JPS6239245B2 - - Google Patents

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JPS6239245B2
JPS6239245B2 JP2716480A JP2716480A JPS6239245B2 JP S6239245 B2 JPS6239245 B2 JP S6239245B2 JP 2716480 A JP2716480 A JP 2716480A JP 2716480 A JP2716480 A JP 2716480A JP S6239245 B2 JPS6239245 B2 JP S6239245B2
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carbon particulate
purification device
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Shigeru Kamya
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の内燃機関において、排気ガ
ス中のカーボンを主成分とする微粒子を除去する
ためのカーボン微粒子浄化装置に関し、特に排気
ガス通路中にカーボン微粒子捕集手段および該捕
集手段により捕集された上記微粒子を燃焼浄化す
るための浄化手段を具備したカーボン微粒子浄化
装置に関するものである。
内燃機関の排気ガス中のカーボンを主成分とす
る微粒子（以下、カーボン微粒子という）を浄化
する装置には、フイルターの如きカーボン微粒子
捕集手段が多く用いられているが、カーボン微粒
子捕集量が増加すると目づまりを起すという問題
がある。そこで上記捕集手段に近接して捕集され
たカーボン微粒子を加熱して燃焼浄化するための
浄化手段を設けた装置が提案されている。本発明
はこの種のカーボン微粒子浄化装置において、燃
料や電気エネルギの消費を少なくし、効率的に捕
集されたカーボン微粒子を燃焼浄化することを目
的とするものである。
即ち、本発明は排気ガス通路におけるカーボン
微粒子捕集手段の上流側に燃料を貯留する燃料保
持手段を設けるとともに、これに近接して着火手
段を設けて燃料を着火し得るようになし、着火手
段により燃料が着火したときに酸素供給源たるガ
スを供給して燃料の燃焼を維持し、加熱されたガ
スはカーボン微粒子捕集手段へと流れ、このガス
の熱により捕集されたカーボン微粒子を燃焼浄化
せしめるものである。従つて本発明においては、
着火手段は燃料を着火せしめる作用を果すのみで
よく、いつたん着火すればその後はガスによつて
燃料の燃焼は維持され、かつ燃焼に供されて高温
となつたガスが捕集されたカーボン微粒子を燃焼
する熱量を供給するのであつて、カーボン微粒子
浄化のための所要エネルギーを少くすることがで
きる。更に本発明はカーボン微粒子浄化装置に、
装置を間欠的に作動せしめてカーボン微粒子の燃
焼浄化を行なう制御機構を具備せしめたことによ
り、所要エネルギを一層少くすることができるの
である。
以下、本発明の詳細を実施例により説明する。
第１図において、Ａは吸気管、Ｂは内燃機関本
体（以下、エンジンという）、Ｃ，Ｅは排気管
で、本発明のカーボン微粒子浄化装置Ｄは排気管
Ｃ，Ｅの間に介設され、エンジンＢから排出され
る排気ガスに含まれるカーボン微粒子を捕集浄化
する。以下、浄化装置について説明する。
第２図ないし第４図に示す第１の実施例におい
て、１はステンレス製の本体容器で、排気導入管
２および排気導出管３を有しており、それぞれ排
気管Ｃ，Ｅに連結されている。
本体容器１内にはカーボン微粒子捕集手段たる
フイルター部材４が排気導入管側に若干の空隙部
を設けて収納されている。フイルター部材４とし
ては、発泡セラミツク等の耐熱性多孔質材料や、
金属ワイヤーメツシユ、あるいは金属ワイヤーメ
ツシユにセラミツクコーテングを施した材料等が
用いられる。そしてこのフイルター部材４の外周
と本体容器１の内周との間には石綿などの耐熱性
断熱部材（図示せず）が介設されている。本体容
器１には排気導入管２側に、上記フイルター部材
４により捕集されたカーボン微粒子を燃焼浄化す
るための浄化手段６が設置されている。
浄化手段６において、第３図および第４図に示
すように、７はステンレス製の燃焼容器で、一端
はパイプ部８を介して本体容器１に接続され、他
端に形成されたパイプ部９にはモータ１０によつ
て回転駆動されて通風ガスの断続を行なう通風バ
ルブ１１が設置されている。燃焼容器７の底部に
は燃料保持手段たる燃料貯留部７ａが形成されて
