JPH04109017A - 排気ガス浄化装置 - 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、ディーゼルエンジン等の排気ガス中に含まれ
るススをフィルタで捕集し、これを焼却処理する排気ガ
ス浄化装置に関する。

［従来の技術］ ディーゼルエンジンの排気ガス中には、燃焼によって生
成されたカーボンを主成分とする＃を気微粒子（スス）
が高濃度で含まれており、これが公害の原因となってい
る。このため、ディーゼルエンジンを搭載した車両の排
気系には、排気ガス中のススをフィルタで捕集する排気
ガス浄化装置が設けられている。

近年、上記フィルタの目詰まりを防止するために、フィ
ルタに排気ガスの流れと逆方向に圧縮空気（逆洗空気）
を作用させ、フィルタからススを剥離・落下させてヒー
タ室内に集め、電気ヒータで焼却するようにした技術が
開発されている（例えば特開平２−４５６０９　　ｒパ
ティキュレートトラップ装置」等）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記フィルタに付着したススは、逆洗空気をフィルタに
作用させる逆洗時にフィルタから剥離・落下ごとは勿論
だが、この時のみならず機関の通常運転時にもフィルタ
から微量ながらも剥離・落下する。そのため、従来の排
気ガス浄化装置にあっては、このススを燃焼処理すべく
上記電気ヒー夕を常に作動状態としていた。しかしなが
ら、これでは電気ヒータの消費電力が大きく、車両のバ
ッテリやジェネレータの負担が大きいという問題点があ
る。

ところで、本発明者の研究によれば、ヒータ室内に集め
られたススは略６００℃以上で着火・燃焼するが、−置
火が着いてしまえば燃え拡がり、自己着火燃焼するので
、上記電気ヒータを作動し続ける必要はないということ
が解明された。すなわち、ヒータ室内にススがある程度
溜まってがら電気ヒータを作動させ、ススの自己着火燃
焼を利用すれば、電気ヒータを作動し続ける必要はない
。

以上の事情を鑑みて創案された本発明の目的は、ヒータ
の消費電力を低減する排気ガス浄化装置を提供するもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、排気ガス中のススを
付着すべく排気系に介設されたフィルタと、該フィルタ
に上記排気ガスの流れとは逆方向に圧気を供給しフィル
タのススを剥離・落下させる逆洗手段と、落下したスス
を捕集・焼却するヒータ室と、該ヒータ室内のススの温
度やススの捕集量から上記ヒータ室内のヒータをＯＮ−
ＯＦＦする制御手段とを備えたことから構成されている
。

［作　用］ 制御手段がヒータ室内に捕集されたススの温度やススの
捕集量に応じて適宜ヒータをＯＮ−ＯＦＦ制御する。た
とえば、ヒータ室内にススがある程度たまってからヒー
タをＯＮさせ、ススの温度が自己着火燃焼温度以上にな
ったらヒータをＯＦＦさせる。

このように適宜ヒータをＯＮ−ＯＦＦｆ’１Ｈｊｌする
ので、ヒータの消費電力が低減される。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は、デイ−セルエンジンの排気ガス中からススを
取り除く排気ガス浄化装置１の概要を表している１図示
するように、エンジン２からマフラへ向かう排気管路の
途中が拡径されてスス除去室３が形成されている。この
スス除去室３は、その室内がフィルタ４によって上下に
排気導入室５とヒータ室６とに仕切られている。

上記フィルタ４は、例えばセラミックス多孔質材料など
の多孔質通気材料からなっており、上下方向に形成され
た複数の円筒状の排気ガス通路７を有している。詳しく
は、上記フィルタ４は、排気導入室５側を仕切る上板８
と、ヒータ室６側を仕切る下板９と、これら上板８と下
板９との間に排気導入室５とヒータ室６とを連通するよ
うに多孔質通気材料で形成された複数の排気ガス通路７
とからなっている。

このような排気ガス通路７を有するフィルタ４は、第１
図に示すように、その側部がマフラ側排気管１０と連通
している。このマフラ側排気管１０と上記排気導入室５
およびヒータ室６とは、上記フィルタ４によって仕切ら
れている。これらマフラ側排気管１０．排気導入室５お
よびヒータ室６とフィルタ４との各接触部には、夫々シ
ール部材１１が介設されており、排気洩れの防止を図っ
ている。

この構成によれば、第１図に示すように、エンジン２か
らの排気ガス１２は、排気導入室５からフィルタ４の排
気ガス通路７を通ってヒータ室６内に流入し、ヒータ室
６内および排気ガス通路７内に充満する。その後、上記
排気ガス１２は、排気ガス通路７の側部からマフラ側排
気管１０へと浸透排出され、この際、排気ガス１２中の
スス１３が排気ガス通路７内面に付着することになる。

