JPH0122448B2 - - Google Patents

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JPH0122448B2
JPH0122448B2 JP56116456A JP11645681A JPH0122448B2 JP H0122448 B2 JPH0122448 B2 JP H0122448B2 JP 56116456 A JP56116456 A JP 56116456A JP 11645681 A JP11645681 A JP 11645681A JP H0122448 B2 JPH0122448 B2 JP H0122448B2
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JP
Japan
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exhaust gas
filter
electric heater
filter member
collection device
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JP56116456A
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Japanese (ja)
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JPS5828504A (en
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Shigeru Kamya
Masae Nozawa
Akikazu Kojima
Kyohiko Ooishi
Kyoshi Obata
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06Ceramic, e.g. monoliths

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関微粒子捕集装置、その中で
も特に、電気的加熱手段を有する微粒子捕集装置
に関するものである。近年、燃費性能の良いこと
から、デイーゼル機関が車輛用機関として多く使
用される様になつてきたが、ガソリン機関に比べ
多量のカーボン微粒子、いわゆるスモークを排出
する欠点が有るため、この排出量を低減するため
の微粒子浄化装置の完成が強く望まれる様になつ
て来ている。従来この種の装置としては、機関の
排気系に、耐熱性を有するフイルター部材、例え
ば、多孔質セラミツクスあるいは、メタルフアイ
バーなどより成るフイルター部材を内蔵した微粒
子捕集装置を設置し、該フイルター部材に微粒子
を付着捕集する装置が案出されてきた。しかしな
がら、これ等の装置では、フイルター表面への粒
子の堆積が進むにつれて、フイルター通気抵抗が
増大するために、機関の出力が低下したり、粒子
のかたまりがフイルター表面から脱落し始め、フ
イルターとしての機能が低下するため、適当な周
期で捕集した粒子をフイルター上から除去しフイ
ルターを再生する必要がある。フイルター上に堆
積する微粒子は、そのほとんどが若干の燃料成分
を含むカーボン粒子であるために、約580℃以上
に加熱することにより、燃焼させ除去出来ること
が知られている。デイーゼル機関の排気ガス温度
は、ガソリン機関等に比べかなり低く、高速走行
時以外は、排気ガス温度が580℃以上になること
は無いため、排気ガス温度を上昇させて微粒子を
燃焼させる手段として、米国特許第4211075号で
は、絞り弁により機関の吸入空気量を低下させ、
空気量に対する燃料の割合を高めることにより排
気ガス温度を昇温し、フイルター上の微粒子を燃
焼させる方法が考案されている。しかしながらこ
の方法を用いても、例えば市街地走行時程度の運
転条件では、排気ガスを十分昇温することは、不
可能であるという欠点を有している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an internal combustion engine particulate collector, and more particularly to a particulate collector having electrical heating means. In recent years, diesel engines have come into widespread use as vehicle engines due to their good fuel efficiency, but they have the disadvantage of emitting a large amount of carbon particles, or smoke, compared to gasoline engines. There is a strong desire to complete a particulate purification device to reduce the amount of particles. Conventionally, this type of device includes a particulate collector equipped with a heat-resistant filter member, such as a filter member made of porous ceramics or metal fiber, installed in the exhaust system of an engine. Devices have been devised to attach and collect fine particles. However, in these devices, as the accumulation of particles on the filter surface progresses, the filter ventilation resistance increases, resulting in a decrease in engine output, and particles starting to fall off the filter surface, causing the filter to fail. Since the function deteriorates, it is necessary to remove the collected particles from the filter at appropriate intervals and regenerate the filter. It is known that since most of the fine particles deposited on the filter are carbon particles containing some fuel components, they can be burned and removed by heating to about 580°C or higher. The exhaust gas temperature of a diesel engine is considerably lower than that of a gasoline engine, etc., and the exhaust gas temperature does not exceed 580℃ except when driving at high speeds. Therefore, as a means to increase the exhaust gas temperature and burn particulates, U.S. Pat. No. 4,211,075 uses a throttle valve to reduce the intake air amount of the engine;
A method has been devised in which the temperature of the exhaust gas is increased by increasing the ratio of fuel to the amount of air, thereby burning particulates on the filter. However, even if this method is used, it has the drawback that it is impossible to sufficiently raise the temperature of the exhaust gas under driving conditions such as those encountered when driving in a city.

