JPH11141327A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JPH11141327A JPH11141327A JP9302937A JP30293797A JPH11141327A JP H11141327 A JPH11141327 A JP H11141327A JP 9302937 A JP9302937 A JP 9302937A JP 30293797 A JP30293797 A JP 30293797A JP H11141327 A JPH11141327 A JP H11141327A
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- exhaust gas
- exhaust
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 粒子状物質除去用の排気浄化装置の構造を簡
略化し、浄化率も向上させる。 【解決手段】 ディーゼルエンジン1の排気管2に設置
される排気浄化装置3において、ハウジング4内に排気
浄化ユニット10A,10B,10Cを間に空間5A,
5Bを設けて直列に配置する。各排気浄化ユニット10
においては、ハウジング4の中央部にヒータ付きフィル
タ11を設け、フィルタ11の外周面とハウジング4の
内周面との間に触媒部12を環状に設ける。ECU7
は、排気ガス中の粒子状物質の積算値が所定値に達した
ときに、フィルタ11のヒータをON/OFFするヒー
タ駆動回路6をON/OFF制御する。ヒータが通電さ
れると、フィルタ11に捕集されていた粒子状物質であ
る煤やSOFが燃焼されて除去され、フィルタ11が再
生される。
略化し、浄化率も向上させる。 【解決手段】 ディーゼルエンジン1の排気管2に設置
される排気浄化装置3において、ハウジング4内に排気
浄化ユニット10A,10B,10Cを間に空間5A,
5Bを設けて直列に配置する。各排気浄化ユニット10
においては、ハウジング4の中央部にヒータ付きフィル
タ11を設け、フィルタ11の外周面とハウジング4の
内周面との間に触媒部12を環状に設ける。ECU7
は、排気ガス中の粒子状物質の積算値が所定値に達した
ときに、フィルタ11のヒータをON/OFFするヒー
タ駆動回路6をON/OFF制御する。ヒータが通電さ
れると、フィルタ11に捕集されていた粒子状物質であ
る煤やSOFが燃焼されて除去され、フィルタ11が再
生される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関するものである。
化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンで
は、排気ガス中から煤やSOF(Soluble Organic Frac
tion)等の粒子状物質(以下、PMと略す)を除去して
排気する必要があり、従来は排気通路にDPF(Diesel
Particulate filter)と称されるフィルタを設けて、
これでPMを捕集していた。
は、排気ガス中から煤やSOF(Soluble Organic Frac
tion)等の粒子状物質(以下、PMと略す)を除去して
排気する必要があり、従来は排気通路にDPF(Diesel
Particulate filter)と称されるフィルタを設けて、
これでPMを捕集していた。
【0003】このフィルタはPMの捕集によって目詰ま
りを起こしガスが流れにくくなるので、適宜にフィルタ
に捕集されたPMを燃焼してフィルタを再生する必要が
ある。
りを起こしガスが流れにくくなるので、適宜にフィルタ
に捕集されたPMを燃焼してフィルタを再生する必要が
ある。
【0004】特公平7−111129号公報に開示され
ている排気浄化装置では、ハウジングの内部に、フィル
タを有する主流路と、酸化触媒を有し主流路をバイパス
する補助流路と、ガスの流れを主流路と補助流路に切り
替える切替弁と、主流路のフィルタに捕集されたPMを
燃焼させるためのバーナーを備え、通常は排気ガスを主
流路に通して排気ガス中のPMをフィルタで捕集し、フ
ィルタに捕集されたPMをバーナーで燃焼してフィルタ
の再生を行う間は排気ガスを補助流路に通すようにして
いる。
ている排気浄化装置では、ハウジングの内部に、フィル
タを有する主流路と、酸化触媒を有し主流路をバイパス
する補助流路と、ガスの流れを主流路と補助流路に切り
替える切替弁と、主流路のフィルタに捕集されたPMを
燃焼させるためのバーナーを備え、通常は排気ガスを主
流路に通して排気ガス中のPMをフィルタで捕集し、フ
ィルタに捕集されたPMをバーナーで燃焼してフィルタ
の再生を行う間は排気ガスを補助流路に通すようにして
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の排気浄化装
置では、切替弁を備えるため構造が複雑であった。ま
た、前記排気浄化装置においては、フィルタの一部がハ
ウジングの壁面に接するように配置されているが、ハウ
ジングの壁面からは放熱があるため壁面近傍に位置する
部分は温度が上がりにくく、フィルタ全体を再生すると
なると極めて大きなエネルギが必要となり、不経済であ
った。
置では、切替弁を備えるため構造が複雑であった。ま
た、前記排気浄化装置においては、フィルタの一部がハ
ウジングの壁面に接するように配置されているが、ハウ
ジングの壁面からは放熱があるため壁面近傍に位置する
部分は温度が上がりにくく、フィルタ全体を再生すると
なると極めて大きなエネルギが必要となり、不経済であ
った。
【0006】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、ハウジングの中央部にフィルタを設け、フィル
