JPS59221415A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明はディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、特
に捕集装置を２つ並列に有し、一方で排気を確保しつつ
他方で排気の影響を断つ゛Ｃ堆積した煤を再燃焼させる
とともに、その再燃焼に際し予め火焔を形成しこの火焔
により目詰まりした捕集装置の煤を有効に再燃焼させ得
るようにした排気浄化装置に係る。

「発明の背景技術」 従来、ディーゼルエンジンの排ガスを捕集装岡に導入し
、排気ガス中の煤を捕捉する排気浄化装置〜とし−（、
捕集装置を分離し一方を再生処理しＣいる間に他方にお
いて排気ガスを浄化処理づるようにした二系統式のもの
が提案されている（特開昭５７−８３１１号公報）。こ
れは煤自身の燃焼熱を利用しく補助バーナ装置を不要と
したもので、入側部（二段）づだ切替弁によって、排気
ガス流路に隔離される２つの捕集器を形成し、各捕集器
の前面に電熱ヒータと、２次空気供給パイプとを備えて
いる。そし−Ｃ１入側に配した背圧センサ等から捕集器
に捕集されノ〔煤付着量が過多であること及び煤渇磨が
自己燃焼温度域であることを入側及び出側に配した２つ
の温度センサから検出したとき、上記切替弁を作動して
煤付＠量が過多である側の捕集器をＪＪＩ気系から断ち
、排気ガスの流入を阻止りる。次いで、捕集器の前面の
煤を電熱ヒータに（７１火）１ｎ１庶ま（・高めてから
２次空気を供給し前面の煤を４２＋火さμｍる。この着
火により後続の煤が順次燃焼伝播し、出側の煤の燃焼を
出側に配した温度レンリ−にて検出し、もって２次空気
の供給を停止させ、当該捕集器の再生動作を完了するよ
うにしたものである。

［背景技術の問題点Ｊ しかしながら、煤の燃焼に際し、煤湿度が自己燃焼温度
域にあることが条件とされるので温度上の制約を受け、
かつ前面の煤を電熱ヒータにて高温の着火温度まで高め
ることは、たとえ触媒を使用したとしても、限界のある
バッテリーからの供給に頼ざるを得ないことから長時間
髪すると共に、バッテリー消費が犬となる欠点がある。

また、煤付着量が過多であることを検知してから再生動
作を完了するまでに、２種のセンサが必要で合計３個の
センサが不可欠であることからこれらの情報処理が複雑
で、補助バーナ装置を不要とした分、かえって不確実な
要素が増えるという問題がある。

しかも、煤の着火性からみて補助バーナ装置を使用しな
いことから着火燃焼の確実性が低下することが避けられ
ないという本質的な問題を有している。

「発明の目的」 本発明は、上記事情に鑑みてなされ、その目的とりるど
ころは、煤の燃焼に燃料を使用することにより着火の確
実性を確保すると共に、着火に際し予め点火用の火焔を
独立して形成した後、この火焔を煤に導くことにより、
煤の温度如何に拘らず煤／！：ｉ’Ｊｔやかに着火燃焼
させることができ、しがｂ煤による目詰り検知から燃焼
終了までを１つのレンーリ”にて的（ＩＴ「に制御して
燃料の無駄を排し構造を簡素化し、併せて捕集装置を２
系統とすることにより煤の捕集と煤の再燃焼とを並行し
て行うようにして機能を大幅に向上させた排気浄化装置
を１１？供乃るにある。

「発明の概要」 」ニ記目的は、本発明によれば、次のようにして達成さ
れる。即ち、ディーゼルエンジンの排気系の途中に排気
中の煤を交互に巣るべく切替自在に設りられ、切替作動
に伴い一方が排気系から断たれ、他方が排気系に連通ず
る２系統の捕集装置と、これらの捕集装置の上流側に排
気滞留域を形成すべく設りられ、燃料及び助燃空気が供
給される燃焼室と、該燃焼室を加熱し上記燃料を着火さ
せる点火手段と、燃焼室内の圧力を検知し、圧力上昇に
基く捕集装置の目詰りと燃焼室内の瞬間的な圧力変化に
基く着火との２つの状態を検知する圧力検知器と、該圧
力検知器が捕集装置の目詰り状（（Ｂを検知した場合切
替作動により目詰りを検知された捕集装置を排気系から
断って上記燃料に点火し、燃焼室内の瞬間的な圧力変化
に基く着火を検知したとき所定時間燃料及び助燃空気の
供給を継続覆る制御装置とを備えて構成したものである
。しかして、煤の再燃焼はいずれが一方の捕集装置での
み行い、他方の捕集装置は煤を堆積させることのみに専
念させておくようにし、排気及び煤の捕集を確保する一
方、排気の影響を断って煤を再燃焼させるようにしたも
のである。

