JPH09112248A - ディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗再生装置 - Google Patents

ディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗再生装置

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JPH09112248A
JPH09112248A JP7266962A JP26696295A JPH09112248A JP H09112248 A JPH09112248 A JP H09112248A JP 7266962 A JP7266962 A JP 7266962A JP 26696295 A JP26696295 A JP 26696295A JP H09112248 A JPH09112248 A JP H09112248A
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particulate filter
air
filter
particulate
valve
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Masatoshi Shimoda
正敏 下田
Tatsuoki Igarashi
龍起 五十嵐
Takao Tanizawa
太加夫 谷澤
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Chiyoda Jidosha Kogyo Kk
Hino Motors Ltd
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Chiyoda Jidosha Kogyo Kk
Hino Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パティキュレートフィルタの逆洗再生を局部
的にではなく全体に亘って確実に、効率よく且つ瞬時に
行い得るディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗再
生装置を提供する。 【解決手段】 パティキュレートフィルタ3の下流側
に、インパクトエアバルブ10を配設し、該インパクト
エアバルブ10からの衝撃波により、パティキュレート
フィルタ3に付着しているパティキュレートをパティキ
ュレート焼却部9に吹き落とし、該パティキュレート焼
却部9においてヒータ8の熱によって焼却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルパティ
キュレートフィルタの逆洗再生装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、環境浄化の要求に伴い、自動車の
排ガス規制は強化される傾向にあり、特に、ディーゼル
エンジン車においては、NOx(窒素酸化物)及びパテ
ィキュレート(排気煙中の粒子状物質)の規制が強化さ
れている。
【0003】前記NOxは、燃料噴射時期を遅延させる
等して燃焼温度を低くすることにより低減可能である
が、反面、パティキュレートは増加するため、エンジン
の排気通路には排ガス中からパティキュレートを捕集す
るためのパティキュレートフィルタが設けられている。
【0004】前記パティキュレートフィルタに、捕集さ
れたパティキュレートの蓄積により目詰りが生じると、
排気抵抗が増大しエンジンの出力低下を招くため、前記
パティキュレートフィルタは、定期的に逆洗再生を行う
必要がある。
【0005】図7は従来のディーゼルパティキュレート
フィルタの逆洗再生装置の一例を表わすものであり、エ
ンジン1の排気通路2を二系統に分割し、各排気通路2
途中に、セラミックハニカムフィルタ等のエレメントか
らなるパティキュレートフィルタ3を配設すると共に、
各パティキュレートフィルタ3の下流側に、該パティキ
ュレートフィルタ3に対しエアタンク4内の高圧エアを
バルブ5の開操作によって吹き付けるための逆洗エアノ
ズル6と、該逆洗エアノズル6によるパティキュレート
フィルタ3の逆洗時に対応する側の排気通路2を閉じる
ための開閉弁7とを配設し、更に、前記各パティキュレ
ートフィルタ3の上流側に、前記逆洗エアノズル6によ
るパティキュレートフィルタ3の逆洗により吹き落とさ
れるパティキュレートを回収し且つヒータ8によって燃
焼させるパティキュレート焼却部9を形成してある。
