JPS6140895Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンの排気浄化装置に関し、特
に、排気通路に排気中の微粒子成分を捕集するハ
ニカム状のフイルタ部材が配設され、該フイルタ
部材の微粒子成分の堆積による目詰まりを電気発
熱体の加熱によつて解消するようにしたものにお
いて上記電気発熱体のフイルタ部材への取付構造
に関する。

一般に、デイーゼルエンジンの排気中には多量
のカーボン粒子等よりなる微粒子成分（パテイキ
ユレート）が含まれている。そして、この微粒子
成分がそのまま大気中に放出されるのを防止して
排気を浄化するようにした排気浄化装置として、
従来、セラミツクス等の通気性を有する隔壁によ
り軸方向に貫通して延びる多数の小孔が形成され
たハニカム状で、かつ上記小孔のうち一部は上流
側開放端が、残りは下流側開放端がそれぞれブラ
インドプラグによつて閉塞されたフイルタ部材を
エンジンの排気通路に配設し、排気が上記フイル
タ部材を通過する間に排気中の微粒子成分を上記
隔壁によつて捕集するようにしたものはよく知ら
れている。

しかるに、このようなフイルタ部材を備えたも
のにおいては、エンジンが長期間に亘つて運転さ
れるとフイルタ部材に微粒子成分の堆積による目
詰まりが生じ、エンジンの排圧が上昇して出力低
下等を招くという問題がある。

そのため、従来、例えば特開昭55−131518号公
報等に開示されているように、フイルタ部材の下
流側端部に全体に亘つてニクロム線等からなる電
気発熱体を取り付け、定期的に、またはフイルタ
部材に目詰まりが生じた時点で該電気発熱体に通
電することにより、フイルタ部材に堆積した微粒
子成分を加熱燃焼させてフイルタ部材のリジエネ
レーシヨン（再生）を行うようにしたものが提案
されている。

ところが、上記提案のものでは、電気発熱体を
フイルタ部材端面の略全体に亘つて配置している
ため、電気発熱体の使用量が多いとともにその取
付け配線も難しいという問題があつた。

しかも、フイルタ部材は、高温の排気に晒され
た場合、その中央部では排気熱により熱膨張しよ
うとするが熱の周辺部への逃げが少ないことによ
つて十分に膨張しきれず、その分圧縮内部応力が
発生するのに対して、周辺部では排気通路外部へ
の熱の逃げによつて比較的低温となり、上記中央
部の膨張に引きずられて伸びようとして引張内部
応力が発生することにより、いわゆる応力分布の
不均一による熱負荷状態となり、このような熱負
荷状態は上記提案のものの如きフイルタ部材全体
への電気発熱体の配置によつてリジエネレーシヨ
ン中（電気発熱体への通電中）にさらに助勢さ
れ、その結果フイルタ部材が破損してしまうとい
う虞れがあつた。

そこで、本考案はかかる諸点に鑑み、電気発熱
体をフイルタ部材の周辺部に限定して配置するこ
とにより、フイルタ部材のリジエネレーシヨン効
率をさほど低下させることなく、リジエネレーシ
ヨン中フイルタ部材に作用する熱負荷を低減さ
せ、かつ電気発熱体の使用量を減少させるととも
にその配線を容易化することを目的とするもので
ある。

この目的のため、本考案の構成は、通気性を有
する隔壁により軸方向に貫通して延びる多数の小
孔が形成され、該小孔のうち一部は上流側開放端
が、残りは下流側開放端がそれぞれブラインドプ
ラグにより閉塞されたフイルタ部材をエンジンの
排気通路に配設してなるエンジンの排気浄化装置
において、上記フイルタ部材の径方向外周部近傍
つまり排気熱により引張内部応力が発生する周辺
部に電気発熱体を配設することにより、フイルタ
部材に堆積した微粒子成分を、電気発熱体により
加熱燃焼させ、フイルタ部材の熱負荷を少なくし
ながらそのリジエネレーシヨンを有効に行うよう
にしたものである。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図ないし第５図において、１は４つのシリ
ンダ１ａ，１ａ，…を備えた４気筒デイーゼルエ
ンジン、２は該エンジン１の各シリンダ１ａ内に
エアクリーナ３で濾過された吸入空気を供給する
吸気通路、４はエンジン１からの排気を排出する
排気通路、５はエンジン１の各シリンダ１ａ内に
燃料を噴射供給する燃料噴射ポンプである。

