JP2007297930A

JP2007297930A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2007297930A
Application number: JP2006124731A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kimura; 洋之木村; Toshimasa Tanaka; 寿昌田中
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: DE102007020040A1; JP4240056B2; CN101063419A; CN101063419B

Abstract

【課題】排気ガス浄化装置内部の径方向における中心となる部分の正確な状態を測定することができる排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジンの排気通路に設けられ排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置本体１２と、排気ガス浄化装置本体１２を収容するハウジング１３と、ハウジング１３の一部をなし排気ガス浄化装置本体１２の径方向の中心からずれた位置に向け配置される導入口１０を有する導入部１１と、排気ガス浄化装置本体１２を挟んで導入口１０とは逆側に位置してハウジング１３の一部をなすと共に、排気ガス浄化装置本体１２の径方向の中心を基準として導入口とは逆側に排出口１４を有する排出部１５と、排出部１５に設けられ排気ガス浄化装置１の径方向の中心を基準として排出口１４とは逆側に形成された凹部１５ｂと、凹部１５ｂに取付けられハウジング１３内部の状態を測定するセンサ１８とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

近年、環境への影響等を考慮して、自動車等のエンジンから排出される排気ガスを浄化するため、様々な種類の排気ガス処置装置が設置されるようになっている。この排気ガス処理装置には、排気ガス浄化装置の内部の温度を測定するために、温度センサを取り付けたり、また、酸素濃度を測定するために、酸素センサを取り付けたりして、内部の状態を測定することが良く行われている。

排気ガス処理装置内部は、径方向における中心付近の最も過酷な条件となる部分と、外側の部分とで、温度や酸素濃度等が異なるため、例えば、温度センサを取り付ける際には、温度センサの測定部が温度が最も高くなる排気ガス処理装置内部の径方向における中心に極力近づくように設置したいという要求がある。このような排気ガス処理装置の一例が、下記特許文献１に開示されている。

特開平６−１０１５１６号公報（図２参照）

しかしながら、上記特許文献１に開示される従来の排気ガス浄化装置のセンサ取付構造では、センサの測定部より、凹部の最も排気の上流側に位置する部分が突出した形状となっており、この突出した部分が排気の流れを妨げ、排気ガス処理装置内部における中心付近の最も過酷な条件となる部分の状態を測定する精度が低下したり、応答性が悪くなるという問題がある。また、この突出した部分で発生する渦は、センサ測定部付近の状態に乱れを与え、測定値を乱れさせる。

特に、排気ガス中の微粒子を捕捉するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設置される排気ガス処理装置においては、補捉した微粒子を除去するための燃焼時のＤＰＦの中心付近の温度を正確に測定できない場合、ＤＰＦの中心付近の温度が耐熱温度より高温となってＤＰＦが溶損してしまう虞がある。

また、ＤＰＦは内部に堆積した煤を燃焼させて除去する強制再生を行う場合があるが、このときの煤の堆積量は温度センサで測定した温度や、排気圧力等に基づき算出している。このため、測定した温度の精度が低いと、算出した堆積量よりも実際の堆積量が多い場合があり、この場合、堆積した煤が一気に燃やされてＤＰＦの耐熱温度よりも高温となって、ＤＰＦが溶損してしまう虞もある。

これらのことから、本発明は、排気ガス浄化装置内部の径方向における中心となる部分の状態を測定することができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係る排気ガス浄化装置は、
エンジンの排気通路に設けられ前記エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置本体と、
前記排気ガス浄化装置本体を収容するハウジングと、
前記ハウジングの一部をなし前記排気ガス浄化装置本体の径方向の中心からずれた位置に向けて配置される導入口を有する導入部と、
前記排ガス浄化装置本体を挟んで前記導入口とは逆側に位置して前記ハウジングの一部をなすと共に、前記排気ガス浄化装置本体の径方向の中心を基準として前記導入口とは逆側に配置された排出口を有する排出部と、
前記排出部に設けられ前記排気ガス浄化装置の径方向の中心を基準として前記排出口とは逆側に形成された凹部と、該凹部に取付けられ前記ハウジング内部の状態を測定するセンサと
を備えた
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係る排気ガス浄化装置は、第１の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記センサの測定部は、前記凹部のうち最も上流側に位置する部分より、排気の上流側に位置することを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係る排気ガス浄化装置は、第１の発明又は第２の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記測定部は、前記排気ガス浄化装置の径方向における中心の状態を測定する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係る排気ガス浄化装置は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに係る排気ガス浄化装置において、前記センサは、温度を測定する温度センサであることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に対応）に係る排気ガス浄化装置は、第１の発明乃至第４の発明のいずれかに係る排気ガス浄化装置において、前記排気ガス浄化装置は、排気ガス中の微粒子を除去するＤＰＦであることを特徴とする。

第１の発明によれば、排気ガス浄化装置の内部の状態を遅延なく測定することができる。

第２の発明によれば、第１の発明による効果に加え、センサの測定部は、凹部が排気の流れに影響を及ぼす位置よりも上流に位置するため、排気ガス浄化装置の内部の状態を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。

