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JPH06193427A - 自動車の粒子と排ガスとの放出制御装置 - Google Patents

自動車の粒子と排ガスとの放出制御装置

Info

Publication number
JPH06193427A
JPH06193427A JP5239504A JP23950493A JPH06193427A JP H06193427 A JPH06193427 A JP H06193427A JP 5239504 A JP5239504 A JP 5239504A JP 23950493 A JP23950493 A JP 23950493A JP H06193427 A JPH06193427 A JP H06193427A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
exhaust gas
tank
additive
fuel tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5239504A
Other languages
English (en)
Inventor
Vemulapalli D N Rao
ディー．エヌ．ラオ ベムラパルリ
Harry A Cikanek
エイ．シカネック ハリー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Motor Co filed Critical Ford Motor Co
Publication of JPH06193427A publication Critical patent/JPH06193427A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F02M25/14—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding anti-knock agents, not provided for in subgroups F02M25/022 - F02M25/10
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    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
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    • B01J4/02—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices for feeding measured, i.e. prescribed quantities of reagents
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車の通常運転中に炭素粒子を加熱なしで
着火させ燃焼させて除去するための、自動車の粒子と排
ガスとの放出制御装置を提供する。 【構成】 ディーゼルエンジン１２を備えた自動車１０
用の粒子及び排ガスの放出制御装置は、排気マニホルド
２２に連結された粒子トラップ２４と、燃料添加剤用の
添加剤タンク３０と、燃料タンク２８へ加えられるディ
ーゼル燃料に応じて、ディーゼル燃料に対する燃料添加
剤の比率を所定の値に維持すべく、加えられる燃料添加
剤を計量するための計量装置３４とを有する。添加剤は
エンジンの燃焼過程で分解され、粒子トラップに集めら
れた炭素粒子の着火温度を低下させ得る還元可能な金属
酸化物を形成する。粒子トラップは炭素粒子を集める入
口チャンネルと、一酸化炭素及び炭化水素の酸化用触媒
で被覆された出口チャンネルとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のための放出制
御装置に係り、とくに、ディーゼルエンジンのための粒
子と排ガスとの放出制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】１９９４年の連邦とカルフォルニア州の
空気資源局（ＣＡＲＢ）の要求は、軽量ディーゼルエン
ジンに関する炭素粒子や、炭化水素や、一酸化炭素の放
出量をかなり減少させることにある。和田他による米国
特許第４，５３８，４４１およびラオ他による米国特許
第４，５４４，３８８は、ディーゼルエンジンから放出
される炭素粒子を集めるために単一結晶のハニカム状の
セラミック製トラップを用いて、次に電気ヒーターを用
いてセラミックトラップを通過する空気の流れを、集め
