JPH06147028A - 排気ガス還流装置付きディーゼル機関 - Google Patents

排気ガス還流装置付きディーゼル機関

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JPH06147028A
JPH06147028A JP4322611A JP32261192A JPH06147028A JP H06147028 A JPH06147028 A JP H06147028A JP 4322611 A JP4322611 A JP 4322611A JP 32261192 A JP32261192 A JP 32261192A JP H06147028 A JPH06147028 A JP H06147028A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 排気ガスの一部を吸気側へ還流させるために
排気路5より分岐する排気ガス還流路7の途中に、還流
ガスに含まれる煤塵を除去する逆洗可能なスートトラッ
プ11が設けられる。その排気路5の途中に機関背圧を
調節するために背圧調節バルブ52が設けられる。前記
スートトラップ11の逆洗の際に逆洗空気圧を逃がすよ
うに背圧調節バルブ52の開度を制御する制御装置60
を備える。 【効果】 スートトラップの逆洗時に機関回転数が低下
するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスの一部を吸気
側に還流する排気ガス還流装置付きのディーゼル機関に
関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼル機関においては、排気ガスを
吸気に混合してNOX を低減するため、排気路の途中か
ら分岐する排気ガス還流路が設けられ、この排気ガス還
流路が吸気側に接続され、機関背圧により排気ガスが吸
気側へ還流されている。
【0003】上記のような排気ガス還流装置付きのディ
ーゼル機関においては、その還流ガガスに含まれる煤塵
を除去するため、排気ガス還流路の途中に逆洗可能なス
ートトラップが設けられている。このスートトラップ
は、排気ガス還流路内を流れる還流ガスに含まれる煤塵
を、例えばセラミックフィルターに付着させて除去す
る。また、そのフィルターに付着した煤塵を除去するた
め、還流ガスの流れ方向とは逆方向から洗浄空気をフィ
ルターに吹き付け、その洗浄空気を排気路から機関外部
に排出するいわゆる逆洗が可能とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】機関運転途中にスート
トラップの逆洗を行なうと、洗浄空気は還流ガスの流れ
方向とは逆方向に噴出されるため、その噴出空気圧が排
気管に伝搬し、機関背圧が上昇して機関回転数が低下す
るという問題がある。特に、低負荷で還流率が大きい場
合は回転数変動が大きく、また、発電機用機関のように
回転数変動をきらう場合に大きな問題となる。
【0005】また、機関の運転開始時や排気ガス還流の
開始時には、排気ガス還流路やスートトラップの温度が
低いため、還流ガスが凝縮して強酸性の凝縮水が発生
し、配管や機関の寿命を短くしてしまう。
【0006】本発明は、上記従来の問題を解決すること
のできる排気ガス還流装置付きディーゼル機関を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本件第1発明の特徴とす
るところは、排気路と、排気ガスの一部を吸気側へ還流
させるために排気路より分岐する排気ガス還流路と、還
流ガスに含まれる煤塵を除去するために排気ガス還流路
の途中に設けられる逆洗可能なスートトラップと、機関
背圧を調節するために排気路の途中に設けられる背圧調
節バルブと、前記スートトラップの逆洗の際に逆洗空気
圧を逃がすように背圧調節バルブの開度を制御する制御
装置とを備える点にある。
【0008】本件第2発明の特徴とするところは、排気
路と、排気ガスの一部を吸気側へ還流させるために排気
路より分岐する排気ガス還流路と、その排気ガス還流路
内の温度を検知する温度検知手段と、その排気ガス還流
路の中途部と排気路とを接続するバイパス路と、還流ガ
