JP2003106139A - 排気浄化装置 - Google Patents
排気浄化装置Info
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Abstract
手段を不要としてコストの低減化を図ると共に、短期間
での目詰まりを確実に回避し得るようにする。 【解決手段】 排気管4の途中に介装したフィルタケー
ス7内に触媒再生型のパティキュレートフィルタ6を装
備した排気浄化装置に関し、前記フィルタケース7内に
おけるパティキュレートフィルタ6の入側端面に対し多
数の連通孔11aを有する分散板11を近接させて対向
配置し、該分散板11の各連通孔11aのうちの一部を
前記パティキュレートフィルタ6の入側端面に向け口径
が漸減するベルマウス形状にして排気ガス3の流れを絞
り込むノズル部16となるように形成する。
Description
するものである。
ィキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、
炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSO
F分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)と
を主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸
成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパテ
ィキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する
排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備する
ことが従来より行われている。
ージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム
構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が
交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路につ
いては、その出口が目封じされるようになっており、各
流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下
流側へ排出されるようにしてある。
は、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するの
で、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティ
キュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィ
ルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエン
ジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃
焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、
例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセ
リウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的
に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの
実用化が進められている。
レートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレ
ートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来よ
り低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去するこ
とが可能となるのである。
ートフィルタを採用した場合であっても、該パティキュ
レートフィルタに担持される酸化触媒には活性温度領域
があり、この活性下限温度を下まわるような排気温度で
の運転状態が続くと、酸化触媒が活性化しない為にパテ
ィキュレートが良好に燃焼除去されないという不具合が
起こり得るので、電気ヒータや燃料添加装置等を付属さ
せて強制的な加熱を行うことが検討されている。
ータや燃料添加装置等を付属させた場合には、電気ヒー
タに通電を行うための電気系統や、燃料添加装置に燃料
を供給するための燃料系統等を新たに敷設しなければな
らず、これによりパティキュレートフィルタの再生に関
するシステムが複雑なものとなってコストが高騰すると
いう問題があり、他方、電気ヒータや燃料添加装置等に
よる強制的な加熱を行わない場合には、パティキュレー
トフィルタが短期間に目詰まりしてしまうという問題が
あった。
で、電気ヒータや燃料添加装置等の強制的な加熱手段を
不要としてコストの低減化を図ると共に、短期間での目
詰まりを確実に回避し得るようにすることを目的として
いる。
に介装したフィルタケース内に触媒再生型のパティキュ
レートフィルタを装備した排気浄化装置であって、前記
フィルタケース内におけるパティキュレートフィルタの
入側端面に対し多数の連通孔を有する分散板を近接させ
て対向配置し、該分散板の各連通孔のうちの一部を前記
パティキュレートフィルタの入側端面に向け口径が漸減
するベルマウス形状にして排気ガスの流れを絞り込むノ
ズル部となるように形成したことを特徴とするものであ
る。
負荷運転時等における排気温度の低い運転状態にあって
も、フィルタケースに導入された排気ガスが分散板のノ
ズル部を通過する際に、流れを絞り込まれて集中的にパ
ティキュレートフィルタの入側端面に吹き付けられる結
果、材質的に熱伝導性が極度に低いパティキュレートフ
ィルタの入側端面に局所的な高温箇所が形成されること
になる。
の活性下限温度以上となってパティキュレートが酸化す
ると、これを酸化起点として前記高温箇所が酸化反応の
反応起点となり、その周囲が酸化反応熱で高温化するこ
とにより酸化反応が周辺部へ伝播してパティキュレート
フィルタ全体のパティキュレートに燃え広がる結果、パ
ティキュレートフィルタに捕集されているパティキュレ
ートが良好に燃焼除去されることになる。
からパティキュレートフィルタの入側端面までの距離が
前記ノズル部の先端口径の二倍以下となるように設定さ
れていることが好ましく、このようにすれば、通常の連
通孔を通過した比較的温度の低い周囲の排気ガスが、ノ
ズル部を通過して高温化した排気ガスの流れに混合し難
くなり、ノズル部により流れを絞り込まれて高温化した
排気ガスのみがパティキュレートフィルタの入側端面に
集中的に吹き付けられることになるため、該パティキュ
レートフィルタの入側端面に局所的な高温箇所が形成さ
れ易くなる。
参照しつつ説明する。
を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、図
1に示す如き自動車のディーゼルエンジン1(内燃機
