JP2016186248A - Exhaust emission control filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化するための排ガス浄化フィルタに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification filter for purifying exhaust gas of an internal combustion engine.
内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質(Particulate Matter:PM)を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタを備えている。
排ガス浄化フィルタは、複数のセル壁と、セル壁によって囲まれて形成されたセル孔とを有する。そして、排ガス浄化フィルタとしては、複数のセル孔のうちの一部が、上流側の端面が栓部によって閉塞され、複数のセル孔のうちの他の一部が下流側の端面を栓部によって閉塞したものがある。これにより、上流側が開口したセル孔に流入した排ガスが、確実にセル壁を透過した後に、下流側が開口したセル孔から排出されるようにすることができる。
An exhaust gas purification apparatus that collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is provided in an exhaust pipe of the internal combustion engine. This exhaust gas purification device includes an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter contained in the exhaust gas.
The exhaust gas purification filter has a plurality of cell walls and cell holes formed surrounded by the cell walls. As an exhaust gas purification filter, a part of the plurality of cell holes is closed at the upstream end face by the plug part, and the other part of the plurality of cell holes is plugged at the downstream end face by the plug part. Some are obstructed. Thus, the exhaust gas flowing into the cell hole opened on the upstream side can be surely permeated through the cell wall and then discharged from the cell hole opened on the downstream side.
ところが、上記のような構造の排ガス浄化フィルタにおいては、圧力損失が増大しやすいという問題がある。また、エンジンオイルや燃料中に微量に含まれる不純物(S、Ca等)により生成される灰分(Ash)が、排ガスと共に排ガス浄化フィルタに到達するが、この灰分がセル内に堆積しやすいという問題もある。この灰分の堆積によっても、圧力損失が増大する。かかる問題に鑑みて、栓部をハニカム構造体の上流側にのみ配置した排ガス浄化フィルタが提案されている(特許文献1)。 However, the exhaust gas purification filter having the above-described structure has a problem that pressure loss tends to increase. In addition, ash (Ash) produced by impurities (S, Ca, etc.) contained in trace amounts in engine oil and fuel reaches the exhaust gas purification filter together with exhaust gas, but this ash tends to accumulate in the cell. There is also. This ash accumulation also increases the pressure loss. In view of such a problem, an exhaust gas purification filter in which the plug portion is disposed only on the upstream side of the honeycomb structure has been proposed (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に開示された排ガス浄化フィルタは、粒子状物質の捕集率を充分に確保することができないという問題がある。したがって、圧力損失を抑制しつつ、捕集率の向上との両立を実現する排ガス浄化フィルタが要望されている。
However, the exhaust gas purification filter disclosed in
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、圧力損失を抑制しつつ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる排ガス浄化フィルタを提供しようとするものである。 This invention is made | formed in view of this background, and it aims at providing the exhaust gas purification filter which can improve the collection rate of a particulate matter, suppressing a pressure loss.
本発明の一態様は、排ガス中の粒子状物質を捕集するための排ガス浄化フィルタであって、
該排ガス浄化フィルタは、ハニカム構造体と、該ハニカム構造体の軸方向における上流側の端面を部分的に閉塞する栓部とを有し、
上記ハニカム構造体は、複数のセル壁と、該セル壁に囲まれて形成された複数のセル孔とを有し、
上記複数のセル孔には、上記軸方向に貫通した開放セル孔と、上記栓部によって上記上流側の端面が閉塞された栓詰めセル孔とがあり、
上記軸方向と直交する断面において、上記栓付めセル孔の総断面積は、上記開放セル孔の総断面積よりも大きく、
上記開放セル孔に隣接する位置には、上記栓詰めセル孔が存在し、
複数の上記栓詰めセル孔のいずれを起点にしても、2枚以下の上記セル壁を隔てた先に上記開放セル孔が存在するように、上記栓詰めセル孔と上記開放セル孔とが配置されていることを特徴とする排ガス浄化フィルタにある。
One aspect of the present invention is an exhaust gas purification filter for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter has a honeycomb structure, and a plug portion that partially closes an upstream end face in the axial direction of the honeycomb structure,
The honeycomb structure has a plurality of cell walls and a plurality of cell holes formed surrounded by the cell walls,
The plurality of cell holes include an open cell hole penetrating in the axial direction and a plugged cell hole in which the upstream end face is closed by the plug portion,
In the cross section orthogonal to the axial direction, the total cross-sectional area of the plugged cell hole is larger than the total cross-sectional area of the open cell hole,
The plugged cell hole is present at a position adjacent to the open cell hole,
The plugged cell hole and the open cell hole are arranged so that the open cell hole exists at the tip of two or less cell walls, starting from any one of the plugged cell holes. In the exhaust gas purification filter,