第３の発明によれば、第１の発明又は第２の発明による効果に加え、測定部は、排気ガス浄化装置の径方向における中心の状態を測定することにより、排気ガス浄化装置の内部の径方向における中心の状態を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。これにより、排気ガス浄化装置の内部の破損を未然に防ぐことができる。

第４の発明によれば、第１の発明乃至第３の発明のいずれかによる効果に加え、センサは、温度を測定する温度センサであることにより、排気ガス浄化装置の内部の径方向における中心の温度を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。

第５の発明によれば、第１の発明乃至第４の発明のいずれかによる効果に加え、排気ガス浄化装置は、排気ガス中の微粒子を除去するＤＰＦであることにより、ＤＰＦの内部の最も過酷な条件となる、径方向における中心の状態を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。これにより、ＤＰＦの破損を未然に防ぐことができる。

本発明に係る排気ガス浄化装置の一実施形態について、図１から図５を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の側面図、図３は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の断面図、図４は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の平面図、図５は、本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置と従来の排気ガス浄化装置における強制再生時の時間の経過に対する測定温度を示した図である。

以下、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の概要について説明する。なお、本実施形態では、排気ガス浄化装置のうち、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を用いるものについて説明するが、これ以外の排気ガス浄化装置、例えば、三元触媒やＮＯｘトラップ等を用いるものについても、本実施形態に係る排気ガス浄化装置を適用することも可能である。また、本実施形態では、センサとして温度を測定する温度センサを設置するが、これ以外の種類のセンサ、例えば、酸素センサ等を設置することも可能である。

図１に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の断面図を示す。図１に示すように、排気ガス浄化装置１の外殻は、エンジンからの排気ガスの導入口１０が設けられるフロントコーン部１１（導入部）と、ＤＰＦ１２（排気ガス浄化装置本体）を設置する円筒形のハウジング１３と、排気ガスを排出する排出口１４が設けられるリアコーン部１５（排出部）とにより構成されている。すなわち、ハウジング１３の上流側にハウジング１３の一部をなすフロントコーン部１１が形成されており、ハウジング１３の下流側にハウジング１３の一部をなすリヤコーン部１５が設置されている。

フロントコーン部１１の排気ガスの導入口１０は、エンジンから排出される排気ガスが通る排気通路において、円筒部分（以下、フロントコーン円筒部１５という）の上流側の端部にある。このフロントコーン円筒部１６は、ハウジング１３の中心より上方側にずれた位置に設けられている。また、リヤコーン部１５の排気ガスの排出口１４は円筒部分（以下、リヤコーン円筒部１７という）の上流側の端部にある。

このリヤコーン円筒部１５は、ハウジング１３の中心より下方側にずれた位置に設けられている。さらに、リヤコーン円筒部１７上方のリヤコーン部１５には凹部１５ｂが形成され、ＤＰＦ１２の中心の温度を測定する温度センサ１８がこの凹部１５ｂに設置されている。温度センサ１８からは配線１９が引き出されており、この配線１９はＥＣＵ（図示省略）等へ接続されている。この温度センサ１８の取付構造については後程詳述する。

図２に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の排出口側から見た側面図を示す。図２に示すように、排出口側から見た場合、破線で示す導入口１０が設けられた位置に対して、排出口１４の設けられる位置は、ハウジング１３の径方向の略中心を基準として導入口１０とは逆側に設けられている。

このように、本実施形態では、排出口１４側から見た場合、導入口１０が右上側に位置し、排出口１４が左下側に位置する構造となっているが、導入口１０と排出口１４との位置関係は、ハウジング１３の径方向の略中心を基準として逆側となる関係を満たしていれば良い。すなわち、導入口１０と排出口１４の設置位置は、ハウジング１３の略中心を基準とした上下方向、又は、左右方向などの位置としても良い。

次に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の構造について説明する。図３に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の断面図を示す。なお、この図３は、図１に示すハウジング１３とリヤコーン部１５との接続部付近を拡大したものである。

図３に示すように、リヤコーン円筒部１７上方のリヤコーン部１５には、ハウジング１３の径方向の中心を基準として排出口１４とは逆側に形成される凹部１５ｂには、ＤＰＦ１２の径方向の中心付近の温度を測定する温度センサ１８が設置されている。温度センサ１８は、排気ガス処理装置１の内部側にある部分の先端が実際に温度を測定する測定部１８ａとなっている。

図４に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の平面図を示す。図２及び４に示すように、温度センサ１８が設置されている部分は底部が円形の凹部１５ｂとなっている。図３に示すように、この凹部１５ｂの最も排気の上流側に位置する部分１５ｃは、温度センサ１８の測定部１８ａよりも排気の下流側に位置している。つまり、測定部１８ａの上流側には凹部１５ｂが位置してないため、測定部１８ａは凹部１５ｂの構造による排気の流れに影響を受けることがない。このため、測定部１８ａはＤＰＦ１２の内部の状態を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。

