JP2019085878A

JP2019085878A - 後処理装置

Info

Publication number: JP2019085878A
Application number: JP2017211809A
Authority: JP
Inventors: 鉄平大堀; Teppei Ohori; 竜介藤野; Ryusuke Fujino; 和生大角; Kazuo Osumi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-01
Also published as: JP7006138B2

Abstract

【課題】排ガスを十分に昇温させること。【解決手段】後処理装置１００は、車両の内燃機関１から排出される排ガスを浄化する装置である。後処理装置１００は、複数の気筒２ａ〜２ｄのそれぞれに対応する複数の排気ポート３ａ〜３ｄのうち、一部の排気ポート３ａ、３ｄに設けられたＤＯＣ４と、複数の排気ポート３ａ〜３ｄの下流側に接続された排気管５に設けられたＤＯＣ７と、を有する。ＤＯＣ４が設けられていない排気ポート３ｂ、３ｃに対して燃料の噴射が行われる。【選択図】図１

Description

本開示は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する後処理装置に関する。

車両には、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搭載されている。

例えば特許文献１には、内燃機関の複数の気筒にそれぞれ対応する複数の排気ポートの全てに酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：以下、ＤＯＣという）が配置され、複数の排気ポートの下流側に接続された排気管に別のＤＯＣが配置された後処理装置が開示されている。

特開２０１３−１８９９００号公報

しかしながら、特許文献１の後処理装置では、所定の気筒に対して燃料の噴射を行った場合、排気ポートに配置されたＤＯＣにおいて未燃燃料の酸化反応が進行し、排気ポート下流側の排気管で熱損失が生じる。その結果、排気ポート下流側の排気管を流れる排ガスが、十分に昇温しないおそれがある。

本開示の目的は、排ガスを十分に昇温させることができる後処理装置を提供することである。

本開示の態様の後処理装置は、車両の内燃機関から排出される排ガスを浄化する後処理装置であって、前記内燃機関の複数の気筒のそれぞれに対応する複数の排気ポートのうち、一部の排気ポートに設けられた第１酸化触媒と、前記複数の排気ポートの下流側に接続された排気管に設けられた第２酸化触媒または受動性ＮＯｘ吸収剤と、を有し、前記第１酸化触媒が設けられていない前記排気ポートに対して燃料の噴射が行われる。

本開示によれば、排ガスを十分に昇温させることができる。

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本発明の変形例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有害成分を浄化する装置である。有害成分は、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣｓ）、スス等である。

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。

排気マニホールド（Exhaust Manifold）３は、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、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ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）４が配置されている。ＤＯＣ４は、「第１酸化触媒」の一例に相当する。

ＤＯＣ４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、ＤＯＣ４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、ＤＯＣ４は、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）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、ＤＯＣ４は配置されていない。

ＤＯＣ４が配置されていない排気ポート３ｂに対応する気筒２ｂ、または、ＤＯＣ４が配置されていない排気ポート３ｃに対応する気筒２ｃに対しては、燃料噴射装置（図示略）により燃料の噴射が行われる。燃料の噴射は、例えば、ＤＰＦ８の再生を目的に行われるポスト噴射やアフター噴射等である。

排気マニホールド３の下流側には、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、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）７およびＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）８が設けられている。

ＤＯＣ７は、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）や炭化水素（ＨＣｓ）を酸化させて二酸化窒素（ＮＯ_２）と水を生成する。ＤＯＣ７は、「第２酸化触媒」の一例に相当する。

ＤＰＦ８は、排ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集して取り除く。ＤＰＦ８は、「微粒子捕集フィルタ」の一例に相当する。

ＤＯＣ７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。

ここまで詳述したように、本実施の形態の後処理装置１００によれば、複数の排気ポート３ａ〜３ｄのうちの一部の排気ポート３ａ、３ｄにＤＯＣ４を配置し、ＤＯＣ４が配置されない排気ポート３ｂ、３ｃに対応する気筒２ｂ、２ｃに対して燃料噴射が行われることを特徴とする。これにより、燃料噴射の際に、ＤＯＣ４で未燃燃料の酸化反応が進行することがないため、排気管５における熱損失の発生を回避できる。その結果、排気管５を流れる排ガスを、十分に昇温させることができる。

