JP3391160B2 - 内燃機関の排気微粒子処理装置 - Google Patents
内燃機関の排気微粒子処理装置Info
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- JP3391160B2 JP3391160B2 JP23165595A JP23165595A JP3391160B2 JP 3391160 B2 JP3391160 B2 JP 3391160B2 JP 23165595 A JP23165595 A JP 23165595A JP 23165595 A JP23165595 A JP 23165595A JP 3391160 B2 JP3391160 B2 JP 3391160B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気中
に含まれる排気微粒子を捕集し、捕集した排気微粒子を
処理する装置に関し、特に、排気微粒子の捕集部材の耐
久性を向上する技術に関する。
に含まれる排気微粒子を捕集し、捕集した排気微粒子を
処理する装置に関し、特に、排気微粒子の捕集部材の耐
久性を向上する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、環境保護の観点から、内燃機関の
排気中に含まれる排気微粒子〔パーティキュレート（以
下、ＰＭ）〕が大気中に排出されるのを防止するため、
排気系に設けたセラミック等からなるフィルタエレメン
ト（以下、フィルタ）によりＰＭを捕集除去するように
した排気微粒子処理装置が種々提案されている。
排気中に含まれる排気微粒子〔パーティキュレート（以
下、ＰＭ）〕が大気中に排出されるのを防止するため、
排気系に設けたセラミック等からなるフィルタエレメン
ト（以下、フィルタ）によりＰＭを捕集除去するように
した排気微粒子処理装置が種々提案されている。
【０００３】しかし、捕集されたＰＭがフィルタに堆積
すると、フィルタが目詰まり状態となり、フィルタが大
きな通路抵抗となって排気圧力の増大を来し、機関性能
の低下、燃費の悪化等を招く。このため、従来では、ヒ
ータやバーナ等の加熱手段を設け、この加熱手段にて捕
集されたＰＭを燃焼させて、フィルタの再生を行うよう
にしている。
すると、フィルタが目詰まり状態となり、フィルタが大
きな通路抵抗となって排気圧力の増大を来し、機関性能
の低下、燃費の悪化等を招く。このため、従来では、ヒ
ータやバーナ等の加熱手段を設け、この加熱手段にて捕
集されたＰＭを燃焼させて、フィルタの再生を行うよう
にしている。
【０００４】このような従来の排気微粒子処理装置にあ
ては、再生時に再生用空気が不足することから、再生効
率の低下を来す。そこで、本出願人は、再生時に、エア
ポンプを介して再生用２次空気を供給して、再生用空気
不足を解消する技術を先に提案した（特願平６−６３９
９４号参照）。
ては、再生時に再生用空気が不足することから、再生効
率の低下を来す。そこで、本出願人は、再生時に、エア
ポンプを介して再生用２次空気を供給して、再生用空気
不足を解消する技術を先に提案した（特願平６−６３９
９４号参照）。
【０００５】しかし、かかる装置にあっては、再生用２
次空気を供給するための高価なエアポンプを設ける必要
があり、システム複雑化を来すと共に、再生の進行度合
いによって、エアポンプの吐出量が変動するため、再生
用２次空気がフィルタを通過するときの再生熱が持ち去
り量等が変動して、再生が安定しない。このため、本出
願人は、フィルタを内装するフィルタケースに外気連通
部を複数設け、再生時にフィルタケース内に自然対流を
発生させて、エアポンプ等を備えずとも、再生用空気を
良好にＰＭの燃焼に供することができるようにした技術
を次に提案した（特願平６−２５１７８５号参照）。
次空気を供給するための高価なエアポンプを設ける必要
があり、システム複雑化を来すと共に、再生の進行度合
いによって、エアポンプの吐出量が変動するため、再生
用２次空気がフィルタを通過するときの再生熱が持ち去
り量等が変動して、再生が安定しない。このため、本出
願人は、フィルタを内装するフィルタケースに外気連通
部を複数設け、再生時にフィルタケース内に自然対流を
発生させて、エアポンプ等を備えずとも、再生用空気を
良好にＰＭの燃焼に供することができるようにした技術
を次に提案した（特願平６−２５１７８５号参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな排気微粒子処理装置にあっては、同一の捕集量・圧
力損失特性を持つフィルタを組み合わせた場合、排気入
口が偏って配置されていると、図５に示すように排気入
口近傍のフィルタにＰＭが多く堆積してしまう。このた
め、図１１に示すように、フィルタの再生時に排気入口
近傍のフィルタの温度が上がり過ぎてしまう。又、これ
を解消するには、再生間隔を短くしなければならない。
うな排気微粒子処理装置にあっては、同一の捕集量・圧
力損失特性を持つフィルタを組み合わせた場合、排気入
口が偏って配置されていると、図５に示すように排気入
