JP2006220127A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、排気ガスの粒子状物質を捕集する内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine that is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and collects particulate matter of exhaust gas.
ディーゼルエンジンなどの内燃機関より排出される排気ガスには、粒子状物質が含まれている。そのため、この粒子状物質を排気ガスより取り除くための粒子状物質除去装置を内燃機関の排気通路に取り付けることが必要となる。粒子状物質除去には、捕集フィルタが設けられ、この捕集フィルタによって、粒子状物質が捕集される。捕集フィルタでは、捕集された粒子状物質に対し、酸化処理などの処理を施している。 Particulate matter is contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine. For this reason, it is necessary to attach a particulate matter removing device for removing the particulate matter from the exhaust gas to the exhaust passage of the internal combustion engine. For removing the particulate matter, a collection filter is provided, and the particulate matter is collected by the collection filter. In the collection filter, the collected particulate matter is subjected to a treatment such as an oxidation treatment.
粒子状物質は、様々な大きさの微粒子からなり、中には100nmを超えるような大きな微粒子(以下、単に「大径微粒子」と称す)も存在する。この大径微粒子は、内燃機関の磨耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウムおよびリンやZn、Fe等の酸化物の錆び等が原因となって生成される。一般的に、粒子状物質除去装置の捕集フィルタは微小粒子(大径微粒子よりも小さい微粒子であり、以下単に「小径微粒子」と称す)を捕集するためにトラップ径が小さく設計されているため、大径微粒子により酸化不足による目詰まりを起こすことがある。また、大径微粒子は、酸化処理に時間を要するためフィルタでの処理が間に合わずに、堆積してしまいフィルタとしての機能が十分に果たせなくなってしまう。また、大径微粒子は酸化時間を要するため、粒子状物質の除去処理により燃費が悪化してしまうという問題もある。 The particulate material is composed of fine particles of various sizes, and there are also large fine particles exceeding 100 nm (hereinafter simply referred to as “large diameter fine particles”). The large-sized fine particles are generated due to the ash of an abrasion material of an internal combustion engine, rust of oxides such as calcium and phosphorus in the oil, Zn, Fe, and the like. Generally, the collection filter of the particulate matter removing device is designed to have a small trap diameter in order to collect fine particles (fine particles smaller than large-sized fine particles, hereinafter simply referred to as “small-sized fine particles”). Therefore, clogging due to insufficient oxidation may occur due to the large-sized fine particles. In addition, since the large-sized fine particles require time for the oxidation treatment, the treatment with the filter cannot be performed in time, and the fine particles are deposited, so that the function as the filter cannot be performed sufficiently. Further, since the large-sized fine particles require an oxidation time, there is a problem that fuel consumption is deteriorated by the removal treatment of the particulate matter.
特許文献1では、大径微粒子を捕集するためのフィルタと、大径微粒子よりも小さい微粒子(以下、単に「小径微粒子」と称す)を捕集するためのフィルタとを別個に設け、大径微粒子を捕集するためのフィルタを、小径微粒子を捕集するためのフィルタの上流側に直列的に接続している。
In
しかしながら、大径微粒子は、処理に時間がかかるにも係わらず、特許文献1の場合には、大径微粒子が処理されない限り、小径微粒子を処理することができず、上記のフィルタの目詰まりなどの問題の解決策としては不十分であった。
However, in the case of
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、大径微粒子と小径微粒子を排気通路で選り分け、確実に処理することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can selectively process large-sized fine particles and small-sized fine particles in an exhaust passage and reliably process them.
本発明の1つの観点では、内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれる大径微粒子を捕集する第1のフィルタと、排気ガスに含まれる小径微粒子を捕集する第2のフィルタと、前記第1のフィルタが配置された第1の排気通路と、前記第1の排気通路から側枝状に分岐して設けられ前記第2のフィルタが配置された第2の排気通路と、を有し、前記第1のフィルタの目の粗さ≧前記第2のフィルタの目の粗さである。 In one aspect of the present invention, an exhaust emission control device for an internal combustion engine includes a first filter that collects large-diameter particles contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, and a second filter that collects small-diameter particles contained in the exhaust gas. A first exhaust passage in which the first filter is disposed, and a second exhaust passage in which the second filter is disposed, branched from the first exhaust passage in a side branch shape. The roughness of the first filter is equal to or greater than the roughness of the second filter.
