JPH06173643A - Exhaust gas treatment device - Google Patents

Exhaust gas treatment device

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Publication number
JPH06173643A
JPH06173643A JP4349947A JP34994792A JPH06173643A JP H06173643 A JPH06173643 A JP H06173643A JP 4349947 A JP4349947 A JP 4349947A JP 34994792 A JP34994792 A JP 34994792A JP H06173643 A JPH06173643 A JP H06173643A
Authority
JP
Japan
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exhaust gas
filter
exhaust
pipe
treatment device
Prior art date
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Pending
Application number
JP4349947A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP4349947A priority Critical patent/JPH06173643A/en
Publication of JPH06173643A publication Critical patent/JPH06173643A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an exhaust gas treatment device to incinerate carbon by carrying an electric current in electrically conductive metallic pipes, and heating porous ceramics filters inside of them. CONSTITUTION:Porous ceramics pipe-shaped filters 4 are arranged in electrically conductive metallic pipes 22, and electric power from a generator of a turbo charger is always supplied to the metallic pipes 22, and the filters 4 are heated by the metallic pipes 22, and carbon scavenged by the filters 4 is burnt. A large number of metallic pipes 22 are arranged in an exhaust gas passage 2 in a mutual noncontact condition in a lengthwise direction in an exhaust gas flowing direction, and the end parts are connected to each other by connecting members 15, and the filters 4 are constituted in a continuous heater.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、エンジン、燃焼炉、
焼却炉等から排出される排気ガスを浄化処理するため、
排気系に組み込まれるケース内に配置されたフィルタを
有する排気ガス処理装置に関する。
This invention relates to an engine, a combustion furnace,
To purify the exhaust gas discharged from incinerators,
The present invention relates to an exhaust gas treatment device having a filter arranged in a case incorporated in an exhaust system.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は、高温、高
圧空気中に燃料を噴射する、所謂、ヘトロジニアス混合
によるものである。ヘトロジニアス混合はホモジニアス
混合気と異なって空気と燃料が均一に混合していないの
で、燃料中の炭素成分は、燃焼による高温熱によって
煤、HC等に変化し、それらが凝集してパテキュレート
となり、空中に放出される。そして、スモークは微粒化
された炭素とその外周に炭化水素が付着したパティキュ
レートとなって大気中に浮遊するので、都市環境の汚染
が進み、空気の透明度が極端に悪化進行する。
2. Description of the Related Art Combustion of a diesel engine is based on so-called heterogeneous mixing, in which fuel is injected into high temperature, high pressure air. Heterogeneous mixing is different from homogeneous mixture in that air and fuel are not uniformly mixed, so the carbon component in the fuel changes to soot, HC, etc. due to the high temperature heat of combustion, and they aggregate to form particulates, It is released into the air. The smoke becomes particulates in which finely divided carbon and hydrocarbons adhere to the outer periphery thereof and floats in the atmosphere, so that pollution of the urban environment progresses and the transparency of the air deteriorates extremely.

【0003】従来、エンジンの排気ガスを処理する排気
ガス処理装置として、例えば、コーディエライト(2M
gO・2Al2 3 ・5SiO2 )により作製された気
孔性のハニカム構造のフィルタを排気通路に並列に2組
配置したディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置が開
示されている。該ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化
装置は、排気ガスを一方のハニカム構造のフィルタに通
し、該フィルタで排気ガス中のカーボンを捕集し、その
フィルタにカーボンが堆積して目詰まりした場合に、そ
のフィルタに排気ガスを流すのを遮断し、別のフィルタ
に排気ガスを流すように切り換え、目詰まりしたフィル
タの下流側から空気を送り込み、そのフィルタを加熱し
て目詰まりしているカーボンを焼却するものである。こ
のようなディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置とし
て、例えば、実開平1−144427号公報に開示され
たものがある。
Conventionally, as an exhaust gas treatment device for treating engine exhaust gas, for example, cordierite (2M
An exhaust particulate purifying device for a diesel engine is disclosed in which two sets of filters having a porous honeycomb structure made of gO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ) are arranged in parallel in an exhaust passage. The exhaust gas purification apparatus of the diesel engine passes the exhaust gas through one of the filters having a honeycomb structure, collects carbon in the exhaust gas by the filter, and when the carbon is deposited and clogged in the filter, Cut off exhaust gas flow to the filter, switch to flow exhaust gas to another filter, send air from the downstream side of the clogged filter, heat the filter and incinerate the clogged carbon It is a thing. As an exhaust particulate purifying device for such a diesel engine, for example, there is one disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-144427.

【0004】また、実開平1−111123号公報に
は、ディーゼル排気浄化用フィルタの再生装置が開示さ
れている。該ディーゼル排気浄化用フィルタの再生装置
は、排気ガス中のパティキュレートを捕集するハニカム
形フィルタ、該フィルタの上流側に配置されたヒータ、
及び該ヒータに近接して設けたフィルタの内外を連通さ
せるテーパ状貫通孔を形成した栓から成るものである。
同様な装置として、実開昭63−22315号公報に開
示されたものがある。
Further, Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-111123 discloses a regeneration device for a diesel exhaust purification filter. The diesel exhaust gas purification filter regeneration device includes a honeycomb filter that collects particulates in exhaust gas, a heater that is arranged on the upstream side of the filter,
And a plug provided with a tapered through hole that communicates the inside and outside of the filter provided near the heater.
A similar device is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-22315.

【0005】また、実開平3−116722号公報に
は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置が開示されて
いる。該ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、長手
方向に伸びる多数のセルが形成された柱状のセラミック
フィルタと、前記フィルタの外周に設けられた電熱部材
とを有し、前記セルのうち複数のものには、熱伝導性の
良い粉末が充填されているものである。
Further, Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-116722 discloses an exhaust gas purifying device for a diesel engine. The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine has a columnar ceramic filter in which a large number of cells extending in the longitudinal direction are formed, and an electric heating member provided on the outer periphery of the filter. , Which is filled with powder having good thermal conductivity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンから排気される排気ガスに含まれているカーボ
ン、HC等のパティキュレート或いはスモークは、直径
が200Å程度と言われているが、それらは次第に凝集
して10μm〜20μmの直径を持つ煤に成長する。こ
れらの煤は、通常、600℃〜700℃の温度で酸素が
存在すれば燃焼する。
The particulates or smoke such as carbon and HC contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine are said to have a diameter of about 200Å, but they gradually aggregate. And grows into soot having a diameter of 10 μm to 20 μm. These soots normally burn at a temperature of 600 ° C to 700 ° C if oxygen is present.

【0007】しかしながら、上記のようなスモークを除
去する装置は、従来から多く開発されているが、いずれ
も欠点が存在し、実用に供し得ないのが現状である。デ
ィーゼルエンジン(D)から排気される排気ガスに含ま
れるカーボン、煤、HC等のパティキュレート(P)を
フィルタ(F)で捕集して焼却するDPF即ち排気ガス
処理装置では、パティキュレートを濾過体即ちフィルタ
で捕集し、パティキュレートがフィルタに堆積した時、
着火用グロープラグ又はヒータによって加熱し、煤等の
パティキュレートを焼却させている。
However, although many devices for removing smoke have been developed in the past, they all have drawbacks and cannot be put to practical use at present. In a DPF, that is, an exhaust gas treatment device that collects and incinerates particulates (P) such as carbon, soot, and HC contained in exhaust gas exhausted from a diesel engine (D) by a filter (F), the particulates are filtered. When it is collected by the body or the filter and the particulates are deposited on the filter,
It is heated by a glow plug for ignition or a heater to incinerate particulates such as soot.

