JPH04193312A

JPH04193312A - 内燃機関の排気フィルタ

Info

Publication number: JPH04193312A
Application number: JP2325080A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Miwa; 博通三輪
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-13

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）この発明は、内燃機関、特にディーゼル機関で問題とな
るカーボン等の排気微粒子を捕集除去するための排気フ
ィルタに関する。

（従来の技術）ディーゼル機関で′問題となるカーボン等の排気微粒子
を、排気系に介装した排気フィルタにて捕集除去するこ
とは従来から考えられており、種々の形式の排気フィル
タが既に提°案されている。

この排気フィルタの代表的なものは、いわゆる目封じ型
フィルタに代表される濾過捕集形式のものである。上記
目封じ型フィルタは、例えば特開昭５６−１２４４１７
号公報に示されているように、セラミックス製のブロッ
クに排気流方向に沿った多数の微細な流路を形成し、か
っ各流路の端部を交互にセラミックスにて閉塞した構成
であって、流路間のセラミックスの隔壁を排気が通過す
ることにより、排気微粒子を濾過捕集するようにしたも
のである。

この濾過捕集形式のものでは、非常に高い捕集効率が得
られる反面、排気微粒子を過剰捕集し易く、バーナー等
による強制的な再生を適切な時期に頻繁に行う必要があ
るとともに、焼却除去が不可能なＡｓｈ成分（オイル添
加剤の酸化物等）までも捕集してしまい、いずれは目詰
まり状態１こ至る可能性がある。

そこで、この濾過捕集形式のものに代えて、付着捕集形
式の排気フィルタが提案されてＬ）る。これは、特開昭
６２−４５３０９号公報に見られるようなセラミックス
の三次元多孔体Ｌ）わゆるセラミックスフオームや特開
昭５８−１９’３７１４号公報に見られるようなセラミ
ックス繊維等をフィルタエレメントとして用いたもので
、これらのフィルタエレメント内に生じる複数な流路を
排気ガスが通流する際に、その壁面に排気微粒子力く付
着して捕集されるのである。

（発明が解決しようとする課題）従って、このような付着捕集形式のものでは過剰捕集は
生じにくく、バーナー等の強制的な再生手段がなくとも
排気熱による自然な再生を期待できる。しかし、その反
面、捕集密度が長手方向で不均一となり易く、排気の入
口側部分に多量の排気微粒子がたまってしまい、再生時
に局部的に高温となる虞れがある。

また、このように、局部的に排気微粒子が存在している
箇所では、フィルタ材料の表面に排気微粒子が直接付着
せずに、捕集された微粒子の上に更に排気微粒子が付着
した状態となって、その付着強度が弱いため、機関を急
加速したような場合に多量の排気微粒子が外部へ急激に
ブローオフし、黒煙となって排出されるという欠点があ
る。

すなわち、この付着捕集形式のフィルタの利点を十分に
生かすためには、フィルタ内部での緩慢なブローオフを
許容し、フィルタエレメント全体に広く、かつより均一
に排気微粒子を分布させることが望ましい。

（課題を解決するための手段）この発明に係る内燃機関の排気フィルタは、触媒を担持
した網状金属板を円柱状に巻回してなる１つあるいは複
数のフィルタエレメントと、機関の排気管に介装され、
かつ上記フィルタエレメントを、周囲にガス流路を残し
た状態で収容するケーシングと、このケーシングの入口
側および出口側Ｚこそれぞれ配設され、かつ取付孔内に
上記フィルタエレメントの各端部が固定支持された一対
の仕切板とを備えてなり、上記フィルタエレメントは、
両端部が密で、かつ中央部へ向かって徐々に粗くなって
いることを特徴としている。

（作用）上記構成では、円柱状のフィルタエレメントの一端から
排気が流入するため、初期には、その排気入口側の端部
に重点的に排気微粒子が捕集される。しかし、この局部
的にたまった排気微粒子は、排気流によって徐々にブロ
ーオフし、一部はフィルタエレメントの下流側へ移動し
、かつ一部はフィルタエレメント外周のガス流路へ排出
される。

このとき、円柱状フィルタエレメントか、中央部へ向か
って徐々に粗くなっているので、フィルタエレメント一
端から直ちに径方向へ流れようとする排気の通気抵抗と
軸方向へ流れようとする排気の通気抵抗とが比較的近似
したものとなり、フィルタエレメント内で、各方向へ向
かって比較的近似した強さの排気流が得られる。そのた
め、排気微粒子の内部ブローオフは多方向へ向かって生
じ、フィルタエレメント入口側部分内に比較的均一に排
気微粒子が抗散する。

また、ケーシング内のガス流路に一旦流れ出た排気およ
び排気微粒子は、再びフィルタエレメントの出口側部分
を通過してケーシング外へ流れ出ようとするが、その際
にも同様にフィルタエレメント内で多方向から比較的近
似した強さの排気流が得られる。そのため、この部分で
も比較的均一に排気微粒子が捕集される。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図は、この発明に係る排気フィルタの全体的構成を
示す断面図、第１図はこのフィルタにおける１本のフィ
ルタエレメントｌのみを示す一部切欠の断面図である。

第２図において、ケーシング２は例えばディーゼル機関
の排気管の途中に介装されるもので、円筒状の本体部２
ａと、略円錐状の入口部２ｂおよび出口部２ｃとから構
成されている。また上記本体部２ａの前後には、該ケー
シング２内を仕切るように円板状の仕切板３が固定され
ている。

