JPH08121145A - ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ - Google Patents

ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ

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Publication number
JPH08121145A
JPH08121145A JP6202868A JP20286894A JPH08121145A JP H08121145 A JPH08121145 A JP H08121145A JP 6202868 A JP6202868 A JP 6202868A JP 20286894 A JP20286894 A JP 20286894A JP H08121145 A JPH08121145 A JP H08121145A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
diesel particulate
filter element
particulate filter
exhaust gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP6202868A
Other languages
English (en)
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 JP6202868A priority Critical patent/JPH08121145A/ja
Publication of JPH08121145A publication Critical patent/JPH08121145A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルタの通孔を粗目にして後流に空間を設
け、通孔を通過した微粒子を帯電による集合にて大粒子
として次の通孔に捕集するとともに、フィルタ材にアル
ミナを加工して窒素酸化物を還元させる。 【構成】粗目の通孔を有してアルミナを被覆したA〜D
フィルタ21〜24にそれぞれ空間31〜33を配して
同心状に配置し、入口流路11から排気ガスを流入させ
るとともに、中央部から出口流路までの間にアルミナ材
の多孔質のセラミックスの後流フィルタ14を設ける。
フィルタ素子が濾過作動時には燃料を供給して排気中の
NO2 の還元を行わせ、またフィルタの再生作動時には
空気を送って一酸化炭素の酸化を促進させる。なお、上
記フィルタ間の空間にセラミックからなる織布或いは不
織布からなるフィルタを介在させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジンの排
気ガス中のパティキュレ−トを捕集するディ−ゼルパテ
ィキュレ−トフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】ディ−ゼルエンジンは断熱圧縮による高
温度の空気中に燃料が噴射され、その燃焼が行われるヘ
トロジニアス燃焼のため、排気ガス中に一酸化炭素や炭
化水素の排出が少ないが、窒素酸化物とパティキュレ−
トの排出量が多いという問題がある。
【0003】そして、このようなパティキュレ−トの大
気への放出を防ぐため、排気流路にフィルタを取付けて
排気ガスを濾過し、その清浄化を図るパティキュレ−ト
フィルタが開発されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この種のパティキュレ
−トフィルタは通常、多数の微細な通孔を有する多孔質
のフィルタ素材を用い、排気流を該フィルタの通孔に導
いてパティキュレ−トを捕集し、捕集した堆積物を電熱
により焼却することが行われている。
【0005】このようなフィルタの場合、微細な粒子ま
で捕集するには細かい通孔を用いればよいが、通孔が細
かいと排気抵抗が大になるという欠点がある。
【0006】また、通電により堆積物を焼却してフィル
タの再生を図るには、焼却処理時のフィルタ温度を監視
しないと過熱によりフィルタが損粍して短寿命となる問
題がある。
【0007】本発明はこのような問題を改善しようとす
るもので、その目的は排気流路の抵抗を減少させるとと
もに、フィルタの再生時の通電制御の適切化を図り、さ
らに排気ガス中のパティキュレ−トのみでなく他の公害
物質をも減少させようとするディ−ゼルパティキュレ−
トフィルタを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、ディ−ゼルエンジンの排気ガス中
のパティキュレ−トを捕捉し電熱により焼却するディ−
ゼルパティキュレ−トフィルタにおいて、多数の通孔を
有する板状材からなる異径の複数円筒をそれぞれに空間
を隔てて同心状に配置してフィルタ素子を形成せしめ、
