JP2019019741A

JP2019019741A - 後処理装置

Info

Publication number: JP2019019741A
Application number: JP2017138065A
Authority: JP
Inventors: 鉄平大堀; Teppei Ohori; 和生大角; Kazuo Osumi; 竜介藤野; Ryusuke Fujino
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-02-07

Abstract

【課題】内燃機関の始動開始直後からＮＯｘの排出量を削減し、ポスト噴射の際にＬＮＴを十分に昇温させること。【解決手段】車両の内燃機関から排出される排ガスを、上流側の酸化触媒４と下流側のＬＮＴ（Lean NOx Trap）７により浄化する後処理装置１００であって、酸化触媒４は、ディーゼルエンジン１の各気筒２ａ〜２ｄに接続された複数の排気ポート３ａ〜３ｄのうち、一部の排気ポート３ａ、３ｄに設けられている、【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスを浄化する後処理装置に関する。

従来、車両の内燃機関から排出される排ガスを浄化する後処理装置が知られている。例えば特許文献１には、排気マニホールドにおいて内燃機関の各気筒に対応する排気ポートのそれぞれに酸化触媒を配置し、排気マニホールドの下流側に接続された排気管にＮＯｘ吸蔵型還元触媒（Lean NOx Trap：以下、ＬＮＴという）を配置することで、内燃機関の始動開始直後からＮＯｘの排出量を削減できる後処理装置が開示されている。

特開２００４−２０４６９９号公報

しかしながら、特許文献１の後処理装置では、所定の気筒でポスト噴射を行った場合、排気ポートに配置された酸化触媒において未燃燃料の酸化反応が進行する。その結果、ＬＮＴの昇温が不十分になるおそれがある。

本発明の目的は、内燃機関の始動開始直後からＮＯｘの排出量を削減でき、かつ、ポスト噴射の際にＬＮＴを十分に昇温できる後処理装置を提供することである。

本発明の後処理装置は、車両の内燃機関から排出される排ガスを、上流側の酸化触媒と下流側のＬＮＴ（Lean NOx Trap）により浄化する後処理装置であって、前記酸化触媒は、前記内燃機関の各気筒に接続された複数の排気ポートのうち、一部の排気ポートに設けられている。

本発明によれば、内燃機関の始動開始直後からＮＯｘの排出量を削減でき、かつ、ポスト噴射の際にＬＮＴを十分に昇温できる。

本発明の実施の形態に係る後処理装置の構成の一例を示す模式図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本実施の形態に係る後処理装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、後処理装置１００の構成の一例を示す模式図である。

図１に示す後処理装置１００は、車両に搭載され、ディーゼルエンジン１（内燃機関の一例）の排ガスに含まれるＰＭ（粒子状物質）やＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する装置である。

図１において、ディーゼルエンジン１の各気筒２ａ〜２ｄから排出された排ガスは、図中の左側から右側へ流れるとする。

排気マニホールド（Exhaust Manifold）３は、ディーゼルエンジン１の気筒２ａ〜２ｄのそれぞれに接続された排気ポート３ａ〜３ｄを備える。

図１の例では、排気ポート３ａおよび排気ポート３ｄのそれぞれに、酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）４が配置されている。酸化触媒４は、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化させて二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成する。

酸化触媒４は、排気ポート３ａまたは排気ポート３ｄにおいて、可能な限り高温の排ガスに接し、かつ、酸化触媒４の活性化温度以上の時間が長くなる位置に配置されている。

また、酸化触媒４は、例えば、ＣＯ（一酸化炭素）の浄化に優れる金属触媒と、酸素吸蔵能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）を有する酸化物と、酸化物半導体とを含んで構成される。酸素吸蔵能を有する酸化物は、例えば、Ｃｅ（セリウム）を含む酸化物であってもよい。また、酸素吸蔵能を有する酸化物には、貴金属を担持させてもよい。また、酸化物半導体は、例えば、ＴｉＯ_２（二酸化チタン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、Ｙ_２Ｏ_３（酸化イットリウム）等であってもよい。

一方、図１の例では、排気ポート３ｂおよび排気ポート３ｃには、酸化触媒４は配置されていない。本実施の形態では、排気ポート３ｂが接続されている気筒２ｂ、または、排気ポート３ｃが接続されている気筒２ｃにおいて、燃料噴射装置（図示略）によりポスト噴射が行われる。

排気マニホールド３には、排気管５が接続されている。

排気管５には、ターボチャージャ６の排気タービン６ａが設けられている。排気タービン６ａは、排気管５を流れる排ガスによって駆動される。吸気管（図示略）に設けられたコンプレッサ６ｂは、排気タービン６ａの駆動によって同軸駆動され、吸気を圧縮する。

また、排気管５には、排気タービン６ａの下流側に、ＬＮＴ７およびＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）８が設けられている。

