JP3116439B2 - 排気ガス微粒子浄化装置 - Google Patents

排気ガス微粒子浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気ガスを排出する例
えばディーゼルエンジンの排気管途中に設けられ、排気
ガス中に含まれる微粒子(以下パティキュレートと称す
る)を捕集する微粒子浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、ディーゼルエンジンに用
いられている微粒子浄化装置は、図4に示されるような
構成となっている。
【0003】即ち、ディーゼルエンジン10より排出さ
れる排ガスは、排気管12を通り、この排気管12中に
設けられた微粒子浄化装置14によって、排気ガス中に
含まれたパティキュレートを除去し、その後、パティキ
ュレートの除去された排気ガスが外部に流出するように
なっている。
【0004】この排気ガス中のパティキュレートを捕集
する微粒子浄化装置14は、パティキュレートを捕集す
る捕集フィルタ20、この捕集フィルタ20の上流側端
面に設けられ、堆積したパティキュレートを燃焼除去す
るヒータ21、捕集フィルタ20の前後差圧を検出する
圧力検出手段である差圧検出器22、捕集フィルタ20
の再生時において、排気ガスを捕集する捕集フィルタ2
0の上流側から下流側にバイパスさせるバイパス通路2
3よりなっている。
【0005】また、捕集フィルタ20は、図5に示す如
く、コージエライトセラミックよりなるハニカム構造を
有する筒体で、多孔質なセル壁25で仕切られた多数の
セル27を有するとともに、隣接するセル27は上流側
と下流側の端部が交互に閉鎖されている。
【0006】このような構成により、捕集フィルタ20
の上流側に到った排気ガスは、上流側に開口するセル2
7a内に流入し、セル壁25の図示しない多孔部を通過
して隣接するセル27bより下流側へ流出する。この
時、ディーゼルエンジン10から排出される排気ガス中
に含まれるパティキュレートはセル壁25で通過を阻ま
れてここに捕集され堆積する。
【0007】そして、パティキュレートの捕集が進むに
つれて、セル壁25にパティキュレートが堆積し、捕集
フィルタ20の前後差圧が増大し、エンジン10の出力
の低下という問題が生じるため、堆積したパティキュレ
ート量を捕集フィルタ20の前後差圧より検出して、こ
の検出信号により、パティキュレートの燃焼除去時期を
決定し、ヒータ21により、パティキュレートを燃焼除
去する。
【0008】また、捕集フィルタ20に堆積したパティ
キュレートの燃焼除去中には、排気ガスは、バイパス路
23を通るようにバルブ23aによって、制御されてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、捕集フィルタ
20に堆積したパティキュレートを燃焼除去している捕
集フィルタ20の温度分布を調べてみると、図6に示さ
れるように、捕集フィルタ20の中心部Aと周辺部Bと
では、その燃焼温度が異なる。
【0010】これは、周辺部Bでは、ケーシング30を
介して外部に熱が逃げてしまうのに対して、中心部Aで
は、燃焼熱が捕集フィルタ20の内部にこもるためであ
る。この時、中心部Aと周辺部Bとの温度差はΔTは、
条件によっては、400℃程度に達する場合がある。
【0011】そのため、例えば中心部Aの燃焼温度を捕
集フィルタ20の熱損傷を防止するために、900℃程
度に抑えようとすると、周辺部Bの燃焼温度が500℃
程度にしか上昇しないため、捕集フィルタ20の周辺部
において、パティキュレートが燃え残りさらに、このよ
うな従来の捕集フィルタ20の再生制御を行った場合、
図7に示すように、再生回数毎に、捕集フィルタ20の
周辺部Bに燃え残るパティキュレート量が増加し、再生
量が低下して、最後には、捕集フィルタ20の目詰まり
という問題が生じてしまうのである。
【0012】そこで、本発明は、上記問題を鑑みたもの
であり、捕集フィルタに堆積したパティキュレートを燃
焼除去することによる捕集フィルタの再生の回数を重ね
ても捕集フィルタにパティキュレートの燃え残りがほと
んど生じない排気ガス微粒子浄化装置を提供するもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】我々発明者らは、まず、
何故、捕集フィルタの再生毎にパティキュレートの燃え
残りが増加してしまうのか、その原因を探った。
【0014】そこで、上記現象の原因は、捕集フィルタ
