JPH0710031Y2 - Particulate filter - Google Patents

Particulate filter

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JPH0710031Y2
JPH0710031Y2 JP893890U JP893890U JPH0710031Y2 JP H0710031 Y2 JPH0710031 Y2 JP H0710031Y2 JP 893890 U JP893890 U JP 893890U JP 893890 U JP893890 U JP 893890U JP H0710031 Y2 JPH0710031 Y2 JP H0710031Y2
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regeneration section
electric heater
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heater wire
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喜代志 小端
孝太郎 林
弘之 佐味
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はディーゼル機関の排気系に設けられて排気ガス
中の固体微粒子、即ちパティキュレートを捕集し、又捕
集されたパティキュレートを定期的に燃焼して再生する
パティキュレートフィルタに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] The present invention is provided in an exhaust system of a diesel engine to collect solid fine particles, that is, particulates in exhaust gas, and to collect the collected particulates at regular intervals. The present invention relates to a particulate filter that combusts and is regenerated.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ディーゼル機関では、不完全燃焼のために、排気ガス中
に黒煙の源となるパティキュレートが含まれている。従
ってディーゼル機関においては排気ガス中のパティキュ
レートを除去するため、例えばセラミック等に多孔質材
料からなるパティキュレートフィルタを機関の排気系に
配置した排気浄化装置が数多く提案されている。
Diesel engines contain particulate matter that is a source of black smoke in the exhaust gas due to incomplete combustion. Therefore, in a diesel engine, in order to remove particulates in exhaust gas, there have been proposed a number of exhaust gas purification devices in which a particulate filter made of a porous material such as ceramic is arranged in the exhaust system of the engine.

ところでこのパティキュレートフィルタはパティキュレ
ートの捕集に伴い、経時的に目詰まりを起こすため、適
当な直に再生処理を行わなければならない。ここでフィ
ルタの再生は堆積したパティキュレートを燃焼処理する
ことである。
By the way, this particulate filter causes clogging with time due to the collection of particulates, and therefore, it is necessary to perform a proper regeneration process. Here, the regeneration of the filter is to burn the accumulated particulates.

そしてこのパティキュレート燃焼のためには、フィルタ
の一端面に電気ヒータを設け、再生時にこのヒータに通
電してパティキュレートに着火しなければならず、ヒー
タの配置にあったっては、ヒータの電気容量の制限によ
りフィルタ再生区分を断面扇状に複数分割し、分割され
たこの再生区分に対応してヒータを電気的に分割し、一
つの再生区分に割り当てられたヒータから隣の再生区分
のヒータへと順次通電してパティキュレートを焼却する
ようにしたパティキュレートフィルタが既に知られてい
る(実開昭60-14216号公報参照)。
For this particulate combustion, an electric heater must be provided on one end surface of the filter, and this heater must be energized to ignite the particulates during regeneration. The filter regeneration section is divided into a plurality of fan sections in cross section due to the restriction of 1), the heater is electrically divided corresponding to the divided regeneration section, and the heater assigned to one regeneration section is changed to the heater of the adjacent regeneration section. There is already known a particulate filter that sequentially energizes to incinerate the particulates (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-14216).

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

上述した、扇状の再生区分を持つパティレートフィルタ
においては、第4図に示すように例えばPの領域に捕集
されたパティキュレートを燃焼した場合、発生した熱量
は図中矢印に示すようにQ,R,Sの各領域及びPの外方に
分散する。従って次にQの領域に捕集されたパティキュ
レートを燃焼しようとする場合、上記領域R,S及び領域
Pの外方に分散された熱は、領域Qのパティキュレート
着火のためには有効に利用されず、それだけ電力量がか
さみ、フィルタ再生コストが増加する。
In the above-mentioned particulate filter having a fan-shaped regeneration section, for example, when the particulates trapped in the P region are burned as shown in FIG. 4, the generated heat quantity is Q as shown by the arrow in the figure. , R, S, and distributed outside P. Therefore, when the particulate matter trapped in the region of Q is to be burned next, the heat dispersed to the outside of the regions R, S and P is effective for the particulate ignition of the region Q. Not being used, the amount of electric power is increased, and the filter regeneration cost increases.

