(57)【要約】【課題】本発明では、エンジンが冷却している始動時に排気ガスから黒煙が生じるのをなるべく短時間にすることを課題とする。【解決手段】ディーゼルエンジン１のエキゾーストマニホールド２内に酸化触媒コンバータ３を配置し、この酸化触媒コンバータ３からの排気管４にディーゼルパティキュレートフィルタ５を内蔵したマフラー６を連結する。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ５を内蔵したマフラー６をエキゾーストマニホールド２上に接近或いは接触して配置したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン（１）のエキゾーストマニホールド（２）内に酸化触媒コンバータ（３）を配置し、この酸化触媒コンバータ（３）からの排気管（４）にディーゼルパティキュレートフィルタ（５）を内蔵したマフラー（６）を連結してなるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記ディーゼルパティキュレートフィルタ（５）を内蔵したマフラー（６）をエキゾーストマニホールド（２）上に接近或いは接触して配置した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排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスを酸化触媒コンバータ（以下、「ＤＯＣ」という）とディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）で浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するために、排気ガス通路に配置したＤＯＣの酸化触媒の作用により排気ガス中のＮＯからＮＯ2を生成し、このＮＯ2を酸化材としてＤＰＦで捕集した排気ガス中の黒煙などの粒子状物質を焼却除去している。
【特許文献１】特開平１０−１２１９３９号公報
【特許文献２】特許２００６−９７６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＤＯＣとＤＰＦで構成した排気ガス浄化装置はエンジンから離れた位置に配置しているためにＤＰＦが加熱されるのに時間がかかってその間は浄化が働かず、エンジンの始動時には黒煙が生じてしまう。
【０００４】
そこで、本発明では、エンジンが冷却している始動時に排気ガスから黒煙が生じるのをなるべく短時間にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項１の発明は、ディーゼルエンジン１のエキゾーストマニホールド２内に酸化触媒コンバータ３を配置し、この酸化触媒コンバータ３からの排気管４にディーゼルパティキュレートフィルタ５を内蔵したマフラー６を連結してなるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の構成した。
【０００６】
この請求項１記載の発明では、エンジンの始動と共に加熱されるエキゾーストマニホールド２内で酸化触媒コンバータ３の酸化触媒が直ちに働く。
また、請求項２の発明は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタ５を内蔵したマフラー６をエキゾーストマニホールド２上に接近或いは接触して配置した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排気ガス浄化装置の構成とした。
【０００７】
この請求項２記載の発明では、エンジン１の始動と共に過熱されるエキゾーストマニホールド２と共にディーゼルパティキュレートフィルタ５を内蔵したマフラー６も加熱されてディーゼルパティキュレートフィルタ５の粒子状物質を焼却除去する作用が早くなる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によると、エンジンの始動と共にエキゾーストマニホールド２が加熱されて内部の酸化触媒コンバータ３の酸化作用が早く働き、排気管４に連結したマフラー６内のディーゼルパティキュレートフィルタ５による粒子状物質焼却を推進し、エンジン始動時の黒煙発生を短時間に出来る。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によると、エンジン１の始動と共に加熱されるエキゾーストマニホールド２と共にディーゼルパティキュレートフィルタ５を内蔵したマフラー６も加熱されて粒子状物質を焼却除去し、エンジン始動時の黒煙発生を短時間に出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１はエンジンの一部を平面視したもので、エンジン１上部のエキゾーストマニホールド２内部で排気口側にＤＯＣ３を内蔵し、このＤＯＣ３を通った排気管４にＤＰＦ５を内蔵したマフラー６を着脱可能に取り付ける。７はマフラー６の排気口である。
