JP2561678Y2 - パテイキュレ−トトラップ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案はエンジンからの排気ガ
スに含まれるパテイキュレ−トを浄化するためのパテイ
キュレ−トトラップに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、デイ−ゼルエンジンからの排
気ガス中には炭素を主体とする微粒子であるパテイキュ
レ−ト、窒素酸化物（ＮＯx)、一酸化炭素（ＣＯ）、炭
化水素（ＨＣ）などの成分が含有されている。デイ−ゼ
ルエンジンからの排気ガス中の成分では、とくにパテイ
キュレ−トが多いため、これを確実に除去することが望
まれている。

【０００３】従来、パテイキュレ−トの除去は、排気ガ
スの通路にパテイキュレ−トトラップを設けて行うよう
にしている。このパテイキュレ−トトラップは上記排気
ガス通路に連通するケ−スを有し、このケ−ス内にはフ
ィルタおよびヒ−タが内蔵されている。そして、上記フ
ィルタに所定量のパテイキュレ−トが捕捉されたなら、
上記ヒ−タに通電して上記パテイキュレ−トを燃焼させ
ることで、上記パテイキュレ−トトラップを再生させる
ようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】このような再生時に
は、上記ケ−ス内に燃焼用空気を供給するようにしてい
る。ケ−ス内に供給された燃焼用空気の流速分布は、ケ
−スの内壁に沿う周辺部分の方が中央部分に比べて遅く
なるという、不均一が生じることが避けられない。その
結果、上記フィルタの周辺部分よりも中央部分に多くの
燃焼用空気が流れ、それに応じてパテイキュレ−トの燃
焼状態が左右されるから、フィルタの周辺部分のパテキ
ュレ−トが燃え残るということがある。

【０００５】この考案は上記事情にもとずきなされたも
ので、その目的とするところは、ケ−ス内の周辺部分と
中央部分とに燃焼用空気をほぼ均一に流がしてフィルタ
に付着したパテイキュレ−トを燃え残ることなく良好に
燃焼させることができるようにしたパテイキュレ−トト
ラップを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この考案は、エンジンか
ら排出される排気ガスの通路に一端と他端とが連通して
設けられたケ−スと、このケ−ス内に設けられ上記排気
ガスに含まれるパテイキュレ−トを捕捉するフィルタ
と、上記ケ−ス内の上記フィルタの上流側に対向して設
けられた通気性を備えた熱反射板と、この熱反射板と上
記フィルタとの間に設けられフィルタに捕捉されたパテ
イキュレ−トを燃焼させるヒ−タと、上記ヒ−タによっ
て上記フィルタに捕捉されたパテキュレ−トを燃焼させ
る再生時に上記ケ−ス内に上記熱反射板を通して燃焼用
空気を供給する供給手段とを具備し、上記熱反射板は、
上記燃焼用空気に対する流通抵抗が周辺部分よりも中央
部分の方が大きく設定されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の構成においては、熱反射板によってヒ−
タの熱が上流側に逃げづらくなるから、フィルタに効率
よく作用するばかりか、上記熱反射板の燃焼用空気に対
する流通抵抗によってフィルタの断面全体にほぼ均一に
燃焼用空気を流すことができる。

【０００８】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図面を参照して
説明する。

【０００９】図２において、１はたとえば直噴式のデイ
−ゼルエンジンである。このエンジン１にはエキゾ−ス
トマニホ−ルド２が接続されている。このエキゾ−スト
マニホ−ルド２には排気通路を形成する排気管３の一端
が接続されている。この排気管３の中途部にはマフラ４
が設けられ、他端側は第１の分岐部５と第２の分岐管６
とに分岐されている。第１の分岐部５には、中途部に第
１の制御弁７と、パテイキュレ−トトラップ８が順次設
けられている。上記第２の分岐部６には中途部に第２の
制御弁９が設けられている。

【００１０】上記パテイキュレ−トトラップ８は、図１
に示すように両端面が閉塞された円筒状のケ−ス１１を
有する。このケ−ス１１の内部には、フィルタ１２と、
このフィルタ１２の上流側にヒ−タ１３および通気性を
備えた熱反射板１４が順次内蔵されている。

