JPH0517111U - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この考案は、トラップの破損、溶損、亀裂発
生を防止するために、逆洗気流によるトラップを再生す
るように構成したエンジンの排気ガス浄化装置におい
て、トラップの自己再生を検出したときに逆洗処理を実
行してトラップの過度の温度上昇を防止する。 【構成】 排気管に介設されたパティキュレートトラッ
プ１と、該トラップ１を再生すべくこれに排気流とは逆
方向から高圧気体を供給する逆洗手段１３と、上記トラ
ップ１の状態変化を監視してその自己再生を検出する検
出手段１８と、該手段１８により自己再生が検出された
とき上記逆洗手段１３を作動する制御手段１９とを備え
ものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、排気管の途中に排気微粒子を捕集するためのパティキュレートト ラップを設けたエンジンの排気ガス浄化装置に係り、特にパティキュレートトラ ップ再生のための逆洗手段を備えているエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジンでは、排気ガス中のパティキュレート（主にススなどのパ ティキュレート）を捕集するために、排気管の一部を構成するように形成された トラップ容器内にハニカム構造のトラップ（フィルタ）を格納し、このトラップ によってパティキュレートを捕集するようにしている。またこの種の装置では、 フィルタの再生のために、トラップに直接、高熱を供給し、この熱によりパテ ィキュレートを焼却して再生する形式のものと、逆洗ノズルにより、トラップ に通常の排気ガスと逆方向から逆洗気体を流し、この逆洗気流により、トラップ に捕集されていたパティキュレートをトラップから除去させて再生する形式のも の（特開昭62-26312号，特開昭64-77715号，特開平1-159408号等）とが知られて いる。

【０００３】 特に後者は、(1) トラップに直接、再生のための高熱を供給する必要がなく、 熱応力によるトラップの破損がない、(2) トラップ内に灰分の堆積がなく、トラ ップ目詰まりが生じないという、耐久性・信頼性上優れた特長を有し、パティキ ュレートトラップとして有望視されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述の利点を備えた逆洗式のパティキュレートトラップでも、熱によ る溶損や、熱亀裂の虞が全くないというものではなく、逆洗による正規の再生と は別に発生してしまうトラップの自己再生によってトラップの溶損や、熱亀裂が 発生する場合がある。自己再生とは、トラップ内の排気温度がススの着火温度以 上に上昇した場合に、トラップ内に捕集されていたススが自然着火する現象をい う。この自己再生は、ススの着火温度が550 ℃〜600 ℃程度、エンジンの排気ガ ス温度が、高速の全負荷時には700 ℃以上にも達してしまうことを考慮すると、 比較的頻繁に起き得る現象である。

【０００５】 トラップの溶損や、熱亀裂は、厳密には自己再生直後のエンジン運転条件の変 化によってススが急激に燃焼したときに発生する。ススの爆発的な燃焼は、具体 的には、トラップ内のススが着火した直後に、エンジン負荷が減少しエンジン回 転が低下するようなとき、すなわち排気ガス中の酸素濃度が増加し排気ガス流量 が減少してしまうときであり、この時にはススの爆発的な燃焼によってトラップ 内はトラップの溶損限界を越えた1000℃以上に達してしまうときもある。

【０００６】 そこでこの考案はこのようなトラップの破損、溶損、亀裂発生を防止するため に、逆洗気流によりトラップを再生するようにした形式のパティキュレートトラ ップ装置において、自己再生の発生を検出したときに逆洗処理を実行して過度の 温度上昇を防止することを目的とする。

【０００７】 なお関連技術に、トラップの保護を図るために、燃料噴射ノズルの噴射量を意 図的に調節して排気ガスの温度を低下させるように構成した「エンジンの排気浄 化装置」（実開昭57-95414号）が提案されているが、この提案によってもトラッ プの自己再生による異常な温度上昇は避けることはできなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するためにこの考案は、排気管に介設されたパティキュレート トラップと、このパティキュレートトラップを再生すべくこれに排気流とは逆方 向から高圧気体を供給する逆洗手段と、上記トラップの状態変化を監視してその 自己再生を検出する検出手段と、該手段により自己再生が検出されたとき上記逆 洗手段を作動する制御手段とを備えたものである。

