JPH06229228A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は酸化触媒とフィルタを備えた排気浄
化装置において、酸化触媒に高い浄化能力を必要とせ
ず、効果的に再生時の未浄化成分となる排気成分を浄化
することを目的とする。 【構成】 フィルタ２，３よりも排気上流側の排気通路
に酸化触媒２１，２２を配置し、パティキュレート捕集
時は排気ガスが酸化触媒・フィルタと流れ、フィルタ再
生時にはフィルタ・酸化触媒と再生用ガスが流れるよう
にする。これにより捕集時及び再生時において、フィル
タ再生時、未浄化部分となる排気成分を浄化することが
でき、小さな能力の酸化触媒を以って排気浄化可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンより
排出されるディーゼル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を排気通路に備えた排気浄化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気中には排気微
粒子、即ちパティキュレートが多く含まれているため、
通常エンジンの排気通路にはこのパティキュレートを捕
集するためのパティキュレートフィルタ（以下、フィル
タと呼ぶ）が装着されている。また、このフィルタは、
使用に伴ってその内部に蓄積されるパティキュレートの
量が増えると通気性が次第に損なわれ、エンジン性能も
低下することになるため、パティキュレート捕集量に応
じて定期的に電気ヒータなどでフィルタを加熱し、同時
にパティキュレート燃焼のための再生用ガス（２次空気
など）を供給してパティキュレートを燃焼する、所謂フ
ィルタの再生処理が行われるようになっている。

【０００３】ところで、このようなフィルタ再生にあた
って、排出されるパティキュレート燃焼ガス中には、す
すの不完全燃焼によって生じる一酸化炭素（ＣＯ）や炭
化水素（ＨＣ）が含まれており、更にソフ（ＳＯＦ）と
呼ばれる可溶有機成分もパティキュレートからの遊離に
よって排出され、このまま車外に排出すると周囲環境を
悪化する恐れがある。

【０００４】このような問題に対処し、特開平４−１８
３９１７号公報にはフィルタ再生時の再生燃焼ガスを排
出する再生燃焼ガス排出管に酸化触媒を設け、再生燃焼
ガスを浄化した後、排出する排気浄化装置が開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化触
媒を装着した上記排気浄化装置では、パティキュレート
捕集時に排気ガスがそのままフィルタに流入する配管構
造となっているため、酸化触媒の浄化対象物であるとこ
ろの、フィルタ再生時の未浄化成分となる排気成分が、
フィルタ再生時に一挙に排出されることになるため、当
然ながらこれらの排気成分を浄化する酸化触媒としては
高い浄化能力が要求され、コスト的にもシステム全体が
高くなるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑み、例えば
酸化触媒に代表されるような排気浄化手段に対し、高い
浄化能力を必要とせず、効果的に再生時の未浄化成分と
なる排気成分を浄化することのできる排気浄化装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明によれば、ディーゼルエンジンの排気通路に
パティキュレートを捕集するフィルタを設け、該フィル
タのパティキュレート捕集量に応じてフィルタを加熱し
てフィルタ再生するディーゼルエンジンの排気浄化装置
において、上記フィルタより排気上流側の排気通路に、
フィルタ再生時の未浄化成分となる排気成分を浄化する
排気浄化手段を設けると共に、フィルタ再生時、フィル
タ再生用ガスをフィルタの下流側よりフィルタ及び上記
排気浄化手段に向けて供給する再生用ガス供給手段を設
けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装
置が提供される。

【０００８】

【作用】再生燃焼ガス排出管に排気浄化手段を設けるの
ではなく、フィルタより排気上流側の排気通路に排気浄
化手段を設けるため、パティキュレート捕集時に排気が
排気浄化手段からフィルタへと流れ、この時、フィルタ
再生時に未浄化成分となり得る排気成分がある程度浄化
できる。

