JP5750390B2 - エンジンの排気処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦに溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる、エンジンの排気処理装置に関する。
従来、エンジンの排気処理装置として、可燃性ガス生成器で可燃性ガスを生成させ、この可燃性ガスを可燃性ガス放出口から排気通路に放出し、この可燃性ガスを燃焼触媒で触媒燃焼させ、その触媒燃焼熱で排気を昇温させ、燃焼触媒の下流に配置したＤＰＦに溜まったＰＭを燃焼除去し、或いは、燃焼触媒の下流に配置した排気浄化触媒を活性化させ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、排気の温度が比較的低い場合にも、触媒燃焼により可燃性ガスで排気を昇温させることができる利点がある。
しかし、この従来技術では、燃焼触媒以外の可燃性ガスの燃焼手段を備えていないため、問題がある。
この種の排気処理装置によれば、排気の温度が比較的低い場合にも、触媒燃焼により可燃性ガスで排気を昇温させることができる利点がある。
しかし、この従来技術では、燃焼触媒以外の可燃性ガスの燃焼手段を備えていないため、問題がある。
《問題》 エンジン始動直後や軽負荷運転時に、ＤＰＦに溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができない。
燃焼触媒以外の可燃性ガスの燃焼手段を備えていないため、エンジン始動直後や軽負荷運転時等、排気温度が燃焼触媒の活性化温度に達しない場合には、燃焼触媒の触媒燃焼熱が得られず、ＤＰＦに溜まったＰＭの燃焼、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができない。
燃焼触媒以外の可燃性ガスの燃焼手段を備えていないため、エンジン始動直後や軽負荷運転時等、排気温度が燃焼触媒の活性化温度に達しない場合には、燃焼触媒の触媒燃焼熱が得られず、ＤＰＦに溜まったＰＭの燃焼、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができない。
本発明の課題は、エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦに溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる、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２に例示するように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成させ、この可燃性ガス(２)を可燃性ガス放出口(３)から排気通路(４)に放出し、この可燃性ガス(２)を燃焼触媒(５)で触媒燃焼させ、その触媒燃焼熱で排気(６)を昇温させ、燃焼触媒(５)の下流に配置したＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼除去し、或いは、燃焼触媒(５)の下流に配置した排気浄化触媒を活性化させるようにした、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、燃焼触媒(５)の上流で排気通路(４)に可燃性ガス供給通路(８)を連通させ、この可燃性ガス供給通路(８)に着火手段(１０)を設け、この着火手段(１０)を制御手段(１１)に連携させ、
制御手段(１１)にＰＷＭ制御部(４５)、電源電圧検出手段(４６)、および、着火手段(１０)に通電される電流値を検出する電流検出手段(４７)を設け、電源電圧検出手段(４６)と電流検出手段(４７)とをＰＷＭ制御部(４５)に連携させ、
図３に例示するように、排気温度が所定値未満の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス着火処理(１８)を実行し、この低温時ガス着火処理(１８)では、図４に例示するように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成(Ｓ９)させ、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)するに当たり、電源電圧値や着火手段(１０)に通電される電流値の検出に基づいて、ＰＷＭ制御部(４５)が着火手段(１０)に印加する電圧をオンオフするＰＷＭ信号のデューティー比を設定し、電源電圧値や電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)に供給される電力値を、可燃性ガス(２)の生成量に対応する所定の目標値幅内に維持する、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
