JPS59162315A - エンジンの排ガスから炭素粒子を除去するための方法および装置 - Google Patents
エンジンの排ガスから炭素粒子を除去するための方法および装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、内燃エンジンから放出される排ガスを浄化す
るための方法および装置に関し、特に、排ガスから粒状
放出物を除去するための方法および装置に関する。
るための方法および装置に関し、特に、排ガスから粒状
放出物を除去するための方法および装置に関する。
内燃エンジンからの排ガスには、主として炭素粒子から
成る微細粒状物が含まれている。内燃エンジンの排ガス
から粒状放出物を減少させることは、現在重要な関心事
の１つである。この目的のために多数の装置またはシス
テムが提案されており、それぞれ異る度合の成果を挙げ
ている。そのような装置の重要な望ましい要件は、長期
間に亘って有効性を維持するように再生操作を受けるこ
とができることである。その場合、例えば過度の量の腐
食性ガスの発生などにより粒状物除去装置の効率を低下
させるか、あるいは、装置に損傷をもたらすような再生
技法は、望ましくない。また、硫酸塩などの過度の量の
有害副生物を発生させるような再生技法も、好ましくな
い。
成る微細粒状物が含まれている。内燃エンジンの排ガス
から粒状放出物を減少させることは、現在重要な関心事
の１つである。この目的のために多数の装置またはシス
テムが提案されており、それぞれ異る度合の成果を挙げ
ている。そのような装置の重要な望ましい要件は、長期
間に亘って有効性を維持するように再生操作を受けるこ
とができることである。その場合、例えば過度の量の腐
食性ガスの発生などにより粒状物除去装置の効率を低下
させるか、あるいは、装置に損傷をもたらすような再生
技法は、望ましくない。また、硫酸塩などの過度の量の
有害副生物を発生させるような再生技法も、好ましくな
い。
本発明の目的は、内燃エンジンの排ガスを浄化するため
の方法および装置を提供することである。
の方法および装置を提供することである。
本発明の他の目的は、再生手段を含むシステムを用いて
エンジンの排ガスから粒状物を除去することである。
エンジンの排ガスから粒状物を除去することである。
本発明の他の目的は、長期間に亘って効率的に機能する
排ガス粒状物除去装置を提供することである。
排ガス粒状物除去装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、追加のエネルギー人力の必要
量を少くする、排ガス粒状物除去装置を提供することで
ある。
量を少くする、排ガス粒状物除去装置を提供することで
ある。
発明の概要
略述すれば、本発明は、内燃エンジンから放出される排
ガスから粒状物を除去するための装置において、内燃エ
ンジンの排ガス管と排ガスから粒状物を除去するための
手段を収容した一連の直列粒状物捕捉室とに連通する第
１ガス導管と、第１粒状物捕捉室の上流において第１ガ
ス導管内を流れるガスを加熱するための加熱手段と、該
加熱手段の上流において第１ガス導管から延長し、排ガ
スを任意の粒状物捕捉室をバイパスさせて後続の粒状物
捕捉室へ通す第２ガス導管と、第１ガス導管と第２ガス
導管を通してのガスの流れを選択的に制御する流れ制御
手段とから成る粒状物除去装置を提供する。
ガスから粒状物を除去するための装置において、内燃エ
ンジンの排ガス管と排ガスから粒状物を除去するための
手段を収容した一連の直列粒状物捕捉室とに連通する第
１ガス導管と、第１粒状物捕捉室の上流において第１ガ
ス導管内を流れるガスを加熱するための加熱手段と、該
加熱手段の上流において第１ガス導管から延長し、排ガ
スを任意の粒状物捕捉室をバイパスさせて後続の粒状物
捕捉室へ通す第２ガス導管と、第１ガス導管と第２ガス
