JP2002115527A - Particulate combustion removing device of diesel particulate filter - Google Patents

Particulate combustion removing device of diesel particulate filter

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JP2002115527A
JP2002115527A JP2000341148A JP2000341148A JP2002115527A JP 2002115527 A JP2002115527 A JP 2002115527A JP 2000341148 A JP2000341148 A JP 2000341148A JP 2000341148 A JP2000341148 A JP 2000341148A JP 2002115527 A JP2002115527 A JP 2002115527A
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filter
particulate
exhaust gas
flow path
combustion
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JP2000341148A
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Japanese (ja)
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Takahiko Ito
孝彦 伊東
Junko Seki
純子 関
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YUKIGAYA SEIGYO KENKYUSHO KK
Yukigaya Institute Co Ltd
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YUKIGAYA SEIGYO KENKYUSHO KK
Yukigaya Institute Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce particulate combustion energy by controlling a flow line of exhaust gas at particulate filtering time and an air current flow line at combustion removing time in different optimal operations in a diesel particulate combustion removing device. SOLUTION: This particulate combustion removing device is provided with a first passage forming device for forming a passage reaching an exhaust gas deriving pipe after being filtered by a filter from an exhaust gas introducing pipe for parallelly introducing exhaust gas into the whole one surface or the filter, a second passage forming device for closing a first passage when burning and removing filter accumulated particulates and forming a second passage for flowing out combustion exhaust gas to the exhaust gas deriving pipe by successively and serially flowing heating air from an ignition heater to a divided filter existing in the downstream side from a divided filter existing in the upstream by dividedly arranging a surface of the filter in plural parts and a passage switching mechanism.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン自動車の排気ガスに含まれる微粒子を除去するために
排気管に設けた微粒子除去用フィルタにおいて、フィル
タに微粒子が付着し滞積して機能が低下した際に、少な
い燃料消費で微粒子に着火し、燃焼させて微粒子を除去
しフィルタ機能を維持する装置を提供することを目的と
している。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter for removing particulates provided in an exhaust pipe for removing particulates contained in exhaust gas of a diesel engine automobile. It is an object of the present invention to provide a device that ignites fine particles with little fuel consumption and burns the fine particles to remove the fine particles and maintain a filter function.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気に含まれる黒
煙を減少させる要望は強く、排気通路にフィルタを配置
して微粒子を捕捉すること、及び微粒子がフィルタに滞
積した場合には微粒子を燃焼させて、フィルタの機能を
回復させることは既に提案されていた。しかし、従来の
技術においては、捕捉された微粒子を安定に燃焼させる
ことが困難であり、また燃焼のために設けたヒーターに
供給する電力が多大であるため、消費される燃費も少な
くないのが欠点であった。
2. Description of the Related Art There is a strong demand for reducing black smoke contained in exhaust gas of a diesel engine. Therefore, a filter is disposed in an exhaust passage to trap fine particles, and when the fine particles are accumulated in the filter, the fine particles are burned. Thus, restoring the function of the filter has already been proposed. However, in the conventional technology, it is difficult to stably burn the captured fine particles, and the amount of electric power supplied to a heater provided for combustion is large. It was a drawback.

【0003】従来の技術においては、微粒子を捕捉する
フィルタに近接して全面にわたりヒーターを配置し、フ
ィルタに蓄積された微粒子が所定量に達すると、排気流
を遮断しヒーターに電力を供給して発熱させ、燃焼空気
を流して微粒子を燃焼させていた。この構成によると、
気流に直交するフィルタ上の微粒子の厚さが小さいこと
を意味し、ヒーターをフィルタ全面に設ける関係から大
型となり、微粒子への安定な着火と燃焼の維持のために
ヒーターに供給する電力は大きくなることを余儀なくさ
れていた。このような事情が燃料消費を増大させる要因
となっていたのである。
[0003] In the prior art, a heater is arranged over the entire surface in close proximity to a filter for capturing fine particles, and when a predetermined amount of the fine particles accumulated in the filter reaches a predetermined amount, an exhaust flow is cut off to supply power to the heater. Heat was generated, and combustion air was flowed to burn the fine particles. According to this configuration,
Means that the thickness of the fine particles on the filter orthogonal to the air flow is small, and the size of the heater becomes large because the heater is provided on the entire surface of the filter, and the power supplied to the heater for maintaining stable ignition of the fine particles and maintaining the combustion increases I was forced to do that. Such circumstances were factors that increased fuel consumption.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、微粒子除去
のために常時フィルタを通過させるエンジンからの排気
の流線と、フィルタ機能を回復させるための微粒子燃焼
除去用の気流流線とを、互いに異なる最適な動作が可能
となるように制御する装置を設けて、燃焼の安定化を実
現し、従来の技術と比較して捕捉された微粒子を燃焼さ
せる為に消費するエネルギーを減少させて、燃料消費の
増大を避けることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an exhaust gas streamline from an engine which always passes through a filter for removing particulates, and an airflow line for removing and burning particulates for restoring the filter function. Providing a device that controls to enable different optimal operations from each other, realizes combustion stabilization, reduces energy consumed to burn captured fine particles as compared with the conventional technology, The aim is to avoid increased fuel consumption.

【0005】エンジンの排気から微粒子を除去する際に
は、単位時間あたり大容積の排気がフィルタを通過でき
るようにすることが必要である。そのためには従来と同
様に面積の大きいフィルタを排気通路に設けて、フィル
タの全面に並列して分布する貫通排気流を生成させるフ
ィルタ技術を採用する。しかし本発明は、捕捉された微
粒子を燃焼させる時には、フィルタを同一形状に細分し
積層した集合体を形成させ、積層方向に燃焼空気を流し
て細分されたフィルタを順次貫通して直列的に燃焼空気
を通過させ、更に、外周に炉壁または煙道に相当する気
流案内筒を形成することによって、燃焼の連鎖反応を発
生させるという原理に基づいており、従来技術の問題点
であった燃焼除去の際の大きな燃料消費を改良しようと
するものである。
When removing particulates from engine exhaust, it is necessary to allow a large volume of exhaust per unit time to pass through the filter. For this purpose, a filter technique is used in which a filter having a large area is provided in the exhaust passage as in the related art, and a through-exhaust flow distributed in parallel over the entire surface of the filter is generated. However, according to the present invention, when the captured fine particles are burned, the filter is subdivided into the same shape to form a stacked body, and combustion air is flowed in the laminating direction to sequentially penetrate the subdivided filter and burn in series. It is based on the principle of causing a chain reaction of combustion by passing air and further forming an air flow guide tube corresponding to a furnace wall or a flue on the outer periphery. It is intended to improve the large fuel consumption at the time.