また別の方法として、微粒子捕集フイルター上
流側端面に電気ヒーターを設置し、該電気ヒータ
ーを加熱することによりフイルター上の微粒子に
着火し、着火後は微粒子の有する発熱量によつ
て、下流側まで微粒子の自続燃焼によつてフイル
ター上の微粒子を燃焼除去する方法が案出されて
いる。この方法によると、機関アイドリング時あ
るいは低速走行時等、排気ガス量流量が少ない場
合においては、比較的少ないヒーター電力で微粒
子への着火が可能であるが、半面、機関回転数が
高く、排気ガス流量が多い運転条件においては、
排気ガス流による電気ヒーターの冷却が著しく、
微粒子への着火が困難になるという欠点を有して
いる。
Another method is to install an electric heater on the upstream end of the particulate collection filter, and by heating the electric heater, the particulates on the filter are ignited. A method has been devised to burn off particulates on a filter by self-sustaining combustion of the particulates. According to this method, when the exhaust gas flow rate is low, such as when the engine is idling or running at low speed, it is possible to ignite the particles with a relatively small amount of heater power. Under high flow operating conditions,
The electric heater is significantly cooled by the exhaust gas flow.
This has the disadvantage that it is difficult to ignite fine particles.

本発明は、以上の点に鑑み、フイルター部材に
流入する排気ガス流速を部分的に不均一にする流
速制御手段を設け、低流速となつた個所に電気ヒ
ーターを設置することにより、全体として排気ガ
ス流量が多い運転条件においても、電気ヒーター
加熱により微粒子への着火を可能ならしめ、フイ
ルターを再生することが可能であるという優れた
微粒子捕集装置を提供することを目的としたもの
である。
In view of the above points, the present invention provides a flow rate control means that partially makes the flow rate of exhaust gas flowing into the filter member non-uniform, and installs an electric heater at a location where the flow rate is low, thereby controlling the exhaust gas as a whole. The object of the present invention is to provide an excellent particulate collection device that is capable of igniting particulates by heating the electric heater and regenerating the filter even under operating conditions with a large gas flow rate.

以下本発明の構成について説明する。 The configuration of the present invention will be explained below.

第1図は、本発明になる微粒子捕集装置を用い
た微粒子浄化装置の構成例である。1は、デイー
ゼル機関等の内燃機関、2はその排気集合管であ
る。3は本発明になる、微粒子捕集装置で、排気
ガス流入口3−a、及び同流出口3−bをそな
え、内部に、微粒子捕集用フイルター部材4及
び、フイルター部材内に埋設されたた電気ヒータ
ー5を設えている。6はフイルター圧力損失を測
定するための差圧センサー、11はエンジン回転
数を測定するための回転数センサーである。機関
排気ガス中の微粒子は、排気ガスのフイルター部
材4の通過にともない該フイルター部材上に捕集
除去される。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a particulate purification device using a particulate collection device according to the present invention. 1 is an internal combustion engine such as a diesel engine, and 2 is an exhaust manifold pipe thereof. Reference numeral 3 denotes a particulate collecting device according to the present invention, which is provided with an exhaust gas inlet 3-a and an exhaust gas outlet 3-b, and has a particulate collecting filter member 4 embedded therein, and a particulate collecting filter member 4 embedded therein. An electric heater 5 is installed. 6 is a differential pressure sensor for measuring filter pressure loss, and 11 is a rotation speed sensor for measuring engine speed. Particulates in the engine exhaust gas are collected and removed on the filter member 4 as the exhaust gas passes through the filter member 4.

