JP5351791B2 - ディーゼルエンジンの排気処理装置 - Google Patents
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Description
尚、本発明で用いる用語中、PMは排気ガスに含まれる粒子状物質、EGRは排気ガス還流、DPFはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称である。
この種の排気処理装置によれば、EGRガスに含まれるPMがエンジン運転中に燃焼室の燃焼熱で焼却処理される。このため、DPFを無くすことができる。或いは、DPFと排気ガス分流器とを併用することにより、DPFを小型化することができる。排気ガス分流器は、多くのPMを保存しておく必要がないため、DPFよりも小型化することができ、DPFに代えて排気ガス分流器を用いる場合、DPFと排気ガス分流器とを併用する場合のいずれの場合も、エンジンを小型化することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、排気ガス分流器の上流側中心部に電極部を設け、排気ガス分流器の外周壁を電極部とし、これらの間のコロナ放電により排気ガス中のPMを帯電させ、排気ガス分流器の下流側中心部に内筒を配置し、内筒の外側にEGRガスを、内筒の内側に放出ガスをそれぞれ分流させるようになっているが、内筒の放出ガス進入口が内筒の上流端で開口しているため、問題がある。
排気ガス分流器の上流側中心部付近を通過する比較的重いPMは、静電気力を受けても、慣性力のために直進し、内筒の上流端の放出ガス進入口内筒に進入する傾向があり、EGRガスのPM濃度を十分に高めることができない。このため多くのPMが大気側に放出される。
図1に例示するように、排気経路(1)に排気分流器(2)を設け、排気分流器(2)で排気ガス(3)中のPMを偏在させ、排気ガス(3)を、偏在したPMを含むEGRガス(4)と残りの放出ガス(5)とに分流させ、EGRガス(4)を燃焼室(42)に還流させ、放出ガス(5)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図2または図7に例示するように、排気ガス分流器(2)の中心部に中心筒(7)を配置し、この中心筒(7)に放出ガス進入開口を設け、この中心筒(7)の周囲に排気ガス旋回室(9)を設け、排気ガス分流器(2)に相互に異なる極性の電極(12)(13)を設け、これら電極(12)(13)間でのコロナ放電により、排気ガス(3)中のPMを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(9)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(14)を帯電PMと逆の極性の電極(13)にし、
排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるとともに、中心筒(7)寄りの排気ガス(3)を放出ガス(5)として放出ガス進入開口から中心筒(7)内に分流させる。
(請求項1に係る発明に固有の発明特定事項)
図2または図7に例示するように、排気ガス旋回室(9)の上流に螺旋形の助走案内壁(26a)に沿う排気ガス旋回助走通路(26)を設け、
中心筒(7)と、排気ガス旋回助走通路(26)を周囲から取り囲む助走通路周壁(33)とを、相互に異なる極性の電極(12)(13)とした、ことを特徴とするデ
放出ガス排出通路(27)の排出通路周壁(27a)を、排出通路入口周壁(35)と、この排出通路入口周壁(35)よりも下流側の排出通路下流側周壁(36)とに区分し、排出通路下流側周壁(36)と中心筒出口周壁(37)との間に排出通路入口周壁(35)を介在させ、
排出通路入口周壁(35)を電気的絶縁体で成型し、
中心筒(7)に対し、異なる極性の電極(13)となる排気ガス旋回室周壁(14)と助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)とを電気的に絶縁した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(請求項7に固有の発明特定事項)
図2に例示するように、放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成し、
中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、中心筒(7)の外周に排気ガス旋回室周壁(14)に向けて突出する放電用突起(6)を形成し、
放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成し、
複数個の放出ガス進入孔(8)(8)を中心筒(7)の軸長方向に沿って配置するに当たり、
放電用突起(6)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(8)(8)の間に配置した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
(請求項12に係る発明に固有の発明特定事項)
図2または図7に例示するように、排気ガス旋回室終端部(15)に囲まれた中心筒終端部(19)に中心筒終端壁(20)を設け、排気ガス旋回室終端部(15)に隣接してEGRガス旋回室(21)を設け、EGRガス旋回室(21)を周囲から取り囲むEGRガス旋回室周壁(22)にEGRガス出口(23)を設け、中心筒終端壁(20)にガス抜き孔(24)をあけ、
