JP2009013927A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後処理装置の通気方向と直交する向きから排気ガスを導入しても、後処理装置に対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入し得るようにする。
【解決手段】排気管４途中のケーシング７内にパティキュレートフィルタ６を後処理装置として収容し、このケーシング７内におけるパティキュレートフィルタ６の入側に画成された入口室１０に対し前記パティキュレートフィルタ６の通気方向と直交する向きから多数の散気孔８ａを有する入口管８を挿入し、該入口管８を通して上流側の排気管４から導いた排気ガス３を前記各散気孔８ａを介し前記入口室１０内に拡散させるようにした排気浄化装置に関し、前記入口管８を排気ガス３の流れ方向に流路断面積が漸減するように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図３に概略図で示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス３が流通する排気管４の途中にパティキュレートフィルタ６を装備することが考えられている。

ここに図示している例においては、自動車のディーゼルエンジン１（内燃機関）から排気マニホールド２を介して排出された排気ガス３が流通している排気管４のマフラ５内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ６を収容させた場合を例示しており、該パティキュレートフィルタ６を抱持するケーシング７がマフラ５の外筒を成すようになっている。

即ち、マフラ５の入口管８と出口管９との間に確保された内部空間にパティキュレートフィルタ６が収容されるようになっており、図４に詳細を示す通り、このパティキュレートフィルタ６は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、パティキュレートフィルタ６における多孔質薄壁６ｂの内側表面に捕集されたパティキュレートは、排気温度の高い運転領域にて自己燃焼して除去されるか、或いは、必要に応じて装備された排気昇温手段による助勢を受けて燃焼除去されることになる（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
特開２００３−８３１３９号公報 特開２００３−１５５９１５号公報

しかしながら、このように排気管４の途中にパティキュレートフィルタ６を装備するにあたり、図５に平面視の断面図で示す如く、車両の装備品（架装品）とのレイアウト上の関係などから入口管８をパティキュレートフィルタ６の通気方向（図５中の左右方向）と直交する向きに配置せざるを得ない場合があり、このような場合には、ケーシング７内におけるパティキュレートフィルタ６の入側に画成された入口室１０に対し前記パティキュレートフィルタ６の通気方向と直交する向きから入口管８を挿入し、該入口管８の挿入部位に一様に穿設されている多数の散気孔８ａを介し前記入口室１０内に排気ガス３を拡散させつつ導入することになるが、前記入口管８が行き止まりの構造となっていて排気ガスの流れが先端部に突き当たることで圧力が上昇してしまい、この圧力の高い先端側から相対的に多くの排気ガス３が偏って入口室１０に導入される結果、パティキュレートフィルタ６における入口管８の先端側寄りにパティキュレートが偏って堆積してしまい、その偏って堆積したパティキュレートが一気に着火燃焼することでパティキュレートフィルタ６に局所的な溶損が生じることが懸念された。

また、ここではパティキュレートフィルタ６を後処理装置とした場合について述べているが、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応せしめる選択還元型触媒や、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス中のＯ₂濃度が低下した時に未燃ＨＣやＣＯなどの介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化するＮＯx吸蔵還元触媒や、排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒などを後処理装置とした場合であっても、該後処理装置内を排気ガス３が偏って流れてしまうと、本来発揮されるべき触媒性能が十分に引き出されないことが懸念された。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、後処理装置の通気方向と直交する向きから排気ガスを導入しても、後処理装置に対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入し得るようにすることを目的としている。

本発明は、排気ガスを通過させて浄化する後処理装置を排気管途中のケーシング内に収容し、該ケーシング内における後処理装置の入側に画成された入口室に対し前記後処理装置の通気方向と直交する向きから多数の散気孔を有する入口管を挿入し、該入口管を通して上流側の排気管から導いた排気ガスを前記各散気孔を介し前記入口室内に拡散させるようにした排気浄化装置において、前記入口管を排気ガスの流れ方向に流路断面積が漸減するように形成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、入口管の流路断面積が排気ガスの流れ方向に漸減しているので、必然的に入口管を流れる排気ガスの流量が徐々に絞り込まれることになり、その流量の減少分が入口管の上流側で散気孔から入口室内に導入される量として付加される結果、圧力の高い入口管の先端側から相対的に多くの排気ガスが偏って入口室に導入する傾向が是正され、後処理装置に導入される排気ガスの流れ分布が均一化されることになる。

尚、圧力の高い入口管の先端側から相対的に多くの排気ガスが偏って入口室に導入する傾向を是正するという観点からすれば、単純に入口管の散気孔の開口率を先端側に向かって下げるようにする手段を講じることも考えられるが、このような開口率を変化させる手段では、入口管の製作コストの高騰が避けられなくなり、しかも、上流側の散気孔の開口面積が大きくなることによる強度低下も避けられなくなる。

また、本発明においては、入口管がプレス加工により流路断面積が漸減するように形成されていることが好ましく、このようにすれば、既存汎用品のパンチングパイプなどをプレス加工するだけで入口管を製作することが可能となり、特殊形状の鋳造品などとして製作する場合よりもコストを安価に抑えることが可能となる。