図２に例示するように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成させ、この可燃性ガス(２)を可燃性ガス放出口(３)から排気通路(４)に放出し、この可燃性ガス(２)を燃焼触媒(５)で触媒燃焼させ、その触媒燃焼熱で排気(６)を昇温させ、燃焼触媒(５)の下流に配置したＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼除去し、或いは、燃焼触媒(５)の下流に配置した排気浄化触媒を活性化させるようにした、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、燃焼触媒(５)の上流で排気通路(４)に可燃性ガス供給通路(８)を連通させ、この可燃性ガス供給通路(８)に着火手段(１０)を設け、この着火手段(１０)を制御手段(１１)に連携させ、
制御手段(１１)にＰＷＭ制御部(４５)、電源電圧検出手段(４６)、および、着火手段(１０)に通電される電流値を検出する電流検出手段(４７)を設け、電源電圧検出手段(４６)と電流検出手段(４７)とをＰＷＭ制御部(４５)に連携させ、
図３に例示するように、排気温度が所定値未満の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス着火処理(１８)を実行し、この低温時ガス着火処理(１８)では、図４に例示するように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成(Ｓ９)させ、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)するに当たり、電源電圧値や着火手段(１０)に通電される電流値の検出に基づいて、ＰＷＭ制御部(４５)が着火手段(１０)に印加する電圧をオンオフするＰＷＭ信号のデューティー比を設定し、電源電圧値や電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)に供給される電力値を、可燃性ガス(２)の生成量に対応する所定の目標値幅内に維持する、ことを特徴とする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》 エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦに溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる。
図３に例示するように、排気温度が所定値未満の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス着火処理(１８)を実行し、この低温時ガス着火処理(１８)では、図４に例示するように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成(Ｓ９)させ、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)するので、エンジン始動直後や軽負荷運転時等、本来的に排気温度が燃焼触媒(５)の活性化温度に達しない場合でも、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱で排気(６)の温度を昇温させ、排気温度を燃焼触媒(５)の活性化温度に到達させることが可能となり、エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる。
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦに溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる。
図３に例示するように、排気温度が所定値未満の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス着火処理(１８)を実行し、この低温時ガス着火処理(１８)では、図４に例示するように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成(Ｓ９)させ、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)するので、エンジン始動直後や軽負荷運転時等、本来的に排気温度が燃焼触媒(５)の活性化温度に達しない場合でも、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱で排気(６)の温度を昇温させ、排気温度を燃焼触媒(５)の活性化温度に到達させることが可能となり、エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる。
《効果》 可燃性ガスの着火の安定性を図ることができるとともに、過電流による着火手段の焼損を防止することができる。
電源電圧値や電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)に供給される電力値を、可燃性ガス(２)の生成量に対応する所定の目標値幅内に維持するので、電源電圧が変動した場合や、可燃性ガス(２)の接触による着火手段(１０)の抵抗の変化により、着火手段(１０)に通電する電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)の発熱量を一定の幅内に維持することができる。このため、可燃性ガス(２)の着火の安定性を図ることができるとともに、過電流による着火手段(１０)の焼損を防止することができる。
