JPS5838312A - 排ガスエミッションを制限する装置 - Google Patents

排ガスエミッションを制限する装置

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JPS5838312A
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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】 本発明は、内燃機関の過給に際して排ガスエミッション
を制限するだめの装置であって、主として過給気フラッ
プ及び（又は）戻り環流フラップ及び（又は）排ガス、
？イパス弁を備えた圧力波機械と排ガス受容器に開口す
る排ガスペンドとから成っている形式のものに関する。
内燃機関の排ガスエミッションはすでに幾つかの国で法
的に制限されておシ、他の国々では排ガスのエミッショ
ン許容値に関する厳しい条例がある。
内燃機関の排ガスエミッションは主として次のような成
分から成っているニ ー浮遊するすす −すす内に含まれた老化水素化合物及び有機物質 一硫酸塩化合物 −（オツド機関における）鉛化合物 内燃機関内の処置によって排ガスエミッションを低下さ
せることは今日の技術によっては不可能であるが、排ガ
スを後処理することによっては達成される。この場合特
に浮遊するすす及び燃焼しなかった沸騰する老化水素を
後燃焼させる方法並びに排ガスフィルタによるすすの分
離が主流である。
アーヘンにあるエネルギ技術及び燃焼機関のだめの研究
所は１９８０年４月２８〜２９日にエスリンゲン（ドイ
ツ連邦共和国）において行われたシンポジウムでドクタ
・ヘルマンウエルテン（Ｄｒ、　Ｈｅｒｍａｎ　Ｗｅｌ
ｔｅｎ）の排ガス後処理によりデイゼル機関の排ガスエ
ミッションに影響を及ぼすだめの可能性と題した研究を
発表した。
これは従来の技術を再現するものである。
この場合論文の１５〜１６ページには、通常運転時に排
ガスフィルタ内に集められたすすの自己着火及び燃焼の
ために必要な条件を申し分なく得ることは保証されない
ことが指摘してあシ、すすの堆積物を間歇的に外部エネ
ルギの供給によって酸化することが提案されている。こ
の場合外部エネルギは炎若しくは電熱器を用いて供給さ
れる。
外部エネルギの助けなしに排ガスフィルタの表面におけ
るすすの堆積物を燃焼させることは従来公知の方法では
不可能である。このことは圧力波機械によって過給され
る内燃機関にとってもあてはまる。この場合必要に応じ
て排ガスフィルタを圧力波機械の下流側の排出導管内に
取付けることは考えられる。しかしながら各運転時点で
圧力波機械内の低圧掃気を維持するためには低圧抵抗を
わずかにする必要がある。新しい状態では排ガスフィル
タの圧力損失はわずかであっては１１２００１ｎ１！Ｌ
ＷＳ　　である。排ガスフィルタの閉塞時における排気
管対抗圧の上昇は場合によっては圧力波機械内の低圧掃
気の崩壊を生ぜしめ、従って機関を停止させることにな
る。
圧力波機械の下流の排ガス温度は掃気部分があることに
基づき例えばター２過給機を用いた過給におけるよシも
低くなっている。すすを燃焼させるための外部エネルギ
供給量は圧力波機械を用いた過給に際しては大きくなっ
ている。
本発明の目的は、圧力波機械で過給される内燃機関の排
ガスエミッションを申し分なく制限する装置を提供する
ことであり、この目的を達成するために本発明の構成で
は、排ガスフィルタが圧力波機械の上流側の排ガス系の
高圧部分に配置されているようにした。
本発明による装置の利点は以下に述べる通りであるニ ー外部エネルギの節減 一外部エネルギを供給するための装置及び外部エネルギ
を用いて排ガスフィルタのｉ面に堆積したすすを燃焼さ
せるだめの装置が不必要である。
一排ガス対抗圧に関連して外部エネルギの点火過程を制
御する調整装置が同じく不必要である。
一圧力波機械に適した排ガス戻り環流能力が圧力波機械
のロータに対する汚れのおそれなしに高められる。
