JPH0742534A - Exhaust particulate removing device for diesel engine - Google Patents
Exhaust particulate removing device for diesel engineInfo
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- JPH0742534A JPH0742534A JP5185059A JP18505993A JPH0742534A JP H0742534 A JPH0742534 A JP H0742534A JP 5185059 A JP5185059 A JP 5185059A JP 18505993 A JP18505993 A JP 18505993A JP H0742534 A JPH0742534 A JP H0742534A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化装置
に関し、特に、ディーゼル機関の排気ガス中に含まれる
パティキュレートを、排気流路中に設置したフィルタで
捕集除去する装置の、フィルタの再生を効率良く行うよ
うにした排気浄化装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a filter for an apparatus for collecting and removing particulates contained in exhaust gas of a diesel engine with a filter installed in an exhaust passage. The present invention relates to an exhaust emission control device that efficiently regenerates exhaust gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車等の内燃機関、特に、ディーゼル
機関の排気ガス中には、カーボンを主成分とする排気微
粒子（パティキュレート）が含まれており、排気黒煙の
原因となっている。環境汚染の観点からはこのパティキ
ュレートは除去することが望ましく、近年、ディーゼル
機関の排気通路にセラミック製のフィルタを配置し、デ
ィーゼルパティキュレートをこのフィルタによって除去
することが提案されている。2. Description of the Related Art Exhaust gas of an internal combustion engine of an automobile or the like, especially a diesel engine, contains exhaust particulates (particulates) containing carbon as a main component, which is a cause of exhaust black smoke. From the viewpoint of environmental pollution, it is desirable to remove the particulates. In recent years, it has been proposed to dispose a diesel particulate by this filter by disposing a ceramic filter in the exhaust passage of the diesel engine.
【０００３】図８は従来のディーゼル機関の排気微粒子
除去装置の一例の全体構成を示すものであり、再生用の
ヒータＨがフィルタの排気ガスの下流側の端部に設けら
れた従来の排気浄化装置１０の構成を示すものである。
図において１はディーゼル機関、２は排気ガス通路、３
はフィルタ収納用のケーシング、４はシール材、５は排
気ガス中のパティキュレートを捕集するためのフィル
タ、６は２次空気供給通路、７は燃焼ガス排出通路、８
はフィルタ５をバイパスする排気バイパス通路、９は２
次空気を供給するエアポンプ、Ｖ１は排気通路２と排気
バイパス通路８とを切り換える切換弁、Ｖ２は排気バイ
パス通路８の出口に設けられた出口切換弁、Ｖ３は燃焼
ガス排出通路７の開閉弁、Ｖ４は２次空気供給通路６の
開閉弁を示している。FIG. 8 shows an entire structure of an example of a conventional exhaust particle removing apparatus for a diesel engine, in which a heater H for regeneration is provided at a downstream end of exhaust gas of a filter to purify conventional exhaust gas. 1 illustrates a configuration of the device 10.
In the figure, 1 is a diesel engine, 2 is an exhaust gas passage, 3
Is a casing for storing a filter, 4 is a sealing material, 5 is a filter for collecting particulates in exhaust gas, 6 is a secondary air supply passage, 7 is a combustion gas discharge passage, 8
Is an exhaust bypass passage that bypasses the filter 5, and 9 is 2
An air pump for supplying the next air, V1 is a switching valve for switching between the exhaust passage 2 and the exhaust bypass passage 8, V2 is an outlet switching valve provided at the outlet of the exhaust bypass passage 8, V3 is an opening / closing valve for the combustion gas exhaust passage 7, V4 indicates an opening / closing valve of the secondary air supply passage 6.
【０００４】図９(a),(b) は図８の排気微粒子浄化装置
１０における、フィルタ５の構成を示すものである。フ
ィルタ５は、多孔性物質からなるハニカム状の隔壁を備
えたハニカム状フィルタであって一般に円筒状をしてお
り、内部に隔壁で囲まれた多数の直方体状の通路５１が
ある。そして、この通路５１の隣接するものは、排気ガ
スの流入側と排気ガスの流出側で交互にセラミック製の
閉塞材（プラグ）５２によって栓詰めされて閉通路とな
っている。従って、通路５１に入った排気ガスＧは、矢
印で示すように通気性を備えた隔壁を通って隣りの通路
５１に流れ、隔壁を通過する際に排気ガスＥＸＧ中のパ
ティキュレートが捕集される。FIGS. 9 (a) and 9 (b) show the structure of the filter 5 in the exhaust gas purification apparatus 10 of FIG. The filter 5 is a honeycomb filter having honeycomb-shaped partition walls made of a porous material, and is generally cylindrical, and has a large number of rectangular parallelepiped passages 51 surrounded by partition walls. Adjacent ones of the passages 51 are closed passages that are alternately plugged with ceramic blocking members (plugs) 52 on the exhaust gas inflow side and the exhaust gas outflow side. Therefore, the exhaust gas G that has entered the passage 51 flows through the partition wall having air permeability to the adjacent passage 51 as shown by the arrow, and when passing through the partition wall, the particulates in the exhaust gas EXG are collected. It
【０００５】通常の排気ガス中のパティキュレート捕集
時には、各弁Ｖ１〜Ｖ４は破線の位置にあり、ディーゼ
ル機関１から排出された排気ガスは、ケーシング３に内
蔵されたパティキュレートフィルタ５によってパティキ
ュレートが除去され、図示しないマフラを介して大気中
に放出される。このように構成された排気微粒子浄化装
置１０では、フィルタ５の使用に伴ってその内部に捕集
されるパティキュレートの量が増えると通気性が次第に
失われて機関性能が低下することになるため、フィルタ
５の端部に設けられた電気ヒータＨに通電すると共に、
フィルタ５に再生用ガス、例えば２次空気を供給してパ
ティキュレートを燃焼させるフィルタの再生処理が必要
である。At the time of collecting particulates in normal exhaust gas, the valves V1 to V4 are at the positions indicated by broken lines, and the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 is particulated by the particulate filter 5 incorporated in the casing 3. The curate is removed and released into the atmosphere through a muffler (not shown). In the exhaust particulate purifying apparatus 10 configured as described above, if the amount of particulates trapped inside the filter 5 increases as the filter 5 is used, air permeability is gradually lost and engine performance deteriorates. , While energizing the electric heater H provided at the end of the filter 5,
It is necessary to regenerate the filter by supplying a regeneration gas, for example, secondary air, to the filter 5 to burn the particulates.
