JP2001355431A - Exhaust emission control device for diesel engine - Google Patents

Exhaust emission control device for diesel engine

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JP2001355431A
JP2001355431A JP2000181212A JP2000181212A JP2001355431A JP 2001355431 A JP2001355431 A JP 2001355431A JP 2000181212 A JP2000181212 A JP 2000181212A JP 2000181212 A JP2000181212 A JP 2000181212A JP 2001355431 A JP2001355431 A JP 2001355431A
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exhaust gas
pm
exhaust
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emission control
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Application number
JP2000181212A
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Japanese (ja)
Inventor
Naohito Meji
Toshitaka Minami
利貴 南
尚仁 目時
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
いすゞ自動車株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for a diesel engine prevented from the burning or damage of a filter when particulate matters collected by a DPF(diesel particulate filter) are burnt. SOLUTION: A first exhaust emission control unit 21 and a second exhaust emission control unit 22 are disposed in an exhaust passage 13. The first exhaust emission control unit 21 is provided with an oxidation catalyst 51 and the first DPF 30 composed of a fibrous material. The second exhaust emission control unit 22 is disposed downstream of the first exhaust emission control unit 21 and provided with an oxidation catalyst 52 and the second DPF 40 composed of honeycomb structure wherein a plurality of cells are formed parallel of a porous material and the inlets and outlets of the cells are alternately blocked.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジンの排気浄化装置、 特に排気ガス中のパティキュレート除去するためのディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device for a diesel engine, an exhaust gas purification device for a diesel engine, particularly for particulate removal in the exhaust gas.

【0002】 [0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン車の排気ガスに対する規制は年々強化されており、 特にカーボンを主成分とするパティキュレート(以下、PM)の低減が急務となっている。 Regulations on exhaust gas of the Prior Art A diesel engine vehicles have been strengthened year by year, especially particulate matter composed mainly of carbon (hereinafter, PM) reduction of there is an urgent need. このPMを除去する装置としてディーゼルパティキュレートフィルター(以下、DPF)が知られており、ディーゼルエンジン車にDPFを装着させることを義務づける動きも本格化している。 Diesel particulate filter as a device for removing the PM (hereinafter, DPF) is known, motion mandating that to mount the DPF diesel engine vehicles also in full swing. DPFの材料や構造は種々検討されており、例えばフェルト化したセラミック繊維の両面に金網を重ね合わせてなる積層体を、多孔管に蛇腹状に巻き付けた繊維型のフィルターや、多孔質のコーディエライトによって複数のセルが平行に形成され、セルの入口と出口が交互に閉鎖されたハニカム構造によって構成されたウォールフロー型のハニカムフィルターなどが知られている。 Materials and structures of the DPF has been studied, the laminate formed by overlapping metal mesh, fiber type filter or wound around the bellows into perforated pipe on both sides of the ceramic fibers example felting, porous Kodie a plurality of cells by light are formed in parallel, such as wall-flow type honeycomb filter constituted by a honeycomb structure inlet and outlet are alternately closed cells is known. 一般に、繊維型のDPF In general, the fiber type DPF
は、繊維密度を高くすることにより粒径の小さなPMを捕集することが可能であるが、繊維密度を所定値以上に高く構成すると圧力損失が大きくなるため、背圧が高くなりエンジン性能に影響を及ぼす。 Is susceptible to collecting a small particle size PM by increasing the fiber density, the pressure when high constituting the fiber density higher than a predetermined value loss increases, a higher becomes the engine performance back pressure affect. 従って、エンジンの性能に影響を及ぼさない範囲で繊維密度を設定した繊維型のDPFにおいては、極めて小さい粒径のPMを捕集するには限度がある。 Therefore, in the DPF of the fiber type which sets the fiber density in a range that does not affect the performance of the engine, the PM is captured in very small particle size is limited. 一方、ウォールフロー型のDPF On the other hand, the wall-flow type DPF
は、圧力損失が低いためエンジンの性能に影響を及ぼさない範囲で繊維型では捕集できない粒径の小さなPMの捕集も可能である。 Is also possible collection of small PM particle size which can not be collected in the textile type in a range that does not adversely affect the performance for low pressure loss engine. なお、繊維型のDPFに関しては特開平9−137712号等に、ウォールフロー型のDP Incidentally, in JP-A 9-137712 Patent etc. regarding DPF fiber type, wall flow type of DP
Fに関しては特開平9−94434号等に開示されている。 It is disclosed in JP-A 9-94434 Patent etc. with regard F.

