(57)【要約】【課題】  ＤＰＦの再生処理を燃焼空気供給用のコンプレッサを要することなく実施できるようにする。【解決手段】  エンジン本体１の吸気流路４にスロットル弁５を設ける。排気ガス流路６におけるＤＰＦ７の設置個所の上流側位置に、ＤＰＦ再生処理用のバーナ８を設ける。吸気流路４におけるスロットル弁５の設置個所の上流側位置より分岐させたバイパスライン１２を、バーナ８の燃焼器９に接続する。ＤＰＦ７の再生処理を行なう場合は、スロットル弁５を絞ることで、その上流側の吸気流路４内で圧力が高まる空気１３を、バイパスライン１２を通してバーナ８の燃焼器９へ燃焼用空気として導いてバーナ８を運転し、バーナ８で発生する高温の燃焼ガス１８によりＤＰＦ７を昇温させて、堆積したＰＭを燃焼させて除去させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体の排気ガス流路にＤＰＦを備えたディーゼルエンジンにおいて、上記エンジン本体の吸気流路にスロットル弁を設けると共に、上記排気ガス流路におけるＤＰＦ設置個所の上流側位置にＤＰＦ再生処理用のバーナを設け、上記吸気流路におけるスロットル弁の設置個所の上流側位置より分岐させたバイパスラインを、上記バーナに接続してなる構成を有することを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
吸気流路におけるスロットル弁の設置個所の上流側位置より分岐させてバーナに接続したバイパスラインに、開閉弁を設けた請求項１記載の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、排気ガスの流路にディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）とその再生用バーナを具備したディーゼルエンジン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ガス中には、粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ、以下ＰＭと記す）が含まれており、該ＰＭ等の浮遊粒子状物質は環境基準の対象となる。
【０００３】
そのために、ディーゼルエンジンでは、排気流路の途中にディーゼルパティキュレートフィルター（以下、ＤＰＦと記す）を設けて、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集することで、排気ガスを浄化して大気中に排出されるＰＭの量を低減させるようにする対策が採られるようになってきている。
【０００４】
ところで、上記ＤＰＦの機能は、基本的には、上記排気ガス中のＰＭを漉し取ることで捕集するようにしてあるため、捕集したＰＭが堆積して目詰まりを起こすと、圧力損失が上昇し、エンジン性能の低下を招く虞が生じる。
【０００５】
なお、高速高負荷運転では排気温度が高くなるため、上記ＤＰＦに捕集されたＰＭが再燃焼されるため、目詰まりが生じる虞は生じないが、低速や低負荷のような排気温度が低くなる運転条件においては、目詰まりが生じ易くなることから、ＤＰＦの温度を積極的に上昇させて、該ＤＰＦに堆積したＰＭを強制的に燃焼させて除去する再生処理が必要になる。
【０００６】
上記ＤＰＦを再生処理する手法の１つとしては、ディーゼルエンジンの排気流路におけるＤＰＦの設置個所よりも上流側となる個所に、バーナを設置した構成として、該バーナにて燃料を燃焼させて発生させる高温の燃焼ガスを、上記ＤＰＦへ導くことで、該ＤＰＦを、所要温度まで昇温させて、堆積したＰＭを燃焼させて除去するようにする手法が従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
なお、近年では、ディーゼルエンジンにおいて、低負荷時等、燃料噴射量が少ない場合にエンジンに吸入される空気量を制限することで、ＤＰＦ等の排気ガス流路に設けたガス処理機器へ導かれる排気の温度を高く保持することや、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行う際に排気ガスの循環量を調整すること等によるエンジン性能の向上を目的として、吸気流路にスロットル弁を設けた構成とすることが行われるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２６０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記特許文献１に示されたように、ディーゼルエンジンの排気ガスの流路におけるＤＰＦ設置個所よりも上流側位置にＤＰＦ再生用のバーナを設ける場合は、該バーナの燃焼器にて燃料を燃焼させるために燃焼用空気（酸素）の供給が必要であり、そのために、上記バーナには燃焼用空気の供給装置としてコンプレッサを装備する必要が生じているというのが実状である。
