JP3287853B2 - 排気ガス中の微粒子除去装置及び排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス中の微粒子除去装置及び排気ガス浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ この発明は、ディーゼルエンジンや各種ボイラー等か
ら排出される排気ガスに含まれる黒煙粒子を除去する排
気ガス中の微粒子除去装置及び排気ガス浄化装置に関す
る。
［背景の技術］ ディーゼルエンジンからの排気ガスには人体に有害な
窒素酸化物や黒煙粒子（パティキュレート）が含まれて
いる。このうち黒煙粒子はカーボンを主体とするもの
で、これを除去するための微粒子除去装置として既に種
々のものが提案されている。例えば特開平１−77715号
には、クロスフロー型のセラミックフィルタを使用した
ものが開示されている。この装置は、通気性多孔質固体
（セラミック）の隔壁を介して、排気ガスの導入側通路
と排気側通路が直交する関係に配置される。導入された
排気ガスは隔壁を透過することにより、その隔壁で黒煙
粒子が捕捉される。
また、例えば特開平１−159408号には、ハニカム構造
を有するセラミックフィルタを使用した微粒子除去装置
が開示されている。この装置も、ハニカム構造の各セル
を形成する隔壁を通気性多孔質固体とし、第１群のセル
については一方の端部を、第２群のセルについては他方
の他端を閉じることにより、第１群のセルから第２群の
セルへと各隔壁を介して排気ガスを導き、各隔壁で黒煙
粒子を捕捉するようにしている。
しかし、上述した従来の排気ガス中の微粒子除去装置
は、いずれも、多孔質体の隔壁を透過させることにより
黒煙粒子を濾過する方式である。このため、排気ガス流
の抵抗が増加し、ディーゼルエンジンの出力が低下して
しまうという問題がある。また、隔壁で捕捉された黒煙
粒子は、最終的に焼却されて処分されるが、焼却した後
に残った灰がセラミックの隔壁表面に残留して次第に目
詰まりを起こし、最終的にフィルタ機能が低下すると共
に、排気抵抗が益々増加してエンジン出力が低下すると
いう問題を引き起こす。このため、従来は、セラミック
の隔壁表面で捕捉した黒煙粒子を逆洗して別の場所に移
してから焼却するという方法を採用している。従って、
装置が大がかりになってしまうという問題がある。
［発明の開示］ 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、排気
抵抗の増加を抑えて出力低下を防止すると共に、捕捉さ
れた微粒子を効率良く処理して装置の簡素化を図ること
ができる排気ガス中の微粒子除去装置及びこれを使用し
た排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
本発明は、燃焼機関から排気される排気ガスの排気経
路に接続されて排気ガスに含まれる微粒子を除去する微
粒子除去装置であって、隔壁により区画された複数の通
路が排気ガスの流れの方向に延びるように形成され、排
気ガスが前記複数の通路の一端側から導入されて他端側
から排出される間に、排気ガスに含まれる微粒子を前記
隔壁に捕捉するフィルタと、このフィルタの排気ガス導
入側に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、この燃料噴射
ノズルから噴射された燃料に着火させる着火手段とを備
えたことを特徴とする。
本発明では、排気ガスがその流れの方向に延びるフィ
ルタの複数の狭い通路にそれぞれ導入されると、排気ガ
スは通路を区画する隔壁でその流れをかき乱されながら
通路内を進む。この過程で、排気ガスに含まれる微粒子
は、通路が延び方向と平行な隔壁の表面に捕捉される。
フィルタの排気ガス導入側では、燃料噴射ノズルから燃
料が噴射され、この燃料に着火手段が着火をすると、排
気ガスの流れに乗ってフィルタの各通路の壁面に火が拡
がり、通路壁面に捕捉された微粒子が燃焼する。燃焼さ
れた後に残った灰は、排気ガスの流れに従ってフィルタ
の外部に排出される。
このように、本発明によれば、フィルタが形成する排
気ガスの流れの方向に延びる複数の通路に、その一端側
から排気ガスを導入し、他端側から排気ガスを排出する
過程で通路の壁面で微粒子を捕捉するようにしているの
