JPS636409Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案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る
カーボン粒子及びそれと同様な粒状物（以下、パ
テイキユレートまたは排気微粒子という）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（デイーゼルパテ
イキユレートトラツプ）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、従来から一般にヒータが用い
られている。即ち、電気ヒータを捕集材の前面に
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
させるものである。

このような排気微粒子浄化装置においてはヒー
タによる着火性の良否が重要な問題となる。そし
て着火性は排気ガスの流速により左右されること
も判明している。即ち、ヒータによる着火時にヒ
ータを通過する排気ガスの流速（流量）が大きい
となかなか着火しない。何となれば、デイーゼル
パテイキユレートの燃焼は初めにヒータ近傍の捕
集材に捕集された排気微粒子がヒータにより加熱
着火され、次いでその燃焼が下流の捕集材の排気
微粒子に伝播されるのであるが、着火時に大きな
流速の排気ガスがヒータに流れるとヒータ近傍の
捕集微粒子の加熱がその排気ガス流により抑えら
れ、結果的に燃焼に必要な温度まで加熱されない
からである。このため、ヒータによる着火時には
排気ガスがヒータに流入しないようにするのが好
ましい。即ち、排気ガスの流速を零にする訳であ
る。そこで排気管にパテイキユレートトラツプを
迂回するバイパス管を設け、このバイパス管内に
ヒータ着火時のみ開放する常閉の開閉制御弁を設
けてヒータ着火時には排気ガスをパテイキユレー
トトラツプに通すことなくバイパス管に流すよう
にした装置が提案されている。

上記制御弁の開閉制御は一般に負圧作動式ダイ
アフラム装置により行われ、このダイアフラム装
置自体はヒータの着火時期を制御するための制御
装置（ECU）により切替制御される負圧切替弁
（VSV）により作動せしめられる。

しかるに従来は上記負圧切替弁の切替作動時に
その切替圧力がそのままダイレクトにダイアフラ
ム装置に作用し、従つて制御弁の開閉動作が
VSVの作動と同時に急激に行われるようになつ
ていた。このことは特に、ヒータによる着火完了
後に制御弁が再び閉鎖されるときに重大な問題と
なる。即ち、ヒータの加熱（通常は30〜90秒間）
によりヒータ近傍の排気微粒子が着火されるや否
やヒータへの通電は停止してその後の燃焼は伝播
により行われる訳であるが、このときヒータへの
通電開始と同時に開弁されたバイパス管の制御弁
がヒータへの通電カツトと同時に再び閉弁される
際にその閉弁が急激に行われるとそれまでバイパ
ス管に流れていた排気ガスが一度にどつとパテイ
キユレートトラツプに流れ込むのでその急激な流
れにより燃焼微粒子が冷却され燃焼の伝播が中断
され消えてしまうことがあつた。

本考案はこのような、排気微粒子着火後におい
て、排気ガスの急激な流入による燃焼伝播の中断
という不都合を解消するために制御弁の閉弁動作
を徐々に行わせることを目的とすものである。

以下、図面に従つて本考案の実施例を詳細に説
明する。１０はデイーゼルエンジン（図示せず）
の排気管４内に取付けられるトラツプ容器を示
す。

このトラツプ容器１０の内部には捕集材（トラ
ツプ材）が設けられる。トラツプ材は、排気ガス
流に対して過度の制限を生ずることがなく、その
内部を排気ガスが流通可能であり、かつ排気ガス
に含まれるかなりの量の排気微粒子を捕集できる
ようになつている。また、トラツプ材は、エンジ
ンの作動時に周期的に、それに捕集された排気微
粒子の燃焼、灰化が行なわれるが、その際に到達
されるべき上昇した温度に十分耐えうるような適
切な材料で適当な形状に作られる。このような目
的に適した材料の例としては、三次元網目構造の
発泡セラミツク、モノリス型セラミツク、金属ワ
イヤ・メツシユ又はステンレス鋼等による多量ス
クリーン要素等がある。

トラツプ材に捕集された排気微粒子を燃焼、灰
化するには、通常、排気温度を約560℃程度のレ
ベルまで上昇させることが必要である。従つて、
トラツプ材を構成する材料はこの温度に十分耐え
うるものでなければならない。

トラツプ材に捕集された排気微粒子を着火燃焼
させるための電気ヒータ１６はトラツプ材１２の
上流端に設けられる。

ヒータ１６は例えばトラツプ容器の円形あるい
は矩形断面入口に全体的に均一に位置するように
ジグザグ状に曲折させたヒータ線でよく、そのプ
ラス側端子はリレー２１を介してバツテリ２２に
接続され、マイナス側端子は容器１０（接地電
圧）に接続される。またこれとは別にヒータ線を
多数本配列してこれを順番に加熱するようにする
ことも可能である。ヒータ線の数、大きさ及び配
列は、排気ガスの流れを妨げず、従つて排気ガス
の背圧上昇が最小になるように選定される。

ヒータ１６への通電開始時期及び通電時間は公
知の如くECU（制御装置）１５により制御され
る。ECU１５にはエンジン回転数、エンジン負
荷、エンジン水温、トラツプ前排気圧（S₁で図
示）、トラツプ後排気圧（S₂で図示）等のパラメ
ータ信号Ｓが入力され、これらの信号に応じてト
ラツプの再生時期が判断されるがその制御の方法
については本考案と直接関係ないので詳述しな
い。また再生時間の判断は、主として排気ガスの
背圧によつて判断する。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のように流れ、
それに含まれる微粒子がトラツプ材１２に捕集さ
れ、その微粒子が蓄積されるに従つてトラツプ容
器１０上流の排気ガスの背圧が上昇するので、こ
の背圧信号S₁が微粒子蓄積の指標となる。尚、
ECU１５は全ての運転域において必要時にトラ
ツプの再生を行い得るように制御する。

