JPH03168314A - 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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JPH03168314A
JPH03168314A JP1305592A JP30559289A JPH03168314A JP H03168314 A JPH03168314 A JP H03168314A JP 1305592 A JP1305592 A JP 1305592A JP 30559289 A JP30559289 A JP 30559289A JP H03168314 A JPH03168314 A JP H03168314A
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昭和 小島
Shinji Miyoshi
新二 三好
Mitsuo Inagaki
光夫 稲垣
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はディーゼルエンジンの排気ガス微粒子浄化装置
に関し、特にこれに使用するセラミック製微粒子捕集フ
ィルタの再生時の熟損傷を効果的に防止する排気ガス微
粒子浄化装置に関する。
[従来の技術] ディーゼルエンジンの排気管には、排気ガス中のカーボ
ン粒子等の微粒子を捕集して浄化する浄化装置が設けら
れており、その一例を第9図で説明する。
図において、エンジン5の排気管4は途中を分岐せしめ
、分岐管の一方は中間部を大径として内部にセラミック
製の微粒子捕集フィルタ1を設置してある。この捕集フ
ィルタ1はハニカム構造を有する筒休で、隔壁11(第
10図)で仕切られた多数の流路1a、1bを有すると
ともに、隣接する流路1a、1bは上流四と下流側の端
部が交互に閉鎖されている(第11図)。しかして、捕
集フィルタ上の上流側より至った排気ガスは、上流側へ
開口する流路1a内へ流入し、隔壁11を通過して隣接
する流路1bより下流測へ流出する。
この時、排気ガス中に含まれる微粒子は上記隔壁11で
通過を阻まれてここに捕集され堆積する。
微粒子の堆積が進行すると通気抵抗が増加し、捕集フィ
ルタ1の前後差圧が増大してエンジン3の出力低下を招
くため、堆積微粒子を周期的に除去する!z・要がある
。そこで、例えば捕集フィルタ1の」二流側端面に、第
1−0図に示す如くヒータ2を設けて捕集微粒子を加熱
燃焼せしめて除去している。
[発明が解決しようとする課題] ところで、この燃焼浄化時に、上記抽集フィルタの特に
中心部温度が過度に上昇するとともに、比較的低温の外
周部との間に大きな温度勾配を生じて、熟損傷するとい
う問題があり、また、低温の上記外周部では堆積微粒子
が燃え残り、完全な浄化ができないことがあった。
これを第12図に示し、図中実線は抽集フィルタの中心
部(第10図のB部領域)温度の経時変化、破線は外周
部く第1 0図のC部領域)温度の経時変化を示すもの
である。この場合の中心部の最高温度T1は、捕集フィ
ルタに損傷を与える程に上昇する場合があり、また、外
周部との大きな温度差ΔTl  (100〜300゜C
程度〉により温度勾配も過度なものとなっている。なお
、外周部の温度が低いのは、熱が排気管の管壁を経て外
部へ放散され易いからである。
かかる問題を解決する試みが例えば実開昭591521
19号公報に開示されており、これはフィルタ中心部の
隔壁厚を所定の中間位置を境に外周部のそれよりも段状
に厚くして、上記中心部の排気ガス通気量を減少せしめ
7′:らのであるが、これによると壁厚が段状に変化す
る部分で熱容量が大きく変わるため、この部分で却って
熱損傷が生じ易いという問題がある。
本発明はかかる課題を解決するもので、微粒子捕集フィ
ルタの再生時の損傷を有効に防止するとともに、フィル
タ外周部における再生不良も生じ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。
[課題を解決するための手段] 本発明の構戒を説明すると、排気ガス微粒子浄化装置は
、エンジンの排気管に設けられて排気ガス中の微粒子を
捕集するセラミック製微粒子捕集フィルタを、中心部よ
り外周部に向けて漸次フイルタ部の流通面積が大きくな
るように形成するとともに、捕集された微粒子を加熱燃
焼せしめて微粒子捕集フィルタを再生するヒータを、少
なくとも上記微粒子捕集フィルタの中心部と外周部に分
