JPH0610409B2 - Engine smoke reduction device - Google Patents

Engine smoke reduction device

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JPH0610409B2
JPH0610409B2 JP26358987A JP26358987A JPH0610409B2 JP H0610409 B2 JPH0610409 B2 JP H0610409B2 JP 26358987 A JP26358987 A JP 26358987A JP 26358987 A JP26358987 A JP 26358987A JP H0610409 B2 JPH0610409 B2 JP H0610409B2
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JP
Japan
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trap
temperature
trap device
exhaust
engine
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出 森田
圭亮 岸谷
政義 梶谷
祥二 戸澤
正法 佐藤
喜三郎 小田部
守 恩田
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は建設機械用ディーゼルエンジンのスモーク低減
装置に関する。
The present invention relates to a smoke reduction device for a diesel engine for construction machinery.

〔従来の技術およびその問題点〕[Conventional technology and its problems]

従来、トンネル等の閉所で稼動するディーゼルエンジン
を搭載した建設機械には、HC,CO等の排ガス中の有
害成分を酸化除去するためにいわゆる触媒マフラが装着
されている。しかしながら、従来の触媒マフラは排ガス
中の黒煙粒子までは除去できず大気中に放出しているの
が実状である。これを防止すべくフィルタ等で捕促する
ことは試みられてきたが、目詰りを取るためには黒煙粒
子を燃焼させる必要がある。しかしながら、排ガスから
は必ずしも十分な燃焼温度が得られないので特別な過熱
装置を設ける必要があり、このため装置が大がかりとな
りかつコントロールが複雑となる。また、排ガスを水中
を通して黒煙を除去する従来技術もあるが、水タンクの
容量の問題や蒸気発生等の問題がある。
Conventionally, a construction machine equipped with a diesel engine that operates in a closed place such as a tunnel is equipped with a so-called catalytic muffler for oxidizing and removing harmful components in exhaust gas such as HC and CO. However, in the conventional catalyst muffler, the black smoke particles in the exhaust gas cannot be removed and are actually released into the atmosphere. In order to prevent this, it has been attempted to urge it with a filter or the like, but it is necessary to burn black smoke particles in order to remove the clogging. However, since it is not always possible to obtain a sufficient combustion temperature from the exhaust gas, it is necessary to provide a special superheater, which makes the device large and the control complicated. Also, there is a conventional technique of removing black smoke by passing exhaust gas into water, but there is a problem of water tank capacity and steam generation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたものであ
って、このため本発明による建設機械用ディーゼルエン
ジンのスモーク低減装置は、エンジンの排気系に介装さ
れた黒煙粒子補集用のトラップ装置であって、内部通路
壁に黒煙の燃焼温度を低下せしめる触媒を担持されたハ
ニカム構造のセラミックトラップアッセンブリを含むト
ラップ装置と;該トラップ装置の入口部に設けられた圧
力センサと;エンジンの回転センサと;エンジンの吸気
系に設けられたバタフライバルブと;回転センサからの
信号によりトラップ装置の排圧規定範囲をもとめ、該排
圧規定範囲と前記圧力センサからの排圧とを比較してい
かなる運転状態においてもトラップ装置内の排圧が該排
圧規定範囲内に保たれるように前記バタフライバルブの
開閉制御を行うコントローラおよびアクチュエータと;
トラップ装置の排圧状態を表示するインジケータとから
なることを特徴とする。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks. Therefore, the smoke reducing device for a diesel engine for construction machinery according to the present invention is for collecting black smoke particles interposed in the exhaust system of the engine. A trap device including a ceramic trap assembly having a honeycomb structure in which a catalyst for lowering a combustion temperature of black smoke is supported on an inner passage wall; a pressure sensor provided at an inlet portion of the trap device; an engine A rotation sensor of; a butterfly valve provided in the intake system of the engine; and a signal from the rotation sensor to determine the exhaust pressure regulation range of the trap device, and compare the exhaust pressure regulation range with the exhaust pressure from the pressure sensor. Under any operating condition, the butterfly valve opening / closing control is performed so that the exhaust pressure in the trap device is maintained within the exhaust pressure regulation range. A controller and an actuator;
It is characterized by comprising an indicator for displaying the exhaust pressure state of the trap device.

