JP2009079512A - パティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法及び燃焼残留物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法及び燃焼残留物除去装置において、フィルタ内の燃焼残留物を除去しやすくして、しかも、フィルタに触媒をコーティングする場合でも、燃焼残留物除去後の触媒の性能低下を十分に低く抑えることである。
【解決手段】パティキュレートフィルタ１６を構成する複数の上流側孔部４８の開口端部に柱体４２を、開口端部内周との間に隙間をあけて挿入し、パティキュレートフィルタ１６の浄化用エア上流側端部に柱体付装着部材３８を取り付けた状態で、パティキュレートフィルタ１６を浄化用エア流通管内に配置する。この状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ１６において、上流側孔部４８とセル壁２８を介して隣り合う下流側孔部５０内に残留する燃焼残留物３２を除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法及び燃焼残留物除去装置に関する。

内燃機関、例えばディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、炭素質からなるすす等を主成分とするパティキュレート、灰すなわちアッシュ等の燃焼残留物が含まれる。また、アッシュは、カルシウムや金属を含む場合がある。このため、従来から、例えば、ディーゼルエンジンの排気装置等において、ディーゼルパティキュレートフィルタ、すなわちＤＰＦを設けて、パティキュレート及び燃焼残留物を除去することが考えられている。一方、ＤＰＦは、長期間の使用により内部にパティキュレート及び燃焼残留物の少なくとも一方が堆積、すなわち残留して、エンジンの負荷が大きくなる原因となる。

これに対して、特許文献１から特許文献４には、フィルタまたはパティキュレートフィルタに付着した燃焼残存物（または燃焼残留物）を除去するための除去方法及び洗浄方法が記載されている。特許文献１に記載の除去方法は、排気ガス浄化装置を構成するフィルタユニットを基台の網座に立てるとともに、上側のノズルから下方に向け、高圧洗浄水を噴出させ、フィルタの貫通孔に付着した燃焼残存物を除去するとされている。また、燃焼残存物を洗浄するためのフィルタに吹き付ける高圧流体の水温を２０から８０℃に設定することにより、カルシウム等の成分を含む燃焼残存物を高圧流体に溶かすことができるとされている。

また、特許文献２に記載の洗浄方法では、排気管の途中から取り外したパティキュレートフィルタをすのこ台上に載置し、上方位置から噴射ノズルにより下向きに温水を噴射させ、アッシュ等の燃焼残留物を洗い流すようにしている。また、８０℃よりも高い温度まで加熱した非沸騰状態の水をパティキュレートに吹き付けるようにすることにより、水道水中に含まれるカルキの塩素成分が蒸発し、触媒に対し水道水が無害化されて触媒性能劣化が起こらなくなるとされている。また、８０℃よりも高い温度の温水が吹き付けられるパティキュレートフィルタ側で、燃焼残留物中の可溶性有機成分がパティキュレートフィルタから剥離しやすくなるとされている。

また、特許文献３に記載の洗浄方法では、温水洗車機から供給されレギュレータによって調圧された温水、或いは給湯器から供給される温水をポンプで昇圧し、噴射ノズルからパティキュレートフィルタに吹き付けて燃焼残留物を洗い流すようにするとされている。

また、特許文献４に記載の洗浄方法では、フィルタに堆積したアッシュをフィルタから除去するために、フィルタを洗剤水溶液に浸漬して浸透処理をした後、フィルタを回転台に立てた状態で回転台を回転させ、噴射ノズルにより高圧エアをフィルタに向けて噴射するとされている。また、噴射ノズルを取り付けたアームを、揺動軸心を中心に、ある角度の範囲で円弧軌跡上を繰り返し揺動させている。

特開２００１−５００２８号公報 特開２００３−２６２１１５号公報 特開２００４−２３９０７２号公報 特開２００５−４６７２９号公報

近年、パティキュレートフィルタに触媒をコーティングし、触媒によりすす等のパティキュレートの燃焼性能を向上させることが考えられている。これに対して、上記の特許文献１から特許文献３に記載された除去方法及び洗浄方法において、フィルタの燃焼残存物を除去するために、水道水を含む水もしくは水溶液を使用する場合で、フィルタに触媒をコーティングしている場合には、水道水中の塩素成分により触媒を劣化させる可能性がある。また、特許文献２に記載の洗浄方法では、８０℃を超える水道水を噴射ノズルから噴射させ、噴射される温水でパティキュレートフィルタの燃焼残留物を洗い流すことにより、パティキュレートフィルタの触媒の性能劣化が起こらなくなるとされている。ただし、この場合でも、触媒によっては、水そのものと触媒とが反応して触媒の性能が劣化する可能性がある。このため、フィルタの燃焼残存物を除去するために、水及び水溶液を使用することは好ましくない。

