JPS58220915A - デイ−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】 本発明は、排気還流装置を備えたディーゼルエンジンの
排気浄化装置に関し、特に、排気還流通路の目詰まり防
止対策に関する。

従来より、ディーゼルエンジンにおいて、排気中に多量
に含まれるカーボン粒子等の微粒子（パティキュレート
）がそのまま大気中に放出されるのを防止するために、
エンジンの排気通路に１１ニカム状等のフィルタ部材を
配設し、該フィルタ部材によって排気中の微粒子を捕集
するようにした排気浄化装置はよ（知られている。しか
し、このものでは、長期運転に伴って一ヒ記フィルタ部
材か微粒子堆積によって目詰まりし、エンジンの排圧が
上昇してその出力低下環を招くという問題かある。

そのため、従来、例えば特開昭４９−７１３１５号公報
等に開示されているように、−１−記したフィルタ部材
より上流側の排気通路に、燃料を燃焼用空気のもとで燃
焼させて高温の燃焼ガスを生、成するようにしたバーナ
装置を設け、定期的に、あるいはフィルタ部材に目詰ま
りが生じると、該バーナ装置を作動させてその燃焼ガス
でフィルタ都拐に堆積した微粒子を加熱燃焼させるよう
にすることにより、フィ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。

一方、ディーゼルエンジンにおいて、例えば特開昭５３
−９０５１９号公報等に開示されているように、エンジ
ンの排気通路と吸気通路とを排気還流通路で連通ずると
ともに、該排気還流通路の排気還流口の直上流側の吸気
通路に吸気絞弁を設けて、エンジンの負荷状態に応じて
該吸気絞弁を開閉制御してそのＦ流側の吸気通路内に生
じる吸気負圧により排気通路内の排気の一部を吸気通路
に還流させることにより、エンジンの燃焼温度を低く抑
えて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させるように
した排気還流装置が知られている。

しかるに、この排気還流装置においても、エンジンが長
期間に亘って運転されると、排気還流通路が還流排気中
の微粒芋の□付着堆積によって目詰まり状態になり、正
常な排気還流機能を果し得なくなるという問題がある。

そのため、かかる問題を解消すべく燃焼ガス生成装置に
より、上記排気還流通路に定期的に高温の燃焼ガスを流
通させて排気還流通路に罹債した微粒子を燃焼除去する
ようにすることが考えられるが、専用の燃焼ガス生成装
置を必要として装置が大がかりなものになる嫌いがある
。

そこで、本発明は、上記フィルタ部材目詰まり解消用の
バーナ装置を利用して、該バーナ装置で生成された燃焼
ガスを排気還流通路へも流通させるようにすることによ
り、排気還流通路の目詰まりを未然に防止し得るように
し、よって専用の燃焼ガス生成装置を要さずに簡単な構
造でもって排気還流機能を長期間に亘って正常に維持で
きるようにすることを目的とするものである。

この目的の達成のため、本発明の構成は、排気通路内の
排気の一部を吸気通路に還流する排気還流通路を備える
一方、該排気還流通路の排気取出口下流の排気通路に〃
ト気中のカーボン粒子等微粒子を捕集するフィルタ部材
が配設され、該フィルタ部材の上流側の排気通路にフィ
ルタ部材の目詰まりを解消するバーナ装置が設けられた
ディーゼルエンジンにおいて、上記バーナ装置の燃焼筒
内と排気還流通路とを連通ずる連通路と、該連通路の排
気還流通路への開口部を開閉制御する開閉弁と、上記バ
ーナ装置の作動時に連通路が排気還流！山路に連通ずる
ように上記開閉弁を制御する開閉。

弁制御装置とを設けることにより、フィルタ部材目詰ま
り解消用のバーナ装置の燃焼ガスを排気還流通路に流通
させて、該排気還流通路に付着堆積した微粒子を定期的
に燃焼除去するようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図ないし第３図において、１はディーゼルエンジン
、２は該エンジン１に吸気（空気）を供給するための吸
気通路、６はエンジン１からの排気を排出するだめの排
気通路であって、−上記吸気通路２と排気通路６とは排
気還流通路４によって連通されており、後述する吸気絞
弁６にて生じる吸気負圧により排気通路６内の排気の一
部を該排気還流通路４を介して吸気通路２に還流するよ
うにした排気還流装置が構成されでいる。

