JP3126559U - ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガスを浄化したＥ・Ｇ・Ｒガスとしてエンジンに供給し、エンジンを傷めることなしにＨＣやＣＯ、ＮＯｘ、ＰＭを減らすことができ、しかも燃料とフィルタユニットに添加剤を一定の比率で自動的に添加することにより、エンジンの燃焼効率を損なうことなく一層の排気ガス浄化の効果を高めることができるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】 エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、前記本体装置は、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するリヤフィルタユニットと、から構成する。
【選択図】図１

Description

本考案は、ディーゼルエンジン車の排気ガス浄化装置に係り、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）と粒子状物質（パテキュレートマター）の同時低減効果に優れた燃料添加剤と触媒装置を使用したディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

トラックやバスに搭載されるディーゼルエンジンにおいては、その排気ガス中に、ＨＣやＣＯ、ＮＯｘなどのほか、パティキュレートマター（以下ＰＭと言う）が多く含まれている。そこで、ディーゼルエンジン車の排気ガス浄化装置としては、ＰＭを除去するために、排気マフラーの後方にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ＝ディーゼル微粒子除去装置）を取り付け、ＨＣやＣＯを処理するため酸化触媒（ＤＯＣ）を取り付け、さらに、ＮＯｘを低減するためにＥ・Ｇ・Ｒ（エグゾーストガスリサーキュレーション＝排気ガス循環）装置が取り付けられている。このＥ・Ｇ・Ｒ装置は、排気ガスの一部を排気マニホールドより吸気マニホールドに還流させてやり、不活性ガスの増加で燃焼温度を低下させ、ＮＯｘを低減させるものである。この種のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の従来例として、本願出願人が先に出願した実案登録第３１１７７３３号公報に示すようなディーゼルエンジンの排気浄化装置などがあった。
実案登録第３１１７７３３号公報

この特許文献１によるディーゼルエンジンの排気浄化装置にあっては、ＰＭ成分を非常に効率よく低減することができるが、ＮＯｘ成分については特に帰還量を、所定値以下付近にそのまま止まるように制御していないため、排気ガスの帰還量を増やし続けると、ＮＯｘ成分の低減は必要以上に進行してしまい、エンジン内の燃焼がより不完全燃焼状態へと傾いていくため、このＥ・Ｇ・Ｒ帰還量をどこかで停止させる必要がある、という問題があった。

これに加えて、ディーゼルエンジン車に対する排気ガス規制は、今後さらに強化される傾向にあり、ＰＭとＮＯｘの一層の低減が同時に求められ、当然その他の排気ガスであるＣＯやＨＣに対しても同様である。さらに、後付け装置としてはどうしても避けて通れないパワーダウンと燃費の悪化をも最小限に抑止するようなディーゼルエンジンの排気浄化装置の実現が課題となっていた。

本考案は上述した従来の問題点に鑑みなされたもので、排気ガスを浄化したＥ・Ｇ・Ｒガスとしてエンジンに供給し、エンジンを傷めることなしにＨＣやＣＯ、ＮＯｘ、ＰＭを減らすことができ、しかも燃料とフィルタユニットに添加剤を一定の比率で自動的に添加することにより、エンジンの燃焼効率を損なうことなく一層の排気ガス浄化の効果を高めることができるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本考案に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するリヤフィルタユニットと、から構成されていることを特徴とするものである。

また、本考案に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、前記Ｆ・Ｆ・Ｕは触媒用のハニカムフィルタと、前記触媒フィルタの前面にセラミックスボールが配置され、前記セラミックスボールの前面には加熱用のヒータが配置され、該ヒータを制御するコントロールボックスが備えられ、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられていることを特徴としている。

また、本考案に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、前記Ｆ・Ｆ・Ｕは複数の複数のフィルタエレメントが備えられ、前記フィルタエレメントには触媒用のハニカムフィルタと、前記触媒フィルタの前面にセラミックスボールが配置され、前記セラミックスボールの前面には加熱用のヒータが配置され、該ヒータを制御するコントロールボックスが備えられ、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられていることを特徴としている。

