JPH11336534A - 内燃機関の誘導発熱式浄化装置 - Google Patents
内燃機関の誘導発熱式浄化装置Info
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- JPH11336534A JPH11336534A JP10143675A JP14367598A JPH11336534A JP H11336534 A JPH11336534 A JP H11336534A JP 10143675 A JP10143675 A JP 10143675A JP 14367598 A JP14367598 A JP 14367598A JP H11336534 A JPH11336534 A JP H11336534A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導発熱によって排気浄化装置を効率的に加
熱する 【解決手段】 内燃機関の排気管３０に排気ガスを浄化
するための触媒１を設ける。この触媒１は、触媒担体２
と、この担体表面上に分散担持された触媒金属粒子２０
と、誘導電流を流すための誘導加熱用コイル７から構成
されている。さらに、この触媒１は誘導電流によって発
熱する磁性体２１を備えることで、この触媒１の温度を
上昇すべきときには該誘導加熱用コイル７を作動させて
磁性体２１を加熱するようなコイル通電制御手段を備え
ている。そして、この触媒担体は非磁性体からなり、こ
の非磁性体である触媒担体表面上の触媒金属粒子近傍に
粒子状に磁性体を点在させたことで、無駄なエネルギを
費やすことなく触媒１を活性化することができる。
熱する 【解決手段】 内燃機関の排気管３０に排気ガスを浄化
するための触媒１を設ける。この触媒１は、触媒担体２
と、この担体表面上に分散担持された触媒金属粒子２０
と、誘導電流を流すための誘導加熱用コイル７から構成
されている。さらに、この触媒１は誘導電流によって発
熱する磁性体２１を備えることで、この触媒１の温度を
上昇すべきときには該誘導加熱用コイル７を作動させて
磁性体２１を加熱するようなコイル通電制御手段を備え
ている。そして、この触媒担体は非磁性体からなり、こ
の非磁性体である触媒担体表面上の触媒金属粒子近傍に
粒子状に磁性体を点在させたことで、無駄なエネルギを
費やすことなく触媒１を活性化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用内燃機関
等に付設される排気浄化装置に関するもので、特に、排
気浄化のために浄化装置の温度を迅速且つ効率的に上昇
させるための加熱装置に関するものである。
等に付設される排気浄化装置に関するもので、特に、排
気浄化のために浄化装置の温度を迅速且つ効率的に上昇
させるための加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】排気浄化装置の一つである触媒装置にお
いては、触媒が触媒作用を発揮するためには一定温度以
上に昇温されなければならない。従って、自動車等の排
気浄化装置における触媒の場合、機関始動時等には十分
な触媒機能が発揮されにくい。そのため、従来ではこの
触媒暖機時間を短縮するため、電気ヒータ等によって直
接もしくは間接的に加熱する手段についての種々の提案
がなされている。
いては、触媒が触媒作用を発揮するためには一定温度以
上に昇温されなければならない。従って、自動車等の排
気浄化装置における触媒の場合、機関始動時等には十分
な触媒機能が発揮されにくい。そのため、従来ではこの
触媒暖機時間を短縮するため、電気ヒータ等によって直
接もしくは間接的に加熱する手段についての種々の提案
がなされている。
【０００３】その提案の一つとして、特開平０８−２８
２５０に示すように誘導加熱により触媒を加熱する方法
が提案されている。これは、触媒が担持されたモノリス
触媒担体の外周に、モノリス触媒担体を誘導加熱するた
めのコイルが電気絶縁材を介して設けられた誘導発熱式
モノリス触媒を備えている。このモノリス触媒担体は、
担体が電気抵抗体で形成されることで、担体に誘導電流
を発生させる。このため、従来の担体自体に電流を外部
から直接通ずる方式、いわゆる直接加熱方式の場合のよ
うに触媒担体自体に電極部を形成する必要がなく、電極
部の酸化、熱的衝撃による接触抵抗の変化などの問題点
が解消される。又、発熱量の調整においては、発振周波
数やパルス幅、パルスのデューテイサイクル調整など数
多くの方法から最適な方法を用いて制御できるという利
点がある。
２５０に示すように誘導加熱により触媒を加熱する方法
が提案されている。これは、触媒が担持されたモノリス
触媒担体の外周に、モノリス触媒担体を誘導加熱するた
めのコイルが電気絶縁材を介して設けられた誘導発熱式