タの外側に触媒部を設けることにより、構造を簡単に
し、ガスの流れを簡単に切り替え、フィルタの再生を容
易に行うことにある。
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、ハウジングの中央部にフィルタを設け、フィル
タの外側に触媒部を設けることにより、構造を簡単に
し、ガスの流れを簡単に切り替え、フィルタの再生を容
易に行うことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、内燃機
関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置にお
いて、排気通路の一部をなす筒状のハウジングを有し、
このハウジングの中央部にフィルタが設けられ、このフ
ィルタの外周面と前記ハウジングの内周面との間に触媒
部が環状に設けられ、前記フィルタによって捕集された
排気ガス中の粒子状物質を酸化してフィルタを再生する
再生手段を備えることを特徴とする。
するために、以下の手段を採用した。本発明は、内燃機
関から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置にお
いて、排気通路の一部をなす筒状のハウジングを有し、
このハウジングの中央部にフィルタが設けられ、このフ
ィルタの外周面と前記ハウジングの内周面との間に触媒
部が環状に設けられ、前記フィルタによって捕集された
排気ガス中の粒子状物質を酸化してフィルタを再生する
再生手段を備えることを特徴とする。
【0008】フィルタの構造例としては、ウォールスル
ータイプやフォームタイプを例示することができる。触
媒部は、モノリス型やハニカム型の担体に触媒を坦持し
て構成し、触媒としては、酸化触媒や、NOx触媒を例
示することができる。
ータイプやフォームタイプを例示することができる。触
媒部は、モノリス型やハニカム型の担体に触媒を坦持し
て構成し、触媒としては、酸化触媒や、NOx触媒を例
示することができる。
【0009】この内燃機関の排気浄化装置では、フィル
タでのPMの堆積量が少ないときに排気ガスが触媒部よ
りもフィルタに流れ易いように、フィルタ及び触媒部の
通気抵抗を予め設定しておく。これにより、フィルタで
のPMの堆積量が少ない間は、排気ガスの多くは通気抵
抗の少ないフィルタに流れる。この間、フィルタと比較
すると通気抵抗の大きい触媒部にも若干の排気ガスが流
れるが、PMはガス成分に比べて質量が大きいため直進
性が強く、そのため排気ガス中のPMはその殆どがハウ
ジングの中央部に位置するフィルタを通ることとなり、
触媒部を通過するPMは極微量である。したがって、排
気ガス中の殆どのPMがフィルタに捕集されることとな
る。
タでのPMの堆積量が少ないときに排気ガスが触媒部よ
りもフィルタに流れ易いように、フィルタ及び触媒部の
通気抵抗を予め設定しておく。これにより、フィルタで
のPMの堆積量が少ない間は、排気ガスの多くは通気抵
抗の少ないフィルタに流れる。この間、フィルタと比較
すると通気抵抗の大きい触媒部にも若干の排気ガスが流
れるが、PMはガス成分に比べて質量が大きいため直進
性が強く、そのため排気ガス中のPMはその殆どがハウ
ジングの中央部に位置するフィルタを通ることとなり、
触媒部を通過するPMは極微量である。したがって、排
気ガス中の殆どのPMがフィルタに捕集されることとな
る。
【0010】フィルタにPMが堆積してくるとフィルタ
の通気抵抗が徐々に増大し、これに伴ってフィルタより
も触媒部の方に徐々に排気ガスが流れ易くなる。する
と、触媒部を流れる排気ガスの量が徐々に増大し、フィ
ルタを流れる排気ガスの量が徐々に減少していく。しか
しながら、PMは前述の如く直進性が強いので、触媒部
を流れる排気ガスの量が増大しても、排気ガス中のPM
の多くはハウジングの中央部に位置するフィルタを通る
ため、PMはフィルタに捕集される。また、触媒部を通
過するPMの一部(粒子径の小さい煤やSOF)は、触
媒部を通過する際に酸化されて浄化される。
の通気抵抗が徐々に増大し、これに伴ってフィルタより
も触媒部の方に徐々に排気ガスが流れ易くなる。する
と、触媒部を流れる排気ガスの量が徐々に増大し、フィ
ルタを流れる排気ガスの量が徐々に減少していく。しか
しながら、PMは前述の如く直進性が強いので、触媒部
を流れる排気ガスの量が増大しても、排気ガス中のPM
の多くはハウジングの中央部に位置するフィルタを通る
ため、PMはフィルタに捕集される。また、触媒部を通
過するPMの一部(粒子径の小さい煤やSOF)は、触
媒部を通過する際に酸化されて浄化される。
【0011】フィルタのPM堆積量が所定に達したなら
ば、再生手段によりフィルタを再生し、フィルタに堆積
しているPM(特に、煤やSOF)を酸化し、除去す
る。再生手段は、フィルタに設けたヒータで構成しても
よいし、フィルタの上流に酸化能を有する触媒を設ける
ことにより構成してもよい。再生手段をヒータで構成し
た場合には、フィルタの直ぐ上流の圧力を圧力センサ等
で検出しその圧力が所定値まで上昇したときにヒータを
ONするようにするか、あるいは内燃機関の運転状態か
ら排気ガス中のPM量を推定し、これを積算してその積
算値が所定値に達したときにヒータをONにする。
ば、再生手段によりフィルタを再生し、フィルタに堆積
しているPM(特に、煤やSOF)を酸化し、除去す
る。再生手段は、フィルタに設けたヒータで構成しても
よいし、フィルタの上流に酸化能を有する触媒を設ける
ことにより構成してもよい。再生手段をヒータで構成し
た場合には、フィルタの直ぐ上流の圧力を圧力センサ等
で検出しその圧力が所定値まで上昇したときにヒータを
ONするようにするか、あるいは内燃機関の運転状態か