【００１１】
エンジン１内のシリンダー室で燃焼した排気ガスはエキゾーストマニホールド２へ排気され、ＤＯＣ３を通過することで酸化触媒の作用により排気ガス中のＮＯからＮＯ2を生成すると共に炭化水素（ＨＣ）等の未燃焼物質（ＳＯＦ）を水と二酸化炭素に変換する。マフラー６内ではＤＰＦ５によって、ＤＯＣ３で生成されたＮＯ2を酸化材として捕集した排気ガス中の黒煙などの粒子状物質を焼却除去する。
【００１２】
図２は前記の排気ガス浄化装置を取り付けたエンジンを内装するトラクタのボンネット内部を示し、前記ＤＰＦ５を内蔵したマフラー６の上部にスリット状通気口８を設けてマフラー６が過熱しないようにしている。
【００１３】
図３はシリンダ１０への吸気を加圧するターボチャージャー１１を備えたエンジンの吸気経路を示す実施例で、エアークリーナから吸い込む新鮮空気通路１２にターボチャージャ-１１の加圧ファン１９を設けて加給し吸気温度を冷却するインタークーラ１３を通して吸気温度を調節して吸気管１４からシリンダ１０内へ空気を圧入する。シリンダ１０からの排気管１５はターボチャージャ-１１の駆動ファン２０を回し、ＤＯＣ３とＤＰＦ５を内装した浄化装置９を通して外排気管１６から外気へ排出する。浄化装置９の外排気管１６側から新鮮空気通路１２へ排気戻し管１７を通じ浄化した排気の一部を吸入空気に加えて温度を高めている。外排気管１６の新鮮空気通路１２への連結口にＥＧＲバルブ１８を設けて戻す排気の量を調節している。
【００１４】
図４は、新鮮空気通路１２に吸気絞り弁２１を設けて新鮮空気の取り込み割合を調節出来るようにしている。
上記の排気戻し管１７を通じて浄化した排気ガスを新鮮空気に加えるＥＧＲシステムで吸気絞り弁や排気絞り弁及びその駆動部や制御部が不要になって製造コストを低減できる。
【００１５】
図５は、ＥＧＲバルブとエアーヒータを用いてＤＰＦの反応温度を維持する制御のフローチャートである。ＤＰＦの粒子状物質焼却反応温度は約６００℃でこれより低いと焼却が不充分になり、焼却反応温度より高いとマフラーを損傷する。そのため、ステップＳ１でＰＤＦへ入る排気ガスの温度ＨＴを測定し、ステップＳ２でその排気ガス温度ＨＴが反応温度＋５０℃より高ければ、ステップＳ３でＥＧＲバルブを開いて吸気温度を低下させ、ステップＳ６のエンジンで燃焼させる。ステップＳ２で排気ガス温度ＨＴが反応温度＋５０℃より低くさらにステップＳ４で排気ガス温度ＨＴが反応温度−５０℃より低くければ、ステップＳ５でエアーヒータで吸気温度を上昇させ、ステップＳ６のエンジンで燃焼させる。排気ガス温度ＨＴが反応温度±５０℃の範囲であれば、そのままエンジンで燃焼させることになる。
【００１６】
図６は、燃料タンク２２から分配型噴射ポンプ２６へ燃料を供給する配管図である。燃料タンク２２の燃料は第一供給路２７に設けた電磁ポンプ２３で高い位置に設置したサブ燃料タンク２４へ送られ、サブ燃料タンク２４の燃料が第二供給路２８に設けた低い位置の燃料フィルター２５を通って分配型噴射ポンプ２６へ送られる。分配型噴射ポンプ２６での余剰燃料はリターン路２９を通って燃料タンク２２へ戻され、サブ燃料タンク２４で過剰供給燃料がオーバーフロー路３５を通って燃料タンク２２へ戻される。この構成で、燃料切れや燃料フィルター交換による再燃料供給時には、燃料フィルター２５の空気抜き口を空けるだけでサブ燃料タンク２４から燃料が流れて配管系へ燃料を充満できる。また、燃料を一旦サブ燃料タンク２４に溜めることで、燃料を冷却できる効果もある。
【００１７】
図７は、エンジン冷却水の循環経路を示す図で、エンジン１から流出路３０を通ってラジエータ３１に入り、ラジエータ３１で冷却された水がウオーターポンプ３２の循環力によって流入路３４からエンジン１へ供給される。ウオーターポンプ３２は直接取り付けた電動モータ３３によって駆動されている。このようにウオーターポンプ３２を電動モータ３３で駆動する構成にすることで、従来のエンジン１でウオーターポンプ３２を駆動する構成よりもラジエータ３１の設計配置位置を自由に出来る。
【００１８】
図８は、エンジン１内のシリンダ内外で発生するオイルミストを含んだブローバイガスの処理配管を示し、シリンダ内で発生したブローバイガスが第一流出管４１からオイルセパレータ４８に入り、エンジンルームで発生したブローバイガスが第二流出管４６からオイルセパレータ４８に入る。オイルセパレータ４８でブローバイガスのオイルミストが分離され、乾燥空気がオイルセパレータ４８の流出管４５から出てターボチャージャーの吸気に混合される。
【００１９】
