JPS62150022A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディーゼルエンジン等からの排気中に含まれ
るカーボン等の可燃性粒子を捕集するフィルタに対して
、可燃性粒子の燃焼促進用溶液を噴射することにより、
フィルタ内に捕捉された可燃性粒子を燃焼除去する機構
を備えた排気浄化装置に関するものである。

（従来の技術） ディーゼルエンジンから排気された排気中に含まれるカ
ーボン等の可燃性粒子（パティキュレート）を捕捉する
。ために、従来例えば特開昭５６−９８５１９号公報に
開示のようにパティキュレートフィルタを用いた排気浄
化装置が提案されている。この装置では、捕集した可燃
性粒子によって目詰りを生じたフィルタを再生するため
に、可燃性粒子の燃焼を促進させるための燃料をフィル
タに供給して、フィルタ内の可燃性粒子の燃焼除去を行
ない得るようにしたものがある。しかし、この方法でも
排気温度が低い場合には着火せず、低・中負荷運転しか
行なわない場合は、再生できない問題がある。そこで本
出願人においては、先に実願昭６０−２３３６８号にお
いて海綿状タイプおよびウオールフロータイブのパティ
キュレートフィルタを、この順序で排気系の上流側から
配列し、海綿状タイプのフィルタの上流側に燃焼促進用
の触媒溶液を噴射するようにした装置を提案している。

ここｊご、上言己のウオールフロータイブのフィルりは
、多孔質材料からなる隔壁を用いて構成されたものであ
り、この隔壁に排気を通過させて、排気中の可燃性粒子
を濾過・捕集するものであり、多孔質材料の孔の大きさ
をミクロン単位まで小さくできるので可燃性粒子の捕集
率を高くできるのであるが、反面、排気背圧を高くしな
いように隔壁面債を大きくする必要がある。このため、
可燃性粒子が大きな面積の隔壁全体に付着し、また、燃
焼促進用の触媒成分をこのフィルタに噴射したとしても
、その触媒成分が隔壁全体に付着するので、触媒成分の
濃度が低くなり、可燃性粒子の着火温度を十分に低下さ
せることができない。一方、上記の海綿状タイプのフィ
ルタは、セラミック場維を綿状に集めてなるセラミック
ファイバもしくはセラミックをスポンジ状に成形してな
るセラミンクフオームから作られるものであり、目が比
較的荒く、可燃性粒子がフィルタの人口面付近に集中し
て付着し、また、燃焼促進用の触媒成分をこのフィルど
”の上流側に噴射すると、二触媒成分もフィルタの入口
付近に集中し、この結果、可燃性粒子の着火温度が十分
に低下され、フィルタの再生効率（可燃性粒子の燃焼除
去率）も高くなる。

しかしながら１．このフィルタは、目が荒いため可燃性
粒子の捕集率が低く、可燃性粒子の燃焼時に可燃性粒子
の吹き抜けが発生しやすい傾向がある。

従って、上述の実願昭６０−２３３６８号に開示の装置
のように、このような利点、欠点を有する異なるタイプ
のフィルタを組み合せて用いたものにおいては、上流側
の海綿状タイプフィルタの前面部に、可燃性粒子および
触媒成分を集中して付着させることができるので、この
フィルタに捕捉された可燃性粒子の着火温度を低下させ
ることができ、以てパティキュレートの燃焼が促進され
、このフィルタの再生効率が向上するという効果を有し
ている。また、海綿状タイプフィルタでは捕集されない
可燃性微粒子は、下流側に配したウオールフロータイブ
のフィルタにより捕集されるので、排気中の可燃性粒子
の捕集率が低下することもない。しかも、ウオールフロ
ータイブフィルタにおいては、上流側の海綿状タイプフ
ィルタでの可燃性粒子の燃焼により高温になった排気ガ
スが流れ込むので、ウオールフロータイブフィルタに捕
集された可燃性粒子の燃焼除去も確実に行ない？）ると
いう効果を有している。

