JPH04134116A - ディーゼルエンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気ガス中のパティキュレイト（ｐａｒｔｉ
ｃｕｌａｔｅ　：微粒子）を除去するディーゼルエンジ
ンの排気装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、ディーゼルエンジンの排出ガス規制が実施されて
おり、これに対応して、従来のディーゼルエンジンの排
気装置には、実開昭６０−１９０９２３号公報に開示さ
れているように、排気ガス中のパティキュレイトを除去
するために排気管に１個のキャタリストを備えたものが
ある。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の構造では、エンジンの広範囲の運
転領域にわたってパティキュレイトを排気ガスから適切
に除去することができないという問題点を有している。

即ち、−例をあげて説明すると、排気ガスに含まれるパ
ティキュレイトは主として、ＳＯ□を含んだすすと、Ｈ
ＣおよびＣＯ等からなる、有機溶剤に熔ける粒子状物質
（以下、Ｓ　ＯＦ　：　ｓｏｌｕｂｌｅｏｒｇｎｉｃ　
ｆｒａｃｔｉｏｎと称する）とから構成されている。上
記のようなパティキュレイトをキャタリストによって除
去する場合、ＳＯＦの成分であるＨＣおよびＣＯ等は酸
化させて除去するが、このとき、ＳＯ□も同時に酸化さ
れる。Ｓ０２の酸化によって生じるＳＯ４（Ｈｚ　Ｏ）
　、、は結晶水である（Ｈ２ｏ）　、、を有しており、
Ｓ　Ｏｚの酸化によってパティキュレイトが増加するこ
とになる。上記のＳｏ、（Ｈ，Ｏ）　、ｌはエンジンの
運転領域、即ち排気ガスの温度によって発生量が変化す
るが、上記従来の１個のキャタリストのみを備えた構造
では、エンジンの広範囲の運転領域に対応してパティキ
ュレイトの除去を適切に行うことができない。

尚、実開昭６１−３１７１０号公報には、分岐された排
気管に個々にキャタリストが設けられ、エンジンの排気
ガス温度が所定値以上の場合には上記の両キャタリスト
を使用し、それ以外の場合には何れか一方のキャタリス
トを使用する構成が開示されているが、このような構成
であっても同様に、パティキュレイトの除去を適切に行
うことができないものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のディーゼルエンジンの排気装置は、上記の課題
を解決するために、途中で第１分岐通路と第２分岐通路
とに分岐している排気管を備えたディーゼルエンジンの
排気装置において、以下の手段を講じている。

即ち、第１分岐通路に設けられた低温用キャタリストと
、第２分岐通路に設けられた高温用キャタリストと、制
御手段に制御されて排気ガスの流れを第１分岐通路と第
２分岐通路との間で切り換える切換え弁と、排気管内に
おける第１分岐通路と第２分岐通路との分岐始端部の上
流側の排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、温度
検出手段にて排気ガスの低温状態が検出されたとき、排
気ガスが第１分岐通路を流れるように切換え弁を制御し
、温度検出手段にて排気ガスの高温状態が検出されたと
き、排気ガスが第２分岐通路を流れるように切換え弁を
制御する一方、外部からの入力信号に基づいて減速状態
を検出したときには、温度検出手段からの入力信号に基
づく切換え弁の制御に優先して、排気ガスが第２分岐通
路を流れるように切換え弁を制御する制御手段とを備え
ている。

〔作　用〕

上記の構成によれば、制御手段の制御動作により、温度
検出手段にて排気ガスの低温状態が検出された場合、排
気ガスが第１分岐通路を流れるように切換え弁が切り換
えられる。従って、排気ガスは低温で活性状態となる低
温用キャタリストを通って排出される。一方、温度検出
手段にて排気ガスの高温状態が検出された場合、排気ガ
スが第２分岐通路を流れるように切換え弁が切り換えら
れる。従って、排気ガスは高温で活性状態となる高温用
キャタリストを通って排出される。さらに、外部からの
入力信号に基づいて制御手段により減速状態が検出され
たときには、温度検出手段からの入力に基づく切換え弁
の制御に優先して、排気ガスが第２分岐通路を流れるよ
うに切換え弁が切り換えられる。従って、排気ガスは高
温用キャタリストを通って排出される。

