JPH10121946A - ディーゼル機関の排ガス浄化装置 - Google Patents
ディーゼル機関の排ガス浄化装置Info
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- JPH10121946A JPH10121946A JP8270105A JP27010596A JPH10121946A JP H10121946 A JPH10121946 A JP H10121946A JP 8270105 A JP8270105 A JP 8270105A JP 27010596 A JP27010596 A JP 27010596A JP H10121946 A JPH10121946 A JP H10121946A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディーゼル機関本体から排出される排ガス温
度が低下する運転状態においても、高価な熱量を使用す
ることなく排ガスを加熱昇温させ、排ガス浄化装置にお
いて効率的に排ガス内の未燃成分を浄化する。 【解決手段】 排ガス浄化装置において、触媒装置を、
排ガスの流れの上流側に配置される第１酸化触媒装置２
２、下流側に配置される第２酸化触媒装置２４、及び第
１酸化触媒装置と第２酸化触媒装置の間に配置される蓄
熱構造体２３により構成する。蓄熱構造体は、第１酸化
触媒装置を通過した排ガスが高温のときに排ガスにより
加熱されて蓄熱し、第１酸化触媒装置を通過した排ガス
が比較的低温のときに放熱し排ガスを加熱し、それによ
り、排ガス中の未燃分、特にＨＣ及びパーティキュレー
ト中のＳＯＦが酸化され浄化される。
度が低下する運転状態においても、高価な熱量を使用す
ることなく排ガスを加熱昇温させ、排ガス浄化装置にお
いて効率的に排ガス内の未燃成分を浄化する。 【解決手段】 排ガス浄化装置において、触媒装置を、
排ガスの流れの上流側に配置される第１酸化触媒装置２
２、下流側に配置される第２酸化触媒装置２４、及び第
１酸化触媒装置と第２酸化触媒装置の間に配置される蓄
熱構造体２３により構成する。蓄熱構造体は、第１酸化
触媒装置を通過した排ガスが高温のときに排ガスにより
加熱されて蓄熱し、第１酸化触媒装置を通過した排ガス
が比較的低温のときに放熱し排ガスを加熱し、それによ
り、排ガス中の未燃分、特にＨＣ及びパーティキュレー
ト中のＳＯＦが酸化され浄化される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関の
排ガスが触媒装置内を通され、触媒装置において排ガス
中の未燃分、特にＨＣ及びパーティキュレート中のＳＯ
Ｆが酸化され浄化される排ガス浄化装置に関する。
排ガスが触媒装置内を通され、触媒装置において排ガス
中の未燃分、特にＨＣ及びパーティキュレート中のＳＯ
Ｆが酸化され浄化される排ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関から排出される排ガス
は、通常、未燃分として、ＨＣ（炭化水素）、煤やＳＯ
Ｆ（有機溶剤可溶成分）等から成る微粒子（以下、「パ
ーティキュレート」という。）を含む。これらは、大気
を汚染するので、従来、ディーゼル機関の排気系統にフ
ィルターを設け、フィルターにより排ガス中のパーティ
キュレートを捕捉し、バーナ又はヒータで着火燃焼させ
る方法が提案された。しかしながら、バーナ又はヒータ
を使用する方法では、燃料や電力を使用するため多額の
費用がかかる短所があった。
は、通常、未燃分として、ＨＣ（炭化水素）、煤やＳＯ
Ｆ（有機溶剤可溶成分）等から成る微粒子（以下、「パ
ーティキュレート」という。）を含む。これらは、大気
を汚染するので、従来、ディーゼル機関の排気系統にフ
ィルターを設け、フィルターにより排ガス中のパーティ
キュレートを捕捉し、バーナ又はヒータで着火燃焼させ
る方法が提案された。しかしながら、バーナ又はヒータ
を使用する方法では、燃料や電力を使用するため多額の
費用がかかる短所があった。
【０００３】また、バーナやヒータを使用せず、フィル
ターに酸化触媒を担持させ、ディーゼル機関の排ガス自
体の温度により未燃分を燃焼させる排ガス処理装置が、
例えば、特開平３−２１０００８号公報により知られ
る。即ち、特開平３−２１０００８号公報は、排ガスが
触媒装置内を通され、排ガス中の未燃分が酸化され浄化
される排ガス処理装置において、触媒装置は、卑金属系
酸化触媒を担持した目の細かいフィルタからなる第１の
フィルターと、貴金属系酸化触媒を担持した目の粗いフ
ィルタからなる第２のフィルターとを、排ガスの流れ方
向に対して直列に組合せて構成される。パーティキュレ
