JPH0565817A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼル・エンジンから排出されるＳＯＦ
を触媒上に吸着し、排ガスの昇温時、その触媒から脱離
されるそのＳＯＦの大気放出を回避してそのＳＯＦを低
減する。 【構成】 主酸化装置１１が酸化触媒１９を有して排気
管４２の途中に配置され、補助酸化装置１２がフィルタ
２３および酸化触媒２４を有してその主酸化装置１１の
下流側でその排気管４２に分岐管１６で接続され、そし
て、主遮断弁１３がその分岐管１６の接続個所の下流側
でその排気管４２に、補助遮断弁１４がその分岐管１６
にそれぞれ配置され、排ガス温度が低温である時、低温
から高温に上昇される時、および、高温である時などに
応じてコンピュータ１５でその主および補助遮断弁１
３，１４を開閉して排ガス経路を変更し、ディーゼル・
エンジン４０から排出されるＳＯＦを低減するところで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は触媒を利用してディー
ゼル車から排出されるパティキュレートに含まれるＳＯ
Ｆを低減する排ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【背景技術】ディーゼル車から排出されるパティキュレ
ートには、ＳＯＦが含まれるので、従来は、酸化触媒を
利用して除去する排ガス装置が開発されてきた。この排
ガス浄化装置では、排ガス温度が２０〜２００℃の範囲
で、その酸化触媒上にそのＳＯＦを吸着するのである
が、その排ガス温度が２００℃以上に上昇されると、そ
の温度上昇の際、その吸着されたＳＯＦがその酸化触媒
から脱離されて大気中に放出される不具合があった。

【０００３】

【発明の課題】この発明の課題は、パティキュレートに
含まれてディーゼル・エンジンから排ガスに伴われて排
出されるＳＯＦを低減し、特に、その排ガスの温度が上
昇される際にも、そのＳＯＦが大気中に放出されること
を防止するところの排ガス浄化装置の提供にある。

【０００４】

【課題に相応する手段およびそれの作用】この発明は、
酸化触媒を有してディーゼル・エンジンの排気管の途中
に配置される主酸化装置と、そのエンジンの排ガスの流
れに関して上流側から下流側に順次直列に位置されるフ
ィルタおよび酸化触媒を有し、その主酸化装置の下流側
において、その排気管に分岐管で接続される補助酸化装
置と、その分岐管を接続する箇所の下流側において、そ
の排気管に配置される主遮断弁と、その分岐管に配置さ
れる補助遮断弁と、そのエンジンの回転数および負荷、
および、その主酸化装置の入口側および出口側における
その排ガスの温度に応じてその主および補助遮断弁を開
閉制御するコンピュータとを含み、その排ガスが低温で
あるときに、その排ガスに伴われて排出されるパティキ
ュレートに含まれるＳＯＦは、その主酸化装置の酸化触
媒上に吸着し、また、その排ガスの温度が上昇される際
にその酸化触媒から脱離されるＳＯＦは、パティキュレ
ートに伴わせてその補助酸化装置のフィルタに捕集し、
そして、高温の排ガスでその捕集されたパティキュレー
トを燃焼させながらそのフィルタを再生し、その際に発
生される炭化水素をその補助酸化装置の酸化触媒で酸化
処理するところである。

【０００５】

【具体例の説明】以下、この発明の排ガス装置の特定さ
れた具体例について、図面を参照して説明する。図１お
よび図２は、ディーゼル車に適用されたこの発明の排ガ
ス浄化装置の具体例１０を示している。この排ガス浄化
装置１０は、そのディーゼル車に搭載されたディーゼル
・エンジン４０の排気系統に適用され、主酸化装置１
１、補助酸化装置１２、主遮断弁１３、補助遮断弁１
４、および、そのエンジン４０の回転数および負荷、お
よび、その主酸化装置１１の入口側および出口側におけ
るそのディーゼル・エンジン４０の排ガスの温度に応じ
てその主および補助遮断弁１３，１４を開閉制御するコ
ンピュータ１５で組み立てられる。

