JPH0642331A

JPH0642331A - 内燃機関の排気微粒子除去装置

Info

Publication number: JPH0642331A
Application number: JP4196827A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kimura; 憲治木村; Mamoru Oki; 守沖
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルタの排気上流側の排気管が車両に対し
て横向きに配置された排気微粒子除去装置において、そ
の排気管の車両への支持を強固なものにすると共に、排
気ガス高温時の予熱によるフィルタの損傷防止を目的と
する。【構成】第１の形態では横向きにされた排気管66を、
支持部材20によって車両構造物60に略垂直に支持し、第
２の形態では横向きにされた排気管の所要部分、あるい
は全部分を２重管構造として内部の管に排気ガスが流れ
るようにすると共に、排気温度の検出手段により、排気
管温度が所定温度以上の時は、外部の管に車両走行時の
走行風を流すように構成する。この結果、排気管66が車
両に強固に支持されると共に、高温排気ガスによるフィ
ルタの予熱溶損が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気微粒子除
去装置に関し、特に、ディーゼル機関の排気ガス中に含
まれる排気微粒子であるパティキュレートを捕集除去す
る排気微粒子除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関、特に、ディーゼル
機関の排気ガス中には、カーボンを主成分とする排気微
粒子（パティキュレート）が含まれており、排気黒煙の
原因となっている。環境汚染の観点からはこのパティキ
ュレートは除去することが望ましく、近年、ディーゼル
機関の排気通路に排気微粒子除去装置を配置して、ディ
ーゼルパティキュレートをこの排気微粒子除去装置によ
って除去することが提案されている。

【０００３】このようなディーゼルエンジンの排気微粒
子除去装置は一般に、そのケースの中に、セラミック製
等の多孔性物質からなるハニカム状の隔壁を備えたパテ
ィキュレートフィルタを支持した構造であり、排気ガス
がこのフィルタを通過すると排気ガス中のパティキュレ
ートがフィルタの壁面に捕集され、パティキュレートを
除去された排気ガスだけが大気中に排出されるようにな
っている。

【０００４】このように構成された排気微粒子除去装置
では、パティキュレートフィルタの使用に伴ってその内
部に捕集されるパティキュレートの量が増えると、捕集
されたパティキュレートによって通気性が次第に失わ
れ、機関性能が低下することになる。このため、排気微
粒子除去装置では定期的にパティキュレートフィルタ内
に捕集されたパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ
の再生を行うことが行われる。このような再生処理にお
けるパティキュレートへの着火には、バーナが用いられ
ることもあるが、パティキュレートフィルタの端部に設
けられた電気ヒータに通電して着火する方が一般的であ
る。そして、再生処理中は、パティキュレートフィルタ
に再生用ガス、例えば２次空気を供給してパティキュレ
ートの燃焼を継続させるようにしている。

【０００５】ところで、以上のように捕集されたパティ
キュレートの再生処理を行う排気微粒子除去装置におい
ては、エンジンから排気微粒子除去装置までの排気管が
車両の走行方向に対して平行であると、排気管が走行風
によって冷やされにくいので、エンジンの高負荷時に排
気ガス温度が高温になった場合、高温の排気ガスによっ
て捕集されたパティキュレートが自然着火し、パティキ
ュレートフィルタが予熱溶損する場合がある。

【０００６】このような高温の排気ガスによる予熱溶損
を防止するためには、エンジンから排気微粒子除去装置
に至る排気管を車両の走行方向に対して直角に配置し、
走行風によって高温の排気ガス温度を低下させるように
すれば良い。このような排気管を車両の走行方向に対し
て直角に配置したものが、実開平３−１００１７号公報
に示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実開平３−
１００１７号公報に開示された排気微粒子除去装置で
は、エンジンから排気微粒子除去装置までの間に車両の
横方向に配置された排気管の長さが短いので、走行風に
よる排気ガスの冷却効果に対しては十分でない恐れがあ
る。また、実開平３−１００１７号公報に開示された排
気微粒子除去装置では、車両に対して横向きに配置され
た排気管の車両への支持機構が開示されておらず、この
ままでは、走行風力によって排気管が外力を受け、損傷
する恐れがあった。

