JPH0337318A - 煤塵捕集器の清掃システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、内燃機関の排気ガス再循環システムで用い
られる煤塵（ばいじん）捕集器の清掃システムに関し、
特に煤塵捕集器を逆洗する際に用いる高圧の空気又は気
体の供給源に関するものである。

（従来の技術） 従来の内燃機関の排気ガス再循環システムは第８図に示
すようになっている。即ち内燃機関１からの排気ガスは
排気ターボ過給機２のタービン３を通って大気中へ放出
されるが、その一部は煤塵捕集器５、冷却器６を通って
ブロワ４への吸気に混合され、ブロワ４で圧縮され、給
気冷却器７を経て内燃機関１に再び供給されるようにな
っている。大気中へ放出される排気ガス量、煤塵捕集器
５へ流される排気ガス量はそれぞれ制御弁８．９により
制御される。また冷却器６には冷却水が流されている。

煤塵捕集器５は通過する排気ガス中の煤塵を捕集するフ
ィルタを有している。フィルタには煤塵が堆積していく
ため、長間間使用し続けるとフィルタのｈｌｉ集性能が
悪化し、排気ガス再循環システムに不具合の生じるおそ
れがある。そこでフィルタに堆積した煤塵を所定時間毎
に取除くシステム、即ち清掃システムが煤塵捕集器５に
設けられている。

従来の清掃システムはモータ１１、エアポンプ１２、エ
アタンク１３等で構成されており、次のように作動する
。即ちモータ１１によりエアポンプ１２を駆動して、エ
アタンク１３内に圧縮空気を貯め、圧縮空気を間欠的に
フィルタにド流側から吹き付けてフィルタを逆洗し、フ
ィルタに堆積している煤塵を上流側に吹き飛ばして溜め
、これを燃焼させる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の煤塵ｔＩｌｉ集器５の清掃システムでは、エアタ
ンク１３内に貯める空気の供給源としてモータ１１及び
エアポンプ１２を用いているため、清掃システム、ひい
ては排気ガス再循環システムの小型化を図るにはコスト
高となるという問題があった。

本願発明の目的は、煤塵捕集器の清掃システムを低コス
トで小型化することである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、排気ターボ過給機を備えた
内燃機関のタービンを通った排気ガスの一部を、煤塵を
捕集するフィルタを有する煤塵捕集器を通して排気ター
ボ過給機のブロワへの吸気に混合させるようにした排気
ガス再循環システムにおいて、エアタンクに貯めた高圧
空気を煤塵捕集器内のフィルタに下流側から吹き付けて
逆洗することによりフィルタ内に堆積した煤塵を上流側
に吹き飛ばし、吹き飛ばした煤塵を捕集してヒータで燃
焼するようにした煤塵捕集器の清掃システムにおいて、
本願の第１の発明は、上記排気ターボ過給機のブロワで
発生した圧縮空気の一部を上記エアタンクに直接貯める
ようにしたものであり、本願の第２の発明は、上記排気
ターボ過給機のブロワで発生した圧縮空気の一部を別に
設けた小型の排気ターボ過給機のブロワに導入し、その
導入空気を、小型の排気ターボ過給機のタービンを内燃
機関からの排気ガスの一部により駆動することによって
更に圧縮して上記エアタンクに貯めるようにしたもので
ある。

また本願の第３の発明は、内燃機関の排気ガスの一部を
、煤塵を捕集するフィルタを有する煤塵捕集器を通して
内燃機関への吸気に混合させるようにした排気ガス再循
環システムにおいて、高圧気体を煤塵捕集器内のフィル
タに下流側から吹き付けて逆洗することによりフィルタ
内に堆積した煤塵を上流側に吹き飛ばし、吹き飛ばした
煤塵を捕集してヒータで燃焼するようにした煤塵捕集器
の清掃システムにおいて、内燃機関のシリンダ内のガス
の一部を抜き出し、そのガスを上記高圧気体として用い
るようにしたものである。

（実施例） 以下、本願発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は本願の第１の発明の煤塵（ばいじん）捕集器の清掃
システムを採用した内燃機関の排気ガス再結環システム
を示す構成略図である。図において、第８図と同一符号
は同じものを示す。給気冷却器７はブロワ４の出口４ａ
と内燃機関１の給気マニホールド１ａとの間に介装され
ており、出口４ａと給気冷却器７とは第１給気管２１で
接続されている。