【０００６】その主酸化装置１１は、フランジ付き入口
および出口を備えたケーシング１８、および、そのケー
シング１８内に組み込まれた酸化触媒１９からなり、そ
のディーゼル・エンジン４０の排気管４２の途中にその
入口および出口をフランジ結合させてその排気管４２に
配置され、そのディーゼル・エンジン４０の排ガスが低
温であるときに、その排ガスに伴われて排出されるパテ
ィキュレートに含まれるＳＯＦをその酸化触媒１９上に
吸着可能にした。その酸化触媒１９は、また、セラミッ
ク粉末から型で成形され、そして、乾燥および焼成工程
を経て両端が開放された多数のセルからなるハニカム構
造に製造されたキャリアを含み、そして、そのキャリア
に担持されてある。

【０００７】その補助酸化装置１２は、図２に示された
ように、フランジ付き入口２１および出口２２を備えた
ケーシング２０、および、そのエンジン４０の排ガスの
流れに関して上流側から下流側に所定の間隔を置いて順
次直列に位置されてそのケーシング２０内に組み込まれ
たパティキュレート・フィルタ２３および酸化触媒２４
からなり、その主酸化装置１１の下流側において、その
排気管４２にその入口２１を分岐管１６で接続し、そし
て、その主遮断弁１３の下流側において、その排気管４
２にその出口２２を戻し管１７で接続してその排ガスの
温度が低温から高温に上昇される際、その主酸化装置１
１の酸化触媒から脱離されたＳＯＦをパティキュレート
に伴わせてそのパティキュレート・フィルタ２３に捕集
し、そして、高温の排ガスでその捕集されたパティキュ
レートを燃焼させながらそのパティキュレート・フィル
タ２３を再生し、その際に発生された炭化水素（ＨＣガ
ス）をその酸化触媒２４で酸化処理可能にした。

【０００８】そのパティキュレート・フィルタ２３は、
セラミック粉末から型で成形され、そして、乾燥および
焼成工程を経て両端がそれぞれ千鳥格子状に塞がれた多
数のセルからなる通気質のハニカム構造に製され、一
方、その酸化触媒２４は、セラミック粉末から型で成形
され、そして、乾燥および焼成工程を経て両端が開放さ
れた多数のセルからなるハニカム構造に製造されたキャ
リアを含み、そして、そのキャリアに担持されてある。

【０００９】その主遮断弁１３は、その分岐管１６を接
続させた箇所の下流側において、その排気管４２に配置
されたバタフライ弁２５、および、そのバタフライ弁２
５を開閉操作する電動モータ２６から組み立てられた。

【００１０】その補助遮断弁１４は、その分岐管１６に
配置されたバタフライ弁２７、および、そのバタフライ
弁２７を開閉操作する電動モータ２８から組み立てられ
た。

【００１１】そのコンピュータ１５は、そのディーゼル
・エンジン４０の回転数および負荷、および、その主酸
化装置１１の入口側および出口側におけるそのディーゼ
ル・エンジン４０の排ガスの温度に応じてその主および
補助遮断弁１３，１４を開閉制御し、その主酸化装置１
１には、その排ガスに含まれるＳＯＦを除去させ、ま
た、その補助酸化装置１２には、その主酸化装置１１の
酸化触媒１９から脱離されたＳＯＦを酸化処理させる。

【００１２】さらに具体的に述べると、そのコンピュー
タ１５は、入力回路にエンジン回転センサ２９、エンジ
ン負荷センサ３０、および、排ガス温度センサ３１，３
２を電気的に接続し、一方、出力回路にその主および補
助遮断弁１３，１４の電動モータ２６，２８を電気的に
接続し、そして、予めメモリに入力された制御パターン
に基づいてそれらを開閉制御する。勿論、その制御パタ
ーンは、その排ガスが２０〜２００℃の低温であると、
その主遮断弁１３は開き、同時に、その補助遮断弁１４
は閉じてその主酸化装置１１にそのＳＯＦを吸着させる
ところに、また、その排ガスが２００℃以上に上昇され
る際、この過渡期に一定の時間の間、その主遮断弁１３
は閉じてその補助遮断弁１４を開いてその主酸化装置１
１の酸化触媒１９から脱離されたＳＯＦをその補助酸化
装置１２に捕集させるところに、さらに、その一定時間
が経過されると再びその主遮断弁１３は開き、同時に、
その補助遮断弁１４は閉じてその排ガスに含まれるＳＯ
をその主酸化装置１１に酸化処理させるところに、また
さらに、その排ガスが５００℃以上になると、その補助
遮断弁１４にも一定の開度に開かせ、高温の排ガスをそ
の補助酸化装置１２に流し、その高温の排ガスでそのパ
ティキュレート・フィルタ２３に捕集されたパティキュ
レートおよびＳＯＦを燃焼させてそのパティキュレート
・フィルタ２３を再生し、その際に発生された炭化水素
をその酸化触媒２４に酸化処理させるところにまとめら
れた。

