(57)【要約】【課題】簡略な構造で信頼性が高い排気浄化装置を提供する。【解決手段】コモンレール式燃料噴射装置１５を装備したディーゼルエンジン１４の排気経路１に、燃料ノズル５を有する軽油バーナ２と、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体１０を有するパティキュレートフィルタ３とを組み込んだ排気浄化装置において、コモンレール式燃料噴射装置１５の構成要素である燃料供給ポンプ２１が吐出する燃料を、減圧弁２８、燃料圧送管２７、及び調量弁２９を介して軽油バーナ２の燃料ノズル５へ導くので、燃料噴射のための空気圧が不要となる。【選択図】図１
2011157824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレール式燃料噴射装置を装備したディーゼルエンジンの排気経路に、燃料噴霧用のノズル、点火プラグ、及び空気供給管を有するバーナと、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体を有するパティキュレートフィルタとを、排気流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んだ排気浄化装置において、
上流端が減圧弁を介してコモンレール式燃料噴射装置の構成要素である燃料供給ポンプの吐出口に接続され且つ下流端が調量弁を介して前記燃料ノズルに接続された燃料圧送管を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
コモンレール式燃料噴射装置を装備したディーゼルエンジンの排気経路に、燃料噴霧用のノズル、点火プラグ、及び空気供給管を有するバーナと、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体を有するパティキュレートフィルタとを、排気流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んだ排気浄化装置において、
上流端が減圧弁を介してコモンレール式燃料噴射装置の構成要素であるコモンレールに接続され且つ下流端が調量弁を介して前記燃料ノズルに接続された燃料圧送管を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
コモンレール式燃料噴射装置を装備したディーゼルエンジンの排気経路に、燃料噴霧用のノズル、点火プラグ、及び空気供給管を有するバーナと、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体を有するパティキュレートフィルタとを、排気流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んだ排気浄化装置において、
上流端が減圧弁を介してコモンレール式燃料噴射装置の構成要素である燃料供給ポンプの吐出口とコモンレールとの間の燃料管路に接続され且つ下流端が調量弁を介して前記燃料ノズルに接続された燃料圧送管を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
コモンレールに設けた燃料圧力検知用の圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づき前記燃料ノズルに接続された調量弁へ指令信号を送信する制御ユニットとを備えた請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気には、主に煤、燃え残った軽油燃料や潤滑油の成分、同軽油燃料中の硫黄から生成される成分、その他の固形物などのＰＭ（Partticulate Matter：粒子状物質）が含まれている。そこで、ディーゼルエンジンの排気経路にＰＭ捕集手段であるパティキュレートフィルタを介装してＰＭが大気中に放出されることを抑え、更に、捕集したＰＭを種々の方法により除去して、パティキュレートフィルタを再生することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は従来の排気浄化装置の一例を示すものであり、ディーゼルエンジンの排気経路１に、軽油バーナ２とパティキュレートフィルタ３とを排気Ｇの流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んでいる。
