JP2009275569A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気ガス中の未燃焼の排気微粒子であるカーボン粒子を除去する排気ガス浄化装置(排気クリーナー)に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device (exhaust cleaner) that removes carbon particles that are unburned exhaust particulates in exhaust gas of an internal combustion engine, particularly a diesel engine.
急な坂道を登る場合や急な加速を行なった場合等、高負荷運転時に排気微粒子が多くなり易い。排気微粒子はカーボン粒子からなるもので、排気ガスを黒い煙状に濁らせて排気ガス臭を高める。従来、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれているカーボン粒子を捕集する方法としては、一般的にはセラミック材をしようしたハニカム構造や発泡構造のフィルターを排気管に介装したケース体内に固定的に設置することが検討されている。 When climbing a steep slope or performing a rapid acceleration, exhaust particulates tend to increase during high-load operation. Exhaust particulates are made of carbon particles, making the exhaust gas turbid like black smoke and increasing the exhaust gas odor. Conventionally, as a method of collecting carbon particles contained in exhaust gas of a diesel engine, a honeycomb structure using a ceramic material or a filter with a foam structure is generally fixed in a case body that is interposed in an exhaust pipe. It is being considered to install in
従来のハニカム構造や発泡構造のフィルターは、コスト高になるという欠点があるとともに、カーボン粒子を捕捉後、目詰まりなどの機能の低下を防ぐために、これらのフィルターで捕捉したカーボン粒子を取り除く手段として、自動的にカーボン粒子を燃やし、灰にして大気に放出するヒーター制御手段や、ケース体を外してフィルターを取り出し、水洗いや私費ター等で燃やして再生させる方法が行われているが、これらは何れもコスト高になるとともに、取り外しに時間がかかり、実用に適応しにくいという欠点があった。 Conventional filters with a honeycomb structure or foam structure have the disadvantage of high costs, and after capturing the carbon particles, as a means to remove the carbon particles captured by these filters in order to prevent functional degradation such as clogging. Heater control means that automatically burns carbon particles and turns it into ash and releases it to the atmosphere, and removes the case body and removes the filter, and it is burned and regenerated by washing with private funds etc. In both cases, the cost is high, and it takes time to remove, and it is difficult to adapt to practical use.
本発明は、上記のような従来の欠点に鑑み、安価で確実にカーボン粒子を付着させて除去することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine that can adhere and remove carbon particles at low cost and in view of the above-mentioned conventional drawbacks.
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気管8の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部1aと非通気性の底壁部1bとからなる有底円筒状の本体ケーシング1と、本体ケーシング1の外周面側又は内周面側に周方向一定間隔で軸方向に延びるように設けられ、排気管8から本体ケーシング1内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング1の外周側で旋回させるための羽根4,14と、本体ケーシング1の外周側に設けられた通気性の中ケーシング6と、中ケーシング6を覆うように配置され、中ケーシング6を通過してくる排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維シートからなるフィルター3と、フィルター3を保持するように本体ケーシング1に取外し可能に取り付けられ又は開閉可能に設けられた通気性のカバー7と、から構成されてなることを特徴とする。
Means for solving the above problems will be described with reference numerals in the embodiments described later. The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to
請求項2は、請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記本体ケーシング1の周壁部1aは多孔状に形成され、この多孔状周壁部1aの外周面側には周壁部1aの全長にわたって延び且つ周壁部1a外周面に対し所定角度に傾斜する複数枚の板羽根4が周方向一定間隔に配設され、本体ケーシング1内部から周壁部1aを通過してくる排気ガスが各板羽根4に当たって本体ケーシング1の外周側で旋回するようになっていることを特徴とする
According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the
請求項3は、請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記本体ケーシング1の周壁部1aにはその軸方向に延びる複数の通気用スリット15が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット15の一側縁部が周壁部の内側又は外側へ屈曲延設されて羽根14を形成し、本体ケーシング1内部から各通気用スリット15を通過した排気ガスが羽根14によって本体ケーシング1の外周側で旋回するようになっていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, a plurality of
請求項4は、請求項3に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記本体ケーシング1の周壁部1aは多孔状に形成されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to the third aspect, the
請求項5は、請求項1〜4の何れかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記フィルターは、シリカ(SiO2)を主成分とする無機繊維からなることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the filter is made of inorganic fibers mainly composed of silica (SiO 2 ).
