JPH10299455A

JPH10299455A - 内燃機関の排気ガス浄化装置

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Publication number: JPH10299455A
Application number: JP9118872A
Authority: JP
Inventors: Giichi Yamamoto; 義一山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】内燃機関、特にディーゼル機関の排気ガス中に
含まれる可燃性の排気物質、特に粒子状物質を燃焼さ
せ、さらにフィルターにより有害粒子状物質を除去する
とともに、必要に応じて、ＣＯ，ＮＯ_x，ＨＣのうちの
少なくとも１種の成分を除去する触媒装置を連設するこ
とによって、これら有害物質をも除去することができる
構造が簡単で、故障も少なく安定して長期間の使用に耐
え得る排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関からの排気ガスを導出する排気管
１の排出端部又は当該排気管の途中部位に連設して備え
られる排気ガス浄化装置であって、前記内燃機関側から
の排気ガスの排出口方向に向けて、排気ガスの排出に伴
う負圧によって排気ガス通路内に外部空気を流入させる
空気取入口６と、未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中に含
まれる可燃性の排気物質を燃焼させる多孔質の燃焼促進
体１０と、この燃焼促進体より下流側に設けられ、且つ
排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去するフィルター
７とが設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化装置であって、特にディーゼル・エンジンや焼玉エ
ンジン等の内燃機関からの排気ガスに多く含まれている
未燃焼や不完全燃焼の可燃性排気物質を再燃焼させると
共に他の有害排気物質をも除去し得る内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車、建設作業機、原動機、発電機及
び小型船舶等に使用される内燃機関の排気ガスは、有害
物質や大気汚染物質が多く含まれている。

【０００３】これらの内燃機関のうち、例えば、ガソリ
ンエンジンでみる限り、エンジン本体を改良するエンジ
ンモディフィケーション（エンジンの吸気系、弁タイミ
ング、燃料供給系、点火系、燃焼室、排気系の改良を含
めた対策をいう。）と、排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置
が公知であり、排気ガスの再処理方法についても、一酸
化炭素(ＣＯ)及び炭化水素(ＨＣ)だけを浄化する酸化触
媒，酸化窒素(ＮＯ_x)だけを浄化する還元触媒，ＣＯ，
ＨＣ，ＮＯ_x を同時に除去する三元触媒などの触媒を利
用した装置、あるいはサーマルリアクタを装着する方法
が公知であり、これらの技術によって排気ガス対策は相
当程度改良されるに至っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディー
ゼル機関固有なものには粒子状物質がある。ディーゼル
機関の燃料となる軽油は、ガソリンに比べて高沸点であ
るのに加えて、空気と燃料との混合過程（乱流拡散）が
燃焼の支配要因であるため、酸素不足が生じ易く粒子状
物質（炭素粒子等を含む黒煙）が発生する。また、燃焼
の改善によってＮＯ_x を低減させる対策は、燃焼温度を
低下させるか、燃焼域の酸素濃度を減少させるため、未
燃焼のＨＣや炭素系の不完全燃焼の粒子状物質の排出を
増加させる傾向となる。そして、このディーゼル機関固
有の粒子状物質（黒煙）の対策は、未だ改善されるには
至っておらず、これが大きな環境問題になっている。

【０００５】本発明は、前記技術的課題を解決するため
に完成されたものであって、その目的とするところは、
内燃機関、特にディーゼル機関の排気管に、排気ガスの
排出による負圧によって排気ガス通路内に外部空気を流
入させる空気取入口と、未燃焼や不完全燃焼の排気ガス
中に含まれる可燃性の排気物質、特に粒子状物質を燃焼
させる多孔質の燃焼促進体と、排気ガス中に含まれる粒
子状物質を除去するフィルターとを設けることによっ
て、前記可燃性の排気物質を大気中に排出する前に再燃
焼させると共に、燃焼されずに残った粒子状物質や燃焼
カス及びその他の有害粒子状物質を除去し、また必要に
応じて、フィルターの後方には排気ガス中に含まれるＣ
Ｏ，ＮＯ_x，ＨＣのうちの少なくとも１種の成分を除去
する触媒装置を連設することによって、これら有害物質
をも除去することができる上、しかも低コストにて製造
することができ、構造も簡単であるために、故障も少な
く安定して長期間の使用に耐え得る内燃機関の排気ガス
浄化装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る内燃機関の排気ガス浄化装置は、前記目的を達成する
ために、内燃機関からの排気ガスを導出する排気管の排
出端部又は当該排気管の途中部位に連設して備えられる
排気ガス浄化装置であって、前記内燃機関側からの排気
ガスの排出口方向に向けて、排気ガスの排出に伴う負圧
によって排気ガス通路内に外部空気を流入させる空気取
入口と、未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中に含まれる可
燃性の排気物質を燃焼させる多孔質の燃焼促進体と、こ
の燃焼促進体より下流側に設けられ、且つ排気ガス中に
含まれる粒子状物質を除去するフィルターとが設けられ
ていることを特徴とする。