られた炭素粒子を着火させるのに十分な温度にまで加熱
することを教示している。ラオによる米国特許第４，６
５５，０３７および第４，６７０，０２０は、集められ
た炭素粒子の着火温度を２５０度Ｃから３１０度Ｃの範
囲内にまで低下させる還元可能な金属酸化物をつくるた
めに、ディーゼル燃料に加えられた１あるいはそれ以上
の金属オクトエートの使用を教示している。ラオ他によ
る米国特許第４，６２１，５９３は、燃料タンク内のデ
ィーゼル燃料に対するオクトエート添加剤の比率を常時
維持するために充填される時に、燃料タンクに加えられ
るディーゼル燃料の量に比例して、燃料タンク内のディ
ーゼル燃料に対してオクトエート添加剤を分散させるた
めの装置を記載している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はラオ他による
米国特許第４，６２１，５９３によって教示された装置
に対する改良であり、１９９４年の連邦とＣＡＲＢの要
求に合致させるために、軽量ディーゼルエンジンの粒子
と排ガスの放出を減少させる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料タンクとデ
ィーゼルエンジンとを有した自動車のための粒子と排ガ
スとの放出制御装置である。前記放出制御装置は、ディ
ーゼルエンジンの排気マニホルドに対して直接的に連結
することのできる粒子トラップと、炭素粒子の着火温度
を低下させるのに効果的な燃料添加剤を貯えるための添
加タンクと、燃料添加剤の燃料タンク内のディーゼル燃
料に対する比率を所定の比率に維持するために、燃料タ
ンクへの燃料添加剤を計量するための装置とを有してい
る。前記粒子トラップは多孔質の縦方向側壁によって分
離された複数個の平行な入口チャンネルと出口チャンネ
ルとを有し、前記側壁は排ガスを入口チャンネルから出
口チャンネルへ通過させることができる。排ガスが通過
するときに排ガスから炭素粒子を濾過する多孔質の縦方
向の壁は、入口チャンネルの内側に粒子層を形成する。
出口チャンネルの中には触媒材料の層が配置され、これ
は縦方向の側壁の孔の中へ少なくとも部分的に延在して
いる。この触媒材料は、ディーゼルエンジンによって放
出される一酸化炭素と燃焼されない炭化水素の酸化を促
進する。
【０００５】前記軽量装置は、燃料添加剤の燃料タンク
内のディーゼル燃料との間の比率を、常時、望みの比率
に維持するために、燃料タンク内への燃料添加剤の量を
計量するために、燃料タンクに加えられるディーゼル燃
料に応答する。
【０００６】添加タンクに貯えられた燃料添加剤の量で
は、自動車を約７５，０００マイル（１２万Ｋｍ）だけ
走行させることができる。７５，０００マイル（１２万
Ｋｍ）走行した後、粒子フィルターが使用され、添加タ
ンクは燃料添加剤で再充填される。
【０００７】粒子と放出物の制御装置の１つの利点は、
通常の自動車の運転中に炭素粒子が着火され、燃焼され
てしまう点にある。
【０００８】前記装置の他の利点は、トラップに集めら
れた炭素粒子の量を検出するためのセンターを必要とせ
ず、粒子トラップによって集められた炭素粒子を着火さ
せるのに加熱要素を必要としない点にある。
【０００９】放出制御装置のさらに他の利点は、一酸化
炭素と燃焼されない炭化水素とを酸化させるための触媒
が、粒子トラップの出口チャンネル内に沈積され、触媒
が過剰な量の炭素粒子によって劣化されず、あるいはそ
れによって被覆されず、排ガスから望ましくないガスを
除去するのに触媒を効果大なものにする点にある。
【００１０】粒子と排ガスとの放出制御装置のさらに他
の利点は、それが排ガスマフラーの必要性をなくしてい
る点にある。
【００１１】粒子と排ガスとの放出制御装置のこれらお
よびその他の利点は、添付図面を参照しながら明細書を
読むことによってもっと明らかになるであろう。
【００１２】
【実施例】図１は、ディーゼルエンジン１２を有する、
仮想線で示した自動車１０に据付けられた、ディーゼル
エンジンの微粒子と排ガスとの放出制御装置を示してい
る。空気は、フィルター１８と空気吸引管２０を介して
周辺空気を受留めるターボチャージャ１６によって、エ
ンジンの吸引マニホルド１４に供給される。前記ターボ
チャージャ１６はまたエンジンの排気マニホルド２２に
連結され、エンジンから放出される排ガスによって駆動
される。ターボチャージャ１６より下流側において、粒
子トラップ２４が排気マニホルド２２に連結されてい
る。
【００１３】図１に示されたエンジン１２はターボチャ
ージャ型であるが、ターボチャージャ１６はディーゼル
エンジンの粒子と排ガスの放出制御装置の操作にとって