ートを捕捉し目詰まりを生じ取替えが必要な目の細かい
フィルターは、安価な卑金属系酸化触媒を担持したフィ
ルターとすること、貴金属系酸化触媒を担持した高価な
フィルターは、目詰まりせず取替え不要の目の粗いフィ
ルターとすること等を開示する。
ターに酸化触媒を担持させ、ディーゼル機関の排ガス自
体の温度により未燃分を燃焼させる排ガス処理装置が、
例えば、特開平３−２１０００８号公報により知られ
る。即ち、特開平３−２１０００８号公報は、排ガスが
触媒装置内を通され、排ガス中の未燃分が酸化され浄化
される排ガス処理装置において、触媒装置は、卑金属系
酸化触媒を担持した目の細かいフィルタからなる第１の
フィルターと、貴金属系酸化触媒を担持した目の粗いフ
ィルタからなる第２のフィルターとを、排ガスの流れ方
向に対して直列に組合せて構成される。パーティキュレ
ートを捕捉し目詰まりを生じ取替えが必要な目の細かい
フィルターは、安価な卑金属系酸化触媒を担持したフィ
ルターとすること、貴金属系酸化触媒を担持した高価な
フィルターは、目詰まりせず取替え不要の目の粗いフィ
ルターとすること等を開示する。
【０００４】また、特開平３−２１０００８号公報は、
第１及び第２のフィルターよりも排ガス上流側に、セラ
ミックハニカム形成体から成る蓄熱可能な構造体を配設
することにより、貴金属系酸化触媒におけるパーティキ
ュレート炭素分の燃焼を助けることを開示する。しかし
ながら、特開平３−２１０００８号公報の装置において
は、蓄熱体は、ディーゼル機関の排気管から排出された
排ガスの熱を蓄積し、排ガス温度が低下したとき、放熱
して排ガスを加熱し、貴金属系酸化触媒におけるパーテ
ィキュレート炭素分の燃焼を助けるものであり、触媒装
置において発生される燃焼熱を利用することができない
ものであるため、ディーゼル機関の排気管から排出され
た排ガスの温度が低い場合において、排ガス中の未燃
分、特にＨＣ及びパーティキュレート中のＳＯＦが十分
に酸化されない短所があった。
第１及び第２のフィルターよりも排ガス上流側に、セラ
ミックハニカム形成体から成る蓄熱可能な構造体を配設
することにより、貴金属系酸化触媒におけるパーティキ
ュレート炭素分の燃焼を助けることを開示する。しかし
ながら、特開平３−２１０００８号公報の装置において
は、蓄熱体は、ディーゼル機関の排気管から排出された
排ガスの熱を蓄積し、排ガス温度が低下したとき、放熱
して排ガスを加熱し、貴金属系酸化触媒におけるパーテ
ィキュレート炭素分の燃焼を助けるものであり、触媒装
置において発生される燃焼熱を利用することができない
ものであるため、ディーゼル機関の排気管から排出され
た排ガスの温度が低い場合において、排ガス中の未燃
分、特にＨＣ及びパーティキュレート中のＳＯＦが十分
に酸化されない短所があった。
【０００５】図５は、ディーゼル機関の排ガスを模擬し
た模擬ガスでのＰｔ系酸化触媒装置の効果を示すグラフ
である。図５のグラフにおいて、横軸は、Ｐｔ系酸化触
媒装置の入口における排ガスの温度（°Ｃ）であり、縦
軸は、模擬ガス中のＨＣ成分（プロピレン）の転化率で
ある。模擬ガスは、図５右方に示すように、ＮＯを１０
００ｐｐｍ、Ｃ3Ｈ6（プロピレン）を３００ｐｐｍ、Ｏ
2を１０％、ＳＯ2を２０ｐｐｍ、Ｈ2Ｏを４％含み、単
位時間の触媒の単位体積当たりの模擬ガス通過量（Ｓ
Ｖ）は、毎時２００００（２００００ｈｒ-1）である。
た模擬ガスでのＰｔ系酸化触媒装置の効果を示すグラフ
である。図５のグラフにおいて、横軸は、Ｐｔ系酸化触
媒装置の入口における排ガスの温度（°Ｃ）であり、縦
軸は、模擬ガス中のＨＣ成分（プロピレン）の転化率で
ある。模擬ガスは、図５右方に示すように、ＮＯを１０
００ｐｐｍ、Ｃ3Ｈ6（プロピレン）を３００ｐｐｍ、Ｏ
2を１０％、ＳＯ2を２０ｐｐｍ、Ｈ2Ｏを４％含み、単
位時間の触媒の単位体積当たりの模擬ガス通過量（Ｓ
Ｖ）は、毎時２００００（２００００ｈｒ-1）である。
【０００６】図５に示されるように、Ｐｔ系酸化触媒装
置においては、排ガスの触媒装置入口温度が２２０°Ｃ
以上のとき、ＨＣの転化率が２０％を越え、また入口温
度の上昇に対する転化率の増加が急勾配となり、排ガス
中のＨＣ成分の低減の実際的な効果を生じる。しかしな
がら、入口温度が２２０°Ｃ以下のときは、排ガス中の
ＨＣの低減率（転化率）は、２０％以下にすぎない。そ
れ故、Ｐｔ系酸化触媒装置において、排ガス中のＨＣを
低減するためには、触媒装置入口における排ガス温度
を、２２０°Ｃ以上とすることが必要である。
置においては、排ガスの触媒装置入口温度が２２０°Ｃ
以上のとき、ＨＣの転化率が２０％を越え、また入口温
度の上昇に対する転化率の増加が急勾配となり、排ガス
