JPH10121939A - ディーゼル機関の排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼル機関の排気浄化装置Info
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- JPH10121939A JPH10121939A JP8273429A JP27342996A JPH10121939A JP H10121939 A JPH10121939 A JP H10121939A JP 8273429 A JP8273429 A JP 8273429A JP 27342996 A JP27342996 A JP 27342996A JP H10121939 A JPH10121939 A JP H10121939A
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- filter
- exhaust
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0231—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
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- F01N13/009—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 having two or more separate purifying devices arranged in series
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
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- 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化触媒により生成したＮＯ2 を十分に活用
して衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフィルタに
おいて捕集したパティキュレートを燃焼させること。 【解決手段】 機関排気系に配置された衝突捕集型のパ
ティキュレート捕集用のフィルタ６と、機関排気系にお
けるフィルタ６の上流側に配置された酸化触媒５と、機
関排気系におけるフィルタ６と酸化触媒５との間に配置
されて排気ガス温度を低減させる排気温度低減手段８、
とを具備する。
して衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフィルタに
おいて捕集したパティキュレートを燃焼させること。 【解決手段】 機関排気系に配置された衝突捕集型のパ
ティキュレート捕集用のフィルタ６と、機関排気系にお
けるフィルタ６の上流側に配置された酸化触媒５と、機
関排気系におけるフィルタ６と酸化触媒５との間に配置
されて排気ガス温度を低減させる排気温度低減手段８、
とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
排気浄化装置に関する。
排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガス中にはカーボ
ンを主成分とする排気微粒子（パティキュレート）が比
較的多く含まれており、これが環境汚染を引き起こすた
めに排気ガスを大気に放出する以前に除去されることが
好ましく、そのために、ディーゼル機関の排気系にパテ
ィキュレートを捕集するためのフィルタを配置すること
が提案されている。
ンを主成分とする排気微粒子（パティキュレート）が比
較的多く含まれており、これが環境汚染を引き起こすた
めに排気ガスを大気に放出する以前に除去されることが
好ましく、そのために、ディーゼル機関の排気系にパテ
ィキュレートを捕集するためのフィルタを配置すること
が提案されている。
【０００３】このようなフィルタは、壁面捕集型フィル
タと称される比較的目の細かいフィルタと、衝突捕集型
フィルタと称される比較的目の粗いフィルタとに分類さ
れ、それぞれの特徴に合った使用方法を選ぶ必要があ
る。衝突捕集型フィルタは、当初、フィルタ壁面に衝突
するパティキュレートだけを捕集するが、捕集が進行す
ると、パティキュレートは、フィルタの目を小さくする
ように堆積し、捕集能力が向上するものである。
タと称される比較的目の細かいフィルタと、衝突捕集型
フィルタと称される比較的目の粗いフィルタとに分類さ
れ、それぞれの特徴に合った使用方法を選ぶ必要があ
る。衝突捕集型フィルタは、当初、フィルタ壁面に衝突
するパティキュレートだけを捕集するが、捕集が進行す
ると、パティキュレートは、フィルタの目を小さくする
ように堆積し、捕集能力が向上するものである。
【０００４】フィルタへのパティキュレート捕集量が増
加すると、かなりの排気抵抗となるために、捕集したパ
ティキュレートを少なくとも定期的にフィルタ上で焼失
させる必要がある。機関高速運転が実施されフィルタに
流入する排気ガス温度がかなり高くなれば、フィルタ内
の温度を約５００°Ｃ以上にすることができ、パティキ
ュレートは排気ガス中の酸素を使用して自然に燃焼する
が、このような機関高速運転が定期的に実施される保証
はなく、フィルタ内の温度が約４００°Ｃ以下となる通
常の機関運転時にもパティキュレートを燃焼させること
が望まれている。
加すると、かなりの排気抵抗となるために、捕集したパ
ティキュレートを少なくとも定期的にフィルタ上で焼失
させる必要がある。機関高速運転が実施されフィルタに
流入する排気ガス温度がかなり高くなれば、フィルタ内
の温度を約５００°Ｃ以上にすることができ、パティキ
ュレートは排気ガス中の酸素を使用して自然に燃焼する
が、このような機関高速運転が定期的に実施される保証
はなく、フィルタ内の温度が約４００°Ｃ以下となる通
常の機関運転時にもパティキュレートを燃焼させること
が望まれている。
【０００５】特開平１−３１８７１５号公報には、機関
排気系におけるフィルタの上流側に酸化触媒を配置し、
ディーゼル機関の排気ガス中に多く含まれるＮＯをＮＯ
