JP2995035B2 - 黒煙除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンから排出される排気ガス中の黒煙を除去する装置に関
し、特に、路線バスやごみ収集車などのように走行や停
車を頻繁に繰り返すディーゼルエンジン車に適用すると
有効なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンの不完全燃焼
で生じる黒煙に含まれる微粒子（ＤＥＰ）は、人体の健
康に悪影響を及ぼすことが確認されており、そのためデ
ィーゼルエンジン車にあっては、前記排気微粒子を低減
する排気浄化装置「ディーゼル・パティキュレート・フ
ィルター（ＤＰＦ）装置」（以下、黒煙除去装置とい
う）が種々開発されている。

【０００３】従来の黒煙除去装置の概略構成を図１７に
示す。図１７に示すように、ディーゼルエンジン１１０
には、排気ガス１００を排出する排気路１１１の一端が
連結されている。排気路１１１の他端寄りには、当該排
気路１１１内に軽油などの燃料１０１を注入する噴射器
１１６が取り付けられている。排気路１１１の他端に
は、排気ガス１００と燃料１０１とを混合するミキサ１
１７の入口側が連結されている。ミキサ１１７の出口側
には、排気ガス１００を燃焼させ得る触媒燃焼器１１８
の入口側が連結されている。触媒燃焼器１１８の出口側
には、排気ガス１００中から黒煙を捕捉するハニカム状
のセラミックス製フィルタ１１９の入口側が連結されて
いる。

【０００４】また、前記ディーゼルエンジン１１０に
は、当該エンジン１１０の水温、回転数、排気温度など
を検出する図示しない各種センサが設けられている。一
方、前記触媒燃焼器１１８の出口側には、当該部位での
排気ガスの圧力損失や燃焼温度などを検出する図示しな
い各種センサが設けられている。これらの各種センサの
検出信号は制御装置１２０に入力される。この制御装置
１２０は前記入力信号に応じて前記噴射器１１６を駆動
制御するようになっている。

【０００５】このような黒煙除去装置では、ディーゼル
エンジン１１０から排出された排気ガス１００が排気路
１１１、ミキサ１１７、触媒燃焼器１１８を介してフィ
ルタ１１９内に送給されると、当該フィルタ１１９が排
気ガス１００中から黒煙を捕捉するので、フィルタ１１
９の出口側から黒煙が除去された浄化ガス１０３が排出
される。

【０００６】このように排気ガス１００中の黒煙をフィ
ルタ１１９が捕捉していくと、当該フィルタ１１９が次
第に目詰まりし、圧力損失の上昇によりエンジン出力の
低下を招くことになる。このため、前記各種センサから
の検出信号に基づいて制御装置１２０が噴射器１１６を
制御して、噴射器１１６が排気路１１１内に所定量の燃
料１０１を適宜注入すると、当該燃料１０１と排気ガス
１００がミキサ１１７で混合されて触媒燃焼器１１８で
燃焼される。これにより、当該排気ガス１００のフィル
タ１１９内の通過に際して、当該排気ガス１００がフィ
ルタ１１９に捕捉されている黒煙を加熱して燃焼させ、
当該フィルタ１１９から黒煙を除去して目詰まりを防止
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような黒煙除去装置を路線バスやごみ収集車などのよ
うに走行や停車を頻繁に繰り返すディーゼルエンジン車
に適用すると、停車時（アイドリング状態のようなエン
ジン低負荷域）における排気ガス１００の温度が燃料１
０１の触媒燃焼器１１８による着火温度にまで到達しな
いため、フィルタ１１９の再生作業を走行時（エンジン
中・高負荷域）にしか行うことができなかった。このた
め、車両の運行状況によっては一度に燃焼させる黒煙の
量が多く、フィルタ１１９内で発生する熱量が多くなっ
てフィルタ１１９の温度が非常に高くなってしまい、フ
ィルタ１１９を破損させてしまうなどの不具合があっ
た。