【0008】ところが、このようなパティキュレートの
焼却方法では、煤等の燃焼によって温度が上昇し過ぎ
て、例えば、コージィエライト等のセラミックフィルタ
が割れ、クラック、焼損等が発生してフィルタが破損し
てしまう問題があり、実用上好ましくないものである。
特に、フィルタを耐熱性セラミックスで作製しても、フ
ィルタに堆積した煤等のパティキュレートの不均一な燃
焼では、フィルタ中に局部的に高温部分が多く存在し、
フィルタを構成するセラミックスに亀裂等が発生する例
が多いものである。
However, in such a particulate incineration method, the temperature rises excessively due to the combustion of soot and the like, and, for example, a ceramic filter such as cordierite is cracked, cracked, burnt, etc., and the filter is damaged. There is a problem in that it is not preferable in practical use.
In particular, even if the filter is made of heat-resistant ceramics, in the non-uniform combustion of particulates such as soot deposited on the filter, there are many high temperature parts locally in the filter,
In many cases, cracks or the like occur in the ceramics that make up the filter.

【0009】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、エンジン、燃焼炉、焼却炉等から
排出される排気ガスを浄化処理するため排気系に組み込
まれるケース内に配置されたフィルタを有し、特に、デ
ィーゼルエンジンから排出される排気ガス中のカーボ
ン、煤、HC等のパティキュレートを焼却処理する排気
ガス処理装置に係わり、フィルタを耐熱性セラミックス
から作製すると共に、フィルタ内でのパティキュレート
の存在が局部的に堆積するのを防止し、常にフィルタ内
で均一な燃焼が行なわれるように、セラミックスのフィ
ルタをガス通孔を持つ金属パイプで囲み、金属パイプに
通電してフィルタを常時加熱し、カーボン堆積時に排気
ガス流量を絞り、カーボン、煤、HC等のパティキュレ
ートを焼却してガスにして排気ガスを浄化し、しかも金
属パイプに通電する電力をエンジンの排気ガスエネルギ
ーで回収した電力を使用する排気ガス処理装置を提供す
ることである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is arranged in a case incorporated in an exhaust system for purifying exhaust gas discharged from an engine, a combustion furnace, an incinerator and the like. In particular, the present invention relates to an exhaust gas treatment device that incinerates particulates such as carbon, soot, and HC in exhaust gas emitted from a diesel engine by using a heat-resistant ceramics and In order to prevent the presence of particulates in the filter from locally depositing and to ensure uniform combustion in the filter, the ceramic filter is surrounded by a metal pipe with gas holes, and the metal pipe is energized. The filter is constantly heated, the flow rate of exhaust gas is reduced when carbon is deposited, and the particulates such as carbon, soot, and HC are incinerated to produce gas. The exhaust gas purifying, yet is to provide an exhaust gas treatment apparatus using the power recovered power to be supplied to the metal pipe by the exhaust gas energy of the engine.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、排気通路に組み込むケース内に排気ガスの
流れ方向に長手方向に互いに非接触状態に配置され且つ
多数のガス通孔を形成した導電性で耐熱性の金属パイ
プ、該金属パイプの内部に配置され且つ耐熱性の多孔質
セラミックスから作製した下流側端部を閉鎖したパイプ
状フィルタ、前記金属パイプの端部を電気的にそれぞれ
対にして結線し且つ前記各金属パイプを直列に接続する
多数の導電性接続部材、及び前記フィルタで捕集される
パティキュレートを燃焼させるため前記金属パイプに通
電する電力を供給する電力供給源、を有することを特徴
とする排気ガス処理装置に関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is,
The present invention relates to a conductive and heat-resistant metal pipe in which a large number of gas passage holes are formed in a case incorporated in an exhaust passage in a non-contact state in the longitudinal direction in the flow direction of exhaust gas, and the inside of the metal pipe. , A pipe-shaped filter made of heat-resistant porous ceramics and having closed downstream ends, electrically connecting the ends of the metal pipes in pairs and connecting the metal pipes in series The present invention relates to an exhaust gas treatment device comprising a large number of conductive connecting members and a power supply source that supplies power to the metal pipe to burn particulates collected by the filter.

【0011】また、この排気ガス処理装置において、前
記電力供給源はエンジンの排気ガスエネルギーで駆動さ
れるターボチャージャの作動によって発電する発電機で
構成したものである。
Further, in this exhaust gas treatment device, the power supply source is composed of a generator that generates power by the operation of a turbocharger driven by the exhaust gas energy of the engine.

【0012】また、この排気ガス処理装置において、前
記フィルタを構成する前記多孔質セラミックスはSi
C,Si3 4 ,Al2 3 ,Al2 TiO5 から選ば
れるセラミックスであり、気孔率が実質的に50%以上
であり、通孔径が20μm程度である。
Further, in this exhaust gas treatment device, the porous ceramics constituting the filter is Si.
It is a ceramic selected from C, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and Al 2 TiO 5 , and has a porosity of substantially 50% or more and a through hole diameter of about 20 μm.

【0013】また、この排気ガス処理装置において、前
記金属パイプは、Ni,Cr系の耐熱金属で作製されて
いるものである。
Further, in this exhaust gas treatment device, the metal pipe is made of a refractory metal of Ni or Cr type.

【0014】また、この排気ガス処理装置において、エ
ンジンに設けたターボチャージャの後流の排気通路に連
通する排気管に組み込まれるケース内に排気ガスの流れ
方向に長手方向に互いに非接触状態に隔置された多数の
パイプ状フィルタ、前記フィルタで捕集されるパティキ
ュレートを焼却するため前記フィルタを加熱する金属パ
イプに電力を供給する電力供給源、前記排気通路から分
岐した前記フィルタをバイパスするバイパス通路、前記
排気管に設置した排気管バルブアクチュエータで開閉作
動する排気管制御バルブ、前記バイパス通路に設置した
バイパスバルブアクチュエータで開閉作動するバイパス
制御バルブ、エンジン回転数を検出する回転センサー、
及び該回転センサーの検出信号に応答して前記排気管バ
ルブアクチュエータと前記バイパスバルブアクチュエー
タを作動して前記排気管制御バルブと前記バイパス制御
バルブの開閉作動を制御するコントローラを有するもの
である。
Further, in this exhaust gas treatment apparatus, a case incorporated in an exhaust pipe communicating with an exhaust passage downstream of a turbocharger provided in an engine is separated from each other in a longitudinal direction in a non-contact state in a flow direction of the exhaust gas. A large number of pipe-shaped filters placed, a power supply source that supplies power to a metal pipe that heats the filter to incinerate particulates collected by the filter, and a bypass that bypasses the filter branched from the exhaust passage. A passage, an exhaust pipe control valve that opens and closes by an exhaust pipe valve actuator installed in the exhaust pipe, a bypass control valve that opens and closes by a bypass valve actuator installed in the bypass passage, a rotation sensor that detects an engine speed,
And a controller that operates the exhaust pipe valve actuator and the bypass valve actuator in response to a detection signal of the rotation sensor to control opening / closing operations of the exhaust pipe control valve and the bypass control valve.