図３には、本実施形態に係る排気ガス浄化装置の温度分布状態を示す。ＤＰＦ１３の中心を最も高温の領域とし、中心からの温度差を示している。センサの取付構造は、図３に示す温度分布からも分かるように、測定部１８ａは、中心と温度のほぼ変わらない領域である−２０℃以内の領域内に届いているため、ＤＰＦ１３の径方向の中心付近の温度を正確に測定することができる。

本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、ＤＰＦ１３内に捕捉した微粒子を除去する再生手段を備えている。再生手段については公知であるためここでは詳しく説明しないが、ＤＰＦを加熱する加熱手段や、ＤＰＦに燃料を供給して微粒子を燃焼させる再生方法が存在する。

図５に、本実施形態に係る排気ガス浄化装置と従来の排気ガス浄化装置において、ＤＰＦ１３内に捕捉した微粒子を除去するための燃焼（以下、再生と呼ぶ）時における時間の経過に対する測定温度を示す。図５に示すように、再生を行った場合、従来の排気ガス浄化装置では、Ａで示すように、測定された温度は実際よりも大幅に低い値となっており、さらに、時間の経過に対する温度の変化は、実際にはピークのある形状となっているにも拘らず、ピークのない鈍った形状となっており、温度のピーク発生は、ＤＰＦの実際の温度やＢに比べ、遅れて発生する。

これに比べ本実施形態に係る排気ガス浄化装置では、Ｂで示すように、測定した温度がＤＰＦ１２（図１参照）の実際の径方向の中心付近の温度と略同等となり、さらに、時間の経過に対する温度の変化が実際の温度の変化と略同様な形状となっている。すなわち、本実施形態に係る排気ガス浄化装置は、ＤＰＦ１２の中心の温度を正確に、しかも、時間的に遅れることなく測定することが可能となっている。

このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置によれば、ＤＰＦ１２と、ＤＰＦ１２を収容するハウジング１３と、ハウジング１３の一部をなし径方向の中心からずれた位置に向けて配置される導入口１０を有する導入部１１と、ＤＰＦ１２を挟んで導入口１０とは逆側に位置してハウジング１３の一部をなすと共に、ＤＰＦ１２の径方向の中心を基準として導入口１０とは逆側に配置された排出口１４を有する排出部１５と、排出部１５に設けられ排気ガス浄化装置１の径方向の中心を基準として排出口１４とは逆側に形成した凹部１５ｂと、凹部１５ｂに取付けられハウジング１３内部の状態を測定する温度センサ１８とを備えたことにより、排気ガス浄化装置１のハウジング１３内部の最も過酷な条件となる部分の温度を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。これにより、排気ガス浄化装置１の内部のＤＰＦ１２の破損を未然に防ぐことができる。

また、温度センサ１８の測定部１８ａは、凹部１５ｂのうち最も上流側に位置する部分より、排気通路の上流側に位置することにより、測定部１８ａが凹部１５ｂによる排気の流れの影響を受けることがないため、ハウジング１３内部のＤＰＦ１２の温度を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。これにより、ＤＰＦ１２の破損を未然に防ぐことができる。

また、測定部１８ａは、排気ガス浄化装置１の径方向における中心の状態を測定することにより、排気ガス浄化装置１内部のＤＰＦ１２の径方向における中心の温度を、正確に、かつ、遅延なく測定することができる。これにより、ＤＰＦ１２の破損を未然に防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の断面図である。本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の断面図である。本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部の平面図である。本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置と従来の排気ガス浄化装置の強制再生時の時間の経過に対する測定温度を示した図である。

符号の説明

１排気ガス浄化装置
１０導入口
１１フロントコーン部（導入部）
１２ＤＰＦ（排気ガス浄化装置本体）
１３ハウジング
１４排出口
１５リヤコーン部（排出部）
１５ｂ凹部
１６フロントコーン円筒部
１７リヤコーン円筒部
１８温度センサ
１８ａ測定部
１９配線

Claims

エンジンの排気通路に設けられ前記エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置本体と、
前記排気ガス浄化装置本体を収容するハウジングと、
前記ハウジングの一部をなし前記排気ガス浄化装置の径方向の中心からずれた位置に向けて配置される導入口を有する導入部と、
前記排気ガス浄化装置本体を挟んで前記導入口とは逆側に位置して前記ハウジングの一部をなすと共に、前記排気ガス浄化装置本体の径方向の中心を基準として前記導入口とは逆側に配置された排出口を有する排出部と、
前記排出部に設けられ前記排気ガス浄化装置の径方向の中心を基準として前記排出口とは逆側に形成された凹部と、
該凹部に取付けられ前記ハウジング内部の状態を測定するセンサと
を備えた
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記センサの測定部は、前記凹部のうち最も上流側に位置する部分より、排気の上流側に位置する
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１又は請求項２に記載の排気ガス浄化装置において、
前記測定部は、前記排気ガス浄化装置の径方向における中心の状態を測定する
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記センサは、温度を測定する温度センサである
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記排気ガス浄化装置は、排気ガス中の微粒子を除去するＤＰＦである
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。