（発明が解決しようとする問題点） このような浄化装置においては、排気温度が可燃性粒子
の着火温度よりも部分に高いときには、触媒成分の噴射
は行なわれない。しかしながら、排気が高温時において
も、噴射された触媒成分がフィルタ人口側等に残留して
いる場合がある。かかる触媒が残留している雰囲気中に
高温の排気を通すと、排気中のイオウが触媒によって酸
化され、三酸化イオン（ＳＯ３）　　および硫酸（Ｈ２
ＳＯ，）　　が多量に生成するおそれがある。これらが
多量に生成されると、フィルタ配置部分に腐食が生ずる
おそれもあり、また、大気中にそれらが放出されるおそ
れもある。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し
たエンジンの排気浄化装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そのために、本発明の装置では、パティキュレートフィ
ルタ、を通過する排気温が所定１直以上のときには、触
媒成分が噴射される上流側のフィルタを迂回して排気を
流すようにしている。すなわち、本発明の装置は、実施
例を示す第１図を参照して説明すると、排気通路６の上
流側から、排気中の可燃粒子を捕集する海綿状タイプの
フィルタ３１およびウオールフロータイブのフィルタ３
２が、この順序で配列され、前記海綿状タイプのフィル
タ３１の上流側近傍の前記排気通路内に、前記可燃粒子
の燃焼を促進させる溶液を噴射する溶液噴射手段８が配
置され、該溶液が噴射される部分よりも上流側の前記排
気通路には、前記海綿状タイプのフィルタ３１を迂回さ
せて排気を前記ウオールフロータイブのフィルタの上流
側の排気通路内へ導く迂回通路３３が形成され、更に、
排気温度が所定値以上の場合に排気を前記迂回通路に導
く迂回制御手段（１５，３４，３５）が配置されている
ことを特徴とする。

（実施例） 以下に、第１図および第２図を参照して、本発明の詳細
な説明する。

第１図は本発明の実施例の全体構成を示し、１は渦流室
式ディーゼルエンジンであり、燃焼室２およびこの燃焼
室２に連通ずる渦流室３を備えている。４は燃料噴射ポ
ンプであり、エンジン１の渦流室３内に、燃料噴射ノズ
ル５を通じて燃料を噴射供給する。この燃料噴射ポンプ
４は、エンジン１によって、同期駆動される。６は排気
通路であり、上記エンジン１の燃焼室２内から排気ポー
トを介して排出される排気を大気中に排出するだめのも
のであり、この排気通路６の途中には、排気中のカーボ
ンを主成分とする可燃性粒子を４！ｉ　実するパティキ
ュレートフィルタ３０が配設されている。このパティキ
ュレートフィルタ３０　ｉＩ　＜’ｉ５綿状タイプのフ
ィルタからなる上流側フィルタ３１と、ハニカム形状の
ウオールフロータイブフィルタからなる下流側フィルタ
３２とか：）なり、この順序で排気上流側から配置ＩＩ
されている。

ここに、図示のように、両フィルタ３１．３２の間には
、一定の間隔が形成されている。すなわち、フィルタ３
．１は、中心軸線方向に砂時計：ｌＪｒ’Ｂをした円筒
３１ａの排気上流側に装着されており、円筒３１ａの排
気下流側の半分は空隙となっており、この空隙の下流側
端が下流側フィルタ３２に接続している。また、この空
隙部分の円筒外周面には、円周方向に連通孔３１ｂが多
数あけである。