上記排ガス浄化フィルタにおいては、上記のように、開放セル孔と栓詰めセル孔とが配置されている。そのため、排ガス浄化フィルタを通過する排ガスは、まず、上流側から開放セル孔に導入される。このとき、開放セル孔内の圧力が高くなり、開放セル孔内と栓詰めセル孔内との間に圧力差が生じる。この圧力差に起因して、排ガスの一部がセル壁を透過して、栓詰めセル孔に流入する。そして、排ガスがセル壁を透過する際、排ガス中の粒子状物質がセル壁に捕集される。また、排ガス中の灰分(Ash)は、排ガスがセル壁を透過する際に、開放セル孔内に残るが、開放セル孔は下流側の端面も開放されているため、灰分を開放セル孔から容易に排出することができる。それゆえ、排ガス浄化フィルタ内における灰分の残留を防止することができる。これにより、排ガス浄化フィルタにおける浄化性能の低下を抑制することができる。 In the exhaust gas purification filter, as described above, the open cell hole and the plugged cell hole are arranged. Therefore, the exhaust gas that passes through the exhaust gas purification filter is first introduced into the open cell hole from the upstream side. At this time, the pressure in the open cell hole is increased, and a pressure difference is generated between the open cell hole and the plugged cell hole. Due to this pressure difference, a part of the exhaust gas passes through the cell wall and flows into the plugged cell hole. And when exhaust gas permeate | transmits a cell wall, the particulate matter in exhaust gas is collected by the cell wall. Further, the ash content (Ash) in the exhaust gas remains in the open cell hole when the exhaust gas permeates the cell wall. However, since the open cell hole has an open end face on the downstream side, the ash is removed from the open cell hole. It can be easily discharged. Therefore, residual ash in the exhaust gas purification filter can be prevented. Thereby, the fall of the purification performance in an exhaust gas purification filter can be suppressed.
また、軸方向と直交する断面において、栓付めセル孔の総断面積は、開放セル孔の総断面積よりも大きい。これにより、開放セル孔と栓詰めセル孔との間の圧力差を大きくすることができる。その結果、セル壁を透過する排ガスの割合を増やすことができ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる。 Moreover, in the cross section orthogonal to the axial direction, the total cross-sectional area of the plugged cell hole is larger than the total cross-sectional area of the open cell hole. Thereby, the pressure difference between an open cell hole and a plugging cell hole can be enlarged. As a result, the ratio of the exhaust gas that permeates the cell walls can be increased, and the collection rate of the particulate matter can be improved.
また、開放セル孔に隣接する位置には栓詰めセル孔が存在するように、複数の栓詰めセル孔と複数の開放セル孔とが配置されている。すなわち、開放セル孔同士が隣接することがないような配置となっている。これにより、開放セル孔に導入された排ガスは、効果的にその周囲の栓詰めセル孔に向かってセル壁を透過するため、粒子状物質の捕集率を効果的に向上させることができる。 Further, the plurality of plugged cell holes and the plurality of open cell holes are arranged so that the plugged cell holes exist at positions adjacent to the open cell holes. That is, the arrangement is such that the open cell holes are not adjacent to each other. Thereby, since the exhaust gas introduced into the open cell hole effectively permeates the cell wall toward the plugged cell hole around it, the collection rate of the particulate matter can be effectively improved.
さらに、上記排ガス浄化フィルタにおいては、複数の栓詰めセル孔のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁を隔てた先に開放セル孔が存在するように、栓詰めセル孔と開放セル孔とが配置されている。これにより、圧力損失を抑制しつつ粒子状物質の捕集率を向上させることができる。すなわち、上記のような栓詰めセル孔と開放セル孔との配置となっていることにより、いずれの栓詰めセル孔についても、開放セル孔から導入された排ガスが当該栓詰めセル孔に到達するまでに透過するセル壁が2枚以下ということとなる。排ガスが1枚のセル壁を透過する際の透過率は、セル壁の壁厚や気孔率、セル壁の両側の圧力差等、種々の条件によって定まるが、複数枚のセル壁を透過する際の透過率は、1枚の透過率を枚数分乗じた値に近いものになると考えられる。そうすると、3枚以上のセル壁を透過する排ガスの量は極めて少なくなるため、3枚以上のセル壁を透過しなければ排ガスが到達できない栓詰めセル孔を設けていても、粒子状物質の捕集率の向上への寄与度が低いと考えられる。その一方で、そのような栓詰めセル孔が存在することにより、実質的な排ガスの流路断面積が減少し、圧力損失が高くなることとなる。 Further, in the exhaust gas purification filter, the plugged cell hole and the open cell are formed so that the open cell hole exists at the tip of two or less cell walls, starting from any one of the plurality of plugged cell holes. And a hole. Thereby, the collection rate of a particulate matter can be improved, suppressing a pressure loss. That is, the arrangement of the plugged cell hole and the open cell hole as described above allows the exhaust gas introduced from the open cell hole to reach the plugged cell hole for any plugged cell hole. This means that there are two or less cell walls that pass through. The permeation rate when exhaust gas permeates through one cell wall is determined by various conditions such as the wall thickness and porosity of the cell wall, the pressure difference between both sides of the cell wall, but when permeating through a plurality of cell walls. Is considered to be close to a value obtained by multiplying the transmittance of one sheet by the number of sheets. As a result, the amount of exhaust gas that permeates through three or more cell walls becomes extremely small. Therefore, even if plugged cell holes that do not allow permeation through three or more cell walls are provided, trapping particulate matter. The contribution to the improvement of the collection rate is considered to be low. On the other hand, the presence of such plugged cell holes reduces the substantial cross-sectional area of the exhaust gas and increases the pressure loss.