捕集が進むにつれて、フイルター部材の通気抵
抗は次第に上昇するが、これは差圧センサー6に
より検知される。この差圧はもちろんエンジン回
転数により大きく変動するが、エンジン回転数を
回転数センサー11で検知することにより回転数
の影響を消去した真のフイルター通気抵抗すなは
ち、微粒子の堆積程度を知ることができる。
As the collection progresses, the ventilation resistance of the filter member gradually increases, which is detected by the differential pressure sensor 6. Of course, this differential pressure varies greatly depending on the engine speed, but by detecting the engine speed with the speed sensor 11, it is possible to know the true filter ventilation resistance that eliminates the influence of the speed, in other words, the degree of particle accumulation. Can be done.

この方法により微粒子の堆積が所定の量になつ
たと検知された場合、この検知は7で示す制御装
置により前記2つの信号により行なわれるが、フ
イルター部材の排気ガス流入側端面に設置された
電気ヒーター5に通電が行なわれ、電気ヒーター
5が赤熱し、電気ヒーターの周囲に存在する微粒
子が加熱され、微粒子の燃焼が開始する。電気ヒ
ーター近傍の微粒子が燃焼を行なうと、その発熱
は排気ガス流により下流側に輸送される。下流側
に存在する微粒子は上流より流入する熱により順
次加熱され燃焼を行ないフイルター上の微粒子は
ほとんどが燃焼除去される。以下微粒子捕集装置
の詳細について説明を行なう。第2図は、従来の
電気加熱手段を有する微粒子捕集装置の例であ
る。3は、内部にフイルター部材を収納する金属
容器で、排気ガス流入口3−a、同流出口3−b
を有している。4は、コージライト等より成る多
孔質セラミツク製フイルターである。
When it is detected by this method that a predetermined amount of particulates has been deposited, this detection is carried out by the control device shown at 7 using the two signals mentioned above. 5 is energized, the electric heater 5 becomes red hot, the particulates present around the electric heater are heated, and combustion of the particulates begins. When particulates near the electric heater combust, the heat generated is transported downstream by the exhaust gas flow. The particulates present on the downstream side are sequentially heated and combusted by the heat flowing in from upstream, and most of the particulates on the filter are removed by combustion. The details of the particle collection device will be explained below. FIG. 2 is an example of a particulate collector having a conventional electric heating means. 3 is a metal container that stores a filter member inside, and has an exhaust gas inlet 3-a and an exhaust gas outlet 3-b.
have. 4 is a porous ceramic filter made of cordierite or the like.

該フイルターの部分拡大を第3図に示す。該フ
イルターには径l=1〜4mm、通常は、径約2mm
程度の多数の通気孔があり全体としてスポンジ状
をなしている。4−aは、フイルター部材の骨
格、4−bは同通気孔を示す。5は、ニクロム線
等よりなる電気ヒーターで、フイルター部材4の
上流側端面に設置され、フイルター上に捕集され
た微粒子への着火の役をになう。4′は電気ヒー
ター5の保持を行なうための役をになうセラミツ
ク製ハニカム部材で、多数の通気孔4″を有して
いる。また21はフイルター部材を弾性的に容器
内に保存するための金属織物製クツシヨン材、2
2はクツシヨン材部分への排気ガスが流入するの
を防止するシール材である。5′は電気ヒーター
5に給電を行なうためのターミナルで電気ヒータ
ーの一端が接続される。5″は電気ヒーターの他
端の容器へのアースポイントを示す。8はバツテ
リーで、リレー9を介して電気ヒーター5への給
電が行なわれる。
A partially enlarged view of the filter is shown in FIG. The filter has a diameter of 1 to 4 mm, usually about 2 mm.
It has a spongy shape with many ventilation holes. 4-a shows the skeleton of the filter member, and 4-b shows the ventilation hole. Reference numeral 5 denotes an electric heater made of nichrome wire or the like, which is installed on the upstream end face of the filter member 4 and serves to ignite the fine particles collected on the filter. Numeral 4' is a ceramic honeycomb member that serves to hold the electric heater 5, and has a large number of ventilation holes 4''. Numeral 21 is a ceramic honeycomb member that serves to hold the electric heater 5, and has a large number of ventilation holes 4''. Metal fabric cushion material, 2
2 is a sealing material that prevents exhaust gas from flowing into the cushion material portion. 5' is a terminal for supplying power to the electric heater 5, to which one end of the electric heater is connected. Reference numeral 5'' indicates a grounding point to the container at the other end of the electric heater. Reference numeral 8 indicates a battery, and power is supplied to the electric heater 5 via a relay 9.

