JPH0417771Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、デイーゼルエンジンにおける排気ガ
ス浄化装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 従来より、デイーゼルエンジンにおいて、例え
ば特開昭56−56921号公報に示されるように、排
気ガス中のカーボン粒子等の微粒子成分の大気放
出を阻止するために、この微粒子成分を捕集する
フイルター部材を排気通路に配設するとともに、
該フイルター部材に近接して酸化触媒を配設し、
さらに酸化触媒の上流側に燃料噴射ノズルとこの
燃料噴射ノズルより下流にバーナ装置を設けるこ
とで、フイルター部材に捕集した微粒子成分を燃
焼除去するようにしたデイーゼルエンジンの排気
ガス浄化装置が提案されている。

（考案が解決しようとする課題） しかして、上記提案構造では、酸化触媒の配設
により微粒子成分の燃焼開始温度が低下し、排気
温度と酸化触媒の反応熱とによる微粒子成分の燃
焼が可能である。しかし、元来、デイーゼルエン
ジンにおいては排気ガス温度が低いもの（通常約
200〜300℃）であつて、たとえ酸化触媒を付設し
たものでも、そのままではフイルター部材が燃焼
開始温度に達するようなエンジン運転状態（例え
ば高負荷運転時）は限られており、目詰り解消が
確実にできない恐れがある。しかも、燃料をその
まま排気通路に注入しても酸化触媒での反応性は
低く、十分な反応熱が得られず、バーナ装置の補
助が必要となつて多量の燃料を消費し、燃費性が
低下する不具合を有する。

本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、多
量の燃料を消費することなく、フイルター部材の
温度を有効に上昇させて確実にフイルター部材の
目詰りを解消することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案の解決手段
は、排気ガス中の微粒子成分を捕集するフイルタ
ー部材を排気通路に設け、かつ該フイルター部材
で捕集した微粒子成分の燃焼を促進させる酸化触
媒を備えた反応器を排気通路に設けたデイーゼル
エンジンの排気ガス浄化装置を前提とする。そし
て、燃料通路から供給されるエンジン用の燃料と
エア通路から供給される空気との混合ガスを着火
させる着火手段を備え、空気過剰率が１以下の空
気と燃料との混合ガスを不完全燃焼させた可燃ガ
スを上記反応器上流の排気通路に供給する可燃ガ
ス発生器を設ける。さらに、フイルター部材の目
詰り時もしくは所定期間経過時であつて、排気温
度が第１の所定温度以上の高温状態であつてかつ
該第１の所定温度よりも高くて上記可燃ガス発生
器で不完全燃焼した可燃ガスの温度よりも低い第
２の所定温度以下のときに、上記可燃ガス発生器
を作動させる制御装置を設けたことを特徴とする
ものである。

（作用） これにより、本考案の排気ガス浄化装置におい
ては、フイルター部材の目詰り時もしくは所定期
間経過時であつて、排気温度が第１の所定温度以
上の高温状態であつてかつ可燃ガス発生器で不完
全燃焼した可燃ガスの温度よりも低い第２の所定
温度以下の時に、空気過剰率が１以下のエンジン
用燃料と空気との混合ガスを排気通路に供給する
前に着火手段で着火させて不完全燃焼により生成
される可燃ガスが反応器上流の排気通路に供給さ
れることになる。つまり、可燃ガス発生器は上記
排気通路に対し、一旦着火させて燃焼させた、即
ち空気過剰率が１以下であるが故に不完全燃焼さ
せた可燃ガスを、高温状態といつてもこの可燃ガ
スの温度（約400〜700℃）よりも低い温度（約
200〜300℃）の排気ガス中へ流して消炎させ、こ
の排気通路内で完全燃焼させることなく反応器へ
導くことにより、上記不完全燃焼により得られた
燃焼し易いHCやCO等を反応器に供給するととも
に、この不完全燃焼による熱をも反応器に供給
し、この両者によつて酸化触媒の活性を図り、フ
イルター部材に捕集されている微粒子成分を少な
い燃料消費量で確実に燃焼除去することになる。

また、上記排気ガス浄化装置はエンジン用の燃
料を利用するものであるため、排気ガス浄化のた
めの特別な燃料タンクを設けてこれに燃料を定期
的に補充するという手間は必要なく、しかも酸化
触媒を活性化させるためのヒータとしては混合ガ
スの着火が可能なものであればよく、そのヒータ
容量を小さくすることができる。