〔作 用〕[Work]

コントローラがその都度のエンジン回転数よりトラップ
装置内の排圧規定範囲を算出する。該排圧規定範囲は、
建設機械の実稼動に実質的な影響を及ぼさないエンジン
出力低下の割合(例えば0〜5%程度)に相当するよう
にその上下限が決められる。実稼動中、圧力センサから
の排圧が上記規定範囲内にある場合はトラップ装置によ
り捕集された黒煙粒子は排ガスによって燃焼される。建
設機械の実稼動ではトラップ装置直前の排気温度が50
0℃を越える機会は多く、トラップ装置に捕集された黒
煙は触媒の作用で実稼動中に十分燃焼可能である。しか
し低速稼動が続くなどして黒煙粒子がトラップ装置内に
蓄積して排圧が規定上限値を越えると、インジケータが
これを表示し、アクチュエータがバタフライバルブを絞
り、これによってトラップ装置内の温度を上昇させ黒煙
の燃焼速度を促進させる。圧力センサからの排圧が規定
下限値以下に低下すると、アクチュエータはバタフライ
バルブを全開させ、通常運転状態に復帰させる。これに
よって、実稼動に実質的に影響を及ぼすことなく、かつ
特別な加熱装置を必要とすることなく排ガスによって黒
煙粒子をコントロール可能に燃焼させることができる。
またセラミックトラップアッセンブリを建設機械に組み
込んだままトラップ装置を再生することができるので装
置のサービス性と耐久性とを向上させることができる。
The controller calculates the exhaust pressure regulation range in the trap device from the engine speed at each time. The exhaust pressure regulation range is
The upper and lower limits are determined so as to correspond to the rate of engine output reduction (for example, about 0 to 5%) that does not substantially affect the actual operation of the construction machine. During the actual operation, when the exhaust pressure from the pressure sensor is within the specified range, the black smoke particles collected by the trap device are burned by the exhaust gas. In actual operation of construction machinery, the exhaust temperature just before the trap device is 50
There are many occasions where the temperature exceeds 0 ° C, and the black smoke trapped in the trap device can be sufficiently combusted during actual operation by the action of the catalyst. However, when black smoke particles accumulate in the trap device due to continued low speed operation and the exhaust pressure exceeds the specified upper limit value, the indicator displays this and the actuator throttles the butterfly valve, which causes the temperature inside the trap device to rise. To accelerate the burning rate of black smoke. When the exhaust pressure from the pressure sensor falls below the specified lower limit value, the actuator fully opens the butterfly valve and restores the normal operating state. This allows the black smoke particles to be controllably combusted by the exhaust gas without substantially affecting the actual operation and without requiring a special heating device.
Further, since the trap device can be regenerated while the ceramic trap assembly is incorporated in the construction machine, serviceability and durability of the device can be improved.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に沿って説明す
る。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示す概略構成図で、同図
において1は車両エンジン、3は該車両エンジンの吸気
系および排気系に接続されたターボチャージャ、5は該
エンジンの吸気系に組み込まれたバタフライバルブ、7
は該バタフライバルブを開閉制御するアクチュエータ即
ちソレノイドバルブ、9はプレクリーナー、11はエア
フィルター、13はエンジンの排気系に介装されたトラ
ップ装置、15は該トラップ装置内に組み込まれた単数
または複数(図示例では2個)のセラミックトラップア
ッセンブリ、17は該トラップ装置の入口の排気圧を検
知する圧力センサ、19は該トラップ装置の入口の温度
を検知する温度センサ、21はエンジンの回転センサ、
23は回転センサ21からの信号にもとづきトラップ装
置内の排圧規定範囲をもとめ、これと圧力センサ17か
らの信号とを比較しまた温度センサ19からの信号をあ
らかじめ設定した許容温度上限値と比較し、これに応じ
てバタフライバルブ5を開閉するようアクチュエータ7
を作動するコントローラ、25はコントローラを自動再
生モードと手動再生モードとの間で切り換えるモード切
り換えスイッチ、27はコントローラが手動再生モード
にある際にバタフライバルブを開閉制御するマニュアル
再生スイッチ、29はトラップ装置の排圧状態および温
度状態をオペレータに知らせるインジケータをそれぞれ
示す。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which 1 is a vehicle engine, 3 is a turbocharger connected to an intake system and an exhaust system of the vehicle engine, and 5 is an intake system of the engine. Butterfly valve built into the system, 7
Is an actuator for controlling the opening and closing of the butterfly valve, that is, a solenoid valve, 9 is a precleaner, 11 is an air filter, 13 is a trap device interposed in the exhaust system of the engine, and 15 is a single or a plurality of devices incorporated in the trap device. Ceramic trap assemblies (two in the illustrated example), 17 is a pressure sensor that detects the exhaust pressure at the entrance of the trap device, 19 is a temperature sensor that detects the temperature at the entrance of the trap device, 21 is a rotation sensor of the engine,
The reference numeral 23 determines the exhaust pressure regulation range in the trap device based on the signal from the rotation sensor 21, compares it with the signal from the pressure sensor 17, and compares the signal from the temperature sensor 19 with a preset allowable temperature upper limit value. The actuator 7 so as to open and close the butterfly valve 5 accordingly.
A controller for operating the controller, 25 a mode switch for switching the controller between an automatic regeneration mode and a manual regeneration mode, 27 a manual regeneration switch for opening and closing the butterfly valve when the controller is in the manual regeneration mode, and 29 a trap device. The respective indicators for notifying the operator of the exhaust pressure state and the temperature state of are shown.

