JP2002285819A - ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＭの捕集装置と、ＤＰＦの再生行程で発生
するＨＣ、Ｃ０を酸化する酸化触媒装置を１個の本体で
形成した装置を提供する。 【解決手段】本体１０の長手方向に酸化触媒室Ｃとフイ
ルタ室Ｆとを分離状態で形成し、エンジン１の排気ガス
ｇを酸化触媒室Ｃからフイルタ室Ｆに通過させる排気ガ
スの第１の経路と、フイルタ室Ｆから酸化触媒室Ｃに通
過させる排気ガスの第２の経路とに簡単に切換え可能に
形成したディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排ガスの処理方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される排ガ
ス中には微粒子状物質（パティクュレート：ＰＭ）やＮ
Ｏｘ、ＣＯそしてＨＣ等があり、ＮＯｘ等の有害ガスと
共に前記ＰＭの排出量が規制されている。このＰＭを捕
集する装置としてはディーゼルパティキュレートフイル
タ（ＤＰＦ：Diesel Paticulate Filter）が使用されて
いる。

【０００３】このＰＭを直接捕集するＤＰＦにはセラミ
ック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフ
イルタや、セラミックや金属の繊維状物を不織布状にし
たものを利用した繊維型タイプのフイルタ等があり、こ
れらのＤＰＦを用いた排ガス浄化装置は、ディーゼルエ
ンジンの排気管の途中に設置され、排気ガスを浄化して
排出するようにしている。

【０００４】このＰＭ捕集用のフイルタはモノリスハニ
カム等でＰＭの大きさよりも細い通路を形成し、この通
路を排ガスを通過させる間にＰＭを物理的に捕集するも
ので、このフイルタの使用時間と共にＰＭによって目詰
まりがしてくる。この目詰まりと共に排ガスが通過する
抵抗が増加するために排ガスの圧力が上昇するので、こ
のＤＰＦからＰＭを除去する必要があり、各種の方法及
びシステムが開発されている。それには電気ヒータある
いはバーナーでフイルタを加熱して、ＰＭを燃焼させて
除去したり、排ガスの通過方向より逆に圧縮空気を噴出
させる逆洗方法がある。

【０００５】前記のような方法で目詰まりしたＤＰＦを
再生する際、ＨＣやＣＯが大量に発生するので、これを
除去した後で排出しなければならない。従って、このＨ
ＣやＣＯを浄化するためにＤＰＦの後にこれらの物質を
酸化させる酸化触媒装置が併設されている。

【０００６】また、低速走行時においてもＰＭ中の可溶
性有機成分（ＳＯＦ）を効果的に燃焼させ、始動直後に
おける白煙や異臭の発生を減少させるために、ＰＭ捕集
用フイルタより上流側の排気管に酸化触媒を設ける必要
があり、この触媒として格子状の通路を有するモノリス
触媒を使用した車両用パーティキュレート除去装置が特
開平７−３３２７０号公報で提案されている。

【０００７】前記のようにＤＰＦには、その前後にＨＣ
やＣＯを酸化させるための酸化触媒装置を設ける必要が
あるが、かかる装置は製作コストが高くつくという問題
がある。

【０００８】本発明は、従来のＤＰＦと酸化触媒装置と
を組み合わせた排ガス浄化装置の装置的な問題点を解消
することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガスの浄化装
置は次のように構成されている。

【００１０】１）本体１０の長手方向に酸化触媒室Ｃと
フイルタ室Ｆとを分離状態で併設し、エンジンの排気ガ
スｇを酸化触媒室Ｃからフイルタ室Ｆに通過させる排気
ガスの第１の経路と、フイルタ室Ｆから酸化触媒室Ｃに
通過させる排気ガスの第２の経路とに切換え可能に形成
したことを特徴としている。

【００１１】２）筒状の本体１０の一方の端部にエンジ
ン１の排気ガスｇの供給管１１と排出管１２を接続する
と共に、前記本体１０の内部を横断して分配板１７を回
動可能に支持し、該分配板１７の上流側に切換室１３を
形成すると共に、下流側に前記本体１０の長手方向にフ
イルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃを隣接して分離状態で形成
し、更に前記本体１０の他端において前記フイルタ室Ｆ
と酸化触媒室Ｃとを連通する連絡室１０ａを形成し、前
記分配板１７に仕切板１８を植立して前記切換室１３を
二分すると共に、前記分配板１７に供給口１７ａと排出
口１７ｂを開口し、更に前記分配板１７は駆動軸１６に
支持され、前記供給管１１より供給された排気ガスｇを
酸化触媒室Ｃ側よりフイルタ室Ｆ側に通過させる排気ガ
スの第１の経路と、フイルタ室Ｆ側より酸化触媒室Ｃ側
に通過させる排気ガスの第２の経路とに切換え可能に構
成したことを特徴としている。

