JPH03222809A - パティキュレートフィルタの逆流再生装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの排気ガスから煤等の有害粒子を除
去するためのパティキュレートフィルタの逆流再生装置
に関するものである。

［従来の技術］ 近年、環境浄化の要求の高まりにつれ自動車の排気ガス
の規制か強化される傾向にあり、特に、ディーゼルエン
ジン車においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）及びパティキ
ュレート（粒子状物質）の規制が強化されつつある。

前記ＮＯｘは、燃料噴射時期を遅延させる等して燃焼温
度を低くすることにより低減可能であるが、反面パティ
キュレートは増加する。このため、エンジンの排気通路
にはパティキュレートを除去するためのパティキュレー
トフィルタが設けられている。

該パティキュレートフィルタに、捕捉したパティキュレ
ートの蓄積により目詰まりが生じると、排気抵抗か増大
しエンジンの出力低下を招くため、前記パティキュレー
トフィルタの再生を定期的に行う必要がある。

第４図は従来の逆流再生装置の一例を示すものてあり、
セラミック等のポーラスエレメントｌａに、軸方向に貫
通して延びる多数の孔６か形成され■つ該孔６の上下流
側聞口端か夫々交互にプラグ７ａ、７ｂによって閉塞さ
れたパティキュレートフィルタｌ　（以下単にフィルタ
という）を、トラップケーシング２内に収納し、該トラ
ップケーシング２の上流側に、フィルタ１内へエンンン
８の排ガス３を供給するための排ガス供給管４を接続す
ると共に、下流側に、フィルタ１内でパティキュレート
を除去された清浄ガス３°を排出するための清浄ガス排
出管５を接続し、更に、前記フィルタｌの上流側に、ヒ
ータ９′を配設しである。尚、図中、１０はヒータ９に
接続されたバッテリ等の電源、１１はスイッチ、１５は
排気通路である。

フィルタ１に目詰まりが生していない通常の運転時にお
いては、ヒータ９には通電されておらす、排ガス供給管
４からトラップケーシング２内へ供給される排ガス３中
のパティキュレートは、フィルタｌを通過する際、フィ
ルタ■に捕集され、排ガス３は清浄ガス３°となり、該
清浄ガス３′は清浄ガス排出管５から排出される。

一定期間の運転により、フィルタ１にパティキュレート
か蓄積すると、スイッチ１１かオンとなりヒータ９゛か
通電されて昇温し、該昇温したヒータ９゛の熱によって
前記フィルタ１に蓄積したパティキュレートを着火燃焼
せしめ、これにより前記フィルタ１の目詰まりを解消し
て排気抵抗を減少せしめ、再びパティキュレートの捕集
が可能となるようにしている。

［発明か解決しようとする課８］ しかしなから、パティキュレートは、フィルタｌ内の下
流側により多く蓄積され上流側にはあまり蓄積されない
ため、前記ヒータ９゛によってフィルタ１の上流側を加
熱しても、フィルタ１内下流側のパティキュレートには
着火しにくく、従ってヒータの容量を大きく設定する必
要かあり、それてもフィルタｌの再生が充分に行われな
いという問題かあった。又一部たけに着火し、均一な再
生か行なわれないため、パティキュレートの燃え残りか
生じ、次回の再生時に、多量のパティキュレートが燃え
フィルタの温度か上りフィルタを溶損させるという問題
もあった。

又、前記パティキュレートに着火した場合、パティキュ
レートか燃焼する際に発生する熱か直接ポーラスエレメ
ントＩａに伝わると共に、前記ヒータ９゛通過時に加熱
され更に前記パティキュレートの燃焼熱によって昇温し
た排ガス３が前記ポーラスエレメントｌａを通過するこ
とになり、ポーラスエレメント１ａか溶損する虞れかあ
った。

このため、従来装置においては、フィルタ１に蓄積され
る単位体積当りのパティキュレート量［９／Ｍ］かある
程度多くないとパティキュレートに着火せず、パティキ
ュレートに着火させるために最低限必要となるパティキ
ュレート！［ｇ／ｊ］の下限か高くなる（約５［ｇ／Ｍ
］程度）と共に、フィルタｌを溶損させる二となく燃焼
可能なパティキュレートｆｆｉ［ｑ／Ｚ］の上限か低く
なり（約７［９＃］程度）、フィルタ１の再生を安定し
て行い得るパティキュレート量［０／ｊ］の範囲か狭く
なっていた。