【０００４】
軽油バーナ２は、一端が機器の取付座に充てられ且つ他端が開口した筒状のハウジング４と、該ハウジング４の一端に取り付けた燃料ノズル５、点火プラグ６、及び空気供給管７とを有している。空気供給管７は、ディーゼルエンジンの吸気経路（ターボチャージャのコンプレッサ出口側）から分配弁により空気を抽出してハウジング４へ送り込む役割を担っている。ハウジング４の一端部側面には、ディーゼルエンジンから送出される排気Ｇを当該ハウジング４内へ導くための排気管８が接続されている。
【０００５】
パティキュレートフィルタ３は、排気Ｇ流通方向上流端、及び下流端の双方が開口した筒状のハウジング９と、該ハウジング９に内装されたフィルタ本体１０とを有している。ハウジング９の排気Ｇ流通方向上流端は、前述した軽油バーナ２のハウジング４の他端に接続され、ハウジング９の排気Ｇ流通方向下流端には、マフラに連なる排気管１１が接続されている。
【０００６】
フィルタ本体１０は、セラミックからなる多孔質のハニカム構造であり、格子状に区画された各流路の入口（排気Ｇの流通方向上流端）が交互に塞がれ、入口が塞がれていない流路は、その出口（排気Ｇの流通方向下流端）が塞がれている。つまり、排気Ｇ流通方向上流端が開口し且つ下流端が塞がれた入口側流路と、排気Ｇ流通方向下流端が開口し且つ上流端が塞がれた出口側流路とが、多孔質薄壁を隔てて並んでおり、排気Ｇが入口側流路から多孔質薄壁を経て出口側流路へ移行する際に、前記ＰＭは多孔質薄壁に捕えられる。
【０００７】
更に、前述した軽油バーナ２の燃料ノズル５には、燃料タンクから軽油を吸引する燃料調量ポンプ１２と、該燃料調量ポンプ１２が吐出する軽油を空気圧式ブレーキ装置のエアタンクから得た圧縮空気に混合させて燃料ノズル５へ送給するための燃料霧化器１３とが付帯している。
【０００８】
パティキュレートフィルタ３を再生するときには、ディーゼルエンジンの吸気経路から抽出した空気を空気供給管７を介して軽油バーナ２のハウジング４内へ送給する。また、点火プラグ６と燃料調量ポンプ１２とを作動させ、前記エアタンクに貯留されている圧縮空気を燃料霧化器１３に送り込み、燃料調量ポンプ１２が吐出する軽油を圧縮空気に混合させて燃料ノズル５へ送給すると、該燃料ノズル５から軽油バーナ２のハウジング４内に軽油が噴霧される。
【０００９】
ハウジング４内においては、燃料ノズル５から噴霧される軽油が点火プラグ６が発した火花により着火燃焼し、ハウジング４下流側に位置しているパティキュレートフィルタ３のハウジング９内の温度が上昇するので、フィルタ本体１０に捕集されているＰＭが酸化して取り除かれ、パティキュレートフィルタ３の再生が達成されることになる。
【００１０】
パティキュレートフィルタ３の再生が完了したならば、ディーゼルエンジンの吸気経路から軽油バーナ２のハウジング４内への空気の送給を取り止め、点火プラグ６と燃料調量ポンプ１２との作動を中断し、パティキュレートフィルタ３のハウジング９内が昇温されないようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１５０２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図４に示す排気浄化装置では、軽油バーナ２の燃料ノズル５に燃料調量ポンプ１２や燃料霧化器１３が付帯しているので装置の構成が複雑で価格も高く、これら機器の保守点検も容易ではない。
【００１３】
更に、軽油バーナ２の燃料ノズル５から軽油を噴霧するための圧力源として、空気圧式ブレーキ装置の圧縮空気を利用しているため、軽油噴霧に使われる圧縮空気量によっては空気圧式ブレーキ装置のコンプレッサの容量を増大させなければならない。
【００１４】
また、空気圧式ブレーキ装置が装備されていない車両（液圧式ブレーキ装置を装備している車両）に適用するのには、コンプレッサやエアタンクを新設する必要があり、現実的ではない。
