JPH09310611A - 内燃機関の排気ガス微粒子浄化システム - Google Patents
内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムInfo
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- JPH09310611A JPH09310611A JP8126953A JP12695396A JPH09310611A JP H09310611 A JPH09310611 A JP H09310611A JP 8126953 A JP8126953 A JP 8126953A JP 12695396 A JP12695396 A JP 12695396A JP H09310611 A JPH09310611 A JP H09310611A
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- internal combustion
- combustion engine
- exhaust gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発熱部の温度を加熱ヒータ全体で均一にする
ことにより、フィルタ外周部でも微粒子の燃え残りを生
じさせることなく、完全に燃焼除去させることができる
内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムを提供する。 【解決手段】 排気通路中には、捕集した微粒子を燃焼
して捕集機能を再生する触媒担持フィルタ6と、その上
流側の酸化触媒担体5と、更にその上流側の通電により
発熱して周辺の触媒を活性化させる加熱ヒータ4と、そ
れらに燃料を供給する燃料供給装置8が配置されてい
る。加熱ヒータ4のハウジング3は薄肉の内側容器19
と、外側容器20と、その間の空隙21からなる。加熱
ヒータ4に通電すると、加熱ヒータ4の温度上昇につれ
て薄肉の内側容器19の温度も速やかに上昇する。外側
容器20の温度は低いが空隙21により保温されるた
め、加熱ヒータ4外周部の放熱が抑制され、加熱ヒータ
4全体で温度が均一になる。
ことにより、フィルタ外周部でも微粒子の燃え残りを生
じさせることなく、完全に燃焼除去させることができる
内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムを提供する。 【解決手段】 排気通路中には、捕集した微粒子を燃焼
して捕集機能を再生する触媒担持フィルタ6と、その上
流側の酸化触媒担体5と、更にその上流側の通電により
発熱して周辺の触媒を活性化させる加熱ヒータ4と、そ
れらに燃料を供給する燃料供給装置8が配置されてい
る。加熱ヒータ4のハウジング3は薄肉の内側容器19
と、外側容器20と、その間の空隙21からなる。加熱
ヒータ4に通電すると、加熱ヒータ4の温度上昇につれ
て薄肉の内側容器19の温度も速やかに上昇する。外側
容器20の温度は低いが空隙21により保温されるた
め、加熱ヒータ4外周部の放熱が抑制され、加熱ヒータ
4全体で温度が均一になる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
等の内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムに関する。
等の内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】フィルタを有する内燃機関の排気ガス微
粒子浄化システムにおいて、フィルタ上に捕集されて堆
積した可燃性のカーボン粒子のような微粒子を燃焼させ
て除去し、これによってフィルタの捕集能力を再生する
手段が色々考えられているが、その一つとしてフィルタ
に酸化触媒を担持させておき、内燃機関の排気の温度が
高くなる運転状態において、フィルタに担持された触媒
が温度上昇して活性化温度以上となったときに、排気管
の途中に設けられた燃料供給装置からフィルタへ燃料を
供給し、触媒による燃料の酸化反応熱により、フィルタ
上に堆積した微粒子を着火温度以上に加熱し、燃焼させ
て除去する再生方法が知られている(例えば特開昭58
−38311号公報参照)。
粒子浄化システムにおいて、フィルタ上に捕集されて堆
積した可燃性のカーボン粒子のような微粒子を燃焼させ
て除去し、これによってフィルタの捕集能力を再生する
手段が色々考えられているが、その一つとしてフィルタ
に酸化触媒を担持させておき、内燃機関の排気の温度が
高くなる運転状態において、フィルタに担持された触媒
が温度上昇して活性化温度以上となったときに、排気管
の途中に設けられた燃料供給装置からフィルタへ燃料を
供給し、触媒による燃料の酸化反応熱により、フィルタ
上に堆積した微粒子を着火温度以上に加熱し、燃焼させ
て除去する再生方法が知られている(例えば特開昭58
−38311号公報参照)。
【0003】しかしながら上述の再生方法では、内燃機
関の低回転、低負荷(低トルク)のような運転状態にお
いては、排気の温度が低いためにフィルタに担持された
触媒の温度も触媒の活性化温度に達していないことが多
いため、このような状態で排気管の燃料供給装置によっ
て燃料を供給しても、触媒が燃料を酸化させることがで
きないために、堆積した微粒子を着火温度まで加熱する
ことができず、従って、フィルタの再生を良好に行なう
ことができない。その結果、フィルタが微粒子の過度の
堆積によって目詰りして排気圧力が上昇し、内燃機関の
性能を低下させるというような問題が生じ得る。
関の低回転、低負荷(低トルク)のような運転状態にお
いては、排気の温度が低いためにフィルタに担持された
触媒の温度も触媒の活性化温度に達していないことが多
いため、このような状態で排気管の燃料供給装置によっ
