JP2005061236A - ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筒状の本体1の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ7、酸化触媒2、ヒータ8及びDPF3の順に配列する。これにより、酸化触媒2に流入する排気ガス温度及びDPF3に流入する排気ガス温度を個別に制御することができると共に、DPF3の温度をある一定の温度以上に維持することができるので、DPF3の再生を可能にすると共に、DPF3の熱衝撃を緩和してDPF3の破損を防止し、長期に亘る耐用寿命を長くすることができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスの浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排気されるガス中には、未燃焼浮遊粒子(以下PMという)に含まれる有機溶媒に溶ける成分SOF(Soluble Organic Fraction),CO,THCが排出される。
【0003】
従来のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置は図2に示すように、円筒状の本体1内に排気ガスの流れに沿って酸化触媒2とDPF(Diesel Particulate Filter)3を設け、酸化触媒2のガス入口側にフィルタ4を設けている。そして、ガス入口管5から流入した排気ガス中のPMは、主にフィルタ4で除去され、酸化触媒2でSOF,CO,THCが酸化して除去されると共に、DPF3で最終的にPMを除去して排気管6より排気するようにしている。
【0004】
ディーゼルエンジンの排気ガス温度は、ガソリンエンジンに比べてその温度が100℃以下から700℃以上と温度範囲が非常に広い。そして、酸化触媒2において、排気ガス温度が低い時にSOFは一旦酸化触媒2に吸着されるが、さらに排気ガス温度が上昇すると、排気ガス中のSO2が酸化されてサルフェートを生成し、PM低減効果を阻害する。場合によっては、酸化触媒2の入口よりもPM量が増えることがある。
【0005】
このように、酸化触媒2でサルフェートが生成され、PMの量が増加した場合に、大量のPMを含んだ排気ガスがDPFに流入することになり、DPFが目詰まりを起こすという課題がある。又、酸化触媒2で、サルフェートが生成されないようにするためには、酸化触媒2に流入する排気ガス温度をできるだけ低くすることが必要であるが、DPFで捕獲したPMを燃焼させてDPFを再生させるためには、PMの着火温度500℃以上にする必要がある。このように酸化触媒2の入口排気ガス温度を低くし、DPF入口の排気ガス温度を高くするという相反する技術的な課題がある。
【0006】
そこで、従来の排気ガス浄化装置においては、排気ガス温度が高い領域において、酸化触媒2でサルフェートが生成されPMの量が増加し、これに伴いDPFで大量に捕獲したPMが燃焼した場合に、DPFが高温になり、かつ、ディーゼルエンジンから排気される排気ガス温度は100℃以下から700℃以上というように温度範囲が広いので、ディーゼルエンジンの負荷に応じてDPFは大きな熱衝撃を繰り返し受けることになり、亀裂が発生するという課題がある。
【0007】
又、従来の排気ガス浄化装置においては、DPFが一旦目詰まりを起こした場合に、排気ガス系統の機能が不能になり、従ってエンジン停止という事態を招き、例えば交差点や高速道路などで、不慮の事態を招く可能性があるという課題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、DPFの再生を行うと共に、DPFの熱衝撃を緩和してDPFの破損を防止し、さらに万が一DPFが目詰まりを起こしたとしてもディーゼルエンジンの排気系の機能を維持できるようにして不測の事態を解消するようにしたディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、請求項1の記載から把握される手段は、筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びDPFの順に配列したことを特徴とする。
【0010】
次に、請求項2の記載から把握される手段は、ヒータにメッシュフィルタを密着させて設けたことを特徴とする。
【0011】
次に、請求項3の記載から把握される手段は、渦巻状のヒータを用いたことを特徴とする。
【0012】
次に、請求項4の記載から把握される手段は、ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設けたことを特徴とする。
【0013】
次に、請求項5の記載から把握される手段は、DPFをバイパスする排気ガスバイパス流路を設けたことを特徴とする。
【0014】
【作用】
次に、各請求項の記載から把握される手段によって、課題がどのように解決されるかについて説明する。まず、請求項1の記載から把握される手段において、筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びDPFの順に配列したので、酸化触媒に流入する排気ガス温度及びDPFに流入する排気ガス温度を個別に制御することができると共に、DPFの温度をある一定の温度以上に維持することができる。
【0015】