口近傍のフィルタにＰＭが多く堆積してしまう。このた
め、図１１に示すように、フィルタの再生時に排気入口
近傍のフィルタの温度が上がり過ぎてしまう。又、これ
を解消するには、再生間隔を短くしなければならない。
【０００７】そこで、本発明は、以上のような従来の実
情に鑑み、排気入口近傍のフィルタエレメントと他のフ
ィルタエレメントの捕集量・圧力損失特性を独特の関係
に特定して、フィルタエレメントへの排気微粒子の堆積
量の均一化を図ることを目的とする。
情に鑑み、排気入口近傍のフィルタエレメントと他のフ
ィルタエレメントの捕集量・圧力損失特性を独特の関係
に特定して、フィルタエレメントへの排気微粒子の堆積
量の均一化を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、内燃機関の排気通路に、排気中の排気微粒子
を捕集する複数のフィルタエレメントを内装するフィル
タケースを介装接続し、捕集した排気微粒子を加熱して
燃焼除去させることにより、フィルタエレメントを再生
する再生手段を備える一方、前記排気通路とフィルタケ
ースとの接続部であって、排気通路からフィルタケース
への排気導入口が、前記複数のフィルタエレメントの何
れかの近傍に偏って設けられてなる内燃機関の排気微粒
子処理装置において、前記複数のフィルタエレメントの
うち排気導入口近傍のフィルタエレメントを、その排気
微粒子捕集容量が他のフィルタエレメントのそれよりも
小さく、かつ同一排気微粒子捕集時の圧力損失が他のフ
ィルタエレメントのそれよりも大となるように設定し
た。
る発明は、内燃機関の排気通路に、排気中の排気微粒子
を捕集する複数のフィルタエレメントを内装するフィル
タケースを介装接続し、捕集した排気微粒子を加熱して
燃焼除去させることにより、フィルタエレメントを再生
する再生手段を備える一方、前記排気通路とフィルタケ
ースとの接続部であって、排気通路からフィルタケース
への排気導入口が、前記複数のフィルタエレメントの何
れかの近傍に偏って設けられてなる内燃機関の排気微粒
子処理装置において、前記複数のフィルタエレメントの
うち排気導入口近傍のフィルタエレメントを、その排気
微粒子捕集容量が他のフィルタエレメントのそれよりも
小さく、かつ同一排気微粒子捕集時の圧力損失が他のフ
ィルタエレメントのそれよりも大となるように設定し
た。
【０００９】かかる請求項１に係る発明において、捕集
能力が低いが、圧力損失の大きいフィルタエレメント
を、排気入口近傍のフィルタエレメントとして設定する
ことにより、流入する排気微粒子量に差があっても、各
フィルタエレメント夫々の排気微粒子堆積量が同等にな
り、ヒータ等による再生間隔を短縮することなく、再生
時のフィルタ温度が両フィルタエレメントとも目標温度
以下に抑えられる。
能力が低いが、圧力損失の大きいフィルタエレメント
を、排気入口近傍のフィルタエレメントとして設定する
ことにより、流入する排気微粒子量に差があっても、各
フィルタエレメント夫々の排気微粒子堆積量が同等にな
り、ヒータ等による再生間隔を短縮することなく、再生
時のフィルタ温度が両フィルタエレメントとも目標温度
以下に抑えられる。
【００１０】そして、フィルタエレメントは、一般に排
気流通方向の肉厚が厚いほど排気微粒子捕集容量が大き
く、フィルタエレメント素材の密度が大きいほど、又、
フィルタエレメントを発泡体から構成した場合、その空
孔径が小さいほど、フィルタエレメントの圧力損失が大
きいという特性を有している。請求項２に係る発明は、
前記複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍の
フィルタエレメントを、その排気流通方向の肉厚が他の
それよりも薄く、かつフィルタ素材の密度が他のフィル
タエレメントのそれよりも大となるように設定した。
気流通方向の肉厚が厚いほど排気微粒子捕集容量が大き
く、フィルタエレメント素材の密度が大きいほど、又、
フィルタエレメントを発泡体から構成した場合、その空
孔径が小さいほど、フィルタエレメントの圧力損失が大
きいという特性を有している。請求項２に係る発明は、
前記複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍の
フィルタエレメントを、その排気流通方向の肉厚が他の
それよりも薄く、かつフィルタ素材の密度が他のフィル
タエレメントのそれよりも大となるように設定した。
【００１１】請求項３に係る発明は、前記複数のフィル
タエレメントを、発泡体から形成し、該複数のフィルタ
エレメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメント
は、その排気流通方向の肉厚が他のそれよりも薄く、か
つ発泡体の空孔径が他のフィルタエレメントのそれより
も小さく設定した。
タエレメントを、発泡体から形成し、該複数のフィルタ
エレメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメント
は、その排気流通方向の肉厚が他のそれよりも薄く、か
つ発泡体の空孔径が他のフィルタエレメントのそれより