【０００８】このようなことから、本発明は、ディーゼ
ルエンジンの排気ガス温度が低い場合でも、これを効果
的に昇温してフィルタに捕捉された黒煙を確実に燃焼さ
せることができる黒煙除去装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による黒煙除去装置は、ディーゼルエン
ジンの排気通路に、排気ガス中の黒煙を捕捉するフィル
タと、該フィルタへ送給する前の排気ガスを燃焼し得る
触媒燃焼器と、該触媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中
に少なくとも燃料を供給し得る第１ノズルと、該第１ノ
ズルから燃料を供給する前に排気ガスを所定温度に加熱
・昇温し得る予燃焼器とを、下流側から上流側へ順次配
設した黒煙除去装置において、前記予燃焼器は、前記排
気ガスが旋回導入される外筒と該外筒内に導入された排
気ガスの一部が周壁部に形成した複数のノズル孔より旋
回導入される内筒との二重筒で形成されると共に、前記
内筒内に燃料と空気の混合気を供給し得る第２ノズル
と、前記混合気に着火するためのイグナイタとを備え、
且つ前記内筒の周壁内面に沿って保炎用の金網を配設し
たことを特徴とする。

【００１０】また、ディーゼルエンジンの排気通路に、
排気ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ
送給する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触
媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を
供給し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給
する前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼
器とを、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置
において、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入さ
れる外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁
部に形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒と
の二重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気
の混合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火
するためのイグナイタとを備え、且つ前記内筒内に前記
第２ノズルから噴出される燃料・空気の噴霧外縁を囲繞
するようにして保炎板を配設したことを特徴とする。

【００１１】また、ディーゼルエンジンの排気通路に、
排気ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ
送給する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触
媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を
供給し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給
する前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼
器とを、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置
において、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入さ
れる外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁
部に形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒と
の二重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気
の混合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火
するためのイグナイタとを備え、且つ前記外筒の出口側
に排気ガスの旋回防止板を周方向に複数枚配設したこと
を特徴とする。

【００１２】また、ディーゼルエンジンの排気通路に、
排気ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ
送給する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触
媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を
供給し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給
する前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼
器とを、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置
において、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入さ
れる外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁
部に形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒と
の二重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気
の混合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火
するためのイグナイタとを備え、且つ前記外筒の出口部
に排気ガスの流量調整板を配設したことを特徴とする。

【００１３】また、ディーゼルエンジンの排気通路に、
排気ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ
送給する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触
媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を
供給し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給
する前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼
器とを、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置
において、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入さ
れる外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁
部に形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒と
の二重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気
の混合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火
するためのイグナイタとを備え、且つ前記内筒の周壁内
面に沿って配設された保炎用の金網と、前記内筒内に前
記第２ノズルから噴出される燃料・空気の噴霧外縁を囲
繞するようにして配設された保炎板と、前記外筒の出口
側に周方向に複数枚配設された排気ガスの旋回防止板
と、前記外筒の出口部に配設された排気ガスの流量調整
板とを備えたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る黒煙除去装置
を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

【００１５】［第１実施例］ ［構成］図１は本発明の第１実施例を示す黒煙除去装置
の概略構成図、図２は同じく予燃焼器の構造説明図、図
３は同じく金網の概要図である。

【００１６】図１に示すように、ディーゼルエンジン１
の燃焼室２には、新気を吸入するための吸気路３と排気
ガスを排出するための排気路４とが、それぞれ図示しな
いバルブを介して連通されると共に、インジェクタ５と
イグナイタとしてのグロープラグ６とが臨設される。イ
ンジェクタ５は、燃料噴射用コントロールユニット７に
より燃料タンク８からの加圧燃料（軽油）を所定の噴射
時期・噴射量で燃焼室２内に噴射するよう制御され、グ
ロープラグ６は、始動用コントロールユニット９により
エンジン始動時にバッテリー１０から通電されて発熱す
るよう制御される。

【００１７】前記排気路４の下流端は、後述する予燃焼
器１１の入口側に接続される。この予燃焼器１１の出口
側には排気ガスを燃焼させ得る白金使用の触媒燃焼器１
２と排気ガス中から黒煙を捕捉するハニカム状のセラミ
ックス（又は不織布）製フィルタ１３が排気ガス流れに
沿って順次接続される。これらの予燃焼器１１、触媒燃
焼器１２及びフィルタ１３は円筒体状に一体的に形成さ
れる。

【００１８】前記触媒燃焼器１２の直前には、第１ノズ
ルとしての触媒燃焼用燃料・空気噴霧ノズル１４が設け
られ、該燃料・空気噴霧ノズル１４は前記燃料タンク８
から流量調整弁１５を介して送られてくる加圧燃料と既
設のコンプレッサ１６から流量調整弁１７を介して送ら
れてくる加圧空気とを混合して予燃焼器１１を経た排気
ガス中に噴霧し得るようになっている。