これに対して、特許文献４に記載の洗浄方法では、フィルタの車両への搭載時に排気ガスの流出側となるフィルタの片側から気流を流入させているが、フィルタに設けられた孔部である、上流排気ガス通路及び下流排気ガス通路のうち、気流の上流側となる片側が閉塞された上流排気ガス通路の閉塞部近傍にアッシュが堆積している場合に、このアッシュをフィルタから十分に排出できない可能性がある。

次にこの理由を説明する。図１２は、従来から考えられているエンジンにおいて、排気系にパティキュレートフィルタを設けた構成の１例を示す略断面図である。図１３は、図１２に示す構造からパティキュレートフィルタのみを取り出して示す部分切断略斜視図である。図１４は、（ａ）は、エンジンからの排気ガスの浄化時において、パティキュレートフィルタに燃焼残留物が残留する様子を示す模式図であり、（ｂ）は、従来から考えられているパティキュレートフィルタから燃焼残留物を除去する方法の１例を示す模式図である。

図１２に示すように、内燃機関であるディーゼルエンジン１０は、排気系を構成する排気管１２の中間部に円筒状のケーシング１４を取り付けて、ケーシング１４の内側に、ＤＰＦと呼ばれるパティキュレートフィルタ１６を抱持している。また、排気ガスの流れ方向（図１２の矢印方向）に関してケーシング１４の入口側と出口側とに、それぞれ入口側接続部１８と出口側接続部２０とを接続している。入口側接続部１８、出口側接続部２０、ケーシング１４は、それぞれ分離した状態で、排気管１２から取り外し可能としている。パティキュレートフィルタ１６にディーゼルエンジン１０の排気ガスを通過させることにより、排気ガス中に含まれるパティキュレート及びアッシュ等の燃焼残留物が捕集される。

図１３に示すように、パティキュレートフィルタ１６は、セラミックス焼結体の一種である多孔質炭化珪素（ＳｉＣ）等の多孔質材料により、複数の有底状の孔部２４，２６を有するハニカム状に形成している。各孔部２４，２６は、セル壁２８によって互いに隔てられている。隣り合う孔部２４，２６同士で、長さ方向に関して底部３０，３３が位置する側を異ならせている。このため、パティキュレートフィルタ１６の端面は、市松状となる。排気管１２（図１２）にパティキュレートフィルタ１６を取り付けた状態で、図１３の矢印α方向に流れるディーゼルエンジン１０（図１２）の排気ガスは、一部の孔部２４の開口端からパティキュレートフィルタ１６内に送られ、セル壁２８に設けられた微小孔を通過し、セル壁２８を通じて隣り合う残部の孔部２６内に送られる。残部の孔部２６に送られた排気ガスは、残部の孔部２６の開口端を通じてパティキュレートフィルタ１６外に排出される。排気ガス中に含まれるパティキュレート及びアッシュ等の燃焼残留物は、セル壁２８を通過しにくいため、パティキュレートフィルタ１６から排出される排気ガスは浄化される。

ただし、パティキュレートフィルタ１６の長期間の使用に伴って、図１３の矢印α方向の、排気ガスの流れに関して、パティキュレートフィルタ１６内の上流側である一部の孔部２４の底部３０付近に燃焼残留物が残留しやすくなる。すなわち、図１４（ａ）に略図で示すように、エンジン側からパティキュレートフィルタ１６内に矢印α方向に排気ガスが送られることにより、排気ガスはセル壁２８を通じて大気中に排出される。ただし、パティキュレートフィルタ１６に設けた複数の孔部２４，２６のうち、排気ガス流入側の孔部２４の底部３０付近に燃焼残留物３２が蓄積されやすくなる。このため、パティキュレートフィルタ１６の使用開始から長期間経過後には、燃焼残留物３２がパティキュレートフィルタ１６内に蓄積し、これを除去する必要がある。例えば、従来から考えられている燃焼残留物除去方法の場合には、排気管１２（図１２）から、ケーシング１４（図１２）と一体のパティキュレートフィルタ１６を取り外して、図１４（ｂ）に略図で示すように、図１４（ａ）の矢印αと逆方向である、図１４（ｂ）の矢印β方向に、エア供給部であるエアポンプにより、浄化用エアをパティキュレートフィルタ１６に通過させることが考えられている。なお、パティキュレートフィルタ１６に設けた孔部２４，２６のうち、排気ガス流出側の孔部２６は、大気側に開放されており、排気ガス流出側の孔部２６の底部３３に燃焼残留物は蓄積されにくい。このため、排気ガス流出側の孔部２６内の燃焼残留物を除去することを考慮する必要性は低い。