も小さく設定した。
【００１２】かかる請求項２又は３に係る発明において
は、前記特性を利用して、具体的に、複数のフィルタエ
レメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメント
を、その排気流通方向の肉厚が他のそれよりも薄く、か
つフィルタエレメント素材の密度を他のフィルタエレメ
ントのそれよりも大となるように設定し、又は、発泡体
の空孔径を他のフィルタエレメントのそれよりも小さく
設定することによって、請求項１に係る発明の作用をよ
り効果的に奏することができる。
は、前記特性を利用して、具体的に、複数のフィルタエ
レメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメント
を、その排気流通方向の肉厚が他のそれよりも薄く、か
つフィルタエレメント素材の密度を他のフィルタエレメ
ントのそれよりも大となるように設定し、又は、発泡体
の空孔径を他のフィルタエレメントのそれよりも小さく
設定することによって、請求項１に係る発明の作用をよ
り効果的に奏することができる。
【００１３】請求項４に係る発明は、前記複数のフィル
タエレメントを、中空円筒形状に形成した。かかる請求
項４に係る発明において、フィルタエレメントを、中空
円筒形状に形成した場合、円筒の肉厚が適宜設定され
る。請求項５に係る発明は、前記複数のフィルタエレメ
ントは、繊維を芯材に巻いて中空円筒形状に形成され、
該複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍のフ
ィルタエレメントは、半径方向繊維の巻き数を少なくし
て肉厚が他のフィルタエレメントのそれよりも薄く、か
つ軸方向の繊維の巻きピッチが小さく設定した。
タエレメントを、中空円筒形状に形成した。かかる請求
項４に係る発明において、フィルタエレメントを、中空
円筒形状に形成した場合、円筒の肉厚が適宜設定され
る。請求項５に係る発明は、前記複数のフィルタエレメ
ントは、繊維を芯材に巻いて中空円筒形状に形成され、
該複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍のフ
ィルタエレメントは、半径方向繊維の巻き数を少なくし
て肉厚が他のフィルタエレメントのそれよりも薄く、か
つ軸方向の繊維の巻きピッチが小さく設定した。
【００１４】かかる請求項５に係る発明においては、フ
ィルタエレメントを繊維を芯材に巻いて中空円筒形状に
形成した場合、フィルタエレメント素材の巻きピッチが
小さいほど、通気抵抗が大きく、フィルタエレメントの
圧力損失が大きいという特性を利用して、具体的に、複
数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍のフィル
タエレメントは、半径方向繊維の巻き数を少なくして肉
厚が他のフィルタエレメントのそれよりも薄く、かつ軸
方向の繊維の巻きピッチが小さく設定することにより、
請求項１に係る発明の作用をより効果的に奏することが
できる。
ィルタエレメントを繊維を芯材に巻いて中空円筒形状に
形成した場合、フィルタエレメント素材の巻きピッチが
小さいほど、通気抵抗が大きく、フィルタエレメントの
圧力損失が大きいという特性を利用して、具体的に、複
数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍のフィル
タエレメントは、半径方向繊維の巻き数を少なくして肉
厚が他のフィルタエレメントのそれよりも薄く、かつ軸
方向の繊維の巻きピッチが小さく設定することにより、
請求項１に係る発明の作用をより効果的に奏することが
できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１において、図示しない内燃機関
のエキゾーストマニホールドに接続される排気通路には
フィルタケース１が介装される。このフィルタケース１
の一端部下側には、排気通路からの排気の導入口２が形
成され、他端部上側には、主排気口３が形成されてい
る。又、フィルタケース１の排気導入口２側の端部の下
側と主排気口３側の端部の上側には、夫々連通口４，５
が開設されている。
本発明を詳述する。図１において、図示しない内燃機関
のエキゾーストマニホールドに接続される排気通路には
フィルタケース１が介装される。このフィルタケース１
の一端部下側には、排気通路からの排気の導入口２が形
成され、他端部上側には、主排気口３が形成されてい
る。又、フィルタケース１の排気導入口２側の端部の下
側と主排気口３側の端部の上側には、夫々連通口４，５
が開設されている。
【００１６】かかるフィルタケース１内には、上側と下
側の２つの中空円筒状の多孔質性のフィルタ６，７が並
列して配設されている。各フィルタ６，７の内周面側に
は、夫々フィルタ再生手段としてのヒータ８，９が装着
されている。このヒータ８，９は、ＰＭを燃焼させるた
めのものであり、ＳＵＳ系統或いはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
