JPS58162711A - 内燃機関の排気ガス微粒子浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス微粒子浄化装置

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JPS58162711A
JPS58162711A JP57045046A JP4504682A JPS58162711A JP S58162711 A JPS58162711 A JP S58162711A JP 57045046 A JP57045046 A JP 57045046A JP 4504682 A JP4504682 A JP 4504682A JP S58162711 A JPS58162711 A JP S58162711A
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JP
Japan
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exhaust gas
flow path
fine particles
switching valve
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JP57045046A
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English (en)
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Akikazu Kojima
昭和 小島
Shigeru Kamiya
茂 神谷
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中
の微粒子を捕集し、これを燃焼せしめて排気ガスの浄化
を行なう排気ガス微粒子浄化装置に関するものである。
内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるカーボン
粒子等の微粒子を捕集するために、セラミックのハニカ
ム構造体やセラミックの発泡体等のフィルタ部材を内蔵
した微粒子捕集装置が提案されている。これ等の装置で
はフィルタ部材に微粒子が堆積するにつれてフィルタ部
材の通気抵抗が増加し、機関の出力低下につながるとと
もtこ、堆積微粒子が脱落しフィルタ機能を低下させる
。このため、フィルタ部材に堆積した微粒子を周期的に
除去しフィルタ部材の機能を微粒子捕集前の状態に再生
する必要がある。
この再生手段としてフィルタ部材に加熱手段を付設し、
捕集微粒子を加熱して燃焼せしめる手段が提案されてい
る。しかしながら通常の走行条件では排気ガス温度はカ
ーボン微粒子の発火点よりも低いために熱源が排気ガス
により冷されて微粒子の着火がさまたげられたり、また
いったkは着火しても排気ガス流によりて吹き消された
りする。従って確実に再生可能な運転条件は極めて限定
されてしまう。
微粒子の着火性をよくするとともに燃焼途中で吹き消さ
れないようにする手段としては、内燃機関に接続する排
気ガス通路を2つに分けそれぞれの通路にフィルタ部材
を設けるとともにフィルタ部材の排気ガス上流側あるい
は下流側に流路切替バルブを設け、その切替操作により
選択的に一方の通路へ排気ガスを導ぎ、バルブ操作中に
排気ガスが流れない通路に接続したフィルタ部材を加熱
再生する方法が提案されている。しかしながら、この手
段では一方の通路が閉されたときは他方の通路のフィル
タ部材での圧力損失は2倍以上となり、また排ガスの流
速もほぼ2倍になる。圧損増加は運転フィーリングを悪
くし、更に、機関の出力にも悪影響を及ぼす。また、流
速の増加によりフィルタ部材上に捕集された微粒子がバ
ルブ切替時の運転条件によっては吹き飛ばされ、フィル
タの機能の低下をぎたす場合がある。
そこで本発明は構造が簡素でコンパクトであり、かつ加
熱手段による捕集微粒子の着火性がよく、かつ微粒子の
燃焼が排気ガス流により吹き消されることのない排気ガ
ス微粒子浄化装置を提供することを目的とする。
以下、本発明を図示の実施例により説明する。
第1図は本発明による排気ガス微粒子浄化装置を装備し
た内燃機関の排気系の構成図である。
1はディーゼル機関等の内燃機関、2は排気集合管、3
は排気管、Aは排気管の途中に設けた微粒子浄化装置で
ある。
浄化装置Aはフィルタ部材収納容器4、微粒子捕集用フ
ィルタ部材5、フィルタ部材5の排気ガス流入側(上流
側)端面に密着せしめた複数個の電気ヒータ6m、6b
を具備する。
容器4は隔離板7により流路が二分されており、断面積
が大きい流路4&にはフィルタ部材5が設けられている
。フィルタ部材5の上流側には隔離板7の端面により排
気ガス流路が流路4m、4bに分岐する分岐部が形成さ
れ、分岐部には流路切替バルブ8が回動可能に設置され
ている。9はフィルタ部材5の上流側および下流側の差
圧を測定して圧力損失を検知するための・差圧センナ、
10はフィルタ部材5の下流側の排気ガス温度を検知す
る温度センサ、11は機関1の回転数を検知する回転数
センサである。
12は、差圧センナ9、温度センサ10および回転数セ
ンサ11の出力によりフィルタ部材5の微粒子堆積程度
を演算し、堆i程度が所定値以上になると電気ヒータ6
m、6bおよび切替バルブ8を作動させるための出力信
