JPH0628216U - パティキュレートトラップの熱反射板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目詰まりすること無くヒータからの輻射熱を
確実に反射及び遮断出来る熱反射板を提供することにあ
る。 【構成】 排気ガス流路Ｒ上に設けられるパティキュレ
ートトラップ１の流入端側に、同流入端側を加熱するヒ
ータ１９を介して対設される熱反射板２０，２７であっ
て、排ガス流路Ｒの上流側より下流側に向けて延びる多
数の細路２４，２５，２８を備えたハニカム構造体を成
すように形成されたことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディーゼルエンジンの排気ガス中よりパティキュレートを除去する パティキュレートトラップに対設されるパティキュレートトラップの熱反射板に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジンの排気ガス中にはカーボン微粒子等を核としたパティキュ レートが混入しており、このパティキュレートを大気中に放出すること無く捕集 するためにディーゼルエンジンの排気ガス流路上にパティキュレートトラップを 装着することが有効とされ、各種の提案が成されている。 ところで、排気ガス流路に装着されるパティキュレートトラップは車両の走行 に伴い、パティキュレート捕集量を増加させていく。このため車両の排気ガス流 路のパティキュレートトラップにおける流路抵抗は走行距離の増加と共に増加し 、これがエンジン出力を押さえることと成る。そこで、通常のパティキュレート トラップにはパティキュレートトラップ再生装置が付設されることが多い。この 再生装置は適時に再生駆動されて、パティキュレートトラップ上に捕獲されたパ ティキュレートを焼却し、パティキュレートトラップ上のパティキュレートによ る目詰まりを無くし、パティキュレートトラップを再使用状態に回復させている 。

【０００３】 ところで、再生装置にはガスバーナによるものや電気ヒータによるものが有り 、特に電気ヒータによるものはヒータ取付スペースの確保が容易で、小型化を図 りやすい利点が有る。しかし、この電気ヒータによる場合、その発生熱量は電源 容量による規制を受けやすく、ここではヒータの発生した熱を無駄なくパティキ ュレートトラップ上のパティキュレートの加熱に効率良く利用することが必要と されている。 そこで、従来、パティキュレートトラップの上流側にヒータを設けると、更に その上流側に熱反射板を対設することが行なわれている。この熱反射板はヒータ からの輻射熱をパティキュレートトラップ側に反射させると共にヒータよりの輻 射熱が更に上流側に拡散することを防ぐよう働く。しかも、この熱反射板はパテ ィキュレートトラップに向けて流入する排ガス等を通過させる通路を形成される 必要が有り、更に、熱反射板自身の熱容量を小さく設定され、ここで受けて得た 熱を焼却用エアーに伝えるようにして、ヒータの発生する熱を無駄なく役立てる ように構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このような従来の熱反射板Ａは図１０に示すように、セラミック製 の細線ａ１をループ状にして無秩序に重ね合わせて積層円板状にして形成されて いるものが多い。 処が、この種の糸状旋回集積型熱反射板Ａはその細線ａ１の隙間が比較的大き く形成されたとすると、拡散する輻射熱を通過させる量が増してしまって熱遮断 を適確に行なえず、逆に狭めるとパティキュレートの付着による目詰まりが頻繁 に発生し易くなり、この熱反射板が排気路の大きな流動抵抗体と成り、エンジン 出力向上を図る上で問題と成っている。

【０００５】 本考案の目的は、目詰まりすること無く輻射熱を確実に反射及び遮断できるパ ティキュレートトラップの熱反射板を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成するために、本考案は排気ガス流路上に設けられるパティキ ュレートトラップの流入端側に、同流入端側を加熱するヒータを介して対設され るもので、特に、上記排ガス流路の上流側より下流側に向けて延びる多数の細路 を備えたハニカム構造体を成すように形成されたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

多数の細路を備えたハニカム構造体を成すように形成されたので、これら多数 の細路の側壁が拡散する輻射熱を反射及び遮断出来、しかも多数の細路から成る 流路断面積を比較的大きく出来るので、各細路がパティキュレートにより目詰ま りするのを比較的引き延ばせる。