【0015】[0015]

【作用】この発明による排気ガス処理装置は、上記のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
排気ガス処理装置は、多数のガス通孔を形成した導電性
で且つ耐熱性の金属パイプを排気通路に組み込むケース
内に排気ガスの流れ方向に長手方向に互いに非接触状態
に配置し、耐熱性の多孔質セラミックスから作製した下
流側端部を閉鎖したパイプ状フィルタを前記金属パイプ
の内部に配置し、前記金属パイプの端部を導電性の接続
部材で電気的にそれぞれ対にして結線して前記各金属パ
イプを直列に接続し、電力供給源からの電力で前記金属
パイプを通電したので、多数の前記金属パイプは加熱ヒ
ータを構成でき、前記フィルタは前記金属パイプで常時
加熱され、前記フィルタで捕集されるカーボン、煤、H
C等のパティキュレートを直ちに燃焼してガスにし、前
記フィルタ内にはパティキュレートが過剰に堆積するこ
とがなく、前記フィルタには局部的な高温部分が発生せ
ず、前記フィルタは亀裂、クラック、焼損等の破損が発
生することがない。
The exhaust gas treatment device according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, in this exhaust gas treatment device, a conductive and heat-resistant metal pipe having a large number of gas passages is installed in a case in which the metal pipe is installed in the exhaust passage in the longitudinal direction in the exhaust gas flow direction without being in contact with each other. , A pipe-shaped filter made of heat-resistant porous ceramics and having a closed downstream end is placed inside the metal pipe, and the ends of the metal pipe are electrically paired with a conductive connecting member. Since the metal pipes are connected and connected in series, and the metal pipes are energized by the electric power from the power supply source, a large number of the metal pipes can constitute a heater, and the filter is constantly heated by the metal pipes. , Carbon, soot, H collected by the filter
The particulates such as C are immediately burned into gas, the particulates are not excessively deposited in the filter, a local high temperature portion is not generated in the filter, and the filter is cracked, cracked, No damage such as burning will occur.

【0016】また、電力供給源として、エンジンの排気
ガスエネルギーで駆動されるターボチャージャの作動に
よって発電する発電機を利用したので、前記金属パイプ
に通電するため多量の電力が必要であるが、前記金属パ
イプに供給される電力はターボチャージャに設けた発電
機を使用し、排気ガスエネルギーで発電される電力であ
り、電力が不足して前記フィルタの捕集機能及び焼却機
能を低下させることがない。従って、前記金属パイプに
は常時電力を供給でき、前記フィルタを常時加熱してお
くことができ、前記フィルタに捕集されるカーボン等の
パティキュレートは直ちに焼却でき、前記フィルタに過
剰なカーボンが堆積して、前記フィルタが目詰まりする
ことがない。
Since a generator for generating power by operating a turbocharger driven by the exhaust gas energy of the engine is used as a power supply source, a large amount of power is required to energize the metal pipe. The electric power supplied to the metal pipe is the electric power generated by the exhaust gas energy using the generator installed in the turbocharger, and there is no shortage of electric power and the collection function and incineration function of the filter are not deteriorated. . Therefore, electric power can be constantly supplied to the metal pipe, the filter can be constantly heated, and particulates such as carbon collected in the filter can be immediately incinerated, and excess carbon is deposited on the filter. Therefore, the filter does not become clogged.

【0017】また、この排気ガス処理装置は、ターボチ
ャージャの後流の排気通路から分岐するフィルタをバイ
パスするバイパス通路を設け、該バイパス通路にバイパ
スバルブアクチュエータで開閉作動するバイパス制御バ
ルブを設置し、コントローラの指令で、エンジン始動時
には、排気ガスの流れを排気ガス処理装置のフィルタに
流して排気ガスに含まれるカーボン、煤、HC等のパテ
ィキュレートをフィルタで捕集するように制御し、エン
ジン回転が高速時には、排気ガスの流れを前記フィルタ
をバイパスするように制御し、前記フィルタに捕集され
たパティキュレートを前記フィルタから常に有効に除去
しておく制御を行うことができる。
Further, this exhaust gas treatment device is provided with a bypass passage bypassing a filter branched from an exhaust passage downstream of the turbocharger, and a bypass control valve which is opened and closed by a bypass valve actuator is provided in the bypass passage. At the command of the controller, when the engine is started, the flow of exhaust gas is made to flow through the filter of the exhaust gas treatment device, and the particulate matter such as carbon, soot, HC contained in the exhaust gas is controlled by the filter to rotate the engine. At high speed, the exhaust gas flow can be controlled so as to bypass the filter, and the particulate matter trapped in the filter can be always effectively removed from the filter.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による排気
ガス処理装置の実施例を説明する。図1はこの発明によ
る排気ガス処理装置を組み込んだディーゼルエンジンの
排気ガス処理のシステムの一実施例を示す概略説明図、
図2はこの排気ガス処理装置の一実施例を示す断面図、
図3は図2の排気ガス処理装置の端部を示す端面図、及
び図4は金属パイプとフィルタとの関係を示す一部省略
の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of an exhaust gas treatment apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of an exhaust gas treatment system for a diesel engine incorporating the exhaust gas treatment device according to the present invention,
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of this exhaust gas treatment device,
FIG. 3 is an end view showing an end portion of the exhaust gas treatment device of FIG. 2, and FIG. 4 is a partially omitted sectional view showing a relationship between a metal pipe and a filter.

【0019】図1に示すように、この発明による排気ガ
ス処理装置は、符号1で全体的に示されており、ディー
ゼルエンジン3の排気通路2に組み込まれたDPF(デ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタ)であり、特
に、ディーゼルエンジン3から放出される排気ガスを排
気通路2中に配置したフィルタ4を通し、排気ガスに含
まれるカーボン、煤、HC等のパティキュレートを捕集
し、捕集されたパティキュレートを赤熱したフィルタ4
内で焼却してガスにし、排気ガスを浄化するものであ
る。
As shown in FIG. 1, an exhaust gas treating apparatus according to the present invention is generally designated by reference numeral 1 and is a DPF (diesel particulate filter) incorporated in an exhaust passage 2 of a diesel engine 3. In particular, the exhaust gas discharged from the diesel engine 3 is passed through the filter 4 arranged in the exhaust passage 2, and the particulates such as carbon, soot and HC contained in the exhaust gas are collected and collected. Filter 4 with red particulate heat
It incinerates into gas to purify exhaust gas.

