JP2591260B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気浄化装置Info
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
- F01N3/2807—Metal other than sintered metal
- F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
-
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- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
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-
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- F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
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- F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はエンジンの排気浄化装置、特にハニカム触
媒を用いるものに関する。
媒を用いるものに関する。
（従来の技術） 第６図に示すように、ハニカム触媒２は、薄肉状の壁
を隔てて互いに平行にのびる多数のセル2Aをメタルやセ
ラミックで形成し、セル2Aの壁表面に触媒をコーティン
グしたものである。
を隔てて互いに平行にのびる多数のセル2Aをメタルやセ
ラミックで形成し、セル2Aの壁表面に触媒をコーティン
グしたものである。
ディーゼルエンジンでは、このハニカム触媒２が排気
通路１に設けられ、エンジンからの排気がセル2Aに導か
れると、主に排気中のSOF（有機可溶成分のことで、未
燃燃料成分やオイル分からなる）が壁表面の触媒と反応
して燃焼される（特開昭63−36841、同63−36843、特開
平１−53011号公報参照）。
通路１に設けられ、エンジンからの排気がセル2Aに導か
れると、主に排気中のSOF（有機可溶成分のことで、未
燃燃料成分やオイル分からなる）が壁表面の触媒と反応
して燃焼される（特開昭63−36841、同63−36843、特開
平１−53011号公報参照）。
（発明が解決しようとする課題） ところで、触媒により酸化される側のSOFにはガス状
成分のものとミスト状成分のものがあり、ミスト状成分
については、ガス状成分よりもどうしても酸化効率が低
くなってしまう。
成分のものとミスト状成分のものがあり、ミスト状成分
については、ガス状成分よりもどうしても酸化効率が低
くなってしまう。
この発明はこのような従来の課題に着目してなされた
もので、ミスト状成分についても、酸化効率を高めるよ
うにした装置を提供することを目的とする。
もので、ミスト状成分についても、酸化効率を高めるよ
うにした装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 第１の発明は、薄肉状の壁を隔てて互いに平行にのび
る多数のセルを形成し、前記壁表面に触媒をコーティン
グした一対のハニカム触媒を、あいだに空間をおいて排
気流れに対して直列に配置し、前記一対のハニカム触媒
のセルの方向が互いに所定の角度をもって交差するよう
に形成し、かつ前後のハニカム触媒に挟まれる空間部に
ヒータを設けた。
る多数のセルを形成し、前記壁表面に触媒をコーティン
グした一対のハニカム触媒を、あいだに空間をおいて排
気流れに対して直列に配置し、前記一対のハニカム触媒
のセルの方向が互いに所定の角度をもって交差するよう
に形成し、かつ前後のハニカム触媒に挟まれる空間部に
ヒータを設けた。
第２の発明は、前記ヒータに隣接してカーボン粒子を
捕集するフィルタを設けた。
捕集するフィルタを設けた。
（作用） 第１の発明では、隣り合うハニカム触媒のセルの方向
が交差しているためガス流れが下流側のセル壁面に衝突
し、かつ隣り合うハニカム触媒の間の空間部によりガス
流れが撹乱される。またガスが通過する実質通路長も長
くなる。このため排気ガス中のSOFのミスト状成分も効
果的に酸化処理される。
が交差しているためガス流れが下流側のセル壁面に衝突
し、かつ隣り合うハニカム触媒の間の空間部によりガス
流れが撹乱される。またガスが通過する実質通路長も長
くなる。このため排気ガス中のSOFのミスト状成分も効
果的に酸化処理される。
一方、低速時等にカーボン粒子が多く排出されると、
ハニカム触媒の入口部に堆積して目詰まりを起こすおそ
れが生じる。この場合に、前後ハニカム触媒の間の空間
部に設けたヒータにより排気を加熱することによりカー
ボン粒子を再燃焼させることができるので、目詰まりを
回避できると同時に排気温度の上昇によりSOFの酸化を
一層促進できる。また、ヒータは前後をハニカム触媒に
挟まれた空間部に位置しているため輻射により保温効果
が生じて排気ガスの加熱自体も高効率で行うことができ
る。
ハニカム触媒の入口部に堆積して目詰まりを起こすおそ