それゆえ、上記のように、複数の栓詰めセル孔のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁を隔てた先に開放セル孔が存在するように、栓詰めセル孔と開放セル孔とを配置することにより、圧力損失を抑制しつつ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる。 Therefore, as described above, the plugged cell hole and the open cell hole are formed so that the open cell hole exists at the tip of two or less cell walls, starting from any one of the plurality of plugged cell holes. And the trapping rate of the particulate matter can be improved while suppressing pressure loss.
以上のごとく、本発明によれば、圧力損失を抑制しつつ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる排ガス浄化フィルタを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification filter that can improve the collection rate of particulate matter while suppressing pressure loss.
(実施形態1)
排ガス浄化フィルタの実施形態につき、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態の排ガス浄化フィルタ1は、排ガス中の粒子状物質を捕集するためのフィルタである。
排ガス浄化フィルタ1は、図1、図2に示すごとく、ハニカム構造体2と、ハニカム構造体2の軸方向Xにおける上流側の端面21を部分的に閉塞する栓部3とを有する。
(Embodiment 1)
An embodiment of an exhaust gas purification filter will be described with reference to FIGS.
The exhaust
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust
ハニカム構造体2は、複数のセル壁4と、セル壁4に囲まれて形成された複数のセル孔5とを有する。
複数のセル孔5には、軸方向Xに貫通した開放セル孔51と、栓部3によって上流側の端面21が閉塞された栓詰めセル孔52とがある。
The
The plurality of
軸方向Xと直交する断面において、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1よりも大きい。
図3に示すごとく、開放セル孔51に隣接する位置には、栓詰めセル孔52が存在する。また、複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在するように、栓詰めセル孔52と開放セル孔51とが配置されている。
In the cross section orthogonal to the axial direction X, the total cross-sectional area S2 of the plugged
As shown in FIG. 3, plugged cell holes 52 exist at positions adjacent to the open cell holes 51. Further, from any of the plurality of plugged cell holes 52, the plugged cell holes 52 and the open cell holes 51 are arranged so that the open cell holes 51 exist at the tip of two or
本実施形態の排ガス浄化フィルタ1は、自動車の内燃機関、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンにおいて発生した排気ガスの浄化に用いることができる。
図1に示すごとく、排ガス浄化フィルタ1は、円柱形状の外形をなしている。そして、排ガス浄化フィルタ1を構成するハニカム構造体2は、軸方向Xに沿って形成された複数のセル壁4によって、その内部が仕切られている。
The exhaust
As shown in FIG. 1, the exhaust
図3に示すごとく、複数のセル孔5は正方形状に形成されている。すなわち、ハニカム構造体2においては、その軸方向Xに直交する断面の形状が格子状となるように形成されたセル壁4によって、正方形状に仕切られたセル孔5が多数形成されている。
複数のセル5のそれぞれは、図1に示すハニカム構造体2の外周部20に面するセル孔50を除いて、図3に示すごとく、軸方向Xから見た形状が正方形状であって、互いに同じ大きさに形成されている。すなわち、開放セル孔51と栓詰めセル孔52とは、外周部20に面するセル孔50を除いて、いずれも同じ大きさの正方形状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the plurality of
Each of the plurality of
セル壁4は、多孔質構造を有するコージェライト等のセラミック材料からなり、その内部には、隣り合うセル孔5同士を連通する細孔(図示略)が形成されている。
The
図1、図2に示すごとく、排ガス浄化フィルタ1は、内燃機関の排気系に設置されたときに排ガスの上流側となる側の端面21に、部分的に、栓部3が設けられている。すなわち、栓詰めセル孔52は、上流側の端面21において、栓部3によって閉塞されている。一方、ハニカム構造体2の下流側の端面22には、栓部3は設けられておらず、栓詰めセル孔52の下流側は、開放されている。また、開放セル孔51は、上流側も下流側も開放されており、軸方向Xに貫通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust
上述のごとく、軸方向Xと直交する断面において、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1よりも大きい。栓詰めセル孔52の総断面積S2とは、すべての栓詰めセル孔52の断面積の総和であり、開放セル孔51の総断面積S1とは、すべての開放セル孔51の断面積の総和である。各セル孔5(栓詰めセル孔52、開放セル孔51)の断面積は、軸方向Xと直交する断面における各セル孔5の面積である。この面積は、セル孔5の流路断面積でもある。
As described above, in the cross section orthogonal to the axial direction X, the total cross-sectional area S2 of the plugged
また、上述のごとく、外周部20に面するセル孔50を除く大半のセル孔5は同じ大きさを有するため、栓付めセル孔52の総断面積S2が、開放セル孔51の総断面積S1よりも大きいということは、栓詰めセル孔52の個数が、開放セル孔51の個数よりも多いということとなる。
As described above, since most of the cell holes 5 except the cell holes 50 facing the outer
本実施形態においては、栓詰めセル孔52と開放セル孔51との配置が、図3のようになっており、その個数比は、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=9:7となっている。縦4個×横4個の16個のセル孔5を一つのセル孔群500としたとき、該セル孔群500における栓詰めセル孔52と開放セル孔51との配列関係が、図4のようになっている。ここで、縦とは、図3、図4における上下方向を意味し、横とは、図3、図4における左右方向を意味する。各セル孔群500は、9個の栓詰めセル孔52と7個の開放セル孔51とからなる。
