JP2513518B2 - ディ―ゼルエンジン用パティキュレ―トフィルタの再生方法 - Google Patents

ディ―ゼルエンジン用パティキュレ―トフィルタの再生方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディーゼルエンジンにおいて排気ガスか
らパティキュレートを捕集するパティキュレートフィル
タの再生方法に係り、詳しくは排気ガスをパージ流とし
て利用するディーゼルエンジン用パティキュレートフィ
ルタの再生方法に関するものである。
〔従来の技術〕
ディーゼルエンジンにおける従来のセラミック製パテ
ィキュレートフィルタでは、セラミック製パティキュレ
ートフィルタ自体をヒータやバーナ等により加熱して、
パティキュレートフィルタに捕集されているパティキュ
レート(主に煤)を再燃焼させて、パティキュレートフ
ィルタより除去している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来技術では、セラミック製パティキュレートフィル
タ自体においてパティキュレートが再燃焼するので、パ
ティキュレートフィルタが非常な高温となり、パティキ
ュレートフィルタの亀裂及び溶損等につながり、パティ
キュレートフィルタの寿命及び耐久性を悪化させる。
また、加圧空気によりパティキュレートフィルタから
パティキュレートをパージする場合は、加圧空気の消費
量が膨大となり、その確保に支障が生じるとともに、パ
ティキュレートフィルタにおける加圧空気の逆流作用の
みによりパティキュレートフィルタからパティキュレー
トをパージすることになるので、パージ効率が低い。
この発明の目的は、パティキュレートフィルタの亀裂
及び溶損を引き起こすことなく、また、パージ用エアの
確保に支障を生じることなく、パティキュレートフィル
タからパティキュレートを効率よくパージして、処理す
ることができるディーゼルエンジン用パティキュレート
フィルタの再生方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の前提となるディーゼルエンジン用パティキ
ュレートフィルタでは、排気ガスの通過に伴って排気ガ
ス中のパティキュレートを捕集する。そして、この発明
によるパティキュレートフィルタの再生方法では、圧力
の脈動する排気ガスをパティキュレートフィルタに逆方
向に流して、パティキュレートフィルタにおける捕集パ
ティキュレートをパティキュレートフィルタから分離さ
せるとともに、下方へ落下させ、下方において加熱手段
により再燃焼させる。
〔作用〕
パティキュレートフィルタにおけるパティキュレート
のパージの際には、圧力の脈動する排気ガスが、パティ
キュレートフィルタの逆方向から加えられる。これによ
り、パティキュレートフィルタは、圧力を脈動させる排
気ガスを逆方向へ通過されて、パティキュレートフィル
タに捕集されているパティキュレートは、パティキュレ
ートフィルタから効率よく分離し、下方へ落下する。落
下したパティキュレートはパティキュレートフィルタの
下方において加熱手段により焼却される。
〔実施例〕
以下、この発明を図面の実施例について説明する。
第1図はパティキュレートフィルタの再生装置全体の
構成図である。6気筒ディーゼルエンジン10は複数個の
気筒を備え、前側の3個の気筒からの排気ガスは排気マ
ニホールド12を介して第1のフィルタ装置14へ導かれ、
また、後ろ側の3個の気筒からの排気ガスは排気マニホ
ールドを介して第2のフィルタ装置18へ導かれる。第1
のフィルタ装置14及び第2のフィルタ装置18は、同一の
構造を有し、排気ガスが通過しかつその通過の際に排気
ガス中のパティキュレートを捕集するセラミック製パテ
ィキュレートフィルタ20と、セラミック製パティキュレ
ートフィルタ20の下部に配設されセラミック製パティキ
ュレートフィルタ20から落下して来たパティキュレート
を受ける煤溜22と、煤溜22の下部に配設されているヒー
タ24とを有している。
セラミック製パティキュレートフィルタ20は、管の内
外を連通する多数の通気孔を備え鉛直方向へ延びる管状
のセラミックパイプフィルタと、複数本のセラミックパ
イプフィルタを間隔をおいて一列に保持する多孔質のセ
ラミックパティションとを含み、セラミックパイプフィ
ルタを嵌挿されたセラミックパティションが積層されて
いる。管状の各セラミックパイプフィルタは上下の端を
開口しており、上下の端はそれぞれ排気ガス入口及び払
い落とし口となっている。
排気ガスは第1のフィルタ装置14及び第2のフィルタ
装置18からそれぞれ排気通路26,28へ導かれ、第1の電
磁切替弁30及び第2の電磁切替弁32がそれぞれ排気通路
26,28に設けられている。パージ用導入側通路34は第1
