JP3164982B2 - Diesel particulate filter device - Google Patents

Diesel particulate filter device

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JP3164982B2
JP3164982B2 JP26803094A JP26803094A JP3164982B2 JP 3164982 B2 JP3164982 B2 JP 3164982B2 JP 26803094 A JP26803094 A JP 26803094A JP 26803094 A JP26803094 A JP 26803094A JP 3164982 B2 JP3164982 B2 JP 3164982B2
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heater
particulates
diesel particulate
particulate filter
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晃 東野
英男 河村
省伍 鈴木
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株式会社いすゞセラミックス研究所
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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】この発明は,ディーゼルエン
ジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュレー
トを捕集し,捕集されたパティキュレートを加熱焼却す
るディーゼルパティキュレートフィルタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate filter device for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine and heating and burning the collected particulates.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は,高温,高
圧空気中に燃料を噴射する,所謂,ヘトロジニアス混合
によるものである。ヘトロジニアス混合はホモジニアス
混合気と異なって空気と燃料が均一に混合していないの
で,燃料中の炭素成分は,燃焼による高温熱によってス
モーク,HC等に変化し,それらが凝集してパティキュ
レートとなり,空中に放出される。そして,スモークは
微粒化された炭素とその外周に炭化水素が付着したパテ
ィキュレートになり,該パティキュレートが大気中に浮
遊するので,都市環境の汚染が進み,空気の透明度が極
端に悪化進行する。ところで,ディーゼルエンジンから
排出される排気ガスに含まれているカーボン,HC等の
パティキュレート或いはスモークは,直径が200Å程
度と言われているが,それらは次第に凝集して10μm
〜20μmの直径を持つパティキュレートに成長する。
これらのパティキュレートは,通常,600℃〜700
℃の温度で酸素が存在すれば燃焼して炭酸ガスと水にな
る。
2. Description of the Related Art Diesel engine combustion is based on so-called heterogeneous mixing in which fuel is injected into high-temperature, high-pressure air. Heterogeneous mixing differs from a homogeneous air-fuel mixture in that air and fuel are not uniformly mixed, so the carbon component in the fuel changes to smoke, HC, etc. due to the high-temperature heat of combustion, and they coagulate to form particulates. Released into the air. Then, the smoke becomes particulates in which the carbon is attached to the atomized carbon and the periphery thereof, and the particulates float in the air, so that the pollution of the urban environment progresses and the transparency of the air extremely deteriorates. . Incidentally, particulates or smoke such as carbon and HC contained in exhaust gas discharged from a diesel engine are said to have a diameter of about 200 mm, but they gradually aggregate to 10 μm.
It grows into particulates with a diameter of 2020 μm.
These particulates are usually from 600 ° C to 700 ° C.
If oxygen is present at a temperature of ° C., it will burn to carbon dioxide and water.

【0003】従来,ディーゼルパティキュレートフィル
タとして,捕集されたパティキュレートを加熱燃焼させ
てフィルタを再生する加熱再生式のものが知られてい
る。加熱再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ装
置は,フィルタで排気ガス中に含まれるパティキュレー
トを捕集し,フィルタに設けたヒータに通電して捕集さ
れたパティキュレートを加熱燃焼させることによってフ
ィルタを再生し,フィルタを繰り返し使用するものであ
る。
[0003] Conventionally, as a diesel particulate filter, there is known a heat regeneration type filter in which collected particulates are heated and burned to regenerate the filter. The regenerative diesel particulate filter device regenerates the filter by collecting the particulates contained in the exhaust gas with a filter and supplying electricity to a heater provided in the filter to heat and burn the collected particulates. , Filters are used repeatedly.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記の
ようなディーゼルパティキュレートフィルタ装置では,
フィルタを加熱するため設けたヒータは容量が小さいの
で,フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱燃焼
させる時にパティキュレートが勝手に燃焼し,ヒータを
溶断するという問題がある。また,加熱再生式ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置では,フィルタを加熱
して再生する時に,フィルタ全体を加熱してパティキュ
レートを加熱焼却するには多量の電力を必要とするとい
う問題がある。また,ディーゼルパティキュレートフィ
ルタ装置は,フィルタ本体の先端以外の領域の再生には
火炎の伝播を利用しており,フィルタ本体へのパティキ
ュレートの付着の不均一さにより再生不良や異常燃焼に
よるフィルタ本体或いはヒータの溶損,それらによる熱
応力によるフィルタ本体の破損が発生するという問題が
ある。また,フィルタ部材の再生処理において,火炎伝
播速度が律速となるため,再生時間を短縮するのが困難
であった。
However, in the diesel particulate filter device as described above,
Since the heater provided for heating the filter has a small capacity, there is a problem in that when the particulate matter collected by the filter is heated and burned, the particulate matter burns on its own and the heater is blown. Further, in the heating and regeneration type diesel particulate filter device, when heating and regenerating the filter, there is a problem that a large amount of electric power is required to heat the entire filter and heat and incinerate the particulate. Diesel particulate filter devices use the propagation of flame to regenerate the area other than the tip of the filter body, and due to the non-uniform adhesion of particulates to the filter body, regeneration failure or abnormal combustion causes the filter body to regenerate. Alternatively, there is a problem in that the filter body is damaged due to melting of the heater and thermal stress caused by the melting. In addition, in the regeneration process of the filter member, it is difficult to shorten the regeneration time because the flame propagation speed is determined.