【００１５】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、簡略な構造で信頼性が高い排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、コモンレール式燃料噴射装置を装備したディーゼルエンジンの排気経路に、燃料噴霧用のノズル、点火プラグ、及び空気供給管を有するバーナと、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体を有するパティキュレートフィルタとを、排気流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んだ排気浄化装置において、上流端が減圧弁を介してコモンレール式燃料噴射装置の構成要素である燃料供給ポンプの吐出口に接続され且つ下流端が調量弁を介して前記燃料ノズルに接続された燃料圧送管を備えている。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、コモンレール式燃料噴射装置を装備したディーゼルエンジンの排気経路に、燃料噴霧用のノズル、点火プラグ、及び空気供給管を有するバーナと、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体を有するパティキュレートフィルタとを、排気流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んだ排気浄化装置において、上流端が減圧弁を介してコモンレール式燃料噴射装置の構成要素であるコモンレールに接続され且つ下流端が調量弁を介して前記燃料ノズルに接続された燃料圧送管を備えている。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、コモンレール式燃料噴射装置を装備したディーゼルエンジンの排気経路に、燃料噴霧用のノズル、点火プラグ、及び空気供給管を有するバーナと、ディーゼルパティキュレートを捕集し得るフィルタ本体を有するパティキュレートフィルタとを、排気流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んだ排気浄化装置において、上流端が減圧弁を介してコモンレール式燃料噴射装置の構成要素である燃料供給ポンプの吐出口とコモンレールとの間の燃料管路に接続され且つ下流端が調量弁を介して前記燃料ノズルに接続された燃料圧送管を備えている。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、コモンレールに設けた燃料圧力検知用の圧力センサと、該圧力センサの検出値に基づき前記燃料ノズルに接続された調量弁へ指令信号を送信する制御ユニットとを備えている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排気浄化装置によれば、下記のような優れた作用効果を奏し得る。
【００２１】
（１）請求項１に記載の発明においては、燃料供給ポンプが吐出する燃料を、減圧弁、燃料圧送管、及び調量弁を介してバーナの燃料ノズルへ導き、パティキュレートフィルタの上流側に噴射させるので、燃料噴射のための空気圧が不要となり、排気浄化装置の構造が簡略になり、保守点検上、高い信頼性が得られる。
【００２２】
（２）請求項２に記載の発明においては、コモンレールに蓄圧された燃料を、減圧弁、燃料圧送管、及び調量弁を介してバーナの燃料ノズルへ導き、パティキュレートフィルタの上流側に噴射させるので、燃料噴射のための空気圧が不要となり、排気浄化装置の構造が簡略になり、保守点検上、高い信頼性が得られる。
【００２３】
（３）請求項３に記載の発明においては、燃料供給ポンプとコモンレールとの間の燃料管路から燃料を、減圧弁、燃料圧送管、及び調量弁を介してバーナの燃料ノズルへ導き、パティキュレートフィルタの上流側に噴射させるので、燃料噴射のための空気圧が不要となり、排気浄化装置の構造が簡略になり、保守点検上、高い信頼性が得られる。
【００２４】
（４）請求項４に記載の発明においては、コモンレールに設けた圧力センサの検出値に基づき、燃料ノズルに接続された調量弁へ指令信号を送信するので、パティキュレートフィルタ再生時に、該パティキュレートフィルタが最適な温度に保たれ、過昇温することなく短時間で再生を完了できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の排気浄化装置の第１の例を示す概念図である。
