JPS6329135Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、デイーゼルエンジンの排気浄化装
置、特にフイルター部材の目詰りを解消するため
のバーナが備えられた排気浄化装置に関する。

デイーゼルエンジンにおいては、燃焼時に発生
するカーボン粒子等の微粒子が黒煙となつて大気
中に排出されることを防止するため、排気系に上
記微粒子を捕集するフイルター部材を備えた排気
浄化装置が備えられるが、この排気浄化装置は、
長期間の使用等によつて内装されたフイルター部
材が目詰りすると、背圧を上昇させてエンジンの
出力を低下させる。そこで、該排気浄化装置に
は、定期的に或いは背圧が一定以上に高くなつた
時に、フイルター部材の濾過面に堆積したカーボ
ン等を燃焼させることによつて目詰りを解消させ
るバーナ装置が備えられる。

ところで、バーナ装置が備えられた排気浄化装
置に関しては、例えば特開昭49−71315号公報に
開示された「内燃機関排気煙浄化装置」に関する
発明が存在する。これは、「排気ガスの熱量を利
用するための取入れガス保温熱交換室、排気ガス
保温熱交換室と、排気煙捕獲用のトラツパー（フ
イルター部材）を有し、排気煙捕獲に伴う燃焼室
の圧力上昇を感知する装置と、この装置に応動し
て火炎を発生する火炎発生装置（バーナ）とを有
することを特徴とする」もので、排気ガス高温時
には火炎発生装置を用いずに排気煙を自己燃焼さ
せ、且つ排気ガス低温時には、排気煙濃度が高く
トラツパーの目詰りより燃焼室内圧力が上昇した
時にこの圧力を感知して火炎発生装置を作動させ
るようにしたものである。そして、この発明の実
施例においては、火炎発生装置に燃料取入口側か
ら燃料霧化用の一次空気取入口と火炎安定用の二
次空気取入口とを設けた構成が示され、且つ二次
空気取入口は旋回流を形成すべく設けられること
が記載されている。しかし、このような構成にお
いては、一次空気が単に燃料流中に噴射されるだ
けであるから、該燃料の霧化ないし混合気の形成
が速かに行なわれない嫌いがある。また、火炎に
対して供給される二次空気を旋回させることによ
り火炎の安定化が図られているが、単に一様な旋
回流によつては火炎とエアとを効果的に攪拌する
ことができない。そのため、この発明に係わる排
気煙浄化装置においては、不完全燃焼を生じて
COやHC等の有害ガスが発生し、また燃焼の遅れ
により火炎が長くなつて、装置の全長を長くしな
ければならない等の問題を生ずる。

本考案に係わるデイーゼルエンジンの排気浄化
装置は、従来の同種装置における上記のような問
題に対処するもので、燃料噴射ノズルから噴射さ
れる燃料流に対してスワール流を形成するように
上流エアを供給すると共に、着火後の火炎に対し
ては上記スワール流に対抗するように下流エアを
供給する。これにより、燃料の霧化ないし混合気
の形成を促進すると共に、火炎と新規エア（下流
エア）とをよく攪拌して、燃料を完全燃焼させ且
つ燃焼を速かに完了させ、もつて有害ガスの発生
を防止すると共に、火炎を短縮させて装置の小型
化を可能とすることを目的とする。

