JPH0579317A - デイーゼル機関の排気清浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で再生を効率的に行うとともに排
気清浄性能を向上する。 【構成】 排気清浄化装置１の内部に、円筒形の触媒付
フィルタ２が設けられている。触媒付フィルタ２にはペ
レット触媒３が充填され、ヒータ４が触媒付フィルタ２
の内壁２ａに近接して装着されている。排気ガスが触媒
付フィルタ２の内側から外側に流れるように内外壁２
ａ，２ｂに多数の孔５が穿たれている。触媒付フィルタ
２の内径と略同一径の第１排気通路６が触媒付フィルタ
２の中心部に設置され、第１排気通路６の後端部近傍に
排気絞弁７が配設されている。触媒付フィルタ２の外周
には、触媒付フィルタ２から流出した排気ガスの流れる
第２排気通路８が設けられており、第２排気通路は第１
排気通路６と同軸に設けられ、第１排気通路６の後端部
が挿入されている。第１排気通路６より大径の第３排気
通路９に連通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関の排気清
浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼル機関の排気清浄化装置
にあっては、ディーゼル排気後処理用フィルタのほとん
どは、目閉じハニカムトラップである、（例えば、特開
昭５６−１２４４１７号公報参照）。

【０００３】この目封じハニカムトラップは、濾過捕集
により微粒子を捕集するため、高い捕集効率が得られる
が、捕集した微粒子を確実に燃焼除去する必要がある。
すなわち、再生時期を決定するためにトラップに堆積し
た微粒子量を検出する再生時期の検出手段、及びトラッ
プに堆積した微粒子を再燃焼させる再生手段が必要であ
る。また再生時期の検出あるいは再生に失敗した場合、
トラップが焼損する恐れがある等の問題が発生した。更
にアッシュは通常の方法では除去不可能であり、例えば
排気の流れる方向を逆にする等の方法に頼らざるを得な
かった。

【０００４】従来の再生装置としては、バーナを用いた
もの（例えば、特開昭６０−１３５６１２号参照）。燃
料の酸化熱によってフィルタを加熱するもの、（例え
ば、特開昭５６−１３０５４５号公報、特開昭６１−１
１２７１６号公報、特開昭５９−１６２３１６号公報等
参照）。燃料系、あるいは排気系に再生温度を下げる添
加剤を供給するもの、（例えば、特開昭６０−１５３４
１３号公報参照）などがあった。

【０００５】しかし、バーナを用いたものは、排気系に
燃料供給装置や着火源を設ける必要があるなど、構造が
複雑になるという問題点があった。また排気系に燃料を
供給し、且つ火炎を形成するため、排気系の耐触性、構
造的な強度等の向上が必要であった。

【０００６】また、燃料の酸化熱によるものは、燃料を
酸化させるための触媒等、酸化させる燃料の供給装置等
が必要になり、バーナ同様に構造が複雑になる等の問題
点があった。また添加剤方式は供給した添加剤が排気と
一緒に排出されるために、添加剤の材質によっては、新
たな排気汚染の原因ともなり得るという問題点があっ
た。

【０００７】そこで、フィルタ前面にヒータを配設し、
フィルタを再生するものが提案されている、（例えば、
特開昭５９−９０７１３号公報、特開昭５８−１６２７
１１号公報、特開昭６２−２７９２２１号公報、特開昭
６２−２９８６１５号公報、特開昭５９−２０５１３号
公報等参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のディーゼル機関の排気清浄化装置における再
生手段として、フィルタ前面にヒータを配置したものに
あっては、自動車でのバッテリー、オルタネータて形成
される電力供給系の供給電力で、フィルタに捕集したパ
ティキユレートを再燃焼させる際に、供給電力に限界が
あるので供給熱量に限界が生じるため、再生時には特開
昭５９−９０７１３号公報、特開昭５８−１６２７１１
号公報、特開昭５９−２０５１３号公報に開示されてい
るように、排気ガスの一部をフィルタをバイパスして流
し、フィルタへの排気ガスの流入量を減らすことが必要
であった。このため、再生時には、バイパスされた清浄
化されていない排気ガスがそのまま排出されるという問
題点があった。

