JPH0717916U - 黒煙除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気ヒータへの通電時間の制御をより適切に
行うことができ、再生時におけるセラミックハニカムフ
ィルタの過熱による寿命低下並びにセラミックハニカム
フィルタの加熱不足による固体微粒子の燃焼不良を防止
し得る黒煙除去装置を提供する。 【構成】 セラミックハニカムフィルタ６内の温度を検
出する複数のフィルタ内温度検出器２６ａ，２６ｂ，２
６ｃ，２６ｄと外気温度Ｔ₀を検出する外気温度検出器
２７を設け、セラミックハニカムフィルタ６の再生時に
は、フィルタ内温度検出器２６ａ〜２６ｄで検出した温
度のうちの最高温度と外気温度Ｔ₀により、セラミック
ハニカムフィルタ６に捕捉された固体微粒子を燃焼させ
るための電気ヒータ７に接続された開閉器９をオン、オ
フし、着火した固体微粒子に燃焼促進用のエアを送る電
動ブロワ２１を起動、停止させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、黒煙除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

自動車の排気ガス中には、煤等の固体微粒子が含まれており、この固体微粒子 を排気ガスから除去するために、従来から黒煙除去装置が用いられている。

【０００３】 この種の黒煙除去装置としては、従来、例えば、特願平３−３５９５５１号（ 特開平５−１７９９３０号公報）に記載されたようなものが存在し、これは図２ 〜図４に示される。

【０００４】 図中、１はエンジン２の排気ガス管３中に、マフラ４よりも排気ガスＧの流れ 方向に対し下流側に位置するよう配置された黒煙除去装置本体である。該黒煙除 去装置本体１の円筒ケーシング５内には、図３及び図４に示すようにセラミック ハニカムフィルタ６とセラミックハニカムフィルタ６に捕捉された固体微粒子を 燃焼させる電気ヒータ７が内蔵されている。

【０００５】 セラミックハニカムフィルタ６は円筒状をし、その内部には軸方向に向けて形 成され且つ排気ガス入口側が開き排気ガス出口側が閉塞された複数の排気ガス導 通孔６ａと排気ガス導通孔６ａと交互に配置され且つ排気ガス入口側が閉塞し排 気ガス出口側が開いた複数の排気ガス導通孔６ｂを備え、排気ガスＧは、排気ガ ス導通孔６ａと６ｂを仕切る多孔性の壁６ｃを排気ガス導通孔６ａ側から６ｂ側 へ通過し得るようになっており、排気ガスＧ中の固体微粒子は壁６ｃに付着し得 るようになっている。又、電気ヒータ７は、電源８及び開閉器９に直列接続され ている。

【０００６】 １０は排気ガス管３の黒煙除去装置本体１の設置位置よりも下流側に配置され 、エアシリンダ１１により開閉するようにした排気バルブ、１２はマフラ４と黒 煙除去装置本体１の間の排気ガス管３に接続された排気バイパス管１３中に配置 され、エアシリンダ１４により開閉するようにした排気バルブであり、エアシリ ンダ１１，１４には、エアタンク１５に貯留されているエアが、エア供給管１６ ，１７を介して送給し得るようになっている。又、エア供給管１６，１７の中途 部には、制御弁１８，１９が設置されている。

【０００７】 ２０は電動ブロワ２１で加圧されたエアを送るエア供給管で、該エア供給管２ ０は、黒煙除去装置本体１内の電気ヒータ７よりも下流側に挿入され、その先端 開口部２０ａは、排気ガスＧの流れ方向とは逆の方向へ向いている。