て燃料を供給しても、触媒が燃料を酸化させることがで
きないために、堆積した微粒子を着火温度まで加熱する
ことができず、従って、フィルタの再生を良好に行なう
ことができない。その結果、フィルタが微粒子の過度の
堆積によって目詰りして排気圧力が上昇し、内燃機関の
性能を低下させるというような問題が生じ得る。
【0004】これに対して、フィルタの上流側に、酸化
触媒担体を設け、さらにその上流側の近傍に酸化触媒を
加熱して活性化させるための加熱ヒータを設けた内燃機
関の排気ガス微粒子浄化システムが提案されている。
触媒担体を設け、さらにその上流側の近傍に酸化触媒を
加熱して活性化させるための加熱ヒータを設けた内燃機
関の排気ガス微粒子浄化システムが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうち、
後者の排気ガス微粒子浄化システムでは、加熱ヒータの
発熱部の温度が不均一となることによって、以下の問題
を生じることがある。第1に、加熱ヒータの発生熱は加
熱ヒータの格納容器を通って外部へ放散するため、加熱
ヒータの外周部温度が低下し、触媒担体の外周部に担持
された触媒が活性化しないことがある。この場合、再生
時にフィルタ外周で燃え残りを生じることになる。第2
に、前記加熱ヒータが、図7(a)に部分的に示されて
いるように、中心部電極52と外周部電極、および、両
端を中心部電極と外周部電極に接続された金属箔の平板
50と波板51からなる複数条の帯状片53を、中心部
電極52のまわりに巻き上げて形成されるハニカム形発
熱体から構成されている場合、中心部電極52とハニカ
ム形発熱体の帯状片53との接続部近傍で帯状片53の
セル54が、図7(b)に示されるように、潰れること
がある。この潰れの発生箇所は、ハニカム形発熱体の帯
状片53が中心部電極52と接続している個所の近傍
で、且つ他の帯状片53が外周側から重なっている箇所
である。
後者の排気ガス微粒子浄化システムでは、加熱ヒータの
発熱部の温度が不均一となることによって、以下の問題
を生じることがある。第1に、加熱ヒータの発生熱は加
熱ヒータの格納容器を通って外部へ放散するため、加熱
ヒータの外周部温度が低下し、触媒担体の外周部に担持
された触媒が活性化しないことがある。この場合、再生
時にフィルタ外周で燃え残りを生じることになる。第2
に、前記加熱ヒータが、図7(a)に部分的に示されて
いるように、中心部電極52と外周部電極、および、両
端を中心部電極と外周部電極に接続された金属箔の平板
50と波板51からなる複数条の帯状片53を、中心部
電極52のまわりに巻き上げて形成されるハニカム形発
熱体から構成されている場合、中心部電極52とハニカ
ム形発熱体の帯状片53との接続部近傍で帯状片53の
セル54が、図7(b)に示されるように、潰れること
がある。この潰れの発生箇所は、ハニカム形発熱体の帯
状片53が中心部電極52と接続している個所の近傍
で、且つ他の帯状片53が外周側から重なっている箇所
である。
【0006】潰れの発生原因は、帯状片の中心部電極5
2への接続端が、他の帯状片によって半径方向内方へ機
械的に押されるためであるが、波板51の波高や波長が
大きくてハニカムのセル径が大きい場合には、ハニカム
の強度が低いことも原因となる。ちなみに、ハニカムを
押し潰そうとする力Fの発生源は、図7(a)に示され
るように、加熱ヒータの製作時にハニカム形発熱体を周
方向に引張る力F′である。
2への接続端が、他の帯状片によって半径方向内方へ機
械的に押されるためであるが、波板51の波高や波長が
大きくてハニカムのセル径が大きい場合には、ハニカム
の強度が低いことも原因となる。ちなみに、ハニカムを
押し潰そうとする力Fの発生源は、図7(a)に示され
るように、加熱ヒータの製作時にハニカム形発熱体を周
方向に引張る力F′である。
【0007】ところで、ハニカムの潰れた部分では、排
気ガスの流入が減少していて冷却されない上に、発熱板
の密度が高くなるため加熱ヒータの通電時には非常に高
温となる。この状態でフィルタ再生のために軽油を添加
すると、軽油の反応熱と相俟って、潰れた部分は発熱板
部材の融点以上に温度上昇し、破損・断線することがあ
る。この場合、加熱ヒータは部分的または全体的に機能
しなくなり、フィルタの再生が不完全、または不可能に
なる。
気ガスの流入が減少していて冷却されない上に、発熱板
の密度が高くなるため加熱ヒータの通電時には非常に高
温となる。この状態でフィルタ再生のために軽油を添加
すると、軽油の反応熱と相俟って、潰れた部分は発熱板
部材の融点以上に温度上昇し、破損・断線することがあ
る。この場合、加熱ヒータは部分的または全体的に機能
しなくなり、フィルタの再生が不完全、または不可能に
なる。
【0008】本発明は、従来技術の有する上述のような
問題を解決するために創出されたものであり、その第1
の目的は、発熱部の熱を逃がさずに加熱ヒータ全体を均
一に昇温させることにより、フィルタ外周部でも微粒子
の燃え残りを生じることがなく、堆積した微粒子を完全
に燃焼除去することができる、内燃機関の排気ガス微粒
子浄化システムを提供することである。また、本発明の
第2の目的は、ハニカムを構成する帯状片の、中心部電
極への接続端におけるセルの潰れを防止することによ
り、潰れによる局部的な強い発熱と昇温を防止すること
ができる内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムを提供
することである。
問題を解決するために創出されたものであり、その第1
の目的は、発熱部の熱を逃がさずに加熱ヒータ全体を均
一に昇温させることにより、フィルタ外周部でも微粒子
の燃え残りを生じることがなく、堆積した微粒子を完全
に燃焼除去することができる、内燃機関の排気ガス微粒
子浄化システムを提供することである。また、本発明の