【００１２】３）排気ガスの供給口１１と排出口１２を
設けた筒状の本体１０の内部に、該本体１０の長手方向
にフイルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃを隣接して分離状態で形
成すると共に、更に下流側に前記フイルタ室Ｆと酸化触
媒室Ｃとを連絡する連絡室１０ａを形成し、前記供給口
１１と排出口１２を交互に切換えるための切換弁を前記
本体１０の外部に設けたことを特徴としている。

【００１３】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガ
スの浄化装置は、１本の本体１０ないしケーシングの内
部にフイルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃを平行かつ独立状態で
形成し、通常のＰＭ捕集行程では排気ガスｇを酸化触媒
室Ｃからフイルタ室Ｆに第１の経路で通過させ、一方、
フイルタの再生時には排気ガスｇをフイルタ室Ｆから酸
化触媒室Ｃに通過させる第２の経路を切換えて形成する
ようにしている。

【００１４】従って、１本の本体１０の内部に再生行程
で大量に発生するＨＣやＣＯガスを酸化して浄化した後
に排気することができるので、装置を著しく簡略化する
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１６】図１は本発明のディーゼルエンジン１の排
気ガス浄化装置Ｓの基本構造の説明図であって、ディー
ゼルエンジン１の排気マニホールド２に接続された排気
管３を酸化触媒装置４に接続し、この酸化触媒装置４と
ＤＰＦ５とを排気管３ａを通じて接続し、このＤＰＦ５
に接続した排気管３ｂを図示しない消音器に接続して排
気している。

【００１７】前記のように構成された排気ガス浄化装置
Ｓは、通常の運転状態（ＰＭ捕集時）ではディーゼルエ
ンジン１の排気ガスｇを酸化触媒装置４を通した後、Ｄ
ＰＦ５に供給してＰＭを捕集した後に排気管３ｂより排
気ガスｇ１として排出するようになっている（第１の経
路）。

【００１８】前記ＤＰＦ５はＰＭを捕集するにつれて、
その内部を通過する排気ガスｇの抵抗が増加し、その前
後で差圧が次第に大きくなる。そして差圧がある範囲を
越えるとディーゼルエンジン１の排気抵抗が増加すると
共に捕集効率が低下することになるので、前記差圧によ
って図示しない制御装置を作動させてＰＭを燃焼除去し
ている。

【００１９】そしてＤＰＦ５において所定量のＰＭを捕
集した後に再生処理が必要であるが、この処理において
は、ＤＰＦ５に設けた電気ヒーターに通電発熱させてフ
イルタをＰＭの燃焼温度以上に加熱して捕集されている
ＰＭを燃焼させる。

【００２０】このＰＭの燃焼によってＨＣ、ＣＯ等の毒
性の強いガスが発生するが、これを酸化触媒装置４によ
って酸化処理して浄化するように構成されている（第２
の経路）。

【００２１】そこで本発明においては、再生行程に前記
排気管３を切換装置６（切換えバルブ等）によって排気
管３ｃ側に接続し、排気ガスｇを先づＤＰＦ５に供給
し、既にフイルタに捕集されているＰＭを電熱ヒータで
加熱燃焼させながら、排気管３ｄを通じてその燃焼ガス
ｇ２を酸化触媒装置４に供給し、前記ＨＣとＣＯを酸化
処理して浄化しながら排気管３ｅにより排気するように
なっている。

【００２２】本発明に係る排気ガスの処理装置は、１個
の本体（ケーシング）を軸線方向に２つに半割状に分割
し、一方の側にフイルタ室Ｆを、他方の側に酸化触媒室
Ｃを形成している。

【００２３】そして通常のＰＭ捕集状態では酸化触媒室
Ｃに排気ガスｇを供給した後、フイルタ室に供給してＰ
Ｍを捕集する。また、フイルタの再生行程においては、
フイルタ室Ｆ側に排気ガスｇを供給してＰＭを捕集しな
がら、既に捕集されているＰＭを燃焼させ、この燃焼ガ
スを酸化触媒室Ｃに供給して酸化処理によって浄化した
後に排気するものある。

【００２４】従って、本発明においては、１個の本体１
０内に形成されているフイルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃとを
交互に切換えながらＰＭの捕集と、これの燃焼とを行う
ことを特徴とする浄化装置Ｓである。

【００２５】その詳細を図２〜図６を参照して説明する
が、図２は浄化装置Ｓの縦断面図、図３は前記浄化装置
Ｓの平面図、図４は図２のIV−IV線矢視断面図、図５は
図２におけるＶ−Ｖ線断面図、そして図６は排気ガスの
流れを示す断面図である。