【０００８】 ２２は排気ガス管３のマフラ４と黒煙除去装置本体１の間に接続された排気ガ ス圧力検出器であり、該排気ガス圧力検出器２２で検出した排気ガス圧力Ｐは電 気信号として演算制御装置２３へ与え得るようになっている。又、２４はエンジ ン回転数Ｎを検出し、電気信号として演算制御装置２３へ与えるエンジン回転数 検出器、２５はエンジン負荷Ｆを検出し、電気信号として演算制御装置２３へ与 えるエンジン負荷検出器、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、図３及び図４に 示すセラミックハニカムフィルタ６の排気ガス導通孔６ａ又は６ｂ内に挿入され 、セラミックハニカムフィルタ６内の温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dを検出し、電気信 号として演算制御装置２３へ与え得る、シースド熱電対やサーミスタ等のフィル タ内温度検出器であり、演算制御装置２３は、検出した排気ガス圧力Ｐ、エンジ ン回転数Ｎ、エンジン負荷Ｆ、並びに温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dのうちの最高温度 に基づいて、開閉器９、制御弁１８，１９、電動ブロワ２１に適宜指令を与え得 るようになっている。

【０００９】 黒煙除去装置本体１のセラミックハニカムフィルタ６に煤等の固体微粒子が捕 捉されていない場合には、排気ガス圧力検出器２２で検出される排気ガス圧力Ｐ は、エンジン回転数Ｎ及びエンジン負荷Ｆから定まる所定の圧力よりも低いため 、演算制御装置２３からの指令により開閉器９は開き、電動ブロワ２１は停止し ている。又制御弁１８，１９では図示してないポートが切り換わって、エアタン ク１５からのエアによりエアシリンダ１１，１４が作動し、その結果、排気バル ブ１０は開き、排気バルブ１２は閉止している。

【００１０】 このため、エンジン２からの排気ガスＧは、排気ガス管３、マフラ４、排気ガ ス管３を通って黒煙除去装置本体１内へ導入され黒煙除去装置本体１では、セラ ミックハニカムフィルタ６の排気ガス導通孔６ａ内を流れ、壁６ｃを通過して排 気ガス導通孔６ｂ内を流れる。而して、排気ガスＧ中の固体微粒子は、壁６ｃに より排気ガスＧから除去されて壁６ｃの排気ガス導通孔６ａ内面に付着する。又 固体微粒子を除去されて清浄になった排気ガスＧは、電気ヒータ７の部分を通り 、黒煙除去装置本体１下流の排気ガス管３を通って大気へ放出される。

【００１１】 固体微粒子がセラミックハニカムフィルタ６に捕捉され、捕捉された固体微粒 子の厚さが厚くなって来ると、排気ガス圧力検出器２２で検出される排気ガス圧 力Ｐが高くなる。而して、該排気ガス圧力Ｐが、エンジン回転数Ｎ及びエンジン 負荷Ｆを基に定まる所定の排気ガス圧力よりも高くなると、セラミックハニカム フィルタ６の再生が必要となる。

【００１２】 前記排気ガス圧力Ｐが所定の排気ガス圧力よりも高くなってセラミックハニカ ムフィルタ６の再生が必要となると、演算制御装置２３から指令が出力され、制 御弁１８，１９のスプールが切り換わってエアタンク１５からのエアによりエア シリンダ１１，１４が作動し、その結果、排気バルブ１０が閉止し、排気バルブ １２が開く一方、フィルタ内温度検出器２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄによっ て検出されたセラミックハニカムフィルタ６内の温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dが演算 制御装置２３へ入力され、検出された温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dのうちの基準とな る最高温度に応じて演算制御装置２３から指令が出力され、前記フィルタ内温度 検出器２６ａ〜２６ｄで検出した最高温度が所定の温度よりも低い場合には、開 閉器９が前記フィルタ内温度検出器２６ａ〜２６ｄで検出した最高温度に応じて 定められる一定時間オンになって電気ヒータ７に通電が行われた後、開閉器９が オフになって電気ヒータ７への通電が停止されると共に電動ブロワ２１が連続的 に駆動され、又、前記フィルタ内温度検出器２６ａ〜２６ｄで検出した最高温度 が所定の温度範囲にある場合には、前記開閉器９がオフのまま前記電動ブロワ２ １が起動、停止される間歇運転が行われ、更に又、前記フィルタ内温度検出器２ ６ａ〜２６ｄで検出した最高温度が所定の温度を越えた場合には、前記開閉器９ がオフのまま前記電動ブロワ２１が完全に停止される。