本考案はかかる問題点に鑑み、なされるものであって少
ない電力量でフィルタの再生が可能なパティキュレート
フィルタを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a particulate filter capable of regenerating the filter with a small amount of electric power.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的のため本考案によれば、ディーゼル機関から排
出される排気ガス中の固体微粒子を捕集する円筒状パテ
ィキュレートフィルタにおいて、 パティキュレートフィルタ本体の一端面近傍に、略同心
円状に分割されたフィルタ再生区分に対応して、電気的
に分割された複数個の電気ヒータ線を配設し、フィルタ
再生時、フィルタ中央の再生区分に配置された電気ヒー
タ線よりフィルタ外方の再生区分に配置された電気ヒー
タ線へと、或はフィルタ外周の再生区分に配置された電
気ヒータ線よりフィルタ内方の再生区分に配置された電
気ヒータ線へと順次通電する制御手段を備えたことを特
徴とするパティキュレートフィルタが提供される。
According to the present invention for the above purpose, a cylindrical particulate filter that collects solid particulates in exhaust gas discharged from a diesel engine is divided into substantially concentric circles near one end surface of the particulate filter body. Corresponding to the filter regeneration section, a plurality of electrically divided electric heater wires are installed, and when the filter is regenerated, it is placed in the regeneration section outside the electric heater wire placed in the regeneration section in the center of the filter. Control means for sequentially energizing the electric heater wire arranged in the regeneration section inside the filter or the electric heater wire arranged in the regeneration section on the outer periphery of the filter. A particulate filter is provided.

〔作用〕[Action]

例えばフィルタ中央の再生区分の電気ヒータ線に通電し
てこの区分に堆積されたパティキュレートを燃焼すると
燃焼熱の一部は、その外方に位置する隣接した再生区分
のみに伝わる。従って次にこの隣接した再生区分に堆積
されたパティキュレートを燃焼する際には、先に伝達さ
れた熱の一部が有効に加担するためパティキュレート着
火に必要な電気ヒータ線昇温のための電力量は少なくて
すむ。またフィルタ外周の再生区分に配置された電気ヒ
ータ線よりフィルタ内方の再生区分に配置された電気ヒ
ータ線へと順次通電していく場合でも、外周再生区分の
パティキュレート燃焼熱の一部が隣接する内方の再生区
分のパティキュレートに伝達されつため、従来に比し
て、隣接する部分のパティキュレート着火に要する電力
量は低減される。
For example, when the electric heater wire of the regeneration section in the center of the filter is energized to burn the particulates accumulated in this section, a part of the combustion heat is transferred only to the adjacent regeneration section located outside thereof. Therefore, when the particulate matter accumulated in the adjacent regeneration section is burned next time, a part of the heat transferred earlier is effectively contributed to the heating of the electric heater wire necessary for particulate ignition. It requires less electricity. Even when electricity is sequentially supplied to the electric heater wire arranged in the regeneration section inside the filter from the electric heater wire arranged in the regeneration section on the outer periphery of the filter, a part of the particulate combustion heat in the outer periphery regeneration section is adjacent to the electric heater wire. Since it is transmitted to the particulates in the inner regeneration section, the amount of electric power required to ignite the particulates in the adjacent portion is reduced as compared with the related art.

〔実施例〕〔Example〕

本考案の実施例を図面を参照して以下、説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はパティキュレートフィルタ1を端面側より見、
各電気ヒータの配線を概略的に示したものである。ま
た、第2図はパティキュレートフィルタ1の外観斜視図
である。これらの図に示すように、本実施例によれば、
フィルタ本体2の再生区分は点Oを中心として略同心円
状に領域A,B,C,及びDと、複数に分割される。従ってこ
の再生領域の略同心円状分割化に伴い、電気ヒータ3も
各領域に対応して隣会う領域の電気ヒータからは電気的
に分割して環状に配線される。そして各電気ヒータ線3
a,3b,3c,及び3dの一方の端子は、各電気ヒータ線に順次
通電するための制御手段を構成するヒータリレー4を介
して搭載車両のバッテリ5に接続され、他方の端子はア
ースされる。また上記ヒータリレー4は、上記制御手段
を構成する制御回路(ECU)6によって駆動されるよう
になっている。
FIG. 1 shows the particulate filter 1 viewed from the end face side.
The wiring of each electric heater is shown schematically. Further, FIG. 2 is an external perspective view of the particulate filter 1. As shown in these figures, according to this embodiment,
The reproduction section of the filter body 2 is divided into a plurality of areas A, B, C, and D about the point O in a substantially concentric pattern. Therefore, as the reproduction area is divided into substantially concentric circles, the electric heaters 3 are also electrically divided from the electric heaters in the areas adjacent to each other and wired in a ring shape. And each electric heater wire 3
One of the terminals a, 3b, 3c, and 3d is connected to the battery 5 of the mounted vehicle via the heater relay 4 that constitutes a control means for sequentially energizing the electric heater wires, and the other terminal is grounded. It The heater relay 4 is driven by a control circuit (ECU) 6 which constitutes the control means.