ら排気ガス中のPM量を推定し、これを積算してその積
算値が所定値に達したときにヒータをONにする。
【0012】一方、再生手段を触媒で構成した場合に
は、フィルタを通過する排気ガスの流速が遅くなると、
フィルタ上流の触媒においてNOxあるいはSOxからN
O2あるいはSO3への転換率が増大し、高濃度のNO2
やSO3がフィルタに供給されるようになる。このよう
な雰囲気下では排気ガス温度が200〜300゜C程度
でもPMを酸化させることができるので、フィルタから
PMを除去することができる。ちなみに、酸素だけでP
Mを燃焼する場合には500〜600゜C程度の温度が
必要である。したがって、フィルタの上流に設けた触媒
によって再生手段を構成した場合には、フィルタの再生
タイミングは人為的に決定する必要がなく、自然と決定
される。
は、フィルタを通過する排気ガスの流速が遅くなると、
フィルタ上流の触媒においてNOxあるいはSOxからN
O2あるいはSO3への転換率が増大し、高濃度のNO2
やSO3がフィルタに供給されるようになる。このよう
な雰囲気下では排気ガス温度が200〜300゜C程度
でもPMを酸化させることができるので、フィルタから
PMを除去することができる。ちなみに、酸素だけでP
Mを燃焼する場合には500〜600゜C程度の温度が
必要である。したがって、フィルタの上流に設けた触媒
によって再生手段を構成した場合には、フィルタの再生
タイミングは人為的に決定する必要がなく、自然と決定
される。
【0013】また、前記内燃機関の排気浄化装置におい
ては、単一の前記ハウジング内に、前記触媒部と前記フ
ィルタと前記再生手段により構成される排気浄化ユニッ
トを直列に複数配置し、隣り合う排気浄化ユニット間に
空間を設けるのが好ましい。
ては、単一の前記ハウジング内に、前記触媒部と前記フ
ィルタと前記再生手段により構成される排気浄化ユニッ
トを直列に複数配置し、隣り合う排気浄化ユニット間に
空間を設けるのが好ましい。
【0014】このように排気浄化ユニットを多段に設け
た場合、排気ガス中のPMは1段目の排気浄化ユニット
のフィルタに多くが捕集され、2段目の排気浄化ユニッ
トのフィルタでの捕集量は少ない。したがって、PMの
堆積によるフィルタの目詰まりは2段目よりも1段目の
方が早く、1段目の排気浄化ユニットのフィルタが目詰
まりして触媒部に多くの排気ガスが通過するようになっ
たときにも、2段目の排気浄化ユニットにおいてはフィ
ルタの方が触媒部よりも排気ガスが流れ易いので、一段
目の排気浄化ユニットを通過した排気ガスは、その多く
が二段目の排気浄化ユニットのフィルタを通過するよう
になり、このフィルタによってPMが捕集され除去され
る。
た場合、排気ガス中のPMは1段目の排気浄化ユニット
のフィルタに多くが捕集され、2段目の排気浄化ユニッ
トのフィルタでの捕集量は少ない。したがって、PMの
堆積によるフィルタの目詰まりは2段目よりも1段目の
方が早く、1段目の排気浄化ユニットのフィルタが目詰
まりして触媒部に多くの排気ガスが通過するようになっ
たときにも、2段目の排気浄化ユニットにおいてはフィ
ルタの方が触媒部よりも排気ガスが流れ易いので、一段
目の排気浄化ユニットを通過した排気ガスは、その多く
が二段目の排気浄化ユニットのフィルタを通過するよう
になり、このフィルタによってPMが捕集され除去され
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
から図3の図面に基いて説明する。尚、この実施の形態
は、内燃機関としてディーゼルエンジンを使用した態様
である。
から図3の図面に基いて説明する。尚、この実施の形態
は、内燃機関としてディーゼルエンジンを使用した態様
である。
【0016】〔第1の実施の形態〕図1に示すように、
ディーゼルエンジン1から排出される排気ガスは、排気
管(排気通路)2を通って大気に放出されるが、排気管
2の途中には排気浄化装置3が設けられており、この排
気浄化装置3によって排気ガス中のPMを除去し、浄化
された排気ガスを大気に放出するようにしている。
ディーゼルエンジン1から排出される排気ガスは、排気
管(排気通路)2を通って大気に放出されるが、排気管
2の途中には排気浄化装置3が設けられており、この排
気浄化装置3によって排気ガス中のPMを除去し、浄化
された排気ガスを大気に放出するようにしている。
【0017】排気浄化装置3は、排気管2に連結されて
排気通路の一部をなす円筒状のハウジング4を有してい
る。ハウジング4の内径は排気管2の内径よりも大径で
ある。このハウジング4の内部には、3つの排気浄化ユ
ニット10A,10B,10C(以下の説明では、特に
A,B,Cを区別する必要がない場合は符号10を付
す)がハウジング4の軸方向に直列に配置されており、
隣り合う排気浄化ユニット10,10間には空間5A,
5Bが設けられている。
排気通路の一部をなす円筒状のハウジング4を有してい
る。ハウジング4の内径は排気管2の内径よりも大径で
ある。このハウジング4の内部には、3つの排気浄化ユ
ニット10A,10B,10C(以下の説明では、特に
A,B,Cを区別する必要がない場合は符号10を付
す)がハウジング4の軸方向に直列に配置されており、
隣り合う排気浄化ユニット10,10間には空間5A,
5Bが設けられている。
【0018】排気浄化ユニット10は、ハウジング4の
中央部に位置するヒータ付きフィルタ11と、フィルタ
11の外周面とハウジング4の内周面との間を埋めるよ
うに設置される環状の触媒部12とからなる。フィルタ
11にはウォールスルータイプあるいはフォームタイプ
のものが用いられている。触媒部12は、モノリス型や
ハニカム型の担体に、酸化能を有する触媒(酸化触媒や
NOx触媒など)を坦持して構成されている。
