JPS638805Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、粒子捕集装置に係り、特にデイーゼ
ル機関等の内燃機関に於て排気ガス中の炭素粒子
の如き粒子を捕集する粒子捕集装置に係る。

自動車等の車輌用のデイーゼル機関に於て、デ
イーゼル機関より排出される排気ガス中の炭素粒
子が大気中へ放出されることを防止するために、
フイルタ構造の粒子捕集床を有する粒子捕集器を
排気ガス通路の途中に設けられることが従来より
考えられている。この種の粒子捕集器の粒子捕集
床は、一般に、セラミツクスの如き耐熱性材料に
より構成された通気性のフイルタにより構成さ
れ、これを通過する排気ガス中の粒子を捕捉する
ようになつている。

粒子捕集床は粒子の捕捉量の増大に伴い目詰り
を生じ、通気性を低下して正常な排気ガス流れに
対し支障を与えるようになるため、この種の粒子
捕集床を有する粒子捕集器に於ては、粒子捕集床
が捕捉した粒子を該粒子捕集床より除去する、所
謂再生が定期的に行われる必要がある。粒子捕集
床が捕捉した粒子をこれより除去する再生方法の
一つとして、電気式ヒータ或いはその他の手段に
よつて粒子捕集床の上流側端面部にある粒子を着
火させ該粒子の燃焼による火炎の伝播によつて粒
子捕集床の上流側端面部にある粒子からこれより
下流側にある粒子を次々に燃焼灰化させる再生方
法が既に知られている。

粒子捕集床はセラミツクス等の耐熱性材料によ
り構成されているが、多くの場合、1000℃を越え
ると、劣化を生じ、耐久性を著しく低下する。

ところで、上述の如き再生時に於ける捕捉粒子
の燃焼は再生中も粒子捕集床を流れる排気ガス中
の酸素量より影響を受け、該酸素量が多いほど燃
焼が速くなり、これに伴い粒子捕集床の温度が上
昇し、このため排気ガス中の酸素量が多い時には
粒子捕集床の温度が1000℃を越える可能性があ
り、粒子捕集床が劣化する虞れがある。

本考案は粒子捕集床の温度管理を行い、粒子捕
集床の温度が耐熱保証温度を越えて上昇すること
を回避し、粒子捕集床の高温劣化により粒子捕集
床の耐久性の低下を生じることがない粒子捕集装
置を提供することを目的としている。

かかる目的は、本考案によれば、排気ガス通路
の途中に設けられた粒子捕集床と、前記粒子捕集
床をバイパスするバイパス排気ガス通路と、前記
バイパス排気ガス通路を流れる排気ガスの流量を
制御する弁と、前記粒子捕集床の温度が所定値を
越えて上昇したとき前記弁の開弁量を増大させる
制御装置とを有している如き粒子捕集装置によつ
て達成される。

以下に添付の図を参照して本考案を実施例につ
いて詳細に説明する。図に於て、１は粒子捕集器
を示しており、該粒子捕集器はケーシング２内に
粒子捕集床３を有している。粒子捕集床３はセラ
ミツクスの如き耐熱性材料により構成されたフオ
ームフイルタ或いはハニカムフイルタであり、通
過する排気ガス中の炭素粒子の如き粒子を捕捉す
るようになつている。粒子捕集床３の上流側端面
部には電気式ヒータ４が設けられており、該電気
式ヒータには図示されていないバツテリ電源より
電流が選択的に供給されるようになつており、そ
の通電制御は制御装置２０によつて行われるよう
になつている。

粒子捕集器１の排気ガス入口端５は二叉状の導
管部材７の一つの接続端９に接続されている。導
管部材７は接続端８にて排気管１２に接続され、
排気管１２よりの排気ガスを接続端９とバイパス
導管部１０を経て接続端１１とへ導くようになつ
ている。

粒子捕集器１の排気ガス出口端６はバルブボデ
ー１３の一つの接続端１４に接続されている。バ
ルブボデー１３は接続端１４以外に二つの接続端
１５，１６を有しており、接続端１６は導管部材
７の接続端１１に接続されており、且該接続端１
６は弁軸１７に担持された弁要素１８によつて選
択的に開閉されるようになつている。

弁軸１７には駆動レバー１９が取付けられてお
り、該駆動レバー１９はブラケツト２２によつて
バルブボデー１３に取付けられたダイヤフラム装
置２０のロツド２１に駆動連結され、該ダイヤフ
ラム装置によつて回動駆動されるようになつてい
る。ダイヤフラム装置２０はそのダイヤフラム室
２３内に大気圧が導入されている時には駆動レバ
ー１９を介して弁要素１８を図示されている如き
全閉位置にもたらし、ダイヤフラム室２３に負圧
が導入されている時には駆動レバー１９を介して
弁要素１８を全開位置にもたらすようになつてい
る。

ダイヤフラム室２３は導管２４を経て制御弁２
５のポート２６に接続されている。制御弁２５は
ポート２６以外に負圧ポート２７と大気ポート２
８とを有しており、負圧ポート２７は導管２９を
経て負圧ポンプ３０に接続され、大気ポート２８
は大気中に開放されている。制御弁２８は電磁弁
として構成され、通電時にはポート２６を負圧ポ
ート２７に接続し、これに対し非通電時にはポー
ト２６を大気ポート２８に接続するようになつて
いる。制御弁２５に対する通電制御は制御装置３
１によつて行われるようになつている。

