(57)【要約】【課題】ＤＰＦの過熱を効果的に防止でき、触媒のシンタリングやフィルタの溶損を防止することができるディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置を提供する。【解決手段】ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ３）を備えたディーゼルエンジン１のＤＰＦ過熱防止装置１０。ＤＰＦ３を冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置１２（例えばジャケット１２ａ）と、ＤＰＦ冷却装置にディーゼルエンジン１の冷却媒体を供給する配管１４と、配管に設けられた流量制御弁１６を制御する温度制御装置２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置であって、
ＤＰＦを冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置と、該ＤＰＦ冷却装置にディーゼルエンジンの冷却媒体を供給する配管と、該配管に設けられた流量制御弁を制御する温度制御装置とを備える、ことを特徴とするディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置。
【請求項２】
前記ＤＰＦ冷却装置は、ＤＰＦに設けられたジャケット、ＤＰＦの上流側の排気管内に設けられた冷却媒体噴射ノズル、又はＤＰＦの上流側の排気管内に設けられた気液熱交換器である、ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置。
【請求項３】
前記冷却媒体は、水、水溶液または潤滑油である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに搭載されたディーゼルパティキュレートフィルタの過熱を防ぐＤＰＦ過熱防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、排気中に含まれるカーボン等の粒子状物質（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を除去するために、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）が通常搭載される。
このＤＰＦは、排気微粒子（ＰＭ）の堆積量が所定量に達した際には、堆積しているＰＭを燃焼させて除去することによりＤＰＦを再生することができる。
【０００３】
上述したディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の過熱防止に関し、例えば特許文献１が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１は、内燃機関の排気浄化フィルタにおいて効果的に過熱を防止することを目的とする。
そのため、特許文献１の装置では、ＰＭ再生制御処理時であって、吸入空気量減少量とＰＭ堆積量とに基づいてマップから推定される予想最高床温が過熱判定温度を越えているか否かにより排気浄化フィルタの過熱のおそれを判定している。そして過熱のおそれが生じた時には、スロットル弁全開及びＥＧＲ弁全閉として吸入空気量の増加処理により排気流量の増加処理を実行している。更に燃料噴射量制御処理ではアイドル時においてはアイドル回転数上昇により排気流量を確保するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９２３９号公報、「排気浄化フィルタ過熱防止装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したＤＰＦの再生時には、ＰＭを燃焼させてＣＯ２とＨ２Ｏに分解するために、ＤＰＦの触媒温度を高温（例えば６００〜７００℃）に維持する必要がある。
しかし、ＤＰＦにおける再生反応は、ＰＭの燃焼反応であるため、一旦ＰＭの燃焼が開始されると、排気温度は高く（例えば２００〜４００℃）、かつ十分な酸素を含んでいるため、特許文献１のように排気流量を増加させても、燃焼反応の抑制制御が困難であり、触媒がその劣化温度（例えば１０００℃）以上に過熱されて劣化し、触媒のシンタリングやフィルタの溶損や焼損をおこすおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ＤＰＦの過熱を効果的に防止でき、触媒のシンタリングやフィルタの溶損を防止することができるディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ディーゼルパティキュレートフィルタを備えたディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置であって、
