JPH0227107A - Exhaust-gas soot filter - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は1片側で開いた流入通路と流出通路を有する多
孔質セラミック部材から成る。特にディゼル機関を有す
る自動車用の排気ガスすすフィルタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Application The present invention consists of a porous ceramic member having an inlet passage and an outlet passage open on one side. It relates in particular to exhaust gas soot filters for motor vehicles with diesel engines.
従来の技術 ディーゼル車に適した排気ガスすすフィルタは。Conventional technology Exhaust gas soot filter suitable for diesel cars.
機関の全有効寿命にわたって支障なく動作することが望
ましい。このことは9分離したすすが自動的に取除かれ
ることを前提としている。ディーゼル機関は多くの過剰
空気を使用するので、すすとして生じる炭素を排気ガス
に含まれた酸素により燃焼して二酸化炭素にすることが
考えられる。その際排気ガスの強力な冷却作用に基づい
て、エネルギー供給だけによってしか燃焼が維持できな
いという問題が生じる。電気抵抗加熱による実験によれ
ば、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれたすすを燃焼
するためには、小形自動車の出力範囲内で動きかつ数1
0 kWになることがある電力が必要である。電気加熱
によるオーム熱の発生は、前記用途眞対して実用できる
解決策ではない。It is desirable that the engine operate without trouble over its entire useful life. This assumes that 9 parts of soot are automatically removed. Since diesel engines use a lot of excess air, it is conceivable that the carbon produced as soot is combusted into carbon dioxide by the oxygen contained in the exhaust gas. Due to the strong cooling effect of the exhaust gases, the problem arises that combustion can only be maintained by energy supply. According to experiments using electrical resistance heating, in order to burn the soot contained in the exhaust gas of a diesel engine, it is necessary to move within the output range of a small car and to burn the soot contained in the exhaust gas of a diesel engine.
Power is required which can be 0 kW. The generation of ohmic heat by electrical heating is not a viable solution for the above applications.
発明の目的
本発明の課題は1分離したすすをわずかな所要エネルギ
ーでかつフィルタの使用を中断せずに取除く排気ガスす
すフィルタを提供することにある。OBJECTS OF THE INVENTION The object of the invention is to provide an exhaust gas soot filter which removes soot particles with low energy requirements and without interrupting the use of the filter.
発明の構成
この課題を解決するため1本発明は次のことをボしてい
る。すなわちセラミック部材が、金属粒子を細かく分散
して有し、かつそれにより導電性を有し、流入通路内に
導体が挿入されており、かつこれら導体が、非導電スペ
ーサによりセラミック部材に対して絶縁間隔を置いて配
置されておりかつセラミック部材と流入通路内に配置さ
れた導体との間に放電電圧を加えることができる。Structure of the Invention In order to solve this problem, the present invention has the following features. That is, the ceramic member has finely dispersed metal particles and is therefore electrically conductive, and conductors are inserted into the inflow passage, and these conductors are insulated from the ceramic member by non-conductive spacers. A discharge voltage can be applied between spaced apart conductors between the ceramic member and the inflow passage.
本発明は、アーク中ですす燃焼を行う方法を採用し、そ
の際本発明によればアークは、排気ガスすすフィルタの
流入通路中で発生する。その際本発明による排気ガスす
すフィルタは次のように動作する。すなわち浄化すべき
排気ガスは、流入側において流入通路内に侵入し、セラ
ミック部材の多孔質壁を通って流出通路に流入し、かつ
流出通路の流出側においてフィルタから出る。排気ガス
中に含まれたすすは、流入通路の表面において分離され
、かつここで時間と共に積み」二げられる。The invention employs a method of soot combustion in an arc, whereby according to the invention the arc is generated in the inlet channel of the exhaust gas soot filter. The exhaust gas soot filter according to the invention then operates as follows. The exhaust gas to be purified thus enters the inlet channel on the inlet side, passes through the porous wall of the ceramic element into the outlet channel and leaves the filter on the outlet side of the outlet channel. The soot contained in the exhaust gas is separated on the surface of the inlet passage and is built up here over time.
