JP5427739B2 - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、ＥＧＲガスのＰＭ濃度を高めることができるディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。
尚、本発明で用いる用語中、ＰＭは排気ガスに含まれる粒子状物質、ＥＧＲは排気ガス還流、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称である。
尚、本発明で用いる用語中、ＰＭは排気ガスに含まれる粒子状物質、ＥＧＲは排気ガス還流、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称である。
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、排気経路に排気分流器を設け、排気分流器で排気ガス中のＰＭを偏在させ、排気ガスを、偏在したＰＭを含むＥＧＲガスと残りの放出ガスとに分流させ、ＥＧＲガスを燃焼室に還流させ、放出ガスを大気側に放出するようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種の排気処理装置によれば、ＥＧＲガスに含まれるＰＭがエンジン運転中に燃焼室の燃焼熱で焼却処理される。このため、ＤＰＦを無くすことができる。或いは、ＤＰＦと排気ガス分流器とを併用することにより、ＤＰＦを小型化することができる。排気ガス分流器は、多くのＰＭを保存しておく必要がないため、ＤＰＦよりも小型化することができ、ＤＰＦに代えて排気ガス分流器を用いる場合、ＤＰＦと排気ガス分流器とを併用する場合のいずれの場合も、エンジンを小型化することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、排気ガス分流器の上流側中心部に電極部を設け、排気ガス分流器の外周壁を電極部とし、これらの間のコロナ放電により排気ガス中のＰＭを帯電させ、排気ガス分流器の下流側中心部に内筒を配置し、内筒の外側にＥＧＲガスを、内筒の内側に放出ガスをそれぞれ分流させるようになっているが、内筒の放出ガス進入口が内筒の上流端で開口しているため、問題がある。
この種の排気処理装置によれば、ＥＧＲガスに含まれるＰＭがエンジン運転中に燃焼室の燃焼熱で焼却処理される。このため、ＤＰＦを無くすことができる。或いは、ＤＰＦと排気ガス分流器とを併用することにより、ＤＰＦを小型化することができる。排気ガス分流器は、多くのＰＭを保存しておく必要がないため、ＤＰＦよりも小型化することができ、ＤＰＦに代えて排気ガス分流器を用いる場合、ＤＰＦと排気ガス分流器とを併用する場合のいずれの場合も、エンジンを小型化することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、排気ガス分流器の上流側中心部に電極部を設け、排気ガス分流器の外周壁を電極部とし、これらの間のコロナ放電により排気ガス中のＰＭを帯電させ、排気ガス分流器の下流側中心部に内筒を配置し、内筒の外側にＥＧＲガスを、内筒の内側に放出ガスをそれぞれ分流させるようになっているが、内筒の放出ガス進入口が内筒の上流端で開口しているため、問題がある。
《問題》 ＥＧＲガスのＰＭ濃度を十分に高めることができない。
排気ガス分流器の上流側中心部付近を通過する比較的重いＰＭは、静電気力を受けても、慣性力のために直進し、内筒の上流端の放出ガス進入口内筒に進入する傾向があり、ＥＧＲガスのＰＭ濃度を十分に高めることができない。このため多くのＰＭが大気側に放出される。
排気ガス分流器の上流側中心部付近を通過する比較的重いＰＭは、静電気力を受けても、慣性力のために直進し、内筒の上流端の放出ガス進入口内筒に進入する傾向があり、ＥＧＲガスのＰＭ濃度を十分に高めることができない。このため多くのＰＭが大気側に放出される。
本発明の課題は、ＥＧＲガスのＰＭ濃度を高めることができるディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１に例示するように、排気経路(１)に排気分流器(２)を設け、排気分流器(２)で排気ガス(３)中のＰＭを偏在させ、排気ガス(３)を、偏在したＰＭを含むＥＧＲガス(４)と残りの放出ガス(５)とに分流させ、ＥＧＲガス(４)を燃焼室(４２)に還流させ、放出ガス(５)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図２に例示するように、排気ガス分流器(２)の中心部に中心筒(７)を配置し、この中心筒(７)の周壁に複数の放出ガス進入孔(８)を設け、この中心筒(７)の周囲に排気ガス旋回室(９)を設け、排気ガス分流器(２)に相互に異なる極性の電極(１２)(１３)を設け、これら電極(１２)(１３)間でのコロナ放電により、排気ガス(３)中のＰＭを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(９)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(１４)を帯電ＰＭと逆の極性の電極(１３)にし、
排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるとともに、中心筒(７)寄りの排気ガス(３)を放出ガス(５)として放出ガス進入孔(８)から中心筒(７)内に分流させ、
図５に例示するように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成し、
複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
図１に例示するように、排気経路(１)に排気分流器(２)を設け、排気分流器(２)で排気ガス(３)中のＰＭを偏在させ、排気ガス(３)を、偏在したＰＭを含むＥＧＲガス(４)と残りの放出ガス(５)とに分流させ、ＥＧＲガス(４)を燃焼室(４２)に還流させ、放出ガス(５)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図２に例示するように、排気ガス分流器(２)の中心部に中心筒(７)を配置し、この中心筒(７)の周壁に複数の放出ガス進入孔(８)を設け、この中心筒(７)の周囲に排気ガス旋回室(９)を設け、排気ガス分流器(２)に相互に異なる極性の電極(１２)(１３)を設け、これら電極(１２)(１３)間でのコロナ放電により、排気ガス(３)中のＰＭを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(９)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(１４)を帯電ＰＭと逆の極性の電極(１３)にし、
排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるとともに、中心筒(７)寄りの排気ガス(３)を放出ガス(５)として放出ガス進入孔(８)から中心筒(７)内に分流させ、
図５に例示するように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成し、
複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガスのＰＭ濃度を高めることができる。
図２に例示するように、排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるので、ＰＭは排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに効率的に偏在され、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガスのＰＭ濃度を高めることができる。