上記トラップ装置13に組み込まれるセラミックトラッ
プアッセンブリ15は、第2図および第3図に示すよう
に、全体がほぼ円筒状をなしかつ内部に多数の内部通路
をふくむセラミック材料よりなるハニカム構造のセラミ
ックトラップ31を含む。該セラミックトラップ31に
用いるセラミック材料は耐熱性がよく自動車の排ガス浄
化用コンバータ等で実績のあるコージライト系セラミッ
クを使用するのが望ましい。内部通路33は入口と出口
とを交互に目封じ材35にて閉じてあり、これにより排
ガスは通路の多孔質薄壁37を図示矢印のように通過
し、排ガス中の黒煙粒子はこの多孔質薄壁で捕集され
る。捕集された黒煙粒子はセラミックトラップを目づま
りさせるため、この黒煙粒子を燃焼させてセラミックト
ラップを再生させる必要があるが、このためセラミック
トラップ内を黒煙粒子の燃焼反応温度まで上昇させねば
ならない。しかしながら、セラミックトラップ内の排ガ
ス温度をこのように上昇させるにはバーナやヒータ等の
他の機器を使用しなければならず、装置が複雑となりか
つ取り扱いが面倒になる。そこで、本発明ではセラミッ
クトラップ31の多孔質薄壁37に黒煙粒子の燃焼反応
温度を低下させる触媒を担持せしめ、排ガスにて黒煙粒
子を燃焼させるようにした。上記の触媒としては黒煙粒
子の燃焼温度を低下させる一方、イオウ成分の生成を抑
制し、またHCやCO等の有害成分を酸化させる成分を
も含む白金系の触媒であることが望ましい。この触媒を
例えばセラミックトラップの多孔質側壁にコーチングさ
れたアルミナによって担持させる。実験によれば触媒の
使用により黒煙粒子は430℃前後で燃焼することが確
認できたが、この温度は実機の実稼動ではかなりの頻度
で出現する温度であり、自己再生が十分可能である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the ceramic trap assembly 15 incorporated in the trap device 13 is a ceramic trap having a honeycomb structure, which is made of a ceramic material having a substantially cylindrical shape as a whole and including a large number of internal passages therein. Including 31. As the ceramic material used for the ceramic trap 31, it is desirable to use a cordierite-based ceramic, which has a good heat resistance and has a proven track record in automobile exhaust gas purifying converters and the like. The inner passage 33 has its inlet and outlet alternately closed by a plugging material 35, whereby the exhaust gas passes through a porous thin wall 37 of the passage as shown by an arrow in the figure, and black smoke particles in the exhaust gas pass through this porous portion. It is collected by a thin wall. Since the collected black smoke particles clog the ceramic trap, it is necessary to burn the black smoke particles to regenerate the ceramic trap.For this reason, the temperature inside the ceramic trap is raised to the combustion reaction temperature of the black smoke particles. I have to. However, in order to raise the temperature of the exhaust gas in the ceramic trap in this way, other equipment such as a burner and a heater must be used, which complicates the apparatus and makes the handling troublesome. Therefore, in the present invention, a catalyst for lowering the combustion reaction temperature of black smoke particles is carried on the porous thin wall 37 of the ceramic trap 31, and the black smoke particles are burned by the exhaust gas. As the above-mentioned catalyst, it is desirable to use a platinum-based catalyst that includes a component that reduces the combustion temperature of black smoke particles while suppressing the production of sulfur components and that also oxidizes harmful components such as HC and CO. The catalyst is supported by, for example, alumina coated on the porous sidewalls of a ceramic trap. According to the experiment, it was confirmed that the black smoke particles burned at around 430 ° C. by using the catalyst, but this temperature appears at a considerable frequency in actual operation of the actual machine, and self-regeneration is sufficiently possible. .

