JP4362370B2 - 加熱装置を有する開放形の粒子濾過器 - Google Patents

Description

本発明は、移動用の内燃機関、特にディーゼルエンジンの排ガス浄化システムに関する。

有害な放出物、特にディーゼルエンジンからの粒子放出物を減らすため、例えばセラミックスの板状体、炭化ケイ素、焼結金属又は押出或いは層状に形成した金属製の巻回形フィルタのような種々の濾過材料でできた粒子濾過器の使用は公知である。ディーゼルエンジンの走行運転中にかなりの数の粒子が濾過器内に集まり、堆積することから、このような粒子濾過器、従ってまたこれを装備したディーゼルエンジンの機能を長期間にわたり保証するために、場合によっては粒子濾過器の再生が必要になる。

そのための種々の再生法が公知である。粒子濾過器内に集めた粒子を燃焼させる、所謂熱的再生法が、最も頻繁に使用されている。しかしそれには通常最新のディーゼルエンジンや、一定の部分負荷運転状態では必ずしも達成されない６００℃以上の排ガス温度が必要であり、従って粒子濾過器の再生は「任意に」極く不十分に行われるか、全く行われない。これはフィルタやディーゼルエンジンを損傷させ、或いはその性能を低下させる。

その他に、燃料に、再生を補助し、かつ粒子の放出を低下させ、特に再生に必要な排ガス温度を下げる作用のある付加物を添加する、所謂受動的再生法が公知である。このため濾過材料の再生に、例えば３００℃以下の排ガスの温度で十分な、鉄、セリウム、マンガン、亜鉛、白金、銅又は鉛をベースとする公知の燃料添加材を使用すれる。

もう１つの方法は、所謂ＣＲＴ（continuous regeneration trap）システムである。その場合、排ガスを、まず酸化触媒に通し、次いで煤用濾過器内に導く。この酸化触媒は、排ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ₂）に転換する役目をする。増加した二酸化窒素分は、後方に接続した粒子濾過器内で、炭素（Ｃ）を二酸化炭素（ＣＯ₂）に酸化し、二酸化窒素（ＮＯ₂）を純窒素（Ｎ₂）に還元するレドックス反応を進行させる利点がある。これは、特に一酸化炭素（ＣＯ）及び長鎖の炭化水素（ＨＣ）を２００〜４５０℃の温度でほぼ完全に転換する。しかしこのＣＲＴシステムの場合、上述したレドックスシステムを損なわないよう、ディーゼルエンジンに殆ど硫黄を含まない（硫黄１０ｐｐｍ以下）燃料を使用せねばならない点に注意が必要である。

これらの受動的再生法の他に、能動的再生法も公知である。その場合粒子濾過器を直接バーナ又は電熱ヒータで加熱し、定期的に粒子濾過器の浄化を行う。この熱エネルギーの能動的供給は、主に排ガス温度、エンジン回転数及び／又は粒子濾過器の手前の排ガスの背圧に依存して行う。例えばその時々のディーゼルエンジンの排ガス温度、エンジン回転数及び／又は排ガス背圧に適合する極限値を設定し、それに対応してスイッチを開閉することにより熱エネルギーの供給を行う。この場合、通常主な調整値は、その時々のエンジン回転数、同時にまた排ガス流量に応じた排ガス背圧である。排ガスの背圧が上昇することは、粒子濾過器がそれに対応して高負荷され、従って再生を行うべき合図となる。場合によっては、排ガス温度単独で、添加物で補助される受動的再生を行うのに十分ではない場合、粒子濾過器に入る前に排ガスの温度を補助的に上昇させねばならない。こうして、粒子濾過器内に集めた粒子（主に煤）の気体の生成物（例えば二酸化炭素（ＣＯ₂）又は水蒸気（Ｈ₂Ｏ））への転換が保証される。

かかる粒子濾過器の形態に関し、フィルタ材料を層状に形成したハニカム構造が公知である。多孔性又は高多孔性の材料から成るそれらの層は、排ガスを少なくとも部分毎に分けて貫流できる通路で境界付けるように積層され及び／又は巻込まれる。粒子濾過器の入口側又は出口側の近くで通路を交互に閉鎖することで、排ガスの流れはフィルタ材料の多孔性の壁面を通過せざるを得なくなる。これは一方では、これらの通路を閉鎖する閉鎖要素が一定の大きさを下回ってはならないため、この種の粒子濾過器内の通路数を制限することになり、また他方では、排ガスが流れる粒子濾過器の断面積をほぼ半分に減らすことになる。これは、特にこの種の濾過器を大容量の構造にするばかりでなく、粒子濾過器の粒子の既存蓄積量に係わりなく、排ガスの背圧も著しく高めることにつながる。