中のＨＣ成分の低減の実際的な効果を生じる。しかしな
がら、入口温度が２２０°Ｃ以下のときは、排ガス中の
ＨＣの低減率（転化率）は、２０％以下にすぎない。そ
れ故、Ｐｔ系酸化触媒装置において、排ガス中のＨＣを
低減するためには、触媒装置入口における排ガス温度
を、２２０°Ｃ以上とすることが必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼル機関の排ガ
ス中の未燃分、特にＨＣを酸化触媒装置において燃焼浄
化するためには、一般的に、触媒装置入口の排ガス温度
は、一定温度以上（図５のＰｔ系酸化触媒装置の場合
は、２２０°Ｃ以上）とすることが必要である。しかし
ながら、ディーゼル機関は、一般的に機関負荷の小さい
運転条件、例えばアイドル運転、低速運転おいては、排
ガス温度が低下し、酸化触媒装置においてＨＣ成分が低
減しない温度になる場合が生じる。本発明の目的は、排
ガスが酸化触媒装置内を通され、排ガス中の未燃分が酸
化され浄化される排ガス浄化装置において、排ガス温度
が低下する場合においても、高価な燃料を使用すること
なく排ガスを加熱昇温させ、それにより酸化触媒装置に
おいて効率的にＨＣ成分を浄化することにある。
ス中の未燃分、特にＨＣを酸化触媒装置において燃焼浄
化するためには、一般的に、触媒装置入口の排ガス温度
は、一定温度以上（図５のＰｔ系酸化触媒装置の場合
は、２２０°Ｃ以上）とすることが必要である。しかし
ながら、ディーゼル機関は、一般的に機関負荷の小さい
運転条件、例えばアイドル運転、低速運転おいては、排
ガス温度が低下し、酸化触媒装置においてＨＣ成分が低
減しない温度になる場合が生じる。本発明の目的は、排
ガスが酸化触媒装置内を通され、排ガス中の未燃分が酸
化され浄化される排ガス浄化装置において、排ガス温度
が低下する場合においても、高価な燃料を使用すること
なく排ガスを加熱昇温させ、それにより酸化触媒装置に
おいて効率的にＨＣ成分を浄化することにある。
【０００８】本発明のより詳しい目的は、排気マニホル
ドへ排出された排ガスの有する熱量及び前段の酸化触媒
装置（第１酸化触媒装置）内で排ガス中の未燃分の酸化
により発生される熱量の両者を蓄熱構造体内に蓄積し、
低温の排ガスが流入したとき蓄熱構造体内に蓄積した熱
量を放出して排ガス温度を上昇させて後段の酸化触媒装
置（第２酸化触媒装置）へ供給し、排ガス中の未燃分の
燃焼熱を利用することにより排ガス内のＨＣ成分の浄化
を効果的に行うことを可能にすることである。
ドへ排出された排ガスの有する熱量及び前段の酸化触媒
装置（第１酸化触媒装置）内で排ガス中の未燃分の酸化
により発生される熱量の両者を蓄熱構造体内に蓄積し、
低温の排ガスが流入したとき蓄熱構造体内に蓄積した熱
量を放出して排ガス温度を上昇させて後段の酸化触媒装
置（第２酸化触媒装置）へ供給し、排ガス中の未燃分の
燃焼熱を利用することにより排ガス内のＨＣ成分の浄化
を効果的に行うことを可能にすることである。
【０００９】本発明の別の目的は、ディーゼルエンジン
の排気マニホルドから排出される排ガスと熱交換可能な
蓄熱構造体との間で熱交換を行い、排ガスが高温のとき
排ガスから吸熱して排ガス温度を低下させ、排ガスが低
温のとき蓄熱構造体から排ガスへ放熱して排ガス温度を
上昇させることにより、排ガス温度の変化を緩やかに
し、また最高温度と最低温度との差を小さくし、蓄熱構
造体の下流側における触媒装置部分の熱負荷を低減し触
媒の熱劣化を低減することである。本発明のその他の目
的及び利点は、以下の説明において明らかにされる。
の排気マニホルドから排出される排ガスと熱交換可能な
蓄熱構造体との間で熱交換を行い、排ガスが高温のとき
排ガスから吸熱して排ガス温度を低下させ、排ガスが低
温のとき蓄熱構造体から排ガスへ放熱して排ガス温度を
上昇させることにより、排ガス温度の変化を緩やかに
し、また最高温度と最低温度との差を小さくし、蓄熱構
造体の下流側における触媒装置部分の熱負荷を低減し触
媒の熱劣化を低減することである。本発明のその他の目
的及び利点は、以下の説明において明らかにされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の排ガス浄化装置
は、ディーゼル機関の排ガスが触媒装置内を通され、排
ガス中の未燃分が酸化され浄化される形式のものであ
り、排ガスの流れの上流側に配置される第１酸化触媒装
置、下流側に配置される第２酸化触媒装置、及び第１酸
化触媒装置と第２酸化触媒装置の間に配置される蓄熱構
造体を含む。蓄熱構造体は、蓄熱構造体を通過する排ガ
スが高温のときに排ガスにより加熱されて蓄熱し、蓄熱