第3図(a),(b)及び(c)は上述したパティキュ
レートフィルタ1の一作動例を経時的に示したものであ
る。
FIGS. 3 (a), (b), and (c) show one operation example of the particulate filter 1 described above with time.

即ち第3図(a)は領域Aに配線された電気ヒータ線3a
に通電することにより同領域Aに捕集されたパティキュ
レートが着火し、発熱し始めた状態を示している。又、
同図(b)は、既に領域Aの再生処理は終わり、隣接す
る領域Bに配線された電気ヒータ線3bに通電されている
状態を示している。そしてこの状態において領域Aはパ
ティキュレート燃焼によって再生した燃焼熱が放射状に
領域Bに伝達されており、同領域Bのパティキュレート
着火に有効に活用される。即ち電気ヒータ3bへの電力供
給量は電気ヒータ3aへのそれよりも少ない量でパティキ
ュレート着火点に到達することができることになる。
That is, FIG. 3 (a) shows the electric heater wire 3a wired in the area A.
The state where the particulate matter trapped in the same area A is ignited by energizing the device and starts to generate heat is shown. or,
FIG. 6B shows a state in which the regeneration processing of the area A has already been completed and the electric heater wire 3b wired in the adjacent area B is energized. In this state, the combustion heat regenerated by the particulate combustion in the area A is radially transferred to the area B, and is effectively utilized for the particulate ignition in the area B. That is, the amount of electric power supplied to the electric heater 3b can reach the particulate ignition point with a smaller amount than that to the electric heater 3a.

更に第3図(c)は電気ヒータ3dへの通電が終了し、今
度は電気ヒータ3cへの通電が開始された状態を示してい
る。この状態においても同様に、領域Bから領域Cへの
燃焼熱の伝達が行われており、また図示しないが領域D
の再生時においても領域Cの燃焼熱伝達があり、同じ効
果が期待される。
Further, FIG. 3 (c) shows a state in which energization to the electric heater 3d is completed and this time energization to the electric heater 3c is started. In this state as well, the combustion heat is similarly transferred from the region B to the region C, and although not shown, the region D
There is combustion heat transfer in the region C even during regeneration, and the same effect is expected.

このように、本実施例によれば、パティキュレートフィ
ルタ1の再生区分を同心円状に分割し、ECU6によって制
御されたヒータリレー4によりパティキュレートフィル
タ1の中央から外方にかけて、順次再生してゆくこと
で、前に再生処理された再生区分の発熱を有効利用する
ことができ、従ってフィルタ再生のための電力量を少な
くすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the regeneration section of the particulate filter 1 is concentrically divided, and the heater relay 4 controlled by the ECU 6 sequentially regenerates the particulate filter 1 from the center to the outside. As a result, it is possible to effectively use the heat generated in the regeneration section that has been subjected to the regeneration process before, and thus it is possible to reduce the amount of power for filter regeneration.

尚、上述したように本実施例はフィルタの中央から外側
に向かって再生しているが、これは中央部が最もパティ
キュレートに着火し易いためであり、比較的着火しにく
い外側の部分に先に再生した部分の燃焼熱を利用しよう
としたものである。しかしながら別実施例として、外周
部の再生区分より中央部に向かって順次再生してゆくよ
うにヒータリレー4を作動しても良く、この場合におい
ても燃焼熱の活用度は、再生区分を扇形とした従来パテ
ィキュレートフィルタのそれよりも高い。なぜなら扇形
再生区分の場合には一再生区分の燃焼熱が、次の再生区
分のみならず他の再生区分まで分散してしまうからであ
る。
As described above, in this embodiment, the filter is regenerated from the center to the outside. This is because the central part is the most likely to ignite particulates, and the outer part that is relatively difficult to ignite It is intended to utilize the heat of combustion of the regenerated part. However, as another embodiment, the heater relay 4 may be operated so that the regeneration section is sequentially regenerated from the regeneration section of the outer peripheral portion toward the central section. It is higher than that of the conventional particulate filter. This is because in the case of the fan-shaped regeneration section, the combustion heat of one regeneration section is dispersed not only to the next regeneration section but also to other regeneration sections.

