JPS5920511A - 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ハニカム状等の多孔質フィルタ部
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く知られている。

しかし、このものでは、エンジンの長期運転に伴って上
記フィルタ部材が微粒子の堆積によって目詰まり状態に
なり、エンジンの排圧が上昇して出力低下を招くという
問題があった。

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、上記のフィルタ部材より
上流側の排気通路に、燃料ポンプにより供給された燃料
をエアポンプにより供給された燃焼用エアのもとで燃焼
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か
生しると、該バーナ装置を作動させてその燃焼ガスでフ
ィルタ部材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、フィルタ部側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、排気通
路と吸気通路とを排気還流通路で連通するとともに、該
排気還流通路の排気還流口直上流側の吸気通路に吸気絞
弁を設け、エンジンの負荷状態に応じて該吸気絞弁を開
閉制御してその下延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排気還流通路を介して吸
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は知られている。

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
微粒子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、例えばエンジンの
高負荷時等排気還流の行われていない非排気還流時、専
用のエアポンプにより加圧エアを排気還流通路に流通さ
せてその通路壁に付着堆積した微粒子を吹き飛ばし除去
するようにすることが考えられる。しかし、その場合、
エアポンプが別個に必要で装置が犬かがすなものになる
嫌いがある。

本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもので、上記した
バーナ装置に燃焼用の加圧エアを供給するエアポンプを
利用して、該エアポンプからのバーナ用加圧エアを非排
気還流時に排気還流通路に流通させるようにすることに
より、専用のエアポンプを要さずに簡単な構造でもって
排気還流通路の目詰まりを未然に防止できるようにし、
よって排気還流機能を長期に亘り正常に維持し得るよう
にすることを目的とする。

この目的を達成すべく、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、上記バーナ装置にエアポンプ
からの加圧エアを供給するバーナ用エア供給通路と上記
排気還流通路の上流側とを連通ずる連通路と、上記エア
ポンプと排気還流通路の連通路開口部より下流側とを連
通、遮断するよう切り換わる制御弁と、非排気還流時上
記エアポンプからの加圧エアを連通路および排気還流通
路を介して吸気通路に供給するように上記制御弁を切換
制御する制御装置とを設けることにより、非排気還流時
エアポンプからのバーナ用加圧エアを排気還流通路に流
通させてその内部の堆積微粒子を定期的に除去するよう
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詳細に説明する
。

第１図および第２図において、１はディーゼルエンジン
、２はエンジン１に吸気（空気）を供給するだめの吸気
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５
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ている。

５は上記排気還流通路４の排気還流口直上流の吸気通路
２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５はステップモータ等よりなるアクチュ
エータ６によって駆動制御される。また、７は上記吸気
絞弁５並びに後述するバーナ装置１４および制御弁′５
２を作動制御するだめの制御ユニット、８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、上記制御ユニット７内には、アクセ
ル開度検出器８の出力信号を受けて上記吸気絞弁５およ
び後述する第１切換弁６０を作動制御して排気還流量を
制御１する排気還流量制御回路９が具備されている。該
排気還流量制御回路９は、第２図に詳示するように、ア
クセル開度検出器８からの出力信号とエンジン１０所定
負荷状態にメ１応する基準電圧ｅとを比較してエンジン
１の負荷状態か所定負荷以上（高負荷状態）にあるとき
Ｈレベル信号を出力する比較器１０と、該比較器１０か
らの出力を受けたとき第１切換弁６０を作動状態に駆動
制御する第１切換弁駆動回路１１と、上記アクセル開度
検出器８の出力に応して上記吸気絞弁５駆動用のアクチ
ュエータ６を駆動制御し、吸気絞弁５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１
２とを備えている。そしてエンジン１の低中負荷領域で
は、比較器１０からのＬレベル信号により第１切換弁５
０を不作動状態に護持して排気還流通路４を開くととも
に、吸気絞弁駆動回路１２により吸気絞弁５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５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、排気還流量を低負荷
程多くなるように制御し、一方、エンジン１の高負荷領
域では、上記比較器１０からのＨレベル信号により第１
切換弁５０を作動状態にして排気還流通路４を閉塞し排
気還流を停止させるように制御するものである〇 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
子等微粒子（パティキュレート）を捕集する多孔質材料
よりなるノ・ニカム状のフィルタ部材１５が配設されて
いる。