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項1に係る発明によれば、本体ケーシング1内に導入された排気ガスは、通気性の周壁部1aを通過すると共に板羽根4に当たって本体ケーシング1の外周を旋回することにより、排気圧を十分に下げ、こうして排気圧を下げた状態で中ケーシング6の外側にあるフィルター3を通過することにより、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター3に効率良く付着して除去される。そして、フィルター3にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、カバー4を取り外し又は開放することにより、新しいフィルター3と簡単容易に交換することができる。また、フィルター3は、無機繊維からなるため、使用済みのものは一般廃棄物としてそのまま廃棄することができる。
The effect of the invention by the above solution will be described with reference numerals in the embodiments described later. According to the invention according to
請求項2に記載のように、本体ケーシング1の周壁部1aは多孔状に形成されたものでもよく、この場合には、周壁部1aの外周面側には周壁部1aの全長にわたって延び且つ周壁部1a外周面に対し所定角度に傾斜する複数枚の板羽根4を周方向一定間隔に配設することによって、本体ケーシング1内部から周壁部1aを通過してくる排気ガスは各板羽根4に当たって本体ケーシング1の外周側で旋回することができる。
As described in
請求項3に記載のように、本体ケーシング1の周壁部1aに軸方向に延びる複数の通気用スリット15を周方向一定間隔に形成すると共に、各スリット15の一側縁部を周壁部の内側又は外側へ屈曲延設して羽根14を形成することによって、本体ケーシング1内部から各通気用スリット15を通過した排気ガスを羽根14によって本体ケーシング1の外周側で旋回させることができる。
As described in
請求項4に記載のように、請求項3の場合、本体ケーシング1の周壁部1aは多孔状に形成してもよい。即ち、多孔状の周壁部1aに軸方向に延びる通気用スリット15を形成すると共に、各スリット15の一側縁部を周壁部の内側又は外側へ屈曲延設して羽根14を形成してもよい。
As described in
請求項5に係る発明のように、フィルター3がシリカ(SiO2)を主成分とする無機繊維からなるものによれば、排気ガスの温度が仮に700〜800℃程度であっても、燃えるようなことがなく、カーボン粒子を有効に付着除去することができる。
According to the fifth aspect of the invention, when the
以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図1の(a) は本発明に係る排気ガス浄化装置Aをトラックのディーゼルエンジンの排気管8に取り付けた状態の断面図、(b) は(a) のX−X線断面図、(c) は(a) のY−Y線断面図である。この排気ガス浄化装置Aは、ディーゼルエンジンの排気管8の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部1aと非通気性の底壁部1bとからなる有底円筒状の本体ケーシング1と、この本体ケーシング1の外周面側に周方向一定間隔で軸方向に長く延びるように設けられ、排気管8から本体ケーシング1内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング1の外周側で旋回させるための複数の板羽根4…と、これらの羽根4…の外周側に設けられた通気性の中ケーシング6と、この中ケーシング6を覆うように配置され、中ケーシング6を通過してくる排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維シートからなるフィルター3と、このフィルター3を保持するように本体ケーシングに取外し可能に取り付けられた通気性のカバー7と、から構成されている。
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 (a) is a sectional view of an exhaust gas purification apparatus A according to the present invention attached to an
本体ケーシング1は、多数の通気孔2…を有する多孔状の周壁部1aと、通気孔2を形成していない非通気性の底壁部1bとで有底円筒状に形成されていて、開口端部1aoが排気管8の先端部に嵌合されてクランプ5により締め付け固定されている。尚、本体ケーシング1の開口端部1aoには割溝G(図1の(c) 参照)が形成されていて、クランプ5による締結を有効に行なわせるようにしている。中ケーシング6は、図2にも示すように多数の通気孔2…を有する多孔状の円筒形周壁体からなる。
The