【０００９】

【作用】

排気管のパティキュレートトラップは、そのトラップによって排気微粒子（パ ティキュレート）を捕らえ、清浄な排気ガスのみを排気管から排出させる。コン トローラは、検出手段による自己再生の入力があると、逆洗手段を作動する。こ のためトラップの下流側からトラップへ向けて高圧空気が噴射され、この高圧空 気の圧力波によってトラップに付着していた排気微粒子はトラップから剥離、落 下する。従ってトラップ内で自己再生する排気微粒子の量は大幅に減少し、トラ ップ内の温度上昇は最低限に抑制される。

【００１０】

【実施例】

以下この考案の好適一実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１１】 図１にはこの考案に係るエンジンの排気ガス浄化装置のシステムが示してされ ている。

【００１２】 パティキュレートトラップ１は、その外殻を形成しているトラップ容器２の一 端に、エンジン側の排気管３と接続されて、これにエンジンＥの排気ガスを導入 するための排気ガス入口４を有し、他端に、サイレンサ側の排気管５と接続され て、トラップ容器２内の排気ガスを外部へ排出させるための排気ガス出口６を有 し、そしてトラップ容器２の下部に、トラップ４から払い落とされた排気微粒子 （パティキュレート）を受入れてこれを焼却するためのヒータ室７を有している 。

【００１３】 具体的にトラップ容器２は、排気ガスの流れ方向に長いほぼ箱体状に形成され 、このトラップ容器２の側板を構成している内面に、通気性の良いセラミック多 孔質材を用いてハニカム状に形成されたトラップ４を水平に掛け渡して構成され ている。つまりトラップ４は、トラップ容器２内を、上部の排気ガス導入用チャ ンバ８と、下部のヒータ室７とに区画するように設けられている。トラップ容器 ２のヒータ室７を区画している部分には、トラップ４から払い落とされた排気微 粒子を焼却するために電気ヒータ１０が取付けられ、またその最も深い部位に、 焼却後、灰分となった排気微粒子を外部に取出せるようにするための取出し口１ １が形成されている。排気微粒子の効率的な捕集と、捕集した排気微粒子をトラ ップ４から剥離させて、下方のヒ−タ室７へと落下させるためのセル１２は、排 気ガス導入用チャンバ８と下部のヒータ室７とを結ぶ方向を向けて縦長に形成さ れている。つまりセル１２は、排気微粒子を付着・捕集するための捕集面を構成 すると同時に、これに付着した排気微粒子を下方へ落下させるための案内面をも 構成する。なおセル１２は、これらの機能上、ハニカム断面に特定されるもので はない。

【００１４】 トラップ４を再生するための逆洗手段１３は、排気管５にトラップ４の排気下 流面を臨むようにして取付けられたノズル部１４と、このノズル部１４に高圧空 気を供給するための高圧空気供給源１５と、この高圧空気供給源１５とノズル部 １４とを連通させて接続する高圧空気供給管１６と、この高圧空気供給管１６の 途中に介設されてこの高圧空気供給管１６を開閉する電磁開閉弁１７と、パティ キュレートトラップ１の状態を検出してトラップ４の自己再生を検出する検出手 段１８と、通常のトラップ再生時及び検出手段１８の入力によるトラップ４の自 己再生時に電磁開閉弁１７を開き、それ以外は電磁開閉弁１７を閉じるように電 気的に構成されたコントローラ１９（制御手段）とから構成されている。

【００１５】 検出手段１８には、排気ガス入口４の排気温度を検出しその結果をコントロー ラ１９に入力する温度センサ１８ａの他、排気ガス入口４とトラップ容器内雰囲 気温度とを個別に検出しその結果をコントローラ１９に入力する温度センサ，排 気ガス入口４の表面輝度を、光学的あるいは電磁波的に検出しその結果をコント ローラ１９に入力する輝度検出センサ，Ｏ₂ 又はＣＯ₂ 濃度を検出しその結果を コントローラ１９に入力するＯ₂ 又はＣＯ₂ センサのいずれかが用いられる。