の電磁切替弁30から導かれて来る排気ガスを第2のフィ
ルタ装置18へ導き、パージ用導入側通路36は第2の電磁
切替弁32から導かれて来る排気ガスを第1のフィルタ装
置14へ導く。パージ用導出側通路38は、第1のフィルタ
装置14においてセラミック製パティキュレートフィルタ
20の下方を第1の電磁切替弁30より下流側の排気通路26
の個所へ接続し、パージ用導出側通路40は、第2のフィ
ルタ装置18においてセラミック製パティキュレートフィ
ルタ20の下方を第2の電磁切替弁32より下流側の排気通
路28の個所へ接続する。ヒータスイッチ42は第1のフィ
ルタ装置14及び第2のフィルタ装置18のヒータ24へのバ
ッテリ44の電力の供給を制御し、制御装置46は6気筒デ
ィーゼルエンジン10の気筒の着火順序に従って第1の電
磁切替弁30及び第2の電磁切替弁32の切替を制御する。
第2図は6気筒ディーゼルエンジン10の着火気筒と第
1の電磁切替弁30及び第2の電磁切替弁32の切替位置と
の関係を示すタイミングチャートである。6気筒ディー
ゼルエンジン10の気筒番号を前方から順番に1、2、・
・・、6と定義すると、着火順序は1、4、2、6、
3、5である。第1の電磁切替弁30及び第2の電磁切替
弁32は、第2図において、高い方のレベルではそれぞれ
パージ用導入側通路34,36へ排気ガスを流し、低い方の
レベルではそれぞれ排気通路26,28の下流側へ排気ガス
を流す。
第1図の再生装置の作用を、第2図を参照しつつ説明
する。
排気マニホールド12,排気マニホールドを介して第1
のフィルタ装置14及び第2のフィルタ装置18へ導かれた
排気ガスは、第1のフィルタ装置14及び第2のフィルタ
装置18のセラミック製パティキュレートフィルタ20を通
過し、その際、含有するパティキュレートをセラミック
製パティキュレートフィルタ20により捕集される。この
結果、パティキュレートを除去された排気ガスが、第1
のフィルタ装置14及び第2のフィルタ装置18からそれぞ
れ排気通路26,28を経由して、大気へ放出される。
1番〜3番のいずれかの気筒が着火時期にあるとき、
それらの気筒が属する方の排気マニホールド12は、いず
れの気筒も排気行程にはないので、排気ガス圧は低くな
っているのに対し、4番〜6番の気筒が属している方の
排気マニホールドは、いずれかの気筒が排気行程にある
ので、排気ガス圧は高くなっている。このときは、第2
の電磁切替弁32がパージ用導入側通路36へ第2のフィル
タ装置18からの排気ガスを導く結果、第1のフィルタ装
置14においてセラミック製パティキュレートフィルタ20
は排気通路26側の圧力が排気マニホールド12側の圧力よ
り高くなり、この結果、第1のフィルタ装置14のセラミ
ック製パティキュレートフィルタ20には、排気ガスの逆
流が生じ、また、第2のフィルタ装置18からのパージ用
導入側通路36を介して第1のフィルタ装置14へ供給され
る排気ガス圧は間欠的な排気行程の結果として脈動して
いるので、第1のフィルタ装置14内のセラミック製パテ
ィキュレートフィルタ20は、圧力の脈動している排気ガ
スの逆流を受けて、捕集パティキュレートをパージされ
る。パージされたパティキュレートは、下部のヒータ24
へ落下し、ヒータ24により加熱され、再燃焼する。ま
た、第1のフィルタ装置14のセラミック製パティキュレ
ートフィルタ20を逆流した排気ガスはパージ用導出側通
路38を介して第1の電磁切替弁30の下流側の排気通路26
の個所へ導かれる。
4番〜6番のいずれかの気筒が着火時期にあるとき
は、逆に第2のフィルタ装置18のセラミック製パティキ
ュレートフィルタ20に捕集されていたパティキュレート
が、パージされ、ヒータ24において再燃焼される。
第3図はパティキュレートフィルタの別の再生装置全
体の構成図である。6気筒ディーゼルエンジン10は6個
の気筒48を備え、変速機49が6気筒ディーゼルエンジン
10の後部に接続されている。6気筒ディーゼルエンジン
10の前側から1番〜5番の気筒48より排出されて来る排
気ガスは、排気マニホールド50及び排気通路52を介して
フィルタ装置54へ導かれる。フィルタ装置54の構造は、
第1図の第1のフィルタ装置14及び第2のフィルタ装置
18と同一であり、排気ガスが通過しかつその通過の際に
排気ガス中のパティキュレートを捕集するセラミック製
パティキュレートフィルタ56と、セラミック製パティキ
ュレートフィルタ56の下部に配設されセラミック製パテ
ィキュレートフィルタ56から落下して来たパティキュレ
ートを受ける煤溜58と、煤溜58の下部に配設されている
ヒータ60とを有している。蓄圧タンク62は6番の気筒48
からの排気ガスを導入され、逃し弁64は、蓄圧タンク62
