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JPH0621544B2 - デイ−ゼルエンジン排気浄化装置 - Google Patents

デイ−ゼルエンジン排気浄化装置

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JPH0621544B2
JPH0621544B2 JP21005583A JP21005583A JPH0621544B2 JP H0621544 B2 JPH0621544 B2 JP H0621544B2 JP 21005583 A JP21005583 A JP 21005583A JP 21005583 A JP21005583 A JP 21005583A JP H0621544 B2 JPH0621544 B2 JP H0621544B2
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JP
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air
burner
fuel
diesel engine
engine exhaust
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JP21005583A
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俊文 臼井
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分用分野〕 本発明は、デイーゼルエンジン排気浄化装置に係り、特
にパテイキユレートを捕集したフイルタを再生するに好
適なバーナの構造に関する。
〔発明の背景〕
従来、デイーゼルエンジンの排気中に含まれるパテイキ
ュレートを低減させる手段として、排気管中に設けたフ
イルタにより、パテイキユレートを捕集し、捕集したパ
テイキユレートによるフイルタの圧力損失を減少させる
ためにバーナによつて前記パテイキユレートを燃焼させ
るものが知られている。
しかし、バーナの燃焼熱によりパテイキユレートのみな
らず、フイルタまで焼損することがある。よつて燃焼熱
を制御し、フイルタの焼損を避け、なおかつパテイキユ
レートを効率よく燃焼する熱量制御が必要となる。この
ため特開昭５７−２１２３１７号公報に見られるように
エアアシスト式バーナを用いる方式があるが、このエア
アシスト式バーナは、燃焼量の電子制御が困難であり、
一定圧のエアアシストでは微粒化に限界があり、燃焼熱
を完全に制御することが困難であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、燃料の微粒化を図り、完全燃焼を可能
にしたデイーゼルエンジン排気浄化装置を提供するにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、ディーゼルエン
ジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタと、フィルタが捕集したパティキュレートを燃焼
させるバーナとを備え、バーナが、燃料噴射装置と点火
装置と燃料供給装置と空気供給装置と制御装置とからな
るディーゼルエンジン排気浄化装置において、燃料噴射
装置が、制御装置からのデューティ信号により燃料を断
続的に燃料噴射口から噴射させる手段を有し、空気供給
装置が、前記デューティ信号に対応した周波数の圧力変
動を有する脈動空気を発生させる手段と、脈動空気を燃
料噴射口近傍に送り込む空気噴射口とを有し、バーナの
熱出力を制御装置からの信号により制御するディーゼル
エンジン排気浄化装置を提案するものである。
本発明においては、空気供給装置の回転数を制御装置か
ら燃料噴射装置へのデューティ信号に対応して制御する
ことにより、空気の脈動周波数を燃料噴射の脈動周波数
に応じて変化させるので、燃料を著しく微粒化し、バー
ナの熱出力を制御できる。
〔発明の実施例〕
第１図は本発明によるデイーゼルエンジン排気浄化装置
の一実施例を示す概略構成図である。
同図において、エンジン及びフイルタ状態の情報から必
要熱量をコントロールユニツト２にて算出し、デユーテ
イ信号をバーナ１に入力するようになつている。前記デ
ユーテイ信号に対応して前記バーナ１からは燃料ポンプ
３にて加圧された燃料がある周波数をもつて噴出するよ
