JPH0621545B2 - 排気微粒子濾過器の再生装置 - Google Patents
排気微粒子濾過器の再生装置Info
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- JPH0621545B2 JPH0621545B2 JP13783885A JP13783885A JPH0621545B2 JP H0621545 B2 JPH0621545 B2 JP H0621545B2 JP 13783885 A JP13783885 A JP 13783885A JP 13783885 A JP13783885 A JP 13783885A JP H0621545 B2 JPH0621545 B2 JP H0621545B2
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
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- F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
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- F01N3/0256—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases the fuel being ignited by electrical means
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- F01N2390/00—Arrangements for controlling or regulating exhaust apparatus
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はデイーゼル機関の排気微粒子濾過器の再生装置
に関するものである。
に関するものである。
［従来の技術］ デイーゼル機関の排気にはカーボンなどの排気微粒子
（パテイキユレート）が含まれるので、排気管の途中に
配設した濾過器により排気微粒子を補集している。濾過
器は例えば多数の細孔を備えたセラミツクスなどから構
成され、排気が濾過器を直線的にまたは蛇行して通過す
る内に、排気微粒子は濾過器の細孔に付着補集される。
したがつて、濾過器は長期使用の内に目づまりを生じる
ので再生する必要がある。
（パテイキユレート）が含まれるので、排気管の途中に
配設した濾過器により排気微粒子を補集している。濾過
器は例えば多数の細孔を備えたセラミツクスなどから構
成され、排気が濾過器を直線的にまたは蛇行して通過す
る内に、排気微粒子は濾過器の細孔に付着補集される。
したがつて、濾過器は長期使用の内に目づまりを生じる
ので再生する必要がある。
特開昭59-128912 号公報に開示される濾過器の再生装置
では、濾過器の入口側に燃焼器を配置し、燃焼器から濾
過器へ供給した高温の燃焼ガスにより、排気微粒子を燃
焼している。上述の再生装置では、噴射装置から供給さ
れた燃料を空気と混合して燃焼するものであるので、軽
油のような気化性の悪い燃料では、空気と混合するだけ
では気化せず、油滴の状態で燃焼器へ供給される。この
ため、燃焼器は高濃度のスモークを発生し、かえつて濾
過器を汚染することがある。
では、濾過器の入口側に燃焼器を配置し、燃焼器から濾
過器へ供給した高温の燃焼ガスにより、排気微粒子を燃
焼している。上述の再生装置では、噴射装置から供給さ
れた燃料を空気と混合して燃焼するものであるので、軽
油のような気化性の悪い燃料では、空気と混合するだけ
