JP2004225657A - 排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気管4の途中に介装したフィルタケース7内に、多数の連通孔10a,11aを有する一対の分散板10,11を排気ガス3の流れ方向に対向配置し、これら各分散板10,11の相互間に画定される収容空間12に触媒再生型のパティキュレートフィルタ6を収容した排気浄化装置に関し、フィルタケース7の適宜位置に収容空間12内の排気温度を検出し得るよう温度センサ14を装備し、該温度センサ14の検出子15が排気ガス3の流れの形成箇所に配置されるように構成する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)とを主成分とし、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図4に示す如く、ディーゼルエンジン1からの排気ガス3が流通する排気管4の途中にパティキュレートフィルタ6を装備することが考えられている。
【0003】
ここに図示している例においては、自動車のディーゼルエンジン1(内燃機関)から排気マニホールド2を介して排出された排気ガス3が流通している排気管4のマフラ5内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ6を収容させた場合を例示しており、該パティキュレートフィルタ6を抱持するフィルタケース7がマフラ5の外筒を成すようになっている。
【0004】
即ち、図5に拡大して示す如く、マフラ5の入口パイプ8と出口パイプ9との間に、多数の連通孔10a,11aを有する分散板10,11により画定された所要の大きさの収容空間12が確保されており、この収容空間12に前記パティキュレートフィルタ6が収容されるようになっている。
【0005】
図6に模式的に断面構造を示している通り、このパティキュレートフィルタ6は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路6aの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路6aについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路6aを区画する多孔質薄壁6bを透過した排気ガス3のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【0006】
そして、パティキュレートフィルタ6における多孔質薄壁6bの内側表面に捕集されたパティキュレートは、前記多孔質薄壁6bの内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタ6の再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタ6の実用化が進められている。
【0007】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタ6を採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【0008】
ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタ6を採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタ6の再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタ6が過捕集状態に陥る虞れがあり、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階でパティキュレートフィルタ6より上流側の排気ガス3中に燃料を添加してパティキュレートフィルタ6の強制再生を行うことが考えられている。
【0009】
つまり、パティキュレートフィルタ6より上流側で燃料を添加すれば、その添加された燃料がパティキュレートフィルタ6の酸化触媒上で酸化反応し、その反応熱により触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ6の再生化が図られることになる。
【0010】
尚、この種のパティキュレートフィルタ6の強制再生を図る方法に関しては、未公開の先行出願である下記の特許文献1や特許文献2にもとりあげられている。
【0011】
【特許文献1】
特願2001−355061号
【特許文献2】
特願2002−20374号
【0012】
また、図7に示す如く、特に捕集済みパティキュレートの酸化反応を支援する目的で収容空間12内のパティキュレートフィルタ6の前段にフロースルー型の酸化触媒13(図8参照)を備えた排気浄化装置では、パティキュレートフィルタ6の前段の酸化触媒13にて添加燃料が酸化反応して反応熱を生じ、その反応熱で昇温した排気ガス3がパティキュレートフィルタ6へと導入されることになるので、より低い排気温度からパティキュレートフィルタ6の強制再生を実現することが可能となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、この種の燃料添加によるパティキュレートフィルタ6の強制再生を行うに際し、収容空間12の内部温度を検出し得るよう温度センサがフィルタケース7に装備され、この温度センサによる検出温度に基づいて再生制御が実行されることになるが、排気管4の途中に介装されているフィルタケース7に温度センサを装備するにあたっては、その周辺構造物との干渉を避け且つ地上最低高さ(シャシ機構の最低部と路面との隙間:Load Clearance)を確保できるよう考慮しているだけであり、フィルタケース7内での温度センサの検出子の位置までは格別に配慮していないのが実情である。
【0014】
このため、例えば、図9に示す如く、収容空間12内の入側の分散板10に近い位置に挿し入れられた温度センサ14の検出子15が、前記分散板10における各連通孔10a間の壁部分に隠れるように配置されてしまっていたとすると、温度センサ14の検出子15が排気ガス3の流れに晒されなくなり、特に排気ガス3の流量が少ない時に測温精度が低下してパティキュレートフィルタ6の再生制御を正確に行うことができない虞れがあった。
【0015】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、温度センサの測温精度を上げてパティキュレートフィルタの再生制御を正確に行い得るようにすることを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気管の途中に介装したフィルタケース内に、多数の連通孔を有する一対の分散板を排気ガスの流れ方向に対向配置し、これら各分散板の相互間に画定される収容空間に触媒再生型のパティキュレートフィルタを収容した排気浄化装置において、フィルタケースの適宜位置に収容空間内の排気温度を検出し得るよう温度センサを装備し、該温度センサの検出子が排気ガス流れの形成箇所に配置されるように構成したことを特徴とするものである。
【0017】
而して、このようにすれば、温度センサの検出子が常に排気ガスの流れに晒されることになるので、該温度センサの測温精度が向上されてパティキュレートフィルタの正確な再生制御が実現されることになる。
【0018】