電源電圧値や電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)に供給される電力値を、可燃性ガス(２)の生成量に対応する所定の目標値幅内に維持するので、電源電圧が変動した場合や、可燃性ガス(２)の接触による着火手段(１０)の抵抗の変化により、着火手段(１０)に通電する電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)の発熱量を一定の幅内に維持することができる。このため、可燃性ガス(２)の着火の安定性を図ることができるとともに、過電流による着火手段(１０)の焼損を防止することができる。
(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》 排圧を上昇させることがない。
図１(Ａ)に例示するように、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを並設し、可燃性ガス供給通路(８)の下流側で、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)の境界に放熱口(１３)をあけ、この放熱口(１３)で排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを連通させ、この放熱口(１３)に可燃性ガス供給通路(８)の下流側に配置した着火手段(１０)を臨ませたので、可燃性ガス供給通路(８)や着火手段(１０)により排気通路(４)の排気(６)の流れが邪魔されることがなく、排圧を上昇させることがない。
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》 排圧を上昇させることがない。
図１(Ａ)に例示するように、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを並設し、可燃性ガス供給通路(８)の下流側で、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)の境界に放熱口(１３)をあけ、この放熱口(１３)で排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを連通させ、この放熱口(１３)に可燃性ガス供給通路(８)の下流側に配置した着火手段(１０)を臨ませたので、可燃性ガス供給通路(８)や着火手段(１０)により排気通路(４)の排気(６)の流れが邪魔されることがなく、排圧を上昇させることがない。
《効果》排気の昇温効率が高い。
図１(Ａ)に例示するように、放熱口(１３)に可燃性ガス供給通路(８)の下流側に配置した着火手段(１０)を臨ませたので、可燃性ガス(２)の燃焼火炎で排気(６)が直接に昇温され、排気(６)の昇温効率が高い。
図１(Ａ)に例示するように、放熱口(１３)に可燃性ガス供給通路(８)の下流側に配置した着火手段(１０)を臨ませたので、可燃性ガス(２)の燃焼火炎で排気(６)が直接に昇温され、排気(６)の昇温効率が高い。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、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》排気の昇温効率がより高まる。
図１(Ａ)に例示するように、排気通路(４)の下側に可燃性ガス供給通路(８)を並設し、排気通路(４)の周面下側に放熱口(１３)をあけたので、可燃性ガス(２)の燃焼火炎の熱気が排気通路(４)に浮上し、排気通路(４)の排気(６)の温度を高め、排気(６)の昇温効率がより高まる。
請求項３に係る発明は、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》排気の昇温効率がより高まる。
図１(Ａ)に例示するように、排気通路(４)の下側に可燃性ガス供給通路(８)を並設し、排気通路(４)の周面下側に放熱口(１３)をあけたので、可燃性ガス(２)の燃焼火炎の熱気が排気通路(４)に浮上し、排気通路(４)の排気(６)の温度を高め、排気(６)の昇温効率がより高まる。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》可燃性ガスから高い放熱量が得られる。
図１(Ｂ)に例示するように、旋回する空気(１２)に可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給した可燃性ガス(２)を混合させるので、可燃性ガス(２)の着火と火炎燃焼が促進され、可燃性ガス(２)から高い放熱量が得られる。
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》可燃性ガスから高い放熱量が得られる。
図１(Ｂ)に例示するように、旋回する空気(１２)に可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給した可燃性ガス(２)を混合させるので、可燃性ガス(２)の着火と火炎燃焼が促進され、可燃性ガス(２)から高い放熱量が得られる。
図１〜図４は本発明の実施形態に係る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、ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。
