JPH11210445A - 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、パティキュレートフィルタから脱落
したパティキュレートの堆積を防止する内燃機関の排気
ガス浄化装置を提供することにある。 【解決手段】本発明の排気ガス浄化装置は、縦置き配置
されるフィルタケース１の底部３ａを略擂鉢状に形成
し、フィルタケース１の底部３ａの最低部３ｂに、有底
側をケース内部に突出させて排気導入管９を接続し、こ
の排気導入管９の擂鉢状の最低部内面に臨む周面に上流
側ほど開口率が大きくなる開口１０ａ〜１０ｃをもつ排
気ガス流出口１０を形成して、フィルタケース１の底部
３ａの最低部３ｂに集溜するパティキュレートＡを、排
気ガス流出口１０から流出する排気ガスの噴流で効率良
く舞い上がらせ排気ガス流に乗せて、パティキュレート
フィルタ８へ導き、脱落したパティキュレートの堆積を
防ぐようにした。

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
ンジンから排気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、パテ
ィキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという）を
フィルタケースに収容させてな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。このため、自動車の排気ガス浄化装置では、目詰
まりを解消するために、加熱手段、例えば電気ヒータ
で、排気ガス流入側の端面をパティキュレート着火温度
まで加熱して、堆積したパティキュレートをフィルタの
排気ガス流入側から流出側へ次々に燃焼させて、フィル
タを再生することが行われている。

【０００４】こうした焼却による再生は、堆積したパテ
ィキュレートを燃焼させるのに十分な発熱量（温度）を
保ちながら、火炎がフィルタの流入側から流出側へ伝ぱ
することが望ましい。

【０００５】そこで、排気ガス浄化装置には、フィルタ
の再生が効果的に行われるよう、特開平４−３０１１３
１号公報に示されるようにディーゼルエンジンの配管
（排気経路）に、下方から排気ガスが流入する向きでフ
ィルタケース（含むフィルタ）を縦置きに取り付けて、
パティキュレートの燃焼がもたらす上昇気流をフィルタ
の排気ガス流入側から流出側へ向かう火炎の伝ぱに利用
することが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】こうした縦形に配置し
た排気ガス浄化装置は、確かにパティキュレートをフィ
ルタ上で効果的に燃焼させるできるものの、捕集された
パティキュレートは自動車の走行中の振動等によりフィ
ルタから脱落しやすい。

【０００７】特にフィルタから脱落したパティキュレー
トは、フィルタケースの入口側や排気管部分に堆積しや
すいので種々の問題を発生することがあり、改善が求め
られている。

【０００８】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、パティキュレートフィル
タから脱落したパティキュレートのケース内，排気管部
分への堆積が防げる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供
することにある。

【０００９】

【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では、縦置き配置
されるフィルタケースの底部を略擂鉢状に形成し、フィ
ルタケースの底部の最低部に、ケース内部に突出させて
排気導入管を接続し、この排気導入管の擂鉢状の最低部
内面に臨む周面に上流側ほど開口率が大きくなる開口を
もつ排気ガス流出口を形成する構造を採用して、フィル
タケースの底部の最低部に集溜するパティキュレート
を、排気ガス流出口から流出する排気ガスの噴流により
舞い上がらせ排気ガス流に乗せて、パティキュレートフ
ィルタへ導くようにした。特に排気ガス流入口は、フィ
ルタケースの擂鉢状の最低部内面に近い程、排気ガスが
大流量で噴出するよう、上流側ほど開口率が大きくなる
ように形成してあるので、フィルタケースの底部の最底
部に集まるパティキュレートは、効率よくパティキュレ
ートフィルタへ導入される。

【００１０】これにより、脱落したパティキュレートの
ケース内，排気管部分への堆積が防止される。請求項２
に記載の排気ガス浄化装置では、舞い上がったパティキ
ュレートが、パティキュレートフィルタの流入側端面に
堆積せずに良好に導入されるよう、排気ガス流出口から
流出する排気ガス流をフィルタケースの中心軸線回りに
旋回させるガイド部材を採用して、フィルタケースの底
部から舞い上がったパティキュレートが、フィルタケー
スの中心軸回りの旋回流で、パティキュレートフィルタ
の端面を横切るように移動しながら、パティキュレート
フィルタ内部へ導入されるようにしたことにある。

【００１１】

【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。図中１は、内燃機関、
例えば自動車（車両）に搭載されたディーゼルエンジン
（図示しない）から延びている排気管（排気経路に相
当）である。この排気管１は、上流側を下方、下流側が
上方に向かうように縦方向に配管してある。

【００１２】この排気管１の途中に排気ガス浄化装置２
が介装してある。排気ガス浄化装置２は、縦（上下）方
向に延びる筒形、例えば円筒形のフィルタケース３を有
していて、このフィルタケース３の上部端に形成されて
いる流出口部４と下部端に形成されている流入口部５と
がそれぞれ排気管１の上／下流部分に接続してある。