【0006】従来技術においては、微粒子燃焼のためフ
ィルタ全面にヒーターを設けていたため定格容量はKW
のオーダーで、加熱に要する電力も大きく、燃焼温度に
達するまでの時間も10分程度を要していた。また装置
全体も大型となり、車両に搭載するスペースを確保する
ことが困難であった。本発明によれば、微粒子を燃焼さ
せる時にフィルタを細分し積層して燃焼空気を流すと、
着火用のヒーターの面積は従来技術と比較し細分数で除
した値となるから、ヒーターのサイズも電力容量も非常
に小さくでき、燃焼温度に達する時間を秒単位に短くで
きる。しかも積層したフイルタの最上流部にのみヒータ
ーが設置され、着火後は燃焼の連鎖反応により複数層が
同時燃焼しながら下流に伝播し、燃焼用空気の供給によ
り燃焼温度も急激に上昇するから、ヒーターの供給電力
を低減または遮断しても微粒子を完全に燃焼させて、従
来の欠点を解決することができる。
[0006] In the prior art, the rated capacity is KW because a heater is provided on the entire surface of the filter for the combustion of fine particles.
, The electric power required for heating was large, and the time required to reach the combustion temperature also required about 10 minutes. In addition, the entire device has become large, and it has been difficult to secure a space to be mounted on a vehicle. According to the present invention, when burning the fine particles, when the filter is subdivided and laminated and the combustion air flows,
Since the area of the ignition heater is a value obtained by dividing the area by a fractional number as compared with the prior art, the size of the heater and the power capacity can be very small, and the time to reach the combustion temperature can be shortened in seconds. In addition, a heater is installed only at the uppermost stream of the stacked filter, and after ignition, multiple layers propagate simultaneously downstream by the chain reaction of combustion, and the combustion temperature rises sharply by the supply of combustion air, Even if the power supplied to the heater is reduced or cut off, the particles can be completely burned, and the conventional disadvantage can be solved.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0007】上記課題を解決するために本発明において
は、ディーゼルエンジンの排気に含まれる微粒子を濾過
により除去するフィルタの一面全体に対して、排気を並
列的に導入する排気導入管からフィルタで濾過後の排気
導出管に至る流路を形成する第1の流路形成装置と、フ
ィルタに滞積した微粒子を燃焼除去する際に第1の流路
を閉鎖し、フィルタの面を複数の部分に分割して配列
し、着火ヒーターからの加熱空気を上流にある分割した
フィルタから下流にある分割フィルタへ順次直列的に流
し、ディーゼル微粒子の燃焼排気を排気導出管に流出さ
せる第2の流路を形成するための第2の流路形成装置
と、第1と第2の流路形成装置に切り換えるための流路
切換機構と、を備えている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a filter for filtering particulates contained in exhaust gas from a diesel engine through an exhaust gas introduction pipe for introducing exhaust gas in parallel to an entire surface of the filter. A first flow path forming device that forms a flow path leading to a subsequent exhaust outlet pipe, and the first flow path is closed when burning and removing fine particles accumulated in the filter, and the surface of the filter is divided into a plurality of portions. A second flow path for dividing and arranging the heating air from the ignition heater to flow in series from the upstream divided filter to the downstream divided filter in order, and causing the combustion exhaust gas of the diesel particulates to flow to the exhaust outlet pipe. A second flow path forming device for forming the first flow path; and a flow path switching mechanism for switching between the first and second flow path forming apparatuses.

【0008】他の実施例においては、帯状の微粒子除去
用フィルタをジグザグ状に成形し、ジグザグ状のフィル
タの一方の側に設けた排気導入管から開放状態のシャッ
ターを経由して排気を導入する機構と、ジグザグ状のフ
ィルタの他方の側に設けた開放状態のシャッターを経由
して排気導出入管に排気を排出する機構とから構成され
る第1の流路形成装置と、上記シャッターが閉鎖状態に
切り換えられ、フルタフレームの側壁と閉鎖したシャッ
ターにより構成されたケースにより包囲されたジグザグ
状のフィルタを直列的に微粒子燃焼用加熱空気が通過す
る第2の流路形成装置とを備えている。
In another embodiment, a strip-shaped filter for removing fine particles is formed in a zigzag shape, and exhaust gas is introduced from an exhaust gas introduction pipe provided on one side of the zigzag filter via a shutter in an open state. A first flow path forming device including a mechanism, a mechanism for discharging exhaust gas to an exhaust guide pipe via an open shutter provided on the other side of the zigzag filter, and a shutter in a closed state. And a second flow path forming device through which the heated air for particulate combustion passes in series through a zigzag filter surrounded by a case constituted by a side wall of the filter frame and a closed shutter.

【0009】また、帯状の微粒子除去用フィルタをジグ
ザグ状に成形し、ジグザグ状のフィルタに第1及び第2
の流路形成装置を備えた微粒子燃焼除去装置が2系統設
けられ、一方が微粒子除去の状態、他方が微粒子燃焼除
去状態に設定され、フィルタに微粒子が滞積したときに
一方を微粒子燃焼除去状態に、他方を微粒子除去の状態
に切り換えるための流路切換機構、あるいは、帯状の微
粒子除去用フィルタをジグザグ状に配置し、微粒子を燃
焼除去する状態ではフィルタを一方に移動させて占有体
積を小とする手段を用いることができる。
Further, the filter for removing fine particles in a band shape is formed in a zigzag shape, and the first and second filters are formed in the zigzag filter.
Two systems are provided, one of which is set to the state of particulate removal, the other is set to the state of particulate combustion removal, and the other is set to the state of particulate combustion removal when particulates accumulate on the filter. In addition, a channel switching mechanism for switching the other to a state of removing fine particles, or a band-like filter for removing fine particles is arranged in a zigzag shape, and when burning and removing fine particles, the filter is moved to one side to reduce the occupied volume. Means can be used.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明のディーゼル微粒子フィルタの
微粒子燃焼除去装置のシステムを示す図である。11は
ディーゼルエンジン、12は排気管、13は微粒子フィ
ルタ及び微粒子燃焼除去装置全体、121は排気導入
管、141、142は排気導出管、151、152は微
粒子フィルタ、16はアクチュエータ、161、162
は微粒子フィルタの切り換え制御機構、163は微粒子
フィルタの燃焼用空気切り換え機構、171は燃焼用空
気切り換えバルブ、172は空気タンク、173はイン
ジェクターポンプ、174、175は燃焼用空気供給
管、176は圧縮空気開閉バルブ、177はアクチュエ
ータへ空気管178を介して圧縮空気の供給を制御する
制御バルブ、179は自動車に搭載されている高圧圧縮
空気の導入管、18は本発明のシステムの動作を制御す
るための制御装置、191、192等は、空気圧、各部
の温度等を測定するための各種センサであって黒丸印で
示しており、199はセンサと制御装置を接続する電気
配線を示す。
FIG. 1 is a diagram showing a system of an apparatus for removing and burning particulates of a diesel particulate filter according to the present invention. 11 is a diesel engine, 12 is an exhaust pipe, 13 is a particulate filter and a whole particulate combustion removing device, 121 is an exhaust introduction pipe, 141 and 142 are exhaust exhaust pipes, 151 and 152 are particulate filters, 16 is an actuator, 161, 162
Is a switching control mechanism of the particulate filter, 163 is a combustion air switching mechanism of the particulate filter, 171 is a combustion air switching valve, 172 is an air tank, 173 is an injector pump, 173 and 175 are combustion air supply pipes, and 176 is a compression. An air opening / closing valve 177 is a control valve for controlling the supply of compressed air to the actuator via an air pipe 178, 179 is a high-pressure compressed air introduction pipe mounted on an automobile, and 18 is an element for controlling the operation of the system of the present invention. 191 and 192 etc. are various sensors for measuring the air pressure, the temperature of each part, and the like, which are indicated by black circles, and 199 is an electric wiring connecting the sensor and the control device.

【0011】図1において、微粒子フィルタ151が排
気中のディーゼル微粒子を濾過する状態を、また、微粒
子フィルタ152はフィルタに滞積した微粒子を燃焼さ
せて除去する状態及び除去動作が終了して、次に濾過動
作に切り換えられるまでの大気状態にあることを示して
いる。燃焼除去動作中は、ヒーターが動作し燃焼用空気
が微粒子フィルタ152に供給されるが、この動作が終
了すると、ヒーターへの電力供給及び燃焼用空気の供給
がセンサ及び制御装置の動作により自動的に停止される
が、機械的な状態としては、図1の状態が維持されてい
る。微粒子フィルタは、一例として炭化珪素の繊維から
製造されているが、耐熱性があるセラミック繊維を用い
ることができる。
In FIG. 1, a state in which the particulate filter 151 filters the diesel particulates in the exhaust gas, a state in which the particulate filter 152 burns and removes the particulates accumulated in the filter, and a state in which the removing operation is completed. 3 shows that the air condition is maintained until the operation is switched to the filtering operation. During the combustion removal operation, the heater operates and the combustion air is supplied to the particulate filter 152. When this operation is completed, the power supply to the heater and the supply of the combustion air are automatically performed by the operation of the sensor and the control device. However, the mechanical state shown in FIG. 1 is maintained. Although the particulate filter is manufactured from silicon carbide fiber as an example, heat-resistant ceramic fiber can be used.