このようなセラミックトラップ31は、第4図に示すよ
うに、周囲を熱膨張シールやワイヤメッシュ等の緩衝材
39で巻きさらにその上を金属の外筒41で覆ってトラ
ップアッセンブリ15とし、このトラップアッセンブリ
15を単数または複数個(図示例では2個)第5図に示
すように、排気装置の入口側マニホールド部分43と出
口側マニホールド部分45のフランジ43a,45a間
に挟み込み、必要に応じてスペーサを介してこれを複数
個のボルト、ナット47で固定する。セラミックトラッ
プ31は割れやすく、熱膨張シールやワイヤメッシユ等
の緩衝材39で防振的に保持する必要があるが、緩衝材
は使用後に熱膨張しているためセラミックトラップ31
そのものを外筒41より壊さずに取り出すことは困難で
ある。そこで、図示のように、トラップアッセンブリ1
5をユニットとして外筒41ごと交換可能とすることに
よりサービス性と保守性とを向上させることができる。
また、外筒ごと取り出すことにより機外での再生をも容
易に行うことができる。さらに、トラップアッセンブリ
15の組み込み個数を適宜かえることにより小型車両か
ら大型車両まで容量の異なったシステムに適合させるこ
とができる。なお、第5図において49は入口側マニホ
ールドに固定された入口パイプ、51は該パイプに固定
された排ガス分散板、53はフランジ43a,45aに
設けられた開口、55は出口側マニホールドに設けられ
た出口パイプをそれぞれ示す。
As shown in FIG. 4, the ceramic trap 31 as described above is wrapped around a buffer material 39 such as a thermal expansion seal or a wire mesh and further covered with a metal outer cylinder 41 to form a trap assembly 15. As shown in FIG. 5, one or a plurality (two in the illustrated example) of the assembly 15 is sandwiched between the flanges 43a and 45a of the inlet side manifold portion 43 and the outlet side manifold portion 45 of the exhaust device, and spacers are provided as necessary. This is fixed with a plurality of bolts and nuts 47 through. The ceramic trap 31 is fragile and needs to be held in a vibration-proof manner by a shock-absorbing material 39 such as a thermal expansion seal or a wire mesh, but since the shock-absorbing material expands thermally after use, the ceramic trap 31
It is difficult to take it out from the outer cylinder 41 without breaking it. Therefore, as shown in the figure, the trap assembly 1
By making the outer cylinder 41 replaceable as the unit 5 as a unit, serviceability and maintainability can be improved.
Further, by taking out the outer cylinder together, it is possible to easily perform regeneration outside the machine. Furthermore, by appropriately changing the number of trap assemblies 15 incorporated, it is possible to adapt to systems having different capacities from small vehicles to large vehicles. In FIG. 5, reference numeral 49 is an inlet pipe fixed to the inlet side manifold, 51 is an exhaust gas dispersion plate fixed to the pipe, 53 is an opening provided in the flanges 43a and 45a, and 55 is provided in the outlet side manifold. The respective outlet pipes are shown.

第6図および第7図は本発明におけるコントロールの内
容をフローチャートによって示す。以下、本発明装置の
作用をこのコントロールの内容とともに説明する。
6 and 7 show the contents of control in the present invention by a flow chart. The operation of the device of the present invention will be described below together with the contents of this control.

本発明装置のコントロールは第6図に示された再生コン
トロールと第7図に示されたタイマ割り込みによる温度
コントロールの双方を含む。
The control of the device of the present invention includes both the reproduction control shown in FIG. 6 and the temperature control by the timer interruption shown in FIG.

再生コントロールにおいては、まず、建設機械の実稼動
モードにて装置をスタートさせるとバタフライバルブ5
が全開し、インジケータランプ緑が点灯する(ステップ
1,2)。この場合トラップ装置入口の排圧Pが、その
都度のエンジン回転速度により算出される規定下限値P
と比較され、該排圧Pが規定下限値P以下であるな
らばバルブ5の全開及びインジケータランプ緑点灯が継
続される(ステップ14)。該排圧Pが規定下限値P
を越えているならばコントローラをモード切り換えスイ
ッチ25により自動再生モードとしておくと、トラップ
装置入口の排圧Pがその都度のエンジン回転速度より算
出される規定範囲の規定上限値Pと比較され、該排圧
Pが規定上限値P以下であるならばインジケータラン
プ緑が点灯したまま通常運転が行われる(ステップ3,
4)。上記規定上限値Pは、規定下限値Pととも
に、コントローラ23によって一定時間ごとにエンジン
の回転センサ21より読み込まれた回転速度に基づき所
定の算式に従って算出される(第8図参照)。この通常
運転の状態では、トラップ装置13により捕集された黒
煙粒子は先に述べた触媒の作用のもとで当該トラップ装
置内に導入される排ガスによって燃焼される。建設機械
の実稼動モードでは、トラップ装置直前の排ガス温度が
500℃を越える場合が多く、黒煙粒子は排ガスによっ
て十分燃焼し、排圧Pも規定上限値Pをこえることは
ほとんど無い。
In the regeneration control, first, the butterfly valve 5 is activated when the device is started in the actual operation mode of the construction machine.
Is fully opened, and the indicator lamp green lights up (steps 1 and 2). In this case, the exhaust pressure P at the trap device inlet is the specified lower limit value P calculated by the engine rotation speed at each time.
If the exhaust pressure P is compared with L, and the exhaust pressure P is equal to or lower than the specified lower limit value P L , the valve 5 is kept fully opened and the indicator lamp is continuously lit in green (step 14). The exhaust pressure P is the specified lower limit value P L
If you leave the automatic reproduction mode by the controller the mode switch 25 if it exceeds the, is compared with predetermined upper limit value P H prescribed range trap device inlet exhaust pressure P is calculated from the engine rotational speed in each case, exhaust pressure P indicator light green if it is less than predetermined upper limit value P H is carried out normal operation remains lit (step 3,
4). The specified upper limit value P H is calculated according to a predetermined formula based on the specified lower limit value P L and the rotation speed read from the rotation sensor 21 of the engine by the controller 23 at regular intervals (see FIG. 8). In this normal operation state, the black smoke particles collected by the trap device 13 are burned by the exhaust gas introduced into the trap device under the action of the catalyst described above. In a production mode of the construction machine, often exhaust gas temperature of the trap device immediately before exceeds 500 ° C., the black smoke particles are sufficiently combusted by gas, it is hardly to be exhaust pressure P exceeds a predetermined upper limit value P H.