上記の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子を捕集するものであり、大径微粒子を第1のフィルタで捕集し、小径微粒子を第2のフィルタで捕集する。第1のフィルタおよび第2のフィルタとして、それぞれ別々にフィルタが用いられるが、第1のフィルタに用いられるフィルタは、大径微粒子のみを捕集するために、第2のフィルタに用いられるフィルタと同様か、第2のフィルタより粗目のフィルタが用いられる。ここで、第1のフィルタへと排気ガスを導く第1の排気通路に対し、第2の粒子状物質手段へと排気ガスを導く第2の排気通路が、側枝状に分岐されている。よって、排気ガス中の微粒子を、その慣性力によって、大径微粒子と小径微粒子に選り分けることができる。これにより、大径微粒子と小径微粒子を、それぞれに対応するフィルタで確実に処理することができる。 好適な実施例では、内燃機関の排気浄化装置は、前記第2の排気通路は、前記第1の排気通路の軸方向に対して、所定角度以上ずれた方向へ向けられている。ここで所定角度以上とは、5°以上が好ましい。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine collects particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, collects large-diameter particulates with a first filter, and collects small-diameter particulates with a second filter. To do. As the first filter and the second filter, separate filters are used. The filter used for the first filter is a filter used for the second filter in order to collect only large-diameter particles. Similar or coarser filters than the second filter are used. Here, the second exhaust passage for guiding the exhaust gas to the second particulate matter means is branched into a side branch with respect to the first exhaust passage for guiding the exhaust gas to the first filter. Therefore, the fine particles in the exhaust gas can be classified into large-sized fine particles and small-sized fine particles by the inertial force. Thereby, it is possible to reliably process the large-sized fine particles and the small-sized fine particles with the corresponding filters. In a preferred embodiment, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the second exhaust passage is directed in a direction shifted by a predetermined angle or more with respect to the axial direction of the first exhaust passage. Here, the predetermined angle or more is preferably 5 ° or more.
上記の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記第1の排気通路は、前記第1のフィルタの下流側において、前記第2の排気通路に連結している。これにより、第1のフィルタが設けられている第1の排気通路に、排気ガスの流れを生じさせることができ、大径微粒子の第1のフィルタによる捕集を、より効果的に行うことができる。また、第1のフィルタを通過した小径微粒子を、第2のフィルタへと導くことができる。よって、第1のフィルタを通過した小径微粒子を、第2のフィルタで処理することができる。 In one aspect of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the first exhaust passage is connected to the second exhaust passage on the downstream side of the first filter. Thereby, the flow of the exhaust gas can be generated in the first exhaust passage provided with the first filter, and the collection of the large-sized fine particles by the first filter can be performed more effectively. it can. Further, the small-diameter fine particles that have passed through the first filter can be guided to the second filter. Therefore, the small-diameter fine particles that have passed through the first filter can be processed by the second filter.
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記第1の排気通路には絞りが設けられ、前記絞りが設けられた部分の前記第1の排気通路の断面積は、前記第2の排気通路の断面積よりも小さい。これにより、大径微粒子のみを効果的に排気通路12に導くことができる。