ただし、このように単に排気ガスの流れ方向に対して逆方向にパティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させるだけでは、セル壁２８において、浄化用エアの下流側で上流側よりも多く流れやすくなり、一部の孔部２４の底部３０付近に残留する燃焼残留物３２付近に浄化用エアが送られにくくなる。このため、燃焼残留物３２が孔部２４から外部に排出されにくい。また、同様の理由により、上記の特許文献４に記載された洗浄方法の場合も、フィルタの気流の上流側となる片側が閉塞された上流排気ガス通路の閉塞部近傍にアッシュ等の燃焼残留物が堆積している場合に、この燃焼残留物をフィルタから十分に排出できない可能性がある。

本発明は、パティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法及び燃焼残留物除去装置において、フィルタ内の燃焼残留物を除去しやすくして、しかも、フィルタに触媒をコーティングする場合でも、燃焼残留物除去後の触媒の性能低下を十分に低く抑えることを目的とする。

本発明に係るパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法は、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法であって、パティキュレートフィルタを構成する孔部に障害物を挿入するとともに、パティキュレートフィルタを、浄化用エアを流す流路中に配置した状態で、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去することを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法である。

また、好ましくは、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ内に残留する燃焼残留物付近に渦を伴う気流を発生させる。

また、より好ましくは、障害物は柱体とし、パティキュレートフィルタを構成する孔部の浄化用エア上流側開口端に、孔部内周との間に隙間をあけて柱体を挿入するとともに、浄化用エアを流す流路中にパティキュレートフィルタを配置した状態で、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去する

また、より好ましくは、パティキュレートフィルタを構成する複数の孔部の浄化用エア上流側開口端に、複数の孔部内周との間に隙間をあけて、線状部材により連結した複数の柱体を挿入するとともに、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去する。

また、本発明に係るパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置は、上記の本発明に係るパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法に使用するパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置であって、パティキュレートフィルタを内側に配置可能な流路構成部材と、流路構成部材の片側に設けられ、流路構成部材内に浄化用エアを供給するエア供給部と、パティキュレートフィルタを構成する孔部の浄化用エア上流側開口端に、孔部内周との間に隙間をあけて挿入可能な障害物である、柱体とを備えることを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置である。

また、より好ましくは、柱体は、パティキュレートフィルタを構成する複数の孔部の浄化用エア上流側開口端に、複数の孔部内周との間に隙間をあけて挿入可能な複数の柱体とし、複数の柱体を線状部材により連結する。

本発明に係るパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法によれば、フィルタを構成する孔部に障害物を挿入した状態で、フィルタに浄化用エアを通過させるため、浄化用フィルタ内でのエアの流れを変化させ、孔部の片側に残留する燃焼残留物付近に浄化用エアを送りやすくできる。このため、フィルタから燃焼残留物を除去しやすくできる。また、燃焼残留物の除去のために、水及び水溶液を使用せずに済むため、フィルタに触媒をコーティングする場合でも、燃焼残留物除去後の触媒の性能低下を十分に低く抑えることができる。

また、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ内に残留する燃焼残留物付近に渦を伴う気流を発生させる構成によれば、フィルタから燃焼残留物をより効率的に除去しやすくできる。

また、障害物は柱体とし、パティキュレートフィルタを構成する孔部の浄化用エア上流側開口端に、孔部内周との間に隙間をあけて柱体を挿入するとともに、パティキュレートフィルタを、浄化用エアを流す流路中に配置した状態で、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去する構成によれば、浄化用エアを柱体の外周面外側から、孔部を構成する壁部を通じて別の孔部に送りやすくでき、別の孔部に残留する燃焼残留物をより効率的に除去しやすくできる。

また、パティキュレートフィルタを構成する複数の孔部の浄化用エア上流側開口端に、複数の孔部内周との間に隙間をあけて、線状部材により連結した複数の柱体を挿入するとともに、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去する構成によれば、フィルタが複数の孔部を有するのにもかかわらず、複数の孔部に柱体を挿入する作業を容易に行え、燃焼残留物除去作業の容易化を図れる。

また、本発明に係るパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置によれば、浄化用エアを柱体の外周面外側から、孔部を構成する壁部を通じて別の孔部に送りやすくでき、別の孔部に残留する燃焼残留物を除去しやすくできる。しかも、燃焼残留物の除去のために、水及び水溶液を使用せずに済むため、フィルタに触媒をコーティングする場合でも、燃焼残留物除去後の触媒の性能低下を十分に低く抑えることができる。