スの流れを吸気側とバイパス路側とに選択的に切り換え
可能な切り換えバルブと、排気ガス還流路内の温度に応
じ還流ガスの流れが吸気側とバイパス路側とに切り換わ
るように切り換えバルブを作動制御する制御装置とを備
える点にある。
【0009】
【作用】上記第1発明の構成によれば、スートトラップ
のフィルターを逆洗する際、背圧調節バルブの開度調節
により逆洗空気圧を機関外部に逃がすことができるの
で、機関背圧が上昇するのを防止できる。
【0010】上記第2発明の構成によれば、排気ガス還
流路内の温度が低く還流ガスが凝縮する範囲では、強酸
性の凝縮水を含む還流ガスをバイパス路から排気路を介
し機関外部に排出し、排気ガス還流路内の温度が高く還
流ガスの凝縮が生じない範囲では還流ガスを吸気側に還
流させることができる。
【0011】
【実施例】以下、図1〜図3を参照して本件第1発明の
実施例について説明する。
【0012】図1に示す多気筒ディーゼル機関1は、機
関本体2と、この機関本体2の吸気ポートに接続された
吸気マニホールド9と、この吸気マニホールド9に接続
された排気ターボ過給器4のコンプレッサー4bと、こ
のコンプレッサー4bに接続された吸気管8と、この吸
気管8の入口に設けられたフィルター16と、その機関
本体2の排気ポートに接続された排気マニホールド3
と、この排気マニホールド3に接続された排気ターボ過
給器4のタービン4aと、このタービン4aに接続され
た排気管5と、その排気管5の途中に設けられた第1背
圧調節バルブ6と、その排気管5の出口に設けられた排
気エコノマイザー10とを備えている。その排気管5に
おいて、第1背圧調節バルブ6の上流側と下流側とを接
続するバイパス管51が設けられ、そのバイパス管51
の途中に電磁開閉弁により構成される第2背圧調節バル
ブ52が設けられている。
【0013】その排気管5を流れる排気ガスの一部を吸
気側へ還流させるため、その排気管5から排気ガス還流
管7が分岐し、この排気ガス還流管7は前記吸気管8に
接続されている。その排気ガス還流管7の途中に、還流
ガスに含まれる煤塵を除去するためのスートトラップ1
1と、酸化触媒による還流ガス浄化のための還流ガス加
熱用ヒータ12と、還流ガス浄化用の酸化触媒13と、
還流ガス冷却用のクーラー14と、還流率制御用バルブ
15とが設けられている。
【0014】そのスートトラップ11は、図2の(1)
に示すように、排気ガス還流管7に連通する一対の通路
11a、11bを有しており、各通路11a、11b内
にセラミックフィルター18、19を備え、このセラミ
ックフィルター18、19に図中矢印A、Bで示すよう
に各通路11a、11bを流れる還流ガスに含まれる煤
塵を付着させる。そのセラミックフィルター18、19
の下流において、各通路11a、11b内に洗浄空気を
噴出する空気噴射装置22、23と、各通路11a、1
1bを開閉する電磁弁20、21が設けられている。そ
の空気噴射装置22、23は、例えば高圧空気源と電磁
弁により開閉される空気噴出ノズルとから構成される。
通常、両電磁開閉弁20、21は図2の(1)に示すよ
うに開かれ、両通路11a、11bを還流ガスが流れ
る。一方のセラミックフィルター19を洗浄する場合、
図2の(2)に示すように、その一方のセラミックフィ
ルター19の下流の電磁弁21が閉鎖され、一方の通路
11aのみを介し還流ガスが流れる状態とされ、しかる
後に、図中矢印Cで示すように、一方の空気噴射装置2
3から洗浄空気を還流ガスの流れ方向とは逆方向からフ
ィルター19に吹き付け、そのフィルター19に付着し
た煤塵を除去する。他方のセラミックフィルター18を
洗浄する場合は、他方の電磁弁20を閉鎖し、他方の空
気噴射装置22から洗浄空気を還流ガスの流れ方向とは
逆方向からフィルター18に吹き付ける。
【0015】そのスートトラップ11を逆洗する際に機
関背圧を逃がすように、前記第2背圧調節バルブ52の
開度を制御する制御装置60が設けられている。この制
御装置60は例えばマイクロコンピュータにより構成さ
れ、スートトラップ11の空気噴射装置22、23、電
磁弁20、21、第2背圧調節バルブ52および図外操
作盤に接続され、その操作盤から逆洗開始信号が入力さ
