JPH02207117A - 内燃機関の排気微粒子処理装置 - 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〉 本発明は内燃機関の排気微粒子処理装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の排気微粒子処理装置の従来例として第４図及
び第５図に示すようなものがある（Ｓ。

Ａ、　Ｅ、ペーパー８５００１５参照）。

すなわち、機関の排気通路１には排気ターボ過給機２の
タービンロータが介装され、このタービンロータ上流の
排気通路２には排気中の排気微粒子を捕集する触媒付ト
ラップ３が介装されている。

前記触媒付トラップ３には、第５図に示すように、セラ
ミック等の多孔性部材からなるハニカム杖格子３Ａによ
り排気流と略平行な流路３Ｂが形成され、各流路３Ｂの
出口と人口とは封鎖材３Ｃにより交互に自封じされてい
る。また、触媒付トラップ３には触媒がコーティングさ
れている。

そして、触媒付トラップ３に捕集された排気微粒子は、
触媒作用により、３５０°Ｃ〜４００°Ｃ以上の排気温
度で再燃焼される。

ところで、再燃焼に必要な排気温度は平坦路の走行時に
は１１００ｋ／　ｈ前後の車速以上で得られる。

したがって、上記のものでは通常の市街地走行時には排
気温度が低いので排気微粒子の再燃焼を充分に行うこと
ができず、触媒付トラップ３に排気微粒子が堆積され続
け、加速運転成いは高速走行に入ったときに、再燃焼さ
れる。

また、上記市街地走行において、触媒付トラップ３に排
気微粒子が充分に再燃焼されず堆積すると排気圧力が上
昇するので、前記走行を継続させようとすると負荷が増
大してアクセルの踏み込み量が増大するため、燃料供給
量が増大して排気温度も上昇する。このため、排気温度
が排気微粒子の再燃焼を開始する温度を超える頻度も高
くなり、排気微粒子の再燃焼がスムーズに行われる。ま
た、上記従来例においては、排気微粒子の再燃焼をスム
ーズに行うため、触媒付トラップ３を、最も効率良く排
気エネルギが得られるように、排気ターボ過給機２の上
流に取付けられるようにしており、さらに燃料噴射タイ
ミング、ギヤ比等の調整により排気温度の上昇対策を行
うようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の排気微粒子処理装置に
おいては、触媒付トラップ３に捕集された排気微粒子の
再燃焼を触媒作用或いは燃料噴射時期、ギヤ比調整等の
排気温度上昇対策で促進するようにしているので、再燃
焼に必要な熱を充分に確保できない。このため、市街地
走行等の低速走行が長く続くときには排気微粒子が触媒
付トラップ３に多量に堆積されて排気圧力が上昇し、機
関出力或いは燃費を著しく悪化させたり、多量の排気微
粒子が急激に再燃焼してトラップの焼損を招くという不
具合がある。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、トラ
ップの排気微粒子を最適な時期に再燃焼させてトラップ
の再生を図れる内燃機関の排気微粒子処理装置を提供す
ることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は機関の排気通路に介装され排気微粒
子を捕集するトラップと、該トラップ上流の排気通路に
当該トラップに隣接して形成される所定容積の部屋と、
該部屋に臨設される点火装置と、前記部屋上流の排気通
路を開閉路する第１開閉弁と、前記トラップ下流の排気
通路を開閉路する第２開閉弁と、該第２開閉弁と前記ト
ラップとの間の排気通路に、高酸素濃度の高圧気体を供
給する高圧気体供給装置と、前記トラップの再生時に前
記第１及び第２開閉弁を閉弁させると共に前記高圧気体
供給装置を作動させかつ点火装置を作動させる制御手段
と、を備えるようにした。

く作用〉 このようにして、トラップにその下流から高圧気体を流
入して高圧気体により排気微粒子をトラップからブロー
させて部屋にて浮遊させ、点火装置により燃焼させるよ
うにした。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図において、ディーゼルエンジン等の機関１１の排
気通路１２にはトラップ１３が介装され、このトラップ
１３をバイパスするバイパス通路１４が設けられている
。前記トラップ１３は、従来例と同様にセラミックから
なるハニカム状格子流路の入口と出口とを交互に口封じ
して形成されている。このバイパス通路１４には所定容
積のタンク１５が介装されている。前記タンク１５上流
のバイパス通路１４にはタンク１５への排気の流れのみ
を許容する逆止弁１６が介装され、タンク１５下流のバ
イパス通路１４には通路開閉用の電磁弁１７が介装され
ている。前記タンク１５外壁にはタンク１５内圧力を所
定値以下に抑制する定圧リリーフバルブ１８が設けられ
ている。

