マニホールドを介し主排気通路を経て
主排気浄化装置に送り浄化するよう構成するとともに、
先端が前記エンジンの各排気ポート内に挿入された補助
排気導入管の基端側を、前記排気マニホールドの１以上
の分岐管を横切って設けた排気導入管に接続し、該導入
管を補助排気通路を介し補助排気浄化装置に接続せし
め、更に該浄化装置より補助排気通路及び切換弁を経て
前記主排気通路に接続し、前記吸気絞り弁、排気補助カ
ム及び切換弁を、前記ディーゼルエンジンの運転状態に
応じて制御装置からの信号により（選択的に）作動する
アクチュエータにより作動せしめるよう構成した多気筒
ディーゼルエンジンの排気浄化装置に係る第２の発明と
からなる。

【００２６】前記排気導入管には、前記分岐管よりの排
気により保温するよう構成されたものも含まれる。ま
た、前記補助排気通路には、断熱層により断熱するよう
構成されたものも含まれる。また、前記エンジンには、
減筒運転を可能としたものも含まれる。また、前記主排
気通路の途中には、ターボチャージャのタービンを設置
してもよい。また、前記主排気通路途中に排気絞り弁を
設置し、これをディーゼルエンジンの運転状態に応じて
前記制御装置からの信号により作動する前記アクチュエ
ータにより作動せしめるよう構成してもよい。また、前
記排気ポートは、断熱壁を有するものであってもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図１乃至図７を参照して説明する。本発明における
第１の発明は、吸気絞り弁１２と内部排気再循環用排気
補助カム１３を備えた多気筒ディーゼルエンジン１１に
おいて、その排気を、排気ポート１４から排気マニホー
ルド１５を介し主排気通路１７を経て主排気浄化装置１
８に送り浄化するよう構成するとともに、前記排気マニ
ホールド１５の１以上の分岐管１６の各々と直接連通し
つつ複数の分岐管１６を横切る排気導入管１９を設け、
これを補助排気通路２０を介し補助排気浄化装置２１に
接続せしめ、更に該浄化装置２１より補助排気通路２
０’及び切換弁２２を経て前記主排気通路１７に接続
し、前記吸気絞り弁１２、排気補助カム１３及び切換弁
２２を、前記ディーゼルエンジン１１の運転状態に応じ
て制御装置２３からの信号により（選択的に）作動する
アクチュエータ２４〜２６により作動せしめるよう構成
した多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装置である。

【００２８】本発明における第２の発明は、吸気絞り弁
１２と内部排気再循環用排気補助カム１３を備えた多気
筒ディーゼルエンジン１１において、その排気を、排気
ポート１４から排気マニホールド１５を介し主排気通路
１７を経て主排気浄化装置１８に送り浄化するよう構成
するとともに、先端が前記エンジン１１の各排気ポート
１４内に挿入された補助排気導入管３７の基端側を、前
記排気マニホールド１５の１以上の分岐管１６を横切っ
て設けた排気導入管１９に接続し、該導入管１９を補助
排気通路２０を介し補助排気浄化装置２１に接続せし
め、更に該浄化装置２１より補助排気通路２０’及び切
換弁２２を経て前記主排気通路１７に接続し、前記吸気
絞り弁１２、排気補助カム１３及び切換弁２２を、前記
ディーゼルエンジン１１の運転状態に応じて制御装置２
３からの信号により（選択的に）作動するアクチュエー
タ２４〜２６により作動せしめるよう構成した多気筒デ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置である。

【００２９】前記多気筒ディーゼルエンジン１１は、通
常のＤＥと同様、ピストン１１−１が上下するシリンダ
体１１−２を覆うシリンダヘッド１１−３に、吸気弁１
１−４により開閉される吸気ポート１１−５及び排気弁
１１−６により開閉される前記排気ポート１４が形成さ
れ、燃料噴射ノズル２７が装着されている。前記吸気絞
り弁１２は、上記吸気ポート１１−５に連結する吸気系
部材１１−７内に取付けられ、アクチュエータ２４によ
り開閉される。また、前記排気補助カム１３は、アクチ
ュエータ２５により排気弁１１−６を必要時制御し得る
ように設置されている。なお、図１に示す例では前記排
気ポート１４の内面を断熱層２８により覆っている。

