JPH03290014A - ディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法及び再生装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子
状物質を捕捉するために使用されるディゼルパティキュ
レートフイルタの再生方法及び再生装置に関するもので
ある。

（従来の技術） ディーゼルエンジンは、通常、空気過剰状態で燃焼が行
われるので、その排気中のＨＣやＣＯの濃度は低い。し
かし、ディーゼルエンジンでは空気が不足する場合はも
ちろん、たとえ十分な場合でもその排気中に炭素粒子が
発生し、これがディーゼルエンジンに特有な黒色の排気
の主な原因になる。

近年、この炭素粒子をも含めて、ディーゼルエンジンか
ら排出される粒子状物質、いわゆるパティキュレートと
、大気汚染、視界の悪化、呼吸器障害等との関係が注目
され、特に車両搭載用ディーゼルエンジンＩこはパティ
キュレート低減のための後処理装置の装着が検討されて
いる。後処理装置としては、排気通路の途中に耐熱性の
粒子捕集用フィルタを備えた、一般にパティキュレート
トラッパと称される粒子捕集器がある。

粒子捕集用のパティキュレートフィルタには、多孔性の
セラミックウオールを備えたセラミックウオール型、ア
ルミコーティングされたワイヤメツシュを有するワイヤ
メツシュ型、フオーム状のセラミックを備えたセラミッ
クフオーム型等がある。

しかし、いずれのパティキュレートフィルタの場合も、
捕捉された粒子量が増大すると通気率が低下し、排気の
流れを阻害するようになるから、捕捉された粒子をフィ
ルタから定期的に除去して、フィルタを再生する必要が
ある。

ディーゼルパティキュレートフィルタを再生するにはデ
ィーゼルエンジンの排気通路からフィルタを取り外して
洗浄する方法もあるが、作業が繁雑であるため、実開昭
６０−１９０９号公報、実開昭６０−３２２２号公報、
特開昭６１−２５９０７号公報等ｔこ開示されているよ
うに、フィルタに捕捉されたパティキュレートをフィル
タ内で燃焼させて除去する方法が多く使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、フィルタ内に捕集されたパテイキュレトの燃焼
には、通常、６００　’Ｃ以上の温度が必要であるため
、燃焼を適当に制御しないとフィルタを損傷させる可能
性がある。

そこで、本発明の目的は、ディーゼルエンジンの排気通
路内に装着したままの状態で、ディーゼルパティキュレ
ートフィルタを損傷させることなく、その再生を行うこ
とのできる、ディーゼルパティキュレートフィルタの再
生方法及び再生装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するため、本発明のディーゼルペティ
キュレートフィルタの再生方法は、ディゼルパティキュ
レートフィルタの複数の捕集領域内に捕捉されたディー
ゼルパティキュレートを前記各捕集領域内でそれぞれ燃
焼除去する、ディーゼルパティキュレートフィルタの再
生方法において、前記捕集領域のうち隣接する任意の二
つの捕集領域相互間では、一方の捕集領域内の前記粒子
状物質の燃焼か開始した後、時間差をもって他方の捕集
領域内の前記粒子状物質の燃焼を開始することを特徴と
する。

このような構成のディーゼルパティキュレートフィルタ
の再生方法によれば、ディーゼルパティキュレートフィ
ルタに画成された複数の捕集領域のうち、互いに隣接す
る捕集領域のパティキュレトが少なくとも同時に燃焼す
ることはない。互いに隣接する一方のセルの一端で点火
されたパティキュレートが燃焼を開始すると、この火炎
面はこの細長いセルの中のパティキュレートを燃焼させ
つつ他端に向かって移動する。このパティキュレトの炉
焼によるセルの熱か隣接する他方のセルに移るために、
前記一方のセルの燃焼部分の温度上昇はセル自体が燃焼
に到る温度に達することはない。そして、前記火炎面の
移動に伴い、点火部分の温度は時間の経過と共に燃焼の
最盛期を過ぎ、温度か降下を始める。この様な経過の適
切な時間差をもって前記他方のセルのパティキュレート
に点火か行われるか、この部分は前記一方のセルの炉焼
熱で予ハされているために、前記一方のセルの点火時に
ヒータに通電した時間に較へて短い時間で点火か完了す
る。更に、燃焼により発生する熱は前記一方のセルの点
火部分によって吸収される。これは、このとき前記一方
のセルの火炎部分は十分に遠くに進んでいるので、その
点火部分の温度は低下しているからである。