しかしながら、低負荷運転が長く続くなどして、トラッ
プ装置に捕集された黒煙粒子がトラップ装置を目詰まり
させると、排圧Pが上昇してエンジンの性能低下をきた
す。そこで本発明ではかかる場合にトラップ装置内の黒
煙粒子を強制燃焼させてトラップ装置を再生させるよう
にしている。
However, if the black smoke particles trapped in the trap device clog the trap device, such as when the low load operation continues for a long time, the exhaust pressure P rises and the performance of the engine deteriorates. Therefore, in the present invention, in such a case, the black smoke particles in the trap device are forcibly burned to regenerate the trap device.

すなわち、排圧Pが規定上限値P(例えば5%程度の
エンジン出力低下を引き起こす排圧に相当)を越える
と、オレンジのインジケータランプが点灯されるととも
に、吸気系に介装されたバタフライバルブ5が軽度の吸
気絞りを行うようにアクチュエータ7が作動される(ス
テップ5,6,7)。この自動再生は建設機械の実稼動
中に行われるのでバタフライバルブ5を過度に絞ること
はできない。これによりトラップ装置内の排ガス温度が
上昇せしめられて黒煙粒子が強制燃焼される。このよう
にして強制燃焼とともに排圧Pが除々に低下し、その都
度のエンジン回転速度より求められる規定下限値P
下になるとバタフライバルブが全開され通常運転に戻さ
れる(ステップ8、1)。この規定下限値Pは例えば
トラップ装置に実質的な目詰まりが無い場合の排圧抵抗
値とすることができる。もし、強制燃焼の途中でたとえ
排圧Pが規定下限値P以下に下がらない場合でも通常
運転に戻したい時には、自動再生モードを切ればよい
(ステップ9,10、1)。
That is, when the exhaust pressure P exceeds a predetermined upper limit value P H (e.g. corresponding to the discharge pressure to cause the engine output reduction of about 5%), butterfly valve orange indicator light while being illuminated, interposed to the intake system The actuator 7 is actuated so that the valve 5 performs a slight intake throttle (steps 5, 6, 7). Since this automatic regeneration is performed during the actual operation of the construction machine, the butterfly valve 5 cannot be excessively throttled. As a result, the temperature of the exhaust gas in the trap device is raised and the black smoke particles are combusted. In this way, the exhaust pressure P gradually decreases with the forced combustion, and when the exhaust pressure P becomes equal to or lower than the specified lower limit value P L obtained from the engine rotation speed at each time, the butterfly valve is fully opened to return to normal operation (steps 8 and 1). The specified lower limit value P L can be set to the exhaust pressure resistance value when the trap device is not substantially clogged. If it is desired to return to normal operation even if the exhaust pressure P does not fall below the specified lower limit value P L during forced combustion, the automatic regeneration mode may be turned off (steps 9, 10, 1).

