JP6297827B2

JP6297827B2 - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP6297827B2
Application number: JP2013254619A
Authority: JP
Inventors: 智之鶴田
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP2015113728A

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤分と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来行われている。

前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの採用が検討されている。

即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となる。

ただし、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。

そこで、パティキュレートフィルタの前段に、フロースルー型の酸化触媒を別途配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタの強制再生を行うことが考えられている。

つまり、パティキュレートフィルタより上流側で添加された燃料（ＨＣ）が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。

この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加することで排気ガス中に燃料を添加すれば良い。

図２に示す如く、このようなパティキュレートフィルタ１を前段の酸化触媒２と一緒に排気管３の途中に装備するにあたっては、該排気管３の途中に介装したケーシング４内に、前段の酸化触媒２とパティキュレートフィルタ１とを直列に配置して収容せしめ、多数の散気孔５ａを有する円盤状の分散板５を前記酸化触媒２の入側に排気ガス６の導入方向に対し直角に配置するようにしている。

また、前記ケーシング４の入側には、上流側の排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を嵌挿して前記分散板５の中央部分に突き当たる位置まで延在せしめ、この入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位８に多数の散気孔７ａを開口するようにしてあり、上流側の排気管３から導いた排気ガス６が入口パイプ７の各散気孔７ａ及び分散板５の各散気孔５ａを介し拡散されて酸化触媒２の入側端に導かれるようになっている。

更に、前記ケーシング４の手前に張り出した入口パイプ７には、該入口パイプ７内を安定して流れる排気ガス６に対し検出子９ａを挿し入れて温度検出を行う温度センサ９が備えられており、該温度センサ９の検出温度に基づいて前記パティキュレートフィルタ１の再生制御が実行されるようになっている。

一方、図３は温度センサ９の別の配置例を示すもので、ここに図示している例の場合には、ケーシング４における分散板５と酸化触媒２の入側端との間に温度センサ９を備えるようにしており、前記分散板５を通過して安定化した排気ガス６に対し検出子９ａを挿し入れて温度検出を行うようにしてある。

要するに、ケーシング４における入側端から分散板５にかけての範囲は、入口パイプ７内を流れる排気ガス６が分散板５に突き当たって各散気孔５ａから吹き出しており、排気ガス６の流れが乱れた拡散状態となっていて精度の高い温度検出が難しいため、この範囲を避けて温度センサ９を配置しているのが実情である。

尚、この種の排気浄化装置における温度センサの配置に関する先行技術文献情報としては本発明と同じ出願人による下記の特許文献１等がある。

特開２００４−２２５６５７号公報

しかしながら、図２に示す如き温度センサ９の配置では、該温度センサ９を嵌挿させて支えるためのセンサボス１０を全周溶接する必要があり、該センサボス１０自体の配置スペースや溶接代、その溶接作業に支障の無い作業スペース等を確保しなければならず、また、図３に示す如き温度センサ９の配置においても、分散板５の外周部のスポット溶接（図示せず）を避けてセンサボス１０の全周溶接を行う必要があり且つこれにより酸化触媒２側へずれる温度センサ９の配置が酸化触媒２への円滑な排気ガス６の流入を妨げないように分散板５と酸化触媒２の入側端との間を広く取らなければならなかったため、このような温度センサ９の配置が排気浄化装置のコンパクト化を阻害する一要因となっているという問題があった。

特に近年においては、排気管３の途中に排気ガス６中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ１を備えるだけでなく、該パティキュレートフィルタ１の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタ１との間に還元剤として尿素水を添加してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることも提案されており、排気浄化装置のコンパクト化は重要な課題となっている。

尚、ここでは温度センサ９を一例として説明しているが、酸化触媒２の入側で排気ガス６中のＮＯx量やパティキュレート量等を把握するために用いられる温度センサ９以外の各種センサにおいても事情は同じであることは勿論である。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、温度センサ等のセンサの設置に必要なスペースを別途確保することなく、高い検出精度を維持したまま前記センサの配置を実現して排気浄化装置のコンパクト化を図ることを目的とする。

本発明は、排気浄化触媒をケーシングにより抱持して排気管途中に装備し、このケーシングの入側に排気管からの排気ガスを導き入れる入口パイプを嵌挿すると共に、該入口パイプを前記排気浄化触媒の入側端に対し所要間隔を隔てて対峙する位置まで延在せしめ且つそのケーシング内に入り込んだ部位に多数の散気孔を開口し、前記入口パイプの先端位置で前記ケーシング内を区画し且つ多数の散気孔を開口して排気ガスを拡散せしめる分散板を備えた排気浄化装置であって、前記ケーシングにおける入側端から分散板にかけての範囲にセンサを装備すると共に、前記入口パイプの前記ケーシング内に入り込んだ部位に挿入口を穿設し、該挿入口を介し前記センサの検出子が入口パイプ内の排気ガスの主流に配置され、前記挿入口は前記散気孔の上流側に配置されるように構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、これまでセンサの配置が避けられてきたケーシングの入側端から分散板にかけての範囲にセンサを配置しても、該センサの検出子が挿入口を介し入口パイプ内の排気ガスの主流に配置されるようにしてあるので、安定した流れの排気ガスに対し精度の高い検出を行うことが可能となり、センサの設置に必要なスペースを別途確保しなくて済むことになる。