【0005】また,本出願人は,ディーゼルパティキュ
レートフィルタの電力供給装置を開発し,この出願の出
願前に特願平5−24890号として出願した。該ディ
ーゼルパティキュレートフィルタの電力供給装置は,多
孔質セラミックスから成るフィルタ板と通電による発熱
体とを交互に積み重ねて多層体に形成し,エンジン駆動
の回転磁石型発電機又はターボチャージャに配置の回転
磁石型回転電機のいずれかの発電出力を,前記発熱体を
直列に接合したフィルタブロックに供給するものであ
る。
Further, the present applicant has developed a power supply device for a diesel particulate filter, and filed an application as Japanese Patent Application No. 5-24890 prior to the filing of this application. The power supply device for the diesel particulate filter includes a filter plate made of porous ceramics and a heating element that is energized alternately stacked to form a multilayer body, and a rotary magnet type generator driven by an engine or a rotating device arranged in a turbocharger. One of the power generation outputs of the magnet type rotating electric machine is supplied to a filter block in which the heating elements are connected in series.

【0006】この発明の目的は,上記の課題を解決する
ことであり,排気ガス中に含まれるHC,スモーク等の
パティキュレートをフィルタで捕集し,捕集されたパテ
ィキュレートをフィルタに設けたヒータによって加熱焼
却してフィルタを再生するディーゼルパティキュレート
フィルタ装置において,ヒータへ供給する電力をエンジ
ンの駆動によって発電する発電機から取り出すシステム
を有するディーゼルパティキュレートフィルタ装置を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and a particulate matter such as HC and smoke contained in exhaust gas is collected by a filter, and the collected particulate matter is provided in the filter. An object of the present invention is to provide a diesel particulate filter device that regenerates a filter by heating and incineration with a heater, the diesel particulate filter device having a system for extracting power supplied to the heater from a generator that generates power by driving an engine.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は,ディーゼル
エンジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュ
レートを捕集し,捕集されたパティキュレートを加熱焼
却するディーゼルパティキュレートフィルタ装置におい
て,排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する
フィルタ本体,該フィルタ本体に捕集されたパティキュ
レートを加熱焼却するため前記フィルタ本体を加熱する
ヒータ,該ヒータを加熱する電力を供給するためエンジ
ンの駆動によって発電する発電機,及び前記ヒータに供
給する前記発電機からの電力を制御する自己電流制御装
置を有し,前記発電機はクランクシャフトに増速装置を
介して伝動連結され,アイドリング時のみに前記クラン
クシャフトの回転が前記発電機に伝達されて前記発電機
が発電することを特徴とするディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a diesel particulate filter device for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine and heating and burning the collected particulates. A filter body for collecting particulates contained therein, a heater for heating the filter body for heating and burning the particulates collected in the filter body, and an engine for supplying electric power for heating the heater. A generator for generating power, and a self-current control device for controlling power from the generator to be supplied to the heater, wherein the generator is operatively connected to a crankshaft via a speed increasing device, and the generator is provided only when idling. That the rotation of the crankshaft is transmitted to the generator and the generator generates electricity. On the diesel particulate filter apparatus according to symptoms.

【0008】前記発電機は多極の永久磁石を組み込んだ
同期式発電機であり,前記エンジンの回転数の増減によ
る発電電力を前記自己電流制御装置によってコントロー
ルして前記ヒータに供給する。
The generator is a synchronous generator incorporating a multi-pole permanent magnet, and controls the self-current control device to supply power generated by increasing or decreasing the number of revolutions of the engine to the heater.

【0009】前記発電機の回転軸は前記クランクシャフ
トにバランスシャフトを介して伝動連結されている。ま
た,前記発電機は補機の回転軸上に取り付けられてい
る。
The rotating shaft of the generator is operatively connected to the crankshaft via a balance shaft. Further, the generator is mounted on a rotating shaft of an auxiliary machine.

