JPS63143312A - デイ−ゼル・エンジンの排気ガス微粒子浄化装置 - 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・エンジンから排気中に排出される
微粒子を除去する浄化装置に関するものである。

従来の技術 ディーゼル・エンジンの排出する微粒子（パティキ、レ
ート）は、カーボン粒子（す＼）と重質炭化水素化合物
類（可溶性有機物質）から成る。

近年、大気および環境を保護するために、この微粒子の
排出の抑制に関する関心が高まってお択特にアメリカ合
衆国では、ディーゼル自動車を対象として、近々極めて
厳しい法規制を行なうことが予定されている（Ｆａｄｅ
ｒａｌ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ　（フエデラ／ｌ／Ｌ／シス
ター）　ｖｏｌ　、　４９４１６　　Ｊａｎ、２４．１
ｇ３４）。

この法規制においては、微粒子と同時にＮＯｘをも低減
させることが要請されている。燃焼におけるＮＯの生成
と微粒子の発生とはトレードオフの関係にあり、ＮＯｘ
の低減対策は一般に微粒子の排出を増加させる傾向にあ
る。このためエンジンの本体の改善のみによってこの法
規制に適合することは極めて困難と考えられ、微粒子に
関しては排気系に設けたフィルタ部材で物理的に捕集し
、成る公理堆積させた後これを燃焼させて前記フィルタ
を再生する方法が最も有望な方法の一つとして様々な検
討が行なわれつつある（例えば５ＡＥＰａｐｅｒ　　８
１０１１８　、８３００８５など）。

この堆積された微粒子を燃焼させるには、約５ｏｏ〜６
００°Ｃに加熱する必要がある。ところが自動車用ディ
ーゼル・エンジンの排気ガス温度は通常走行状態では一
般にこの温度よりもはるかに低い温度の場合が多い。そ
こで軽油バーナを用いて排気ガスの温度を上昇させ、堆
積微粒子を燃焼させる方法について詳細な検討が行なわ
れた（例えばＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ　８３００８３）。こ
のバーナを用いる方法は確実にフィルタを再生できる点
で優れたものであるが、構造が複雑になり、高価なもの
になる点が問題とされている。

一方、燃料中に鉛、銅、マンガンなどの化合物を添加す
ると、これらの物質の触媒作用によりフィルタ面上に堆
積された微粒子の着火温度を著しく低下せしめ得ること
が見出された（例えば５ＡＥＰａｐｅｒ　　８３００８
３，８３００８６．Ｂ４Ｏ０７２ｆｚど）。このような
触媒性燃料添加剤を使用した場合には、前述のようなバ
ーナなどを使用しなくてもフィルタ面上における微粒子
の堆積量が成る限度を超えると、車輛の通常走行状態時
に自然発生的に燃焼が起りフィルタが再生される。

この方法は、複雑な構造物を必要とせず実用的に有望な
ものであるが、自然発生的に燃焼が起るため、燃焼その
ものの制御が難しく、フィルタ部材の破損・溶融を起す
ことがある。

これに対し、例えば、特開昭５６−９８５１９号公報に
開示されているように、エンジンの排気系に微粒子の燃
焼を促進する触媒性添加剤を噴射することにより、任意
に微粒子の燃焼時期を制御するようにしたものが提案さ
れている。

発明が解決しようとする問題点 この排気系に触媒性添加剤を噴射する方法は、燃料中に
混入した場合に比べ、燃焼時期を任意に・制御できると
いう利点はあるがその触媒性添加剤の噴射方法にいくつ
かの問題点がある。

まず、噴射口が常に排気ガス中にさらされているため、
排気ガス中の微粒子の付着や、触媒性添加剤の乾燥によ
る付着によって噴射口が閉塞するという問題点が生じる
。また触媒性添加剤を車載して使用するわけであるが、
この場合タンクの容量が限られているため触媒性添加剤
の有効利用を図らなければならない。そのためには触媒
性添加剤をできるだけ微細化し、さらに堆積した全微粒
子に均一に添加しなければならず、高温、高圧でしかも
変動している排気中であり、かなシ高圧で噴射する装置
が必要となる。

