JP2690649B2 - 黒煙除去装置 - Google Patents

黒煙除去装置

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JP2690649B2 JP3359551A JP35955191A JP2690649B2 JP 2690649 B2 JP2690649 B2 JP 2690649B2 JP 3359551 A JP3359551 A JP 3359551A JP 35955191 A JP35955191 A JP 35955191A JP 2690649 B2 JP2690649 B2 JP 2690649B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は黒煙除去装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気ガス中には、煤等の固体微
粒子が含まれており、この固体微粒子を排気ガスから除
去するために、従来から黒煙除去装置が用いられてい
る。
【0003】従来の黒煙除去装置は図2〜図4に示さ
れ、図中、1はエンジン2の排気ガス管3中に、マフラ
4よりも排気ガスGの流れ方向に対し下流側に位置する
よう配置された黒煙除去装置本体である。該黒煙除去装
置本体1の円筒ケーシング5内には、図3及び図4に示
すようにセラミックハニカムフィルタ6とセラミックハ
ニカムフィルタ6に捕捉された固体微粒子を燃焼させる
電気ヒータ7が内蔵されている。
【0004】セラミックハニカムフィルタ6は円筒状を
し、その内部には軸方向に向けて形成され且つ排気ガス
入口側が開き排気ガス出口側が閉塞された複数の排気ガ
ス導通孔6aと排気ガス導通孔6aと交互に配置され且
つ排気ガス入口側が閉塞し排気ガス出口側が開いた複数
の排気ガス導通孔6bを備え、排気ガスGは、排気ガス
導通孔6aと6bを仕切る多孔性の壁6cを排気ガス導
通孔6a側から6b側へ通過し得るようになっており、
排気ガスG中の固体微粒子は壁6cに付着し得るように
なっている。又電気ヒータ7は、電源8及び開閉器9に
直列接続されている。
【0005】10は排気ガス管3の黒煙除去装置本体1
の設置位置よりも下流側に配置され、エアシリンダ11
により開閉するようにした排気バルブ、12はマフラ4
と黒煙除去装置本体1の間の排気ガス管3に接続された
排気バイパス管13中に配置され、エアシリンダ14に
より開閉するようにした排気バルブであり、エアシリン
ダ11,14には、エアタンク15に貯留されているエ
アが、エア供給管16,17を介して送給し得るように
なっている。又エア供給管16,17の中途部には、制
御弁18,19が設置されている。
【0006】20は電動ブロワ21で加圧されたエアを
送るエア供給管で、該エア供給管20は、黒煙除去装置
本体1内の電気ヒータ7よりも下流側に挿入され、その
先端開口部20aは、排気ガスGの流れ方向とは逆の方
向へ向いている。
【0007】22は排気ガス管3のマフラ4と黒煙除去
装置本体1の間に接続された排気ガス圧力検出器であ
り、該排気ガス圧力検出器22で検出した排気ガス圧力
Pは電気信号として演算制御装置23へ与え得るように
なっている。又24はエンジン回転数Nを検出し、電気
信号として演算制御装置23へ与えるエンジン回転数検
出器、25はエンジン負荷Fを検出し、電気信号として
演算制御装置23へ与えるエンジン負荷検出器であり、
演算制御装置23は、検出した排気ガス圧力Pやエンジ
ン回転数N及びエンジン負荷Fに基づいて、開閉器9、
制御弁18,19、電動ブロワ21に適宜指令を与え得
るようになっている。
【0008】黒煙除去装置本体1のセラミックハニカム
フィルタ6に煤等の固体微粒子が捕捉されていない場合
には、排気ガス圧力検出器22で検出される排気ガス圧
力Pは、エンジン回転数N及びエンジン負荷Fから定ま
る所定の圧力よりも低いため、演算制御装置23からの
指令により開閉器9は開き、電動ブロワ21は停止して
いる。又制御弁18,19では図示してないポートが切
り換わって、エアタンク15からのエアによりエアシリ
ンダ11,14が作動し、その結果、排気バルブ10は
開き、排気バルブ12は閉止している。
【0009】このため、エンジン2からの排気ガスG
は、排気ガス管3、マフラ4、排気ガス管3を通って黒
煙除去装置本体1内へ導入され黒煙除去装置本体1で
は、セラミックハニカムフィルタ6の排気ガス導通孔6