【０００６】一般に、従来の排気微粒子浄化装置１０で
は、フィルタ５の通気性が失われてフィルタ５の上流側
の排気ガスの圧力が下流側の圧力よりも所定値以上に大
きくなった時を圧力センサによって検出し、パティキュ
レートの再生処理が行われるようになっている。図８に
示した排気微粒子浄化装置１０では、この再生処理時に
は各弁Ｖ１〜Ｖ４が実線の位置に切り換わる。この状態
では、ディーゼル機関１からの排気ガスは排気バイパス
通路８を通って空気中に放出される。また、この時は、
ヒータＨに通電が行なわれると共に、エアポンプ９から
２次空気が供給され、フィルタ５に捕集されたパティキ
ュレートの燃焼が行われる。そして、燃焼ガスは燃焼ガ
ス排出通路７から空気中に放出される。Generally, in the conventional exhaust particulate purifying apparatus 10, when the gas permeability of the filter 5 is lost and the pressure of the exhaust gas on the upstream side of the filter 5 becomes higher than the pressure on the downstream side by a predetermined value or more, the pressure is reduced. A sensor is used to perform a particulate regeneration process. In the exhaust particulate purifying apparatus 10 shown in FIG. 8, the valves V1 to V4 are switched to the positions indicated by solid lines during the regeneration process. In this state, the exhaust gas from the diesel engine 1 is released into the air through the exhaust bypass passage 8. Also, at this time,
The heater H is energized, the secondary air is supplied from the air pump 9, and the particulates collected by the filter 5 are burned. Then, the combustion gas is discharged into the air from the combustion gas discharge passage 7.
【０００７】ところが、前述のような従来の排気微粒子
浄化装置１０においては、フィルタ５の再生処理時に、
フィルタ５内に捕集されたパティキュレートが全量燃焼
せずに燃え残ることがある。これを図１０を用いて説明
する。図１０(a) はフィルタ５内にハッチングで示すよ
うにパティキュレートが十分に捕集された状態を示すも
のである。この状態で排気ガスをバイパスさせた後、ヒ
ータＨに通電すると共に２次空気を排気ガスの流れる方
向とは逆方向からフィルタ５に供給すると、ヒータＨに
着火されてフィルタ５に捕集されたパティキュレートが
燃焼する。However, in the conventional exhaust particulate purifying apparatus 10 as described above, when the filter 5 is regenerated,
The particulates collected in the filter 5 may remain unburned without burning. This will be described with reference to FIG. FIG. 10A shows a state in which the particulates are sufficiently collected in the filter 5 as shown by hatching. After bypassing the exhaust gas in this state, when the heater H is energized and the secondary air is supplied to the filter 5 from the direction opposite to the flow direction of the exhaust gas, it is ignited by the heater H and collected by the filter 5. The particulates burn.
【０００８】このパティキュレートの燃焼において、フ
ィルタの中心部は熱の伝導が良く良好に燃焼するが、フ
ィルタの外周部は中心部に比べて燃焼が悪い。この結
果、フィルタ５の再生処理の終了時に、図１０(b) に示
すようにフィルタ５のヒータＨから遠い端面側の外周部
に、パティキュレートの燃え残りＭが残留し、その後の
パティキュレートの捕集時にパティキュレートの捕集分
布にばらつきが生じることになる。このパティキュレー
トに捕集分布にばらつきが生じたまで、フィルタの再生
処理を行うと、フィルタの温度が部分的に過度になり、
フィルタが溶損したりクラックが発生したりすることが
ある。In the combustion of the particulates, the central portion of the filter has good heat conduction and is well combusted, but the outer peripheral portion of the filter is inferior to the central portion in combustion. As a result, at the end of the regeneration process of the filter 5, as shown in FIG. 10 (b), the unburned particulate matter M remains on the outer peripheral portion of the filter 5 on the side of the end face far from the heater H, and the particulate matter after that remains. There will be variations in the collection distribution of particulates during collection. If the filter is regenerated until the collection distribution of the particulates varies, the temperature of the filter becomes partially excessive,
The filter may be melted or cracked.
【０００９】そこで、本出願人は、ヒータＨから遠い側
のフィルタ５の所定領域の隔壁に、セル内の過昇温を防
止するために、隔壁の構成材料よりも熱伝動率の良い材
料をコーティングしたディーゼル機関の排気微粒子除去
装置を提案した（実開平２−２８５１２号公報参照）。
この提案の排気微粒子浄化装置では、再生時に熱伝動率
の良いコーティング材によって熱の分散が良くなり、フ
ィルタ５が高温になるのが防止される。Therefore, the applicant of the present invention uses a material having a higher heat transfer coefficient than the constituent material of the partition wall in order to prevent an excessive temperature rise in the cell, in the partition wall of the filter 5 on the side far from the heater H. An exhaust particulate removal device for a coated diesel engine has been proposed (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-28512).
In the proposed exhaust gas purification apparatus, the coating material having a high heat transfer coefficient improves the heat dispersion during the regeneration and prevents the filter 5 from being heated to a high temperature.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところが、実開平２−
２８５１２号公報で提案した技術では、フィルタの隔壁
そのものを被膜で被覆しているので、フィルタの再生時
の燃焼ガスの流れの下流側の熱伝動率は高くなるが、そ
の分、熱容量が高くなるので、燃焼条件によってはうま
く燃えないことがあり、燃え残りが発生する恐れがあっ
た。[Problems to be Solved by the Invention]
In the technique proposed in Japanese Patent No. 28512, since the partition wall of the filter itself is covered with a film, the heat transfer coefficient on the downstream side of the flow of the combustion gas at the time of regeneration of the filter increases, but the heat capacity increases accordingly. Therefore, depending on the combustion conditions, it may not burn well, and there is a risk of unburned residue.
