JPS6160247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイーゼルエンジンにおける排気ガ
ス浄化装置の改良に関するものである。

従来より、デイーゼルエンジンにおいて、例え
ば特開昭54―12029号公報に示されるように、排
気ガス中のカーボン粒子等の微粒子の大気放出を
阻止するために、この微粒子を捕集するフイルタ
ー部材を排気通路に配設するとともに、該フイル
ター部材の上流側にバーナ装置を設けて、フイル
ター部材に捕集した微粒子を燃焼除去するように
したデイーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は公
知である。

しかして、上記バーナ装置にエアもしくは燃料
を供給するエア系もしくは燃料系に異常が発生
し、エアおよび燃料の供給に過不足が生じると、
燃料の燃焼を十分に行うことができず、また点火
プラグ等の異常により噴射燃料に点火が行われな
いと、フイルター部材の目詰りの解消が実施でき
ないとともに、バーナ装置から未燃焼状態の燃料
が噴出され、これに起因して、例えば、高温の排
気ガスによつてフイルター部材に溜つた燃料に着
火するなどの弊害を生じる問題がある。また、未
燃焼状態の燃料がそのまま大気中に放出されると
いうきわめて重大な問題がある。

本発明はかかる点に鑑み、フイルター部材をバ
イパスして形成したバイパス通路と、該バイパス
通路を開閉するバイパス弁を設けるとともに、バ
ーナ装置の燃焼温度を検出するセンサーと、該セ
ンサーの信号を受けバーナ点火から一定時間後バ
ーナ装置の燃焼温度が設定値以下にあるとき燃料
系を遮断すると同時にバイパス弁を開く制御装置
を設けたデイーゼルエンジンの排気ガス浄化装置
を提供し、バーナ装置から未燃焼状態で燃料を噴
出するのを防止するとともに、排気ガスをバイパ
ス通路に流して未燃焼燃料への着火を防止して、
安全性を確保せんとするものである。

以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。第１図において、１は燃料噴射ポンプ２を備
えたデイーゼルエンジン、３は該エンジン１の各
気筒からの排気ガスを導出する排気通路である。
上記排気通路３には排気ガス中のカーボン粒子等
の微粒子を捕集するフイルター部材４が配設され
るとともに、上記フイルター部材４の上流側には
フイルター部材４の目詰り回復用の加熱装置とし
てのバーナ装置５が配設されている。

上記バーナ装置５は、フイルター部材４の排気
ガス流入端面４ａ前方に形成されたミキシング室
６に対し、その燃焼室７を連接して設けられ、上
記ミキシング室６に、その全周から排気通路３の
排気ガスを導入するように形成されている。

上記フイルター部材４は、多孔質材料によりハ
ニカム状に形成され、排気の流れに沿う各細孔は
一つおきにその端部が閉塞されており、排気ガス
流入端面４ａの開口細孔から流入した排気は通気
性の多孔質隔壁を通つて他端部の開口細孔から流
出するものであつて、隔壁通過時に排気中のカー
ボン粒子等の微粒子を捕集するよう構成されてい
る。

上記バーナ装置５は、燃料噴射ノズル８と点火
プラグ９とを備えるとともに、このバーナ装置５
にエアを供給するエア系１０と、燃料を供給する
燃料系１１とが接続されている。

燃料噴射ノズル８は、その燃料噴射中心線と、
フイルター部材４における排気ガス流通中心線と
が略一致するように、フイルター部材４の排気ガ
ス流入端面４ａの中心部に対向して配設され、こ
の燃料噴射ノズル８の前方の燃焼室７には、コイ
ル１２に接続された点火プラグ９が装着されてい
る。

エア系１０は、電磁クラツチ１３のオン時にエ
ンジン１によつて駆動されるエアポンプ１４を有
し、このエアポンプ１４による加圧エアは、エア
通路１５によつて、バーナ装置５の燃料噴射ノズ
ル８に１次エアを供給するとともに、燃焼室７に
燃焼用の２次エアを供給する。なお、１６は、加
圧エアの圧力を燃焼室７の排気圧力より高い所定
圧に調整するエア制御弁である。

