JPS6153552B2 - - Google Patents

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JPS6153552B2
JPS6153552B2 JP20182582A JP20182582A JPS6153552B2 JP S6153552 B2 JPS6153552 B2 JP S6153552B2 JP 20182582 A JP20182582 A JP 20182582A JP 20182582 A JP20182582 A JP 20182582A JP S6153552 B2 JPS6153552 B2 JP S6153552B2
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exhaust
air
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tube
exhaust gas
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Motomi Arai
Shomatsu Rotsuhongi
Yoshihiko Dosono
Yoji Hasegawa
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F01N3/0256Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases the fuel being ignited by electrical means

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気微粒子処理装置に関す
る。
内燃機関、例えばデイーゼル機関の排気はカー
ボンなどの未燃微粒子を含み、その大気への放散
は大気汚染の原因となる。
そこで、これら排気中の微粒子をトラツプで捕
集して大気への放散を防止する排気微粒子処理法
があるが、この方法はトラツプで捕集した排気微
粒子の量が増加すると機関背圧が上昇して、機関
性能およびエミツシヨン性能の悪化を招いた。
このため、上記処理法ではトラツプの上流にバ
ーナ装置を設け、これを適宜点火し捕集した排気
微粒子を加熱燃焼してトラツプの再生を図つてい
る。(特開昭54―12029号、56―115809号公報およ
び本願出願人出願に係る実願昭56―22107号およ
び実願昭56―130881号等参照)。
かかるトラツプ再生用のバーナ装置の従来例を
第1図に示す。
すなわち、第1図において、内燃機関、例えば
デイーゼル機関の排気通路1に介装された図示さ
れないトラツプの上流位置にバーナ装置が配設さ
れる。
いま、トラツプで捕集した排気微粒子の量が一
定量に達すると、これを感知する図示しない検出
装置が作動し、バーナ装置の燃料供給装置を駆動
して、燃料供給通路2に燃料を供給し、燃料噴出
ノズル3より燃料を噴出する。燃料噴出ノズル3
は蒸発筒4の内筒4aの内部に臨んで取り付けら
れており、該ノズル3より噴出した燃料は微粒化
され、かつ蒸発し、内筒4aの上流側開口部より
内筒4aに流入する排気の一部と合流して混合気
を生成する。該混合気は内筒4aと蒸発筒4の間
に形成された環状の通路を逆流して、蒸発筒の混
合気出口4bより燃焼筒5内に噴出し、排気流順
方向に流れてグロープラグ6により点火される。
点火された混合気はさらに燃焼筒周壁面に開口し
た排気導入孔5aより導入される排気と混合さ
れ、排気中の余剰酸素により燃焼して高温ガスを
生成する。この高温ガスにより、トラツプに捕集
された排気微粒子が加熱され燃焼してトラツプの
再生が図られる。
しかしながら、このような従来のトラツプ再生
用バーナ装置にあつては、燃料の燃焼には排気中
の余剰酸素を使用するため、排気中に少くとも12
%程度の酸素量が必要である。しかし、デイーゼ
ル機関にあつては、一般に低負荷運転時には約18
%、高負荷運転時には約4%の酸素濃度となるか
ら、高負荷運転時には酸素不足となり、燃料が不
完全燃焼し、あるいは失火して未燃の燃料を大気
中に放散するおそれがあつた。また、低負荷運転
から一時高負荷運転に移行するような、例えば加
速時などには、同じ理由により上記の不都合が起
る可能性がある。
本発明は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、排気下流端解放の燃焼筒の排気
上流側閉端壁を貫通させた燃料と二次空気の混合
気通路により、蒸発筒内に混合気を導き、該蒸発
筒の排気上流側混合気出口付近および該出口に臨
む点火装置の点火部を含むその外方を案内筒で包