ここにおいて、上記空気過剰率の限定理由につ
いて説明するに、空気と燃料とのミキシングが最
良で燃焼時間も余裕がある条件下で完全燃焼でき
る理論上の空気過剰率が１であり、現実的には不
可能であり、空気過剰率が１を越えないと不完全
燃焼には至らない。このことから、通常のバーナ
装置における空気過剰率は1.8〜2.0程度が一般的
である。一方、酸化触媒での反応を得るために一
旦着火させて不完全燃焼したガスを反応器に導く
必要があるが、排気ガス温度自体がすでに酸化触
媒の反応温度（約400℃）以上であるときにはこ
の不完全燃焼ガスの必要がないことから、上記不
完全燃焼ガスよりも低い温度の排気ガス中へ不完
全燃焼ガスを導入するので完全燃焼に至らないよ
うにしている。このことから、可燃ガス発生器に
よつて、空気過剰率を１以下とすることで不完全
燃焼ガスを生成し、このガスをこれよりも低温の
排気ガス中で消炎させて反応器へ導く必要があ
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図において、１は多気筒（４気筒）のデ
イーゼルエンジン、２は該エンジン１の各気筒１
Ａ〜１Ｄに空気を供給する吸気通路、３は該エン
ジン１の各気筒１Ａ〜１Ｄからの排気ガスを導出
する排気通路である。上記排気通路３には、排気
ガス中のカーボン粒子等の微粒子成分を捕集する
フイルター部材５に、該フイルター部材５で捕集
した微粒子成分の燃焼を促進させる酸化触媒がコ
ーテイングされてなる反応器４が配設されてい
る。

上記反応器４のフイルター部材５は、セラミツ
ク等の多孔質材料によりハニカム状に形成され、
排気の流れに沿う各細孔は一つおきにその端部が
閉塞されており、一端部の開口細孔から流入した
排気ガスは通気性の多孔質隔壁を通つて他端部の
開口細孔から流出するものであつて、隔壁通過時
に排気ガス中のカーボン粒子等の微粒子を捕集す
るよう構成されている。このフイルター部材５の
表面には貴金属あるいは卑金属による酸化触媒が
コーテイングされている。

上記排気通路３は、反応器４の上流側部分が、
特定気筒１Ａ（第１気筒）の排気ガスを常時反応
器４に導く第１排気通路３ａと、残気筒１Ｂ〜１
Ｄ（第２〜４気筒）の排気ガスを反応器４に導く
第２排気通路３ｂとにより構成され、第１及び第
２排気通路３ａ，３ｂは反応器４の上流で合流し
ている。

また、６は上記第２排気通路３ｂから分岐し前
記反応器４をバイパスして設けられたバイパス通
路で、この第２排気通路３ｂとバイパス通路６と
の分岐部には該バイパス通路６及び排気通路３を
開閉する開閉弁７が配設されている。

さらに、８は、第１排気通路３ａの途中に装着
された可燃ガス発生器である。該可燃ガス発生器
８には、エンジン１に供給される噴射燃料（軽
油）をその噴射系から分岐して供給するための燃
料ポンプ９からの燃料通路１０と、エアポンプ１
１からのエア通路１２とが接続され、空気過剰率
が１以下の空気と燃料との混合ガスを着火手段で
着火して不完全燃焼させた可燃ガスを上記第１排
気通路３ａに供給する。

上記可燃ガス発生器８の具体的構造は、第２図
に示すように、ケーシング１６の先端部１６ａが
第１排気通路３ａに開口し、このケーシング１６
の後部には燃料吐出ノズル１７が装着されてい
る。該燃料吐出ノズル１７には前記燃料通路１０
に連通する燃料吐出通路１７ａが形成され、この
燃料吐出通路１７ａの途中にはボールバルブ１７
ｂが介装され、燃料吐出ノズル１７先端から燃料
を噴出する。また、燃料吐出ノズル１７の先端部
外周及びその噴射前方には、着火手段としてのコ
イル状の発熱部材１８（電熱ヒータ）が配設され
ている。さらに、ケーシング１６の環状エア室１
９には前記エア通路１２が接続され、上記燃料吐
出ノズル１７先端部及び発熱部材１８に対し、エ
ア室１９内周の小孔１９ａからエアを供給するよ
うに構成されている。