従って本発明の課題は、明らかに低い排ガスの背圧の下で排ガスの濾過を行うことを可能にし、移動性の内燃機関の排ガスを浄化するシステムを提供することにある。更に本システムは、内燃機関の運転状態（低温始動状態、部分負荷状態等）とも、また例えば自動車の床の裏面部内に配置する等の排ガスシステム中の配置、特に内燃機関との間隔とも係わりなく、粒子濾過器の再生を保障すべきである。

これらの課題は、請求項１の特徴を持つ移動用内燃機関の排ガス浄化システムにより解決される。その他の有利な実施形態は、従属請求項に記載してあるが、その際そこに記載した諸特徴は、単独で又は任意に互いに有効な組合せで実施可能のものである。

移動用の内燃機関、特にディーゼルエンジンの本発明による排ガス浄化システムは、少なくとも２０％の流れ自由度を有する少なくとも１つの開放形の粒子濾過器と、少なくとも１つの加熱装置とからなる。まずここで原理上、排ガス流中に汚染粒子等を生ずるあらゆる形式の移動用内燃機関に、本発明によるシステムを接続可能であることを付言しておく。このことは、例えばオットー又はガスエンジンにも該当する。この少なくとも１つの加熱装置は、導電性材料に少なくとも周期的に通電する抵抗加熱の原理に基づく。オーム抵抗により、加熱装置の表面を経て周囲に放出される熱が生ずる。その際熱は、加熱装置を通過して流れる排ガス流へと優先的に移行する。従って使用する材料に関して、原則として導電性の金属又はセラミックス材料を使用し、合それらを一般にワイヤ、織物、焼結体、金属シート、金網等として形成してもよい。

本発明の粒子捕集器は、冒頭に記載した、部分的に閉鎖した濾過システムと異なり、流れを閉塞することがない開放形である。開放形とは、少なくとも２０％の流れ自由度が与えられることを意味する。これに関連して流れ自由度とは、全ての任意の断面内に、その面の少なくとも２０％を見通すことができる、即ち概してつながっており、また流れ案内面等のような組込み物がないことを意味する。これは換言すれば、このような粒子濾過器を端面側から見たとき、組込まれたもの全てが略同じ組込み層を持っている限り、即ち次々に一直線に並んで配置されている限り、少なくとも部分毎に、それら通路を通して目視できることを意味する。これは、少なくとも部分毎に分けてパターニングした金属シート層から成るハニカム体の場合に特徴的に示される。しかし流れ自由度は、互いに一直線に並んでいない組込みの場合には、実際に部分毎に、このハニカム体を通して目視できるとはいえない。見通し可能な開放度を説明すべく、ここに例として、例えば水力直径０．０８ｍｍ、流れ自由度２０％を持つ約９３ｃｐｓｃ（ｃｍ²当たりのセル数）の通路密度で粒子を捕捉する場合、自由に見通し得る０．１ｍｍ²以上の面が提供されることを示す。その際その流れ自由度は少なくとも４０％、むしろ少なくとも６０％あると好ましい。この実施形態は、粒子濾過器の手前に形成される排ガスの背圧の明らかな低下を生じさせる。即ち粒子捕集器の開始範囲に閉鎖された通路を見出すことができないので、全ての開始面又は全ての通路を排ガス流の受容に使える。このことからもまた、この排ガス流の濾過に使用できる明らかに拡大した表面が提供されることになる。

更なる説明のため、粒子濾過器は基本的に粒子を完全に通過させること、即ち実際に濾過しようとする粒子よりも著しく大きい粒子も通過可能であるとき、その粒子濾過器を開放形と言うことを付言しておく。従ってこのような濾過器は、運転中の粒子の凝集時でさえ閉塞することはない。粒子濾過器の開放度を測定するのに適した方法は、例えばどの程度の直径迄の球状粒子をこの種の濾過器がなおスムーズに通し得るかを検査する。当面の適用事例では、濾過器は直径０．１ｍｍ以上、有利には直径０．２ｍｍ以上、特に０．３ｍｍ以上の球状体をスムーズに通すことのできる開放度を有する。