本発明は以上の問題点を解決し、実用的に優れたディー
ゼル・エンジンの排気ガス浄化装置を提供することを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明はディーゼル・エンジンの排気系に、排気ガス中
の微粒子を捕集するためのフィルタ部材を設け、前記エ
ンジンの吸気系に、前記微粒子の燃焼を補助するための
触媒性添加剤を供給する手段を設け、前記フィルタ部材
に捕集・堆積された微粒子の堆積量を検知する装置と、
前記触媒性添加剤の供給量を任意に制御する電気制御装
置を設けたディーゼル・エンジンの排気ガス微粒子浄化
装置である。

作　　用 燃料に触媒性添加剤を混入した場合、フィルタ部材に堆
積した微粒子には、細かくしかも均一に触媒性添加剤が
分布することは知られている。同様に吸入空気中に触媒
性添加剤を供給した場合もエンジンの燃焼により微細化
されフィルタ部材に均一に分布する。

すなわち本発明においては”、燃料に触媒性添加剤を混
入した場合の長所である触媒性添加剤の微細・均一化と
、排気系に触媒性添加剤を噴射する場合の任意に燃焼と
その時期を制御可である長所とを兼ねそなえたもので、
フィルタ部材の再生を安全にかつ確実に行なえるもので
ある。

実施例 以下、添付図面を参照し本発明の実施例について詳細に
説明する。

第１図において１はディーゼル・エンジン本体、２は吸
気マニホルド％３は排気マニホルド、４はフィルタ容器
、６は排気ガス圧力検出部、６は排気ガス温度検出部、
７は触媒性添加剤供給装置、８は触媒性添加剤供給ポン
プ、９は触媒性添加剤タンクである。検出部６，６には
それぞれ周知のセンサが設けられ、各検出値は電気制御
装置１０に入力される。この電気制御装置には燃料噴射
ポンプからのエンジン回転数信号も入力される。フィル
タ容器４の内部にはフィルタ部材１１が有り、このフィ
ルタ部材１１としては、例えば特開昭５８−１７４２１
２号公報に記載の耐熱性繊維状セラミックの焼結体、ま
たはこれに類似した材料を用いることができる。また触
媒性添加剤供給装置７は電気制御装置１０からの信号に
より任意に触媒性添加剤の供給＃を変化させることが可
能な構成になっている。触媒性添加剤としては、鉛。

銅、マンガンの化合物およびこれらと同様な効果を持つ
ものを用いることができる。前記フィルタ部材１１に堆
積した微粒子の量を判断するのは、例えば排気ガス圧力
によって行なうことができる。

即ちディーゼル・エンジン１から排出された排気ガスは
それに含まれる微粒子がフィルタ部材１１に捕集され、
その微粒子が堆積するに従ってフィルタ容器４の上流側
の排気ガスの圧力（背圧：検出部６で検知）が上昇する
。しかし、この背圧は微粒子の堆積量のみならず、フィ
ルタ部材１１を通過する排気ガス流量によっても大きく
変化する。

排気ガス流量はエンジン回転数、排気ガス温度からほぼ
正確に知ることができるので、これらの検出値と背圧の
検出値を電気制御装置１０に入力して演算することによ
り微粒子の堆積量を知ることができる。触媒性添加剤供
給装置アとしては、ガソリン機関の燃料噴射として使用
されている周知のインジェクタやそれに類似したもの、
また、同じくガソリン機関に使用されている気化器のよ
うな構造のものを使用することができる。

次に電気制御装置１０でなされる制御の一例のルーチン
全第２図を用いて説明する。図中１〜９は各ステップを
表わしている。１では使用するボートやデータを初期化
し、２，３では各々回転数、伴圧全検出・演算する。４
では３で求めた背圧が基準値より高いか否かを判断する
。即ち微粒子のフィルタ部材１１への堆積が基準値に違
っしているかを判断し、基準値よシ高い場合には６へ、
低い場合には２へそれぞれ移行する。５では排気ガス温
度検出部６より排気ガス温度Ｔを検出し、θで基準温度
Ｔｓと比較して低い場合は６へ、高い場合は７へ移行す
る。これは触媒性添加剤が十分に活性化するためには、
ある程度以上の温度が必要であり無駄に触媒性添加剤を
消費しないために行なわれる。

排気ガス温度が基準値以上の場合、７で触媒性添加剤供
給装置７及び触媒性添加剤供給ポンプ８を駆動する。８
では触媒性添加剤の供給量を時間で規定し、所定の時間
が経過するまでループする。