当該実施例装置においては上記の強制燃焼は建設機械を
定位置に停止した状態で行うこともできる。この場合に
は、排圧Pが規定下限値Pをこえている状態において
コントローラを手動再生モードに切り換え、オペレータ
が再生開始スイッチ27を入れることにより行うことが
できる(ステップ6,11,9,10)。すなわち、再
生開始スイッチ27を入れるとアクチュエータ7により
バタフライバルブ5が過度の吸気絞りを行うよう作動さ
れる(ステップ12,15)。これにより排ガス温度が
さらに高温に上昇され(例えば550℃)トラップ装置
の再生が短時間で行われる。この強制燃焼は排圧Pが規
定下限値Pとなるまで続けられ、排圧Pが規定下限値
以下に下がるとバタフライバルブが全開されて通常
運転に戻される(ステップ8、1)。また、強制燃焼の
途中で通常運転に戻したいときには再生スイッチを切れ
ばよい(ステップ9,10、1)。
In the apparatus of this embodiment, the above-mentioned forced combustion can be performed with the construction machine stopped at a fixed position. In this case, when the exhaust pressure P exceeds the specified lower limit value P L , the controller is switched to the manual regeneration mode, and the operator turns on the regeneration start switch 27 (steps 6, 11, 9,). 10). That is, when the regeneration start switch 27 is turned on, the butterfly valve 5 is operated by the actuator 7 to perform excessive intake throttling (steps 12 and 15). As a result, the exhaust gas temperature is raised to a higher temperature (for example, 550 ° C.) and the trap device is regenerated in a short time. This forced combustion is continued until the exhaust pressure P reaches the specified lower limit value P L, and when the exhaust pressure P falls below the specified lower limit value P L , the butterfly valve is fully opened and returned to normal operation (steps 8 and 1). If it is desired to return to normal operation during the forced combustion, the regeneration switch may be turned off (steps 9, 10, 1).

また、排圧Pが規定上限値Pを越えない場合であって
も、随時(例えば定期点検時等)排圧Pが規定下限値P
となるべく強制燃焼させることができるようになって
いる。すなわちこの場合はコントローラを手動再生モー
ドとし、オペレータが再生スイッチを入れることにより
オレンジのインジケータランプが点灯され(ステップ
3、13,5)、バタフライバルブが過度の吸気絞りを
行うようアクチュエータ7が作動される(ステップ6,
11,12)。この場合再生スイッチを切れば通常運転
状態に戻される(ステップ13,4あるいはステップ1
1,4)。
Even when the exhaust pressure P does not exceed the specified upper limit value P H , the exhaust pressure P is set to the specified lower limit value P at any time (for example, during regular inspection).
L can be combusted as much as possible. That is, in this case, the controller is set to the manual regeneration mode, and the operator turns on the regeneration switch to light the orange indicator lamp (steps 3, 13, and 5), and the actuator 7 is operated so that the butterfly valve performs excessive intake throttling. (Step 6,
11, 12). In this case, if the regeneration switch is turned off, the normal operation state is restored (steps 13, 4 or step 1).
1, 4).

第7図は、エンジンの過熱防止のため上記トラップ装置
の再生中にタイマ割り込みによって行われる排ガスの温
度コントロールのフローチャートを示す。すなわち、コ
ントローラ23は一定時間ごとに回転センサ21よりエ
ンジンの回転速度Nを読み込み、この回転速度より規定
上限値Pと規定下限値Pとを算出するとともに、温
度センサ19よりその都度の排ガス温度Tを読み込み、
該排ガス温度Tとあらかじめセットされた上限温度T
MAXとを比較する(ステップ1,2,3,4)。排ガ
ス温度Tが上限温度TMAX以下である場合はコントロ
ールが終了する(ステップ5)。しかし排ガス温度Tが
上限温度TMAXを越える場合は(ステップ6)バタフ
ライバルブが全開されているか否かによってコントロー
ルが異なる。すなわち、バタフライバルブ5が全開とな
っている場合はコントロールが終了する(なおこの場合
は車両を停止させるなどの付加的なコントロールを行
う)。またバタフライバルブが全開となっていない場合
はバタフライバルブを全開させ同時にインジケータラン
プ赤を点灯させるとともに、再び排ガス温度Tを読み込
み、該排ガス温度Tをあらかじめセットされた許容温度
ALW(TALW<TMAX)と比較する(ステップ
7,8,9,10)。そして排ガス温度Tが許容温度T
ALW以下となるとコントロールが終了する(ステップ
5)。
FIG. 7 shows a flow chart of exhaust gas temperature control performed by a timer interrupt during regeneration of the trap device in order to prevent overheating of the engine. That is, the controller 23 reads the rotational speed N of the engine from rotational sensor 21 every predetermined time, to calculate the from the rotational speed and the predetermined upper limit value P H and defining the lower limit value P L, each time the exhaust gas of the temperature sensor 19 Read the temperature T,
The exhaust gas temperature T and the preset upper limit temperature T
Compare with MAX (steps 1, 2, 3, 4). If the exhaust gas temperature T is lower than or equal to the upper limit temperature T MAX , the control ends (step 5). However, when the exhaust gas temperature T exceeds the upper limit temperature T MAX (step 6), the control differs depending on whether or not the butterfly valve is fully opened. That is, when the butterfly valve 5 is fully opened, the control ends (in this case, additional control such as stopping the vehicle is performed). When the butterfly valve is not fully opened, the butterfly valve is fully opened and the indicator lamp red is turned on at the same time, the exhaust gas temperature T is read again, and the exhaust gas temperature T is set to the preset allowable temperature T ALW (T ALW <T MAX ) (steps 7, 8, 9, 10). And the exhaust gas temperature T is the allowable temperature T
The control ends when it becomes less than ALW (step 5).