EGRガス旋回室(21)の中心部から溢れたEGRガス(4)のガス成分(25)が放出ガス(5)としてガス抜き孔(24)から中心筒(7)内に流入するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果1−1》 EGRガスのPM濃度を高めることができる。
図2または図7に例示するように、排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるので、PMは排気ガス旋回室周壁(14)寄りに効率的に偏在され、EGRガス(4)のPM濃度を高めることができる。
図2または図7に示すように、排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるので、遠心力が効果的に作用する重いPMも、静電気力が効果的に作用する軽いPMもEGRガス(4)に偏りなく取り込むことができる。このため、重さや粒径が異なるPMを偏りなくEGRガス(4)中に取り込むことができる。このため、PMが大気側に放出されにくい。
図2または図7に例示するように、排気ガス旋回室(9)の上流に螺旋形の助走案内壁(26a)に沿う排気ガス旋回助走通路(26)を設けたので、排気ガス旋回助走通路(26)の整流作用により、排気ガス旋回室(9)での排気ガス(3)の旋回速度を高めることができ、排気ガス(3)中のPMにかかる遠心力を大きくし、EGRガス(4)のPM濃度を高めることができる。
図2または図7に例示するように、中心筒(7)と、排気ガス旋回助走通路(26)を周囲から取り囲む助走通路周壁(33)とを、相互に異なる極性の電極(12)(13)としたので、これらの電極(12)(13)間でのコロナ放電により、排気ガス旋回助走通路(26)でPMを効率的に帯電させることができる。
図2または図7に示すように、排出通路入口周壁(35)を絶縁体で成型し、中心筒(7)に対し、異なる極性の電極(13)となる排気ガス旋回室周壁(14)と助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)とを電気的に絶縁したので、簡易な絶縁体で電極(12)(13)間の絶縁を図ることができる。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガスのPM濃度を高めることができる。
図2または図7に例示するように、排出通路入口周壁(35)を排気ガス偏向案内壁(18)とし、放電用突起(6)に向かう排気ガス(3)を排気ガス偏向案内壁(18)で放電用突起(6)の周囲の排気ガス旋回室周壁(14)側に偏向させるようにしたので、排気ガス(3)中のPMは慣性により排気ガス旋回室周壁(14)側に偏在しやすくなり、EGRガス(4)のPM濃度を高めることができる。
《効果》 PM付着による放電用突起の汚染を抑制することができる。
排気ガス(3)中のPMは慣性により排気ガス旋回室周壁(14)側に偏在しやすくなり、PM付着による放電用突起(6)の汚染を抑制することができる。
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 部品の組み付け工程が少なくなる。
図2、図5、図6または図7に例示するように、助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)とを排気マニホルド(39)と一体成型したので、助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)を排気マニホルド(39)に組み付ける必要がなくなり、部品の組み付け工程が少なくなる。
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス分流器をコンパクトにすることができる。
図2または図7に例示するように、排気ガス旋回助走通路(26)で囲まれた排気ガス分流器(2)の中心部に放出ガス排出通路(27)を設け、この放出ガス排出通路(27)の排出通路入口(28)を中心筒始端部(29)にある中心筒出口(30)と連通させたので、排気ガス分流器(2)内に無駄なく部品を配置でき、排気ガス分流器(2)をコンパクトにすることができる。
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果5》放出ガスを中心筒の周壁の複数箇所から中心筒内に進入させることができる。
図2または図7に例示するように、放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成したので、放出ガス(5)を中心筒(7)の周壁の複数箇所から中心筒(7)内に進入させることができる。
請求項6に係る発明は、請求項5の効果に加え、下記請求項7の効果7を奏する。
(請求項7に係る発明)
請求項7に係る発明は、請求項1に係る発明の効果1−1,効果1−2と請求項5に係る発明の効果5に加え、次の効果を奏する。
《効果7》 EGRガス中の帯電PMが静電気力により放出ガス進入孔に進入しにくい。
図2に示すように、複数個の放出ガス進入孔(8)(8)を中心筒(7)の軸長方向に沿って配置する場合、放出ガス進入孔(8)の上流側で帯電PMが排気ガス旋回室周壁(14)に接触して電荷を失い、中心筒(7)に吸入される放出ガスの流れに乗って中心筒(7)に流入してしまう。