In the present embodiment, the arrangement of the plugged cell holes 52 and the open cell holes 51 is as shown in FIG. 3, and the number ratio thereof is (number of plugged cell holes 52): (open cell holes 51). Number) = 9: 7. When 16
そして、ハニカム構造体2の全体における栓詰めセル孔52と開放セル孔51との配列状態は、図4に示すセル孔群500が、縦と横とにそれぞれ規則的に繰り返し並んだ状態となっている。その結果、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の1.3倍となっている。
The arrangement state of the plugged cell holes 52 and the open cell holes 51 in the
この配列状態は、開放セル孔51に隣接する位置に必ず栓詰めセル孔52が存在する状態でもある。つまり、開放セル孔51同士が1枚のセル壁4を介して互いに隣り合うことがない状態となっている。逆に、栓詰めセル孔52同士が1枚のセル壁4を介して隣り合う部分は存在する。
This arrangement state is also a state in which the plugged cell holes 52 always exist at positions adjacent to the open cell holes 51. That is, the open cell holes 51 are not adjacent to each other via the
また、この配列状態は、複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、必ず、2枚以下のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在する状態となっている。たとえば、図3において、符号521を付した栓詰めセル孔を起点としたとき、セル壁4を1枚隔てた先のセル孔5は栓詰めセル孔52であり、そこには開放セル孔51が存在しない。しかし、セル壁4を2枚隔てた先には開放セル孔51が存在する。
In addition, this arrangement state is such that an
また、起点として選ぶ栓詰めセル孔52によっては、セル壁4を1枚隔てた先に開放セル孔51が存在しうる。例えば、図3において符号522を付した栓詰めセル孔52を起点として選べば、セル壁4を1枚隔てた先に開放セル孔51が存在することとなる。
本実施形態の排ガス浄化フィルタ1においては、このような状態で、開放セル孔51と栓詰めセル孔52とが配列されている。
In addition, depending on the plugged
In the exhaust
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記排ガス浄化フィルタ1においては、上記のように、開放セル孔51と栓詰めセル孔52とが配置されている。そのため、排ガス浄化フィルタ1を通過する排ガスGは、図5に示すごとく、まず、上流側から開放セル孔51に導入される。このとき、開放セル孔51内の圧力が高くなり、開放セル孔51内と栓詰めセル孔52内との間に圧力差が生じる。この圧力差に起因して、排ガスGの一部がセル壁4を透過して、栓詰めセル孔52に流入する。そして、排ガスGがセル壁4を透過する際、排ガスG中の粒子状物質がセル壁4に捕集される。また、排ガスG中の灰分(Ash)は、排ガスGがセル壁4を透過する際に、開放セル孔51内に残るが、開放セル孔51は下流側の端面22も開放されているため、灰分を開放セル孔51から容易に排出することができる。それゆえ、排ガス浄化フィルタ1内における灰分の残留を防止することができる。これにより、排ガス浄化フィルタ1における浄化性能の低下を抑制することができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the exhaust
また、軸方向Xと直交する断面において、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1よりも大きい。これにより、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との間の圧力差を大きくすることができる。その結果、セル壁4を透過する排ガスGの割合を増やすことができ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる。
In the cross section orthogonal to the axial direction X, the total cross-sectional area S2 of the plugged
また、開放セル孔51に隣接する位置には栓詰めセル孔52が存在するように、複数の栓詰めセル孔52と複数の開放セル孔51とが配置されている。すなわち、開放セル孔51同士が隣接することがないような配置となっている。これにより、開放セル孔51に導入された排ガスGは、効果的にその周囲の栓詰めセル孔52に向かってセル壁4を透過するため、粒子状物質の捕集率を効果的に向上させることができる。
The plurality of plugged cell holes 52 and the plurality of open cell holes 51 are arranged so that the plugged cell holes 52 exist at positions adjacent to the open cell holes 51. That is, the arrangement is such that the open cell holes 51 are not adjacent to each other. Thereby, since the exhaust gas G introduced into the
さらに、排ガス浄化フィルタ1においては、複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁を隔てた先に開放セル孔51が存在するように、栓詰めセル孔52と開放セル孔52とが配置されている。これにより、圧力損失を抑制しつつ粒子状物質の捕集率を向上させることができる。すなわち、上記のような栓詰めセル孔52と開放セル孔51との配置となっていることにより、いずれの栓詰めセル孔52についても、開放セル孔51から導入された排ガスGが当該栓詰めセル孔52に到達するまでに透過するセル壁4が2枚以下ということとなる。
Further, in the exhaust
排ガスGが1枚のセル壁4を透過する際の透過率は、セル壁4の壁厚や気孔率、セル壁4の両側の圧力差等、種々の条件によって定まるが、複数枚のセル壁4を透過する際の透過率は、1枚の透過率を枚数分乗じた値に近いものになると考えられる。そうすると、図6に示すごとく、3枚以上のセル壁4を透過する排ガスGの量は極めて少なくなる。そのため、3枚以上のセル壁4を透過しなければ排ガスGが到達できない栓詰めセル孔529を設けていても、その栓詰めセル孔529は、粒子状物質の捕集率の向上への寄与度が低いと考えられる。その一方で、そのような栓詰めセル孔529が存在することにより、実質的な排ガスGの流路断面積が減少し、圧力損失が高くなることとなる。
The permeability when the exhaust gas G permeates the
それゆえ、上記のように、複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在するように、栓詰めセル孔52と開放セル孔51とを配置することにより、圧力損失を抑制しつつ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる。
Therefore, as described above, the plugged
