JP2010127125A - Exhaust emission control device of diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するとともに、この捕集したパティキュレートを燃焼除去する排ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that collects particulates contained in exhaust gas of a diesel engine and burns and removes the collected particulates.
従来、この種の排ガス浄化装置として、エンジンの排気マニホルドに接続された排気管にパティキュレート捕集器が設けられ、捕集器内のうち排ガス下流側にパティキュレートフィルタが収容され、捕集器内のうち排ガス上流側に酸化触媒が収容され、更にエンジンの各気筒毎に搭載された電子制御蓄圧式インジェクタが電磁弁により噴射量及び噴射時期が調整されて各気筒にそれぞれ燃料を噴射するように構成されたエンジンの排ガス浄化装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この排ガス浄化装置では、フィルタに所定量以上のパティキュレートが捕集されたことを圧力センサが検出し、圧力センサの検出出力に基づいてコントローラが気筒の排気弁の閉止直前に気筒に燃料を噴射するように電磁弁を制御するように構成される。 Conventionally, as this type of exhaust gas purification device, a particulate collector is provided in an exhaust pipe connected to an exhaust manifold of an engine, and a particulate filter is accommodated in the exhaust gas downstream side of the collector, and the collector Among them, an oxidation catalyst is accommodated on the exhaust gas upstream side, and an electronically controlled accumulator that is installed in each cylinder of the engine adjusts an injection amount and an injection timing by a solenoid valve so that fuel is injected into each cylinder. An exhaust gas purification device for an engine configured in (1) is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this exhaust gas purification device, the pressure sensor detects that a predetermined amount or more of particulates has been collected in the filter, and the controller injects fuel into the cylinder immediately before closing the exhaust valve of the cylinder based on the detection output of the pressure sensor. Configured to control the solenoid valve.
このように構成されたエンジンの排ガス浄化装置では、パティキュレート捕集器内に排ガス上流側から酸化触媒及びパティキュレートフィルタを順に収容し、コントローラが圧力センサの検出出力に基づいて気筒の排気弁の閉止直前に気筒に燃料を噴射するように電子制御蓄圧式インジェクタの電磁弁を制御するので、燃料が未燃のまま捕集器内に流入し、酸化触媒にて酸化されて燃焼する。この結果、高温になった排ガスがフィルタに流入するので、フィルタに捕集されたパティキュレートが燃焼してフィルタが再生されるようになっている。
しかし、上記従来の特許文献1に示されたエンジンの排ガス浄化装置では、通常パティキュレートフィルタ1個に対してフィルタ再生のための酸化触媒を1個用いており、また酸化触媒の直径はフィルタの直径とほぼ同一に形成されていたため、貴金属の酸化触媒への担持量も多くなって酸化触媒の製造コストを押し上げる問題点があった。また貴金属の価格変動が激しく、現今、貴金属が高額となってきており、酸化触媒の製造コストを更に押上げる問題点もあった。このため、フィルタの排ガスの流通方向に対する直交面での断面積をS1とし、酸化触媒の排ガスの流通方向に対する直交面での断面積S2とし、酸化触媒の断面積S2をフィルタの断面積S1に対して小さくしていったとき、フィルタに堆積したパティキュレートを全て燃焼できる酸化触媒の最小の断面積S2が0.8S1であることが分かった。即ち、酸化触媒の断面積S2をフィルタの断面積S1より20%小さくしても、フィルタに堆積したパティキュレートを全て燃焼できることが分かった。しかし、酸化触媒の断面積S2をフィルタの断面積S1に対して20%を越えて更に小さくすると、フィルタの外周付近に酸化触媒で加熱された排ガスが流れず、この部分にパティキュレートが溜まり過ぎると、フィルタの再生時にこのパティキュレートが一気に燃焼してフィルタが極めて高温になり、フィルタに溶損やクラック等が発生するおそれがあった。また酸化触媒の断面積S2をフィルタの断面積S1より20%小さくしても、フィルタ1個に対して酸化触媒を1個用いた場合、フィルタの再生時にフィルタの排ガス下流側端部中央が極めて高温になるため、この部分がフィルタの溶損やクラックの発生の起点になる問題点もあった。 However, the conventional exhaust gas purification apparatus for an engine disclosed in Patent Document 1 normally uses one oxidation catalyst for regenerating a filter for one particulate filter, and the diameter of the oxidation catalyst is equal to that of the filter. Since it was formed almost the same as the diameter, there was a problem that the amount of noble metal supported on the oxidation catalyst was increased and the production cost of the oxidation catalyst was increased. In addition, the price fluctuations of precious metals are severe, and precious metals are now becoming expensive, raising the problem of further raising the production cost of the oxidation catalyst. Therefore, the cross-sectional area in an orthogonal plane to the flow direction of the exhaust gas filter and S 1, the sectional area S 2 of an orthogonal plane to the flow direction of the exhaust gas of the oxidation catalyst, cross sectional area S 2 of the oxidation catalyst of the filter As the area S 1 was reduced, it was found that the minimum cross-sectional area S 2 of the oxidation catalyst capable of burning all the particulates deposited on the filter was 0.8S 1 . That is, it was found that even