で、多孔質体で濾過させる従来の方式に比べて、排気ガ
スの流れが極めてスムーズであり、排気抵抗を十分に低
く抑えることができる。これにより出力低下を防止する
ことができる。排気ガスは狭い通路を進むことにより、
その流れを多少乱される。このことにより、結果的に通
路の隔壁面に排気ガス中の微粒子が良好に捕捉される。
また、隔壁面に捕捉された微粒子を燃焼して残った灰
は、フィルタの外部にスムーズに排出されてフィルタ表
面に残留することがないので、メンテナンスが殆ど不要
であり、且つ装置も簡素化することができる。また、微
粒子燃焼用の燃料として、例えばディーゼルエンジンの
燃料と同じ軽油を使用すれば、特別な燃料補給が不要と
なり、更にメンテナンスが容易になる。
なお、フィルタが、通気性多孔質固体から形成された
ものであると、排気ガスが狭い通路内を乱流を伴って進
行する際に、ガスが隔壁の内部まで浸透して流れること
になるので、排気ガスに含まれる微粒子は隔壁で更に効
果的に捕捉される。
フィルタは具体的には、平行に配置された複数の多孔
質セラミック板からなる隔壁により区画された略矩形の
断面を有する、排気ガスの流れの方向に延びる複数の通
路が、排気ガスの流れと直交する方向に配列形成され
る。更に好ましくは、フィルタは複数段のフィルタユニ
ットにより構成される。この場合、隣接するフィルタユ
ニットの多孔質セラミック隔壁が互いに直交するように
構成することができる。このように構成すると、排気ガ
スの乱流付与効果が高められ、更に効果的に微粒子が捕
捉される。
フィルタの排気ガス導入側に燃焼促進ガス、例えば空
気を導入する手段を更に備えたり、フィルタの隔壁表面
の少なくとも一部に燃焼促進剤を塗布したりすると、微
粒子を燃焼する際の燃焼効率を向上させることができ
る。
微粒子はフィルタの隔壁表面に所定量蓄積された時点
で燃焼すれば良いので、間欠的に行うこともできる。こ
の場合、例えばフィルタの温度を検出する温度センサ
と、この温度センサが第１の温度まで低下したことを検
出したら前記燃料噴射ノズルから燃料を噴射させると共
に前記着火手段を着火動作させ、前記温度センサが第１
の温度よりも高い第２の温度まで上昇したことを検出し
たら前記燃料噴射ノズルからの燃料噴射を停止させる制
御手段とを更に備えるようにし、フィルタの温度が所定
値まで低下したときに燃焼動作を行うようにすればよ
い。
ディーゼルエンジンの排気経路に上述のフィルタが設
けられた場合、このフィルタと、その排気経路の排気ガ
スをディーゼルエンジンの吸気経路に還流させる排気還
流制御装置とを組み合わせて排気ガス浄化装置を構成す
ることができる。このよう構成すると、黒煙のエンジン
吸気側への還流が防止され、同時にNOxを低減すること
ができる。フィルタの排気側に触媒装置を設けるように
すると、更に効果的に排ガスを浄化することができる。
［図面の簡単な説明］ 図１は、本発明の実施例の微粒子除去装置が適用され
るディーゼル機関の排気系を示す図である。
図2A及び図2Bは、同装置の外観及び内部を示す斜視図
である。
図３は、同装置の制御系統図である。
図４は、同装置の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。
図５は、同装置におけるセラミック隔壁の一例を示す
図である。
図６は、本発明の他の実施例に係る燃料噴射系を示す
図である。
図７は、本発明の他の実施例に係るフィルタの斜視図
である。
図８は、本発明の更に他の実施例に係るフィルタの斜
視図である。
図９は、本発明の更に他の実施例に係る排気ガス浄化
装置を示す図である。
図10は、同実施例のフィルタの構成を示す斜視図であ
る。
図11A及び図11Bは、同フィルタに使用されるフィルタ
ユニットの正面図及び断面図である。
図12は、同フィルタの一部を示す断面図である。
図13は、同排気ガス浄化装置のフィルタの燃焼制御動
作を説明するためのタイミングチャートである。
図14は、同フィルタの燃焼制御を行う制御回路の構成
を示すブロック図である。
図15は、同フィルタの燃焼制御におけるポンプ制御回
路の構成を示すブロック図である。
図16は、同ポンプ制御回路の動作を示す波形図であ
る。
図17は、同ポンプ制御回路の動作を示す波形図であ
る。