上記排気通路４の途中には排気中のカーボン粒
子等の微粒子成分（パテイキユレート）を捕集す
るフイルタ部材６が配設されている。

すなわち、該フイルタ部材６は通気性を有する
隔壁６ａ，６ａ，…により軸方向に貫通して延び
る多数の小孔６ｂ，６ｂ，…が形成されたハニカ
ム状のセラミツクス等からなり、かつ上記小孔６
ｂ，６ｂ，…のうちの一部は上流側開放端が、ま
た残りは下流側開放端がそれぞれ耐熱セメント等
よりなるブラインドプラグ７，７，…および８，
８，…で閉塞されており、上流端が開放された小
孔６ｂ，６ｂ，…から流入した排気を隔壁６ａ，
６ａ，…を通過させたのち下流端が開放された小
孔６ｂ，６ｂ，…へ流通させ、その間に上記隔壁
６ａ，６ａ，…で排気中の微粒子成分を捕集する
ようにしたものである。

そして、上記フイルタ部材６において、小孔６
ｂ，６ｂ，…の上流側開放端を閉塞するブライン
ドプラグ７，７，…のうちフイルタ部材６の半径
方向外周部近傍に位置するものには順に、一本の
連続したニクロム線等よりなる電気発熱体９が、
各小孔６ｂ内に折曲り状に挿入された状態で固定
支持されており、よつて該電気発熱体９はフイル
タ部材６の径方向外周部近傍に環状に配設されて
いる。

さらに、上記電気発熱体９の両端部はそれぞれ
絶縁部材１０，１０，…で絶縁されて排気通路４
外部に引き出され、その一端部はアースされてい
る一方、他端部はリレー１１を介してバツテリ１
２に接続されている。また、上記リレー１１には
制御回路１３が接続され、該制御回路１３には、
自動車の走行距離、エンジン１の運転時間、フイ
ルタ部材６の目詰まり状態等を検出して検出信号
を出力するセンサ１４と、エンジン１の排気温
度、負荷状態、回転数等をもとにして補正信号を
出力する補正回路１５とが入力接続されており、
センサ１４からの検出信号および補正回路１５か
らの補正信号に基づいて一定走行距離、一定運転
時間ごとに、あるいは目詰まり状態が所定の状態
に達したときに制御回路１３によりリレー１１を
作動させて電気発熱体９に通電するようにしてい
る。なお、この補正回路１５は、例えば走行距離
や運転時間を検出して定期的に通電するものでは
排気温度がカーボン等が自然燃焼する温度以上に
なる高負荷時には積算走行距離や運転時間をキヤ
ンセルするものであり、また排圧上昇により目詰
まりを検出するものでは運転状態の変化に伴う排
圧変動を補正するものであり、あるいはカーボン
堆積による電気抵抗変化により目詰まりを検出す
るものでは温度変化に伴う電気抵抗変化を補正す
るものである。尚、１６は電気発熱体９の小孔６
ｂへ挿入された部分（折り曲げられた部分）が互
いに接触して短絡するのを防止する絶縁板であ
る。

したがつて、上記実施例においては、エンジン
１の運転に伴つてその排気中の微粒子成分がフイ
ルタ部材６に、その上流側部分に厚く堆積するよ
うな堆積分布でもつて捕集され、このことにより
排気は浄化されながら排出される。

そして、一定期間経過後上記フイルタ部材６が
微粒子成分の堆積により目詰まり状態になると、
そのことをセンサ１４が検出して検出信号を出力
し、この検出信号により補正回路１５からの補正
信号をもとに制御回路１３が作動してリレー１１
を作動させ、このリレー１１の作動によつて電気
発熱体９が通電されて発熱しフイルタ部材６に堆
積した微粒子成分を加熱燃焼させる。その結果、
フイルタ部材６の目詰まりが解消されてそのリジ
エネレーシヨンが行われる。

