JPH05256122A - ディーゼルエンジンの排気微粒子除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は２つのフィルタを平行配置したディ
ーゼルエンジンの排気微粒子除去装置のフィルタ再生効
率を向上することを目的とする。 【構成】 フィルタ３は、他方のフィルタ４に向かい合
う部分のフィルタセル３ａの長さが、他方のフィルタ４
より離れる部分のフィルタセル３ａの長さよりも長く形
成されることにより、向かい合う部分に捕集されるパテ
ィキュレートが増加して、フィルタ３再生時発生する熱
量により他方のフィルタ４を効率良く予熱することがで
き、フィルタ４の再生効率を高めることができる。

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エンジンに設
けられる排気微粒子除去装置に関し、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通路に対して２
つ平行に配置したデュアルフィルタタイプの排気微粒子
除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にディーゼルエンジンの排気ガス中
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、機関の排気通路にはパティキュレートを捕集
するためのパティキュレートフィルタ（以下、フィルタ
と呼ぶ）が装着されている。又、このようなフィルタを
備えた排気微粒子除去装置においては、パティキュレー
ト捕集性能を向上するため、１本の排気管を分岐して夫
々の内部にフィルタを平行配置した、所謂デュアルフィ
ルタタイプの排気微粒子除去装置が知られており、実開
平２−１１０２２０号公報には、排気通路の分岐部に設
けられた制御弁を作動させることで一方のフィルタでパ
ティキュレート捕集しながら他方のフィルタを再生する
ようにし、これを２フィルタ間で交互に再生処理する排
気微粒子除去装置も開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
装置は、一方のフィルタ再生時において発生するパティ
キュレートの燃焼熱が何等有効利用されず無駄に外部に
放熱されていたため、他方のフィルタ再生時において
は、パティキュレート着火までに先のフィルタと同様な
ヒータ電力が必要であり、バッテリ電力残量によっては
着火不良となったり、或は着火が達成されてもフィルタ
温度の低さ故に、パティキュレートが充分燃焼されず再
生効率の低下の恐れがあった。

【０００４】本発明はディーゼルエンジンの排気微粒子
除去装置の問題点に鑑み、残されたフィルタ再生におい
ても再生効率を低下させないような排気微粒子除去装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば２つのフィルタをディーゼルエンジ
ンの排気通路に平行に配置して排気ガス中のパティキュ
レートを捕集すると共に、該フィルタ内に捕集されたパ
ティキュレートを燃焼してフィルタ再生するデュアルフ
ィルタタイプの排気微粒子除去装置であって、上記フィ
ルタの夫々が、他方のフィルタに向かい合う部分のフィ
ルタ再生時発熱量を、他方のフィルタより離れる部分の
再生時発熱量よりも増加せしめる発熱量増加手段を有す
ることを特徴とするディーゼルエンジンの排気微粒子除
去装置が提供される。

【０００６】

【作用】各フィルタが互いに、他方のフィルタに向かい
合う部分のフィルタ再生時発熱量を、他方のフィルタよ
り離れる部分の再生時発熱量よりも増加させる発熱量増
加手段を有するため、一方のフィルタの再生熱が効率良
く他方のフィルタに伝達され、他方のフィルタを再生す
るにあたって予熱でき、再生効率を高めることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。本発明による排気微粒子除去装置の概略的構成を
示す図１に関し、１は図で左側に位置することになるデ
ィーゼルエンジン本体２からの排気ガスが流動する排気
通路、３及び４はこの排気ガス中のパティキュレートを
捕集する第１のフィルタ及び第２のフィルタ、５及び６
は排気通路１内を流動してきた排気ガスを両フィルタ
３，４に導く分岐通路である。

【０００８】排気通路１との分岐通路５，６との接続
部、即ち排気ガスの分岐部ａと合流部ｂの夫々には、パ
ティキュレート捕集時において図中、実線位置を占める
ように作動し、排気通路１を流れてきた排気ガスを二手
に分岐させる第１の制御弁７と、分岐されて第１フィル
タ３、第２フィルタ４を通過した後の排気ガスを再度合
流する第２の制御弁８とが設けられる。

【０００９】この第１、第２制御弁７，８は共に制御回
路（ＥＣＵ）９からの駆動信号によってアクチュエータ
（図示せず）を介して作動制御されるようになってお
り、例えば図中、上側に位置する第１フィルタ３を再生
する際には、制御回路９からの駆動信号出力により、共
に図１の点線位置を占め、第１フィルタ３より上流側の
分岐通路５を排気通路１より遮断し、ディーゼルエンジ
ン２からの排気ガスが第２フィルタ４に導かれるように
する。尚、第２フィルタ４の再生時には、これらの制御
弁位置は逆となる。

