JP6454067B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Description
本発明は、排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device.
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系路の途中に、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。 Particulate matter (particulate matter) discharged from diesel engines is mainly composed of carbonaceous soot and SOF (Soluble Organic Fraction) consisting of high-boiling hydrocarbon components. Furthermore, it has a composition containing a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component). As a measure for reducing this type of particulates, a particulate filter is installed in the middle of the exhaust system passage through which exhaust gas flows. It has been done conventionally.
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。 The particulate filter has a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite, and the inlets of the respective channels partitioned in a lattice shape are alternately sealed, and the channels are not sealed. The outlet is sealed, and only the exhaust gas that has permeated through the porous thin wall defining each flow path is discharged to the downstream side.
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。 Then, the particulates in the exhaust gas are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall, so that the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. It is necessary to regenerate, but in normal diesel engine operation conditions, there are few opportunities to obtain exhaust temperatures that are high enough for particulates to self-combust, so a catalyst regeneration type that integrally supports an oxidation catalyst. Adoption of a particulate filter is being studied.
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。 That is, if such a catalyst regeneration type particulate filter is employed, the oxidation reaction of the collected particulates is promoted to lower the ignition temperature, and the particulates can be burned and removed even at an exhaust temperature lower than the conventional one. It becomes possible.
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。 However, even when such a catalyst regeneration type particulate filter is used, the trapped amount exceeds the particulate processing amount in the operation region where the exhaust temperature is low, so such a low exhaust gas. If the operation state at the temperature continues, there is a possibility that the particulate filter will fall into an over trapped state without the regeneration of the particulate filter proceeding well.
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。 Therefore, a flow-through type oxidation catalyst is separately arranged in front of the particulate filter, and fuel is added to the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst at the stage where the amount of particulate accumulation has increased. It is considered to perform forced regeneration.
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。 That is, the fuel (HC) added on the upstream side of the particulate filter undergoes an oxidation reaction while passing through the preceding oxidation catalyst, and the catalyst bed of the particulate filter immediately after the inflow of exhaust gas heated by the reaction heat. The temperature is raised, the particulates are burned out, and the particulate filter is regenerated.
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。 As a specific means for executing this kind of fuel addition, post-injection is added at the timing of non-ignition later than the compression top dead center following the main injection of fuel performed near the compression top dead center. What is necessary is just to add a fuel in gas.
このようなパティキュレートフィルタを前段の酸化触媒と一緒に排気系路中に装備するにあたっては、図3に示す如く、排気系路の途中に介装したケーシング1内に、図示しない前段の酸化触媒とパティキュレートフィルタ2とを直列に配置して収容するようにしており、前記パティキュレートフィルタ2の出側には、多数の散気孔3aを有する円盤状の分散板3を排気ガス4の流れに対し直角に配置して消音を図るようにしている。
When such a particulate filter is installed in the exhaust system path together with the preceding stage oxidation catalyst, as shown in FIG. And the
また、前記ケーシング1の出側は、前記分散板3の後方から下流側へ向け徐々に縮径するコーン形状となっており、その出側端に出口パイプ5が接続されて該出口パイプ5に排気ガス4が収束されるようになっているが、前記出口パイプ5には、その内部を安定して流れる排気ガス4に対し検出子6aを挿し入れて温度検出を行う温度センサ6がセンサボス7を介して備えられており、この温度センサ6の検出温度に基づいて前記パティキュレートフィルタ2の再生制御が実行されるようになっている。
Further, the outlet side of the
一方、図4は温度センサ6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1の出側のコーン形状とした部分における出口パイプ5の直前に温度センサ6を備えるようにしており、ケーシング1の出側のコーン形状により収束された排気ガス4の流れに検出子6aを差し入れて温度検出を行うようにしている。
On the other hand, FIG. 4 shows another arrangement example of the
要するに、排気温度を正確に検出するためには、温度センサ6の検出子6aに対し一定量の排気ガス4を誘導することが重要であり、これまでは必然的に出口パイプ5の途中(図3参照)や直前(図4参照)に温度センサ6を配置せざるを得ないのが実情であった。
In short, in order to accurately detect the exhaust gas temperature, it is important to induce a certain amount of the
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。
In addition, as prior art document information regarding the arrangement of the temperature sensor in this type of exhaust purification apparatus, there is the following
しかしながら、このようように温度センサ6のレイアウト上の自由度が低い状況にあっては、該温度センサ6と周辺構造物との干渉が生じ易くなって排気浄化装置の搭載性を悪化させる一要因となっているという問題があった。
However, in such a situation where the degree of freedom in layout of the
特に近年においては、排気系路の途中に排気ガス4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2を備えるだけでなく、該パティキュレートフィルタ2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2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、排気浄化装置の搭載性の向上は重要な課題となっている。
In particular, in recent years, not only the
尚、ここでは温度センサ6を一例として説明しているが、パティキュレートフィルタ2の出側で排気ガス4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6以外の各種センサにおいても事情が同じであることは勿論である。
Here, the
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レイアウト上の自由度を高めて排気浄化装置の搭載性の向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the mountability of an exhaust emission control device by increasing the degree of freedom in layout of sensors such as a temperature sensor.