以上の構成の捕集装置において前述のごとき作
動が行なわれるわけであるが、第2図に示す従来
のものにおいては、機関高回転時の排気ガス流量
の多い場合において、排気ガス流による電気ヒー
ターの冷却が著しく、フイルター上の微粒子を加
熱し着火を行なうことが困難になるという欠点を
有している。
The above-mentioned operation is performed in the collection device with the above configuration, but in the conventional device shown in Fig. 2, when the exhaust gas flow rate is large at high engine speed, the electric heater using the exhaust gas flow is activated. The disadvantage is that the cooling of the particles is significant, making it difficult to heat and ignite the particles on the filter.

なお、この場合、フイルターに流入する排気ガ
ス流速は、フイルターの排気ガス流入側端面上
で、いたる所ほぼ均一となつている。
In this case, the flow rate of the exhaust gas flowing into the filter is substantially uniform everywhere on the exhaust gas inflow side end face of the filter.

本発明は以上の点に鑑み、フイルターに流入す
る排気ガスの流速を部分的に不均一にする手段を
設け、不均一となつた部分の特に低流速の部分に
電気ヒーターを設置することにより機関回転時に
もフイルター材に付着した微粒子への着火を容易
ならしめ、着火可能な機関運転条件を拡大しよう
とするものである。
In view of the above points, the present invention provides a means for partially making the flow velocity of exhaust gas flowing into the filter non-uniform, and installs an electric heater in the non-uniform part, particularly in the low-flow velocity part, to reduce the flow rate of the exhaust gas into the filter. The purpose is to make it easier to ignite fine particles attached to the filter material even during rotation, and to expand the engine operating conditions under which ignition is possible.

以下本発明の実施例を図によつて説明する。本
発明の第1実施例を示す第4図において、第2図
と同一符号は各々同一構成要素を示す。24は本
発明の構成要素をなすガイドパイプで排気ガス流
出側端面24′は、ハニカム部材の排気ガス流入
側端面4に十分近接する様に設置される。以上
のごとくに容器の排気ガス流入側において、排気
ガスの流れを局部に集中させる流速制御手段を設
けることにより、フイルターに流入する排気ガス
流速を部分的に不均一にすることが出来る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 4 showing the first embodiment of the present invention, the same reference numerals as in FIG. 2 indicate the same components. Reference numeral 24 denotes a guide pipe which is a component of the present invention, and the exhaust gas outflow side end face 24' is installed sufficiently close to the exhaust gas inflow side end face 4 of the honeycomb member. As described above, by providing a flow velocity control means for locally concentrating the flow of exhaust gas on the exhaust gas inflow side of the container, the flow velocity of the exhaust gas flowing into the filter can be made partially non-uniform.