このため、図2に示すように、放電用突起(6)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(8)(8)の間に配置し、上流側の放出ガス進入孔(8)に進入しなかったPMを下流側の放電用突起(6)で生じるコロナ放電場を通過させることにより、再度、中心筒(7)と同じ極性に帯電させ、下流側の放出ガス進入孔(8)への進入を抑制するとともに、排気ガス旋回室周壁(14)に引き寄せる。このため、EGRガス(4)中の帯電PMが静電気力により放出ガス進入孔(8)に進入しにくい。
請求項8に係る発明は、請求項6または請求項7に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガスのPM濃度を高めることができる。
図2に例示するように、放電用突起(6)の上流側に排気ガス偏向案内壁(18)を配置し、放電用突起(6)に向かう排気ガス(3)を排気ガス偏向案内壁(18)で放電用突起(6)の周囲の排気ガス旋回室周壁(14)側に偏向させるようにしたので、排気ガス(3)中のPMは慣性により排気ガス旋回室周壁(14)側に偏在しやすくなり、EGRガス(4)のPM濃度を高めることができる。
《効果》 PMの付着による放電用突起の汚染を抑制することができる。
排気ガス(3)中のPMは慣性により排気ガス旋回室周壁(14)側に偏在しやすくなり、PMの付着による放電用突起(6)の汚染を抑制することができる。
請求項9に係る発明は、請求項5から請求項8のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中の帯電PMが放出ガス進入孔内を通過しにくい。
図4(A)に例示するように、放出ガス進入孔(8)の開口縁に鋭角部(8a)を設けたので、排気ガス(3)中の帯電PMが放出ガス進入孔(8)内を通過しにくい。その理由は、鋭角部(8a)付近に電界の集中箇所が発生し、帯電PMの進入を抑制するためと推定される。
請求項10に係る発明は、請求項5から請求項9のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中のPMが慣性により放出ガス進入孔内に進入しにくい。
図4(A)に例示するように、排気ガス旋回室(9)側から中心筒(7)内に向かう放出ガス進入孔(8)の向きを、排気ガス(3)の旋回方向と逆行する向きにしたので、排気ガス中のPMが慣性により放出ガス進入孔(8)内に進入しにくい。
請求項11に係る発明は、請求項1から請求項10のいずれかに係る発明の効果に加え、下記請求項12の効果12を奏する。
(請求項12に係る発明)
請求項12に係る発明は、請求項1に係る発明の効果1−1,効果1−2に加え、次の効果を奏する。
《効果12》 EGRガスの還流停止中でも、EGRガスがEGRガス旋回室から排気ガス旋回室に逆流する不具合が抑制される。
図2に例示するように、EGRガス旋回室(21)の中心部から溢れたEGRガス(4)のガス成分(25)がガス抜き孔(24)から中心筒(7)内に流入するようにしたので、EGRガス(4)の還流停止中でも、或いは、EGRガス(4)の還流量が少ない場合でも、EGRガス(4)がEGRガス旋回室(21)から排気ガス旋回室(9)に逆流する不具合が抑制される。
請求項13に係る発明は、請求項11または請求項12に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガス中の帯電PMがガス抜き孔に進入しにくい。
図2に例示するように、EGRガス旋回室周壁(22)を帯電PMと異なる極性の電極(13)としたので、EGRガス旋回室(21)を旋回するEGRガス(4)中の帯電PMが遠心力と静電気力でEGRガス旋回室周壁(22)に近づき、EGRガス(4)中の帯電PMがガス抜き孔(24)に進入しにくい。
請求項14に係る発明は、請求項13に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガス中の帯電PMがガス抜き孔に進入しにくい。
図2に例示するように、中心筒終端壁(20)を帯電PMと同じ極性の電極(12)としたので、EGRガス旋回室(21)を旋回するEGRガス(4)中の帯電PMが静電気力で中心筒終端壁(20)から遠ざけられ、EGRガス(4)中の帯電PMがガス抜き孔(24)に進入しにくい。
請求項15に係る発明は、請求項14に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガス中のPMがガス抜き孔に進入しにくい。
図4(B)に例示するように、ガス抜き孔(24)の開口縁に鋭角部(24a)を設けたので、EGRガス(4)中の帯電PMがガス抜き孔(24)に進入しにくい。その理由は、鋭角部(24a)付近に電界の集中箇所が発生し、帯電PMの進入を抑制するためと推定される。
請求項16に係る発明は、請求項11から請求項15のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガス中のPMがガス抜き孔に進入しにくい。
図4(B)(C)に例示するように、EGRガス旋回室(21)の中心部側から中心筒(7)内に向かうガス抜き孔(24)の向きを、EGRガス(4)の旋回方向と逆行する向きにしたので、慣性力により、EGRガス(4)中のPMがガス抜き孔(24)に進入しにくい。