号を発生する制御回路である。15はバッテリ、14は
制御回路12よりの出力信号を受けて電気ヒータ611
.6bにバッテリ13からの電力を通電するヒータ作動
スイッチ、15は流路切替パルプ8を制御回路12より
の出力信号を受けて作動させるバルブ作動装置である。
上記の構成において、切替バルブ8はフィルタ部材5に
よる微粒子捕集時には流路4b(以下、バイパス流路と
いう)を閉鎖する位置におく。内II!Sm関1の排気
集合管2、・排気管5を通って排出される排気ガス中の
微粒−子はフィルタ部材5を通過するに伴ない捕集され
る。捕集が進むにつれてフィルタ部材5の通気抵抗は次
第に上昇するが、これを差圧センナ9で検知する。
この差圧は排気ガス温度、エンジン回転数によっても大
きく変動するので、それぞれを温度センサ10および回
転数センサ11によって検知し、これ等の影響を除去す
ることにより真のフィルタ通気抵抗、即ち微粒子の堆積
程度を知ることができる・そして所定の堆積程度に達し
たときに制御回路12からバルブ作動装置15N:信号
が為られ、切替バルブ8が作動して隔離板7で仕切られ
たフィルタ5を保持する流路4mへの排気ガス流をa暫
する。同時に排気ガス流が遮断された流路域の電気ヒー
タ6aまたは6bに通電され、ヒータは赤熱してその周
囲に捕集されている微粒子が加熱されて燃焼が開始され
、火炎は後流側へと燃え広がり捕集機粒子が燃焼浄化さ
れる。温度センサ1oにより再生の終了が確認されると
、切替バルブ8は再びバイパス流路4aを閉鎖する位置
をとり、フィルタ部材5での微粒子捕集を再開する。
そして、燃焼が終了した後、切替バルブ8を、フィルタ
部材5を配した側の流路4aを全開路し、他方の流路4
bを遮断して排気ガス全量がフィルタ部材5を通過する
ように作動させ、微粒子の捕集を再開する。
なお、切替バルブ8がフィルタ部材5を設けた流路4a
を閉じる場合、バルブ8と流路4aとの間には若干の隙
間が存在し、これによりフィルタ再生中に燃焼に必要な
酸素を供給するための少量の排気ガスが流路4aに流入
するようにしである。
微粒子の捕集によりフィルタ部材5の通気抵抗が高くな
り、そのとぎエンジン回転数が低い場合には、フィルタ
再生時にバルブ8と流路4a間の上記隙間より流入する
排気ガス量が少なすぎて燃焼に必要な酸素が不足する場
合がある。
これを防止するためには、回転数センサ11にて検知さ
れるエンジン回転数によりバルブ8の開度を制御し得る
ようになし、低回転時にはこれに対応してバルブ開度(
上記隙間)をやや大きくするように設定すればよい。
第2図ないし第4図は排気ガス微粒子捕集装置の第1の
実施例を示すものである。容器4は断面が楕円形の筒体
で、断面積は排気管よりも大きい、容器4は隔離板7に
より仕切られて排気ガス流路4aおよびバイパス流路4
bを形成する。流路4aの断面積は流路4bよりも遍か
    」に大きく、流路4bの断面積は排気管とほぼ
同勢程度である。流路4aには、例えばセラミック発泡
体よりなる゛フィルタ部材5が設置しである。隔離板7
の先端で形成される流路分岐部には切替、バルブ8が回
転可能に軸支されている。
フィルタ部材5の排気ガス上流憫端面にはニクロム線環
よりなる複数の電気ヒータ6が設置してあり、ヒータ6
はこれをおおうようにして設けたセラミツ久へニカム体
60により固定されている。セラミックハニカム体60
はヒータ押え部材および保温体としての役割を果す。
本装置において切替バルブ8は、先ず捕集時にフィルタ
部材を設けた通路4a@に排気ガス全量が流入するよう
バイパス流路4bを全閉する状態に保持しておく(第2
図)、するき、排気ガスはフィルタ部材5内に流入し、
微粒子が捕集されてフィルタ部材5より流出する。
フィルタ部材5の微粒子捕集量が所定値に達すると、切
替バルブ8が回動して流路4bが開放され、流路4mが
ほぼ閉鎖する状態になる(第4図)、すると、排気ガス
のほとんどは矢印で示すようにバイパス流路4bに流れ
フィルタ部材5に流入する排ガス量は非常に少量となる
この状態において嘔−夕6に通電がなされ、フィルタ部
材5の端面付近く捕集された微粒子が着火する。そして
燃焼は後流側の捕集機粒子へ広がり、フィルタ部材5の
再生がなされる。再生が終了すると切替バルブ8が回動
して流路40bを遮断し、再び排ガス全量をフィルタ部
材5#c流入させ捕集を再開する。
しかして上記装置は、フィルタ部材5に設置した複数の
ヒータ6に通電されているときには通電発熱するヒータ
部を流れる排気ガス量は非常に少ないために排気ガスに
より冷されること力≦なく、少量の熟エネルギーで確実
に微粒子を着火させることができるというすぐれた効果
を発揮する。
第5図、第6図は第2.の実施例を示す、バイパス流路
4bは容器本体4と独立に設置されている。
第7図、第8図は、第3の実施例を示すものである・バ
イパス流路を断面三ケ月形に形成している、隔離板70
面積が大鎗くなり、再生時流路4bの排気ガス塩のフィ
ルタ部材5への伝熱がなされ、熱的に有利である 第9図は、第4の実施例を示す、流路分岐部をシリンダ
状に形成し、バルブ8をスライV式としたものである。
バルブ作動が直線運動で簡単で、しかも流量分配が容易
にできる。また、電気ヒータ6として通電することによ
り発熱するセフイックよりなるハニカム構造のヒータ6
を用いている。
第10図は、第5の実施例を示す、これは微粒子捕集部
を排気集合管2の出口部に設置したもので、形状がコン
