JPH0218277Y2

JPH0218277Y2 -

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Publication number: JPH0218277Y2
Application number: JP1983045197U
Authority: JP
Priority date: 1983-03-28
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1990-05-22
Also published as: JPS59157521U

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浄化装置に
関する。

デイーゼルエンジンの排気浄化装置として、排
気通路にフイルター部材を設け、排気中のカーボ
ンなどの微粒子成分をフイルター部材で捕集する
とともに、この捕集された微粒子成分をフイルタ
ー部材の目詰り防止のため加熱装置にて燃焼除去
するようにしたものがある。この加熱装置の作動
方式としては、常時作動せしめる方式、フイルタ
ー部材の目詰りが生じる時期を予測して所定間隔
毎に作動せしめる間隔作動方式およびフイルター
部材の目詰りを検出して作動せしめる方式がある
が、本考案は上記間隔作動方式で加熱装置の作動
しようとするものである。

従来、上記間隔作動方式については、特開昭56
−104111号公報にその一例が開示されており、こ
れは、燃料タンク内のフロートの移動量を検出
し、粘料消費量が所定値に達する毎に加熱手段を
作動そさめてフイルター部材に捕集されている微
粒子成分を燃焼除去するものである。

しかるに、排気中のカーボン類はエンジン回転
数に応じてその発生量が変わり、通常はエンジン
回転数が高くなるにつれてカーボン類の発生量が
多くなる傾向にあり、また大気圧が低くなる場合
にもカーボン発生量が多くなる傾向にある。従つ
て、加熱装置の作動間隔を燃料消費量のみで制御
する方式においては、フイルター部材の目詰り防
止を充分に図ることができない場合が生じてく
る。つまり、フイルター部材の微粒子成分捕集量
が少ないときに加熱装置が作動してエネルギーを
浪費したり、あるいはフイルター部材に微粒子成
分が多く堆積しているにもかかわらず、加熱装置
が作動せずに背圧が上昇し出力の低下を招いたり
する不具合が生じてくる。

本考案は、かかる点に鑑み、フイルター部材に
捕集された微粒子成分を燃焼除去する加熱装置の
作動間隔をエンジン回転数が高くなるほど、また
大気圧が低くなるほど縮めることにより、エンジ
ン回転数および大気圧に応じた、つまり、フイル
ター部材に捕集される微粒子成分の量に応じた適
正な時期に加熱装置を作動せしめ、エネルギーの
浪費防止およびフイルター部材の目詰りによる背
圧上昇の防止を図るものである。

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、該フイルター部材に捕集された微
粒子成分を燃焼除去する加熱装置を設け、所定間
隔で該加熱装置を作動させる構成としたデイーゼ
ルエンジンの排気浄化装置において、エンジンの
稼動時間に関与するパラメータ、例えば燃料消費
量や走行距離などを検出するものからの出力によ
り、エンジンの稼動時間を積算するエンジンの稼
動時間積算装置と、この稼動時間積算装置の積算
値に応じ積算値が基準値以上になる毎に加熱装置
作動信号を出力する加熱装置駆動装置と、エンジ
ン回転数を検出する回転検出装置の出力に応じエ
ンジン回転数が高くなる程加熱装置駆動装置の出
力間隔を縮める方向に補正する回転補正装置と、
大気圧を検出する大気圧検出装置の出力に応じ大
気圧が低い程、加熱装置駆動装置の出力間隔を縮
める方向に補正する大気圧補正装置とを備えてい
ることを特徴とするものである。

上記排気浄化装置において、排気中のカーボン
類の発生量はエンジン回転数が高くなる程、また
大気圧が低くなる程多くなるが、加熱装置の作動
間隔は低くなる程縮まるから、結局、実際にフイ
ルター部材に捕集される微粒子成分の量に応じた
適正な時期に加熱装置が作動することになる。

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

〈実施例１〉本例は第１図乃至第５図に示されている。第１
図で、１はデイーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プ、２は燃料タンク、３は排気通路４に介設した
排気浄化手段であり、排気浄化手段３は排気中の
微粒子成分を捕集するフイルター部材５と、捕集
された微粒子成分を燃焼除去する加熱装置６とを
備える。