ＤＰＦを冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置と、該ＤＰＦ冷却装置にディーゼルエンジンの冷却媒体を供給する配管と、該配管に設けられた流量制御弁を制御する温度制御装置とを備える、ことを特徴とするディーゼルエンジンのＤＰＦ過熱防止装置が提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ＤＰＦ冷却装置は、ＤＰＦに設けられたジャケット、ＤＰＦの上流側の排気管内に設けられた冷却媒体噴射ノズル、又はＤＰＦの上流側の排気管内に設けられた気液熱交換器である。
また、前記冷却媒体は、水、水溶液または潤滑油である、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の構成によれば、ＤＰＦをディーゼルエンジンの冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置、配管および温度制御装置を備えるので、一旦ＰＭの燃焼が開始され、触媒が燃焼反応により再生に適した温度（例えば６００〜７００℃）を超えて上昇した場合でも、熱容量が大きくかつ相対的に低温（例えば１１０℃以下）の冷却媒体でＤＰＦを直接又は間接的に冷却し、ＤＰＦの過熱を効果的に防止でき、触媒のシンタリングやフィルタの溶損や焼損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の第１実施形態のＤＰＦ過熱防止装置１０を備えたエンジンの全体構成図である。
この図において、１はディーゼルエンジン、２はディーゼルエンジンの排気管、３はディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、４はＤＰＦ再生装置、５，６は温度検出器である。
【００１３】
ディーゼルエンジン１は、ＤＰＦ３とＤＰＦ再生装置４を備えている限りで、トラック、トラクタ、乗用車用、建機用及び発電機用のいずれであってもよい。
ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）３は、排気微粒子（ＰＭ）を捕集する。
ＤＰＦ再生装置４は、ＰＭ堆積量が所定のレベルに達し、かつ排気温度がＰＭを燃焼させる温度に達していないときに、自動又は手動で作動し、排気管２内の排気ガスを再生可能な温度まで加熱して、ＰＭを燃焼させてＣＯ２とＨ２Ｏに分解するようになっている。この再生処理の適正温度は、例えば６００〜７００℃である。
【００１４】
温度検出器５は、ＤＰＦ３の直前の排気温度Ｔを検出し、温度検出器６は、ＤＰＦ３の直後の排気温度Ｔを検出する。また、これらと併用して又は代わりにＤＰＦ内部の温度を直接検出してもよい。温度検出器５、６の検出出力は、本発明のＤＰＦ過熱防止装置１０（後述する温度制御装置２０）に入力される。
【００１５】
図１において、本発明のＤＰＦ過熱防止装置１０は、ＤＰＦ冷却装置１２、配管１４、および温度制御装置２０を備える。
ＤＰＦ冷却装置１２は、この例では、ＤＰＦの周囲に設けられたジャケット１２ａである。なお、ジャケットをＤＰＦ３の直前の排気管２の周りに、併用して又は代わりに設けてもよい。
【００１６】
配管１４は、上流管１４ａと下流管１４ｂからなる。この例では、上流管１４ａはエンジン１とＤＰＦ３のジャケット間を連通し、エンジン１のジャケットからＤＰＦ３のジャケットに冷却媒体を供給するようになっている。また上流管１４ａの途中には、流量制御弁１６が設けられ、そこを流れる冷却媒体の流量を制御できるようになっている。
本発明において、冷却媒体は水であるのが好ましいが、水溶液または潤滑油であってもよい。
下流管１４ｂは、この例では、ＤＰＦ３のジャケットからエンジンの冷却媒体戻りラインに冷却媒体を戻すようになっている。
なお、配管１４はこの例に限定されず、ディーゼルエンジンの冷却媒体をＤＰＦ冷却装置１２に供給できる限りで、その他の構成であってもよい。
【００１７】
温度制御装置２０は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、配管１４に設けられた流量制御弁１６を制御する。この制御は、温度検出器５、６の検出温度（例えばＤＰＦ３の直後の排気温度Ｔ）に基づき、過熱（例えば７００℃以上）を検知したときに流量制御弁１６を開き冷却媒体を流して、検出温度が所定の温度範囲（例えば６００〜７００℃）になるように、フィードバック制御する。あるいは、火災を避けるために一度所定の温度以上になったときに、開きっぱなしとしてもよい。
【００１８】