いる。
１４は燃料着火手段たるニクロムヒータで、そ
の両端は絶縁碍子１６により互に電気的に絶縁さ
れて燃焼容器７の上記通風バルブ１１寄りの位置
に固定された端子１７ａ，１７ｂに接続されてい
る。１８は燃料注入手段たる燃料注入ノズルで、
燃焼容器７に固定され電磁バルブ２０により燃料
の供給が断続される。２２は燃料着火検出手段た
るアルメルクロメル熱電対で、ステイ２３により
燃焼容器７に固定されている。
更に第２図に示すように、モータ１０により駆
動される通風バルブ１１を設置した燃焼容器７の
端部は、クラツチを介してエンジンのクランク軸
（図示せず）に連動する空気ポンプ１３に配管接
続され通風手段を構成している。また上記燃料注
入ノズル１８は燃料ポンプ２１、燃料消費量検出
器（燃費検出器）２６を介してエンジンＢの燃料
供給系に配管接続されている。燃費検出器２６
は、エンジンの燃料消費量がエンジンから排出さ
れるカーボン微粒子の量にほぼ比例することよ
り、フイルター部材４によるカーボン微粒子捕集
量を間接的に検知する手段として設けられたもの
で、従来周知の羽根車式あるいはフロート式の検
出器が用いられ得る。
通風用空気ポンプ１３のクラツチ装置、通風バ
ルブ駆動用モータ１０、着火用ニクロムヒータ１
４、着火検出用熱電対２２、注入燃料断続用電磁
バルブ２０は、作動制御回路２５に電気的に接続
配線されるとともに、該回路２５は燃費検出器２
６に接続配線され、空気ポンプ１３、通風バルブ
駆動用モータ１０、着火用ニクロムヒータ１４お
よび電磁バルブ２０は燃費検出器２６および燃料
着火検出器２２からの信号を受ける制御回路２５
を介して制御されるように構成されている。
次に上記カーボン微粒子浄化装置の作動を第２
図ないし第４図および第５図のフローチヤートに
より説明する。
エンジンＢからの排気ガスは、排気導入管２よ
り本体容器１内に導入され、フイルター部材４を
通つて排気導出管３から排出される。この過程に
おいて排気ガス中に含まれるカーボン微粒子はフ
イルター部材４により捕集される。
ここで、エンジンにおいて消費される燃料量が
所定値になると（第５図の時間t0）、すなわちカ
ーボン微粒子捕集量が増加してほぼ所定量になる
と、燃費検出器２６からON（第５図の符号O2）
すなわち浄化装置作動開始信号が制御回路２５に
送られ、この信号により着火用ニクロムヒータ１
４に電力が供給されると同時に、燃料注入ノズル
１８の電磁バルブ２０が開き、燃料注入が開始さ
れ、また同時に注入燃料量タイマが作動する。そ
して所定の時間が経過して時間t1になるとタイマ
がOFF（第５図の符号O1）となり燃料注入ノズル
１８が閉となる。この間に注入された燃料は燃料
貯留部７ａに保持され、ヒータ１４により加熱さ
れる。
そして燃料が着火すると着火検出器２２の信号
がONとなり制御回路２５によりヒータ１４が
OFFとなり、通風バルブ１１が開となるととも
に、空気ポンプ１３のクラツチがONとなつて燃
焼容器７内に通風が開始される。通風ガスは燃料
を引続いて燃焼させるとともに、ガス自体も燃料
の燃焼燃により加熱され、加熱されたガスは本体
容器１内に導入される。そしてこの熱によりフイ
ルター部材４に捕集されているカーボン微粒子は
燃焼浄化される。
次に所定量の燃料が燃焼を終り、炎が消えると
着火検出器２２の信号がOFFとなり（時間t3）、
同時に燃費検出器２６の信号がイニシヤライズさ
れ、空気ポンプ１３および通風バルブ１１が閉と
なる。
このように本発明の装置は、フイルター部材４
におけるカーボン微粒子捕集量が増加してほぼ所
定量に達したときに作動してカーボン微粒子を燃
焼浄化し、浄化後は作動を停止するようになさ
れ、またヒータ１４による加熱は、燃料を着火せ
しめるためにのみ作用し、着火後は通風により燃
料の燃焼が維持されるので、燃料消費および電力
消費を最小限に節減することができる。また燃料
は排気ガス通路に保持されて燃焼し、そこを通過
する通風ガスがフイルター部材４に供給されるの
で、未燃の燃料液滴がフイルター部材４へ送られ
ることはない。かつ着火検出手段を設けたことに
より着火が確実に検知され、未燃燃料が通風ガス
とともに排出されることも少くなり、また浄化に
要する時間を短くすることができる。
第６図ないし第８図は第２の実施例を示すもの
で、第１の実施例との相違点を中心に説明すれ
ば、排気管Ｃに連なる排気通路を本体容器１に連
通する第１の通路３０とマフラーに連通する第２
の通路３１に分岐せしめ、分岐部にモータ２８に
より駆動されて排気ガスの流路を制御するバルブ
２７が設けられている。また、通風手段としてモ