第2の目的は、ハニカムを構成する帯状片の、中心部電
極への接続端におけるセルの潰れを防止することによ
り、潰れによる局部的な強い発熱と昇温を防止すること
ができる内燃機関の排気ガス微粒子浄化システムを提供
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は請求項1ないし4に記載した手段を採用す
ることができる。請求項1に記載した微粒子浄化システ
ムにおいて、加熱ヒータに通電すると、加熱ヒータ外周
部分の温度の上昇につれて、それをとり囲む複数の壁の
うちの内側壁の温度も速やかに上昇する。外側壁の外周
側は大気に曝されているため、その温度は排気ガス温度
よりも低くなるが、内側壁の外周側は、上記外側壁との
間の空隙により断熱、保温されるため温度の低下が少な
い。よって、加熱ヒータの外周部分と上記内側壁との温
度差が小さくなるので、加熱ヒータ外周部からの放熱が
抑制され、その温度低下を防止することができる。ま
た、加熱ヒータ外周部からの放熱が少ないので、加熱ヒ
ータの発熱部の温度は、内外どの部分でも略均一にする
ことができる。
に、本発明は請求項1ないし4に記載した手段を採用す
ることができる。請求項1に記載した微粒子浄化システ
ムにおいて、加熱ヒータに通電すると、加熱ヒータ外周
部分の温度の上昇につれて、それをとり囲む複数の壁の
うちの内側壁の温度も速やかに上昇する。外側壁の外周
側は大気に曝されているため、その温度は排気ガス温度
よりも低くなるが、内側壁の外周側は、上記外側壁との
間の空隙により断熱、保温されるため温度の低下が少な
い。よって、加熱ヒータの外周部分と上記内側壁との温
度差が小さくなるので、加熱ヒータ外周部からの放熱が
抑制され、その温度低下を防止することができる。ま
た、加熱ヒータ外周部からの放熱が少ないので、加熱ヒ
ータの発熱部の温度は、内外どの部分でも略均一にする
ことができる。
【0010】これにより、再生時には加熱ヒータにより
酸化触媒担体の前端面外周部分を中心部分等と同様に加
熱して活性化させることができる。その結果、フィルタ
外周部分において堆積した微粒子の燃え残りを生じるこ
とがなく、フィルタ中の微粒子を完全に燃焼除去するこ
とができる。更に、請求項2記載の手段によれば、内側
壁が薄肉で熱容量が小さいため、上述のような作用が一
層強くなる。
酸化触媒担体の前端面外周部分を中心部分等と同様に加
熱して活性化させることができる。その結果、フィルタ
外周部分において堆積した微粒子の燃え残りを生じるこ
とがなく、フィルタ中の微粒子を完全に燃焼除去するこ
とができる。更に、請求項2記載の手段によれば、内側
壁が薄肉で熱容量が小さいため、上述のような作用が一
層強くなる。
【0011】請求項3記載の手段によると、ハニカム形
発熱体を構成する帯状片の中心部電極への接続部に、他
の帯状片が重なって、接続部近傍のセルを押し潰すよう
な力が作用しても、中心部電極から放射状に突出してい
る副電極によって、押し潰す力を受け止めることができ
る。これによって、接続部におけるハニカムのセルの潰
れを防止することができるので、潰れによる過度の発熱
を生じることがなくなり、加熱ヒータ全体にわたって発
熱部の温度を略均一にすることができる。
発熱体を構成する帯状片の中心部電極への接続部に、他
の帯状片が重なって、接続部近傍のセルを押し潰すよう
な力が作用しても、中心部電極から放射状に突出してい
る副電極によって、押し潰す力を受け止めることができ
る。これによって、接続部におけるハニカムのセルの潰
れを防止することができるので、潰れによる過度の発熱
を生じることがなくなり、加熱ヒータ全体にわたって発
熱部の温度を略均一にすることができる。
【0012】請求項4記載の手段によれば、請求項3記
載の手段における帯状体の厚さ、即ちセルの高さが、中
心部電極に対する接続部の近傍から遠ざかるに従って徐
々に高くなるので、もっとも潰れやすい中心部のセルが
小径で強度大であるため潰れにくくなり、セルの潰れに
よる局部的な高温の発生を防止することができる。なお
請求項5記載の手段は、請求項4記載の手段における中
心部電極が、放射状に突出する副電極を備えていない場
合に相当するが、これも請求項4の手段と同様な作用、
効果を奏する。
載の手段における帯状体の厚さ、即ちセルの高さが、中
心部電極に対する接続部の近傍から遠ざかるに従って徐
々に高くなるので、もっとも潰れやすい中心部のセルが
小径で強度大であるため潰れにくくなり、セルの潰れに
よる局部的な高温の発生を防止することができる。なお
請求項5記載の手段は、請求項4記載の手段における中
心部電極が、放射状に突出する副電極を備えていない場
合に相当するが、これも請求項4の手段と同様な作用、
効果を奏する。
【0013】
【発明の実施の形態】図1に本発明のシステム構成全体
の実施形態を示す。図中の1は排気と共に主としてカー
ボン粒子のような可燃性の微粒子を排出するディーゼル
エンジン、2はその排気管、3は排気管2の途中に設け
られたケーシングであって、その内部には排気ガス微粒
子浄化システムの要部が収容されている。即ち、まず排
気の流れから見て最も上流の部分には、後に詳細に説明
するような構造の、部分的に触媒を加熱することができ
る加熱ヒータ4が配置されており、その下流側の部分に
は酸化触媒担体5及び通常の構造の触媒担持フィルタ6
が配置されている。
の実施形態を示す。図中の1は排気と共に主としてカー
ボン粒子のような可燃性の微粒子を排出するディーゼル
エンジン、2はその排気管、3は排気管2の途中に設け
られたケーシングであって、その内部には排気ガス微粒
子浄化システムの要部が収容されている。即ち、まず排
気の流れから見て最も上流の部分には、後に詳細に説明
するような構造の、部分的に触媒を加熱することができ
る加熱ヒータ4が配置されており、その下流側の部分に