【0012】図1の説明から明らかなように、本発明に
おいては、排気の微粒子フィルタを2系統設けて、交互
に再生しながら使用している。しかし、2系統設けるこ
とは必須要件ではなく、本発明による微粒子フィルタの
燃焼除去動作は短時間で終了するから、コストを低減さ
せるため1系統だけ設置して車両が休止中、または軽負
荷の動作時に微粒子フィルタの燃焼除去によるクリーニ
ングを実施することができる。排気量が少ない状態で
は、微粒子フィルタをバイパスさせて短時間で燃焼除去
動作させた後に復旧させても、環境への負担は無視でき
る。長時間の連続走行中にフィルタにディーゼル微粒子
の蓄積による濾過機能劣化を防止する場合には、コスト
は高くなるがフィルタを2系統設けて切り換えて使用す
る利点は大きい。
As is apparent from the description of FIG. 1, in the present invention, two systems of exhaust particulate filters are provided and used while alternately regenerating. However, it is not essential to provide two systems, and the burning and removing operation of the particulate filter according to the present invention can be completed in a short time. At times, cleaning by burning off the particulate filter can be performed. In a state where the exhaust amount is small, the burden on the environment can be neglected even if the particulate filter is bypassed to perform the combustion removal operation in a short time and then restored. In the case of preventing deterioration of the filtering function due to accumulation of diesel particulates in the filter during continuous running for a long time, the cost is high, but there is a great advantage in switching and using two filters.

【0013】このようなフィルタ再生装置は、従来も使
用されていたが、ディーゼル微粒子を燃焼させるための
ヒーターへの供給電力が数KWと大きいため、燃料消費
も多大となり経済性と装置のコスト高で問題を生じてい
た。その原因は、フィルタを包囲する大きなヒーターを
使用する必要があり、大容量の電源装置を特別に用意し
なければならなかった。本発明は従来技術における問題
を解決するため、フィルタとして新規な構造を採用し、
排気ガスの濾過時と、微粒子の燃焼除去時のフィルタを
通過する気流を最適に制御し、かつ、フィルタに滞積し
た微粒子の燃焼除去時にはフィルタを包囲する燃焼室を
形成させて小さなヒーターにより直列的に燃焼させると
いう技術思想に基づいて、小型でフィルタの再生に使用
する燃料消費量を極めて小さくしたディーゼル微粒子フ
ィルタの微粒子燃焼除去装置を実現できる。
Although such a filter regenerating apparatus has been used in the past, the electric power supplied to the heater for burning the diesel particulates is as large as several KW, so that the fuel consumption is large and the economy and the cost of the apparatus are high. Was causing problems. The reason was that a large heater surrounding the filter had to be used, and a large-capacity power supply had to be specially prepared. The present invention employs a novel structure as a filter to solve the problems in the prior art,
Optimum control of the air flow passing through the filter at the time of filtering the exhaust gas and at the time of burning and removing the particulates, and at the time of burning and removing the particulates accumulated in the filter, form a combustion chamber surrounding the filter and connect in series with a small heater. Based on the technical idea of performing a specific combustion, it is possible to realize a particulate combustion removal device for a diesel particulate filter which is small and has extremely small fuel consumption used for regeneration of the filter.

【0014】本発明の微粒子フィルタの実施例の一つを
図2により説明する。図1において説明した微粒子フィ
ルタ151及び152は、フィルタ収容ケース21の中
に並列して取り付けられる。2セットのフィルタ微粒子
フィルタ151及び152は図2の実施例においては、
直方体の形状のフィルタケース22の内部に多数の微粒
子フィルタ23を装着している。各フィルタ23は、フ
ィルタケース22の長手方向の軸に垂直方向に面を配置
し、かつ所定の間隔を保持してフィルタケースの相対す
る2つの側壁24に固定される。より具体的には、フィ
ルタケースの相対する側壁に長方形の開口241、24
2を設け、2群の開口は相互にずらせている。開口の間
にはフィルタケースの側壁により形成されるスダレ状の
部材243、244が形成される。
One embodiment of the particulate filter of the present invention will be described with reference to FIG. The particulate filters 151 and 152 described in FIG. 1 are mounted in the filter housing case 21 in parallel. Two sets of filter particulate filters 151 and 152 are provided in the embodiment of FIG.
A large number of particulate filters 23 are mounted inside a filter case 22 having a rectangular parallelepiped shape. Each filter 23 is fixed to two opposing side walls 24 of the filter case with a surface arranged in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the filter case 22 and at a predetermined interval. More specifically, rectangular openings 241 and 24 are formed in opposite side walls of the filter case.
2, two groups of openings are offset from one another. Sudare-shaped members 243 and 244 formed by the side walls of the filter case are formed between the openings.

【0015】この相対する部材の間にフィルタ23を固
定する。独立した方形のフィルタを接着または固定金具
で固定しても良いし、帯状のフィルタをジグザグ状に成
形して固定しても良い。2群の開口には、それぞれシャ
ッター25を設け、連動して開閉できるように構成す
る。図2においては、微粒子フィルタ151のシャッタ
ーが全て開放され、微粒子フィルタ152のシャッター
が全て閉鎖されている状態を示している。排気導入管1
21に近い左端から見ると、微粒子フィルタ151は、
全てのフィルタ要素に並列的に排気が通過し、排気導出
管141に流路が形成される。
The filter 23 is fixed between the opposed members. An independent rectangular filter may be fixed with an adhesive or a fixing metal, or a band-shaped filter may be formed in a zigzag shape and fixed. A shutter 25 is provided at each of the two groups of openings so that the shutters can be opened and closed in conjunction with each other. FIG. 2 shows a state in which the shutters of the particulate filter 151 are all open and the shutters of the particulate filter 152 are all closed. Exhaust pipe 1
When viewed from the left end near 21, the particulate filter 151 is
Exhaust gas passes through all the filter elements in parallel, and a flow path is formed in the exhaust outlet pipe 141.

【0016】しかし、微粒子フィルタ152は、シャッ
ターが全て閉鎖されているため、全てのフィルタ要素は
フィルタケースの側壁とシャッターにより包囲され、図
の左端の燃焼用空気供給管175から、多数のフィルタ
を直列に通過して右端のフィルタに至り、開口26から
排気導出管142に排出される流路が形成される。従っ
て、左端のヒーター27に電力を供給し、燃焼用空気供
給管から空気が供給されると、高温の空気が流路に沿っ
て流れる。温度がフィルタに付着したディーゼル微粒子
の燃焼開始温度である摂氏数百度に上昇すると、最も高
温の左端に位置するフィルタに着火し、この燃焼による
熱がヒーターの熱に加わって更に温度が上昇し、空気流
により熱は右方向に移動する。
However, since the shutters of the particulate filter 152 are all closed, all the filter elements are surrounded by the side wall of the filter case and the shutter, and a large number of filters are supplied from the combustion air supply pipe 175 at the left end of the drawing. A flow path that passes in series to the right end filter and that is discharged from the opening 26 to the exhaust outlet pipe 142 is formed. Therefore, when power is supplied to the leftmost heater 27 and air is supplied from the combustion air supply pipe, high-temperature air flows along the flow path. When the temperature rises to a few hundred degrees Celsius, which is the combustion start temperature of the diesel particulate attached to the filter, the filter located on the left end, which is the hottest, is ignited, and the heat generated by this combustion is added to the heat of the heater, and the temperature further increases. The heat moves to the right due to the airflow.