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系路の途中に装備し、このケーシングの出側に排気系路からの排気ガスを抜き出す出口パイプを接続すると共に、該出口パイプと前記排気浄化触媒の出側端との間に多数の散気孔を有する分散板を備えた排気浄化装置であって、
前記ケーシングの出側を分散板の後方から出口パイプまで下流側へ向け徐々に縮径するコーン形状とし、
前記ケーシングにおける出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、該センサの検出子に向け排気ガスの流れを導き得るよう前記分散板に散気孔より大きな導風口を形成し、
前記センサは、前記導風口との組み合わせにより、前記ケーシングのコーン形状で位置を選定して配置されるように構成されたことを特徴とするものである。
The present invention includes an exhaust purification catalyst held by a casing and is provided in the middle of an exhaust system path, and an outlet pipe for extracting exhaust gas from the exhaust system path is connected to the outlet side of the casing. An exhaust purification device comprising a dispersion plate having a large number of air diffusion holes between the outlet side end of the exhaust purification catalyst,
The outlet side of the casing has a cone shape that gradually decreases in diameter toward the downstream side from the rear of the dispersion plate to the outlet pipe,
Equipped with a sensor in the range from the outlet side end to the dispersion plate in the casing, and forming an air inlet larger than the air diffusion holes in the dispersion plate so as to guide the flow of exhaust gas toward the detector of the sensor,
The sensor, in combination with pre Kishirubefuguchi, is characterized in that it has been configured to be placed in selected positions in a cone of the casing.
而して、このようにすれば、ケーシングにおける出側端から分散板にかけての範囲で任意な位置を選定してセンサを配置しても、正確な検出を行うのに必要な流量・流速の排気ガスの流れを分散板の導風口を通してセンサの検出子に直接的に導くことが可能となり、出口パイプの途中や直前といった限定された箇所にセンサを配置する必要がなくなって、該センサのレイアウト上の自由度が著しく高められることになる。 Thus, in this way, even if the sensor is arranged by selecting an arbitrary position in the range from the outlet side end to the dispersion plate in the casing, the exhaust gas having the flow rate and flow velocity necessary for accurate detection can be obtained. The gas flow can be directly guided to the sensor detector through the air guide port of the dispersion plate, so that it is not necessary to place the sensor in a limited place such as in the middle or immediately before the outlet pipe. The degree of freedom is significantly increased.
また、本発明においては、分散板の導風口の出側に、該導風口を抜けた排気ガスの流れをセンサの検出子の直前位置まで案内する誘導パイプを突設することが好ましく、このようにすれば、正確な検出を行うのに必要な流量・流速の排気ガスの流れを誘導パイプにより更に確実にセンサの検出子に導くことが可能となり、該センサの検出子による検出の精度をより一層高めることが可能となる。 In the present invention, it is preferable that a guide pipe for guiding the flow of exhaust gas passing through the air guide port to a position just before the sensor detector is provided on the outlet side of the air guide port of the dispersion plate. By doing so, it becomes possible to more reliably guide the flow of exhaust gas at the flow rate / velocity required for accurate detection to the sensor detector by the induction pipe, and to improve the detection accuracy of the sensor detector. This can be further enhanced.
