WO2005028824A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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Tatsuki Igarashi
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification device for removing particulates in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • Particulate matter (particulate matter) emitted from a diesel engine mainly consists of soot composed of carbonaceous material and SOF (Soluble Organic Fraction: soluble organic component) composed of high-boiling hydrocarbon components.
  • SOF Soluble Organic Fraction: soluble organic component
  • a power that has a composition that further contains a small amount of sulfate (mist-like sulfuric acid component) As a measure to reduce this kind of particulates, the exhaust gas 2 from the diesel engine 1 flows as shown in Fig. 1. It is considered that a particulate filter 4 is provided in the exhaust pipe 3.
  • the particulate filter 4 mainly includes a filter body 7 having a porous honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite or the like.
  • the inlets of the flow paths 5 partitioned in a shape are alternately plugged with plugs 8, and the inlets are plugged, and for the flow path 5, the outlet is plugged with plugs 8. Only the exhaust gas 2 that has passed through the porous thin wall 6 that defines each flow path 5 is discharged to the downstream side, and particulates are collected on the inner surface of the porous thin wall 6. It is made to be done.
  • Particles in the exhaust gas 2 are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall 6, and are removed by spontaneous combustion when the exhaust gas shifts to an operation region where the exhaust gas temperature is high.
  • the deposition amount exceeded the amount, and the particulate filter 4 was likely to be clogged.
  • Patent Document 1 As for a heating / regenerating particulate filter equipped with an electric heater, for example, the following Patent Document 1 and the like have already been proposed by the same applicant as the present invention.
  • Patent Document 1 JP-A-62-255512
  • the particulate filter 4 when the particulate filter 4 is regenerated, the particulates are incinerated at a relatively low temperature, and there is a concern that harmful gases such as high-concentration CO and HC are generated and are discharged into the atmosphere. there were.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to realize a heat-regeneration type exhaust gas purification apparatus that requires less power consumption and does not discharge harmful gases into the atmosphere.
  • the present invention provides a heating and regeneration type particulate by equipping a porous filter main body for passing exhaust gas and collecting particulates in the exhaust gas with an electric heater so as to heat the filter main body.
  • a filter is formed, the heat regeneration type particulate filter is accommodated in a filter case in the middle of an exhaust pipe, and the heat regeneration type particulate filter is disposed in front of and behind the heat regeneration type particulate filter in the filter case.
  • an exhaust purification device in which an oxidation catalyst is arranged in proximity to obtain a heat retaining effect.
  • the particulate oxidation reaction is large. It is promoted by the width and good burning and removal is achieved.
  • the electric heater is energized. Then, the electric heater is heated to actively heat the filter body.
  • the heating / regenerating particulate filter is insulated by being sandwiched between the front and rear by the oxidation catalyst in the same filter case, so that the temperature of the filter body rapidly rises due to heating by the electric heater. As a result, the particulates are easily burned. As a result, it is possible to complete the burning of the particulates in a shorter power supply time than in the past, and the power consumption can be reduced.
  • the exhaust gas is configured to be able to flow to the filter case by appropriately diverting, so that the exhaust gas can be bypassed and the flow of the exhaust gas can be reduced. Heating is performed by the electric heater in a state where the filter is not exposed to the air, and the heat generated by the electric heater can be efficiently supplied to the filter body without being deprived of the exhaust gas.
  • a plurality of filter cases may be provided in parallel so that the exhaust gas can be appropriately detoured and flown to an arbitrary filter case.
  • an arbitrary filter case can be bypassed.
  • the electric heater in the arbitrary filter case is heated to regenerate the filter body, and particulates are captured by the filter body in the other filter case. It is possible to continue collection [0018]
  • the combustion air may be appropriately guided to the filter case circulating the exhaust gas. With this configuration, the atmosphere inside the filter body is enhanced, and the collected particulates are more easily burned.
  • the filter main body integrally support the oxidizing catalyst.
  • the oxidizing reaction of the particulates collected in the filter main body is promoted.
  • the ignition temperature is lowered, the exhaust gas temperature is low, and the flammability of the particulates in the operating state is further improved.
  • better combustion removal of the particulates is realized.
  • a large number of channels through which exhaust gas flows are formed in a honeycomb shape, and the inlet and outlet sides of each channel are alternately plugged. It is possible to employ the filter body described above, and when such a filter body is employed, it is preferable to mount an electric heater on at least the front end face of the filter body.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an arrangement state of a conventional particulate filter.