【0017】このような動作により、フィルタケース内
に密閉された微粒子フィルタ152は、燃焼用空気と熱
の供給を受けて、左側からディーゼル微粒子の燃焼を開
始して、燃焼は右側へと移動して行く。この間にフィル
タケース内の温度は上昇するが、過度に高温になるとフ
ィルタを損傷するから、温度をセンサにより検出し、ヒ
ーターへの電力供給と燃焼用空気の量を制御装置により
制御して、ディーゼル微粒子が所定の燃焼状態となるよ
うに調整する。微粒子の燃焼を終了したフィルタは、そ
れ自体で発熱することは無くなり、高温部は左から右方
向に移動する。そして全てのフィルタのディーゼル微粒
子の燃焼が終了すると、ヒーターへの電力供給と燃焼用
空気の供給を停止する。
By such an operation, the particulate filter 152 sealed in the filter case receives the supply of combustion air and heat, starts burning diesel particulates from the left side, and moves the combustion to the right side. Go. During this time, the temperature inside the filter case rises, but if the temperature becomes excessively high, the filter will be damaged.Therefore, the temperature is detected by a sensor, the power supply to the heater and the amount of combustion air are controlled by a control device, and the diesel The fine particles are adjusted to be in a predetermined combustion state. The filter that has finished burning the particulates does not generate heat by itself, and the high-temperature portion moves from left to right. When the combustion of the diesel particulates in all the filters is completed, the supply of electric power to the heater and the supply of combustion air are stopped.

【0018】図3は、本発明の微粒子フィルタの他の実
施例である。図2に示す実施例と相違する点は、シャッ
ターの構造である。図3においては、2セットの微粒子
フィルタ31及び32をV字状に配置し、2系統のフィ
ルタの切り替えは、平板状のシャッター341により行
っている。排気導入管121からの排気は、フィルタ3
1及び32の入力側に共通に面しており、1枚の平板状
シャッター341が交互に一方のフィルタの入力側を閉
鎖する。フィルタの出力側には、平板状シャッター34
2及び343が設けられる。図3においては、2セット
の微粒子フィルタ31及び32のうち、上側のフィルタ
31の入力側の平板状シャッター341が開き、これと
連動してフィルタの出力側の平板状シャッター342も
開放される。これに反し、下側のフィルタ32の入力側
は平板状シャッター341により閉鎖され、これと連動
してフィルタの出力側の平板状シャッター343が閉鎖
状態に制御される。
FIG. 3 shows another embodiment of the particulate filter of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 2 is the structure of the shutter. In FIG. 3, two sets of fine particle filters 31 and 32 are arranged in a V-shape, and switching of the two filters is performed by a flat shutter 341. The exhaust gas from the exhaust gas introduction pipe 121 is supplied to the filter 3
One and the flat shutter 341 alternately closes the input side of one filter, facing the input side of 1 and 32 in common. On the output side of the filter, a flat shutter 34
2 and 343 are provided. In FIG. 3, the flat shutter 341 on the input side of the upper filter 31 of the two sets of particulate filters 31 and 32 is opened, and in conjunction with this, the flat shutter 342 on the output side of the filter is also opened. On the other hand, the input side of the lower filter 32 is closed by the flat shutter 341, and in conjunction with this, the flat shutter 343 on the output side of the filter is controlled to be closed.

【0019】2セットのフィルタ微粒子フィルタ31及
び32の間の空間は、左側の断面が大きく、右側の断面
が小さく構成されている。排気導入管121から排気が
導入されると、微粒子フィルタを通過して排気導出管へ
と流れる。上流側の排気ガス量は大きく、途中で微粒子
フィルタに流れるから、下流になるほど通過する流量が
減少する。排気導入空間の形状は、微粒子フィルタを通
過する排気流量が均等になるように設計するが、平板状
シャッター341が切り換え動作を行うことも考慮する
必要がある。
The space between the two sets of filter particulate filters 31 and 32 has a large cross section on the left and a small cross section on the right. When the exhaust gas is introduced from the exhaust gas introduction pipe 121, it flows through the particulate filter to the exhaust gas discharge pipe. Since the amount of exhaust gas on the upstream side is large and flows on the way to the particulate filter, the flow rate passing therethrough decreases as it goes downstream. Although the shape of the exhaust introduction space is designed so that the exhaust flow rate passing through the particulate filter becomes uniform, it is necessary to consider that the flat shutter 341 performs the switching operation.

【0020】図3の上側の微粒子フィルタ31は、平板
状シャッター341と342が開放されており、矢印の
向きに排気が流れて排気導出管141に送出される。こ
の間に微粒子はフィルタに捕捉される。一方図3の下側
の微粒子フィルタ32は、通路が平板状シャッター34
1と出力側の平板状シャッター343により閉鎖状態お
り、エンジン排気の流路は形成されていない。しかし左
端に設けた微粒子燃焼除去用の空気導入管175から燃
焼用の空気がヒーター28に供給され、高温に加熱され
た燃焼空気が図の右側へと流れ、左端の微粒子フィルタ
に付着した微粒子を燃焼させ右端の微粒子フィルタから
排気導出管142に燃焼排気が放出される。
The fine particle filter 31 on the upper side of FIG. 3 has the flat shutters 341 and 342 opened, and exhaust gas flows in the direction of the arrow and is sent out to the exhaust outlet pipe 141. During this time, the fine particles are captured by the filter. On the other hand, the fine particle filter 32 on the lower side of FIG.
1 and the output side flat shutter 343 is closed, and no flow path for engine exhaust is formed. However, combustion air is supplied to the heater 28 from the fine particle combustion air removal pipe 175 provided at the left end, and the combustion air heated to a high temperature flows to the right side of the figure to remove the fine particles attached to the left end fine particle filter. The combustion exhaust is discharged from the rightmost particulate filter to the exhaust outlet pipe 142.

【0021】このようにヒーターに近い微粒子フィルタ
上の微粒子が最初に燃焼を開始し、その燃焼ガスが下流
へと流れ、順次微粒子フィルタ上の微粒子が燃焼を持続
するから、次第に温度が上昇する。過度に微粒子が燃焼
すると、フィルタを損傷する結果を招くおそれがあり、
逆に燃焼が順調に行われないと燃焼除去が進行しなかっ
たり、動作に予想外の長時間を要する悪影響を生じる。
よって図1において説明したように各部に設けた温度セ
ンサー191、192等により制御装置に入出力部の空
気温度、ヒーター加熱温度等の計測結果を送り、制御装
置に設定されている制御プログラムの制御の下にヒータ
ーに対する供給電力、燃焼用空気の供給量の調整を行
い、フィルタが過度に加熱することを防止するととも
に、微粒子の燃焼除去が効率的に完了するようにしてい
る。
As described above, the fine particles on the fine particle filter close to the heater start burning first, the combustion gas flows downstream, and the fine particles on the fine particle filter continue burning, so that the temperature gradually increases. Excessive particulate combustion can result in filter damage,
Conversely, if the combustion is not performed smoothly, the removal of the combustion will not proceed, or the operation will have an adverse effect requiring an unexpectedly long time.
Therefore, as described in FIG. 1, the measurement results such as the air temperature of the input / output unit and the heater heating temperature are sent to the control unit by the temperature sensors 191 and 192 provided in each unit, and the control program set in the control unit is controlled. The power supply to the heater and the supply amount of combustion air are adjusted underneath to prevent the filter from being excessively heated and to efficiently complete the burning and removal of fine particles.

【0022】図3に示す状態では、微粒子フィルタ31
は微粒子の濾過を行い、フィルタ32は微粒子を燃焼さ
せて除去する動作を行う状態である。平板状シャッター
は完全な遮蔽を行うためには工作精度が要求されるが、
構造が簡単であり、保守も容易になる利点がある。平板
状シャッターの開閉動作は、空圧シリンダーあるいは電
動により行うことができ、動作後はロック装置でフィル
タケースに固定することができる。以上のように2系統
のフィルタの切り替えは、シャッターの動作により実現
できる。
In the state shown in FIG.
Is a state in which the fine particles are filtered, and the filter 32 performs an operation of burning and removing the fine particles. Flat shutters require work accuracy to perform complete shielding,
There is an advantage that the structure is simple and maintenance is easy. The opening and closing operation of the flat shutter can be performed by a pneumatic cylinder or electric drive, and after the operation, the shutter can be fixed to the filter case by a lock device. As described above, the switching of the two filters can be realized by the operation of the shutter.