更に、前記ヒータ９゛は、フィルタ１の上流側において
排ガス３にさらされているため、ヒータ９°に直接パテ
ィキュレートが付着し、通電時に漏電が生じたり、前記
パティキュレートに含まれる硫酸塩等により酸化腐食が
生じたり又パティキュレートか付着し燃焼するので、高
温になるという不具合かあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、パティキュレートを着火
燃焼させ安定して再生を行えるパティキュレート量の範
囲を拡張し得、且つヒータの信頼性向上を図り得るパテ
ィキュレートフィルタの逆流再生装置を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、排気通路途中に設置され且つポーラスエレメ
ントに軸方向に貫通して延びる多数の孔が形成され更に
該孔の上下流側開口端が夫々交互にプラグによって閉塞
されたパティキュレートフィルりにおいて、前シ己パテ
ィキュレートフィルタの下流側に、圧力源に接続された
逆流エアノズルを、その噴射口かパティキュレトフィル
タ下流端面に対向するよう配設すると共に、前記ポーラ
スエレメントの孔の下流側開口端を閉塞するプラグ内に
、該プラグの非上流側よりヒータを埋設したことを特徴
とするものである。

［作　　　用］ 従って、パティキュレートフィルタにパティキュレート
かある程度蓄積した場合、ポーラスエレメントの孔の下
流側聞口端を閉塞するプラク内に埋設されたヒータか通
電されて昇温し、該昇温したヒータの熱によってパティ
キュレトフィルタ内下流側に多く蓄積しているパティキ
ュレートか効率良く着火燃焼すると共に、制御弁か開か
れ、逆流エアノズルから断熱膨張して常温より低いエア
がパティキュレートフィルタ下流端面に吹き付けられ、
プラグによって閉塞されていない孔の下流側開口端から
ポーラスエレメントを通過して孔の上流側開口端へ向か
って流れ、エアによりポーラスエレメントがある程度冷
却されて溶損か防止される。一方ポーラスエレメントよ
り熱を奪い予熱されたエアは、前記着火燃焼したパティ
キュレートを効率良く完全燃焼させる。従って、ポーラ
スエレメントは、パティキュレートか極く近傍で燃焼し
ているにもかかわらす、過度の温度上昇かなく、且つフ
ィルタ全体の温度分布も均一になる様に制御されるため
、熱応力による亀裂の発生が抑制される。

一方、ヒータには、パティキュレートフィルタを通過し
パティキュレートか取り除かれた清浄ガスか接触するの
みてあり、パティキュレトはほとんど付着しないため、
漏電や酸化腐食は起こらない。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例であり、図中第４
図と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

フィルタ１の下流側に、圧力源１２に対し制御弁１３を
介して接続された逆流エアノズル１４を、その噴射口１
４ａがフィルタ１下流端而に対向するよう配設すると共
に、前記ポーラスニレメンＨａの孔６の下流側開口端を
閉塞するプラグ７ｂ内に、該プラグ７ｂ下流端面側より
金属線ヒータ等のヒータ９を埋設する。

前記ヒータ９のプラグ７ｂへの埋設部９ａは、第２図に
示す如く、略Ｕ字形状に形成しである。

又、第１図に示す如く、エンジン８の排気通路１５に、
フィルタ１上流側の排ガス供給管４から分岐しフィルタ
１下流側の清浄ガス排出管５に合流するバイパス路１６
を設け、該バイパス路１６途中に、バイパス路１６を開
閉可能なバルブ１７を配設すると共に、前記清浄ガス排
出管５途中に、前記逆流エアノズル１４の下流側であっ
て且つ前記バイパス路１６の清浄ガス排出管５への合流
部より上流側に位置するよう、清浄ガス排出管５を開閉
可能なバルブ１８を配設する。

次に、上記実施例の作動を説明する。

フィルタ１に目詰まりか生じていない通常の運転時にお
いては、ヒータ９には通電されておらず、制御弁１３は
閉じており、又、バイパス路１６のバルブ１７は閉じ、
清浄ガス排出管５のバルブ１８は開放されている。この
ため、排ガス供給管４からトラップケーシング２内へ供
給される排ガス３中のパティキュレートは、フィルタ１
を通過する際、フィルタ１に補集され、排ガス３は清浄
ガス３°となり、該清浄ガス３°は清浄ガス排出管５か
ら排出される。

一定期間の運転により、フィルタ１にパティキュレート
か蓄積すると、スイッチ１１がオンとなり、ポーラスエ
レメント１ａの孔６の下流側開口端を閉塞するプラグ７
ｂ内に埋設されたヒータ９か通電されて昇温し、該昇温
したヒータ９の熱によってフィルタｌ白下流側に多く蓄
積しているパティキュレー）２１（第２図参照）か効率
良く着火する。