【０００８】そこで、本発明は、前記従来の内燃機関の
排気微粒子除去装置の有する課題を解消し、フィルタの
排気上流側の排気管が車両に対して横向きに配置された
排気微粒子除去装置において、その排気管の車両への支
持を強固なものにすると共に、排気ガス温度が高温にな
った時には、走行風によって効果的に排気ガス温度を低
下させ、排気ガス高温時の予熱によるパティキュレート
フィルタの損傷を防止することが可能な排気微粒子除去
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の内燃機関の排気微粒子除去装置の第１の形態は、車
両に搭載される内燃機関の排気微粒子除去装置であっ
て、排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集する
パティキュレートフィルタの上流側の排気管が、車両に
対して横向きに配置された排気微粒子除去装置におい
て、この横向きにされた排気管を、支持部材によって車
両構造物に略垂直に支持したことを特徴としている。

【００１０】また、前記目的を達成する本発明の内燃機
関の排気微粒子除去装置の第２の形態は、横向きにされ
た排気管の所要部分、あるいは全部分を２重管構造とし
て内部の管に排気ガスが流れるようにすると共に、排気
温度の検出手段を設け、排気管温度が所定温度以上の時
は、外部の管に車両走行時の走行風を流すようにしたこ
とを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明の第１の形態の内燃機関の排気微粒子除
去装置によれば、排気ガス中に含まれるパティキュレー
トを捕集するパティキュレートフィルタの上流側の排気
管が、車両に対して横向きに配置された排気微粒子除去
装置において、この横向きにされた排気管が、支持部材
によって車両構造物に略垂直に支持されると共に、支持
部材自体の放熱により冷却され易くなる。また、第２の
形態の内燃機関の排気微粒子除去装置によれば、横向き
にされた排気管の所要部分、あるいは全部分が２重管構
造となっており、内部の管に排気ガスが流れるようにな
っているので、排気温度が所定温度以上の時は、外部の
管に車両走行時の走行風が流れ、排気温度が低下する。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明するが、まず、本発明の排気微粒子除去装置の構
成を説明する前に、図４および図５を用いて本発明の排
気微粒子除去装置の取付位置について簡単に説明する。
図５は本発明の内燃機関の排気微粒子除去装置１０を備
えた車両７０の外観を示すものであり、排気微粒子除去
装置１０の取付位置の一実施例を車両７０の一部を切り
欠いて示してある。この実施例の車両７０は乗合自動車
であり、後輪駆動であるので、本発明の排気微粒子除去
装置１０は、前輪７１と後輪７２の間の床下で、かつ、
乗降口７３の後部に配置されている。

【００１３】図４は図５に示した車両７０の平面透視図
であり、本発明の排気微粒子除去装置１０に関係のある
部分のみを示してある。図４において、６０は車体フレ
ーム、６１はディーゼルエンジン、６２は燃料タンク、
６３は車両に搭載されたバッテリ、６４はプロペラシャ
フト、６５はディファレンシャルギヤ、６６はエンジン
６１の排気管、６７はマフラー、６８は排気マニホル
ド、７１は前輪、７２は後輪、７３は車両７０への乗降
口である。この実施例の排気微粒子除去装置１０は、マ
フラー６７より上流側の排気管６６の途中に設けられて
おり、その配置位置は、燃料タンク６２が取り付けられ
ていない側の車両フレーム６０の側方で、前輪７１と後
輪７２の間、かつ、車両の乗降口７３の後方である。ま
た、この実施例の排気微粒子除去装置１０は、捕集した
パティキュレートの再生処理におけるパティキュレート
への着火には、パティキュレートフィルタの端部に設け
られた電気ヒータに通電して着火するので、排気微粒子
除去装置１０には半導体リレー等を内蔵した制御装置
（図示せず）を介して、バッテリ６３から電源が供給さ
れるようになっている。

【００１４】図４に示される車両７０では、エンジン７
１の排気マニホルド６８が車両の進行方向右側にあり、
排気微粒子除去装置１０は車両の進行方向左側に配置さ
れている。よって、排気マニホルド６８に接続する排気
管６６は、車両７０の進行方向中心部に配置されたプロ
ペラシャフト６４を横切るように車両７０の横方向に配
置された後に、気微粒子除去装置１０に接続される。そ
して、この実施例では、排気管６６の車両横断部６６Ａ
が、支持機構２０によって車体フレーム６０に強固に支
持されている。