れが生じる。この場合に、前後ハニカム触媒の間の空間
部に設けたヒータにより排気を加熱することによりカー
ボン粒子を再燃焼させることができるので、目詰まりを
回避できると同時に排気温度の上昇によりSOFの酸化を
一層促進できる。また、ヒータは前後をハニカム触媒に
挟まれた空間部に位置しているため輻射により保温効果
が生じて排気ガスの加熱自体も高効率で行うことができ
る。
これに加えて第２の発明では、フィルタにより低速時
に限らず発生するカーボン粒子を確実に捕集してその排
出を阻止することができる。捕集したカーボン粒子は隣
接するヒータで加熱することにより燃焼処理する。
に限らず発生するカーボン粒子を確実に捕集してその排
出を阻止することができる。捕集したカーボン粒子は隣
接するヒータで加熱することにより燃焼処理する。
（実施例） 第１図は第１の発明の実施例の縦断面図である。
ケース11内に複数個のハニカム触媒32〜35が所定幅の
空間部36,37,38を空けて軸方向（図で左右方向）に直列
に配設される。
空間部36,37,38を空けて軸方向（図で左右方向）に直列
に配設される。
いずれのハニカム触媒も薄肉状の壁を隔てて互いに平
行にのびる多数のセルがメタル薄板で形成されている。
ただし隣り合うハニカム触媒は、そのセルが互いに所定
の角度（90゜が望ましい）をもって交差するようにセル
の方向が決められている。
行にのびる多数のセルがメタル薄板で形成されている。
ただし隣り合うハニカム触媒は、そのセルが互いに所定
の角度（90゜が望ましい）をもって交差するようにセル
の方向が決められている。
また、この場合各空間部36,37,38のうち、上流側の一
対のハニカム触媒32,33に挟まれた空間部36と、下流側
の一対のハニカム触媒34,35に挟まれた空間部38には、
それぞれヒータ39,40が設けられている。
対のハニカム触媒32,33に挟まれた空間部36と、下流側
の一対のハニカム触媒34,35に挟まれた空間部38には、
それぞれヒータ39,40が設けられている。
次に作用を説明する。
各ハニカム触媒32〜35に導かれるガス流れは、そのセ
ルの方向によって規制される。
ルの方向によって規制される。
たとえば、第１図のＡ部を拡大して第２図に示すと、
ハニカム触媒34のセル34Aにより斜め上方に方向づけら
れたガス流れは、セル34Aを出た瞬間には乱れがなくと
も、下流側に隣接するハニカム触媒35のセル35Aの壁面
と衝突し、隣り合う２つのハニカム触媒34、35に挟まれ
た空間部38へとはね返され渦巻状になる。この渦巻く流
れにセル34Aを出たガス流れがさらに衝突する。こうし
た挙動により空間部38ではガス流れが強く拡散され、乱
れの大きな流れとなって隣のハニカム触媒35のセル35A
に流入してゆく。このようなガスの撹乱作用は、言うま
でもなく他のハニカム触媒32〜34の間においても生じ
る。なお、第２図において矢印は排気ガスの流れの方向
を示している。
ハニカム触媒34のセル34Aにより斜め上方に方向づけら
れたガス流れは、セル34Aを出た瞬間には乱れがなくと
も、下流側に隣接するハニカム触媒35のセル35Aの壁面
と衝突し、隣り合う２つのハニカム触媒34、35に挟まれ
た空間部38へとはね返され渦巻状になる。この渦巻く流
れにセル34Aを出たガス流れがさらに衝突する。こうし
た挙動により空間部38ではガス流れが強く拡散され、乱
れの大きな流れとなって隣のハニカム触媒35のセル35A
に流入してゆく。このようなガスの撹乱作用は、言うま
でもなく他のハニカム触媒32〜34の間においても生じ
る。なお、第２図において矢印は排気ガスの流れの方向
を示している。
このはげしい乱れによりセルを通り抜けるまでの時間
（滞在時間）が長くなり、かつセルの方向が交互に交差
するように決められているとガス流路の長さが全体とし
て増すことから、排気ガス中のSOFが触媒壁（セル壁）
に接触する機会が増大するので、SOF中のガス状成分の
みならずミスト状成分についても触媒による酸化効率が
向上する。
（滞在時間）が長くなり、かつセルの方向が交互に交差
するように決められているとガス流路の長さが全体とし
て増すことから、排気ガス中のSOFが触媒壁（セル壁）
に接触する機会が増大するので、SOF中のガス状成分の
みならずミスト状成分についても触媒による酸化効率が
向上する。
こうした効果は、基本的にはセルの方向が交差する一
対のハニカム触媒とその間に挟まれる空間部との構成か
ら得られるのであり、第１図のように基本的構成が排気
の流れる方向に繰り返されていると、ミスト状成分を一
段と酸化低減することができるのである。
対のハニカム触媒とその間に挟まれる空間部との構成か
ら得られるのであり、第１図のように基本的構成が排気
の流れる方向に繰り返されていると、ミスト状成分を一
段と酸化低減することができるのである。
なお、第６図に示したハニカム触媒２でも、セル壁面
に突起や凹部等を設けたり、セル壁を多孔質（たとえば
セラミック）で形成しても、触媒との接触機会を向上さ
せることはできる。しかしながら、こうした構成である
と、セル壁の突起や多孔質のセル壁がカーボン粒子等の
粒子状物質を捕集してしまうため、これらにカーボン粒
子が堆積して目詰まりを起こす問題が新たに生じる。こ