上述した第１実施形態の構成によれば、ＤＰＦ３をディーゼルエンジン１の冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置１２（この例ではジャケット１２ａ）、配管１４および温度制御装置２０を備えるので、一旦ＰＭの燃焼が開始され、触媒が燃焼反応により再生に適した温度（例えば６００〜７００℃）を超えて上昇した場合でも、熱容量が大きくかつ相対的に低温（例えば１１０℃以下）の冷却媒体でＤＰＦ３を間接的に冷却することができる。
従って、触媒を反応速度の遅い温度（例えば６００℃）まで容易に下げることができ、ＤＰＦ３の過熱を効果的に防止でき、触媒のシンタリングやフィルタの溶損や焼損を防止することができる。
【００１９】
図２は、本発明の第２実施形態のＤＰＦ過熱防止装置を備えたエンジンの全体構成図である。
この例において、ＤＰＦ冷却装置１２は、ＤＰＦ３の上流側の排気管内に設けられた冷却媒体噴射ノズル１２ｂである。この冷却媒体噴射ノズル１２ｂは、排気管２内の高温（例えば２００〜４００℃）の排ガス中に噴霧状に冷却媒体を噴霧し、ＤＰＦ３に到達する前に冷却媒体を完全に蒸発させるようになっている。
また、この例では、配管１４は、上流管１４ａのみからなり、エンジン１のジャケットから排気管２内に冷却媒体を直接噴霧するようになっている。
その他の構成は、図１と同様である。
【００２０】
上述した第２実施形態の構成によれば、ＤＰＦ３をディーゼルエンジン１の冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置１２（この例では冷却媒体噴射ノズル１２ｂ）、配管１４および温度制御装置２０を備えるので、一旦ＰＭの燃焼が開始され、触媒が燃焼反応により再生に適した温度（例えば６００〜７００℃）を超えて上昇した場合でも、熱容量が大きくかつ相対的に低温（例えば１１０℃以下）の冷却媒体の蒸発熱でＤＰＦ３を直接冷却することができる。
従って、少量の冷却媒体で触媒を反応速度の遅い温度（例えば６００℃）まで容易に下げることができ、ＤＰＦ３の過熱を効果的に防止でき、触媒のシンタリングやフィルタの溶損や焼損を防止することができる。
【００２１】
図３は、本発明の第３実施形態のＤＰＦ過熱防止装置を備えたエンジンの全体構成図である。
この例において、ＤＰＦ冷却装置１２は、ＤＰＦ３の上流側の排気管内に設けられた気液熱交換器１２ｃである。この気液熱交換器１２ｃは、排気管２内の高温（例えば２００〜４００℃）の排ガスと冷却媒体を熱交換し、排ガス温度を所望の温度（例えば２００℃以下）まで下げるようになっている。
また、この例では、配管１４は、上流管１４ａと下流管１４ｂからなる。
その他の構成は、図１と同様である。
【００２２】
上述した第３実施形態の構成によれば、ＤＰＦ３をディーゼルエンジン１の冷却媒体で冷却するＤＰＦ冷却装置１２（この例では気液熱交換器１２ｃ）、配管１４および温度制御装置２０を備えるので、一旦ＰＭの燃焼が開始され、触媒が燃焼反応により再生に適した温度（例えば６００〜７００℃）を超えて上昇した場合でも、熱容量が大きくかつ相対的に低温（例えば１１０℃以下）の冷却媒体で排ガス温度を下げ、ＤＰＦ３を間接的に冷却することができる。
従って、触媒を反応速度の遅い温度（例えば６００℃）まで容易に下げることができ、ＤＰＦ３の過熱を効果的に防止でき、触媒のシンタリングやフィルタの溶損や焼損を防止することができる。
【００２３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態のＤＰＦ過熱防止装置を備えたエンジンの全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態のＤＰＦ過熱防止装置を備えたエンジンの全体構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態のＤＰＦ過熱防止装置を備えたエンジンの全体構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ディーゼルエンジン、
２  排気管、３  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）、
４  ＤＰＦ再生装置、５，６  温度検出器、
１０  ＤＰＦ過熱防止装置、１２  ＤＰＦ冷却装置、
１２ａ  ジャケット、１２ｂ  冷却媒体噴射ノズル、
１２ｃ  気液熱交換器、１４  配管、
１４ａ  上流管、１４ｂ  下流管、
１６  流量制御弁、２０  温度制御装置
【図１】
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【図２】
2010090851.tif 000004
【図３】
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