【0020】ディーゼルエンジン3には、ターボチャー
ジャ5が排気マニホルド23に接続されている。ターボ
チャージャ5は、排気ガスエネルギーで駆動されるター
ビン7、該タービン7にシャフト11によって連結した
コンプレッサ8、及びシャフト11上に配置され且つタ
ービン7の駆動によって発電される発電機6(通常、発
電・電動機)を有している。発電機6は、シャフト11
に固定された永久磁石9及び電磁コイルから構成されて
いる。ターボチャージャ5から排出される排気ガスは、
排気通路2を通じて外部に排気されている。この排気通
路2には、エンジン3から放出される排気ガスを浄化す
る排気ガス処理装置1が組み込まれている。
A turbocharger 5 is connected to the exhaust manifold 23 of the diesel engine 3. The turbocharger 5 includes a turbine 7 driven by exhaust gas energy, a compressor 8 connected to the turbine 7 by a shaft 11, and a generator 6 (generally, a power generator) disposed on the shaft 11 and generating electric power by driving the turbine 7.・ Has an electric motor). The generator 6 has a shaft 11
It is composed of a permanent magnet 9 fixed to and an electromagnetic coil. The exhaust gas discharged from the turbocharger 5 is
It is exhausted to the outside through the exhaust passage 2. An exhaust gas treatment device 1 for purifying exhaust gas emitted from the engine 3 is incorporated in the exhaust passage 2.

【0021】この排気ガス処理装置1は、特に、排気ガ
スを浄化することができる多孔質セラミックスから作製
した多数のパイプ状フィルタ4を有し、各フィルタ4の
下流側端部は、フィルタ4と同一材料で閉鎖状態に一体
構造に形成するか、或いは閉鎖栓16で閉鎖する。フィ
ルタ4は、排気通路2に組み込まれる排気ガス処理装置
1の外側ケース20内に排気ガスの流れ方向に長手方向
に互いに隔置して配置されている。各フィルタ4は、そ
れらの外周面が導電性の耐熱金属から成る金属パイプ2
2で覆われている。特に、フィルタ4は、多孔質セラミ
ックスでパイプ状に形成されており、多孔質セラミック
スは、酸化アルミニウムAl2 3 、チタン酸アルミニ
ウムAl2 TiO5 、窒化ケイ素Si3 4 、炭化ケイ
素SiCから選ばれるセラミックスであり、気孔率が実
質的に40%〜50%以上であり、通孔径が20μm程
度である気孔質焼結材である。
This exhaust gas treatment apparatus 1 has a large number of pipe-shaped filters 4 made of porous ceramics capable of purifying exhaust gas, and the downstream end of each filter 4 is It is made of the same material and is integrally formed in a closed state, or is closed by a closure plug 16. The filters 4 are arranged in the outer case 20 of the exhaust gas treatment device 1 incorporated in the exhaust passage 2 so as to be separated from each other in the longitudinal direction in the flow direction of the exhaust gas. Each of the filters 4 has a metal pipe 2 whose outer peripheral surface is made of a conductive heat-resistant metal.
It is covered with 2. In particular, the filter 4 is made of porous ceramics and formed in a pipe shape, and the porous ceramics is selected from aluminum oxide Al 2 O 3 , aluminum titanate Al 2 TiO 5 , silicon nitride Si 3 N 4 and silicon carbide SiC. The ceramics is a porous sintered material having a porosity of substantially 40% to 50% or more and a through hole diameter of about 20 μm.

【0022】金属パイプ22は、ケース20内に排気ガ
スの流れ方向に長手方向に互いに隔置して非接触状態で
電気的に短絡しないように配置されている。金属パイプ
22は、両端部に設けた非導電性の隔置板26で位置決
めしておくことが好ましい。隔置板26は、例えば、A
2 3 等の耐熱性セラミックスで作製できる。また、
金属パイプ22は、その内部にフィルタ4を保持する
が、多数のガス通孔24を備えている。また、金属パイ
プ22は、インコロイ等のNi−Cr系の耐熱金属で作
製されているものである。更に、各金属パイプ22の端
部は、隣接する端部同志が導電性の接続部材15によっ
て電気的に結線され、従って、各金属パイプ22は電気
的に直列に接続されている。即ち、一対の金属パイプ2
2は、一端部では接続部材15によって互いに電気的に
結線され、他端部では別の接続部材15によってそれぞ
れ別の金属パイプ22に互いに電気的に結線されてお
り、あたかも各金属パイプ22は接続部材15によって
両端部で千鳥掛けに結線されている状態である。
The metal pipes 22 are arranged in the case 20 so as to be longitudinally spaced from each other in the flow direction of the exhaust gas so as not to electrically short-circuit in a non-contact state. The metal pipe 22 is preferably positioned by the non-conductive spacer plates 26 provided at both ends. The spacing plate 26 is, for example, A
It can be made of heat resistant ceramics such as l 2 O 3 . Also,
The metal pipe 22 holds the filter 4 therein, but has a large number of gas passage holes 24. The metal pipe 22 is made of a Ni—Cr heat resistant metal such as incoloy. Further, the end portions of the metal pipes 22 are electrically connected to each other by the conductive connecting members 15 so that the adjacent end portions are electrically connected in series. That is, the pair of metal pipes 2
2 is electrically connected to each other by the connecting member 15 at one end and electrically connected to another metal pipe 22 by another connecting member 15 at the other end, as if each metal pipe 22 is connected. The members 15 are in a zigzag state at both ends.

【0023】この排気ガス処理装置1は、外側ケース2
0の内壁面がアルミナファイバー等の遮熱材19で遮熱
されており、その内部に金属パイプ22が長手方向に多
数隔置して配置されている。従って、フィルタ4及び金
属パイプ22は共に外部に対して遮熱された構造であ
る。また、ケース20内のフィルタ4の温度を検出する
ため、温度センサー13が設けられている。金属パイプ
22には、発電機6からの電力を供給するため、スイッ
チを設置した導線14が結線されている。
The exhaust gas treatment device 1 includes an outer case 2
The inner wall surface of No. 0 is shielded by a heat shield material 19 such as alumina fiber, and a large number of metal pipes 22 are arranged in the interior thereof at intervals in the longitudinal direction. Therefore, both the filter 4 and the metal pipe 22 have a structure in which heat is shielded from the outside. A temperature sensor 13 is provided to detect the temperature of the filter 4 inside the case 20. The metal pipe 22 is connected to a conductor 14 in which a switch is installed in order to supply electric power from the generator 6.

【0024】この排気ガス処理装置1において、フィル
タ4に過剰にカーボン、煤、HC等のパティキュレート
が堆積すると、フィルタ4が過熱するので、フィルタ4
の温度を監視しながら、金属パイプ22へ電力供給量を
制御することができる。即ち、温度センサー13からの
検出信号はコントローラ10に入力され、コントローラ
10は温度検出信号に応答して金属パイプ22へ電力供
給量を制御すると共に、送風装置12の駆動を制御して
排気ガス処理装置1に送り込む空気量を制御することが
できる。例えば、エンジンの負荷の高い時は、排気ガス
中に含まれるカーボン等のパティキュレートの量も多
く、排気ガスの温度も高くなる。また、エンジンの高負
荷の作動状態では、ターボチャージャ5の発電機6が発
電する電力も大きくなるので、その電力の一部を供給す
れば、フィルタ4に捕集されたパティキュレートは燃焼
して炭酸ガス、蒸気等のガスになる。
In this exhaust gas treatment apparatus 1, if excessive particulates such as carbon, soot, and HC are deposited on the filter 4, the filter 4 will be overheated.
The amount of power supplied to the metal pipe 22 can be controlled while monitoring the temperature of the. That is, the detection signal from the temperature sensor 13 is input to the controller 10, and the controller 10 controls the power supply amount to the metal pipe 22 in response to the temperature detection signal and also controls the driving of the blower 12 to control the exhaust gas. The amount of air fed into the device 1 can be controlled. For example, when the load of the engine is high, the amount of particulates such as carbon contained in the exhaust gas is large and the temperature of the exhaust gas is high. In addition, since the electric power generated by the generator 6 of the turbocharger 5 becomes large when the engine is operating under a high load, if a part of the electric power is supplied, the particulates collected by the filter 4 will burn. It becomes a gas such as carbon dioxide and steam.