a内を流れ、壁6cを通過して排気ガス導通孔6b内を
流れる。而して、排気ガスG中の固体微粒子は、壁6c
により排気ガスGから除去されて壁6cの排気ガス導通
孔6a内面に付着する。又固体微粒子を除去されて清浄
になった排気ガスGは、電気ヒータ7の部分を通り、黒
煙除去装置本体1下流の排気ガス管3を通って大気へ放
出される。
【0010】固体微粒子がセラミックハニカムフィルタ
6に捕捉され、捕捉された固体微粒子の厚さが厚くなっ
て来ると、排気ガス圧力検出器22で検出される排気ガ
ス圧力Pが高くなる。而して、該排気ガス圧力Pが、エ
ンジン回転数N及びエンジン負荷Fを基に定まる所定の
排気ガス圧力よりも高くなると、セラミックハニカムフ
ィルタ6の再生が必要となる。このため演算制御装置2
3から指令が出力され、開閉器9がオンになって電気ヒ
ータ7に通電が行われ、電動ブロワ21が起動され、制
御弁18,19のスプールが切り換わってエアタンク1
5からのエアによりエアシリンダ11,14が作動し、
その結果、排気バルブ10は閉止し、排気バルブ12は
開くことになる。
【0011】このため、電気ヒータ7の発熱によりセラ
ミックハニカムフィルタ6に補捉されている固体微粒子
に火が付き、固体微粒子は、電気ブロワ21によりエア
供給管20を通り先端開口部20aから円筒ケーシング
5内に導入されるエアにより燃焼が促進される。
【0012】又、エンジン2からの排気ガスGは、排気
ガス管3を通ってマフラ4へ導入され、マフラ4からマ
フラ4下流側の排気ガス管3へ導入され、該排気ガス管
3において、固体微粒子の燃焼を促進させてセラミック
ハニカムフィルタ6から排気ガス導通孔6b及び壁6c
並に排気ガス導通孔6aを経て送出されたエアと合流
し、排気バイパス管13を通り、大気へ排出される。
【0013】固体微粒子は主として炭素であるため、燃
焼により固体微粒子は炭酸ガスとなり、エア供給管20
から吹込まれたエアに同伴されて排気ガスGと共に排気
される。
【0014】電気ヒータ7に対する通電時間が予め定め
た一定時間を経過すると演算制御装置23に内蔵されて
いるタイマを介し開閉器9に指令が出されて開閉器9が
オフとなり、電気ヒータ7に対する通電が終了し、又同
時に、演算制御装置23からの指令により電動ブロワ2
1が停止し、排気バルブ10は開き、排気バルブ12は
閉止する。これによりセラミックハニカムフィルタ6の
再生は終了する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】前述の黒煙除去装置に
おいては、電気ヒータ7への通電時間の制御や電動ブロ
ワ21の運転時間の制御はタイマにより行っているた
め、セラミックハニカムフィルタ6に補捉されている固
体微粒子の量や再生開始前のセラミックハニカムフィル
タ6内の温度により再生時の固体微粒子の燃焼温度が大
きくばらつき燃焼温度が上昇しすぎた場合は、セラミッ
クハニカムフィルタ6に亀裂や溶損の発生する虞れがあ
り、又燃焼温度が低い場合には、セラミックハニカムフ
ィルタ6に補捉されている固体微粒子に大量の燃え残り
が生ずる虞れがある。
【0016】本発明は、前述の実情に鑑み、再生時にセ
ラミックハニカムフィルタに亀裂や溶損が生じず且つ固
体微粒子の燃え残りが生じないようにすることを目的と
してなしたものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンから
の排気ガスが送られる排気ガス管の中途部に設置され、
且つ排気ガス中の固体微粒子を捕捉するセラミックハニ
カムフィルタ及び開閉器がオンになったら通電されて前
記セラミックハニカムフィルタに捕捉された固体微粒子
を燃焼させる電気ヒータが内蔵された黒煙除去装置本体
と、前記セラミックハニカムフィルタの排気ガス導通孔
内に収納された複数の温度検出器と、前記黒煙除去装置
本体の上流側に配設された排気ガス圧力検出器により検
出された排気ガス圧力がエンジン回転数とエンジン負荷
により定まる所定の圧力を越えた場合には、前記黒煙除
去装置本体下流側の排気ガス管内に配設された排気バル
ブを閉止させると共に前記黒煙除去装置本体上流側の排
気ガス管から分岐した排気バイパス管内に配設された排
気バルブを開かせる指令を各排気バルブを開閉するアク
チュエータに出力し、且つ前記温度検出器で検出した温
度のうち基準となる温度が所定の温度よりも低い場合に
は、前記開閉器を所定時間の間オンにすると共に前記固