  • FIG. 2 is a sectional view showing details of a particulate filter shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an overall schematic diagram showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a main part of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. Explanation of reference numerals
  • FIGS. 3 and 4 show an embodiment of the present invention, and portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 represent the same components.
  • the front end face of the silicon carbide filter body 7 adopting the same structure as that shown in Fig. 2 above is provided.
  • a regenerative particulate filter 10 equipped with an electric heater 9 composed of a sheathed heater or the like is used.
  • the exhaust pipe 3 is divided into two passages, In the illustrated example, the filter cases 11 and 12 are provided in parallel in pairs, and the heating and regeneration type particulate filter 10 is accommodated in each of the two filter cases 11 and 12.
  • Oxidation catalysts 13 and 14 are arranged close to each other so that they can be used.
  • the oxidation catalysts 13 and 14 before and after are formed by a flow-through type catalyst in which an appropriate amount of platinum is supported on a carrier having a honeycomb structure made of a ceramic such as cordierite or the like.
  • the volume of the dani catalyst 14 and the amount of supported platinum may be set to be smaller than those of the oxidation catalyst 13 in the preceding stage.
  • the filter body 7 in each of the above-described filter cases 11 and 12 may integrally carry an oxidation catalyst for the purpose of promoting the oxidation reaction of the particulate matter collected in the filter body 7. .
  • exhaust filters 15, 16 are provided on the inlet sides of the filter cases 11, 12 so that the exhaust gas 2 flowing through the exhaust pipe 3 can be selectively distributed to one of the filter cases 11, 12.
  • These exhaust valves 15 and 16 are opened and closed by air cylinders 20 and 21 driven by pressurized air guided from an air tank 17 via solenoid valves 18 and 19.
  • the control device 35 controls the solenoid valve 1 8, the exhaust shutter 15 is closed and the solenoid valve 19 is closed to open the exhaust shutter 16, whereby the exhaust gas 2 is diverted to the other filter case 12, and the filter body 7 of the filter case 11 flows the exhaust gas 2.
  • the contact of the heater relay 31 is closed, and the electric heater 9 in the filter case 11 is energized, and the electric heater 9 is heated to generate the filter body 7 in the filter case 11. Actively heating.
  • the particulate matter in the filter body 7 of the other filter case 12 passes through a long operating period. If it is estimated that the accumulation amount of the rate becomes equal to or more than the predetermined amount, the filter body 12 may be regenerated by the same procedure as described above on the filter case 12 side.
  • control device 35 closes the solenoid valve 18 to open the exhaust shirt 15 and opens the solenoid valve 19 to close the exhaust shirt 16, thereby allowing the exhaust gas 2 to be supplied to the one filter case 11. And close the contact of the heater relay 32 to energize the electric heater 9 in the filter case 12 to generate heat and actively heat the filter body 7 in the filter case 12 After that, when the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor 30 reaches a predetermined value, the contact of the pump relay 33 is closed by the control device 35 to drive the air pump 22 and the solenoid valve 24 is opened to open the air pump.
  • the combustion air from 22 may be led to the inlet of the filter case 12 via the air introduction pipe 26.
  • the particulates collected in the filter body 7 are heated by the electric heater 9.
  • the filter body 7 can be quickly heated by the heat retaining effect of the front and rear oxidation catalysts 13 and 14 to create an environment in which particulates can be easily incinerated.
  • the burning and removal of the particulates can be completed in a shorter period of time and the energizing time, thereby making it possible to significantly reduce the power consumption.
  • high-concentration harmful gases such as CO and HC generated by incinerating the particulates at a relatively low temperature by heating with the electric heater 9 are passed through the oxidation catalyst 14 at the subsequent stage to remove harmful CO and HC. It can be discharged to HO by acid treatment, and finally discharged to the atmosphere.
  • the risk that harmful gas remains in the exhaust gas 2 can be avoided beforehand.
  • the NO occupying most of the NOx in the exhaust gas 2 can be made highly reactive NO.
  • the filter cases 11 and 12 are provided in a pair in parallel so that the exhaust gas 2 can flow alternately.
  • the other filter body 7 can be efficiently heated by the electric heater 9 without being exposed to the flow of the exhaust gas 2.
  • the filter body 7 of the other filter case 12 can continue collecting particulates while the filter body 7 of the one filter case 11 is being regenerated, the collection of particulates can be continued.
  • the filter bodies 7 of the filter cases 11 and 12 in a usable state, it is possible to continuously reduce particulates.
