JPH06146856A

JPH06146856A - 内燃機関の排気処理装置

Info

Publication number: JPH06146856A
Application number: JP4300200A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Uehara; 哲也上原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】安定して確実にフィルタの再生を行う【構成】排気シャッタ弁５の下流には、発泡金属を筒
状に成形したフィルタ７が設置され、排気シャッタ弁６
の下流には同じく発泡金属製のフィルタ８が設置されて
いる。また、フィルタ７は蓋部材９により、フィルタ８
は蓋部材１０により片側を閉じられている。フィルタ７
の排気入口側７ａには金属抵抗体をむき出しで用いる金
網状の裸線ヒータ１９が、第２絶縁材２１を介装して配
設され、同様にフィルタ８の排気入口側８ｂには、第２
絶縁材２２を介して裸線ヒータ２０が配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気中の微粒子を捕捉
する内燃機関の排気処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、排気中の微粒子（パティキュレ
ート）を捕捉するフィルタとしては、例えば、セラミッ
クのハニカム状構造体のセルを交互に目封じした目封じ
ハニカムフィルタ、あるいは、発泡セラミックフィルタ
等があった。しかし、それらのセラミック製フィルタ
は、熱伝導率が低いため、堆積したパティキュレートを
再生する、すなわち、燃焼除去する過程において、パテ
ィキュレートの燃焼熱により、局部的に高温の部分がで
き、フィルタが溶損あるいは破損するという問題があっ
た。

【０００３】そこで、このような問題を回避するため、
金属素材を用いたフィルタを使用することが提案され
た。その場合の再生装置としては、バーナを用いる方
法、及びフィルタ入口に電気ヒータを設ける方法があ
る。バーナによる方法では、エアポンプゃ、点火装置等
が必要で装置が複雑になるという問題があった。また、
ヒータを用いる場合には、フィルタ全体をむらなく再生
するために、フィルタ入口端面全体を均一に加熱する必
要がある。そこで、被膜ヒータ（シースヒータ）により
フィルタ入口端面を均一に加熱しようとすると、ヒータ
本数が増加して装置が複雑となる。また、１本のヒータ
が非常に長くかつ太くなり、ヒータの熱容量が増大し、
迅速な加熱のためには大電力を必要とする。更に、シー
スヒータは、ヒータと同時にシース管や酸化マグネシウ
ムの絶縁充填材を同時に加熱するので、急速加熱には適
さないという問題があった。

【０００４】そのため、ヒータとして、例えば金網状の
裸線ヒータを用いることが提案された。そして、裸線の
ヒータはシースタイプのヒータよりも、低電力で容易に
均一かつ急速な加熱が可能であり、再生の見地からは最
も有利であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、裸線ヒ
ータを用いた従来の内燃機関の排気処理装置にあって
は、金属製フィルタは導電性をもつため、裸線のヒータ
では短絡する危険が大きいという問題点があり、また、
ヒータとフィルタとの間に導電性の炭素を主成分とする
パティキュレートが堆積すると、該パティキュレートを
通して過大な電流が流れ、その周囲のヒータおよびフィ
ルタが過加熱され焼損する危険があるという問題点があ
った。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、安全かつ確実に再生を行うこ
とのできる内燃機関の排気処理装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、排気
中の微粒子を捕捉する金属製のフィルタと、フィルタを
電極及び排気管（アース）から電気的に絶縁する第１絶
縁材と、フィルタの排気入口側に配設された、金属の抵
抗体をむきだしで用いる裸線ヒータと、金属製のフィル
タと裸線ヒータとの間に介装された第２絶縁材とを有す
る排気処理装置を排気通路に設けた。

【０００８】また、前記金属製のフィルタを複数に分割
し、分割された各フィルタ間に第３絶縁材を介装した。

【０００９】

【作用】フィルタは熱伝導の良好な金属製であるので、
パティキュレートの燃焼熱は、速やかに拡散し局所的な
高温部分はできない。また、ヒータは金網状の裸線ヒー
タであるので、フィルタの排気入口側を均一に加熱す
る。従って、フィルタの全体が均一に再生される。

【００１０】また、フィルタは電極及び排気管（アー
ス）から電気的に絶縁されているので、多量のパティキ
ュレートがフィルタ等に付着していても大電流は流れず
フィルタやヒータが焼損することはない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の第１実施例を示す図である。