2 に酸化させ、このＮＯ2 を酸化剤としてフィルタ上で
パティキュレートを燃焼させることが開示されている
（２ＮＯ2 ＋２Ｃ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 又は２ＮＯ2 ＋Ｃ→
２ＮＯ＋ＣＯ2 ）。このようにＮＯ2 を酸化剤として使
用すれば、フィルタ内の温度が約４００°Ｃ以下であっ
てもパティキュレートを燃焼可能であることがわかって
いる。このように有害な窒素酸化物をパティキュレート
の燃焼に利用して、無害なＮ2 及びＣＯ2 に変換するこ
とは、排気エミッションの改善においても非常に有効で
ある。
排気系におけるフィルタの上流側に酸化触媒を配置し、
ディーゼル機関の排気ガス中に多く含まれるＮＯをＮＯ
2 に酸化させ、このＮＯ2 を酸化剤としてフィルタ上で
パティキュレートを燃焼させることが開示されている
（２ＮＯ2 ＋２Ｃ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 又は２ＮＯ2 ＋Ｃ→
２ＮＯ＋ＣＯ2 ）。このようにＮＯ2 を酸化剤として使
用すれば、フィルタ内の温度が約４００°Ｃ以下であっ
てもパティキュレートを燃焼可能であることがわかって
いる。このように有害な窒素酸化物をパティキュレート
の燃焼に利用して、無害なＮ2 及びＣＯ2 に変換するこ
とは、排気エミッションの改善においても非常に有効で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】パティキュレート捕集
用のフィルタとして前述した衝突捕集型フィルタが使用
される場合には、フィルタ温度が約３００°Ｃを越える
と、前述したように堆積して捕集されたパティキュレー
トが崩れて、フィルタ下流側に排出されるブローオフと
呼ばれる現象が発生し易くなる。これは、パティキュレ
ートの堆積に際してＳＯＦ及びＨＣがバインダとして機
能しており、フィルタ温度が高くなるとこれらのバイン
ダが気化し、パティキュレートの間の又はパティキュレ
ートとフィルタとの間の付着力が低下するためと考えら
れる。
用のフィルタとして前述した衝突捕集型フィルタが使用
される場合には、フィルタ温度が約３００°Ｃを越える
と、前述したように堆積して捕集されたパティキュレー
トが崩れて、フィルタ下流側に排出されるブローオフと
呼ばれる現象が発生し易くなる。これは、パティキュレ
ートの堆積に際してＳＯＦ及びＨＣがバインダとして機
能しており、フィルタ温度が高くなるとこれらのバイン
ダが気化し、パティキュレートの間の又はパティキュレ
ートとフィルタとの間の付着力が低下するためと考えら
れる。
【０００７】一方、酸化触媒におけるＮＯからＮＯ2 へ
の酸化反応は、酸化触媒温度が約３００〜４００°Ｃの
時に活発となって多量のＮＯ2 を生成することができ
る。しかしながら、この時には、前述したブローオフに
よってフィルタにはパティキュレートが十分に存在して
いない可能性があり、酸化触媒により生成したＮＯ2 を
十分に活用できない。
の酸化反応は、酸化触媒温度が約３００〜４００°Ｃの
時に活発となって多量のＮＯ2 を生成することができ
る。しかしながら、この時には、前述したブローオフに
よってフィルタにはパティキュレートが十分に存在して
いない可能性があり、酸化触媒により生成したＮＯ2 を
十分に活用できない。
【０００８】従って、本発明の目的は、酸化触媒により
生成したＮＯ2 を十分に活用して衝突捕集型のパティキ
ュレート捕集用のフィルタにおいて捕集したパティキュ
レートを燃焼させることができるディーゼル機関の排気
浄化装置を提供することである。
生成したＮＯ2 を十分に活用して衝突捕集型のパティキ
ュレート捕集用のフィルタにおいて捕集したパティキュ
レートを燃焼させることができるディーゼル機関の排気
浄化装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載のディーゼル機関の排気浄化装置は、機関排気系に
配置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフィ
ルタと、前記機関排気系における前記フィルタの上流側
に配置された酸化触媒と、前記機関排気系における前記
フィルタと前記酸化触媒との間に配置されて排気ガス温
度を低減させる排気温度低減手段、とを具備することを
特徴とする。この排気浄化装置は、排気ガス温度が酸化
触媒によるＮＯ2 の生成を活発とする時において、排気
温度低減手段によってフィルタに流入する排気ガス温度
を低減するために、フィルタ温度は比較的低くなる。
記載のディーゼル機関の排気浄化装置は、機関排気系に
配置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用のフィ
ルタと、前記機関排気系における前記フィルタの上流側
に配置された酸化触媒と、前記機関排気系における前記
フィルタと前記酸化触媒との間に配置されて排気ガス温
度を低減させる排気温度低減手段、とを具備することを
特徴とする。この排気浄化装置は、排気ガス温度が酸化
触媒によるＮＯ2 の生成を活発とする時において、排気
温度低減手段によってフィルタに流入する排気ガス温度
を低減するために、フィルタ温度は比較的低くなる。
【００１０】本発明による請求項２に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気温度低減手段は、
排気ガスのエネルギを回収する回収装置であることを特
徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気温度低減手段は、
排気ガスのエネルギを回収する回収装置であることを特
徴とする。
【００１１】本発明による請求項３に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気温度低減手段は、
熱交換器であることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項１に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気温度低減手段は、
熱交換器であることを特徴とする。