第2図に示す従来の構成のもの、及び第4図に
示す本発明の実施例によるものの、フイルター上
流側端面での排気ガス流入速度の測定結果を第5
図に示す。ガイドパイプなしのものにおいては、
排気ガス流入速度は、全く均一であるが、(同図
a)本発明の実施例のガイドパイプ24を設けた
ものにおいては、ガイドパイプの流出口に相対す
る所の流入速度が高くなり、(同図b)その他の
部分は、逆に流入速度が低下している。本発明に
おいては、この様な流入速度の不均一を作り、流
入速度の低くなつた所に電気ヒーターを設置する
ことにより、微粒子への着火が良好になるわけで
ある。第2図に示す、従来の微粒子捕集装置と、
第4図に示す、本発明になる微粒子捕集装置の、
ヒーター装着部の排気ガス流速対機関回転数の関
係、及び、ヒーターによる着火可能な領域を第1
2図に示す。
The measurement results of the exhaust gas inflow velocity at the upstream end face of the filter in the conventional configuration shown in FIG. 2 and the filter according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
As shown in the figure. For those without guide pipe,
The exhaust gas inflow velocity is completely uniform, but in the case where the guide pipe 24 of the embodiment of the present invention is provided (FIG. 1A), the inflow velocity at the part opposite to the outlet of the guide pipe is high, and ( Figure b) In other parts, on the contrary, the inflow speed is decreasing. In the present invention, by creating such non-uniformity in the inflow velocity and installing an electric heater at a location where the inflow velocity is low, fine particles can be ignited effectively. A conventional particulate collection device shown in FIG. 2,
The particulate collection device according to the present invention shown in FIG.
The relationship between the exhaust gas flow velocity and the engine speed at the heater installation part and the area where the heater can ignite are determined first.
Shown in Figure 2.

図中、曲線A及びBは従来の微粒子捕集装置、
及び、本発明になる微粒子捕集装置のエンジン回
転数対ヒーター装着部の排気ガス流速の関係を示
すものであり、これより明らかな様に、同一エン
ジン回転数では、本発明になる装置においては、
排気ガス流速は従来のものの約半分となつてい
る。また着火可能なエンジン回転数も、従来のも
のが約1500rpm以下であるものに対し、本発明の
ものにおいては約2800rpmまで着火可能領域が拡
大しており、優れた効果をもつことがわかる。
In the figure, curves A and B represent the conventional particle collection device;
It also shows the relationship between the engine rotation speed and the exhaust gas flow rate at the heater attachment part of the particulate collector according to the present invention.As is clear from this, at the same engine rotation speed, in the device according to the present invention, ,
The exhaust gas flow rate is approximately half that of the conventional model. Furthermore, the engine speed at which ignition is possible has been expanded to about 2800 rpm in the conventional engine, whereas the engine speed in the present invention has been expanded to about 2800 rpm, and it can be seen that it has an excellent effect.

なおこの場合のエンジンは排気量、2200c.c.、ま
たフイルターの排気ガス流入断面積は、いづれも
145cm2のものの場合である。
In this case, the engine displacement is 2200c.c., and the exhaust gas inflow cross-sectional area of the filter is
This is the case for a 145cm 2 item.

第6図に第2の実施例を示す。第4図に示す第
1実施例においては、ガイドパイプの流出口はた
だ一つのものについて示したが、この第2の実施
例においては、これを複数個としても良いことを
示すものである。25はガイドパイプ、25−a
は同パイプの排気ガス流出口を示す。
FIG. 6 shows a second embodiment. In the first embodiment shown in FIG. 4, only one guide pipe outlet is shown, but in this second embodiment, it is shown that there may be a plurality of outlets. 25 is a guide pipe, 25-a
indicates the exhaust gas outlet of the same pipe.