すすがどこかの場所で十分に多く積み上げられると、加
えられた放電電圧を受けて、流入通路内に配置された導
体とすすの間で火花連絡が行われる。If the soot builds up in sufficient quantities at any location, spark communication will occur between the soot and the conductor located within the inflow passage under the applied discharge voltage.
なぜならすすは導体であるからである。すすは局所的に
燃焼する。それ以上経過するとアークが生じ、その作用
によりすすは、排気ガス中に含まれた酸素により二酸化
炭素に変換される。流出通路内で分離したすすの放出は
、このように連続したかつ局所的に限定された点火及び
燃焼過程によって行われる。驚くべきことに流入通路内
のたい積層は、動作期間に関係なく機関の効率に害を与
えない通過性を維持するように限定できる。This is because soot is a conductor. Soot burns locally. If more time passes, an arc occurs, and the soot is converted into carbon dioxide by the oxygen contained in the exhaust gas. The release of the separated soot in the outlet passage is thus effected by a continuous and localized ignition and combustion process. Surprisingly, the build-up in the inlet passage can be limited to maintain permeability that does not impair the efficiency of the engine, regardless of the period of operation.
セラミック部材の金属処理は1種々の方法で行うことが
できる。金属粒子をほぼ均一に分散してセラミック部材
を形成することは1本発明の範囲内にある。しかし金属
粒子の細がい分散は7次のような特徴を有すると有利で
ある。すなわち金属粒子は流入通路の内側表面に集中し
ている。流水通路断面積は通常の範囲内にある。はぼ9
miの断面積を有する正方形の流入通路が適当とゎが
った。導体としては、流入通路の中心に配置された金属
線材又は棒状電極が適当である。The metallization of ceramic components can be carried out in one variety of ways. It is within the scope of the present invention to form a ceramic member with a substantially uniform distribution of metal particles. However, it is advantageous if the fine dispersion of metal particles has the following characteristics: That is, the metal particles are concentrated on the inner surface of the inflow channel. The water passage cross-sectional area is within normal ranges. habo9
A square inlet channel with a cross-sectional area mi was found suitable. Suitable conductors are metal wires or rod-shaped electrodes placed in the center of the inflow channel.
本発明の有利な構成は次のような特徴を有する。An advantageous configuration of the invention has the following characteristics.
すなわち流入通路内に配置された導体は、グルプ毎にま
とめられており、かつ電気的に接続されて電極ブロック
を形成しており、その際セラミック部材に複数の電極ブ
ロックが付属しており、これら電極ブロックに互いに独
立に放電電圧を加えることができる。このような分割に
より、排気ガスすすフィルタを部分的に清掃することが
でき。That is, the conductors arranged in the inflow passage are grouped together and electrically connected to form electrode blocks, and in this case, a plurality of electrode blocks are attached to the ceramic member, and these Discharge voltages can be applied to the electrode blocks independently of each other. Such a division makes it possible to partially clean the exhaust gas soot filter.
