JP2002030919A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

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JP2002030919A
JP2002030919A JP2000218943A JP2000218943A JP2002030919A JP 2002030919 A JP2002030919 A JP 2002030919A JP 2000218943 A JP2000218943 A JP 2000218943A JP 2000218943 A JP2000218943 A JP 2000218943A JP 2002030919 A JP2002030919 A JP 2002030919A
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JP
Japan
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exhaust gas
particulate filter
exhaust
injector
accumulator
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JP2000218943A
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English (en)
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Tatsuoki Igarashi
龍起 五十嵐
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気ヒータなどの積極的な加熱手段を不要と
してコストの低減化を図ると共に、短期間での目詰まり
を回避し得るようにした排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 蓄圧式燃料噴射装置11を備えたディー
ゼルエンジン1(内燃機関)の排気浄化装置に関し、エ
ンジン1からの排気ガス3が流通する排気管4の途中
に、前段に酸化触媒7を備えた触媒再生型のパティキュ
レートフィルタ5を設け、該パティキュレートフィルタ
5より上流となる排気マニホールド2にインジェクタ1
2を新設すると共に、該インジェクタ12を蓄圧式燃料
噴射装置11の蓄圧室9と接続し、インジェクタ12か
ら適量の燃料を排気ガス3中に高圧噴射し得るように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】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から成るSO
F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が、この種のパテ
ィキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する
排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備する
ことが従来より行われている。
【0003】この種のパティキュレートフィルタは、コ
ージェライトなどのセラミックから成る多孔質のハニカ
ム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口
が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路に
ついては、その出口が目封じされるようになっており、
各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが
下流側へ排出されるようにしてある。
【0004】そして、排気ガス中のパティキュレート
は、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するの
で、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティ
キュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィ
ルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエン
ジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃
焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、
一般的には、電気ヒータなどを付属させて積極的な加熱
を行うことが考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電気ヒータを付属させる従来手段では、該電気ヒー
タに通電を行うための電気系統を新たに敷設しなければ
ならない上に、連続的なパティキュレートの捕集を実現
するためにパティキュレートフィルタを対で設けて交互
に再生するようにしなければならず、これによりパティ
キュレートフィルタの再生に関するシステムが複雑なも
のとなってコストが高騰するという問題があり、他方、
電気ヒータなどによる積極的な加熱を行わない場合に
は、パティキュレートフィルタが短期間に目詰まりして
しまうという問題があった。
【0006】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、電気ヒータなどの積極的な加熱手段を不要としてコ