モノリス触媒を備えている。このモノリス触媒担体は、
担体が電気抵抗体で形成されることで、担体に誘導電流
を発生させる。このため、従来の担体自体に電流を外部
から直接通ずる方式、いわゆる直接加熱方式の場合のよ
うに触媒担体自体に電極部を形成する必要がなく、電極
部の酸化、熱的衝撃による接触抵抗の変化などの問題点
が解消される。又、発熱量の調整においては、発振周波
数やパルス幅、パルスのデューテイサイクル調整など数
多くの方法から最適な方法を用いて制御できるという利
点がある。
【０００４】又、別の排気浄化装置として、ディーゼル
エンジンから排出されるパティキュレートを捕集し、捕
集されたパティキュレートを燃焼させるパティキュレー
トフィルタがある。このパティキュレートを燃焼させる
手段についても、上記従来技術と同様な手法、即ち誘導
加熱により金属フィルタを加熱し、パティキュレートフ
ィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼除去する方
法が提案されている。（特開平０８−３２６５２２）
エンジンから排出されるパティキュレートを捕集し、捕
集されたパティキュレートを燃焼させるパティキュレー
トフィルタがある。このパティキュレートを燃焼させる
手段についても、上記従来技術と同様な手法、即ち誘導
加熱により金属フィルタを加熱し、パティキュレートフ
ィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼除去する方
法が提案されている。（特開平０８−３２６５２２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘導発熱式浄化装置では、浄化装置全体を加熱している
ため、温度を上昇させる必要のない部位にも加熱するこ
ととなり、加熱エネルギが無駄であるとともに所望の温
度まで上昇させるには多くの時間が必要であった。具体
的には、触媒装置では、触媒装置内の浄化作用を引き起
こす触媒金属及びその周辺部位のみ加熱すべきを、担体
を含めた触媒全体を加熱していたし、パテキュレートフ
ィルタでは、パティキュレートフィルタ内のパティキュ
レート付着部分のみを加熱すべきをフィルタ全体を加熱
していた。さらに、加熱エネルギの無駄に関しては、排
気ガスが上記浄化装置を通って車外に放出されているた
め、浄化装置全体を加熱すると排ガスによって加熱エネ
ルギが車外へ持ち去られる割合が大きくなるという問題
があった。
誘導発熱式浄化装置では、浄化装置全体を加熱している
ため、温度を上昇させる必要のない部位にも加熱するこ
ととなり、加熱エネルギが無駄であるとともに所望の温
度まで上昇させるには多くの時間が必要であった。具体
的には、触媒装置では、触媒装置内の浄化作用を引き起
こす触媒金属及びその周辺部位のみ加熱すべきを、担体
を含めた触媒全体を加熱していたし、パテキュレートフ
ィルタでは、パティキュレートフィルタ内のパティキュ
レート付着部分のみを加熱すべきをフィルタ全体を加熱
していた。さらに、加熱エネルギの無駄に関しては、排
気ガスが上記浄化装置を通って車外に放出されているた
め、浄化装置全体を加熱すると排ガスによって加熱エネ
ルギが車外へ持ち去られる割合が大きくなるという問題
があった。
【０００６】本発明は、加熱すべき所望の部位に粒子状
の磁性体を点在させることで、局所的に加熱して加熱エ
ネルギを大幅に低減させる内燃機関の誘導発熱式浄化装
置を提供することを目的とする。
の磁性体を点在させることで、局所的に加熱して加熱エ
ネルギを大幅に低減させる内燃機関の誘導発熱式浄化装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の排気管に排気ガスを浄化するための
触媒が設けられ、該触媒は、触媒担体と、該担体表面上
に分散担持された触媒金属粒子と、誘導電流を流すため
の誘導加熱用コイルとからなり、さらに該触媒は誘導電
流によって発熱する磁性体から構成され、該触媒の温度
を上昇すべきときには該誘導加熱用コイルを作動させて
該磁性体を加熱するコイル通電制御手段を備えた内燃機
関の誘導発熱式浄化装置において、前記触媒担体は非磁
性体からなり、前記磁性体は触媒担体表面上の触媒金属
粒子近傍に粒子状に点在させた内燃機関の誘導発熱式浄
化装置が提供される。
よれば、内燃機関の排気管に排気ガスを浄化するための
触媒が設けられ、該触媒は、触媒担体と、該担体表面上
に分散担持された触媒金属粒子と、誘導電流を流すため
の誘導加熱用コイルとからなり、さらに該触媒は誘導電
流によって発熱する磁性体から構成され、該触媒の温度
を上昇すべきときには該誘導加熱用コイルを作動させて
該磁性体を加熱するコイル通電制御手段を備えた内燃機
関の誘導発熱式浄化装置において、前記触媒担体は非磁
