JP2014134122A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014134122A JP2014134122A JP2013001976A JP2013001976A JP2014134122A JP 2014134122 A JP2014134122 A JP 2014134122A JP 2013001976 A JP2013001976 A JP 2013001976A JP 2013001976 A JP2013001976 A JP 2013001976A JP 2014134122 A JP2014134122 A JP 2014134122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- honeycomb
- outer peripheral
- base material
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。詳しくは、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、このフィルタよりも上流に設けられ排気中のガス成分を浄化する排気浄化触媒と、を備える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. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that includes a filter that collects particulate matter in exhaust gas and an exhaust gas purification catalyst that is provided upstream of the filter and purifies gas components in the exhaust gas.
従来、内燃機関の排気通路の上流側にNOx触媒や酸化触媒を設け、下流側にDPFを設けた内燃機関の排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この排気浄化装置では、上流側のNOx触媒や酸化触媒により排気中のNOx、COおよびHCのガス成分を浄化し、下流側のDPFにより排気中の粒子状物質を捕集する。 Conventionally, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine has been proposed in which a NOx catalyst or an oxidation catalyst is provided upstream of the exhaust passage of the internal combustion engine, and a DPF is provided downstream (see, for example, Patent Document 1). In this exhaust purification device, NOx, CO, and HC gas components in the exhaust are purified by the upstream NOx catalyst and oxidation catalyst, and particulate matter in the exhaust is collected by the downstream DPF.
上記DPFでは、捕集された粒子状物質が次第に堆積すると、DPFの上流側と下流側との間で差圧が生じ、出力の低下や燃費の悪化を招く。そのため、上記DPFには、堆積した粒子状物質を燃焼除去し、DPFを再生させるための酸化触媒が担持されている。 In the DPF, when the collected particulate matter gradually accumulates, a differential pressure is generated between the upstream side and the downstream side of the DPF, leading to a decrease in output and a deterioration in fuel consumption. For this reason, the DPF carries an oxidation catalyst for burning and removing the accumulated particulate matter and regenerating the DPF.
しかしながら、DPFの径方向の外周部はガス当りが悪く、再生を行っても粒子状物質の燃え残りが生じ易い。そのため、圧損が増加する結果、出力が低下し、燃費が悪化するという課題があった。 However, the outer peripheral portion of the DPF in the radial direction has poor gas contact, and particulate matter is likely to remain unburned even after regeneration. Therefore, as a result of the increase in pressure loss, there is a problem in that output is reduced and fuel consumption is deteriorated.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、DPFの径方向の外周部における粒子状物質の燃え残りを抑制して圧損の増加を抑制でき、ひいては出力の低下や燃費の悪化を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to suppress an increase in pressure loss by suppressing unburned particulate matter in the outer peripheral portion of the DPF in the radial direction, thereby reducing output and reducing fuel consumption. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that can suppress the above.
上記目的を達成するため本発明は、内燃機関(例えば、後述の内燃機関2)の排気通路(例えば、後述の排気管3)に設けられ、排気中の粒子状物質(PM)を捕集するフィルタ(例えば、後述のフィルタ21)と、前記フィルタよりも上流に設けられ、排気中のガス成分を浄化する排気浄化触媒(例えば、後述の第1触媒,第2触媒)と、を備える排気浄化装置(例えば、後述の排気浄化装置1)であって、前記排気浄化触媒は、排気の流入側端面(例えば、後述の流入側端面11c)から流出側端面(例えば、後述の流出側端面11d)まで延びて排気の流路となる複数のセルと、当該セルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有するハニカム基材(例えば、後述のハニカム基材11)に担持され、前記ハニカム基材の径方向の中心部(例えば、後述の中心部11a)のセルは、前記流入側端面から前記流出側端面まで貫通しており、前記ハニカム基材の径方向の外周部(例えば、後述の外周部11b)のセルには、当該セルを閉塞して排気中の粒子状物質を捕集する粒子状物質捕集部(例えば、後述の粒子状物質捕集部15)が形成されていることを特徴とする排気浄化装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is provided in an exhaust passage (for example, an
本発明では、フィルタの上流に、排気浄化触媒が担持されたハニカム基材を設けた排気浄化装置において、ハニカム基材の径方向の中心部(以下、単に「中心部」という。)のセルを、排気の流入側端面から流出側端面まで貫通させる一方で、ハニカム基材の径方向の外周部(以下、単に「外周部」という。)のセルには、当該セルを閉塞して排気中の粒子状物質を捕集する粒子状物質捕集部を形成する。これにより、上流側のハニカム基材の外周部で粒子状物質を捕集できるため、下流側のDPFの外周部における粒子状物質の流入量を低減できる。従って、DPFの外周部における粒子状物質の燃え残りを抑制でき、圧損の増加を抑制できる。ひいては、出力の低下や燃費の悪化を抑制できる。 In the present invention, in the exhaust gas purification apparatus in which the honeycomb substrate carrying the exhaust gas purification catalyst is provided upstream of the filter, the cell in the radial center of the honeycomb substrate (hereinafter simply referred to as “center”). While the exhaust gas is allowed to penetrate from the inflow side end surface to the outflow side end surface, the cells in the radial outer peripheral portion (hereinafter, simply referred to as “peripheral portion”) of the honeycomb base material are closed and exhausted. A particulate matter collecting part for collecting the particulate matter is formed. Thereby, since the particulate matter can be collected at the outer peripheral portion of the upstream honeycomb substrate, the inflow amount of the particulate matter at the outer peripheral portion of the downstream DPF can be reduced. Therefore, the unburned residue of the particulate matter at the outer periphery of the DPF can be suppressed, and an increase in pressure loss can be suppressed. As a result, a decrease in output and a deterioration in fuel consumption can be suppressed.