【０００９】また、フィルタ再生時には、フィルタは加
熱されると共に、再生用ガスがフィルタ下流側よりフィ
ルタ及び排気浄化手段に向けて供給されるため、未浄化
成分が排気浄化手段により浄化される。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、機関の排気通路
に２つのフィルタを備え、フィルタ再生時、下流側より
上流側にかけて再生用２次空気を供給する逆流再生方式
のデュアルフィルタタイプの排気浄化装置に例をとり、
本発明を説明する。本発明による排気浄化装置の概略的
構成を示す図１に関し、１はディーゼルエンジン本体Ｅ
からの排気ガスをフィルタ２，３に導く排気管である。
フィルタ２，３は排気ガス中のパティキュレートを捕集
するため、多数のセルの端部に交互にプラグを配したハ
ニカムフィルタとして構成されており、パティキュレー
ト捕集時、排気ガスはその上流側端部が開口したセルか
ら入り、隔壁を通過した後、下流側端部が開口したセル
からフィルタ外へと抜けていく。

【００１１】排気管１から各フィルタ２，３への分岐部
ａ、及びフィルタ２，３からの合流部ｂには、フィルタ
再生時においてエンジンＥからの排気流れを変える第１
排気制御弁４及び第２排気制御弁５が設けられており、
これらの制御弁は対応する各アクチュエータ６，７によ
って駆動され、アクチュエータ６，７の作動は、それら
へのバキューム導入を制御する負圧切換弁（ＶＳＶ）８
ａ，８ｂ，９ａ，９ｂに対して開閉信号を出力する制御
回路（ＥＣＵ）１０によって作動制御される。

【００１２】排気通路の合流部ｂより排気上流側の各分
岐管１ａ，１ｂには、対応するフィルタ再生時、再生対
象となるフィルタ２，３に再生用２次空気を供給する２
次空気供給管１１が接続され、その端部にはその空気吐
出量をＥＣＵ１０によって可変制御される電動エアポン
プ１２が設けられる。又、この２次空気供給管１１に
は、第２排気制御弁７同様、ＶＳＶ１３によって電動エ
アポンプ１２から２次空気供給路を開閉する供給管開閉
弁１４と、これよりも空気流れ下流側において各フィル
タ２，３への２次空気供給を制御する第１開閉弁１５及
び第２開閉弁１６とが夫々設けられる。

【００１３】この排気浄化装置はフィルタ再生時、交互
にフィルタ再生するシステムとして構成されており、フ
ィルタ再生のため各フィルタ２，３の排気下流側の端部
には、交互に通電発熱する電気ヒータ１７，１８が設け
られ、ＥＣＵ１０によってその通電オンオフが制御され
る。又、本排気浄化装置では、フィルタ再生時期、即ち
各フィルタ２，３に捕集されたパティキュレート量の検
出のため、フィルタ２，３前後の排気圧力により装置全
体としての圧力損失値（差圧）を検出する差圧センサ１
９が設けられ、その出力信号はＥＣＵ１０に入力される
ようになっている。

【００１４】装置には上述した差圧センサ１９の他、フ
ィルタ２，３に流れる排気の温度Ｔinを検出する排気温
センサ２０などが設けられ、この他ＥＣＵ１０にはエン
ジン運転状態を示すパラメータとしてエンジン回転数Ｎ
や、スロットル開度Ｔｈ、又エンジン水温Ｔｈｗ、吸入
空気量Ｇａなどが入力される。そしてＥＣＵ１０は差圧
センサ１９から得られたフィルタ２，３の差圧ΔＰや排
気温センサ２０からのフィルタ入ガス温度Ｔinに基づい
てパティキュレート捕集量Ｇを算出し、これが予め定め
られた捕集所定値を越えた時に、フィルタ再生時期と判
断することになる。

【００１５】排気浄化手段として、本実施例では各フィ
ルタ２，３よりも排気上流側に、排気ガス中のＨＣやＣ
Ｏを酸化する酸化触媒２１，２２が配置される。また、
その上流側の各分岐管１ａ，１ｂには、フィルタ再生
時、再生対象となるフィルタ２，３からパティキュレー
ト燃焼ガス（以下、再生燃焼ガスと呼ぶ）を取り込む再
生燃焼ガス排出管２３が接続され、その端部は図示する
ように大気開放されるか、或は排気合流部ｂよりも下流
側に設けられたマフラー２４より排気下流側の排気管１
に接続される。

【００１６】又、この再生燃焼ガス排出管２３には先の
２次空気供給管１１同様、再生燃焼ガス排出路を開閉す
る排出管開閉弁２５と、これよりもガス流れ上流側にお
いて各フィルタ２，３からのガス流入を制御する第３開
閉弁２６及び第４開閉弁２７とが夫々設けられ、第３開
閉弁２６は第１開閉弁１５と共にＥＣＵ１０によって作
動制御されるＶＳＶ２８によって、又、第４開閉弁２７
は第２開閉弁１６と共にＥＣＵ１０によって作動制御さ
れるＶＳＶ２９によって夫々開閉制御される。

