JP2608296B2

JP2608296B2 - 粒子フィルタの再生方法

Info

Publication number: JP2608296B2
Application number: JP62275560A
Authority: JP
Inventors: ジョセフ・シュレーレル; ジョセフ・クロイトマイヤ
Original assignee: マン・テクノロジー・ジーエムビーエッチ
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPS63123907A; ATE57248T1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、オイル霧吹きノズルの開口に該開口への排
気ガス残留分の堆積を阻止する手段が関係付けられてい
る、オイル霧吹きノズルと燃焼空気供給部を有するバー
ナを備えた内燃機関の排気ガス用粒子フィルタの再生方
法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

排気ガス管に設けられた粒子フィルタが、時々掃除さ
れねばならないことは知られている。一つの再生法は、
フィルタに引き留められたすず粒子を燃焼することであ
る。このためにフィルタに対して適当な関係で、排気ガ
スストラング（Abgasstrang）内にバーナが設けられて
いる。バーナ或いは（運転中短時間だけ用いられる）バ
ーナの燃料ノズルは、そのとき、排気ガスにさらされ、
その結果燃えない排気ガス成分がバーナ構成部分，特
に、燃料ノズルの上に堆積し、それによってバーナ運転
が、特にスタート段階においてひどく妨げられる。

燃焼空気によって貫流掃除され得る排気ガス管から分
枝している（durchsplbaren）ケーシングの内側にオ
イル霧吹きノズルが設けられている装置が、米国特許UP
−PS 4,581,891号から知られている。オリフィス（Blen
de）がケーシングのノズル側空間をケーシングの排気ガ
ス管とつながっている空間と分離している。オリフィス
とノズルの回りを洗う燃焼空気によってバーナの運転中
に排気ガスがノズル開口に達することを阻止する。しか
し、バーナの運転休止中に、オリフィスによって妨げら
れない排気ガスが進んでノズルに堆積するので、ノズル
の上に堆積が形成される。

本発明の課題は、上記のバーナにおいてバーナノズル
の汚れがもはや起こらない手段をつくることである。

〔問題点を解決するための手段〕

この課題は特許請求の範囲第１項に記載の発明によっ
て解決される。

オイル霧吹きノズルの開口に設けられている掃除空気
管を通して、バーナの運転休止中掃除空気が流れる。そ
れによってノズル開口の領域の排気ガスが、内燃機関の
全運転中、ノズル開口から遠ざけられる。

西独特許公開公報、DE−OS 2821932号から、オイル霧
吹きノズルのまわりに細い環状路を備えたバーナが知ら
れている。しかし、これは上流側で燃焼空気供給室につ
ながるもので、且つ上記周知のバーナの場合と同様に、
バーナの運転中のみ空気が貫流するものである。

それに対して本発明に係るものにおいては、連続し
て、特にバーナの運転休止中にノズル開口の回りが洗わ
れる別の掃除空気源が設けられる。これによってノズル
開口が排気ガスからの堆積物から自由に保たれるのみな
らず、バーナの全燃焼室及びその周囲も自由に保たれ
る。さらにバーナ領域を冷却し、特に乾かすことが出来
る。それ故排気ガスからつくることができる復水（Kond
ensat）よりなる攻撃的な媒体は除かれる。

復水の除去は、有利に吸い込み管によって助けられ
る。吸い込み管は、掃除空気の吸い込み作用が利用され
るか或いは管が異なる圧力の複数の領域につながり、吸
い込み管の端部が、復水の集まる場所にあるように設け
られている。

さらにこのように乾かされ、清潔にされたバーナ領域
は特に検出器（Meβｆhler）用の測点として、例えば
粒子フィルタによって生ぜしめられる排気システムにお
ける逆圧を測定するために、特に良好に役立つ。

掃除空気管には、特に、排気ガス管内で短時間の圧力
増加によって生ぜしめられる逆流を防止するためにオイ
ル霧吹きノズルに極力密接して設けられている絞り部が
設けられている。

