JPH037008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイーゼルエンジンにおける排気ガ
ス浄化装置の改良に関するものである。

従来より、デイーゼルエンジンにおいて、例え
ば特開昭56−124619号公報に示されるように、排
気ガス中のカーボン粒子等の微粒子成分の大気放
出を阻止するために、この微粒子成分を捕集する
フイルター部材を排気通路に配設するとともに、
該フイルター部材の上流側にヒータを設け、さら
に、吸気通路に絞弁を設けスロツトリングを行つ
て排気温度を上昇し、上記フイルター部材を予熱
してからフイルター部材に捕集した微粒子成分を
ヒータによつて燃焼除去するようにしたデイーゼ
ルエンジンの排気ガス浄化装置が提案されてい
る。

しかして、上記提案構造では、微粒子成分の燃
焼温度以上にフイルター部材をヒータによつて加
熱しなければならず、微粒子成分の燃焼除去まで
に大きな電力、もしくはバーナ装置による場合に
は燃料を消費することになり、燃費性を低下する
不具合を有する。

一方、微粒子成分を捕集するフイルター部材に
酸化触媒を付設した排気ガス浄化装置が公知であ
り、これは微粒子成分の燃焼開始温度が低下する
利点を有し、ヒータ等の熱源を使用することなく
排気温度と酸化触媒の反応熱とにより微粒子成分
の燃焼が可能であるが、元来デイーゼルエンジン
においては排気ガス温度が低いものであつて、た
とえ酸化触媒を付設したものでも、そのままでは
フイルター部材が燃焼開始温度に達するようなエ
ンジンの運転状態は限られており、目詰り解消が
確実にできない恐れがあり、信頼性の低いもので
ある。

本発明はかかる点に鑑み、排気ガス中の微粒子
成分を捕集するフイルター部材と、該フイルター
部材と一体的もしくはフイルター部材上流に設け
られた酸化触媒とを備えた反応器を排気通路に設
けたものにおいて、排気弁の排気作動開始時期を
早める排気弁作動装置と、フイルター部材の目詰
り時もしくは所定間隔ごとに、上記排気弁作動装
置を作動する制御装置区を設けてなるデイーゼル
エンジンの排気ガス浄化装置を提供し、ヒータ等
の熱源を有することなくフイルター部材の温度を
有効に上昇して確実にフイルター部材の目詰りを
解消せんとするものである。

以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。第１図において、１はデイーゼルエンジン、
２は該エンジン１のシリンダヘツド３、シリンダ
ブロツク４およびピストン５によつて構成される
燃焼室６からの排気ガスを排気弁７を介して導出
する排気通路である。上記排気通路２には、排気
ガス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９に酸化触媒がコーテイングされ
てなる反応器８が配設されている。

上記反応器８のフイルター部材９は、セラミツ
ク等の多孔質材料によりハニカム状に形成され、
排気の流れに沿う各細孔は一つおきにその端部が
閉塞されており、一端部の開口細孔から流入した
排気ガスは通気性の多孔質隔壁を通つて他端部の
開口細孔から流出するものであつて、隔壁通過時
に排気ガス中のカーボン粒子等の微粒子を捕集す
るよう構成され、このフイルター部材５の表面に
は貴金属あるいは卑金属による酸化触媒がコーテ
イングされている。

また、１０は上記排気弁７の開閉をエンジン１
の回転に同期して所定時期を行う動弁機構、１１
は該動弁機構１０に連係され上記排気弁７の排気
作動開始時期（開弁時期）を早める排気弁作動装
置である。

上記動弁機構１０において、１２はエンジン１
に同期回転するタイミングカム、１３は該タイミ
ングカム１２と排気弁７との間に介装され摺動孔
１４に摺動自在に収容されたスペツト、１５はリ
テーナ１６を介して排気弁７を閉弁方向に付勢す
るバルブスプリングである。

また、上記タイミングカム１２は、凸部１２ａ
の回転前方部分に円弧面より凹設された切欠部１
２ｂを有し、上記タペツト１３は、上部体１３ａ
と下部体１３ｂとに上下に分割され、内部の油室
１３ｃにはシリンダヘツド３に開設された油路１
７ａを介して圧油が供給される。上記油路１７ａ
は、ロータリバルブ１８を介して給油路１７ｂと
排油路１７ｃとが接続され、給油路１７ｂには開
閉弁１９を介してオイルポンプ２０が介装され、
一方、排油路１７ｃには絞り２１が介装され、排
気弁作動装置１１が構成されている。