構造体を通過する排ガスが比較的低温のときに放熱し排
ガスを加熱し、それにより、第２酸化触媒装置入口の排
ガス温度が所定値以上に維持され、排ガス中の未燃分、
特にＨＣ及びパーティキュレート中のＳＯＦが酸化され
浄化される。
は、ディーゼル機関の排ガスが触媒装置内を通され、排
ガス中の未燃分が酸化され浄化される形式のものであ
り、排ガスの流れの上流側に配置される第１酸化触媒装
置、下流側に配置される第２酸化触媒装置、及び第１酸
化触媒装置と第２酸化触媒装置の間に配置される蓄熱構
造体を含む。蓄熱構造体は、蓄熱構造体を通過する排ガ
スが高温のときに排ガスにより加熱されて蓄熱し、蓄熱
構造体を通過する排ガスが比較的低温のときに放熱し排
ガスを加熱し、それにより、第２酸化触媒装置入口の排
ガス温度が所定値以上に維持され、排ガス中の未燃分、
特にＨＣ及びパーティキュレート中のＳＯＦが酸化され
浄化される。
【００１１】本発明の排ガス浄化装置において、好まし
くは、第１酸化触媒装置及び第２酸化触媒装置は、排ガ
ス温度が所定値以上の場合、それぞれ単独で排ガス中の
未燃分を酸化し浄化可能な触媒能力を有するものであ
り、いずれもフェライト系ステンレスから成るメタルハ
ニカム等のメタル担体にＰｔ−金属酸化物、Ｐｄ−金属
酸化物又はＰｔ−Ｐｄ−金属酸化物をコーティングした
ものである。蓄熱構造体は、蓄熱作用のある材質で排ガ
スが自由に通過可能な構造であればよいが、好ましく
は、コージライト、ＳｉＣ、ＳｉＮ等から成るセラミッ
クスハニカム又はセラミックスフィルターである。蓄熱
構造体は、それを通る高温の排ガスから吸熱し低温の排
ガスが通過するとき放熱することにより蓄熱構造体から
流出する排ガス温度が２２０°Ｃ以上となるように、適
当な蓄熱容量及び熱交換性能を備えたものとする。
くは、第１酸化触媒装置及び第２酸化触媒装置は、排ガ
ス温度が所定値以上の場合、それぞれ単独で排ガス中の
未燃分を酸化し浄化可能な触媒能力を有するものであ
り、いずれもフェライト系ステンレスから成るメタルハ
ニカム等のメタル担体にＰｔ−金属酸化物、Ｐｄ−金属
酸化物又はＰｔ−Ｐｄ−金属酸化物をコーティングした
ものである。蓄熱構造体は、蓄熱作用のある材質で排ガ
スが自由に通過可能な構造であればよいが、好ましく
は、コージライト、ＳｉＣ、ＳｉＮ等から成るセラミッ
クスハニカム又はセラミックスフィルターである。蓄熱
構造体は、それを通る高温の排ガスから吸熱し低温の排
ガスが通過するとき放熱することにより蓄熱構造体から
流出する排ガス温度が２２０°Ｃ以上となるように、適
当な蓄熱容量及び熱交換性能を備えたものとする。
【００１２】
【作用】本発明の排ガス浄化装置において、ディーゼル
機関本体から排出された排ガスは、排気マニホルドから
触媒装置の第１酸化触媒装置内へ導入され、排ガスが所
定温度（約２２０°Ｃ）以上の場合、第１酸化触媒装置
内において、酸化触媒の存在により排ガス中のＨＣ、パ
ーティキュレート中のＳＯＦ等の未燃分が酸化され浄化
される。この場合、未燃分の含有量にほぼ比例して熱量
が発生されるから、第１酸化触媒装置から排出される排
ガス温度は、昇温される。この昇温された排ガスは、次
に蓄熱構造体に導入され蓄熱構造体を加熱昇温させた
後、下流側に配置される第２酸化触媒装置で追加的に未
燃分の酸化が行われ浄化され、大気へ放出される。
機関本体から排出された排ガスは、排気マニホルドから
触媒装置の第１酸化触媒装置内へ導入され、排ガスが所
定温度（約２２０°Ｃ）以上の場合、第１酸化触媒装置
内において、酸化触媒の存在により排ガス中のＨＣ、パ
ーティキュレート中のＳＯＦ等の未燃分が酸化され浄化
される。この場合、未燃分の含有量にほぼ比例して熱量
が発生されるから、第１酸化触媒装置から排出される排
ガス温度は、昇温される。この昇温された排ガスは、次
に蓄熱構造体に導入され蓄熱構造体を加熱昇温させた
後、下流側に配置される第２酸化触媒装置で追加的に未
燃分の酸化が行われ浄化され、大気へ放出される。
【００１３】機関本体から排出された排ガスの第１酸化
触媒装置入口温度が所定温度（約２２０°Ｃ）より低い
場合、第１酸化触媒装置内において未燃分の酸化反応は
僅かであり浄化は不十分であるが、排ガスは、第１酸化
触媒装置及び蓄熱構造体を通過されるとき熱交換してそ
れらに蓄積された熱量を供給されて加熱され、昇温され
る。それ故、第２酸化触媒装置入口の排ガス温度は、上
昇されており、排ガス中の未燃分は、第２酸化触媒装置
内で酸化され浄化され、大気へ放出される。
触媒装置入口温度が所定温度（約２２０°Ｃ）より低い
場合、第１酸化触媒装置内において未燃分の酸化反応は
僅かであり浄化は不十分であるが、排ガスは、第１酸化
