JPS5920512A - 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、テ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ィルタ部
材と、該フィルタ部材の目詰まりを解消する目詰まり解
消装置とが設けられたものにおいて該目詰まり解消装置
の作動によるフィルタ部材の溶損等の異常状態を検出す
るようにしだものに関する。

従来より、ディーゼルエンジンにおいて、排気中に条間
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だめに、
エンジンの排気通路ニノ・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行″（粒子の堆積によって目詰捷り
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、例オ、ば特開昭４９−７１３１５号公
報等に開示されているように、上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捷りか
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、フィルタ部材の目詰捷りを解消するよう
にしだものか提案されている１つ 壕だ、上記のフィルタ部材に電気ヒータを埋設して所定
時ＭＶＣ該電気ヒークに通電することにより堆積微粒子
を加熱燃焼させてフィルタ部材の目詰寸りを解消するよ
うにしだものも公知である。

ところで、この種のフィルタ部材の目詰寸りを解消する
目詰捷り解消装置か設けられたものにおいては、フィル
タ部材への微粒子堆積量が多い場合や排気温度が極めて
高い場合等に目詰捷り解消装置を作動させてフィルタ部
材を加熱すると、堆積微粒子が一時に燃焼してフィルタ
部材が異常に高温度になることがあり、その結果、フィ
ルタ部材が溶損１〜てそのフィルタ孔が目潰れしたり、
さらにはフィルタ部材が抜は落ちだりして排気浄化機能
を正常に維持し得々く々るという虞れがあった。

そのだめ、このような目詰まり解消時のフィルタ部材の
溶損による異常状態を正確かつ迅速に検出することが望
まれる。

そこて、本発明はかかる点に鑑み、上記したフィルタ部
材上流の排気通路の排圧は通常時は目詰捷りが解消され
るに伴って降下していくが、目詰捷り解消中にフィルタ
部材が溶損したときには溶損の程度に応じていつまでも
降下しないか捷たは急激に降下することに着目し、目詰
捷り解消装置の作動開始時から所定時間経過後のフィル
タ部材上流の排圧をその時のエンジンの運転状態に対応
設定した基準値と比較して両者に差異があるときフィル
タ部材に異常があると判断するようにすることにより、
フィルタ部材の異常状態を正確かつ迅速に検出できるよ
うにすることを目的上するものである。

このだめ、本発明の構成は、エンジンの排気通路に、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と
、該フィルタ部材の目ｕ１まりを解消する目詰捷り解消
装置とを備えだテイーゼルエンジンの排気浄化装置にお
いて、上記目詰まり解消装置の作動後圧定時間経過した
際に遅延信号を出力する遅延信号発生手段と、該遅延信
号発生手段からの遅延信号の受信時フィルタ部材上流の
排気通路の排圧を検出する圧力検出器と、該圧力検出器
の検出時におけるエンジンの運転状態に劾応する排圧基
準信号を設定する基準＠設定手段と、上記圧力検出器か
らの信号を基準値設定手段の排圧基準信号と比較してフ
ィルタ部材の異常状態を検出するフィルタ異常状態検出
手段とを設けるこ、とにより、目詰捷り解消装置作動後
所定時間経過した際のフィルタ部材上流の排気通路の排
圧を基準排圧と比較してフィルタ部材の溶損（異常状態
）の有無を検出するようにしだものである。

以下、本発明大図面に示す実施例に基ついて詳細に説明
する。

第１図および第２図において、１はテ゛イーセ゛ルエン
ジン、２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、該排気通路２健の途中には排気通路２を
流れる排気中のカーボン粒子等の微粒子を捕集する・・
二刀ム状の多孔質フィルタ部月６が配設され、該フィル
タ部材６より上流側の排気通路２には微粒子堆積による
フィルタ部材６の目詰１りを解消する目詰捷り解消装置
としてのバーナ装置４が設けられている。該バーナ装置
４は、燃焼筒４ａと該燃焼筒４ａ内に臨むように設けら
れた燃料供給ノズル４ｂおよび点火プラグ４Ｃとを備え
、上記燃料供給ノズル４ｂは燃料ポンプ５を介設した燃
料供給通路６を介して燃料タンク７に接続され、点火プ
ラグ４Ｃは点火スイッチ８を介してバッテリ９に接続さ
れ、また燃焼筒４ａ内はエア供給通路１０を介してエア
ポンプ１１に連通しており、燃料ポンプ５により燃料タ
ンク７内の燃料を燃料供給ノズル４ｂから燃焼筒４ａ内
に吐出させてエアポンプ１１により供給された燃焼用エ
アとミキシングさせ、この混合気を点火プラグ４Ｃの放
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
、この燃焼ガスを下流側のフィルタ部材６へ流通させて
該フィルタ部材６に堆積した微粒子を加熱燃焼させるこ
とにより、フィルタ部材乙の目詰まりを解消させるよう
にしている。

