JPH086580B2 - ディーゼル排ガス浄化装置 - Google Patents

ディーゼル排ガス浄化装置

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JPH086580B2
JPH086580B2 JP25103387A JP25103387A JPH086580B2 JP H086580 B2 JPH086580 B2 JP H086580B2 JP 25103387 A JP25103387 A JP 25103387A JP 25103387 A JP25103387 A JP 25103387A JP H086580 B2 JPH086580 B2 JP H086580B2
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ceramic honeycomb
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隆男 楠田
正明 米村
久則 下田
益生 瀧川
敏弘 三原
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

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(煤)を除
去する装置に関する。
従来の技術 近年ディーゼルエンジンが排出するパティキュレート
が健康上の理由から規制され始めている。これを取り除
き、ディーゼルの排ガスを浄化するには、排気管の途中
に耐熱性のセラミックハニカムのフィルタを取り付け、
パーティキュレートを瀘過する方法がある。そしてこの
方法の特徴は、ある程度パティキュレートが堆積したと
き、これに火をつけて燃焼させ、炭酸ガスに変えて大気
に放出して、セラミックフイルタをクリーンに再生し、
繰り返し使用することである。この作業をリジェネレー
ションと呼んでいる。一般にディーゼルエンジンは排ガ
ス温度が低いので、パティキュレートをそのままでは燃
えない。よって、リジェネレーションには何らかの方式
によって排ガス温度を上げるか、又はパティキュレート
の着火温度を下げて燃焼させてやらなければならない。
このリジェネレーションの方式としてはフィルタのエン
ジン側上流にバーナや電気ヒータを設け、その熱でもっ
てパティキュレートを着火温度まで高めるのがある。
発明が解決しようとする問題点 しかし、パティキュレートは、電気ヒータなりオイル
バーナで一旦着火させられると、急激に燃焼が始まり、
セラミックのフィルタ内部は、燃焼熱でもって1000℃以
上にも温度が高まる。一方、セラミックハニカムの外周
近傍では、一般には外周に断熱材を巻いて容器との間の
熱伝導ロス小さくするようにはしているが、それでも温
度は放熱によって低い状態に置かれる。よってセラミッ
クハニカムの外周から数mm以内は、温度勾配が300℃/mm
以上になることもある。その結果セラミックハニカムの
外周は熱応力としての引っ張りを受ける。そしてこの応
力にセラミックスは絶え切れず、外周部にリングオフと
呼ばれるリング状のクラックが生じる。
そこで本発明は、セラミックハニカムの内部でパティ
キュレートが急激に燃焼して内部が高温に加熱されて
も、外周部でリング状のクラックが生じないようにし
て、構造体としての原形を保ち、エンジンの耐用年数に
見合う長期間の使用にも十分耐えるディーゼル排ガス浄
化装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 セラミックハニカムの外周に電気抵抗線を巻き、これ
を外部に取り出す電極に接続して、外部の電源、例えば
バッテリーから通電可能としたものである。
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、セラミックハニカム外周に巻き付けた電気
ヒータに約100Whrの電力を印加すると、ヒータは赤熱
し、セラミックハニカムの外周を加熱する。一方、ヒー
タから外へは、セラミックハニカムに巻かれた断熱材に
よって僅かに逃げる。そのためセラミックハニカムの外
周近傍は、通常加熱しなかった場合より約100℃以上の
温度に持ち上げられる。これはセラミックハニカムの外
周が熱膨張のために横方向に伸びて、内部に引っ張り応
力を与える状態である。この状態のまましばらく維持し
ておき、セラミックハニカムに堆積したパティキュレー
トに電気ヒータやオイルバーナで着火させると燃焼が始
まる。このとき内部は燃焼室で高温になり、応力を受け
る方向が逆になる。それは外周に引っ張り応力がかかる
状態である。しかし、外周は電気ヒータにより加熱され
て伸びているため、従来ほど引っ張り応力がかからず、