又、図示した実施例において各再生区分の分割割合は、
基本的には第1図に示すフィルタ断面積が等分されるよ
うに、各再生区分の外周半径Ra,Rb,Rc,Rd(第1図参
照)が、 2πRa2=πRb2,即ちRb=▲√▼Ra 以下、同様にRc=▲√▼Ra、及びRd=2Raの関係を満
足するように分割して、電気ヒータ線3a〜3dを配線して
も良いが、上述したように比較的着火しにくい外周部の
着火性改善のために、各電気ヒータ線長さを等しくして
発熱量を等しくし、領域の面積をA>B>C>Dの順と
なるように分割しても良い。
Further, in the illustrated embodiment, the division ratio of each reproduction section is
Basically, the outer radii Ra, Rb, Rc, Rd (see FIG. 1) of each regeneration segment are 2πRa 2 = πRb 2 , that is, Rb =, so that the filter cross-sectional area shown in FIG. 1 is equally divided. ▲ √ ▼ Ra Below, similarly, the electric heater wires 3a to 3d may be wired by dividing so as to satisfy the relationship of Rc = ▲ √ ▼ Ra and Rd = 2Ra, but as described above, it is relatively In order to improve the ignitability of the outer peripheral portion where it is difficult to ignite, even if the electric heater wire lengths are made equal and the amount of heat generation is made equal, and the areas of the regions are divided in the order of A>B>C> D. good.

〔考案の効果〕 以上説明したように、本考案によれば、先に再生された
区分の燃焼熱の有効利用により、再生に伴う電気ヒータ
の消費電力を従来よりも低減できる。また再生区分の同
心円状分割により、先に通電され再生区分の燃焼熱が一
様に次の再生区分に伝達されるために区分内の温度分布
が均一になり、局部的にクラックが発生するのを防止で
きる。またこれに伴ってパティキュレートが均一に燃焼
され、フィルタ再生後、ある部分において排気ガスが流
れにくいというような問題はなくなる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the electric power consumption of the electric heater associated with the regeneration can be reduced more than before by effectively utilizing the combustion heat of the previously regenerated section. Also, due to the concentric division of the regeneration section, the heat of combustion in the regeneration section is evenly transferred to the next regeneration section because the combustion heat of the regeneration section is evenly transmitted to the next regeneration section, and the temperature distribution in the section becomes uniform, causing local cracks. Can be prevented. Further, along with this, the particulates are uniformly burned, and the problem that exhaust gas does not easily flow in a certain portion after the filter regeneration is eliminated.

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

第1図は本考案によるフィルタ本体の一端面をしめすパ
ティキュレートフィルタ構成図;第2図は第1図に示す
フィルタ本体の外観斜視図;第3図(a),(b),
(c)はフィルタの再生状態を経時的に示した図;第4
図は従来のパティキュレートフィルタの再生区分、及び
一再生区分の熱伝達状態を示す図。 1…パティキュレートフィルタ、3a〜3d…電気ヒータ
線、4…ヒータリレー、6…制御回路(EUC)、A,B,C,D
…領域(再生区分)。
FIG. 1 is a block diagram of a particulate filter showing one end surface of a filter body according to the present invention; FIG. 2 is an external perspective view of the filter body shown in FIG. 1, FIGS. 3 (a), (b),
FIG. 4C is a diagram showing the regeneration state of the filter with time;
The figure is a view showing a heat transfer state of a regeneration section of a conventional particulate filter and one regeneration section. 1 ... Particulate filter, 3a-3d ... Electric heater wire, 4 ... Heater relay, 6 ... Control circuit (EUC), A, B, C, D
… Region (playback category).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 佐味 弘之 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−57809(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyuki Sami Creator Hiroyuki Sami 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Automobile Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-57809 (JP, A)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】ディーゼル機関から排出される排気ガス中
の固体微粒子を捕集する円筒状パティキュレートフィル
タにおいて、 パティキュレートフィルタ本体の一端面近傍に、略同心
円状に分割されたフィルタ再生区分に対応して電気的に
分割された複数個の電気ヒータ線を配設し、フィルタ再
生時、フィルタ中央の再生区分に配置された電気ヒータ
線よりフィルタ外方の再生区分に配置された電気ヒータ
線へと、或はフィルタ外周の再生区分に配置された電気
ヒータ線よりフィルタ内方の再生区分に配置された電気
ヒータ線へと順次通電する制御手段を備えたことを特徴
とするパティキュレートフィルタ。
1. A cylindrical particulate filter for collecting solid particles in exhaust gas discharged from a diesel engine, which corresponds to a substantially concentrically divided filter regeneration section near one end face of a particulate filter body. When the filter is regenerated, the electric heater wire placed in the regeneration section outside the filter is replaced with the electric heater wire placed in the regeneration section in the center of the filter when the filter is regenerated. Or a control means for sequentially energizing the electric heater wire arranged in the regeneration section inside the filter from the electric heater wire arranged in the regeneration section on the outer periphery of the filter.
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