【０００７】本発明の第２の構成に係る内燃機関の排気
ガス浄化装置は、前記目的を達成するために、内燃機関
からの排気ガスを導出する排気管の排出端部又は当該排
気管の途中部位に連設して備えられる排気ガス浄化装置
であって、前記内燃機関側からの排気ガスの排出口方向
に向けて、未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中に含まれる
可燃性の排気物質を燃焼させる目の荒い多孔質の燃焼促
進体と、排気ガスの排出に伴う負圧によって排気ガス通
路内に外部空気を流入させる空気取入口と、不完全燃焼
の排気物質を燃焼させる目の細かい多孔質の燃焼促進体
と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去するフィル
ターとが順次に設けられていることを特徴とする。

【０００８】本発明の第３の構成に係る内燃機関の排気
ガス浄化装置は、前記目的を達成するために、上述の第
１又は第２のいずれかの構成に加えて、空気流入部が、
排気管の端部に、この端部より径大且つ漏斗状の連通管
を重設させ、この排気管と連通管の異径差による隙間に
よって形成されてなることを特徴とする。

【０００９】本発明の第４の構成に係る内燃機関の排気
ガス浄化装置は、前記目的を達成するために、上述の第
１又は第２のうちのいずれか１の構成に加えて、空気流
入部が、排気管に連通管を連設し、この連通管に連通さ
れ、且つ大気に連通する分岐管であることを特徴とす
る。

【００１０】本発明の第５の構成に係る内燃機関の排気
ガス浄化装置は、前記目的を達成するために、上述の第
１ないし第３のうちのいずれか１の構成に加えて、前記
フィルターの後方には、排気ガス中に含まれる粒子状炭
素、炭化水素、一酸化炭素又は窒素酸化物のうちの少な
くとも１種の成分を除去する触媒装置が連設されてなる
ことを特徴とする。

【００１１】本発明の第６の構成に係る内燃機関の排気
ガス浄化装置は、前記目的を達成するために、上述の第
１ないし第４のうちの何れか１の構成に加えて、フィル
ターが、フィルターと触媒とを兼ね備えたフィルター・
トラップであることを特徴とする。

【００１２】前記各構成はいずれも排気ガス中に含まれ
る未燃焼や不完全燃焼の可燃性の排気物質をその大気中
への放出前に再燃焼させる構成が含まれている点におい
て共通する。この可燃性の排気物質には可燃性の気体及
び／又は粒子状物質が挙げられる。

【００１３】ここに記載の未燃焼や不完全燃焼の排気物
質の発生原因は、ディーゼル機関の燃料となる軽油は、
ガソリンに比べて高沸点であるのに加えて、空気と燃料
との混合過程（乱流拡散）が燃焼の支配要因であるた
め、酸素不足が生じ易く、未燃焼や不完全燃焼が発生し
易いことの他に、内燃機関内での燃焼温度が不十分な時
や、空気と燃料との混合比が良好でない時や、燃料噴射
弁のノズル先端からの燃料の後だれになどによっても発
生するものなので、その主成分は未燃焼の燃料であった
り不完全燃焼の炭素系物質である。

【００１４】本発明の前記いずれの構成のものにおいて
も、これら未燃焼の燃料や不完全燃焼の炭素系物質等の
可燃性の排気物質が、排気ガスと共にエンジン内から排
出されて排気管内を通過する過程において、排気通路を
遮る方向に備えた多孔質のヒーターなどからなる燃焼促
進体によって再燃焼させるようにしたものである。

【００１５】前記燃焼促進体としては、多孔質であっ
て、しかも可燃性の排気物質を加熱して燃焼させるため
のものであれば特に限定されるものではなく、網状ヒー
ター或いは多孔質の板状ヒーター又は多孔質のセラミッ
クヒーター、排気ガスの流通方向に多数の小孔が形成さ
れたハニカム状のもの等、あらゆる形状のものが挙げら
れる。

【００１６】又、前記燃焼促進体はその形状が特に限定
されるものではなく、平板状のものだけでなく、排気ガ
スの流出方向に突出するく字状や湾曲状のもの、或いは
この逆方向に突出するもの、等異形のものも含まれるの
であり、又、１層だけでなく、２層以上を適宜の間隔を
おいて設けても良く、このように構成することによっ
て、炭素系物質等の可燃性の排気物質の燃焼を一層確実
に行うことができるのである。

【００１７】なお、この燃焼促進体はエンジンの運転中
には常時ＯＮ状態が維持されるように電気的に配線接続
されている。

【００１８】この燃焼促進体は、排気ガスが連通する多
孔質に形成されているため、粒子状物質が一旦この微細
孔に引っ掛かったり、微細孔に触れながら後方に通過す
るため、これらの過程において略完全に燃焼され尽くさ
れるようになっている。

