JP2006097621A - Engine exhaust emission control device and method for using the same - Google Patents

Engine exhaust emission control device and method for using the same Download PDF

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晨平 鎌田
Tomoyuki Kurokawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine exhaust emission control device which is a compact exhaust emission control device removing PM and NOx in exhaust gas discharged from an engine and is easily regenerated, and a method for using the same. <P>SOLUTION: One of a plurality of cylinders 1 for purification arranged in a case main body 7 on same circumference is stopped and exhaust gas is introduced in an inside thereof. The cylinder 1 for purification consists of a filter shape cylinder 1a and a NOx reduction catalyst cylinder 1b, and PM and NOx are removed here and exhaust gas is discharged from a discharge passage 11. The cylinder 1 for purification which is under a clogged condition due to capture of PM is regenerated by heating the cylinder 1 for purification under a stop condition by a heating means 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車や発電機等の動力源として使用されているエンジンからの排気ガスのＰＭやＮＯｘの値を法定の基準値以下に浄化して排出し、環境浄化に貢献し、地球の環境悪化を低減するに効果的なエンジン排気ガス浄化装置とその使用方法に関する。   The present invention purifies the exhaust gas PM and NOx values from engines used as a power source for automobiles, generators, etc. to below the legal standard value, contributes to environmental purification, The present invention relates to an engine exhaust gas purification device effective for reducing deterioration and a method of using the same.

ディーゼルエンジン等に使用されている化石燃料は焼却によって有害な排気ガスを発生させる。このため空気が汚染され自然破壊が進み、人間の健康生活を脅かしている。特にエンジンからの排気ガスには多量の黒煙微粒子（ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれ環境破壊の大きな原因となっている。このため国（国土交通省）としては「自動車ＮＯｘ・ＰＭ法」を定め、排気ガス中ＰＭやＮＯｘの含有率の大幅な低減を義務づけている。このためには、エンジンそのものの改良や開発が必要であるが、既存の自動車等が大量にあり、かつ改良，開発が効果を発揮するまでは排気系に排気ガス浄化装置を付設することが必要となる。この排気ガス浄化装置としては各種のものがあり、例えば、「特許文献１」等が挙げられるが、一長一短があり、比較的コンパクトに、かつ安価にまとめられ、ＰＭやＮＯｘの基準値を十分に満足できるものは少ない。また、従来技術では排気ガス浄化用フィルタ（ＤＰＦ）が５０℃以下の時にヒータでＤＰＦを加熱してＰＭを燃焼除去するものが大部分であり、ＰＭの燃焼除去に大きな電力を必要としていた。
特開平１１−１８２２３２号（図１） Fossil fuels used in diesel engines and the like generate harmful exhaust gas by incineration. For this reason, the air is polluted and the destruction of nature progresses, threatening human health. In particular, exhaust gas from the engine contains a large amount of black smoke particulates (PM) and nitrogen oxides (NOx), which is a major cause of environmental destruction. For this reason, the national government (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) has established the “Automobile NOx / PM Law” and requires a significant reduction in the content of PM and NOx in exhaust gas. For this purpose, it is necessary to improve and develop the engine itself, but there are a large number of existing automobiles and it is necessary to attach an exhaust gas purification device to the exhaust system until the improvement and development are effective. It becomes. There are various types of exhaust gas purifying devices, for example, “Patent Document 1”, etc., but there are advantages and disadvantages, they are relatively compact and inexpensive, and the reference values of PM and NOx are sufficiently set. Few things are satisfactory. In the prior art, most of the exhaust gas purifying filter (DPF) heats the DPF with a heater and burns and removes the PM when the exhaust gas purifying filter (DPF) is 50 ° C. or less, and a large amount of electric power is required to burn and remove the PM.
JP-A-11-182232 (FIG. 1)

「特許文献１」の特開平１１−１８２２３２号の「排気ガス浄化装置及び操作方法」は、例えば、４個のフィルタユニットを並列に配置し、少なくとも再生中の１個のフィルターユニットが故障しても排気ガス浄化装置全体が機能不全に陥らないように循環代償すると共に故障しているフィルターユニットを加熱手段等を用いて再生し得るようにした排気ガス浄化装置を開示するものである。この公知技術により、排気ガスの浄化は実施されるが、フィルターユニットはＰＭを吸着するフィルタのみが設けられているものであり、ＮＯｘを除去する手段がなく、この装置に連設してＮＯｘ除去装置を設ける必要があり高価のものとなり、かつ大型のものとなる。また、故障したフィルターユニットを一時作動停止させるために開閉バルブを夫々のフィルターユニットに設ける構造からなり、開閉機構が複雑で高価のものとなり、このコントロールも複雑のものとなる問題点がある。   In “Patent Document 1”, Japanese Patent Laid-Open No. 11-182232, “Exhaust gas purification apparatus and operation method”, for example, has four filter units arranged in parallel, and at least one of the filter units being regenerated has failed. The present invention also discloses an exhaust gas purifying apparatus that compensates for circulation so that the entire exhaust gas purifying apparatus does not malfunction, and can regenerate a failed filter unit by using a heating means or the like. Exhaust gas purification is carried out by this known technology, but the filter unit is provided only with a filter that adsorbs PM, and there is no means for removing NOx. It is necessary to provide an apparatus, which is expensive and large. In addition, each of the filter units has a structure in which an open / close valve is provided in order to temporarily stop the malfunctioning filter unit. Therefore, the open / close mechanism is complicated and expensive, and this control is also complicated.