れると図3に示すタイムチャートに従いスートトラップ
11の逆洗を行なうと共に第2背圧調節バルブ52の開
閉制御を行なう。すなわち、まず第2背圧調節バルブ5
2を開くと共にスートトラップ11の一対の電磁弁2
0、21の一方を閉鎖し、その開閉の完了後に一対の空
気噴射装置22、23の一方を一定時間オンして逆洗を
行ない、その噴出空気圧が機関外に逃げた後に第2背圧
調節バルブ52を閉鎖すると共に電磁弁20、21の一
方を開く。
【0016】上記構成によれば、スートトラップ11の
フィルター18、19を逆洗する際に逆洗空気圧を逃が
すことにより、従来であれば図3において破線で示すよ
うに上昇する機関背圧を、実線で示すように略変動のな
い状態にできる。これにより、従来であれば図3におい
て破線で示すように低下する機関回転数を、実線で示す
ように一定に維持できる。
【0017】なお、本件第1発明は上記実施例に限定さ
れない。例えば、図4は上記実施例の第1変形例を示
す。上記実施例との相違は、排気管5における第1背圧
調節バルブ6の上流側と下流側とを接続するバイパス管
51に換えて、排気管5における第1背圧調節バルブ6
の下流側と排気ガス還流管7とを接続するバイパス管7
1が設けられ、そのバイパス管71の途中に電磁開閉弁
により構成される第2背圧調節バルブ52が設けられて
いる。他は上記実施例と同様で同一部分は同一符号で示
す。図5は上記実施例の第2変形例を示す。上記実施例
との相違は、バイパス管51と第2背圧調節バルブ52
とが設けられず、制御装置60により第1背圧調節バル
ブ6の開度が、スートトラップの逆洗の際に逆洗空気圧
を逃がすように制御される。他は上記実施例と同様で同
一部分は同一符号で示す。
【0018】以下、図6〜図8を参照して本件第2発明
の実施例について説明する。
【0019】図1に示す多気筒ディーゼル機関1は、機
関本体2と、この機関本体2の吸気ポートに接続された
吸気マニホールド9と、この吸気マニホールド9に接続
された排気ターボ過給器4のコンプレッサー4bと、こ
のコンプレッサー4bに接続された吸気管8と、この吸
気管8の入口に設けられたフィルター16と、その機関
本体2の排気ポートに接続された排気マニホールド3
と、この排気マニホールド3に接続された排気ターボ過
給器4のタービン4aと、このタービン4aに接続され
た排気管5と、その排気管5の途中に設けられた背圧調
節バルブ6と、その排気管5の出口に設けられた排気エ
コノマイザー10とを備えている。
【0020】その排気管5を流れる排気ガスの一部を吸
気側へ還流させるため、その排気管5から排気ガス還流
管7が分岐し、この排気ガス還流管7は前記吸気管8に
接続されている。その排気ガス還流管7の途中に、排気
ガス還流路7内の温度を検知する温度検知センサ31
と、還流ガスに含まれる煤塵を除去するためのスートト
ラップ11と、還流ガス冷却用のクーラー14と、吸気
管8への排気ガス流量を制御する電磁弁式還流率制御用
バルブ15とが設けられている。そのクーラー14の給
水側に電磁弁式流量制御弁32が設けられている。
【0021】その排気ガス還流管7の中途部のクーラー
14と還流率制御用バルブ15との間と、排気管5にお
ける排気エコノマイザー10の上流側とを接続するバイ
パス管36が設けられている。その排気ガス還流管7と
バイパス管36との接続部に、還流ガスの流れを吸気側
とバイパス管36側とに選択的に切り換え可能な電磁弁
式3方切り換えバルブ35が設けられている。
【0022】その温度検知センサ31と、還流率制御用
バルブ15と、流量制御弁32と、切り換えバルブ35
と、機関1の負荷検出センサ34とが、制御装置33に
接続されている。その制御装置33は例えばマイクロコ
ンピュータにより構成される。
【0023】図7に示すフローチャートと図8に示すタ
イムチャートとを参照し、その制御装置33による制御
手順を説明する。
【0024】機関1の始動時においては、流量制御弁3
2によりクーラー14の流量は最大とされ、切り換えバ
ルブ35により還流ガスはバイパス管36に流れるもの
とされ、還流率制御用バルブ15により排気ガスの還流
率は最小とされる(ステップ1)。次に、温度検知セン
サ31による還流ガス温度の検知を開始する(ステップ
