JPH062528A - 断熱式ディーゼルパティキュレートフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ディーゼルエンジンの排気中の黒
煙等の微粒子固形物（パティキュレート）を除去する断
熱式ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に関し、
フィルタの再生率を高めるとともにプレヒート時間も短
縮できるようにすることを目的とする。 【構成】 ディーゼルエンジンの排気ガス通路ＥＸに介
装されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置にお
いて、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィル
タ７と、該フィルタ７を収容するケースＣと、該フィル
タ７が捕集したパティキュレートを燃焼させるパティキ
ュレート燃焼手段Ｂとをそなえ、上記フィルタ７の通路
径方向外方に、上記パティキュレートの燃焼時にフィル
タ７を上記排気ガス通路外に対して断熱する断熱材１３
が周設されるように構成する。

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の
排気系において、黒煙等の微粒子固形物（パティキュレ
ート）を除去するために装備される、断熱式ディーゼル
パティキュレートフィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの排気系にお
いて、黒煙等の微粒子固形物（パティキュレート）を除
去すべく、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置を
装備することが考えられている。そして、従来のディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置は、図２〜５に示す
ように構成されており、図２はその要部を一部破断して
示す摸式的側面図、図３はその装備状態の一例を示す摸
式的ブロック図、図４はその装備状態の他の例を示す摸
式的ブロック図、図５はそのパティキュレート燃焼再生
動作を示すグラフである。

【０００３】図２〜４に示すように、ディーゼルエンジ
ンの排気ガス通路ＥＸに介装されたディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置Ｓにおいて、フロントケース１，
センタケース８およびリヤケース１１で形成されたケー
スＣに、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィ
ルタ７が内蔵されている。フロントケース１とセンタケ
ース８およびセンタケース８とリヤケース１１とは、そ
れぞれガスケット４，９を介しボルト５，１０により固
着されており、フィルタ７は、フロントケース１の下流
端部内から、センタケース８内を通じ、リヤケース１１
の上流端まで延在している。

【０００４】フィルタ７は、その通路径方向の外周にサ
ポータメッシュ６を巻装されており、サポータメッシュ
６を介しケースＣにより通路径方向を支承されている。
また、フィルタ７は、センタケース８に上流側から嵌挿
され、センタケース８における下流端部のフランジ部８
Ａと、フロントケース１のプレート３′とにより、通路
軸方向において挟持されている。

【０００５】フィルタ７は、コージライト等の担体で形
成され、ケースＣ内におけるフィルタ７の上流側には、
フィルタ７が捕集したパティキュレートを所要時に燃焼
させるべくパティキュレート燃焼手段Ｂが設けられてい
る。パティキュレート燃焼手段Ｂは、ヒータ２と２次エ
ア供給路１７とで構成されている。

【０００６】すなわち、ヒータ２がフィルタ７の上流端
に対向するように装備されており、電源から所定時に所
要の電流を供給されて、フィルタ７を例えば５００°Ｃ
程度に加熱できるように構成されている。そして、２次
エア供給路１７がフロントケース１の上流端部に側方か
ら連結されており、この２次エア供給路１７により、所
定のタイミングで、燃焼用のエアが供給されるようにな
っている。

【０００７】ヒータ２による加熱と２次エア供給路１７
による燃焼用エアの供給とは、図５に示すタイムチャー
トのような特性にしたがって行なわれる。すなわち、フ
ィルタ７におけるパティキュレート蓄積量が所定状態に
達したらフィルタ装置Ｓへの排気ガスの進入を遮断した
上で、時刻Ｔ０からヒータ２がオンされヒータ２による
プレヒートが行なわれる。

【０００８】これにより、フィルタ７の温度は５００°
Ｃを目指して上昇するが、時刻Ｔ１においてフィルタ７
の温度が５００°Ｃに達すると、２次エア供給路１７か
らの２次エア供給が開始され、フィルタ７におけるパテ
ィキュレート燃焼が開始されて、燃焼は、フィルタ７の
上流側から下流側へ順次伝播していく。そして、燃焼が
開始された後も、フィルタ７のパティキュレート全体が
燃焼するように、ヒータ２によるアフタヒートが時刻Ｔ
２まで所定時間行なわれて、時刻Ｔ２にはヒータ２がオ
フにされる。