請求項17に係る発明は、請求項1から請求項16のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス中のPMが中心筒内に進入しにくい。
図2または図7に例示するように、中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)としたので、排気ガス(3)中の帯電PMが静電気力で中心筒(7)から遠ざけられ、排気ガス(3)中のPMが中心筒(7)内に進入しにくい。
請求項18に係る発明は、請求項1から請求項17のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジンを小型化することができる。
排気ガス(3)中のPMを捕捉し、PMを燃焼除去して再生する、DPFを用いることなく、放出ガス(5)が大気に排出されるようにしたので、DPFを無くすことができ、エンジンを小型化することができる。
DPFを無くすことができ、DPFの再生に必要なバーナー、ヒータ等のPM焼却装置や、コモンレールによるポスト噴射が不要となり、エンジンの製造コストを安くすることができる。
DPFを無くすことができ、DPF再生後もDPFに残留するPMの灰分(潤滑油の成分)の清掃を必要としない。
なお、本発明の場合、燃焼室(42)でも焼却されないPM中の灰分は、燃焼室(42)からブローバイガスとともにクランクケース内に排出され、潤滑油に戻されるものと考えられる。
請求項19に係る発明は、請求項1から請求項18のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気ガス旋回室内でPMを効率的に帯電させることができる。
図2に例示するように、中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、中心筒(7)の外周に排気ガス旋回室周壁(14)に向けて突出する放電用突起(6)を形成したので、放電用突起(6)と排気ガス旋回室周壁(14)との間で安定的コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(9)内でPMを効率的に帯電させることができる。
請求項20に係る発明は、請求項1から請求項19のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 EGRガスのPM濃度を高めることができる。
図1に例示するように、過給機(40)の排気タービン(41)よりも上流に排気ガス分流器(2)を設けたので、排気タービン(41)で排気エネルギーを損失する前に排気ガス分流器(2)内に排気ガス(3)を通過させ、排気ガス旋回室(9)での排気ガス(3)の旋回速度を高めることができ、排気ガス(3)中のPMにかかる遠心力を大きくし、EGRガス(4)のPM濃度を高めることができる。
請求項21に係る発明は、請求項1から請求項20のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理装置をコンパクトに構成することができる。
図2に例示するように、排気分流器(2)の端部に回路収容ケース(57)を設け、この回路収容ケース(57)に昇圧回路(58)を収容し、この昇圧回路(58)で昇圧した電圧を排気分流器(2)の電極(12)(13)に印加するようにしたので、排気分流器(2)と回路収容ケース(57)とを一体的に構成することができ、排気処理装置をコンパクトに構成することができる。
(請求項22に係る発明)
請求項22に係る発明は、請求項21に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 高電圧ケーブル等を排気処理装置の外部で引き回す必要がない。
昇圧回路(58)と電気的に接続した導電体(59)を排気分流器(2)の端壁(60)に貫通させ、この導電体(59)を介して昇圧回路(58)で昇圧した電圧を排気分流器(2)の電極(12)(13)に印加するようにしたので、昇圧回路(58)から電極(12)(13)に高電圧を印加するための高電圧ケーブル等を排気処理装置の外部で引き回す必要がない。
図1に示すように、排気経路(1)に排気分流器(2)を設け、排気分流器(2)で排気ガス(3)中のPMを偏在させ、排気ガス(3)を、偏在したPMを含むEGRガス(4)と残りの放出ガス(5)とに分流させ、EGRガス(4)を燃焼室(42)に還流させ、放出ガス(5)を大気側に放出するようにしている。
排気経路(1)は、排気ポート(43)、排気マニホルド(39)、排気ガス分流器(2)、過給機(40)の排気タービン(41)を順に接続して構成されている。EGRガス(4)は、EGRクーラ(44)、EGR弁室(45)、逆止弁室(46)を順に介して吸気経路(47)に還流される。吸気経路(47)は過給機(40)のコンプレッサ(48)、過給パイプ(56)、吸気マニホルド(49)、吸気ポート(50)を順に接続して構成されている。EGR弁室(45)のEGR弁(45a)は弁アクチュエータ(45b)で開閉駆動され、エンジン回転数やエンジン負荷に応じて、開閉され、その開度が調整される。
図2に示すように、排気ガス分流器(2)の中心部に中心筒(7)を配置し、この中心筒(7)の周壁に複数の放出ガス進入孔(8)を設け、この中心筒(7)の周囲に排気ガス旋回室(9)を設け、排気ガス分流器(2)に相互に異なる極性の電極(12)(13)を設け、これら電極(12)(13)間でのコロナ放電により、排気ガス(3)中のPMを所定の極性に帯電させるようになっている。
