JP2009127619A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率との両立を好適に図ることのできる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気中の浮遊粒子状物質を捕集するとともに、排気浄化触媒の担持された排気浄化触媒付きフィルタ１０を備える排気浄化装置において、排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流側にフィン１２を設置して旋回流を発生させるとともに、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央の部分における排気浄化触媒のコート量をその径方向外側の部分に比して多くするようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関し、特に排気中の浮遊粒子状物質を捕集するとともに、排気浄化触媒の担持された排気浄化触媒付きフィルタを備える装置に関するものである。

従来、車載等の内燃機関の排気浄化装置として、例えば特許文献１に見られるように、排気中の浮遊粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するフィルタに、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排気中の汚染物質を浄化する排気浄化触媒を担持させたものが実用されている。こうした排気浄化触媒付きフィルタを備える排気浄化装置では、浮遊粒子状物質の捕集と上記汚染物質の浄化とを１つの装置で行うことができる。
特開２００３−９７２５１号公報 実公平６−６９３１８号公報

ところでこうした排気浄化触媒付きフィルタでは、フィルタへの排気浄化触媒のコート量を増やせば、触媒による排気浄化効率を高めることができる。しかしながら、排気浄化触媒のコート量を増やせば、フィルタに形成された微小通路が目詰りしてしまうことから、浮遊粒子状物質の捕集効率は低下してしまうようになる。このように、排気浄化触媒付きフィルタにおける触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率とは、互いにトレードオフの関係にあり、その両立は困難なものとなっていた。

なお従来には、浮遊粒子状物質の捕集機能の無い排気浄化触媒コンバータの排気上流側に、螺旋状に形成された旋回翼を設置して旋回流を発生させるようにした、特許文献２に記載のような排気浄化装置が提案されてもいる。ちなみに、この排気浄化装置では、排気浄化触媒コンバータの全体に万遍なく排気を行き渡せるために、旋回流を発生させるものとなっている。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率との両立を好適に図ることのできる排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、排気中の浮遊粒子状物質を捕集するとともに、排気浄化触媒の担持された排気浄化触媒付きフィルタを備える排気浄化装置において、前記フィルタの排気上流側に旋回流を発生させる旋回流発生手段を設けるとともに、前記フィルタの径方向中央の部分における前記排気浄化触媒のコート量をその径方向外側の部分に比して多くしたことをその要旨としている。

上記構成では、フィルタの排気上流側にて旋回流が発生され、排気中の浮遊粒子状物質の多くは、その旋回により発生した遠心力によってフィルタの径方向外側に移動するようになる。こうして浮遊粒子状物質が多く集められたフィルタの径方向外側では、排気浄化触媒のコート量が少なくされているため、浮遊粒子状物質の捕集を効果的に行うことができるようになる。一方、フィルタの径方向中央では、上記のような旋回流によって発生された遠心力によって浮遊粒子状物質が少なくなっており、排気浄化触媒のコート量が多くしても、浮遊粒子状物質の捕集効率にはあまり影響しないようになる。そこで上記構成では、こうしたフィルタの径方向中央では、排気浄化触媒のコート量を多くして、触媒による排気浄化効率を高めるようにしている。したがって上記構成によれば、触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率との両立を好適に図ることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記旋回流発生手段は、前記フィルタの排気上流側の排気管内に配設されたフィンにより構成されてなることをその要旨としている。

このように、フィルタの排気上流側の排気管内にフィンを配設することで、フィルタの排気上流側に旋回流を発生させることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記旋回流発生手段は、前記フィルタの排気上流側の排気管内に配設されて、螺旋状に形成された旋回翼により構成されてなることをその要旨とする。

このように、フィルタの排気上流側の排気管内に、螺旋状に形成された旋回翼を配設することによっても、フィルタの排気上流側に旋回流を発生させることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、前記フィルタの前記排気浄化触媒のコート量は、該フィルタの径方向中央から径方向外側に向うにつれ、徐々に減量されてなることをその要旨としている。

上記のように、排気中の浮遊粒子状物質は、旋回により発生する遠心力によってフィルタの径方向外側に移動する。そのため、フィルタを通過する排気中の浮遊粒子状物質の密度は、フィルタの径方向中央から径方向外側に向うにつれ、徐々に増加するようになる。その点、上記構成では、フィルタを通過する排気中の浮遊粒子状物質の密度の増加に応じて、排気浄化触媒のコート量が減量されて、ＰＭ捕集面の表面積が増加することとなり、触媒による排気浄化とＰＭの捕集とを良好に行うことができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、当該排気浄化装置は、車載内燃機関の排気を浄化する装置として、車両に搭載されてなることをその要旨としている。

このように本発明の排気浄化装置は、車載内燃機関の排気を浄化する装置として、車両に搭載された排気浄化装置に適用することが可能である。

以下、本発明の排気浄化装置を具体化した一実施形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、車載内燃機関の排気を浄化する装置として、車両に搭載された排気浄化装置に本発明を適用した場合を説明する。

図１は、本実施の形態の排気浄化装置の全体構造を示している。同図に示すように、車載内燃機関の排気通路には、排気浄化触媒の担持された排気浄化触媒付きフィルタ１０が設置されている。この排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流側の排気管１１には、その内部にフィン１２が設置されており、このフィン１２によって排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流側に、同図に矢印にて示すような旋回流が発生されるようになっている。