また、柱体は、パティキュレートフィルタを構成する複数の孔部の浄化用エア上流側開口端に、複数の孔部内周との間に隙間をあけて挿入可能な複数の柱体とし、複数の柱体を線状部材により連結する構成によれば、フィルタが複数の孔部を有するのにもかかわらず、複数の孔部に柱体を挿入する作業を容易に行え、燃焼残留物除去作業の容易化を図れる。

以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置を示す略断面図である。図２は、図１の燃焼残留物除去装置を構成する柱体付装着部材を示す部分略斜視図である。図３は、図１の部分拡大Ａ−Ａ断面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ断面図において、浄化用エアの気流を模式的に示す図である。

図１に示すように、燃焼残留物除去装置３４は、内燃機関であるディーゼルエンジン１０（図１２）の排気ガス中に含まれるパティキュレート及びアッシュ等の燃焼残留物を捕集し、排気ガスを浄化するパティキュレートフィルタ１６の燃焼残留物を除去するために使用する。パティキュレートフィルタ１６使用時の構成である、ディーゼルエンジン１０の排気管１２（図１２）にパティキュレートフィルタ１６を設けた構成は、上記の図１２に示した従来から考えられている構成と同様である。また、パティキュレートフィルタ１６の構成自体も、上記の図１３に示した従来から考えられている構成と同様である。このため、以下の説明では、図１２、図１３の要素と同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略もしくは簡略にする。

本実施の形態では、上記のような内燃機関であるディーゼルエンジン１０に使用されるパティキュレートフィルタ１６の長期間使用後において、アッシュ等の燃焼残留物及びパティキュレートを除去するための燃焼残留物除去装置３４に関する。このために、図１に示すように、燃焼残留物除去装置３４は、流路構成部材である浄化用エア流通管３６と、浄化用エア流通管３６の片側(図１の左側)に設けられ、浄化用エア流通管３６内に浄化用エアを供給するエア供給部である、エアポンプ(図示せず)と、柱体付装着部材３８とを備える。浄化用エア流通管３６の直径が大きくなった大径部４０内側に、パティキュレートフィルタ１６を外側のケーシング１４（図１では図示を省略する。）とともに収容保持可能とする。また、大径部４０内側にパティキュレートフィルタ１６及びケーシング１４を収容保持した状態で、エアポンプの駆動により浄化用エア流通管３６に、浄化用エアを供給可能とする。なお、エアポンプとして、例えば自動車整備工場等で従来から一般的に使用されている構造のものを使用できる。

また、このように大径部４０にパティキュレートフィルタ１６及びケーシング１４を保持する場合に、パティキュレートフィルタ１６の浄化用エア上流側端部となる、長さ方向一端部（図１の左端部）に、柱体付装着部材３８を装着している。

柱体付装着部材３８は、図２に詳しく示すように、複数の断面矩形状の直方体または立方体である柱体４２と、斜格子状網４４とを備える。柱体４２は、障害物であり、複数個１列に等間隔で配置したものを平行に複数列設け、隣り合う列同士で柱体４２の位置を半ピッチずつずらせている。斜格子状網４４は、複数の直線状の線状部材４６を斜め格子状に組み合わせることにより構成している。そして、斜め方向に隣り合う柱体４２の長さ方向一端部同士を、斜格子状網４４を構成する線状部材４６により連結することにより、複数の柱体４２を斜格子状網４４により連結している。

図３に示すように、複数の柱体４２の配置位置は、パティキュレートフィルタ１６を構成し、上記の図１４に示した構成で、残部の孔部２６に対応する、複数の上流側孔部４８の開口端部の位置と整合させている。また、複数の柱体４２の長さ方向に対し直交する方向に関する断面形状である矩形は、各上流側孔部４８の開口端部の形状である矩形よりも小さくしている。そして、図３に示すように、各柱体４２を上流側孔部４８の開口端部内に挿入可能とするとともに、柱体付装着部材３８をパティキュレートフィルタ１６の端部に装着した状態で、柱体４２の外周面と上流側孔部４８の開口端部内周面との間に全周にわたり隙間が形成されるようにする。なお、この隙間は、柱体４２の外周面と上流側孔部４８の内周面との間の周方向一部にのみ形成されていてもよい。ただし好ましくは、柱体４２の外周面と上流側孔部４８の内周面との間の全周にわたり隙間が形成されるようにする。より好ましくは、柱体４２の外周面と上流側孔部４８の内周面との間に、全周にわたり均一に隙間が形成されるようにする。