導管を通してのガスの流れを選択的に制御する流れ制御
手段とから成る粒状物除去装置を提供する。
実施例の説明
第１および２図を参照して、説明すると、本発明の粒状
物除去、装置は、ジーゼルエンジンまたはガソリンエン
ジンの排ガス導管（図示せず）に接続されるガス導管１
１を備えている。ガス導管１１は、一連の粒状物イ捉室
めうちの一番目のものである粒状物捕捉室１２に通じて
いる。第１図の実施例では２つの粒状物捕捉室１２．１
４が設けられており、第２図の実施例では３つの粒状物
捕捉室１２．１４．１６が設けられている。直列に配置
されるこれらの捕捉室の数は、所望に応じて更に多くす
ることができる。これらの粒状物捕捉室は、ハウジング
１８によって囲われており、先行の粒状物捕捉室から排
出される排ガスとバイパス導管２８からの排ガスを受入
れるための排ガス混合室１９が設けられている。排ガス
は、捕捉室列の最後の捕捉室から排気管２０を通して大
気へ放出される。各粒状物捕捉室は、エンジンの排ガス
に含まれている、例えば炭素粒子のような粒状物を濾過
または捕捉するための適当な炉材または粒状物捕捉物質
２２を包含している。炉材または捕捉物質１３は、排ガ
ス内の粒状物を収集するのに有用であり、かつ、収集さ
れた炭素を焼却するのに十分な高温に露呈されても、そ
れに耐えることができるような当該分野で周知の濾過素
子のうちの任意のものであってよい。適当な炉材の例と
しては、セラミックビード、セラミックの一体構造体、
金網スクリーンなどが挙げられる。
物除去、装置は、ジーゼルエンジンまたはガソリンエン
ジンの排ガス導管（図示せず）に接続されるガス導管１
１を備えている。ガス導管１１は、一連の粒状物イ捉室
めうちの一番目のものである粒状物捕捉室１２に通じて
いる。第１図の実施例では２つの粒状物捕捉室１２．１
４が設けられており、第２図の実施例では３つの粒状物
捕捉室１２．１４．１６が設けられている。直列に配置
されるこれらの捕捉室の数は、所望に応じて更に多くす
ることができる。これらの粒状物捕捉室は、ハウジング
１８によって囲われており、先行の粒状物捕捉室から排
出される排ガスとバイパス導管２８からの排ガスを受入
れるための排ガス混合室１９が設けられている。排ガス
は、捕捉室列の最後の捕捉室から排気管２０を通して大
気へ放出される。各粒状物捕捉室は、エンジンの排ガス
に含まれている、例えば炭素粒子のような粒状物を濾過
または捕捉するための適当な炉材または粒状物捕捉物質
２２を包含している。炉材または捕捉物質１３は、排ガ
ス内の粒状物を収集するのに有用であり、かつ、収集さ
れた炭素を焼却するのに十分な高温に露呈されても、そ
れに耐えることができるような当該分野で周知の濾過素
子のうちの任意のものであってよい。適当な炉材の例と
しては、セラミックビード、セラミックの一体構造体、
金網スクリーンなどが挙げられる。
一番目の捕捉室１２の上流には、ガス導管１１内を流れ
る排ガスを加熱するための加熱手段が設けられている。
る排ガスを加熱するための加熱手段が設けられている。
加熱手段２４は、排ガスを６ｏ。
℃台およびそれ以上の高温に加熱するための、例えば電
気加熱器や燃料バーナ等の適当な加熱手段であってよい
。
気加熱器や燃料バーナ等の適当な加熱手段であってよい
。
バイパス導管２日が加熱器２４の上流においてガス導管
１１から延長し、排ガス混合室１９の１つまたはそれ以
上に通じている。２つの捕捉室１２．１４が設げられて
いる第１図の実施例の場合は、バイパス導管２８は、最
初の捕捉室１２をバイパスさせる働きをする。３つの捕
捉室１２．１４．１６が設けられている第２図の実施例
の場合は、バイパス導管２８は、最初の捕捉室１２をバ
イパスさせ、次の二番目の捕捉室１４を完全にまたは部
分的にバイパスさせるように排ガス流を導くのに使用す
ることができる。更に多くの粒状物捕捉室を直列に設け
