JPH06241021A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はマイクロ波によってパティキュレー
トを加熱してフィルタ再生するものにおいて、フィルタ
の過加熱による溶損を防止することを目的とする。 【構成】 排気浄化装置は、再生用ガスによって冷却さ
れ易く燃え残りが生じ易いフィルタ外周部２ａのに高誘
電率材料からなるコーティング層１９を形成しており、
フィルタ再生時、マイクロ波発振器１５からのマイクロ
波により、パティキュレートとコーティング層１９形が
発熱してパティキュレート着火燃焼する。コーティング
層によりパティキュレートが着火され易くなり、またフ
ィルタ２そのものを加熱する構成ではないためフィルタ
耐久性が向上する。コーティングの代わりに電気ヒータ
２０やマイクロ波吸収材２３で外周加熱しても良い。

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エンジンなど
の内燃機関に設けられる排気浄化装置に関し、特に排気
ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタを排気系
に設けた排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼルエンジンなどに代表さ
れるような内燃機関の排気ガス中には排気微粒子、即ち
パティキュレートが多く含まれているため、通常、機関
の排気通路にはパティキュレートを捕集するためのフィ
ルタが装着されている。又、このフィルタは使用により
その内部に蓄積されるパティキュレートの捕集量が増え
ると、通気性が次第に損なわれ、エンジン性能が低下す
ることになるため、例えばガスバーナや電気ヒータなど
を使用してフィルタを加熱すると共に空気などの再生用
ガスを供給し、以てパティキュレートを着火燃焼しフィ
ルタ再生処理をするようになっている。

【０００３】ところで上述したようなフィルタ再生方法
には、パティキュレート着火手段として、電子レンジ等
に使用されている電磁波（マイクロ波）を用いたものが
既に知られており、更に特開平３−２７５１１０号公報
にはこのタイプの排気浄化装置において、フィルタ外周
部分のパティキュレート燃え残り発生を防止する目的の
ため、フィルタの外周部を電磁波を吸収し易い高誘電率
材料で構成し、外周部分のフィルタ再生率を向上しよう
とした排気浄化装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
排気浄化装置においては、上述したようにフィルタ外周
部分そのものを電磁波によって発熱させるようにしてい
るため、パティキュレートが再生燃焼するとフィルタ中
心部よりもむしろ高温になる傾向があり、この部分にお
いてフィルタ材料が溶損してしまう恐れがあり、フィル
タ本来のパティキュレート捕集機能が損なわれることが
ある。

【０００５】本発明はこのような排気浄化装置の問題に
鑑み、フィルタ外周部分に溶損が発生しにくくすること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の本発明によれば、内燃機関の排気
通路に排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィル
タう設け、フィルタ再生時、該フィルタに電磁波を供給
してフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼する
排気浄化装置において、上記フィルタの外周部に上記電
磁波を吸収し易い材料がコーティングされる。

【０００７】また、更に請求項２に記載の発明では、内
燃機関の排気通路に排気ガス中のパティキュレートを捕
集するフィルタを設け、フィルタ再生時、該フィルタに
電磁波を供給してフィルタに捕集されたパティキュレー
トを燃焼する排気浄化装置において、上記フィルタの外
周にヒータが設けられる。更に、請求項３に記載の発明
では、内燃機関の排気通路に排気ガス中のパティキュレ
ートを捕集するフィルタを設け、フィルタ再生時、該フ
ィルタに電磁波を供給してフィルタに捕集されたパティ
キュレートを燃焼する排気浄化装置において、上記フィ
ルタの外周に、上記電磁波を吸収し易い材料からなる保
持材が設けられる。

【０００８】

【作用】請求項１に記載の発明では、フィルタ自体が発
熱源となるのではなく、フィルタ外周部に設けられたコ
ーティング層が電磁波を吸収し発熱するため、フィルタ
温度の温度は比較的低く、溶損は発生しにくい。又、請
求項２に記載の発明でもフィルタ自体は発熱せず、外周
に配置されたヒータが発熱するため、フィルタ発熱型と
比べてフィルタ温度は低い。

