JPH01253522A - ディーゼル排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はディーゼル機関の排ガスを浄化する、とりわけ
排ガス中に含まれるパティキュレートを除去するディー
ゼル排ガス浄化装置に関する。

従来の技術 近年ディーゼル機関の排ガス中に含まれるパティキュレ
ートの環境にちえる影響が懸念され、規制され始めてい
る。これに対応して、デイ−ピル機関の排ガスを浄化す
るには、υ［気管の途中に耐熱性のセラミックハニカム
を改造したフィルタを取り付けてパティキュレートを濾
過しようと試みられている。濾過されてフィルタの内部
に堆積したパティキュレートは、一般に軽油バーナでも
って加熱燃焼させ、セラミックフィルタを再生、繰り返
し便用する。このパティキュレートの焼却作業をリジェ
ネレーションと呼んでいる。このリジェネレーションに
入る時期は、パテイキ：Ｌレートの目詰まりによる背圧
上昇でエンジンに悪影響を与えるほど堆積したか、また
は燃焼した時にフィルタの耐熱温度以上に高温にするほ
どの量が堆積する前でなければならない。そのためにパ
ティキュレートの堆積量を正確に知らなければならない
。特開昭５６−５１０号公報は、このパティキュレート
の堆積量の検知に関してフィルタの上流側の排気管系の
排ガス圧を測定し、およびエンジン回転速度との対比較
でもって修正し、リジェネレーションの時期を規定しよ
うとしている。また特開昭５８−１８３８０９号公報は
、上記特開昭５６−５１０号公報と同じくフィルタの背
圧を測定し、同時に排ガス再循環量との対比で堆積した
パティキュレートの量を知ろうとしたものである。

発明が解決しようとする課題 エンジンの排気管系の途中に置かれたセラミックフィル
タは、排ガス中に含まれるパティキュレートを濾過して
目詰まりを起こす。そのためエンジンに排気負荷がかか
り、エネルギー効率が著しく損なわれる。よってリジェ
ネレーションを行うことにより、パティキュレートを焼
却し、エンジンの負荷を小さ（する。一方、リジェネレ
ーションを数多（すると、軽油バーナにエネルギーが消
費され、総合的なエネルギー効率が悪くなる。また異常
に多（のパティキュレートがセラミックフィルタに堆積
した場合、リジェネレーション時に内部は１５００℃以
上になり、セラミックは耐えきれずに溶損することがあ
った。そのために何らかの物理量を検知して、パティキ
ュレートの正確な堆積量を見積もる必要がある。この場
合、セラミックフィルタの前後の差圧を測定し、パティ
キュレートの堆［Ｌと相関を取る方法が簡単である。し
かしセラミックフィルタを流れる排ガス量はエンジンの
運転状態により常に変化するので、このような場合は一
致した相関は取れない。特開昭５６−５１０号公報では
エンジンの回転速度で、また特開昭５８−１８３８０９
号公報では排ガス循環量で差圧を補正し、この問題を解
決しようとしている。しかし排ガス量は必ずしもエンジ
ンの回転数や排ガス再循環量だけでは、算出できない。

そのためパティキュレートの堆積量とセラミックフィル
タの相関は極めて困難であった。

そこで本発明は、エンジンの運転状態が常時変化してい
ても、簡単にしかも比較的精度よくセラミックフィルタ
の内部を流れる排ガス量を算出し゛て、セラミックフィ
ルタ前後の差圧との相関により、フィルタ内部に堆積し
たパティキュレート量を知るものである。

課題を解決するための手段 そして上記課題を解決する本発明の技術的手段は、上記
セラミックフィルタの前後の差圧およびセラミックフィ
ルタと排ガスの流れを同一にする排気管系の他の部品の
前後の差圧を測定し、後者の差圧でセラミックフィルタ
を流れる排ガス量を算出し、前者の差圧との対比でフィ
ルタに堆積したパティキュレートの量を見積もるように
したものである。