【００１３】またフィルタケース３の内部には、上流側
から熱反射板６、例えば電気ヒータから構成されるフィ
ルタ再生用ヒータ７（加熱手段）、パティキュレートフ
ィルタ８（以下、単にフィルタという）が順に設置して
あり、フィルタ８により流入口部５から流入する排気ガ
ス中のパティキュレートを捕集したり、熱反射板６およ
びフィルタ再生用ヒータ７にて再生時期を迎えたフィル
タ８を再生できるようにしてある。

【００１４】こうした縦置きのフィルタケース３の流入
口部５に、本発明の要部となる、フィルタ８から脱落し
たパティキュレートＡの堆積を防ぐ構造が採用してあ
る。この堆積防止構造には、脱落したパティキュレート
Ａをフィルタケース３内に流入する排気ガスでフィルタ
ケース３の底部３ａから舞い上げて、フィルタＡへ戻す
構造が用いられている。

【００１５】同構造には、フィルタケース３の底部３ａ
を中心部が最も最低となる略擂鉢状を形成し、この底部
の最低部３ｂに有底の排気ガス導入管９を接続して、最
低部３ａに集まるパティキュレートＡを舞い上げる構造
が採用してある。

【００１６】具体的には、排気ガス導入管９は、底側が
ケース内部に突き出るようにフィルタケース３の最低部
３ｂに接続してある。また最低部３ｂの内面が臨む排気
ガス導入管９の外周面には、上流側ほど開口率が大きく
なる開口で形成される排気ガス流入口１０が穿設してあ
る。具体的には、排気ガス流入口１０には、排気ガス導
入管９の外周面に最底部３ｂの位置から下流側へ複数
段、例えば３段、排気ガス導入管９の周方向に沿って通
孔を形成し、これら通孔の径を上流側に向かう程、開口
面積が大きくなるように変えた構造が用いてある。図１
中、１０ａは上流側の最も大きな径の通孔を示し、１０
ｂは下流側の最も小さな径の通孔を示し、１０ｃは中間
の大きさの径の通孔を示している。

【００１７】この排気ガス導入管９の開口側の端部が、
排気管１の上流部分に接続され、各通孔１０ａ〜１０ｃ
からフィルタケース３内へ導入される排気ガスの噴流を
利用して、フィルタケース３の底部に溜るパティキュレ
ートＡを効率良く舞い上げ、該排気ガス流に乗せて、そ
のままフィルタ３の流入側へ導入させるようにしてあ
る。

【００１８】すなわち、排気ガス浄化装置の作用につい
て説明すれば、今、ディーゼルエンジン（図示しない）
から排出された排気ガスが、流入口部５からフィルタケ
ース３に導入され、排気ガス中のパティキュレートをフ
ィルタ８で捕集しているとする。

【００１９】このとき、自動車の走行中の振動等によ
り、フィルタ８で捕集されたパティキュレートが脱落し
て、フィルタケース３の底部３ａに落下し、同底部３ａ
に溜るとする。

【００２０】ここで、底部３ａは略擂鉢状に形成されて
いるから、図１に示されるように底部３ａの最低部３ｂ
に集まる。このとき、排気ガス導入管９の排気ガス流入
口１０は、底部３ａの最低部３ｂに臨むように形成して
あるから、最低部３ｂに集まるパティキュレートＡは、
排気ガス流出口１０の各通孔１０ａ〜１０ｂから流出す
る排気ガスの噴流を受けて、図１中の矢印Ｘに示される
ように上方（フィルタ８側）へ舞い上がる。そして、こ
のパティキュレートＡは、排気ガス流出口１０からフィ
ルタ８へ向かう排気ガス流に乗り、排気ガスと共にフィ
ルタ８の流入側の端部へ導入されていく。

【００２１】これにより、フィルタ９から脱落したパテ
ィキュレートＡは、再びフィルタ８で捕集される。特
に、排気ガス流入口１０は上流側ほど開口率が大きくし
て、擂鉢状の最低部３ａの内面に近い程、排気ガスが大
流量で噴出されるから、フィルタケース３の最低部３ｂ
に集まるパティキュレートＡに対して効果的に舞い上が
らせる力を作用させることができ、パティキュレートＡ
が効率よくフィルタ８で捕集されていく。

【００２２】この結果、脱落したパティキュレートＡが
フィルタケース９内，排気管部分等へ堆積するのを防ぐ
ことができ、縦置き形排気ガス浄化装置の信頼性の向上
が図れる。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、排気導入管９の排気ガス流出口１０に、
同流出口１０から流出する排気ガスをフィルタケース３
の中心軸回りに旋回させるガイド部材１５を設けたもの
である。

