JPH055412A - デイーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルタトラップの中央部におけるススの捕集
量を減少させることにより、フィルタトラップの熱歪の
発生を防止する。 【構成】ディーゼルエンジンの排気管に配設されるフィ
ルタトラップ３と、フィルタトラップ３の上流側に設け
られるバーナとを備え、フィルタトラップ３は、内部に
ハニカム状に形成される多数のセル３ａと、排気ガス流
入側の所定のセルを目封じする封止部材３ｂ、３ｃと、
排気ガス流入側で開口されたセルを排気ガス流出側で目
封じする封止部材とを有し、フィルタトラップ３の中央
部Ｘにおいては、開口されたセル３ａに隣接する２つの
セルを目封じし、フィルタトラップ３の周辺部Ｙにおい
ては、開口されたセル３ａに隣接する４つのセルを目封
じする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンに
おける排気ガス中のカーボン等のススを除去するために
フィルタトラップを設け、該フィルタトラップで捕集し
たススを燃焼させる方式のディーゼルエンジンの排気ガ
ス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸
化物およびススの低減が重要な課題であるが、エンジン
の燃焼方式を改善する方式では、窒素酸化物を減少させ
ようとするとススが増大し、ススを減少させようとする
と窒素酸化物が増大するという相反する問題を有してお
り、両者を同時に低減することは極めて困難である。そ
こで、ススはフィルタトラップにより除去する方式が種
々提案されている。

【０００３】排気ガス中のススを除去するには、排気ガ
スをセラミックス製のフィルタトラップを通過させて捕
集したススを燃焼させる方式が一般的である。その燃焼
方式としては、フィルタトラップの表面に触媒を塗
布、焼成して排気ガス温度で燃焼させたり、電気ヒー
タ、バーナにより燃焼させる方式、電気ヒータでフィ
ルタトラップを加熱して燃焼させる方式、燃料の一部
を利用してバーナによりフィルタトラップを加熱してス
スを燃焼させる方式が挙げられる。

【０００４】しかしながら、前記の方式では、フィル
タトラップの製造コストが高くなると共に、ディーゼル
エンジンにおいては燃料中の硫黄化合物により触媒が被
毒されるという問題、さらには排気ガスのみを熱源とす
る場合には、エンジン状態によっては常にこれが可能で
はないという問題があり、また、前記の方式では、電
気ヒータの消費電力が高くバッテリを電源とする自動車
には不向きであるという問題があり、従ってこのような
問題点を解消するために前記の方式が注目されてい
る。

【０００５】図５は、従来のフィルタトラップを示し、
図Ａは拡大断面図、図Ｂはフィルタトラップの拡大平面
図である。フィルタトラップ５１は、全体が円筒形でコ
ージュライト製のセラミックスフィルタからなり、内部
には多数のセル５２がハニカム状に形成されている。フ
ィルタトラップ５１の排気ガス流入側Ｌは、各セル５２
が、市松模様すなわち、上下および左右方向に交互に封
止部材５３により目封じされており、フィルタトラップ
５１の排気ガス排出側Ｒは、流入側Ｌとは逆のパターン
すなわち流入側Ｌで開口されているセル５２が封止部材
５４により目封じされている。そして、図示矢印に示す
ように、排気ガスは、流入側Ｌから開口されている各セ
ル５２に流入し、上下および左右方向の壁５２ａを通過
して封止部材５３により目封じされているセル５２内に
流れ、排気ガス中のススが捕集され、排出側Ｒから排出
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフィルタトラップにおいては、バーナによりススを
燃焼させると、フィルタトラップの中央部が高温とな
り、外周部との温度差も大となる結果、フィルタトラッ
プに熱歪が生じて破損、熔損してしまうという問題を有
している。

【０００７】本発明は上記問題を解決するものであっ
て、フィルタトラップの中央部におけるススの捕集量を
減少させることにより、フィルタトラップの熱歪の発生
を防止することができるディーゼルエンジンの排気ガス
浄化装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために本発明のディ
ーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は、ディーゼルエン
ジン１７の排気管１９に配設されるフィルタトラップ３
と、フィルタトラップ３の上流側に設けられるバーナ４
とを備え、フィルタトラップ３は、内部にハニカム状に
形成される多数のセル３ａと、排気ガス流入側の所定の
セルを目封じする封止部材３ｂ、３ｃと、排気ガス流入
側で開口されたセルを排気ガス流出側で目封じする封止
部材とを有し、フィルタトラップ３の中央部Ｘにおいて
は、開口されたセル３ａに隣接する２つのセルを目封じ
し、フィルタトラップ３の周辺部Ｙにおいては、開口さ
れたセル３ａに隣接する４つのセルを目封じすることを
特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は図面と対
比させるためのものであり、これにより本発明の構成が
何ら限定されるものではない。

