JP2017223194A - エンジン排出ガスの自動浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、環境汚染を減らす、エンジン排出ガスの自動浄化装置を提供する。【解決手段】排気管内には、軸向きに沿って一端の排ガス入口から相対する他端の排ガス出口へ向かって順に、くびれ部・ラッパ型拡大口・複数の金属触媒担体・少なくとも一つの直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターが設けられる。排ガスは、排ガス入口から入った後にくびれ部を通して加速するとともに排ガス温度が保たれ、更に加速した排ガスは、ラッパ型拡大口を通過する時に拡散されて金属触媒担体と直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターを通る。これにより、排出された窒素酸化物等の有毒排ガスは、金属触媒担体とぶつかって高熱を生じることで排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等が燃焼し、且つ直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターを通過する時、加えられた尿素或はアンモニアによって窒素と水分に分解還元される。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気管に特化した触媒コンバータに関し、特に、エンジンから排出される排ガスを効果的に自動淨化することが可能な、エンジン排出ガスの自動浄化装置に関する。

一般的な自動車エンジンの排ガスは、排気管によって排出される。排ガスは排気管に入った後、酸化触媒（ＤＯＣ）装置による処理を経てから、消音器による消音を経て大気中に排出されるため、浄化されていない排ガスの炭素粒子（ＰＭ）・炭化水素化合物（ＨＣ）・一酸化炭素（ＣＯ）・窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）等の有毒排ガスや二酸化炭素ＣＯ２・窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）等の温室効果ガスが直接大気中に排出されてしまう。よって、大気が汚染されてスモッグや高発癌性の空気汚染が起こり、人の健康に害を与えるだけでなく、これらの毒性排ガスは、大気中で蒸発した水分に捕らえられて沈殿した後に硝酸塩・硫酸塩・炭酸塩等の酸性沈殿物を形成するため、大地の土壌酸化による食糧危機や、海洋酸化による海洋生物の死亡・海流経路の変化・気候の極端化の加速を招き、人々を未曽有の大災難に直面させる。

現在、全世界の各大手自動車メーカーは研究開発と改善を続けており、エンジン効率の向上や、ＥＧＲ（排気再循環）或はＳＣＲ（選択的触媒還元）、及びディーゼル微粒子フィルター（ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ、略称ＤＰＦ）等の方法は、既に自動車排煙浄化の主流となっている。欧州連合各国は、積極的にガソリン車とディーゼル車の排ガス減量のタイムスケジュールを規定することで、各大手自動車メーカーに従うべき基準を与えている。既に２０１４年からＥＵ６の段階に入っているものの、世界の各大手自動車メーカーは未だに２０１１年のＥＵ５段階で足踏みしており突破口となる発展は見られない。このような中で、フォルクスワーゲン社が排ガス検査報告においてソフトウェアによる検査不正を行ったことが世界的な大ニュースになった。

ディーゼル車両が排出する排ガスは、炭素微粒子を含むほかに、環境を汚染する窒素酸化物（ＮＯｘ）を含んでいるため、従来では触媒還元装置（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ、ＳＣＲ）によって窒素酸化物を処理している。前記触媒還元装置のシステムでは、尿素が自動車に設けられた尿素タンクを経由して燃焼後の排ガスに注入されることで、高温下にある排ガスがアンモニア（Ａｍｍｏｎｉａ、ＮＨ３）に変換されるとともに、アンモニアと触媒還元装置内の窒素酸化物（ＮＯｘ）が化学的還元作用を生じ、これにより自然環境に影響しない窒素（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ）と水に変換される。前述した排ガスの排出方式は、排ガスを均一の速度で排気管と触媒還元装置を通過させるため、排ガスの温度が効果的に保たれず、排出された有毒排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等を効果的に完全燃焼させて環境汚染を減らすことが出来ない。

本発明は、従来のエンジン浄化処理装置における問題、即ち、排ガスを均一の速度で排気管と触媒還元装置を通過させるため、排ガスの温度が効果的に保たれず、且つ排出された有毒排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等を効果的に完全燃焼させることが出来ないという問題を解決する、エンジン排出ガスの自動浄化装置を提供することを目的とする。

