JPH05118211A - デイーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルター再生率に優れ，かつエンジン排圧
の圧損を最小限に抑えることができるディーゼルエンジ
ン排気浄化装置を得ること。 【構成】 排気浄化装置９は，ディーゼルエンジンの排
気ガス中のパティキュレートを捕集するためのハニカム
型のフィルター８と，上記排気ガスの排気通路に設けら
れ上記フィルター８を装着するトラップ容器９１を有す
る。上記フィルター８は，ほぼ平行に設けた複数のセル
６を有すると共に，その周辺部には上記セル６の上流側
８１及び下流側８９を共に閉塞栓１により栓詰めした周
辺セル断熱部６１を有する。そして，上記フィルター８
の直径方向の全断面積に対する周辺セル断熱部６１の栓
詰率を１０〜２０％とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，フィルター再生率に優
れ，かつエンジン排圧の圧損を最小限に抑えることがで
きるディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来技術】ディーゼルエンジンの排気ガス中には排気
黒煙の原因として知られるパティキュレートが含まれて
いる。そこで，このようなパティキュレートが直接大気
中に排出されないようにするために，図６に示すごと
く，ディーゼルエンジン３の排気通路４９には，排気浄
化装置９が設けられている。また，排気通路４９の途中
には，排気浄化装置９を迂回してディーゼルエンジン３
とマフラー５を接続するバイパス４５が配管されてい
る。尚，排気通路４９とバイパス４５の接続部には，排
気切換弁４１が設けられている。

【０００３】該排気浄化装置９は，ディーゼルエンジン
３の排気ガス７中のパティキュレートを捕集するための
ハニカム型のフィルター８と，該フィルター８を装着す
るトラップ容器９１とを有する。また，フィルター８の
上流側８１には電気ヒータ８５を配設している。そし
て，該フィルター８の内部は，図７，８に示すごとく，
セラミック等で作製された多孔質の隔壁１９で区切られ
ており，ハニカム状の細長いセル６を形成している。該
セル６の両端である上流側８１と下流側８９は，互い違
いに，市松模様状に，セラミック等で作製した閉塞栓１
により閉塞されている。

【０００４】このような排気浄化装置の作用機構につい
て以下に説明する。まず，排気切換弁４１はバイパス４
５を封鎖しており，ディーゼルエンジン３の排気ガス７
は排気浄化装置９へと導入される。そして，排気ガス７
は，同図に矢印で示すごとく，排気浄化装置９内のフィ
ルター８に形成されたセル６に入り，次いで隔壁１９を
通過する。この時，排気ガス７に混入しているパティキ
ュレートは隔壁１９により捕集される。そして，パティ
キュレートが除去された排気ガス７は，マフラー５を通
り抜け大気中へ排出される。

【０００５】一方，隔壁１９に堆積したパティキュレー
トは，隔壁１９の目詰りを生じるので，排気浄化装置９
内に装着された電気ヒーター８５の熱により燃焼除去さ
れる。即ち，まず，電気ヒーター８５付近の上流側８１
に付着したパティキュレートが，その熱により着火し，
次第に下流側８９へと伝播していく。なお，この時，排
気ガス７の流れによる燃焼の吹き消しがないようにする
ために，排気切換弁４１は，排気浄化装置９へ通じる排
気通路４９を封鎖し，排気ガス７をバイパス４５へ送流
している。

【０００６】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来のフィル
ター８では次の問題点がある。即ち，フィルター８の再
生時には，その上流側８１に付着したパティキュレート
がまず着火し，燃焼が次第に下流側８９に伝播してい
く。しかし，フィルター８は，金属性のトラップ容器９
１に収められているので，燃焼熱が該トラップ容器９１
へ放熱され，そのために燃焼が途中で消えてしまうこと
がある。

【０００７】そのため，パティキュレートの燃え残りに
よるフィルター８の目詰まりが生じ，フィルター８の再
生率が低下する。また，フィルター８の目詰まりは，排
気ガス７の通過を妨げ，ディーゼルエンジン３の排圧の
圧損を大きくする。また，そのため，燃費の悪化やエン
ジン効率の低下を招くことになる。そこで，上記トラッ
プ容器９１への放熱を少なくするために，フィルター８
の外周部のセル６を栓詰めして，その周辺部のセル６を
断熱層にすることが考えられる。この周辺セル断熱部を
設けることによって上記パティキュレート燃焼を促進
し，フィルター再生率を向上させることが考えられる。