【００１２】まず構成を説明する。排気管１は分岐部２
で２股に分岐し、分岐通路３及び分岐通路４には、それ
ぞれ排気シャッタ弁５及び６が設けられている。

【００１３】排気シャッタ弁５の下流（図１で右側）に
は発泡金属を筒状に成形したフィルタ７が設置されてお
り、排気シャッタ弁６の下流には同じく発泡金属を成形
したフィルタ８が設置されている。また、フィルタ７は
蓋部材９により片側を閉じられ、フィルタ８は蓋部材１
０により片側を閉じられている。従って分岐路３，４か
らフィルタ７，８へ流入した排気は、フィルタ７，８の
内側から外側へ流出し、その過程でパティキュレートが
漉過される。そして、外側へ流出した排気は、通路１１
及び１２を通り合流部１３で合流して排気管１へ流出す
る。また、フィルタ７，８はそれぞれ第１絶縁材１４，
１５によりケーシング１８すなわち、排気管１から電気
的に絶縁され、第１絶縁材１６，１７により蓋部材９，
１０すなわち電極２３から電気的に絶縁されている。

【００１４】フィルタ７の排気入口側７ａには金属抵抗
体をむきだしで用いる金網状の裸線ヒータ１９が配設さ
れ、フィルタ８の排気入口側８ａには裸線ヒータ２０が
配設されており、裸線ヒータ１９とフィルタ７との間に
は第３絶縁材２１が挿入され、裸線ヒータ２０とフィル
タ８との間には第３絶縁材２２が挿入されている。

【００１５】裸線ヒータ１９，２０はニッケルとクロム
の合金の板に多数のスリットを入れ、それを引き延ばし
て金網状としたものであり、排気管１をアースとし、電
極２３に電圧を印加することにより加熱することができ
る。なお、電極２３は、絶縁材２４，２５によりケーシ
ング１８および排気管１から絶縁されている。

【００１６】次に作用を説明する。フィルタの再生は片
側づつ行う、図１は排気シャッタ弁５を閉じた場合を図
示したもので、以下この場合について説明する。

【００１７】図外のコントロールユニットによりフィル
タの再生が必要であると判断されると、片側の排気シャ
ッタ弁５を閉じ、排気シャッタ弁５を閉じた側の裸線ヒ
ータ１９に通電し、加熱を行うことにより金属製のフィ
ルタ７の再生を行う。

【００１８】ここで、フィルタ７は熱伝導の良好な金属
製であるので、パティキュレートの燃焼熱は、速やかに
拡散し、局所的な高温部分ができないので、フィルタ７
が焼損することはない。また、裸線ヒータ１９は金網状
なので、フィルタ７の内面７ａを均一に加熱することが
可能である。このためフィルタ７全体を均一に再生され
る。

【００１９】ここで、フィルタ７とヒータ１９との間に
は第２絶縁材２１が設けられているので、フィルタ７と
ヒータ１９とが接触する危険は極めて少ない。またフィ
ルタ７は第１絶縁材１４，１６によりケーシング１８す
なわち排気管（アース）１、及び蓋部材９すなわち電極
２３から電気的に絶縁されているので、スペーサ２１等
に多量のパティキュレートが付着したり、また、たとえ
ヒータ１９とフィルタ７とが一部接触したとしても、大
電流が流れフィルタ７或はヒータ１９が焼損したり、再
生不能に陥ったりすることはなく、安全かつ確実に再生
を行うことができる。

【００２０】以上、排気シャッタ弁５を閉じた場合につ
いて説明したが、排気シャッタ弁６を閉じフィルタ８を
再生する場合も、同様にして行われる。

【００２１】以上説明してきたように、本実施例によれ
ば、再生時に、ヒータ１９，２０とフィルタ７，８との
間が、パティキュレート等により短絡しても、フィルタ
７，８を第１絶縁材１４，１５，１６，１７により排気
管（アース）１および電極２３から電気的に絶縁したの
で、短絡箇所を通じて過大な電流が流れることない。

【００２２】そのため、焼損しにくい金属製のフィルタ
と、均一かつ急速な加熱が可能な裸線の金網状のヒータ
とを組合せ、安全かつ確実に再生を行うことができる。

【００２３】図２及び図３には、本発明の第２実施例を
示す。この実施例は、発泡金属製のフィルタを多数に分
割して分割フィルタ２６とし、分割フィルタ２６の間に
第３絶縁材２７を介装し、蓋部材９で押圧して固定した
ものである。