【００１９】ところで、この燃焼促進体の微細孔の大き
さは、当該燃焼促進体との接触効率や燃焼効率等の観点
から、１０μｍ〜３５０μｍの範囲、好ましくは２５μ
ｍ〜２５０μｍの範囲、更に好ましくは５０μｍ〜２０
０μｍの範囲とするのが望ましく、微細孔の大きさが、
１０μｍ未満と小さ過ぎると出力の低下や目詰まりが生
じ易く、その管理が繁雑になる虞れがあり、一方、３５
０μｍを超えると炭素系物質等の可燃性の排気物質との
接触が悪く、所要の燃焼効率が得られない虞れがあり、
いずれの場合も望ましくない。

【００２０】本発明の第２の構成に係る内燃機関の排気
ガス浄化装置においては、内燃機関側からの排気ガスの
排出口方向に向けて、未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中
に含まれる可燃性の排気物質を燃焼させる目の荒い多孔
質の燃焼促進体と、排気ガスの排出に伴う負圧によって
排気ガス通路内に外部空気を流入させる空気取入口と、
不完全燃焼の排気物質を燃焼させる目の細かい多孔質の
燃焼促進体と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去
するフィルターとが順次に設けられている。

【００２１】この場合、目の荒い多孔質の燃焼促進体
は、空気取入口より上流側、つまり内燃機関側に設けら
れており、このため、後述するフィルターの目詰まりに
よって排気ガスの排出量が低下し、その結果、前記空気
取入口から排気ガスが排出される場合においては、この
燃焼促進体によって炭素系物質等の可燃性の排気物質が
燃焼されているから、黒煙の発生が抑制され、環境の悪
化防止に役立つのである。

【００２２】又、本発明の第２の構成に係る内燃機関の
排気ガス浄化装置においては、目の荒い多孔質の燃焼促
進体と、空気取入口と、不完全燃焼の排気物質を燃焼さ
せる目の細かい多孔質の燃焼促進体とが順次に設けられ
ている。

【００２３】このように構成することによって、炭素系
物質等の可燃性の排気物質、特に粒子状炭素を、まず目
の荒い多孔質の燃焼促進体で燃焼させ、この粒子状炭素
を完全に燃焼させたり、ほぼ燃焼させて極小粒子にし、
次いで、空気を取り入れつつ、目の細かい多孔質の燃焼
促進体で残留した炭素系物質等の可燃性の排気物質を完
全に或いはほぼ完全に燃焼させることができるのであ
り、後述するフィルターの目詰まりが生じ難く、長期間
にわたって安全に使用でるのである。

【００２４】又、前記の目の荒い多孔質の燃焼促進体及
び目の細かい多孔質の燃焼促進体はその形状が特に限定
されるものではなく、平板状のものだけでなく、排気ガ
スの流出方向に突出するく字状や湾曲状のもの、或いは
この逆方向に突出するもの、等異形のものも含まれるの
であり、又、１層だけでなく、２層以上を適宜の間隔を
おいて設けても良く、このように複数段にわたって、炭
素系物質等の可燃性排気物質の燃焼を行うことができる
結果、一層確実に可燃性排気物質の燃焼を行うことがで
きるのである。

【００２５】ここにおいて、目の荒い多孔質の燃焼促進
体の微細孔の大きさは、当該燃焼促進体との接触効率や
燃焼効率等の観点から、３５μｍ〜３５０μｍの範囲、
好ましくは５０μｍ〜２５０μｍの範囲とするのが望ま
しく、一方、目の細かい多孔質の燃焼促進体の微細孔の
大きさは、当該燃焼促進体との接触効率や燃焼効率等の
観点から、１０μｍ〜１００μｍの範囲、好ましくは１
５〜５０μｍの範囲とするのが望ましい。

【００２６】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置
において、未燃焼或いは不完全燃焼の可燃性排気物質を
燃焼させるにあたり、燃焼促進体の加熱温度は、当該可
燃性の排気物質を燃焼させることができる範囲であれば
特に限定されるものではないが、一般に、５００℃以
上、特に、燃焼効率やエネルギーの効率化を図るうえ
で、好ましくは６００℃〜１２５０℃の範囲であること
が望ましい。

【００２７】前記いずれの構成の内燃機関の排気ガス浄
化装置においても、この再燃焼工程において、燃焼に必
要な酸素供給量の不足を外部から補うために、排気ガス
の排出に伴う負圧によって排気ガス通路内に外部空気を
流入させる空気取入口が、燃焼促進体の前方、すなわち
エンジン寄りに形成され、この空気取入口から流入した
空気が混ざった排気ガスが前記燃焼促進体を通過する仕
組みとなっている。

【００２８】前記空気取入口は、排気管の側壁面に開孔
を形成したもの、排気管の側壁面に外気と通じるパイプ
を連設したもの、排気管の側壁面に外気と通じるパイプ
内に空気の流入量を調節するバルブを形成したものが含
まれるが、このうち本発明の第３の構成のものにおいて
は、空気流入部が、排気管の端部に、この端部より径大
且つ漏斗状の連通管を重設させ、この排気管と連通管の
異径差による隙間によって形成されたり、或いは本発明
の第４の構成のものにおいては、空気流入部が、排気管
に連通管を連設し、この連通管に連通され、且つ大気に
連通する分岐管からなり、このように構成することによ
って、しかも、排気管の周囲から均等にしかも乱気流を
極力起こすことなく、さらに、排気ガスをこの隙間から
排出させることなく、排気管内に空気を流入させること
が可能となる。この場合、前記分岐管をジャバラ状に構
成し、この分岐管の角度を変更することにより、分岐管
の接続部近傍の断面積を変更し得るようにするのが望ま
しい。

