JPS59517A - 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、ディ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シを解消するバーナ装置
とが設けられたものにおいてバーナ装置の燃料供給ノズ
ルの燃料炭化による目詰まり防止対策に関する。

一般に、ディーゼルエンジンの排気中には多量のカーボ
ン粒子等の微粒子（パティキュレート）が含まれている
。そして、この微粒子がそのまま大気中に放出されるの
を防止するようにした排気浄化装置として、従来、エン
ジンの排気通路にハニカム状等に形成されたフィルタ部
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ものはよく知られている。

しかるに、この種のものにおいては、エンジンが長期間
に亘って運転されるとフィルタ部材に微粒子の堆積によ
る目詰まりが生じ、エンジンの排圧が上昇してその出力
低下環を招くという問題かある。

そのため、従来、例えば特開昭４９−’ｉ’１３１５号
公報等に開示されでいるように、上記のフィルタ部材よ
り上流側の排気通路に、燃料を供給する燃料供給ノズル
と燃焼用空気を供給する空気供給通路と点火プラグとを
備えてなり、上記燃料供給ノズルからの燃料を空気供給
通路からの燃焼用空気のもとて点火プラグの点火により
着火燃焼せしめ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
目詰まりが生じた時点で該バーナ装置を作動させること
により、その高温の燃焼ガスでフィルタ部材に堆積した
カーボン粒子等微粒子を加熱燃焼させてフィルタ部材の
目詰まりを解消するようにしたものが提案されている。

ところが、この提案のものでは、バーナ装置の燃料供給
ノズルから頻繁に燃料を吐出する関係上、該ノズルは常
に開放された構造に設けられている。

このことによって、バーナ装置の作動停止時（フィルタ
部材の目詰まり解消時）該ノズルの先端部内に燃料が残
留してその縁切りが悪く、この残留燃料が高温化したノ
ズルの熱によって炭化してノズル先端部の吐出口を閉塞
してしまい、その結果バーナ装置が作動しなくなる恐れ
があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、バーナ装置
の作動停止時には燃料供給ノズルの先端部内に残留して
いる燃料を強制的に燃料通路の上流側に吸い戻すように
することにより、バーナ装置の作動停止時、ノズル先端
部内に燃料を留めず、残留燃料の炭化によるノズルの目
詰まりが生じないように１、よってバーナ装置の長期安
定作動化を図り得るようにすることを目的とするもので
ある。

この目的の達成のだめ、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の微粒子を捕集するフ
ィルタ部材が配設され、該フィルタ部材より上流側の排
気通路にフィルタ部材の目詰まりを解消するように燃料
供給ノズルを備えたバーナ装置が設けられたディーゼル
エンジンの排気浄化装置において、上記バーナ装置の作
動信号を出力するバーナ装置作動信号出力手段と、該バ
ーす装置作動信号出力手段の出力信号を受けてバーナ用
の燃料を燃料通路を介して上記バーナ装置の燃料供給ノ
ズルに供給する燃料供給手段と、上記バーナ装置作動信
号出力手段の出力が停止したとき、上記燃料供給ノズル
先端部内に残留する燃料を上記燃料通路側に吸引する燃
料吸戻し手段とを設けることにより、バーナ装置の作動
停止時には燃料供給ノズル先端部内に燃料を残留させて
おかないようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示し、１は
ディーゼルエンジン、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・・ニカム状のフィルタ部材６が配設されて
いる。