上記一対の仕切板３は、互いに同一の形状をなすもので
、第３図に示すように、円形の取付孔４が多数開口形成
されている。

そして、この一対の仕切板３の間に複数本のフィルタエ
レメントＩが保持されており、仕切板３とともにケーシ
ング２内に収容されている。詳しくは、各フィルタエレ
メント１は若干離れた状態で平行に配設されており、各
フィルタエレメント１間に適宜なガス流路が確保されて
いる。

上記フィルタエレメントｌは、第１図にも示すように、
触媒を担持した網状金属板を比較的密に巻回して円柱状
に形成したものであって、その両に挿入されて固定され
ている。そして、取付孔４により固定されている両端部
１ａ、ｌａに比して、中央部１ｂは巻き締め状態が緩く
設定されおり、巻き締めた状態での径が両端部１ａ、ｌ
ａよりも太くなっている。従って、網状金属板自体の目
の粗さが均一であっても、円柱状フィルタエレメントｌ
としては、両端部１ａ、ｌａが密で、かつ中央部１ｂが
粗くなっている。尚、上記網状金属板としては、縦横の
線材からなる金網、あるいは第４図に示すように薄い金
属板ＩＡに多数のスリット５を交互に形成し、これをス
リット５と直交する矢印Ａ−Ａ方向に引っ張って格子状
にしたもの、などが用いられる。

従って、上記フィルタエレメントｌにおける内部の通気
抵抗としては、第５図に示すように、両端部１ａにおけ
る半径方向の通気抵抗Ｒ１に比して中央部１ｂにおける
半径方向の通気抵抗Ｒ３の方が小さくなり、該中央部１
ｂに至る軸方向の通気抵抗Ｒ６を加えた通気抵抗（Ｒ４
＋Ｒ３）が上記両端部１ａにおける通気抵抗Ｒ１に近似
したものとなる。

そのため、フィルタエレメント１に一端から流入してき
た排気ガスは、第６図に矢印で示すように各方向へ向か
って比較的近似した強さで流れるようになる。

従って、上記のように構成された排気フィルタにおいて
は、ケーシング２内に入った排気が先ず各フィルタエレ
メント１の一端から流入するため、この部分に多量の排
気微粒子が捕集されるが、この局部的にたまった排気微
粒子は、排気流によって徐々にブローオフする。すなわ
ち、一部はフィルタエレメント１内で下流側へ拡散し、
一部は、フィルタエレメント】から外部のガス流路へ流
れ出る。

このとき、フィルタエレメント１の中央部１ｂが両端部
１ａに比して粗くなっているため、排気微粒子は内部へ
広く拡散し易く、全体に広く略均−に分布するようにな
る。

また、−旦外部のガス流路へ流れ出た排気およびこれに
含まれる排気微粒子は、ガス流路から再びフィルタエレ
メントｌを通って出口部２ｃ側へ流れ出ようとする。そ
のため、この場合は、排気微粒子が一旦フィルタエレメ
ントｌの外周側に多く付着するか、やはり第６図に矢印
で示すような排気流によって内部へ拡散して行く。この
場合も、中央部ｌｂ側が端部１ａに比して粗くなってい
るため、排気流ひいては排気微粒子が端部１ａに集中す
ることがなく、広く排気微粒子を分布させることができ
る。

そのため、フィルタエレメント１全体に略均−に排気微
粒子を捕集でき、排気熱による再生時に局部的な過熱を
生じることがないごまた、フィルタ素材の表面に直接排
気微粒子が付着する割合が高くなり、触媒との接触効率
が向上するとともに、加速時等に排気流速が急に高くな
っても、外部への急激なブローオフを生じることがない
。特にフィルタエレメント１の最終的な出口端となる端
部１ａで密になっていることから、外部へのブローオフ
が一層確実に防止される。

また、捕集そのものは付着捕集の形で行われるため、濾
過捕集のような過剰捕集が防止され、またＡｓｈ成分に
よる目詰まりも生じにくい。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の排気フィルタによれば、円柱状に形成した付着捕集形
式のフィルタエレメントに、緩慢な内部ブローオフによ
って略均−に排気微粒子を拡散させることができ、再生
時の局部的な過熱や急加速時の急激なブローオフを防止
できる。しかも触媒との接触効率が向上する。また濾過
捕集のような過剰捕集を生じることがなく、触媒作用を
利用した排気熱による再生が十分に可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る排気フィルタのフィルタエレメ
ントを示す一部切欠の断面図、第２図は排気フィルタ全
体の断面図、第３図はフィルタエレメントを仕切板に組
み付けた状態を示す斜視図、第４図は網状金属板の素材
の例を示す平面図、第５図はフィルタエレメントの通気
抵抗の説明図、第６図は同じくフィルタエレメントに対
する排気・　　の流れを示す説明図である。１・・・フィルタエレメント、２・・・ケーシング、３
・・・仕切板。第１図第２図フ２−−−−−ケーシング′ 第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）触媒を担持した網状金属板を円柱状に巻回してな
る１つあるいは複数のフィルタエレメントと、機関の排
気管に介装され、かつ上記フィルタエレメントを、周囲
にガス流路を残した状態で収容するケーシングと、この
ケーシングの入口側および出口側にそれぞれ配設され、
かつ取付孔内に上記フィルタエレメントの各端部が固定
支持された一対の仕切板とを備えてなり、上記フィルタ
エレメントは、両端部が密で、かつ中央部へ向かって徐
々に粗くなっていることを特徴とする内燃機関の排気フ
ィルタ。