上記ロータリバルブ１８はエンジン１の回転に
同期して回転し、タペツト１３の油室１３ｃすな
わち油路１７ａと給油路１７ｂもしくは排油路１
７ｃとを所定タイミングで連通するものであり、
上記排気弁作動装置１１は、タペツト１３の油室
１３ｃへの油圧の給排によりタイミングカム１２
とタペツト１３上面との接触点から排気弁７の間
の長さを変更して排気弁７の開弁時期を変更する
ものである。

一方、２２は開閉弁１９への通電によつて排気
弁作動装置１１の作動を制御する制御装置であ
り、該制御装置２２には、入力信号として、フイ
ルター部材９より上流の排気通路２の排気圧力を
検出する排圧センサー２３の検出信号、および反
応器８のフイルター温度を検出する温度センサー
２４の検出信号がそれぞれ入力され、上記検出信
号に応じて制御を行うものである。

上記制御装置２２は、排圧センサー２３および
温度センサー２４の検出信号を入力し、排圧が所
定値より高くなつた状態を目詰り発生時と判断
し、しかも、反応器８のフイルター温度が所定値
以上のときに、反応器８において微粒子成分の燃
焼を行うべく反応器８の温度を上昇させるもので
あり、上記制御装置２２は、目詰り時であつてフ
イルター温度が所定値以上の時に、排気弁７の開
弁時期を早くするべく、開閉弁１９に駆動信（開
信号）を出力するように構成されている。

上記実施例の作用を説明すれば、反応器８の目
詰り発生前の通常の運転状態においては、排気弁
作動装置１１の開閉弁１９は閉じており、排気弁
７は第２図および第３図に示すように、タイミン
グカム１２の凸部１２ａの形状にのみ応じた開閉
を行う。

すなわち、ロータリバルブ１８は第１図の状態
から第２図の状態に回転すると、タペツト１３の
油室１３ｃと給油路１７ｂを連通するが、このと
きは開閉弁１９が閉じていることにより、圧油は
供給されず、タペツト１３はそのままの形態で、
タペツト１３の上面とタイミングカム１２の切欠
部１２ｂとは接触せずに間隙を有し、第３図の状
態からさらにタイミングカム１２が回転して凸部
１２ａがタペツト１３上面に接触し、その押し下
げに応じて、第７図に実線で示すように所定のタ
イミングで排気弁７を開くものである。

一方、反応器８のフイルター部材９の目詰り発
生時においては、この目詰りを排圧センサー２３
により検出し、かつ、温度センサー２４による検
出温度が所定値より高いときに、制御装置２２
は、排気弁作動装置１１の開閉弁１９を作動させ
て給油路１７ｂからタペツト１３の油室１３ｃに
圧油を供給可能とし、第４図ないし第６図に示す
ように開弁時期を早める。

すなわち、ロータリバルブ１８が第４図に示す
ように回転し、油路１７ａと給油路１７ｂを連通
すると、タペツト１３の油室１３ｃに圧油が供給
され、上部体１３ａはその上面がタイミングカム
１２の切欠部１２ｂの表面に接触するまで上昇す
る。

続いて、タイミングカム１２が切欠部１２ｂの
最小半径位置を過ぎて回転すると、このタイミン
グカム１２によつてタペツト１３が押し下げられ
ることになるが、その際には、第５図に示すよう
に、ロータリバルブ１８はタペツト１３に対する
油路１７ａと給油路１７ｂの連通を遮断してお
り、タペツト１３の油室１３ｃの圧油は閉じ込め
られる結果、上部体１３ａと下部体１３ｂの間隔
を維持したまま押し下げられ、タイミングカム１
２の凸部１２ａがタペツト１３上面に接触する前
に排気弁７は開き始める。

さらに、タイミングカム１２が回転し、凸部１
２ａがタペツト１３に接触して排気弁７が大きく
開かれるが、第６図に示すように、凸部１２ａの
頂点が接触する前後の回転位置において、ロータ
リバルブ１８はタペツト１３に対する油路１７ａ
と排油路１７ｃを連通して、タペツト１３の油室
１３ｃの油を絞り２１を介して徐々に排出し、上
部体１３ａと下部体１３ｂの間隔はなくなり、そ
の後はタイミングカム１２の凸部１２ａ形状に沿
つて閉じるものであり、第７図に鎖線で示すよう
に閉弁時期は同一にして開弁時期が早くなるよう
に開閉作動される。なお、閉弁時期を遅らせるか
もしくは早めることは次行程に悪影響を与え、大
幅な出力低下をもたらす。

上記のように排気弁７が早く開く結果、燃焼完
了前の燃焼ガスの排出によつて、排気通路２を介
して反応器８に導入される排気ガス温度が上昇す
ると同時に、燃焼性の低下によりHC、CO等の未
燃焼成分の排出量が増大する。