また、上記フィルタ部材乙の上流側の排気通路２には微
粒子堆積によるフィルタ部材６の目詰まりを解消するバ
ーナ装置４が配設されている。該バーナ装置４は、第２
図に拡大詳示するように、一端が閉塞された筒状のケー
シング５と、該ケーシング５内にケーシング５と一定の
間隙６をあけて嵌装され、内部に排気通路２と連通する
燃焼室７を有するとともに、壁部に上記間隙６と燃焼室
７とを連通せしめる空気供給孔８，８．・・が形成され
た燃焼筒９と、先端部が上記燃焼室７に臨むように上記
ケーシング５の閉塞端部に設けられ、内部に軸方向に貫
通するノズル孔１０ａが形成された燃料供給ノズル１０
と、ケーシング５および燃焼筒９の各側壁に貫通支持さ
れ、各先端部が上記燃料供給ノズル１０のノズル孔１０
ａ下流端の吐出口１１前方で所定間隔をあけて対向する
ように配設された一対の電極１２ａ、１２ａを有する点
火プラグ１２とを備えている。そして、上記燃料供給ノ
ズル１０のノズル孔１０ａは燃料通路１６を介して燃料
送給用の燃料ポンプ１４に接続され、さらに燃料フィル
タ１５を介して燃料タンク１６に接続されている。また
上記ケーシング５と燃焼筒９との間の間隙６は空気通路
１７を介してエアポンプ１８に接続され、さらに上記点
火プラグ１２は常時開のスイッチ１９を介してバッテリ
２０に接続されている。よって後述する燃料供給手段２
５の作動に基づいて燃料タンク１６内の燃料を燃料ポン
プ１４により燃料供給ノズル１０の吐出口１１から吐出
させて、エアポンプ１８により空気供給孔８，８．・・
から燃焼室７内に吹き出された空気とミキシングさせ、
その混合気を点火プラグ１２による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、該燃焼ガスを下
流側のフィルタ部材６に流通させて該フィルタ部材５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６０目詰まりを解消させるようにしている。

一方、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２１
．２１が排気通路２の通路壁を貫通して埋設され、該各
電極２１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２１．２１間抵抗値の減少変化によ
りフィルタ部材乙の目詰まりを検出し７て検出時検出信
号℃バーナ装置４の作動信号）を出力するバーナ装置作
動信号出力手段としての目詰１り検出器２２に接続きれ
、該目詰まり検出器２２の出力は制御ユニット２６に入
力されている。該制御ユニット２６は、第３図に示すよ
うに、上記燃料ポンプ１４を駆動制御する燃料ポンプ駆
動回路２４、上記エアポンプ１８を駆動側２御するエア
ポンプ駆動回路（図示せず）およびスイッチ１９を駆動
制御するスイッチ駆動回路（図示せず）を内部しており
、上記目詰ま９検出器２２すなわちバーナ装置作動信号
出力手段の出力信号を受けて燃料ポンプ駆動回路２４を
作動きせて燃料ポンプ１４を作動させ、燃料タンク１６
内のバーナ用の燃料を燃料通路１′５を介して上記バー
ナ装置４の燃料供給ノズル１０に供給するようにした燃
料供給手段２５が構成ａれている。そして、上記目詰ま
り検出器２２　（バーナ装置作動信号出力手段）の作動
により上記燃料供給手段２５を作動させ、かつ制御ユニ
ット２５のエアポンプ駆動回路およびスイッチ駆動回路
を共に作動させてエアポンプ１８を作動させるとともに
スイッチ１９を閉じることにより、バーナ装置４の作動
を制御するようになされている。

さらに、上記燃料ポンプ１４と燃料供給ノズル１０との
間の燃料通路１！１には燃料リターン通路２６の一端（
上流端）が分岐され、該燃料リターン通路２６の他端（
下流端）は上記燃料フィルタ１５部分にて燃料通路１６
に接続されている。上記燃料リターン通路２６の燃料通
路１５との分岐部には、常時は燃料リターン通路２６を
燃料通路１５に対して遮断し、作動時に両通路１！１．
２６を連通させるように切り換わる三方弁よりなる切換
弁２７が配設され、また上記燃料リターン通路２６の途
中には通路２６内の燃料を上記切換弁２７側から燃料フ
ィルタ１５側へ向う方向に圧送する燃料リターン用の補
助燃料ポンプ２８が配設されている。