割して設け、かつ、外周部のヒータに通電した後、中心
部のヒータに通電する通電手段を設けたものである。
1作用] 上記構或の浄化装置において、微粒子捕集フィルタは、
外周部においてフィルタ部の排気ガス通過面積を大きく
してあるから、微粒子は中心部よりも外周部により多く
捕集堆積する。堆積する微粒子はカーボンや未燃の燃料
であるから、第13図に示す如く、再生時のフィルタ温
度は堆積星が多い部分ほど、微粒子の燃焼熱により高く
なる。
しかして、微粒子堆積量の多い外周部でフィルタ温度は
上昇し、微粒子堆積量の少ない中心部でフィルタ温度が
下降する結果、中心部と外周部の温度差は小さくなり、
温度勾配も小さくなって、フィルタの損傷か効果的に防
止される。フィルタ損傷の防止は、フィルタ中心部の過
度の温度上昇が抑えられることによっても達或される。
また、フィルタ外周部で温度が上昇することにより、こ
の部分での微粒子の燃焼不良は避けられる。
フィルタ中心部は、上述の如く微粒子堆積量が少ないの
で、着火がスムーズになされないことがある。そこで、
最初に外周部ヒータに通電してフィルタ外周部を再生し
た後、中心部ヒータに通電して、上記外周部再生時の発
熱を予熱として利用することにより、フィルタ中心部の
微粒子着火をスムーズになし、この部分の再生を良好に
行なう。
[第上実施例コ 第1図は、第2図に示す微粒子捕集フィルタ1の上流側
端面のA部拡大図である。抽集フィルタ上はハニカム横
造を有するセラミック製の円筒体で、隔壁11により区
画されて軸方向へ延びる多数の流路1a、1bが形或さ
れ、隣接する流路1a、1bは交互に上流側端部と下流
測端部が閉鎖されている。したがって、上流より至る排
気ガスは、上流へ開口する流路1a内へ流入し、隔壁1
1を通過して隣接する流路1bより下流側へ流出する。
上記各流路1a、1bを区画する隔壁}}は、外周部よ
り中心部に向けて(第1図の下方より上方)次第にその
壁厚が厚くしてあり、これにより、中心部へ向かう程、
各流路1a、1bに面する隔壁面積、すなわち排気ガス
の流通面積が小さくなっている。これにより、排気ガス
の通過に伴って、各流路1a.lbに面する隔壁1lに
堆積する微粒子は、第3図に示す如くフィルタ外周部で
多く、中心部に向かうに従って少なくなる。
かかる微粒子捕集フィルタ1の上流測端面には、第4図
に示す如くヒータ2A、2B、2C、2D、2Eが設け
てあり、このヒータとしては導電性セラミックやニクロ
ム線等が使用できる。これらヒータ2A〜2Eはフィル
タ端面の中心部13と、外周部14の四つの区画にそれ
ぞれ配設されて、外部の通電回路3に至っている(ヒー
タ2A、2Eの配線のみ図示)。
通電回路3は、最初にヒータ2Aに通電し、この後、順
次ヒータ2B〜2Dへ通電する。そして、フィルタ外周
部14の微粒子を燃焼せしめて再生が終了した後、ヒー
タ2Eへ通電してフィルタ中心部13の微粒子を燃焼せ
しめる。フィルタ外周部13には既述の如く、多量の微
粒子が捕集されているから、容易に着火燃焼し、速やか
にフィルタ再生がなされる。そして、上記外周部14の
燃焼熱が加わった状態で中心部ヒータ2Eに通電するか
ら、フィルタ中心部13の捕集微粒子が少なくても良好
に着火し、速やかな燃焼がなされる。
そして、この燃焼再生時に、フィルタ外周部14では捕
集微粒子量が多いから、燃焼温度は上昇し、一方、フィ
ルタ中心部13では捕集微粒子量が少ないことにより燃
焼温度は下降する。しかして、第5図に示す如く、再生
時のフィルタ中心部温度(図中実線〉と外周部温度(図
中破線)の差ΔT2は小さくなり、かつ上記中心部工3
の最高温度T2は低くなる。これにより、フィルタ中心
部13と外周部14間の温度勾配が小さくなるとともに
、フィルタ中心部13における温度上昇が過度となるこ
とはないから、捕集フィルタ1の損傷は効果的に防止さ
れる。
また、フィルタ外周部14の温度が上昇することにより
、微粒子の未燃が防止され、完全な再生が可能である。
なお、本実施例において、外周部ヒータを分割したのは
、電源の容量を考慮したものであり、電源に余裕がある
場合には一体のものとして良い。
[第2実施例] 第6図ないし第8図は本発明の第2実施例を示し、捕集
フィルタlはその中心部13と外周部■4で流路の径を
変えてある。すなわち、隔壁1■の壁厚を全て一定とし
て、中心部13では流路径を大きくなし(第7図〉、外
周部14では小さくしてある(第8図)。
これにより、フィルタ中心部13では流路に面する隔壁
11の面積、すなわち排気ガス通気面積が減少し、一方