即ち、本考案は、排気ガス中の微粒子を捕集す
るフイルター部と、上記フイルター部上流に設け
られるバーナ装置とからなるデイーゼルエンジン
の排気浄化装置において、上記バーナ装置には、
フイルター部に通ずる燃焼室と該燃焼室の端部に
設けられた燃料噴射ノズルとが備えられ、且つ上
記燃焼室における燃料噴射ノズル寄りの位置及び
フイルター部寄りの位置に、エア室と燃焼室とを
連通させる上流エア供給路と下流エア供給路とを
設け、然して該上流エア供給路を燃焼室内に一定
方向のスワール流を形成すべく該燃焼室に対して
略接線方向に設けると共に、下流エア供給路を上
記スワール流に対抗する流れを形成すべく燃焼室
に対して半径方向ないし上流エア供給路とは反対
向きの略接線方向に設け、且つ上記上流エア供給
路と下流エア供給路との間に上記燃焼室内方に向
かつて突出して燃焼室中央で開口する突壁を設け
たことを特徴とする。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図に示すように、エンジン１の排気系２に
備えられた排気浄化装置３は、一端部のフイルタ
ー部４と、これに連設された排気導入部５と、該
排気導入部５を挾んでフイルター部４の反対側に
設けられたバーナ部６とから構成されている。上
記フイルター部４は、一端に排気出口７ａがもう
けられた筒状のケーシング７にフイルター部材８
を内装した構成であるが、該フイルター部材８
は、多孔質材料によつて形成された円柱体にその
両端面間にわたる多数の細孔８ａ……８ａを穿設
すると共に、隣接する各細孔８ａ……８ａの両端
開口部を盲栓８ｂ……８ｂによつて交互に閉塞し
た構成で、上流測端面８′側が開口された細孔８
ａ……８ａに流入した排気ガスをその周囲の多孔
壁８ｃ……８ｃを介して下流側端面８″側が開口
された細孔８ａ……８ａに流入させ、その際に該
排気ガス中のカーボン粒子等の微粒子を捕集す
る。

また、排気導入部５は、フイルター部４の上流
側において上記ケーシング７に接続される外筒９
と、該外筒９に内装された内筒１０とからなり、
外筒９の周面に上記エンジン１の排気系２に接続
された排気入口９ａが設けられている。また、内
筒１０はバーナ部６側の円筒部１０ａと、該円筒
部１０ａに続いてフイルター部４側に向つて次第
に拡径する円錐部１０ｂとからなり、該円錐部１
０ｂの周面にその内外を連通させる多数の通孔１
０ｃ……１０ｃが開設されている。ここで、上記
外筒９における排気入口９ａは該外筒９に対して
略接線方向に設けられ、該外筒９と内筒１０との
間の空間１１内で排気ガスが旋回するようになさ
れている。また、内筒１０におけるバーナ部６側
の端部及び円筒部１０ａと円錐部１０ｂとの連接
部には該内筒１０の内方に向つて突出する鍔部１
０ｄ，１０ｅが設けられている。

更に、バーナ部６は、上記排気導入部５におけ
る内筒１０内に連通する内筒１２と、これを包囲
する外筒１３とによつて構成され、内筒１２の内
部が燃焼室１４、該内筒１２と外筒１３との間の
空間がエア室１５とされている。そして、内筒１
２及び外筒１３の端部１６に、燃焼室１４の中心
線上に位置して、該燃焼室１４から排気導入部５
の内部を貫通してフイルター部４におけるフイル
ター部材８の上流側端面８′を指向する燃料噴射
ノズル１７が備えられている。また、上記エア室
１５が隔壁１８によつて燃料噴射ノズル１７側の
上流エア室１５ａと下流エア室１５ｂとに仕切ら
れ、両室１５ａ，１５ｂへのエア入口１３ａ，１
３ｂが外筒１３の周面に設けられている。更に、
内筒１２の周面には、上流エア室１５ａを燃焼室
１４の燃料噴射ノズル１７寄りの部分に連通させ
る複数の上流エア供給路１２ａ……１２ａと、下
流エア室１５ｂを燃焼室１４の排気導入部５寄り
の部分に連通させる複数の下流エア供給路１２ｂ
……１２ｂとが設けられているが、第２図に示す
ように各上流エア供給路１２ａ……１２ａは、燃
焼室１４に対して同じ向きで略接線方向に設けら
れており、また、第３図に示すように各下流エア
供給路１２ｂ……１２ｂは、上流エア供給路１２
ａ……１２ａと反対向きの略接線方向に設けられ
ている。また、内筒１２の内周面における上流エ
ア供給路１２ａ……１２ａと下流エア供給路１２
ｂ……１２ｂとの開設位置の間には、燃焼室１４
の内方に向つて突壁１２ｃが設けられていると共
に、該突壁１２ｃの下流側には一対の電極の先端
を対向状に配置してなる着火装置１９が具備され
ている。

