JP3293552B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気系には、排気ガス中に含
まれる有害物質を無害な物質へ変換して排気ガスを浄化
するための触媒コンバータが配置されている。触媒コン
バータの表面には、使用に伴って排気ガス中に含まれる
可溶有機成分（ＳＯＦ）等の触媒毒が付着するために浄
化性能が悪化する。
まれる有害物質を無害な物質へ変換して排気ガスを浄化
するための触媒コンバータが配置されている。触媒コン
バータの表面には、使用に伴って排気ガス中に含まれる
可溶有機成分（ＳＯＦ）等の触媒毒が付着するために浄
化性能が悪化する。
【０００３】一般的な触媒コンバータは、セラミック等
から形成されたハニカム構造を有するモノリス担体に触
媒が担持されているものである。特開平１−１５９０２
９号には、このような触媒コンバータの端面に配置され
たヒータによって定期的に触媒コンバータを加熱して触
媒毒を除去し、触媒コンバータを再生することが提案さ
れている。
から形成されたハニカム構造を有するモノリス担体に触
媒が担持されているものである。特開平１−１５９０２
９号には、このような触媒コンバータの端面に配置され
たヒータによって定期的に触媒コンバータを加熱して触
媒毒を除去し、触媒コンバータを再生することが提案さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】触媒コンバータから触
媒毒を完全に除去するためには、触媒コンバータ各部を
所定温度以上にしなければならない。触媒コンバータ端
面のように外部的に配置されたヒータによって触媒コン
バータ各部を所定温度以上にするためには、過剰なエネ
ルギを必要とし、非効率的である。
媒毒を完全に除去するためには、触媒コンバータ各部を
所定温度以上にしなければならない。触媒コンバータ端
面のように外部的に配置されたヒータによって触媒コン
バータ各部を所定温度以上にするためには、過剰なエネ
ルギを必要とし、非効率的である。
【０００５】従って、本発明の目的は、効率的な加熱再
生が可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することであ
る。
生が可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路の所定区画
内に配置された多数の粒状排気浄化部材と、前記多数の
粒状排気浄化部材のうちで近傍に位置する一部だけを加
熱再生のために加熱する加熱手段と、前記多数の粒状排
気浄化部材の全てが順次前記加熱手段の近傍を通過する
ように前記多数の粒状排気浄化部材を前記所定区画内に
おいて循環させる循環手段、とを具備することを特徴と
する。
記載の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路の所定区画
内に配置された多数の粒状排気浄化部材と、前記多数の
粒状排気浄化部材のうちで近傍に位置する一部だけを加
熱再生のために加熱する加熱手段と、前記多数の粒状排
気浄化部材の全てが順次前記加熱手段の近傍を通過する
ように前記多数の粒状排気浄化部材を前記所定区画内に
おいて循環させる循環手段、とを具備することを特徴と
する。
【０００７】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記循環手段が、排気ガス圧力を
利用して前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部
を所定方向に押圧することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記循環手段が、排気ガス圧力を
利用して前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部
を所定方向に押圧することを特徴とする。
【０００８】また、本発明による請求項３に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記循環手段が、車両振動を利用
して前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部を所
定方向に押圧することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記循環手段が、車両振動を利用
して前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部を所
定方向に押圧することを特徴とする。
【０００９】また、本発明による請求項４に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記循環手段が、外部エネルギを
利用して前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部
を所定方向に押圧することを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記循環手段が、外部エネルギを
利用して前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部
を所定方向に押圧することを特徴とする。
【００１０】また、本発明による請求項５に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材の基材が、
多孔質のセラミックであることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材の基材が、
多孔質のセラミックであることを特徴とする。
【００１１】また、本発明による請求項６に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材の基材が、
多孔質の金属であることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材の基材が、
多孔質の金属であることを特徴とする。
【００１２】また、本発明による請求項７に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項５又は６に記載の内燃機
関の排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材の基
材の外側表面が、少なくとも部分的に耐磨耗材によって
覆われていることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項５又は６に記載の内燃機
関の排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材の基
材の外側表面が、少なくとも部分的に耐磨耗材によって
覆われていることを特徴とする。
【００１３】また、本発明による請求項８に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記所定区画内には、前記多数の
粒状排気浄化部材が循環するための循環経路が形成され
ていることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記所定区画内には、前記多数の
粒状排気浄化部材が循環するための循環経路が形成され
ていることを特徴とする。
【００１４】また、本発明による請求項９に記載の内燃
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記加熱手段は、前記所定区画内
において排気ガスが通過しない位置に配置されているこ
とを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置において、前記加熱手段は、前記所定区画内
において排気ガスが通過しない位置に配置されているこ
とを特徴とする。
【００１５】また、本発明による請求項１０に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材が触媒コ
ンバータであり、前記加熱手段が前記触媒コンバータに
付着する可溶有機成分を除去するために前記粒状排気浄