次に、請求項2の記載から把握される手段において、ヒータにメッシュフィルタを密着させて設けることにより、メッシュフィルタを昇温し、メッシュフィルタを通過する排気ガス温度の制御を容易にして、酸化触媒及びDPFに流入する排気ガス温度を所定の温度に制御することができる。
【0016】
次に、請求項3の記載から把握される手段において、渦巻状のヒータを用いることにより、ヒータとメッシュフィルタとの接触面積を大きくし、メッシュフィルタの温度制御の応答性を良くし、酸化触媒及びDPFに流入する排気ガス温度制御の応答性を向上することができる。
【0017】
次に、請求項4の記載から把握される手段は、ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設けることにより、酸化触媒及びDPFに流入する排気ガス温度制御の応答性をさらに向上することができる。
【0018】
次に、請求項5の記載から把握される手段は、DPFをバイパスする排気ガスバイパス流路を設けたので、万が一DPFが目詰まりをしてもディーゼルエンジンの排気系を維持することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、請求項1の記載から把握される本発明の実施の形態は、図1において、筒状の本体1の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ7、酸化触媒2、ヒータ8及びDPF3の順に配列する。
【0020】
請求項2の記載から把握される本発明の実施の形態は、図1において、ヒータ7および8にそれぞれメッシュフィルタ9,10,11,12を密着させて設ける。
【0021】
請求項3の記載から把握される本発明の実施の形態は、図1において、ヒータ7及び8には渦巻状のヒータを用いる。
【0022】
請求項4の記載から把握される本発明の実施の形態は、ヒータ7にメッシュフィルタ9と10を密着させて、排気ガスを加熱する部分を二段に設けると共に、ヒータ8にもメッシュフィルタ11と12を密着させて排気ガスを加熱する部分を二段に設ける。
【0023】
請求項5の記載から把握される本発明の実施の形態は、DPF3をバイパスする排気ガスバイパス流路13を設ける。
【0024】
【実施例】
以下本発明の一実施例について説明する。図1において、筒状の本体1の内部に、排気ガスの流れ方向に順に、多孔板14、メッシュフィルタ9と10を密着させたヒータ7、酸化触媒2、メッシュフィルタ11と12を密着させたヒータ8、DPF3及び開口部に通気孔15を開けた出口となる排気管6を配設している。又、DPF3の外周面と本体1の内周面との間に環状の隙間を設けて、排気ガスバイパス流路13を形成している。
【0025】
ヒータ7及び8は渦巻き型のヒータである。16及び17は温度センサであり、温度センサ16により酸化触媒2入口の排気ガス温度を検知し、温度計18にて設定した温度になるように、サーモスタット19により温度制御するようにしている。又同様に、温度センサ17によりDPF3入口の排気ガス温度を検知し、温度計18にて設定した温度になるように、サーモスタット19により温度制御するようにしている。このように、酸化触媒2とDPF3の排気ガス入口温度を個別に制御するようにしている。20はスタータスイッチである。
【0026】
このように構成した本実施例の作用及び効果について、以下に図1を参照しながら説明する。入口管5から流入した排気ガスは、多孔板14で形成されている膨張室21内である一定の圧力で膨張するので、偏流を起こすことなく多孔板14を均一な流通分布で通過する。これによりメッシュフィルタ9,10、酸化触媒2、メッシュフィルタ11、12及びDPF3を通過する排気ガスも、均一な流通分布で通過し、デッドスペースを無くして、メッシュフィルタ9,10、酸化触媒2、メッシュフィルタ11、12及びDPF3の利用効率を向上することができる。又、このように流通分布を均一にし、デッドスペースを無くすことにより、メッシュフィルタ9,10、酸化触媒2、メッシュフィルタ11、12及びDPF3の通気面積を最大限に利用することができるので、排気ガスの流動抵抗を最小限にすることができる。
【0027】
多孔板14を通過した排気ガスは、次にメッシュフィルタ9及び10を通過する。そして、メッシュフィルタ9及び10は、ヒータ7に密着しているので、メッシュフィルタ9及び10は、サーモスタット19を介してヒータ7により直接加熱されて所定の温度に短時間に制御することができ、メッシュフィルタ9及び10(ヒータ7)と接触した排気ガスも所定の温度に短時間に制御することができ、制御の応答性を向上することができる。又、ヒータ7を渦巻き形にすることにより、ヒータ7とメッシュフィルタ9及び10との接触面積を大きくし、メッシュフィルタ9及び10の温度を短時間に所定の温度に制御し、制御の応答性を向上することができる。そして、メッシュフィルタ9及び10をヒータ7に密着させて、二段階に排気ガス加熱部を形成することにより、排気ガスとメッシュフィルタ9,10との接触面積を大きくし、排気ガスの温度を短時間に所定の温度に制御することができ、制御の応答性を向上することができる。
【0028】
(排気ガス温度が低いディーゼルエンジンの低負荷及び定常運転時)
ディーゼルエンジンの低負荷時及び定常運転時は、排気ガス温度が低いので、このメッシュフィルタ9及び10による排気ガスの温度制御は、酸化触媒2でサルフェートを生成しない温度(例えば200℃から350℃)に制御し、PMの浄化率を向上することができる。このようにして温度制御された排気ガスは、酸化触媒2に流入し、最適な温度条件でSOF,CO,THC、HC等を酸化反応により除去し、浄化率を向上することができる。