  • the combustion air from the air pump 22 can be guided to the filter case 11 or 12 through which the exhaust gas 2 is bypassed via the air introduction pipe 25 or 26, the air around the filter body 7 can be reduced.
  • the collected particulates can be made more flammable by raising the atmosphere of acid oxidation, and the burning and removal of the particulates can be completed in a shorter energization time, thereby further reducing power consumption. be able to.
  • the filter main body 7 integrally supports the oxidation catalyst When a configuration in which the filter main body 7 integrally supports the oxidation catalyst is adopted, the oxidation reaction of the particulates collected in the filter main body 7 is promoted by the catalyst. Therefore, in the operating region where the exhaust gas temperature is low, it is possible to realize more reliable particulate combustion.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the present invention.
  • an electric heater 9 is provided on the front end face of the filter body 7 is illustrated.
  • Force As shown in the embodiment shown in FIG. 5, an electric heater 9 'may be additionally provided on the rear end face of the filter body 7 as necessary to increase the heating power to the filter body 7.
  • the power consumption per unit time will be greater than in the above-mentioned embodiment, but the power-on time required to complete the burning and removal of the particulates will be shorter, and as a result the total power consumption will be reduced.
  • the power can be kept lower than before.
  • the exhaust gas purification apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is not always necessary to provide filter cases in parallel.
  • a single filter case may be used. It is possible to provide a bypass flow path to bypass the filter, the filter body does not necessarily have to carry an oxidation catalyst, the shape of the filter body is not limited to the illustrated example. Of course, various changes can be obtained without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

　電力消費量が少なくて済み且つ有害ガスを大気中に排出することのない加熱再生型の排気浄化装置を実現する。 　排出ガス２を通過させて該排出ガス２中のパティキュレートを捕集する多孔質のフィルタ本体７に、該フィルタ本体７を加熱し得るよう電気ヒータ９を装備して加熱再生型パティキュレートフィルタ１０を構成し、該加熱再生型パティキュレートフィルタ１０を排気管３途中のフィルタケース１１，１２内に収容すると共に、該フィルタケース１１，１２内における前記加熱再生型パティキュレートフィルタ１０の前後位置に、該加熱再生型パティキュレートフィルタ１０に対し保温効果が得られるように酸化触媒１３，１４を近接配置する。