この様にして前記他方のセルのパティキュレートの火炎
面は前記一方のセルのパティキュレートの火炎面を追い
かける形で当該セルの他端に向けて進行する。

したがって、パティキュレートの燃焼にともなうフィル
タの温度上昇を効果的に抑えることが可能になり、パテ
ィキュレートの燃焼によってフィルタが熔融したり損傷
したりすることを防止することができる。

また、本発明のディーゼルパティキュレートフィルタの
再生装置は、内部に複数の捕集領域を有するように、多
孔質材料によってノ＼ニカム状に形成され、かつデイ−
セルエンジンの排気通路に設けられた、ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタと、前記ディーゼルパティキュレ
ートフィルタの前記各捕集領域の一端にそれぞれ埋設さ
れ、かつ隣接する前記捕集領域相互間では互いに独立し
た通電系統を有する、電気ヒータと、前記ディーゼルパ
ティキュレートフィルタの再生時に前記捕集領域にディ
ーゼルパティキュレート燃焼用の空気を供給するエア供
給装置と、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの
再生時に、前記捕集領域のうち隣接する任意の二つの捕
集領域相互間では、一方の捕集領域内の前記粒子状物質
の燃焼が開始した後、時間差をもって他方の捕集領域内
の前記粒子状物質の燃焼が開始するように、前記電気ヒ
ータの作動を制御する、ｆｆ４御装置とを有することを
特徴とする。

このような構成を有するディーゼルパティキュレートフ
ィルタの再生装置では、フィルタ再生時に、隣接する捕
集□域の電気ヒータが同時に作動することはない。した
がって、フィルタに捕捉されたパティキュレートが一度
に燃焼することはたいから、パティキュレート燃焼時の
最高温度を低く抑えることが可能になり、フィルタの熔
融や損傷を防止することができる。また、電気ヒータは
フィルタの捕集領域の一端に埋設されているから、伝熱
効率が高いとともに、電気ヒータの取付はスペースを小
さくすることができる。更に、パティキュレート燃焼時
にはエア供給装置によって各捕集領域に十分な燃焼用空
気が供給されるから、フィルタをディーゼルエンジンの
排気通路から取り外すことなくパティキュレートの燃焼
を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図及び第２図は本発明に使用するディーゼルパティ
キュレートフィルタの第一実施例を示す。

このディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、単に
フィルタという）１は多孔性セラミック材料によって全
体として円筒形に形成され、その内部は、フィルタｌの
一方の端面３から他方の端面４までフィルタｌの軸に対
して平行イこ延在する複数の多孔性壁２１こよって、ハ
ニカム状に区画されている。

すなわち、フィルタ１の内部には、隣接する４つの多孔
性壁２によって画成された直方体のセル１ａ、１ｂが複
数個形成され、各セルｌａ、ｌｂはフィルタ１の一方の
端面３から他方の端面４までフィルタｌの軸に平行に延
在している。セル１ａとセルｌｂは基本艶に同一の形状
を有し、それらの一端は共にプラグ部材５で閉塞され、
他端は開口している。セル１ａの閉塞端はフィルタｌの
方の端面３側に位置し、その開口端はフィルタ１の他方
の端面４側に位置する。これに対し、セル１ｂの閉塞端
はフィルタｌの端面４側に位置し、その間ｏｉはフィル
タ１の端面３側に位置する。

そして、これらのセルｌａ、１ｂは互いに隣接するよう
に配置され、これｊこよってセル１ａとセル１ｂは、第
１図及び第２図に示すように、縦方向にも横方向にも交
互に位置することになる。