の再生後のパティキュレートの燃え残り領域50が図8
のようになってしまうことから、この状態で次の捕集を
行い、続いて再生を行う場合、図8の斜線部分で示した
ような燃え残り領域50分だけ、捕集フィルタへの排気
ガスの通過面積A0が再生後の通過面積A1へと減少し
ており、そのためこの通過面積の減少分(A0→A1)
だけ、再生気体が通りにくくなってしまうことから、こ
の通過面積の減少分(A0→A1)が、パティキュレー
トの燃え残りの増加の原因となっているのではないかと
考えた。
【0015】つまり再生気体流量Qが一定であったとす
ると、通過面積が(A0→A1)と小さくなると、(再
生気体流量/通過面積)で表される再生気体流速V0
は、(再生前の通過面積A0/再生後の通過面積A1)
倍だけ速くなってしまう。再生気体流速V0が速くなっ
てしまうと、それだけヒータ21やパティキュレートの
燃焼熱量を奪うことになってしまい、さらにまた、捕集
フィルタにおけるパティキュレートの燃え残り量が増加
してしまうのである。
【0016】そこで、我々はさらに、再生気体流量Qを
一定において、通過面積Aの変化に対応する気体流速V
と捕集フィルタ20の再生率ηとの関係を調べた。その
結果を図9に示す。
【0017】図9から明らかなように、再生前の捕集フ
ィルタ20のパティキュレートの量に対する再生により
除去したパティキュレートの量の比である再生率ηは、
(気体流量Q/通過面積A)で表される再生気体流速V
の影響を大きく受け、流速が増加するに従い、V2まで
は再生率が増加し、V2において最高の再生率η1を示
す。しかし、それ以降は、再生気体流速Vが増加しても
再生率ηは減少し、例えば、気体流速V3においては、
再生率η2となってしまう。
【0018】これより、従来の微粒子浄化装置では、一
回目の再生は、再生率ηの最も良い流速V2となる様、
再生気体流量Qを(気体流速V2×再生前の通過面積A
0)とすれば良いが、図8のような燃え残り領域50が
形成されると、2回目以降の再生時には、前述のように
見掛け上、通過面積が(A0→A1)に減少して、流速
V3となってしまう。この流速V3は、V2の(気体流
量Q/再生後の通過面積A1)倍であり、従って、この
時の再生率ηは、η3まで下がってしまう。その結果、
燃え残り領域が拡大して、空気流速Vはより速くなって
しまうという悪循環を生じてしまう。そのためさらに捕
集フィルタ20の捕集,再生を行う毎に、燃え残り領域
50は徐々に広がることとなり、見掛け上通過面積がさ
らに狭まってしまう。
【0019】そして、このような現象が繰り返しされ、
最後には捕集フィルタ20が詰まり、排圧の上昇が生じ
てしまうことがはじめて見出されたのである。以上のよ
うに、我々発明者らは、再生気体流速Vと再生率ηと
は、密接な関係があることをはじめて見出し、この関係
にはじめて着目することにより、本発明を見出したので
ある。
【0020】そこで、第1の発明として、排気ガスの排
出経路途中に備えられ、排気ガス中に含まれるパティキ
ュレートを捕集する捕集フィルタと、この捕集フィルタ
によって捕集されたパティキュレートを燃焼除去させ、
捕集フィルタを再生する加熱手段と、この加熱手段によ
るパティキュレートの燃焼除去時において、パティキュ
レートの燃焼に必要な空気を供給する空気供給手段と、
加熱手段による捕集フィルタの再生毎に、空気供給手段
の空気流量を制御し、微粒子の燃焼除去量を制御する空
気流量制御手段とからなり、前記加熱手段と前記空気供
給手段から供給される空気のみとにより前記捕集フィル
タを再生するようにし、前記空気流量制御手段は、前記
加熱手段による前記捕集フィルタの再生する回数に応じ
て、前記空気供給手段の空気流量を変化させるようにし
た排気ガス微粒子浄化装置を提供するものである。
【0021】さらにまた、我々発明者らは、再生時の捕
集フィルタの前後差圧から再生に必要な空気流量を定量
的に決定できることを見出した。即ち、上述したよう
に、捕集フィルタの燃え残り領域の拡大とともに、通過
面積Aが減少し、そのため捕集フィルタの前後差圧ΔP
も変化することに着目した。
【0022】ここで図10に、燃え残り比率a({1−
捕集フィルタの再生後の通過面積A1/捕集フィルタの
初期の通過面積A0})に対する捕集フィルタの前後差
圧ΔPの関係を示すが、この図10からも明らかなよう
に、燃え残り比率aと捕集フィルタの前後差圧ΔPと
は、1対1に対応していることが分かる。
【0023】つまり、捕集フィルタの前後差圧ΔPよ