【００１９】また、前記予燃焼器１１の入口側には、第
２ノズルとしての予燃焼用燃料・空気噴霧ノズル１８と
該噴霧ノズル１８に隣接してイグナイタとしてのグロー
プラグ１９が設けられる。前記燃料・空気噴霧ノズル１
８は、前記触媒燃焼用燃料・空気噴霧ノズル１４と同様
に、前記燃料タンク８から流量調整弁１５を介して送ら
れてくる加圧燃料と既設のコンプレッサ１６から流量調
整弁１７を介して送られてくる加圧空気とを混合して予
燃焼器１１内に導入された排気ガス中に噴霧し得るよう
になっている。前記グロープラグ１９は、前記バッテリ
ー１０からリレー２０を介して所定時期に通電されて発
熱し、前記燃料・空気噴霧ノズル１８から噴霧した混合
気に着火し得るようになっている。

【００２０】そして、前記流量調整弁１５，１７及びリ
レー２０は、黒煙除去用コントロールユニット２１から
の信号により駆動制御されると共に、このコントロール
ユニット２１には、排気路４に介装されて排気ガス温度
を検出する熱電対２２ａと予燃焼器１１内に介装されて
予燃焼後の排気ガス温度を検出する熱電対２２ｂとから
の検出信号が入力される。また、コントロールユニット
２１には、ディーゼルエンジン１の水温、回転数などを
検出する図示しない各種センサからの検出信号と、触媒
燃焼器１２からの排気ガスの圧力損失や燃焼温度などを
検出する図示しない各種センサからの検出信号が適宜入
力される。尚、図１中２３ａ，２３ｂは燃料を加圧送給
する燃料ポンプである。

【００２１】図２に示すように、前記予燃焼器１１は、
一端（排気ガス流れの上流側）が閉塞された内筒２５及
び外筒２６からなる二重筒で形成され、前述した排気路
４の下流端が外筒２６に対し接線方向に接続し、内，外
筒２５，２６間に排気ガスが旋回導入（図中矢印参照）
されるようになっている。前記内筒２５の周壁には、
内，外筒２５，２６間に排気ガスが旋回導入される方向
と同一方向に、排気ガスの一部を旋回導入するためのノ
ズル孔２７が周方向に等配形成されると共に筒軸方向に
多重に形成される。

【００２２】前記内筒２５の端壁中央に前述した燃料・
空気噴霧ノズル１８が取り付けられると共に、この燃料
・空気噴霧ノズル１８から内筒２５内に噴出される燃料
・空気の噴霧外縁をその先端発熱部１９ａが跨ぐように
して前述したグロープラグ１９が前記内筒２５の端壁上
部に斜め下向きに取り付けられる。また、内筒２５の内
壁部は耐熱性材料のセラミックス多孔体２８で被われて
いる。実際には、セラミックス多孔体２８は筒軸方向に
複数分割されて熱変形吸収可能に組み付けられている。
さらに、前記内筒２５内には、セラミックス多孔体２８
の内周面に沿って、図３に示すような円筒状の金網３０
が配設される。

【００２３】［作用・効果］このような黒煙除去装置で
は、ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスが排
気路４、予燃焼器１１、触媒燃焼器１２を介してフィル
タ１３内に送給されると、当該フィルタ１３が排気ガス
中から黒煙を捕捉するので、フィルタ１３からは黒煙の
除去された排気ガスが排出される。尚、本実施例では、
触媒燃焼器１２により排気ガス中のＨＣやＣＯも浄化さ
れる。

【００２４】このように排気ガス中の黒煙をフィルタ１
３が捕捉していくと、フィルタ１３に捕捉された黒煙が
蓄積していく。すると、前記各種センサからの検出信号
に基づいて黒煙除去用コントロールユニット２１が流量
調整弁１５，１７を制御して、触媒燃焼用燃料・空気噴
霧ノズル１４から燃料と空気の混合気を予燃焼器１１を
経た排気ガス中に噴霧する。

【００２５】この際、走行時（エンジン中・高負荷域）
等で、ディーゼルエンジン１からの排気ガス温度が、触
媒燃焼器１２での前記混合気の着火温度（約３００°以
上）に達していれば、前記混合気と排気ガスが触媒燃焼
器１２で燃焼される。これにより、当該排気ガスのフィ
ルタ１３内の通過に際して、当該排気ガスがフィルタ１
３に捕捉されている黒煙を加熱して燃焼させ、当該フィ
ルタ１３から黒煙を除去して目詰まりを防止する。

