(57)【要約】【課題】エンジンの排気中に含まれるPMを捕集するフィルタを備える排気浄化装置において、フィルタの容量を犠牲にすることなく、フィルタ全体の温度分布およびPM堆積量の均等化を促進する。【解決手段】フィルタ１０の外周を包囲する空隙として形成される保温通路１３と、保温通路の封止される前端側にエンジン排気通路の上流側を接続する入口部１６と、フィルタ前端の全面および保温通路の開口する後端を覆う空間として画成される前部通路１７と、フィルタ後端の全面を覆う空間として画成される後部通路１８と、後部通路にエンジン排気通路の下流側を接続する出口部１９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気中に含まれるPMを捕集するフィルタを備える排気浄化装置において、フィルタの外周を包囲する空隙として形成される保温通路と、保温通路の封止される前端側にエンジン排気通路の上流側を接続する入口部と、フィルタ前端の全面および保温通路の開口する後端を覆う空間として画成される前部通路と、フィルタ後端の全面を覆う空間として画成される後部通路と、後部通路にエンジン排気通路の下流側を接続する出口部と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
保温通路の封止される前端側にエンジン排気通路の上流側を接続する入口部は、保温通路へ向けてフィルタ外周の接線方向に開口する管部分を備えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
入口部の管部分は、保温通路への開口を前部通路側へ向ける傾斜角を備えることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
フィルタの外周に沿って保温通路の前端側から前部通路に開口する後端へ向かう螺旋状のガイドを備えることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前部通路の中央部にフィルタ前端の全面中心へ向けて円錐状に隆起する凸部を備えることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの排気浄化装置、とくに排気中のPM（Particulate Matter）を捕集するフィルタの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気中に含まれるPMを捕集するフィルタを備える排気浄化装置においては、フィルタの目詰まりに対処するため、フィルタの堆積PMを燃焼除去するシステムとしてヒータ等の加熱手段や触媒の作用を積極的に高める手段が用いられる。
【０００３】
このような排気浄化装置において、PM堆積量の偏りを防止すると共に堆積PMの燃焼性を高めるため、フィルタの軸部を前後に貫通する中央通路と、フィルタの外周部に形成される外周通路と、入口部（エンジン排気通路の上流側に接続される）を外周通路の前端に継ぐ前部通路と、外周通路の後端をフィルタ前端の全面（中央通路の外周部分）に継ぐ第１通路と、フィルタ後端の全面を中央通路の前端に継ぐ第２通路と、中央通路の後端を出口部（エンジン排気通路の下流側に接続される）に継ぐ後部通路と、を備えるものが開示される（特許文献１、参照）。
【０００４】
エンジンからの排気は、入口部から前部通路，外周通路，第１通路，フィルタ，第２通路，中央通路，後部通路，出口部へこれらを順次に通過するのである。フィルタは、外周通路を流れる排気により加熱保温され、全体の温度分布の均等化が図れる。また、フィルタのPM堆積量が偏りやすい中央部分が刳り抜かれるので、PM堆積量の偏りによる異常燃焼の発生も避けられる。
【特許文献１】特開昭２００３−１４８１２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の場合、フィルタを包囲する外周通路により、フィルタ全体のPM堆積量や温度分布の偏りを防止できるものの、フィルタからその中央部分が刳り抜かれるため、従前と同一の容量を確保するのに大型化を招いてしまうという不具合が考えられる。
【０００６】
