JPS6038018Y2 - Diesel engine exhaust particulate purification device - Google Patents
Diesel engine exhaust particulate purification deviceInfo
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- JPS6038018Y2 JPS6038018Y2 JP11435981U JP11435981U JPS6038018Y2 JP S6038018 Y2 JPS6038018 Y2 JP S6038018Y2 JP 11435981 U JP11435981 U JP 11435981U JP 11435981 U JP11435981 U JP 11435981U JP S6038018 Y2 JPS6038018 Y2 JP S6038018Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案はディーゼルエンジンの排気ガス処理装置に関し
、更に詳しくは、排気ガス中に含まれるカーボン粒子及
びそれと同様な粒状物(以下、排気微粒子という)を物
理的方法によって適切な捕集材に捕集し、捕集された排
気微粒子を周期的に焼却し、捕集材を再生するに適した
排気微粒子浄化装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an exhaust gas treatment device for a diesel engine, and more specifically, the present invention relates to an exhaust gas treatment device for a diesel engine. The present invention relates to an exhaust particulate purification device suitable for collecting on a collection material, periodically incinerating the collected exhaust particulates, and regenerating the collection material.
この種の排気微粒子はカーボン粒子のように可燃性のも
のがほとんどで、このような可燃性の微粒子を捕集し、
捕集された微粒子を焼却して捕集材を再生するには、従
来から次のような方法がある。Most of these types of exhaust particulates are flammable, such as carbon particles, and these combustible particulates are collected,
Conventionally, there are the following methods for incinerating the collected particles to regenerate the collection material.
(1)ディーゼルエンジンの吸気系を絞り、吸入空気量
を減じて排気ガスの温度を上昇させ、排気微粒子を燃焼
させる方法。(1) A method of throttling the intake system of a diesel engine to reduce the amount of intake air and raise the temperature of exhaust gas to burn exhaust particulates.
(2) ディーゼルエンジンの排気系にオイルバーナ
を設け、排気ガスの温度を排気微粒子が燃焼する温度ま
で上昇させて焼却する方法。(2) A method in which an oil burner is installed in the exhaust system of a diesel engine to raise the temperature of exhaust gas to a temperature at which exhaust particulates are combusted.
(3)電気ヒータを捕集材の全面に取り付け、捕集材の
表面に付着した排気微粒子を燃焼させ、それを熱源とし
て下流の微粒子を自燃させる方法。(3) A method in which an electric heater is attached to the entire surface of the collection material to burn the exhaust particulates attached to the surface of the collection material, and use this as a heat source to cause the downstream particulates to self-combust.
上記いずれの方法においても、捕集材(トラップ材)の
容器側、即ちアクシャル・フローの場合は捕集材の外周
側は、容器外部の雰囲気によって冷却され、捕集材の中
心部より温度が低い。In any of the above methods, the container side of the trapping material (trap material), that is, the outer peripheral side of the trapping material in the case of axial flow, is cooled by the atmosphere outside the container, and the temperature is lower than that of the center of the trapping material. low.
従って、捕集材の外周部は、排気微粒子を燃焼させる際
、燃え残りができるおそれがある。Therefore, when exhaust particulates are burned, there is a risk that unburned remains may be formed on the outer peripheral portion of the collection material.
そこで、捕集材に触媒を担持し、排気微粒子の燃焼を促
進させる方法が考えられる。Therefore, a method can be considered in which a catalyst is supported on a collection material to promote combustion of exhaust particulates.
ところが、捕集材の全周に触媒を担持すると、燃料中の
イオウ成分が触媒によってサルフェートとして排出され
、環境衛生上大きな問題となる。However, when a catalyst is supported all around the collection material, the sulfur component in the fuel is discharged as sulfate by the catalyst, which poses a serious problem in terms of environmental health.
本考案の目的は、捕集材の外周部における捕集排気微粒
子の燃え残りをなくすると共に、触媒によるサルフェー
トの排出を極力少なくするディーゼルエンジンの排気微
粒子浄化装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a diesel engine exhaust particulate purification device that eliminates unburned collected exhaust particulates on the outer periphery of a collection material and minimizes sulfate emissions from a catalyst.
