JPH0433963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイーゼルエンジンの排気浄化装置
に関し、特に、排気通路に排気中の微粒子を捕集
するフイルタ部材と、該フイルタ部材の目詰まり
を解消するバーナ装置とが設けられたものにおい
て、バーナ装置の燃料供給ノズルの目詰まりを防
止する対策に関する。

一般に、デイーゼルエンジンの排気中には多量
のカーボン粒子等の微粒子（パテイキユレート）
が含まれている。そして、この微粒子がそのまま
大気中に放出されるのを防止する排気浄化装置と
して、従来、エンジンの排気通路にハニカム状等
に形成されたフイルタ部材を配設し、該フイルタ
部材によつて排気中の微粒子を捕集するようにし
たものはよく知られている。

しかるに、この種のものにおいては、エンジン
が長期間に亘つて運転されると、フイルタ部材に
微粒子の堆積による目詰まりが生じ、エンジンの
排圧が上昇してその出力低下等を招くという問題
がある。

そのため、従来、例えば特開昭49−71315号公
報に開示されているように、上記のフイルタ部材
の上流側の排気通路に、燃料を供給する燃料供給
ノズルと燃焼用空気を供給する空気通路と点火プ
ラグとを備え、上記燃料供給ノズルからの燃料を
空気通路からの燃焼用空気のもとで点火プラグの
点火により着火燃焼せしめて高温の燃焼ガスを生
成するバーナ装置を設け、定期的に、或いはフイ
ルタ部材に目詰まりが生じた時点で該バーナ装置
を作動させることにより、その高温の燃焼ガスで
フイルタ部材に堆積したカーボン粒子等の微粒子
を加熱燃焼させてフイルタ部材の目詰まりを解消
するようにしたものが提案されている。

ところで、この提案のものでは、バーナ装置の
燃料供給ノズルから頻繁に燃料を吐出供給する関
係上、該ノズルは常に開放された構造に設けられ
ており、このことによつて、バーナ装置の作動終
了時（フイルタ部材の目詰まり解消時）、該ノズ
ル内に燃料が残留してその縁切りが悪く、そのた
め、この残留燃料が高温化したノズルの熱によつ
て炭化してノズル先端部の吐出口を閉塞してしま
い、バーナ装置が作動しなくなる恐れがあつた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上
記した燃料供給ノズルの先端部を、エンジン運転
中の特にバーナ装置の作動停止後、所定時間経過
するまでの間は、空気によつて冷却するようにす
ることにより、バーナ装置の作動停止時に燃料供
給ノズル内に残留した燃料の温度上昇を抑制して
その炭化を防止するようにし、よつて燃料供給ノ
ズルの目詰まりをなくし、バーナ装置の長期安定
作動化を図ることを主たる目的とするものであ
る。

この目的の達成のため、本発明では、エンジン
の排気通路に、排気中のカーボン粒子等の微粒子
を捕集するフイルタ部材が配設され、該フイルタ
部材の上流側の排気通路にフイルタ部材の目詰ま
りを解消するように燃料供給ノズルを備えたバー
ナ装置が設けられたデイーゼルエンジンの排気浄
化装置において、下流端が上記バーナ装置におけ
る燃料供給ノズルの吐出口に開口する１次空気通
路を有し、エンジン運転中の少なくとも上記バー
ナ装置の作動停止後、所定時間上記燃料供給ノズ
ルの先端部に上記１次空気通路によつて空気を供
給する空気供給装置を設けるとともに、少なくと
も上記フイルタ部材の再生時に上記ノズル先端側
に空気を吹き出す空気通路を設けることにより、
バーナ装置の作動停止時、燃料供給ノズル内に残
留した燃料を空気供給装置の１次空気通路からの
空気により冷却してその炭化を防止するととも
に、フイルタ部材の再生時には、ノズルとその流
側に位置するフイルタ部材との間をノズル先端側
に吹き出す２次空気通路からの空気で遮断して、
再生状態でフイルタ部材に滞積した微粒子の一部
やその微粒子の燃焼による熱がノズル側に向かう
のを防止するようにしたものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示
し、１はデイーゼルエンジン（図示せず）からの
排気を排出するための排気通路、２は該排気通路
１の途中に配設されたフイルタ部材であつて、該
フイルタ部材２は、軸方向に貫通して延びる多数
の小孔２ａ，２ａ，……を有し、ハニカム状態の
上記小孔２ａ，２ａ，…の上流側開放端及び下流
側開放端をそれぞれ上下流側で相反してブライン
ドプラグ２ｂ，２ｂ，……により閉塞してなり、
排気通路１を流れる排気中のカーボン粒子等の微
粒子を捕集するものである。