燃料噴射ポンプ１と燃料タンク２とは、燃料タ
ンク２から燃料噴射ポンプ１へ燃料を供給する燃
料供給通路７と、燃料噴射ポンプ１から燃料タン
ク２へ燃料を戻すリターン通路８にて接続されて
いる。燃料供給通路７にはその上流側から燃料中
の不純物を沈降除去するセジメンタ９と燃料供給
量を計算する第１流量計１０とが順に介設され、
リターン通路８には燃料のリターン量を計量する
第２流量計１１が介設されている。

上記両流量計１０，１１は、いずれもギヤ方式
のもので、一対のギヤ１０ａ，１０ａおよび１１
ａ，１１ａがそれぞれ噛合わされた状態で回転自
在に支持されており、燃料の流れに伴つてギヤ１
０ａ，１１ａが回転することを利用してパルスを
発生せしめ、パルスお間隔の長短によつて燃料流
量を計量するものである。両流量計１０，１１
は、大気圧を検出する大気圧検出装置１２及び燃
料噴射ポンプ１に取付けたエンジン回転数を検出
する回転検出装置１３と共に出力信号を後述する
コントロールユニツト１４へ送るようになつてい
る。

フイルター部材８は、耐熱性多孔質材料にてハ
ニカム状に形成されており、排気通路４の途中に
介設したケーシング１５に収納されている。フイ
ルター部材５の排気通路長手方向に延びる各細孔
は一つおきにその端部がブラインドプラグ１６で
閉塞されており、上流側が開口した細孔（下流側
の端部は閉塞されている。）から流入した排気は
通気性の多孔質隔壁を通すて下流側が開口した細
孔から流出するものであつて、隔壁通過時に排気
中のカーボン粒子などの微粒子成分が捕集される
ようになつている。

加熱装置６は、ヒータ加熱方式のもので、電源
１７にリレースイツチ１８を介して接続した発熱
線１９を備え、この発熱線１９はフイルター部材
５の細孔の上流側の端部に設けたブラインドプラ
グ１６を通して各細孔内を出入し、末端がアース
されている。発熱線１９は必ずしもフイルター部
材５のすべての細孔に挿入することを要さず、例
えば、フイルター部材５の周辺部に位置する細孔
を環状に結ぶように配線するとともに、この環状
の内部で十字を形成するように配線するなど加熱
の影響がフイルター部材５の全体に及ぶようにし
てあればよい。

また、排気通路４にはフイルター部材５を収納
したケーシング１５をバイパスするバイパス通路
２０が付設され、このバイパス通路２０の上流端
に開閉弁２１が取り付けられており、加熱装置６
の作動時に開閉弁２１を開いてフイルター部材５
が微粒子成分を燃焼除去可能な温度に上昇するま
ではバイパス通路２０へ排気の全量を流し、昇温
後は排気の1/2量を流すようになされている。さ
らに、排気通路４にはフイルター部材５の上流側
でバイパス通路２０の上流端よりも下流側に位置
して２次エア供給通路２２が接続され、２次エア
供給通路２２にはバルブ２３が介設されており、
ポンプ２４の作動により２次エア、つまり、フイ
ルター部材５に捕集された微粒子成分の燃焼を促
進するためのエアをフイルター部材５の上流側へ
供給できるようになされている。

上記加熱装置６、開閉弁２１およびバルブ２３
は、いずれもコントロールユニツト１４によつて
作動が制御されるものであり、次にこのコントロ
ールユニツト１４の制御の態様について第２図な
いし第４図に基づいて説明する。

第２図はアナログ的な制御における回路構成を
示しており、２５はエンジンの稼動時間積算装
置、２６はこの稼動時間積算装置２５の積算値が
基準値以上になる毎に加熱装置作動信号を出力す
る加熱装置駆動装置であり、この加熱装置駆動装
置２６の出力間隔を回転補正装置２７と大気圧補
正装置２８とでエンジン回転数と大気圧に応じて
補正するようになされている。