中央部に位置するヒータ付きフィルタ11と、フィルタ
11の外周面とハウジング4の内周面との間を埋めるよ
うに設置される環状の触媒部12とからなる。フィルタ
11にはウォールスルータイプあるいはフォームタイプ
のものが用いられている。触媒部12は、モノリス型や
ハニカム型の担体に、酸化能を有する触媒(酸化触媒や
NOx触媒など)を坦持して構成されている。
【0019】フィルタ11と触媒部12は、フィルタ1
1にPMが堆積していない状態のときに触媒部12より
もフィルタ11の方に排気ガスが流れ易いように、それ
ぞれの通気抵抗が設定されている。例えば、フィルタ1
1と触媒部12の断面積を同じにした場合に、フィルタ
11に全排気ガス量の80%が流れるように設定する。
1にPMが堆積していない状態のときに触媒部12より
もフィルタ11の方に排気ガスが流れ易いように、それ
ぞれの通気抵抗が設定されている。例えば、フィルタ1
1と触媒部12の断面積を同じにした場合に、フィルタ
11に全排気ガス量の80%が流れるように設定する。
【0020】フィルタ11のヒータはヒータ駆動回路6
に電気的に接続されており、このヒータ駆動回路6はエ
ンジンコントロール用の電子制御ユニット(以下、EC
Uと略す)7からの指令信号によってON/OFF制御
され、これによりヒータがON/OFF制御されるよう
になっている。この実施の形態では、フィルタ11のヒ
ータとヒータ駆動回路6が再生手段を構成する。
に電気的に接続されており、このヒータ駆動回路6はエ
ンジンコントロール用の電子制御ユニット(以下、EC
Uと略す)7からの指令信号によってON/OFF制御
され、これによりヒータがON/OFF制御されるよう
になっている。この実施の形態では、フィルタ11のヒ
ータとヒータ駆動回路6が再生手段を構成する。
【0021】ECU7には、アクセル開度センサ8の出
力信号と、クランク角センサ9の出力パルスが入力され
る。アクセル開度センサ8はアクセル開度に比例した出
力信号をECU7に出力し、ECU7はこの出力信号に
基づいてディーゼルエンジン1の機関負荷を演算する。
クランク角センサ9はクランクシャフトが一定角度回転
する毎に出力パルスをECU7に出力し、ECU7はこ
の出力パルスに基づいてディーゼルエンジン1の機関回
転速度を演算する。
力信号と、クランク角センサ9の出力パルスが入力され
る。アクセル開度センサ8はアクセル開度に比例した出
力信号をECU7に出力し、ECU7はこの出力信号に
基づいてディーゼルエンジン1の機関負荷を演算する。
クランク角センサ9はクランクシャフトが一定角度回転
する毎に出力パルスをECU7に出力し、ECU7はこ
の出力パルスに基づいてディーゼルエンジン1の機関回
転速度を演算する。
【0022】ECU7は、アクセル開度センサ8の出力
信号に基づいて演算された機関負荷と、クランク角セン
サ9の出力パルスに基いて演算された機関回転速度か
ら、ディーゼルエンジン1の運転状態を知り、この運転
状態の時にディーゼルエンジン1から単位時間当たりに
排出される排気ガス中のPMの量を、予め実験により求
めておいたマップを参照して求め、これを積算する。
信号に基づいて演算された機関負荷と、クランク角セン
サ9の出力パルスに基いて演算された機関回転速度か
ら、ディーゼルエンジン1の運転状態を知り、この運転
状態の時にディーゼルエンジン1から単位時間当たりに
排出される排気ガス中のPMの量を、予め実験により求
めておいたマップを参照して求め、これを積算する。
【0023】そして、ECU7は、PMの積算値が予め
設定した第1の所定値S1に達すると1段目の排気浄化
ユニット10Aのヒータ駆動回路6にON信号を出力
し、第2の所定値S2に達すると2段目の排気浄化ユニ
ット10Bのヒータ駆動回路6にON信号を出力し、第
3の所定値S3に達すると3段目の排気浄化ユニット1
0Cのヒータ駆動回路6にON信号を出力する。尚、第
1の所定値S1と第2の所定値S2と第3の所定値S3と
の間には、S1<S2<S3の関係がある。
設定した第1の所定値S1に達すると1段目の排気浄化
ユニット10Aのヒータ駆動回路6にON信号を出力
し、第2の所定値S2に達すると2段目の排気浄化ユニ
ット10Bのヒータ駆動回路6にON信号を出力し、第
3の所定値S3に達すると3段目の排気浄化ユニット1
0Cのヒータ駆動回路6にON信号を出力する。尚、第
1の所定値S1と第2の所定値S2と第3の所定値S3と
の間には、S1<S2<S3の関係がある。
【0024】次に、この排気浄化装置3の作用・効果を
説明する。今、3つの排気浄化ユニット10A,10
B,10Cの各フィルタ11にPMが全く捕集されてい
ない状態の排気浄化装置3に、ディーゼルエンジン1か
ら排出される排気ガスが流入するものとする。
説明する。今、3つの排気浄化ユニット10A,10
B,10Cの各フィルタ11にPMが全く捕集されてい
ない状態の排気浄化装置3に、ディーゼルエンジン1か
ら排出される排気ガスが流入するものとする。
【0025】この場合、1段目の排気浄化ユニット10
Aにおいては、排気ガスの大部分が通気抵抗の小さいフ
ィルタ11を通って空間5Aに流入し、残りが触媒部1
2を通って空間5Aに流入する。また、PMはガス成分
に比べて質量が大きく直進性が強いので、排気ガス中の
PMはその殆どがハウジング4の中央部に位置するフィ
ルタ11を通るようになり、触媒部12を通過するPM
は極微量である。
Aにおいては、排気ガスの大部分が通気抵抗の小さいフ
ィルタ11を通って空間5Aに流入し、残りが触媒部1
2を通って空間5Aに流入する。また、PMはガス成分
に比べて質量が大きく直進性が強いので、排気ガス中の
PMはその殆どがハウジング4の中央部に位置するフィ