囲し、排気の混合気流れへの回り込みを防止して
失火を避けると共に、混合気の燃焼ガスを燃焼筒
内に案内し、燃焼筒周壁部に設けられた排気導入
孔より流入する排気と混合、燃焼せしめて、発生
する高温ガスによりトラツプに捕集した排気微粒
子を加熱燃焼して該トラツプの再生を図るもので
ある。
以下に本発明を第2図に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。
第2図において、排気流れの方向にその軸を有
する燃焼筒5の排気下流側周壁部には排気導入孔
5aが設けられており、該導入孔5aより排気が
燃焼筒5内に導入される。一方、燃焼筒5の排気
上流側は端壁5bにより閉じられており、該端壁
5bを予め燃料と二次空気とが混合された予混合
気を導く混合気通路7が貫通突出する。該混合気
通路7先端の混合気噴出口7a付近外方は、該混
合気通路7と同軸に配設された排気下流端閉鎖の
蒸発筒8により包囲される。また、該蒸発筒8の
排気上流側端部には混合気出口8aが設けられて
おり、該混合気出口8aより蒸発筒8内の混合気
が次に述べる案内筒9内へ方向転換して導かれ
る。
案内筒9は上記蒸発筒8の混合気出口8a部付
近および点火装置としてのグロープラグ6の点火
部すなわち赤熱部外方を包囲するように、蒸発筒
8と同軸に設けられており、排気下流端が開放さ
れている。この案内筒9は点火された燃焼ガスの
流れを燃焼筒5下流側に導くもので、排気導入口
5aから燃焼筒5内へ流入してくる排気の点火部
への回り込みを防止する。また、案内筒9は排気
下流側になるほどその開口断面積が拡大するよう
に、いわゆるラツパ状に形成する。
なお、本実施例では混合気への点火を確実にす
るために、蒸発筒8に小孔8bを設け、酸素を充
分に含んだ混合気が該小孔8bを介してグロープ
ラグ6の赤熱部に直接吹きかかるようにし、また
グロープラグカバーシール10を設け、酸素不足
の排気が上記の赤熱部に到達しないようにしてあ
る。
かかる構成を有するバーナ装置にあつては、二
次空気と燃料の予混合気は混合気通路7を経て混
合気噴出口7aより蒸発筒8内に噴出する。この
後、該混合気は蒸発筒8内に付着した燃料の気化
ガスと共に混合気通路7と蒸発筒8とが形成する
環状の通路を逆流し、蒸発筒の混合気出口8aよ
り案内筒9内に導入され、蒸発筒8の軸方向に沿
つて蒸発筒8外周を流れ、その途中でグロープラ
グ6により点火されて燃焼筒5に送り込まれ、排
気中の余剰酸素を利用して燃焼する。
なお、グロープラグ6は初期点火時のみ通電さ
れ、その後は赤熱した蒸発筒8が火種となる。ま
た、本構成では、案内筒はいわゆるラツパ状に形
成したから、そのデイフユーザ効果により、この
部分でも燃焼ガスの混合が行われる。
上述の混合気の流れにおいて、蒸発筒8外周面
に沿う軸方向の流れは案内筒9により周囲の排気
と隔離されているため案内筒9内への排気の回り
込みは少ない。このため、燃料とそれを燃焼する
のに充分な酸素を含んだ二次空気との混合気は、
排気と混合されることがなく、酸素不足による不
完全燃焼および失火を未然に防止できる。
したがつて、本発明のバーナ装置によれば排気
中に余剰酸素を充分含む機関低負荷運転時はもち
ろん、余剰酸素量が少くなる機関高負荷運転時に
もバーナの燃料は混合気に予め含まれる二次空気
により、完全かつ安定に燃焼してトラツプの充分
な再生が図られる。
さらに、第3図に示す実施例のように蒸発筒8
の混合気出口を多数の小孔8cにより形成し、該
小孔8cの開口面積の合計を該小孔8cよりも上
流の混合気通路の最小断面積よりも小さくとり絞
り効果をもたせれば、小孔8cからグロープラグ
6付近へかけての混合気の流速は増速し、このた
めにこの部分への排気のまわり込みはさらに少な
くなり、上述の案内筒9の混合気と排気の早期混
合防止効果が促進される。
上記第2の実施例では、蒸発筒混合気出口の小
孔8cの絞り効果により、蒸発筒8内部の混合気
を案内筒9内に増速噴出させたが、この小孔は第
4図に示す実施例のように蒸発筒8の軸方向に切
つたスリツト11でもよい。
上記2つの実施例では蒸発筒の混合気出口の小
孔8cまたはスリツト11は周方向に均一に分布
するように設けられている。このため、蒸発筒内
部の周方向の混合気の濃淡の分布はそのまま蒸発
筒混合気出口より噴出した混合気の濃淡に反映さ
れ、この混合気の燃焼により発生する熱も周方向
に不均一になりトラツプの均一かつ充分な再生が
果たせない。
このような現象は、燃料として気化温度の高い
軽油を使用した場合、排気温度が低く排気量の多
い高速低負荷運転時に燃料が充分気化しきれず蒸
発筒下側に滞溜することにより起る。そこで、第