ヒータ１６が通電、加熱されると、その付近に
付着している排気微粒子を燃焼させ、その燃焼火
炎が下流側に伝播される。

前述の如く、ヒータによる加熱時に排気ガスが
トラツプに流れ込まないようにするためにバイパ
ス管１８が設けられる。バイパス管１８はトラツ
プ１０の上下流の排気管４を連結し、その内部に
常閉の開閉制御弁８が配設される。制御弁８は通
常、閉弁位置にあり、従つて排気ガスはトラツプ
１０内に流れその結果排気微粒子はトラツプ材１
２により捕集される。制御弁８はそのアクチユエ
ータとしてのダイアフラム装置７に連結され、ダ
イアフラムの動きに応じて開閉作動せしめられ
る。ダイアフラム装置７の負圧作動室は負圧管２
を介して負圧切替弁（VSV）６に連結される。
VSV６はECU１５からのONあるいはOFF信号
によりダイアフラム装置７の負圧作動室を大気あ
るいは負圧領域に選択的に連通する電磁弁でよ
い。負圧領域としてはバキユームポンプあるいは
吸気管の負圧領域が利用され得る。その結果
VSV６がONになるとダイアフラム装置のダイア
フラム室に負圧が通じ制御弁８を開弁する。

扨て上述の如き構成において本考案によれば、
VSV６とダイアフラム装置７の負圧作動室とを
連通する負圧管路２内にはVSV６がOFFになり
大気側に連通したときにその大気がダイアフラム
装置７の負圧作動室に伝達する割合ないしは速度
を減衰せしめる負圧減衰手段が設けられる。この
負圧減衰手段としては例えば図示の如き負圧遅延
弁５が用いられ得る。負圧遅延弁５はVSV６側
から負圧ダイアフラム装置７側に向う大気の伝達
のみを遅延させる。斯くして本考案によればヒー
タ通電時に開弁せしめられる制御弁８がヒータに
よる着火完了後にヒータへの通電停止と同時に
VSV６の大気側への切替により再び閉弁される
ときに負圧遅延弁５によりその閉弁動作は徐々に
行われることになる。

第２図は本考案装置の作動の流れ線図である。

トラツプの再生時期が判断されるとECU１５
によりヒータ１６及びVSV６が同時にオンにさ
れる。ヒータ１６は所定の時間t₁（一般にはt₁＞
30〜90sec.）だけ加熱をしたら通電をカツトされ
る。ヒータの通電がカツトされるときにはすでに
ヒータ近傍の捕集パテイキユレートは着火燃焼さ
れそれより下流の捕集パテイキユレートは火炎の
伝播により燃焼せしめられる。一方、VSV６は
ヒータ通電と同時にオンにされ制御弁８を一時的
に開弁し排気ガスがトラツプ側に流れないように
する。バイパス管１８を排気管の延長線上に位置
させ、トラツプ１０を設けた本管の方を図示の如
く排気管から曲げることにより制御弁８の開弁時
に排気ガスのほとんど大部分がバイパス管１８に
流れるようにすることができる。VSV６を所定
時間t₂だけオンにし制御弁８を開弁したら再び
VSV６をオフにして制御弁８を開弁させる訳で
あるがこのときVSV６のオフへの切替と同時に
制御弁８を開弁すると冒頭に述べた如き問題が生
じる。しかしながら本考案によればVSV６がオ
フされても負圧ダイアフラム装置７への大気の伝
達は漸進的に行われるので制御弁８は少しづつゆ
つくりと閉弁し、捕集パテイキユレートの燃焼が
中断されるという問題は解消される。

尚、VSV６を作動される時間t₂は次のように
して決められる。即ちt₂が小さすぎるとヒータに
よる最初の着火が完了する前にトラツプには排気
ガスが流れることになるのでバイパス管１８及び
制御弁８を設けた意味がなくなる。また逆にt₂が
大きすぎるとヒータによる着火後にも火炎の伝播
が行われずトラツプの再生ができない（火炎の伝
播は排気ガスの流れに乗つてなされるので着火後
はトラツプに排気ガスを流すことが必要である）。
以上の観点からしてt₂は例えば３〜5sec.程度が適
当である。

以上の如く本考案によればヒータ通電の開始時
に排気ガスをバイパス管に流すことによつて排気
ガスによるヒータの冷却を防ぎヒータの発生熱量
をパテイキユレートの着火に有効に用いることが
できるのみならず、パテイキユレート着火後はト
ラツプへの排気ガス流を少しづつ増やしていくこ
とによつて燃焼伝播を維持し、パテイキユレート
の付着量が少量のときでも確実に再生燃焼ができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る装置の一実施例を示す概
略図、第２図はトラツプの再生の作動を示す流れ
線図。 ４……排気管、５……負圧遅延弁、６……負圧
切替弁、７……ダイアフラム装置、８……制御
弁、１０……トラツプ容器、１６……ヒータ、１
８……バイパス管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気微粒子の捕集材と該捕集材に捕集された排
   気微粒子を着火燃焼させる電気ヒータとを有する
   デイーゼルパテイキユレートトラツプをデイーゼ
   ルエンジンの排気管路中に配設すると共に上記排
   気管にデイーゼルパテイキユレートトラツプを迂
   回するバイパス管を設けかつ該バイパス管中に電
   気ヒータの作動と同時に作動する負圧作動式アク
   チユエータにより開放せしめられる開閉制御弁を
   取付けて成るデイーゼルエンジンの排気微粒子浄
   化装置において、上記負圧作動式アクチユエータ
   にその作動停止時に制御弁を徐々に開弁せしめる
   漸進的負圧減衰手段を設け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。