if the cross-sectional area S 2 of the oxidation catalyst is made 20% smaller than the cross-sectional area S 1 of the filter, all the particulates deposited on the filter can be burned. However, if the cross-sectional area S 2 of the oxidation catalyst is further reduced by more than 20% with respect to the cross-sectional area S 1 of the filter, the exhaust gas heated by the oxidation catalyst does not flow in the vicinity of the outer periphery of the filter, and particulates are present in this portion. If too much is accumulated, the particulates burn at a time when the filter is regenerated, and the filter becomes extremely hot, and there is a possibility that the filter may be melted or cracked. Even if the cross-sectional area S 2 of the oxidation catalyst is 20% smaller than the cross-sectional area S 1 of the filter, when one oxidation catalyst is used for one filter, the center of the exhaust gas downstream end of the filter is regenerated. However, since this temperature becomes extremely high, there is also a problem that this portion becomes a starting point for the occurrence of melting damage and cracks in the filter.
本発明の第1の目的は、酸化触媒への貴金属の担持量を低減することができる、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。本発明の第2の目的は、フィルタの排ガス下流側端部中央がフィルタの溶損やクラックの発生の起点になるのを防止できる、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を提供することにある。 A first object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine that can reduce the amount of noble metal supported on an oxidation catalyst. A second object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine that can prevent the center of the exhaust gas downstream side end of the filter from becoming a starting point for occurrence of melting damage and cracks in the filter.
請求項1に係る発明は、図1及び図2に示すように、ディーゼルエンジン11の排気通路12に設けられエンジン11の排ガス中に供給された燃料ミストを酸化して排ガスの温度を上昇させる酸化触媒16と、酸化触媒より排ガス下流側の排気通路12に設けられ排ガス中のパティキュレートを捕集しかつこの捕集されたパティキュレートが酸化触媒16で昇温された排ガスの熱により燃焼除去されるパティキュレートフィルタ17とを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置の改良である。その特徴ある構成は、長さ75mm以上の円筒状の酸化触媒16が4個以上設けられ、フィルタ17の排ガスの流通方向に対して直交する面での断面積をS1とするとき、4個以上の酸化触媒16の排ガスの流通方向に対して直交する面での各断面積を合計した総断面積S2が0.5S1≦S2<0.8S1であるところにある。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明であって、更に図1及び図2に示すように、4個以上の酸化触媒16が円筒状の触媒ケース13の中心に対して点対称に配置されたことを特徴とする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the invention according to claim 1 oxidizes fuel mist provided in the
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, and further, as shown in FIGS. 1 and 2, four or
請求項1に係る発明では、酸化触媒出口での高温の排ガスの拡散現象分だけ酸化触媒の断面積を小さくすることにより、4個以上の酸化触媒の総断面積S2をフィルタの断面積S1に対して0.5S1≦S2<0.8S1の範囲内で小さくしたので、酸化触媒への貴金属の担持量を低減することができるとともに、パティキュレートフィルタの溶損やクラック等の発生を防止できる。また請求項2に係る発明では、4個以上の酸化触媒を円筒状の触媒ケースの中心に対して点対称に配置したので、フィルタの再生時にフィルタの排ガス下流側端部中央が極めて高温になることを回避することができる。この結果、フィルタの排ガス下流側端部中央がフィルタの溶損やクラックの発生の起点になるのを防止できる。 In the invention according to claim 1, by reducing the cross-sectional area of the oxidation catalyst by the diffusion phenomenon of the high-temperature exhaust gas at the oxidation catalyst outlet, the total cross-sectional area S 2 of four or more oxidation catalysts is reduced to the cross-sectional area S of the filter. Since it is reduced within the range of 0.5S 1 ≦ S 2 <0.8S 1 with respect to 1 , it is possible to reduce the amount of noble metal supported on the oxidation catalyst, and to prevent melting or cracking of the particulate filter. Occurrence can be prevented. In the invention according to claim 2, since four or more oxidation catalysts are arranged point-symmetrically with respect to the center of the cylindrical catalyst case, the center of the exhaust gas downstream end of the filter becomes extremely hot during regeneration of the filter. You can avoid that. As a result, the center of the exhaust gas downstream side end of the filter can be prevented from becoming a starting point for the occurrence of melting damage or cracks in the filter.
