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JPH05228320A - 排ガスフィルタまたは触媒 - Google Patents

排ガスフィルタまたは触媒

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Publication number
JPH05228320A
JPH05228320A JP4092322A JP9232292A JPH05228320A JP H05228320 A JPH05228320 A JP H05228320A JP 4092322 A JP4092322 A JP 4092322A JP 9232292 A JP9232292 A JP 9232292A JP H05228320 A JPH05228320 A JP H05228320A
Authority
JP
Japan
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exhaust gas
filter
heat exchanger
passage
catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP4092322A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Zirkel
ツィンケル ヘルベルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Original Assignee
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH filed Critical Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Publication of JPH05228320A publication Critical patent/JPH05228320A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガスの有害成分除去効率、特にその温度特
性を改良したフィルタまたは触媒を提供する。 【構成】 混合物、網目、メリヤス編体、編物または織
布または粉状体、粒状体またはチップ状体として圧縮成
形されたワイヤまたは繊維から成り、排ガスが通過され
る金属材料から成るフィルタ体または触媒体１への供給
通路６と、フィルタ体または触媒体１により浄化される
排ガスのための排出通路７とを備えた内燃機関の排ガス
から出る有害成分を除去する排ガスフィルタまたは触媒
である。フィルタ体または触媒体１は、更に、浄化され
る排ガスのための熱交換器体として構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、混在物、網目、メリヤ
ス編体、編物、または織布または粉末状体、粒状体、チ
ップ状体として、圧縮成形されるワイヤまたは繊維から
成り、排ガスが通過される空洞貫通体を形成する金属材
料から成るフィルタ体または触媒体への供給通路と、フ
ィルタ体または触媒体により浄化される排ガスのための
排出通路とを備えた内燃エンジンの排ガスから出る有害
成分を除去する排ガスフィルタまたは触媒に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】この種のフィルタまたは触媒は、ＤＥ−
ＯＳ３８１８２８１号から周知であり、例えばフィルタ
体は、多数の圧縮成形された耐高熱性のスチールで出来
た焼結物からなり、触媒作用を達成するため触媒作用す
る材料が添加される。フィルタ体は、多数の入口通路と
出口通路が形成されるように構成され、浄化される排ガ
スはその間にある壁を通って通過しなければならない。
その際、最も望ましい排ガス浄化、特に煤や煤と類似し
た物質の除去が行われる。
【０００３】同じく、ＤＥ−ＯＳ３９０１６０９号か
ら、焼結材料から形成される排ガスフィルタが周知であ
り、この排ガスフィルタはスペースホルダーのある帯か
ら作られ、螺旋状に巻き付けられる。その際、分離壁に
より、その間に反応壁を備えた入口通路と出口通路もま
た形成される。
【０００４】ＤＥ−ＯＳ３９０８５８１号では、共に焼
結される多層の織布または編物から形成されるフィルタ