統、又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系統の電気発熱体を用いて形
成され、多数の排気通気孔を有している。
側の２つの中空円筒状の多孔質性のフィルタ６，７が並
列して配設されている。各フィルタ６，７の内周面側に
は、夫々フィルタ再生手段としてのヒータ８，９が装着
されている。このヒータ８，９は、ＰＭを燃焼させるた
めのものであり、ＳＵＳ系統或いはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系
統、又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系統の電気発熱体を用いて形
成され、多数の排気通気孔を有している。
【００１７】又、前記両フィルタ６，７の排気導入口２
側の端部は開放され、主排気口３側の端部は閉塞されて
いる。かかる各フィルタ６，７は、中空円筒状遮熱用鞘
１０，１１内に収納されており、各遮熱用鞘１０，１１
の周壁には２つの連通口１０Ａ，１０Ｂと１１Ａ，１１
Ｂが開設されている。
側の端部は開放され、主排気口３側の端部は閉塞されて
いる。かかる各フィルタ６，７は、中空円筒状遮熱用鞘
１０，１１内に収納されており、各遮熱用鞘１０，１１
の周壁には２つの連通口１０Ａ，１０Ｂと１１Ａ，１１
Ｂが開設されている。
【００１８】そして、フィルタ６，７において、内燃機
関からの排気がその開放端から内側へと導入され、この
導入された排気が、外周側へと通過するようになってお
り、内側から外側に排気が通過する間に、ＰＭが捕集さ
れるようになっている。上記の構成においては、排気通
路とフィルタケース１との接続部であって、排気通路か
らフィルタケース１への排気導入口２が、前記下側のフ
ィルタ７に偏って設けられている。
関からの排気がその開放端から内側へと導入され、この
導入された排気が、外周側へと通過するようになってお
り、内側から外側に排気が通過する間に、ＰＭが捕集さ
れるようになっている。上記の構成においては、排気通
路とフィルタケース１との接続部であって、排気通路か
らフィルタケース１への排気導入口２が、前記下側のフ
ィルタ７に偏って設けられている。
【００１９】即ち、下側のフィルタ７は排気導入口２側
に設けられている。一方、各フィルタ６，７の閉塞端部
には、前記ヒータ８，９に通電するための電極１２，１
３が設けられ、該電極１２，１３はフィルタケース１と
は電気的に絶縁されて外部に導出されるようになってい
る。各フィルタ６，７の開放端部は、フィルタケース１
によって接地されている。
に設けられている。一方、各フィルタ６，７の閉塞端部
には、前記ヒータ８，９に通電するための電極１２，１
３が設けられ、該電極１２，１３はフィルタケース１と
は電気的に絶縁されて外部に導出されるようになってい
る。各フィルタ６，７の開放端部は、フィルタケース１
によって接地されている。
【００２０】前記電極１２，１３は、再生スイッチ１
４、再生用タイマ・リレー１５、再生警告ランプ１６等
からなるヒータ駆動回路１７を介してバッテリ１８に接
続され、後述するように所定条件の下、内燃機関の運転
停止時にバッテリ１８を介して所定時間、例えば１０分
間通電加熱さるようになっている。尚、フィルタケース
１内のフィルタ６，７の上流側の通路には、フィルタ
６，７の再生時期を検出する排気圧力センサ１９が設け
られており、該排気圧力センサ１９等でフィルタ再生時
期検出手段が構成される。
４、再生用タイマ・リレー１５、再生警告ランプ１６等
からなるヒータ駆動回路１７を介してバッテリ１８に接
続され、後述するように所定条件の下、内燃機関の運転
停止時にバッテリ１８を介して所定時間、例えば１０分
間通電加熱さるようになっている。尚、フィルタケース
１内のフィルタ６，７の上流側の通路には、フィルタ
６，７の再生時期を検出する排気圧力センサ１９が設け
られており、該排気圧力センサ１９等でフィルタ再生時
期検出手段が構成される。
【００２１】かかる構成の排気微粒子処理装置の作用を
説明すると、フィルタ６，７でＰＭを捕集する場合は、
フィルタ６，７に排気を通過させる。又、フィルタ６，
７が再生時期の場合、機関を停止し、ヒータ駆動回路１
７を機関の停止後に駆動して、ヒータ８，９に通電を行
って、フィルタ６，７の再生を開始する。ヒータ８，９
への通電によって、フィルタ６，７が加熱され、該フィ
ルタ６，７に捕集堆積したＰＭが燃焼除去される。
説明すると、フィルタ６，７でＰＭを捕集する場合は、
フィルタ６，７に排気を通過させる。又、フィルタ６，
７が再生時期の場合、機関を停止し、ヒータ駆動回路１
７を機関の停止後に駆動して、ヒータ８，９に通電を行
って、フィルタ６，７の再生を開始する。ヒータ８，９
への通電によって、フィルタ６，７が加熱され、該フィ
ルタ６，７に捕集堆積したＰＭが燃焼除去される。
【００２２】ここで、請求項１に係る発明の実施形態に
おいては、前述したように、排気通路からフィルタケー
ス１への排気導入口２が、前記下側のフィルタ７に偏っ
て設けられている構成を前提として、２つのフィルタ
６，７のうち排気導入口２近傍のフィルタ７を、そのＰ