上記マフラ側排気管１０内には、上記排気ガス１２の流
れと逆方向に圧縮空気１４（以下逆洗空気１４と呼ぶ）
を供給し、排気ガス通路７内面に付着したスス１３を剥
離・落下させる逆洗手段１５が設けられている。この逆
洗手段１５は、マフラ側排気管１０内に上記フィルタ４
の側部に向けて設けられたエアーノズル１６と、このエ
アーノズル１６に逆洗空気１４を供給するエアタンク１
７と、このタンク１７とノズル１６間のエアパイプに介
設された開閉弁１８と、上記エアーノズル１６より排気
ガス１２の流れの下流側のマフラ側排気管１０内に設け
られた開閉弁１９と、からなっている、上記エアタンク
１７にはコンプレッサ（図示せず）が接続されており、
エアタンク１７内が所定の圧力に保たれている。

この逆洗手段１５は、エンジン２の累積回転数や噴射ポ
ンプの累積燃料噴射量が所定値を超えるとＣＰＵ２０に
よって自動的に作動されるようになっている。

すなわち、エンジン２の累積回転数や噴射ポンプの累積
燃料噴射量が所定値を超えた際には、長期の使用によっ
て生じる上記フィルタ４の目詰まりを防止すべく、ＣＰ
Ｕ２０は、第１図に一点鎖線で示すように、開閉弁１９
に閉弁指令を与え、開閉弁１９を閉弁してマフラ側排気
管１０を閉塞する。その後、ＣＰＵ２０は、開閉弁１８
に開閉指令を与え、開閉弁１８を開閉制御してエアーノ
ズル１６からフィルタ４の側部へ向けて逆洗空気１４を
断続的（パルス的ンに供給する。

すると、この逆洗空気１４は、上記フィルタ４に対して
排気ガス１２の流れとは逆方向に作用し、フィルタ４の
排気ガス通路７内面に付着したスス１３か剥離され、下
方のヒータ室６内に落下することになる。

このヒータ室６内には、第１図に示すように、落下した
スス１３を燃焼処理するための電気ヒータ２１が収納さ
れている。スス１３を燃焼させると燃焼残留物（以下ア
ッシと呼ぶ）が生じるため、このアッシをヒータ室６内
から取り除くべく、ヒータ室６内とマフラ側排気管１０
内とがバイパス通路２２によって連通されている。すな
わち、ヒータ室６内のアッシは、燃焼カスといつしＪに
バイパス通路２２を通り、マフラ側排気管１１へと圧送
されることになる。なお、このバイパス通路２２には、
通路面積を絞るオリフィス２３が設けられている。

また、上記ヒータ室６内には、ヒータ室６内に捕集され
たスス１３の温度を測定するスス温度センサ２４と、ス
ス１３の捕集量を測定するスス捕集量センサ２５とが設
けられている。

上記スス温度センサ２４には一般的な熱転対が用いられ
ている。このスス温度センサ２４は上記ＣＰＵ２０とオ
ンラインで接続されている。そして、スス温度が６００
℃以下の場合にＣＰＵ２０が電気ヒータ２１のスイッチ
２６をＯＮＬ、スス温度が６００℃を超えた場合にはス
スが自己着火燃焼するので電気ヒータ２１のスイッチ２
６をＯｆｆするようになっている。

一方、上記スス捕集量センサ２５は、第２図に示すよう
（こ、アースされたヒータ室６の室壁２７と、このヒー
タ室壁２７と接触しないようにヒータ室６内に収納され
た電極２８と、この電極２８にコーティングされな樹脂
２９と、からなっている、この構成によれば、ヒータ室
６内にスス１３が溜まってくると、このスス１３は略カ
ーボンからなっており導電性を有しているので、ヒータ
室！！２７と電極２８とが、スス１３および樹脂２９を
介して短絡される。

この際、ヒータ室壁２７と電極２８との間の静電容量は
、スス１３（導電体）により短絡されたヒータ室壁２７
と電極２８との間の樹脂２９の静電容量となる６すなわ
ち、ヒータ室壁２７と電極２８間の静電容量は、第３図
に示すように、スス１３の積層に伴って増加することに
なる。よって、上記静電容量を測定すれば、ヒータ室６
内のスス１３の捕集量が解る。

このスス捕集量センサ２５も上記スス温度センサ２４と
同様にＣＰＵ２０とオンラインで接続されている。そし
て、スス捕集量センサ２５の静電容量が所定値Ｘを超え
ると、上記ＣＰＵ２０は、ヒータ室６内のスス１３の捕
集量がＸを超えたと判断し、ヒータ室６内の電気ヒータ
２１のスイッチ２６をＯＮするようになっている。

上記スス温度センサ２４、スス捕集量センサ２５および
ＣＰＵ２０が、ヒータ室６内のスス１３の温度やスス１
３の捕集量がらヒータ２１をＯＮ−ＯＦＦ制御する制御
手段となっている。

