(57)【要約】【課題】簡単な構造でパティキュレートの捕集と燃焼除去とを確実に行い得る内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】主燃焼室４及び副燃焼室６を相互に連通する連絡孔７に、前記副燃焼室６内での燃焼によって発生したパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ１４を装着する。【選択図】図１
2009144591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室と、該主燃焼室から独立して設けられた副燃焼室と、前記主燃焼室及び副燃焼室を相互に連通する連絡孔とを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
前記連絡孔に、前記副燃焼室内での燃焼によって発生したパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを装着したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記捕集したパティキュレートの酸化を促進するための酸化触媒を前記パティキュレートフィルタに担持させた請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
ＮＯxを前記副燃焼室内での燃焼によって生成される還元剤と反応させる選択還元型触媒を前記パティキュレートフィルタに担持させた請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関としてのディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンのようにプラグによる火花点火を行わず、高圧縮によって高温となった空気に、直接、燃料としての軽油を噴射して自然着火させるものである。
【０００３】
この種のディーゼルエンジンは燃焼室に大きな特徴を有しており、ピストン頭部を様々な形状に凹ませて吸入空気に強い渦流を与えたり、副燃焼室として小室を別に設けたり、或いは、同じ小室でも空気を圧縮させる際にそこに押し込んで渦流を起こさせるタイプのもの等がある。
【０００４】
前記副燃焼室（渦流室）は主燃焼室の上方か側方に隣接して設けられ、該主燃焼室と連絡孔（噴口）を介して連通しており、従って、ピストンの上昇による圧縮行程時に、前記副燃焼室に空気を押し込んで渦流を発生させると同時に燃料噴射ノズルから燃料を噴射し、その渦流を利用して高圧空気と燃料噴霧をよく混合させ、圧縮着火させて燃焼させるようになっている。
【０００５】
そして、前記ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中にはパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）が含まれており、該パティキュレートは、炭素質からなる煤と、高沸点炭化水素成分からなるＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成をなすものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、ディーゼルエンジンからの排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００６】
一般に、前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックからなる多孔質のハニカム構造を有し、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようになっている。
【０００７】
尚、前述の如き主燃焼室と副燃焼室とを備えたディーゼルエンジンの一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開平８−３１２３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、従来においては、例えば、パティキュレートフィルタを挟んだ前後に圧力センサを配置して入口側と出口側の差圧を求めることにより過捕集状態を判定したり、或いはエンジン回転数と負荷に基づきパティキュレートの発生量マップからその時点でのパティキュレート排出量を算出し該パティキュレート排出量を積算することでパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量を推定し過捕集状態を判定したりして、ディーゼルエンジンの運転中に自動的にパティキュレートフィルタの強制再生を行う設計思想が主流となっている。
【０００９】
しかしながら、前述の如く、圧力センサにてパティキュレートフィルタの差圧を検出したり、パティキュレート排出量を積算したりして過捕集状態を判定し、パティキュレートフィルタの強制再生を行うのでは、装置が複雑化してコストアップも避けられなくなるという欠点を有していた。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、簡単な構造でパティキュレートの捕集と燃焼除去とを確実に行い得る内燃機関の排気浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、主燃焼室と、該主燃焼室から独立して設けられた副燃焼室と、前記主燃焼室及び副燃焼室を相互に連通する連絡孔とを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
前記連絡孔に、前記副燃焼室内での燃焼によって発生したパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを装着したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置にかかるものである。
【００１２】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１３】
副燃焼室内での燃焼によって発生したパティキュレートは、連絡孔に装着されたパティキュレートフィルタによって捕集され、該パティキュレートフィルタに捕集されて堆積したパティキュレートは、次サイクルの副燃焼室への空気流入時に逆洗され、パティキュレートフィルタの目詰まりが生じにくくなる一方、通常の運転状態において、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少なくても、主燃焼室と副燃焼室の間を結ぶ連絡孔は、常に高温のガスに晒されるため、前記パティキュレートフィルタに捕集されて堆積したパティキュレートは、排気ガスが低温でも問題にならず燃焼除去されやすい。
【００１４】
この結果、従来のように、圧力センサにてパティキュレートフィルタの差圧を検出したり、パティキュレート排出量を積算したりして過捕集状態を判定し、パティキュレートフィルタの強制再生を行う必要がなくなり、装置が複雑化せず、コストアップも避けられる。