【0010】また,この発明は,ディーゼルエンジンか
ら排出される排気ガスに含まれるパティキュレートを捕
集し,捕集されたパティキュレートを加熱焼却するディ
ーゼルパティキュレートフィルタ装置において,排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ本
体,該フィルタ本体に捕集されたパティキュレートを加
熱焼却するため前記フィルタ本体を加熱するヒータ,該
ヒータを加熱する電力を供給するためエンジンの駆動に
よって発電する発電機,及び前記ヒータに供給する前記
発電機からの電力を制御する自己電流制御装置を有し,
前記発電機に設けた永久磁石の回転子を固定した回転軸
とクランクシャフトの伝動連結手段とは,エンジン回転
数が予め決めた設定値より大きい時にはコントローラの
指令で伝動連結が解除されることを特徴とするディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置に関する。
Further, the present invention provides a diesel particulate filter device for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine and heating and burning the collected particulates, which is contained in the exhaust gas. A filter body for collecting particulates, a heater for heating the filter body for heating and burning the particulates collected in the filter body, and a generator for generating electric power by driving an engine for supplying electric power for heating the heater , And a self-current controller for controlling power from the generator to be supplied to the heater,
The power transmission connecting means of the crankshaft and the rotating shaft fixed to the permanent magnet rotor provided in the generator is configured such that when the engine speed is higher than a predetermined set value, the power transmission connection is released by a command of the controller. The present invention relates to a diesel particulate filter device.

【0011】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,上記のように構成されているので,エンジンの
駆動によって発生する排気ガス中に含まれるパティキュ
レートがフィルタ本体で捕集され,前記エンジンの駆動
で前記発電機が作動されて発電し,前記発電機からの電
力によって前記ヒータが加熱され,捕集されたパティキ
ュレートが加熱焼却され,前記フィルタ本体は再生され
る。
[0011] Since the diesel particulate filter device is configured as described above, particulates contained in exhaust gas generated by driving the engine are collected by the filter body, and the power is generated by driving the engine. The heater is operated to generate power, the heater is heated by the electric power from the generator, the collected particulates are heated and incinerated, and the filter body is regenerated.

【0012】また,前記発電機は多極の永久磁石を組み
込んだ同期式発電機で構成されているので,エンジンの
回転数の増加に従って電圧が増加し,このままの状態で
発電機で発電した電力を車両の電気系統に直結した場合
に,すべての部品が加熱し,溶断するという問題が発生
するが,発電機で発電した電力を熱を発生するヒータに
流しても加熱による問題は発生しない。そこで,高速で
コンパクトな同期式発電機をエンジンに取り付け,エン
ジンを駆動して前記発電機で発電させれば,後は前記フ
ィルタ本体の温度を検出して,コントローラによって検
出温度に応答して前記ヒータへ供給する電流をオン・オ
フすれば,前記フィルタ本体が適正温度に制御され,前
記フィルタ本体に捕集されたパティキュレートは良好に
加熱焼却され,前記フィルタ本体は短時間で容易に再生
される。また,このディーゼルパティキュレートフィル
タ装置は,前記エンジンの回転数の増減による発電電力
をサーミスタ,ブレーキコイル,正温度抵抗係数装置等
の装置によってコントロールし,前記ヒータが溶損しな
い適正な電力を前記ヒータへ供給することができる。
Further, since the generator is constituted by a synchronous generator incorporating a multi-pole permanent magnet, the voltage increases as the engine speed increases, and the power generated by the generator in this state is maintained. When the power supply is directly connected to the electric system of the vehicle, there is a problem that all parts are heated and melted, but even if the power generated by the generator is supplied to the heater that generates heat, the problem due to the heating does not occur. Therefore, if a high-speed and compact synchronous generator is mounted on the engine and the engine is driven to generate power with the generator, the temperature of the filter body is detected and the controller responds to the detected temperature to respond to the detected temperature. If the current supplied to the heater is turned on / off, the filter body is controlled to an appropriate temperature, the particulate matter collected in the filter body is satisfactorily heated and incinerated, and the filter body is easily regenerated in a short time. You. In addition, the diesel particulate filter device controls the power generated by the increase or decrease in the number of revolutions of the engine by a device such as a thermistor, a brake coil, and a positive temperature coefficient coefficient device. Can be supplied to

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
によるディーゼルパティキュレートフィルタ装置の一実
施例を説明する。図1はこの発明によるディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置におけるフィルタの一実施例
を示す断面図,図2は図1の線A−Aにおける断面図,
図3は図1のフィルタの一部を示す拡大断面図,図4は
この発明によるディーゼルパティキュレートフィルタ装
置を組み込んだシステムの一実施例を示す概略説明図,
図5は図4のシステムの伝動連結手段の一実施例を示す
説明図,図6は図4のシステムの伝動連結手段の別の実
施例を説明する平面図,図7は図4のシステムの伝動連
結手段の別の実施例を示す説明図,及び図8はAC発電
機と同期式発電機との回転数に対する発生電圧の関係を
示すグラフである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a diesel particulate filter device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a filter in a diesel particulate filter device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a part of the filter of FIG. 1, FIG. 4 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a system incorporating the diesel particulate filter device according to the present invention,
FIG. 5 is an explanatory view showing an embodiment of the transmission connection means of the system of FIG. 4, FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the transmission connection means of the system of FIG. 4, and FIG. FIG. 8 is an explanatory view showing another embodiment of the transmission connection means, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of rotations of the AC generator and the synchronous generator with respect to the number of rotations.