【００１３】その回転センサ２９は、そのディーゼル・
エンジン４０のクランク・シャフトに、その負荷センサ
３０は、そのディーゼル・エンジン４０の燃料噴射ポン
プ４１にそれぞれ配置され、一方、その温度センサ３
１，３２は、その主酸化装置１１の上流側および下流側
において、その排気管４２に配置された。

【００１４】次に、上述されたその排ガス浄化装置１０
の動作をそのディーゼル・エンジン４０の運転状態に関
連して説明する。今、そのディーゼル車が停車されてそ
のディーゼル・エンジン４０がアイドリング状態で運転
されていると、そのディーゼル・エンジン４０の排ガス
は低温であるので、そのコンピュータ１５は、その回転
センサ２９、負荷センサ３０、および温度センサ３１，
３２から信号を電気的に入力し、その信号をその制御パ
ターンに対比させ、その制御パターンからその主および
補助遮断弁１３，１４の出力電流が読み取られ、その読
み取られた出力電流でそれらの電動モータ２６，２８を
制御する。この場合、そのバタフライ弁２５はその電動
モータ２６で開かれ、同時に、そのバタフライ弁２７は
その電動モータ２８で閉じられるので、そのディーゼル
・エンジン４０の排ガスは、排気マニホルド（図示せ
ず）、その排気管４２の上流側に流れてその主酸化装置
１１のケーシング１８内に流れ、その酸化触媒１９を通
過する。その際、その排ガスに伴われて排出されたパテ
ィキュレートに含まれるＳＯＦは、その酸化触媒１９上
に吸着される。その主酸化装置１１でＳＯＦが除去され
た排ガスは、そのケーシング１８からその排気管４２の
下流側に流れ、そして、大気中に放出される。

【００１５】そのような状態から、そのディーゼル車が
発車されると、そのディーゼル・エンジン４０は負荷運
転されるので、そのディーゼル・エンジン４０の排ガス
の温度は低温から高温に上昇される。そして、そのコン
ピュータ１５は、その排ガスが温度上昇されたことをそ
の回転センサ２９、負荷センサ３０、および、温度セン
サ３１，３２から電気信号で入力し、その信号をその制
御パターンに対比させ、その制御パターンからその主お
よび補助遮断弁１３，１４の出力電流が読み取られ、そ
の読み取られた出力電流でそれらの電動モータ２６，２
７を制御する。

【００１６】そのように温度上昇が行なわれる過渡期に
は、その主酸化装置１１でその酸化触媒１９上にそのパ
ティキュレートに伴われて吸着されたＳＯＦがその酸化
触媒１９から脱離するので、一定の時間の間、その主遮
断弁１３においては、そのバタフライ弁２５がその電動
モータ２６で閉じられ、同時に、その補助遮断弁１４に
おいては、そのバタフライ弁２７がその電動モータ２８
で開かれ、そのディーゼル・エンジン４０の排ガスはそ
の分岐管１６を経てその主酸化装置１１からその補助酸
化装置１２に流れ、さらに、その戻し管１７および排気
管４２の下流側に流れて大気中に放出される。そのよう
にその排ガスが流れるので、その主酸化装置１１におい
て、その酸化触媒１９から脱離したＳＯＦは、その補助
酸化装置１２において、そのパティキュレート・フィル
タ２３に捕集され、その排ガスは浄化された状態で大気
中に放出される。