性体からなり、前記磁性体は触媒担体表面上の触媒金属
粒子近傍に粒子状に点在させた内燃機関の誘導発熱式浄
化装置が提供される。
【０００８】すなわち、請求項１の発明では誘導加熱用
コイルに通電されて、浄化装置全体に交番磁界が形成さ
れる。この交番磁界内に存在する触媒担体表面上に粒子
状に点在させた磁性体は電磁誘導作用によって電圧が誘
起されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流によ
ってジュール熱が発生する。特に磁性体表面上に多く誘
導電流が流れるので、磁性体の粒子表面程加熱温度が大
きい。磁性体の表面が高温になると、磁性体近傍の空間
及び担体が加熱され、磁性体と触媒金属は近接している
ため低温の触媒金属粒子へ熱が伝導又は伝達され、触媒
金属は活性温度となり、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等を分
解する。従って請求項１の発明では、触媒担体表面上の
触媒金属粒子近傍に粒子状に点在させた磁性体のみ発熱
させるので誘導加熱用コイルの通電量を低減でき、加熱
エネルギの無駄をなくすことができる。
コイルに通電されて、浄化装置全体に交番磁界が形成さ
れる。この交番磁界内に存在する触媒担体表面上に粒子
状に点在させた磁性体は電磁誘導作用によって電圧が誘
起されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流によ
ってジュール熱が発生する。特に磁性体表面上に多く誘
導電流が流れるので、磁性体の粒子表面程加熱温度が大
きい。磁性体の表面が高温になると、磁性体近傍の空間
及び担体が加熱され、磁性体と触媒金属は近接している
ため低温の触媒金属粒子へ熱が伝導又は伝達され、触媒
金属は活性温度となり、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等を分
解する。従って請求項１の発明では、触媒担体表面上の
触媒金属粒子近傍に粒子状に点在させた磁性体のみ発熱
させるので誘導加熱用コイルの通電量を低減でき、加熱
エネルギの無駄をなくすことができる。
【０００９】請求項２の記載の発明によれば、内燃機関
の排気管に排気ガス中のパティキュレートを捕集するた
めのフィルタが設けられ、該フィルタは誘導電流を流す
ための誘導加熱用コイルを付設するとともに、誘導電流
によって発熱する磁性体から構成され、該フィルタのパ
ティキュレートを燃焼すべきときには該誘導加熱用コイ
ルを作動させて該磁性体を加熱するコイル通電制御手段
を備えた内燃機関の誘導発熱式浄化装置において、前記
フィルタは非磁性体からなり、前記磁性体はフィルタ内
表面上に粒子状に点在させた内燃機関の誘導発熱式浄化
装置が提供される。
の排気管に排気ガス中のパティキュレートを捕集するた
めのフィルタが設けられ、該フィルタは誘導電流を流す
ための誘導加熱用コイルを付設するとともに、誘導電流
によって発熱する磁性体から構成され、該フィルタのパ
ティキュレートを燃焼すべきときには該誘導加熱用コイ
ルを作動させて該磁性体を加熱するコイル通電制御手段
を備えた内燃機関の誘導発熱式浄化装置において、前記
フィルタは非磁性体からなり、前記磁性体はフィルタ内
表面上に粒子状に点在させた内燃機関の誘導発熱式浄化
装置が提供される。
【００１０】すなわち、請求項２の発明では誘導加熱用
コイルに通電されて、浄化装置全体に交番磁界が形成さ
れる。この交番磁界内に存在するフィルタ内表面上に粒
子状に点在させた磁性体は電磁誘導作用によって電圧が
誘起されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流に
よってジュール熱が発生する。特に磁性体表面上に多く
誘導電流が流れるので、磁性体の粒子表面程加熱温度が
大きい。この熱によって磁性体微粒子周りに付着してい
た微粒子が加熱燃焼しはじめる。この燃焼によって発生
した燃焼熱によって次々に周りのパティキュレートに燃
え移り付着した全てのパティキュレートを除去すること
ができる。従って請求項２の発明では、フィルタ内表面
上に粒子状に点在させた磁性体のみ発熱させるので誘導
加熱用コイルの通電量を低減でき、加熱エネルギの無駄
をなくすことができる。
コイルに通電されて、浄化装置全体に交番磁界が形成さ
れる。この交番磁界内に存在するフィルタ内表面上に粒
子状に点在させた磁性体は電磁誘導作用によって電圧が
誘起されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流に
よってジュール熱が発生する。特に磁性体表面上に多く
誘導電流が流れるので、磁性体の粒子表面程加熱温度が
大きい。この熱によって磁性体微粒子周りに付着してい
