JPH0527221U - デイーゼル機関の排気清浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小電力かつ短時間に触媒付フィルタの再生を
行う。 【構成】 排気浄化装置１には、パティキュレートを捕
集する触媒付フィルタ２が設けられている。触媒付フィ
ルタ２はパンチングメタルで形成された匡体３にペレッ
ト触媒を充填して構成されている。触媒付フィルタ２の
ガス流入側前面にフィルタ５が装着されている。フィル
タ５はセラミック繊維等の熱伝導率の低いフィルタ材６
の間に、フィルタ材６より太いヒータ線７が挟まれてお
り、ヒータ線７の近傍の通気抵抗は他の部分より小さく
なっている。また触媒付フィルタ２の排気後流側面にも
フィルタ５が装着されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディーゼル機関の排気清浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のディーゼル機関の排気清浄化装置にあっては、ディーゼル排気後処理用 フィルタのほとんどは、目封じハニカムトラップである、（例えば、特開昭５６ −１２４４１７号公報参照）。

【０００３】 また、従来の再生装置としては、バーナを用いるもの、（例えば特開昭６０− １３５６２号公報参照）。フィルタ前面にヒータ配置したもの、（例えば特開昭 ５９−９０７１６３号公報、特開昭５８−１６２７１１号公報、特開昭６２−２ ７９２２１号公報、特開昭６２−２９８６１５号公報参照）。燃料の酸化熱によ ってフィルタを過熱するもの、（例えば特開昭５６−１３０５４５号公報。特開 昭６１−１１２７１６号公報、特開昭５９−１６２３１６号公報参照）。燃料系 、あるいは排気系に再生温度を下げる添加材を供給するもの、（例えば特開昭６ ０−１５３４１３号公報参照）などがあった。

【０００４】 さらに、ヒータによって加熱できる面積を拡大するために、金網状のヒータを 用いたり、ヒータ近傍に熱伝導率の高い材料を設け、フィルタ前面をできる限り 均一に加熱しようとするもの、（例えば、特開昭６２−２７９２２１号公報、特 開昭６２−２９８６１５号公報参照）も考案されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のディーゼル機関の排気清浄化装置にあっては 、ディーゼル排気後処理用フィルタに使用される目封じトラップは、濾過捕集に より微粒子を捕集するため高い捕集効率が得られるが、捕集した微粒子を確実に 燃焼除去する必要がある。すなわち、トラップに堆積した微粒子量を検出しての 再生時期の検出手段及びバーナ昇温等の再生手段が必要であり、また再生時期の 検出或は再生に失敗した場合、トラップの焼損のおそれ等の問題が発生した。

【０００６】 更に、再生により捕集した微粒子が燃焼した灰（アッシュ）は通常の方法では 除去不可能であり、例えば排気の流れる方向を逆にする等の方法に頼らざるを得 なかった。

【０００７】 また、バーナを用いたものは、排気系に燃料供給装置や着火源を設ける必要が あるなど構造が複雑になるという問題点があった。更に、安全面でも排気系に燃 料を供給し、且つ火炎を形成するために、排気系の耐蝕性、構造的な強度等の向 上が必要であった。

【０００８】 また、ヒータを用いるものにあっては、自動車でのバッテリー、オルタネータ で形成される電力供給系の供給電力で、フィルタに捕集したパティキュレートを 再燃焼させようとした場合に、供給電力に限界があるためフィルタのバイパスを 行い、フィルタへのガス流入量を減らすことが必要であり、再生時にはバイパス された清浄化されていないガスがそのまま排出されるという問題点があった。

【０００９】 これは、ヒータによって排気全体を昇温してフィルタに堆積したパティキュレ ートを再生させる場合に顕著であるが、ヒータによって堆積したパティキュレー トに直接点火する場合でも、ヒータから熱が奪われないようバイパスが必要であ り、しかもこの場合パティキュレートの火炎電播が必要であるため、再生すると きのパティキュレート堆積量がある程度多いことが必要であるが、多すぎるとフ ィルタ溶損等の問題点を発生させる可能性があるという問題点があった。