【0014】この発明によるディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置は,図4に示すディーゼルエンジン2の
排気通路20に組み込まれて使用される排気ガスを浄化
するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)で
ある。ディーゼルエンジン2は,シリンダブロック6に
取り付けられ且つ排気ポート9と吸気ポート11が形成
されたシリンダヘッド7,排気ポート9を開閉する排気
バルブ19,吸気ポート11を開閉する吸気バルブ1
8,及びシリンダブロック6に形成されたシリンダ8内
を往復運動するピストン5を有している。排気ポート9
は排気通路20を通じてフィルタ1に連通している。ま
た,ピストン5の上下往復運動は,コネクティングロッ
ド4を通じてクランクシャフト3の回転運動に変換され
る。
The diesel particulate filter device according to the present invention is a diesel particulate filter (DPF) for purifying exhaust gas used in the exhaust passage 20 of the diesel engine 2 shown in FIG. A diesel engine 2 is mounted on a cylinder block 6 and has a cylinder head 7 having an exhaust port 9 and an intake port 11 formed therein, an exhaust valve 19 for opening and closing the exhaust port 9, and an intake valve 1 for opening and closing the intake port 11.
And a piston 5 that reciprocates in a cylinder 8 formed in a cylinder block 6. Exhaust port 9
Communicates with the filter 1 through the exhaust passage 20. In addition, the vertical reciprocating motion of the piston 5 is converted into the rotational motion of the crankshaft 3 through the connecting rod 4.

【0015】排気通路20には,両端のダクト部13,
17に設けられたフランジ24を介してフィルタ1のケ
ース12が配設されている。ケース12内には,ディー
ゼルエンジン2から図1の矢印方向に放出される排気ガ
スを浄化するフィルタ本体21が配置されている。
The exhaust passage 20 has duct portions 13 at both ends,
The case 12 of the filter 1 is disposed via a flange 24 provided on the filter 17. A filter body 21 for purifying exhaust gas emitted from the diesel engine 2 in the direction of the arrow in FIG.

【0016】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,排気ガス中に含まれるカーボン,スモーク,
煤,HC等のパティキュレートを捕集するフィルタ本体
21,フィルタ本体21に捕集されたパティキュレート
を加熱焼却するためフィルタ本体21の内周面の配設さ
れたヒータ23,ヒータ23を加熱する電力を供給する
ためディーゼルエンジン2の駆動によって発電する発電
機15,及びヒータ23に供給する発電機15からの電
力を制御する自己電流制御装置を備えたコントローラ1
0を有している。フィルタ1は,図3に示すように,襞
状の円筒形(一部図示)に形成されたフィルタ本体2
1,フィルタ本体21の内周面の配設されたヒータ23
及びフィルタ本体21の下流側表面に配置された金網2
3Mから構成され,排気ガスが矢印方向に流れるように
構成されている。発電機15は,クランクシャフト3に
よって回転するリングギヤ14によって駆動される。発
電機15で発電した電力は,コントローラ10を通じて
サーミスタ,ブレーキコイル等のPTC(正の抵抗温度
係数)装置,即ち自己電流制御装置16を介してヒータ
コイル23に供給されるように構成されている。
[0016] This diesel particulate filter device is characterized in that carbon, smoke,
The filter body 21 for collecting particulates such as soot and HC, and the heater 23 disposed on the inner peripheral surface of the filter body 21 for heating and burning the particulates collected in the filter body 21 are heated. A controller 1 having a generator 15 for generating electric power by driving the diesel engine 2 to supply electric power and a self-current control device for controlling electric power from the generator 15 to be supplied to the heater 23
It has 0. As shown in FIG. 3, the filter 1 has a filter main body 2 formed in a pleated cylindrical shape (partly shown).
1, the heater 23 disposed on the inner peripheral surface of the filter body 21
And the wire mesh 2 disposed on the downstream surface of the filter body 21
3M, so that the exhaust gas flows in the direction of the arrow. The generator 15 is driven by a ring gear 14 rotated by the crankshaft 3. The electric power generated by the generator 15 is configured to be supplied to the heater coil 23 via a PTC (positive resistance temperature coefficient) device such as a thermistor and a brake coil through the controller 10, that is, a self-current control device 16. .