よつて、反応器８においては、排気温度の上昇
によりフイルター部材９が昇温し、酸化触媒の反
応開始時期が早くなるとともに、未燃焼成分の増
大により触媒の酸化反応が高まり、その反応熱に
よつてさらにフイルター部材９の温度が上昇し、
該フイルター部材９に付着している微粒子成分を
焼失させる。

このようにしてフイルター部材９の目詰りがな
くなり、排圧が低下すると、排気弁作動装置１１
の開閉弁１９の作動を停止し、再び、所定のタイ
ミングで排気弁７を開閉させ、微粒子成分の捕集
を行い、目詰り状態となつたら前記と同様に目詰
解消を行う。

本発明は上記実施例の構造に限定されるもので
はなく種々の変形例を包含している。すなわち、
反応器８のフイルター部材９としては、多孔質セ
ラミツクに代えて金属ワイヤメツシユを用いても
よく、また、触媒としてはフイルター部材９に一
体的にコーテイングしたもののほか、フイルター
部材９の上流側に金属線状に形成した触媒を配設
するようにしてもよい。

また、目詰り状態の検出は上記排圧センサー２
３によるもののほか、フイルター部材９に電極を
設けてカーボン粒子等の付着に起因する抵抗値変
化から検出するようにしてもよい。さらに、実際
のフイルター部材９の目詰り状態を検出すること
なく、運転時間もしは走行距離の積算により所定
間隔ごとに、目詰り解消作動を行うようにしても
よい。

一方、温度センサー２４は反応器８のフイルタ
ー温度を検出するほか、排気温度を検出するよう
にしてもよく、また、この温度センサー２４は必
須のものでなく、例えば、始動時、冷間時等を別
の検出信号によつて検出し、このような運転時に
は目詰り解消作動を行わないようにしてもよい。

また、排気弁７の開弁時期を早める機構として
は、上記実施例のほか適宜設計変更可能である。
さらに、排気弁７の排気作動開始時期を早める排
気弁作動装置１１としては、上記実施例のように
１つの排気弁７の開弁時期を早めるもののほか、
２つの排気弁を設け、一方の主排気弁は通常のタ
イミングで開閉させ、他方の補助排気弁は目詰り
解消時にのみ、主排気弁より早いタイミングで開
くように設けてもよい。

さらにまた、デイーゼルエンジン１が多気筒の
場合において、排気弁７の排気作動開始時期を早
める排気弁作動装置１１は、特定気筒にのみ設け
るとともに、目詰り解消時には、この特定気筒の
排気ガスのみを反応器８に導入し、残気筒の排気
ガスは反応器８をバイパスして流すようにし、反
応器８の流入排気ガス量を減少して温度上昇を有
効に行うようにしてもよい。

また、上記目詰り解消時には排気作動開始時期
が早くなるため、若干の出力低下を来すが、これ
に対応して例えば燃料噴射量の増加、噴射タイミ
ングのアドバンス等を行つて出力回復を行つても
よく、また、トルク変動による振動発生に対して
は、公知の自動フライホイールによりフライホイ
ール質量を増大して、振動抑制を行うようにして
もよい。

以上説明したように、本発明によれば、フイル
ター部材の目詰り時もしくは所定間隔ごとに、排
気弁の排気作動開始時期を早めて排気温度が高く
かつ未燃焼成分の増大した排気ガスを反応器に導
入するようにしたことにより、有効に反応器の温
度を上昇し、微粒子成分を確実に燃焼除去するこ
とができ、燃費性を低下させることなく長期間に
わたつて良好な微粒子成分の排出を抑制すること
ができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における排気ガス浄
化装置を有するデイーゼルエンジンの概略構成
図、第２図ないし第６図はそれぞれ排気弁作動装
置の作動を説明する要部構成図、第７図は排気弁
の開閉時期を示す曲線図である。 １……デイーゼルエンジン、２……排気通路、
６……燃焼室、７……排気弁、８……反応器、９
……フイルター部材、１０……動弁機構、１１…
…排気弁作動装置、２２……制御装置、２３……
排圧センサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス中の微粒子成分を捕集するフイルタ
   ー部材と、該フイルター部材と一体的もしくはフ
   イルター部材上流に設けられた酸化触媒とを備え
   た反応器を排気通路に設けたデイーゼルエンジン
   の排気ガス浄化装置において、排気弁の排気作動
   開始時期を早める排気弁作動装置と、フイルター
   部材の目詰り時もしくは所定間隔ごとに、上記排
   気弁作動装置を作動する制御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ガス浄化
   装置。