本発明が提供するエンジン排出ガスの自動浄化装置において、排気管内には、軸向きに沿って一端の排ガス入口から相対する他端の排ガス出口へ向かって順に、くびれ部・ラッパ型拡大口・複数の金属触媒担体・少なくとも一つの直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターが設けられる。排ガスは、排ガス入口から入った後に、くびれ部を通して加速するとともに、排ガス温度が保たれる。更に、加速した排ガスは、ラッパ型拡大口を通過する時に拡散されて、前記金属触媒担体と直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターを通る。これにより、排出された窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒排ガスは、金属触媒担体とぶつかって高熱を生じることで排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等が燃焼し、且つ直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターを通過する時、加えられた尿素或はアンモニアによって窒素と水分に分解還元されるため、環境に対する汚染が低減する。

本発明は、排気管と、複数の金属触媒担体と、少なくとも一つの直結式セラミックフィルターとからなる。このうち、前記排気管は、軸向きの両端に位置し且つ互いに連通した排ガス入口と排ガス出口とからなる。前記排ガス入口には、前記排ガス出口の軸向き方向へ向かって順に、くびれ部とラッパ型拡大口が設けられる。前記くびれ部の径方向の直径は、前記ラッパ型拡大口の径方向の直径よりも小さい。複数の前記金属触媒担体は、順に軸向きに配列して、前記ラッパ型拡大口の後方に設けられる。少なくとも一つの前記直結式セラミックフィルターは、外径にセラミックウールが覆い包まれるとともに、配列の最後に位置する前記金属触媒担体と前記排ガス出口の間に設けられる。

また、本発明において、前記くびれ部の位置と対応する前記排気管側壁には、前記排気管の内部と外部を連通する吸気孔が設けられることが望ましい。これにより、排ガスが前記くびれ部を通して加速すると同時に排気管内で負圧が生じるため、吸気孔を通して空気が排気管内に吸入されて燃焼効率が向上する。

このほか、本発明において、排気管内に設けられた直結式セラミックフィルターは、壁流式フィルターによって代替されることも可能である。

また、前記金属触媒担体と前記直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターは、前記排気管中に間隔を置いて設けられることが望ましい。

また、本発明において、直結式セラミックフィルター間の排気管側壁には排水口が設けられ、前記排水口には前記排水口を封止するためのボルトが設けられることが望ましい。

また、本発明の金属触媒担体には、プラチナ及びパラジウム酸化触媒が塗布されることが望ましい。

本発明は以下の長所を備える。本発明の排気管が取付けられた車両が走行する時、排ガスは、排ガス入口から入った後に、くびれ部を通して加速するとともに排ガス温度が保たれ、更に吸気口を経由して空気が排気管内に吸入されて排ガスと混合する。加速した排ガスは、ラッパ型拡大口を通過する時に拡散されて、前記金属触媒担体と直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターを通る。これにより、排出された窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒排ガスは、金属触媒担体とぶつかって高熱を生じることで排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等が燃焼し、且つ直結式セラミックフィルター或は壁流式フィルターを通過する時、加えられた尿素或はアンモニアによって窒素と水分に分解還元されるため、環境に対する汚染が低減する。

本発明の実施例１を示した断面図である。 本発明の実施例１を示した斜視図である。 本発明の実施例２を示した断面図である。

（実施例１）
図１と図２を参照する。本発明が提供するエンジン排出ガスの自動浄化装置の実施例１には、排気管１が設けられ、排気管１は、軸向きの両端に位置し且つ互いに連通した排ガス入口１１と排ガス出口１２とからなる。排ガス入口１１には、排ガス出口１２の軸向き方向へ向かって順に、くびれ部１３とラッパ型拡大口１４が設けられる。くびれ部１３の径方向の直径は、ラッパ型拡大口１４の径方向の直径よりも小さい。くびれ部１３の位置に対応する排気管１側壁には、排気管１の内部と外部を連通する吸気孔１０が設けられる。