触媒装置及び蓄熱構造体を通過されるとき熱交換してそ
れらに蓄積された熱量を供給されて加熱され、昇温され
る。それ故、第２酸化触媒装置入口の排ガス温度は、上
昇されており、排ガス中の未燃分は、第２酸化触媒装置
内で酸化され浄化され、大気へ放出される。
【００１４】本発明の排ガス浄化装置において、第１酸
化触媒装置及び第２酸化触媒装置が、メタル担体にＰｔ
−Ａｌ2Ｏ3をコーティングしたものである場合、所定温
度は、２２０°Ｃ程度であり、ディーゼル機関の広い運
転領域において、所定温度を維持すること可能であり、
有利である。蓄積構造体は、コージライト、ＳｉＣ又は
ＳｉＮから成るセラミックスハニカム又はセラミックス
フィルターであることにより、耐熱性及び耐久性を備え
たものとすることができる。
化触媒装置及び第２酸化触媒装置が、メタル担体にＰｔ
−Ａｌ2Ｏ3をコーティングしたものである場合、所定温
度は、２２０°Ｃ程度であり、ディーゼル機関の広い運
転領域において、所定温度を維持すること可能であり、
有利である。蓄積構造体は、コージライト、ＳｉＣ又は
ＳｉＮから成るセラミックスハニカム又はセラミックス
フィルターであることにより、耐熱性及び耐久性を備え
たものとすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例の排ガス
浄化装置１４を備えるディーゼル機関の排気システムを
図解的に示す配置図である。図１の排気システムにおい
て、ディーゼル機関本体１０において発生された排ガス
は、排気マニホルド１２から浄化装置１４及びマフラー
１６を通り大気中へ排出される。浄化装置１４は、排ガ
スの流れの上流側に配置される円筒形第１酸化触媒装置
２２、下流側に配置される円筒形第２酸化触媒装置２
４、及び第１酸化触媒装置２２と第２酸化触媒装置２４
の間に配置される円筒形蓄熱構造体２３から成る触媒装
置２０を具備する。
浄化装置１４を備えるディーゼル機関の排気システムを
図解的に示す配置図である。図１の排気システムにおい
て、ディーゼル機関本体１０において発生された排ガス
は、排気マニホルド１２から浄化装置１４及びマフラー
１６を通り大気中へ排出される。浄化装置１４は、排ガ
スの流れの上流側に配置される円筒形第１酸化触媒装置
２２、下流側に配置される円筒形第２酸化触媒装置２
４、及び第１酸化触媒装置２２と第２酸化触媒装置２４
の間に配置される円筒形蓄熱構造体２３から成る触媒装
置２０を具備する。
【００１６】図２は、図１の浄化装置に組込まれた円筒
形蓄熱構造体２３を図解的に示し、図２Ａは、円筒形蓄
熱構造体の側面図、図２Ｂは、円筒形蓄熱構造体の軸線
に垂直の断面図、図２Ｃは、図２Ｂの部分拡大図であ
る。円筒形蓄熱構造体２３の長さＬは、例えば、１７．
８ｃｍ（７インチ）であり、直径Ｍは、１９．１ｃｍ
（７．５インチ）である。円筒形蓄熱構造体２３は、薄
い仕切り壁３４により画成され軸方向に伸長する多数の
セル（空洞）３２を備え、仕切り壁３４の厚さｕは、約
０．１５ｍｍ（６ミリインチ）であり、２．５４ｃｍ
（１インチ）角の中に空洞が、例えば、縦横２０個ずつ
合計４００個配置される。円筒形蓄熱構造体２３を構成
する材料は、コージライト、ＳｉＣ、ＳｉＮ等のセラミ
ックスである。図２の円筒形蓄熱構造体２３は、多数の
空洞の長手方向垂直断面が矩形であるフィルター構造を
備えるが、空洞の長手方向垂直断面が正６角形であるハ
ニカム構造を具備することもできる。
形蓄熱構造体２３を図解的に示し、図２Ａは、円筒形蓄
熱構造体の側面図、図２Ｂは、円筒形蓄熱構造体の軸線
に垂直の断面図、図２Ｃは、図２Ｂの部分拡大図であ
る。円筒形蓄熱構造体２３の長さＬは、例えば、１７．
８ｃｍ（７インチ）であり、直径Ｍは、１９．１ｃｍ
（７．５インチ）である。円筒形蓄熱構造体２３は、薄
い仕切り壁３４により画成され軸方向に伸長する多数の
セル（空洞）３２を備え、仕切り壁３４の厚さｕは、約
０．１５ｍｍ（６ミリインチ）であり、２．５４ｃｍ
（１インチ）角の中に空洞が、例えば、縦横２０個ずつ
合計４００個配置される。円筒形蓄熱構造体２３を構成
する材料は、コージライト、ＳｉＣ、ＳｉＮ等のセラミ
ックスである。図２の円筒形蓄熱構造体２３は、多数の
空洞の長手方向垂直断面が矩形であるフィルター構造を
備えるが、空洞の長手方向垂直断面が正６角形であるハ
ニカム構造を具備することもできる。
【００１７】図３は、図１の浄化装置に組込まれた円筒
形第１酸化触媒装置２２又は同型に形成される円筒形第
２酸化触媒装置２４を示し、図３Ａは、円筒形酸化触媒
装置の側面図、図３Ｂは、円筒形酸化触媒装置の軸線に
垂直の断面における部分拡大図である。円筒形酸化触媒
装置２２の長さＬ及び直径Ｍは、円筒形蓄熱構造体２３
