JPH04132423U - 内燃機関の排気フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気フィルタの目詰まりを抑制するととも
に、ブローオフを防止し、かつヒータによる再生を容易
にする。 【構成】 可撓性を有する金属型ベローズ１の内部に、
網目状金属板を積層したフィルタエレメント３が多段に
配設される。ベローズ１外周はケーシング２に覆われ、
保温される。ベローズ１下部には、再生促進のための棒
状のヒータ７が配設される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、内燃機関、特にディーゼル機関で問題となるカーボン等の排気微 粒子を捕集除去するための排気フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼル機関で問題となるカーボン等の排気微粒子を、排気系に介装した排 気フィルタにて捕集除去することは従来から考えられており、種々の形式の排気 フィルタが既に提案されている。

【０００３】 この排気フィルタの代表的なものは、いわゆる目封じ型フィルタに代表される 濾過捕集形式のものである。上記目封じ型フィルタは、例えば特開昭５６−１２ ４４１７号公報に示されているように、セラミックス製のブロックに排気流方向 に沿った多数の微細な流路を形成し、かつ各流路の端部を交互にセラミックスに て閉塞した構成であって、流路間のセラミックスの隔壁を排気が通過することに より、排気微粒子を濾過捕集するようにしたものである。

【０００４】 この濾過捕集形式のものでは、非常に高い捕集効率が得られる反面、排気微粒 子を過剰捕集し易く、微粒子捕集量がフィルタの焼損限界を越え易い。つまり、 バーナー等を用いた強制再生や排気熱による再生の時期が多少でも遅れたような 場合に、多量の排気微粒子が急激に燃焼し、フィルタの焼損を招く可能性がある 。しかも焼却除去が不可能なＡｓｈ成分（オイル添加剤の酸化物等）までも捕集 してしまい、いずれは目詰まり状態に至る可能性がある。

【０００５】 そこで、この濾過捕集形式のものに代えて、付着捕集形式の排気フィルタが提 案されている。その一例としては、特開昭５８−７２６１０号公報に見られるよ うなセラミックスの三次元多孔体いわゆるセラミックスフォームをフィルタエレ メントとしたものや、実開昭５１−２３６１５号公報に見られるように、触媒を 担持した薄い耐熱性繊維板を多数積層してフィルタエレメントとしたものなどが 知られている。この付着捕集形式のものでは、フィルタエレメント内に生じる複 雑な流路を排気ガスが通流する際に、その流路壁面に排気微粒子が付着して捕集 されるようになっている。そのため、過剰捕集は生じにくく、かつＡｓｈ成分に よる目詰まりも生じにくい。

【０００６】 尚、このような付着捕集形式の排気フィルタにおいても、低排気温状態が長く 続いたような場合には過度の排気微粒子の堆積を防ぐために強制的な再生を行う 必要があり、上記特開昭５８−７２６１０号公報には、セラミックスフォームか らなる円柱状のフィルタエレメント前端面に格子状のヒータを配設した構成が示 されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような付着捕集形式の排気フィルタにおいては、排気微粒子のブローオ フが最も大きな問題となる。つまり、排気微粒子が多く捕集されると、セラミッ クス等のフィルタ材表面に排気微粒子が直接付着せずに、捕集された排気微粒子 の上に更に排気微粒子が付着した状態となり、付着強度が低下するので、排気流 によって容易にブローオフし、外部に黒煙となって排出されやすい。

【０００８】 また、上記特開昭５８−７２６１０号公報のように円柱状フィルタエレメント の前端面にヒータを密接させた構成では、再生を開始させるのに必要な電力が非 常に大きなものとなり、車載のバッテリでは不十分となる虞れがある。特に、上 記構成では、ヒータには可燃性成分である排気微粒子があまり付着せず、従って フィルタエレメント自体を十分に加熱する必要があるため、必要熱量が大となる とともに、ヒータも大型のものが要求される。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

そこで、この考案は、フィルタエレメントから排気微粒子を自然にふるい落と すとともに、この落下した微粒子をヒータで加熱して再生を促進するようにした 。すなわち、この考案に係る内燃機関の排気フィルタは、排気管に介装される可 撓性を有する金属製ベローズと、このベローズの外周を覆うケーシングと、上記 ベローズ内部を横切る板状をなし、かつ互いに適宜な間隙を介して多段に配設さ れた複数個のフィルタエレメントと、上記ベローズ内部の下部にベローズ長手方 向に沿って配設された棒状のヒータとを備えて構成されている。

【００１０】

【作用】

上記ベローズは可撓性を有するため、内燃機関の振動あるいは車両走行振動等 によって比較的大きく振動する。この振動により、各フィルタエレメントに堆積 していた排気微粒子の一部がふるい落とされ、ベローズの下部に落下する。その ため、フィルタエレメントの目詰まりが防止されるとともに、ブローオフが生じ にくくなる。排気が通流するベローズ内部は外側のケーシングによって保温され 、また排気微粒子が落下するベローズ下部にヒータが配設されているため、該ヒ ータの通電により容易に再生が開始される。

【００１１】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１２】 図１は、この考案に係る排気フィルタの全体的構成を示す断面図であって、管 状をなす金属製ベローズ１が同じく金属製のケーシング２内に収容されている。

【００１３】 上記ベローズ１は、耐熱性金属からなり、中央部に複数個の凸部，凹部からな る蛇腹部１ａが設けられていて、該蛇腹部１ａによって適宜な可撓性が与えられ ている。このベローズ１は内燃機関の排気管の途中に介装され、その内部を排気 が通流するようになっている。