Description

明 細 書
排気浄化装置
技術分野
[0001] 本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排出ガス中カゝらパティキュレートを 除去する排気浄ィ匕装置に関するものである。
背景技術
[0002] 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、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分力 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力 この種のパティキュレートの低減対策として 、図 1に示す如ぐディーゼルエンジン 1からの排出ガス 2が流通する排気管 3の途中 にパティキュレートフィルタ 4を装備することが考えられている。
[0003] 図 2に詳細に示す如ぐこのパティキュレートフィルタ 4は、コージエライト等のセラミ ックで製作された多孔質ハ-カム構造のフィルタ本体 7を主構成とし、このフィルタ本 体 7における格子状に区画された各流路 5の入口が栓体 8により交互に目封じされ、 入口が目封じされて 、な 、流路 5につ 、ては、その出口が栓体 8により目封じされる ようになっており、各流路 5を区画する多孔質薄壁 6を通過した排出ガス 2のみが下 流側へ排出されて、前記多孔質薄壁 6の内側表面にパティキュレートが捕集されるよ うにしてある。
[0004] そして、排出ガス 2中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁 6の内側表面に捕集さ れて堆積し、排気温度が高い運転領域に移行した際に自然燃焼して除去されるよう になっているが、例えば、都内の路線バス等のように渋滞路ば力りを走行するような 車両では、必要な所定温度以上での運転が長く «I続しないため、パティキュレートの 処理量よりも堆積量の方が上まわり、パティキュレートフィルタ 4が目詰まりを起こす虡 れがあった。
[0005] このため、排気温度が低い運転領域でもパティキュレートを良好に燃焼除去し得る よう電気ヒータを装備させることが検討されており、この種の電気ヒータにより積極的な 加熱を行えば、排気温度が低い運転領域でもパティキュレートを良好に燃焼除去す ることが可能となる。
[0006] 尚、電気ヒータを装備した加熱再生型パティキュレートフィルタについては、例えば 、本発明と同じ出願人により下記の特許文献 1等が既に提案されている。
特許文献 1：特開昭 62— 255512号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、このような電気ヒータを利用する従来提案にあっては、パティキュレー トフィルタ 4の再生に要する電力消費量が多 、ために、既存の車両用バッテリで賄!ヽ きれない程の大容量電源が必要となり、しかも、消費した電力分に見合う充電が必要 となることで燃費の悪ィ匕を招くという問題があった。
[0008] また、パティキュレートフィルタ 4の再生時に、パティキュレートが比較的低温で焼却 されることになるため、高濃度の COや HC等の有害ガスが発生して大気中に排出さ れる懸念もあった。
[0009] 本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、電力消費量が少なくて済み且つ有害 ガスを大気中に排出することのない加熱再生型の排気浄化装置を実現することを目 的としている。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、排出ガスを通過させて該排出ガス中のパティキュレートを捕集する多孔 質のフィルタ本体に、該フィルタ本体を加熱し得るよう電気ヒータを装備して加熱再生 型パティキュレートフィルタを構成し、該加熱再生型パティキュレートフィルタを排気 管途中のフィルタケース内に収容すると共に、該フィルタケース内における前記加熱 再生型パティキュレートフィルタの前後位置に、該加熱再生型パティキュレートフィル タに対し保温効果が得られるように酸化触媒を近接配置した排気浄化装置、に係る ものである。
[0011] 而して、このようにすれば、フィルタケースに流入した排出ガスが前段の酸ィ匕触媒を 通過する際に、前記排出ガス中の NOxの大半を占める NOが反応性の高い NOとな
2 り、排気温度が約 250°C以上となる運転条件下でパティキュレートの酸ィ匕反応が大 幅に促進されて良好に燃焼除去されることになる。
[0012] ただし、市街地の渋滞路を走行する場合の如き排気温度が 250°Cを大きく下まわ るような軽負荷での運転条件が長く継続すると、パティキュレートの良好な燃焼除去 が望めなくなるので、パティキュレートの堆積量が所定量以上となって 、るものと推定 (フィルタ本体の入側と出側の差圧や運転時間等から推定すれば良 ヽ）された頃合 で電気ヒータに対し通電を行!ヽ、該電気ヒータを発熱させてフィルタ本体を積極的に 加熱させる。