上記燃料吐出ノズル１７から供給された燃料と
小孔１９ａから供給された空気との混合ガスの空
気過剰率は１以下であり、発熱部材１８との接触
もしくは雰囲気温度により、上記混合ガスは不完
全燃焼して、HC，CO等を含む可燃ガスを第１排
気通路３ａに供給するものである。

なお、上記可燃ガス発生器８に空気を供給する
エアポンプ１１は電磁クラツチを介してエンジン
１によつて駆動され、電磁クラツチのオン・オフ
によりその起動・停止が行われる。一方、燃料ポ
ンプ９は電磁ポンプ等にて構成されている。

また、第１図において、１３は開閉弁７の作動
を制御するとともに燃料ポンプ９及びエアポンプ
１１の駆動と発熱部材１８への通電とによつて可
燃ガス発生器８の作動を制御する制御装置であ
る。該制御装置１３には、入力信号として、反応
器４より上流の排気通路３の排気圧力を検出する
排圧センサー１４の検出信号、及び排気温度を検
出する温度センサー１５の検出信号がそれぞれ入
力され、上記検出信号に応じて制御を行うもので
ある。

上記制御装置１３は、排圧センサー１４及び温
度センサー１５の検出信号を入力し、排圧が所定
値より高くなつた状態を目詰り発生時と判断し、
しかも、排気温度が第１の所定温度以上の高温状
態であつてかつ該第１の所定温度よりも高くて上
記可燃ガス発生器８で不完全燃焼した可燃ガスの
温度より低い第２の所定温度以下のときに、反応
器４において微粒子成分の燃焼を行うべく反応器
４の温度を上昇させるものである。

上記制御装置１３は、目詰り時であつて排気温
度が第１の所定温度以上の高温状態（ただし第２
の所定温度以下）の時に、開閉弁７を作動させて
第２排気通路３ｂを閉じ、バイパス通路６を開い
て残気筒１Ｂ〜１Ｄの排気ガスをバイパス通路６
に導き、反応器４には第１排気通路３ａの排気ガ
スのみを導入するとともに、可燃ガス発生器８を
作動して可燃ガスを第１排気通路３ａに供給する
ように、開閉弁７のアクチユエータ、燃料ポンプ
９、エアポンプ１１及び発熱部材１８に駆動信号
を出力するように構成されている。

上記実施例の作用を説明すれば、反応器４のフ
イルター部材５の目詰り発生時においては、この
目詰りを排圧センサー１４により検出し、かつ、
温度センサー１５による検出温度（排気温度）が
所定値より高くて可燃ガス発生器８からの可燃ガ
スの温度より低いときに、制御装置１３は、開閉
弁７の作動により特定気筒１Ａの排気ガスのみを
反応器４に導くとともに、可燃ガス発生器８の作
動により、燃料通路１０とエア通路１２とによる
空気過剰率が１以下のエンジン用燃料と空気との
混合ガスを第１排気通路３ａに供給する前に着火
して不完全燃焼させて可燃ガスを生成し、そし
て、第１排気通路３ａに可燃ガスを供給する。そ
の結果、特定気筒１Ａからの排気ガスに可燃ガス
発生器８からのHC，CO等の未燃焼部分を含む可
燃ガスが混合したものが反応器４に導入される。
よつて、反応器４においては、未燃焼成分の導入
と上記不完全燃焼による熱の導入により、酸化触
媒の反応開始時期が早くなるとともに、その酸化
反応が高まり、反応熱が増大してフイルター部材
５の温度が上昇し、該フイルター部材５に付着し
ている微粒子成分を焼失させる。

その際、残気筒１Ｂ〜１Ｄの排気ガスをバイパ
スしていることにより、反応器４を流れる排気ガ
ス流量は少なく、フイルター部材５の温度上昇が
有効に行われる。

このようにしてフイルター部材５の目詰りがな
くなり、排圧が低下すると、可燃ガス発生器８の
作動を停止するとともに、開閉弁７がバイパス通
路６を閉じて残気筒１Ｂ〜１Ｄの排気ガスを反応
器４に導入し、再び、微粒子成分の捕集を行い、
目詰り状態で排気温度が所定値以上となつたら前
記と同様に目詰り解消を行う。