図２には、排気浄化触媒付きフィルタ１０の断面構造と、その内部における排気浄化触媒のコート量の分布を示すグラフとが併せ示されている。同図に示すように、この排気浄化触媒付きフィルタ１０では、その径方向における中心Ｃからの距離が大きくなるほど、排気浄化触媒のコート量が減量されるようになっており、径方向中央の部分における排気浄化触媒のコート量がその径方向外側の部分に比して多くされている。なお本実施の形態では、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央部分と径方向外側部分との間の部分では、径方向外側に向うにつれて排気浄化触媒のコート量を徐々に減量させるようにしている。

こうした本実施の形態の排気浄化装置では、上記フィン１２により、排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流に旋回流が発生されるようになる。そしてその旋回により発生した遠心力によって、排気中の浮遊粒子状物質（ＰＭ）は、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向外側に移動するようになる。こうして浮遊粒子状物質が多く集められた排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向外側では、排気浄化触媒のコート量が少なくされているため、浮遊粒子状物質の捕集を効果的に行うことができるようになる。

一方、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央では、旋回流により発生された遠心力の作用によって浮遊粒子状物質の量が少なくなっている。そのため、排気浄化触媒のコート量を多くしても、浮遊粒子状物質の捕集効率はあまり低下しないことになる。そこで本実施の形態では、そうした排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央部分では、排気浄化触媒のコート量を多くして、触媒による排気浄化効率を高めるようにしている。

以上説明した本実施の形態に係る排気浄化装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、フィン１２によって排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流側に旋回流を発生させるとともに、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央の部分における排気浄化触媒のコート量をその径方向外側の部分に比して多くするようにしている。こうした本実施の形態では、旋回流により発生した遠心力によって排気中の浮遊粒子状物質が多く集められた排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向外側では、排気浄化触媒のコート量を少なくして、浮遊粒子状物質の捕集効率を十分に確保するようにしている。一方、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央では、旋回流により発生した遠心力によって排気中の浮遊粒子状物質が少なくなっているため、排気浄化触媒のコート量を多くしても、浮遊粒子状物質の捕集効率には、あまり影響しないようになる。そこでそうした径方向中央では、排気浄化触媒のコート量を多くして、触媒による排気浄化効率を高めるようにしている。したがって、本実施の形態の排気浄化装置によれば、触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率との両立を好適に図ることができるようになる。

なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央部分と径方向外側部分との間の部分において、排気浄化触媒のコート量を徐々に減少させるようにしていた。もっとも、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央部分と径方向外側部分との間で排気浄化触媒のコート量を一気に減量したり、その間の部分で排気浄化触媒のコート量を段階的に減量させたりしても良い。いずれにせよ、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央の部分における排気浄化触媒のコート量がその径方向外側の部分に比して多くされており、且つ排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流において旋回流が発生されるようになっていれば、触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率との両立を好適に図ることが可能である。

・上記実施の形態では、フィン１２によって旋回流を発生させるようにしたが、それ以外の手段によって旋回流を発生するようにしても良い。例えば図３に示すように、排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流側の排気管１１内に、螺旋状に形成された旋回翼１３を設置して旋回流を発生させるようにすることも可能である。いずれにせよ、排気浄化触媒付きフィルタ１０の排気上流において旋回流が発生され、排気浄化触媒付きフィルタ１０の径方向中央の部分における排気浄化触媒のコート量がその径方向外側の部分に比して多くされていれば、触媒による排気浄化効率と浮遊粒子状物質の捕集効率との両立を好適に図ることが可能である。

・上記実施の形態では、車載内燃機関の排気を浄化する装置として車両に搭載された排気浄化装置に本発明を適用した場合を説明したが、本発明は、それ以外の排気浄化装置に適用することが可能であり、その場合にも同様の作用効果を奏することができるようになる。

本発明に係る排気浄化装置の一実施形態についてその斜視断面構造を示す断面図。 同実施形態の排気浄化装置に適用される排気浄化触媒付きフィルタの断面構造と、排気浄化触媒のコート量の分布を示すグラフとを併せ示す図。 本発明に係る排気浄化装置の他の実施形態についてその斜視断面構造を示す断面図。

符号の説明

１０…排気浄化触媒付きフィルタ、１１…排気管、１２…フィン（旋回流発生手段）、１３…旋回翼（旋回流発生手段）。

Claims (5)

1. 排気中の浮遊粒子状物質を捕集するとともに、排気浄化触媒の担持された排気浄化触媒付きフィルタを備える排気浄化装置において、
   前記フィルタの排気上流側に旋回流を発生させる旋回流発生手段を設けるとともに、
   前記フィルタの径方向中央の部分における前記排気浄化触媒のコート量をその径方向外側の部分に比して多くした
   ことを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記旋回流発生手段は、前記フィルタの排気上流側の排気管内に配設されたフィンにより構成されてなる
   請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記旋回流発生手段は、前記フィルタの排気上流側の排気管内に配設されて、螺旋状に形成された旋回翼により構成されてなる
   請求項１に記載の排気浄化装置。
4. 前記フィルタの前記排気浄化触媒のコート量は、該フィルタの径方向中央から径方向外側に向うにつれ、徐々に減量されてなる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
5. 当該排気浄化装置は、車載内燃機関の排気を浄化する装置として、車両に搭載されてなる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。

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