【０００９】

【作用】本発明においては、排気ガスは、流入側から開
口されている各セル３ａに流入し、中央部Ｘにおいて
は、図３に示すように、上下および左右方向の壁のうち
いずれか２方向の壁を通過して、封止部材３ｂにより目
封じされているセル３ａ内に流れ、また、周辺部Ｙにお
いては、図５の図Ｂで示すように、上下および左右方向
の４方向の壁を通過して封止部材３ｃにより目封じされ
ているセル３ａ内に流れ、排気ガス中のススが捕集さ
れ、排出側から排出される。従って、中央部Ｘにおける
各セル３ａの濾過面積は、周辺部Ｙにおける各セル３ａ
の濾過面積の半分に減少し、中央部においてススの捕集
量が減少するため、バーナ４によりフィルタトラップ３
を加熱したとき、中央部Ｘの温度は比較的低くなり、フ
ィルタトラップに熱歪が生じることによる破損または熔
損を防止できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明が適用されるディーゼルエンジ
ンの排気ガス浄化装置の例を示す構成図である。

【００１１】排気ガス浄化装置１は、ハウジング２内に
配設されるセラミックス製のフィルタトラップ３と、フ
ィルタトラップ３の上流側に設けられるバーナ４とから
なる。バーナ４は、第１の燃焼筒５、第２の燃焼筒６、
バッフル板７を備え、第１の燃焼室８及び第２の燃焼室
９を形成している。第１の燃焼室８には、超音波霧化装
置１０と点火装置１１が設けられ、第１の燃焼室８の開
口部には、第１の燃焼室８の開口面積を徐々に狭め、第
２の燃焼室９に突出するテーパ状筒部材１２が固定され
ている。

【００１２】第１の燃焼室８には、ファンまたはエアコ
ンプレッサ１３及び流量制御弁１４を介してエア供給管
１６から燃焼用エアが供給される。また、第２の燃焼室
９には、ディーゼルエンジン１７の排気管１９から排気
ガスが供給される。ディーゼルエンジン１７には、燃料
供給管２０から燃料が供給され、さらに、燃料は流量制
御弁２１を介して超音波霧化装置１０に供給される。

【００１３】ディーゼルエンジン１７には、エンジン回
転数センサ２２及びエンジン負荷センサ２３が設けら
れ、排気管１９内にはエンジン排気温度センサ２５が設
けられている。また、フィルタトラップ３内には、フィ
ルタ内温度センサ２６が設けられ、フィルタトラップ３
の入口側と出口側にそれぞれ圧力センサ２７、２９が設
けられている。これら各センサの検出信号は電子制御装
置３０に入力され、電子制御装置３０においては、入力
信号と予め記憶された制御用データとを比較、演算処理
し、出力信号を燃焼エア用の流量制御弁１４、燃料供給
用の流量制御弁２１、超音波霧化装置１０の電気・音響
変換素子、点火装置１１に出力する。

【００１４】そして、ディーゼルエンジン１７が運転さ
れると、エンジンの排気は排気管１９、第２の燃焼室９
及びフィルタトラップ３を経て排出され、排気ガス中の
ススは、フィルタトラップ３に捕捉される。フィルタト
ラップ３に捕捉されたススの量が増加し、フィルタトラ
ップ３の入口側と出口側に設けられた圧力センサ２７、
２９の信号により、その圧力差ΔＰが所定値以上に達す
ると、電子制御装置３０により、燃焼エア用の流量制御
弁１４、燃料供給用の流量制御弁２１、超音波霧化装置
１０、点火装置１１に信号が出力され、バーナ４が運転
される。第１の燃焼室８において着火された火炎は、第
２の燃焼室９に搬送され、ここで、排気管１９から流入
する排気ガスと混合され、排気ガス中の残留酸素により
燃焼が助勢される。そして、第２の燃焼室９を出る火炎
は、バッフル板７により一時的に押し止められ、均一な
温度となってフィルタトラップ３に送られ、フィルタト
ラップ３に捕捉されたススを燃焼させてフィルタトラッ
プ３の再生を図るようにしている。