【０００９】２次エア供給路１７からの２次エア供給
は、フィルタ７のパティキュレートを完全に燃焼させる
まで行なわれ、時刻Ｔ３において２次エアの供給が断た
れると、パティキュレートの燃焼が上流側から順次終了
する。これにより、フィルタ７に付着していたパティキ
ュレートがほぼ完全に除去されて、フィルタ７はパティ
キュレートを捕集していない状態に再生されて、徐々に
温度が下降する。

【００１０】このような動作を行なうディーゼルパティ
キュレートフィルタ装置Ｓを、例えば図３，４に示す状
態で装備することが考えられている。図３に示す構造で
は、一対のディーゼルパティキュレートフィルタ装置Ｓ
１，Ｓ２が、排気ガス通路ＥＸに対し並列状態で装備さ
れている。そして、ディーゼルパティキュレートフィル
タ装置Ｓ１，Ｓ２の上流側分岐部にバルブＶ１が設けら
れている。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ
装置Ｓ１，Ｓ２の下流側は合流しているが、この下流側
を合流させないで、それぞれ独立して排気させる構成で
もよい。

【００１１】バルブＶ１は、フィルタ装置Ｓ１，Ｓ２の
一方を開通させて他方を閉鎖するように構成された切換
バルブであって、このバルブＶ１の動作により、ディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置Ｓ１，Ｓ２のいずれ
か一方を通じて、排気路を選択的に形成できるようにな
っている。バルブＶ１の切り換えは、ディーゼルパティ
キュレートフィルタ装置Ｓ１，Ｓ２の捕集動作を行なっ
ている一方が所定のパティキュレート蓄積状態となる時
期ごとに行なわれ、バルブＶ１で閉鎖されて捕集動作を
行なっていない側で、蓄積されたパティキュレートの燃
焼によるフィルタ７の再生が行なわれる。

【００１２】また、図４に示す構造では、ディーゼルパ
ティキュレートフィルタ装置Ｓに、バルブＶ１を介しバ
イパスＰが付設されており、ディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置Ｓにおけるフィルタ７の燃焼再生時に
は、バルブＶ１が切り換えられ、排気はバイパスＰを通
じて流通するようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装置Ｓで
は、フィルタ７の再生時において、その通路径方向の外
方への放熱により、フィルタ７の外周部における温度が
十分に高まらず、再生が不確実になって、再生率が低下
するという課題がある。

【００１４】この現象は、フィルタ７の外周部における
パティキュレート捕集の絶対量が少ないため、燃焼の対
象が少なく、燃焼温度が十分に高まらないということも
その要因となっている。また、ディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置Ｓからの放熱により、フィルタ７の温
度が高まりにくく、プレヒート時間が増大するという課
題もある。

【００１５】本発明は、このような課題に鑑みて案出さ
れたもので、ディーゼルパティキュレートフィルタ装置
におけるフィルタの再生率を高めるとともに、プレヒー
ト時間も短縮できるようにした、断熱式ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の断熱式ディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に介装され
たディーゼルパティキュレートフィルタ装置において、
排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
該フィルタを収容するケースと、該フィルタが捕集した
パティキュレートを燃焼させるためのパティキュレート
燃焼手段とをそなえ、上記フィルタの通路径方向外方
に、上記パティキュレートの燃焼時に上記フィルタを上
記排気ガス通路外に対して断熱する断熱材が周設されて
いることを特徴としている。

【００１７】なお、請求項２記載のように、上記断熱材
が、上記フィルタの外周から所定の離隔状態で設けられ
ていることが望ましい。また、請求項３記載のように、
上記断熱材を覆うようにアウタケースを設ける場合に
は、該アウタケースと該断熱材との間に、該アウタケー
スと該断熱材との熱膨張差を吸収しうる支持部材を介装
することが望ましい。