り、再生後の捕集フィルタの通過面積Aが分かる。さら
には、この通過面積Aが分かれば、再生空気流量Qに対
応する再生空気流速Vを予測することができるので、こ
の予想される再生空気流速Vが、例えば図9に示す再生
率ηの最適値となる再生空気流速Vとなるように、再生
空気流量Qを調整してやればよいのである。
【0024】ここで、燃え残り比率aと再生空気流量Q
との関係を図11に示すが、図11よりあきらかなよう
に、燃え残り比率aと再生空気流量Qの関係も1対1に
対応しており、燃え残り比率aが増加するに従い、再生
空気流量Qは遅くなるようにすればよいことが分かる。
【0025】以上のように、第2の発明では、排気ガス
の排出経路途中に備えられ、前記排気ガス中に含まれる
微粒子を捕集する捕集フィルタと、この捕集フィルタに
よって捕集された微粒子を燃焼除去させ、捕集フィルタ
を再生する加熱手段と、捕集フィルタの排気ガスの流入
側と排気ガスの排出側との差圧を検出する圧力検出手段
と、この加熱手段による微粒子の燃焼除去時において、
微粒子の燃焼に必要な空気を供給する空気供給手段と、
圧力検出手段からの信号に対応した、空気供給手段の空
気流量を制御し、捕集フィルタにより捕集した微粒子の
燃焼除去量を決定する空気流量制御手段とによって、空
気供給手段の空気流量を決定し、かつ前記加熱手段と前
記空気供給手段から供給される空気のみとにより前記捕
集フィルタを再生するようにし、前記空気供給によっ
て、前記捕集フィルタに供給される空気の空気速度が略
一定になるように、前記空気流量制御手段が、前記空気
供給手段の供給する空気流量を制御するようにした排気
ガス微粒子浄化装置を提供するものである。
【0026】
【作用】第1の発明により、加熱手段により、捕集フィ
ルタに堆積したパティキュレートを燃焼除去する際、
供給量を空気流量制御手段により制御することによっ
て、パティキュレートの燃焼除去量を制御できるので、
パティキュレートの燃え残りを少なくし、常に良好な再
生率が得られるとともに、燃え残り領域が拡大するのを
抑制する。また、第1の発明では、パティキュレートの
燃焼用気体源としては空気のみを用いるため、燃焼用気
体源として空気と排気ガスとの組合せを用いる場合に比
較して燃焼に必要な酸素量の確保が容易であり、この結
果、捕集フィルタに堆積したパティキュレートの燃焼不
良が発生することがなく、捕集フィルタの再生を確実に
行うことができる。
【0027】第2の発明により、圧力検出手段からの信
号により、再生空気供給手段が、この信号によって、燃
え残り比率aを推定し、さらにこの燃え残り比率aに対
応するあらかじめ決められた所定の再生空気流量Qを決
定する。そして、この決定された再生空気量Qを再生時
に捕集フィルタへ供給するために、再生空気供給手段に
信号を出力することによって、再生空気供給量に比例す
るパティキュレートの燃焼除去量を制御することがで
き、最適な捕集フィルタの再生を行うことができるもの
である。また、上記第1発明と同様に、空気のみを再生
用気体源として用いているため、該第1発明と同様の効
果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明の微粒子浄化装置を採用すること
によって、捕集フィルタの再生率の低下を抑制し、長時
間にわたって捕集フィルタの目詰まりを起こさず良好な
フィルタ特性を有する微粒子浄化装置を提供することが
できる。また、本発明は、再生用気体源として空気のみ
を用いているため、燃焼に必要な酸素量の確保が容易で
あり、この結果、捕集フィルタに堆積した微粒子の燃焼
不良が発生することがなく、捕集フィルタの再生を確実
に行うことができる。
【0029】
【実施例】図1は、本発明の微粒子浄化装置の全体構成
を示すものであり、図4と同一部材のものには同一符号
を示した。
【0030】第1実施例では、φ140mm、長さ13
0mmで容量2リットルの捕集フィルタ20を採用して
おり、捕集フィルタ20に堆積したパティキュレートを
燃焼除去するための加熱手段であるヒータ21が捕集フ
ィルタ20の下流側に設けられるとともに、この捕集フ
ィルタ20の下流側に、燃焼に必要な2次空気の供給の
ための気体供給手段であるポンプ32が設けられてい
る。
【0031】さらに、捕集フィルタ20の上流側には、
捕集フィルタ20の再生時に、排気ガスをバイパス管2
3により捕集フィルタ20の下流側にバイパスさせると
ともに、燃焼に使われた2次空気と排気ガスとが混合さ
れないように、第1の弁30によって、排気管12と排