燃料系１１は、燃料タンク（図示せず）の燃料
をフイルター１７を経て圧送する電磁ポンプによ
る燃料ポンプ１８を有し、この燃料ポンプ１８か
らの燃料は、燃料通路１９によつて燃料制御弁２
０を経て燃料噴射ノズル８に供給される。上記燃
料制御弁２０は、燃料噴射圧力を燃焼室７の排圧
より高い所定圧に調整するものである。

また、２１は前記フイルター部材４をバイパス
して形成されたバイパス通路６で、このバイパス
通路２１の途中には該バイパス通路２１を開閉す
るバイパス弁２２が配設され、該バイパス弁２２
はアクチユエータ２３によつて開閉作動される。
該アクチユエータ２３は、ロツド２３ａの先端が
バイパス弁２２に連係されたダイヤフラム式に設
けられ、該アクチユエータ２３の負圧室２３ｂに
は真空ポンプ２５からの負圧を作動圧力として導
入し、その制御が三方ソレノイド弁２４によつて
行われ、大気口２４ａを閉じて負圧をアクチユエ
ータ２３に導入しているときには、バイパス弁２
２はバイパス通路２１を開放し、一方、大気口２
４ａを開いて負圧をリークしているときには、バ
イパス弁２２はバイパス通路２１を閉じてフイル
ター部材４に排気ガスを流すものである。

さらに、２６は、電磁クラツチ１３への通電に
よるエアポンプ１４の作動、燃料ポンプ１８の作
動、点火プラグ９のコイル１２への通電、および
バイパス弁２２の三方ソレノイド弁２４の作動を
制御する制御装置であり、該制御装置２６には、
入力信号として、燃料噴射ポンプ２からエンジン
回転数を検出する回転センサー２７の検出信号、
燃料噴射ポンプ２のコントロールレバー２８の位
置から負荷状態を検出する位置センサー２９の検
出信号、車速を検出する車速センサー３０からの
検出信号、フイルター部材４より上流の排気通路
３の排気圧力を検出する排圧センサー３１の検出
信号、エア系１０のエア通路１５のエア圧力を検
出するエア圧力センサー３２の検出信号、および
燃焼室７の温度を検出する温度センサー３３の検
出信号がそれぞれ入力され、上記各検出信号に応
じて制御を行うものである。

上記制御装置２６は、回転センサー２７と位置
センサー２９からの検出信号に基づくエンジン１
の特定運転状態において、排圧センサー３１の検
出信号を入力し、排圧が所定値より高くなつた状
態を目詰り発生時と判断し、バーナ装置５の作動
を指令するものであるが、その際、停車時もしく
はエンジン停止時にバーナ装置５を作動すると排
気温度が上昇する等の問題があることから、エン
ジン回転数がアイドル回転数以上にあり、かつ車
速が一定値以上（例えば５Km／ｈ以上）にあると
きに、バーナ装置５の作動を行うものである。

バーナ装置５の作動は、まず、電磁クラツチ１
３にオン信号を出力してエアポンプ１４を駆動し
てから、20秒後にエア圧力センサー３２の検出信
号を入力してエア圧力が所定値以上になつている
かどうかをチエツクし、その５秒後にコイル１２
に通電して点火プラグ９を作動する。続いて、５
秒後に、燃料ポンプ１８を作動し、燃料噴射ノズ
ル８から火炎を２分間噴射し、フイルター部材４
を加熱してこれに捕集していたカーボン粒子等を
燃焼除去する。このとき、燃料ポンプ１８の駆動
から30秒後に温度センサー３３の検出信号を入力
し、その燃焼温度をチエツクする。所定時間経過
後、燃料ポンプ１８および点火プラグ９のコイル
１２への通電を遮断し、続いて、30秒間エアポン
プ１４を駆動してフイルター部材４を冷却した
後、電磁クラツチ１３への通電を遮断しエアポン
プ１４を停止するものである。

上記作動において、エア圧力センサー３２によ
り検出したエア系１０のエア圧力が所定値以下
で、エア供給量が不足する場合には、点火プラグ
９のコイル１２への通電および燃料ポンプ１８の
駆動は行わないように、制御信号の出力を遮断す
る。