第１給気管２１からは第１分岐管２２が分岐している。

第１分岐管２２は第１給気管２１内を流れる圧縮空気の
一部が流入するように分岐している。

第２図は第１図の破線Ａ部、即ち煤塵捕集器５及びその
清掃システムを詳細に示す構成図である。

第１分岐管２２は逆止弁２３を介してエアタンク１３に
接続している。

一方、煤塵捕集器５はここではフィルタ１４ａ１１４ｂ
、１４ｃをそれぞれ有する独立した３つの容器５ａｘ　
５ｂ、５ｃからなり、容器５　ａ　ｓ　５　ｂ　％５ｃ
への排気ガスの流入はそれぞれ電磁弁１５ａ１１５ｂ、
１５ｃにより制御されるようになっている。容器５ａ、
５ｂ、５ｃのフィルタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃより上流
側の底部には凹部】６ａ。

１６ｂ、１６ｃが形成されており、凹部１６ａ１１６ｂ
、１６ｃにはヒータ１７ａ、１７ｂ、１７Ｃが設置され
ている。

容器５　ａ　１５　ｂ　ｓ　５　ｃとエアタンク１３と
は配管１８ａｓ　１８ｂ、１８ｃで接続されている。配
管１８　ａ　ｓ　１８　ｂ　ｓ　１８　ｃは容器５ａｓ
　５ｂｓ　５Ｃの下流側から上流側に向けて開口してお
り、配管１８ａｓ　１８ｂ、１８ｃにはそれぞれエアタ
ンク１３側から電磁弁１９　ａ　ｓ　１９　ｂ　ｓ　１
９　ｃ　ｓ及び逆止弁２０ａｓ　２０ｂｓ　２０ｃが介
装されている。

次に作動について説明する。内燃機関１が作動すると、
排気ターボ過給機２のタービン３、ブロワ４が作動する
。タービン３を通った空気は制御弁８．９の制御により
一部が煤塵捕集器５に流入し、冷却器６を通ってブロワ
４への吸気に混合される。一方、ブロワ４では吸気が圧
縮される。圧縮空気は一部が第１分岐管２２に流入し、
残りは第１給気管２１、給気冷却器７を通って内燃機関
１に供給される。

煤塵捕集器５においては、電磁弁１５ｇ、１５ｂ、１５
ｃは通常開いており、電磁弁１９ａ、１９ｂ、１９ｃは
通常開じており、制御弁９を通過した排気ガスは３方に
分かれて容器５ａ、５ｂ。

５Ｃ内に流入し、フィルタ１４ａ、１４ｂ、１４Ｃを通
過する。フィルタ１４ａｓ　１４ｂｓ　１４ｃには煤塵
が堆積していく。一方、第１分岐管２２に流入した圧縮
空気は逆止弁２３を経てエアタンク１３内に貯められる
。エアタンク１３内の圧力は所定値、ここでは２〜３Ｋ
ｇ／ｃｄまで上昇し、所定値になると、第１分岐管２２
への圧縮空気の流入は止まり、ブロワ４で発生した圧縮
空気の全てが内燃機関１に供給される。なおエアタンク
１３内の空気が後述するように煤塵捕集器５の清掃に用
いられると、第１分岐管２２へはエアタンク１３内の圧
力が所定値となるまで圧縮空気が流入する。

そして煤塵捕集器５の清掃は次のように行なわれる。清
掃は容器５ａｓ　５ｂ％　５ｃについて順次行なわれる
。例えば容器５ａを清掃する場合には、一定時間だけ電
磁弁１５ａを閉じるとともに配管ＩＢａの電磁弁１．９
ａを開く。電磁弁１５ａが閉じると容器５ａへの排気ガ
スの流入が止まる。電磁弁１９ｇが開くと、エアタンク
１３内の圧縮空気が容器５ａ内に上流側に向けて吹き出
される。