【００３０】前記排気マニホールド１５の分岐管１６の
各々はＤＥ１１の各排気ポート１４に接続されるが、分
岐管１６を横切るように排気導入管１９が配設され、該
管１９は、分岐管１６の各々と導入口１６−１で直接連
通される。この際、排気導入管１９は、図２、図３、図
５及び図６に示すように、支持兼隔離材２９によって前
記分岐管１６に支持されるとともに、各々の分岐管１６
の間を隔離している。なお、上記排気導入管１９は図７
に示すように、排気マニホールド１５と一体的に形成し
てもよく、その一端側は閉塞される。

【００３１】前記排気導入管１９の開放端は、前記補助
排気通路２０を介し補助排気浄化装置２１に接続せし
め、更に該浄化装置２１より補助排気通路２０’及び切
換弁２２を経て前記主排気通路１７に接続されるが、こ
のとき補助排気通路２０を図３に示すように、保温管３
０により覆い、断熱空気層を形成するのが望ましい。

【００３２】前記補助排気浄化装置２１の内部構成は、
前記主排気浄化装置１８と同様で、例えば図３に示すよ
うに、ＤＥの排気処理のための連続再生ＤＰＦ２１−１
及びＤeＮＯx触媒２１−２が装入されている。しかし、
その排気浄化能力（容量）は、主排気浄化装置１８の略
１／１０程度でよい。

【００３３】図４乃至図６に示す例は、前記補助排気浄
化装置２１のためにより高温の排気を得る手段で、先端
が前記エンジンの各排気ポート１４内に挿入し得る補助
排気導入管３７の基端側を、排気マニホールド１５の１
以上の分岐管１６を横切るように設けた排気導入管１９
に接続しており、他の構成は図１乃至図３のそれと同様
である。

【００３４】図７に示す例は、前記補助排気浄化装置２
１を活性化する排気を得るためのもっともシンプルな手
段で、前記排気導入管１９’は前記分岐管１６と一体に
形成され、且つ前記支持兼隔離材２９及び保温管３０は
設けられていない。エンジン１１を使用する地域の気温
によっては、これで十分である。

【００３５】図中３１は排気絞り弁で、前記主排気通路
１７の途中、例えば主排気浄化装置１８の後に装着さ
れ、アクチュエータ３２により開閉される。また３３、
３３’は温度センサで、主排気浄化装置１８及び補助排
気浄化装置２１の入口側に装着される。また、３４はタ
ーボチャージャのタービンで、主排気浄化装置１８より
手前の主排気通路１７に設置され、これによってコンプ
レッサ（図示せず）を駆動し給気圧力を高めると同時
に、排気に抵抗を与えてその温度上昇を図るものであ
る。

【００３６】前記電子制御装置２３は、前記温度センサ
３３、３３’、アクチュエータ２４〜２６、３２、更に
は吸気絞り弁１２及び排気絞り弁３１を制御するアクセ
ルペダル３５の踏込み量センサ３６に接続されている。

【００３７】前記構成をもつ本発明多気筒ディーゼルエ
ンジンの排気浄化装置においては、ＤＥ１１の始動直
後、アイドリング時、またはこのエンジンを搭載した車
両の低速または低負荷走行時等、排気が低温にして且つ
流量が少なく、主排気浄化装置１８及び補助排気浄化装
置２１とも活性化が期待できない場合には、前記温度セ
ンサ３３、３３’、図示しないエンジン水温センサ等か
らの情報に基づき電子制御装置２３が判断して、必要に
応じてアクチュエータ２４〜２６、３２に指示し、切換
弁２２をして補助排気通路２０’と主排気通路１７を連
通せしめ、吸気絞り弁１２を絞って空気過剰率（λ）を
１に近づけ、内部排気再循環用排気補助カム１３を作動
させて内部ＥＧＲ効果を高め、排気絞り弁３１を閉じ加
減として排気系の背圧を高める。場合によっては減筒運
転を行ってＤＥの冷却損失を少なくする。