【００２６】一方、停車時（アイドリング状態のような
エンジン低負荷域）等で、ディーゼルエンジン１からの
排気ガス温度が、触媒燃焼器１２での前記混合気の着火
温度に達していない時は、これを黒煙除去用コントロー
ルユニット２１が排気路４に介装された熱電対２２ａで
検知して、リレー２０を制御してグロープラグ１９に通
電すると共に流量調整弁１５，１７の制御により予燃焼
用燃料・空気噴霧ノズル１８から燃料と空気の混合気を
予燃焼器１１内に導入された排気ガス中に噴霧する。

【００２７】これにより、燃料・空気噴霧ノズル１８か
ら噴霧した混合気が排気ガスと共に着火・燃焼され、排
気路４からの排気ガスを触媒燃焼器１２での前記触媒燃
焼用燃料・空気噴霧ノズル１４からの混合気の着火温度
まで加熱・昇温する。この結果、予燃焼器１１を経た排
気ガスは触媒燃焼器１２で燃焼されることになり、フィ
ルタ１３内を通過するにあたって、フィルタ１３に捕捉
されている黒煙を加熱・燃焼させて当該フィルタ１３か
ら黒煙を除去し、目詰まりを防止する。換言すれば、フ
ィルタ１３が再生されるのである。

【００２８】したがって、路線バスやごみ収集車などの
ように走行や停車を頻繁に繰り返すディーゼル車に適用
しても、停車時（アイドリング状態のようなエンジン低
負荷域）等にもフィルタ１３の再生作業を行うことがで
きるので、フィルタ１３に捕捉された黒煙を定期的に燃
焼除去させることができ、フィルタ１３内で発生する熱
量を一定値以下に抑えてフィルタ１３の破損等を防止す
ることができる。

【００２９】そして、本実施例では、前記予燃焼器１１
が二重筒で形成され、内，外筒２５，２６間に排気ガス
が旋回導入されると共に、前記内筒２５周壁のノズル孔
２７により、内筒２５内にも排気ガスが旋回導入される
ため、内筒２５内における排気ガスの均一化と流量適正
化が図れる。また、前記グロープラグ１９の発熱部１９
ａが燃料濃度分布が最適な燃料・空気噴霧ノズル１８の
噴霧外縁を跨ぐようにして取り付けられる。これらの結
果、前記グロープラグ１９による着火性が向上すると共
に、前記内筒２５内に配設した円筒状の金網３０により
保炎・保温性が高められることも加えて、低酸素濃度の
ディーゼル排気ガスでも良好な燃焼状態が得られ、触媒
燃焼器１２に流入する排気ガス温度を確実に高められ
る。

【００３０】また、本実施例では、前記内筒２５の内壁
部がセラミックス多孔体２８で被われているので、昇温
性及び保温性が高められる。さらに、燃料・空気噴霧ノ
ズル１４及び１８に供給する燃料と空気は既設の燃料タ
ンク８とコンプレッサ１６から供給されるので、コスト
ダウンが図れる。

【００３１】［第２実施例］ ［構成］図４は本発明の第２実施例を示す予燃焼器の構
造説明図、図５は同じく保炎板の概要図である。

【００３２】これは、第１実施例における金網３０の代
わりに、内筒２５内におけるセラミックス多孔体２８の
内周面にドーナツ板状の保炎板３１を、燃料・空気噴霧
ノズル１８から内筒２５内に噴出される燃料・空気の噴
霧外縁を囲繞するようにして取り付けた例である。この
保炎板３１の内周縁及び外周縁には、図５の（ｃ）のよ
うに、熱歪除去用スリット３２が適当数形成されると好
適である。その他の構成は、図１〜図３と同様である。

【００３３】［作用・効果］この実施例においても、保
炎板３１により内筒２５内の燃料・空気噴霧ノズル１８
近傍にドーナツ状の炎が生成されて内筒２５における安
定燃焼効果が得られ、第１実施例と同様の作用・効果が
得られる。