図９は、オイルセパレータ４８の構造を示す断面図で、中空筒体４０の内部には周壁の第一流出管４１と第二流出管４６の流入口対応位置で中央に筒状隔壁４２を設けて、第一流出管４１と第二流出管４６から流入するブローバイガスを衝突させてガス中のオイルミストを壁面へ滴化させる。この筒状隔壁４２の内腔上部にバネ４４で弾発閉鎖させた蓋４３が設けられ、ガスの圧力で押し上げられて流出管４５からオイルミストを除かれた乾燥空気が流出する。滴状オイルは中空筒体４０の底部に設けたオイル回収口４７からエンジン１のオイルパン４９へ戻される。
【００２０】
図１０は、エンジン１本体に取り付けるギアポンプ５２の取付部構造を示している。ギアポンプ５２はスペーサ５５を介してエンジン１本体側スプライン嵌合軸５４のスプライン孔へ軸端のスプライン軸５３を嵌合して２本のボルト５６で取り付けている。スペーサ５０の孔５８下部に内方へ向かう凸状部５１を形成し、矢印Ａの如くエンジン内部からスペーサ５０の孔５８を通ってギアポンプ５２側へ流れるオイルを凸状部５１で受け止めてスプライン軸５３部を潤滑している。
【００２１】
図１１と図１２は、インジェクタの先端構造を示している。インジェクタの先端にピストン６３の上面中心に凹設したキャビティ６４に向けて複数のノズル６１，６２を設けている。内側のノズル６１の噴射方向は中心近くへ向けて外側のノズル６２の噴射方向は外側に向けて設けて、噴射される燃料がキャビティ６４の全体に均一に吹き付けられるようにして燃焼が偏らず一様に広がって行く。
【００２２】
図１３と図１４に示す実施例では、内側のノズル６７を小径にし、外側のノズル６６を大径にしてニードル６５が少し上昇すると小径ノズル６７から燃料を噴射し、ニードル６５が大きく上昇すると大径ノズル６６からも燃料が噴射するようになって高出力に対応できる。
【００２３】
図１５は、エンジンの始動時におけるグロープラグの制御フローチャートである。グロープラグはエンジンの始動時にＯＮしてシリンダ内を暖めて噴射する燃料が着火するようにしているが、外気温が低くてエンジンが冷えている場合にはグロープラグが温まるのに時間がかかる。そこで、この始動制御では、ステップＳ１でラジエータ水温ＲＴを測定し、ステップＳ２でクラッチペダルが踏まれていれば、ステップＳ３のラジエータ水温ＲＴが例えば５℃以下であれば、ステップＳ４でキースイッチを回し始めると、ステップＳ５でグロープラグを直ちにＯＮし、ステップＳ６でキースイッチがＯＮになってもステップＳ７のグロープラグのＯＮを持続し、ステップＳ８のエンジン始動になる。ステップＳ３でラジエータ水温ＲＴが例えば５℃以上であれば、ステップＳ６の前に飛んでキースイッチのＯＮのみでグロープラグをＯＮすることになる。なお、ステップＳ２のクラッチペダル判定は省略しても良い。
【００２４】
図１６は、高圧ポンプ６８からインジェクタ６９へ燃料を送る供給パイプ７０の一部に調節オリフィス７１を設けた実施例で、この調節オリフィス７１は図１７に示す構造で、管壁のオリフィス部にワックス溜り７３を封入し外周を金属管７４で包んでいる。ワックスは約８０℃で液体になり膨張するので、冷却時にワックスが固体でオリフィスの絞り径７２が大きくエンジンの暖機に伴ってワックスが液体になって膨張しオリフィスの絞り径７２が狭くなる。最初の燃料供給時や燃料切れで再度燃料を供給する際には供給パイプのエアー抜きが必要になるが、このオリフィス７１は冷却時にオリフィスの絞り径７２が大きいのでエアー抜きが行え、エンジンが暖機するとオリフィス７１の絞り径７２が狭くなって余分な燃料を送らなくなり高圧ポンプ６８に負荷をかけない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明実施例の一部平面図
【図２】本発明実施例の一部俗断面図
【図３】本発明実施例のエンジン給気システム図
【図４】本発明実施例のエンジン給気システム図
【図５】本発明実施例の排気温度制御フローチャート図
【図６】本発明実施例の燃料供給システム図
【図７】本発明実施例の概略側面図
【図８】本発明実施例の一部側断面図
【図９】本発明実施例のブローバイガス循環図
【図１０】本発明実施例の一部側断面図
【図１１】本発明実施例の一部側断面図
【図１２】本発明実施例の一部底面図
【図１３】本発明実施例の一部側断面図
【図１４】本発明実施例の一部底面図
【図１５】本発明別実施例の始動制御フローチャート図
【図１６】一部の燃料供給配管図
【図１７】一部の拡大断面図
【符号の説明】
【００２６】
１  ディーゼルエンジン
２  エキゾーストマニホールド
３  酸化触媒コンバータ（ＤＯＣ）
４  排気管
５  ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
６  マフラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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