【００１３】 このため、開閉器９がオンとなって電気ヒータ７に通電が行われ、且つ電動ブ ロワ２１が駆動されると、電気ヒータ７の発熱によりセラミックハニカムフィル タ６に捕捉されている固体微粒子に火が付き、固体微粒子は、電動ブロワ２１に よりエア供給管２０を通り先端開口部２０ａから円筒ケーシング５内に導入され るエアにより燃焼が促進される。

【００１４】 又、エンジン２からの排気ガスＧは、排気ガス管３を通ってマフラ４へ導入さ れ、マフラ４からマフラ４下流側の排気ガス管３へ導入され、該排気ガス管３に おいて、固体微粒子の燃焼を促進させてセラミックハニカムフィルタ６から排気 ガス導通孔６ｂ及び壁６ｃ並びに排気ガス導通孔６ａを経て送出されたエアと合 流し、排気バイパス管１３を通り、大気へ排出される。

【００１５】 固体微粒子は主として炭素であるため、燃焼により固体微粒子は炭酸ガスとな り、エア供給管２０から吹込まれたエアに同伴されて排気ガスＧと共に排気され る。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

前述の黒煙除去装置においては、再生時にはセラミックハニカムフィルタ６内 の最高温度によって、電気ヒータ７への通電時間及び電動ブロワ２１の運転時間 を調整することにより、セラミックハニカムフィルタ６が異常な高温になること を防止して、セラミックハニカムフィルタ６に亀裂や溶損が生じることを防止し 、又、固体微粒子が燃え残ることをなくすようにしているが、外気温度が高い場 合、セラミックハニカムフィルタ６の加熱時間が長くなりすぎて、セラミックハ ニカムフィルタ６が過熱され寿命低下につながる一方、外気温度が低い場合には 、セラミックハニカムフィルタ６の加熱時間が不足し、固体微粒子の燃焼不良が 起こる可能性があった。

【００１７】 本考案は、斯かる実情に鑑み、電気ヒータへの通電時間の制御をより適切に行 うことができ、再生時におけるセラミックハニカムフィルタの過熱による寿命低 下並びにセラミックハニカムフィルタの加熱不足による固体微粒子の燃焼不良を 防止し得る黒煙除去装置を提供しようとするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、エンジンからの排気ガスが送られる排気ガス管の中途部に設置され 、且つ排気ガス中の固体微粒子を捕捉するセラミックハニカムフィルタ及び開閉 器がオンになったら通電されて前記セラミックハニカムフィルタに捕捉された固 体微粒子を燃焼させる電気ヒータが内蔵された黒煙除去装置本体と、前記セラミ ックハニカムフィルタの排気ガス導通孔内に収納されたフィルタ内温度検出器と 、外気温度を検出する外気温度検出器と、前記黒煙除去装置本体の上流側に配設 された排気ガス圧力検出器により検出された排気ガス圧力がエンジン回転数とエ ンジン負荷により定まる所定の圧力を越えた場合には、前記黒煙除去装置本体下 流側の排気ガス管内に配設された排気バルブを閉止させると共に前記黒煙除去装 置本体上流側の排気ガス管から分岐した排気バイパス管内に配設された排気バル ブを開かせる指令を各排気バルブを開閉するアクチュエータに出力し、且つ前記 フィルタ内温度検出器で検出した温度が所定の温度よりも低い場合には、前記開 閉器を前記フィルタ内温度検出器で検出した温度と外気温度に応じて定められる 時間オンにした後オフにすると共に前記固体微粒子の燃焼を促進させるエアを前 記黒煙除去装置本体内に吹込む電動ブロワを連続的に駆動する指令を出力し、前 記フィルタ内温度検出器で検出した温度が所定の温度範囲にある場合には、前記 開閉器をオフにすると共に前記電動ブロワに起動、停止の間歇運転を行うための 指令を出力し、前記フィルタ内温度検出器で検出した温度が所定の温度を越えた 場合には、前記開閉器をオフにすると共に前記電動ブロワを停止させる指令を出 力する演算制御装置を設けてなることを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】