本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、エンジンからの排気ガス中のＰＭ及びＮＯｘ等の有害物質を効率的に低減し、法定の基準値以下にするコンパクトで安価なエンジン排気ガス浄化装置とその使用方法を提供することを目的とする。なお、１つの目標値としてＰＭの削減率を８０％以上とし、ＮＯｘは、例えば、１７０ｋｗ以下の発電機に付設されるディーゼルエンジンの排気ガス中の濃度を２５０ｐｐｍ以下にするようにしている。   The present invention was invented in view of the above circumstances, and is a compact and inexpensive engine that efficiently reduces harmful substances such as PM and NOx in the exhaust gas from the engine, and makes it less than the legal reference value. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device and a method of using the exhaust gas purification device. Note that the PM reduction rate is set to 80% or more as one target value, and NOx is set, for example, to a concentration of 250 ppm or less in the exhaust gas of a diesel engine attached to a generator of 170 kw or less.

ＰＭの燃焼除去には一般に約６００℃の高温が必要であるが排気ガスの温度はエンジン負荷が定格出力の約５０％の時でも約３５０℃である。そのためその差温の６００℃−３５０℃＝２５０℃だけ浄化エレメントを加熱することが必要になる。このため従来より加熱のための電力が大幅に低減できるが、更に温度上昇を短時間に行うために浄化エレメントを複数台に分散して加温体積を小さくすることが望ましい。浄化エレメントを複数台にしてその内の少なくとも１台を排気ガスの未通過のものとしてその間に捕捉してＰＭを燃焼除去して再生化することができる。また、ＮＯｘ還元触媒を浄化エレメントの周りに設けることにより触媒の作用効率を向上することが可能になる。本発明は以上の内容を基本にして開発されたもので具体的手段としては以下に示す。   In general, a high temperature of about 600 ° C. is required for combustion removal of PM, but the temperature of the exhaust gas is about 350 ° C. even when the engine load is about 50% of the rated output. Therefore, it is necessary to heat the purification element by the differential temperature of 600 ° C-350 ° C = 250 ° C. For this reason, the power for heating can be greatly reduced as compared with the prior art. However, in order to further increase the temperature in a short time, it is desirable to reduce the heating volume by dispersing the purification elements in a plurality of units. A plurality of purification elements can be used, and at least one of them can be trapped in the meantime as exhaust gas has not passed, and PM can be removed by combustion to regenerate. Further, it is possible to improve the working efficiency of the catalyst by providing the NOx reduction catalyst around the purification element. The present invention has been developed on the basis of the above contents, and specific means will be described below.

本発明は、以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンの排気系に配置され排気ガスの黒煙微粒子（ＰＭ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を規定されている基準値以下にするためのエンジン排気ガス浄化装置であって、該装置は、排気ガスが分散導入されると共にその排出側が閉止されＰＭ及びＮＯｘを浄化処理する複数個の浄化用筒体と、この筒体内に配置される加熱手段と、夫々の前記浄化用筒体の浄化排気ガスの排出側に形成される浄化排気ガス通路と、該通路と浄化排気ガスの排出路との間に介設され両者を部分的に連通又は非連通にする単一の開閉手段と、前記浄化用筒体の劣化具合を検出する検出手段と、該検出手段の検出信号に基づき前記加熱手段の出力コントロール及び前記開閉手段の開閉コントロールを行う制御部とを設けることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is defined in the exhaust system of the engine and defines harmful substances such as black smoke particulates (PM) and nitrogen oxides (NOx) of exhaust gas. And a plurality of purification cylinders for purifying PM and NOx by exhaust gas being dispersedly introduced and closed on the exhaust side thereof, and for purifying PM and NOx A heating means disposed in the cylinder, a purification exhaust gas passage formed on the purification exhaust gas discharge side of each of the purification cylinders, and a passage between the passage and the exhaust passage of the purification exhaust gas. A single opening / closing means provided for partially communicating or disabling both, a detecting means for detecting the degree of deterioration of the purifying cylinder, an output control of the heating means based on a detection signal of the detecting means, and Opening / closing controller of the opening / closing means And providing a control unit that performs.

また、請求項２の発明は、前記浄化用筒体が、ＰＭ捕捉用のフィルタ状筒体と、この外周に挿着されるＮＯｘ還元触媒筒体とからなることを特徴とする。   Further, the invention of claim 2 is characterized in that the purification cylinder includes a PM-capturing filter-like cylinder and a NOx reduction catalyst cylinder inserted into the outer periphery thereof.

また、請求項３の発明は、前記検出手段が、前記装置内の排気圧を検出する圧力ゲージと、前記浄化用筒体の温度を検出する温度センサとからなることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that the detection means comprises a pressure gauge for detecting the exhaust pressure in the apparatus and a temperature sensor for detecting the temperature of the purification cylinder.

また、請求項４の発明は、前記開閉手段が、回転駆動される円形プレート又は腕状プレートからなり、複数個の前記浄化用筒体と対応する前記浄化排気ガス通路の少なくとも１つと前記排出路との連通を閉止すると共に残りの前記浄化排気ガス通路と前記排出路とを連通させるものからなることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the opening / closing means comprises a circular plate or an arm-like plate that is rotationally driven, and a plurality of the purification cylinders and at least one of the purified exhaust gas passages and the discharge passage. And the communication between the remaining purified exhaust gas passage and the exhaust passage is closed.

また、請求項５の発明は、前記浄化排気ガス通路と前記排出路との間には連通路が形成され、該連通路内には流量コントロール手段が設けられることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that a communication passage is formed between the purified exhaust gas passage and the discharge passage, and a flow rate control means is provided in the communication passage.

