JP2002285826A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2002285826A
JP2002285826A JP2001090111A JP2001090111A JP2002285826A JP 2002285826 A JP2002285826 A JP 2002285826A JP 2001090111 A JP2001090111 A JP 2001090111A JP 2001090111 A JP2001090111 A JP 2001090111A JP 2002285826 A JP2002285826 A JP 2002285826A
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electric heater
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
filter
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JP2001090111A
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Tsuneo Suzuki
常夫 鈴木
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アイドリングのような低負荷時に、フィルタを
部分的に再生させ、電気ヒーターの消費電力を低く抑え
る。 【解決手段】内燃機関1の排気路2に配した排気浄化装
置本体30内に酸化触媒4及びフィルタ5を、この順に
設けると共に、前記フィルタの上流側端面周辺部に電気
ヒーターを設け、アイドリングなどの低負荷時に前記電
気ヒーターに通電し、フィルタの一部を局部的に再生す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、更に詳しくは、アイドリングなどの低負荷時
に、排気浄化装置内に設けた電気ヒーターに通電し、酸
化触媒又はフィルタの一部を局部的に再生又は活性化す
る内燃機関の排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ディーゼルエンジンの排気中に
は、NOx、可溶性有機物(SOF)、および煤(ドラ
イスート)などの微粒子(ディーゼルパティキュレー
ト)が含まれているため、ディーゼルエンジンの排気通
路には、酸化触媒や、ディーゼルパティキュレート(P
M)を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィ
ルタ(DPF)が装着されている。
【0003】そして、酸化触媒に付着したり、DPFに
捕集されたPMの量が増加すると、通気性が次第に損な
われ、ディーゼルエンジンの機関性能も低下するため、
PMの付着量や捕集量に応じてDPFに設けた電気ヒー
ターに通電してPMを焼却し、酸化触媒の活性化や、D
PFの再生が行われている。
【0004】DPFの場合、従来、図8(a)に示すよ
うに、DPF5の上流側端面全面に電気ヒーター6を設
置し、図8(b)のように、DPF5全体を再生させて
いるが(図8(b)中、Aは再生領域を示している)、
その他の例として、電極をDPFのセルの軸方向に向か
って何本か挿入することも提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の場合においても、電気ヒーターは、DPF全体を加熱
するように設置されているため、電気ヒーターの電力消
費が著しく大きくなり、ACGの大型化、或いはACG
の追加などの対策が必要であった。
【0006】一方、アイドリングのような低負荷時に
は、ディーゼルエンジンの排気量も少ないため、低負荷
時に通常のDPF再生を行うと、再生不能に陥る場合も
あり得る。
【0007】本発明者は、アイドリングのような低負荷
時になると、ディーゼルエンジンの排気量も少なくなる
ため、DPF全体を再生させなくてもエンジン性能に大
きな影響が無いことに着目して本発明に至ったものであ
り、その目的とするところは、アイドリングのような低
負荷時に、酸化触媒又はDPFを部分的に活性化又は再
生させ、電気ヒーターの消費電力を抑えるようにした内
燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、次のように構成されている。
【0009】(1) 内燃機関の排気路に配した排気浄
化装置本体内に酸化触媒及びフィルタを、この順に設け
ると共に、該酸化触媒又はフィルタに電気ヒーターを設
け、アイドリングなどの低負荷時に前記電気ヒーターに
通電し、酸化触媒又はフィルタの一部を再生又は活性化
することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【0010】(2) 前記電気ヒーターを、前記フィル
タの上流側端面周辺部に環状に設けたことを特徴とする
(1)記載の内燃機関の排気浄化装置。
【0011】(3) 前記電気ヒーターを、前記フィル
タの上流側端面中央部に環状に設けたことを特徴とする
(1)記載の内燃機関の排気浄化装置。
【0012】(4) 前記電気ヒーターを、前記酸化触
媒の上流側端面周辺部に環状に設けたことを特徴とする
(1)記載の内燃機関の排気浄化装置。
【0013】(5) 前記電気ヒーターを、前記酸化触
媒の上流側端面中央部に環状に設けたことを特徴とする
(1)記載の内燃機関の排気浄化装置。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明するが、図1(a)は本発明に係る排気浄
化装置の第1の実施形態を示す斜視図、図1(b)は第
1の実施形態によって再生された再生領域の説明図、図