［発明の実施例］ 以下、本発明に係る排気浄化装置の好適一実施例を添付
図面に基いて説明する。

第１図は本装置の概略全体構造を示しｌ〔ものであり、
１はディーゼルエンジン本体、２はこれに（７１設され
た燃料噴用ポンプ、３はニアコンプレッサ、４は刊気系
である。５はこの排気系４の途中に１ノ１気中の煤を交
互に集めるべく切替自在に設けられた２系統の捕集装置
であり、切替作動に伴い一方が排気系４から断たれ他方
が排気系４に連通するようになっている。この切替は排
気系４の分岐点に設けられた排気切替弁６によってなさ
れる。

したがって、υ］気切替弁６によって排気系路は常に一
本である。２個の捕集装置５を同時に開放にしておかな
いのは、１つには捕集装置５が同時に目詰りを起ざない
ようにするためである。また２番目の埋山としては、一
方の捕集装＠５のみに煤を堆積させることによって、同
時開放のときよりも煤の用を増加させ再燃焼のときの効
率を良好に１６ためである。

ところＣ゛、捕集装置５を１個ではなく２個にしたのは
、１個だとバーナ７が名犬した後、捕集装置５に堆積し
た煤を再燃焼させるとき、絶えず排気の影響を受りるの
で燃焼の効率が悪くなる。したがって、２個の捕集装置
５を設りることによって、一方は排気系４の一部となし
て煤の堆積の役目を果し、他方で再燃料に専念するよう
にすれば、燃焼の効率が一層向上し、燃焼も少くて済む
という理由による。

第２図に示す如く、上記排気系４の各捕集装置５の上流
側、すなわち捕集装置５の入口側に排気滞留域を形成す
る燃焼室８が設けられている。この燃焼室８にはこれよ
り燃料を燃焼室８内に噴射するバーナ７が設けられ、バ
ーナ７への燃料の供給は上記燃料噴射ポンプ２の噴射バ
イブ９の一本から分岐した燃料供給配管１ｏを経由して
行われ、電磁弁１１に゛より該燃料供給配管１ｏの開閉
制御がなされると共に、燃料切替弁１２によりいずれか
一方のバーナ７へ燃料が供給されるようになっている。

もっとも、燃料を噴射パイプ９の一本からバイパスさせ
る方法に代えてフィードポンプから送るようにしてもよ
い。また、燃焼室８にはこれにニアコンプレッサ３から
助燃空気を尋くための空気路１３が開口され、この空気
路１３への助燃空気の供給は、上記ニアコンプレッサ３
の吐出側に設けたバルブ１４により制御されると共に、
望見切替弁１５によりいずれが一方の空気路１３へ空気
が供給されるようになっている。もっとも過給機付きエ
ンジンにおいては、上記エアコンブレッ］ノ３に代え−
（ターボチャージにより供給するようにしてもよい。上
記燃焼室８内のバーナ７の前方には助燃空気のもとにバ
ーナ７より噴射される燃料を着火さゼるためのニクロム
ヒータ等から成る点火手段１６が設けられている。この
ニクロムヒータ等の電源はバッテリからとるものとする
が、燃焼室８を予熱し燃料を着火させるに必要な電力を
供給するだけなので電力消費は軽微である。

また、１７は燃焼室８内の圧力を検知するための圧ツノ
検知器であり、俊速の制御装置１８によって、圧）ｊ上
昇に基く捕集装置５の煤による目詰りと、燃焼室８内の
瞬間的な圧力変化に基く燃料の着火との２つの状態を検
知するために燃焼室８内に設けられ、例えは抵抗圧力計
や圧電気を利用した圧力計など公知のものが用いられる
。燃焼室８の入口には、その開放により燃焼室８を排気
系４を介して捕集装置５と連通させるとともに、その開
成により燃焼室８を密閉する開閉扉１９が設けられてい
る。この開閉扉１９は燃焼室８を密閉することにより、
燃料の着火とその確認を確実且つ容易にするために設け
たものであるが、捕集装置５が目詰りし且つ排気切替弁
６により該捕集装置５が排気系４から断たれれば、この
間の光路は不完全ではあるが密閉空間となるので、必ず
しも上記開閉扉１９は必要とされるものではない。