体または触媒体の製造方法が記載されている。その際、
個々の層またはその成分に、粉状、粒状またはチップ状
粒子が焼結される。
【０００５】この種の織布、網目、編物またはメリヤス
編体は、溶接または、ハンダ付けまたは、焼結工程との
組合せによりフィルタ体または触媒体形成のために作ら
れる。
【０００６】この種のフィルタまたは触媒の作動に際し
て、本体はできる限り高温かつ均一な温度が望ましい。
というのは、例えば、ディーゼルエンジンでの煤の燃焼
や、他の排ガス成分をより害の少ない成分へ転換しよう
とする化学的プロセスをこの高温かつ均一な温度である
ことが促進するからである。しかしながら同時に、場合
により触媒として有効な成分を損なわないため、過度の
高温は避けねばならない。
【０００７】しかしながら、その際、排ガス発生器、即
ち内燃エンジンの運転特性が、例えば、駆動される車輌
の走行状況に基づき著しく変動し、それにより、排ガス
が高い温度差を有するという大きい問題がある。この変
動幅は、５０℃（トラックエンジンの緩速運転）から、
８００〜９００℃（乗用車の全負荷運転）まである。
【０００８】また、フィルタまたは触媒の温度は、フィ
ルタまたは触媒が置かれる場所にも依存することに注意
すべきである。例えば、フィルタまたは触媒が排ガス流
内で、エンジンの直後にあるか、あるいはエンジンから
相当離れ、例えば、マフラーの近くまたはマフラーと連
結され車体の下にあるかにより、明らかに異なる特性と
なる。
【０００９】少なくともフィルタまたは触媒に送られる
排ガス温度のある程度の等温性や、始動あるいは発進時
の温度上昇、及びその速効性を達成するために、フィル
タまたは触媒についての２種類の加熱方法が知られてい
る。まず第１に、排ガスがフィルタ体または触媒体の貫
流の際に、フィルタ体または触媒体自体を加熱し、その
際、フィルタ体または触媒体の適当な構成により、急速
な加熱を達成しようとするものが知られている。また第
２に、継続してまたは必要な場合だけ接続される例え
ば、バーナ、予熱プラグのような加熱装置が設けられる
ことが知られている。
【００１０】また、ディーゼルエンジンの排ガス用フィ
ルタにおいて、煤粒子を燃焼させるため、点火時期をデ
ィーゼル油への添加物により遅らせることも試みられて
いる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最初に
述べた方法は、従来より不十分なものとされている。ま
た、後に述べた方法は、著しく余分な機械的、電気的お
よびその他の構造物を必要とするという問題があった。
さらに添加物による方法では必然的に添加物を更にろ過
するか、悪いことにそれを大気に放出しなければならな
いという別の問題を生じる。
【００１２】本発明は、上記課題を解決し、フィルタま
たは触媒の有効性を改良し、特にその温度特性を改良す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は混在物、網目、メリヤス編体、編物または織
布または粉状体、粒状体またはチップ状体として圧縮成
形されたワイヤまたは繊維から成り、排ガスが通過され
る金属材料から成るフィルタ体または触媒体への供給通
路と、フィルタ体または触媒体により浄化される排ガス
のための排出通路とを備えた内燃機関の排ガスから出る
有害成分を除去するフィルタまたは触媒において、フィ
ルタ体または触媒体を、更に、浄化される排ガスのため
の熱交換器体として構成している。
【００１４】
【実施例】つぎに本発明の２つの実施例を図面に基づい
て説明する。図１による排ガスフィルタはフィルタ体１
を備える。フィルタ体１は、例えば最初に述べた特許明
細書において示されているのと同様に周知な構造であ
る。ここで、図１と図２にＤＳ−ＯＳ３８１８２８１号
に記載されているのと同様のフィルタ体１の構成を示
す。この場合、複数の入口通路２と出口通路３が設けら
れてあり、それらの通路はフィルタ壁４により相互に分
離されている。
【００１５】フィルタ体１はハウジング５内にあり、ハ
ウジングに供給通路６が接続し、供給通路６と対向する
側で集合室１６から出口通路７が出る構成となってい
る。また、上下に並列に配置される複数の熱交換器管８
がフィルタ体１を貫通する。本実施例では、見易いよう
に拡大した寸法で３本の熱交換器管８だけを示す。この
熱交換器管８は、入口側で分岐管９から分岐し、出口側
で熱交換器管は、供給通路６に戻る集合導管１０に統合