この発明は、このような不具合に対処しようとするものであり、フィルタの容量を犠牲にすることなく、フィルタのPM堆積量や温度分布の偏りを防止しえる手段の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、エンジンの排気中に含まれるPMを捕集するフィルタを備える排気浄化装置において、フィルタの外周を包囲する空隙として形成される保温通路と、保温通路の封止される前端側にエンジン排気通路の上流側を接続する入口部と、フィルタ前端の全面および保温通路の開口する後端を覆う空間として画成される前部通路と、フィルタ後端の全面を覆う空間として画成される後部通路と、後部通路にエンジン排気通路の下流側を接続する出口部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、保温通路の封止される前端側にエンジン排気通路の上流側を接続する入口部は、保温通路へ向けてフィルタ外周の接線方向に開口する管部分を備えることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、入口部の管部分は、保温通路への開口を前部通路側へ向ける傾斜角を備えることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明において、フィルタの外周に沿って保温通路の前端側から前部通路に開口する後端へ向かう螺旋状のガイドを備えることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第２の発明において、前部通路の中央部にフィルタ前端の全面中心へ向けて円錐状に隆起する凸部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明においては、エンジンからの排気は、入口部から保温通路，前部通路，フィルタ，後部通路，出口部へこれらを順次に通過するのである。保温通路から前部通路へ流れる排気は、保温通路の後端から前部通路にぶつかる流れの逆方向に開口するフィルタ前端の全面へ均等に流入するようになる。このため、フィルタのPM堆積量の偏りを防止しえるほか、保温通路を流れる排気により、これがフィルタ外周に沿って旋回すると、フィルタ外周が均等に加熱保温されるようになり、フィルタ全体の温度分布の均等化も図れるのである。その結果、フィルタの容量を犠牲にすることなく、堆積PMの異常燃焼に伴うフィルタの溶損を有効に防止できるようになる。
【００１３】
第２の発明においては、入口部から保温通路へ流入する排気は、入口部の管部分によりフィルタ外周の接線方向へ向けられ、保温通路をフィルタの外周に沿って旋回しながら前部通路へ流れるようになる。この排気の流れにより、フィルタ外周が均等に加熱保温され、フィルタ全体の温度分布の均等化を実現できるのである。
【００１４】
第３の発明においては、入口部から保温通路へ流入する排気は、入口部の管部分により、前部経路へ向けられ、保温通路をフィルタの外周に沿って旋回しながら効率よく流れるようになる。この排気の流れにより、フィルタ外周の均等な加熱保温が促進されるほか、前部通路においては、排気の旋回が拡散しながら、保温通路の後端から前部通路にぶつかる流れの逆方向に開口するフィルタ前端の全面へ均等に流入するようになる。
【００１５】
第４の発明においては、螺旋状のガイドにより、保温通路から前部通路へ流れる排気の旋回が長く残るようになり、フィルタ全体の温度分布およびPM堆積量の均等化が促進できるのである。
【００１６】
第５の発明においては、保温通路から前部通路への排気の流れは、突起の円錐面にぶつかり、反射方向へ拡散しながら、フィルタ前端の全面へ均等に流れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜図３において、１０はDPF（Diesel Particulate Filter）であり、エンジンの排気通路に介装される。DPF１０は、筒体１１（隔壁）に嵌め込まれ、隔壁１１の外周とケーシング１２の内周との間に保温通路１３が形成される。ケーシング１２は、底付き筒体に形成され、筒体の開口部に隔壁１１の一端がフランジ１４を介して支持される。
【００１８】
保温通路１３の一端（前端）はフランジ１４に封止され、保温通路１３の他端（後端）はケーシング１２の底面１５へ向けて開放されるのである。１６は保温通路１３の前端側を上流側の排気通路に接続する入口部であり、ケーシング１２の外周に取り付けられる。
【００１９】
ケーシング１２の底部に前部通路１７がDPF１０前端の全面およびDPF１０周囲に開口する保温通路１３の後端を覆う空間として形成される。２０はDPF１０後端の全面を覆う後部通路１８を画成する円錐形の蓋体であり、後部通路１８を下流側の排気通路に接続する出口部１９が形成される。
【００２０】
エンジンからの排気は、入口部１６から保温通路１３，前部通路１７，DPF１０，後部通路１８，出口部１９へこれらを順次に通過するのである。保温通路１３から前部通路１７へ流れる排気は、保温通路１３の後端から前部通路１７にぶつかる流れの逆方向に開口するDPF１０前端の全面へ均等に流入するようになる。
【００２１】
DPF１０は、ハニカム構造体に形成され、その格子状に区画される流路（セル）の入口と出口が交互に目封止される。つまり、入口の目封止される流路と出口の目封止される流路とが交互に隣接され、これらを区画する多孔質の隔壁が排気の通過を許容するようになっている。この例においては、DPF１０の隔壁に捕集されるPM（Particulate Matter）の着火温度を低めに設定するため、触媒（アルミナ等の酸化触媒）付きフィルタが採用される。