【００１１】すなわち、実開平２−２８５１２号公報で
提案した技術では、ハニカム型フィルタのヒータＨから
遠い側の端面の閉塞材位置で急激に温度が低下し、閉塞
材熱容量と閉塞材によってパティキュレートが捕集され
ない部分によって、フィルタのヒータＨから遠い側の端
面にパティキュレートが残ってしまい、最終的にはフィ
ルタ５の通路５１の入口部が塞がれてしまう恐れがあっ
た。That is, in the technique proposed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 28528/1990, the temperature rapidly decreases at the position of the plug on the end surface of the honeycomb filter farther from the heater H, and the particulate heat capacity and the plug cause the particulates. There is a risk that particulate matter may remain on the end surface of the filter farther from the heater H due to the portion where is not collected, and eventually the inlet portion of the passage 51 of the filter 5 may be blocked.
【００１２】そして、フィルタの再生処理後に、パティ
キュレートの捕集側に燃え残りがあると、図１１に実線
で示すフィルタ差圧と捕集量との検量線（パティキュレ
ートの捕集量と差圧との関係を示す線）が、破線で示す
ようにずれてしまい、そのために、フィルタ前後の差圧
でフィルタの再生時期判定を行っているシステムでは、
適正なフィルタの再生時期判定が出来なくなる可能性が
ある。After the filter regeneration process, if there is an unburned residue on the collection side of the particulates, a calibration curve (the difference between the collection amount of particulates and the collection amount of particulates) between the filter differential pressure and the collection amount shown by the solid line in FIG. (The line showing the relationship with the pressure) is displaced as shown by the broken line, and therefore, in the system that determines the regeneration timing of the filter by the differential pressure before and after the filter,
There is a possibility that the proper filter regeneration timing cannot be determined.
【００１３】そこで、本発明は前記従来の内燃機関の排
気浄化装置の有する課題を解消し、フィルタの再生時
に、ハニカム型フィルタのヒータＨから遠い側の端面の
閉塞材位置での急激な温度の低下を防止し、閉塞材熱容
量と閉塞材によってパティキュレートが捕集されない部
分においても、捕集されたパティキュレートの燃焼を改
善し、この部分におけるパティキュレートの燃え残りの
発生を防止することができる排気微粒子浄化装置を提供
することを目的としている。Therefore, the present invention solves the problem of the conventional exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and when the filter is regenerated, a sudden temperature change at the plugging member position on the end face of the honeycomb filter on the side far from the heater H is eliminated. It is possible to prevent the decrease in the heat capacity of the occluding material and to improve the combustion of the trapped particulates even in the portion where the particulates are not captured by the occluding material, and prevent the generation of unburned particulates in this portion. An object is to provide an exhaust particulate purification device.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置
は、ディーゼル機関の排気通路中に設けたケーシング中
に、排気ガスの流れる方向に通路が形成された多数のセ
ルを備え、各セルの隣接するものが排気ガスの流入側と
排気ガスの流出側で交互に栓詰めされたハニカム型フィ
ルタを収容し、このフィルタの一方の端部には前記フィ
ルタの再生時に加熱を行う加熱手段が設けられた排気微
粒子浄化装置において、前記フィルタの前記加熱手段が
設けられていない側の端部にある栓詰め部材のうち、フ
ィルタの外周部の近傍にあるものの内部を空洞化したこ
とを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust particle removing device for a diesel engine, wherein a casing provided in an exhaust passage of a diesel engine has a structure in which exhaust gas flows in a direction in which exhaust gas flows. The honeycomb type filter is provided with a large number of cells in which passages are formed, and the adjacent ones of the cells accommodate plugs alternately plugged on the exhaust gas inflow side and the exhaust gas outflow side, and one end of this filter is housed. In the exhaust gas purification apparatus provided with heating means for heating the filter at the time of regeneration, in the plugging member at the end of the filter on the side where the heating means is not provided, the outer peripheral portion of the filter is It is characterized by hollowing the inside of nearby objects.
【００１５】また、前記目的を達成する本発明の第２の
形態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置は、ディー
ゼル機関の排気通路中に設けたケーシング中に、排気ガ
スの流れる方向に通路が形成された多数のセルを備え、
各セルの隣接するものが排気ガスの流入側と排気ガスの
流出側で交互に栓詰めされたハニカム型フィルタを収容
し、このフィルタの一方の端部には前記フィルタの再生
時に加熱を行う加熱手段が設けられた排気微粒子浄化装
置において、前記フィルタの前記加熱手段が設けられて
いない側の端部にある栓詰め部材のうち、フィルタの外
周部の近傍にあるものを、フィルタの内周部にあるもの
に比して、前記フィルタの加熱手段が設けられている側
に近づけたことを特徴としている。Further, in the exhaust particulate matter removing device for a diesel engine of the second aspect of the present invention which achieves the above object, a passage is formed in a casing provided in an exhaust passage of the diesel engine in a direction in which exhaust gas flows. Equipped with a large number of cells,
The adjacent one of the cells accommodates a honeycomb filter in which the exhaust gas inflow side and the exhaust gas outflow side are alternately plugged, and one end of this filter is heated to regenerate the filter. In the exhaust particulate purifying apparatus provided with means, among the plugging members at the end of the filter on the side where the heating means is not provided, the plugging member near the outer circumference of the filter is the inner circumference of the filter. It is characterized in that it is closer to the side where the heating means of the filter is provided, as compared with the one described in (1).
