JPS6327057Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は概括的にはデイーゼルエンジンの排気
ガス浄化装置に係り、より詳しくは、フイルタ再
生可能なデイーゼル排気固形微粒子捕集装置の排
気背圧測定装置の背圧導入用口金構造に関する。

〔背景技術〕

デイーゼルエンジンの排気ガスに含まれる排気
黒煙微粒子のような固形微粒子状排出物を捕集し
てデイーゼル排気ガスを浄化するための排気ガス
浄化装置は従来よりよく知られている。かかる浄
化装置は、通常、セラミツク等の耐熱性多孔質フ
イルタを用いた捕集器（トラツプ）で構成されて
いる。第１図を参照して従来の排気固形微粒子捕
集器の一例を説明するに、１０はデイーゼルエン
ジン、１２は排気マニホールド、１４および１６
は排気管、１８は捕集器である。捕集器１８のハ
ウジング２０内にはモノリス状のフイルタ２２が
収蔵してあり、デイーゼル排気ガス中の固形微粒
子を主として衝突捕集の原理により捕集し得るよ
うになつている。排気ガスの高熱に耐えかつ固形
微粒子を効果的に捕集するため、フイルタ２２は
一般にコージライト系セラミツクを三次元網目構
造ないし多孔質発泡体状に成形したモノリス体で
形成されており、その無数の微小孔隙の寸法は約
２mm前後に選ばれており、微小孔隙の内側表面に
は更にガンマアルミナ等の微粉沫を被着して孔隙
表面積を増加させることにより排気微粒子を容易
に捕集し得るように工夫されている。

捕集器の使用に伴い捕集された固形微粒子がフ
イルタ内に蓄積するとフイルタの目詰りにより通
気抵抗が増大すると共に捕集効率が低下するの
で、フイルタは適当な時期または定期的に再生し
なければならない。デイーゼル排気の固形微粒子
はカーボンを主成分としており従つて可燃性であ
るから、フイルタ内に蓄積した固形微粒子の一部
に点火して順次にフイルタ全域にわたつて延焼さ
せて飛ばせばフイルタを再生することが可能であ
る。フイルタの再生方法には種々のものが知られ
ており、例えば、エンジン吸気系を絞り吸入空気
量を減少させて排気ガス温度を上昇させることに
より固形微粒子に点火する方法、エンジン排気系
を絞ると共に燃料噴射量を増量して排気ガス温度
を上昇させることにより微粒子に着火させる方
法、等があるが、第１図の従来例では、フイルタ
２２の上流側端面に接触または近接して電熱ヒー
タ２４を設け、制御回路２６により適当な時期に
リレー２８を閉成して一定時間ヒータ２４に通電
してこれを加熱することによりフイルタ中の固形
微粒子に点火するようになつている。

フイルタの再生時期を決定する方法には、エン
ジンの回転数を積算計で積算して積算回転数が設
定値に達した時にフイルタを再生する方法、車両
の走行距離を積算して所定走行距離ごとに再生す
る方法、捕集器上流のの排気ガスの背圧を検出し
て背圧が設定値になつた時に再生する方法、捕集
器の上流と下流とで排気ガス背圧を検出して差圧
が設定値になつた時に再生する方法、等がある
が、前二者の方法はフイルタの目詰り状態を必ず
しも正確には反映しないので後二者の背圧による
方法が最も合理的である。例えば、第１図の例で
は、排気管１４に背圧検出用ポート３０を穿孔
し、背圧伝達管３２により背圧を背圧センサ３４
に導き、該センサに内蔵された圧電式抵抗素子ま
たはストレーンゲージにより背圧値を電流値に変
換し、これを制御回路２６で設定値と比較するこ
とにより再生時期を検出している。検出用ポート
には一般に排気背圧を取入れるための導入用口金
が取付けられ、この口金に背圧伝達管が接続され
る。