本例の場合、エンジンの稼動時間は、第１流量
計１０で計量される燃料供給量から第２流量計１
１で計算される燃料リターン量を減算した燃料消
費量としてとらえられる。この燃料消費量に対す
る微粒子成分の発生量は、第３図に示す如くエン
ジン回転数によつて異なり、エンジン回転数が高
くなる程、微粒子成分の発生量が多くなる傾向に
あり、回転補正装置２７ではエンジン回転数が高
くなる程、燃料消費量を実際の計量値よりも多く
なる方向に補正して加熱装置駆動装置２６の出力
間隔を縮めるようになされている。また、微粒子
成分の発生量は、第４図に示す如く大気圧が低く
なるにつれて増える傾向にあり、大気圧補正装置
２８では大気圧が低くなる程、燃料消費量を実際
の計量値よりも多くなる方向に補正して加熱装置
駆動装置２６の出力間隔を縮めるようになされて
いる。

具体的には、第２図に示す如く、第１流量計１
０と第２流量計１１からの出力信号はゲート回路
２９へ送られ、ゲート回路２９は、パルス発生回
路３０から所定時間（例えば10秒）毎に送られる
パルスを受けて前記両流量計１０，１１からの出
力信号を所定時間毎に減算回路３１へ送り、この
減算回路３１で実際の燃料消費量が演算されるこ
とになる。そして、減算回路３１からの出力信号
は回転補正装置２７における回転補正回路３２へ
入力され、回転補正回路３２は、エンジン回転数
を検出する回転検出装置１３からの信号が波形整
形回路３３により雑信号を除去した状態で入力れ
て、減算回路３１からの出力信号をエンジン回転
数に応じて補正し、大気圧補正装置２８における
大気圧補正回路３４へ信号を出力する。

大気圧補正回路３４は、大気圧を検出する大気
圧検出装置１２からの出力信号を受けて回転補正
回路３２からの出力信号を大気圧に応じて補正
し、積算計３５へ信号を出力する。そして、この
積算計３５において、エンジン回転数および大気
圧に応じて補正された燃料消費量が積算されてい
く。積算計３５からは加熱装置駆動装置２６にお
ける比較回路３６へ信号が送られ、比較回路３６
は加熱装置６の作動を要する燃料消費量を基準値
信号として発生する基準値発生回路３７からの信
号により積算値と基準値とを比較し、積算値が大
きくなつた時点で加熱装置６へ作動信号を出力す
るとともに、積算計３５へ積算値を零にするキヤ
ンセル信号を出力するゲート回路３８へ作動信号
を出力する。

さらに、本例の場合、比較回路３６からは、積
算値が基準値よりも大きくなつた場合、バイパス
通路２０における開閉弁２１および二次エア供給
通路２２におけるバルブ２３へも作動信号が送ら
れ、上記開閉弁２１およびバルブ２３を開動する
ようになされている。

次に、作用を説明すれば、デイーゼルエンジン
を作動せしめると、燃料タンク２から燃料供給通
路７を通して燃料噴射ポンプ１へ燃料が供給さ
れ、燃料噴射ポンプ１からデイーゼルエンジンの
燃焼室へ燃料が噴射される一方、燃料噴射ポンプ
１からは燃料の一部がリターン通路８を通して燃
料タンク２へ戻される。排気通路４においては、
コントロールユニツト１４からの作動信号が出力
されるまでは、加熱装置６は非作動状態にあると
ともに開閉弁２１およびバルブ２３はいずれも閉
じられた状態にあり、排気はその全量がフイルタ
ー部材５を通して排出され、排気中の微粒子成分
はフイルター部材５に捕集されて該フイルター部
材５に堆積されていく。