と同じ寸法が選定され、例えば、長さＬは、１７．８ｃ
ｍ（７インチ）、直径Ｍは、１９．１ｃｍ（７．５イン
チ）である。円筒形酸化触媒装置２２において、酸化触
媒を支持するメタル担体は、フェライト系ステンレス箔
３８により画成され軸方向に伸長する多数のセル（空
洞）３６を備え、ステンレス箔３８の厚さは、約５０μ
ｍであり、２．５４ｃｍ（１インチ）角の中に空洞３６
が、例えば、４００個配置される。
形第１酸化触媒装置２２又は同型に形成される円筒形第
２酸化触媒装置２４を示し、図３Ａは、円筒形酸化触媒
装置の側面図、図３Ｂは、円筒形酸化触媒装置の軸線に
垂直の断面における部分拡大図である。円筒形酸化触媒
装置２２の長さＬ及び直径Ｍは、円筒形蓄熱構造体２３
と同じ寸法が選定され、例えば、長さＬは、１７．８ｃ
ｍ（７インチ）、直径Ｍは、１９．１ｃｍ（７．５イン
チ）である。円筒形酸化触媒装置２２において、酸化触
媒を支持するメタル担体は、フェライト系ステンレス箔
３８により画成され軸方向に伸長する多数のセル（空
洞）３６を備え、ステンレス箔３８の厚さは、約５０μ
ｍであり、２．５４ｃｍ（１インチ）角の中に空洞３６
が、例えば、４００個配置される。
【００１８】図３の円筒形酸化触媒装置２２、２４は、
多数の空洞３６を備えるハニカム構造を有するが、円筒
形蓄熱構造体２３の場合と同様に、空洞の長手方向垂直
断面を矩形や正６角形としたハニカム構造としてもよ
い。第１酸化触媒装置及び第２酸化触媒装置は、いずれ
も前述のような多数の空洞を有するメタル担体に、Ｐｔ
−Ａｌ2Ｏ3、Ｐｄ−Ａｌ2Ｏ3又はＰｔ−Ｐｄ−金属酸化
物の酸化触媒をコーティングしたものである。
多数の空洞３６を備えるハニカム構造を有するが、円筒
形蓄熱構造体２３の場合と同様に、空洞の長手方向垂直
断面を矩形や正６角形としたハニカム構造としてもよ
い。第１酸化触媒装置及び第２酸化触媒装置は、いずれ
も前述のような多数の空洞を有するメタル担体に、Ｐｔ
−Ａｌ2Ｏ3、Ｐｄ−Ａｌ2Ｏ3又はＰｔ−Ｐｄ−金属酸化
物の酸化触媒をコーティングしたものである。
【００１９】図４は、排ガスの温度変化を図解的に示す
グラフであり、横軸Ｈは、時間を示し、縦軸Ｔは、温度
（°Ｃ）を表す。図４において、曲線Ｔ1は、排気マニ
ホルド１２（図１）内における排ガス温度を示し、曲線
Ｔ2は、蓄熱構造体２３（図１）を通過した後の排ガス
温度を示す。図４に示されるように、蓄熱構造体を通過
した排ガス温度Ｔ2は、温度Ｔ1の曲線の起伏を平滑化し
た形状となり、温度Ｔ1が一時的に２２０°Ｃ以下とな
るときにおいても蓄熱構造体通過後の排ガス温度Ｔ2、
即ち、図１の排ガス浄化装置の第２酸化触媒装置２４の
入口温度が２２０°Ｃ以上であるようにすることがで
き、この温度は、図５のＨＣの転化率が２０％を越える
範囲内のものである。
グラフであり、横軸Ｈは、時間を示し、縦軸Ｔは、温度
（°Ｃ）を表す。図４において、曲線Ｔ1は、排気マニ
ホルド１２（図１）内における排ガス温度を示し、曲線
Ｔ2は、蓄熱構造体２３（図１）を通過した後の排ガス
温度を示す。図４に示されるように、蓄熱構造体を通過
した排ガス温度Ｔ2は、温度Ｔ1の曲線の起伏を平滑化し
た形状となり、温度Ｔ1が一時的に２２０°Ｃ以下とな
るときにおいても蓄熱構造体通過後の排ガス温度Ｔ2、
即ち、図１の排ガス浄化装置の第２酸化触媒装置２４の
入口温度が２２０°Ｃ以上であるようにすることがで
き、この温度は、図５のＨＣの転化率が２０％を越える
範囲内のものである。
【００２０】
【発明の効果】本発明の排ガス浄化装置においては、機
関本体から排出された排ガスの温度が所定値以上の場
合、第１酸化触媒装置において、排ガス中の大部分の未
燃分が酸化され浄化され、同時に排ガス温度が上昇され
る。第１酸化触媒装置において、昇温された排ガスは、
次に蓄熱構造体及び第２酸化触媒装置を通過し、両者を
加熱した後、大気へ排出される。
関本体から排出された排ガスの温度が所定値以上の場
合、第１酸化触媒装置において、排ガス中の大部分の未
燃分が酸化され浄化され、同時に排ガス温度が上昇され
る。第１酸化触媒装置において、昇温された排ガスは、
次に蓄熱構造体及び第２酸化触媒装置を通過し、両者を
加熱した後、大気へ排出される。
【００２１】機関本体から排出される排ガスの温度が所
定値より低い場合は、機関本体から排出された排ガス
は、第１酸化触媒装置を通過される間に未燃分の酸化反
応をほとんど生じないが、蓄熱構造体を通過するとき
に、蓄熱構造体と熱交換することにより昇温されるか
ら、第２酸化触媒装置において、酸化反応を行わせるこ
とにより、排ガス中の未燃分、特にＨＣ及びパーティキ
ュレート中のＳＯＦが酸化され除去される。即ち、本発