【００２６】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガ
スの浄化装置Ｓは、円筒形のタンク状の本体１０の一端
（上端）に排気ガスｇの供給口１１と、浄化処理された
ガスｇ１の排出口１２を設けている。そしてこの供給口
１１と排出口１２が設けられている部分に図２及び図４
に示すような切換室１３を形成している。また、この切
換室１３の下方には図５に示すように二室に分割された
フイルタ室Ｆ（ＤＰＦ）と酸化触媒室Ｃが仕切板１４で
仕切られてガスが独立した流路を流れるように形成され
ている。

【００２７】このフイルタ室Ｆには従来から使用されて
いるセラミック製モノリスハニカム型ウォールフロータ
イプのフイルタや繊維型フイルタが設けられている。ま
た、酸化触媒室Ｃにはモノリス担体に触媒作用のある活
性成分である白金やパラジウムが担持されている。

【００２８】前記切換室１３内には、歯車装置あるいは
リンク装置等からなる駆動装置１５によって所定の角度
で回動される駆動軸１６に固定された円板状の分配板１
７が設けられている。この分配板１７の上部に仕切板１
５を鍋蓋状に植立して切換室１３を二つに分割してお
り、また、前記分配板１７はフイルタ室Ｆと酸化触媒室
Ｃの上面を閉止する上壁を形成している。

【００２９】そして前記分配板１７には排気ガスの供給
口１７ａと排出口１７ｂが開口されている。更に、この
分配板１７とフイルタ室Ｆの上端との間及び分配板１７
と酸化触媒室Ｃの上端との間に排気ガスを良好に分配す
るための空間部が形成されている。

【００３０】前記実施の形態においては、図２に示すよ
うに、本体１０の内部に分配板１７、仕切板１８、駆動
軸１６を形成したが、この排気ガスの切換装置をバルブ
型として前記本体１０の外部に設けることも可能であ
る。

【００３１】〔ＰＭの捕集状態〕この分配板１７は、フ
イルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃの上面を閉止しながら、これ
に形成されている供給口１７ａと排出口１７ｂを約９０
°の角度で旋回させて、通常のＰＭ捕集時は、図５に示
すように酸化触媒室Ｃ側から排気ガスｇを供給し（第１
の経路）、また、フイルタの再生時は、フイルタ室Ｆ側
から排気ガスｇを供給する（第２の経路）ように構成さ
れている。

【００３２】そして図４〜図６はディーゼルエンジン１
の排気ガスｇをフイルタ室Ｆで濾過して捕集している通
常の「ＰＭ捕集時」の状態を示しており、排気ガスｇは
供給口１１より切換室１３内に供給され、分配板１７に
形成されている開口１７ａを通じて酸化触媒室Ｃの上部
より流入して触媒層を下方に通過し、更に本体１０の下
部に形成されている連絡室１０ａを経由してフイルタ室
Ｆの下方より供給され、フイルタ（ＤＰＦ）を通過する
間に排気ガスｇ中のＰＭが捕集されながら分配板１７に
形成されている排出口１７ｂより切換室１３内に排出さ
れ、排出口１２を通じて排出されるようになっている。

【００３３】〔フイルタの再生処理状態〕図７は図４の
状態の仕切板１８を９０°の角度で左回りに回動させた
状態を示しており、この状態で排気ガスｇの供給口１７
ａはフイルタ室Ｆの上方に位置しすると共に排出口１７
ｂは酸化触媒室Ｃの上方に位置して第２の経路を形成す
るようになっている。

【００３４】図２に示すようにデイ−ゼルエンジン１の
排気ガスｇは供給口１１より切換室１３内に供給されて
供給口１７ａよりフイルタ室Ｆ側に供給されてＰＭを捕
集しながら（図８）本体１０の下部に形成されている連
絡室１０ａを経由して酸化触媒室Ｃの下方より上方に供
給される（図９）。

【００３５】前記フイルタ室Ｆ内のフイルタ（ＤＰＦ）
には先のＰＭの捕集行程において所定の量のＰＭが捕集
されるので、その後はこれを燃焼させて再生する必要が
ある。このフイルタには図示されていないが電気発熱ヒ
ーターが設けられており、これに通電してヒーターを発
熱させてフイルタをＰＭの燃焼温度以上に加熱し、それ
に伴なって捕集されているＰＭを燃焼除去するのであ
る。

【００３６】このＰＭの燃焼に伴なってＨＣやＣＯが大
量に発生するが、このガスは図９に示すように酸化触媒
室Ｃの下方より充填されている酸化触媒層に供給され、
これによって酸化処理によって浄化されて排気管より排
出されるのである。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、１個の本体（ケーシング）１
０内にフイルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃを併設し、これの一
端よりディーゼルエンジン１の排気ガスｇを供給すると
共に排出させ、他端で前記フイルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃ
との端部を連通させるように構成し、更に排気ガスｇを
酸化触媒室から、あるいはフイルタ室Ｆから交互に切換
えながら供給するように構成したことに特徴がある。