【００３４】［第３実施例］ ［構成］図６は本発明の第３実施例を示す予燃焼器の構
造説明図、図７は同じく旋回防止板の模式図である。

【００３５】これは、第１実施例における金網３０の代
わりに、内，外筒２５，２６間の後半部（外筒の出口
側）に旋回防止板３３を周方向に適当数（図中では４
枚）等配した例である。その他の構成は、図１〜図３と
同様である。

【００３６】［作用・効果］この実施例においても、均
一に旋回導入された排気ガスの外筒２６出口側での過度
の旋回が旋回防止板３３により抑制され、これにより内
筒２５内の負圧化が抑制されて内筒２５における安定燃
焼効果が得られ、第１実施例と同様の作用・効果が得ら
れる。

【００３７】［第４実施例］ ［構成］図８は本発明の第４実施例を示す予燃焼器の構
造説明図、図９は同じく流量調整板の説明図である。

【００３８】これは、第１実施例における金網３０の代
わりに、内，外筒２５，２６間の後端部（外筒の出口
部）に流量調整板３４を配設して外筒２６内を流れる排
気ガスの流量規制を行うようにした例である。前記流量
調整板３４は、図９の（ａ）のような多孔タイプや図９
の（ｂ）のような金網タイプ及び図９の（ｃ）のような
スリットタイプが適宜選択される。その他の構成は、図
１〜図３と同様である。

【００３９】［作用・効果］この実施例においても、流
量調整板３４により内筒２５と外筒２６とを流れる排気
ガスの流量比が適正に調整されて内筒２５における安定
燃焼効果が得られ、第１実施例と同様の作用・効果が得
られる。

【００４０】［第５実施例］ ［構成］図１０は本発明の第５実施例を示す予燃焼器の
構造説明図、図１１は同じく多孔タイプの可変流量調整
板の説明図、図１２は同じくスリットタイプの可変流量
調整板の説明図である。

【００４１】これは、第４実施例における開口比固定の
流量調整板３４を開口比可変の流量調整板３５に変更し
た例である。即ち、多孔タイプの流量調整板３５（図１
１参照）やスリットタイプの流量調整板３５（図１２参
照）を固定流量調整板３５ａと可動流量調整板３５ｂと
に分割・重合すると共に、可動流量調整板３５ｂをガイ
ド３６で回転自在に支持し、外部からシャフト３７及び
ギヤ３８を介して可動流量調整板３５ｂを回転駆動する
ようにした。その他の構成は、図８及び図９と同様であ
る。

【００４２】［作用・効果］この実施例においても、開
口比可変の流量調整板３５により内筒２５と外筒２６と
を流れる排気ガスの流量比が適正且つ任意に調整されて
内筒２５における安定燃焼効果が得られ、第１実施例と
同様の作用・効果が得られる。

【００４３】［第６実施例］ ［構成］図１３は本発明の第６実施例を示す予燃焼器の
構造説明図である。

【００４４】これは、予燃焼器１１に第１実施例〜第４
実施例における金網３０、保炎板３１、旋回防止板３３
及び流量調整板３４を全て組み付けた例である。その他
の構成は、図１乃至図９と同様である。

【００４５】［作用・効果］この実施例においても、金
網３０、保炎板３１、旋回防止板３３及び流量調整板３
４による相乗効果により、内筒２５におけるより大きな
安定燃焼効果が得られ、第１実施例〜第４実施例と同様
の作用・効果が得られる。

【００４６】［試験例］図１４乃至図１６に黒煙除去装
置の試験例を示す。

【００４７】図１４は、予燃焼器１１に第１実施例〜第
４実施例における金網３０、保炎板３１、旋回防止板３
３及び流量調整板３４を設けない場合の着火限界データ
である。これによれば、排気ガス温度が１４０〜１６０
℃の場合には、所定の排気ガス流量に対する酸素濃度は
約１７％弱が限界で、それ以下では着火しないことが判
る。

【００４８】図１５は、予燃焼器１１に第１実施例、第
３実施例及び第４実施例における金網３０、旋回防止板
３３及び流量調整板３４を設けた場合の着火限界データ
である。これによれば、排気ガス温度が１４０〜１６０
℃の場合（図１５の（ａ））には、所定の排気ガス流量
に対する酸素濃度は約１６％弱が限界で、それ以下では
着火しないことが判る。また、排気ガス温度が１９０〜
２１０℃の場合（図１５の（ｂ））には、所定の排気ガ
ス流量に対する酸素濃度は約１４％強が限界で、それ以
下では着火しないことが判る。

