JPH04166603A - ディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗式再生装置 - Google Patents

ディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗式再生装置

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JPH04166603A
JPH04166603A JP2293237A JP29323790A JPH04166603A JP H04166603 A JPH04166603 A JP H04166603A JP 2293237 A JP2293237 A JP 2293237A JP 29323790 A JP29323790 A JP 29323790A JP H04166603 A JPH04166603 A JP H04166603A
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JP
Japan
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filter
diffuser
air
backwash
disposed
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Pending
Application number
JP2293237A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Shimoda
正敏 下田
Tatsuoki Igarashi
五十嵐 龍▲き▼
Shujiro Sano
修二郎 佐野
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04166603A publication Critical patent/JPH04166603A/ja
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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
    • F01N3/0233Exhaust 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 periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

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(ディーゼルパティキュレート)を除去するディ
ーゼルパティキュレートフィルタの逆洗式再生装置に関
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の濃度は一般に低
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
排気の主な原因になっている。
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の
低減のための後処理装置の装着が検討されている。この
後処理装着としては、排気通路の途中に耐熱性の粒子補
集用フィルタを備えた、一般にパティキュレートトラッ
パと称される粒子補集器がある。
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、
補集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、補集された粒子をフィ
ルタから定期的に除去し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再生装
置には各種形式が提案されているが、その中で、排気管
内のフィルタ部分に排気時とは逆方向にいわゆる逆洗エ
アを流すことにより、フィルタに補集されたパティキュ
レートを所定の貯留領域へと吹き出すようにした、逆洗
式再生装置が知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、従来の逆洗式再生装置においては、逆洗式ノズ
ルは、フィルタの排気ガス下流側に、フィルタの排ガス
下流側端部に向けてl又は2本設けである。その逆洗エ
アはエアタンクに蓄えられた3〜8 kg/c■2の圧
縮空気を電磁弁を介して前記ノズルに連結された配管を
通して電磁弁の開閉操作により逆洗の制御が行われてい
る。この様にして放出される逆洗エアはノズルにより音
速に近い速度で放出されるために、フィルタ後端面全面
にほぼ均等な速度分布となる様にノズルの形状を加工す
る事は困難である。従って効果的に逆洗が行われるのは
この空気の流れが当たる部分のみに限定される。そこで
逆洗エアノズルの排気ガス下流(即ち主フィルタの反対
側)にも弁を設け、これを閉止することによりハウジン
グ12内の円錐部の圧力上昇によりフィルタ全面に発生
する二次逆洗流により、全面的な逆洗を行っている。と
ころで、この強い一次の逆洗流によりフィルタ面より除
去されたパティキュレートは、この強い流れに乗って浮
遊し続け、再び排気ガスの濾過が始まると再び生フィル
タの濾過面にもどるために逆洗の効果を低下させる問題
があった。
本発明の目的は、逆洗式再生装置における再生時の逆洗
エアの勢いを増大させてパティキュレートの吹き出しを
完全にするとともに、フィルタから吹き出したパティキ
ュレートを効率的がっ確実に補集し、フィルタの上流側
に残存させないようにすることにある。
(課題を達成するための手段) 上述の目的を達成するため、本発明のディーゼルパティ
キュレートフィルタ社次のような構成を採る。すなわち
、逆洗式の再生装置においてフィルタを収納するハウジ
ングの下流側端部の空所内にベンチュリ管形状のディフ
ューザを配設し、該ディフューザの下流側端部内に逆洗
エアノズルを配設し、前記ディフューザののど部とフィ