化部材を加熱することを特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材が触媒コ
ンバータであり、前記加熱手段が前記触媒コンバータに
付着する可溶有機成分を除去するために前記粒状排気浄
化部材を加熱することを特徴とする。
【００１６】また、本発明による請求項１１に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材が酸化窒
素吸収材であり、前記加熱手段が前記酸化窒素吸収材に
吸収された硫黄を除去するために前記粒状排気浄化部材
を加熱することを特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材が酸化窒
素吸収材であり、前記加熱手段が前記酸化窒素吸収材に
吸収された硫黄を除去するために前記粒状排気浄化部材
を加熱することを特徴とする。
【００１７】また、本発明による請求項１２に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材がパティ
キュレートトラップであり、前記加熱手段が前記パティ
キュレートトラップに捕集されたパティキュレートを焼
失させるために前記粒状排気浄化部材を加熱することを
特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材がパティ
キュレートトラップであり、前記加熱手段が前記パティ
キュレートトラップに捕集されたパティキュレートを焼
失させるために前記粒状排気浄化部材を加熱することを
特徴とする。
【００１８】また、本発明による請求項１３に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１２に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材は、多
孔質で中心ほど細孔となる多層構造を有していることを
特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１２に記載の内燃機関
の排気浄化装置において、前記粒状排気浄化部材は、多
孔質で中心ほど細孔となる多層構造を有していることを
特徴とする。
【００１９】また、本発明による請求項１４に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記多数の粒状排気浄化部材の
少なくとも一部を加熱するためのもう一つの加熱手段を
具備することを特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記多数の粒状排気浄化部材の
少なくとも一部を加熱するためのもう一つの加熱手段を
具備することを特徴とする。
【００２０】また、本発明による請求項１５に記載の内
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記循環手段は、前記所定区画
内において排気ガス流によって前記多数の粒状排気浄化
部材を循環させるものであり、前記多数の粒状排気浄化
部材は、比重又は大きさの異なる少なくとも二種類の粒
状排気浄化部材から成ることを特徴とする。
燃機関の排気浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化装置において、前記循環手段は、前記所定区画
内において排気ガス流によって前記多数の粒状排気浄化
部材を循環させるものであり、前記多数の粒状排気浄化
部材は、比重又は大きさの異なる少なくとも二種類の粒
状排気浄化部材から成ることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による内燃機関の
排気浄化装置の第一実施形態を示す概略断面図である。
同図において、１は排気通路であり、排気ガス流れが白
抜き矢印Ｅで示されている。２は排気通路１に設けられ
た拡管部である。拡管部２の排気上流側及び排気下流側
には、第一網部材３及び第二網部材４が配置され、区画
５が形成されている。区画５内には、多数の粒状排気浄
化部材１０が配置されている。第一網部材３及び第二網
部材４は、粒状排気浄化部材１０より小さな網目を有
し、ステンレス等の耐熱性に優れた金属により形成され
ている。
排気浄化装置の第一実施形態を示す概略断面図である。
同図において、１は排気通路であり、排気ガス流れが白
抜き矢印Ｅで示されている。２は排気通路１に設けられ
た拡管部である。拡管部２の排気上流側及び排気下流側
には、第一網部材３及び第二網部材４が配置され、区画
５が形成されている。区画５内には、多数の粒状排気浄
化部材１０が配置されている。第一網部材３及び第二網
部材４は、粒状排気浄化部材１０より小さな網目を有
し、ステンレス等の耐熱性に優れた金属により形成され
ている。
【００２２】区画５内において、拡管部２の内壁にはヒ
ータ６が固定されている。第一網部材３のヒータ側端部
は、排気ガスがヒータ６近傍を通過しないように、遮蔽
壁７によって置き換えられている。また、第一網部材３
の他方の端部は、回動軸８ａ回りに自由回動可能な押圧
部材８によって置き換えられている。拡管部２の内壁に
は、押圧部材８を水平位置より下方向に回動させないた
めに、押圧部材８の先端部が当接する止め部材９が設け
られている。また、拡管部２の内壁には、押圧部材８の
上方向の回動によって、押圧部材８の先端部と拡管部２
の内壁との間に隙間が形成されないようにする突出部１
０が設けられている。突出部１０の上端部には、粒状排
気浄化部材１０が滑り落ちるような傾斜が設けられてい
る。
ータ６が固定されている。第一網部材３のヒータ側端部
は、排気ガスがヒータ６近傍を通過しないように、遮蔽
壁７によって置き換えられている。また、第一網部材３
の他方の端部は、回動軸８ａ回りに自由回動可能な押圧
部材８によって置き換えられている。拡管部２の内壁に
は、押圧部材８を水平位置より下方向に回動させないた
めに、押圧部材８の先端部が当接する止め部材９が設け
られている。また、拡管部２の内壁には、押圧部材８の
上方向の回動によって、押圧部材８の先端部と拡管部２
の内壁との間に隙間が形成されないようにする突出部１
０が設けられている。突出部１０の上端部には、粒状排
気浄化部材１０が滑り落ちるような傾斜が設けられてい
る。
【００２３】粒状排気浄化部材１０は、排気ガス中の有
害物質を無害な物質へ変化するための三元触媒コンバー
タ、酸化触媒コンバータ、又は、還元触媒コンバータと
することができる。このような触媒コンバータは、使用
に伴って触媒表面に排気ガス中のＳＯＦが付着して浄化
性能を低下させるために、定期的に約３５０°Ｃ以上の
再生温度に加熱してＳＯＦを除去し、粒状排気浄化部材
１０を再生することが必要である。
害物質を無害な物質へ変化するための三元触媒コンバー
タ、酸化触媒コンバータ、又は、還元触媒コンバータと
することができる。このような触媒コンバータは、使用
に伴って触媒表面に排気ガス中のＳＯＦが付着して浄化
性能を低下させるために、定期的に約３５０°Ｃ以上の
再生温度に加熱してＳＯＦを除去し、粒状排気浄化部材
１０を再生することが必要である。
【００２４】また、粒状排気浄化部材１０は、リーン状
態の排気ガス中において有害なＮＯ x を吸収して、排気
ガスがリッチ状態の時に吸収されたＮＯx を放出するこ
とにより、ＮＯx を還元して浄化させるためのＮＯx 吸
収材とすることもできる。ＮＯx 吸収材は、例えば、ア
ルミナ等の担体上に、例えば、白金Ｐｔのような貴金属
とバリウムＢａのようなアルカリ土類（又は、アルカリ
金属又は希土類）を担持させたものであり、以下のメカ
ニズムでＮＯx を吸収する。
態の排気ガス中において有害なＮＯ x を吸収して、排気
ガスがリッチ状態の時に吸収されたＮＯx を放出するこ
とにより、ＮＯx を還元して浄化させるためのＮＯx 吸
収材とすることもできる。ＮＯx 吸収材は、例えば、ア
ルミナ等の担体上に、例えば、白金Ｐｔのような貴金属
とバリウムＢａのようなアルカリ土類（又は、アルカリ
金属又は希土類）を担持させたものであり、以下のメカ
ニズムでＮＯx を吸収する。
【００２５】まず、排気ガス中の酸素濃度が高いリーン
状態の排気ガスにおいて、酸素が、Ｏ2 - の形で白金Ｐ
ｔの表面に付着し、次いで、排気ガス中のＮＯが白金Ｐ
