(57)【要約】  【課題】フィルタの再生効率を高めることができるディーゼルエンジンを提供する。  【解決手段】吸気１がインタークーラ２を経て燃焼室に供給される吸気経路３と、排気４が燃焼室からディーゼル・パティキュレート・フィルタ５を経て排出される排気経路６と、所定のフィルタ再生手段７を備え、フィルタ再生時には、フィルタ再生手段７で排気温度が上昇され、フィルタ５に溜まった粒子状物質が燃焼するようにした、ディーゼルエンジンにおいて、吸気経路３にインタークーラ２と並列接続されたバイパス吸気通路８が設けられ、このバイパス吸気通路８でインタークーラ２の上流と下流とが連通され、インタークーラ２をバイパスするバイパス吸気９がバイパス吸気通路８を通過するようにし、バイパス吸気通路８にバイパス弁１０が設けられ、このバイパス弁１０でバイパス吸気９の流量が設定されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気(１)がインタークーラ(２)を経て燃焼室に供給される吸気経路(３)と、排気(４)が燃焼室からディーゼル・パティキュレート・フィルタ(５)を経て排出される排気経路(６)と、所定のフィルタ再生手段(７)を備え、フィルタ再生時には、フィルタ再生手段(７)で排気温度が上昇され、フィルタ(５)に溜まった粒子状物質が燃焼されるようにした、ディーゼルエンジンにおいて、
吸気経路(３)にインタークーラ(２)と並列接続されたバイパス吸気通路(８)が設けられ、このバイパス吸気通路(８)でインタークーラ(２)の上流と下流とが連通され、インタークーラ(２)をバイパスするバイパス吸気(９)がバイパス吸気通路(８)を通過するようにし、
バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにしたことに代えて、
インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)との分岐箇所に通路切換弁(１２)が設けられ、この通路切換弁(１２)で吸気経路(３)がインタークーラ(２)経由とバイパス吸気通路(８)経由のいずれかに切り換えられるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項３】
請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにしたことに代えて、
インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)とに亘り、吸気分配弁(１３)が設けられ、この吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)とバイパス吸気通路(８)を通過するバイパス吸気(９)の分配量が設定されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【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関し、詳しくは、フィルタの再生効率を高めることができるディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンとして、本発明と同様、吸気がインタークーラを経て燃焼室に供給される吸気経路と、排気が燃焼室からディーゼル・パティキュレート・フィルタを経て排出される排気経路と、所定のフィルタ再生手段を備え、フィルタ再生時には、フィルタ再生手段で排気温度が上昇され、フィルタに溜まった粒子状物質が燃焼されるようにしたものがある。
【０００３】
この種のディーゼルエンジンでは、通常運転時は、吸気がインタークーラで冷却され、その密度が上昇して、吸気の充填効率が高められ、高出力を得ることができる利点がある。
しかし、従来のディーゼルエンジンでは、フィルタ再生時も燃焼室に温度の低いインタークーラ吸気のみが供給されるため、問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》  フィルタの再生効率が低くなることがある。
フィルタ再生時も燃焼室に温度が低いインタークーラ吸気のみが供給されるため、フィルタ再生手段による排気温度の上昇が妨げられ、フィルタの再生効率が低くなることがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決することができるディーゼルエンジン、すなわち、フィルタの再生効率を高めることができるディーゼルエンジンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、吸気(１)がインタークーラ(２)を経て燃焼室に供給される吸気経路(３)と、排気(４)が燃焼室からディーゼル・パティキュレート・フィルタ(５)を経て排出される排気経路(６)と、所定のフィルタ再生手段(７)を備え、フィルタ再生時には、フィルタ再生手段(７)で排気温度が上昇され、フィルタ(５)に溜まった粒子状物質が燃焼されるようにした、ディーゼルエンジンにおいて、
吸気経路(３)にインタークーラ(２)と並列接続されたバイパス吸気通路(８)が設けられ、このバイパス吸気通路(８)でインタークーラ(２)の上流と下流とが連通され、インタークーラ(２)をバイパスするバイパス吸気(９)がバイパス吸気通路(８)を通過するようにし、
バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【０００７】
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
図１に例示するように、バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにしたことに代えて、
図２に例示するように、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)との分岐箇所に通路切換弁(１２)が設けられ、この通路切換弁(１２)で吸気経路(３)がインタークーラ(２)経由とバイパス吸気通路(８)経由のいずれかに切り換えられるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【０００８】
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
図１に例示するように、バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにしたことに代えて、
図３に例示するように、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)とに亘り、吸気分配弁(１３)が設けられ、この吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)とバイパス吸気通路(８)を通過するバイパス吸気(９)の分配量が設定されるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【発明の効果】
【０００９】
（請求項１に係る発明）
《効果》  フィルタの再生効率を高めることができる。
図１に例示するように、バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにした。
このため、通常運転時は、吸気バイパス弁(１０)を全閉にしておけば、インタークーラ(２)を通過したインタークーラ吸気(１４)のみが燃焼室に供給され、吸気の充填効率が高く維持される。
また、フィルタ再生時は、バイパス弁(１０)を全開にし、または全開に至らない所定開度に開弁すれば、インタークーラ吸気(１４)にバイパス吸気(９)が混入され、インタークーラ吸気(１４)のみの場合に比べ吸気温度が高められる。フィルタ再生時に低温のインタークーラ吸気(１４)のみを燃焼室に供給すると、フィルタ再生手段(７)による排気温度の上昇が妨げられるが、本発明の場合には、インタークーラ吸気(１４)よりも吸気温度が高くなるため、フィルタ再生手段(７)よる排気温度の上昇が妨げられず、フィルタ(５)の再生効率を高めることができる。
【００１０】
（請求項２に係る発明）
《効果》  フィルタの再生効率を高めることができる。
図２に例示するように、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)との分岐箇所に通路切換弁(１２)が設けられ、この通路切換弁(１２)で吸気経路(３)がインタークーラ(２)経由とバイパス吸気通路(８)経由のいずれかに切り換えられるようにした。
このため、通常運転時は、通路切換弁(１２)をインタークーラ(２)側に切り換えておけば、インタークーラ(２)を通過したインタークーラ吸気(１４)のみが燃焼室に供給され、吸気(６)の充填効率が高く維持される。
また、フィルタ再生時は、通路切換弁(１２)をバイパス吸気通路(８)側に切り換えておけば、バイパス吸気(９)のみが燃焼室に供給され、インタークーラ吸気(１４)のみの場合よりも吸気温度が高くなる。フィルタ再生時に温度の低いインタークーラ吸気(１４)のみを燃焼室に供給すると、フィルタ再生手段(７)による排気温度の上昇が妨げられるが、本発明の場合には、インタークーラ吸気(１４)よりも吸気温度が高くなるため、フィルタ再生手段(７)よる排気温度の上昇が妨げられず、フィルタ(５)の再生効率を高めることができる。
【００１１】
（請求項３に係る発明）
《効果》  フィルタの再生効率を高めることができる。
図３に例示するように、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)とに亘り、吸気分配弁(１３)が設けられ、この吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)とバイパス吸気通路(８)を通過するバイパス吸気(９)の分配量が設定されるようにした。
このため、通常運転時は、吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)に吸気(１)の全量が分配されるようにしておけば、インタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)のみが燃焼室に供給され、吸気(１)の充填効率が高く維持される。
