JPS6411805B2 - - Google Patents

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JPS6411805B2
JPS6411805B2 JP9332582A JP9332582A JPS6411805B2 JP S6411805 B2 JPS6411805 B2 JP S6411805B2 JP 9332582 A JP9332582 A JP 9332582A JP 9332582 A JP9332582 A JP 9332582A JP S6411805 B2 JPS6411805 B2 JP S6411805B2
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filter
heating elements
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Yukihisa Takeuchi
Masahiro Tomita
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
NipponDenso Co Ltd
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    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
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    • B01D46/80—Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning
    • B01D46/84—Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning by heating only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気ガス中に含まれるカー
ボン微粒子を捕集するとともに、捕集した微粒子
を燃焼除去する内燃機関のカーボン微粒子浄化装
置に関するものである。
近年、燃費性能が良いことから、デイーゼル機
関が車両用機関として使用されるようなつてきた
が、ガソリン機関に比べて多量のカーボン微粒
子、いわゆるスモークを排出するため、このスモ
ークの排出量を低減するに有効な微粒子浄化装置
が要求されている。
従来、この種の装置としては機関に排気ガス通
路に設置された耐熱性を有するフイルタ部材、例
えば多孔性のセラミツクあるいはメタルフアイバ
ーよりなるフイルタ部材と、このフイルタ部材の
排気ガス流入側端面またはその近傍に設置され、
フイルタ部材で捕集されたカーボン微粒子を加熱
着火せしめると同時にフイルタ部材を再生する電
気ヒータを具備する装置が知られている。
上記電気ヒータは、フイルタ部材の流入側端面
部に捕集された微粒子に着火する作用をなし、火
炎が後流へ伝播されることにより、フイルタ部材
全体に補集されたカーボン微粒子が燃焼除去され
るのであるが、排気ガスの温度がカーボン微粒子
の着火温度より低く、かつ排気ガス流量が多い場
合には、電気ヒータの発熱体の発生する熱が排気
ガスに奪われて、微粒子への着火が不確実になる
という問題があつた。
そこで、フイルタ部材の再生時には排気ガスを
バイパス路に流したり、あるいは上記微粒子浄化
装置を並列に２組設けて一方の再生時は他方を微
粒子捕集のために使用するといつた手段がとられ
ている。しかしながら、前者の場合にはフイルタ
再生中に未浄化の排気ガスやバイパス路より放出
されることになり、また後者の場合にはコストア
ツプおよび重量アツプとなる。また両者共に排気
ガス分岐用バルブが必要となる等構成が複雑とな
る。
本発明は上記の如きバイパス路を設けたり、浄
化装置を並設することなく、少ない電力消費で確
実にフイルタ部材に捕集された微粒子を着火せし
めるとともに、フイルタ部材全体の微粒子を燃焼
除去することができるカーボン微粒子浄化装置を
提供することを目的とするものである。
すなわち、本発明の浄化装置は、耐熱性のフイ
ルタ部材と、フイルタ部材の排気ガス流入側の端
部に設けたフイルタ再生用ヒータと、該ヒータに
通電するための通電手段を有する。ヒータは、電
力密度が異なる少くとも２種類の電気抵抗発熱体
を、フイルタ部材の上記端面全面に、ほぼ均一に
分布するように設置してある。そして、通電手段
はフイルタ再生時、発熱体のうちの上記電力密度
最大のものから通電を開始するように設定してあ
る。
本発明によれば、まず電力密度最大の発熱体に
接するフイルタ端面部の捕集カーボン微粒子が先
ず着火されて、その後流側へ火炎が伝播して後流
側のフイルタ部が再生される。
従つて再生部に排気ガスの多くが流通して、他
の部分の流量が少くなる。次に他の発熱体に通電
がなされるが、排気ガス流量が少ないことによ