その場合、絞り部の方への流れ方向の掃除空気管の空
間，即ち、ノズル開口を取り囲み、且つ排気ガスが移っ
て来る空間を非常に小さくすることがたいせつである。

掃除空気源として、内燃機関用燃焼空気を利用でき
る。全バーナの再生効果を高めるために、掃除空気管に
は約６バールの圧縮空気が供給されねばならない。それ
に対して、実用者の場合、合目的的に圧縮空気制動装置
を関係させることができる。この装置の場合、６〜７バ
ールのかわいた圧縮空気が排気システムのバーナ及びそ
の周囲を、復水，復水に溶解されている攻撃的媒体及び
粒子堆積物から自由に保つために特に良好に役立てられ
るように、コンプレッサと圧力タンクの間に乾燥器が設
けられる。それによって、固定の，例えば検出器，及び
弁や絞り弁のような可動の部材の腐食性材料による影響
が除外される。それによって排気ガスシステムとバーナ
の寿命及び機能性は、云うに値するほど改良される。

〔実施例〕

図面に、実施例が模式的に示されており、図面におい
て、第１図は排気ガスシステムのバーナの装置を示し、
第２図はバーナのオイル霧吹きノズルを示す。

第１図は、内燃機関（詳細は図示せず）の粒子フィル
タ11が設けられている排気ガス管10を示す。フィルタ11
の前の排気ガス13の流れの進路にバーナ20の燃焼室46が
つながっており、燃焼室46には、オイル霧吹きノゾル3
4,及び混合管24が備えられている。このフィルタ11の再
生用バーナユニットは、排気ガス13をバーナ20用の燃焼
空気として、又、酸素を含むガスとして利用出来るよう
に設計されている。前記再生用バーナユニットに対し
て、ケーシング81に取り囲まれた膨張室80が設けられて
おり、膨張室80内に排気ガス13用の空気取り入れ口ケー
シング（Einlaβstutzen）70が突き出ており、又、膨張
室80は少なくともバーナ20の高温部を有している。車の
運転中には、主弁82が排気ガス管10を開放し、一方、副
弁83が排気ガス管から分枝する空気取り入れ口ケーシン
グ70を閉鎖するので、排気ガス13は主排気ガス管10を介
して導かれる。両弁82,83は、適当な機構84によって運
転者により操作することが出来る。

フィルタ11を再生するために、車の内燃機関が、無負
荷運転で動かされ、主弁82が閉じられ、そして副弁83が
開かれる。それによって、無負荷運転中に生ずる酸素を
含む排気ガス13は、空気取り入れ口ケーシング70を通っ
て膨張室80内に流れ込む。同時にバーナ20への燃料29が
供給される。ノズル34から出て行く燃料は、膨張容器か
ら流れ込む排気ガス13の部分的流れと混ざる。混合管24
は、燃焼室46からの燃焼ガス23が、環状円筒状の再循環
室75を通して混合管24内に逆に吸い込まれるように配置
されている。混合管24の内側で、燃料29が再循環する燃
焼ガス86によってあたためられ、気化され、燃焼ガス86
及び排気ガス13と混合され、完全な可燃ガスとされる。
この可燃ガスは点火装置85によって点火され、炎管47の
内側の燃焼室46において完全に燃焼せしめられる。

バーナ20ないし炎管47は流体筒（Strmungs rohr）7
1により囲まれており、この流体筒71は複数の開口72を
有し、開口72を通して、排気ガス13が一部膨張室80から
炎管47の出口に達する。

ここに入る排気ガスは、炎管47から出る熱ガス23と混
ざる。この際、一方では熱ガスは冷えた排気ガス13によ
って低い温度にされ、他方では熱ガス23内の酸素が豊富
にされる。このように冷却され、酸素と混ぜられた熱ガ
ス53は、次に、排気ガス管10内に、主弁82によって主排
気ガス13の流れ方向に、排気ガス管10からフィルタ11へ
達するように、流れ込む。この実施例の場合、再生運転
のために何らの別の新しい空気を必要としない。その代
わりに、排気ガス13は簡単なやりかたでバーナを介して
方向が変えられる。このような配置でとにかく設けられ
た空気取り入れ口ケーシング70間，及びバーナケーシン
グ36の入口開口72,73,及び74における絞り部によって、
強く脈動されたモータ排気ガス13の減衰が行われ、排気
ガス13は同時にガス分配部（Gasfhrung）としての役
目をする膨張室80によって強く支持される。ひどく振動
するモータ排気ガス13をバーナ20用燃焼空気として利用
できるようにするために、何ら別の処置は必要としな
い。