は必要のない付属品であり、従って、図２では省略して
示してある。図２に示した実施例においては、空気吸引
管２０は空気吸引マニホルド１４と直接連結され、粒子
トラップ２４は排気マニホルド２２と直接連結されてい
る。図示したように、排気管あるいはテールパイプ２６
は、粒子トラップ２４から自動車１０の後方へ延在して
いる。
【００１４】ディーゼルエンジン１２のための燃料は燃
料タンク２８の中に貯えられ、従来通りの方法でエンジ
ンへ送られる。燃料タンク２８の近く、あるいは密着し
たところに添加タンク３０が配置され、連結管３２によ
って燃料タンク２８内のディーゼル燃料に加えられる燃
料添加剤を収納している。好ましくは、添加タンク３０
は自動車のトランクの中に配置されており、再充填が必
要なときには、そのために接近が容易になっている。連
結管３２には計量装置３４が取付けられており、燃料タ
ンク２８内の燃料に加えられる燃料の量が計測される。
添加される燃料の計測された量は、燃料が燃料タンク２
８へ加えられる（ポンプ駆動によって）度毎に加えられ
る燃料の量に比例する。
【００１５】ラオによる米国特許第４，６５５，０３７
および米国特許第４，６７０，０２０によって教示され
るように、加えられる燃料は、好ましくは、粒子トラッ
プ２４によって集められたすす（炭素の粒子）の酸化を
促進するのに効果的な、炭素着火温度低下剤を含有して
いる。前記低下剤は所定の有機金属化合物を含んでお
り、これは、有機金属化合物と燃料とを内燃開始させる
ためにエンジンのシリンダーの中へ噴射（注入）した時
に、有機金属化合物と燃料とともに微細なミストを形成
するのに効果的な、エアロゾル化促進液体キャリアの中
に溶解されている。
【００１６】前記所定の有機金属化合物は還元可能な金
属酸化物を形成しており、これはディーゼルエンジンに
おける燃焼プロセスの結果として、粒子トラップ２４の
表面上に炭素粒子（すす）とともに沈積される。この金
属酸化物は、粒子トラップによって集められた炭素粒子
の着火温度を２５０度から３６０度Ｃ（４５０度Ｆから
６７５度Ｆ）の範囲の温度にまで低下させる触媒として
作用する。
【００１７】好ましくは、前記エアロゾル化促進液体キ
ャリアは、８０度Ｃから１５０度Ｃの範囲の沸点を有し
ており、ヘキサン、ペンタン、トルエンからなるエアロ
ゾル液体キャリアのグループから選んでも良い。前記有
機金属化合物はフェロシンや、金属オクトエート、ある
いは銅、ニッケル、セリウムからなるグループから選ば
れた金属との金属オクトエート複合体ないし錯体であ
る。有利なことに、銅オクトエートあるいは銅オクトエ
ート錯体が、粒子トラップ２４の表面に集められた炭素
粒子の着火温度を低下させる。さらに有利なことに、銅
オクトエート、あるいはニッケルあるいはセリウムある
いはフェロシンと組み合わせられた銅オクトエート錯体
が、ディーゼルエンジンの各種の通常時におけるエンジ
ン条件の下で、炭素粒子の着火温度を粒子トラップの温
度範囲の中へ入れる。そのような有機金属化合物とフェ
ロシンとはディーゼルエンジンの中で容易に溶解可能で
あり、かつ安定している。
【００１８】燃料添加剤におけるキャリヤに対する有機
金属化合物の比率は、好ましくは１：２から１：１０の
範囲内にあり、最適には、燃料添加剤の量は、１ガロン
（３．７８５リットル）の燃料に対して０．５グラムの
選択されたオクトエートあるいはオクトエート複合物が
加えられるようになっている。
【００１９】これらの有機金属化合物の残りの約９９％
は粒子トラップ２４の中で捕獲され、粒子トラップが使
用されるまでそこに残る。また、燃料添加剤に用いられ
る有機金属化合物が、それらの初期の状態あるいは還元
された状態において、人間や、動物、あるいは植物に対
して有害であるとの証拠はない。
【００２０】図３、図４、図５には粒子トラップ２４の
詳細が示されている。最初に図３を参照すると、粒子ト
ラップ２４は、単一結晶のセラミックフィルター要素３
８を収納した金属ハウジングあるいはキャニスター３６
を有する。前記キャニスター３６はディーゼルエンジン
の排気マニホルド２２に連結可能な入口カラー４０と、
テールパイプ２６に連結可能な出口カラーとを有してい
る。図１および図２で前述したように、粒子トラップ２
４の入口は、ターボチャージャ１６（図１）の出口に連
結しても良く、あるいは排気マニホルド２２（図２）に
直接連結しても良い。
【００２１】前記フィルター要素はコルダイト（cordit
e:商品名）のような浸透性のあるセラミック材料で出来
ている。図４および図５にもっと明確に示したように、
前記単一結晶のフィルター要素３８は、複数個の平行チ
ャンネルでできたハニカム構造を有している。前記チャ