【００１６】[0016]
【作用】本発明の第１の形態のディーゼル機関の排気微
粒子除去装置によれば、フィルタの加熱再生手段から遠
い側の端面に設けられた閉塞材の内部が空洞化されてい
るので、フィルタ外周部の熱容量が減量されるので、こ
の部位の温度上昇が促進され、パティキュレートの燃え
残りが減少する。また、フィルタ中央部の閉塞材の量を
増やすことなく実施が可能なため、フィルタ容積に対し
てパティキュレートの捕集量が減らない。According to the exhaust particulate matter removing apparatus for a diesel engine of the first aspect of the present invention, since the inside of the occluding material provided on the end face of the filter far from the heating and regenerating means is hollow, the filter outer periphery Since the heat capacity of the part is reduced, the temperature rise of this part is promoted, and the unburned particulate matter is reduced. Further, since it can be carried out without increasing the amount of the occluding material in the central portion of the filter, the amount of collected particulates does not decrease with respect to the volume of the filter.
【００１７】本発明の第２の形態のディーゼル機関の排
気微粒子除去装置によれば、フィルタの加熱再生手段か
ら遠い側の端面に設けられた閉塞材を、フィルタの中央
部に比べて加熱再生手段側に近づけたため、加熱再生手
段からフィルタの閉塞材までの距離が短くなり、燃焼伝
播距離が短くなるので、フィルタの外周部におけるパテ
ィキュレートの燃え残りが発生しにくい。According to the exhaust particulate matter removing device for a diesel engine of the second aspect of the present invention, the clogging material provided on the end face of the filter farther from the heating / regenerating means is heated / regenerating means compared to the central portion of the filter. Since it is closer to the side, the distance from the heating / regenerating means to the blocker of the filter is shortened, and the combustion propagation distance is shortened. Therefore, unburned particulates in the outer peripheral portion of the filter are less likely to occur.
【００１８】[0018]
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、ディーゼル機関の排気微粒子除去
装置において使用される本発明の第１の実施例のパティ
キュレートフィルタ１１の構成を示すものであり、(a)
はその正面図および側面図、(b) はパティキュレートフ
ィルタ（以後単にフィルタという）１１をその軸線を含
む面で切断した断面図である。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the structure of a particulate filter 11 according to a first embodiment of the present invention used in an exhaust particulate remover of a diesel engine.
FIG. 3A is a front view and a side view thereof, and FIG. 6B is a sectional view of the particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) 11 taken along a plane including its axis.
【００１９】フィルタ１１は、多孔性物質からなるハニ
カム状の隔壁を備えたハニカム状フィルタであって一般
に円筒状をしており、内部に隔壁１２で囲まれた多数の
直方体状の通路１３がある。そして、この通路１３の隣
接するものは、排気ガスの流入側と排気ガスの流出側で
交互にセラミック製の栓詰め部材（以後閉塞材という）
１４によって栓詰めされ、各通路１３は閉通路となって
いる。The filter 11 is a honeycomb filter having honeycomb-shaped partition walls made of a porous material, and is generally cylindrical, and has a large number of rectangular parallelepiped-shaped passages 13 surrounded by partition walls 12. . The adjacent passages 13 are alternately made of ceramic plugging members (hereinafter referred to as blockers) on the exhaust gas inflow side and the exhaust gas outflow side.
The passages 13 are plugged by 14, and each passage 13 is a closed passage.
【００２０】そして、この実施例では、閉塞材１４のう
ち、フィルタ１１の排気ガスの入口側の外周部のものだ
けに、他の閉塞材１４とは異なる寸法、材質で、熱容量
の小さい別の閉塞材１５を使用している。この閉塞材１
５は、その全長が通常の閉塞材１４の半分程度であり、
材質として、材料質量の小さい多孔質のセラミックを使
用している。この多孔質セラミックによって形成した閉
塞材１５が取り付けられる領域は、図１(a) の左側に示
す正面図にハッチングで示す部分である（実際には通路
１３が矩形であるので、ハッチングの内側の線は階段状
になるが、各通路１３は小さいので、ここでは大まかな
形状を示す。以後も閉塞材１５を設ける領域は大まかに
示す。）。Further, in this embodiment, only the outer peripheral portion of the filter 11 on the inlet side of the exhaust gas of the filter 11 is different in size and material from the other fillers 14 and has a small heat capacity. The blocking member 15 is used. This plug 1
5, the total length of which is about half that of the normal occluding material 14,
As the material, a porous ceramic with a small material mass is used. The area to which the blocking member 15 formed of this porous ceramic is attached is the portion shown by hatching in the front view shown on the left side of FIG. 1 (a) (actually, since the passage 13 is rectangular, the inside of the hatching is Although the line has a step-like shape, each passage 13 is small, so that the line has a rough shape here. The region in which the occluding material 15 is provided is also roughly shown thereafter.).
【００２１】また、フィルタ１１の排気ガスの流れる方
向の下流側端面に設けられる電気ヒータＨは、実際には
閉塞材１４の中に埋め込まれるタイプのものが使用され
るが、ここでは単にその位置のみが示され、実際の形状
は示されていない。一方、図１(b) のように、閉塞材１
５を多孔質のセラミックで形成すると、排気ガス中のパ
ティキュレートがこの閉塞材１５をすり抜ける可能性が
ある。そこで、図２(a) に示す実施例では、閉塞材１５
の隔壁１２に囲まれない部分には、パティキュレートの
すり抜けを防止する緻密なセラミック層１６を形成して
いる。また、図２(b) に示す実施例では、図２(a) に示
したセラミック層１６の追加に加えて、更に、閉塞材１
４，１５の外周面と端面における温度低下とパティキュ
レートの燃え残りを防止するために、閉塞材１４，１５
の外周面と端面に熱伝動性の良い材料、例えば、ＳｉＣ
でコーティング１７を施している。The electric heater H provided on the downstream end surface of the filter 11 in the exhaust gas flow direction is of the type that is actually embedded in the occluding material 14, but here it is simply located. Only the actual shape is shown, not the actual shape. On the other hand, as shown in FIG.