【００２９】なお、前記いずれの構成においても、前記
燃焼促進体の後方、すなわち排気ガスの排出口側には、
排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去するフィルター
を収容したフィルターケースが連設されており、このケ
ース内のフィルターによって前記粒子状物質、すなわ
ち、燃焼されずに残った未燃焼の粒子状物質や燃焼カス
及び、他の粒子状物質が除去される。

【００３０】前記フィルターには、具体例として、金属
線や耐熱性繊維(ガラス繊維、カーボン繊維、ロックウ
ール又はセラミックウール等)製の織布や不織布更にフ
ェルト、線径０．３ｍｍ程度以下の波状のワイヤを多層
に重ね合わせたワイヤメッシュのもの、多孔質のセラミ
ック板、セラミック紙などが挙げられ、その形状として
は特に限定されるものではなく、例えば、排気通路を遮
断する円板形状、網状のもの等が挙げられるのであり、
このフィルターは１層のものだけではなく、２層以上の
ものを適宜間隔を設けて排気通路を遮断するように設け
れば良いのである。

【００３１】また、本発明の第５の構成においては、前
記フィルタの後方又は前方に、特に、後方には、フィル
ターの後方には、排気ガス中に含まれる粒子状物質、炭
化水素、一酸化炭素又は窒素酸化物のうちの少なくとも
１種の成分を除去する触媒装置が連設されているため
に、この触媒装置によって、燃焼やフィルターで除去で
きない有害排気物質が除去される。この触媒装置として
は、ＣＯ及びＨＣだけを浄化する酸化触媒，ＮＯ_x だけ
を浄化する還元触媒，ＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_x を同時に除去
する三元触媒などが挙げられるのであり、この触媒装置
としては公知のものが挙げられる。

【００３２】なお、本発明の第６の構成においては、前
記フイルター位置にフィルターと媒粒とを兼ね備えたフ
ィルター・トラップが設けられているために、排気ガス
中の微粒子の集塵と排気ガス中に含まれるＣＯ，ＨＣ、
ＮＯ_xなどの有害排気物質の除去が、このフィルター・
トラップによって同時に行えるように構成するのが望ま
しい。

【００３３】フィルター・トラップの具体例として、酸
化触媒であるコージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂ Ｏ₃ ・
５ＳｉＯ₂ ）を担体とした多孔質板からなる、セルの入
口側と出口側を交互に栓で封じた構造のウォールフロー
モノリシスタイプのもの、ムライト繊維シート（３Ａｌ
₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ）を担体としたセラミックファイバ
ー、コージライト＋アルミナを担体としたセラミックフ
ォームのもの、ＳＵＳワイヤー＋アルミナ被膜（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）を担体としたワイヤーメッシュのものなど、公知
技術のものが利用される。

【００３４】このよう構成された各構成の内燃機関の排
気ガス浄化装置は、例えばディーゼルエンジン搭載自動
車や、ディーゼルエンジンを搭載した発電機や建設機
械、焼玉エンジンやガソリンエンジン等、未燃焼或いは
不完全燃焼の可燃性排気物質(黒煙を含む。)を含む排気
ガスを発生し易い排気管の先端又はその手前の排気通路
途上に設けて使用される。なお、排気管への設置位置は
消音装置の前後何れの位置であっても構わない。また、
排気管と一体型のものであっても良く、排気管に後付け
するものであっても良い。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき詳
細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００３６】図１は本発明の内燃機関の排気ガス浄化装
置の利用状態を示すエンジン周辺部分の簡略図、図２は
同じく他の実施例である。

【００３７】これら各図に示すように、本発明の内燃機
関の排気ガス浄化装置（以下、排ガス浄化装置と略称す
る。）Ａは、内燃機関である自動車のディーゼルエンジ
ンＥの排気ガスの排出経路である排気管１に連設して使
用される。２はディーゼルエンジンＥの燃焼室の排気口
に接続されている排気マニホールド、３は排気管１の途
上に連設されている消音器（マフラー）であり、本発明
の排ガス浄化装置Ａは、図１又は図２に示すように、こ
の消音器３の前後何れの位置の排気管１に連設するもの
であっても構わない。

【００３８】本発明の排ガス浄化装置Ａは、このように
排気管２に連設することによって、排気ガスに多く含ま
れている未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中に含まれる可
燃性の排気物質を再燃焼させ、さらにその後方において
再燃焼されずに残った粒状物質や燃焼カス及び不燃性の
粒状物質をフィルターで除去したり、他の有害排気物質
を触媒装置で除去し、クリーンな排気ガスを排出するよ
うに構成したものである。

