JPH0420972Y2

JPH0420972Y2 -

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Publication number: JPH0420972Y2
Application number: JP1985003359U
Authority: JP
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1992-05-13
Also published as: JPS61120018U

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浄化装置に関し、
陸に排気ガス中に含まれるカーボン粒子等の可燃
性粒子をパテイキユレートフイルタで捕捉しこの
可燃性粒子を燃焼させて除去するように排気ガス
浄化装置の改良に関する。

（従来技術）従来、この種の排気ガス浄化装置として、例え
ば、特開昭56−98519号公報に開示されているよ
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
配置するとともに、該触媒フイルタの上流に、上
記可燃性粒子の燃焼を促進する液体として、例え
ば、液体燃料などの補助燃料を噴射する噴射器を
設けて、触媒フイルタの触媒による反応と補助燃
料による燃料の促進とによつて排気ガス温度を可
燃性粒子の着火温度以上に加熱することにより、
捕集された可燃性粒子を燃焼除去するようにした
のは知られている。

また、フイルタの上流に上記可燃性粒子の燃焼
を促進する液体として、例えば、触媒溶液を供給
して、可燃性粒子の表面に触媒を被着させること
により、触媒の反応によつて可燃性粒子の着火温
度を下げるようにしたものが提案されている。

ところで、上記補助燃料や触媒溶液を噴射供給
するインジエクタは排気通路に向けて配設される
ので、排気通路内を流れる排気ガス中に含まれる
カーボン粒子がインジエクタのスプレーノズルに
付着して目詰まりし上記液体が噴射できなくなつ
たり、付着したカーボン粒子等の影響で噴霧の形
状が乱されフイルタに向けて均一に噴射できなく
なる等の問題がある。

（考案の目的）本考案は、上記の諸問題を解消するためになさ
れたもので、インジエクタのスプレーノズルの目
詰まりを防ぎ、可燃性粒子の燃焼を促進する液体
をフイルタに向けて均一に噴射することが出来る
ような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）本考案に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、
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
置において、上記可燃性粒子の燃焼を促進する液
体をポンプで加圧し供給系路を介してインジエク
タへ供給し、このインジエクタから上記液体を上
記パテイキユレートフイルタの上流に噴射する噴
射手段と、上記噴射手段のポンプにより下流側で
上記供給系路に加圧流体を供給して上記供給系路
及びインジエクタを洗浄する洗浄手段と、上記液
体の噴射の前後に洗浄手段を所定時間作動させる
制御手段とを備えたものである。

（考案の効果）本考案のエンジンの排気ガス浄化装置において
は、以上説明したように、噴射手段のポンプより
下流側で供給系路に加圧流体を供給して供給系路
及びインジエクタを洗浄する洗浄手段を設け、制
御手段により上記液体の噴射の前後に洗浄手段を
所定時間作動させて供給系路及びインジエクタを
洗浄するようにしたので、インジエクタのノズル
を確実に洗浄してから上記液体を噴射することが
出来る。

従つて、インジエクタのノズルの目詰りで噴射
不能になつたりすることもなく、ノズルに付着し
たカーボン粒子等で噴霧形状が乱されることもな
く、上記液体を均一に噴射してフイルタ全体を均
一に再生させることが出来る。

しかも、上記液体の噴射後にも供給系路を洗浄
するので、供給系路に液体が残留することがな
く、次回の噴射における液体の噴射量の制御に悪
影響を及ぼすことがない。

加えて、供給系路に加圧流体を供給する構成な
ので、加圧流体の供給通路を短くすることが出来
る。

（実施例）以下、本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装
置をデイーゼルエンジンに適用した場合の実施例
について図面に基いて説明する。

上記排気ガス浄化装置の全体構成について、第
１図により説明すると、デイーゼルエンジン１の
排気通路２の途中部にはパテイキユレートフイル
タ３（以下、フイルタという）が介装され、この
フイルタ３に流入する排気ガス流量を調節するた
めフイルタ３の上流側の排気通路２から分岐して
フイルタ３の下流側の排気通路２に合流するバイ
パス通路４が設けられ、上記バイパス通路４の始
端部には絞り弁５が設けられる。

上記フイルタ３は微小細孔を有する多孔質のセ
ラミツク製のパテイキユレートフイルタで、多数
の隔壁で仕切られた多数の通路を有し、排気ガス
を上記隔壁で濾過することにより排気ガス中に含
まれるカーボン粒子等の可燃性粒子を捕捉するよ
うにしたものである。