ｔの表面上でＯ2 - と反応してＮＯ2 となる。こうして
生成されたＮＯ2 の一部は、白金Ｐｔ上で酸化されつつ
吸収材内へ吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しなが
ら硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収材内に吸収される。
状態の排気ガスにおいて、酸素が、Ｏ2 - の形で白金Ｐ
ｔの表面に付着し、次いで、排気ガス中のＮＯが白金Ｐ
ｔの表面上でＯ2 - と反応してＮＯ2 となる。こうして
生成されたＮＯ2 の一部は、白金Ｐｔ上で酸化されつつ
吸収材内へ吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しなが
ら硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収材内に吸収される。
【００２６】排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔ
の表面でＮＯ2 が生成され、吸収材のＮＯx 吸収能力が
飽和しない限りＮＯ2 が吸収材内に吸収される。しかし
ながら、排気ガスがリッチ状態となって酸素濃度が低下
することによってＮＯ2 の生成量が低下すると、逆に硝
酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収材から放出され
る。このＮＯ2 は、リッチ状態の排気ガス中に含まれる
未燃ＨＣ及びＣＯと反応して還元され浄化される。
の表面でＮＯ2 が生成され、吸収材のＮＯx 吸収能力が
飽和しない限りＮＯ2 が吸収材内に吸収される。しかし
ながら、排気ガスがリッチ状態となって酸素濃度が低下
することによってＮＯ2 の生成量が低下すると、逆に硝
酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収材から放出され
る。このＮＯ2 は、リッチ状態の排気ガス中に含まれる
未燃ＨＣ及びＣＯと反応して還元され浄化される。
【００２７】排気ガス中には、ＳＯx の形で硫黄が含ま
れており、この硫黄もＮＯx と同様なメカニズムによっ
て硫酸イオンＳＯ4 2-の形でＮＯx 吸収材に吸収され、
硫酸塩ＢａＳＯ4 が生成される。この硫酸塩ＢａＳＯ4
は安定していて分解し難く、排気ガスがリッチ状態とな
っても分解されずにＮＯx 吸収材内に残留する。こうし
て、徐々に、ＮＯx 吸収材中の硫酸塩ＢａＳＯ4 が増大
し、ＮＯx 吸収材のＮＯx 吸収率が低下する。それによ
り、粒状排気浄化部材１０をＮＯx 吸収材として使用す
る場合には、定期的に４００°Ｃ以上の再生温度に加熱
して硫黄を強制的に放出させ、粒状排気浄化部材１０を
再生することが必要である。
れており、この硫黄もＮＯx と同様なメカニズムによっ
て硫酸イオンＳＯ4 2-の形でＮＯx 吸収材に吸収され、
硫酸塩ＢａＳＯ4 が生成される。この硫酸塩ＢａＳＯ4
は安定していて分解し難く、排気ガスがリッチ状態とな
っても分解されずにＮＯx 吸収材内に残留する。こうし
て、徐々に、ＮＯx 吸収材中の硫酸塩ＢａＳＯ4 が増大
し、ＮＯx 吸収材のＮＯx 吸収率が低下する。それによ
り、粒状排気浄化部材１０をＮＯx 吸収材として使用す
る場合には、定期的に４００°Ｃ以上の再生温度に加熱
して硫黄を強制的に放出させ、粒状排気浄化部材１０を
再生することが必要である。
【００２８】また、粒状排気浄化部材１０は、排気ガス
中の有害なパティキュレートを捕集するためのパティキ
ュレートトラップとすることもできる。このようなパテ
ィキュレートトラップは、パティキュレート捕集量の増
加に伴ってパティキュレート捕集率が低下する。パティ
キュレートの主成分はカーボンであるために、定期的に
約４５０°Ｃ以上の再生温度に加熱してパティキュレー
トを焼失させ、粒状排気浄化部材１０を再生することが
必要である。
中の有害なパティキュレートを捕集するためのパティキ
ュレートトラップとすることもできる。このようなパテ
ィキュレートトラップは、パティキュレート捕集量の増
加に伴ってパティキュレート捕集率が低下する。パティ
キュレートの主成分はカーボンであるために、定期的に
約４５０°Ｃ以上の再生温度に加熱してパティキュレー
トを焼失させ、粒状排気浄化部材１０を再生することが
必要である。
【００２９】本実施形態は、このような粒状排気浄化部
材１０の多数が、排気通路１の第一網部材３及び第二網
部材４によって形成された区画５内に配置されているた
めに、区画５を通過する排気ガスを浄化することができ
る。粒状排気浄化部材１０は、触媒コンバータ、ＮＯx
吸収材、及び、パティキュレートトラップのいずれとし
て使用される場合においても、前述したように加熱再生
が必要である。
材１０の多数が、排気通路１の第一網部材３及び第二網
部材４によって形成された区画５内に配置されているた
めに、区画５を通過する排気ガスを浄化することができ
る。粒状排気浄化部材１０は、触媒コンバータ、ＮＯx
吸収材、及び、パティキュレートトラップのいずれとし
て使用される場合においても、前述したように加熱再生
が必要である。
【００３０】本実施形態において、押圧部材８は、機関
運転状態によって排気ガスの圧力が高まると、上方向に
回動され、押圧部材８近傍の粒状排気浄化部材１０を略
上方向に押し上げる。それに伴って、区画５内の粒状排
気浄化部材１０全体が矢印Ｆで示すように、所定量だけ
不規則に流動する。こうして、機関運転状態が変化して
排気ガスの圧力が高まる毎に、粒状排気浄化部材１０全
体の不規則な所定量の流動が繰り返し発生し、全ての粒
状排気浄化部材１０が定期的にヒータ６近傍を通過す
る。
運転状態によって排気ガスの圧力が高まると、上方向に
回動され、押圧部材８近傍の粒状排気浄化部材１０を略
上方向に押し上げる。それに伴って、区画５内の粒状排
気浄化部材１０全体が矢印Ｆで示すように、所定量だけ
不規則に流動する。こうして、機関運転状態が変化して
排気ガスの圧力が高まる毎に、粒状排気浄化部材１０全
体の不規則な所定量の流動が繰り返し発生し、全ての粒
状排気浄化部材１０が定期的にヒータ６近傍を通過す
る。
【００３１】それにより、粒状排気浄化部材１０の加熱
再生に際して、ヒータ６は、その近傍に到達した粒状排
気浄化部材１０だけを再生温度に加熱すれば、結果的に
全ての粒状排気浄化部材１０を加熱再生することがで
き、必要最小限のエネルギによる効率的な加熱再生が可
能となる。遮蔽壁７は、排気ガス流がヒータ６の熱を奪
うことを防止し、ヒータ６による粒状排気浄化部材１０
の加熱をさらに効率的にする。
再生に際して、ヒータ６は、その近傍に到達した粒状排
気浄化部材１０だけを再生温度に加熱すれば、結果的に
全ての粒状排気浄化部材１０を加熱再生することがで
き、必要最小限のエネルギによる効率的な加熱再生が可
能となる。遮蔽壁７は、排気ガス流がヒータ６の熱を奪
うことを防止し、ヒータ６による粒状排気浄化部材１０
の加熱をさらに効率的にする。
【００３２】本実施形態における押圧部材８は、前述し
たように自由回動するものであるために、排気ガスの圧
力による以外にも車両振動等によっても上方向に回動さ
れ、粒状排気浄化部材１０を流動させることができる。
たように自由回動するものであるために、排気ガスの圧
力による以外にも車両振動等によっても上方向に回動さ
れ、粒状排気浄化部材１０を流動させることができる。
【００３３】本実施形態において、ヒータ６は、定期的
に、全ての粒状排気浄化部材１０がヒータ６近傍を通過
するまでの期間だけ作動するようになっている。しかし
ながら、粒状排気浄化部材１０を触媒コンバータ又はＮ
ＯX 吸収材として使用する場合には、排気浄化装置の上
流側と下流側とにおける浄化しようとする有害物質の濃
度を比較することによって、排気浄化装置の浄化率低下
を把握し、ヒータ６の作動時期を決定するようにしても
良い。また、粒状排気浄化部材１０をパティキュレート
トラップとして使用する場合には、排気浄化装置の上流
側と下流側とにおける排気ガス圧力を比較することによ
って、パティキュレート捕集量を把握し、ヒータ６の作
動時期を決定するようにしても良い。
に、全ての粒状排気浄化部材１０がヒータ６近傍を通過