本排気装置では、上記のように、排気ガス温度に応じて
低温用キャタリストまたは高温用キャタリストを使用す
る構成であるから、エンジンの排気ガスに含まれるパテ
ィキュレイトを排気ガスが低温の状態から高温の状態に
わたって効率よく除去することができるようになってい
る。

即ち、排気ガスが低温のときには、低温活性の低温用キ
ャタリストを使用してパティキュレイトを除去する。こ
の場合、低温用キャタリストの成分により、排気ガスが
低温のときにはＳＯ４（Ｈ。

０）、、の発生を抑制した状態でＨＣおよびＣＯが除去
される。従って、排気ガスの低温時には低温用キャタリ
ストの使用により効率よくパティキュレイトを除去する
ことができる。一方、低温用キャタリストを排気ガスが
高温になるまで使用していると、ＳＯ□の酸化が促進さ
れ、ＳＯ４（Ｈ。

Ｏ）、、の発生量が多くなり、パティキュレイトが増加
することになる。そこで、排気ガスが高温となった場合
には、高温活性の高温用キャタリストを使用する。この
場合には、高温用キャタリストの成分により、排気ガス
が高温のときにも５０４（Ｈ２ｏ）、の発生が抑制され
る。従って、排気ガスの高温時にも高温用キャタリスト
の使用によりパティキュレイトを効率よ（除去すること
ができる。

また、本排気装置では、上記のように、制御手段により
減速状態が検出されたときには、温度検出手段からの入
力に基づく切換え弁の制御に優先して、高温用キャタリ
ストが使用されるので、さらにパティキュレイトを適切
に除去し得るようになっている。

即ち、ディーゼルエンジンでは、アクセルを踏み込まな
い状態での減速中はエンジンへの燃料の噴射が停止した
状態となるので、エンジンに吸入された冷たい空気がそ
のまま排気管へ排出される。従って、仮に、減速中にお
いても排気ガスの温度によって低温用と高温用とのキャ
タリストを切り換えるようにしている場合、排気ガスの
温度が低いので低温用キャタリストに切り換えられる。

このとき、それまでの運転中において、例えば３００〜
５００°Ｃになっていた低温用キャタリストの温度は大
幅に低下する。ところが、上記の減速状態から加速状態
に移行した場合、加速状態に移行した当初は排気ガスの
温度が低いので、先ず低温用キャタリストに切り換えら
れる。この場合、低温用キャタリストは、上記のように
減速時に冷えているので、適当な温度に上昇するまでパ
ティキュレイトの浄化率が低い状態となる。そこで、減
速中には高温用キャタリストを使用するように設定する
と、低温用キャタリストが過度に冷却されることなく、
減速後の再加速時においても、パティキュレイトに対し
ての高い浄化率を確保することができる。

以上のような動作によって、本排気装置ではエンジンの
広範囲の運転領域にわたってパティキュレイトを効率良
く除去することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて以下
に説明する。

本実施例に係るディーゼルエンジンの排気装置では、第
１図に示すように、排気管１が、途中の分岐始端部ＩＣ
から第１および第２分岐通路１ａ・１ｂに分岐され、下
流側の分岐終端部１ｄで再び集合されている。上記の第
１分岐通路１ａには低温用キャタリスト２が設けられ、
第２分岐通路１ｂには高温用キャタリスト３が設けられ
ている。これら低温用キャタリスト２と高温用キャタリ
スト３とは成分の違いによって、反応温度領域が異なる
ようになっている。

即ち、低温用キャタリスト２は、高活性、即ち低温活性
のキャタリストであって、第２図に示すように、パティ
キュレイト低減率が低温時に高く、高温になると、３０
．（Ｈｚ　Ｏ）。の発生が増大することによって逆にパ
ティキュレイト増加率が高くなる構成である。一方、高
温用キャタリスト３は、低活性、即ち高温活性のキャタ
リストであって、同図に示すように、パティキュレイト
低減率が低温時に低くて高温時に高くなり、さらに高温
になると、同様に、ＳＯ，（Ｈｚ　Ｏ）　、ｌの発生に
より逆にパティキュレイト増加率が高くなる構成である
。