ＬＮＴ７は、排ガス中の二酸化窒素（ＮＯ_２）を吸蔵する。

ＤＰＦ８は、排ガス中のＰＭを捕集して取り除く。

ＬＮＴ７およびＤＰＦ８を通過した排ガスは、排出口（図示略）から車外へ排出される。

以上、後処理装置１００の構成について説明した。

以上説明したように、後処理装置１００は、ＬＮＴ７の上流側に設けられた排気マニホールド３の排気ポート３ａ〜３ｄのうち、排気ポート３ａ、３ｄに酸化触媒４を設ける一方で、排気ポート３ｂ、３ｃには酸化触媒４を設けない構成とした。これにより、排ガスがディーゼルエンジン１からの排出後直ちに酸化触媒４を通過するため、ディーゼルエンジン１の始動開始直後からＮＯｘの排出量を削減できる。また、排気ポート３ｂ、３ｃをポスト噴射に使用できるため、ＬＮＴ７およびＤＰＦ８を十分に昇温できる。

特に、図１に示すようにＬＮＴ７の上流側にターボチャージャ６の排気タービン６ａが設けられている場合では、排ガスが排気タービン６ａにより使用されることで、ＬＮＴ７の温度が上昇しにくくなるため、本実施の形態の構成は、有効である。

これまで本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態では、後処理装置１００が図１に示した各構成要素を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、後処理装置１００は、図１に示した構成要素のうち少なくとも酸化触媒４およびＬＮＴ７を備えればよい。

［変形例２］
実施の形態では、酸化触媒４が排気ポート３ａおよび排気ポート３ｄに配置される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、酸化触媒４は、排気ポート３ａおよび排気ポート３ｂに配置されてもよいし、排気ポート３ａおよび排気ポート３ｃに配置されてもよいし、排気ポート３ｂおよび排気ポート３ｃに配置されてもよいし、排気ポート３ｂおよび排気ポート３ｄに配置されてもよい。

［変形例３］
また、例えば、実施の形態では、酸化触媒４が配置される排気ポートが２つである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、排気ポート３ａのみに酸化触媒４を配置してもよいし、排気ポート３ａ〜３ｃのそれぞれに酸化触媒４を配置してもよい。すなわち、排気ポート３ａ〜３ｄのうち少なくとも１つの排気ポートには酸化触媒４を配置しない構成とすればよい。換言すれば、排気マニホールドがＮ個（Ｎは２以上の整数）の排気ポートを備えている場合、酸化触媒４が配置される排気ポートの数は、（Ｎ−１）以下であればよい。

［変形例４］
また、例えば、実施の形態では、ディーゼルエンジン１が４気筒であり、排気マニホールド３が各気筒２ａ〜２ｄに対応する排気ポート３ａ〜３ｄを備える場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ディーゼルエンジン１が６気筒であり、排気マニホールド３が６つの気筒にそれぞれ対応する６つの排気ポートを備えている場合、６つの排気ポートのうち一部の排気ポートに酸化触媒４を配置するようにしてもよい。換言すれば、６つの排気ポートのうち少なくとも１つの排気ポートには、酸化触媒４が配置されないようにしてもよい。なお、この場合の酸化触媒４の最大配置数は、５個である。

＜本開示のまとめ＞
本発明の後処理装置は、車両の内燃機関から排出される排ガスを、上流側の酸化触媒と下流側のＬＮＴ（Lean NOx Trap）により浄化する後処理装置であって、前記酸化触媒は、前記内燃機関の各気筒に接続された複数の排気ポートのうち、一部の排気ポートに設けられている。

なお、上記後処理装置において、前記複数の排気ポートの数がＮ（Ｎは２以上の整数）である場合、前記酸化触媒が配置される前記一部の排気ポートの数は、（Ｎ−１）以下であってもよい。

また、上記後処理装置において、前記酸化触媒の下流側かつ前記ＬＮＴの上流側に、ターボチャージャの排気タービンが設けられてもよい。

また、上記後処理装置において、前記ＬＮＴの下流側に、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設けられてもよい。

本発明は、排ガスを浄化する後処理装置に適用できる。

１ディーゼルエンジン
２ａ〜２ｄ気筒
３排気マニホールド
３ａ〜３ｄ排気ポート
４酸化触媒
５排気管
６ターボチャージャ
６ａ排気タービン
６ｂコンプレッサ
７ＬＮＴ
８ＤＰＦ
１００後処理装置

Claims

車両の内燃機関から排出される排ガスを、上流側の酸化触媒と下流側のＬＮＴ（Lean NOx Trap）により浄化する後処理装置であって、
前記酸化触媒は、
前記内燃機関の各気筒に接続された複数の排気ポートのうち、一部の排気ポートに設けられている、
後処理装置。
前記複数の排気ポートの数がＮ（Ｎは２以上の整数）である場合、
前記酸化触媒が配置される前記一部の排気ポートの数は、（Ｎ−１）以下である、
請求項１に記載の後処理装置。
前記酸化触媒の下流側かつ前記ＬＮＴの上流側に、ターボチャージャの排気タービンが設けられた、
請求項１または２に記載の後処理装置。
前記ＬＮＴの下流側に、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設けられた、
請求項１から３に記載の後処理装置。