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
<第1の実施の形態>
図1に示すように、車両に搭載されたディーゼルエンジン11のシリンダの排気ポートには排気通路12、即ち排気マニホルド12aを介して排気管12bが接続される。上記排気管12bには、排ガス上流側から順に触媒ケース13及びフィルタケース14が設けられる。触媒ケース13には酸化触媒16が収容され、フィルタケース14にはパティキュレートフィルタ17が収容される。上記酸化触媒16はこの実施の形態ではハニカム状のモノリス触媒であり、排ガスの流通方向に規則正しい断面形状(正方形、三角形、六角形など)であって両端が開口した複数の孔(セル路)を有するコージェライト製のハニカム担体にPt等の貴金属を担持して構成される。また上記フィルタ17はこの実施の形態ではハニカムフィルタである。このフィルタ17は排ガスが通過可能であってパティキュレートが通過不能であるコージェライト製の多孔質の隔壁17aで仕切られた円形断面を有する。これらの隔壁17aにより多数の互いに平行に形成された貫通孔17bの相隣接する入口部17cと出口部17dが、排ガス及びパティキュレートの双方が通過不能である封止壁17eにより交互に封止される。このフィルタ17では、フィルタ17の入口側から導入されたエンジン11の排ガスが多孔質の隔壁17aを通過する際に含有するパティキュレートが濾過された後に出口側から排出されるように構成される。更に触媒ケース13の断面積はフィルタケース14の断面積より約20%程度小さくなるように形成される。触媒ケース14の後端はコーン状の連結ケース18を介してフィルタケース14の前端に連通接続される。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, an
ここで、ハニカム状の酸化触媒16のセル路内での燃料ミストの動き及び酸化反応について説明する。軽油の燃料ミストの粒径(ミクロンオーダ)はガスの粒径に比べて大きいため、この燃料ミストはガスに比べて質量も大きい。このため微粒子が熱運動する媒質(空気や水等)の分子との不規則な衝突によって引き起こされる現象であるとするブラウン運動の理論によると、燃料ミストが酸化触媒16のセル壁に接触する確率は極めて低くなる。また燃料ミストが酸化触媒16のセル壁に接触することにより、燃料ガスが酸化触媒16に担持された貴金属粒子上で酸素と反応して酸化される。従って、酸化触媒16のセル路内での燃料ミストの酸化反応は通常の空間速度(SV)の化学反応とは異なる。また実験によると、燃料ミストの酸化反応は酸化触媒16のセル路の長さに比例して増えるけれども、セル路の内径が大きくかつセル路の長さが短い場合には燃料ミストの反応が少なくなる傾向がある。このため燃料ミストがセル壁に接触する機会を増やす策を講じれば、燃料ミストの酸化反応が進むと考えられる。また燃料ミストの粒径はミクロンオーダと比較的大きいので、燃料ミストはセル壁への衝突と拡散を繰返しながら反応すると考えられる。
Here, the movement of the fuel mist and the oxidation reaction in the cell path of the honeycomb-
酸化触媒16のセル路内での燃料ミストの流れを考える。セル路が短い場合、燃料ミストのセル路内での流れは、セル路内部であってセル路入口近傍で乱流となるけれども、その後は層流となる。一方、セル路が長い場合、燃料ミストのセル路内での流れは、セル路内部であってセル路入口近傍で乱流となるけれども、その後は層流となるとともに所定のピッチで旋回流(螺旋流)が発生する。この旋回流(螺旋流)が発生するのは次の理由に基づく。燃料ミストを含む流れがセル路内で層流となっても、セル路の壁面近傍では、この流れが壁面に接触して渦が発生しており、これらの渦のうち定在波に同調する渦が残存する。またセル路が長いため、同調渦が徐々に大きくなる。従って、セル路の長さ及び内径を設定することにより同調渦が発生する。具体的には、セル路の内径をdとすると、セル路の長さを20d〜30d以上にすれば、燃料ミストに旋回流(螺旋流)が発生することが分かった。
Consider the flow of fuel mist in the cell path of the
上述のことから次のことが分かる。燃料ミストは、酸化触媒16のセル路入口部では乱流となってセル壁に衝突した後に、一旦層流となるけれども、セル路の途中からセル路に同調した旋回流となり、この遠心力により燃料ミストがセル壁に進んで衝突する。衝突した燃料ミストの一部が反応し、残部が拡散し再び遠心力によりセル壁に衝突する。この衝突、拡散、衝突を繰返すことによって、酸化触媒16のセル路の長さに比例する形で燃料ミストが酸化反応する。なお、仮に空間速度(SV)が大きくなっても、セル路内の流速が増すと、遠心力も流速の2乗で増すので、燃料ミストのセル壁との衝突回数はあまり減少しない。
