JP3257159B2 - ディーゼル排気ガスフィルタの再生装置 - Google Patents
ディーゼル排気ガスフィルタの再生装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関から排
出される排気ガス中のパティキュレートを物理的手段で
フィルタに捕集し、これを周期的に電気ヒータで焼却
し、フィルタを再生するのに適したディーゼル排気ガス
フィルタの再生装置に関するものである。
出される排気ガス中のパティキュレートを物理的手段で
フィルタに捕集し、これを周期的に電気ヒータで焼却
し、フィルタを再生するのに適したディーゼル排気ガス
フィルタの再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にディーゼル機関は排気ガス温度が
低いので、捕集したパティキュレートを焼却してフィル
タを再生するには、何らかの方法により排気ガス温度を
上げるか、またはパティキュレートの着火温度を下げて
燃焼しなければならない。この方法として、フィルタの
上流に電気ヒータを設け、その熱でパティキュレートを
着火温度まで高めるものが提案されている。
低いので、捕集したパティキュレートを焼却してフィル
タを再生するには、何らかの方法により排気ガス温度を
上げるか、またはパティキュレートの着火温度を下げて
燃焼しなければならない。この方法として、フィルタの
上流に電気ヒータを設け、その熱でパティキュレートを
着火温度まで高めるものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法ではフィルタの上流端面近傍はパティキュレートの
付着量が少なく、着火が不安定となる。また、一旦着火
すると急激に燃焼が始まり、フィルタ内部は燃焼熱で１
０００℃以上にも温度が高まる。一方、フィルタの外周
近傍では、一般的にはフィルタの外周に断熱材を巻いて
容器との間の熱伝導ロスを小さくするようにはしている
が、それでも温度は放熱によって低い状態に置かれる。
よって、フィルタの外周から半径方向に近い距離は温度
勾配が大きく、その結果フィルタの外周は熱応力として
の引っ張りを受ける。そしてこの応力にフィルタは耐え
きれず、外周部にリングオフと呼ばれるリング状のクラ
ックが生じる。
方法ではフィルタの上流端面近傍はパティキュレートの
付着量が少なく、着火が不安定となる。また、一旦着火
すると急激に燃焼が始まり、フィルタ内部は燃焼熱で１
０００℃以上にも温度が高まる。一方、フィルタの外周
近傍では、一般的にはフィルタの外周に断熱材を巻いて
容器との間の熱伝導ロスを小さくするようにはしている
が、それでも温度は放熱によって低い状態に置かれる。
よって、フィルタの外周から半径方向に近い距離は温度
勾配が大きく、その結果フィルタの外周は熱応力として
の引っ張りを受ける。そしてこの応力にフィルタは耐え
きれず、外周部にリングオフと呼ばれるリング状のクラ
ックが生じる。
【０００４】そこで本発明は、着火を容易にかつ安定
に、そしてフィルタの半径方向の温度差を小さくして燃
焼を行い、構造体としての原形を保ち、長時間の使用に
も十分に耐えるディーゼル排気ガスフィルタの再生装置
を提供することを目的とするものである。
に、そしてフィルタの半径方向の温度差を小さくして燃
焼を行い、構造体としての原形を保ち、長時間の使用に
も十分に耐えるディーゼル排気ガスフィルタの再生装置
を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、フィルタの排気ガス下流近傍に、フィル
タの半径方向に複数の電気ヒータと該電気ヒータの各々
に対応する複数のエアーノズル管を配設し、かつフィル
タ上のパティキュレートの着火の時期を、温度勾配によ
り制御する方法を取るものである。
に、本発明は、フィルタの排気ガス下流近傍に、フィル
タの半径方向に複数の電気ヒータと該電気ヒータの各々
に対応する複数のエアーノズル管を配設し、かつフィル
タ上のパティキュレートの着火の時期を、温度勾配によ
り制御する方法を取るものである。
【０００６】
【作用】本発明の技術的手段による作用は次のようにな
る。
る。
【０００７】すなわち、パティキュレートの付着量が多
いフィルタの排気ガス下流端面近傍に配設した、半径方
向に複数の電気ヒータの電圧と複数のエアーノズル管の
流量をコントロールすることにより、再生時のフィルタ
内の温度差を小さくすることができる。
いフィルタの排気ガス下流端面近傍に配設した、半径方
向に複数の電気ヒータの電圧と複数のエアーノズル管の
流量をコントロールすることにより、再生時のフィルタ
内の温度差を小さくすることができる。
【０００８】その結果、フィルタ内部にかかる熱応力が
小さく、外周部にクラックが生じるような大きな変位を
受けることはない。また、パティキュレートの着火の時
期を温度勾配により確実に判断し、着火後は電気ヒータ
の電圧を０にして、エアー流量のみの制御で行うことに