前記フィルタ素子を通って排気ガスを排出せしめるよう
になし、かつ前記フィルタ素子の後流側に多孔質のフィ
ルタブロックを配設したことを特徴とするディ−ゼルパ
ティキュレ−トフィルタが提供され、さらに、上記焼却
動作を助長するための空気の供給と燃料の供給を行う。
上記フィルタ素子の間にセラミックス製の織布或いは不
織布のフィルタを挿入することもできる。
【0009】
【作用】比較的に粗目の通孔を有するフィルタ素子を用
いたため排気流路の抵抗が減少できるとともに、フィル
タ素子の外面の被覆や後段フィルタにアルミナを採用し
て排気中の窒素酸化物の還元を図り、さらに堆積物を焼
却してフィルタ再生時には空気を送って一酸化炭素を酸
化促進させて排気ガスの清浄化を図るとともに、後流側
のフィルタブロックを設け、さらに排気中のパティキュ
レ−トの除去を計る。
【0010】
【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図1は本発明にかかるディ−ゼルパテ
ィキュレ−トフィルタの一実施例の構成ブロック図であ
り、図2は図1のフィルタの断面図である。
【0011】これらの図面において、1は外形が円柱状
のフィルタケ−スで、その外壁の上端部には排気ガスを
導入する入口流路11が設けられ、円柱形の端面には円
筒が凸設されて出口流路12が形成されている。
【0012】図示の21、22はそれぞれフィルタ素子
となるAフィルタ、Bフィルタで、空間31を挟んだ同
心の円筒状に形成され、ニッケルを主成分とした薄板の
全面には150〜300μmの小穴がパティキュレ−ト
用のフィルタとして多数穿孔されており、その外面に
は、例えばアルミニウムを被覆してその面を酸化処理し
てAl23 の皮膜を被着させる。
【0013】また、23、24はCフィルタ、Dフィル
タであり、これらのフィルタ素子は連続した凹凸の波状
板が空間33を隔てて同心の円筒状に形成されたもの
で、その素材は前述のAフィルタ21、Bフィルタ22
と同様なものが使用され、Cフィルタ23とBフィルタ
22と間は空間32が保たれている。
【0014】13は遮熱材で、耐熱性で電気の絶縁性の
ある断熱素材が使用され、A〜Dフィルタの両端部をそ
れぞれ覆い、フィルタケ−ス1の内部に収納するもの
で、これらの4種のフィルタ素子は電気的に直列接続さ
れて両端部には端子41、41が取付けられている。
【0015】4はフィルタ素子の再生時に電力を供給す
る制御装置で、その通電回路には小抵抗r1とリレ−ス
イッチ42が配線され、該小抵抗r1と両端子41間の
抵抗値の回路と、抵抗r2と抵抗r3の回路との相互間
のバランスを検出する比較器43を有するブリッジ回路
が結線されており、両端子41間の抵抗値変化、すなわ
ち通電によるフィルタ素子の抵抗温度係数に基づく所定
の抵抗値変化をブリッジ回路が検出すると指令回路44
が作動し、リレ−スイッチ42を断制御するように構成
されている。
【0016】5は空気ポンプ、51は空気パイプ、6は
燃料ポンプ、61は燃料パイプであり、フィルタケ−ス
1の内部にそれぞれ空気や燃料を供給するもので、フィ
ルタ素子が濾過作動時には燃料を供給して排気中のNO
2 の還元を行わせ、またフィルタの再生作動時には空気
を送って一酸化炭素の酸化を促進させるものであり、こ
れらの供給指令は制御装置4から発令される。
【0017】なお、14はフィルタ素子の後流に設けた
後段フィルタであり、フィルタケ−ス1の中央部から出
口流路に至る流路に設けられ、アルミナを主成分とした
多孔質のセラミックス又は金属の多孔材にアルミナを被
覆した材料により形成され、排気ガスに含まれる窒素酸
化物の還元を図るように構成されている。
【0018】つぎにこのように構成された本実施例の作
動を説明すると、入口流路11から導入された排気ガス
はAフィルタ21の外周に至り、排気ガス中の大粒子の
パティキュレ−トは通孔に捕集され、気体成分や小粒子
のものは通過して空間31に解放される。
【0019】この場合、小粒子は通孔の通過の際や空間
31にて他の粒子などと触れ合って静電気を帯び、帯電
の吸引力によって互いに集合して空間31では大粒子に
成長する。
【0020】このため、大粒子はつぎのBフィルタ22
の通孔を通過できずに捕集され、小粒子のままのものや
気体成分は通過により空間32に解放され、この場合に
も前記のように帯電により集合することが行われる。
【0021】したがってこのような繰返しによりフィル
タケ−ス1の中央に達するまでにパティキュレ−トは効
率よく各フィルタ素子に捕集されて堆積が始まるととも
に、A〜Dフィルタ21〜24を通過した残余の微粒子
は出口流路12までの間に設けられた後段フィルタ14
により捕集されることになる。
【0022】なおこの際は制御装置4からの指令により
燃料ポンプ6が作動して燃料パイプ61からフィルタケ
−ス1の内部に燃料が供給され、排気中のNO2 が還元
