JPH0430326Y2 - - 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の排気浄化装置、
特に排気ガス中に含まれるパテイキユレート（大
部分炭素からなる微粒子）の燃焼性を増大させる
装置に関する。

〔従来の技術〕

デイーゼルエンジンの排気ガス中のパテイキユ
レートが大気中に放出されるのを防ぐために、排
出管の途中にフイルタを設けてパテイキユレート
を集める方法が従来行われているが、この方法
は、走行中にフイルタに目づまりを起して浄化能
力が低下しまたエンジン性能にも悪影響がある。
このためにこの堆積したパテイキユレートを周期
的に燃焼して除去しフイルタを再生する方法が行
われてきた。フイルタ内のパテイキユレートを燃
焼させるには、その着火温度が600℃以上であり
極めて高く、この温度を燃焼期間中維持しなけれ
ばならない。このために、フイルタの上流で燃料
またはガスを噴射して燃焼させ、排ガス温度を収
集粒子の燃焼温度まで上昇させる等の種々の余分
な装置が必要とされた。

これらの従来装置の欠陥を軽減するために特開
昭59−155527号公報、特開昭60−153413号公報等
にも示されているように、マンガン（Mn）、カ
ルシウム（Ca）、錫（Sn）、銅（Cu）、コバルト
（Co）等の中の或るものが微小量含まれた添加剤
をエンジンの排気系又は燃料系に供給することに
よつて、排気ガス中のパテイキユレートの着火温
度を約200℃〜300℃に低下させてパテイキユレー
トの燃焼性を増大させようとする試みが多数なさ
れた。また、前記公知文献にも示されているよう
に、これに加えて、前記フイルタに近接して、フ
イルタ内パテイキユレートに着火するためのヒー
ターを配設し、この補助着火システムを併用する
ことにより、これに着火後パテイキユレートが自
立燃焼を行つて燃焼を下流に伝播させ、微粒子の
除去を完了する方法も行なわれている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前記排気浄化装置において、添加剤の濃度が高
すぎると、これがフイルタ内に灰分として捕集さ
れフイルタの目づまりを起こす。マンガン系添加
剤では加熱装置を用いないで添加剤単独で再生を
行なおうとすると、対燃料比100ppm以上の濃度
が必要であり、走行中の灰分によるフイルタの目
づまりが問題となる。実例としてエンジン排気量
と同容量のフイルタを取りつけた場合、フイルタ
のパテイキユレート捕集率80〜90％の場合約２万
マイル（約32000キロメートル）走行した際、フ
イルタの目づまりを起こしている。

また何らかの補助着火システムを用いれば、添
加剤の濃度を減少できる。しかし、補助着火シス
テムを着火時のみに使用する場合には、濃度が薄
すぎると、着火後パテイキユレートの燃焼が伝播
しないことがある。補助着火システムを着火の場
合だけでなく、燃焼進行中常に作動させた場合に
は、燃焼促進剤として燃料添加剤を用いたこと自
体意味がほとんどなくなり実用的でない。このよ
うに添加剤の添加とパテイキユレート着火用補助
装置とを併用するものでは、燃料添加剤の濃度は
非常に大切な因子となつている。

また、添加剤単独でフイルタを再生しようとす
る場合は、車速が高く排気温度が上昇したときに
のみパテイキユレートの自然着火により再生が起
こり、このため再生周期が不定期で一定せず、ま
たこの再生の際には高温になるためフイルタの溶
損が起こりやすい。

前記特開昭60−153413号公報記載の載置は、こ
の添加剤添加装置に補助加熱装置を組合せたもの
である。これにより、一定のパテイキユレート補
助集量に達すれば再生が行なえるようになり、フ
イルタの溶損はかなりおさえられた。しかし灰分
量は減少していないのでフイルタの目づまりが起
こるおそれがある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するための本考案の構成
は、排気管中にパテイキユレートトラツプフイル
タを配置するとともに該フイルタに近接したパテ
イキユレートに着火するための補助加熱装置を設
け、さらに前記フイルタの上流側に、パテイキユ
レート着火温度を低下させる添加剤の供給装置を
接続したデイーゼルエンジンの排気浄化装置にお
いて、前記添加剤供給装置が、燃料中のマンガン
濃度が10ppm〜20ppmであるマンガン元素を主成
分とする添加剤を供給するようになつていること
を特徴とするものである。

〔実施例〕

本考案の実施例を図面を参照して以下説明をす
る。第１図に於て、１はエンジン本体、２はイン
テークマニホールド、３はエキゾーストマニホー
ルド、４は燃料噴射ポンプ、５は燃料フイルタ、
６はセジメンタ、７は燃料タンクである。８は添
加剤タンク、９は添加剤ポンプであり、添加剤供
給ライン８′は燃料ライン７′に接続され、ここで
添加剤が燃料中に混入される。エキゾーストマニ
ホールド３には排気管２０が接続され、排気管２
０は二股になつていて、その一方にはパテイキユ
レートトラツプ容器２１が取付けられ、他方には
バイパス管２２が取付けられる。これらは２３で
再び合流し、排気管終端に向かつている。パテイ
キユレートトラツプ容器２１内にはハニカムフイ
ルタ２４が配置され、その前面には電気ヒーター
２５が取付けられている。電気ヒーター２５への
通電は電源２６からリレー２７を介して行われ、
リレー２７はECU（電子制御回路）２８からの信
号により作動する。バイパス管２２にはバイパス
弁２９が取付けられ、バイパス弁２９は、負圧ア
クチユエータ３０により作動される。負圧アクチ
ユエータ３０への作動負圧は負圧制御弁３１を介
して供給され、これはECU２８により制御され
る。