【００４９】図１６は、予燃焼器１１に第１実施例〜第
４実施例における金網３０、保炎板３１、旋回防止板３
３及び流量調整板３４を設けた場合の着火限界データで
ある。これによれば、排気ガス温度が２４０〜２６０℃
の場合（図１６の（ａ））には、所定の排気ガス流量に
対する酸素濃度は約１３％強が限界で、それ以下では着
火しないことが判る。また、排気ガス温度が２５５〜２
７５℃の場合（図１６の（ｂ））には、所定の排気ガス
流量に対する酸素濃度は約１２％強が限界で、それ以下
では着火しないことが判る。

【００５０】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であ
ることはいうまでもない。また、本発明は自動車に限ら
ず、ディーゼルエンジンを搭載した鉄道車両や船舶等に
も適用できる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ディーゼルエ
ンジンの排気通路に、排気ガス中の黒煙を捕捉するフィ
ルタと、該フィルタへ送給する前の排気ガスを燃焼し得
る触媒燃焼器と、該触媒燃焼器へ送給する前の排気ガス
中に少なくとも燃料を供給し得る第１ノズルと、該第１
ノズルから燃料を供給する前に排気ガスを所定温度に加
熱・昇温し得る予燃焼器とを、下流側から上流側へ順次
配設した黒煙除去装置において、前記予燃焼器は、前記
排気ガスが旋回導入される外筒と該外筒内に導入された
排気ガスの一部が周壁部に形成した複数のノズル孔より
旋回導入される内筒との二重筒で形成されると共に、前
記内筒内に燃料と空気の混合気を供給し得る第２ノズル
と、前記混合気に着火するためのイグナイタとを備え、
且つ前記内筒の周壁内面に沿って保炎用の金網を配設し
たことを特徴とするので、予燃焼器における排気ガスの
均一化と流量適正化が図れると共に金網による保炎効果
が得られ、前記イグナイタによる着火性が向上すると共
に安定した燃焼状態が得られ、排気ガスの温度が燃料等
の触媒燃焼器による着火温度にまで到達しない場合であ
っても、当該排気ガスを予燃焼器で昇温させて触媒燃焼
器で確実に燃焼させることができる。依って、路線バス
やごみ収集車などのように走行や停車を頻繁に繰り返す
ディーゼル車に適用しても、停車時等のアイドリング状
態のような低負荷域にもフィルタの再生作業を行うこと
ができる。

【００５２】請求項２の発明によれば、ディーゼルエン
ジンの排気通路に、排気ガス中の黒煙を捕捉するフィル
タと、該フィルタへ送給する前の排気ガスを燃焼し得る
触媒燃焼器と、該触媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中
に少なくとも燃料を供給し得る第１ノズルと、該第１ノ
ズルから燃料を供給する前に排気ガスを所定温度に加熱
・昇温し得る予燃焼器とを、下流側から上流側へ順次配
設した黒煙除去装置において、前記予燃焼器は、前記排
気ガスが旋回導入される外筒と該外筒内に導入された排
気ガスの一部が周壁部に形成した複数のノズル孔より旋
回導入される内筒との二重筒で形成されると共に、前記
内筒内に燃料と空気の混合気を供給し得る第２ノズル
と、前記混合気に着火するためのイグナイタとを備え、
且つ前記内筒内に前記第２ノズルから噴出される燃料・
空気の噴霧外縁を囲繞するようにして保炎板を配設した
ことを特徴とするので、予燃焼器における排気ガスの均
一化と流量適正化が図れると共に保炎板による保炎効果
が得られ、前記イグナイタによる着火性が向上すると共
に安定した燃焼状態が得られ、請求項１の発明と同様の
効果が得られる。

【００５３】請求項３の発明によれば、ディーゼルエン
ジンの排気通路に、排気ガス中の黒煙を捕捉するフィル
タと、該フィルタへ送給する前の排気ガスを燃焼し得る
触媒燃焼器と、該触媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中
に少なくとも燃料を供給し得る第１ノズルと、該第１ノ
ズルから燃料を供給する前に排気ガスを所定温度に加熱
・昇温し得る予燃焼器とを、下流側から上流側へ順次配
設した黒煙除去装置において、前記予燃焼器は、前記排
気ガスが旋回導入される外筒と該外筒内に導入された排
気ガスの一部が周壁部に形成した複数のノズル孔より旋
回導入される内筒との二重筒で形成されると共に、前記
内筒内に燃料と空気の混合気を供給し得る第２ノズル
と、前記混合気に着火するためのイグナイタとを備え、
且つ前記外筒の出口側に排気ガスの旋回防止板を周方向
に複数枚配設したことを特徴とするので、予燃焼器にお
ける排気ガスの均一化と流量適正化が図れると共に旋回
防止板による内筒内の負圧化が抑えられ、前記イグナイ
タによる着火性が向上すると共に安定した燃焼状態が得
られ、請求項１の発明と同様の効果が得られる。