さらに、本考案に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、前記Ｆ・Ｆ・Ｕは複数のフィルタエレメントが備えられ、前記フィルタエレメントにはケースの内部に触媒用のハニカムフィルタが配設され、前記ケースとハニカムフィルタの間に衝撃吸収用のステンレス製メッシュの金網が巻き付けられ、前記ハニカムフィルタの前面には前記ヒータを絶縁するためのセラミックスボールが配置され、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられていることを特徴とするものである。

本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記本体装置に酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、前記本体装置は、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、前記Ｆ・Ｆ・Ｕは触媒用のハニカムフィルタと、前記触媒フィルタの前面にセラミックスボールが配置され、前記セラミックスボールの前面には加熱用のヒータが配置され、該ヒータを制御するコントロールボックスが備えられ、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられていることことにより、効果的にディーゼルエンジンの排気ガスを浄化することができるとともに、浄化した排気ガスをＥ・Ｇ・Ｒ通路により、エンジンの吸気側に供給することができるので、エンジンを傷めることなくディーゼルエンジンの排気ガスを浄化することができるという、極めて優れた効果を奏するものである。

また、本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、添加剤供給装置で、エタノールおよびセリウムを含む添加剤を自動的に燃料に０．１％の割合で添加することにより、比較的低温（２５０°〜３００°Ｃ）においても効率的にＰＭの燃焼を促進するので、貴金属を使用した高価な触媒を必要とせず、安価なディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供できるものである。

さらに、本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、Ｆ・Ｆ・Ｕの触媒フィルタの前面に加熱用のヒータが配置され、このヒータを制御するヒータコントローラが備えられたことにより、エンジン始動直後の排気ガスの温度の低い場合や、低速走行や渋滞などでアイドリング状態が続いて排気ガスの温度が低下した場合でも、Ｆ・Ｆ・Ｕの触媒フィルタが活性化する温度に加熱し、排気ガスを安定的に浄化するものである。

本考案に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１は本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の構成を示すブロック図、図２は図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の外観を示す斜視図、図３は図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置のフロントフィルタユニットを示す断面図、図４は図３のフロントフィルタユニットを前面側より見た側面図、図５は図３のフロントフィルタユニットに使用するフィルタエレメントを示す断面図、図６は図５のＸ−Ｘ断面図、図７は図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置のリヤフィルタユニットを示す断面図、図８は図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置のヒータコントローラの外観を示す正面図、図９は図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の添加剤供給装置を示すブロック図である。

本考案に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、図１または図２に示すように、エンジン１からの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕ１０と、前記Ｆ・Ｆ・Ｕ１０の下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路３１を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置３０と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕ１０に酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置５０と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、前記本体装置は、主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕ１０と、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕ２０と、Ｅ・Ｇ・Ｒ装置３０と、から構成されている

また、エンジン１には燃料供給パイプ３を介して燃料の軽油タンク４が接続されており、この燃料供給パイプ３には噴射ポンプ５を介してを介して添加剤供給装置５０が接続され、燃料供給パイプ３に添加剤を添加するようになっている。この添加剤供給装置５０は添加剤タンク５１が備えられ、添加剤のＦＢＵ（フューエルボーンユニット）オイルを燃料の軽油に０．１％の割合で添加するように構成されている。また、この添加剤タンク５１からは噴射ポンプ５を介して噴射パイプ５ａよりＦ・Ｆ・Ｕ１０にも添加剤を噴射するようになっている。