また第7図に第3の実施例を示す。前述の実施
例においては、フイルターへの流入排気ガス流速
を不均一にする手段として、ガイドパイプを設け
た場合を示したが、第7図に示す第3の実施例に
おいては、ガイドパイプの代りに穴明きプレート
を用いても良いことを示すものである。図におい
て26はハニカム部材4′の近くに設けた穴明き
プレートで、26′は該プレートに設けた複数の
排気ガス流出口を示す。なお、本実施例及び前述
の実施例いづれにおいても、排気ガス流出口とハ
ニカム部材端面との距離は、3〜10mm程度に取ら
れる。なお、第8図に該穴明きプレートの斜視図
を示す。第4の実施例を第9図に示す。前述まで
の実施例においては、ほぼ軸対称形状の容器を用
いた場合の例を示したが、第4の実施例において
は容器そのものの形状を工夫することにより、フ
イルターへの排気ガス流入速度の不均一を作り出
すことを可能にするものの例である。同図におい
て、フイルター材4は、円柱状、又は楕円柱状を
なしてのり、排気ガス流入口3−aは、フイルタ
ー材の中央部でなく、フイルター部材の縁の部分
にしかもフイルター部材上流側端面に近接17開
口する様になしている。また排気ガス排出口3−
bは、排気ガス流入口3−aと反対側の縁部に設
けてあり、フイルター内の排気ガス流れは、全体
として、フイルターを斜めによぎる流れを形成す
る。また図に示すごとく電気ヒーターは、排気ガ
ス流入口からの噴流に直接さらされない個所に、
設けられる。なお第1〜第3の実施例において
は、ヒーターの保存方法として、セラミツク製ハ
ニカム部材を用いる場合を示したが、電気ヒータ
ーは、無機質接着材等により、フイルター部材端
面に直接接着することも可能である。第9図に示
す実施例は、この様な方法によりヒーターを設け
た場合を示し、第1〜第3の実施例で示したハニ
カム部材は用いていない。
Further, FIG. 7 shows a third embodiment. In the above-described embodiment, a guide pipe was provided as a means to make the flow rate of exhaust gas flowing into the filter non-uniform, but in the third embodiment shown in FIG. 7, a guide pipe was provided instead of the guide pipe. This shows that a perforated plate may also be used. In the figure, 26 is a perforated plate provided near the honeycomb member 4', and 26' indicates a plurality of exhaust gas outlet ports provided on the plate. In both this embodiment and the above-mentioned embodiments, the distance between the exhaust gas outlet and the end face of the honeycomb member is set to about 3 to 10 mm. Incidentally, FIG. 8 shows a perspective view of the perforated plate. A fourth embodiment is shown in FIG. In the previous embodiments, an example was shown in which a container with a substantially axially symmetrical shape was used, but in the fourth embodiment, by devising the shape of the container itself, the velocity of exhaust gas flowing into the filter can be reduced. This is an example of what makes it possible to create non-uniformity. In the same figure, the filter material 4 has a cylindrical or elliptical shape, and the exhaust gas inlet 3-a is not located at the center of the filter material, but at the edge of the filter member, and at the upstream end surface of the filter member. It is arranged so that 17 openings are opened in the vicinity. Also, exhaust gas outlet 3-
b is provided at the edge opposite to the exhaust gas inlet 3-a, and the exhaust gas flow within the filter as a whole forms a flow that crosses the filter obliquely. In addition, as shown in the figure, electric heaters are installed in locations that are not directly exposed to the jet from the exhaust gas inlet.
provided. In addition, in the first to third embodiments, the case where a ceramic honeycomb member is used as a storage method for the heater is shown, but the electric heater can also be directly bonded to the end surface of the filter member using an inorganic adhesive or the like. It is. The embodiment shown in FIG. 9 shows a case where a heater is provided by such a method, and the honeycomb member shown in the first to third embodiments is not used.

また第1〜第3の実施例においてもハニカム部
材を使用しなくとも良い、その場合においても、
本発明の方法により、排気ガス流入速度の不均一
を作り出せることは言うまでも無い。
Also, in the first to third embodiments, it is not necessary to use a honeycomb member, and even in that case,
It goes without saying that the method of the present invention makes it possible to create non-uniformity in the exhaust gas inflow velocity.