一堆積したすすの着火の後にただちに空気密度が高まり
、排ガス温度が低下して、機関の過熱が避けられる。
一排ガス温度の低下にもかかわらず、すす燃焼の発熱反
応に基づきすすの燃焼は妨げられることなく続く。
特許請求の範囲第２項に記載の実施態様により、排ガス
フィルタが排ガス受容器自体内に配置されている。
このような配置により、内燃機関から流出する熱い排ガ
スが損失なしにすす燃焼のために利用されるようになっ
た。
特許請求の範囲第３項に記載の実施態様により、排ガス
フィルタが、排ガス流れ方向で見て圧力波機械のすぐ上
流側の、はんらいの排ガス受容器から分離された部分片
内に配置されている。
特許請求の範囲第４項に記載の実施態様により、排ガス
フィルタが交換可能な構成ユニットとして構成されてい
る。
特許請求の範囲第３項及び４項に記載の実施態様の配置
形式により、排ガスフィルタが簡単かつ迅速に交換され
得る。
特許請求の範囲第５項に記載の実施態様により、排ガス
フィルタが一体の多孔性のかつ耐熱性のコアから成って
いる。
排ガス内に存在する排ガスエミッションは排ガスフィル
タの表面にぶつかり、そこで集塊し。
この場合排ガスフィルタ材料の表面質及び多孔性は排ガ
スエミッションの堆積及び集塊過程並びにその燃焼に重
要である。
特許請求の範囲第６項に記載の実施態様により、排ガス
フィルタのコアが繊維状のマット状のかつ耐熱性の被覆
部材によって被覆されている。
特許請求の範囲第７項に記載の実施態様によす、排ガス
フィルタのコアが被覆部材を含めて円筒状の支持管内に
配置されており、この支持管が一方の端部で排ガス受容
器内に設けられた保持リングによってかつ他方の端部で
排ガス受容器内に設けられた保持突起によって保持され
ている。
特許請求の範囲第８項に記載の実施態様により、排ガス
フィルタのコアが被覆部材を含めて円筒状の支持管内に
配置されており、この支持管が排ガス受容器のフランク
と部分片のフランジとの間に取付けられている。
特許請求の範囲第６項〜８項に記載の実施態様に基づく
配置によって、排ガスフィルタのコアが繊維性のマット
状の被覆部材を介在して円筒状の支持管内に不動に結合
され、その位置が軸線方向及び半径方向で正確に固定さ
れている。
特許請求の範囲第９項〜第１１項に記載の実施態様によ
って、支持管が耐熱性の薄板から成っており、支持管と
排ガス受容器の部分片の内実の周壁との間に弾性的な耐
熱性の層が配置されている。
これによって、支持管が高い温度に際して変形させられ
ることはなく、大きな着火抵抗を有しており、弾性的な
耐熱性の層によって、装置の振動が減衰せしめられ、従
って直接に排ガスフィルタのコアに伝達されることはな
い。
特許請求の範囲第１２項及び第１３項に記載の実施態様
によシ、排ガスフィルタの一体の多孔性のコアが温度変
化に対して著しく強いセラ綿 ミック状の材料から成っているか若しくは鋼腑から成っ
ている。
このような材料によって、高い温度に際し、温度変化を
考慮して最適なフィルタ特性が得られる。
特許請求の範囲第１項に記載した装置を備えた内燃機関
を運転するために、特許請求の範囲第１４項に記載の方
法においては、排ガスフィルタの上流側の排ガス温度を
高めるために内燃機関により多くの燃料を特徴する 特許請求の範囲第１５項に記載の方法により、排ガスフ
ィルタの上流側の排ガス温度を高めるために、過給気導
管内の過給気フラップを短詩的に閉じて、排ガスフィル
タの再生の後に正常に作動せしめる。
特許請求の範囲第１６項に記載の方法によシ、排ガスフ
ィルタの上流側の排ガス温度を高めるために、圧力波機
械の新気吸込み導管内の戻り環流フラップを短詩的に閉
じて、排ガスフィルタの再生の後に正常に作動せしめる
。
特許請求の範囲第１７項に記載の方法により、ために、
排ガスバイパス弁を短詩的に開いて、排ガスフィルタの
再生に再び正常に作動せしめる。
排ガス・マイ・ξス弁が圧力波機械の排出導管と排ガス
ケーシングとの間の・マイ・ξス内に配置されそいる。
特許請求の範囲第１５項〜第１７項に記載の方法は選択