また、この添加剤供給装置５０が適正に添加剤を添加できるように、この添加剤供給装置５０をコントロールするコントロールユニット４０が設けられている。このコントロールユニット４０は、コントロールＢＯＸ４１の内部にヒーターコントローラ４２とＦＢＵコントローラ４３が備えられたものである。ヒーターコントローラ４２は後述するＦ・Ｆ・Ｕ１０のヒータ６７の温度をコントロールし、ＦＢＵコントローラ４３は添加剤供給装置５０をコントロールするものである。このコントロールＢＯＸ４１は車両のシガーソケット７に接続されており、ヒーターコントローラ４１はバッテリ６に接続され、添加剤供給装置５０やヒータ６７に必要な電力を供給するようになっている。

本体装置のＦ・Ｆ・Ｕ１０は、図３、図４に示すように、ステンレス鋼などから矩形に形成されたケースの中に収納されている。このケースは上ケース１１と下ケース１１に分割されており、ほぼ中央部でボルトにより螺着されている。上ケース１１には導入口１１ａが形成されてエンジンの排気管２に連結され、浄化前の排気ガスが導入されるようになっている。この上ケース１１の上部には添加剤の噴射パイプ５ａが取り付けられ、後述するフィルタエレメントに添加剤を添加できるようになっている。また、この上ケース１１ａの天板部のほぼ中央には掃除用のキャップ１３が取り付けられ、定期的にこのキャップ１３を取り外して簡単に掃除できるようになっている。

また、下ケース１２には排気口１２ａが形成され、後述するリヤフィルタユニット２０に連結されるものである。そして、この下ケース１２の底板には、後述する３個のフィルタエレメンント６０，６０，６０の位置にロックナット１４，１４，１４が螺着されており、清掃を行う場合いには、このロッナットを外して直接フィルタエレメンントの下に清掃用ノズルを差し込んでエアーブローできるので、効果的に清掃ができるものである。さらに、このＦ・Ｆ・Ｕ１０の内部には、３個のフィルタエレメンント６０，６０，６０が配設され、これらのフィルタエレメンント６０，６０，６０には、排気ガスの入口側（上方）にはそれぞれヒータ６７が取り付けられ、下方にはセラミックス製のハニカムフィルタ６２が配設されている。

これらのフィルタエレメンント６０は、図５または図６に示すように、ステンレス鋼などから形成された円筒形のエレメントケース６１の底面に、ハニカムフィルタ６２を衝撃から守るため、板厚０．５ｍｍのステンレス製のメッシュ板６３を５枚敷いている。また、このステンレス製のメッシュ板６３の上に配設したハニカムフィルタ６２の周囲を同じステンレス製のメッシュフィルタ６４で２０ターン巻き、約１０ｍｍの厚さにして、外部からの衝撃から保護するようにしている。このハニカムフィルタ６２の上部にステンレス製のメッシュフィルタ６５を設置し、その周囲をステンレス製のリング６６で囲い、周囲のステンレスメッシュ６４より排気ガスがすり抜けないようにしている。

さらに、ステンレスメッシュ６４の上にはヒータ６７が配設されている。このヒータ６７は、図６に示すように、ホット側のターミナル６７ａよりヒータ線６７ｂが矩形に折り曲げて配線され、アース側のターミナル６７ｃに接続されている。このヒータ６７には前記バッテリ６より約２５Ａ−５００Ｗの電力が供給され、フィルタエレメント６０の温度を２５０°Ｃ以上に保つようにしている。

このヒータ６７の役目は、この装置を取り付けた車両がアイドリングや渋滞時にエンジンの回転が低下し、フィルタエレメント６０の温度が黒鉛やＰＭ、ＮＯｘなどを酸化燃焼させるのに必要な温度（本装置においては２５０°Ｃ以上必要、通常他の装置においては５００°Ｃ以上必要）に達しないため、このヒータ６７により、強制的に２５０°Ｃまで上昇させ、排気ガスが酸化燃焼しないことによりフィルタの詰まりを防止するものである。

