JP2002242661A - Combustor for exhaust emission control of diesel engine - Google Patents

Combustor for exhaust emission control of diesel engine

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JP2002242661A
JP2002242661A JP2001036399A JP2001036399A JP2002242661A JP 2002242661 A JP2002242661 A JP 2002242661A JP 2001036399 A JP2001036399 A JP 2001036399A JP 2001036399 A JP2001036399 A JP 2001036399A JP 2002242661 A JP2002242661 A JP 2002242661A
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Japan
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exhaust gas
temperature
fuel
dpf
signal
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Shuya Nagayama
脩也 永山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an economical, practical temperature rising system having one DPF system as a means for raising the temperature of exhaust gas to the specified temperature by burning fuel with remaining oxygen in the exhaust gas to keep the effectiveness of a catalytic action in an oxidation catalyst used for the regeneration of a DPF and the oxidation combustion of DP used for catching the DP in diesel exhaust gas, preventing the stop of an engine, ensuring temperature rising action, having a simple, compact, and inexpensive system, easily being installed to an engine exhaust system, and minimizing a running cost such as fuel consumption. SOLUTION: The ignition and combustion timing of a combustor is controlled by using oxygen concentration, exhaust gas temperature, and exhaust gas flow rate or a signal replaceable to the exhaust gas flow rate of three elements for keeping sure ignition and a stable combustion state of fuel, according to the operation state of the engine, in order to raise the temperature of exhaust gas to the specified temperature during the operation of the engine by surely burning fuel with the remaining oxygen in the exhaust gas. The exhaust gas temperature of the DPF or an oxidation catalyst inlet is monitored so as not to exceed the allowable temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の排ガス中に含まれるDPが大気へ放出されることを防
止するために設けられるDPFの再生もしくは酸化触媒
の触媒作用の有効性確保のために当該排ガスの温度を昇
温するための燃焼器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the regeneration of a DPF provided to prevent the emission of the DP contained in the exhaust gas of a diesel engine from being released to the atmosphere or the securing of the catalytic effect of an oxidation catalyst. The present invention relates to a combustor for raising the temperature of exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中の有害成
分であるDPとなるすす及びSOFの捕捉のために用い
られるDPFはDPF単独使用においては、エンジンの
運転時間に伴い捕捉されたDPによりフィルタ部分が次
第に目詰まりし当該フィルタ部分の圧力損失の上昇によ
りエンジン出力の低下を招くばかりでなくエンジンの燃
料消費量が増大し不経済となる。更に、この目詰まりが
極度に進行するとエンジンの運転そのものが不可能とな
る。
2. Description of the Related Art DPF used for trapping soot and SOF, which are harmful components in exhaust gas of a diesel engine, becomes a filter when the DPF is used alone due to the trapped DP along with the operation time of the engine. The filter is gradually clogged, and the pressure loss in the filter portion is increased, thereby not only lowering the engine output but also increasing the fuel consumption of the engine, which is uneconomical. Further, when the clogging proceeds extremely, the operation of the engine itself becomes impossible.

【0003】しかしながら、フィルタ部分に捕捉された
DPの殆どの成分が可燃物であることから当該DPは電
気ヒータによる加熱またはバーナを用いるバーナ装置に
よって排ガスの温度を昇温することにより当該DPFに
捕捉された当該DP及びSOFを焼却してフィルタ部分
を再生する方法が種々考えられている。
However, since most of the components of the DP trapped in the filter portion are combustible, the DP is trapped in the DPF by heating with an electric heater or raising the temperature of exhaust gas with a burner device using a burner. Various methods for regenerating the filter portion by burning the DP and SOF are considered.

【0004】電気ヒータ方式は、強制的に電気加熱して
DPを焼却してフィルタ機能の再生を行い、これを一定
時間ごとに交互に排気経路を切り換えて捕捉と再生を繰
り返す間欠再生方式のものが一般的である。また、最近
では酸化触媒を用いてDPとSOFの同時処理、並びに
DPFに捕捉されたDP及びSOFの焼却のための排ガ
ス温度の昇温に用いることが検討されている。
[0004] The electric heater system is an intermittent regeneration system in which the electric power is forcibly heated to incinerate the DP to regenerate the filter function, and the filter function is alternately switched at regular time intervals to alternately repeat capture and regeneration. Is common. Also, recently, it has been studied to use an oxidation catalyst for simultaneous treatment of DP and SOF, and to increase the temperature of exhaust gas for incineration of DP and SOF trapped by DPF.

【0005】以下、これらの概要及び問題点について記
載する。図−5は直交流型DPF(7)に逆洗用エア
(26)と電気ヒータ(27)を併用した逆洗再生式を
示す。フィルタに捕捉されたDPの量を別途設置のフィ
ルタ差圧計で検出し、必要に応じて通常の排ガスの流れ
とは逆に圧縮空気を圧送してDPをDPF(7)下部の
ホッパに吹き落とし、ホッパ内でDPを電気ヒータで焼
却する。
[0005] The outline and problems will be described below. FIG. 5 shows a backwash regenerating system in which a backflow air (26) and an electric heater (27) are used in combination with a cross flow DPF (7). The amount of DP trapped in the filter is detected by a separately installed filter differential pressure gauge, and if necessary, compressed air is fed in the opposite direction of the normal exhaust gas flow to blow the DP down to the hopper below the DPF (7). Then, the DP is incinerated with an electric heater in the hopper.