出管33とが隔離されるようになっている。
【0032】また、バイパス管23の下流側には、捕集
フィルタ20の再生時に供給される2次空気が排出管1
2に直接流れないように、第2の弁31が形成されてい
る。さらに、第1実施例では、捕集フィルタ20の前後
差圧を検出する圧力検出器22の信号を入力することに
よって、捕集フィルタ20の再生時期を決定し、第1の
弁30、第2の弁31の作動を電磁アクチュエータ30
a、31aを介して制御するだけでなく、圧力検出器2
2の検出信号によって、ポンプ32の能力制御による捕
集フィルタ20への再生時の2次空気流量の制御を行う
気体流量制御手段である制御装置40が設けられてい
る。
【0033】次に、第1実施例の作動を説明する。第1
実施例では、3400ccのディーゼルエンジンを14
00rpmでフルロードの条件で駆動させ、このディー
ゼルエンジンの排気管12の途中に設けた第1実施例の
微粒子浄化装置によって、このディーゼルエンジンより
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕
集した。
【0034】捕集フィルタ20の再生時期は、捕集フィ
ルタ20の前後差圧を検出する圧力検出器22の前後差
圧を検出し、この圧力が所定圧力以上になった時に行う
ようにした。
【0035】圧力検出器22からの圧力信号によって、
制御装置41が再生時期であると判断した時には、制御
装置41からの信号によって、電磁アクチュエータ30
a及び31aを介して、第1の弁30及び第2の弁31
を作動させて、バイパス通路23によって、ディーゼル
エンジン10からの排気ガスを捕集フィルタ20を通過
させることなく、捕集フィルタ20の下流側にバイパス
させるようにする。
【0036】そして、制御装置41からの信号によっ
て、電磁アクチュエータ32aを介して、ポンプ32を
駆動させ、捕集フィルタ20に堆積したパティキュレー
トの燃焼に必要な再生空気を捕集フィルタ20に供給す
るとともに、捕集フィルタ20の下流側に設けられたヒ
ータ21に電圧を印加することによって、捕集フィルタ
20の下流側より捕集フィルタ20を加熱させ、パティ
キュレートを燃焼除去させる。この時の再生空気流量Q
は、図9に示される最適な再生率η1を達成することの
できる空気流速V2となるように、設定したものであ
り、第1実施例では、再生空気流量Qを90リットル/
minとした。
【0037】そして、所定時間になれば、制御装置40
からの信号によって、ヒータ21の電圧印加、ポンプ3
2を中止するとともに、第1および第2の弁30及び3
1を開口させて、捕集フィルタ20の再生を終了する。
【0038】その時、捕集フィルタ20の横断面は、図
8のように、燃え残ったパティキュレートが捕集フィル
タ20の略周辺部に堆積しており、そのため捕集フィル
タ20の通過面積A0が通過面積A1に減少している。
【0039】このパティキュレートの燃え残りは、捕集
フィルタ20の外周からの放熱作用により、燃焼温度が
急激に冷え、発生するものである。1回目の捕集フィル
タ20の再生が行われた後、再度、ディーゼルエンジン
から排出される排ガスに含まれるパティキュレートを捕
集,再生するが、その作用を以下に詳述する。
【0040】まず、捕集フィルタ20の前後差圧を検出
する圧力検出器22からの信号によって、制御装置40
が再生時期であると判断すると、再び電磁アクチュエー
タ30aおよび31aを介して、第1及び第2の弁30
および31を閉じる。そして、排気ガスをバイパス管2
3によって、捕集フィルタ20を通過させることなく、
捕集フィルタ20の下流側に到達させる。
【0041】そののち、はじめに、1回目と同じ再生空
気流量Qである90リットル/minをポンプ32によ
って、捕集フィルタ20に供給するように、制御装置4
0がポンプ32を制御する。そして、この時の捕集フィ
ルタ20の前後差圧ΔPが100Paであることを圧力
検出器22によって検出することにより、制御装置40
は、図10の関係から再生空気の燃え残り比率aが約6
0%であると、算出し、さらに、この燃え残り比率aが
約60%であることから、図11より、再生空気流量が
40リットル/minであると算出する。そして、第2
回目の再生空気流量Qが決定されると、その決定量に従
って流量制御手段40が、電磁アクチュエータ32aを
介して、ポンプ32を駆動させるとともに、ヒータ21
に電圧を印加させ、捕集フィルタ20に堆積したパティ
キュレートを燃焼除去させる。