また、複数のセル孔5は正方形状に形成されているため、開放セル孔51からその四方の栓詰めセル孔52へ向って効率的にセル壁4を透過することとなり、効率的に粒子状物質を捕集しやすくなる。また、上述のような、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列を、容易に実現することができる。
Further, since the plurality of
以上のごとく、本実施形態によれば、圧力損失を抑制しつつ、粒子状物質の捕集率を向上させることができる排ガス浄化フィルタを提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an exhaust gas purification filter that can improve the collection rate of particulate matter while suppressing pressure loss.
(実施形態2)
本実施形態は、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列状態を、図7、図8に示す状態としたものである。
本実施形態においては、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=10:6となっており、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の1.7倍となっている。すなわち、図8に示すごとく、各セル孔群500は、10個の栓詰めセル孔52と6個の開放セル孔51とからなり、そのようなセル孔群500が、図7に示すごとく、縦と横とに繰り返し規則的に並んで配列している。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the arrangement state of the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 is as shown in FIGS.
In this embodiment, (number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 10: 6, and the total cross-sectional area S2 of the plugged cell holes 52 is the open cell holes 51. The total cross-sectional area S1 is 1.7 times. That is, as shown in FIG. 8, each
その他は、実施形態1と同様である。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を有する。 Others are the same as in the first embodiment. Of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the above-described embodiments represent the same components as those in the above-described embodiments unless otherwise indicated. This embodiment also has the same effects as those of the first embodiment.
(実施形態3)
本実施形態は、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列状態を、図9、図10に示す状態としたものである。
本実施形態においては、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=11:5となっており、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の2.2倍となっている。その他は、実施形態1と同様である。本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the arrangement state of the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 is as shown in FIGS. 9 and 10.
In the present embodiment, (number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 11: 5, and the total cross-sectional area S2 of the plugged cell holes 52 is the open cell holes 51. The total cross-sectional area S1 is 2.2 times. Others are the same as in the first embodiment. This embodiment also has the same effects as those of the first embodiment.
(実施形態4)
本実施形態は、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列状態を、図11、図12に示す状態としたものである。
本実施形態においては、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=12:4となっており、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の3倍となっている。その他は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, the arrangement state of the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 is the state shown in FIGS. 11 and 12.
In the present embodiment, (number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 12: 4, and the total cross-sectional area S2 of the plugged cell holes 52 is the open cell holes 51. It is 3 times the total cross-sectional area S1. Others are the same as in the first embodiment.
本実施形態においては、栓付めセル孔52の総断面積S2が、開放セル孔51の総断面積S1の3倍以上となることで、粒子状物質の捕集率を大きく向上させることができる。その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, the total cross-sectional area S2 of the plug-attached
(実施形態5)
本実施形態は、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列状態を、図13、図14に示す状態としたものである。
本実施形態においては、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=13:3となっており、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の4.3倍となっている。その他は、実施形態1と同様である。本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, the arrangement state of the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 is as shown in FIGS. 13 and 14.