図２に示すように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成させ、この可燃性ガス(２)を可燃性ガス放出口(３)から排気通路(４)に放出し、この可燃性ガス(２)を燃焼触媒(５)で触媒燃焼させ、その触媒燃焼熱で排気(６)を昇温させ、燃焼触媒(５)の下流に配置したＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼除去するようにしている。
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。ＰＭは粒子状物質の略称である。
この燃焼触媒(５)はＤＯＣである。ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。ＤＰＦ(７)のＰＭ除去と共に、或いは、ＤＰＦ(７)のＰＭ除去に代えて、燃焼触媒(５)の下流に配置した排気浄化触媒(ＳＣＲ触媒やＮＯＸ吸蔵触媒等)を活性化させるようにしてもよい。ＳＣＲ触媒は選択還元触媒の略称である。
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。ＰＭは粒子状物質の略称である。
この燃焼触媒(５)はＤＯＣである。ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称である。ＤＰＦ(７)のＰＭ除去と共に、或いは、ＤＰＦ(７)のＰＭ除去に代えて、燃焼触媒(５)の下流に配置した排気浄化触媒(ＳＣＲ触媒やＮＯＸ吸蔵触媒等)を活性化させるようにしてもよい。ＳＣＲ触媒は選択還元触媒の略称である。
図２に示すように、燃焼触媒(５)の上流で排気通路(４)に可燃性ガス供給通路(８)を連通させ、この可燃性ガス供給通路(８)に着火手段(１０)を設け、この着火手段(１０)を制御手段(１１)に連携させている。着火手段(１０)はグロープラグである。図中の符号(４２)は板材に多数の孔をあけた保炎スクリーンであり、排気ガス(４)による燃焼火炎の消炎を抑制する。
ＰＭの燃焼除去の開始条件が満たされた場合(ＰＭの堆積推定値が再生開始値に至った場合)や、排気浄化触媒の活性化開始条件が満たされた場合には、制御手段(１１)は排気温度とエンジン回転速度に応じて、図３に示すいずれかの処理を行う。
また、図２に示すように、制御手段(１１)にＰＷＭ制御部(４５)、電源電圧検出手段(４６)、および、着火手段(１０)に通電される電流値を検出する電流検出手段(４７)を設け、電源電圧検出手段(４６)と電流検出手段(４７)とをＰＷＭ制御部(４５)に連携させている。
ＰＭの燃焼除去の開始条件が満たされた場合(ＰＭの堆積推定値が再生開始値に至った場合)や、排気浄化触媒の活性化開始条件が満たされた場合には、制御手段(１１)は排気温度とエンジン回転速度に応じて、図３に示すいずれかの処理を行う。
また、図２に示すように、制御手段(１１)にＰＷＭ制御部(４５)、電源電圧検出手段(４６)、および、着火手段(１０)に通電される電流値を検出する電流検出手段(４７)を設け、電源電圧検出手段(４６)と電流検出手段(４７)とをＰＷＭ制御部(４５)に連携させている。
図３に示すように、排気温度が所定値未満(具体的には、ＤＯＣ入口排気温度が２５０°Ｃ未満)で、エンジン回転速度が所定値未満(具体的には２０００ｒｐｍ未満)の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス着火処理(１８)を実行し、この低温時ガス着火処理(１８)では、図４に示すように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成(Ｓ９)させ、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)する。
これにより、エンジン始動直後や軽負荷運転時等、本来的に排気温度が燃焼触媒(５)の活性化温度に達しない場合でも、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱で排気(６)の温度を昇温させ、排気温度を燃焼触媒(５)の活性化温度に到達させることが可能となり、エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる。２５０°Ｃは燃焼触媒(５)の活性化温度である。
これにより、エンジン始動直後や軽負荷運転時等、本来的に排気温度が燃焼触媒(５)の活性化温度に達しない場合でも、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱で排気(６)の温度を昇温させ、排気温度を燃焼触媒(５)の活性化温度に到達させることが可能となり、エンジン始動直後や軽負荷運転時でもＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼させ、或いは、排気浄化触媒の活性化を図ることができる。２５０°Ｃは燃焼触媒(５)の活性化温度である。