尚、上記燃料噴射ノズル１７には、燃料タンク
２０からポンプ２１及び開閉弁２２を介して導か
れた燃料供給管２３が接続され、また、エア入口
１３ａ，１３ｂには、エンジン１によつて駆動さ
れるポンプ２４から開閉弁２５を介して導かれた
エア供給管２６が接続されている。

次に、上記実施例の作用を説明する。

エンジン１から排出される排気ガスは、排気系
２から排気浄化装置３における排気導入部５に導
入され、該導入部５における外筒９と内筒１０と
の間の空間１１を旋回しながら通孔１０ｃ……１
０ｃを通つて内筒１０内に流入する。そして、該
内筒１０内から隣接するフイルター部４に送り込
まれ、該フイルター部４におけるフイルター部材
８を通過することによつてカーボン粒子等の微粒
子を除去され、然る後該フイルター部４の排気出
口７ａから排出される。

上記フイルター部材８によつて排気ガス中から
除去された微粒子は、該フイルター部材８の濾過
面に堆積してこれを目詰りさせるのであるが、こ
の堆積物は、バーナ部６から放射させる火炎によ
つて燃やされることにより、上記目詰りが防止な
いし解消される。ここで、バーナ部６は、定期的
に、或いは上記フイルター部材８の目詰りにより
背圧が一定以上に高くなつた時に、或いは堆積物
の電気抵抗の変化によつて検出される該堆積物の
量が一定以上に多くなつた時に、燃料供給管２３
上の開閉弁２２及びエア供給管２６上の開閉弁２
５が開かれ且つ着火装置１９が作動することによ
つて、自動的に火炎を発生させるように構成され
ている。

然して、該バーナ部６において、火炎は次のよ
うな過程で発生される。

先ず、該バーナ部６における内筒１２によつて
形成された燃焼室１４内に、その中心線に沿つて
燃料噴射ノズル１７から燃料が噴射されると共
に、該燃焼室１４の燃料噴射ノズル１７寄りの部
分には、上記内筒１２に形成された上流エア供給
路１２ａ……１２ａから上流エアが供給され、該
エアによつて上記燃料が霧化され、混合気が形成
される。このとき、上記上流エア供給路１２ａ…
…１２ａは燃焼室１４に対して略接線方向に設け
られているから、該燃焼室１４内に上流エアによ
るスワール流が形成され、このスワール流内に燃
料が噴射されることによつて該燃料が速かに且つ
均一に霧化されるのである。そして、特に上流エ
ア供給路１２ａ……１２ａの下流側には燃焼室１
４の内方に向かつて突出する突壁１２ｃが設けら
れているので、上記スワール流がそのまま下流側
に流れることが阻止されて、燃焼室１４の中央部
に向かう強力なスワール流が形成されると共に、
突壁１２ｃの上流側傾斜面により、より強くエア
が噴射燃料方向に指向され、エア全量が燃料の霧
化に利用され、効率よく霧化の形成が行なわれ
る。

このようにして霧化された燃料は、上記突壁１
２ｃの下流側で着火装置１９によつて発生される
火花により着火されると共に、上記内筒１２に形
成された下流エア供給路１２ｂ……１２ｂから燃
焼室１４の下流側の部分に供給される新規エア
（下流エア）と反応して火炎を発生させる。その
場合に、新たに供給される下流エアは上記上流エ
アによるスワール流に対抗する方向に供給され、
成長しつつある火炎に対してこれを撹拌するよう
に作用するため、該新規エアと火炎ないし未燃焼
燃料との接触が促進されて燃焼が助長促進され
る。これにより、上記燃料噴射ノズル１７から噴
射された燃料が、上記上流エアのスワール流よる
霧化促進作用と相俟つて、短時間に完全燃焼され
ることになる。

