JPH0868314A - ディーゼルパティキュレートフィルタの構造 - Google Patents
ディーゼルパティキュレートフィルタの構造Info
- Publication number
- JPH0868314A JPH0868314A JP6226111A JP22611194A JPH0868314A JP H0868314 A JPH0868314 A JP H0868314A JP 6226111 A JP6226111 A JP 6226111A JP 22611194 A JP22611194 A JP 22611194A JP H0868314 A JPH0868314 A JP H0868314A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- exhaust gas
- main
- valve
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ディーゼルパティキュレートフィルタの構造
において、主フィルタの再生処理を良好に達成すると共
に、再生処理での過熱を防止する。 【構成】 本発明は、ディーゼルエンジンの排気系に配
置された主フィルタ1、その中央にサブフィルタ2を配
置する。サブフィルタ2の排気ガス流入側にバイパス弁
9を配置し、主フィルタ1の排気ガス流入側に開閉弁5
を配置する。開閉弁5を構造する筒状弁体には、下流端
部に半径方向内向きに延びる絞り部31及び主排気ガス
通路12に連通する通孔8が形成されている。開閉弁5
は、スプリング25のばね力によって通孔8を主排気ガ
ス通路12に開口し、スプリング25のばね力に抗する
バイパス通路14を流れる排気ガス流量による絞り部3
1の抵抗によって主排気ガス通路12への開度が自動的
に調節される。
において、主フィルタの再生処理を良好に達成すると共
に、再生処理での過熱を防止する。 【構成】 本発明は、ディーゼルエンジンの排気系に配
置された主フィルタ1、その中央にサブフィルタ2を配
置する。サブフィルタ2の排気ガス流入側にバイパス弁
9を配置し、主フィルタ1の排気ガス流入側に開閉弁5
を配置する。開閉弁5を構造する筒状弁体には、下流端
部に半径方向内向きに延びる絞り部31及び主排気ガス
通路12に連通する通孔8が形成されている。開閉弁5
は、スプリング25のばね力によって通孔8を主排気ガ
ス通路12に開口し、スプリング25のばね力に抗する
バイパス通路14を流れる排気ガス流量による絞り部3
1の抵抗によって主排気ガス通路12への開度が自動的
に調節される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
から排出される排気ガスをフィルタで捕集して加熱焼却
するディーゼルパティキュレートフィルタの構造に関す
る。
から排出される排気ガスをフィルタで捕集して加熱焼却
するディーゼルパティキュレートフィルタの構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、エンジンの排気ガスを処理する排
気ガス処理装置として、多孔質フィルタを用いたディー
ゼルパティキュレートフィルタでは、そのフィルタのパ
ティキュレートの捕集面積が大きく、そのフィルタにパ
ティキュレートが堆積して捕集される。その堆積したパ
ティキュレートを焼却するため、フィルタの表面に加熱
ヒータを取り付け、パティキュレートの堆積量が所定基
準を超えると、加熱ヒータに電流を流し、パティキュレ
ートを加熱焼却し、フィルタを再生している。
気ガス処理装置として、多孔質フィルタを用いたディー
ゼルパティキュレートフィルタでは、そのフィルタのパ
ティキュレートの捕集面積が大きく、そのフィルタにパ
ティキュレートが堆積して捕集される。その堆積したパ
ティキュレートを焼却するため、フィルタの表面に加熱
ヒータを取り付け、パティキュレートの堆積量が所定基
準を超えると、加熱ヒータに電流を流し、パティキュレ
ートを加熱焼却し、フィルタを再生している。
【0003】従来、特開平2−256812号公報に
は、電気的に再生可能なパティキュレートトラップが開
示されている。該パティキュレートトラップは、ガス透
過性支持体、複数のセラミックスファイバーからなる繊
維層及びヒータから成り、繊維層がヒータと共にガス透
過性支持体から半径方向に延びる空間に配置され、該繊
維層の隙間に排気ガスを流して排気ガス中のパティキュ
レートをヒータの近傍に捕集し、ヒータを通電すること
によって捕集したパティキュレートを焼却するものであ
る。セラミックス繊維は、連続した溶融シリカ、ガラ
ス、アルミナシリカ、ジルコニアシリカ、アルミナクロ
ミア、チタニア、黒鉛、炭化ケイ素、アルミナボリアシ
リカから選定されたものである。更に、セラミックス繊
維は、ガス透過性支持体又はヒータ上に直接に編組又は
巻き付けられている。
は、電気的に再生可能なパティキュレートトラップが開
示されている。該パティキュレートトラップは、ガス透
過性支持体、複数のセラミックスファイバーからなる繊
維層及びヒータから成り、繊維層がヒータと共にガス透
過性支持体から半径方向に延びる空間に配置され、該繊
維層の隙間に排気ガスを流して排気ガス中のパティキュ
レートをヒータの近傍に捕集し、ヒータを通電すること
によって捕集したパティキュレートを焼却するものであ
る。セラミックス繊維は、連続した溶融シリカ、ガラ
ス、アルミナシリカ、ジルコニアシリカ、アルミナクロ
ミア、チタニア、黒鉛、炭化ケイ素、アルミナボリアシ
リカから選定されたものである。更に、セラミックス繊
維は、ガス透過性支持体又はヒータ上に直接に編組又は
巻き付けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
パティキュレートフィルタは、車両等に搭載するため、
できるだけコンパクトに構成し且つカーボン、煤、HC
等のパティキュレートの捕集が効率的になるように構成
することが必要である。パティキュレートは、酸素と反
応して容易に燃焼するが、燃焼には高温度が必要であ
り、排気ガス温度のみでは完全に燃焼することができな
い。従来の再生可能なディーゼルパティキュレートフィ
ルタは、同じサイズのフィルタを排気ガス流れに二個並
