JPH02501082A - 内燃機関のスス粒子を処理し排ガスを浄化する方法およびその方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 燃　のスス粒子　理し排ガス　“化　る方法およびその方ＬＬＫ亙１ゑ員１ 本発明は、内燃機関のスス粒子を処理し排ガスを浄化する方法及びその方法を実 施する装置に関するものである。

ドイツ特許公開公報第３５０２４４８号には、自動車の排ガスからスス粒子及び 他の固体粒子を除去する装置が記載されており、同装置にはスス収集＊　’ＩＩ が設けられ、このスス収集装置は排出スリーブを介してススを除去しなければな らない、この装置には、スス収集装置がススで完全にいっばいになってしまうと 、機能しなくなるとし１う欠点がある。従ってスス収集装置はときどき掃除をし なければならず、それによってその自動車を静止させなければならなくなってし まう。

本発明の課題は、内燃機関の排ガスから連続的にスス粒子を除去して排ガスを浄 化し、ときどきフィルタを掃除する必要のない冒頭で述べた種類の方法および装 置を提供することである。

上記の課題は本発明（：よれば、請求項第１項に記載された特徴によって解決さ れる。

本発明は公知のものに比較して、その内燃機関の駆動中に排ガスから連続的にス ス粒子を除去することができ、非常に長い駆動期間にわたって残留のスス粒子で フィルタが詰まることがないという利点を有する。この方法及び装置によれば、 スス粒子を除去し、その壕残留の炭化水素群の脱酸ないし一酸化炭素を燃焼させ て二酸化炭素にすることができるので、排ガスの成分として水蒸気ＨｘＯと二酸 化炭素蒸気ＣＯ２しか残らない。

本発明の他の実ＰＭ例は、請求項及び以下の説明に記載されている。

以下図面に示す実ｊ！例を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、第１図は、本発明装置の組み合わせた状態の＠夜回、第２図は、本発明装 置の分解斜視図、 第３図は、装置を絹み合わせた状態の断面図、第４図は、装置に設けられる加熱 リングの上面図、第５図は、熱線を止めるアンカーの上面図である。

本発明装置にはまずハウジング１（第１図）が設けられており、ハウジング１は ２つのハウジング半体３．５から形成され、２つのハウジング半休はフランジ１ ５．１６及びボルト１７によって組み合わされている。一方のフランジ１５には 、ボルトの直径よりやや大きい直径を有する孔が形成されている。この孔内にボ ルト１７がゆるく、従って遊びをもって取り付けられている。他方のフランジ１ ６にはネジが形成されており、このネジにボルト１７が螺合されている。

前記両ハウジング半体３．５を組み合わせる前に加熱リング９（第２図）と流れ 案内円＠６がハウジング１に挿入される。

第１のハウジング半体３（第３図）には排ガスの入口２が設けられており、第２ のハウジング半体５には出口２２が設けられている。

装置の流れ案内円錐６はその尖端を装置の入口２を介して流入する排ガスに向け てハウジング１内に挿入されている。流れ案内円錐６の端縁１８（第２図）には ガス案内板７が討けられている。流れのライン１９に治って矢印２０方向へ供給 される排ガスは入口２、流れ案内円錐６と上方のハウジング半体３との間に形成 される空間及びガス案内板７（第３図）を通過する。ガス案内板７の作用によっ て、排ガスはハウジング１の外壁に沿って螺旋形に渦巻く、その後排ガスは加熱 リング９内に張られ電気的に加熱された熱線１ｏ、１１を熱線１０と１１の間隔 に対して斜めに通過して、第２のハウジング半休５内に設けられた第１の反転室 ４へ達する。そこで排ガスは第２のハウジング半体５の外壁に当接して、第２の ハウジング半体５の外壁に対応する円の軌跡を描いて旋回しながら、第１の反転 室４内で反転される。それによっても排ガスは第２のハウジング半体５の外壁へ 向けられる。というのは、それ以前にも排ガスは流れ案内円錐６の拡幅された端 縁２４によって第２のハウジング半体５の外壁方向へ案内されるからである。

゛排ガスは反転室４内で反転した後に、加熱リング９内に張架され加熱された熱 ！１１１０．１１を再度判めに通り抜けて、流れ案内円錐６の内面２３に達し、 そこでさらに環状に旋回しながら反転されて、加熱された熱線１０．１１を斜め に二度目の通過をする。

排ガスと特にススの粒子が加熱された熱１ｓ１０．１１を３回通過し、かつその 際に斜めに熱線をこするという状況によって、ススの粒子が集中的に加熱されて それによって良好に燃焼する（熱分解）。