【００１４】 ケーシング２は、中央部が膨らんだ筒状をなし、上記ベローズ１の外周を覆っ ているとともに、両端の開口部２ａ，２ｂが上記ベローズ１の両端部に嵌合し、 かつ溶接されている。尚、上記ベローズ１が上下に振動してもケーシング２と干 渉することのないように、蛇腹部１ａとケーシング２内周との間には十分な間隙 が与えられている。

【００１５】 上記ベローズ１内部には、図２および図３に示すように、ベローズ１内部を横 切る円板状のフィルタエレメント３が多段に配設されている。このフィルタエレ メント３は、付着捕集形式のもので、例えば図２に示すように、薄い網目状金属 板４を多数積層し、かつ外周部を断面Ｕ字状のフレーム５により挾持して一体化 してあり、上記フレーム５外周側の環状突起部５ａがベローズ１の凸部１ｂ内周 に嵌合している。つまり、蛇腹部１ａの各凸部１ｂ毎に１枚づつフィルタエレメ ント３が配設されており、各フィルタエレメント３の間には適宜な間隙が保たれ ている。

【００１６】 上記網目状金属板４は、例えば図４に示すように、薄い金属板からなる母材４ ´に多数のスリット６を交互に形成し、これをスリット６と直交する矢印Ａ−Ａ 方向へ引き伸ばして図５に示すような菱形の格子状としたものであり、個々にあ るいは積層した状態において触媒を含むセラミックスのコーティングがなされ、 触媒を担持した状態となっている。

【００１７】 尚、セラミックスの三次元多孔体いわゆるセラミックスフォームを円板状に形 成し、フィルタエレメント３として用いるようにしても良い。

【００１８】 また上記ベローズ１内部の下部、詳しくは蛇腹部１ａの下部には、ベローズ１ 長手方向に沿って棒状のヒータ７が配設されている。このヒータ７は、図２に示 すように、各フィルタエレメント３の下部に設けた貫通孔８を通して配置されて いる。尚、フィルタエレメント３が振動しても互いに干渉することのないように 上記貫通孔８はヒータ７の径に比して若干大きく形成されている。上記ヒータ７ の両端部は、図１に示すように、ケーシング２に取り付けた一対の端子部９にそ れぞれ接続されている。このヒータ７への通電は、例えば内燃機関の運転条件や 運転時間、積算走行距離あるいはフィルタ前後の圧力差等に基づいて制御される 。

【００１９】 尚、ベローズ１は中心線を含む面に沿って予め２分割されており、内部にフィ ルタエレメント３を組み込んだ後に溶接して一体化されている。

【００２０】 さて上記構成の排気フィルタにおいては、内燃機関の排気がベローズ１内のフ ィルタエレメント３を通過する際に、排気中の排気微粒子がフィルタエレメント ３に付着捕集される。この付着捕集の場合、排気が流入する入口側の表面部分で の捕集効率が高く、その表面積が大きいほど良好な捕集が行われるが、上記構成 では、薄いフィルタエレメント３が間隙を介して多段に配設されているため、排 気と接触する表面積が大となり、全体として非常に高い捕集効率を得ることがで きる。その反面、付着捕集形式であるため、Ａｓｈ成分による目詰まりは生じに くい。

【００２１】 また上記構成では、ベローズ１が可撓性を有しているため、内燃機関の振動あ るいは車両走行振動等によって比較的大きく振動し易い。そのため、各フィルタ エレメント３に堆積していた排気微粒子の一部、とりわけ付着強度の小さな状態 で付着していた排気微粒子がふるい落とされ、ベローズ１下部に落下する。これ により、フィルタエレメント３の目詰まりが確実に防止されるとともに、機関の 急加速時等に排気微粒子のブローオフが生じにくくなる。

【００２２】 また各フィルタエレメント３は、機関の排気温度が高くなったときに、この排 気熱および触媒作用により再生される。このとき、ベローズ１の外側がケーシン グ２によって覆われているため、保温効果が得られ、フィルタエレメント３が高 温に保たれ易い。つまり、再生が生じ易くなる。

【００２３】 そして、低排温状態が長時間続いたような場合には、ヒータ７を利用した強制 的な再生が行われるが、ヒータ７が位置するベローズ１下部にはフィルタエレメ ント３からふるい落とされた排気微粒子が多く存在しており、しかも上述のよう にケーシング２による保温作用が得られるため、比較的小さな発熱量でもって排 気微粒子の燃焼が開始され、速やかにフィルタエレメント３が再生される。

【００２４】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、この考案に係る内燃機関の排気フィルタにおい ては、フィルタエレメントに堆積していた排気微粒子の一部とりわけ付着強度の 弱い排気微粒子が自然にふるい落とされるため、フィルタエレメントの目詰まり が防止されるとともに、急加速時等のブローオフが生じにくくなる。そして、ケ ーシングの保温効果およびベローズ下部に配設したヒータによって確実にフィル タエレメントを再生させることが可能となり、かつヒータの小型化および消費電 力の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る排気フィルタの一実施例を示す
断面図。

【図２】そのベローズの要部を示す断面図。

【図３】同じくベローズの中央部のみを示す斜視図。

【図４】フィルタエレメントを構成する網目状金属板の
形成方法を示す説明図。

【図５】網目状金属板の拡大平面図。

【符号の説明】

１…ベローズ ２…ケーシング ３…フィルタエレメント ７…ヒータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気管に介装される可撓性を有する金属
   製ベローズと、このベローズの外周を覆うケーシング
   と、上記ベローズ内部を横切る板状をなし、かつ互いに
   適宜な間隙を介して多段に配設された複数個のフィルタ
   エレメントと、上記ベローズ内部の下部にベローズ長手
   方向に沿って配設された棒状のヒータとを備えてなる内
   燃機関の排気フィルタ。