JPH0329533Y2

JPH0329533Y2 -

Info

Publication number: JPH0329533Y2
Application number: JP5141385U
Authority: JP
Priority date: 1985-04-05
Filing date: 1985-04-05
Publication date: 1991-06-24
Also published as: JPS61167412U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はエンジンの排気ガスを浄化する装置に
関し、特に、デイーゼルエンジンなどの排気ガス
に含まれるカーボン粒子などの可燃性粒子（パテ
イキユレート）を捕集して燃焼除去する装置に関
するものである。

（従来技術）従来から排気ガス中のカーボン粒子などの可燃
性粒子を除去する装置は種々提案されている。例
えば、パテイキユレートフイルタを排気通路中に
設けて捕集したカーボン粒子などをバーナー加熱
により焼却除去するものや電気的加熱により焼却
除去するものがある。しかし、バーナー加熱によ
る場合は、バーナーの失火のときに異常燃焼が起
きパテイキユレートフイルタが溶融するおそれが
あり、複雑なコントロールが必要であり、装置の
コストが高くなるという問題があり、電気的加熱
による場合は、電熱線の近傍にしか燃焼が起こら
ず、消費電力が大きく、電熱線の耐久性に乏しい
という問題がある。

また、特開昭56−98519号公報に記載されるよ
うに、エンジンの排気系に排気ガス中の可燃性粒
子などを捕集して酸化反応させる触媒フイルタを
配設するとともに、該触媒フイルタの上流に補助
燃料を噴射する噴射装置を設け、触媒フイルタで
の触媒による酸化反応作用と補助燃料による燃焼
促進作用とによつて排気ガス温度を可燃性粒子の
着火温度以上まで加熱することにより、触媒フイ
ルタに捕集された可燃性粒子を燃焼除去し、フイ
ルタを再生するようにしたものが知られている。

しかし、この従来のものでは、エンジンが正常
運転域にあるときには、その排気ガス温度が比較
的低いため（例えばデイーゼルエンジンにあつて
は200〜300℃）、補助燃料の燃焼促進作用にもか
かわらず、排気ガスが可燃性粒子の着火温度にま
で充分に加熱されず、その結果、可燃性粒子の燃
焼不良により触媒フイルタの再生が確実に行なわ
れなくなり、触媒フイルタの目詰まりによりエン
ジンの排圧が上昇してその正常な運転が妨げられ
るおそれがあつた。

そこで、本出願人は、先に、エンジンの排気系
に触媒フイルタに代えて、可燃性粒子の捕集機能
のみを持つ通常のパテイキユレートフイルタを設
け、該パテイキユレートフイルタを、比較的目が
荒い上流側フイルタと比較的目が細かい下流側フ
イルタとに分割して構成し、該上流側フイルタの
上流の排気通路に可燃性粒子の燃焼を促進させる
液体（触媒溶液）として、例えば、触媒成分と炭
化水素成分とを混合エマルジヨン化した溶液や触
媒成分（例えばCuC₂）の水溶液を噴射供給す
るようにすることにより、パテイキユレートフイ
ルタに捕集された可燃性粒子の表面に触媒および
炭火水素の各成分を均一に被着させて可燃性粒子
の着火温度を大幅に低下させるようにし、排気ガ
ス温度が低いエンジンの定常運転時でも可燃性粒
子を確実に燃焼除去させるようにした技術を提案
している。

ところが、そのような複数のフイルタからなる
構造では、排気脈動の影響を受けずにパテイキユ
レートフイルタに捕集された可燃性粒子の燃焼が
行われるように、パテイキユレートフイルタの再
生のための可燃性粒子の燃焼時に、パテイキユレ
ートフイルタに供給される排気ガスが制限される
ため、下流側フイルタで酸素不足となり、可燃性
粒子が十分に燃焼されず、パテイキユレートフイ
ルタの再生効率が低下するという問題がある。

（考案の目的）本考案は、酸素不足によるパテイキユレートフ
イルタ（下流側フイルタ）の再生効率が低下する
ことをを防止した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。