【0003】また、DPFに捕集されたPMを燃焼してDPFを再生させる方法も種々検討されており、例えば電気ヒータやバーナ等で加熱してPMを燃焼させる方法や、排気ガス中のNOを酸化触媒によってNO に酸化させ、NO でPMを燃焼させる方法(以下、連続再生式)などが知られている。 [0003] The method of regenerating the DPF by burning the PM collected in the DPF has also been studied, and a method for combusting PM for example by heating with an electric heater or a burner, etc., NO in the exhaust gas It was oxidized to NO 2 by the oxidation catalyst, a method of combusting PM in NO 2 (hereinafter, the continuous regeneration type) such as is known. その中でも連続再生式DPF Continuously regenerating DPF among them
は、400℃以下の低い温度でPMが燃焼するため、電気ヒータやバーナ等の特別な加熱手段を設ける必要がなく、装置全体を簡易に且つコンパクトにできるという利点を有している。 In order to burn the PM at 400 ° C. or less of the low temperature, the electric heater and there is no need to provide a special heating means such as burner, has the advantage that the entire device can and compact easily. なお、連続再生式DPFに関しては、 It should be noted that, with regard to the continuous regeneration DPF,
特許第3012249号等に開示されている。 It is disclosed in Japanese Patent No. 3012249 or the like.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した連続再生方式によってPMを燃焼させるDPFでは、排気ガス温度が250℃〜400℃の範囲でPMの燃焼が活発になる。 [SUMMARY OF THE INVENTION In DPF to burn the PM by continuous regeneration method described above, the exhaust gas temperature combustion of the PM is active in the range of 250 ° C. to 400 ° C..
従って、排気ガス温度が上記範囲外になる運転領域では、捕集したPMの燃焼が進まず、DPFにPMが堆積する。 Therefore, in the operation region where the exhaust gas temperature is outside the above range, does not proceed combustion of trapped PM, PM is deposited on the DPF. 一方で、PMは600℃程度以上の温度で適量の酸素が存在すれば自己着火する性質をもつことから、6 On the other hand, PM is because of its property of self-ignition if there is an appropriate amount of oxygen at temperatures above about 600 ° C., 6
00℃以上の排気ガスが流通されればPMは自然に燃焼する。 If 00 ° C. or more exhaust gas to flow through the PM burns spontaneously. 従って、DPFに多量のPMが堆積された状態でPMが自己着火すると、PMが急激に燃焼するためDP Therefore, when the PM is self-ignited in the state where a large amount of PM is deposited in DPF, since the PM is rapidly burned DP
F自体の温度は2000℃以上に上昇する。 Temperature of F itself rises to more than 2000 ℃. 繊維型のD D of the fiber type
PFでこのような自己着火現象が生じても、耐熱性の高いセラミック繊維を使用すれば繊維自体が焼損することはなく、また、セラミック繊維が熱で膨張しても、繊維自体は柔軟なために膨張分は繊維間の空間である程度吸収され、フィルターを構成している金網や多孔管が膨張したセラミック繊維から応力を受けて破損することはない。 Even if such self-ignition phenomena PF, not the fiber itself may burn With high ceramic fiber heat resistance, also be ceramic fibers expands by heat, because the fiber itself is a flexible expanded fraction is somewhat absorbed by the spaces between the fibers and does not wire mesh or perforated tube constituting the filter may be damaged under stress from ceramic fibers expands. しかし、ウォールフロー型のDPFで同じような現象が生じると、多孔質材料がコーディエライトの場合では、耐熱温度が1000℃以下のため、フィルターが焼損してしまう問題が生じる。 However, if the same phenomenon in DPF of wall flow occurs, in the case the porous material is cordierite, since heat resistant temperature of 1000 ° C. or less, the problem of the filter resulting in burnout occurs. また、多孔質材料が炭化珪素の場合では、2000℃以上の高い耐熱性を有しているものの、熱膨張率が大きく、ハニカム構造では膨張分を吸収することができないため、フィルターに亀裂が発生して破損してしまう問題が生じる。 Further, in the case the porous material is silicon carbide, although a high heat resistance of more than 2000 ° C., the thermal expansion coefficient is large, it is impossible to absorb the expansion amount in a honeycomb structure, cracks occur in the filter and thus a problem arises that is damaged.

【0005】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、 [0005] The present invention has been made in view of the above,
その主たる技術的課題は、高温に耐えうる繊維型のDP Its principal object is a fiber type that can withstand high temperatures DP
Fと粒径の小さなPMを捕集できるウォールフロー型のDPFを組み合わせて、PMを分担して捕集することにより、ウォールフロー型のDPFにおけるPMの捕集負担を低減してPMの堆積を抑え、自己着火による急激燃焼の発生を防止してフィルターの焼損、または破損を未然に防止することができるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供するものである。 A combination of F and wall-flow type which can collect small PM particle size DPF, by collecting by sharing the PM, the PM deposition by reducing the trapping load of PM in the wall-flow type DPF suppressed, there is provided an exhaust purification device for a diesel engine burning the filter to prevent the occurrence of rapid combustion by self-ignition, or breakage can be prevented.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、ディーゼルエンジンの排気通路に、酸化触媒と、繊維質材料によって構成され、排気ガス中のPMを捕集する第1DPFとを備えた第1排気浄化ユニットと、第1排気浄化ユニットの下流側であって、酸化触媒と、多孔質材料によって複数のセルが平行に形成されるとともに、該セルの入口と出口は交互に閉塞されたハニカム構造によって構成され、排気ガス中のPMを捕集する第2DPFとを備えた第2排気浄化ユニットとが配設されている、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。 According to Means for Solving the Problems] The present invention, in order to solve the above principal object, in an exhaust passage of a diesel engine, an oxidation catalyst is constituted by fibrous materials, the PM in the exhaust gas a first exhaust gas purification unit that includes a first 1DPF for collecting, a downstream side of the first exhaust gas purification unit, an oxidation catalyst, a plurality of cells are formed in parallel by the porous material, of the cell inlet and outlet are constituted by a honeycomb structure which is closed alternately, a diesel engine and a second exhaust gas purification unit that includes a first 2DPF for collecting PM in exhaust gas is characterized in that is arranged the exhaust purification apparatus is provided for.