体微粒子の燃焼を促進させるエアを前記黒煙除去装置本
体内に吹込む電動ブロワを連続的に駆動する指令を出力
し、前記基準となる温度が所定の温度範囲にある場合に
は、前記開閉器をオフにすると共に前記電動ブロワに起
動、停止の間歇運転を行うための指令を出力し、前記基
準となる温度が所定の温度を越えた場合には、前記開閉
器をオフにすると共に前記電動ブロワを停止させる指令
を出力する演算制御装置を設けてなるものである。
【0018】
【作用】温度検出器により検出された温度のうち基準と
なる温度が予め定めた所定の温度よりも低い場合は、開
閉器は所定時間の間オンになって電気ヒータは所定時間
の間通電され、電動ブロは連続的に駆動されて固体微
粒子の燃焼を促進させるためのエアは連続的に黒煙除去
装置本体内に吹込まれ、前記基準となる温度が予め定め
た所定の温度範囲にある場合には、開閉器はオフのまま
電動ブロワは一定時間間隔で間歇的に起動、停止が行わ
れ、前記基準となる温度が予め定めた所定の温度よりも
高い場合には、開閉器はオフのままとなり、電動ブロワ
は停止したままとなる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。
【0020】図1は本発明の一実施例であり、基本的構
成は、制御系以外は図2〜図4に示す従来の装置と略同
じである。従って、以下の説明は本実施例の特長部分で
ある制御系を主体として行う。尚、図中、図2に示すも
のと同一のものには同一の符号が付してある。
【0021】図1中、26a,26b,26c,26d
は、図3及び図4に示すセラミックハニカムフィルタ6
の排気ガス導通孔6a又は6b内に挿入された、シース
ード熱電対やサーミスタ等の温度検出器であり、該温度
検出器26a,26b,26c,26dで検出したセラ
ミックハニカムフィルタ6内の温度Ta,Tb,Tc,Td
は電気信号として演算制御装置23へ与え得るようにな
っている。又温度検出器26a,26b,26c,26
dはセラミックハニカムフィルタ6の大きさに応じて適
宜の数とすればよいが、夫々異なる位置の温度を検出し
得るようにすることが好ましい。
【0022】本実施例の黒煙除去装置においても、黒煙
除去装置本体1のセラミックハニカムフィルタ6に固体
微粒子があまり捉されておらず、排気ガス圧力検出器
22で検出される排気ガス圧力Pがエンジン回転数N及
びエンジン負荷Fにより定まる所定の排気ガス圧力より
も低い場合には、演算制御装置23からの指令により開
閉器9は開き、排気バルブ10は開き、排気バルブ12
は閉止し、図2に示す黒煙除去装置と同一の運転が行わ
れる。
【0023】固体微粒子がセラミックハニカムフィルタ
6に捉され、排気ガス圧力検出器22で検出される排
気ガス圧力Pがエンジン回転数N及びエンジン負荷Fに
より定まる所定の排ガス圧力よりも高くなると、セラミ
ックハニカムフィルタ6の再生のために演算制御装置2
3から指令が出力され、開閉器9がオンになって電気ヒ
ータ7に通電が行われ、電動ブロワ21が起動され、排
気バルブ10は閉止し、排気バルブ12が開く。
【0024】このため、図2の装置と同様、電気ヒータ
7の発熱によりセラミックハニカムフィルタ6に捉さ
れている固体微粒子に火が付き、固体微粒子は、電動ブ
ロワ21によりエア供給管20を経て先端開口部20a
から円筒ケーシング5内に導入されるエアにより燃焼が
促進される。
【0025】又、エンジン2からの排気ガスGは、排気
ガス管3を通りマフラ4からマフラ4下流側の排気ガス
管3へ導入され、該排気ガス管3において、固体微粒子
の燃焼を促進させセラミックハニカムフィルタ6から排
気ガス導通孔6b及び壁6c並に排気ガス導通孔6aを
経て送出されたエアと合流し、排気バイパス管13を通
り、大気へ排出される。
【0026】斯かるセラミックハニカムフィルタ6の再
生時、本実施例においては、温度検出器26a,26
b,26c,26dによりセラミックハニカムフィルタ
6内の温度Ta,Tb,Tc,Tdが検出され、電気信号と
して演算制御装置23に与えられ、演算制御装置23で
は、検出した温度Ta,Tb,Tc,Tdのうち最も高い温
度を基準の温度として以下に述べるような制御を行う。
【0027】すなわち、検出した温度Ta,Tb,Tc
dのうちの最高温度が800℃以下の場合は、演算制
御装置23からの指令により、開閉器9がtH=280
−0.35×Tmax.(秒)により定まる通電時間tH
け閉じて電気ヒータ7の通電が行われ(ただし、Tmax.