炎管47の領域にも複数の相応の開口72が設けられてい
るので、必要に応じて、また別の出費なしに、排気ガス
は同時に炎管47を冷却するために利用することができ
る。バーナ20の運転休止中に、または内燃機関の通常運
転（Normalbetrieb）中に、排気ガス13は、直接に排気
ガス管内にフィルタ11の方へ流れる。その際、開いた，
或いは別の排気ガス弁によって主に閉じられた燃焼室44
は排気ガスでいっぱいになる。

バーナ20の燃焼室44に循環する排気ガスがノズル開口
（Ｄsenoffnng）56を詰まらせ、或いはきたなくす
る成分をオイル霧吹きノズル46に堆積させることを阻止
するために、ノズル頭部30に、第２図に詳細に図示する
掃除空気管が設けられている。

第２図は、第１図の部分，即ちオイル霧吹きノズル34
を示す。オイル霧吹きノズル34は、固有のノズルまたは
ノズル頭部30を支持するノズル接続部（Ｄsenstoch）
31からなる。オイル霧吹きノズル34は被覆（Ummantelun
g）44により取り巻かれており、この被覆44はノズル頭
部30の領域に絞り部40を有する環状空間（掃除空気管）
32を形成しており、また環状空間32は被覆44の開口35を
介して掃除空気源（図示せず）と連絡している。

バーナの運転休止中に、掃除空気流33が開口35を介し
て掃除空気管32に入り、掃除空気流はノズル頭部31をか
すめてノズル開口56の前方に、燃焼空気38用のオリフィ
ス（Blende）37を通して混合管39内に流れる。この掃除
空気流33は燃焼ガスのノズル頭部30との接触を阻止し、
そしてそれ故ノズル開口56が常に汚れのない状態におか
れる。

排気ガスシステム10においては、概して脈動する圧力
が存在する。この事情を考慮に入れて、短時間の流れの
逆もどり（掃除空気送り管のポンプ作用）を避けるため
に、絞り部40の設備が設けられている。その際、絞り部
と周囲（Umgebung）からの出口間の空間を極力小さく保
持するために、絞り部40は絞り開口に極力近く、特にノ
ズル開口56（図示せず）のすぐ前方にある。そのとき、
よりいっそうわずかな空間に相応してとるに足りないほ
どわずかだけ掃除空気は圧縮できるのみであるので、排
気ガス側の圧力先端（Druckspitze）は掃除空気に抗し
て掃除空気管32内に押し入るための何らの空間を有さな
いであろう。またこの効果は、ノズル開口の周囲におけ
る掃除空気管端部を毛細管状に形成することによっても
達成することができる。

第２図において示す環状円筒状掃除空気管32の代わり
に、掃除空気噴流がノズル開口56をかすり、且つ排気シ
ステムからノズル開口迄の圧力波の拡大が阻止されるす
べての構造形状（Bauformen）を利用することができ
る。それ故、ノズル開口のわきで例えば、わずかな直径
を有し、且つノズル開口をかこむ環状空間につながる円
筒状管が考えられる。

掃除空気源として、内燃機関用の燃焼空気を利用する
ことが出来、その場合、逆流を避けるために、掃除空気
はしかし約1.5倍の排除空気ガス先端圧力（Spitzendruc
k）が圧力負荷されるべきである。それに関する一つの
変形は、コンプレッサ等によって生ぜしめられる圧縮空
気を掃除空気として利用することである。それによって
経費の支出超過が必要とされるが、構成部分を長持ちさ
せる圧縮空気の作用は支出超過のうめあわせをする。特
にバーナの運転休止中に連続的にバーナと排気ガスシス
テムの部分を通って流れるかわいた圧縮空気によって、
構成要素は排気ガスからの残留物（Ｒckstnden）か
ら十分に自由に保たれ、装置の機能性及び寿命が高めら
れる。さらに掃除空気流33は、オイル霧吹きノズル31を
冷却し、また、それは付属の内燃機関が運転中のとき、
何時も入れることができる。