また、上記フイルタ部材２の上流側の排気通路
１には微粒子堆積によるフイルタ部材２の目詰ま
りを解消するバーナ装置３が配設されている。該
バーナ装置３は、第２図に拡大詳示するように、
一端が閉塞されているとともに他端が開放され、
該開放端部にて排気通路１の通路壁１ａに取り付
けられた筒状のケーシング４と、該ケーシング４
内に一定の間隙５をあけて嵌装され、内部に排気
通路１と連通する燃焼室６を有するとともに、壁
部に上記間隙５と燃焼室６とを連通せしめる空気
導入孔７，７，…が形成された燃焼筒８と、先端
部が上記燃焼筒８内燃焼室６に臨むように上記ケ
ーシング４の閉塞端部に貫通支持され、内部に軸
方向に貫通する燃料通路９が形成さた燃料供給ノ
ズル１０と、ケーシング４及び燃焼筒８の各側壁
に貫通支持され、各先端部が上記燃料供給ノズル
１０の燃料通路９下流端の吐出口１１前方で所定
間隔をあけて対向するように配設された一対の電
極１２ａ，１２ａを有する点火プラグ１２とを備
えている。そして、上記燃料供給ノズル１０内の
燃料通路９の上流端は燃料ポンプ１３を介して燃
料タンク１４に接続されている。また上記ケーシ
ング４と燃焼筒８との間の間隙５には２次空気通
路１５の下流端が開口され、該２次空気通路１５
の上流端は常時閉の電磁弁１６を介設した空気供
給路１７を介して常時空気を圧送するエアポンプ
１８に接続されており、燃料ポンプ１３により供
給された燃料タンク１４内燃料を燃料供給ノズル
１０の吐出口１１から吐出させて、エアポンプ１
８により圧送されて後述の１次空気通路２２を経
由する空気、及び２次空気通路１５の空気導入孔
７，７，…からノズル１０の先端側である燃焼室
６内に吹き出された空気とミキシングさせ、その
混合気を点火プラグ１２の電極１２ａ，１２ａ間
の放電による点火により着火燃焼せしめて高温の
燃焼ガスを生成し、該燃焼ガスを燃焼室６から下
流側のフイルタ部材２に流通せしめて該フイルタ
部材２に堆積した微粒子を加熱燃焼させることに
よりフイルタ部材２の目詰まりを解消させるよう
している。

一方、上記フイルタ部材２の内部はその軸方向
に対向する一対の電極１９，１９が排気通路１の
通路壁１ａを貫通して埋設され、該各電極１９
は、電極１９，１９間の微粒子（カーボン粒子）
による抵抗値変化によつてフイルタ部材２の目詰
まりを検出する目詰まり検出回路２０に接続され
ている。該目詰まり検出回路２０の出力は駆動回
路２１に入力接続され、該駆動回路２１の出力は
上記燃料ポンプ１３と電磁弁１６と点火プラグ１
２とに接続されており、上記目詰まり検出回路２
０からの検出信号により駆動回路２１を作動さ
せ、該駆動回路２１の作動によつて燃料ポンプ１
３及び点火プラグ１２を作動させるととも電磁弁
１６を開いて、バーナ装置３を作動させることに
より、フイルタ部材２の目詰まり解消をコントロ
ールするように構成されている。