更に、この連通孔３１ｂの位置する排気通路部分には、
迂回通路３３の下流側開口端３３ｂが接続され、また、
この迂回通路３３の上流側開口端３３ａは上流側フィル
タ３１よりも上流側の排気通路部分６ａに連通している
。この迂回通路３３が分岐した通路部分６ａには、一端
を中心に回動可能な弁体３４が配置され、この弁体３４
の位置によって、上流側フィルタ３１へ通ずる排気通路
部分、および迂回通路３３を選択的に開閉可能となって
いる。この弁体３４の回動は、開閉器３５によって行な
われる。この開閉器３５は、ハウジング３５ａ内を大気
圧Ｊ　３５　ｂおよび負圧室３５ｃに区画するダイヤフ
ラム３５ｄと、負圧室内に介挿されたばね３５ｅと、ダ
イヤフラム３５ｄの往復動を弁体３４の回動運動に変換
する連結部材３５ｆ　を有し、負圧室３５ｃには、電磁
弁３５ｇを介して大気圧およびバキュームポンプ（図示
せず）からの負圧を導入可能となっている。電磁弁３５
ｇがオフのときには、負圧室３５Ｃには大気圧が導入さ
れ、これによって、弁体３４は図の実線で示す位置に保
持され、迂回通路３３が閉塞される。しかるに、電磁弁
３５ｇがオンされると、負圧が負圧室３５Ｃ内に導入さ
れ、ダイヤフラム３５ｄがばね力に抗して移動し、弁体
３４は図の破線位置に保持され、排気通路側が閉塞され
る。

次に、上記の弁体３４を配置した部分と、上流側フィル
タ３１との間の排気通路部分には、排気中の可燃性粒子
の燃焼を促進させる触媒溶液を噴射供給する噴射器８が
設けられている。この噴射器８は、パティキュレートフ
ィルタ３０の上流の排気通路６内に噴射口８ａをフィル
タ表面に向けて配設されている。この噴射器８には、空
気を供給するエアーポンプ９、および触媒溶液を貯えた
タンク１０からその溶液を供給するポンプ１１がそれぞ
れ接続さ゛れている。また、このポンプ１１の入口ポー
トとタンクｌＯとの間の通路は、電・滋切換弁　１２を
介して、可燃性粒子の燃焼を補助するために用いる炭化
水累等の助燃剤を貯えたタンク１３に接続している。電
磁切換弁１２がオフのときには、タンク１０側のみがポ
ンプ１１に連通し、一方、オンのときにはタンク１３が
ポンプ１１側に連通するようになっている。かかる構成
により、ポンプ１１により噴射器８に圧送された、触媒
溶液あるいは助燃材は、エアーポンプ９がら供給される
エアージェットにより、排気通路内へ噴射される。ここ
で、１４は、噴射器８の噴射口８ａを開閉する電磁開閉
弁であり、この噴射器８の不使用時には噴射口８ａを覆
い、その使用時には開くようになっている。

１５は、上記各部の駆動制御を司どるコントロール・ユ
ニットであり、例えばマイクロコンピュータにより構成
することができる。このユニット１５には、エンジンの
運転状態を示す各種信号が入力される。例えば上流側フ
ィルタ３１の上流側に配置した排気温センサ１６からは
排気温を示す信号が入力され、また、キースイッチ１７
からはキー信号が人力される。コントロール・ユニット
１５は、入力信号に基づき、各部の駆動制御のための制
御信号を出力する。

第２図は、本発明の主題に係る部分の制御動作を示すフ
ローチャートである。このフローチャートに従って、本
実施例の動作を説明する。

まず、ステップＳＴＩにおいて、目詰り検出制御が行な
われる。すなわち、公知のように、エンジンの稼動時間
、走行距離、フィルタの背圧値、フィルタの電気抵抗変
化状態、燃料消費量等の要素に基づき、フィルタ３０の
目詰り判定が行なわれる。次に、ステップＳＴ２におい
て、排気温センサ１６から排気温Ｔｅｘ、が読み込まれ
る。次に、上記の目詰り検出制御において、フィルタ３
０の目詰りが検出された場合には、ステップＳＴ３から
ｒＹＥｓＪの流れに沿ってステップＳＴ４へ進み、電磁
弁３５ｇをオフの状態に保持して弁体３４を図の実線位
置となし、迂回通路３３を閉状態となす。