【００１２】本発明による請求項４に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項１から３のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記酸化
触媒には、ＮＯx 吸放出剤が担持されていることを特徴
とする。この排気浄化装置は、排気ガス温度が高くなり
酸化触媒によるＮＯ2 の生成が不活発となる時に、ＮＯ
x 吸放出剤を担持する酸化触媒がこれまでに吸収したＮ
Ｏ2 を放出する。
機関の排気浄化装置は、請求項１から３のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記酸化
触媒には、ＮＯx 吸放出剤が担持されていることを特徴
とする。この排気浄化装置は、排気ガス温度が高くなり
酸化触媒によるＮＯ2 の生成が不活発となる時に、ＮＯ
x 吸放出剤を担持する酸化触媒がこれまでに吸収したＮ
Ｏ2 を放出する。
【００１３】本発明による請求項５に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項１から４のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記機関
排気系における前記酸化触媒と前記排気温度低減手段と
の間の排気ガス温度が所定値以下である時には、前記排
気温度低減手段による排気ガス温度の低減を抑制する排
気温度低減抑制手段を、さらに具備することを特徴とす
る。この排気浄化装置は、排気温度低減抑制手段によっ
て、フィルタに流入する排気ガス温度が必要以上に低減
されることが防止される。
機関の排気浄化装置は、請求項１から４のいずれかに記
載のディーゼル機関の排気浄化装置において、前記機関
排気系における前記酸化触媒と前記排気温度低減手段と
の間の排気ガス温度が所定値以下である時には、前記排
気温度低減手段による排気ガス温度の低減を抑制する排
気温度低減抑制手段を、さらに具備することを特徴とす
る。この排気浄化装置は、排気温度低減抑制手段によっ
て、フィルタに流入する排気ガス温度が必要以上に低減
されることが防止される。
【００１４】本発明による請求項６に記載のディーゼル
機関の排気浄化装置は、請求項５に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気温度低減抑制手段
は、前記機関排気系における前記フィルタと前記酸化触
媒との間において前記排気温度低減手段をバイパスする
バイパス通路を有し、少なくとも一部の排気ガス流を前
記バイパス通路を通過させることを特徴とする。
機関の排気浄化装置は、請求項５に記載のディーゼル機
関の排気浄化装置において、前記排気温度低減抑制手段
は、前記機関排気系における前記フィルタと前記酸化触
媒との間において前記排気温度低減手段をバイパスする
バイパス通路を有し、少なくとも一部の排気ガス流を前
記バイパス通路を通過させることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による第１実施形
態の排気浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概
略図である。同図において、１はディーゼル機関、２は
インテークマニホルド、３はエキゾーストマニホルドで
ある。４は、機関吸気系のインテークマニホルド２の直
上流側と機関排気系のエキゾーストマニホルド３の直下
流側とを連通する排気ガス再循環通路であり、再循環さ
せる排気ガス量を制御するための制御弁４ａが配置され
ている。
態の排気浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概
略図である。同図において、１はディーゼル機関、２は
インテークマニホルド、３はエキゾーストマニホルドで
ある。４は、機関吸気系のインテークマニホルド２の直
上流側と機関排気系のエキゾーストマニホルド３の直下
流側とを連通する排気ガス再循環通路であり、再循環さ
せる排気ガス量を制御するための制御弁４ａが配置され
ている。
【００１６】機関排気系における排気ガス再循環通路接
続位置より下流側には、酸化触媒５が配置され、さらに
下流側には排気ガス中のパティキュレートを捕集するた
めのフィルタ６が配置されている。酸化触媒５とフィル
タ６との間の主排気通路７には、ターボチャージャのタ
ービン８が配置されている。主排気通路７には、タービ
ン８をバイパスするバイパス通路９が接続されている。
続位置より下流側には、酸化触媒５が配置され、さらに
下流側には排気ガス中のパティキュレートを捕集するた
めのフィルタ６が配置されている。酸化触媒５とフィル
タ６との間の主排気通路７には、ターボチャージャのタ
ービン８が配置されている。主排気通路７には、タービ
ン８をバイパスするバイパス通路９が接続されている。
【００１７】バイパス通路９の主排気通路７からの分岐
部には、主排気通路７及びバイパス通路９のいずれかに
排気ガス流を通過させるための切換弁１０が配置されて
いる。１０ａは切換弁１０を駆動するためのステップモ
ータ等の駆動装置である。２０は、駆動装置１０ａを介
して切換弁１０を制御するための制御装置であり、酸化
触媒５から流出した直後の排気ガス温度を検出するため
の温度センサ２１が接続されている。
部には、主排気通路７及びバイパス通路９のいずれかに
排気ガス流を通過させるための切換弁１０が配置されて
いる。１０ａは切換弁１０を駆動するためのステップモ
ータ等の駆動装置である。２０は、駆動装置１０ａを介
して切換弁１０を制御するための制御装置であり、酸化
触媒５から流出した直後の排気ガス温度を検出するため
の温度センサ２１が接続されている。
【００１８】フィルタ６は、セラミックフォーム、メタ
ルフォーム、セラミックファイバ、メタル不織布、又は
無機材料繊維等からなる衝突捕集型フィルタである。こ
のような衝突捕集型フィルタは、図２に示すように、パ
ティキュレートに比較してかなり大きな目６ａを有して
おり、当初、フィルタ壁面６ｂに衝突するパティキュレ
ートだけを捕集するものである。捕集が進行すると、図
２に示すように、パティキュレートは、フィルタ６の目