本考案は上記実施例の構造に限定されるもので
はなく種々の変形例を包含している。すなわち、
反応器４のフイルター部材５としては、多孔質セ
ラミツクに代えて金属ワイヤメツシユを用いても
よい。また、触媒としてはフイルター部材５に一
体的にコーテイングしたもののほか、フイルター
部材５の上流側に金属線状に形成した触媒を配設
するようにしてもよい。

また、目詰り状態の検出は上記排圧センサー１
４によるもののほか、フイルター部材５に電極を
設けてカーボン粒子等の付着に起因する抵抗値変
化から検出するようにしてもよい。さらに、実際
のフイルター部材５の目詰り状態を検出すること
なく、運転時間もしくは走行距離の積算により所
定期間経過時を検出して排気温度が所定値以上の
時に目詰り解消作動を行うようにしてもよい。

一方、温度センサー１５は排気温度を検出する
ほか、反応器４のフイルター温度を検出するよう
にしてもよい。また、この温度センサー１５は必
須のものでなく、例えば、始動時、冷間時等を別
の検出信号によつて検出し、このような運転時に
は目詰り解消作動を行わないようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、可燃ガス発生器８か
らの可燃ガスの供給を特定気筒１Ａからの第１排
気通路３ａに対してのみ行うようにしているが、
これは全気筒１Ａ〜１Ｄの排気ガスに対して供給
するようにしてもよい。その場合、排気通路３を
第１及び第２排気通路３ａ，３ｂに分岐する必要
がなく、しかもバイパス通路６、開閉弁７を形成
する必要もなく、構造が簡単になるが、可燃ガス
発生器８への燃料供給量を増やす必要がある。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、フイル
ター部材の目詰り時もしくは所定期間経過時であ
つて、排気温度が所定値以上の高温状態であつて
可燃ガス発生器からの不完全燃焼ガス温度よりも
低い時に、空気過剰率が１以下の空気とエンジン
用燃料との混合ガスを排気ガスと混合する前に着
火し不完全燃焼させることにより可燃ガスを得
て、これを完全燃焼させることなく反応器に導入
するようにしたことにより、燃焼し易いHCやCO
等の供給と不完全燃焼による熱の供給とによつ
て、燃料を直接供給するものよりも低い温度から
酸化触媒の活性を向上させ、有効に反応器の温度
を上昇させて、少ない燃料消費量で微粒子成分を
確実に燃焼除去することができる。しかも、別途
燃料タンクを設けてこれに燃料を定期的に補充す
るというような手間を省くことが可能になるとと
もに、ヒータとしては着火手段だけでよいからそ
の容量を小さくすることができ、比較的簡単な構
造で長期間にわたつて良好な微粒子成分の排出を
抑制することができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における排気ガス浄
化装置を有するデイーゼルエンジンの概略構成
図、第２図は可燃ガス発生器の構造例を示す断面
図である。 １……デイーゼルエンジン、２……吸気通路、
３……排気通路、４……反応器、５……フイルタ
ー部材、８……可燃ガス発生器、１３……制御装
置、１４……排圧センサー、１５……温度センサ
ー、１８……発熱部材（着火手段）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 排気ガス中の微粒子成分を捕集するフイルター
   部材を排気通路に設け、かつ該フイルター部材で
   捕集した微粒子成分の燃焼を促進させる酸化触媒
   を備えた反応器を排気通路に設けたデイーゼルエ
   ンジンの排気ガス浄化装置であつて、 燃料通路から供給されるエンジン用の燃料とエ
   ア通路から供給される空気との混合ガスを着火さ
   せる着火手段を備え、空気過剰率が１以下の空気
   と燃料との混合ガスを不完全燃焼させた可燃ガス
   を上記反応器上流の排気通路に供給する可燃ガス
   発生器と、 フイルター部材の目詰り時もしくは所定期間経
   過時であつて、排気温度が第１の所定温度以上の
   高温状態であつてかつ該第１の所定温度よりも高
   くて上記可燃ガス発生器で不完全燃焼した可燃ガ
   スの温度よりも低い第２の所定温度以下の時に、
   上記可燃ガス発生器を作動させる制御装置とを設
   けたことを特徴とするデイーザルエンジンの排気
   ガス浄化装置。