[0013] このように電気ヒータによりフィルタ本体を積極的に加熱すると、該フィルタ本体に 捕集されたパティキュレートの酸ィ匕反応が、前記電気ヒータによる積極的な加熱を受 けて促進され、排気温度が低い運転条件でもパティキュレートが良好に燃焼除去さ れること〖こなる。
[0014] この際、加熱再生型パティキュレートフィルタは、同じフィルタケース内で前後を酸 化触媒により挟み込まれて断熱された状態にあるので、電気ヒータによる加熱でフィ ルタ本体が急速に温度上昇し、これによりパティキュレートが焼却され易くなる結果、 従来より短い通電時間でパティキュレートの焼却を完了することが可能となり、消費電 力が従来より少なくて済むことになる。
[0015] また、このような電気ヒータの加熱を受けてパティキュレートが比較的低温で焼却さ れることで生じた高濃度の COや HC等の有害ガスは、後段の酸ィ匕触媒を通過する際 に無害な COや H Oに酸化処理されて排出されることになる。
2 2
[0016] 更に、本発明においては、フィルタケースに対し排出ガスを適宜に迂回させて流し 得るように構成することが好ましぐこのようにすれば、排出ガスを迂回させて該排出 ガスの流れに晒されない状態にて電気ヒータによる加熱を行い、該電気ヒータの発熱 量を排出ガスに奪われることなく効率良くフィルタ本体に与えることが可能となる。
[0017] また、フィルタケースを並列に複数個設け、任意のフィルタケースに対し排出ガスを 適宜に迂回させて流し得るように構成しても良ぐこのようにすれば、任意のフィルタ ケースを迂回させて排出ガスを他のフィルタケースに流している間に、前記任意のフ ィルタケース内の電気ヒータを発熱させてフィルタ本体の再生を図り、前記他のフィル タケース内のフィルタ本体によりパティキュレートの捕集を継続させることが可能となる [0018] 尚、このようにフィルタケースに対し排出ガスを迂回させながら電気ヒータによる加 熱を行う場合には、排出ガスが迂回しているフィルタケースに対し燃焼用空気を適宜 に導き得るように構成すると良ぐこのようにすれば、フィルタ本体内部の酸ィ匕雰囲気 が高められて捕集済みパティキュレートが更に燃え易くなる。
[0019] また、本発明においては、フィルタ本体に酸ィ匕触媒を一体的に担持せしめると良く 、このようにすれば、フィルタ本体に捕集されたパティキュレートの酸ィ匕反応が促進さ れて着火温度が低下し、排気温度が低!、運転状態でのパティキュレートの燃焼性が 更に高められる結果、パティキュレートのより一層良好な燃焼除去が実現される。
[0020] 尚、本発明をより具体的に実施するに際しては、排出ガスが流通する多数の流路を ハ-カム状に形成し且つ前記各流路の入口側と出口側を交互に目封じしたフィルタ 本体を採用することが可能であり、更には、このようなフィルタ本体を採用した場合に 、該フィルタ本体の少なくとも前端面に電気ヒータを装着すると良い。
発明の効果
[0021] 上記した本発明の排気浄ィ匕装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得 る。
[0022] (I)軽負荷運転時等における排気温度の低!、運転状態であっても、フィルタ本体に 捕集されたパティキュレートを電気ヒータの加熱により効果的に燃焼除去することが でき、し力も、前後の酸化触媒による保温効果によりフィルタ本体を急速に温度上昇 させてパティキュレートを焼却し易 、環境とすることができるので、従来より短!ヽ通電 時間でパティキュレートの燃焼除去を完了することができ、これにより消費電力の大 幅な低減ィ匕を図ることができる。
[0023] (Π)パティキュレートを電気ヒータの加熱により比較的低温で焼却することにより生 じた高濃度の COや HC等の有害ガスを、後段の酸化触媒を通過させることで無害な COや H Oに酸ィ匕処理して排出することができ、最終的に大気中へ排出される排出
2 2
ガス中に有害ガスが残存してしまう虞れを未然に回避することができる。
[0024] (ΠΙ)前段の酸ィ匕触媒を通過させることで排出ガス中の NOxの大半を占める NOを 反応性の高い NOとすることができるので、排気温度が比較的高い運転条件下での パティキュレートの酸ィ匕反応を大幅に促進することができ、これにより電気ヒータによ る加熱を加えな 、場合でのパティキュレートの自然燃焼を促して良好な燃焼除去を 図ることができる。
[0025] (IV)フィルタケースに対し排出ガスを適宜に迂回させて流し得るように構成した場 合には、フィルタ本体を排出ガスの流れに晒されない状態として電気ヒータにより効 率の良い加熱を行うことができるので、より一層短い通電時間でパティキュレートの燃 焼除去を完了することができ、これにより消費電力の更に大幅な低減ィ匕を図ることが できる。