次の排気温が３５０℃以上の場合には、触媒溶液の供給
のみによってもフィルタ３０に詰った可燃性粒子を燃焼
可能であり、従って、ステップＳＴ５、Ｓｒ１、Ｓｒ１
を順次に実行して触媒溶液の噴射を行なった後は、ステ
ップＳＴ８からステップ５ＴＩＩヘジヤンプして、開閉
弁１４を閉じる。しかるに、排気温が２２０℃以上で３
５０℃未満の場合には、触媒溶液の供給のみによっては
可燃性粒子の燃焼が不可能であり、従って、ステップＳ
Ｔ６、Ｓｒ１を順次に実行して触媒溶液の噴射を行なっ
た後、ステップＳＴ８から「ＮＯ」の流れに沿って進む
。すなわち、ステップＳＴ９．５ＴＩＯを順次に実行し
て、所定量の助燃物質の噴射を行なう。なお、排気温が
２２０℃未満の場合には、可燃性粒子を燃焼させるには
低温すぎるので、排気温が上昇するのをまつことになる
。

一方、目詰りが発生していない場合には、ステップＳＴ
３からｒＮＯＪの流れに沿ってステップ５Ｔ１２へ進み
、排気温Ｔｅｘ、が４５０℃以上のときにはステップ５
Ｔ１３へ進み迂回通路３３を開く。この結果、高温の排
気が触媒の残留した上流側フィルタ３１側を通過しない
ので、排気中のイオウ成分が酸化してＳＯ３，Ｈ２ＳＯ
，が生成されることを回避できる。しかるに、排気温Ｔ
ｅｘ、が、４５０℃未満のときには、ステップ５Ｔ１２
からステップ５Ｔ１４へ進み、迂回通路３３を閉成し、
通常の排気系が形成される。すなわち、排気は上流側フ
ィルタ３１、下流側フィルタ３２を順次に介して排出さ
れる。

このように、本例においては、排気温が４５０℃以上の
高温時には、排気を上流側フィルタを迂回させて下流側
フィルタへ直接に導びくようにしているので、高温の排
気が上流側フィルタの残留触媒中を通り、排気中のイオ
ウが酸化されて多量のＳＯ３，Ｈ，ＳＯ，等が発生する
という弊害を確実に回避することができる。また、本例
では、触媒溶液のみによっては可燃性粒子を着火させる
ことのできないような低温時（本例では３５０℃未満）
においては、助燃材を供給することにより可燃粒子を着
火させ得る。ようにしているので、フィルタの目詰りか
らの再生を効率よく行なうことができる。

尚、上述の例では、排気温が４５０℃を境にして制御を
切換えるようにしているが、この値は触媒の種類等に応
じて個々に設定されるべきものである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、可燃性粒子の燃
焼促進用の触媒溶液が噴射される上流側フィルタを迂回
させて、排気を直接に下流側のフィルタに導く迂回通路
を形成し、排気温が高温時には、この迂回通路を介して
排気を流すようにしたので、排気中のイオウが触媒存在
下の高温雰囲気中で多情に反応してＳＯ２，Ｈ２ＳＯ，
が生成されるという弊害を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１図の装置の動作を示すフローチャートである。 ６・・・・・・排気通路、 １５・・・・・・コントロール争ユニット、１６・・・
・・・排気温センサ、 ３１・・・・・・海綿状タイプのフィルタ（上流側フィ
ルタ）、 ３２・・・・・・ウオールフロータイブのフィルタ（下
流側フィルタ）、 ３３・・・・・・迂回通路、 ３４・・・・・・弁体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気通路の上流側から、排気中の可燃粒子を捕集する上
   流側フィルタおよび下流側フィルタが、直列に配置され
   、上流側フィルタの上流側近傍の前記排気通路内に、前
   記可燃粒子の燃焼を促進させる溶液を噴射する溶液噴射
   手段が配置され、該溶液が噴射される部分よりも上流側
   の前記排気通路には、上流側フィルタを迂回させて排気
   を前記下流側フィルタの上流側の排気通路内へ導く迂回
   通路が形成され、更に、排気温度が所定値以上の場合に
   排気を前記迂回通路に導びく迂回制御手段が配置されて
   いることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。