た微粒子が加熱燃焼しはじめる。この燃焼によって発生
した燃焼熱によって次々に周りのパティキュレートに燃
え移り付着した全てのパティキュレートを除去すること
ができる。従って請求項２の発明では、フィルタ内表面
上に粒子状に点在させた磁性体のみ発熱させるので誘導
加熱用コイルの通電量を低減でき、加熱エネルギの無駄
をなくすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内燃機関の排気浄
化装置の第一の実施の形態を図１の図面に基づいて説明
する。車両に搭載された内燃機関（例えばガソリンエン
ジン）から排出される排気ガスは、排気管３０を通って
車外に排出される。この排気ガス中に含まれる有害成分
ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化するため、排気浄化装置とし
て、図１に示すような誘導発熱式触媒装置１が排気管３
０に設けられている。この誘導発熱式触媒装置１におい
て、２は誘導発熱型のハニカム状モノリス触媒であり、
コンバータケース３にシール４及びクッション５を介し
て支持されている。シール４は、排気ガスが上記モノリ
ス触媒２の外側を通って吹き抜けることを防止するため
のものであって、コンバータケース３における排気ガス
流れ方向の上流部位に設けられている。クッション５
は、上記モノリス触媒２をコンバータケース３に弾性的
に支持して、その振動による損傷を防止するためのもの
であってワイヤネットによって形成されており、上記シ
ール４よりも下流側に設けられている。さらに、シール
４及びクッション５内のモノリス触媒２側には上記モノ
リス触媒全体に交番磁界を発生させるためのコイル７及
び一対の電極９ａ、９ｂが設けられ、この電極９ａ、９
ｂはバッテリ１１及び高周波発生手段１２が接続されて
いる。尚、図１において、白抜き矢符は排気ガスの流れ
方向を示し、上記コンバータケース３は、その上流側と
下流側とがコーン状に形成されており、これにより排気
ガスをモノリス触媒２に全面に広がるように流入させる
ことができるようになっている。
化装置の第一の実施の形態を図１の図面に基づいて説明
する。車両に搭載された内燃機関（例えばガソリンエン
ジン）から排出される排気ガスは、排気管３０を通って
車外に排出される。この排気ガス中に含まれる有害成分
ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化するため、排気浄化装置とし
て、図１に示すような誘導発熱式触媒装置１が排気管３
０に設けられている。この誘導発熱式触媒装置１におい
て、２は誘導発熱型のハニカム状モノリス触媒であり、
コンバータケース３にシール４及びクッション５を介し
て支持されている。シール４は、排気ガスが上記モノリ
ス触媒２の外側を通って吹き抜けることを防止するため
のものであって、コンバータケース３における排気ガス
流れ方向の上流部位に設けられている。クッション５
は、上記モノリス触媒２をコンバータケース３に弾性的
に支持して、その振動による損傷を防止するためのもの
であってワイヤネットによって形成されており、上記シ
ール４よりも下流側に設けられている。さらに、シール
４及びクッション５内のモノリス触媒２側には上記モノ
リス触媒全体に交番磁界を発生させるためのコイル７及
び一対の電極９ａ、９ｂが設けられ、この電極９ａ、９
ｂはバッテリ１１及び高周波発生手段１２が接続されて
いる。尚、図１において、白抜き矢符は排気ガスの流れ
方向を示し、上記コンバータケース３は、その上流側と
下流側とがコーン状に形成されており、これにより排気
ガスをモノリス触媒２に全面に広がるように流入させる
ことができるようになっている。
【００１２】さらに、上記モノリス触媒２を通過する排
気ガス温度（若しくは触媒温度）を検出するための温度
検出端子１３と、該温度検出端子１３によって検出され
る温度に基づいてエンジン始動時に排気ガス温度（触媒
温度）が所定値（例えば３００℃）以上になるまで、当
該通電を行う通電制御手段１４とが設けられている。
気ガス温度（若しくは触媒温度）を検出するための温度
検出端子１３と、該温度検出端子１３によって検出され
る温度に基づいてエンジン始動時に排気ガス温度（触媒
温度）が所定値（例えば３００℃）以上になるまで、当
該通電を行う通電制御手段１４とが設けられている。
【００１３】図２に示すように排気ガス流れ方向からみ
ると、上記モノリス触媒２は排気ガス通路である空間１
７とコージエライト製の格子状の担体１６からなってい
る。また、モノリス触媒２の外周にはコイル７が同心円
状に形成されている。
ると、上記モノリス触媒２は排気ガス通路である空間１
７とコージエライト製の格子状の担体１６からなってい
る。また、モノリス触媒２の外周にはコイル７が同心円