通路を流れる排ガス流が粒子濾過器と接触すると、排ガス中に含まれる煤粒子等は堆積し、蓄積され、場合によっては直接再生される。この直接の再生は、例えば必要な反応相手が煤粒子の堆積箇所の近くに存在する場合に行われる。他の場合には、その粒子捕集器が、この捕集器内の転換すべき煤粒子の滞留時間を、貫流する排ガス流が、必要な反応相手（二酸化窒素、酸素等）を提供できる迄延長する役目をする。再生に必要な温度は、排ガス自体により供給され、その際この排ガスを必要なら予め、少なくとも１つの加熱装置で３００℃、特に５００℃以上の温度に加熱しておく。

もう１つの実施形態では、少なくとも１つの粒子濾過器は、排ガスの貫流可能な通路を形成すべく配列した、少なくとも１つの金属箔からなり、少なくとも部分毎にパターニングされた層と、少なくとも１つの濾過層とからなる少なくとも１つのハニカム体を持つ。この場合金属箔は５０μｍ、特に３０μｍ、好ましくは１５μｍ以下の箔厚を有するとよい。このような厚さである限り、この粒子濾過器の表面比熱容量が低下し、従って内燃機関の低温始動状態で、例えば蓄積された煤粒子の再生に必要な熱エネルギーを排ガスに不必要に奪われることはない。この濾過層は、例えば織布又は編み物に加工した繊維材料でできている。それとは異なり、このような排ガス中に生じる粒子又は汚染物の堆積に適した例えば既知の焼結材料等を濾過器に用いてもよい。その際これらの濾過層は、主に３ｍｍ、特に１、５ｍｍ、有利には０．５ｍｍ以下の厚さの濾過層を有する。

従ってこのハニカム体が持つ通路数は、約８〜２３３ｃｐｓｃ、特に約３２〜１６０ｃｐｓｃの範囲の通路密度（単位断面積当りの通路数）で設けるとよい。通路密度を増大すると、そこを通過する排ガスとの接触表面積を増加できる。それ故こうすると、粒子濾過器の有効性を９８％以上に向上できる。ここで有効性とは、転換又は蓄積された煤粒子や汚染物に対する、生じた煤粒子又は汚染物質の割合を言う。これは換言すれば、内燃機関で生じた煤粒子が、予め接続してあるこのシステムを貫流した後も、なお排ガス中に残存することを意味する。その際極めて多くの煤粒子が蓄積されていることは必ずしも必要ではなく、むしろこの場合粒子濾過器の転換及び蓄積効力を統合することが重要である。

もう１つの有利な実施形態では、少なくとも１つの濾過層は、少なくとも７０％、特に少なくとも８５％、有利には９５％以上の平均多孔度を持つ。ここで平均多孔度とは、濾過層の単位容積の少なくとも７０％が開口、気孔、空隙、空洞等で構成されていることを意味する。濾過層が概して不規則な構造の繊維を含むという事実から、ここでは、排ガスの貫流可能な濾過層に関する多孔度を平均したものを言う。濾過層が例えば複数の異なる材料又は多孔度でできている場合は、それら複数の要素を平均した値を言う。この多孔度は蓄積又は堆積過程に決定的な影響を及ぼし、その際２０〜１００ｎｍの範囲の粒径を有する粒子は、特に多孔度８０〜９０％の粒子濾過器により転換され、他方例えば比較的大きな粒子の場合、更に高い多孔度が使用される。これは、種々の堆積メカニズム、特に実施される拡散過程を顧慮することに基づく。

もう１つの有利な発展形態では、少なくとも１つの金属箔は、主に部分排ガス流を少なくとも１つの濾過層に向かわせる開口及び／又は方向転換面を備えた構造を持つ。それ故部分排ガス流に含まれる粒子は、主に通路の内部に配置された組込み構造（開口及び／又は方向転換面）により多孔性又は極めて多孔性の濾過材へと向かい、それらの粒子はそこで遮られ及び／又は捕捉されて濾過層の表面又は濾過層内に付着したままとなる。その際これら組込み構造は、隣接する通路内に圧力差を生じ、その圧力差は主に自然に調整される故、修正された濾過効果を生ずる。その少なくとも１つの金属箔内の開口は、所謂“連通する”通路を保証し、その際部分排ガス流は、粒子濾過器の貫流時少なくとも時間的に異なる通路を貫流する。開口が２〜６ｍｍの直径を持つと有利である。このとき方向転換面は、特に小さな翼、突出部、隆起部、節等として様々に形成できる。この金属箔の構造は、第１に隣接する濾過層に相互に間隔をあけ、それらの間に通路を形成することを目的とし、その際その構造的な高さと長さが主にハニカム体中の通路の形や数を規定する。