【００３８】従って、本発明によれば、１個あるいは１
本の本体１０を使用して通常のディーゼルエンジンの排
気ガス中のＰＭの捕集行程と、この捕集されたＰＭを燃
焼させて除去する再生行程を効率的に行うことができ
る。

【００３９】前記のように本発明に係る排気ガスの浄化
装置Ｓは、１個の本体１０を使用して排気ガスの経路を
切換えながら複数の作用を行うことができることから、
浄化装置Ｓを著しく簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガスの
浄化装置の概念図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る浄化装置の縦断面図
である。

【図３】図２の浄化装置の平面図である。

【図４】図２のIV−IV矢視断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図２の下部に形成した連絡室の縦断面図であ
る。

【図７】図４の状態の分配板（仕切板）を９０°回転さ
せた状態を示す平面図である。

【図８】図５の状態の排気ガスの流れが変更された状態
の説明図である。

【図９】図６の状態の排気ガスの流れが逆に流れている
状態の説明図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ３ 排気管 ４ 酸化触
媒装置 ５ フイルタ（ＤＰＦ） ６ 切換バルブ １０ 本体 １０ａ 連絡室 １１ 供給口 １２ 排出口 １３ 切換室 １
４ 仕切板 １５ 駆動装置 １６ 駆動軸 １７ 分配板
１７ａ 供給口 １７ｂ 排出口 １８ 仕切板 Ｃ 酸化触媒室 Ｆ フイルタ室

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/18 Ｂ０１Ｄ 46/00 Ｆ 3/24 46/42 Ｚ // Ｂ０１Ｄ 46/00 53/36 ＺＡＢＢ 46/42 １０３Ｃ Ｆターム(参考） 3G090 AA02 BA01 CA01 CB11 CB24 DA04 EA02 3G091 AA18 AA28 AB02 AB13 BA00 BA15 BA19 BA38 CA05 CA12 CA13 DB10 EA32 FB10 FB15 FB16 GA06 GA21 GB06W GB07W HA15 HA16 HA36 HA37 HA45 HB03 4D048 AA14 AB01 BA30X BA31X BB02 CA07 CC25 CC38 CC41 CC52 CD05 CD08 4D058 JA32 LA01 MA42 QA01 QA03 QA11 QA19 SA08 TA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体１０の長手方向に酸化触媒室Ｃとフイ
   ルタ室Ｆとを分離状態で併設し、エンジンの排気ガスｇ
   を酸化触媒室Ｃからフイルタ室Ｆに通過させる排気ガス
   の第１の経路と、フイルタ室Ｆから酸化触媒室Ｃに通過
   させる排気ガスの第２の経路とに切換え可能に形成した
   ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】筒状の本体１０の一方の端部にエンジン１
   の排気ガスｇの供給管１１と排出管１２を接続すると共
   に、前記本体１０の内部を横断して分配板１７を回動可
   能に支持し、該分配板１７の上流側に切換室１３を形成
   すると共に、下流側に前記本体１０の長手方向にフイル
   タ室Ｆと酸化触媒室Ｃを隣接して分離状態で形成し、更
   に前記本体１０の他端において前記フイルタ室Ｆと酸化
   触媒室Ｃとを連通する連絡室１０ａを形成し、前記分配
   板１７に仕切板１８を植立して前記切換室１３を二分す
   ると共に、該分配板１７に供給口１７ａと排出口１７ｂ
   を開口し、 更に前記分配板１７は駆動軸１６に支持され、前記供給
   管１１より供給される排気ガスｇを酸化触媒室Ｃ側より
   フイルタ室Ｆ側に通過させる排気ガスの第１の経路と、
   フイルタ室Ｆ側より酸化触媒室Ｃ側に通過させる排気ガ
   スの第２の通路とに切換え可能に構成したことを特徴と
   する請求項１記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化
   装置。
3. 【請求項３】排気ガスの供給口１１と排出口１２を設け
   た筒状の本体１０の内部に、該本体１０の長手方向にフ
   イルタ室Ｆと酸化触媒室Ｃを隣接して分離状態で形成す
   ると共に、更に下流側に前記フイルタ室Ｆと酸化触媒室
   Ｃとを連絡する連絡室１０ａを形成し、前記供給口１１
   と排出口１２を交互に切換えるための切換弁を前記本体
   １０の外部に設けてなる請求項１記載のディーゼルエン
   ジンの排気ガス浄化装置。