状に形成されている。
【００１４】さらに、図３には、排気ガスが通過する排
気ガス通路１７と担体１６との接触表面の拡大図を示
す。排気ガスと担体１６の接触面積を増加させて浄化性
能を向上させるために、担体１６の表面は多孔質構造
（細孔１８）となっている。そして、細孔１８の内部の
細孔表面１９を含めた担体表面上に触媒金属粒子２０と
磁性体粒子２１を混在させて担持させている。尚、触媒
金属粒子としては白金属金属である白金、ロジウム、パ
ラジウム等の少なくとも一種類を担持し、磁性体粒子２
１としてはマグネタイト又は鉄等が用いられる。
気ガス通路１７と担体１６との接触表面の拡大図を示
す。排気ガスと担体１６の接触面積を増加させて浄化性
能を向上させるために、担体１６の表面は多孔質構造
（細孔１８）となっている。そして、細孔１８の内部の
細孔表面１９を含めた担体表面上に触媒金属粒子２０と
磁性体粒子２１を混在させて担持させている。尚、触媒
金属粒子としては白金属金属である白金、ロジウム、パ
ラジウム等の少なくとも一種類を担持し、磁性体粒子２
１としてはマグネタイト又は鉄等が用いられる。
【００１５】次に、上記触媒浄化装置１における具体的
な制御及び作用について述べることにする。冷間時、エ
ンジン停止から始動したと検出すると、高周波発生手段
１２が作動する。この高周波発生手段１２はコイル７に
励磁コイルとして高周波（１０〜１００ＭＨｚ）を印加
させ、これによって、担体１６全体に交番磁界が形成さ
れる。この交番磁界内に存在する各々の磁性体粒子は電
気抵抗体としての電磁誘導作用によって電圧が誘起され
て誘導電流が流れ、ジュール熱が発生する。特に、周波
数を最適化することによって磁性体粒子表面上に多く誘
導電流が流れるので、粒子表面程加熱温度が大きい。こ
の加熱温度上昇についてソレノイドコイルによる昇温特
性を図１０に示す。図１０ではソレノイドコイルに２０
０ＫＨＺ／５ＫＷの交流電流を通電し、このソレノイド
コイルの中心と端部に磁性体微粒子として鉄の微粒子
（５０〜２００μｍ）を塗布した熱電対によって温度上
昇を測定したものである。このように交流電流を８秒程
度通電することで磁性体粒子の表面が高温（２５０℃以
上）になり、磁性体粒子近傍の空間及び担体が加熱さ
れ、低温の触媒金属粒子へ熱が伝導又は伝達される。そ
の結果、触媒粒子の温度が上昇して早期に活性温度にな
り、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等を分解する。この時の反
応熱及び排気ガスからの受熱によって触媒温度はさらに
上昇し、すみやかに触媒全体が活性温度に到達する。こ
の温度上昇は上記温度検出端子１３によって検出され、
例えば排気ガス温度が３００℃を超えると、上記温度検
出端子１３からの信号により通電制御手段１４が上記通
電を断ち、磁性体粒子による加熱を終了する。尚、図１
０では磁性体粒子の大きさは５０〜２００μｍではある
が、ｎｍのオーダの大きさの微粒子であっても良い昇温
特性が得られる。
な制御及び作用について述べることにする。冷間時、エ
ンジン停止から始動したと検出すると、高周波発生手段
１２が作動する。この高周波発生手段１２はコイル７に
励磁コイルとして高周波（１０〜１００ＭＨｚ）を印加
させ、これによって、担体１６全体に交番磁界が形成さ
れる。この交番磁界内に存在する各々の磁性体粒子は電
気抵抗体としての電磁誘導作用によって電圧が誘起され
て誘導電流が流れ、ジュール熱が発生する。特に、周波
数を最適化することによって磁性体粒子表面上に多く誘
導電流が流れるので、粒子表面程加熱温度が大きい。こ
の加熱温度上昇についてソレノイドコイルによる昇温特
性を図１０に示す。図１０ではソレノイドコイルに２０
０ＫＨＺ／５ＫＷの交流電流を通電し、このソレノイド
コイルの中心と端部に磁性体微粒子として鉄の微粒子
（５０〜２００μｍ）を塗布した熱電対によって温度上
昇を測定したものである。このように交流電流を８秒程
度通電することで磁性体粒子の表面が高温（２５０℃以
上）になり、磁性体粒子近傍の空間及び担体が加熱さ
れ、低温の触媒金属粒子へ熱が伝導又は伝達される。そ
の結果、触媒粒子の温度が上昇して早期に活性温度にな
り、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ等を分解する。この時の反
応熱及び排気ガスからの受熱によって触媒温度はさらに
上昇し、すみやかに触媒全体が活性温度に到達する。こ
の温度上昇は上記温度検出端子１３によって検出され、
例えば排気ガス温度が３００℃を超えると、上記温度検
出端子１３からの信号により通電制御手段１４が上記通
電を断ち、磁性体粒子による加熱を終了する。尚、図１
０では磁性体粒子の大きさは５０〜２００μｍではある