If 5 is made of porous ceramic, particulates in the exhaust gas may slip through the plug 15. Therefore, in the embodiment shown in FIG.
A dense ceramic layer 16 for preventing the particulates from slipping through is formed in a portion not surrounded by the partition walls 12. In addition, in the embodiment shown in FIG. 2B, in addition to the addition of the ceramic layer 16 shown in FIG.
In order to prevent the temperature drop and the unburned residue of particulates on the outer peripheral surface and the end surface of the occluding members 14, 15,
The outer peripheral surface and end surface of the material have good thermal conductivity, for example, SiC
Coating 17 is applied.
【００２２】このコーティング１７を施すことにより、
再生燃焼時に比較的良く温度が上昇するフィルタ１１の
中央部では、燃焼熱を外周を熱伝動により積極的に熱移
動させることができる。また、このコーティング１７を
閉塞材１４の全長と同じ長さまで施すことにより、再生
燃料熱をフィルタ１１の再生時の後端面まで効率良く伝
えることができる。By applying this coating 17,
In the central portion of the filter 11 where the temperature rises relatively well during regenerative combustion, the combustion heat can be positively transferred to the outer periphery by heat transfer. Further, by applying the coating 17 to the same length as the entire length of the occluding member 14, it is possible to efficiently transfer the heat of the regenerated fuel to the rear end surface of the filter 11 during the regeneration.
【００２３】次に、図２(a) ，(b) で説明したセラミッ
ク層１６、あるいはセラミック層１６とコーティング１
７の組み合わせを施すフィルタ１１の部分の色々な実施
例を図３および図４を用いて説明する。図３および図４
には、セラミック層１６、あるいはセラミック層１６と
コーティング１７の組み合わせを施すフィルタ１１の部
分が、ハッチングを施すことによって大まかに示されて
いる。Next, the ceramic layer 16 described with reference to FIGS. 2A and 2B, or the ceramic layer 16 and the coating 1
Various embodiments of the portion of the filter 11 which applies the combination of 7 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 and 4
In the drawing, the portion of the filter 11 to which the ceramic layer 16 or the combination of the ceramic layer 16 and the coating 17 is applied is roughly shown by hatching.
【００２４】図３(a) に示す実施例では、コーティング
１７がフィルタ１１の端面の上側の外周部の帯状部分を
除いた領域Ａに施されている。これは、フィルタ１１の
端面の外周部近傍の帯状部分には、自然対流によって熱
が多く伝わるので、この部分のコーティングを止め、そ
の他の外周部には熱が伝わり易くしたものである。図３
(b) に示す実施例では、コーティング１７がフィルタ１
１の端面の外周部の環状部分を除いた領域Ｂの部分に施
されている。これは、フィルタ１１の端面の外周部から
熱が外側に逃げるのを防止し、外周近傍が昇温し易くし
たものである。In the embodiment shown in FIG. 3 (a), the coating 17 is applied to the region A excluding the band-like portion of the outer peripheral portion on the upper side of the end face of the filter 11. This is because a large amount of heat is transferred to the strip-shaped portion near the outer peripheral portion of the end surface of the filter 11 by natural convection, coating of this portion is stopped, and heat is easily transmitted to the other outer peripheral portions. Figure 3
In the embodiment shown in (b), the coating 17 is the filter 1
It is applied to the part of the region B excluding the annular part of the outer peripheral part of the first end face. This prevents heat from escaping to the outside from the outer peripheral portion of the end surface of the filter 11 and makes it easy to raise the temperature in the vicinity of the outer periphery.
【００２５】図３(c) に示す実施例では、コーティング
１７がフィルタ１１の端面の外周部に放射状に設けられ
たＵ字状部を除いた領域Ｃの部分に施されている。これ
は、フィルタ１１の端面の外周部にわざとＵ字状の非コ
ーティング部１８を設け、フィルタ１１の外周部に熱が
均一に伝わるのを止め、コーディングした部分に熱が集
中するようにしたものである。この領域Ｃによれば、例
えば、コーティング１７がフィルタ１１の端面前面に施
されていて、再生時の温度が６００℃未満でパティキュ
レートが着火しないような場合でも、フィルタ１１の端
面の外周部にわざとＵ字状の非コーティング部１８を設
けることにより、フィルタ１１の端面のＵ字状の非コー
ティング部１８がない外周部分の温度が６００℃以上に
上昇し、パティキュレートが着火する。そして、着火し
たパティキュレートの燃焼熱によって、Ｕ字状の非コー
ティング部１８に捕集されているパティキュレートＰが
燃焼する。In the embodiment shown in FIG. 3C, the coating 17 is applied to the area C except for the U-shaped portions radially provided on the outer peripheral portion of the end surface of the filter 11. The purpose of this is to provide a U-shaped non-coating portion 18 on the outer peripheral portion of the end surface of the filter 11 to stop the heat from being uniformly transferred to the outer peripheral portion of the filter 11 and to concentrate the heat on the coded portion. Is. According to this region C, for example, even when the coating 17 is applied to the front surface of the end surface of the filter 11 and the particulates do not ignite when the temperature during regeneration is lower than 600 ° C., the outer peripheral portion of the end surface of the filter 11 is covered. By intentionally providing the U-shaped uncoated portion 18, the temperature of the outer peripheral portion of the end surface of the filter 11 where there is no U-shaped uncoated portion 18 rises to 600 ° C. or higher, and the particulates are ignited. Then, due to the combustion heat of the ignited particulates, the particulates P collected in the U-shaped non-coating portion 18 burn.