この実施例では、フィルタ１は、第２図に示すように、
フィルタ１の端面３．４に直行する互いに平行な複数の
平面によって複数の捕集領域Ａ、Ｂ（図では、Ａ、Ｂ合
わせて２６の捕集領域）に区分され、これによって各捕
集領域Ａ、Ｂには同図中の上下方向に複数のセルｌａ、
ｌｂが交互に一列づつ整列することになる。そして、捕
集領域Ａ、Ｂには各捕集領域ごとに独立した電気ヒータ
６が配設され、各電気ヒータ６は、第１図に示すように
、フィルタ１の端面３側のプラグ部材５、すなわちセル
１ａのプラグ部材５にそれぞれ部分的に埋設されている
。

このような構成のフィルタ１は、第４図番こ示すヨウに
、ディーゼルエンジン７の排気通路８内に端面４を上流
側にして配置される。同図中、６はフィルタ１を加熱す
るための電気ヒータ、６ａは電気ヒータ６用の電源、６
ｂは電気ヒータ６のオン・オフスイッチである。また、
７ａはディーゼルエンジン７の吸気通路を示す。

排気通路８は、フィルタｌを内装した主通路８ａと、フ
ィルタ１の上流側で主通路８ａから分岐した副通路８ｂ
とで構成され、副通路８ｂはフィルタｌの下流側で主通
路８ａに連結されている。

主通路８ａと副通路８ｂには、それぞれ、シャッター弁
９ａ、９ｂが配設され、シャッター弁９ａ。

９ｂはアクチュエータ１０ａ、１０ｂに連結されている
。アクチュエータｌｏａ、１０ｂは制御弁１１ａ、ｌｌ
ｂを介して圧力タンク１２に連結され、アクチュエータ
１０　ａ、　　１０　ｂは圧力タンク１２から供給され
る圧縮空気によって開閉制御される。主通路８ａ内の電
気ヒータ６とシャッター弁９ａとの間には、エアポンプ
１３ａを有するエア供給装置１３が配設され、エア供給
装置１３はフィルタ１の再生時に外部から主通路８ａ内
にパーティキュレート燃焼用の空気を導入する。

電気ヒータ６のオン・オフスイッチ６ｂの作動、制御弁
１１ａ、ｌｌｂの作動、そしてエアポンプ１３ａの作動
は、それぞれ、エノンジン制御用コンピュータ１４で制
御される。第４図中、１５は電気ヒータ６のオン・オフ
スイッチ６ｂに制御信号を伝達する出力系統、１６はエ
アポンプ１３ａに制御信号を伝達する出力系統、１７は
制御弁１１ａに制御信号を伝達する出力系統、そして１
８は制御弁１１ｂに制御信号を伝達する出力系統である
。これＩこ対し、１９はエンンジン７の回転数をコンピ
ュータ１４に入力するための入力系統、２０はエンンジ
ン７の負荷をコンピュータ１４に入力するための入力系
統、そして２１はエンンジン７の排気圧をコンピュータ
１４に入力するための入力系統を示す。

以下、第１図、第２図、及び第４図を参照して、上記第
一実施例の作用を説明する。

ディーゼルパティキュレートフィルタｌの正常作動時に
はンヤッター弁９ａが開放し、シャッター弁９ｂが排気
通路８の副通路８ｂを閉鎖している。したがって、ディ
ーゼルエンンジン７の排気は主通路８ａ内Ｉこ流入し、
フィルタ１によって排気中のパティキュレートが除去さ
れた後、大気中に排出される。すなわち、第１図に示す
ように、ディーゼルエンンジン７の排気はフィルタ１の
方の端面４側からセルｌａ内に流入し、多孔性壁２をＸ
方向ｌ：通過して隣接する他のセル１ｂに流入する。こ
の時、排気中のパティキュレートは多孔性壁２を通過す
ることができないから、セル１ａ内に残留し、多孔性壁
２を通過して隣接するセル１ｂに流入した排気中Ｉ：は
パティキュレートは含まれていない。そして、セルｌｂ
内に流入しｔ：排気はフィルタ１の他方の端面３側から
流出し、主通路８ａを通って大気中に排出される。

ディーゼルエンジン７の運転に伴い、フィルタｌのセル
ｌａ内にパティキュレートが集積されてくると、フィル
タ１の多孔性壁２の通気面積が減少するため排気通路８
内の排気圧が上昇する。この排気圧は入力系統２１によ
ってコンピュータ１４に入力され、コンピュータ１４は
入力系統１９．２０によって入力されたエンジン回転数
及びエンジン負荷を考慮して、フィルタ１の再生時期か
、否かを判断する。