【０００９】更に、請求項３に記載の発明でも、フィル
タ外周に設けられた保持材が電磁波を吸収し発熱し、フ
ィルタ外周部分を加熱するため、直接フィルタが発熱す
るものよりもフィルタの受ける熱量が少ない。

【００１０】

【実施例】以下、各請求項に記載の各発明を、排気通路
に単一のフィルタを設けた基本的な構造の排気浄化装置
を例にとり、図面を参照しながらそれらの実施例を説明
する。第１実施例としての排気浄化装置の概略的構成を
示す図１に関し、１はディーゼルエンジン本体Ｅからの
排気ガスをフィルタ２に導く排気管である。

【００１１】フィルタ２は排気ガス中のパティキュレー
トを捕集するため、多数のセル３の端部に交互にプラグ
４を配したハニカム構造体として構成されており、パテ
ィキュレート捕集時、排気ガスはその排気ガス流れ方向
上流側の端部が開口したセル３ａから入り、隔壁５を通
過した後、排気流れ下流側端部が開口したセル３ｂから
フィルタ外へと抜けていく。

【００１２】フィルタ再生時において排気ガスをフィル
タ２から迂回させるため、その上下流側にはバイパス管
６が接続され、上流側の接続部ａ及び下流側の接続部ｂ
には、フィルタ再生時、図中点線位置に作動されエンジ
ンＥからの排気をバイパス管６に導く第１排気制御弁７
及び第２排気制御弁８が夫々設けられる。フィルタ２
は、その周囲を断熱性の保持材９によって覆われて円筒
状のトラップ容器１０に収納されており、この容器１０
より排気下流側でかつ第２排気制御弁８より上流側の排
気管部分には、フィルタ再生時、電動エアポンプ１１に
よって２次空気をフィルタ下流側より上流側にかけて供
給するエアポンプ１２が開口し、エアパイプ１２には制
御回路（ＥＣＵ）１３からの信号によってパイプを開閉
する第１開閉弁１４が設けられる。

【００１３】ＥＣＵ１３には、本装置を搭載する車両の
運転状態を現す各種パラメータが入力される他、フィル
タ２におけるパティキュレート捕集量を現す特性（例え
ば、フィルタ圧損値）が入力されるようになっており、
他方、上記排気制御弁７、８の開閉も制御する信号を出
力する。トラップ容器１０にあって、そのフィルタ２よ
り排気下流側部分には、マイクロ波発振器１５と接続さ
れた導波管１６が開口しており、このマイクロ波発振器
１５も又、その作動をＥＣＵ１３によって制御されるよ
うになっている。

【００１４】更に、フィルタ２より排気上流側でかつ第
１排気制御弁７より排気下流側の排気管部分には、フィ
ルタ再生時においてフィルタ２からの再生燃焼ガスを排
出するためのガス排出管１７が開口されており、その開
閉はＥＣＵ１３によって制御される第２開閉弁１８によ
って行われる。パティキュレート捕集時、エンジンＥか
らの排気ガスは図中実線矢印に示したように、そのまま
フィルタ２に流入し、このフィルタ２を通過する過程に
おいて排気ガス中のパティキュレートがセル３（特にセ
ル３ａ内）に捕集される。尚、この時、バイパス管６は
排気制御弁７、８によって閉じられているため、ここへ
の排気流入はない。

【００１５】次にフィルタ再生時においては、前述した
ように各排気制御弁７、８が点線位置に移動し、この結
果エンジンＥからの排気ガスは点線矢印に示したよう
に、バイパス管６に流入し、フィルタ２を迂回して下流
側へと流れていく。そして、ほぼ時を同じくしてマイク
ロ波発振器１５と電動エアポンプ１１とが作動され、第
１開閉弁１４及び第２開閉弁１８も夫々の通路を開き、
以上のようにしてフィルタ２に対しその下流側から再生
用２次空気が供給されると共に、マイクロ波発振器１５
からの電磁波によってフィルタ２内のパティキュレート
が加熱されることになる。