排気ガスの背圧を検出することによりフイルタ
再生時期を決定するこの方法においては、排気管
に穿設した背圧検出用ポートに取り付ける背圧導
入用口金の構造は極めて重要な意義を有する。即
ち、長期間の使用中に排気ガス中の固形微粒子や
腐蝕性の凝縮成分が背圧センサの抵抗素子に作用
して素子の性能を劣化させるおそれがある。ま
た、固形微粒子や凝縮液は検出用ポートや背圧伝
達管路の内壁面にも付着し、その付着量が多くな
ると終にはポートや管路が詰つてしまつて背圧セ
ンサに正確な圧力を伝えなくなり、背圧センサの
信頼性を著しく損なうからである。従つて、背圧
導入用口金は、一方においては排気ガス圧力をス
ムーズに伝達し得るものであると共に、他方にお
いて排気ガス中の固形微粒子や凝縮性成分を完全
に遮断し得るものでなければならない。

そこで、最近、検出用ポートにハニカムフイル
タを装填し、このハニカムフイルタの外周に電熱
ヒータを巻きつけてなる背圧導入部構造が既に提
案されている（実願昭57−61024号）。これによれ
ば、排気ガス中の排気微粒子等はハニカムフイル
タにより過されて、清浄な排気ガスのみが検出
用ポートから入る。過によりハニカムフイルタ
に付着した微粒子等は電熱ヒータを加熱すること
により焼却され、かくしてハニカムフイルタは適
当に再生される。この導入部構造においては、セ
ラミツクから成るハニカムフイルタはワイヤーネ
ツトのような緩衝材を介して導入部ハウジングと
ハニカムフイルタとの間に弾力的に支持されてい
る。

しかし、この導入部構造においては、フイルタ
がハニカム状であり多層の内部通路を有するか
ら、内部まで加熱するのが困難である。また、電
熱ヒータがフイルタの外周に設けてあるため、熱
が外側に放散し、ヒータの熱利用率が悪い。従つ
て、ハニカムフイルタの再生に必要な温度までフ
イルタをを加熱するためには多量の電力を要する
と共に、再生が不十分となるおそれがある。

この問題を解消するには、内部に背圧伝達通路
を有する筒状の口金本体の下面に、上端が開口し
下端が閉鎖された中空筒状のセラミツクフイルタ
を取付け、フイルタを加熱再生するための電熱ヒ
ータはフイルタの内側またはフイルタに直接設け
ればよい。しかし、この場合には、前述のような
フイルタの弾性支持方法を利用することができな
い。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、包括的には、この種の背圧導
入用口金構造を更に改良することにあり、排気ガ
ス中の固形微粒子や有害成分を効果的に遮断する
一方で排気ガスの圧力を正確に背圧測定装置に伝
達することの可能な、構造簡単でコンパクトで、
少量の電力でフイルタを確実に再生することの可
能な背圧導入用口金構造を提供することにある。

本考案は、特に、セラミツクフイルタが弾力的
に支持されており、エンジン振動等により容易に
破損することがないような背圧導入用口金を提供
することを目的としている。

本考案はまた、排気ガス流の衝撃等によりセラ
ミツクフイルタが破損するおそれのない背圧導入
用口金を提供することを目的としている。

〔考案の構成〕

本考案の背圧導入用口金は、背圧検出用ポート
に取付け可能で内部に背圧伝達通路を有する略筒
状の口金本体と、上端が開口し下端が閉鎖した中
空筒状の通気性を有する多孔質セラミツクのフイ
ルタと、フイルタを加熱再生するための電熱ヒー
タと、セラミツクフイルタを保持するためのフイ
ルタ・リテーナとを包含してなり、フイルタは少
なくとも１つの緩衝材により口金本体とフイル
タ・リテーナとの間に弾力的に支持されている。

フイルタ・リテーナは好ましくはフイルタを実
質的に囲繞しており、フイルタを保護するための
フイルタカバーとしての機能を兼ね備えている。

〔実施例〕

第２図以下の図面を参照して本考案の実施例を
説明する。第２図は本考案の一実施例に係る背圧
導入用口金５０をデイーゼルエンジンの排気管５
２の検出用ポート５４のところに取り付けた状態
を示す。口金５０は略円筒状の口金本体５６を有
し、この口金本体には締り嵌めまたは溶接により
フランジ５８が固着してある。ガスケツト６０を
介してボルト６２によりフランジ５８を排気管５
２に止着することにより、口金５０は排気管に気
密に固定される。