以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。

エンジン２の運転中、ＣＰＵ２０がエンジン２の累積回
転数や噴射ポンプの累積燃料噴射量が所定値を超えたこ
とを検知すると、ＣＰＬＩ２０は、第１図に示すマフラ
側排気管１０内の開閉弁１９に閉弁指令を与え、開閉弁
１９を閉弁してマフラ側排気管１０を閉塞する。その後
、ＣＰＵ２０は、上記エアパイプ上の開閉弁１８に開閉
指令を与え、開閉弁１８を開閉制御してエアーノズル１
６からフィルタ４の側部へ向けて逆洗空気１４を断続的
（パルス的）に供給する。すると、この逆洗空気１４は
、上記フィルタ４に対して排気ガス１２の流れとは逆方
向に作用し、フィルタ４の排気ガス通路７内面に付着し
たスス１３を剥離させる。剥離したスス１３は、下方の
ヒータ室６内に落下し、そこに捕集される。

ヒータ室６内に捕集されたスス１３は、第４図に示すよ
うに、ヒータ室６内のスス温度センサ２４およびスス捕
集量センサ２５により、スス温度Ｔおよびスス捕集量Ｍ
が測定される。この測定は、常時行ってもよいし、或い
は適当な時間間隔をおいて断続的に行ってもよい。

そして、Ｔ　＜　６００℃、且つＭ＞Ｘの条件を満たす
ときには、上記ＣＰＵ２０がヒータ２１をＯＮする。も
しこの条件を満たさなければＣＰＵ２０がヒータをＯＦ
Ｆする。

すなわち、スス１３の量Ｍかある程度（第２図中Ｘ以上
）たまった状態で、スス１３の温度Ｔが６００℃以下の
場合にのみ、ヒータ２１が作動するようになっている。

逆をいえば、スス１３の温度Ｔが６００℃以上であれば
スス１３が自己着火燃焼するためヒータ２１を切り、ス
ス１３の量ＭがＸ以下の場合もＸ以上たまるまでヒータ
２１を切る。

このように、ヒータ室６内に捕集されたスス１３の温度
Ｔやススの捕集量Ｍに応じて適宜ヒータ２１をＯＮ−Ｏ
ＦＦ制御するので、ヒータ２１の消費電力が低減される
ことになる。よって、車両のバッテリー、ジェネレータ
の負担が軽くなる。

上記スス捕集量センサ２５の変形例を第５図に示す０図
示するようにこのスス捕集量センサ２５は、ヒータ室６
の対向するヒータ室壁６ａ、６ｂに夫々設けられた発光
ダイオード３０とフォトトランジスタ３１とからなって
いる。これらの発光ダイオード３０とフォトトランジス
タ３１とは、第６図に示す回路になっており、ヒータ室
６に所定量（Ｘ以上）のスス１３かたまると、スス１３
によって発光ダイオード３０からフォトトランジスタ３
１への光路が遮られ、第７図に示すように出力電圧が低
下してスス１３の捕集量を検出するようになっている。

なお、上記温度センサ２４とスス捕集量センサ２５のう
ちどちらか一方のみを設け、第８図に示すように、スス
温度Ｔまたはスス捕集量Ｍを測定し、ＴまたはＭのどち
らかがＴ　＜　６００℃。

Ｍ＞Ｘの条件を満たせばヒータ２１をＯＮにし、さもな
ければヒータ２１をＯＦＦにするようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る排気ガス浄化装置によ
れば、ススの温度やススの捕集量に応じて適宜ヒータを
ＯＮ−ＯＦＦ制御するので、ヒータの消費電力を大幅に
低減できるという優れた効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す排気ガス浄化装置の側
断面図、第２図は第１図中のスス捕集量センサを示す側
断面図、第３図は上記スス捕集量センサの静電容量特性
を表すグラフ、第４図は制御手段のフローチャート、第
５図はスス捕集量センサの変形例を示す側断面図、第６
図はこのスス捕集量センサの回路図、第７図はこのスス
捕集量センサの出力電圧特性図、第８図は上記制御手段
の別のフローチャートである。 図中、１は排気ガス浄化装置、４はフィルタ、６はヒー
タ室、１２は排気ガス、１３はスス、１４は圧気として
の逆洗空気、２１はヒータ、２０．２４．２５は制御手
段である。 特許出願人　　　いすず自動車株式会社代理人弁理士　
　絹　谷　　信　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．排気ガス中のススを付着すべく排気系に介設された
   フィルタと、該フィルタに上記排気ガスの流れとは逆方
   向に圧気を供給しフィルタのススを剥離・落下させる逆
   洗手段と、落下したススを捕集・焼却するヒータ室と、
   該ヒータ室内のススの温度やススの捕集量から上記ヒー
   タ室内のヒータをＯＮ−ＯＦＦする制御手段とを備えた
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。