【0023】以上の説明によって理解できるように、本
発明においてはエンジン排気を濾過する際のフィルタ通
過流線と、微粒子を燃焼させる場合の流線とは異なり、
流量も前者はエンジンの排気量であるから大きく、後者
は燃焼のために必要な空気量であるため少ない。ヒータ
ーは、フィルタの左端にのみ設けられ、しかも狭い面積
であるから、発熱のための電力供給は従来の技術と異な
り極めて小さい。微粒子を燃焼させて除去する動作時間
は、ヒーターにより微粒子に着火するまで数秒を要し、
着火後は燃焼が上流部から下流部へ順次進行するが、燃
焼速度は数十秒の程度でかなり早く、除去動作の完了ま
での所要時間は従来技術と比較して短かくなる。また、
ヒーターの面積が小さいから、着火、燃焼のための供給
電力が極めて小さくて済むという経済的利点は大きい。
As can be understood from the above description, in the present invention, the streamline passing through the filter when filtering engine exhaust and the streamline when burning particulates are different.
The flow rate is large because the former is the displacement of the engine, and is small because the latter is the amount of air required for combustion. Since the heater is provided only at the left end of the filter and has a small area, the power supply for heat generation is extremely small unlike the conventional technology. The operation time for burning and removing the fine particles requires several seconds until the heater ignites the fine particles,
After the ignition, the combustion proceeds from the upstream portion to the downstream portion sequentially, but the combustion speed is considerably fast, on the order of several tens of seconds, and the time required for completing the removing operation is shorter than that of the prior art. Also,
Since the area of the heater is small, there is a great economic advantage that electric power for ignition and combustion can be extremely small.

【0024】図4は、本発明の微粒子フィルタの他の実
施例を示す図である。前述の図2及び図3はフィルタは
独立した方形のものを複数個設ける構造として説明した
が、図4においては、これと異なりフィルタ41は帯状
の濾過材料を蛇腹状に折り畳んで、一体に作成する。フ
ィルタケースの相対する壁部には、コ字状に成形した部
分43を複数個設け、部分43の間に排気スリット孔4
6が形成されるようにしている。フィルタ折畳部のV字
状先端部分は、コ字状成形部43の凹部に収納し、V字
状の内側部分には固定用金属棒42を挿入して、その両
端部をフィルタケースの壁部に設けた係合金具により固
定している。図4から理解できるようにフィルタ41を
固定用金属棒42により上下方向に展伸させるようにし
て、フィルタをコ字状成形部43の凹部と固定用金属棒
42の間に挟み込んでいるから、簡単な構造でフィルタ
をフィルタケースに固定できる。
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the fine particle filter of the present invention. In FIGS. 2 and 3 described above, the filter is described as a structure in which a plurality of independent rectangular filters are provided. In FIG. 4, however, the filter 41 is different from this in that the filter material is folded in a bellows shape and integrally formed. I do. A plurality of U-shaped portions 43 are provided on opposing walls of the filter case, and an exhaust slit hole 4 is formed between the portions 43.
6 are formed. The V-shaped tip portion of the filter folded portion is housed in the concave portion of the U-shaped forming portion 43, and a fixing metal rod 42 is inserted into the V-shaped inner portion, and both ends are fitted to the wall of the filter case. It is fixed by an engagement fitting provided in the section. As can be understood from FIG. 4, the filter is sandwiched between the concave portion of the U-shaped forming portion 43 and the fixing metal rod 42 so that the filter 41 is vertically extended by the fixing metal rod 42. The filter can be fixed to the filter case with a simple structure.

【0025】図4においては微粒子フィルタを、排気の
濾過と、微粒子燃焼除去の動作に切り換えるための気流
制御に使用するシャッターが、上記図2及び図3と異な
る構造としている。44はシャッター板であり、フィル
タケースの側壁に設けたコ字状成形部43とシャッター
抑え板45との間に挟んで、シャッター44を摺動させ
る構造を採用している。シャッター抑え板45には、コ
字状成形部43の間に設けられた排気スリット孔46と
対応した位置に、スリット孔とほぼ同一形状の孔47が
設けられている。シャッター44にも排気スリット孔と
対応した位置にスリット孔とほぼ同一形状の孔48が設
けられる。従って、シャッター44を排気気流通過位置
に制御された図4の状態では、スリット孔46、孔4
8、及び孔47が一致して、流路49を通り排気を通過
させる。
In FIG. 4, the shutter used for filtering the exhaust gas and controlling the air flow for switching to the operation of removing and burning the particulate has a structure different from that of FIGS. 2 and 3. Reference numeral 44 denotes a shutter plate, which employs a structure in which the shutter 44 slides between a U-shaped forming portion 43 provided on the side wall of the filter case and the shutter pressing plate 45. A hole 47 having substantially the same shape as the slit hole is provided in the shutter suppressing plate 45 at a position corresponding to the exhaust slit hole 46 provided between the U-shaped portions 43. The shutter 44 is also provided with a hole 48 having substantially the same shape as the slit hole at a position corresponding to the exhaust slit hole. Therefore, in the state of FIG. 4 in which the shutter 44 is controlled to the exhaust air flow passage position, the slit hole 46, the hole 4
8 and the hole 47 coincide, and the exhaust gas passes through the flow path 49.

【0026】しかし、シャッター44を排気気流阻止位
置にずらし、シャッターの部分441をスリット孔46
及び孔47との間に移動させると、排気導入管から排気
導出管に至る通路が遮蔽される。コ字状成形部43の間
に設けられたスリット孔46の幅と比較して、シャッタ
ーの部分441の幅は充分大きく設定する。複数のスリ
ット孔46間のピッチ、即ちスリット孔46と隣接する
孔46の距離は図4のPで示しているが、シャッター4
4によりをスリット孔46を開閉するための移動距離は
P/2となる。従って、図4の排気気流通過位置では、
排気気流は矢印49に示すように流れる。シャッター4
4を図の矢印442の向きにP/2だけ移動させると、
フィルタ41はフィルタケースにより密閉され、図示し
ていないが左端のヒーターから加熱空気が矢印491の
向きに流れて微粒子は燃焼除去され、排気は右端へ排出
される。
However, the shutter 44 is shifted to the exhaust airflow blocking position, and the shutter portion 441 is
And the hole 47, the passage from the exhaust inlet pipe to the exhaust outlet pipe is blocked. The width of the shutter portion 441 is set sufficiently large as compared with the width of the slit hole 46 provided between the U-shaped portions 43. The pitch between the plurality of slit holes 46, that is, the distance between the slit holes 46 and the adjacent holes 46 is indicated by P in FIG.
4, the moving distance for opening and closing the slit hole 46 is P / 2. Therefore, at the exhaust airflow passage position in FIG.
The exhaust airflow flows as shown by arrow 49. Shutter 4
4 is moved by P / 2 in the direction of arrow 442 in FIG.
The filter 41 is hermetically sealed by a filter case, and although not shown, heated air flows from a heater at the left end in a direction of an arrow 491 to burn and remove fine particles, and exhaust gas is discharged to the right end.