作用 本発明の技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち一般にディーゼルエンジンの排気管系にはセラ
ミックフィルタ以外の他の部品、例えば排ガス切り替え
バルブや消音マフラーなどが取り付けられている。これ
らの配管部品はそこを流れるガス量に応じた抵抗係数を
もっている。これは配管部品の前後の差圧として現出さ
れる。よって逆にこの抵抗係数を知っていれば配管部品
の差圧を測定して、配管系を流れる排ガス量を算出する
ことができる。この排ガス量の値によってセラミックフ
ィルタの前後の差圧を補正し、フィルタ差圧とパティキ
ュレート堆積量との関係から、フィルタ内部に堆積した
パーティキュレートの量を見積もるのである。

実施例 以下、本発明のディーゼル排ガス浄化装置の一実施例を
添付図面にもとづいて説明する。

第１図はディーゼル排ガス浄化装置の縦断面を示したも
ので、図中１は円筒状セラミックフィルタである。セラ
ミックフィルタ１は、内部に多数の流路となる矩形のセ
ル２ａ、２ｂを有するセラミックハニカムを母体とし、
そのセル２ａ、２ｂの一端を交互にプラグ３で閉塞して
構成しである。セラミックフィルタ１は外周に緩衝材を
巻いた後、耐熱ステンレス製の容器４に収納している。

容量４の前後はコーン状にテーパを持って紋り、一方を
処理ガス接続口５、他方をマフラー接続口６としている
。処理ガス接続口５の前方にはセラミックフィルタ１の
前面に向けて軽油バーナ７を装備し、マフラー接続Ｄ　
６は消音マフラー８と接続している。軽油バーナ７は、
霧化ノズル９を中心に置き、その周辺から燃焼空気口１
０を経て空気が霧化ノズル９の先端方向に流れる構造と
なっている。また霧化ノズル９の前方には霧化された燃
料に高圧放電アークで着火させるための点火プラグ１１
を取り付けている。セラミックフィルタ１と軽油バーナ
７との間には、エンジン排ガス導入管１２が接続されて
いる。排ガス導入管１２は、エンジン排気管１３を排ガ
スバイパス管１４とに分岐した一方である。排ガスバイ
パス管１４とマフラー接続口６は途中で合流している。

排ガス導入管１２と排ガスバイパス管１４の分岐点には
、それが矢印方向に回転することによりエンジンからの
排ガスを排ガス導入管１２や枡ガスバイパス管１４に切
り替える三方弁１５を設けである。容器４にはセラミッ
クフィルタ１の排ガス入口側エンジン背圧測定口１６を
、排カス出口側にはフィルタ背圧測定口１７を設け、そ
れぞれ圧カドランスジューサ１．７　ａ、１７ｂで測定
した圧力を電気信号に変換している。

次に、この実施例の構成における動作を説明する。まず
ディーゼルエンジンの通常運転時には三方弁１５は図の
位置にあり、エンジンからの排カスは排ガス導入管１２
を経てセラミックフィルタ１の前面に到達する。ここか
ら排ガスはセラミックフィルタ１の軽油バーナ７側に開
口しているセル２ａに入り、そこでセル壁を透過してマ
フラー接続口８（１１１に開口しているセル２ｂに入る
。このとき排ガスに含まれていたパティキュシー・トは
、セル壁を透過できずに燃焼室９側に開口しているセル
２ａ内にとどまり、パティキュレートを取り除かれて浄
化された排ガスは、マフラー接続口８から消音マフラー
６を経て大気に放出される。セラミックフィルタ１内に
とどまって堆積したパティキュレートはフィルタに目詰
まりを起こし、排ガス流の抵抗となってエンジン背圧を
上昇させる。そしてこれはパティキュレートの堆積量に
応じてセラミックフィルタ１の前後の差圧を増加させる
。この差圧の増加の模様をエンジン背圧測定口１６およ
びフィルタ背圧測定口１７の差圧として常時測定してい
る。しかしこの時の差圧の値は、第２図に示すように、
セラミックフィルタ１内を流れるガス量によっても変化
する。また消音マフラー８の差圧も排ガス量によって変
化する。

