JPS6260913A - 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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JPS6260913A
JPS6260913A JP60200171A JP20017185A JPS6260913A JP S6260913 A JPS6260913 A JP S6260913A JP 60200171 A JP60200171 A JP 60200171A JP 20017185 A JP20017185 A JP 20017185A JP S6260913 A JPS6260913 A JP S6260913A
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pressure
filter
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catalyst solution
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Osamu Sado
佐渡 修
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/029Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles by adding non-fuel substances to exhaust

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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、上記
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、上記パティキュレフトフ
ィルタにノズル等を用いて触媒溶液を噴射供給すること
により該フィルタに堆積している可燃性微粒子に上記触
媒溶液を被着させると共に、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。
然るに、このような方法を用いて上記堆積微粒子を燃焼
除去する場合、上記排気通路内における排気ガスの圧力
がエンジンの運転状態の変化等によって常に変動してい
るために、上記ノズルから噴射される触媒溶液の噴射圧
を所要量(上記堆積微粒子を効果的に燃焼除去し得る量
)に維持することが困難となる。つまり、例えば上記ノ
ズルから噴射される触媒溶液の噴射圧が、エンジンの運
転状態が通常の状態にある時の排圧に対応するように設
定されているものとすると、高回転高負荷時等のように
排気通路内の排圧が上昇している時には、噴射圧が相対
的に低くなって排圧に抗して触媒溶液をノズルから′所
要量だけ噴射させることができず、またこれとは逆に低
回転低負荷時等のように排圧が低下している時には、−
この排圧に対して上記噴射圧が相対的に高くなり過ぎて
触媒溶液が過剰に噴射されるのである。そして、上記触
媒溶液の噴射量が所要mよりも少ない時には、上記パテ
ィキュレートフィルタに堆積された微粒子を確実に燃焼
除去することができず、また噴rA吊が多過ぎる時には
、余分の触媒溶液が外部に放出されるといった不具合を
招くことになる。
(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
トフィルタに向けて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、特にフィル
タ前面への触媒溶液の供給量を、エンジンの運転状態の
変化による影響を受けることなく常に最適な量に維持す
るようにして、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。
(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、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ポンプと
、上記フィルタの上流側における排気ガスの圧力を検出
する排圧検出手段と、上記ノズルから噴射される触媒溶
液の噴射圧を可変制御する噴射圧制御手段とを設ける。
この噴射圧制御手段は、上記排圧検出手段によって検出
された排圧に応じて上記ノズルから噴射される触媒溶液
の噴射圧を制御するものであり、排圧が上昇した時には
、例えば上記ノズルに触媒溶液を圧送するポンプの吐出
能力を高めることによって該溶液の噴射圧を上昇させ、
また排圧が低下した時には上記ポンプの吐出能力を低下
させることによって該溶液の噴射圧を低下させるように
作動する。ところで、上記触媒溶液としては、例えば塩
化銅(CuC12)を主成分とするものが用いられ、こ
れをフィルタに堆積している可燃性微粒子に吹き付ける
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温度によっても上
記微粒子を十分に着火、燃焼することが可能となる。そ
して、この触媒溶液がノズルから噴射される際には、該
溶液の噴射圧が上記の如く噴射圧制御手段の作動により
排圧に応じて可変制御されて、上記噴射圧の大きさと排
圧の大きさとの均衡が良好に保たれ、これにより上記ノ
ズルからフィルタに噴射される触媒溶液の噴射量がエン
ジンの運転状態の変化に拘らず常に所要mに維持される
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、v
気ガスの温度によって堆積微粒子をm煙除去してフィル
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、上記ノズルから噴射される触媒溶液の
噴射圧を排気通路内における排圧に応じて可変制御する
ようにしたから、排圧の変化或はエンジンの運転状態の
変化等に拘らず、常に所要mの触媒溶液がフィルタに供
給され、これにより上記堆積微粒子が効率良く且つ確実
に燃焼除去されることになる。
(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内にフオームタイプの上流側フィルタ12と、ウオ
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
スボンツ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
を交互に開基することによって、上流端が開口した孔1
3a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130に流入させるようにし
たもので、排気ガスが上記隔壁13’b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ts溶液Aを貯留した
タンク22と、該タンク22内の液面上方の空間B内に
バイブ2$を介して加圧エアを送り込む電動式エアポン
プ24とで構成されている。そして、該ポンプ24を作
動させた時に、その高圧吐出エアがタンク22内の液面
を押圧することにより、その圧力で触媒溶液がバイブ2
5を介してノズル21に圧送されて噴射されるようにな
っている。
更に、この排気浄化装2には、上記中空ケース3の側面
に取付けられて該ケース3内における排圧を検出する排