また、上記フィルタ部材１６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１６の目詰まりを解消するバーナ装
置１４が配設されている。

該バーナ装置１４は、燃焼筒１４ａと、該燃焼筒１４ａ
内に臨むように設けられた燃料供給ノズル１４ｂおよび
点火プラグ１４Ｃとを備え、上記燃料供給ノズル１４ｂ
は燃料ポンプ１５を介設した燃料供給通路１６を介して
燃料タンク１７に接続され、点火プラグ１４Ｃは点火ス
イッチ１８を介してバッテリ１９に接続されている。ま
た燃焼筒１４ａの内部にはバーナ用エア供給通路２０の
下流端か開口され、該エア供給通路２０の」二流端はエ
アポンプ２１に接続されており、燃料タンク１７からの
燃料を燃料ポンプ１５により燃料供給ノズルから燃焼筒
１．４ａ内に吐出させて、エアポンプ２１により供給さ
れたエアとミキノングさせ、その混合気を点火プラグ１
４０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１５
に流通させて該フィルタ部材１′５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１５０目詰
まりを解消させるようにしている。

貰た、上記フィルタ部材１′５の内部にはその軸方向（
排気流通方向）に一定間隔をあけて対向する一対の電極
２２．、２２が排気通路乙の通路壁を貫通して埋設され
、該各電極２２は、フィルタ部月１６に堆積した微粒子
（カーボン粒子）による電極２２．２２間抵抗値の減少
変化によりフィルタ部材１５の目詰まり状態を検出して
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２５に接続され、該目詰まり検出器２′５の出力は
、上記制御ユニット７に内蔵されバーナ装置１４を作動
制御するバーナ装置制御回路２４に入力されている。該
バーナ装置制御回路２４は、第２図に詳示するように、
上記目詰まり検出器２６からの出力信号または上記排気
還流量制御回路９の比較器１０からの出力信号の一方を
受けたときＨレベル信号を出力するＯＲ回路２５と、該
ＯＲ回路２５の出力（Ｈレベル信号）を受けて上記エア
ポンプ２１を作動させるエアポンプ駆動回路２６と、上
記目詰まり検出器２６の出力を受けて上記点火スイッチ
１８を閉じる点火スイッチ駆動回路２７と、同じく目詰
まり検出器２６の出力を受けて上記・燃料ポンプ１５を
作動させる燃料ポンプ駆動回路２８とを備え、フィルタ
部材１！Ｉの目詰まり時に目詰まり検出器２′５からの
作動信号によってエアポンプ２１および燃料ポンプ１５
を作動させるとともに点火スイッチ１８を閉じることに
より、バーナ装置１４の作動を制御するように構成され
ている。

さらに、」二記バーナ装置１４にエアポンプ２１からの
バーナ用加圧エアを供給するだめのバーナ用エア供給通
路２０の途中と上記排気還流通路４の一ヒ流部（排気取
出口に近い部分）とは連通路２９で連通され、該連通路
２９の排気還流通路４への開口部には三方弁よりなる第
１切換弁６０が、また連通路２９のバーナ用エア供給通
路２０への開口部には同じく三方弁よりなる第２切換弁
６１かそれぞれ配設されている。−上記第２切換弁′５
１は常時はバーナ用エア供給通路２０の上流側（エアポ
ンプ２１側）をその下流側と連通させて連通路２９との
連通を遮断し、作動時にはバーナ用エア供給通路２０の
上流側を連通路２９と連通させてバーナ用エア供給通路
２０下流側との連通を遮断するように切換開閉するもの
である。一方、上記第１切換弁６０は常時は連通路２９
を排気還流通路４に対し遮断して該排気還流通路４を開
き、作動時には連通路２９と排気還流通路４の第１切換
弁６０下流側（吸気通路２側）とを連通させて排気還流
通路４上流側を閉じるように切換開閉するものである。