この本体ケーシング1の多孔状周壁部1aには外周面側に、周壁部1aの全長にわたるように延び且つ周壁部1a外周面に対し所定角度をなして傾斜する(図1の(b) 参照)と共に軸方向に対し所定角度傾斜する(図1の(a) 参照)複数枚の板羽根4…が周方向一定間隔に配設されていて、本体ケーシング1の内部から周壁部1aの通気孔2…を通過してくる排気ガスが図1の(b) に矢印で示すように各板羽根4の内側面に当たって本体ケーシング1の外周側で旋回するようになっている。
The porous
耐熱性無機繊維からなるフィルター3としては、好ましくは、シリカ(SiO2)成分が90%以上のファイバーによって形成された厚さ5mm程度のファイバーマットが使用される。しかして、このファイバーマットからなるフィルター3は、図2に示すように、帯板状のものを二重〜三重の円筒状に丸めた状態で本体ケーシング1に被せるようになっている。
As the
カバー7は、図2にも示すように、多数の通気孔2…を有する円筒状の周壁体11と、中央部にボルト挿通孔12oを形成し、前記円筒状周壁体11の先端部及び中ケーシング6の先端部を塞ぐ皿形の底蓋体12とからなるもので、周壁体11の基端部を、本体ケーシング1の入口部外周(周壁部1aの開口端部1ao外周)側に周設されたカバー本体保持用フランジ9に保持し且つ周壁体11の先端部を底蓋体12により塞いだ状態で、底蓋体12の中央部のボルト挿通孔12oから固定用ボルト13を、本体ケーシング1の底壁部1b中央部に設けたネジ孔1boにねじ込んで締め付けることにより、中ケーシング6及び周壁体11をフランジ9に保持すると共に底蓋体12を中ケーシング6及び周壁体11の先端部に固定するようにしている。
As shown in FIG. 2, the
クランプ5は、図1の(a) ,(c) 及び図2の(a) に示すように、所要長さの金属製帯板5oを、その両端部5a,5bどうしが重合するように円環状に拡縮可能に形成すると共に、その一端部5a側の外側面に長手方向に沿って一定ピッチでラック(図示省略)を刻設し、帯板5oの両端部5a,5bの重合部分にはその他端部5bに、前記ラックに噛合するピニオン5cを軸支したブラケット5dを取り付け、しかしてピニオン5cを一方向に回転させて、帯板5oの一端部5a側を引き込むようにすることにより、帯板5oを排気管8の外周面に締め付け固定するようにしたものである。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (c) and FIG. 2 (a), the
上記のように構成される排気ガス浄化装置をトラックのディーゼルエンジンの排気管8に取り付けるには、図2に示すように、板羽根4を取り付けた本体ケーシング1の周壁部1aの開口端部1aoを排気管8の先端部に外嵌合させてクランプ5により締め付け固定した後、本体ケーシング1を囲繞すにように中ケーシング6を嵌め込んで、その基端部をカバー本体保持用フランジ9に係合させ、そしてこの中ケーシング6に、円筒状に丸めたフィルター3を本体ケーシング1に被せ、この後、フィルター3を囲繞するようにカバー7の周壁体11を嵌合して、その基端部をフランジ9に係合させ、この周壁体11及び中ケーシング6の夫々先端部を底蓋体12により塞いだ状態で、この底蓋体12を固定用ボルト13で本体ケーシング1の底壁部1bに固定すればよい。
In order to attach the exhaust gas purification apparatus configured as described above to the
こうしてトラックのディーゼルエンジンの排気管8に取り付けた排気ガス浄化装置Aの作用について以下に説明すると、ディーゼルエンジンの運転によって、エンジンから排出された排気ガスは、排気管8を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Aの本体ケーシング1内に導入された後、本体ケーシング1の周壁部1aの通気孔2…を通って各板羽根4の内側面に当たることにより、図1の(b) に示すように本体ケーシング1の外周を旋回しながら、中ケーシング6の通気孔2…からフィルター3に入り込むようになる。中ケーシング6は、フィルター3を支持すると共に、本体ケーシングの外周面とフィルター3の内周面との間で排気ガスが旋回しうるだけの空間を形成する役割を果たしている。
The operation of the exhaust gas purifying apparatus A thus attached to the
上記のように本体ケーシング1内に導入された排気ガスは、周壁部1aの通気孔2…を通過すると共に、板羽根4に当たって本体ケーシング1の外周を旋回することによって、排気圧が十分に下がることになり、こうして排気圧を十分に下げた状態で中ケーシング6の外側にあるフィルター3を通過することによって、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター3に効率良く付着して除去される。
The exhaust gas introduced into the
フィルター3を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、カバー7の周壁体11の通気孔2…を通ってそのまま外部に排出される。