【0006】DPF(7)内部は2室に分割され、それ
ぞれフィルタエレメント(28)とホッパ(19)を擁
している。フィルタエレメント(28)は板状の焼成セ
ラミックが多層配列されて一体化されている。DPF
(7)が2室となっているため外形が大きく重量が重く
なる欠点がある。また、電気ヒータを使用のため消費電
力が大きく発電機及びバッテリ(11)の容量を従来の
1.5倍以上に大きくする必要がある。従って、車両に
適用するにはDPF(7)全体が大きくなることからス
ペース上の制約並びに制御が複雑となることから一般車
両への適用は困難である。
The interior of the DPF (7) is divided into two chambers, each having a filter element (28) and a hopper (19). The filter element (28) is formed by integrating plate-like fired ceramics in a multilayer arrangement. DPF
Since (7) has two chambers, there is a disadvantage that the outer shape is large and the weight is heavy. Further, since the electric heater is used, the power consumption is large and the capacity of the generator and the battery (11) needs to be increased to 1.5 times or more of the conventional one. Therefore, when applied to a vehicle, the DPF (7) as a whole becomes large, so that space restrictions and control become complicated, so that application to ordinary vehicles is difficult.

【0007】図−6は一対のウォールフロー型のDPF
(A)(5)とDPF(B)(6)を備え、一方のDPF
(B)(5)に排ガスを通してDPを捕捉している間、他
方のDPF(A)(6)(DPで目詰まりが進行したも
の)の系統の排ガス切替弁(17)を閉じて制御弁(1
6)を開け、同時に電気ヒータ(27)に通電してDP
F(A)を再生する。
FIG. 6 shows a pair of wall flow type DPFs.
(A) (5) and DPF (B) (6).
(B) While capturing the DP through the exhaust gas in (5), the exhaust gas switching valve (17) of the system of the other DPF (A) (6) (clogging progressed in the DP) is closed and the control valve is closed. (1
6) Open, and at the same time energize the electric heater (27) to
Play F (A).

【0008】DPFが2系統となるため装置が複雑とな
り図−5と同様の問題がある。図―7はフィルタ全部分
が網状電熱ヒータで覆われている蛇腹式フィルタエレメ
ントを用いた一対のDPF(A)(5)とDPF(B)
(6)を備えている。排ガスの流れは排ガス切替弁(1
7)で交互に切り替えられるが、図−5と同様の問題が
ある。
[0008] Since the DPF has two systems, the apparatus becomes complicated and has the same problem as that shown in FIG. Fig. 7 shows a pair of DPF (A) (5) and DPF (B) using a bellows type filter element in which the entire filter is covered with a reticulated electric heater.
(6) is provided. Exhaust gas flow is controlled by an exhaust gas switching valve (1
Although switching is alternately performed in 7), there is the same problem as in FIG.

【0009】図−8は酸化触媒とウォールフロー型DP
Fを組み合わせたDPFシステムを示す。DPF(4)
に捕捉されたDPを焼却するための熱源として、ノズル
(25)から軽油等の燃料を排ガス管(20)内へ注入
しDPF(4)の上流に設置された酸化触媒(10)で
燃料を酸化し排ガスを昇温する。ここで、酸化触媒にお
けるディーゼル排ガス中のDPに対する酸化作用は、一
般的に排ガス温度が350℃以上でないと有効に作用し
ない。一方、ディーゼルエンジン排ガス温度は通常30
0℃以下で運転されており燃料油ポンプから供給される
燃料の充分な酸化作用はあまり期待できない。
FIG. 8 shows an oxidation catalyst and a wall flow type DP.
5 shows a DPF system combining F. DPF (4)
Fuel such as light oil is injected from a nozzle (25) into an exhaust gas pipe (20) as a heat source for incinerating the DP trapped in the fuel tank, and the fuel is supplied to an oxidation catalyst (10) provided upstream of the DPF (4). Oxidizes and heats the exhaust gas. Here, the oxidation action of the oxidation catalyst on DP in diesel exhaust gas generally does not work effectively unless the exhaust gas temperature is 350 ° C. or higher. On the other hand, diesel engine exhaust gas temperature is usually 30
Since it is operated at 0 ° C. or less, a sufficient oxidizing effect of the fuel supplied from the fuel oil pump cannot be expected much.

【0010】また、現在の酸化触媒は現在広く使用され
ている軽油等の燃料中の硫黄分からくる性能劣化が著し
いため燃料中硫黄分濃度を50ppm以下とする必要が
あるばかりでなく、白金またはパラジウム等貴金属系酸
化触媒は高価で大量に使用することはコスト上並びに資
源的にも問題がある。図−9は大気から取り込まれる燃
焼用空気(3)を用いるバーナ(37)を使用するDP
Fシステムを示す。
Further, the current oxidation catalyst has a remarkable deterioration in performance due to the sulfur content in the fuel such as light oil which is widely used at present, so that not only the sulfur content in the fuel needs to be 50 ppm or less but also platinum or palladium. Precious metal-based oxidation catalysts are expensive and use in large quantities is problematic in terms of cost and resources. Figure 9 shows a DP using a burner (37) that uses combustion air (3) taken from the atmosphere.
1 shows the F system.