【0006】図7に示される如き従来のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタの逆洗再生装置においては、パテ
ィキュレートフィルタ3に目詰りが生じていない通常の
運転時には、エンジン1から排出される排ガス中のパテ
ィキュレートは、パティキュレートフィルタ3を通過す
る際、該パティキュレートフィルタ3に捕集され、前記
排ガスは清浄ガスとなって排出される。
【0007】一方、一定期間の運転により、パティキュ
レートフィルタ3にパティキュレートが蓄積し、目詰り
が生じて、排気抵抗が高まると、図示していない圧力検
出器からの検出信号に基づく制御装置からの制御信号に
より、二系統あるうちの一方の系統の開閉弁7が閉じ且
つ対応する系統のバルブ5が開き、エアタンク4内の高
圧エアが逆洗エアノズル6から逆洗流として一方のパテ
ィキュレートフィルタ3へ吹き付けられ、該パティキュ
レートフィルタ3に付着していたパティキュレートは、
パティキュレート焼却部9に吹き落とされ、該パティキ
ュレート焼却部9において、通電により昇温したヒータ
8の熱によって焼却され、これにより一方のパティキュ
レートフィルタ3の目詰りが解消されて排気抵抗が減少
し、再びパティキュレートの捕集が可能となる。
【0008】一方の系統のパティキュレートフィルタ3
の逆洗再生が完了すると、対応する系統のバルブ5が閉
じ且つ開閉弁7が開いた後、他方の系統の開閉弁7が閉
じ且つ対応する系統のバルブ5が開き、他方の系統のパ
ティキュレートフィルタ3の逆洗再生が前述と同様に行
われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き従来のディーゼルパティキュレートフィルタの逆洗
再生装置では、逆洗エアノズル6は円管状のものが各系
統に一本ずつパティキュレートフィルタ3の軸心部に位
置するよう配設されているため、エアタンク4内の高圧
エアを単に逆洗エアノズル6から逆洗流としてパティキ
ュレートフィルタ3へ吹き付けた場合、逆洗流は全体に
拡がらずにある程度の指向性をもってパティキュレート
フィルタ3内に入射することになり、その結果、パティ
キュレートフィルタ3の軸心部については逆洗再生が比
較的効率よく行われる反面、パティキュレートフィルタ
3の外周部等は逆洗流がよく行き渡らず、パティキュレ
ートが残留したまま目詰りが解消されにくく、パティキ
ュレートフィルタ3の逆洗再生が充分に行われないとい
う欠点を有していた。
【0010】本発明は、斯かる実情に鑑み、パティキュ
レートフィルタの逆洗再生を局部的にではなく全体に亘
って確実に、効率よく且つ瞬時に行い得るディーゼルパ
ティキュレートフィルタの逆洗再生装置を提供しようと
するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの排
気通路途中に配設されたパティキュレートフィルタの下
流側から上流側へ向けエアを吹き付けるよう構成したデ
ィーゼルパティキュレートフィルタの逆洗再生装置であ
って、パティキュレートフィルタの下流側に、エアチャ
ンバの蓄圧室に供給されたエアをバルブ本体の作動によ
り瞬間的に開放して衝撃波を発生するインパクトエアバ
ルブを配設し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再生装置にかかるものである。
【0012】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。
【0013】パティキュレートフィルタに目詰りが生じ
ていない通常の運転時には、エンジンから排出される排
ガス中のパティキュレートは、パティキュレートフィル
タを通過する際、該パティキュレートフィルタに捕集さ
れ、前記排ガスは清浄ガスとなって排出される。
【0014】一方、一定期間の運転により、パティキュ
レートフィルタにパティキュレートが蓄積し、目詰りが
生じて、排気抵抗が高まった場合には、インパクトエア
バルブのエアチャンバの蓄圧室に供給されたエアをバル
ブ本体の作動により瞬間的に開放して衝撃波を発生する
と、該衝撃波がパティキュレートフィルタの下流側端面
全体に伝わり、該パティキュレートフィルタに付着して
いたパティキュレートは、確実に且つ効率よく吹き落と
され、パティキュレートフィルタ全体の目詰りが解消さ
れて排気抵抗が減少し、再びパティキュレートの捕集が
可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
【0016】図1〜図4は本発明を実施する形態の一例