は酸化触媒担体5及び通常の構造の触媒担持フィルタ6
が配置されている。
【0014】触媒担持フィルタ6は、例えばコーデュラ
イト等の多孔質のセラミックからなっており、その構造
は、縦方向に貫通して多数の穴が形成されているモノリ
ス型触媒担体の、隣接する縦方向の穴を交互に上流側端
と下流側端において栓詰めして、各穴間の多孔質の壁を
透過して排気の流れが生じるようにしたフィルタに、触
媒担持用のガンマ・アルミナ(γ−Al2 O3 )等のコ
ーティングを施した上に、PtやPd−Rhのような酸
化触媒又は酸化・還元触媒を担持させたものである。
イト等の多孔質のセラミックからなっており、その構造
は、縦方向に貫通して多数の穴が形成されているモノリ
ス型触媒担体の、隣接する縦方向の穴を交互に上流側端
と下流側端において栓詰めして、各穴間の多孔質の壁を
透過して排気の流れが生じるようにしたフィルタに、触
媒担持用のガンマ・アルミナ(γ−Al2 O3 )等のコ
ーティングを施した上に、PtやPd−Rhのような酸
化触媒又は酸化・還元触媒を担持させたものである。
【0015】図1において、7は温度センサであって、
サーミスタや熱電対等からなり、酸化触媒担体5を通過
した後の排気の温度を検出することによって、酸化触媒
担体5等の温度を測定するためのものである。加熱ヒー
タ4及び触媒担持フィルタ6は、図示しない断熱材を介
してケーシング3内に保持される。図1に示す8は燃料
噴射弁のような燃料供給装置であって、ディーゼルエン
ジン1の図示しない燃料噴射ポンプへ燃料を供給するフ
ィードポンプの吐出側へ、電磁バルブと絞りを介して接
続されている。電磁バルブをデューティ制御により開閉
することによって、燃料供給装置8から加熱ヒータ4及
び酸化触媒担体5、触媒担持フィルタ6の上流側の排気
管2内へ噴射される燃料の量を自由に制御することがで
きる。触媒担持フィルタ6として上記の例ではセラミッ
クフィルタを用いているが、公知のメタルハニカム型フ
ィルタやファイバフィルタ等のような、排気微粒子捕集
のために使用可能なフィルタに触媒を担持させたもの
を、この場合の触媒担持フィルタ6として使用すること
ができることは言うまでもない。
サーミスタや熱電対等からなり、酸化触媒担体5を通過
した後の排気の温度を検出することによって、酸化触媒
担体5等の温度を測定するためのものである。加熱ヒー
タ4及び触媒担持フィルタ6は、図示しない断熱材を介
してケーシング3内に保持される。図1に示す8は燃料
噴射弁のような燃料供給装置であって、ディーゼルエン
ジン1の図示しない燃料噴射ポンプへ燃料を供給するフ
ィードポンプの吐出側へ、電磁バルブと絞りを介して接
続されている。電磁バルブをデューティ制御により開閉
することによって、燃料供給装置8から加熱ヒータ4及
び酸化触媒担体5、触媒担持フィルタ6の上流側の排気
管2内へ噴射される燃料の量を自由に制御することがで
きる。触媒担持フィルタ6として上記の例ではセラミッ
クフィルタを用いているが、公知のメタルハニカム型フ
ィルタやファイバフィルタ等のような、排気微粒子捕集
のために使用可能なフィルタに触媒を担持させたもの
を、この場合の触媒担持フィルタ6として使用すること
ができることは言うまでもない。
【0016】また、燃料供給装置8としては加熱ヒータ
4や酸化触媒担体5、触媒担持フィルタ6の上流側の排
気管2の中へ燃料を噴射するものを例示しているが、燃
料供給装置8のようなものを特別に設ける代わりに、デ
ィーゼルエンジン1本体の気筒内へ高圧の燃料を噴射す
る燃料噴射弁を利用して、通常のメイン噴射とは別に、
膨張行程から排気行程の途中で調量された燃料を噴射し
(これを二次噴射という)、未燃焼の燃料が排気管2を
経てケーシング3内の加熱ヒータ4と酸化触媒担体5、
触媒担持フィルタ6へ供給されるようにしてもよい。更
に、ディーゼルエンジン1のフィードポンプから燃料を
燃料供給装置8へ供給するのに代えて、専用の燃料供給
ポンプを電磁バルブや絞りと共に設けたり、専用の計量
ポンプを設けたりすることも可能であることは当然であ
る。
4や酸化触媒担体5、触媒担持フィルタ6の上流側の排
気管2の中へ燃料を噴射するものを例示しているが、燃
料供給装置8のようなものを特別に設ける代わりに、デ
ィーゼルエンジン1本体の気筒内へ高圧の燃料を噴射す
る燃料噴射弁を利用して、通常のメイン噴射とは別に、
膨張行程から排気行程の途中で調量された燃料を噴射し
(これを二次噴射という)、未燃焼の燃料が排気管2を
経てケーシング3内の加熱ヒータ4と酸化触媒担体5、
触媒担持フィルタ6へ供給されるようにしてもよい。更
に、ディーゼルエンジン1のフィードポンプから燃料を
燃料供給装置8へ供給するのに代えて、専用の燃料供給
ポンプを電磁バルブや絞りと共に設けたり、専用の計量
ポンプを設けたりすることも可能であることは当然であ
る。
【0017】次に、上記のような構成の内燃機関の排気
ガス微粒子浄化システム全体の実施形態に適用される加
熱ヒータ4について、その具体的な例である第1の実施
形態を図2及び図3によって説明する。この例の加熱ヒ
ータ4は、ステンレス鋼のような、例えば20%Cr−
5%Al−75%Feの組成を有する耐熱性の金属の、
厚さが例えば50μm程度の箔からなる帯状の平板9
と、同じ帯状の材料を波形に成形した波板10とを重ね
あわせて、棒状の中心部電極11の回りに巻きつけるよ
うにして渦巻き状に巻き上げて、ハニカム形発熱体27
としたもので、軸方向の長さは通常のメタルハニカム型
触媒担体よりも短くてよい。これに酸化触媒担体5や触
媒担持フィルタ6と同様に、ガンマ・アルミナ等のコー
ティングを施した上に、PtやPd−Rhのような酸化
触媒又は酸化・還元触媒を担持させてある。各1枚の帯
状の平板9と波板10は、巻き上げる前に部分的に接合
することによって相互にずれないようにした単一の帯状