5図および第6図に示す実施例のように周方向へ
の出口部の開口面積が蒸発筒8の下側では小さ
く、上部では大きくなるようにすれば上記の不都
合は避けられる。第5図に示す実施例では、この
開口面積の分布を蒸発筒下側では小孔を疎に、上
側で密に配列して得ている。また、第6図に示す
実施例では、この開口面積の分布を蒸発筒下側で
は小孔8cの口径を小さく、上側では大きくとる
ことにより得ている。
さらに、第7図および第8図に示す実施例のよ
うに案内筒9の燃焼室5に臨む端部に複数のベー
ン12を設ければ、火炎に渦流が発生し、これに
より燃焼室5での火炎と排気の混合が充分に行わ
れ発生した高温ガスの分布を均一とし、トラツプ
の均一かつ充分な再生が図られる。
また、第9図および第10図に示す実施例のよ
うに蒸発筒8内に突出している混合気通路7の噴
出口7a付近の外周に、羽根13をその翼弦方向
が混合気通路7の軸方向と角度をもつように取り
付ければ、噴出口7aより噴出した混合気流れは
旋回流となり、このため、蒸発筒8内での二次空
気と燃料の混合が促進され、また蒸発筒8の周方
向の混合気の濃淡の不均一が解消されてバーナに
おける確実な点火および燃料の完全、安定、かつ
一様な燃焼が図られる。
また、第11図に示す実施例のように燃焼室5
の排気上流側を成形加工で絞ることにより、案内
筒と燃焼室を一体に成形してもよい。
以上説明したように本発明によると、排気中の
余剰酸素を燃料用酸素とするトラツプ再生用のバ
ーナ装置において、二次空気と燃料との予混合気
を蒸発筒に送ることにより燃料の燃焼に必要な酸
素の絶対量を確保し、該混合気の流れを案内筒に
より排気と隔離して排気との混合を防止した状態
で点火、燃焼せしめることができる。このため、
排気中に余剰酸素量の多い機関低負荷運転時はも
ちろん、排気中の余剰酸素量が少ない機関高負荷
運転時にも、バーナ装置の燃料は完全かつ安定に
燃焼してトラツプの充分な再生が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は内燃機関の排気微粒子処理装置におけ
るバーナ装置の従来例を示す多層切欠縦断面図、
第2図は本発明に係る内燃機関の排気微粒子処理
装置におけるバーナ装置の一実施例を示す多層切
欠斜視図、第3〜6図は同上蒸発筒混合気出口の
変形例を示し第3図および第4図は多層切欠斜視
図、第5図および第6図は要部正面図、第7図は
案内筒端部にベーンを設けた変形例の正面図、第
8図は図上要部の縦断面図、第9図は第2図に示
す蒸発筒内部の変形例を示す断面図、第10図は
図上要部の拡大図、第11図は案内筒の他の変形
例の側面図である。 1…排気通路、5…燃焼筒、5a…排気導入
孔、5b…燃焼筒閉端壁、6…グロープラグ、7
…混合気通路、7a…混合気噴出口、8…蒸発
筒、8a…蒸発筒混合気出口、8c,11…蒸発
筒混合気絞り出口、9…案内筒。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内燃機関の排気微粒子を捕集するために排気
    通路に介装したトラツプと、該トラツプの上流に
    配設されるトラツプ再生用バーナ装置とを備えた
    排気微粒子処理装置においいて、排気が流入する
    周壁部と排気上流側閉端壁部とを備えた下流端開
    放の燃焼筒と、該燃焼筒の排気上流閉端壁部を貫
    通し二次空気と燃料の予混合気を蒸発筒内に導く
    混合気通路と、該混合気通路の混合気噴出口部付
    近の外方を包囲し、排気上流側に混合気出口を有
    する蒸発筒と、点火部が蒸発筒の混合気出口付近
    に臨む点火装置と、蒸発筒の混合気出口部付近外
    方を包囲し混合気の燃焼ガスを燃焼筒内に案内す
    る案内筒とを設けてバーナ装置を構成したことを
    特徴とする内燃機関の排気微粒子処理装置。 2 蒸発筒の混合気出口の開口面積が、該混合気
    出口より上流の混合気通路の最小断面積よりも小
    さいことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の内燃機関の排気微粒子処理装置。 3 案内筒出口周縁部分に火炎に渦流を発生させ
    る複数のベーンを設けたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の内燃機関の排気微粒子処理
    装置。
JP57201825A 1982-11-19 1982-11-19 内燃機関の排気微粒子処理装置 Granted JPS5993913A (ja)

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