なお、上記の実施例においてはとくに自動再生モードと
手動再生モードとを切り換え可能として建設機械の実稼
動状態と停止状態にて再生できるようにしたが、本発明
では自動再生モードのみを使用してもよい。また、上記
の実施例ではとくにバタフライバルブをトラップ装置の
圧力センサと温度センサからの双方からの信号により開
閉制御しているが、本発明においては圧力センサからの
信号のみによって制御を行ってもよい。
In the above embodiment, the automatic regeneration mode and the manual regeneration mode can be switched to enable regeneration in the actual operating state and the stopped state of the construction machine. However, in the present invention, only the automatic regeneration mode is used. Good. Further, in the above embodiment, the butterfly valve is controlled to be opened and closed by the signals from both the pressure sensor and the temperature sensor of the trap device, but in the present invention, the control may be performed only by the signal from the pressure sensor. .

〔効 果〕[Effect]

以上のように、本発明によれば実稼動に実質的に影響を
及ぼすことなく、かつ特別な加熱装置を必要とすること
なく排ガスによって黒煙粒子をコントロール可能に燃焼
させることができ、またセラミックトラップアッセンブ
リを建設機械に組み込んだままトラップ装置を再生する
ことができのでサービス性と耐久性に優れたディーゼル
エンジンのスモーク低減装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to controllably burn the black smoke particles by the exhaust gas without substantially affecting the actual operation, and without requiring a special heating device. Since the trap device can be regenerated while the trap assembly is installed in the construction machine, it is possible to provide a smoke reduction device for a diesel engine that is excellent in serviceability and durability.

