JPH0625534B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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JPH0625534B2
JPH0625534B2 JP20416085A JP20416085A JPH0625534B2 JP H0625534 B2 JPH0625534 B2 JP H0625534B2 JP 20416085 A JP20416085 A JP 20416085A JP 20416085 A JP20416085 A JP 20416085A JP H0625534 B2 JPH0625534 B2 JP H0625534B2
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nozzle
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air
filter
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンジンの排気浄化装置、特に排気ガス中に含
まれるカーボン等の可燃性微粒子を燃焼除去するように
した装置に関する。
(従来技術) エンジンの排気ガス、特にディーゼルエンジンの排気ガ
ス中にはカーボン等の可燃性微粒子(パティキュレー
ト)が含まれるので、この種のエンジンの排気通路には
例えば実開昭59−24911号公報に開示されている
ようなパティキュレートフィルタが備えられ、該フィル
タによって上記微粒子を捕集して外部への排出を防止す
ることが行われる。
ところで、このパティキュレートフィルタにおいては、
捕集した微粒子が堆積して目詰りが生じるので、この微
粒子を定期的に或は目詰りが生じた時点で除去する必要
があり、その除去方法として、従来よりバーナーや電気
ヒーター等で燃焼させる方法が用いられているが、バー
ナーによる場合は、該バーナーへの燃料の供給や燃焼状
態をコントロールする複雑なシステムが必要となって装
備が大掛りなものとなり、また電気ヒーターによる場合
は、消費電力が大きく、しかも微粒子が局部的にしか燃
焼されないといった欠点があった。このような問題に対
処するものとして、近年、上記パティキュレートフィル
タにノズルを用いて触媒溶液を噴射供給して該フィルタ
に堆積している可燃性微粒子に被着させることにより該
溶液の作用によって上記微粒子の着火温度を大幅に低下
させて、排気通路を通過する排気ガスの熱により上記微
粒子を着火、燃焼させる方法が提案されている。しか
し、この方法においては、上記ノズルからの触媒溶液の
噴射時期が、エンジンの一定運転時間毎の所定時間内或
はフィルタに目詰りが生じたことを検出した後の所定時
間内に限られ、それ以外の期間においては該溶液がノズ
ルの噴孔或は該噴孔に通じる通路内に残留した状態とな
り、また該ノズルが排気通路に面して設置されているこ
とに起因して次のような問題が生じる。つまり、上記の
如く触媒溶液の非噴射時に、ノズルの噴孔ないし該噴孔
に通じる通路内に触媒溶液が残留されていると、上記噴
孔に通じる通路に腐食が発生する虞れがあると共に、排
気通路を通過する排気ガスの熱或は時間経過に伴って上
記の残留触媒溶液の粘度が増大し、また上記排気ガス中
のカーボン粒等がノズルの噴孔に付着するといった事態
が生じる。そのため、触媒溶液の流通性が悪くなって、
次回の触媒溶液の噴射時に、ノズルから噴射される該溶
液の噴射量が所定量とならず、或は該溶液の噴霧状態が
悪化して、フィルタに堆積している可燃性微粒子が確実
に燃焼除去されないといった不具合を生じるのである。
(発明の目的) 本発明は、排気通路に備えたパティキュレートフィルタ
に堆積する可燃性微粒子の除去に関する上記のような実
情に対処するもので、微粒子が堆積したパティキュレー
トフィルタにノズルから触媒溶液を噴射供給することに
よって、バーナーや電気ヒーター等を用いることなく、