このような目的を実現する為に、本考案では、排気ガス
の流れの方向に関する捕集材(トラップ材)の外周域で
触媒を担持腰桶集材の再生時に排気微粒子の燃え残りを
なくしかつサルフェートの排出量を少なくするようにし
た。In order to achieve this purpose, the present invention eliminates the unburned remains of exhaust particulates during the regeneration of the waist bucket material that supports the catalyst in the outer peripheral area of the trap material in the direction of the flow of exhaust gas. Reduced sulfate emissions.
なお、捕集材に蓄積された排気微粒子を定期的に燃焼・
焼却させる手段、即ち捕集材を再生する手段は、吸気系
を絞るスロットリング、バーナ、電気ヒータ、スパーク
等の手段のいずれでもよく、またこれらを併用したもの
であってもよい。In addition, the exhaust particulates accumulated in the collection material are periodically burned and
The means for incineration, ie, the means for regenerating the collection material, may be any means such as throttling, a burner, an electric heater, or a spark that throttles the intake system, or a combination of these may be used.
以下、添付図面を参照して本考案の実施例につき詳細に
説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
なお、以下の実施例では、捕集材の再生手段として、ス
ロットリングと電気ヒータ、並びに燃料噴射時期制御手
段を組み合わせたものについて説明する。In the following embodiments, a combination of throttling, electric heater, and fuel injection timing control means will be described as a collection material regeneration means.
第1図において、1はディーゼルエンジン本体、2は冷
却用ファン、3は吸気マニホルド、4は排気マニホルド
、5は燃料噴射ポンプ、6は吸気通路に設けたスロット
ルバルブである。In FIG. 1, 1 is a diesel engine body, 2 is a cooling fan, 3 is an intake manifold, 4 is an exhaust manifold, 5 is a fuel injection pump, and 6 is a throttle valve provided in an intake passage.
このスロットルバルブ6はリンク8を介して負圧作動式
ダイヤフラム弁9に連結され、このダイヤフラム弁9は
負圧切替弁10、バキューム配管11を介してバキュー
ムポンプ12に連結されている。The throttle valve 6 is connected to a negative pressure operated diaphragm valve 9 via a link 8, and the diaphragm valve 9 is connected to a vacuum pump 12 via a negative pressure switching valve 10 and vacuum piping 11.
また、負圧切替弁10は配線13を介してマイクロコン
ピュータ(CPU) 14に連結されている。Further, the negative pressure switching valve 10 is connected to a microcomputer (CPU) 14 via a wiring 13.
従って、cpu14から配線13を通じて指冷信号が負
圧切替弁10に入力されると、この負圧切替弁10のバ
キューム径路が開き、バキュームポンプ12からの負圧
が配管11を通じてダイヤフラム弁9に伝えられ、リン
ク8を介してスロットルバルブ6を閉方向に作動させる
。Therefore, when a finger cooling signal is input from the CPU 14 to the negative pressure switching valve 10 through the wiring 13, the vacuum path of the negative pressure switching valve 10 opens, and the negative pressure from the vacuum pump 12 is transmitted to the diaphragm valve 9 through the piping 11. and operates the throttle valve 6 in the closing direction via the link 8.
これが吸気通路を絞るスロットル手段である。This is the throttle means that throttles the intake passage.
なお、スロットルバルブ6の開度はスロットルセンサ1
5によって検知され、配線16を通じてCPU14に伝
えられる。Note that the opening degree of the throttle valve 6 is determined by the throttle sensor 1.
5 and is transmitted to the CPU 14 through the wiring 16.
燃料噴射ポンプ5は、燃料配管20を通じて各気筒の燃
料噴射弁21に連結され、ディーゼルエンジンの燃焼室
に燃料を噴射する。The fuel injection pump 5 is connected to a fuel injection valve 21 of each cylinder through a fuel pipe 20, and injects fuel into the combustion chamber of the diesel engine.