この場合、前記ハニカム基材の径方向の中心部には、排気中のガス成分を浄化する第1触媒(例えば、後述の第1触媒)が担持され、前記ハニカム基材の径方向の外周部には、前記第1触媒よりも粒子状物質に対する酸化能が高い第2触媒(例えば、後述の第2触媒)が担持されていることが好ましい。 In this case, a first catalyst (for example, a first catalyst described later) for purifying a gas component in the exhaust is carried at the radial center of the honeycomb substrate, and the radial outer periphery of the honeycomb substrate is supported. It is preferable that a second catalyst (for example, a second catalyst described later) having a higher oxidizing ability with respect to the particulate matter than the first catalyst is supported.
近年、貴金属の使用削減が強く求められている一方で、車両の小型化や低燃費化に伴い、従来よりも排気流量が少ないうえ排気温度が低い。そのため、上流側のNOx触媒や酸化触媒の温度低下を抑制し、これら触媒の早期活性化が求められている。
そこで、この発明によれば、ハニカム基材の中心部には、排気中のガス成分を浄化する第1触媒を担持するとともに、外周部には第1触媒よりも粒子状物質に対する酸化能が高い第2触媒を担持する。これにより、ハニカム基材の外周部で捕集した粒子状物質を第2触媒により燃焼することで、その燃焼熱により中心部の第1触媒の温度低下を抑制でき、早期活性化できる。従って、第1触媒の浄化効率を向上できるため、貴金属量を低減でき、コストを削減できる。
In recent years, there has been a strong demand for reducing the use of precious metals, but with the reduction in size and fuel consumption of vehicles, the exhaust flow rate is lower and the exhaust temperature is lower than before. Therefore, there is a demand for early activation of these catalysts by suppressing the temperature decrease of the upstream NOx catalyst and oxidation catalyst.
Therefore, according to the present invention, the central part of the honeycomb base material carries the first catalyst for purifying the gas component in the exhaust gas, and the outer peripheral part has higher oxidizing ability for the particulate matter than the first catalyst. A second catalyst is supported. As a result, the particulate matter collected at the outer peripheral portion of the honeycomb base material is burned by the second catalyst, whereby the temperature reduction of the first catalyst in the central portion can be suppressed by the combustion heat, and early activation can be achieved. Therefore, since the purification efficiency of the first catalyst can be improved, the amount of noble metal can be reduced and the cost can be reduced.
この場合、前記ハニカム基材を収容するケース(例えば、後述のケース30)と、前記ハニカム基材と前記ケースとの間に設けられ、前記ケース内に前記ハニカム基材を保持する保持部材(例えば、後述の第1保持マット41)と、をさらに備え、前記保持部材は、前記ハニカム基材の外周面(例えば、後述の外周面11e)に巻回された本体部(例えば、後述の本体部411)と、当該本体部から前記ハニカム基材の流出側端面よりも下流側に延長された延長部(例えば、後述の延長部413,413)と、を有し、前記粒子状物質捕集部は、前記延長部を前記ハニカム基材の外周部の流出側端面に当接するまで折り曲げて前記ハニカム基材の外周部のセルを閉塞することで形成されていることが好ましい。
In this case, a case (for example, a
この発明では、ハニカム基材とケースとの間に設けられ、ケース内にハニカム基材を保持する保持部材により、ハニカム基材の外周部の粒子状物質捕集部を形成する。より詳しくは、ハニカム基材の外周面に巻回された本体部からハニカム基材の流出側端面よりも下流側に延長された延長部を、ハニカム基材の外周部の流出側端面に当接するまで折り曲げてハニカム基材の外周部のセルを閉塞することで、粒子状物質捕集部を形成する。これにより、上述の効果が確実に得られるとともに、例えばハニカム基材の外周部のセルを目封じ剤で目封じすることで粒子状物質捕集部を形成する場合と比べて、製造コストを削減できる。 In this invention, the particulate matter collection part on the outer peripheral part of the honeycomb substrate is formed by the holding member that is provided between the honeycomb substrate and the case and holds the honeycomb substrate in the case. More specifically, an extension portion extending from the main body wound around the outer peripheral surface of the honeycomb base material to the downstream side of the outflow side end surface of the honeycomb base material is brought into contact with the outflow side end surface of the outer peripheral portion of the honeycomb base material. The particulate matter collecting part is formed by closing the cells on the outer peripheral part of the honeycomb base material by bending to the end. As a result, the above-described effects can be reliably obtained, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the particulate matter collecting part is formed by plugging the cells in the outer peripheral part of the honeycomb base material with a plugging agent, for example. it can.
この場合、前記延長部は、前記本体部の全周のうちの一部には設けられていないことが好ましい。 In this case, it is preferable that the extension portion is not provided on a part of the entire circumference of the main body portion.
上述の各発明において、ハニカム基材の外周面に巻回された本体部の全周に亘って延長部を設けた場合には、延長部を折り曲げたときに、折り曲げ部で保持部材同士が干渉して潰れる等して、ハニカム基材11が受ける面圧を均一化できず、局所的に面圧が大きくなる結果、ハニカム基材が破損するおそれがある。
そこで、この発明では、本体部の全周に亘って延長部を設けるのではなく、その一部には延長部を設けない。これにより、延長部を折り曲げたときの保持部材の潰れを抑制でき、ハニカム基材の破損を抑制できる。
In each of the above-described inventions, when an extension is provided over the entire circumference of the main body wound around the outer peripheral surface of the honeycomb substrate, when the extension is bent, the holding members interfere with each other at the bent portion. As a result, the surface pressure received by the
Therefore, in the present invention, the extension portion is not provided over the entire circumference of the main body portion, and the extension portion is not provided in a part thereof. Accordingly, the holding member can be prevented from being crushed when the extension portion is bent, and the honeycomb base material can be prevented from being damaged.