ンネルは交互になった入口チャンネル４４と、出口チャ
ンネル４６とに分割されている。入口チャンネル４４
は、フィルター要素３８の入口端４８において開放し、
出口端５０において閉じられている。逆に、出口チャン
ネル４６は入口端４８において閉じられ、出口端５０に
おいて開放している。入口チャンネルと出口チャンネル
４４，４６は薄い多孔質の縦方向側壁５２によって分離
されており、排ガスを入口チャンネル４４から出口チャ
ンネル４６へ、その長さ方向に沿って通過させることが
できる。好ましい実施例においては、入口チャンネルと
出口チャンネル４４，４６は図５に示したようにほぼ長
方形の断面を有している。好ましくは、長方形の入口チ
ャンネルと出口チャンネル４４，４６は長さが約８イン
チから１２インチ（２０．３センチから３０．４セン
チ）で、巾が０．０８３インチ（０．２１センチ）であ
る。しかしながら、入口チャンネルと出口チャンネル長
さは２インチから２４インチ（５．０８センチから６
０．９６センチ）の範囲にあって、巾は０．０５インチ
から０．１５インチ（０．１２７センチから０．３８１
センチ）にまで変化してもよい。ハニカム状の単一結晶
のセラミック要素３８は単位体積あたり非常に大きな濾
過表面積を提供し、粒子フィルターの寸法を大きく減少
させる。
【００２２】入口チャンネルと出口チャンネル４４，４
６を分離している多孔質の壁５２は、厚さが約０．０１
７インチ（０．０４２）である。側壁５２における孔は
炭素粒子が通り抜けるのを効果的に防止するのに十分小
さく、従って、エンジンシリンダーの中での有機金属化
合物の加熱によって生じた炭素粒子と金属酸化物との層
５４が、図示したように、入口チャンネル４４の内面に
集められる。
【００２３】酸化物の触媒からなる薄層５６が出口チャ
ンネル４６の内面上に沈積される。この酸化物触媒は従
来の自動車の触媒コンバータに用いられているようなプ
ラチナ、パラジウム、あるいはプラチナとパラジウムと
の合金であってもよい。当業界で知られているように、
プラチナと、パラジウムと、それらの合金とは、炭化水
素の酸化と、ディーゼルエンジン１０での燃料の燃焼に
よる一酸化炭素の副産物の酸化とを促進する触媒であ
り、有害で望ましくない排ガスの放出を減少させる。出
口チャンネル４６における酸化物触媒の位置は、エンジ
ンから放出される有害で望ましくないガスを除去するの
に大きく効果があり、その理由はガスが有毒化されない
か、あるいは過剰なすすの層によって閉鎖されるからで
ある。
【００２４】出口チャンネルの内部側壁に沿って形成さ
れた酸化触媒５６の層はまた孔の中へ少なくとも部分的
に延在している。図４、図５におけるように、酸化物層
５６の厚さは、単に説明のためにおおげさに描かれてい
る。しかしながら、この層は１あるいはそれ以上の金属
結晶板の層からなっており、その巾は１００Ａから４０
０Ａの範囲あり、厚さは約５０Ａから１００Ａ、従っ
て、約１００Ａから２００Ａの厚さになっていて、排ガ
スがセラミックフィルター要素の孔の通過を禁止するこ
とがない。孔の中に酸化物触媒が沈積すると、表面積が
大きく増加して、排ガスが入口チャンネル４４から出口
チャンネル４６の中へ通過して、フィルター要素３８の
出口端５０に向けて出ていく時に、排ガスと酸化物層と
の間により密接な触媒をもたらす。
【００２５】図３に戻ると、粒子トラップはまた、入口
カラー４０と、フィルター要素３８の入口端４８との間
に配置された分散部材５８のような、１あるいはそれ以
上の排ガス分散部材を有している。前記分散部材５８
は、排ガスをフィルター要素３８の入口端においてより
均一的に分散させるための、複数個の溝あるいは開口を
有しているであろう。この様にして、排ガスによって運
ばれた炭素粒子は、フィルター要素３８の複数個の入口
チャンネルの中で均一的に分布される。
【００２６】操作においては、エンジン１０からの排ガ
スは入口カラー４０を介して受留められ、分散要素５８
によって均一的に分散される。排ガスが入口チャンネル
４４の多孔質の壁を通って出口チャンネル４６の中へ入
っていく時に、エンジン内における燃料添加剤の燃焼の
結果生じる、炭素粒子と還元可能な金属酸化物５４とは
排ガスから濾過され、入口チャンネル４４の内面におい
て、炭素粒子と金属酸化物５４の層を形成する。
【００２７】エンジンからの排ガスがフィルター要素の
表面を、８秒間以上の時間周期が、２５０度Ｃから３６
０度Ｃ（４５０度Ｆから６７５度Ｆ）までの範囲の温度
にまで加熱するときに、還元可能な金属酸化物は沈積さ
れた炭素粒子の着火を促進し、二酸化炭素と一酸化炭素
ガスを発生させ、これが入口チャンネルの壁部を貫流し
ていく。