Ｍ捕集容量が他のフィルタ６のそれよりも小さく、かつ
同一ＰＭ捕集時の圧力損失（以下、圧損と言う）が他の
フィルタ６のそれよりも大となるように設定してある。
おいては、前述したように、排気通路からフィルタケー
ス１への排気導入口２が、前記下側のフィルタ７に偏っ
て設けられている構成を前提として、２つのフィルタ
６，７のうち排気導入口２近傍のフィルタ７を、そのＰ
Ｍ捕集容量が他のフィルタ６のそれよりも小さく、かつ
同一ＰＭ捕集時の圧力損失（以下、圧損と言う）が他の
フィルタ６のそれよりも大となるように設定してある。
【００２３】フィルタは、一般に排気流通方向の肉厚が
厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィルタ素材の密度が
大きいほどフィルタの圧損が大きいという特性を有して
いる（図４（Ａ），（Ｂ）参照）。従って、請求項２に
係る発明の実施形態においては、図２に示すように、下
側フィルタ７の厚みｔをｔ1 とすると共に、密度γをγ
1 とし、図３に示すように、上側フィルタ６の厚みｔを
ｔ2 とすると共に、密度γをγ2 としたとき、ｔ1＜ｔ
2 ，γ1 ＜γ2 の関係に設定してある。
厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィルタ素材の密度が
大きいほどフィルタの圧損が大きいという特性を有して
いる（図４（Ａ），（Ｂ）参照）。従って、請求項２に
係る発明の実施形態においては、図２に示すように、下
側フィルタ７の厚みｔをｔ1 とすると共に、密度γをγ
1 とし、図３に示すように、上側フィルタ６の厚みｔを
ｔ2 とすると共に、密度γをγ2 としたとき、ｔ1＜ｔ
2 ，γ1 ＜γ2 の関係に設定してある。
【００２４】図５（Ａ），（Ｂ）は、従来例におけるフ
ィルタケースへの流入ＰＭ量と、ＰＭ堆積量及びフィル
タ圧損との関係を示す図であり、かかる図からも明らか
なように、再生時期をフィルタ２本平均の圧損で検出し
ているため、排気導入口が各フィルタに対して偏って配
置されている場合、各フィルタへの流入ＰＭ量に差が生
じ、同じ捕集量・圧損特性を有するフィルタを組み合わ
せると、ＰＭ堆積量にアンバランスが生じ、一方のフィ
ルタは、目標とするＰＭ堆積量を著しく越える。
ィルタケースへの流入ＰＭ量と、ＰＭ堆積量及びフィル
タ圧損との関係を示す図であり、かかる図からも明らか
なように、再生時期をフィルタ２本平均の圧損で検出し
ているため、排気導入口が各フィルタに対して偏って配
置されている場合、各フィルタへの流入ＰＭ量に差が生
じ、同じ捕集量・圧損特性を有するフィルタを組み合わ
せると、ＰＭ堆積量にアンバランスが生じ、一方のフィ
ルタは、目標とするＰＭ堆積量を著しく越える。
【００２５】これに対して、図６（Ａ），（Ｂ）は、上
記実施形態におけるフィルタケースへの流入ＰＭ量と、
ＰＭ堆積量及びフィルタ圧損との関係を示す図であり、
かかる図からも明らかなように、排気流通方向の肉厚が
厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィルタ素材の密度が
大きいほどフィルタの圧損が大きいという特性を利用し
て、捕集能力が低いが、圧損の大きいフィルタを、排気
入口近傍の下側フィルタ７にすることにより、流入する
ＰＭ量に差があっても（下側フィルタ７の方が上側フィ
ルタ６よりもＰＭ流入量が多い）、上側フィルタ６と下
側フィルタ７夫々のＰＭ堆積量を同等にすることがで
き、ヒータによる再生間隔を短縮することなく、再生時
のフィルタ温度を両フィルタ６，７とも目標温度以下に
抑えることができる。
記実施形態におけるフィルタケースへの流入ＰＭ量と、
ＰＭ堆積量及びフィルタ圧損との関係を示す図であり、
かかる図からも明らかなように、排気流通方向の肉厚が
厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィルタ素材の密度が
大きいほどフィルタの圧損が大きいという特性を利用し
て、捕集能力が低いが、圧損の大きいフィルタを、排気
入口近傍の下側フィルタ７にすることにより、流入する
ＰＭ量に差があっても（下側フィルタ７の方が上側フィ
ルタ６よりもＰＭ流入量が多い）、上側フィルタ６と下
側フィルタ７夫々のＰＭ堆積量を同等にすることがで
き、ヒータによる再生間隔を短縮することなく、再生時
のフィルタ温度を両フィルタ６，７とも目標温度以下に
抑えることができる。
【００２６】次に、請求項３に係る発明の実施形態にお
いては、前記２つのフィルタ６，７を、夫々発泡体から
形成し、２つのフィルタ６，７のうち排気導入口２近傍
の下側フィルタ７を、その排気流通方向の肉厚が他のそ
れよりも薄く、かつ発泡体の空孔径が上側フィルタ６の
それよりも小さく設定するようにしている。即ち、前記
発泡体としては、素材に空孔を有し、空孔の大きさ、密
度が自由に変えられるものを適用し、例えば、セラミッ
ク、焼結金属、発泡金属、Ｓｉｃ等を用いる。
いては、前記２つのフィルタ６，７を、夫々発泡体から
形成し、２つのフィルタ６，７のうち排気導入口２近傍