【００５４】請求項４の発明によれば、ディーゼルエン
ジンの排気通路に、排気ガス中の黒煙を捕捉するフィル
タと、該フィルタへ送給する前の排気ガスを燃焼し得る
触媒燃焼器と、該触媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中
に少なくとも燃料を供給し得る第１ノズルと、該第１ノ
ズルから燃料を供給する前に排気ガスを所定温度に加熱
・昇温し得る予燃焼器とを、下流側から上流側へ順次配
設した黒煙除去装置において、前記予燃焼器は、前記排
気ガスが旋回導入される外筒と該外筒内に導入された排
気ガスの一部が周壁部に形成した複数のノズル孔より旋
回導入される内筒との二重筒で形成されると共に、前記
内筒内に燃料と空気の混合気を供給し得る第２ノズル
と、前記混合気に着火するためのイグナイタとを備え、
且つ前記外筒の出口部に排気ガスの流量調整板を配設し
たことを特徴とするので、予燃焼器における排気ガスの
均一化と流量適正化が図れると共に流量調整板によるさ
らなる流量適正化が図れ、前記イグナイタによる着火性
が向上すると共に安定した燃焼状態が得られ、請求項１
の発明と同様の効果が得られる。

【００５５】請求項５の発明によれば、ディーゼルエン
ジンの排気通路に、排気ガス中の黒煙を捕捉するフィル
タと、該フィルタへ送給する前の排気ガスを燃焼し得る
触媒燃焼器と、該触媒燃焼器へ送給する前の排気ガス中
に少なくとも燃料を供給し得る第１ノズルと、該第１ノ
ズルから燃料を供給する前に排気ガスを所定温度に加熱
・昇温し得る予燃焼器とを、下流側から上流側へ順次配
設した黒煙除去装置において、前記予燃焼器は、前記排
気ガスが旋回導入される外筒と該外筒内に導入された排
気ガスの一部が周壁部に形成した複数のノズル孔より旋
回導入される内筒との二重筒で形成されると共に、前記
内筒内に燃料と空気の混合気を供給し得る第２ノズル
と、前記混合気に着火するためのイグナイタとを備え、
且つ前記内筒の周壁内面に沿って配設された保炎用の金
網と、前記内筒内に前記第２ノズルから噴出される燃料
・空気の噴霧外縁を囲繞するようにして配設された保炎
板と、前記外筒の出口側に周方向に複数枚配設された排
気ガスの旋回防止板と、前記外筒の出口部に配設された
排気ガスの流量調整板とを備えたことを特徴とするの
で、予燃焼器における排気ガスの均一化と流量適正化が
図れる一方、金網と保炎板による保炎効果が得られると
共に旋回防止板による内筒内の負圧化が抑えられ、さら
には流量調整板によるさらなる流量適正化が図れ、前記
イグナイタによる着火性が向上すると共により一層安定
した燃焼状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す黒煙除去装置の概略
構成図である。

【図２】同じく予燃焼器の構造説明図である。

【図３】同じく金網の概要図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す予燃焼器の構造説明
図である。

【図５】同じく保炎板の概要図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す予燃焼器の構造説明
図である。