この時、前記バルブ１７か開放され、且つ前記バルブ１
８が閉じられるため、排ガス３は、トラップケーシング
２内へ流入せずにバイパス路１Ｃを経て清浄ガス排出管
５へ流れる一方、制御弁１３か開かれ、圧力源１２の高
圧のエア１９か逆流エアノズルＩ４からフィルタ１下流
端面に断熱膨張しつつ吹き付けられ、プラグ７ｂによっ
て閉塞されていない孔６の下流側開口端からポーラスエ
レメント１ａを通過して孔６の上流側開口端へ向かって
エア１９か流れ、該エア１９によりポーラスエレメント
ｌａかある程度冷却されて溶損か防止され、且つ前記着
火燃焼したパティキュレートは、このポーラスエレメン
トの持っていた熱で予熱されたエアによりポーラスエレ
メントｌａ上で効率良く完全燃焼される。

従って、ポーラスエレメントｌａは、パティキュレート
か極く近傍で燃焼しているにもかかわらす、過度の温度
上昇かなく、且つフィルタ１全体の温度分布も均一にな
る様に制御されるため、熱応力による亀裂の発生か抑制
される。

フィルタｌの目詰まりか解消されて排気抵抗か減少し、
再びパティキュレートの捕集か可能となると、前記制御
弁１３か閉し、スイッチ［１かオフになると共に、前記
バルブ１８か開いてバルブ１７が閉じ、排ガス３か再び
前記トラップケーシング２内のフィルタ１へ供給される
。

こうして、フィルタｌに蓄積されるパティキュレート量
［ｇ／７］が少なくてもパティキュレートへの着火か安
定して起こるため、着火を行わせ得るパティキュレート
ｔ［ｇ／ｌ］の下限が低くなる（約３［ｇ／ｌ］程度）
と共に、着火に必要なヒータ９の容量が小さく設定出来
、且つ通電時間も短かく出来る。パティキュレートの燃
焼時にエア１９によってポーラスエレメントＬａか冷却
されるため、フィルタ１を溶損させることなく燃焼可能
なパティキュレート量［＋１／Ｍｌの上限か高くなり（
約１２［Ｑ／ｊ］程度）、フィルタＩの再生を安定して
行い得るパティキュレート量！ｆ／Ｊ’］の範囲が広く
なる。

一方、ヒータ９には、フィルタ１を通過しパティキュレ
ートか取り除かれた清浄ガス３′か接触するのみてあり
、パティキュレートはほとんど付着しないため、漏電や
酸化腐食は起こらなくなり、ヒータ９の信頼性か向上す
る。

尚、本発明のパティキュレートフィルタの逆流再生装置
は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、ヒー
タ９を、プラグ７ｂの下流端面側からではなく、ポーラ
スエレメント１ａを貫通させ該ポーラスエレメント１ａ
と接触しているプラグＩｂ内面側から該プラグＩｂ内に
埋設するようにしてもよいこと、ヒータ９は金属線ヒー
タに限らすセラミックヒータ等も使用可能であること、
又第３図に示す如（マフラ２０の一部にフィルタ１を設
けることも可能であること等、その池水発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のパティキュレートフィル
タの逆流再生装置によれば、ヒータに通電を行ってしか
もパティキュレートフィルタ下流側に設けた逆流エアノ
ズルから高圧エアをフィルタに吹き付けることにより、
フィルタに付着したパティキュレートを着火燃焼させ安
定して再生を行い得るパティキュレート量の範囲を拡張
出来ると共に、ヒータの信頼性を向上させることか出来
るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体概要図、第２図は第１
図の■部詳細図、第３図は本発明の他の実施例であって
フィルタをマフラの一部に設けた例を示す全体概要図、
第４図は従来例の全体概要図である。 ■はパティキュレートフィルタ、ｌａはポーラスエレメ
ント、６は孔、７ａ、７ｂはプラグ、９はヒータ、１２
は圧力源、１３は制御弁、Ｉ４は逆流エアノズル、１４
ａは噴射口、１５は排気通路を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）排気通路途中に設置され且つポーラスエレメントに
   軸方向に貫通して延びる多数の孔が形成され更に該孔の
   上下流側開口端が夫々交互にプラグによって閉塞された
   パティキュレートフィルタにおいて、前記パティキュレ
   ートフィルタの下流側に、圧力源に接続された逆流エア
   ノズルを、その噴射口がパティキュレートフィルタ下流
   端面に対向するよう配設すると共に、前記ポーラスエレ
   メントの孔の下流側開口端を閉塞するプラグ内に、該プ
   ラグの非上流側よりヒータを埋設したことを特徴とする
   パティキュレートフィルタの逆流再生装置。