、フィルタ外周部}4では増大する。
かかるフィルタ構造によっても上記実施例と同様の効果
がある。本実施例では隔壁11の壁厚を全て一定とした
から、中心部13と外周部l4の境界で流路径を段状に
変更しても、この部分で熱容量が急激に変化することは
なく、熱応力による損傷は生じない。
[発明の効果] 以上の如く、本発明の排気ガス微粒子浄化装置によれば
、捕集フィルタ再生時の中心部の過熱や、中心部より外
周部へ向けての急激な温度勾配を生じないから、熱損傷
の発生を効果的に防止することができ、また、フィルタ
外周部の温度が十分上昇することにより、この部分での
再生不良も回避される。
【図面の簡単な説明】
第l図ないし第5図は本発明の第1実施例を示し、第1
図は捕集フィルタ端面における第2図D部の部分拡大図
、第2図は捕集フィルタ端面の概略正面図、第3図は捕
集フィルタの部分縦断面図、第4図はヒータの配設状態
を示す概略斜視図、第5図はフィルタ温度の経時変化を
示すグラフ、第6図ないし第8図は本発明の第2実施例
を示し、第6図は捕集フィルタ端面の概略正面図、第7
図は第6図E部の部分拡大図、第8図は第6図F部の部
分拡大図、第9図ないし第12図は従来例を示し、第9
図はエンジン排気管の部分断面平面図、第10図は捕集
フィルタの全体縦断面図、第11図は第10図のA矢視
端面図、第12図はフィルタ温度の経時変化を示すグラ
フ、第13図は微粒子堆積量とフィルタ温度の関係を示
すク′ラフである。 1・・・微粒子抽集フィルタ la、1b・・・流路 l1・・・隔壁 13・・・中心部 14・・・外周部 2A、2B、2C、2D・・・外周部ヒータ2E・・・
中心部ヒータ 3・・・通電回路(通電手段) 4・・・排気管 5・ エンジン 第1図 第2図 第3図 微粒子埋積情 第4図 第5図 ○ 時 聞 第6図 第7図 第8図 第9図 5 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エンジンの排気管に設けられて排気ガス中の微粒子を捕
    集するセラミック製微粒子捕集フィルタを、中心部より
    外周部に向けて漸次フィルタ部の排気ガス通過面積が大
    きくなるように形成するとともに、捕集された微粒子を
    加熱燃焼せしめて微粒子捕集フィルタを再生するヒータ
    を、少なくとも上記微粒子捕集フィルタの中心部と外周
    部に分割して設け、かつ、上記外周部のヒータに通電し
    た後、中心部のヒータに通電する通電手段を設けたこと
    を特徴とする排気ガス微粒子浄化装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100472548B1 (ko) * 2001-10-22 2005-03-07 일진전기 주식회사 디젤차량의 배기가스 정화용 전기히터
US8057581B2 (en) 2007-08-31 2011-11-15 GM Global Technology Operations LLC Zoned electrical heater arranged in spaced relationship from particulate filter
JP4842146B2 (ja) * 2004-01-13 2011-12-21 エムコン テクノロジーズ エルエルシー フィルタでのすすの堆積に応じたエンジン性能を監視する方法及び装置
US8112990B2 (en) 2007-09-14 2012-02-14 GM Global Technology Operations LLC Low exhaust temperature electrically heated particulate matter filter system
US8252077B2 (en) 2007-09-17 2012-08-28 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated particulate filter heater insulation
US8388741B2 (en) 2007-08-14 2013-03-05 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated particulate filter with reduced stress

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