In the present embodiment, (number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 13: 3, and the total cross-sectional area S2 of the plugged cell holes 52 is the open cell holes 51. The total cross-sectional area S1 is 4.3 times. Others are the same as in the first embodiment. This embodiment also has the same effects as those of the first embodiment.
(比較形態1)
本比較形態は、図15、図16に示すごとく、開放セル孔51と栓詰めセル孔52とを均等に配置した排ガス浄化フィルタの形態である。
すなわち、本比較形態の排ガス浄化フィルタを、軸方向Xから見たとき、開放セル孔51と栓詰めセル孔52とが、いわゆる市松模様状に配列されている。つまり、栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=1:1となっており、図16に示すごとく、各セル孔群500は、8個の栓詰めセル孔52と8個の開放セル孔51とからなる。したがって、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1と同等である。その他は、実施形態1と同様である。
(Comparative form 1)
As shown in FIGS. 15 and 16, this comparative form is a form of an exhaust gas purification filter in which open cell holes 51 and plugged cell holes 52 are evenly arranged.
That is, when the exhaust gas purification filter of this comparative embodiment is viewed from the axial direction X, the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 are arranged in a so-called checkered pattern. That is, the number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 1: 1, and each
(比較形態2)
本比較形態は、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列状態を、図17、図18に示す状態としたものである。
本比較形態においては、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=12:4となっており、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の3倍となっている。この点については、実施形態4と同様である。
(Comparative form 2)
In this comparative embodiment, the arrangement state of the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 is the state shown in FIGS.
In this comparative embodiment, (number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 12: 4, and the total cross-sectional area S2 of the plugged cell holes 52 is the open cell holes 51. It is 3 times the total cross-sectional area S1. This is the same as in the fourth embodiment.
しかし、本比較形態においては、「複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在する」ような配列状態にはなっていない。すなわち、例えば、図17における符号523を付した栓詰めセル孔を起点としたとき、セル壁4を1枚隔てた先のセル孔5も、2枚隔てた先のセル孔5も、すべて栓詰めセル孔52であり、2枚以下のセル壁4を隔てた先には開放セル孔51が存在しない。すなわち、上記の栓詰めセル孔523を起点とすると、セル壁4を3枚隔てた先にしか、開放セル孔51が存在しない。
However, in this comparative embodiment, an
このことは、上述のように、開放セル孔51から導入された排ガスが、一部の栓詰めセル孔523に達するまでに、3枚のセル壁4を透過する必要があることとなり、当該栓詰めセル孔523まで到達する排ガスの用が極めて少なくなるおそれがある。その結果、排ガス浄化フィルタにおける実質的な排ガスの流路断面積が小さくなり、圧力損失の増大が懸念される。
As described above, this means that the exhaust gas introduced from the open cell holes 51 needs to permeate through the three
(比較形態3)
本比較形態は、開放セル孔51と栓詰めセル孔52との配列状態を、図19、図20に示す状態としたものである。
本比較形態においては、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=13:3となっており、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1の4.3倍となっている。この点については、実施形態5と同様である。
(Comparative form 3)
In this comparative embodiment, the arrangement state of the open cell holes 51 and the plugged cell holes 52 is the state shown in FIGS. 19 and 20.
In this comparative embodiment, (number of plugged cell holes 52) :( number of open cell holes 51) = 13: 3, and the total cross-sectional area S2 of the plugged cell holes 52 is the open cell holes 51. The total cross-sectional area S1 is 4.3 times. This is the same as in the fifth embodiment.