の下側フィルタ７を、その排気流通方向の肉厚が他のそ
れよりも薄く、かつ発泡体の空孔径が上側フィルタ６の
それよりも小さく設定するようにしている。即ち、前記
発泡体としては、素材に空孔を有し、空孔の大きさ、密
度が自由に変えられるものを適用し、例えば、セラミッ
ク、焼結金属、発泡金属、Ｓｉｃ等を用いる。
【００２７】フィルタ６，７の保持は、金属素材の場合
は、溶接により行い、非金属は両端部をガスケット等を
介してケース内に保持する構造とする。従って、図７に
示すように、下側フィルタ７の厚みｔをｔ1 とすると共
に、その空孔径ｄをｄ1 とし、図８に示すように、上側
フィルタ６の厚みｔをｔ2 とすると共に、その空孔径ｄ
をｄ2 としたとき、ｔ1 ＜ｔ2 ，ｄ1 ＜ｄ2 の関係に設
定してある。
は、溶接により行い、非金属は両端部をガスケット等を
介してケース内に保持する構造とする。従って、図７に
示すように、下側フィルタ７の厚みｔをｔ1 とすると共
に、その空孔径ｄをｄ1 とし、図８に示すように、上側
フィルタ６の厚みｔをｔ2 とすると共に、その空孔径ｄ
をｄ2 としたとき、ｔ1 ＜ｔ2 ，ｄ1 ＜ｄ2 の関係に設
定してある。
【００２８】かかる実施形態の構成においては、排気流
通方向の肉厚が厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィル
タ素材の空孔径が小さいほどフィルタの圧損が大きいと
いう特性を利用して、捕集能力が低いが、圧損の大きい
フィルタを、排気入口近傍の下側フィルタ７にすること
により、再生時のフィルタ温度を両フィルタ６，７とも
目標温度以下に抑えることができる。
通方向の肉厚が厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィル
タ素材の空孔径が小さいほどフィルタの圧損が大きいと
いう特性を利用して、捕集能力が低いが、圧損の大きい
フィルタを、排気入口近傍の下側フィルタ７にすること
により、再生時のフィルタ温度を両フィルタ６，７とも
目標温度以下に抑えることができる。
【００２９】次に、請求項５に係る発明の実施形態にお
いては、２つのフィルタ６，７を、耐熱・耐酸化性に優
れた繊維、例えば、セラミック、ガラスファイバー等を
芯材に巻いて中空円筒形状に形成し、該２つのフィルタ
６，７のうち排気導入口２近傍の下側フィルタ７を、半
径方向繊維の巻き数を少なくして肉厚が上側フィルタ６
のそれよりも薄く、かつ軸方向の繊維の巻きピッチが小
さく設定してある。
いては、２つのフィルタ６，７を、耐熱・耐酸化性に優
れた繊維、例えば、セラミック、ガラスファイバー等を
芯材に巻いて中空円筒形状に形成し、該２つのフィルタ
６，７のうち排気導入口２近傍の下側フィルタ７を、半
径方向繊維の巻き数を少なくして肉厚が上側フィルタ６
のそれよりも薄く、かつ軸方向の繊維の巻きピッチが小
さく設定してある。
【００３０】即ち、図９に示すように、下側フィルタ７
の厚みｔをｔ1 とすると共に、その巻きピッチｐをｐ1
とし、図９に示すように、上側フィルタ６の厚みｔをｔ
2 とすると共に、その巻きピッチｐをｐ2 としたとき、
ｔ1 ＜ｔ2 ，ｐ1 ＜ｐ2 の関係に設定してある。かかる
実施形態の構成においても、上述したように、排気流通
方向の肉厚が厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィルタ
素材の巻きピッチが小さいほど、通気抵抗が大きく、フ
ィルタの圧損が大きいという特性を利用して、捕集能力
が低いが、圧損の大きいフィルタを、排気導入口２近傍
の下側フィルタ７にすることにより、再生時のフィルタ
温度を両フィルタとも目標温度以下に抑えることができ
る。
の厚みｔをｔ1 とすると共に、その巻きピッチｐをｐ1
とし、図９に示すように、上側フィルタ６の厚みｔをｔ
2 とすると共に、その巻きピッチｐをｐ2 としたとき、
ｔ1 ＜ｔ2 ，ｐ1 ＜ｐ2 の関係に設定してある。かかる
実施形態の構成においても、上述したように、排気流通
方向の肉厚が厚いほどＰＭ捕集容量が大きく、フィルタ
素材の巻きピッチが小さいほど、通気抵抗が大きく、フ
ィルタの圧損が大きいという特性を利用して、捕集能力
が低いが、圧損の大きいフィルタを、排気導入口２近傍
の下側フィルタ７にすることにより、再生時のフィルタ
温度を両フィルタとも目標温度以下に抑えることができ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、流入する排気微粒子量に差があっても、各
フィルタエレメント夫々の排気微粒子堆積量が同等にな
り、再生間隔を短縮することなく、再生時のフィルタエ
レメント温度が両エレメントフィルタとも目標温度以下
に抑えることができる。
明によれば、流入する排気微粒子量に差があっても、各
フィルタエレメント夫々の排気微粒子堆積量が同等にな
り、再生間隔を短縮することなく、再生時のフィルタエ
レメント温度が両エレメントフィルタとも目標温度以下
に抑えることができる。
【００３２】請求項２又は３に係る発明によれば、具体
的に、複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍
のフィルタエレメントを、その排気流通方向の肉厚が他
のそれよりも薄く、かつフィルタ素材の密度を他のフィ
ルタエレメントのそれよりも大となるように設定し、又
は、発泡体の空孔径を他のフィルタエレメントのそれよ
りも小さく設定することによって、請求項１に係る発明
の作用をより効果的に奏することができる。
的に、複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍
のフィルタエレメントを、その排気流通方向の肉厚が他
のそれよりも薄く、かつフィルタ素材の密度を他のフィ
ルタエレメントのそれよりも大となるように設定し、又
は、発泡体の空孔径を他のフィルタエレメントのそれよ
りも小さく設定することによって、請求項１に係る発明
の作用をより効果的に奏することができる。
【００３３】請求項４に係る発明によれば、フィルタエ
レメントを、中空円筒形状に形成した場合、円筒の肉厚
が適宜設定することにより、排気微粒子捕集容量を変更
できる。請求項５に係る発明によれば、フィルタエレメ
ントを繊維を芯材に巻いて中空円筒形状に形成した場
合、フィルタエレメント素材の巻きピッチが小さいほ
ど、通気抵抗が大きく、フィルタエレメントの圧力損失
が大きいという特性を利用して、具体的に、複数のフィ
ルタエレメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメ
ントは、半径方向繊維の巻き数を少なくして肉厚が他の
フィルタエレメントのそれよりも薄く、かつ軸方向の繊
維の巻きピッチが小さく設定することにより、請求項１
に係る発明の作用をより効果的に奏することができる。
レメントを、中空円筒形状に形成した場合、円筒の肉厚
が適宜設定することにより、排気微粒子捕集容量を変更
できる。請求項５に係る発明によれば、フィルタエレメ
ントを繊維を芯材に巻いて中空円筒形状に形成した場
合、フィルタエレメント素材の巻きピッチが小さいほ
ど、通気抵抗が大きく、フィルタエレメントの圧力損失
が大きいという特性を利用して、具体的に、複数のフィ
ルタエレメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメ
ントは、半径方向繊維の巻き数を少なくして肉厚が他の
フィルタエレメントのそれよりも薄く、かつ軸方向の繊
維の巻きピッチが小さく設定することにより、請求項１
に係る発明の作用をより効果的に奏することができる。
【図１】 請求項１に係る発明の一実施形態の概略図
【図２】 請求項２に係る発明の一実施形態における下
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
【図３】 請求項２に係る発明の一実施形態における上
側フィルタの構成を示す側面断面図
側フィルタの構成を示す側面断面図
【図４】 フィルタへの流入ＰＭ量と、ＰＭ堆積量とフ
ィルタ圧損の関係を示す特性図
ィルタ圧損の関係を示す特性図
【図５】 従来例におけるフィルタケースへの流入ＰＭ
量と、ＰＭ堆積量及びフィルタ圧損との関係を示す特性
図
量と、ＰＭ堆積量及びフィルタ圧損との関係を示す特性
図
【図６】 請求項２に係る発明の実施形態におけるフィ
ルタケースへの流入ＰＭ量と、ＰＭ堆積量及びフィルタ
圧損との関係を示す特性図
ルタケースへの流入ＰＭ量と、ＰＭ堆積量及びフィルタ
圧損との関係を示す特性図
【図７】 請求項３に係る発明の一実施形態における下
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
【図８】 請求項３に係る発明の一実施形態における上
側フィルタの構成を示す側面断面図
側フィルタの構成を示す側面断面図
【図９】 請求項５に係る発明の一実施形態における下
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
【図10】 請求項５に係る発明の一実施形態における上
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
側フィルタの構成を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は側面断面図
【図11】 従来の問題点を説明する特性図
１ フィルタケース
２ 排気導入口
６ 上側フィルタ
７ 下側フィルタ
８，９ ヒータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭58−28505（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−143618（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−231614（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−264711（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−264721（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−34855（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−54636（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/02
