JP2009103068A

JP2009103068A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2009103068A
Application number: JP2007276248A
Authority: JP
Inventors: 則行 ▲高▼橋; Noriyuki Takahashi; Minoru Kowada; 稔小和田
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP5112815B2

Abstract

【課題】酸化触媒等の排気浄化触媒に導入される排気ガスの流速分布の均一化と低圧損化を良好に保ちながらケーシングのコンパクト化を実現して車両への搭載性を改善する。
【解決手段】排気管３の途中に介装したケーシング４内に、排気ガス６を通過させて浄化する排気浄化触媒を成す酸化触媒２と、該酸化触媒２の入側で排気ガス６の流れを拡散せしめる分散板５とを備えた排気浄化装置に関し、前記分散板５を酸化触媒２側へ向けて中央部分９を張り出すようにした擂鉢状に形成し、前記ケーシング４の入側に装備されて排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を前記分散板５の中央部分９に突き当たる位置まで延在し且つそのケーシング４内に入り込んだ部位に多数の散気孔７ａを開口する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

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、炭素質から成る煤分と、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は、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。

前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等の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、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁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、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の採用が検討されている。

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。

ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタ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の再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。

そこで、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を別途配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。

つまり、パティキュレートフィルタより上流側で添加された燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの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の再生化が図られることになる。

この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加することで排気ガス中に燃料を添加すれば良い。

図２に示す如く、このようなパティキュレートフィルタ１を前段の酸化触媒２と一緒に排気管３の途中に装備するにあたっては、該排気管３の途中に介装したケーシング４内に、前段の酸化触媒２とパティキュレートフィルタ１とを直列に配置して収容せしめ、多数の散気孔５ａを有する円盤状の分散板５を前記酸化触媒２の入側に排気ガス６の流れ方向と直角に配置するようにしている。

また、前記ケーシング４の入側には、上流側の排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を装備して前記分散板５の中央部分に突き当たる位置まで延在せしめ、この入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位に、多数の散気孔７ａを開口するようにしてあり、上流側の排気管３から導いた排気ガス６が入口パイプ７の各散気孔７ａ及び分散板５の各散気孔５ａを介し拡散されて酸化触媒２の入側端面に導かれるようになっている。

尚、このような前段の酸化触媒２とパティキュレートフィルタ１との配置状態について技術開示した先行技術文献情報としては、例えば、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１等がある。
特開２００４−２２５６５７号公報

しかしながら、従来においては、酸化触媒２に導入される排気ガス６の流速分布の均一化と低圧損化を実現するため、分散板５から酸化触媒２の入側端面までの距離Ｌ₁と、ケーシング４の前端（ケーシング４の分散板５より前方の部分を構成している鏡板８の最前端）から分散板５までの距離Ｌ₂とを十分に長く確保する必要があったが、これらの距離Ｌ₁，Ｌ₂を長く確保していたことがケーシング４のコンパクト化を阻む一要因を成しており、車両への搭載性を改善するべくケーシング４のコンパクト化を実現することが望まれている。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、酸化触媒等の排気浄化触媒に導入される排気ガスの流速分布の均一化と低圧損化を良好に保ちながらケーシングのコンパクト化を実現して車両への搭載性を改善することを目的としている。

本発明は、排気管の途中に介装したケーシング内に、排気ガスを通過させて浄化する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の入側で排気ガスの流れを拡散せしめる分散板とを備えた排気浄化装置において、前記分散板を排気浄化触媒側へ向けて中央部分を張り出すようにした擂鉢状に形成し、前記ケーシングの入側に装備されて排気管からの排気ガスを導き入れる入口パイプを前記分散板の中央部分に突き当たる位置まで延在し且つそのケーシング内に入り込んだ部位に多数の散気孔を開口したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、分散板が排気浄化触媒側へ向けて中央部分を張り出すようにした擂鉢状に形成されているので、同じ流路断面内でも従来の円盤状の分散板と比較して面積が大きく確保されることになり、散気孔を増やして開口率を上げることで分散性の向上と圧損の低下が図られる。

しかも、分散板の中央部分が排気浄化触媒に近づくものの、外周側に向かうにつれて排気浄化触媒から離間して十分な距離が確保されるようになっており、分散板が擂鉢状となっていることにより排気ガスの通過方向が外周側に向けられて外周側への拡散が促されるようにもなっているので、このような作用によっても排気ガスの分散性が向上されることになる。

この結果、分散板から排気浄化触媒の入側端面までの距離を従来より短縮しても、排気浄化触媒に導入される排気ガスの流速分布の均一化と低圧損化を従来と同程度に維持することが可能となる。

また、ケーシングの前端から分散板までの距離を従来より短くしても、分散板の中央部分が排気浄化触媒側へ向けて張り出しているので、この中央部分に突き当たる位置まで延在する入口パイプを比較的長く保つことが可能となり、該入口パイプにおける散気孔の数を極力減らさないようにして開口率を従来と同程度に維持することが可能となる。