[0026] (V)フィルタケースを並列に複数個設け、任意のフィルタケースに対し排出ガスを 適宜に迂回させて流し得るように構成した場合には、任意のフィルタケースのフィルタ 本体を再生させている間に、他のフィルタケースのフィルタ本体でパティキュレートの 捕集を継続することができるので、常に何れかのフィルタケースのフィルタ本体を使 用可能な状態として連続的にパティキュレートの低減ィ匕を図ることができる。
[0027] (VI)排出ガスが迂回しているフィルタケースに対し燃焼用空気を適宜に導き得るよ うに構成した場合には、フィルタ本体内部の酸ィ匕雰囲気を高めて捕集済みパティキ ュレートを更に燃え易くすることができるので、より一層短い通電時間でパティキユレ ートの燃焼除去を完了することができ、これにより消費電力の更に大幅な低減ィ匕を図 ることがでさる。
[0028] (VII)フィルタ本体に酸ィ匕触媒を一体的に担持せしめた構成を採用した場合には、 フィルタ本体に捕集されたパティキュレートの酸ィヒ反応を酸ィヒ触媒により促進すること ができるので、排気温度が低い運転領域にて、より一層確実なパティキュレートの燃 焼除去を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]従来のパティキュレートフィルタの配置状態を示す概略図である。
[図 2]図 1のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
[図 3]本発明の一実施例を示す全体概略図である。
[図 4]図 3の要部を拡大して示す断面図である。
[図 5]本発明の別の実施例を示す断面図である。 符号の説明
2 排出ガス
3 排気管
7 フィルタ本体
9 電 ヒータ
9， 電 ヒータ
10 加熱再生型パティキュレートフィルタ
11 フィルタケース
12 フィルタケース
13 前段の酸化触媒
14 後段の酸化触媒
15 排気シャツタ
16 排気シャツタ
22 エアポンプ
25 エア導入管
26 エア導入管
発明を実施するための最良の形態
[0031] 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図 3及び図 4は本発明の一実施例を示すもので、図 1及び図 2と同一の符号を付し た部分は同一物を表している。
[0032] 図 3及び図 4に示す如ぐ本実施例の排気浄ィ匕装置においては、先の図 2で示した ものと同じ構造を採用した炭化珪素製のフィルタ本体 7の前端面に、シーズドヒータ 等カゝら成る電気ヒータ 9を装備して構成した加熱再生型パティキュレートフィルタ 10を 使用するが、ここでは排気管 3の途中を二つの流路に分離して構成し、その夫々の 流路にフィルタケース 11, 12を並列に対で装備して両フィルタケース 11, 12の夫々 に前記加熱再生型パティキュレートフィルタ 10を収容させた場合で例示してある。
[0033] そして、各フィルタケース 11, 12内における加熱再生型パティキュレートフィルタ 10 の前後位置には、該加熱再生型パティキュレートフィルタ 10に対し保温効果が得ら れるように酸化触媒 13, 14が近接配置されている。
[0034] ここで、これら前後の酸化触媒 13, 14は、コージエライト等のセラミックで製作された ハ-カム構造の担体に白金を適量担持させたフロースルー型式のものである力 後 段の酸ィ匕触媒 14の容積及び白金担持量については、前段の酸ィ匕触媒 13より少なく した仕様として良い。
[0035] 尚、前述した各フィルタケース 11, 12におけるフィルタ本体 7には、該フィルタ本体 7に捕集されたパティキュレートの酸化反応を促進する目的で酸化触媒を一体的に 担持させても良い。
[0036] 更に、各フィルタケース 11, 12の入側には、排気管 3を流れる排出ガス 2を各フィル タケース 11, 12の何れか一方に選択的に振り分け得るよう排気シャツタ 15, 16が夫 々設けられており、これら各排気シャツタ 15, 16は、エアタンク 17から電磁弁 18, 19 を介して導いた加圧空気により駆動されるエアシリンダ 20, 21により開閉作動される ようにしてある。
[0037] また、前記各排気シャツタ 15, 16の直後には、エアポンプ 22の駆動により大気中 力も取り込んだ燃焼用空気を電磁弁 23, 24を介して各フィルタケース 11, 12の入口 に導くエア導入管 25, 26が挿入設置されている。
[0038] 尚、図中 27, 28ίま圧力センサ、 29, 30ίま温度センサ、 31, 32ίまヒータ用リレー、 3 3はポンプ用リレー、 34はバッテリ、 35はエンジン制御コンピュータ（ECU Electronic Control Unit)を成す制御装置を示す。
[0039] 而して、例えば、図 3に図示されている通り、排気シャツタ 16を閉じ且つ排気シャツ タ 15を開けて一方のフィルタケース 11に排出ガス 2を流しながら運転を行うと、このフ ィルタケース 11に流入した排出ガス 2が前段の酸ィ匕触媒 13を通過する際に、前記排 出ガス 2中の NOxの大半を占める NOが反応性の高い NOとなり、排気温度が約 25
2
o°c以上となる運転条件下でパティキュレートの酸ィ匕反応が大幅に促進されて良好 に燃焼除去されることになる。
