JPH04164114A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - 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） 本発明は、エンジンの排気中に含まれるパーティキュレ
ート（カーボン等の微粒子）を捕集するトラップフィル
タを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置の改良に
関する。

（従来の技術およびその課題） 排気管の途中に介装されるトラップフィルタは、自動車
の加速走行時等の排気ガス温度が上昇する高負荷運転条
件でトラップフィルタに堆積されたパティキュレー１−
を燃焼させる自己再生機能を持っているが、排気ガス温
度がそれほど上昇しない低中負荷運転条件ではパーティ
キュレートの堆積により排気圧力が過度に上昇し、エン
ジン出力およびエミッション性能を低下させたり、多量
のパティキュレートが一度に燃焼してトラップフィルタ
を焼損する心配があった。

そこで、従来からトラップフィルタに堆積されたパーテ
ィキュレートを所定の時期に燃焼させる再生装置が設け
られているが、システムの複雑化によりフス１アップを
招いたり、再生時間が数十分と多くがかる等、十分な作
動性が得られなかった（実開平１−８８０１５号公報等
参照）。

本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、シリンダヘッドの
排気ポートに排気ガス中のパティキュレートを捕集する
トラップフィルタを設け、シリンダヘッドに排気ポート
のトラップフィルタより上流側と燃焼室とを連通する逆
流ポートを形成し、逆流ポートの燃焼室に対する開口部
をエンジン回転に同期してピストンが下降する吸入行程
で開く逆流弁を設けるとともに、逆流ポートの途中に開
閉弁を設け、この開閉弁を運転条件に応じて開閉作動さ
せる制御手段を設けた。

（作用） 排気ガス中に含まれるパティキュレートをトラップフィ
ルタにより捕集するが、所定の運転状態で開閉弁が開く
ことにより、吸入行程で逆流弁が開弁する期間に吸入負
圧により排気管内の排気ガスカｒトラ・７ブフイルタを
通って燃焼室に逆流し、この排気ガス流によりトラップ
フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼室内に吹き
飛ばされ、このパティキュレートは次に迎える燃焼行程
で燃焼される。

排気ガス温度の低い条件で長時間運転が続けられるとき
、トラップフィルタにおけるパティキュレ−１・の（ｍ
乗置が増加するのに伴って、排気ガスの逆流時に）・ラ
ップフィルタから離脱するパティキュシー１量が増えて
、パティキュレートの捕集量が一定レベルを越えること
がない。

排気ガス温度がかなり一１二昇する高負荷域では、開閉
弁を閉じで吸気景を増やし、排気熱によりトラップフィ
ルタに堆積されたパティキュレートが燃焼除去される。

また、トラップフィルタがシリンダヘッドの排気ポート
内に設けられることにより、トランプフィルタに導入さ
れる排気ガス温度の低下を抑えられ、この自己再生作用
を促進できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図、第２図、第３図に示すように、燃焼室５はビス
）、ン３の頂面に開口するキャビティ４とシリンダヘッ
ド１０の間に浅皿状に画成され、この燃焼室５に臨んで
燃料噴射弁６が設けられる。

シリングへラド１０には２つの吸気ポート２１が互いに
並んで形成され、これに対向して１つの排気ポート２２
と１つの逆流ポート２３とが互いに並んで形成される。

シリングへラド１０の排気ポート２２と逆流ボー１．２
３の合流部には排気中のパーティキュレートを捕集する
ためのトラップフィルタ２０が設けられる。トラップフ
ィルり２０は口封じされたハニカム形状のセラミック担
体の表面に未燃焼成分を酸化させる触媒がコーティング
されている。

シリンダヘッド１０には各吸気ポート２１を開閉する吸
気弁８と、排気ポート２２を開閉する排気弁９と、逆流
ポート２３を開閉する逆流弁７とがそれぞれ設けられる
。各回８．９．７はシリンダヘッド１０上に設けられる
各カム１１．１２．１３の回転により各ロッカアーム１
４を介し各バルブスプリング１５に抗してそれぞれ所定
のタイミングでエンジン回転に同期して開閉駆動される
。

第４図に示すように、各吸気弁８と排気弁９は所定のり
７ト特性で開閉作動する一方、逆流弁７はピストン３が
下降する吸入行程で開弁じ、ビス）ン上死点（Ｔ　Ｄ　
Ｃ）で各吸気弁８と同時に開弁じ、ピストン下死点（Ｂ
ＤＣ）で各吸気弁８より先に閉弁する。逆流弁７の９７
ト量は各吸気弁８の半分程度に設定される。

逆流ポート２３の途中にはバタフライ式の開閉弁２５が
介装され、開閉弁２５はその回転シャフト２６の一端に
図示しないアクチュエータが連結され、電子制御ユニッ
トを介してエンジン運転状態に応じて開閉作動する。