口金本体５６の下面には円形溝５７が設けてあ
り、この溝５７にゴーズワイヤのような緩衝材リ
ング６４を挿入した後にフイルタ６６を嵌合し、
フイルタ６６の下端に他の緩衝材６５を介装した
上ででフイルタ・リテーナ６８により保持する。
フイルタ・リテーナ６８は口金本体５６に着脱可
能にスナツプ嵌合されるようになつていて、フイ
ルタ６６の脱落を防止するリテーナとしての機能
を有すると共に、矢印で表した排気ガス流やそれ
に同伴した物質の衝撃からフイルタを保護する機
能を有するものである。フイルタ・リテーナ６８
は実質的にフイルタ６６を囲繞しており、その側
壁には複数の開口（図示せず）が設けてあり、排
気ガスがフイルタ６６の表面に向つて自由に出入
りできるようになつている。

フイルタ６６はコージライトのような通気性を
有する多孔質セラミツクから成り、その微小孔隙
の寸法は10〜100ミクロンである。かかるセラミ
ツクフイルタ素材は公知であり、半練状のセラミ
ツク材料中に上記寸法のカーボン粒子を混入して
焼結することにより所望の孔隙寸法を持つたセラ
ミツクフイルタを得ることができる。

セラミツクフイルタ６６は中空筒状に成形され
ており、その下端は閉鎖され上端が開口してい
る。図示の例ではフイルタは円筒状であるが、中
空筒状である限り多角形その他任意の断面形状に
してもよい。

口金本体５６の上部部開口には細長い管状ハウ
ジング７０の下端が挿入してあり、耐熱性樹脂等
のシール材料７２を注入固化させた後ハウジング
７０の上縁を図示の如く半径方向内向きにかしめ
ることにより、管状ハウジング７０が気密に口金
本体５６に接続されている。ハウジング７０の内
側にはセラミツク等の耐熱絶縁材から成るヒータ
保持筒７４が予め挿入されており、電熱ヒータ７
６はこのヒータ保持筒７４に着座している。電熱
ヒータ７６の発熱抵抗体（第３図参照）の一端は
プラスリード線７８に接続されており、その他端
はアース端子８０により管状ハウジング７０に接
地されている。ヒータ７６およびヒータ保持筒７
４は緩衝リング８２を介してハウジング７０の一
部８４をかしめることにより固定される。

管状ハウジング７０の上部にはパツキン８６を
介して圧力取出しパイプ８８が挿入してあり、ハ
ウジング７０の上部をかしめることによりハウジ
ング７０とパイプ８８との間は気密にシールされ
ている。圧力取出しパイプ８８には可撓性ホース
９０が接続してあり、図示しない背圧センサに通
じている。圧力取出しパイプ８８にはプラスリー
ド線７８が接続してあると共に、図示しないスイ
ツチを介して直流電源に接続された他のプラスリ
ード線９２が接続してある。従つて、この圧力取
出しパイプ８８は単に圧力伝達径路の一部を構成
するだけでなく、ヒータへの電気径路の一部を構
成している。９３は絶縁ブーツである。

電熱ヒータ７６は第２図に示すように管状であ
り、その内部は背圧センサ（図示せず）に至る背
圧伝達径路の一部を構成している。電熱ヒータ７
６は、例えば、第３図に示すようにセラミツクの
筒体９４の表面にスクリーン印刷等により電気抵
抗線９６をプリントして焼結することにより形成
することができる。セラミツクフイルタ６６のみ
を専ら加熱するようにするため、抵抗線９６の大
部分がフイルタ６６に対面するように配置するの
が好ましい。