では気化せず、油滴の状態で燃焼器へ供給される。この
ため、燃焼器は高濃度のスモークを発生し、かえつて濾
過器を汚染することがある。
また、特開昭54-12029号公報に開示される排気微粒子濾
過器の再生装置では、濾過器の入口通路に、燃焼室を区
画する燃焼器を配設し、燃焼器の内部にプロパンなどの
燃料および外気を供給するノズルと点火装置とを配設し
ている。上述の再生装置では、燃焼器はプロパンと外気
を供給されるから、燃焼状態に問題はないが、高速の排
気流により火炎が吹き消されるのを防止するために、点
火装置と燃焼器の運転条件を機関の低速運転時に設定し
ているので、燃焼器が濾過器の目づまり状態に関係なく
運転されるという点で不経済である。
過器の再生装置では、濾過器の入口通路に、燃焼室を区
画する燃焼器を配設し、燃焼器の内部にプロパンなどの
燃料および外気を供給するノズルと点火装置とを配設し
ている。上述の再生装置では、燃焼器はプロパンと外気
を供給されるから、燃焼状態に問題はないが、高速の排
気流により火炎が吹き消されるのを防止するために、点
火装置と燃焼器の運転条件を機関の低速運転時に設定し
ているので、燃焼器が濾過器の目づまり状態に関係なく
運転されるという点で不経済である。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、機関の運転条件に関
係なく濾過器の状態に応じて燃焼器を運転するために、
濾過器の入口側の圧力に基づき燃焼器を運転し、排気の
熱エネルギを効果的に利用して外気と機関の燃料から燃
焼用混合気を生成し、燃焼器で完全燃焼させた高温の燃
焼ガスを濾過器へ送るようにした、排気微粒子濾過器の
再生装置を提供することにある。
係なく濾過器の状態に応じて燃焼器を運転するために、
濾過器の入口側の圧力に基づき燃焼器を運転し、排気の
熱エネルギを効果的に利用して外気と機関の燃料から燃
焼用混合気を生成し、燃焼器で完全燃焼させた高温の燃
焼ガスを濾過器へ送るようにした、排気微粒子濾過器の
再生装置を提供することにある。
［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は排気管の濾
過器の入口側に圧力センサと入口側の圧力が所定値以上
で運転しかつ所定値以下で停止する燃焼器とを配設し、
燃焼器は濾過器の入口側の排気により加熱される円筒形
のハウジングの内部に、基端が閉鎖された燃焼筒を配設
して、ハウジングと燃焼筒との間に環状の空気室を区画
し、燃焼筒の周壁に多数の空気孔を設け、燃焼筒の内部
に電熱線が埋め込みかつ噴孔を備えたセラミツクスから
なる整流板を嵌合して、基端側に気化室を、出口側に燃
焼室をそれぞれ区画し、外気導入手段を空気室に接続
し、多数の細孔を周壁に備えた燃料供給管を気化室に配
設したものである。
過器の入口側に圧力センサと入口側の圧力が所定値以上
で運転しかつ所定値以下で停止する燃焼器とを配設し、
燃焼器は濾過器の入口側の排気により加熱される円筒形
のハウジングの内部に、基端が閉鎖された燃焼筒を配設
して、ハウジングと燃焼筒との間に環状の空気室を区画
し、燃焼筒の周壁に多数の空気孔を設け、燃焼筒の内部
に電熱線が埋め込みかつ噴孔を備えたセラミツクスから
なる整流板を嵌合して、基端側に気化室を、出口側に燃
焼室をそれぞれ区画し、外気導入手段を空気室に接続
し、多数の細孔を周壁に備えた燃料供給管を気化室に配
設したものである。
［作用］ 燃焼器は機関回転数て許容し得る排気圧力を基準とする
所定値以上で運転し、所定値以下で停止する。
所定値以上で運転し、所定値以下で停止する。
濾過器が目づまりを起すと、入口側の圧力が所定値以上
になるので、機関回転数や負荷に関係なく燃焼器が運転