するまでの期間だけ作動するようになっている。しかし
ながら、粒状排気浄化部材１０を触媒コンバータ又はＮ
ＯX 吸収材として使用する場合には、排気浄化装置の上
流側と下流側とにおける浄化しようとする有害物質の濃
度を比較することによって、排気浄化装置の浄化率低下
を把握し、ヒータ６の作動時期を決定するようにしても
良い。また、粒状排気浄化部材１０をパティキュレート
トラップとして使用する場合には、排気浄化装置の上流
側と下流側とにおける排気ガス圧力を比較することによ
って、パティキュレート捕集量を把握し、ヒータ６の作
動時期を決定するようにしても良い。
【００３４】前述したように、粒状排気浄化部材１０
は、触媒コンバータ、ＮＯX 吸収材、及び、パティキュ
レートトラップのいずれで使用されるかによって再生温
度に違いがある。それにより、各粒状排気浄化部材１０
がヒータ６近傍に位置する期間を予測し、この間で粒状
排気浄化部材１０が各再生温度に加熱されるように、粒
状排気浄化部材１０をいずれで使用するかに応じてヒー
タ６の出力が決定されている。
は、触媒コンバータ、ＮＯX 吸収材、及び、パティキュ
レートトラップのいずれで使用されるかによって再生温
度に違いがある。それにより、各粒状排気浄化部材１０
がヒータ６近傍に位置する期間を予測し、この間で粒状
排気浄化部材１０が各再生温度に加熱されるように、粒
状排気浄化部材１０をいずれで使用するかに応じてヒー
タ６の出力が決定されている。
【００３５】粒状排気浄化部材１０を触媒コンバータ又
はＮＯX 吸収材として使用する場合において、排気ガス
との接触を意図する基材の表面部分は少なくとも、大き
な表面積を確保するために、セラミック又はアルミナ等
の多孔質材料を使用することが好ましい。しかしなが
ら、このような多孔質材料は、一般的に、前述の流動に
よって互いに擦れ合うと磨耗し易いものである。本実施
形態における粒状排気浄化部材１０は、図２に示すよう
に、基材Ｃとしての略球形状のセラミック又はアルミナ
の外側表面に、耐磨耗性に優れた金属材料Ｐが十字状に
配置されている。それにより、前述の流動に際して、粒
状排気浄化部材１０のセラミック又はアルミナ部分が直
接的に擦れ合うことがなく、粒状排気浄化部材の寿命が
延長されるだけでなく、磨耗により生じるセラミック又
はアルミナの粉が大気中に放出されることが防止され
る。もちろん、このように、中実基材の外側表面を部分
的に耐磨耗材で覆うと言う考え方は、基材が球形状であ
る場合だけでなく、他の種々の形状、例えば、立方体等
の多面体形状、円柱形状、円錐形状、角錐形状等の場合
にも適用可能である。しかしながら、粒状排気浄化部材
１０を流動させ易くするためには、基材形状として、球
形状又は円柱形状が好ましい。
はＮＯX 吸収材として使用する場合において、排気ガス
との接触を意図する基材の表面部分は少なくとも、大き
な表面積を確保するために、セラミック又はアルミナ等
の多孔質材料を使用することが好ましい。しかしなが
ら、このような多孔質材料は、一般的に、前述の流動に
よって互いに擦れ合うと磨耗し易いものである。本実施
形態における粒状排気浄化部材１０は、図２に示すよう
に、基材Ｃとしての略球形状のセラミック又はアルミナ
の外側表面に、耐磨耗性に優れた金属材料Ｐが十字状に
配置されている。それにより、前述の流動に際して、粒
状排気浄化部材１０のセラミック又はアルミナ部分が直
接的に擦れ合うことがなく、粒状排気浄化部材の寿命が
延長されるだけでなく、磨耗により生じるセラミック又
はアルミナの粉が大気中に放出されることが防止され
る。もちろん、このように、中実基材の外側表面を部分
的に耐磨耗材で覆うと言う考え方は、基材が球形状であ
る場合だけでなく、他の種々の形状、例えば、立方体等
の多面体形状、円柱形状、円錐形状、角錐形状等の場合
にも適用可能である。しかしながら、粒状排気浄化部材
１０を流動させ易くするためには、基材形状として、球
形状又は円柱形状が好ましい。
【００３６】図３は、基材Ｃ’が円柱形状の場合を示し
ており、金属材料Ｐ’は基材Ｃの外側側面全体を覆って
いるものである。このように基材外側側面全体を金属材
料Ｐ’で覆えば、粒状排気浄化部材１０の耐磨耗性がさ
らに向上し、寿命をさらに延長することができるが、そ
の一方で基材と排気ガスとの接触面積が減少することに
なる。これを防止するために、図４に示すように、基材
Ｃ”を中空の管状とすれば、内側側面によって排気ガス
との接触面積を確保し、外側側面を金属材料Ｐ”で覆う
ことによって高い耐磨耗性を確保することができる。も
ちろん、基材Ｃ”の中空形状は、図４に示すような円環
形状だけでなく角環状形状としても良い。
ており、金属材料Ｐ’は基材Ｃの外側側面全体を覆って
いるものである。このように基材外側側面全体を金属材
料Ｐ’で覆えば、粒状排気浄化部材１０の耐磨耗性がさ
らに向上し、寿命をさらに延長することができるが、そ
の一方で基材と排気ガスとの接触面積が減少することに
なる。これを防止するために、図４に示すように、基材
Ｃ”を中空の管状とすれば、内側側面によって排気ガス
との接触面積を確保し、外側側面を金属材料Ｐ”で覆う
ことによって高い耐磨耗性を確保することができる。も
ちろん、基材Ｃ”の中空形状は、図４に示すような円環
形状だけでなく角環状形状としても良い。
【００３７】また、粒状排気浄化部材１０をパティキュ
レートトラップとして使用する場合において、基材は多
孔質のセラミック又は金属繊維不織布等とすることが好
ましい。パティキュレートトラップの基材にセラミック
を使用する時には、中実としなければならないが、前述
同様な考え方に基づき、耐磨耗性向上のために、図２及
び図３に示すように金属材料によって外側表面を覆うこ
とが好ましい。基材として金属繊維不織布を使用する時
には、さらに、金属材料によって外側表面を覆う必要は
ない。
レートトラップとして使用する場合において、基材は多
孔質のセラミック又は金属繊維不織布等とすることが好
ましい。パティキュレートトラップの基材にセラミック
を使用する時には、中実としなければならないが、前述
同様な考え方に基づき、耐磨耗性向上のために、図２及
び図３に示すように金属材料によって外側表面を覆うこ
とが好ましい。基材として金属繊維不織布を使用する時
には、さらに、金属材料によって外側表面を覆う必要は
ない。
【００３８】パティキュレートトラップの基材は、前述
同様な種々の形状が可能である。図５は、基材が球形状
である場合を断面を示している。この基材は、三層の金
属繊維不織布から構成されている。最も外側の層Ａは目
が粗く、その内側の層Ｂは次いで目が粗く、最も内側の
層Ｃは目が細かくされている。このような構成によっ
て、比較的小さなパティキュレートから比較的大きなパ
ティキュレートまでを確実に捕集することができる。こ
のような多層構造は、セラミックの基材によっても実現
可能である。
同様な種々の形状が可能である。図５は、基材が球形状
である場合を断面を示している。この基材は、三層の金
属繊維不織布から構成されている。最も外側の層Ａは目
が粗く、その内側の層Ｂは次いで目が粗く、最も内側の
層Ｃは目が細かくされている。このような構成によっ
て、比較的小さなパティキュレートから比較的大きなパ
ティキュレートまでを確実に捕集することができる。こ
のような多層構造は、セラミックの基材によっても実現
可能である。
【００３９】図６は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第二実施形態を示す概略断面図である。第一実施
形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態
において、押圧部材８に代えて区画５内には羽状の攪拌
器１１が設けられている。この攪拌器１１は、排気通路
１の外側に設けられた駆動装置１１ａによって駆動され
るものであり、この駆動装置１１ａは車両バッテリ又は
機関出力等の外部エネルギを動力源としている。また、
区画５内に配置されたヒータ６’はリング形状を有し、
このヒータ６’の外側は断熱材６ａ’によって覆われて
いる。
装置の第二実施形態を示す概略断面図である。第一実施
形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態
において、押圧部材８に代えて区画５内には羽状の攪拌