［発明を実施するための最良の形態］ 以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施の形態
について説明する。
図１は、この発明の排気ガス中の微粒子除去装置が適
用されるディーゼル機関の排気系を示す図である。
ディーゼルエンジン１からの排気ガスはエクゾースト
パイプ２を通過する過程で、サブマフラー３及びメイン
マフラー４を通過する。この実施例では、サブマフラー
３とメインマフラー４との間に微粒子除去装置５が介装
され、ここで排気ガス中に含まれる黒煙粒子が除去され
るようになっている。
図２及び図３は、微粒子除去装置５の詳細を示す図
で、図2Aは外観斜視図、図2Bは内部状態を示す斜視図、
図３は系統図である。
図2Aに示すように、この微粒子除去装置５は、微粒子
除去処理前の排気ガスＡが導入される導入口11を有する
前面カバー12と、排気ガスの微粒子除去を行うフィルタ
10aと、処理済みの排気ガスＢの排出口15を有する後面
カバー16とを主体として構成されている。フィルタ10a
は、排気ガスの流れの方向に配置された第１のフィルタ
ユニット13及び第２のフィルタユニット14とからなる。
第１のフィルタユニット13及び第２のフィルタユニッ
ト14は、図2Aに示すように、所定間隔をおいて排気ガス
の流れの方向（A,B）に沿って配置された複数の第１の
隔壁21及び第２の隔壁22から構成されている。第１及び
第２の隔壁21,22は、多孔質セラミック板であり、具体
的にはコーデュライト系の通気性多孔質板である。第1,
第２の隔壁21,22は、排気ガスの流れの方向に対して直
交する方向に、且つ第１の隔壁21は左右方向、第２の隔
壁22は上下方向にそれぞれ所定の間隔（例えば５〜30mm
の間隔）を介して複数枚ずつ配置されている。第１のフ
ィルタユニット13では、隔壁21により区画された、排気
ガスの流れの方向に延びる狭い通路23が排気ガスの流れ
の方向とは直交する左右方向に複数個配列される。第２
のフィルタユニット14では、同様に隔壁22により区画さ
れた通路24が排気ガスの流れの方向と直交する上下方向
に複数個配列される。通路23,24は互いに直交する細長
い略矩形の断面を有するが、いずれも排気ガスの流れの
方向に平行に延びている。そしてこれらの通路23,24を
区画する隔壁21,22の両面で排気ガス中の黒煙粒子が捕
捉される。
前面カバー12には、燃料噴射ノズル31と、着火装置32
と、燃焼促進ガス導入ノズル33とがそれぞれ装着されて
いる。これらの制御系を図３を参照しながら説明する。
セラミック隔壁21,22の表面に捕捉された黒煙粒子を燃
焼させる燃料として例えばブタンガスを使用した場合、
ボンベ34に収容されたブタンガスは、バルブ35を介して
燃料噴射ノズル31からフィルタユニット13,14の排気ガ
ス導入口側に噴射される。その噴射位置に着火装置32が
配置され、更にその後段に燃焼促進ガス導入ノズル33が
配置されている。燃焼促進ガスは、典型的にはコンプレ
ッサ36で供給されるエラーであるが、好ましくは燃焼効
率を高めるためにオゾン発生装置37からのオゾンを若干
加える。このガスをノズル33からフィルタユニット13,1
4の排気ガス導入口側に供給する。
セラミック隔壁21の近傍には、温度センサ38が配置さ
れ、隔壁21の温度を検出する。この温度検出結果がコン
トローラ39に導入されている。コントローラ39は、温度
検出結果に基づいてバルブ35、着火装置32及びコンプレ
ッサ36をそれぞれ制御する。
次に、このように構成された微粒子除去装置の動作に
ついて説明する。
ディーゼルエンジン１から排出された排気ガスの温度
は、サブマフラー３及びメインマフラー４をそれぞれ通
過する過程で低減されて行くが、サブマフラー３の後段
では、400℃〜600℃程度である。排気ガスが微粒子除去
装置５の導入口11を介して装置５の内部に導入される
と、まず第１のフィルタユニット13の各通路23を通過し
た後、第２のフィルタユニット14の通路24を通過する。
排気ガスは、狭い通路23,24を通過する過程でその流れ
を乱され、且つフィルタユニット13,14が多孔質セラミ
ック隔壁21,22で構成されているために、隔壁21,22の表
面に排気ガスに含まれる黒煙粒子が付着する。しかし、
通路23,24は、排気ガスの流れの方向に延びているの