もう１つの実施形態では、少なくとも１つの加熱装置を粒子濾過器の内部に配置する。これは、例えば粒子濾過器の内部に電流を流す導体を配置することで実現できる。該導体は例えば金属箔、ワイヤ、粒子濾過器の領域又は円板であってもよい。予め設定可能な電流路を実現すべく、例えば濾過層を主に非導電性の、特にセラミックス材料から形成するとよい。その電気加熱装置を、特定のパラメータ（排ガス背圧、エンジン回転数、排ガス温度その他）に応じて開閉する電源に接続する。

更にもう１つの実施形態では、少なくとも１つの加熱装置を、排ガスの流れ方向に見て少なくとも１つの粒子濾過器の手前に接続された、分離した加熱円板として形成する。これは、浄化すべき排ガスを、引続き少なくとも１つの粒子濾過器に送給する前に、まず加熱装置に導くことを意味する。その際加熱円板は直接、粒子濾過器の表面又は手前に形決めして配置可能であり、しかも事情によっては、一緒の構成要素（例えば金属箔、ケーシング等）を有していてもよい。勿論円板状に形成した加熱装置を一定の間隔で粒子濾過器の手前に配置してもよく、その際加熱円板の出口側から粒子濾過器の入口側迄の間隔は５０ｍｍ、特に３０ｍｍ以下とする。その際、加熱円板が、同様に排ガスが貫流できる通路のあるハニカム構造をもっていると好ましい。

この加熱装置を、粒子濾過器に一定の間隔をあけて前置接続し、分離した加熱円板として形成する際、該円板状の加熱装置を、少なくとも１つの粒子濾過器と対向させて支柱で支えるとよい。そのため、特に少なくとも部分毎に加熱装置の内部範囲及び／又は粒子濾過器の通路内に突出する支柱ピンを設ける。粒子捕集器に不所望の電流が流れるのを回避すべく、支柱ピンに、例えばセラミックス被覆を絶縁層として設けるとよい。更にこの支柱ピンは、加熱装置及び／又は粒子濾過器の範囲又はケーシングに配置してもよい。これら別種の支柱ピンの実施形態を組合せることも、場合により好適である。

本発明のシステムの更なる発展形態では、加熱円板として形成した加熱装置は、少なくとも１つの粒子濾過器の軸方向寸法の６０％、特に４０％、有利には２０％以下の長さを持つ。この加熱円板が、そこを通過する排ガス流を加熱し、単位容積毎に極めて大きな表面積を提供するという事実から、加熱装置を極く狭く形成でき、従ってこのシステムを狭めた空間割合でも、排ガスシステム内に組込める。その際、この加熱円板の長さは、最高で５０ｍｍ、特に３０ｍｍ以下、更には１０ｍｍ以下にするとよい。

もう１つの実施形態では、少なくとも１つの粒子濾過器と、少なくとも１つの加熱装置は、合わせて内燃機関の気筒容積の８０％、特に５０％、有利には１０％以下の合計容積を持つ。周知の通り、内燃機関の排ガスは、燃焼室内、即ちシリンダ内で燃料と空気の混合物が燃焼することで生ずる。公知の内燃機関は、周知の如く、このシリンダを２、４、５、６、８又は１２個持ち、それら全てのシリンダを合算して気筒容積が定まる。通常の乗用車は、例えば１．２〜４．２リットルの気筒容積、オートバイは約０．２５〜１．５リットルの気筒容積を持つ。それ故ここで提案するシステムは、内燃機関の気筒容積（ピストンの往復運動空間）よりも明らかに小さな合計容積をもつ。その際、このシステムをエンジン近傍に配置すると、その合計容積を場合によっては更に減らし、もって、これを気筒容積の１％以下になし得る。合計容積は、粒子濾過器と加熱装置の通路壁面と通路を合計したものに相当する。その際、狭まった空間を考慮して、少なくとも１つの粒子濾過器と少なくとも１つの加熱装置を一緒のケーシング内に組込むと特に有利である。