【００１７】その一定の時間が経過されると、そのコン
ピュータ１５は、その電動モータ２６，２８を制御して
その主遮断弁１３においては、そのバタフライ弁２５が
その電動モータ２６で開かれ、同時に、その補助遮断弁
１４においては、そのバタフライ弁２７がその電動モー
タ２８で閉じられ、その排ガスはその主酸化装置１１を
通過した後は、その排気管４２の下流側に流れて大気中
に放出される。この場合、そのディーゼル・エンジン４
０から排出されるＳＯＦがその主酸化装置１１におい
て、酸化処理される。

【００１８】さらに、そのディーゼル車の走行に伴って
その排ガスの温度が高くなると、そのコンピュータ１５
は、その排ガスが高温になったことをその温度センサ３
１，３２から電気信号で入力し、その信号をその制御パ
ターンに対比させ、その制御パターンからその補助遮断
弁１４の出力電流が読み取られ、その読み取られた出力
電流でその電動モータ２８を制御する。そして、その補
助遮断弁１４においては、そのバタフライ弁２７はその
電動モータ２８で所定の開度まで開かれ、その主酸化装
置１１を通過した排ガスの一部は、その分岐管１６を経
てその補助酸化装置１２に流れる。そして、この補助酸
化装置１２では、そのパティキュレートに伴われてその
パティキュレート・フィルタ２３に捕集されたＳＯＦは
その高温の排ガスで燃焼され、その結果、そのパティキ
ュレート・フィルタ２３は再生される。また、この燃焼
の際に発生された炭化水素（ＨＣガス）はその酸化触媒
２４上で酸化処理され、その排ガスに伴われてその戻し
管１７および排気管４２の下流側に流れて大気中に放出
される。

【００１９】そして、所定の時間が経過されるか、ある
いは、その排ガスの温度が低くなると、そのコンピュー
タ１５は、その補助遮断弁１４を閉じ、再び、その主酸
化装置１１において、パティキュレートに伴われた状態
で排ガスに含まれるところのＳＯＦの吸着が行なわれ
る。

【００２０】図３および図４は、ディーゼル車に適用さ
れたこの発明の排ガス浄化装置の他の具体例５０を示し
ている。この排ガス浄化装置は、そのディーゼル車に搭
載されたディーゼル・エンジンの排気系統に適用され、
主酸化装置１１、フィルタ装置５１、熱交換型補助酸化
装置５２、主遮断弁１３、補助遮断弁１４、および、そ
のエンジンの回転数および負荷、および、その主酸化装
置１１の入口側および出口側におけるそのディーゼル・
エンジンの排ガスの温度に応じてその主および補助遮断
弁１３，１４を開閉制御するコンピュータ１５で組み立
てられた。

【００２１】そのフィルタ装置５１は、フランジ付き入
口および出口を備えたケーシング５４、そのケーシング
５４内に組み込まれたパティキュレート・フィルタ２３
からなり、その主酸化装置１１の下流側において、その
排気管４２に分岐管１６で接続された。

【００２２】その熱交換型補助酸化装置５２は、隔壁に
多数の薄い平板６０を使用したプレート型熱交換器に多
数の酸化触媒６３を組み込んで製造したもので、図４に
示されたように、ケーシング５５と、そのケーシング５
５内に所定の間隔で配置され、そして、そのケーシング
５５内に互いに仕切られて熱の授受を行なう多数の高温
ガス通路６１および低温ガス通路６２を形成したその多
数の平板６０と、その低温ガス通路６２に配置された多
数の酸化触媒６３とで組み立てられた。

【００２３】また、この熱交換型補助酸化装置５２は、
その高温ガス通路６１に連絡されたフランジ付き高温ガ
ス入口５６および出口５７、および、その低温ガス通路
６２に連絡されたフランジ付き低温ガス入口５８および
出口５９が所定の位置において、そのケーシング５５に
形成され、そして、その主酸化装置１１の上流側におい
て、その排気管４２の途中にその高温ガス入口５６およ
び出口５７をフランジ結合させてその排気管４２にその
高温ガス通路６１を接続し、また、互いにフランジ結合
された連絡管５３でそのフィルタ装置５１の出口にその
低温ガス入口５８を接続させてそのフィルタ装置５１の
出口側にその低温ガス通路６２を接続し、さらに、互い
にフランジ結合された戻し管１７でその排気管４２の下
流側にその低温ガス出口５９を接続させ、その排気管４
２の下流側にその低温ガス通路６２を接続して使用され
た。勿論、その戻し管１７はその主遮断弁１３の下流側
において、その排気管４２に接続された。