【0011】DPF(4)前後に設置された圧力センサ
(42)でDPの捕捉状況を検知して、必要に応じバー
ナ(37)で燃料を点火・燃焼して前記目的のために排
ガス温度を昇温しようとするものである。本システム
は、空気ファン(15)で供給する燃焼空気の系統を必
要とするため、これらの制御を含めたシステム全体が複
雑で保守が面倒になるばかりでなく、バーナ本体が大型
化するため車両の排気系統中に配置することが困難であ
る。
[0011] The pressure sensor (42) installed before and after the DPF (4) detects the capturing state of the DP, and if necessary, ignites and burns the fuel by the burner (37) to reduce the exhaust gas temperature for the above purpose. It is intended to raise the temperature. This system requires a system of combustion air to be supplied by an air fan (15), so that not only is the entire system including these controls complicated and maintenance is troublesome, but also the size of the burner body is increased. It is difficult to arrange in the exhaust system.

【0012】更に、処理する排ガス量が増大するためD
PF(4)及び排ガス管(20)のサイズを大きくする
必要が生じると共に、燃焼用空気(3)までも加熱する
必要があるため、排ガスを昇温する目的でバーナへ投入
する必要熱量が排ガスそのものの温度を昇温するための
正味熱量に対し多くなるため燃料の消費量が多くなり不
経済である。
Furthermore, since the amount of exhaust gas to be treated increases,
It is necessary to increase the size of the PF (4) and the exhaust gas pipe (20), and it is necessary to heat the combustion air (3). It is uneconomical because the amount of fuel consumption is increased because the amount of heat is increased with respect to the net calorific value for raising the temperature of itself.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ディーゼル排ガス中の
DPの捕捉のために用いられるDPFの再生並びにDP
を酸化燃焼するために用いられる酸化触媒における触媒
作用の有効性確保のため、排ガス中の残存酸素を用いて
燃料を燃焼し排ガス温度を所定の温度まで昇温するため
の手段として、DPFの系統が1系統であってエンジン
を停止することなく、昇温作用が確実でシステムがシン
プル・コンパクト・安価でエンジン排気系への配置が容
易で燃料消費等のランニング費用が最少限であり経済的
で実用性の高い昇温システムを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION Regeneration of DPF used for trapping DP in diesel exhaust gas and DP
As means for burning fuel using residual oxygen in exhaust gas and raising the temperature of exhaust gas to a predetermined temperature, in order to ensure the effectiveness of catalytic action in an oxidation catalyst used to oxidize and combust gas, a DPF system is used. It is a single system, and it does not stop the engine. It has a reliable heating function, the system is simple, compact and inexpensive. It is easy to arrange in the engine exhaust system, and running costs such as fuel consumption are minimized and economical. Provide a highly practical heating system.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】排ガス中の残存酸素を用
いて燃料を確実に燃焼して当該排ガス自身の温度をエン
ジン運転中に所要の温度まで昇温するため、エンジンの
運転状況に応じて、燃焼器内での燃料の確実なる着火と
安定燃焼状態を維持するための三要素である酸素濃度及
び排ガス温度並びに排ガス流量もしくはそれに変わり得
る信号を使用して燃焼器の着火・燃焼タイミングをコン
トロールする。
In order to reliably burn fuel using residual oxygen in exhaust gas and to raise the temperature of the exhaust gas itself to a required temperature during operation of the engine, the temperature of the exhaust gas depends on the operating condition of the engine. The ignition and combustion timing of the combustor is controlled using the oxygen concentration and the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate or the signals that can be changed, which are the three factors to ensure the ignition of the fuel in the combustor and the stable combustion state I do.

【0015】又、DPFもしくは酸化触媒入口の排ガス
温度を監視しこれらが許容温度以上に上昇しないように
する。
Also, the temperature of the exhaust gas at the inlet of the DPF or the oxidation catalyst is monitored so that these do not rise above the allowable temperature.

【0016】先ず図−10により一般的なディーゼルエ
ンジンの排ガス特性について述べる。本図よりエンジン
出力に対し排ガス中残存酸素は通常13%以上で低負荷
時は相対的に高くアイドリング時は18%程度まで上昇
する。又、エンジン出口の排ガス温度及び排ガス流量は
エンジン出力の増加と共に上昇することがわかる。
First, the exhaust gas characteristics of a general diesel engine will be described with reference to FIG. From this figure, the residual oxygen in the exhaust gas is usually 13% or more of the engine output, which is relatively high at low load and rises to about 18% at idling. Further, it can be seen that the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate at the engine outlet increase as the engine output increases.

【0017】図−11は燃焼器におけるエンジン排ガス
中の残存酸素での排ガス温度に対する燃料の燃焼特性を
示す。本図より排ガス温度が低くなると安定燃焼限界排
ガス中酸素濃度が高く必要とされることがわかる。尚、
グラフの曲線の上方が着火・安定燃焼範囲を示す。
FIG. 11 shows the combustion characteristics of fuel with respect to the temperature of the exhaust gas with the residual oxygen in the engine exhaust gas in the combustor. It can be seen from the figure that when the exhaust gas temperature decreases, the oxygen concentration in the stable combustion limit exhaust gas is required to be high. still,
The upper part of the curve in the graph indicates the ignition / stable combustion range.