【００１７】以上のように構成された排気浄化装置のパ
ティキュレート捕集作動及びフィルタ再生作動を、その
時の排気流れを実線矢印、再生用ガス流れを点線矢印で
示す図２及び図３を参照しながら以下に説明する。図２
に示すパティキュレート捕集状態において、第１排気制
御弁４は図示するように中立位置を占めると共に上述し
た各開閉弁１４〜１６及び２５〜１７は閉弁する。

【００１８】この結果、エンジンＥからの排気ガスはま
ず排気分岐部ａで二手に分岐され、各分岐管１ａ，１ｂ
を介して酸化触媒２１，２２と各フィルタ２，３を通過
し、合流部ｂにおいて再度合流され、マフラー２４側へ
と流れていく。そして、この酸化触媒２１，２２を通過
する過程において排気ガス中のＣＯやＨＣは、ほとんど
酸化浄化されるが、可溶有機成分は、部分的に酸化浄化
され、その未浄化分は、スス成分に吸着されながら、フ
ィルタに捕集される。

【００１９】差圧センサ１９によって検出されるフィル
タ圧損値ΔＰと、各種センサによって検出される運転条
件とにより算出されるパティキュレート捕集量が所定値
を超え、フィルタ再生時期と判定されたならば、装置と
してはまずフィルタ２から再生開始するべくＥＣＵ１０
（図１）からＶＳＶ８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂへの開弁信
号出力によって各排気制御弁４，５は図３に示すような
位置に移動される。

【００２０】この結果、排気ガスの流れは分岐部ａでフ
ィルタ３の方向に偏向され、酸化触媒２２、フィルタ３
を経由した後、分岐管１ｂを介してマフラー２４側へと
流れ、上述したような排気浄化が継続される。一方、フ
ィルタ２側においては、電気ヒータ１７に通電してフィ
ルタ加熱し、ここに捕集されているパティキュレートに
着火すると共に、電動エアポンプ１２を作動開始させ、
フィルタ再生用ガスとしての２次空気をフィルタ２のみ
に供給する。又、２次空気供給管１１においては、第２
開閉弁１６のみが閉弁し２次空気の分岐管１ｂへの流出
と排気ガスの供給管内流入を防ぐようになっており、再
生燃焼ガス排出管２３においては排出管開閉弁２５及び
第３開閉弁２６が開き、第４開閉弁２７が閉じ、フィル
タ２から排出されるパティキュレート燃焼ガスを矢印点
線のように大気に排出することになる〔ＶＳＶ１３，２
９（図１）がＯＮでＶＳＶ３０がＯＦＦ；〕。

【００２１】この時、フィルタ２から排出される再生燃
焼ガスの中には、ススと可溶有機成分の不完全燃焼及び
脱離によって生じたＨＣ，ＣＯ、及び可溶有機成分が含
まれている。このような再生時の未浄化成分は、フィル
タ２より再生用ガス流れ下流側に設けられた、酸化触媒
２１によってＣＯ₂ やＨ₂ Ｏなどの安定物質に変えられ
て車外排出されることになる。

【００２２】そして、この時点でフィルタ２から排出さ
れる未浄化成分の量は、それまでエンジンから排出され
た未浄化成分の総量を一定とすると、前述したようにパ
ティキュレート捕集の際にある程度の量が酸化触媒２１
によって既に浄化されているために、酸化触媒をフィル
タ上流側の排気通路に設けない場合と比較して格段に低
く、従ってこの時未浄化成分を浄化する酸化触媒の容量
・能力もそれだけ小さくても良いことになる。

【００２３】このようにしてフィルタ２内のパティキュ
レート燃焼が終了したならば、次に装置は電気ヒータ１
８を通電すると共に第１排気制御弁４及び第２排気制御
弁５の弁位置を図中点線位置に移し、第１開閉弁１５及
び第３開閉弁２６を閉じて２次空気を今度はフィルタ３
に供給する。この結果、今度はフィルタ３に捕集されて
いたパティキュレートが着火・燃焼されることとなり、
この時にもフィルタ２再生時と同様に再生時の未浄化成
分が酸化触媒２２によって浄化されることになる。