され、外気を使用して燃料を完全燃焼させ、高温の燃焼
ガスを濾過器へ送り、排気微粒子を焼失させる。
になるので、機関回転数や負荷に関係なく燃焼器が運転
され、外気を使用して燃料を完全燃焼させ、高温の燃焼
ガスを濾過器へ送り、排気微粒子を焼失させる。
［発明の実施例］ 第１図に示すように、排気管１は左端部を排気マニホー
ルドに接続され、右端部をマフラに接続され、外径が拡
大された中間部１ａに、セラミツクスからなる多数の細
孔を有する排気微粒子濾過器（以下、これを単に濾過器
という）２を収容される。濾過器２は入口側に圧力セン
サ４と燃焼器Ａを配設される。
ルドに接続され、右端部をマフラに接続され、外径が拡
大された中間部１ａに、セラミツクスからなる多数の細
孔を有する排気微粒子濾過器（以下、これを単に濾過器
という）２を収容される。濾過器２は入口側に圧力セン
サ４と燃焼器Ａを配設される。
燃焼器Ａは円筒形のハウジング３の内部に燃焼筒１９を
嵌装し、ハウジング３と燃焼筒１９の間に環状の空気室
５を形成し、外気を送風機７から空気取入ダクト６を経
て導入する外気導入手段を空気室５に接続してなる。燃
焼筒９は基端部を閉鎖され、かつ加熱コイルとしての電
熱線を内蔵する燃料気化装置８を支持する。すなわち、
燃焼筒１９は内部に、多数の細孔を有するセラミツクス
などからなる整流板１０を嵌合され、整流板１０により
気化室１６と燃焼室１７とを区画される。
嵌装し、ハウジング３と燃焼筒１９の間に環状の空気室
５を形成し、外気を送風機７から空気取入ダクト６を経
て導入する外気導入手段を空気室５に接続してなる。燃
焼筒９は基端部を閉鎖され、かつ加熱コイルとしての電
熱線を内蔵する燃料気化装置８を支持する。すなわち、
燃焼筒１９は内部に、多数の細孔を有するセラミツクス
などからなる整流板１０を嵌合され、整流板１０により
気化室１６と燃焼室１７とを区画される。
気化室１６は燃料供給手段を配設される。詳しくは、燃
焼筒１９の基端壁と整流板１０との間に、噴孔を有する
燃料供給管２０が支持され、燃料供給管２０は外端部に
燃料弁１５を支持される。燃料は燃料タンク１３から管
９、燃料弁１５を経て燃料供給管２０へ供給され、整流
板１０で電熱線を内臓する燃料気化装置８により加熱さ
れる。
焼筒１９の基端壁と整流板１０との間に、噴孔を有する
燃料供給管２０が支持され、燃料供給管２０は外端部に
燃料弁１５を支持される。燃料は燃料タンク１３から管
９、燃料弁１５を経て燃料供給管２０へ供給され、整流
板１０で電熱線を内臓する燃料気化装置８により加熱さ
れる。
燃焼室１７は空気室５を横切つて突出する着火栓１１を
配設される。着火栓１１の代りに火花点火栓を用いても
よい。排気により予熱された空気室５の空気は、燃焼筒
１９の周壁の空気孔を経て、気化室１６と燃焼室１７と
へ供給される。燃焼筒１９の出口端部は濾過器２の入口
中心へ延長される。
配設される。着火栓１１の代りに火花点火栓を用いても
よい。排気により予熱された空気室５の空気は、燃焼筒
１９の周壁の空気孔を経て、気化室１６と燃焼室１７と
へ供給される。燃焼筒１９の出口端部は濾過器２の入口
中心へ延長される。
燃焼筒１９は内部に、燃料が着火されたか否かを判別す
る温度センサ３０を取り付けられる。また、図示してな
いが、機関回転数を検出する回転数センサ３１が機関に
取り付けられる。
る温度センサ３０を取り付けられる。また、図示してな
いが、機関回転数を検出する回転数センサ３１が機関に
取り付けられる。
燃焼器Ａの運転は例えばマイクロコンピータからなる制
御装置１２により制御される。すなわち、制御装置１２
は圧力センサ４と温度センサ３０と回転数センサ３１と
の各信号に基づき、外気導入手段を構成する送風機７、