特に、図１に示すようにＤＯＣ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、ＤＯＣ７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。

また、仮に図１に示した構成においてＤＯＣ４が１つも設けられていないとすると、ＤＯＣ７の上流側の端面において排ガスに含まれるススや粘性の高い炭化水素（ＨＣｓ）が固着する「端面詰まり」が発生することがある。端面詰まりが発生すると、例えば、排ガスの圧力損失によって燃費が悪化したり、目詰まりしていない部分に排ガスの流れが集中してしまい、有害成分の分解性能が低下したりする。

これに対し、本実施の形態の後処理装置１００では、排気ポート３ａ、３ｄに設けられたＤＯＣ４によって、排気ポート３ａ、３ｄの排ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）を酸素（Ｏ_２）と反応させて二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成することができる。二酸化窒素（ＮＯ_２）は強い酸化力を有するため、ＤＯＣ７の上流側端面に堆積したススや炭化水素（ＨＣｓ）を酸化分解できる。その結果、ＤＯＣ７の端面詰まりを防止できる。

なお、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、ＤＯＣ４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、ＤＯＣ４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２］
実施の形態では、ＤＯＣ４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ＤＯＣ４を配置してもよいし、排気ポート３ａ〜３ｃのそれぞれにＤＯＣ４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ＤＯＣ４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、ＤＯＣ４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３］
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ＤＯＣ４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、ＤＯＣ４が配置されないようにしてもよい。なお、この場合のＤＯＣ４の最大配置数は、５個である。

また、本実施の形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えばガソリンエンジンであってもよい。

［変形例４］
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、一部の排気ポートに設けられたＤＯＣ４、および、ＤＯＣ４の下流側に設けられたＤＯＣ７を備えればよい。

なお、図２に示すように、後処理装置１００は、排気管５において、ＤＯＣ７の代わりに、ＰＮＡ（受動性ＮＯｘ吸収剤）９を有してもよい。その場合、後処理装置１００は、図２に示した構成要素のうち、少なくとも、一部の排気ポートに設けられたＤＯＣ４、および、ＤＯＣ４の下流側に設けられたＰＮＡ９を備えればよい。

＜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浄化する後処理装置であって、内燃機関の複数の気筒のそれぞれに対応する複数の排気ポートのうち、一部の排気ポートに設けられた第１酸化触媒と、複数の排気ポートの下流側に接続された排気管に設けられた第２酸化触媒または受動性ＮＯｘ吸収剤と、を有し、第１酸化触媒が設けられていない排気ポートに対して燃料の噴射が行われる。

なお、上記後処理装置において、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、第１酸化触媒が設けられる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、第１酸化触媒の下流側かつ第２酸化触媒または受動性ＮＯｘ吸収剤の上流側に、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、第２酸化触媒または受動性ＮＯｘ吸収剤の下流側に、微粒子捕集フィルタが設けられてもよい。

本発明は、内燃機関から排出される排ガスを浄化する技術に適用できる。

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、７ＤＯＣ
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
８ＤＰＦ
９ＰＮＡ
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浄化する後処理装置であって、
前記内燃機関の複数の気筒のそれぞれに対応する複数の排気ポートのうち、一部の排気ポートに設けられた第１酸化触媒と、
前記複数の排気ポートの下流側に接続された排気管に設けられた第２酸化触媒または受動性ＮＯｘ吸収剤と、を有し、
前記第１酸化触媒が設けられていない前記排気ポートに対して燃料の噴射が行われる、
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、
前記第１酸化触媒が設けら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。
前記第１酸化触媒の下流側かつ前記第２酸化触媒または前記受動性ＮＯｘ吸収剤の上流側に、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。
前記第２酸化触媒または前記受動性ＮＯｘ吸収剤の下流側に、微粒子捕集フィルタが設けられた、
請求項１から３に記載の後処理装置。