【図２】本発明の排気浄化装置の第２の例を示す概念図である。
【図３】本発明の排気浄化装置の第３の例を示す概念図である。
【図４】従来の排気浄化装置の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は本発明の排気浄化装置の第１の例を示すものであり、ディーゼルエンジン１４の排気経路１に、軽油バーナ２とパティキュレートフィルタ３とを排気Ｇの流通方向上流側から下流側へ向けて直列に組み込んでいる。ディーゼルエンジン１４は、コモンレール式燃料噴射装置１５を装備している。
【００２８】
軽油バーナ２は、図４に示すものと同等であって、ハウジング４、燃料ノズル５、点火プラグ６、及び空気供給管７を有している。空気供給管７は、ディーゼルエンジン１４の吸気経路１６に組み込まれているターボチャージャ１７のコンプレッサ１８吐出口側から分配弁１９により空気を抽出してハウジング４へ送り込む役割を担っている。ハウジング４の一端部側面には、ディーゼルエンジン１４から送出され且つターボチャージャ１７のタービン２０を経た排気Ｇを当該ハウジング４内へ導くための排気管８が接続されている。
【００２９】
パティキュレートフィルタ３も、図４に示すものと同等であって、ハウジング９、及びフィルタ本体１０を有している。ハウジング９の排気Ｇ流通方向上流端は、前述した軽油バーナ２のハウジング４の他端に接続され、ハウジング９の排気Ｇ流通方向下流端には、マフラに連なる排気管１１が接続されている。
【００３０】
コモンレール式燃料噴射装置１５は、ディーゼルエンジン１４により駆動され且つ燃料タンクから軽油を吸引して加圧吐出する燃料供給ポンプ２１と、ディーゼルエンジン１４のシリンダごとに装着したインジェクタ２２と、前記燃料供給ポンプ２１より吐出される軽油を蓄圧してインジェクタ２２に分配するコモンレール２３と、制御ユニット２４とを主な構成要素とした公知のものである。
【００３１】
燃料供給ポンプ２１は、制御ユニット２４からの指令信号２５に応じて軽油吐出量が変化するように構成されており、吐出口２６を経た軽油はコモンレール２３へ送給される。燃料供給ポンプ２１の内部には、オン・オフ切換えの時間比によって燃料吐出量を無段階制御し得るリリーフバルブが設けられており、燃料吐出圧が設定範囲よりも低い場合には、リリーフバルブが閉じた高負荷状態で燃料供給ポンプ２１が運転され、燃料吐出圧が設定範囲よりも高い場合には、リリーフバルブが開いた空回し状態で燃料供給ポンプ２１が運転される。インジェクタ２２は、制御ユニット２４からの作動信号に応じて個別に作動し、前記コモンレール２３に蓄圧されている軽油を各シリンダ内に噴射する。実際の燃料噴射装置にあっては、車載のエンジン制御ユニットを制御ユニット２４として利用することになる。
【００３２】
図１に示す排気浄化装置の特徴部分は、燃料圧送管２７の上流端を減圧弁２８を介して燃料供給ポンプ２１の吐出口２６に接続したうえ、当該燃料圧送管２７の下流端を調量弁２９を介して前記軽油バーナ２の燃料ノズル５に接続し、コモンレール２３に燃料圧力検知用の圧力センサ３０を設け、該圧力センサ３０の検出信号３１に基づいて燃料供給ポンプ２１に指令信号２５を送信する機能、及び前記パティキュレートフィルタ３の再生時に分配弁１９、調量弁２９を開閉させる指令信号３２，３３を送信する機能を制御ユニット２４に具備させた点にある。
【００３３】
減圧弁２８は、コモンレール２３に蓄圧された軽油の圧力を下げて、燃料ノズル５から噴霧させるのに適した値にする役割を担っている。調量弁２９は、燃料ノズル５への燃料の供給及び遮断を行う役割を担っている。
【００３４】
更に、図１中、３４は、コンプレッサ１８吸引口側に装着したエアクリーナ、３５は、吸気経路１６に設けたインタクーラ、３６は、ＥＧＲクーラ３７とＥＧＲバルブ３８とを有してディーゼルエンジン１４の排気マニホールドから前記吸気経路１６のインタクーラ３５下流側へ排気Ｇを還流させるためのＥＧＲ管路を表している。
【００３５】
