[发明专利]废气处理装置

说明书

本发明涉及对从柴油机等内燃机中排出的废气进行净化处理的装置，更具体地说，是涉及一种带有一面在过滤器中对废气中含有的燃烧生成物的颗粒进行捕集并对颗粒重量进行测定、一面在达到规定捕集重量时使净化装置动作的程序的废气处理装置。

从内燃机特别是柴油机中排出的废气所含颗粒主要含有SOF(可溶有机馏份)、碳黑和硫黄化合物三种。作为在排气装置内对这种颗粒进行处理的方法，正在对SOF进行氧化燃烧的氧化催化方式以及采用过滤器对颗粒进行捕集并燃烧去除的方式等进行实用化研究。但由于氧化催化方式不能减少废气中的碳黑，而以过滤器方式在实用上较为理想。

然而过滤器方式如接连不断捕集颗粒则会产生筛眼堵塞并使废气流动恶化，最坏的情况下会使发动机输出降低或使发动机停止。对此正在进行使过滤器捕集能力再生技术的开发，但确保过滤器的耐久性能也正在成为实用化方面的重大课题。

作为使过滤器捕集能力再生的方法，正在进行的开发有在过滤器内对颗粒进行燃烧去除的方式，以及把高压空气供给过滤器而将颗粒刮到过滤器外并在过滤器外部对颗粒进行燃烧去除的方式等。但由于在过滤器外部对颗粒进行处理的方式在把颗粒从过滤器中完全去除方面存在着问题，因此再生方式的主流是在过滤器内对颗粒进行燃烧去除方式。

由于颗粒要加热到600℃左右才开始燃烧，因此在对颗粒进行燃烧去除时过滤器内部的温度相当高。采用陶瓷材料构成的过滤器耐热性有限，一方面当燃烧温度上升到耐热温度以上时过滤器会溶化而损坏，另一方面由于过滤器内部产生的温度差引起热膨胀差进而产生应力，导致龟裂。为了避免这种在燃烧净化的同时产生过滤器的机械性损坏并使过滤器保持颗粒捕集性能，重要的是预先确定在最适宜条件下能使过滤器再生的捕集颗粒重量、对捕集到的颗粒重量进行高精度测量、再生时根据把包含过滤器在内的周边条件一起考虑测得的颗粒重量用最适宜的再生方法进行过滤器的加热再生。

作为颗粒重量的测量方法，可考虑的有检测过滤器前后压力并根据过滤器前后压差求得捕集颗粒重量的方式以及检测因捕集颗粒重量变化的过滤器周边微波特性以求得捕集颗粒重量的方式等。

利用过滤器前后压差的方法中，由于因废气流量和废气温度引起压差变动，故必须对检测到的压力信号进行修正。但发动机转速变动频繁，相应废气温度变化剧烈，即使进行修正，也难以对捕集颗粒重量作高精度的检测。

中国专利申请，公开号为CN 1066486A，揭示了用微波测定捕集颗粒重量的方法的改进，但并未揭示利用捕集颗粒重量记忆装置对颗粒重量进行判定的装置。

另一方面，利用微波的测量方法具有与废气流量的变动无关、能检测捕集颗粒重量的优点。本发明人在本发明之前曾提出利用微波的颗粒重量检测方法(日本特许特愿平5-7291号)，该方法为电磁波方式，测定捕集颗粒重量的手段不暴露在废气中，能保证测定性能的耐久性。

然而已经判明上述测定方法难以在内燃机的所有运转条件下高精度地测定捕集颗粒重量。其原因在于这种方法只是根据检测到的微波信号对过滤器中被捕集到的颗粒重量加以确定。下面来讨论它的问题。

如所周知，从内燃机排出的颗粒其组成一般随内燃机的负荷条件而变化。加到内燃机上的负荷增大，则碳黑在排出颗粒中占的重量比例就增加。作为内燃机的实用环境，可以在城市道路上行驶的公共汽车、垃圾收集车等这样的车辆为例来考察。在这样的运转条件下，由于不再继续加大负荷，所以过滤器中捕集到的颗粒包含有可方便地分别测定SOF、碳黑和硫黄化合物的含量。这个含有量的比例尽管是按运转条件而变化的，但不管怎样，在用实际运转条件所估计的范围中，采用前述方法还是能够适应的。另一方面，在持续承受大负荷的场合例如建设机械作业或汽车长时间爬坡行驶时，从内燃机排出的颗粒成份几乎全是碳黑。由于这种所谓“干碳黑”重量轻而颗粒大，与前述使用环境相比，存在因废气流动而产生颗粒向过滤器内的侵入分布以及其后捕集分布方面也变化的可能性。加之干碳黑本身同SOF或硫黄化合物相比微波的吸收率极高。这样，作为干碳黑特性和微波性质的综合结果，在单单依靠测定捕集颗粒重量的微波信号判定过滤器再生时期时就会产生较大的误差。

因此，在对过滤器进行再生时，尽管实际捕集颗粒重量少，但仍会根据检测信号判定为颗粒重量多，而在再生处理中产生加热不足，不能达到良好燃烧，从而存在产生燃烧残余物的问题。