JPH0530963B2 - - Google Patents

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JPH0530963B2
JPH0530963B2 JP58067045A JP6704583A JPH0530963B2 JP H0530963 B2 JPH0530963 B2 JP H0530963B2 JP 58067045 A JP58067045 A JP 58067045A JP 6704583 A JP6704583 A JP 6704583A JP H0530963 B2 JPH0530963 B2 JP H0530963B2
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JP
Japan
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exhaust gas
trap
heater
exhaust
bypass pipe
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JP58067045A
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English (en)
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JPS59194019A (ja
Inventor
Kyoshi Isotani
Kenichiro Takama
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS59194019A publication Critical patent/JPS59194019A/ja
Publication of JPH0530963B2 publication Critical patent/JPH0530963B2/ja
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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
    • F01N3/031Exhaust 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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • F01N3/032Exhaust 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 having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start during filter regeneration only
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はデイーゼルエンジンの排気ガス処理装
置に関し、更に詳しくは、排気ガス中に含まれる
カーボン粒子及びそれと同様な粒状物(以下、排
気微粒子またはパテイキユレートという)を物理
的方法によつてフイルタエレメント等の適切な捕
集材(トラツプ材)に捕集し、捕集された排気微
粒子を周期的に焼却し、捕集材を再生するに適し
た排気微粒子浄化装置に関する。
従来技術 この種の排気微粒子はカーボン粒子のように可
燃性のものがほとんどで、このような可燃性の微
粒子を捕集し、捕集された微粒子を焼却して捕集
材を再生するデイーゼルパテイキユレートトラツ
プは種々公知である。そして捕集パテイキユレー
トを燃焼してトラツプを再生させる手段として一
般に電気ヒータが用いられている。即ち、電気ヒ
ータを捕集材の全面に取り付け、このヒータによ
り捕集材の表面に付着した排気微粒子を燃焼さ
せ、それを熱源として下流の微粒子を自然させる
ものである。
しかるにヒータ着火時にトラツプを流れる排気
ガスの流速が大きすぎるとヒータによつて加熱さ
れるヒータ近傍の捕集パテイキユレートは排気ガ
ス流により熱が奪われ冷却されてしまうので着火
不良となる。そのため従来はトラツプの再生域が
非常に限定され効率の良い再生ができなかつた。
発明の目的 本発明の目的は斯かる問題を解消すべく、トラ
ツプの再生可能領域の拡大を図りつつかつその再
生制御を簡単に行おうとするものである。
発明の構成 上述の目的を達成するために本発明によれば、
排気微粒子を捕集するトラツプ材とこのトラツプ
材により捕集された排気微粒子を着火燃焼せしめ
る電気ヒータとを有するパテイキユレートトラツ
プをデイーゼルエンジンの排気ガス径路中に設け
たデイーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置にお
いて、上記パテイキユレートトラツプを迂回する
バイパス管中にバイパス管通路を開閉制御する制
御弁を設け、上記ヒータを複数に分割したヒータ
素子からなる分割ヒータとし、上記パテイキユレ
ートトラツプの上流側排気ガス径路中に上記電気
ヒータへの排気ガス径路の一部を遮り、排気ガス
の少なくとも一部の流れ方向をバイパス管通路側
に強制的に偏向させるガス流偏向手段を設け、ト
