(57)【要約】【課題】  フィルタの温度分布を均一化する排気浄化装置を提供する。【解決手段】  隔壁４により画成される複数のセル３を有し、各セル３の入口と出口が交互に目封じされたフィルタ２を備え、エンジンの排気がこの隔壁４に開口した細孔を通る過程で浄化される構成とした排気浄化装置１において、フィルタ２の外周部に位置するセル３の流路長さをその内周部に位置するセル３の流路長さより短く形成し、フィルタ２の外周部における排気の通気抵抗をフィルタ２の内周部における排気の通気抵抗よりも小さくした。【選択図】    図１
2005315141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により画成される複数のセルを有し、各セルの入口と出口が交互に目封じされたフィルタを備え、エンジンの排気がこの隔壁に開口した細孔を通る過程で浄化される構成とした排気浄化装置において、
前記フィルタの外周部に位置する前記セルの流路長さをその内周部に位置する前記セルの流路長さより短く形成し、前記フィルタの外周部における排気の通気抵抗をフィルタの内周部における排気の通気抵抗よりも小さくしたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記フィルタの下流側端部に突出する内周凸部を形成した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】
前記フィルタの下流側端部に球状に突出する内周凸部を形成した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】
前記フィルタの上流側端部に突出する内周凸部を形成した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５】
前記フィルタの上流側端部と下流側端部にそれぞれ突出する内周凸部を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気通路に介装されるフィルタを備え、排気を浄化する排気浄化装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ、以下ＰＭと称する）を低減する排気浄化装置として、上流側から酸化触媒（ＤＯＣ）とＰＭを捕集するフィルタ（ＤＰＦ）が並んで設けられた連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＣＲ−ＤＰＦと称する）の開発が注目されている。このＣＲ−ＤＰＦは、エンジンの排気中に含まれるＰＭをフィルタに捕集しつつ、その捕集ＰＭを燃焼除去するものである。酸化触媒はフィルタの上流側に設けられ、酸化触媒において排気中に含まれるＮＯをＮＯ2に変換することによりフィルタにおける捕集ＰＭの比較的低い低温域で燃焼させるとともに、酸化触媒における酸化反応熱によりフィルタを加熱するようになっている。
【０００３】
トラップ型のフィルタは、セラミック製ハニカム構造体に目封じタイプの細長い流路（以下、セルと称する）が複数形成されている。エンジンの排気はこのセルを画成形成する隔壁の細孔を通過することにより濾過され、パティキュレートが隔壁に捕集される。
【０００４】
特許文献１に開示されたフィルタは、フィルタの外周部における触媒層の活性を高めるために、フィルタの外周部における隔壁の通気抵抗を部分的に小さくしている。
【特許文献１】特開２００３−２１４１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図６に示すように、円柱状のフィルタ２を備える従来の排気浄化装置にあっては、フィルタ２を通過する排気の流速分布が図６に矢印で示すように内周部と外周部で異なるため、図７に示すように、フィルタ２の温度分布が不均一になる。このため、フィルタ２の捕集ＰＭを燃焼除去する再生時に、フィルタ２の下流側外周端部Ａに捕集されたＰＭが十分に燃焼除去されず、排気の円滑な流通を妨げて圧力損失が増えるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フィルタの温度分布を均一化する排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、隔壁により画成される複数のセルを有し、各セルの入口と出口が交互に目封じされたフィルタを備え、エンジンの排気がこの隔壁に開口した細孔を通る過程で浄化される構成とした排気浄化装置において、フィルタの外周部に位置するセルの流路長さをその内周部に位置するセルの流路長さより短く形成し、フィルタの外周部における排気の通気抵抗をフィルタの内周部における排気の通気抵抗よりも小さくした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、フィルタの外周部に位置するセルの流路長さをその内周部に位置するセルの流路長さより短く形成し、フィルタの外周部における排気の通気抵抗をフィルタの内周部における排気の通気抵抗よりも小さくしたことにより、フィルタに導かれる排気がフィルタの内周部に集まることが抑えられ、フィルタの温度分布を均一化することができる。
【０００９】
このため、フィルタをディーゼルパティキュレートフィルタとして用いる場合、フィルタの捕集ＰＭを燃焼除去する再生を均一に行い、フィルタの圧力損失を小さく維持することができる。また、フィルタに触媒を担持する場合、触媒による排気の浄化作用が均一に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、ディーゼルエンジンの排気浄化装置１にフィルタ（ＤＰＦ）２が備えられる。このフィルタ（ＤＰＦ）２は、コジェライト、ＳｉＣ等からなる多孔質のハニカム構造体によって形成され、隔壁４により複数のセル３が格子状に画成され、各セル３は排気通路の流路方向に延びている。フィルタ２は、各セル３の入口と出口が交互に目封じされ、その入口が目封じされるセル３とその出口が目封じされるセル３とが隣接している。エンジンの排気が各セル３を画成する隔壁４に開口した細孔を通過することにより、フィルタ２は排気中のＰＭを隔壁４に捕集して排気を浄化するようになっている。