また、燃料ポンプ１８駆動後、温度センサー３
３により検出した燃焼室７の温度が所定値以下
で、燃料噴射ノズル８から火炎が噴射されていな
いときは、エアポンプ１４および燃料ポンプ１８
の駆動を停止し、および点火プラグ９のコイル１
２への通電を中止する一方、三方ソレノイド弁２
４へ通電してアクチユエータ２３によりバイパス
弁２２を開き、排気ガスをバイパス通路２１に流
し、排気ガスによつて未燃焼状態の燃料が着火し
ないようにする。

次に、第２図は上記制御装置２６の一例を示す
ものである。回転センサー２７、位置センサー２
９、車速センサー３０、排圧センサー３１の各検
出信号はそれぞれ比較器Ｃ１〜Ｃ３もしくは判別
回路Ａで比較判別されて、アンド回路ANDに入
力され、このアンド回路ANDの出力により、第
１リレーＲ１が閉じて、第２リレーＲ２は自己保
持され、信号が常閉の第３リレーＲ３を経て、電
磁クラツチ１３に出力されてエアポンプ１４を駆
動する。また、上記信号は、第１デイレー回路Ｄ
１に入力され、その設定時間（20秒）後に、第４
リレーＲ４を閉じてエア圧力センサー３２の検出
信号を比較器Ｃ４に入力し、検出出力が設定値以
上かどうかを判別し、設定値以上すなわちエア圧
力が十分に高く供給量が多いときは、比較器Ｃ４
からの出力が第２デイレー回路Ｄ２および第３デ
イレー回路Ｄ３に出力され、第２デイレー回路Ｄ
２の設定時間（５秒）後に、点火プラグ９のコイ
ル１２に点火信号を出力するとともに、第３デイ
レー回路Ｄ３の設定時間（10秒）後に燃料ポンプ
１８に駆動信号を出力し、フイルター部材４を加
熱する。

さらに、上記比較器Ｃ４の信号は、第４デイレ
ー回路Ｄ４に出力され、設定時間（40秒）後に第
５リレーＲ５を閉じて、温度センサー３３からの
検出信号を比較器Ｃ５に入力し、検出信号が設定
値以上かどうかを判別し、所定値以上の燃焼状態
にあれば比較器Ｃ５から信号は出力されない。

一方、前記第３リレーＲ３を経たエアポンプ１
４の駆動信号は、第５および第６デイレー回路Ｄ
５，Ｄ６に出力され、第５デイレー回路Ｄ５の設
定時間（２分30秒）後に、ワンシヨツト回路Ｂ１
に信号が出力され、このワンシヨツト回路Ｂ１の
信号が第２、第３デイレー回路Ｄ２，Ｄ３にリセ
ツト信号として出力され、点火プラグ９への点火
信号および燃料ポンプ１８への駆動信号を停止す
る。また、第６デイレー回路Ｄ６の設定時間（３
分）後にオア回路ORを介してワンシヨツト回路
Ｂ２に信号が出力され、このワンシヨツト回路Ｂ
２の信号が第３リレーＲ３を一時的に開き、第２
リレーＲ２の自己保持を解除して、エアポンプ１
４の駆動信号を停止する。

また、前記エア圧力センサー３２の検出信号が
比較器Ｃ４の設定値より低いときには、この比較
器Ｃ４からの信号は出力されず、点火プラグ９へ
の点火信号および燃料ポンプ１８への駆動信号は
出力されないことになる。

さらに、温度センサー３３からの検出温度が比
較器Ｃ５での設定値より低い場合には、この比較
器Ｃ５から信号が出力され、この信号は第２、第
３デイレー回路Ｄ２，Ｄ３にリセツト信号として
入力され、点火プラグ９への点火信号および燃料
ポンプ１８への駆動信号を停止すると同時に、オ
ア回路ORに出力され、ワンシヨツト回路Ｂ２を
介して第３リレーＲ３を開き、エアポンプ１４へ
の駆動信号を停止し、さらに比較器Ｃ５からの信
号が三方ソレノイド弁２４に出力されてバイパス
弁２２を開くものである。