堆積微粒子を燃焼除去し得るようにすると共に、特に所
定の時期に上記ノズルの噴孔ないし該噴孔に通じる通路
内に高圧エアを供給することにより、該ノズルの噴孔に
付着しているカーボン粒や該噴孔に通じる通路内に残留
している触媒溶液を放出除去するようにする。これによ
り、該通路及びノズルの噴孔部の腐食を防止すると共
に、触媒溶液の良好な流通性を維持して、該ノズルから
フィルタへの噴射供給時に、所要量の触媒溶液が噴射さ
れ、また良好な噴霧状態が得られるようにして、上記堆
積微粒子を確実且つ効率良く燃焼除去し得るようにする
ことを目的とする。そして、特に本発明においては、上
記ノズルからの触媒溶液の噴射と該ノズルへの高圧エア
の供給とを単一のポンプによって行うように構成するこ
とにより、簡素な構成で上記目的を達成することを課題
とする。
(発明の構成) 即ち、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、排気通
路に可燃性微粒子を捕集するパティキュレートフィルタ
を備えた構成において、該フィルタの上流側に配置され
て該フィルタに触媒溶液を噴射するノズルと、該ノズル
に上記触媒溶液を圧送するための高圧エアを吐出するエ
アポンプとを備えると共に、該エアポンプから吐出され
る高圧エアを上記ノズルに直接供給する切換弁を設け、
且つ上記ノズルから触媒溶液を噴射する時期の直前又は
直後の少なくとも一方の時期に該ノズルに高圧エアが供
給されるように上記切換弁を作動させる制御手段を設け
る。上記触媒溶液としては例えば塩化銅(CuCl
を主成分とするものが用いられ、この溶液をノズルを介
してフィルタに堆積している可燃性微粒子に噴射供給す
ることによって該微粒子の着火温度が大幅に低下し、そ
の結果、排気通路を通過する排気ガスの熱によっても十
分に上記微粒子が着火、燃焼されることになる。
ところで、上記のようにフィルタに堆積している可燃性
微粒子を燃焼除去すべくノズルから触媒溶液が噴射され
るのは、エンジンの一定運転時間毎の所定時間内或は上
記微粒子の堆積によりフィルタに目詰りが生じたことを
検出した後の所定時間内に限られるが、上記の構成によ
れば、この噴射時期の直前もしくは直後の少なくとも一
方の時期に、制御手段の作動によって、高圧エアがノズ
ルに通じる触媒溶液の通路内に圧送され、更に該ノズル
の噴孔から噴射放出されることになる。その場合、上記
触媒溶液の噴射時期の直前に高圧エアを供給すれば、前
回の噴射終了時に上記通路内に残留されて今回の噴射時
までに粘度が増大した触媒溶液やノズルの噴孔に付着し
た排気ガス中のカーボン粒等が放出除去されることにな
り、また噴射時期の直後に高圧エアを供給すれば、上記
通路内に触媒溶液が残留されることなく即座に放出除去
されることになる。従って、高圧エアの供給が上記噴射
時期の直前或は直後のいずれであっても、又はその両者
であっても、上記ノズルの噴孔部及び触媒溶液圧送用の
通路が高圧エアにより洗浄されて、該溶液の良好な流通
性が維持されることになる。そして、この高圧エアの供
給が上記触媒溶液を噴射させるための高圧エアを吐出す
るエアポンプによって行われることになる。
(発明の効果) 以上のように本発明に係るエンジンの排気浄化装置によ
れば、排気通路に設けられたパティキュレートフィルタ
に堆積した可燃性微粒子を燃焼除去する際に、ノズルか
ら上記微粒子の着火温度を大幅に低下させる触媒溶液を
噴射するようにしたから、大掛りな装備が必要なバーナ
ーや消費電力の大きいヒーター等を用いることなく、排
気ガスの温度によって堆積微粒子を燃焼除去してフィル
タの目詰りを解消することが可能となる。そして、特に
本発明によれば、触媒溶液の噴射時期の直前又は直後の
いずれか一方又は両方の時期に該溶液を圧送する通路を
介してノズルに高圧エアを供給するように構成したか
ら、該通路及びノズルの噴孔部が洗浄されて該通路等の
腐食が防止されると共に、上記触媒溶液の良好な流通性
が維持されて該溶液の所要の噴射量及び良好な噴霧状態
が確保され、これにより上記パティキュレートフィルタ
