JPS59150921A - デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置におけるトラツプ再生装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はディーゼルエンジンの排気浄化装置に関し、更
に詳しくは、排気ガス中に含まノＬるカーボン粒子及び
それご同様な粒状物（以下、排気微粒子という）ｔ＠理
内的方法よってフィルタエレメント等の適切な捕集材（
フィルり）を収容したトラップ内に捕集し、捕集された
排気微粒子全周期的に焼却し、フィルり全再生するに適
したディーゼルエンジンの排気浄化装置におけるトラー
ソフ。

再生装置に関する。

従来技術 ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる排気微粒子
はカーボン粒子のように可燃性のもの力（Ｑ魯とんどで
、このような可燃性の微粒子を捕集し、捕集され７′Ｃ
＃粒子を焼却して捕集材を再生するには、従来から次の
ような方法が知られており、それぞれ以下に述べるよう
な欠点があった。　　−■　ディーゼルエンジンの吸気
系を絞フ、吸入空気量を減じて排気ガスの温度を上昇さ
せ、排気微粒子を燃焼させる方法。この方法は、エンジ
ンの高速域では排気温が十分上昇するので排気微粒子の
焼却が可能であるが、低、中速域では排気温が十分上昇
せず、排気微粒子の焼却、捕集材の再生が不可能となる
。

■　電気ヒータをフィルタの全面に収り付け、フィルタ
の表面に付層した排気徴収千金燃焼させ、それを熱源と
して下流の微粒子を自燃させる方法。

この方法は、フィルタの全表面に成紙ヒータを取９付け
る為、電力消費が非常に大きく、電力消費を小さくする
為には、梱々の工夫が必要であり、コストも高くなる。

一方において１本山頭人は上記のような問題点を解決す
るために、さきに、排気微粒千金捕集、燃焼する倣粒子
捕集トラップを排気管路中に配設した多気筒ディーゼル
エンジンに２いて、爆発行程と排気工程が重複して生じ
る少なくとも１組の気筒の燃料通路間を連通路を介して
連結し、微粒子捕集ドラッグの燃焼再生時に爆発気筒へ
の燃料の一部を直接排気筒に送り込む、すなわち筒内２
次噴射を行なってそれにより高温の排気ガスを微粒子捕
集トラップに流入せしめるようにしたディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置におけるトラップ再生装置を提案した
。しかしこのような筒内２久噴射を行なうシステムにお
いてもエンジンの高速域においてはともかく、低中速域
におけるトラップ内のフィルタの再生は未だ十分とは云
えずこの点の対策が望まれていた。

発明の目的 本発明は上記のような従来技術の問題点ならひに本山願
人の提案した筒内２次噴射方式の未解決の問題点に鑑み
案出されたものであって、その目的とするところは、排
気ガスの温度を上昇させて電力を要せずにフィルタ内の
排気微粒子を燃焼させることができ、しかもエンジンの
高速域のみならず低中速域においても十分に排気微粒子
を燃焼させることのできるディーゼルエンジンの排気浄
化装置におけるトラップ再生装置を提供することにある
。

発明の構成 本発明は上記の目的を達成するため、負荷、回転数及び
排気温のそれぞれを検出する谷センサと、これらのセン
ナの検出信号が入力されるコンビエータと、このコンピ
ュータによりその開閉が制御される吸気絞り弁と、同コ
ンピュータにより作動制御され気筒の排気行程時に同気
筒内に燃料を噴射する２次燃料噴射機構と、制・気路中
のドラッグ内に設置された未燃〃ス反応触媒と全具備し
、エンジンの高速域では吸気絞シを、同低中速域では２
次燃料噴射又は２次燃料噴射と吸気絞りとの双方を行う
ようにしたディーゼルエンジンの排気浄化装置における
トラップ再生装置をその構成上の特徴とする。