ータ３４およびこれにより駆動されるフアン３５
よりなるブロア３３が通風バルブ１１の上流に設
けられている。そしてブロア３３の駆動用モータ
３４および分岐バルブ２７の駆動用モータ２８は
それぞれ制御回路２５に接続され、燃費検出器２
６からの信号により浄化手段６が作動を開始した
ときに、分岐バルブ２７により本体容器１と連な
る第１の通路３０を閉とし第２の通路３１を開と
するとともに、熱電対２２からの着火信号により
ブロア３３が作動を開始するように制御される。
また、燃焼容器７の底部に形成した燃料貯留部
７ａには、セラミツク繊維を布状に織り波形に成
形した燃料保持部材３６が設置されている。な
お、保持部材としては発泡セラミツクやセラミツ
クコーテングメタルワイヤを編組したもの等を用
いることもできる。他の構造は上記第１の実施例
と実質的に同一である。
しかして、本実施例においては、浄化手段６が
作動しているときには本体容器１内へは排気ガス
は流入せず、従つて捕集カーボン微粒子を燃焼せ
しめるときに排気ガスを同時に加熱する必要がな
く、熱効率がよくなる。また、通風手段は本体容
器１内の排気ガス圧力によりその通風が阻げられ
ることがなく、比較的低い風圧能力のブロアでも
充分な通風量が確保される。
更に、燃料貯留部に燃料を含浸する微細通孔を
有する波形の燃料保持部材を設けたことにより、
燃料注入時に振動による燃料の移動が少くなり、
また燃料の蒸発も安定するので、燃焼を効率よ
く、円滑に行なうことができる。なお、燃料保持
部材の一部または全部に白金、白金ロジウム等の
触媒金属を担持させることは、燃料の着火、燃焼
を容易ならしめるために好ましい。
第９図および第１０図に示す第３の実施例で
は、第２の実施例と同様セラミツク繊維よりなる
波形燃料保持部材３６の一部３６０を、ニクロム
ヒータ１４の幅程度の帯状に成形し、ヒータ１４
への通風に対して上流側から周囲を包むように配
設されており、容器７の底部に一端が固着された
ステンレスのステイ３７により支持されている。
他の構造は上記第２の実施例と実質的に同一であ
る。しかして燃料は帯状体３６０を上部へ移動
し、ヒータ１４により霧化し着火するため着火が
容易となるとともに、着火後に通風ガスにより炎
が吹き消されるおそれがなく、燃料の燃焼安定化
に貢献する。
第１１図は第４の実施例を示すもので、通風ガ
スとして排気ガスを利用し、排気ガスの一部を排
気管Ｃより分岐せしめた分岐管２９により浄化手
段６に導入する構造とした点において上記第２の
実施例と異る。ただしこの構造は、通風排気ガス
中に注入燃料および捕集カーボン微粒子を燃焼さ
せ得る酸素を含むことを前提とする。また、エン
ジンの運転条件により通風量が変化するが、本装
置のように注入燃料を保持して後、燃焼せしめる
方式の場合は、ある程度通風量が変化しても支障
はない。ただし、通風量を通風バルブの開度によ
り調整することが好ましく、この調整は例えばエ
ンジンの回転数を検知し、その値により開度調整
をなすような手段により容易に行ない得る。
なお、第５図のフローチヤートは浄化手段制御
の一例を示すもので、その他に例えばヒータ１４
により燃料を着火させるときに通風バルブ１１を
若干開いて通風を行なうように作動制御すれば、
着火を容易にすることができる。
また、燃料注入ノズル１８よりの燃料の供給
は、ヒータ１４に通電されると同時に着火に必要
な燃料のみ注入し、着火後は燃焼炎の持続に必要
な量の燃料を少量づつ連続的に、あるいは所定量
づつ断続的に注入するように制御することもでき
る。このように制御すれば、燃焼容器に保持され
る燃料量はほぼ燃焼に必要な量のみとなるので未
燃燃料が後方に排出されることが少なく、また浄
化作動中にエンジンが停止したような場合、未燃
の燃料が燃焼容器に残存するのを少くすることが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の取付位置を示す図、第２
図ないし第４図は第１の実施例を示すもので、第
２図は装置全体の一部切欠き斜視図および配線配
管説明図、第３図は浄化手段の平面断面図、第４
図は浄化手段の側面断面図、第５図は作動のフロ
ーチヤート図、第６図ないし第８図は第２の実施
例を示すもので、第６図は装置全体の一部切欠き
斜視図および配線配管説明図、第７図および第８
図はそれぞれ浄化手段の平面断面図および側面断
面図、第９図および第１０図はそれぞれ第３の実
施例における浄化手段の平面断面図および側面断
面図、第１１図は第４の実施例の装置全体の一部
切欠き斜視図および配線配管説明図である。 Ａ……吸気管、Ｂ……内燃機関本体、Ｃ，Ｅ…