【０００８】しかし，栓詰め範囲を大きくしすぎるとエ
ンジンの排圧が上昇し，エンジン性能の低下を招く。逆
に，栓詰め範囲を小さくしすぎると，トラップ容器への
放熱が大きくなり，パティキュレートの燃え残りが生じ
る。本発明は，かかる問題点に鑑み，フィルター再生率
に優れ，かつエンジン排圧の圧損を最小限に抑えること
ができるディーゼルエンジン排気浄化装置を提供しよう
とするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明は，ディーゼルエンジンの排
気ガス中のパティキュレートを捕集するためのハニカム
型のフィルターと，上記排気ガスの排気通路に設けられ
上記フィルターを装着するトラップ容器とを有するディ
ーゼルエンジンの排気浄化装置において，上記フィルタ
ーは，ほぼ平行に設けた複数のセルを有すると共に，フ
ィルターの周辺部には上記セルの上流側及び下流側を共
に閉塞栓により栓詰めした周辺セル断熱部を有してな
り，上記フィルターの直径方向の全断面積に対する周辺
セル断熱部の断面積の割合を示す栓詰率は，１０〜２０
％であることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄
化装置にある。

【００１０】本発明において最も注目すべき点は，フィ
ルターの直径方向の全断面積に対する周辺セル断熱部の
断面積の割合，即ち栓詰率を１０〜２０％としたことで
ある。上記フィルターの内部は，従来と同様に，多孔質
の隔壁で細かく区切られており，ハニカム状の細長いセ
ルを形成している。そして，該セルの両端である上流側
と下流側は，互い違いに市松状に，閉塞栓により閉塞さ
れている。

【００１１】また，フィルターにおける周辺部には，上
流側と下流側の両端を共に閉塞栓により閉塞している周
辺セル断熱部を有する。そして，この周辺セル断熱部の
上記栓詰率は，１０〜２０％である。１０％未満である
と，トラップ容器への放熱が大きくなり，パティキュレ
ートの燃え残りが生じる。一方，２０％を越えると，エ
ンジンの排圧が上昇し，エンジン性能の低下を招く。上
記周辺セル断熱部は，フィルターの周辺部分において，
通気セル部分の上流側と下流側を共に閉塞栓により栓詰
めして設ける。そして，一般には周辺セル断熱部のセル
も，通気セル部分と同じ大きさに形成されている（図１
参照）。しかし，周辺セル断熱部におけるセルの大きさ
は，通気セル部分よりも大きくしてもよい（図５参
照）。なお，上記通気セル部分とは，排気ガスが通過す
る部分のセルをいう。

【００１２】上記フィルターは，セラミック等を材料と
して製造する。フィルターは，例えばこれらの材料を粘
稠液に混合し，その混合液をハニカム型の押し出し器に
より押し出すことにより成形し，その後，フィルターの
両端のセル開口部を，閉塞栓により市松模様状に栓詰め
し，通気セル部分を形成する。次に，上記フィルターの
外周部を，フィルターの全断面積の１０〜２０％となる
ように閉塞栓により栓詰めし，閉塞して周辺セル断熱部
を形成する。更に，このフィルターを高温度で焼成し，
本発明にかかるフィルターを得る。上記閉塞栓として
は，例えばセラミック製のものを用いる。

【００１３】

【作用及び効果】本発明の排気浄化装置においては，フ
ィルターの周辺部に両端を閉塞した周辺セル断熱部を設
けている。そのため，従来のごとく，フィルターの外周
部からトラップ容器への熱放散を防止することができ
る。また，上記栓詰率を１０〜２０％としている。その
ため，フィルター周辺部からの放熱が殆どなく，捕集さ
れたパティキュレートを効率よく燃焼除去でき，フィル
ター再生率に優れている。更に，エンジン排圧の圧損を
最小限に抑えることができ，エンジン性能の低下を招く
こともない。上記のごとく，本発明によれば，フィルタ
ー再生率に優れ，かつエンジン排圧の圧損を最小限に抑
えることができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を
提供することができる。

【００１４】

【実施例】 実施例１ 本発明の実施例にかかるディーゼルエンジンの排気浄化
装置につき，図１ないし図４を用いて説明する。本例の
排気浄化装置９に用いるフィルター８は，図１，図２に
示すごとく，ほぼ平行に設けた複数の細長いセル６を有
する。該セル６の両端である上流側８１及び下流側８９
は，閉塞栓１により互い違いに市松模様状に栓詰めされ
ている（図１，２左下り斜線部分）。また，フィルター
８の周辺部には，上記セルの上流側８１及び下流側８９
を共に閉塞栓１により栓詰めして閉塞した，周辺セル断
熱部６１を有する（図１，２網目状部分）。そして，フ
ィルターの直径方向の全断面積に対する周辺セル断熱部
の断面積の割合を示す栓詰率は，１０〜２０％である。
その他は，前記従来例と同様である。