前記トラップ１３のアラシイケースにはトラップ１３と
隣接する上流側に位置させて所定容積の部屋１９が形成
され、この部屋１９に臨ませて点火装置としての点火プ
ラグ２０が設けられている。この点火プラグ２０にはト
ランジスタ等のスイッチ素子２１を介してバッテリ２２
から通電されるようになっており、前記スイッチ素子２
１は制御手段としての制御装置２３によりオン・オフ駆
動される。

前記部屋１９の上流側排気通路１２には排気通路１２を
開閉路する第１開閉弁２４が介装され、第１開閉弁２４
は、制御装置２３からの制御信号により作動する駆動装
置２５により開閉駆動される。また、トラップ１３下流
でかつ前記バイパス通路１４との分岐部下流の排気通路
１２には排気通路工２を開閉路する第２開閉弁２６が介
装され、第２開閉弁２６は制御装置２３からの制御信号
により作動する駆動装置２７により開閉駆動される。

前記制御装置２３には、前記タンク１５内圧力を検出す
る圧力センサ２８からの検出信号と機関回転速度信号と
機関負荷信号とが入力されている。

前記制御装置２４は、第２図及び第３図のフローチャー
トに従って作動し、前記電磁１７と点火プラグ２０と第
１及び第２開閉弁２４．２６とを駆動制御するようにな
っている。

ここでは、バイパス通路１４とタンク１５と電磁弁１７
とが高圧気体供給装置を構成する。

次に作用を第２図及び第３図のフローチャートに従って
説明する。

まず、機関の通常運転中には電磁弁１７が閉弁されると
共に第１及び第２開閉弁２４．２６が開弁されている。

これにより、機関１１から排出される排気中の微粒子は
トラップ１３により捕集され、排気は清浄化されて大気
中に放出される。

そして、Ｓｌでは、電磁弁１７を閉弁させると共に第１
及び第２開閉弁２４．２６を閉弁させる。

Ｓ２では、走行距離或いは使用した機関負荷と機関回転
速度との時間頻度に基づいて予め記憶されている設定値
と比較し、トラップ１３の再生が必要か否かを判定し、
ＹＥＳのときにはＳ３に進みＮｏのときにはルーチンを
終了させる。この判断はトラップ１３の前後差圧を検出
して行ってもよい。

Ｓ３では、アラームランプをオンさせて再生時期を運転
者に知らせる。

Ｓ４では、タンク１５の内圧が所定値Ｐｔ以上か否かを
判定し、ＮｏのときにはＳ５に進みＹＥＳのときにはＳ
９に進む。

Ｓ５では、タンク内圧力不足表示ランプをオンさせ、タ
ンク１４内圧力を上昇させる操作を運転者に知らせる。

これにより、運転者に車両を停止させると共にギヤ位置
をニュートラル位置に操作させるように促す。

Ｓ６では、停車中でかつニュートラル位置か否かを判定
し、ＹＥＳのときにはＳ７に進みＮｏのときにはルーチ
ンを終了させる。

Ｓ７では、第１開閉弁２４を閉弁させた後、Ｓ８に進む
。

Ｓ８では、タンク１５内圧力を上昇させるための操作を
運転者に指示する指示ランプをオンさせた後、Ｓ４に戻
る。

これにより、運転者はアクセルを踏込み無負荷の状態で
回転速度を上昇させてタンク１５に排気を送力込みタン
ク１５内圧を上昇させる。このとき無負荷のため排気中
の酸素濃度は１６〜１８％になっている。

そして、タンク１５内圧力が所定値以上になると、Ｓ９
で第１開閉弁２４を開弁させた後、Ｓ１０でタンク内圧
力不足表示ランプをオフさせる。このとき、アクセルを
戻すと共に機関１を停止させる。