From the above, the following can be understood. The fuel mist becomes a turbulent flow at the inlet of the cell path of the
一方、エンジン11のシリンダにはポスト噴射が行われる。ポスト噴射とは、エンジン11のシリンダ内に主噴射より遅れて燃料(軽油)を噴射することであり、排気バルブが開く瞬間に燃料を噴射される。このポスト噴射された燃料はシリンダ内に極めて短い時間しかおらず、シリンダ内の高温かつ高圧の排ガスがシリンダから流出するときに、燃料ミストとなって上記排ガス流に乗るため、シリンダ内で燃焼する量よりも未燃のままシリンダから排出される量の方が多い。このため、上記燃料ミストは排気マニホルド12aを通って排気管12bに流入する。上記酸化触媒16は排ガス中に供給された燃料ミストを酸化して排ガスの温度を上昇させる機能を有し、フィルタ17は排ガス中のパティキュレートを捕集する機能を有する。なお、フィルタ17により捕集されてフィルタ17に堆積したパティキュレートは、所定温度以上(250℃以上)の排ガスの熱により燃焼除去されるように構成される。なお、上記ポスト噴射は、図示しないコントローラがエンジン回転センサ及びエンジン負荷センサの各検出出力に基づいてフィルタ17へのパティキュレートの堆積量を積算してこの堆積量が所定量以上になったことを検出したときに行われるように構成される。
On the other hand, post injection is performed on the cylinder of the engine 11. The post-injection is to inject fuel (light oil) into the cylinder of the engine 11 later than the main injection, and the fuel is injected at the moment when the exhaust valve is opened. This post-injected fuel has a very short time in the cylinder, and when the high-temperature and high-pressure exhaust gas in the cylinder flows out of the cylinder, it becomes a fuel mist and rides on the exhaust gas flow, so it burns in the cylinder. The amount discharged from the cylinder without burning is larger than the amount. Therefore, the fuel mist flows into the
長さ75mm以上、好ましくは90〜110mmの円筒状の酸化触媒16が4個以上設けられる。またフィルタ17の排ガスの流通方向に対して直交する面での断面積をS1とするとき、4個以上の酸化触媒16の排ガスの流通方向に対して直交する面での各断面積を合計した総断面積S2が0.5S1≦S2<0.8S1、好ましくは0.7S1≦S2<0.8S1である。更に酸化触媒16は、この実施の形態では、円筒状の触媒ケース13内に4個収容される(図2)。これらの酸化触媒16は触媒ケース13の中心に対して点対称に配置される、即ち4個の酸化触媒16は触媒ケース13の中心に対して90度ずつずらして等間隔に配置される。ここで、酸化触媒16の長さを75mm以上に限定したのは、75mm未満では実験的に燃料ミストが壁に接触せずに通過する確率が高くなって酸化反応時間の不足により燃料ミスト(HCミスト含む。)が酸化不足となるからである。酸化触媒16の長さの好ましい範囲の上限値を110mmに限定したのは、110mmを越えると大型化して車両への搭載が難しくなりまた酸化反応時間が比較的長くなって燃料ミスト(HCミスト含む。)の大部分が既に酸化されており更なる酸化を期待できないからである。また、酸化触媒16の個数を4個以上に限定したのは、3個以下ではフィルタ17の外周付近に酸化触媒16で加熱された排ガスが流れない部分が生じてしまい、この部分に堆積したパティキュレートを燃焼除去できないからである。更に、酸化触媒16の総断面積S2を0.5S1≦S2<0.8S1の範囲内に限定したのは、0.5S1未満では実験的にパティキュレートの燃焼残りが多くなるとともにフィルタ17の外周付近に酸化触媒16で加熱された排ガスが流れない部分が生じてしまい、この部分に堆積したパティキュレートを燃焼除去できず、0.8S1以上では酸化触媒16への貴金属の担持量が従来より増大してしまうからである。
Four or more