関)から排気マニホールド2を介して排出された排気ガ
ス3が流通している排気管4のマフラ5内に、酸化触媒
を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレート
フィルタ6を収容させた場合を例示しており、該パティ
キュレートフィルタ6を抱持するフィルタケース7がマ
フラ5の外筒を成すようになっている。
の入口パイプ8と出口パイプ9との間に、多数の連通孔
11a,12aを有する分散板11,12により画定さ
れた所要の大きさの収容空間10が確保されており、こ
の収容空間10に前記パティキュレートフィルタ6が収
容されるようになっている。
ミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格
子状に区画された各流路6aの入口が交互に目封じさ
れ、入口が目封じされていない流路6aについては、そ
の出口が目封じされるようになっており、各流路6aを
区画する多孔質薄壁6bを透過した排気ガス3のみが下
流側へ排出されるようにしてある。
キュレートフィルタ6は、その入側端面と出側端面の外
縁をエンドプレート13により掛止されて軸心方向への
移動が拘束されるようになっていると共に、その外周面
部分をクッション材14により保持されるようになって
おり、このクッション材14の軸心方向中間位置にはシ
ール材15が介装されて排気ガス3の迂回を阻止し得る
ようにしてある。
して示す如く、フィルタケース7内でパティキュレート
フィルタ6の入側端面に対し近接して対向配置されてい
る分散板11の各連通孔11aのうちの一部が、前記パ
ティキュレートフィルタ6の入側端面に向け口径が漸減
するベルマウス形状にして排気ガス3の流れを絞り込む
ノズル部16となるようにバーリング加工されており、
ノズル部16の先端からパティキュレートフィルタ6の
入側端面までの距離Lが前記ノズル部16の先端口径D
の二倍以下となるように設定されている。
ンジン1の軽負荷運転時等における排気温度の低い運転
状態にあっても、フィルタケース7に導入された排気ガ
ス3が分散板11のノズル部16を通過する際に、流れ
を絞り込まれて集中的にパティキュレートフィルタ6の
入側端面に吹き付けられる結果、材質的に熱伝導性が極
度に低いパティキュレートフィルタ6の入側端面に局所
的な高温箇所が形成されることになる。
常の連通孔11aが、見掛け上の加工直径Dに対し実質
的に排気ガス3の流れが通過できる有効直径dが縮小さ
れるのに対し、ノズル部16では直径D0分の流路断面
積に相当する排気ガス3の流れが円滑に先端口径Dまで
絞り込まれてそのまま通過することになるため、ノズル
部16の先端からは、他の連通孔11aよりも数倍の流
量の排気ガス3がパティキュレートフィルタ6の入側端
面に向けて吹き出されることになる。
Pと、流量(体積)Vとには、熱力学的な下記の如き関
係式 P・V/T=一定 が決まっており、前述した如く、ノズル部16の出側に
おける排気ガス3の流量Vが大きくなれば、温度Tも大
きく上昇することになるのである。
側端面における局所的な高温箇所が酸化触媒の活性下限
温度以上となってパティキュレートが酸化すると、これ
を酸化起点として前記高温箇所が酸化反応の反応起点と
なり、その周囲が酸化反応熱で高温化することにより酸
化反応が周辺部へ伝播してパティキュレートフィルタ6
全体のパティキュレートに燃え広がる結果、パティキュ
レートフィルタ6に捕集されているパティキュレートが
良好に燃焼除去されることになる。
6の先端からパティキュレートフィルタ6の入側端面ま
での距離Lが前記ノズル部16の先端口径Dの二倍以下
となるように設定されていると、通常の連通孔11aを
通過した比較的温度の低い周囲の排気ガス3が、ノズル
部16を通過して高温化した排気ガス3の流れに混合し
難くなり、ノズル部16により流れを絞り込まれて高温
化した排気ガス3のみがパティキュレートフィルタ6の
入側端面に集中的に吹き付けられることになるため、該
パティキュレートフィルタ6の入側端面に局所的な高温
箇所が形成され易くなる。
エンジン1の軽負荷運転時等における排気温度の低い運
転状態にあっても、排気ガス3の流れを分散板11のノ
ズル部16により絞り込んでパティキュレートフィルタ
6の入側端面に集中的に吹き付けることにより局所的な
高温箇所を形成し、この局所的な高温箇所を酸化反応の
反応起点としてパティキュレートフィルタ6全体に酸化
反応を伝播させ、パティキュレートフィルタ6全体の触
媒床温度を上昇させて酸化触媒を安定した活性状態に維
持することができるので、パティキュレートフィルタ6
に捕集されたパティキュレートを良好に燃焼除去するこ
とができ、これによって、電気ヒータや燃料添加装置等
の強制的な加熱手段を不要としてコストの低減化を図る
ことができると共に、パティキュレートフィルタ6の短
期間での目詰まりも確実に回避することができる。
例にのみ限定されるものではなく、フィルタケースには
必ずしもマフラの外筒を利用しなくて良いこと、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。
ば、内燃機関の軽負荷運転時等における排気温度の低い
運転状態にあっても、排気ガスの流れを分散板のノズル
部により絞り込んでパティキュレートフィルタの入側端
面に集中的に吹き付けることにより局所的な高温箇所を
形成し、この局所的な高温箇所を酸化反応の反応起点と
してパティキュレートフィルタ全体に酸化反応を伝播さ
せ、パティキュレートフィルタ全体の触媒床温度を上昇
させて酸化触媒を安定した活性状態に維持することがで
きるので、パティキュレートフィルタに捕集されたパテ
ィキュレートを良好に燃焼除去することができ、これに
よって、電気ヒータや燃料添加装置等の強制的な加熱手
段を不要としてコストの低減化を図ることができると共
に、パティキュレートフィルタの短期間での目詰まりも
確実に回避することができるという優れた効果を奏し得
る。
る。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 排気管の途中に介装したフィルタケース
内に触媒再生型のパティキュレートフィルタを装備した
排気浄化装置であって、前記フィルタケース内における
パティキュレートフィルタの入側端面に対し多数の連通
孔を有する分散板を近接させて対向配置し、該分散板の
各連通孔のうちの一部を前記パティキュレートフィルタ
の入側端面に向け口径が漸減するベルマウス形状にして
排気ガスの流れを絞り込むノズル部となるように形成し
たことを特徴とする排気浄化装置。 - 【請求項2】 ノズル部の先端からパティキュレートフ
ィルタの入側端面までの距離が前記ノズル部の先端口径
の二倍以下となるように設定したことを特徴とする請求
項1に記載の排気浄化装置。
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- 2001-09-28 JP JP2001301949A patent/JP3782698B2/ja not_active Expired - Fee Related
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