そのためフィルター背圧測定口１７の対大気圧との差圧
（図のＡ点）を常時モニターしていると、マフラー差圧
−排ガス量の関係曲線からそのときの排ガス量を算出す
ることができる。よってセラミックフィルタ１の差圧（
図のＢ点）を排ガス流量で補正し、セラミックフィルタ
１のパティキュレートの最大許容機に相当するフィルタ
差圧（図の０点）に達しているがどぅがを定期的に判定
する。最大許容最に達していれば次のりジェネレーショ
ン作業に入る。

リジェネレーションは、まず三方弁１５を第１図の上か
ら見て時計方向に約４０度回転させ、排ガス導入管】２
に流れていた排ガスを遮って、排ガスバイパス管１４の
方向に流れを切り替える。

そして排ガスバイパス管１４に流れ込んだ排ガスは、消
音マフラーを経て大気に放出される。この三方弁１５の
切り替えと同時に、軽油バーナ７を作動させる。軽油バ
ーナ７によって発生させられた高温燃焼ガスは、セラミ
ックフィルタ１内に流入して加熱する。軽油バーナの出
力を制御して燃焼ガス温度を約７００℃付近で保つと、
セラミックフィルタ１の内部温度は６００℃以上になり
、堆積したパーティキュレートは燃焼を始める。数分後
、パーティキュレ−１・は焼き尽（され、セラミックフ
ィルタ１はクリーンな元の状態に戻る。

このとき軽油バーナを止め、三方弁１５を元の位置に切
り替えて、通常の運転状態に戻る。

尚、排ガス流中に熱電対などの温度センサを設け、排ガ
ス温度を計測することにより、上記排ガス量の算出時に
温度補正を加えるとさらに精度のよいパティキュレート
の堆積量の見積ができる。

また消音マフラー８の代わりに三方弁１５の前後の差圧
を計測しても、上記と同じようなパティキュレートの堆
′ｃＩｉ量の見積ができる。

発明の効果 本発明はセラミック等の耐熱性フィルタの前後およびそ
れと排気管系を同一にする部品の前後に排ガス圧力検知
手段を設け、それぞれの差圧を測定することにより、フ
ィルタの内部に堆積したパティキュレートの量を正確に
知るものである。このことによってエンジンに大きな背
圧負荷をかけたり、無やみにリジェネレーションの回数
を重ねることが無くなった。よってエンジンの出力低下
や総合燃費悪化を回避したディーゼル排ガス浄化装置を
作ることができた。またパティキュレートが溜まり過ぎ
て、リジェネレーション時に温度が上り過ぎてフィルタ
が溶損する事故も無くなった・よってディーゼル排ガス
浄化装置は、はぼエンジンの耐用年数に見合う耐久性を
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のディーゼル排ガス浄化装置
の縦断面図、第２図は排ガス流量−差圧関係図である。 ■・・・・セラミックフィルタ、４・・・・容器、７・
・・・軽油バーナ、８・・・・消音マフラー、１５・・
・・三方弁、１６・・・・エンジン背圧測定口、１７・
・・・フィルタ背圧測定口、１７ａ、１７ｂ・・・・圧
カドランスジューサ 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男ほか１名第２図 排方”°ス庶量（ｍ３／た−）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　耐熱性フィルタと、該フィルタを収納する容器
   と、前記フィルタの排ガス流入側に位置した加熱手段か
   らなる排ガス浄化装置において、前記フィルタの前後の
   差圧および前記フィルタと排ガスの流れを同じくする少
   なくとも一つの他の排気管系部品の前後の差圧を検知す
   る排ガス圧力検知手段を備え、排気管系部品の前後の圧
   力差でフィルタ内を流れる排ガス量を算出し、その排ガ
   ス量とフィルタ前後の圧力差からフィルタに堆積したパ
   ティキュレート（スス）の量を対比検出し、パティキュ
   レートの焼却する時期を決定することを特徴とするディ
   ーゼル排ガス浄化装置。
2. （２）　上記排気管系部品が消音マフラーである特許請
   求の範囲第１項記載のディーゼル排ガス浄化装置。
3. （３）　上記排気管系部品が排ガスの流れを切り替える
   バルブである特許請求の範囲第１項記載のディーゼル排
   ガス浄化装置。