た場合は、各捕捉室の完全または部分的バイパスを可能
にするためにノくイノくス導管２８を適宜に長くする。
１１から延長し、排ガス混合室１９の１つまたはそれ以
上に通じている。２つの捕捉室１２．１４が設げられて
いる第１図の実施例の場合は、バイパス導管２８は、最
初の捕捉室１２をバイパスさせる働きをする。３つの捕
捉室１２．１４．１６が設けられている第２図の実施例
の場合は、バイパス導管２８は、最初の捕捉室１２をバ
イパスさせ、次の二番目の捕捉室１４を完全にまたは部
分的にバイパスさせるように排ガス流を導くのに使用す
ることができる。更に多くの粒状物捕捉室を直列に設け
た場合は、各捕捉室の完全または部分的バイパスを可能
にするためにノくイノくス導管２８を適宜に長くする。
バイパス導管２８を通してのガス流は、分岐弁２９．５
１．３６によって制御される。それらの分岐弁は、慣用
の手動または自動制御手段（図示せず）によって切換え
ることができる。
１．３６によって制御される。それらの分岐弁は、慣用
の手動または自動制御手段（図示せず）によって切換え
ることができる。
第１図を参照して作動を説明すると、排ガスをその粒状
物を除去することによって浄化する場合は、排ガスは、
導管１１を通り粒状物捕捉室１２へ通される。粒状物除
去サイクル中は、排ガス流の全部が捕捉室１２へ通され
るように分岐弁２９はバイパス導管２８を完全に閉鎖す
る位置におかれる。捕捉室１２内の粒状物の堆積量が所
定の値に達したならば、分岐弁２９が切換えられてノく
イパス導管２８を完全に開放し、全排ガス流をガス混合
室１９へ通し、そして２番目の粒状物捕捉室１４へ導く
。
物を除去することによって浄化する場合は、排ガスは、
導管１１を通り粒状物捕捉室１２へ通される。粒状物除
去サイクル中は、排ガス流の全部が捕捉室１２へ通され
るように分岐弁２９はバイパス導管２８を完全に閉鎖す
る位置におかれる。捕捉室１２内の粒状物の堆積量が所
定の値に達したならば、分岐弁２９が切換えられてノく
イパス導管２８を完全に開放し、全排ガス流をガス混合
室１９へ通し、そして２番目の粒状物捕捉室１４へ導く
。
あるいは別法として、分岐弁２９を部分開放位置におき
、排ガス流を導管１１を通して一番目の捕捉室１２へ流
すのと併行して、バイパス導管２８を通して二番目の捕
捉室１４へも流すようにすることもできる。この場合、
排ガスの浄化は、両方の捕捉室で同時に行われる。
、排ガス流を導管１１を通して一番目の捕捉室１２へ流
すのと併行して、バイパス導管２８を通して二番目の捕
捉室１４へも流すようにすることもできる。この場合、
排ガスの浄化は、両方の捕捉室で同時に行われる。
粒状物捕捉室１２および１４が排ガスの通過を制限する
か、粒状物の除去効率を低下させるほど所定の度合にま
で粒状物で閉塞されたならば、捕捉室の再生を行う。再
生サイクルにおいては、分岐弁２９を導管１１を部分的
に閉鎖する位置に位置ぎめし、排ガス流の一部分を一番
目の捕捉室１２をバイパス導管２８を通して通流させる
。ここで加熱器２４を付勢し、排ガス流のうち導管１１
を通る部分を、捕捉室１２内に捕捉されている粒状物を
焼却するのに十分な温度（一般には、６００℃以上であ
れば十分である）にまで加熱させる。捕捉室１２内の粒
状物の発熱燃焼により燃焼ガスは、更に温度を高められ
て捕捉室１２から混合室１９へ排出され、混合室１９内
でバイパス導管２８からの未加熱排ガス流と混合する。
か、粒状物の除去効率を低下させるほど所定の度合にま
で粒状物で閉塞されたならば、捕捉室の再生を行う。再
生サイクルにおいては、分岐弁２９を導管１１を部分的
に閉鎖する位置に位置ぎめし、排ガス流の一部分を一番
目の捕捉室１２をバイパス導管２８を通して通流させる
。ここで加熱器２４を付勢し、排ガス流のうち導管１１
を通る部分を、捕捉室１２内に捕捉されている粒状物を
焼却するのに十分な温度（一般には、６００℃以上であ