が、ｎｍのオーダの大きさの微粒子であっても良い昇温
特性が得られる。
【００１６】次に、本発明の内燃機関の排気浄化装置の
第二の実施の形態を図４から図９の図面に基づいて説明
する。５２はディーゼル機関に連結している排気マニホ
ールド、５３は排気マニホルド５２に連結されたフィル
タケーシング、５４はケーシング５３内に挿入された多
孔質セラミックよりなるフィルタを示す。このフィルタ
５４の外周面には、交番磁界を発生させるためのコイル
４８及び一対の電極４９ａ、４９ｂが備えられており、
この電極４９ａ、４９ｂはバッテリ４７及び高周波発生
装置４６へと接続されている。また、このフィルタ５４
の外周面とケーシング５３の内周面間には排気ガスの吹
き抜けを防止するためにシール部材５５並びにスチール
ウール５６等が挿入されている。図示のとおりフィルタ
５４はフィルタ軸線方向に薄肉壁５７を隔てて互いに並
行に延びる多数個のセル５８ａ、５８ｂからなるハニカ
ム構造を有する。第６図及び第７図に示すように各セル
５８ａ、５８ｂは正方形断面形状を有し、更に第８図か
らわかるように各セル５８ａ、５８ｂはそれぞれ交互に
どちらか一端が栓５９ａ、５９ｂによって閉塞される。
尚、図５から図７に於て栓５９ａ、５９ｂは斜線で示し
てある。このような排気ガスフィルタに於いて、フィル
タ上流（図８左方）からセル５８ａ内に流入した排気ガ
スは図８に於いて矢印で示すように多孔質セラミックか
らなる薄肉壁５７を通過して隣接するセル５８ｂ内に流
入し、次いでセル５８ｂの後方開口部から流出する。排
気ガス中に含まれるパティキュレートは排気ガスが薄肉
壁５７内を通過する際に薄肉壁５７により捕集される。
ここで、パティキュレートとは、主として固体状炭素微
粒子（ＳＯＯＴ）と有機溶媒可溶分（ＳＯＦ）からなっ
ている。
第二の実施の形態を図４から図９の図面に基づいて説明
する。５２はディーゼル機関に連結している排気マニホ
ールド、５３は排気マニホルド５２に連結されたフィル
タケーシング、５４はケーシング５３内に挿入された多
孔質セラミックよりなるフィルタを示す。このフィルタ
５４の外周面には、交番磁界を発生させるためのコイル
４８及び一対の電極４９ａ、４９ｂが備えられており、
この電極４９ａ、４９ｂはバッテリ４７及び高周波発生
装置４６へと接続されている。また、このフィルタ５４
の外周面とケーシング５３の内周面間には排気ガスの吹
き抜けを防止するためにシール部材５５並びにスチール
ウール５６等が挿入されている。図示のとおりフィルタ
５４はフィルタ軸線方向に薄肉壁５７を隔てて互いに並
行に延びる多数個のセル５８ａ、５８ｂからなるハニカ
ム構造を有する。第６図及び第７図に示すように各セル
５８ａ、５８ｂは正方形断面形状を有し、更に第８図か
らわかるように各セル５８ａ、５８ｂはそれぞれ交互に
どちらか一端が栓５９ａ、５９ｂによって閉塞される。
尚、図５から図７に於て栓５９ａ、５９ｂは斜線で示し
てある。このような排気ガスフィルタに於いて、フィル
タ上流（図８左方）からセル５８ａ内に流入した排気ガ
スは図８に於いて矢印で示すように多孔質セラミックか
らなる薄肉壁５７を通過して隣接するセル５８ｂ内に流
入し、次いでセル５８ｂの後方開口部から流出する。排
気ガス中に含まれるパティキュレートは排気ガスが薄肉
壁５７内を通過する際に薄肉壁５７により捕集される。
ここで、パティキュレートとは、主として固体状炭素微
粒子（ＳＯＯＴ）と有機溶媒可溶分（ＳＯＦ）からなっ
ている。
【００１７】図９には、この薄肉壁５７を詳細に示して
いる。薄肉壁５７は排気ガス中に含まれるパティキュレ
ートを濾過するため排気ガスが通過できる程度の微小な
無数の気孔６２からなっており、気孔６２の表面には無
数の磁性体粒子６３を付着させている。尚、排ガスは矢
印で示すように排気ガス入口側のセル隔壁６０から排気
ガス出口側のセル隔壁６１へ通過している。さらに、排
気ガス入口側のセル隔壁６０にも無数の磁性体粒子６３
を付着させる。気孔の大きさは、パティキュレートが流
入できる程度の大きさにする。具体的には、パティキュ
レートの平均粒径は１０〜３０ｎｍであり、またパティ
キュレートは通常直鎖状につながっているため、気孔の
大きさはこれより大きくすることが好ましく、望ましく
は２５〜４０μｍ程度である。また、気孔は互いに細い
通路を介してつながっているため、気孔の大きさはかな
り大きくてもこの通路においてトラップされ、隔壁を通
過することは殆どない。さらに、パティキュレートをよ
り多く気孔内に入れるため、排気ガスの入口側の気孔の
大きさを大きく、そして排気ガスの出口側の気孔の大き
さを小さくすることがより好ましい。
いる。薄肉壁５７は排気ガス中に含まれるパティキュレ
ートを濾過するため排気ガスが通過できる程度の微小な
無数の気孔６２からなっており、気孔６２の表面には無