この場合、前記フィルタは、前記ハニカム基材とともに単一の前記ケース内に収容され、前記ハニカム基材と前記フィルタは、同一軸線(例えば、後述の軸線X)上に配置されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the filter is accommodated in the single case together with the honeycomb substrate, and the honeycomb substrate and the filter are arranged on the same axis (for example, an axis X described later). .
上述の各発明において、ハニカム基材とフィルタが互いに遠く離れて配置されている場合には、フィルタに流入するまでに排気中の粒子状物質が拡散するため、フィルタの外周部への粒子状物質の流入量を十分に低減できないおそれがある。そこで、この発明では、ハニカム基材とフィルタを、単一のケース内に収容する。これにより、ハニカム基材とフィルタを互いに近接して配置できるため、上述の発明の効果がより確実に得られる。
また、上述の各発明において、ハニカム基材の軸線方向とフィルタの軸線方向とが一致していない場合、例えばハニカム基材とフィルタとの間の排気通路が屈曲している場合には、フィルタの外周部への粒子状物質の流入量を十分に低減できないおそれがある。そこで、この発明では、これらハニカム基材とフィルタを、同一軸線上に配置する。これにより、上述の発明の効果がより確実に得られる。
In each of the above-described inventions, when the honeycomb substrate and the filter are arranged far away from each other, the particulate matter in the exhaust gas diffuses before flowing into the filter, so the particulate matter on the outer periphery of the filter There is a risk that the inflow of water cannot be reduced sufficiently. Therefore, in the present invention, the honeycomb substrate and the filter are accommodated in a single case. Thereby, since the honeycomb substrate and the filter can be arranged close to each other, the above-described effects of the invention can be obtained more reliably.
In each of the above-described inventions, when the axial direction of the honeycomb substrate and the axial direction of the filter do not match, for example, when the exhaust passage between the honeycomb substrate and the filter is bent, There is a possibility that the inflow amount of the particulate matter to the outer peripheral portion cannot be sufficiently reduced. Therefore, in the present invention, the honeycomb base material and the filter are arranged on the same axis. Thereby, the effect of the above-mentioned invention is acquired more reliably.
この場合、前記ケースは、前記ハニカム基材の径よりも内径が小さい小径部(例えば、後述の小径部34)を有し、前記ハニカム基材は、前記流出側端面と前記小径部との間に前記延長部が介在した状態で保持されていることが好ましい。
In this case, the case has a small-diameter portion (for example, a small-
この発明では、ハニカム基材の径よりも内径が小さい小径部をケースに形成するとともに、流出側端面と小径部との間に延長部を介在させてハニカム基材を保持する。これにより、上述の効果が得られるとともに、ケース内におけるハニカム基材の位置決めが容易となる。 In the present invention, a small diameter portion having an inner diameter smaller than the diameter of the honeycomb base material is formed in the case, and an extension portion is interposed between the outflow side end face and the small diameter portion to hold the honeycomb base material. Thereby, the above-described effects can be obtained, and positioning of the honeycomb base material in the case is facilitated.
本発明によれば、DPFの外周部における粒子状物質の燃え残りを抑制して圧損の増加を抑制でき、ひいては出力の低下や燃費の悪化を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which can suppress the unburned residue of the particulate matter in the outer peripheral part of DPF, can suppress the increase in pressure loss, and can suppress the fall of output and a deterioration of a fuel consumption by extension can be provided.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関2の排気浄化装置1を示す斜視図である。内燃機関2はディーゼルエンジンであり、排気浄化装置1は、排気中のガス成分(NOx、COおよびHC)を浄化するとともに、排気中の粒子状物質(以下、「PM」という。)を浄化する。この排気浄化装置1は、図1に示すように、内燃機関2の側面に沿って下方に延びる排気管3に設けられている。即ち、排気浄化装置1は、排気の流れ方向を下方に向けた状態で、排気管3に設けられている。