に堆積した可燃性微粒子が確実且つ効率良く燃焼除去さ
れることになり、更に、上記ノズルへの高圧エアの供給
が該ノズルから触媒溶液を噴射させるための高圧エアを
吐出するエアポンプを利用して行われるので、簡素な構
成で上記効果が得られる利点がある。
(実施例) 以下、図に示す本発明の実施例について説明する。
第1図に示すように、エンジン1の排気通路2には、該
エンジン1の燃焼室から排出される排気ガス中のカーボ
ン等の可燃性微粒子を捕集するパティキュレートフィル
タ10が備えられている。このパティキュレートフィル
タ10は、フィルタケース11内にフォームタイプの上
流側フィルタ12と、ウォールタイプの下流側フィルタ
13とを直列状に配置した構成で、上記上流側フィルタ
12は例えばセラミックをスポンジ状に形成してなる発
泡体を充填したもので、比較的大きな粒子を捕集する。
また、下流側フィルタ13は、多孔質材料でハニカム状
に形成した多数の孔の両端を交互に閉塞することによっ
て、上流端が開口した孔13aに流入した排気ガスを隣
接孔間の隔壁13bを透過させて下流端が開口した孔1
3cに流入させるようにしたもので、排気ガスが上記隔
壁13bを透過する際に該ガス中の比較的小さな微粒子
を捕集するようにしたものである。
そして、このパティキュレートフィルタ10の上流側に
は中空ケース3が連設されて、該ケース3の側面に排気
通路2の上流部2aが接続され、また該フィルタ10の
下流側に排気通路2の下流部2bが接続されていると共
に、上記排気通路2の上流部2aと下流部2bとの間に
はバイパス通路4が設けられている。また、該バイパス
通路4の排気通路上流部2aからの分岐部には、アクチ
ュエータ5によって作動されるバイパス弁6が備えら
れ、排気通路上流部2aを上記中空ケース3内からパテ
ィキュレートフィルタ10側に連通させる状態と、バイ
パス通路4に連通させる状態とに切換えられるようにな
っている。
以上の構成に加えて、この排気浄化装置には触媒溶液の
噴射装置20が備えられている。この噴射装置20は、
上記中空ケース3のフィルタ接続側と反対側の端面に連
設された筒状のノズル取付部材7に嵌合されて上記パテ
ィキュレートフィルタ10側に向けられたノズル21
と、該ノズル21から噴射される触媒溶液Aを貯留した
タンク22と、加圧エアをエア吐出通路23に吐出する
電動式エアポンプ24と、該吐出通路23から分岐され
て上記タンク22内における液面上方の空間Bに連通す
る分岐通路23a上に設置された開閉弁25と、上記タ
ンク22に貯留された触媒溶液A内に突入されて該溶液
Aを送り出す溶液送出通路26と、該送出通路26に接
続されて触媒溶液Aを上記ノズル21に供給する溶液供
給通路27とを有すると共に、上記エア吐出通路23は
溶液送出通路26と溶液供給通路27との接続部に合流
され、且つこの合流部にこれらの通路の連通状態を選択
的に切換える三方弁28を備えた構成とされている。こ
の三方弁28は、第2図に示すように、上記3本の通路
23,26,27の一端に夫々連通された3つのポート
29a,29b,29cを有する弁本体29と、該弁本
体29内に回動可能に嵌合保持され且つT字状の内部通
路30aを有する回転スプール30とで構成され、該回
転スプール30が図示の状態にある時には上記溶液送出
通路26と溶液供給通路27とが上記T字状通路30a
を介して連通されると共に、該スプール30が図示の状
態から所定角度(90°)だけx方向に回転された時に
はエア吐出通路23と溶液供給通路27とがT字状通路
30aを介して連通される。そして、上記回転スプール
30が図示の状態にあり且つ上記分岐通路23a上の開
閉弁25が開弁されている時には、上記ポンプ24から
の吐出エアがエア吐出通路23及び分岐通路23aを介
してタンク22内の液面を押圧することにより、触媒溶
液Aが上記溶液送出通路26及び溶液供給通路27を介
してノズル21に圧送され、また上記回転スプール30
が図示の状態からx方向に90°回転された状態にあり