2は本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエン
ジンの概略図である。
【0015】図2に示すように、ディーゼルエンジン1
に設けられた排気管2の途中には、排気浄化装置3が設
けられている。この排気浄化装置3は、紡錘形のセル
(排気浄化装置本体)30内に、酸化触媒4およびディ
ーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)5を、この
順に内蔵し、酸化触媒4によってNOxを酸化して無害
化する一方、排気中に含まれている可溶性有機物(SO
F)や、煤(ドライスート)などのディーゼルパティキ
ュレート(PM)をDPF5により捕集するようになっ
ている。
【0016】図1(a)に示すように、この実施形態で
は、電気ヒーター6aをDPF5の上流側端面7の周辺
部8に、該周辺部8のほぼ全長にわたって設けている。
その理由は、通常、排気浄化装置3の直径は、排気管2
の直径より大きいため、ディーゼルエンジン1から排出
された排ガスaがDPF5の中心部付近に多く流れ、D
PF5の周辺部付近の排ガスの流れが少ないため、DP
F5を再生する際に、DPF5の周辺部付近の昇温が難
しいからである。
【0017】再度、図2に戻って説明すると、図2にお
いて、10は制御装置であり、該制御装置10には、排
気浄化装置3の入口に設置した排気温度センサー11か
らの排気温度bを示す信号、図示しないエアフローメロ
ータから吸気空気量cを示す信号、エンジン回転数セン
サー12からエンジン回転数dを示す信号など、現在の
エンジンの運転状態を示す各種信号が入力される。
【0018】そして、制御装置10は、これらの各種セ
ンサーから得られた運転状況に基づいてエンジンを制御
したり、フィルタに関すれば、フィルタ再生時期判断
や、フィルタ再生処理を実行する。図中、13は制御装
置10によってオン・オフされる半導体リレーを示して
いる。
【0019】しかして、アイドリングのような低負荷時
には、半導体リレー13をオンして図示しないバッテリ
ーから電気ヒーター6aに通電し、DPF5の周辺部付
近を流れる排ガスaを昇温させる。すると、DPF5の
周辺部8のPMが燃焼し、図1(b)に示すように、D
PF5の周辺部8のみが再生される。
【0020】アイドリング時は、DPF5の周辺部8の
みが再生され、DPF5の中央部9が再生されなくても
エンジンの回転に支障がない。DPF5の中央部9の再
生は、例えばポスト燃焼(後噴射制御燃焼)を実施する
ことにより可能である。なお、図1(b)において、A
は電気ヒーター6aを使って再生された領域、Bは通常
の再生モードで再生される領域を示している。
【0021】次に、本発明の第2の実施形態について説
明するが、図3(a)は本発明に係る排気浄化装置の第
2の実施形態を示す斜視図、図3(b)は第2の実施形
態によって再生された再生領域の説明図、図4は本発明
に係る排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの概略
図である。なお、図4については、第2の実施形態のも
のと同じ部材に同じ符号を付与し、詳しい説明を省略す
る。
【0022】この実施形態では、電気ヒーター6bを、
DPF5の上流側端面7の中央部9に設けている。その
際、電気ヒーター6bは、DPF5の真ん中9に配した
内部ヒーター部61と、該ヒーター部61を取り囲んで
いる外部ヒーター部62とにより形成されている。
【0023】この実施形態の場合は、既に説明したよう
に、DPF5の周辺部に比べて排ガスaの流量が多いか
ら、上記電気ヒーター6bに通電すると、当該ヒーター
6bによって昇温された比較的多量の排ガスaがDPF
5内を通過し、DPF5の中央部9のPMが素早く燃焼
する。この結果、図3(b)に示すように、DPF5の
中央部9のみが再生される。
【0024】アイドリング時は、DPF5の中央部9の
みが再生され、DPF5の周辺部8が再生されなくても
エンジンの回転に支障がない。DPF5の周辺部8の再
生は、例えばポスト燃焼(後噴射制御燃焼)を実施する
ことによって可能である。なお、図3(b)において、
Aは電気ヒーター6bを使って再生された領域、Bは通
常の再生モードで再生される領域を示している。
【0025】次に、本発明の第3の実施形態について説
明するが、図5(a)は本発明に係る排気浄化装置の第
3の実施形態を示す斜視図、図5(b)は第3の実施形
態によって再生された再生領域の説明図である。
【0026】この実施形態では、電気ヒーター6cを、
酸化触媒4の上流側端面14の周辺部15に、該周辺部
15のほぼ全長にわたって設けている。
【0027】しかして、アイドリングのような低負荷時
には、前記電気ヒーター6cに通電し、酸化触媒4の周
辺部付近を流れる排ガスaを昇温させる。すると、酸化
触媒4の周辺部15が活性化される。
【0028】このように、電気ヒーター6cを、酸化触
媒4の上流側端面周辺部15に設置すると、電気ヒータ
ー6cによる昇温を抑えることができ、その分、電力消
費を低く抑えることができる。
【0029】アイドリング時は、酸化触媒4の中央部1
6が活性化されなくてもエンジンの回転に支障がない。
酸化触媒4の中央部16の再生は、例えばポスト燃焼
(後噴射制御燃焼)を実施することにより可能である。
なお、図5(b)において、Aは電気ヒーター6cを使
って活性化された領域、Bは通常の再生モードで活性化
される領域を示している。
【0030】また、第4の実施形態として極寒地などの
条件下では、図6(a)に示すように、酸化触媒4の上
流側端面中央部に電気ヒーター6dを環状に設けて中央
部だけでも活性化させることで排圧の上昇を低く抑える
ことができる。酸化触媒4の上流側端面周辺部分は、中
央部が上昇された後にポスト噴射などを行なうことで活
性化させることができる(図6(b)参照)。
【0031】図7は、第3乃至第4実施形態の排気浄化