以上、フイルター収納容器の排気ガス流入口の
形状等を工夫することにより、フイルターに流入
する排気ガス流速を不均一にする方法について述
べて来た。この他に流速を不均一にする方法とし
て、フイルターの排気ガス上流側端面の構造の工
夫によつて同様の効果が得られる場合が有る。こ
れを第10図によつて説明する。同図において、
4は上述のごときセラミツク製フイルター部材、
5は電気ヒーターであり、27は本発明の構成要
素をなす通気抵抗部材で、フイルター部材4と同
様に多孔質セラミツク製部材であり、電気ヒータ
ー5の前面に各ヒーターの全面をおおう形で設置
する。通気抵抗部材27の厚みはほぼ2〜8mm程
度である。電気ヒーターの前面にこの様にフイル
ター部材4と同質のセラミツク部材27を設置す
ることにより、電気ヒーター接着部の排気ガス流
速は、他の部分にも比べ著しく減少し、他の実施
例と同様に、微粒子への着火が良好になるという
特徴を有する。なお第11図に第10図に示す実
施例の斜視分解図を示す。セラミツク製部材27
と、4との接合は、無機質接着剤により行なうこ
とが出来る。
So far, we have described a method of making the flow rate of exhaust gas flowing into the filter non-uniform by devising the shape of the exhaust gas inlet of the filter storage container. In addition, as a method of making the flow velocity non-uniform, the same effect may be obtained by devising the structure of the exhaust gas upstream end face of the filter. This will be explained with reference to FIG. In the same figure,
4 is a ceramic filter member as described above;
Reference numeral 5 designates an electric heater, and reference numeral 27 designates an airflow resistance member that is a component of the present invention, which is made of porous ceramic like the filter member 4, and is installed in front of the electric heater 5 so as to cover the entire surface of each heater. do. The thickness of the ventilation resistance member 27 is approximately 2 to 8 mm. By installing the ceramic member 27 of the same quality as the filter member 4 on the front surface of the electric heater, the exhaust gas flow rate at the bonded part of the electric heater is significantly reduced compared to other parts. , which is characterized by good ignition of fine particles. Incidentally, FIG. 11 shows an exploded perspective view of the embodiment shown in FIG. 10. Ceramic member 27
and 4 can be joined using an inorganic adhesive.

次に本発明になる微粒子捕集装置の具体的効果
について述べると、まず第2図に示す従来の装置
においては、排気量2200c.c.の機関排気系に装着し
た場合、機関回転数1500rpm以上の場合には排気
ガスの流れによるヒーターの冷却が著しく、微粒
子への着火が不可能であつたのに対し、本発明に
なる第4図の第1実施例のものにおいては、機関
回転数約2800rpmにおいて微粒子への着火が可能
であり、優れた効果が有ることがわかつている。
Next, to discuss the specific effects of the particulate collection device of the present invention, first of all, in the conventional device shown in Fig. 2, when installed in an engine exhaust system with a displacement of 2200 c.c., the engine speed is 1500 rpm or more. In this case, the heater was cooled significantly by the flow of exhaust gas, making it impossible to ignite the particles, whereas in the first embodiment shown in FIG. 4, which constitutes the present invention, the engine speed was approximately It is known that it is possible to ignite fine particles at 2800 rpm and has excellent effects.