また、本発明においては、入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位における最上流部に挿入口を穿設することが好ましく、このようにすれば、入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位における最上流部でセンサによる検出が行われる結果、未だ排気ガスの大半が入口パイプの各散気孔から吹き出していない流量の多い状態で検出が行われ、排気ガスに対する検出の精度がより一層高くなる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、センサの設置に必要なスペースを別途確保することなく、高い検出精度を維持したまま前記センサの配置を実現することができるので、排気浄化装置の大幅なコンパクト化を図ることができ、車両への搭載性を従来より向上することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位における最上流部でセンサによる検出を行うことによって、未だ排気ガスの大半が入口パイプの各散気孔から吹き出していない流量の多い状態で検出を行うことができ、排気ガスに対する検出をより一層高い精度で行うことができる。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。従来の排気浄化装置の一例を示す断面図である。従来の排気浄化装置の他の例を示す断面図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、先に図２や図３で説明したものと略同様に、パティキュレートフィルタ１を前段の酸化触媒２（排気浄化触媒）と一緒にケーシング４により抱持して排気管３途中に装備し、このケーシング４の入側に排気管３からの排気ガス６を導き入れる入口パイプ７を嵌挿すると共に、該入口パイプ７を酸化触媒２の入側端に対し所要間隔を隔てて対峙する位置まで延在せしめ且つそのケーシング４内に入り込んだ部位８に多数の散気孔７ａを開口し、前記入口パイプ７の先端位置で前記ケーシング４内を区画し且つ多数の散気孔７ａを開口して排気ガス６を拡散せしめる分散板５を備えた排気浄化装置に関し、前記ケーシング４における入側端から分散板５にかけての範囲に温度センサ９（センサ）をセンサボス１０を介して装備すると共に、前記入口パイプ７の前記ケーシング４内に入り込んだ部位８における最上流部に挿入口１１を穿設し、該挿入口１１を介し前記温度センサ９の検出子９ａが入口パイプ７内の排気ガス６の主流に配置されるようにしている。

而して、このようにすれば、これまで温度センサ９の配置が避けられてきたケーシング４の入側端から分散板５にかけての範囲に温度センサ９を配置しても、該温度センサ９の検出子９ａが挿入口１１を介し入口パイプ７内の排気ガス６の主流に配置されるようにしてあるので、安定した流れの排気ガス６に対し精度の高い検出を行うことが可能となり、温度センサ９の設置に必要なスペースを別途確保しなくて済むことになる。

また、特に本形態例においては、入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位８における最上流部で温度センサ９による検出が行われる結果、未だ排気ガス６の大半が入口パイプ７の各散気孔７ａから吹き出していない流量の多い状態で検出が行われ、排気ガス６に対する検出の精度がより一層高くなる。

従って、上記形態例によれば、温度センサ９の設置に必要なスペースを別途確保することなく、高い検出精度を維持したまま前記温度センサ９の配置を実現することができるので、排気浄化装置の大幅なコンパクト化を図ることができ、車両への搭載性を従来より向上することができる。特に本形態例の場合には、入口パイプ７のケーシング４内に入り込んだ部位８における最上流部で温度センサ９による検出を行うことによって、未だ排気ガス６の大半が入口パイプ７の各散気孔７ａから吹き出していない流量の多い状態で検出を行うことができ、排気ガス６に対する検出をより一層高い精度で行うことができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気管途中のケーシング内に収容される排気浄化触媒は、必ずしもパティキュレートフィルタの前段に付帯装備される酸化触媒に限定されるものではなく、パティキュレートフィルタ自体を担体とした酸化触媒であっても良いし、ＮＯx吸蔵還元触媒、選択還元型触媒、三元触媒等といった様々な触媒であっても良いこと、また、センサは必ずしも温度センサに限定されるものではなく、ＮＯxセンサ等の各種センサを適宜に選定して採用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

２酸化触媒（排気浄化触媒）
３排気管
４ケーシング
５分散板
５ａ散気孔
６排気ガス
７入口パイプ
７ａ散気孔
８入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位
９温度センサ（センサ）
９ａ検出子
１１挿入口

Claims

排気浄化触媒をケーシングにより抱持して排気管途中に装備し、このケーシングの入側に排気管からの排気ガスを導き入れる入口パイプを嵌挿すると共に、該入口パイプを前記排気浄化触媒の入側端に対し所要間隔を隔てて対峙する位置まで延在せしめ且つそのケーシング内に入り込んだ部位に多数の散気孔を開口し、前記入口パイプの先端位置で前記ケーシング内を区画し且つ多数の散気孔を開口して排気ガスを拡散せしめる分散板を備えた排気浄化装置であって、前記ケーシングにおける入側端から分散板にかけての範囲にセンサを装備すると共に、前記入口パイプの前記ケーシング内に入り込んだ部位に挿入口を穿設し、該挿入口を介し前記センサの検出子が入口パイプ内の排気ガスの主流に配置され、前記挿入口は前記散気孔の上流側に配置されるように構成したことを特徴とする排気浄化装置。
入口パイプのケーシング内に入り込んだ部位における最上流部に挿入口を穿設したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。