で、ここでの流体抵抗は非常に少ない。従って、黒煙粒
子が除去された排気ガスは、スムーズに排出口15から排
出される。
図４は、この装置５の燃焼コントロールを説明するた
めのタイミングチャートである。コントローラ39は、温
度センサ38が検出した温度が第１の温度（例えば700
℃）以下であるときには、バルブ35を開き、コンプレッ
サ36を作動させて着火装置32をオンにする。これによ
り、燃料であるブタンガスが点火され、燃焼促進ガスの
供給によって燃焼が促進されるので、セラミック隔壁2
1,22の表面に付着した黒煙粒子が燃焼する。燃焼により
残った灰は、排気ガスと共に排出口15から排出されるの
で、セラミック隔壁21,22の表面が目詰まりすることは
ない。
燃焼が継続されてセラミック隔壁21の温度が第２の温
度（例えば1000℃）まで上昇したら、コントローラ39
は、バルブ35を閉、コンプレッサ36をオフにして燃焼動
作を停止させる。これにより、装置５の内部の温度が上
がりすぎるのを防止することができる。温度が第１の温
度まで低下したら、再度同一の動作を繰り返す。
なお、例えば図５に示すように、セラミック隔壁21,2
2の少なくとも一部に、白金等の燃焼促進剤41を塗布し
ておくことは有効である。これにより、隔壁21,22の表
面で燃焼を更に促進させることができ、より効率良く黒
煙粒子を処理することができる。また、燃料としてブタ
ンガスのような気体燃料の代わりに、エタノールのよう
な液体燃料を用いても良い。この場合、図６に示すよう
に、タンク42に収容された液体燃料43をポンプ44等で汲
み上げて燃料噴射ノズル31に供給すればよい。
図７は、別の実施例によるフィルタ10bの構成を示し
ている。この実施例では、第１のフィルタユニット13と
第２のフィルタユニット14とを排気ガスの流れの方向に
所定間隔をおいて交互に計４段配列して構成されてい
る。第１のフィルタユニット13の多孔質セラミック隔壁
21と第２のフィルタユニット14の多孔質セラミック隔壁
22とは互いに直交する方向に複数枚配置されている。従
って、互いに直交する略矩形の断面を有する複数個ずつ
の通路23,24が、排気ガスの流れに沿って多重に連結さ
れた形になる。
この様にフィルタユニットを多段に、且つ隣接するユ
ニットの通路を区画する隔壁が直交するように組み合わ
せることにより、通過する排気ガスは乱流となり、その
結果、隔壁への微粒子吸着量が多くなる。即ち、微粒子
除去効率がより高いものとなる。しかも各フィルタユニ
ットの通路23,24は、排気ガスの流れる方向と平行であ
るから、排気抵抗の増大は無視できる。
図８は、更に別の実施例によるフィルタ10cの構成を
示している。この実施例では、フィルタ10cは一つの多
孔質セラミックブロック52により構成されている。ブロ
ック52には、セラミック隔壁53により区画されて排気ガ
スの流れの方向に延びる多数の通路51が、縦方向及び横
方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように、加工されてい
る。この場合、通路51は、ガス導入側で縦に長い矩形、
ガス排出側で横に長い矩形とすることも有効である。
なお、図１において、この装置５の配置すべき位置を
サブマフラー４の前段としたのは、メインマフラー４の
手前の排気ガスの温度が約600℃で手頃な温度であると
いう点に基づく。しかし、本発明の装置を、例えばサブ
マフラー３の内部に設けたり、メインマフラー４の後段
に配置しても良いことは言うまでもない。
図９は、更に本発明の好ましい実施例であり、EGR装
置（排気還流制御装置）と触媒装置とを備えたディーゼ
ルエンジン１の排気ガス浄化装置に本発明の微粒子除去
装置５を組み込んだ構成を示している。微粒子除去装置
５の本体を構成するフィルタ10dのガス導入管100は、デ
ィーゼルエンジン１の排気管101に蛇腹式のガス管102を
介して接続されている。フィルタ10dの排気管104には更
に蛇腹式のガス管104を介して、有害ガスを除去するた
めの触媒装置105が接続されている。触媒装置105は具体
的に、CO,HC,NOx等を除去できる触媒を用いて構成され
ている。
この実施例のフィルタ10dは、一つのフィルタ容器91
内に、３段のフィルタユニット92,93,94が配置されたも