また、上記制御ユニット２３には、上記目詰まり検出器
２２（バーナ装置作動信号出力手段）の作動停止信号を
受けることによって上記フィルタ部材６の目詰まり解消
時を検出する目詰まり解消時検出回路２９と、該目詰ま
り解消時検出回路２９の出力を受けてタイマ６０で設定
される所定時間Ｔだけ作動して上記切換弁２７および補
助燃料ポンプ２８を駆動制御する燃料リターン機構駆動
回路５１とが設けられており、目詰まり検出器２２（バ
ーナ装置作動信号出力手段）の出力か停止したとき、上
記燃料リターン機構駆動回路５１を作動させて切換弁２
７および補助燃料ポンプ２８を所定時間Ｔだけ作動状態
に保持することにより、上記バーナ装置４の燃料供給ノ
ズル１０先端部内に残留する燃料を上記燃料通路１５側
に吸引するようにした燃料吸戻し手段５２が構成されて
いる。

尚、第２図中、５５は燃焼筒９の内周に燃焼室７に突出
せしめて取り付けられたリング状の絞りで、空気供給孔
８，８．・・から燃焼室７内に吹き出きれる空気の流速
を速めて燃料とのミキシング効率を高めるだめのもので
ある。寸だ、６４は燃料供給ノズル１０内にノズル孔１
０ａを取り囲むように形成された補助空気通路で、その
上流端はケーシング５と燃焼筒９どの間の間隙６に、下
流端はノズル１０先端の吐出口１１にそれぞれ開口して
おり、吐出口１１がら空気を吹き出させることにより燃
料を霧化させるとともに、ノズル孔１０ａ内の燃料を冷
却するだめのものである。

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６に捕集され、排気は浄化されなが
ら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、そのことを目詰ま
り検出器２２（バーナ装置作動信号出力手段）が検出し
て第４図（ａ）に示すように作動信号（目詰まり信号）
を出力し、この作動信号により制御ユニット２５の燃料
ポンプ駆動回路２４、エアポンプ駆動回路およびスイッ
チ駆動回路が作動して第４図（ｂ）に示すように目詰ま
り検出器２２から作動信号が出力されている間、燃料ポ
ンプ１４およびエアポンプ１８が作動するとともにスイ
ッチ１９が閉じられ、−バーナ装置４が作動する。この
バーナ装置４の作動によりその燃焼室７で生成された高
温の燃焼ガスが下流側のフィルり部材５に流通して該フ
ィルタ部材６に堆積した微粒子を加熱燃焼させ、よって
フィルり部材６０目詰まり解消が行われる。

そして、所定時間経過後、フィルタ部材６０目詰まりが
解消されると目詰まり検出器２２の作動停止により燃料
ポンプ１４およびエアポンプ１８が作動停止するととも
にスイッチ１９が開いてノく−ナ装置４が作動停止し、
フィルタ部材乙の目詰まり解消動作が完了する。

このようなバーナ装置４の作動停止と同時に、上記目詰
まり検出器２２（バーナ装置作動信号出力手段）からの
出力が停止することによって制御ユニット２５の目詰ま
り解消時検出回路２９が作動開始して出力信号を出力し
、この検出回路２９からの出力信号により燃料リターン
機構駆動回路５１が作動してタイマ５０で設定される所
定時間Ｔだけ、切換弁２７が第４図（Ｃ）に示すように
燃料通路１５と燃料リターン通路２６とを連通せしめる
ように切り換えられるとともに、補助燃料ポンプ２８が
第４図（ｄ）に示すように作動する。この切換弁２７お
よび補助燃料ポンプ２８の作動により、上記バーナ装置
４の燃料供給ノズル１０の先端部内に残留していたバー
ナ用燃料は該ノズル１０先端部から燃料通路１５側へ吸
引され、燃料リターン通路２６を通って燃料タンク１６
内に還流される。その結果、上記燃料供給ノズル１０の
先端部内には燃料が残留したままにおかれることがない
ので、燃料供給ノズル１０が高温化しても従来の如き燃
料炭化によるノズル１００目詰まりが生じることはなく
なり、よって長期間に亘ってバーナ装置４を安定に作動
させることができる。