【0017】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置におけるフィルタ1を構成するフィルタ本体21
は,例えば,図2及び図3に示すように,セラミックス
不織布或いは繊維から成るフェルトが内側と外側との間
で周方向に順次に襞状に折り曲げられて蛇腹状に形成さ
れ,捕集面積を増大させた形状に形成され全体として円
筒体に形成されている。フィルタ本体21を構成するセ
ラミックス不織布或いは繊維としては,Al2 3 ,S
iC,Si,Tiの混合炭・酸化物,SiO2 等の耐熱
性で耐腐食性に富むセラミックスを利用することができ
る。ヒータコイル22は,フィルタ本体21の内周部に
配設され且つヒータ23に直列に接続されたブレーキコ
イルの機能を有するものである。フィルタ本体21は,
図1に示すように,その上流側端部に遮蔽プレート27
が取り付けられ,下流側端部に中央に開口29を形成し
た遮蔽プレート28が取り付けられている。遮蔽プレー
ト27はケース12内に支持ロッド25によって支持さ
れ,また,遮蔽プレート28は遮蔽支持板26によって
支持されている。
The filter body 21 constituting the filter 1 in this diesel particulate filter device
For example, as shown in FIGS. 2 and 3, a felt made of ceramic nonwoven fabric or fiber is sequentially folded in a circumferential direction between the inside and the outside to be formed into a bellows shape, thereby reducing the collection area. It is formed in an increased shape and is formed in a cylindrical body as a whole. As the ceramic nonwoven fabric or fiber constituting the filter body 21, Al 2 O 3 , S
Ceramics having high heat resistance and high corrosion resistance, such as a mixed carbon / oxide of iC, Si, and Ti, and SiO 2 can be used. The heater coil 22 has a function of a brake coil disposed in the inner peripheral portion of the filter main body 21 and connected in series to the heater 23. The filter body 21
As shown in FIG. 1, a shielding plate 27 is provided at its upstream end.
And a shielding plate 28 having an opening 29 at the center at the downstream end. The shielding plate 27 is supported in the case 12 by the support rod 25, and the shielding plate 28 is supported by the shielding support plate 26.

【0018】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置において,発電機15は,AC発電機で構成するこ
ともできるが,この実施例では,大きい磁束密度を持つ
多極の永久磁石を組み込んだ同期式発電機で構成されて
おり,ディーゼルエンジン2の回転数の増減による発電
電力をコントロールしてヒータ23及びヒータコイル2
2に供給するものである。図8に示すように,発電機1
5は,AC発電機で構成した場合には点線で示すよう
に,発生電圧Vは例えば24ボルトで安定するが,同期
式発電機で構成した場合には実線で示すように回転数に
伴って高い電圧が発生する。
In this diesel particulate filter device, the generator 15 can be constituted by an AC generator, but in this embodiment, it is a synchronous generator incorporating a multi-pole permanent magnet having a large magnetic flux density. The heater 23 and the heater coil 2 are controlled by controlling the power generated by increasing or decreasing the rotational speed of the diesel engine 2.
2. As shown in FIG.
5 indicates that the generated voltage V is stabilized at 24 volts, for example, as shown by the dotted line when the generator is constituted by an AC generator, but increases with the rotational speed as shown by the solid line when the generator is constituted by a synchronous generator. High voltage is generated.

【0019】また,アイドリング時のみに,クランクシ
ャフト3の回転が発電機15に伝達されて発電機15が
作動されるが,エンジン回転数が予め決めた設定値より
も大きい時には,発電機15とクランクシャフト3との
伝動連結が解除され,発電機15が非作動状態になるよ
うに,後述のコントローラ10とアクチュエータ31に
よって制御されるように構成されている。
Also, only during idling, the rotation of the crankshaft 3 is transmitted to the generator 15 to operate the generator 15. When the engine speed is higher than a predetermined set value, the generator 15 It is configured to be controlled by a controller 10 and an actuator 31, which will be described later, such that the power transmission connection with the crankshaft 3 is released and the generator 15 is in an inactive state.

【0020】図5には,発電機15を増速装置を構成す
る歯車伝動によって増速駆動する伝動連結手段の一実施
例が示されている。発電機15は,その回転軸37上に
スライド自在に取り付けられたギヤ30がクランクシャ
フト3(図4参照)のフライホイール外周面に形成され
たリングギヤ14と噛み合うことによって増速駆動され
るように構成されている。回転軸37には,発電機15
に設けた永久磁石の回転子33が固定されている。回転
子33の外周には,ステータ35が配置されている。発
電機15は,永久磁石の回転子33とステータ35から
構成されている。コントローラ10の指令で作動するア
クチュエータ31は,ギヤ30を押圧片50を介して戻
しばね34に抗して押し込んで移動させ,それによって
リングギヤ14からギヤ30を離間させる。即ち,リン
グギヤ14とギヤ30とは,エンジンの回転数が予め決
めた設定値より大きい時には,伝動連結が解除されるよ
うに構成されている。また,回転軸37に設けられたキ
ー36はギヤ30のスライド時のガイドの機能を果たす
ことができる。
FIG. 5 shows an embodiment of the transmission connecting means for increasing the speed of the generator 15 by gear transmission constituting a speed increasing device. The generator 15 is driven so that the gear 30 slidably mounted on the rotating shaft 37 meshes with the ring gear 14 formed on the outer peripheral surface of the flywheel of the crankshaft 3 (see FIG. 4) so as to be driven at an increased speed. It is configured. The rotating shaft 37 has the generator 15
Are fixed. A stator 35 is arranged on the outer periphery of the rotor 33. The generator 15 includes a permanent magnet rotor 33 and a stator 35. An actuator 31 operated by a command from the controller 10 pushes and moves the gear 30 through the pressing piece 50 against the return spring 34, thereby separating the gear 30 from the ring gear 14. In other words, the transmission connection between the ring gear 14 and the gear 30 is released when the rotation speed of the engine is greater than a predetermined set value. The key 36 provided on the rotating shaft 37 can function as a guide when the gear 30 slides.