のである。３段のフィルタユニット92,93,94は、図10に
示すように、楕円柱状の多孔質セラミックブロックによ
り形成されている。各フィルタユニット92,93,94には、
図10及び図11に示すように多孔質セラミック隔壁201に
より区画されて、排気ガスの流れの方向に沿って複数の
通路202が形成されている。そのユニットの一つを、そ
の中心を通る水平面で切断した断面（図10、図11Aに示
すＩ−Ｉ′断面）を示すと、図11Bのようになってい
る。即ち隔壁201は、外周部で連結されると共に、中央
部及び必要に応じて上下部でも横方向に互いに連結され
た状態としている。
３段のフィルタユニット92,93,94は、図示しない位置
決め部材により位置決めされた後、ステンレス製のカバ
ー203,204により上下から挟み込まれて、所定間隔をお
いて排気ガスの流れの方向に並ぶように、一体に組み立
てられる。この組立の際、各フィルタユニット92,93,94
の周囲には好ましくは、振動による破損を防止するた
め、セラミックス繊維等のクッション材が巻き付けられ
る。
図10に示すように、フィルタユニット92,93,94の前段
に、燃焼室を形成する前段カバー205が設けられ、この
前段カバー205の内部に多孔の燃焼筒95が、その軸心を
排気ガスの流れの方向と直交させるように配置されてい
る。燃焼筒95にはその両端部に、噴霧ノズル95a,95bが
配置され、更にこれらの噴霧ノズル96a,96bに隣接し
て、スパークプラグ97a,97bと着火用ヒータ98a,98bが配
置される。スパークプラグ97aと着火用ヒータ98aは防護
壁99aで、またスパークプラグ97bと着火用ヒータ98bは
防護壁99bでそれぞれ囲まれる。この防護壁99a,99bで囲
まれた領域は、排気ガスの流れの影響をあまり受けず、
噴霧ノズル96a,96bから噴霧された混合ガスが高い濃度
で滞留して着火に好ましい環境が作られる。図12には、
着火用ヒータ98aとその周囲の断面図が示されている。
着火用ヒータ98aは、固定用のホルダー221と、このホル
ダー221に支持されたグロー222と、このグロー222の周
囲を覆う浸透性の良好なセラミック筒223からなる。グ
ロー222のスイッチがオンになって周囲のセラミック筒2
23が熱せられると、セラミック筒223に浸み込んだ燃料
が気化するので、スパークプラグ97aのスパークによっ
て確実に着火されることになる。
図９に示すように、EGR装置110を構成するため、フィ
ルタ10dの排気管103を流れる排気ガスの一部が、帰還経
路108を介して、エアークリーナ257とディーゼルエンジ
ン１との間の吸気管107にフィードバックされている。
帰還経路108には、EGRバルブ106が介挿され、このEGRバ
ルブ106によって不活性ガスである排気ガスの還流量を
制御することにより、ディーゼルエンジン１内の燃焼温
度を低減して、NOxを低減する。
フィルタ10dのセラミックの温度は、温度検出器251に
よって検出され、この検出値がコントローラ252に送ら
れる。燃料タンク254に収容された軽油等の燃料は、ポ
ンプ255によって各噴霧ノズル96a,96bに供給される。ポ
ンプ256は、各噴霧ノズル96a,96bにエアーを供給する。
バッテリー253は、スパークプラグ97a,97b、着火用ヒー
タ98a,98b及びコントローラ252に必要な電力を供給す
る。
次に、このように構成された排気ガス低減装置の動作
を、図13のタイムチャートを参照しながら説明する まず、時刻t1でディーゼルエンジン１が始動される
と、そのT1（例えば１分）の後t2でグロー222のスイッ
チがオンになり、そのT2（例えば10秒）後のt3で燃料供
給用のポンプ255及びエアー供給用のポンプ256が共にオ
ンになり、混合ガスが燃焼室内に導入されて着火環境が
整う。このときグロー222が赤熱することによる着火も
可能であるが、より確実な着火を行うため、スパークプ
ラグ97a,97bによる着火がなされ、燃焼動作が開始され
る。燃焼筒95内での燃焼によってフィルタ10d内の温度
が上昇し、隔壁201の表面に付着した黒煙が燃焼されて
除去される。一旦燃焼動作が開始されたら、グロー222
の加熱は不要になるので、燃焼動作の確認後、例えば燃
焼供給開始からT3（例えば30秒）後の時刻t4でグロー22