バーナシステムの部分に排除空気ガスからの復水（Ko
ndensat）が排除空気の貫流にもかかわらず集まると
き、適当に設けられた吸い込み管を介して復水を吸い取
るためにも掃除空気流を利用することが出来る。第２図
において、例えば二つの吸い込み管50,及び51が示され
ている。

膨張室80をバーナ20の燃焼室46と結合する吸い込み管
50によって、両室の圧力差により、ケーシング81の底部
に集まる復水が吸い取られる。第２の吸い込み管51は、
バーナケーシング36に設けられている。この際吸い込み
は直接掃除空気33によって行われる。

再生過程の導入のために、概して、フィルタの圧力損
失により、モータ回転数及び排気ガス温度そのほかの数
量との関係で信号を発し、フィルタがまもなく再生され
なければならないことを表示する光学的及び／又は聴覚
的表示装置が車に装備される。また空気掃除（Luftsp
lung）は、別の長所，即ち、掃除空気の流れ領域内，及
び排気ガスシステムの冷却領域内に圧力センシング装置
（Drckfuhler）52を設けることができることである。
それに適した場所はバーナケーシング36内の空間であ
り、バーナケーシング36から掃除空33が掃除空気管35/3
2に導入され、またバーナケーシング36は隔壁54によっ
て燃焼室46から分離されている。

圧力センシング装置52を介して再生工程の必要性が表
示されるとき、運転者は車を短時間無負荷運動し、操作
要素（Bedieungselemente）を介して主弁82が閉じ、同
時に副弁83が開き、再生過程を導入する。５ないし15分
間の指定時間後、再生段階をまたやめることが出来る。
運転者は再生運転から車の運転に切り換え、その結果、
排気ガスが再び主排気ガス管を介してフィルタへ達す
る。その後走行ないし運転（フィルタ運転）が再び続け
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気ガスシステムのバーナの装置を示し、第２
図はバーナのオイル霧吹きノズルを示す。 10……排気ガス管、11……粒子フィルタ、13……排気ガ
ス、20……バーナ、23……燃焼ガス、30……ノズル頭
部、32……掃除空気管、33……掃除空気、34……オイル
霧吹きノズル、56……ノズル開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭60−77721（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4581891（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナ（20）がオイル霧吹きノズル（34）
と互いに独立な２つの空気（33,38）を供給できる空気
供給装置とを備えており、一方の空気供給装置はオイル
霧吹きノズルのノズル頭部（30）に設けられた空気管
（32）であり、第２の空気供給装置は燃焼空気（38）が
用いられ、燃料内燃機関の作動中バーナ（20）が不動作
のとき掃除空気が燃焼室に供給され、別の掃除空気源が
用いられるとき、掃除空気（33）がノズル頭部の掃除空
気管として形成された空気管（32）を通して供給される
ことを特徴とするバーナによる内燃機関の排気ガス（1
3）用粒子フィルタの再生方法。
【請求項２】掃除空気（33）が圧縮で空気管（32）に供
給されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の粒子フィルタの再生方法。
【請求項３】圧縮空気源が空気管（32）を通して供給さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の粒
子フィルタの再生方法。
【請求項４】掃除空気（33）により把握出来るバーナ
（20）の領域が、フィルタ逆圧の測定位置として利用さ
れることを特徴とする先行する特許請求の範囲のうちの
いずれか１つの項に記載の粒子フィルタの再生方法。
【請求項５】掃除空気（33）の流れによって生ぜしめら
れるバーナ領域内における圧力差（ΔＰ）が、排気ガス
復水の吸い取りに利用されることを特徴とする先行する
特許請求の範囲のうちのいずれか１つ項に記載の粒子フ
ィルタの再生方法。