実施例 本発明の実施例を図面を参照して以下説明する。

第１図においてｌはディーゼルエンジン本体、２は燃料
噴射ポンプであシ、この燃料噴射ボンダ２からは通常の
ように各気筒に燃料を供給するほか、特定の気筒の排気
行程時に２次燃料を噴射するようになっているが、その
機構については後述する。３は吸気路中に設けた吸気絞
り弁であって吸気絞９弁駆動用ダイヤフラム４によって
開閉されるようになっておシ、このダイヤフラム４はバ
キュームポンプ５からの負圧により作動するようになっ
ている。６，７はバキュームポンプ５と吸気絞９弁駆動
用ダイヤフラム４とを連結する負圧通路８中に設けたバ
キュームスイッチングパル式負圧切換弁、ｖＳｖと略称
する）であり、これら負圧切換弁に負圧を導入するかあ
るいは大気を導入するかによって前記吸気絞９弁駆動用
ダイヤフラム４の作動を制御する。また前記負圧切換弁
６．７は共にコンビエータ９に接続してお９、このコン
ピュータ９の指令に基づき前記のように負圧と大気との
導入の切換えが制御されるものである。なお負圧切換弁
を２個設けたのは吸気絞９弁３の開閉を単にオン・オフ
制御するだけでなくその開閉をデユーティ比制御するこ
とにより開閉度を自由に調節できるようにするためであ
る。１ｏは排気路内に設置したトラップであり仁の中に
発泡セジミック及びこれに類する拐料よシなるフィルタ
全収容し、さらにこのフィルタ表面に、未燃ガス（Ｃ０
，１（Ｃ等）ｔ−反応燃焼させる触媒を取シっけている
。このトラップ内のフィルタは３次元の網目構造となっ
ており、その内部を排気ガスが流通可能で１５かつ排気
ガス中に含〜まれているカーボン等の排気微粒子をその
網目間に捕集することができるようになっている。１１
は排気路中に設けられた排気温センサであって、その排
気温の検出信号はコンピュータ９に入力される。１２は
排気路中に設けたパイＡ？ス弁であシパイ・ぞス弁駆動
用ダイヤフラム１３によって作動される。このバイノソ
ス弁躯動用ダイヤフラム１３はバキュームポンプ５に負
圧切換弁１４を介して連結し、負圧切換弁１４はコンピ
ュータ９に接続しその指令にまり制御されるようになっ
ている。

１５はトラップ１０の下流側に設けたυＦ気ガス圧セン
サでありコンピュータ９に接続し、排気ガスの圧力を検
出してその信号をコンピュータ９に入力し、トラップ１
０の再生の必要性の判断を行わせるものである。なおド
ラッグ再生の判断はエンジンの回転数を積算して行き、
ある積算の回転数に達した時にコンピュータ９が指令す
るようにしてもよい。１６はエンジン冷却水水温センサ
、１７は負荷センサ、１８は回転センサ、１９はスロッ
トル開度センサ、２０は吸入圧力センサであシ、これら
各センサの検出信号はコンピュータ９に入力されるよう
になっている。２１は排気還流弁である。

第２図は本実施例におけるトラップ１ｏに高温の排気ガ
スを送り込むための燃料２次噴射の配管構成を示すもの
で、燃料噴射ポンプ２から各気筒す１，４Ｐ２，４Ｉ−
３，す４の燃料噴射ノズル２２Ａ。

２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄへの燃料は、通常のように燃料
通路２３，２５，２７．２９′ｌｔ経て行われる。