また、請求項６の発明は、前記請求項１乃至５に記載のエンジン排気ガス浄化装置の使用方法であって、該方法は、エンジンからの排気ガスが分散導入された複数個が前記浄化用筒体の内の少なくとも１つを前記開閉手段を動作して閉止し他を開放して排気ガスの浄化排出を行う第１のスリップと、閉止されている浄化円筒体内の加熱手段を作動し、該浄化用筒体を加熱して該浄化用筒体の再生を図る第２のステップと、排気系の前記圧力ゲージや前記温度ゲージの変化に基づき、閉止されていた前記浄化用筒体の閉止を開放すると共に残りの浄化用筒体の内の少なくとも１つを閉止する第３のステップとを順次行うことを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is a method of using the engine exhaust gas purification device according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of dispersed exhaust gases from the engine are used for the purification. Operating at least one of the cylinders by operating the opening / closing means and closing the other, opening the other to purify and discharge exhaust gas, and operating the heating means in the closed purification cylinder, A second step of heating the purification cylinder to regenerate the purification cylinder, and closing the purification cylinder that has been closed based on changes in the pressure gauge and the temperature gauge of the exhaust system. And a third step of sequentially closing at least one of the remaining purification cylinders.

また、請求項７の発明は、閉止されている浄化用筒体の前記浄化排気ガス通路と前記排出路との間に介設される連通路の流量コントロール手段を動作し、前記浄化排気ガス通路と前記排出路との間に微少の浄化排気ガスを流通させることを特徴とする。   The invention according to claim 7 operates the flow control means of the communication passage interposed between the purified exhaust gas passage and the discharge passage of the closed purification cylinder, and the purified exhaust gas passage. And a small amount of purified exhaust gas is circulated between the exhaust passage and the exhaust passage.

本発明の請求項１のエンジン排気ガス浄化装置によれば、エンジンよりの排気ガスは複数個の浄化用筒体によって、まず、ＰＭとＮＯｘを捕捉され浄化排気ガスとなって浄化排気ガス通路から排出路に送られる。この場合単一の開閉手段によって浄化排気ガス通路と排出路との連通が部分的に行われ、非連通の状態にある浄化用筒体は排気ガスを内部に保留した状態に加熱手段により加熱される。この加熱によりこの浄化用筒体に捕捉されたＰＭが燃焼しその再生化が図れる。また、すべての浄化用筒体は排気ガスにより加熱されているため、ＮＯｘを除去する作用が効果的に行われる。   According to the engine exhaust gas purification apparatus of the first aspect of the present invention, exhaust gas from the engine first captures PM and NOx by a plurality of purification cylinders to become purified exhaust gas from the purified exhaust gas passage. Sent to the discharge channel. In this case, the purification exhaust gas passage and the exhaust passage are partially communicated with each other by a single opening / closing means, and the purification cylinder in a non-communication state is heated by the heating means in a state where the exhaust gas is held inside. The By this heating, the PM trapped in the purification cylinder burns and can be regenerated. Moreover, since all the purification cylinders are heated by the exhaust gas, the action of removing NOx is effectively performed.

また、本発明の請求項２のエンジン排気ガス浄化装置によれば、浄化用筒体がＰＭ捕捉用のフィルタ筒体とＮＯｘを除くＮＯｘ還元触媒筒体とからなり、これ等は筒体として二重に重なり合っているため浄化用筒体を通過するだけでＰＭ及びＮＯｘを除去することができる。即ち、本発明の浄化用筒体は一体的にまとめられたコンパクトの構造のものからなる。   According to the engine exhaust gas purification apparatus of the second aspect of the present invention, the purification cylinder includes the PM trapping filter cylinder and the NOx reduction catalyst cylinder excluding NOx. Since they overlap each other, PM and NOx can be removed only by passing through the purification cylinder. That is, the purification cylinder according to the present invention has a compact structure integrated together.

また、本発明の請求項３のエンジン排気ガス浄化装置によれば、検出手段が排気圧の圧力ゲージと浄化用筒体の温度とセンサからなり排気系の各構成要素の異常の発生は圧力及び温度検出によりほぼ正確に把握される。これにより、浄化用筒体の再生時期をほぼ正確に知ることができる。   According to the engine exhaust gas purification apparatus of the third aspect of the present invention, the detection means comprises an exhaust pressure pressure gauge, the temperature of the purification cylinder, and a sensor. The temperature is detected almost accurately. Thereby, the regeneration time of the purification cylinder can be known almost accurately.

また、本発明の請求項４のエンジン排気ガス浄化装置によれば、開閉手段が、単一の円形プレート又は腕状プレートからなり、この円形プレート又は腕状プレートの回動により浄化用筒体の少なくとも１つを閉止できるようになっているため、１つの開閉手段の動作のみで浄化用筒体の開閉が効率的に行われる。また、単一のものからなり、省スペース他やコンパクトが図れ、かつ低コスト化が可能になる。特に腕状プレートは円形プレートに較べて小片のものからなり、より低コスト化が図れる。   According to the engine exhaust gas purification device of claim 4 of the present invention, the opening / closing means is composed of a single circular plate or arm-shaped plate, and the purification cylinder is rotated by the rotation of the circular plate or arm-shaped plate. Since at least one can be closed, the purification cylinder can be efficiently opened and closed only by the operation of one opening / closing means. In addition, it is a single unit, and space saving and other compactness can be achieved, and the cost can be reduced. In particular, the arm-shaped plate is made of a small piece as compared with the circular plate, and the cost can be further reduced.

また、本発明の請求項５のエンジン排気ガス浄化装置によれば、連通路を形成することにより、閉止されている浄化用筒体内の排気ガスが流量コントロールされた状態で排出路側に流れるため、閉止されている浄化用筒体の内部環境を均一のものにすることができ、再生品質の向上が図れる。   Further, according to the engine exhaust gas purification device of claim 5 of the present invention, by forming the communication path, the exhaust gas in the closed purification cylinder flows to the exhaust passage side in a state in which the flow rate is controlled. The internal environment of the closed purification cylinder can be made uniform, and the reproduction quality can be improved.