【0007】 [0007]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一つの実施形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, illustrating one embodiment of the present invention with reference to the drawings. 図1は本発明に従って構成されたディーゼルエンジンの排気浄化装置の一実施形態を示す概略構成図、図2は図1に示す排気浄化装置を構成する第1ディーゼルパティキュレートフィルター(第1D Figure 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an exhaust gas purification device for a diesel engine constructed in accordance with the present invention, the first diesel particulate filter (the 1D Figure 2 which constitutes the exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. 1
PF)の径方向の断面図、図3は図2に示す第1DPF Radial cross-sectional view of the PF), the 1DPF 3 shown in FIG. 2
の排気ガス流通方向の断面図、図4は図1に示す排気浄化装置を構成する第2ディーゼルパティキュレートフィルター(第2DPF)の径方向の断面図、図5は図4に示す第2DPFの排気ガス流通方向の断面図である。 Exhaust gas flow direction of the cross section of FIG. 4 is a radial direction sectional view of a second diesel particulate filter configuring the exhaust purification apparatus shown in FIG. 1 (the 2 dpf), 5 exhaust of the 2 dpf shown in FIG. 4 it is a cross-sectional view of a gas flow direction. 図1のディーゼルエンジン10は、シリンダブロックやシリンダヘッド等で構成されているエンジン本体11、エンジン本体11に形成されたシリンダ内に空気を導入する吸気通路12、およびエンジン本体11のシリンダから排気ガスを排出する排気通路13を備えている。 Diesel engine 10 of FIG. 1, a cylinder block and the engine main body 11 is composed of a cylinder head or the like, the exhaust gas from the cylinder in the intake passage 12 and the engine body 11, for introducing air into the cylinder formed in the engine body 11 It is provided with an exhaust passage 13 for discharging. 排気通路13は排気管14と排気マニホールド15とから構成されており、排気マニホールド15がエンジン本体1 The exhaust passage 13 is composed of an exhaust pipe 14 exhaust manifold 15. An exhaust manifold 15 of the engine body 1
1と連結されている。 1 is coupled with.

【0008】排気管14には、その上流側から第1排気浄化ユニット21、および第2排気浄化ユニット22が配設されている。 [0008] the exhaust pipe 14, the first exhaust gas purification unit 21, and the second exhaust gas purification unit 22 is disposed from the upstream side. 先に、第1排気浄化ユニット21について説明する。 Earlier, it will be described first exhaust gas purification unit 21. 第1排気浄化ユニット21は、酸化触媒51と第1DPF30から構成されている。 First exhaust gas purification unit 21 is composed of an oxidation catalyst 51 first 1DPF30. 酸化触媒5 Oxidation catalyst 5
1と第1DPF30は、酸化触媒51を上流側にして直列に配置されている。 1 and the 1DPF30 are arranged in series with the oxidation catalyst 51 on the upstream side. 酸化触媒51は、例えばハニカム状のコーディエライト、あるいは耐熱鋼からなる担体の表面に、活性アルミナ等をコートしてウォッシュコート層を形成し、このコート層に白金、パラジウム、あるいはロジウム等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させたものが使用される。 The oxidation catalyst 51, for example honeycomb cordierite or the surface of the carrier comprising a heat-resistant steel, and coated with active alumina or the like to form a wash coat layer, platinum in this coating layer, a palladium or noble metal such rhodium, those supporting a catalyst active component made of is used. この酸化触媒51は、排気ガス中のNOを酸化してNO を生成させるとともに、排気ガス中のHCとCOを酸化してH OとCO を生成させる。 The oxidation catalyst 51, as well to generate NO 2 by oxidizing NO in the exhaust gas, is oxidized to produce between H 2 O and CO 2, HC and CO in the exhaust gas.