【００２８】エンジン内で燃料が燃焼し、またフィルタ
ー要素によって捕獲された炭素粒子が着火することの結
果として発生されるガスは、フィルター要素の縦方向の
壁部を通って入口チャンネル４４から出口チャンネル４
６へ通過し、そこで触媒と反応し、過まりな炭化水素を
燃焼させ、一酸化炭素を酸化させる。触媒は有毒化され
ず、あるいはすすによって覆われているので、その触媒
作用は標準的な防護されていない触媒コンバータにおけ
る場合より大きくなる。
【００２９】ラオによって行われ、米国特許第４，６７
０，０２０に報告されているテストで示されているよう
に、フィルター要素３８によって集められた炭素粒子の
着火は、自動車の通常の運転状態の下で繰り返し的に生
じ、従って、フィルター要素によって集められた炭素粒
子によって生じる背圧は、きれいなフィルター要素によ
って生じる背圧から、綺麗なフィルターによって生じる
背圧の２倍以下の圧力までの範囲内に入るであろう。効
果的に、粒子トラップは自己清浄型で補修不要型であ
る。
【００３０】図６から図９までには、自動車の燃料タン
クにおける燃料に有機金属を添加するための各種装置が
示されている。図６においては、添加有機金属５８′が
添加タンク３０の中に貯えられている。前記添加タンク
３０は、好ましくは、２ガロン（７．５７リットル）の
添加有機金属５８′を保持し、その量は、この装置の使
用と添加タンクの再充填との前に、乗用車を７５０００
マイル（１２万Ｋｍ）走行させるのに十分な量である。
添加タンク３０と計量装置６０とを連結管６２が連結し
ており、前記計量装置は、添加制御装置６４に応答し
て、自動車の燃料タンク２８に貯えられたディーゼル燃
料６６にて添加される有機金属の望みの量を計量する。
前記計量装置６０は電気的に付勢される流体ポンプ、あ
るいは当業界で知られているその他のタイプの流体計量
装置であってもよい。計量された量の添加有機金属５
８′は、連結管６８と燃料戻り管７０とによって燃料タ
ンク２８へ送られる。あるいは、添加有機金属は、仮想
線で示したように、連結管７２によって燃料タンク２８
へ直接送られてもよい。
【００３１】ディーゼル燃料は充填管７４によって燃料
タンク２８へ加えられるが、前記管は、従来的には、燃
料キャップ７６のような取り外し可能なカバーによっ
て、燃料タンク２８とは反対の端部において閉じられて
いる。浮子８０を有する燃料レベルセンサー７８は、燃
料タンク２８内のディーゼル燃料６６の量に対応した値
を有した電気信号を発生する。計量制御装置６４は、燃
料レベルセンサー７８によって発生された電気信号の値
の変化に応答して計量装置６０を付勢し、燃料タンク２
８に加えられるディーゼル燃料の量に比例した望みの量
の添加有機金属５８′を燃料タンク２８に供給する。
【００３２】前記計量制御装置６４は平均化回路を収納
しており、これは燃料レベルが、自動車の加速、減速、
あるいは回転中において燃料が揺れることによって、浮
子８０の近くで変化した場合には応答しなくなってい
る。計量装置６４は、燃料タンク２８に燃料を添加する
ために燃料キャップ７６を取外した時にスイッチ８２が
付勢されることに（仮想線で示している）応答してもよ
い。
【００３３】エンジンへの燃料は、燃料タンク２８から
燃料管８４を介して、従来通りの方法でポンプで送られ
る。
【００３４】操作においては、計量制御装置６４が、あ
る量の燃料が燃料タンク２８に加えられていることを示
す、燃料レベルセンサー７８によって発せられる電気信
号の値が変化していることを検出すると、前記計量制御
装置は、ディーゼル燃料に対する添加有機金属の望まし
い比率を維持するために、添加された燃料の量に比例し
て、望みの量の添加有機金属を燃料タンク２８内の燃料
の量に加えることになるであろう。好ましい実施例にお
いては、この望みの比率は、１ガロン（３．７８５リッ
トル）の燃料あたり０．１５から０．５０ｇの範囲の添
加有機金属である。添加有機金属における液体キャリヤ
に対する添加有機金属の比率に応じて、添加された燃料
１ガロン（３．７８５リットル）あたり、１０ｍｌない
し５０ｍｌの添加量／キャリア量の混合物が添加され
る。
【００３５】図７に示した実施例においては、前記計量
装置６０は、カラー９４によって燃料タンク２８の頂部
に取付けられたシリンダー８６を有する水圧力学的な計
量機構８４′である。シリンダー８６の中にはピストン
８８が配置され、これはピストン棒９０によって浮子９
２に連結されている。浮子９２は燃料タンク２８内のデ
ィーゼル燃料６６の表面に浮き、燃料が燃料タンクに添
加された時にピストン８８を上方へ移動させ、燃料が従
来通りの方法で燃料タンク２８から取除かれたときにピ