６ａを小さくするように堆積し、捕集能力が向上する。
ルフォーム、セラミックファイバ、メタル不織布、又は
無機材料繊維等からなる衝突捕集型フィルタである。こ
のような衝突捕集型フィルタは、図２に示すように、パ
ティキュレートに比較してかなり大きな目６ａを有して
おり、当初、フィルタ壁面６ｂに衝突するパティキュレ
ートだけを捕集するものである。捕集が進行すると、図
２に示すように、パティキュレートは、フィルタ６の目
６ａを小さくするように堆積し、捕集能力が向上する。
【００１９】このような衝突捕集型フィルタにおいて、
前述のパティキュレートの堆積は、ＳＯＦ及びＨＣがバ
インダとして機能している。従って、フィルタ温度が約
３００°Ｃ以上となると、これらのバインダが気化する
ために、パティキュレートの堆積が崩れて、フィルタ６
の目６ａを通して下流側に排出されるブローオフと呼ば
れる現象が発生し易くなる。
前述のパティキュレートの堆積は、ＳＯＦ及びＨＣがバ
インダとして機能している。従って、フィルタ温度が約
３００°Ｃ以上となると、これらのバインダが気化する
ために、パティキュレートの堆積が崩れて、フィルタ６
の目６ａを通して下流側に排出されるブローオフと呼ば
れる現象が発生し易くなる。
【００２０】本実施形態の排気浄化装置において、通
常、制御装置２０は切換弁１０を排気ガスが主排気通路
７を通過するように制御する。それにより、酸化触媒５
を通過した排気ガスは、主排気通路７のタービン８で仕
事をした後、フィルタ６へ流入するようになっている。
従って、排気ガスのエネルギの一部が、ターボチャージ
ャのタービン８によって回収され、コンプレッサ（図示
せず）によって過給を実施するために使用されるため
に、排気ガスの温度は、酸化触媒５を通過した時に比較
して、フィルタ６へ流入する時には、かなり低下する。
常、制御装置２０は切換弁１０を排気ガスが主排気通路
７を通過するように制御する。それにより、酸化触媒５
を通過した排気ガスは、主排気通路７のタービン８で仕
事をした後、フィルタ６へ流入するようになっている。
従って、排気ガスのエネルギの一部が、ターボチャージ
ャのタービン８によって回収され、コンプレッサ（図示
せず）によって過給を実施するために使用されるため
に、排気ガスの温度は、酸化触媒５を通過した時に比較
して、フィルタ６へ流入する時には、かなり低下する。
【００２１】図３は、加減速が所定条件で繰り返される
１５モード運転時におけるタービン８の上流側（実線）
と下流側（点線）での排気ガス温度を示すグラフであ
る。下流側での排気ガス温度、すなわち、フィルタ６へ
流入する排気ガス温度は、３００°Ｃ以下となるため
に、フィルタ６において、前述したブローオフは発生し
難い。それにより、フィルタ６には、パティキュレート
が良好に捕集され、排気抵抗がかなり増加する以前に捕
集されたパティキュレートを焼失させることが必要とさ
れる。
１５モード運転時におけるタービン８の上流側（実線）
と下流側（点線）での排気ガス温度を示すグラフであ
る。下流側での排気ガス温度、すなわち、フィルタ６へ
流入する排気ガス温度は、３００°Ｃ以下となるため
に、フィルタ６において、前述したブローオフは発生し
難い。それにより、フィルタ６には、パティキュレート
が良好に捕集され、排気抵抗がかなり増加する以前に捕
集されたパティキュレートを焼失させることが必要とさ
れる。
【００２２】本実施形態の排気浄化装置では、フィルタ
６の上流側に配置された酸化触媒５によって排気ガス中
に含まれるＮＯx の大部分を占めるＮＯをＮＯ2 に酸化
させ、このＮＯ2 を酸化剤としてフィルタ６に捕集され
たパティキュレートを燃焼させるようになっている（２
ＮＯ2 ＋２Ｃ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 又は２ＮＯ2 ＋Ｃ→２Ｎ
Ｏ＋ＣＯ2 ）。このようにＮＯ2 を酸化剤として使用す
れば、排気ガス中のＯ 2 を酸化剤として使用する場合と
は異なり、フィルタ６の温度が３００°Ｃ以下と比較的
低くてもパティキュレートを良好に燃焼させることがで
きる。
６の上流側に配置された酸化触媒５によって排気ガス中
に含まれるＮＯx の大部分を占めるＮＯをＮＯ2 に酸化
させ、このＮＯ2 を酸化剤としてフィルタ６に捕集され
たパティキュレートを燃焼させるようになっている（２
ＮＯ2 ＋２Ｃ→Ｎ2 ＋２ＣＯ2 又は２ＮＯ2 ＋Ｃ→２Ｎ
Ｏ＋ＣＯ2 ）。このようにＮＯ2 を酸化剤として使用す
れば、排気ガス中のＯ 2 を酸化剤として使用する場合と
は異なり、フィルタ６の温度が３００°Ｃ以下と比較的
低くてもパティキュレートを良好に燃焼させることがで
きる。
【００２３】酸化触媒５によるＮＯからＮＯ2 への酸化
反応は、図４に示すように、酸化触媒５の温度が３００
〜４００°Ｃである時に活発となり、多量のＮＯ2 が生
成される。１５モード運転時においては、タービン８の
上流側での排気ガス温度、すなわち、酸化触媒５から流
出する排気ガス温度は、図３に示すように、加速ピーク
時に４００°Ｃを上回り、減速ピーク時に３００°Ｃを
下回るが、それ以外の運転状態の時には、３００〜４０
０°Ｃとなっており、この時に多量にＮＯ2 が生成さ
れ、フィルタ６でのパティキュレートの燃焼を実現する
ことができる。
反応は、図４に示すように、酸化触媒５の温度が３００
〜４００°Ｃである時に活発となり、多量のＮＯ2 が生
成される。１５モード運転時においては、タービン８の
上流側での排気ガス温度、すなわち、酸化触媒５から流
出する排気ガス温度は、図３に示すように、加速ピーク
時に４００°Ｃを上回り、減速ピーク時に３００°Ｃを
下回るが、それ以外の運転状態の時には、３００〜４０
０°Ｃとなっており、この時に多量にＮＯ2 が生成さ
れ、フィルタ６でのパティキュレートの燃焼を実現する
ことができる。
【００２４】しかしながら、フィルタ６に捕集されたパ
ティキュレートをさらに確実に焼失させるために、さら
に広範囲の運転状態でＮＯ2 をフィルタ６へ供給するこ
とが望まれる。本実施形態における酸化触媒５には、Ｎ
Ｏx 吸放出剤が担持されている。ＮＯx 吸放出剤は、例
えば、アルミナを担体として、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選択された少なくとも一つと、白金