もう１つの実施形態では、少なくとも１つの加熱装置に少なくとも部分的に、触媒的に活性な、特に酸化物の被覆を備える。この結果、特にＣＲＴ原理に基づく再生を促進できる。即ち、手前に接続した加熱装置が酸化触媒として働き、後方に接続した粒子濾過器内に十分な二酸化窒素を供給するからである。その点で、このシステムは、特に場所を節約し、高効率に、かつ極めてダイナミックに反応するシステムと云える。その際、場合によっては少なくとも１つの加熱装置を円板状に組立ててもよい。その場合は、流動方向に触媒で被覆した円板と被覆しない円板を設けることになる。

もう１つの実施形態では、少なくとも１つの粒子濾過器及び／又は少なくとも１つの加熱装置を内燃機関と０．７ｍ以上の間隔を空けて配置する。この間隔は、排ガス管内の排ガス流が内燃機関のシリンダから加熱装置及び／又は粒子濾過器に入る迄の距離を意味する。自動車車両で、エンジン近傍の範囲の空間が極めて狭い場合、排ガス流を濾過するこのシステムを、例えば床の裏面部に移すことが必要になり得る。その際本発明によるシステムは、必要な排ガス温度を少なくとも１つの加熱装置で生成でき、従ってエンジンから更に離れた位置で、濾過器の連続的又は周期的な再生を目標通りに実行できる。その際極めて小さな粒子濾過器が必要になるに過ぎない。

本発明を、本発明によるシステムの特に有利で、かつ優先される実施形態を示す図面に基づき以下に詳述する。これに関連して、本発明は図示の実施形態に限定されるものではないことを申し添える。

図１は、排ガス管２９内に組込まれた本発明によるシステムの実施形を断面図で示す。本発明によるシステムは加熱装置３を含み、これに、開放形の粒子濾過器２を流動方向１１の後方に接続している。この粒子濾過器２はケーシング２７により囲まれたハニカム体４を含み、該ハニカム体を経て粒子濾過器２を排ガス装置２９内に固定している。このハニカム体４は、排ガスが貫流可能な通路７を形成すべく配置した、多数の金属箔５と濾過層６からなる。金属箔５は方向変換面１０を備え、部分排ガス流を濾過層６へ向かわせ、即ちそれらを通して方向変換を行う。図示の粒子濾過器２は円板状に形成された加熱装置３の軸１３方向の長さ１２よりも長く形成された軸１３の方向の寸法１４を持つ。

この加熱装置３を支柱ピン２５により粒子濾過器２と隔て、加熱装置３と後方に接続した粒子濾過器２の間に間隙を設けている。該間隙、即ち加熱装置３と粒子濾過器２の間隔を、３０ｍｍ以下の寸法２６にするよい。その際支柱ピン２５を均等に配分し、ケーシング２７又は加熱装置３を境界付けるジャケット管３４に配置してもよい。更に同様に、支柱ピン２５が粒子濾過器２と加熱装置３の内部範囲内へ延びていてもよい。

加熱装置３から粒子濾過器２に不所望の電流が流れるのを回避すべく、支柱ピン２５は電気絶縁物３７を備える。加熱装置３への電流の供給は、排ガス管２９の孔３３を経て加熱装置３と接触する電極３６により行う。排ガスが孔３３を経て漏出するのを回避するため、該孔に同様にセラミックス等の電気絶縁材製のパッキン３５を設ける。図示の加熱装置３は、例えば板状体として形成でき、加熱装置３の加熱は、この装置を流れる排ガスを３００℃、特に５００℃以上の温度に加熱すべく、貫流する電流で行う。

図２は、加熱装置の１実施形態を前面側から見た図である。この装置３は多数のセル４１を持つセル構造３９を有する。セル密度は、約１６〜１８６ｃｐｓｃにするとよい。パッキン３５を経てセル構造３９へと導く電流の供給は、電極３６を経て行う。セル構造３９は取付けホルダ３８をもち、それらは設定可能な電流路５０が生じるように主に熱絶縁性材料から形成されている。図示の実施形では、電流は、同じパッキン３５により低減され、その際対向するパッキン３５は取付けホルダ３８を固定する役目だけをする。この場合排ガス管２９内のハニカム構造４を、ジャケット管３４内に配置し、セル構造３９とジャケット管３４との間に、ジャケット管３４が電流を通さないことを保証する空隙５１を形成している。更に図２は、取付けホルダ３８と接続され、均等に配分された支柱ピン２５を示している。それらの取付けホルダ３８は、特に加熱装置３を支柱ピン２５により支え、特に耐久性に仕上げて、補強して形成されている。