一方、第１流量計１０、第２流量計１１、回転
検出装置１３および大気圧検出装置１２からはそ
れぞれ信号がコントロールユニツト１４に出力さ
れ、コントロールユニツト１４では第１流量計１
０と第２流量計１１からの信号により所定時間毎
の燃料消費量が減算回路３１で算出される。そし
て、回転補正装置２７において回転検出装置１３
からの信号によりエンジン回転数が高い程、前記
算出された燃料消費量は多くなる方向に補正さ
れ、さらに、大気圧補正装置２８において大気圧
検出装置１２からの信号により大気圧が低い程、
燃料消費量は多くなる方向に補正される。そうし
て、この補正された燃料消費量は順次積算計３５
で積算されていき、加熱装置駆動装置２６におい
て積算値が基準値以上になると加熱装置作動信号
が加熱装置６へ出力されるとともに、開閉弁２１
およびバルブ２３へも作動信号が出力され、加熱
装置６が作動するとともに、開閉弁２１およびバ
ルブ２３が開動する。

これにより、加熱装置６によるフイルター部材
５の加熱が開始されるとともに、排気はフイルタ
ー部材５が微粒子成分を燃焼除去可能な温度に昇
温するまでその全量がバイパス通路２０を流れ、
フイルター部材５が昇温した後は、開閉弁２１が
半開きになつて排気の1/2量がフイルター部材５
を通過する。なお、排気をバイパス通路２０へ流
すのはフイルター部材５の昇温を早めるためであ
り、また、昇温後に排気のバイパス量を減らすの
は微粒子成分の排出を防止するためであり、排気
の全量がフイルター部材５へ流れるようにすると
フイルター部材５は微粒子成分を燃焼除去可能な
温度に維持するのに加熱装置６に多量のエネルギ
ーが必要になる不具合がある。開閉弁２１の全開
から半開きへの移行はタイマにより、あるいはフ
イルター部材５の温度を別途検出して行なう。

一方、二次エア供給通路２２からは加熱装置６
の通電開始より少し遅れて、燃焼除去可能温度に
昇温してから二次エアが供給されて微粒子成分の
燃焼が促進される。そして、微粒子成分の燃焼除
去が終了した後は、加熱装置６の作動が停止され
るとともに、開閉弁２１およびバルブ２３が閉じ
られ、排気は再びその全量がフイルター部材５を
通過することになる。

従つて、上記第２図の回路構成では、エンジン
回転数が高くなる程、また、大気圧が低くなる
程、エンジン回転数および大気圧による補正がな
い場合に比べて燃料消費量、つまりはエンジンの
稼動時間の積算値が早く基準値に達することにな
り、これにより、加熱装置駆動装置２６の出力間
隔が縮まる方向に補正されてフイルター部材５の
目詰りが防止される。

第５図はデイジタル的制御におけるフローチヤ
ートを示しており、動作開始（スタート）に伴い
ステツプ41でメモリのクリヤ、所定時間毎のパル
スの発信などのイニシヤライズを行なう。

ステツプ42ではパルスがきたか否かが判断さ
れ、パルスがきているとステツプ43で第１流量計
１０から出力される流量値S₁が入力され、続いて
ステツプ44で第２流量計１１から出力される流量
値S₂が入力される。そして、ステツプ45でS₁−S₂
＝A₁の演算、つまり、単位時間当たりの燃料消
費量A₁の算出が行なわれる。

次いで、ステツプ46で回転検出装置１３からの
回転数信号が入力され、ステツプ47で予め燃料消
費量に関しエンジン回転数による補正値が登録さ
れたマツプからそのときのエンジン回転数に対応
するマツプ値が読み込まれる。そして、ステツプ
48で上記マツプ値による回転補正、つまり、燃料
消費量A₁→A₂の補正が行なわれる。

次いで、ステツプ49で大気圧検出装置１２から
の大気圧信号が入力され、ステツプ50で予め燃料
消費量に関し大気圧による補正値が登録されたマ
ツプからそのときの大気圧に応じたマツプ値が読
み込まれる。そして、ステツプ51で上記マツプ値
による大気圧補正、つまり、燃料消費量A₂→A₃
の補正が行なわれる。