排気ガス旋回室(9)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(14)を帯電PMと逆の極性の電極(13)にし、排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるとともに、中心筒(7)寄りの排気ガス(3)を放出ガス(5)として放出ガス進入開口から中心筒(7)内に分流させる。
放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成している。
図2に示すように、中心筒(7)は円筒形で、放出ガス進入孔(8)は、中心筒(7)の母線に所定間隔を保持して一列に配置され、この列が中心筒(7)の周方向に所定間隔を保持して複数列配置されている。図4(A)に示すように、放出ガス進入孔(8)の開口縁に鋭角部(8a)を設けている。排気ガス旋回室(9)側から中心筒(7)内に向かう放出ガス進入孔(8)の向きを、排気ガス(3)の旋回方向と逆行する向きにしている。図4(A)に示すように、鋭角部(8a)は、中心軸(7)の中心軸直交断面図上、鋭角となっている部分である。この実施形態では、中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とするので、帯電PMと異なる極性の電極(13)となる排気ガス旋回室周壁(14)との間で、コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(9)内で排気微粒子を効率的に帯電させることができる。
図2に示すように、放電用突起(6)を帯電PMと同じ極性のマイナスの電極(12)としている。放電用突起(6)は中心筒(7)と一体成型されている。
図3(A)に示すように、中心筒(7)の外周の周方向に沿って並べた放電用突起(6)の列はノコ歯状に形成されている。図2に示すように、放電用突起(6)の列は、排気ガス旋回室始端部(10)で、最も上流側の放出ガス進入孔(8)の上流に3列隣接して配置されている。図2に示すように、複数個の放出ガス進入孔(8)(8)を中心筒(7)の軸長方向に沿って配置するに当たり、放電用突起(6)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(8)(8)の間に配置している。この放電用突起(6)は、隣合う放出ガス進入孔(8)(8)の間にある。
図2に示すように、放電用突起(6)の上流側に排気ガス偏向案内壁(18)を配置し、放電用突起(6)に向かう排気ガス(3)を排気ガス偏向案内壁(18)で放電用突起(6)の周囲の排気ガス旋回室周壁(14)側に偏向させるようにしている。この排気ガス偏向案内壁(18)の外周は下流に向かって次第に径大となる円錐台周面形状を内側に凹曲させた曲面形状である。
図2に示すように、排気ガス旋回助走通路(26)で囲まれた排気ガス分流器(2)の中心部に放出ガス排出通路(27)を設け、この放出ガス排出通路(27)の排出通路入口(28)を中心筒始端部(29)にある中心筒出口(30)と連通させている。
図2に示すように、排気ガス旋回室周壁(14)と助走通路周壁(33)とを取り付けボルト(61)で連結している。
放出ガス排出通路(27)の排出通路周壁(27a)を、排出通路入口周壁(35)と、この排出通路入口周壁(35)よりも下流側の排出通路下流側周壁(36)とに区分し、排出通路下流側周壁(36)と中心筒出口周壁(37)との間に排出通路入口周壁(35)を介在させている。
排出通路入口周壁(35)はアルミナで構成されている。
スペーサ(53)(54)の接合部には入力端子(52)に嵌めた絶縁体の筒(66)を配置し、入力端子(52)とEGRガス旋回室端壁(22a)との間で放電が起こらないようにしている。
昇圧回路(58)と電気的に接続した導電体(59)を排気分流器(2)の端壁(60)に貫通させ、この導電体(59)を介して昇圧回路(58)で昇圧した電圧を排気分流器(2)の電極(12)(13)に印加するようにしている。
導電体(59)は入力端子(52)であり、この入力端子(52)は導電板(62)を介して昇圧回路(58)のマイナス出力端子(58a)に電気的に接続されている。
回路収容ケース(57)は環状で、中心部に入力端子(52)と導電板(62)とが配置され、その周囲のケース内に昇圧回路(58)が収容され、導電板(62)は入力端子(52)に嵌めた絶縁体のスペーサ(54)と導電体の座金(63)の間に挟み付けて固定され、入力端子(52)に電気的に接続されている。昇圧回路(58)の上側には回路収容ケース(57)の断熱空気室(64)が配置されている。
排気ガス旋回室始端部(10)に排気ガス旋回案内羽根(11)を設け、この排気ガス旋回案内羽根(11)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、排気ガス旋回案内羽根(11)の縁部(16)(17)に鋭角部(16a)(17a)を設けている。
このため、排気ガス旋回案内羽根(11)の整流作用により、排気ガス旋回室(9)での排気ガス(3)の旋回速度を高めることができ、排気ガス(3)中のPMにかかる遠心力を大きくし、EGRガス(4)のPM濃度を高めることができる。
また、異なる極性の電極(13)となる排気ガス旋回室周壁(14)との間で、コロナ放電が起こり、排気ガス旋回室(9)内で排気微粒子を効率的に帯電させることができる。