また、本発明の請求項６のエンジン排気ガス浄化装置の使用方法によれば、開閉手段と加熱手段を検出手段の検出信号を基にして作動することにより、ＰＭ及びＮＯｘの除去の効率化と浄化用筒体の再生化が円滑に行われる。   According to the method of using the engine exhaust gas purification apparatus of claim 6 of the present invention, the opening and closing means and the heating means are operated based on the detection signal of the detection means, thereby improving the efficiency of PM and NOx removal. The regeneration cylinder can be smoothly regenerated.

また、本発明の請求項７のエンジン排気ガス浄化装置の使用方法によれば、連通路の流量コントロール手段の動作により、特に閉止されている浄化用筒体の再生品質のコントロールが可能になる。   Further, according to the method of using the engine exhaust gas purification device of the seventh aspect of the present invention, it is possible to control the regeneration quality of the purification cylinder that is particularly closed by the operation of the flow rate control means of the communication passage.

以下、本発明のエンジン排気ガス浄化装置の実施の形態を回路を参加して詳述する。図１及び図２はエンジン排気ガス浄化装置の構造を説明するための図であり、図３及び図４はエンジン排気ガス浄化装置の使用方法を説明するための図及びフローチャートである。   Hereinafter, an embodiment of an engine exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described in detail with the participation of a circuit. FIGS. 1 and 2 are diagrams for explaining the structure of the engine exhaust gas purification device, and FIGS. 3 and 4 are diagrams and a flowchart for explaining a method of using the engine exhaust gas purification device.

この実施例は浄化用筒体を４個配置したものからなり、加熱手段と電気ヒータを作用したものからなるが、勿論、本発明はそれに限定するものではない。本発明のエンジン排気ガス浄化装置１００は、大別して浄化用筒体１と、加熱手段２と、浄化排気ガス通路１２と排出路１１との間の連通又は非連通を行うための開閉手段３と、排気系圧力及び温度を検出するための検出手段４と、加熱手段２や開閉手段をコントロールする図略制御部等とからなる。以下、前記主構成要素からなるエンジン排気ガス浄化装置１００の詳細構造を説明する。   In this embodiment, four purification cylinders are arranged, and the heating means and the electric heater are used. Of course, the present invention is not limited to this. The engine exhaust gas purification apparatus 100 of the present invention is roughly divided into a purification cylinder 1, a heating means 2, and an opening / closing means 3 for performing communication or non-communication between the purified exhaust gas passage 12 and the discharge passage 11. And a detection means 4 for detecting the exhaust system pressure and temperature, and a not-illustrated control unit for controlling the heating means 2 and the opening / closing means. Hereinafter, the detailed structure of the engine exhaust gas purification apparatus 100 comprising the main components will be described.

図略のエンジンの排気系と連結される導入管５は排気ガス導入ケース６に連結される。排気ガス導入ケース６は複数個（図示では４個）浄化用筒体１が収納されるケース本体７の前面に連結される。なお、排気ガス導入ケース６のケース本体７と連結する端板８には浄化用筒体１の内部に連通する貫通孔９が４個形成されている。また、ケース本体７の後面には浄化排気ガスの排出される浄化排気ガス排出ケース１０が連結され、この浄化排気ガス排出ケース１０には排出路１１が連結される。また、浄化排気ガス排出ケース１０のケース本体７と連結する端板１３には、後記する浄化排気ガス通路１２と浄化排気ガス排出ケース１０とを連通させるための貫通孔１４が４個形成されている。   An introduction pipe 5 connected to an unillustrated engine exhaust system is connected to an exhaust gas introduction case 6. The exhaust gas introduction case 6 is connected to the front surface of the case main body 7 in which a plurality (four in the figure) of the purification cylinder 1 is housed. The end plate 8 connected to the case main body 7 of the exhaust gas introducing case 6 is formed with four through holes 9 communicating with the inside of the purification cylinder 1. A purified exhaust gas discharge case 10 for discharging purified exhaust gas is connected to the rear surface of the case body 7, and a discharge path 11 is connected to the purified exhaust gas discharge case 10. Further, the end plate 13 connected to the case body 7 of the purified exhaust gas discharge case 10 is formed with four through holes 14 for communicating the purified exhaust gas passage 12 and the purified exhaust gas discharge case 10 described later. Yes.

浄化用筒体１は、フィルタ状筒体１ａと、この外周に挿着されるＮＯｘ還元触媒筒体１ｂからなり、その前端側は貫通路９に連通し、後端側は遮蔽板１５により閉止される。フィルタ状筒体１ａの詳細構造やＮＯｘ還元触媒筒体の内容についてはノウハウ的のものであり、ここでは開示しないが、ＰＭやＮＯｘを捕捉除去し得る容量と構造，機能を有するものからなる。浄化用筒体１のＮＯｘ還元触媒筒体１ｂとケース本体７との間には隙間１６があり、この隙間は浄化用筒体１の遮蔽板１５と端板１３との間の隙間１７と連通する。この隙間１６，１７が浄化排気ガス通路１２に相当する。   The purification cylinder 1 is composed of a filter-like cylinder 1a and a NOx reduction catalyst cylinder 1b that is inserted on the outer periphery thereof. Is done. The detailed structure of the filter-like cylinder 1a and the contents of the NOx reduction catalyst cylinder are know-how, and although not disclosed here, they have a capacity, structure, and function capable of capturing and removing PM and NOx. There is a gap 16 between the NOx reduction catalyst cylinder 1b of the purification cylinder 1 and the case body 7, and this gap communicates with a gap 17 between the shielding plate 15 and the end plate 13 of the purification cylinder 1. To do. The gaps 16 and 17 correspond to the purified exhaust gas passage 12.