【0009】次に、第1DPF30について、図2、及び図3を参照して説明する。 [0009] Next, a 1DPF30, will be described with reference to FIG. 2, and FIG. 第1DPF30は円筒形のケース31を備えており、ケース31の内部には、中空円柱状のフィルター32がケース31と同軸に配置されている。 The 1DPF30 has a casing 31 of the cylindrical inside of the case 31, a hollow cylindrical filter 32 is disposed in the casing 31 coaxially. フィルター32は、フェルト化したセラミック繊維32aの両面に耐熱性の金網32bを重ね合わせてなる積層体が、波形に屈曲され円筒形の多孔管33を包囲して構成されている。 Filter 32 is a laminate on both surfaces of the ceramic fiber 32a was felted formed by superposing a heat-resistant wire gauze 32b is configured to surround the perforated tube 33 of cylindrical shape and is bent in the waveform. セラミック繊維32aは、例えば炭化珪素繊維等が使用でき、第1DPF30によって捕集するPMの最小粒径が2〜4μmになるよう、フェルト化するセラミック繊維32aの繊維径等が設定されている。 Ceramic fibers 32a, for example silicon carbide fibers and the like can be used, the minimum particle size of the PM to be collected by the 1DPF30 is to be the 2-4 [mu] m, the fiber diameter of the ceramic fiber 32a is set to be felted. なお、フェルト化したセラミック繊維32aの繊維径は、上記した粒径のPMを捕集するために14〜 Incidentally, the fiber diameter of the ceramic fibers 32a were felted is 14 to trap PM of particle size as above
15μmが好ましい。 15μm is preferable. また、多孔管33は、入口側(図3において左側)は閉塞され、出口側(図3において右側)は開放されており、その周壁には多数の小孔33a The porous tube 33, the inlet side (left side in FIG. 3) is closed, the outlet side (right side in FIG. 3) is open, a large number of small holes 33a in its peripheral wall
が形成されている。 There has been formed. フィルター32の両端部にはバンド34が巻き付けられており、バンド34によってフィルター32は軸心方向に締め付けられている。 At both ends of the filter 32 and the band 34 is wound, the filter 32 is clamped in the axial direction by the band 34. フィルター32の両端には環状のプレート35a、35bが取り付けられている。 The ends of the filter 32 annular plates 35a, 35b is attached. プレート35a、35bの内径は多孔管33の外径とほぼ同一に形成されており、プレート35 Plate 35a, the inner diameter of 35b is formed on substantially the same as the outer diameter of the perforated tube 33, the plate 35
a、35bに多孔管33が挿通され溶着されている。 a, perforated pipe 33 is welded is inserted into 35b. このように、第1DPF30は繊維型のフィルターを構成している。 Thus, the first 1DPF30 constitute a fiber type filter. 第1DPF30に排気ガスが流入すると、図3の矢印で示すように、排気ガスはプレート35aの外周を通ってフィルター32を通過する。 When the exhaust gas into the 1DPF30 flows, as indicated by the arrows in FIG. 3, the exhaust gas passes through the outer periphery of the plate 35a passes through the filter 32. 排気ガスがフィルター32を通過すると、セラミック繊維32aに排気ガス中のPMが捕集される。 When the exhaust gas passes through the filter 32, PM in the exhaust gas to the ceramic fibers 32a are collected. その後、排気ガスは小孔3 Then, the exhaust gas is small holes 3
3aを通って多孔管33内に流入されて多孔管33の出口から流出される。 Through 3a is flowed into the perforated pipe 33 and flows out from the outlet of the perforated pipe 33.

【0010】次に、第2排気浄化ユニット22について説明する。 [0010] The following describes the second exhaust purification unit 22. 第2排気浄化ユニット22は、酸化触媒52 Second exhaust gas purification unit 22, the oxidation catalyst 52
と第2DPF40とから構成されている。 When being constructed from a 2DPF40 Prefecture. 酸化触媒52 The oxidation catalyst 52
と第2DPF40は、酸化触媒52を上流側にして直列に配置されている。 When the 2DPF40 is arranged in series with the oxidation catalyst 52 on the upstream side. 酸化触媒52は、その構成や成分は上記第1排気浄化ユニット21を構成する酸化触媒51 The oxidation catalyst 52, the oxidation catalyst 51 of construction and components constituting the first exhaust gas purification unit 21
と同じものが使用でき、排気ガス中のNOを酸化してN The same thing can be used, by oxidizing NO in the exhaust gas and N
を生成させる。 The O 2 to produce.