また、排気ガス(3)中のPMを効率的に帯電させることができる。その理由は、鋭角部(16a)(17a)付近に電界の集中箇所が発生し、コロナ放電が生起することによってPMに効率的に電荷を付与するためと推定される。
排気ガス旋回案内羽根(11)はマイナスの電極(12)、助走通路周壁(33)はプラスの電極(13)である。
放出ガス排出通路(27)の排出通路周壁(27a)を、排出通路入口周壁(35)と、この排出通路入口周壁(35)よりも下流側の排出通路下流側周壁(36)とに区分し、排出通路下流側周壁(36)と中心筒出口周壁(37)との間に排出通路入口周壁(35)を介在させ、旋回室始端部周壁(31)と排出通路入口周壁(35)とこれらを連結する架橋体(31a)とを電気的絶縁体で一体成型し、排気ガス旋回案内羽根(11)と同じ極性の電極(12)となる中心筒(7)に対し、排気ガス旋回案内羽根(11)と異なる極性の電極(13)となる旋回室下流側周壁(32)と助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)とを電気的に絶縁している。
また、この絶縁体は、中心筒(7)に対し、異なる極性の電極(13)となるEGRガス旋回室周壁(22)とEGRガス旋回室端壁(22a)も電気的に絶縁している。絶縁体はアルミナで構成されている。
絶縁部品の組み付けは一括して行うことができる。
第2実施形態の他の構成や機能は、第1実施形態と同じであり、図7〜図8中、第1実施形態と同一の要素には、同一の符号を付しておく。
(2) 排気ガス分流器
(3) 排気ガス
(4) EGRガス
(5) 放出ガス
(6) 放電用突起
(7) 中心筒
(8) 放出ガス進入孔
(8a) 鋭角部
(9) 排気ガス旋回室
(12) 電極
(13) 電極
(14) 排気ガス旋回室周壁
(15) 排気ガス旋回室終端部
(18) 排気ガス偏向案内壁
(19) 中心筒終端部
(20) 中心筒終端壁
(21) EGRガス旋回室
(22) EGRガス旋回室周壁
(23) EGRガス出口
(24) ガス抜き孔
(24a) 鋭角部
(25)ガス成分
(26) 排気ガス旋回助走通路
(26a) 助走案内壁
(27) 放出ガス排出通路
(27a) 排出通路周壁
(28) 排出通路入口
(29) 中心筒始端部
(30) 中心筒出口
(33) 助走通路周壁
(35) 排出通路入口周壁
(36) 排出通路下流側周壁
(37) 中心筒出口周壁
(39) 排気マニホルド
(40) 過給機
(41) 排気タービン
(57) 回路収容ケース
(58) 昇圧回路
(59) 導電体
(60) 端壁
Claims (22)
- 排気経路(1)に排気分流器(2)を設け、排気分流器(2)で排気ガス(3)中のPMを偏在させ、排気ガス(3)を、偏在したPMを含むEGRガス(4)と残りの放出ガス(5)とに分流させ、EGRガス(4)を燃焼室(42)に還流させ、放出ガス(5)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス分流器(2)の中心部に中心筒(7)を配置し、この中心筒(7)に放出ガス進入開口を設け、この中心筒(7)の周囲に排気ガス旋回室(9)を設け、排気ガス分流器(2)に相互に異なる極性の電極(12)(13)を設け、これら電極(12)(13)間でのコロナ放電により、排気ガス(3)中のPMを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(9)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(14)を帯電PMと逆の極性の電極(13)にし、
排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるとともに、中心筒(7)寄りの排気ガス(3)を放出ガス(5)として放出ガス進入開口から中心筒(7)内に分流させ、
排気ガス旋回室(9)の上流に螺旋形の助走案内壁(26a)に沿う排気ガス旋回助走通路(26)を設け、
中心筒(7)と、排気ガス旋回助走通路(26)を周囲から取り囲む助走通路周壁(33)とを、相互に異なる極性の電極(12)(13)とし、
放出ガス排出通路(27)の排出通路周壁(27a)を、排出通路入口周壁(35)と、この排出通路入口周壁(35)よりも下流側の排出通路下流側周壁(36)とに区分し、排出通路下流側周壁(36)と中心筒出口周壁(37)との間に排出通路入口周壁(35)を介在させ、
排出通路入口周壁(35)を電気的絶縁体で成型し、
中心筒(7)に対し、異なる極性の電極(13)となる排気ガス旋回室周壁(14)と助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)とを電気的に絶縁した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、中心筒(7)の外周に排気ガス旋回室周壁(14)に向けて突出する放電用突起(6)を形成するに当たり、
排出通路入口周壁(35)を排気ガス偏向案内壁(18)とし、放電用突起(6)に向かう排気ガス(3)を排気ガス偏向案内壁(18)で放電用突起(6)の周囲の排気ガス旋回室周壁(14)側に偏向させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