…排気管、Ｄ……カーボン微粒子浄化装置、５…
…カーボン微粒子捕集手段、７……燃焼容器、６
……浄化手段、１７……着火手段、１８……燃料
注入手段、７ａ，３６……燃料保持手段、１３，
３３……通風手段、２２……着火検出手段、２１
……燃料ポンプ、２５……作動制御回路、２６…
…カーボン微粒子捕集量検出手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の排気ガス通路内に通気性耐熱部材
    よりなるカーボン微粒子捕集手段を設けるととも
    に、カーボン微粒子捕集手段により捕集されたカ
    ーボン微粒子を燃焼浄化するための浄化手段を備
    えたカーボン微粒子浄化装置において、浄化手段
    として上記カーボン微粒子捕集手段の上流側に、
    燃料注入手段と、該手段により注入された燃料を
    保持する燃料保持手段と、該保持手段により保持
    された燃料を燃焼せしめるためのガスを送給する
    通風手段と、保持燃料を着火せしめるための着火
    手段とを設け、かつ上記燃料注入手段、通風手段
    および着火手段を間欠的に作動せしめるための作
    動制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の
    カーボン微粒子浄化装置。 ２ 燃料注入手段として燃料注入ノズルを排気ガ
    ス通路に開口せしめた特許請求の範囲第１項記載
    の内燃機関のカーボン微粒子浄化装置。 ３ 燃料保持手段として排気ガス通路の一部に容
    器状部を形成した特許請求の範囲第１項記載の内
    燃機関のカーボン微粒子浄化装置。 ４ 燃料保持手段として通路の一部に容器状部を
    形成するとともに、該容器状部に燃料を含浸せし
    める微細通孔を有する耐熱性多孔部材を配設した
    特許請求の範囲第１項記載の内燃機関のカーボン
    微粒子浄化装置。 ５ 通風手段として空気ポンプを用いた特許請求
    の範囲第１項記載の内燃機関のカーボン微粒子浄
    化装置。 ６ 通風手段として空気を排気ガス通路内へ吸入
    するブロアを用いた特許請求の範囲第１項記載の
    内燃機関のカーボン微粒子浄化装置。 ７ 着火手段として抵抗線発熱体を用いた特許請
    求の範囲第１項記載の内燃機関のカーボン微粒子
    浄化装置。 ８ 上記作動制御手段は、カーボン微粒子捕集量
    検出手段ならびに該検出手段と燃料注入手段、通
    風手段および着火手段との間に介設した制御回路
    を含み、上記検出手段からの信号により燃料注入
    手段、通風手段および着火手段を作動せしめるよ
    うに構成した特許請求の範囲第１項記載の内燃機
    関のカーボン微粒子浄化装置。
JP2716480A 1980-03-04 1980-03-04 Carbon particle removing apparatus for internal combustion engine Granted JPS56124653A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2716480A JPS56124653A (en) 1980-03-04 1980-03-04 Carbon particle removing apparatus for internal combustion engine
US06/525,210 US4450681A (en) 1980-03-04 1983-08-22 Carbon particulates cleaning device for diesel engine

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JP2716480A JPS56124653A (en) 1980-03-04 1980-03-04 Carbon particle removing apparatus for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56124653A JPS56124653A (en) 1981-09-30
JPS6239245B2 true JPS6239245B2 (ja) 1987-08-21

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JP (1) JPS56124653A (ja)

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