JPH07127431A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気の浄化フィルタの目詰まり、並びにその
損壊を防止する。 【構成】 エンジンの排気路１に排気浄化器２を設け、
排気浄化器２に浄化フィルタ３を収容する。排気浄化器
２に格子状のヒータ６を通路横断状に設け、浄化フィル
タ３の前後に当該ヒータ６を配置する。 【効果】 浄化フィルタ３の前後を挟むヒータ６でパー
ティキュレイトを捕捉・燃焼するので、浄化フィルタ３
の負担が少なくなり、浄化フィルタの目詰まりが軽減す
る。浄化フィルタ３は前後のヒータ６で均一に加熱され
るので、セラミックスフィルタの場合でも、フィルタ３
に亀裂が生じる危険はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気中の主にパーティキ
ュレイトを除去するエンジンの排気浄化装置に関し、浄
化フィルタの目詰まりを防止し、当該フィルタの破損を
なくせるものを提供する。

【０００２】

【発明の背景】最近では、環境汚染防止の見地から、エ
ンジンの排気路に排気浄化器を付設して、排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘなどを除去することが要請される。

【０００３】本発明は、このうち、主にＨＣやイオウ分
を中心とするパーティキュレイトを除去するエンジンの
排気浄化装置を発明の対象とし、その基本構造は、図２
と、図１又は図６とに示すように、エンジンＥの排気路
１に排気浄化器２を設け、排気浄化器２に浄化フィルタ
３を収容し、排気浄化器２の排気入口室４を排気出口室
５に浄化フィルタ３を介して連通し、浄化フィルタ３で
排気中のパーティキュレイトを除去可能に構成した形式
のものである。

【０００４】

【従来の技術】この形式の従来技術としては、図６に示
すように、上記浄化フィルタ３がハニカム状のセラミッ
クスフィルタであり、セラミックスフィルタ３内の排気
流通路５０間で排気入口５１側と排気出口５２側とを交
互に閉鎖して、排気を排気入口室４から排気流通路５０
同士の多孔質隔壁５３を介して排気出口室５に通過させ
るようにして、パーティキュレイトを多孔質隔壁５３で
捕捉可能に構成したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、排
気がセラミックスフィルタ３の多孔質隔壁５３を通過す
る際に、パーティキュレイトが付着して当該隔壁５３の
目詰まりを起こすので、排気浄化装置２の寿命が短縮化
するうえ、排気の背圧が高まって、エンジンの出力にも
悪影響を与える。

【０００６】そこで、従来では、浄化フィルタ３が目詰
まりすると、フィルタ自体を加熱してそこに付着したパ
ーティキュレイトを燃焼・除去し、浄化フィルタ３を再
生するようにしてあるが、浄化フィルタ３が上述のよう
なセラミックスフィルタである場合、局部的な加熱によ
ってセラミックスに亀裂が生じ、使用不能になる虞れが
ある。 本発明は、浄化フィルタの目詰まり、並びにそ
の損壊を防止することを技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の手段を、実施例を示す図１〜図３により以下に説明す
る。即ち、本発明１は、エンジンの排気浄化装置におい
て、上記排気浄化器２に格子状のヒータ６を通路横断状
に設け、格子状のヒータ６で浄化フィルタ３を挟むよう
にして、浄化フィルタ３の前後に当該ヒータ６を配置し
たことを特徴とするものである。本発明２は、上記本発
明１において、格子状のヒータ６と浄化フィルタ３との
組み合わせを複数段に重ねて排気浄化器２内に排気入口
室４から排気出口室５に向けて配置したことを特徴とす
るものである。本発明３は、上記本発明２において、浄
化フィルタ３の排気密度を排気入口室４に近いほど粗く
設定し、排気出口室５に近いほど細密に設定したことを
特徴とするものである。

【０００８】上記浄化フィルタ３は、セラミックス製、
又は金属製のフィルタを初め、排気中のパーティキュレ
イト成分を除去可能なフィルタの全てを含む。上記ヒー
タ６は格子状を呈し、この形状はネット状を含む概念で
ある。また、ヒータ６は、例えば電熱ヒータなどをい
う。

【０００９】

【作用】

(1) 本発明１では、排気浄化器２に流入したパーティキ
ュレイトは、先ず排気入口室４に臨むヒータ６で捕捉さ
れ、燃焼・除去される。このため、ヒータ６の流通下手
側に配置される浄化フィルタ３では、捕捉されるパーテ
ィキュレイトの量が減少し、浄化フィルタ３の負荷が少
なくなるので、浄化フィルタ３でのパーティキュレイト
による目詰まりが軽減される。また、浄化フィルタ３は
その前後を挟む格子状のヒータ６で均一に加熱されるの
で、浄化フィルタ３がセラミックスフィルタである場合
でも、それ自体を局部的に直接加熱するものではなく、
従来のように、亀裂が生じる危険はない。この結果、排
気浄化器２でパーティキュレイトを有効に捕捉・除去で
きる。