体28を形成しておいてもよいが、それらの接触点に侵
入して固化する前述のガンマ・アルミナのようなコーテ
ィング材によって、基本的には相互に絶縁状態を保つよ
うになっている。
ガス微粒子浄化システム全体の実施形態に適用される加
熱ヒータ4について、その具体的な例である第1の実施
形態を図2及び図3によって説明する。この例の加熱ヒ
ータ4は、ステンレス鋼のような、例えば20%Cr−
5%Al−75%Feの組成を有する耐熱性の金属の、
厚さが例えば50μm程度の箔からなる帯状の平板9
と、同じ帯状の材料を波形に成形した波板10とを重ね
あわせて、棒状の中心部電極11の回りに巻きつけるよ
うにして渦巻き状に巻き上げて、ハニカム形発熱体27
としたもので、軸方向の長さは通常のメタルハニカム型
触媒担体よりも短くてよい。これに酸化触媒担体5や触
媒担持フィルタ6と同様に、ガンマ・アルミナ等のコー
ティングを施した上に、PtやPd−Rhのような酸化
触媒又は酸化・還元触媒を担持させてある。各1枚の帯
状の平板9と波板10は、巻き上げる前に部分的に接合
することによって相互にずれないようにした単一の帯状
体28を形成しておいてもよいが、それらの接触点に侵
入して固化する前述のガンマ・アルミナのようなコーテ
ィング材によって、基本的には相互に絶縁状態を保つよ
うになっている。
【0018】加熱ヒータ4のハニカム形発熱体27は、
帯状の金属箔からなる平板9と波板10を予め部分的に
接合して一体の帯状体28としたものか、或いは、平板
9と波板10そのままの帯状体を交互に重ねて渦巻き形
に巻き上げたものであるから、加熱、冷却を繰り返すこ
とによってスコーピングと呼ばれる軸方向への変形を起
こして型崩れし易いので、その変形を防止する目的を兼
ねて、図2及び図3に示しているように、中心部電極1
1に近い領域12と、外周部に近い領域13において、
例えば蝋付けのような方法によって、ハニカム形発熱体
27の上流側端面寄りの部分の平板9と波板10が巻き
重ねられた層間を短絡するように相互に接合している。
従って、中心部接合領域12と外周部接合領域13との
間には環状の非接合領域14が残り、更にハニカム形発
熱体27の下流側の全域にわたって下流側非接合領域1
5が残る。もっとも、中心部接合領域12と外周部接合
領域13をハニカム形発熱体27の軸方向の全長にわた
って形成し、下流側非接合領域15ができないようにし
てもよい。
帯状の金属箔からなる平板9と波板10を予め部分的に
接合して一体の帯状体28としたものか、或いは、平板
9と波板10そのままの帯状体を交互に重ねて渦巻き形
に巻き上げたものであるから、加熱、冷却を繰り返すこ
とによってスコーピングと呼ばれる軸方向への変形を起
こして型崩れし易いので、その変形を防止する目的を兼
ねて、図2及び図3に示しているように、中心部電極1
1に近い領域12と、外周部に近い領域13において、
例えば蝋付けのような方法によって、ハニカム形発熱体
27の上流側端面寄りの部分の平板9と波板10が巻き
重ねられた層間を短絡するように相互に接合している。
従って、中心部接合領域12と外周部接合領域13との
間には環状の非接合領域14が残り、更にハニカム形発
熱体27の下流側の全域にわたって下流側非接合領域1
5が残る。もっとも、中心部接合領域12と外周部接合
領域13をハニカム形発熱体27の軸方向の全長にわた
って形成し、下流側非接合領域15ができないようにし
てもよい。
【0019】中心部電極11は、正電極としてケーシン
グ3の開口に設けられた絶縁材16の中を通り、図示し
ない制御装置によって開閉制御されるスイッチを介して
外部のバッテリーのような電源に接続され、所要の時期
に所要の時間だけ電力の供給を受けるようになってい
る。中心部電極11に対して、平板9と波板10からな
る帯状体28の外周部端末は、ケーシング3に取り付け
られた外周端電極18に接続され、外周端電極18は負
電極としてシャシーを経由するにしても最終的には電源
に接続される。
グ3の開口に設けられた絶縁材16の中を通り、図示し
ない制御装置によって開閉制御されるスイッチを介して
外部のバッテリーのような電源に接続され、所要の時期
に所要の時間だけ電力の供給を受けるようになってい
る。中心部電極11に対して、平板9と波板10からな
る帯状体28の外周部端末は、ケーシング3に取り付け
られた外周端電極18に接続され、外周端電極18は負
電極としてシャシーを経由するにしても最終的には電源
に接続される。
【0020】そして、本実施形態の加熱ヒータ4の格納
容器であるケーシング3は、複数の壁、即ち、内側ケー
シング(容器)19と外側ケーシング(容器)20から
なる空隙21を有する二重管構造で、内側ケーシング1
9は薄肉部材によって構成されている。なお、内側ケー
シング19の部材の厚さは0.1〜1.0mmが望まし
い。加熱ヒータ4は内側ケーシング19の内部に配設さ
れている。
容器であるケーシング3は、複数の壁、即ち、内側ケー
シング(容器)19と外側ケーシング(容器)20から
なる空隙21を有する二重管構造で、内側ケーシング1
9は薄肉部材によって構成されている。なお、内側ケー
シング19の部材の厚さは0.1〜1.0mmが望まし
い。加熱ヒータ4は内側ケーシング19の内部に配設さ
れている。
【0021】次に、本発明の実施形態の作動について説
明する。ディーゼルエンジン1の運転によって、カーボ
ン粒のような排気ガス微粒子を含む排気ガスが排気管2
へ排出され、その排気ガスが加熱ヒータ4と、酸化触媒
担体5と、触媒担持フィルタ6を順次通過する際に、排
気ガス微粒子が主として触媒担持フィルタ6内に捕集さ
れて堆積する。触媒担持フィルタ6に堆積した排気ガス
微粒子の量が所定値を越えると再生のための処理が開始
される。再生処理は次のように行なわれる。まず、加熱