【０００９】この場合、特開昭５９−９０７１３号公報
に開示されているように、バイパス通路側にのみバルブ
を装着したものは、フィルタとバルブ通路側の圧力損失
の割合によってバイパス量が決定されるため、バイパス
によってフィルタ側に排気がほとんど流れない状態にな
るのは、フィルタへのパティキュレート堆積量がかなり
多くなった状態である。しかもその状態でも、再生が進
行するに従ってフィルタ側の圧力損失が低下して行くた
め、再生の進行に伴いフィルタへの流入ガス量が増大
し、火炎が吹き消されてしまうため再生が途中で中断し
てしまう恐れがあるという問題点があった。

【００１０】一方、特開昭５８−１６２７１１号公報に
開示されているように、１つのバルブによって、フィル
タとバイパス側の通路を切替えるものも考案されている
が、円形バルブでこの構造を実現することは難しく矩形
等のバルブで、しかもそのバルブ軸が偏心しているもの
になってしまい、熱歪等によって作動不良になる可能性
があった。

【００１１】従って、熱歪等の影響を受け難い円形バル
ブでバルブ幅がほとんど偏心していないバルブを用い
て、上記効果を成り立たせるためには特開昭５９−２０
５１３号公報に開示されているように、排気絞り用のバ
ルブを２つ設けることが必要となってくるが、この場合
には、構造が複雑になってしまうという問題点があっ
た。 また、特開昭６２−２７９２２１号公報、特開昭
６２−２９８６１５号公報に開示されているように、ヒ
ータによって加熱できる面積を拡大するために、金網状
のヒータを用いたり、ヒータ近傍に熱伝導率の高い材料
を設け、フィルタ前面をできる限り均一に加熱しようと
するものもある。

【００１２】しかしながら、このようなものは、ヒータ
系の熱容量が大きくなっているため、加熱開始時点から
の昇温特性が悪く、パティキュレートの燃焼開始温度ま
での消費電力を悪化させる場合もあった。また、熱伝導
率の高い材料をヒータ近傍に設けたものは、供給電力に
対する排気ガスへの熱交換率は良くなるが、ヒータ系の
熱伝導効率が高くなるため、同一の供給電力に対するヒ
ータ自体の表面温度は低くなり、ヒータによってフィル
タに捕集されたパティキュレートに着火させるために
は、供給電力を増大しなければならないという問題点が
あった。

【００１３】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、排気清浄化を可能としたディ
ーゼル機関の排気清浄化装置を提供することを目的とし
ている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、ディ
ーゼル機関の排気清浄化装置において、円筒形に形成さ
れ内部にヒータを有する触媒付フィルタと、触媒付フィ
ルタ内径と略同一径で後端部近傍に排気絞弁を有し、触
媒付フィルタの中心部を貫通する第１排気通路と触媒付
フィルタの外周に形成された第２排気通路と、第１排気
通路と同軸に設けられ第１排気通路の後端部が挿入され
ている第１排気通路より大径の第３排気通路とを設け
た。

【００１５】

【作用】パティキュレート捕集時には排気絞弁を閉じ
る。排気は触媒付フィルタ内を流れパティキュレートは
触媒に捕集される。

【００１６】触媒付フィルタの再生時には排気絞弁を開
く。排気はほとんどが第１排気通路を流れるが、第１排
気通路の後端部が第３排気通路の内部に挿入されている
ので第１排気通路を流れる排気によって第３排気通路の
ガスが吸い込まれるため、触媒付フィルタ内に少量の排
気が流れる。

【００１７】この少量の排気によってヒータによって着
火したパティキュレートの再燃焼が効率的に行われる。

【００１８】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。図１
〜図３は本発明の一実施例を示す図である。まず構成を
説明する。排気清浄化装置１の内部に、円筒状の触媒付
フィルタ２が設けられている。該触媒付フィルタ２には
ペレット触媒３が充填され、ヒータ４が触媒付フィルタ
２の内壁２ａに近接して装着されている。さらに、排気
が触媒付フィルタ２の内側から外側に流れるように内壁
２ａ及び外壁２ｂに多数の孔５が穿設されている。