される。供給通路６には調整装置または制御装置１１が
ある。蓄熱器１２は原則的には分岐管９や集合導管１０
内に示される。分岐管９や集合導管１０が使われていな
い場合には、排ガス流は両方の蓄熱器１２の周囲を循環
できる。勿論必要な場合には、２つの蓄熱器１２を設け
ることは当然不必要である。場合によっては、蓄熱器
は、分岐通路９か集合導管１０にあれば十分である。
【００１６】この発明による排ガスフィルタまたは触媒
は次のように機能する。冷間始動または過冷運転状態で
は、矢印方向で制御装置１１に流入する排ガスは、分岐
通路９を介して熱交換器管８へ導入され、そこから、フ
ィルタ体１を通り通過後に熱を放出してフィルタ体を加
熱する。集合導管１０および場合によっては蓄熱器１２
を通過後、排ガスは、供給通路６に至り、そこから、矢
印の方向へ入口通路２に流入し、フィルタ壁４の通過の
際に、浄化され出口通路３から流出し、それからドレン
通路７を介して流出する。
【００１７】最も望ましい温度になると、制御装置が切
換わり、分岐通路９を完全かまたは部分的に遮断し、排
ガスは、直通導管１３を介して供給通路６に向かう。こ
のようにして、通常の仕方で、フィルタ体の通過の際に
排ガスの浄化が行なわれる。遮断弁が設けてられていな
ければ、排ガスはわずかな時間集合導管１０に流入して
そこから熱交換器管８へ逆方向に流れるが、導出可能性
がないため、ここで急速によどみ状態が現われ、フィル
タ体１を通る排ガス流を妨害することはない。
【００１８】必要な場合、熱交換器管８の入口側か出口
側に遮断弁１４を設けることができ、遮断弁の使用によ
り組合わせ運転が可能となる。例えば、分岐通路９に導
入される排ガスは、一部分を遮断弁１４で絞ると、熱交
換器管８の一部分を経て流れる。また、排ガス流の調整
のため、制御装置の前の入口にサーモスタット１５を設
けることもできる。サーモスタットとして、例えば、バ
イメタルスプリングまたは形状記憶合金を使用でき、温
度に依存するその位置は制御装置１１の調整のために使
用される。
【００１９】図２に本発明に係る排ガスフィルタの他の
実施例を示す。フィルタ体１は、その際、図１と同じよ
うにして、入口通路２と出口通路３で構成できる。簡単
のため、この図ではフィルタ体１は「ブロック」として
だけで示してある。しかしながら、明らかにフィルタ体
１は、他の構造とすることができる。このために最初に
述べたフィルタ体と触媒体が参照される。
【００２０】図１に示す形のものに対してこの構成の本
質的な相違は、フィルタ体１を通過する際の排ガスを浄
化するような流れに対して交換器管８内において逆流が
生じるように熱交換器管８がフィルタ体１を貫通するこ
とである。このため、分岐通路９と連結される熱交換器
管８は、集合室１６を貫通する。また、集合室１６から
ドレン通路７が出ている。
【００２１】排ガスフィルタの構造は、図１に基づいて
説明した排ガスフィルタと基本的に同じであるので、同
じ部分には同じ参照番号が使用してある。図２の排ガス
フィルタは次のように機能する。
【００２２】即ち、冷間運動では、排ガス流は、制御装
置１１から分岐通路９に流入し、その際、排ガス流はな
お、蓄熱器１２を通り一層の加熱が成され得る。熱交換
器管８を通過の際、排ガスはその熱をフィルタ体１に放
出し、フィルタ体１の入口通路の入口側に至り、図示矢
印方向に応じて熱交換器管８を通って案内される排ガス
流に対して逆流となってフィルタ体を通り、排ガス浄化
のため通過する。熱交換器管８の入口側で、浄化された
排ガスはフィルタ体１を出て集合室１６に至り、そこか
ら、集合室１６を貫通する熱交換器管の周囲を流れてド
レン管７に至る（集合室１６の矢印を参照）。その際、
集合室１６と熱交換器管８との間に排ガスシールが存在
することに配慮すべきである。
【００２３】一方、通常運転では、制御装置１１は、排
ガス流を直通導管１３を介し直通路に向けてフィルタ体
の入口側に導く。この場合、供給通路６は直通路１３と
同一である。その際、遮断弁が設けていない場合、排ガ
スは、なるほど現在説明している方向と反対方向へ熱交
換器管８内に流入するが、この場合にも非常に急速によ
どみ状態が調整され、運転の妨げとならない。更に、図
示のように熱交換器管８の出口側または入口側に遮断弁
１４を設けることができ、絞り弁は部分絞りか全絞りを
行なえる。
【００２４】
【発明の効果】上述のように請求項１の本発明によれ