フィルタ内温度検出器によりセラミックハニカムフィルタ内の温度が検出され て演算制御装置へ入力されると共に、外気温度検出器により外気温度が検出され て演算制御装置へ入力され、フィルタ内温度検出器により検出された温度が予め 定めた所定の温度よりも低い場合は、開閉器は前記フィルタ内温度検出器で検出 した温度と外気温度に応じて定められる時間オンになって電気ヒータには一定時 間通電が行われ、電動ブロワは連続的に駆動されて固体微粒子の燃焼を促進させ るためのエアは連続的に黒煙除去装置本体内に吹込まれ、前記フィルタ内温度検 出器で検出した温度が予め定めた所定の温度範囲にある場合には、開閉器はオフ のままとなって電気ヒータには通電されず、電動ブロワは一定時間間隔で間歇的 に起動、停止が行われ、前記基準となる温度が予め定めた所定の温度よりも高い 場合には、開閉器はオフのままとなり、電動ブロワは停止したままとなる。

【００２０】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

【００２１】 図１は本考案の一実施例であって、図中、図２と同一の符号を付した部分は同 一物を表わしており、基本的な構成は図２に示す従来のものと同様であるが、本 実施例の特徴とするところは、図１に示す如く、外気温度Ｔ₀を検出する外気温 度検出器２７を設けて、該外気温度検出器２７で検出した外気温度Ｔ₀を電気信 号として演算制御装置２３へ入力するようにした点にある。

【００２２】 本実施例の黒煙除去装置においても、黒煙除去装置本体１のセラミックハニカ ムフィルタ６に固体微粒子があまり捕捉されておらず、排気ガス圧力検出器２２ で検出される排気ガス圧力Ｐがエンジン回転数Ｎ及びエンジン負荷Ｆにより定ま る所定の排気ガス圧力よりも低い場合には、演算制御装置２３からの指令により 開閉器９は開き、排気バルブ１０は開き、排気バルブ１２は閉止し、図２に示す 黒煙除去装置と同一の運転が行われる。

【００２３】 固体微粒子がセラミックハニカムフィルタ６に捕捉され、排気ガス圧力検出器 ２２で検出される排気ガス圧力Ｐがエンジン回転数Ｎ及びエンジン負荷Ｆにより 定まる所定の排ガス圧力よりも高くなると、セラミックハニカムフィルタ６の再 生のために演算制御装置２３から指令が出力され、排気バルブ１０が閉止し、排 気バルブ１２が開く一方、適宜、開閉器９がオンになって電気ヒータ７に通電が 行われ、電動ブロワ２１が起動される。

【００２４】 このため、図２の装置と同様、開閉器９がオンとなって電気ヒータ７に通電が 行われ、且つ電動ブロワ２１が駆動されると、電気ヒータ７の発熱によりセラミ ックハニカムフィルタ６に捕捉されている固体微粒子に火が付き、固体微粒子は 、電動ブロワ２１によりエア供給管２０を経て先端開口部２０ａから円筒ケーシ ング５内に導入されるエアにより燃焼が促進される。

【００２５】 又、エンジン２からの排気ガスＧは、排気ガス管３を通りマフラ４からマフラ ４下流側の排気ガス管３へ導入され、該排気ガス管３において、固体微粒子の燃 焼を促進させセラミックハニカムフィルタ６から排気ガス導通孔６ｂ及び壁６ｃ 並びに排気ガス導通孔６ａを経て送出されたエアと合流し、排気バイパス管１３ を通り、大気へ排出される。