ストンを下方へ移動させる。常開式の電気機械弁９６が
添加タンク３０と水圧力学計量装置８４′の入口とを連
結する管１００の中に配置され、常閉式の電気機械弁９
８が水圧力学ポンプ８４′の出口から燃料タンク２８へ
つながる連結管１０２に連結されている。空気抜き管１
０４がシリンダー８６の頂部と添加タンク３０の頂部と
を連結し、ピストンとシリンダー８６の頂部との間でシ
リンダー８６内にたまったガスを除去するようになって
いる。
【００３６】常開式の電気スイッチ１０６が、燃料キャ
ップ７６が充填管７４の端部から取外したときに、バッ
テリー１０８のような自動車の電源からの電力を、電気
機械弁９６，９８へ供給する。燃料キャップ７６が取外
されると、スイッチ１０６が閉じて、常開弁９６を付勢
して閉じ、常閉弁９８を付勢して開放させる。燃料が燃
料タンク２８に添加されると、浮子９２は上昇してピス
トン８８を上方へ移動されると、シリンダー８６内に収
納された添加有機金属は、今は開いている常閉弁９８を
通って燃料タンクの中へポンプ的に送られる。付勢され
た常開弁９６は添加有機金属がピストン８８によって添
加タンク３０の中へ戻されるのを防いでいる。添加タン
ク３０の燃料タンク２８より上の高さが、添加有機金属
が空気抜き管１０４を介して添加タンク３０の中へ戻る
のを防ぐのに十分なものでない場合には、空気抜き管１
０４の中に逆止弁１１０を設けてもよい。前記逆止弁１
１０は低圧力状態の下では常時開いたままで、シリンダ
ー８６の中にたまったガスを添加タンクへ抜くことがで
きるが、燃料タンク２８への燃料の添加に応じてピスト
ン８８が上昇することによって生じる流体の圧力に応答
して閉じるであろう。
【００３７】シリンダー８６の内径によって画定される
断面積は、燃料タンク２８の断面積に比例するように選
択され、燃料が燃料タンク２８へ添加されたときに、シ
リンダー８６内のピストン８８の上昇によってポンプ的
に送られる添加有機金属の量が、燃料に対する燃料添加
剤の望みの容積比率を有するようになっている。
【００３８】図８に示した実施例においては、計量装置
は、燃料タンク２８の頂部に取付けられた従来設計にな
るベーンタイプの計量装置１１２である。このベーンタ
イプの計量装置１１２は偏心したローター１１４と複数
個のベーン１１６とを有する。添加タンク３０からの添
加有機金属５８′は、連結管１１８によってベーンタイ
プの計量装置１１２の入口へ送られる。ベーンタイプの
計量装置１１２の出口は、Ｕ字形チャンネル１２０によ
って燃料タンク２８に直接連結されている。ベーンタイ
プの計量装置の偏心ロータ１１４はらせんシャフト１２
２の一端に連結されている。らせんシャフト１２２の他
端は、燃料タンク２８の底部に近い静止ベース１２６に
回転可能的に受留められた軸端１２４を有している。浮
子部材１２８は、ベーンポンプ１１２と静止ベース１２
６との間で連結された１対の垂直方向のガイド棒１３
０，１３２によって案内される。前記浮子部材はらせん
シャフト１２２に対して滑動的に連結されており、浮子
部材１２８が垂直方向に移動したときに、らせんシャフ
ト１２２と計量装置の偏心ロータ１１４とは回転される
ようになっている。前記らせんシャフト１２２は、好ま
しくは、単方向性クラッチあるいはカップリング１３４
によって偏心ロータ１１４に連結されており、燃料が燃
料タンク２８からポンプ的に送られて、浮子部材１２８
が下降することによって、らせんシャフトが反対方向に
回転される時には、らせんシャフト１２２を偏心ロータ
１１４から切離す。計量装置１１２は、燃料が添加され
る度毎に、燃料タンク２８へ添加する必要な量の添加有
機金属を提供する。
【００３９】電気機械式ロック機構１５６は、らせんシ
ャフト１２２あるいは偏心ロータ１１４が、燃料キャッ
プが燃料タンク２８に取付けられているときに、加速、
減速、あるいは回転によって燃料タンク２８内の燃料が
揺れたために回転するのを禁止するために用いられても
よい。この電気機械式ロック機構１５６は、燃料キャッ
プの取外しに応じて閉じられるスイッチ１５４によっ
て、らせんシャフトあるいは偏心ロータ１１４を開放す
るために励磁される。スイッチ１５４は、燃料キャップ
が燃料の燃料タンク内への供給に先たって取外されたと
きには、バッテリー１５２によって示された自動車の電
源をロック機構１５６に連結し、また燃料キャップが戻
された時には、ロック機構１５６をバッテリー１５２か
ら切離す。あるいは、スイッチ１５４は、自動車に燃料
キャップ７６を覆う燃料キャップ近接ドア７７が備えら
れている場合には、その様なドアを開くことによって付
勢してもよい。
【００４０】図９はディーゼル燃料を燃料タンクに添加