器１１が設けられている。この攪拌器１１は、排気通路
１の外側に設けられた駆動装置１１ａによって駆動され
るものであり、この駆動装置１１ａは車両バッテリ又は
機関出力等の外部エネルギを動力源としている。また、
区画５内に配置されたヒータ６’はリング形状を有し、
このヒータ６’の外側は断熱材６ａ’によって覆われて
いる。
【００４０】こうして、区画５内の粒状排気浄化部材１
０を加熱再生しようとする時には、ヒータ６’を作動さ
せると共に、駆動装置１１ａによって攪拌器１１を作動
し、粒状排気浄化部材１０を矢印で示すように不規則に
流動させることができる。それにより、全ての粒状排気
浄化部材１０はリング形状のヒータ６’の内側通路を通
過し、この通過に際して粒状排気浄化部材１０にはヒー
タ６’の熱が効率的に作用して加熱再生される。このよ
うなリング形状のヒータ６’を使用することで、ヒータ
６’の内側を通過する一部の粒状排気浄化部材１０にヒ
ータ熱を限定的に作用させることができ、第一実施形態
に比較して加熱再生におけるエネルギ消費をさらに低減
することができる。
０を加熱再生しようとする時には、ヒータ６’を作動さ
せると共に、駆動装置１１ａによって攪拌器１１を作動
し、粒状排気浄化部材１０を矢印で示すように不規則に
流動させることができる。それにより、全ての粒状排気
浄化部材１０はリング形状のヒータ６’の内側通路を通
過し、この通過に際して粒状排気浄化部材１０にはヒー
タ６’の熱が効率的に作用して加熱再生される。このよ
うなリング形状のヒータ６’を使用することで、ヒータ
６’の内側を通過する一部の粒状排気浄化部材１０にヒ
ータ熱を限定的に作用させることができ、第一実施形態
に比較して加熱再生におけるエネルギ消費をさらに低減
することができる。
【００４１】図７は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第三実施形態を示す概略断面図である。第一実施
形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態
において、区画５には上側開口部５ａと下側開口部５ｂ
とが形成され、これらの上側開口部５ａと下側開口部５
ｂとを連通する連通路１２が設けられている。この連通
路１２の一部は拡管され、リング形状のヒータ６’が設
けられている。ヒータ６’の内側通路の大きさは、連通
路１２の内側通路と同じとされ、段差が形成されないよ
うになっている。また、連通路１２には、粒状排気浄化
部材１０を強制的に移動させることを可能とするスクリ
ューコンベア１３が配置されている。また、第一網部材
４は、区画５の下側開口部５ｂの下端面に一致して設け
られている。区画５内には、第一及び第二網部材と同様
な材料から形成された第三、第四、及び第五網部材１
４，１５，１６が設けられている。
装置の第三実施形態を示す概略断面図である。第一実施
形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態
において、区画５には上側開口部５ａと下側開口部５ｂ
とが形成され、これらの上側開口部５ａと下側開口部５
ｂとを連通する連通路１２が設けられている。この連通
路１２の一部は拡管され、リング形状のヒータ６’が設
けられている。ヒータ６’の内側通路の大きさは、連通
路１２の内側通路と同じとされ、段差が形成されないよ
うになっている。また、連通路１２には、粒状排気浄化
部材１０を強制的に移動させることを可能とするスクリ
ューコンベア１３が配置されている。また、第一網部材
４は、区画５の下側開口部５ｂの下端面に一致して設け
られている。区画５内には、第一及び第二網部材と同様
な材料から形成された第三、第四、及び第五網部材１
４，１５，１６が設けられている。
【００４２】第三網部材１４は、区画５の下側開口部５
ｂの上端面に一致して拡管部２の連通路側内壁から反対
側内壁方向へ延在するが、この反対側内壁から所定間隔
を明けて終端している。また、第四網部材１５は、区画
５の上側開口部５ａの下端面に一致して第三網部材１４
と同様に延在している。また、第五網部材１６は、第三
及び第四網部材１４，１５の中央位置を、拡管部２の反
対側内壁から連通路側内壁方向へ延在するが、この連通
路側内壁から所定間隔を明けて終端している。こうし
て、区画５内は、前述の五つの網部材３，４，１４，１
５，１６によって、連通路１２を含めて全ての粒状排気
浄化部材１０の流動方向を規制する循環経路が形成され
ている。
ｂの上端面に一致して拡管部２の連通路側内壁から反対
側内壁方向へ延在するが、この反対側内壁から所定間隔
を明けて終端している。また、第四網部材１５は、区画
５の上側開口部５ａの下端面に一致して第三網部材１４
と同様に延在している。また、第五網部材１６は、第三
及び第四網部材１４，１５の中央位置を、拡管部２の反
対側内壁から連通路側内壁方向へ延在するが、この連通
路側内壁から所定間隔を明けて終端している。こうし
て、区画５内は、前述の五つの網部材３，４，１４，１
５，１６によって、連通路１２を含めて全ての粒状排気
浄化部材１０の流動方向を規制する循環経路が形成され
ている。
【００４３】区画５内の粒状排気浄化部材１０を加熱再
生しようとする時には、ヒータ６’を作動させると共
に、スクリューコンベア１３を作動する。それにより、
粒状排気浄化部材１０は、矢印Ｆで示すように、連通路
１２及び前述した循環経路を通って流動させられ、ヒー
タ６’の内側を通過する時に、粒状排気浄化部材１０に
はヒータ６’の熱が効率的に作用して加熱再生される。
前述同様、このような管形状のヒータ６’を使用するこ
とで、ヒータ熱を限定的に一部の粒状排気浄化部材１０
に作用させることができ、加熱再生におけるエネルギ消
費を低減することができる。
生しようとする時には、ヒータ６’を作動させると共
に、スクリューコンベア１３を作動する。それにより、
粒状排気浄化部材１０は、矢印Ｆで示すように、連通路
１２及び前述した循環経路を通って流動させられ、ヒー
タ６’の内側を通過する時に、粒状排気浄化部材１０に
はヒータ６’の熱が効率的に作用して加熱再生される。
前述同様、このような管形状のヒータ６’を使用するこ
とで、ヒータ熱を限定的に一部の粒状排気浄化部材１０
に作用させることができ、加熱再生におけるエネルギ消
費を低減することができる。
【００４４】また、本実施形態の排気浄化装置は、確立
した循環経路を有するために、前述した二つの実施形態
に比較して、全ての粒状排気浄化部材１０を確実に順次
ヒータ６’近傍を通過させることができ、粒状排気浄化
部材１０のさらに確実で効率的な加熱再生を実施するこ
とができる。本実施形態において、粒状排気浄化部材１
０を循環させるための手段として、連通路１２に配置さ
れたスクリューコンベア１３を使用したが、もちろん、
粒状部材を強制的に移動させることができる他の種類の
コンベアを使用することも可能である。
した循環経路を有するために、前述した二つの実施形態
に比較して、全ての粒状排気浄化部材１０を確実に順次
ヒータ６’近傍を通過させることができ、粒状排気浄化
部材１０のさらに確実で効率的な加熱再生を実施するこ
とができる。本実施形態において、粒状排気浄化部材１
０を循環させるための手段として、連通路１２に配置さ
れたスクリューコンベア１３を使用したが、もちろん、
粒状部材を強制的に移動させることができる他の種類の
コンベアを使用することも可能である。
【００４５】区画５内に循環経路を形成することは、第
一及び第二実施形態においても有効であり、もちろん、
循環経路が形成されていない第一及び第二実施形態にお
いて、ヒータが配置された連通路を設けるようにしても
良い。
一及び第二実施形態においても有効であり、もちろん、
循環経路が形成されていない第一及び第二実施形態にお
いて、ヒータが配置された連通路を設けるようにしても
良い。
【００４６】図８は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第四実施形態を示す概略断面図である。本実施形
態において、１０１は上流側排気通路であり、１０２は
下流側排気通路であり、１０３は縦長の長方形断面形状
を有する排気浄化装置の区画である。区画１０３内に
は、縦方向に延在する中央壁１０４が設けられ、縦方向