且つ開閉弁25が開弁されている時には、上記吐出エア
がエア吐出通路23及び溶液供給通路27を介してノズ
ル21に圧送されるようになっている。
更に、この排気浄化装置には、上記三方弁28を駆動す
るアクチュエータ31に弁制御信号aを出力すると共
に、上記電動式エアポンプ24にポンプ制御信号bを出
力するコントロールユニット32が備えられている。そ
して、該ユニット32に内蔵されているタイマが示す時
間に基づいて、所定の時期に上記弁制御信号a及びポン
プ制御信号bが夫々ユニット32から出力されることに
より、上記三方弁28の回転スプール30が所定の方向
に回動されて上記の如く通路状態が切換わり、且つ電動
式エアポンプ24の起動、停止及び吐出圧の可変制御が
行われるようになっている。
尚、上記中空ケース3内にはノズル取付孔7aの該ケー
ス3内への開口部を閉鎖し或は開放させるシャッタ弁8
が備えられているが、該シャッタ弁8は、アクチュエー
タ9の作動によりロッド9aがy方向に移動された時に
レバー9bを介して実線で示す閉鎖位置から鎖線で示す
開放位置に揺動されるようになっている。そして、該シ
ャッタ弁8を駆動するアクチュエータ9、上記バイパス
弁6を駆動するアクチュエータ5、上記分岐通路23a
上の開閉弁25及び上記タンク22の上面に設けられた
エア抜き用の開閉弁33は、上記コントロールユニット
32からの図示しない信号に基づいて夫々の作動が制御
されるように構成されている。
次に、上記実施例の作用を説明する。
先ず、エンジン1の通常運転時においては、排気通路2
上のバイパス弁6が該排気通路2の上流部2aを中空ケ
ース3側に連通させているので、エンジン1から排出さ
れる排気ガスは、その全量が上記排気通路上流部2aか
ら中空ケース3内に流入した後、パティキュレートフィ
ルタ10を通って排出されることになる。そして、上記
フィルタ10を通過する際に、排気ガス中のカーボン等
の可燃性微粒子が該フィルタ10におけるフォームタイ
プの上流側フィルタ12とウォールタイプの下流側フィ
ルタ13とによって効果的に捕集され、該微粒子の外部
への放出が防止される。
ところで、このパティキュレートフィルタ10には、上
記のようにして捕集された微粒子が次第に堆積するが、
その場合に堆積微粒子は、コントロールユニット32の
作動によりエンジン1の所定運転時間毎に燃焼除去さ
れ、従って上記フィルタ10はその都度再生されること
になる。このコントロールユニット32の作動に基づく
フィルタ10の再生動作は、第3図に示すフローチャー
トに従って行われる。
即ち、エンジン1が始動されると、コントロールユニッ
ト32は先ずフローチャートにおけるステップXを実
行してエンジン1の運転時間tを計測すると共に、ス
テップXでこの計測された運転時間tが予め設定さ
れた所定時間(例えば数時間)Tを経過しているか否
かを判断する。そして、上記ステップXで運転時間t
が所定時間Tを経過したことが判定された場合に、
コントロールユニット32は、ステップXを実行して
所定の弁制御信号aをアクチュエータ31に出力するこ
とにより、三方弁28の回転スプール30を第2図に示
す状態からx方向に90°回転させると共に、ステップ
を実行して所定のポンプ制御信号bを出力すること
により電動式エアポンプ24を作動させ(第4図(II)参
照)、高圧の吐出エアをエア吐出通路23に送り込む。
尚、この時、分岐通路23a上の開閉弁25は閉弁さ
れ、また中空ケース3内のシャッタ弁8は鎖線で示す開
放位置に揺動される。これにより、上記電動式エアポン
プ24からエア吐出通路23に吐出された高圧エアは、
三方弁28を介して溶液供給通路27に圧送され、更に
ノズル21の噴孔から中空ケース3内に噴射される。そ
して、コントロールユニット32は次にステップX
を実行し、該ユニット32に内蔵されているタイマ
をセットすると共に、該タイマの計測値tが所定時間
を超過するまでの間は上記のように高圧エアをノズ
ル21側に圧送する状態を維持する。その場合に、この
所定時間T内における上記ポンプ24からのエアの吐