的に用いられる。従って一連の方法は排ガスフィルタの
上流側の排ガス温度を高めて、排ガスフィルタの表面の
堆積すすを燃焼させるために使用される。
以下に図面を用いて本発明の実施例を具体的に説明する
。
第１図には６つのシリンダ２を備えたシリンダヘッド１
が示されている。シリンダヘッドｌ内には各シリンダに
対してそれぞれ１つの流入吸込み通路３が配置されてお
り、この流入吸込み通路はマニホルド４内に開口してい
る。マニホルドキは過給気導管５によって圧力波機械７
に接続されており、過給気導管内には過給気フラッグ６
が存在している。
シリンダヘッドｌ内には各シリンダのためにそれぞれ１
つの排ガス通路８が配置されておシ、この排ガス通路に
は排ガスベンド９が接続されており、この排ガスベンド
は排ガス受容器ｌＯに開口している。
公知の形式で排ガス受容器１０には中間片１１を介して
圧力波機械７の排ガスケーシング１３が接続されている
。圧力波機械７には、すでに述べたように過給気導管５
が開口しておシ、さらに戻り環流フラップ３７を備えた
新気吸込み導管１４及び排ガス導管１５が接続されてい
る。
排ガスケーシング１３と排ガス導管１５との間の・マイ
・ξス３５内には排ガス・マイ・ξス弁３６が存在して
いる。過給気フラッグ６、戻り環流フラッグ３７及び排
ガス・マイパス弁３６の作用形式は第４図の説明に続い
て走行運転中のフィルタ１８の作用と関連して述べる。
圧力波機械７はベルト車１６を介して機関軸１７によっ
て駆動され、この場合図面を見やすくするためにベルト
車１６と機関軸１７若しくは機関ベルト車１７′との間
のＶベルト１６′による結合は概略的に示しである。
第１の実施例では排ガスフィルタ１８は排ガス受容器１
０自体内に配置されている。排ガスフィルタ１８は第３
図に詳細に示しである。
排ガスフィルタ１８の交換に際して取扱いやすくかつ接
近しやすくするだめに、一方では閉鎖プレート２７はね
じピン２９、座金３０及びナツト３１によって排ガス受
容器１０のフランジ２２にかつ他方で排ガス受容器１０
のフランジ２１がねじ結合によって中間片１１のフラン
ジに取外し可能に結合されている。
中間片１１は排ガス受容器１０を圧力波機械７の排ガス
ケーシング１３に接続しており、フランジ結合部（１９
，２１及び２０　、２３　）によって取外し可能に配置
されている。
第２図には排ガスフィルタ装置の第２の実施例が概略的
に示しである。この場合排ガスフィルタ１δは排ガス流
れ方向で圧力波機械７のすぐ手前の、はんらいの排ガス
受容器１０から分離された部分片１２内に配置されてい
る。
第２図の実施例においては排ガス受容器１０は第１図の
実施例に比べて小さな直径を有し、部分片１２まで延び
ている。このような配置形式においては中間片１１は不
必要である。
排ガスフィルタ１８の交換に際して取扱いやすくかつ接
近しゃすくするために、部分片１２は同じ取外し可能に
配置されている。一方で部分片１２の７ランジ１２′は
ねじ結合によって排ガス受容器１０のフランジ２１にか
つ他方でフランジ１２！′は同じくねじ結合によって圧
力波機械７の排ガスケーシング１３のフランジ２３に取
外し可能に結合されている。
第３図には第１図の実施例の排ガスフィルタ装置が断面
して示しである。
排ガスフィルタ１８は多孔性の耐熱性の円筒形の一体の
セラミック材料製コア（５ＡＥ−ＰａｐｅｒＮα８１０
１１４　ｖｏｍ　２３　、２　、８１　”Ｃｅｌｌｕｌ
ａｒＣｅｒａｍｉｃ　Ｄｉｅｓｃｌ　Ｐａｒｔｉｃｕｌ
ａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒｓ’　　ｖａｎＪｏｈｎ　Ｓ、　
Ｈｏｗｉｔｔ　ｅｔ　ａｌ　参照）から成りかつセラミ
ック若しくは鉱物質の繊維材料製の耐熱性のマット状の
被覆部材２４を備えておυ、との場合マット状の被覆部
材２４の端部は軸線方向で円筒状の排ガスフィルタ１８
を越えて突出していて内側へ軸線に向けて曲げられてお
シ、これによって排ガスフィルタ１８の位置が縦方向で