【0011】次に、第2DPF40について、図4、及び図5を参照して説明する。 [0011] Next, a 2DPF40, 4, and will be described with reference to FIG. 第2DPF40は、多孔質材料によって複数のセル41が排気ガスの流通方向と平行に形成された円柱状のハニカム構造によって構成されている。 The 2DPF40 a plurality of cells 41 are constituted by parallel-formed cylindrical honeycomb structure and the flow direction of the exhaust gas by the porous material. 多孔質材料は、例えばコーディエライト、あるいは炭化珪素等が使用できる。 Porous material, for example cordierite or silicon carbide or the like can be used. セル41は径方向断面が略正方形に形成され、各セル41を区画している隔壁4 Septum cell 41 radial cross-section is formed in a substantially square shape, and partitioning the cells 41 4
5には、排気ガス中のPMの通過を阻止する程度の細孔が形成されている。 The 5, pores enough to prevent the passage of the PM in the exhaust gas are formed. ここで、細孔の孔径は、第1DPF Here, the pores of the pore size, the 1DPF
30では捕集できない粒径の小さなPMも第2DPF4 Even small PM of particle size that can not be collected in the 30 first 2DPF4
0で捕集できるように、具体的には捕集するPMの最小粒径が0.5μmになるよう設定されている。 As can be collected at 0, the minimum particle size of the PM trapping is set to be in the 0.5μm specifically. なお、細孔の孔径は、上記した粒径のPMを捕集できるよう0. It should be noted that the pore size of the pores, so that you can collect the PM having a particle size of the above-mentioned 0.
5〜1.0μmが好ましい。 5~1.0μm is preferable. また、セル41の両端はセラミック等からなる目封じ材44で交互に栓詰めされており、セル41の入口部42(図5において左側)と出口部43は交互に閉塞された状態になっている。 Further, both ends of the cell 41 is plugged alternately plugging material 44 made of ceramic or the like, an outlet portion 43 (in Fig. 5 left) inlet section 42 of the cell 41 and is in a state of being closed alternately there. このように、第2DPF40はウォールフロー型のハニカムフィルターを構成している。 Thus, the 2DPF40 constitute the honeycomb filter of wall flow type. 第2DPF40に排気ガスが流入すると、図5の矢印で示すように、排気ガスは目封じ材44のない開放された入口部42からセル41に流入して隔壁45を通過する。 When the exhaust gas into the 2DPF40 flows, as indicated by the arrows in FIG. 5, the exhaust gas passes through the partition walls 45 and flows from the inlet portion 42 which is open without plugging material 44 in the cell 41. 排気ガスが隔壁45を通過すると、隔壁45に排気ガス中のPMが捕集され、排気ガスは目封じ材44のない開放された出口部43から流出される。 When the exhaust gas passes through the partition walls 45, PM in the exhaust gas in the partition wall 45 is collected, the exhaust gas is discharged from the outlet portion 43 which is open without plugging material 44.

【0012】図1に示す実施形態におけるディーゼルエンジン10の排気浄化装置は以上のような構成とされており、エンジン本体11のシリンダから排出される排気ガスは、排気通路13に配設された第1排気浄化ユニット21、及び第2排気浄化ユニット22によって浄化される。 [0012] exhaust gas purifying device for a diesel engine 10 in the embodiment shown in FIG. 1 is a configuration as described above, exhaust gas discharged from the cylinder of the engine body 11 is first disposed in the exhaust passage 13 It is purified by first exhaust gas purification unit 21, and the second exhaust gas purification unit 22. 次に、第1排気浄化ユニット21、及び第2排気浄化ユニット22によって排気ガス中のPMを浄化する一連のプロセスを説明する。 Next, a series of processes for purifying PM in the exhaust gas by the first exhaust gas purification unit 21, and the second exhaust gas purification unit 22. まず、排気ガスが第1排気浄化ユニット21に流入され、排気ガスが酸化触媒51 First, the exhaust gas is introduced into the first exhaust gas purification unit 21, the exhaust gas oxidation catalyst 51
を通過すると、排気ガス中のNOが酸化されてNO を生成する。 When passing through, NO in the exhaust gas is oxidized to form NO 2. 次に、排気ガスが第1DPF30を通過すると、粒径が2〜4μm以上のPMが第1DPF30に捕集される。 Then, when the exhaust gas passes through the first 1DPF30, particle size or more PM 2-4 [mu] m is collected to the 1DPF30. ここで、第1DPF30に捕集されたPMと酸化触媒51で生成されたNO によって、NO + C Here, the NO 2 generated by the PM oxidation catalyst 51 collected on the first 1DPF30, NO 2 + C
→NO+ CO、2NO + 2C→N + 2CO による化学反応が起こる。 → NO + CO, 2NO 2 + 2C → N 2 + chemical reaction occurs according 2CO 2. すなわち、第1DPF30に捕集されたPMはNO によってCO、あるいはCO に酸化(燃焼)される。 That, PM trapped by the first 1DPF30 is oxidized (burned) to CO or CO 2, the NO 2. このようにして、排気ガスが第1排気浄化ユニット21で浄化されると、排気ガスは第2排気浄化ユニット22に流入される。 Thus, when the exhaust gas is purified in the first exhaust gas purification unit 21, the exhaust gas flows into the second exhaust gas purification unit 22. 第2排気浄化ユニット22では、第1排気浄化ユニット21と同じようなプロセスを経てPMの捕集と燃焼が行われるが、第2DPF In the second exhaust gas purification unit 22, but the combustion and the collection of PM is performed through a similar process as the first exhaust gas purification unit 21, the 2DPF
40では第1DPF30で捕集されなかった粒径の小さなPM、すなわち粒径が0.5μm以上のPMを捕集する。 In 40 small PM particle size that has not been collected at the 1DPF30, i.e. a particle size of collecting more than PM 0.5 [mu] m. 以上のようなプロセスによって、排気ガス中のPM By the above-described process, PM in the exhaust gas
が浄化される。 There is purification.