FIG. 1 is a perspective view showing an
排気浄化装置1は、図1に示すように、上流側から順に配置された、排気浄化触媒部10と、DPF20と、を含んで構成される。ここで、図2は、排気浄化装置1の軸方向断面図である。図2に示すように、上流側に配置された排気浄化触媒部10と、その下流側に配置されたDPF20は、単一のケース30内に収容されている。即ち、排気浄化触媒部10とDPF20は、互いに近接して配置されている。また、排気浄化触媒部10とDPF20は、同一軸線X上に配置されている。
As shown in FIG. 1, the
排気浄化触媒部10は、ハニカム基材11と、第1触媒と、第2触媒と、第1保持マット41と、を備える。
ハニカム基材11は、後述するフィルタ21よりも小径で、断面が略真円の円柱状に形成されている。ハニカム基材11は、排気の流入側端面11cから流出側端面11dまで延びて排気の流路となる複数のセルと、当該セルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有するフロースルー型のハニカム基材である。
The exhaust
The
ハニカム基材11の材質としては、コーディエライト、アルミナチタネート又はムライトが挙げられる。後述するように本実施形態では、ケース30の小径部34を利用してハニカム基材11を位置決めして保持する観点から、上記材質のうち、軟質のコーディエライトが好ましく用いられる。
Examples of the material of the
ハニカム基材11の径方向の中心部11aの各セルは、目封じされずに開放されており、排気の流入側端面11cから流出側端面11dまで貫通している。一方、ハニカム基材11の径方向の外周部11bの各セルには、当該セルを閉塞して排気中のPMを捕集する粒子状物質捕集部15が形成されている。この粒子状物質捕集部15については、後段で詳述する。
Each cell of the
第1触媒は、ハニカム基材11の径方向の中心部11aに担持されている。第1触媒は、酸化触媒又はNOx吸蔵触媒(LNC)等のNOx触媒である。具体的には、例えば第1触媒は、Pt、PdおよびRhのうち少なくとも一つの貴金属と、ゼオライトと、Baと、Ceと、を含む。この第1触媒は、外周部11bにも担持されていてよい。
The first catalyst is supported on the
第2触媒は、ハニカム基材11の径方向の外周部11bに担持されている。第2触媒は、上述の第1触媒よりも、PMに対する酸化能が高いPM燃焼触媒である。具体的には、例えば第2触媒は、Agと、PtおよびPdのうち少なくとも一つの貴金属と、を含む。このAg系のPM燃焼触媒は、最も優れたPM酸化能を有するとともに、他のPM燃焼触媒と比べてより低温からPMを酸化浄化できる。
The second catalyst is supported on the outer
第1保持マット41は、ハニカム基材11とケース30との間に設けられ、ケース30内にハニカム基材11を保持するための保持部材である。この第1保持マット41は、ハニカム基材11の外周面11eに巻回され、ハニカム基材11の外周面11eを全周に亘って覆うように設けられている。ただし、ハニカム基材11の外周面11eのうち、上流側の一部には第1保持マット41は設けられていない。
The
第1保持マット41としては、耐熱性、耐振性およびシール性を有する材質が用いられる。具体的には、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、セラミックガラス繊維等のセラミック繊維が用いられる。
As the first holding
ここで、図3は、ハニカム基材11および第1保持マット41を説明するための図であり、(a)が、第1保持マット41をハニカム基材11の外周面11eに巻回する前の状態を示す図であり、(b)が、ハニカム基材11の外周面11eに第1保持マット41が巻回された状態を示す図である。図3(a)に示すように、第1保持マット41は、シート状の保持部材であり、本体部411と、合わせ部412と、延長部413,413と、を有する。
Here, FIG. 3 is a diagram for explaining the
本体部411は、第1保持マット41を主として構成する略矩形状であり、ハニカム基材11の外周面11eに巻回される部分である。
合わせ部412は、本体部411の巻回方向(図3(a)の本体部長手方向)の一方の端部(図3では右側の端部)に設けられた凸部412aと、他方の端部(図3(a)では左側の端部)に設けられた凹部412bと、から構成される。図3(b)に示すように、これら凸部412aと凹部412bは、第1保持マット41をハニカム基材11の外周面11eに巻回し、本体部411の巻回方向の両端部を突き合わせたときに、互いに嵌合可能となっている。
The
The
延長部413,413は、巻回方向に所定間隔を設けて、本体部411の巻回方向に直交する方向の一方の端部(図3(a)では下側の端部)から外方にそれぞれ延出された部分である。これら延長部413,413が、ハニカム基材11の流出側端面11dよりも下流側に延出するように、第1保持マット41がハニカム基材11の外周面11eに巻回される。即ち、これら延長部413,413は、第1保持マット41がハニカム基材11の外周面11eに巻回されたときに、ハニカム基材11の流出側端面11dよりも下流側に延長される部分である。
The
また本実施形態では、延長部413,413は、第1保持マット41がハニカム基材11の外周面11eに巻回されたときに、軸線Xを介して互いに対向し且つ後述するケース半体30a,30bの各頂部に対応する位置に配置されるように設けられている。またこのとき、ハニカム基材11の外周面11eに巻回された本体部411の全周のうちの一部には延長部413,413が設けられておらず、その延長部413,413が設けられていない部分がケース半体30a,30bの突き合わせ部33に対応する位置に配置される。これにより、突き合わせ部33における第1保持マット41(延長部413,413)の噛み込みが回避される。
In the present embodiment, the
ここで、図4は、第1保持マット41の変形例である第1保持マット41Aを示す図である。図4に示すように、第1保持マット41Aは、延長部の構成が異なる以外は上述の第1保持マット41と同様の構成である。
第1保持マット41Aの延長部413A,413Aは、本体部411の巻回方向の長さが上述の延長部413,413よりも長い。即ち、本変形例では、延長部413A,413A間に形成された図4に示す切り欠き部414を除いて、本体部411の巻回方向に直交する方向の一方の端部(図4では下側の端部)から外方にそれぞれ延長部413A,413Aが延出されている。これにより、後述するように延長部を折り曲げたときに、第1保持マット41A(延長部413A,413A)同士の干渉による潰れに起因したハニカム基材11の破損を抑制しつつ、ハニカム基材11の外周部11bのほぼ全てのセルを閉塞でき、より広範囲に亘って粒子状物質捕集部15を形成することが可能となっている。