【００３９】以下、本発明の排ガス浄化装置Ａの具体的
な構成について詳述する。図３は、本発明の第１実施例
である排ガス浄化装置Ａ１の簡略図である。図３におけ
る第１実施例の排ガス浄化装置Ａ１を説明すると、前記
排気管１の排出端部（又は前記排気管１に接続された略
同径の連結管の排出端部）に、この排気管１よりも大径
を有する漏斗状端部４ａを有する連通管４のこの端部４
ａが前記排気管１の排出端部が異径差をもって重設さ
れ、しかも両管１，４との間に排気流出方向に隙間を設
けた状態で接続されており、この隙間から前記異径差に
よる隙間を経て外気に通じる通路が空気取入口６とな
る。

【００４０】また、この連通管４における漏斗状の端部
４ａの後方（排出方向）に、未燃焼や不完全燃焼の排気
ガス中に含まれる可燃性の排気物質を燃焼させる網状ヒ
ーターからなる燃焼促進体１０が排気通路を遮ぎる方向
に備えられており、この連通管４の後端に、排気ガス中
に含まれる再燃焼されずに残った粒状物質や燃焼カス及
び不燃性の粒状物質を除去するフィルター７を収容した
集塵ケース８が連設され、さらにその後方に、排気ガス
中に含まれるＣＯ，ＮＯ_x，ＨＣ等のうちの少なくとも
１種の成分を除去する触媒装置９が連設されることによ
って構成されている。

【００４１】この燃焼促進体１０の微細孔の大きさは、
当該燃焼促進体との接触効率や燃焼効率等の観点から、
１０μｍ〜３５０μｍの範囲、好ましくは２５μｍ〜２
５０μｍの範囲、更に好ましくは５０μｍ〜２００μｍ
の範囲とするのが望ましい。

【００４２】図４は前記第１実施例の改良した第２実施
例の排ガス浄化装置Ａ２を示しており、同図に示すよう
に、本実施例の排ガス浄化装置Ａ２は、空気取入口６の
外周近傍をさらなる大径を有する漏斗状のカバー１１で
覆うことによって、空気取入口６から排気通路内に埃や
粉塵などのゴミが流入するのを防ぐように構成したもの
であり、このカバー１１は、その大径部分が連通管４の
漏斗状端部４ａと反対方向に向けて前記排気管１に固設
されている。

【００４３】図５は前記第２実施例の改良した第３実施
例の排ガス浄化装置Ａ３を示しており、同図に示すよう
に、本実施例の排ガス浄化装置Ａ３は、空気取入口６よ
りもエンジンＥ側の位置における排気管１内に、更に、
目の荒い網状ヒーターからなる燃焼促進体１２が排気通
路を遮断する方向に備えたものであり、このように排気
管１内に設けた目の荒い網目を有するヒーターからなる
燃焼促進体１２と、連通管４内に設けた目の細かい網目
を有するヒーターからなる燃焼促進体１０とからなる２
段の加熱処理によって、エンジンＥより排出される未燃
焼や不完全燃焼の排気ガス中に含まれる可燃性の排気物
質を、先ず目の荒い網目で受け止めている途中や通過す
る途中で再燃焼させ、さらにここで燃焼できなかった微
粒子状物質を後方の細かい網目で受け止めて再燃焼し尽
くすようにしたものである。

【００４４】図６は、第４実施例の排ガス浄化装置Ａ４
を示しており、同図に示すように、前記第３実施例に記
載の燃焼促進体１２を空気取入口６の前方側（エンジン
Ｅ側）に備え、この空気取入口６の後方に燃焼促進体１
０を、さらにその後方にフィルターと触媒とを兼ね備え
たフィルター・トラップ装置１４を設けて構成したもの
である。このフィルター・トラップ装置１４の構造につ
いては後述する。

【００４５】図７は目の細かい燃焼促進体１０の加熱原
理を示す説明図であり、この燃焼促進体１０は、電圧調
整機１５を介し、エンジンの動力によって電気を生成す
る発電機１６の補助を得たバッテリー１７の電源によっ
て６００℃〜１２５０℃の範囲内で発熱する構成を有し
ており、エンジンキースイッチ１８のＯＮにより常時加
熱状態が維持されるように構成されている。

【００４６】この構造は、図８に示す目の荒い燃焼促進
体１２についても同様であり、図７と同様の電気回路に
より接続されている。なお、図７及び図８に記載の回路
図は、加熱手段を明瞭にするために例示したものであっ
て、この回路に限定されるものではない。また、図７及
び図８に記載の網形状も、例示であって、斜めに交差す
る網目や、ハニカム形状の網目などであっても良い。ま
た所望のミスト径に対応する微細な間隔をもって積層さ
れた電熱板であっても良い。