このことは、特に機関の冷間運転段階にとっておおいに
有利である。さらに本発明によれば9間合わせ回路、測
定電圧源及び遮断によって形成された制御装置を配置す
ることは有利であり、その際問合わせ回路は電極ブロッ
クを順に制御し、かつその際測定電圧源が接続可能であ
り、かつ短絡測定を行うことができ、かつその際遮断回
路が、短絡を含む電極ブロックを遮断し、かつ短絡のな
い電極ブロックに放電電圧を加える。本発明のこの有利
な構成においてブロックは1機関始動の間又はその後短
い期間の間に、順に測定電圧源に接続され、その際電流
測定によって、侵入した湿気によりどのブロックがまだ
短絡しているかを検出する。これらブロックは、まず今
後の動作経過から排除される。明らかに間合わせ回路は
1時限装置により繰り返し操作でき、かつ短絡を含んだ
電極ブロックは1期間を置いて改めて短絡についてテス
トされる。フィルタ湿度が高くなったために凝縮水が蒸
発したので、電極ブロックの短絡がもはやなくなるとす
ぐに、この時正しく動作するブロックは、同様に放電電
圧に接続される。This is particularly advantageous for the cold operating phase of the engine. Furthermore, according to the invention it is advantageous to arrange a control device formed by nine makeshift circuits, a measuring voltage source and a disconnection, the interrogation circuit controlling the electrode blocks in sequence and the measuring voltage source can be connected and a short-circuit measurement can be carried out, with a disconnection circuit disconnecting the electrode block containing the short-circuit and applying a discharge voltage to the electrode block without a short-circuit. In this advantageous embodiment of the invention, the blocks are connected one after the other to a measuring voltage source during one engine start or for a short period thereafter, the current measurement determining which blocks are still short-circuited due to penetrating moisture. To detect. These blocks are first excluded from further operation. Obviously, the make-up circuit can be operated repeatedly with a one-timer, and the electrode block containing the short circuit is tested again for short circuits after one period of time. As soon as the electrode blocks are no longer short-circuited because the condensed water has evaporated due to the increased filter humidity, the blocks that are now operating correctly are likewise connected to the discharge voltage.
本発明による排気ガスすすフィルタは1機関の全有効寿
命の間、保守なしで動作する点において優れている。そ
の際フィルタの通過性の妨害も分離度の変化も生じない
。そのつどのすす発生量に合った自動的な多孔性セラミ
ック部材の清掃が行われる。分離したすすの排除のため
必要なエネルギー所要量はわずかなので、この排気ガス
すすフィルタは、小出力のディーゼル機関にも適してい
る。The exhaust gas soot filter according to the invention is advantageous in that it operates without maintenance during the entire useful life of an engine. In this case, neither the permeability of the filter is disturbed nor the degree of separation is changed. Automatic cleaning of the porous ceramic component is carried out in accordance with the respective amount of soot produced. Since the energy requirements required for eliminating the separated soot are low, this exhaust gas soot filter is also suitable for small-power diesel engines.
実施例 本発明の実施例を以下図面によって詳細に説明する。Example Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
特にディーゼル機関を備えた自動車に使用可能な図示し
た排気ガスすすフィルタは、多孔性セラミック部材lを
有し、このセラミック部材は。The illustrated exhaust gas soot filter, which can be used in particular for motor vehicles with diesel engines, has a porous ceramic member l, which ceramic member has a porous ceramic member l.
方の側に開いた流入通路2と流出通路3を有するように
形成されている。第1図及び第2図を比較考察すれば明
らかなように、流水通路2.3は正方形断面を有する。It is formed to have an inflow passage 2 and an outflow passage 3 that are open on one side. As can be seen from a comparative consideration of FIGS. 1 and 2, the water passage 2.3 has a square cross section.
断面積はほぼ9 mJである。The cross-sectional area is approximately 9 mJ.
流入及び流出通路2.3ははちの巣状に配置されている
。それによりセラミック部材1は大きなフィルタ面積を
有する。The inflow and outflow channels 2.3 are arranged in a honeycomb manner. Ceramic component 1 thus has a large filter area.
セラミック部材1は、細かく分散して金属粒子を有し1
本実施例においてかつ本発明の有利な構成によれば、こ
れら金属粒子は流入通路2の内側表面4に集中している
。金属粒子によりセラミック部材lは導電性を有する。The ceramic member 1 has finely dispersed metal particles.
In this embodiment and according to an advantageous configuration of the invention, these metal particles are concentrated on the inner surface 4 of the inlet channel 2. The ceramic member 1 has electrical conductivity due to the metal particles.