【0018】図−12は燃焼器における排ガス流量と排
ガス流量に対する燃料流量の比(以下燃空比という)の
関係を示す。本図より安定燃焼範囲はやや排ガス流量が
少なく且つ燃空比が一定の範囲に限られていることがわ
かる。尚、グラフの曲線の左方が着火・安定燃焼範囲を
示す。
FIG. 12 shows the relationship between the exhaust gas flow rate in the combustor and the ratio of the fuel flow rate to the exhaust gas flow rate (hereinafter referred to as fuel-air ratio). From this figure, it can be seen that the stable combustion range is limited to a range where the exhaust gas flow rate is somewhat small and the fuel-air ratio is constant. The left side of the curve in the graph indicates the ignition / stable combustion range.

【0019】これらのことから、排ガス中の残存酸素を
使用して当該排ガス自身を昇温するためには望ましくは
排ガス中酸素濃度と排ガス温度と排ガス流量の三要素を
確認することによって燃料の確実な着火と安定燃焼が可
能となり、エンジン運転中においてDPF及び酸化触媒
の再生を行うことが出来る。ここで、エンジンの排ガス
量は、通常、使われない信号であるばかりでなく、それ
を直接に検出するためにはかなりのコストを必要とする
ため排ガス量そのものを使用することは現実的ない。
From these facts, in order to raise the temperature of the exhaust gas itself by using the residual oxygen in the exhaust gas, it is desirable to confirm the three elements of the oxygen concentration in the exhaust gas, the exhaust gas temperature and the exhaust gas flow rate to ensure the fuel. Igniting and stable combustion can be performed, and the DPF and the oxidation catalyst can be regenerated during operation of the engine. Here, the exhaust gas amount of the engine is not only a signal that is not normally used, but also requires a considerable cost to directly detect it, so that it is not practical to use the exhaust gas amount itself.

【0020】従って、その代用値としてDPF下流の排
ガス圧力もしくは下流にDPFを設置しない場合は酸化
触媒の下流又は上流の排ガス圧力もしくはエンジン回転
数もしくは車速もしくはエンジン回転数と車速の双方の
信号もしくはエンジン出力に所定の関数を掛けた値とし
て演算器により近似的に求めることが出来る。
Accordingly, as a substitute value, the exhaust gas pressure downstream of the DPF or the exhaust gas pressure downstream or upstream of the oxidation catalyst, the engine speed or the vehicle speed, or the signal of both the engine speed and the vehicle speed or the engine speed if no DPF is installed downstream. It can be approximately obtained by a calculator as a value obtained by multiplying the output by a predetermined function.

【0021】因みに、図−13は排ガス流量に対するD
PF出口排ガス圧力を示し、二つの値は相関が正しく保
たれているのでDPF出口排ガス圧力を排ガス流量の代
用値の指標として使用することが可能である。酸化触媒
の下流又は上流の排ガス圧力も同様である。
FIG. 13 shows D versus exhaust gas flow rate.
It indicates the exhaust gas pressure at the PF outlet, and since the two values are correctly correlated, the exhaust gas pressure at the DPF outlet can be used as an index of the substitute value of the exhaust gas flow rate. The same applies to the exhaust gas pressure downstream or upstream of the oxidation catalyst.

【0022】同様に、エンジン回転数もしくは車速もし
くはエンジン回転数と車速もしくはエンジン出力も前記
指標と同様に使用することが可能である。尚、これらの
指標値はECU内部で排ガス流量値に換算される。
Similarly, the engine speed or the vehicle speed or the engine speed and the vehicle speed or the engine output can be used in the same manner as the index. Note that these index values are converted into exhaust gas flow values inside the ECU.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図−1はDPF再生のため
の本考案の実施例を示す。エンジン(1)からの排ガス
(2)は燃焼器(34)とDPF(4)を順次経由して
DPF(4)で浄化されて排ガステール管(22)より
大気へ放出される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention for DPF regeneration. Exhaust gas (2) from the engine (1) is sequentially purified by the DPF (4) via the combustor (34) and the DPF (4) and discharged to the atmosphere from the exhaust gas tail pipe (22).

【0024】燃焼器上流に酸素センサ(40)及び温度
センサ(41)を設置し、DPF(4)の上流に温度セ
ンサと圧力センサ(42)をDPF(4)下流に圧力セ
ンサを設置されている。DPF入口及び出口の圧力セン
サ(42)はDPF(4)のDP捕捉状況を監視するた
めのDPF差圧監視にも用いられ、この場合は別途設置
の差圧計の信号であってもかまわない。
An oxygen sensor (40) and a temperature sensor (41) are installed upstream of the combustor, a temperature sensor and a pressure sensor (42) are installed upstream of the DPF (4), and a pressure sensor is installed downstream of the DPF (4). I have. The pressure sensors (42) at the inlet and outlet of the DPF are also used for monitoring the DPF differential pressure for monitoring the DP capturing state of the DPF (4). In this case, signals from a differential pressure gauge separately installed may be used.