れば十分である）にまで加熱させる。捕捉室１２内の粒
状物の発熱燃焼により燃焼ガスは、更に温度を高められ
て捕捉室１２から混合室１９へ排出され、混合室１９内
でバイパス導管２８からの未加熱排ガス流と混合する。
次いで、そのガス混合物は、二番目の捕捉室１４を通？
、排気管２０を通して大気へ放出される。室１９内で混
合され、二番目の捕捉室１４へ通されるガス流の温度は
、捕捉室１２内での粒状物の燃焼速度と、加熱器２４か
らの熱エネルギー人力と、導管２８へ通されるバイパス
排ガスの流量とによって決まる。導管２８へ通されるバ
イパス排ガスの流量は、捕捉室１４内へ流入する混合ガ
ス流が該捕捉室内の粒状物を焼却させるのに十分な温度
例えば約６７５℃程度となるように調節される。
、排気管２０を通して大気へ放出される。室１９内で混
合され、二番目の捕捉室１４へ通されるガス流の温度は
、捕捉室１２内での粒状物の燃焼速度と、加熱器２４か
らの熱エネルギー人力と、導管２８へ通されるバイパス
排ガスの流量とによって決まる。導管２８へ通されるバ
イパス排ガスの流量は、捕捉室１４内へ流入する混合ガ
ス流が該捕捉室内の粒状物を焼却させるのに十分な温度
例えば約６７５℃程度となるように調節される。
捕捉室１２．１４の再生が行われたならば、再生サイク
ルを停止させ、排ガス浄化サイクルを上述したようにし
て繰返すことができる。
ルを停止させ、排ガス浄化サイクルを上述したようにし
て繰返すことができる。
第２図に示される実施例のように６つ以上の粒状物捕捉
室を直列に配設した場合にも、排ガス浄化サイクルおよ
び再生サイクルは同じように行われる。
室を直列に配設した場合にも、排ガス浄化サイクルおよ
び再生サイクルは同じように行われる。
本発明によれば、排ガス浄化装置の周期的再生のために
必要とされるエネルギー（熱）入力の所要量を減少させ
ることができる。即ち、本発明によれば、再生を行うの
にエンジンの総排ガス流の一部分だけを加熱すればよく
、しかも、１つの特定の粒状物捕捉室内での粒状物の発
熱燃焼によって発生した熱を、直列配置の後続の粒状物
捕捉室を再生するのに効率的に利用することができる。
必要とされるエネルギー（熱）入力の所要量を減少させ
ることができる。即ち、本発明によれば、再生を行うの
にエンジンの総排ガス流の一部分だけを加熱すればよく
、しかも、１つの特定の粒状物捕捉室内での粒状物の発
熱燃焼によって発生した熱を、直列配置の後続の粒状物
捕捉室を再生するのに効率的に利用することができる。
即ち、１つの捕捉室の再生工程が、後続の捕捉室内の炭
素粒子の着火および焼却に必要な熱エネルギーを供給す
ることができるのである。
素粒子の着火および焼却に必要な熱エネルギーを供給す
ることができるのである。
本発明の装置においては、再生に必要とされるエネルギ
ーは、バイパスされる排ガス流の量（割合）と相関関係
を有する。この関係は、第６図のグラフに示されている
。グラフの縦軸は、エンジンの排ガスの温度Ｔ１ を６
７５℃にまで上昇させるのに必要とされる、エンジン排
ガスの質量流量の単位流量当り所要電力＜ ＫＷ ＞
を表わす。横に９７ｓ ｅ ｃ 軸は、バイパスされる排ガス流の割合（Ｘ）を表わす。
ーは、バイパスされる排ガス流の量（割合）と相関関係
を有する。この関係は、第６図のグラフに示されている
。グラフの縦軸は、エンジンの排ガスの温度Ｔ１ を６
７５℃にまで上昇させるのに必要とされる、エンジン排
ガスの質量流量の単位流量当り所要電力＜ ＫＷ ＞
を表わす。横に９７ｓ ｅ ｃ 軸は、バイパスされる排ガス流の割合（Ｘ）を表わす。
電力所要量は、下記の式によって計算される。
Ｐ＝（１−Ｘ）血Ｃｐ（Ｔ２−’ｒ、）ここで、
Ｐ＝電力所要量（ＫＷ）
痘＝エンジンの総排ガス流量（ｋｇ／ｓｅｃ ）Ｔ２−
加熱器２４から流出したときのエンジン排ガスの温度（
’Ｃ） Ｔ１＝排ガス浄化系内へ流入するエンジン排ガスの温度