列に配置し、一方のフィルタがパティキュレートの捕集
によって詰まると、他方のフィルタに排気ガスを流し、
詰まった方のフィルタにパティキュレートの焼却に必要
な空気を送り込んでフィルタを加熱し、捕集されたパテ
ィキュレートを焼却してフィルタを再生している。
パティキュレートフィルタは、車両等に搭載するため、
できるだけコンパクトに構成し且つカーボン、煤、HC
等のパティキュレートの捕集が効率的になるように構成
することが必要である。パティキュレートは、酸素と反
応して容易に燃焼するが、燃焼には高温度が必要であ
り、排気ガス温度のみでは完全に燃焼することができな
い。従来の再生可能なディーゼルパティキュレートフィ
ルタは、同じサイズのフィルタを排気ガス流れに二個並
列に配置し、一方のフィルタがパティキュレートの捕集
によって詰まると、他方のフィルタに排気ガスを流し、
詰まった方のフィルタにパティキュレートの焼却に必要
な空気を送り込んでフィルタを加熱し、捕集されたパテ
ィキュレートを焼却してフィルタを再生している。
【0005】また、主フィルタとバイパスフィルタ即ち
サブフィルタとを持つディーゼルパティキュレートフィ
ルタについては、主フィルタとサブフィルタに排気ガス
中のパティキュレートが堆積した時には、主フィルタと
サブフィルタとをスクリーニングして再生する必要があ
る。主フィルタとサブフィルタとの再生は、排気ガス上
流側に配置された加熱ヒータに通電し、約600℃以上
に加熱し、パティキュレートを加熱焼却する方法が最も
確実である。
サブフィルタとを持つディーゼルパティキュレートフィ
ルタについては、主フィルタとサブフィルタに排気ガス
中のパティキュレートが堆積した時には、主フィルタと
サブフィルタとをスクリーニングして再生する必要があ
る。主フィルタとサブフィルタとの再生は、排気ガス上
流側に配置された加熱ヒータに通電し、約600℃以上
に加熱し、パティキュレートを加熱焼却する方法が最も
確実である。
【0006】しかしながら、フィルタを再生するため、
加熱ヒータに通電する時に、フィルタに空気が流れてい
ると、加熱されている金網等の加熱ヒータが冷却されて
温度が上昇せず、パティキュレートを加熱焼却できない
状態が発生する。また、再生しているフィルタに空気が
全く流れないと、O2 が供給されず、パティキュレート
が加熱焼却されないことになる。また、フィルタに堆積
されたパティキュレートは、金網等の加熱ヒータの加熱
と共に焼却され、パティキュレートの焼却が進むに従っ
てフィルタの捕集目が粗くなり、フィルタの空気抵抗が
小さくなり、フィルタに空気が流れ易く、温度低下を来
すようになる。
加熱ヒータに通電する時に、フィルタに空気が流れてい
ると、加熱されている金網等の加熱ヒータが冷却されて
温度が上昇せず、パティキュレートを加熱焼却できない
状態が発生する。また、再生しているフィルタに空気が
全く流れないと、O2 が供給されず、パティキュレート
が加熱焼却されないことになる。また、フィルタに堆積
されたパティキュレートは、金網等の加熱ヒータの加熱
と共に焼却され、パティキュレートの焼却が進むに従っ
てフィルタの捕集目が粗くなり、フィルタの空気抵抗が
小さくなり、フィルタに空気が流れ易く、温度低下を来
すようになる。
【0007】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、ディーゼルエンジンから排出される排気ガ
ス中に含まれているカーボン、煤、HC等のパティキュ
レートを捕集する主フィルタとサブフィルタとを設け、
主フィルタの主排気ガス通路を開閉する開閉弁とサブフ
ィルタのバイパス通路にバイパス弁を設け、開閉弁をバ
イパス通路に流れる排気ガス流量に応じて自動的に主排
気ガス通路の開度を自動的に調節できるように構成し、
バイパス弁を開放して主フィルタに再生する時に、主フ
ィルタへの空気が余り送り込まれないように開閉弁で主
排気ガス通路の開度を絞り、主フィルタが冷却され過ぎ
るのを防止し、主フィルタの再生を完結できるディーゼ
ルパティキュレートフィルタの構造を提供することであ
る。
ことであり、ディーゼルエンジンから排出される排気ガ
ス中に含まれているカーボン、煤、HC等のパティキュ
レートを捕集する主フィルタとサブフィルタとを設け、
主フィルタの主排気ガス通路を開閉する開閉弁とサブフ
ィルタのバイパス通路にバイパス弁を設け、開閉弁をバ
イパス通路に流れる排気ガス流量に応じて自動的に主排
気ガス通路の開度を自動的に調節できるように構成し、
バイパス弁を開放して主フィルタに再生する時に、主フ
ィルタへの空気が余り送り込まれないように開閉弁で主
排気ガス通路の開度を絞り、主フィルタが冷却され過ぎ
るのを防止し、主フィルタの再生を完結できるディーゼ
ルパティキュレートフィルタの構造を提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、ディーゼルエンジンの排気系に配置されたフ
ィルタで排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集
し、前記フィルタで捕集したパティキュレートを加熱焼
却するディーゼルパティキュレートフィルタの構造にお
いて、排気ガス通路に配置された主フィルタ、該主フィ
ルタに対して排気ガス流れに並列に配置されたサブフィ
ルタ、前記サブフィルタの排気ガス流入側に配置された
前記サブフィルタを開閉するバイパス弁、及び前記主フ
ィルタの排気ガス流入側に配置され且つ前記サブフィル
タを通過する排気ガス流量に応じて前記主フィルタの開
度を自動調節する開閉弁から構成されていることを特徴
とするディーゼルパティキュレートフィルタの構造に関
する。
を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、ディーゼルエンジンの排気系に配置されたフ
ィルタで排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集
し、前記フィルタで捕集したパティキュレートを加熱焼
却するディーゼルパティキュレートフィルタの構造にお
いて、排気ガス通路に配置された主フィルタ、該主フィ
ルタに対して排気ガス流れに並列に配置されたサブフィ