【0013】ここで、各DPFが捕集するPMと捕集効率との関係について、図6を参照して説明する。 [0013] Here, the relationship between the trapping efficiency and the PM each DPF is collected, it is described with reference to FIG. 図6 Figure 6
(a)は回転速度が1000rpm、排気ガス温度が2 (A) is 1000rpm rotational speed, exhaust gas temperature is 2
50℃の場合のPMの粒径分布、図6(b)は回転速度が3200rpm、排気ガス温度が700℃の場合のP Particle size distribution of the PM in the case of 50 ° C., FIG. 6 (b) rotational speed is 3200 rpm, when the exhaust gas temperature is 700 ° C. P
Mの粒径分布を示している。 It shows the particle size distribution of M. ディーゼルエンジン10が図6(a)に示す条件、すなわち回転速度が1000r Conditions the diesel engine 10 is shown in FIG. 6 (a), that is, the rotational speed of 1000r
pm、排気ガス温度が250℃で排気通路13に排気ガスが流通されると、第1DPF30では粒径が2〜4μ pm, the exhaust gas in the exhaust passage 13 by the exhaust gas temperature is 250 ° C. is circulated, in the 1DPF30 particle size 2~4μ
m以上のPMを捕集するため、PMの全量に対して60 For collecting m or more of PM, 60 with respect to the total amount of PM
〜70%を捕集する。 To collect 70%. そして、第2DPF40では、第1DPF30で捕集できなかった残りのPMのほぼ全量を捕集する。 Then, in the 2DPF40, collecting substantially all of the remaining PM that can not be collected at the 1DPF30. また、ディーゼルエンジン10が図6 In addition, the diesel engine 10 in FIG. 6
(b)に示す条件、すなわち回転速度が3200rp (B) to indicate conditions, that is, the rotational speed 3200rp
m、排気ガス温度が700℃で排気通路13に排気ガスが流通されると、第1DPF30ではPMの全量に対して90%以上を捕集する。 m, to collect the exhaust gas in the exhaust passage 13 exhaust gas temperature at 700 ° C. is circulated, more than 90% relative to the total amount of the first 1DPF30 PM. そして、第2DPF40では、第1DPF30で捕集できなかった残りのPMのほぼ全量を捕集する。 Then, in the 2DPF40, collecting substantially all of the remaining PM that can not be collected at the 1DPF30.

【0014】以上のように、図示の実施形態におけるディーゼルエンジン10の排気浄化装置は、第1DPF3 [0014] As described above, the exhaust gas purification device for a diesel engine 10 in the illustrated embodiment, the 1DPF3
0によってPMの大半を捕集しており、第2DPF40 And to collect the majority of the PM by 0, the second 2DPF40
では粒径の小さなPMしか捕集されないためにPMの堆積は少しずつしか進まない。 PM of deposition does not proceed only little by little in order to only a small a particle size of PM not been collected in. 従って、排気通路13に6 Therefore, the exhaust passage 13 6
00℃以上の高温の排気ガスが流通されても、PMが比較的多く堆積している第1DPF30は繊維型のフィルターで構成されているので、PMが急激に燃焼しても焼損することはない。 00 even ℃ above high-temperature exhaust gas is circulated, since the 1DPF30 that PM is relatively large deposit is constituted by fibers type filter, PM will not be burnt even rapidly burned . 一方、第2DPF40は、上述したように少量のPMしか堆積しないため、PMが急激に燃焼するようなことはなく、焼損や破損することはない。 On the other hand, the 2DPF40 because it does not only a small amount of PM deposited as described above, PM is not possible as rapidly burned, it does not burn out or damage.

【0015】また、図示の実施形態では、第1DPF3 [0015] In the illustrated embodiment, the 1DPF3
0は捕集するPMの最小粒径が2〜4μmに設定され、 0 is the minimum particle size of the PM to be collected is set to 2~4μm,
第2DPF40は捕集するPMの最小粒径が0.5μm Minimum particle size is 0.5μm of the PM first 2DPF40 is to collect
に設定されているので、ディーゼルエンジン10が図6 Because it is set to, the diesel engine 10 in FIG. 6
(b)に示すような高回転領域では、第2DPF40はPMの全量に対して10%以下の少量を捕集するのに対し、図6(a)に示すような低中回転領域では、第2D In the high speed region, as shown (b), the contrast first 2DPF40 to collect a small amount of 10% or less relative to the total amount of PM, in the low middle speed region as shown in FIG. 6 (a), first 2D
PF40はPMの全量に対して30〜40%捕集する。 PF40 is to collect 30% to 40% based on the total amount of PM.
つまり、第2DPF40は、低中回転領域では高回転領域と比較してやや多目のPMを捕集するが、このときの排気ガス温度は250℃〜400℃のため、PMはNO In other words, the 2DPF40 is a low or medium speed region is to trap PM slightly compared to the high rotation region versatile, since the exhaust gas temperature is 250 ° C. to 400 ° C. At this time, PM in NO
によって燃焼されるので、第2DPF40に多量のP Because it is burned by a 2, a large amount of P to a 2DPF40
Mが堆積することはなく、自己着火による急激燃焼が発生することはない。 Never M is deposited, rapid combustion by self-ignition does not occur.