In another aspect of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, a throttle is provided in the first exhaust passage, and a cross-sectional area of the first exhaust passage in a portion where the throttle is provided is the second exhaust passage. Smaller than the cross-sectional area of the exhaust passage. Thereby, only large-diameter fine particles can be effectively guided to the
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記第1のフィルタは、捕集された大径微粒子を加熱するための加熱手段を有する。電気ヒータ、バーナー等の加熱手段により、大径微粒子を燃焼することで、堆積しやすい大径微粒子の酸化処理を効果的に行うことができる。また、前記第1のフィルタを交換可能に構成されているとして、大径微粒子が堆積したフィルタを、丸ごと替えるとすることもできる。 In another aspect of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the first filter has a heating means for heating the collected large-diameter fine particles. By burning the large-sized fine particles by a heating means such as an electric heater or a burner, the oxidation treatment of the large-sized fine particles that are easily deposited can be effectively performed. In addition, assuming that the first filter is configured to be replaceable, the entire filter on which large-diameter particles are deposited can be replaced.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
[First embodiment]
First, an exhaust emission control device according to a first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第1実施形態の概略構成を示している。内燃機関1は、4つの気筒2が一列に並べられた直列4気筒型のディーゼルエンジンで、吸気通路3、排気通路4、及び内燃機関1に対して過給を行うターボ過給機5をそれぞれ備えている。吸気通路3には、エアーフィルタ13と、吸気流量を計測するエアフロメータ14と、吸気流量を調整可能なスロットルバルブ(不図示)と、ターボ過給機5のコンプレッサ5aと、コンプレッサ5aにて圧縮された吸気を冷却するインタークーラ7と、が設けられている。排気通路4には、ターボ過給機5のタービン5bと、排気ガス中の有害物質を削減するための排気浄化装置20と、が設けられている。吸気通路3と排気通路4とはEGR通路6にて接続されて排気ガスの一部が排気通路4から吸気通路3へ還流される。EGR通路6には、吸気通路3に還流させるべき排気ガスを冷却するEGRクーラ7と、排気ガスの還流量を調整するためのEGRバルブ8と、がそれぞれ設けられている。内燃機関1には、各気筒2に対応させて4つのインジェクタ9が設けられている。4つのインジェクタ9はコモンレール10に接続される。コモンレール10は、燃料タンク(不図示)から燃料を汲み上げてコモンレール10に圧送するサプライポンプ11に接続される。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a first embodiment in which an exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied to an internal combustion engine. The
排気浄化装置20は、内燃機関1の排気ガス中の微粒子を捕集するとともに、NOxを吸蔵及び還元する機能を有するフィルタ21a、21bと、酸化触媒23と、を備えている。排気ガス中の微粒子としては、内燃機関1の磨耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウムおよびリン、錆び等が起因して発生する大きさ100nm以上の大径微粒子と、それより小さい大きさの小径微粒子とに分類することができる。フィルタ21aは、排気ガス中の大径微粒子を捕集するためのものであり、排気通路4と分岐した排気通路12上に設けられている。一方、フィルタ21bは、排気ガス中の小径微粒子を捕集するためのものであり、排気通路4上に設けられている。酸化触媒23は、フィルタ21bの下流側に設けられており、フィルタ21bにおいて処理しきれずに通過した微粒子を酸化する。ここで、フィルタ21aは、第1のフィルタとして機能し、フィルタ21bは、第2のフィルタとして機能する。
The exhaust
フィルタ21bと酸化触媒23との間には排気ガスの空燃比を検出するA/Fセンサ26が設けられ、A/Fセンサ26の出力信号は図示しないエンジンコントロールユニット(ECU)に入力される。また、排気浄化装置20は、フィルタ21a、21bによって吸蔵されたNOxを還元させるために、還元剤(燃料)を排気通路4に添加する燃料添加インジェクタ28を備えている。燃料添加インジェクタ28はサプライポンプ11と接続される。添加用インジェクタ28による燃料の添加は、フィルタ21a、21bに吸蔵されたNOxを還元させる必要に応じ、A/Fセンサ26からの入力信号に基づいてECUにて制御される。
An A /
排気浄化装置20に流れ込んだ排気ガスは、まず分岐部30に導かれる。図2は、分岐部30の拡大図である。排気通路12と排気通路4は、この分岐部30で分岐する。このとき、排気通路4の分岐の方向は、排気ガス中の微粒子が分岐部30に導かれたときにおけるその進行方向を曲げる方向に形成され、一方、排気通路12の分岐の方向は、微粒子が分岐部30に導かれたときにおけるその進行方向と同じ方向に形成される。即ち、分岐部30において、排気通路4は、排気通路12に対し、側枝状に分岐することとなる。このときの排気通路12の方向に対する排気通路4の分岐の方向の角度を「θ」とすると、角度θは5°以上が好ましい。即ち、排気通路4の方向は、排気通路12の軸方向に対して5°以上ずれた方向に向けられることが好ましい。なお、排気通路12は本発明における第1の排気通路に相当し、排気通路4は第2の排気通路に相当する。