ルタ、前記サブフィルタの排気ガス流入側に配置された
前記サブフィルタを開閉するバイパス弁、及び前記主フ
ィルタの排気ガス流入側に配置され且つ前記サブフィル
タを通過する排気ガス流量に応じて前記主フィルタの開
度を自動調節する開閉弁から構成されていることを特徴
とするディーゼルパティキュレートフィルタの構造に関
する。
【0009】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造において、前記開閉弁は前記サブフィルタに接続
する支持管の周りに摺動し、下流端部に半径方向内向き
に延びる絞り部及び前記主排気ガス通路に連通する通孔
が形成され、前記開閉弁を構成する筒状弁体はスプリン
グのばね力によって前記通孔を前記主排気ガス通路に開
口し、更に前記バイパス弁の開口により前記筒状弁体に
よる前記主排気ガス通路の開度は前記スプリングのばね
力に抗する前記バイパス通路を流れる排気ガス流量によ
る前記絞り部の流れ抵抗によって作動される。
の構造において、前記開閉弁は前記サブフィルタに接続
する支持管の周りに摺動し、下流端部に半径方向内向き
に延びる絞り部及び前記主排気ガス通路に連通する通孔
が形成され、前記開閉弁を構成する筒状弁体はスプリン
グのばね力によって前記通孔を前記主排気ガス通路に開
口し、更に前記バイパス弁の開口により前記筒状弁体に
よる前記主排気ガス通路の開度は前記スプリングのばね
力に抗する前記バイパス通路を流れる排気ガス流量によ
る前記絞り部の流れ抵抗によって作動される。
【0010】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造において、前記スプリングは前記開閉弁の前記絞
り部と前記支持管に設けた突起との間に配置されている
ものである。或いは、前記スプリングは前記開閉弁の外
周に設けた突起と前記排気ガス通路を形成するケースと
の間に配置されているものである。
の構造において、前記スプリングは前記開閉弁の前記絞
り部と前記支持管に設けた突起との間に配置されている
ものである。或いは、前記スプリングは前記開閉弁の外
周に設けた突起と前記排気ガス通路を形成するケースと
の間に配置されているものである。
【0011】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造において、前記主フィルタ及び前記サブフィルタ
を構成するフィルタ本体はSiC又はSiCにTi,T
a等の添加物を添加したセラミックス長繊維材を積層し
て形成され、前記フィルタ本体は円筒状に形成され、前
記フィルタ本体の表面には加熱ヒータを構成する金網が
配置されている。
の構造において、前記主フィルタ及び前記サブフィルタ
を構成するフィルタ本体はSiC又はSiCにTi,T
a等の添加物を添加したセラミックス長繊維材を積層し
て形成され、前記フィルタ本体は円筒状に形成され、前
記フィルタ本体の表面には加熱ヒータを構成する金網が
配置されている。
【0012】
【作用】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタの構造は、上記のように構成されており、次のよ
うに作用する。即ち、このディーゼルパティキュレート
フィルタの構造は、排気ガス通路に配置された主フィル
タ、該主フィルタの中央部に配設されたサブフィルタ、
前記サブフィルタの排気ガス流入側に配置されたバイパ
ス弁及び前記サブフィルタを通過する排気ガス流量に応
じて主排気ガス通路への開度を自動調節する開閉弁から
構成したので、前記主フィルタを再生処理するため、前
記バイパス弁を開放すると、前記主フィルタより前記サ
ブフィルタの方が空気抵抗が小さく構成してあるので、
排気ガスのほとんどは前記サブフィルタに流れることに
なり、そのため、前記開閉弁の絞り部によって排気ガス
が絞られ、個々で圧力損失が作用し、前記開閉弁を摺動
移動させて前記開閉弁が前記主排気ガス通路への開度を
絞り込み、僅かな排気ガスを前記主フィルタに流す状態
になり、そこで前記主フィルタに通電して前記主フィル
タの再生処理を行うことができる。同時に、排気ガスは
前記サブフィルタで浄化されるようになる。
ィルタの構造は、上記のように構成されており、次のよ
うに作用する。即ち、このディーゼルパティキュレート
フィルタの構造は、排気ガス通路に配置された主フィル
タ、該主フィルタの中央部に配設されたサブフィルタ、
前記サブフィルタの排気ガス流入側に配置されたバイパ
ス弁及び前記サブフィルタを通過する排気ガス流量に応
じて主排気ガス通路への開度を自動調節する開閉弁から
構成したので、前記主フィルタを再生処理するため、前
記バイパス弁を開放すると、前記主フィルタより前記サ
ブフィルタの方が空気抵抗が小さく構成してあるので、
排気ガスのほとんどは前記サブフィルタに流れることに
なり、そのため、前記開閉弁の絞り部によって排気ガス
が絞られ、個々で圧力損失が作用し、前記開閉弁を摺動
移動させて前記開閉弁が前記主排気ガス通路への開度を
絞り込み、僅かな排気ガスを前記主フィルタに流す状態
になり、そこで前記主フィルタに通電して前記主フィル
タの再生処理を行うことができる。同時に、排気ガスは
前記サブフィルタで浄化されるようになる。
【0013】また、前記主フィルタの再生が進行するに
従って、前記サブフィルタにはパティキュレートが堆積
し、前記サブフィルタへの排気ガス流量が減少し、前記
開閉弁の前記絞り部への抵抗力が低減し、スプリングの
ばね力によって前記開閉弁は押し戻され、前記開閉弁の
通孔の主排気ガス通路への開度が大きくなり、排気ガス
が前記主フィルタへ流れ始める。前記主フィルタに堆積
しているパティキュレートは、燃えて発熱するが、排気
ガスは前記主フィルタへ流れることによって前記主フィ
ルタが過熱されることを防止することができる。
従って、前記サブフィルタにはパティキュレートが堆積
し、前記サブフィルタへの排気ガス流量が減少し、前記
開閉弁の前記絞り部への抵抗力が低減し、スプリングの
ばね力によって前記開閉弁は押し戻され、前記開閉弁の
通孔の主排気ガス通路への開度が大きくなり、排気ガス
が前記主フィルタへ流れ始める。前記主フィルタに堆積
しているパティキュレートは、燃えて発熱するが、排気
ガスは前記主フィルタへ流れることによって前記主フィ