着火栓１１、燃料供給手段を構成する整流板１０の電熱
線、燃料弁１５にそれぞれ通電する。
御装置１２により制御される。すなわち、制御装置１２
は圧力センサ４と温度センサ３０と回転数センサ３１と
の各信号に基づき、外気導入手段を構成する送風機７、
着火栓１１、燃料供給手段を構成する整流板１０の電熱
線、燃料弁１５にそれぞれ通電する。
次に、本発明による排気微粒子濾過器の再生装置の作動
について説明する。排気微粒子濾過器２の入口側の圧力
は、圧力センサ４により常時検出され、圧力センサ４の
信号は制御装置１２へ送られる。圧力センサ４の信号値
は圧力に比例して増加し、所定値よりも大きくなると、
制御装置１２から送風機７へ通電され、外気が空気取入
ダクト６から空気室５へ送られる。外気はハウジング３
の外側を通過する排気により予熱され、空気室５から燃
焼筒１９の空気孔を経て、気化室１６と燃焼室１７とへ
供給される。
について説明する。排気微粒子濾過器２の入口側の圧力
は、圧力センサ４により常時検出され、圧力センサ４の
信号は制御装置１２へ送られる。圧力センサ４の信号値
は圧力に比例して増加し、所定値よりも大きくなると、
制御装置１２から送風機７へ通電され、外気が空気取入
ダクト６から空気室５へ送られる。外気はハウジング３
の外側を通過する排気により予熱され、空気室５から燃
焼筒１９の空気孔を経て、気化室１６と燃焼室１７とへ
供給される。
燃料タンク１３の燃料は管９から燃料弁１５を経て燃料
気化装置８の燃料供給管２０へ流れ、噴孔から気化室１
６へ噴出する。燃料は気化室１６で空気と混合され、整
流板１０の細孔を経て燃焼室１７へ送られる。燃料と空
気の混合気は、電熱線を内臓する整流板１０で加熱され
て燃焼室１７へ送られ、着火栓１１により着火温度にま
で加熱されると、燃焼を開始する。燃焼ガスは燃焼筒１
９を経て中心部から濾過器２へ入る。
気化装置８の燃料供給管２０へ流れ、噴孔から気化室１
６へ噴出する。燃料は気化室１６で空気と混合され、整
流板１０の細孔を経て燃焼室１７へ送られる。燃料と空
気の混合気は、電熱線を内臓する整流板１０で加熱され
て燃焼室１７へ送られ、着火栓１１により着火温度にま
で加熱されると、燃焼を開始する。燃焼ガスは燃焼筒１
９を経て中心部から濾過器２へ入る。
上述のように燃焼器Ａに外気が取り入れられ、燃料が完
全に燃焼され、高温の燃焼ガスが濾過器２へ供給される
ので、濾過器２に補集された排気微粒子は焼失し、濾過
器２が再生される。
全に燃焼され、高温の燃焼ガスが濾過器２へ供給される
ので、濾過器２に補集された排気微粒子は焼失し、濾過
器２が再生される。
濾過器２の目づまりがなくなると、入口側の圧力が低く
なるので、圧力センサ４の信号に基づく制御装置１２の
出力信号により、送風機７、着火栓１１、燃料弁１５、
整流板１０の電熱線への通電が停止され、燃焼器Ａの運
転が停止する。
なるので、圧力センサ４の信号に基づく制御装置１２の
出力信号により、送風機７、着火栓１１、燃料弁１５、
整流板１０の電熱線への通電が停止され、燃焼器Ａの運
転が停止する。
濾過器２の入口側の許容排気圧力（所定値）は、第２図
のように定められ、再生中の排気圧力は高くなるが、排
気微粒子が焼失すると、排気圧力は許容排気圧力以下に
なる。
のように定められ、再生中の排気圧力は高くなるが、排
気微粒子が焼失すると、排気圧力は許容排気圧力以下に
なる。
第３図は制御装置１２のマイクロコンピータのプログラ
ムのソフトウエアを表す流れ図である。プログラムは所
定時間ごとに繰返し実行する。ｐ11で機関回転数を読み
込み、機関回転数に対応した入口側の圧力の所定値（基
準値）ｐ0 が、マイクロコンピュータのＲＯＭに予め記
憶設定された制御マツプ（第２図参照）から読み出され