ルタ11を通るようになり、触媒部12を通過するPM
は極微量である。
【0026】そして、フィルタ11を通過する排気ガス
については、フィルタ11を通過する際にフィルタ11
によりPMが捕集され、PMを除去された排気ガスが空
間5Aに流入する。一方、触媒部12を通過する排気ガ
スについては、排気ガス中のPM成分のうち煤は殆ど浄
化されずに空間5Aに流入するものの、PM成分のうち
のSOFや微細な煤は酸化され浄化されて空間5Aに流
入する。
については、フィルタ11を通過する際にフィルタ11
によりPMが捕集され、PMを除去された排気ガスが空
間5Aに流入する。一方、触媒部12を通過する排気ガ
スについては、排気ガス中のPM成分のうち煤は殆ど浄
化されずに空間5Aに流入するものの、PM成分のうち
のSOFや微細な煤は酸化され浄化されて空間5Aに流
入する。
【0027】このようにして1段目の排気浄化ユニット
10Aを通過し空間5Aに流入した排気ガスは、2段目
の排気浄化ユニット10Bに流れ込む。2段目の排気浄
化ユニット10Bにおいても、排気ガスの大部分は通気
抵抗の小さいフィルタ11を通過して空間5Bに流入
し、残りが触媒部12を通って空間5Bに流入する。こ
の2段目の排気浄化ユニット10Bにおいても1段目の
排気浄化ユニット10Aと同様に排気浄化が行われる。
したがって、1段目の排気浄化ユニット10Aで浄化し
きれなかった排気ガス中のPMの大部分が2段目の排気
浄化ユニット10Bのフィルタ11によって捕集され浄
化される。
10Aを通過し空間5Aに流入した排気ガスは、2段目
の排気浄化ユニット10Bに流れ込む。2段目の排気浄
化ユニット10Bにおいても、排気ガスの大部分は通気
抵抗の小さいフィルタ11を通過して空間5Bに流入
し、残りが触媒部12を通って空間5Bに流入する。こ
の2段目の排気浄化ユニット10Bにおいても1段目の
排気浄化ユニット10Aと同様に排気浄化が行われる。
したがって、1段目の排気浄化ユニット10Aで浄化し
きれなかった排気ガス中のPMの大部分が2段目の排気
浄化ユニット10Bのフィルタ11によって捕集され浄
化される。
【0028】さらに、2段目の排気浄化ユニット10B
を通過し空間5Bに流入した排気ガスは、3段目の排気
浄化ユニット10Cに流れ込む。この排気浄化ユニット
10Cにおいても、排気ガスの大部分は通気抵抗の小さ
いフィルタ11を通過して排気浄化装置1から排気管2
に流出し、残りが触媒部12を通って排気管2に流出す
る。この3段目の排気浄化ユニット10Cにおいても1
段目あるいは2段目の排気浄化ユニット10A,10B
と同様に排気浄化が行われる。したがって、2段目の排
気浄化ユニット10Bで浄化しきれなかった排気ガス中
のPMの大部分が3段目の排気浄化ユニット10Cのフ
ィルタ11によって捕集され浄化される。つまり、この
排気浄化装置では、排気ガスは3つのフィルタ11を通
ってPMを除去されることになるので、極めて浄化率が
高くなる。
を通過し空間5Bに流入した排気ガスは、3段目の排気
浄化ユニット10Cに流れ込む。この排気浄化ユニット
10Cにおいても、排気ガスの大部分は通気抵抗の小さ
いフィルタ11を通過して排気浄化装置1から排気管2
に流出し、残りが触媒部12を通って排気管2に流出す
る。この3段目の排気浄化ユニット10Cにおいても1
段目あるいは2段目の排気浄化ユニット10A,10B
と同様に排気浄化が行われる。したがって、2段目の排
気浄化ユニット10Bで浄化しきれなかった排気ガス中
のPMの大部分が3段目の排気浄化ユニット10Cのフ
ィルタ11によって捕集され浄化される。つまり、この
排気浄化装置では、排気ガスは3つのフィルタ11を通
ってPMを除去されることになるので、極めて浄化率が
高くなる。
【0029】このようにして、ディーゼルエンジン1か
ら排出される排気ガスに含まれるPMが除去され、浄化
された排気ガスが排気管2から大気に放出される。排気
ガスの通過量(浄化処理量)が増えるにしたがって各排
気浄化ユニット10のフィルタ11にはPMが堆積する
ので、フィルタ11の通気抵抗が徐々に増大していく。
尚、フィルタ11によるPMの捕集量は、1段目の排気
浄化ユニット10Aが一番多く、次に多いのが2段目の
排気浄化ユニット10Bであり、一番少ないのが3段目
の排気浄化ユニット10Cである。
ら排出される排気ガスに含まれるPMが除去され、浄化
された排気ガスが排気管2から大気に放出される。排気
ガスの通過量(浄化処理量)が増えるにしたがって各排
気浄化ユニット10のフィルタ11にはPMが堆積する
ので、フィルタ11の通気抵抗が徐々に増大していく。
尚、フィルタ11によるPMの捕集量は、1段目の排気
浄化ユニット10Aが一番多く、次に多いのが2段目の
排気浄化ユニット10Bであり、一番少ないのが3段目
の排気浄化ユニット10Cである。
【0030】そして、1段目の排気浄化ユニット10A
のフィルタ11におけるPMの堆積量が多くなって通気
抵抗が大きくなってくると、排気浄化ユニット10Aに
おいては、フィルタ11を通過する排気ガス量が徐々に
減っていき、これと逆に触媒部12を通過する排気ガス
量が徐々に増えていく。このようになった時にも、前述
したようにPMはガス成分に比べて質量が大きく直進性
が強いので、排気ガス中のPMの多くはハウジング4の
中央部に位置するフィルタ11を通り、触媒部12を通
過するPMは少ない。したがって、1段目の排気浄化ユ
ニット10Aのフィルタ11の通気抵抗が大きくなって
きても、排気ガス中のPMの多くは1段目のフィルタ1
1に捕集されることとなる。
のフィルタ11におけるPMの堆積量が多くなって通気
抵抗が大きくなってくると、排気浄化ユニット10Aに
おいては、フィルタ11を通過する排気ガス量が徐々に