（考案の構成）本考案は、排気系に可燃性粒子などを捕集する
パテイキユレートフイルタを備えたエンジンの排
気ガス浄化装置に係るものである。

本考案は、パテイキユレートフイルタを、上流
側フイルタと下流側フイルタとに分割して構成し
ている。パテイキユレートフイルタの上流に前記
可燃性粒子の燃焼を促進させる触媒溶液を噴射供
給する溶液噴射手段を設けている。さらに、前記
パテイキユレートフイルタへの排気ガスの供給量
を制限する供給量制限手段と、上記下流側フイル
タの上流側に酸素含有ガスを供給するガス供給手
段と、前記溶液噴射手段より噴射された触媒溶液
により可燃性粒子が燃焼しているときに供給量制
限手段を作動させるとともにガス供給手段を作動
させて酸素含有ガスを下流側フイルタの上流側に
供給させる制御手段とを備えている。

（実施例）以下、本考案の実施例を図面に沿つて説明す
る。

第１図はエンジンの排気ガス浄化装置の全体構
成を示し、１はデイーゼルエンジンで、燃焼室２
に連通する渦流室３を備える。４は燃料噴射ノズ
ルで、エンジン１に同期して渦流室３に燃料を噴
射供給するようになつている。

６は排気通路で、途中に排気ガス中のカーボン
粒子などの可燃性粒子を捕集するパテイキユレー
トフイルタ７が配設されている。パテイキユレー
トフイルタ７は、比較的目の荒い上流側フイルタ
８と、比較的目の細かい下流側フイルタ９とを直
列に配してなり、排気ガスが両フイルタ８，９を
順に通る際に排気ガス中の可燃性粒子が捕集され
るようになつている。なお、上流側フイルタ８は
下流側フイルタ９より薄く例えば1/8程度の厚さ
として可燃性粒子の捕集可能量を少なくし、フイ
ルタ再生時の可燃性粒子の燃焼による温度の異常
上昇を抑制し、クラツクの発生を防止している。

上流側フイルタ８は海綿状タイプのフイルタ
で、セラミツク繊維を綿状に集めてなるセラミツ
クフアイバタイプフイルタもしくはセラミツクを
スポンジ状に形成してなるセラミツクフオームタ
イプフイルタからなる一方、下流側フイルタ９は
多孔質材料よりなるハニカム形状のウオールフロ
ータイプフイルタからなる。

上記上流側フイルタ８の上流側端面８ａ上もし
くはこの近傍で可燃性粒子の多くは捕集され、こ
の部分の捕集可燃性粒子の濃度が濃くなり、しか
も上流側にある後述の噴射ノズル１１から噴射供
給される触媒溶液の濃度も上記端面８ａ近傍で濃
くなるため着火温度が低くなるので、着火温度の
点からは、海綿状タイプフイルタのみで良いので
あるが、これのみでは捕集率が低下するため、多
孔質材料よりなるハニカム体における多数のハニ
カム孔の両端開口部の一方を交互に閉塞して排気
ガスをハニカム孔の隔壁を通過させるように構成
し、該隔壁を通過する際に排気ガス中の可燃性粒
子を通過してこれを捕集するウオールフロータイ
プのフイルタを下流側に配している。なお、下流
側フイルタ９は着火温度が高くなりやすいウオー
ルフロータイプであるが、上流側フイルタ８にお
いて比較的低温で着火し燃焼した後の高温排気が
下流側に導かれるので、下流側フイルタ９に捕集
された可燃性粒子を確実に燃焼除去することがで
きる。

上記排気通路６には上流側フイルタ８上流に上
記可燃性粒子の燃焼を促進させる触媒溶液を噴射
供給する溶液噴射手段１０が設けられている。溶
液噴射手段１０は、パテイキユレートフイルタ７
上流の排気通路６に噴射口１１ａを上流側フイル
タ８の上流側端面８ａの中心に向けて配設され、
上流側フイルタ８に触媒溶液を噴射する噴射ノズ
ル１１と、触媒溶液を貯える触媒タンク１２と、
該触媒タンク１２と噴射ノズル１１とを接続する
接続管１３と、該接続管１３の途中に介設された
電動式の触媒溶液供給ポンプ１４および電磁式の
第１開閉弁１５とを備えてなる。そして、触媒溶
液供給ポンプ１４の作動および第１開閉弁１５の
開作動により、上記触媒タンク１２内の触媒溶液
を所定量（例えば10〜100c.c.）だけ噴射ノズル１
１の噴射口から上流側フイルタ８の上流側端面８
ａに向けて噴射させてその表面に付着させるよう
になつている。