る。ｐ12で圧力センサ４により検出された濾過器２の入
口側の圧力ｐを読み込む。ｐ13で入口側の圧力ｐが所定
値ｐ0 よりも大きいか否かを判別する。入口側の圧力ｐ
が所定値ｐ0 よりも小さい場合はｐ19へ進み、燃料弁１
５をＯＦＦすなわち閉じた状態にする。ｐ20で整流板１
０の電熱線をＯＦＦすなわち通電を停止した状態に保持
し、ｐ21で終了する。
ムのソフトウエアを表す流れ図である。プログラムは所
定時間ごとに繰返し実行する。ｐ11で機関回転数を読み
込み、機関回転数に対応した入口側の圧力の所定値（基
準値）ｐ0 が、マイクロコンピュータのＲＯＭに予め記
憶設定された制御マツプ（第２図参照）から読み出され
る。ｐ12で圧力センサ４により検出された濾過器２の入
口側の圧力ｐを読み込む。ｐ13で入口側の圧力ｐが所定
値ｐ0 よりも大きいか否かを判別する。入口側の圧力ｐ
が所定値ｐ0 よりも小さい場合はｐ19へ進み、燃料弁１
５をＯＦＦすなわち閉じた状態にする。ｐ20で整流板１
０の電熱線をＯＦＦすなわち通電を停止した状態に保持
し、ｐ21で終了する。
ｐ13で入口側の圧力ｐが所定値ｐ0 よりも大きい場合
は、ｐ14で着火栓１１に通電し、ｐ15で燃料弁１５を開
き、ｐ16で整流板１０の電熱線に通電し、ｐ17で温度セ
ンサ３０の信号値ｔが基準値ｔ0 よりも大きいか否かを
判別する。温度センサ３０の信号値ｔが基準値ｔ0 より
も小さい場合は、ｐ17へ戻り、温度センサ３０の信号値
ｔが基準値ｔ0 よりも大きい場合は、燃料が着火された
ものとしてｐ18で着火栓１１への通電を停止し、ｐ21で
終了する。
は、ｐ14で着火栓１１に通電し、ｐ15で燃料弁１５を開
き、ｐ16で整流板１０の電熱線に通電し、ｐ17で温度セ
ンサ３０の信号値ｔが基準値ｔ0 よりも大きいか否かを
判別する。温度センサ３０の信号値ｔが基準値ｔ0 より
も小さい場合は、ｐ17へ戻り、温度センサ３０の信号値
ｔが基準値ｔ0 よりも大きい場合は、燃料が着火された
ものとしてｐ18で着火栓１１への通電を停止し、ｐ21で
終了する。
［発明の効果］ 本発明は上述のように、排気管の濾過器の入口側に圧力
センサと入口側の圧力が所定値以上で運転しかつ所定値
以下で停止する燃焼器とを配設し、燃焼器は濾過器の入
口側の排気により加熱される円筒形のハウジングの内部
に、基端が閉鎖された燃焼筒を配設して、ハウジングと
燃焼筒との間に環状の空気室を区画し、燃焼筒の周壁に
多数の空気孔を設け、燃焼筒の内部に電熱線を埋め込み
かつ噴孔を備えたセラミツクスからなる整流板を嵌合し
て、基端側に気化室を、出口側に燃焼室をそれぞれ区画
し、外気導入手段を空気室に接続し、多数の細孔を周壁
に備えた燃料供給管を気化室に配設したものであるか
ら、次のような効果を奏する。
センサと入口側の圧力が所定値以上で運転しかつ所定値
以下で停止する燃焼器とを配設し、燃焼器は濾過器の入
口側の排気により加熱される円筒形のハウジングの内部
に、基端が閉鎖された燃焼筒を配設して、ハウジングと
燃焼筒との間に環状の空気室を区画し、燃焼筒の周壁に
多数の空気孔を設け、燃焼筒の内部に電熱線を埋め込み
かつ噴孔を備えたセラミツクスからなる整流板を嵌合し
て、基端側に気化室を、出口側に燃焼室をそれぞれ区画
し、外気導入手段を空気室に接続し、多数の細孔を周壁
に備えた燃料供給管を気化室に配設したものであるか
ら、次のような効果を奏する。
（ａ） 本発明は濾過器の入口側に単に燃焼器を配設し
たものではなく、濾過器の入口側の圧力が所定値よりも
高くなつた時に燃焼器を運転するものであり、燃焼器は
燃料を外気と混合して燃焼するものであるから、完全燃
焼した高温の燃焼ガスが直接濾過器へ供給される。