第１分岐通路１ａにおける低温用キャタリスト２の上流
側には切換え弁としてのシャッタバルブ５が設けられ、
第２分岐通路１ｂにおける高温用キャタリスト３の上流
側には切換え弁としてのシャッタバルブ６が設けられて
いる。これらシャッタバルブ５・６は、制御装置４に制
御されて第１および第２分岐通路１ａ・１ｂを開閉する
ようになっている。また、排気管１における分岐始端部
１ｃの上流側には第１温度検出器７が設けられ、第１分
岐通路１ａにおける低温用キャタリスト２の下流側には
第２温度検出器８が設けられている。温度検出手段とし
てのこれら第１および第２温度検出器７・８は、例えば
熱電対からなり、マイクロコンピュータによって構成さ
れる制御手段としての制御装置４と接続されている。こ
の制御装置４はシャッタバルブ５・６の開閉を、第３図
に示すように、第１および第２温度検出器７・８によっ
て検出される各温度に基づいて制御するようになってい
る。

上記の構成において、制御装置４による制御動作を第３
図のフローチャートに基づいて以下に説明する。

先ず、第１温度検出器７の検出温度Ｔ１を入力しくＳ　
１　）　、検出温度Ｔ、が減速時判定温度Ｔａ未満であ
るか否かを判定する（Ｓ２）。そして、検出温度Ｔ１が
減速時判定温度Ｔａ未満であれば、シャッタバルブ５を
閉じてシャッタバルブ６を開放し、排気ガスが第２分岐
通路１ｂを流れて高温用キャタリスト３を通るようにす
る（Ｓ９）。

その後、Ｓｌへ移行する。このような制御により、減速
中において冷たい排気によって低温用キャタリスト２が
過度に冷やされることなく、再加速時において低温用キ
ャタリスト２が使用されたときのパティキュレイト除去
機能を確保することができる。

一方、Ｓ２において、検出温度Ｔ、が減速時判定温度Ｔ
ａ以上であれば、検出温度Ｔ１がキャタリスト切換え温
度Ｔｂ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。そして、
検出温度Ｔ、がキャタリスト切換え温度Ｔｂ以下でなけ
れば、即ちキャタリスト切換え温度Ｔｂを超えていれば
Ｓ９へ移行する一方、検出温度Ｔ１がキャタリスト切換
え温度Ｔｂ以下であれば、シャッタバルブ５を開放して
シャッタバルブ６を閉じ、排気ガスが第１分岐通路１ａ
を流れて低温用キャタリスト２を通るようにする（Ｓ４
）。このような制御により、排気ガスの低温時および高
温時に応じて低温用および高温用キャタリスト２・３が
使い分けられ、それぞれ、Ｓｏ、（Ｈ，Ｏ）　、、の発
生を抑制してパティキュレイトが効率良（除去される。

次に、第２温度検出器８の検出温度Ｔ２を入力しくＳ　
５　）　、検出温度Ｔ２がキャタリスト切換え温度Ｔｂ
以下であるか否かを判定しくＳ６）、検出温度Ｔ２がキ
ャタリスト切換え温度Ｔｂを超えていればＳ９へ移行す
る。このような制御により、検出温度Ｔ＋が低い場合で
あっても、Ｓｏ、（ＨｚＯ）、の発生量が多くなってそ
の反応熱により低温用キャタリスト２の温度が高くなり
検出温度Ｔｔが高くなった場合には、高温用キャタリス
ト３が使用されるので、Ｓｏ４　（Ｈ，Ｏ）イノ発生、
即ちパティキュレイトの増加が抑制される。

その後、検出温度Ｔ１を入力しくＳ７）、検出温度Ｔ、
が減速時判定温度Ｔａ未満であればＳ９へ移行し、検出
温度ＴＩが減速時判定温度Ｔａ以上であればＳ４へ移行
する（Ｓ８）。