助走通路周壁(33)と排出通路下流側周壁(36)とを排気マニホルド(39)と一体成型した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス旋回助走通路(26)で囲まれた排気ガス分流器(2)の中心部に放出ガス排出通路(27)を設け、この放出ガス排出通路(27)の排出通路入口(28)を中心筒始端部(29)にある中心筒出口(30)と連通させた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項5に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、中心筒(7)の外周に排気ガス旋回室周壁(14)に向けて突出する放電用突起(6)を形成し、
放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成し、
複数個の放出ガス進入孔(8)(8)を中心筒(7)の軸長方向に沿って配置するに当たり、
放電用突起(6)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(8)(8)の間に配置した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 排気経路(1)に排気分流器(2)を設け、排気分流器(2)で排気ガス(3)中のPMを偏在させ、排気ガス(3)を、偏在したPMを含むEGRガス(4)と残りの放出ガス(5)とに分流させ、EGRガス(4)を燃焼室(42)に還流させ、放出ガス(5)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス分流器(2)の中心部に中心筒(7)を配置し、この中心筒(7)に放出ガス進入開口を設け、この中心筒(7)の周囲に排気ガス旋回室(9)を設け、排気ガス分流器(2)に相互に異なる極性の電極(12)(13)を設け、これら電極(12)(13)間でのコロナ放電により、排気ガス(3)中のPMを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(9)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(14)を帯電PMと逆の極性の電極(13)にし、
排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるとともに、中心筒(7)寄りの排気ガス(3)を放出ガス(5)として放出ガス進入開口から中心筒(7)内に分流させ、
放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成し、
中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、中心筒(7)の外周に排気ガス旋回室周壁(14)に向けて突出する放電用突起(6)を形成し、
放出ガス進入開口を中心筒(7)の周壁に設けた複数個の放出ガス進入孔(8)(8)で構成し、
複数個の放出ガス進入孔(8)(8)を中心筒(7)の軸長方向に沿って配置するに当たり、
放電用突起(6)を軸長方向に並ぶ放出ガス進入孔(8)(8)の間に配置した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項6または請求項7に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
放電用突起(6)の上流側に排気ガス偏向案内壁(18)を配置し、放電用突起(6)に向かう排気ガス(3)を排気ガス偏向案内壁(18)で放電用突起(6)の周囲の排気ガス旋回室周壁(14)側に偏向させるようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項5から請求項8のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
放出ガス進入孔(8)の開口縁に鋭角部(8a)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項5から請求項9のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス旋回室(9)側から中心筒(7)内に向かう放出ガス進入孔(8)の向きを、排気ガス(3)の旋回方向と逆行する向きにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項10のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス旋回室終端部(15)に囲まれた中心筒終端部(19)に中心筒終端壁(20)を設け、排気ガス旋回室終端部(15)に隣接してEGRガス旋回室(21)を設け、EGRガス旋回室(21)を周囲から取り囲むEGRガス旋回室周壁(22)にEGRガス出口(23)を設け、中心筒終端壁(20)にガス抜き孔(24)をあけ、