そうして、ステツプ52で前回までに積算して記
憶されていた燃料消費量の積算値Ａに今回の補正
された燃料消費量A₃が積算される。つまりＡ＋
A₃＝Ａの積算が行なわれる。そして、ステツプ
53で積算値Ａが予め加熱装置６の作動を要する燃
料消費量として設定されている基準値A₀よりも
大きいか否かが判断される。この判断がNOOの
場合は加熱装置６の作動を要する燃料消費量に達
していない、つまり、フイルター部材５は微粒子
成分による目詰りを起こす状態ではないとしてス
テツプ42に戻り、上記ステツプ42〜52の動作を繰
返して積算を続行する。一方、上記判断がYES
の場合は、フイルター部材５が目詰りを起こす時
期にきているとしてステツプ54へ進み、加熱装置
作動信号が出力され、さらに、ステツプ55で積算
値のキヤンセルＡ→０が行なわれ、ステツプ52へ
戻る。

上記動作により、第１粒量計１０と第２流量計
１１からの出力信号が所定時間毎に入力されて所
定時間毎の燃料消費量が演算され、この燃料消費
量が回転検出装置１３と大気圧検出装置１２から
の出力信号によりエンジン回転数が高くなる程、
また、大気圧が低くなる程、多くなる方向に補正
されて順次積算されることになり、積算値は補正
がない場合に比べて早く基準値に達し、加熱装置
作動信号の出力間隔が縮まることになる。

〈実施例２〉本例は第６図に示し、加熱装置としてバーナを
用いたものであり、制御の態様は実施例１と同様
に行なわれる。

第６図において、６１は排気通路６２の途中に
介設された排気浄化手段で、分割型ケーシング６
３の前部筒６４内に筒状の仕切板６５が設けら
れ、前部筒６４と仕切板６５との間に排気導入室
６６が形成され、仕切板６５の内部にミキシング
室６７が形成され、後部筒６８にフイルター部材
６９が収納されている。また、前部筒６４の上流
端には燃焼筒７０を介してバーナ装置７１が連設
され、燃焼筒７０内に燃焼室７２が形成され、後
部筒６８の上流部にはミキシング室６７に続く導
入室７３が形成されている。

バーナ装置７１は、支持筒７４に取り付けられ
た燃料噴射ノズル７５を具備し、燃料噴射ノズル
７５はその燃料噴射中心線とフイルター部材６９
における排気ガス流通中心線とが一致するように
フイルター部材６９の上流側端面の中心部に対向
して配設されている。燃料噴射ノズル７５には１
次エア供給口７６および２次エア供給口７７が開
設され、さらに、支持筒７４には３次エア供給口
７８が開設され、それぞれエア供給通路（図示省
略）が接続されている。また、燃料噴射ノズル７
５よりも下流側において支持筒７４に点火プラグ
７９が装着されている。

上記燃焼室７２にはその長手方向中央部にリン
グ部材８０が設けられて絞り部８１が形成され、
燃焼室７２の下流側の端部には頂点側をミキシン
グ室６７へ突出せしめた円錐台状の第１バツフア
プレート８２が設けられ、この第１バツフアプレ
ート８２には多数の連通孔８３がプレート全周に
わたつて均等に開設されている。また、ミキシン
グ室６７と導入室７３との境界部には第２バツフ
アプレート８４が設けられている。第２バツフア
プレート８４は外周縁部が環状の前板８５と後板
８６ａ，８６ｂとで挾持されて前部筒６４と後部
筒６８の間に支持されており、この第２バツフア
プレート８４の周辺部に複数の連通孔８７が環状
に配設されている。これら連通孔８７は、各連通
孔８７の中心点を環状に結ぶ線が導入室７３を断
面積において内周側と外周側とに１：１の面積比
に分ける位置にある。

また、上記仕切板６５はその長手方向中央部よ
りも上流側の位置を最小径部としてその両側へ内
径が円錐状に拡大しており、この両側の拡大部に
それぞれ複数の通気孔８８がその全周にわたつて
均等に開設されている。