【００４７】ここにおいて、目の荒い多孔質の燃焼促進
体の微細孔１２の大きさは、当該燃焼促進体１２との接
触効率や燃焼効率等の観点から、３５μｍ〜３５０μｍ
の範囲、好ましくは５０μｍ〜２５０μｍの範囲とする
のが望ましく、一方、目の細かい多孔質の燃焼促進体１
０の微細孔の大きさは、当該燃焼促進体１０との接触効
率や燃焼効率等の観点から、１０μｍ〜１００μｍの範
囲、好ましくは１５〜５０μｍの範囲とするのが望まし
い。

【００４８】図９は、フィルター７を備えた集塵ケース
８内の断面図、図１０は同じく集塵ケース８を輪切りす
る方向から見た断面図であり、これら各図に示すよう
に、集塵ケース８には、例えば１０μｍ以下の微孔を有
するフィルター７が排気通路を遮断する方向に所定間隔
毎に多層備えることによって、前方で再燃焼し尽くせな
い炭素径成分からなる粒子物質の残りカスや不燃粒子状
物質を集塵する構成になっている。なお、このフィルタ
ー７は、必要に応じて集塵ケース８内から取り出して交
換したり清掃することができるように着脱できるもので
あることが望ましい。また、集塵ケース８の底面に溜ま
って滞留した粒状物質を除去するために、その底面が開
放自在であることが好ましい。

【００４９】図１１は、触媒装置９内を排気方向に対し
て直角に輪切りにして示した図であり、図１２はその一
部を拡大した図である。図１１及び図１２に示すよう
に、触媒装置９は、一体成形されたセラミック（コーテ
ィエライト）、あるいは薄い耐熱鋼の表面にアルミナを
薄く被覆（ウォッシュコート）した活性成分からなる多
孔質のモノリス担体９ａに触媒層９ｂを担持させたもの
からなる。

【００５０】触媒の活性成分としては、白金（Ｐｔ）、
及びロジウム（Ｒｈ）などが使用されている。なお三元
触媒としてＰｔ／Ｒｈを組み合わされたものであっても
良い。この他、助触媒として、酸化助触媒としてのセリ
ウム（Ｃｅ），ニッケル（Ｎｉ）、安定剤としてバリウ
ム（Ｂａ），ランタン（Ｌａ），ジルコニウム（Ｚｒ）
などを使用したものであっても良い。排気ガスはこの触
媒装置９内を通過する際に、これらの触媒層９ｂによっ
て酸化又は還元などの反応を生成し、これによって排気
ガス中に含まれるＣＯ，ＮＯ_x，ＨＣなどを低減させる
ことが可能となる。

【００５１】図１３及び図１４は、いずれも、フィルタ
ーと触媒とを兼ね備えたフィルター・トラップ装置１４
Ａ，１４Ｂを示した断面図である。このうち図１３に示
すフィルター・トラップ装置１４Ａは、捕集効率が高く
耐熱強度が高いウォールフローモノリスタイプのもの
で、酸化触媒であるコージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ₂
Ｏ₃ ・５ＳｉＯ₂ ）を担体とした多孔質板からなる、セ
ル１４Ａａの入口側と出口側を交互に栓で封じた構造と
なっている。

【００５２】これに対して図１４に示すフィルター・ト
ラップ装置１４Ｂは、排気ガスに対する圧縮圧強度が高
いコージライト＋アルミナを担体としたセラミックフォ
ーム１４Ｂａがケース内に収容されたセラミックフォー
ムタイプのものである。

【００５３】本実施例においては、これらいずれか、又
はワイヤーメッシュタイプ又はセラミックファイバータ
イプのもの、その他公知のタイプのものが使用され、こ
れにより、排気ガス中の微粒子の集塵と排気ガス中に含
まれるＣＯ，ＮＯ_x，ＨＣなどの有害排気物質の除去が
同時に行えるようにしたものである。

【００５４】図１５〜図１７はいずれも排気管１の後端
口１ｇが広径の管端で形成されており、この後端口１ｇ
内に、触媒装置９を備えた連通管の一端側を隙間を設け
た状態で接続し、この連通管４の後方にフィルター７又
はフィルター・トラップ装置（図示せず。）を備えて構
成した第５〜第７の実施例の排気ガス浄化装置Ａ５〜Ａ
７であり、いずれも前記後端口１ｇと連通管４との間に
形成される空間Ｐは、前記図３〜図６に記載の空気取入
口６と異なり、排気方向に向けた排気流通隙間である。
このように排気方向に空間Ｐを形成することによって、
フィルター７などの抵抗によって排気圧に一定以上の負
担が加わると、排気の一部を外部に排出させて、排気圧
によるエンジンへの負担を無くすようにしたものであ
り、排気量の異なる車両の排気管に同一規格の排ガス浄
化装置が取り付けられるようにもしたものである。

【００５５】このうち図１６に示す実施例の排ガス浄化
装置Ａ６は、後端口１ｇの内壁にヒダ状のフィルター７
１を備え、この空間Ｐから排出される排気ガス中の有害
粒子を除去する構成としてある。

【００５６】そして図１７に示す実施例の排ガス浄化装
置Ａ７は、後端口１ｇの側壁面に空気を流入させる小さ
な孔１ｆを複数個開設し、この孔１ｆから排気による負
圧によって空気の流入を促し、排気濃度を薄くしようと
するものである。