【００１１】上記フィルタ１２は径の異なる複数の円筒
状のフィルタ本体１２ａが同心状に設けられている。こ
れらフィルタ本体１２ａの一端側の隙間は１つおきに第
１の閉塞部材１２ｂによって閉塞され、他端側は一端側
の閉塞されていない隙間が第２の閉塞部材１２ｂによっ
て閉塞されている。したがって、パテイキュレ−トトラ
ップ９のケ−ス１１内に流入した排気ガスは、図１に矢
印で示すように各フィルタ本体１２ａ間の隙間に流入
し、各フィルタ本体１２ａを厚さ方向に通過して流出す
るから、その排気ガス中に含まれるパテイキュレ−トが
上記フィルタ本体１２ａの周壁によって捕捉されること
になる。

【００１２】上記熱反射板１４は、上記ヒ−タ１３の熱
が上流側に逃げるのを阻止し、フィルタ１２に有効に作
用させるためのものであり、耐熱性を有する材料、たと
えば糸状セラミックスを円盤状に成形して構成されるて
いる。この熱反射板１４は、その成形時、上記糸状セラ
ミックスが硬化する前に、図３（ａ）に示すように一方
の側面を周辺部分から中央部分にゆくにしたがって圧縮
率が次第に高くなるよう、凹球面状に圧縮している。そ
れによって、上記熱反射板１４は中心部分の嵩密度が周
辺部分の嵩密度に比べて高く設定される。つまり、熱反
射板１４の流通抵抗は、その中央部分の方が周辺部分に
比べて大きく設定されている。この熱反射板１４の流通
抵抗の分布状態を図３（ｂ）に示す。

【００１３】上記排気管３の上記パテイキュレ−トトラ
ップ９の上流側近傍には供給管１５の一端が接続されて
いる。この供給管１５の他端には燃焼用空気を供給する
ブロア１６が接続されている。このブロア１６から供給
された燃焼用空気は上記排気管３の接続端部３ａからケ
−ス１１内へ流出し、上記熱反射板１４およびフィルタ
１２を通過してケ−ス１１から流出する。上記排気管３
の接続端部３ａは、その先端面が閉塞され、周壁に多数
の流出孔３ｂが穿設されている。それによって、上記ブ
ロア１６からの燃焼用空気はケ−ス１１の断面全体にわ
たってほぼ均一に分布されるようになっている。

【００１４】上記第１の制御弁７、第２の制御弁９およ
びブロア１６はコントロ−ラ１７からの制御信号によっ
て開閉制御され、上記ヒ−タ１３は同じく上記コントロ
−ラ１７からの制御信号によって通電制御される。つま
り、ヒ−タ１３は自動車に搭載されたバッテリ１８の給
電回路１９に接続されている。この給電回路１９には、
ヒ−タ１３への通電を制御するスイッチ２１が直列に設
けられている。そして、上記スイッチ２１が上記コント
ロ−ラ１７からの制御信号によって開閉制御されること
で、上記ヒ−タ１３への通電が制御されるようになって
いる。

【００１５】上記エンジン１の回転数は回転センサ２２
によって検出され、トルクはトルクセンサ２３によって
検出される。これらセンサによって検出された検出信号
は上記コントロ−ラ１７に入力される。このコントロ−
ラ１７は上記回転センサ２２とトルクセンサ２３からの
検出信号にもとづいて上記ヒ−タ１３への通電を制御、
つまりフィルタ１２に捕捉されたパテイキュレ−トを燃
焼させるようになっている。

【００１６】上記フィルタ１２に堆積するパテイキュレ
−トの量は、図４に示すようにエンジン１の回転数とト
ルクとの関係におけるパテイキュレ−トの堆積速度を予
め測定したマップを上記コントロ−ラ１７に設定してお
くことで検出される。同図において、たとえば曲線Ａは
パテイキュレ−トの堆積速度が１mg／sec であり、同様
に曲線Ｂは２mg／sec 、曲線Ｃは３mg／sec である。そ
して、上記コントロ−ラ１７に入力される回転センサ２
２とトルクセンサ２３からの信号を積算することで、フ
ィルタ１２に堆積したパテキュレ−トの総量を求めるこ
とができるから、その堆積量が所定量に達したならば、
上記フィルタ１２を再生させるために、上記コントロ−
ラ１７から上記ヒ−タ１３への通電を制御するスイッチ
２１へ再生信号が出力されるようになっている。