【００１２】
この排気浄化装置は、連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＣＲ−ＤＰＦ）として用いられ、エンジンの排気中に含まれるＰＭをフィルタ２に捕集しつつ、その捕集ＰＭを燃焼除去するものである。エンジンの排気通路には図示しない酸化触媒（ＤＯＣ）がフィルタ２の上流側に介装され、酸化触媒において排気中に含まれるＮＯをＮＯ2に変換することによりフィルタにおける捕集ＰＭの比較的低い低温域で燃焼させるとともに、酸化触媒における酸化反応熱によりフィルタ２を加熱し、フィルタ２に捕集されたＰＭを燃焼除去するようになっている。
【００１３】
この例において、フィルタ２にはプラチナ等の触媒が担持されている。これにより、隔壁４に捕集されるＰＭの燃焼可能な着火温度が低くなり、捕集ＰＭの燃焼除去が促進される。
【００１４】
ところで、ケーシング５を介してフィルタ２に導かれる排気の流速分布は内周部から外周部にかけて低下するため、フィルタ２を通過する排気がフィルタ２の内周部に集まろうする。
【００１５】
本発明はフィルタ２を通過する排気の流速分布を均一化するため、フィルタ２の外周部に位置するセル３の流路長さをその内周部に位置するセル３の流路長さより短く形成し、フィルタ２の外周部における排気の通気抵抗をフィルタ２の内周部における排気の通気抵抗よりも小さくする。
【００１６】
本実施形態では、円柱状をしたフィルタ２の下流側外周端部を環状に削除し、フィルタ２の下流側端部に円柱状に突出する内周凸部２ａを形成した。
【００１７】
円柱状をしたフィルタ２の下流側外周端部を環状に削除することにより、フィルタ２の外周部における排気の通気抵抗をフィルタ２の内周部における排気の通気抵抗よりも小さくする。
【００１８】
こうしてフィルタ２の通気抵抗が内周部より外周部で高められることにより、ケーシング５を介してフィルタ２に導かれる排気がフィルタ２の内周部に集まることが抑えられ、フィルタ２を通過する排気の流速分布を均一化し、フィルタ２の温度分布を均一化する。
【００１９】
図２はフィルタ２の捕集ＰＭを燃焼除去する再生時におけるフィルタ２の温度分布を示す。これに示すように、フィルタ２の略全域を高温部分とすることができるため、フィルタ２の捕集ＰＭが均一に燃焼除去される。この結果、フィルタ２は外周部のセル３においても内周部のセル３と同様に排気の流れが円滑に維持され、フィルタ２の圧力損失を小さく保つことができる。
【００２０】
次に、図３に示す他の実施形態は、円柱状をしたフィルタ２の下流側外周端部を環状に削除し、フィルタ２の下流側端部に球状に突出する内周凸部２ｂを形成するものである。
【００２１】
この場合、内周凸部２ｂを球状に突出させることにより、各セル３の通路長がフィルタ２の径方向について漸次変わるため、フィルタ２を通過する排気の流速分布をさらに均一化し、フィルタ２の温度分布を均一化することができる。
【００２２】
次に、図４に示す他の実施形態は、円柱状をしたフィルタ２の上流側外周端部を環状に削除し、フィルタ２の上流側端部に円柱状に突出する内周凸部２ｃを形成するものである。
【００２３】
この場合、内周凸部２ｃを突出させることにより、各セル３の通路長がフィルタ２の径方向について段階的に変わるため、フィルタ２を通過する排気の流速分布を均一化し、フィルタ２の温度分布を均一化することができる。
【００２４】
次に、図５に示す他の実施形態は、円柱状をしたフィルタ２の上流側外周端部と下流側外周端部をそれぞれ環状に削除し、フィルタ２の上流側端部と下流側端部に円柱状に突出する内周凸部２ｃと内周凸部２ａを形成するものである。
【００２５】
この場合も、内周凸部２ｃと内周凸部２ａをそれぞれ突出させることにより、各セル３の通路長がフィルタ２の径方向について段階的に変わるため、フィルタ２を通過する排気の流速分布を均一化し、フィルタ２の温度分布を均一化することができる。
【００２６】
なお、フィルタ２はディーゼルエンジンのＰＭを低減する排気浄化装置として用いることに限らず、例えばガソリンエンジン等において排気中の未燃成分を酸化させる酸化触媒として用いてもよい。
【００２７】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の排気浄化装置は、例えばディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質ディーゼルパティキュレートフィルタ、ガソリンエンジンの排気を浄化する触媒等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態を示すフィルタの斜視図。
【図２】同じくフィルタの温度分布図。
【図３】他の実施形態を示すフィルタの断面図。
【図４】他の実施形態を示すフィルタの斜視図。
【図５】他の実施形態を示すフィルタの斜視図。
【図６】従来例を示すフィルタの流速分布図。
【図７】同じくフィルタの温度分布図。
【符号の説明】
【００３０】
１  排気浄化装置
２  フィルタ
２ａ，２ｂ，２ｃ  内周凸部
３  セル
４  隔壁
【図１】
2005315141.tif 000003
【図２】
2005315141.tif 000004
【図３】
2005315141.tif 000005
【図４】
2005315141.tif 000006
【図５】
2005315141.tif 000007
【図６】
2005315141.tif 000008
【図７】
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