上記開閉扉１９は上記点火手段１６、電磁弁１１、バル
ブ１４、排気切替弁６、燃料切替弁１２及び空気切替弁
１５と共に、上記圧力検知器１７からの検知信号ａを入
力とする制御装置１８によってその作動を制御されるよ
うになっている。この制御装置１８は圧力検知器１７の
検知信号ａに基いて次のような駆動信号を出すように任
意のシーケンス回路にて構成される。

イ、捕集装置５の目詰りによる限界圧を検知したとき まず、信号ｆを出し目詰りの発生した捕集装置５を１ｊ
ｒ気系４から断つべく排気切替弁６を作動し、当該捕集
装置５側の燃料供給管１０及び空気路１３に供給される
べく燃料切替弁１２及び空気切替弁１５を作動する。次
いで、当該燃焼室８の開閉１１１９を閉成する信号すを
出し、信号ｃ、ｅを出して点火手段１６をＯＮさせ電磁
弁１′１を問い−Ｃ燃料供給管１０を開放する。

最後に、信号ｄを出してバルブ１４を開き空気路１３を
開放する。

口１着火時の燃焼室８内にお（プる瞬間圧力を検知した
とき 信号１〕を出し開閉扉１９を開成し、点火手段１６をＯ
ＦＦｍべく信号Ｃを停止する。検知後一定時間信号ｅ及
びｄを保持し燃料及び助燃空気の供給を継続し、しかる
後に信号ｅ及びｄを停止してこれらの供給を断つ。

ハ、目詰りによる限界圧を検知してから所定時間経過し
ても燃焼室８内の瞬間圧力を検知しないとき 信Ｍ　ｂを出し開閉扉１９を開成すると共に、点火手段
１６をＯＦＦずべく信号Ｃを停止する。

また、信号ｅ及びｄを停止して電磁弁１１及びバルブ１
４を閉じ、燃料供給管１０と空気路１３を遮断する。し
かる後、上記口に戻る。

このように制御装置１８は圧力検知器１７の検知信号ａ
に基いて、捕集装置５の切替、燃料の着火及び不発時の
リセットを行うための駆動信号す。

ｃ、ｄ、ｅ、ｆを出す。

以上の構成よりなる本装置の作用について述べる。これ
を第３図のフローヂャートを参照しつつ説明する。

今、排気切替弁６によって、どちらかの捕集装置５が排
気系４に連通しており、当該捕集装置５によって排気中
の煤が補集されている。燃料切替弁１２と空気切替弁１
５とは、排気系４から断たれているもう一方の捕集装置
５側に燃料供給管１０、と空気路１３とが連通ずるよう
にセラ！〜され木いるものとする。そして、駆動信号す
により駆動される開閉扉１９はいずれも開放してあり、
それ故に排気系４に連通している当該捕集装置５の燃焼
室８はその排気系４と同一圧力に保持される。

この状態において当該捕集装置５の煤による目詰り検知
が圧力検知器１７により行われる。燃焼室８内で検知さ
れる圧力が目詰りによる限界圧以下であると覆ると、制
御装置１８は変化しない。したがってニアコンプレッサ
３のバルブ１４は閉じたままで、燃料パイプ９の電磁弁
１１も駆動せず、燃料室８内への燃料及び助燃空気の供
給はない。

圧力検知器１７の検知信号ａが目詰りを検知すると、排
気切替弁６は直ちに切替わり当該捕集装置巳）を排気系
４から断ち、もう一方の捕集装置５がＩＪ＋気と煤捕集
を肩代りする。また、燃料切替弁１２及び空気切替弁１
５が当該捕集装置５側へ連通づるように切替わる。

次いで、当該捕集装置５側の開閉扉１９は閉まり燃焼室
８を当該捕集装置５からも断ち、これを密閉づる。と同
時に点火手段１６がＯＮ状態となり燃焼室８の加熱を開
始し、この加熱された燃焼室８内ｌ＼電磁弁１１の開駆
動及びバルブ１４の開成により燃料と助燃空気とが相前
後してバーナ７及び空気路１３より供給され始める。助
燃空気の供給は、燃料が点火手段１６により充分に加熱
され着火温度に達してから行われるのが望ましいので、
燃料供給より少し遅らせる。