コンピュータ１４がフィルタ１を再生すべきであると判
断すると、コンピュータ１４は出力系統１７．１８を介
して制御弁１１ａ、Ｉｌｂに制御信号を送り、アクチュ
エータ１０ａ、ｌｏｂを作動させて、ンヤッター弁９ａ
を閉じると共にツヤツタ−弁９ｂを開く。次いで、コン
ピュータ１４は出力系統１５を介して電気ヒータ６のオ
ン・オフスイッチ６ｂを作動させ、まず捕集領域Ａの電
気ヒータ６にのみ通電する。このとき、コンピュータ１
４は出力系統１６を介してエアポンプ１３ａを作動させ
、エア供給装置１３は排気通路８の主通路８ａ内に外気
を導入する。これにより、フィルタ１の捕集領域Ａのセ
ルｌａ内に集積されたパティキュレートは燃焼し、その
排気は副通路８ｂを通って大気中に放出される。捕集領
域Ａのセル１ａに集積されたパティキュレートの燃焼が
終了すると、捕集領域Ａの電気ヒータ６の通電は遮断さ
れる。また、捕集領域Ａのセルｌａに集積されたパティ
キュレートの燃焼が開始した後に、ある時間差をもって
捕集領域Ｂの電気ヒータ６に通電される。これによって
、捕集領域Ｂのセルｌａ内に集積されたパティキュレー
トが燃焼する。捕集領域Ａと捕集領域Ｂは交互に配置さ
れており、両者は時間差をもって燃焼するから、同時に
燃焼する場合に比較して熱負荷が軽減される。そして、
いずれの領域でパテイキュレー］・を燃焼させる場合に
も、セルｌａの周囲にはエア供給装置１３によって導入
された外気が流通する。したがって、パティキュレート
の燃焼によってフィルタ１の多孔壁２等が熔融したり、
損傷したりすることはない。

フィルタｌ内に捕捉されたパティキュレートの燃焼が終
了すると、電気ヒータ６への通電が遮断され、エア供給
装置１３の作動が停止される。更に、制御弁１１ａ、ｌ
ｌｂが作動してシャッター弁９ａを開くと共にシャッタ
ー弁９ｂを閉じる。

第３図は、本発明の第二実施例を示し、この実施例の特
徴はディーゼルパティキュレートフィルタｌを２つの捕
集領域Ｃ１Ｄに区分した点にある。

捕集領域Ｃはその中心にフィルタ１の軸を有する円柱状
部分であり、捕集領域りは捕集領域Ｃを囲繞する管状部
分である。捕集領域Ｃと捕集領域りには、互いに独立し
た通電系統を有する電気ヒータ６が、第１図に示しｌ；
第一実施例の場合と同様な構成で、セル１ａのプラグ部
材５に取り付（すられている。第３図中、■−■線及び
ｎ−■線に沿つた断面図は第１図と同様である。

この実施例では、フィルタ１に捕獲されたパティキュレ
ートの燃焼は、まず捕集領域Ｃの電気ヒタ６に通電し、
捕集領域Ｃ内に集積されたパティキュレートを燃焼させ
、ある時間差をもって捕集領域りの電気ヒータ６に通電
し、領域り内に集積されたパティキュレートの燃焼を行
う。このように、本実施例では、パティキュレート燃焼
時に最も高温となるフィルタ１の中心部を先に燃焼させ
、その後、フィルタ１の周辺部を燃焼させるから、フィ
ルタｌの温度上昇を抑えることが可能になり、フィルタ
１の溶損を防止することができる。また、領域Ｃ，Ｄの
加熱温度を変えることも可能であり、これにより電気ヒ
ータ６の消費電力を抑えることも可能である。

なお、上述の第一実施例ではフィルタ１をその端面に直
交する平面で２６の捕集領域Ａ％Ｂに区分し、また第二
実施例ではフィルタ１を中心部と周辺部という２つの捕
集領域Ｃ，Ｄに区分したが、この区分の仕方はこれらの
実施例に開示されたものに限られるものではなく、消費
電力や燃焼効率等を考慮して任意に定めることができる
。