燃料噴射ポンプ5は、CPU14から配線22を通じて
伝えられた信号により電磁弁(図示せず)を作動させ、
これによってその燃料噴射時期を制御する手段を備えて
いる。The fuel injection pump 5 operates a solenoid valve (not shown) in response to a signal transmitted from the CPU 14 through the wiring 22.
This provides means for controlling the fuel injection timing.
燃料噴射時期を制御(遅角)する具体的な構造について
は、既に周知であるので、詳しい説明は省略する。Since the specific structure for controlling (retarding) the fuel injection timing is already well known, detailed explanation will be omitted.
排気マニホルド4のすぐ下流側の排気管路の部分には、
捕集材(トラッパ容器)30が取り付けられている。In the part of the exhaust pipe immediately downstream of the exhaust manifold 4,
A collection material (trapper container) 30 is attached.
しかし、このトラッパ容器30を排気マニホルド4の集
合部の下流に位置するように、この排気マニホルド4と
一体的に鋳物で構成してもよい。However, the trapper container 30 may be formed integrally with the exhaust manifold 4 by casting so as to be located downstream of the gathering portion of the exhaust manifold 4.
トラッパ容器30の内部には捕集材(トラップ材)31
がある(第2図)。A collection material (trap material) 31 is inside the trapper container 30.
There is (Figure 2).
このトラップ材31としては、公知のセラミックフオー
ム、アルミナをコートしたスチールウール、金属のフオ
ームフィルタ等を用いることができる。As the trapping material 31, a known ceramic foam, alumina-coated steel wool, a metal foam filter, or the like can be used.
即ち、トラップ材31は三次元の網目構造で、その内部
を排気ガスが流通可能でありかつ排気ガスに含まれてい
る排気微粒子をその網目間に捕集することができるよう
になっている。That is, the trapping material 31 has a three-dimensional mesh structure, through which exhaust gas can flow, and exhaust particles contained in the exhaust gas can be collected between the meshes.
第2図において、トラップ材31の上流側端面には、複
数個の電気ヒータ素子32が分散的に配置されている。In FIG. 2, a plurality of electric heater elements 32 are disposed in a distributed manner on the upstream end surface of the trap material 31. As shown in FIG.
符号33は電気ヒータ素子の電源端子である。Reference numeral 33 is a power terminal of the electric heater element.
各電気ヒータ素子32は、適切な電気加熱素子、例えば
タングステンをアルミニウム箔で包んだものであり、そ
れをセラミックでコーティングしたものであるのが望ま
しい。Each electrical heating element 32 is preferably a suitable electrical heating element, such as tungsten wrapped in aluminum foil and coated with ceramic.
このようなセラミックヒータ素子32の大きさ及び配列
は、排気ガスの流れを妨げず、従って排気ガスの背圧上
昇が最小になるように選定される。The size and arrangement of such ceramic heater elements 32 are selected so as not to impede exhaust gas flow and thus minimize exhaust gas backpressure build-up.
複数個のセラミックヒータ素子32は、それぞれ順番に
通電され、加熱される。The plurality of ceramic heater elements 32 are each sequentially energized and heated.
本考案では、第2図及び第3図に示すように、捕集材(
トラップ材)31は、排気ガスの流れの方向(矢印Pで
示す)に関するその外周域で触媒が担持されている。In the present invention, as shown in Figs. 2 and 3, the collection material (
A catalyst is supported on the trap material 31 in its outer peripheral region in the direction of flow of exhaust gas (indicated by arrow P).
即ち、捕集材31がアルミナコートのスチールウール(
スチール・フオームフィルタ)である場合、第3図にお
ける符号31aが触媒を担持していないアルミナコート
層であり、31bが触媒担持層である。That is, the collection material 31 is made of alumina-coated steel wool (
In the case of a steel foam filter), reference numeral 31a in FIG. 3 is an alumina coat layer that does not support a catalyst, and 31b is a catalyst support layer.
上述したスロットリング手段と、燃料噴射時期制御手段
と、セラミックヒータによる加熱手段とが相互に関連し
て作動される。The above-described throttling means, fuel injection timing control means, and heating means using a ceramic heater are operated in conjunction with each other.