【００１６】従って、図示した装置はフィルタ再生時の
フィルタ内再生用ガスの流れ方向が、パティキュレート
捕集時のフィルタ内排気流れ方向と逆となる、所謂逆流
再生方式の排気浄化装置であるが、当然ながら本発明は
この再生方式に限定されるものではない。以上のように
構成される排気浄化装置において第１実施例によれば、
上述した保持材９に接触するフィルタ外周面を含む、そ
の近傍の部分（これを、フィルタ外周部２ａと呼ぶ）の
隔壁表面には、例えば炭化ケイ素や酸化チタン、或は酸
化亜鉛や酸化ニッケルなど、電磁波を吸収し易い材料
（高誘電率材料）が、例えばウォッシュコートによって
コーティングされる。

【００１７】図２は、高誘電率材料をコーティングした
フィルタ外周部２ａの拡大断面を示しており、フィルタ
外周面２ｂや各セル３ａ、３ｂを画成する隔壁５の表面
にも高誘電率材料からなるコーティング層１９が形成さ
れている。しかして本実施例によれば、以上のようにコ
ーティング層１９をフィルタ外周部２ａに被覆形成した
ことで、フィルタ再生時、マイクロ波発振器１５からの
電磁波によってフィルタ上のコーティング層１９が発熱
し、フィルタ外周部２ａに捕集されたパティキュレート
が加熱されることになる。

【００１８】そしてこのコーティング層１９は、上述し
たように、本来ならフィルタ２からの放熱によってフィ
ルタ温度が上がりにくいフィルタ外周部２ａに設けられ
るため、この部分において効果的にパティキュレートが
加熱・着火し、この部分の再生率を向上することができ
ることになる。加えて、上述したようなフィルタ２その
ものを直接加熱しない構成であるため、フィルタ自体の
温度はフィルタを発熱源とするものに比較して低く、従
って溶損の可能性は低く、また長期使用をしてもフィル
タ２の熱的ダメージを低いレベルに抑えることができ
る。

【００１９】次に本発明の第２実施例を説明する。尚、
以下説明する各実施例に関し、その装置を構成する要素
で、先の実施例装置と同様な構成要素は同一番号を付す
こととし、その作動説明は省略する。第２実施例の装置
の概略的構成を示した図３を参照するに、本実施例では
フィルタ２の外周部２ａには上述したようなコーティン
グ層が設けられず、その外周面２ｂの周囲であって再生
上流側に電気ヒータ２０が配置され、更にその外方には
断熱材２１がトラップ容器１０の内壁面に沿って設けら
れる。

【００２０】この電気ヒータ２０は、マイクロ波発振器
１５や電動エアポンプ１１と同様にその通電をＥＣＵ１
３によって制御され、本実施例によれば、フィルタ再生
時、例えば図４に示すような作動条件に従い、フィルタ
再生期間の前半のみ通電されるようになっている。尚、
この断熱材２１より再生用ガス流れ下流側には、この間
隙を通って再生用ガスや排気ガスが流動しないようにリ
ング状のシール部材２２が装着される。

【００２１】以上のように配置された電気ヒータ２０の
作用に関しては、先の実施例におけるコーティング層１
９（図１）と全く同様であって、コーティング層が発熱
する代わりに電気ヒータ２０が発熱することで、フィル
タ外周部２ａの再生率を確保しつつフィルタ外周部２ａ
の溶損が防止される。尚、この実施例に関し、電気ヒー
タ２０自体を電磁波を吸収し易い材料で構成すれば、ヒ
ータ通電時以外でもマイクロ波発振器１５の作動に対応
して発熱することができフィルタ２を加熱することが可
能となる。