さらに、上記バーナ装置３の燃料供給ノズル１
０の内部には１次空気通路２２が燃料通路９を取
り囲むように形成され、該１次空気通路２２の下
流端は上記燃料通路９の吐出口１１に開放されて
いる一方、上流端は上流側の空気供給路１７に接
続されている。そして、この実施例では、上記バ
ーナ装置３の作動停止後、所定時間を含むエンジ
ン運転中に亘つて、燃料供給ノズル１０の先端部
（吐出口１１部分）に上記１次空気通路２２によ
つて空気を供給するようにした空気供給装置２３
が構成されている。尚、第１図中、２４は燃料ポ
ンプ１３の燃料吐出圧（燃料通路９内の圧力）を
一定に保つためのリリーフバルブ、２５はエアポ
ンプ１８のエア吐出圧（空気供給路１７内の圧
力）を一定に保つためのリリーフバルブ、２６及
び２７はそれぞれ燃料流量及び空気流量を設定す
るオリフイスである。また、第２図中、２８は燃
焼筒８の内周に燃焼室６に突出せしめて取り付け
られたリング状の絞りで、２次空気通路１５から
燃焼室６内に吹き出される空気の流速を高めて燃
料とのミシング効率の向上を図るものである。２
９は燃料供給ノズル１０の燃料通路９先端部内に
スプリング３０で上流側に付勢せしめて嵌入され
たチエツクボールで、排出負圧によつて燃料通路
９から燃料が燃焼６に吸い出されるのを防止する
ためのものである。

次に、その作動について説明すると、エンジン
の運転に伴つて排気通路１を流れる排気中のカー
ボン粒子等微粒子がフイルタ部材２に捕集され、
このことにより排気は浄化されて大気中に放出さ
れる。また、エンジン運転中、エアポンプ１８が
作動し、これに応じて空気供給装置２３が作動し
て空気がバーナ装置３の燃料供給ノズル１０内の
１次空気通路２２を経てノズル１０先端の吐出口
１１から燃焼室６内に吹き出されている。

そして、一定期間経過後、上記フイルタ部材２
が微粒子の堆積により目詰まり状態になると、そ
のことを目詰まり検出回路２０が検出して検出信
号を出力し、この検出信号により駆動回路２１が
作動して燃料ポンプ１３及び点火プラグ１２を作
動させるとともに電磁弁１６を開作動させる。す
なわち、上記燃料ポンプ１３の作動によつて燃料
タンク１４内の燃料が燃料通路９を経てチエツク
ポール２９の閉弁付勢に抗して燃料供給ノズル１
０先端の吐出口１１から燃焼室６内上記１次空気
通路２２からの空気と共に吐出され、また電磁弁
１６の開作動によつてエアポンプ１８から空気の
一部が２次空気通路１５、間隙１５及び空気導入
孔７，７，…を経て燃焼室６内に吹き出されて上
記燃料と混合され、さらに点火プラグ１２の作動
によつて上記燃料と空気との混合気が着火燃焼し
て高温の燃焼ガスが生成され、このことによりバ
ーナ装置３が作働状態となる。このバーナ装置３
の作動により上記高温燃焼ガスがフイルタ部材２
へ流通して該フイルタ部材２に堆積した微粒子を
加熱燃焼させ、よつてフイルタ部材２の目詰まり
解消が行われる。

そして、所定時間経過後、フイルタ部材２の目
詰まりが解消されると、目詰まり検出回路２０の
作動停止によつて駆動回路２１及び該駆動回路２
１に作動制御されるバーナ装置３が共に作動停止
し、以後はフイルタ部材２が目詰まりする度に上
記と同様の動作が繰り返される。

その場合、上記バーナ装置３の作動前後におけ
る燃料供給ノズル１０の温度変化を見るに、第３
図に示すように、バーナ装置３の作動前では通常
運転域での排気管温度と同等の200〜300℃であ
り、バーナ装置３が作動すると燃焼ガスの生成に
よつて燃料の炭化温度（約400℃以上）にまで上
昇する。そして、バーナ装置３が作動停止して高
温燃焼ガスの生成が止まると、ノズル１０の先端
部へは上記空気供給装置２３の１次空気通路２に
よつて空気が供給されているため、該空気の冷却
効果によつて上記ノズル１０先端部の温度は速や
かに下降する。その結果、ノズル１０先端部が上
記炭化温度の範囲に留まる時間が図で実線で示す
ように、破線で示す従来のもの（空気供給装置２
３のないもの）に較べて極めて短くなつて、バー
ナ装置３の作動停止時ノズル１０の燃料通路９内
に残留した燃料が炭化することは殆どなくなり、
よつてノズル１０の燃料炭化による目詰まりを防
止することができる。