第５図および第６図は第２実施例を示し−（尚、第３図
および第４図と同じ部分については同じ符号を付してそ
の詳細な説明を省略する）、１つの燃料ポンプでバーナ
作動時の燃料供給とバーナ停止時の燃料リターンとの両
方を行わせるようにしたものである。

すなわち、第５図および第６図において、６５は第１燃
料リターン通路であって、その上流端は燃料ポンプ１４
とノズル１０との間の燃料通路１己に、下流端は燃料ポ
ンプ１４と燃料フィルタ１５との間の燃料通路１５にそ
れぞれ接続されている。また、６６は第２燃料リターン
通路であって、その上流端は上記第１燃料リターン通路
′５５上流端との接続部より上流側（燃料ポンプ１４側
）の燃料通路１′５に、下流端は上記第１燃料リターン
通路′５５下流端との接続部より上流側（燃料フィルタ
１５側）の燃料通路１５にそれぞれ接続されている。

上記第１燃料リターン通路５５上流端と燃料通路１５と
の接続部分には三方弁よりなる第１切換弁５７が配設さ
れ、該第１切換弁６７は、常時は第１燃料リターン通路
５５と燃料通路１６とを遮断し、作動時に第１燃料リタ
ーン通路６５と第１切換弁５７下流側（燃料供給ノズル
１０側）の燃料通路１５とを連通させるように切り換わ
るものである。また、上記第２燃料リターン通路′５６
上流端と燃料通路１５との接続部分には三方弁よりなる
第２切換弁５８が配設され、第２切換弁５８は、常時は
第２燃料リターン通路６６と燃料通路１５とを遮断し、
作動時に第２燃料リターン通路５６と第２切換弁５８上
流側（燃料ポンプ１４側）の燃料通路１５とを連通ずる
ように切り換わるものである。さらに、上記第１燃料リ
ターン通路５５の下流端接続部分と第２燃料リターン通
路６６の下流端接続部分との間の燃料通路１５には常時
開の開閉弁６９が配設されている。

一方、制御ユニット２５′内には、目詰まり検出器２２
からの出力および目詰まり解消時検出回路２９からの出
力を受けて燃料ポンプ駆動回路２４に出力するＯＲ回路
４０が設けられているとともに、上記目詰まり解消時検
出回路２９の出力を受けて上記第１および第２切換弁５
７．５８ならびに開閉弁５９を作動状態に駆動制御する
弁駆動回路４１が設けられている。また、タイマ′５０
は上記目詰まり解消時検出回路２９に接続されている。

したがって、本実施例においては、フィルタ部材５の目
詰まり状態を目詰まシ検出器２２が検出して該目詰まり
検出器２２から第６図（ａ）に示すような作動信号が出
力されると、この作動信号により燃料ポンプ′駆動回路
２４が作動して燃料ポンプ１４が作動し、この燃料ポン
プ１４の作動によって燃料タンク１６内の燃料は第５図
実線矢印にて示すように燃料通路１５を通ってバーナ装
置４の燃料供給ノズル１０に供給され、このことによっ
てバーナ装置４が作動してフィルタ部材乙の目詰まり解
消が行われる。