内の圧力が所定値以上(例:8kg/cm2)に達すると、開い
て、蓄圧タンク62内の排気ガスを逃し通路66を介して排
気通路52へ排出する。空気圧式切替弁68は蓄圧タンク62
内の排気ガスをパージ通路70及び排気通路72へ導き、パ
ージ通路70は空気圧式切替弁68からの排気ガスをフィル
タ装置54の出口側へ導き、排気ガスがパージ通路70の通
過中、パージ通路70の管長による圧力振動を付与され
る。排気通路72は空気圧式切替弁68からの排気ガスを排
気通路52へ導く。電磁開閉弁74は空気圧式切替弁68への
加圧空気の供給を制御し、圧力ピックアップ76は、フィ
ルタ装置54の出口側に配設されて、その個所の圧力を検
出する。制御装置78は圧力ピックアップ76からの入力信
号に基づいてヒータ60及び電磁開閉弁74を制御する。
第3図の再生装置の作用について説明する。
1番〜5番の気筒48からの排気ガスは、排気マニホー
ルド50及び排気通路52を経てフィルタ装置54へ導かれ、
フィルタ装置54のセラミック製パティキュレート56を通
過し、通過の際にセラミック製パティキュレートフィル
タ56に含有パティキュレートを捕集される。
蓄圧タンク62には、6気筒ディーゼルエンジン10の6
番の気筒48からの排気ガスが導入され、逃し弁64により
所定圧まで高められる。一方、セラミック製パティキュ
レートフィルタ56におけるパティキュレートの捕集量が
増加するのに伴って、フィルタ装置54の出口側、すなわ
ち圧力ピックアップ76における圧力は徐々に低下する。
制御装置78は、圧力ピックアップ76の検出圧力が所定値
以下になると、セラミック製パティキュレートフィルタ
56のパージの必要時期と判断し、電磁開閉弁74を開い
て、空気圧式切替弁68において蓄圧タンク62をパージ通
路70側へ接続するとともに、ヒータ60を通電状態にす
る。これにより、蓄圧タンク62内の蓄圧状態の排気ガス
は、パージ通路70を経てフィルタ装置54の出口側へ導入
されるとともに、パージ通路70の通過中、パージ通路70
の長さによる脈動圧を生成する。パージ通路70からフィ
ルタ装置54へ導入された排気ガスの圧力は排気通路52側
の排気ガス圧より高いので、排気ガスがセラミック製パ
ティキュレートフィルタ56を逆流するとともに、セラミ
ック製パティキュレートフィルタ56を方向へ通過する排
気ガスは脈動圧を含み、これにより、捕集パティキュレ
ートが効率よくセラミック製パティキュレートフィルタ
56から効率よく分離し、下方へ落下する。パージされた
パティキュレートは、下部の煤溜58へ落下し、ヒータ60
において再燃焼される。
〔発明の効果〕
この発明では、圧力の脈動する排気ガスを、パティキ
ュレートフィルタに逆方向から作用させ、パティキュレ
ートフィルタを機械的に振動させるとともに、パティキ
ュレートフィルタに排気ガスを逆流させて、パティキュ
レートをパティキュレートフィルタから分離する。した
がって、パティキュレートフィルタからのパティキュレ
ートのパージ効率が上昇するとともに、排気ガスは十分
に存在するので、パージ用エアの確保に支障が生じるの
を回避できる。
さらに、パティキュレートフィルタから分離したパテ
ィキュレートは、パティキュレートフィルタとは別の場
所において加熱手段により燃焼され、除去されるので、
パティキュレートの再燃焼によりパティキュレートフィ
ルタに溶融や亀裂が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例に関し、第1図はパティキュレ
ートフィルタの再生装置全体の構成図、第2図は6気筒
ディーゼルエンジンの着火気筒と第1の電磁切替弁及び
第2の電磁切替弁の切替位置との関係を示すタイミング
チャート、第3図はパティキュレートフィルタの別の再
生装置全体の構成図である。 10……6気筒ディーゼルエンジン(ディーゼルエンジ
ン)、20,56……セラミック製パティキュレートフィル
タ(パティキュレートフィルタ)、24,60……ヒータ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガスの通過に伴って排気ガス中のパテ
    ィキュレートを捕集するディーゼルエンジン用パティキ
    ュレートフィルタにおいて、圧力の脈動する排気ガスを
    前記パティキュレートフィルタに逆方向に流して、パテ
    ィキュレートフィルタにおける捕集パティキュレートを
    パティキュレートフィルタから分離させるとともに、下
    方へ落下させ、下方において加熱手段により再燃焼させ
    ることを特徴とするディーゼルエンジン用パティキュレ
    ートフィルタの再生方法。
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