更に、本発明においては、入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位に、排気浄化触媒側へ向けて徐々に縮径するテーパ形状を付しておくことが好ましく、このようにすれば、分散板の中央部分に対して突き当たる入口パイプの先端部の径が小さくなるので、これに合せて分散板の中央部分の面積を縮小することが可能となり、分散板のより多くの部分をテーパ曲面として面積を増やし、開口率の更なる向上に寄与せしめることが可能となる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、酸化触媒等の排気浄化触媒に導入される排気ガスの流速分布の均一化と低圧損化を良好に保ちながらケーシングのコンパクト化を実現することができ、これにより車両への搭載性を従来より大幅に改善することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、入口パイプの先端部の径を小さくして分散板の中央部分の面積を縮小することができるので、分散板のより多くの部分をテーパ曲面として面積を増やし、開口率の更なる向上に寄与せしめることができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、先に説明した図２のものと略同様に、排気管３の途中に介装したケーシング４内に、前段の酸化触媒２（排気ガスを通過させて浄化する排気浄化触媒）とパティキュレートフィルタ１とを直列に配置すると共に、前記酸化触媒２の入側で排気ガス６の流れを拡散せしめる分散板５を備えた排気浄化装置に関し、前記分散板５を酸化触媒２側へ向けて中央部分９を張り出すようにした擂鉢状に形成し、前記ケーシング４の入側には、上流側の排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を装備して前記分散板５の中央部分９に突き当たる位置まで延在せしめ、この入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位に、酸化触媒２側へ向けて徐々に縮径するテーパ形状を付した上で多数の散気孔７ａを開口するようにしてある。

而して、このように構成すれば、分散板５が酸化触媒２側へ向けて中央部分９を張り出すようにした擂鉢状に形成されているので、同じ流路断面内でも従来の円盤状の分散板５と比較して面積が大きく確保されることになり、散気孔５ａを増やして開口率を上げることで分散性の向上と圧損の低下が図られる。

しかも、分散板５の中央部分９が酸化触媒２に近づくものの、外周側に向かうにつれて酸化触媒２から離間して十分な距離Ｌ₁が確保されるようになっており、分散板５が擂鉢状となっていることにより排気ガス６の通過方向が外周側に向けられて外周側への拡散が促されるようにもなっているので、このような作用によっても排気ガス６の分散性が向上されることになる。

この結果、分散板５から酸化触媒２の入側端面までの距離Ｌ₁（ここに図示している例では、酸化触媒２の入側端面から最も離間した分散板５の背面位置を該分散板５の位置として規定しており、これは従来の図２においても同じように規定している）を従来より短縮しても、酸化触媒２に導入される排気ガス６の流速分布の均一化と低圧損化を従来と同程度に維持することが可能となる。

また、ケーシング４の前端（ケーシング４の分散板５より前方の部分を構成している鏡板８の最前端）から分散板５までの距離Ｌ₂を従来より短くしても、分散板５の中央部分９が酸化触媒２側へ向けて張り出しているので、この中央部分９に突き当たる位置まで延在する入口パイプ７を比較的長く保つことが可能となり、該入口パイプ７における散気孔７ａの数を極力減らさないようにして開口率を従来と同程度に維持することが可能となる。

従って、上記形態例によれば、距離Ｌ₁，距離Ｌ₂を従来より短くしても、酸化触媒２に導入される排気ガス６の流速分布の均一化と低圧損化を良好に保ちながらケーシング４のコンパクト化を実現することができ、これにより車両への搭載性を従来より大幅に改善することができる。

更に、本形態例においては、入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位に、酸化触媒２側へ向けて徐々に縮径するテーパ形状を付したことによって、分散板５の中央部分９に対して突き当たる入口パイプ７の先端部の径が小さくなり、これに合せて分散板５の中央部分９の面積を縮小することができるので、分散板５のより多くの部分をテーパ曲面として面積を増やし、開口率の更なる向上に寄与せしめることができる。

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、排気管途中のケーシング内に収容される排気浄化触媒は、必ずしもパティキュレートフィルタの前段に付帯装備される酸化触媒に限定されるものではなく、パティキュレートフィルタ自体を担体とした酸化触媒であっても良いし、ＮＯx吸蔵還元触媒、選択還元型触媒、三元触媒等といった様々な触媒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。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。従来例を示す断面図である。

符号の説明

２酸化触媒（排気浄化触媒）
３排気管
４ケーシング
５分散板
６排気ガス
７入口パイプ
７ａ散気孔
９中央部分

Claims

排気管の途中に介装したケーシング内に、排気ガスを通過させて浄化する排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の入側で排気ガスの流れを拡散せしめる分散板とを備えた排気浄化装置において、前記分散板を排気浄化触媒側へ向けて中央部分を張り出すようにした擂鉢状に形成し、前記ケーシングの入側に装備されて排気管からの排気ガスを導き入れる入口パイプを前記分散板の中央部分に突き当たる位置まで延在し且つそのケーシング内に入り込んだ部位に多数の散気孔を開口したことを特徴とする排気浄化装置。
入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位に、排気浄化触媒側へ向けて徐々に縮径するテーパ形状を付したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。