【００１０】フィルタを再生するため、第１フィルタ３
及び第２フィルタ４の下流側端面近傍にはフィルタ再生
時、対応するフィルタ３，４を加熱してパティキュレー
トに着火する電気ヒータ線１０及び１１が設けられ、各
電気ヒータ１０，１１への通電も又、制御回路９によっ
て制御されるようになっている。又、本実施例によれば
このフィルタ再生時において、再生対象となるフィルタ
に対し、その排気下流側よりパティキュレート燃焼のた
めの再生用ガス（２次空気など）を供給する電動エアポ
ンプ１２が設けられ、その作動も同様に制御回路９によ
って制御される。

【００１１】この電動エアポンプ１２からの再生用ガス
は、再生用ガス供給通路１３ａ，１３ｂを介して夫々の
フィルタ１０，１１より下流側の分岐通路５，６内に供
給されるようになっているが、各再生用ガス供給通路１
３ａ，１３ｂには対応するフィルタ再生時、通路を開く
開閉弁１４及び１５が設けられ、その作動もまた制御回
路９によって制御されるようになっている。

【００１２】又、フィルタ３，４よりも排気上流側の分
岐通路５，６には、フィルタ再生時のパティキュレート
燃焼ガスを外部に排出する再生ガス排出路１６，１７が
設けられ、夫々の通路内にも制御回路９によって開閉制
御される開閉弁１８及び１９が設けられる。尚、上述し
た各要素の駆動を制御する制御回路９には、一般にディ
ーゼルエンジンの状態や車両運転状態を検出する各種セ
ンサからの信号が入力されるようになっているが、本実
施例では上述した排気微粒子除去装置に関係するセンサ
として、フィルタ再生時期判断のためフィルタ前後差圧
を検出する圧力センサ２０及び２１のみを図示するに留
める。

【００１３】以上のように構成される排気微粒子除去装
置において、本実施例によれば、図２のフィルタ断面に
示すように、第１フィルタ３はシール材２２を介在させ
て第２フィルタ４に隣接するように配置される。又、更
に第１フィルタ３及び第２フィルタ４の形状は、図１で
示したように、共に他方のフィルタ４，３に対して近づ
くほどフィルタセル３ａ，４ａの軸方向長さが長くなる
ように形成され、他方のフィルタに向かい合う部分（例
えば、図示したフィルタ部分ｃ）に捕集される１セル当
たりパティキュレート量が、他方のフィルタより離れる
部分（例えば、フィルタ部分ｄ）に捕集される１セル当
たりのパティキュレート量よりも多くなるように形成さ
れる。

【００１４】本実施例による排気微粒子除去装置のフィ
ルタ再生作動を以下、説明する。図１に示す各弁位置で
パティキュレートの捕集がなされ、圧力センサ２０，２
１によって検出・演算されるフィルタ前後差圧が所定値
を超えたならば、制御回路９は再生時期と判断し、例え
ば第１フィルタ３を再生するため第１制御弁７及び第２
制御弁８を図１の点線位置に駆動し、第１フィルタ３を
排気通路１より遮断する。

【００１５】そして制御回路９により開閉弁１４，１８
が開弁され、電動エアポンプ１２が駆動されて再生用ガ
スが第１フィルタ３の下流側から供給され、ほぼ時を同
じくして電気ヒータ１０が通電され、第１フィルタ３に
捕集されていたパティキュレートが着火・燃焼されるこ
とになる。しかして本実施例によれば、第１フィルタ３
及び第２フィルタ４は、向かい合うフィルタ部分ｃのパ
ティキュレート捕集量が、フィルタ部分ｄのパティキュ
レート捕集量よりも多くなるように形成されているた
め、この部分ｃのパティキュレート燃焼に伴って発生す
る発熱量は、本実施例フィルタと同一容量でかつ一定セ
ル長さのフィルタ（図１にその端面ラインを１点鎖線で
示す）を並列配置した場合（多くの従来装置がそれであ
る）のそれよりも大きくなり、またフィルタ同士の近接
配置によって一層効率良く対向するフィルタ（第２フィ
ルタ４）を加熱することができる。

【００１６】この結果、第１フィルタ３の再生が終了し
て各制御弁、開閉弁位置を変え、第２フィルタ４の再生
をスタートするにあたり、第２フィルタ４は高い温度に
予熱されているため、少ない電気消費量を以て容易にパ
ティキュレートの着火がなされ、又スムーズにパティキ
ュレートの燃焼伝播が達成され、故に第２フィルタ４の
再生効率を向上することが可能となるのである。

【００１７】尚、本実施例によれば、１点鎖線で示した
従来フィルタよりもフィルタセル長さの短くなるフィル
タ部分ｄにおいては、当然ながらパティキュレート捕集
量も従来のフィルタ外側部分の捕集量よりも少なくなる
ため、従来においてはその位置関係から放熱が多く、パ
ティキュレート燃え残りが発生し易かったフィルタ外側
部分の燃え残りを低減することができる。