であって、図中、図7と同一の符号を付した部分は同一
物を表わしており、排気通路2途中にパティキュレート
フィルタ3を回転可能に配設すると共に、パティキュレ
ートフィルタ3の下流側に、衝撃波を発生するインパク
トエアバルブ10を配設する。
【0017】前記パティキュレートフィルタ3は、円筒
状のフィルタケース11内部にフィルタ保持兼用断熱材
12を介して充填されており、前記フィルタケース11
の軸線方向両端部即ち上下流側端部に形成したフランジ
部11a,11bを夫々、排ガス入側ハウジング13に
形成した環状溝14と排ガス出側ハウジング15に形成
した環状溝16に対し、フィルタケース11が外部との
シール性をシール面17,18において保持しつつ回転
し得るよう嵌合せしめ、前記フィルタケース11の外周
部に嵌着したリングギア19に、モータ20によって回
転駆動されるピニオンギア21を噛合せしめ、該ピニオ
ンギア21をモータ20によって回転駆動することによ
り、リングギア19を介してフィルタケース11と一体
にパティキュレートフィルタ3が回転するようにしてあ
る。
【0018】又、前記排ガス入側ハウジング13と排ガ
ス出側ハウジング15は、円周方向複数所要箇所(図の
例では三箇所)に配設されたガイドシャフト22によ
り、その軸線方向に微小量だけ近接離反可能に連結さ
れ、通常はスプリング23の付勢力により互いに近接す
る方向に付勢され、前記フィルタケース11を上下流側
から挟み付けるように支持し、シール面17,18にお
よそ5[kg/cm2]程度の面圧がかかるようにして
該シール面17,18を密着させる一方、前記フィルタ
ケース11を回転させる際には、円周方向複数所要箇所
(図の例では三箇所)に配設されたエアシリンダ24を
前記スプリング23の付勢力に抗して微小量だけ伸長さ
せることにより、前記シール面17,18の面圧をおよ
そ0.5[kg/cm2]程度まで下げ、シール性を損
うことなく前記フィルタケース11が円滑に回転し得る
ようにしてある。
【0019】尚、図1中、25はエアシリンダ24を支
持するエアシリンダブラケット、26は逆洗時にエアの
みが抜け、パティキュレートが外部へ漏れないようにす
るためのサブフィルタである。
【0020】一方、前記インパクトエアバルブ10は、
図3及び図4に示す如く、前記排ガス出側ハウジング1
5に一体に取り付けられるエアチャンバ27内部に、エ
アタンク28内の高圧エアが電磁弁29の切り換えによ
り加圧口31を介して供給される蓄圧室32と、エアタ
ンク28内の高圧エアが電磁弁29,30の切り換えに
より加圧排出口33を介して供給され且つ供給された高
圧エアが電磁弁30の切り換えにより加圧排出口33を
介して排出される抜圧室34と、前記パティキュレート
フィルタ3の下流側端面における下半分の面に対向し且
つパティキュレートフィルタ3に衝撃波を与える衝撃波
発生室35とを形成し、前記蓄圧室32と衝撃波発生室
35との間に、前記抜圧室34からの高圧エアの排出に
より開となって図4の如く蓄圧室32と衝撃波発生室3
5とを流出路36を介して連通させるバルブ本体37を
配設してなる構成を有しており、前記蓄圧室32の圧力
を検出するチャンバ圧力検出器38からの検出信号39
に基づき、インパクトエアバルブ制御装置40から前記
電磁弁29,30へ切換指令29a,30aを出力し
て、該電磁弁29,30の切り換えを行うことにより、
パティキュレートフィルタ3に対して衝撃波を発生し得
るようにしてある。
【0021】次に、上記図示例の作動を説明する。
【0022】パティキュレートフィルタ3に目詰りが生
じていない通常の運転時には、エンジン1から排出され
る排ガス中のパティキュレートは、パティキュレートフ
ィルタ3を通過する際、該パティキュレートフィルタ3
に捕集され、前記排ガスは清浄ガスとなって排出され
る。
【0023】このとき、エアシリンダ24は伸長作動せ
ずに収縮しており、排ガス入側ハウジング13と排ガス
出側ハウジング15は、スプリング23の付勢力により
互いに近接する方向に付勢され、フィルタケース11を
上下流側から挟み付けるように支持し、シール面17,
18におよそ5[kg/cm2]程度の面圧が加えら
れ、該シール面17,18が密着し、排ガスの漏洩が防
止されている。
【0024】一方、一定期間の運転により、パティキュ
レートフィルタ3にパティキュレートが蓄積し、目詰り
が生じて、排気抵抗が高まった場合には、エアシリンダ
24を前記スプリング23の付勢力に抗して微小量だけ
伸長させ、前記シール面17,18の面圧をおよそ0.