制御装置３１は、粒子捕集器１に取付けられた
温度センサ３２より粒子捕集床通過排気ガス温度
に関する情報と、回転数センサ３３より図示され
ていない内燃機関の回転数に関する情報とを与え
られ、回転数センサ３３により検出される回転数
の積算値が所定値に達したとき粒子捕集器の再生
を開始すべく電気式ヒータ４に所定時間通電を行
い且その通電中には制御弁２５へ通電を行い、ま
た温度センサ３２により検出される粒子捕集床通
過排気ガス温度が粒子捕集床３の耐熱保証温度
（1000℃程度）より少し小さい所定値（800℃程
度）に達したとき制御弁２５へ通電を行うように
なつている。

再生時期が到来すると、電気式ヒータ４に所定
時間のみ通電が行われ、電気式ヒータ４の発熱に
よつてこれの付近にある粒子が着火される。電気
式ヒータ４の付近にある粒子の着火が行われる
と、該粒子の燃焼による火炎の伝播によつて粒子
捕集床３の上流側端部にある粒子からこれより下
流側にある粒子が次々に燃焼し、粒子捕集床３が
捕捉している粒子が焼失灰化する。電気式ヒータ
４に通電が行われる粒子着火時には制御弁２５に
通電が行われ、ダイヤフラム装置２０のダイヤフ
ラム室２３に負圧が導入されることにより弁要素
１８が全開し、この時には排気管１２より導管部
材７に与えられる排気ガスの殆ど全てがバイパス
導管部１０を経て流れ、粒子捕集器１に排気ガス
が殆ど流れないことにより排気ガスの流れによつ
て電気式ヒータ４の熱が多量に奪われることが回
避され、該電気式ヒータにより粒子着火が確実に
行われるようになる。

電気式ヒータ４に所定時間だけ通電が行われて
該電気式ヒータに対する通電が停止されると、制
御弁２５に対する通電が停止され、ダイヤフラム
室２３に大気圧が導入されることにより弁要素１
８は全閉位置に位置するようになる。従つてこの
時には排気管１２より導管部材７に供給された排
気ガスの全てが粒子捕集器１を経て流れるように
なり、該排気ガス中に含まれている酸素によつて
上述の如き捕捉粒子の燃焼が続行する。

この捕捉粒子の燃焼過程に於て温度センサ３２
により検出される粒子捕集床通過排気ガス温度が
所定値に達すると、制御弁２５に通電が行われ、
ダイヤフラム室２３に負圧が導入されることによ
り弁要素１８が全開位置に位置するようになる。
この時には排気管１２より導管部材７に供給され
た排気ガスの殆ど全てがバイパス導管部１０を経
て流れるようになり、粒子捕集器１に排気ガスが
殆ど流れなくなる。これに伴い粒子捕集床３に於
ける酸素量が減少し、捕捉粒子の燃焼が緩慢にな
り、これに応じて粒子捕集床３の温度が低下し、
粒子捕集床３の温度が自身の耐熱保証温度以上に
上昇することが回避される。

粒子捕集床３の温度低下に伴つて温度センサ３
２により検出される粒子捕集床通過排気ガス温度
が所定値以下になると、制御弁２５に対する通電
が停止され、ダイヤフラム室２３に大気圧が導入
されることにより弁要素１８は再び全閉位置に位
置するようになる。これにより排気管１２より導
管部材７に与えられた排気ガスの全てが再び粒子
捕集器１を経て流れるようになり、これに伴つて
粒子捕集床３に於ける酸素量が増大し、捕捉粒子
の燃焼が続行される。

上述の如き制御が行われることにより粒子捕集
床３の温度が耐熱保証温度以上になることが回避
され、粒子捕集床３の高温劣化が防止される。

尚、弁要素１８は温度センサにより検出される
温度に応じてその開弁量を定量的に制御されても
良く、また粒子捕集床を通過する排気ガスの流量
の制御はバイパス通路部分に設けられた弁以外に
粒子捕集器の入口部または出口部に設けられた弁
により制御されるように構成されていても良い。
また、上述の実施例に於ては、粒子捕集床の温度
として粒子捕集床通過排気ガス温度を代用した
が、これは粒子捕集床温度であつてもこれを代表
するその他の制御パラメータであつてもよい。

以上に於ては本考案を特定の実施例について詳
細に説明したが、本考案はこれに限定されるもの
ではなく、本考案の範囲内にて種々の実施例が可
能であることは当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

添付の図は本考案による粒子捕集装置の一つの
実施例を一部断面にして示す概略構成図である。 １……粒子捕集器、２……ケーシング、３……
粒子捕集床、４……電気式ヒータ、５……排気ガ
ス入口端、６……排気ガス出口端、７……導管部
材、８，９……接続端、１０……バイパス導管
部、１１……接続端、１２……排気管、１３……
バルブボデー、１４〜１６……接続端、１７……
弁軸、１８……弁要素、１９……駆動レバー、２
０……ダイヤフラム装置、２１……ロツド、２２
……ブラケツト、２３……ダイヤフラム室、２４
……導管、２５……制御弁、２６……ポート、２
７……負圧ポート、２８……大気ポート、２９…
…導管、３０……負圧ポンプ、３１……制御装
置、３２……温度センサ、３３……回転数セン
サ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス通路の途中に設けられた粒子捕集床
   と、前記粒子捕集床をバイパスするバイパス排気
   ガス通路と、前記バイパス排気ガス通路を流れる
   排気ガスの流量を制御する弁と、前記粒子捕集床
   の温度が所定値を越えて上昇したとき前記弁の開
   弁量を増大させる制御装置とを有している粒子捕
   集装置。