検出手段４の１つである圧力ゲージ１８は導入管５に設けられ、エンジン排気ガス浄化装置１００の正常化または非正常化を検出すべく機能するものからなる。また、浄化用筒体１のＮＯｘ還元触媒筒体１ｂには温度センサ１９が連結される。なお、これ等は図略の制御部に連結され、排気系の圧力や温度が制御部により正確に、かつタイムリーに検知される。   A pressure gauge 18, which is one of the detection means 4, is provided in the introduction pipe 5 and functions to detect normalization or non-normalization of the engine exhaust gas purification device 100. A temperature sensor 19 is connected to the NOx reduction catalyst cylinder 1b of the purification cylinder 1. These are connected to a control unit (not shown), and the pressure and temperature of the exhaust system are detected accurately and timely by the control unit.

開閉手段３は比較的薄板の円形プレートからなり、端板１３の後面に接触して配置される。また、割出し機構付駆動用モータ２４が前記円形プレートの中心に連結され、その駆動により前記円形プレートは回動する。また、前記円形プレートには本実施例では３個の貫通孔２０が貫通形成される。この貫通孔２０は端板１３の貫通孔１４と相対向する位置に形成される。   The opening / closing means 3 is formed of a relatively thin circular plate and is disposed in contact with the rear surface of the end plate 13. A driving motor 24 with an indexing mechanism is connected to the center of the circular plate, and the circular plate is rotated by the drive. In the present embodiment, three through holes 20 are formed through the circular plate. The through hole 20 is formed at a position facing the through hole 14 of the end plate 13.

連通路２１はケース本体７の浄化排気ガス通路１２と排出路１１とを連結するものからなり、前側には圧力ゲージ２２が設けられ、後側には流量コントロール用の流量弁２３が介設される。この流量弁２３のコントロールにより、浄化排気ガス通路１２から排出路１１側に排出される浄化排気ガスの流量コントロールが行われる。   The communication passage 21 is configured to connect the purified exhaust gas passage 12 and the discharge passage 11 of the case body 7. A pressure gauge 22 is provided on the front side, and a flow rate valve 23 for controlling the flow rate is provided on the rear side. The By controlling the flow rate valve 23, the flow rate of the purified exhaust gas discharged from the purified exhaust gas passage 12 to the discharge passage 11 is controlled.

以上の構造により、エンジンからの排気ガスは、まず、導入管５から排気ガス導入ケース６内に導入され、その貫通孔９から夫々の浄化用筒体１内に導入される。この導入される排気ガスは通常約４００℃の高温のものからなる。浄化用筒体１の後端が遮蔽板１５により遮蔽されているため、導入された排気ガスはフィルタ状筒体１ａを通り、続いてＮＯｘ還元触媒筒体１ｂに接し、浄化排気ガス通路１２側に抜ける。なお、ＮＯｘ還元触媒筒体１ｂの触媒は約３５０℃で所望の機能を発揮できるため、加熱手段２により加熱しなくても排気ガスのＮＯｘを低減することができる。   With the above structure, the exhaust gas from the engine is first introduced into the exhaust gas introduction case 6 from the introduction pipe 5 and then introduced into the respective purification cylinders 1 from the through holes 9. The introduced exhaust gas usually consists of a high temperature of about 400 ° C. Since the rear end of the purification cylinder 1 is shielded by the shielding plate 15, the introduced exhaust gas passes through the filter-like cylinder 1 a and then comes into contact with the NOx reduction catalyst cylinder 1 b, and is on the side of the purification exhaust gas passage 12. Exit. Since the catalyst of the NOx reduction catalyst cylinder 1b can exhibit a desired function at about 350 ° C., NOx in the exhaust gas can be reduced without being heated by the heating means 2.

前記のように、開閉手段３は、３個の貫通孔２０を有し、この貫通孔２０は貫通孔１４と連通しているため、浄化された排気ガスは貫通孔１４，２０を通り浄化排気ガス排出ケース１０内に送られて排出路１１から排出される。一方、一箇所の貫通孔１４は開閉手段３により閉止されているため、その浄化用筒体１の浄化排気ガス通路１２は浄化排気ガス排出ケース１０と連通しない。このため、この浄化用筒体１内には排気ガスが保留される。なお、前記のように連通路２１を通って、この浄化用筒体１内の浄化された排気ガスはその一部が排出路１１側に排出される。   As described above, the opening / closing means 3 has the three through holes 20, and the through holes 20 communicate with the through holes 14. Therefore, the purified exhaust gas passes through the through holes 14 and 20 and is purified and exhausted. It is sent into the gas discharge case 10 and discharged from the discharge path 11. On the other hand, since the one through hole 14 is closed by the opening / closing means 3, the purified exhaust gas passage 12 of the purification cylinder 1 does not communicate with the purified exhaust gas discharge case 10. For this reason, the exhaust gas is retained in the purification cylinder 1. A part of the purified exhaust gas in the purification cylinder 1 is discharged to the discharge passage 11 side through the communication passage 21 as described above.

次に、浄化用筒体の再生について説明する。前記のように開閉手段３により排気ガスの流れを閉止された浄化用筒体１は排気ガスの温度約４００℃位にはなり、連通路２１の存在により、内部の均等化が図れるが、排気ガスの温度以上には温度上昇しない。一方、フィルタ状筒体１ａに捕捉されたＰＭは６００℃位に加熱されないと燃焼除去されないため、排気ガスのみの温度ではフィルタ状筒体１ａに捕捉されているＰＭは除去されない。そのため、加熱手段の出力の調整により、フィルタ状筒体１ａの温度も約６００℃にすることができる。これによりＰＭの燃焼除去が行われる。   Next, regeneration of the purification cylinder will be described. The purifying cylinder 1 whose exhaust gas flow is closed by the opening / closing means 3 as described above has an exhaust gas temperature of about 400 ° C., and the presence of the communication passage 21 can equalize the inside. The temperature does not rise above the gas temperature. On the other hand, since the PM trapped in the filter-shaped cylinder 1a is not burned and removed unless it is heated to about 600 ° C., the PM trapped in the filter-shaped cylinder 1a is not removed at the temperature of only the exhaust gas. Therefore, the temperature of the filter-like cylinder 1a can be set to about 600 ° C. by adjusting the output of the heating means. Thereby, combustion removal of PM is performed.