【００２４】そのような構造に製造されて接続されたそ
の熱交換型補助酸化装置５２では、その排気管４２の下
流側に位置されるところのその低温ガス通路６２に流れ
る排ガスが、その排気管４２の上流側に位置されるとこ
ろのその高温ガス通路６１に流れる排ガスによって加熱
され、その低温ガス通路６２に配置されたその酸化触媒
６３が触媒作用を十分に発揮するように、活性化される
ところである。すなわち、この熱交換型補助酸化装置５
２では、その排ガスの温度が低温から高温に上昇された
際、その主酸化装置１１の酸化触媒１９から脱離され、
パティキュレートに伴われてそのフィルタ装置５１のパ
ティキュレート・フィルタ２３に捕集されたＳＯＦが、
そのフィルタ装置５１において、高温の排ガスで燃焼さ
れて炭化水素（ＨＣガス）が発生されるのであるが、そ
の発生された炭化水素が、高い転化率でその酸化触媒６
３上で酸化処理可能になる。

【００２５】また、この排ガス浄化装置５０は、前述さ
れた排ガス浄化装置１０と同様に動作されてそのディー
ゼル・エンジン４０の排ガスを浄化する。そして、この
排ガス浄化装置５０では、その補助酸化装置５２が、熱
交換器型に構成されたので、そのフィルタ装置５１にお
いて、パティキュレートに伴われてそのパティキュレー
ト・フィルタ２３に捕集されたＳＯＦが高温の排ガスで
燃焼され、そのパティキュレート・フィルタ２３が再生
される際に発生された炭化水素がその排ガス浄化装置よ
りも高い転化率で酸化処理された。

【００２６】

【発明の便益】上述から理解されるように、この発明の
排ガス浄化装置は、酸化触媒を有してディーゼル・エン
ジンの排気管の途中に配置される主酸化装置と、そのエ
ンジンの排ガスの流れに関して上流側から下流側に順次
直列に位置されるフィルタおよび酸化触媒を有し、その
主酸化装置の下流側において、その排気管に分岐管で接
続される補助酸化装置と、その分岐管を接続する箇所の
下流側において、その排気管に配置される主遮断弁と、
その分岐管に配置される補助遮断弁と、そのエンジンの
回転数および負荷、および、その主酸化装置の入口側お
よび出口側におけるその排ガスの温度に応じてその主お
よび補助遮断弁を開閉制御するコンピュータとを含むの
で、この発明の排ガス浄化装置では、そのディーゼル・
エンジンの排ガスが低温であるときに、パティキュレー
トに含まれてその排ガスに伴われてそのディーゼル・エ
ンジンから排出されるＳＯＦが触媒上で吸着処理可能に
なり、特に、その排ガスの温度が低温から高温に上昇さ
れる過渡期に、その触媒から脱離されるそのＳＯＦが捕
集され、高温の排ガスでそのパティキュレートを燃焼さ
せながら酸化処理可能になり、そのようにしてそのディ
ーゼル・エンジンから排出されるＳＯＦが低減されてそ
の排ガスが浄化可能になり、そして、ディーゼル車にと
って非常に有用で実用的である。