【００１９】また、触媒付フィルタ２の内径と略同一径
の第１排気通６が触媒付フィルタ２の中心部を貫通して
設置されている。そして、第１排気通路６の後端部近傍
に排気絞弁７が配設されている。触媒付フィルタ２外周
の触媒付フィルタ外壁２ｂとケース１１との間に触媒付
フィルタ２から流出した排気の流れる第２排気通路８が
設けられており、該第２排気通路８は、第１排気通路１
と同軸に設けられた第排気通路１より大きい径の第３排
気通路９に連通している。

【００２０】そして、第３排気通路９の内部に第１排気
通路６の後端部６ａが挿入されている。

【００２１】次に作用を説明する。パティキュレート捕
集時には、排気絞弁７を閉じる。排気は円筒形の触媒付
フィルタ２の内壁２ａ側から外壁２ｂ側へと流れ、ペレ
ット触媒３によってパティキュレートが捕集され排気の
清浄化が行われる。

【００２２】触媒付フィルタ２の再生時には、排気絞弁
７を開弁するとともにヒータ４に通電する。排気はほと
んどが中心部の第１排気通路６を流れるが、第１排気通
路６の後端部６ａが第３排気通路９の内部に挿入された
状態となっているので、第１排気通路１を流れる排気の
流れによって、第３排気通路９のガスが吸い込まれるた
め、触媒付フィルタ２の内壁２ａ側から外壁２ｂ側へ向
かう流れが触媒付フィルタ２内に発生する。このイジェ
クト効果によって触媒付フィルタ２の内部を流れる少量
の排気によってヒータ４によって触媒付フィルタ２の内
壁２ａ近傍で着火したパティキュレートの燃焼に必要な
酸素が供給されると共に、排気流によって火炎伝播が良
好に行われるため、触媒付フィルタ２の再生が効果的に
行われる。 なお、イジェクタ効果によって吸引される
排気ガスの流量は、実用領域で適正になるようにマッチ
ングされている。これは高回転、高負荷等の排気温度の
高い領域ではヒータが無くても再生が可能であるため、
排気絞弁７を開弁する必要がないためである。

【００２３】また、再生の進行に伴い触媒付フィルタ２
の通気抵抗が減少するためイジェクタ効果によって触媒
付フィルタ２に流入するガス量は増大するが、最大のガ
ス量は第１排気通路６及び第３排気通路３の寸法で管理
されているため、火炎が吹き消され、燃焼が中断するこ
とはなく、むしろ火炎伝播をイジェクタ効果による排気
ガスの流れによって促進できる。

【００２４】なお排気ガスの流れによる火炎伝播の促進
は触媒付フィルタ２への排気流入面が、排気ガスの流れ
と直交しているものでは得られない効果である。すなわ
ち、このタイプでは流動抵抗のみによって排気ガスの流
量が支配されるためフィルタの流動抵抗の低下にともな
い触媒付フィルタ内を流れるガス量は除々に増加するた
め、火炎伝播が阻害される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、フィルタの再生を効率的に行うことができる。ま
た、簡単な構造で排気清浄化性能を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【符号の説明】

２…触媒付フィルタ，３…ペレット触媒，４…ヒータ，
６…第１排気通路，７…排気絞弁，９…第３排気通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の排気清浄化装置におい
   て、円筒形に形成され内部にヒータを有する触媒付フィ
   ルタと、触媒付フィルタ内径と略同一径で後端部近傍に
   排気絞弁を有し触媒付フィルタの中心部を貫通する第１
   排気通路と、触媒付フィルタ外周に形成された第２排気
   通路と、第１排気通路と同軸に設けられ第１排気通路の
   後端部が挿入されている第１排気通路より大径の第３排
   気通路とを備えることを特徴とするディーゼル機関の排
   気清浄化装置。