ば、フィルタ体または触媒体を、浄化される排ガスのた
めの熱交換器体として構成したことにより、排ガス中に
含まれる熱を有効に利用することができるという効果が
ある。従って、余分な構造や構成が不要である。発明者
は、最初に述べた材料が熱交換器として大変適している
ことが分かった。即ち、この材料は熱を吸収、発散する
ために大きな表面積を有しており、さらに特にその金属
の基礎構造及び金属成分間の結合により熱交換器として
大変適している。これによりフィルタ体または触媒体に
流入する熱い排ガス流の熱交換のための熱伝導が高効率
で達成される。
【００２５】また、この発明による排ガスフィルタまた
は触媒の主要な長所の一つに、冷間始動または過冷運転
状況において、フィルタまたは触媒の必要な運転温度が
急速に達成でき、また、例えば、緩速運転中の温度低下
を避けることができ、必要な運転温度を保持できること
がある。
【００２６】更に、請求項２の発明によれば、フィルタ
体または触媒体のこの構成は、熱交換器として種々の方
法とすることができる。そして、それは排ガスが通過
し、該フィルタ体または触媒体内においてその入口の前
に排ガスを案内可能な熱交換器管または熱交換器通路に
より貫通されるフィルタ体または触媒体を提供する。そ
してこの構成により、冷間始動または過冷運転状態にお
いて、排ガス浄化に至る前にまず排ガスは、熱交換器管
または熱交換器通路を通して送られ、フィルタ体は急速
に加熱され、急速に効果を生じる。
【００２７】請求項３の発明によれば、供給通路内に制
御装置が設けられており、制御装置により、分岐通路か
ら熱交換器管または熱交換器通路に至り、直通導管がフ
ィルタ体または触媒体に至るようになっているその特徴
により、運転状態と生じる温度によりガス流を制御で
き、例えば、フィルタ体また触媒体を直接運転すること
により、通常、熱交換器管または熱交換器通路を通る排
ガス流の事前の迂回および通過や混合運転を可能にす
る。
【００２８】請求項４の発明によれば、熱交換器管また
は熱交換器通路の排ガス流の通過後、排ガスは再び供給
通路またはフィルタ体または触媒体に通じる直通導管に
戻ることができることにより、排ガス流を適当に制御
し、必要な場合、過負荷運転時に過熱を避けることがで
きる。
【００２９】請求項５の発明によれば、熱交換器管また
は熱交換器通路に個々にまたは共に操作可能な遮断弁を
設けることにより、現在の温度で熱交換器管または熱交
換器通路を完全にまたは部分的に遮断したり接続したり
することができるので、なおより良い温度制御が達成で
きる。
【００３０】請求項６の発明によれば、このフィルタ体
または触媒体は、熱交換器管または熱交換器通路によ
り、フィルタ体または触媒体に向かう排ガス流方向に直
角または対向して設けられるようにしても良い。
【００３１】請求項７の発明によれば、最適な熱伝達ま
たは熱交換が達成される。
【００３２】請求項８の発明によれば、フィルタ体また
は触媒体の大きさや熱交換器管または熱交換器通路の直
径により、一般に、多数の並列配置および上下配置した
熱交換器管また熱交換器通路を設けることができる。
【００３３】請求項９、１０の発明によれば、熱交換器
管または熱交換器通路は直接、フィルタまたは触媒体に
成形でき、その際、排ガスシール性が保証されるか、本
体と固定結合される管また通路がフィルタ体または触媒
を介して案内される。
【００３４】請求項１１の発明によれば、本発明の非常
に優れた予測しえない開発点として、フィルタ体または
触媒体を通って案内される熱交換器管または熱交換器通
路への供給導管および排出導管中へ１以上の蓄熱器を配
置することが上げられる。即ち、外部蓄熱器との組合せ
により、なお高効率が達成される。その際、蓄熱器の熱
の昇熱または蓄熱のため排ガス流自体を使用すれば、蓄
熱器のための余分な費用が下がる。蓄熱器として、例え
ば、塩ベースで構成される周知構造を使用できる。排ガ
スの貫流に際して、蓄熱器は排ガスから熱を吸収するこ
とができる。また、排ガスの温度が低く、例えば、冷間
始動時や緩速運転の時には、蓄熱器はそれに応じて吸収
した熱を温度の低い排ガス流に対して再び供給する。
【００３５】この場合、請求項１２の発明によれば、蓄
熱器は、供給管または排出管の任意の位置に配置するこ
とができる。
【００３６】また、請求項１３の発明によれば、制御装
置の前の供給通路に熱センサーを配置するならば、温度