【0029】
酸化触媒2を通過した排気ガスは、次にメッシュフィルタ11及び12を通過する。このメッシュフィルタ11及び12は、ヒータ8によりPMの着火温度(例えば500℃)になるように制御される。そして、メッシュフィルタ11及び12を排気ガスが通過する際に、排気ガスの温度もPMの着火温度まで昇温され、かつ、PMもメッシュフィルタ11及び12で、ディーゼルエンジンの過剰空気により燃焼させることができ、DPF3の負荷を軽減すると共に、同時にメッシュフィルタ11及び12の再生を行うことができ、長期間の使用が可能になる。
【0030】
このようにして、PMの着火温度まで昇温された排気ガスがDPF3に流入するので、DPF3内でもPMが燃焼し、DPF3の目詰まりを防止すると共に、メッシュフィルタ11及び12でPMを燃焼させてDPF3の負荷を軽減しているので、DPF3内でのPMの燃焼による過熱を抑制し、DPF3の焼損を防止して、長期間の性能を維持することができる。又、ヒータ8により排気ガスの温度を常に一定にすることにより、DPF3内での温度差を小さくし、熱衝撃による損傷を防止し、DPF3の長期間に亘る性能を維持することができる。
【0031】
(排気温度が高いディーゼルエンジンの高負荷時)
ディーゼルエンジンが高負荷で、排気ガス温度が例えば700℃である場合には、サーモスタット19によりヒータ7はオフとなる。そしてメッシュフィルタ9及び10は排気ガスによりPMの着火温度以上に昇温されるので、排気ガスがメッシュフィルタ9及び10を通過する際に、排気ガス中のPMが燃焼され、PMの量を少なくすると共に、メッシュフィルタ9及び10を再生することができる。
【0032】
そして高温の排気ガスは酸化触媒2に流入する。酸化触媒2内ではサルフェートが生成されPMの低減効果が低下するか、あるいはPM量が増加する。そして排気ガス温度がPMの着火温度以上である場合には、サーモスタット19によりヒータ8をオフにする。メッシュフィルタ11及び12は排気ガスによりPMの着火温度以上に昇温されるので、酸化触媒2を出てメッシュフィルタ11及び12を排気ガスが通過する過程で、PMが燃焼し、DPF3の負荷を軽減することができ、DPF3内でPMが燃焼して、その燃焼熱によるDPF3の焼損を防止し、長期に渡る性能を維持し、耐用寿命を長くすることができる。又、ディーゼルエンジンの低負荷時においても、ヒータ8によりPMの着火温度まで常時昇温しているので、高温の排気ガスがDPF3に急激に流入しても、DPF3内での温度差を小さくし、熱衝撃を緩和してDPF3の損傷を防止し、長期に渡る性能を維持して、耐用寿命を長くすることができる。
【0033】
又、万が一排気ガスの温度が異状に高くなり、酸化触媒2内でサルフェートが生成され、大量のPMが発生しDPF3に目詰まりが生じた場合でも、排気ガスバイパス流路13を設けているので、排気ガスは点線の矢印で示すように、排気ガスバイパス流路13を通り、ディーゼルエンジンの排気系を維持し、エンジンが停止するのを防止することができる。そして、この排気ガスは点線の矢印で示すように、排気管6の開口部に開けた通気孔15を通過するので、ここでPMを除去することができる。
【0034】
そして、最も特徴とするのは、ヒータ7及びヒータ8により個別に排気ガス温度を制御できるので、酸化触媒2の浄化率の向上、DPF3のPM捕獲効率の向上を図ることができると共に、酸化触媒2及びDPF3の入口排気ガス温度を所定の一定温度に常時個別に制御することができる。これにより、排気ガス浄化装置全体の効率を向上し、かつ、酸化触媒2及びDPF3を通過する排気ガス温度差を最小限にし、熱衝撃を緩和して、酸化触媒2及びDPF3の損傷を防止すると共に、耐用寿命を長くすることができる。又、メッシュフィルタ9及び10とメッシュフィルタ11及び12がPMにより目詰まりした場合でも、個別的に、かつ、一時的にこれらメッシュフィルタを昇温し、再生することができ長期間の機能を維持することができる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びDPFの順に配列し、酸化触媒に流入する排気ガス温度及びDPFに流入する排気ガス温度を個別に制御することができると共に、DPFの温度をある一定の温度以上に維持することができるので、DPFの再生を可能にすると共に、DPFの熱衝撃を緩和してDPFの破損を防止し、長期に亘る耐用寿命を長くすることができる。
【0036】
次に、請求項2の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、ヒータにメッシュフィルタを密着させて設け、メッシュフィルタを昇温し、メッシュフィルタを通過する排気ガス温度の制御を容易にして、酸化触媒及びDPFに流入する排気ガス温度を所定の温度に制御することができるので、排ガス温度制御の応答性が向上し、酸化触媒の浄化率及びDPFのpmの捕獲率を向上し、かつ、DPFの再生を可能にすると共に、DPFの熱衝撃を緩和してDPFの破損を防止し、長期に渡る耐用寿命を長くすることができる。
【0037】