図２に例示するように、排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるので、ＰＭは排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに効率的に偏在され、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。
《効果》 重さや粒径が異なるＰＭを偏りなくＥＧＲガス中に取り込むことができる。
図２に示すように、排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるので、遠心力が効果的に作用する重いＰＭも、静電気力が効果的に作用する軽いＰＭもＥＧＲガス(４)に偏りなく取り込むことができる。このため、重さや粒径が異なるＰＭを偏りなくＥＧＲガス(４)中に取り込むことができる。このため、ＰＭが大気側に放出されにくい。
図２に示すように、排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるので、遠心力が効果的に作用する重いＰＭも、静電気力が効果的に作用する軽いＰＭもＥＧＲガス(４)に偏りなく取り込むことができる。このため、重さや粒径が異なるＰＭを偏りなくＥＧＲガス(４)中に取り込むことができる。このため、ＰＭが大気側に放出されにくい。
《効果》 排気ガス中のＰＭが中心筒内に進入しにくい。
図２に例示するように、中心筒(７)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)としたので、排気ガス(３)中の帯電ＰＭが静電気力で中心筒(７)から遠ざけられ、排気ガス(３)中のＰＭが中心筒(７)内に進入しにくい。
図２に例示するように、中心筒(７)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)としたので、排気ガス(３)中の帯電ＰＭが静電気力で中心筒(７)から遠ざけられ、排気ガス(３)中のＰＭが中心筒(７)内に進入しにくい。
《効果》 排気ガス旋回室内でＰＭを効率的に帯電させることができる。
図２に例示するように、中心筒(７)の外周に排気ガス旋回室周壁(１４)に向けて突出する放電用突起(６)を形成したので、放電用突起(６)と排気ガス旋回室周壁(１４)との間で安定的コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(９)内でＰＭを効率的に帯電させることができる。
図２に例示するように、中心筒(７)の外周に排気ガス旋回室周壁(１４)に向けて突出する放電用突起(６)を形成したので、放電用突起(６)と排気ガス旋回室周壁(１４)との間で安定的コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(９)内でＰＭを効率的に帯電させることができる。
《効果》 ＥＧＲガス中の帯電ＰＭが静電気力により放出ガス進入孔に進入しにくい。
図２に示すように、複数個の放出ガス進入孔(８)(８)を中心筒(７)の軸長方向に沿って配置する場合、放出ガス進入孔(８)の上流側で帯電ＰＭが排気ガス旋回室周壁(１４)に接触して電荷を失い、中心筒(７)に吸入される放出ガスの流れに乗って中心筒(７)に流入してしまう。
このため、図２に示すように、放電用突起(６)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(８)(８)の間に配置し、上流側の放出ガス進入孔(８)に進入しなかったＰＭを下流側の放電用突起(６)で生じるコロナ放電場を通過させることにより、再度、中心筒(７)と同じ極性に帯電させ、下流側の放出ガス進入孔(８)への進入を抑制するとともに、排気ガス旋回室周壁(１４)に引き寄せる。このため、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭが静電気力により放出ガス進入孔(８)に進入しにくい。
図２に示すように、複数個の放出ガス進入孔(８)(８)を中心筒(７)の軸長方向に沿って配置する場合、放出ガス進入孔(８)の上流側で帯電ＰＭが排気ガス旋回室周壁(１４)に接触して電荷を失い、中心筒(７)に吸入される放出ガスの流れに乗って中心筒(７)に流入してしまう。
このため、図２に示すように、放電用突起(６)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(８)(８)の間に配置し、上流側の放出ガス進入孔(８)に進入しなかったＰＭを下流側の放電用突起(６)で生じるコロナ放電場を通過させることにより、再度、中心筒(７)と同じ極性に帯電させ、下流側の放出ガス進入孔(８)への進入を抑制するとともに、排気ガス旋回室周壁(１４)に引き寄せる。このため、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭが静電気力により放出ガス進入孔(８)に進入しにくい。
《効果》 中心筒の製作が容易になる。
図５に例示するように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成するため、中心筒(７)は複雑な形状でありながら、簡易な形状の孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを組み合わせて形成することができ、中心筒(７)の製作が容易になる。
図５に例示するように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成するため、中心筒(７)は複雑な形状でありながら、簡易な形状の孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを組み合わせて形成することができ、中心筒(７)の製作が容易になる。
《効果》 大きさの異なる複数種の中心筒を製作することができる。
図５に例示するように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成するため、中心筒(７)を構成する孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)の数を変更することにより、大きさの異なる複数種の中心筒(７)を製作することができる。
図５に例示するように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成するため、中心筒(７)を構成する孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)の数を変更することにより、大きさの異なる複数種の中心筒(７)を製作することができる。
《効果》 中心筒の部品の種類を少なくすることができる。
図５に例示するように、複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成したので、中心筒(７)の部品の種類を少なくすることができる。
図５に例示するように、複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成したので、中心筒(７)の部品の種類を少なくすることができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 中心筒の製作が容易になる。
図５に例示するように、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを相互に圧入で連結固定したので、中心筒(７)の組み立てに手間がかからず、中心筒(７)の製作が容易になる。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 中心筒の製作が容易になる。