【００１５】図１は本発明の排気微粒子除去装置１０に
おける排気管６６の車両横断部６６Ａの支持機構２０の
一実施例の構成を示すものであり、図４の一点鎖線で囲
んだＡ部を車両７０の底面側から見たものである。この
実施例の支持機構２０は、断面視略コ字状の車両フレー
ム６０の内面側に取り付けられ、車両７０の横方向に突
出するステー２１と、ステー２１の上面に取り付けられ
るゴムマウント２２と、ステー２１の上面にゴムマウン
ト２２を介して取り付けられる鉤部材２３、およびボル
ト、ナットから構成される。ステー２１の長さは、図４
に示されるように、その先端部が排気管６６の車両横断
部６６Ａの中央部付近に至る程度の長さである。そし
て、排気管６６の車両横断部６６Ａは、ステー２１の先
端部に取り付けられる鉤部材２３の自由端側の曲がった
支持部２３ａに支持される。

【００１６】図２は以上説明した支持機構２０の構成を
詳細に示す組立斜視図である。ステー２１にはその基部
にフランジ２１ａが設けられており、このフランジ２１
ａに穿設された取付穴と、ステー２１の上面板２１ｃに
穿設された取付穴にボルトＶ１，Ｖ２が挿通され、ナッ
トＮ１，Ｎ２によって車両フレーム６０の内壁に固着さ
れる。図３はこのステー２１が車両フレーム６０に取り
付けられた状態を示す平面図、および側面図である。

【００１７】一方、鉤部材２３には排気管６６の車両横
断部６６Ａを支持する支持部２３ａと、この支持部２３
ａに連続する垂直部２３ｂ、および垂直部２３ｂから直
角に折り曲げられた取付部２３ｃがある。そして、この
実施例の鉤部材２３には、支持部２３ａ，垂直部２３
ｂ、および取付部２３ｃにかけて補強のためのリブ２３
ｄが設けられている。この鉤部材２３がステー２１の先
端部に取り付けられる時は、ステー２１の先端部に穿設
された取付穴にゴムマウント２２の取付穴が合わされ、
更に、鉤部材２３の取付部２３ｃに穿設された取付穴が
このゴムマウント２２の取付穴に合わせられ、重ね合わ
された取付穴にボルトＶ３，Ｖ４が挿通され、ナットＮ
３，Ｎ４によって固着される。

【００１８】このように、以上説明した実施例では、排
気管６６の車両横断部６６Ａが支持機構２０によって強
固に車体フレーム６０に支持されるので、車両７０の走
行風力によって排気管６６の車両横断部６６Ａが外力を
受け、損傷する恐れが少なくなると共に、支持機構２０
自体の放熱により冷却されやすくなる。図６(a) は本発
明の第２の形態の排気微粒子除去装置１０に於ける一実
施例の構成を示すものであり、図４で説明した排気管６
６の車両横断部６６Ａの部分の構成を示すものである。
この実施例では、排気管６６の車両横断部６６Ａの全域
の外側に外管３０が設けられており、外管３０の端部は
側壁３０ａによって閉止されて車両横断部６６Ａが二重
構造になっている。そして、この実施例では、外管３０
の外周部が前述のステー２１に取り付けられた鉤部材２
３によって図示しない車両フレームに支持されている。

【００１９】外管３０の車両の前側の端部には走行風取
り入れ部３１が設けられ、この走行風取り入れ部３１の
内部にはアクチュエータ３２によって開閉される開閉弁
３３が設けられている。また、外管３０の車両の後ろ側
の、反対側の端部には走行風排出部３４が設けられてい
る。一方、排気管６６の一部には、排気ガス温度センサ
３５が設けられており、このセンサ３５による排気ガス
温度の検出値は制御回路３６に入力されるようになって
いる。そして、排気ガス温度センサ３５から入力される
排気ガス温度が所定温度よりも高い時には、制御回路３
６からの信号によりアクチュエータ３２を介して開閉弁
３３が開弁され、排気ガス温度が所定温度以下の時に
は、制御回路３６からの信号によりアクチュエータ３２
を介して開閉弁３３が閉弁される。