数の磁性体粒子６３を付着させている。尚、排ガスは矢
印で示すように排気ガス入口側のセル隔壁６０から排気
ガス出口側のセル隔壁６１へ通過している。さらに、排
気ガス入口側のセル隔壁６０にも無数の磁性体粒子６３
を付着させる。気孔の大きさは、パティキュレートが流
入できる程度の大きさにする。具体的には、パティキュ
レートの平均粒径は１０〜３０ｎｍであり、またパティ
キュレートは通常直鎖状につながっているため、気孔の
大きさはこれより大きくすることが好ましく、望ましく
は２５〜４０μｍ程度である。また、気孔は互いに細い
通路を介してつながっているため、気孔の大きさはかな
り大きくてもこの通路においてトラップされ、隔壁を通
過することは殆どない。さらに、パティキュレートをよ
り多く気孔内に入れるため、排気ガスの入口側の気孔の
大きさを大きく、そして排気ガスの出口側の気孔の大き
さを小さくすることがより好ましい。
【００１８】上記気孔又は排ガス入口側壁面の表面によ
って排気ガス中に含まれるパティキュレートはトラップ
（付着）される。そして、所定期間、ディーゼル機関が
作動すると、上記表面はパティキュレートによって徐々
に積み重ねられ、磁性体粒子を覆うとともに排気ガスの
通過面積は徐々に狭められていく。その結果、排気ガス
が通過するための流通抵抗が大きくなり、トラップされ
たパティキュレートを燃焼除去すべきと判断する。ここ
で、燃焼除去する判断手段として、車の走行距離又はデ
ィーゼル機関の運転時間が所定値以上の時に燃焼除去す
べきと判断してもよいし、パティキュレートフィルタの
上流排気管内に圧力センサを設け、この圧力センサの検
出値が所定値以上の時に燃焼除去すべきと判断してもよ
い。上記手段等でパティキュレートを燃焼除去すべきと
判断した時には、高周波発生装置４６を作動させてコイ
ル４８に励磁コイルとして高周波（１０〜１００ＭＨ
ｚ）を印加させ、これによって、フィルタ全体に交番磁
界を発生させる。この交番磁界内に存在する各々の磁性
体粒子は電気抵抗体としての電磁誘導作用によって電圧
が誘起されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流
によってジュール熱が発生する。特に周波数を最適化す
ることによって磁性体粒子表面上に多く誘導電流が流れ
るので、粒子表面程加熱温度が大きい。所定期間、交番
磁界を発生し続けると磁性体粒子周りに付着していたパ
ティキュレートが加熱燃焼しはじめる。この燃焼によっ
て発生した燃焼熱によって次々に周りのパティキュレー
トに燃え移り付着した全てのパティキュレートを除去す
ることができる。尚、高周波発生装置４６の作動時間は
パティキュレートフィルタのパティキュレートが全て燃
焼除去するように予め実験等で定められた値とする。
って排気ガス中に含まれるパティキュレートはトラップ
（付着）される。そして、所定期間、ディーゼル機関が
作動すると、上記表面はパティキュレートによって徐々
に積み重ねられ、磁性体粒子を覆うとともに排気ガスの
通過面積は徐々に狭められていく。その結果、排気ガス
が通過するための流通抵抗が大きくなり、トラップされ
たパティキュレートを燃焼除去すべきと判断する。ここ
で、燃焼除去する判断手段として、車の走行距離又はデ
ィーゼル機関の運転時間が所定値以上の時に燃焼除去す
べきと判断してもよいし、パティキュレートフィルタの
上流排気管内に圧力センサを設け、この圧力センサの検
出値が所定値以上の時に燃焼除去すべきと判断してもよ
い。上記手段等でパティキュレートを燃焼除去すべきと
判断した時には、高周波発生装置４６を作動させてコイ
ル４８に励磁コイルとして高周波（１０〜１００ＭＨ
ｚ）を印加させ、これによって、フィルタ全体に交番磁
界を発生させる。この交番磁界内に存在する各々の磁性
体粒子は電気抵抗体としての電磁誘導作用によって電圧
が誘起されて誘導電流が流れる。そして、この誘導電流
によってジュール熱が発生する。特に周波数を最適化す
ることによって磁性体粒子表面上に多く誘導電流が流れ
るので、粒子表面程加熱温度が大きい。所定期間、交番
磁界を発生し続けると磁性体粒子周りに付着していたパ
ティキュレートが加熱燃焼しはじめる。この燃焼によっ
て発生した燃焼熱によって次々に周りのパティキュレー
トに燃え移り付着した全てのパティキュレートを除去す
ることができる。尚、高周波発生装置４６の作動時間は
パティキュレートフィルタのパティキュレートが全て燃
焼除去するように予め実験等で定められた値とする。
【００１９】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、誘導発
熱によって排気ガスの有害物質を除去するための排気浄
化装置を加熱する際、温度上昇の必要な部位へ局所的且