図５に例示するように、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを相互に圧入で連結固定したので、中心筒(７)の組み立てに手間がかからず、中心筒(７)の製作が容易になる。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 広い先端隙間部分を通過するＰＭを効率的に帯電させることができる。
図６に例示するように、隣合う放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)よりも、基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)の幅が狭くなるようにしたので、コロナ放電が起こりにくい基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)が狭く、コロナ放電が起こり易い放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)が広くなり、広い先端隙間部分(７５)を通過するＰＭを効率的に帯電させることができる。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 広い先端隙間部分を通過するＰＭを効率的に帯電させることができる。
図６に例示するように、隣合う放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)よりも、基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)の幅が狭くなるようにしたので、コロナ放電が起こりにくい基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)が狭く、コロナ放電が起こり易い放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)が広くなり、広い先端隙間部分(７５)を通過するＰＭを効率的に帯電させることができる。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 放電用突起を短時間で形成することができる。
図６に例示するように、各放電用突起(６)の幅方向端縁(７８)(７８)を周方向隣の放電用突起(６)に近づく湾曲突状のインボリュート曲線としたので、放電用突起(６)をボブカッターで形成することができ、ワイヤカット等に比べ、放電用突起(６)を短時間で形成することができる。
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 放電用突起を短時間で形成することができる。
図６に例示するように、各放電用突起(６)の幅方向端縁(７８)(７８)を周方向隣の放電用突起(６)に近づく湾曲突状のインボリュート曲線としたので、放電用突起(６)をボブカッターで形成することができ、ワイヤカット等に比べ、放電用突起(６)を短時間で形成することができる。
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中の帯電ＰＭが放出ガス進入孔内を通過しにくい。
図４(Ａ)に例示するように、放出ガス進入孔(８)の開口縁に鋭角部(８ａ)を設けたので、排気ガス(３)中の帯電ＰＭが放出ガス進入孔(８)内を通過しにくい。その理由は、鋭角部(８ａ)付近に電界の集中箇所が発生し、帯電ＰＭの進入を抑制するためと推定される。
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中の帯電ＰＭが放出ガス進入孔内を通過しにくい。
図４(Ａ)に例示するように、放出ガス進入孔(８)の開口縁に鋭角部(８ａ)を設けたので、排気ガス(３)中の帯電ＰＭが放出ガス進入孔(８)内を通過しにくい。その理由は、鋭角部(８ａ)付近に電界の集中箇所が発生し、帯電ＰＭの進入を抑制するためと推定される。
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中のＰＭが慣性により放出ガス進入孔内に進入しにくい。
図４(Ａ)に例示するように、排気ガス旋回室(９)側から中心筒(７)内に向かう放出ガス進入孔(８)の向きを、排気ガス(３)の旋回方向と逆行する向きにしたので、排気ガス中のＰＭが慣性により放出ガス進入孔(８)内に進入しにくい。
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中のＰＭが慣性により放出ガス進入孔内に進入しにくい。
図４(Ａ)に例示するように、排気ガス旋回室(９)側から中心筒(７)内に向かう放出ガス進入孔(８)の向きを、排気ガス(３)の旋回方向と逆行する向きにしたので、排気ガス中のＰＭが慣性により放出ガス進入孔(８)内に進入しにくい。
(請求項７に係る発明)
請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガスのＰＭ濃度を高めることができる。
図２に例示するように、放電用突起(６)の上流側に排気ガス偏向案内壁(１８)を配置し、放電用突起(６)に向かう排気ガス(３)を排気ガス偏向案内壁(１８)で放電用突起(６)の周囲の排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏向させるようにしたので、排気ガス(３)中のＰＭは慣性により排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏在しやすくなり、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。
請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガスのＰＭ濃度を高めることができる。
図２に例示するように、放電用突起(６)の上流側に排気ガス偏向案内壁(１８)を配置し、放電用突起(６)に向かう排気ガス(３)を排気ガス偏向案内壁(１８)で放電用突起(６)の周囲の排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏向させるようにしたので、排気ガス(３)中のＰＭは慣性により排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏在しやすくなり、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。
《効果》 ＰＭの付着による放電用突起の汚染を抑制することができる。
排気ガス(３)中のＰＭは慣性により排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏在しやすくなり、ＰＭの付着による放電用突起(６)の汚染を抑制することができる。
排気ガス(３)中のＰＭは慣性により排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏在しやすくなり、ＰＭの付着による放電用突起(６)の汚染を抑制することができる。
(請求項８に係る発明)
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガスの還流停止中でも、ＥＧＲガスがＥＧＲガス旋回室から排気ガス旋回室に逆流する不具合が抑制される。
図２に例示するように、ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部から溢れたＥＧＲガス(４)のガス成分(２５)がガス抜き孔(２４)から中心筒(７)内に流入するようにしたので、ＥＧＲガス(４)の還流停止中でも、或いは、ＥＧＲガス(４)の還流量が少ない場合でも、ＥＧＲガス(４)がＥＧＲガス旋回室(２１)から排気ガス旋回室(９)に逆流する不具合が抑制される。