ストの低減化を図ると共に、短期間での目詰まりを回避
し得るようにした排気浄化装置を提供することを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、蓄圧式燃料噴
射装置を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、内燃
機関からの排気ガスが流通する排気経路の途中に触媒再
生型のパティキュレートフィルタを装備し、該パティキ
ュレートフィルタより上流となる排気経路の適宜位置に
インジェクタを新設すると共に、該インジェクタを前記
蓄圧式燃料噴射装置の蓄圧室と接続し、前記インジェク
タから適量の燃料を排気ガス中に高圧噴射し得るように
構成したことを特徴とするものである。
【0008】従って、本発明では、パティキュレートフ
ィルタに多くのパティキュレートが捕集されて圧力損失
の増加傾向が強まった時に、排気経路のインジェクタか
ら適量の燃料を排気ガス中に高圧噴射すると、その燃料
がパティキュレートフィルタの上流側における比較的温
度の高い排気ガス中で熱分解して多量のHCが生成さ
れ、このHCがパティキュレートフィルタに付帯して装
備されている酸化触媒に到達した際に酸化反応を促進さ
れて燃焼し、このHCの燃焼によりパティキュレートフ
ィルタを通過する排気ガスの温度が大幅に高められ、パ
ティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレート
を酸化触媒の助勢を受けつつ燃焼除去させるのに必要な
高い反応温度が確実に得られる。
【0009】そして、パティキュレートフィルタの前段
に酸化触媒が別体で配置されているケースでは、該酸化
触媒と排気ガスとが接触することによりパティキュレー
トフィルタの上流で排気ガス中のNOやHC,COの酸
化反応が促進され、NOの酸化によりNO2が生じると
共に、HC,COの酸化反応の過程で活性酸素が生じ、
これらの酸化力の強いNO2及び活性酸素による酸化支
援を受けてパティキュレートフィルタのパティキュレー
トが効率良く燃焼除去されることになり、他方、パティ
キュレートフィルタに酸化触媒が一体的に担持されてい
るケースでは、パティキュレートフィルタに捕集された
パティキュレートの酸化反応そのものが酸化触媒により
直接的に促進されてパティキュレートが効率良く燃焼除
去されることになる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。
【0011】図1〜図3は本発明を実施する形態の一例
を示すもので、本形態例の排気浄化装置においては、デ
ィーゼルエンジン1から排気マニホールド2を介して排
出される排気ガス3が流通する排気管4の途中に、触媒
再生型のパティキュレートフィルタ5がケーシング6に
抱持されて装備されている。
【0012】ここで、触媒再生型のパティキュレートフ
ィルタ5とは、例えばアルミナに白金を担持させたもの
に適宜な量のセリウムなどの希土類元素を添加して成る
酸化触媒7を付帯して装備したものを指し、ここに図示
している例では、パティキュレートフィルタ5の前段に
酸化触媒7を別体で配置した場合を例示しているが、パ
ティキュレートフィルタ5に酸化触媒7を一体的に担持
させるようにしても良い。
【0013】尚、パティキュレートフィルタ5の具体的
な構造は図2に示す通りであり、このパティキュレート
フィルタ5は、セラミックから成る多孔質のハニカム構
造となっており、格子状に区画された各流路5aの入口
が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路5
aについては、その出口が目封じされるようになってお
り、各流路5aを区画する多孔質薄壁5bを透過した排
気ガス3のみが下流側へ排出されるようにしてあり、ま
た、パティキュレートフィルタ5の前段に配置された酸
化触媒7は、図3に示す如く、フロースルー方式のハニ
カム構造などとして形成されている。
【0014】更に、図1に示すディーゼルエンジン1に
は、図示しない燃料タンクの燃料(軽油)を燃料圧送ポ
ンプ8によりコモンレール式の蓄圧室9(実質的な燃料
噴射装置)を介し導いてインジェクタ10(燃焼噴射ノ
ズル)により気筒内に噴射するようにした一般的な蓄圧
式燃料噴射装置11が装備されているが、本形態例にお
いては、パティキュレートフィルタ5より上流の排気マ
ニホールド2に対してもインジェクタ12が別途新設さ
れており、該インジェクタ12を前記蓄圧室9と接続
し、前記インジェクタ12から適量の燃料を排気マニホ
ールド2の排気ガス3中に高圧噴射し得るようにしてあ
る。
【0015】ただし、このインジェクタ12の設置位置
は、パティキュレートフィルタ5より上流となる排気経
路の何れかの位置であれば良く、パティキュレートフィ
ルタ5より上流の排気管4に設置するようにしても良
い。
【0016】尚、図1中における13はケーシング6の
入側の排気ガス3の圧力を計測する圧力センサ、14は
ケーシング6の出側の排気ガス3の圧力を計測する圧力
センサを夫々示している。
【0017】而して、圧力センサ13,14によりケー
シング6の入側と出側とにおける排気ガス3の圧力を計
測し、入側の圧力が出側の圧力に対して顕著に大きくな
っていることが判明した場合に、パティキュレートフィ
ルタ5に多くのパティキュレートが捕集されて圧力損失
の増加傾向が強まっていると見做し、排気マニホールド
2のインジェクタ12から適量の燃料を排気ガス3中に
高圧噴射すると、その燃料がパティキュレートフィルタ
5の上流側における比較的温度の高い排気ガス3中で熱
分解して多量のHCが生成され、このHCがパティキュ
レートフィルタ5の前段の酸化触媒7に到達した際に酸