減っていき、これと逆に触媒部12を通過する排気ガス
量が徐々に増えていく。このようになった時にも、前述
したようにPMはガス成分に比べて質量が大きく直進性
が強いので、排気ガス中のPMの多くはハウジング4の
中央部に位置するフィルタ11を通り、触媒部12を通
過するPMは少ない。したがって、1段目の排気浄化ユ
ニット10Aのフィルタ11の通気抵抗が大きくなって
きても、排気ガス中のPMの多くは1段目のフィルタ1
1に捕集されることとなる。
【0031】また、1段目の排気浄化ユニット10Aの
フィルタ11のPM堆積量が増えた時においても、2段
目の排気浄化ユニット10Bのフィルタ11のPM堆積
量は少なく、排気浄化ユニット10Bにおいてはフィル
タ11の通気抵抗が触媒部12の通気抵抗よりも小さい
ので、1段目の排気浄化ユニット10Aを通過して空間
5Aに流入した排気ガスは、その大部分が2段目の排気
浄化ユニット10Bのフィルタ11を通過することとな
り、1段目の排気浄化ユニット10Aで除去しきれなか
ったPMの多くは2段目の排気浄化ユニット10Bのフ
ィルタ11に捕集され除去される。さらに、2段目の排
気浄化ユニット10Bを通過し空間5Bに流入した排気
ガスは、前述同様に3段目の排気浄化ユニット10Cに
よって浄化される。
フィルタ11のPM堆積量が増えた時においても、2段
目の排気浄化ユニット10Bのフィルタ11のPM堆積
量は少なく、排気浄化ユニット10Bにおいてはフィル
タ11の通気抵抗が触媒部12の通気抵抗よりも小さい
ので、1段目の排気浄化ユニット10Aを通過して空間
5Aに流入した排気ガスは、その大部分が2段目の排気
浄化ユニット10Bのフィルタ11を通過することとな
り、1段目の排気浄化ユニット10Aで除去しきれなか
ったPMの多くは2段目の排気浄化ユニット10Bのフ
ィルタ11に捕集され除去される。さらに、2段目の排
気浄化ユニット10Bを通過し空間5Bに流入した排気
ガスは、前述同様に3段目の排気浄化ユニット10Cに
よって浄化される。
【0032】そして、排気ガス中のPMの積算値が第1
の所定値S1に達すると、1段目の排気浄化ユニット1
0Aにおけるフィルタ11の通気抵抗が非常に大きくな
るので、この時にECU7は1段目の排気浄化ユニット
10Aのヒータ駆動回路6をONして、フィルタ11の
ヒータに通電する。換言すれば、フィルタ11の通気抵
抗が所定の大きさになるまでの排気ガス中のPM積算値
を推定し、この推定値を予め第1の所定値S1に設定し
ておくのである。尚、ヒータへの通電電力はフィルタ1
1が600゜C程度になるように制御する。これによ
り、1段目の排気浄化ユニット10Aのフィルタ11に
捕集されたPMが酸化され除去されて、フィルタ11が
再生される。
の所定値S1に達すると、1段目の排気浄化ユニット1
0Aにおけるフィルタ11の通気抵抗が非常に大きくな
るので、この時にECU7は1段目の排気浄化ユニット
10Aのヒータ駆動回路6をONして、フィルタ11の
ヒータに通電する。換言すれば、フィルタ11の通気抵
抗が所定の大きさになるまでの排気ガス中のPM積算値
を推定し、この推定値を予め第1の所定値S1に設定し
ておくのである。尚、ヒータへの通電電力はフィルタ1
1が600゜C程度になるように制御する。これによ
り、1段目の排気浄化ユニット10Aのフィルタ11に
捕集されたPMが酸化され除去されて、フィルタ11が
再生される。
【0033】尚、フィルタ11の再生の間、排気ガスの
多くが触媒部12を流れるので、この排気ガス温がフィ
ルタ11の冷却を防止し、フィルタ11をPMの酸化に
必要な温度に保持する。また、一部の排気ガスはフィル
タ11の再生中にも流入し、その排気ガス中のPMがフ
ィルタ11に流入するが、このPMも酸化され除去され
る。さらに、フィルタ11の再生の間も、触媒部12を
通過した排気ガスは2段目の排気浄化ユニット10Bに
よって浄化され、2段目の排気浄化ユニット10Bを通
過した排気ガスは3段目の排気浄化ユニット10Cによ
って浄化される。
多くが触媒部12を流れるので、この排気ガス温がフィ
ルタ11の冷却を防止し、フィルタ11をPMの酸化に
必要な温度に保持する。また、一部の排気ガスはフィル
タ11の再生中にも流入し、その排気ガス中のPMがフ
ィルタ11に流入するが、このPMも酸化され除去され
る。さらに、フィルタ11の再生の間も、触媒部12を
通過した排気ガスは2段目の排気浄化ユニット10Bに
よって浄化され、2段目の排気浄化ユニット10Bを通
過した排気ガスは3段目の排気浄化ユニット10Cによ
って浄化される。
【0034】そして、ヒータへの通電を所定時間行った
後に、ECU7はヒータ駆動回路6にOFF信号を出力
し、ヒータへの通電を停止して、フィルタ11の再生を
終了する。PMが除去されるとフィルタの通気抵抗が再
び小さくなるので、排気ガスは触媒部12よりもフィル
タ11に流れ易くなる。
後に、ECU7はヒータ駆動回路6にOFF信号を出力
し、ヒータへの通電を停止して、フィルタ11の再生を
終了する。PMが除去されるとフィルタの通気抵抗が再
び小さくなるので、排気ガスは触媒部12よりもフィル
タ11に流れ易くなる。
【0035】尚、2段目の排気浄化ユニット10Bのフ
ィルタ11に対する再生は、排気ガス中のPMの積算値
が第2の所定値S2に達したときに、ECU7が2段目
の排気浄化ユニット10Bのヒータ駆動回路6をONし
て、フィルタ11のヒータに通電することにより行わ
れ、3段目の排気浄化ユニット10Cのフィルタ11に
対する再生は、排気ガス中のPMの積算値が第3の所定
値S3に達したときに、ECU7が3段目の排気浄化ユ
ニット10Cのヒータ駆動回路6をONして、フィルタ
11のヒータに通電することにより行われる。
ィルタ11に対する再生は、排気ガス中のPMの積算値