【0025】燃焼器(39)には燃料油タンク(31)
から燃料油(45)が燃料油ポンプ(14)によって供
給され、ノズル(25)から燃焼器(39)内へ注入さ
れ、グロープラグ(35)によって着火燃焼される。燃
料油ポンプ(14)及びグロープラグ(35)への電力
はバッテリ(11)から供給される。
The combustor (39) has a fuel oil tank (31)
The fuel oil (45) is supplied from the fuel oil pump (14), injected from the nozzle (25) into the combustor (39), and ignited and burned by the glow plug (35). Electric power to the fuel oil pump (14) and the glow plug (35) is supplied from the battery (11).

【0026】DPFのDPの捕捉状況により必要に応
じ、燃焼器上流の酸素センサ(40)信号及び温度セン
サ(42)信号並びにDPF(4)下流の圧力センサ
(42)信号によって、当該排ガスの昇温のための着火
・安定燃焼が可能な条件が確保されていることを確認し
て燃料油を投入して当該排ガスを昇温する。
If necessary, depending on the DP capture state of the DPF, the rise of the exhaust gas is determined by an oxygen sensor (40) signal and a temperature sensor (42) signal upstream of the combustor and a pressure sensor (42) signal downstream of the DPF (4). After confirming that the conditions for igniting and stable combustion for the temperature are secured, the fuel oil is introduced to raise the temperature of the exhaust gas.

【0027】尚、DPF(4)の温度がその許容値を越
えないようにDPF入口の温度センサ(41)で温度を
監視し必要に応じ燃料油ポンプで燃料流量を調節するか
又は燃料を遮断する。
The temperature of the DPF (4) is monitored by a temperature sensor (41) at the inlet of the DPF so as not to exceed the allowable value, and the fuel flow rate is adjusted by a fuel oil pump or the fuel is cut off as required. I do.

【0028】図−2はDPF再生のための本考案の他の
実施例を示し、図−1における燃料油使用の代わりに燃
料ガスを使用する場合を示す。液化ガスを充填した燃料
ガスボンベ(32)を使用すれば燃料油ポンプが不要と
なって装置がシンプルになる。尚、着火源はスパークジ
ェネレータ(36)を使用して点火プラグ(34)で点
火する。その他は図−1と同様である。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention for DPF regeneration, in which fuel gas is used instead of fuel oil in FIG. The use of the fuel gas cylinder (32) filled with liquefied gas eliminates the need for a fuel oil pump and simplifies the apparatus. The ignition source is ignited by a spark plug (34) using a spark generator (36). Others are the same as FIG.

【0029】図−3は酸化触媒の触媒作用の有効性確保
のための本考案の他の実施例を示す。 図−1におけ
るDPF(4)の代わりに酸化触媒(10)を使用した
場合であり、その他は図−1と同様である。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention for securing the effectiveness of the catalytic action of the oxidation catalyst. This is a case where an oxidation catalyst (10) is used instead of the DPF (4) in FIG. 1, and the other is the same as FIG.

【0030】図−4は酸化触媒の触媒作用の有効性確保
及びDPFの再生のための本考案の他の実施例を示す。
図−1におけるDPF(4)の上流に酸化触媒を追
加した場合を示す。酸化触媒(10)及びDPF(4)
の保護のための温度センサ(41)は酸化触媒(10)
の上流に設置している。 その他は図−1と同様であ
る。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention for ensuring the catalytic activity of the oxidation catalyst and regenerating the DPF.
The case where an oxidation catalyst is added upstream of the DPF (4) in FIG. 1 is shown. Oxidation catalyst (10) and DPF (4)
Temperature sensor (41) for protection of the oxidation catalyst (10)
It is installed upstream of. Others are the same as FIG.

【0031】[0031]

【実施例】実施例は上記「発明の実施」の形態で述べた
通りである。しかしながら、図−4の酸化触媒の代わり
にSOF成分を吸着するための吸着剤が配置されるもの
であってもよい。
The embodiments are as described in the "embodiment of the invention". However, an adsorbent for adsorbing the SOF component may be provided instead of the oxidation catalyst of FIG.

【0032】又、図−1及び図−3及び図−4のグロー
プラグ(35)と図−2の点火プラグ(34)はすべて
燃焼器(39)に注入される燃料の着火源としたもので
あって特に用途を区分したものではない。
The glow plug (35) in FIGS. 1, 3, and 4 and the spark plug (34) in FIG. 2 are all ignition sources for the fuel injected into the combustor (39). It is not intended to be a particular application.

【0033】又、記述は主に車両用ディーゼルエンジン
を想定したものとなっているが、車両用に限らず陸上発
電機等定置用ディーゼルエンジン並びに船舶用ディーゼ
ルエンジンにも充分適用出来る。
Although the description mainly assumes a diesel engine for vehicles, the present invention can be applied not only to vehicles but also to stationary diesel engines such as land generators and marine diesel engines.

【0034】又、DPFのフィルタエレメントの構成に
ついても主にウォールフロー型について記述している
が、不織布使用による蛇腹型又はグラニュラ(粒状層)
型又はセラミックフォーム型又はマルチパイプ型等排ガ
スを昇温することによってDPFを再生できる型式にお
いてはすべてに適用出来る。
Although the structure of the filter element of the DPF is mainly described as a wall flow type, a bellows type or a granular (granular layer) using a nonwoven fabric is used.
It can be applied to all types such as a mold or a ceramic foam type or a multi-pipe type in which DPF can be regenerated by heating exhaust gas.

【0035】又、電気機器への電力はバッテリのほか発
電機から直接供給を受けてもよい。
The electric power to the electric equipment may be directly supplied from a generator other than the battery.