ルタが過熱されることを防止することができる。
【0014】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造では、前記フィルタ本体を主フィルタとサブフィ
ルタで構成し、排気ガス流入側にヒータを構成する金網
を配置したので、前記主フィルタを再生する時に、開閉
弁を閉鎖し且つバイパス弁を開放し、前記主フィルタに
少量の排気ガスを流して前記金網を通電すれば、前記主
フィルタに捕集されているパティキュレートの燃焼用O
2 を供給でき、パティキュレートは加熱燃焼されること
になる。前記バイパス弁を閉鎖して前記主フィルタに排
気ガスを流す場合には、前記バイパス弁から漏洩する排
気ガスが前記サブフィルタを流れ、前記主フィルタの再
生時に前記サブフィルタで捕集したパティキュレートは
同様に前記サブフィルタに供給され、しかも前記サブフ
ィルタは前記主フィルタの内部に配置されているので、
フィルタ構造自体をコンパクトに構成できる。
の構造では、前記フィルタ本体を主フィルタとサブフィ
ルタで構成し、排気ガス流入側にヒータを構成する金網
を配置したので、前記主フィルタを再生する時に、開閉
弁を閉鎖し且つバイパス弁を開放し、前記主フィルタに
少量の排気ガスを流して前記金網を通電すれば、前記主
フィルタに捕集されているパティキュレートの燃焼用O
2 を供給でき、パティキュレートは加熱燃焼されること
になる。前記バイパス弁を閉鎖して前記主フィルタに排
気ガスを流す場合には、前記バイパス弁から漏洩する排
気ガスが前記サブフィルタを流れ、前記主フィルタの再
生時に前記サブフィルタで捕集したパティキュレートは
同様に前記サブフィルタに供給され、しかも前記サブフ
ィルタは前記主フィルタの内部に配置されているので、
フィルタ構造自体をコンパクトに構成できる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるディ
ーゼルパティキュレートフィルタの構造の実施例を説明
する。図1はこの発明によるディーゼルパティキュレー
トフィルタの構造の一実施例を示す断面図である。
ーゼルパティキュレートフィルタの構造の実施例を説明
する。図1はこの発明によるディーゼルパティキュレー
トフィルタの構造の一実施例を示す断面図である。
【0016】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、ディーゼルエンジンの排気系に配置され、排気ガス
中に含まれるカーボン、すす、スモーク等のパティキュ
レートを捕集し、捕集されたパティキュレートを加熱焼
却できるものであり、ディーゼルエンジンの排気管(図
示せず)にフランジ23を介して連結されるケース21
を有している。ケース21内に形成される排気ガス通路
22内には、パティキュレートを捕集できる主フィルタ
1とサブフィルタ2とが排気ガス流れ方向にバイパス筒
体4によって分離されて同心上に排気ガス流れに並列に
入口側から出口側に延びるように配置されている。ま
た、主フィルタ1は、排気ガス流れに同心上に並列に二
重に積層された円筒体である内筒19と外筒20とから
構成されている。
は、ディーゼルエンジンの排気系に配置され、排気ガス
中に含まれるカーボン、すす、スモーク等のパティキュ
レートを捕集し、捕集されたパティキュレートを加熱焼
却できるものであり、ディーゼルエンジンの排気管(図
示せず)にフランジ23を介して連結されるケース21
を有している。ケース21内に形成される排気ガス通路
22内には、パティキュレートを捕集できる主フィルタ
1とサブフィルタ2とが排気ガス流れ方向にバイパス筒
体4によって分離されて同心上に排気ガス流れに並列に
入口側から出口側に延びるように配置されている。ま
た、主フィルタ1は、排気ガス流れに同心上に並列に二
重に積層された円筒体である内筒19と外筒20とから
構成されている。
【0017】また、排気ガス通路22の排気ガス入口側
と排気ガス出口側において、主フィルタ1とサブフィル
タ2との入口15,16及び主フィルタ1とサブフィル
タ2との出口17,18を除いて、排気ガス通路22の
入口側と出口側を遮断するため、遮蔽プレート24が設
けられている。主フィルタ1の排気ガス流入上流側には
主排気ガス通路12を開閉する摺動可能な筒状の開閉弁
5が配置され、開閉弁5は、コントローラ10の指令で
駆動されるアクチュエータ11によってバイパス弁9が
開放することに応答して開閉作動される。また、サブフ
ィルタ2の排気ガス流入側には支持管13が連結されて
おり、該支持管13にはサブフィルタ2の流入口を開閉
するためバイパス弁9が配置されている。バイパス弁9
は、コントローラ10の指令で駆動されるアクチュエー
タ11によって開閉作動されるものである。開閉弁5及
びバイパス弁9には、主フィルタ1及びサブフィルタ2
の再生のため、僅かな排気ガスが漏洩する通孔を形成し
てもよく、また、開閉弁5及びバイパス弁9自体を漏洩
するように排気ガス通路22及びバイパス通路14に配
設してもよい。更に、サブフィルタ2の下流側端部に
は、安全弁33が設けられている。
と排気ガス出口側において、主フィルタ1とサブフィル
タ2との入口15,16及び主フィルタ1とサブフィル
タ2との出口17,18を除いて、排気ガス通路22の
入口側と出口側を遮断するため、遮蔽プレート24が設
けられている。主フィルタ1の排気ガス流入上流側には
主排気ガス通路12を開閉する摺動可能な筒状の開閉弁
5が配置され、開閉弁5は、コントローラ10の指令で
駆動されるアクチュエータ11によってバイパス弁9が
開放することに応答して開閉作動される。また、サブフ
ィルタ2の排気ガス流入側には支持管13が連結されて
おり、該支持管13にはサブフィルタ2の流入口を開閉
するためバイパス弁9が配置されている。バイパス弁9
は、コントローラ10の指令で駆動されるアクチュエー
タ11によって開閉作動されるものである。開閉弁5及
びバイパス弁9には、主フィルタ1及びサブフィルタ2
の再生のため、僅かな排気ガスが漏洩する通孔を形成し
てもよく、また、開閉弁5及びバイパス弁9自体を漏洩
するように排気ガス通路22及びバイパス通路14に配
設してもよい。更に、サブフィルタ2の下流側端部に