により制御装置の位置を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流れ方向を横切る方向に熱交換器管を備えた排
ガスフィルタまたは触媒を示す断面図である。
【図２】逆流方向に熱交換器管を備えた排ガスフィルタ
または触媒を示す断面図である。
【符号の説明】
１ フィルタまたは触媒体 ２ 入口通路 ３ 出口通路 ４ フィルタ壁 ５ ハウジング ６ 供給通路 ７ 排出通路 ８ 熱交換器管 ９ 分岐通路

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 混在物、網目、メリヤス編体、編物また
    は織布または粉状体、粒状体またはチップ状体として圧
    縮成形されたワイヤまたは繊維から成り、排ガスが通過
    される金属材料から成るフィルタ体または触媒体への供
    給通路と、フィルタ体または触媒体により浄化される排
    ガスのための排出通路とを備えた内燃機関の排ガスから
    出る有害成分を除去するフィルタまたは触媒において、 フィルタ体または触媒体は、更に、浄化される排ガスの
    ための熱交換器体として構成される前記フィルタまたは
    触媒。
  2. 【請求項２】 フィルタ体または触媒体は、排ガスが通
    過し、該フィルタ体または触媒体内においてその入口の
    前に排ガスを案内可能な熱交換器管または熱交換器通路
    により貫通されることを特徴とする請求項１に記載の排
    ガスフィルタ。
  3. 【請求項３】 供給通路に制御装置が配置され、制御装
    置から、分岐通路が熱交換器管または熱交換器通路へ通
    じ、直通導管がフィルタ体または触媒体へ通じることを
    特徴とする請求項２に記載の排ガスフィルタ。
  4. 【請求項４】 熱交換器管または熱交換器通路は、フィ
    ルタ体または触媒体を通過後、供給通路または直通導管
    内に開口することを特徴とする請求項２または請求項３
    に記載の排ガスフィルタ。
  5. 【請求項５】 熱交換器管または熱交換器通路は、個々
    にまたは連動して作動可能な遮断弁を備えていることを
    特徴とする請求項１乃至請求項４の内の１項に記載排ガ
    スフィルタ。
  6. 【請求項６】 熱交換器管または熱交換器通路は、排ガ
    スの流れ方向と交差してフィルタ体または触媒体を中を
    通っていることを特徴とする請求項２に記載の排ガスフ
    ィルタ。
  7. 【請求項７】 熱交換器管または熱交換器通路は、排ガ
    スの流れ方向と逆方向にフィルタ体または触媒体の中を
    通って案内されていることを特徴とする請求項２に記載
    の排ガスフィルタ。
  8. 【請求項８】 並列または上下に配置された多数の熱交
    換器管または熱交換器通路が、フィルタ体または触媒体
    を中を通って案内されることを特徴とする請求項２乃至
    請求項７の内の１項に記載の排ガスフィルタ。
  9. 【請求項９】 熱交換器管または熱交換器通路は、排ガ
    スをシールするように直接フィルタ体または触媒体に成
    形されることを特徴とする請求項２乃至請求項８の内の
    １項に記載の排ガスフィルタ。
  10. 【請求項１０】 熱交換器管または熱交換器通路は、別
    体の管または通路としてフィルタ体または触媒体を中を
    通って案内されるが、フィルタ体または触媒体と連結さ
    れていることを特徴とする請求項２乃至請求項８の内の
    １項に記載の排ガスフィルタ。
  11. 【請求項１１】 フィルタ体または触媒体により案内さ
    れる熱交換器管または熱交換器通路への供給導管と排出
    導管に１以上の蓄熱器が配置されることを特徴とする請
    求項２乃至請求項１０の内の１項に記載の排ガスフィル
    タ。
  12. 【請求項１２】 少なくとも１つの蓄熱器が分岐通路に
    配置されることを特徴とする請求項３と請求項１１に記
    載の排ガスフィルタ。
  13. 【請求項１３】 制御装置の前の供給通路に、熱センサ
    が配置され、熱センサの温度により制御装置の状態を調
    整できることを特徴とする請求項３に記載の排ガスフィ
    ルタ。
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