明の排ガス浄化装置においては、排気マニホルドへ排出
された排ガスの有する熱量及び第１酸化触媒装置内で排
ガス中の未燃分の酸化により発生される熱量の両者が蓄
熱構造体内に蓄積され、低温の排ガスが流入したとき蓄
熱構造体内に蓄積された熱量が放出され排ガスを加熱し
排ガスの第２酸化触媒装置入口温度を上昇させ、それに
より第２酸化触媒装置内において、排ガス内のＨＣ成分
の浄化を効果的に行うことができる。
定値より低い場合は、機関本体から排出された排ガス
は、第１酸化触媒装置を通過される間に未燃分の酸化反
応をほとんど生じないが、蓄熱構造体を通過するとき
に、蓄熱構造体と熱交換することにより昇温されるか
ら、第２酸化触媒装置において、酸化反応を行わせるこ
とにより、排ガス中の未燃分、特にＨＣ及びパーティキ
ュレート中のＳＯＦが酸化され除去される。即ち、本発
明の排ガス浄化装置においては、排気マニホルドへ排出
された排ガスの有する熱量及び第１酸化触媒装置内で排
ガス中の未燃分の酸化により発生される熱量の両者が蓄
熱構造体内に蓄積され、低温の排ガスが流入したとき蓄
熱構造体内に蓄積された熱量が放出され排ガスを加熱し
排ガスの第２酸化触媒装置入口温度を上昇させ、それに
より第２酸化触媒装置内において、排ガス内のＨＣ成分
の浄化を効果的に行うことができる。
【００２２】本発明の排ガス浄化装置においては、ディ
ーゼル機関の排気マニホルドから排出される排ガスと蓄
熱構造体との間で熱交換が行われ、排ガス温度の時間経
過に伴う変化を緩やかにし、また最高温度と最低温度と
の差を小さくすることにより、蓄熱構造体の下流側にお
ける装置部分の触媒の熱劣化を低減することができる。
ーゼル機関の排気マニホルドから排出される排ガスと蓄
熱構造体との間で熱交換が行われ、排ガス温度の時間経
過に伴う変化を緩やかにし、また最高温度と最低温度と
の差を小さくすることにより、蓄熱構造体の下流側にお
ける装置部分の触媒の熱劣化を低減することができる。
【図１】本発明の排ガス浄化装置を備えるディーゼル機
関の排気システムを図解的に示す配置図。
関の排気システムを図解的に示す配置図。
【図２】図１の浄化装置に組込まれた円筒形蓄熱構造体
を図解的に示し、図２Ａは、円筒形蓄熱構造体の側面
図、図２Ｂは、円筒形蓄熱構造体の軸線に垂直の断面
図、図２Ｃは、図２Ｂの部分拡大図である。
を図解的に示し、図２Ａは、円筒形蓄熱構造体の側面
図、図２Ｂは、円筒形蓄熱構造体の軸線に垂直の断面
図、図２Ｃは、図２Ｂの部分拡大図である。
【図３】図１の浄化装置に組込まれた円筒形第１酸化触
媒装置又は同型に形成される円筒形第２酸化触媒装置を
示し、図３Ａは、円筒形酸化触媒装置の側面図、図３Ｂ
は、円筒形酸化触媒装置の軸線に垂直の断面における部
分拡大図である。
媒装置又は同型に形成される円筒形第２酸化触媒装置を
示し、図３Ａは、円筒形酸化触媒装置の側面図、図３Ｂ
は、円筒形酸化触媒装置の軸線に垂直の断面における部
分拡大図である。
【図４】排ガスの温度変化を図解的に示すグラフであ
る。
る。
【図５】排ガスの温度とＰｔ系酸化触媒装置の効果の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
１０：ディーゼル機関本体、１２：排気マニホルド、１
４：排ガス浄化装置、１６：マフラー、２０：酸化触媒
装置、２２：第１酸化触媒装置、２３：蓄熱構造体、２
４；第２酸化触媒装置、３２、３６：空洞、３４、３
８：仕切り壁。
４：排ガス浄化装置、１６：マフラー、２０：酸化触媒
装置、２２：第１酸化触媒装置、２３：蓄熱構造体、２
４；第２酸化触媒装置、３２、３６：空洞、３４、３
８：仕切り壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 ディーゼル機関の排ガスが触媒装置内を
通され、排ガス中の未燃分が酸化され浄化される排ガス
浄化装置において、 排ガスの流れの上流側に配置される第１酸化触媒装置、
下流側に配置される第２酸化触媒装置、及び第１酸化触
媒装置と第２酸化触媒装置の間に配置される蓄熱構造体
を具備し、 蓄熱構造体は、蓄熱構造体を通過する排ガスが高温のと
きに排ガスにより加熱されて蓄熱し、蓄積構造体を通過
する排ガスが比較的低温のときに放熱して排ガスを加熱
し、それにより、第２酸化触媒装置入口の排ガス温度が
所定値以上に維持され、排ガス中の未燃分、特にＨＣ及
びパーティキュレート中のＳＯＦが酸化され浄化される
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の排ガス浄化装置におい
て、第１酸化触媒装置及び第２酸化触媒装置は、いずれ