また、フィルタ再生時は、吸気分配弁(１３)でバイパス吸気通路(８)に吸気(１)の全部を分配させておけば、バイパス吸気通路(８)を通過するバイパス吸気(９)のみが燃焼室に供給され、インタークーラ吸気(１４)のみの場合よりも吸気温度が高くなる。また、フィルタ再生時に、吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)に吸気(１)の一部を分配させ、バイパス吸気通路(８)に吸気(１)の残りを分配させるようにしておけば、インタークーラ吸気(１４)にバイパス吸気(９)が混入され、インタークーラ吸気(１４)のみの場合に比べて吸気温度が高められる。フィルタ再生時に低温のインタークーラ吸気(１４)のみを燃焼室に供給すると、フィルタ再生手段(７)による排気温度の上昇が妨げられるが、本発明の場合には、インタークーラ吸気(１４)よりも吸気温度が高くなるため、フィルタ再生手段(７)よる排気温度の上昇が妨げられず、フィルタ(５)の再生効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１から図３は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図で、図１は第１実施形態、図２は第２実施形態、図３は第３実施形態に係る図であり、各実施形態では、コモンレール式ディーゼルエンジンについて説明する。
【００１３】
本発明の第１実施形態の概要は、次の通りである。
図１に示すように、シリンダヘッド(２１)の一側に吸気マニホルド(２２)が取り付けられ、シリンダヘッド(２１)の他側に排気マニホルド(２３)が取り付けられている。排気マニホルド(２３)には過給機(２４)が取り付けられている。過給機(２４)は排気タービン(２５)とエアコンプレッサ(２６)とを備えている。吸気経路(３)は、上流から順にエアクリーナ(２７)とエアコンプレッサ(２６)とインタークーラ(２)と吸気絞り弁(２８)と吸気マニホルド(２２)とを備えている。
【００１４】
エアクリーナ(２７)で導入され、エアコンプレッサ(２６)で圧縮された吸気(１)は、インタークーラ(２)で冷却され、吸気絞り弁(２８)を経て吸気マニホルド(２２)から燃焼室に供給される。インタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)はエンジン冷却ファン(４２)で起こされる冷却風で冷却される。吸気燃焼室から放出され、排気タービン(２５)を通過した排気(４)は、フィルタ再生手段(７)とディーゼル・パティキュレート・フィルタ(５)を経て排出される。フィルタ再生時には、フィルタ再生手段(７)で排気温度が上昇され、フィルタ(５)に溜まった粒子状物質が燃焼される。排気マニホルド(２３)と吸気マニホルド(２２)との間には、ＥＧＲ通路(２９)が配置され、このＥＧＲ通路(２９)にＥＧＲクーラ(３０)とＥＧＲ弁(３１)が設けられている。
【００１５】
図１に示すように、シリンダヘッド(２１)には、各燃焼室毎にインジェクタ(３２)が取り付けられ、このインジェクタ(３２)がコモンレール(３３)に接続されている。インジェクタ(３２)は電磁弁を備え、ＥＣＵ(エンジン制御ユニット)(３４)による電磁弁の開閉制御で所定の噴射時期に所定量の燃料噴射が行われる。噴射時期と噴射量は、エンジン目標回転数設定手段(３９)で設定されたエンジン目標回転数、クランク軸センサ(３５)で得られたエンジン実回転数とクランク角、動弁カム軸センサ(３６)で得られた各気筒の行程情報等に基づいて制御される。フィルタ(５)の上流と下流には排気圧センサ(３７)(３８)が設けられ、フィルタ(５)の上流と下流の差圧に基づいて、ＥＣＵ(３４)がフィルタ(５)に溜まった粒子状物質の蓄積量を推定し、ＥＣＵ(３４)が所定の蓄積量と判定した場合には、フィルタ(５)を再生するため、ＥＣＵ(３４)がインジェクタ(３２)にポスト噴射を行わせ、未燃燃料をフィルタ再生手段(７)に供給する。
【００１６】
フィルタ再生手段(７)は酸化触媒であり、未燃燃料を排気(４)中に含まれる酸素によって酸化させ、その酸化熱によって、排気(４)の温度を上昇させ、フィルタ(２)に溜まった粒子状物質を燃焼させる。フィルタ再生手段(７)は酸化触媒に限らず、点火用ヒータや点火用バーナであってもよい。また、未燃燃料は、インジェクタ(３２)からポスト噴射で燃焼室に供給されるものに限らず、排気経路内に供給されるものであってもよい。エンジン目標回転数設定手段(３９)、クランク軸センサ(３５)、動弁カム軸センサ(３６)、排気圧センサ(３７)(３８)の端子(Ａ)〜(Ｅ)は、ＥＣＵ(３４)の入力インターフェースの対応する端子(Ａ)〜(Ｅ)に接続されている。
【００１７】
この第１実施形態の工夫は、次の通りである。
図１に示すように、吸気経路(３)にインタークーラ(２)と並列接続されたバイパス吸気通路(８)が設けられ、このバイパス吸気通路(８)でインタークーラ(２)の上流と下流とが連通され、インタークーラ(２)をバイパスするバイパス吸気(９)がバイパス吸気通路(８)を通過するようにしている。
バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにしている。
【００１８】
バイパス弁(１０)は電磁弁であり、ＥＣＵ(３４)で制御される。