そして、運転者は再生スタートスイッチをオンさせる。

この再生スタートスイッチがオンされると、第３図のフ
ローチャートに示すルーチンが実行される。

すなわち、Ｓｌｌでは、停車中でかつ機関１の停止中か
否かを判定し、ＹＥＳのときには３１２に進みＮｏのと
きには３１Ｂに戻る。

３１２では、第１及び第２開閉弁２４．２６を閉弁させ
ると共に、Ｓ１３では、電磁弁１７を開弁させる。

これにより、タンク１５内の高圧排気が、トラップ１３
下流の排気通路１２に導入された後、トラップ１３を通
過して前記部屋１９に導入される。このとき、前記トラ
ップ１３通過時にトラップ１３に堆積された排気微粒子
は高圧排気によりブローされて部屋１９に導入されて浮
遊される。

３１４では、点火プラグ２０に通電してオンさせる。

これにより、部屋１９にて浮遊する排気微粒子を燃焼さ
せる。このとき、部屋１９内の排気微粒子濃度が約５０
ｇ／ｒｔｆ以上で酸素濃度が１０％以上であれば適当な
点火源により排気微粒子に着火して急速に燃焼伝播して
燃える。この現象は通常粉塵爆発として知られており、
排気微粒子の燃焼は非常に短時間で終了する。

燃焼が終了したら、Ｓ１５で電磁弁１７を閉弁させ、３
１６で第１及び第２開閉弁２４．２６を開弁させ、さら
に３１７でアラームランプをオフさせる。

かかる再生操作は短時間（１分以内）で終了するので、
バッテリ２２の負担も大幅に低減できる。

３１８では、機関の停止操作を行った後、Ｓｌｌに戻る
。

以上説明したように、トラップ１３の上下流の排気通路
１２を第１及び第２開閉弁２４．２６により閉路してト
ラップ１３下流から酸素濃度の高い高圧排気を流通させ
てトラップ１３の排気微粒子を部屋１９内にブローさせ
た後点火燃焼させるようにしたので、排気微粒子を最適
な時期に再燃焼できるため、排気圧の上昇を抑制できる
と共に機関出力及び燃費の向上を図れる。また、トラッ
プの再生を触媒を使用することなく短時間で容易に行え
、また低コストのシステムで効率よくトラップの再生を
行え目詰まりの防止も回避できる。また、トラップの再
生を最適な時期に行えるので、再燃焼時間の排気微粒子
量は適量となり、トラップの焼損も防止できる。

尚、本実施例では、高圧排気をトラップに導入させるよ
うにしたが、空気（大気）を導入させるようにしてもよ
い。

〈発明の効果〉 本発明は以上説明したように、トラップの上下流の排気
通路を第１及び第２開閉弁により閉路してトラップ下流
から高圧気体を排気通路に導入してトラップ内に流通さ
せ、トラップに捕集された排気微粒子をブローして部屋
内に浮遊させて点火燃焼させるようにしたので、トラッ
プの再生を最適な時期に短時間で行うことができると共
に機関出力及び燃費の向上を図れ、トラップの熱損も防
止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図及び第
３図は同上のフローチャート、第４図は排気微粒子処理
装置の従来例を示す斜視図、第５図は同上の要部拡大図
である。 １２・・・排気通路　　１３・・・トラップ　　１４・
・・バイパス通路　　１５・・・タンク　　１７・・・
電磁弁屋　　２０・・・点火プラグ　　２３・・・制御
装置第１開閉弁　　２６・・・第２開閉弁 １９・・・部 ２４・・・ 第２図 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　機関の排気通路に介装され排気微粒子を捕集するトラ
   ップと、該トラップ上流の排気通路に当該トラップに隣
   接して形成される所定容積の部屋と、該部屋に臨設され
   る点火装置と、前記部屋上流の排気通路を開閉路する第
   １開閉弁と、前記トラップ下流の排気通路を開閉路する
   第２開閉弁と、該第２開閉弁と前記トラップとの間の排
   気通路に、高酸素濃度の高圧気体を供給する高圧気体供
   給装置と、前記トラップの再生時に前記第１及び第２開
   閉弁を閉弁させると共に前記高圧気体供給装置を作動さ
   せかつ前記点火装置を作動させる制御手段と、を備えて
   なる内燃機関の排気微粒子処理装置。