【0042】この2回目のパティキュレートの燃焼除去
においては、従来、空気再生流量が一定であったため
に、図9の如く再生空気流速Vが増加し、再生率ηが非
常に悪くなってしまったが、第1実施例においては、再
生空気流量Qを最適に変化させるに伴い、再生流速Vを
V2とすることにより、図9の如く良好な再生率η1と
することができた。
【0043】また、3回目以降のパティキュレートの燃
焼時にも、ヒータ21への電圧印加の前に、ポンプ32
によって、捕集フィルタ20に対して、1回目と同じ流
量の再生空気を流し、その時の前後差圧を検出して、最
適な再生空気流量Qを設定し、良好な再生率ηを得るこ
とができる。
【0044】図2に、第1実施例の結果を示す。図2よ
り明らかなように、本実施例を採用することによって、
再生時の捕集フィルタ20へ供給するパティキュレート
の燃焼除去のための再生空気流量を最適量に調整するこ
とができたので、再生回数を7回以上行っても、再生率
ηの減少が殆ど見られない優れた微粒子捕集装置を提供
することができた。
【0045】次に、本発明の第2実施例について述べ
る。第2実施例では、空気流量制御手段である制御装置
40の制御装置40の制御が第1実施例と異なるのみ
で、微粒子浄化装置14の構成は同様なものを使用して
いる。
【0046】第1実施例では、制御装置40が圧力検出
器22よりの信号値によって、再生空気流量Qを再生の
度に決定していたが、再生空気流量Qをあらかじめ設定
された値とした。即ち、圧力検出器22によって、パテ
ィキュレートの再生時期と判断した時には、第1回目の
空気供給量Qを最高再生率η1を得ることができる空気
供給流量Qとし、第2回目以降の再生は、第1回目の空
気供給量Qよりも少ない空気流量となるように設定され
ている。
【0047】図3は、第2実施例の再生回数に対する再
生空気流量Qを示している。図3に示すように、第2実
施例では、捕集フィルタ20における再生後のパティキ
ュレートの燃え残り量は、再生条件が一定であれば略一
定であると仮定することによって、第2回目以降の再生
空気流量Qを捕集フィルタの前後差圧ΔPを検出するこ
となしで、決定することができた。
【0048】即ち、第1回目の再生率が60パーセント
であるとする時、空気通過面積A1は初期通過面積A0
の40%程度となる。これは燃え残りの形態が図8に示
す様に先細りとなるためで、再生率に対して通過面積の
減少割合は大きい。これにより、燃え残り割合aが60
%であると導くことができるので、この導かれた燃え残
り比率aに対する良好な再生効率η1を得ることができ
る再生空気流量Qを40リットル/minとしている。
【0049】第2実施例を採用することによって、第1
実施例の如く差圧検出することによって、再生毎に再生
空気流量Qを決定する必要がなく、簡単な構成とするこ
とができる。
【0050】また、第3実施例として、捕集フィルタ2
0の前後差圧ΔPが設定値を越えたらそれに見合った空
気量、即ち、図10,11で決まる燃え残り比率a,空
気流量Qで再生を行う様にする。つまり、捕集フィルタ
20の再生後の前後差圧ΔPを一定以下に常に維持する
という思想にのっとったものであり、設定ΔPによって
は数回に1回のエア流量制御となり、また、制御も簡単
なものとなる。
【0051】前記実施例では、再生時期を捕集フィルタ
の前後差圧より判断していたが、ディーゼルエンジンの
回転数、走行距離等から再生時期を判断してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の微粒子浄化装置を示す全体構成図
である。
【図2】第1実施例の再生回数と再生率ηとの関係を示
す特性図である。
【図3】第2実施例の再生回数と再生率ηとの関係を示
す特性図である。
【図4】従来の微粒子浄化装置の全体構成図である。
【図5】微粒子浄化装置の捕集フィルタの構成断面図で
ある。
【図6】捕集フィルタにおける燃焼時間に対する燃焼温
度の関係を示す特性図である。
【図7】再生回数に対する再生率の関係を示す特性図で
ある。
【図8】捕集フィルタの燃え残り状態を示す捕集フィル
タの断面模式図である。
【図9】再生空気流速に対する再生率の関係を示す特性
図である。
【図10】燃え残り比率に対する捕集フィルタ前後差圧
の関係を示す特性図である。
【図11】燃え残り比率に対する再生空気流量の関係を
示す特性図である。
【符号の説明】