そして、所定時間経過後フィルタ部材乙の目詰まりが解
消されると、目詰まり検出器２２の作動停止によってバ
ーナ装置４が作動停止するが、目詰まり解消時検出回路
２９かタイマ５０で設定される所定時間Ｔだけ作動する
ことによって上記燃料ポンプ１４は第６図（ｂ）に示す
ように引き続いて作動し、それと同時に各弁５７，５８
．５９が第６図（Ｃ）に示すように作動する。その結果
、上記燃料供給ノズル１０の先端部に残留していた燃料
は燃料ポンプ１４の吸引圧送力によって第５図破線矢印
にて示すように、第１切換弁５７と燃料供給ノズル１０
との間の燃料通路１６、第１燃料リターン通路５５、開
閉弁６９と第２切換弁５８との間の燃料通路１５および
第２燃料リターン通路６６を順に経て燃料タンク１６内
に戻り、よって燃料供給ノズル１０内の燃料の残留をな
くしてその炭化による目詰まりを防止することができる
。

また、このように、１つの燃料ポンプ１４を用いてバー
ナ作動時の燃料供給ノズル１０への燃料供給およびバー
ナ作動停止時のノズル１０からの燃料リターンの両方を
行わせるようにしたので、上記第１実施例の如き燃料リ
ターン、用の専用補助ポンプ２８が不要であり、安価に
実施することができる利点を有する。

、さらに、第７図は第３実施例を示しく尚、第２図と同
じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省
略する）、燃料供給ノズル内に設けた燃料吸戻し機構に
よってノズル内の残留燃料を機械的に吸い戻すようにし
たものである。

すなわち、第７図において、４２は燃料供給ノズル１０
′の基部内に形成され燃料通路１６の一部を構成する円
筒状の上流側室、４６はノズル１０′の先部内に上記上
流側室４２と連続するように形成され燃料通路１０′の
一部を構成する円筒状の下流側室であって、該下流側室
４５は上流側室４２より大径に形成され、下流側室４５
の上流側室４２との境界には弁座４４が形成されている
。また、４５は上記上下流側室４２．４５内部に両室４
２゜４５に跨って摺動可能に嵌装された弁体であって、
該弁体４５は、棒状の弁基部４５ａと、該弁基部４５ａ
のノズル１０′先端側端に形成され上記弁座４４に着座
可能な弁部４５ｂと、上記弁基部４５ａの中間部に上記
弁部４５ｂから所定間隔離れて形成され上流側室４２内
に気密状に嵌合可能なピストン部４５０と、弁基部４５
ａのノズル１０′後端側端に形成され上流側室４２内に
嵌入案内される羽根状の弁ガイド部４５ｄとからなる。

さらに、上記弁体４５の弁部４５ｂと下流側室４５のノ
ズル１０′先端側壁部との間には弁体４５をその弁部４
５ｂが弁座４４に着座するように閉弁方向に付勢するリ
ターンスプリング４６が縮装されている。

したがって、本実施例においては、フィルタ部材乙の目
詰まり状態を目詰まり検出器２２が検出し該検出器２２
からの検出信号により燃料ポンプ１４が作動すると、該
燃料ポンプ１４により圧送された燃料の動圧によって弁
体４５が第７図（ａ）に示すようにリターンスプリング
４６の付勢力に抗してノズル１０′先端方向に押されて
その弁部４５ｂが弁座４４から離れ、かつピストン部４
５Ｃが上流側室４２から下流側室４６へ抜は出す。この
ことにより上下流側室４２．４５が互いに連通して燃料
通路１！１は開状態になり、燃料が下流側室４６と連通
ずる吐出口１１から燃焼室７内に吐出されてバーナ装置
４が作動する。

そして、所定時間経過後、フィルタ部材６の目詰まりが
解消されて上記目詰まり検出器２２および燃料ポンプ１
４が作動停止すると、該燃料ポンプ１４からの燃料動圧
の消失に伴って弁体４５が第７図（ｂ）に示すようにリ
ターンスプリング４６の付勢力によりノズル１０′後端
方向に押し戻されてそのピストン部４５０が上流側室４
２内に嵌入されるとともに弁部４５ｂが弁座４４に着座
し、このことによって上下流側室４２．４５の連通が遮
断されて燃料通路１５が閉じられ、バーナ装置４が作動
停止する。