５は上記排気還流通路４の途中に配設され該通路４を開
閉する常時開の開閉弁、また６は吸気通路２の上記排気
還流通路４の排気還流口の直に流に配設され吸気通路２
を絞り開閉する吸気絞弁であって、該吸気絞弁６はアク
チュエータ７によって駆動制御される。また８は上記答
弁５，６並びに後述するバーナ装置１５および切換弁６
５を作動制御するための制御装置、９はエンジン１の負
荷状態をアクセル開度によって検出するアクセル開度検
出器であって、上記制御装置８内には、アクセル開度検
出器９の出力信号を受けて上記開閉弁５および吸気絞弁
６を開閉制御し排気還流はを制御する排気還流喰制御装
置１０が具備されている。該排気還流眼制御装［１０は
、第３図に示すように、アクセル開度検出器９からの出
力信号とエンジン１０所定負荷状態に対応する基準電圧
ｅとを比較してエンジン１の負荷状態が所定負荷以上に
あるときＨレベル信号を出力する比較回路１１と、該比
較回路１１からの出力を受けたときに１−記聞閉弁５を
間作ＵｉｌＪさせるよう駆１１ジノ制御する開閉弁駆動
回路１２と、上記アクセル開度検出器９の出力に応じて
上記吸気絞弁６駆動用のアクチュエータ７を駆動制御し
吸気絞弁６を負荷の増大に応じて開度が増大するように
制御する吸気絞弁駆動回路１３吉を備え、エンジン１の
低中負荷領域では、ｌ−記比較回路１１からのＬレベル
信号により開閉弁５を開状悪のままに保持するとともに
、吸気絞弁駆動回路１３により吸気絞弁６の開度を低負
荷では小さく、負荷が増大するに従って増大させて、該
絞弁６下流側の吸気通路２に発生する吸気負圧を反比例
的に増減変化させることにより、排気還流にを低負荷程
多（なるように制御する一方、エンジン１の高負荷領域
では、上記比較回路１１からのＨレベル信号により開閉
弁５を閉作動させ、排気還流通路４を閉塞して排気還流
を停止するよう（制御するもので鼠る。

一方、上記排気還流通路４の排気取出口より下流側の排
気通路乙には、排気通路６を流れる排気中のカーボン粒
子等の微粒子を捕集するハニカム状のフィルタ部材１４
が配設されている。

また、上記フィルタ部材１４の上流側（排気還流通路４
の排気取出口より下流側）の排気通路乙には微粒子堆積
によるフィルタ部材１４の目詰まりを解消するバーナ装
置１５が配設されている。

該バーナ装置１５は、第２図に拡大詳示するように、一
端が閉塞された筒状のケーシング１６と、該ケーシング
１６内に一定の間隙１７をあけて嵌装され、内部に排気
通路乙に連通ずる燃焼室１８を有するとともに、壁部に
上記間隙１７と燃焼室１８とを連通せしめる空気供給孔
１９．１９　　が形成された燃焼筒２０と、先端部が上
記燃焼室１８に臨むようにＬ記ケーシング１６の閉塞端
部に設けられ、内部に軸方向に貫通する燃料供給通路２
１が形成された燃料供給ノズル２２と、ケーシング１６
および燃焼筒２０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２２の燃料供給通路２１下流端の
吐出口２３００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２４ａ。

２４ａを有する点火プラグ２４とを備えている。

そして、１−耐燃料供給ノズル２２内の燃料供給通路２
１は燃料ポンプ２５を介して燃料タンク２６に接続され
、またＬ記ケーシング１６と燃焼筒２０との間の間隙１
７は空気供給通路２７を介してエアポンプ２８に接続さ
れ、さらに−［−記点火プラグ２４は常時開のスイッチ
２９を介してバッテリ６０に接続されており、燃料タン
ク２６からの燃料を燃料ポンプ２５により燃料供給ノズ
ル２２の吐出［］２６から吐出させて、エアポンプ２８
により空気供給孔１９，１９．・・から燃焼室１８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２４による放電点火により着火燃焼せしめて
高温の燃焼ガスを生成し、該燃焼ガスを下流側のフィル
タ部材１４に流通させて該フィルタ部材１４に堆積した
微粒子を加熱燃焼させることにより、フィルタ部材１４
の目詰まりを解消させるようにしている。

また、−１−記フィルタ部材１４の内部にはその軸方向
（排気流通方向）に一定間隔を対向する一対の電極３１
．３１が排気通路乙の通路壁を貫通して埋設され、該各
電極３１は、フィルタ部月１４に堆積した微粒子（カー
ボン粒子）による電極３１．３１間抵抗値の減少変化に
よりフィルタ部材１４の目詰まり状態を検出し、検出時
Ｈレベル信号（作動信号）を出力する目詰まり検出器６
２に接続されている。該目詰まり検出器３２の出力は、
上記制御装置８に内存され上記燃料ポンプ２５゜エアポ
ンプ２８およびスイッチ２９を駆動制御するバーナ装置
駆動回路３６に入力されており、Ｌ記目詰まり検出器６
２の作動信号によって駆１＃回路６３を作動させ、該駆
動回路３６の作動によって燃料ポンプ２５およびエアポ
ンプ２８を作動させかつスイッチ２９を閉じることによ
り、バーナ装置１５の作動を制御するように構成されて
いる。