上記フイルタ３に捕捉された可燃性粒子を燃焼
させてフイルタ３を再生するため、フイルタ３の
上流側の排気通路２内に触媒水溶液炭化水素エマ
ルジヨンを噴射する噴射器具６が設けられる。

上記噴射器具６は、フイルタ３の上流側の排気
通路２内にフイルタ３の方向へ向けて装着された
インジエクタ７と、上記触媒水溶液炭化水素エマ
ルジヨンを貯溜するタンク１０と、インジエクタ
７をタンク１０に接続する連通管８と、連通管８
の途中部に介装されたポンプ９とから構成され
る。

更に、上記インジエクタ７を洗浄するため、上
記ポンプ９よりも下流側の連通管８に加圧水供給
管８ａが接続され、加圧水供給管８ａは水タンク
３２に接続され、加圧水供給管８ａにはウオータ
ポンプ３１が介装される。

上記触媒水溶液炭化水素エマルジヨンの組成
は、0.05〜0.5重量％の一または二以上の白金族
金属（Pt，Pd，Rh，Ir）の水溶性化合物、ある
いは１〜10重量％の一または二以上の卑金属
（Ｖ，Cu，Cr，Fe，Ni，Mo，Ca，Ba）の水溶
性塩よりなる触媒成分と、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、残りが
水とからなり、これらを混合したものである。以
下、上記触媒水溶液炭化水素エマルジヨンを単に
触媒溶液等と略称する。

但し、触媒溶液と炭化水素とを各々独立のタン
クに貯溜しておいて、両者を混ぜてインジエクタ
７へ供給したり、或いは必要に応じて一方だけを
インジエクタ７へ供給するようにしてもよいこと
は勿論である。

前記バイパス通路４の絞り弁５を調節する調節
機構は、真空ポンプ１１と、真空ポンプ１１に接
続されたデユーテイソレノイドバルブ１２と、デ
ユーテイソレノイドバルブ１２に接続され絞り弁
５に連結されたダイヤフラム式アクチユエータ１
３とから構成される。

上記フイルタ３に捕捉されている可燃性粒子の
燃焼状態に応じて上記噴射器具６を制御したり、
また前記絞り弁５の閉度を調節制御したり、また
洗浄装置を制御したりするコントロールユニツト
１４が設けられ、このコントロールユニツト１４
へは下記の各種センサから検出信号が入力され
る。

上記センサとしては、フイルタ３の上流側の排
気通路２内の背圧及び排気ガス温度を各々検出す
る背圧センサ１５及び第１排気ガス温度センサ１
６と、フイルタ３の下流側の排気通路２内の排気
ガス温度を検出する第２排気ガス温度センサ１７
と、エンジン１の燃料噴射ポンプ１８のポンプ軸
の回転数を検出する回転数センサ１９と、上記燃
料噴射ポンプ１８のコントロールスリーブの位置
を検出する負荷センサ２０とが設けられ、各検出
信号はコントロールユニツト１４へ出力される。

上記コントールユニツト１４からインジエクタ
７へはインジエクタ７内に組込まれたソレノイド
バルブ（第２図参照）を開閉する制御信号が出力
され、コントロールユニツト１４からポンプ９へ
はポンプ９をON・OFF操作する制御信号が出力
され、コントロールユニツト１４がデユーテイソ
レノイドバルブ１２へはそのデユーテイ比を変え
て絞り弁５を調節操作する制御信号が出力され
る。

次に、上記インジエクタ７は、例えば第２図の
ように構成される。

即ち、インジエクタ本体２１の中心部には先端
側から順に噴射口２２、案内孔２３、バネ装着孔
２４、ソレノイド装着孔２５及び供給孔２６が連
通状に形成され、これらのうち供給孔２６以外の
各孔２２〜２５に互つて一体のロツド２７が挿入
装着され、上記ロツド２７の先端の針弁体部２７
ａが噴射口２２の奥端の弁座に内方より当接して
弁が構成され、ロツド２７の案内部２７ｂが案内
孔２３内に軸方向摺動自在に装着され、ロツド２
７の鍔状のバネ受部２７ｃがバネ装着孔２４内に
配設され、バネ受部２７ｃとバネ装着孔２４の基
端壁間でロツド２７に外装された圧縮バネ２８に
よりロツド２７が先端方向つまり上記弁を閉じる
方向へ付勢され、ソレノイド装着孔２５内におい
てロツド２７の外側にはソレノイド２９が装着さ
れ、ロツド２７の基端の鍔部２７ｄとソレノイド
装着孔２５の基端壁間には補助圧縮バネ３０が介
装されている。