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。 According to the exhaust emission control device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、センサのレイアウト上の自由度を著しく高めることができるので、ケーシングにおける出側端から分散板にかけての範囲で任意な位置にセンサを配置して該センサと周辺構造物との干渉を容易に回避することができ、排気浄化装置の搭載性を従来より大幅に向上することができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、正確な検出を行うのに必要な流量・流速の排気ガスの流れを誘導パイプにより更に確実にセンサの検出子に導くことができ、該センサの検出子による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。
(II) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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3や図4で説明したものと略同様に、パティキュレートフィルタ2(排気浄化触媒)を前段の酸化触媒と一緒にケーシング1により抱持して排気系路の途中に装備し、このケーシング1の出側に排気系路からの排気ガス4を抜き出す出口パイプ5を接続すると共に、該出口パイプ5と前記パティキュレートフィルタ2の出側端との間に多数の散気孔3aを有する分散板を備えた排気浄化装置に関し、前記ケーシング1における出側端から分散板3にかけての範囲に温度センサ6を装備すると共に、該温度センサ6の検出子6aに向け排気ガス4の流れを導き得るよう前記分散板3に散気孔3aより大きな導風口8を形成してある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. In substantially the same manner as described above with reference to FIGS. 3 and 4, the particulate filter 2 (exhaust gas purification catalyst) is placed together with the preceding oxidation catalyst in a casing. 1 is mounted in the middle of the exhaust system path, and an
即ち、温度センサ6の検出子6aに対しパティキュレートフィルタ2の軸心方向に対峙するような前記分散板3の適宜位置に導風口8が開口されており、該導風口8からのまとまった排気ガス4の流れが前記温度センサ6の検出子6aに直接的に吹き付けるようになっている。
That is, the
而して、このようにすれば、ケーシング1における出側端から分散板3にかけての範囲で任意な位置を選定して温度センサ6を配置しても、正確な検出を行うのに必要な流量・流速の排気ガス4の流れを分散板3の導風口8を通して温度センサ6の検出子6aに直接的に導くことが可能となり、出口パイプ5の途中や直前といった限定された箇所に温度センサ6を配置する必要がなくなって、該温度センサ6のレイアウト上の自由度が著しく高められることになる。
Thus, in this way, even if an arbitrary position is selected in the range from the outlet side end to the
従って、上記形態例によれば、温度センサ6のレイアウト上の自由度を著しく高めることができるので、ケーシング1における出側端から分散板3にかけての範囲で任意な位置に温度センサ6を配置して該温度センサ6と周辺構造物との干渉を容易に回避することができ、排気浄化装置の搭載性を従来より大幅に向上することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the degree of freedom in layout of the
また、図2は本発明の別の形態例を示すもので、ここに図示している例においては、分散板3の導風口8の出側に、該導風口8を抜けた排気ガス4の流れを温度センサ6の検出子6aの直前位置まで案内する誘導パイプ9を突設するようにしており、このようにすれば、正確な検出を行うのに必要な流量・流速の排気ガス4の流れを誘導パイプ9により更に確実に温度センサ6の検出子6aに導くことが可能となり、該温度センサ6の検出子6aによる検出の精度をより一層高めることが可能となる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In the example shown here, the
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、排気系路の途中で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(パティキュレートフィルタ自体を担体とした酸化触媒)に限定されるものではなく、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。 The exhaust purification apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The exhaust purification catalyst housed in the casing in the middle of the exhaust system path is not necessarily a particulate filter (particulate filter itself). The catalyst is not limited to an oxidation catalyst as a carrier), and may be various catalysts such as a NOx storage reduction catalyst, a selective reduction catalyst, a three-way catalyst, and the sensor is not necessarily limited to a temperature sensor. Of course, various sensors such as a NOx sensor can be appropriately selected and employed, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 ケーシング
2 パティキュレートフィルタ(排気浄化触媒)
3 分散板
3a 散気孔
4 排気ガス
5 出口パイプ
6 温度センサ(センサ)
6a 検出子
8 導風口
9 誘導パイプ
1
3 Dispersing
Claims (2)
前記ケーシングの出側を分散板の後方から出口パイプまで下流側へ向け徐々に縮径するコーン形状とし、
前記ケーシングにおける出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、該センサの検出子に向け排気ガスの流れを導き得るよう前記分散板に散気孔より大きな導風口を形成し、
前記センサは、前記導風口との組み合わせにより、前記ケーシングのコーン形状で位置を選定して配置されるように構成されたことを特徴とする排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst is held by a casing and installed in the middle of the exhaust system path, and an outlet pipe for extracting exhaust gas from the exhaust system path is connected to the outlet side of the casing, and the outlet pipe and the exhaust purification catalyst are connected to each other. An exhaust purification device comprising a dispersion plate having a large number of air diffusion holes between the outlet side end,
The outlet side of the casing has a cone shape that gradually decreases in diameter toward the downstream side from the rear of the dispersion plate to the outlet pipe,
Equipped with a sensor in the range from the outlet side end to the dispersion plate in the casing, and forming an air inlet larger than the air diffusion holes in the dispersion plate so as to guide the flow of exhaust gas toward the detector of the sensor,
The sensor before by the combination of the Kishirubefuguchi, exhaust gas purification apparatus characterized by being configured to be disposed selects the position cone of the casing.
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