その際、上記弁体４５のピストンＨＢ４５ｃの」二流側
室４２内への嵌入に伴い、そのストローク分だけ下流側
室４！を内の燃料の一部が上流側室４２に吸い込まれて
下流側室４６内の燃料圧力が低下する。その結果、ノズ
ル１０′先端の吐出口１１部分に残留していた燃料は下
流側室４５内に吸い戻きれて該吐出口１１部分には燃料
がなくなり、よって燃料炭化によるノズル１０′の目詰
まりを防止することができる。

また、本実施例では、ノズル１０′内部に設けた弁体４
５によってバーナ作動停止時の残留燃料を機械的に吸い
戻すので、上記第１および第２実施例と較べて簡単な構
造でもって残留燃料の吸戻しを行うことができる利点が
ある。

尚、上記第１ないし第３実施例では、フィルタ部材６０
目詰まりの有無を目詰まり検出器２２で検出してバーナ
装置４を作動させるようにした排気浄化装置に適用した
が、本発明は、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にバーナ装置を作動させるよ
うにしたものに対しても適用することかできるのは勿論
である。

以上説明したように、本発明によれば、エンジンの排気
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シを燃焼ガスによる加熱によって解
消するバーナ装置とを備えたディーゼルエンジンの排気
浄化装置において、上記バーナ装置の作動停止時にその
燃料供給ノズルの先端部内の残留燃料を強制的に燃料供
給側に吸い戻すようにしたので、残留燃料の炭化による
ノズルの目詰まりを確実に防止することができ、バーナ
装置を長期間安定して作動させ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図ないし第４
図は第１実施例を示し、第１図は全体概略図、第２図は
バーナ装置の拡大縦断面図、第３図は燃料供給手段およ
び燃料吸戻し手段の詳細説明図、第４図ｉ同構成ユニッ
トの作動時期説明図、第５図および第６図は第２実施例
を示し、第５図は第３図相当図、第６図は第４図相当図
、第７図は第３実施例を示す要部拡大縦断面図である。 １・・ディーゼルエンジン、２・・排気通路、６・・フ
ィルタ部材、４・・バーナ装置、１０．１０’・・燃料
供給２ズル、１６・・燃料通路、１４・・燃料ポンプ、
１８・・エアポンプ、１９・・スイッチ、２２・・目詰
捷り検出器（バーナ装置作動信号出力手段）、２５．２
５’・・制御ユニット、２５・・燃料供給手段、２６・
・燃料リターン通路、２７・・切換弁、２８・・補助燃
料ポンプ、２９・・目詰まり解消時検出回路、！１２．
５２’・・燃料吸戻し手段、６５・・第１燃料リター／
通路、６６・・第２燃料リターン通路、５７・・第１切
換弁、５８・・第２切換弁、５９・・開閉弁、４２・・
上流側室、４５・・下流側室、４４・・弁座、４５・・
弁体、４６・・リターンスプリング。 図 （ｂ）７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　排気中のカーボン粒子等微粒子を捕集するフ
   ィルタ部材が排気通路に配設されているとともに、該フ
   ィルタ部材の上流側の排気通路にフィルタ部材の目詰ま
   りを解消するように燃料供給ノズルを備えたバーナ装置
   が設けられたディーゼルエンジンの排気浄化装置におい
   て、上記バーナ装置の作動信号を出力するバーナ装置作
   動信号出力手段と、該バーナ装置作動信号出力手段の出
   力信号を受けてバーナ用の燃料を燃料通路を介して上記
   バーナ装置の燃料供給ノズルに供給する燃料供給手段と
   、上記バーナ装置作動信号出力手段の出力が停止したと
   き、上記燃料供給ノズル先端部内に残留する燃料を上記
   燃料通路側に吸引する燃料吸戻し手段とを設けたことを
   特徴とするディーゼ／ｌ＜エンジンの排気浄化装置。