【００３８】これによって、図１乃至図３の例では、高
温化した排気は排気ポート１４から順次、分岐管１６を
経て排気マニホールド１５内に放出されるが、切換弁２
２により主排気通路１７への流出は止められているか
ら、排気はシリンダ１１−２毎に導入口１６−１から排
気導入管１９内に進入し、補助排気通路２０を経て補助
排気浄化装置２１に送り込まれ、これを活性化すると共
に、浄化が行われる。補助排気浄化装置２１において浄
化された排気は、補助排気通路２０’を通り切換弁２２
を経て主排気通路１７に送り出される。

【００３９】上記過程において、前記排気ポート１４に
断熱層２８を持つものでは、排気ポート１４を通過する
排気の保温が図られる。また、図１乃至図３の例では排
気導入管１９の周囲及び補助排気通路２０の周囲に断熱
空気層を有するので、排気ポート１４から放出された高
温の排気は冷却されることなく、また前記分岐管１６内
で、エンジンから新たに排出される排気はそれより前の
排気行程で排出され、分岐管１６内に残留し冷却された
排気と混合することが少ないので、十分に高温のまま前
記のように排気浄化装置２１に送り込まれ、これを活性
化し、十分な浄化作用を行わせる。

【００４０】図４乃至図６の例では、前記補助排気浄化
装置２１のためにより高温の排気を得ようと、補助排気
導入管３７の先端をエンジンの各排気ポート１４内に挿
入し、その基端側を、排気マニホールド１５の１以上の
分岐管１６を横切るように設けた排気導入管１９に接続
したことにより、シリンダ１１−２から排気弁１１−６
を経て排気ポート１４内に放出された高温の排気が、補
助排気導入管３７の先端から直接導入され、導入口１６
−１から排気導入管１９内に進入して、補助排気通路２
０を経て補助排気浄化装置２１に送り込まれる。これに
より補助排気浄化装置２１の活性化がより早期に且つ活
発に行われることが期待される。

【００４１】ＤＥ１１がほぼ高速、高負荷運転となり、
排気温度が上昇し、排気流量も増大してきたときは、こ
れを前記温度センサ３３、３３’、図示しないエンジン
水温センサ、アクセルペダル３５の踏込み量センサ３６
等で感知し、これに基づき電子制御装置２３がアクチュ
エータ２４、３２を介し吸気絞り弁１２、排気絞り弁３
１を調節し、これにより吸入空気量、背圧を調節して、
前記補助排気浄化装置２１の浄化効率が最高となるよう
な同装置２１の入口の排気温度とする。このとき、内部
ＥＧＲのための排気補助カム１３の駆動、非駆動及び全
気筒運転、減筒運転の選択、更にはターボチャージャの
タービン３４の駆動、非駆動の選択等も必要に応じて行
う。

【００４２】ＤＥ１１が更に高速、高負荷運転となり、
排気温度が上昇して、排気流量も増大し、主排気浄化装
置１８の入口の排気温度が、該浄化装置１８の触媒を活
性化させるに十分な温度にまで高まると、前記電子制御
装置２３及びアクチュエータ２６を介して切換弁２２を
開き、排気ポート１４からの排気を排気マニホールド１
５より直接主排気通路１７へ流通させ、排気の全量を主
排気浄化装置１８に送り込み浄化を行う。

【００４３】このとき、主排気浄化装置１８の入口の排
気温度が、該浄化装置１８の触媒を活性化させるに十分
な温度以上であれば、前記吸気絞り弁１２、排気絞り弁
３１の絞り作動、内部ＥＧＲのための排気補助カム１３
の駆動、減筒運転及びターボチャージャのタービン３４
の駆動等もその一部または全部を中止する。

【００４４】そして、再び主排気浄化装置１８の入口の
排気温度が、該浄化装置１８の触媒を活性化させるに十
分な温度を保持し得なくなったときは、切換弁２２によ
り排気マニホールド１５と主排気通路１７の連通を遮断
して、排気を補助排気浄化装置２１に通じ、該浄化装置
２１により浄化を行うのである。そして、補助排気浄化
装置２１の入口温度が該浄化装置２１の触媒の活性化に
不十分のときは、前記の如く吸気絞り弁１２、排気絞り
弁３１の絞り作動、内部ＥＧＲのための排気補助カム１
３の駆動、減筒運転及びターボチャージャのタービン３
４の駆動等の一部または全部を行うのである。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次のような効果を奏する。