するのに応じて、ディーゼル燃料に添加する必要な量の
添加有機金属を送給するための他のタイプの計量装置を
示す。この実施例においては、蠕動性の多ローブ計量装
置１３６が、ラチエット歯車１４０に取付けられた複数
個のローブ１３８を有している。ラチエット歯車１４０
は浮子１４４に取付けられたラック１４２によって回転
される。ラック１４２はばね１４６によってラチエット
歯車１４０に押付けられており、燃料タンク２８が充填
されているときに、浮子１４４の垂直方向へ移動するの
に応答して、ラチエット歯車１４０を回転させるであろ
う。しかしながら、ラック１４２は、燃料が燃料タンク
から送られたときにラック１４２が下降されるときに
は、ラック１４２はばね１４６の力に抗してラチエット
歯車１４０から離れる方向に移動される。添加有機金属
は、ローブ１３８とＳ字形の裏板１５０との間を通る可
撓性のあるチューブ１４８によって、燃料タンク２８へ
送られる。ローブ１３８がラチエット歯車１４０ととも
に回転すると、各々のローブの端部に取付けられたロー
ラーが可撓性チューブ１４８を裏板１５０に対して押付
け、ローブが添加されるディーゼル燃料の量に比例して
回転したときに、ある量の添加有機金属を燃料タンク２
８の中へ供給する。
【００４１】図８に関して説明した実施例におけると同
様に、燃料タンク２８内での燃料の揺れによるラチエッ
ト歯車１４０の回転を禁止するために、電気機械式ロッ
ク機構１５６を用いてもよい。前記ロック機構１５６
は、スイッチ１５４を閉じることによって、バッテリー
１５２のような自動車の電源からの電力の適用に応答し
て、ラチエット歯車１４０を開放するように付勢され
る。
【００４２】前述したように、スイッチ１５４は、燃料
キャップ７６を充填管７４を取外すことに応じて閉じら
れる。ロック機構１５６は、燃料を燃料タンクに添加す
るために燃料キャップ７６が取外されたときにのみ、添
加有機金属を燃料タンクの中へ加えることができる。
【００４３】粒子トラップ２４は、また火花点火のガソ
リンエンジンにも有利に用いることができる。放出制御
装置は、エンジン１２が前述してきたようなディーゼル
エンジンよりもむしろ火花点火のガソリンエンジンであ
る場合に、図２に示した形態をとるであろう。当業界に
おいてわかるように、冷間起動を容易にするために、エ
ンジンには濃厚な空気／燃料混合物が供給される。この
濃厚な空気／燃料混合物は、エンジンのシリンダーにお
ける燃焼プロセスによって消費される以上の燃料（ガソ
リン）を含んでいる。結果として、排ガスには生のガソ
リンと過剰な量の炭化水素が含まれる。さらに、エンジ
ンが冷えていると、ピストンリングによってもたらされ
るピストンとシリンダーの壁との間のシールは望みのシ
ールより状態が悪く、少量の燃焼されない潤滑油が排ガ
スの中へ出ていくことが許されてしまう。この燃焼され
ない油は、自動車の触媒コンバータにおける酸化触媒を
劣化させるチオリン酸亜鉛（ＺＴＰ）を含んでいる。
【００４４】粒子トラップ２４は、図示したようにガソ
リンエンジンの排気マニホルド２２に連結されている。
冷間起動の間、排ガスに含まれる生のガソリンと、燃焼
されない炭化水素と、油とは濾過され、ディーゼルエン
ジンの排ガスにおける炭素粒子が濾過され、集められる
のと同じようにして、多孔質のセラミックフィルター要
素３８の入口チャンネルの内面上に集められる。エンジ
ンが起動された後は、エンジンへ供給されている空気／
燃料混合物の燃料濃縮は、所定の手順を用いて次第に終
結していく。セラミックフィルター要素３４がエンジン
からの排ガスによって加熱されると、生のガソリンと燃
焼されない炭化水素は蒸発し、油は分解して、入口チャ
ンネルの内面に於けるの凝りのＺＴＰの後で出ていく。
生のガソリンと、燃焼されない炭化水素と、油をこのよ
うに濾過することによって、酸化触媒５６が劣化された
り、あるいは生のガソリンや油で被覆されたりすること
から保護し、出口チャンネルにおける触媒の表面をより
効果的にして、排ガスから一酸化炭素や、燃焼されない
炭化水素や、他の注目すべきガスを除去することができ
る。
【００４５】添加される有機金属の量と自動車の燃料タ
ンク内の燃料との比率を、常時所定の比率に維持するた
めに、自動車の燃料タンク内の燃料に添加される有機金
属の望みを計量するために、本発明と各種の機構とを開
示してきたが、当業界では添付した特許請求の範囲で記
載した本発明の精神を逸脱しないで、他の機構や改良を
受入れることができることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】粒子放出と排ガスの放出との制御装置を有した
自動車の透視図。