外周部にクラックの生じるような大きな変位を受けるこ
とはない。
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。
図はディーゼル排ガス浄化装置の縦断面図を示してお
り、1は内部に多数のセル2a、2bを有するセラミックハ
ニカムである。セル2a、2bの一端は交互にプラグ3で閉
塞し、セラミックフィルタを構成している。セラミック
ハニカム1の外周には電気ヒータ4が数mmの等間隔に端
部から端部まで巻いて、電極5a及び5bに接続してある。
またセラミックハニカム1には、電気ヒータ4を巻いた
上に、セラミック繊維を有機バインダで固めてシート状
にした断熱性の良い緩衝材6を巻き、円筒状のステンレ
ス製容器7に収納している。容器7の内側にはセラミッ
クハニカム1の前後して緩衝材6が動かないようにスト
ッパ8a、8bを溶接してある。また電極5a、5bは、容器7
の側面を貫いて外部に露出し、エンジンに搭載したバッ
テリー(図示せず)接続して、電気を印加できるように
なっている。また容器7は、前方をコーン状に口径を絞
り、その端にオイルバーナ9を具備している。オイルバ
ーナ9は、空気霧化ノズル10を中心に置き、その周辺か
ら一次空気口11を経て空気が霧化ノズル10の先端方向に
流れるようにして、良好な燃焼が得られる構造となって
いる。また、その外周部にはリジェネレーション用に新
鮮な空気を供給する二次空気口12を設けて、燃焼を不安
定にすることなく、パティキュレートの燃焼に空気を与
えることができる構造となっている。また霧化ノズル10
の前方には霧化された燃料に着火するため、高圧放電で
アークを発生させる点火プラグ13を取り付けている。さ
らにオイルバーナ9とセラミックハニカム1の中間付
近、容器7のコーン状に絞られている部分に、排ガス導
入管14を接続している。排ガス導入管14は、エンジン
(図示せず)の排気管15を排ガスバイパス管16とに分岐
した一方である。セラミックハニカム1の後方には、こ
れまた容器7がコーン状に絞り込まれ、排気マフラー
(図示せず)に接続したマフラー接続口17が設けられて
いる。またこのマフラー接続口17には、前記排ガスバイ
パス管16が途中で合流して接続してある。排ガス導入管
14と排ガスバイパス管16の分岐点には三方バルブ18が設
けてあり、それが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14や排ガスバイパス管16に切り替え
ることができる。
次に、この一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ついて説明す
る。この場合は三方バルブ18は図の位置にあり、エンジ
ンからの排ガス導入管14を経てセラミックハニカム1の
前面に到達する。ここから排ガスはセラミックハニカム
1のオイルバーナ9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17側に開口してい
るセル2bに入る。このとき排ガス中に含まれているパテ
ィキュレートは、セル壁を透過できずに、オイルバーナ
9側に開口しているセル2a内にとどまって堆積する。一
方パティキュレートを取り除かれクリーンになった排ガ
スは、マフラー接続口17に入り、排気マフラーを経て大
気に放出される。このようなパティキュレートを堆積す
る作業は1時間から2時間かけて、継続して行われる。
そしてセラミックハニカム1内に十分にパティキュレー
トが溜まり、これ以上溜まるとエンジンに悪影響を与え
る段階になるとリジェネレーションに入る。リジェネレ
ーションには、まず三方バルブ18を図の上から見て時計
方向に約40゜回転させ、排ガス導入管14に流れていた排
ガスを遮って、排ガスバイパス管16の方に流れを切り替
える。そして排ガスバイパス管16に流れ込んだ排ガス
は、マフラー接続口17に流れ込み、排気マフラーを経て
大気に放出される。この三方バルブ18の切り替えと同時
に、電極5a、5bの両端にバッテリーから12Vの電気を印
加し、約7Aの電流を流す。この状態で約3分間置いてセ
ラミックハニカム1の外周が150℃以上になった時、バ
ーナ9を作動させる。バーナ9の作動は、まずオイルと
霧化用空気を霧化ノズル10に送り込み液体燃料の霧化を
始める。それと同時に燃焼用一次空気口11と二次空気口
12から空気を送り込む。この点、点火プラグ13により霧
化された燃料に着火すると、バーナの燃焼が始まり、そ
のまま持続する。オイルバーナ9の出力は2000kcal/h〜
4000kcal/hの間で変化させ容器7との放熱バランスで常
に約700℃付近に燃焼ガス温度が一定になるように制御
している。この状態で約2分後、セラミックハニカム1