2のスイッチをオフにする。そして、時刻t5でフィルタ1
0dのセラミック温度が900℃に達したことを温度検出器2
51が検出したら、燃料供給用のポンプ255をオフにす
る。但し、エアー供給用のポンプ256は、オン状態を継
続させる。これにより、燃焼に必要な酸素が継続的に供
給されて、隔壁201表面での燃焼が継続される。しか
し、燃料供給停止によって燃焼筒95内での燃焼が停止し
ているので、排気ガスによって隔壁201の表面温度が徐
々に低下する。
時刻t6でフィルタ10dのセラミック温度が730℃まで低
下したことを温度検出器251が検出したら、再度グロー2
22のスイッチがオンになり、そのT2後の時刻t7で燃料用
のポンプ255がオンになる。スパークによる点火動作が
なされ、燃料供給からT3だけ経過した時刻t8でグロー22
2のスイッチはオフになる。そして、時刻t9でセラミッ
ク温度が900℃に達したことを温度検出器251が検出した
ら、燃料供給用のポンプ255をオフにする。以後同様の
動作を繰り返す。
図14は、上述した燃焼制御を行うコントローラ252に
含まれる燃焼制御回路300の構成を示している。温度検
出器251からの出力は、二つのコンパレータ301,302に入
力される。これらのコンパレータ301,302はそれぞれ、
低レベル電圧LV（例えば第１の温度730℃に対応）、高
レベル電圧HV（例えば第２の温度900℃に対応）を基準
電圧として、入力された温度信号のレベルを判定する。
温度信号のレベルが低レベル電圧LV以下になると、コン
パレータ301の出力が“L"となり、これによりフリップ
フロップ303がセットされて、Ｑ出力＝“H"となる。ま
た、温度信号のレベルが高レベル電圧HV以上になると、
コンパレータ302の出力が“H"となり、これによりフリ
ップフロップ303がリセットされてＱ出力＝“L"とな
る。また、エンジンスタート時のバッテリー電圧低下期
間での燃焼制御動作を行わせないように、エンジンスタ
ート信号の入力からタイマー304で設定された時間T1だ
け“H"になるスタートリセット信号がNORゲートG1を介
して、フリップフロップ303のリセット入力に与えられ
ている。フリップフロップ303のＱ出力の立ち上がりか
らタイマー305で設定された時間T2＋T3だけグロー222が
オンにされる。また、NANDゲートG2は、フリップフロッ
プ303のＱ出力の立ち上がりだけをタイマー306で設定さ
れた時間T2だけ遅らせた信号を出力し、燃料供給用のポ
ンプ255を制御する。フリップフロップ307の出力Ｑは、
NANDゲートG2の最初の立ち上がりによってセットされ、
以後、エンジンが作動している間、オンになり続ける。
この出力Ｑは、エアー供給用のポンプ256を駆動する。N
ANDゲートG2の出力は、トリガ発生回路308にも入力され
る。トリガ発生回路308は、スパークプラグ97a,97bを点
火させる。
なお、燃料とエアーの供給量は、エンジン１の回転数
に応じた量であることが望ましい。そのためには、コン
トローラ252の内部に図15に示すようなポンプ制御回路4
00を組み込んでおく。マイクロフォン401により検出さ
れる間欠的な爆発音に対応する図16（ａ）に示すような
出力信号は、アンプ402で増幅される。アンプ402の出力
信号は、波形整形回路403で波形整形され、図16（ｂ）
のようなパルス信号となる。周波数電圧変換（F/V変
換）回路404は、波形整形回路403の出力パルスの周波数
を電圧に変換する。PWMアンプ405は、F/V変換回路404の
出力電圧に対応したパルス幅のパルス信号を出力する。
これにより、例えば図17に示すように、周波数に応じて
４段階の異なるパルス幅の制御パルスが得られる。
この排気ガス低減装置では、EGR装置で問題となる黒
煙の吸気側への還流という問題が、フィルタ10dによっ
て解決され、EGR装置110を効率良く働かせることができ
るので、黒煙と共にNOxを効果的に低減することができ
る。また、触媒装置105をフィルタ10dの後段に配置する
ことにより、CO,HC,NOxを更に低減させることができ、
排気ガス対策に極めて有効となる。
以上述べたようにこの発明によれば、フィルタが形成
する排気ガスの流れの方向に延びる複数の通路に、その
一端側から排気ガスを導入し、他端側から排気ガスを排