The exhaust gas flowing into the
排気ガス中の微粒子は、分岐部30に導かれるとき、排気ガスの流れによって加速される。この排気ガス中の微粒子のうち、大きな体積を有する大径微粒子Paは、小さな体積を有する小径微粒子Pbよりも、質量が大きいため、加速されることによって生じる慣性力も大きくなる。大径微粒子Paは、慣性力が大きいために、分岐部30において、排気通路4に沿う排気ガスの流れに乗って曲がりきることができず、そのまま殆ど直進して、その進路方向である排気通路12へ入る。一方、小径微粒子Pbは、質量が小さいために、加速されることによって生じる慣性力は小さい。そのため、小径微粒子Pbは、分岐部30において、排気通路4に沿う排気ガスの流れに乗って曲がることができる。このようにして、分岐部30では、排気ガス中の微粒子を、その慣性力を用いることによって、大径微粒子Paと小径微粒子Pbとに選り分けることができる。排気通路12に入った大径微粒子Paは、フィルタ21aに導かれ、排気通路4に沿って曲がることができた小径微粒子Pbは、フィルタ21bに導かれる。以上より、大径微粒子と小径微粒子をその慣性力を利用して分離し、別個のフィルタで処理することができる。よって、大径微粒子及び小径微粒子を同じ排気通路上でフィルタによる捕集を行うことにより発生していたフィルタの目詰まりを防ぐことができ、微粒子処理の効率低下を防ぐことができる。
The fine particles in the exhaust gas are accelerated by the flow of the exhaust gas when guided to the
図3(a)は、フィルタ21aの排気ガスおよび大径微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図3(b)は、フィルタ21aの断面図を示す。フィルタ21aは、多数のセル(貫通孔)51aを有するハニカム状に形成されている。セル51aはそれぞれ両端のうち一方においてプラグ52aで栓詰めがされている。プラグ52aは、入口端51a_inにおいて栓詰めされているセル51aと、出口端51a_outにおいて栓詰めされているセル51aが交互に配列されるように設けられている。フィルタ21aは、大径微粒子を捕集する役割を有するので、図3(a)に示すフィルタ21aの入口の構造は、大径微粒子が侵入できる大きさとされる。このため、フィルタ21aの入口の構造は、後に述べるフィルタ21bの入口の構造(図4(a)参照)と同様の構造、もしくはフィルタ21bの入口の構造よりも粗目の構造となっている。互いに隣り合うセル51aの間には、隔壁53aが設けられ、大径微粒子は通過できない程度の微細な孔(図示せず)が多数形成されている。フィルタ21aの入口端51_inに導かれた排気ガスは、図3(b)の矢印で示した経路を通り、隔壁53aで大径微粒子が取り除かれた後、出口端51a_outに導かれる。
FIG. 3A shows the shape of the
図4(a)は、フィルタ21bの排気ガスおよび小径微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図4(b)は、フィルタ21bの断面図を示す。フィルタ21bも、フィルタ21aと同様に、多数のセル(貫通孔)51bを有するハニカム状に形成されている。セル51bはそれぞれ両端のうち一方においてプラグ52bで栓詰めがされている。プラグ52bは、入口端51b_inにおいて栓詰めされているセル51bと、出口端51b_outにおいて栓詰めされているセル51bが交互に配列されるように設けられている。互いに隣り合うセル51bの間には、隔壁53bが設けられている。隔壁53bにも、微細な孔(図示せず)が多数形成されており、その孔の大きさは、排気ガスは通過できるが、小径微粒子は通過できない大きさとなっている。フィルタ21bの入口端51b_inに導かれた排気ガスは、図4(b)の矢印で示した経路を通り、隔壁53bで小径微粒子が取り除かれた後、出口端51b_outに導かれる。
FIG. 4A shows the shape of the
上述したフィルタ21a、21bにおいて、隔壁53a、53bには、白金(Pt)や酸化セリウム(CeO2)等の酸化触媒物質が担持されるとともに、NOxを吸蔵する機能を持つカリウム(K)、バリウム(Ba)等のアルカリ金属や、カルシウム(Ca)等のアルカリ土類、ランタン(La)等の希土類等の一つ又はこれらの組合せからなるNOx吸蔵物質が担持されている。フィルタ21a、21bは、酸化触媒物質の作用により捕集した微粒子の酸化を促進する機能を有し、NOx吸蔵物質の作用により、NOxを吸蔵および還元する。なお、フィルタ21a、21bの外壁50a、50b及び隔壁53a、53bには適宜な材料を利用することができる。例えば、セラミックを利用することができる。その他、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、コーディエライト、層状酸化物を利用することもできる。
In the above-described
大径微粒子を捕集するフィルタ21aにおいて、捕集された大径微粒子は、その大きさのために、隔壁53aに厚く堆積しやすく、隔壁53aに担持されている酸化触媒物質のみによっては、大径微粒子を酸化しきれない可能性がある。その場合、本発明では、フィルタ21aの周りに電気ヒータ40を設置することとしてもよい。電気ヒータ40は、フィルタ21aを加熱することにより、隔壁53aの温度を上げることができる。よって、隔壁53aに捕集された大径微粒子を燃焼し、より効率的に酸化することができる。なお、電気ヒータ40の代わりにバーナーを用いて、大径微粒子を直接的に燃焼させて酸化することとしてもよい。この電気ヒータまたはバーナーは、本発明における加熱手段として機能する。
In the
また、このような加熱手段を設ける代わりに、フィルタ21aを交換式とし、大径微粒子が隔壁53aに厚く堆積した場合には、フィルタ21aを新しいフィルタ21aに丸ごと交換することとしてもよい。
Further, instead of providing such a heating means, the
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
[Second Embodiment]
Next, an exhaust purification system according to a second embodiment of the present invention will be described.