ラツプ再生時に前記制御弁を開弁すると共に排気
ガスの流れ方向に見て上記ガス流偏向手段の下流
に位置するヒータ素子から通電を開始することを
構成上の特徴とする。
実施例 以下、添付図面を参照し本発明の実施例につい
て詳細に説明する。
トラツプ容器12は排気マニホルド後流の主排
気管5に取付けられる。トラツプ12の内部には
捕集材(トラツプ材)20がある。このトラツプ
材20としては、公知の発泡セラミツクおよびこ
れに類似する材料を用いることができる。即ち、
トラツプ材20は三次元の網目構造で、その内部
を排気ガスが流通可能でありかつ排気ガスに含ま
れている排気微粒子をその網目間に捕集すること
ができるようになつている。
トラツプ容器12の上流端には電気ヒータ16
が取付けられる。ヒータ16は例えば主排気管の
通路全体に亘るようにジグザグ状に曲折させた複
数のヒータ線あるいは公知のセラミツクヒータで
よく、そのプラス側端子はリレー21を介してバ
ツテリ22に接続され、マイナス側端子はトラツ
プ容器12(接地電圧)に接続される。
この電気ヒータ16に通電することによりまず
ヒータ近傍のトラツプ材20に捕集されたパテイ
キユレートを着火せしめ、次いでその火炎を排気
ガス流により下流に伝播させトラツプ全体の燃焼
再生を行う。ヒータ16への通電時期(再生時
期)は公知の如くエンジン回転数、エンジン負
荷、エンジン水温、排気ガス圧力、排気ガス温、
等の検出信号により所定の運転条件の下でマイク
ロコンピユータにより制御される。
主排気管5にはトラツプ12の上流側及び下流
側を連結するバイパス管6が設けられる。そして
このバイパス管6内にはバイパス管6の通路を所
定時のみ開放する単なるON−OFF作動式の常閉
制御弁31が設けられる。制御弁31のアクチユ
エータとしては例えばこれにリンク結合されるダ
イヤフラム装置33を用いることができる。ダイ
ヤフラム装置33の負圧作動室は負圧切替弁
(VSV)35を介して大気またはバキユームポン
プに選択的に連結される。即ち、ダイヤフラム装
置33がバキユームポンプあるいはその他の負圧
領域に連結されると開閉弁31は開弁し、バイパ
ス管6の通路を開放する。その結果、制御弁31
の閉弁時にトラツプ12側に流れていた全ての排
気ガスは制御弁31の開弁時にその大部分がバイ
パス管6を通つて流れるようになる。このように
制御弁31の閉弁時に排気ガスの大部分がトラツ
プ側よりもむしろバイパス側に流れるようにする
ために好ましくは排気マニホルドからの排気ガス
の流れ(矢印X)としてみた場合にバイパス管6
の方がむしろそのスムーズな流路延長(矢印Y)
上にあるようにするのが好ましい。即ち主排気管
5は排気ガスの流れとして見た場合にはその入口
41及び出口43の角度がバイパス管6よりも大
きく変化している。このようにすることによつて
制御弁31の開弁時には排気ガスの多くはバイパ
ス管6に流れるようになる。また制御弁31は通
常は閉弁位置にあるが、その時には実質上すべて
の排気ガスはトラツプ12側に流れそのパテイキ
ユレートがトラツプ材20によつて有効に捕集さ
れる。
VSV35の切替制御はマイクロコンピユータ
(図示せず)からの出力信号Sにより次のような
方法でなされる。即ち、ヒータ16によるパテイ
キユレートの着火開始時には前述の如く排気ガス
の流速が大きすぎると着火不良が生じる。そこで
着火開始時には制御弁31を開弁してトラツプ1
2に排気ガスがほとんど流れないようにする。着
火完了後は素早く制御弁31を再閉鎖して排気ガ
スをトラツプ12に流しその流れによつて着火火
炎をトラツプ下流の捕集パテイキユレートに伝播
させる。このように、制御弁31はヒータによる
着火開始時のみ開放するようにアクチユエータ3
3により制御される。
扨て上述の如き排気微粒子浄化装置において、
開閉弁31が開放位置にあるときにはトラツプ1
2側に流れる排気ガスの量は上述の如く本来なら
ゼロにしたいという要請がある。しかるに入口部
41と出口部43との間には排気ガスの圧力差が
あるために開閉弁31の開弁時にもある程度の排
気ガスがトラツプ側に流れることは止むを得なか
つた。そこで本発明はトラツプの入口側に排気ガ
スの流れが直接ヒータにあたらないようにするた
めのガス流偏向手段を設けたものである。この偏
向手段は第1図に示す実施例においては入口部4
1に設けられたフイン25により形成される。フ
イン25は排気ガスの流れをバイパス管6に向か
つてなめらかに偏向せしめるもので、従つて好ま
しくは排気管5の上流端5aと同一の湾曲を呈す
る。フイン25の下流には排気ガスが直接当たら
ないヒータ部分16aが形成される。
また、第2図に示す実施例では偏向手段は主排
気管5とバイパス管6との分岐部の壁の一部26
として構成される。壁部26も排気ガスの流れを
主としてバイパス管6側に向ける形状をしてお
り、その下流に排気ガスが直接当たらないヒータ
部分16aが形成される。尚、第2図において2
3はトラツプ材20を保持するワイヤネツトを示
す。
このように排気ガス偏向手段を設けることによ
り開閉弁31の開弁時にトラツプ側に流れようと
する排気ガスの流れはその一部が強制的にバイパ
ス管側に向けられ、従つてトラツプ側に流れる排
気ガス量、即ち、排気ガス流速を減少せしめるこ
とができる。
本発明の特徴によれば、第1,2図において渦