は、安全弁33が設けられている。
【0018】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造は、主フィルタ1及びサブフィルタ2をフィルタ
本体3から構成し、フィルタ本体3の内外面に対して少
なくとも排気ガス流入側を導電性材で作製した金網6,
7を配置したものである。フィルタ本体3は、SiC又
はSiCにTi,Ta等の添加物を添加したセラミック
ス長繊維材を積層した板状で円筒状に形成されているも
のである。フィルタ本体3に排気ガスを通すと、排気ガ
ス中のパティキュレートは繊維と繊維との交差した領域
で捕集され、繊維間に順次堆積し、フィルタ本体3の上
流側の排気ガス圧を上昇させることになる。
の構造は、主フィルタ1及びサブフィルタ2をフィルタ
本体3から構成し、フィルタ本体3の内外面に対して少
なくとも排気ガス流入側を導電性材で作製した金網6,
7を配置したものである。フィルタ本体3は、SiC又
はSiCにTi,Ta等の添加物を添加したセラミック
ス長繊維材を積層した板状で円筒状に形成されているも
のである。フィルタ本体3に排気ガスを通すと、排気ガ
ス中のパティキュレートは繊維と繊維との交差した領域
で捕集され、繊維間に順次堆積し、フィルタ本体3の上
流側の排気ガス圧を上昇させることになる。
【0019】金網6,7については、主フィルタ1の排
気ガス流れの上流側に金網6が配設され、主フィルタ1
の排気ガス流れの下流側に金網7が配設されている。金
網6,7は、Ni,Cr,Al等を含有する耐腐食性の
耐熱鋼で作製され、フィルタ本体3の表面に配置して適
宜にスティープラ等で係止することで主フィルタ1に固
定できる。主フィルタ1を2個の円筒状フィルタである
内筒19と外筒20で作製した場合に、内筒19と外筒
20との間に排気ガスが流入する排気ガス流入側の主排
気ガス流入通路12が形成され、内筒19の内側と外筒
20の外側に主フィルタ1を通過した排気ガスが流出す
る排気ガス流出側の主排気ガス流出通路35が形成され
る。例えば、外筒20について説明すると、外筒20の
内外面に金網6,7をスティープラ等で固定する。この
時、外筒20の内面即ち排気ガスの流入側に配置した金
網6は、導電性を有する材料で作製し、加熱ヒータとし
て機能できるように端子30を設ける。なお、外筒20
の外面即ち排気ガスの流出側に配置した金網7は、必ず
しも導電性を有する材料で作製する必要はない。
気ガス流れの上流側に金網6が配設され、主フィルタ1
の排気ガス流れの下流側に金網7が配設されている。金
網6,7は、Ni,Cr,Al等を含有する耐腐食性の
耐熱鋼で作製され、フィルタ本体3の表面に配置して適
宜にスティープラ等で係止することで主フィルタ1に固
定できる。主フィルタ1を2個の円筒状フィルタである
内筒19と外筒20で作製した場合に、内筒19と外筒
20との間に排気ガスが流入する排気ガス流入側の主排
気ガス流入通路12が形成され、内筒19の内側と外筒
20の外側に主フィルタ1を通過した排気ガスが流出す
る排気ガス流出側の主排気ガス流出通路35が形成され
る。例えば、外筒20について説明すると、外筒20の
内外面に金網6,7をスティープラ等で固定する。この
時、外筒20の内面即ち排気ガスの流入側に配置した金
網6は、導電性を有する材料で作製し、加熱ヒータとし
て機能できるように端子30を設ける。なお、外筒20
の外面即ち排気ガスの流出側に配置した金網7は、必ず
しも導電性を有する材料で作製する必要はない。
【0020】金網6は、主フィルタ1に捕集されたパテ
ィキュレートを加熱燃焼させるために、コントローラ1
0の指令で通電制御されるように構成されている。サブ
フィルタ2については、図示していないが、主フィルタ
1と同様に金網を設けてサブフィルタ2に捕集されたパ
ティキュレートを加熱燃焼させることができる。金網
6,7は、排気ガス通路22の主フィルタ1の流入上流
側の全面及びバイパス通路14のサブフィルタ2の流入
上流側の全面にわたって延びており、電極端子30を通
じてコントローラ10に接続されている。また、金網6
は、Ni,Cr系耐熱金属で作製することが好ましく、
主フィルタ1の表面に対して均一に加熱することができ
るように構成されている。金網6は、例えば、Ni−C
r合金から成る芯部材、該芯部材にコーティングされた
Ni等の抵抗温度係数の大きい材料から成る中間部材、
及び該中間部材に被覆された耐腐食性のAl2 O3 又は
ZrO2 から成る被覆層から構成されている。
ィキュレートを加熱燃焼させるために、コントローラ1
0の指令で通電制御されるように構成されている。サブ
フィルタ2については、図示していないが、主フィルタ
1と同様に金網を設けてサブフィルタ2に捕集されたパ
ティキュレートを加熱燃焼させることができる。金網
6,7は、排気ガス通路22の主フィルタ1の流入上流
側の全面及びバイパス通路14のサブフィルタ2の流入
上流側の全面にわたって延びており、電極端子30を通
じてコントローラ10に接続されている。また、金網6
は、Ni,Cr系耐熱金属で作製することが好ましく、
主フィルタ1の表面に対して均一に加熱することができ
るように構成されている。金網6は、例えば、Ni−C
r合金から成る芯部材、該芯部材にコーティングされた
Ni等の抵抗温度係数の大きい材料から成る中間部材、
及び該中間部材に被覆された耐腐食性のAl2 O3 又は
ZrO2 から成る被覆層から構成されている。
【0021】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は、特に、主フィルタ1の排気ガス流入側に配置さ
れ且つサブフィルタ2を通過する排気ガス流量に応じて
主排気ガス通路12への開度を自動調節する開閉弁5を
有していることである。開閉弁5は、サブフィルタ2に
接続する支持管13と排気ガス通路22を形成する排気
管36との間に形成される主排気ガス通路12を横断し
て摺動する筒状弁体から成る。筒状弁体には、下流端部
に半径方向内向きに延びる絞り部31及び主排気ガス通
路12に連通する通孔8が形成されている。筒状弁体
は、スプリング25のばね力によって通孔8を主排気ガ
ス通路12に開口するように構成されている。また、筒
状弁体による主排気ガス通路12の開度は、スプリング