図5および図6は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第2実施形態の概略構成を示している。図5が示すように、第2実施形態に係る排気浄化装置20aでは、大径微粒子を捕集するフィルタ21aの下流側にも排気通路12を設け、さらに、その下流側の排気通路12aを、合流部31において、排気通路4と合流させる。このようにすることで、排気通路12、12aにも排気ガスの流れを発生させることができる。これにより、分岐部30において、慣性力によって、排気通路4の排気の流れから分離された大径微粒子を、排気通路12に沿って加速することができ、大径微粒子をフィルタ21aに効果的に捕集することができる。なお、排気通路12、12aは本発明における第1の排気通路に相当する。
5 and 6 show a schematic configuration of a second embodiment in which the exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied to an internal combustion engine. As shown in FIG. 5, in the exhaust
また、先に述べたように、大径微粒子を捕集するフィルタ21aでは、隔壁53aが設けられ、大径微粒子は通過できない程度の微細な孔(図示せず)が多数形成されているが、排気通路12に侵入した少量の小径微粒子は、隔壁53aを通過してしまう可能性がある。第2実施形態では、フィルタ21aの下流側の排気通路12aを合流部31にて排気通路4と再び合流させている。よって、このようなフィルタ21aを通過した少量の小径微粒子を、合流部31を介して、排気通路4に送り、フィルタ21bで処理させることができる。
Further, as described above, in the
図5では、排気通路12aの合流部31は、フィルタ21bの上流側に形成されているが、これに限られるものではなく、図6に示す排気浄化装置20bのように、合流部31を、フィルタ21bの上流側に形成する代わりに、フィルタ21bの下流側に形成するとしてもよい。
In FIG. 5, the merging
図6で示すように、合流部31がフィルタ21bの下流側にある場合には、フィルタ21aを通過した少量の小径微粒子は、合流部31を介して、酸化触媒23に導かれる。このときには、小径微粒子を、酸化触媒23で処理させることができる。
As shown in FIG. 6, when the merging
[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
[Third embodiment]
Next, an exhaust emission control device according to a third embodiment of the present invention will be described.