【００５７】図１８及び図１９はいずれも空気取入口６
１を排気管１の一部を切り欠いて形成した排ガス浄化装
置Ａ８，Ａ９であり、いずれも一定以上の排気圧が加わ
ると排気ガスの一部が外部に流出させるためのものであ
り、フィルター７などの抵抗によって排気圧に一定以上
の負担が加わると、排気の一部を外部に排出させて、排
気圧によるエンジンへの負担を無くすようにしたもので
あり、排気量の異なる車両の排気管に同一規格の排ガス
浄化装置が取り付けられるようにもしたものである。
尚、燃焼促進体の設置は、前述の場合と同様であるが、
図中では省略してある。

【００５８】図２０〜図２６に示す排ガス浄化装置Ａ１
０〜Ａ１６は、上述したように排気ガスによりフィルタ
ー７又は触媒装置に負担がかかったとき、何れも排気ガ
スの一部をフィルター７又は触媒を通さずに、直接外部
に排出させる構成のものであり、何れも、フィルター７
などの抵抗によって排気圧に一定以上の負担が加わる
と、排気の一部を外部に排出させて、排気圧によるエン
ジンへの負担を無くすようにしたものであり、排気量の
異なる車量の排気管に同一規格の排ガス浄化装置が取り
付けられるようにもしたものである。

【００５９】このうち、図２０に示す排ガス浄化装置Ａ
１０は、先端部がＹ形状に分岐した排気管１の一方にフ
ィルター７又は触媒装置を備え、他方にからはそのまま
排気ガスを排出させる構成のものである。

【００６０】このうち、図２１〜図２６に示す排ガス浄
化装置Ａ１１〜Ａ１６は、排気管１の側部から側方に向
け、更に、排気方向と平行に向けた分岐管３１を備えた
もので、このうち、図２２に示す排ガス浄化装置Ａ１２
は分岐管３１の向きを、その入口近傍箇所を排気方向と
反対方向に向くように鋭角に取り付けたもので、このよ
うにすることによって、排気圧が一定以上になるまで、
排気ガスが排出しないようしたものである。

【００６１】この場合、分岐管３１をジャバラで形成
し、その角度を変更することによって、分岐管３１の断
面積を変更し得るように構成しても良いのである。

【００６２】なお、空気の流入量の制御は、図２３に示
すように、分岐管３１の一部を可動させて空気取入口６
の大きさを可変させるようにしたもの、図２４に示すよ
うに、空気取入口６に固定弁４１を設けたもの、図２５
に示すように弾性力を有し、排気圧の大小に応じて可動
する可動弁４２を設けたもの、図２６に示すように、ア
クセルペダルなどの踏込量などの排気圧の変化によって
可動する可動弁４３等を設けたものである。又、燃焼促
進体の設置は、前述の場合と同様であるが、図中では省
略してある。

【００６３】図２７及び図２８は排気管１が複数本で構
成されている場合に対応させた排ガス浄化装置Ａ１７，
Ａ１８である。このうち、図２７に示す排ガス浄化装置
Ａ１７は、３本の排気管１Ａ、１Ｂ、１Ｃのうちの２本
の排気管１Ａ，１Ｂを１つの触媒装置９又はフィルター
で連結し、残りの１本の排気管１Ｃには何も取り付けな
いで、そのまま抵抗なく排気ガスを排出させるようにし
たものである。

【００６４】これに対して、図２８に示す排ガス浄化装
置Ａ１８は、２本の排気管１Ａ，１Ｂにそれぞれ独立し
た触媒装置９又はフィルターを左右に振り分けるように
して備え、さらに各排気管１Ａ，１Ｂの途中面を分岐管
３６で連結させたものである。

【００６５】この他、図示しないが、排気管が複数ある
場合に、そのうちの１本に前記加熱装置を備え、他の１
本にフィルターを備え、他の１本に触媒装置を備えるな
ど、各種装置を排気管ごとに種類を変えて備えることも
可能である。

【００６６】ディーゼル・エンジンを搭載した軽トラッ
クを用い、この軽トラックのディーゼル・エンジンを始
動させて５分間排気ガスを白色タオルに当てたところ、
当該白色タオルが粒子状炭素や黒煙によって黒変するこ
とが認められた。

【００６７】一方、前記排ガス浄化装置Ａ３を用い、こ
の排ガス浄化装置Ａ３を前記軽トラックに連設し、当該
ディーゼル・エンジンを始動させて３０分間排気ガスを
白色タオルに当てても変色は認められなかった。