そのために、エンジンの運転条件や排気ガスの状態等を
検出し、CPU14に入力する。For this purpose, engine operating conditions, exhaust gas conditions, etc. are detected and input to the CPU 14.
即ち、第1図において、40はエンジン負荷、41はエ
ンジン水温、42はエンジン回転数、43はトラッパ前
の排気圧力、44はトラッパ前の排気ガス温、45はト
ラッパ内部の温度、46はセラミックヒータ加熱順序で
あり、それぞれCPU14に入力される。That is, in FIG. 1, 40 is the engine load, 41 is the engine water temperature, 42 is the engine speed, 43 is the exhaust pressure before the trapper, 44 is the exhaust gas temperature before the trapper, 45 is the temperature inside the trapper, and 46 is the ceramic. This is the heater heating order, and each is input to the CPU 14.
なお、46はヒータ加熱順番コントロール、47はセラ
ミックヒータ加熱用電源、48はヒータ加熱用信号配線
である。Note that 46 is a heater heating order control, 47 is a power source for heating the ceramic heater, and 48 is a signal wiring for heating the heater.
トラッパ容器の再生は次のようにして行なわれる。The trapper container is regenerated as follows.
まず、条件として、エンジン水温41.エンジン負荷4
0、エンジン回転数42、排気ガス圧力43、トラッパ
前の排気ガス温44等が情報としてCPU14(第1図
)に入力される。First, as a condition, the engine water temperature is 41. engine load 4
0, engine speed 42, exhaust gas pressure 43, exhaust gas temperature 44 before the trapper, etc. are input to the CPU 14 (FIG. 1) as information.
再生時間の判断は、主として排気ガスの背圧43によっ
て判断する。The regeneration time is determined mainly based on the back pressure 43 of the exhaust gas.
即ち、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは矢
印P(第2図)のように流れ、それに含まれる微粒子が
トラッパ材31に捕集され、その微粒子が蓄積されるに
従ってトラッパ容器30上流の排気ガス圧力が上昇する
ので、この圧力が、微粒子蓄積の指標となる。That is, the exhaust gas discharged from the diesel engine flows as shown by arrow P (Fig. 2), and the particulates contained therein are collected by the trapper material 31, and as the particulates are accumulated, the exhaust gas flows upstream of the trapper container 30. As the pressure increases, this pressure is an indicator of particulate accumulation.
再生時間であると判断すると、エンジン水温41を確認
する。When it is determined that it is the regeneration time, the engine water temperature 41 is checked.
これは、もしエンジン始動直後などに再生が開始されな
いようにするためである。This is to prevent regeneration from starting immediately after the engine is started.
エンジン氷温が110°>T>80°Cであると、燃料
噴射ポンプ5(第1図)の電磁弁を作動させ、燃料噴射
時期ヲ遅らせる。When the engine ice temperature is 110°>T>80°C, the solenoid valve of the fuel injection pump 5 (FIG. 1) is operated to delay the fuel injection timing.
またスロットリングを開始する。スロットリングは所定
時間で終了する。Start throttling again. Throttling ends after a predetermined time.
電気ヒータ素子への通電は所定時間経過すると加熱順番
がカウントアツプされる。When the electric heater element is energized for a predetermined period of time, the heating order is counted up.
噴射時期を正規にもどし、グローをOFF してリセッ
トされる。The injection timing is returned to normal and the glow is turned off to be reset.
リセットされてまだ再生する必要があると判断したなら
ば、前に通電した次のセラミックヒータ素子の通電が開
始される。If it is determined that regeneration is still necessary after being reset, energization of the next ceramic heater element that was previously energized is started.
以下、再生のため通電が不要となるまで同じことをくり
返す。After that, the same process is repeated until energization is no longer required for reproduction.
再生を開始する時のエンジン回転数42は、特に限定し
ないが、アイドル回転において再生開始する様な条件を
入れた方が望ましい。The engine rotational speed 42 at which regeneration is started is not particularly limited, but it is desirable to include a condition such that regeneration is started at idle rotation.