この制御内容を第５図に示すフローチャートに基づいて
説明する。

まず、ステップ１で、回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑ、水温
Ｔｕ＋をそれぞれ読込む。

ステ・ノブ２．３．４において、燃料噴射ｆｆ１Ｑが所
定値以下の低中負荷域であり、水温ＴＩＩ＋が所定値以
」二の暖機後であり、燃料噴射量Ｑが所定値以上でｆ１
１内の燃焼温度が低い極低負荷条件以外の運転状態であ
ることをそれぞれ？り定した後に、ステンプ５に進んで
開閉弁２５を開き、それ以外の運転状態ではステップ６
に進んで開閉弁２５を閉じる。

このような構成により、排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートはトラップフィルタ２０により捕集されるが、
第６図に示すように、燃料噴射量の少ない低中負荷域で
開閉弁２５が開くことにより、吸入行程で逆流弁７が開
弁する期間に吸入負圧により排気管２７内の排気ガスが
トラップフィルタ２０を通って燃焼室５に逆流し、この
排気ガス流によりトラップフィルタ２０に堆積したパテ
ィキュレートが吹き飛ばされ、このパティキュレートは
次に迎える燃焼行程で燃焼される。

排気ガス温度がパティキュレー）（ＰＣＴ）燃焼温度を
越えて上昇する高負荷域では、排気ポート２２から導か
れる排気ガス熱によりトラップフィルタ２０に堆積され
たパティキュレートがトラップフィルタ２０で燃焼する
ので、ステップ２で燃料噴射量が所定値以上と判定され
ることにより開閉弁２５が閉しる。これにより吸気量が
増やされてパティキュレートの発生そのものも抑えられ
る。

トラップフィルタ２０がシリンダヘッド１０の排気ボー
１２２内に設けられることにより、トラップフィルタ２
０に導入されるダト気ガス温度の低下を抑えられ、この
自己再生作用を促進できる。

排気ガス温度の低い条件で長時間運転が続けられろとき
、第７図に示すよ）に、トラップフィルタ２０における
パティキュレ−１の捕集量が増加するのに伴って、開閉
弁２５が開かれることにより排気ガスの逆流時にトラッ
プフィルタ２０から離脱するパティキュレート量が増え
て、パティキュレートの捕集量が一定レベルを越えるこ
とがない。

燃料供給が停止される減速時等は、パティキュレ−１・
を燃焼室５に吸引しても燃焼しないため、ステップ５で
燃料噴射量が所定値以下と？ｌｌ定される二とにより開
閉弁２５を閉Ｉｎ、パティキュレートを吸引しないＹう
になっている。

また、開閉弁２５が開いて排気ガスが燃焼室５内に逆流
する運転状態では、この排気ガス中に含まれる００２等
の不活性成分により最高燃焼温度を下げで、ＮＯｘの排
出量を低減するとともに、燃焼室５に導入される吸気温
度が高められることにより、燃焼性が改善されてＨＣの
排出量を低減することができる。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、シリンダヘッドの排気ポー
トに排気ガス中のパティキュレートを捕集するトラップ
フィルタを設け、シリンダヘッドに排気ポートのトラッ
プフィルタより上流側と燃焼室とを連通する逆流ポート
を形成し、逆流ポートの燃焼室に対する開口部をエンジ
ン回献に同期してピストンが下降する吸入行程で開く逆
流弁を設けるとともに、逆流ポートの途中に開閉弁を設
け、この開閉弁を運転条件に応じて開閉作動させる制御
手段を設けたため、トラップフィルタに堆積したパティ
キュレートを燃焼室内に吹き飛ばして燃焼させられ、ト
ラップフィルタの目詰まりを確実に防止するとともに、
この再生装置の簡素化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエンジンの平面図、＠２
図、第３図はそれぞれエンノンの横断面図、第４図はバ
ルブリフト特性図、第５図は制御内容を示すフローチャ
ート、第６図、第７図はそれぞれ作用を示す線図である
。 １・・・エンジン、３・・・ピストン、５・・・燃焼室
、６・・・燃料噴射弁、７・・・逆流弁、８・・・吸気
弁、９・・・排気弁、１（）・・・シリンダヘッド、２
０・・・トラップフィルタ、２１・・・吸気ポート、２
２・・・排気ポート、２３−・逆流ポート、２５・・・
開閉弁、２７・・・排気管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドの排気ポートに排気ガス中のパティキュ
   レートを捕集するトラップフィルタを設け、シリンダヘ
   ッドに排気ポートのトラップフィルタより上流側と燃焼
   室とを連通する逆流ポートを形成し、逆流ポートの燃焼
   室に対する開口部をエンジン回転に同期してピストンが
   下降する吸入行程で開く逆流弁を設けるとともに、逆流
   ポートの途中に開閉弁を設け、この開閉弁を運転条件に
   応じて開閉作動させる制御手段を設けたことを特徴とす
   るディーゼルエンジンの排気浄化装置。