れに対して、この実施例では接触の効率のみを高めてあ
るため目詰まりの心配がなくて信頼性が高く、さらに実
施例のように各ハニカム触媒を、メタル薄板で形成しこ
れをケース内に組み込むことのほうが製作が容易であ
る。
に突起や凹部等を設けたり、セル壁を多孔質（たとえば
セラミック）で形成しても、触媒との接触機会を向上さ
せることはできる。しかしながら、こうした構成である
と、セル壁の突起や多孔質のセル壁がカーボン粒子等の
粒子状物質を捕集してしまうため、これらにカーボン粒
子が堆積して目詰まりを起こす問題が新たに生じる。こ
れに対して、この実施例では接触の効率のみを高めてあ
るため目詰まりの心配がなくて信頼性が高く、さらに実
施例のように各ハニカム触媒を、メタル薄板で形成しこ
れをケース内に組み込むことのほうが製作が容易であ
る。
ところで、低速高負荷域を多用するような運転状態を
長期間続けると、この運転域にて比較的多量に排出され
るカーボン粒子の堆積により各ハニカム触媒32〜35が次
第に目詰まり傾向になると同時に転化効率も悪化しがち
になる。これに対してこの実施例では、空間部36と38と
にヒータ39,40を設け、堆積したカーボン粒子を再燃焼
させることにより目詰まりを回避できる。
長期間続けると、この運転域にて比較的多量に排出され
るカーボン粒子の堆積により各ハニカム触媒32〜35が次
第に目詰まり傾向になると同時に転化効率も悪化しがち
になる。これに対してこの実施例では、空間部36と38と
にヒータ39,40を設け、堆積したカーボン粒子を再燃焼
させることにより目詰まりを回避できる。
ヒータは空間部36〜38の何れか１カ所に設けるのみで
もよいが、このように複数箇所に設けることによりヒー
タ１つあたりに要求される熱容量が小さくて済むので、
各ヒータに流す電流も小さくて足り、経済的である。ま
た、前後をハニカム触媒に挟まれた空間部にヒータを設
けることにより、ハニカム触媒による保温と輻射の作用
によりヒータの効率が向上するので、より一層効果的に
カーボンを燃焼させることができる。
もよいが、このように複数箇所に設けることによりヒー
タ１つあたりに要求される熱容量が小さくて済むので、
各ヒータに流す電流も小さくて足り、経済的である。ま
た、前後をハニカム触媒に挟まれた空間部にヒータを設
けることにより、ハニカム触媒による保温と輻射の作用
によりヒータの効率が向上するので、より一層効果的に
カーボンを燃焼させることができる。
第３図はヒータ39,40の通電制御ルーチンの一例を示
したもので、車両の所定の積算走行距離（たとえば100k
m程度）ごとあるいは所定の積算エンジン回転数ごとに
行わせる。第３図においてTAとTBはそれぞれヒータ39,4
0をONにしてからの経過時間、T0はあらかじめ定める通
電時間である。
したもので、車両の所定の積算走行距離（たとえば100k
m程度）ごとあるいは所定の積算エンジン回転数ごとに
行わせる。第３図においてTAとTBはそれぞれヒータ39,4
0をONにしてからの経過時間、T0はあらかじめ定める通
電時間である。
第４図は第２の発明の実施例の縦断面図を示したもの
で、これは低速時に限らずカーボン粒子の排出の多いエ
ンジンに対して、より浄化効果を高めるためにハニカム
触媒42〜46の列のほぼ中央位置にフィルタ47を設けて、
このフィルタ47でカーボン粒子を捕集するとともに、フ
ィルタ47の前面に隣接して設けたヒータ48により加熱を
行ってフィルタ47に堆積したカーボン粒子を再燃焼させ
るようにしたものである。
で、これは低速時に限らずカーボン粒子の排出の多いエ
ンジンに対して、より浄化効果を高めるためにハニカム
触媒42〜46の列のほぼ中央位置にフィルタ47を設けて、
このフィルタ47でカーボン粒子を捕集するとともに、フ
ィルタ47の前面に隣接して設けたヒータ48により加熱を
行ってフィルタ47に堆積したカーボン粒子を再燃焼させ
るようにしたものである。
フィルタ47は最上流のハニカム触媒42の前に設けるこ
とも考えられるが、第４図のようにフィルタ47とヒータ
48からなるセットの上流に１つでもハニカム触媒をおく
と、ヒータ48がその上流のハニカム触媒（この場合42,4
3）の反応熱により保温ないし加熱されるので、高い効
率で排気を加熱することができる。なお第５図はヒータ
48への通電制御ルーチンであり、図中のＴはヒータ48を
ONにしてからの経過時間を、T0はあらかじめ定める通電
時間を示している。
とも考えられるが、第４図のようにフィルタ47とヒータ
48からなるセットの上流に１つでもハニカム触媒をおく
と、ヒータ48がその上流のハニカム触媒（この場合42,4
3）の反応熱により保温ないし加熱されるので、高い効
率で排気を加熱することができる。なお第５図はヒータ
48への通電制御ルーチンであり、図中のＴはヒータ48を
ONにしてからの経過時間を、T0はあらかじめ定める通電
時間を示している。
（発明の効果） 第１の発明は、薄肉状の壁を隔てて互いに平行にのび
る多数のセルを形成し、前記壁表面に触媒をコーティン
グした一対のハニカム触媒を、あいだに空間をおいて排
気流れに対して直列に配置し、前記一対のハニカム触媒
のセルの方向が互いに所定の角度をもって交差するよう
に形成し、かつ前後のハニカム触媒に挟まれる空間部に