【００１６】 コントローラ１９の回路は以下の制御を実行するように電気的に構成されてい る。

【００１７】 通常のトラップ再生制御… エンジンＥのスタートと同時にコントローラ１９が起動されると、コントロー ラ１９は、内部タイマーを利用してエンジンの運転時間を積算し、そのエンジン 積算運転時間が所定の運転積算値（例えば５分）を越えたときに、逆洗手段１３ を逆洗作動させて通常の逆洗処理（トラップ４の再生）を実行する。つまり電磁 開閉弁１７をＯＮ（開）として一定時間、高圧空気供給管１６を介して高圧空気 供給源１５の高圧空気をノズル部１４へ供給し、その高圧空気の圧力波によって 、セル１２の捕集面に付着されていた排気微粒子を剥離・落下させる。トラップ 再生直後、コントローラ１９は、エンジン運転積算時間を“０”にリセットし、 次の再生のために新たに運転時間を積算する。

【００１８】 トラップ保護制御… コントローラ１９は、上述の通常のトラップの再生制御中、排気ガス入口４に 設けた温度センサ１８ａ（検出手段１８）の入力値が所定値を越えたとき、すな わち排気ガスの温度が、排気微粒子の着火温度より低い500 ℃を越えた時は、ト ラップ４に自己再生が生じていると判断し、通常のトラップ再生制御とは全く無 関係に逆洗手段１３を逆洗作動してトラップ再生を実行する。つまり、排気ガス 温度が550 ℃以上のときに、トラップ４に付着・堆積していた排気微粒子が一気 に燃焼してトラップ４に溶損、熱亀裂などが生じてしまう虞が強く、これを未然 に防止する。このトラップ４の保護制御は、通常のトラップ再生と同様に電磁開 閉弁１７をＯＮとして一定時間、高圧空気供給管１６を介して圧力空気供給源１ ５の高圧空気をノズル部１４へ供給させ、その高圧空気の圧力波によって、トラ ップ４の捕集面に付着されていた排気微粒子を剥離・落下させる。コントローラ １９は適当な時期に電気ヒータ１０を作動してヒータ室７に堆積した排気微粒子 を焼却する。

【００１９】 検出手段１８として、排気ガス入口４の排気ガス温度とトラップ容器内雰囲気 温度とを個別に検出できるように、個々に温度センサを設ける場合は、コントロ ーラ１９は、これらの温度センサの入力値の差を比較し、トラップ容器内雰囲気 温度が排気ガス入口４の排気ガス温度よりおおよそ２０℃を越えるとき自己再生 が確実に起きていると判断して逆洗手段１３を逆洗作動する。

【００２０】 なお、550 ℃以上の状態，トラップ容器内雰囲気温度が排気ガス入口４の排気 ガス温度よりおおよそ２０℃を越える状態が、所定時間（例えば約３０ｓｅｃ） 連続しているか否かによって自己再生を判定するように構成し、温度センサ１８ ａによる自己再生の判定精度を改善しても構わない。

【００２１】 検出手段１８として、排気ガス入口４にその表面の輝度を検出する輝度検出セ ンサを設けた場合は、排気ガス温度が550 ℃以上の輝度のときに逆洗手段１３を 逆洗作動する。

【００２２】 検出手段１８として、排気ガス入口４及び排気ガス出口のそれぞれにＯ₂ セン サ又はＣＯ₂ を設けた場合、コントローラ１９は、排気ガス中のＯ₂ 濃度又はＣ Ｏ₂ 濃度の差を計算し、その排気ガス入口４と排気ガス出口５の濃度差が排気ガ ス温度が550 ℃以上の所定値以上となったとき、逆洗手段１３を作動する。

【００２３】 したがって従来問題となっていた高速・高負荷運転時のトラップ４の溶損，亀 裂などは、確実に防止される。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したことから明らかなようにこの考案によれば次の如き優れた効果を 発揮する。

【００２５】 (1) トラップの自己再生時にトラップの捕集した排気微粒子をトラップから剥 離・落下させるように構成したので、トラップの異常な温度上昇を抑制でき、そ の溶損、熱亀裂を防止できる。

【００２６】 (2) 排気ガスの浄化を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係るエンジンの排気ガス浄化装置の
好適一実施例を示すシステム図である。

【符号の説明】

１ パティキュレートトラップ ４ トラップ １３ 逆洗手段 １８ 検出手段 １９ コントローラ（制御手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気管に介設されたパティキュレートト
   ラップと、該トラップを再生すべくこれに排気流とは逆
   方向から高圧気体を供給する逆洗手段と、上記トラップ
   の状態変化を監視してその自己再生を検出する検出手段
   と、該手段により自己再生が検出されたとき上記逆洗手
   段を作動する制御手段とを備えたことを特徴とするエン
   ジンの排気ガス浄化装置。