【0025】即ち、この排気ガス処理装置では、金属パ
イプ22を常時通電し、金属パイプ22によってフィル
タ4を加熱してフィルタ4を赤熱させておけば、フィル
タ4で捕集されたカーボン、煤、HC等のパティキュレ
ートは直ちに焼却され、炭酸ガス等の気体になってフィ
ルタ4を通過して外部に放出され、フィルタ4内へのカ
ーボンの堆積現象は発生しない。従って、フィルタ4内
でのカーボンの不均一な堆積及び不均一な燃焼は発生し
ないので、フィルタ4を構成するセラミックスに亀裂、
クラック等の焼損の発生を防止できる。また、フィルタ
4へのカーボンの堆積、即ち、フィルタ4によってカー
ボンが捕集されない時は、コントローラ10はスイッチ
を切る制御を行なえばよい。
That is, in this exhaust gas treatment device, if the metal pipe 22 is constantly energized and the filter 4 is heated by the metal pipe 22 to make the filter 4 red hot, carbon, soot, The particulate matter such as HC is immediately incinerated, becomes a gas such as carbon dioxide gas, passes through the filter 4, and is released to the outside, so that the carbon deposition phenomenon inside the filter 4 does not occur. Therefore, since uneven deposition and uneven combustion of carbon in the filter 4 do not occur, the ceramics that constitute the filter 4 are cracked,
It is possible to prevent burning such as cracks. Further, when the carbon is deposited on the filter 4, that is, when the carbon is not collected by the filter 4, the controller 10 may perform control to turn off the switch.

【0026】フィルタ4のセラミックスとして、上記の
サイズのものを使用すれば、ディーゼルエンジンの排気
ガスはその細孔を通って排気されるが、その排気ガスに
含まれるカーボン等のパティキュレートはフィルタ4で
確実に捕集することができる。即ち、フィルタ4の上流
側の開口25から排気ガスを流すことによって、排気ガ
スに含まれているカーボンはフィルタ4のパイプ内壁面
に捕集され、そこに堆積するが、排気ガスはフィルタ壁
面を通過し、更に金属パイプ22のガス通孔24を通過
し、次いで、金属パイプ22と金属パイプ22との間の
通路17を通って排気通路2の出口18から外部へ放出
される。
If the ceramics of the above size is used as the ceramics of the filter 4, the exhaust gas of the diesel engine is exhausted through the pores, but the particulates such as carbon contained in the exhaust gas are filtered by the filter 4. Can be reliably collected with. That is, by flowing the exhaust gas from the opening 25 on the upstream side of the filter 4, the carbon contained in the exhaust gas is collected on the inner wall surface of the pipe of the filter 4 and is deposited there, but the exhaust gas does not pass through the filter wall surface. The gas passes through the gas passage hole 24 of the metal pipe 22, and then passes through the passage 17 between the metal pipe 22 and the metal pipe 22 to be discharged from the outlet 18 of the exhaust passage 2 to the outside.

【0027】そこで、フィルタ4のパイプ内壁面に捕集
されたカーボンは、金属パイプ22に電気を通すと、金
属パイプ22自体はヒータとなり、金属パイプ22の内
部に配置されたフィルタ4は加熱されて赤熱するので、
カーボンはそこで燃焼して炭酸ガスとなり、該炭酸ガス
は、同様に、フィルタ壁面を通過して金属パイプのガス
通孔24を通過して金属パイプ22と金属パイプ22と
の間の通路17を通って排気通路2の出口18から外部
へ放出される。しかも、金属パイプ22は、コントロー
ラ10の指令でほとんど常時通電されているので、カー
ボンは常に直ちに焼却され、過剰なカーボンがフィルタ
4の内壁面に堆積されることがなく、フィルタ自体が局
部的に過熱されることはない。
Therefore, when the carbon collected on the inner wall surface of the pipe of the filter 4 conducts electricity to the metal pipe 22, the metal pipe 22 itself serves as a heater, and the filter 4 arranged inside the metal pipe 22 is heated. It heats up red,
The carbon burns there into carbon dioxide, which likewise passes through the wall of the filter, through the gas passages 24 in the metal pipe and through the passage 17 between the metal pipe 22 and the metal pipe 22. And is discharged from the outlet 18 of the exhaust passage 2 to the outside. Moreover, since the metal pipe 22 is almost always energized by a command from the controller 10, carbon is always incinerated immediately, and excess carbon is not deposited on the inner wall surface of the filter 4, and the filter itself is locally localized. It is not overheated.

【0028】また、フィルタ4で捕集される排気ガス中
のカーボンを燃焼させるため、金属パイプ22に常時通
電する電力を供給する電力供給源を有している。この実
施例では、電力供給源は、ディーゼルエンジン3の排気
ガスエネルギーで駆動されるターボチャージャ5に設け
ている発電機6を利用している。発電機6は、ターボチ
ャージャ5のタービン7が排気ガスエネルギーによって
駆動されることによって発電するものである。金属パイ
プ22に電力を送るためには、多量の電力が必要である
が、ターボチャージャ5のシャフト11上に永久磁石9
から成る発電機6で発電すれば、例えば、4〜8kwの
電力が発生し、しかも、この電力は排気ガスエネルギー
から変換されたものであるので、動力の損失はなく、効
率良く金属パイプ22に利用できる。
Further, in order to burn the carbon in the exhaust gas collected by the filter 4, there is provided an electric power supply source for supplying electric power to the metal pipe 22 which is always energized. In this embodiment, the power supply source uses the generator 6 provided in the turbocharger 5 driven by the exhaust gas energy of the diesel engine 3. The generator 6 generates electricity by driving the turbine 7 of the turbocharger 5 with exhaust gas energy. A large amount of electric power is required to send electric power to the metal pipe 22, but the permanent magnet 9 is provided on the shaft 11 of the turbocharger 5.
If power is generated by the generator 6 consisting of, for example, 4 to 8 kw of electric power is generated, and since this electric power is converted from exhaust gas energy, there is no power loss and the metal pipe 22 can be efficiently used. Available.