1 20 捕集フィルタ 21 加熱手段 22 圧力検出手段 32 空気供給手段 40 空気流量制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−110618(JP,U) 実開 平2−135623(JP,U) 実開 平3−118212(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスの排出経路途中に備えられ、前
    記排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタ
    と、 該捕集フィルタによって捕集された微粒子を燃焼除去さ
    せ、前記捕集フィルタを再生する加熱手段と、 該加熱手段による前記微粒子の燃焼除去時において、前
    記微粒子の燃焼に必要な空気を供給する空気供給手段
    と、 前記空気供給手段の空気流量を制御することによって、
    前記微粒子の燃焼除去量を制御する空気流量制御手段
    と、 からなり、前記加熱手段と前記空気供給手段から供給さ
    れる空気のみとにより前記捕集フィルタを再生するよう
    にし、 前記空気流量制御手段は、前記加熱手段による前記捕集
    フィルタの再生する回数に応じて、前記空気供給手段の
    空気流量を変化させる ことを特徴とする排気ガス微粒子
    浄化装置。
  2. 【請求項2】 排気ガスの排出経路途中に備えられ、前
    記排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する捕集フィルタ
    と、 該捕集フィルタによって捕集された微粒子を燃焼除去さ
    せ、前記捕集フィルタを再生する加熱手段と、 前記捕集フィルタの前記排気ガスの流入側と前記排気ガ
    スの排出側との差圧を検出する圧力検出手段と、 該加熱手段による前記微粒子の燃焼除去時において、前
    記微粒子の燃焼に必要な空気を供給する空気供給手段
    と、 前記圧力検出手段からの信号に対応した、前記空気供給
    手段の空気流量を制御し、前記捕集フィルタにより捕集
    した前記微粒子の燃焼除去量を決定する空気流量制御手
    段と、 からなり、前記加熱手段と前記空気供給手段から供給さ
    れる空気のみとにより前記捕集フィルタを再生するよう
    し、 前記空気供給によって、前記捕集フィルタに供給される
    空気の空気速度が略一定になるように、前記空気流量制
    御手段が、前記空気供給手段の供給する空気流 量を制御
    する ことを特徴とする排気ガス微粒子浄化装置。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5458673A (en) * 1992-11-26 1995-10-17 Nippon Soken, Inc. Exhaust gas particulate purifying process for internal combustion engine
KR0148603B1 (ko) * 1993-06-03 1998-11-02 이소가이 찌세이 배기가스 정화 장치
JP2839851B2 (ja) 1994-03-23 1998-12-16 日本碍子株式会社 排ガス処理方法および装置
FR2747941B1 (fr) * 1996-04-30 1998-05-15 Commissariat Energie Atomique Filtre electrostatique a procede de decolmatage rapide sans rupture de confinement
JP3546294B2 (ja) * 1998-04-28 2004-07-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6471918B1 (en) 2000-08-03 2002-10-29 Starfire Systems, Inc. Filter, regeneration and soot-removing systems and applications
US6422001B1 (en) * 2000-10-10 2002-07-23 Bae Systems Controls Inc. Regeneration control of particulate filter, particularly in a hybrid electric vehicle
US6565636B1 (en) 2001-07-13 2003-05-20 Benjamin G. Thompson Exhaust cleaning device