【００１０】 また、燃料の酸化熱によるものは、燃料を酸化させるための触媒や、酸化させ る燃料の供給装置等が必要になり、バーナ同様に構造が複雑になる等の問題点が あった。

【００１１】 また、添加材方式は、供給させた添加材が排気と一緒に排出されるため、添加 材の材質によっては、新たな排気汚染の原因ともなり得るという問題点があった 。 また更に、ヒータによって加熱できる面積を拡大するために、金網状のヒー タを用いたりヒータ近傍に熱伝導率の高い材料を設け、フィルタ前面をできる限 り均一に加熱しようとするものにあっては、ヒータによる再生でフィルタを均一 に昇温しようとした場合、ヒータ系の熱容量が大きくなっているため、加熱開始 時点からの昇温特性が悪く、パティキュレートの燃焼開始温度までの消費電力を 悪化させる場合もあり、また、熱伝導率の高い材料をヒータ近傍に設けたものは 、供給電力に対する排気ガスへの熱交換率は良くなるが、ヒータ系の熱伝導達効 率が高くなるため、同一の供給電力に対するヒータ自体の表面温度は低くなりヒ ータによってフィルタに捕集されたパティキュレート自体を着火させるためには 、供給電力を増大しなければならなくなるという問題点があった。

【００１２】 本考案は、従来のこのような問題点に着目してなされたものであり、小電力か つ短時間に触媒付フィルタの再生をすることができるディーゼル機関の排気清浄 化装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

このため本考案は、ディーゼル機関の排気系に装着され、排気の清浄化を行う ディーゼル機関の排気清浄化装置において、触媒付フィルタの少なくともガス流 入側前面に、熱伝導率の低い繊維系のフィルタ素材によって囲われたヒータを有 するフィルタを配するとともに、該フィルタのヒータ近傍の通気抵抗を他の部分 の通気抵抗より小さく設定した。

【００１４】

【作用】

パティキュレート捕集時には、パティキュレートの一部は触媒付フィルタ前面 のヒータを有するフィルタのヒータ近傍に捕集される。

【００１５】 再生時には、ヒータに通電すると、ヒータが熱伝導率の低いフィルタ素材に囲 まれているので、小さい電力でしかも短時間にヒータ近傍のパティキュレートに 着火する。これによって、触媒付フィルタに堆積したパティキュレートも延焼及 び加熱効果によって効率的に再燃焼する。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案を図面に基づいて説明する。図１〜図５は、本考案の一実施例を を示す図である。

【００１７】 まず構成を説明する。排気清浄化装置１には、排気ガスに含まれるパティキュ レートを捕集する触媒付フィルタ２が設けられている。該触媒付フィルタ２はパ ンチングメタルで形成された匡体３にペレット触媒４を充填して構成されている 。 触媒付フィルタ２の少なくともガス流入側２ａ前面にフィルタ５が装着され ている。

【００１８】 フィルタ５は、図１のＡ部を拡大して図示する図２に示すようにセラミック繊 維やセラミック織物等の熱伝導率の低いフィルタ材６に囲まれるように、フィル タ材６の間にヒータ線７が挟まれており、ヒータ線７上下のフィルタ材６は止め ピン８で止められ、または縫い合わされて接合している。すなわち、フィルタ５ はフィルタ材６より太いヒータ線７を織り込んだような構造となっており、ヒー タ線７の近傍には隙間５ａが存在する。従ってヒータ線７近傍の通気抵抗は低く なっている。

【００１９】 また、本実施例においては触媒付フィルタ２の後流側面にもフィルタ５が装着 されている。なお９はヒータ用の電源である。図３及び図４にヒータ線の構成例 を示す。図３はヒータ線７を触媒付フィルタ７の長手方向に長く配置し、上下の フィルタ材６を縫い合わせたものである。なお１０縫い目である。図４はヒータ 線７を短く区分けして配置し、区分けしたヒータ線７毎に電源９を配置したもの である。

【００２０】 なお、ヒータでの消費電力を低減するため、再生中にはヒータをバイパスして 排気ガスを流すようにしても良い。また図３に示す場合には、ヒータ線７を交互 に使用しても良い。また図４の場合には、各ヒータ線７への通電を一斉に行って もまた順次行うようにしても良い。