また、このヒータ６７を挟んでステンレスメッシュ６４の上に約３．２φのセラミックスボール６８が３０ｍｍの厚さで充填されている。このセラミックスボール６８の機能は、ヒータ６７の絶縁と、ハニカムフィルタ６２の詰まりを防止するものである。即ち、この装置を装着した車両が急加速をした場合には、瞬時に４０％の濃度の黒鉛がフィルタエレメント６０に流入するので、この黒鉛を分散化し、平均化するものである。さらに、このセラミックスボール６８の上側に、このセラミックスボール６８を封入すると共に排気ガスの流入を妨げないようにするためパンチングメタルカバー６９が取り付けられる。

このフィルタエレメント６０のハニカムフィルタ６２は、担体となるセラミックス製のハニカム構造体に酸化作用のある卑金属の酸化触媒を担持させたもので、白金やパラジウムのような貴金属を使用せず、公知で市販品に供される安価な標準サイズの触媒フィルタを使用している。そのため、必ずしもケース１１の寸法とは適合しないため、３個のフィルタエレメント６０に分割して使用する。また、大型の車両に使用する場合は、このフィルタエレメント６０の数を増やすことで対応できるものである。このフィルタエレメント６０は、排気ガスの温度が高くなり、その温度が燃焼温度を超えると堆積した黒煙とＰＭ成分が燃焼してしまい、除去されてしまう自己再生作用がある。そのため、頻繁なメンテナンス作業は必要なく、３００００Ｋｍ程度までメンテナンスフリーになるものである。それでも、清掃が必要となった場合は、上下のキャップとロックナットを外して、下側よりエアーをブローしてやれば、フィルタに蓄積した黒鉛などが簡単に除去できるものである。

また、Ｒ・Ｆ・Ｕ２０は、図７に示すように、ステンレス鋼などから円筒形に形成された外ケース２１の中に収納されており、この外ケース２１の前面に取り付けられた前側板２２によりＦ・Ｆ・Ｕ１０に連結される。このＲ・Ｆ・Ｕ２０の内部には内ケース２５が配置され、この内ケース２５の前方と後方に触媒用のハニカムフィルタ２３，２４が配置されている。また、Ｒ・Ｆ・Ｕ２０の中間部には車体に取り付けるために取付支持具２５が取り付けられる。

このＲ・Ｆ・Ｕの触媒用のハニカムフィルタ２３，２４はＦ・Ｆ・Ｕ１０と同様に、担体となるハニカム構造体に酸化作用のある卑金属の酸化触媒を担持させたもので、白金やパラジウムのような高価な貴金属を使用せず、公知で市販品に供される安価な標準サイズの触媒フィルタを使用しているので、内ケース２５の寸法とは適合せず、内ケース２５との間に隙間が発生する。そこで、この触媒フィルタ２３と内ケース２５との間に直径５ｍｍ程度の球状のセラミックスを封入するものである。

このように構成された本体装置は、Ｆ・Ｆ・Ｕ１０とＲ・Ｆ・Ｕ２０に分割されているので、一体化された装置に比べてＦ・Ｆ・Ｕ１０とＲ・Ｆ・Ｕ２０は小型化されており、従来の一体化された大型の装置では取り付け不能であった小型のディーゼル車でも取り付け可能となるものである。そして、Ｆ・Ｆ・Ｕ１０とＲ・Ｆ・Ｕ２０が離れることにより、後述するＥＧＲ通路が長くなり、吸気通路に帰還する排気ガスの温度が冷却されて、排気ガスの冷却装置などが不要になる。

また、ＥＧＲ装置３０は、図２または図７に示すように、Ｆ・Ｆ・Ｕ１０の下流側に接続口３１ａが設けられている。このＥ・Ｇ・Ｒ装置３０は、接続口よりエンジン本体の吸気通路３２に連通されたＥ・Ｇ・Ｒ通路３１が設けられ、このＥ・Ｇ・Ｒ通路３１の途中にＥ・Ｇ・Ｒバルブ３３が取り付けられている。このＥ・Ｇ・Ｒバルブ３３には、図示しないＥ・Ｇ・Ｒ制御バルブが取り付けられており、このＥ・Ｇ・Ｒ制御バルブは図示しないＥＣＵに接続され、排気系統に取り付けられた図示しない酸素濃度センサ、排気温度センサなどで検出した結果に応じて、適切なＥ・Ｇ・Ｒガス量になるようにＥ・Ｇ・Ｒバルブの開度を制御するものである。実験結果により、このＥ・Ｇ・Ｒ装置３０においては、Ｅ・Ｇ・Ｒ３３の作動圧力を２５ＫＰａに設定することが最も良い結果が得られたものである。