さらに、上記バーナ装置１５の燃焼筒２０内（燃焼室１
８）と排気還流通路４の上流側寄りとは連通路６４を介
して連通され、該連通路３４の排気還流通路４への開口
部（両通路４，６４０接続部）には、連通路６４と排気
還流通路４との連通および遮断を選択的に切換開閉する
三方弁よりなる１−記聞し１部を開閉制御する開閉弁と
しての切換弁６５が配設されている。

また、１−記制御装置８には、１−記バーナ装置１５の
作ＩＩ（ＩＪ時に１−２記述通路６４が排気還流通路４
に連通ずるように七ｎｅ　Ｉ７Ｉ換弁６５を切換制御す
る切換弁制御装置３６が設けられている。該切換弁制御
装ｆｉ’ｌ　３６は、第３図に示すように、上記目詰ま
り検出器３２の出力信号を受けて」１記すノ換弁６５を
作りυ）制御する９ノ換弁駆仙回路６７と、該駆動回路
６７に接続され上記目詰まり検出器６２の作動停止に後
も所定時間駆動回路６７を作動状態に保持するタイマ６
８とを備え、目詰まり検出器３２がフィルタ部材１４の
目詰まりを検出してバーナ装置１５が作１ｖノする七該
バーナ装置１５の作動中およびその作動停止後タイマ３
８で設定された所定時間継続して９Ｊ換弁６５を連通路
６４と排気源流通１（□。

路４とが連通するようは切換制御するものである。

尚、第２図中、３９はバーナ装置１５の燃焼筒２０の内
周に燃焼室１８に突出せしめて取り付けらねたリング状
の絞りで、空気供給孔１９．１９゜・・・から燃焼室１
８内に吹き出される空気の流速を速めて燃料とのミキシ
ング効率を高めるだめのものである。また、４０は燃料
供給ノズル２２内に燃料供給通路２１を取り囲むように
形成された補助空気通路で、その」二流端はケーシング
１６と燃焼筒２０との間の間隙１７に、下流端はノズル
２２先端の吐出口２６にそれぞれ開口しており、吐出口
２６から空気を吹き出させることにより燃料を霧化させ
るとともに、燃料供給通路２１内の燃料を冷却してノズ
ル２２の目詰まり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に、エンジン、され、
この検出信号により制御装置８の排気還流暇制御装置１
０が作動して開閉弁５および吸気絞弁６を開閉制御する
ことにより、エンジン１が低中負荷領域にあるときには
、排気還流通路４が開かれて排気通路３の排気の一部が
排気還流通路４を通って吸気通路２に還流され、かつ低
負荷程多ｔｉｔに還流されるので、低負荷時に多量に発
生する窒素酸化物（ＮＯｘ）を効率良（低減することが
できる。一方、出力が要求される高負荷領域では、排気
還流通路４か閉じられ、排気還流が停止される。

また、このようなエンジン１の運転に伴って排気通路６
を流れる排気中のカーボン粒子等微粒子かフィルタ部材
１４によって捕集され、排気は浄化されて大気中に放出
される。そして、一定期間経過後、−に２微粒子の堆積
によりフィルタ部材１４が目詰まり状態になると、その
ことを目詰まシ検出器６２が電極３１．３１間抵抗値の
減少変化として検出して作１１ｉＩＪ信号を出力し、こ
の作動信号により制御装置８のバーナ装置駆動回路６６
か作動して燃料ポンプ２５およびエアポンプ２８を作ゼ
１させるす七もにスイッチ２９を閉じ、このことによっ
てバーナ装置１５が作動する。このバーナ装；Ｎ１５の
作動によりその燃焼筒２０内（燃焼室１８）で生成され
た高温の燃焼ガスが下流側のフィルタ部材１４に流通し
て該フィルタ部材１４に堆積した微粒子を加熱燃焼させ
、よってフィルタ部材１４の目詰まり解消が行われる。

また、上記バーナ装置１５の作動に伴い、上記目詰まり
検出器６２かもの作■Ｊ信号により制御装置８の切換弁
制御装置６６が作−Ｊして切換弁６５が連通路６４と排
気還流通路４とを連通させるように切り換えられ、その
時、エンジン１が低中負荷領域にあって排気還流通路４
が開かれていると、上記バーナ装置１５で生じた高温の
燃焼ガスは連通路６４および排気還流通路４を通って吸
気通路２へも流通する。