【0027】図5は、図4で説明したタイプのフィルタ
を採用した微粒子燃焼除去装置において、排気中の微粒
子を濾過する時には、図5の上側に示すように微粒子フ
ィルタ41を相互に間隔をおくように展張して配置さ
せ、微粒子の燃焼除去時には図5の下側に示すように、
微粒子フィルタを相互に隙間を少なく積み重なるように
ヒーター設置側である図の左側に移動させるようにした
実施例である。フィルタの左端の位置は固定されており
53の矢印で示すように変わらないが、右端の位置は矢
印54で示すように左側に移動する。コ字状成形部51
は相互に密着し、フィルタが相互に接近して積層状態4
11となる。この結果フィルタに付着した微粒子の体積
当たりの密度が大きくなり、ヒーターによる微粒子への
着火が起きると、隣接するフィルタまでの間隔が小さい
ため微粒子の燃焼が早く進行するように考慮したもので
ある。上下はコ字状成形部51がほぼ密着状態でフィル
タを閉塞しているから、図4で説明したシャッター構造
は必要としない。
FIG. 5 shows a particulate combustion removing apparatus employing a filter of the type described with reference to FIG. 4, when filtering particulates in exhaust gas, as shown in the upper part of FIG. As shown in the lower part of FIG. 5, when the fine particles are burnt and removed,
This is an embodiment in which the fine particle filters are moved to the left side of the drawing on the heater installation side so as to be stacked with a small gap therebetween. The position of the left end of the filter is fixed and does not change as indicated by the arrow 53, but the position of the right end moves to the left as indicated by the arrow 54. U-shaped part 51
Are in close contact with each other, and the filters are
It becomes 11. As a result, the density per volume of the fine particles attached to the filter is increased, and when the fine particles are ignited by the heater, the burning of the fine particles proceeds quickly because the interval between adjacent filters is small. Since the upper and lower portions close the filter in a state where the U-shaped portions 51 are almost in close contact with each other, the shutter structure described with reference to FIG. 4 is not required.

【0028】図5の微粒子フィルタを相互に隙間を少な
く積み重なるようにヒーター側に移動させる機構の一実
施例を説明する。蛇腹状に折り畳んだフィルタのV字状
の内側部分を留め金に固定する点では図4と同様である
が独立した部材であり、フィルタケースの内側にある案
内レールに沿って摺動できるように形成している。最右
端のフィルタの留め金51には、図5下側に示すように
ロッド52を取り付けて、公知の空気圧シリンダ、モー
ター等で駆動することによりフィルタを左右に移動でき
る。各フィルタの複数の留め金51の間を鎖で連結し、
展張するときに間隔を設けることができる。ロッド及び
駆動機構の一部は、700度C程度の温度の耐熱性が必
要である。
One embodiment of a mechanism for moving the particulate filters of FIG. 5 to the heater side so as to be stacked with a small gap therebetween will be described. It is the same as FIG. 4 in fixing the V-shaped inner part of the filter folded in a bellows shape to the clasp, but is an independent member, and can slide along the guide rail inside the filter case. Has formed. A rod 52 is attached to the clamp 51 of the rightmost filter as shown in the lower part of FIG. 5, and the filter can be moved left and right by being driven by a known pneumatic cylinder, motor or the like. A chain is connected between the plurality of clasps 51 of each filter,
An interval can be provided when spreading. The rod and a part of the drive mechanism need heat resistance at a temperature of about 700 ° C.

【0029】図6は、図5に示す実施例を微粒子燃焼除
去装置に組み込んだ実施例である。図6の(a)におい
て、60は微粒子フィルタ収容ケース、61は微粒子フ
ィルタ、62は排気導入管、63は排気導出管、64は
アクチュエータ、である。(a)の状態では、排気導入
管と排気導出管の間の排気通路全幅に亙り微粒子フィル
タを展張して微粒子を除去する状態を示す。図6の
(b)は、図5に示す構成を用いて微粒子フィルタを圧
縮し、微粒子燃焼除去の動作を実施している状態を示
す。微粒子燃焼除去動作中は、圧縮された微粒子フィル
タ611の左側に設けられたヒーター68から加熱され
た燃焼空気を導入して燃焼させ、微粒子フィルタ右端か
ら燃焼した排気を排気導出管63に排出する。
FIG. 6 shows an embodiment in which the embodiment shown in FIG. 5 is incorporated in a particulate combustion removing apparatus. In FIG. 6A, reference numeral 60 denotes a particulate filter storage case, 61 denotes a particulate filter, 62 denotes an exhaust introduction pipe, 63 denotes an exhaust outlet pipe, and 64 denotes an actuator. The state (a) shows a state in which the particulate filter is extended over the entire width of the exhaust passage between the exhaust inlet pipe and the exhaust outlet pipe to remove the particulates. FIG. 6B shows a state in which the particulate filter is compressed using the configuration shown in FIG. 5 and the operation of particulate combustion removal is performed. During the particulate combustion removal operation, the combustion air heated from the heater 68 provided on the left side of the compressed particulate filter 611 is introduced and burned, and the exhaust gas burned from the right end of the particulate filter is discharged to the exhaust outlet pipe 63.

【0030】図6の(b)からも理解できるように、微
粒子燃焼除去動作中は、圧縮されたフィルタは611の
符号で示すように左側に移動して体積がが縮小している
ことがわかる。エンジン排気ガスは排気導入管62から
フィルタを通過しないで排気導出管に流出する通路66
が形成される。エンジンの休止中あるいは軽負荷の時間
を利用して、微粒子燃焼除去動作が可能である。この場
合には、空気導入管65から燃焼用空気が供給され、ヒ
ーター68により加熱され着火して燃焼したガスは排気
流路67となって排気導出管63に排出する。排気濾過
と微粒子燃焼除去動作の切り換えは、微粒子フィルタの
移動だけで可能であり、構造は簡易化できる。
As can be understood from FIG. 6B, during the operation of removing and burning particulates, the compressed filter is moved to the left as indicated by reference numeral 611 and the volume is reduced. . A passage 66 through which the engine exhaust gas flows out of the exhaust introduction pipe 62 to the exhaust outlet pipe without passing through the filter.
Is formed. The operation of removing and burning particulates can be performed while the engine is stopped or during a light load. In this case, combustion air is supplied from the air introduction pipe 65, and the gas heated and ignited by the heater 68 becomes the exhaust passage 67 and is discharged to the exhaust outlet pipe 63. Switching between the exhaust filtration and the particulate combustion removal operation is possible only by moving the particulate filter, and the structure can be simplified.

【0031】図6の(c)は、図6の(a)の矢印c−
cで示す断面を示したものであり、排気導入管から排気
導出管に向かう流路の途中に微粒子フィルタ61が濾過
状態で配置されていることを示す。微粒子フィルタ収容
ケース60には、排気導入管62に接続される部分62
1と、排気導出管63に接続される部分631がありフ
ィルタの4隅に隣接する部分に壁部622、623、及
び壁部632、633を設けて、微粒子フィルタを収納
できる寸法を確保している。このような構造を採用して
いるため、微粒子フィルタが動作中の支持固定と、圧
縮、展張する際のフィルタ素子のガイドレールとしての
機能を微粒子フィルタ収容ケース60自体で行うことが
できる。
FIG. 6C shows an arrow c- in FIG.
This shows a cross section indicated by c, and shows that the particulate filter 61 is disposed in a filtered state in the middle of the flow path from the exhaust gas inlet pipe to the exhaust gas outlet pipe. A portion 62 connected to the exhaust gas introduction pipe 62 is provided in the particulate filter housing case 60.
1 and a portion 631 connected to the exhaust outlet pipe 63, and walls 622, 623 and walls 632, 633 are provided at portions adjacent to the four corners of the filter to secure a size capable of accommodating the particulate filter. I have. Since such a structure is employed, the particulate filter accommodating case 60 itself can perform the function of supporting and fixing the particulate filter during operation, and the function as a guide rail of the filter element when compressing and expanding.