25のばね力に抗するバイパス通路14を流れる排気ガ
ス流量による絞り部31の抵抗によって調節されるよう
に構成されている。スプリング25は、開閉弁5の絞り
部31と支持管13に設けた突起26との間に配置され
ている。
装置は、特に、主フィルタ1の排気ガス流入側に配置さ
れ且つサブフィルタ2を通過する排気ガス流量に応じて
主排気ガス通路12への開度を自動調節する開閉弁5を
有していることである。開閉弁5は、サブフィルタ2に
接続する支持管13と排気ガス通路22を形成する排気
管36との間に形成される主排気ガス通路12を横断し
て摺動する筒状弁体から成る。筒状弁体には、下流端部
に半径方向内向きに延びる絞り部31及び主排気ガス通
路12に連通する通孔8が形成されている。筒状弁体
は、スプリング25のばね力によって通孔8を主排気ガ
ス通路12に開口するように構成されている。また、筒
状弁体による主排気ガス通路12の開度は、スプリング
25のばね力に抗するバイパス通路14を流れる排気ガ
ス流量による絞り部31の抵抗によって調節されるよう
に構成されている。スプリング25は、開閉弁5の絞り
部31と支持管13に設けた突起26との間に配置され
ている。
【0022】また、開閉弁5及びバイパス弁9は、排気
ガスに晒されるので、耐腐食性で耐熱性に富んだSi
C,Si3 N4 ,Al2 O3 又はムライトから作製され
ている。更に、開閉弁5の筒状弁体の摺動面にカーボン
等が侵入するのを防止するため、排気ガス流れの上流側
にSiC等のファイバーから成るシール材を排気管36
に設けることが好ましい。
ガスに晒されるので、耐腐食性で耐熱性に富んだSi
C,Si3 N4 ,Al2 O3 又はムライトから作製され
ている。更に、開閉弁5の筒状弁体の摺動面にカーボン
等が侵入するのを防止するため、排気ガス流れの上流側
にSiC等のファイバーから成るシール材を排気管36
に設けることが好ましい。
【0023】コントローラ10には、エンジン回転数を
検出する回転センサー27、エンジン負荷を検出する負
荷センサー28、主フィルタ1へのパティキュレートの
堆積量を検出するセンサー(図示せず)及び排気ガス温
度を検出する温度センサー29が設けられている。コン
トローラ10は、エンジン作動状態のこれらの検出信号
を受けて、エンジン作動状態に対応して予め決定されて
いるパティキュレート堆積量の検出値に対応するパティ
キュレートの捕集状態を判断し、バイパス弁9の開放タ
イミング即ち主フィルタ1の再生タイミングを制御する
ように構成されている。
検出する回転センサー27、エンジン負荷を検出する負
荷センサー28、主フィルタ1へのパティキュレートの
堆積量を検出するセンサー(図示せず)及び排気ガス温
度を検出する温度センサー29が設けられている。コン
トローラ10は、エンジン作動状態のこれらの検出信号
を受けて、エンジン作動状態に対応して予め決定されて
いるパティキュレート堆積量の検出値に対応するパティ
キュレートの捕集状態を判断し、バイパス弁9の開放タ
イミング即ち主フィルタ1の再生タイミングを制御する
ように構成されている。
【0024】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造は、上記のように構成されており、次のように作
動する。ディーゼルエンジンが駆動され、排気ガスが排
気管を通じて排気ガス通路22に送り込まれる。この
時、開閉弁5はスプリング25のばね力で開放し、バイ
パス弁9が閉鎖しており、排気ガスは排気ガス通路22
の入口15から主排気ガス通路12に送り込まれ、主排
気ガス通路12から主フィルタ1を通過し、主フィルタ
1で排気ガス中に含まれるすす、カーボン、スモーク等
のパティキュレートが捕集され、クリーンな排気ガスは
出口17へと排出されている。捕集されたパティキュレ
ートは主フィルタ1に堆積することになり、捕集時間に
従って主フィルタ1の空気通過抵抗が徐々に上昇するこ
とになる。コントローラ10は、パティキュレート堆積
量を検出するセンサー、回転センサー27、負荷センサ
ー28及び温度センサー29からの検出信号を受け、そ
れらの検出値からエンジン作動状態を判断し、予め設定
されているパティキュレートの堆積量を超えると、アク
チュエータ11を作動してバイパス弁9を開放する制御
を行う。
の構造は、上記のように構成されており、次のように作
動する。ディーゼルエンジンが駆動され、排気ガスが排
気管を通じて排気ガス通路22に送り込まれる。この
時、開閉弁5はスプリング25のばね力で開放し、バイ
パス弁9が閉鎖しており、排気ガスは排気ガス通路22
の入口15から主排気ガス通路12に送り込まれ、主排
気ガス通路12から主フィルタ1を通過し、主フィルタ
1で排気ガス中に含まれるすす、カーボン、スモーク等
のパティキュレートが捕集され、クリーンな排気ガスは
出口17へと排出されている。捕集されたパティキュレ
ートは主フィルタ1に堆積することになり、捕集時間に
従って主フィルタ1の空気通過抵抗が徐々に上昇するこ
とになる。コントローラ10は、パティキュレート堆積
量を検出するセンサー、回転センサー27、負荷センサ
ー28及び温度センサー29からの検出信号を受け、そ
れらの検出値からエンジン作動状態を判断し、予め設定
されているパティキュレートの堆積量を超えると、アク
チュエータ11を作動してバイパス弁9を開放する制御
を行う。
【0025】そこで、主フィルタ1に所定のパティキュ
レート量が捕集されると、コントローラ10は、主フィ
ルタ1の再生を行うために、アクチュエータ11の作動
によってバイパス弁9がバイパス通路14を開放する。
バイパス弁9が開放すると、排気ガスの大部分はバイパ
ス通路14を通じてサブフィルタ2を通過してサブフィ
ルタ2でパティキュレートが捕集されるようになる。こ
の時、排気ガスがバイパス通路14を流れる際に、排気
ガスの流れは開閉弁5の絞り部31に衝突し、絞り部3
1の抵抗によってスプリング25のばね力に抗して開閉
弁5の筒状弁体を下流側へ摺動移動させ、通孔8を閉鎖
するようになり、排気ガスの微量が排気ガス通路22か
ら主フィルタ1へ送り込まれるようになる。更に、コン
トローラ10は電極端子30を通じて金網6に電流を流