出圧は、第4図(III)に示すように高吐出圧Pに保た
れる。
このように高圧のエアがノズル21に圧送されている間
に、タイマの計測値tが所定時間Tを超過した場合
には、コントロールユニット32は上記ステップX
らステップXを実行して、上記ポンプ制御信号bによ
って例えば電圧を低下させることにより電動式エアポン
プ24からのエアの吐出圧を低下させると共に、ステッ
プXを実行して上記三方弁28の回転スプール30を
第2図に示す状態に復帰動させ(この時、上記分岐通路
23a上の開閉弁25は開弁され、またタンク22の上
面の開閉弁33は閉弁される)、然る後、ステップX
を実行する。つまり、上記エアポンプ24からの吐出エ
アがエア吐出通路23及び分岐通路23aを介してタン
ク22内の液面を押圧することにより、触媒溶液Aが溶
液送出通路26及び三方弁28を介して溶液供給通路2
7に圧送され、更に上記ノズル21から中空ケース3内
を通り抜けてパティキュレートフィルタ10の前面に噴
射供給されるのである。そして、コントロールユニット
32は次にステップX10、X11を実行して該ユニット3
2に内蔵のタイマをセットすると共に、該タイマの計測
値tが所定時間T(例えば30秒)を超過するまで
の間は上記の状態を維持する。従って、この所定時間T
の間は、ポンプ24からのエアの吐出圧が第4図(II
I)に示す低吐出圧Pとされた上で同図(I)に示すよ
うに触媒溶液Aの噴射が継続して行われる。その結果、
該溶液Aの作用によって上記フィルタ10に堆積してい
る可燃性微粒子の着火温度が大幅に低下され、該微粒子
がフィルタ10を通過する排気ガスの熱によって燃焼除
去されて、該フィルタ10の目詰りが解消されることに
なる。
更に、このような状態で、上記計測値tが所定時間T
を超過した場合には、コントロールユニット32は上
記ステップX11からステップX12を実行して再び上記エ
アポンプ24からのエアの吐出圧を高めると共に、三方
弁28の回転スプール30を第2図に示す状態からx方
向に90°回転させ(この時上記開閉弁25は閉弁され
る)、然る後、ステップX14,X15を実行することによ
りタイマの計測値tが所定時間Tを超過するまでの
間上記のような状態を維持する。これにより、上記触媒
溶液Aの噴射供給が停止されると共に、第4図に示すよ
うに該溶液Aの噴射供給が開始される直前の所定時間T
における場合と同様に、この所定時間Tにおいても
上記ポンプ24から吐出されるエアが高吐出圧Pとさ
れた上で、エア吐出通路23、三方弁28及び溶液供給
通路27を介してノズル21に圧送され、更に該ノズル
21の噴孔から噴射される。そして、上記計測値t
所定時間Tを超過した場合には、コントロールユニッ
ト32は上記ステップX15からステップX16を実行して
上記エアポンプ24の駆動を停止すると共に、ステップ
17を実行してタイマにより計測される運転時間t
0にリセットし、然る後、上記と同様にしてステップX
〜X17の処理を繰り返し実行する。
これにより、第4図(I),(II),(III)に示すよう
に、エンジン1の運転時間tが所定時間Tを経過す
る毎に、先ず高吐出圧Pとされたエアがエア吐出通路
23及び溶液供給通路27を介してノズル21に所定時
間Tだけ圧送され、次に該エアが低吐出圧Pとされ
てタンク22に導入されることにより触媒溶液Aが溶液
送出通路26及び溶液供給通路27を介してノズル21
に所定時間Tだけ供給され、更にこの供給直後に再び
高吐出圧Pとされたエアが上記供給通路27を介して
ノズル21に所定時間Tだけ圧送されるといった3つ
の処理が繰り返し実行されることになる。そして、上記
触媒溶液Aのノズル21への供給が開始される直前の所
定時間T及び供給が終了した直後の所定時間T
間、高圧エアがノズル21に圧送されることにより、溶
液供給通路27やノズル21の噴孔部等が良好に洗浄さ
れて、上記通路27内等に触媒溶液Aが残留して高粘度
化するといった事態が回避され、またノズル21の噴孔
に付着したカーボン粒等が放出除去されることになる。