ヒータ4に通電が行なわれると、ハニカム形発熱体27
が発熱するが、その外周部分の温度の上昇につれて、薄
肉の内側ケーシング19の温度も速やかに上昇する。外
側ケーシング20の外周側は大気に曝されているためそ
の温度は排気ガスの温度よりも低くなるが、内側ケーシ
ング19の外周側は、外側ケーシング20との間の空隙
21により断熱、保温されるため温度の低下が少ない。
よって加熱ヒータ4の外周部分と内側ケーシング19と
の温度差が小さいので、加熱ヒータ4、即ちハニカム形
発熱体27の外周部の放熱が抑制され、温度低下を防止
することができる。
明する。ディーゼルエンジン1の運転によって、カーボ
ン粒のような排気ガス微粒子を含む排気ガスが排気管2
へ排出され、その排気ガスが加熱ヒータ4と、酸化触媒
担体5と、触媒担持フィルタ6を順次通過する際に、排
気ガス微粒子が主として触媒担持フィルタ6内に捕集さ
れて堆積する。触媒担持フィルタ6に堆積した排気ガス
微粒子の量が所定値を越えると再生のための処理が開始
される。再生処理は次のように行なわれる。まず、加熱
ヒータ4に通電が行なわれると、ハニカム形発熱体27
が発熱するが、その外周部分の温度の上昇につれて、薄
肉の内側ケーシング19の温度も速やかに上昇する。外
側ケーシング20の外周側は大気に曝されているためそ
の温度は排気ガスの温度よりも低くなるが、内側ケーシ
ング19の外周側は、外側ケーシング20との間の空隙
21により断熱、保温されるため温度の低下が少ない。
よって加熱ヒータ4の外周部分と内側ケーシング19と
の温度差が小さいので、加熱ヒータ4、即ちハニカム形
発熱体27の外周部の放熱が抑制され、温度低下を防止
することができる。
【0022】従って、加熱ヒータ4のハニカム形発熱体
27の温度を加熱ヒータ全体で均一にすることができる
ので、フィルタの再生時には、加熱ヒータ4により酸化
触媒担体5の前端面の外周部分を中心部分等と同様に加
熱して、活性化させることができる。よってフィルタ外
周部分において、堆積した微粒子の燃え残りを生じるこ
とがなく、フィルタ中の微粒子を完全に燃焼除去するこ
とができる。
27の温度を加熱ヒータ全体で均一にすることができる
ので、フィルタの再生時には、加熱ヒータ4により酸化
触媒担体5の前端面の外周部分を中心部分等と同様に加
熱して、活性化させることができる。よってフィルタ外
周部分において、堆積した微粒子の燃え残りを生じるこ
とがなく、フィルタ中の微粒子を完全に燃焼除去するこ
とができる。
【0023】図4に本発明の実施形態に適用される加熱
ヒータの中心部電極近傍の拡大図を示す。加熱ヒータ4
は、前述のように中心部電極11と外周部電極、及び、
両者の間に配設された少なくとも1条の帯状体28を巻
き上げたハニカム形発熱体27等から構成されている。
中心部電極11は主電極22と該主電極外周から半径方
向に放射状に突出する複数の副電極23からなってい
る。該副電極23は、図示のようにハニカム形発熱体2
7を構成する帯状体28の波板10の波高と同程度の高
さを有している。
ヒータの中心部電極近傍の拡大図を示す。加熱ヒータ4
は、前述のように中心部電極11と外周部電極、及び、
両者の間に配設された少なくとも1条の帯状体28を巻
き上げたハニカム形発熱体27等から構成されている。
中心部電極11は主電極22と該主電極外周から半径方
向に放射状に突出する複数の副電極23からなってい
る。該副電極23は、図示のようにハニカム形発熱体2
7を構成する帯状体28の波板10の波高と同程度の高
さを有している。
【0024】ハニカム形発熱体27を構成する各帯状体
28の中心部電極11への接続部26に近い位置のセル
32を形成する波板10には他の層の帯状体28が重な
っているため、接続部26付近のセル32には、それを
押し潰そうとする力が作用するが、半径方向に突出して
いる副電極23によって、セル32を押し潰す力を受け
止めることができる。これによって接続部26近傍のセ
ル32の潰れを防止することができるので、セル32の
潰れによる局部的に過大な発熱を生じることがなくな
り、加熱ヒータ4全体で発熱部温度を均一にすることが
できる。
28の中心部電極11への接続部26に近い位置のセル
32を形成する波板10には他の層の帯状体28が重な
っているため、接続部26付近のセル32には、それを
押し潰そうとする力が作用するが、半径方向に突出して
いる副電極23によって、セル32を押し潰す力を受け
止めることができる。これによって接続部26近傍のセ
ル32の潰れを防止することができるので、セル32の
潰れによる局部的に過大な発熱を生じることがなくな
り、加熱ヒータ4全体で発熱部温度を均一にすることが
できる。
【0025】図5は、本発明の実施形態に適用される加
熱ヒータ4の変形例を示す図であって、1つの副電極1
1に2条の帯状体28が接続されており、該副電極11
の高さは、2つの帯状体28を重ね合わせた高さと同程
度になっている。これにより、帯状体28の数が多い場
合でも、副電極23を利用してセル32の潰れを防止す
ることが可能である。
熱ヒータ4の変形例を示す図であって、1つの副電極1
1に2条の帯状体28が接続されており、該副電極11
の高さは、2つの帯状体28を重ね合わせた高さと同程
度になっている。これにより、帯状体28の数が多い場
合でも、副電極23を利用してセル32の潰れを防止す
ることが可能である。
【0026】図6は本発明の第2の実施形態に適用され
る加熱ヒータを示したものであり、図6(a)は中心部
電極近傍の拡大図、図6(b)は排気ガス流れ方向の上
流側から見た一部欠截前面図を示している。第2実施形
態のハニカム形発熱体29を形成する帯状体30と中心
部電極31との接続部近傍のセル32の径は1〜2mm程
度と小さくしてあり、中心部電極31から離れるにつれ
て、ハニカム形発熱体29のセル径は徐々に大きくなっ