これにより圧縮空気がフィルタ１４ａに下流側から吹き
付けられてフィルタ１４ａが逆洗され、フィルタ１４ａ
に堆積していた煤塵が上流側に吹き飛ばされる。吹き飛
ばされた煤塵は落下して凹部１６ａに溜まる。溜まった
煤塵をヒータ１７ａで燃焼させる。

上述のように本発明の煤塵捕集器５の清掃システムでは
、ブロワ４で発生した圧縮空気の一部を第１分岐管２２
を通してエアタンク１３に直接貯めるようにしており、
第８図の従来例のモータ１１やエアポンプ１２を用いて
はいない。従って清掃システム、ひいては排気ガス再循
環システムが低コストで小形化され得ることとなる。

またエアタンク１３内の圧力が上記所定値になると、第
１分岐管２２への圧縮空気の流入は自然に止まるように
なっている。即ちブロワ４で発生した圧縮空気は、エア
タンク１３に供給する時のみ自動でその一部が使用され
るだけであり、その他の時には全てが内燃機関１にて使
用されるようになっている。従って燃費や馬力等は殆ん
ど低減されない。

次に本願の第２の発明の実施例について説明する。第３
図は本願の第２の発明の第１実施例の煤塵捕集器の清掃
システムを採用した内燃機関の排気ガス再循環システム
を示す構成略図である。図において、第１図と同一符号
は同じものを示す。

３１は内燃機関１の排気マニホールド１ｂとタービン３
の入口３ａとを接続する第１排気管、３２はタービン３
の出口３ｂを制御弁８を経て大気に開放する第２排気管
であり、第２排気管３２の制御弁８よりタービン４側で
は煤塵捕集器５に通じる第２分岐管２４が分岐している
。４０は排気ターボ過給機２より容量がかなり小さい超
小型の排気ターボ過給機である。第１排気管３１からは
第３排気管３３が分岐しており、第３排気管３３は排気
ターボ過給機４０のタービン４１の人口４１ａに接続し
ている。第３排気管３３は第１排気管３１を流れる排気
ガスの一部が流入するように分岐している。タービン４
１の出ｎ４　ｌ　ｂは第４排気管３４を経て第２排気管
３２の分岐部よりタービン４側の部分に連通している。

給気冷却器７と給気マニホールド１ａとは第２給気管２
５で接続しており、第２給気管２５の途中からは第３分
岐管２６が分岐している。第３分岐管２６は第２給気管
２５を流れる圧縮空気の一部が流入するように分岐して
おり、排気ターボ過給機４０のブロワ４２の入口４２ｇ
に接続している。ブロワ４２の出口４２ｂは第４分岐管
２７により逆止弁２３を介してエアタンク１３に接続し
ている。また第３排気管３３、第３分岐管２６にはそれ
ぞれ電磁弁５１．５２が介装されている。電磁弁５１．
５２はエアタンク１３に設けた正カセンサー（図示せず
）により検知されたエアタンク１３内の圧力が所定値、
ここでは３〜４Ｋｇ／ｃｄの時は閉弁し、所定値より小
さくなると開弁するようになっている。

なお煤塵捕集器５、及びエアタンク１３から煤塵捕集器
５に至る構成は第２図と同様である。

次に作動について説明する。内燃機関１からの排気ガス
が煤塵捕集器５、冷却器６等を経て再循環する作動、及
びエアタンク１３内の圧縮空気で煤塵捕集器５を清掃す
る作動は、上記第１の発明と同様である。

エアタンク１３内の空気が煤塵捕集器５の清掃に用いら
れて、エアタンク１３内の圧力が上記所定値より小さく
なると、電磁弁５１．５２が開く。

電磁弁５１が開くと、第１排気管３１を流れる排気ガス
の一部が第３排気管３３に流入し、タービン４１、ブロ
ワ４２が作動する。また電磁弁５２が開くと、第２給気
管２５を流れる正縮空気の一部が第３分岐管２６に流入
してブロワ４２に供給され、ブロワ４２によって更に圧
縮される。圧縮された空気は第４分岐管２７を経てエア
タンク１３に供給され、貯められる。なおエアタンク１
３内の圧力が上記所定値の時は電磁弁５１．５２は閉じ
ており、第２給気管２５を流れる圧縮空気は第３分岐管
２６には流入せず、また第１排気管３１を流れる排気ガ
スは第３排気管３３には流入しない。