【００４６】第１の発明では、排気マニホールドの１以
上の分岐管の各々と直接連通しつつ分岐管を横切る排気
導入管を設け、これを補助排気通路を介し補助排気浄化
装置に接続せしめ、更に該浄化装置より補助排気通路及
び切換弁を経て主排気通路に接続し、吸気絞り弁、排気
補助カム及び切換弁を、ディーゼルエンジンの運転状態
に応じて制御装置からの信号により選択的に作動するア
クチュエータにより作動せしめるよう構成することによ
り、特にアイドリング時、低速走行時におけるエンジン
の排気温度を高め、そのエンジンからの排気を容易に且
つできるだけ高温の状態でとらえ、またこれを高温に保
持したまま比較的容量の大なるＤＥ用補助排気浄化装置
に送り込んでこれを活性化し、その浄化作用を十分に行
わせることができる。

【００４７】第２の発明では、エンジンの各排気ポート
内に挿入された補助排気導入管の基端側を、前記排気マ
ニホールドの１以上の分岐管を横切って設けた排気導入
管に接続し、該導入管を補助排気通路を介し補助排気浄
化装置に接続せしめ、更に該浄化装置より補助排気通路
及び切換弁を経て主排気通路に接続し、吸気絞り弁、排
気補助カム及び切換弁を、ディーゼルエンジンの運転状
態に応じて制御装置からの信号により選択的に作動する
アクチュエータにより作動せしめるよう構成することに
より、特にアイドリング時、低速走行時におけるエンジ
ンの排気温度を一層高め、そのエンジンからの排気を容
易に且つできるだけ高温の状態でとらえ、またこれを高
温に保持したまま比較的容量の大なるＤＥ用補助排気浄
化装置に送り込んでこれを活性化し、その浄化作用を十
分に行わせることができる。

【００４８】また、前記排気導入管を、排気マニホール
ドの分岐管よりの排気により保温するよう構成したもの
では、分岐管付近での排気導入管の排気の保温が積極的
に図られ、補助排気浄化装置をより活性化することがで
きる。

【００４９】また、前記補助排気通路を、断熱層により
断熱するよう構成したものでは、エンジンから補助排気
浄化装置までにおける排気の冷却が防止され、補助排気
浄化装置をより活性化することができる。

【００５０】また、前記エンジンとして、減筒運転を可
能としたものでは、エンジンの冷却を少なくして排気の
一層の高温化を図ることができる。

【００５１】また、前記主排気通路の途中にターボチャ
ージャのタービンを設置したものでは、排気の流通に抵
抗を与えて主排気通路内での排気の冷却を防止すること
ができる。

【００５２】また、前記主排気通路途中に排気絞り弁を
設置し、これをディーゼルエンジンの運転状態に応じて
電子制御装置からの信号により作動するアクチュエータ
により作動せしめるよう構成したものでは、排気の流通
に抵抗を与えることにより、特にアイドリング時、低速
走行時におけるエンジンの排気温度を一層高めることが
できる。

【００５３】また、前記排気ポートが、断熱壁を有する
ものでは、エンジンのシリンダからの高温の排気の保温
を積極的に行った上、前記分岐管に送り出す効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の一実施例における全体構成図