ところで多気筒エンジンの場合、成る１組の気筒は爆発
行程と排気行程が必ず重複して生じる。

すなわち４気筒エンジンの場合の４サイクルを例に示す
と下表１の如くなる。

表１ 尚、上表において各文字の意味する行程は次の通シであ
る。

圧・・・圧縮、爆・・・爆発、排・・・排気、吸・・・
吸気第１表から明らかな如く第１気筒（＝＃１）が爆発
行程のときは第２気筒（１１−２）が排気行程にあり、
以下同様に第２気筒の爆発と第４気筒の排気、第３気筒
（す３）の爆発と第１気筒の排気、第４気筒（す４）の
爆発と第３気筒の排気とが夫々重複している。そこで本
実施例ではこれら爆発と排気とが重複する一組あるいは
二組以上の気筒の燃料通路どうしを連通路を介して連結
する。ナ１気筒用の燃料通％２３と＃−２気筒用の燃料
通路２５とは、またす３気筒用の燃料通路２７とす４気
筒用の燃料通路２９とは夫々連通路２４．２８’ｔ−介
して連結される。そしてこれら連通路２４　、２８内に
は夫々爆発気筒（す１及びす４）側から排気気筒（＃２
及びす３）側に向う方向にのみ燃料の流れを可能ならし
める逆止弁３３．３７が設けられる。逆止弁３３，３７
はそれ自体公知の、例えばばね付勢式１に一ルチェック
弁でよい。更にまた、これら連通路２４．２８内には切
替ｆｆ３１．３５が設けられる。切替弁３１．３５はそ
れ自体公知の、例えはソレノイドグランジャ弐遍磁弁で
よくコンピュータ９からの制御個号に基いて連通路２４
゜２８１に開閉制御するものである。即ち、切替弁３１
゜３５は常時閉弁位置にあシ、トラップ再生時のみコン
ピュータ９により開弁せしめられる。この切替弁３１．
３５はトラップ再生時以外は谷気筒の燃料通路を相互に
独立させ、エン、ジン本来の燃料供給を行わせるために
設けられるものである。

上記の構成よりなる本実施例の作動は次のとおシである
。

エンジン運転中においてトラップ１０の下流側に設置さ
れた排気ガス圧センサ１５の検出結果によってコンピュ
ータ９がトラップ１０の再生の必要な有無を判断する。

そしてドラッグ１０の再生の必要な時期になると作動が
開始される。

負荷センサ１７及び回転センサ１８の検出信号ニヨリコ
ンピュータ９がエンジンの高速域であることを判断する
と、七の指令が負圧切換弁６及び７に伝達され、これら
の負圧切換弁はその大気ボートが閉じられパキーームボ
ング５からの負圧が負圧通路８、負圧切換弁６及び７を
経て吸気絞９弁駆動用ダイヤフラム４に作用し、これに
よシ吸気絞多弁３を吸入圧力センサ２０の目標圧力にな
るまで閉じる。なお、一般に吸気を絞ると過剰望見が減
少し排気ガスの温度が上昇するので、吸入圧力センサ２
０の目標圧力はトラップ１０内の排気微粒子を燃焼させ
るに必要な排気ガス温か得られるような吸入圧力に設定
しておく。（カーボン等の排気微粒子の燃料温度は約６
００°Ｃであるが、触媒を設けれはこれよシさらに燃焼
温度は下がる。）その結果トラップ１０内に流入する併
気ガス暢度が排気微粒子燃焼温度にまで上昇し、フィル
タに捕集されていた微粒子が燃焼しドラッグの機能が再
生できることとなる。なおこの際スロットル開度センサ
１９によりスロットル開度の大きさを検出しその開度が
設定値以上になれば（負荷が太きく７１ｉｊ）コンピュ
ータ９の指令により、負圧切換弁１４を介してバイパス
弁駆動用ダイヤフラム１３に負圧を導入し、バイパス弁
１２を開きドラッグ１０がエンジン１に与える圧力損失
を少なくする。このようにして高速域においては吸気を
絞ることにより排気ガス温度を上昇させトラップ内の排
気微粒子を燃焼させることができる。

−力、負荷センサ１７、回転数上ンサ１８の検出により
エンジンの低中速域であることを判断した場合には、コ
ンピュータ９からの指令により切換弁３１及び切換弁３
５ｔ−開弁させるので、ナ１気筒の爆発行程直前に噴射
されるべき燃料通路２３の燃料の一部は連通路２４を介
して逆止弁３３を開弁させながら燃料通路２５に流れ込
み＃２気筒の燃料噴射ノズルから＃２気筒にも２次噴射
される。このときす２気筒は爆発行程を終了して排気行
程の初期であるがす２気筒に噴射された燃料は気筒内に
残存する爆発行程での高温燃焼ガスに接触してＣＯ，Ｈ
Ｃを発生しこれが排気路内に排出される。