もメタル担体にＰｔ−金属酸化物、Ｐｄ−金属酸化物又
はＰｔ−Ｐｄ−金属酸化物をコーティングしたものであ
り、それを通過する排ガス温度が所定値以上の場合、単
独で排ガス中の未燃分を酸化させ浄化できる触媒能力を
有することを特徴とする排ガス浄化装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置
において、蓄熱構造体は、セラミックスハニカム又はセ
ラミックスフィルターの形態であり、第２酸化触媒装置
入口の排ガス温度を２２０°Ｃ以上に維持できる蓄熱容
量及び熱交換能力を有することを特徴とする排ガス浄化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27010596A JP3230799B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | ディーゼル機関の排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27010596A JP3230799B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | ディーゼル機関の排ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10121946A true JPH10121946A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3230799B2 JP3230799B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=17481614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27010596A Expired - Fee Related JP3230799B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | ディーゼル機関の排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230799B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005026506A1 (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-24 | Hino Motors, Ltd. | 排気浄化装置 |
| JP2012241718A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | J Eberspecher Gmbh & Co Kg | 排熱利用装置及び運転方法 |
| JP2015137605A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | マツダ株式会社 | 排気ガス浄化触媒装置 |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP27010596A patent/JP3230799B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005026506A1 (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-24 | Hino Motors, Ltd. | 排気浄化装置 |
| JP2012241718A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | J Eberspecher Gmbh & Co Kg | 排熱利用装置及び運転方法 |
| US9494055B2 (en) | 2011-05-18 | 2016-11-15 | Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co. Kg | Exhaust heat utilisation device |
| JP2015137605A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | マツダ株式会社 | 排気ガス浄化触媒装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3230799B2 (ja) | 2001-11-19 |
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