5[kg/cm2]程度まで下げた状態で、ピニオンギ
ア21をモータ20によって回転駆動すると、リングギ
ア19を介してフィルタケース11と一体にパティキュ
レートフィルタ3が、排ガスのシール性が損われること
なく回転し、所要角度回転したところで停止し、前記エ
アシリンダ24が再び収縮する。
【0025】続いて、図3に示す如く、インパクトエア
バルブ制御装置40からの切換指令29a,30aによ
り電磁弁29,30が切り換えられて、エアタンク28
内の高圧エアが加圧口31を介して蓄圧室32へ供給さ
れると共に、エアタンク28内の高圧エアが加圧排出口
33を介して抜圧室34へ供給され、前記蓄圧室32の
圧力P1と抜圧室34の圧力P2が所定圧力(およそ3〜
6[kg/cm2]程度)まで高められる。
【0026】このとき、
【数1】P1=P2 であるが、バルブ本体37の蓄圧室32に対する受圧面
積S1と、バルブ本体37の抜圧室34に対する受圧面
積S2との関係は、
【数2】S1<S2 となり、しかも、衝撃波発生室35の圧力P3は排ガス
の圧力と略等しく、大気圧より僅かに高い程度であるた
め、
【数3】P2・S2>P1・S1+P3・S3 (但し、S3:バルブ本体37の衝撃波発生室35に対
する受圧面積)となり、バルブ本体37は固く閉じられ
ている。
【0027】前記蓄圧室32の圧力P1と抜圧室34の
圧力P2が所定圧力まで高められると、チャンバ圧力検
出器38からの検出信号39に基づき、インパクトエア
バルブ制御装置40から前記電磁弁29,30へ切換指
令29a,30aが出力され、該電磁弁29,30が図
4の如く切り換えられ、抜圧室34の高圧エアが瞬時に
大気開放され、バルブ本体37が急激に開き、蓄圧室3
2の高圧エアが流出路36から衝撃波発生室35へ流出
しつつ、急激に膨張することにより、衝撃波が発生して
パティキュレートフィルタ3の下流側端面における下半
分の面全体に伝わり、該パティキュレートフィルタ3に
付着していたパティキュレートは、図1に示すパティキ
ュレート焼却部9に吹き落とされ、該パティキュレート
焼却部9において、通電により昇温したヒータ8の熱に
よって焼却される。
【0028】以上の操作を適宜繰り返すことにより、パ
ティキュレートフィルタ3全体の目詰りが解消されて排
気抵抗が減少し、再びパティキュレートの捕集が可能と
なる。
【0029】こうして、インパクトエアバルブ10から
の衝撃波により、パティキュレートフィルタ3の逆洗再
生を局部的にではなく全体に亘って確実に、効率よく且
つ瞬時に行い得る。しかも、本図示例の場合、排気通路
2を二系統に分割する必要もなく、全体として小型軽量
化にも役立つこととなる。
【0030】尚、上述の例においては、スプリング23
によって排ガス入側ハウジング13と排ガス出側ハウジ
ング15を互いに近接させる方向に付勢し、その解除を
エアシリンダ24の伸長作動によって行うようにしてい
るが、前記スプリング23の代りにエアシリンダ24の
収縮作動により前記排ガス入側ハウジング13と排ガス
出側ハウジング15を互いに近接させる方向に付勢する
ようにし、パティキュレートフィルタ3の回転時にのみ
前記エアシリンダ24の収縮作動を解除するようにして
もよい。
【0031】図5及び図6は本発明を実施する形態の他
の例であって、図中、図1〜図4と同一の符号を付した
部分は同一物を表わしており、フィルタケース11’内
部に、仕切壁41を隔てて二個のパティキュレートフィ
ルタ3を配設し、パティキュレートフィルタ3の下流側
に、図3及び図4に示すものと同様のインパクトエアバ
ルブ10を配設し、該インパクトエアバルブ10の直上
流位置に、前記仕切壁41を隔てて配設されたパティキ
ュレートフィルタ3の逆洗再生時に切り換えられる切換
ダンパ42を設け、前記フィルタケース11’の下流側
に接続された二系統の排気通路2途中に夫々、一方のパ
ティキュレートフィルタ3の逆洗再生時に対応する側の
排気通路2を閉じるための開閉弁43を配設したもので
ある。
【0032】図5及び図6に示す例においては、パティ
キュレートフィルタ3に目詰りが生じていない通常の運
転時には、エンジン1から排出される排ガス中のパティ
キュレートは、パティキュレートフィルタ3を通過する
際、該パティキュレートフィルタ3に捕集され、前記排
ガスは清浄ガスとなって排出される。