第２図に図示していないが、上記本体２１の基
端部には前記連通管８が接続され、連通管８から
供給孔２６内へ圧送される前記触媒水溶液等はロ
ツド２７の外周の孔を経て弁の所へ至り、上記弁
が開弁されたときには噴射口２２より図示のよう
に霧状に噴射されるようになつている。但し、上
記弁はソレノイド２９へ通電されたときバネ力に
抗して開弁するようになつている。

上記コントロールユニツト１４は、例えば各セ
ンサ１５，１６，１７，１９，２０からの信号を
AD変換するAD変換器、入出力インターフエイ
ス、リード・オンリ・メモリ（ROM）、ランダ
ム・アクセス・メモリ（RAM）、中央演算装置
（CPU）及びポンプ９やソレノイド１２，２９へ
の出力信号をDA変換し増幅する駆動回路等から
構成され、上記リード・オンリ・メモリ
（ROM）には後述の制御ルーチンの為のプログ
ラム及び諸定数が予め入力されメモリされてい
る。

次に、上記コントロールユニツト１４でなされ
る制御のルーチンについて、第３図ａのメインル
ーチンのフローチヤート及び第３図ｂの割込み処
理ルーチンのフローチヤートに基いて説明する
が、図中Ｓ１〜Ｓ２８及びＳ３０〜Ｓ３５は各ス
テツプを示す。

Ｓ１では必要なデータが初期化され、Ｓ２では
回転数センサ１９からの検出信号を読込んでエン
ジン回転数が演算され、Ｓ３では負荷センサ２０
からの検出信号を読込んでエンジン負荷が求めら
れ、Ｓ４では背圧センサ１５からの検出信号を読
込んで排気通路２内の背圧が求められる。

Ｓ５では、前記触媒溶液等を噴射後背圧が所定
値まで少なくとも１回低下したか否かが判定され
る。即ち、前回の噴射後その触媒溶液等の燃焼促
進作用でフイルタ３に蓄積されていたカーボン粒
子等が燃焼すれば背圧が所定値以下に低下するこ
とから、背圧が所定値以下に低下してことつまり
前回噴射された触媒溶液等が燃焼に寄与したこと
を条件として次のステツプへ移行するためであ
る。

Ｓ５で判定の結果、YESのときにはＳ６へ移
行し、NOのときにはＳ４へ移行する。

Ｓ６では上記今回の背圧が各運転領域毎の所定
の背圧よりも高いか否かが判定される。

フイルタ３にカーボン粒子等が蓄積される程フ
イルタ３の通気抵抗が大きくなつてフイルタ３の
上流側の背圧が大きくなることから上記背圧の値
によつてカーボン粒子の蓄積程度を判定するよう
にしている。但し、背圧の大きさはエンジンの運
転状態に応じて変動することから、エンジン回転
数とエンジン負荷とで定まる各運転領域に対応す
る所定の許容背圧値が予めマツプとしてリード・
オンリ・メモリ（ROM）に入力してメモリされ
ており、Ｓ６では今回の運転状態に対応する運転
領域に許容背圧値と今回の背圧値とが比較され、
今回の背圧が許容背圧値より高いときには触媒溶
液等を噴射する必要があるのでＳ７へ移行し、高
くないときにはＳ２へ移行する。

Ｓ７ではウオータポンプ３１が駆動開始され、
Ｓ８ではウオータポンプ３１の駆動開始から所定
時間経過したか否か判定され、所定時間経過した
ときにはＳ９へ移行してＳ９においてウオータポ
ンプ３１が停止される。

尚、上記ウオータポンプ３１の駆動開始と同時
にインジエクタ７のソレノイド２９へ通電されて
インジエクタ７が開かれ、またウオータポンプ３
１の停止後インジエクタ７が閉じられる。

上記のようにウオータポンプ３１を駆動してイ
ンジエクタ７から加圧水を噴射するのは、触媒溶
液等の噴射に先立つてインジエクタ７を洗浄する
ためである。

このように、インジエクタ７を洗浄することに
より、インジエクタ７の噴射口２２に目詰りして
いたカーボン粒子等や噴射口２２の近傍に付着し
ていたカーボン粒子等を確実に除去することが出
来、これら異物に妨げられることなく触媒溶液等
を正規の噴霧形状でフイルタ３の上流側端面の全
面に均一に噴射することが出来る。