【0029】更に、ターボチャージャ5を備えたエンジ
ン3では、始動時を除いてスモークの発生レベルは低い
ので、エンジン始動時には、排気ガスの流れを排気ガス
処理装置1のフィルタ4に流すように制御し、エンジン
3の回転数が大きい時即ちエンジン回転が高速時には、
排気ガスの流れを排気ガス処理装置1のフィルタ4をバ
イパスするように制御することができる。このように、
エンジン3の作動状態に応じて排気ガス処理装置1のフ
ィルタ4への排気ガスの流れを制御すれば、フィルタ4
に捕集されたカーボン、煤、HC等のパティキュレート
は、常に有効に除去されることになる。場合によって
は、エンジン回転数を検出する代わりに、エンジン作動
状態としてエンジン負荷を検出して、低負荷時には排気
ガスの流れを排気ガス処理装置1のフィルタ4をバイパ
スし、高負荷時には排気ガスの流れを排気ガス処理装置
1のフィルタ4を流れるように制御することができる。
Further, in the engine 3 equipped with the turbocharger 5, the smoke generation level is low except at the time of starting. Therefore, at the time of engine starting, the flow of exhaust gas is controlled so as to flow through the filter 4 of the exhaust gas processing apparatus 1. However, when the rotation speed of the engine 3 is large, that is, when the engine rotation speed is high,
The flow of exhaust gas can be controlled so as to bypass the filter 4 of the exhaust gas treatment device 1. in this way,
If the flow of exhaust gas to the filter 4 of the exhaust gas treatment device 1 is controlled according to the operating state of the engine 3, the filter 4
Particulates of carbon, soot, HC, etc. collected in the above are always effectively removed. In some cases, instead of detecting the engine speed, the engine load is detected as the engine operating state, the exhaust gas flow is bypassed through the filter 4 of the exhaust gas treatment device 1 when the load is low, and the exhaust gas flow when the load is high is detected. The flow can be controlled to flow through the filter 4 of the exhaust gas treatment device 1.

【0030】上記のように、エンジン3の作動状態に応
じて排気ガスの流れを制御する場合には、図1に示すよ
うに、排気ガス処理装置1に組み込んだ排気系のシステ
ムを構成することができる。即ち、ターボチャージャ5
の後流の排気通路2は、排気ガス処理装置1のフィルタ
4へ通じる排気管35と排気通路2から分岐するフィル
タ4をバイパスするバイパス通路34とで構成する。排
気管35にはその通路を開閉するため、排気管バルブア
クチュエータ31で作動する排気管制御バルブ33を設
ける。また、バイパス通路34にはその通路を開閉する
ため、バイパスバルブアクチュエータ32で作動するバ
イパス制御バルブ30を設ける。更に、エンジン3に
は、エンジン回転数を検出する回転センサー36を設け
る。コントローラ10は、回転センサー36の検出信号
に応答して、排気管バルブアクチュエータ31を作動し
て排気管制御バルブ33の開閉作動を制御し、バイパス
バルブアクチュエータ32を作動してバイパス制御バル
ブ30の開閉作動を制御する。
When the flow of exhaust gas is controlled according to the operating state of the engine 3 as described above, an exhaust system system incorporated in the exhaust gas processing apparatus 1 is constructed as shown in FIG. You can That is, turbocharger 5
The downstream exhaust passage 2 includes an exhaust pipe 35 that communicates with the filter 4 of the exhaust gas treatment device 1 and a bypass passage 34 that bypasses the filter 4 that branches from the exhaust passage 2. The exhaust pipe 35 is provided with an exhaust pipe control valve 33 operated by the exhaust pipe valve actuator 31 in order to open and close the passage. Further, the bypass passage 34 is provided with a bypass control valve 30 operated by the bypass valve actuator 32 in order to open and close the passage. Further, the engine 3 is provided with a rotation sensor 36 for detecting the engine speed. In response to the detection signal from the rotation sensor 36, the controller 10 operates the exhaust pipe valve actuator 31 to control the opening / closing operation of the exhaust pipe control valve 33, and operates the bypass valve actuator 32 to open / close the bypass control valve 30. Control operation.

【0031】この排気ガス処理装置のコントローラ10
の指令による作動処理の一実施例を説明すると、回転セ
ンサー36で検出した回転信号即ちエンジン回転数N
は、コントローラ10に入力される。そこで、コントロ
ーラ10は、回転センサー36からの検出信号即ちエン
ジン回転数Nと予め設定した回転数N0 を比較判断し、
エンジン回転数Nが設定回転数N0 より大きい時には、
スモーク等のパティキュレートの発生は低いので、エン
ジン3からの排気ガスを排気ガス処理装置1のフィルタ
4を通してパティキュレートを捕集する必要がない。そ
こで、コントローラ10の指令で、バイパスバルブアク
チュエータ32を作動してバイパス制御バルブ30を開
放作動し、排気管バルブアクチュエータ31を作動して
排気管制御バルブ33を閉鎖する。そこで、排気ガスは
ターボチャージャ5から放出された排気ガスはバイパス
通路34を流れ、排気ガス処理装置1のフィルタ4をバ
イパスする。そこで、所定時間だけ発電機6からの電力
を排気ガス処理装置1へ通電すれば、今までにフィルタ
4で捕集されているカーボン、煤、HC等のパティキュ
レートは迅速に焼却され、有効に排気除去され、フィル
タ4は良好なパティキュレートの捕集をできる状態に復
原される。
Controller 10 of this exhaust gas treatment device
An example of the operation processing according to the command will be described. The rotation signal detected by the rotation sensor 36, that is, the engine speed N
Is input to the controller 10. Therefore, the controller 10 compares and judges the detection signal from the rotation sensor 36, that is, the engine rotation speed N and the preset rotation speed N 0 ,
When the engine speed N is higher than the set speed N 0 ,
Since the generation of particulates such as smoke is low, it is not necessary to collect the exhaust gas from the engine 3 through the filter 4 of the exhaust gas treatment device 1 to collect the particulates. Therefore, in response to a command from the controller 10, the bypass valve actuator 32 is operated to open the bypass control valve 30, and the exhaust pipe valve actuator 31 is operated to close the exhaust pipe control valve 33. Therefore, the exhaust gas discharged from the turbocharger 5 flows through the bypass passage 34 and bypasses the filter 4 of the exhaust gas processing device 1. Therefore, if the electric power from the generator 6 is supplied to the exhaust gas treatment device 1 for a predetermined time, the particulates such as carbon, soot, and HC that have been captured by the filter 4 up to now are quickly incinerated and effectively. The exhaust gas is removed, and the filter 4 is restored to a state in which it can collect good particulates.