巻き27で示す如き排気ガス流速の遅い部分、即
ち、ヒータ部分16aから通電を開始する。その
ため、例えばヒータ16として特開昭57−210115
号に開示されるが如き、電気加熱素子をセラミツ
クでコーテイングしたセラミツクヒータ素子を複
数個分散して配置した分割型セラミツクヒータを
用いればヒータ素子の着火順序を任意に制御でき
るのでヒータ部分16aに存在するヒータ素子を
最初に通電することができる。こうすることによ
り着火は排気ガスの流速がほとんどゼロに近いと
ころで行われるので一層効果的である。
発明の効果 以上に記載した如く本発明によればバイパス管
内の制御弁の開放時にトラツプ側に流れる排気ガ
スの流速(量)を低減させることができるのでト
ラツプの再生燃焼を広範囲の運転条件下で確実に
行うことができる。
また特に、本発明によれば、トラツプ再生時に
は制御弁を開放した上で、排気ガスの流速が最も
遅いところのヒータ素子から通電を開始するので
トラツプに捕捉された排気微粒子が着火され易
く、この着火部分の温度が上昇する結果、トラツ
プ全体の温度もそれにつれて上昇し、その時、残
りのヒータ素子にも通電され、その結果、残りの
トラツプ上流部分に捕捉された排気微粒子が着火
燃焼し、かくしてトラツプ全体にわたつて確実に
再生が行われる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る排気微粒子浄化装置の全
体構成概略図、第2図は第1図とは別の実施例を
示す要部拡大断面図。 5……主排気管、6……バイパス管、12……
トラツプ容器、20……トラツプ材、25……フ
イン、26……壁部、31……制御弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 排気微粒子を捕集するトラツプ材とこのトラ
    ツプ材により捕集された排気微粒子を着火燃焼せ
    しめる電気ヒータとを有するパテイキユレートト
    ラツプをデイーゼルエンジンの排気ガス径路中に
    設けたデイーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置
    において、上記パテイキユレートトラツプを迂回
    するバイパス管を設けると共に該バイパス管中に
    バイパス管通路を開閉制御する制御弁を設け、上
    記ヒータを複数に分割したヒータ素子からなる分
    割ヒータとし、上記パテイキユレートトラツプの
    上流側排気ガス径路中に上記電気ヒータへの排気
    ガス径路の一部を遮り、排気ガスの少なくとも一
    部の流れ方向をバイパス管通路側に強制的に偏向
    させるガス流偏向手段を設け、トラツプ再生時に
    上記制御弁を開弁すると共に排気ガスの流れ方向
    に見て上記ガス流偏向手段の下流に位置するヒー
    タ素子から通電を開始することを特徴とするデイ
    ーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置。
JP58067045A 1983-04-18 1983-04-18 デイ−ゼルエンジンの排気微粒子浄化装置 Granted JPS59194019A (ja)

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JP58067045A JPS59194019A (ja) 1983-04-18 1983-04-18 デイ−ゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

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JPS59194019A JPS59194019A (ja) 1984-11-02
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JP58067045A Granted JPS59194019A (ja) 1983-04-18 1983-04-18 デイ−ゼルエンジンの排気微粒子浄化装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5612685A (en) * 1979-07-12 1981-02-07 Tokyo Shibaura Electric Co Twoodimensional image memory system
JPS57204415U (ja) * 1981-06-22 1982-12-25
JPS5828504A (ja) * 1981-07-27 1983-02-19 Nippon Soken Inc 電気加熱手段を有する微粒子捕集装置
JPS58222908A (ja) * 1982-06-21 1983-12-24 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気ガス微粒子浄化装置

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JPS59194019A (ja) 1984-11-02

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