【００２２】以上説明した本発明の第１、第２実施例
は、フィルタ再生時の再生用ガス流れ方向がパティキュ
レート捕集時の排気ガス流れ方向と逆になる逆流再生方
式の排気浄化装置に本発明を適用した例であるが、本発
明は、当然ながらパティキュレート捕集時の排気ガス流
れ方向とフィルタ再生時の再生用ガス流れ方向とが同一
なる、所謂順流再生方式の排気浄化装置においても同様
に適用可能である。

【００２３】図５は、本発明を順流再生方式の排気浄化
装置に適用し、更に先の実施例とは異なる発熱形態を有
した第３実施例を示すものである。尚、本実施例におい
ても、先の実施例と同様な構成要素は同一番号を付すこ
とにする。以上のように配置されたマイクロ波吸収材２
３は、前述したような高誘電材料より形成され、その作
用は先の実施例におけるコーティング層１９（図１）や
電気ヒータ２０と全く同様であって、フィルタ再生時、
マイクロ波発振器１５からのマイクロ波を吸収すること
で吸収材２３は発熱し、溶損しない程度のフィルタ加熱
によりパティキュレートを燃焼する。

【００２４】以上、本発明の第１、第２及び第３実施例
を説明したが、これらの各実施例に共通して、フィルタ
再生時の径方向の温度差は、フィルタ外周部近傍に発熱
源を持たない従来のタイプの排気浄化装置と比較して、
格段に低減することができ、この点からフィルタの熱劣
化を防止することができ耐久性を向上することができ
る。又、上述した各実施例はシングルフィルタタイプの
排気浄化装置であったが、本発明は、当然ながらフィル
タを並置したデュアルフィルタタイプの順流・逆流再生
方式の装置においても適用可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、フィルタ自体が発熱源となるのではなく、
フィルタ外周部に設けられたコーティング層が電磁波を
吸収し発熱するため、フィルタ温度の温度は比較的低
く、フィルタ耐久性が向上する。又、請求項２に記載の
発明でもフィルタ自体は発熱せず、外周に配置されたヒ
ータが発熱するため、フィルタ発熱型と比べてフィルタ
温度は低い。

【００２６】更に、請求項３に記載の発明でも、フィル
タ外周に設けられた保持材が電磁波を吸収し発熱し、フ
ィルタ外周部分を加熱するため、直接フィルタが発熱す
るものよりもフィルタの受ける熱量が少なく、その耐久
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例としての逆流再生方式
の排気浄化装置の概略的構成図である。

【図２】図１のフィルタの部分的拡大断面図である。

【図３】本発明による第２実施例としての排気浄化装置
の概略的装置構成図である。

【図４】図３の装置の各フィルタ再生手段の作動条件を
示したタイミング図である。

【図５】本発明による第３実施例としての排気浄化装置
の概略的装置構成図である。

【符号の説明】

１…排気管 ２…フィルタ １１…電動エアポンプ １５…マイクロ波発振器 １９…コーティング層 ２０…電気ヒータ ２３…マイクロ波吸収材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に排気ガス中のパテ
   ィキュレートを捕集するフィルタを設け、フィルタ再生
   時、該フィルタに電磁波を供給してフィルタに捕集され
   たパティキュレートを燃焼する排気浄化装置において、 上記フィルタの外周部に、上記電磁波を吸収し易い材料
   をコーティングしたことを特徴とする排気浄化装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路に排気ガス中のパテ
   ィキュレートを捕集するフィルタを設け、フィルタ再生
   時、該フィルタに電磁波を供給してフィルタに捕集され
   たパティキュレートを燃焼する排気浄化装置において、 上記フィルタの外周にヒータを設けたことを特徴とする
   排気浄化装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の排気通路に排気ガス中のパテ
   ィキュレートを捕集するフィルタを設け、フィルタ再生
   時、該フィルタに電磁波を供給してフィルタに捕集され
   たパティキュレートを燃焼する排気浄化装置において、 上記フィルタの外周に、上記電磁波を吸収し易い材料か
   らなる保持材を設けたことを特徴とする排気浄化装置。