【００６８】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装
置においては、前記構成を有し、内燃機関、特にディー
ゼル機関の排気管に、排気ガスの排出による負圧によっ
て排気ガス通路内に外部空気を流入させる空気取入口
と、未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中に含まれる可燃性
の排気物質、特に粒子状物質を燃焼させる多孔質の燃焼
促進体と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去する
フィルターとを設けることによって、前記未燃焼或いは
不完全燃焼によって生成した可燃性の排気物質を大気中
に排出する前に再燃焼させると共に、燃焼されずに残っ
た粒子状物質や燃焼カス及びその他の有害粒子状物質を
除去し、また必要に応じて、フィルターの後方には排気
ガス中に含まれるＣＯ，ＮＯ_x，ＨＣのうちの少なくと
も１種の成分を除去する触媒装置を連設することによっ
て、これら有害物質をも除去することができる上、しか
も低コストにて製造することができ、構造も簡単である
ために、故障も少なく安定して長期間の使用に耐え得る
極めて有用な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の利
用状態を示すエンジン周辺部分の簡略図である。

【図２】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の他
の利用状態を示すエンジン周辺部分の簡略図である。

【図３】本発明の第１実施例である排気ガス浄化装置の
簡略図である。

【図４】本発明の排気ガス浄化装置の改良例である第２
実施例を示す簡略図である。

【図５】本発明の排気ガス浄化装置の改良例である第３
実施例を示す簡略図である。

【図６】本発明の排ガス浄化装置の改良例である第４実
施例を示す簡略図である。

【図７】本発明で好適に用いられる燃焼促進体の加熱原
理を示す説明図である。

【図８】本発明で好適に用いられる目の荒い燃焼促進体
を排気通路側から見た説明図である。

【図９】本発明で好適に用いられるフィルターを備えた
集塵ケースの断面図である。

【図１０】本発明で好適に用いられる集塵ケースの横断
面図である。

【図１１】本発明で好適に用いられる触媒装置を排気方
向に対して直角に輪切りにして示した説明図である。

【図１２】図１１の一部を拡大した断面図である。

【図１３】本発明で好適に用いられるフィルターと触媒
とを兼ね備えたフィルター・トラップ装置の断面図であ
る。

【図１４】本発明で好適に用いられるフィルターと触媒
とを兼ね備えた他のフィルター・トラップ装置の断面図
である。

【図１５】本発明の第５実施例の排気ガス浄化装置を示
す簡略図である。

【図１６】本発明の第６実施例の排気ガス浄化装置を示
す簡略図である。

【図１７】本発明の第７実施例の排気ガス浄化装置を示
す簡略図である。

【図１８】本発明の第８実施例の排気ガス浄化装置を示
す簡略図である。

【図１９】本発明の第９実施例の排気ガス浄化装置を示
す簡略図である。

【図２０】本発明の第１０実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２１】本発明の第１１実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２２】本発明の第１２実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２３】本発明の第１３実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２４】本発明の第１４実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２５】本発明の第１５実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２６】本発明の第１６実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２７】本発明の第１７実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【図２８】本発明の第１８実施例の排気ガス浄化装置を
示す簡略図である。

【符号の説明】

Ａ排気ガス浄化装置Ａ１〜Ａ１８排気ガス浄化装置１排気管４連通管６空気取入口７フィルター８集塵ケース９触媒装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関からの排気ガスを導出する排気
管の排出端部又は当該排気管の途中部位に連設して備え
られる排気ガス浄化装置であって、前記内燃機関側からの排気ガスの排出口方向に向けて、
排気ガスの排出に伴う負圧によって排気ガス通路内に外
部空気を流入させる空気取入口と、未燃焼や不完全燃焼
の排気ガス中に含まれる可燃性の排気物質を燃焼させる
多孔質の燃焼促進体と、この燃焼促進体より下流側に設
けられ、且つ排気ガス中に含まれる粒子状物質を除去す
るフィルターとが設けられていることを特徴とする内燃
機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】内燃機関からの排気ガスを導出する排気
管の排出端部又は当該排気管の途中部位に連設して備え
られる排気ガス浄化装置であって、前記内燃機関側からの排気ガスの排出口方向に向けて、
未燃焼や不完全燃焼の排気ガス中に含まれる可燃性の排
気物質を燃焼させる目の荒い多孔質の燃焼促進体と、排
気ガスの排出に伴う負圧によって排気ガス通路内に外部
空気を流入させる空気取入口と、不完全燃焼の排気物質
を燃焼させる目の細かい多孔質の燃焼促進体と、排気ガ
ス中に含まれる粒子状物質を除去するフィルターとが順
次に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガ
ス浄化装置。
【請求項３】空気流入部が、排気管の端部に、この端
部より径大且つ漏斗状の連通管を重設させ、この排気管
と連通管の異径差による隙間によって形成されてなる請
求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】空気流入部が、排気管に連通管を連設
し、この連通管に連通され、且つ大気に連通する分岐管
である請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化
装置。
【請求項５】フィルターの後方には、排気ガス中に含
まれる粒子状物質、炭化水素、一酸化炭素又は窒素酸化
物のうちの少なくとも１種の成分を除去する触媒装置が
連設されてなる請求項１ないし４の何れかの１項に記載
の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項６】フィルターが、フィルターと触媒とを兼
ね備えたフィルター・トラップである請求項１ないし５
のいずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。