また、柱体付装着部材３８の周囲に円形等の形状を有する枠部（図示せず）を設けて、枠部の内周に斜格子状網４４の外周部を結合することもできる。また、この枠部を円筒状に形成して、枠部の内周の一部をパティキュレートフィルタ１６、またはパティキュレートフィルタ１６の外側に嵌合したケーシング１４の外周に嵌合するように構成することもできる。このような構成によれば、柱体４２の外周面と上流側孔部４８の内周面との間に、全周にわたり隙間が形成された状態を保持しやすくできる。なお、柱体付装着部材３８を構成する材料は、特に限定するものではなく、例えば、金属、樹脂等とする。また、柱体４２の形状は、図示の例のような直方体または立方体に限定するものではなく、直方体及び立方体以外の種々の形状（例えば、円柱状等）とすることもできる。また、柱体４２は、上流側孔部の底部３３（図４）側に開口する有底筒状とすることもできる。

次に、上記のように構成する燃焼残留物除去装置３４（図１）を使用して、パティキュレートフィルタ１６に残留するアッシュ等の燃焼残留物を除去する燃焼残留物除去方法を説明する。まず、ディーゼルエンジン１０の排気管１２から、パティキュレートフィルタ１６をケーシング１４とともに取り外し、パティキュレートフィルタ１６の、ディーゼルエンジン１０の排気ガス流出側、すなわち大気開放側に、柱体付装着部材３８を装着し、各上流側孔部４８の開口端部内に各柱体４２を、隙間をあけて挿入する。

次いで、浄化用エア流通管３６の大径部４０内に、ケーシング１４及びパティキュレートフィルタ１６を保持する。すなわち、浄化用エアを流す流路中にパティキュレートフィルタ１６を配置する。そしてこの状態で、エアポンプにより、浄化用エアを浄化用エア流通管３６に供給することにより、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させる。そしてこれにより、パティキュレートフィルタ１６において、下流側孔部５０（図３、図４）内に残留する燃焼残留物３２（図４）を除去する。なお、下流側孔部５０は、上記の図１４に示した構成で、一部の孔部２４に対応する。また、このようにして、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ１６内に残留する燃焼残留物３２付近に、渦を伴う気流を発生させる。

すなわち、図４に示すように、上流側孔部４８の開口端部に柱体４２を隙間を空けて挿入した状態で、パティキュレートフィルタ１６に図４の矢印γ方向に浄化用エアを供給すると、上流側孔部４８に入り込んだ気流は、上流側孔部４８と下流側孔部５０との間の壁部である、セル壁２８近くを流れ、上流側孔部４８の浄化用エア上流側部分から多くの気流が、セル壁２８を通じて下流側孔部５０の上流側部分（図４の左側部分）に送られやすくなる。このため、各下流側孔部５０の上流側部分には渦を伴う気流が発生しやすくなる。すなわち、各下流側孔部５０の底部３０付近に渦を伴う気流が多く発生しやすくなる。したがって、図４に示すように、各下流側孔部５０の底部３０付近に残留する燃焼残留物３２を下流側に押し出して除去しやすくなる。パティキュレートフィルタ１６から排出された浄化用エアは、浄化用エア流通管３６（図１）の下流側から排出される。なお、図３、図４に示した上流側孔部４８の底部３３及び下流側孔部５０の底部３０は、孔部４８，５０を構成する貫通孔に嵌め込んだ封止体により構成することもできる。

このような本実施の形態のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法によれば、パティキュレートフィルタ１６を構成する上流側孔部４８に柱体４２を挿入した状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させるため、パティキュレートフィルタ１６内での浄化用エアの流れを変化させ、排気ガス流入側の下流側孔部５０の浄化用エア上流側に残留する燃焼残留物３２付近に、浄化用エアを送りやすくできる。このため、パティキュレートフィルタ１６から燃焼残留物３２を除去しやすくできる。また、燃焼残留物３２の除去のために、水及び水溶液を使用せずに済むため、パティキュレートフィルタ１６に触媒をコーティングする場合でも、燃焼残留物３２除去後の触媒の性能低下を十分に低く抑えることができる。

また、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ１６内に残留する燃焼残留物３２付近に渦を伴う気流を発生させるので、パティキュレートフィルタ１６から燃焼残留物３２をより効率的に除去しやすくできる。

また、パティキュレートフィルタ１６を構成する上流側孔部４８の浄化用エア上流側開口端に、上流側孔部４８内周との間に隙間をあけて柱体４２を挿入するとともに、パティキュレートフィルタ１６を、浄化用エアを流す流路中に配置した状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させる。このため、浄化用エアを柱体４２の外周面外側から、上流側孔部４８を構成するセル壁２８を通じて下流側孔部５０の上流側に送りやすくでき、下流側孔部５０に残留する燃焼残留物３２をより効率的に除去しやすくできる。