うになつている。バーナ１から噴射された燃料は、エア
ポンプにより与えられるアシストエアにより微粒化され
るようになっている。このアシストエアは、エアポンプ
回転数によって決まる周波数をもった圧力脈動を有して
いる。また、イグナイタ５によつて昇圧された電圧で点
火装置６に火花を飛ばし、微粒化された燃料に着火する
ようになつている。なお、前記燃料ポンプ３、コントロ
ールユニツト２、エアポンプ４およびイグナイタ５には
それぞれバツテリー７によつて電圧が供給されるように
なつている。前記エアポンプ４からの１次空気は、スワ
ラ８により旋回がかけられ燃料の完全燃焼を助けるよう
になつている。エアポンプ４からの脈動空気はライナ９
とボデイ１０の間をも通り、この脈動空気は空気孔１２
から燃焼室１１に供給されさらに燃焼を完全なものと
し、この燃焼により生じた清浄な高温ガスは、バーナ出
口１３よりパテイキユレートフイルタに供給され、フイ
ルタに捕集されているパテイキユレートを酸化させるよ
うになつている。
ここで、前記バーナ１とその近傍部の構成を第２図を用
いてさらに具体的に説明する。同図において、バーナ１
にはコイル１４が組込まれており、このコイル１４には
このコイル１４の励磁によつて上下動し得るプランジヤ
１５が貫通して配置されている。このプランジヤの先端
部にはボール弁１６が配置され、このボール弁１６はノ
ズル１７の内壁面に当接されているとともに、前記プラ
ンジヤ１５の図中下方向移動によつて前記ノズル１７を
開口するようになつている。前記ボール弁１６が配置さ
れている個所の側面からは燃料ポンプ３から燃料が供給
されるようになつており、この燃料は前記コイル１４の
励磁に伴なうボール弁１６の開口により前記ノズル１７
から噴出されるようになつている。なお、前記コイル１
４の励磁はコントロールユニツト２からの電気信号によ
つてなされるようになつている。
また、前記ノズル１７の上部周辺にはアシストエア噴出
口２５が設けられている。このアシストエア噴出口２５
にはエアポンプ４からアシストエア通路２２を通つてア
シストエアが流出されるようになつている。アシストエ
ア通路２２を通つたアシストエアは、第３図に示すよう
に、スワラチツプ２３を介して流出されるようになつて
おり、このスワラチツプ２３は、第４図に示すように、
たとえば９０゜の方向変位を与えた４個の溝２４によつ
て旋回がかけられ、前記ノズル１７の周部に流出するよ
うになつている。
なお、エアポンプ４からの空気は、前記アシストエア通
路２２を通過するものと、燃焼空気口１９および一次空
気口２０を通り前記バーナ１の周部を通過するものと、
二次空気口２１を通り前記燃焼室１１に供給されるもの
とに分かれる。
このように構成したバーナ１とその近傍部の作用を以下
説明する。
前記コントロールユニツト２からのデユーテイ信号によ
りコイル１４が周期的に磁化され、プランジヤ１５が上
下動する。プランジヤ１５に固着されたボール弁１６の
上下動により、燃料ポンプ３より圧送された燃料をＯＮ
−ＯＦＦする。ＯＮ時間に比例して、燃料はノズル１７
により噴出する。例えばベーン式のエアポンプ４により
もたらされるある周波数の脈動を持つたエアは、アシス
トエアー口１８と燃焼空気口１９に分けられ、この燃焼
空気口１９を通つた空気は、一次空気口２０を通り、ス
ワラ８により旋回する一次空気と、二次空気口２１を通
り、空気孔１２（第１図参照）から、燃焼室１１に入る
二次空気とになる。アシストエアー口１８を通つた空気
は、アシストエア通路２２を通り、スワラチツプ２３の
溝２４により旋回がかけられ、ノズル近傍のアシストエ
ア噴出口２５より噴出する。このアシストエアにより前
述のノズルから噴出した燃料は微粒化される。
次に、このような構成からなるバーナ１と燃料脈動と空
気脈動との制御機構について、第５図を用いて説明す
る。
パテイキユレートを捕集したフイルタの圧損を検知する
圧力センサ、フイルタの温度を検知する温度センサ等、
フイルタの状態及びエンジンの状態を検知するセンサ３
１の信号をマイクロコンピユータ３２２に読み込み、あ
らかじめ定めたロジツクに基づき、バーナ１の作動モー
ドが決定されるようになつている。そのモードに従い、
デユーテイ波を出力し燃料流量は、デユーテイ波の周波
数とデユーテイ巾に依存するようになつている。ここで
デユーテイ巾を一定にした場合、燃料流量すなわち熱出
力はデユーテイ周波数に比例し、噴射燃料はデユーテイ
周波数と同じ周波数の脈動をもつた間欠流となるように
なつている。ここでアシストエアは、ベーン式のエアポ