Here, FIG. 4 is a view showing a
The
図2に戻って、粒子状物質捕集部15は、ハニカム基材11の外周部11bのセルに形成されている。この粒子状物質捕集部15により、ハニカム基材11の外周部11bのセルに流入した排気中のPMが捕集される。
より詳しくは、粒子状物質捕集部15は、上述の延長部413,413を、ハニカム基材11の外周部11bの流出側端面11dに当接するまで折り曲げ、ハニカム基材11の外周部11bのセルを閉塞することで形成されている。即ち、粒子状物質捕集部15は、第1保持マット41の延長部413,413をハニカム基材11の流出側端面11d側に回り込ませ、回り込ませた延長部413,413により外周部11bのセルを閉塞することで形成されている。
Returning to FIG. 2, the particulate
More specifically, the particulate
なお、粒子状物質捕集部15の形成範囲、即ち閉塞するセル数は、10セル以下とすることが好ましい。ハニカム基材11は、流入側端面11cから流出側端面11dまで貫通している中心部11aのセルに集中的に排気が流入するため、上記範囲内であれば圧損の上昇を無視できる。従って、ハニカム基材11の流出側端面11d側に回り込ませる第1保持マット41の延長部413,413の面積は、閉塞されるセル数が上記範囲内となるように設定するのが好ましい。
In addition, it is preferable that the formation range of the particulate
DPF20は、図2に示すように、フィルタ21と、PM燃焼触媒と、第2保持マット42と、を備える。
フィルタ21は、上述したハニカム基材11よりも大径で、断面が略真円の円柱状に形成されている。ここで、従来、下流側のフィルタの径が上流側のハニカム基材の径よりも大きい場合には、フィルタの径方向の外周部においてPMの燃え残りが生じ易いことが分かっている。この点、本実施形態では、上述したように上流側のハニカム基材11の外周部11bに形成された粒子状物質捕集部15によりPMが捕集されるため、フィルタ21の外周部21bに流入するPM量が低減される結果、PMの燃え残りが抑制される。即ち、フィルタ21をハニカム基材11より大径とすることで、本実施形態の効果が大きく発揮される。
As shown in FIG. 2, the
The
フィルタ21は、排気の流入側端面21cから流出側端面21dまで貫通して延びて排気の流路となる複数のセルと、これらセルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有する。また、フィルタ21を構成する複数のセルは、それぞれ、流入側端面および流出側端面における開口のうちの少なくとも一方の開口が目封じ剤で目封じされた目封じ部を有する。目封じ部は、排気の流入側端面および流出側端面のそれぞれにおいて、隣接するセルごとに交互に市松状に設けられている。即ち、フィルタ21は、目封じされたウォールフロー型のフィルタであり、流入した排気中のPMはこのフィルタ21により捕集される。
The
フィルタ21は、その外周面21eの軸線X方向の略中央部に全周に亘って、外方、即ちケース30側に向かって突出する環状凸部211が形成されている。この環状凸部211は、フィルタ21と一体成形されている。環状凸部211は、後述するケース30に形成された環状凹部35に嵌合可能となっており、これら環状凸部211と環状凹部35が第2保持マット42を介して嵌合することで、フィルタ21はケース30内に位置決めされて保持される。
The
フィルタ21の材質としては、炭化ケイ素(SiC)、コーディエライト、アルミナチタネート又はムライトが挙げられる。上述したように本実施形態では、フィルタ21の外周面21eに環状凸部211を一体成形する観点から、上記材質のうち、環状凸部211を外周面21eに形成するのが容易な硬質のSiCが好ましく用いられる。
Examples of the material of the
PM燃焼触媒は、フィルタ21の全体に略均一に担持されている。これにより、フィルタ21で捕集されたPMを燃焼除去することが可能となっている。
なお、本実施形態では、フィルタ21に担持されるPM燃焼触媒は、上述したハニカム基材11の外周部11bに担持された第2触媒と同一のものが用いられる。
The PM combustion catalyst is supported substantially uniformly on the
In the present embodiment, the PM combustion catalyst carried on the
第2保持マット42は、フィルタ21とケース30の間に設けられ、ケース30内にフィルタ21を保持するための保持部材である。この第2保持マット42は、略矩形状であり、フィルタ21の外周面21eの軸線X方向略中央部に巻回され、フィルタ21の外周面21eを全周に亘って覆うように設けられている。即ち、第2保持マット42は、フィルタ21の外周面に一体成形された環状凸部211を全周に亘って覆うように設けられている。
なお、第2保持マット42の材質としては、上述した第1保持マット41と同一のものが用いられる。
The
In addition, as a material of the 2nd holding
ケース30は、上述したように、ハニカム基材11とフィルタ21とを収容する。このケース30は、軸線X方向に沿って周上で2分割されたケース半体30a,30bから構成されるクラムシェル方式のケースである。ケース30は、これら2分割されたケース半体30a,30bを、後述する突き合わせ部33にて溶接することで形成される(図1参照)。
The
図1および図2に示すように、ケース30は、第1収容部31と、第2収容部32と、突き合わせ部33と、小径部34と、環状凹部35と、を備える。
第1収容部31は、上流側において、第1保持マット41が外周面11eに巻回されたハニカム基材11を収容する。第1収容部31の径は後述する第2収容部32の径よりも小さく、ハニカム基材11との間に第1保持マット41を圧縮した状態で、ハニカム基材11を保持可能な径に形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
第2収容部32は、下流側において、第2保持マット42が外周面21eに巻回されたフィルタ21を収容する。第2収容部32の径は上述した第1収容部31の径よりも大きく、フィルタ21との間に第2保持マット42を圧縮した状態で、フィルタ21を保持可能な径に形成される。
The 2nd
突き合わせ部33は、ケース半体30a,30bの端部同士を突き合わせた部分である。より詳しくは、突き合わせ部33は、ケース半体30a,30bの径方向の端縁を外方に向けたフランジ状に形成されている(図1参照)。
The butting
小径部34は、上述した第1収容部31と第2収容部32との間に設けられ、第1収容部31よりもさらに小さい径で形成される。図2に示すように、小径部34は、第1収容部31側の傾斜角度が比較的大きくなるように形成されている。そのため、小径部34の上流側に面した内壁傾斜面34cにより、ハニカム基材11の外周部11bの流出側端面11dが第1保持マット41を介して支持される。これにより、ハニカム基材11がケース30内で位置決めされて保持される。