また、パティキュレートフィルタ１６を構成する複数の上流側孔部４８の浄化用エア上流側開口端に、複数の上流側孔部４８内周との間に隙間をあけて、線状部材４６により連結した複数の柱体４２を挿入するとともに、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させるので、パティキュレートフィルタ１６が複数の上流側孔部４８を有するのにもかかわらず、複数の上流側孔部４８内に柱体４２を挿入する作業を容易に行え、燃焼残留物３２除去作業の容易化を図れる。

また、本実施の形態の燃焼残留物除去装置３４によれば、浄化用エアを柱体４２の外周面外側から、上流側孔部４８を構成するセル壁２８を通じて下流側孔部５０の上流側に送りやすくでき、下流側孔部５０に残留する燃焼残留物３２を除去しやすくできる。しかも、燃焼残留物３２の除去のために、水及び水溶液を使用せずに済むため、パティキュレートフィルタ１６に触媒をコーティングする場合でも、燃焼残留物３２除去後の触媒の性能低下を十分に低く抑えることができる。

また、本実施の形態において、柱体４２の上流側孔部４８に挿入する部分の長さＨは、パティキュレートフィルタ１６の各孔部４８，５０の全長Ｌに対して、５％以上、２０％以下の範囲とすることが好ましい（０．０５Ｌ≦Ｈ≦０．２０Ｌ）。また、柱体４２の外周と上流側孔部４８の内周との間に生じる隙間の幅Ｄは、上流側孔部４８の幅Ｗの２０％以下とすることが好ましい（Ｄ≦０．２０Ｗ）。柱体４２と上流側孔部４８との寸法上の関係が、このような好ましい範囲のいずれか１(すなわち、前者または後者)を備える場合には、下流側孔部５０の燃焼残留物３２付近に渦を伴う気流を発生できる効果がより顕著になり、柱体４２と上流側孔部４８との寸法上の関係が、このような好ましい範囲の前者及び後者の両方を備える場合には、下流側孔部５０の燃焼残留物３２付近に渦を伴う気流を発生できる効果がさらに顕著になる。このような効果は、本発明の発明者が行ったシミュレーションの結果により確認されている。

次に、このシミュレーション結果を、図５から図１１を用いて説明する。図５は、上下両側２個所位置の左右方向に伸びるセル壁を介して、上下両側の下流側孔部と上下方向中間部の上流側孔部とが設けられたパティキュレートフィルタにおいて、気流の流れ状態をシミュレーションした結果を示す図である。なお、以下の説明では、上記の図１から図４で説明した要素に付した符号を用いて説明する。図５において、範囲Ａ１，Ａ２に対応する部分に、セル壁２８が設けられている。また、範囲Ｂ１に対応する部分に上流側孔部４８が、範囲Ｂ２，Ｂ３に対応する部分に下流側孔部５０が、それぞれ設けられている。また、矢印は流速ベクトルを表しており、矢印の大きさが流速の大小関係を表している。

また、図５が表すパティキュレートフィルタ１６内の気流シミュレーション結果では、上流側孔部４８の開口端に柱体４２を挿入していない。図５に示した結果から明らかなように、柱体４２がない状態では、図５の範囲Ｂ２、Ｂ３に対応する下流側孔部５０の上流側（図５の左側）に発生する気流は少ない。これに対して、排気管１２（図１２参照）から取り出した直後のパティキュレートフィルタ１６では、下流側孔部５０の上流側端部、すなわち、下流側孔部５０の底部３０付近には多くの燃焼残留物３２が残留したままとなりやすい。

一方、図６は、図５と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部４８の全長Ｌの５％未満の長さＨ１を有する柱体４２を上流側孔部４８に、長さＨ１分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。上流側孔部４８の内周と柱体４２の外周との間の幅Ｄ１は、上流側孔部４８の幅Ｗの２０％以下としている。図６に示した結果から明らかなように、柱体４２の長さＨ１が上流側孔部４８の全長Ｌの５％未満では、下流側孔部５０の上流側に渦を伴う気流が発生することがなく、しかも、下流側孔部５０に流れる気流の速度は小さい。このため、パティキュレートフィルタ１６からの燃焼残留物３２の除去効果は小さい。

また、図７は、図６と同様のシミュレーション結果において、図６の場合の柱体４２の長さよりは大きいが、上流側孔部４８の全長Ｌの５％未満の長さＨ２を有する柱体４２を上流側孔部４８に、長さＨ２分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。図７に示すシミュレーション結果の場合には、下流側孔部５０の上流側に極小さい渦を伴う気流が発生しているが、下流側孔部５０に流れる気流の速度はまだ小さく、燃焼残留物３２の除去効果は小さい。