て、第1実施形態の場合と同様な大きさのセル径に移行
する。
る加熱ヒータを示したものであり、図6(a)は中心部
電極近傍の拡大図、図6(b)は排気ガス流れ方向の上
流側から見た一部欠截前面図を示している。第2実施形
態のハニカム形発熱体29を形成する帯状体30と中心
部電極31との接続部近傍のセル32の径は1〜2mm程
度と小さくしてあり、中心部電極31から離れるにつれ
て、ハニカム形発熱体29のセル径は徐々に大きくなっ
て、第1実施形態の場合と同様な大きさのセル径に移行
する。
【0027】これにより、電極31との接続部33近傍
のセル32が、それに重なる他の層の帯状体30によっ
て押し潰す力を加えられても、力の集中する中心部電極
31への接続部33近傍のセル32は径が小さいので、
比較的に強度が高くなっており、さらにセル32の径が
小さくなることによって、各セル32に作用する押し潰
す力も小さくなるのでセル32が潰れにくい。よって、
セル32の潰れによるハニカム形発熱体29の局部的に
過大な発熱を抑制することができるので、加熱ヒータ全
体で発熱部の温度を均一にすることができる。
のセル32が、それに重なる他の層の帯状体30によっ
て押し潰す力を加えられても、力の集中する中心部電極
31への接続部33近傍のセル32は径が小さいので、
比較的に強度が高くなっており、さらにセル32の径が
小さくなることによって、各セル32に作用する押し潰
す力も小さくなるのでセル32が潰れにくい。よって、
セル32の潰れによるハニカム形発熱体29の局部的に
過大な発熱を抑制することができるので、加熱ヒータ全
体で発熱部の温度を均一にすることができる。
【図1】本発明の排気ガス微粒子浄化システムの実施形
態を示すシステム構成図である。
態を示すシステム構成図である。
【図2】本発明の実施形態に適用される加熱ヒータの例
を示す前面図である。
を示す前面図である。
【図3】本発明の実施形態に適用される加熱ヒータの例
を示す軸方向断面図である。
を示す軸方向断面図である。
【図4】本発明の実施形態に適用される加熱ヒータの中
心部電極近傍の拡大図である。
心部電極近傍の拡大図である。
【図5】本発明の実施形態に適用される加熱ヒータの変
形例を示す一部欠截前面図である。
形例を示す一部欠截前面図である。
【図6】本発明の他の実施形態に適用される加熱ヒータ
を示したものであって、図6(a)は中心部電極近傍の
拡大図、図6(b)は排気ガス流れ方向において上流側
から見た一部欠截前面図である。
を示したものであって、図6(a)は中心部電極近傍の
拡大図、図6(b)は排気ガス流れ方向において上流側
から見た一部欠截前面図である。
【図7】従来の排気ガス微粒子浄化システムにおける加
熱ヒータ中心部電極近傍の拡大図であって、図7(a)
は加熱ヒータのハニカム形発熱体に加わる力を示す説明
図であり、図7(b)はハニカム形発熱体の潰れた状態
を示す説明図である。
熱ヒータ中心部電極近傍の拡大図であって、図7(a)
は加熱ヒータのハニカム形発熱体に加わる力を示す説明
図であり、図7(b)はハニカム形発熱体の潰れた状態
を示す説明図である。
1…内燃機関(ディーゼルエンジン) 2…排気管 3…ケーシング 4…加熱ヒータ 5…酸化触媒担体 6…触媒担体フィルタ 8…燃料供給装置 11…中心部電極 19…内側ケーシング(容器) 20…外側ケーシング(容器) 21…空隙 22…主電極 23…副電極 26…接続部 27…ハニカム形発熱体(第1実施形態) 28…帯状体 29…ハニカム形発熱体(第2実施形態) 30…帯状体 31…中心部電極 32…セル 33…接続部
───────────────────────────────────────────────────── 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 H05B 3/40 H05B 3/40 Z
Claims (5)
- 【請求項1】 内燃機関の排気中に含まれる微粒子を捕
集して排気を浄化するために前記内燃機関の排気通路に
設けられると共に、捕集されて堆積した微粒子を燃焼し
て捕集機能を再生するために触媒を担持したフィルタ
と、前記フィルタの排気流れ方向の上流側に設けられ、
前記内燃機関の排気温度が低い運転状態において前記フ
ィルタの再生を行なうときに、通電されることにより発
熱して周辺の触媒を活性化させる加熱ヒータと、該加熱
ヒータと前記フィルタの間に配置された酸化触媒担体
と、排気流れ方向の最上流側に配置され、前記フィルタ
の再生時に前記加熱ヒータと前記酸化触媒へ燃料を供給
する燃料供給手段とを有する内燃機関の排気ガス微粒子
浄化システムにおいて、 前記加熱ヒータの格納容器の外壁が、空隙を介して重な
る複数の壁から構成されていることを特徴とする内燃機
関の排気ガス微粒子浄化システム。 - 【請求項2】 前記加熱ヒータの格納容器が内側容器と
外側容器との二重管構造になっており、前記内側容器が
前記外側容器に比して薄肉となっていることを特徴とす
る請求項1記載の内燃機関の排気ガス微粒子浄化システ
ム。 - 【請求項3】 内燃機関の排気中に含まれる微粒子を捕
集して排気を浄化するために前記内燃機関の排気通路に
設けられると共に、捕集されて堆積した微粒子を燃焼し
て捕集機能を再生するために触媒を担持したフィルタ
と、前記フィルタの排気流れ方向の上流側に設けられ、
前記内燃機関の排気温度が低い運転状態において前記フ
ィルタの再生を行なうときに、通電されることにより発
熱して周辺の触媒を活性化させる加熱ヒータと、該加熱
ヒータと前記フィルタの間に配置された酸化触媒担体
と、排気流れ方向の最上流側に配置され、前記フィルタ
の再生時に前記加熱ヒータと前記酸化触媒へ燃料を供給
する燃料供給手段とを有する内燃機関の排気ガス微粒子
浄化システムにおいて、 前記加熱ヒータが中心部電極と外周部電極、および、そ