その場合、上記排気に晒されたフイルタ部材６
は高温の排気熱により、第６図に示すように、そ
の中央部Ａでは径方向周辺部Ｂへの伝熱量が少な
くて高温となり、不十分な熱膨張によつて圧縮内
部応力が発生する一方、逆に周辺部Ｂでは排気通
路４外部への熱放出によつて低温となり、中央部
Ａの熱膨張に引きずられて引張内部応力が発生す
るという応力分布状態となつている。そして、本
考案では、フイルタ部材６の径方向外周部近傍、
すなわち上記した引張内部応力が発生する周辺部
Ｂに電気発熱体９が配設されているため、フイル
タ部材６のリジエネレーシヨン中、上記電気発熱
体９の通電発熱によつて上記周辺部Ｂが加熱され
て中央部Ａの温度近くまで温度上昇し、中央部Ａ
と周辺部Ｂとの熱膨張が略同等となつて両者間の
熱応力差が小さくなる。このことにより、フイル
タ部材６の内部応力分布がほぼ均一となつてフイ
ルタ部材６のリジエネレーシヨン中の熱負荷を低
減させることができ、耐久性を向上させることが
できる。

また、電気発熱体９がフイルタ部材６の径方向
外周部近傍のみに限定されて配設されているた
め、その使用量が少なくて済み、コストダウンを
図ることができるとともに、フイルタ部材６への
固定支持を容易に行うことができ、取付けの容易
化を図ることができる。

なお、フイルタ部材６中央部Ａへの電気発熱体
９の配設を省略したことによりそのリジエネレー
シヨン効率が低下することが懸念されるが、フイ
ルタ部材６の中央部Ａの温度は排気熱によつて高
いので該中央部Ａに堆積した微粒子成分は自然に
着火燃焼し易く、よつてリジエネレーシヨン効率
が実質的に低下することはない。

尚、上記実施例では、電気発熱体９をフイルタ
部材６の上流側端部に設けたが、フイルタ部材の
下流側端部や軸方向中間部に設けてもよい。しか
し、排気中の微粒子成分はフイルタ部材の上流側
部分で厚く下流側部分に向うに従つて薄くなるよ
うに堆積する傾向があるので、リジエネレーシヨ
ン効率の向上という点では上記実施例の如き配置
が好ましい。

以上説明したように、本考案によれば、エンジ
ンの排気通路に排気中の微粒子成分を捕集するハ
ニカム状のフイルタ部材を備えたエンジンの排気
浄化装置において、上記フイルタ部材の径方向外
周部近傍に、フイルタ部材に堆積した微粒子成分
を加熱燃焼させてフイルタ部材のリジエネレーシ
ヨンを行う電気発熱体を配設したことにより、フ
イルタ部材のリジエネレーシヨン効率を低下させ
ることなく、リジエネレーシヨン中、フイルタ部
材周辺部の加熱により該周辺部と中央部との熱応
力差を小さくしてその熱負荷を低減することがで
きるので、フイルタ部材の耐久性の向上を図るこ
とができる。また、電気発熱体のフイルタ部材周
辺部のみの限定配置によりその使用量を減少させ
かつフイルタ部材への固定支持を容易に行うこと
ができるので、コストダウン化および取付け容易
化をも併せ図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は全体シ
ステム図、第２図はフイルタ部材の縦断面図、第
３図はフイルタ部材を上流側からみた部分正面
図、第４図は同一部拡大図、第５図は第４図の
−線断面図、第６図はフイルタ部材の径方向の
熱負荷状態を示す説明図である。 １……エンジン、４……排気通路、６……フイ
ルタ部材、６ａ……隔壁、６ｂ……小孔、７，８
……ブラインドプラグ、９……電気発熱体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 通気性を有する隔壁により軸方向に貫通して延
   びる多数の小孔が形成され、該小孔のうち一部は
   上流側開放端が、残りは下流側開放端がそれぞれ
   ブラインドプラグにより閉塞されたフイルタ部材
   をエンジンの排気通路に配設してなるエンジンの
   排気浄化装置において、上記フイルタ部材の径方
   向外周部近傍に電気発熱体を配設したことを特徴
   とするエンジンの排気浄化装置。