ルタの上流側とを戻り通路で連通し、かつ躬記戻り通路
内には吹き、出したパティキュレートを補集するための
貯留フィルタを配設している。
(作用) このような構成の逆洗式再生装置では、逆洗時において
エアノズルから噴出した空気がディフューザを通過する
過程で周囲の空気に運動エネルギを与えて加速し、通路
の横断方向において均等に拡散されて速度分布が均一化
され、この結果エアノズルからの噴射空気量よりも多い
大量の逆洗エアがフィルタに向けて適度のスピードでフ
ィルタの全面に亙りほぼ均一に噴射され、該フィルタに
補集されたパティキュレートの殆どが上流側に吹き出さ
れる。一方、ディフューザののど部では負圧が発生して
いるため、フィルタの上流側の空気は吹き出されたパテ
ィキュレートと共に戻り通路内に吸入され、このうちパ
ティキュレートは貯留領域に貯留され、残りの空気は前
記のど部に再吸入されていく。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
第1図に示す如く、本発明に係る逆洗式再生装置10は
従来型装置と同様にエンジン(図示せず)からの排気管
11の途中にほぼ円筒形のハウジング12を備え、該ハ
ウジング12内にディーゼルバティキ二レートを補集す
るためのフィルタ13を収納している。ハウジング12
内には更に前記フィルタ13の下部に貯留フィルタ14
が隣接して収納され、逆洗時にフィルタ13の上流側空
所15内に吹き出したパティキュレートを該貯留フィル
タ14に貯留するようになっている。(なお、前記上流
(又は下流)という用語は通常の排気ガスの流れを基準
にした表現であり、本明細書中では特に断らない限り以
下同様の意味で使用する。)フィルタ13及び貯留フィ
ルタ14は本質的に同種類のものであって、本実施例で
はこれらを多孔性セラミック材料にてハニカム構造に形
成している。フィルタ内部の細長い直方体の中空セル1
3a、14aは、そのいずれか一方の端部が上流側端面
及び下流側端面において一つ置きにプラグ9で閉塞され
、上流側端面に連通した開口を有するセル内にはパティ
キュレートの補集領域が形成され、下流側端面に連通ず
る開口を有するセル内には空洞領域が形成されている。
前記排気管11のうち、上流側の排気管11aはハウジ
ング12の端面12aのほぼ中央に連結されている。排
気管11aの内部にはアクチュエータ16にて開閉作動
する弁17が配設され、この弁17は常時は開放されて
いるが逆洗時には閉塞されるようになっている。
一方、下流側の排気管11bはハウジング12後部のほ
ぼ円錐状をなす円錐部12bに同軸的に連結されている
。排気管11b内にはベンチュリ管形状のディフューザ
16が管内壁からやや離間した形で同軸的に配設されて
いる。なお、ディフューザ16は適当な支持部材(図示
せず)、例えばディフューザ16の外周面がら半径方向
外方に伸びる複数の薄板などで排気管11bの内壁に連
結される。
ディフューザ16の下流側端部はやや広がった開口16
bをなし、その内側に逆洗エアノズル8の先端が開口1
6bとの間にやや隙間を明けて同軸的に挿入されている
。このエアノズル8は配管18によってニアリザーバ1
9に連結され、配管18の途中に配設した弁20を開放
することによりエアノズル8から所定圧の空気(逆洗エ
ア)が噴射されるようになっている。
ディフューザ16の中央部に形成された細いのど部16
aの側壁には吸引孔21が形成され、この吸引孔21と
貯留フィルタ14の下流端とが戻り通路22によって連
結されている。この戻り通路22はハウジング12の円
錐部12bに隣接して配設され、その下流側端部が排気
管11bの壁を貫通して前記吸引孔21に連結されてい
る。また戻り通路22の上流側端部は貯留フィルタ14
の下流端で終わっているが、貯留フィルタ14自体が通
路としても機能するので、戻り通路22は実質的にはフ
ィルタ13の上流側まで伸びていることになる。
前記ディフューザ16は、詳しくは第2図に示す如くそ
の上流側の開口角度θ1がハウジング12の円錐部12
bの頂角θ2よりも大きいか又は等しい角度にされ、か
つディフューザ16の開口角の頂点と円錐部12bの頂
点とが点Pにおいて一致させられている。このように構
成することにより、逆洗エアの流れがスムーズになる。
前記アクチュエータ16及び弁20は、エンジンの各種
機器を総合的に制御するコンピュータ23によって開閉
制御されるようになっている。
以下、作用を説明する。
ディーゼルエンジンの運転中は弁17が開放し、エンジ
ンからの排気ガスは排気管11aからハウジング12内
に流入し、フィルタ13により濾過されて排気管11b
から外部に排出される。なお排気ガスの一部は貯留フィ
ルタ14及び戻り通路22を通過し、吸引孔21から排
気管11bへと流れる。
エンジン2の運転を続行するに伴い、排気中のパティキ
ュレートはフィルタ13に蓄積されてゆく。一方、エン
ジン2の運転状態を表すエンジン回転数とエンジン負荷
はコンピュータ23に逐次入力されて積算される。フィ
ルタ13に補集されるパティキュレートの総量は、エン
ジン回転数及びエンジン負荷の積算値の増加につれて増
大すると考えられる。コンピュータ23はこの関係を利
用しており、前記積算値が所定の値になるとフィルタ1
3の逆洗再生時期が来たものと判断する。
コンピユー23がフィルタ13を再生すべきであると判
断すると、エンジンの停止時にコンピュータ23はアク
チュエータ16に制御信号を送り弁17を閉じる。次い
で、コンピュータ23は弁20を開放制御し、ニアリザ
ーバ19内の圧縮空気がエアノズル8からディフューザ
16の開口16b内に噴射される。この噴射エアはディ
フューザ16ののど部16a及び上流側の開口16cを
通り、ハウジング12の円錐部12bに勢い良く流入す
る。この際、ディフューザ16の開口16bの周囲の空
気は、エアノズル8からの噴射エアによってディフュー
ザ16内に吸入される。また開口16cの周囲の空気は
、開口16Cから出る空気流によって円錐部12bに導
入される。このため、円錐部12bに導入される逆洗エ