【0021】また,図6及び図7には,発電機15を増
速装置を構成するベルトによって増速駆動する伝動連結
手段の別の実施例が示されている。発電機15は,クラ
ンク角の2倍速のバランスシャフト41を介してクラン
クシャフト3に伝動連結されている。即ち,発電機15
の回転軸37は,中間にクラッチ機構60を有し,軸受
32と反対側の端部にプーリ63を固定し,プーリ63
とバランスシャフト41の端部に取り付けたプーリ39
との間にはベルト42が掛けられ,ベルト42を介して
伝動連結されている。また,バランスシャフト41に固
定したギヤ40はアイドルギヤ38を介してエンジン2
(図4)のクランクシャフト3のクランクギヤ64に伝
動連結されている。上記クラッチ機構60は,断接可能
なクラッチ板61,62から構成されており,クラッチ
板61がコントローラ10の指令で作動するアクチュエ
ータ31により回転軸37上を戻しばね34に抗してス
ライドし,クラッチが切れるように構成されている。フ
ランジ65は戻しばね34を規定するため設けられてい
る。また,キー36は,クラッチ板61のスライド時の
ガイドの機能を果たすものである。図6及び図7に示す
実施例の伝動連結手段は,上記実施例と同様に,エンジ
ン回転数が予め決めた設定値より大きい時には,発電機
15とクランクシャフト3との伝動連結が解除され,発
電機15が非作動状態になるようにコントローラ10に
よって制御されるものである。
FIGS. 6 and 7 show another embodiment of the transmission connecting means for increasing the speed of the generator 15 by the belt constituting the speed increasing device. The generator 15 is operatively connected to the crankshaft 3 via a balance shaft 41 twice as fast as the crank angle. That is, the generator 15
Has a clutch mechanism 60 in the middle, a pulley 63 fixed to an end opposite to the bearing 32, and a pulley 63.
And the pulley 39 attached to the end of the balance shaft 41
And a belt 42 is hung between them, and is operatively connected via the belt 42. The gear 40 fixed to the balance shaft 41 is connected to the engine 2 via an idle gear 38.
It is operatively connected to a crank gear 64 of the crankshaft 3 shown in FIG. The clutch mechanism 60 is composed of clutch plates 61 and 62 which can be connected and disconnected. The clutch plate 61 slides on the rotating shaft 37 against the return spring 34 by the actuator 31 operated by a command from the controller 10. It is configured to disengage the clutch. The flange 65 is provided to define the return spring 34. The key 36 functions as a guide when the clutch plate 61 slides. 6 and 7, the transmission connection between the generator 15 and the crankshaft 3 is released when the engine speed is greater than a predetermined set value, as in the above embodiment. It is controlled by the controller 10 so that the generator 15 is in a non-operating state.

【0022】この発明によるディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置は,上記のように構成されており,次の
ように作用する。このディーゼルパティキュレートフィ
ルタ装置は,排気ガス中に含まれるパティキュレートを
捕集するフィルタ本体21に捕集されたパティキュレー
トを加熱焼却するため,フィルタ本体21を加熱するヒ
ータ23及びヒータコイル22を加熱する電力をエンジ
ン2の駆動によって発電する発電機15から供給し,ヒ
ータ23及びヒータコイル22に供給する電力をコント
ローラ10で制御するので,フィルタ本体21の再生に
必要な電力を十分に供給することができる。しかも,コ
ントローラ10でヒータ23及びヒータコイル22に供
給する電力を,ヒータ23及びヒータコイル22に対し
て設けた自己電流制御装置によってコントロールし,フ
ィルタ本体21への適正な電流を容易に供給できる。
The diesel particulate filter device according to the present invention is configured as described above, and operates as follows. This diesel particulate filter device heats and incinerates the particulates collected in the filter body 21 that collects the particulates contained in the exhaust gas, so that the heater 23 and the heater coil 22 that heat the filter body 21 are heated. Since the power to be supplied is supplied from the generator 15 that generates electric power by driving the engine 2 and the power supplied to the heater 23 and the heater coil 22 is controlled by the controller 10, the power required for regeneration of the filter body 21 is sufficiently supplied. Can be. In addition, electric power supplied to the heater 23 and the heater coil 22 by the controller 10 is controlled by a self-current control device provided for the heater 23 and the heater coil 22, so that an appropriate current can be easily supplied to the filter body 21.