たものではなく、濾過器の入口側の圧力が所定値よりも
高くなつた時に燃焼器を運転するものであり、燃焼器は
燃料を外気と混合して燃焼するものであるから、完全燃
焼した高温の燃焼ガスが直接濾過器へ供給される。
（ｂ） 燃焼器で完全燃焼した高温の燃焼ガスが濾過器
へ供給されるので、濾過器の排気微粒子が再燃焼して除
去される。
へ供給されるので、濾過器の排気微粒子が再燃焼して除
去される。
（ｃ） 燃焼器は燃料気化装置の整流板に電熱コイルを
埋設され、空気室は外周から排気により加熱されるの
で、燃料が完全に気化され、着火栓により確実に点火さ
れる。
埋設され、空気室は外周から排気により加熱されるの
で、燃料が完全に気化され、着火栓により確実に点火さ
れる。
（ｄ） 機関回転数などの機関の運転条件に関係なく、
濾過器の入口側の圧力が所定値よりも高くなつた時、換
言すれば濾過器が目づまり状態になつた時に、完全燃焼
した高温の燃焼ガスが濾過器へ供給されるので、濾過器
が効率的に再生される。
濾過器の入口側の圧力が所定値よりも高くなつた時、換
言すれば濾過器が目づまり状態になつた時に、完全燃焼
した高温の燃焼ガスが濾過器へ供給されるので、濾過器
が効率的に再生される。
（ｅ） 燃焼器は機関の運転条件に関係なく、濾過器が
目づまりを生じた時に運転されるから、経済的である。
目づまりを生じた時に運転されるから、経済的である。
第１図は本発明に係る排気微粒子濾過器の再生装置の側
面断面図、第２図は同再生装置の制御装置の作用を説明
する線図、第３図は同制御装置のマイクロコンピユータ
としてのソフトウエアを表す流れ図である。 １：排気管、２：排気微粒子濾過器、３：ハウジング、
４：圧力センサ、６：空気取入ダクト、７：送風機、
８：燃料気化装置、１０：整流板、１１：着火栓、１
２：制御装置、１５：燃料弁、１９：燃焼筒、２０：燃
料供給管、３０：温度センサ、３１：回転数センサ
面断面図、第２図は同再生装置の制御装置の作用を説明
する線図、第３図は同制御装置のマイクロコンピユータ
としてのソフトウエアを表す流れ図である。 １：排気管、２：排気微粒子濾過器、３：ハウジング、
４：圧力センサ、６：空気取入ダクト、７：送風機、
８：燃料気化装置、１０：整流板、１１：着火栓、１
２：制御装置、１５：燃料弁、１９：燃焼筒、２０：燃
料供給管、３０：温度センサ、３１：回転数センサ
Claims (1)
- 【請求項１】排気管の濾過器の入口側に圧力センサと入
口側の圧力が所定値以上で運転しかつ所定値以下で停止
する燃焼器とを配設し、燃焼器は濾過器の入口側の排気
により加熱される円筒形のハウジングの内部に、基端が
閉鎖された燃焼筒を配設して、ハウジングと燃焼筒との
間に環状の空気室を区画し、燃焼筒の周壁に多数の空気
孔を設け、燃焼筒の内部に電熱線を埋め込みかつ噴孔を
備えたセラミツクスからなる整流板を嵌合して、基端側
に気化室を、出口側に燃焼室をそれぞれ区画し、外気導
入手段を空気室に接続し、多数の細孔を周壁に備えた燃
料供給管を気化室に配設したことを特徴とする、排気微
粒子濾過器の再生装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13783885A JPH0621545B2 (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 排気微粒子濾過器の再生装置 |
| US06/877,493 US4711087A (en) | 1985-06-26 | 1986-06-23 | Emissions filter regeneration system |
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