上記触媒溶液としては、10グラムの塩化銅
（CuC₂）を100c.c.の水に溶かした溶液を用いて
いるが、これ以外にも、例えば0.05〜0.5重量％
の１もしくは２以上の白金属（Pt，Pd，Rh，Ir）
の水溶性化合物、あるいは１〜10重量％の１もし
くは２以上の卑金属（Ｖ，Cu，Cr，Fe，Ni，
Mo，Ca，Ba）の水溶性塩を、10〜50重量％の
灯油，軽油，重油，アルコール，またはケトン
（含酸素炭化水素）等の炭化水素と、該炭化水素
を水に溶かすための１〜10重量％の界面活性剤
と、水とを混合してエマルジヨン化したものを用
いてもよい。

上記噴射ノズル１１上流側の排気通路６とパテ
イキユレートフイルタ７下流側の排気通路１６と
は排気バイパス通路１７によつて接続されてい
る。上記バイパス通路１７の上流端部、すなわち
噴射ノズル１１上流側の排気通路６との接続端部
には、排気バイパス通路１７を開閉するバイパス
弁１８が配設されている。また、排気バイパス通
路１７を流れる排気ガスの一部は噴出ノズル１９
を介して上流側フイルタ８の上流側に噴出供給さ
れ、噴射ノズル１１より噴射される触媒溶液を攪
拌し、上流側フイルタ８の周縁部まで溶液が供給
されるようにしている（第２図参照）。

バイパス弁１８はダイヤフラム装置２０に連係
され、排気バイパス通路１７を閉じる第１位置
A₁と排気バイパス通路１７を開く第２位置A₂と
を有する。ダイヤフラム装置２０の負圧室２０ａ
はスプリング２０ｂが設けられるとともに、負圧
導入通路２１を介してバキユームポンプ２２に連
通されている。負圧導入通路２１の途中には上記
ダイヤフラム装置２０の負圧室２０ａとバキユー
ムポンプ２２または大気開放部２３とを択一的に
連係する三方ソレノイドバルブ２４が配設されて
いる。三方ソレノイドバルブ２４の切換制御でダ
イヤフラム装置２０を作動させ、バイパス弁１８
を第１位置A₁より第２位置A₂に回動すると、そ
れによつてこの排気バイパス通路１７が開き、エ
ンジン１からの排気ガスが排気バイパス通路１７
を通じて、噴射ノズル１１およびパテイキユレー
トフイルタ７をバイパスして通過し、パテイキユ
レートフイルタ７側へ流れる排気ガス量が制限さ
れることになる。２５は排気バイパス通路１７と
下流側フイルタ９の上流側とを接続する通路面積
が比較的小さい接続通路で、途中に電磁式の第２
開閉弁２６が介装されている。２７は開閉弁１
５，２６、触媒溶液供給ポンプ１４および三方ソ
レノイドバルブ２４を作動制御するための制御回
路、２８は上流側フイルタ８直上流の排気通路６
内の排気ガス圧つまりエンジン１の排圧を検出す
る排圧センサで、その出力は上記制御回路２７に
入力されている。

続いて、上記制御回路２７の処理の流れを、第
３図に沿つて説明する。

先ず、排出センサ２８にて検出されるパテイキ
ユレートフイルタ７上流の排気通路６の排圧Ｐ
が、設定圧P₀を越えるか否かを判定し（ステツ
プS₁）、YESの場合はパテイキユレートフイルタ
７にて適量の可燃性粒子が捕集されたと判断され
るので、三方ソレノイドバルブ２４に信号を送つ
てダイヤフラム装置２０を作動させてバイパス弁
１８を第２位置A₂とする（ステツプS₂）。それに
よつて、排気バイパス通路１７が開き、パテイキ
ユレートフイルタ７側へ流れる排気ガス量が制限
される。一方、NOの場合は、ステツプS₁の判定
を続ける。