【００２０】なお、開閉弁３３が開弁される排気ガス温
度と、開閉弁３３が閉弁される排気ガス温度とは必ずし
も一致させる必要はなく、例えば、開閉弁３３の開弁温
度よりも閉弁温度の方が低く設定するようにしても良
い。図６(b) は排気ガス温度が低い時の図６(a) の排気
微粒子除去装置１０の動作を示すものである。この図に
示すように、排気ガス温度が所定温度以下の時には、制
御回路３６からの信号によりアクチュエータ３２を介し
て開閉弁３３が閉弁されている。従って、走行風は外管
３０の中には入らず、排気管６６の車両横断部６６Ａを
流れる排気ガスが走行風によって冷却されない。

【００２１】図６(c) は排気ガス温度が高い時の図６
(a) の排気微粒子除去装置１０の動作を示すものであ
る。この図に示すように、排気ガス温度が所定温度より
高い時には、制御回路３６からの信号によりアクチュエ
ータ３２を介して開閉弁３３が開弁されている。従っ
て、走行風は走行風取り入れ部３１から外管３０の中に
入り、排気管６６の車両横断部６６Ａを冷却した後に、
走行風排出部３４から排出されるので、排気管６６の車
両横断部６６Ａを流れる排気ガスが走行風によって冷却
される。この結果、エンジンから排出される排気ガス温
度が高くても、排気管６６の車両横断部６６Ａの排気交
流側にあるパティキュレートフィルタに高温の排気ガス
が流入する恐れがなくなり、排気ガス高温時の予熱によ
るパティキュレートフィルタの損傷が防止される。

【００２２】なお、この実施例では排気ガス温度センサ
３５による排気ガス温度の検出値によって走行風を外管
３０の中に取り入れるようにしたが、開閉弁３３の開閉
機構はこの実施例に限定されるものではなく、バイメタ
ルのような温度に応じて変形する素子を使用して開閉弁
３３を開閉するようにしても良い。図７(a) は本発明の
第２の形態における排気微粒子除去装置１０の他の実施
例の構成を示すものであり、図４で説明した排気管６６
の車両横断部６６Ａの部分の構成を示すものである。こ
の実施例では、図を分かり易くするため、車両横断部６
６Ａは描かれていない。この実施例でも排気管６６の車
両横断部６６Ａの全域の外側に外管４０が設けられてお
り、外管４０の端部は側壁４０ａによって閉止されて車
両横断部６６Ａが二重構造になっている。そして、外管
４０の外周部が前述のステー２１に取り付けられた鉤部
材２３によって図示しない車両フレームに支持されてい
ることも同様である。

【００２３】外管４０の車両の前側には複数個の走行風
取り入れ孔４１が設けられ、走行風取り入れ孔４１の直
後の外管４０には、同形状、同数の走行風排出孔４２が
設けられている。この実施例では、外管４０の両側か
ら、外管４０の外径より僅かに長い内径を有する開閉管
５０Ａ，５０Ｂが、外管４０の周囲を回動可能に被せら
れており、この開閉管５０Ａ，５０Ｂには、外管４０に
設けられた走行風取り入れ孔４１と走行風排出孔４２に
対応する位置に、走行風取り入れ孔５１と走行風排出孔
５２とが設けられている。そして、この開閉管５０Ａ，
５０Ｂは図示しないアクチュエータによって連動して外
管４０の回りを回動するようになっている。この図示し
ないアクチュエータが排気ガス温度の検出値によって動
作することは前述の実施例と同様であるので、その機構
については図示および説明を省略する。

【００２４】図７(b) は排気ガス温度が低い時の図７
(a) の排気微粒子除去装置１０の動作を示すものであ
る。この図に示すように、排気ガス温度が所定温度以下
の時には、アクチュエータにより開閉管５０Ａ，５０Ｂ
が外管４０の走行風取り入れ孔５１と走行風排出孔５２
とを閉じる位置に回転させられている。従って、走行風
は外管４０の中には入らず、排気管６６の車両横断部６
６Ａを流れる排気ガスＧが走行風によって冷却されな
い。