このＥ・Ｇ・Ｒ装置３０では、図１に示すように、還流する排気ガスをＦ・Ｆ・Ｕ１０１０の出口側から取り出しているので、この排気ガスの中にはエンジンを磨耗させるＰＭや黒鉛の成分はフィルタユニットでほとんど除去されて含まれていない。さらに、ＥＧＲ通路３１が長いので、還流する排気ガスはＥＧＲ通路３１の途中で冷却され、クリーンで冷却された排気ガスがエンジン本体Ｅの吸気通路３２に導入されるので、Ｅ・Ｇ・Ｒ効果を高めてＮＯｘを低減するとともに、黒煙分やＰＭ成分が少なくなり、ピストンやシリンダの耐久性や耐磨耗性の低下、潤滑油の劣化を引き起こすという問題を解消するものである。

また、ヒータコントローラユニット４０は、コントロールボックス４１に収容されており、図８に示すように、車両用のバッテリ６に接続され、内部にリレー回路、ブザー回路、ブレーカ回路などの各種の回路が備えられており、前面パネルには、パワースイッチ４１ａ、パワーランプ４１ｂ、ポンプランプ４１ｃ、タンクランプ４１ｄ、テンプランプ４１ｅ、ヒータランプ４１ｆ、ブレーカスイッチ４１ｇ、ブザースイッチ４１ｈが取り付けられている。

このヒータコントローラユニット４０は、エンジン始動後にパワースイッチ４１ａをオンさせると、この装置が作動したことを示すパワーランプ４１ｂが点灯し、ヒータ６７が作動したことを示すヒータランプ４１ｅが点灯する。即ち、エンジン始動直後は、排気ガスの温度が低く、フロントフィルタユニット１０が適正に作動する温度（２５０°Ｃ）に達していないので、ヒータ６７によりフィルタエレメント６０を加熱するものである。通常はエンジン始動後３０分程度で所定温度に達するので、ヒータランプ４１ｆは消灯する。また、低速走行や渋滞などでアンドリング状態が続いた場合は、Ｆ・Ｆ・Ｕ１０の温度が２５０°Ｃ以下に低下するので自動的にヒータ６７に通電されて加熱され、ヒータランプ４１ｆが点灯するものである。

また、テンプランプ４１ｅは、長期間使用していると、フロントフィルタユニット１０やリヤフィルタユニット２０に黒煙やＰＭが詰まり、内部の温度が５００°Ｃ以上になると点灯するもので、このテンプランプ４１ｅが点灯すると警告用のブザーが鳴り、運転者に警告するようになっている。このブザーは、ブザースイッチ４１ｈをオフすることにより止めることができる。このテンプランプ４１ｅが煩瑣に点灯し、警告用のブザーが鳴る場合は、フィルタの清掃時期であることを示すので、管理者はメンテナンスを行うものである。さらに、ポンプランプ４１ｃは添加剤供給ポンプ５による添加剤の供給状態を示すもので、アイドリング時は約６．５秒毎に添加剤を噴射しており、アクセルを踏み込んだ場合には約３．５秒毎に添加剤を噴射している状態ではグリーンランプが点灯する。