さらに、燃焼室７２には絞り部８１よりも下流
側に位置して温度検出装置８９が臨ませてあり、
この温度検出装置８９にて着火を確認するように
してある。

本例の場合、加熱装置作動信号が出力される
と、燃料噴射ノズル７５からの燃料噴射、１次エ
ア供給口７６乃至第３次エア供給口７８からのエ
アの供給および点火プラグ７９による点火が行な
われる。火炎は燃焼室７２を通過する際に一旦絞
り部８１で絞られてから絞り部８１の下流側で全
体に拡がり、第１バツフアプレート８２を介して
ミキシング室６７へ均一に分散された状態で入
る。そして、ミキシング室６７において、火炎は
排気と混合して燃焼し、さらに第２バツフアプレ
ート８４を介して全周から均等に導入室７３へ入
り、フイルター部材６９の全体を均一に加熱して
微粒子成分の燃焼除去を行なうことになる。上記
ミキシング室６７は外周の排気導入室６６で保温
されるため火炎の燃焼性が高く、また、火炎と排
気との混合により少ない燃料消費量で良好な加熱
効果が得られる。

なお、上記実施例における制御では、各流量計
１０，１１での計量値から演算される燃料消費量
を回転補正および大気圧補正するようにしたが、
前記燃料消費量を先に積算し、この積算値を補正
するようにしてもよく、また、基準値を適宜回転
補正および大気圧補正するようにしてもよい。

また、流量計としては、上記実施例のギヤ式の
他、温度に応じて抵抗値の変わる電気抵抗体を用
いるホツトワイヤ式流量計などを用いてもよい。

さらに、エンジンの稼動時間に関与するパラメ
ータとしては上記燃料消費量の他、車輌走行距離
やキースイツチのON状態で作動するタイマーに
よつて直接計測されるエンジンの稼動時間でもよ
い。

以上のように、本考案によれば、エンジン回転
数を検出する回転検出装置の出力に応じ、回転数
が高くなる程、また、大気圧を検出する大気圧検
出装置の出力に応じ大気圧が低くなる程、加熱装
置作動信号の出力間隔を縮める方向に補正するよ
うにしたことから、フイルター部材に捕集される
微粒子成分量に応じた適正時期に加熱装置を作動
せしめることができ、加熱装置の作動間隔を不必
要に短くすることなく、かつエンジンの高回転運
転時における排気中の微粒子成分の増加に伴うフ
イルター部材の目詰りおよびこの目詰りに伴う背
圧の上昇が防止されるという優れた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を例示し、第１図は排
気浄化装置の全体構成図、第２図は加熱装置の制
御の一例を示す制御系統図、第３図はエンジン回
転数に応じた燃料消費量と微粒子成分発生量との
関係を示すグラフ図、第４図は大気圧と微粒子成
分発生量との関係を示すグラフ図、第５図は加熱
装置の制御の一例を示すフローチヤート図、第６
図はバーナ式加熱装置を示す部分断面側面図であ
る。１……燃料噴射ポンプ、２……燃料タンク、
３，６１……排気浄化手段、４，６２……排気通
路、５，６９……フイルター部材、６……加熱装
置、７……燃料供給通路、８……リターン通路、
１０……第１流量計、１１……第２流量計、１２
……大気圧検出装置、１３……回転検出装置、１
４……コントロールユニツト、２５……稼動時間
積算装置、２６……加熱装置駆動装置、２７……
回転補正装置、２８……大気圧補正装置、３５…
…積算計、３７……基準値発生回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

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、該フイ
ルター部材に捕集された微粒子成分を燃焼除去す
る加熱装置を設け、所定間隔で該加熱装置を作動
させる構成としたデイーゼルエンジンの排気浄化
装置において、エンジンの稼動時間に関与するパ
ラメータの出力によりエンジンの稼動時間を積算
するエンジンの稼動時間積算装置と、該稼動時間
積算装置の積算値に応じ積算値が基準値以上にな
る毎に加熱装置作動信号を出力する加熱装置駆動
装置と、エンジン回転数を検出する回転検出装置
の出力に応じエンジン回転数が高い程、加熱装置
駆動装置の出力間隔を縮める方向に補正する回転
補正装置と、大気圧を検出する大気圧検出装置の
出力に応じ大気圧が低い程、加熱装置駆動装置の
出力間隔を縮める方向に補正する大気圧補正装置
とを備えていることを特徴とするデイーゼルエン
ジンの排気浄化装置。