次に、本発明のエンジン排気ガス浄化装置１００の作用を図４のフローチャートにより説明する。   Next, the operation of the engine exhaust gas purification apparatus 100 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、開閉手段３を回動し、浄化用筒体１の１つを閉止する（ステップ１００）。エンジンの排気ガスを浄化用筒体１内に導入する（ステップ１０１）。浄化用筒体１により排気ガスのＰＭやＮＯｘを除去し排気ガスを浄化し排出路１１側から排出する（ステップ１０２）。次に、検出手段４により排気系の異常の有無を検出する（具体的には圧力の劣化や温度変化を検出して異常の有無を検出する）（ステップ１０３）。異常が無ければステップ１０２に戻り、異常の場合は加熱手段を作動し、閉止されている浄化用筒体（１）を高熱で加熱する（ステップ１０４）。なお、異常は浄化用筒体１のＰＭ吸着によるつまりが原因の場合が多く、高熱加熱によって再生される。検出手段４の異常検出を続行し異常の状態がなくなったか否かを検出する（ステップ１０５）。異常が続行している場合はステップ１０４に戻り、異常が解消されたら開閉手段４を作動し、閉止されている浄化用筒体１を開放し、別の浄化用筒体１の１つを閉止状態とする（ステップ）。引続き浄化を続行（ステップ１０７）し、ステップ１０３からの工程を繰返し行う。   First, the opening / closing means 3 is rotated to close one of the purification cylinders 1 (step 100). The engine exhaust gas is introduced into the purification cylinder 1 (step 101). The exhaust gas PM and NOx are removed by the purifying cylinder 1 to purify the exhaust gas and exhaust it from the discharge passage 11 side (step 102). Next, the presence or absence of abnormality in the exhaust system is detected by the detection means 4 (specifically, the presence or absence of abnormality is detected by detecting pressure deterioration or temperature change) (step 103). If there is no abnormality, the process returns to Step 102. If there is an abnormality, the heating means is operated to heat the closed purification cylinder (1) with high heat (Step 104). The abnormality is often caused by clogging of the purification cylinder 1 due to PM adsorption, and is regenerated by high-temperature heating. The detection unit 4 continues to detect the abnormality and detects whether or not the abnormal state has disappeared (step 105). If the abnormality continues, the process returns to step 104. When the abnormality is resolved, the opening / closing means 4 is operated to open the closed purification cylinder 1 and close one of the other purification cylinders 1. State (step). Subsequently, purification is continued (step 107), and the processes from step 103 are repeated.

図５及び図６は本発明のエンジン排気ガス浄化装置とその使用方法の別の実施例を示すものである。このエンジン排気ガス浄化装置１００ａは、実施例１のエンジン排気ガス浄化装置１００とほとんど同一の構造からなるが、開閉手段３ａが円形プレートの替りに腕状プレートを用いた点が異なるこの腕状プレートはその基端部を割出し機構付駆動モータの回転軸に固定されるアーム状片からなり、図６に示すように回動することにより貫通孔１４の内の１つが閉止される構造からなる。これにより円形プレートとほぼ同様な効果を上げることができるが円形プレートに較べて小片のものからなり、低コスト化が図れる。   5 and 6 show another embodiment of the engine exhaust gas purifying apparatus and the method of using the same according to the present invention. The engine exhaust gas purification device 100a has almost the same structure as the engine exhaust gas purification device 100 of the first embodiment, but differs in that the opening / closing means 3a uses an arm plate instead of a circular plate. Consists of an arm-shaped piece whose base end is fixed to the rotating shaft of a drive motor with an indexing mechanism, and has a structure in which one of the through holes 14 is closed by rotating as shown in FIG. . As a result, substantially the same effect as that of the circular plate can be obtained, but it is made of a small piece compared to the circular plate, and the cost can be reduced.