【００１８】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の断熱式ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置では、フィルタが捕集
したパティキュレートを、燃焼手段により燃焼させる際
に、断熱材によりケースからの放熱が防止され、フィル
タが高温に保たれて、効率の良いフィルタ再生が行なわ
れる。

【００１９】また、請求項２記載のように、上記断熱材
を、上記フィルタの外周から所定の離隔状態で設けるこ
とで、熱膨張による断熱材とフィルタとの形状差が吸収
される。さらに、請求項３記載のように、上記断熱材を
覆うようにアウタケースを設ける場合には、該アウタケ
ースと該断熱材との間に、アウタケースと断熱材との熱
膨張差を吸収しうる支持部材を介装することで、アウタ
ケースと断熱材との熱膨張差が吸収されつつ、断熱材が
支持される。

【００２０】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
断熱式ディーゼルパティキュレートフィルタ装置につい
て説明すると、図１はその要部を一部破断して示す摸式
的側面図である。本実施例の断熱式ディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置は、その多くの部分を図２〜５に
示す従来の構造とほぼ同様に構成されており、同一の符
号はほぼ同様のものを示している。

【００２１】そして、本実施例では、フィルタ７がその
外周をサポータメッシュ６に被包される状態で、筒状の
インナケース１２に嵌挿されている。インナケース１２
には、その上流側外周に爪状のインナケースサポータ３
が立設されており、インナケース１２は、ボルト５によ
りフロントケース１とセンタケース８とを締めつける際
に、インナケースサポータ３をガスケット４とともに共
締めすることにより、固定されるようになっている。

【００２２】そして、インナケース１２の通路径方向外
方には、空気層１８を介在させた所定の離隔状態で断熱
材１３が周設されており、断熱材１３はセラミック等で
形成され、フィルタ７をディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置Ｓ外から断熱できるようになっている。断熱
材１３は、その外周を断熱材で形成された断熱サポータ
メッシュ１６に被包されており、断熱サポータメッシュ
１６を介しセンタケース８に支承されている。

【００２３】なお、フィルタ７は、その下流端をフィル
タ固定プレート１４を介しボルト１５により、リヤケー
ス１１に締めつけ固定される。また、前述のごとく、フ
ロントケース１とセンタケース８およびセンタケース８
とリヤケース１１とは、それぞれガスケット４，９を介
しボルト５，１０により固着されることで、ケースＣを
構成しているが、この装置にはインナケース１２が設け
られるので、ケースＣをアウタケースともいう。

【００２４】本発明の一実施例としての断熱式ディーゼ
ルパティキュレートフィルタ装置は上述のごとく構成さ
れているので、図３もしくは図４に示す構成において、
図５に示す特性に従った所定のタイミングで、パティキ
ュレート捕集動作および、パティキュレートの燃焼によ
るフィルタ７の再生動作が交互に行なわれる。そして、
パティキュレートの燃焼時には、断熱材１３により、フ
ィルタ７が通路径方向において断熱され、ヒータ２から
の加熱が効率よく行なわれるとともに、フィルタ７の外
周に至るまで熱伝達が行なわれる。

【００２５】これにより、捕集量が少なく燃焼温度も高
まらない可能性のあったフィルタ７の外周に至るまでパ
ティキュレートがまんべんなく燃焼し、フィルタ７の再
生率が向上する。また、ヒータ２からの加熱が効率よく
行なわれるため、短いプレヒートで、十分な燃焼が行な
われる。

【００２６】したがって、フィルタ７の再生時間が短縮
され、特に図４で示す構造においては、ディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置Ｓによる捕集動作時間長が相
対的に高まり、排気パティキュレート濃度を低減できる
ようになる。ところで、断熱材１３はセラミック等で形
成されているため、フロントケース１やセンタケース８
と熱膨張による変形差が発生するが、この変形差は断熱
サポータメッシュ１６により吸収される。