なお、上記各異常時には、エアポンプ１４、燃
料ポンプ１８の駆動停止を行う他に、ワーニング
ランプの点燈等の警報を行うようにする。

上記実施例の如き構成によれば、エア系１０ま
たは燃料系１１の異常、例えばエアポンプ１４も
しくは燃料ポンプ１８の作動不良によるエア供給
量もしくは燃料供給量の減少、またはエア制御弁
１６もしくは燃料制御弁２０の異常によるエアも
しくは燃料の過供給、さらにエア通路１５もしく
は燃料通路１９の破損、接続不良時等において、
バーナ装置５からの燃料が薄くもしくは濃くなつ
て点火不能となつたとき、または点火プラグ９、
コイル１２等の異常により点火が行われないとき
には、未燃焼状態の燃料がそのまま噴出される
が、このときには、温度センサー３３によつて燃
焼温度をチエツクし、点火プラグ９への点火信号
およびエアポンプ１４、燃料ポンプ１８への駆動
信号の出力を停止することにより、燃料噴射ノズ
ル８から未燃焼状態で燃料が噴出されることを防
止すると同時に、三方ソレノイド弁２４への信号
によりバイパス弁２２を開き、排気ガスをバイパ
ス通路２１に流し、バーナ装置５により噴出され
て溜つている燃料に、排気ガスが接触して着火す
るのを防止するものである。

また、上記実施例では、燃料噴射ノズル８の燃
料噴射中心線とフイルター部材４における排気ガ
ス流通中心線とが一致するので、燃料噴射ノズル
８からの火炎によつて、フイルター部材４は略均
一温度に加熱され、過熱部を生じることなくフイ
ルター部材４全体の目詰りが解消でき、しかも、
ミキシング室６に対し、その全周域から略均等に
排気ガスを導入することから、上記火炎の均一加
熱性はより向上している。

さらに、バーナ装置５の火炎は排気ガスによつ
て保温されるため、燃焼性が向上し、燃費性が改
善されるとともに、火炎長さが短くなつてバーナ
装置５のコンパクト化を図ることができる。

本発明は上記実施例の構造に限定されるもので
はなく種々の変形例を包含している。すなわち、
目詰り状態の検出は上記排圧センサー３１による
もののほか、運転時間の積算もしくはフイルター
部材４に電極を設けてカーボン粒子等の付着に起
因する抵抗値変化から検出するものなどが使用で
き、また、制御装置２６は第２図のアナログ方式
に代えてデジタル制御方式に構成してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、フイル
ター部材をバイパスして形成したバイパス通路と
該バイパス通路を開閉するバイパス弁を設けると
ともに、バーナ装置の燃焼温度を検出するセンサ
ーと、該センサーの信号を受けバーナ点火から一
定時間後バーナ装置の燃焼温度が設定値以下にあ
るとき燃料系を遮断すると同時にバイパス弁を開
く制御装置を設けたことにより、バーナ装置から
未燃焼状態の燃料を噴出するのを防止し、かつ、
未燃焼燃料への着火を防止して、安全性を向上す
ることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第１図は排
気ガス浄化装置を有するデイーゼルエンジンの概
略構成図、第２図は制御装置の一例を示すブロツ
ク図である。 １……デイーゼルエンジン、２……燃料噴射ポ
ンプ、３……排気通路、４……フイルター部材、
５……バーナ装置、６……ミキシング室、７……
燃焼室、８……燃料噴射ノズル、９……点火プラ
グ、１０……エア系、１１……燃料系、１４……
エアポンプ、１５……エア通路、１８……燃料ポ
ンプ、２１……バイパス通路、２２……バイパス
弁、２４……三方ソレノイド弁、２６……制御装
置、２７……回転センサー、２９……位置センサ
ー、３０……車速センサー、３１……排圧センサ
ー、３２……エア圧力センサー、３３……温度セ
ンサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス中のカーボン粒子等の微粒子を捕集
   するフイルター部材と、該フイルター部材の上流
   に配設されフイルター部材の目詰りを解消するバ
   ーナ装置と、該バーナ装置にエアを供給するエア
   系と、燃料を供給する燃料系とを備えたデイーゼ
   ルエンジンの排気ガス浄化装置において、上記フ
   イルター部材をバイパスして形成したバイパス通
   路と、該バイパス通路を開閉するバイパス弁を設
   けるとともに、上記バーナ装置の燃焼温度を検出
   するセンサーと、該センサーの信号を受けバーナ
   点火から一定時間後バーナ装置の燃焼温度が設定
   値以下にあるとき上記燃料系を遮断すると同時に
   バイパス弁を開く制御装置を設けたことを特徴と
   するデイーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。