圧センサ30と、該センサ30がらの排圧信号aが示す
排圧に基づいて制御信号すを出力するコントロールユニ
ット31と、該ユニット31からの制御信号b1.:J
lづいて電it!32の電圧を所望の電圧に変換し且つ
この変換された電圧をポンプ制御信号Cとして上記電動
式17ボンプ24に出力する電圧制御回路33とが備え
られ、これらの構成により上記電動式エアポンプ24の
吐出能力が、中空ケース3内における排圧の大きさに応
じて可変制御されるようになっている。その場合に、上
記エアポンプ24の吐出能力(吐出圧及び吐出流量)は
、第2図(I)に示すように、例えばポンプ制御信号C
の示す上記電圧が12V(ボルト)の時には符号(イ)
で示す特性に、該電圧が13Vの時には符号(ロ)で示
す特性に、更に該電圧が14Vの時には符号(ハ)で示
す特性になり、従って上記電圧の増加に伴って該ポンプ
24の吐出能力が高められるようになっている。
尚、このエアポンプ24の吐出エアをタンク22内に導
くバイブ23上には開閉弁26が設けられていると共に
、タンク22の上面には該タンク22内の上部空間Bを
外部に対して連通、遮断させるエア排出弁27が設けら
れている。また、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
シャツタ弁8が備えられているが、該シャツタ弁8は、
アクチュエータ9の作動によりロッド9aが×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。
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側に連通させており、且つ該ケース3内に備えら
れたシャツタ弁8がノズル取付孔7aを閉鎖しているの
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のフオームタイプの上流側フィルタ12とウオール
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は、上記
のようにして捕集した微粒子が次第に堆積して目詰りが
発生するのであるが、その場合に、例えば排気通路2の
フィルタ上流側の排圧の上昇等によりこの目詰りが検出
されて、パティキュレートフィルタ10の再生動作、即
ち上記堆積微粒子の除去動作が行われる。つまり、先ず
中空ケース3内のシャツタ弁8がアクチュエータ9によ
って鎖線で示す開放位置に揺動されると共に、エアポン
プ24の吐出エアをタンク22に導くバイブ23上の開
閉弁26が開弁され、且つタンク22に設けられたエア
排出弁27が閉弁されて該タンク22内が気密化される
。また、この時、排気通路2上のバイパス弁6がアクチ
ュエータ5によって開度を調整されで、エンジン1から
排出される排気ガスの所要量だけが中空ケース3からパ
ティキュレートフィルタ10側に導入され、余分な排気
ガスはバイパス通路4を通って放出される。次に、上記
のような状態でエアポンプ24が作動され、その吐出エ
アがタンク22内に導入されて触媒溶液Aの液面を押圧
することにより、その圧力で該溶液へがバイブ25を経
てノズル21に圧送され、更に該ノズル21から上記中
空ケース3内を通り抜けてパティキュレートフィルタ1
0の前面に噴射供給されるのである。そして、この触媒
溶液へ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ることにより
、該微粒子がフィルタ10を通過する排気ガスの温度に
よって燃焼除去され、これにより該フィルタ10の目詰
りが解消されるのである。
然して、この触媒溶液へをノズル21から噴射させる電
動式エアポンプ24には、中空ケース3内における排気
ガスの圧力を検出する排圧センサ30からの排圧信号a
が、コントロールユニット31及び電圧制御回路33を
介して所定の電圧を示すポンプ制御信号Cに変換された
上で入力される。その場合に、上記ポンプ制御信号Cが
示す電圧の大ぎさは、上記排圧信号aが示ず排圧の上昇
に伴って増大すると共に、上記電動式エアポンプ24の
吐出能力(吐出圧及び吐出、流m)は、この排圧の上昇
に伴って第2図(I)に示す特性曲線(イ)側から特性
曲線(ハ)側に、つまり該ポンプ24の吐出能力が高ま
る側に段階的或は無段階的に移行する。従って、上記エ
アポンプ24の吐出圧及び吐出流量が直接作用する触媒
溶液へのノズル21からの噴射圧は、第2図(II>に
符号(ニ)で示すように排圧の上昇に伴って上界するこ
とになる。これにより、上記噴射圧の大きさと排圧の大
きさとの均衡が良好に保たれて、上記ノズル21からの
触媒溶液Aの噴IJffiが排圧の変化に拘らず常に所
要量に維持されると共に、上記パティキュレートフィル
タ10には常に最適な伍の触媒溶液Aが過不足なく供給
され、その結果、該フィルタ10に堆積した可燃性微粒
子が、運転状態の変化による影響等を受けることなく常
に効率良く且つ確実に燃焼除去されてフィルタ10が良
好に再生されることになる。
尚、この実施例においては、ノズルに触媒溶液を圧送す
るための駆動手段として、入力電圧の大きさに応じて吐
出能力が変化する電動式エアポンプを使用したが、その
他の種類のポンプを使用して上記実施例と同様の装置を
構成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図は該装置の全体構成図、第2図(I)、(II
>は夫々、該装置で使用される電動式エアポンプの特性
を示す特性図、ノズルからの触媒溶液の噴射圧と排圧と
の関係を示す特性図である。 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・・・
ポンプ(電動式エアポンプ)、30・・・排圧検出手段
(排圧センサ)、31.33・・・噴射圧制御手段(コ
ントロールユニット、電圧制御回路)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (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つて
    、上記パティキュレート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ポンプとを備えると共に、上記
    パティキュレートフィルタの上流側における排気ガスの
    圧力を検出する排圧検出手段を設け、且つこの排圧検出
    手段により検出された排圧が高いほど上記ノズルから噴
    射される触媒溶液の噴射圧を増大させる噴射圧制御手段
    を設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
JP20017185A 1985-09-09 1985-09-09 エンジンの排気浄化装置 Expired - Fee Related JPH0621541B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107109988A (zh) * 2014-11-12 2017-08-29 五十铃自动车株式会社 内燃机和内燃机的颗粒状物质除去方法
CN107109988B (zh) * 2014-11-12 2019-08-16 五十铃自动车株式会社 内燃机和内燃机的颗粒状物质除去方法
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