固定されている。排ガスフィルタ１８は被覆部材２４を
含めて支持管２５内に取付けられておシ、この支持管は
耐熱性の薄板から成シかつ被覆部材２４を含めた排ガス
フィルタ１８を圧着力下で取囲んでおり、この場合支持
管２５の端部は母線に沿って客扱されている。支持管２
５と排ガス受容器１０の内実の周壁との間にはリング状
の排ガス流室３９が形成されている。
矢印４０に沿って排ガスは排ガス通路８から排ガス流室
３９に流れ、そこからフィルタ前室４１に流入する。排
ガス流室３９とフィルタ前室４１とは互いに接続されて
いる。排ガスが排ガスフィルタ１８を通過した後に排ガ
スは中間片１１内に達し、そこから圧力波機械７の排ガ
スケーシング１３に導かれる。
支持管２５を取付けるだめに排ガス受容器１０の流出側
の端部に保持リング２６が配置されかつ排ガス受容器１
ｏの他方の端部に少なくとも４つの保持突起がそれぞれ
同心的に配置されている。保持リング２６と支持管２５
との間にはアメ４ストシール３３が配置されており、排
ガスが排ガスフィルタ１８をう回して直接に中間片１１
内に流入しないようになっており、アスベストシール３
３′が外部に対するシール作用を生ぜしめている。
第４図には第２図の実施例の排ガスフィルタ装置が断面
して示しである。
支持管２５の一方の端部には７ランジ２５′が設けられ
ておシ、この７ランジは排ガス受容器１０のフランジ２
１と部分片１２の７ランジ１２′との間に締込まれねじ
結合部（２９，３０，３１）によって固定されている。
支持管２５と部分片１２の内実の周壁との間には線材編
物から成る弾性的な耐熱性の層３４が設けられている。
支持管２５が片側で固定されかつ弾性的な耐熱性の層３
４で被覆されており、従って装置において場合によって
は発生する振動が減衰され、支持管２５に伝達された振
動は迅速に消滅させられる。さらに熱の影響によって発
生する異なる材料の異なる熱膨張は十分に考慮されねば
ならない。支持管２５を両側で固定すると、熱応力が支
持管２５の固定箇所を破損することになるであろう。部
分片１２のフランジ１２′はアスベストシール３３′を
介在してねじ結合部（２９，３０，３１）によって圧力
波機械７の排ガスケーシング１３に結合されている。
次に走行運転中の排ガスフィルタ１８の作用形式につい
て述べる： 部分負荷時に排ガスフィルタ１８の閉塞が生じると、排
ガスフィルタ１８の圧力損失が１次側で機関のガス交換
を妨げることになシ、これによって有効出力が低下せし
められる。出力損失は超過燃料によって補償され；これ
によってガス温度が著しく上昇する。自動車に十分な出
力を要求すると、自動的にすすが焼却されることになる
。すすの焼却温度はほぼ６５０℃である。
温度衝撃は過給気フラップ６、排ガス・々イパス弁３６
着しくけ戻り環流フラップ３７の短詩的な操作によって
生ぜしめられ得る。過給気フ″ラップ６若しくは戻り環
流フラップ３７を短詩的に閉じるか若しくは排ガス・々
イ・ξス弁３６を短詩的に開くと、過給気密度、ひいて
は空気過剰率が短詩的に低下せしめられ、燃料噴射量を
維持した状態でガス温度が高められる。
圧力波機械７は高いピーク温度を許容する。
それというのはロータの回りを新気が流過するからであ
る。温度衝撃によって、圧力波機械７に適した排ガス戻
り環流能力が高められ、ロータに対する汚れのおそれが
生じることはなくなる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明による実施例を示すものであつ２実施例の
概略図、第３図は第１実施例の排ガスフィルタ装置の断
面図、第４図は第２実施例の排ガスフィルタ装置の断面
図である。 １・・・シリンダヘッド、２・・・シリンダ、５・・・
流入吸込み通路、４・・・マニホルド、５・・・過給気
導管・６”°°過給気フラップ、７・・・圧力波機械、
８・・・排ガス通路、９・・・排ガスベンド、１０・・
・排ガス受容器、１１・・・中間片、１２・・・部分片
、１２′及び１２“・・・フランジ、１３・・・排ガス
