JPH1181986A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、フィルタの反対方向に逃げるヒータ
熱を、最もエネルギーを必要とするパティキュレートを
着火させるエネルギーとして利用できる内燃機関の排気
ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】本発明の排気ガス浄化装置は、電気ヒータ
４の上流側に配置される反射板１０を、金属製で、電気
ヒータ４からの熱を直接、パティキュレートフィルタ５
の流入側端へ反射させる熱反射面１１を有した構造にし
て、電気ヒータ４の通電時、パティキュレートフィルタ
５の反対方向に逃げるヒータ熱Ｂを、熱反射板１０の熱
反射面１１の反射作用にて、パティキュレートフィルタ
の流入端に供給させるようにした。

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
スに含まれるパティキュレートをパティキュレートフィ
ルタで捕集する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関、特にディーゼルエ
ンジンから排出される排気ガス中には、カーボンを主成
分とするパティキュレート（排気微粒子）が含まれてい
る。そこで、ディーゼルエンジンを搭載した自動車で
は、ディーゼルエンジンの排気管（排気経路）に、セラ
ミック製の柱状のパティキュレートフィルタ（以下、単
にフィルタという）を有する排気ガス浄化装置を設け
て、フィルタで排気ガス中のパティキュレートを捕集す
ることが行われている。

【０００３】ところで、フィルタは、捕集されたパティ
キュレートが堆積して増えると、通気性が次第に損なわ
れる。そのため、フィルタは再生が求められる。そこ
で、自動車の排気ガス浄化装置では、ヒータ、例えば電
気ヒータで、堆積したパティキュレートをフィルタ上で
焼却することが行われている（フィルタ再生）。

【０００４】こうした焼却機能の付いた排気ガス浄化装
置は、実開平４−３４４２２号にも示されるようにケー
ス内にフィルタおよび電気ヒータ等を収容した構造が用
いられている。

【０００５】具体的には、図３に示されるようにケース
として、例えば一端側に排気ガス導入管１の導出側の端
部が挿入接続され、他端側に排気ガス導出口体２が形成
された円筒形の収容ケース３（ケースに相当）を採用
し、この収容ケース３内に流入側（排気ガス導入管１が
接続された側）から電気ヒータ４、例えば円筒形のハニ
カムフィルタ（流入側と流出側とが交互にプラグによっ
て目封じされた通路群を有するもの）で構成されるフィ
ルタ５を順に設置した構造が用いられる。なお、１ａは
排気ガス導入管１のケース内部に挿入された端部周壁の
みに形成され、エンジンからの排気ガスを収容ケース３
内へ導出させる排気ガス導出口を示し、９はディーゼル
エンジンの排気管を示す。

【０００６】そして、フィルタ５の流入端から流入側が
開放した通路６へ流れ込む排気ガスが、同通路６と流出
側が開放した通路７との間の薄い隔壁を通過する際、排
気ガス中のパティキュレートを捕集し、浄化された排気
ガスが、流出側が開放した通路７を通って排出されるよ
うにしてある。

【０００７】またフィルタ５の再生は、フィルタ５の再
生時期（フィルタ５へのパティキュレート堆積量が所定
値を超えたとき）になると、電気ヒータ４を所定時間通
電させ、フィルタ５の流入側の端面をパティキュレート
燃焼温度まで加熱して、流入端面側のパティキュレート
に着火させ、その後、再生ガス、例えば排気ガスの一部
をフィルタ５の流入側へ導入させ、フィルタ内部に形成
された火炎を流出側へ伝ぱさせて、堆積したパティキュ
レートをフィルタ５内で焼却させることにより行われ
る。

【０００８】ところで、電気ヒータ４の熱はフィルタ５
の反対方向へ逃げやすい。そこで、熱のロスを抑制する
よう、従来より、上記公報でも開示されているように図
３の如く電気ヒータ４の上流側にセラミックスで構成さ
れた熱反射板８を設置して、電気ヒータ４の通電時にフ
ィルタ５の反対方向へ逃げる熱をセラミックスの特性を
利用して蓄え、再生ガスの供給時にこの熱をセラミック
スを通過する再生ガスと熱交換させて回収することが行
われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】フィルタ５の再生工程
の中では、フィルタ５の流入端のパティキュレートに着
火するのに最も多くのエネルギーが必要とされる。とこ
ろが、電気ヒータ４から発生する熱のうち、フィルタ５
の反対方向へ逃げる熱は、熱反射板８によって、再生ガ
スに回収されるので、最もエネルギーが必要なパティキ
ュレートの着火時におけるヒータ熱の活用が不十分であ
った。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、フィルタの反対方向に逃
げるヒータ熱を、最もエネルギーを必要とするパティキ
ュレートを着火させるエネルギーとして利用できる内燃
機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の排気ガス浄化装置は、ヒータの上流
側に配置される反射板を、金属製で、ヒータからの熱を
直接、フィルタの流入側端へ反射させる構造とした。