【0023】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置では,発電機15は,補機の回転軸上に取り付ける
こともできる。この場合には,発電機15に電圧変換装
置を設けることとする。そこで,発電機15を補機の回
転軸に設けることによって,発電機15で発電された電
力は,ヒータ22以外の補機の回転軸に設けられている
装置に利用することができるようになり,発電機15で
発生した電力がヒータ22で消費され,更に余った電力
を補機で消費することができる。
In this diesel particulate filter device, the generator 15 can be mounted on a rotating shaft of an auxiliary machine. In this case, the generator 15 is provided with a voltage converter. Therefore, by providing the generator 15 on the rotating shaft of the accessory, the electric power generated by the generator 15 can be used for devices provided on the rotating shaft of the accessory other than the heater 22. The electric power generated by the generator 15 is consumed by the heater 22, and the surplus electric power can be consumed by the auxiliary equipment.

【0024】[0024]

【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置は,上記のように構成されているの
で,前記フィルタ本体の再生に必要な電力を十分に供給
することができる。しかも,前記コントローラで前記ヒ
ータに供給する電力を,前記ヒータに対して設けた自己
電流制御装置によってコントロールして前記フィルタ本
体への適正な電流を容易に供給できる。
Since the diesel particulate filter device according to the present invention is constructed as described above, it is possible to sufficiently supply electric power required for regeneration of the filter body. Moreover, the controller controls the power supplied to the heater by the self-current control device provided for the heater, so that an appropriate current can be easily supplied to the filter body.

【0025】また,前記発電機は多極の永久磁石を組み
込んだ同期式発電機であり,前記発電機自体は高速でコ
ンパクトに構成でき,前記発電機は前記ヒータに接続さ
れているので,高い電圧の電力を前記ヒータへ流して
も,他の部品を加熱して溶断することがない。従って,
前記エンジンの回転数の増減による発電電力はサーミス
タやブレーキコイル等の前記自己電流制御装置によって
前記ヒータに供給する電流をコントロールすることがで
きる。また,前記発電機の回転軸はクランクシャフトに
倍速装置を構成するバランスシャフトを介して増速して
伝動連結することができる。
The generator is a synchronous generator incorporating a multi-pole permanent magnet, and the generator itself can be constructed at high speed and compact. Since the generator is connected to the heater, the generator is high. Even if electric power of a voltage is supplied to the heater, other parts are not heated and melted. Therefore,
The power generated by increasing or decreasing the engine speed can control the current supplied to the heater by the self-current control device such as a thermistor or a brake coil. In addition, the rotating shaft of the generator can be operatively connected to the crankshaft at an increased speed via a balance shaft constituting a double speed device.

【0026】また,前記発電機は補機の回転軸上に取り
付けることができるので,前記発電機に電圧変換装置を
設けておけば,前記発電機で発電された電力は前記ヒー
タ以外の装置に利用できる。また,前記発電機は,アイ
ドリング時のみに前記クランクシャフトの回転が前記発
電機に伝達されて前記発電機が発電するように構成でき
る。その場合には,前記発電機に設けた前記永久磁石の
回転子を固定した回転軸に設けたギヤとクランクシャフ
トに設けたリングギヤとは,エンジン回転数が予め決め
た設定値より大きい時にはコントローラの指令で伝動連
結が解除されるように構成することができる。
Also, since the generator can be mounted on the rotating shaft of an auxiliary machine, if a voltage converter is provided in the generator, the power generated by the generator can be transferred to devices other than the heater. Available. The generator may be configured such that the rotation of the crankshaft is transmitted to the generator only when idling, and the generator generates power. In this case, the gear provided on the rotating shaft on which the rotor of the permanent magnet provided on the generator is fixed and the ring gear provided on the crankshaft are connected to the controller when the engine speed is larger than a predetermined set value. The transmission connection can be released by a command.

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

【図1】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置におけるフィルタの一実施例を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a filter in a diesel particulate filter device according to the present invention.

【図2】図1の線A−Aにおける断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】図1のフィルタの一部拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the filter of FIG. 1;

【図4】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置を組み込んだシステムの一実施例を示す概略
説明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a system incorporating a diesel particulate filter device according to the present invention.