従って、上記溶液供給通路27等の腐食が防止されると
共に、触媒溶液Aの噴射時における良好な流通性が確保
されて、ノズル21から所要量の溶液Aが噴射され、ま
た噴霧状態が良好に維持されることになる。これによ
り、上記パティキュレートフィルタ10に堆積した可燃
性微粒子が確実且つ効率良く燃焼除去され、フィルタ1
0が良好に再生されることになる。その場合に、上記所
定時間T1及びT3の高圧エアの供給、並びに所定時間T
2の触媒溶液の噴射が単一のエアポンプ24によって行
われることになる。尚、この実施例においては、触媒溶
液Aをノズル21から噴射供給する時期の直前及び直後
の両方の時期に高圧エアをノズル21に圧送するように
構成したが、上記直前或は直後のいずれか一方の時期に
のみ高圧エアをノズル21に供給するように構成しても
よく、また上記溶液Aの噴射時期の直前或は直後だけで
なく、第4図(II),(III)に符号(イ),(ロ)で示す
ように、エンジン1の運転時間tが所定時間T内に
ある時においても、一時的に高圧エアをノズル21に圧
送するように構成してもよい。また、上記実施例におい
ては、運転時間が所定時間を経過する毎にパティキュレ
ートフィルタに触媒溶液を噴射供給するようにしたが、
これとは別に、排圧の上昇等によりフィルタの目詰りが
検出された時点で上記溶液を噴射供給するようにして、
上記と同様にこの噴射供給時の直前或は直後の少なくと
も一方の時期に高圧エアを圧送するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る排気浄化装置の実施例を示すもの
で、第1図は全体構成図、第2図は該装置の構成要素で
ある三方弁の拡大断面図、第3図は作用を示すフローチ
ャート図、第4図(I),(II),(III)は夫々、触媒溶
液の噴射時期を示すタイムチャート図、電動式エアポン
プの作動時期を示すタイムチャート図、該ポンプからの
エアの吐出圧の制御を示すタイムチャート図である。 1……エンジン、2……排気通路、10……パティキュ
レートフィルタ、21……ノズル、24……エアポン
プ、28……切換弁(三方弁)、32……制御手段(コ
ントロールユニット)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気通路に可燃性微粒子を捕集するパティ
    キュレートフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置で
    あって、上記パティキュレートフィルタの上流側に設置
    されて該フィルタに触媒溶液を噴射するノズルと、該ノ
    ズルに上記触媒溶液を圧送するための高圧エアを吐出す
    るエアポンプとを備えると共に、該エアポンプから吐出
    される高圧エアを上記ノズルに直接供給する切換弁を設
    け、且つ上記ノズルから触媒溶液を噴射する時期の直前
    又は直後の少なくとも一方の時期に該ノズルに高圧エア
    が供給されるように上記切換弁を作動させる制御手段を
    設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
JP20416085A 1985-09-13 1985-09-13 エンジンの排気浄化装置 Expired - Lifetime JPH0625534B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58197413A (ja) * 1982-05-12 1983-11-17 Mazda Motor Corp デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置

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JPS6263114A (ja) 1987-03-19

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