EGRガス旋回室(21)の中心部から溢れたEGRガス(4)のガス成分(25)が放出ガス(5)としてガス抜き孔(24)から中心筒(7)内に流入するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 排気経路(1)に排気分流器(2)を設け、排気分流器(2)で排気ガス(3)中のPMを偏在させ、排気ガス(3)を、偏在したPMを含むEGRガス(4)と残りの放出ガス(5)とに分流させ、EGRガス(4)を燃焼室(42)に還流させ、放出ガス(5)を大気側に放出するようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス分流器(2)の中心部に中心筒(7)を配置し、この中心筒(7)に放出ガス進入開口を設け、この中心筒(7)の周囲に排気ガス旋回室(9)を設け、排気ガス分流器(2)に相互に異なる極性の電極(12)(13)を設け、これら電極(12)(13)間でのコロナ放電により、排気ガス(3)中のPMを所定の極性に帯電させ、
排気ガス旋回室(9)を周囲から取り囲む排気ガス旋回室周壁(14)を帯電PMと逆の極性の電極(13)にし、
排気ガス旋回室(9)を旋回する排気ガス(3)中の帯電PMを遠心力と静電気力とで排気ガス旋回室周壁(14)寄りに偏在させ、偏在したPMを含む排気ガス(3)をEGRガス(4)として排気ガス旋回室終端部(15)に分流させるとともに、中心筒(7)寄りの排気ガス(3)を放出ガス(5)として放出ガス進入開口から中心筒(7)内に分流させ、
排気ガス旋回室終端部(15)に囲まれた中心筒終端部(19)に中心筒終端壁(20)を設け、排気ガス旋回室終端部(15)に隣接してEGRガス旋回室(21)を設け、EGRガス旋回室(21)を周囲から取り囲むEGRガス旋回室周壁(22)にEGRガス出口(23)を設け、中心筒終端壁(20)にガス抜き孔(24)をあけ、
EGRガス旋回室(21)の中心部から溢れたEGRガス(4)のガス成分(25)が放出ガス(5)としてガス抜き孔(24)から中心筒(7)内に流入するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項11または請求項12に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
EGRガス旋回室周壁(22)を帯電PMと異なる極性の電極(13)とした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項13に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
中心筒終端壁(20)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項14に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ガス抜き孔(24)の開口縁に鋭角部(24a)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項11から請求項15のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
EGRガス旋回室(21)の中心部側から中心筒(7)内に向かうガス抜き孔(24)の向きを、EGRガス(4)の旋回方向と逆行する向きにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項16のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項17のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気ガス(3)中のPMを捕捉し、PMを燃焼除去して再生する、DPFを用いることなく、放出ガス(5)を大気側に排出するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項18のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
中心筒(7)を帯電PMと同じ極性の電極(12)とし、中心筒(7)の外周に排気ガス旋回室周壁(14)に向けて突出する放電用突起(6)を形成した、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項19のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
過給機(40)の排気タービン(41)よりも上流に排気ガス分流器(2)を設けた、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項20のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
排気分流器(2)の端部に回路収容ケース(57)を設け、この回路収容ケース(57)に昇圧回路(58)を収容し、この昇圧回路(58)で昇圧した電圧を排気分流器(2)の電極(12)(13)に印加するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。 - 請求項21に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
昇圧回路(58)と電気的に接続した導電体(59)を排気分流器(2)の端壁(60)に貫通させ、この導電体(59)を介して昇圧回路(58)で昇圧した電圧を排気分流器(2)の電極(12)(13)に印加するようにした、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
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