【0036】[0036]

【発明の効果】DPFの系統が1系統であってエンジン
を停止する必要がなく、燃焼器内での燃料の確実なる着
火と安定燃焼状態を維持されるため排ガスの昇温作用が
確実が確実に行われると共に、システムがシンプル・コ
ンパクト・安価でエンジン排気系への配置が容易となり
燃料消費等のランニング費用が最少限であり、経済的で
実用性の高い排ガス温度の昇温システムを提供出来る。
According to the present invention, since there is only one DPF system, there is no need to stop the engine, and reliable ignition of fuel in the combustor and a stable combustion state are maintained, so that the effect of increasing the temperature of exhaust gas is ensured. In addition, the system is simple, compact, inexpensive, easy to arrange in the engine exhaust system, running costs such as fuel consumption are minimized, and it is possible to provide an economical and practical exhaust gas temperature raising system with high practicality .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】DPFの再生のための本考案の実施例FIG. 1 shows an embodiment of the present invention for DPF regeneration.

【図2】DPFの再生のための本考案の他の実施例FIG. 2 shows another embodiment of the present invention for DPF regeneration.

【図3】酸化触媒の触媒作用の有効性確保のための本考
案の他の実施例
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention for ensuring the catalytic activity of the oxidation catalyst.

【図4】酸化触媒の触媒作用の有効性確保及びDPFの
再生のための本考案の他の実施例
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention for ensuring the catalytic activity of the oxidation catalyst and regenerating the DPF.

【図5】電気ヒータを使用した直交流型DPFシステムFIG. 5 is a cross-flow DPF system using an electric heater.

【図6】電気ヒータを使用した切り替え式DPFシステ
FIG. 6 is a switchable DPF system using an electric heater.

【図7】電気ヒータを使用した蛇腹式DPFシステムFIG. 7 is a bellows type DPF system using an electric heater.

【図8】酸化触媒とDPFを組み合わせた排気浄化シス
テム
FIG. 8 is an exhaust gas purification system combining an oxidation catalyst and a DPF.

【図9】燃焼用空気を用いるバーナを使用したDPFシ
ステム
FIG. 9 is a DPF system using a burner that uses combustion air.

【図10】ディーゼルエンジンの排ガス特性FIG. 10 Exhaust gas characteristics of a diesel engine

【図11】燃焼器の着火・安定燃焼特性(1)FIG. 11 Ignition / stable combustion characteristics of a combustor (1)

【図12】燃焼器の着火・安定燃焼特性(2)FIG. 12: Ignition / stable combustion characteristics of a combustor (2)