しかし、本比較形態においても、「複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在する」ような配列状態にはなっていない点で、比較形態2と同様である。それゆえ、本比較形態の排ガス浄化フィルタにおいても、圧力損失の増大が懸念される。
However, even in this comparative embodiment, an array state such as “the
(実験例)
本実施形態は、図21〜図23に示すごとく、上述の実施形態1〜5、及び、比較形態1〜3の排ガス浄化フィルタについて、粒子状物質の捕集率と圧力損失とを調べた例である。
(Experimental example)
In this embodiment, as shown in FIGS. 21 to 23, the particulate matter collection rate and the pressure loss were examined for the exhaust gas purification filters of
まず、各実施形態及び比較形態の排ガス浄化フィルタを、試料1〜8として作製した。各試料における、開放セル孔51の総断面積S1に対する栓付めセル孔52の総断面積S2の割合(総断面積比S2/S1)等を、表1にまとめた。同表における「最大壁透過回数」とは、開放セルから排ガスが最大何枚のセル壁を透過しなければ到達できない栓詰めセル孔が存在するかを表す値である。この値は、各試料において、開放セル孔51との間に存在するセル壁4の数が最も多い栓詰めセル孔52と開放セル孔51との間のセル壁4の数に相当する。
First, the exhaust gas purification filters of the respective embodiments and comparative embodiments were produced as
また、各試料におけるセル壁4の厚みは200μm、気孔率は60%、平均細孔径は18μm、セル密度は47個/cm2、ハニカム構造体の軸方向の長さは100mm、直径は132mmとした。
In each sample, the thickness of the
そして、各排ガス浄化フィルタをガソリンエンジンの排気管内に装填し、所定条件の下でエンジンを運転したときの、各排ガス浄化フィルタによる粒子状物質の捕集率を測定した。試験条件は、試験条件は、3.5Lエンジンの定常走行モードにて測定し、排ガス温度550℃、ガス流量25g/sである。評価方法は、試料前後に粒子状物質計測装置を設置し、{(試料前の粒子数−試料後の粒子数)/(試料前の粒子数)}×100〔%〕を、捕集率として定義した。
測定結果を、図21のグラフに示す。同図のグラフは、横軸を最大壁透過回数とし、縦軸を捕集率とし、各プロットP1〜P8が、それぞれ各試料1〜8についての測定結果を表す。
And each exhaust gas purification filter was loaded in the exhaust pipe of the gasoline engine, and when the engine was operated under a predetermined condition, the collection rate of particulate matter by each exhaust gas purification filter was measured. The test conditions were measured in a steady running mode of a 3.5 L engine, and the exhaust gas temperature was 550 ° C. and the gas flow rate was 25 g / s. In the evaluation method, particulate matter measuring devices are installed before and after the sample, and {(number of particles before the sample−number of particles after the sample) / (number of particles before the sample)} × 100 [%] is used as the collection rate. Defined.
The measurement results are shown in the graph of FIG. In the graph of the figure, the horizontal axis is the maximum wall permeation number, the vertical axis is the collection rate, and the plots P1 to P8 represent the measurement results for the
また、上記の試験において、試料の上流側と下流側にそれぞれ圧力センサを設置し、該圧力センサによって測定される試料前後の差圧を、試料による圧力圧損と定義した。圧力損失の測定結果を、図22に示す。同図のグラフは、横軸を最大壁透過回数とし、縦軸を圧力損失とし、各プロットP1〜P8が、それぞれ各試料1〜8についての測定結果を表す。
In the above test, pressure sensors were installed on the upstream side and the downstream side of the sample, respectively, and the differential pressure before and after the sample measured by the pressure sensor was defined as the pressure pressure loss due to the sample. The measurement result of the pressure loss is shown in FIG. In the graph of the figure, the horizontal axis is the maximum wall permeation number, the vertical axis is the pressure loss, and the plots P1 to P8 represent the measurement results for the
まず、捕集率の測定結果を示す図21からは、試料1〜5(実施形態1〜5の排ガス浄化フィルタ)による捕集率が、試料6(比較形態1の排ガス浄化フィルタ)による捕集率に比べて高くなっていることが分かる。また、試料7(比較形態2の排ガス浄化フィルタ)及び試料8(比較形態3の排ガス浄化フィルタ)についても捕集率は高く、試料1〜8の中では、総断面積比S2/S1が高いほど、捕集率が高い傾向にあるといえる。
First, from FIG. 21 which shows the measurement result of the collection rate, the collection rate by the
一方、圧力損失の測定結果を示す図22からは、試料1〜5が試料6よりも圧力損失が高く、試料7、試料8は、試料1〜5よりも更に圧力損失が高いことが分かる。そして、試料1〜6については、総断面積比S2/S1が高いほど、圧力損失も高いといえる。ただ、総断面積比S2/S1が同等である試料4と試料7との間、或いは試料5と試料8との間で、圧力損失に差がある。試料4と試料7との違い、試料5と試料8との違いは、最大壁透過回数の違いであり、圧力損失の大きい試料7、試料8は、最大壁透過回数が3回と多い。
On the other hand, FIG. 22 showing the measurement result of pressure loss shows that
上記の結果を、図23に示すように、圧力損失(横軸)と捕集率(縦軸)との関係で表してみると、圧力損失が高いほど捕集率が高くなるという傾向は表れている。最大壁透過回数が3である試料については、セル壁を透過するガス量が極めて少なくなる部分が生じるため、同じ総断面積比S2/S1であっても、最大壁透過回数が2以下の試料に対して、捕集率が劣る。また、開放セル孔から3枚のセル壁を隔てた先の栓詰めセル孔は、ほぼ使用されないガス通路となるため、全体のガス通路が減ることとなり、実質、圧力損失も大幅に上昇する。したがって、試料7、試料8は、試料1〜試料3及び試料6に比べると、捕集率が高いものの、圧力損失も大幅に高くなってしまう。そして、同じ総断面積比S2/S1である試料4、試料5よりも、試料7、試料8は、それぞれ捕集率が低下する。