更に、入口管をプレス加工で製作するに際しては、該入口管が未加工部分の外径断面内に収まるようにプレス加工されていることが好ましく、このようにすれば、従来の入口管が挿入されていたケーシングの入口室をそのまま改造せずに流用して入口管の組み付けを行うことが可能となる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、後処理装置の通気方向と直交する向きから排気ガスを導入しても、後処理装置に対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入することができるので、例えば、後処理装置がパティキュレートフィルタである場合には、パティキュレートをパティキュレートフィルタ内に散在した焼却し易い状態で捕集し且つ過密な堆積状態が形成される前に排気温度の高い運転状態にて速やかに焼却処理することができるので、パティキュレートフィルタに局所的な溶損が生じる懸念を未然に回避することができ、他方、後処理装置が選択還元型触媒、ＮＯx吸蔵還元触媒、酸化触媒などの排気浄化用の触媒である場合には、該触媒の全容積が効率良く利用されて本来発揮されるべき触媒性能を十分に引き出すことができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、既存汎用品のパンチングパイプなどをプレス加工するだけで入口管を製作することができるので、特殊形状の鋳造品などとして製作する場合よりもコストの大幅な削減を図ることができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、従来の入口管が挿入されていたケーシングの入口室をそのまま改造せずに流用して入口管の組み付けを行うことができるので、その組み付け作業を容易に行うことができると共に、既存設備に対し入口管を交換するだけで簡単に改造を施すことができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１に平面視の断面図で示す如く、本形態例の排気浄化装置においては、前述した図５の場合と同様に、マフラ５の外筒を兼ねたケーシング７内にパティキュレートフィルタ６を後処理装置として収容し、該ケーシング７内におけるパティキュレートフィルタ６の入側に画成された入口室１０に対し前記パティキュレートフィルタ６の通気方向と直交する向きから多数の散気孔８ａを有する入口管８を挿入し、該入口管８を通して上流側の排気管４から導いた排気ガス３を前記各散気孔８ａを介し前記入口室１０内に拡散させるようにしており、しかも、前記入口管８をプレス加工により排気ガス３の流れ方向に流路断面積が漸減するように形成している。

ここで、前記入口管８をプレス加工で製作するに際しては、既存汎用品のパンチングパイプなどを使用し、図２に図１のＩＩ−ＩＩ矢視の断面図で示している通り、その円周方向の適宜位置を内側へ窪ませ且つその窪みの高さが先端側に向かうに従い深くなるようにプレス加工しており、しかも、完成した入口管８が未加工部分の外径断面（図２中に二点鎖線で示す）内に収まるようにしている。

而して、このように排気浄化装置を構成すれば、入口管８の流路断面積が排気ガス３の流れ方向に漸減しているので、必然的に入口管８を流れる排気ガス３の流量が徐々に絞り込まれることになり、その流量の減少分が入口管８の上流側で散気孔８ａから入口室１０内に導入される量として付加される結果、圧力の高い入口管８の先端側から相対的に多くの排気ガス３が偏って入口室１０に導入する傾向が是正され、パティキュレートフィルタ６に導入される排気ガス３の流れ分布が均一化されることになる。

尚、圧力の高い入口管８の先端側から相対的に多くの排気ガス３が偏って入口室１０に導入する傾向を是正するという観点からすれば、単純に入口管８の散気孔８ａの開口率を先端側に向かって下げるようにする手段を講じることも考えられるが、このような開口率を変化させる手段では、入口管８の製作コストの高騰が避けられなくなり、しかも、上流側の散気孔８ａの開口面積が大きくなることによる強度低下も避けられなくなる。

従って、上記形態例によれば、パティキュレートフィルタ６の通気方向と直交する向きから排気ガス３を導入しても、パティキュレートフィルタ６に対し排気ガス３の流れ分布を均一化して導入することができるので、例えば、パティキュレートフィルタ６がパティキュレートフィルタ６である場合には、パティキュレートをパティキュレートフィルタ６内に散在した焼却し易い状態で捕集し且つ過密な堆積状態が形成される前に排気温度の高い運転状態にて速やかに焼却処理することができるので、パティキュレートフィルタ６に局所的な溶損が生じる懸念を未然に回避することができる。

また、ここではパティキュレートフィルタ６を後処理装置とした場合について述べているが、後処理装置が選択還元型触媒、ＮＯx吸蔵還元触媒、酸化触媒などの排気浄化用の触媒である場合には、該触媒の全容積が効率良く利用されて本来発揮されるべき触媒性能を十分に引き出すことができるという効果が得られることになる。

更に、特に本形態例においては、既存汎用品のパンチングパイプなどをプレス加工するだけで入口管８を製作することができるので、特殊形状の鋳造品などとして製作する場合よりもコストの大幅な削減を図ることができる。

しかも、入口管８をプレス加工で製作するに際し、該入口管８が未加工部分の外径断面内に収まるようにプレス加工しているので、従来の入口管８が挿入されていたケーシング７の入口室１０をそのまま改造せずに流用して入口管８の組み付けを行うことができ、その組み付け作業を容易に行うことができると共に、既存設備に対し入口管８を交換するだけで簡単に改造を施すことができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ケーシングは必ずしもマフラの外筒を成すものでなくて良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す平面視の断面図である。 図１の入口管のＩＩ−ＩＩ矢視の断面図である。 従来の排気浄化装置の一例を示す概略図である。 図３のパティキュレートフィルタの構造を示す模式図である。 別の従来例を示す平面視の断面図である。

符号の説明

３ 排気ガス
４ 排気管
６ パティキュレートフィルタ（後処理装置）
７ ケーシング
８ 入口管
８ａ 散気孔
１０ 入口室

Claims (3)

1. 排気ガスを通過させて浄化する後処理装置を排気管途中のケーシング内に収容し、該ケーシング内における後処理装置の入側に画成された入口室に対し前記後処理装置の通気方向と直交する向きから多数の散気孔を有する入口管を挿入し、該入口管を通して上流側の排気管から導いた排気ガスを前記各散気孔を介し前記入口室内に拡散させるようにした排気浄化装置において、前記入口管を排気ガスの流れ方向に流路断面積が漸減するように形成したことを特徴とする排気浄化装置。
2. 入口管がプレス加工により流路断面積が漸減するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 入口管が未加工部分の外径断面内に収まるようにプレス加工されていることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。

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