また、本発明の排気浄化装置をより具体的に実施するにあたっては、入側の分散板の連通孔の直後に温度センサの検出子を配置したり、出側の分散板の連通孔の直前に温度センサの検出子を配置したりすれば良く、更には、収容空間内のパティキュレートフィルタの前段に酸化触媒が配置されている場合において、該酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間における排気ガス流れの形成箇所に温度センサの検出子を配置すれば良い。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0020】
図1及び図2は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図4〜図9と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0021】
図1に示す如く、本形態例においては、排気管4の途中に介装したフィルタケース7内に、多数の連通孔10a,11aを有する一対の分散板10,11を排気ガス3の流れ方向に対向配置し、これら各分散板10,11の相互間に画定される収容空間12に触媒再生型のパティキュレートフィルタ6を収容すると共に、収容空間12内におけるパティキュレートフィルタ6の前段に酸化触媒13を配置し、収容空間12内の入側の分散板10に近い位置と、収容空間12内の出側の分散板11に近い位置と、酸化触媒13及びパティキュレートフィルタ6の相互間との三箇所に温度センサ14の検出子15を夫々挿し入れた場合を例示している。
【0022】
そして、図2に拡大して示す如く、収容空間12内の入側の分散板10に近い位置の温度センサ14は、入側の分散板10の連通孔10aの直後に検出子15を配置するようにしており、また、これと同様に、収容空間12内の出側の分散板11に近い位置の温度センサ14は、出側の分散板11の連通孔11aの直前に検出子15を配置するようにしている。
【0023】
尚、この図2における図示では、入口パイプ8や出口パイプ9の接続部分の周囲を取り囲んで比較的大きく開口している連通孔10a,11aに対応させて温度センサ14の検出子15を配置しているが、入口パイプ8や出口パイプ9の接続部分における比較的細かく開口せしめた連通孔10a,11aに対応させて温度センサ14の検出子15を配置することも可能である。
【0024】
更に、酸化触媒13及びパティキュレートフィルタ6の相互間の温度センサ14は、酸化触媒13の各流路を通過してパティキュレートフィルタ6の各流路6aに流れ込む排気ガス3の流れが形成されている箇所に検出子15を配置するようにしてある。
【0025】
即ち、本発明者らにより各種の実験を経て得られた知見によれば、入側の分散板10のある特定の連通孔10aから収容空間12に流れ込んだ排気ガス3は、常に出側の分散板11における決まった連通孔11aに向かって流れを形成する傾向があることが判っており、酸化触媒13及びパティキュレートフィルタ6の相互間においても幾筋もの決まった排気ガス3の流れが形成されているので、その流れの形成箇所に温度センサ14の検出子15が配置されるようにしているのである。
【0026】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、各位置における温度センサ14の検出子15が常に排気ガス3の流れに晒されることになるので、各温度センサ14の測温精度が従来より大幅に向上されることになり、延いては、パティキュレートフィルタ6の正確な再生制御が実現されることになる。
【0027】
また、図3は図2と異なる型式の分散板10,11に適用した例を示しており、ここに図示している分散板10,11では、マフラ5の周辺構造物とのレイアウト上の関係で入口パイプ8や出口パイプ9が偏心配置されており、その接続部分の周囲に多数の比較的細かな連通孔10a,11aを散在させた型式となっている。
【0028】
そして、収容空間12内の入側の分散板10に近い位置の温度センサ14が、入側の分散板10における他より大きく開口せしめた連通孔10aの直後に検出子15を配置されており、また、これと同様に、収容空間12内の出側の分散板11に近い位置の温度センサ14が、出側の分散板11における他より大きく開口せしめた連通孔11aの直前に検出子15を配置されるようになっているが、このような型式の分散板10,11に適用した場合でも前述と同様の作用効果を奏することができる。
【0029】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、例えば、出側の分散板における連通孔に消音効果を高めるためのインナーパイプが付設された型式のものであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0030】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、温度センサの検出子を常に排気ガスの流れに晒すことができるので、該温度センサの測温精度を従来より大幅に向上することができ、延いては、パティキュレートフィルタの再生制御を正確に行うことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図2】図1の分散板と温度センサの検出子との配置関係を示す正面図である。
【図3】図2のものと異なる型式の分散板に適用した例を示す正面図である。
【図4】従来の排気浄化装置の全体構造を示す概略図である。
【図5】図4のマフラの内部構造の詳細を示す断面図である。
【図6】図5のパティキュレートフィルタの構造を模式的に示す断面図である。
【図7】パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を配置した例を示す断面図である。
【図8】図7の酸化触媒の構造を模式的に示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図9】図7の分散板と温度センサの検出子との配置関係を示す正面図である。
【符号の説明】
3 排気ガス
4 排気管
6 パティキュレートフィルタ
7 フィルタケース
10 分散板
10a 連通孔
11 分散板
11a 連通孔
12 収容空間
13 酸化触媒
14 温度センサ
15 検出子
Claims (4)
- 排気管の途中に介装したフィルタケース内に、多数の連通孔を有する一対の分散板を排気ガスの流れ方向に対向配置し、これら各分散板の相互間に画定される収容空間に触媒再生型のパティキュレートフィルタを収容した排気浄化装置において、フィルタケースの適宜位置に収容空間内の排気温度を検出し得るよう温度センサを装備し、該温度センサの検出子が排気ガス流れの形成箇所に配置されるように構成したことを特徴とする排気浄化装置。
- 入側の分散板の連通孔の直後に温度センサの検出子が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
- 出側の分散板の連通孔の直前に温度センサの検出子が配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の排気浄化装置。
- 収容空間内のパティキュレートフィルタの前段に酸化触媒が配置され、該酸化触媒とパティキュレートフィルタとの間における排気ガス流れの形成箇所に温度センサの検出子が配置されていることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の排気浄化装置。
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