つ効率的に加熱熱量を与えることができるので、加熱に
必要なエネルギを低減することができる。
熱によって排気ガスの有害物質を除去するための排気浄
化装置を加熱する際、温度上昇の必要な部位へ局所的且
つ効率的に加熱熱量を与えることができるので、加熱に
必要なエネルギを低減することができる。
【図１】第一の実施の形態を示す触媒装置の概略構成図
である
である
【図２】図１の触媒装置の断面図である
【図３】図１の触媒装置の中で本発明部分の詳細な断面
図である
図である
【図４】第二の実施の形態を示すフィルタ装置の概略構
成図である
成図である
【図５】図４のフィルタの斜視図である
【図６】図４のＡ−Ａ線に沿ってみたフィルタ端面の一
部の側面図である
部の側面図である
【図７】図４のＢ−Ｂ線に沿ってみたフィルタ端面の一
部の側面図である
部の側面図である
【図８】図４のフィルタの軸断面図である
【図９】図４のフィルタ装置の中で本発明部分の詳細な
断面図である
断面図である
【図１０】誘導発熱による温度上昇特性図である
１…内燃機関の触媒装置 ２…モノリス触媒 １６…担体 １７…空間 １８…細孔 １９…細孔表面 ２０…触媒金属粒子 ２１…磁性体粒子 ５４…フィルタ ６０…排気ガス入口側のセル隔壁 ６１…排気ガス出口側のセル隔壁 ６２…気孔 ６３…磁性体粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｐ
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の排気管に排気ガスを浄化する
ための触媒が設けられ、該触媒は、触媒担体と、該担体
表面上に分散担持された触媒金属粒子と、誘導電流を流
すための誘導加熱用コイルとからなり、さらに該触媒は
誘導電流によって発熱する磁性体から構成され、該触媒
の温度を上昇すべきときには該誘導加熱用コイルを作動
させて該磁性体を加熱するコイル通電制御手段を備えた
内燃機関の誘導発熱式浄化装置において、前記触媒担体
は非磁性体からなり、前記磁性体は触媒担体表面上の触
媒金属粒子近傍に粒子状に点在させたことを特徴とする
内燃機関の誘導発熱式浄化装置。 - 【請求項２】 内燃機関の排気管に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が設けられ、該フ
ィルタは誘導電流を流すための誘導加熱用コイルを付設
するとともに、誘導電流によって発熱する磁性体から構
成され、該フィルタのパティキュレートを燃焼すべきと
きには該誘導加熱用コイルを作動させて該磁性体を加熱
するコイル通電制御手段を備えた内燃機関の誘導発熱式
浄化装置において、前記フィルタは非磁性体からなり、
前記磁性体はフィルタ内表面上に粒子状に点在させたこ
とを特徴とする内燃機関の誘導発熱式浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14367598A JP3991447B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 内燃機関の誘導発熱式浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14367598A JP3991447B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 内燃機関の誘導発熱式浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11336534A true JPH11336534A (ja) | 1999-12-07 |
| JP3991447B2 JP3991447B2 (ja) | 2007-10-17 |
Family
ID=15344331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14367598A Expired - Fee Related JP3991447B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 内燃機関の誘導発熱式浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3991447B2 (ja) |
Cited By (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6588204B2 (en) | 2000-03-27 | 2003-07-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine |
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