【００１５】
前記内燃機関の排気浄化装置においては、前記捕集したパティキュレートの酸化を促進するための酸化触媒を前記パティキュレートフィルタに担持させることができ、このようにすると、前記パティキュレートフィルタに捕集されて堆積したパティキュレートをより低い温度で燃焼除去することが可能となる。
【００１６】
又、前記内燃機関の排気浄化装置においては、ＮＯxを前記副燃焼室内での燃焼によって生成される還元剤と反応させる選択還元型触媒を前記パティキュレートフィルタに担持させることができ、このようにすると、前記副燃焼室内では燃料リッチな状態での燃焼が行われることからアンモニアが生成されるため、該アンモニアを還元剤としてＮＯxと反応させ、該ＮＯxを低減することも可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、簡単な構造でパティキュレートの捕集と燃焼除去とを確実に行い得るという優れた効果を奏し得る。
【００１８】
又、本発明の請求項２記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、上記効果に加え更に、パティキュレートフィルタに捕集されて堆積したパティキュレートをより低い温度で燃焼除去し得るという優れた効果を奏し得る。
【００１９】
更に又、本発明の請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置によれば、上記効果に加え更に、ＮＯx低減を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例であって、図中、１は内燃機関としてのディーゼルエンジン、２はディーゼルエンジン１のシリンダ、３はシリンダ２内に摺動自在に嵌挿されたピストン、４はシリンダ２内におけるピストン３の頂面側に形成される主燃焼室、５はシリンダ２の上部に設けられたシリンダヘッド、６はシリンダヘッド５に主燃焼室４から独立して設けられた副燃焼室、７は主燃焼室４及び副燃焼室６を相互に連通する連絡孔、８は燃料噴射ポンプ、９は燃料噴射ポンプ８から圧送される燃料を副燃焼室６内に噴射する燃料噴射弁、１０はシリンダヘッド５に形成された吸気ポート、１１は吸気ポート１０を開閉する吸気バルブ、１２はシリンダヘッド５に形成された排気ポート、１３は排気ポート１２を開閉する排気バルブであり、
前記連絡孔７に、前記副燃焼室６内での燃焼によって発生したパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ１４を装着したものである。
【００２２】
前記パティキュレートフィルタ１４としては、例えば、図２に示す如く、セラミック式ウォールフロータイプ、即ちコージェライト等のセラミックからなる多孔質のハニカム構造を有し、多孔質薄壁１４ａで格子状に区画された各流路１４ｂの入口がプラグ１４ｃにより交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路１４ｂについては、その出口がプラグ１４ｄにより目封じされるようになっており、各流路１４ｂを区画する前記多孔質薄壁１４ａを透過した排気ガスのみが主燃焼室４側へ排出されるようになっているタイプのものを採用することができる。
【００２３】
尚、前記パティキュレートフィルタ１４としては、例えば、メタルハニカム状のフィルタ（図示せず）を採用することもできる。
【００２４】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２５】
副燃焼室６内での燃焼によって発生したパティキュレートは、連絡孔７に装着されたパティキュレートフィルタ１４によって捕集され、該パティキュレートフィルタ１４に捕集されて堆積したパティキュレートは、次サイクルの副燃焼室６への空気流入時に逆洗され、パティキュレートフィルタ１４の目詰まりが生じにくくなる一方、通常の運転状態において、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少なくても、主燃焼室４と副燃焼室６の間を結ぶ連絡孔７は、常に高温のガスに晒されるため、前記パティキュレートフィルタ１４に捕集されて堆積したパティキュレートは、排気ガスが低温でも問題にならず燃焼除去されやすい。
【００２６】
この結果、従来のように、圧力センサにてパティキュレートフィルタ１４の差圧を検出したり、パティキュレート排出量を積算したりして過捕集状態を判定し、パティキュレートフィルタ１４の強制再生を行う必要がなくなり、装置が複雑化せず、コストアップも避けられる。
【００２７】
こうして、簡単な構造でパティキュレートの捕集と燃焼除去とを確実に行い得る。
【００２８】
一方、前記パティキュレートフィルタ１４には、前記捕集したパティキュレートの酸化を促進するための酸化触媒を担持させることができる。
【００２９】
前記酸化触媒としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）等で組成したものを採用することができる。
【００３０】
前述の如く、パティキュレートフィルタ１４に酸化触媒を担持させるようにすると、前記パティキュレートフィルタ１４に捕集されて堆積したパティキュレートをより低い温度で燃焼除去することが可能となる。
【００３１】
又、前記パティキュレートフィルタ１４には、ＮＯxを前記副燃焼室６内での燃焼によって生成される還元剤と反応させる選択還元型触媒を担持させることができる。
【００３２】
前記選択還元型触媒としては、例えば、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）等の酸化物、又はＣｕ（銅）やゼオライトで組成したものを採用することができる。
【００３３】
前述の如く、パティキュレートフィルタ１４に選択還元型触媒を担持させるようにすると、前記副燃焼室６内では燃料リッチな状態での燃焼が行われることからアンモニアが生成されるため、該アンモニアを還元剤としてＮＯxと反応させ、該ＮＯxを低減することも可能となる。
【００３４】
尚、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概要断面図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例におけるパティキュレートフィルタを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    ディーゼルエンジン（内燃機関）
２    シリンダ
３    ピストン
４    主燃焼室
５    シリンダヘッド
６    副燃焼室
７    連絡孔
８    燃料噴射ポンプ
９    燃料噴射弁
１０    吸気ポート
１１    吸気バルブ
１２    排気ポート
１３    排気バルブ
１４    パティキュレートフィルタ
１４ａ  多孔質薄壁
１４ｂ  流路
１４ｃ  プラグ
１４ｄ  プラグ
【図１】
2009144591.tif 000003
【図２】
2009144591.tif 000004