図7は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第3実施形態の概略構成を示している。図7が示すように、第3実施形態に係る排気浄化装置20cでは、第2実施形態に係る排気浄化装置20aにおける排気通路12上の任意の場所に絞りが設けられている。
FIG. 7 shows a schematic configuration of a third embodiment in which the exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied to an internal combustion engine. As shown in FIG. 7, in the
第2実施形態で述べたように排気通路12、12aにも排気ガスの流れを発生させた場合、分岐部30で大径微粒子のみを排気通路12に導くためには、排気通路12に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路4に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすることが好ましい。もし、排気通路12に流れ込む排気ガスの流量が、排気通路4に流れ込む流量よりも大きければ、大径微粒子のみならず小径微粒子も大量に排気通路12に流れ込んでしまう。そこで、排気通路12上の任意の場所に、絞り35を設ける。この絞り35が設けられた場所の流路の断面の面積「s1」は、排気通路4の断面の面積「s2」よりも小さく構成される。排気通路12に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路4に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすると、大径微粒子は慣性力が大きいので絞り35を通過して排気通路12に流入するが、小径微粒子は慣性力が小さいので排気通路4へ流れ込む。よって、より効果的に大径微粒子のみを排気通路12に導くことができる。
As described in the second embodiment, when the flow of the exhaust gas is also generated in the
なお、図7の排気浄化装置20cでは、絞り35は、フィルタ21aの上流側に設置しているが、これに限らず、フィルタ21aの上流側に設置する代わりに、下流側に設置するとしてもよい。破線で示す絞り35aは、フィルタ21aの下流側に絞り35を設置した場合の例である。また、図7の排気浄化装置20cでは、第2実施形態の図5に示す排気浄化装置20aに、絞りを設けているが、同じ第2実施形態の図6に示す排気浄化装置20bにおいても、排気通路12の任意の場所、具体的には、排気通路12におけるフィルタ21aの上流側または下流側のどちらかに、上記で述べたのと同様の絞りを設けることもできる。これによっても、排気通路12に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路4に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすることができ、より効果的に大径微粒子のみを排気通路12に導くことができる。
In the
なお、絞り35を設けず、元々、排気通路4の断面の面積よりも小さい断面の面積を有する排気管を排気通路12として用いても同様の効果が得られる。
Note that the same effect can be obtained even if an exhaust pipe having an area smaller than that of the cross section of the
[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
[Fourth embodiment]
Next, an exhaust emission control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
図8は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第4実施形態の概略構成を示している。図8が示すように、第4実施形態に係る排気浄化装置20dでは、第1実施形態に係る排気浄化装置20における排気通路12上の任意の場所に弁駆動型の絞り35cが設けられる。具体的には絞り35cは、排気通路12に設けられた弁39により構成される。図示しないECUなどからの駆動信号により弁39の開度が制御され、弁39により構成される絞り35cを通過する排気ガスの流量が制御される。例えば車両の加速時には燃料噴射量が増加するため、捕集すべき粒子状物質の量が増加するが、そのときにはECUからの制御信号により弁39の開度を小さくし、絞り35cによる排気ガスの絞り量を増加させる。これにより、排気通路12に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路4に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすることができる。このように、絞りを弁駆動型とすることにより、内燃機関の動作状態に応じて、より効果的に大径微粒子のみを排気通路12に導くことができる。なお、図5および図6に示す第2実施形態に係る排気浄化装置に対して、同様の絞り35cを設けることにしてもよい。
FIG. 8 shows a schematic configuration of a fourth embodiment in which the exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied to an internal combustion engine. As shown in FIG. 8, in the
[フィルタの変形例]
次にフィルタ21a、21bの変形例について述べる。フィルタ21a、21bの形状としては、先に述べたものには限られない。以下、図9〜図13において、フィルタ21a、21bとして用いることのできる他のフィルタの例を示す。
[Filter variations]
Next, modified examples of the
図9は、フィルタ21a、フィルタ21bの代わりに用いることのできるフィルタ21cを示している。図9(a)は、フィルタ21cの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図9(b)は、フィルタ21cの断面図を示す。フィルタ21cは、微細な孔が多数形成されたセラミックフォーム又はメタルフォームの隔壁63を同心円状に形成し、入れ子状に配置することにより、同心円状のセル61を形成している。このセル61はそれぞれ両端のうち一方においてプラグ62で同心円状に栓詰めがされている。矢印で示すように、フィルタ21cの入口から流入した排気ガスは、隔壁63の微細な孔を通過する。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、隔壁63の微細な孔を通過できずに隔壁63で捕集される。同心円状に形成する隔壁63の間隔を異ならせることにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
FIG. 9 shows a
図10は、フィルタ21a、フィルタ21bの代わりに用いることのできるフィルタ21dを示している。図10(a)は、フィルタ21dの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図10(b)は、フィルタ21dの断面図を示す。フィルタ21dは、スポンジ状に微細な気孔64が多数形成されたセラミックフォームやメタルフォームにより構成されるフォームフィルタである。気孔64の大きさとしては、排気ガスは通過できる大きさではあるが、大径微粒子または小径微粒子は通過できない大きさとされる。矢印で示すように、フィルタ21dの入口から流入した排気ガスは、気孔64を通過する。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、気孔64を通過できずに捕集される。気孔径及び体積当たりの気孔率などを調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
FIG. 10 shows a