の内部温度は600℃以上になり、内部に堆積したパティ
キュレートは燃焼を始める。そしてセラミックハニカム
1の内部温度は入口温度の700℃より高くなり、約800℃
から1000℃にまで達する。しかし、セラミックハニカム
1の外周温度も電気ヒータ4と内部の燃焼熱の伝達によ
り温度が上り、約500℃に上昇する。この状態で5分間
維持され、セラミックハニカム1内に堆積したパティキ
ュレートはすべて焼き尽くされ、内部はクリーンな元の
状態に戻る。そして、まず電気ヒータに印加されていた
電流が遮断し、バーナ9を止める。その後三方バルブ18
を反時計回りに回転させ、排気バイパス管16に流れてい
た排ガスの流れを切り替えて、排ガス導入管14に流れ込
ませ、通常の運転状態に戻す。
このようにセラミックハニカム1内に堆積したパティ
キュレートを焼却する時、すなわちリジェネレーション
時には、電気ヒータによりセラミックハニカム1の外周
部も同時に加熱する。よってセラミックハニカム1の内
部と外周部との間に大きな温度差が生じず、これによっ
て発生する熱応力は小さい。
尚、本実施例では、パティキュレートの燃焼温度まで
セラミックハニカム1の温度を持ち上げるのに、オイル
バーナ9を用いたが、その代わりとして電気ヒータをセ
ラミックハニカムの前面に配設する方法が他の実施例と
してある。この方法によるとリジェネレーション時、三
方バルブ18で排ガス導入路14を完全に締め切らずに一部
流し、排ガス中に含まれる僅かな酸素でもってセラミッ
クハニカム1内のパティキュレートを燃焼させる。
発明の効果 本発明はリジェネレーション時に、セラミックハニカ
ムの外周を電気ヒータで加熱して、外周部と内部との温
度差を小さくするものである。これによって発生する熱
応力を小さく抑えることができ、セラミックハニカムの
外周部にクラックを発生することが無くなった。よって
ディーゼル排ガス浄化装置は、ほ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た。
【図面の簡単な説明】
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
断面図である。 1……セラミックハニカム、4……電気ヒータ、5a、5b
……電極、6……緩衝材、7……容器、9……オイルバ
ーナ、10……霧化ノズル、14……排ガス導入管、16……
排ガスバイパス管、18……三方バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧川 益生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三原 敏弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−163617(JP,U) 実開 昭61−74616(JP,U) 実開 昭59−68118(JP,U) 実開 昭60−159813(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セルの一端と相隣り合うセルの他端を交互
    にプラグで閉塞してフィルタとしたセラミックハニカム
    と、該セラミックハニカムを収納する容器と、該容器と
    セラミックハニカムの間隙を埋める緩衝材と、該セラミ
    ックハニカムに堆積したパティキュレートを燃焼させる
    焼却手段とを有する排ガス浄化装置において、該焼却手
    段とは別に、該セラミックハニカムの外周壁面に電気ヒ
    ータを巻き、該電気ヒータに通電して該セラミックハニ
    カムの外周をパティキュレートの着火温度以下に加熱す
    るよう構成したことを特徴とするディーゼル排ガス浄化
    装置。
  2. 【請求項2】セラミックハニカムの排ガス流入側前方に
    オイルバーナを配備し、該セラミックハニカムに堆積し
    たパティキュレートを燃焼させる焼却手段とした特許請
    求の範囲第1項記載のディーゼル排ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】セラミックハニカムの排ガス流入側前面に
    電気ヒータを配設し、該セラミックハニカムに堆積した
    パティキュレートを燃焼させる焼却手段とした特許請求
    の範囲第1項記載のディーゼル排ガス浄化装置。
JP25103387A 1987-10-05 1987-10-05 ディーゼル排ガス浄化装置 Expired - Fee Related JPH086580B2 (ja)

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