上記のように可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)するに当たり、電源電圧値や着火手段(１０)に通電される電流値の検出に基づいて、ＰＷＭ制御部(４５)が着火手段(１０)に印加する電圧をオンオフするＰＷＭ信号のデューティー比を設定し、電源電圧値や電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)に供給される電力値を、可燃性ガス(２)の生成量に対応する所定の目標値幅内に維持する。
このため、電源電圧が変動した場合や、可燃性ガス(２)の接触による着火手段(１０)の抵抗の変化により、着火手段(１０)に通電する電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)の発熱量を一定の幅内に維持することができる。このため、可燃性ガス(２)の着火の安定性を図ることができるとともに、過電流による着火手段(１０)の焼損を防止することができる。電源(４８)はバッテリである。
このため、電源電圧が変動した場合や、可燃性ガス(２)の接触による着火手段(１０)の抵抗の変化により、着火手段(１０)に通電する電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)の発熱量を一定の幅内に維持することができる。このため、可燃性ガス(２)の着火の安定性を図ることができるとともに、過電流による着火手段(１０)の焼損を防止することができる。電源(４８)はバッテリである。
可燃性ガス(２)の着火時には、所定時間、着火手段(１０)を発熱させるが、可燃性ガス(２)の火炎燃焼が開始されると、燃焼火炎が保炎される限り、火炎燃焼は維持されるので、所定時間経過後は、着火手段(１０)の発熱は停止させる。
また、可燃性ガス供給通路(８)に空気供給手段(９)を設け、この空気供給手段(９)を制御手段(１０)に連携させ、低温時ガス着火処理(１８)を実行する場合には、可燃性ガス(２)に空気(１２)を供給する。
また、可燃性ガス供給通路(８)に空気供給手段(９)を設け、この空気供給手段(９)を制御手段(１０)に連携させ、低温時ガス着火処理(１８)を実行する場合には、可燃性ガス(２)に空気(１２)を供給する。
また、図３に示すように、排気温度が所定値未満(具体的には、ＤＯＣ入口排気温度が２５０°Ｃ未満)で、エンジン回転速度が所定値以上(具体的には２０００ｒｐｍ以上)の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス非生成処理(１９)を実行し、この低温時ガス非生成処理(１９)では、図４に示すように、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成しないようにする。これにより、可燃性ガス(２)の燃焼火炎の保炎が困難になる低温高回転時には、可燃性ガス(２)の無駄な生成を防止することができる。
また、図３に示すように、排気温度が所定値以上(具体的には、ＤＯＣ入口排気温度が２５０°Ｃ以上)の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が通常再生処理(２０)を実行し、この通常再生処理(２０)では、図４に示すように、可燃性ガス(２)を生成(Ｓ３)し、可燃性ガス(２)を着火せずに排気通路(４)に供給(Ｓ５)する。
図１(Ａ)に示すように、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを並設し、可燃性ガス供給通路(８)の下流側で、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)の境界に放熱口(１３)をあけ、この放熱口(１３)で排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを連通させ、この放熱口(１３)に可燃性ガス供給通路(８)の下流側に配置した着火手段(１０)を臨ませている。
これにより、可燃性ガス供給通路(８)や着火手段(１０)により排気通路(４)の排気(６)の流れが邪魔されることがなく、排圧を上昇させることがない。また、可燃性ガス(２)の燃焼火炎で排気(６)が直接に昇温され、排気(６)の昇温効率が高い。
図１(Ａ)に示すように、排気通路(４)の下側に可燃性ガス供給通路(８)を並設し、排気通路(４)の周面下側に放熱口(１３)をあけている。これにより、可燃性ガス(２)の燃焼火炎の熱気が排気通路(４)に浮上し、排気通路(４)の排気(６)の温度を高め、排気(６)の昇温効率がより高まる。
これにより、可燃性ガス供給通路(８)や着火手段(１０)により排気通路(４)の排気(６)の流れが邪魔されることがなく、排圧を上昇させることがない。また、可燃性ガス(２)の燃焼火炎で排気(６)が直接に昇温され、排気(６)の昇温効率が高い。