【００１０】
したがって、ディーゼルエンジンの製造コストが嵩むと共に、上記コンプレッサを駆動するための動力が必要になることから、該コンプレッサの駆動に消費される動力の分、ディーゼルエンジンの燃費が低下してしまうというのが実状である。
【００１１】
そこで、本発明は、排気ガスの流路に設けたＤＰＦを再生するためのバーナに、動力を要することなく燃焼用空気を供給することができて、コストの削減化を計ることができると共に、燃費を改善することができるディーゼルエンジンを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、エンジン本体の排気ガス流路にＤＰＦを備えたディーゼルエンジンにおいて、上記エンジン本体の吸気流路にスロットル弁を設けると共に、上記排気ガス流路におけるＤＰＦ設置個所の上流側位置にＤＰＦ再生処理用のバーナを設け、上記吸気流路におけるスロットル弁の設置個所の上流側位置より分岐させたバイパスラインを、上記バーナに接続してなる構成とする。
【００１３】
又、上記構成において、吸気流路におけるスロットル弁の設置個所の上流側位置より分岐させてバーナに接続したバイパスラインに、開閉弁を設けた構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のディーゼルエンジンによれば、以下のような優れた効果を発揮する。 
（１）エンジン本体の排気ガス流路にＤＰＦを備えたディーゼルエンジンにおいて、上記エンジン本体の吸気流路にスロットル弁を設けると共に、上記排気ガス流路におけるＤＰＦ設置個所の上流側位置にＤＰＦ再生処理用のバーナを設け、上記吸気流路におけるスロットル弁の設置個所の上流側位置より分岐させたバイパスラインを、上記バーナに接続してなる構成としてあるので、スロットル弁を絞ることで該スロットル弁設置個所より上流側の吸気流路内で圧力が高まる空気を、バイパスラインを通して排気ガス流路に設けてあるＤＰＦ再生処理用のバーナへ燃焼用の空気として導くことができるようになるため、該ＤＰＦ再生処理用のバーナに燃焼用空気を供給するためのコンプレッサを別途設ける必要をなくすことができる。 
（２）よって、本発明のディーゼルエンジンに要するコストの削減化を計ることができると共に、上記燃焼空気供給用のコンプレッサを駆動するための動力が不要になることで、燃費を改善する効果が期待できる。 
（３）吸気流路におけるスロットル弁の設置個所の上流側位置より分岐させてバーナに接続したバイパスラインに、開閉弁を設けた構成とすることにより、通常運転時は、上記バイパスライン上に設けてある開閉弁を閉止しておくことで、吸気流路と、排気ガス流路に設けたバーナとの間でバイパスラインを経て空気が吹き抜けたり、排気ガスが逆流する現象を阻止できるため、エンジン本体の運転をより正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のディーゼルエンジンの実施の一形態における通常運転状態を示す概要図である。
【図２】図１のディーゼルエンジンによるＤＰＦの再生処理状態を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明のディーゼルエンジンの実施の一形態を示すもので、以下のような構成としてある。
【００１８】
すなわち、エンジン本体１の吸気ポート２に接続してある吸気流路４の途中位置に、スロットル弁５を設ける。
【００１９】
一方、上記エンジン本体１の排気ポート３に接続してある排気ガス流路６の途中位置に、ＤＰＦ７を設ける。
【００２０】
更に、上記排気ガス流路６におけるＤＰＦ７の設置個所よりも所要量上流側位置に、燃焼器９と、燃料噴射装置１０と、点火装置１１を備えたＤＰＦ再生処理用のバーナ８を設け、且つ上記吸気流路４におけるスロットル弁５の設置個所の直ぐ上流側位置より分岐させたバイパスライン１２を、上記バーナ８の燃焼器９に接続した構成とする。これにより、上記スロットル弁５を、図２に示すように絞る（全閉ではない）ことで、上記吸気流路４における該スロットル弁５の設置個所の上流側部分で圧力が高くなる空気１３を、上記バイパスライン１２を通して上記バーナ８の燃焼器９へ導くことができるようにしてある。
