JPH0214523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンの排気ガス処理装
置に関し、更に詳しくは、排気ガス中に含まれれ
るカーボン粒子及びそれと同様な粒状物（以下、
排気微粒子という）を物理的方法によつて適切な
捕集材に捕集し、捕集された排気微粒子を周期的
に焼却し、捕集材を再生するに適した排気微粒子
浄化装置に関する。

この種の排気微粒子はカーボン粒子のように可
燃性のものがほとんどで、このような可燃性の微
粒子を捕集し、捕集された微粒子を焼却して捕集
材を再生するには、従来から次のような方法が知
られており、それぞれ以下に述べるような欠点が
あつた。

１ デイーゼルエンジンの吸気系を絞り、排気ガ
スの温度を上昇させ、排気微粒子を燃焼させる
方法。この方法は、エンジンの高負荷域では排
気温が十分上昇するので排気微粒子の焼却が可
能であるが、低負荷域では排気温が十分上昇せ
ず、排気微粒子の焼却、捕集材の再生が不可能
となる。

２ デイーゼルエンジンの排気系にオイルバーナ
を設け、排気ガスの温度を排気微粒子が燃焼す
る温度まで上昇させて焼却する方法。この方法
は、オイルバーナの耐久性、安全性等に問題が
あり、また装置が複雑となり、コストも高い。
特に、排気ガスの流れをデユアルにし、一方の
流れを止めて焼却、再生する場合は装置が更に
複雑となる。

３ 電気ヒータを捕集材の全面に取り付け、捕集
材の表面に付着した排気微粒子を燃焼させ、そ
れを熱源として下流の微粒子を自燃させる方
法。この方法は、捕集材の全表面に電気ヒータ
を取り付ける為、電力消費が非常に大きく、自
動車部品として成り立ちにくい。電力消費を小
さくする為には、排気ガスの流れをデユアルに
し、一方の流れを止めて電気ヒータで燃焼させ
る必要があり、装置が複雑となり、コストも高
くなる。

本発明の目的は、上述のような欠点を解消し、
耐久性、安全性に優れかつ構造が簡単で低コスト
のデイーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置を提
供することにある。

このような目的を実現する為に、本発明は、デ
イーゼルエンジンの排気ガス径路に排気微粒子の
捕集材を設け、該捕集材を三次元網目構造のセラ
ミツクフイルタで構成すると共に、該セラミツク
フオームの排気ガス流路を複数に分割する壁を設
け、前記セラミツクフオームの上流端面に複数の
電気ヒータ素子をそれぞれが各流路に対応するよ
うに分散して配置したことを特徴とする。

これらの複数個の電気ヒータ素子は一度に加熱
されるのではなく、順番に加熱されるのが望まし
く、これにより電力の消費を少なくすることがで
きる。電気ヒータ素子は分散的に配置されている
ので、排気ガスの流れを妨げることはない。電気
ヒータ素子の加熱のコントロールは、コンピユー
タ装置等によりなされる。また、エンジンの吸気
通路を絞るスロツトリング手段と併用し、排気ガ
ス温を上昇させた状態で電気ヒータ素子を作動さ
せるのが好ましい。更に、排気微粒子の燃焼を促
進する為に、捕集材の上流にて排気ガスに二次空
気を供給するのが望ましい。これらによつて、電
気ヒータ素子の加熱に要する電力を更に少なくす
ることができる。なお、捕集材の再生は、エンジ
ンのアイドル運転時に行なうのが望ましい。

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はエンジン冷却用フアン、
２は燃料噴射ポンプ、６は吸気系に設けたスロツ
トルバルブ、１４はデイーゼルエンジン本体、１
５はトランスミツシヨン、１６は排気マニホルド
である。スロツトルバルブ６はリンク７を介して
負圧作動式ダイヤフラム弁８に連結され、このダ
イヤフラム弁８は負圧切替弁９、バキユーム配管
５を介してバキユームポンプ１７′に連結されて
いる。また負圧切替弁９は配線１２を介してマイ
クロコンピユータCPU５０に連結されている。
従つて、CPU５０から配線１２を通じて指令信
号が負圧切替弁９に入力されると、この負圧切替
弁９のバキユーム径路が開き、バキユームポンプ
１７′からの負圧が配管５を通じてダイヤフラム
弁８に伝えられ、リンク７を介してスロツトルバ
ルブ６を閉方向に作動させる。これが吸気通路を
絞るスロツトリング手段である。スロツトルバル
ブ６の開度は配線１１を介してスロツトルセンサ
１０で検知され、配線１３を介してCPU５０に
入力される。