れら両電極の間に配設された少なくとも1条の帯状体を
前記中心部電極の周囲に巻き上げてなるハニカム形発熱
体から構成されているとともに、前記中心部電極が主電
極と該主電極の外周面から放射状に突出する複数個の副
電極とから構成されており、該副電極の高さが、前記帯
状体の前記中心部電極に対する接続部近傍の厚さと同程
度の高さになっていることを特徴とする内燃機関の排気
ガス微粒子浄化システム。 - 【請求項4】 前記加熱ヒータが中心部電極と外周部電
極、および、それら両電極の間に配設された少なくとも
1条の帯状体を前記中心部電極の周囲に巻き上げてなる
ハニカム形の発熱体から構成されているとともに、前記
帯状体のセル径が、前記中心部電極に対する接続部の近
傍では小さく、中心部電極から離れるに従って徐々に大
きくなって所要のセル径に移行する構造となっているこ
とを特徴とする請求項3記載の内燃機関の排気ガス微粒
子浄化システム。 - 【請求項5】 内燃機関の排気中に含まれる微粒子を捕
集して排気を浄化するために前記内燃機関の排気通路に
設けられると共に、捕集されて堆積した微粒子を燃焼し
て捕集機能を再生するために触媒を担持したフィルタ
と、前記フィルタの排気流れ方向の上流側に設けられ、
前記内燃機関の排気温度が低い運転状態において前記フ
ィルタの再生を行なうときに、通電されることにより発
熱して周辺の触媒を活性化させる加熱ヒータと、該加熱
ヒータと前記フィルタの間に配置された酸化触媒担体
と、排気流れ方向の最上流側に配置され、前記フィルタ
の再生時に前記加熱ヒータと前記酸化触媒へ燃料を供給
する燃料供給手段とを有する内燃機関の排気ガス微粒子
浄化システムにおいて、 前記加熱ヒータが中心部電極と外周部電極、および、そ
れら両電極の間に配設された少なくとも1条の帯状体を
前記中心部電極の周囲に巻き上げてなるハニカム形の発
熱体から構成されているととも、前記帯状体のセル径
が、前記中心部電極に対する接続部の近傍では小さく、
中心部電極から離れるに従って徐々に大きくなって所定
のセル径に移行する構造となっていることを特徴とする
排気ガス微粒子浄化システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8126953A JPH09310611A (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 内燃機関の排気ガス微粒子浄化システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8126953A JPH09310611A (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 内燃機関の排気ガス微粒子浄化システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09310611A true JPH09310611A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14947991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8126953A Pending JPH09310611A (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 内燃機関の排気ガス微粒子浄化システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09310611A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11257048A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-21 | Nisshin Steel Co Ltd | ディーゼルエンジン用金属製フィルタ |
JP2007270644A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 内燃機関の後処理装置 |
DE102018107825A1 (de) | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP8126953A patent/JPH09310611A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11257048A (ja) * | 1998-03-12 | 1999-09-21 | Nisshin Steel Co Ltd | ディーゼルエンジン用金属製フィルタ |
JP2007270644A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 内燃機関の後処理装置 |
DE102018107825A1 (de) | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Katalysatorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
US10408104B2 (en) | 2017-04-05 | 2019-09-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Catalyst apparatus for internal combustion engine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050314 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050802 |