す指令を発し、金網6は加熱されて主フィルタ1が加熱
される。一方、サブフィルタ2を通過する排気ガスはそ
の中に含まれるパティキュレートがサブフィルタ2で捕
集され、捕集されたパティキュレートはサブフィルタ2
に堆積する。
レート量が捕集されると、コントローラ10は、主フィ
ルタ1の再生を行うために、アクチュエータ11の作動
によってバイパス弁9がバイパス通路14を開放する。
バイパス弁9が開放すると、排気ガスの大部分はバイパ
ス通路14を通じてサブフィルタ2を通過してサブフィ
ルタ2でパティキュレートが捕集されるようになる。こ
の時、排気ガスがバイパス通路14を流れる際に、排気
ガスの流れは開閉弁5の絞り部31に衝突し、絞り部3
1の抵抗によってスプリング25のばね力に抗して開閉
弁5の筒状弁体を下流側へ摺動移動させ、通孔8を閉鎖
するようになり、排気ガスの微量が排気ガス通路22か
ら主フィルタ1へ送り込まれるようになる。更に、コン
トローラ10は電極端子30を通じて金網6に電流を流
す指令を発し、金網6は加熱されて主フィルタ1が加熱
される。一方、サブフィルタ2を通過する排気ガスはそ
の中に含まれるパティキュレートがサブフィルタ2で捕
集され、捕集されたパティキュレートはサブフィルタ2
に堆積する。
【0026】主フィルタ1が加熱されると、主フィルタ
1に捕集されているパティキュレートは主フィルタ1を
通過する微量の排気ガスに含まれる空気を使用してCO
2 、H2 Oに変化して焼却され、ガスになって出口17
から放出され、主フィルタ1の再生が完了する。主フィ
ルタ1の再生完了は、エンジン作動状態を考慮してパテ
ィキュレートの堆積量に対する焼却時間等によって、コ
ントローラ10で判断される。主フィルタ1の再生が完
了すると、コントローラ10は、アクチュエータ11を
作動してバイパス弁9を閉鎖する指令を発する。バイパ
ス弁9が閉鎖すると、バイパス通路14への排気ガスの
流れが無くなり、開閉弁5はスプリング25のばね力で
元に復帰し、通孔8が主排気ガス通路12に連通し、排
気ガスは排気ガス通路22から主フィルタ1を通過する
ようになり、通常の排気ガス処理、即ち、主フィルタ1
によるパティキュレートの捕集処理になる。この時、微
量の排気ガスはバイパス弁9に形成した通孔或いは隙間
を通過してバイパス通路14に送り込まれる。そこで、
サブフィルタ2に捕集されているパティキュレートはバ
イパス通路14からサブフィルタ2を通過する微量の排
気ガスに含まれる空気を利用して焼却され、サブフィル
タ2は再生されることになる。このディーゼルパティキ
ュレートフィルタは、上記の作動サイクルが繰り返され
て排気ガスが連続して浄化処理されることになる。
1に捕集されているパティキュレートは主フィルタ1を
通過する微量の排気ガスに含まれる空気を使用してCO
2 、H2 Oに変化して焼却され、ガスになって出口17
から放出され、主フィルタ1の再生が完了する。主フィ
ルタ1の再生完了は、エンジン作動状態を考慮してパテ
ィキュレートの堆積量に対する焼却時間等によって、コ
ントローラ10で判断される。主フィルタ1の再生が完
了すると、コントローラ10は、アクチュエータ11を
作動してバイパス弁9を閉鎖する指令を発する。バイパ
ス弁9が閉鎖すると、バイパス通路14への排気ガスの
流れが無くなり、開閉弁5はスプリング25のばね力で
元に復帰し、通孔8が主排気ガス通路12に連通し、排
気ガスは排気ガス通路22から主フィルタ1を通過する
ようになり、通常の排気ガス処理、即ち、主フィルタ1
によるパティキュレートの捕集処理になる。この時、微
量の排気ガスはバイパス弁9に形成した通孔或いは隙間
を通過してバイパス通路14に送り込まれる。そこで、
サブフィルタ2に捕集されているパティキュレートはバ
イパス通路14からサブフィルタ2を通過する微量の排
気ガスに含まれる空気を利用して焼却され、サブフィル
タ2は再生されることになる。このディーゼルパティキ
ュレートフィルタは、上記の作動サイクルが繰り返され
て排気ガスが連続して浄化処理されることになる。
【0027】次に、図2を参照して、このディーゼルパ
ティキュレートフィルタの構造の別の実施例を説明す
る。この実施例は、上記実施例と比較してスプリングの
配置位置が相違する以外は、同一の構成及び同一の機能
を有するので、同一部品には同一の符号を付して重複す
る説明を省略する。この実施例では、スプリング25
は、開閉弁5のの外周に設けた突起32と排気ガス通路
22を形成するケース21との間に配置されている。突
起32はケース21に形成したスリット34からケース
21外に突出し、スプリング25はケース21の外側に
位置して排気ガスに触れない状態になっている。
ティキュレートフィルタの構造の別の実施例を説明す
る。この実施例は、上記実施例と比較してスプリングの
配置位置が相違する以外は、同一の構成及び同一の機能
を有するので、同一部品には同一の符号を付して重複す
る説明を省略する。この実施例では、スプリング25
は、開閉弁5のの外周に設けた突起32と排気ガス通路
22を形成するケース21との間に配置されている。突
起32はケース21に形成したスリット34からケース
21外に突出し、スプリング25はケース21の外側に
位置して排気ガスに触れない状態になっている。
【0028】
【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレ
ートフィルタの構造は、上記のように構成されており、
次のような効果を有する。即ち、このディーゼルパティ
キュレートフィルタの構造は、主フィルタに対して開閉
弁を設け、サブフィルタに対してバイパス弁を設け、前
記開閉弁をバイパス通路を流れる排気ガス流量でその開
度が自動的に調節されるので、前記主フィルタ時に過度
な排気ガスが流れることなく、良好に再生処理が進行
し、また、前記主フィルタの再生処理の進行に従って主
排気ガス通路への排気ガス流量が増大するため、前記主
フィルタが過熱されることを防止することができる。
ートフィルタの構造は、上記のように構成されており、
次のような効果を有する。即ち、このディーゼルパティ
キュレートフィルタの構造は、主フィルタに対して開閉
弁を設け、サブフィルタに対してバイパス弁を設け、前
記開閉弁をバイパス通路を流れる排気ガス流量でその開