【００１２】これにより、ヒータの通電時、フィルタの
反対方向に逃げるヒータ熱は、熱反射板の反射作用に
て、フィルタの流入端に供給される。つまり、フィルタ
の反対方向に逃げるヒータ熱は、最もエネルギーを必要
とする、フィルタ流入端のパティキュレートを着火させ
るエネルギーとして供給される。

【００１３】このことにより、パティキュレートの着火
性は向上する。しかも、着火のためのヒータの消費電力
が少なくてすむ。請求項２に記載の排気ガス浄化装置
は、排気ガスに影響されない、高い熱反射率を有する熱
反射板とするために、金属製の熱反射板をアルミ合金、
銅合金、ニッケル合金、クロム合金、亜鉛合金等の材料
で構成するか、ヒータに対向する面に上記材料のメッキ
を施して構成したことにある。

【００１４】請求項３に記載の排気ガス浄化装置は、熱
反射板が排気ガス導入管の支持部材を兼ねるようにする
ために、熱反射板を、ケースの接続された排気ガス導入
管の端部を支持するように組み付けたことにある。

【００１５】請求項４に記載の排気ガス浄化装置は、通
気孔から逃げるヒータ熱のロスを低減するために、熱反
射板より上流側に、さらに同様の構造の通気孔付きの第
２反射板を、熱反射板の通気孔と通気孔の位置を相互に
ずらして据え付け、熱反射板の通気孔から逃げるヒータ
熱もフィルタへ反射させるようにした。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に示す第１の
実施形態にもとづいて説明する。なお、図面に示される
排気ガス浄化装置において、先の「従来の技術」の項で
述べた部分と同じ部分には同一符号を付してその説明を
省略し、この項では異なる部分（発明の要部）について
説明することにする。

【００１７】本実施形態は、ヒータ熱を蓄えた後に還元
する構造でなく、ヒータ熱をリアルタイムで反射させる
熱反射板１０を採用した点で異なる。すなわち、熱反射
板１０は、収容ケース３内を遮る形状、例えば円板状に
形成した金属製の板部材から構成してある。

【００１８】具体的には、熱反射板１０には、例えば高
い反射率をもたらすアルミ合金、銅合金、ニッケル合
金、クロム合金、亜鉛合金等の材料で全体を形成して、
電気ヒータ４と対向する面に該ヒータ４からの熱をフィ
ルタ５の流入側端へ直接反射させる平滑面な熱反射面１
１を形成した構造が採用してある。そして、この材料で
の形成により、たとえ排気ガスとの接触により表面に酸
化被膜が生じても、高い反射率が保てる熱反射面１１を
得ている。

【００１９】むろん、熱反射板１０は、全体を上記した
材料で円板状に形成するのではなく、例えば円板状に形
成された基材、例えば円板状に形成された鉄板を用い、
この鉄板の電気ヒータ４と対向する面に上記材料、すな
わちアルミ合金、銅合金、ニッケル合金、クロム合金、
亜鉛合金等の材料をメッキして、熱反射面１１を形成し
ても同様である。

【００２０】もちろん、熱反射面１１の表面を研磨（鏡
面）仕上げすれば、材料自身がもたらす以上の熱反射率
を発揮することはいうまでもない。また熱反射板１０の
円板部分には、複数の通気孔１２が形成されていて、排
気ガス導入管１から熱反射板１０の上流側へ導入された
排気ガスを整流してフィルタ５の流入端へ導けるように
している。

【００２１】さらに熱反射板１０の外周部には、例えば
熱反射板１０の外周部をケース内面にならう短筒状に形
成してなる固定座１３が形成してある。そして、この固
定座１３がケース内面に固定、例えば溶接等で取着さ
れ、熱反射板１０を電気ヒータ４の上流側に据え付けて
いる。

【００２２】熱反射板１０の中央部分には、排気ガス導
入管１の例えば閉塞された挿入端（後端）が溶接等で固
定され、熱反射板１０を支持部材に活用して、排気ガス
導入管１の端部を支持させている。

【００２３】こうした熱反射板１０によって、フィルタ
５で捕集されたパテキュレートを電気ヒータ４で着火す
る際、最も多くの熱量をフィルタ５に供給できるように
している。

【００２４】すなわち、フィルタ５の再生は、電気ヒー
タ４を所定時間通電させて、フィルタ５の流入側の端面
をパティキュレート燃焼温度まで加熱し、その後、再生
ガス、例えば排気ガスの一部をフィルタ５の流入側へ導
入させることに行われる。

【００２５】このとき、パティキュレートの着火は、電
気ヒータ４から直接、フィルタ５の流入端ヘ向かうヒー
タ熱Ａと、熱反射板１０の熱反射面１１で反射してフィ
ルタ５の流入端へ向かうフィルタ５の反対方向へ逃げる
ヒータ熱Ｂとで、フィルタ５の入射端面をパティキュレ
ート燃焼温度まで加熱することにより行われる。

【００２６】これにより、フィルタ５の反対方向に逃げ
るヒータ熱は、最もエネルギーを必要とする、フィルタ
流入端のパティキュレートを着火させるエネルギーとし
て利用できる。