（℃） なお、第６図のグラフは、Ｔ２＝６−７５℃、Ｃ＝ａ、
３□２ Ｋｊ 、 １７ｉ丁の場合である。
加熱器２４から流出したときのエンジン排ガスの温度（
’Ｃ） Ｔ１＝排ガス浄化系内へ流入するエンジン排ガスの温度
（℃） なお、第６図のグラフは、Ｔ２＝６−７５℃、Ｃ＝ａ、
３□２ Ｋｊ 、 １７ｉ丁の場合である。
また、本発明においては、エンジン排ガスの一部分を再
生操作の目的でバイパス導管に通し、第１捕捉室１２を
バイパスさせるので、第１捕捉室１２内での炭素粒子の
燃焼が熱を発生する発熱反応であるにも拘す、後続の捕
捉室１４内に過度の熱発生（過熱）を起すおそれがない
。
生操作の目的でバイパス導管に通し、第１捕捉室１２を
バイパスさせるので、第１捕捉室１２内での炭素粒子の
燃焼が熱を発生する発熱反応であるにも拘す、後続の捕
捉室１４内に過度の熱発生（過熱）を起すおそれがない
。
排ガスのバイパス流の割合と、排ガス浄化系内の各部位
における温度（第１図にＴ４、Ｔ２によって示される部
位の温度）との関係は、下記の式を用いて第４図のグラ
フに示されている。
における温度（第１図にＴ４、Ｔ２によって示される部
位の温度）との関係は、下記の式を用いて第４図のグラ
フに示されている。
Ｔ４＝Ｘ （Ｔ１−Ｔ２）＋Ｔ２＋［Ｌ５２２むｔ／富
ここで、 バイパス排ガスの割合） Ｔ２＝加熱器２４から流出したときのエンジン排ガスの
温度（’ｃ）＝６７ ｓ℃ ｃｔ＝粒状炭素の燃焼速度１’（グラム／ ｍ ｉ ｎ
） ）富＝エンジンの総排ガス流量Ｃｋｌｌ／５ｅｃ
）本発明の利点は、以上の説明から明らかであろう。本
発明の排ガス浄化装置の再生は、少い電力所要量でもっ
て効率的に行うことができる。また、バイパス流の素を
制御することによって浄化装置の流れ制限および粒状物
除去効率をいろいろに変更することができる。全排ガス
流を第１捕捉室を通して通流させた場合、圧力降下およ
び粒状物除去効率が最大限となる。この装置によれば、
どの捕捉室の再生操作中も過熱を起す危険性は最小成に
される。
ここで、 バイパス排ガスの割合） Ｔ２＝加熱器２４から流出したときのエンジン排ガスの
温度（’ｃ）＝６７ ｓ℃ ｃｔ＝粒状炭素の燃焼速度１’（グラム／ ｍ ｉ ｎ
） ）富＝エンジンの総排ガス流量Ｃｋｌｌ／５ｅｃ
）本発明の利点は、以上の説明から明らかであろう。本
発明の排ガス浄化装置の再生は、少い電力所要量でもっ
て効率的に行うことができる。また、バイパス流の素を
制御することによって浄化装置の流れ制限および粒状物
除去効率をいろいろに変更することができる。全排ガス
流を第１捕捉室を通して通流させた場合、圧力降下およ
び粒状物除去効率が最大限となる。この装置によれば、
どの捕捉室の再生操作中も過熱を起す危険性は最小成に
される。
第１図は本発明の排ガス浄化装置の一実施例の概略図、
第２図は他の実施例の、第１図と同様な概略図、第３図
は再生のための所要電力とバイパスガス流の割合との関
係を示すグラフ、第４図は系内の温度低下に関するバイ
パスガス流の効果を示すグラフである。 １１： ガス導管 １２： 第１粒状物捕捉室 １４．１６： 追加の粒状物捕捉室 １９： ガス混合室 ２２： 粒状物捕捉物質 ２４： 加熱手段 ２８： バイパス導管 ２９．３１．３３： 分岐弁
第２図は他の実施例の、第１図と同様な概略図、第３図
は再生のための所要電力とバイパスガス流の割合との関
係を示すグラフ、第４図は系内の温度低下に関するバイ
パスガス流の効果を示すグラフである。 １１： ガス導管 １２： 第１粒状物捕捉室 １４．１６： 追加の粒状物捕捉室 １９： ガス混合室 ２２： 粒状物捕捉物質 ２４： 加熱手段 ２８： バイパス導管 ２９．３１．３３： 分岐弁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）内燃エンジンから放出される排ガスから粒状物を除