【0032】図7は、図6において説明した実施例に用
いる微粒子フィルタの他の実施例を示す。図7(a)の
斜視図において、長方形のフィルタ素子71は、額縁状
の枠72に装着し、枠を厚み方向にプレスすると、圧縮
された枠材料でフィルタを支持できる。図7(b)は、
図7(a)における矢印でのb方向の断面を示す。図7
(c)は、多数のフィルタ素子を組み立てて構造体を構
成する手段を説明する図である。フィルタ2枚の枠の1
辺に薄い弾性板73をスポット溶接し、非溶接側の相対
する側のフィルタ同士を引き離す向きに力を加えると、
若干開き、力を抜くと元に戻るように構成する。隣接し
て他の1辺に同様に薄い弾性板73を溶接し、上下交互
に隣接するフィルタ2枚の枠を薄い弾性板で溶接し接続
する。この結果、図6に示すように複数枚の微粒子フィ
ルタがジグザグに連結されて、微粒子フィルタ組立構造
体61が完成する。
FIG. 7 shows another embodiment of the particulate filter used in the embodiment described in FIG. In the perspective view of FIG. 7A, when the rectangular filter element 71 is mounted on a frame 72 having a frame shape and the frame is pressed in the thickness direction, the filter can be supported by the compressed frame material. FIG. 7 (b)
FIG. 8 shows a cross section in the direction b indicated by an arrow in FIG. FIG.
(C) is a figure explaining the means which assembles many filter elements and comprises a structure. One of the two frames of the filter
When a thin elastic plate 73 is spot-welded to the side and a force is applied in a direction to separate the filters on the non-welded side and the opposite side,
It is configured to open slightly and return to its original state when released. Similarly, a thin elastic plate 73 is welded to the other adjacent side, and two adjacent frames of the filter are alternately welded to each other by a thin elastic plate. As a result, as shown in FIG. 6, a plurality of particulate filters are connected in a zigzag manner, and a particulate filter assembly structure 61 is completed.

【0033】微粒子は炭素系の物質を主成分としてお
り、フィルタを接近させて見かけ上の微粒子密度を大き
くすると低品位の固体燃料に近い発熱量を有する。ヒー
ターに電力を供給して発熱させ、燃焼用空気を供給する
と加熱された空気が隣接するフィルタを通過して流れ、
付着した微粒子は加熱されて摂氏600度近傍の着火温
度に到達すると燃焼を開始する。燃焼でさらに加熱され
た空気流は、下流に流れて次のフィルタを燃焼させる。
微粒子フィルタが接近しているため、短時間で次のフィ
ルタの微粒子の燃焼に移行し、全フィルタの微粒子の燃
焼除去動作を終了させることが可能となる。また、着火
の際にはヒーターへの電力供給が必要であるが、微粒子
の燃焼が進行して燃焼が持続すると温度が上昇するた
め、以後はヒーターへの電力供給を低減しあるいは遮断
することができる。着火のためのヒーター電力を百Wの
オーダーに抑制することができ、燃焼継続のためのヒー
ター電力消費も小さくできる。このような自己燃焼の継
続は、燃焼用空気の空気供給量の調整とヒーター供給の
制御を制御装置により実現できる。
The fine particles contain a carbon-based substance as a main component, and when the filter is brought closer to increase the apparent fine particle density, the fine particles have a calorific value close to that of a low-grade solid fuel. When power is supplied to the heater to generate heat and combustion air is supplied, the heated air flows through an adjacent filter,
When the attached fine particles are heated and reach an ignition temperature near 600 degrees Celsius, they start burning. The air stream further heated by the combustion flows downstream to burn the next filter.
Since the particulate filters are close to each other, the process proceeds to the combustion of the particulates of the next filter in a short time, and the operation of removing and removing the particulates of all the filters can be completed. In addition, power must be supplied to the heater at the time of ignition.However, if the burning of the fine particles progresses and the combustion continues, the temperature will increase, and thereafter, the power supply to the heater may be reduced or cut off. it can. The heater power for ignition can be suppressed to the order of 100 W, and the heater power consumption for continuing combustion can be reduced. Such continuation of the self-combustion can be realized by the control device for adjusting the air supply amount of the combustion air and controlling the heater supply.

【0034】フィルタの左端に設けたヒーターは、耐熱
性連続気泡材料の絶縁物により支持したニクロム線、あ
るいはセラミックヒーターにより構成する。また、微粒
子燃焼除去のためには、燃焼用の空気をヒーター及びフ
ィルタ全面に均等に流す必要がある。流量は大きくない
が発熱部に接して設けるため、拡散材料としてはポーラ
スなセラミック板等の材料が望ましい。上記のようにヒ
ーターを独立した要素として組み立てる代わりに、フィ
ルタの表面に装着したり、あるいはフィルタを構成する
繊維の中に織り込むことも可能である。また、この場合
には、複数のフィルタにヒーターを設けて、着火と燃焼
を促進することもできる。
The heater provided at the left end of the filter is constituted by a nichrome wire or a ceramic heater supported by an insulator made of a heat-resistant open-cell material. Further, in order to remove fine particles by combustion, it is necessary to flow combustion air evenly over the entire surface of the heater and the filter. Although the flow rate is not large, since it is provided in contact with the heat generating portion, a material such as a porous ceramic plate is preferable as the diffusion material. Instead of assembling the heater as a separate element as described above, it is also possible to mount it on the surface of the filter or to weave it into the fibers constituting the filter. In this case, a heater may be provided to a plurality of filters to promote ignition and combustion.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明は、フィルタとして新規な構造を
採用し、排気ガスの濾過時と、微粒子の燃焼除去時のフ
ィルタを通過する気流を最適に制御することにより、大
きな濾過面積と、フィルタに滞積した微粒子の燃焼除去
時にはフィルタを分割した小面積に切り換えることがで
きる。このため燃焼空気流の流入部に設けたヒーターの
面積も従来技術と比較して小型にすることができる。従
って燃焼除去時に微粒子に着火、燃焼のためヒーターに
供給する電力も極めて小さくできるだけでなく、ヒータ
ーが着火温度に到達する時間を短縮して燃焼除去の所要
時間が短くなる。
The present invention employs a novel structure as a filter and optimally controls the air flow passing through the filter when filtering exhaust gas and burning and removing particulates, thereby providing a large filtering area and a large filter area. At the time of burning and removing the particulates accumulated in the filter, the filter can be switched to a divided small area. For this reason, the area of the heater provided at the inflow portion of the combustion air flow can be reduced in size as compared with the related art. Therefore, not only can the power supplied to the heater for igniting and burning the fine particles during combustion removal be extremely small, but also the time required for the heater to reach the ignition temperature is shortened and the time required for combustion removal is shortened.

【0036】本発明の、燃焼除去時にフィルタを通過す
る気流を最適に制御する構造は、フィルタケースにより
フィルタの周囲を包囲する煙突状の筒体を構成して燃焼
室を形成することを可能にする。限られた空間の中で微
粒子を燃焼でき、燃焼中には微粒子の燃焼発熱によりヒ
ーターへの供給電力を低減し、または遮断できるからこ
の意味でも電力消費を大幅に減少できる。燃焼温度の制
御は、ヒーターへの供給電力の制御のみならず燃焼空気
流の流入量の調節により可能であり、微粒子を完全に燃
焼除去できる。ヒーターの消費電力を従来の数十分の1
以下という極めて小さい値にできることから、自動車の
標準的な電気設備で済み、特別な発電機を必要としな
い。ヒーターの容量が小さいから、急速に着火起動が可
能となる。装置全体の大きさを非常に小さくし、コスト
低下も可能である利点がある。
The structure of the present invention for optimally controlling the air flow passing through the filter at the time of combustion removal allows the filter case to form a chimney-like cylinder surrounding the filter to form a combustion chamber. I do. The fine particles can be burned in a limited space, and during combustion, the power generated by the burning of the fine particles can reduce or cut off the power supplied to the heater. In this sense, the power consumption can be significantly reduced. The combustion temperature can be controlled not only by controlling the power supplied to the heater but also by adjusting the inflow of the combustion air flow, so that the particulates can be completely burned off. The power consumption of the heater is reduced
Since it can be set to the following extremely small values, standard electric equipment of a vehicle is sufficient, and no special generator is required. Since the capacity of the heater is small, ignition can be started quickly. There is an advantage that the size of the entire apparatus can be made very small and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のディーゼル微粒子フィルタの微粒子燃
焼除去装置のシステムを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a system of an apparatus for removing and burning particulates of a diesel particulate filter according to the present invention.