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

第1図は本発明装置の一実施例を示す概略構成図、第2
図は同装置に使用されるセラミックトラップの縦断面
図、第3図は同セラミックトラップの端面図、第4図は
セラミックトラップアッセンブリの縦断面図、第5図は
同装置に使用されるトラップ装置を一部断面にて示す拡
大図、第6図は上記実施例装置における再生コントロー
ルの内容を示すフローチャート、第7図は同実施例装置
の温度コントロールの内容を示すフローチャート、第8
図はエンジン回転数と使用圧力範囲との関係を示すグラ
フである。 1……エンジン、5……バタフライバルブ、7……アク
チュエータ、13……トラップ装置、15……セラミッ
クトラップアッセンブリ、17……圧力センサ、19…
…温度センサ、21……回転センサ、23……コントロ
ーラ、25……モード切り換えスイッチ、29……イン
ジケータ、31……セラミックトラップ、33……内部
通路、37……多孔質薄壁、39……緩衝材、41……
外筒、43,45……マニホールド部分、57……フラ
ンジ、59……ケーシング、61,63……フランジ、
65……プレート
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the device of the present invention, and FIG.
The figure is a vertical sectional view of a ceramic trap used in the same apparatus, FIG. 3 is an end view of the same ceramic trap, FIG. 4 is a vertical sectional view of a ceramic trap assembly, and FIG. 5 is a trap apparatus used in the same apparatus. FIG. 6 is an enlarged view showing a partial cross section of FIG. 6, FIG. 6 is a flow chart showing the contents of reproduction control in the above-mentioned apparatus, FIG. 7 is a flow chart showing the contents of temperature control in the same apparatus, and FIG.
The figure is a graph showing the relationship between the engine speed and the operating pressure range. 1 ... Engine, 5 ... Butterfly valve, 7 ... Actuator, 13 ... Trap device, 15 ... Ceramic trap assembly, 17 ... Pressure sensor, 19 ...
... Temperature sensor, 21 ... Rotation sensor, 23 ... Controller, 25 ... Mode change switch, 29 ... Indicator, 31 ... Ceramic trap, 33 ... Internal passage, 37 ... Porous thin wall, 39 ... Buffer material, 41 ……
Outer cylinder, 43, 45 ... Manifold part, 57 ... Flange, 59 ... Casing, 61, 63 ... Flange,
65 ... Plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸澤 祥二 東京都港区北青山1丁目2番3号 新キャ タピラー三菱株式会社内 (72)発明者 佐藤 正法 東京都港区北青山1丁目2番3号 新キャ タピラー三菱株式会社内 (72)発明者 小田部 喜三郎 東京都港区北青山1丁目2番3号 新キャ タピラー三菱株式会社内 (72)発明者 恩田 守 東京都港区北青山1丁目2番3号 新キャ タピラー三菱株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−187512(JP,A) 特開 昭55−57637(JP,A) 特開 昭60−32918(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoji Tozawa 1-3-2 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo New Caterpillar Mitsubishi Corp. (72) Inventor Masanori Sato 1-3-2 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo New Caterpillar Mitsubishi Corporation (72) Inventor Kisaburo Otabe 1-3-2 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo New Caterpillar Mitsubishi Corporation (72) Inventor Mamoru Onda 1-3-2 Kita-Aoyama, Minato-ku, Tokyo New Caterpillar Mitsubishi Corp. (56) Reference JP-A-58-187512 (JP, A) JP-A-55-57637 (JP, A) JP-A-60-32918 (JP, A)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの排気系に介装された黒煙粒子補
集用のトラップ装置であって、内部通路壁に黒煙の燃焼
温度を低下せしめる触媒を担持されたハニカム構造のセ
ラミックトラップアッセンブリを含むトラップ装置と;
該トラップ装置の入口部に設けられた圧力センサと;エ
ンジンの回転センサと;エンジンの吸気系に設けられた
バタフライバルブと;回転センサからの信号よりトラッ
プ装置の排圧規定範囲をもとめ、該排圧規定範囲と前記
圧力センサからの排圧とを比較していかなる運転状態に
おいても当該トラップ装置内の排圧が該排圧規定範囲内
に保たれるように前記バタフライバルブの開閉制御を行
うコントローラおよびアクチュエータと;トラップ装置
の排圧状態を表示するインジケータとからなる建設機械
用ディーゼルエンジンのスモーク低減装置。
1. A trap device for trapping black smoke particles, which is interposed in an exhaust system of an engine, and has a honeycomb structure in which a catalyst for lowering a combustion temperature of black smoke is carried on an inner passage wall. A trap device including;
A pressure sensor provided at the inlet of the trap device; an engine rotation sensor; a butterfly valve provided in the intake system of the engine; a discharge pressure regulation range of the trap device obtained from a signal from the rotation sensor; A controller for comparing the exhaust pressure from the pressure sensor and the exhaust pressure from the pressure sensor to control the opening and closing of the butterfly valve so that the exhaust pressure in the trap device is maintained within the exhaust pressure regulation range in any operating state. And a smoke reducing device for a diesel engine for construction machinery, which comprises an actuator and an indicator for displaying the exhaust pressure state of the trap device.
【請求項2】前記コントローラおよびアクチュエータに
よる前記バタフライバルブの開閉制御が自動再生モード
と手動再生モードとでなし得るように切り換え可能とな
っている特許請求の範囲第1項記載のスモーク低減装
置。
2. The smoke reducing device according to claim 1, wherein the opening / closing control of the butterfly valve by the controller and the actuator can be switched so as to be performed in an automatic regeneration mode and a manual regeneration mode.
【請求項3】前記トラップ装置の入口部に温度センサが
設けられており、前記コントローラおよびアクチュエー
タが所定時間ごとに該温度センサからの温度と予め設定
した許容温度とを比較して当該トラップ装置内の温度が
許容温度以下に保たれるように前記バタフライバルブの
開閉制御を行うようにした特許請求の範囲第1項または
第2項記載のスモーク低減装置。
3. A temperature sensor is provided at the entrance of the trap device, and the controller and the actuator compare the temperature from the temperature sensor with a preset allowable temperature at predetermined time intervals, and the temperature inside the trap device is increased. The smoke reducing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the butterfly valve is controlled to be opened and closed so that the temperature is maintained below an allowable temperature.
【請求項4】前記インジケータがトラップ装置の温度状
態を表示するようになっている特許請求の範囲第3項記
載のスモーク低減装置。
4. The smoke reduction device according to claim 3, wherein the indicator is adapted to indicate a temperature condition of the trap device.
【請求項5】前記触媒がパラジウム系、ベースメタル系
触媒よりなる特許請求の範囲第1項記載のスモーク低減
装置。
5. The smoke reducing apparatus according to claim 1, wherein the catalyst comprises a palladium-based catalyst and a base metal-based catalyst.
【請求項6】前記セラミックトラップアッセンブリがセ
ラミックトラップの周囲を緩衝材にて覆いさらにその上
を金属製の筒体で覆ってある特許請求の範囲第1項記載
のスモーク低減装置。
6. The smoke reducing apparatus according to claim 1, wherein the ceramic trap assembly covers the periphery of the ceramic trap with a cushioning material and further covers the same with a metal cylindrical body.
【請求項7】前記トラップ装置は前記セラミックトラッ
プアッセンブリを単数個または複数個排気装置の入口側
マニホールド部分と出口側マニホールド部分との間に着
脱自在に取り付けてある特許請求の範囲第6項記載のス
モーク低減装置。
7. The trap device according to claim 6, wherein the ceramic trap assembly is removably attached between an inlet-side manifold portion and an outlet-side manifold portion of the exhaust device. Smoke reduction device.
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