Claims (5)
- 【請求項１】内燃機関の排気通路に、排気中の排気微粒
子を捕集する複数のフィルタエレメントを内装するフィ
ルタケースを介装接続し、捕集した排気微粒子を加熱し
て燃焼除去させることにより、フィルタエレメントを再
生する再生手段を備える一方、前記排気通路とフィルタ
ケースとの接続部であって、排気通路からフィルタケー
スへの排気導入口が、前記複数のフィルタエレメントの
何れかの近傍に偏って設けられてなる内燃機関の排気微
粒子処理装置において、 前記複数のフィルタエレメントのうち排気導入口近傍の
フィルタエレメントを、その排気微粒子捕集容量が他の
フィルタエレメントのそれよりも小さく、かつ同一排気
微粒子捕集時の圧力損失が他のフィルタエレメントのそ
れよりも大となるように設定したことを特徴とする内燃
機関の排気微粒子処理装置。 - 【請求項２】前記複数のフィルタエレメントのうち排気
導入口近傍のフィルタエレメントは、その排気流通方向
の肉厚が他のそれよりも薄く、かつフィルタ素材の密度
が他のフィルタエレメントのそれよりも大となるように
設定されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の
排気微粒子処理装置。 - 【請求項３】前記複数のフィルタエレメントは、発泡体
から形成され、該複数のフィルタエレメントのうち排気
導入口近傍のフィルタエレメントは、その排気流通方向
の肉厚が他のそれよりも薄く、かつ発泡体の空孔径が他
のフィルタエレメントのそれよりも小さく設定されたこ
とを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気微粒子処
理装置。 - 【請求項４】前記複数のフィルタエレメントは、中空円
筒形状に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のう
ちいずれか１つに記載の内燃機関の排気微粒子処理装
置。 - 【請求項５】前記複数のフィルタエレメントは、繊維を
芯材に巻いて中空円筒形状に形成され、該複数のフィル
タエレメントのうち排気導入口近傍のフィルタエレメン
トは、半径方向繊維の巻き数を少なくして肉厚が他のフ
ィルタエレメントのそれよりも薄く、かつ軸方向の繊維
の巻きピッチが小さく設定されたことを特徴とする請求
項１記載の内燃機関の排気微粒子処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23165595A JP3391160B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23165595A JP3391160B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979025A JPH0979025A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3391160B2 true JP3391160B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=16926903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23165595A Expired - Fee Related JP3391160B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 内燃機関の排気微粒子処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3391160B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4645639B2 (ja) * | 2007-11-27 | 2011-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
| JP5704548B1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-04-22 | 株式会社深井製作所 | キャタライザエレメント及びキャタライザ |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP23165595A patent/JP3391160B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0979025A (ja) | 1997-03-25 |
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