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガスの還流停止中でも、ＥＧＲガスがＥＧＲガス旋回室から排気ガス旋回室に逆流する不具合が抑制される。
図２に例示するように、ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部から溢れたＥＧＲガス(４)のガス成分(２５)がガス抜き孔(２４)から中心筒(７)内に流入するようにしたので、ＥＧＲガス(４)の還流停止中でも、或いは、ＥＧＲガス(４)の還流量が少ない場合でも、ＥＧＲガス(４)がＥＧＲガス旋回室(２１)から排気ガス旋回室(９)に逆流する不具合が抑制される。
(請求項９に係る発明)
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中の帯電ＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図２に例示するように、ＥＧＲガス旋回室周壁(２２)を帯電ＰＭと異なる極性の電極(１３)としたので、ＥＧＲガス旋回室(２１)を旋回するＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭが遠心力と静電気力でＥＧＲガス旋回室周壁(２２)に近づき、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中の帯電ＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図２に例示するように、ＥＧＲガス旋回室周壁(２２)を帯電ＰＭと異なる極性の電極(１３)としたので、ＥＧＲガス旋回室(２１)を旋回するＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭが遠心力と静電気力でＥＧＲガス旋回室周壁(２２)に近づき、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。
(請求項１０に係る発明)
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中の帯電ＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図２に例示するように、中心筒終端壁(２０)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)としたので、ＥＧＲガス旋回室(２１)を旋回するＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭが静電気力で中心筒終端壁(２０)から遠ざけられ、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中の帯電ＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図２に例示するように、中心筒終端壁(２０)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)としたので、ＥＧＲガス旋回室(２１)を旋回するＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭが静電気力で中心筒終端壁(２０)から遠ざけられ、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。
(請求項１１に係る発明)
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中のＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図４(Ｂ)に例示するように、ガス抜き孔(２４)の開口縁に鋭角部(２４ａ)を設けたので、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。その理由は、鋭角部(２４ａ)付近に電界の集中箇所が発生し、帯電ＰＭの進入を抑制するためと推定される。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中のＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図４(Ｂ)に例示するように、ガス抜き孔(２４)の開口縁に鋭角部(２４ａ)を設けたので、ＥＧＲガス(４)中の帯電ＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。その理由は、鋭角部(２４ａ)付近に電界の集中箇所が発生し、帯電ＰＭの進入を抑制するためと推定される。
(請求項１２に係る発明)
請求項１２に係る発明は、請求項８から請求項１１のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中のＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図４(Ｂ)(Ｃ)に例示するように、ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部側から中心筒(７)内に向かうガス抜き孔(２４)の向きを、ＥＧＲガス(４)の旋回方向と逆行する向きにしたので、慣性力により、ＥＧＲガス(４)中のＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。
請求項１２に係る発明は、請求項８から請求項１１のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 ＥＧＲガス中のＰＭがガス抜き孔に進入しにくい。
図４(Ｂ)(Ｃ)に例示するように、ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部側から中心筒(７)内に向かうガス抜き孔(２４)の向きを、ＥＧＲガス(４)の旋回方向と逆行する向きにしたので、慣性力により、ＥＧＲガス(４)中のＰＭがガス抜き孔(２４)に進入しにくい。
図１〜図８は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図であり、この実施形態では、多気筒ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。
排気処理装置の概要は、次の通りである。
図１に示すように、排気経路(１)に排気分流器(２)を設け、排気分流器(２)で排気ガス(３)中のＰＭを偏在させ、排気ガス(３)を、偏在したＰＭを含むＥＧＲガス(４)と残りの放出ガス(５)とに分流させ、ＥＧＲガス(４)を燃焼室(４２)に還流させ、放出ガス(５)を大気側に放出するようにしている。
排気経路(１)は、排気ポート(４３)、排気マニホルド(３９)、排気ガス分流器(２)、過給機(４０)の排気タービン(４１)を順に接続して構成されている。ＥＧＲガス(４)は、ＥＧＲクーラ(４４)、ＥＧＲ弁室(４５)、逆止弁室(４６)を順に介して吸気経路(４７)に還流される。吸気経路(４７)は過給機(４０)のコンプレッサ(４８)、過給パイプ(５６)、吸気マニホルド(４９)、吸気ポート(５０)を順に接続して構成されている。ＥＧＲ弁室(４５)のＥＧＲ弁(４５ａ)は弁アクチュエータ(４５ｂ)で開閉駆動され、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて、開閉され、その開度が調整される。