それから、触媒溶液供給ポンプ１４を作動させ
（ステツプS₃）、第１開閉弁１５を開き（ステツプ
S₄）、上流側フイルタ８の上流側端面８ａに向け
て噴射ノズル１１より触媒溶液を噴射する。それ
から、所定量の噴射に必要な設定時間t₁経過した
か否かを判定し（ステツプS₅）、YESの場合は触
媒溶液供給ポンプ１４を停止し（ステツプS₆）、
開閉弁１５を閉じる（ステツプS₉）。一方、NO
の場合はステツプS₂に戻る。

その後、可燃性粒子の燃焼が開始し、第２開閉
弁２６が開かれ（ステツプS₈）、排気バイパス通
路１７を通じてバイパスする排気ガスの一部が接
続通路２５を介して、下流側フイルタ９の上流側
に供給される。それから、下流側フイルタ９での
可燃性粒子の燃焼に必要な設定時間t₂経過したか
否かを判定し（ステツプS₉）、YESの場合は燃焼
が終了したので、第２開閉弁２６を閉じ（ステツ
プS₁₀）、バイパス弁１８を第１位置A₁とする
（ステツプS₁₁）、排気バイパス通路１７が閉じ、
ステツプS₁へ戻る一方、NOの場合はステツプS₈
へ戻る。

このようにして、海綿状タイプフイルタからな
る比較的目の荒い上流側フイルタ８に可燃性粒子
および触媒溶液を集中して付着させ、着火温度を
低下させることができるので、パテイキユレート
フイルタ７の再生効率の向上が図れる。

しかも、上流側フイルタ８では捕集できない可
燃性粒子や上流側フイルタ８を通り抜ける可燃性
粒子を、下流側に配したウオールフロータイプフ
イルタからなる目の比較的細かい下流側フイルタ
９により確実に捕集できるので、捕集率を低下さ
せることがない。また、下流側フイルタ９におい
ては排気ガスの一部が流入し該排気ガス中の酸素
により酸素不足が解消され、上流側フイルタ８で
の可燃性粒子の燃焼による火炎で下流側フイルタ
９に捕集された可燃性粒子の燃焼除去も確実に行
なうことができる。

なお、上記実施例では下流側フイルタ９の上流
に排気ガスの一部を導入するようにしたが、この
排気ガスにかえて空気を供給するようにしてもよ
い。

上記実施例では、噴射ノズル１９の噴出方向と
噴射ノズル１１の噴射方向とを略同一方向として
いるが、第４図に示すように、噴射ノズル３１の
噴出方向と噴射ノズル３２の噴射方向を逆方向と
することもでき、また、噴射ノズルの本数、径、
噴出方向などを必要に応じて変更できるのは言う
までもない。

（考案の効果）本考案は上記のように構成したから、酸素不足
によるパテイキユレートフイルタにおける下流側
フイルタの再生効率が低下することを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図はエンジ
ンの排気ガス浄化装置の全体構成図、第２図は噴
出ノズルの説明図、第３図は制御回路の処理の流
れを示す流れ図、第４図は変形例についての第２
図と同様の図である。１……エンジン、３……渦流室、６，１６……
排気通路、７……パテイキユレートフイルタ、８
……上流側フイルタ、８ａ……上流側端面、９…
…下流側フイルタ、１０……溶液噴射手段、１５
……第１開閉弁、１７……排気バイパス、１８…
…バイパス弁、２６……第２開閉弁、２７……制
御回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

排気系に可燃性粒子を捕集するパテイキユレー
トフイルタを備えたエンジンの排気ガス浄化装置
において、前記パテイキユレートフイルタを上流
側フイルタと下流側フイルタとに分割して構成
し、さらに、前記パテイキユレートフイルタの上
流に前記可燃性粒子の燃焼を促進させる触媒溶液
を噴射供給する溶液噴射手段と、前記パテイキユ
レートフイルタへの排気ガスの供給量を制限する
供給量制限手段と、上記下流側フイルタの上流側
に酸素含有ガスを供給するガス供給手段と、前記
溶液噴射手段より噴射された触媒溶液により可燃
性粒子が燃焼しているときに、供給量制限手段を
作動させるとともにガス供給手段を作動させて酸
素含有ガスを下流側フイルタの上流側に供給させ
る制御手段とを備えていることを特徴とするエン
ジンの排気ガス浄化装置。