【００１５】次に，上記栓詰率に対して，フィルターに
パティキュレートを捕集した後，パティキュレートを燃
焼除去した際の重量再生率と栓詰率との関係，及びエン
ジン排圧の変化と栓詰率との関係につき，実験を行っ
た。図３は，上記周辺セル断熱部６１の栓詰率に対する
フィルターの重量再生率を示す線図である。該重量再生
率とは，（捕集量−再生後燃え残り量）×１００／捕集
量（％）のことである。この図より，周辺セル断熱部の
栓詰め率が１０％未満のときは，重量再生率は８０％未
満である。そして，栓詰率が２０％以上になると重量再
生率は８５％程度で，ほぼ飽和状態に達する。

【００１６】次に，図４は，上記栓詰め率が２０％（直
線Ｙ）と４０％（直線Ｚ）の時の，エンジン排圧の変化
を経時的に示す線図である。この図より，２０分未満の
時はＹとＺとも排圧に顕著な差は見られない。そして，
ＹとＺも共に時間に比例して排圧が増加しているが，栓
詰率の大きいＺの排圧の増加率は，Ｙに比べてにかなり
高くなっている。上記より知られるごとく，栓詰率が１
０％未満では，図３に示すごとく，トラップ容器９１へ
の放熱が大きくなり，パティキュレートの燃え残りが生
じ，フィルター８の重量再生率が低下する。一方，２０
％を越えると，図４に示すごとく，エンジンの排圧がフ
ィルターの使用時間と共に大きく増加し，エンジン性能
の低下を招く。従って，栓詰率が１０〜２０％のとき
は，フィルター再生率に優れ，エンジン排圧の圧損が少
なく，エンジン性能の低下がない。

【００１７】なお，上記フィルター８の製造に当って
は，セラミック粉末材料を混合し，その混合液をハニカ
ム型の押し出し器により押し出すことにより成形し，そ
の後，フィルター８の両端のセル開口部を互い違いに市
松状に栓詰めし，通気セル部分６９を形成する。次に，
上記フィルター８の外周部を，フィルター８の全断面積
の１０〜２０％となるように，セラミック製の閉塞栓１
で栓詰め，閉塞して周辺セル断熱部６１を形成する。更
に，このフィルター８を高温で焼成し，本例にかかるフ
ィルター８を得る。本例のディーゼルエンジン排気浄化
装置においては，フィルター再生率に優れ，かつエンジ
ン排圧の圧損を最小限に抑えることができる。

【００１８】実施例２ 本例は，図５に示すごとく，実施例１のフィルターにお
いて，周辺セル断熱部６１のセル６６の幅を，通気セル
部分６９のセル６よりも大きく，２倍の幅としたもので
ある。その他は，実施例１と同様である。本例によれ
ば，周辺セル断熱部６１のセル６６のサイズを大きくす
ることにより，周辺セル断熱部６１の断熱効果を一層向
上させることができる。また，本例においても実施例１
と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，排気浄化装置の断面図。

【図２】実施例１における，フィルターの正面図。

【図３】実施例１におけるフィルターの栓詰め率とフィ
ルターの重量再生率との関係を示す線図。

【図４】実施例１における，フィルターの栓詰め率とエ
ンジン排圧との関係を示す線図。

【図５】実施例２における，フィルターの断面図。

【図６】従来例における，ディーゼルエンジンと排気浄
化装置の関係を示す説明図。

【図７】従来例における，フィルターの断面図。

【図８】従来例における，フィルターの一部切欠正面
図。

【符号の説明】

１．．．閉塞栓， １９．．．隔壁， ３．．．ディーゼルエンジン， ６，６６．．．セル， ６１．．．周辺セル断熱部， ６９．．．通気セル部分， ７．．．排気ガス， ８．．．フィルター， ９．．．排気浄化装置， ９１．．．トラップ容器，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気ガス中のパテ
   ィキュレートを捕集するためのハニカム型のフィルター
   と，上記排気ガスの排気通路に設けられ上記フィルター
   を装着するトラップ容器とを有するディーゼルエンジン
   の排気浄化装置において，上記フィルターは，ほぼ平行
   に設けた複数のセルを有すると共に，フィルターの周辺
   部には上記セルの上流側及び下流側を共に閉塞栓により
   栓詰めした周辺セル断熱部を有してなり，上記フィルタ
   ーの直径方向の全断面積に対する周辺セル断熱部の断面
   積の割合を示す栓詰率は，１０〜２０％であることを特
   徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。