より、着火後の急激な温度上昇を抑えることができるも
のである。
小さく、外周部にクラックが生じるような大きな変位を
受けることはない。また、パティキュレートの着火の時
期を温度勾配により確実に判断し、着火後は電気ヒータ
の電圧を０にして、エアー流量のみの制御で行うことに
より、着火後の急激な温度上昇を抑えることができるも
のである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明のディーゼル排気ガスフィルタ
の再生装置の一実施例を図面にもとづいて説明する。
の再生装置の一実施例を図面にもとづいて説明する。
【００１０】図１は、ディーゼル排気ガスフィルタの再
生装置の断面図に一部ブロック図を付加したものであ
る。１は内部に多数のセル２ａ，２ｂを有するセラミッ
ク製のフィルタである。セル２ａ，２ｂの一端は交互に
プラグ３で閉塞して、フィルタとして構成している。フ
ィルタ１は、セラミック繊維を有機バインダでシート状
に成形した、断熱性に優れたシール材５を巻き、円筒状
のステンレス製の容器６の中に収納している。
生装置の断面図に一部ブロック図を付加したものであ
る。１は内部に多数のセル２ａ，２ｂを有するセラミッ
ク製のフィルタである。セル２ａ，２ｂの一端は交互に
プラグ３で閉塞して、フィルタとして構成している。フ
ィルタ１は、セラミック繊維を有機バインダでシート状
に成形した、断熱性に優れたシール材５を巻き、円筒状
のステンレス製の容器６の中に収納している。
【００１１】７ａ，７ｂおよび７ｃは、フィルタ１の排
気ガス下流端面近傍にかつフィルタ１の半径方向に配設
した電気ヒータであり、それぞれコントローラ２０の出
力信号にもとづいて作動するリレー２１ａ，２１ｂおよ
び２１ｃに接続されている。８ａ，８ｂおよび８ｃは、
それぞれ電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃに対応するよ
うに配設したエアーノズル管である。９ａ，９ａ’、９
ｂ，９ｂ’、９ｃおよび９ｃ’は、フィルタ１の内部温
度を検出する温度計で、それぞれコントローラ２０に接
続され、それらの検出信号がそれぞれコントローラ２０
に入力されるようになっている。１０ａ，１０ｂおよび
１０ｃは、それぞれエアーノズル管８ａ，８ｂ，および
８ｃに接続した助燃およびフィルタ１内の温度を制御す
るためのエアー流量コントロールバルブで、コントロー
ラ２０の出力信号により作動する。
気ガス下流端面近傍にかつフィルタ１の半径方向に配設
した電気ヒータであり、それぞれコントローラ２０の出
力信号にもとづいて作動するリレー２１ａ，２１ｂおよ
び２１ｃに接続されている。８ａ，８ｂおよび８ｃは、
それぞれ電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃに対応するよ
うに配設したエアーノズル管である。９ａ，９ａ’、９
ｂ，９ｂ’、９ｃおよび９ｃ’は、フィルタ１の内部温
度を検出する温度計で、それぞれコントローラ２０に接
続され、それらの検出信号がそれぞれコントローラ２０
に入力されるようになっている。１０ａ，１０ｂおよび
１０ｃは、それぞれエアーノズル管８ａ，８ｂ，および
８ｃに接続した助燃およびフィルタ１内の温度を制御す
るためのエアー流量コントロールバルブで、コントロー
ラ２０の出力信号により作動する。
【００１２】ディーゼル機関（図示せず）から接続され
る排気管１１は、容器６の前方で排気ガス導入管１２と
排気ガスバイパス管１３に分岐され、排気ガスバイパス
管１３は、再び容器６の後方でマフラー接続管１４の途
中で合流するように接続される。また、１５は再生時の
燃焼ガス排出管である。そして、捕集時と再生時の切り
替えのために、排気ガス導入管１２、排気ガスバイパス
管１３、マフラー接続管１４および燃焼ガス排出管１５
には、それぞれシャッターバルブ１６，１７，１８およ
び１９が設けてある。
る排気管１１は、容器６の前方で排気ガス導入管１２と
排気ガスバイパス管１３に分岐され、排気ガスバイパス
管１３は、再び容器６の後方でマフラー接続管１４の途
中で合流するように接続される。また、１５は再生時の
燃焼ガス排出管である。そして、捕集時と再生時の切り
替えのために、排気ガス導入管１２、排気ガスバイパス
管１３、マフラー接続管１４および燃焼ガス排出管１５
には、それぞれシャッターバルブ１６，１７，１８およ
び１９が設けてある。
【００１３】以上のように構成された、本発明のディー
ゼル排気ガスフィルタの再生装置の動作について説明す
る。
ゼル排気ガスフィルタの再生装置の動作について説明す
る。
【００１４】この場合、シャッターバルブ１６，１７，
１８および１９の開閉位置は、図１に示す位置にある。
つまり、１６，１８は開で１７，１９は閉である。ディ
ーゼル機関からの排気ガスは、排気ガス導入管１２を経
て、フィルタ１の上流側端面に到達する。ここから排気