図１(Ａ)に示すように、排気通路(４)の下側に可燃性ガス供給通路(８)を並設し、排気通路(４)の周面下側に放熱口(１３)をあけている。これにより、可燃性ガス(２)の燃焼火炎の熱気が排気通路(４)に浮上し、排気通路(４)の排気(６)の温度を高め、排気(６)の昇温効率がより高まる。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、着火手段(１０)の上流で可燃性ガス供給通路(８)に沿って可燃性ガス(２)と空気(１２)の混合室(１４)を形成し、この混合室(１４)に可燃性ガスノズル(１５)と空気供給管(１６)とを設け、可燃性ガスノズル(１５)は混合室(１４)の形成方向に沿う向きで混合室(１４)の中心部に配置し、この可燃性ガスノズル(１５)の周面に複数の可燃性ガス出口(１７)をあけ、空気供給管(１６)は混合室(１４)の内周面の周方向に沿う向きで混合室(１４)の内周面部に配置し、着火手段(１０)による可燃性ガス(２)の着火時と火炎燃焼時には、空気供給管(１６)から供給した空気(１２)を可燃性ガスノズル(１５)の周囲で混合室(１４)の内周面に沿って旋回させている。
この旋回する空気(１２)に可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給した可燃性ガス(２)を混合させるようにしている。これにより、可燃性ガス(２)の着火と火炎燃焼が促進され、可燃性ガス(２)から高い放熱量が得られる。
尚、図１(Ｃ)に示すように、可燃性ガスノズル(１５)にキャップ(１５ａ)を被せ、このキャップ(１５ａ)の周壁にも周方向に可燃性ガス出口(１７)をあけ、可燃性ガスノズル(１５)からキャップ(１５ａ)内に流出させた可燃性ガス(２)をキャップ(１５ａ)の可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給してもよい。
この旋回する空気(１２)に可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給した可燃性ガス(２)を混合させるようにしている。これにより、可燃性ガス(２)の着火と火炎燃焼が促進され、可燃性ガス(２)から高い放熱量が得られる。
尚、図１(Ｃ)に示すように、可燃性ガスノズル(１５)にキャップ(１５ａ)を被せ、このキャップ(１５ａ)の周壁にも周方向に可燃性ガス出口(１７)をあけ、可燃性ガスノズル(１５)からキャップ(１５ａ)内に流出させた可燃性ガス(２)をキャップ(１５ａ)の可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給してもよい。
図２に示すように、可燃性ガス生成器(１)に液体燃料(２６)と空気(２５)とを供給して可燃性ガス生成触媒(２２)で可燃性ガス(２)を生成するに当たり、可燃性ガス生成触媒(２２)の温度が所定温度よりも低い(具体的には４００°Ｃ未満)場合には、制御手段(１１)が空気供給手段(９)で可燃性ガス(２)に空気(２５)を供給して、図４に示すように、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)し、この火炎燃焼の熱で可燃性ガス生成器(１)から流出した液体成分を気化させるようにしている。これにより、排気通路(４)内に可燃性ガス生成器(１)から流出した液体成分が付着せず、エンジン始動時に白煙が発生するのを防止することができる。
図１(Ａ)に示すように、可燃性ガス生成器(１)に可燃性ガス生成触媒室(２１)を設け、この可燃性ガス生成触媒室(２１)に可燃性ガス生成触媒(２２)を収容し、可燃性ガス生成触媒室(２１)の始端部に環状壁(２３)を配置し、この環状壁(２３)の内側に空燃混合室(２４)を形成し、この空燃混合室(２４)に空気(２５)と液体燃料(２６)とを供給することにより、空燃混合室(２４)で空燃混合ガス(２７)を形成し、この空燃混合ガス(２７)を可燃性ガス生成触媒(２２)に供給し、可燃性ガス生成触媒(２２)で可燃性ガス(２)を生成させるようにしている。図中の符号(２８)は空燃混合室(２４)の蓋である。
液体燃料(２６)は軽油であり、可燃性ガス生成触媒(２２)は酸化触媒である。
液体燃料(２６)の一部を可燃性ガス生成触媒(２２)で触媒燃焼させ、触媒燃焼熱で液体燃料(２６)の残部を気化させて、可燃性ガス(２)とする。
液体燃料(２６)は軽油であり、可燃性ガス生成触媒(２２)は酸化触媒である。
液体燃料(２６)の一部を可燃性ガス生成触媒(２２)で触媒燃焼させ、触媒燃焼熱で液体燃料(２６)の残部を気化させて、可燃性ガス(２)とする。
ＤＰＦ再生の制御は、次のようにして行う。
図２に示すエンジンＥＣＵ(３１)は、ＰＭ堆積量推定手段(３２)とＰＭ再生制御手段(３３)とを備えている。エンジンＥＣＵはエンジン電子制御ユニットの略称である。
ＰＭ堆積量推定手段(３２)は、エンジンＥＣＵ(３１)の所定の演算部であり、エンジン負荷、エンジン回転数、ＤＰＦ上流側排気温度センサ(３４)による検出排気温度、ＤＰＦ上流側排気圧センサ(３５)によるＤＰＦ(７)上流側の排気圧、差圧センサ(３６)によるＤＰＦ(７)の上流と下流の差圧等に基づいて、予め実験的に求めたマップデータからＰＭ堆積量を推定する。
図２に示すエンジンＥＣＵ(３１)は、ＰＭ堆積量推定手段(３２)とＰＭ再生制御手段(３３)とを備えている。エンジンＥＣＵはエンジン電子制御ユニットの略称である。
ＰＭ堆積量推定手段(３２)は、エンジンＥＣＵ(３１)の所定の演算部であり、エンジン負荷、エンジン回転数、ＤＰＦ上流側排気温度センサ(３４)による検出排気温度、ＤＰＦ上流側排気圧センサ(３５)によるＤＰＦ(７)上流側の排気圧、差圧センサ(３６)によるＤＰＦ(７)の上流と下流の差圧等に基づいて、予め実験的に求めたマップデータからＰＭ堆積量を推定する。