パクトなものとなる他、排気ガス温度も高いので、再生
時のフィルタ部材予熱に有利である。
第11図、第12図は、第5の実施例の要部を示す、フ
ィルタ部材5を保持し、かつバイパス流路4bを有する
容器4は排気集合管2の直下の出口側に取付けられてい
る。装置の構造は、第2図に示す第1の実施例と実質的
に同一であるが、バルブ8が排気ガス後流側の分岐部に
設置されている点が異る。
第15図、第14図は、第6の実施例を示す。
バイパス流路4bをフィルタ収納客器4に隣接して設置
したもので、効果は第3の実施例と同様である。
第15図は第7の実施例を示す、バイパス流路4bを容
器4と完全に分離したもので、効果は第2の実施例と同
様である。
以上要するに本発明は内燃機関の排気ガス通路にフィル
タ部材を設置するとともにこのフィルタ部材で゛捕集さ
れた排気ガス中の微粒子を加熱手段によって燃焼せしめ
る排気ガス微粒子浄化装置において、フィルタ部材への
排気ガスの流入通路または流出通路とバイパス流路とに
排気ガスを導く流路切替手段を設け、かつフィルタ部材
の上流側端面には電気ヒータを設けたもので、フィルタ
部材に接続する流路域への排気ガスの流入を遮断または
制限することにより電気ヒータは排気ガスによる冷却作
用をほとんど受けることなく、フィルタ部材に捕集され
た微粒子を確実に着火せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は第1の実施例を示すもので、第1
図は微粒子捕集装置を備えた内燃機関の排気系の構成図
、第2図は微粒子捕集装置の縦断面図で微粒子捕集時の
状態を示す図、第5図Tflllr 2図の一一厘線断
面図、第4図は微粒子捕集装置の縦断面図でフィルタ部
材再生時の状隷を示す図、第5図および第6図は第2の
実施例な示すもので第5図は微粒子捕集装置の縦断面図
、第6図は第5図のw−wr@@面図、第7図および第
8図は第5の実施例を示すもので、第7図は微粒子捕集
装置の縦断面図、第8図は第7図の■−■線断面図、第
9図は第4の実施例の縦断面図、第10図ないし第12
図は第5の実施例を示すもので、第10図は排気系の構
成図、第11図は排気ガス微粒浄化装置の縦断面図、第
12図は第11図の11線断面図、第13図および第1
4図は第6の実施例を示すもので第13図は排気ガス微
粒子浄化装置の縦断面図、@14図は第15図の!1V
−IIt線断面図、第15図は第7の実施例の排気ガス
像粒子浄化装置の縦断面図である。 1−内燃機関本体 2−排気集合管 3−・排気管 A−排気ガス微粒子浄化装置 40b・・・バイパス流路 5−フィルタ部材 6−電気ヒータ 8・−切替バルブ 第5図 第7[・1 第6図 箱81 第90 (4b 第10図 (

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の排気ガス通路に設置し排気ガス中の微
    粒子を捕集するフィルタ部材と、該フィルタ部材の排気
    ガス上流側端面またはその近傍に設置しフィルタ部材に
    捕集された微粒子を加熱燃焼せしめる電気外加熱手段と
    、上記排気ガス通路のフィルタ部材上流側と下流側とを
    連通ずるバイパス流路を具備し、フィルタ部材上流側の
    流路分岐部またはフィルタ部材下流側の流路合流部に流
    路切替バルブを設置したことを特徴とする内燃機関の排
    気ガス微粒子浄化装置。
  2. (2)  流路切替バルブを開演調整可能とし、上記フ
    ィルタ部材に流入する排気ガス量を制御するようになし
    た特許請求の範囲第1項記載の内燃機関の排気ガス微粒
    子浄化装置。 (31’  フィルタ部材を設置した排気ガス通路部、
    バイパス通路および流路切替バルブを実質的に一体の容
    器内に収納し、これを排気集合管の出口部に設置した特
    許請求の範囲第1項記載の内燃機関の排気ガス微粒子浄
    化装置。
JP57045046A 1982-03-16 1982-03-20 内燃機関の排気ガス微粒子浄化装置 Pending JPS58162711A (ja)

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JP57045046A JPS58162711A (ja) 1982-03-20 1982-03-20 内燃機関の排気ガス微粒子浄化装置
US06/475,625 US4558565A (en) 1982-03-16 1983-03-15 Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040006735A (ko) * 2002-07-15 2004-01-24 현대자동차주식회사 배기압 개선을 위한 배기가스 후처리장치
EP2807354B1 (en) * 2012-01-27 2018-03-07 D.E.C. Marine AB An exhaust gas purifying system and a device therein

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KR20040006735A (ko) * 2002-07-15 2004-01-24 현대자동차주식회사 배기압 개선을 위한 배기가스 후처리장치
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