ヒータを設けたものとしたので、SOFのミスト状成分に
ついても酸化効率を高められると共に、ハニカム触媒に
堆積しようとするカーボン粒子を効率よく再燃焼させて
触媒の機能を長時間にわたり良好に維持できるという効
果が得られる。
る多数のセルを形成し、前記壁表面に触媒をコーティン
グした一対のハニカム触媒を、あいだに空間をおいて排
気流れに対して直列に配置し、前記一対のハニカム触媒
のセルの方向が互いに所定の角度をもって交差するよう
に形成し、かつ前後のハニカム触媒に挟まれる空間部に
ヒータを設けたものとしたので、SOFのミスト状成分に
ついても酸化効率を高められると共に、ハニカム触媒に
堆積しようとするカーボン粒子を効率よく再燃焼させて
触媒の機能を長時間にわたり良好に維持できるという効
果が得られる。
第２の発明は、同じく前記ヒータに隣接してカーボン
粒子を捕集するフィルタを設けるものとしたので、特に
カーボン粒子の排出量が多いエンジンにおいても確実に
カーボン粒子を再燃焼処理して、良好な排気浄化性能を
発揮させることができる。
粒子を捕集するフィルタを設けるものとしたので、特に
カーボン粒子の排出量が多いエンジンにおいても確実に
カーボン粒子を再燃焼処理して、良好な排気浄化性能を
発揮させることができる。
第１図は第１の発明の一実施例の縦断面図、第２図はそ
のＡ部拡大図、第３図はヒータの通電制御ルーチンを示
す流れ図である。第４図は第２の発明の一実施例の縦断
面図、第５図はそのヒータの通電制御ルーチンを示す流
れ図である。第６図は従来のシステム図である。 11……ケース、32〜35……ハニカム触媒、34A,35A……
セル、36〜38……空間部、39,40……ヒータ、42〜46…
…ハニカム触媒、47……フィルタ、48……ヒータ。
のＡ部拡大図、第３図はヒータの通電制御ルーチンを示
す流れ図である。第４図は第２の発明の一実施例の縦断
面図、第５図はそのヒータの通電制御ルーチンを示す流
れ図である。第６図は従来のシステム図である。 11……ケース、32〜35……ハニカム触媒、34A,35A……
セル、36〜38……空間部、39,40……ヒータ、42〜46…
…ハニカム触媒、47……フィルタ、48……ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/28 Ｊ 3/28 ３０１Ｇ ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】薄肉状の壁を隔てて互いに平行にのびる多
数のセルを形成し、前記壁表面に触媒をコーティングし
た一対のハニカム触媒を、あいだに空間をおいて排気流
れに対して直列に配置し、前記一対のハニカム触媒のセ
ルの方向が互いに所定の角度をもって交差するように形
成し、かつ前後のハニカム触媒に挟まれる空間部にヒー
タを設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項２】前記ヒータに隣接してカーボン粒子を捕集
するフィルタを設けたことを特徴とする請求項１記載の
エンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15429290A JP2591260B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | エンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15429290A JP2591260B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | エンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0447113A JPH0447113A (ja) | 1992-02-17 |
| JP2591260B2 true JP2591260B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=15580953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15429290A Expired - Lifetime JP2591260B2 (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2591260B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-06-13 JP JP15429290A patent/JP2591260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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| JP3078942B2 (ja) | 1993-01-27 | 2000-08-21 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | 排気ガス処理装置 |
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