【図２】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の一実施例における要部水平断面図

【図３】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の一実施例における要部縦断面図

【図４】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の他の実施例における部分的構成図

【図５】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の他の実施例における要部水平断面図

【図６】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の他の実施例における要部縦断面図

【図７】本発明多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置の更に他の実施例における要部縦断面図

【図８】従来のディーゼルエンジンの排気浄化装置と排
気温度の低下状況を示す略図

【図９】従来のディーゼルエンジンの排気浄化装置にお
ける排気マニホールドの概観図

【図１０】従来のディーゼルエンジンの排気浄化装置に
おける、主として補助排気浄化装置への排気供給状況を
示す概略図。

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン２、１２吸気絞り弁
３排気管４、１４排気ポート５、１５排気マニホールド５−１〜５−４、１６分岐管６、１８主排気浄化装置７、２１補助排気浄化
装置８排気補助通路１１多気筒ディーゼルエンジン１３内部排気再循環用排気補助カム１７主排気
通路１９、１９’ 排気導入管２０、２０’ 排気補助
通路２２切換弁２３電子制御装置２４〜２６、３２アクチュエータ２７燃料噴
射ノズル２８断熱層２９支持兼隔離材３０保温管３１排気絞り弁３３、３３’ 温度センサ３４ターボチャージャのタービン３５アクセル
ペダル３６踏込み量センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/26 Ｆ０１Ｎ 3/26 ＡＬＭ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１ＧＦ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 ＢＣＨＭＰ 41/02 ３６０ 41/02 ３６０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ３０１Ｔ３０１ＺＦターム(参考） 3G084 BA05 BA19 BA23 BA24 CA03 DA10 FA10 FA27 3G090 AA03 BA01 CB24 CB25 DA12 DA19 DA20 DB03 DB07 EA01 EA05 EA07 EA08 3G091 AA10 AA18 AA28 AB01 AB13 BA04 CA01 CA12 CB07 EA03 EA07 EA17 FA08 FA12 FB02 GA06 HA07 HA14 HB02 HB03 HB06 3G092 AA02 AA11 AA14 AA18 BA01 CA03 DA02 DA03 DB03 DC03 DC12 DC15 DF02 DF09 EA11 EA28 EA29 FA15 GA04 GB02 HA06X HA11Z HA13X HD01Z HD09X HE06Z HF21Z 3G301 HA02 HA07 HA11 HA19 JA21 KA07 KA08 KB04 LA03 PA17Z PD11Z PF01Z PF03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気絞り弁と内部排気再循環用排気補助カ
ムを備えた多気筒ディーゼルエンジンにおいて、その排
気を、排気ポートから排気マニホールドを介し主排気通
路を経て主排気浄化装置に送り浄化するよう構成すると
ともに、前記排気マニホールドの１以上の分岐管の各々
と直接連通しつつ分岐管を横切る排気導入管を設け、こ
れを補助排気通路を介し補助排気浄化装置に接続せし
め、更に該浄化装置より補助排気通路及び切換弁を経て
前記主排気通路に接続し、前記吸気絞り弁、排気補助カ
ム及び切換弁を、前記ディーゼルエンジンの運転状態に
応じて制御装置からの信号により（選択的に）作動する
アクチュエータにより作動せしめるよう構成したことを
特徴とする多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】吸気絞り弁と内部排気再循環用排気補助カ
ムを備えた多気筒ディーゼルエンジンにおいて、その排
気を、排気ポートから排気マニホールドを介し主排気通
路を経て主排気浄化装置に送り浄化するよう構成すると
ともに、先端が前記エンジンの各排気ポート内に挿入さ
れた補助排気導入管の基端側を、前記排気マニホールド
の１以上の分岐管を横切って設けた排気導入管に接続
し、該導入管を補助排気通路を介し補助排気浄化装置に
接続せしめ、更に該浄化装置より補助排気通路及び切換
弁を経て前記主排気通路に接続し、前記吸気絞り弁、排
気補助カム及び切換弁を、前記ディーゼルエンジンの運
転状態に応じて制御装置からの信号により（選択的に）
作動するアクチュエータにより作動せしめるよう構成し
たことを特徴とする多気筒ディーゼルエンジンの排気浄
化装置。
【請求項３】前記排気導入管が前記分岐管よりの排気に
より保温するよう構成されたことを特徴とする請求項１
または請求項２記載の多気筒ディーゼルエンジンの排気
浄化装置。
【請求項４】前記補助排気通路が断熱層により断熱する
よう構成されたことを特徴とする請求項１、２、３のい
ずれか記載の多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装
置。
【請求項５】前記エンジンが減筒運転を可能としたこと
を特徴とする請求項１、２、３、４のいずれか記載の多
気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】前記主排気通路の途中にターボチャージャ
のタービンを設置したことを特徴とする請求項１、２、
３、４、５のいずれか記載の多気筒ディーゼルエンジン
の排気浄化装置。
【請求項７】前記主排気通路途中に排気絞り弁を設置
し、これをディーゼルエンジンの運転状態に応じて前記
制御装置からの信号により作動する前記アクチュエータ
により作動せしめるよう構成したことを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６のいずれか記載の多気筒ディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】前記排気ポートが断熱壁を有することを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれか
記載の多気筒ディーゼルエンジンの排気浄化装置。