JPH0319889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンの排気ガス処理装
置に関し、更に詳しくは、排気ガス中に含まれる
カーボン粒子及びそれと同様な粒状物（以下、排
気微粒子という）を物理的方法によつて適切な捕
集材に捕集し、捕集された排気微粒子を周期的に
焼却し、捕集材を再生するに適した排気微粒子浄
化装置に関する。

この種の排気微粒子はカーボン粒子のように可
燃性のものがほとんどで、このような可燃性の微
粒子を捕集し、捕集された微粒子を焼却して捕集
材を再生するには、従来から次のような方法が知
られており、それぞれ以下に述べるような欠点が
あつた。

(1) デイーゼルエンジンの吸気系を絞り、排気ガ
スの温度を上昇させ、排気微粒子を燃焼させる
方法。この方法は、エンジンの高負荷域では排
気温が十分上昇するので排気微粒子の焼却が可
能であるが、低負荷域では排気温が十分上昇せ
ず、排気微粒子の焼却、捕集材の再生が不可能
となる。

(2) デイーゼルエンジンの排気系にオイルバーナ
を設け、排気ガスの温度を排気微粒子が燃焼す
る温度まで上昇させて焼却する方法。この方法
は、オイルバーナの耐久性、安全性等に問題が
あり、また装置が複雑となり、コストも高い。
特に、排気ガスの流れをデユアルにし、一方の
流れを止めて焼却、再生する場合は装置が更に
複雑となる。

(3) 電気ヒータを捕集材の全面に取り付け、捕集
材の表面に付着した排気微粒子を燃焼させ、そ
れを熱源として下流の微粒子を自燃させる方
法。この方法は、捕集材の全表面に電気ヒータ
を取り付ける為、電力消費が非常に大きく、自
動車部品として成り立ちにくい。電力消費を小
さくする為には、排気ガスの流れをデユアルに
し、一方の流れを止めて電気ヒータで燃焼させ
る必要があり、装置が複雑となり、コストも高
くなる。

本発明の目的は、上述のような欠点を解消し、
バーナ等の複雑な装置を用いなくても、再生時
に、都合良く火炎を形成し排気微粒子を燃焼させ
ることのできるデイーゼルエンジンの排気微粒子
浄化装置を提供することにある。

このような目的を実現する為に、本発明は、排
気ガス経路に排気微粒子の捕集材を有するデイー
ゼルエンジンの排気微粒子浄化装置において、排
気管路よりも径の大きな捕集材容器に、少なくと
も上流側に空間部が残るように前記捕集材を収容
し、該容器の上流側排気管路を前記空間部へ若干
突出させ、前記捕集材の上流側排気管路に燃料噴
射手段を設け、前記排気管路の前記空間部への突
出部分に噴射された燃料を気化する、排気管路の
長手方向に連続した多数の穴を有するハニカムフ
イルタを配置し、該ハニカムフイルタの直ぐ下流
側に気化された燃料を着火せしめ火炎を形成する
着火手段を設け、更にデイーゼルエンジンの吸気
通路を絞るスロツトリング手段を設け、捕集材の
再生条件で前記スロツトリング手段により吸気を
絞つている状態で前記燃料噴射手段より燃料を噴
射して排気微粒子を燃焼させるようにしたことを
特徴とする。

燃料を噴射する手段としては、通常ガソリンエ
ンジンの電子制御式燃料噴射装置（EFI）に用い
られている燃料噴射弁を使用するのが都合が良
い。使用する燃料は、デイーゼルエンジンの燃焼
に用いる燃料と同じでよい。燃料の噴射領域にグ
ロープラグ（又はスパークプラグ）などを設けて
おき、その領域をあらかじめ加熱しておく。

以下、添附図面を参照し本発明の実施例につき
詳細に説明する。

第１図において、１はデイーゼルエンジン本
体、２は冷却用フアン、３は吸気マニホルド、４
は排気マニホルド、５は燃料噴射ポンプ、６は吸
気通路に設けたスロツトルバルブである。このス
ロツトルバルブ６はリンク８を介して負圧作動式
ダイヤフラム弁９に連結され、このダイヤフラム
弁９は負圧切替弁１０、バキユーム配管１１を介
してバキユームポンプ１２に連結されている。ま
た、負圧切替弁１０は配線１３を介してマイクロ
コンピユータ（CPU）１４に連結されている。
従つて、CPU１４から配線１３を通じて指令信
号が負圧切替弁１０に入力されると、この負圧切
替弁１０のバキユーム径路が開き、バキユームポ
ンプ１２からの負圧が配管１１を通じてダイヤフ
ラム弁９に伝えられ、リンク８を介してスロツト
ルバルブ６を閉方向に作動させる。これが吸気通
路を絞るスロツトル手段である。なお、スロツト
ルバルブ６の開度はスロツトルセンサ１５によつ
て検知され、配線１６を通じてCPU１４に伝え
られる。