以上の説明によって明らかなように、本発明のエンジン排気ガス浄化装置１００は、ケース本体７内で円周上に沿って並べられた複数個の浄化用筒体１内にエンジンからの排気ガスを導入し、浄化用筒体１のフィルタ状筒体１ａによりＰＭを除去し、ＮＯｘ還元触媒筒体１ｂによってＮＯｘを除去し、浄化された浄化排気ガスを浄化排気ガス通路１２を介して排出路１１から外部に排出するものである。なお、浄化用筒体１の１つを閉止状態にし、この浄化用筒体１の再生を同時に行うようにしている。なお、浄化用筒体１の閉止は開閉手段３を割出し回転することにより貫通孔２０を閉止することにより、容易に行われる。即ち、単一の円板状のプレートからなる開閉手段３の回動運動により浄化用筒体１の閉止や解放が簡単に行われる。一般にエンジンからの排気ガスの温度は４００℃位であり、この温度でＮＯｘ還元触媒筒体１ｂは作動するためＮＯｘ除去が効率的に行われる。また、フィルタ状筒体１ａによりＰＭは除去されるが、フィルタ状筒体１ａがつまるとＰＭ除去が不十分になる。このため、フィルタ状筒体１ａを加熱してフィルタに捕捉されているＰＭを加熱除去することが必要になる。捕捉されているＰＭを加熱除去するには約６００℃の温度が必要である。この温度は排気ガス自体では不十分のため加熱手段２を作動し浄化用筒体１内の温度を６００℃位にする。なお、この場合、連通路２１を作動し、少量の浄化排気ガスを流通させることにより浄化用筒体１内の温度の均一化が図れ、浄化用筒体１の再生が効率的に行われる。なお、この浄化用筒体１を再生するかについては検出手段４とそれに連結されている制御部の作動機能を工夫することにより比較的容易に行われるが、ここではその詳しい説明は省略する。   As is apparent from the above description, the engine exhaust gas purification device 100 of the present invention allows exhaust gas from the engine to flow into the plurality of purification cylinders 1 arranged along the circumference in the case body 7. Introduced, PM is removed by the filter-like cylinder 1 a of the purification cylinder 1, NOx is removed by the NOx reduction catalyst cylinder 1 b, and the purified purified exhaust gas is discharged through the purified exhaust gas passage 12 to the discharge path 11. Are discharged to the outside. Note that one of the purification cylinders 1 is closed, and the purification cylinder 1 is simultaneously regenerated. The purifying cylinder 1 is easily closed by closing the through-hole 20 by indexing and rotating the opening / closing means 3. That is, the purification cylinder 1 can be easily closed and released by the rotational movement of the opening / closing means 3 formed of a single disk-like plate. Generally, the temperature of the exhaust gas from the engine is about 400 ° C., and the NOx reduction catalyst cylinder 1b operates at this temperature, so that NOx removal is efficiently performed. Moreover, although PM is removed by the filter-like cylinder 1a, PM removal becomes insufficient when the filter-like cylinder 1a is clogged. For this reason, it is necessary to heat and remove PM trapped in the filter by heating the filter-like cylinder 1a. A temperature of about 600 ° C. is required to remove the trapped PM by heating. Since this temperature is insufficient with the exhaust gas itself, the heating means 2 is operated to bring the temperature in the purification cylinder 1 to about 600 ° C. In this case, the temperature in the purification cylinder 1 can be made uniform by operating the communication passage 21 and circulating a small amount of the purification exhaust gas, so that the purification cylinder 1 is efficiently regenerated. Note that whether or not to regenerate the purification cylinder 1 is relatively easy by devising the operation function of the detection means 4 and the control unit connected thereto, but detailed description thereof is omitted here.

以上のように、本発明のエンジン排気ガス浄化装置１００はコンパクトの構造からなり、ＰＭ及びＮＯｘを除去して基準値を満足させることができることは勿論であるが、再生が効率的に行われ、従来のものと較べて極めて高度の、かつ効率的の浄化及び再生を行うことができる。なお、以上の実施例は本発明の一例を示したものであり、同一の技術的範疇のものが適用されることは勿論である。   As described above, the engine exhaust gas purification apparatus 100 of the present invention has a compact structure, and of course, PM and NOx can be removed to satisfy the reference value, but regeneration is performed efficiently, Compared with conventional ones, it is possible to perform highly sophisticated and efficient purification and regeneration. In addition, the above Example shows an example of this invention and it is needless to say that the thing of the same technical category is applied.

本発明は、主に自動車や発電機に使用されているディーゼルエンジンの排気ガスの浄化に効果的であるが、勿論自動車や発電機以外のものでエンジンを必要とするものにすべて適用される。また、エンジンはディーゼルエンジンに限定するものでなく、すべての型式エンジンに適用される。よって、その利用範囲は極めて広い。   The present invention is effective for purification of exhaust gas from diesel engines mainly used in automobiles and generators, but of course, it can be applied to anything other than automobiles and generators that require engines. Further, the engine is not limited to a diesel engine, but is applicable to all types of engines. Therefore, the range of use is extremely wide.

本発明のエンジン排気ガス浄化装置の全体構造を示す軸断面図。1 is an axial sectional view showing the overall structure of an engine exhaust gas purification apparatus of the present invention. 図１のＡ−Ａ線断面図。AA sectional view taken on the line AA of FIG. 本発明のエンジン排気ガス浄化装置の開閉手段による浄化用筒体の閉止開放状態を説明するための平面図。The top view for demonstrating the closed open state of the cylinder for purification | cleaning by the opening / closing means of the engine exhaust gas purification apparatus of this invention. 本発明のエンジン排気ガス浄化装置の作用を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the effect | action of the engine exhaust gas purification apparatus of this invention. 本発明の図１のものと異なるエンジン排気ガス浄化装置の全体構造を示す軸断面図。The axial sectional view which shows the whole structure of the engine exhaust gas purification device different from that of FIG. 1 of the present invention. 図５のエンジン排気ガス浄化装置の開閉手段による浄化円筒体の閉止開放状態を説明するための平面図。The top view for demonstrating the closed open state of the purification | cleaning cylinder by the opening / closing means of the engine exhaust gas purification apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 浄化用筒体
１ａ フィルタ状筒体
１ｂ ＮＯｘ還元触媒筒体
２ 加熱手段
３ 開閉手段
４ 検出手段
５ 導入管
６ 排気ガス導入ケース
７ ケース本体
８ 端板
９ 貫通孔
１０ 浄化排気ガス排出ケース
１１ 排出路
１２ 浄化排気ガス通路
１３ 端板
１４ 貫通孔
１５ 遮蔽板
１６ 隙間
１７ 隙間
１８ 圧力ゲージ
１９ 温度センサ
２０ 貫通孔
２１ 連通路
２２ 圧力ゲージ
２３ 流量弁
２４ 割出し機構付駆動モータ
１００ エンジン排気ガス浄化装置
１００ａ エンジン排気ガス浄化装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Purification cylinder 1a Filter-shaped cylinder 1b NOx reduction catalyst cylinder 2 Heating means 3 Opening / closing means 4 Detection means 5 Introducing pipe 6 Exhaust gas introduction case 7 Case body 8 End plate 9 Through hole 10 Purified exhaust gas discharge case 11 Exhaust Path 12 Purified exhaust gas passage 13 End plate 14 Through hole 15 Shield plate 16 Clearance 17 Clearance 18 Pressure gauge 19 Temperature sensor 20 Through hole 21 Communication path 22 Pressure gauge 23 Flow valve 24 Drive motor with indexing mechanism 100 Engine exhaust gas purification device 100a Engine exhaust gas purification device