上記の構成よりなる本実施例の作用を次に説明
する。バイパス弁２９は通常閉じられており、し
たがつて排気ガスはフイルタ２４を通り、排気ガ
ス中のパテイキユレートはフイルタ２４内に付着
する。フイルタ２４の中にパテイキユレートが堆
積すると、エンジン１の背圧が高くなり、これは
背圧センサ３２からの信号がECU２８に入つて
検出される。この外に排気温センサ３３、冷却水
温センサ３４、エンジン回転速度センサ３５、ス
ロツトル開度センサ３６その他からの信号が
ECU２８に入力されており、これらのデータか
ら電気ヒーター２５に通電すべき時期が決定され
る。これが決められると、まづバイパス弁２９が
開かれ、続いて電気ヒーター２５に通電される。
このときに排気ガス中に混入されていた添加剤の
作用により200℃〜300℃の温度でフイルタ２４内
のパテイキユレートは容易に着火し、フイルタ内
で自立燃焼をして上流から下流まで燃焼が伝播し
後端面に達して終了する。電気ヒーター２５はパ
テイキユレートに着火後通電が断たれ、バイパス
弁２９は燃焼終了後、当初の状態に戻される。一
方、ECUからの信号により、エンジン稼動中添
加剤ポンプ９が作動して燃量に対して適量な添加
剤が添加剤タンク８より添加剤供給ライン８′を
通つて燃料タンク７から出た燃料ライン７′に供
給され、このようにして添加剤が混入された燃料
は、セジメンタ６、燃料フイルタ５を経由して燃
料噴射ポンプ４に送られる。

本実施例に於いては、前記の添加剤にマンガン
元素を主成分とする添加剤を用い、燃料中のマン
ガン濃度が10ppm〜20ppmになるように設定して
ある。すなわちエンジンの稼動状態に応じた
ECUからの信号により、添加剤が必要に応じて
常に燃料中に前記10ppm〜20ppmのマンガン濃度
を維持するため添加剤ポンプ９その他を作用させ
るように、添加剤供給装置が設定してある。

本考案による実施例が添加剤について燃料中の
マンガン濃度を10ppm〜20ppmになるように設定
した理由は以下述べるような実験の結果に基づく
ものである。すなわち前記デイーゼルエンジン排
気浄化装置において、燃料添加剤の濃度を種々変
更したパテイキユレートの燃焼性の実験を行つた
ところ、次のような結果が得られた。

燃料添加剤の濃度はMnとして２〜200ppmま
で変化させ、11ラツプモードで走行した。第２図
にその場合の電気ヒーターの着火成功率およびフ
イルタ寿命（走行可能距離）を示す。図に示す通
り、Mn10ppm未満では電気ヒーターに通電して
も着火しない場合が多く、着火しない場合には、
次に着火して再生が起こつた場合、そのときまで
のパテイキユレートの堆積量が過大になつている
ため、燃焼に際してフイルタの温度上昇が高く、
溶損を起こすことが度々あつた。10ppm以上の場
合には通電すれば毎回着火して再生が起こり、こ
のためフイルタの溶損は起こらなかつた。しか
し、燃料添加剤の濃度が高いと添加剤の成分が燃
焼後フイルタ上に灰分として補集され、フイルタ
が目づまりをする。このため、背圧が上昇し、燃
費を大巾に悪化させてしまう。実用上200ppmで
は5000マイル（約8000キロメートル）程度でフイ
ルタを交換する必要がでてくる。このように燃料
中に10〜20ppmのMn濃度の場合にはパテイキユ
レートの着火成功率、フイルタ寿命共に良好な結
果が得られる。すなわち添加剤濃度を10〜20ppm
の間にしておけば、約10万マイル（約16万キロメ
ートル）走行中その間に排出される灰分は、エン
ジン排気量当り0.1g／ccにすぎず、これはフイル
タにひどい目づまりを起こすほどの量ではない。
したがつてフイルタを交換する必要はなく、車輌
の寿命10万マイル（約16万キロメートル）の間に
１個のフイルタで済むことになる。

〔考案の効果〕

本考案により、従来のような、フイルタ再生時
のパテイキユレートのミス着火がなくなり、した
がつて、パテイキユレートが過大に堆積したため
のフイルタの溶損も回避される。また、一方、添
加剤の使用量は濃度が比較的少量であり、フイル
タに過度の目づまりを起こすことがなく、そのた
め、フイルタの寿命がの延びるものとなる。

以上のように、本考案によつて、安定したフイ
ルタの再生を行うことができ、またフイルタの寿
命も長くなり、デイーゼルエンジンの排気浄化作
用に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成図、第２図は本考案の実
施した場合の燃料中のMn濃度に対する着火成功
率とフイルタ寿命の割合を示す図である。 １……エンジン本体、２……インレツトマニホ
ールド、３……エキゾーストマニホールド、４…
…燃料ポンプ、７……燃料タンク、８……添加剤
タンク、９……添加剤ポンプ、２１……パテイキ
ユレートトラツプ容器、２４……ハニカムフイル
タ、２５……電気ヒーター、２８……ECU（電子
制御回路）、２９……バイパス弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 排気管中にパテイキユレートトラツプフイルタ
   を配置するとともに該フイルタに近傍してパテイ
   キユレートに着火するための補助加熱装置を設
   け、さらに前記フイルタの上流側に、パテイキユ
   レート着火温度を低下させる添加剤の供給装置を
   接続したデイーゼルエンジンの排気浄化装置にお
   いて、 前記添加剤供給装置が、燃料中のマンガン濃度
   が10ppm〜20ppmであるマンガン元素を主成分と
   する添加剤を供給するようになつていることを特
   徴とする排気浄化装置。