JPS5949311A - デイ−ゼル微粒子フイルタ−再生装置 - Google Patents

デイ−ゼル微粒子フイルタ−再生装置

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JPS5949311A
JPS5949311A JP57160075A JP16007582A JPS5949311A JP S5949311 A JPS5949311 A JP S5949311A JP 57160075 A JP57160075 A JP 57160075A JP 16007582 A JP16007582 A JP 16007582A JP S5949311 A JPS5949311 A JP S5949311A
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JP
Japan
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engine
exhaust gas
burner
exhaust
regeneration
Prior art date
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Pending
Application number
JP57160075A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichi Washino
鷲野 翔一
Ryoji Nishiyama
亮治 西山
Masahiro Tano
田野 正博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS5949311A publication Critical patent/JPS5949311A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はディーゼル機関の排ガス中に存在する微粒子
を除去するフィルター再生装置に関するものである。
現在、この種の装置は存在してないが、次のような背景
からこの種の装置の開発が待たれている。
すなわち、ディーゼル機関の排ガス中に含まれている微
粒子は人体の健康を害する恐れがあるので、微粒子排出
量の規制が行なわれようとしている。
すでに米国では規制の実施が具体化しており、我が国で
も規制の動きがある。
ところで、微粒子排出量を低減する方法とじては二つの
方法がある。一つはディーゼル機関そのものを改良して
微粒子排出量を低減するものである。この方法は理想的
であるが、現状では若干の低減が期待できる程度で規制
が厳しくなれば不可能である。他の方法としてはディー
ゼル機関の排気系にたとえばセラミックハニカム製のフ
ィルターを設けて微粒子をろ過するものである。この方
法はフィルターが目詰まりすると再生しなければならな
い欠点はあるが、最も有力である1、フィルターの再生
は排ガス温度が550℃以上になれば1分以内で完了す
るので、問題は排ガス温度を550℃以上に上昇させる
ことである。ディーゼル搭載車の通常の走行では排ガス
温度(は最高でも400℃程度であるからフィルターの
角生は不可能である。したがって伺らかのエンジン排ガ
ス加熱装置を付加してフィルターの再生を行なう必要が
あシ、この加熱装置がフィルター再生装置である。フィ
ルターの再生装置としては、エンジンへの給気を絞って
排ガス温度を上昇させるものや、再生用バーナがある。
現在のところ再生用バーナが有力であるが、バーナでの
最大の問題は燃焼用空気を得ること釦ある。っ1り燃焼
用空気をポンプで得ようとするには最大1 、0 KP
/讐の吐出圧で、最大90013/rni nの流量を
もつポンプが必要となる。
一方、再生用バーナの燃焼用空気としてエンジン排ガス
の一部を用いる方法が考えられる。つまりディーゼルエ
ンジン排ガス中には酸素が含せれているからである。こ
の酸素を使って拘生月バーナで安定して軽油を燃焼させ
るには、バーナへの軽油流量と、・ぐ−ナへのエンジン
排ガス流量とをエンジンへの負荷、つまりエンジン動作
点に応じて変えなければならない。これは再生用バーナ
で軽油が安定して燃焼する孕気比は1.1〜1.4であ
るのに対して、エンジン排ガス流量とその中の酸素濃度
はエンジンへの負荷によって大幅に変わるからである。
この発明は上記のような現状に鑑みなされたもので、再
生用バーナをもつディーゼル微粒子フィルター再生装置
において、エンジン回転数とイツトガス温度またはエン