通常運転時は、吸気バイパス弁(１０)は全閉にされ、インタークーラ(２)を通過したインタークーラ吸気(１４)のみが燃焼室に供給され、吸気の充填効率が高く維持される。
フィルタ再生時は、バイパス弁(１０)が全開にされ、インタークーラ吸気(１４)にバイパス吸気(９)が混入されインタークーラ吸気(１４)のみの場合に比べ、吸気温度が高められ、フィルタ再生手段(７)よる排気温度の上昇が妨げられず、フィルタ(５)の再生効率を高めることができる。
吸気温度を低めに設定する場合には、バイパス弁(１０)を全開に至らない所定開度に開弁する。
【００１９】
吸気絞り弁(２８)とＥＧＲ弁(３１)も電磁弁である。これらの電磁弁とバイパス弁(１０)とインジェクタ(３２)の電磁弁の端子(ａ)〜(ｇ)は、ＥＣＵ(３４)の出力部の対応する端子(ａ)〜(ｇ)に接続されている。吸気絞り弁(２８)とＥＧＲ弁(３１)はエンジン回転数情報や負荷情報に基づいてＥＣＵ(３４)で制御される。
【００２０】
図２に示す第２実施形態は、次の点で図１に示す第１実施形態と異なる。
第１実施形態では、図１に示すように、バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにした。
第２実施形態では、図２に示すように、これに代えて、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)との分岐箇所に通路切換弁(１２)が設けられ、この通路切換弁(１２)で吸気経路(３)がインタークーラ(２)経由とバイパス吸気通路(８)経由のいずれかに切り換えられるようにした。
【００２１】
通路切換弁(１２)は電磁弁であり、ＥＣＵ(３４)で制御される。
通常運転時は、通路切換弁(１２)がインタークーラ(２)側に切り換えられており、インタークーラ(２)を通過したインタークーラ吸気(１４)のみが燃焼室に供給され、吸気(６)の充填効率が高く維持される。
フィルタ再生時は、通路切換弁(１２)がバイパス吸気通路(８)側に切り換えられ、バイパス吸気(９)のみが燃焼室に供給され、インタークーラ吸気(１４)のみの場合よりも吸気温度が高くなる。
他の構成及び機能は、第１実施形態と同じであり、図２中、第１実施形態と同一の要素には、図１の同一の符号を付しておく。
【００２２】
図３に示す第３実施形態は、次の点で図１に示す第１実施形態と異なる。
第１実施形態では、図１に示すように、バイパス吸気通路(８)にバイパス弁(１０)が設けられ、このバイパス弁(１０)でバイパス吸気(９)の流量が設定されるようにした。
第３実施形態では、図３に示すように、これに代えて、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)とバイパス吸気通路(８)とに亘り、吸気分配弁(１３)が設けられ、この吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)とバイパス吸気通路(８)を通過するバイパス吸気(９)の分配量が設定されるようにした。吸気分配弁(１３)は、インタークーラ(２)の上流側通路(１１)に設けられるインタークーラ側弁(４０)とバイパス吸気通路(８)に設けられるバイパス弁(４１)とからなる。
【００２３】
吸気分配弁(１３)は電磁弁であり、ＥＣＵ(３４)で制御される。
通常運転時は、吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)に吸気(１)の全量が分配されるようにし、インタークーラ(２)を通過するインタークーラ吸気(１４)のみが燃焼室に供給され、吸気(１)の充填効率が高く維持される。
フィルタ再生時は、吸気分配弁(１３)でバイパス吸気通路(８)に吸気(１)の全部を分配させ、バイパス吸気通路(８)を通過するバイパス吸気(９)のみが燃焼室に供給され、インタークーラ吸気(１４)のみの場合よりも吸気温度が高められ、フィルタ再生手段(７)よる排気温度の上昇が妨げられず、フィルタ(５)の再生効率を高めることができる。
【００２４】
吸気温度を低めに設定する場合には、フィルタ再生時に、吸気分配弁(１３)でインタークーラ(２)に吸気(１)の一部を分配させ、バイパス吸気通路(８)に吸気(１)の残りを分配させる。
他の構成及び機能は、第１実施形態と同じであり、図３中、第１実施形態と同一の要素には、図１の同一の符号を付しておく。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るディーゼルエンジンの模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
(１) 吸気
(２) インタークーラ
(３) 吸気経路
(４) 排気
(５) ディーゼル・パティキュレート・フィルタ
(６) 排気経路
(７) フィルタ再生手段
(８) バイパス吸気通路
(９) バイパス吸気
(１０) バイパス弁
(１１) 上流側通路
(１２) 通路切換弁
(１３) 吸気分配弁
(１４) インタークーラ吸気
【図１】
2010071252.tif 000003
【図２】
2010071252.tif 000004
【図３】
2010071252.tif 000005