【００２４】以上説明した一連のフィルタ再生処理は、
例えば図４に示すような作動オンオフタイミングに則っ
て行われ、このようにしてフィルタ２，３に捕集されて
いたパティキュレートが燃焼され、また再生時の未浄化
排気成分も浄化されることになる。以上、本発明の実施
例を逆流再生方式のデュアルフィルタ排気浄化装置の場
合に例をとり説明したが、本発明は当然ながらシングル
フィルタタイプの装置にも適用できる。

【００２５】図５及び図６は唯一設けられるフィルタの
排気上流側の排気通路に排気浄化手段としての酸化触媒
を配置したシングルフィルタタイプの排気浄化装置のパ
ティキュレート捕集時、フィルタ再生時の状態を示した
ものであって、更に図７は再生時における２次空気供給
及びヒータ通電のタイムチャートである。尚、これらの
図を通し、図１の装置構成要素と同様な構成要素は同一
番号を付すことにし、その作動説明は省略する。

【００２６】しかして、本実施例においてもパティキュ
レート捕集時の酸化触媒２１及びフィルタ２の作用は先
の実施例と全く同様であり、更に排気ガスがバイパス管
１ｃを介してフィルタ２を迂回するフィルタ再生時にお
いても、酸化触媒２１によって、フィルタ２から排出さ
れる未浄化成分が浄化された状態で再生燃焼ガスは排出
されることになる。

【００２７】尚、上述したこれらの実施例に共通して、
例えばフィルタ再生時であってかつエンジンが停止され
ている時（車両停止時）、図８に示すようにラジエター
冷却ファン３１を作動させ再生燃焼ガス排出管２３の出
口周囲に向かって送風したり、また或は図９に示すよう
に、排出管２３の先端部に専用ファン３２から送風する
ように構成すると、再生燃焼ガスを大量の空気によって
希釈することができ、ガスに含まれる特有な臭気を車両
後方や周囲に拡散することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ィルタより排気上流側の排気通路に排気浄化手段を設け
ることで、パティキュレート捕集時及び、フィルタ再生
時に同一の排気浄化手段により、フィルタ再生時に排出
される未浄化成分を浄化することができるため、排気浄
化手段の能力を従来に比較して小さいもので済ますこと
が可能となり、装置の低コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による逆流再生方式のデュアルフィルタ
タイプの排気浄化装置の概略的構成図である。

【図２】図１の排気浄化装置のパティキュレート捕集状
態を示した図である。

【図３】図１の排気浄化装置のフィルタ再生状態を示し
た図である。

【図４】図１の排気浄化装置のフィルタ再生条件を示し
２次空気供給及びヒータ通電のタイミング図である。

【図５】本発明による逆流再生方式のシングルフィルタ
タイプの排気浄化装置の概略的構成を示し、そのパティ
キュレート捕集状態を示した図である。

【図６】図５の排気浄化装置のフィルタ再生状態を示し
た図である。

【図７】図５の排気浄化装置のフィルタ再生条件を示
し、２次空気供給及びヒータ通電のタイミング図であ
る。

【図８】ラジエタファンからの送風により再生燃焼ガス
を拡散させた装置実施例を示す車両搭載図である。

【図９】専用ファンからの送風によって再生燃焼ガスを
拡散させた実施例を示す装置の部分的構成図である。

【符号の説明】

１…排気管 ２，３…フィルタ ４…第１排気制御弁 ５…第２排気制御弁 １０…制御回路 １１…２次空気供給管 １２…電動エアポンプ ２１，２２…酸化触媒

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気通路にパティ
   キュレートを捕集するフィルタを設け、該フィルタのパ
   ティキュレート捕集量に応じてフィルタを加熱してフィ
   ルタ再生するディーゼルエンジンの排気浄化装置におい
   て、 上記フィルタより排気上流側の排気通路に、フィルタ再
   生時の未浄化成分となる排気成分を浄化する排気浄化手
   段を設けると共に、フィルタ再生時、フィルタ再生用ガ
   スをフィルタの下流側よりフィルタ及び上記排気浄化手
   段に向けて供給する再生用ガス供給手段を設けたことを
   特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。