ジン回転数とエンジン噴射ポンプのラック位置を検出す
ることによってエンジン動作点を求め、この動作点に応
じて再生用バーナへの軽油流量およびエンジン排ガス分
配比を調整するととにより、再生用バーナでの軽油の燃
焼を安定化し、如伺なる動作点においても微粒子フィル
ターを再生できる再生装置を提供することを目的として
いる。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、1はディーゼルエンジン、2はエンジ
ンの排気管、3は再生用バーナ、4はエンジン排ガスと
バーナ燃焼ガスとを混合するミキサー、5は微粒子フィ
ルター5aを収納しているフィルター収納器、6はマフ
ラー、8はエンジン排ガスを再生用バーナ3とミキサー
4に分配するエンジン排ガス分配器、9は燃料のWil
l油をくみ出す燃料ポンプ、9aは再生用バーナ3に流
れる軽油流量を制御する燃料流量制御器、7はエンジン
1の動作に関する信号を入力信号とし、エンジン排ガス
分配器8と燃料流量制御器9aへの信号を出力信号とす
るバーナ制御装置である。
次に動作について説明する。通常の運転時すなわち微粒
子フィルター5aの再生をしないときにハ、エンジン1
かう排出されたエンジン排ガスは排気管2、エンジン排
ガス分配器8、ミキサー4、微粒子フィルター5aを経
てマフラー6から車外へ排出される。これによりエンジ
ン排ガス中に含まれる微粒子は、微粒子フィルター58
でろ過されこれに付着する。フィルター5aへの微粒子
付着量が増大すると、フィルター5aの圧力損失が増大
しエンジンの燃費が悪くなる。したがってフィルター5
aへの微粒子付着量が多くなったときには再生用バーナ
3で軽油を燃焼させてエンジン排ガスを加熱し微粒子フ
ィルター5aを再生する。
上記微粒子フィルター58の再生作用は次に述べる原理
による。すなわちフィルター5aに付着した微粒子の主
成分は炭素であシ、その着火温度は550℃程度である
ので、再生用バーナ3で軽油を燃焼させてエンジン排ガ
スを550℃以上ニ加熱すれば微粒子は二酸化炭素とな
って再生が行なわれる。この発明では微粒子フィルター
5aの再生を次の順序によって行なう。すなわち、バー
ナ制御装置7からエンジン排ガス分配器8へ出力する信
号によって、分配器8での圧力損失が増大するため、排
気管2を流れるエンノン排ガスの一部は再生用バーナ3
へ燃焼用空気として送込まれる。一方、燃料ポンプ9に
よって加圧された軽油は燃料流量制御器9aを通って再
生用・ぐ−す3へ燃料として供給する。このパーす3は
軽油を排ガスの一部と混合、燃焼させ高温排ガス(以下
バーナ排ガスという)をつくり、これをミキサー4へ送
込む。ミキサー4はバーナ排ガスとエンジン排ガス分配
器8を通ってくるエンジン排ガスとを混合しくこのよう
にしてつくった排ガスを以下全排ガスという)、その温
度が550〜600℃の全排ガスをつくってフィルター
収納器5へ送込む。この全排ガスによってフィルター5
aの再生が可能となる。
上記フィルター5aの再生はエンジン1への負荷に無関
係に安定に行なう必要があるのは言うまでもない。再生
用バーナ3を含むフィルター゛再生装置が安定して動作
するか否かは、バーナ3での軽油の燃焼が安定している
か否かである。もし再生用バーナ3の安定燃焼範囲が空
気比にして1.0〜10、Otであれば空気比制御なく
して再生は常に安定に行なえる。このことを第2図につ
いて説明する。
第2図は2300 cc相当の等吸入空気量線(一点2
鎖線)、排ガスの等温度線(破線)および等酸素濃度線
(実線)を横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジンの出
す正味平均有効圧(正味トルク)を示している。今、第
2図のA点で再生用バーナ3が安定して動作しており、
このときの空気比は1.2であったとし、エンジン1へ
の負荷が変動しB点に動作点が移ったときの空気比を考
える。B点での空気比は吸入空気量の変化と排ガス中の
酸素濃度の変化によシ計算でき、 80     14 1.2 X (丁) X (−i−)中5.4となる。
すなわちA点で空気比1.2で動作しているバーナ3は
何らの制御をしないままB点に移ると空気比5.4で動
作しなければならない。A点としてアイドル点をとれば
、エンジンに対する負荷の変化による空気比の変化範囲
は1.0〜10.0と考えてよい。したがってバーナ3
が空気比1.0〜10.0の範囲で安定に動作するなら
ば何の制御をしなくとも常に安定な再生ができる。しか
しこのような広い空気比の範囲で安定に燃焼できるバー