[0040] ただし、市街地の渋滞路を走行する場合の如き排気温度が 250°Cを大きく下まわ るような軽負荷での運転条件が長く継続すると、パティキュレートの良好な燃焼除去 が望めなくなるので、圧力センサ 27, 28の検出値に基づきフィルタケース 11のフィル タ本体 7におけるパティキュレートの堆積量が所定量以上となって 、るものと推定 (フ ィルタ本体 7の入側と出側の差圧力も推定)された際に、制御装置 35により電磁弁 1 8を開けて排気シャツタ 15を閉じ且つ電磁弁 19を閉じて排気シャツタ 16を開け、これ により排出ガス 2を他方のフィルタケース 12へ迂回させてフィルタケース 11のフィルタ 本体 7が排出ガス 2の流れに晒されない状態とし、然る後、ヒータ用リレー 31の接点を 閉じてフィルタケース 11内の電気ヒータ 9に対し通電を行い、該電気ヒータ 9を発熱さ せてフィルタケース 11内のフィルタ本体 7を積極的に加熱させる。
[0041] 次いで、前記電気ヒータ 9によりフィルタ本体 7を積極的に加熱することで温度セン サ 29により検出される排気温度が所定値に到達したら、制御装置 35によりポンプ用 リレー 33の接点を閉じてエアポンプ 22を駆動し且つ電磁弁 23を開けて前記エアポ ンプ 22からの燃焼用空気をエア導入管 25を介しフィルタケース 11の入口に導く。
[0042] そして、このように排出ガス 2を迂回させつつフィルタケース 11の入口に燃焼用空 気を導いて電気ヒータ 9による加熱を継続すると、電気ヒータ 9の発熱量が排出ガス 2 に奪われることなく効率良くフィルタ本体 7に与えられて該フィルタ本体 7が効果的に 加熱され、該フィルタ本体 7に捕集されたパティキュレートの酸ィヒ反応が促進されるこ とになり、し力も、フィルタ本体 7周囲の酸ィ匕雰囲気が高められて捕集済みパティキュ レートが燃え易くなる。
[0043] この際、加熱再生型パティキュレートフィルタ 10は、同じフィルタケース 11, 12内で 前後を酸化触媒 13, 14により挟み込まれて断熱された状態にあるので、捕集済みパ ティキュレートの酸ィ匕反応が始まることでフィルタ本体 7が急速に温度上昇し、これに よりパティキュレートがより一層焼却され易くなる結果、従来より短い通電時間でパテ ィキュレートの焼却を完了することが可能となり、消費電力が従来より少なくて済むこと になる。
[0044] また、このような電気ヒータ 9の加熱を受けてパティキュレートが比較的低温で焼却 されることで生じた高濃度の COや HC等の有害ガスは、後段の酸ィ匕触媒 14を通過 する際に無害な COや H Oに酸化処理されて排出されることになる。
2 2
[0045] 尚、一方のフィルタケース 11のフィルタ本体 7における再生が完了した後、長時間 に亘る運転期間を経て他方のフィルタケース 12のフィルタ本体 7におけるパティキュ レートの堆積量が所定量以上となって 、るものと推定されたら、前記フィルタケース 1 2側にっ 、て、前述と同様の手順によりフィルタ本体 7の再生を図るようにすれば良 ヽ
[0046] より具体的には、制御装置 35により電磁弁 18を閉じて排気シャツタ 15を開け且つ 電磁弁 19を開けて排気シャツタ 16を閉じ、これにより今度は排出ガス 2を一方のフィ ルタケース 11へ迂回させ、ヒータ用リレー 32の接点を閉じてフィルタケース 12内の電 気ヒータ 9に対し通電を行い、該電気ヒータ 9を発熱させてフィルタケース 12内のフィ ルタ本体 7を積極的に加熱させ、然る後に、温度センサ 30により検出される排気温度 が所定値に到達したら、制御装置 35によりポンプ用リレー 33の接点を閉じてェアポ ンプ 22を駆動し且つ電磁弁 24を開けて前記エアポンプ 22からの燃焼用空気をエア 導入管 26を介しフィルタケース 12の入口に導くようにすれば良 、。
[0047] 従って、上記実施例によれば、軽負荷運転時等における排気温度の低!、運転状 態であっても、フィルタ本体 7に捕集されたパティキュレートを電気ヒータ 9の加熱によ り効果的に燃焼除去することができ、しかも、前後の酸化触媒 13, 14による保温効果 によりフィルタ本体 7を急速に温度上昇させてパティキュレートを焼却し易い環境とす ることができるので、従来より短!、通電時間でパティキュレートの燃焼除去を完了する ことができ、これにより消費電力の大幅な低減ィ匕を図ることができる。
[0048] また、パティキュレートを電気ヒータ 9の加熱により比較的低温で焼却することにより 生じた高濃度の COや HC等の有害ガスを、後段の酸化触媒 14を通過させることで 無害な COや H Oに酸ィ匕処理して排出することができ、最終的に大気中へ排出され
2 2
る排出ガス 2中に有害ガスが残存してしまう虞れを未然に回避することができる。
[0049] 更に、前段の酸ィ匕触媒 13を通過させることで排出ガス 2中の NOxの大半を占める NOを反応性の高い NOとすることができるので、排気温度が比較的高い運転条件
2
下でのパティキュレートの酸ィ匕反応を大幅に促進することができ、これにより電気ヒー タ 9による加熱を加えな 、場合でのパティキュレートの自然燃焼を促して良好な燃焼 除去を図ることができる。