【００１８】以上、本発明の排気微粒子除去装置におい
て、２フィルタが向かい合う側の発熱量を増加させる手
段を、フィルタセルの長さ調整によって達成する実施例
に例をあげ説明したが、本発明はこの実施例に限定され
るものではなく別の発熱量増加手段も可能である。例え
ば、別実施例としては図３の（ａ），（ｂ）に示すよう
に、フィルタ外側部分ｄ’のフィルタセル端部に設けら
れるプラグ（栓部材）２３の栓詰めをそれ以外のフィル
タ部分の栓詰めよりも粗くしたり、或は図４の（ａ），
（ｂ）に示すように、外側部分ｄ’のフィルタセル両端
にプラグ２３を詰め込み、フィルタ外側部分ｄ’を通過
する排気ガス量を少なくして、内側部分により多くのパ
ティキュレートが捕集されるようにしても良い。

【００１９】又更なる別実施例としては、図５に示すよ
うに、各フィルタ３，４の排気上流側端部近傍に、パテ
ィキュレート捕集時の排気ガスをフィルタ内側部分ｃに
向けて偏向させる整流板２４及び２５を設けたり、或は
図６の（ａ），（ｂ）に示すように、フィルタ外側部分
ｄ’のセル厚さを他の部分よりも厚くしたり、図７の
（ａ），（ｂ）に示すように外側部分ｄ’のセル数を少
なくして、この外側部分ｄ’を通過する排気ガスの圧力
損失値を大きくし、積極的に排気ガスがフィルタの向か
い合う側に導かれるようにし、この領域に多くのパティ
キュレートが捕集されるようにしても良い。

【００２０】尚、図示した実施例はパティキュレート捕
集時の排気ガス流動方向が、フィルタ再生時の再生用ガ
ス流動方向と逆なる排気微粒子除去装置であるが、当
然、排気上流側端面に電気ヒータを配するような所謂、
順流再生方式の排気微粒子除去装置にも適用できる。更
に、上記発熱量増加手段としては、従来のフィルタを使
用し電気ヒータ密度をフィルタ内側部分で高めたもので
も良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
つのフィルタが、互いに向かい合う部分のフィルタ再生
時発熱量を増加させる手段を有するため、一方のフィル
タの再生時、他方のフィルタに近接するフィルタ部分で
発生したパティキュレート燃焼熱が効率良く残りのフィ
ルタに伝達され、このフィルタを再生するにあたってフ
ィルタ温度を高めることができパティキュレート着火や
燃焼を容易にし、電力消費量を低減したり、フィルタ再
生効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例としての排気微粒子除去
装置の概略的構成を示す図である。

【図２】図１の線II−IIに沿うフィルタ断面図である。

【図３】図１，２とは異なる発熱量増加手段を適用した
本発明の第２実施例を示し、（ａ）はそのフィルタ断
面、（ｂ）は（ａ）の線 IIIｂ− IIIｂに沿う断面を示
す図である。

【図４】更に別の発熱量増加手段を適用した本発明の第
３実施例を示し、（ａ）はそのフィルタ断面、（ｂ）は
（ａ）の線IVｂ−IVｂに沿う断面を示す図である。

【図５】発熱量増加手段として整流板を用いた第４実施
例としてのフィルタ断面図である。

【図６】本発明の第４実施例を示し、（ａ）はそのフィ
ルタ断面、（ｂ）は（ａ）の線VIｂ−VIｂに沿う断面を
示す図である。

【図７】本発明の第５実施例を示し、（ａ）はそのフィ
ルタ断面、（ｂ）は（ａ）の線VIIｂ− VIIｂに沿う断
面を夫々示した図である。

【符号の説明】

２…ディーゼルエンジン本体 ３，４…フィルタ ７…第１制御弁 ８…第２制御弁 ９…制御回路 １０，１１…電気ヒータ １２…電動エアポンプ ｃ…フィルタ内側部分 ｄ…フィルタ外側部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのフィルタをディーゼルエンジンの
   排気通路に平行に配置して排気ガス中のパティキュレー
   トを捕集すると共に、該フィルタ内に捕集されたパティ
   キュレートを燃焼してフィルタ再生するデュアルフィル
   タタイプの排気微粒子除去装置であって、 上記フィルタの夫々が、他方のフィルタに向かい合う部
   分のフィルタ再生時発熱量を、他方のフィルタより離れ
   た部分の再生時発熱量よりも増加せしめる発熱量増加手
   段を有することを特徴とするディーゼルエンジンの排気
   微粒子除去装置。