導管１２が流れ案内円値６の内部から第１のハウジング半体３の外へ導出されて いる。導管１２が流れ案内円舗６内の反転室８に連通ずる所には、排ガスにとっ て安定した静止ゾーンが形成されている。この安定したゾーンから３ｒｉＵｃ） 燃焼後も残留している」さいをハウジング１から吸い出すことができる。この吸 い出しは導管２１（第１．３図）を介して行われ、導管２１はハウジングｌの出 口の下流側に接続されている空間３１の通路１４に接続されている。導管２１内 にはススフィルタ３０が好ましくは交換可能なフィルタマガジンの形状で取り付 けられている。

装置を使用する際には通路１４内に過圧が形成され、それによって出口２２にま だ存在している＃Ａ焼残さいが導管２１を介してススフィルタ３０へ送られて、 そこに沈積される。ススフィルタ３０がススの粒子及び他の燃焼残さいでいっば いになったら、ススフィルタを交換することができる０例えば不図示の電子装置 に接続されたセンサ３２によって、ススフィルタ３０の飽和度を監視することが できる。

通路１３は外気を導入するのに用いられ、外気はエンジン（の混合気）が涜厚に なり過ぎたときに必要となる。空気を反転室４へ供給することによって熱線１０ ．１１によるスス粒子の２回目と３回目の燃焼が良好に行われる０通路１３及び 反転室４への空気の導入の制御は公知の手段によって行われる。同様に反転室４ に連通している他の導管２５（第１．２図）を通して反転室４から排ガス流のハ ウジング半体５（第３図）の領域にも、スス粒子３含む排ガスを良好に旋回させ るためにガス案内板２７が駁けられている。他のガス案内板３７は、出口の前の 流れの中央番：取り付けられている。

熟ｍ１０．１１を支持する加熱リング９は高熱に耐えるセラミック材料から形成 されている。熱線ｌｏ、１１は本実施例においては弾性的なアンカー２６（第５ 図）間に張架されている１弾性的なアンカー２６によって温度変化によって生Ｂ る熱４１１０．１１の長さの変化が補償される。

本実施例にあっては熱１ｓ１０．１１はＴｏｏ”　〜８００”　＜７）温度を発 生する。

ガス案内板７は本実施例におｉては、熱線が位置する平面に対して約２２°の角 度で傾斜している。

他の実施例においては、必要に応じて例えばガス案内板を湾曲させるなどして、 すべてのガス案内板７．２７．３７の傾斜を変化させることも可能である。

排ガスはハウジング１の出口２２を介してハウジングから流出し、例えばモノリ スの形状の触媒など公知の排ガスフィルタに達する。

上述の装置と組み合わせて内燃機関を駆動する場合には、まず点火電極すなわち 熱ｍｌｏ、１１にＮ流が供給され、それによって高温に加熱される。それによっ てスス粒子の処理と濾過が非常に良好に行われ、かつ排ガスの良好な浄化が保証 される。

内燃機関の排ガスを僚化しスス粒子を処理する本°発明方法は、スス粒子を含む 排ガスを高温に加熱された１つあるいは多数の点火電極の側を通過させて燃焼さ せ、残留しているスス粒子をススフィルタへ案内して、排ガスを排ガスフィルタ を通過させることから構成されている。最初はスス粒子を含む排ガスを旋回させ てスス粒子を沈積させ、遠心力と場合によっては流れのうちに配置されている静 止ゾーンによフてスス粒子を空間的に集中させて、そこからススフィルタへ案内 する。導入される燃焼すべきスス粒子を燃焼させるために、点火１に極の代わり に燃焼するスス粒子の反応熱が利用される。