ＰＭ堆積量推定手段(３２)によりＰＭ堆積量推定値が所定の再生開始値に至ると、ＰＭ再生制御手段(３３)は、ヒータ(３７)を発熱させ、液体燃料ポンプ(３８)とブロワ(２９)のモータ(３０)とを駆動する。これにより、空燃混合室(２４)に液体燃料(２６)と空気(２５)が供給され、図１(Ａ)に示すように、空燃混合ガス(２７)が形成され、可燃性ガス生成触媒(２２)で可燃性ガス(２)が発生する。ヒータ(３７)の周囲は液体燃料を保持できる起動触媒(４１)で囲まれ、起動触媒(４１)に保持された液体燃料にヒータ(３７)の熱が集中的に供給され、可燃性ガス(２)の生成が速やかに開始される。
可燃性ガス(２)の生成開始の初期には、所定時間、ヒータ(３７)を発熱させるが、可燃性ガス(２)の生成が開始されると、可燃性ガス生成触媒(１３)は発熱反応によって温度が上昇するため、可燃性ガス(２)の生成が開始されてから所定時間経過した場合には、タイマによりヒータ(３７)の発熱を停止する。
可燃性ガス(２)の生成開始の初期には、所定時間、ヒータ(３７)を発熱させるが、可燃性ガス(２)の生成が開始されると、可燃性ガス生成触媒(１３)は発熱反応によって温度が上昇するため、可燃性ガス(２)の生成が開始されてから所定時間経過した場合には、タイマによりヒータ(３７)の発熱を停止する。
ＰＭ再生制御手段(３３)には、燃焼触媒(５)の入口側温度センサ(３９)とエンジン回転速度センサ(４３)と可燃性ガス生成触媒(２２)の触媒温度センサ(４４)とを連携させ、図３に示す処理領域に応じた処理を行う。
ＰＭ再生制御手段(３３)には、ＤＰＦ(７)の出口側温度センサ(４０)を連携させ、ＤＰＦ(７)の出口側温度が異常に高い場合には、緊急に再生を中止する。
ＰＭ再生制御手段(３３)には、ＤＰＦ(７)の出口側温度センサ(４０)を連携させ、ＤＰＦ(７)の出口側温度が異常に高い場合には、緊急に再生を中止する。
ＤＰＦ再生のフローは次の通りである。
図４に示すように、ステップ(Ｓ１)でＰＭ堆積推定値が再生開始値に至ったか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)で燃焼触媒(５)の入口側排気温度が２５０°Ｃ以上かどうかが判定され、判定が肯定の場合にはステップ(Ｓ３)で可燃性ガス(２)を生成し、ステップ(Ｓ４)で可燃性ガス生成触媒(２２)の温度が４００°Ｃ以上か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ５)で可燃性ガス(２)を着火せずに排気通路(４)に供給し、ステップ(Ｓ６)でＰＭ堆積推定値が再生終了値に至ったか否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ７)で可燃性ガス生成を終了し、ＤＰＦの再生を終了する。
ステップ(Ｓ６)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ２)に戻る。
ステップ(Ｓ２)の判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ８)でエンジン回転速度が２０００ｒｐｍ未満か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ９)で可燃性ガス(２)を生成し、ステップ(Ｓ１０)で可燃性ガス(２)に着火して、火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給し、ステップ(Ｓ６)に進む。ステップ(Ｓ４)での判定が否定の場合にも、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ８)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１１)で可燃性ガスを生成しないで、ステップ(Ｓ２)に戻る。
図４に示すように、ステップ(Ｓ１)でＰＭ堆積推定値が再生開始値に至ったか否かが判定され、判定が肯定されると、ステップ(Ｓ２)で燃焼触媒(５)の入口側排気温度が２５０°Ｃ以上かどうかが判定され、判定が肯定の場合にはステップ(Ｓ３)で可燃性ガス(２)を生成し、ステップ(Ｓ４)で可燃性ガス生成触媒(２２)の温度が４００°Ｃ以上か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ５)で可燃性ガス(２)を着火せずに排気通路(４)に供給し、ステップ(Ｓ６)でＰＭ堆積推定値が再生終了値に至ったか否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ７)で可燃性ガス生成を終了し、ＤＰＦの再生を終了する。
ステップ(Ｓ６)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ２)に戻る。
ステップ(Ｓ２)の判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ８)でエンジン回転速度が２０００ｒｐｍ未満か否かが判定され、判定が肯定の場合には、ステップ(Ｓ９)で可燃性ガス(２)を生成し、ステップ(Ｓ１０)で可燃性ガス(２)に着火して、火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給し、ステップ(Ｓ６)に進む。ステップ(Ｓ４)での判定が否定の場合にも、ステップ(Ｓ１０)に進む。