【００２７】また、断熱材１３とインナケース１２との
間にも、熱膨張による変形差が発生するが、この変形差
は、断熱材１３とインナケース１２との間の空気層１８
により吸収される。これにより、燃焼動作の際における
断熱材１３の破損が回避される。なお、フィルタ７とイ
ンナケース１２との熱膨張差は、サポータメッシュ６に
より吸収される。

【００２８】また、、ケースＣの形状やフィルタ７及び
断熱材１３の周囲の構成はこれに限定されるものでな
く、断熱材１３を装備することで、燃焼するフィルタ７
を断熱できれば、種々の形態が考えられる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の断熱式ディーゼルパティキュレートフィルタ装置
によれば、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に介装さ
れたディーゼルパティキュレートフィルタ装置におい
て、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタ
と、該フィルタを収容するケースと、該フィルタが捕集
したパティキュレートを燃焼させるためのパティキュレ
ート燃焼手段とをそなえ、上記フィルタの通路径方向外
方に、上記パティキュレートの燃焼時に上記フィルタを
上記排気ガス通路外に対して断熱する断熱材が周設され
るという簡素な構成で、フィルタの再生率を高めるとと
もに、プレヒート時間も短縮できるようになる利点があ
る。

【００３０】また、請求項２記載のように、上記断熱材
を、上記フィルタの外周から所定の離隔状態で設けるこ
とで、断熱材とフィルタとの間に生じる熱膨張差に対し
て断熱材を破損させないように装備できる利点がある。
さらに、請求項３記載のように、上記断熱材を覆うよう
にアウタケースを設ける場合には、該アウタケースと該
断熱材との間に、アウタケースと断熱材との熱膨張差を
吸収しうる支持部材を介装することで、アウタケースと
断熱材との熱膨張差に対して断熱材を破損させないよう
に装備できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の断熱式ディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置について、その要部を一部破断して示す摸式
的側面図である。

【図２】従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装
置について、その要部を一部破断して示す摸式的側面図
である。

【図３】従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装
置について、その装備状態の一例を示す摸式的構成図で
ある。

【図４】従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装
置について、その装備状態の他の例を示す摸式的構成図
である。

【図５】従来のディーゼルパティキュレートフィルタ装
置について、そのパティキュレート燃焼再生動作を示す
タイムチャート及びグラフである。

【符号の説明】

１ フロントケース ２ ヒータ ３ インナケースサポータ ３′プレート ４ ガスケット ５ ボルト ６ サポータメッシュ ７ フィルタ ８ センタケース ８Ａ フランジ部 ９ ガスケット １０ ボルト １１ リヤケース １２ インナケース １３ 断熱材 １４ フィルタ固定プレート １５ ボルト １６ 断熱サポータメッシュ １７ ２次エア供給路 １８ 空気層 Ｂ パティキュレート燃焼手段 Ｃ ケース（アウタケース） ＥＸ 排気ガス通路 Ｐ バイパス Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ ディーゼルパティキュレートフィルタ
装置 Ｖ１ バルブ

Claims (3)

【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通路に介
   装されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置にお
   いて、排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィル
   タと、該フィルタを収容するケースと、該フィルタが捕
   集したパティキュレートを燃焼させるためのパティキュ
   レート燃焼手段とをそなえ、上記フィルタの通路径方向
   外方に、上記パティキュレートの燃焼時に上記フィルタ
   を上記排気ガス通路外に対して断熱する断熱材が周設さ
   れていることを特徴とする、断熱式ディーゼルパティキ
   ュレートフィルタ装置。
2. 【請求項２】 上記断熱材が、上記フィルタの外周から
   所定の離隔状態で設けられていることを特徴とする、請
   求項１記載の断熱式ディーゼルパティキュレートフィル
   タ装置。
3. 【請求項３】 上記断熱材を覆うようにアウタケースが
   設けられて、該アウタケースと該断熱材との間に、該ア
   ウタケースと該断熱材との熱膨張差を吸収しうる支持部
   材が介装されていることを特徴とする、請求項１記載の
   断熱式ディーゼルパティキュレートフィルタ装置。