また、上記空気供給装置２３の１次空気通路２
２により燃料供給ノズル１０の先端部に供給され
た空気は該先端部を通過したのち吐出口１１から
燃焼室６内に吹き出されるので、排気中の微粒子
が上記吐出口１１に侵入して吐出口１１を閉塞す
るのを防止することができる。しかも、吐出口１
１からの空気吐出により、バーナ装置３の作動時
すなわち燃料通路９から燃焼室６内へ燃料が吐出
されている時、該燃料を上記空気供給装置２３か
らの空気と良好にミキシングさせることができ、
バーナ装置３の燃焼効率を高めることができる。

さらに、バーナ装置３の作動時には、２次空気
通路１５によりノズル１０先端側に空気が吹き出
されるので、この空気により燃料と空気とのミキ
シング性を高めながら、該空気を一種のエアカー
テンとしてノズル１０とその下流側のフイルタ部
材と２の間を遮蔽し、再生状態でフイルタ部材２
に付着している炭素微粒子の一部がノズル１０に
吹き返したり、フイルタ部材２の炭素微粒子の着
火燃焼により発生した熱がノズル１０に伝わつた
りするのを確実に防止でき、上記ノズル１０の目
詰まり防止効果と相俟つて、バーナ装置３を長期
間に亘り安定して作動させることができる。

尚、上記第１実施例では、エンジンの運転中は
常にエアポンプ１８を作動させて空気供給装置２
３により燃料供給ノズル１０の先端部に空気を供
給するようにしたが、、バーナ装置３の作動停止
後は所定時間に限つてノズル１０先端部に空気を
供給するように制御してもよい。

すなわち、第４図は本発明の第２実施例におけ
るバーナ装置３の作動制御システムを示す。本実
施例では、バーナ装置３の構造は第２図に示す上
記第１実施例のものと同様であり、また目詰まり
検出回路２０とは別個に、フイルタ部材２の目詰
まりが解消されたことを検出する目詰まり解消検
出回路３１が付設されている。また、駆動回路２
１内には、点火プラグ１２を駆動制御する点火プ
ラグ駆動回路２１ａ、燃料ポンプ１３を駆動制御
する燃料ポンプ駆動回路２１ｂ、エアポンプ１８
を駆動制御するエアポンプ駆動回路２１ｃ及び電
磁弁１６′を駆動制御する電磁弁駆動回路２１ｄ
が備えられている。そして、上記目詰まり解消検
出回路３１の出力は２つのゲート回路３２，３３
に入力されているとともにタイマ３４を介して上
記各ゲート回路３２，３３にそれぞれ入力されて
いる。上記一方のゲート回路３２の出力は駆動回
路２１内の上記電磁弁駆動回路２１ｄに入力され
ている。一方、他方のゲート回路３３の出力は目
詰まり検出回路２０の出力と共にOR回路３５に
入力され、該OR回路３５の出力は駆動回路２１
内のエアポンプ駆動回路２１ｃに入力されてい
る。また、上記目詰まり検出回路の２０出力は駆
動回路２１内の点火プラグ駆動回路２１ａ及び燃
料ポンプ駆動回路２１ｂに入力されている。

したがつて、本実施例では、フイルタ部材２が
目詰まり状態になると、目詰まり検出回路２０の
作動及び目詰まり解消検出回路３１の非作動によ
つて点火プラグ１２、燃料ポンプ１３及びエアポ
ンプ１８が作動状態になり、かつ電磁弁１６′が
不作動状態（開いた状態）に保たれることにより
バーナ装置３が作動して目詰まりの解消を行う。