Ｓ１０ではエンジンの使用開始時点からの今回
の噴射回数がカウントされ、Ｓ１１では上記噴射
回数に基いて触媒溶液等の噴射量が決定される。

触媒溶液等に含まれる触媒成分は、カーボン粒
子等の燃焼の際に触媒反応により燃焼を促進する
もので、噴射を繰返していく間にその一部は排気
ガスとともに大気中へ排出されるがその残部はフ
イルタ３内に徐々に蓄積されていくことに鑑み、
第４図のグラフに示すように噴射回数に応じて触
媒溶液等の噴射量が決定される。

即ち、触媒成分の蓄積量は曲線ａのように噴射
回数に略比例して増加していくものと考えられる
ので、触媒溶液等の１回当たりの噴射量も折れ線
ｂのように噴射回数に応じて減少するように設定
される。

但し、噴射回数が所定の回数になるまでは触媒
成分の蓄積量もそれ程多くはないので定量ずつ噴
射されるようになつている。

ところで、新規に噴射される触媒成分は、背圧
の増加による排気ガス温度の高い条件下に水溶液
中にイオン化された活性の高い状態で噴射され、
フイルタ３の上流部分に蓄積されたカーボン粒子
等の表層部に供給されて排気ガス中の酸素と接触
しやすいために、燃焼促進の触媒として極めて活
発に作用し、かつ上流側の燃焼によつて下流側の
燃焼も著しく促進されることになる。

これに対して、フイルタ３内に蓄積している触
媒成分は、比較的低い排気ガス温度の条件下に乾
燥状態でカーボン粒子等と接触してカーボン粒子
等の蓄積層内に埋没され排気ガス中の酸素とも接
触しにくいために、燃焼促進の触媒としてそれ程
活発には作用しないことになる。

従つて、フイルタ３内に蓄積されている触媒成
分量に応じて新規に噴射供給する触媒成分量を設
定するに際しては、蓄積されている触媒成分量と
その有効性とを勘案して設定する必要がある。

Ｓ１２では第１排気ガス温度センサ１６からの
検出信号が読込まれてフイルタ３の上流側の排気
ガス温度T₁が求められ、Ｓ１３では上記排気ガ
ス温度T₁が予め設定されている所定温度T_Aより
低いか否かが判定され、低いときにはＳ１４へ移
行し、低くないときにはＳ１２へ戻る。

加速時や高負荷時など排気ガス温度が高いとき
に触媒溶液等を噴射すると、フイルタ３にたまつ
ていたカーボン粒子等が急速に燃焼して異常高温
状態となり、その熱応力でセラミツク製のフイル
タ３にクラツクが発生しフイルタ３が損傷するの
で、これを防ぐために排気ガス温度が所定温度
T_Aより低いことを条件として噴射するためであ
る。

Ｓ１４では前記噴射器具６のポンプ９をＳ８に
て定められた噴射量に対応する所定時間だけ駆動
するため、ポンプ９の駆動が開始され、これと同
時にＳ１５ではインジエクタ７のソレノイド２９
へ通電することによりインジエクタ７の弁が開か
れて噴射が開始され、Ｓ１６では噴射フラグＦが
Ｆ＝１とされる。

Ｓ１７ではタイマーがセツトされ、Ｓ１８では
上記タイマーにセツトされた比較的短い所定時間
が経過したか否かが判定され、その所定時間経過
後にＳ１９へ移行し、Ｓ１９ではタイマーがリセ
ツトされる。

Ｓ２０では第２排気ガス温度センサ１７からの
検出信号を読込んでフイルタ３の下流側の排気ガ
ス温度T₂が求められ、Ｓ２１では上記排気ガス
温度T₂が予め設定されている所定温度T_Bより高
いか否か判定され、高いときにはカーボン粒子等
の燃焼が十分に活発に進行しているため引続き触
媒溶液等を噴射する必要がないとしてＳ２４へ移
行してポンプ８が停止され、高くないときには引
続き噴射する必要があるとしてＳ２２へ移行す
る。

Ｓ２２ではＳ８にて決定された噴射量に対応す
る所定のポンプ駆動時間が経過したか否かが判定
され、経過したときにはＳ２３へ移行してインジ
エクタ７の弁が閉じられて噴射停止され、所定時
間経過していないときにはＳ２０へ戻る。

Ｓ２３でインジエクタ７が閉じられると、Ｓ２
４ではポンプ９の駆動が停止され、Ｓ２５では噴
射フラグＦがＦ＝０とされる。

Ｓ２６ではウオータポンプ３１が駆動開始さ
れ、Ｓ２７ではエンジン３１の駆動開始から所定
時間経過したか否か判定され、所定時間経過した
ときにはＳ２８へ移行してＳ２８においてウオー
タポンプ３１が停止される。