の環状空間が形成されている。上流側排気通路１０１
は、区画１０３の底面左側に形成された開口部を介して
区画１０３に接続され、下流側排気浄化通路１０２は、
区画１０３の右側面上側に形成された開口部を介して区
画１０３に接続されている。二つの開口部には、それぞ
れ、前述同様な網部材１０５が配置されている。区画１
０３内の底面右側には、ヒータ１０６が配置されてい
る。区画１０３内には、前述したような多数の粒状排気
浄化部材が配置されている。
装置の第四実施形態を示す概略断面図である。本実施形
態において、１０１は上流側排気通路であり、１０２は
下流側排気通路であり、１０３は縦長の長方形断面形状
を有する排気浄化装置の区画である。区画１０３内に
は、縦方向に延在する中央壁１０４が設けられ、縦方向
の環状空間が形成されている。上流側排気通路１０１
は、区画１０３の底面左側に形成された開口部を介して
区画１０３に接続され、下流側排気浄化通路１０２は、
区画１０３の右側面上側に形成された開口部を介して区
画１０３に接続されている。二つの開口部には、それぞ
れ、前述同様な網部材１０５が配置されている。区画１
０３内の底面右側には、ヒータ１０６が配置されてい
る。区画１０３内には、前述したような多数の粒状排気
浄化部材が配置されている。
【００４７】このように構成された排気浄化装置におい
て、排気ガスは、白抜き矢印Ｅで示すように、上流側排
気通路１０１から区画１０３内へ流入し、区画１０３内
の環状空間を左下側から右上側へ時計方向に通過し、下
流側排気通路１０２へ流出する。この時に、区画１０３
内に配置された粒状排気浄化部材によって排気ガスの浄
化が行われる。
て、排気ガスは、白抜き矢印Ｅで示すように、上流側排
気通路１０１から区画１０３内へ流入し、区画１０３内
の環状空間を左下側から右上側へ時計方向に通過し、下
流側排気通路１０２へ流出する。この時に、区画１０３
内に配置された粒状排気浄化部材によって排気ガスの浄
化が行われる。
【００４８】区画１０３内の粒状排気浄化部材は、この
ような排気ガスの流れによって環状空間内を矢印Ｆで示
すように循環させられる。この時、全ての粒状排気浄化
部材の比重及び大きさがほぼ同じで、重量がほぼ等しく
されていると、所定範囲の排気ガス量に対しては、排気
ガスによって粒状排気浄化部材が良好に環状空間内を流
動して循環する。しかしながら、排気ガス量が所定範囲
を下回ると、排気ガスが粒状排気浄化部材を移動させる
ことができず、粒状排気浄化部材の流動は発生しない。
また、排気ガス量が所定範囲を上回ると、排気ガスは粒
状排気浄化部材を環状空間の外周部に押しつけて不動と
し、やはり、粒状排気浄化部材の流動は発生しない。
ような排気ガスの流れによって環状空間内を矢印Ｆで示
すように循環させられる。この時、全ての粒状排気浄化
部材の比重及び大きさがほぼ同じで、重量がほぼ等しく
されていると、所定範囲の排気ガス量に対しては、排気
ガスによって粒状排気浄化部材が良好に環状空間内を流
動して循環する。しかしながら、排気ガス量が所定範囲
を下回ると、排気ガスが粒状排気浄化部材を移動させる
ことができず、粒状排気浄化部材の流動は発生しない。
また、排気ガス量が所定範囲を上回ると、排気ガスは粒
状排気浄化部材を環状空間の外周部に押しつけて不動と
し、やはり、粒状排気浄化部材の流動は発生しない。
【００４９】本実施形態においては、区画１０３内に
は、比重は等しいが大中小の大きさの異なる粒状排気浄
化部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配置されている。それ
により、排気ガス量が所定範囲内である時には、環状空
間内を中粒状排気浄化部材１０ｂが良好に流動して循環
し、排気ガス量が所定範囲を下回る時には、環状空間内
を小粒状排気浄化部材１０ｃが良好に流動して循環し、
排気ガス量が所定範囲を上回る時には、環状空間内を大
粒状排気浄化部材１０ａが良好に流動して循環する。こ
うして、粒状排気浄化部材を加熱再生しようとする時に
ヒータ１０６を作動すれば、機関運転状態に伴って排気
ガス量が変化しても、常に、いずれかの大きさの粒状排
気浄化部材が環状空間を流動して循環するために、ヒー
タ１０６の近傍を通過する際に加熱再生され、全ての粒
状排気浄化部材を加熱再生する際の消費エネルギを低減
することができる。
は、比重は等しいが大中小の大きさの異なる粒状排気浄
化部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃが配置されている。それ
により、排気ガス量が所定範囲内である時には、環状空
間内を中粒状排気浄化部材１０ｂが良好に流動して循環
し、排気ガス量が所定範囲を下回る時には、環状空間内
を小粒状排気浄化部材１０ｃが良好に流動して循環し、
排気ガス量が所定範囲を上回る時には、環状空間内を大
粒状排気浄化部材１０ａが良好に流動して循環する。こ
うして、粒状排気浄化部材を加熱再生しようとする時に
ヒータ１０６を作動すれば、機関運転状態に伴って排気
ガス量が変化しても、常に、いずれかの大きさの粒状排
気浄化部材が環状空間を流動して循環するために、ヒー
タ１０６の近傍を通過する際に加熱再生され、全ての粒
状排気浄化部材を加熱再生する際の消費エネルギを低減
することができる。
【００５０】本実施形態において、三種の粒状排気浄化
部材は、大きさを異ならせる代わりに、比重を異ならせ
るようにしても良い。本実施形態は、粒状排気浄化部材
を排気ガスの圧力によって循環させるものであるが、図
示したように、押圧部材８′及びバネ８ａ′を配置し
て、車両振動によって押圧部材８′が上下動することに
より、粒状排気浄化部材が押圧され、第一実施形態のよ
うに、粒状排気浄化部材を循環させるようにしても良
い。
部材は、大きさを異ならせる代わりに、比重を異ならせ
るようにしても良い。本実施形態は、粒状排気浄化部材
を排気ガスの圧力によって循環させるものであるが、図
示したように、押圧部材８′及びバネ８ａ′を配置し
て、車両振動によって押圧部材８′が上下動することに
より、粒状排気浄化部材が押圧され、第一実施形態のよ
うに、粒状排気浄化部材を循環させるようにしても良
い。
【００５１】図９は、本発明による内燃機関の排気浄化
装置の第五実施形態を示す概略断面図である。本実施形
態において、前述した第四実施形態との違いについての
み以下に説明する。本実施形態においては、前述同様な
区画が直列に三つ設けられている。上流側排気通路１０
１は、最も上流側に位置する第一区画１０３ａの底面左
側に形成された開口部に接続されている。第一区画１０
３ａの右側面上側に形成された開口部と、次いで上流側
に位置する第二区画１０３ｂの底面左側に形成された開
口部とが、接続通路１０７によって接続されている。第
二区画１０３ｂの右側面上側に形成された開口部と、最
も下流側に位置する第三区画１０３ｃの底面左側に形成
された開口部とが、もう一つの接続通路１０８によって
接続されている。下流側排気浄化通路１０２は、第三区
画１０３ｃの右側面上側に形成された開口部へ接続され
ている。全ての開口部には、それぞれ、前述同様な網部
材１０５が配置されている。
装置の第五実施形態を示す概略断面図である。本実施形
態において、前述した第四実施形態との違いについての
み以下に説明する。本実施形態においては、前述同様な
区画が直列に三つ設けられている。上流側排気通路１０
１は、最も上流側に位置する第一区画１０３ａの底面左
側に形成された開口部に接続されている。第一区画１０
３ａの右側面上側に形成された開口部と、次いで上流側
に位置する第二区画１０３ｂの底面左側に形成された開
口部とが、接続通路１０７によって接続されている。第
二区画１０３ｂの右側面上側に形成された開口部と、最
も下流側に位置する第三区画１０３ｃの底面左側に形成
された開口部とが、もう一つの接続通路１０８によって
接続されている。下流側排気浄化通路１０２は、第三区
画１０３ｃの右側面上側に形成された開口部へ接続され
ている。全ての開口部には、それぞれ、前述同様な網部
材１０５が配置されている。
【００５２】本実施形態において、第一、第二、及び第
三区画１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ内には、比較的小