Ｐｔ又はロジウムＲｈ等のような貴金属とを担持させた
ものである。詳細なメカニズムは省略するが、このＮＯ
x 吸放出剤は、通常リーンな混合気で運転されるディー
ゼル機関において、排気ガス中のＮＯx を良好に吸収す
る。
ティキュレートをさらに確実に焼失させるために、さら
に広範囲の運転状態でＮＯ2 をフィルタ６へ供給するこ
とが望まれる。本実施形態における酸化触媒５には、Ｎ
Ｏx 吸放出剤が担持されている。ＮＯx 吸放出剤は、例
えば、アルミナを担体として、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選択された少なくとも一つと、白金
Ｐｔ又はロジウムＲｈ等のような貴金属とを担持させた
ものである。詳細なメカニズムは省略するが、このＮＯ
x 吸放出剤は、通常リーンな混合気で運転されるディー
ゼル機関において、排気ガス中のＮＯx を良好に吸収す
る。
【００２５】ＮＯx 吸放出剤によるＮＯx 吸収限界量
は、図５に示すように、ＮＯx 吸放出剤を担持する酸化
触媒５の温度に依存しており、酸化触媒温度が高くなる
ほどＮＯx 吸収限界量が少なくなる。すなわち、酸化触
媒温度が高くなれば、酸化触媒温度が低い時に吸収した
ＮＯx を放出することになる。このように、酸化触媒５
にＮＯx 吸放出剤を担持させれば、排気ガス温度が３０
０〜４００°Ｃの時に酸化触媒５において多量に生成さ
れたＮＯ2 の一部は、ＮＯx 吸放出剤によって、この時
のＮＯx 吸収限界量まで吸収され、残りがフィルタ６へ
供給される。その後、加速ピーク時に排気ガス温度が４
００°Ｃを上回る時には、酸化触媒５によるＮＯ2 の生
成量はかなり少なくなるが、ＮＯx 吸放出剤により吸収
されたＮＯ 2 がＮＯx 吸収限界量の低下によって放出さ
れてフィルタ６へ供給されるために、この時においても
フィルタ６におけるパティキュレートの燃焼が実現可能
である。
は、図５に示すように、ＮＯx 吸放出剤を担持する酸化
触媒５の温度に依存しており、酸化触媒温度が高くなる
ほどＮＯx 吸収限界量が少なくなる。すなわち、酸化触
媒温度が高くなれば、酸化触媒温度が低い時に吸収した
ＮＯx を放出することになる。このように、酸化触媒５
にＮＯx 吸放出剤を担持させれば、排気ガス温度が３０
０〜４００°Ｃの時に酸化触媒５において多量に生成さ
れたＮＯ2 の一部は、ＮＯx 吸放出剤によって、この時
のＮＯx 吸収限界量まで吸収され、残りがフィルタ６へ
供給される。その後、加速ピーク時に排気ガス温度が４
００°Ｃを上回る時には、酸化触媒５によるＮＯ2 の生
成量はかなり少なくなるが、ＮＯx 吸放出剤により吸収
されたＮＯ 2 がＮＯx 吸収限界量の低下によって放出さ
れてフィルタ６へ供給されるために、この時においても
フィルタ６におけるパティキュレートの燃焼が実現可能
である。
【００２６】ＮＯ2 を酸化剤とするフィルタ６でのパテ
ィキュレートの燃焼は、フィルタ６の温度は比較的低く
ても実現可能であるが、フィルタ温度は高い方がパティ
キュレートを燃焼させ易いことも事実である。本実施形
態では、温度センサ２１によって酸化触媒５から流出す
る排気ガス温度を検出し、これが３００°Ｃ以下となっ
ている時には、制御装置２０によって、切換弁１０を排
気ガス流がバイパス通路９を通過するように制御するよ
うになっている。それにより、この時の排気ガスは、バ
イパス通路９を介して、あまり温度低下することなく、
フィルタ６へ流入し、フィルタ６の温度を３００°Ｃ以
下で可能な限り高い温度にすることができ、ＮＯ2 を酸
化剤とするパティキュレートの燃焼を確実なものとする
ことができる。また、温度センサ２１により検出された
排気ガス温度が３００°Ｃをある程度しか越えていない
時において、切換弁１０の開度を制御して、主排気通路
７及びバイパス通路９の両方に排気ガスを通過させ、各
通路を通過する排気ガス量を調整することにより、フィ
ルタ６へ流入する排気ガス温度を３００°Ｃを若干下回
る温度に維持するようにすれば、さらに、パティキュレ
ートの燃焼を確実なものとすることができる。
ィキュレートの燃焼は、フィルタ６の温度は比較的低く
ても実現可能であるが、フィルタ温度は高い方がパティ
キュレートを燃焼させ易いことも事実である。本実施形
態では、温度センサ２１によって酸化触媒５から流出す
る排気ガス温度を検出し、これが３００°Ｃ以下となっ
ている時には、制御装置２０によって、切換弁１０を排
気ガス流がバイパス通路９を通過するように制御するよ
うになっている。それにより、この時の排気ガスは、バ
イパス通路９を介して、あまり温度低下することなく、
フィルタ６へ流入し、フィルタ６の温度を３００°Ｃ以
下で可能な限り高い温度にすることができ、ＮＯ2 を酸
化剤とするパティキュレートの燃焼を確実なものとする
ことができる。また、温度センサ２１により検出された
排気ガス温度が３００°Ｃをある程度しか越えていない
時において、切換弁１０の開度を制御して、主排気通路
７及びバイパス通路９の両方に排気ガスを通過させ、各
通路を通過する排気ガス量を調整することにより、フィ
ルタ６へ流入する排気ガス温度を３００°Ｃを若干下回
る温度に維持するようにすれば、さらに、パティキュレ
ートの燃焼を確実なものとすることができる。
【００２７】図６は、本発明による第２実施形態の排気
浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概略図であ
る。第１実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態では、酸化触媒５とフィルタ６との間に
位置する主排気通路７’は、長さが長く、途中に熱交換
器１１が配置されている。熱交換器１１は、排気ガスと
作動流体との間で熱を交換させるのもであり、１１ａは
作動流体を冷却するためのファンである。９’は、熱交
換器１１をバイパスするバイパス通路９’であり、長さ
が短くされている。
浄化装置が取り付けられたディーゼル機関の概略図であ
る。第１実施形態との違いについてのみ以下に説明す
る。本実施形態では、酸化触媒５とフィルタ６との間に
位置する主排気通路７’は、長さが長く、途中に熱交換