パティキュレートフィルタ３を再生するきには、制御ユニット２４から分配弁１９及び調量弁２９に対してこれらを開放する指令信号３２，３３を送信し、点火プラグ６を作動させる。分配弁１９が開くと、ディーゼルエンジン１４の吸気経路１６から抽出した空気が空気供給管７を介して軽油バーナ２のハウジング４内へ送給される。また、調量弁２９が開くと、燃料供給ポンプ２１が吐出する軽油の一部が、減圧弁２８によって減圧されたうえ、燃料圧送管２７、調量弁２９を経て燃料ノズル５から軽油バーナ２のハウジング４内へ噴霧される。
【００３６】
ハウジング４内においては、燃料ノズル５から噴霧される軽油が点火プラグ６が発した火花により着火燃焼し、ハウジング４下流側に位置しているパティキュレートフィルタ３のハウジング９内の温度が上昇するので、フィルタ本体１０に捕集されているＰＭが酸化して取り除かれ、パティキュレートフィルタ３の再生が達成されることになる。
【００３７】
パティキュレートフィルタ３の再生中、ディーゼルエンジン１４の運転条件に応じてコモンレール２３における燃料圧力は刻々と変化する。このとき、制御ユニット２４は、圧力センサ３０の検出信号に基づいて、ディーゼルエンジン１４のアイドリング時などのようにコモンレール２３における燃料圧力が低いときには、調量弁２９の開度が大きくなるように指令信号３３を補正し、ディーゼルエンジン１４の高速運転時などのようにコモンレール２３における燃料圧力が高いときには、調量弁２９の開度が小さくなるように指令信号３３を補正して、軽油バーナ２の燃料噴射量を最適な量にする。よって、パティキュレートフィルタ３の再生時に、該パティキュレートフィルタ３が最適な温度に保たれ、過昇温することなく短時間で再生を完了できる。
【００３８】
パティキュレートフィルタ３の再生が完了したならば、制御ユニット２４から分配弁１９及び調量弁２９に対してこれらを閉止する指令信号３２，３３を送信し、点火プラグ６の作動を中断する。分配弁１９が閉じると、ディーゼルエンジン１４の吸気経路１６から軽油バーナ２のハウジング４内への空気の送給が止まり、調量弁２９が閉じると、燃料供給ポンプ２１から軽油バーナ２の燃料ノズル５への軽油の送給が止まるので、パティキュレートフィルタ３のハウジング９内が昇温されないようになる。
【００３９】
図１に示す排気浄化装置では、コモンレール式燃料噴射装置１５の燃料供給ポンプ２１が吐出する軽油を、減圧弁２８、燃料圧送管２７、及び調量弁２９を介して軽油バーナ２の燃料ノズル５へ導き、パティキュレートフィルタ３の上流側に向けて噴射させるので、燃料噴射のための空気圧が不要となり、排気浄化装置の構造が簡略になり、保守点検上、高い信頼性が得られる。
【００４０】
図２は本発明の排気浄化装置の第２の例を示すものであり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。先述した図１の排気浄化装置では、燃料圧送管２７の上流端を減圧弁２８を介して燃料供給ポンプ２１の吐出口２６に接続したが、この図２の排気浄化装置は、燃料圧送管２７の上流端を減圧弁２８を介してコモンレール２３に接続したもので、図１の排気浄化装置と同様な作用効果を奏し得る。
【００４１】
図３は本発明の排気浄化装置の第３の例を示すものであり、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図３の排気浄化装置は、燃料供給ポンプ２１の吐出口２６とコモンレール２３との間の燃料管路３９に、燃料圧送管２７の上流端を減圧弁２８を介して接続したもので、図１の排気浄化装置と同様な作用効果を奏し得る。
【００４２】
なお、本発明の排気浄化装置は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１  排気経路
２  軽油バーナ
３  パティキュレートフィルタ
５  燃料ノズル
６  点火プラグ
７  空気供給管
１０  フィルタ本体
１４  ディーゼルエンジン
１５  コモンレール式燃料噴射装置
２１  燃料供給ポンプ
２３  コモンレール
２４  制御ユニット
２５  開度調整信号
２６  吐出量調整弁
２７  燃料圧送管
２８  減圧弁
２９  調量弁
３０  圧力センサ
３１  検出信号
３９  燃料管路
Ｇ  排気
【図１】
2011157824.tif 000003
【図２】
2011157824.tif 000004
【図３】
2011157824.tif 000005
【図４】
2011157824.tif 000006