[0050] また、特に本実施例においては、フィルタケース 11, 12を並列に対で設けて排出 ガス 2を交互に流し得るように構成しているので、排出ガス 2をフィルタケース 11, 12 の何れか一方に迂回させることにより、他方のフィルタ本体 7を排出ガス 2の流れに晒 されない状態として電気ヒータ 9により効率の良い加熱を行うことができる。
[0051] し力も、一方のフィルタケース 11のフィルタ本体 7を再生させている間に、他方のフ ィルタケース 12のフィルタ本体 7でパティキュレートの捕集を継続することができるの で、常に何れかのフィルタケース 11, 12のフィルタ本体 7を使用可能な状態として連 続的にパティキュレートの低減ィ匕を図ることができる。
[0052] 更に、排出ガス 2が迂回しているフィルタケース 11又は 12に対しエアポンプ 22から の燃焼用空気をエア導入管 25又は 26を介し導き得るようにしてあるので、フィルタ本 体 7周囲の酸ィ匕雰囲気を高めて捕集済みパティキュレートを更に燃え易くすることが でき、より一層短い通電時間でパティキュレートの燃焼除去を完了することができて 消費電力の更に大幅な低減ィ匕を図ることができる。
[0053] また、フィルタ本体 7に酸ィ匕触媒を一体的に担持せしめた構成を採用した場合には 、フィルタ本体 7に捕集されたパティキュレートの酸ィ匕反応を酸ィ匕触媒により促進する ことができるので、排気温度が低い運転領域にて、より一層確実なパティキュレートの 燃焼除去を実現することができる。
[0054] 図 5は本発明の別の実施例を示すもので、前述した図 3及び図 4の実施例では、フ ィルタ本体 7の前端面に電気ヒータ 9を装備した場合を例示していた力 この図 5に示 す実施例のように、必要に応じフィルタ本体 7の後端面にも電気ヒータ 9'を増設して 前記フィルタ本体 7への加熱力を高めることも可能であり、このようにした場合には、 単位時間当たりの消費電力が前述の実施例の場合より増えることになるが、パティキ ュレートの燃焼除去を完了するのに要する通電時間は短くて済むので、結果的に総 消費電力を従来より低く抑えることが可能となる。
[0055] 尚、本発明の排気浄化装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなぐフィ ルタケースは必ずしも並列に対で設けなくても良いこと、例えば単一のフィルタケース に対しこれを迂回するバイパス流路を設けるようにしても良いこと、フィルタ本体には 必ずしも酸化触媒を担持させなくて良いこと、フィルタ本体の形状は図示例に限定さ れないこと、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力卩ぇ得 ることは勿論である。

Claims

請求の範囲
[1] 排出ガスを通過させて該排出ガス中のパティキュレートを捕集する多孔質のフィル タ本体に、該フィルタ本体を加熱し得るよう電気ヒータを装備して加熱再生型パティキ ュレートフィルタを構成し、該加熱再生型パティキュレートフィルタを排気管途中のフ ィルタケース内に収容すると共に、該フィルタケース内における前記加熱再生型パテ ィキュレートフィルタの前後位置に、該加熱再生型パティキュレートフィルタに対し保 温効果が得られるように酸化触媒を近接配置した排気浄化装置。
[2] フィルタケースに対し排出ガスを適宜に迂回させて流し得るように構成した請求項 1 に記載の排気浄化装置。
[3] フィルタケースを並列に複数個設け、任意のフィルタケースに対し排出ガスを適宜 に迂回させて流し得るように構成した請求項 1に記載の排気浄化装置。
[4] 排出ガスが迂回しているフィルタケースに対し燃焼用空気を適宜に導き得るように 構成した請求項 2又は 3に記載の排気浄ィ匕装置。
[5] フィルタ本体に酸化触媒を一体的に担持せしめた請求項 1、 2又は 3に記載の排気 浄化装置。
[6] フィルタ本体に酸化触媒を一体的に担持せしめた請求項 4に記載の排気浄化装置
[7] 排出ガスが流通する多数の流路をハ二カム状に形成し且つ前記各流路の入口側と 出口側を交互に目封じしたフィルタ本体を採用した請求項 1、 2又は 3に記載の排気 浄化装置。
[8] 排出ガスが流通する多数の流路をハ二カム状に形成し且つ前記各流路の入口側と 出口側を交互に目封じしたフィルタ本体を採用した請求項 4に記載の排気浄ィ匕装置
[9] 排出ガスが流通する多数の流路をハ二カム状に形成し且つ前記各流路の入口側と 出口側を交互に目封じしたフィルタ本体を採用した請求項 5に記載の排気浄ィ匕装置
[10] 排出ガスが流通する多数の流路をノヽニカム状に形成し且つ前記各流路の入口側と 出口側を交互に目封じしたフィルタ本体を採用した請求項 6に記載の排気浄ィ匕装置 フィルタ本体の少なくとも前端面に電気ヒータを装備した請求項 7に記載の排気浄 化装置。
フィルタ本体の少なくとも前端面に電気ヒータを装備した請求項 8、 9又は 10に記載 の排気浄化装置。
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