なお、酸化触媒16の個数は9個以下であることが好ましい。ここで、酸化触媒16の個数を9個以下に限定したのは、9個を越えると酸化触媒16への貴金属の担持量が従来と同等になってしまい、酸化触媒16の製造コストを低減するメリットがなくなってしまうからである。また、図1の符号19,19は4個の酸化触媒16を触媒ケース13の中心に対して点対称の位置に位置決めするための4個の透孔19a,19aがそれぞれ形成されたSUS(ステンレス鋼)製の一対のセパレータであり、符号20は酸化触媒16を1個ずつ収容可能な筒体である。筒体20の一端は一方のセパレータ19の透孔19aに挿着され、筒体20の他端は他方のセパレータ19の透孔19aに挿着される。これにより筒体20は一対のセパレータ19,19間に掛け渡される。筒体の内径は酸化触媒の外径より大きく形成され、筒体20内周面と酸化触媒16外周面との空間に触媒用シール材21が充填される。この触媒用シール材21はセラミック繊維(例えばアルミナ繊維)により形成される。更に符号22はフィルタ17の外周面とフィルタケース14の内周面との間の空間に充填されたSUS(ステンレス鋼)ニット製のフィルタ用シール材である。
The number of
このように構成されたディーゼルエンジン11の排ガス浄化装置の動作を説明する。エンジン11が始動すると、エンジン11の排ガス中のパティキュレートがパティキュレートフィルタ17により捕集され、このフィルタ17に堆積する。コントローラがエンジン回転センサ及びエンジン負荷センサの各検出出力に基づいてフィルタ17へのパティキュレートの堆積量を積算して、この堆積量が所定量以上になったことを検出すると、コントローラは燃料噴射装置(図示せず)を制御して、エンジン11のシリンダに燃料をポスト噴射する。これにより燃料ミストが排気マニホルド12a及び排気管12bを通って酸化触媒16に流入するので、上記燃料ミストが酸化触媒16で酸化されて排ガスの温度が上昇する。この温度上昇した高温の排ガスが酸化触媒16出口で拡散現象により広がって排出される。このため4個の酸化触媒16の総断面積S2をフィルタ17の断面積S1に対して0.5S1≦S2<0.8S1の範囲内で小さくしても、フィルタ17全体を所定温度以上に略均一に加熱することができるので、フィルタ17に堆積したパティキュレートは速やかに燃焼除去される。この結果、酸化触媒16への貴金属の担持量を従来の酸化触媒より低減することができるとともに、フィルタ17の溶損やクラック等の発生を防止できる。
Operation | movement of the exhaust gas purification apparatus of the diesel engine 11 comprised in this way is demonstrated. When the engine 11 is started, the particulates in the exhaust gas of the engine 11 are collected by the
またこの実施の形態では、4個の酸化触媒16を触媒ケース13の中心に対して点対称に配置したので、フィルタ17の再生時にフィルタ17の排ガス下流側端部中央が極めて高温になることを回避することができる。この結果、フィルタ17の排ガス下流側端部中央がフィルタ17の溶損やクラックの発生の起点になるのを防止できる。更に触媒ケース13内において筒体20内周面と酸化触媒16の外周面との空間に充填された触媒用シール材21として、弾性を有し触媒ケース13の熱変形に追従する高価なタワシ状の金属線材ではなく、弾性を殆ど有せず触媒ケース13の熱変形に殆ど追従しない安価なセラミック繊維(例えばアルミナ繊維)を用いても、各酸化触媒16が従来の酸化触媒より小径であるため、触媒用シール材21のシール性は殆ど損なわれない。
In this embodiment, since the four
<第2の実施の形態>
図3は本発明の第2の実施の形態を示す。図3において図2と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、断面積が同一である7個の酸化触媒56が円筒状の触媒ケース13内に収容される。これらの酸化触媒56は触媒ケース13の中心に対して点対称に配置される。具体的には、1個の酸化触媒56が触媒ケース13の中心に一致するように設置され、残りの6個の酸化触媒56が触媒ケース13の中心に対して60度ずつずらして等間隔に配置される。なお、図3中の符号50は酸化触媒56を1個ずつ収容するための筒体であり、符号59aは筒体50を挿着するためにセパレータ59に形成された透孔である。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
<Second Embodiment>
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. 3, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same components. In this embodiment, seven