度が自動的に調節されるので、前記主フィルタ時に過度
な排気ガスが流れることなく、良好に再生処理が進行
し、また、前記主フィルタの再生処理の進行に従って主
排気ガス通路への排気ガス流量が増大するため、前記主
フィルタが過熱されることを防止することができる。
【0029】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は、上記のように、装置そのものがコンパクトに且
つ簡単な構造に形成でき、しかも、ディーゼルエンジン
から放出される排気ガスの処理機能が極めて簡潔で且つ
連続して排気ガスを浄化することができ、例えば、車両
等のスペース上、厳しい場所にも良好に搭載することが
できる。
装置は、上記のように、装置そのものがコンパクトに且
つ簡単な構造に形成でき、しかも、ディーゼルエンジン
から放出される排気ガスの処理機能が極めて簡潔で且つ
連続して排気ガスを浄化することができ、例えば、車両
等のスペース上、厳しい場所にも良好に搭載することが
できる。
【図1】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタの構造の一実施例を示す断面図である。
ィルタの構造の一実施例を示す断面図である。
【図2】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタの構造の別の実施例を示す断面図である。
ィルタの構造の別の実施例を示す断面図である。
1 主フィルタ 2 サブフィルタ 3 フィルタ本体 4 バイパス筒体 5 開閉弁 6 上流側の金網 7 下流側の金網 8 通孔 9 バイパス弁 10 コントローラ 11 アクチュエータ 12 主排気ガス通路 13 支持管 14 バイパス通路 22 排気ガス通路 25 スプリング 26 突起 30 端子 31 絞り部
Claims (6)
- 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気系に配置され
たフィルタで排気ガス中に含まれるパティキュレートを
捕集し、前記フィルタで捕集したパティキュレートを加
熱焼却するディーゼルパティキュレートフィルタの構造
において、排気ガス通路に配置された主フィルタ、該主
フィルタに対して排気ガス流れに並列に配置されたサブ
フィルタ、前記サブフィルタの排気ガス流入側に配置さ
れた前記サブフィルタを開閉するバイパス弁、及び前記
主フィルタの排気ガス流入側に配置され且つ前記サブフ
ィルタを通過する排気ガス流量に応じて前記主フィルタ
の開度を自動調節する開閉弁から構成されていることを
特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタの構
造。 - 【請求項2】 前記開閉弁は前記サブフィルタに接続す
る支持管の周りに摺動し、下流端部に半径方向内向きに
延びる絞り部及び前記主排気ガス通路に連通する通孔が
形成され、前記開閉弁を構成する筒状弁体はスプリング
のばね力によって前記通孔を前記主排気ガス通路に開口
し、更に前記バイパス弁の開口により前記筒状弁体によ
る前記主排気ガス通路の開度は前記スプリングのばね力
に抗する前記バイパス通路を流れる排気ガス流量による
前記絞り部の流れ抵抗によって作動されることを特徴と
する請求項1に記載のディーゼルパティキュレートフィ
ルタの構造。 - 【請求項3】 前記スプリングは前記開閉弁の前記絞り
部と前記支持管に設けた突起との間に配置されているこ
とを特徴とする請求項2に記載のディーゼルパティキュ
レートフィルタの構造。 - 【請求項4】 前記スプリングは前記開閉弁の外周に設
けた突起と前記排気ガス通路を形成するケースとの間に
配置されていることを特徴とする請求項2に記載のディ
ーゼルパティキュレートフィルタの構造。 - 【請求項5】 前記開閉弁及び前記バイパス弁は耐腐食
性で耐熱性に富んだSiC,Si3 N4 ,Al2 O3 又
はムライトから作製されていることを特徴とする請求項
2に記載のディーゼルパティキュレートフィルタの構
造。 - 【請求項6】 前記主フィルタ及び前記サブフィルタを
構成するフィルタ本体はSiC又はSiCにTi,Ta
等の添加物を添加したセラミックス長繊維材を積層して
形成され、前記フィルタ本体は円筒状に形成され、前記
フィルタ本体の上流側表面には加熱ヒータを構成する金
網が配置されていることを特徴とする請求項1〜4に記
載のディーゼルパティキュレートフィルタの構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6226111A JPH0868314A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | ディーゼルパティキュレートフィルタの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6226111A JPH0868314A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | ディーゼルパティキュレートフィルタの構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0868314A true JPH0868314A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16840014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6226111A Pending JPH0868314A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | ディーゼルパティキュレートフィルタの構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0868314A (ja) |
-
1994
- 1994-08-29 JP JP6226111A patent/JPH0868314A/ja active Pending
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