【００２６】図４(a) は図３(a) の領域Ａと図３(b) の
領域Ｂとを組み合わせた領域Ｄをフィルタ１１の端面に
設けた実施例であり、図４(b) は図３(b) の領域Ｂと図
３(c) の領域Ｃとを組み合わせた領域Ｅをフィルタ１１
の端面に設けた実施例であり、図４(c) は図３(a) の領
域Ａと図３(c) の領域Ｃとを組み合わせた領域Ｆをフィ
ルタ１１の端面に設けた実施例であり、図４(d) は図３
(a) の領域Ａと図３(b) の領域Ｂと図３(c) の領域Ｃと
を全て組み合わせた領域Ｇをフィルタ１１の端面に設け
た実施例である。FIG. 4 (a) shows an embodiment in which a region D, which is a combination of the region A of FIG. 3 (a) and the region B of FIG. 3 (b), is provided on the end face of the filter 11, and FIG. Is a filter 11 for a region E which is a combination of the region B of FIG. 3 (b) and the region C of FIG. 3 (c).
4 (c) is an embodiment in which the region F, which is a combination of the region A in FIG. 3 (a) and the region C in FIG. 3 (c), is provided in the end face of the filter 11. Yes, Fig. 4 (d) is Fig. 3
This is an embodiment in which the end face of the filter 11 is provided with a region G, which is a combination of all of the region A of (a), the region B of FIG. 3 (b) and the region C of FIG. 3 (c).
【００２７】図５(a) は本発明のディーゼル機関の排気
微粒子除去装置における第２の実施例のフィルタ２１の
構成を示すものである。この実施例のフィルタ２１で
は、最初から燃えにくいフィルタ２１の外周部分の通路
１３の、ヒータＨからの距離を短くしたものである。こ
のため、図５(a) の実施例のフィルタ２１では、外周部
の閉塞材１４が、フィルタ２１の全長Ｌの１／４程度の
長さだけ、排気ガスの入口側の端面から奥に取り付けら
れている。このように、閉塞材１４の取り付け位置を変
えて、フィルタ２１の外周部分の通路１３のヒータＨか
らの距離を短くすると、フィルタ２１の再生燃焼時の燃
焼伝播距離が短くなり、短い分だけ再生が確実となり、
温度低下が少なくなる。また、フィルタ２１の中央部の
燃えているセルからの熱伝動率が大きく、温度が下がり
にくくなってパティキュレートの燃え残りが少なくな
る。FIG. 5 (a) shows the structure of the filter 21 of the second embodiment in the exhaust particulate removal system of the diesel engine of the present invention. In the filter 21 of this embodiment, the distance from the heater H of the passage 13 in the outer peripheral portion of the filter 21 which is difficult to burn from the beginning is shortened. Therefore, in the filter 21 of the embodiment shown in FIG. 5 (a), the block member 14 on the outer peripheral portion is attached from the end face on the exhaust gas inlet side to the back by a length of about 1/4 of the total length L of the filter 21. Has been. As described above, when the attachment position of the occluding member 14 is changed and the distance of the passage 13 in the outer peripheral portion of the filter 21 from the heater H is shortened, the combustion propagation distance at the time of regenerative combustion of the filter 21 is shortened, and only a short amount is regenerated. Is certain,
Less temperature drop. Further, the heat transfer coefficient from the burning cell in the central portion of the filter 21 is large, the temperature does not easily drop, and the unburned particulate remains less.
【００２８】図５(b) は図５(a) に示した実施例の変形
実施例を示すものであり、フィルタ２１の外周部の閉塞
材１４から再生下流側の部分を取り去ってしまったもの
であり、その他の構成は図５(a) の実施例と同じであ
る。以上説明した実施例のフィルタ１１，２１では、排
気ガスの入口側のパティキュレートによる閉塞がなくな
るので、再生時期をフィルタ前後の差圧で判断するディ
ーゼル機関の排気微粒子除去装置においては、その判定
精度の低下を防止することができる。FIG. 5 (b) shows a modified embodiment of the embodiment shown in FIG. 5 (a), in which the regeneration downstream portion is removed from the blocker 14 on the outer peripheral portion of the filter 21. The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG. 5 (a). In the filters 11 and 21 of the embodiment described above, the blockage due to the particulates on the inlet side of the exhaust gas is eliminated, so in the exhaust particulate removal device of the diesel engine that determines the regeneration time by the differential pressure before and after the filter, its determination accuracy Can be prevented.
【００２９】図６は以上のように構成された実施例のフ
ィルタ１１，２１をケーシング３の中に収容する場合
に、フィルタ１１，２１に再生時にクラックが発生しな
いように収容する方法を説明するものである。図６(a)
に示すように、フィルタ１１をケーシング３に収容する
際には、フィルタ１１の外周部に外筒１９が嵌められ、
この外筒がリテーナ２２，２５、シール材４、断熱材２
３、およびワイヤネット２４を用いてケーシング３内に
保持されている。外筒１９はフィルタ１１の軸方向と、
半径，円周方向に予荷重をかけるためのものであり、こ
の外筒１９は、金属材料ではなく、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｃ、ジルコニア等の構造用セラミック材料で構成され
る。これは、セラミック材料は熱膨張が小さく、フィル
タ１１の再生処理時に温度が上昇しても伸びることによ
って予荷重が低下することが少ないと共に、長期間の使
用によるへたりに起因する予荷重の低下も少ないからで
ある。FIG. 6 illustrates a method of accommodating the filters 11 and 21 of the embodiment configured as described above in the casing 3 so that the filters 11 and 21 are not cracked during regeneration. It is a thing. Figure 6 (a)
As shown in, when the filter 11 is housed in the casing 3, the outer cylinder 19 is fitted to the outer peripheral portion of the filter 11,
This outer cylinder is the retainer 22, 25, the sealing material 4, the heat insulating material 2
3 and a wire net 24 are used to hold the inside of the casing 3. The outer cylinder 19 is in the axial direction of the filter 11,
This is for applying a preload in the radial direction and the circumferential direction, and the outer cylinder 19 is made of Si 3 N 4 , Si
It is composed of a structural ceramic material such as C or zirconia. This is because the ceramic material has a small thermal expansion, the preload is less likely to decrease due to expansion even if the temperature rises during the regeneration treatment of the filter 11, and the preload decreases due to fatigue due to long-term use. Because there are few.