されるとともに、後段フィルタ14のアルミナの触媒作
用により他の窒素酸化物の還元が図られることになる。
【0023】ついで時間の経過によってフィルタ素子の
目詰りが進むと、制御回路4はリレ−スイッチ42を閉
じ、小抵抗r1を介して直列接続のA〜Dフィルタ21
〜24に通電が行われる。ペ−ジ(7/9)
【0024】このためニッケルを主成分としたそれぞれ
のフィルタ素子が発熱し、堆積物が加熱されてその焼却
が開始される。そして堆積物の焼却熱によりフィルタ素
子の温度が上昇することになり、この温度上昇によりニ
ッケルの採用にて抵抗温度係数の大きいフィルタ素子の
抵抗値、すなわち端子41、41間の抵抗値が上昇し
て、小抵抗r1との抵抗値対比が大きく変化することに
なる。
【0025】したがって、抵抗r2と抵抗r3との対比
を入力している比較器43はこの状態を検出し、フィル
タ素子が過熱する以前に指令回路44を介してリレ−ス
イッチ42を断制御し、フィルタ再生のための通電を停
止する。
【0026】一方、制御装置4はフィルタ再生時には空
気ポンプ5に指令して空気パイプ51からフィルタケ−
ス1の内部に空気を供給するので、その酸素によって一
酸化炭素の酸化が行われ、出口流路12からの排気ガス
の一酸化炭素量が減少されることになる。
【0027】図3は本発明の第2の実施例を示す構成ブ
ロック図であり、図4は図3のフィルタの縦断面図であ
る。この実施例においては、例えばCフィルタ23とD
フィルタ24との間の空間にセラミックウイスカ等によ
り構成された織布或いは不織布からなる絶縁性のフィル
タAFを介在せしめてある。なお、図3及び図4におい
て、第1の実施例と同じ部分には同じ符号を付し、その
説明は省略する。このように構成することによって、パ
ティキュレ−トの捕捉率が上昇してフィルタ効率が良く
なる。このフィルタAFはCフィルタ23とDフィルタ
24との間の空間に限ることなく、Aフィルタ21とB
フィルタ22間、或いはBフィルタ22とCフィルタ2
3との間の何れかの空間、或いはこれら空間の内選択さ
れた複数の空間に設けることもできる。なお、この実施
例において、フィルタAFに堆積したパティキュレ−ト
は、Aフィルタ21〜Dフィルタ24に堆積したパティ
キュレ−トを焼却する際、類焼により同時に焼却され
る。
【0028】以上、本発明を上述の実施例を用いて説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【0029】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
フィルタ素子の通孔を粗目にして通過した微粒子は後流
の空間にて帯電による集合にて大粒子に成長させて次段
で捕集するため、フィルタの通孔を粗目に設定できて排
気抵抗の小さいフィルタシステムが得られ、またフィル
タ素子の基材をニッケルを含んだ金属板とし、その抵抗
値の変化に基づき通電が制御されるため、フィルタ素材
の温度管理が行えて過熱による損粍が防止できるという
効果が得られる。また本発明ではフィルタ素材の外面を
アルミナで被覆するとともに、後段のフィルタに多孔質
のアルミナ材を使用したため、フイルタ素子の寿命が長
くなる。さらに、フィルタ素子が濾過作動時には燃料を
供給して排気中のNO2 の還元を行わせ、排気ガス中の
窒素酸化物が還元されて減少し、フィルタ再生処理時の
堆積物の焼却の際は、フィルタケ−ス内に空気を送って
燃焼を助け、一酸化炭素の酸化を促進するので、排気ガ
スにより大気を汚染する公害の抑制が図れるという利点
が生ずる。このほか、これらフィルタ素子の間に織布或
いは不織布のフィルタを満たしているので、さらにフィ
ルタの効率が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック図である。
【図2】図1のフィルタの断面図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成ブロック図である。
【図4】図3のフィルタの断面図である。
【符号の説明】
1…フィルタケ−ス 4…制御装置 14…後段フィルタ 21…Aフィルタ 22…Bフィルタ 23…Cフィルタ 24…Dフィルタ 31、32、33…空間 42…リレ−スイッチ 43…比較器 51…空気パイプ 61…燃料パイプ AF…フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/02 Z 3/08 ZAB B 3/24 ZAB E

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディ−ゼルエンジンの排気ガス中のパティ
    キュレ−トを捕捉し電熱により焼却するディ−ゼルパテ
    ィキュレ−トフィルタにおいて、多数の通孔を有する板
    状材からなる異径の複数円筒をそれぞれに空間を隔てて
    同心状に配置してフィルタ素子を形成せしめ、前記フィ