図１に示すように、排気経路(１)に排気分流器(２)を設け、排気分流器(２)で排気ガス(３)中のＰＭを偏在させ、排気ガス(３)を、偏在したＰＭを含むＥＧＲガス(４)と残りの放出ガス(５)とに分流させ、ＥＧＲガス(４)を燃焼室(４２)に還流させ、放出ガス(５)を大気側に放出するようにしている。
排気経路(１)は、排気ポート(４３)、排気マニホルド(３９)、排気ガス分流器(２)、過給機(４０)の排気タービン(４１)を順に接続して構成されている。ＥＧＲガス(４)は、ＥＧＲクーラ(４４)、ＥＧＲ弁室(４５)、逆止弁室(４６)を順に介して吸気経路(４７)に還流される。吸気経路(４７)は過給機(４０)のコンプレッサ(４８)、過給パイプ(５６)、吸気マニホルド(４９)、吸気ポート(５０)を順に接続して構成されている。ＥＧＲ弁室(４５)のＥＧＲ弁(４５ａ)は弁アクチュエータ(４５ｂ)で開閉駆動され、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて、開閉され、その開度が調整される。
排気ガス分流器の構成は、次の通りである。
図２に示すように、排気ガス分流器(２)の中心部に中心筒(７)を配置し、この中心筒(７)の周壁に複数の放出ガス進入孔(８)を設け、この中心筒(７)の周囲に排気ガス旋回室(９)を設け、排気ガス分流器(２)に相互に異なる極性の電極(１２)(１３)を設け、これら電極(１２)(１３)間でのコロナ放電により、排気ガス(３)中のＰＭを所定の極性に帯電させるようになっている。
排気ガス旋回室(９)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(１４)を帯電ＰＭと逆の極性の電極(１３)にし、排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるとともに、中心筒(７)寄りの排気ガス(３)を放出ガス(５)として放出ガス進入孔(８)から中心筒(７)内に分流させる。
図２に示すように、排気ガス分流器(２)の中心部に中心筒(７)を配置し、この中心筒(７)の周壁に複数の放出ガス進入孔(８)を設け、この中心筒(７)の周囲に排気ガス旋回室(９)を設け、排気ガス分流器(２)に相互に異なる極性の電極(１２)(１３)を設け、これら電極(１２)(１３)間でのコロナ放電により、排気ガス(３)中のＰＭを所定の極性に帯電させるようになっている。
排気ガス旋回室(９)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(１４)を帯電ＰＭと逆の極性の電極(１３)にし、排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるとともに、中心筒(７)寄りの排気ガス(３)を放出ガス(５)として放出ガス進入孔(８)から中心筒(７)内に分流させる。
この実施形態では、ＰＭをマイナスの極性に帯電させる。そして、図２に示すように、中心筒(７)をＰＭと同じ極性のマイナスの電極(１２)とする。
図２に示すように、中心筒(７)は円筒形で、放出ガス進入孔(８)は、中心筒(７)の母線に所定間隔を保持して一列に配置され、この列が中心筒(７)の周方向に所定間隔を保持して複数列配置されている。図４(Ａ)に示すように、放出ガス進入孔(８)の開口縁に鋭角部(８ａ)を設けている。排気ガス旋回室(９)側から中心筒(７)内に向かう放出ガス進入孔(８)の向きを、排気ガス(３)の旋回方向と逆行する向きにしている。図４(Ａ)に示すように、鋭角部(８ａ)は、中心軸(７)の中心軸直交断面図上、鋭角となっている部分である。この実施形態では、中心筒(７)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)とするので、帯電ＰＭと異なる極性の電極(１３)となる排気ガス旋回室周壁(１４)との間で、コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(９)内で排気微粒子を効率的に帯電させることができる。
図２に示すように、中心筒(７)は円筒形で、放出ガス進入孔(８)は、中心筒(７)の母線に所定間隔を保持して一列に配置され、この列が中心筒(７)の周方向に所定間隔を保持して複数列配置されている。図４(Ａ)に示すように、放出ガス進入孔(８)の開口縁に鋭角部(８ａ)を設けている。排気ガス旋回室(９)側から中心筒(７)内に向かう放出ガス進入孔(８)の向きを、排気ガス(３)の旋回方向と逆行する向きにしている。図４(Ａ)に示すように、鋭角部(８ａ)は、中心軸(７)の中心軸直交断面図上、鋭角となっている部分である。この実施形態では、中心筒(７)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)とするので、帯電ＰＭと異なる極性の電極(１３)となる排気ガス旋回室周壁(１４)との間で、コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(９)内で排気微粒子を効率的に帯電させることができる。
図２、図３(Ａ)に示すように、中心筒(７)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)とし、中心筒(７)の外周に排気ガス旋回室周壁(１４)に向けて突出する放電用突起(６)を形成している。
図２に示すように、放電用突起(６)を帯電ＰＭと同じ極性のマイナスの電極(１２)としている。
図２に示すように、放電用突起(６)を帯電ＰＭと同じ極性のマイナスの電極(１２)としている。
図２、図３(Ａ)に示すように、中心筒(７)の外周の周方向に沿って並べた放電用突起(６)の列を、中心筒(７)の軸長方向に複数列配置している。
図３(Ａ)に示すように、中心筒(７)の外周の周方向に沿って並べた放電用突起(６)の列はノコ歯状に形成されている。図２に示すように、放電用突起(６)の列は、排気ガス旋回室始端部(１０)で、最も上流側の放出ガス進入孔(８)の上流に３列隣接して配置されている。
図２に示すように、複数個の放出ガス進入孔(８)(８)を中心筒(７)の軸長方向に沿って配置するに当たり、放電用突起(６)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(８)(８)の間に配置している。この放電用突起(６)は、隣合う放出ガス進入孔(８)(８)の間にある。
図２に示すように、放電用突起(６)の上流側に排気ガス偏向案内壁(１８)を配置し、放電用突起(６)に向かう排気ガス(３)を排気ガス偏向案内壁(１８)で放電用突起(６)の周囲の排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏向させるようにしている。これにより、排気ガス(３)中のＰＭは慣性により排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏在しやすくなり、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。この排気ガス偏向案内壁(１８)の外周は下流に向かって次第に径大となる円錐台周面形状を内側に凹曲させた曲面形状である。
図３(Ａ)に示すように、中心筒(７)の外周の周方向に沿って並べた放電用突起(６)の列はノコ歯状に形成されている。図２に示すように、放電用突起(６)の列は、排気ガス旋回室始端部(１０)で、最も上流側の放出ガス進入孔(８)の上流に３列隣接して配置されている。
図２に示すように、複数個の放出ガス進入孔(８)(８)を中心筒(７)の軸長方向に沿って配置するに当たり、放電用突起(６)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(８)(８)の間に配置している。この放電用突起(６)は、隣合う放出ガス進入孔(８)(８)の間にある。