【図13】DPF出口排ガス圧力の変化FIG. 13: Change in exhaust gas pressure at DPF outlet

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 排ガス 3 燃焼用空気 4 DPF 5 DPF(A) 6 DPF(B) 7 DPF(直交流型) 8 DPF(ウォールフロー型) 9 DPF(蛇腹型) 10 酸化触媒 11 バッテリ 12 発電機 13 レギュレータ 14 燃料油ポンプ 15 空気ファン 16 制御弁 17 排ガス切替弁 18 排ガスバルブ 19 ホッパ 20 排ガス管 21 再生用排出ガス管 22 排ガステール管 23 拡散器 24 反射板 25 ノズル 26 逆洗用エア 27 電気ヒータ 28 フィルタエレメント 31 燃料油タンク 32 燃料ガスボンベ 33 エアタンク 34 点火プラグ 35 グロープラグ 36 スパークジェネレータ 37 バーナ 38 気化混合器 39 燃焼器 40 酸素センサ 41 温度センサ 42 圧力センサ 43 エンジン負荷 44 ECU(制御装置) 45 燃料油 46 燃料ガス 47 電磁弁 Reference Signs List 1 engine 2 exhaust gas 3 combustion air 4 DPF 5 DPF (A) 6 DPF (B) 7 DPF (cross-flow type) 8 DPF (wall flow type) 9 DPF (bellows type) 10 oxidation catalyst 11 battery 12 generator 13 regulator 14 Fuel oil pump 15 Air fan 16 Control valve 17 Exhaust gas switching valve 18 Exhaust gas valve 19 Hopper 20 Exhaust gas pipe 21 Regeneration exhaust gas pipe 22 Exhaust gas tail pipe 23 Diffuser 24 Reflector 25 Nozzle 26 Backwash air 27 Electric heater 28 Filter Element 31 Fuel oil tank 32 Fuel gas cylinder 33 Air tank 34 Spark plug 35 Glow plug 36 Spark generator 37 Burner 38 Vaporization mixer 39 Combustor 40 Oxygen sensor 41 Temperature sensor 42 Pressure sensor 43 Engine load 44 ECU (control device) 5 fuel oil 46 fuel gas 47 solenoid valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/24 F01N 3/36 B 3/36 9/00 Z 9/00 B01D 46/42 B // B01D 46/42 53/36 103C Fターム(参考) 3G090 AA02 CA01 CA02 CA04 CB01 CB02 CB03 CB04 CB11 CB12 CB13 CB15 DA02 DA03 DA04 DA09 DA10 DA12 DA18 DA19 DA20 EA02 3G091 AA02 AA04 AA06 AA18 AA28 AB02 AB10 AB13 BA08 BA31 BA38 CA02 CA03 CA15 DB10 EA17 EA32 EA34 FB10 FC02 GA05 GA06 GA20 HA11 HA15 HA22 HA36 HA37 HA42 HA45 HA47 HB02 HB03 4D048 AA14 AA17 AB01 BB02 CC51 CD05 DA01 DA02 DA13 4D058 JA32 MA41 MA51 SA08 TA06──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/24 F01N 3/36 B 3/36 9/00 Z 9/00 B01D 46/42 B // B01D 46/42 53/36 103C F-term (reference) 3G090 AA02 CA01 CA02 CA04 CB01 CB02 CB03 CB04 CB11 CB12 CB13 CB15 DA02 DA03 DA04 DA09 DA10 DA12 DA18 DA19 DA20 EA02 3G091 AA02 AA04 AA06 AA18 CA15 DB10 EA17 EA32 EA34 FB10 FC02 GA05 GA06 GA20 HA11 HA15 HA22 HA36 HA37 HA42 HA45 HA47 HB02 HB03 4D048 AA14 AA17 AB01 BB02 CC51 CD05 DA01 DA02 DA13 4D058 JA32 MA41 MA51 SA08 TA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディーゼルエンジン排ガス中の有害成分
である浮遊粒子状物質(以下DPという)となるすす及
び可溶有機物質(以下SOFという)の捕捉のために用
いられる排ガス微粒子フィルタ(以下DPFという)に
おける捕捉DPの焼却再生もしくは前記有害物質を酸化
燃焼するために用いられる酸化触媒における触媒作用の
有効性確保のため、燃料を燃焼して当該排ガスの温度を
所要値まで昇温するための燃焼器であって、当該燃焼器
バーナの上流に設置される酸素センサーと温度センサー
によって検出される昇温対象の当該排ガス中の酸素濃度
信号と排ガス温度信号及び排ガス流量信号もしくはDP
F下流の排ガス圧力信号もしくは酸化触媒上流または下
流の排ガス圧力信号もしくはエンジン回転数信号もしく
は車速信号もしくはエンジン回転数と車速の双方の信号
もしくはエンジン出力のうち一つ以上の信号を用いて、
これらの信号の一つ以上が排ガスを昇温するために投入
される燃料の安定燃焼条件の一つ以上を満足する条件下
において燃料を投入して当該排ガス自身に有する残存酸
素を使って当該燃料を安定的に着火して燃焼するように
コントロールされる燃焼器。
An exhaust gas particulate filter (hereinafter, referred to as DPF) used for trapping soot and soluble organic substances (hereinafter, referred to as SOF), which are suspended particulate matter (hereinafter, referred to as DP), which is a harmful component in diesel engine exhaust gas. Combustion for burning the fuel and raising the temperature of the exhaust gas to a required value in order to ensure the catalytic action of the oxidation catalyst used to incinerate or regenerate the trapped DP or to oxidize and combust the harmful substances in the step (1). An oxygen concentration signal and an exhaust gas temperature signal and an exhaust gas flow signal or DP in the exhaust gas to be heated which are detected by an oxygen sensor and a temperature sensor installed upstream of the combustor burner.
Using one or more of the following: an exhaust gas pressure signal downstream of F, an exhaust gas pressure signal upstream or downstream of the oxidation catalyst, an engine speed signal, a vehicle speed signal, a signal of both engine speed and vehicle speed, or an engine output.
The fuel is injected under the condition that one or more of these signals satisfies at least one of the stable combustion conditions of the fuel injected to raise the temperature of the exhaust gas, and the residual oxygen contained in the exhaust gas itself is used for the fuel. A combustor that is controlled to stably ignite and burn.
【請求項2】 ディーゼルエンジン排ガス中の有害成分
である浮遊粒子状物質(以下DPという)となるすす及
び可溶有機物質(以下SOFという)の捕捉のために用
いられる排ガス微粒子フィルタ(以下DPFという)に
おける捕捉DPの焼却再生もしくは前記有害物質を酸化
燃焼するために用いられる酸化触媒における触媒作用の
有効性確保のため、燃料を燃焼して当該排ガスの温度を
所要値まで昇温するための燃焼器であって、当該燃焼器
バーナの上流に設置される酸素センサーと温度センサー
によって検出される昇温対象の当該排ガス中の酸素濃度
信号と排ガス温度信号及び排ガス流量信号もしくはDP
F下流の排ガス圧力信号もしくは酸化触媒上流または下
流の排ガス圧力信号もしくはエンジン回転数信号もしく
は車速信号もしくはエンジン回転数と車速の双方の信号
もしくはエンジン出力のうち二つ以上の信号を用いて、
これらの信号の二つ以上が排ガスを昇温するために投入
される燃料の安定燃焼条件の二つ以上を満足する条件下
において燃料を投入して当該排ガス自身に有する残存酸
素を使って当該燃料を安定的に着火して燃焼するように
コントロールされる燃焼器。