【図２】ディーゼルエンジンの排気マニホルドに直接連
結された、粒子と排ガスの放出制御装置の透視図。
【図３】粒子トラップの断面図。
【図４】フィルター要素の拡大断面図。
【図５】フィルター要素の横断面図。
【図６】電気機械式計量装置を有した計量機構の第１実
施例の概略図。
【図７】水圧的に付勢されるピストン計量装置を有した
計量機構の第２実施例の概略図。
【図８】水圧力学的に駆動されるベーンタイプの計量装
置を有した計量機構の第３実施例の概略図。
【図９】水圧力学的に駆動される蠕動式の計量機構を有
した計量機構の第３実施例の概略図。
【符号の説明】
１０ 自動車 １２ ディーゼルエンジン ２２ 排気マニホルド ２４ 粒子トラップ ２８ 燃料タンク ３０ 添加剤タンク ４４ 入口チャンネル ４６ 出口チャンネル ５２ 多孔質壁 ５６ 触媒 ５８′ 燃料添加剤

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料タンクとディーゼルエンジンとを有
    する自動車のための、粒子と排ガスとの放出制御装置に
    おいて、 前記ディーゼルエンジンの排気マニホルドに連結可能な
    粒子トラップであって、該粒子トラップが、多孔質の縦
    方向の壁部によって分離された、複数個の平行な入口チ
    ャンネルと出口チャンネルとを有し、前記多孔質の縦方
    向の壁部が排ガスを前記入口チャンネルから出口チャン
    ネルへ通過させることができ、前記入口チャンネルがそ
    の内部で排ガスに含まれている炭素質の粒子を集め、前
    記出口チャンネルが排ガスに含まれている一酸化炭素と
    燃焼されていない炭化水素との酸化を促進させるため
    に、その内部に配置された触媒材料の層を有している、
    その粒子トラップと、 前記粒子トラップに集められた炭素質粒子の着火温度を
    低下させるのに効果的な燃料添加剤を貯えるための添加
    剤タンクと、 前記燃料タンクに加えられている燃料に応答して、前記
    燃料タンクに加えられる前記燃料添加剤を計量するため
    の計量装置であって、前記計量装置が、前記燃料添加剤
    と前記タンク内の前記燃料との間に所定の比率を維持す
    るために、加えられた燃料の量に比例して、前記燃料タ
    ンクに所定量の燃料添加剤を加える、その計量装置とと
    を備えた自動車の粒子と排ガスとの放出制御装置。
  2. 【請求項２】 ディーゼルエンジンとディーゼルエンジ
    ンの動力用のディーゼル燃料を貯えるための燃料タンク
    とを有する自動車の粒子及び排ガスの放出制御装置にお
    いて、 前記ディーゼルエンジンの排気マニホルドに連結可能な
    粒子トラップであって、該粒子トラップが前記ディーゼ
    ルエンジンによって放出される排ガスから炭素粒子を集
    めるための多孔質のセラミックフィルター構造体を有
    し、前記ディーゼルエンジンの少なくとも１つの運転状
    態の下で、前記排ガスが前記多孔質セラミック構造体
    を、所定の温度範囲にまで加熱するように、前記排気マ
    ニホルドに対して、所定の距離だけおいて配置されてい
    る、その粒子トラップと、 集められた炭素粒子の着火温度を前記所定の温度範囲に
    まで低下させるのに効果的な燃料添加剤を貯えるための
    添加剤タンクと、 前記タンク内の燃料に対する前記燃料添加剤の所定の比
    率を維持するために、前記燃料タンクに燃料を加えるの
    に応じて、前記燃料タンクへの前記添加剤タンクからの
    前記燃料添加剤を計量するための装置とを備えた自動車
    の粒子と排ガスとの放出制御装置。
  3. 【請求項３】 内燃機関の望ましくない排ガス放出を減
    少させるためのフィルター要素において、縦方向の多孔
    質の側壁によって分離された、複数個の交互に重ねられ
    た（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）平行な入口チャンネルと
    出口チャンネルとを有する多孔質のフィルター構造体を
    有し、前記多孔質の縦方向の壁が排ガスを前記入口チャ
    ンネルから出口チャンネルへ通過させることができ、前
    記入口チャンネルがその内部に前記排ガスに含まれる全
    ての生のガスと、燃焼されない炭化水素と、油とを集
    め、前記出口チャンネルがその内面に配置された酸化触
    媒を有している排ガス放出を減少させるためのフィルタ
    ー要素。
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