【００１０】(2) 本発明２では、ヒータ６と浄化フィル
タ３との組み合わせを複数段に重ねて配置するので、排
気中のパーティキュレイトをより確実に排除できる。ま
た、一般に、複数個の浄化フィルタ３のうち、流通上手
側のフィルタ３ほど相対的に目詰まりが多いので、この
部位のフィルタ３のみを交換するだけで、排気浄化器２
の全体の機能を容易に再生できる。しかも、パーティキ
ュレイトの発生量や必要な浄化条件などに応じて、浄化
フィルタ３の段数を任意に選択でき、例えば、厳格な浄
化の条件下では、浄化フィルタ３の組み込み数を増すな
どの措置を採ることができる。

【００１１】(3) 本発明３では、浄化フィルタ３の通気
密度は、パーティキュレイトの流通量の多い流通上手側
ほど粗く、パーティキュレイト量が減少する流通下手側
ほど細密に設定されるので、浄化フィルタ３の負荷を流
通の全体で均一化できる。このため、当該フィルタ３の
目詰まりを防止しながら、パーティキュレイトを効率良
く捕捉できる。

【００１２】

【発明の効果】

(1) 本発明１では、浄化フィルタの前後に配置するヒー
タで排気中のパーティキュレイトを捕捉して効率良く燃
焼・除去するので、浄化フィルタでの捕捉の負担が少な
くなり、浄化フィルタの目詰まりを軽減して、長期使用
が可能になる。また、浄化フィルタはその前後のヒータ
で均一に加熱されるので、浄化フィルタにセラミックス
フィルタを選択しても、フィルタに亀裂が生じる危険は
ない。

【００１３】(2) 本発明２では、ヒータと浄化フィルタ
とを複数段に重ねるので、部分的に浄化フィルタを交換
するだけで、排気浄化器の機能を容易に再生できる。ま
た、パーティキュレイトの発生量や必要な浄化条件など
に応じて浄化フィルタの段数を任意に選択できるので、
浄化フィルタやヒータを標準化することが容易になる。

【００１４】(3) 本発明３では、浄化フィルタの通気密
度を流通下手側に向かって粗く設定するので、排気中の
パーティキュレイトを効率良く捕捉できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図１は排気浄化装置の縦断面図、図２は縦型ディー
ゼルエンジンの排気浄化装置全体の概略説明図、図３は
格子状の電熱ヒータの正面図である。

【００１６】図２に示すように、縦型ディーゼルエンジ
ンＥの排気マニホールド１１にマフラ１２を排気管１３
で接続して排気路１を構成し、当該排気管１３に排気浄
化器２を介装し、排気浄化器２で排気中のパーティキュ
レイトを主に除去可能に構成する。

【００１７】図１に示すように、上記排気浄化器２は、
筒状のケーシング７の下側から上側に排気入口室４、排
気処理室８及び排気出口室５を順番に縦向きに設け、排
気処理室８内に３個の格子状の電熱ヒータ６と２個のセ
ラミックスフィルタ３を通路横断状に夫々収容する。

【００１８】即ち、排気処理室８には、排気入口室４か
ら排気出口室５に向けて、ヒータ６、フィルタ３、ヒー
タ６、フィルタ３及びヒータ６を直列状に配置し、セラ
ミックスフィルタ３は流通方向の前後を格子状のヒータ
６でサンドイッチ状に挟まれる。図３に示す格子状のヒ
ータ６は円形の電熱線６ａ(つまり、網状のネット)の格
子の角度を少しづつずらして多層状に配設される。符号
１０は電熱ヒータ６の電源を示す。

【００１９】図１に示すように、上記セラミックスフィ
ルタ３は複数の排気流通路１６をハニカム状に構成した
ものであり、排気流通路１６の排気入口１７を排気の流
通上手側に臨ませ、排気流通路１６の排気出口１８を排
気の流通下手側に臨ませる。そして、隣接する排気流通
路１６間で排気入口１７側と排気出口１８側を封止材１
９で交互に封鎖して、排気を排気入口室４から排気流通
路１６同士の多孔質隔壁１５を介して電熱ヒータ６に向
けて通過可能に構成する。

【００２０】この場合、排気浄化器２内のセラミックス
フィルタ３は前後を挟むヒータ６で均一に加熱されると
ともに、格子状のヒータ６では、排気中のパーティキュ
レイトが電熱線６ａで捕捉されて燃焼・除去される。上
記セラミックスフィルタ３では、格子状のヒータ６で処
理されなかったパーティキュレイトが多孔質隔壁１５で
捕捉・除去される。