上述のように本発明の煤塵捕集器５の清掃システムでは
、ブロワ４で発生した圧縮空気の一部を、排気ガスの一
部で作動する排気ターボ過給機４０のブロワ４２で更に
圧縮してエアタンク１３に貯めるようにしており、第８
図の従来例のモータ１１やエアポンプ１２を用いてはい
ない。従って上記第１の発明と同様に、清掃システム、
ひいては排気ガス再循環システムが低コストで小形化さ
れ得ることとなる。しかもエアタンク１３に供給される
圧縮空気は、ブロワ４だけでなく、ブロワ４２によって
も圧縮されているので、上記第１の発明に比して高圧、
即ち上記所定値である３〜４Ｋｇ／　ｃｄとなっている
。従ってエアタンク１３をも小形化され得ることとなる
。、 またエアタンク１３内の圧力が上記所定値になると、電
磁弁５２が閉じることにより第３分岐管２６への圧縮空
気の流入は止まり、また電磁弁５１が閉じることにより
タービン３へは排気マニホールド１ｂからの排気が全て
供給される。即ちブロワ４で発生した圧縮空気、及び排
気マニホールド１ｂからの排気は、エアタンク１３に空
気を供給する時のみ自動でその一部が使用されるだけで
ある。従って燃費や馬力等は殆んど低減されない。

第４図は本願の第２の発明の第２実施例を示し、第３図
の破線Ｂ部に相当する部分の断面図である。

図において、第３図と同一符号は同−又は相当するもの
を示す。本実施例では、タービン３としてツインスクロ
ールタービンを用いており、第１排気管３１の流路は隔
９３１　ａにより分割されている。隔壁３１ａはタービ
ン３側から第３排気管３３の第１排気管３１への開口付
近まで延びており、隔壁３１ａの排気上流端には切換弁
６１が設けである。また第３排気管３３には切換弁６２
が設けである。切換弁６１．６２はエアタンク１３内の
圧力値に応じて切換わるようになっている。即ち、エア
タンク１３内の圧力が所定値、ここでは３〜４Ｋｇ／ｃ
−である時は、切換弁６１は隔壁３１ａで分割された両
通路３１ｂ、３１Ｃを共に排気上流側と連通させ、切換
弁６２は第３排気管３３を閉寒し、またエアタンク１３
内の圧力が所定値より小さくなると、切換弁６１は隔壁
３１ａで分割された一方の通路３１ｂ又は３１ｃ（図で
は３１ｃ）を閉塞し、切換弁６２は第３排気管３３を第
１排気管３１と連通させるよう切換わるようになってい
る。なお第３分岐管２６には電磁弁５２は設けられてい
ない。またその他の構成は第３図の実施例と同様である
。

上記構造では、エアタンク１３内の空気が煤塵捕集器５
の清掃に用いられて、エアタンク１３内の圧力が上記所
定値より小さくなると、排気マニホールド１ｂからの排
気ガスの一部が第３排気管３３へ流入し、タービン４１
、プロワ４２が作動する。一方、残りの排気ガスは隔壁
３１ａで分割された一方の通路（図では３］ｂ）を流れ
てタービン３に供給される。プロワ４２が作動すると、
第３分岐管２６を経てプロワ４２に供給されてきた圧縮
空気が更に圧縮されてエアタンク１３に供給されて貯め
られる。一方、タービン３に供給される排気ガスは隔壁
３１ａで分割された一方の通路を流れるため、第３図の
実施例に比して高速となる。従って排気マニホールド１
ｂからの排気ガスの一部が排気ターボ過給機４０の作動
に使用されていても、タービン３の駆動効率は全く低下
することはない。もちろん本実施例によっても、上記第
１実施例と同様に、清掃システム、ひいては排気ガス再
循環システムが低コストで小形化され褥ることとなり、
また燃費や馬力等は殆んど低減されない。