2. An exhaust gas particulate filter (hereinafter, referred to as DPF) used for trapping soot and soluble organic substances (hereinafter, referred to as SOF) as suspended particulate matter (hereinafter, referred to as DP), which is a harmful component in exhaust gas of a diesel engine. Combustion for burning the fuel and raising the temperature of the exhaust gas to a required value in order to ensure the catalytic action of the oxidation catalyst used to incinerate or regenerate the trapped DP or to oxidize and combust the harmful substances in the step (1). An oxygen concentration signal and an exhaust gas temperature signal and an exhaust gas flow signal or DP in the exhaust gas to be heated which are detected by an oxygen sensor and a temperature sensor installed upstream of the combustor burner.
Using at least two of the following: an exhaust gas pressure signal downstream of the F, an exhaust gas pressure signal upstream or downstream of the oxidation catalyst, an engine speed signal or a vehicle speed signal, a signal of both the engine speed and the vehicle speed, or an engine output.
The fuel is injected under the condition that two or more of these signals satisfy the stable combustion condition of the fuel injected to raise the temperature of the exhaust gas, and the residual oxygen contained in the exhaust gas itself is used for the fuel. A combustor that is controlled to stably ignite and burn.
【請求項3】 ディーゼルエンジン排ガス中の有害成分
である浮遊粒子状物質(以下DPという)となるすす及
び可溶有機物質(以下SOFという)の捕捉のために用
いられる排ガス微粒子フィルタ(以下DPFという)に
おける捕捉DPの焼却再生もしくは前記有害物質を酸化
燃焼するために用いられる酸化触媒における触媒作用の
有効性確保のため、燃料を燃焼して当該排ガスの温度を
所要値まで昇温するための燃焼器であって、当該燃焼器
バーナの上流に設置される酸素センサーと温度センサー
によって検出される昇温対象の当該排ガス中の酸素濃度
信号と排ガス温度信号及び排ガス流量信号もしくはDP
F下流の排ガス圧力信号もしくは酸化触媒上流または下
流の排ガス圧力信号もしくはエンジン回転数信号もしく
は車速信号もしくはエンジン回転数と車速の双方の信号
もしくはエンジン出力の信号を用いて、これらの信号が
排ガスを昇温するために投入される燃料の安定燃焼条件
を満足する条件下において燃料を投入して当該排ガス自
身に有する残存酸素を使って当該燃料を安定的に着火し
て燃焼するようにコントロールされる燃焼器。
3. An exhaust gas particulate filter (hereinafter referred to as DPF) used for trapping soot and soluble organic substances (hereinafter referred to as SOF), which are suspended particulate matter (hereinafter referred to as DP), which is a harmful component in diesel engine exhaust gas. Combustion for burning the fuel and raising the temperature of the exhaust gas to a required value in order to ensure the catalytic action of the oxidation catalyst used to incinerate or regenerate the trapped DP or to oxidize and combust the harmful substances in the step (1). An oxygen concentration signal and an exhaust gas temperature signal and an exhaust gas flow signal or DP in the exhaust gas to be heated which are detected by an oxygen sensor and a temperature sensor installed upstream of the combustor burner.
These signals raise the exhaust gas using the exhaust gas pressure signal downstream of the F, the exhaust gas pressure signal upstream or downstream of the oxidation catalyst, the engine speed signal, the vehicle speed signal, the signal of both the engine speed and the vehicle speed, or the signal of the engine output. Combustion controlled so that fuel is injected under conditions that satisfy the stable combustion conditions of the fuel injected for warming, and the fuel is stably ignited and burned using the residual oxygen contained in the exhaust gas itself. vessel.
【請求項4】 請求項1に記載の燃焼器において、前記
DPF入口もしくは酸化触媒の入口温度が当該DPFも
しくは酸化触媒に定められる許容温度以上の異常高温と
ならないよう温度センサーで監視し必要に応じ前記投入
燃料の流量を調節するかまたは遮断するようにコントロ
ールされる燃焼器。
4. The combustor according to claim 1, wherein the temperature of the DPF inlet or the inlet of the oxidation catalyst is monitored by a temperature sensor so as not to be an abnormally high temperature exceeding an allowable temperature set for the DPF or the oxidation catalyst. A combustor controlled to regulate or shut off the flow rate of the input fuel.
【請求項5】 請求項2に記載の燃焼器において、前記
DPF入口もしくは酸化触媒の入口温度が当該DPFも
しくは酸化触媒に定められる許容温度以上の異常高温と
ならないよう温度センサーで監視し必要に応じ前記投入
燃料の流量を調節するかまたは遮断するようにコントロ
ールされる燃焼器。
5. The combustor according to claim 2, wherein the temperature of the DPF inlet or the inlet of the oxidation catalyst is monitored by a temperature sensor so as not to be an abnormally high temperature exceeding an allowable temperature defined for the DPF or the oxidation catalyst, and if necessary. A combustor controlled to regulate or shut off the flow rate of the input fuel.
【請求項6】 請求項3に記載の燃焼器において、前記
DPF入口もしくは酸化触媒の入口温度が当該DPFも
しくは酸化触媒に定められる許容温度以上の異常高温と
ならないよう温度センサーで監視し必要に応じ前記投入
燃料の流量を調節するかまたは遮断するようにコントロ
ールされる燃焼器。
6. The combustor according to claim 3, wherein the temperature of the DPF inlet or the inlet of the oxidation catalyst is monitored by a temperature sensor so as not to be an abnormally high temperature exceeding an allowable temperature set for the DPF or the oxidation catalyst, and if necessary. A combustor controlled to regulate or shut off the flow rate of the input fuel.
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