ガスは、上流側に開口しているセル２ｂに入る。この時
排気ガス中に含まれるパティキュレートは、セル壁４を
通過できずに、セル２ｂ内に堆積していく。一方、パテ
ィキュレートを取り除かれ、クリーンになった排気ガス
は、マフラー接続管１４に入り、排気マフラーを経て大
気に放出される。そして、フィルタ１内のパティキュレ
ート堆積量をフィルタ１の前後の差圧で検出（図示せ
ず）し、図２に示すフローチャートに従い、再生時の動
作に移行する。
１８および１９の開閉位置は、図１に示す位置にある。
つまり、１６，１８は開で１７，１９は閉である。ディ
ーゼル機関からの排気ガスは、排気ガス導入管１２を経
て、フィルタ１の上流側端面に到達する。ここから排気
ガスは、上流側に開口しているセル２ｂに入る。この時
排気ガス中に含まれるパティキュレートは、セル壁４を
通過できずに、セル２ｂ内に堆積していく。一方、パテ
ィキュレートを取り除かれ、クリーンになった排気ガス
は、マフラー接続管１４に入り、排気マフラーを経て大
気に放出される。そして、フィルタ１内のパティキュレ
ート堆積量をフィルタ１の前後の差圧で検出（図示せ
ず）し、図２に示すフローチャートに従い、再生時の動
作に移行する。
【００１５】再生時の動作は、先ずシャッターバルブ１
６，１７，１８および１９の開閉位置が図１と逆にな
る。つまり、１６，１８は閉で、１７，１９は開の位置
に切り替わる。再生時の燃焼制御は、パティキュレート
の着火時期を前後として、２つのステージで行う（ステ
ップ１）。
６，１７，１８および１９の開閉位置が図１と逆にな
る。つまり、１６，１８は閉で、１７，１９は開の位置
に切り替わる。再生時の燃焼制御は、パティキュレート
の着火時期を前後として、２つのステージで行う（ステ
ップ１）。
【００１６】着火までの第１ステージでは、コントロー
ラ２０の指示により、電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃ
にそれぞれ設定された電圧が印加され、かつエアー流量
コントロールバルブ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃでそれ
ぞれ制御された流量の再生用エアーが、エアーノズル管
８ａ，８ｂおよび８ｃから、ある設定時間供給される
（ステップ２）。その時期が完了すると、温度計９ａ，
９ｂおよび９ｃで測定されたそれぞれのデータがコント
ローラ２０に入力され、コントローラ２０からの指示に
より、温度計９ａ，９ｂおよび９ｃ間の温度差が最大２
００℃を超えないように、コントローラ２０の指示によ
り、電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃに印加する電圧を
制御し、かつエアー流量コントロールバルブ１０ａ，１
０ｂおよび１０ｃで再生用エアーの供給量を個別に制御
する。そして、温度計９ａ，９ｂおよび９ｃのいずれか
が、ある設定された温度勾配を記録すると、フィルタ１
のパティキュレートへの着火と判断し（ステップ３）、
その信号により第２ステージへと移行する（ステップ
４）。
ラ２０の指示により、電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃ
にそれぞれ設定された電圧が印加され、かつエアー流量
コントロールバルブ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃでそれ
ぞれ制御された流量の再生用エアーが、エアーノズル管
８ａ，８ｂおよび８ｃから、ある設定時間供給される
（ステップ２）。その時期が完了すると、温度計９ａ，
９ｂおよび９ｃで測定されたそれぞれのデータがコント
ローラ２０に入力され、コントローラ２０からの指示に
より、温度計９ａ，９ｂおよび９ｃ間の温度差が最大２
００℃を超えないように、コントローラ２０の指示によ
り、電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃに印加する電圧を
制御し、かつエアー流量コントロールバルブ１０ａ，１
０ｂおよび１０ｃで再生用エアーの供給量を個別に制御
する。そして、温度計９ａ，９ｂおよび９ｃのいずれか
が、ある設定された温度勾配を記録すると、フィルタ１
のパティキュレートへの着火と判断し（ステップ３）、
その信号により第２ステージへと移行する（ステップ
４）。
【００１７】第２ステージでは、着火後の急激な温度上
昇を抑えるために、電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃの
すべての電圧を０にして、エアー流量コントロールバル
ブ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃのみの再生用エアー流量
のみを制御の対象とする。具体的に、このステージでは
温度計９ａ，９ａ’、９ｂ，９ｂ’，９ｃおよび９ｃ’