【図2】本発明の微粒子フィルタにおける分散シャッタ
ー構造の第1実施例を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a first embodiment of a dispersion shutter structure in the fine particle filter of the present invention.

【図3】本発明の微粒子フィルタにおけるドア型シャッ
ター構造の第2実施例を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a second embodiment of the door type shutter structure in the particulate filter of the present invention.

【図4】本発明の微粒子フィルタにおけるはしご型シャ
ッター構造の第3実施例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a third embodiment of a ladder shutter structure in the particulate filter of the present invention.

【図5】燃焼除去時に微粒子フィルタを相互に積み重ね
ヒーター設置側に移動させる実施例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which particulate filters are stacked on each other and moved to the heater installation side during combustion removal.

【図6】図5に示す実施例を微粒子燃焼除去装置に組み
込んだ実施例である。
FIG. 6 is an embodiment in which the embodiment shown in FIG. 5 is incorporated in a particulate combustion removing device.

【図7】図6において説明した実施例に用いる微粒子フ
ィルタの構造の詳細を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing details of a structure of a particulate filter used in the embodiment described in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ディーゼルエンジン 12 排気管 121 排気導入管 141、142 排気導出管 151、152 微粒子フィルタ 16 アクチュエータ 163 微粒子フィルタの燃焼用空気切り換え機構 171 燃焼用空気切り換えバルブ 172 空気タンク 173 インジェクターポンプ 174、175 燃焼用空気供給管 176 圧縮空気開閉バルブ 177 アクチュエータへ圧縮空気の供給を制御する制
御バルブ 179 自動車に搭載されている高圧圧縮空気の導入管 18 本発明のシステムの動作を制御するための制御
装置 191、192 空気圧、各部の温度等を測定するため
の各種センサ 199 センサと制御装置を接続する電気配線 21、30 フィルタ収容ケース 27 ヒーター 341、342、343 平板状シャッター 43 コ字状成形部 44 はしご型シャッター 45 シャッター抑え板 46 排気スリット孔 52 駆動ロッド 64 アクチュエータ 68 ヒーター 73 薄い弾性板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Diesel engine 12 Exhaust pipe 121 Exhaust introduction pipe 141, 142 Exhaust outlet pipe 151, 152 Particulate filter 16 Actuator 163 Particulate filter combustion air switching mechanism 171 Combustion air switching valve 172 Air tank 173 Injector pump 174, 175 Combustion air Supply pipe 176 Compressed air opening / closing valve 177 Control valve for controlling supply of compressed air to actuator 179 High-pressure compressed air introduction pipe mounted on automobile 18 Control device 191, 192 for controlling operation of system of the present invention Pneumatic , Various sensors for measuring the temperature of each part, etc. 199 Electrical wiring for connecting the sensor and the control device 21, 30 Filter housing case 27 Heaters 341, 342, 343 Flat shutter 43 U-shaped forming part 4 Ladder shutter 45 shutter holding plate 46 exhaust slit 52 the drive rod 64 the actuator 68 the heater 73 thin elastic plate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディーゼルエンジンの排気に含まれる微粒
子を濾過により除去するフィルタの一面全体に対して、
排気を並列的に導入する排気導入管からフィルタで濾過
後の排気導出管に至る流路を形成する第1の流路形成装
置と、フィルタに滞積した微粒子を燃焼除去する際に第
1の流路を閉鎖し、フィルタの面を複数の部分に分割し
て配列し、着火ヒーターからの加熱空気を上流にある分
割したフィルタから下流にある分割フィルタへ順次直列
的に流し、ディーゼル微粒子の燃焼排気を排気導出管に
流出させる第2の流路を形成するための第2の流路形成
装置と、第1と第2の流路形成装置に切り換えるための
流路切換機構と、を備えたディーゼル微粒子フィルタの
微粒子燃焼除去装置。
1. A filter for removing fine particles contained in exhaust gas of a diesel engine by filtration,
A first flow path forming device that forms a flow path from an exhaust gas introduction pipe that introduces exhaust gas in parallel to an exhaust gas extraction pipe that has been filtered by a filter, and a first flow path forming apparatus that burns and removes particulates accumulated in the filter. The flow path is closed, the surface of the filter is divided into a plurality of parts and arranged, and the heated air from the ignition heater is sequentially flowed in series from the upstream divided filter to the downstream divided filter to burn diesel particulates. A second flow path forming device for forming a second flow path for discharging the exhaust gas to the exhaust discharge pipe; and a flow path switching mechanism for switching between the first and second flow path forming apparatuses. Diesel particulate filter particulate burner.
【請求項2】帯状の微粒子除去用フィルタをジグザグ状
に成形し、ジグザグ状のフィルタの一方の側に設けた排
気導入管から開放状態のシャッターを経由して排気を導
入する機構と、ジグザグ状のフィルタの他方の側に設け
た開放状態のシャッターを経由して排気導出入管に排気
を排出する機構とから構成される第1の流路形成装置
と、上記シャッターが閉鎖状態に切り換えられ、フィル
タフレームの側壁と閉鎖したシャッターにより構成され
たケースにより包囲されたジグザグ状のフィルタを直列
的に微粒子燃焼用加熱空気が通過する第2の流路形成装
置とを備えた請求項1記載のディーゼル微粒子フィルタ
の微粒子燃焼除去装置。
2. A mechanism for forming a strip-shaped particulate filter in a zigzag shape, and introducing exhaust gas from an exhaust introduction pipe provided on one side of the zigzag filter through an open shutter. A first flow path forming device including a mechanism for discharging exhaust gas to an exhaust gas inlet / outlet pipe via an open shutter provided on the other side of the filter, and the shutter is switched to a closed state; The diesel particulate according to claim 1, further comprising a second flow path forming device through which the particulate combustion heating air passes in series through a zigzag filter surrounded by a case formed by a side wall of the frame and a closed shutter. Filter particulate burner.
【請求項3】帯状の微粒子除去用フィルタをジグザグ状
に成形し、ジグザグ状のフィルタに第1及び第2の流路
形成装置を備えた微粒子燃焼除去装置が2系統設けら
れ、一方が微粒子除去の状態、他方が微粒子燃焼除去状
態に設定され、フィルタに微粒子が滞積したときに一方
を微粒子燃焼除去状態に、他方を微粒子除去の状態に切
り換えるための流路切換機構とを備えた請求項1記載の
ディーゼル微粒子フィルタの微粒子燃焼除去装置。
3. A zig-zag filter is formed in a zigzag filter, and the zigzag filter is provided with two systems of fine particle burning and removing devices having first and second flow path forming devices. And a flow path switching mechanism for switching one of the states to a state of particulate combustion removal and the other to a state of particulate removal when particulates accumulate on the filter. 2. A device for removing and burning particulates of a diesel particulate filter according to claim 1.
【請求項4】帯状の微粒子除去用フィルタをジグザグ状
に配置し、微粒子を燃焼除去する状態ではフィルタを一
方に移動させて占有体積を小とすることを特徴とする請
求項1ないし請求項3記載のディーゼル微粒子フィルタ
の微粒子燃焼除去装置。
4. The filter according to claim 1, wherein the filter for removing fine particles in a band shape is arranged in a zigzag shape, and when the fine particles are burnt and removed, the filter is moved to one side to reduce the occupied volume. A particulate combustion removal device for the diesel particulate filter according to the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008253886A (en) * 2007-04-02 2008-10-23 Nitta Ind Corp Air filter

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