【００２２】
図４はPM堆積量と排気温度との関係を例示するものであり、PM堆積量＝PM燃焼量となる基準温度を上回る排気温度の運転状態のときは、PM燃焼量＞PM排出量となり、DPFのPM堆積量は減少する一方、基準温度を下回る排気温度の運転状態のときは、PM燃料量＜PM排出量となり、DPFのPM堆積量が増加する。そのため、基準温度を下回る排気温度の運転状態が継続すると、触媒作用による自然再生が十分に得られず、PM堆積量が所定値を超える可能性がある。このため、図示しないが、強制再生が必要になると、DPF温度を積極的に高める手段が備えられるのである。
【００２３】
図１〜図３において、入口部１６は、保温通路１３へ向けて筒体１１外周の接線方向に開口する真っ直ぐな管路に形成され、その保温通路１３への開口を前部通路１７側（下流側）へ向ける所定の傾斜角αが設定される（図１および図２、参照）。入口部１６から保温通路１３へ流入する排気は、入口部１６の真っ直ぐな管路により、下流側へ傾く接線方向へ導かれ、保温通路１３を筒体１１の外周に沿って旋回しながら前部通路１７へ効率よく流れるようになる。
【００２４】
この排気の流れにより、DPF１０外周の均等な加熱保温が促進されるほか、前部通路１７においては、排気の旋回が拡散しながら、保温通路１３の後端から前部通路１７にぶつかる流れの逆方向に開口するDPF１０前端の全面へ均等に流入するようになる。そのため、DPF１０全体の温度分布およびPM堆積量の均一化が図れ、強制再生時においても、堆積PMの局部的な異常燃焼に伴うDPFの溶損を防止できるのである。
【００２５】
図５および図６においては、ケーシング１２に隔壁１１（筒体）のフランジ１４と反対側の一端を支持する複数のステイ２１が設けられる。隔壁１１がぐらつくと、DPF１０の軸が傾いてその全面への排気の均等な流入が損なわれるのを防ぐためからである。ステイ２１は、筒体１１とケーシング１２との間において、これらの円周方向へ等間隔に配置される。ステイ２１の追加により、隔壁１１の支持が安定するため、DPF１０の軸が傾くようなこともない。なお、保温通路１３の後端（前部通路への開放部）はステイ２１に仕切られるので、ステイ２１との関係から入口部１６の傾斜角αを調整可能に構成することも考えられる。
【００２６】
図７および図８においては、筒体１１の外周に保温通路１３の前端から後端へ向かう螺旋状のガイド２２が形成される。ガイド２２は、保温通路を流れる排気の旋回を案内するものであり、これを乗り越える排気の流れを許容する高さに設定される。このため、フィルタ外周の均等な加熱保温が促進されるほか、前部通路１７において、ガイド２２に沿う排気の流れおよびガイド２２を乗り越える排気の流れにより、保温通路１３の後端から前部通路１７にぶつかる流れの逆方向に開口するDPF１０前端の全面への均等な排気の流入が促進されるのである。
【００２７】
図９においては、前部通路１７の中央部にDPF１０前端の全面中心へ向けて円錐状に隆起する凸部２３が設けられる。保温通路１３から前部通路１７への排気の流れは、滑らかな底面１５ａに沿って前部通路１７の中央部へ向けられ、突起２３の円錐面にぶつかり、反射方向へ拡散しながら、DPF１０前端の全面へ均等に流れるようになる。
【００２８】
図５および図６，図７および図８，図９については、図１〜図３と同一の部位に同一の符号を付け、重複説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の排気浄化装置に係る構成図である。
【図２】図１のＸ矢視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】この発明の排気浄化装置を説明する特性図である。
【図５】この発明の排気浄化装置に係る構成図である。
【図６】図５のＸ矢視図である。
【図７】この発明の排気浄化装置に係る構成図である。
【図８】図７のＸ矢視図である。
【図９】この発明の排気浄化装置に係る構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  DPF
１１  隔壁（筒体）
１２  ケーシング
１３  保温通路
１４  フランジ
１５，１５ａ  ケーシングの底面
１６  入口部
１７  前部通路
１８  後部通路
１９  出口部
２１  ステイ
２２  ガイド
２３  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005083220.tif 000008
【図７】
2005083220.tif 000009
【図８】
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【図９】
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