【００２７】また、この発明の排ガス浄化装置は、酸化
触媒を有してディーゼル・エンジンの排気管の途中に配
置される主酸化装置と、フィルタを有してその主酸化装
置の下流側において、その排気管に分岐管で接続される
フィルタ装置と、隔壁で互いに仕切られて熱の授受を行
なう高温ガス通路および低温ガス通路を備え、そして、
その低温ガス通路に酸化触媒を配置してその主酸化装置
の上流側において、その排気管にその高温ガス通路を接
続させてその排気管に配置され、そして、そのフィルタ
装置の出口側にその低温ガス通路を接続する熱交換型補
助触媒装置と、その分岐管を接続する箇所の下流側にお
いて、その排気管に配置される主遮断弁と、その分岐管
に配置される補助遮断弁と、そのエンジンの回転数およ
び負荷、および、その主酸化装置の入口側および出口側
におけるその排ガスの温度に応じてその主および補助遮
断弁を開閉制御するコンピュータとを含むので、この発
明の排ガス浄化装置では、そのディーゼル・エンジンの
排ガスが低温であるときに、パティキュレートに含まれ
てその排ガスに伴われてそのディーゼル・エンジンから
排出されるＳＯＦが触媒上で吸着処理可能になり、特
に、その排ガスの温度が低温から高温に上昇される過渡
期に、その触媒から脱離されるそのＳＯＦが捕集され、
高温の排ガスでそのパティキュレートを燃焼させながら
高温に加熱された状態で酸化処理可能になり、そのよう
にしてそのディーゼル・エンジンから排出されるＳＯＦ
がさらに低減されてその排ガスの浄化が向上され、そし
て、ディーゼル車にとってさらに有用で実用的である。

【００２８】先のように、図面を参照して説明されたこ
の発明の具体例から明らかであるように、この発明の属
する技術の分野における通常の知識を有する者にとっ
て、この発明の内容は、その発明の課題を成し遂げるた
めにその発明の成立に必須であってその発明の性質であ
るところのその発明の技術的本質に由来し、そして、そ
れを内在させると客観的に認められる態様に容易に具体
化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼル車において、ディーゼル・エンジン
に適用されたこの発明の排ガス浄化装置の具体例を示し
た概説図である。

【図２】図１に示された排ガス浄化装置の補助酸化装置
を破断して示した斜視図である。

【図３】ディーゼル車において、ディーゼル・エンジン
に適用されたこの発明の排ガス浄化装置の他の具体例を
示した概説図である。

【図４】図３に示された排ガス浄化装置の熱交換型補助
酸化装置を一部破断して示した斜視図である。

【符号の説明】

１１ 主酸化装置 １２ 補助酸化装置 １３ 主遮断弁 １４ 補助遮断弁 １６ 分岐管 １７ 戻し管 １９ 酸化触媒 ２３ パティキュレート・フィルタ ２４ 酸化触媒 ５１ フィルタ装置 ５２ 熱交換型補助酸化装置 ５３ 連絡管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化触媒を有してディーゼル・エンジン
   の排気管の途中に配置される主酸化装置と、そのエンジ
   ンの排ガスの流れに関して上流側から下流側に順次直列
   に位置されるフィルタおよび酸化触媒を有し、その主酸
   化装置の下流側において、その排気管に分岐管で接続さ
   れる補助酸化装置と、その分岐管を接続する箇所の下流
   側において、その排気管に配置される主遮断弁と、その
   分岐管に配置される補助遮断弁と、そのエンジンの回転
   数および負荷、および、その主酸化装置の入口側および
   出口側におけるその排ガスの温度に応じてその主および
   補助遮断弁を開閉制御するコンピュータとを含む排ガス
   浄化装置。
2. 【請求項２】 酸化触媒を有してディーゼル・エンジン
   の排気管の途中に配置される主酸化装置と、フィルタを
   有してその主酸化装置の下流側において、その排気管に
   分岐管で接続されるフィルタ装置と、隔壁で互いに仕切
   られて熱の授受を行なう高温ガス通路および低温ガス通
   路を備え、そして、その低温ガス通路に酸化触媒を配置
   してその主酸化装置の上流側において、その排気管にそ
   の高温ガス通路を接続させてその排気管に配置され、そ
   して、そのフィルタ装置の出口側にその低温ガス通路を
   接続する熱交換型補助酸化装置と、その分岐管を接続す
   る箇所の下流側において、その排気管に配置される主遮
   断弁と、その分岐管に配置される補助遮断弁と、そのエ
   ンジンの回転数および負荷、および、その主酸化装置の
   入口側および出口側におけるその排ガスの温度に応じて
   その主および補助遮断弁を開閉制御するコンピュータと
   を含む排ガス浄化装置。