ケーシング、１４・・・新気吸込み導管、１５・・・排
出導管、１６・・・（ルト車、１６′・・・Ｖベルト、
１７・・・ｕｉｌ軸、１７′・・・機関ヘルド車、１８
・・・排ガスフィルタ、１９．２０，２１．２２及び２
３・・・フランジ、２４・・・被覆部材、２４′・・・
端部、２５・・・支持管、２５“°・フランジ、２６・
・・保持リング、２７・・・閉鎖−／Ｖ−ト、２８・・
・保持突起、２９・・・ねじビン、３０・・・座金、３
１・・・ナツト、３２・・・リング溝。 ３３及び３３′・・・アスベストシール、３４・・・層
、３５・・リマイノξス、３６・・・排ガスパイノξス
弁、３７・・・戻り環流フラップ、３９・・・排ガス流
室、４０・・・矢印、４１・・・フィルタ前室 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、　２ Ｆｉｇ、　３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の過給に際して排ガスエミッションを制限
    するだめの装置であって、主として過給気フラップ（６
    ）及び（又は）戻！ｌｌ環流フラップ（３７）及び（又
    は）排ガス、？イ・ξス弁（３６）を備えた圧力波機械
    （７）と排ガス受容器（１０）に開口する排ガスベンド
    （９）とから成っている形式のものにおいて。 圧力波機械（７）の上流側の排ガス系の高圧部分に排ガ
    スフィルタ（１８）が配置されていることを特徴とする
    、排ガスエミッションを制限する装置。 ２、排ガスフィルタ（１８）が排ガス受容器（１０）自
    体内に配置されている特許請求の範囲第１項記載の装置
    。 ３、排ガスフィルタ（１８）が、排ガス流れ方向で見て
    圧力波機械（７）のすぐ上流側の、はんらいの排ガス受
    容器（１０）から分離された部分片（１２）内に配置さ
    れている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、排ガスフィルタ（１８）が交換可能な構成ユニット
    として構成されている特許請求の範囲第１項〜第３項の
    いずれか１つの項に記載の装置。 ５、排ガスフィルタ（１８）が一体の多孔性のかつ耐熱
    性のコアから成っている特許請求の範囲第１項〜第４項
    のいずれか１つの項に記載の装置。 ６、排ガスフィルタ（１８）のコアが檎維状のマット状
    のかつ耐熱性の被覆部材（２４）によって被覆されてい
    る特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７、　排ガスフィルタ（１８）のコアが被覆部材（２４
    ）を含めて円筒状の支持管２５内に配置されており、こ
    の支持管が一方の端部で排ガス受容器（ｌＯ）内に設け
    られた保持リング（２６）によってかつ他方の端部で排
    ガス受容器（１０）内に設けられた保持突起（２８）に
    よって保持されている特許請求の範囲第１項〜第６項の
    いずれか１つの項に記載の装置。 ８、排ガスフィルタ（１８）のコアが被覆部材（２４）
    を含めて円筒状の支持管（２５）内に配置されておυ、
    この支持管が排ガス受容器（１０）のフランジ（２１）
    と部分片（１２）の７ランジ（１２’）との間に取付け
    られている特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１
    つの項に記載の装置。 ９　支持管（２５）が耐熱性の薄板から成っている特許
    請求の範囲第８項記載の装置。 １０、支持管（２５）と排ガス受容器（１０）の部分片
    （１２）の内実の周壁との間に弾性的な耐熱性の層（３
    ４）が配置されている特許請求の範囲第１項〜第８項の
    いずれか１つの項に記載の装置。 １１、層（３４）が弾性的な耐熱性の線材編物か載の装
    置。 １２、排ガスフィルタ（１８）の一体の多孔性のコアが