【０００８】

【実施例】

図１のパティキュレートトラップの熱反射板２０は図示しないディーゼルエン ジンの排気ガス流路Ｒ（図４参照）の途中に設けられる。 この排気ガス流路Ｒは図４に示すように、パティキュレートトラップ１を収容 したキャニスタ容器２を途中に備えた主排気管３と、キャニスタ容器２を迂回す るバイパス管４とを備える。バイパス管４はその上流端を主排気管３の分岐部５ に連結し、下流端を主排気管３の合流部６に連結する。なお、符号７は主排気管 ３の合流部６の下流位置に配備されるマフラーを示す。 分岐部５には切り換え弁８が装着され、同弁８はリンク９を介して電磁アクチ ュエータ１０に連結される。この電磁アクチュエータ１０はコントローラ１１に 接続され、同コントローラの切り換え出力がオフでは切り換え弁８を実線で示す 基準位置Ｐ１に、オンでは切り換え弁８を再生時位置Ｐ２（図４中に２点鎖線で 示した）にそれぞれ切り換え保持する。

【０００９】 主排気管３はその分岐部５の下流でキャニスタ容器２の上流となる位置に再生 装置１２のエアーノズル１３を配設する。このエアーノズル１３はエアー源であ るエアーポンプ１４に連結され、同ポンプのポンプモータはコントローラ１１に 接続され、同コントローラの駆動出力に応じてエアーノズル１３よりエアーをパ ティキュレートトラップ１に供給出来る。 エアーノズル１３の下流にキャニスタ容器２の流入口１５が配備される。 図１に示すように、キャニスタ容器２はステンレス製であり、その中央の膨出 部１６内に網状を成す金属製のクッション２６を介してパティキュレートトラッ プ１を支持する。膨出部の前後には前後コーン部１７，１８が一体的に延出形成 され、両者の各連結端部が主排気管３に接続されている。 膨出部１６はパティキュレートトラップ１を収容すると共に、その上流位置に ヒータ１９及び更に上流側に熱反射板２０を順次収容し、支持する。

【００１０】 ここで、パティキュレートトラップ１は多数の細路２１を同一方向に向けて積 層させたハニカム構造を採り、各細路２１の側壁を透過する排ガス中よりパティ キュレートを濾過するように構成されたもので、全体はセラミック製である。ヒ ータ１９は開閉器２２を介してバッテリー２３に接続され、同開閉器２２はコン トローラ１１に制御される。なお、ここでのヒータ１９はリボン状を成し、排気 ガス流路断面方向に概略均等に分布するように形成され、パティキュレートトラ ップ１の流入端側に捕獲されたパティキュレートを確実に加熱できる。 本考案の適用された熱反射板２０は図２、図３に示すように、排気ガス流路Ｒ の方向に沿って２重に配設される前後の各熱反射板２０１，２０２で構成されて いる。前後の各熱反射板２０１，２０２はパティキュレートトラップ１と同様に 排気ガス流路Ｒ方向に長い多数の各細路２４，２５を同一方向に向けて積層させ たハニカム構造を採る。なお、ここでの各細路２４，２５は排気ガスを上流入り 口より下流出口側に単に通過させるもので、細路２１の側壁がガスを透過させる パティキュレートトラップ１とは異なる構造を成す。

【００１１】 ここでは特に、前熱反射板２０１の細路２４の長手方向の向きはパティキュレ ートトラップ１の中心線Ｌ１に対し傾き角αだけ傾くように形成され（図２参照 ）、逆に、後熱反射板２０２の細路２５の長手方向の向きはパティキュレートト ラップ１の中心線Ｌ１に対し傾き角βだけ傾くように形成される。即ち、ここで 前熱反射板２０１の細路２４はその流入口側を排気ガス流路Ｒ上流に対して上向 きにし、ヒータ１９に対しては下向きにして対向する。他方、後熱反射板２０２ の細路２５はその流入口側を排気ガス流路Ｒ上流に対して下向きにし、ヒータ１ ９に対しては上向きにして対向する。

【００１２】 このような前後の各反射板２０１，２０２はその厚さｔ１，ｔ２が比較的小さ く設定され、これによって各反射板の熱容量を小さくし、加熱時に早期に高温化 して表面のパティキュレートを焼却し易いようにしている。特に、前熱反射板２ ０１の細路２４と後熱反射板２０２の細路２５の各傾き角α、βが逆向きに設定 されているため、ヒータ１９からの輻射熱を流路断面全域にわたって確実に遮断 することが出来る。しかも、前熱反射板２０１の細路２４と後熱反射板２０２の 細路２５の連結部では前後の傾き角α、βが急変し、結果として、前方からの焼 却用エアーは後方の後熱反射板２０２の細路２５に達した時点で乱流を生成して 細路２５の表面上の境界層を剥離し易く、この点でも後熱反射板２０２の保持す る熱を焼却用エアーに効率良く伝えることができ、ヒータの発生する熱を無駄な く役立てることができる。更に、各細路２４，２５の断面積は、各細路の側壁等 にパティキュレートが付着しても、各細路が目詰まりすることが無い様に各断面 積が比較的大きく設定されている。