図２に示すように、放電用突起(６)の上流側に排気ガス偏向案内壁(１８)を配置し、放電用突起(６)に向かう排気ガス(３)を排気ガス偏向案内壁(１８)で放電用突起(６)の周囲の排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏向させるようにしている。これにより、排気ガス(３)中のＰＭは慣性により排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏在しやすくなり、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。この排気ガス偏向案内壁(１８)の外周は下流に向かって次第に径大となる円錐台周面形状を内側に凹曲させた曲面形状である。
図２に示すように、排気ガス旋回室終端部(１５)に囲まれた中心筒終端部(１９)に中心筒終端壁(２０)を設け、排気ガス旋回室終端部(１５)に隣接してＥＧＲガス旋回室(２１)を設け、ＥＧＲガス旋回室(２１)を周囲から取り囲むＥＧＲガス旋回室周壁(２２)にＥＧＲガス出口(２３)を設け、中心筒終端壁(２０)にガス抜き孔(２４)をあけ、ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部から溢れたＥＧＲガス(４)のガス成分(２５)がガス抜き孔(２４)から放出ガス(５)として中心筒(７)内に流入するようにしている。
図２に示すように、ＥＧＲガス旋回室周壁(２２)とＥＧＲガス旋回室端壁(２２ａ)を帯電ＰＭと異なる極性のプラスの電極(１３)としている。また、中心筒終端壁(２０)を帯電ＰＭと同じ極性のマイナスの電極(１２)としている。中心筒終端壁(２０)は中心筒(７)の周壁と一体成型されている。
図４(Ｂ)に示すように、ガス抜き孔(２４)の開口縁に鋭角部(２４ａ)を設け、図４(Ｂ)(Ｃ)に示すように、ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部側から中心筒(７)内に向かうガス抜き孔(２４)の向きを、ＥＧＲガス(４)の旋回方向と逆行する向きにしている。図４(Ｂ)に示すように、鋭角部(２４ａ)は、中心筒(７)の中心軸と平行でガス抜き孔(２４)の中心軸を含む断面図上、鋭角となっている部分である。図２に示すように、中心筒(７)は上下方向に向けて配置され、中心筒終端壁(２０)は中心筒(７)の下端部に配置され、図４(Ｂ)に示すように、ガス抜き孔(２４)は中心筒(７)内からＥＧＲガス旋回室(２１)に向けて下り傾斜する向きとされ、エンジン停止中には、中心筒(７)内に溜まったＰＭが自重でガス抜き孔(２４)からＥＧＲガス旋回室(２１)に流出するようにしてある。
図５に示すように、中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成している。
複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成している。
図５に示すように、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを相互に圧入で連結固定している。
複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成している。
図５に示すように、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを相互に圧入で連結固定している。
図５に示すように、終端側底部分(７９)と始端寄りの複数の孔無し環状周壁部分(８０)と始端孔無し環状周壁部分(８１)も、中心筒(７)の構成要素としている。
複数の孔無し環状周壁部分(８０)は相互に同一形状とし、複数の孔無し環状周壁部分(８０)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)の始端寄り部を構成し、始端部には始端孔無し環状周壁部分(８１)を重ねている。
中心筒(７)の基端には終端側底部分(７９)を重ねている。
終端側底部分(７９)と突起付き環状部分(７２)、突起付き環状部分(７２)と孔無し環状周壁部分(８０)、突起付き環状部分(７２)と始端孔無し環状周壁部分(８１)とは、いずれも圧入で連結固定している。
中心筒(７)を構成する各要素はいずれも金属製で、アルミ合金、鉄、銅、その他の金属を用いてよい。
複数の孔無し環状周壁部分(８０)は相互に同一形状とし、複数の孔無し環状周壁部分(８０)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)の始端寄り部を構成し、始端部には始端孔無し環状周壁部分(８１)を重ねている。
中心筒(７)の基端には終端側底部分(７９)を重ねている。
終端側底部分(７９)と突起付き環状部分(７２)、突起付き環状部分(７２)と孔無し環状周壁部分(８０)、突起付き環状部分(７２)と始端孔無し環状周壁部分(８１)とは、いずれも圧入で連結固定している。
中心筒(７)を構成する各要素はいずれも金属製で、アルミ合金、鉄、銅、その他の金属を用いてよい。
図６に示すように、突起付き環状部分(７２)の周方向に沿って複数の放電用突起(６)(６)を並べ、周方向で隣合う放電用突起(６)(６)の間に隙間(７３)を設けている。
隣合う放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)よりも、基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)の幅が狭くなるようにしている。
図６に示すように、各放電用突起(６)の幅方向端縁(７８)(７８)を周方向隣の放電用突起(６)に近づく湾曲突状のインボリュート曲線としている。
隣合う放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)よりも、基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)の幅が狭くなるようにしている。
図６に示すように、各放電用突起(６)の幅方向端縁(７８)(７８)を周方向隣の放電用突起(６)に近づく湾曲突状のインボリュート曲線としている。
図２に示すように、排気ガス旋回室(９)の上流に螺旋形の助走案内壁(２６ａ)に沿う排気ガス旋回助走通路(２６)を設けている。これにより、排気ガス旋回助走通路(２６)の整流作用により、排気ガス旋回室(９)での排気ガス(３)の旋回速度を高めることができ、排気ガス(３)中のＰＭにかかる遠心力を大きくし、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。
図２に示すように、排気ガス旋回助走通路(２６)で囲まれた排気ガス分流器(２)の中心部に放出ガス排出通路(２７)を設け、この放出ガス排出通路(２７)の排出通路入口(２８)を中心筒始端部(２９)にある中心筒出口(３０)と連通させている。これにより、排気ガス分流器(２)内に無駄なく部品を配置でき、排気ガス分流器(２)をコンパクトにすることができる。
図２に示すように、排気ガス旋回室周壁(１４)と助走通路周壁(３３)とを取り付けボルト(６１)で連結している。
放出ガス排出通路(２７)の排出通路周壁(２７ａ)を、排出通路入口周壁(３５)と、この排出通路入口周壁(３５)よりも下流側の排出通路下流側周壁(３６)とに区分し、排出通路下流側周壁(３６)と中心筒出口周壁(３７)との間に排出通路入口周壁(３５)を介在させている。
図２に示すように、排気ガス旋回助走通路(２６)で囲まれた排気ガス分流器(２)の中心部に放出ガス排出通路(２７)を設け、この放出ガス排出通路(２７)の排出通路入口(２８)を中心筒始端部(２９)にある中心筒出口(３０)と連通させている。これにより、排気ガス分流器(２)内に無駄なく部品を配置でき、排気ガス分流器(２)をコンパクトにすることができる。