The
環状凹部35は、第2収容部32の軸線方向Xの略中央部に、全周に亘って外方に凹んだ凹部により形成されている。上述したように、環状凹部35は、第2保持マット42を介して、フィルタ21の外周面21eに形成された環状凸部211に嵌合するように形成される。
The
次に、本実施形態に係る排気浄化装置1の製造方法について、図5および図6を参照しながら説明する。
ここで、図5は、本実施形態に係る第1触媒および第2触媒の担持方法を説明するための図であり、(a)が、第1触媒の担持方法を示す図であり、(b)が、第2触媒の担持方法を示す図である。また、図6は、本実施形態に係る粒子状物質捕集部15の形成方法を説明するための図であり、(a)が、第1保持マット41が外周面11eに巻回されたハニカム基材11をケース30内に収容し、下流の小径部34側に押し込んでいるときの状態を示す図であり、(b)が、押し込んだ後の状態を示す図である。
Next, a method for manufacturing the exhaust
Here, FIG. 5 is a diagram for explaining the loading method of the first catalyst and the second catalyst according to the present embodiment, and (a) is a diagram illustrating the loading method of the first catalyst, and (b) ) Is a diagram showing a method of supporting the second catalyst. FIG. 6 is a diagram for explaining a method of forming the particulate
先ず、径方向の中心部11aに第1触媒が担持され、外周部11bに第2触媒が担持されたハニカム基材11を作製する。
具体的には、図5(a)に示すように、ハニカム基材11の一方の端面上に、中心部11aに対応する部分が開口したマスキング部材310を載置し、そこに第1触媒のスラリー100を流し込む。その後、乾燥させることで、ハニカム基材11の中心部11aに第1触媒を担持させる。
次いで、図5(b)に示すように、ハニカム基材11の一方の端面上に、中心部11aを隠蔽するマスキング部材320aと、ハニカム基材11の径と同等の径の開口を有するマスキング部材320bを同心状に載置する。そこに、第2触媒のスラリー200を流し込む。その後、乾燥させることで、ハニカム基材の外周部11bに第2触媒を担持させる。
以上により、中心部11aに第1触媒が担持され、外周部11bに第2触媒が担持されたハニカム基材11を得る。
First, the
Specifically, as shown in FIG. 5 (a), a masking
Next, as shown in FIG. 5 (b), a masking
As described above, the
次いで、図3(b)に示したように、第1保持マット41を外周面11eに巻回したハニカム基材11を作製する。また上述したように、第2保持マット42を外周面21eに巻回したフィルタ21を作製する。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次いで、図6(a)に示すように、開口側を上方に向けて略水平に載置された一方のケース半体30aの第1収容部31a内に、第1保持マット41を外周面11eに巻回したハニカム基材11を載置する。このとき、ハニカム基材11は、所定の位置よりも上流側(図6(a)の左側)にずらした位置に載置する。また、下側の延長部413がケース半体30aの頂部に対応する位置に配置されるとともに、延長部413が設けられていない部分が突き合わせ部33に対応する位置に配置されるように、ハニカム基材11を載置する。
また、第2収容部32a内に、第2保持マット42を外周面21eに巻回したフィルタ21を載置する。このとき、フィルタ21は、環状凸部211が第2保持マット42を介してケース半体30aの環状凹部35aに嵌合する位置に載置する。
Next, as shown in FIG. 6 (a), the first holding
Further, the
この状態で、図6(a)に示すように、押し込み棒400により、ハニカム基材11を小径部34a側(図6(a)の右側)に押し込む。すると、第1保持マット41の下方側の延長部413を介して、ハニカム基材11の外周部11bにおける流出側端面11dが小径部34aの内壁傾斜面34cに当接する。このとき、小径部34aの内壁傾斜面34cの傾斜角度が比較的大きいため、第1保持マット41の下側の延長部413が流出側端面11d側に折り曲げられる。これにより、折り曲げられた下側の延長部413は、ハニカム基材11の外周部11bにおける流出側端面11dに当接し、外周部11bのセルを閉塞する。
In this state, as shown in FIG. 6A, the
次いで、図6(b)に示すように、他方のケース半体30bを、環状凹部35bが環状凸部211に嵌合するように上方から被せ、ケース半体30aと突き合わせて結合させる。このとき、第1保持マット41の上側の延長部413が、流出側端面11d側に折り曲げられる。これにより、折り曲げられた上側の延長部413は、ハニカム基材11の外周部11bにおける流出側端面11dに当接し、外周部11bのセルを閉塞する。
以上により、本実施形態の粒子状物質捕集部15が形成される。
Next, as shown in FIG. 6B, the other case half 30b is covered from above so that the
As described above, the particulate
最後に、ケース30の突き合わせ部33を溶接した後、排気管3の所定の位置に取り付けることで、本実施形態に係る排気浄化装置1が製造される。
Finally, after welding the butting
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、フィルタ21の上流に、第1触媒および第2触媒が担持されたハニカム基材11を設けた排気浄化装置1において、ハニカム基材11の径方向の中心部11aのセルを、排気の流入側端面11cから流出側端面11dまで貫通させる一方で、ハニカム基材11の外周部11bのセルには、当該セルを閉塞して排気中のPMを捕集する粒子状物質捕集部15を形成した。これにより、上流側のハニカム基材11の外周部11bでPMを捕集できるため、下流側のフィルタ21の外周部21bにおけるPMの流入量を低減できる。従って、フィルタ21の外周部21bにおけるPMの燃え残りを抑制でき、圧損の増加を抑制できる。ひいては、出力の低下や燃費の悪化を抑制できる。
According to this embodiment, the following effects are produced.