そして、これら第１および第２切換弁５０．５１により
上記エアポンプ２１と排気還流通路４の連通路２９開口
部より下流側とを連通、遮断するように切り換わる制御
弁６２が構成される。

また、上記制御ユニット７内にはエアポンプ２１からの
加圧エアを優先的にバーナ装置１４へ供給するバーナ作
動優先回路５５が組み込まれている。該バーナ作動優先
回路５５は、第２図に詳示するように、上記目詰まり検
出器２６の出力信号を反転する反転器５４と、該反転器
５４の出力信号および上記排気還流量制御回路９の比較
器１０の出力′信号との両方を受けたときにＨレベル信
号を出力するＡＮＤ回路５５と、該ＡＮＤ回路５５から
の出力を受けて上記第２切換弁！＋１を作動状態（連通
路２９とエアポンプ２１とが連通ずる状態）に枢動制御
する第２切換弁駆動回路６６とからなり、非排気還流時
、フィルタ部材１５が目詰まりしていない場合にのみＡ
ＮＤ回路′５５の出力をＨレベル信号にして第２切換弁
５１を作動状態にし、フィルタ部材１５が目詰まりして
いる場合にはＡＮＤ回路６５の出力をＬレベル信号にし
て第２切換弁５１を不作動状態にすることによりエアポ
ンプ２１の加圧エアを優先的にバーナ装置１４へ供給す
るようにしている。以上の制御ユニット７内の回路構成
により、非排気還流時すなわちエンジン１の高負荷時、
エアポンプ２１を作動させて該エアポンプ２１からの加
圧エアを連通路２９および排気還流通路４を介して吸気
通路２に供給するように制御弁５２　（第１および第２
切換弁５０．３１）を切換制御するようにした制御装置
′５７が構成されている。尚、第１図中、６８はエアポ
ンプ２１の吐出圧を一定に保つためのチェック弁である
。

次に、その作動について説明するに、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の
微粒子がフィルタ部材１５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、一定期間経過後上記微粒子の堆積によりフィル
タ部材１己か目詰まり状態になると、そのことを目詰ま
り検出器２６か電極２２．２２間の抵抗値変化として検
出して作動信号を出力し、この作動信号により制御弁５
２の第２切換弁６１が不作動状態に保たれてバーナ用エ
ア供給通路２０が開き、また制御ユニットＺ内のバーナ
装置制御回路２４が作動してエアポンプ２１および燃料
ポンプ１５が作動するとともに点火スイッチ１８が閉じ
、このことによってバーナ装置１４が作動する。このバ
ーナ装置１４の作動によりその燃焼筒１４ａ内に生成さ
れた高温の燃焼ガスが下流側のフィルタ部材１′５に流
通して該フィルタ部材１６に堆積した微粒子を加熱燃焼
させ、よってフィルタ部材１′５の目詰まり解消が行わ
れる。この後、一定時間経過してフィルタ部材１５の目
詰まりが解消されると目詰まり検出器２５の作動停止に
よりバーナ装置制御回路２４が作動停止して燃料ポンプ
１５およびエアポンプ２１か作動停止するとともに点火
スイッチ１８か開き、このことによってバーナ装置１４
が作動停止して目詰まり解消作動が完了する。

また、このようなエンジン１の運転中、その負荷状態が
アクセル開度検出器８により検出されて該検出器８から
検出信号が出力され、との検出信号により制御ユニット
７の排気還流機能側１回路９か作動して吸気絞弁５およ
び制御弁５２の第１切換弁５０を開閉制御することによ
り、エンジン１か低中電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６内の排気の一部か該排気
還流通路４を通って吸気通路２に還流され、かつ低負荷
程多量に還流されるので、発生する窒素酸化物（ＮＯｘ
）を効率良く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、上記第１切換弁′５０が作動し
て排気還流通路４が閉塞され、排気還流が停止される。