【００１７】この再生運転時には、上記コントロ−ラ１
７からの制御信号によって第１の制御弁７が閉じられ、
第２の制御弁９が開かれてエンジン１からの排気ガスが
第２の分岐管６を流されるとともに、ブロア１６が運転
されて燃焼用空気がパテイキュレ−トトラップ８に導入
される。

【００１８】パテイキュレ−トトラップ８に導入された
燃焼用空気は熱反射板１４を通過してヒ−タ１によって
加熱されたのち、フィルタ１２を通過することで、この
フィルタ１２に堆積したパテイキュレ−トを燃焼させ
る。上記熱反射板１４は図３（ａ）に示すように圧縮さ
れることで図３（ｂ）に示す流通抵抗の分布状態、つま
り中心部分が周辺部分よりも流通抵抗が高く形成されて
いる。そのため、ケ−ス１１内に流入した燃焼用空気の
流速（流量）がケ−ス１１の内周壁に沿う周辺部分が中
央部分よりも低い状態であっても、上記熱反射板１４を
通ることによって図３（ｃ）に示すようにほぼ均一化さ
れる。つまり、ケ−ス１１の断面内における流量がほぼ
均一となる。

【００１９】上記フィルタ１２の断面における熱分布は
上記燃焼用空気の流速分布とほぼ比例する。つまり、フ
ィルタ１２の断面における熱分布を上記熱反射板１４に
よって均一にすることができる。それによって、上記フ
ィルタ１２に堆積したパテイキュレ−トを燃え残りが生
じないよう、全体にわたってほぼ均一に燃焼させること
ができる。

【００２０】なお、この考案は上記一実施例に限定され
ず、種々変形可能である。たとえば、上記一実施例では
熱反射板の圧縮率、つまり嵩密度を変えることで流速分
布を変えるようにしたが、それ以外の方法、たとえば中
央部分の厚さを周辺部分の厚さよりも厚くして抵抗を大
きくすることで流速分布を変えるようにしてもよい。ま
た熱反射板の材料はセラミックスに限られず、排気ガス
に対する耐熱性を備えた材料であればよい。

【００２１】

【考案の効果】以上述べたようにこの考案は、パテイキ
ュレ−トトラップのケ−ス内に熱反射板を設け、この熱
反射板の流通抵抗を周辺部分よりも中央部分の方が大き
くなるのように設定した。

【００２２】そのため、パテイキュレ−トトラップの再
生時、ケ−ス内に供給された燃焼用空気は、その周辺部
分の流量が中央部分に比べて少なくなることなく、全体
にわたってほぼ均一な流量で流れるから、上記ケ−ス内
のフィルタに堆積したパテイキュレ−トを全体にわたっ
てほぼ均一に燃焼させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例のパテイキュレ−トトラッ
プを示す拡大断面図。

【図２】上記パテイキュレ−トトラップが用いられた排
気ガスの系統図。

【図３】（ａ）は熱反射板の断面図、（ｂ）は熱反射板
の流通抵抗の分布図、（ｃ）は熱反射板を通過した燃焼
用空気の流速分布図。

【図４】パテイキュレ−トトラップに堆積するパテイキ
ュレ−トの量を求めるための説明図。

【符号の説明】

１…エンジン、３…排気管、８…パテイキュレ−トトラ
ップ、１１…ケ−ス、１２…フィルタ、１４…熱反射
板、１６…ブロア（供給手段）。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンから排出される排気ガスの通路
   に一端と他端とが連通して設けられたケ−スと、このケ
   −ス内に設けられ上記排気ガスに含まれるパテイキュレ
   −トを捕捉するフィルタと、上記ケ−ス内の上記フィル
   タの上流側に対向して設けられた通気性を備えた熱反射
   板と、この熱反射板と上記フィルタとの間に設けられフ
   ィルタに捕捉されたパテイキュレ−トを燃焼させるヒ−
   タと、上記ヒ−タによって上記フィルタに捕捉されたパ
   テキュレ−トを燃焼させる再生時に上記ケ−ス内に上記
   熱反射板を通して燃焼用空気を供給する供給手段とを具
   備し、上記熱反射板は、上記燃焼用空気に対する流通抵
   抗が周辺部分よりも中央部分の方が大きく設定されてい
   ることを特徴とするパテイキュレ−トトラップ。