図３は、粒子濾過器２の１実施形態の前面側を示す。この形態は、ハニカム体４と、これを囲むケーシング２７から構成される。ハニカム体は、パターニングされた多数の金属箔５と、ほぼ平坦な濾過層６から成り、少なくとも部分毎にパターニングされた層で組立てられている。このような配列に伴い、それらは排ガスが貫流可能な通路７を形成する。このハニカム体４の中心範囲に、特にそれらの層の巻端に配置した複数の支柱ピン２５がある。この粒子濾過器の通路密度２１は、約９３ｃｐｓｃ以上であると好ましい。

図４は、加熱装置３の１実施形の細部の切断面を示す。加熱装置３は、この場合複数の平坦な金属シートと、波形の金属シート４０で組立てられ、それらは少なくとも部分毎のセル４１を形成すべくパターニングされている。金属シートは３０μｍ以下、特に２０μｍ、特に１２μｍ以下の厚さを有する。これらセル４１は、触媒的に活性な被覆１７を備え、該被覆は例えば白金のような触媒４３を含む。

図５は、内燃機関１の排ガスシステム３２の構造を示す。この内燃機関１は、ディーゼルエンジンであるとよい。この排ガスシステム３２は、排ガスの流動方向１１に、以下に記載する構成要素を含む。
−酸化触媒として形成され、流れの上流に配置された加熱装置３、
−粒子濾過器２、
−ターボ過給器３０および
−触媒コンバータ３１。

分離したケーシング又は一部を一緒にした共通のケーシング内に個々の構成要素を配置し、排ガス管２９を経て互いに接続する。既述の如く、少なくとも１つの加熱装置との組合せは、粒子濾過器２をできるだけ内燃機関１のごく近傍に配置しないとき特に有利である。そのため内燃機関１からの間隔１８が、特に０．７ｍ以上であるとよい。間隔１８がそれより狭い場合、しかも特に３０ｃｍ以下の場合、加熱装置３を例えば内部加熱線や極めて狭い円板等として小さく形成する。個々の構成要素をこのように配列すると、まず酸化触媒として形成した加熱装置３を用いて、その直後に接続した粒子濾過器２内で堆積した煤粒子の（連続的な）再生を保証するに十分な分量の二酸化窒素を供給できる。後方に接続した触媒コンバータ３１は、例えば水素化物コンバータとしても形成でき、その場合は、コンバータを流動方向に熱容量が増加するように配列する。

図６は、本発明による粒子濾過器２のもう１つの実施形を斜視図で示す。粒子濾過器２は、複数の金属箔５と、該箔間に配置した濾過層６を含む。図示の実施形では、濾過層６を２枚の金属層４４と、その間に配置した１枚の繊維層４５で形成しており、これら層の接合技術による結合は、この図では切断して図示したため目視不能の縁範囲内で行う。

金属箔５は一定の箔厚２０を有し、ここではある構造を備えており、一方濾過層６は略平坦な表面を有する。金属箔５のこの組織構造を用い、排ガスを流動方向１１に貫流可能な通路７を形成する。これら金属箔５は、ここでは形成された通路７が、流れる排ガス流の特徴に適合するように様々の高さ２０を有する。ここに図示した実施形は、開放形の濾過器本体の細部を示す。金属箔５は開口９と、排ガス流の濾過層６への方向転換を保証する方向転換面１０を備える。そのため圧力差が生じ、この結果部分排ガス流が濾過層６を貫通し、煤粒子又は類似物の繊維層４５内への付着又は堆積を生ずる。開口９が各々約２〜６ｍｍの範囲の直径２４を有すると好ましい。