排気管１内のラッパ型拡大口１４後方には、順に軸向きに配列して、複数の金属触媒担体２と少なくとも一つの直結式セラミックフィルター３が設けられる。更に、金属触媒担体２と直結式セラミックフィルター３は、排気管１中に間隔を置いて設けられる。金属触媒担体２には、プラチナ及びパラジウム酸化触媒が塗布される。直結式セラミックフィルター３は、外径にセラミックウール３１が覆い包まれるとともに、配列の最後に位置する金属触媒担体２と排ガス出口１２の間に設けられる。また直結式セラミックフィルター３は、壁流式フィルター（図示せず）によって代替されるとともに、壁流式フィルター外径にセラミックウール３１が覆い包まれることも可能である。セラミックウール３１は、尿素水或はアンモニア水を浸漬吸収させるために用いられる。

また本発明において、更に、金属触媒担体２と直結式セラミックフィルター３の間における排気管１側壁には、排水口１５が設けられるとともに、排水口１５には排水口１５を封止するためのボルト１６が設けられる。

本発明の排気管が取付けられた車両が走行する時、排ガスは、排ガス入口１１から入った後に、くびれ部１３を通して加速するとともに排ガス温度が保たれる。排ガスは、くびれ部で加速すると同時に排気管１内で負圧を形成し、これにより吸気孔１０を通して排気管外の空気が排気管内に吸入されて排ガスと混合する。更に、空気と混合した加速排ガスは、ラッパ型拡大口１４を通して拡散されて、金属触媒担体２と直結式セラミックフィルター３或は壁流式フィルターを通過する。これにより、排出された窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒排ガスは、金属触媒担体２とぶつかって高熱を生じることで排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等が燃焼し、且つ直結式セラミックフィルター３或は壁流式フィルターを通過する時、加えられた尿素或はアンモニアによって窒素と水分に分解還元される。生じた水分は、排水孔１５から排出される。よって、環境に対する汚染が低減する。

（実施例２）
図３を参照する。本発明のエンジン排出ガスの自動浄化装置の実施例２は、基本的に前述の実施例１と同等の構造からなる。唯一の違いは、排気管１に前述の吸気孔１０が設けられずとも良いという点である。これにより、排ガスは排ガス入口１１から入った後に、くびれ部１３を通して加速するとともに排ガス温度が保たれ、更に加速した排ガスはラッパ型拡大口１４を通して拡散されて金属触媒担体２と直結式セラミックフィルター３或は壁流式フィルターを通る。これにより、排出された窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有毒排ガスは、金属触媒担体２とぶつかって高熱を生じることで排ガス中の炭素粒子・一酸化炭素・炭化水素化合物等が燃焼し、且つ直結式セラミックフィルター３或は壁流式フィルターを通過する時に加えられた尿素或はアンモニアによって窒素と水分に分解還元される。生じた水分は、排水孔１５から排出される。よって、環境に対する汚染が低減する。

１ 排気管
１０ 吸気孔
１１ 排ガス入口
１２ 排ガス出口
１３ くびれ部
１４ ラッパ型拡大口
１５ 排水口
１６ ボルト
２ 金属触媒担体
３ 直結式セラミックフィルター
３１ セラミックウール

Claims (4)

1. 排気管と、少なくとも一つの直結式セラミックフィルターとからなる、エンジン排出ガスの自動浄化装置であって、
   前記排気管は、軸向きの両端に位置し且つ互いに連通した排ガス入口と、排ガス出口とからなり、
   前記排ガス入口には、前記排ガス出口の軸向き方向へ向かって順に、くびれ部と、ラッパ型拡大口が設けられ、
   前記くびれ部の径方向の直径は、前記ラッパ型拡大口の径方向の直径よりも小さく、
   前記直結式セラミックフィルターは、外径にセラミックウールが覆い包まれるとともに、前記排ガス出口の前に設けられることを特徴とする、エンジン排出ガスの自動浄化装置。
2. 更に、前記くびれ部の位置と対応する前記排気管側壁には、前記排気管の内部と外部を連通する吸気孔が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のエンジン排出ガスの自動浄化装置。
3. 更に、前記直結式セラミックフィルターは、壁流式フィルターによって代替されることを特徴とする、請求項１或は２に記載のエンジン排出ガスの自動浄化装置。
4. 更に、前記直結式セラミックフィルター間の排気管側壁には、排水口が設けられ、
   前記排水口には、前記排水口を封止するためのボルトが設けられることを特徴とする、請求項１に記載のエンジン排出ガスの自動浄化装置。