図２に示すように、排気ガス旋回室周壁(１４)と助走通路周壁(３３)とを取り付けボルト(６１)で連結している。
放出ガス排出通路(２７)の排出通路周壁(２７ａ)を、排出通路入口周壁(３５)と、この排出通路入口周壁(３５)よりも下流側の排出通路下流側周壁(３６)とに区分し、排出通路下流側周壁(３６)と中心筒出口周壁(３７)との間に排出通路入口周壁(３５)を介在させている。
排出通路入口周壁(３５)を電気的絶縁体で成型し、中心筒(７)に対し、異なる極性の電極(１３)となる排気ガス旋回室周壁(１４)と助走通路周壁(３３)と排出通路下流側周壁(３６)とを電気的に絶縁している。これにより、簡易な絶縁体で電極(１２)(１３)間の絶縁を図ることができる。
排出通路入口周壁(３５)はアルミナで構成されている。
排出通路入口周壁(３５)はアルミナで構成されている。
図２に示すように、放電用突起(６)への入力端子(５２)は、中心筒(７)を介して放電用突起(６)に接続されている。入力端子(５２)と中心筒(７)は、入力端子(５２)に嵌めた絶縁体のスペーサ(５３)(５４)で、ＥＧＲガス旋回室端壁(２２ａ)と電気的に絶縁されている。中心筒(７)や放電用突起(６)等のマイナスの電極(１２)への入力端子(５２)は、導電板(６２)を介して昇圧回路(５８)のマイナス出力端子(５８ａ)と接続されている。昇圧回路(５８)のプラス出力はアース接続されている。プラスの電極(１３)となる排気ガス旋回室周壁(１４)とＥＧＲガス旋回室周壁(２２)とＥＧＲガス旋回室端壁(２２ａ)と助走通路周壁(３３)と排出通路下流側周壁(３６)と助走案内壁(２６ａ)とは、エンジンの機体を介してアース(バッテリマイナス)に接続されている。図中の符号(５５)はバッテリ、(５８ｂ)は昇圧回路(５８)のプラス入力端子である。
スペーサ(５３)(５４)の接合部には入力端子(５２)に嵌めた絶縁体の筒(６６)を配置し、入力端子(５２)とＥＧＲガス旋回室端壁(２２ａ)との間で放電が起こらないようにしている。
スペーサ(５３)(５４)の接合部には入力端子(５２)に嵌めた絶縁体の筒(６６)を配置し、入力端子(５２)とＥＧＲガス旋回室端壁(２２ａ)との間で放電が起こらないようにしている。
図２、図７、図８に示すように、助走通路周壁(３３)と排出通路下流側周壁(３６)と助走案内壁(２６ａ)とを排気マニホルド(３９)と一体成型している。これらは鋳鉄の一体鋳造品である。これにより、助走通路周壁(３３)と排出通路下流側周壁(３６)を排気マニホルド(３９)に組み付ける必要がなくなり、部品の組み付け工程が少なくなる。
図１に示すように、過給機(４０)の排気タービン(４１)よりも上流に排気ガス分流器(２)を設けている。これにより、排気タービン(４１)で排気エネルギーを損失する前に排気ガス分流器(２)内に排気ガス(３)を通過させ、排気ガス旋回室(９)での排気ガス(３)の旋回速度を高めることができ、排気ガス(３)中のＰＭにかかる遠心力を大きくし、ＥＧＲガス(４)のＰＭ濃度を高めることができる。
また、排気ガス(３)中のＰＭを捕捉し、ＰＭを燃焼除去して再生する、ＤＰＦを用いることなく、放出ガス(５)を大気側に排出するようになっている。
これにより、ＤＰＦを無くすことができ、エンジンを小型化することができる。ＤＰＦの再生に必要なバーナー、ヒータ等のＰＭ焼却装置や、コモンレールによるポスト噴射が不要となり、エンジンの製造コストを安くすることができる。
ＤＰＦを無くすことができ、ＤＰＦ再生後もＤＰＦに残留するＰＭの灰分(潤滑油の成分)の清掃を必要としない。
なお、本発明の場合、燃焼室(４２)でも焼却されないＰＭ中の灰分は、燃焼室(４２)からブローバイガスとともにクランクケース内に排出され、潤滑油に戻されるものと考えられる。
また、排気ガス(３)中のＰＭを捕捉し、ＰＭを燃焼除去して再生する、ＤＰＦを用いることなく、放出ガス(５)を大気側に排出するようになっている。
これにより、ＤＰＦを無くすことができ、エンジンを小型化することができる。ＤＰＦの再生に必要なバーナー、ヒータ等のＰＭ焼却装置や、コモンレールによるポスト噴射が不要となり、エンジンの製造コストを安くすることができる。
ＤＰＦを無くすことができ、ＤＰＦ再生後もＤＰＦに残留するＰＭの灰分(潤滑油の成分)の清掃を必要としない。
なお、本発明の場合、燃焼室(４２)でも焼却されないＰＭ中の灰分は、燃焼室(４２)からブローバイガスとともにクランクケース内に排出され、潤滑油に戻されるものと考えられる。
図２、図３(Ａ)に示すように、排気分流器(２)の端部に回路収容ケース(５７)を設け、この回路収容ケース(５７)に昇圧回路(５８)を収容し、この昇圧回路(５８)で昇圧した電圧を排気分流器(２)の電極(１２)(１３)に印加するようにしている。これにより、排気分流器(２)と回路収容ケース(５７)とを一体的に構成することができ、排気処理装置をコンパクトに構成することができる。
昇圧回路(５８)と電気的に接続した導電体(５９)を排気分流器(２)の端壁(６０)に貫通させ、この導電体(５９)を介して昇圧回路(５８)で昇圧した電圧を排気分流器(２)の電極(１２)(１３)に印加するようにしている。
導電体(５９)は入力端子(５２)であり、この入力端子(５２)は導電板(６２)を介して昇圧回路(５８)のマイナス出力端子(５８ａ)に電気的に接続されている。
回路収容ケース(５７)は環状で、中心部に入力端子(５２)と導電板(６２)とが配置され、その周囲のケース内に昇圧回路(５８)が収容され、導電板(６２)は入力端子(５２)に嵌めた絶縁体のスペーサ(５４)と導電体の座金(６３)の間に挟み付けて固定され、入力端子(５２)に電気的に接続されている。昇圧回路(５８)の上側には回路収容ケース(５７)の断熱空気室(６４)が配置されている。
昇圧回路(５８)と電気的に接続した導電体(５９)を排気分流器(２)の端壁(６０)に貫通させ、この導電体(５９)を介して昇圧回路(５８)で昇圧した電圧を排気分流器(２)の電極(１２)(１３)に印加するようにしている。
導電体(５９)は入力端子(５２)であり、この入力端子(５２)は導電板(６２)を介して昇圧回路(５８)のマイナス出力端子(５８ａ)に電気的に接続されている。
回路収容ケース(５７)は環状で、中心部に入力端子(５２)と導電板(６２)とが配置され、その周囲のケース内に昇圧回路(５８)が収容され、導電板(６２)は入力端子(５２)に嵌めた絶縁体のスペーサ(５４)と導電体の座金(６３)の間に挟み付けて固定され、入力端子(５２)に電気的に接続されている。昇圧回路(５８)の上側には回路収容ケース(５７)の断熱空気室(６４)が配置されている。
本発明の実施形態は、以上の通りであるが、本発明は上記実施形態に限定させるものではなく、ＰＭをプラスの極性に帯電させるものであってもよく、この場合には、中心筒(７)や排気ガス旋回案内羽根(１１)を帯電ＰＭと同じ極性のプラスの電極とし、旋回室下流側周壁(３２)とＥＧＲガス旋回室周壁(２２)とＥＧＲガス旋回室端壁(２２ａ)と助走通路周壁(３３)と排出通路下流側周壁(３６)と助走案内羽根(２６ａ)とを帯電ＰＭと異なる極性のマイナスの電極とする。
(１) 排気経路
(２) 排気ガス分流器
(３) 排気ガス
(４) ＥＧＲガス
(５) 放出ガス
(６) 放電用突起
(７) 中心筒
(８) 放出ガス進入孔
(８ａ) 鋭角部
(９) 排気ガス旋回室
(１２) 電極
(１３) 電極
(１４) 排気ガス旋回室周壁
(１５) 排気ガス旋回室終端部
(１８) 排気ガス偏向案内壁
(１９) 中心筒終端部
(２０) 中心筒終端壁
(２１) ＥＧＲガス旋回室
(２２) ＥＧＲガス旋回室周壁
(２３) ＥＧＲガス出口
(２４) ガス抜き孔
(２４ａ) 鋭角部
(２５)ガス成分
(７１) 孔付き環状周壁部分
(７２) 突起付き環状部分
(７３) 隙間
(７４) 先端部
(７５) 先端隙間部分
(７６) 基端部
(７７) 基端隙間部分