この背圧導入用口金の作用は次のとおりであ
る。排気管５２内を流れる排気ガスはフイルタ・
リテーナ６８の開口を通つてフイルタ６６に接触
する。排気ガス中の固形微粒子や凝縮液滴等はフ
イルタにより過され、清浄なガスのみがフイル
タの内側に流入する。このガスの圧力は管状の電
熱ヒータ７６の内側通路、管状ハウジング７０、
圧力取り出しパイプ８８、およびホース９０から
成る背圧伝達径路を介して背圧センサに伝えられ
る。このように、清浄なガスのみが背圧伝達径路
に出入りするから、長期間使用しても径路が詰つ
たり背圧センサの素子が劣化するおそれがなく、
常に正確な背圧を計測することができる。

電熱ヒータには図示しない電源から断続器を介
して定期的に通電することにより、フイルタ６６
を内側から加熱する。これにより、フイルタに付
着した固形微粒子等は焼却され、フイルタが再生
される。なお、電熱ヒータ７６を温度の上昇に伴
ない電気抵抗値が増大するPTC（ポジテイブ・テ
ンペラチヤ・コエフイシエント）ヒータで形成し
た場合には、ヒータには常時微弱な電流を供給し
て、フイルタを常時加熱再生することもできる。

〔考案の効果〕

以上から明らかなように、本考案によれば、排
気ガス中の固形微粒子や有害成分は効果的に遮断
するが排気ガスの背圧は支障なく自由にかつ正確
に背圧測定装置に導入することの可能な構造簡単
でコンパクトな口金構造が得られる。

本考案の重要な特徴に従えば、フイルタは緩衝
材を介してフイルタ・リテーナにより弾力的に支
持されているので、エンジンの振動等によりフイ
ルタが破損する惧れがない。このため、強度の小
さいフイルタを使用することが可能となり、コー
ジライトのような著しく多孔質の材料でフイルタ
を形成することが可能となり、背圧の伝達をスム
ースにすることができる。

また、本考案の一特徴に従いフイルタ・リテー
ナを実質的にフイルタを囲繞して設けた場合に
は、フイルタリテーナはフイルタ保護部材として
の作用を兼ね備えるので、導入用口金構造を簡素
化すると同時にフイルタの耐久性を向上させるこ
とができる。

更に、フイルタはフイルタ・リテーナと口金本
体とにより保持されているので、保持が確実であ
りフイルタ脱落の惧れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気固形微粒子捕集装置の概念図、第
２図は本考案の背入用口金の断面図、第３図は電
熱ヒータの一例を図解したものである。 ５０……背圧導入用口金、５６……口金本体、
６４，６５……緩衝材、６６……フイルタ、６８
……フイルタ・リテーナ、７６……電熱ヒータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ フイルタ再生式デイーゼル排気固形微粒子捕
   集装置の排気ガス背圧測定装置に排気ガス背圧
   を導入するためデイーゼルエンジン排気系の背
   圧検出用ポートに設置される背圧導入用口金で
   あつて、 背圧検出用ポートに取付け可能で内部に背圧
   伝達通路を有する略筒状の口金本体と、上端が
   開口し下端が閉鎖された中空筒状の多孔質通気
   性セラミツクフイルタと、該フイルタを加熱再
   生するための電熱ヒータと、該フイルタを保持
   して口金本体に当接させるためのフイルタ・リ
   テーナ、とを包含してなり、該フイルタは少な
   くとも１つの緩衝材により口金本体とフイル
   タ・リテーナとの間に弾力的に支持されている
   ことを特徴とする背圧導入用口金。 ２ 前記フイルタ・リテーナはフイルタを実質的
   に囲繞しており、もつて、フイルタを保護し得
   るようになつていることを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の背圧導入用口金。 ３ 前記フイルタ・リテーナは口金本体に着脱自
   在に嵌合されている実用新案登録請求の範囲第
   １項または第２項記載の背圧導入用口金。 ４ 前記緩衝材はフイルタの上下両端に夫々設け
   てある実用新案登録請求の範囲３項記載の背圧
   導入用口金。