尚、本実施例においては、第１および第２温度検出器７
・８にて検出される温度により、シャッタバルブ５・６
の切り換え動作を制御する構成としているが、第４図に
示すように、制御袋Ｗ９に外部入力信号としてのエンジ
ン回転数を示す信号とアクセル開度信号とが入力され、
これら両信号により制御装置９が、第５図に示すマツプ
に基づいて、領域Ａで低温用キャタリスト２が選択され
領域Ｂで高温用キャタリスト３が選択されるように、シ
ャッタバルブ５・６を制御する構成としてもよい。この
ときには、制御装置９が、温度検出手段および制御手段
として機能し、減速時にもマツプに基づいた切り換え制
御が行われ蚤。

〔発明の効果〕

本発明のディーゼルエンジンの排気装置は、以上のよう
に、第１分岐通路に設けられた低温用キャタリストと、
第２分岐通路に設けられた高温用キャタリストと、制御
手段に制御されて排気ガスの流れを第１分岐通路と第２
分岐通路との間で切り換える切換え弁と、排気管内にお
ける第１分岐通路と第２分岐通路との分岐始端部の上流
側の排気ガスの温度を検出する温度検出手段と、温度検
出手段にて排気ガスの低温状態が検出されたとき、排気
ガスが第１分岐通路を流れるように切換え弁を制御し、
温度検出手段にて排気ガスの高温状態が検出されたとき
、排気ガスが第２分岐通路を流れるように切換え弁を制
御する一方、外部からの入力信号に基づいて減速状態を
検出したときには、温度検出手段からの入力信号に基づ
く切換え弁の制御に優先して、排気ガスが第２分岐通路
を流れるように切換え弁を制御する制御手段とを備えて
いる構成である。これにより、排気ガス温度に応じて、
温度領域によりパティキュレイト除去機能が異なる低温
用キャタリストと高温用キャタリストとが使い分けられ
、減速時における低温用キャタリストの過冷却が防止さ
れるので、エンジンの広範囲の運転領域にわたって、排
気ガス中に含まれるパティキュレイトを効率良く除去す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図はディーゼルエンジンの排気装置の構成を示す概
略のブロック図である。 第２図は低温用キャタリストと高温用キャタリストとの
パティキュレイト除去機能特性を示すグラフである。 第３図は第１図に示した制御装置の制御動作を示すフロ
ーチャートである。 第４図はディーゼルエンジンの排気装置の他の構成を示
す概略のブロック図である。 第５図は第４図に示した制御装置が備えるマツプを示す
説明図である。 １は排気管、１ａは第１分岐通路、１ｂは第２分岐通路
、ＩＣは分岐始端部、１ｄは分岐終端部、２は低温用キ
ャタリスト、３は高温用キャタリスト、４は制御装置（
制御手段）、５・６はシャッタバルブ（切換え弁）、７
は第１温度検出器（温度検出手段）、８は第２温度検出
器（温度検出手段）、９は制御装置（制御手段、温度検
出手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　途中で第１分岐通路と第２分岐通路とに分岐して
   いる排気管を備えたディーゼルエンジンの排気装置にお
   いて、 第１分岐通路に設けられた低温用キャタリストと、 第２分岐通路に設けられた高温用キャタリストと、 制御手段に制御されて排気ガスの流れを第１分岐通路と
   第２分岐通路との間で切り換える切換え弁と、 排気管内における第１分岐通路と第２分岐通路との分岐
   始端部の上流側の排気ガスの温度を検出する温度検出手
   段と、 温度検出手段にて排気ガスの低温状態が検出されたとき
   、排気ガスが第１分岐通路を流れるように切換え弁を制
   御し、温度検出手段にて排気ガスの高温状態が検出され
   たとき、排気ガスが第２分岐通路を流れるように切換え
   弁を制御する一方、外部からの入力信号に基づいて減速
   状態を検出したときには、温度検出手段からの入力信号
   に基づく切換え弁の制御に優先して、排気ガスが第２分
   岐通路を流れるように切換え弁を制御する制御手段とを
   備えていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気
   装置。