【0032】コントローラ10の比較判断で、エンジン
回転数Nが設定回転数N0 より小さい時には、エンジン
始動時等であり、スモーク等のパティキュレートの発生
が多いので、エンジン3からの排気ガスを排気ガス処理
装置1のフィルタ4を通してパティキュレートを捕集す
る必要がある。そこで、排気管バルブアクチュエータ3
1を作動して排気管制御バルブ33を開放し、バイパス
バルブアクチュエータ32を作動してバイパス制御バル
ブ30を閉鎖作動する。そこで、排気ガスはターボチャ
ージャ5から放出された排気ガスは排気管35を流れ、
排気ガス処理装置1のフィルタ4へ流されてフィルタ4
でパティキュレートが捕集される。そこで、発電機6か
らの電力を排気ガス処理装置1へ通電すると共に、フィ
ルタ4を赤熱してフィルタ4で捕集されているカーボ
ン、煤、HC等のパティキュレートを迅速に焼却して排
気する。
When the engine speed N is smaller than the set speed N 0 according to the comparison judgment of the controller 10, it is at the time of engine start and the like, and there are many particulates such as smoke, so the exhaust gas from the engine 3 is exhausted. It is necessary to collect particulates through the filter 4 of the gas treatment device 1. Therefore, the exhaust pipe valve actuator 3
1 is operated to open the exhaust pipe control valve 33, and the bypass valve actuator 32 is operated to close the bypass control valve 30. Therefore, the exhaust gas discharged from the turbocharger 5 flows through the exhaust pipe 35,
The exhaust gas treatment device 1 is made to flow to the filter 4 so that the filter 4
Particulates are collected at. Therefore, the electric power from the generator 6 is supplied to the exhaust gas treatment device 1, and the filter 4 is red-heated to quickly incinerate the particulates such as carbon, soot, and HC collected by the filter 4 to be exhausted. .

【0033】また、この排気ガス処理装置1は、フィル
タ4に捕集されたカーボンの燃焼を活発にするため、フ
ィルタ4の設置位置より上流側の排気通路2にフィルタ
4へ空気を送る送風装置12が設けられている。この送
風装置12は、ターボチャージャ5に設けた発電機6か
らの電力の供給で駆動されるように構成できる。また、
この実施例の図面では、送風装置12を別途設けた構成
が示されているが、勿論、送風装置12を設けることな
く、ターボチャージャ5のコンプレッサ8から燃焼用空
気を導入するように構成することもできる。
Further, in the exhaust gas treatment device 1, in order to activate the combustion of the carbon collected in the filter 4, a blower device for sending air to the filter 4 to the exhaust passage 2 upstream from the installation position of the filter 4. 12 are provided. The blower device 12 can be configured to be driven by the supply of electric power from the generator 6 provided in the turbocharger 5. Also,
In the drawing of this embodiment, a configuration is shown in which a blower device 12 is separately provided, but it is needless to say that the blower device 12 is not provided and combustion air is introduced from the compressor 8 of the turbocharger 5. You can also

【0034】[0034]

【発明の効果】この発明による排気ガス処理装置は、上
記のように構成されており、次のような効果を有する。
即ち、この排気ガス処理装置は、多数のガス通孔を形成
した導電性で且つ耐熱性の金属パイプをケース内に互い
に非接触状態に配置し、耐熱性の多孔質セラミックスか
ら作製した一端部を密封したパイプ状フィルタを前記金
属パイプの内部に配置し、前記金属パイプの端部を導電
性の接続部材で電気的にそれぞれ対にして結線して前記
各金属パイプを直列に接続し、電力供給源からの電力で
前記金属パイプを常時通電したので、多数の前記金属パ
イプは連続したヒータを構成でき、前記金属パイプによ
って前記フィルタは常時加熱され、前記フィルタで捕集
されたカーボン等のパティキュレートは直ちに燃焼し、
炭酸ガス、蒸気等のガスになってフィルタを通過して放
出される。従って、前記フィルタ内にはパティキュレー
トが過剰に堆積することがなく、前記フィルタには局部
的な高温部分が発生せず、前記フィルタは亀裂、焼損等
の破損が発生することがなく、前記フィルタの信頼性、
耐久性を向上できる。
The exhaust gas treatment device according to the present invention is constructed as described above and has the following effects.
That is, in this exhaust gas treatment device, conductive and heat-resistant metal pipes having a large number of gas passages are placed in a case in a non-contact state with each other, and one end portion made of heat-resistant porous ceramics is used. The sealed pipe-shaped filter is arranged inside the metal pipe, and the ends of the metal pipe are electrically connected to each other in pairs by a conductive connecting member to connect the metal pipes in series to supply power. Since the metal pipe is constantly energized by the electric power from the source, a large number of the metal pipes can form a continuous heater, the metal pipes constantly heat the filter, and the particulates such as carbon trapped by the filter. Burns immediately,
It becomes a gas such as carbon dioxide, steam, etc., and is discharged through the filter. Therefore, particulates are not excessively deposited in the filter, a local high temperature portion is not generated in the filter, and the filter is free from damage such as cracks and burnout. Reliability,
The durability can be improved.

【0035】また、この排気ガス処理装置において、電
力供給源として、エンジンの排気ガスエネルギーで駆動
されるターボチャージャの作動によって発電する発電機
を利用したので、前記金属パイプに通電するため多量の
電力が必要であるが、前記金属パイプに供給される電力
はターボチャージャに設けた発電機を使用し、排気ガス
エネルギーで発電される電力であり、電力が不足してフ
ィルタの濾過機能を低下させることがなく、エンジンの
動力損失になることはない。しかも、前記金属パイプに
常時電流を流すことができる電力を有しているので、前
記フィルタは常時加熱されており、前記フィルタに過剰
なパティキュレートが堆積されることがなく、前記フィ
ルタが目詰まりすることがなく、局部的に高温部が発生
することもなく、前記フィルタのセラミックスが焼損、
破損することがない。
Further, in this exhaust gas treatment apparatus, since the generator for generating power by the operation of the turbocharger driven by the exhaust gas energy of the engine is used as a power supply source, a large amount of electric power is supplied to energize the metal pipe. The electric power supplied to the metal pipe is the electric power generated by the exhaust gas energy using the generator installed in the turbocharger, and the electric power is insufficient to deteriorate the filtering function of the filter. There is no loss of power to the engine. Moreover, since the metal pipe has electric power capable of constantly flowing current, the filter is always heated, and excessive particulates are not deposited on the filter, and the filter is clogged. Without causing a high temperature part locally, the ceramic of the filter is burned,
It will not be damaged.

【0036】また、前記ターボチャージャの後流の排気
通路から分岐するフィルタをバイパスするバイパス通路
を設け、該バイパス通路にバイパス制御バルブを設置
し、エンジン始動時には、排気ガスの流れを排気ガス処
理装置のフィルタに流して排気ガス処理を行うが、高速
時には、排気ガスの流れが前記フィルタをバイパスする
ように制御し、前記フィルタに捕集されたパティキュレ
ートを前記フィルタから常に有効に除去しておく制御を
行うこともできる。
Further, a bypass passage for bypassing a filter branched from the exhaust passage downstream of the turbocharger is provided, and a bypass control valve is provided in the bypass passage. When the engine is started, the exhaust gas flow is controlled by the exhaust gas treatment device. Exhaust gas treatment is performed by flowing it through the filter, but at high speeds, the flow of exhaust gas is controlled so as to bypass the filter, and particulates trapped in the filter are always effectively removed from the filter. Control can also be performed.