【００２１】 次に作用を図５を参照して説明する。エンジンから排出される排気ガス中のパ ティキュレートの一部は、触媒付フィルタ２前面のヒータ線７が織り込まれたフ ィルタ５に捕集される。このとき図５に示す如く、フィルタ５はセラミック繊維 やセラミック織物等の素材にヒータ線７を織り込み、ヒータ線７近傍の通気抵抗 を他の部分より小さく設定してあるので、排気ガスは図に矢印で示すように流れ 、パティキュレートは、ヒータ線７近傍にヒータ線７に接触した状態で堆積され る。

【００２２】 一方、触媒付フィルタ２前面のフィルタ５で捕集されなかったパティキュレー トは、ペレット触媒４で捕集される。

【００２３】 ペレット触媒４は捕集機構が付着捕集であるため、捕集効率は低いが、触媒が 担持されているため、パティキュレート中の煤とともに有機溶解成分の酸化低減 も行う。

【００２４】 更に、本実施例では、ヒータ線７が織り込まれたフィルタ５を触媒付フィルタ ２の後流部にも配設してあるため、ペレット４等に付着したパティキュレートが 急激にブローオフすることを防止できる。

【００２５】 再生時には、ヒータ線７に通電される。このときヒータ線７は熱伝導率の低い フィルタ材６の中に織り込まれた形になっており、さらにパティキュレートはヒ ータ線７近傍に堆積しているため、小さい電力でしかも短時間でパティキュレー トに着火できる。

【００２６】 これによって、ヒータ線７の織り込まれたフィルタ５に堆積したパティキュレ ートは効果的に燃焼し、触媒付フィルタ２内部のペレット触媒４によって捕集さ れたパティキュレートも延焼及び加熱効果によって効率的に再燃焼される。

【００２７】 以上の如く、本実施例によれば捕集時には、パティキュレートはフィルタ５の ヒータ線７近傍に効率的に捕集堆積し、捕集されなかったパティキュレートはペ レット触媒４に捕集されるのでパティキュレートは確実に捕集され、かつパティ キュレート中の煤とともに有機溶解成分の酸化低減もできる。

【００２８】 再生時には、ヒータ線７は熱伝導率の低いフィルタ材６の中に織り込まれたよ うな形となっており、かつパティキュレートがフィルタ線７近傍に堆積している ので、小さい電力で、しかも短時間でパティキュレートに着火できる。また、触 媒付フィルタ２で捕集されたパティキュレートも延焼及び加熱効果によって効率 的に再燃焼できる。

【００２９】 図６には、本考案の他の実施例を示す。この実施例は、前記実施例のペレット 触媒の代わりに、触媒付フォームフィルタ１１を使用し、フォームフィルタ１１ の外周に直接フィルタ材６の間にヒータ線７を配したフィルタ５を配設したもの である。

【００３０】 本実施例によっても、前記実施例同様にの効果が得られる。

【００３１】

【考案の効果】

以上説明してきたように構成されているので、本考案によれば、捕集されたパ ティキュレートを効率的に再燃焼させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す側断面図。

【図２】図１のＡ部を拡大して示す断面図。

【図３】本考案の一実施例のヒータの構成側を示す断面
図。

【図４】同じく一実施例のヒータの構成側を示す平面
図。

【図５】同じく一実施例のフィルタ内の排気流を説明す
る。断面図。

【図６】本考案の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…排気浄化装置，２…触媒付フィルタ，４…ペレット
触媒，５…フィルタ，６…フィルタ材，７…ヒータ線，
８…止めピン，１０…縫い目，１１…触媒付フォームフ
ィルタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の排気系に装着され、排
   気の清浄化を行うディーゼル機関の排気清浄化装置にお
   いて、触媒付フィルタの少なくもガス流入側全面に、熱
   伝導率の低い繊維系のフィルタ素材によって囲われたヒ
   ータを有するフィルタを配するとともに、該フィルタの
   ヒータ近傍の通気抵抗を他の部分の通気抵抗より小さく
   設定したことを特徴とするディーゼル機関の排気清浄化
   装置。