【００１５】図２および図３は、本発明に係わるフィル
タトラップの１実施例を示し、図２は平面図、図３は図
２の拡大平面図である。フィルタトラップ３は、全体が
円筒形でコージュライト製のセラミックスフィルタから
なり、内部には多数のセル３ａがハニカム状に形成され
ている。フィルタトラップ３の排気ガス流入側は、中央
部Ｘにおいては、封止部材３ｂが同心の矩形リング状に
に目封じされており、周辺部Ｙにおいては、図５で説明
したように、市松模様すなわち、各セル３ａが上下およ
び左右方向に交互に封止部材３ｃにより目封じされてい
る（図では一部しか示していない）。また、フィルタト
ラップ３の排気ガス排出側は、流入側とは逆のパターン
すなわち流入側で開口されているセル３ａが封止部材に
より目封じされている。

【００１６】上記構成からなるフィルタトラップにおい
ては、排気ガスは、流入側から開口されている各セル３
ａに流入し、中央部Ｘにおいては、図３に示すように、
上下および左右方向の壁のうちいずれか２方向の壁を通
過して、封止部材３ｂにより目封じされているセル３ａ
内に流れ、排気ガス中のススが捕集され、排出側から排
出される。また、周辺部Ｙにおいては、図５の図Ｂで説
明したように、上下および左右方向の４方向の壁を通過
して封止部材３ｃにより目封じされているセル３ａ内に
流れ、排気ガス中のススが捕集され、排出側から排出さ
れる。従って、中央部Ｘにおける各セル３ａの濾過面積
は、周辺部Ｙにおける各セル３ａの濾過面積の半分に減
少し、中央部においてススの捕集量が減少するため、バ
ーナ４によりフィルタトラップ３を加熱したとき、中央
部Ｘの温度は比較的低くなり、フィルタトラップに熱歪
が生じることによる破損または熔損を防止できる。

【００１７】図３および図４は、本発明に係わるフィル
タトラップの他の実施例を示し、フィルタトラップの中
央部の拡大平面図である。図３の実施例の場合には、中
央部Ｘにおいて、セル３ａの各列を交互に封止部材３ｂ
により目封じしており、また、図４の実施例の場合に
は、中央部Ｘにおいて、４つのセル３ａを１単位として
封止部材３ｂにより目封じし、かつ、この１単位がマト
リックス状になるように目封じを行っている。なお、両
実施例においても周辺部は、図２の実施例と同様に市松
模様の目封じを行っている。また、作用は図２の実施例
と同様である。図２、図３および図４の実施例で共通し
ていることは、フィルタトラップ３の中央部Ｘにおいて
は、開口されたセル３ａに隣接する２つのセルを目封じ
し、フィルタトラップの周辺部Ｙにおいては、開口され
たセル３ａに隣接する４つのセルが目封じされる構成で
ある。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、フィルタトラップの中央部における各セルの濾
過面積は、周辺部における各セルの濾過面積の半分に減
少し、中央部においてススの捕集量が減少するため、フ
ィルタトラップを加熱したとき、中央部の温度は比較的
低くなり、フィルタトラップに熱歪が生じることによる
破損または熔損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるディーゼルエンジンの排気
ガス浄化装置の例を示す構成図

【図２】本発明に係わるフィルタトラップの１実施例を
示し、図Ａは平面図 図Ｂは図Ａの拡大平面図

【図３】本発明に係わるフィルタトラップの他の実施例
を示す平面図

【図４】本発明に係わるフィルタトラップの他の実施例
を示す平面図

【図５】従来のフィルタトラップを示し、図Ａは拡大断
面図、図Ｂはフィルタトラップの拡大平面図

【符号の説明】

１…排気ガス浄化装置、３…フィルタトラップ、３ａ…
セル ３ｂ、３ｃ…封止部材、４…バーナ、１７…ディーゼル
エンジン １９…排気管、Ｘ…中央部、Ｙ…周辺部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村純一 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目３番１ 号 東燃株式会社総合研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気管に配設される
   フィルタトラップと、該フィルタトラップの上流側に設
   けられるバーナとを備え、前記フィルタトラップは、内
   部にハニカム状に形成される多数のセルと、排気ガス流
   入側の所定のセルを目封じする封止部材と、排気ガス流
   入側で開口されたセルを排気ガス流出側で目封じする封
   止部材とを有し、前記フィルタトラップの中央部におい
   ては、開口されたセルに隣接する２つのセルを目封じ
   し、フィルタトラップの周辺部においては、開口された
   セルに隣接する４つのセルを目封じすることを特徴とす
   るディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。