JPH04166604A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関に設けられる排気浄化装置に関し、特
にディーゼル機関より排出されるディーゼルバティキ二
レートを捕集するパティキュレートフィルタを備えた排
気浄化装置に関する。

〔従来の技術〕

例えばディーゼル機関の排気中には排気微粒子、即ちパ
ティキュレートが多く含まれているため、機関の排気系
にはこのパティキュレートを捕集するためのパティキュ
レートフィルタが装着されている。

パティキュレートフィルタは、通気性の良い、例えばセ
ラミック材から形成されてあり、フィルタのパティキュ
レート捕集量に基づいて定期的に再生されなければなら
ない。ここでこのフィルタ再生とは、フィルタ端部に設
けられた電気ヒータ線に通電することによりパティキュ
レートに着火・燃焼し、再びフィルタの通気性を回復す
ることを意味する。

ところでこのフィルタ再生にあたっては、パティキュレ
ートの燃焼伝播のために、パティキュレート捕集時と同
様に排気がフィルタ内に導入されることになるが、通常
この排気流れはフィルタ中央部において速く、またフィ
ルタ周縁部において遅くなるためにフィルタ再生度合い
に差が生じ、フィルタ周縁部でパティキュレートの燃え
残りが生じフィルタ再生不良となる傾向にあった。この
ような問題に対処して、例えば実開昭６２−１４１６１
５号公報には、再生用排気ガスの流れをフィルタ周縁部
にも分散させる拡散プレート（デイフユーザ）をフィル
タの排気上流側に設けた排気浄化装置が開示されている
。

〔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は、パティキュレー
ト捕集時にフィルタ上流側に配置した拡散プレートが排
気流通の上で抵抗となり、フィルタ上流側の圧力、即ち
背圧が上昇する恐れがあった。

本発明はフィルタ周縁部の完全再生を可能する排気浄化
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的達成のため本発明によれば、内燃機関の排気系
に設けられパティキュレートを捕集するフィルタを備え
ると共に定期的に該フィルタに捕集されたパティキュレ
ートを焼却してフィルタを再生する排気浄化装置におい
て、上記フィルタを収納するトラップ容器の内面とフィ
ルタ外面との間に間隙を介してフィルタを保持すると共
に、フィルタ再生時、該間隙内に再生用ガスを供給して
フィルタ周縁部内を流動するガスの流速を高める再生用
ガス供給手段を設けたことを特徴とする排気浄化装置が
提供される。

〔作　用〕

フィルタ再生時に排気ガス又は外気の一部を、フィルタ
外方に位置する間隙内に導入することによって、フィル
タ周縁部の再生用ガスの流速を高め、この部分のパティ
キュレート燃焼に伴う火炎伝播性を向上させて、その燃
え残りを防ぐことができる。

〔実施例〕

図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１実施例としての排気浄化装置の概
略的構成を示しており、図中１は円柱状のパティキニレ
ートフィルタ（以下、フィルタと呼ぶ）、２はこのフィ
ルタ１を収納する円筒状のトラップ容器、３ａ及び３ｂ
はこのトラップ容器２の前後端に接続される排気管を示
している。尚、本実施例においては、機関本体（エンジ
ン本体）から流動してくる排気ガスは図中左側から右側
へと、即ち排気管３ａから排気管３ｂに向かって流れる
ものとする。

フィルタ１の排気上流側の端部近傍に設けられているの
は、フィルタ再生時通電発熱する電気ヒータ線４であっ
て、その一端は制御回路５によって制御されるリレー６
を介してバッテリ７へと接続され、他端はアースされる
。フィルタ再生時、この電気ヒータ線４によって着火さ
れたフィルタ内パティヰ二レートの火炎は、矢印で示す
排気ガスの流れに乗ってフィルタｌの排気下流側の端部
に向かって伝播する。即ち、本実施例の排気浄化装置は
、パティキュレート捕集時の排気ガス流れ方向がフィル
タ再生時の排気ガス流れ方向と一致する、いわゆる順流
再生方式の排気浄化装置であるが、本発明はフィルタ再
生時、図でいう排気下流側から排気上流側に向かって排
気ガスが流れるようにした逆流再生方式の排気浄化装置
にも適用できる（後述する）。

以上のように構成される排気浄化装置において本実施例
によれば、フィルタ１はトラップ容器２に対して、フィ
ルタ外周に沿って配置されたスペーサ部材８を介して保
持され、トラップ容器２の内面２ａとフィルタ１の外周
面１ａとの間には、環状の間隙９が形成される。

又、両排気管３ａ及び３ｂには、フィルタ１をバイパス
するように排気バイパス管１０が接続され、フィルタ再
生時、パティキュレート燃焼用として必要な排気ガスを
除いた排気ガスをフィルタ下流側に流すことになる（第
１図矢印参照）。従って、排気管３ａと排気バイパス管
１０との接続部には、パティキュレート捕集時には排気
バイパス管１００入口を塞ぎ、エンジン本体からの排気
ガスを総てフィルタ１へと導き、かつフィルタ再生時に
は若干開弁して、排気ガスの幾分か（通常、排気ガス総
量の約１０分の１程度）を再生用排気ガスとしてフィル
タ１に導く第１の開閉弁１１（以下、第１開閉弁と呼ぶ
）が設けられる。

又更に本実施例によれば、この排気バイパス管１０の途
中には第１開閉弁１１によって分岐された排気ガスの幾
分かを、フィルタ側方より環状の間隙９に導く副再生用
排気ガス導入管１２（以下、ガス導入管と略す）が接続
され、その他端はトラップ容器２の側部に接続される。