寸だ、上記フィルタ部材６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１２
．．１２が排気通ｂ’ｈ　２の通路壁を貫通して埋設さ
れ、該各電極１２は、フィルタ部材乙に堆積した微粒子
（カーボン粒子）による電極１２．１２間低抗値の減少
変化によりフィルタ部材６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１６に」歩続され、該目詰捷り検出器１６の出力は制
御ユニット１４内のバーナ装置制御回路１５に入力され
ている。

上記バーナ装置制御回路１５は、第２図に詳示するよう
に、目詰１り検出器１６からの作動信号により、上記エ
アポンプ１１が目詰まり検出器１６の作動開始と同時に
作動開始し、目詰捷り検出器１６の作動停止後若干時間
経過して作動停止するように第３図の如くその作動時間
ｔ１を目詰寸り検出器１６の作動時間ｔｏより長い値（
ｔ、＞ｔｏ）に設定するエアポンプ作動時間設定回路１
６と、該作動時間設定回路１６の出力を受けてエアポン
プ１１を停止回路１７を介して駆動制御するエアポンプ
駆動回路１８と、同じく上記目詰まり検出器１３の作動
信号により、上記点火スイッチ８が上記エアポンプ１１
の作動開始より若干遅れて閉じ、エアポンプ１１の作動
停止より若干早く開くように第３図の如くその作動時間
ｔ２を設定する点火スイッチ作ＦｉｔｌＪ時間設定回路
１９と、該作動時間設定回路１９の出力を受けて点火ス
イッチ８を停止回路２０を介して駆動制御する点火スイ
ッチ駆動回路２１と、同じく上記目詰捷り検出器１６の
作動信号により、上記燃料ポンプ１１が上記点火スイッ
チ８の作動開始（閉動作）より若干遅れて作動開始し、
点火スイッチ８の作動停止（開動作）より若干早い時期
である目詰まり検出器１６の作動停止と同時に作動停止
するように第３図の如くその作動時間ｔ３を目詰まり検
出器１６の作動時間ｔ。

より短い値（ｔｇ＜ｔｏ）に設定する燃料ポンプ作動時
間設定回路２２と、該作動時間設定回路２２の出力を受
けて燃料ポンプ５を停止回路２６を介して駆動制御する
燃料ポンプ駆動回路２４とからなる。そして、目詰まり
検出器１６からの作動信号が入力されると、第３図に示
すように、順にエアポンプ１１、点火スイッチ８および
燃料ポンプ５を作動開始させ、目詰まり検出器１６の所
定作！ｔｉＩノ時間ｔｏが経過すると今度は逆に燃料ポ
ンプ５、点火スイッチ８およびエアポンプ１１の順でそ
の作動を停止させることにより、バーナ装置４の作動を
制御するようにしだものである。

さらに、上記制御ユニット１４には上記目詰寸り検出器
１６の出力を受けて該目詰まり検出器１６の作動時間ｔ
ｏより短い所定時間をカウントするタイマ２５が内蔵さ
れ、該タイマ２５と目詰まり検出器１６とによってバー
ナ装置４（目詰捷り解消装置）の作動後タイマ２５で設
定される所定時間経過した際に遅延信号を出力する遅延
信号発生手段２６が構成されている。

まだ、上記フィルタ部材６上流の排気通路２には該排気
通路２内の排圧を検出する圧力検出器２７が通路壁に貫
通支持されて配設され、該圧力検出器２７は上記制御ユ
ニット１４内に設けたゲート回路２８に接続されている
。該ゲート回路２８のゲート部には上記遅延信号発生手
段２６（タイマ２５）が入力されており、ゲート回路２
８が遅延信号発生手段２６からの遅延信′すを受信する
と該ゲート回路２８からその時の圧力検出器２７で検出
した検出信号、すなわちフィルタ部材３上流の排気通路
２の排圧信号を出力させるようにしている。

一方、２９はエンジン１の負荷状態を例えばスロットル
開度によって検出する負荷センサ、６０はエンジン１の
回転数を検出する回転数センサであって、これら両セン
サ２９，３０は上記制御ユニット１４に内蔵せしめた基
準値設定手段を構成する圧力設定回路６１に入力されて
いる。該圧力設定回路６１は、予め実験等により求めら
れだ工ンジン１の各運転状態におけるフィルタ部材上流
乙の排気通路２の適正な排圧基準信号を記憶してオリ、
」二記負荷センサ２９および回転数センサ６０からの出
力信号によりその吉きの運転状態に対応しだ排圧基準信
号を出力するものである。