    ルタ素子を通って排気ガスを排出せしめるようになし、
    かつ前記フィルタ素子の後流側に多孔質のフィルタブロ
    ックを配設したことを特徴とするディ−ゼルパティキュ
    レ−トフィルタ。
  2. 【請求項2】前記板状材フィルタ素子は耐熱金属板の外
    面にセラミックスを被覆又は積層してなることを特徴と
    する請求項1に記載のディ−ゼルパティキュレ−トフィ
    ルタ。
  3. 【請求項3】前記セラミックスはアルミナであることを
    特徴とする請求項1に記載のディ−ゼルパティキュレ−
    トフィルタ。
  4. 【請求項4】前記フィルタブロックはアルミナを主成分
    とした多孔質材か多孔質の金属の外面にアルミナを被覆
    又は積層してなることを特徴とする請求項1に記載のデ
    ィ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
  5. 【請求項5】前記フィルタ素子および多孔質フィルタブ
    ロックの耐熱金属材は正の抵抗温度係数を有する金属材
    料からなるとともに、前記複数の円筒またはフィルタブ
    ロックは電気的に直列に接続され、かつ導電性材の端部
    には通電用のリ−ド線が溶接されていることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4に記
    載のディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
  6. 【請求項6】前記複数の円筒に通電時、円筒を構成する
    耐熱金属板の抵抗値が所定値に到達時に通電を断制御す
    る制御手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求
    項2又は請求項3又は請求項4又は請求項5に記載のデ
    ィ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
  7. 【請求項7】前記フィルタブロックの上流側に燃料供給
    ノズルを設け、前記フィルタ素子のパティキュレ−ト捕
    集時に、前記燃料供給ノズルに燃料を供給する燃料供給
    手段を備えたことを特徴とする請求項6に記載のNox
    を還元処理するディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
  8. 【請求項8】前記フィルタブロックの上流に空気供給ノ
    ズルを設け、前記フィルタ素子の通電再生処理時に前記
    空気供給ノズルに空気を供給する空気供給手段を備えた
    ことを特徴とする請求項6に記載のディ−ゼルパティキ
    ュレ−トフィルタ。
  9. 【請求項9】前記フィルタ素子の耐熱板はニッケルを主
    成分とする金属材料からなることを特徴とする請求項5
    に記載のディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
  10. 【請求項10】上記フィルタ素子間にセラミックスの織
    布又は不織布からなるフィルタを介在せしめたことを特
    徴とする請求項1に記載のディ−ゼルパティキュレ−ト
    フィルタ。
  11. 【請求項11】前記フィルタ素子は連続した凹凸の波状
    板により構成されていることを特徴とする請求項1に記
    載のディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
JP6202868A 1993-08-04 1994-08-04 ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ Pending JPH08121145A (ja)

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JP21233293 1993-08-04
JP5-212332 1993-08-04
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101497470B1 (ko) * 2013-07-12 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 선박용 배기가스 처리장치 및 배기가스 유해물질 동시 저감 시스템

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101497470B1 (ko) * 2013-07-12 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 선박용 배기가스 처리장치 및 배기가스 유해물질 동시 저감 시스템

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