り、排気ガスによる冷却作用が少なく、捕集微粒
子は容易に着火燃焼し、フイルタ部材全体の微粒
子が燃焼除去され、フイルタ部材の再生がなされ
るのである。
以下、図示の実施例によつて本発明を説明す
る。
第１図において、１は内燃機関、２は排気管、
３は本発明になるフイルタ再生用ヒータを具備し
た微粒子浄化装置であつて、装置３は排気管２の
途中に介設される。装置３は容器４、その中に収
納したフイルタ部材５および該部材５の排気ガス
流入側端面に設けたフイルタ再生用電気ヒータ６
を具備する。上記フイルタ部材５はコージエライ
ト、アルミナ等の耐熱性セラミツクでできてお
り、排気ガスが流通する多数の通気孔を有する発
泡体あるいはハニカム構造体である。
容器４には、フイルタ部材５の排気ガス上流側
および下流側の差圧を検知するための差圧センサ
１０が設けてある。センサ１０は制御装置９を介
してリレー７に接続されている。電気ヒータ６は
リレー７を介してバツテリ８に接続されている。
微粒子を含む排気ガスがフイルタ部材５を通過
するに伴ない、これ等に微粒子が捕集される。捕
集が進むにつれて、フイルタ部材５の通気抵抗が
次第に上昇し、フイルタ部材５の前後の差圧が増
す。差圧が所定値に達して差圧センサ１０に検知
されると、制御装置９からの信号でリレー７がオ
ンとなり、電気ヒータ６にバツテリ８から通電さ
れる。そして、電気ヒータ６の発熱により、フイ
ルタ部材５の上流側端面近くに捕集された微粒子
が加熱され、燃焼を開始する。そして燃焼熱がフ
イルタ部材５に捕集されている下流側の微粒子に
伝播して捕集微粒子全体が燃焼浄化される。
なお、上記差圧はエンジンの回転数により変動
するので、回転数センサ１１を制御装置９に接続
して、回転数の影響を消去した信号をリレー７に
送るようにすれば、より正確に微粒子堆積度に応
じて電気ヒータ６を作用させることができる。
第２図は本発明の第１の実施例を示すもので、
フイルタ部材５の排気ガス流入側端面には、電気
ヒータ６が設けてある。電気ヒータ６はニクロム
線の６個の電気抵抗発熱体６１ａ，６１ｂ，６１
ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆで構成されており、
端面全体にほぼ均一に分布している。上記発熱体
６１ａ〜６１ｆは無機接着剤にてフイルタ部材５
の端面に固着してある。各発熱体６１ａ〜６１ｆ
は同一線径、同一線長であつて、波形に形成され
ており、発熱体６１ｂ〜６１ｆはその波の高さ、
間隔が同一にしてある。発熱体６１ａは発熱体６
１ｂ〜６１ｆに比べると、波の高さは同じで、そ
の間隔ははるかに密に形成してある。したがつ
て、発熱体６１ａがフイルタ部材５の端面で占有
する面積は、発熱体６１ｂ〜６１ｆに比べると、
はるかに小さくなつている。これらの発熱体６１
ａ〜６１ｆは、リレー７（第１図）を介して、並
列にバツテリ８（第１図）に接続されている。
すなわち、リレー７は６個の接点（図示せず）
を有し、各接点の一端は上記バツテリ８に、他端
はそれぞれ上記発熱体に接続されている。これら
の接点は制御装置９からの信号で順次、１定時間
オンするようになつており、最初にオンになる接
点には発熱体６１ａが接続され、順次発熱体６１
ｂ〜６１ｆが他の接点にそれぞれ接続されてい
る。
内燃機関１（第１図）からの排気ガスがフイル
タ部材５を流通して、微粒子が堆積すると、フイ
ルタ部材５の前後の差圧が増す。差圧が所定値に
達して差圧センサ１０に検知されると、制御装置
９からの信号で、リレー７の発熱体６１ａに接続
された接点がオンになり、発熱体６１ａが発熱す
る。この発熱体６１ａは密に配設されているか
ら、フイルタ部材５への投入電力密度が大きく、
したがつて排気ガスの温度が低くかつ流量が多い
場合でも、フイルタ部材５の流入側端面に捕集さ
れた微粒子に容易に着火できる。火炎は排気ガス
流によつて後流側へ伝播し、この結果、発熱体６
１ａの後流側のフイルタ部材には、後流側ほど径
が大きくなつたほぼ円すい台状の再生部ができ
る。この再生部は流通抵抗が小さいから、排気ガ
スはほとんどこの部分を流れ、他の未再生部の流
量は小さくなる。
リレー７により順次、電力密度の小さな発熱体
６１ｂ〜６１ｆに通電されるが、これらを通過す
る排気ガス流量は小さいから、発熱体６１ｂ〜６
１ｆの発生する熱はほとんど奪われることなく、、
有効に捕集微粒子に作用して、確実に着火せしめ
る。火炎は後流へと燃え広がつて、捕集された微
粒子に燃焼浄化され、フイルタ部材全体が再生さ
れる。
以上の如く、本発明においてはフイルタ部材の
排気ガス流入側端面に設けた複数の発熱体のう
ち、フイルタ部材端面に投入される電力密度が最
も大きくなるように形成した発熱体によつて、低
温かつ大流量の排気ガスが通過するフイルタ部材
をまず部分的に再生するようにしたので、他の電
力密度の小さい発熱体によつても、残る未再生部
の再生が容易に行なえるようになつた。したがつ
てフイルタの再生に必要な電力が少なくて済む。