【００２６】 斯かるセラミックハニカムフィルタ６の再生時、本実施例においては、フィル タ内温度検出器２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄによりセラミックハニカムフィ ルタ６内の温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dが検出されて電気信号として演算制御装置２ ３へ入力されると共に、外気温度検出器２７により外気温度Ｔ₀が検出されて演 算制御装置２３へ入力され、演算制御装置２３では、フィルタ内温度検出器２６ ａ〜２６ｄで検出した温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dのうち最も高い温度を基準の温度 とし、且つ外気温度Ｔ₀が考慮されて以下に述べるような制御が行われる。

【００２７】 すなわち、フィルタ内温度検出器２６ａ〜２６ｄで検出した温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ _c ，Ｔ_dのうちの最高温度が８００℃以下の場合は、演算制御装置２３からの指令 により、開閉器９がｔ_H＝２３０＋２．０×（３５−Ｔ₀）−０．３２５×Ｔ_max. （秒）により定まる通電時間ｔ_Hだけ閉じて電気ヒータ７の通電が行われ（ただ し、Ｔ_max.はフィルタ内温度検出器２６ａ〜２６ｄで検出された温度Ｔ_a，Ｔ_b， Ｔ_c，Ｔ_dのうちの最高の温度、Ｔ₀は外気温度）、通電時間ｔ_Hの経過後は開閉器 ９はオフとなって電気ヒータ７への通電は停止され、又、同時に電動ブロワ２１ は連続的に運転され、エアはエア供給管２０から先端開口部２０ａを経て連続的 に黒煙除去装置本体１の円筒ケーシング５内に吹込まれ、固体微粒子の燃焼が促 進される。

【００２８】 フィルタ内温度検出器２６ａ〜２６ｄで検出された温度Ｔ_a，Ｔ_b，Ｔ_c，Ｔ_dの うちの最高温度が８００℃を越え８５０℃以下の場合には、演算制御装置２３か らの指令により、開閉器９はオフのままであり、電動ブロワ２１を例えば６秒間 運転し４秒間停止する間歇運転が行われる。同様に、検出された最高温度が８５ ０℃を越え９００℃以下の場合には、開閉器９はオフのままで、電動ブロワ２１ を４秒間運転し、６秒間停止する間歇運転が行われ、最高温度が９００℃を越え ９３０℃以下の場合には、開閉器９はオフのままで、電動ブロワ２１を３秒間運 転し１７秒間停止する間歇運転が行われる。

【００２９】 最高温度が９３０℃を越えた場合には、開閉器９はオフのままとし、電動ブロ ワ２１も完全に停止させる。

【００３０】 このように、再生時にはセラミックハニカムフィルタ６内の最高温度Ｔ_max.に 加え外気温度Ｔ₀を考慮して、電気ヒータ７への通電時間ｔ_H及び電動ブロワ２１ の運転時間を調整することにより、外気温度が高い場合でも、セラミックハニカ ムフィルタ６の加熱時間が長くなりすぎるようなことはなく、セラミックハニカ ムフィルタ６が過熱されることが防止される一方、外気温度が低い場合でも、セ ラミックハニカムフィルタ６の加熱時間が不足するようなことはなく、固体微粒 子の燃焼不良が防止される。

【００３１】 こうして、電気ヒータ７への通電時間ｔ_Hの制御をより適切に行うことができ 、再生時におけるセラミックハニカムフィルタ６の過熱による寿命低下並びにセ ラミックハニカムフィルタ６の加熱不足による固体微粒子の燃焼不良を防止する ことができる。

