JPH0442524B2 - - Google Patents

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JPH0442524B2
JPH0442524B2 JP59000377A JP37784A JPH0442524B2 JP H0442524 B2 JPH0442524 B2 JP H0442524B2 JP 59000377 A JP59000377 A JP 59000377A JP 37784 A JP37784 A JP 37784A JP H0442524 B2 JPH0442524 B2 JP H0442524B2
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gas
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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用件は、長期間に亘
つ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。しかしながら、排ガスか
ら除去した粒状物を焼却することによつて装置を
再生する方法は、粒状物を焼却するのに十分なエ
ネルギーの投入を必要とし、そのために排ガス浄
化のための費用を相当に増大させることになる。
本発明の目的は、再生手段を含むシステムを用い
てエンジンの排ガスを浄化する方法および装置に
おいて、追加のエネルギー入力の必要量を少なく
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 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から延長しており、排
ガスから粒状物を除去するための第1粒状物捕捉
手段と、該第1粒状物捕捉手段の下流に第1粒状
物捕捉手段から離隔して配置された、排ガスから
粒状物を除去するための少なくとも1つの追加の
粒状物捕捉手段とを含む第1ガス導管と、 第1ガス導管内に第1粒状物捕捉手段の上流に
のみ配置されており、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、 粒状物捕捉手段を備えておらず、前記加熱手段
の上流において第1ガス導管から延長して第1粒
状物捕捉手段と前記追加の粒状物捕捉手段との間
で該第1ガス導管へ通じるバイパスガス導管と、 前記第1ガス導管とバイパスガス導管を通して
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11を備えている。ガス導管11
は、一連の粒状物捕捉室の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12,14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によつて囲われており、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
を過または捕捉するための適当な材または粒
状物捕捉物質22を包含している。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過素子のうち
の任意のものであつてよい。適当な材の例とし
ては、セラミツクビード、セラミツクの一体構造
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。加熱手段24は、排ガスを600℃
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
あつてよい。
バイパス導管28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1
2,14が設けられている第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12,1
4,16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バイパス
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29,31,33によ
つて制御される。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)によつて切換え
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つて浄化する場合
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が切換えられてバイ
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2
8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1
2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2
8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を通り、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入力と、導管
28へ通されるバイパス排ガスの流量とによつて
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
うに繰返すことができる。
第2図に示される実施例のように3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。
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つ
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。
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3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675℃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/Kg/sec)を表わす。横軸 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、下記の式によつて計算され
る。
P=(1−X)M〓Cp(T2−T1) ここで、 P=電力所要量(KW) X=第1捕捉室12をバイパスさせるようにバイ
パス導管28を通して流す排ガスの割合(エン
ジンの総排ガス流量に対するバイパス排ガスの
割合) M〓=エンジンの総排ガス流量(Kg/sec) Cp=定圧下での排ガスの比熱 (Kj(キロジユール)/Kg・〓) T2=加熱器24から流出したときのエンジン排
ガスの温度(℃) 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3図のグラフは、T2=675℃、Cp
0.322Kj/Kg/sec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
応であるにも拘ず、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T1,T2によつ
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+ 0.522C〓t/M〓 ここで、 T4=第2捕捉室14へ流入する排ガス混合物
(第1捕捉室12からのガスと導管28からの
バイパス排ガスとの混合物)の温度(℃) X=第1捕捉室12をバイパスさせるようにバイ
パス導管28を通して流す排ガスの割合(エン
ジンの総排ガス流量に対するバイパス排ガスの
割合) T1=排ガス浄化系内へ流入するエンジン排ガス
の温度(℃) T2=過熱器24から流出したときのエンジン排
ガスの温度(℃)=675℃ C〓t=粒状炭素の燃焼速度(g(グラム/min)) M〓=エンジンの総排ガス流量(Kg/sec) 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
所要量でもつて効率的に行うことができる。ま
た、バイパス流の量を制御することによつて浄化
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
少限にされる。
【図面の簡単な説明】
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、1
4,16: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、2
8:バイパス導管、29,31,33:分岐弁。

Claims (1)

  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から延長しており、排
    ガスから粒状物を除去するための第1粒状物捕捉
    手段と、該第1粒状物捕捉手段の下流に第1粒状
    物捕捉手段から離隔して配置された、排ガスから
    粒状物を除去するための少なくとも1つの追加の
    粒状物捕捉手段とを含む第1ガス導管と、 第1ガス導管内に第1粒状物捕捉手段の上流に
    のみ配置されており、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、 粒状物捕捉手段を備えておらず、前記加熱手段
    の上流において第1ガス導管から延長して第1粒
    状物捕捉手段と前記追加の粒状物捕捉手段との間
    で該第1ガス導管へ通じるバイパスガス導管と、 前記第1ガス導管とバイパスガス導管を通して
    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 前記第1ガス導管内に3つ以上の粒状物捕捉
    手段が設けられており、前記バイパスガス導管
    は、各粒状物捕捉手段と粒状物捕捉手段との間で
    第1ガス導管へ延長している特許請求の範囲第1
    項に記載の粒状物除去装置。
JP59000377A 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 Granted JPS59162315A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/456,484 US4512147A (en) 1983-01-07 1983-01-07 Method and apparatus for removing carbon particles from engine exhausts
US456484 1983-01-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59162315A JPS59162315A (ja) 1984-09-13
JPH0442524B2 true JPH0442524B2 (ja) 1992-07-13

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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

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