【００３０】図６(b) および図７はフィルタ１１に外筒
１９を嵌めて予荷重をかける方法を示すものである。外
筒１９は、図７に示すように、雄筒１９Ａと雌筒１９Ｂ
とから構成されており、雄筒１９Ａの中にフィルタ１１
を嵌めた後に雌筒１９Ｂをこのフィルタ１１に被せると
図６(b) に示す状態となる。この状態で、外筒１９の両
端部に荷重が印加された状態で、雄筒１９Ａと雌筒１９
Ｂの合わせ部１９Ｃがセラミック溶接によって接合され
る。この後に外筒１９を焼成すれば、セラミック製の外
筒１９は収縮するため、これによってフィルタ１１に予
荷重が印加される。FIGS. 6 (b) and 7 show a method of fitting an outer cylinder 19 on the filter 11 and applying a preload thereto. As shown in FIG. 7, the outer cylinder 19 includes a male cylinder 19A and a female cylinder 19B.
And a filter 11 in the male cylinder 19A.
When the female cylinder 19B is put on the filter 11 after the fitting, the state shown in FIG. 6 (b) is obtained. In this state, with the load applied to both ends of the outer cylinder 19, the male cylinder 19A and the female cylinder 19A are
The mating portion 19C of B is joined by ceramic welding. If the outer cylinder 19 is thereafter fired, the ceramic outer cylinder 19 contracts, so that a preload is applied to the filter 11.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の形
態のディーゼル機関の排気微粒子除去装置によれば、フ
ィルタの加熱再生手段から遠い側の端面に設けられた閉
塞材の内部が空洞化されているので、フィルタ外周部の
熱容量が減量され、この部位の温度上昇が促進されてパ
ティキュレートの燃え残りが減少するので、次回のフィ
ルタの再生時に溶損が防止される。また、フィルタ中央
部の閉塞材の量を増やすことなく実施が可能なため、フ
ィルタ容積に対してパティキュレートの捕集量が減らな
い。As described above, according to the exhaust gas removing apparatus for the diesel engine of the first embodiment of the present invention, the inside of the occluding material provided on the end surface of the filter far from the heating / regenerating means is hollow. Since the heat capacity of the outer peripheral portion of the filter is reduced, the temperature increase of this portion is promoted and the unburned particulates are reduced, so that the melting loss is prevented when the filter is regenerated next time. Further, since it can be carried out without increasing the amount of the occluding material in the central portion of the filter, the amount of collected particulates does not decrease with respect to the volume of the filter.
【００３２】本発明の第２の形態のディーゼル機関の排
気微粒子除去装置によれば、フィルタの加熱再生手段か
ら遠い側の端面に設けられた閉塞材を、フィルタの中央
部に比べて加熱再生手段側に近づけたため、加熱再生手
段からフィルタの閉塞材までの距離が短くなり、燃焼伝
播距離が短くなるので、フィルタの外周部におけるパテ
ィキュレートの燃え残りが発生しにくい。According to the second embodiment of the diesel engine exhaust particulate removal apparatus of the present invention, the clogging material provided on the end face of the filter farther from the heating / regenerating means is heated / regenerating means compared to the central portion of the filter. Since it is closer to the side, the distance from the heating / regenerating means to the blocker of the filter is shortened, and the combustion propagation distance is shortened. Therefore, unburned particulates in the outer peripheral portion of the filter are less likely to occur.
【図１】(a) はディーゼル機関の排気微粒子除去装置に
使用する本発明の第１の実施例の正面図と側面図、(b)
は(a) の軸線を通る断面図である。FIG. 1 (a) is a front view and a side view of a first embodiment of the present invention used in an exhaust particulate remover of a diesel engine, (b).
[Fig. 3] is a sectional view taken along the axis of (a).
【図２】(a) は図１(b) の排気ガス入口側のフィルタ端
面外周部の一例の拡大断面図、(b) は他の例の拡大断面
図である。2A is an enlarged cross-sectional view of an example of the outer peripheral portion of the filter end surface on the exhaust gas inlet side of FIG. 1B, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of another example.
【図３】(a) から(c) は図２のセラミック層あるいはコ
ーティングを施すフィルタの部分の基本的な３種類の実
施例を示すフィルタ端面の正面図である。3 (a) to 3 (c) are front views of filter end faces showing three basic types of embodiments of the filter portion on which the ceramic layer or coating of FIG. 2 is applied.
【図４】(a) から(d) は図３(a) から(d) の基本的な３
種類の実施例を組み合わせてできる実施例のフィルタ端
面の正面図である。4 (a) to (d) are the basic 3 of FIGS. 3 (a) to (d).
It is a front view of a filter end face of an example which can be made by combining various kinds of examples.
【図５】(a) はディーゼル機関の排気微粒子除去装置に
使用する本発明の第２の実施例の正面図と側面図、(b)
は(a) の変形実施例の側面図と側断面図である。FIG. 5 (a) is a front view and a side view of a second embodiment of the present invention used in an exhaust particulate removal device of a diesel engine, (b).
FIG. 9A is a side view and a side sectional view of a modified example of (a).
【図６】(a) は本発明のディーゼル機関の排気微粒子除
去装置におけるフィルタのケーシング内への収容方法を
示す断面図、(b) は(a) のフィルタに外筒を嵌める方法
を示す説明図である。6A is a cross-sectional view showing a method of accommodating a filter in a casing in an exhaust particulate removal device for a diesel engine of the present invention, and FIG. 6B is an explanation showing a method of fitting an outer cylinder to the filter of FIG. It is a figure.
【図７】図６(b) のフィルタに外筒を嵌める方法を説明
する組立斜視図である。FIG. 7 is an assembled perspective view illustrating a method of fitting an outer cylinder to the filter of FIG. 6 (b).
【図８】従来のディーゼル機関の排気微粒子除去装置の
概略構成を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an exhaust particulate removal device for a conventional diesel engine.