【００３２】 尚、本考案は前述の実施例に限定されるものではなく、例えば、フィルタ内温 度検出器を複数個配置せずに、セラミックハニカムフィルタの排気ガス導通孔内 の所要箇所に一個だけ配置し、一個のフィルタ内温度検出器で検出した温度を電 気ヒータの通電時間のパラメータとしてもよいこと等、その他、本考案の要旨を 逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３３】

【考案の効果】

本考案の黒煙除去装置によれば、電気ヒータへの通電時間の制御をより適切に 行うことができ、再生時におけるセラミックハニカムフィルタの過熱による寿命 低下並びにセラミックハニカムフィルタの加熱不足による固体微粒子の燃焼不良 を防止し得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の黒煙除去装置の一実施例の制御系統図
である。

【図２】従来の黒煙除去装置の一例の制御系統図であ
る。

【図３】従来及び本考案の黒煙除去装置に使用するセラ
ミックハニカムフィルタの正面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。

【符号の説明】

１ 黒煙除去装置本体 ２ エンジン ３ 排気ガス管 ６ セラミックハニカムフィルタ ６ａ 排気ガス導通孔 ６ｂ 排気ガス導通孔 ７ 電気ヒータ ９ 開閉器 １０ 排気バルブ １１ エアシリンダ（アクチュエータ） １２ 排気バルブ １３ 排気バイパス管 １４ エアシリンダ（アクチュエータ） ２１ 電動ブロワ ２２ 排気ガス圧力検出器 ２３ 演算制御装置 ２６ａ フィルタ内温度検出器 ２６ｂ フィルタ内温度検出器 ２６ｃ フィルタ内温度検出器 ２６ｄ フィルタ内温度検出器 ２７ 外気温度検出器 Ｇ 排気ガス Ｐ 排気ガス圧力 Ｎ エンジン回転数 Ｆ エンジン負荷 Ｔ_a フィルタ内温度 Ｔ_b フィルタ内温度 Ｔ_c フィルタ内温度 Ｔ_d フィルタ内温度 Ｔ₀ 外気温度

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンからの排気ガスが送られる排気
   ガス管の中途部に設置され、且つ排気ガス中の固体微粒
   子を捕捉するセラミックハニカムフィルタ及び開閉器が
   オンになったら通電されて前記セラミックハニカムフィ
   ルタに捕捉された固体微粒子を燃焼させる電気ヒータが
   内蔵された黒煙除去装置本体と、前記セラミックハニカ
   ムフィルタの排気ガス導通孔内に収納されたフィルタ内
   温度検出器と、外気温度を検出する外気温度検出器と、
   前記黒煙除去装置本体の上流側に配設された排気ガス圧
   力検出器により検出された排気ガス圧力がエンジン回転
   数とエンジン負荷により定まる所定の圧力を越えた場合
   には、前記黒煙除去装置本体下流側の排気ガス管内に配
   設された排気バルブを閉止させると共に前記黒煙除去装
   置本体上流側の排気ガス管から分岐した排気バイパス管
   内に配設された排気バルブを開かせる指令を各排気バル
   ブを開閉するアクチュエータに出力し、且つ前記フィル
   タ内温度検出器で検出した温度が所定の温度よりも低い
   場合には、前記開閉器を前記フィルタ内温度検出器で検
   出した温度と外気温度に応じて定められる時間オンにし
   た後オフにすると共に前記固体微粒子の燃焼を促進させ
   るエアを前記黒煙除去装置本体内に吹込む電動ブロワを
   連続的に駆動する指令を出力し、前記フィルタ内温度検
   出器で検出した温度が所定の温度範囲にある場合には、
   前記開閉器をオフにすると共に前記電動ブロワに起動、
   停止の間歇運転を行うための指令を出力し、前記フィル
   タ内温度検出器で検出した温度が所定の温度を越えた場
   合には、前記開閉器をオフにすると共に前記電動ブロワ
   を停止させる指令を出力する演算制御装置を設けてなる
   ことを特徴とする黒煙除去装置。