図７は、自動車４６内の排ガスシステムの構造を示す。自動車４６は、合算して気筒容積１６を決定する複数のシリンダ２８を持つ内燃機関１を備える。空気と燃料の混合物の燃焼により生じた排ガスは、排ガス管２９を経てまず酸化触媒４９、次いで加熱装置３及び開放形の粒子濾過器２からなる本発明のシステムを通り、その際加熱装置３と粒子濾過器２は、内燃機関１の気筒容積よりも明らかに小さな合計容積１５を持つ。最後に排ガスは触媒コンバータ３１を貫流する。コンバータは遮音デバイス上に配置するとよい。更にこの内燃機関１を、多数のセンサ４８を接続したエンジン制御装置４７と接続している。これらセンサ４８で検出した値に基づき、加熱装置３の制御又は調整を行う。従って図示のセンサ４８は、例えば排ガス管２９内の排ガス流の温度を把握する温度感知器を構成している。エンジン制御装置４７のメモリ内に極限値を記憶しておき、検出した排ガス温度が限界値以下の場合に加熱装置３に電流を供給する。

移動用の内燃機関、特にディーゼルエンジンの排ガス流内の煤粒子を除く本発明の排ガス浄化システムは、内燃機関から十分離れた箇所でも開放形の粒子濾過器の連続的な再生を可能にする。このシステムは、圧力損失が極めて少なく、効率が高い点で優れている。

本発明による排ガス浄化システムの１実施形を図解して示す断面図。 加熱装置の１実施形の前面側を図解して示す断面図。 粒子濾過器の１実施形の前面側を図解して示す断面図。 加熱装置の１実施形の細部断面図。 本発明による排ガスシステムの概要を示す系統図。 本発明による粒子濾過器の他の実施形を図解して斜視図で詳細に示す図。 自動車内の排ガスシステムの構造の概要を示す透視図。

符号の説明

１ 内燃機関、２ 粒子濾過器、３加熱装置、４ ハニカム体、５ 金属箔、６ 濾過層、７ 通路、８ 金属箔の組織構造、９ 開口、１０ 方向変換面、２５ 支柱ピン、２７ ケーシング、２８ シリンダ、２９ 排ガス管、 ３０ ターボ過給器、３１ 触媒コンバータ、３２ 排ガスシステム、３３ 孔、３４ ジャケット管、３５ パッキン、３６ 電極、３７ 絶縁物、３８ 取付けホルダ、３９ セル構造、４０ 金属シート、４１ セル、４３ 白金触媒、４４ 金属層、４５ 繊維層、４６ 自動車、４７ エンジン制御装置、４８ センサ、４９ 酸化触媒、５１ 電流回路、５１ 空隙

Claims (6)

1. 少なくとも２０％の流れ自由度を有する少なくとも１つの開放形の粒子濾過器（２）と、少なくとも１つの加熱装置（３）とから成り、
   前記少なくとも１つの粒子濾過器（２）が、少なくとも１つの金属箔（５）からなり少なくとも部分的にパターニングした層からなる少なくとも１つのハニカム体（４）と、排ガスが貫流可能な通路（７）を形成する前記少なくとも１つの濾過層（６）とを含み、
   前記少なくとも１つの金属箔（５）が、部分排ガス流を前記少なくとも１つの濾過層（６）へと向かわせる開口（９）及び／又は方向変換面（１０）を備えたパターン構造（８）を持つと共に、粒子濾過器（２）の全ての任意の断面内に、その表面の少なくとも２０％は組込み物がなく、
   前記少なくとも１つの濾過層（６）が、少なくとも７０％の平均多孔度を持ち、
   加熱円板として形成された前記加熱装置（３）が、前記少なくとも１つの粒子濾過器（２）と対向して支柱で支えられ、
   前記少なくとも１つの粒子濾過器（２）と前記少なくとも１つの加熱装置（３）とを合わせて、内燃機関（１）の気筒容積（１６）の８０％以下の合計容積（１５）を有する
   移動用の内燃機関（１）の排ガス浄化システム。
2. 前記少なくとも１つの加熱装置（３）が前記粒子濾過器（２）の内部に配置された請求項１記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの加熱装置（３）が分離した加熱円板であり、排ガスの流動方向（１１）に見て、前記少なくとも１つの粒子濾過器（２）の手前に配置された請求項１又は２記載のシステム。
4. 加熱円板として形成された前記加熱装置（３）が、前記少なくとも１つの粒子濾過器（２）の軸方向の寸法（１４）の６０％以下の長さを有する請求項３記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの加熱装置（３）が、少なくとも部分的に触媒的に活性な被覆（１７）を備える請求項１から４の１つに記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの粒子濾過器（２）及び／又は前記少なくとも１つの加熱装置（３）が、前記内燃機関（１）と０．７ｍ以上の間隔（１８）を保って配置された請求項１から５の１つに記載のシステム。

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