このように金属処理したセラミック部材lは、車両フレ
ームに電気的に接続されている。流入通路z内には導体
5が挿入されている。これら導体は、非導電スペーサ6
によってセラミック部材1に対して絶縁間隔aを置いて
配置されている。セラミック部材と流入通路2内に配置
された導体50間に、放電電圧を加えることができる。The ceramic member l thus metallized is electrically connected to the vehicle frame. A conductor 5 is inserted into the inflow passage z. These conductors are connected to the non-conductive spacer 6
The ceramic member 1 is arranged at an insulating distance a from the ceramic member 1. A discharge voltage can be applied between the ceramic member and the conductor 50 arranged in the inlet passageway 2 .
第1図は1図示した排気ガスすすフィルタの動作を示し
ている。排気ガスは9図示した矢印の方向に流入側7か
ら流入通路2に侵入し、セラミック部材1の多孔性の壁
を通って流出通路3へ流れかつ流出通路3の流出側8に
おいてフィルタから出る。排気ガスに含まれたすすは、
流入通路2の内側表面4において分離され、かったい積
層9を形成する。1つ又は複数の場所10においてすす
が十分高くたい積するとすぐに、放電電圧の作用にヨリ
アークが生じ、かつアークのエネルギー供給を受けたす
すは、排気ガスに含まれた酸素により局所的に燃焼して
二酸化炭素を形成する。FIG. 1 shows the operation of the exhaust gas soot filter shown in FIG. The exhaust gas enters the inlet channel 2 from the inlet side 7 in the direction of the arrows 9, flows through the porous wall of the ceramic member 1 into the outlet channel 3 and leaves the filter at the outlet side 8 of the outlet channel 3. The soot contained in exhaust gas is
They are separated at the inner surface 4 of the inflow passage 2 and form a dense layer 9. As soon as the soot accumulates high enough in one or more locations 10, a yoriarc occurs under the action of the discharge voltage, and the soot, energized by the arc, is locally combusted by the oxygen contained in the exhaust gas. to form carbon dioxide.
流入通路2内に配置された導体5は、グループ毎にまと
められ、かつ電気的に接続されて電極ブロック11を形
成している(第3図)。はぼ100の導体を接続して1
つの電極ブロックとすると有利である。セラミック部材
に複数の電極ブロックが付属し、これら電極ブロックに
は、互いに独立に接続接点12を介して放電電圧を加え
ろことができる。さらに間合わせ回路、測定電圧源及び
遮断回路を有する図示されていない制御装置が設けられ
ている。間合わせ回路は1機関始動の間及びその後短期
間の間、電極ブロックを測定電圧源に接続し、かつ短絡
測定を行うようになっている。このようにして侵入した
湿気によりどのブロックがまだ短絡しているかが検出さ
れる。遮断回路は、短絡しているブロックをまずその後
の動作から排除し、かつ短絡を含まない電極ブロックに
放電電圧を加えるようになっている。間合わせ回路は1
時限装置によって繰り返し動作し、かつその際短絡を含
んだブロックにおいて期間を置いて改めて短絡測定を行
う。フィルタ温度が高くなり、凝縮水が蒸発したため、
もはや電極ブロックの短絡がなくなるとすぐに、動作可
能なブロックには同様に放電電圧が加えられる。The conductors 5 arranged in the inflow passage 2 are grouped together and electrically connected to form an electrode block 11 (FIG. 3). Connect 100 conductors and make 1
Advantageously, there are two electrode blocks. A plurality of electrode blocks are attached to the ceramic component, to which a discharge voltage can be applied independently of one another via connection contacts 12. Furthermore, a control device (not shown) is provided, which has an intermediary circuit, a measuring voltage source and a cut-off circuit. The makeshift circuit connects the electrode block to the measurement voltage source and performs short-circuit measurements during one engine start and for a short period thereafter. In this way it is detected which blocks are still shorted due to the intruding moisture. The cutoff circuit is designed to first exclude the shorted block from further operation and apply a discharge voltage to the electrode blocks that do not contain the shorted circuit. The makeshift circuit is 1
The timer is activated repeatedly and a short-circuit measurement is carried out again after a period of time in the block containing the short-circuit. As the filter temperature increased and the condensed water evaporated,
As soon as there is no longer a short circuit in the electrode block, the operational block is likewise subjected to a discharge voltage.