【００２１】
なお、上記ＤＰＦ７の再生処理のために上記バーナ８を燃焼させる際の燃料噴射量は、上記エンジン本体１を運転する場合の燃料噴射量の数％程度でよいため、この燃料噴射量に応じた燃焼用の空気の量と、上記スロットル弁５を絞ることで上記吸気流路４における該スロットル弁５設置個所よりも上流側部分で高まる空気１３の圧力とを考慮して、該圧力の高まった状態の空気１３を、上記バーナ８の燃焼時における空気要求量に見合う量で導くことができるように、上記バイパスライン１２の流路断面積を、たとえば、吸気流路４の流路断面積の数％程度となるように定めるようにすればよい。
【００２２】
１４はエンジン本体１に装備した燃料噴射装置、１５は吸気バルブ、１６は排気バルブである。又、１７は上記エンジン本体１より排出される排気ガスを示す。
【００２３】
以上の構成としてある本発明のディーゼルエンジンを使用する場合、通常時は、吸気流路４のスロットル弁５を、図１に示すように開状態とする。これにより、吸気流路４を流通する空気１３は、ほぼ全量が吸気ポート２を経てエンジン本体１へ供給されて、該エンジン本体１の運転が行われるようになる。
【００２４】
上記エンジン本体１の運転により生じる排気ガス１７は、排気ポート３より排気ガス流路６を経てＤＰＦ７へ導かれ、該ＤＰＦ７において図示しないＰＭの捕集が行われて浄化されるようになる。
【００２５】
なお、上記バイパスライン１２は、吸気流路４と排気ガス流路６に設けたバーナ８の燃焼器９とを連通させているため、上記スロットル弁５を開状態としているときに吸気流路４の圧力の方が排気ガス流路６の圧力よりも高ければ、上記吸気流路４よりバイパスライン１２を通して排気ガス流路６側へ空気１３が流れることになるが、この場合、上記バイパスライン１２は、上記吸気流路４の流路断面積の数％程度の小さい流路断面積に設定してあると共に、上記スロットル弁５が開状態としてあることで、上記吸気流路４内の圧力は比較的低いため、上記バイパスライン１２を通して空気１３が排気ガス流路６側へ吹き抜けるとしても少量に過ぎないため、上記エンジン本体１の運転に特に影響を及ぼす虞はない。
【００２６】
一方、上記スロットル弁５を開状態としているときに、ＤＰＦ７が目詰まり傾向にある等の原因によって排気ガス流路６の圧力が高まると、該排気ガス流路６の圧力が上記吸気流路４の圧力よりも高くなる現象が生じる可能性があり、この場合、上記排気ガス流路６より排気ガス１７がバイパスライン１２を通って吸気流路４へ逆流することになる。しかし、この場合であっても、上記バイパスライン１２は、上記吸気流路４の流路断面積の数％程度の小さい流路断面積に設定してあるため、吸気流路４側へ逆流する排気ガス１７は少量であって、一般に行われている排気ガス再循環で循環させる排気ガス量よりも大幅に多くなることはないため、上記エンジン本体１の運転に特に影響を及ぼす虞はない。
【００２７】
上記本発明のディーゼルエンジンにて、上記排気ガス１７中の図示しないＰＭの捕集処理を所要時間行うことでＰＭが堆積したＤＰＦ７の再生処理を行う場合は、図２に示すように上記吸気流路４のスロットル弁５を絞る。これにより、該吸気流路４における上記スロットル弁５の設置個所の上流側部分の空気１３の圧力が高まるため、該圧力が高まった空気１３が、上記バイパスライン１２を通して排気ガス流路６における上記ＤＰＦ７よりも上流側位置に設けてあるバーナ８の燃焼器９へ導かれるようになる。よって、この状態で上記バーナ８にて燃料噴射装置１０より所要量の燃料を噴射すると共に、点火装置１１を作動させることで、該バーナ８にて、上記燃料噴射装置１０より噴射される燃料が、上記バイパスライン１２を通して吸気流路４より導かれるフレッシュな空気１３を燃焼用空気として燃焼されるようになる。よって、この燃焼により生じる高温の燃焼ガス１８が、上記排気ガス流路６を通して上記ＤＰＦ７へ導かれることで、該ＤＰＦ７が昇温され、堆積したＰＭの燃焼による除去が行われるようになる。
【００２８】
なお、上記バーナ８の燃焼を実施させる際に、その燃料噴射装置１０より噴射する燃料の量が、上記バイパスライン１２を経て吸気流路４より導かれる空気１３の量に対して過剰となったとしても、未燃の燃料は排気ガス流路６を通してＤＰＦ７に導かれた時点で、触媒燃焼の様に燃焼させられて該ＤＰＦ７の昇温に利用されるため、何ら機能上の問題が生じる虞はない。
【００２９】