【００２４】具体的には、ガイド部材１５は、例えば通
孔１０ａ〜１０ｃの径寸法に応じた大きさの半割りの円
弧ノズル管１５ａ〜１５ｃを用いてある。そして、これ
ら円弧ノズル管１５ａ〜１５ｃが、各通孔１０ａ〜１０
ｃの開口端に周方向に向くように接続され、各通孔１０
ａ〜１０ｃから排気ガスをフィルタケース３の軸心回り
に噴出させるようにしてある。

【００２５】この噴出によって形成される排気ガスの旋
回流により、フィルタケース３の底部３ａから舞い上が
ったパティキュレートＡは、フィルタケース３の中心軸
回りの旋回流で、フィルタ８の端面を横切るように移動
しながら、フィルタ８の内部へ導入されるので、パティ
キュレートＡの導入の際、フィルタ８の流入側端面に堆
積することなく、良好にフィルタ８に戻すことができ
る。しかも、旋回流により、パティキュレートＡは効率
良く、フィルタ８に戻せる。そのうえ、構造は簡単であ
る。

【００２６】図３は、本発明の第３の実施形態を示す。
本実施形態は、フィルタケース３の擂鉢状底部３ａの内
面に、同流出口１０から流出する排気ガスをフィルタケ
ース３の中心軸回りに旋回させるガイド部材２０を設け
たものである。

【００２７】具体的には、ガイド部材２０には、擂鉢状
の底部３ａの内面に、例えばケース３の同一周方向に曲
がる複数枚のプレート状の案内羽根２０ａを放射状に設
けた構造が用いられ、各案内羽根２０ａで各通孔１０ａ
〜１０ｃからの噴流をフィルタケース３の周方向へ曲げ
ることにより、旋回流が形成される構造にしてある。

【００２８】こうした案内羽根２０ａで形成される旋回
流でも、第２の実施形態と同様の効果を奏する。但し、
第２の実施形態、第３の実施形態において、第１の実施
形態を同じ部分には同一符号を付してその説明を省略し
た。

【００２９】なお、上述した実施形態とも、通孔１０ａ
〜１０ｃの開口面積を上流側ほど大きくした例を挙げた
が、これに限らず、他の形状、さらには他の手法で、上
流側ほど開口率が大きくなるようにした排気ガス流出口
１０を形成してもよい。

【００３０】

【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、パティキュレートフィルタから脱落したパ
ティキュレートを、排気ガス流出口から流出する排気ガ
スの噴流で舞い上がらせ排気ガス流に乗せて、パティキ
ュレートフィルタへ導くことができる。しかも、排気ガ
ス流入口は、フィルタケースの擂鉢状の最低部内面に近
い程、排気ガスが大流量で噴出するよう、上流側ほど開
口率が大きくなるように形成してあるので、フィルタケ
ースの底部の最底部に集まるパティキュレートは、効率
よくパティキュレートフィルタへ導入させることができ
る。

【００３１】それ故、脱落したパティキュレートのケー
ス内，排気管部分への堆積を防止することができ、同堆
積を原因とした問題を解消することができるようにな
り、縦置き形排気ガス浄化装置の信頼性の向上を図るこ
とができる。

【００３２】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、フィルタケースの中心軸線
回りの旋回流により、フィルタの流入側端面に堆積する
ことなく、脱落したパティキュレートをパティキュレー
トフィルタに導入させることができる。しかも、旋回流
により、脱落したパティキュレートは、効率良くフィル
タヘ導入させることができる。そのうえ、こうした効果
は、案内部材を設けるだけであるから、構造的に簡単で
ある。

【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
全体構造を、排気導入管回りを拡大した構造と共に示す
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
要部を示す斜視図。

【図３】本発明の第３の実施形態の排気ガス浄化装置の
要部を示す斜視図。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジンの排気管（排気経路） ２…排気ガス浄化装置 ３…フィルタケース ３ａ…底部 ３ｂ…最低部 ９…排気ガス導入管 １０…排気ガス流入口 １０ａ〜１０ｃ…上流側ほど開口率が大きくなる開口 １５，２０…ガイド部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に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が収容されて内燃機
   関の排気経路に排気ガスが下方から流入するように縦置
   き配置されて設けられ、底部が略擂鉢状に形成されたフ
   ィルタケースと、 上記フィルタケースの内部に底部側を突出させて上記フ
   ィルタケースの擂鉢状の底部の最低部に接続された排気
   導入管と、 上記上記排気導入管の上記底部の最低部内面に臨む周面
   に上流側ほど開口率が大きくなるように開口を穿設して
   なり、上記内燃機関からの排気ガスを上記フィルタケー
   ス内へ流出させる排気ガス流出口とを備えたことを特徴
   とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 上記排気導入管の排気ガス流出口または
   上記ケース内の擂鉢状の底部には、上記排気ガス流出口
   から流出する排気ガス流を上記フィルタケースの中心軸
   線回りに旋回させるためのガイド部材が設けられている
   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。