【0037】また、この排気ガス処理装置において、前
記フィルタを構成する前記多孔質セラミックスをAl2
3 ,Al2 TiO5 ,Si3 4 ,SiCから選ばれ
るセラミックスで作製し、また、そのセラミックスにつ
いて気孔率が実質的に50%以上であり、通孔径が20
μm程度のものに作製すれば、カーボン等のパティキュ
レートを焼却するには十分な高温強度を発揮でき、ま
た、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる好ましく
ないカーボン等のパティキュレートを十分に捕集するこ
とができる。また、前記金属パイプをNi−Cr系の耐
熱金属で作製すると、前記金属パイプに電気を流すこと
によってヒータとしての機能を十分に果たすことができ
ると共に、前記フィルタを高温において十分に保持して
おくことができる。
Further, in this exhaust gas treatment device, the porous ceramics constituting the filter is Al 2
It is made of a ceramic selected from O 3 , Al 2 TiO 5 , Si 3 N 4 , and SiC, and the ceramic has a porosity of substantially 50% or more and a through hole diameter of 20.
If it is made to have a size of about μm, it can exhibit high temperature strength sufficient to incinerate particulates such as carbon, and also sufficiently collects undesirable particulates such as carbon contained in the exhaust gas of diesel engines. be able to. Further, when the metal pipe is made of a Ni—Cr heat-resistant metal, the function as a heater can be sufficiently fulfilled by supplying electricity to the metal pipe, and the filter is sufficiently held at high temperature. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明による排気ガス処理装置を組み込んだ
ディーゼルエンジンの排気ガス処理のシステムの一実施
例を示す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of an exhaust gas treatment system for a diesel engine incorporating an exhaust gas treatment device according to the present invention.

【図2】この排気ガス処理装置の一実施例を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of this exhaust gas treatment device.

【図3】図2の排気ガス処理装置の端部を示す端面図で
ある。
FIG. 3 is an end view showing an end portion of the exhaust gas treatment device of FIG.

【図4】図2の排気ガス処理装置の金属パイプとフィル
タとの関係を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a relationship between a metal pipe and a filter of the exhaust gas treatment device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 排気ガス処理装置 2 排気通路 3 ディーゼルエンジン(エンジン) 4 フィルタ 5 ターボチャージャ 6 発電機 15 接続部材 17 ガス通路 20 ケース 22 金属パイプ 24 ガス通孔 30 バイパス制御バルブ 31 バイパスバルブアクチュエータ 32 排気管バルブアクチュエータ 33 排気管制御バルブ 34 バイパス通路 35 排気管 36 回転センサー 1 Exhaust Gas Treatment Device 2 Exhaust Passage 3 Diesel Engine (Engine) 4 Filter 5 Turbocharger 6 Generator 15 Connection Member 17 Gas Passage 20 Case 22 Metal Pipe 24 Gas Through Hole 30 Bypass Control Valve 31 Bypass Valve Actuator 32 Exhaust Pipe Valve Actuator 33 Exhaust pipe control valve 34 Bypass passage 35 Exhaust pipe 36 Rotation sensor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気通路に組み込むケース内に排気ガス
の流れ方向に長手方向に互いに非接触状態に配置され且
つ多数のガス通孔を形成した導電性で耐熱性の金属パイ
プ、該金属パイプの内部に配置され且つ耐熱性の多孔質
セラミックスから作製した下流側端部を閉鎖したパイプ
状フィルタ、前記金属パイプの端部を電気的にそれぞれ
対にして結線し且つ前記各金属パイプを直列に接続する
多数の導電性接続部材、及び前記フィルタで捕集される
パティキュレートを燃焼させるため前記金属パイプに通
電する電力を供給する電力供給源、を有することを特徴
とする排気ガス処理装置。
1. A conductive and heat-resistant metal pipe, which is arranged in a non-contact state in a longitudinal direction in a flow direction of exhaust gas in a case incorporated in an exhaust passage and has a large number of gas passages formed therein. A pipe-shaped filter which is disposed inside and made of heat-resistant porous ceramics and whose downstream end is closed, and the ends of the metal pipes are electrically paired and connected, and the metal pipes are connected in series. An exhaust gas treatment device comprising: a plurality of electrically conductive connecting members, and an electric power supply source that supplies electric power to the metal pipe to burn particulates collected by the filter.
【請求項2】 前記電力供給源は、エンジンの排気ガス
エネルギーで駆動されるターボチャージャの作動によっ
て発電する発電機で構成したことを特徴とする請求項1
に記載の排気ガス処理装置。
2. The power supply source is constituted by a generator that generates electric power by operating a turbocharger driven by the exhaust gas energy of the engine.
The exhaust gas treatment device according to.
【請求項3】 前記フィルタを構成する前記多孔質セラ
ミックスは、SiC,Si3 4 ,Al2 3 ,Al2
TiO5 から選ばれるセラミックスであり、気孔率がほ
ぼ50%以上であり、通孔径が20μm程度であること
を特徴とする請求項1に記載の排気ガス処理装置。
3. The porous ceramics constituting the filter is SiC, Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , Al 2
The exhaust gas treatment device according to claim 1, wherein the exhaust gas treatment device is a ceramic selected from TiO 5 , has a porosity of about 50% or more, and has a through hole diameter of about 20 μm.
【請求項4】 前記金属パイプは、Ni,Cr系の耐熱
金属で作製されていることを特徴とする請求項1に記載
の排気ガス処理装置。
4. The exhaust gas treatment device according to claim 1, wherein the metal pipe is made of a refractory metal of Ni or Cr type.
【請求項5】 エンジンに設けたターボチャージャの後
流の排気通路に連通する排気管に組み込まれるケース内
に排気ガスの流れ方向に長手方向に互いに非接触状態に
隔置された多数のパイプ状フィルタ、前記フィルタで捕
集されるパティキュレートを焼却するため前記フィルタ
を加熱する金属パイプに電力を供給する電力供給源、前
記排気通路から分岐した前記フィルタをバイパスするバ
イパス通路、前記排気管に設置した排気管バルブアクチ
ュエータで開閉作動する排気管制御バルブ、前記バイパ
ス通路に設置したバイパスバルブアクチュエータで開閉
作動するバイパス制御バルブ、エンジン回転数を検出す
る回転センサー、及び該回転センサーの検出信号に応答
して前記排気管バルブアクチュエータと前記バイパスバ
ルブアクチュエータを作動して前記排気管制御バルブと
前記バイパス制御バルブの開閉作動を制御するコントロ
ーラ、を有することを特徴とする請求項1に記載の排気
ガス処理装置。
5. A plurality of pipe-shaped members which are separated from each other in a non-contact state in the longitudinal direction in the exhaust gas flow direction in a case incorporated in an exhaust pipe communicating with an exhaust passage downstream of a turbocharger provided in an engine. A filter, a power supply source that supplies power to a metal pipe that heats the filter to incinerate particulates collected by the filter, a bypass passage that bypasses the filter branched from the exhaust passage, and an exhaust pipe installed An exhaust pipe control valve that opens and closes with the exhaust pipe valve actuator, a bypass control valve that opens and closes with a bypass valve actuator installed in the bypass passage, a rotation sensor that detects an engine speed, and a response signal from the rotation sensor. The exhaust pipe valve actuator and the bypass valve actuator The exhaust gas treatment device according to claim 1, further comprising a controller that controls the opening and closing operations of the exhaust pipe control valve and the bypass control valve by operating the exhaust gas control valve.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011202935A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Koyo Thermo System Kk Exhaust gas treatment device
CN115075913A (en) * 2022-06-30 2022-09-20 奇瑞汽车股份有限公司 Particle catcher differential pressure pipe heating device and exhaust system

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