去するための装置において、内燃エンジンの排ガス管と
、排ガスから粒状物を除去するための手段を収容した第
１粒状物捕捉室とに接続された第１ガス導管と、排ガス
から粒状物を除去するための手段を収容した少くとも１
つの追加の粒状物捕捉室と、第１粒状物捕捉室の上流に
おいて第１ガス導管内を流れるガスを加熱するための加
熱手段と、該加熱手段の上流において第１ガス導管から
延長し、第１粒状物捕捉室の下流のガス混合室へ通じる
第２ガス導管と、前記第１ガス導管と第２ガス導管を通
してのガスの流れを選択的に制御する流れ制御手段とか
ら成る粒状物除去装置。 ２）５つ以上の粒状物捕捉室が設けられ、それらの各捕
捉室の間にそれぞれガス混合室が配設されている特許請
求の範囲第１項記載の粒状物除去装置。 ３）内燃エンジンの排ガスから粒状物を除去するための
方法において、該排ガス流を、粒状物を除去するための
手段を収容した第１および第２粒状物捕捉室へ通す段階
と、排ガス流の一部分を第１粒状物捕捉室をバイパスし
て分流させ、排ガスのうち第１粒状物捕捉室に流入する
他の一部分な、該第１粒状物捕捉室内に捕捉されている
粒状物を焼却するのに十分な温度にまで加熱し、第１粒
状物捕捉室からの加熱された排ガスを前記バイパス排ガ
ス流と混合させ、該ガス混合物を前記第２粒状物捕捉室
へ、該室内に捕捉されている粒状物を焼却するのに十分
な温度で導入することによって周期的に第１および第２
粒状物捕捉室を再生する段階とから成る粒状物除去方法
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US456484 | 1983-01-07 | ||
| US06/456,484 US4512147A (en) | 1983-01-07 | 1983-01-07 | Method and apparatus for removing carbon particles from engine exhausts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59162315A true JPS59162315A (ja) | 1984-09-13 |
| JPH0442524B2 JPH0442524B2 (ja) | 1992-07-13 |
Family
ID=23812947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59000377A Granted JPS59162315A (ja) | 1983-01-07 | 1984-01-06 | エンジンの排ガスから炭素粒子を除去するための方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4512147A (ja) |
| JP (1) | JPS59162315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006064835A1 (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Depro Corporation | ディーゼルエンジンの排気浄化装置及び制御装置 |
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- 1984-01-06 JP JP59000377A patent/JPS59162315A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0442524B2 (ja) | 1992-07-13 |
| US4512147A (en) | 1985-04-23 |
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