    温度変化に対して著しく強いセラミック状の材料から成
    っている特許請求の範囲第５項〜第８項のいずれか１つ
    の項に記載の装置。 １３、排ガスフィルタ（１８）の一体の多孔性のコアが
    鋼線から成っている特許請求の範囲第２項〜第Φ項のい
    ずれか１つの項に記載の装置。 １４、内燃機関の過給に際して排ガスエミッションを制
    限するために、主として過給気フラップ（６）及び（又
    は）戻シ環流フラップ（３７）及び（又は）排ガスバイ
    パス弁（３６）を備えた圧力波機械（７）と排ガス受容
    器（１０）に開口する排ガスペンド（９）とから成って
    おり、圧力波機械（７）の上流側の排ガス系の高圧部分
    に排ガスフィルタ（１８）が配置されている装置を備え
    た内ｉ機関を運転する方法において、排ガスフィルタ（
    １８）の上流側の排ガス温度を高めるために内燃機関に
    より多くの燃料を供給することを特徴とする、内燃機関
    を運転する方法。 １５、内燃機関の過給に際して排ガスエミツショ５）内
    −配置された過給気フラップ（６）及び（又は）戻り環
    流フラップ（３７）及び（又は）排ガスバイパス弁（３
    ６）を隼えた圧力波機械（７）と排ガス受容器（１０）
    に開口する排ガスベンド（９）とから成っており、圧力
    波機械（７）の上流側の排ガス系の高圧部分に排、ガス
    フィルタ（１８）が配置されている装置を備えだ内燃機
    関を運転する方法において、排ガスフィルタ（１８）の
    上流側の排ガス温度を高めるために、過給気導管（５）
    内の過給気フラップ（６）を短詩的に閉じて、排ガスフ
    ィルタ（１８）の再生の後に再び正常に作動せしめるど
    とを特徴とする。内燃機関を運転する方法。 １６、内燃機関の過給に際して排ガスエミッションを制
    限するために主として過給気フラップ（６）及び（又は
    ）新気吸込み導管（１４）内に配置された戻シ環流フラ
    ツゾ（３７）及び（又は）排ガスバイパス弁（３６）を
    備えた圧力波機械（７）と排ガス受容器（１０）に開口
    する排ガスペンＦ（９）とから成っておシ、圧力波機械
    （７）の上流側の排ガス系の高圧部分に排ガスフィルタ
    （１８）が配置されている装置を備えた内燃機関を運転
    する方法において、排ガスフィルタ（１８）の上流側の
    排ガス温度を高めるために、圧力波機械（７）の新気吸
    込み導管（１４）内の戻り環流フラップ（３７）を短詩
    的に閉じて、排ガスフィルタ（１８）の再生め後に再び
    正常に作動せしめることを特徴とする、内燃機関を運転
    する方法。 １７、内燃機関の過給に際して排ガスエミッションを制
    限するために、主として過給気フラップ（６）及び（又
    は）戻＃）環流フラップ（３７）及び（又は）、圧力波
    機械（７）の排出導管（１５）と排ガスケーシング（１
    ３）との間の・々イパス（３５）内に配置された排ガス
    ペンド・ξス弁（３６）を備えた圧力波機械（７）と排
    ガス受容器（１０）に開口する排ガスペンド（９）とか
    ら成っておシ、圧力波機械（７）の上流側の排ガス系の
    高圧部分に排ガスフィルタ（１８）が配置されている装
    置を備えた内燃機関を運転する方法において、排ガスフ
    ィルタ（１６）の上流側の排ガス温度を高めるために、
    排ガスパイ・ξス弁（３６）を短詩的に開いて、排ガス
    フィルタ（１８）の再生の後に再び正常に作動せしめる
    ことを特徴とする、内燃機関を運転する方法。
JP57138643A 1981-08-11 1982-08-11 排ガスエミッションを制限する装置 Granted JPS5838312A (ja)

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