が第2の所定値S2に達したときに、ECU7が2段目
の排気浄化ユニット10Bのヒータ駆動回路6をONし
て、フィルタ11のヒータに通電することにより行わ
れ、3段目の排気浄化ユニット10Cのフィルタ11に
対する再生は、排気ガス中のPMの積算値が第3の所定
値S3に達したときに、ECU7が3段目の排気浄化ユ
ニット10Cのヒータ駆動回路6をONして、フィルタ
11のヒータに通電することにより行われる。
【0036】上述の実施の形態では、排気ガス中のPM
の積算値に基いてフィルタ11の再生タイミングを決定
しているが、これに替えて、フィルタ11の直前の背圧
を圧力センサで検出し、この検出値が所定の圧力値まで
上昇した時を再生タイミングとしてもよい。
の積算値に基いてフィルタ11の再生タイミングを決定
しているが、これに替えて、フィルタ11の直前の背圧
を圧力センサで検出し、この検出値が所定の圧力値まで
上昇した時を再生タイミングとしてもよい。
【0037】〔第2の実施の形態〕次に、内燃機関の排
気浄化装置の第2の実施の形態を図2に基づいて説明す
る。
気浄化装置の第2の実施の形態を図2に基づいて説明す
る。
【0038】第2の実施の形態の排気浄化装置3が第1
の実施の形態のものと相違する点は、各排気浄化ユニッ
ト10のフィルタ11がヒータを備えていない(したが
って、ヒータ駆動回路6もない)点と、各排気浄化ユニ
ット10のフィルタ11の上流に第2の触媒部13が設
けられている点であり、それ以外の構成は第1の実施の
形態と同じである。
の実施の形態のものと相違する点は、各排気浄化ユニッ
ト10のフィルタ11がヒータを備えていない(したが
って、ヒータ駆動回路6もない)点と、各排気浄化ユニ
ット10のフィルタ11の上流に第2の触媒部13が設
けられている点であり、それ以外の構成は第1の実施の
形態と同じである。
【0039】第2の触媒部13は、モノリス型やハニカ
ム型の担体に、酸化能を有する触媒(酸化触媒やNOx
触媒など)を坦持して構成されている。この第2の実施
の形態においても、フィルタ11にPMが堆積していな
い状態のときの第2の触媒部13およびフィルタ11の
通気抵抗を触媒部12の通気抵抗よりも小さくしてお
き、排気ガスが触媒部12よりも第2の触媒部13およ
びフィルタ11に流れ易くしておく。
ム型の担体に、酸化能を有する触媒(酸化触媒やNOx
触媒など)を坦持して構成されている。この第2の実施
の形態においても、フィルタ11にPMが堆積していな
い状態のときの第2の触媒部13およびフィルタ11の
通気抵抗を触媒部12の通気抵抗よりも小さくしてお
き、排気ガスが触媒部12よりも第2の触媒部13およ
びフィルタ11に流れ易くしておく。
【0040】この排気浄化装置3では、各排気浄化ユニ
ット10において、フィルタ11にPMが堆積して排気
ガスが流れにくくなり、第2の触媒部13を通過する排
気ガスの流速が遅くなると、第2の触媒部13において
排気ガス中のNOxあるいはSOxが酸化されてNO2あ
るいはSO3に転換する率(転換率)が増大し、高濃度
のNO2やSO3がフィルタ11に供給されるようにな
る。このようなフィルタ11の雰囲気下では排気ガス温
度が200〜300゜C程度でもPMを酸化させること
ができるので、第1の実施の形態のようにフィルタ11
をヒータで高温に加熱しなくてもフィルタ11に捕集さ
れているPMを酸化して除去することができる。この実
施の形態では、第2の触媒部13が再生手段を構成す
る。
ット10において、フィルタ11にPMが堆積して排気
ガスが流れにくくなり、第2の触媒部13を通過する排
気ガスの流速が遅くなると、第2の触媒部13において
排気ガス中のNOxあるいはSOxが酸化されてNO2あ
るいはSO3に転換する率(転換率)が増大し、高濃度
のNO2やSO3がフィルタ11に供給されるようにな
る。このようなフィルタ11の雰囲気下では排気ガス温
度が200〜300゜C程度でもPMを酸化させること
ができるので、第1の実施の形態のようにフィルタ11
をヒータで高温に加熱しなくてもフィルタ11に捕集さ
れているPMを酸化して除去することができる。この実
施の形態では、第2の触媒部13が再生手段を構成す
る。
【0041】第2の実施の形態の排気浄化装置3では、
第2の触媒部13におけるNO2あるいはSO3への転換
率の変化によってフィルタ11の再生タイミングが決定
されるので、人為的に再生タイミングを決める必要がな
い分、装置構成が簡単になる。
第2の触媒部13におけるNO2あるいはSO3への転換
率の変化によってフィルタ11の再生タイミングが決定
されるので、人為的に再生タイミングを決める必要がな
い分、装置構成が簡単になる。
【0042】〔第3の実施の形態〕次に、内燃機関の排
気浄化装置の第3の実施の形態を図3に基づいて説明す
る。
気浄化装置の第3の実施の形態を図3に基づいて説明す
る。
【0043】第3の実施の形態における排気浄化装置3
は、第1の実施の形態と第2の実施の形態を組み合わせ
たものといえる。即ち、各排気浄化ユニット10のフィ
ルタ11はヒータ付きであり、フィルタ11の上流には
第2の実施の形態における場合と同様の第2の触媒部1
3が設けられている。
は、第1の実施の形態と第2の実施の形態を組み合わせ
たものといえる。即ち、各排気浄化ユニット10のフィ
ルタ11はヒータ付きであり、フィルタ11の上流には
第2の実施の形態における場合と同様の第2の触媒部1
3が設けられている。
【0044】この排気浄化装置3では、通常は第2の触
媒部13におけるNO2あるいはSO3への転換率の変化
に基いてフィルタ11が自動的に再生され、それととも
に、排気ガス中のPMの積算値に基いて定期的に且つ強
制的にフィルタ11が再生されることになる。