そしてこのガス導入管１２と排気バイパス管１０との接
続部にも、フィルタ再生時、開弁して再生用排気ガスを
取り込む第２の開閉弁１３（以下、第２開閉弁）が設け
られる。

この第２開閉弁１３、及び先の第１開閉弁１１は、その
作動を制御回路５によって制御されるアクチュエータ１
４及び１５によって作動されるようになっている。

以上が本実施例による排気浄化装置の概略構成である。

以下、フィルタ再生時の排気ガス流れを矢印で示した第
２図を参照して、本装置の作用及び効果について説明す
る。

一般にフィルタ再生時において、従来のようにフィルタ
の排気上流側端面のみから排気ガスを導入した場合、フ
ィルタ中央部では排気ガスの流速はある程度確保される
ものの、フィルタ周縁部においては、その外方に位置す
るトラップ容器の内壁からの抵抗によって排気ガスの流
速は急激に減少し、フィルタ途中においてパティキュレ
ート燃焼の火炎が消えてしまい、従ってフィルタには、
図中斜線で示した領域に未燃焼パティキニレートが残留
することになる。しかしながら本実施例によれば、再生
用排気ガスはフィルタ端面側からのみならず、ガス導入
管１２を介してフィルタ側方から環状の間隙９内へと供
給されるため、このフィルタ周縁部１ｂでの排気ガスは
、その流速を低下させることなくフィルタ後端まで流れ
、よって火炎は後端まで達し、斜線部のパティキュレー
トまでも充分燃焼することができ、フィルタ再生不良を
回避することができる。尚、本実施例によればこれに付
随してフィルタ周縁部１ｂの再生が早（なるために再生
時間が短縮されフィルタ再生コストが低減し、フィルタ
中央部１ｃと周縁部との温度勾配も低くなることから、
再生時の熱応力が緩和されフィルタの耐久性も向上する
。

本発明は上述した実施例に限定されることなく、種々の
実施例が考えられる。以下、各図を参照しながらそれら
実施例を説明するが、図は装置のフィルタ再生時の作動
状態を示し、先の実施例の構成要素と同一な要素は同一
番号を付し、類似した構成要素に関しては、ダッシュ（
′）を付けることとする。

まず第３図は本発明の第２実施例として、ガス導入管１
２′の一端を大気に開放するようにして、途中にエアー
ポンプ１６を設け、フィルタ再生時、フィルタ側方に外
気を導入するようにし、以てフィルタ周縁部の排気ガス
の流速低下を抑制するものである。

又、第４図に示す第３実施例は、本発明を逆流再生方式
の排気浄化装置に適用した例であって、本実施例におけ
るガス導入管１２パはフィルタ１より排気下流側の排気
管３ｂ（又はトラップ容器２）に接続され、図に示すフ
ィルタ再生時、排気バイパス管１０′を経由しフィルタ
１へと逆流する排気ガスの一部が第２開閉弁１３’によ
って取り込まれるようになっている。尚、この図におい
て１１′はフィルタ再生時、実線のような弁位置を占め
ることによって排気ガスを排気バイパス管１０′に導く
第１開閉弁、１７は排気バイパス管１０′を経由した排
気ガスの一部をフィルタ方向に逆流させる’ｉ３の開閉
弁、１８は再生処理後の排気ガスをフィルタ下流側に送
る排気流通管を夫々示している。

更に第５図に示す第４実施例は上述した逆流再生方式の
排気浄化装置において、フィルタ側方に導入される再生
用ガスを第３図実施例のように外気の一部としたもので
ある。

以上、フィルタ側方への再生用ガス導入の各種実施例を
説明したが、各実施例に共通して、パティキュレートへ
の他の着火方法としては上述した電気ヒータの外に、第
６図に代表して示すように機関の吸気系に吸気絞り弁１
９を設け、フィルタ再生時、吸気を絞り込むことで高温
の排気ガスをフィルタに導き、パティキュレートに着火
するようにしても良い。

又、この他には第７図に示すように、フィルタ再生時、
バーナ１８により外気を加熱し、これをフィルタに導く
ようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、フィルタ再生時に
再生用ガスをフィルタ外方の間隙内に導入することによ
って、フィルタ周縁部の再生用ガスの流速を高め、この
部分のパティキュレートの燃え残りを防ぐことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により第１実施例としての排気浄化装置
の構成図；第２図は本発明の排気浄化製蓋作用及び効果
を説明するフィルタ内排気流動状態を示す図；第３図は
本発明の第２実施例を説明する装置構成図；第４図は本
発明を逆流再生方式の排気浄化装置に適用した第３実施
例としての装置構成図；第５図は第４図実施例の変形例
としての第４実施例の装置構成図；第６図は電気ヒータ
によるパティキュレート着火方法と異なる着火方法を説
明する装置構成図；第７図は第６図と異なるパティキュ
レート着火方法を示す装置構成図。 １・・・フィルタ、　　　　２・・・トラップ容器、５
・・・制御回路、　　　　８・・・スペーサ部材、９・
・・間隙、　　　　　１０・・・排気バイパス管、１１
・・・第１の開閉弁、　１２・・・ガス導入管、１３・
・・第２の開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　内燃機関の排気系に設けられパティキュレートを
   捕集するフィルタを備えると共に定期的に該フィルタに
   捕集されたパティキュレートを焼却してフィルタを再生
   する排気浄化装置において、上記フィルタを収納するト
   ラップ容器の内面とフィルタ外面との間に間隙を介して
   フィルタを保持すると共に、フィルタ再生時、該間隙内
   に再生用ガスを供給してフィルタ周縁部内を流動するガ
   スの流速を高める再生用ガス供給手段を設けたことを特
   徴とする排気浄化装置。