燃料噴射ポンプ５は、燃料配管２０を通じて各
気筒の燃料噴射弁２１に連結され、デイーゼルエ
ンジンの燃焼室に燃料を噴射し、デイーゼルエン
ジンの作動が行なわれる。

排気マニホルド４の下流側の排気管路の部分に
は、排気管路より径の大きな捕集材（トラツパ）
容器３０が取り付けてある。このトラツプ容器３
０の内部には上下流側に空間部が空くように捕集
材（トラツプ材）３１がある（第２図及び第４
図）。このトラツプ材３１としては、公知のセラ
ミツクフオームを用いることができる。即ち、ト
ラツプ材３１は三次元の網目構造で、その内部を
排気ガスが流通可能でありかつ排気ガスに含まれ
ている排気微粒子をその網目間に捕集することが
できるようになつている。

本発明では、捕集材３１の上流側の排気管路に
燃料を噴射する手段と、噴射された燃料の気化を
促進し燃焼によつて生ずる火炎を安定化する手段
とが設けられている。第２図の実施例では、燃料
を噴射する手段として、ガソリンエンジンのEFI
用の燃料噴射弁３２を設け、また火炎（Ｑ）を安
定化させる手段として保炎リング３３を設けた。
即ち、燃料噴射弁３２は、第１図に示すように、
燃料配管３４、オリフイス３５、プレツシヤレギ
ユレータ３６を介して燃料ポンプ５に連結され、
燃料が供給されると共に、配線３７を介して
CPU１４に接続されこのCPU１４によつて燃料
噴射時期がコントロールされる。一方、ハニカム
フイルタ３３は、第３図に示すように、排気管路
部分３８の後流端をトラツパ容器３０の上流側の
円錐状部分３０ａの内部へ延ばし、その端部の内
側に取り付けたもので、長手方向に多数の穴を有
し、大きな排気抵抗にならない程度のものとす
る。また、火炎形成領域、即ち保炎リング３３の
近傍には、噴射燃料の着火を容易ならしめる為の
グロープラグ３９（又はスパークプラグ）を設け
る。このグロープラグ３９は配線４０を介して
CPU１４に接続され、このCPU１４によりグロ
ープラグ３９の作動がコントロールされる。な
お、４１はグロープラグ加熱用電源である。第２
図の実施例では、噴射した燃料がハニカムフイル
タ３３による規制されて気化すると共にグロープ
ラグ３９によつて着火が促進される。また、管路
部分３８の外側に負圧の領域３８ａが形成される
が、これは火炎を安定化させる上で都合が良い。

第４図に示した実施例では、EFI用の燃料噴射
弁の代わりに燃料噴射ノズル４２が設けられ、ま
た火炎（Ｑ）を安定化する手段としてハニカムフ
イルタ４３を設けた。他の構造は第２図の実施例
と同様である。ハニカムフイルタ３３，４３は周
知のように、断面が蜂の巣状で長手方向に連続し
た多数の孔があり、ここを通る間に噴射燃料が気
化され、グロープラグ３９による着火が促進され
る。なお、スロツトリングによりハニカムフイル
タ４３自体も150℃以上になり、燃料（軽油）を
気化するに十分な温度となる。

本発明では、上述のスロツトル手段により吸気
通路を絞り、排気ガスの温度を高めた状態で燃料
を噴射し、火炎を形成させて捕集材３１に捕集さ
れている排気微粒子を燃焼、焼却するのである。
スロツトル手段、燃料噴射弁３２、グロープラグ
３９等の作動をコントロールする為に、エンジン
の運転条件や排気ガスの状態等を検出し、CPU
１４に入力する。即ち、第１図において、５０は
エンジン負荷、５１はエンジン水温、５２はトラ
ツパ前の排気圧力、５３はトラツパ前の排気ガス
温、５４はトラツパ内部の温度であり、それぞれ
CPU１４に入力される。