媒部13におけるNO2あるいはSO3への転換率の変化
に基いてフィルタ11が自動的に再生され、それととも
に、排気ガス中のPMの積算値に基いて定期的に且つ強
制的にフィルタ11が再生されることになる。
【0045】
【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置によれ
ば、排気通路の一部をなす筒状のハウジングを有し、こ
のハウジングの中央部にフィルタが設けられ、このフィ
ルタの外周面と前記ハウジングの内周面との間に触媒部
が環状に設けられ、前記フィルタによって捕集された排
気ガス中の粒子状物質を酸化してフィルタを再生する再
生手段を備えることによって、排気ガスから粒子状物質
を効率よく除去することができ、また、特別に流路切替
手段を備えなくてもフィルタの再生を行うことができる
という優れた効果が奏される。
ば、排気通路の一部をなす筒状のハウジングを有し、こ
のハウジングの中央部にフィルタが設けられ、このフィ
ルタの外周面と前記ハウジングの内周面との間に触媒部
が環状に設けられ、前記フィルタによって捕集された排
気ガス中の粒子状物質を酸化してフィルタを再生する再
生手段を備えることによって、排気ガスから粒子状物質
を効率よく除去することができ、また、特別に流路切替
手段を備えなくてもフィルタの再生を行うことができる
という優れた効果が奏される。
【0046】また、単一の前記ハウジング内に、前記触
媒部と前記フィルタと前記再生手段により構成される排
気浄化ユニットを直列に複数配置し、隣り合う排気浄化
ユニット間には空間を設けた場合には、粒子状物質の浄
化率をより向上させることができる。
媒部と前記フィルタと前記再生手段により構成される排
気浄化ユニットを直列に複数配置し、隣り合う排気浄化
ユニット間には空間を設けた場合には、粒子状物質の浄
化率をより向上させることができる。
【図1】 本発明の第1の実施の形態における内燃機関
の排気浄化装置を示す図である。
の排気浄化装置を示す図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態における内燃機関
の排気浄化装置を示す図である。
の排気浄化装置を示す図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態における内燃機関
の排気浄化装置を示す図である。
の排気浄化装置を示す図である。
1 ディーゼルエンジン(内燃機関) 2 排気管(排気通路) 3 排気浄化装置 4 ハウジング 5A,5B 空間 6 ヒータ駆動回路(再生手段) 10A,10B,10C 排気浄化ユニット 11 フィルタ 12 触媒部 13 第2の触媒部(再生手段)
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃機関から排出される排気ガスを浄化
する排気浄化装置において、排気通路の一部をなす筒状
のハウジングを有し、このハウジングの中央部にフィル
タが設けられ、このフィルタの外周面と前記ハウジング
の内周面との間に触媒部が環状に設けられ、前記フィル
タによって捕集された排気ガス中の粒子状物質を酸化し
てフィルタを再生する再生手段を備えることを特徴とす
る内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項2】 単一の前記ハウジング内に、前記触媒部
と前記フィルタと前記再生手段により構成される排気浄
化ユニットが直列に複数配置されており、隣り合う排気
浄化ユニット間には空間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浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9302937A JPH11141327A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9302937A JPH11141327A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11141327A true JPH11141327A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=17914939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9302937A Pending JPH11141327A (ja) | 1997-11-05 | 1997-11-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11141327A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509615A (ja) * | 1999-09-14 | 2003-03-11 | トゥブール,ダニエル | 内燃機関を備える発動機の排気ガス処理装置 |
-
1997
- 1997-11-05 JP JP9302937A patent/JPH11141327A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003509615A (ja) * | 1999-09-14 | 2003-03-11 | トゥブール,ダニエル | 内燃機関を備える発動機の排気ガス処理装置 |
| JP4870303B2 (ja) * | 1999-09-14 | 2012-02-08 | トゥブール,ダニエル | 内燃機関を備える発動機の排気ガス処理装置 |
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