燃料噴射ポンプ２は、燃料配管４を通じて各気
筒の燃料噴射弁４′に連結され、デイーゼルエン
ジンの燃焼室に燃料を噴射し、エンジンの作動が
行なわれる。

排気マニホルド１６のすぐ下流の排気管路の部
分１２は捕集材（トラツパ）容器２３が取り付け
られている。しかし、このトラツパ容器２３は排
気マニホルド１６の集合部の下流に位置するよう
に、この排気マニホルド１６と一体的に鋳物等で
構成してもよい。トラツパ容器２３の内部には、
第２図ａに示すように、捕集材（トラツプ材）２
８がある。このトラツプ材２８は三元次網目構造
のセラミツクフオーム（フオームフイルタ）で構
成されている。即ち、排気ガスはセラミツクフオ
ーム中を通過可能であり、排気ガス中に含まれて
いる排気微粒子をその網目間に捕集することがで
きるようになつている。

本発明では、セラミツクフオーム２８の排気ガ
ス流路を複数に分割する長手方向の壁２９が設け
られている。このような壁２９はセラミツクフオ
ームから成る捕集材２８の成形時に同時に成形す
ることができる。このセラミツクフオーム２８は
その上流域２８ａの部分で解媒が担持されてお
り、排気微粒子の着火直後に燃焼を促進させるよ
うにしている。セラミツクフオーム２８の上流端
面１２は複数個の電気ヒータ素子２６（第２図
ｃ）を、それぞれがセラミツクフオーム２８の各
流路に対応するように分散的に配置する。このよ
うな電気ヒータ素子２６は、第２図ｂに示すよう
に、セラミツクフオーム２８の端面に窪み２８ｂ
を設け、この窪み２８ｂの中に挿入した後、ハニ
カムフイルタ２７（第２図ａ）を挾んで保持、固
定するのが都合が良い。なお、第１図及び第２図
ａにおいて、２０は各電気ヒータ素子２６に電源
を供給するための端子であり、この電源端子２０
から各電気ヒータ素子２６まではハニカムフイル
タ２７を越えて配線されている。また、第１図に
おいて、２１は切換リレーでありCPU５０に接
続されており、２２は電源（バツテリ）、２５は
アースである。

また、第１図に示す実施例では、エアポンプ１
７が設けてあり、流量切換バルブ１７″を介して
捕集材２８の上流域に二次空気を供給する装置が
示してある。

第１図の実施例では、上述したスロツトリング
手段と、電気ヒータ素子２６による加熱手段と、
二次空気の供給手段とを互いに関連させて作用さ
せる。そのために、エンジンの運転条件や排気ガ
スの状態等を検出し、CPU５０に入力する。即
ち、第１図において、３はエンジン負荷信号、５
１はエンジン水温信号、５２はエンジン回転数信
号、５３はトラツパ前の排気圧力信号（１９は圧
力センサ）、５４にトラツパ前の排気ガス温信号、
５５はトラツパ内部温度信号であり、それぞれ
CPU５０に入力される。