The clean exhaust gas from which the carbon particles have been removed after passing through the
このフィルター3にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、カバー7を取り外して、新しいフィルター3と交換する。カバー7を取り外す時は、底蓋体12を本体ケーシング1に固定している固定用ボルト13を抜き取ればよいから、フィルター3の交換が簡単容易となる。
If a certain amount of carbon particles adheres to the
フィルター3の交換時期は、ディーゼルエンジンの運転時間等により適宜に決めればよいが、フィルター3がカーボン粒子によって目詰まりを生じる前に交換する必要がある。フィルター3は、耐熱性無機繊維からなるため、使用中に本体ケーシング1の高温加熱によって燃えるようなことがなく、安全に使用できるものである。また、このフィルター3は、シリカ(SiO2)を主成分とする無機繊維からなるもので、1000℃程度の高温下でも十分しようすることができる。
The replacement time of the
図3の(a) は、本発明に係る他の排気ガス浄化装置Bをトラックのディーゼルエンジンの排気管8に取り付けた状態の断面図、(b) は(a) のZ−Z線断面図である。この排気ガス浄化装置Bは、ディーゼルエンジンの排気管8の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部1aと非通気性の底壁部1bとからなる有底円筒状の本体ケーシング1と、この本体ケーシング1の内周面側に周方向一定間隔で軸方向に長く延びるように設けられ、排気管8から本体ケーシング1内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング1の外周側で旋回させるための複数の羽根14…と、これらの羽根4…の外周側に設けられた通気性の中ケーシング6と、この中ケーシング6を覆うように配置され、中ケーシング6を通過してくる排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維シートからなるフィルター3と、このフィルター3を保持するように本体ケーシング1に開閉可能に取り付けられた通気性のカバー7と、から構成されている。
3A is a cross-sectional view of a state where another exhaust gas purifying apparatus B according to the present invention is attached to the
本体ケーシング1の周壁部1aにはその軸方向に延びる複数の通気用スリット15が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット15の一側縁部が周壁部の内側へ屈曲延設されて羽根14を形成し、本体ケーシング1内部から各通気用スリット15を通過した排気ガスが各羽根14によって本体ケーシング1の外周側で旋回するようになっている。図3の(a) に示すように、スリット15は、周壁部1aにその軸方向に間隔をおいて複数形成されている。
A plurality of ventilation slits 15 extending in the axial direction are formed in the
また本体ケーシング1は、周壁部1aの開口端部1aoが排気管8の先端部に嵌合されてクランプ16により締め付け固定されている。このクランプ16は、所要長さの金属製帯板16oを円環状に形成すると共に、その両端部に連結片部16a,16aを形成し、両連結片部16a,16a間にネジ具17を介装し、ネジ具17を締め付けることにより円環状部16oを緊縮して、周壁部1aの開口端部1aoを排気管8に固定するようにしたものである。中ケーシング6は、図4にも示すように多数の通気孔2…を有する円筒状周壁部6aと、非通気性の底壁部6bとで有底円筒状に形成されている。
The
カバー7は、図4にも示すように、多数の通気孔2…を有する円筒状の周壁体11と、この周壁体11の先端部を塞ぐ皿形の底壁体12とからなるもので、周壁体11の基端部は、本体ケーシング1の入口部外周側に周設されたカバー本体保持用フランジ9の周縁部に溶接により固着されて、本体ケーシング1と同心状に一体に取り付けられている。底壁体12は、その一端側を周壁体11の先端部にヒンジ18により枢着し、他端側に突設した突片19を周壁体11の先端所要部にビス20で螺着することにより、閉じた状態で周壁体11に固定できるようにしている。
As shown in FIG. 4, the
図4は、上記のような構成の排気ガス浄化装置Bを排気管8に取り付ける方法を示したもので、本体ケーシング1の入口部外周側に周設されたカバー本体保持用フランジ9にカバー7の周壁体11を一体に保持した状態で、カバー7の底壁体12を開放させ、この開放状態から、本体ケーシング1に中ケーシング6を嵌め込んで、その基端部をカバー本体保持用フランジ9に係合させ、そしてこの中ケーシング6に円筒状に丸めたフィルター3を被せた後、カバー7の底蓋体12を閉じて、突片19を周壁体11の先端所要部にビス20で螺着すればよい。