は検出された温度Ta,Tb,Tc,Tdのうちの最高の温
度)、通電時間tHの経過後は開閉器9はオフとなって
電気ヒータ7への通電は停止され、又同時に電動ブロワ
21は連続的に運転され、エアはエア供給管20から先
端開口部20aを経て連続的に黒煙除去装置本体1の円
筒ケーシング5内に吹込まれ、固体微粒子の燃焼が促進
される。
【0028】検出された温度Ta,Tb,Tc,Tdのうち
の最高温度が800℃を越え850℃以下の場合には、
演算制御装置23からの指令により、開閉器9はオフの
ままであり、電動ブロワ21は例えば6秒間運転し4秒
間停止する間歇運転を行う。
【0029】同様に、検出された最高温度が850℃を
越え900℃以下の場合は、開閉器9はオフのままで、
電動ブロワ21は、4秒間運転し、6秒間停止する間歇
運転を行い、最高温度が900℃を越え930℃以下の
場合は、開閉器9はオフのままで、電動ブロワ21は3
秒間運転し17秒間停止する間歇運転を行い、最高温度
が930℃を越えた場合は、開閉器9はオフのままと
し、電動ブロワ21も完全に停止させる。
【0030】このように、再生時にはセラミックハニカ
ムフィルタ6内の最高温度によって、電気ヒータ7の通
電時間tH及び電動ブロワ21の運転時間を調整するこ
とにより、セラミックハニカムフィルタ6が異常な高温
になることを防止できるため、セラミックハニカムフィ
ルタ6に亀裂や溶損が生じることを防止でき、又再生時
にはセラミックハニカムフィルタ6は必ず所定の温度ま
で加熱されるため固体微粒子が燃え残ることもない。
【0031】なお、本発明は前述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
変更を加え得ることは勿論である。
【0032】
【発明の効果】本発明の黒煙除去装置によれば、再生時
の熱によりセラミックハニカムフィルタに亀裂が入った
り溶損が生じることを防止できると共にフィルタに捕捉
された固体微粒子が再生時に燃え残ることも防止でき
る、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の黒煙除去装置の一実施例の制御系統図
である。
【図2】従来の黒煙除去装置の一例の制御系統図であ
る。
【図3】従来及び本発明の黒煙除去装置に使用するセラ
ミックハニカムフィルタの正面図である。
【図4】図3のIV−IV方向矢視図である。
【符号の説明】
1 黒煙除去装置本体 2 エンジン 3 排気ガス管 6 セラミックハニカムフィルタ 6a,6b 排気ガス導通孔 7 電気ヒータ 9 開閉器 10,12 排気バルブ 11,14 エアシリンダ(アクチュエータ) 21 電動ブロワ 22 排気ガス圧力検出器 23 演算制御装置 26a,26b,26c,26d 温度検出器 G 排気ガス P 排気ガス圧力 N エンジン回転数 F エンジン負荷 Ta,Tb,Tc,Td 温度

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンからの排気ガスが送られる排気
    ガス管の中途部に設置され、且つ排気ガス中の固体微粒
    子を捕捉するセラミックハニカムフィルタ及び開閉器が
    オンになったら通電されて前記セラミックハニカムフィ
    ルタに捕捉された固体微粒子を燃焼させる電気ヒータが
    内蔵された黒煙除去装置本体と、前記セラミックハニカ
    ムフィルタの排気ガス導通孔内に収納された複数の温度
    検出器と、前記黒煙除去装置本体の上流側に配設された
    排気ガス圧力検出器により検出された排気ガス圧力がエ
    ンジン回転数とエンジン負荷により定まる所定の圧力を
    越えた場合には、前記黒煙除去装置本体下流側の排気ガ
    ス管内に配設された排気バルブを閉止させると共に前記
    黒煙除去装置本体上流側の排気ガス管から分岐した排気
    バイパス管内に配設された排気バルブを開かせる指令を
    各排気バルブを開閉するアクチュエータに出力し、且つ
    前記温度検出器で検出した温度のうち基準となる温度が
    所定の温度よりも低い場合には、前記開閉器を所定時間
    の間オンにすると共に前記固体微粒子の燃焼を促進させ
    るエアを前記黒煙除去装置本体内に吹込む電動ブロワを
    連続的に駆動する指令を出力し、前記基準となる温度が
    所定の温度範囲にある場合には、前記開閉器をオフにす
    ると共に前記電動ブロワに起動、停止の間歇運転を行う
    ための指令を出力し、前記基準となる温度が所定の温度
    を越えた場合には、前記開閉器をオフにすると共に前記
    電動ブロワを停止させる指令を出力する演算制御装置を
    設けてなることを特徴とする黒煙除去装置。
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