ナはあり得ない。
またガンタイプバーナでも安定に燃焼する空気比の範囲
は1.2〜2.5がせいぜいである。したがって実際の
再生用・9−す3をエンジン1の動作点とは無関係に動
作させるためには、動作点変動によって生ずる吸入空気
流量および排ガス酸素績度の変化に応じてバーナへのエ
ンジン排ガス流量および軽油流量を制御すればよい。
この発明は上記した制御を簡単かつ安価な方法で行なえ
るようにしたもので、すなわちエンジン1の回転数とエ
ンジン1の噴射ポンプのラック位置または上記回転数と
エンジン排ガス温度を検出することにより、エンジンの
動作点が第2図中のどこにあるかを求める。ここでエン
ジン噴射ポンプのラック位置は、エンジンのトルクつま
り第2図の縦軸に相当するからエンジン回転数とラック
位置よジエンジンの動作点が求められる。またエンジン
排ガス温度とエンジン回転数よ)第2図の縦軸が解るの
で同様にエンジン動作点が求められる。したがって予め
第2図中にマツプとして軽油流量およびエンジン排ガス
分配比を書込んでおけば上述の方法で求めた動作点より
、この動作点に対応する軽油流量およびエンジン排ガス
分配比になるように燃料流量制御器9aとエンジン排ガ
ス分配器8を動かすことができる。予め書込まれるマツ
プは次の順序で決められる。たとえば第2図A点で考え
ると、このA点ではエンジン排ガス温度が400℃、排
ガス質量流量は吸入空気流量251/s j: I) 
1.166 (KP/rn”) X 25 X 10−
’ (m”/5ec)= 29.15 X 10 (K
9/sec )であるから、これを550℃に加熱する
のに必要な軽油流量f(”/min )は9.2 (C
C/min )となる。空気比1.す燃焼させるとする
と、所要空気量は110 (l/min )= 1.8
3(1/sec )。これによってエンジン排ガスの酸
素濃度がもし21チならば再生用バーナに流す排ガスは
エンジン排ガスの1・83/25 = 7−3%でよい
ことになる。しかし実際のエンジン排ガスの酸素濃度は
第2図より10チであるから、7.3 X 21/10
=15.4 %のエンジン排ガスをバーナ3に流せばよ
い。すなわち第2図のA点では軽油流量は9・2cc/
r11in1工ンソン排ガス分配比は15.4 %にす
れば、バーナ3での空気比は1.2で、燃焼は安定し確
実にフィルター5aを再生できる。
このようにしてエンジンの各々の動作点に対して要求さ
れる軽油流量と排ガス分配比を、第2図のように縦軸に
噴射ポンプのラック位置またはエンジン排ガス温度をと
り、横軸にエンジン回転数をとってたとえばマイクロプ
ロセッサのROMに書込んでおくと、次のようなやし方
で再生用/J−す3の制御が簡単に行なえる。まず、(
1)エンジン噴射ポンプのラック位置とエンジン回転数
またはエンジン排ガス温度と上記回転数を検出し、これ
らの信号をバーナ制御装置7に入力として印加する。
(11)バーナ制御装置7内にあるROMよシ再生用バ
ーナ3に要求される軽油流量およびエンジン排ガス分配
比を求め、上記バーナ制御装置内にあるマイクロプロセ
ッサおよび付属回路で各アクチュエータ(燃料流量制御
器9aとエンジン排ガス分配器8)に対して信号を送る
。(iii)燃料流量制御器9aとエンジン排ガス分配
器8は上記信号によって制御され所要の軽油流量とエン
ジン排ガスを再生用バーナ3に供給する。
上記アクチュエータとしての燃料流量制御器9aおよび
エンジン排ガス分配器8は電気信号で駆動制御されるも
のであればよく、たとえばガソリン噴射装置に使用され
ている電気式燃料流量制御器ならば充分である。またエ
ンジン排ガス分配器8としては電気駆動式EGRパルプ
であればよく、その−例を第3図に示す。
第3図は電気式ストローク可変型EGRパルプを排気管
に装着した構成図である。図において、31はバルブシ
ート、32はパルプ、33は駆動軸、34は駆動軸ガイ
ド、35はバネ、36はケース、37はコイルである。
この図でコイル37に通電する電流を変化すると、バル
ブシート31と/々ルプ32との間の開度が変化し分配
比を制御することができる。
以上のようにこの発明によれば、バーナ制御装置をマイ
クロプロセッサで構成し、そのROM中にエンジン動作
点に無関係に再生用・々−すの空気比がはソ一定(1,
2〜2.0)になるように軽油流量およびエンジン排ガ
ス分配比をマツプに書込んでおき、フィルターを再生す
るときにはエンジン噴射ポンプのラック位置とエンジン
回転数またはエンジン排ガス温度とエンジン回転数を検
出することによって、エンジン動作点を求めこの動作点