2)。次に、その検知温度が凝縮水の発生温度以下か否
かを判断する(ステップ3)。還流ガス温度が凝縮水の
発生温度以下であれば、クーラー14の流量を最小に
し、排気ガスの還流率を最大にし、ステップ2に戻る
(ステップ4)。これにより、機関排気ガスの昇温に追
随して還流ガスを昇温させ、その温度上昇を促進する。
次に、還流ガス温度が凝縮水の発生温度を超えれば、ク
ーラー14の流量を最大にし、切り換えバルブ35によ
り還流ガスを吸気側に流れるものとする(ステップ
5)。しかる後に、負荷検出センサ34により検出され
る負荷に応じ還流率制御用バルブ15を制御し、従来と
同様に排気ガスの還流率を制御する。なお、還流率制御
用バルブ15はエンジン負荷のみに限らず、例えば湿度
等の他の因子に応じ制御してもよい。
【0025】上記構成によれば、排気ガス還流路内の温
度が低く還流ガスが凝縮する範囲では、強酸性の凝縮水
を含む還流ガスをバイパス管36から排気管6を介し機
関外部に排出し、排気ガス還流路内の温度が高く還流ガ
スの凝縮が生じない範囲では還流ガスを吸気側に還流さ
せることができる。これにより、強酸性の凝縮水を含む
還流ガスが配管や機関の寿命を短くしてしまうのを防止
できる。
【0026】なお、本件第2発明は上記実施例に限定さ
れない。例えば、排気ガス還流管7と排気管5における
排気エコノマイザー10の下流側とを接続するバイパス
管36にかえて、図6に仮想線で示すように、排気ガス
還流管7と排気管5における排気エコノマイザー10の
下流側とを接続するバイパス管36′を設け、排気エコ
ノマイザー10による還流ガスの圧力損失をなくし、還
流ガスの昇温を促進するようにしてもよい。
【0027】
【発明の効果】本件第1発明によれば、機関運転途中に
スートトラップの洗浄を行なっても機関回転数が低下す
ることはない。
【0028】本件第2発明によれば、強酸性の凝縮水を
含む還流ガスが配管や機関の寿命を短くしてしまうのを
防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本件第1発明の実施例の構成説明図
【図2】本発明の実施例のスートトラップの構成説明図
【図3】本件第1発明の実施例の制御説明用タイムチャ
ート
【図4】本件第1発明の第1変形例の構成説明図
【図5】本件第1発明の第1変形例の構成説明図
【図6】本件第2発明の実施例の構成説明図
【図7】本件第2発明の実施例のフローチャート
【図8】本件第2発明の実施例の制御説明用タイムチャ
ート
【符号の説明】
5 排気管 6 第1背圧調節バルブ 7 排気ガス還流管 8 吸気管 11 スートトラップ 31 温度センサ 33 制御装置 35 切り換えバルブ 36 バイパス管 52 第2背圧調節バルブ 60 制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気路と、排気ガスの一部を吸気側へ還
    流させるために排気路より分岐する排気ガス還流路と、
    還流ガスに含まれる煤塵を除去するために排気ガス還流
    路の途中に設けられる逆洗可能なスートトラップと、機
    関背圧を調節するために排気路の途中に設けられる背圧
    調節バルブと、前記スートトラップの逆洗の際に逆洗空
    気圧を逃がすように背圧調節バルブの開度を制御する制
    御装置とを備えることを特徴とする排気ガス還流装置付
    きディーゼル機関。
  2. 【請求項2】 排気路と、排気ガスの一部を吸気側へ還
    流させるために排気路より分岐する排気ガス還流路と、
    その排気ガス還流路内の温度を検知する温度検知手段
    と、その排気ガス還流路の中途部と排気路とを接続する
    バイパス路と、還流ガスの流れを吸気側とバイパス路側
    とに選択的に切り換え可能な切り換えバルブと、排気ガ
    ス還流路内の温度に応じ還流ガスの流れが吸気側とバイ
    パス路側とに切り換わるように切り換えバルブを作動制
    御する制御装置とを備えることを特徴とする排気ガス還
    流装置付きディーゼル機関。
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