このように、本発明のディーゼルエンジンによれば、吸気流路４に設けてあるスロットル弁５を絞る操作のみで、上記排気ガス流路６におけるＤＰＦ７よりも上流側位置に設けたＤＰＦ再生処理用のバーナ８に燃焼用の空気１３を供給することができるため、該バーナ８に燃焼用空気を供給するためのコンプレッサを別途設ける必要はない。
【００３０】
したがって、本発明のディーゼルエンジンに要するコストの削減化を計ることができると共に、上記燃焼空気供給用のコンプレッサを駆動するための動力が不要になるため、本発明のディーゼルエンジンの燃費を改善することが可能となる。
【００３１】
なお、上記においては、ＤＰＦ７の再生処理を行なう場合に吸気流路４のスロットル弁５を絞るものとして説明したが、低負荷時等、燃料噴射量が少ない場合にエンジン本体１に吸入される空気量を制限することで、排気ガス１７の温度を高く保持するためや、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行う際に排気ガスの循環量を調整するため等のエンジン性能の向上を目的として上記吸気流路４のスロットル弁５を絞る操作に合わせて、上記ＤＰＦ再生処理用のバーナ８の運転を開始させてＤＰＦ７の再生処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
更に、上記においては、スロットル弁５を絞るときにＤＰＦ再生処理用のバーナ８の燃焼を開始させるものとして説明したが、一般に、ディーゼルエンジンは空気過剰な条件で燃料を燃焼させるようにしてあるため、排気ガス１７中には十分な酸素が含まれていることに鑑みて、上記構成としてある本発明のディーゼルエンジンにおける排気ガス流路６に設けてあるＤＰＦ再生処理用のバーナ８を、燃料噴射装置１０より少ない噴射量で噴射する燃料を上記排気ガス流路６を流通する排気ガス１７中に含まれている酸素を利用して燃焼させることで常時運転するようにしておき、上記スロットル弁５を絞るときに、燃料噴射装置１０より噴射する燃料の噴射量を増加させて、該噴射量が増加された燃料を、上記バイパスライン１２を通して吸気流路４より導かれる空気１３を助燃空気として燃焼させるようにしてもよい。
【００３３】
次に、図３は本発明の実施の他の形態として、図１及び図２の実施の形態の応用例を示すもので、図１及び図２に示したと同様の構成において、バイパスライン１２に開閉弁１９を設けてなる構成としたものである。
【００３４】
その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００３５】
本実施の形態のディーゼルエンジンによれば、通常運転時は、上記バイパスライン１２上に設けてある開閉弁１９を閉止しておくことで、吸気流路４と、排気ガス流路６に設けたＤＰＦ再生処理用のバーナ８の燃焼器９との間でバイパスライン１２を経て空気１３が吹き抜けたり、排気ガス１７が逆流する現象が生じなくなるため、エンジン本体１の運転をより正確に制御することが可能になる。
【００３６】
又、ＤＰＦ７の再生処理を行う場合は、上記バイパスライン１２上の開閉弁１９を開操作した状態で、図２に示したと同様に、吸気流路４のスロットル弁５を絞り、これにより、該スロットル弁５の設置個所の上流側部分で圧力が高まる空気１３を上記バイパスライン１２を通してバーナ８の燃焼器９へ導いて、該空気１３を燃焼用空気としてバーナ８の運転を開始させることで、該バーナ８で生じる高温の燃焼ガス１８（図２参照）によるＤＰＦ７の昇温を行わせて、堆積したＰＭの燃焼による除去を行わせることができるようになる。
【００３７】
よって、本実施の形態によっても、図１及び図２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、排気ガス流路６に設けるバーナ８の燃焼器９の形状やサイズは適宜変更してよい。又、燃焼器９の形状やサイズに応じて、燃料噴射装置１０や点火装置１１の形状、サイズ、取付位置は適宜変更してもよい。
【００３９】
本発明のディーゼルエンジンは、ＤＰＦを装着したディーゼルエンジンであれば、いかなる形式のものにも適用してよい。
【００４０】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン本体
４  吸気流路
５  スロットル弁
６  排気ガス流路
７  ＤＰＦ
８  バーナ
１２  バイパスライン
１３  空気
１９  開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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