また、タンクランプ４１ｄは添加剤タンク５２の添加剤の残量を示すものである。この添加剤タンク５２は、添加剤のＦＢＵオイルが大型車用で最大２０リットル、４トン車用で最大１６リットルまで入り、一度の充填で約３００００Ｋｍ以上の走行が可能となっている。この添加剤タンク５２の添加剤の残量が３リットル以下になると、タンクランプ４１ｄが点灯するようになっている。走行中にタンクランプ４１ｄが点灯しても、即エンジンは停止しないが、一旦、エンジン停止させた後は、添加剤を添加剤タンク５２に補充しない限りエンジンがスタートしないように添加剤供給装置５０により制御されている。

この添加剤供給装置５０は、図９に示すように、ＦＢＵコントローラ５１を備え、このＦＢＵコントローラ５１は内部に制御用のＣＰＵ５１ａを備えたものである。また、添加剤タンク５２は、タンク５２ａとポンプ５２ｂを備え供給パイプを介して添加剤を燃料の軽油タンク４に供給し、添加剤噴射ポンプ５によりＦ・Ｆ・Ｕ１０にも添加剤を噴射するものである。

このように構成された添加剤供給装置５０は、ＦＢＵコントローラ５１によりエンジン１の回転数や排気ガスの温度、圧力などが制御され、添加剤タンク５２から適正な添加剤の量を供給するようになっている。この添加剤は、エンジン１内で燃料と一緒に燃焼し、排気ガスと共に排出されたときにＰＭや黒煙粒子に付着し、その粒子の大きさを風船玉のように膨らます作用があり、それが表面積の大きなハニカム状の触媒フィルタに綿のように付着するため、補集効率を高めると同時に低い温度（２５０°Ｃ）でも着火し易くなり、燃焼し易くなるものである。そして、ＦＢＵコントローラ５１は、何らかの原因で添加剤の供給がストップした場合にはアラームで警告し、適切な対処を行うことができるようになっている。さらに、このＦＢＵコントローラ５１は、添加剤が添加されない状態にあるときは、ＣＰＵ５１ａによりエンジンが再スタートしないように制御され、フエールセーフ機能を備えるものである。

また、この添加剤の主成分が酸化セリウムとエタノールなので、エンジンの燃焼過程において、より低温度での軽油の完全燃焼が促進される。つまり、エタノールによりエンジンの爆発燃焼のタイミングが早まるが、燃焼温度が低下することでＮＯｘの発生が抑制される。加えてエタノール成分が助燃剤の役目を発揮することで、瞬時に他の未燃焼ガスも燃焼させてしまうので、ＮＯｘ以外の排気ガスの発生を少なくするものである。さらに、この添加剤を直接Ｆ・Ｆ・Ｕ１０へ噴射することにより、Ｆ・Ｆ・Ｕ１０内の未燃焼ガスも完全に燃焼させてしまうので、排気ガス中の酸素を減少させることとなり、ＮＯｘへの転化を阻止し、ＮＯｘの減少を図るものである。さらに、このことは副次的にＰＭや黒鉛の減少にも寄与するものである。

以上の説明のように、本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、本体装置と、ＥＧＲ装置と、添加剤供給装置により、効果的にディーゼルエンジンの排気ガスを浄化することができるとともに、浄化した排気ガスをＥＧＲ通路により、エンジンの吸気側に供給することができるので、ディーゼルエンジンを傷めることなくディーゼルエンジンの排気ガスを浄化することが可能となる。

本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を、実際に市販されているディーゼルエンジン搭載の車両（排気量２．７７リットル、車両総重量２６４０Ｋｇ、走行キロ数１２９０００Ｋｍ）である車両Ｄに取り付けて、公的試験所で排気ガスの測定を行ったところ、平成１７年度ＰＭ規制と新ＮＯＸ・ＰＭ法を十分クリアーする優れた結果を得たものである。この値は、ＮＯＸにおいて装置の取り付け前に比べ４４％改善され、ＰＭにおいては実に８２％も改善された値である。さらに、この車両で実際の走行テストを行った結果、燃費において装置の取り付け前に比べ５％の改善ができたものである。