ンプ３３により送られることにより、エアポンプ回転数
に比例した脈動を持つようになつている。エアポンプ３
３は直流モータ３４により駆動され、空気脈動周波数は
前記直流モータ３４の電力に比例するようになつてい
る。
このように構成したデイーゼルエンジン排気浄化装置に
おいて、その燃焼性および着火性について実験により調
べてみると、まずバーナから生じる未燃ガス量および粒
径との関係は、第６図に示すようになり、前記粒径は、
８０μ以下でないとフイルタ及び排気に著しい悪影響を
及ぼすことが判る。また、バーナ１は２秒以内に完全に
着火することが要求され、これによると、粒径は、第７
図に示すように５０μ以下である必要が生ずる。
デューティ制御バーナに噴射される燃料は、デューティ
信号に対応した断続流であるから、連続流のアシストエ
アを用いても、微粒化は困難である。そこで、本実施例
においては、アシストエアの脈動周波数が、燃料噴射の
脈動周波数に対して、第８図のような関係となるよう
に、エアポンプの回転数を制御し、従来の連続流のアシ
ストエアと比べ、燃料の著しい微粒化を達成している。
この脈動アシストエア方式によれば、デューティ制御バ
ーナの燃料を従来よりも著しく微粒化できるので、フィ
ルタに捕集したパティキュレートの状態とエンジンの状
態とを検知し、それに対応して計算された熱量モードに
よりパティキュレートを完全燃焼させ、フィルタを確実
に再生できる。
なお、空気脈動周波数とデユーテイ周波数の最適な関係
について調べると、これまでの実験で最も燃焼性が良か
つた関係は、第９図に示すように、空気脈動周波数とデ
ユーテイ周波数を等しくした場合であつた。たとえば、
ベーンを３枚もつたエアポンプの場合、１００Ｈｚのデ
ユーテイ信号による噴射燃料を最も微粒化するのは２０
００rpmの回転数であつた。また、２００Ｈｚにした場
合、４０００rpmにしなければ良好な微粒化が得られな
かつた。
〔発明の効果〕
以上述べたことから明らかなように、本発明によるデイ
ーゼルエンジン排気浄化装置によれば、燃料の微細化を
図り、完全燃焼を可能とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるデイーゼルエンジン排気浄化装置
の一実施例を示す概略構成図、第２図ないし第４図は本
発明によるデイーゼルエンジン排気浄化装置の一実施例
を示す要部構成図、第５図は本発明によるデイーゼルエ
ンジン排気浄化装置の制御機構の一実施例を示す構成
図、第６図ないし第９図は本発明の効果を示すための実
験グラフである。 １……バーナ、２……コントロールユニツト、３……燃
料ポンプ、４……エアポンプ、５……イグナイタ、６…
…点火装置、７……バツテリ、８……スワラ、９……ラ
イナ、１０……ボデイ、１１……燃焼室、１２……空気
孔、１３……バーナ出口、１４……コイル、１５……プ
ランジヤ、１６……ボール弁、１７……ノズル、１８…
…アシストエアー口、１９……燃焼空気口、２０……一
次空気口、２１……二次空気口、２２……アシストエア
通路、２３……スワラチツプ、２４……溝、２５……ア
シストエア噴出口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気中に含まれるパ
    ティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタが
    捕集したパティキュレートを燃焼させるバーナとを備
    え、前記バーナが、燃料噴射装置と点火装置と燃料供給
    装置と空気供給装置と制御装置とからなるディーゼルエ
    ンジン排気浄化装置において、 前記燃料噴射装置が、前記制御装置からのデューティ信
    号により燃料を断続的に燃料噴射口から噴射させる手段
    を有し、 前記空気供給装置が、前記デューティ信号に対応した周
    波数の圧力変動を有する脈動空気を発生させる手段と、
    前記脈動空気を前記燃料噴射口近傍に送り込む空気噴射
    口とを有し、 前記バーナの熱出力を前記制御装置からの信号により制
    御することを特徴とするディーゼルエンジン排気浄化装
    置。
JP21005583A 1983-11-09 1983-11-09 デイ−ゼルエンジン排気浄化装置 Expired - Lifetime JPH0621544B2 (ja)

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