Claims (7)

エンジンの排気系に配置され排気ガスの黒煙微粒子（ＰＭ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を規定されている基準値以下にするためのエンジン排気ガス浄化装置であって、該装置は、排気ガスが分散導入されると共にその排出側が閉止されＰＭ及びＮＯｘを浄化処理する複数個の浄化用筒体と、この筒体内に配置される加熱手段と、夫々の前記浄化用筒体の浄化排気ガスの排出側に形成される浄化排気ガス通路と、該通路と浄化排気ガスの排出路との間に介設され両者を部分的に連通又は非連通にする単一の開閉手段と、前記浄化用筒体の劣化具合を検出する検出手段と、該検出手段の検出信号に基づき前記加熱手段の出力コントロール及び前記開閉手段の開閉コントロールを行う制御部とを設けることを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置。   An engine exhaust gas purification device that is disposed in an exhaust system of an engine and is configured to reduce harmful substances such as black smoke particulates (PM) and nitrogen oxides (NOx) in an exhaust gas to a specified standard value or less, the device The exhaust gas is dispersedly introduced and the exhaust side thereof is closed, and a plurality of purification cylinders for purifying PM and NOx, heating means arranged in the cylinders, and each of the purification cylinders A purified exhaust gas passage formed on the exhaust side of the purified exhaust gas, and a single opening / closing means interposed between the passage and the exhaust passage of the purified exhaust gas to partially or non-communicate both; Engine exhaust, comprising: a detecting means for detecting the degree of deterioration of the purifying cylinder; and a control section for performing output control of the heating means and opening / closing control of the opening / closing means based on a detection signal of the detecting means. gas Apparatus. 前記浄化用筒体が、ＰＭ補足用のフィルタ状筒体と、この外周に挿着されるＮＯｘ還元触媒筒体とからなることを特徴とする請求項１に記載のエンジン排気ガス浄化装置。   2. The engine exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the purification cylinder includes a PM-capturing filter-like cylinder and a NOx reduction catalyst cylinder inserted into the outer periphery. 前記検出手段が、前記装置内の排気圧を検出する圧力ゲージと、前記浄化用筒体の温度を検出する温度センサとからなることを特徴とする請求項１に記載のエンジン排気ガス浄化装置。   The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the detection means includes a pressure gauge for detecting an exhaust pressure in the apparatus and a temperature sensor for detecting a temperature of the purification cylinder. 前記開閉手段が、回転駆動される円形プレート又は腕状プレートからなり、複数個の前記浄化用筒体と対応する前記浄化排気ガス通路の少なくとも１つと前記排出路との連通を閉止すると共に残りの前記浄化排気ガス通路と前記排出路とを連通させるものからなることを特徴とする請求項１に記載のエンジン排気ガス浄化装置。   The opening / closing means comprises a circular plate or an arm-like plate that is rotationally driven, and closes communication between at least one of the purified exhaust gas passages corresponding to a plurality of the purification cylinders and the discharge passage, and the remaining 2. The engine exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the purified exhaust gas passage and the exhaust passage are communicated with each other. 前記浄化排気ガス通路と前記排出路との間には連通路が形成され、該連通路内には流量コントロール手段が設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジン排気ガス浄化装置。   2. The engine exhaust gas purification device according to claim 1, wherein a communication passage is formed between the purified exhaust gas passage and the exhaust passage, and a flow rate control means is provided in the communication passage. 前記請求項１乃至５に記載のエンジン排気ガス浄化装置の使用方法であって、該方法は、エンジンからの排気ガスが分散導入された複数個が前記浄化用筒体の内の少なくとも１つを前記開閉手段を動作して閉止し他を開放して排気ガスの浄化排出を行う第１のステップと、閉止されている浄化円筒体内の加熱手段を作動し、該浄化用筒体を加熱して該浄化用筒体の再生を図る第２のステップと、排気系の前記圧力ゲージや前記温度センサの変化に基づき、閉止されていた前記浄化用筒体の閉止を開放すると共に残りの浄化用筒体の内の少なくとも１つを閉止する第３のステップとを順次行うことを特徴とするエンジン排気ガス浄化装置の使用方法。   6. The method of using an engine exhaust gas purification device according to claim 1, wherein a plurality of the exhaust gases from the engine dispersedly introduced at least one of the purification cylinders is used. A first step of operating and closing the open / close means and opening the others to purify and discharge exhaust gas; and operating the heating means in the closed purification cylinder to heat the purification cylinder. Based on the second step of regenerating the purification cylinder, and changes in the pressure gauge and the temperature sensor of the exhaust system, the closed purification cylinder is released and the remaining purification cylinders are opened. And a third step of closing at least one of the body in order. 閉止されている浄化用筒体の前記浄化排気ガス通路と前記排出路との間に介設される連通路の流量コントロール手段を動作し、前記浄化排気ガス通路と前記排出路との間に微少の浄化排気ガスを流通させることを特徴とする請求項６に記載のエンジン排気ガス浄化装置の使用方法。   The flow control means of the communication passage interposed between the purified exhaust gas passage and the discharge passage of the closed purification cylinder is operated, and a minute amount is provided between the purified exhaust gas passage and the discharge passage. The method for using the engine exhaust gas purification device according to claim 6, wherein the purified exhaust gas is circulated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010147127A1 (en) * 2009-06-17 2010-12-23 日立建機株式会社 Exhaust gas treatment device for diesel engine

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