JPH0627497B2 - デイ−ゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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の排気浄化装置に関し、さ
らに詳しくはディーゼルエンジンから排出されるパティ
キュレート及び臭い成分を処理する装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンでは、不完全燃焼のために、排気ガ
ス中に黒煙の源となるパティキュレート（未燃炭化水素
成分等）が含まれるとともに、悪臭の源となる臭い成分
（アルデヒド等）が含まれている。排気ガス中のパティ
キュレートを除去するためにはセラミック製のフィルタ
を設ける多くの考案がなされている。又、特開昭57-159
908号公報には、エンジンの排気系に排気煙吸着用担体
を配置した排気浄化装置が記載されている。これは臭い
成分を脱着させることのできる装置である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

パティキュレートと臭い成分を除去するためにはそれぞ
れに適した除去装置を別個に設置することが有利であ
り、従って、排気ガスのパティキュレートを捕集するフ
ィルタと臭い成分を吸着す吸着剤とを直列に配列するこ
とは一般的に考えられることであろう。

しかしながら、フィルタは経時的に目詰りを起し、臭い
吸着剤はその平衡吸着量に達するともはやそれ以上吸着
することができなくなる。従って、フィルタ及び吸着剤
はともに適当な時期に再生を行われねばならない。フィ
ルタの再生は堆積したパティキュレートを燃焼処理する
ことであり、吸着剤の再生はこれを平衡吸着量の小さく
なる高温まで昇温させ然る後に平衡吸着量の大きくなる
低温時に使用することである。しかしながら、吸着剤を
フィルタの下流に配置すると、フィルタの再生時のパテ
ィキュレート燃焼熱によって吸着剤が劣化するという問
題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるディーゼルエンジンの排気浄化装置は、排
気通路にバイパス通路を連結してこのバイパス通路に上
流側から排気ガスのパティキュレートを捕集するフィル
タと臭い成分を吸着する吸着剤とを配置し、或る運転状
態に応じてバイパス管に排気ガスの順方向の流れを生成
することによってフィルタ及び吸着剤による浄化を行わ
せ、他の運転状態に応じてバイパス管に再生ガスの逆方
向の流れを生成することによって前記吸着剤及びフィル
タを再生するようにしたことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図において、ディーゼルエンジン本体１０には公知
のように吸気マニホールド１２及び排気マニホールド１
４が連結される。吸気マニホールド１２には吸気管１６
が連結され、吸気管１６には絞り弁１７が配置される。
さらにエンジン本体１０には燃料噴射装置１８が取付け
られる。燃料噴射装置１８は公知のように燃料噴射量の
制御のためのアクセルレバーを有し、この実施例におい
てはアクセルレバーの開度を検出するためのアクセルレ
バー開度センサ２０が設けられる。

排気マニホールド１４には排気管２２が連結され、その
最後部にマフラー２４が取付けられる。排気管２２には
バイパス管２６が連結され、このバイパス管２６には上
流側から順にフィルタ２８と臭い吸着剤３０とが配置さ
れる。フィルタ２８はセラミック製のハニカムフィルタ
からなり、排気ガス中のパティキュレートを捕集するも
のである。このフィルタ２８のすぐ下流には、フィルタ
２８に堆積したパティキュレートに着火させるための電
気ヒータ３２が配置される。臭い吸着剤としては一般に
活性炭が知られている。又、モノリスタイプのセラミッ
クコージュライト基材にガンマアルミナをコートした吸
着剤を用いることもでき、さらにその他の吸着剤を使用
することもできる。さらに、バイパス管２６のフィルタ
２８より上下流側とエンジンの吸気側即ち吸気管１６と
を連結する連結管３４が設けられる。排気管２２とバイ
パス管２６の上流側連結部にはバイパス管２６への排気
ガスの流れを制御する第１の弁３６が設けられ、バイパ
ス管２６と連結管３４との連結部には連結管３４への再
生ガスの流れを制御する第２の弁３８が設けられる。

再生ガスはバイパス管２６に逆方向に流される空気又は
排気ガスである。この実施例においては、空気が第２の
吸気管４０からバイパス管２６の吸着剤３０の下流位置
に導入されるようになっている。この第２の吸気管４０
は排気管２２に沿って延び、従って、第２の吸気管４０
を通る空気が排気熱によって加熱される。第２の吸気管
４０はバイパス管２６に連結されるとともに、その上流
端には適切なエアクリーナ（図示せず）が配置される。
第２の吸気管４０がバイパス管２６を介して連結管３４
に導通したとき、第１の吸気管１６に配置した絞り弁１
７が絞られ、それによって絞り弁１７の下流側に負圧が
発生するので、この負圧によって第２の吸気管４０から
空気が導入されることができる。そして、第２の吸気管
４０からの空気の導入を制御するために、バイパス管２
６と第２の吸気管４０の連結部に導入弁４２が配置され
る。