In the present embodiment, in the
ところで、近年、貴金属の使用削減が強く求められている一方で、車両の小型化や低燃費化に伴い、従来よりも排気流量が少ないうえ排気温度が低下している。そのため、上流側のNOx触媒や酸化触媒の温度低下を抑制し、これら触媒の早期活性化が求められている。
そこで、本実施形態によれば、ハニカム基材11の中心部11aには、排気中のガス成分を浄化する第1触媒を担持するとともに、外周部11bには第1触媒よりもPMに対する酸化能が高い第2触媒を担持した。これにより、ハニカム基材11の外周部11bで捕集したPMを第2触媒により燃焼することで、その燃焼熱により中心部11aの第1触媒の温度低下を抑制でき、早期活性化できる。従って、第1触媒の浄化効率を向上できるため、貴金属量を低減でき、コストを削減できる。
By the way, in recent years, there has been a strong demand for reducing the use of precious metals. On the other hand, with the reduction in size and fuel consumption of vehicles, the exhaust flow rate is lower and the exhaust temperature is lower than before. Therefore, there is a demand for early activation of these catalysts by suppressing the temperature decrease of the upstream NOx catalyst and oxidation catalyst.
Therefore, according to the present embodiment, the
また本実施形態では、ハニカム基材11とケース30との間に設けられ、ケース30内にハニカム基材11を保持する第1保持マット41により、ハニカム基材11の外周部11bの粒子状物質捕集部15を形成する。より詳しくは、ハニカム基材11の外周面11eに巻回された本体部411からハニカム基材11の流出側端面11dよりも下流側に延長された延長部413,413を、ハニカム基材11の外周部11bにおける流出側端面11dに当接するまで折り曲げてハニカム基材11の外周部11bのセルを閉塞することで、粒子状物質捕集部15を形成した。これにより、上述の効果が確実に得られるとともに、例えばハニカム基材11の外周部11bのセルを目封じ剤で目封じすることで粒子状物質捕集部を形成する場合と比べて、製造コストを削減できる。
In the present embodiment, the particulate matter on the outer
ハニカム基材11の外周面11eに巻回された本体部411の全周に亘って延長部を設けた場合には、延長部を折り曲げたときに、折り曲げ部で第1保持マット同士が干渉して潰れる等して、ハニカム基材11が受ける面圧を均一化できず、局所的に面圧が大きくなる結果、ハニカム基材11が破損するおそれがある。
そこで本実施形態では、本体部411の全周に亘って延長部413,413を設けるのではなく、その一部には延長部413,413を設けなかった。これにより、延長部413,413を折り曲げたときの第1保持マット41の潰れを抑制でき、ハニカム基材11の破損を抑制できる。
When an extension is provided over the entire circumference of the
Therefore, in this embodiment, the
ハニカム基材11とフィルタ21が互いに遠く離れて配置されている場合には、フィルタ21に流入するまでに排気中のPMが拡散するため、フィルタ21の外周部21bへのPMの流入量を十分に低減できないおそれがある。そこで本実施形態では、ハニカム基材11とフィルタ21を、単一のケース30内に収容した。これにより、ハニカム基材11とフィルタ21を互いに近接して配置できるため、上述の効果がより確実に得られる。
When the
また、ハニカム基材11の軸線方向とフィルタ21の軸線方向とが一致していない場合、例えばハニカム基材11とフィルタ21との間の排気管が屈曲している場合には、フィルタ21の外周部21bへのPMの流入量を十分に低減できないおそれがある。そこで本実施形態では、これらハニカム基材11とフィルタ21を、同一軸線X上に配置した。これにより、上述の効果がより確実に得られる。
Further, when the axial direction of the
また本実施形態では、ハニカム基材11の径よりも内径が小さい小径部34をケース30に形成するとともに、流出側端面11dと小径部34との間に延長部413,413を介在させてハニカム基材11を保持した。これにより、上述の効果が得られるとともに、ケース30内におけるハニカム基材11の位置決めが容易となる。
In the present embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
上記実施形態では、粒子状物質捕集部15を、ハニカム基材11の外周部11bにおける流出側端面11dに当接するまで折り曲げて、ハニカム基材11の外周部11bのセルを閉塞することで形成したが、これに限定されない。例えば、外周部11bのセルの流出側端面を目封じ剤により目封じすることで、粒子状物質捕集部15を形成してもよい。
In the above embodiment, the particulate
上記実施形態では、ハニカム基材11を、小径部34を利用して位置決めし、保持したが、これに限定されない。例えば、ハニカム基材11の外周に嵌合するリング部材によりリング止めして保持してもよい。これについては、フィルタ21についても同様である。
In the above-described embodiment, the
上記実施形態では、ハニカム基材11およびフィルタ21の形状を、断面が真円の円柱状としたが、これに限定されない。例えば、断面が楕円状や角状の柱状体としてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、第1触媒を酸化触媒又はNOx触媒とし、第2触媒をPM燃焼触媒としたが、これに限定されない。結果として第1触媒よりも第2触媒の方がPM酸化能が高ければよく、例えば複数の触媒の混合により、第1触媒と第2触媒それぞれを形成してもよい。 In the above embodiment, the first catalyst is an oxidation catalyst or a NOx catalyst, and the second catalyst is a PM combustion catalyst. However, the present invention is not limited to this. As a result, the second catalyst only needs to have a higher PM oxidation capacity than the first catalyst. For example, the first catalyst and the second catalyst may be formed by mixing a plurality of catalysts.
上記実施形態では、キャニング方式として、クラムシェル方式を採用したが、これに限定されない。例えば、圧入方式を採用してもよい。 In the above embodiment, the clamshell method is adopted as the canning method, but the invention is not limited to this. For example, a press-fitting method may be adopted.
1…排気浄化装置
2…内燃機関
3…排気管(排気通路)
11…ハニカム基材
11a…中心部
11b…外周部
11c…流入側端面
11d…流出側端面
11e…外周面
15…粒子状物質捕集部
30…ケース
34…小径部
41…第1保持マット(保持部材)
411…本体部
413…延長部
X…軸線
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
411 ...