器１１が配置されている。熱交換器１１は、排気ガスと
作動流体との間で熱を交換させるのもであり、１１ａは
作動流体を冷却するためのファンである。９’は、熱交
換器１１をバイパスするバイパス通路９’であり、長さ
が短くされている。
【００２８】このような構成においても、主排気通路
７’に排気ガスを通過させることにより、熱交換器１１
によって排気ガス温度が低減され、フィルタ６でのブロ
ーオフが防止される。この時、第１実施形態と同様に、
酸化触媒５で生成されたＮＯ2又は酸化触媒５のＮＯx
吸放出剤から放出されたＮＯ2 がフィルタ６に到来する
ために、フィルタ６のパティキュレートを焼失させるこ
とができる。
７’に排気ガスを通過させることにより、熱交換器１１
によって排気ガス温度が低減され、フィルタ６でのブロ
ーオフが防止される。この時、第１実施形態と同様に、
酸化触媒５で生成されたＮＯ2又は酸化触媒５のＮＯx
吸放出剤から放出されたＮＯ2 がフィルタ６に到来する
ために、フィルタ６のパティキュレートを焼失させるこ
とができる。
【００２９】排気ガス温度が低い時には、第１実施形態
と同様に、切換弁１０はバイパス通路９’に排気ガスを
通過させるように制御され、フィルタ６の温度が必要以
上に低下することが防止される。本実施形態において、
主排気通路７’は、その長さが長くされているために、
それを通過する排気ガスの温度は主排気通路７’を介し
ての放熱によっても低下される。それにより、この放熱
により排気ガスの温度を十分に低下させることができる
ように主排気通路７’の長さを選択すれば、熱交換器１
１を省略することも可能である。逆に、熱交換器１１の
機能が十分に高ければ、主排気通路７’の長さは特に長
くする必要はない。
と同様に、切換弁１０はバイパス通路９’に排気ガスを
通過させるように制御され、フィルタ６の温度が必要以
上に低下することが防止される。本実施形態において、
主排気通路７’は、その長さが長くされているために、
それを通過する排気ガスの温度は主排気通路７’を介し
ての放熱によっても低下される。それにより、この放熱
により排気ガスの温度を十分に低下させることができる
ように主排気通路７’の長さを選択すれば、熱交換器１
１を省略することも可能である。逆に、熱交換器１１の
機能が十分に高ければ、主排気通路７’の長さは特に長
くする必要はない。
【００３０】本実施形態の変形例として、バイパス通路
９’及び切換弁１０を省略し、排気ガス温度が高くフィ
ルタ６へ流入する際に温度を低下させる時には、熱交換
器１１を作動させ、排気ガス温度が低くフィルタ６へ流
入する際に温度を低下させる必要のない時には、熱交換
器１１を作動させないようにすることも可能である。ま
た、熱交換程度を調節可能な熱交換器が使用される場合
には、フィルタへ流入する排気ガス温度が３００°Ｃを
若干下回る温度となるように熱交換器の作動を調節する
ようにしても良い。
９’及び切換弁１０を省略し、排気ガス温度が高くフィ
ルタ６へ流入する際に温度を低下させる時には、熱交換
器１１を作動させ、排気ガス温度が低くフィルタ６へ流
入する際に温度を低下させる必要のない時には、熱交換
器１１を作動させないようにすることも可能である。ま
た、熱交換程度を調節可能な熱交換器が使用される場合
には、フィルタへ流入する排気ガス温度が３００°Ｃを
若干下回る温度となるように熱交換器の作動を調節する
ようにしても良い。
【００３１】また、前述の第１実施形態において、主排
気通路７にはターボチャージャのタービン８が配置され
ているが、その代わりに、発電器用のタービンを配置
し、排気ガスのエネルギを電気エネルギとして回収する
ようにしても良い。前述の説明に使用した全ての温度表
示は、理解を容易にするための例であり、本発明を限定
するものではない。
気通路７にはターボチャージャのタービン８が配置され
ているが、その代わりに、発電器用のタービンを配置
し、排気ガスのエネルギを電気エネルギとして回収する
ようにしても良い。前述の説明に使用した全ての温度表
示は、理解を容易にするための例であり、本発明を限定
するものではない。
【００３２】
【発明の効果】このように、本発明による請求項１に記
載のディーゼル機関の排気浄化装置によれば、機関排気
系に配置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用の
フィルタと、機関排気系におけるフィルタの上流側に配
置された酸化触媒と、機関排気系におけるフィルタと酸
化触媒との間に配置されて排気ガス温度を低減させる排
気温度低減手段、とを具備するために、酸化触媒が排気
ガス中のＮＯをフィルタにおける比較的低温度のパティ
キュレート燃焼を可能にする酸化剤としてのＮＯ 2 に酸
化し、排気ガス温度が酸化触媒によるＮＯ2 の生成を活
発とする時において、排気温度低減手段によってフィル
タに流入する排気ガス温度を低減することができる。そ
れにより、この時にフィルタ温度が高くなりブローオフ
が発生することは防止され、多量のＮＯ2 を活用してフ
ィルタのパティキュレートを確実に焼失させることがで
きる。
載のディーゼル機関の排気浄化装置によれば、機関排気
系に配置された衝突捕集型のパティキュレート捕集用の
フィルタと、機関排気系におけるフィルタの上流側に配
置された酸化触媒と、機関排気系におけるフィルタと酸
化触媒との間に配置されて排気ガス温度を低減させる排
気温度低減手段、とを具備するために、酸化触媒が排気
ガス中のＮＯをフィルタにおける比較的低温度のパティ
キュレート燃焼を可能にする酸化剤としてのＮＯ 2 に酸
化し、排気ガス温度が酸化触媒によるＮＯ2 の生成を活
発とする時において、排気温度低減手段によってフィル
タに流入する排気ガス温度を低減することができる。そ
れにより、この時にフィルタ温度が高くなりブローオフ
が発生することは防止され、多量のＮＯ2 を活用してフ
ィルタのパティキュレートを確実に焼失させることがで
きる。
【００３３】また、本発明による請求項２に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、排気温度低減
手段は、排気ガスのエネルギを回収する回収装置である
ために、排気ガス温度を低減した際の排気ガスのエネル