これと全く同様にして＃４気筒の爆発時にもす４池用の
燃料の一部が排気行程中のす３気筒に供給されＣｏ、Ｈ
Ｃが発生しこれが排気路内に排出される。そしてこのＣ
Ｏ，ＨＣｔ−トラップ１０内の触媒の作用により反応さ
せてその発生熱によってトラップ１０の内部温度を上昇
させ、フィルタにより捕集されている排気微粒子を焼却
する。この場合排気温上ンサ１１によりトラップ１０内
の温度上昇が不十分であることを検出したならはコンピ
ュータ９が指令を出して負圧切換弁６，７を切換えこれ
らの負圧切換弁を介して吸気絞多弁駆動用ダイヤフラム
４に負圧を導入し吸気絞り弁３を閉じる方向に制御し、
排気ガス温度をさらに上昇するよう作用する。このよう
にして、エンジン低中速域においては燃料の２次噴射に
よ多発生した未燃ガスの反応熱によりトラップ１０内の
温度を上昇させ、これでも温度上昇が足りない場合には
さらに吸気絞りを行なって排気ガス温度を上昇させ、ド
ラッグ内の排気微粒子を焼却させることができる。

なお上記の燃料の２次噴射は２組の気筒間で行なったが
、必らず２組の気筒間で行なうものとは限られず、１組
の気筒間のみで行なってもよい。

また爆発気筒と排気気筒との組合わせも上記のものの他
に、ナ２気筒とす４気筒、ナ：う気筒と＃１気筒等が考
えられる。

発明の効果 本発明は以上説明したように、吸気数シと゛気筒内への
燃料２次噴射とドラッグ内の触媒との３者を組合わせ用
いることにより、エンジン高速域においては吸気絞りの
みで、低中速域においては気筒内の燃料２次噴射により
、あるいはこれで不十分の時はさらに吸気絞りを加え、
排気ガス温度をυト気微粒子の燃焼可能な温度にまで上
昇させることができるので、エンジンの全運転領域にお
いて十分にトラップの再生が行なわれ縦力消費を節減す
ることもでき、耐久性、安全性に優れ構造も比較的簡単
で低コストのディーゼルエンジンの排気浄化装置におけ
るドラッグ再生装置が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体を示す系統図、第２図は
同実施例における２次燃料噴射のための燃料配管図であ
る。 １・・・ディーゼルエンジン本体、２・・・燃料噴射ポ
ンプ、３・・・吸気絞り弁、９・・・コンピュータ、１
゜・・・トラップ、１１・・・排気温センサ、１７・・
・負荷センサ、１８・・・回転センサ、２ｏ・・・吸入
圧力センサ、２３．２５，２７．２９・・・燃料通路、
２４　、２８・・・連通路、３１．３５・・・切替弁、
３３．３７・・・逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　負荷、回転数及び排気温のそれぞれ全検出する各セ
   ンサと、これらのセンサの検出信号が入力されるコンピ
   ュータと、このコンピュータによシその開閉が制御され
   る吸気絞ｐ弁と、同コンピュータにより作動制御され気
   筒の排気行程時に同気筒内に燃料を噴射する２次燃料噴
   射機構と、排気路中のトラップ内に設置された未燃ガス
   反応触媒とを具備し、エンジンの諷速域では吸気絞υを
   、同中低速域では２次燃料噴射又は２次燃料噴射と吸気
   絞シとの双方を行うようにしたディーゼルエンジンの排
   気浄化装置におけるトラップ貴生装懺。 ２　前記２次燃料噴射機構の栴成が、爆発行程と排気行
   程が重複して生じる少なくとも１組の気筒の燃料通路間
   を爆発気筒側から排気気筒側に向かってのみ燃料の流入
   を可能とする逆上弁を有する連通路を介して連結すると
   共にこの連通路内にトラップ再生時のみ開放する弁を設
   けたものである特許請求の範囲第１項記載のディーゼル
   エンジンの排気浄化装置におけるトラック°再生装置。