そして、所定時間経過後、−に記フィルタ部材１４０目
詰まりが解消されると目詰まり検出器６２の作動停止に
よりバーナ装置駆動回路６６が作動停止して燃料ポンプ
２５およびエアポンプ２８が作動停止するとともにスイ
ッチ２９が開き、このことによってバーナ装置１５が作
動停止して目詰まり解消作動が完了する。また、上記目
詰まり検出器６２の作動停止により切換弁制御装＠３６
のタイマ６８が作動開始し、所定時間経過後タイマ６８
かカウント終了すると切換弁駆動回路６７が作ゼＪ停止
して切換弁ろ５が連通路６４と排気゛還流通路４との連
通を遮断するように当初の状態に切り換えられ、このこ
とによって通常通りの排気還流がｉｒわれる。

したがって、このように、バーナ装置１５の作動に伴っ
て該バーナ装置１５で生成された高温の燃焼ガスを排気
還流通路４へも流通させて該通路４を定期的に加熱する
ため、排気還流の繰返しにより排気還流通路４の通路壁
に還流排気中の微粒子（カーボン粒子）が付着堆積して
も該微粒子は上記燃焼ガスによって加熱燃焼して除去さ
れ、よって長期間に亘って排気還流通路４０目詰まりを
防止して排気還流機能を正常に発揮してＮＯｘの発生を
低減することかできる。

また、１−記バーナ装置１５の高温の燃焼ガスは排気還
流通路４を通過した後吸気通路２へ流入するので、該燃
焼ガスのガス熱により吸気（空気）が加熱されてその温
度を上昇させることができ、よって例えば始動直後のエ
ンジン１の冷機時等に゛おいて未燃焼成分（ＨＣ）’の
発生を低減することができる。

尚、上記実施例では、フィルタ部材１４の目詰まりを目
詰まり検出器６２で検出してバーナ装置１５を作動させ
るようにしだが、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定期的にバーナ装置を作動させる
ようにしてもよく、−上記実施例と同様の作用効果を奏
することができるものである。また、切換弁６５は通路
を選択的に切り換える作動をなすものであったが、連通
路３４の排気還流通路４への開口部を開閉制御する開閉
弁としては、バーナ装置１他の作動時、排気還流通路４
の排気通路３と吸気通路２との接続を完全に遮断するの
ではなく、部分的には連通した状態に保持するようにし
てもよいのは勿論である。

以」二説明したよるに、本発明によれば、排気通路内の
排気の一部を吸気通路に還流する排気還流通路と、排気
通路を沫れる排気中の微粒子を捕集するフィルタ部材の
目詰まりを解消するバーナ装置と備えたディーゼルエン
ジンにおいて、上記バーナ装置の燃焼筒内と排気還流通
路とを連通路で連通して、バーナ装置の作動時該バーナ
装置で生成された燃焼ガスを排気還流通路へも流通させ
るようにしたことにより、排気還流通路に付着堆積した
還流排気中の微粒子を定期的に燃焼除去して排気還流通
路の目詰まりを未然に防止することができるので、既存
の目詰まり解消用のバーナ装置を利用する簡単な構造で
もって排気還流機能を長期間安定維持することができ、
よってディーゼルエンジンのエミッション性能の向−Ｌ
に寄与・することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略図、第
２図はバーナ装置の拡大縦断面図、第３図は制御システ
ムを示す説明図である。 トエンジン、２・・・吸気通路、６・・排気通路、４・
排気還流通路、５・・開閉弁、６・・吸気絞弁、８　制
御装置、９・・アクセル開度検出器、１０・・排気還流
眼制御装置ζ　１４・・フィルタ部材、１５・・バーナ
装置、２０・・燃焼筒、６２・・・目詰まり検出器、６
６・・バーナ装置駆動回路、６４・・連通路、６５・切
換弁、６６　切換弁制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１）排気通路内の排気の一部を吸気通路に還流する排
   気還流通路を備える一方、該排気還流通路の排気取出口
   下流の排気通路に排気中のカーボン粒子等微粒子を捕集
   するフィルタ部材が配−設され、該フィルタ部材の上流
   側の排気通路にフィルタ部材の目詰まりを解消するバー
   ナ装置か設けられたディーゼルエンジンにおいて、−に
   記バーナ装置の燃焼筒内と排気還流通路とを連通ずる連
   通路と、該連通路の排気還流通路への開ｒｊ部を開閉制
   御する開閉弁さ、」二記バーナ装首の作動時に上記連通
   路が排気還流通路に連通ずるように＝上記開閉弁を制御
   する開閉弁制御装置と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。