これに対して、図８は、図６と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部４８の全長Ｌの５％以上、２０％以下の長さＨ３を有する柱体４２を上流側孔部４８に、長さＨ３分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。図８に示した結果から明らかなように、柱体４２の長さＨ３が上流側孔部４８の全長Ｌの５％以上、２０％以下の場合には、下流側孔部５０の上流側に渦を伴う十分に大きな速度の気流を発生させることができる。このため、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることによる、燃焼残留物３２の除去効果は顕著に大きくなる。

また、図９は、図８と同様のシミュレーション結果において、図８の場合の柱体４２の長さよりは大きいが、上流側孔部４８の全長Ｌの５％未満の長さＨ４を有する柱体４２を上流側孔部４８に、長さＨ４分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。図９に示すシミュレーション結果の場合も、図８の場合と同様に、下流側孔部５０の上流側に渦を伴う十分に大きな速度の気流を発生させることができる。この場合も、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることによる、燃焼残留物３２の除去効果は顕著に大きくなる。

また、図１０は、図６と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部４８の全長Ｌの２０％を超える長さＨ５を有する柱体４２を上流側孔部４８に、長さＨ５分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。図１０に示した結果から明らかなように、柱体４２の長さＨ５が上流側孔部４８の全長Ｌの２０％を超える場合には、下流側孔部５０の上流側に生じる渦を伴う、高い速度の気流は少なくなってしまう。すなわち、柱体４２の長さが上流側孔部４８の全長との関係で、ある範囲から外れると、本実施の形態により得られる燃焼残留物３２の除去効果が小さくなることをシミュレーションにより確認できた。

また、図１１は、図９と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部４８に柱体４２を挿入した場合で、上流側孔部４８と柱体４２との間の隙間の幅Ｄ２が、上流側孔部４８の幅Ｗの２０％を超える場合のシミュレーション結果を示す図である。図１１の結果から明らかなように、隙間の幅Ｄ２が上流側孔部４８の幅Ｗの２０％を超えている場合には、下流側孔部５０の上流側に渦を伴う気流が発生することがなく、しかも、下流側孔部５０に流れる気流の速度は小さく、燃焼残留物３２の除去効果は小さい。すなわち、上流側孔部４８と柱体４２との間の幅が上流側孔部４８の幅との関係で、ある範囲よりも大きくなると、本実施の形態により得られる燃焼残留物３２の除去効果が小さくなることをシミュレーションにより確認できた。

なお、本実施の形態のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法は、従来から考えられている燃焼残留物除去方法と組み合わせることもできる。例えば、柱体付装着部材３８をパティキュレートフィルタ１６に装着しない状態で、浄化用エア流通管３６にパティキュレートフィルタ１６を保持し、エアポンプによりパティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させた後、パティキュレートフィルタ１６に柱体付装着部材３８を装着した状態でパティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させる本実施の形態の燃焼残留物除去方法を行うこともできる。また、逆に、パティキュレートフィルタ１６に柱体付装着部材３８を装着した状態でパティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させる本実施の形態の燃焼残留物除去方法を行った後、パティキュレートフィルタ１６に柱体付装着部材３８を装着しない状態で、浄化用エア流通管３６にパティキュレートフィルタ１６を保持し、エアポンプによりパティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることもできる。

また、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させる場合に、複数のエア通過用貫通孔を有する基台の上側に、柱体付装着部材３８を装着したパティキュレートフィルタ１６を、排気ガス流入側を下にした状態で立て、この状態で、パティキュレートフィルタ１６の上側からエア供給部により上方から下方に浄化用エアを吹き付けることにより、パティキュレートフィルタ１６内に残留する燃焼残留物を除去するようにすることもできる。

また、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ１６内に残留する燃焼残留物３２付近に渦を伴う気流を発生させる方法は、本実施の形態のように、柱体４２を上流側孔部４８の開口端部に挿入した状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させる方法に限定するものではない。例えば、上流側孔部４８の奥側部分に粉体等を充填した状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることにより、下流側孔部５０の奥側端部であり、底部３０付近である燃焼残留物３２付近に渦を伴う気流を発生させるようにすることもできる。ただし、この場合には、燃焼残留物３２除去後に、パティキュレートフィルタ１６から粉体等の充填物を取り除く作業が発生する。このため、燃焼残留物３２除去後に生じる面倒な手間を少なくする面からは、上記の図１から図４に示した本実施の形態のように、パティキュレートフィルタ１６の浄化用エア上流側端部に着脱可能な柱体付装着部材３８を取り付け、上流側孔部４８に柱体４２を挿入した状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることが好ましい。また、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ１６内に残留する燃焼残留物３２付近に渦を伴う気流を発生させる別の方法として、例えば、棒状部材の先端に上流側孔部４８の奥側の内周面に密接する直方体状等の嵌合部を結合し、嵌合部を上流側孔部４８の奥側に挿入した状態で、パティキュレートフィルタ１６に浄化用エアを通過させることもできる。