そして、６２は上記制御ユニット１４因に設けられたフ
ィルタ異常状態検出手段としての比較器てあって、該比
較器６２には」二記ゲート回路２８および圧力設定回路
６１の各出力が入力され、まだ比較器６２の出力は上記
バーナ装置制御回路１５の各停止回路１７，２０．２３
および制御ユニット１４外部に設けた警報装置としての
ワーニングランプ６６に接続されており、上記圧力検出
器・２７からの信号すなわちバーナ装置４作動後所定時
間経過した際のフィルタ部材６上流の実測の排圧信号と
、そのときの圧力設定回路６１からの信号すなわち圧力
検出器２７の検出時におけるエンジン１の運転状罪に対
応する排圧基準信号とを比較器６２で比較し、両者の差
異によりフィルタ部ｖＩ乙の異常を検出してバーナ装置
制御回路１５の各停止回路１７，２０．．２３を作動さ
せバーナ装置４を作動停止させるとともに、ワーニング
ランプろ６を点灯して運転者にフィルタ部材６の異常状
態を報知するように構成されている。

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２を流れる排気中のカーボン粒子等微
粒子がフィルタ部材乙に捕集され、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６が目詰まり状態になると
、そのことを目詰１り検出器１６が検出して作動信号を
出力し、この作Ｕノ信号により制御ユニット１４内のバ
ーナ装置制御回路１５が作動して順にエアポンプ１１、
点火スイッチ８および燃料ポンプ７を作動させ、） このことによってバーナ装置４が作動する。このバーナ
装置４の作動により生成された高温の燃焼ガスは下流側
のフィルタ部材乙に流通して該フィルタ部相乙に堆積し
た微粒子を加熱燃焼させ、よってフィルタ部材６の目詰
まりが行われる。

その場合、上記バーナ装置４の作動開始時において各ポ
ンプ５．１１および点火スイッチ８かエアポンプ１１、
点火スイッチ８、燃料ポンプ５の順に作動開始するため
、先ずバーナ装置４の燃焼筒４ａ内に燃焼用エアが供給
され、次いで点火プラグ４Ｃが放電状態になって燃料以
外の燃焼条件か揃った後に燃料が供給されるので、各ポ
ンプ５゜１１および点火スイッチ８を同時に作動させる
場合と比べて燃料を完全燃焼させることができ、よって
バーナ作動による２次空気汚染を防止することかできる
。

寸だ、上記目詰まり検出器１６の作動開始と同時にタイ
マ２５が時間のカウントを開始し、所定時間経過してタ
イムアンプすると該タイマ２５が、ら遅延信号が出力さ
れ、この遅延信号の受信によりゲート回路２８が作動し
て該ゲート回路２８から圧力検出器２７で検出された検
出信号すなわちフィルタ部材６上流の排気通路２の排圧
信号が出力されて比較器６２に入力される。一方、それ
と同時に、圧力設定回路３１が負荷センサ２９からのエ
ンジン１の負荷状態信号および回転数センサ６０かもの
エンジン回転数信号に基ついてその時のエンジン１の運
転状態を検出して該運転状態に応じだ排圧基準信号を設
定し、該排圧基準信号は圧力設定回路６１かも上記比較
器６２に入力されて上記圧力検出器２７からの排圧信号
と比較される。

そして、上記バーナ装置４の作ＱＪ中フィルタ部材乙の
微粒子が緩やかに燃焼して該フィルタ部材６が正常状態
にある場合には、フィルタ部材３上流の排気面Ｆ＠２の
排圧は基準排圧値と略同等であるので比較器６２への２
つの入力信りに差異はなく、比較器６２からはＬレベル
信号が出力される。

このことによってノく−ナ装置４の作動がそのまま続行
されることになる。その後、」−記フィルタ部材乙の目
詰まりが解消されて目詰まり検出器１６が作動停止する
とバーナ装置制御回路１５の作動停止により順に燃料ポ
ンプ５、点火スイッチ８およびエアポンプ１１が作動停
止してバーナ装置４が作動停止し目詰まり解消作動が完
了する。

その場合、各ポンプ５．１１および点火スイツヂ８が燃
料ポンプ５、点火スイッチ８、ニアボン装＠４の燃焼筒
４ａ内に後事れしても該燃料はエアポンプ１１からの燃
焼用エアの存在および点火プラグ４Ｃの放電状態のもと
で完全燃焼し、よって」二記作動開始時と同様にバーナ
作動による２次空気汚染を防止することができる。