ギを有効に利用することができる。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、排気温度低減
手段は、排気ガスのエネルギを回収する回収装置である
ために、排気ガス温度を低減した際の排気ガスのエネル
ギを有効に利用することができる。
【００３４】また、本発明による請求項３に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、排気温度低減
手段は、熱交換器であり、比較的簡単な構造で排気ガス
温度を低減することができる。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、排気温度低減
手段は、熱交換器であり、比較的簡単な構造で排気ガス
温度を低減することができる。
【００３５】また、本発明による請求項４に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１から３の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、酸化触媒には、ＮＯx 吸放出剤が担持されているた
めに、排気ガス温度が高くなり酸化触媒によるＮＯ2 の
生成が不活発となる時に、ＮＯx 吸放出剤を担持する酸
化触媒がこれまでに吸収したＮＯ2 を放出し、この時に
もフィルタにおけるパティキュレートの焼失が可能とな
る。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１から３の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、酸化触媒には、ＮＯx 吸放出剤が担持されているた
めに、排気ガス温度が高くなり酸化触媒によるＮＯ2 の
生成が不活発となる時に、ＮＯx 吸放出剤を担持する酸
化触媒がこれまでに吸収したＮＯ2 を放出し、この時に
もフィルタにおけるパティキュレートの焼失が可能とな
る。
【００３６】また、本発明による請求項５に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１から４の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、機関排気系における酸化触媒と排気温度低減手段と
の間の排気ガス温度が所定値以下である時には、排気温
度低減手段による排気ガス温度の低減を抑制する排気温
度低減抑制手段を、さらに具備するために、排気温度低
減抑制手段によって、フィルタに流入する排気ガス温度
が必要以上に低減されることは防止され、フィルタ温度
が低くなり過ぎることはなく、パティキュレートを確実
に焼失させることができる。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項１から４の
いずれかに記載のディーゼル機関の排気浄化装置におい
て、機関排気系における酸化触媒と排気温度低減手段と
の間の排気ガス温度が所定値以下である時には、排気温
度低減手段による排気ガス温度の低減を抑制する排気温
度低減抑制手段を、さらに具備するために、排気温度低
減抑制手段によって、フィルタに流入する排気ガス温度
が必要以上に低減されることは防止され、フィルタ温度
が低くなり過ぎることはなく、パティキュレートを確実
に焼失させることができる。
【００３７】また、本発明による請求項６に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項５に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、排気温度低減
抑制手段は、機関排気系におけるフィルタと酸化触媒と
の間において排気温度低減手段をバイパスするバイパス
通路を有し、少なくとも一部の排気ガス流をバイパス通
路を通過させるようになっており、比較的簡単な構造で
排気ガス温度が必要以上に低減されることを防止するこ
とができる。
ーゼル機関の排気浄化装置によれば、請求項５に記載の
ディーゼル機関の排気浄化装置において、排気温度低減
抑制手段は、機関排気系におけるフィルタと酸化触媒と
の間において排気温度低減手段をバイパスするバイパス
通路を有し、少なくとも一部の排気ガス流をバイパス通
路を通過させるようになっており、比較的簡単な構造で
排気ガス温度が必要以上に低減されることを防止するこ
とができる。
【図１】本発明による第１実施形態の排気浄化装置が取
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
【図２】衝突捕集型フィルタの構造を説明するための図
である。
である。
【図３】１５モード運転時におけるタービン上流側と下
流側での排気ガス温度の変化を示すグラフである。
流側での排気ガス温度の変化を示すグラフである。
【図４】酸化触媒温度とＮＯ2 生成率との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】ＮＯx 吸放出剤を担持する酸化触媒の温度とＮ
Ｏx 吸収限界量との関係を示すグラフである。
Ｏx 吸収限界量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明による第２実施形態の排気浄化装置が取
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
り付けられたディーゼル機関の概略図である。
１…ディーゼル機関 ２…インテークマニホルド ３…エキゾーストマニホルド ５…酸化触媒 ６…フィルタ ７，７’…主排気通路 ８…タービン ９，９’…バイパス通路 １０…切換弁 １１…熱交換器 ２０…制御装置 ２１…温度センサ
Claims (6)
- 【請求項１】 機関排気系に配置された衝突捕集型のパ
ティキュレート捕集用のフィルタと、前記機関排気系に
おける前記フィルタの上流側に配置された酸化触媒と、
前記機関排気系における前記フィルタと前記酸化触媒と
の間に配置されて排気ガス温度を低減させる排気温度低
減手段、とを具備することを特徴とするディーゼル機関
の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記排気温度低減手段は、排気ガスのエ