図11は、フィルタ21a、フィルタ21bの代わりに用いることのできるフィルタ21eを示している。図11(a)は、フィルタ21eの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図11(b)は、フィルタ21eの断面図を示す。フィルタ21eは、金属または耐熱材を材料として、メッシュ状に形成した不織布65を用いて、この不織布65をらせん状に巻いた形状をなしている。隣り合った不織布65は、それぞれ両端65xのうち一方において、袋綴じ構造をなしている。矢印で示すように、フィルタ21eの入口から流入した排気ガスは、この不織布65を通過して出口に導かれる。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、この不織布65によって捕集される。隣り合った不織布65の間隔を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
FIG. 11 shows a filter 21e that can be used instead of the
図12は、フィルタ21a、フィルタ21bの代わりに用いることのできるフィルタ21fを示している。図12(a)は、フィルタ21fの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図12(b)は、フィルタ21fの断面図を示す。フィルタ21fは、金属または耐熱材をメッシュ状に形成した2枚の不織布66a、66bを向い合わせにして、一方を袋綴じしたものを、多段形状に配置している。矢印で示すように、フィルタ21fの入口から流入した排気ガスは、この不織布66a、66bを通過して出口に導かれる。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、この不織布66a、66bによって捕集される。不織布66a、66bの間隔を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
FIG. 12 shows a
図13は、フィルタ21a、フィルタ21bの代わりに用いることのできるフィルタ21gを示している。図13(a)は、フィルタ21gの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図13(b)は、フィルタ21gの断面図を示す。フィルタ21gは、金属または耐熱材をメッシュ状に形成した不織布67を円筒形状に加工して、一方をプラグ68で栓詰めしたものを並べて配置している。矢印で示すように、フィルタの入口から流入した排気ガスは、この円筒形状の不織布67の内側より流入し、その側面を通過して出口に導かれる。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、この不織布67によって捕集される。この円筒形状の直径を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集するためのフィルタを構成することができる。
FIG. 13 shows a filter 21g that can be used instead of the
上記で述べたフィルタにおいて、金属をメッシュ状に形成した不織布を用いる場合、焼結した不織布を用いることもできる。焼結した不織布では、メッシュ状に編まれた金属糸と金属糸の交点を、焼結することにより一体化させている。これにより、フィルタの強度と耐食性を向上させることができる。その場合には金属糸と金属糸の間隔を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集するためのフィルタを構成することができる。 In the filter described above, when a nonwoven fabric in which a metal is formed in a mesh shape is used, a sintered nonwoven fabric can also be used. In the sintered nonwoven fabric, the intersection of the metal yarn knitted in a mesh shape and the metal yarn is integrated by sintering. Thereby, the strength and corrosion resistance of the filter can be improved. In that case, a filter for collecting large-sized fine particles and a filter for collecting small-sized fine particles can be configured by adjusting the distance between the metal yarns.
1 内燃機関
4、12 排気通路
20 排気浄化装置
21a フィルタ(大径微粒子捕集用)
21b フィルタ(小径微粒子捕集用)
23 酸化触媒
30 分岐部
DESCRIPTION OF
21b Filter (for collecting small particles)
23
Claims (6)
排気ガスに含まれる小径微粒子を捕集する第2のフィルタと、
前記第1のフィルタが配置された第1の排気通路と、
前記第1の排気通路から側枝状に分岐して設けられ前記第2のフィルタが配置された第2の排気通路と、を有し、
前記第1のフィルタの目の粗さ≧前記第2のフィルタの目の粗さ
であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A first filter that collects large-diameter particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine;
A second filter that collects small-diameter particles contained in the exhaust gas;
A first exhaust passage in which the first filter is disposed;
A second exhaust passage provided by branching from the first exhaust passage in a side branch shape and having the second filter disposed thereon,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, wherein the first filter has a mesh roughness ≧ the second filter has a mesh roughness.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005036591A JP2006220127A (en) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005036591A JP2006220127A (en) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006220127A true JP2006220127A (en) | 2006-08-24 |
Family
ID=36982610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006220127A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015206503A1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-10-13 | Ford Global Technologies, Llc | Configuration of an exhaust pipe to reduce heat loss |
-
2005
- 2005-02-14 JP JP2005036591A patent/JP2006220127A/en active Pending
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DE102015206503A1 (en) * | 2015-04-13 | 2016-10-13 | Ford Global Technologies, Llc | Configuration of an exhaust pipe to reduce heat loss |
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