以上述べてきたごとく、本発明は、従来ほとん
ど均一であつたフイルター部材への排気ガス流入
速度を、流速制御手段である容器の排気ガス流入
口に設けたガイドパイプ、もしくは穴明きプレー
ト等の作用により不均一化し、その結果生じる低
流速の部分に電気ヒーターを設置することにより
機関高回転時にも、電気ヒーター設置部の排気ガ
ス流速は、低く維持することが出来、結果とし
て、フイルター上の微粒子への着火がエンジン高
回転時にも可能になるという優れた効果を有す
る。
As described above, the present invention improves the flow rate of exhaust gas into the filter member, which has been almost uniform in the past, by using a guide pipe or a perforated plate provided at the exhaust gas inlet of the container, which is a flow rate control means. By installing an electric heater in the area where the flow rate is low due to nonuniformity due to It has the excellent effect of allowing fine particles to be ignited even at high engine speeds.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の微粒子捕集装置を用いた内燃
機関排気系の全体を示す配置図。第2図は従来の
微粒子捕集装置の縦断面図、第3図は同装置に用
いるセラミツク製フイルターの部分拡大図、第4
図は本発明の第1実施例の縦断面図、第5図は本
発明装置と従来装置との流速分布の比較の説明
図、第6図は本発明の第2の実施例の縦断面図、
第7図は同第3実施例の縦断面図、第8図は同実
施例における穴明きプレートの斜視図、第9図は
本発明の第4実施例の縦断面図、第10図は同第
5実施例の縦断面図、第11図は同実施例の分解
斜視図、第12図は本発明装置と従来装置とにお
けるエンジン回転数対ヒーター装着部排気ガス流
速を比較するグラフである。 1……内燃機関、2……排気集合管、3……フ
イルター収納容器、4……フイルター、5……電
気ヒーター、6……差圧センサー、7……制御装
置、8……バツテリー、9……リレー、11……
回転数センサー、24,25……ガイドパイプ、
26……穴明きプレート、27……通気抵抗部
材。
FIG. 1 is a layout diagram showing the entire exhaust system of an internal combustion engine using the particulate collector of the present invention. Figure 2 is a vertical cross-sectional view of a conventional particle collection device, Figure 3 is a partially enlarged view of a ceramic filter used in the same device, and Figure 4
The figure is a longitudinal sectional view of the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of a comparison of flow velocity distribution between the device of the present invention and a conventional device, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the second embodiment of the present invention. ,
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the third embodiment, FIG. 8 is a perspective view of a perforated plate in the same embodiment, FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 11 is a longitudinal cross-sectional view of the fifth embodiment, FIG. 11 is an exploded perspective view of the same embodiment, and FIG. 12 is a graph comparing the engine rotational speed versus the exhaust gas flow rate at the heater installation part in the device of the present invention and the conventional device. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Internal combustion engine, 2... Exhaust collecting pipe, 3... Filter storage container, 4... Filter, 5... Electric heater, 6... Differential pressure sensor, 7... Control device, 8... Battery, 9 ...Relay, 11...
Rotation speed sensor, 24, 25...Guide pipe,
26...Perforated plate, 27...Airflow resistance member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内燃機関の排気系に通気性及び耐熱性を有す
るフイルター部材を配設してなる微粒子捕集装置
において、 前記フイルター部材の上流側に、該フイルター
部材に流入する排気ガスの流速分布を不均一化さ
せる流速制御手段を設置し、該流速制御手段によ
つて前記フイルター部材の上流側端面の低流速と
なる部分に電気ヒーターを配設したことを特徴と
する電気加熱手段を有する微粒子捕集装置。 2 前記流速制御手段として、フイルター収納容
器の排気ガス流入口部に単数もしくは複数のフイ
ルターに向かつて流れる排気ガス噴流を形成する
部材を設置した特許請求の範囲第1項記載の微粒
子捕集装置。 3 前記流速制御手段として、フイルター部材の
再生時の排気ガス流入側端面にほぼ密着して設置
した電気ヒーターの上流側に、該電気ヒーターを
覆つて通気抵抗部材を設置した特許請求の範囲第
1項記載の微粒子捕集装置。
[Scope of Claims] 1. In a particulate collection device comprising a filter member having air permeability and heat resistance disposed in the exhaust system of an internal combustion engine, exhaust gas flowing into the filter member is disposed upstream of the filter member. An electric heating means characterized in that a flow velocity control means is installed to make the flow velocity distribution uneven, and an electric heater is disposed at a portion of the upstream end face of the filter member where the flow velocity becomes low due to the flow velocity control means. A particulate collection device having a 2. The particulate collection device according to claim 1, wherein the flow rate control means includes a member installed at the exhaust gas inlet of the filter storage container to form an exhaust gas jet flowing toward one or more filters. 3. As the flow rate control means, a ventilation resistance member is installed on the upstream side of an electric heater installed in close contact with the end face of the exhaust gas inflow side during regeneration of the filter member, covering the electric heater. The particulate collection device described in .
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