装置を備えたディーゼルエンジンの概略図である。な
お、図7については、第2の実施形態のものと同じ部材
に同じ符号を付け、詳しい説明を省略する。
【0032】上記のように、本発明によれば、いずれの
場合も、電熱ヒーターをDPFの全面にわたって設置し
た従来例に比べて電力消費を低く抑えることができ、少
電力化を計ることができる。
【0033】
【発明の効果】上記のように、本発明は、内燃機関の排
気路に配した排気浄化装置本体内に酸化触媒及びフィル
タを、この順に設けると共に、該酸化触媒又はフィルタ
に電気ヒーターを設け、アイドリングなどの低負荷時に
前記電気ヒーターに通電し、酸化触媒又はフィルタの一
部を再生又は活性化するので、電熱ヒーターをDPFの
全面にわたって設置した従来例に比べて電力消費を低く
抑えることができ、少電力化を計ることができるように
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明に係る排気浄化装置の第1の実
施形態を示す斜視図、(b)は第1の実施形態によって
再生された再生領域の説明図である。
【図2】本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼル
エンジンの概略図である。
【図3】(a)は本発明に係る排気浄化装置の第2の実
施形態を示す斜視図、(b)は第2の実施形態によって
再生された再生領域の説明図である。
【図4】本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼル
エンジンの概略図である。
【図5】(a)は本発明に係る排気浄化装置の第3の実
施形態を示す斜視図、(b)は第3の実施形態によって
再生された再生領域の説明図である。
【図6】(a)は本発明に係る排気浄化装置の第4の実
施形態を示す斜視図、(b)は第4の実施形態によって
再生された再生領域の説明図である。
【図7】本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼル
エンジンの概略図である。
【図8】(a)は従来の排気浄化装置の斜視図、(b)
は従来装置によって再生された再生領域の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 排気通路 4 酸化触媒 5 フィルタ 6 電気ヒーター 30 排気浄化装置本体
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 F01N 3/24 L 3/24 B01D 53/36 ZAB 101A Fターム(参考) 3G090 BA01 BA04 DB03 DB07 EA02 3G091 AA18 AB02 AB13 BA02 CA03 CA05 FA02 FA12 FA13 HA15 HA47 4D048 AA06 AA14 AA21 AB01 BD01 CC53 CD05 4D058 JA01 MA42 MA51 SA08 TA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気路に配した排気浄化装置
    本体内に酸化触媒及びフィルタを、この順に設けると共
    に、該酸化触媒又はフィルタに電気ヒーターを設け、ア
    イドリングなどの低負荷時に前記電気ヒーターに通電
    し、酸化触媒又はフィルタの一部を再生又は活性化する
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記電気ヒーターを、前記フィルタの上
    流側端面周辺部に環状に設けたことを特徴とする請求項
    1記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 前記電気ヒーターを、前記フィルタの上
    流側端面中央部に環状に設けたことを特徴とする請求項
    1記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 【請求項4】 前記電気ヒーターを、前記酸化触媒の上
    流側端面周辺部に環状に設けたことを特徴とする請求項
    1記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 【請求項5】 前記電気ヒーターを、前記酸化触媒の上
    流側端面中央部に環状に設けたことを特徴とする請求項
    1記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP2001090111A 2001-03-27 2001-03-27 内燃機関の排気浄化装置 Withdrawn JP2002285826A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2847618A1 (fr) * 2002-11-26 2004-05-28 Toyota Jidoshokki Kk Appareil de purification de gaz d'echappement et procede de purification de gaz d'echappement pour un moteur

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FR2847618A1 (fr) * 2002-11-26 2004-05-28 Toyota Jidoshokki Kk Appareil de purification de gaz d'echappement et procede de purification de gaz d'echappement pour un moteur

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