さな又は軽い多数の粒状排気浄化部材１０’が配置され
ている。このように構成された排気浄化装置において、
排気ガスは、各区画内を前述同様に白抜き矢印Ｅで示す
ように通過する。排気ガス量が比較的少ない時には、第
一区画１０３ａ内において粒状排気浄化部材１０’は良
好に流動して循環する。この時、第二区画１０３ｂ内を
通過する排気ガスは、第一区画１０３ａを通過した際の
圧損が発生し、また、第三区画１０３ｃ内を通過する排
気ガスは、第一及び第二区画１０３ａ，１０３ｂを通過
した際の圧損が発生するために、第二及び第三区画１０
３ｂ，１０３ｃ内の粒状排気浄化部材１０’の流動は発
生しない。
三区画１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ内には、比較的小
さな又は軽い多数の粒状排気浄化部材１０’が配置され
ている。このように構成された排気浄化装置において、
排気ガスは、各区画内を前述同様に白抜き矢印Ｅで示す
ように通過する。排気ガス量が比較的少ない時には、第
一区画１０３ａ内において粒状排気浄化部材１０’は良
好に流動して循環する。この時、第二区画１０３ｂ内を
通過する排気ガスは、第一区画１０３ａを通過した際の
圧損が発生し、また、第三区画１０３ｃ内を通過する排
気ガスは、第一及び第二区画１０３ａ，１０３ｂを通過
した際の圧損が発生するために、第二及び第三区画１０
３ｂ，１０３ｃ内の粒状排気浄化部材１０’の流動は発
生しない。
【００５３】排気ガス量が増加すると、第一区画１０３
ａ内の粒状排気浄化部材１０’は、環状空間の外周部に
押しつけられて不動となるが、排気ガスが第二区画１０
３ｂ内へ流入する時には第一区画１０３ａによって適度
な圧損を受けているために、第二区画１０３ｂ内におい
て粒状排気浄化部材１０’は良好に流動して循環する。
この時には、前述の理由によって第三区画１０３ｃ内の
粒状排気浄化部材１０’の流動は発生しない。
ａ内の粒状排気浄化部材１０’は、環状空間の外周部に
押しつけられて不動となるが、排気ガスが第二区画１０
３ｂ内へ流入する時には第一区画１０３ａによって適度
な圧損を受けているために、第二区画１０３ｂ内におい
て粒状排気浄化部材１０’は良好に流動して循環する。
この時には、前述の理由によって第三区画１０３ｃ内の
粒状排気浄化部材１０’の流動は発生しない。
【００５４】さらに排気ガス量が増加すると、第一及び
第二区画１０３ａ，１０３ｂ内の粒状排気浄化部材１
０’は、それぞれの環状空間の外周部に押しつけられて
不動となるが、排気ガスが第三区画１０３ｃ内へ流入す
る時には第一及び第二区画１０３ａ，１０３ｂによって
適度な圧損を受けているために、第三区画１０３ｃ内に
おいて粒状排気浄化部材１０’は良好に流動して循環す
る。
第二区画１０３ａ，１０３ｂ内の粒状排気浄化部材１
０’は、それぞれの環状空間の外周部に押しつけられて
不動となるが、排気ガスが第三区画１０３ｃ内へ流入す
る時には第一及び第二区画１０３ａ，１０３ｂによって
適度な圧損を受けているために、第三区画１０３ｃ内に
おいて粒状排気浄化部材１０’は良好に流動して循環す
る。
【００５５】こうして、粒状排気浄化部材１０’を加熱
再生しようとする時に各区画内のヒータ１０６を作動す
れば、機関運転状態に伴って排気ガス量が変化しても、
常に、いずれかの区画において粒状排気浄化部材が環状
空間を流動して循環するために、ヒータ１０６の近傍を
通過する際に加熱再生され、全ての粒状排気浄化部材を
加熱再生する際の消費エネルギを低減することができ
る。
再生しようとする時に各区画内のヒータ１０６を作動す
れば、機関運転状態に伴って排気ガス量が変化しても、
常に、いずれかの区画において粒状排気浄化部材が環状
空間を流動して循環するために、ヒータ１０６の近傍を
通過する際に加熱再生され、全ての粒状排気浄化部材を
加熱再生する際の消費エネルギを低減することができ
る。
【００５６】図１０は、本発明による内燃機関の排気浄
化装置の第六実施形態を示す概略図である。本実施形態
において、２００は機関本体であり、２０１は排気通路
であり、２０２は前述した実施形態のような排気浄化装
置である。排気通路２０１の排気浄化装置２０２より上
流側には、燃料供給装置２０３が設けられている。
化装置の第六実施形態を示す概略図である。本実施形態
において、２００は機関本体であり、２０１は排気通路
であり、２０２は前述した実施形態のような排気浄化装
置である。排気通路２０１の排気浄化装置２０２より上
流側には、燃料供給装置２０３が設けられている。
【００５７】排気浄化装置２０２内の粒状排気浄化部材
には、さらに酸化触媒が担持されており、加熱再生に際
して排気通路２０１に燃料を供給するようになってい
る。それにより、特に、排気浄化装置２０２の排気上流
側に位置する粒状排気浄化部材は、供給される燃料を酸
化触媒が燃焼させることにより、この燃焼熱によって温
度上昇する。こうして、流動によって排気浄化装置２０
２内においてヒータ近傍を通過する際に、粒状排気浄化
部材の再生温度までの加熱を容易にし、ヒータの消費エ
ネルギを低減することができる。
には、さらに酸化触媒が担持されており、加熱再生に際
して排気通路２０１に燃料を供給するようになってい
る。それにより、特に、排気浄化装置２０２の排気上流
側に位置する粒状排気浄化部材は、供給される燃料を酸
化触媒が燃焼させることにより、この燃焼熱によって温
度上昇する。こうして、流動によって排気浄化装置２０
２内においてヒータ近傍を通過する際に、粒状排気浄化
部材の再生温度までの加熱を容易にし、ヒータの消費エ
ネルギを低減することができる。
【００５８】本実施形態において、排気通路２０１に燃
料供給装置２０３を設けたが、機関本体２００における
燃料噴射弁が筒内噴射式であるならば、排気行程におい
て燃料を噴射することによって排気浄化装置２０２の粒
状排気浄化部材へ燃料を供給することも可能である。
料供給装置２０３を設けたが、機関本体２００における
燃料噴射弁が筒内噴射式であるならば、排気行程におい
て燃料を噴射することによって排気浄化装置２０２の粒
状排気浄化部材へ燃料を供給することも可能である。
【００５９】前述した全ての実施形態において、粒状排
気浄化部材を加熱するためのヒータは、電気式に限定さ
れず、例えば、バーナー等の他のエネルギを利用するも
のとすることができる。
気浄化部材を加熱するためのヒータは、電気式に限定さ
れず、例えば、バーナー等の他のエネルギを利用するも
のとすることができる。
【００６０】
【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の排
気浄化装置は、排気通路の所定区画内に配置された多数
の粒状排気浄化部材と、多数の粒状排気浄化部材のうち
で近傍に位置する一部だけを加熱再生のために加熱する
加熱手段と、多数の粒状排気浄化部材の全てが順次加熱
手段の近傍を通過するように多数の粒状排気浄化部材を
所定区画内において循環させる循環手段、とを具備する
ために、加熱手段は必要最小限のエネルギによって全て
の粒状排気浄化部材を順次再生温度に加熱することがで
き、効率的な加熱再生が可能となる。
気浄化装置は、排気通路の所定区画内に配置された多数
の粒状排気浄化部材と、多数の粒状排気浄化部材のうち
で近傍に位置する一部だけを加熱再生のために加熱する
加熱手段と、多数の粒状排気浄化部材の全てが順次加熱
手段の近傍を通過するように多数の粒状排気浄化部材を
所定区画内において循環させる循環手段、とを具備する
ために、加熱手段は必要最小限のエネルギによって全て
の粒状排気浄化部材を順次再生温度に加熱することがで
き、効率的な加熱再生が可能となる。
【図１】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第一実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明による内燃機関の排気浄化装置に使用さ
れる粒状排気浄化部材の一形態を示す図である。
れる粒状排気浄化部材の一形態を示す図である。
【図３】本発明による内燃機関の排気浄化装置に使用さ
れる粒状排気浄化部材のもう一つの形態を示す図であ
る。
れる粒状排気浄化部材のもう一つの形態を示す図であ
る。
【図４】本発明による内燃機関の排気浄化装置に使用さ