出する過程で通路の壁面で微粒子を捕捉するようにして
いるので、多孔質体で濾過させる従来の方式に比べて、
排気ガスの流れが極めてスムーズであり、排気抵抗を十
分に低く抑えることができ、これにより出力低下を防止
することができる。また、通路の壁面に捕捉された微粒
子を燃焼して残った灰は、フィルタの外部にスムーズに
排出されてフィルタ表面に残留することがないので、装
置も簡素化することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３３１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３３１Ｊ ３３１Ｌ Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ (56)参考文献 特開 昭62−298456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−101211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−118514（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−56024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−7721（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−280035（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−210009（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312033（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−94810（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−160813（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−163118（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−107119（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−105015（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−177716（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−12618（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−1450（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/00 - 3/04 B01D 53/34 - 53/36

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃焼機関から排出される排気ガスの排気経
    路に接続されて排気ガスに含まれる微粒子を除去する微
    粒子除去装置であって、 隔壁により区画され両端を開放させた複数の通路が排気
    ガスの流れの方向に延びるように形成され、排気ガスが
    前記複数の通路の一端側から導入されて他端側から排出
    される間に、排気ガスに含まれる微粒子を前記隔壁に捕
    捉するフィルタと、 このフィルタの排気ガス導入側に軸心を前記排気ガスの
    流れの方向と直交させるように配置された多孔の燃焼筒
    と、 この燃焼筒の内部に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、 この燃料噴射ノズルから噴射された燃料に着火させる着
    火手段と、 前記フィルタの排気ガス導入側に配置されて前記フィル
    タに燃焼促進ガスを導入して前記隔壁の表面での燃焼を
    継続させる燃焼促進ガス導入手段とを備えた ことを特徴とする微粒子除去装置。
  2. 【請求項２】前記隔壁は、多孔質固体により形成されて