【図７】同じく旋回防止板の模式図であるである。

【図８】本発明の第４実施例を示す予燃焼器の構造説明
図である。

【図９】同じく流量調整板の説明図である。

【図１０】本発明の第５実施例を示す予燃焼器の構造説
明図である。

【図１１】同じく多孔タイプの可変流量調整板の説明図
である。

【図１２】同じくスリットタイプの可変流量調整板の説
明図である。

【図１３】本発明の第６実施例を示す予燃焼器の構造説
明図である。

【図１４】黒煙除去装置の試験例を示す着火限界データ
である。

【図１５】黒煙除去装置の試験例を示す着火限界データ
である。

【図１６】黒煙除去装置の試験例を示す着火限界データ
である。

【図１７】従来の黒煙除去装置の実施の形態の概略構成
図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ３ 吸気路 ４ 排気路 ８ 燃料タンク １０ バッテリ １１ 予燃焼器 １２ 触媒燃焼器 １３ フィルタ １４ 触媒燃焼用燃料・空気噴霧ノズル １５ 流量調整弁 １６ コンプレッサ １７ 流量調整弁 １８ 予燃焼用燃料・空気噴霧ノズル １９ グロープラグ ２０ リレー ２１ 黒煙除去用コントロールユニット ２２ａ，２２ｂ 熱電対 ２５ 内筒 ２６ 外筒 ２７ ノズル孔 ２８ セラミックス多孔体 ３０ 金網 ３１ 保炎板 ３３ 旋回防止板 ３４ 流量調整板 ３５ 流量調整板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠山 貞則 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重 工業株式会社 相模原製作所内 (72)発明者 阿部 幸浩 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重 工業株式会社 相模原製作所内 (56)参考文献 実開 昭60−155714（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−54707（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−108222（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−76115（ＪＰ，Ｕ) 実公 平１−14726（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341 F01N 3/24 F01N 3/36

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路に、排気
   ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ送給
   する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触媒燃
   焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を供給
   し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給する
   前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼器と
   を、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置にお
   いて、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入される
   外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁部に
   形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒との二
   重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気の混
   合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火する
   ためのイグナイタとを備え、且つ前記内筒の周壁内面に
   沿って保炎用の金網を配設したことを特徴とする黒煙除
   去装置。
2. 【請求項２】 ディーゼルエンジンの排気通路に、排気
   ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ送給
   する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触媒燃
   焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を供給
   し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給する
   前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼器と
   を、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置にお
   いて、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入される
   外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁部に
   形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒との二
   重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気の混
   合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火する
   ためのイグナイタとを備え、且つ前記内筒内に前記第２
   ノズルから噴出される燃料・空気の噴霧外縁を囲繞する
   ようにして保炎板を配設したことを特徴とする黒煙除去
   装置。
3. 【請求項３】 ディーゼルエンジンの排気通路に、排気
   ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ送給
   する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触媒燃
   焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を供給
   し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給する
   前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼器と
   を、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置にお
   いて、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入される
   外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁部に
   形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒との二
   重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気の混
   合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火する
   ためのイグナイタとを備え、且つ前記外筒の出口側に排
   気ガスの旋回防止板を周方向に複数枚配設したことを特
   徴とする黒煙除去装置。
4. 【請求項４】 ディーゼルエンジンの排気通路に、排気
   ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ送給
   する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触媒燃
   焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を供給
   し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給する
   前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼器と
   を、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置にお
   いて、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入される
   外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁部に
   形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒との二
   重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気の混
   合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火する
   ためのイグナイタとを備え、且つ前記外筒の出口部に排
   気ガスの流量調整板を配設したことを特徴とする黒煙除
   去装置。
5. 【請求項５】 ディーゼルエンジンの排気通路に、排気
   ガス中の黒煙を捕捉するフィルタと、該フィルタへ送給
   する前の排気ガスを燃焼し得る触媒燃焼器と、該触媒燃
   焼器へ送給する前の排気ガス中に少なくとも燃料を供給
   し得る第１ノズルと、該第１ノズルから燃料を供給する
   前に排気ガスを所定温度に加熱・昇温し得る予燃焼器と
   を、下流側から上流側へ順次配設した黒煙除去装置にお
   いて、前記予燃焼器は、前記排気ガスが旋回導入される
   外筒と該外筒内に導入された排気ガスの一部が周壁部に
   形成した複数のノズル孔より旋回導入される内筒との二
   重筒で形成されると共に、前記内筒内に燃料と空気の混
   合気を供給し得る第２ノズルと、前記混合気に着火する
   ためのイグナイタとを備え、且つ前記内筒の周壁内面に
   沿って配設された保炎用の金網と、前記内筒内に前記第
   ２ノズルから噴出される燃料・空気の噴霧外縁を囲繞す
   るようにして配設された保炎板と、前記外筒の出口側に
   周方向に複数枚配設された排気ガスの旋回防止板と、前
   記外筒の出口部に配設された排気ガスの流量調整板とを
   備えたことを特徴とする黒煙除去装置。