で要求される軽油流量とエンジン排ガス分配比を上記マ
ツプより求めてこれらの値が実現されるように燃料流量
制御器およびエンジン排ガス分配器を電気的に制御でき
るようにしたので、再生用・々−すの燃焼が常に安定化
し、エンジン動作点とは無関係にフィルターを安定して
再生できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図はエ
ンジン排ガス温度、排ガス中の酸素濃度および排ガス流
量のマツプ、第3図はエンジン排ガス分配器の構成図で
ある。 1・・・ディーゼルエンジン、2・・・排気管、3・・
・再生用バーナ、4・・・ミキサー、5a・・・微粒子
フィルター、7・・・バーナ制御装置、8・・・エンジ
ン排ガス分配器、9・・・燃料ポンプ、9a・・・燃料
流量制御器。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人   葛  野  信  − 手続補正書(自発) 昭和5へ1月26日 2、発明の名称 ディーゼル微粒子フィルター再生装置 3、補正をする者 代表者片由仁へ部 5、補正の対象 図  面 6、補正の内容 図面の第3図を別紙の朱書のとおり訂正する。 L 添付書類の目録

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ディーゼルエンジンの排気管系に設けた再生用バー
    ナと、排ガスミキサーと、微粒子フィルターと、バーナ
    制御装置と、エンジン排ガス分配器と、燃料ポンプおよ
    び燃料流量制御器とからなるディーゼル微粒子フィルタ
    ー再生装置であって、上記再生用バーナの燃焼用空気と
    してエンジン排ガスの一部を使用し、ディーゼルエンジ
    ンの回転数とエンジン噴射ポンプのラック位置または上
    記回転数とエンジン排ガス温度を検出することにより、
    エンジンの動作点を求め、この動作点に応じて再生用バ
    ーナへの軽油流量およびエンジン排ガス分配比を調整す
    ることを特徴とするディーゼル微粒子フィルター再生装
    置。 2)エンジン排ガス分配器をストロークによって流量が
    連続的に変えられるEGRパルプから構成し、かつスト
    ロークを電気的に変えるようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のディーゼル微粒子フィルター
    再生装置。 3)バーナ制御装量をマイクロプロセッサ飄で構成し、
    このプロセッサへのROM中にエンジン動作点に対して
    再生用バーナに要求される軽油流量およびエンジン排ガ
    ス分配比を書込んでおくことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項、第2項記載のディーゼル微粒子フィルター再
    生装置。
JP57160075A 1982-09-13 1982-09-13 デイ−ゼル微粒子フイルタ−再生装置 Pending JPS5949311A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6244067U (ja) * 1985-09-02 1987-03-17
JPS62153512A (ja) * 1985-12-27 1987-07-08 Tsuchiya Mfg Co Ltd 内燃機関の排気微粒子捕集用トラツプの再生用バ−ナ制御装置
EP0719911A1 (de) * 1994-12-30 1996-07-03 Firma J. Eberspächer Vorrichtung zum Reinigen eines Partikelfilters für Dieselmotor-Abgasanlagen

Cited By (3)

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JPS6244067U (ja) * 1985-09-02 1987-03-17
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EP0719911A1 (de) * 1994-12-30 1996-07-03 Firma J. Eberspächer Vorrichtung zum Reinigen eines Partikelfilters für Dieselmotor-Abgasanlagen

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