    いる ことを特徴とする請求項１記載の微粒子除去装置。
  3. 【請求項３】前記フィルタは、排気ガスの流れの方向に
    所定間隔をおいて配置された複数のフィルタユニットを
    有する ことを特徴とする請求項１記載の微粒子除去装置。
  4. 【請求項４】前記各フィルタユニットは、平行に配置さ
    れた複数の多孔質セラミック板からなる隔壁により区画
    された略矩形の断面を有する、排気ガスの流れの方向に
    延びる複数の通路が、排気ガスの流れと直交する方向に
    沿って配列されている ことを特徴とする請求項３記載の微粒子除去装置。
  5. 【請求項５】隣接するフィルタユニットの多孔質セラミ
    ック板が互いに直交するように配置されている ことを特徴とする請求項４記載の微粒子除去装置。
  6. 【請求項６】隣接するフィルタユニットの多孔質セラミ
    ック板が互いに平行に配置されている ことを特徴とする請求項４記載の微粒子除去装置。
  7. 【請求項７】前記フィルタは、その隔壁の表面の少なく
    とも一部に燃焼促進剤が塗布されている ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の微
    粒子除去装置。
  8. 【請求項８】前記フィルタは容器内に収容され、前記フ
    ィルタの排気ガス導入側に燃焼室を形成する前段カバー
    が設けられ、この前段カバーの内部に前記燃焼筒が配置
    されている ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の微
    粒子除去装置。
  9. 【請求項９】前記燃焼噴射ノズルは前記燃焼筒の両端に
    配置され、 前記着火手段は、前記燃料噴射ノズルに隣接させて配置
    され、防護壁で囲まれている ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の微
    粒子除去装置。
  10. 【請求項１０】前記フィルタの温度を検出する温度セン
    サと、 この温度センサが第１の温度まで低下したことを検出し
    たら前記燃料噴射ノズルから燃料を噴射させると共に前
    記着火手段を着火動作させ、前記温度センサが第１の温
    度よりも高い第２の温度まで上昇したことを検出したら
    前記燃料噴射ノズルからの燃料噴射を停止させる制御手
    段とを更に備えた ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の微
    粒子除去装置。
  11. 【請求項１１】ディーゼルエンジンから排出される排気
    ガスの排気経路に接続されて排気ガスに含まれる微粒子
    を除去する微粒子除去装置と、 この微粒子除去装置の排出経路の排気ガスを前記ディー
    ゼルエンジンの吸気経路に還流させる排気還流制御装置
    とを備えた排気ガス浄化装置であって、 前記微粒子除去装置が、 隔壁により区画され両端を開放させた複数の通路が排気
    ガスの流れの方向に延びるように形成され、排気ガスが
    前記複数の通路の一端側から導入されて他端側から排出
    される前に、排気ガスに含まれる微粒子を前記隔壁に捕
    捉するフィルタと、 このフィルタの排気ガス導入側に軸心を前記排気ガスの
    流れの方向と直交させるように配置された多孔の燃焼筒
    と、 この燃焼筒の内部に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、 この燃料噴射ノズルから噴射された燃料に着火させる着
    火手段と、 前記フィルタの排気ガス導入側に配置されて前記フィル
    タに燃焼促進ガスを導入して前記隔壁の表面での燃焼を
    継続させる燃焼促進ガス導入手段とを備えたものである ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
  12. 【請求項１２】前記微粒子除去装置の排出経路に有害ガ
    ス成分を除去する触媒装置を更に備えた ことを特徴とする請求項11記載の排気ガス浄化装置。
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