れる粒状排気浄化部材のさらにもう一つの形態を示す図
である。
れる粒状排気浄化部材のさらにもう一つの形態を示す図
である。
【図５】本発明による内燃機関の排気浄化装置に使用さ
れる粒状排気浄化部材のさらにもう一つの形態を示す図
である。
れる粒状排気浄化部材のさらにもう一つの形態を示す図
である。
【図６】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第二実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第三実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第四実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図９】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第五実
施形態を示す概略断面図である。
施形態を示す概略断面図である。
【図１０】本発明による内燃機関の排気浄化装置の第六
実施形態を示す概略図である。
実施形態を示す概略図である。
１…排気通路 ２…拡管部 ３…第一網部材 ４…第二網部材 ５…区画 ６…ヒータ ８…押圧部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＣ ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＡ (56)参考文献 特開 平４−4019（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−33984（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−83314（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−13564（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 - 3/24 B01D 53/86
Claims (15)
- 【請求項１】 排気通路の所定区画内に配置された多数
の粒状排気浄化部材と、前記多数の粒状排気浄化部材の
うちで近傍に位置する一部だけを加熱再生のために加熱
する加熱手段と、前記多数の粒状排気浄化部材の全てが
順次前記加熱手段の近傍を通過するように前記多数の粒
状排気浄化部材を前記所定区画内において循環させる循
環手段、とを具備することを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項２】 前記循環手段が、排気ガス圧力を利用し
て前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部を所定
方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記循環手段が、車両振動を利用して前
記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部を所定方向
に押圧することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記循環手段が、外部エネルギを利用し
て前記多数の粒状排気浄化部材の少なくとも一部を所定
方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記粒状排気浄化部材の基材が、多孔質
のセラミックであることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記粒状排気浄化部材の基材が、多孔質
の金属であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の排気浄化装置。 - 【請求項７】 前記粒状排気浄化部材の基材の外側表面
が、少なくとも部分的に耐磨耗材によって覆われている
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の排
気浄化装置。 - 【請求項８】 前記所定区画内には、前記多数の粒状排
気浄化部材が循環するための循環経路が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置。 - 【請求項９】 前記加熱手段は、前記所定区画内におい
て排気ガスが通過しない位置に配置されていることを特
徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１０】 前記粒状排気浄化部材が触媒コンバー
タであり、前記加熱手段が前記触媒コンバータに付着す
る可溶有機成分を除去するために前記粒状排気浄化部材
を加熱することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
の排気浄化装置。 - 【請求項１１】 前記粒状排気浄化部材が酸化窒素吸収
材であり、前記加熱手段が前記酸化窒素吸収材に吸収さ
れた硫黄を除去するために前記粒状排気浄化部材を加熱
することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項１２】 前記粒状排気浄化部材がパティキュレ
ートトラップであり、前記加熱手段が前記パティキュレ
ートトラップに捕集されたパティキュレートを焼失させ
るために前記粒状排気浄化部材を加熱することを特徴と
する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１３】 前記粒状排気浄化部材は、多孔質で中
心ほど細孔となる多層構造を有していることを特徴とす
る請求項１２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項１４】 前記多数の粒状排気浄化部材の少なく
とも一部を加熱するためのもう一つの加熱手段を具備す
ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項１５】 前記循環手段は、前記所定区画内にお
いて排気ガス流によって前記多数の粒状排気浄化部材を
循環させるものであり、前記多数の粒状排気浄化部材
は、比重又は大きさの異なる少なくとも二種類の粒状排
気浄化部材から成ることを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08894498A JP3293552B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE19914774A DE19914774B4 (de) | 1998-04-01 | 1999-03-31 | Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
| FR9904106A FR2777038B1 (fr) | 1998-04-01 | 1999-04-01 | Dispositif de purification de l'echappement d'un moteur a combustion interne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08894498A JP3293552B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287120A JPH11287120A (ja) | 1999-10-19 |
| JP3293552B2 true JP3293552B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=13956998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08894498A Expired - Lifetime JP3293552B2 (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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