のすべてが最高温度９００℃を超えないように制御す
る。
昇を抑えるために、電気ヒータ７ａ，７ｂおよび７ｃの
すべての電圧を０にして、エアー流量コントロールバル
ブ１０ａ，１０ｂおよび１０ｃのみの再生用エアー流量
のみを制御の対象とする。具体的に、このステージでは
温度計９ａ，９ａ’、９ｂ，９ｂ’，９ｃおよび９ｃ’
のすべてが最高温度９００℃を超えないように制御す
る。
【００１８】そして、すべての温度計９ａ，９ａ’、９
ｂ，９ｂ’，９ｃおよび９ｃ’が４００℃以下の条件
で、再生時の動作を完了すると同時に、シャッターバル
ブ１６，１７，１８および１９が捕集時の位置に切り替
わる（ステップ５）。
ｂ，９ｂ’，９ｃおよび９ｃ’が４００℃以下の条件
で、再生時の動作を完了すると同時に、シャッターバル
ブ１６，１７，１８および１９が捕集時の位置に切り替
わる（ステップ５）。
【００１９】このように、フィルタ１に堆積したパティ
キュレートを焼却し、再生する時に、パティキュレート
堆積量の多いフィルタ１の排気ガス下流端面近傍に、フ
ィルタ１の半径方向に３分割の電気ヒータ７ａ，７ｂお
よび７ｃとそれらに対応するエアーノズル管８ａ，８ｂ
および８ｃを配設し、パティキュレートへの着火時期
を、燃焼時の温度勾配により確実にとらえ、またフィル
タ１内の温度差を小さくするために、着火を前後として
２つのステージに分け、第１ステージでは、フィルタ１
の半径方向の温度差を小さくするように制御し、第２ス
テージでは、着火後の急激な温度上昇を抑え、かつある
設定した最高温度を超えないように制御する。その結
果、フィルタ１内に発生する熱応力を小さくすることが
できる。
キュレートを焼却し、再生する時に、パティキュレート
堆積量の多いフィルタ１の排気ガス下流端面近傍に、フ
ィルタ１の半径方向に３分割の電気ヒータ７ａ，７ｂお
よび７ｃとそれらに対応するエアーノズル管８ａ，８ｂ
および８ｃを配設し、パティキュレートへの着火時期
を、燃焼時の温度勾配により確実にとらえ、またフィル
タ１内の温度差を小さくするために、着火を前後として
２つのステージに分け、第１ステージでは、フィルタ１
の半径方向の温度差を小さくするように制御し、第２ス
テージでは、着火後の急激な温度上昇を抑え、かつある
設定した最高温度を超えないように制御する。その結
果、フィルタ１内に発生する熱応力を小さくすることが
できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、着火の時期を確実にとらえる
とともに、その着火の時期を前後して燃焼再生の制御を
２つのステージに分け、第１ステージでは、フィルタの
半径方向の温度差を小さくするように制御し、第２ステ
ージでは、急激な温度上昇と最高温度を抑制するように
制御するものである。これによって、フィルタ内に発生
する熱応力を小さく抑えることができ、フィルタにクラ
ックが発生することが無くなった。よって、本発明のデ
ィーゼル排気ガスフィルタの再生装置は、ほぼディーゼ
ル機関の耐用年数に見合う耐久性を確保するものであ
る。
とともに、その着火の時期を前後して燃焼再生の制御を
２つのステージに分け、第１ステージでは、フィルタの
半径方向の温度差を小さくするように制御し、第２ステ
ージでは、急激な温度上昇と最高温度を抑制するように
制御するものである。これによって、フィルタ内に発生
する熱応力を小さく抑えることができ、フィルタにクラ
ックが発生することが無くなった。よって、本発明のデ
ィーゼル排気ガスフィルタの再生装置は、ほぼディーゼ
ル機関の耐用年数に見合う耐久性を確保するものであ
る。
【図１】本発明の一実施例におけるディーゼル排気ガス
フィルタの再生装置の断面図
フィルタの再生装置の断面図
【図２】本発明の一実施例におけるディーゼル排気ガス
フィルタの再生装置の再生時の動作を示すフローチャー
ト
フィルタの再生装置の再生時の動作を示すフローチャー
ト
１ フィルタ ２ａ，２ｂ セル ３ プラグ ４ セル壁 ５ シール材 ６ 容器 ７ａ，７ｂ，７ｃ 電気ヒータ ８ａ，８ｂ，８ｃ エアーノズル管 ９ａ，９ａ’，９ｂ，９ｂ’，９ｃ，９ｃ’ 温度計 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ エアー流量コントロールバル
ブ １１ 排気管 １２ 排気ガス導入管 １３ 排気ガスバイパス管 １４ マフラー接続管 １５ 燃焼ガス排出管 １６，１７，１８，１９ シャッターバルブ ２０ コントローラ ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ リレー