【００１３】 このようなパティキュレートトラップの熱反射板２０の働きを、パティキュレ ートトラップ１を装備した排気系の働きに沿って説明する。 まず、コントローラ１１はパティキュレートの捕集量を図示しないパティキュ レートトラップ上流の排圧情報に基づき検出し、排圧が設定値を下回っている間 はパティキュレートトラップ１が正常に作動しているとして再生装置の働きを停 止に保持する。この際、ヒータ１９及びエアポンプ１４は非作動に保持され、切 り換え弁８は基準位置Ｐ１に保持され、排気ガスは全て熱反射板２０、ヒータ１ ９を通過してパティキュレートトラップ１に導かれ、これによってパティキュレ ートの捕集処理が行なわれる。

【００１４】 やがて、走行距離が増えて、パティキュレートトラップ１のパティキュレート の捕獲量が増えると、パティキュレートトラップ１の上流の排圧が設定値を上回 ることよりコントローラ１１は再生指令を発する。これによって再生モードに入 り、コントローラ１１は切り換え弁８を再生時位置Ｐ２に切り換え、ヒータ１９ をオンさせ、エアーポンプ１４をオンさせるべく各出力を発する。これによって 排ガスはバイパス管５に流れ、排ガスの止まったパティキュレートトラップ１は 、ヒータ１９の発する輻射熱により加熱され、エアーノズル１３よりのエアーが パティキュレートトラップ１の全域のパティキュレートの燃焼を促進させる。

【００１５】 この時ヒータ１９の発する輻射熱の内排気ガス流路の上流側に向かうものは熱 反射板２によって反射及び遮断され、前コーン部１７側に向かう輻射熱が無駄に 放熱されることを防止できる。

【００１６】 特にここではヒータ１９からの輻射熱は後熱反射板の細路２５の側壁や前熱反 射板の細路２４の側壁によって完全に遮断され、一部がパティキュレートトラッ プ１側に反射され、他は前熱反射板２０１や後熱反射板２０２の加熱に供される 。このうち前後熱反射板２０１，２０２はその熱容量が比較的小さいので早期に 高温化し、これら熱反射板自体に付着するパティキュレートを焼却出来、熱反射 板２０の目詰まりや流路抵抗増を確実に防止出来、更に、熱反射板２０を通過す る焼却用エアーが熱反射板２０通過時に加熱され、パティキュレートの焼却時温 度を上昇させるのに役立つ。

【００１７】 このようなパティキュレートトラップ１の再生処理はコントローラ１１によっ て所定時間継続され、その後にパティキュレートトラップ１の再生が完了した時 点でヒータ１９、エアーポンプ１４が切られ、切り換え弁８は基準位置Ｐ１に戻 され、パティキュレートトラップ再生後の通常運転に入る。 上述のところにおいて、熱反射板２０は前熱反射板２０１と後熱反射板２０２ を一対重ねた構成を採っていたが、これに代えて、熱反射板２０を単体構造にし ても良く、この場合も、熱反射板２０の目詰まり無く、ヒータ１９からの輻射熱 をパティキュレートトラップ１側に反射出来、輻射熱が上流側に拡散することを 確実に防止出来る。 更に、図５には本考案の他の実施例を示した。ここでの熱反射板２７は図１及 び図４に示した熱反射板２０に代えて使用可能のものであり、ここではその重複 する部分の説明を略す。