FIG. 4 shows a method of attaching the exhaust gas purifying apparatus B having the above-described configuration to the
こうしてディーゼルエンジンの排気管8に取り付けた排気ガス浄化装置Bにあっては、ディーゼルエンジンの運転によって、エンジンから排出された排気ガスは、排気管8を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Bの本体ケーシング1内に導入された後、本体ケーシング1の周壁部1aのスリット15を通過すると共に、内向きに突出した羽根14にガイドされることによって図3の(b) に示すように本体ケーシング1の外周を旋回しながら、中ケーシング6の通気孔2…からフィルター3に入り込む。
In the exhaust gas purification device B thus attached to the
上記のように本体ケーシング1内に導入された排気ガスは、周壁部1aのスリット15を通過すると共に板羽根4により本体ケーシング1の外周を旋回することによって、排気圧を十分に下げ、こうして排気圧を下げた状態で中ケーシング6の外側にあるフィルター3を通過することにより、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター3に効率良く付着して除去されることになる。フィルター3を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、カバー7の周壁体11の通気孔2…を通って外部に排出される。
The exhaust gas introduced into the
図5は、排気管8から本体ケーシング1内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング1の外周側で旋回させるための羽根14が本体ケーシング1の外周面側に周方向一定間隔で軸方向に延びるように設けられた排気ガス浄化装置Cを示すもので、本体ケーシング1の周壁部1aにはその軸方向に延びる複数の通気用スリット15が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット15の一側縁部が周壁部の外側へ屈曲延設されて羽根14を形成している。
FIG. 5 shows that the
この排気ガス浄化装置Cの場合も、エンジンから排出された排気ガスは、排気管8を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Bの本体ケーシング1内に導入された後、本体ケーシング1の周壁部1aのスリット15を通過すると共に、外向きに突出した羽根14にガイドされることによって図5 に示すように本体ケーシング1の外周を旋回しながら、中ケーシング6の通気孔2…からフィルター3に入り込む。しかして、本体ケーシング1内に導入された排気ガスは、周壁部1aのスリット15を通過すると共に板羽根4によって本体ケーシング1の外周を旋回することにより、排気圧を十分下げた状態で中ケーシング6の外側にあるフィルター3を通過し、それによって排気ガス中のカーボン粒子がフィルター3に効率良く付着して有効に除去される。
Also in the case of the exhaust gas purification device C, the exhaust gas discharged from the engine passes through the
A,B,C 排気ガス浄化装置
1 本体ケーシング
2 通気孔
3 フィルター
4 羽根
6 中ケーシング
7 カバー
8 内燃機関の排気管
14 羽根
15 通気用スリット
A, B, C Exhaust
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JP2008126875A JP2009275569A (en) | 2008-05-14 | 2008-05-14 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9534525B2 (en) | 2015-05-27 | 2017-01-03 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Mixer assembly for exhaust aftertreatment system |
-
2008
- 2008-05-14 JP JP2008126875A patent/JP2009275569A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9534525B2 (en) | 2015-05-27 | 2017-01-03 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Mixer assembly for exhaust aftertreatment system |
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