前述した第１の弁３６、第２の弁３８、及び導入弁４２
はともにその一端が回動可能に指示された弁であり、そ
れぞれの管路を選択的に切換えることができる。各弁３
６，３８、４２はそれぞれダイヤフラム（図示せず）を
有する負圧作動型アクチュエータ４４により駆動され、
その作動負圧がバキュームタンク（図示せず）から電磁
弁４６を介して供給される。さらに、吸気管１６に配置
された絞り弁１７も同様の負圧作動型アクチュエータ４
４により駆動される。しかしながら、この場合には、作
動負圧が図示しないバキュームタンクから電磁弁４６を
介して供給されるとともに、その作動負圧が第２の電磁
弁４８によって大気にブリードされるようになってお
り、そのブリード量を制御することによって絞り弁１７
の開度が調整可能となっている。

第１の弁３６、第２の弁３８、及び導入弁４２は第３図
にそれぞれ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示した３つの位置
関係をとるように制御される。（Ａ）の位置関係を臭い
トラップ不作動と呼び、第１の弁３６がバイパス管２６
を閉じて排気管２２を開き、第２の弁３８が連通管３４
を閉じ、そして導入弁４２が第２の吸気管４０を閉じ
る。（Ｂ）の位置関係を臭いトラップ作動と呼び、第１
の弁３６がバイパス管２６を開いて排気管２２を閉じ、
第２の弁３８が連結管３４を閉じ、そして導入弁４２が
第２の吸気管３４を閉じる。このときに、排気マニホー
ルド１４から流れてきた排気ガスはバイパス管２６に入
り、フィタル２８及び吸気剤３０を通った後で再び排気
管２２に戻り、マフラー２４から排出する。（Ｃ）の位
置関係を臭いトラップ再生作動と呼び、第１の弁３６が
バイパス管２６を閉じ、第２の弁３８が連結管３４を開
き、そして導入弁４２が第２の吸気管４０を開いてその
開口部の下流側においてバイパス管２６を閉じる。従っ
て、このときに、排気ガスは排気管２２のみを通り、第
２の吸気管３６から導入された空気はバイパス管２６を
逆流しさらに連結管３４を介してエンジンに吸入され
る。この（暖められた）空気によって吸着剤３０に吸着
していた臭い成分が脱離する。又、フィルタ２８に堆積
していたパティキュレートの一部も逆洗により浄化され
る。

さらに、排気管２２にはフィルタ２８よりも上流側の位
置に第１の温度センサ５０が取付けられ、バイパス管２
６には吸着剤３０よりも下流側の位置に第２の温度セン
サ５２が取付けられる。これらの温度センサ５０，５２
及びアクセルレバー開度センサ２０並びにエンジン回転
数センサや冷却水温センサからの信号が制御装置５４に
入力される。制御装置５４は演算及び制御機能を有する
中央処理装置（ＣＰＵ）５６と、プログラムを記憶する
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５８と、データ等を記憶
するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６０とからなる
マイクロコンピュータにより構成され、これらの各要素
は入出力（Ｉ／Ｏ）ポート６２とともにバスにより相互
に接続される。制御装置５４は各センサからの入力信号
に基いて第１及び第２の弁３６，３８並びに導入弁４
２、絞り弁１７を制御するための各電磁弁４６，４８に
制御信号を送り、さらに電気ヒータ３２に制御信号を送
る。