【図９】(a) は図８のフィルタの斜視図、(b) は(a) の
フィルタの軸線方向の断面図である。9A is a perspective view of the filter of FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the filter of FIG.
【図１０】(a) はパティキュレートフィルタ内にパティ
キュレートが十分に捕集された状態を示す説明図、(b)
は(a) の状態のフィルタの再生後にヒータから遠い端面
側の外周部にパティキュレートの燃え残りが残留した状
態を示す説明図である。FIG. 10 (a) is an explanatory view showing a state in which particulates are sufficiently trapped in the particulate filter, (b).
FIG. 6A is an explanatory diagram showing a state where unburned particulates remain on the outer peripheral portion on the end face side far from the heater after the filter in the state (a) is regenerated.
【図１１】フィルタが正常な場合と再生後のフィルタに
パティキュレートの燃え残りがある場合のフィルタの前
後差圧と捕集量の関係を示す線図である。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the differential pressure across the filter and the trapped amount when the filter is normal and when there is unburned particulates in the filter after regeneration.
１…ディーゼル機関 ２…排気ガス通路 ３…ケーシング ５…パティキュレートフィルタ ６…２次空気供給通路 ７…燃焼ガス排出通路 ８…バイパス通路 ９…エアポンプ １０…従来のディーゼル機関の排気微粒子除去装置 １１…本発明の第１の実施例のパティキュレートフィル
タ １２…隔壁 １３…通路 １４…閉塞材 １５…閉塞材 １６…緻密なセラミック層 １７…コーティング １８…Ｕ字状部 ２１…本発明の第２の実施例のパティキュレートフィル
タ Ｈ…電気ヒータDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine 2 ... Exhaust gas passage 3 ... Casing 5 ... Particulate filter 6 ... Secondary air supply passage 7 ... Combustion gas discharge passage 8 ... Bypass passage 9 ... Air pump 10 ... Conventional diesel engine exhaust particulate removal device 11 ... Particulate filter 12 of the first embodiment of the present invention 12 ... Partition wall 13 ... Passage 14 ... Closing material 15 ... Closing material 16 ... Dense ceramic layer 17 ... Coating 18 ... U-shaped portion 21 ... Second embodiment of the present invention Example particulate filter H ... Electric heater
Claims (2)
ーシング中に、排気ガスの流れる方向に通路が形成され
た多数のセルを備え、各セルの隣接するものが排気ガス
の流入側と排気ガスの流出側で交互に栓詰めされたハニ
カム型フィルタを収容し、このフィルタの一方の端部に
は前記フィルタの再生時に加熱を行う加熱手段が設けら
れた排気微粒子浄化装置において、 前記フィルタの前記加熱手段が設けられていない側の端
部にある栓詰め部材のうち、フィルタの外周部の近傍に
あるものの内部を空洞化したことを特徴とするディーゼ
ル機関の排気微粒子除去装置。1. A casing provided in an exhaust passage of a diesel engine is provided with a large number of cells having passages formed in a flow direction of exhaust gas, and adjacent ones of the cells are an exhaust gas inflow side and an exhaust gas. In the exhaust particulate purifying apparatus, which houses a honeycomb filter that is alternately plugged on the outflow side of the filter, and at one end of this filter is provided heating means for heating the filter at the time of regeneration, An exhaust particulate removal device for a diesel engine, characterized in that, of the plugging members at the end on the side where the heating means is not provided, those inside the outer periphery of the filter are made hollow.
ーシング中に、排気ガスの流れる方向に通路が形成され
た多数のセルを備え、各セルの隣接するものが排気ガス
の流入側と排気ガスの流出側で交互に栓詰めされたハニ
カム型フィルタを収容し、このフィルタの一方の端部に
は前記フィルタの再生時に加熱を行う加熱手段が設けら
れた排気微粒子浄化装置において、 前記フィルタの前記加熱手段が設けられていない側の端
部にある栓詰め部材のうち、フィルタの外周部の近傍に
あるものを、フィルタの内周部にあるものに比して、前
記フィルタの加熱手段が設けられている側に近づけたこ
とを特徴とするディーゼル機関の排気微粒子除去装置。2. A casing provided in an exhaust passage of a diesel engine is provided with a large number of cells having passages formed in a direction in which exhaust gas flows, and adjacent ones of the cells are an exhaust gas inflow side and an exhaust gas side. In the exhaust particulate purifying apparatus, which houses a honeycomb filter that is alternately plugged on the outflow side of the filter, and at one end of this filter is provided heating means for heating the filter at the time of regeneration, Of the plugging members at the end on the side where the heating means is not provided, the one near the outer circumference of the filter is provided with the heating means for the filter as compared with the one at the inner circumference of the filter. The diesel engine exhaust particulate removal device is characterized in that it is brought closer to the side where it is installed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5185059A JPH0742534A (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Exhaust particulate removing device for diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5185059A JPH0742534A (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Exhaust particulate removing device for diesel engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0742534A true JPH0742534A (en) | 1995-02-10 |
Family
ID=16164092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5185059A Pending JPH0742534A (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Exhaust particulate removing device for diesel engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742534A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003072913A1 (en) * | 2002-02-26 | 2003-09-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb filter |
| US8531080B2 (en) | 2008-07-29 | 2013-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor having a superconducting rotor winding and an integral sleeve surrounding the rotor winding |
| JP2020163287A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本碍子株式会社 | Honeycomb filter |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP5185059A patent/JPH0742534A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003072913A1 (en) * | 2002-02-26 | 2003-09-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb filter |
| US7244284B2 (en) | 2002-02-26 | 2007-07-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb filter |
| US8531080B2 (en) | 2008-07-29 | 2013-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor having a superconducting rotor winding and an integral sleeve surrounding the rotor winding |
| JP2020163287A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本碍子株式会社 | Honeycomb filter |
| US10994236B2 (en) | 2019-03-29 | 2021-05-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb filter |
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