次に、請求項3の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、渦巻状のヒータを用いることにより、ヒータとメッシュフィルタとの接触面積を大きくし、メッシュフィルタの温度制御の応答性を良くし、酸化触媒及びDPFに流入する排気ガス温度制御の応答性を向上することができるので、酸化触媒の浄化率及びDPFのPMの捕獲率を向上し、かつ、DPFの再生を可能にすると共に、DPFの熱衝撃を緩和してDPFの破損を防止し、長期に亘る耐用寿命を長くすることができる。
【0038】
次に、請求項4の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設け、酸化触媒及びDPFに流入する排気ガス温度制御の応答性をさらに向上することができるので、酸化触媒の浄化率及びDPFのPMの捕獲率を更に向上し、かつ、DPFの再生を可能にすると共に、DPFの熱衝撃を緩和してDPFの破損を防止し、長期に渡る耐用寿命を長くすることができる。
【0039】
次に、請求項1の記載に基づいて、発明の詳細な説明から把握される本発明によれば、DPFをバイパスする排気ガスバイパス流路を設け、万が一DPFが目詰まりしてもディーゼルエンジンの排気系を維持することができるので、エンジンが停止するのを防止することができ、不測の事態を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の縦断面図である。
【図2】従来例の縦断面図である。
【符号の説明】
1 本体
2 酸化触媒
3 DPF
4 フィルタ
5 入口管
6 排気管
7 ヒータ
8 ヒータ
9 メッシュフィルタ
10 メッシュフィルタ
11 メッシュフィルタ
12 メッシュフィルタ
13 排気ガスバイパス流路
14 多孔板
15 通気孔
16 温度センサ
17 温度センサ
18 温度計
19 サーモスタット
20 スタータスイッチ
21 膨張室
Claims (5)
- 筒状の本体の内部に、排気ガスの流れ方向にヒータ、酸化触媒、ヒータ及びDPFの順に配列したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
- ヒータにメッシュフィルタを密着させて設けたことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
- 渦巻状のヒータを用いたことを特徴とする請求項2に記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
- ヒータにメッシュ状のフィルタを密着させた構造の加熱部を二段に設けたことを特徴とする請求項2又は3のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
- DPFをバイパスする排気ガスバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
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JP2003207348A JP2005061236A (ja) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003207348A JP2005061236A (ja) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
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ID=34363858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005061236A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011516778A (ja) * | 2008-04-02 | 2011-05-26 | マック トラックス インコーポレイテッド | ディーゼル排気ガスを処理するためのシステムおよび方法 |
JP2016176848A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 日野自動車株式会社 | 排出ガスセンサ |
KR20210009499A (ko) * | 2019-07-17 | 2021-01-27 | 정상옥 | 배기가스 처리용 가열 챔버 및 이를 포함하는 배기가스 정화 장치 |
-
2003
- 2003-08-12 JP JP2003207348A patent/JP2005061236A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011516778A (ja) * | 2008-04-02 | 2011-05-26 | マック トラックス インコーポレイテッド | ディーゼル排気ガスを処理するためのシステムおよび方法 |
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KR20210009499A (ko) * | 2019-07-17 | 2021-01-27 | 정상옥 | 배기가스 처리용 가열 챔버 및 이를 포함하는 배기가스 정화 장치 |
KR102278294B1 (ko) * | 2019-07-17 | 2021-07-16 | 정상옥 | 배기가스 처리용 가열 챔버 및 이를 포함하는 배기가스 정화 장치 |
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