第３図は、トラツパ容器の再生の作動を示す流
れ線図である。まず、前述のように、条件とし
て、エンジン水温（５１）、エンジン負荷（３）、
エンジン回転数（５２）、排気ガス圧力（５３）、
トラツパ前の排気ガス温（５４）、トラツパ内部
温度（５５）等が情報としてCPU５０（第１図）
に入力される。再生時間の判断は、主として排気
ガスの背圧（５３）によつて判断する。即ち、デ
イーゼルエンジンから排出された排気ガスは矢印
Ｐ（第２図ａ）のように流れ、それに含まれる微
粒子がトラツパ材２８に捕集され、その微粒子が
蓄積されるに従つてトラツパ容器２３上流の排気
ガス圧力が上昇するので、この圧力が微粒子蓄積
の指標となる。再生時間であると判断すると、エ
ンジン水温（５１）を確認する。これは、もしエ
ンジン始動直後などに再生が開始されないように
するためである。エンジン水温が80℃〜110℃の
間にあり、エンジン回転数がアイドル700rpm、
負荷なし、トラツパ内部温度40℃〜800℃であれ
ば、再生を開始する。即ち、まずスロツトリング
を開始する。これによつて、トラツパ前の排気ガ
ス温（５４）が150℃以上になるのを確認したら
CPU５０が電気ヒータ素子２６に通電する信号
を出す。それと同時に、流量切換バルブ１７″を
作動させ、捕集材２８の上流域に二次空気を導入
する。これはスロツトリングによつて減少する空
気量を補い排気微粒子の燃焼を促進する為であ
る。電気ヒータ素子２６が加熱し、排気微粒子が
燃焼したか否かの判断は、トラツパ内部温度（５
５）又は捕集材２８の下流域における温度（５
６）によつてなされる。電電気ヒータ素子２６へ
の通電時間は、捕集材２８の表面の排気微粒子が
着火する程度の時間（20〜60秒程度）でよい。ま
た、電気ヒータ素子２６は、一度にすべて通電さ
れるのではなく、１つ１つ順番に通電される。こ
れによつて電力消費を少なくすることができる。
電気ヒータ素子２６への通電が終ると、その通電
順序がカウントアツプされる。その場合におい
て、通電順序は、排気微粒子が燃焼したか否かに
関係せず加算され次に移る様にする。次に、スロ
ツトリング及び二次空気導入が停止され、リセツ
トに戻る。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、第
１図と対応する図である。第１図の実施例と異な
る点は、エンジンの吸気系を絞るスロツトリング
機構と二次空気供給装置とを除いた点である。他
の構造及び作用は第１図の実施例と同様である。

第５図はセラミツクでコーテイングした電気ヒ
ータ素子３０の配列を示したものである。このよ
うな素子３０は、適切な電気加熱素子、例えばタ
ングステンをアルミニウム泊で包み、それをセラ
ミツクでコーテイングしたものである。このよう
なセラミツクヒータ素子３０を用いれば、加熱素
子が排気ガスによつて酸化され劣化するおそれは
ない。

以上、本発明について詳しく説明したが、本発
明ではセラミツクフオームから成る捕集材２８に
壁２９を設けているので、捕集材２８自体の強度
アツプが図られると共に、排気微粒子の燃焼が周
囲に拡散されず、軸方向に早く燃焼が伝わり、再
生時間が短かくなるという効果がある。また、こ
のような壁２９を設けていない場合は、排気ガス
が捕集材２８内をまつすぐに流れず偏流を生ずる
おそれがあり、複数の電気ヒータ素子２６を順次
加熱した場合においても排気ガスの偏流の影響で
燃焼されない部分が生ずることがありうる。しか
しながら、本発明では上述のような壁２９を設け
たので排気ガスの偏流が防止され、非燃焼部分が
生ずるおそはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いたデイーゼルエンジンの
概略図、第２図ａはトラツパ容器の断面図、第２
図ｂは第２図ａの一部を拡大して示した図、第２
図ｃは電気ヒータ素子の配列を示す図、第３図は
トラツパ容器の再生の作動を示す流れ線図、第４
図は本発明の他の実施例を示す第１図と対応する
図、第５図はセラミツクでコーテイングした電気
ヒータ素子の配列を示す図である。 １４……デイーゼルエンジン本体、１６……排
気マニホルド、２３……捕集材（トラツパ）容
器、２６，３０……電気ヒータ素子、２８……捕
集材（トラツプ材）、２９……壁、５０……マイ
クロコンピユータ（CPU）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス経路に排気微粒子の捕集材２８を有
   するデイーゼルエンジンにおいて、前記捕集材を
   三元次網目構造のセラミツクフオームで構成する
   と共に、該セラミツクフオームの排気ガス流路を
   複数に分割する壁２９を設け、前記セラミツクフ
   オームの上流端面に複数の電気ヒータ素子２６，
   ３０をそれぞれが各流路に対応するように分散的
   に配置したことを特徴とするデイーゼルエンジン
   の排気微粒子浄化装置。