【００２１】そこで、本実施例の排気浄化装置の機能を
説明する。排気マニホールド１１から排気浄化器２に流
入したパーティキュレイトは、先ず、排気入口室４に臨
む最上流側の格子状のヒータ６で捕捉され、燃焼・除去
される。このため、ヒータ６の流通下手側のセラミック
スフィルタ３の捕捉の負担が少なくなり、当該フィルタ
３に対するパーティキュレイトの目詰まりは軽減され
る。また、浄化フィルタ３はその前後の電熱ヒータ６で
均一に加熱され、冒述のようにセラミックスフィルタ３
自体を局部的に直接加熱するものではないので、セラミ
ックスに亀裂が生じる危険はない。この結果、パーティ
キュレイトは排気浄化器２内のフィルタ３及びヒータ６
で捕捉、又は燃焼により有効に除去される。

【００２２】本実施例では、ヒータ６とセラミックスフ
ィルタ３をいわば２段に組み合わせて配置するので、１
段方式に比べてパーティキュレイトの排除効率が向上す
る。この場合、排気浄化器２に収容した２個の浄化フィ
ルタ３のうち、一般に、流通上手側のフィルタ３の方が
下手側に比べて目詰まり易いので、長期に使用する場合
でも、排気入口室４寄りのフィルタ３のみを交換するだ
けで、排気浄化器２の機能を容易に再生できる。尚、上
記セラミックスフィルタ３において、パーティキュレイ
トの流通量の多い上手側のフィルタ３の通気密度を粗く
設定し、流通下手側の密度を細密に設定すると（上記ハ
ニカム式のフィルタ３では、多孔質隔壁１５の設置数の
増減で、通気密度の粗・密度を調整する）、セラミック
スフィルタ３の負荷を全体で均一化できるので、フィル
タ３の目詰まりを円滑に防止しながら、パーティキュレ
イトを効率良く捕捉できる。

【００２３】図４及び図５は排気浄化装置の変形例を示
し、上記実施例の排気浄化器２内のセラミックスフィル
タ３を、図４に示す金属製のフィルタ３で代替したもの
であり、金属フィルタ３は丸孔状の流通路２０を多数個
貫設したレンコン状に構成される。

【００２４】即ち、図５に示すように、金属フィルタ３
の流通路２０の内壁には流通方向に多条の縦溝２１が刻
設され、この流通路２０内の凹凸表面でパーティキュレ
イトが効率良く捕捉される。尚、この縦溝２１は２層の
フィルタ３・３間で少しづつずらせてある。また、各流
通路２０内には、流通方向に棒状の電熱ヒータ２２が遊
嵌状に挿入され、この棒状の電熱ヒータ２２でパーティ
キュレイトを燃焼・除去するように構成してある。

【００２５】上記棒状ヒータ６は常時、又は定期的に通
電して加熱する。また、金属フィルタ３は、エンジン始
動後に、排気温及び棒状ヒータ６の加熱で速やかに昇温
して高温に維持される。このため、パーティキュレイト
は金属フィルタ３の流通路２０内で速やかに燃焼・除去
され、金属フィルタ３の負担が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気浄化装置の縦断面図である。

【図２】縦型ディーゼルエンジンの排気浄化装置全体の
概略説明図である。

【図３】格子状の電熱ヒータの正面図である。

【図４】排気浄化装置の変形例を示す金属製のフィルタ
の斜視図である。

【図５】同変形例を示す金属フィルタの流通路の概略斜
視図である。

【図６】従来技術を示す図１の相当図である。

【符号の説明】

１…排気路、２…排気浄化器、３…浄化フィルタ、４…
排気浄化器の排気入口室、５…排気浄化器の排気出口
室、６…格子状のフィルタ、Ｅ…エンジン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン(Ｅ)の排気路(１)に排気浄化器
   (２)を設け、排気浄化器(２)に浄化フィルタ(３)を収容
   し、排気浄化器(２)の排気入口室(４)を排気出口室(５)
   に浄化フィルタ(３)を介して連通し、浄化フィルタ(３)
   で排気中のパーティキュレイトを除去可能に構成したエ
   ンジンの排気浄化装置において、 上記排気浄化器(２)に格子状のヒータ(６)を通路横断状
   に設け、格子状のヒータ(６)で浄化フィルタ(３)を挟む
   ようにして、浄化フィルタ(３)の前後に当該ヒータ(６)
   を配置したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】 格子状のヒータ(６)と浄化フィルタ(３)
   との組み合わせを複数段に重ねて排気浄化器(２)内に排
   気入口室(４)から排気出口室(５)に向けて配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装
   置。
3. 【請求項３】 浄化フィルタ(３)の通気密度を排気入口
   室(４)に近いほど粗く設定し、排気出口室(５)に近いほ
   ど細密に設定したことを特徴とする請求項２に記載のエ
   ンジンの排気浄化装置。