所定時間が経過後は９で触媒性添加剤供給装置７、触媒
性添加剤供給ポンプ８を停止する。以上のルーチンでフ
ィルタ部材１１に堆積した微粒子を燃焼除去して再使用
可能なものとしている。この場合の微粒子堆積量基準値
、および触媒性添加剤の供給時間（供給量）はエンジン
の特性、フィルタ部材の材質、大きさ、形状などによっ
て選定される。

第３図は本発明の第２の実施例におけるルーチンを示す
図である。１〜７の各ステップは前述した本発明の第１
の実施例と同じである。７で触媒性添加剤供給装置７と
触媒性添加剤ポンプ８を駆動後、第１図に示すように燃
焼状態検出部１２により微粒子の燃焼状態、即ち温度Ｔ
′ヲ検出する。

このＴ′と基準値Ｔ′ｓとを９にて比較しＴ′が低い場
合には１０へＴ′が高い場合には１２へそれぞれ移行す
る。１ｏでは触媒性添加剤の供給量を時間で規定し所定
時間内であれば８へもどり、経過後は１１へ移項し、触
媒性添加剤の供給を停止する。

９でＴ′が高い場合、即ちフィルタ部材１１の温度が上
昇しすぎてフィルタ部材１１の溶融・破壊の可能性があ
る場合には、１２において触媒性添加剤の供給量を減量
または零にすることにより防ぎ、８にもどって再び燃焼
状態を監視する。

次に本発明の第３の実施例のルーチンを第４図を用いて
説明する。１〜４の各ステップは前述した本発明の第１
の実施例と同じである。４で背圧が基準値以上になった
場合、即ち微粒子の堆積量が基準値に達した場合、６で
触媒性添加剤の供給を開始する。次に６で排気ガス温度
検出部６により排気ガス温度Ｔｔ−検出し、７で基準値
Ｔｓと比較し、Ｔが高い場合には８へ、低い場合には１
゜へそれぞれ移行する。８では第１の実施例と同様に所
定時間内ループして９で触媒性添加剤の供給を停止する
。７より１０へ移項した場合は、触媒性添加剤が十分に
活性化する温度に達していないため、第１図に示すよう
な点火器１３を駆動し、１１で所定時間内ループし１２
で点火器１ｓｔ−停止し、９で触媒性添加剤の供給を停
止する。

発明の効果 以上のように本発明によれば触媒性添加剤を吸気中に供
給することにより微細化・均一化してフィルタ部材に添
加することが可能で触媒性添加剤全効果的に使用でき、
また、排気系に噴射する場合に比べて簡単で信頼性を高
くできるなど実用的に極めて有用な効果が得られるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるディーゼル・エンジ
ンの排気ガス微粒子浄化装置の原理図、第２図は同装置
の電気制御装置の動作を説明するための７０−図、第３
図、第４図は本発明の他の実施例における電気制御装置
の作動を説明するためのフロー図である。 ２・・・・・・吸気マニホルド、４・・・・・・フィル
タ容器、６・・・・・・排気ガス圧力検出部、６・・・
・・・排気ガス温度検出部、７・・・・・・触媒性添加
供給装置、１０・・・・・・電気制御装置、１１・・・
・・・フィルタ部材、１２・・・・・・燃焼状態検出部
、１３・・・・・・点火器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｌ−
ラオー℃フレエンジ、ン１に乍ト、第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディーゼル・エンジンの排気系に、排気ガス中の
   微粒子を捕集するためのフィルタ部材を設け、前記エン
   ジンの吸気系に、前記微粒子の燃焼を補助するための触
   媒性添加剤を供給する手段を設け、前記フィルタ部材に
   捕集・堆積された微粒子の堆積量を検知する装置と、前
   記触媒性添加剤の供給量を任意に制御する電気制御装置
   を設けたディーゼル・エンジンの排気ガス微粒子浄化装
   置。
2. （２）フィルタの排気ガス出口部に微粒子の燃焼状態を
   検知する装置を設け、この燃焼状態に応じて触媒性添加
   剤の供給量を増減する電気制御装置を設けた特許請求の
   範囲第１項記載のディーゼル・エンジンの排気ガス微粒
   子浄化装置。
3. （３）フィルタの前面部に点火器を設け、排気ガス温度
   が所定値より低い場合に、微粒子の燃焼を開始させる電
   気制御装置を設けた特許請求の範囲第１項記載のディー
   ゼル・エンジンの排気ガス微粒子浄化装置。