【００２７】つまり、フィルタ５の端面に供給される熱
量が増大する。それ故、パティキュレートの着火性を向
上させることができる。特に熱反射板１０を、排気ガス
に影響されず、高い熱反射率での熱反射を約束するアル
ミ合金、銅合金、ニッケル合金、クロム合金、亜鉛合金
等の材料で構成したり、鉄板などの基材に上記材料のメ
ッキを施して構成したので、常に高いパティキュレート
の着火性の期待できる。

【００２８】しかも、フィルタ５の端面に供給される熱
量の増大により、電気ヒータ４の消費電力が低減でき
る。そのうえ、熱反射板１０は金属製なので、セラミッ
クス製の熱反射板に比べて安価で、収容ケース３への取
り付けも容易である。加えて、熱反射板１０の厚さも薄
くできるので、排気ガス浄化装置の小型化にも寄与す
る。

【００２９】また金属製の熱反射板１１で排気ガス導入
管１の端部（後端）を支持させたので、熱反射板１０を
排気ガス導入管１の支持部材として共用化するという簡
単な構造で、不安定な排気ガス導入管１の端部を固定で
きる。

【００３０】図２は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、熱反射板１０の上流側に、該熱反射板１
０と同構造の熱反射板１５（第２熱反射板に相当）を、
熱反射板１０の通気孔１２と熱反射板１５の通気孔１２
とが相互にずれるように据え付けて、電気ヒータ４に近
い側の熱反射板１０の通気孔１２を通過したヒータ熱Ｃ
を電気ヒータ４から遠い側の熱反射板１５で反射させる
ようにしたものである。

【００３１】こうした熱反射板を二重に配置する構造
は、通気孔１２から逃げるヒータ熱Ｃのロスを低減する
ことができ、十分な通気性を確保しつつ効率の良い熱反
射が期待できる。なお、図２において上記した第１の実
施形態と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省
略した。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、ヒータの通電時、フィルタの反対方向に逃
げるヒータ熱を、熱反射板の反射作用で、フィルタの流
入端に供給させるので、フィルタの反対方向に逃げるヒ
ータ熱を、最もエネルギーを必要とするパティキュレー
トを着火させるエネルギーとして利用できる。

【００３３】この結果、パティキュレートの着火性の向
上を図ることができる上、着火のためのヒータの消費電
力の低減を図ることができる。しかも、熱反射板は金属
製なので、安価ですむ上、収容ケースへの取り付けも容
易である。

【００３４】加えて、熱反射板は厚さも薄くできるの
で、排気ガス浄化装置の小型化にも貢献するといった効
果を奏する。請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、排気ガスに影響されない、
高い熱反射率を有する熱反射板を得ることができ、常に
高いパティキュレートの着火性が期待できる。

【００３５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、熱反射板を排気ガス導入管
の支持部材として共用化するという簡単な構造で、不安
定な排気ガス導入管の端部を固定できる。

【００３６】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加え、熱反射板の通気孔から逃げ
るヒータ熱のロスを低減することができ、十分な通気性
を確保しつつ効率の良い熱反射作用を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の排気ガス浄化装置の
構造を示す側断面図。

【図２】本発明の第２の実施形態の排気ガス浄化装置の
構造を示す側断面図。

【図３】従来の排気ガス浄化装置の構造を説明するため
の側断面図。

【符号の説明】

１…収容ケース（ケース） ４…電気ヒータ（ヒータ） ５…パティキュレートフィルタ ９…排気管（内燃機関の排気経路） １０…熱反射板 １１…熱反射面 １２…通気孔 １５…第２熱反射板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気経路に設けられたケース
   と、 上記ケースに収容され排気ガス中の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と、 上記パティキュレートフィルタの流入側の端面を加熱す
   るフィルタ再生用のヒータと、 上記ケース内で上記ヒータの上流側に配置された熱反射
   板とを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、 上記熱反射板は、金属製で通気孔を有し、上記ヒータに
   対向する面が該ヒータからの熱を直接、上記フィルタの
   流入側端へ反射させる面から構成されることを特徴とす
   る内燃機関の排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 上記熱反射板は、アルミ合金、銅合金、
   ニッケル合金、クロム合金、亜鉛合金等の材料で構成さ
   れるか、上記ヒータに対向する面に上記材料のメッキが
   施されてなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
   関の排気ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 上記熱反射板の上流側に位置にして上記
   ケースに接続される排気ガス導入管と、上記排気ガス導
   入管の周壁のみに設けられた上記ケース内へ排気ガスを
   導出させる排気ガス導入口とを備え、 上記熱反射板が、上記排気ガス導入管の端部を支持する
   ように組み付けられることを特徴とする請求項１に記載
   の内燃機関の排気ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 上記ケース内で上記熱反射板より上流側
   には、さらに通気孔付きの第２反射板が、上記熱反射板
   の通気孔と通気孔の位置を相互にずらして配置されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄
   化装置。