そして、この非排気還流時、すなわちエンジン１が高負
荷領域にあるときには、第１切換弁′５０の上記作動に
より連通路２９と該連通路２９開口部より下流側の排気
還流通路４とが連通し、丑だ上記バーナ装置制御回路２
４のＯＲ回路２５およびエアポンプ駆動回路２６が作動
してエアポンプ２１か作動し、さらに、その時、フィル
タ部材１６か目詰まりしておらずバーナ装置１４が作動
していなければ制御ユニット７内のバーナ作動優先回路
５６が作動して制御弁５２の第２切換弁６１を作動させ
、連通路２９と上記エアポンプ２１とが連通する。この
ことによって上記エアポンプ２１から加圧エアか吐出さ
れて該加圧エアはバーナ用エア供給通路２０の上流部、
連通路２９および排気還流通路４を順に流通して吸気通
路２に流入する。その結果、上記排気還流通路４０通路
壁に排気還流の繰返しによって還流排気中の微粒子が付
着していても該微粒子は上記エアポンプ２１からの加圧
エアで吹き飛ばされて除去され、よって長期間に亘って
排気還流通路４の目詰まりを防止し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ができる。

また、上記エアポンプ２１からの加圧エアが吸気通路２
に流入することによってエンジン１に対していわゆる吸
気過給が行われるので、エンジン１の高負荷領域での吸
入エア不足を補うことができ、スモーク（黒煙）やＨＣ
の発生を低減することができる。

尚、上記実施例では、エアポンプ２１からの加圧エアを
排気還流通路４を介して吸気通路２に供給するエンジン
１の運転状態を単なる高負荷時（非排気還流時）とした
が、そのうちの高負荷低回転領域のみに限定してもよい
。その場合、スモークやＨＣを低減する効果が顕著に得
られ、しかもエアポンプの駆動損失を極力低減すること
かでさる利点がある。

また、上記実施例では、フィルタ部材１！１の目詰まり
を目詰まり検出器２５で検出してバーナ装置１４を作動
させるようにしたが、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、」二記実施例と同様の作用効果
を奏することができる。

以上説明したように、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
路を流れる排気中の微粒子を捕集するフィルタ部材の目
詰まシを解消するバーナ装置とを備えだディーゼルエン
ジンにおいて、上記バーナ装置にエアポンプからのバー
ナ用加圧エアを供給するバーナ用空気供給通路と上記排
気還流通路上流部とを連通し、非排気還流時エアポンプ
からの加圧エアを排気還流通路を介して吸気通路に供給
するようにしたことにより、既存のバーナ用のエアポン
プを利用した簡単な構造でもって、排気還流通路に加圧
エアを流しその内部に堆積した還流排気中の微粒子を飛
散除去して、排気還流通路の目詰まりを未然に防止する
ことができ、排気還流機能を長期間に亘って安定維持す
ることができる。しかも、非排気還流時すなわちエンジ
ンの高負荷時に加圧エアを吸気系に供給して吸気過給を
行うので、エンジン高負荷時のスモークやＨＣを低減す
ることができ、よってディーゼルエンジンのエミッショ
ン性能の向上に太いに寄与することができるという優れ
た効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示するもので、第１図は全体
概略説明図、第２図は制御ノステムを示す説明図である
。 １・・エンジン、２・・吸気通路、６・・排気通路、４
・・排気還流通路、５・・吸気絞弁、７・・制御ユニッ
ト、８・・アクセル開度検出器、９　・排気還流量制御
回路、１５・・フィルタ部材、１４・・バーナ装置、２
０・・バーナ用エア供給通路、２１・・エアポンプ、２
５・・目詰まり検出器、２４・・バーナ装置制御回路、
２９・・連通路、６０・・第１切換弁、６１・・第２切
換弁、６２・制御弁、６７・・制御装置。 第１図 中 ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、該フィルタ部材上流側の
   排気通路にフィルタ部月の目詰まりを解消するバーナ装
   置が設けられたテイーゼルエンジンにおいて、上記バー
   ナ装置にエアポンプからの加圧エアを供給するバーナ用
   エア供給通路と上記排気還流通路の一ヒ流側とを連通ず
   る連通路と、上記エアポンプと排気還流通路の連通路開
   口部より下流側とを連通、遮断するよう切り換わる制御
   弁と、非排気還流時」二記エアポンプからの加圧エアヲ
   連通路および排気還流通路を介して吸気通路に供給する
   ように一ヒ記制御弁を切換制御する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。