これに対して、フィルタ部材６への微粒子堆積量か多く
、あるいけバーナ作動時のリド気温度か高いこと等によ
って堆積微粒子か−・時に激しく燃焼し、フィルタ部材
６が異常昇温により溶損してそのフィルタ孔が口演れし
た場合Ｋｌｄ′、該フィルタ一部４」６上流の排圧は降
下せずに基準排圧値より高く保たれて圧力検出器２７か
もの排圧信号の方が圧力設定回路３１からの基準排圧信
号より大きくなる。その結果、比較器３２かもＨレベル
信号が出力され、この、Ｈレベル信号によりノく−ナ装
置制御回路１５の各停止回路１７．２０．２３が作動し
てエアポンプ１１、点火スイッチ８および燃料ポンプ５
を即時に作動停止させ、バーナ装置４が作動停止すると
ともに、ワーニングランプ６６が点灯して運転者への報
知が行われ、よってフィルタ孔口演れの異常状態を正確
に検出することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形例をも包含するものであり、例えば、上記実施
例ではフィルタ部材６の溶損のうちフィルタ孔の口演れ
を検出するようにしだが、フィルタ部材６が異常昇温に
より極度に溶損してフィルタ部材乙の抜は落ちが生じた
場合には、該フィルタ部材６上流の排圧は急激に降下し
て基準排圧値よりも著しく低下する。そのだめ、この場
合、排圧信号が基準排圧信号よりも低いときに比較器か
らＨレベル信号を出力させるようにすると、極度の溶損
によるフィルタ部材の抜は落ちを検出することができる
。

また、上記実施例では、フィルタ部材６の目詰ま９を目
詰まり検出器１６で検出してバーナ装置４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Ｋ　バーナ装置を作動させる
ようにしてもよい。この場合、遅延信号発生手段２６と
しては、上記実施例の如く目詰オリ検出器１６を利用で
きないので、目詰捷り解消装置の作動開始を検出する検
出器を別個に設けて、該検出器とタイマ２５等との組合
せにより、目詰寸り解消装置の作動後所定時間経過した
際に遅延信号を出力するように構成すればよい。

さらに、上記実施例では、目詰まり解消装置としてバー
ナ装置４を使用したが、フィルタ部材に埋設する電気ヒ
ータを使用してもよいのは勿論のことである。

、以」二説明したように、本発明によれは、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と該フィ
ルタ部材の目詰捷りを解消する目詰まり解消装置とを備
えたテイーゼルエンジンの排気浄化装置においｆ、目詰
まり解消装置の作動後所定時間経過した際のフィルタ部
材上流の排気通路の排圧を検出し、該排圧をその時のエ
ンジンの運転状態に応じて予め設定した基準排圧と比較
することによってフィルタ部材の溶損等の異常状態を検
出するようにしたことにより、目詰まり解消装置の作動
によるフィルタ部材の異常状態の検出を正確に行うこと
ができ、よって不良フィルタ部材の交換を促して排気浄
化機能の向上維持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すもので、第１図は全体概略
説明図、第２図は制御システムの説明図、第３図はバー
ナ装置を構成する各機器の作動タイミングを示す説明図
である。 １・・エンジン、２・・排気通路、３・・フィルタ部材
、４・バーナ装置、５・・燃料ポンプ、８・・点火スイ
ッチ、１１・・エアポンプ、１３・・目詰まり検出器、
１４・・制御ユニット、１５・・バーナ装置制御回路、
２６・・遅延信号発生手段、２７・・圧力検出器、２９
・・負荷センサ、６０・・回転数センサ、６１・・圧力
設定回路、６２・・比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｆｉ＋　　エンジンの排気通路に、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と、該フィルタ部材
   の目詰まりを解消する目詰まり解消装置とを備えたテイ
   ーゼルエンジンの排気浄化装置において、上記目詰まり
   解消装置の作動後所定時間経過した際に遅延信号を出力
   する遅延信号発生手段と、該遅延信号発生手段からの遅
   延信号の受信時フィルタ部材上流の排気通路の排圧を検
   出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出時におけるエ
   ンジンの運転状態に対応する排圧基準信号を設定する基
   準値設定手段と、上記圧力検出器からの信号を上記基準
   （１８設定手段の排圧基準信号と比較してフィルタ部材
   の異常状態を検出す、るフィルタ異常状態検出手段とを
   設けたことを特徴とするテイーゼルエンジンの排気浄化
   装置。