新たに導入される燃焼すべきスス粒子の燃焼を行わせるために、点燃焼によって 高温に加熱された本発明装置の反応熱が使用される。

国際調査報告 −一一−−＾紳　ｋ　ＰＣＴ／ＤＥ　８Ｂ１００４７０国際調査報告　１’ＣＴ ／Ｄ！ａａ１００４７０５、．２３５６９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内燃機関のスス粒子を処理し排ガスを浄化する方法において、スス粒子を含 む排ガスを高温に加熱された１つあるいは複数個の点火電極の側を通過させてス ス粒子を燃焼させ、残留のスス粒子をススフィルタへ案内し、排ガスを排ガスフ ィルタを介して案内することを特徴とする内燃機関のスス粒子を処理し排ガスを 浄化する方法。 ２）スス粒子を含む排ガスを旋回させてスス粒子を沈積させ、スス粒子を遠心力 及び場合によっては法れの中に配置された静止ゾーンによって空間的に集中させ 、そこからススフィルタへ案内することを特徴とする請求項第１項に記載の方法 。 ３）供給される燃焼すべきスス粒子を燃焼させるために、点火電極の代わりに燃 焼するすす粒子の反応熱を利用することを特徴とする請求項第１項あるいは第２ 項に記載の方法。 ４）新たに供給される燃焼すべきスス粒子の燃焼を開始させるために、点火電極 の代わりにすでに燃焼されているスス粒子及び（あるいは）燃焼により高温に加 熱された本方法を実施する装置の反応熱を使用することを特徴とする請求項第１ 項あるいは第２項に記載の方法。 ５）請求項第１項かち第４項に記載の方法を実施する装置において、ハウジング 内にスス粒子の燃焼を導入しかつ場合によっては維持するために１つあるいは複 数の点火電極（熱線９）と、まだスス粒子を含む排ガスを旋回させるためのガス 案内板（７、２７）と、流れ内に配置された静止ゾーンが設けられていることを 特徴とする装置。 ６）装置にはハウジング（１）とハウジングの後段に接続された排ガスフィルタ （２８）が設けられ、前記ハウジングには人口（２）を有する第１のハウジング 半休（３）、出口（２２）及び第１の反転室（４）を有する第２のハウジング半 体（５）、ガス案内板（７）と第２の反転室（８）と少なくとも１つの点火電極 （加熱リング）を有する流れ案内円錐（６）が設けられていることを特徴とする 請求項第５項に記載の装置。 ７）第２のハウジング半体（５）の環状空間（２９）にもガス案内板（２７）が 設けられていることを特徴とする請求項第６項に記載の装置。 ８）第２のハウジング半体（５）に他のガス案内板（３７）が設けられており、 このガス案内板が第２のハウジング半体の中央に配置されていることを特徴とす る請求項第６項と第７項に記載の装置。 ９）ハウジング（１）がほぼ回転対称の形状を有することを特徴とする請求項第 ５項から第７項のいずれか１項に記載の装置。 １０）加熱リング（９）が、２つのハウジング半体（３、５）が互いに結合され ている平面に設けられていることを特徴とする請求項第５項から第９項のいずれ か１項に記載の装置。 １１）加熱リング（９）内に、互いに平行に延びる第１のグループの熱線（１０ ）と互いに平行に延びる第２のグループの熱線（１１）が設けられており、前記 第１のグループが流れ方向において第２のグループの前に配置されていることを 特徴とする請求項第５項から第１０項のいずれか１項に記載の装置。 １２）２つのグループの熱線（１０、１１）が、熱線の長手軸に関して互いに変 位して配置されていることを特徴とする請求項第５項から第１１項のいずれか１ 項に記載の装置。 １３）熱線（１０、−１１の長手軸が互いに９０・変位していることを特徴とす る請求項第１２項に記載の装置。 １４）流れ案内円錐（６）の内部から第１のハウジング半体（３）の外へ導出さ れる通路（１２）が設けられていることを特徴とする請求項第５項から第１３項 のいずれか１項に記載の装置。 １５）第２のハウジング半体（５）に外部に連通する通路（１３）が設けられて おり、この通路が第１の反転室（４）と連通していることを特徴とする請求項第 ５項から第１４項のいずれか１項に記載の装置。 １６）第２のハウジング半体（５）に出口（２２）から外部へ連通する通路（１ ４）が設けられており、この通路が出口（２２）に対して横方向に配置されてい ることを特徴とする請求項第５項から第１５項のいずれか１項に記載の装置。 １７）第２の反転室（８）から導出される導管（１２）が外部の導管（２１）を 介して、ハウジング（１）の出口（２２）へ至る導管（１４）と接続されている ことを特徴とする請求項第５項から第１６項のいずれか１項に記載の装置。 １８）流れ案内円錐（６）の自由端縁（２４）が拡幅されていることを特徴とす る請求項第５項から第１７項のいずれか１項に記載の装置。 １９）ガス案内極（７、２７）の熱線（１０、１１）の平面に対する傾斜が調節 可能であることを特徴とする請求項第５項から第１８項のいずれか１項に記載の 装置。 ２０）通路（１２、１３）の外力の端部間にススフィルタ（３０）が配置されて いることを特徴とする請求項第５項から第１９項のいずれか１項に記載の装置。 ２１）加熱リング（９）の熱線（１０、１１）の回路にそれぞれ電子制御装置に よって製御され該当する回路を温度に従ってオンオフするスイッチが設けられて いることを特徴とする請求項第５項から第２０項のいずれか１項に記載の装置。 ２２）熱線の代わりに、１つあるいは複数の触媒作用する物質の速隔作用の通路 状構造が用いられることを特徴とする請求項第５項から第２１項のいずれか１項 に記載の装置。 ２３）排ガスフィルタ（２８）が触媒であることを特徴とする請求項第５項から 第２２項のいずれか１項に記載の装置。 ２４）触媒に、担体が触媒作用する物質だけから構成される構造が設けられてい ることを特徴とする請求項第２３項に記載の装置。 ２５）スス粒子を濃縮するのに衝突、拡散及び（あるいは）静電沈積が用いられ ることを特徴とする請求項第５項から第２４項のいずれか１項に記載の装置。