ステップ(Ｓ８)での判定が否定の場合には、ステップ(Ｓ１１)で可燃性ガスを生成しないで、ステップ(Ｓ２)に戻る。
(１) 可燃性ガス生成器
(２) 可燃性ガス
(３) 可燃性ガス放出口
(４) 排気通路
(５) 燃焼触媒
(６) 排気
(７) ＤＰＦ
(８) 可燃性ガス供給通路
(１０) 着火手段
(１１) 制御手段
(１２) 空気
(１３) 放熱口
(１４) 混合室
(１５) 可燃性ガスノズル
(１６) 空気供給管
(１７) 可燃性ガス出口
(１８) 低温時ガス着火処理
(４４) 触媒温度センサ
(４５) ＰＷＭ制御部
(４６) 電源電圧検出手段
(４７) 電流検出手段
(２) 可燃性ガス
(３) 可燃性ガス放出口
(４) 排気通路
(５) 燃焼触媒
(６) 排気
(７) ＤＰＦ
(８) 可燃性ガス供給通路
(１０) 着火手段
(１１) 制御手段
(１２) 空気
(１３) 放熱口
(１４) 混合室
(１５) 可燃性ガスノズル
(１６) 空気供給管
(１７) 可燃性ガス出口
(１８) 低温時ガス着火処理
(４４) 触媒温度センサ
(４５) ＰＷＭ制御部
(４６) 電源電圧検出手段
(４７) 電流検出手段
Claims (4)
- 可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成させ、この可燃性ガス(２)を可燃性ガス放出口(３)から排気通路(４)に放出し、この可燃性ガス(２)を燃焼触媒(５)で触媒燃焼させ、その触媒燃焼熱で排気(６)を昇温させ、燃焼触媒(５)の下流に配置したＤＰＦ(７)に溜まったＰＭを燃焼除去し、或いは、燃焼触媒(５)の下流に配置した排気浄化触媒を活性化させるようにした、エンジンの排気処理装置において、
燃焼触媒(５)の上流で排気通路(４)に可燃性ガス供給通路(８)を連通させ、この可燃性ガス供給通路(８)に着火手段(１０)を設け、この着火手段(１０)を制御手段(１１)に連携させ、
制御手段(１１)にＰＷＭ制御部(４５)、電源電圧検出手段(４６)、および、着火手段(１０)に通電される電流値を検出する電流検出手段(４７)を設け、電源電圧検出手段(４６)と電流検出手段(４７)とをＰＷＭ制御部(４５)に連携させ、
排気温度が所定値未満の場合には、これを制御手段(１１)が検出したことに基づいて、制御手段(１１)が低温時ガス着火処理(１８)を実行し、この低温時ガス着火処理(１８)では、可燃性ガス生成器(１)で可燃性ガス(２)を生成(Ｓ９)させ、着火手段(１０)で可燃性ガス(２)に着火して、可燃性ガス(２)の火炎燃焼の熱を排気通路(４)に供給(Ｓ１０)するに当たり、電源電圧値や着火手段(１０)に通電される電流値の検出に基づいて、ＰＷＭ制御部(４５)が着火手段(１０)に印加する電圧をオンオフするＰＷＭ信号のデューティー比を設定し、電源電圧値や電流値が変動した場合でも、着火手段(１０)に供給される電力値を、可燃性ガス(２)の生成量に対応する所定の目標値幅内に維持する、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。 - 請求項１に記載したエンジンの排気処理装置において、
排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを並設し、可燃性ガス供給通路(８)の下流側で、排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)の境界に放熱口(１３)をあけ、この放熱口(１３)で排気通路(４)と可燃性ガス供給通路(８)とを連通させ、この放熱口(１３)に可燃性ガス供給通路(８)の下流側に配置した着火手段(１０)を臨ませた、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。 - 請求項２に記載したエンジンの排気処理装置において、
排気通路(４)の下側に可燃性ガス供給通路(８)を並設し、排気通路(４)の周面下側に放熱口(１３)をあけた、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載したエンジンの排気処理装置において、
着火手段(１０)の上流で可燃性ガス供給通路(８)に沿って可燃性ガス(２)と空気(１２)の混合室(１４)を形成し、この混合室(１４)に可燃性ガスノズル(１５)と空気供給管(１６)とを設け、可燃性ガスノズル(１５)は混合室(１４)の形成方向に沿う向きで混合室(１４)の中心部に配置し、この可燃性ガスノズル(１５)の周面に複数の可燃性ガス出口(１７)をあけ、空気供給管(１６)は混合室(１４)の内周面の周方向に沿う向きで混合室(１４)の内周面部に配置し、着火手段(１０)による可燃性ガス(２)の着火時と火炎燃焼時には、空気供給管(１６)から供給した空気(１２)を可燃性ガスノズル(１５)の周囲で混合室(１４)の内周面に沿って旋回させ、
この旋回する空気(１２)に可燃性ガス出口(１７)から混合室(１４)の径方向に供給した可燃性ガス(２)を混合させる、ことを特徴とするエンジンの排気処理装置。
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