本発明の実施の形態の１例のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置を示す略断面図である。 図１の燃焼残留物除去装置を構成する柱体付装着部材を示す部分略斜視図である。 図１の部分拡大Ａ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図において、浄化用エアの気流を模式的に示す図である。 上下両側２個所位置の左右方向に伸びるセル壁を介して、上下両側の下流側孔部と上下方向中間部の上流側孔部とが設けられたパティキュレートフィルタにおいて、気流の流れ状態をシミュレーションした結果を示す図である。 図５と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部の全長Ｌの５％未満の長さＨ１を有する柱体を上流側孔部に、長さＨ１分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図６と同様のシミュレーション結果において、図６の場合の柱体の長さよりは大きいが、上流側孔部の全長Ｌの５％未満の長さＨ２を有する柱体を上流側孔部に、長さＨ２分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図６と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部の全長Ｌの５％以上、２０％以下の長さＨ３を有する柱体を上流側孔部に、長さＨ３分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図８と同様のシミュレーション結果において、図８の場合の柱体の長さよりは大きいが、上流側孔部の全長Ｌの５％未満の長さＨ４を有する柱体を上流側孔部に、長さＨ４分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図６と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部の全長Ｌの２０％を超える長さＨ５を有する柱体を上流側孔部に、長さＨ５分挿入した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図９と同様のシミュレーション結果において、上流側孔部に柱体を挿入した場合で、上流側孔部と柱体との間の隙間の幅Ｄ２が、上流側孔部の幅Ｗの２０％を超える場合のシミュレーション結果を示す図である。 従来から考えられているエンジンにおいて、排気系にパティキュレートフィルタを設けた構成の１例を示す略断面図である。 図１２に示す構造からパティキュレートフィルタのみを取り出して示す部分切断略斜視図である。 （ａ）は、エンジンからの排気ガスの浄化時において、パティキュレートフィルタに燃焼残留物が残留する様子を示す模式図であり、（ｂ）は、従来から考えられているパティキュレートフィルタから燃焼残留物を除去する方法の１例を示す模式図である。

符号の説明

１０ ディーゼルエンジン、１２ 排気管、１４ ケーシング、１６ パティキュレートフィルタ、１８ 入口側接続部、２０ 出口側接続部、２４ 孔部、２６ 孔部、２８ セル壁、３０ 底部、３２ 燃焼残留物、３３ 底部、３４ 燃焼残留物除去装置、３６ 浄化用エア流通管、３８ 柱体付装着部材、４０ 大径部、４２ 柱体、４４ 斜格子状網、４６ 線状部材、４８ 上流側孔部、５０ 下流側孔部。

Claims (6)

1. 内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法であって、
   パティキュレートフィルタを構成する孔部に障害物を挿入するとともに、パティキュレートフィルタを、浄化用エアを流す流路中に配置した状態で、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去することを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法。
2. 請求項１に記載のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法において、
   パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタ内に残留する燃焼残留物付近に渦を伴う気流を発生させることを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法において、
   障害物は柱体であり、
   パティキュレートフィルタを構成する孔部の浄化用エア上流側開口端に、孔部内周との間に隙間をあけて柱体を挿入するとともに、浄化用エアを流す流路中にパティキュレートフィルタを配置した状態で、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去することを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法。
4. 請求項３に記載のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法において、
   パティキュレートフィルタを構成する複数の孔部の浄化用エア上流側開口端に、複数の孔部内周との間に隙間をあけて、線状部材により連結した複数の柱体を挿入するとともに、パティキュレートフィルタに浄化用エアを通過させることにより、パティキュレートフィルタに残留する燃焼残留物を除去することを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法。
5. 請求項１に記載のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去方法に使用するパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置であって、
   パティキュレートフィルタを内側に配置可能とする流路構成部材と、
   流路構成部材の片側に設けられ、流路構成部材内に浄化用エアを供給するエア供給部と、
   パティキュレートフィルタを構成する孔部の浄化用エア上流側開口端に、孔部内周との間に隙間をあけて挿入可能な障害物である、柱体とを備えることを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置。
6. 請求項５に記載のパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置であって、
   柱体は、パティキュレートフィルタを構成する複数の孔部の浄化用エア上流側開口端に、複数の孔部内周との間に隙間をあけて挿入可能な複数の柱体であり、
   複数の柱体を線状部材により連結していることを特徴とするパティキュレートフィルタの燃焼残留物除去装置。

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