【００２５】図７(c) は排気ガス温度が高い時の図７
(a) の排気微粒子除去装置１０の動作を示すものであ
る。この図に示すように、排気ガス温度が所定温度より
高い時には、アクチュエータ３２により開閉管５０Ａ，
５０Ｂの走行風取り入れ孔５１と走行風排出孔５２と
が、外管４０の走行風取り入れ孔５１と走行風排出孔５
２と重なる位置に回転させられている。従って、走行風
は走行風取り入れ孔４１から外管４０の中に入り、排気
管６６の車両横断部６６Ａを冷却した後に、走行風排出
部４２から排出されるので、排気管６６の車両横断部６
６Ａを流れる排気ガスＧが走行風によって冷却される。
この結果、エンジンから排出される排気ガス温度が高く
ても、排気管６６の車両横断部６６Ａの排気交流側にあ
るパティキュレートフィルタに高温の排気ガスが流入す
る恐れがなくなり、排気ガス高温時の予熱によるパティ
キュレートフィルタの損傷が防止される。

【００２６】なお、前述の実施例では排気管６６の車両
横断部６６Ａの全域を二重管構造としたが、二重管構造
は車両横断部６６Ａの全域に設けなくても効果がある。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィルタの排気上流側の排気管が車両に対して横向きに
配置された排気微粒子除去装置において、その排気管の
車両への支持が強固なものになると共に、排気ガス温度
が高温になった時には、走行風によって効果的に排気ガ
ス温度が低下するので、排気ガス高温時の予熱によるパ
ティキュレートフィルタの損傷を防止することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の排気微粒子除去装置の第１
の形態を示す、排気微粒子除去装置の支持機構の一実施
例の構成を示す斜視図である。

【図２】図１の実施例の構成を示す分解斜視図である。

【図３】図２のステーを車両フレームに取り付けた状態
を示すものであり、(a) はステーを車両フレームに取り
付けた平面図、(b) はその側面図である。

【図４】本発明の排気微粒子除去装置を搭載した車両の
要部を透視して示す透視図である。

【図５】本発明の排気微粒子除去装置の車両への搭載位
置を示す一部切欠斜視図である。

【図６】本発明の内燃機関の排気微粒子除去装置の第２
の形態の一実施例を示すものであり、(a) はその斜視
図、(b) は排気温度が低い時の(a) の装置の動作を示す
説明図、(c) は排気温度が高い時の(a) の装置の動作を
示す説明図である。

【図７】本発明の内燃機関の排気微粒子除去装置の第２
の形態の他の実施例を示すものであり、(a) はその斜視
図、(b) は排気温度が低い時の(a) の装置の動作を示す
説明図、(c) は排気温度が高い時の(a) の装置の動作を
示す説明図である。

【符号の説明】

１０…本発明の排気微粒子除去装置２０…本発明の支持機構２１…ステー２１ａ…フランジ２２…ゴムマウント２３…鉤部材２３ａ…支持部２３ｂ…垂直部２３ｃ…取付部３０，４０…外管３０ａ，４０ａ…側壁３１…走行風取り入れ部３２…アクチュエータ３３…開閉弁３４…走行風排出部３５…排気ガス温度センサ３６…制御回路４１，５１…走行風取り入れ孔４２，５２…走行風排出孔５０Ａ，５０Ｂ…開閉管６０…車体フレーム６１…ディーゼルエンジン６２…燃料タンク６３…バッテリ６６…排気管６６Ａ…排気管の車両横断部６７…マフラー７０…本発明の排気微粒子除去装置を備えた車両７１…前輪７２…後輪７３…乗降口Ｖ１〜Ｖ４…ボルトＮ１〜Ｎ４…ナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載される内燃機関の排気微粒子
除去装置であって、排気ガス中に含まれるパティキュレ
ートを捕集するパティキュレートフィルタの上流側の排
気管が、車両に対して横向きに配置された排気微粒子除
去装置において、この横向きにされた排気管を、支持部材によって車両構
造物に略垂直に支持したことを特徴とする内燃機関の排
気微粒子除去装置。
【請求項２】前記横向きにされた排気管の所要部分、
あるいは全部分を２重管構造として内部の管に排気ガス
が流れるようにすると共に、排気温度の検出手段を設
け、排気温度が所定温度以上の時は、外部の管に車両走
行時の走行風を流すようにしたことを特徴とする請求項
１に記載の排気微粒子除去装置。