このように構成されたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では、7個の酸化触媒56の総断面積S2が第1の実施の形態の4個の酸化触媒の総断面積より若干少なくすることができるとともに、この実施の形態の酸化触媒56でフィルタを加熱した方が、第1の実施の形態の酸化触媒でフィルタを加熱する場合より、フィルタを均一に加熱することができる。上記以外の動作は第1の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine configured in this way, the total cross-sectional area S 2 of the seven
<第3の実施の形態>
図4は本発明の第3の実施の形態を示す。図4において図2と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、第1の実施の形態の酸化触媒より断面積が若干小さい4個のメイン酸化触媒76aと、第1の実施の形態の酸化触媒より断面積が大幅に小さい5個のサブ酸化触媒76bとが円筒状の触媒ケース13内に収容される。即ち、4個のメイン酸化触媒76aと5個のサブ酸化触媒76bにより本実施の形態の酸化触媒76が構成される。4個のメイン酸化触媒76aは触媒ケース13の中心に対して点対称に配置され、5個のサブ酸化触媒76bも触媒ケース13の中心に対して点対称に配置される。具体的には、4個のメイン酸化触媒76aは触媒ケース13の中心に対して90度ずつずらして等間隔に配置される。5個のサブ酸化触媒76bのうち1個のサブ酸化触媒76bが触媒ケース13の中心に一致するように設置され、残りの4個のサブ酸化触媒76bが触媒ケース13の中心に対して90度ずつずらしかつ4個のメイン酸化触媒76aの間にそれぞれ位置するように等間隔に配置される。なお、図4中の符号70aはメイン酸化触媒76aを1個ずつ収容するためのメイン筒体であり、符号70bはサブ酸化触媒76bを1個ずつ収容するためのサブ筒体である。また、図4中の79aはメイン筒体70aを挿着するためにセパレータ79に形成されたメイン透孔であり、符号79bはサブ筒体70bを挿着するためにセパレータ79に形成されたサブ透孔である。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
<Third Embodiment>
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same components. In this embodiment, four
このように構成されたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置では、4個のメイン酸化触媒76aと5個のサブ酸化触媒76bの総断面積S2が第1の実施の形態の4個の酸化触媒の総断面積と略同一にすることができるとともに、この実施の形態の酸化触媒76でフィルタを加熱した方が、第1の実施の形態の酸化触媒でフィルタを加熱する場合より、フィルタを均一に加熱することができる。上記以外の動作は第1の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine configured in this way, the total cross-sectional area S 2 of the four
なお、上記第1〜第3の実施の形態では、ディーゼルエンジンとして車両に搭載されたエンジンを挙げたが、産業機械や船舶等に搭載されるディーゼルエンジンでもよい。また、上記第1〜第3の実施の形態では、エンジンのシリンダへのポスト噴射により燃料ミストを酸化触媒に供給したが、排気通路に燃料噴射ノズルを挿入し、このノズルにポンプ及び燃料タンクを接続し、このノズルから燃料を噴射するように構成してもよい。 In the first to third embodiments, the engine mounted on the vehicle is described as the diesel engine. However, a diesel engine mounted on an industrial machine, a ship, or the like may be used. In the first to third embodiments, the fuel mist is supplied to the oxidation catalyst by post-injection into the engine cylinder. However, a fuel injection nozzle is inserted into the exhaust passage, and a pump and a fuel tank are connected to the nozzle. You may connect and inject a fuel from this nozzle.