【0016】なお、図示の実施形態では、各排気浄化ユニットを構成している酸化触媒とDPFはそれぞれ別個に設けているが、触媒活性成分をDPFに担持させて、 [0016] Incidentally, in the illustrated embodiment, each exhaust gas purifying units oxidation catalyst and DPF constituting the are each separately provided, by supporting the catalytically active component in DPF,
酸化触媒とDPFを一つにした装置によって排気浄化ユニットを構成してもよい。 May constitute the exhaust gas purifying unit by was one oxidation catalyst and DPF device. すなわち、第1排気浄化ユニットでは、第1DPFを構成する繊維質材料に白金等の貴金属からなる触媒活性成分を担持させ、また、第2排気浄化ユニットでは、第2DPFを構成する多孔質材料の表面に触媒活性成分を担持させる。 That is, in the first exhaust gas purification unit, to support the catalyst active component made of a noble metal such as platinum fibrous material constituting the first 1 dpf, also in the second exhaust gas purification unit, the surface of the porous material constituting the first 2DPF the catalytically active component to be supported on the. このような構成によれば、DPF上でNO の生成、PMの捕集、およびPMの燃焼ができるので、酸化触媒を別個に設ける必要がなく、装置全体をコンパクトにできる。 According to such a configuration, the generation of NO 2 on the DPF, collection of PM, and since it is the combustion of PM, separately is not necessary to provide an oxidation catalyst, can be the entire apparatus compact.

【0017】以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではない。 The invention has been described based on the illustrated embodiments of the present invention, the present invention is not limited only to the embodiments. 例えば、第1DPFは多孔管に直接セラミック長繊維やセラミック編物を巻き付けた構成としてもよい。 For example, the 1DPF may have a configuration in which wound directly ceramics long fibers or ceramic knitted into the perforated pipe. また、第2排気浄化ユニットの下流側の排気通路にNOx触媒を配置して、排気ガス中のNO等の窒素酸化物を無害のN やH Oに還元してもよい。 Further, the NOx catalyst disposed in an exhaust passage downstream of the second exhaust gas purification unit may reduce nitrogen oxides NO and the like in the exhaust gas into harmless N 2 and H 2 O. つまり、本発明を構成する各要件を備え、同様な作用を奏するものであればどのような実施の形態でもよい。 That includes a respective requirements constituting the present invention may be any embodiment so long as it provides the same effect.

【0018】 [0018]

【発明の効果】本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置によれば、排気通路に、酸化触媒と繊維質材料によって構成された第1DPFとを備えた第1排気浄化ユニットと、第1排気浄化ユニットの下流側であって、酸化触媒と、多孔質材料によって複数のセルが平行に形成されるとともに、セルの入口と出口は交互に閉塞されたハニカム構造によって構成された第2DPFとを備えた第2排気浄化ユニットとが配設されているので、ウォールフロー型のDPFにおけるPMの捕集負担を低減することができる。 According to the exhaust purification system of a diesel engine of the present invention, in an exhaust passage, a first exhaust gas purifying units and a second 1DPF constituted by the oxidation catalyst and the fibrous material, the first exhaust gas purification unit a downstream, first with an oxidation catalyst, together with the porous material a plurality of cells formed in parallel, inlet and outlet of the cell and a second 2DPF constituted by a honeycomb structure which is closed alternately since the second exhaust gas purification unit is arranged, it is possible to reduce the PM trapping load of the wall-flow type DPF. 従って、ウォールフロー型のDPFにおけるPMの堆積が抑えられ、自己着火による急激な燃焼が発生することはなく、フィルターの焼損、または破損を未然に防止することができる。 Therefore, the deposition of PM in the wall-flow type DPF is suppressed, not that rapid combustion by self-ignition occurs, it is possible to prevent burnout of the filter, or damage from occurring.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明に従って構成されたディーゼルエンジンの排気浄化装置の一実施形態を示す概略構成図。 Schematic diagram showing one embodiment of an exhaust gas purification apparatus constructed diesel engine according to the present invention; FIG.

【図2】図1に示す排気浄化装置を構成する第1ディーゼルパティキュレートフィルターの径方向の断面図。 2 is a cross-sectional view of the radial direction of the first diesel particulate filter configuring the exhaust purification apparatus shown in FIG.