【0033】一方、一定期間の運転により、パティキュ
レートフィルタ3にパティキュレートが蓄積し、目詰り
が生じて、排気抵抗が高まった場合には、切換ダンパ4
2が例えば図6中実線で示す位置に切り換えられ且つ対
応する一方の側の排気通路2の開閉弁43が閉じ、この
状態で、インパクトエアバルブ10を前述と同様に作動
させると、衝撃波が発生して一方のパティキュレートフ
ィルタ3の下流側端面全体に伝わり、該パティキュレー
トフィルタ3に付着していたパティキュレートは、図5
に示すパティキュレート焼却部9に吹き落とされ、該パ
ティキュレート焼却部9において、通電により昇温した
ヒータ8の熱によって焼却され、これにより一方のパテ
ィキュレートフィルタ3の目詰りが解消されて排気抵抗
が減少し、再びパティキュレートの捕集が可能となる。
【0034】一方の系統のパティキュレートフィルタ3
の逆洗再生が完了すると、対応する一方の系統の開閉弁
43が開いた後、切換ダンパ42が例えば図6中仮想線
で示す位置に切り換えられ且つ対応する他方の側の排気
通路2の開閉弁43が閉じた状態で、他方の系統のパテ
ィキュレートフィルタ3の逆洗再生が前述と同様に行わ
れる。
【0035】こうして、図5及び図6に示す例の場合
も、インパクトエアバルブ10からの衝撃波により、パ
ティキュレートフィルタ3の逆洗再生を局部的にではな
く全体に亘って確実に、効率よく且つ瞬時に行い得る。
【0036】上述の図示例においては、パティキュレー
トフィルタ3の逆洗再生を瞬時に行うことが可能である
ため、例えば、パティキュレートフィルタ3を一系統の
みとし、且つ該パティキュレートフィルタ3をバイパス
するバイパス通路を設け、パティキュレートフィルタ3
に目詰りが生じていない通常の運転時には、エンジン1
からの排ガスをパティキュレートフィルタ3へ導く一
方、インパクトエアバルブ10によるパティキュレート
フィルタ3の逆洗時には、エンジン1からの排ガスを、
パティキュレートフィルタ3を通さずにバイパス通路へ
導いて排出するようにすることも充分可能である。
【0037】尚、本発明のディーゼルパティキュレート
フィルタの逆洗再生装置は、上述の図示例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。
【0038】
【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逆洗再生装置によれば、
パティキュレートフィルタの逆洗再生を局部的にではな
く全体に亘って確実に、効率よく且つ瞬時に行い得ると
いう優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例の側断面図であ
る。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】本発明を実施する形態の一例におけるインパク
トエアバルブの衝撃波発生前の状態を表わす断面図であ
る。
【図4】本発明を実施する形態の一例におけるインパク
トエアバルブの衝撃波発生時の状態を表わす断面図であ
る。
【図5】本発明を実施する形態の他の例の側断面図であ
る。
【図6】本発明を実施する形態の他の例の平断面図であ
る。
【図7】従来例の概要構成図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 排気通路 3 パティキュレートフィルタ 10 インパクトエアバルブ 27 エアチャンバ 32 蓄圧室 37 バルブ本体
フロントページの続き (72)発明者 谷澤 太加夫 埼玉県入間市大字寺竹1115番地1 千代田 自動車工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気通路途中に配設されたパ
    ティキュレートフィルタの下流側から上流側へ向けエア
    を吹き付けるよう構成したディーゼルパティキュレート
    フィルタの逆洗再生装置であって、 パティキュレートフィルタの下流側に、エアチャンバの
    蓄圧室に供給されたエアをバルブ本体の作動により瞬間
    的に開放して衝撃波を発生するインパクトエアバルブを
    配設したことを特徴とするディーゼルパティキュレート
    フィルタの逆洗再生装置。
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