化反応を促進されて燃焼し、このHCの燃焼によりパテ
ィキュレートフィルタ5を通過する排気ガス3の温度が
大幅に高められ、パティキュレートフィルタ5に捕集さ
れたパティキュレートを酸化触媒7の助勢を受けつつ燃
焼除去させるのに必要な高い反応温度(少くとも300
℃以上)が確実に得られる。
【0018】そして、図1に示されている如く、パティ
キュレートフィルタ5の前段に酸化触媒7が別体で配置
されているケースでは、該酸化触媒7と排気ガス3とが
接触することによりパティキュレートフィルタ5の上流
で排気ガス3中のNOやHC,COの酸化反応が促進さ
れ、NOの酸化によりNO2が生じると共に、HC,C
Oの酸化反応の過程で活性酸素が生じ、これらの酸化力
の強いNO2及び活性酸素による酸化支援を受けてパテ
ィキュレートフィルタ5のパティキュレートが効率良く
燃焼除去されることになる。
【0019】尚、パティキュレートフィルタ5の酸化触
媒7が一体的に担持されているケースでは、パティキュ
レートフィルタ5に捕集されたパティキュレートの酸化
反応そのものが酸化触媒7により直接的に促進されてパ
ティキュレートが効率良く燃焼除去されることになる。
【0020】従って、上記形態例によれば、従来の如き
電気ヒータなどの積極的な加熱手段を不要としてコスト
の低減化を図ることができ、しかも、パティキュレート
が自己燃焼するほど高い排気温度が得られない運転状態
においても適宜にパティキュレートを燃焼除去し得てパ
ティキュレートフィルタの短期間での目詰まりを確実に
回避することができる。
【0021】また、ディーゼルエンジン1に一般的な装
備として備えられている蓄圧式燃料噴射装置11を利用
し、排気マニホールド2に別途新設したインジェクタ1
2を蓄圧室9と接続するだけで排気ガス3中への燃料の
高圧噴射を実現するようにしているので、新たに別の噴
射装置を設けなくても既存の蓄圧室9の圧力を使って排
気ガス3に対し燃料を混合性良く添加することができ、
しかも、その噴射時期や噴射圧力についても通常の各気
筒内への燃料噴射に関する蓄圧式燃料噴射装置11の調
整機構を同様に適用して簡便に行うことができる。
【0022】尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。
【0023】
【発明の効果】上記した本発明の排気浄化装置によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【0024】(I)従来の如き電気ヒータなどの積極的
な加熱手段を不要としてコストの低減化を図ることがで
き、しかも、パティキュレートが自己燃焼するほど高い
排気温度が得られない運転状態においても適宜にパティ
キュレートを燃焼除去し得てパティキュレートフィルタ
の短期間での目詰まりを確実に回避することができる。
【0025】(II)パティキュレートフィルタより上
流の排気経路に別途新設したインジェクタを蓄圧式燃料
噴射装置の蓄圧室と接続して燃料の高圧噴射を実現する
ようにしているので、新たに別の噴射装置を設けなくて
も既存の蓄圧室の圧力を使って排気ガスに対し燃料を混
合性良く添加することができ、しかも、その噴射時期や
噴射圧力についても通常の各気筒内への燃料噴射に関す
る蓄圧式燃料噴射装置の調整機構を同様に適用して簡便
に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
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】図1の酸化触媒の詳細を示す一部を切り欠いた
斜視図である。
【符号の説明】
1 ディーゼルエンジン(内燃機関) 2 排気マニホールド(排気経路) 3 排気ガス 4 排気管(排気経路) 5 パティキュレートフィルタ 7 酸化触媒 9 蓄圧室 11 蓄圧式燃料噴射装置 12 インジェクタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関の
    排気浄化装置であって、内燃機関からの排気ガスが流通
    する排気経路の途中に触媒再生型のパティキュレートフ
    ィルタを装備し、該パティキュレートフィルタより上流
    となる排気経路の適宜位置にインジェクタを新設すると
    共に、該インジェクタを前記蓄圧式燃料噴射装置の蓄圧
    室と接続し、前記インジェクタから適量の燃料を排気ガ
    ス中に高圧噴射し得るように構成したことを特徴とする
    排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 パティキュレートフィルタの前段に酸化
    触媒が別体で配置されていることを特徴とする請求項1
    に記載の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 パティキュレートフィルタに酸化触媒が
    一体的に担持されていることを特徴とする請求項1に記
    載の排気浄化装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070002728A (ko) * 2005-06-30 2007-01-05 에스케이 주식회사 저온배기차량용 매연저감 시스템
EP1775434A1 (de) * 2004-03-29 2007-04-18 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgasstrang einer Brennkraftmaschine

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