上記Ｓ２６〜Ｓ２８はＳ７〜Ｓ９と同様にイン
ジエクタ７を洗浄するためであるが、この洗浄は
連通管８やインジエクタ７内に残留している触媒
溶液等を洗浄除去し、次回の噴射に備えるためで
ある。

上記インジエクタ７の洗浄と触媒溶液等の噴射
の関係は、第５図の動作タイムチヤートのように
なる。

即ち、触媒溶液等の噴射に先行して所定時間の
間インジエクタ７の洗浄がなされ、この洗浄終了
後に触媒溶液等の噴射がなれ、この噴射溶液等の
噴射後に再びインジエクタ７の洗浄が所定時間の
間なされることになる。

次に、第３図ｂのフローチヤートはバイパス通
路４の絞り弁５を制御する割込み処理ルーチンを
示すもので、上記メインルーチンのＳ１３におけ
る判定でYESとなつたときに割込み処理が開始
され、Ｓ２８終了後に復帰する。

割込み処理開始後、Ｓ３０では排気通路２の背
圧センサ１５からの検出信号を読込んで背圧が求
められ、Ｓ３１では上記背圧が予め設定されてい
る所定値より低いか否かが判定され、低いときに
はＳ３２において絞り弁５を閉じる方向へ駆動す
るための信号がデユーテイソレノイドバルブ１２
へ出力され、低くないときにはＳ３３において絞
り弁５を開く方向へ駆動するための信号がデユー
テイソレノイドバルブ１２へ出力される。

Ｓ３２及びＳ３３からはＳ３４へ移行し、Ｓ３
４では噴射フラグＦがＦ＝１か否かつまり噴射中
か否かが判定され、Ｆ＝１のときにはＳ３０へ戻
りＳ３０〜Ｓ３３のステツプを繰返し、Ｆ＝０の
ときにはＳ３５へ移行して絞り弁５を操作してバ
イパス通路４が閉じられる。このように、触媒溶
液等の噴射中に限りバイパス通路４の絞り弁５が
上記のように制御される。

上記Ｓ１〜Ｓ２８及びＳ３０〜Ｓ３５によつて
今回の制御がなされ、Ｓ２８からＳ１へ移行し次
回の制御がなされる。

以上説明したように、フイルタ３の上流側の排
気ガス温度T₁が所定温度T_Aよりも低いときに限
つて触媒溶液等を噴射することによりフイルタ３
が異常高温状態になるのを防ぐとともに、触媒溶
液等の噴射中においてはフイルタ３の下流側の排
気ガス温度T₂が所定温度T_Bより高くなつたとき
には噴射を中止することによりフイルタ３が異常
高温状態となるのを防ぐようにして二重フイルタ
３を保護してある。

加えて、割込み処理ルーチンの制御によつて、
触媒溶液等の噴射中はバイパス通路４の絞り弁５
を制御することによつてフイルタ３へ異常に多量
の排気ガスが流入して触媒溶液等がフイルタ３の
中心部に偏つて中心部で異常燃焼するのを防ぎ、
安定した排気ガス流量の下に安定した燃焼状態が
得られるようにしてある。

上記実施例においては、加圧水でもつてインジ
エクタ７を洗浄するようにしたけれども、上記水
に代えて灯油や軽油等でインジエクタ７を洗浄す
るようにしてもよいし、或いはまたインジエクタ
７にエアや排気ガスを加圧供給して洗浄するよう
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
デイーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の全体構
成図、第２図はインジエクタの縦断面図、第３図
ａ及びｂは各々コントロールユニツトでなされる
制御のメインルーチンのフローチヤート及び割込
み処理ルーチンのフローチヤート、第４図は触媒
溶液等の噴射量と触媒成分蓄積量を示す線図、第
５図は触媒溶液等の噴射と洗浄との関係を示す動
作タイムチヤートである。１……デイーゼルエンジン、３……パテイキユ
レートフイルタ、７……インジエクタ、８……連
通管、８ａ……加圧水供給管、９……ポンプ、１
０……タンク、１４……コントロールユニツト、
３１……ウオータポンプ、３２……水タンク。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】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
装置において、上記可燃性粒子の燃焼を促進する液体をポンプ
で加圧し、供給系路を介してインジエクタへ供給
し、このインジエクタから上記液体を上記パテイ
キユレートフイルタの上流に噴射する噴射手段
と、上記噴射手段のポンプより下流側で上記供給
系路に加圧流体を供給して上記供給系路及びイン
ジエクタを洗浄する洗浄手段と、上記液体の噴射
の前後に洗浄手段を所定時間作動させる制御手段
とを備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス
浄化装置。