この目詰まり解消後、上記とは逆に、目詰まり
検出回路２０が非作動状態に、また目詰まり解消
検出回路３１が作動状態にそれぞれ変化し、この
ことによつて点火プラグ１２及び燃料ポンプ１３
が作動停止するとともに電磁弁１６′が閉じられ、
またタイマ３４が作動する。その結果、目詰まり
解消後つまりバーナ装置３の作動停止後、タイマ
３４による所定時間の間、エアポンプ１８からの
空気は１次空気通路２２のみへ流れて２次空気通
路１５へは流れず、この１次空気通路２２からの
空気の供給によりノズル１０先端部が冷却される
ことになるとともに、２次空気通路１５からの２
次空気流入による燃焼室６の温度低下が抑制され
てバーナ作動時のバーナ燃料の燃焼が確実とな
り、バーナ燃料の未燃分の排出が防止される。

この目詰まり解消後、所定時間経過すると上記
タイマ３４が作動停止し、エアポンプ１８が作動
停止するとともに電磁弁１６′が開き、以上によ
つて目詰まり解消動作が完了する。

よつて、本実施例では、バーナ装置３の作動停
止後は所定時間に限り燃料供給ノズル１０先端部
を冷却するので、上記第１実施例と較べてエアポ
ンプ１８の作動時間を短縮でき、その耐久性を高
めることができる利点を有する。

尚、上記第１及び第２実施例では、フイルタ部
材２の目詰まりの有無を検出してバーナ装置３を
作動させるようにした排気浄化装置に適用した
が、本発明は、エンジンの運転時間や自動車の走
行距離が一定値に達すると、バーナ装置を作動さ
せるようにしたものに対しても適用することがで
きるのは勿論である。

以上説明したように、本発明によれば、エンジ
ンの排気通路に排気中の微粒子を捕集するフイル
タ部材と、該フイルタ部材の目詰まりを燃焼ガス
による加熱によつて解消するバーナ装置とを備え
たデイーゼルエンジンの排気浄化装置において、
上記バーナ装置の燃料供給ノズル先端部を、少な
くともバーナ装置の作動停止後、所定時間に亘つ
て１次空気通路からの空気で冷却するようしたこ
とにより、バーナ装置の作動停止時に上記ノズル
内に残留した燃料が炭化するのを確実に防止でき
る。また、少なくともフイルタ部材の再生時に、
ノズル先端側に空気を吹き出す次空気通路を設け
たことにより、フイルタ部材の再生時に、ノズル
とフイルタ部材との間を２次空気通路からの空気
によるエアカーテン作用により遮断でき、再生状
態でフイルタ部材滞積した微粒子やその微粒子の
燃焼による熱がノズル側に向かうのを防止でき
る。これらによつてバーナ装置の長期安定作動化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図〜
第３図は第１実施例を示し、第１図は全体システ
ム図、第２図はバーナ装置の拡大縦断面図、第３
図はバーナ装置の作動前後における燃料供給ノズ
ルの温度変化を示す説明図である。第４図は第２
実施例におけるバーナ装置の作動制御システム図
である。 １……排気通路、２……フイルタ部材、３……
バーナ装置、６……燃焼室、９……燃料通路、１
０……燃料供給ノズル、１２……点火プラグ、１
３……燃料ポンプ、１５……２次空気通路、１
６，１６′……電磁弁、１８……エアポンプ、２
０……目詰まり検出回路、２１……駆動回路、２
２……１次空気通路、２３……空気供給装置、２
８……絞り、２９……チエツクボール、３１……
目詰まり解消検出回路、３４……タイマ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気中のカーボン粒子等微粒子を捕集するフ
   イルタ部材が排気通路に配設されているととも
   に、該フイルタ部材の上流側の排気通路にフイル
   タ部材の目詰まりを解消するように燃料供給ノズ
   ルを備えたバーナ装置が設けられたデイーゼルエ
   ンジンの排気浄化装置において、 下流端が上記バーナ装置における燃料供給ノズ
   ルの吐出口に開口する１次空気通路を有し、エン
   ジンの運転中の少なくとも上記バーナ装置の作動
   停止後、所定時間、上記燃料供給ノズルの先端部
   に上記１次空気通路によつて空気を供給する空気
   供給装置を設けるとともに、 少なくとも上記フイルタ部材の再生時に上記ノ
   ズル先端側に空気を吹き出す２次空気通路を設け
   たことを特徴とするデイーゼルエンジンの排気浄
   化装置。