【図3】図2に示す第1ディーゼルパティキュレートフィルターの排気ガス流通方向の断面図。 3 is a cross-sectional view of the exhaust gas flow direction of the first diesel particulate filter shown in FIG.

【図4】図1に示す排気浄化装置を構成する第2ディーゼルパティキュレートフィルターの径方向の断面図。 4 is a cross-sectional view of the radial direction of the second diesel particulate filter configuring the exhaust purification apparatus shown in FIG.

【図5】図4に示す第2ディーゼルパティキュレートフィルターの排気ガス流通方向の断面図。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the exhaust gas flow direction of the second diesel particulate filter shown in FIG.

【図6】(a)は回転速度が1000rpm、排気ガス温度が250℃の場合のPMの粒径分布、(b)は回転速度が3200rpm、排気ガス温度が700℃の場合のPMの粒径分布を示すグラフ。 6 (a) is the rotational speed is 1000 rpm, the exhaust gas temperature is the particle size distribution of PM in the case of 250 ℃, (b) is the rotational speed 3200 rpm, the particle size of the PM when the exhaust gas temperature is 700 ° C. graph showing the distribution.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10:ディーゼルエンジン 11:エンジン本体 13:排気通路 21:第1排気浄化ユニット 22:第2排気浄化ユニット 30:第1DPF 32:フィルター 32a: セラミック繊維 33:多孔管 40:第2DPF 41:セル 45:隔壁 51、52:酸化触媒 10: Diesel Engine 11: engine body 13: exhaust passage 21: first exhaust gas purification unit 22: second exhaust gas purification unit 30: first 1 dpf 32: Filter 32a: ceramic fiber 33: porous pipe 40: first 2 dpf 41: Cell 45: partition wall 51, 52: oxidation catalyst

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/24 F01N 3/28 J 3/28 B01D 53/36 103C Fターム(参考) 3G090 AA01 AA02 AA03 AA04 BA01 CA04 EA02 3G091 AA18 AA28 AB02 AB05 AB13 BA00 BA08 BA10 BA14 BA15 BA19 GA06 GA19 GA20 GA24 GB01X GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X HA08 HA15 HA16 HA47 4D048 AA13 AA14 AA18 AB01 AB05 BA03Y BA30Y BA31Y BA33Y BA41Y BB02 BB08 CA01 CC32 CC38 CC45 CD05 4D058 JA10 JB06 JB22 JB41 KB12 QA11 SA08 TA06 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) F01N 3/24 F01N 3/28 J 3/28 B01D 53/36 103C F -term (reference) 3G090 AA01 AA02 AA03 AA04 BA01 CA04 EA02 3G091 AA18 AA28 AB02 AB05 AB13 BA00 BA08 BA10 BA14 BA15 BA19 GA06 GA19 GA20 GA24 GB01X GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X HA08 HA15 HA16 HA47 4D048 AA13 AA14 AA18 AB01 AB05 BA03Y BA30Y BA31Y BA33Y BA41Y BB02 BB08 CA01 CC32 CC38 CC45 CD05 4D058 JA10 JB06 JB22 JB41 KB12 QA11 SA08 TA06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気通路に、 酸化触媒と、繊維質材料によって構成され、排気ガス中のパティキュレートを捕集する第1ディーゼルパティキュレートフィルターとを備えた第1排気浄化ユニットと、 該第1排気浄化ユニットの下流側であって、酸化触媒と、多孔質材料によって複数のセルが平行に形成されるとともに、該セルの入口と出口は交互に閉塞されたハニカム構造によって構成され、排気ガス中のパティキュレートを捕集する第2ディーゼルパティキュレートフィルターとを備えた第2排気浄化ユニットとが配設されている、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 In an exhaust passage of 1. A diesel engine, an oxidation catalyst is constituted by fibrous material, a first exhaust gas purifying unit having a first diesel particulate filter for collecting particulates in exhaust gases, a downstream side of the first exhaust gas purifying units, and the oxidation catalyst, a plurality of cells are formed in parallel by the porous material, the inlet and outlet of the cell is constituted by a honeycomb structure which is closed alternately, a second exhaust gas purification unit and a second diesel particulate filter for collecting particulates in exhaust gas is disposed, the exhaust gas purification system for a diesel engine, characterized in that.
  2. 【請求項2】 該第1ディーゼルパティキュレートフィルターは捕集するパティキュレートの最小粒径が2〜4 Wherein the minimum particle size of the first diesel particulate filter particulates for trapping has 2-4
    μmに設定され、該第2ディーゼルパティキュレートフィルターは捕集するパティキュレートの最小粒径が0. Is set to [mu] m, the minimum particle size of the particulates is the second diesel particulate filter for trapping zero.
    5μmに設定されている、請求項1記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 It is set to 5 [mu] m, an exhaust gas purification system for a diesel engine according to claim 1, wherein.
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