図１は本考案のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の構成を示すブロック図である。 図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の外観を示す斜視図である。 図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置のフロントフィルタユニットを示す断面図である。 図３のフロントフィルタユニットを前面側より見た側面図である。 図３のフロントフィルタユニットに使用するフィルタエレメントを示す断面図である。 図４のＸ−Ｘ断面図である。 図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置のリヤフィルタユニットを示す断面図である。 図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置のヒータコントローラの外観を示す正面図図である。 図１のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の添加剤供給装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 排気管
３ 燃料供給パイプ
４ 軽油タンク
５ 添加剤供給ポンプ
６ バッテリ
７ シガーソケット
１０ Ｆ・Ｆ・Ｕ（フロントフィルタユニット）
１１ 上ケース
１２ 下ケース
１３ キャップ
１４ ロックナット
２０ Ｒ・Ｆ・Ｕ（リヤフィルタユニット）
２１ 外ケース
２２ 前側板
２３ 触媒フィルタ
２４ セラミックスボール
３０ Ｅ・Ｇ・Ｒ装置
３１ Ｅ・Ｇ・Ｒ通路
３２ 吸気通路
３３ Ｅ・Ｇ・Ｒバルブ
４０ コントロールユニット
４１ コントロールＢＯＸ
４２ ヒータコントローラ
５０ 添加剤供給装置
５１ ＦＢＵコントローラ
５２ 添加剤タンク
６０ フィルタエレメント
６１ エレメントケース
６２ ハニカムフィルタ
６３ メッシュ板
６４ メッシュフィルタ
６５ メッシュフィルタ
６６ ステンレスリング
６７ ヒータ
６８ セラミックスボール
６９ パンチングメタルカバー

Claims (4)

1. エンジンからの排気管に接続されているフロントフィルタユニット（以下、Ｆ・Ｆ・Ｕと称する）と、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したエグゾーストガスリサーキュレーション（以下、Ｅ・Ｇ・Ｒと称する）通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、
   主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するリヤフィルタユニット（以下、Ｒ・Ｆ・Ｕと称する）と、から構成されている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。
2. エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、
   主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、
   前記Ｆ・Ｆ・Ｕは触媒用のハニカムフィルタと、前記触媒フィルタの前面にセラミックスボールが配置され、前記セラミックスボールの前面には加熱用のヒータが配置され、該ヒータを制御するコントロールボックスが備えられ、
   前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられている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。
3. エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、
   主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、
   前記Ｆ・Ｆ・Ｕは複数のフィルタエレメントが備えられ、前記フィルタエレメントには触媒用のハニカムフィルタと、前記触媒フィルタの前面にセラミックスボールが配置され、前記セラミックスボールの前面には加熱用のヒータが配置され、該ヒータを制御するコントロールボックスが備えられ、
   前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられている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。
4. エンジンからの排気管に接続されているＦ・Ｆ・Ｕと、前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気管に接続したＥ・Ｇ・Ｒ通路を設けたＥ・Ｇ・Ｒ装置と、燃料および前記Ｆ・Ｆ・Ｕに酸化セリウムとエタノールを主成分とする添加剤を自動的に供給する添加剤供給装置と、を有するディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置であって、
   主として粒子状物質を吸着低減する前記Ｆ・Ｆ・Ｕと、主としてＣＯとＨＣを低減するＲ・Ｆ・Ｕと、から構成され、
   前記Ｆ・Ｆ・Ｕは複数のフィルタエレメントが備えられ、前記フィルタエレメントにはケースの内部に触媒用のハニカムフィルタが配設され、前記ケースとハニカムフィルタの間に衝撃吸収用のステンレス製メッシュの金網が巻き付けられ、前記ハニカムフィルタの前面には前記ヒータを絶縁するためのセラミックスボールが配置され、
   前記Ｆ・Ｆ・Ｕの下流側よりエンジンの吸気通路に合流するＥ・Ｇ・Ｒ通路が設けられている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。

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