ブ １１ 排気管 １２ 排気ガス導入管 １３ 排気ガスバイパス管 １４ マフラー接続管 １５ 燃焼ガス排出管 １６，１７，１８，１９ シャッターバルブ ２０ コントローラ ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ リレー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−222809（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−146217（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−36009（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−12619（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−103215（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02
Claims (2)
- 【請求項１】 ディーゼル機関の排気ガス通路に設置
し、排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する
フィルタと、前記フィルタの排気ガス下流端面近傍に設
けられるとともにフィルタの半径方向に複数設けられた
電気ヒータと、前記電気ヒータの各々に対応するエアー
ノズル管を備えたディーゼル排気ガスフィルタの再生装
置であって、 前記フィルタ上のパティキュレートの着火の時期を、加
熱、焼却時の温度勾配により判断し、出力する ことを特
徴とするディーゼル排気ガスフィルタの再生装置。 - 【請求項２】 前記フィルタ上のパティキュレートの着
火の時期が出力された後は、前記電気ヒータの電圧を０
とし、前記エアーノズル管から供給されるエアー流量の
みを制御することを特徴とする請求項１記載のディーゼ
ル排気ガスフィルタの再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18258193A JP3257159B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | ディーゼル排気ガスフィルタの再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18258193A JP3257159B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | ディーゼル排気ガスフィルタの再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0734856A JPH0734856A (ja) | 1995-02-03 |
| JP3257159B2 true JP3257159B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=16120793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18258193A Expired - Fee Related JP3257159B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | ディーゼル排気ガスフィルタの再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257159B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2783564B1 (fr) * | 1998-09-18 | 2000-12-15 | Ecia Equip Composants Ind Auto | Dispositif de regeneration d'un filtre a particules de purification des gaz d'echappement d'un moteur de vehicule automobile |
| JP5849178B2 (ja) * | 2009-12-17 | 2016-01-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| WO2011043046A1 (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-14 | パナソニック株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP18258193A patent/JP3257159B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0734856A (ja) | 1995-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071207 Year of fee payment: 6 |
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