【００２４】前記第１実施例においては、パティキュレ
ートの堆積等により、金属製のフィルタ７，８と裸線ヒ
ータ１９，２０との間が複数の箇所で短絡すると、その
間を過大電流が流れ、フィルタ７，８及び裸線ヒータ１
９，２０の焼損や、再生が不能になる等の恐れがあっ
た。それに対し本実施例にあっては、金属製フィルタに
分割フィルタ２６を使用し、各フィルタ間に第３絶縁体
２７を介装して、各分割フィルタ２６を絶縁したので、
短絡の危険を回避することができ、より安全かつ確実に
再生を行うことができる。

【００２５】ここで、分割フィルタ２６は発泡金属製で
あり、表面が滑らかではないので、第３絶縁材２７とし
て、例えばアルミナ繊維の布等を使用し、蓋部材９で分
割フィルタ２６を軸方向（図で左右方向）に締め付けれ
ば、各分割フィルタ２６は、ずれることはない。

【００２６】しかし、図３に示すように分割フィルタに
凹部２８を設け第３絶縁材２７に凸部２９を設けて、そ
れらをはめ合わせるようにすれば、より確実に固定さ
れ、ずれることはない。

【００２７】図４及びその主要部を拡大して示す図５に
は、本発明のは第３実施例を示す。この実施例は、第２
実施例に対し、分割フィルタ２６と第３絶縁材２７との
間に金属製のリング部材３０を設け、リング部材３０の
内周部３０ａが裸線ヒータ１９（２０）の外周部に接触
するようにしたものである。

【００２８】本実施例によれば、前記第２実施例と同様
の効果が得られ、しかも、裸線ヒータ１９（２０）で発
生した熱がリング状部材３０を介して速やかに分割フィ
ルタ２６に伝達されるので、速やかに、かつ少ない電力
で確実に再生を行うことができる。

【００２９】また、分割された、分割フィルタ２６は、
各々第３絶縁材２７によって絶縁されているので、リン
グ状部材３０により裸線１９（２０）と導通しても、そ
こから電流が流れることはなく、安全かつ確実に再生を
行うことかできる。

【００３０】図６及びその要部を拡大して示す図７に
は、本発明の第４実施例を示す。この実施例は、分割フ
ィルタ３１に、その内側の一部を突き出して突出部３２
を設け、該突出部３２が裸線ヒータ１９（２０）と接触
するようにしたものである。

【００３１】本実施例によれば、前記第３実施例に対
し、より少ない部品点数で同様の効果を得ることができ
る。

【００３２】以上の実施例においては、フィルタ７，
８，２６，３１に発泡金属を使用した場合について説明
したが、これに限られるものではなく、例えば金属線を
焼結したもの、金属粉を焼結したもの、また、ワイヤメ
ッシュ等でも良い。裸線ヒータ１９，２０についてもヒ
ータ線を編んで網状としたもの等でもよく、ヒータ線の
材質もニッケル・クロム合金以外の鉄・クロム・アルミ
ニウム合金やインコネル等でも良い。またフィルタの形
状は筒状に限られず、例えば板状のもの等でも良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、焼損しにくい金属製フィルタと、過熱特性に優れる
金網状裸線ヒータとの組合せによって、安定して確実に
再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す側断面図。

【図２】本発明の第２実施例の上半分を示す側断面図。

【図３】同じく第２実施例における分割フィルタと第３
絶縁材との結合状態例を示す断面図。

【図４】本発明の第３実施例の上半分を示す側断面図。

【図５】同じく第３実施例の分割フィルタと裸線ヒータ
との関係を説明する断面図。

【図６】本発明の第４実施例の上半分を示す側断面図。

【図７】同じく第４実施例の分割フィルタと裸線ヒータ
との関係を説明する断面図。

【符号の説明】

１…排気管５，６…排気シャッタ弁７，８…金属製のフィルタ９，１０…蓋部材１４，１５，１６，１７…第１絶縁材１８…ケーシング１９，２０…裸線ヒータ２１，２２…第２絶縁材２３…電極２６…分割ヒータ２７…第３絶縁材３０…金属製のリング状部材３１…分割ヒータ３２…突出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気中の微粒子を捕捉する金属製のフィ
ルタと、フィルタを電極及び排気管から電気的に絶縁す
る第１絶縁材と、フィルタの排気入口側に配設された、
金属の抵抗体をむきだしで用いる裸線ヒータと、金属製
のフィルタと裸線ヒータとの間に介装された第２絶縁材
とを有することを特徴とする内燃機関の排気処理装置。
【請求項２】金属製のフィルタを複数に分割し、分割
された各フィルタ間に第３絶縁材を介装した請求項１記
載の内燃機関の排気処理装置。