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
<実施例1>
図1及び図2に示すように、排気管12bに、排ガス上流側から順に円筒状の触媒ケース13及び円筒状のフィルタケース14を設け、触媒ケース13に4個の酸化触媒16を収容し、フィルタケース14にパティキュレートフィルタ17を収容した。上記4個の酸化触媒16を触媒ケース13の中心に対して点対称に配置した。4個の酸化触媒の長さをそれぞれ90mmとした。またフィルタ17の排ガスの流通方向に対して直交する面での断面積をS1とするとき、4個の酸化触媒16の排ガスの流通方向に対して直交する面での各断面積を合計した総断面積S2を0.6S1(0.15S1×4個)とした。この排ガス浄化装置を実施例1とした。
Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<Example 1>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
<比較例1>
実施例1の4個の酸化触媒に代えて、断面積S2が0.8S1である単一の酸化触媒を触媒ケースに収容したこと以外は実施例1と同一に構成した。この排ガス浄化装置を比較例1とした。
<Comparative Example 1>
Instead of the four oxidation catalysts of Example 1, the same configuration as that of Example 1 was adopted except that a single oxidation catalyst having a cross-sectional area S 2 of 0.8S 1 was accommodated in the catalyst case. This exhaust gas purification apparatus was designated as Comparative Example 1.
<比較試験1及び評価>
実施例1及び比較例1の排ガス浄化装置の酸化触媒から所定温度の排ガスを排出したときのフィルタ内部の温度分布をコンピュータを用いたシミュレーションにより計算した。その結果を図5及び図6に示す。図5及び図6から明らかなように、比較例1のフィルタでは、このフィルタの後端中央部で690℃と極めて高温になったのに対し(図6)、実施例1のフィルタでは、このフィルタの後端中央部から周縁にかけて670℃と略均一に低くなった(図5)。この結果、大径の単一の酸化触媒を用いるよりも、小径の4個の酸化触媒を用いた方がフィルタ内部を均一に加熱できることが分かった。
<Comparative test 1 and evaluation>
The temperature distribution inside the filter when exhaust gas at a predetermined temperature was discharged from the oxidation catalyst of the exhaust gas purifying apparatus of Example 1 and Comparative Example 1 was calculated by simulation using a computer. The results are shown in FIGS. As apparent from FIGS. 5 and 6, the filter of Comparative Example 1 was extremely high at 690 ° C. at the center of the rear end of the filter (FIG. 6), whereas the filter of Example 1 From the central part of the rear end of the filter to the periphery, it became as low as 670 ° C. (FIG. 5). As a result, it was found that the inside of the filter can be heated more uniformly by using four small-diameter oxidation catalysts than by using a single large-diameter oxidation catalyst.
11 ディーゼルエンジン
12 排気通路
13 触媒ケース
16,56,76 酸化触媒
17 パティキュレートフィルタ
11
Claims (2)
長さ75mm以上の円筒状の酸化触媒(16,56,76)が4個以上設けられ、
前記フィルタ(17)の排ガスの流通方向に対して直交する面での断面積をS1とするとき、前記4個以上の酸化触媒(16,56,76)の排ガスの流通方向に対して直交する面での各断面積を合計した総断面積S2が0.5S1≦S2<0.8S1である
ことを特徴とするディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。 An oxidation catalyst (16, 56, 76) provided in the exhaust passage (12) of the diesel engine (11) and oxidizing the fuel mist supplied into the exhaust gas of the engine (11) to increase the temperature of the exhaust gas; Provided in the exhaust passage (12) on the exhaust gas downstream side of the oxidation catalyst (16, 56, 76) to collect the particulates in the exhaust gas, and the collected particulates are the oxidation catalyst (16, 56 , 76), a diesel engine exhaust gas purification device comprising a particulate filter (17) that is combusted and removed by the heat of the exhaust gas heated at
Four or more cylindrical oxidation catalysts (16, 56, 76) with a length of 75 mm or more are provided,
When the cross-sectional area in plane perpendicular to the flow direction of exhaust gas of the filter (17) and S 1, perpendicular to the flow direction of exhaust gas of the four or more oxidation catalysts (16,56,76) An exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine, characterized in that a total cross-sectional area S 2 obtained by summing up the respective cross-sectional areas on the surface to be operated is 0.5S 1 ≦ S 2 <0.8S 1 .
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JP2004167359A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Cataler Corp | Apparatus for cleaning exhaust gas |
JP2005139929A (en) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Cataler Corp | Exhaust emission control device |
JP2008218135A (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Welding equipment for battery |
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