電気ヒータ素子32はトラップ材31の上流側端面に配
置されているので、通電により加熱されると、その付近
に付着している排気微粒子を燃焼させ、矢印Pで示す排
気ガスの流れに沿ってその燃焼火炎が下流側に伝播され
る。The electric heater element 32 is disposed on the upstream end face of the trap material 31, so when it is heated by electricity, it burns the exhaust particulates adhering to the vicinity and moves the exhaust gas along the flow of the exhaust gas shown by the arrow P. The combustion flame is propagated downstream.
本考案では、上述のようにトラップ材31の外周域31
bが触媒を担持しているので、トラッパ容器30の外
部雰囲気によってトラップ材31の外周部が冷却されて
も触媒の作用により排気微粒子の着火・燃焼温度が低下
し、燃焼が促進されるので燃え残りが生じない。In the present invention, as described above, the outer peripheral area 31 of the trap material 31
b carries a catalyst, so even if the outer circumference of the trap material 31 is cooled by the external atmosphere of the trapper container 30, the action of the catalyst lowers the ignition/combustion temperature of the exhaust particulates, promoting combustion and preventing combustion. There will be no remainder.
トラップ材31の中心部、即ちアルミナコート層31a
は触媒が担持されていないが、トラッパ容器30の外部
雰囲気による冷却作用を受けないので、着火及び燃焼は
良好に行なわれる。The center of the trap material 31, that is, the alumina coat layer 31a
Although no catalyst is supported on the trapper container 30, since the trapper container 30 is not cooled by the atmosphere outside the trapper container 30, ignition and combustion are carried out satisfactorily.
また、触媒が担持されているのは捕集材(トラップ材)
31の外周部のみであるので、触媒によるサルフェート
の排出も極力少なくすることができる。In addition, the catalyst is supported on a collection material (trap material).
31, the discharge of sulfate by the catalyst can be minimized.
第1図は本考案を用いたディーゼルエンジンの概略図、
第2図はトラッパ容器の断面図、第3図は本考案で用い
る捕集材(トラップ材)の斜視図である。
1・・・・・・ディーゼルエンジン本体、6・・・・・
・スロットルバルブ、31・・・・・・捕集材(トラッ
プ材)、32・・・・・・電気ヒータ素子、31a・・
・・・・触媒を担持していない層、31b・・・・・・
触媒担持層。Figure 1 is a schematic diagram of a diesel engine using the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the trapper container, and FIG. 3 is a perspective view of the trapping material (trap material) used in the present invention. 1... Diesel engine body, 6...
- Throttle valve, 31... Collection material (trap material), 32... Electric heater element, 31a...
...Layer not supporting catalyst, 31b...
Catalyst support layer.
Claims (1)
材を設けると共に、該捕集材に蓄積された排気微粒子を
燃焼・焼却する手段を設け、前記捕集材は排気ガスの流
れの方向に関するその外周域で触媒を担持したものであ
ることを特徴とするディーゼルエンジンの排気微粒子浄
化装置。A collecting material for exhaust particulates is provided in the exhaust gas passage of a diesel engine, and a means for burning and incinerating the exhaust particulates accumulated in the collecting material is provided, and the collecting material has an outer periphery in the direction of flow of the exhaust gas. 1. An exhaust particulate purification device for a diesel engine, characterized in that the device supports a catalyst in the range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11435981U JPS6038018Y2 (en) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | Diesel engine exhaust particulate purification device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11435981U JPS6038018Y2 (en) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | Diesel engine exhaust particulate purification device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5820317U JPS5820317U (en) | 1983-02-08 |
| JPS6038018Y2 true JPS6038018Y2 (en) | 1985-11-13 |
Family
ID=29908636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11435981U Expired JPS6038018Y2 (en) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | Diesel engine exhaust particulate purification device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038018Y2 (en) |
-
1981
- 1981-08-03 JP JP11435981U patent/JPS6038018Y2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5820317U (en) | 1983-02-08 |
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