【００１８】 この場合、熱反射板２７は上述のパティキュレートトラップ１と同様に排気ガ ス流路Ｒ方向に長い多数の細路２８を同一方向に向けて積層させたハニカム構造 を採る。各細路２８は排気ガスを上流入り口より下流出口側に単に通過させるも ので、特に、細路２８の長手方向の向きはパティキュレートトラップ１の中心線 Ｌ１と平行に形成される。図５に示すように、この場合も、ヒータ１９上の各点 ｈ（図５には一例としての一点のみ示した）からの輻射熱は流路断面全域にわた って配備される各細路２８の壁面に達して、反射及び遮断される。このようにヒ ータ１９からの輻射熱は熱反射板２７によって一部がパティキュレートトラップ １側に反射され、他は熱反射板２７の加熱に供される。この熱反射板２７もその 熱容量が十分に小さいので早期に高温化し、この熱反射板自体に付着するパティ キュレートを焼却出来、熱反射板２７の目詰まりや流路抵抗増を確実に防止出来 、更に、熱反射板２７を通過する焼却用エアーを加熱して、パティキュレートの 焼却時温度を上昇させるのに役立つ。

【００１９】 ここで、図５に示したと同様の熱反射板２７（重量５００グラム）を用いた場 合と従来の糸状旋回集積型熱反射板Ａ（重量８７０グラム）（図１０参照）を用 いた場合とのパティキュレートトラップ１上の温度上昇変化特性の一例を図６乃 至図９に示した。ここでは特に図６に示すようにパティキュレートトラップ１上 の各点（ａ，ｂ，ｃ，Ａ，Ｂ，Ｃ，イ，ロ，ハの９点を代表として計測した）の 経時的温度変化を図７、図８、図９に示した。なお、ここではプレヒートタイム を１２秒、アフタヒートタイムを３秒、再生空気量を２００リットル／秒、ヒー タ容量２４Ｖ／３ｋｗ仕様、パティキュレート捕集量は約５０ｇの条件でデータ が採取された。なお、このときの熱反射板２７（５００グラム）の再生率（＝焼 却後重量／焼却前重量）のは６７．４％、糸状旋回集積型熱反射板Ａ（８７０グ ラム）の再生率は６５．５％、であった。

【００２０】 図７（ａ），（ｂ），（ｃ）、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び図９（イ）、 （ロ）、（ハ）より明らかなように、実線で示した糸状旋回集積型熱反射板Ａを 用いた場合より破線で示した本考案による熱反射板２７を用いた方がパティキュ レートトラップ１上の各点の温度上昇がより大きく成ることが明らかと成った。 この結果からも本願考案による熱反射板２０、２７は糸状旋回集積型熱反射板Ａ よりも輻射熱の反射及び遮断の効果が大きいことが明らかと成っている。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように、本考案による熱反射板は多数の細路を積層したハニカム構造体 を用いるので、パティキュレートトラップの再生時において、多数の細路の各側 壁がヒータからの輻射熱を確実に反射及び遮断してパティキュレートトラップの 加熱を促進でき、しかも、各細路の流路断面積を比較的大きく出来るので、同細 路が目詰まりすることを防止出来、排気ガス流路の熱反射板による流動抵抗増を 防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としてのパティキュレートト
ラップの熱反射板を装着したパティキュレートトラップ
の断面図である。

【図２】図１の熱反射板の拡大概略断面図である。

【図３】図２の熱反射板の正面図である。

【図４】図１のパティキュレートトラップを備えたディ
ーゼルエンジンの排気系の全体構成図である。

【図５】本考案の他の実施例としてのパティキュレート
トラップの熱反射板の概略断面図である。

【図６】本考案の適用された熱反射板が対設されたパテ
ィキュレートトラップ上の温度上昇変化特性を計測した
各計測点の位置説明図である。

【図７】図６に示したａ，ｂ，ｃの各計測点の経時的な
温度上昇変化データにより求めた線図である。

【図８】図６に示したＡ，Ｂ，Ｃの各計測点の経時的な
温度上昇変化データにより求めた線図である。

【図９】図６に示したイ，ロ，ハの各計測点の経時的な
温度上昇変化データにより求めた線図である。

【図１０】従来の熱反射板の概略構造説明図である。

【符号の説明】

１ パティキュレートトラップ ２０ 熱反射板 ２４ 細路 ２５ 細路 ２７ 熱反射板 ２８ 細路 α 傾き角 β 傾き角 Ｌ１ パティキュレートトラップの中心線 Ｒ 排気ガス流路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガス流路上に設けられるパティキュレ
   ートトラップの流入端側に、同流入端側を加熱するヒー
   タを介して対設されるパティキュレートトラップの熱反
   射板において、上記排ガス流路の上流側より下流側に向
   けて延びる多数の細路を備えたハニカム構造体を成すよ
   うに形成されたことを特徴とするパティキュレートトラ
   ップの熱反射板。