第５図は本願の第３の発明の第１実施例の煤塵捕集器の
清掃システムを採用した内燃機関の排気ガス再晒環シス
テムを示す構成略図である。この例の排気ガス再循環シ
ステムは排気ターボ過給機を備えていない。即ち排気マ
ニホールドｌｂ、給気マニホールド１ａはそれぞれ大気
に開放した排気管７１、給気管７２に接続しており、排
気マニホールド１ｂからの排気は、排気管７１を経て大
気中に放出されるが、一部は煤塵捕集器５、冷却器６を
経て吸気に混合され、給気管７２を経て内燃機関１に供
給されるようになっている。なお第５図において、第１
図、第３図と同一符号は同じものを示す。第６図は第５
図の破線Ｃ部を示す拡大図である。

第６図において、内燃機関１のシリンダヘッド８１には
燃焼室８２と外部とを連通させる連通孔８３が形成され
ており、シリンダヘッド８１の外壁には連通孔８３に連
通した電磁弁８４が取付けである。電磁弁８４は、コイ
ル８４ａ１戻しばね８４ｂ１開閉弁部８４ｃ等で構成さ
れており、コイル８４ａに電流を流すことによって開閉
弁部８４ｃを移動させて開閉するようになっている。電
磁弁８４にはエアタンク１３に接続した連通管８５が接
続している。なお連通管８５には逆止弁２３が介装され
ている。

電磁弁８５は、エアタンク１３内の圧力が所定値である
時には閉弁し、所定値より小さくなると開弁するよう切
換わるようになっている。

上記構造では、エアタンク１３の空気が煤塵捕集器５の
清掃に使用されて、エアタンク１３内の圧力が上記所定
値より小さくなると、電磁弁８４が開弁して、燃焼室８
２内、即ちシリンダ内のガスの一部が連通孔８３、連通
管８５を通してエアタンク１３に供給される。ガスは高
圧の状態で連通孔８３から抜き出されるため、エアタン
ク１３内には燃焼室８２内のガスが圧縮された状態で貯
まっていく。このガスにより煤塵捕集器５を清掃する作
動は上記第１、第２の発明と同様である。

従って本発明によっても、上記第１、第２の発明と同様
、第８図の従来例で用いているモータ１１やエアポンプ
１２は不要となり、清掃システム、ひいては排気ガス再
循環システムが低コストで小形化され得ることとなる。

第７図は本願の第３の発明の第２実施例の煤塵捕集器の
清掃システムを採用した内燃機関の排気ガス再循環シス
テムを示す構成略図である。図において、第５図と同一
符号は同じものを示す。本実施例では、連通管８５を流
れるガスはエアタンク１３に貯められることなく、分妃
弁９１により分配されて煤塵捕集器５の各容器５ａ、５
ｂ、５Ｃ（第２図）に直接供給されるようになっており
、電磁弁８４は煤塵捕集器５を清掃する必要のある時に
自動で開弁し又は任意に開弁されるようになっている。

上記構造では、電磁弁８４が開弁すると、シリンダ内の
圧力索動、サイクル受動が煤塵捕集器５にパルス波とし
て伝わることとなるため、上記第１実施例に比して煤塵
捕集器５の清掃効率が向上する。またエアタンク１３が
不要であるので、より小形化され得ることとなる。

なお上記第１、第２実施例では第１、第２の発明の排気
ターボ過給機２を備えていない排気ガス再循環システム
について説明しているが、排気ターボ過給機２を備えた
システムにおいても上記第１、第２実施例と同様の作用
、効果を奏する。