Claims (6)
前記フィルタよりも上流に設けられ、排気中のガス成分を浄化する排気浄化触媒と、を備える排気浄化装置であって、
前記排気浄化触媒は、排気の流入側端面から流出側端面まで延びて排気の流路となる複数のセルと、当該セルを区画形成する多孔質の隔壁と、を有するハニカム基材に担持され、
前記ハニカム基材の径方向の中心部のセルは、前記流入側端面から前記流出側端面まで貫通しており、
前記ハニカム基材の径方向の外周部のセルには、当該セルを閉塞して排気中の粒子状物質を捕集する粒子状物質捕集部が形成されていることを特徴とする排気浄化装置。 A filter provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for collecting particulate matter in the exhaust;
An exhaust purification device comprising an exhaust purification catalyst provided upstream of the filter and purifying gas components in the exhaust,
The exhaust purification catalyst is carried on a honeycomb substrate having a plurality of cells that extend from an exhaust inflow side end surface to an outflow side end surface to serve as exhaust passages, and porous partition walls that define the cells,
The cell in the central portion of the honeycomb substrate in the radial direction penetrates from the inflow side end surface to the outflow side end surface,
An exhaust gas purification apparatus characterized in that a particulate matter collecting part for closing particulate matter in the exhaust gas and collecting particulate matter in the exhaust gas is formed in a cell in a radially outer peripheral portion of the honeycomb substrate. .
前記ハニカム基材の径方向の外周部には、前記第1触媒よりも粒子状物質に対する酸化能が高い第2触媒が担持されていることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 A first catalyst for purifying a gas component in the exhaust is supported at the radial center of the honeycomb substrate.
2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein a second catalyst having a higher oxidizing ability with respect to particulate matter than the first catalyst is supported on an outer peripheral portion in a radial direction of the honeycomb base material.
前記ハニカム基材と前記ケースとの間に設けられ、前記ケース内に前記ハニカム基材を保持する保持部材と、をさらに備え、
前記保持部材は、前記ハニカム基材の外周面に巻回された本体部と、当該本体部から前記ハニカム基材の流出側端面よりも下流側に延長された延長部と、を有し、
前記粒子状物質捕集部は、前記延長部を前記ハニカム基材の外周部の流出側端面に当接するまで折り曲げて前記ハニカム基材の外周部のセルを閉塞することで形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の排気浄化装置。 A case for accommodating the honeycomb substrate;
A holding member provided between the honeycomb base material and the case, and holding the honeycomb base material in the case;
The holding member has a main body wound around the outer peripheral surface of the honeycomb base, and an extension extending from the main body to the downstream side of the outflow side end surface of the honeycomb base,
The particulate matter collection part is formed by bending the extension part until it contacts the outflow side end surface of the outer peripheral part of the honeycomb base material to close the cells on the outer peripheral part of the honeycomb base material. The exhaust emission control device according to claim 1 or 2, characterized in that
前記ハニカム基材と前記フィルタは、同一軸線上に配置されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の排気浄化装置。 The filter is housed in the single case together with the honeycomb substrate,
The exhaust emission control device according to claim 3 or 4, wherein the honeycomb substrate and the filter are arranged on the same axis.
前記ハニカム基材は、前記流出側端面と前記小径部との間に前記延長部が介在した状態で保持されていることを特徴とする請求項3から5いずれかに記載の排気浄化装置。 The case has a small diameter portion whose inner diameter is smaller than the diameter of the honeycomb substrate,
The exhaust emission control device according to any one of claims 3 to 5, wherein the honeycomb base material is held in a state where the extension portion is interposed between the outflow side end face and the small diameter portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013001976A JP2014134122A (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013001976A JP2014134122A (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014134122A true JP2014134122A (en) | 2014-07-24 |
Family
ID=51412584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013001976A Pending JP2014134122A (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014134122A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018127957A (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 三恵技研工業株式会社 | Exhaust emission control device |
-
2013
- 2013-01-09 JP JP2013001976A patent/JP2014134122A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018127957A (en) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 三恵技研工業株式会社 | Exhaust emission control device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007260595A (en) | Honeycomb structure | |
JP6537606B2 (en) | Exhaust pipe structure of internal combustion engine | |
US20150040763A1 (en) | Axially sectioned ceramic honeycomb assemblies | |
JP2009197695A5 (en) | ||
JP2009197695A (en) | Exhaust emission control device | |
JP5124177B2 (en) | Honeycomb structure | |
EP3207228B1 (en) | Particulate filter | |
JP2012077693A (en) | Exhaust emission control device | |
JP5856641B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP2012140964A (en) | Exhaust gas purifier | |
JP2014134122A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
KR20120056602A (en) | Exhaust gas filtering device | |
JP2006102742A (en) | Filter assembly for exhaust treatment apparatus | |
JP2007244950A (en) | Particulate filter type exhaust gas cleaning catalyst and particulate filter | |
JP2008121602A (en) | Filter and exhaust gas cleaning system | |
JP2018178882A (en) | Exhaust post-treatment device | |
JP2018003811A (en) | Oxidation catalyst and exhaust emission control system | |
JP2011043085A (en) | Catalyst carrier holding structure | |
US20080047244A1 (en) | Crack Resistant Substrate for an Exhaust Treatment Device | |
JP2017145723A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP2007138747A (en) | Honeycomb structure and exhaust emission control device | |
JP2015054305A (en) | Catalytic converter and method for producing the same | |
JP2015098796A (en) | Exhaust gas emission control system for internal combustion engine | |
JP2005315141A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2010013944A (en) | Exhaust emission control device |