第５図は、トラツパ容器の再生の作動を示す流
れ線図である。まず、条件として、エンジン水温
５１、エンジン負荷５０、エンジン回転数、排気
ガス圧力５２、トラツパ前の排気ガス温５３等が
情報としてCPU１４（第１図）に入力される。
再生時間の判断は、主として排気ガスの背圧５２
によつて判断する。即ち、デイーゼルエンジンか
ら排出された排気ガスは矢印Ｐ（第２図）のよう
に流れ、それに含まれる微粒子がトラツパ材３１
に捕集され、その微粒子が蓄積されるに従つてト
ラツパ容器３０上流の排気ガス圧力が上昇するの
で、この圧力が微粒子蓄積の指標となる。再生時
間であると判断すると、エンジン水温５１を確認
する。これは、もしエンジン始動直後などに再生
が開始されないようにするためである。エンジン
水温が110゜＞Ｔ＞80℃であると、スロツトリング
を開始して吸気系を絞る。これによつてトラツパ
前の排気温４４が150℃を越えれば、グロープラ
グ３９をONにし、５秒後に燃料噴射を行なう。
30秒間燃料噴射を行ない、火炎の形成により、ト
ラツパ内部温が600℃を越えている時は、燃料噴
射を停止し、グロープラグ３９をOFFとし、ス
ロツトリングを中止する。トラツパ内部温が600
℃を越えていない時は、更に60秒間燃料噴射を行
なつて、燃料噴射の停止と共にグロープラグ３９
をOFFとし、２分後にスロツトリングを停止す
る。

なお、上述の作用は、エンジンのアイドル時に
行なうのが都合が良い。この時は、吸入空気量が
少ないので、その分火炎が排気脈動によつて受け
る影響が小さくなる。

以上のように、本発明は、ハニカムフイルタ
に、上記のような排気管路と捕集材容器の接続構
成、燃料噴射手段、着火手段、及びスロツトリン
グ手段を組合わせたことにより、着火のための燃
料の気化が促進され、着火・燃焼が容易となり、
バーナ等の複雑な装置を使用しなくても排気微粒
子を燃焼させ捕集材の再生を容易に行うことがで
きる。即ち、スロツトリングにより排気をあらか
じめ高温にした条件で、燃料が噴射され、その燃
料がハニカムフイルタを通過するので、燃料が都
合良く気化され、更にハニカムフイルタを通過し
た気化燃料は相対的に負圧になつている径の大き
な捕集材容器に流入することにより、排気微粒子
を燃焼させるに好適な条件となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用したデイーゼルエンジン
の概略図、第２図はトラツパ容器の断面図、第３
図は第２図ので示す部分の拡大図、第４図は他
の実施例に係るトラツパ容器の断面図、第５図は
トラツパ容器の再生の作動を示す流れ線図であ
る。 １……デイーゼルエンジン本体、６……スロツ
トルバルブ、３０……トラツパ容器、３１……捕
集材、３２……燃料噴射弁、３３……ハニカムフ
イルタ、３９……グロープラグ又はスパークプラ
グ、４２……燃料噴射ノズル、４３……ハニカム
フイルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス経路に排気微粒子の捕集材を有する
   デーゼルエンジンにおいて、排気管路よりも径の
   大きな捕集材容器に、少なくとも上流側に空間部
   が残るように前記捕集材を収容し、該容器の上流
   側排気管路を前記空間部へ若干突出させ、前記捕
   集材の上流側排気管路に燃料噴射手段を設け、前
   記排気管路の前記空間部への突出部分に噴射され
   た燃料を気化する、排気管路の長手方向に連続し
   た多数の穴を有するハニカムフイルタを配置し、
   該ハニカムフイルタの直ぐ下流側に気化された燃
   料を着火せしめ火炎を形成する着火手段を設け、
   更にデーゼルエンジンの吸気通路を絞るスロツト
   リング手段を設け、捕集材の再生条件で前記スロ
   ツトリング手段により吸気を絞つている状態で前
   記燃料噴射手段より燃料を噴射して排気微粒子を
   燃焼させるようにしたことを特徴とするデーゼル
   エンジンの排気微粒子浄化装置。