ここで、排気導入部５における内筒１０の内周
面に設けられた鍔部１０ｄ，１０ｅは、燃料噴射
ノズル１７から噴射された燃料のうち、外方に飛
散して着火することなく燃焼室１４の周面及び該
内筒１０の内面に衝突した一部の燃料がフイルタ
ー部４側に流動することを阻止する。そして、こ
の鍔部１０ｄ，１０ｅに受け止められた燃料は、
一定量以上となつた時に火炎によつて吹き飛ばさ
れ、該火炎中の酸素或いは通孔１０ｃ……１０ｃ
から流入する排気ガス中の酸素によつて燃焼され
る。また、該鍔部１０ｄ，１０ｅは火炎の中間部
を絞縮することによつて該火炎を短縮させる作用
を有する。

尚、以上の実施例においては、バーナ部６にお
ける内筒１２と外筒１３との間のエア室が、上流
エア供給路１２ａ……１２ａと下流エア供給路１
２ｂ……１２ｂに対応させて、上流エア室１５ａ
と下流エア室１５ｂとに仕切られ、両室１５ａ，
１５ｂに夫々エア入口１３ａ，１３ｂが設けられ
ている。このような構成によれば、上流エアと下
流エアの供給量を個々に調節することができる
が、その必要がない場合には、第４図に示すよう
に一個のエア入口１３a′及び一個のエア室１５′
から上流エアと下流エアを分岐して供給するよう
にしてもよい。また、下流エア供給路１２ｂ……
１２ｂは燃焼室１４に対して半径方向に形成して
もよく、要するに下流エアが上流エアによるスワ
ール流に対抗するように供給されればよい。ま
た、火炎の冷却を防止するため、燃焼室を形成す
る内筒の内部にセラミツク等の断熱層を形成する
ようにしてもよい。

以上のように本考案によれば、デイーゼルエン
ジンの排気系に備えられる目詰り解消用のバーナ
装置を有する排気浄化装置において、下流エア供
給路から供給されるエアによる撹拌前に強力なス
ワール流により十分に燃料の霧化、エアとの混合
が行われることにより、上記バーナ装置における
燃焼が完全燃焼とされ且つ短時間に完了されるこ
とになる。これにより、上記燃料の不完全燃焼に
よるCOやHC等の有害ガスの発生が防止され、ま
た、火炎が短縮させることによつて、この種の排
気浄化装置の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例として示す排気浄化装
置の縦断面図、第２，３図は第１図−線及び
−線による断面図、第４図は他の実施例の要
部縦断面図である。 ３……排気浄化装置、４……フイルター部、５
……排気導入部、６……バーナ装置、１２……内
筒、１２ａ……上流エア供給路、１２ｂ……下流
エア供給路、１２ｃ……突壁、１３……外筒、１
４……燃焼室、１５……エア室、１７……燃料噴
射ノズル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気通路に排気ガス中の微粒子を捕集するフイ
   ルター部が設けられ、該フイルター部上流側にバ
   ーナ装置が設けられたデイーゼルエンジンの排気
   浄化装置であつて、上記バーナ装置にはフイルタ
   ー部に連通する燃焼室と該燃焼室の端部に設けら
   れた燃料噴射ノズルとが具備されており、上記燃
   焼室の燃料噴射ノズル寄りの位置及びフイルター
   部寄りの位置に、上流エア供給路と下流エア供給
   路とが夫々設けられ、且つ上流エア供給路が燃焼
   室内に一定方向のスワール流を形成すべく該燃焼
   室に対して略接線方向に設けられていると共に、
   下流エア供給路が上記スワール流に対抗する流れ
   を形成すべく燃焼室に対して半径方向ないし上記
   エア供給路と反対向きの略接線方向に設けられ、
   且つ上記上流エア供給路と下流エア供給路との間
   に上記燃焼室内方に向かつて突出して燃焼室中央
   で開口する突壁が設けられていることを特徴とす
   るデイーゼルエンジンの排気浄化装置。