DE102004046638A1 (de) * 2004-09-25 2006-03-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US20060191412A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Caterpillar Inc. Filter service system and method
US7546762B2 (en) * 2005-09-01 2009-06-16 International Engine Intellectual Property Company, Llc Acute angle pressure sensor probe and method
US7468085B2 (en) * 2005-12-19 2008-12-23 Caterpillar Inc. System and method for cleaning a filter
US7896956B2 (en) * 2006-11-30 2011-03-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for regenerating filter and apparatus thereof
GB2467949A (en) * 2009-02-20 2010-08-25 Clive Robert Rich Apparatus for improving the operation of a particulate filter by heating
US8505284B2 (en) * 2011-07-26 2013-08-13 GM Global Technology Operations LLC Stratified particulate filter regeneration system
DE102022003961A1 (de) 2021-11-18 2023-05-25 Mercedes-Benz Group AG Passives Regenerationssystem für Benzin-/Dieselpartikelfilter (DPF/GPF) eines Fahrzeugs und Verfahren davon

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4450682A (en) * 1980-02-18 1984-05-29 Nippon Soken, Inc. Carbon particulates cleaning device for diesel engine
JPS58180715A (ja) * 1982-04-16 1983-10-22 Tsuchiya Mfg Co Ltd 排気処理装置
US4589254A (en) * 1983-07-15 1986-05-20 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Regenerator for diesel particulate filter
DE3328097A1 (de) * 1983-08-04 1984-08-16 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zum regenerieren eines russabbrennfilters zur reinigung von dieselmotor-abgasen
JPH0621544B2 (ja) * 1983-11-09 1994-03-23 株式会社日立製作所 デイ−ゼルエンジン排気浄化装置
US4875336A (en) * 1988-01-12 1989-10-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas emission control device for diesel engine
JPH0621552B2 (ja) * 1989-02-13 1994-03-23 いすゞ自動車株式会社 パティキュレートトラップの再燃焼装置
JPH0623538B2 (ja) * 1989-03-30 1994-03-30 いすゞ自動車株式会社 パティキュレートトラップの再燃焼装置

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