圧力検知器１７により目詰りを検知してから一定時間後
燃焼室８内における着火の確認が行われる。燃焼室８内
の圧力が予め設定した着火時の瞬間圧力に達していなけ
れば着火しなかったことになり、この場合電磁弁１１及
びバルブ１１！ｌを共に閉じ燃料と助燃空気の供給を停
止づ−る。この停止は特に燃料の無駄及び助燃空気の圧
力の上がり過ぎをなくすために行われる。また、上記燃
料及び助燃空気の停止と共に開閉扉１９が開放され、点
火手段１６はＯＦＦとなる。このＪ：うに、目詰り開始
より一定時間後において着火が確認されないときには、
燃焼室８内の条件に原因がある場合が多いので、その条
件を取り除くため燃焼室８を積極的にリセット状態に戻
すようにする。

リセット後においても、依然目詰り状態は解消していな
いので制御装置１８が再び働き各制御対象を駆動し、再
度着火の確認をおこなう。ここで、点火手段１６による
加熱によって燃料が着火するど、燃焼室８は密閉されて
いるゆえ、きわめて高い圧ツノ上昇を瞬間的に受けるこ
とになる。開閉扉１９が設置ノられていない場合であっ
ても、上流側が排気切替弁６により遮断され下流側が目
詰りにより塞れているので、燃焼室８を含むこの間の通
路ははは気密状態にあり、しかも排気滞留域となるべく
燃焼室８がそれ自体通路とは独立した空間を形成してい
るので、着火時に高い圧力上昇を瞬間的に受１ノ得る。

かかる瞬間的な圧力変化は圧力検知器１７により検知さ
れ、その検知信号ａが制御装置腎１８をしく駆動信＠ｄ
、ｅを出力するので、燃料は助燃空気と共に連続的に供
給され、その供給は所定時間継続する。この場合におい
て、着火の確認と共に燃焼室８の開閉扉１９は速やかに
開放され、着火燃焼した燃焼ガスが燃焼室８より火焔と
なって通路を通って捕集装置５に流れ込む。

火焔は燃焼室８内において確実に燃焼した後に流出する
ので途中で消えることなく、そのまま捕集装置５に堆積
した煤を焼却処理すぐ。これは、着火が完全でなければ
燃焼室８内の圧力は瞬間的な圧力上昇を伴なわないから
制御装＠１８は名犬を確認しないことになり、したがっ
て充分な火力をもった火焔ガスのみが所定時間捕集装置
５に送り出されることになるからである。上記所定時間
は、堆積した煤を焼却処理するに充分な時間となるよう
に確保しておくが、この時間は火力の強さに応じて短縮
できる。これにより、燃料が燃焼している間に目詰りは
解消し、燃料及び助燃空気の供給が停止される所定時間
後には、当該捕集装置５は完全に浄化される。

ある期間が経過し、もう一方の捕集装置５の目詰りが検
知されると、排気切替弁６、燃料切替弁１２及び空気切
替弁１５が切り替り、上記と同様にしてこの捕集装Ｍ５
の再燃焼を行なう。

このように捕集装置５を並列に設け、その分岐点に排気
切替弁６を設けて、目詰りを生じた捕集装置５を排気系
４から遮断するようにしたので、煤の再燃焼に際し排気
の影響を尭全に断つことができ、再燃焼の効率を可及的
に向上することができる。しかも、目詰りを起こした捕
集装置５にかえＣ１もう一方の捕集装置５が排気及び煤
の捕集を全面的に負担するので、走行中であっても支障
がなく且つ目詰りを起こした捕集装置５を再燃焼に専念
さゼることができる。

また、捕集装置５の直前に燃焼室８を設け、この燃焼室
８に開閉扉１９を設け、着火するまでは燃焼室８を密閉
させておき、着火時の圧力変化を圧力検知器１７により
検知することによって確実、なる大の確認を行い、この
確認と同時に燃焼室８を開放して捕集装置５の煤を再燃
焼させるようにしたので、着火に至るまでの燃料消費量
を可及的に低減−４ることができる一方、着火燃焼後は
充分な火力の燃焼ガスを捕集装置に案内することがてぎ
、煤の着火燃焼を円滑ならしめ着火時間の短縮化が図れ
着火後の燃料消費量も強力な火力ゆえに低減でき、もっ
て燃料の有効な節減を可能とする。

また、燃料の着火が確認されない場合には一旦各制御要
素をリセットにするので、燃料の無駄な消費及び燃焼室
８内の圧力の上がり過ぎを防止することができ、再点火
を円滑に行うことができる。