【図5】図4のシステムの伝動連結手段の一実施例を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing one embodiment of a transmission connecting means of the system of FIG. 4;

【図6】図4のシステムの伝動連結手段の別の実施例を
説明する平面図である。
FIG. 6 is a plan view illustrating another embodiment of the transmission connecting means of the system of FIG. 4;

【図7】図4のシステムの伝動連結手段の別の実施例を
示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing another embodiment of the transmission connecting means of the system of FIG. 4;

【図8】AC発電機と同期式発電機との回転数に対する
発生電圧の関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of rotations of the AC generator and the synchronous generator and the generated voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィルタ 2 ディーゼルエンジン 3 クランクシャフト 10 コントローラ 13 排気通路 15 発電機 16 自己電流制御装置 21 フィルタ本体 22 ヒータコイル 23 ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filter 2 Diesel engine 3 Crankshaft 10 Controller 13 Exhaust passage 15 Generator 16 Self-current control device 21 Filter body 22 Heater coil 23 Heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−212949(JP,A) 特開 平3−27731(JP,A) 特開 平6−212950(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 341 F01N 3/02 321 F01N 3/02 ZAB F01N 9/00 ZAB ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-212949 (JP, A) JP-A-3-27731 (JP, A) JP-A-6-212950 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 341 F01N 3/02 321 F01N 3/02 ZAB F01N 9/00 ZAB

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ディーゼルエンジンから排出される排気
ガスに含まれるパティキュレートを捕集し,捕集された
パティキュレートを加熱焼却するディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置において,排気ガス中に含まれるパ
ティキュレートを捕集するフィルタ本体,該フィルタ本
体に捕集されたパティキュレートを加熱焼却するため前
記フィルタ本体を加熱するヒータ,該ヒータを加熱する
電力を供給するためエンジンの駆動によって発電する発
電機,及び前記ヒータに供給する前記発電機からの電力
を制御する自己電流制御装置を有し,前記発電機はクラ
ンクシャフトに増速装置を介して伝動連結され,アイド
リング時のみに前記クランクシャフトの回転が前記発電
機に伝達されて前記発電機が発電することを特徴とする
ディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
1. A diesel particulate filter device for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine and heating and burning the collected particulates to collect particulates contained in the exhaust gas. A filter body for collecting, a heater for heating the filter body for heating and burning the particulates collected by the filter body, a generator for generating electric power by driving an engine for supplying electric power for heating the heater, and the heater controlling the power from the generator is supplied to have a current self-control device, the generator class
Transmission connected to the shaft through a gearbox.
Only when the ring rotates the crankshaft
A diesel particulate filter device, wherein the diesel particulate filter device is transmitted to a generator and the generator generates power .
【請求項2】 前記発電機は多極の永久磁石を組み込ん
だ同期式発電機であり,前記エンジンの回転数の増減に
よる発電電力を前記自己電流制御装置によってコントロ
ールして前記ヒータに供給することを特徴とする請求項
1に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
2. The generator according to claim 1, wherein the generator is a synchronous generator incorporating a multi-pole permanent magnet, and the generator controls the self-current control device to supply power to the heater by increasing or decreasing the number of revolutions of the engine. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記発電機の回転軸は前記クランクシャ
フトにバランスシャフトを介して伝動連結されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置。
3. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein the rotating shaft of the generator is operatively connected to the crankshaft via a balance shaft.
【請求項4】 前記発電機は補機の回転軸上に取り付け
られていることを特徴とする請求項1に記載のディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置。
4. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein the generator is mounted on a rotating shaft of an auxiliary machine.
【請求項5】 ディーゼルエンジンから排出される排気
ガスに含まれるパティキュレートを捕集し,捕集された
パティキュレートを加熱焼却するディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置において,排気ガス中に含まれるパ
ティキュレートを捕集するフィルタ本体,該フィルタ本
体に捕集されたパティキュレートを加熱焼却するため前
記フィルタ本体を加熱するヒータ,該ヒータを加熱する
電力を供給するためエンジンの駆動によって発電する発
電機,及び前記ヒータに供給する前記発電機からの電力
を制御する自己電流制御装置を有し,前記発電機に設け
た永久磁石の回転子を固定した回転軸とクランクシャフ
トの伝動連結手段とは,エンジン回転数が予め決めた設
定値より大きい時にはコントローラの指令で伝動連結が
解除されることを特徴とするディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置。
5. Exhaust gas discharged from a diesel engine
Collect particulates contained in gas and collect
Diesel particulates for heating and burning particulates
In the rate filter device, the
Filter body for collecting particulates, this filter book
Before burning incinerated particulates collected in the body
Heater for heating the filter body, and heating the heater
A generator that generates power by driving an engine to supply power
Electric power from the generator supplied to the electric machine and the heater
A self-current control device for controlling the
Rotating shaft with fixed permanent magnet rotor and crankshaft
Transmission connection means is a device with a predetermined engine speed.
When it is larger than the fixed value, the power transmission connection is
A diesel particulate filter device which is released .
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