（発明の効果） 以上のように煤塵捕集器５の清掃システムにおいて、本
願の第１の発明では、排気ターボ過給機２のブロワ４で
発生した圧縮空気の一部をエアタンク１３に直接貯める
ようにしたので、また本願の第２の発明では、排気ター
ボ過給機２のブロワ４で発生した圧縮空気の一部を別に
設けた超小型の排気ターボ過給機４０のプロワ４２に導
入し、その導入空気を、排気ターボ過給機４ｏのタービ
ン４１を内燃機関１からの排気ガスの一部により駆動す
ることによって更に圧縮してエアタンク１３に貯めるよ
うにしたので、また本願の第３の発明では、内燃機関１
の燃焼室８２内、即ちシリンダ内のガスの一部を抜き出
し、そのガスを、エアタンク１３に貯めるようにし又は
直接に煤塵捕集器５に供給するようにしたので、それぞ
れ第８図の従来例に示すモータ１１やエアポンプ１２を
不要とでき、清掃システム、ひいては排気ガス再循環シ
ステムを低コストで小形化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の禎１の発明の煤塵捕集器の清掃システム
を採用した内燃機関の排気ガス再循環システムを示す構
成略図、第２図は第１図のシステムで採用した煤塵捕集
器及びその清掃システムを詳細に示す構成図、第３図は
本願の第２の発明の第１実施例の煤塵捕集器の清掃シス
テムを採用した内燃機関のラスガス再循環システムを示
す構成略図、第４図は本願の第２の発明の第２実施例の
煤塵捕集器の清掃システムを採用した内燃機関の排気ガ
ス再循環システムを示す部分構成図、第５図は本願の第
３の発明の第１実施例の煤ＩＩ　ｈｎ集器の清掃システ
ムを採用した内燃機関の排気ガス再循環システムを示す
構成略図、第６図は第５図の部分拡大図、第７図は本願
の第３の発明の第２実施例の煤塵捕集器の清掃システム
を採用した内燃機関の排気ガス再循環システムを示す構
成略図、第８図は従来の煤塵捕集器の清掃システムを採
用した内燃機関の排気ガス再循環システムを示す構成略
図である。１・・・内燃機関、２・・・排気ターボ過給
機、３・・・タービン、４・・・ブロワ、５・・・煤塵
捕集器、１３−・・エアタンク、１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ・・・フィルタ、１７　ａ　ｓ　　１７　ｂ　ｓ　　
１７　ｃ−・・ヒータ、４０・・・超小型の排気ターボ
過給機、４１・・・タービン、４２・・・ブロワ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ターボ過給機を備えた内燃機関のタービンを
   通った排気ガスの一部を、煤塵を捕集するフィルタを有
   する煤塵捕集器を通して排気ターボ過給機のブロワへの
   吸気に混合させるようにした排気ガス再循環システムに
   おいて、エアタンクに貯めた高圧空気を煤塵捕集器内の
   フィルタに下流側から吹き付けて逆洗することによりフ
   ィルタ内に堆積した煤塵を上流側に吹き飛ばし、吹き飛
   ばした煤塵を捕集してヒータで燃焼するようにした煤塵
   捕集器の清掃システムにおいて、上記排気ターボ過給機
   のブロワで発生した圧縮空気の一部を上記エアタンクに
   直接貯めるようにしたことを特徴とする煤塵捕集器の清
   掃システム。
2. （２）排気ターボ過給機を備えた内燃機関のタービンを
   通った排気ガスの一部を、煤塵を捕集するフィルタを有
   する煤塵捕集器を通して排気ターボ過給機のブロワへの
   吸気に混合させるようにした排気ガス再循環システムに
   おいて、エアタンクに貯めた高圧空気を煤塵捕集器内の
   フィルタに下流側から吹き付けて逆洗することによりフ
   ィルタ内に堆積した煤塵を上流側に吹き飛ばし、吹き飛
   ばした煤塵を捕集してヒータで燃焼するようにした煤塵
   捕集器の清掃システムにおいて、上記排気ターボ過給機
   のブロワで発生した圧縮空気の一部を別に設けた小型の
   排気ターボ過給機のブロワに導入し、その導入空気を、
   小型の排気ターボ過給機のタービンを内燃機関からの排
   気ガスの一部により駆動することによって更に圧縮して
   上記エアタンクに貯めるようにしたことを特徴とする煤
   塵捕集器の清掃システム。
3. （３）内燃機関の排気ガスの一部を、煤塵を捕集するフ
   ィルタを有する煤塵捕集器を通して内燃機関への吸気に
   混合させるようにした排気ガス再循環システムにおいて
   、高圧気体を煤塵捕集器内のフィルタに下流側から吹き
   付けて逆洗することによりフィルタ内に堆積した煤塵を
   上流側に吹き飛ばし、吹き飛ばした煤塵を捕集してヒー
   タで燃焼するようにした煤塵捕集器の清掃システムにお
   いて、内燃機関のシリンダ内のガスの一部を抜き出し、
   そのガスを上記高圧気体として用いるようにしたことを
   特徴とする煤塵捕集器の清掃システム。