アの総流量はエアノズル8から噴射されるエアの流量よ
りも多くなり、かつディフューザ16の作用で円錐部1
2bの半径方向における逆洗エアの流速分布が均一化さ
れる。これにより、フィルタ13の下流端全面に向けて
十分かつ均一な逆洗エアが噴射され、同フィルタに補集
されたパティキュレートをむらなくほぼ完全に上流側空
所15に吹き出させる。
一方、ディフューザ16ののど部16aでは流速が速く
なっているので、この部分にベルヌーイの原理により負
圧が発生し、この負圧が戻り通路22を介して空所15
内のパティキュレートを含む空気を吸引する。従って空
所15内に吹き出されたパティキュレートは、フィルタ
13の上流端付近に止まることな(貯留フィルタ14に
補集される。
こうして貯留フィルタ14に補集されたパティキュレー
トの処理は、例えばフィルタ13の上流端に電気ヒータ
を付設し、弁17を閉塞したままエアノズル8がら空気
を噴射させつつ電気ヒータでフィルタ14を加熱してパ
ティキュレートを燃焼、焼失させる。
フィルタ13の逆洗再生及び貯留フィルタ14の加熱再
生を完了した後は、コンピュータ23により弁20が閉
塞されるとともに弁17が開放され、エンジンを始動可
能な状態にする。
以上、本発明の一実施例につき説明したが、本発明は必
要に応じ前記実施例以外の構成をとることも可能であり
、例えば前記フィルタ13.14としてはセラミックの
他、発泡金属などの耐熱性を有する各種フィルタも利用
可能である。また貯留フィルタ14及び戻り通路22は
ハウジング12から離間して別設することも可能である
(発明の効果) 本発明は上述の如く、逆洗式のディーゼルパティキュレ
ートフィルタにおいて、フィルタの下流側にディフュー
ザを配設し、該ディフューザの下流側端部内に逆洗エア
ノズルを配設しているので、フィルタの下流側端面に当
たるエア圧力を有効に利用して大量の逆洗エアの流れを
全面にわたり適正な流量に均一化できる。この結果、フ
ィルタ内の中央部に補集されたパティキュレートだけで
なく、従来吹き残りが生じ易かった中間部及び周辺部に
補集されたパティキュレートも、むらなくかつ確実に吹
き出すことができる。
また、ディフューザののど部とフィルタの上流側とを戻
り通路で連結し、該通路内に貯留フィルタを配設してい
るから、逆洗エアによって前記のど部に発生した負圧に
より、フィルタの上流側に吹き出したパティキュレート
がそのまま該フィルタの上流端付近に止まることなく逆
洗エアと共に戻り通路内に吸引され貯留フィルタに補集
される。
従って逆洗エアにより吹き出されたパティキュレ−トの
一部が、エンジン始動後再び同じフィルタに補集される
のを防止することができる。更に該ディフューザにより
フィルタ全面に亙り均一に作用する逆洗流となるために
、ノズル側の弁を廃止することも可能となり、部品点数
の削減効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るディーゼルパティキュレートフ
ィルタの逆洗式再生装置の概略断面図、第2図は、同装
置のディフューザ部分の拡大断面図である。 8・・・エアノズル    10・・・逆洗式再生装置
11・・・排気管     12・・・ハウジング12
b・・・円錐部    13・・・フィルタ14・・・
貯留フィルタ  16・・・ディフューザ17.20・
・・弁    19・・・ニアリザーバ22・・・戻り
通路    23・・・コンピュータ特許出願人 日野
自動車工業株式会社 ′三=「・ 代理人弁理士 湯浅恭ミ″ニー兄 □ (外4名)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ディーゼルエンジンの排気通路の途中にフィルタ
    が配設され、該フィルタの上流側の排気通路には弁が配
    設され、また下流側には上流側に向けて開口したエアノ
    ズルが配設され、前記フィルタに所定量のディーゼルパ
    ティキュレートが補集されたとき、前記弁が閉塞される
    とともに前記エアノズルからの噴射エアにより、前記デ
    ィーゼルパティキュレートが所定の貯留領域へと吹き出
    されるようにしたディーゼルパティキュレートフィルタ
    の逆洗式再生装置において、 前記フィルタを収納するハウジングの下流側の空所内に
    、中央にのど部を有するベンチユリ管形状のディフュー
    ザを配設し、前記ディフューザの下流側端部内に向けて
    前記エアノズルを位置させた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逆洗式再生装置。
  2. (2)逆洗式パティキュレートフィルタの主フィルタの
    他に集塵部に貯留フィルタを設け、この貯留フィルタの
    出口部とディフューザ16のノド部16aとをもどり通
    路22で結合し、貯留フィルタにより濾過された気体を
    ディフューザにもどす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パティキュレートフィルタの逆
    洗式再生装置。
JP2293237A 1990-10-30 1990-10-30 ディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗式再生装置 Pending JPH04166603A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030061898A (ko) * 2002-01-12 2003-07-23 주식회사 씨에이테크 매연포집용 필터 및 이를 이용한 매연저감장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01193011A (ja) * 1988-01-28 1989-08-03 Asahi Glass Co Ltd 含塵ガス処理装置

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