ネルギを回収する回収装置であることを特徴とする請求
項１に記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記排気温度低減手段は、熱交換器であ
ることを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の
排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記酸化触媒には、ＮＯx 吸放出剤が担
持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記機関排気系における前記酸化触媒と
前記排気温度低減手段との間の排気ガス温度が所定値以
下である時には、前記排気温度低減手段による排気ガス
温度の低減を抑制する排気温度低減抑制手段を、さらに
具備することを特徴とする請求項１から４のいずれかに
記載のディーゼル機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記排気温度低減抑制手段は、前記機関
排気系における前記フィルタと前記酸化触媒との間にお
いて前記排気温度低減手段をバイパスするバイパス通路
を有し、少なくとも一部の排気ガス流を前記バイパス通
路を通過させることを特徴とする請求項５に記載のディ
ーゼル機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8273429A JPH10121939A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | ディーゼル機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8273429A JPH10121939A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | ディーゼル機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10121939A true JPH10121939A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17527787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8273429A Pending JPH10121939A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | ディーゼル機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10121939A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000008833A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-11 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
| FR2812342A1 (fr) * | 2000-07-26 | 2002-02-01 | Volkswagen Ag | Dispositif de reduction de composants nocifs dans le gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne,notamment d'un moteur diesel |
| GB2414691A (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-07 | Ford Global Tech Llc | An emission control apparatus for an engine |
| JP2006242086A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Mitsubishi Motors Corp | 排ガス浄化装置 |
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| FR2907159A1 (fr) * | 2006-10-17 | 2008-04-18 | Renault Sas | Systeme de traitement des gaz d'echappement d'un moteur diesel a turbocompresseur. |
| WO2010081665A1 (de) * | 2009-01-13 | 2010-07-22 | Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft | Verfahren zum betrieb von komponenten der abgasnachbehandlung sowie abgasnachbehandlungsvorrichtung |
| JP4639024B2 (ja) * | 2000-04-25 | 2011-02-23 | エミテク・ゲゼルシャフト・フュール・エミシオーンテクノロギー・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 排気ガスからすす粒子を除去する方法と関連する集塵要素 |
| WO2014084540A1 (ko) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 주식회사 파나시아 | 온도보상 구조를 갖는 탈질시스템 및 그 방법 |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP8273429A patent/JPH10121939A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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