As shown in FIG. 23, when the above results are expressed by the relationship between the pressure loss (horizontal axis) and the collection rate (vertical axis), the tendency that the higher the pressure loss is, the higher the collection rate appears. ing. For the sample with the maximum wall permeation count of 3, there is a portion where the amount of gas that permeates the cell wall is extremely small, so even if the total cross-sectional area ratio is S2 / S1, the maximum wall permeation count is 2 or less. On the other hand, the collection rate is inferior. Further, since the plugged cell hole that is separated from the open cell hole by the three cell walls becomes a gas passage that is hardly used, the total gas passage is reduced, and the pressure loss is substantially increased. Therefore, although the sample 7 and the sample 8 have a higher collection rate than the
その一方で、試料4、試料5は、捕集率が高くなりやすい。つまり、圧力損失の増加を抑制しつつ、捕集率を高めやすいといえる。この結果から、最大壁透過回数が2回以下となる構造としつつ、栓付めセル孔52の総断面積S2を開放セル孔51の総断面積S1よりも大きくすることで、圧力損失の増加を抑制しつつ、捕集率を高めやすくなるといえる。
On the other hand,
(実施形態6)
本実施形態は、図24に示すごとく、セル孔5の形状を、正六角形状とした排ガス浄化フィルタ1の形態である。
そして、本実施形態においても、軸方向Xと直交する断面において、栓付めセル孔52の総断面積S2は、開放セル孔51の総断面積S1よりも大きい。具体的に、総面積比S2/S1は2である。すなわち、(栓詰めセル孔52の個数):(開放セル孔51の個数)=2:1となっている。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 24, the present embodiment is a form of the exhaust
Also in the present embodiment, the total cross-sectional area S <b> 2 of the plugged
また、開放セル孔51に隣接する位置には、必ず栓詰めセル孔52が存在する。また、複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、2枚以下のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在するように、栓詰めセル孔52と開放セル孔51とが配置されている。なお、本実施形態においては、複数の栓詰めセル孔52のいずれを起点にしても、1枚以のセル壁4を隔てた先に開放セル孔51が存在する状態となっている。
その他は、実施形態1と同様の構成を有し、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
Further, a plugged
Others have the same configuration as that of the first embodiment, and have the same effects as those of the first embodiment.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、セル孔の形状も、正方形、正六角形に限られることなく、例えば正三角形とすることもできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible to apply to various embodiment in the range which does not deviate from the summary. For example, the shape of the cell hole is not limited to a square or a regular hexagon, and may be a regular triangle, for example.
1 排ガス浄化フィルタ
2 ハニカム構造体
21 (上流側の)端面
3 栓部
4 セル壁
5 セル孔
51 開放セル孔
52 栓詰めセル孔
X 軸方向
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該排ガス浄化フィルタ(1)は、ハニカム構造体(2)と、該ハニカム構造体(2)の軸方向(X)における上流側の端面(21)を部分的に閉塞する栓部(3)とを有し、
上記ハニカム構造体(2)は、複数のセル壁(4)と、該セル壁(4)に囲まれて形成された複数のセル孔(5)とを有し、
上記複数のセル孔(5)には、上記軸方向(X)に貫通した開放セル孔(51)と、上記栓部(3)によって上記上流側の端面(21)が閉塞された栓詰めセル孔(52)とがあり、
上記軸方向(X)と直交する断面において、上記栓付めセル孔(5)の総断面積(S2)は、上記開放セル孔(51)の総断面積(S1)よりも大きく、
上記開放セル孔(51)に隣接する位置には、上記栓詰めセル孔(52)が存在し、
複数の上記栓詰めセル孔(52)のいずれを起点にしても、2枚以下の上記セル壁(4)を隔てた先に上記開放セル孔(51)が存在するように、上記栓詰めセル孔(52)と上記開放セル孔(51)とが配置されていることを特徴とする排ガス浄化フィルタ(1)。 An exhaust gas purification filter (1) for collecting particulate matter in exhaust gas,
The exhaust gas purification filter (1) includes a honeycomb structure (2) and a plug portion (3) that partially closes an upstream end face (21) in the axial direction (X) of the honeycomb structure (2). Have
The honeycomb structure (2) includes a plurality of cell walls (4) and a plurality of cell holes (5) formed by being surrounded by the cell walls (4).
The plurality of cell holes (5) include an open cell hole (51) penetrating in the axial direction (X) and a plugged cell in which the upstream end face (21) is closed by the plug portion (3). There is a hole (52),
In the cross section orthogonal to the axial direction (X), the total cross-sectional area (S2) of the plugged cell hole (5) is larger than the total cross-sectional area (S1) of the open cell hole (51),
In the position adjacent to the open cell hole (51), the plugged cell hole (52) exists,
Starting from any of the plurality of plugging cell holes (52), the plugging cell is such that the open cell hole (51) exists at the tip of two or less cell walls (4). The exhaust gas purification filter (1), wherein the hole (52) and the open cell hole (51) are arranged.
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