第1図は1本発明による排気ガスすすフィルタの一部を
示す縦断面図、第2図は、流入通路の横断面を第1図よ
り拡大して示す図、第3図は、電極ブロックの構成を示
す図である。Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing a part of the exhaust gas soot filter according to the present invention, Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of the inflow passage from Fig. 1, and Fig. 3 is a view of the electrode block. FIG. 3 is a diagram showing the configuration.
Claims (4)
セラミック部材から成る,特にディーゼル機関を有する
自動車用の排気ガスすすフィルタにおいて, セラミック部材(1)が,金属粒子を細かく分散して有
し,かつそれにより導電性を有し,流入通路(2)内に
導体(5)が挿入されており,かつこれら導体が,非導
電スペーサ(6)によりセラミック部材(1)に対して
絶縁間隔(a)を置いて配置されており,かつセラミッ
ク部材(1)と流入通路(2)内に配置された導体(5
)との間に放電電圧を加えることができることを特徴と
する,排気ガスすすフィルタ。(1) In an exhaust gas soot filter especially for automobiles with diesel engines, which consists of a porous ceramic member having an inflow passage and an outflow passage open on one side, the ceramic member (1) has finely dispersed metal particles. conductors (5) are inserted into the inflow channel (2), and these conductors are kept at an insulating distance from the ceramic member (1) by means of non-conductive spacers (6). (a) and a conductor (5) disposed within the ceramic member (1) and the inflow passage (2).
) Exhaust gas soot filter, characterized in that a discharge voltage can be applied between the exhaust gas and soot filters.
集中している,請求項1記載の排気ガスすすフィルタ。2. Exhaust gas soot filter according to claim 1, wherein the metal particles are concentrated on the inner surface (4) of the inlet passageway (2).
ループ毎にまとめられており,かつ電気的に接続されて
電極ブロック(11)を形成しており,その際セラミッ
ツク部材(1)に複数の電極ブロック(11)が付属し
ており,これら電極ブロックに互いに独立に放電電圧を
加えることができる,請求項1又は2記載の排気ガスす
すフィルタ。(3) The conductors (5) arranged in the inflow passage (2) are grouped together and electrically connected to form an electrode block (11), in which case the ceramic member ( 3. Exhaust gas soot filter according to claim 1, wherein a plurality of electrode blocks (11) are attached to the exhaust gas soot filter (1), to which a discharge voltage can be applied independently of one another.
制御装置が設けられており,その際問合わせ回路が電極
ブロック(11)を順に制御し,かつその際測定電圧源
が接続可能であり,かつ短絡測定を行うことができ,そ
の際遮断回路が短絡を含む電極ブロック(11)を遮断
し,かつ短絡のない電極ブロック(11)に放電電圧を
加える,請求項3記載の排気ガスすすフィルタ。(4) A control device having an interrogation circuit, a measuring voltage source and a cut-off circuit is provided, the interrogating circuit controlling the electrode block (11) in sequence and the measuring voltage source being connectable. 4. The exhaust gas soot according to claim 3, wherein a short-circuit measurement can be carried out, in which the interrupting circuit interrupts the electrode block (11) containing the short-circuit and applies a discharge voltage to the electrode block (11) without a short-circuit. filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63177232A JPH0227107A (en) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Exhaust-gas soot filter |
Applications Claiming Priority (1)
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JP63177232A JPH0227107A (en) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Exhaust-gas soot filter |
Publications (1)
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JPH0227107A true JPH0227107A (en) | 1990-01-29 |
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JP63177232A Pending JPH0227107A (en) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | Exhaust-gas soot filter |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0227107A (en) |
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- 1988-07-18 JP JP63177232A patent/JPH0227107A/en active Pending
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