さらに切替バルブ、バイパスバルブ、バイパス管
等を不要としたので、構造も極めて簡単である。
第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、
フイルタ部材５の端面に形成された６個の発熱体
６１ａ〜６１ｆは全て同一線径、同一形状である
が、発熱体６１ａのみ抵抗の小さい白金でできて
おり、他の発熱体６１ｂ〜６１ｆは全てニクロム
線である。発熱体６１ａは抵抗が小さいため、発
生電力が大きく、フイルタ部材への投入電力密度
が大きい。したがつて、発熱体６１ａ〜６１ｆに
順次通電すれば第１の実施例と同一の効果を生
む。
第４図は本発明の第３の実施例を示すものであ
る。フイルタ部材５の端面に形成された６個の発
熱体６１ａ〜６１ｆは全て同一形状のニクロム線
であるが、発熱体６１ａのみ線径を太くしてあ
る。線径の太い発熱体６１ａは抵抗が小さいた
め、発生電力が大きく、投入電力密度が大きい。
したがつて発熱体６１ａ〜６１ｆに順次通電すれ
ば第１の実施例と同一の効果を生む。
第５図は本発明の第４の実施例を示すもので、
フイルタ部材５の端面に形成された６個の発熱体
６１ａ〜６１ｆは全て同一線径のニクロム線であ
るが、発熱体６１ａのみ波形の山の数が少なく、
線長が短かい。したがつて、発熱体６１ａの抵抗
は小さいから、投入電力密度が大きく、発熱体６
１ａ〜６１ｆに順次通電すれば第１の実施例と同
一の効果を生む。
第６図は本発明の第５の実施例を示すもので、
フイルタ部材５の端面に形成された６個の発熱体
６１ａ〜６１ｆは全て同一線径、同一形状のニク
ロム線であるが、発熱体６１ａを除く他の発熱体
６１ｂ〜６１ｆには直列に抵抗６２が接続してあ
り、発熱体６１ｂ〜６１ｆへの印加電圧が低くし
てある。したがつて、抵抗６２による電圧低下の
ない発熱体６１ａが最も電力密度が大きいから、
発熱体６１ａ〜６１ｆに順次通電すれば第１の実
施例と同一の効果を生む。
第７図は本発明の第６の実施例を示すもので、
フイルタ部材５の排気ガス流入側端面には、同一
幅の薄膜状の抵抗発熱体６１ａ，６１ｂ，６１
ｃ，６１a′，６１b′，６１c′が同一間隔で平行に
形成され、各発熱体６１ａ〜６１ｃ，６１a′〜６
１c′の両端部には、通電用端子６３が設けてあ
る。周辺部の発熱体６１ａ，６１a′は短かいた
め、抵抗が小さく、したがつて、発生電力が大き
いため、投入電力密度も大きい。フイルタ部材５
の再生時には電力密度の大きい発熱体６１ａ，６
１a′から通電し、順次発熱体６１ｂ，６１b′、発
熱体６１ｃ，６１c′の順に通電すれば、第１の実
施例と同一の効果を生む。
本発明は以上のような構成であるので、電力密
度最大の発熱体にまず通電して、フイルタ部材
の、この発熱体に続く部分を燃焼再生し、排気ガ
スの大部分をこの再生部に流す。これにより、他
の未再生部の流量は小さくなるから、電力密度の
小さい発熱体で充分再生ができ、総じて少ない電
力で、フイルタ部材の完全な再生ができる。また
切替バルブ、バイパスバルブ、バイパス管等を不
要としたので、構造も極めて簡単となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明になる再生用ヒータを具備した
微粒子浄化装置を排気管に介設した内燃機関の排
気系の構成図、第２図ないし第７図はそれぞれ本
発明の第１ないし第６の実施例を示す発熱体の配
置図である。 １……内燃機関、２……排気管、３……微粒子
浄化装置、５……フイルタ部材、６……フイルタ
再生用電気ヒータ、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６
１ｄ，６１ｅ，６１ｆ，６１a′，６１b′，６１
c′……電気抵抗発熱体、７……リレー、８……バ
ツテリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 排気ガス中のカーボン微粒子を捕集するため
    に内燃機関の排気ガス通路に設置したフイルタ部
    材と、該フイルタ部材に捕集された微粒子を燃焼
    除去してフイルタ部材を再生するためにフイルタ
    部材に付設したフイルタ再生用ヒータと、該再生
    用ヒータに通電するための通電手段とを具備する
    内燃機関のカーボン微粒子浄化装置において、フ
    イルタ再生用ヒータとして、フイルタ部材の排気
    ガス流入側端面に、電力密度が異なる少くとも２
    種類の電気抵抗発熱体を、端面全面にほぼ均一に
    分布するように設置するとともに上記通電手段に
    よる各発熱体への通電開始順序を、投入電力密度
    最大の発熱体を最先に設定したことを特徴とす
    る、内燃機関のカーボン微粒子浄化装置。
JP57093325A 1982-06-01 1982-06-01 内燃機関のカ−ボン微粒子浄化装置 Granted JPS58210310A (ja)

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