（発明の効果） 以上、説明したように、本発明のディーゼルパティキュ
レートフィルタの再生方法によれば、複数の捕集領域の
うち隣接する任意の二つの捕集領域相互間では、一方の
捕集領域内の前記粒子状物質の燃焼が開始した後、ある
時間差をもって他方の捕集領域内の前記粒子状物質の燃
焼を開始することにしたから、隣接する捕集領域内でパ
ティキュレートが同時に燃焼することはなし）。したが
って、パティキュレートの燃焼にともなうフィルタの温
度上昇を効果的に抑えることか可能になり、パティキュ
レート０燃焼によってフィルタが熔融したり損傷したり
することを防止することができる。

また、本発明のディーゼルパティキュレートフィルタの
再生装置によれば、フィルタ再生時に、隣接する捕集領
域の電気ヒータが同時に作動することはない。したかつ
て、フィルタに捕捉された／くティキュレートが一度に
炉焼することはなし＼から、パティキュレート燃焼時の
最高温度を低く抑えることが可能になり、フィルタの熔
融や損傷を防止することができる。まＩ：、電気ヒータ
はフィルタの捕集領域の一端に埋設されているから、伝
熱効率が高いとともに、電気ヒータの取付はスペースを
小さくすることができる。更に、パティキュレート燃焼
時にはエア供給装置によって各捕集領域に十分な燃焼用
空気が供給されるから、フィルタをディーゼルエンジン
の排気通路から取り外すことなくパティキュレートの燃
焼を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用するディーゼルパティキュレー
トフィルタの一実施例の部分断面図であり、第２図のＩ
−Ｉ線又は■−■線に沿う断面図、又は第３図の■−用
線又は■−１’Ｖ線に沿う断面図を示し、 第２図は、第１図のディーゼルパティキュレートフィル
タの端面図、 第３図は、本発明に使用するディーゼルパティキュレー
トフィルタの他の実施例の端面図、第４図は、本発明の
ディーゼルパティキュレートフイルタを使用したフィル
タ再生システムの概略構成図である。 １・・・ディーゼルパティキュレートフィルタｌａ、ｌ
ｂ・・・セル ２・・・多孔性壁 ３．４・・・フィルタの端面 ５・・・プラグ部材 ６・・・電気ヒータ ７・・・ディーゼルエンジン Ａ、Ｂ％Ｃ，Ｄ・・・捕集領域 （外４る） 第　１　図 第　３　習 茅　２　ロ 第　４　因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディーゼルパティキュレートフィルタの複数の捕集
   領域内に捕捉されたディーゼルパティキュレートを前記
   各捕集領域内でそれぞれ燃焼除去する、ディーゼルパテ
   ィキュレートフィルタの再生方法において、 前記捕集領域のうち隣接する任意の二つの捕集領域相互
   間では、一方の捕集領域内の前記粒子状物質の燃焼が開
   始した後、時間差をもって他方の捕集領域内の前記粒子
   状物質の燃焼を開始することを特徴とする、ディーゼル
   パティキュレートフィルタの再生方法。 ２、内部に複数の捕集領域を有するように、多孔質材料
   によってハニカム状に形成され、かつディーゼルエンジ
   ンの排気通路に設けられた、ディーゼルパティキュレー
   トフィルタと、 前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記各捕集
   領域の一端にそれぞれ埋設され、かつ隣接する前記捕集
   領域相互間では互いに独立した通電系統を有する、電気
   ヒータと、 前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生時に前
   記捕集領域にディーゼルパティキュレート燃焼用の空気
   を供給するエア供給装置と、前記ディーゼルパティキュ
   レートフィルタの再生時に、前記捕集領域のうち隣接す
   る任意の二つの捕集領域相互間では、一方の捕集領域内
   の前記粒子状物質の燃焼が開始した後、時間差をもって
   他方の捕集領域内の前記粒子状物質の燃焼が開始するよ
   うに、前記電気ヒータの作動を制御する、制御装置と、 を有することを特徴とする、ディーゼルパティキュレー
   トフィルタの再生装置。