第２図は第１及び第２の弁３６，３８並びに導入弁４
２、絞り弁１７を制御するためのフローチャートを示
し、まずステップ６０においてアクセル開度及びエンジ
ン回転数を読む。アクセル開度及びエンジン回転数は最
新のデータとしてＲＡＭ６０に記憶されており、読み出
されたアクセル開度がステップ６１においてエンジンが
アイドル状態であるかどうかを判定するのに使用され
る。エンジンがアイドル状態であればステップ６２に進
んで第１の温度センサ５０により検出された排気ガスの
温度が所定値よりも高いかどうかを判定する。この所定
値Ｔ_１は吸着剤３０に悪影響がないような温度として設
定され、例えば吸着剤として可燃性の活性炭が使用され
るような場合にはその着火温度以下の値に設定され、或
いは劣化し易い吸着剤の場合に劣化を促進しないような
温度に設定される。第２の温度センサ５２は吸着剤３０
が異状な高温にさらされていないかどうかをモニターす
る。そして、ステップ６３においてイエスであればステ
ップ６４に進んで臭いトラップ作動とし、第３図（Ｂ）
に示すように第１の弁３６がバイパス管２６を開いた状
態にする。これによって排気ガスはバイパス管２６を順
方向に通り、フィルタ２８によってパティキュレートが
捕集され、次に臭い成分が吸着剤３０に吸着される。特
に、先にパティキュレートが浄化されるので、吸着剤３
０の表面にパティキュレートが付着することがなく、吸
着剤３０の本来の吸着性能が維持される。

ステップ６１においてノーであれば、ステップ６５に進
む。ステップ６５において運転状態が吸着剤３０の再生
領域かどうかを判断する。吸着剤３０の再生領域はエン
ジン負荷とエンジン回転数の２次元マップとして設定さ
れており、高回転、高負荷時は除去される。ステップ６
５においてノーの場合はステップ６６に進み、又、ステ
ップ６３においてノーの場合にもステップ６６に進ん
で、臭いトラップ不作動（第３図（Ａ））とする。この
場合には、バイパス管２６及び連結管３４が閉じている
ので排気ガスはバイパス管２６及び連結管３４を通ら
ず、吸着剤３０には前に吸着させた臭い成分が維持され
る。

ステップ６５においてイエスであれば、ステップ６７に
進んで絞り弁１７の開度をエンジン負荷と回転数に応じ
て設定するとともに、ステップ６８において臭いトラッ
プ再生作動（第３図（Ｃ））にする。第３図（Ｃ）に示
される状態では、空気が排気管２２に沿って延びる第２
の吸気管４０からバイパス管２６に導入され、バイパス
管２６内を吸着剤３０及びフィルタ２８を逆方向に流
れ、連結管３４を介してエンジンの吸気側に吸入され
る。空気は当然第１の吸気管１６からも吸入される。第
２の吸気管４０から導入された空気は熱せられており、
吸着剤３０を通るときに臭い成分を脱離させて吸着剤３
０を再生させ、脱離した臭い成分をエンジンの吸気側に
運ぶ。この空気はさらにフィルタ２８を通り、フィルタ
２８の上流側隔壁面に付着していたパティキュレートを
下流側から逆洗する。それによって、パティキュレート
の一部も脱離する。かくして脱離したパティキュレート
及び臭い成分は可燃性の成分が多いのでエンジン燃焼室
において燃焼し、再び排出されるときにはパティキュレ
ート及び臭いが消滅している。吸着剤３０の再生が、排
気ガスではなくて新鮮な吸入空気により行われるので、
吸着剤３０は十分に再生されることができる。再生され
た吸着剤３０は次のアイドル時の臭い成分浄化に備える
ことができる。電気ヒータ３２はエンジン回転数積算値
等により周期的に通電せしめられることができる。この
通電はバイパス管に再生ガスが逆流されているときに行
われ、吸着剤３０から脱離した可燃性へ臭い成分が燃焼
してフィルタ２８の再生を促進する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、フィルタと吸着
剤とを順に配置することによって排気ガスの浄化性能を
高め、再生ガスを逆に流すことによってフィルタ及び吸
着剤の再生をよりよく行うことができる。特に、フィル
タ再生のために電気ヒータを使用する場合にも吸着剤を
過熱することがなく、吸着剤の性能が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は第１図の制
御のフローチャート、第３図は各弁の動作を説明する図
である。 ２２…排気管、２６…バイパス管、 ２８…フィルタ、３０…吸着剤、 ３４…連結管、３６，３８…弁、 ４０…第２の吸気管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気通路にバイパス
   通路を連結して該バイパス通路に上流側から順に排気ガ
   スのパティキュレートを捕集するフィルタと臭い成分を
   吸着する吸着剤とを配置し、或る運転状態に応じてバイ
   パス管に排気ガスの順方向の流れを生成することによっ
   て前記フィルタ及び吸着剤による浄化を行なわせ、他の
   運転状態に応じてバイパス管に再生ガスの逆方向の流れ
   を生成することによって前記吸着剤及びフィルタを再生
   するようにしたことを特徴とするディーゼルエンジンの
   排気浄化装置。