さらに、捕集装置の目詰りとその後に生じる燃料の着火
とを１つの圧力検知器１７にて検知しｉるようにしたの
で、制御装置１８における情報処理が簡便となり、且つ
メンテナンスも容易となる。

特に、燃焼室８に開閉扉１９を設けた場合には、圧力検
知器１７による燃料着火の検知精痕は飛躍的に向上し得
る。

［発明の効果］ 以上に要するに本発明によれば次のような優れた効果を
発揮する。

（１）煤の燃焼に燃料を使用することにより着火の確実
性を確保すると共に、着火に際し予め点火用の火焔を独
立して形成し、この形成を確認した後煤に導くことによ
り、煤の温度いかんに拘わらず煤を完全に且つすみゃか
に着火燃焼することができる。

（２）燃料の着火を確認した後燃料及び空気の継続的な
供給を行うようにしたので、捕集装置にｊ７ｆ−積した
煤を焼却処理するに充分な火力を供給でき短間間で捕集
装置の再生を行うことができる。

（３）制御装置にＪζっで単一の圧力検知器からの検知
信号に基いて捕集装置の目詰りと燃焼室内にお【ノる着
火の確認との双方を検知するようにしたので、情報処理
系の簡素化が行なえ、制御の適正化も図れるので燃わ１
の無駄を排することかできる。

（４）捕集装置を２系統と覆ることにより、煤の捕集と
煤の再燃焼とを平行して行うことができ、再生、排気、
捕集機能を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る排気浄化装置の好適一実施例を示すも
のであり、第１図は全体概略構成図、第２図は要部を示
す構成図、第３図は作動を説明りるフローチャートであ
る。 なお、図中１はディーゼルエンジン本体、４は排気系、
５は捕集装置、６は排気切替弁、７はバーナ、８は燃焼
室、１０は燃料供給管、１３は空気路、１６は点火手段
、１７は圧ノｊ検知器、１８は制御装置である。 特許出願人　　いすず自動車株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 手続ン市正濶（自発） 昭和５８年８月１１日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　　　特願昭５８−９５０２０号２、発
明の名称　　　排気浄化装置 ３、補正をする者 事ｆ′１との関係　　　特許出願人 （０１７）いすず自動車株式会社 ４、代理人 郵便番号　１０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 愛宕山弁護士ビル ５、補正命令の日イ１ 自発 ６、補正の対象 明ｔｌｌｌＬＩ（発明の詳細な説明の項）７、補正の内
容 （１）明細ｍ８頁２行「再燃料」を「再燃焼」と訂正。 （２）同８頁３行「燃焼も少くて」を「燃料も少くて」
と訂正。 手続ネ甫正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　　特願昭５８−９５０２０号２、発
明の名称　　　排気浄化装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （０１７）いすず自動車株式会社 ４、代理人 郵便番号　１０５ 東京都港区愛宕１丁目６番７号 愛宕山弁護士ビル ５、補正命令の日付 昭和５８年８月３０日　（発送日） ６、補正の対象 図　　面 ７、補正の内容 （１）　　別紙のごとく適正な図面を提出する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディーゼルエンジンの排気系の途中に排気中の煤
   を交互に集めるべく切替自在に設けられ、切替作動に伴
   ない一方が排気系から断たれ他方がＩＪＩ気系に連通ず
   る２系統の捕集装置ζ、各捕集装置の上流側に排気滞留
   域を形成すべく設けられ燃料及び助燃空気が供給される
   燃焼室と、該燃焼室を加熱し上記燃料を着火させる点火
   手段と、燃焼室内の圧力を検知し、圧力上昇に基づく捕
   集装置の目詰りと燃焼室内の瞬間的な圧力変化に基く着
   火との２つの状態を検知する圧力検知器と、該圧力検知
   器が捕集装置の目詰り状態を検知した場合切替作動によ
   り目詰りを検知された捕集装置を排気系から断って上記
   燃料に点火し、燃焼室内の瞬間的な圧力変化に・基く若
   人を検知したとき所定時間燃料及び助燃空気の供給を継
   続する制御装置とを備えて構成したことを特徴とする排
   気浄化装置。
2. （２）上記、燃焼室がその開放により燃焼室を捕集装置
   と連通させるとともにその開成により燃焼室を密閉する
   開閉扉を有し、この開閉扉が上記制御装置により圧力検
   知器が捕集装置の目詰まりを検知したとき閉成されると
   ともに燃料の着火を検知したとき開放されるように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の排気
   浄化装置。