(７８) 幅方向端縁
(２) 排気ガス分流器
(３) 排気ガス
(４) ＥＧＲガス
(５) 放出ガス
(６) 放電用突起
(７) 中心筒
(８) 放出ガス進入孔
(８ａ) 鋭角部
(９) 排気ガス旋回室
(１２) 電極
(１３) 電極
(１４) 排気ガス旋回室周壁
(１５) 排気ガス旋回室終端部
(１８) 排気ガス偏向案内壁
(１９) 中心筒終端部
(２０) 中心筒終端壁
(２１) ＥＧＲガス旋回室
(２２) ＥＧＲガス旋回室周壁
(２３) ＥＧＲガス出口
(２４) ガス抜き孔
(２４ａ) 鋭角部
(２５)ガス成分
(７１) 孔付き環状周壁部分
(７２) 突起付き環状部分
(７３) 隙間
(７４) 先端部
(７５) 先端隙間部分
(７６) 基端部
(７７) 基端隙間部分
(７８) 幅方向端縁
Claims (12)
- 排気経路(１)に排気分流器(２)を設け、排気分流器(２)で排気ガス(３)中のＰＭを偏在させ、排気ガス(３)を、偏在したＰＭを含むＥＧＲガス(４)と残りの放出ガス(５)とに分流させ、ＥＧＲガス(４)を燃焼室(４２)に還流させ、放出ガス(５)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス分流器(２)の中心部に中心筒(７)を配置し、この中心筒(７)の周壁に複数の放出ガス進入孔(８)を設け、この中心筒(７)の周囲に排気ガス旋回室(９)を設け、排気ガス分流器(２)に相互に異なる極性の電極(１２)(１３)を設け、これら電極(１２)(１３)間でのコロナ放電により、排気ガス(３)中のＰＭを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(９)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(１４)を帯電ＰＭと逆の極性の電極(１３)にし、
排気ガス旋回室(９)を旋回する排気ガス(３)中の帯電ＰＭを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(１４)寄りに偏在させ、偏在したＰＭを含む排気ガス(３)をＥＧＲガス(４)として排気ガス旋回室終端部(１５)に分流させるとともに、中心筒(７)寄りの排気ガス(３)を放出ガス(５)として放出ガス進入孔(８)から中心筒(７)内に分流させ、
中心筒(７)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)とし、中心筒(７)の外周に排気ガス旋回室周壁(１４)に向けて突出する放電用突起(６)を形成し、
複数個の放出ガス進入孔(８)(８)を中心筒(７)の軸長方向に沿って配置し、
放電用突起(６)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(８)(８)の間に配置し、
中心筒(７)は、放出ガス進入孔(８)(８)を備えた複数の孔付き環状周壁部分(７１)と、放電用突起(６)(６)を備えた複数の突起付き環状部分(７２)とで構成し、
複数の孔付き環状周壁部分(７１)は相互に同一形状とし、複数の突起付き環状部分(７２)も相互に同一形状とし、孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを交互に重ね合わせて中心筒(７)を形成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
孔付き環状周壁部分(７１)と突起付き環状部分(７２)とを相互に圧入で連結固定した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１または請求項２に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
突起付き環状部分(７２)の周方向に沿って複数の放電用突起(６)(６)を並べ、周方向で隣合う放電用突起(６)(６)の間に隙間(７３)を設け、
隣合う放電用突起(６)(６)の先端部(７４)(７４)間の先端隙間部分(７５)よりも、基端部(７６)(７６)間の基端隙間部分(７７)の幅が狭くなるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項３に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
各放電用突起(６)の幅方向端縁(７８)(７８)を周方向隣の放電用突起(６)に近づく湾曲突状のインボリュート曲線とした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
放出ガス進入孔(８)の開口縁に鋭角部(８ａ)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス旋回室(９)側から中心筒(７)内に向かう放出ガス進入孔(８)の向きを、排気ガス(３)の旋回方向と逆行する向きにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項６のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
放電用突起(６)の上流側に排気ガス偏向案内壁(１８)を配置し、放電用突起(６)に向かう排気ガス(３)を排気ガス偏向案内壁(１８)で放電用突起(６)の周囲の排気ガス旋回室周壁(１４)側に偏向させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項７のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス旋回室終端部(１５)に囲まれた中心筒終端部(１９)に中心筒終端壁(２０)を設け、排気ガス旋回室終端部(１５)に隣接してＥＧＲガス旋回室(２１)を設け、ＥＧＲガス旋回室(２１)を周囲から取り囲むＥＧＲガス旋回室周壁(２２)にＥＧＲガス出口(２３)を設け、中心筒終端壁(２０)にガス抜き孔(２４)をあけ、
ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部から溢れたＥＧＲガス(４)のガス成分(２５)が放出ガス(５)としてガス抜き孔(２４)から中心筒(７)内に流入するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項８に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＥＧＲガス旋回室周壁(２２)を帯電ＰＭと異なる極性の電極(１３)とした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項９に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
中心筒終端壁(２０)を帯電ＰＭと同じ極性の電極(１２)とした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項１０に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ガス抜き孔(２４)の開口縁に鋭角部(２４ａ)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項８から請求項１１のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＥＧＲガス旋回室(２１)の中心部側から中心筒(７)内に向かうガス抜き孔(２４)の向きを、ＥＧＲガス(４)の旋回方向と逆行する向きにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
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