JP2010150941A - 排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気管の後処理用燃料噴射装置(4)の上流側領域とディーゼル・パーティキュレート・フィルター(DPF:7)上流側の液化した燃料が滞留する領域の上流側とを連通する流路(6)を設け、該流路(6)には排気ガスが流過することを特徴としている。
【選択図】図1
Description
DPFで強制再生を実行する際には、後処理用燃料噴射装置から燃料噴霧を噴射し、気化状態の燃料をDPFに送り込み、DPF内で気化状態の燃料を燃焼させて、DPF内に溜まった煤等の微粒子を燃焼して除去している。
しかし、従来のDPFでは、排気温度や排気管表面温度が低い場合に、後処理用燃料噴射装置から噴射されて気化した燃料が、排気管下流側(DPF側)で液化してしまう。燃料が排気管下流側(DPF側)で液化した場合、高い排圧が発生すると、液化した燃料がDPFに付着し、異常燃焼を発生し、DPFを破損する可能性がある。
また、液化した排気管下部付近に溜まった燃料は、煤等の微粒子の燃焼には全く寄与せず、無駄になってしまうという問題も存在する。
しかし、係る従来技術(特許文献1)は、強制再生時における燃料液化に関連する上述の問題を解決するものではない。
排気管(3)内に滞留した液化燃料が気化される結果、DPF(7)に付着して異常燃焼を発生することが無くなり、DPF(7)の破損が防止される。そして、気化した燃料は、DPF(7)における再生に有効利用される。
そのため、液化した燃料がDPF(7)に付着して異常燃焼を発生することが防止され、且つ、気化した燃料は、DPF(7)における再生に有効利用される。
図1〜図3は、本発明の第1実施形態を示している。
図1において、全体を符号101で示す排気浄化装置は、エンジン1のターボチャージャ2の排気口2oに接続された排気管3に設けられている。排気管3には、後処理用燃料噴射装置(以下、ATIと略記する)4、DPF7が介装されている。
DPF7の上流側は、酸化触媒8が取り付けられている。
第1実施形態では、流路6は、パイプ5を偏平に変形させて、排気管3の内壁に沿わせるように取り付けて、構成されている。
これに対して第1実施形態では、エンジン1の稼働中は、排気ガス流Fgの一部が、流路6を流過する。ここで、流路6を流過する排気ガス流には、ATI4によって噴霧された燃料は混在せず、車両が低速走行していない場合等に流路6を流過する排気ガス流は降温することなく、第2の水平部33(燃料が滞留する領域)に到達する。そして、流路6を流過する排気ガス流が保有する熱量により、第2の水平部33に滞留した液化燃料は、加熱されて、直ちに気化する。
図4において、排気管3の第1の曲がり部31r近傍から、第2の曲がり部32rと第2の水平部33との境界領域を連通するように、バイパス管5Aが設けられており、バイパス管5Aは垂直部32と並行している。
換言すれば、バイパス管5Aの上流側端部5Aaは、第1の曲がり部31rよりも上流側の領域で排気管3から分岐しており、バイパス管5Aの下流側端部5Abは、第2の曲がり部32rと第2の水平部33との境界領域で排気管3と合流している。すなわちバイパス管5Aは、DPF7(図4では図示を省略)の上流側であって、液化した燃料が滞留する第2の水平部33の上流側で、排気管3と合流している
第3実施形態に係る排気浄化装置は、排気管3内に設けたパイプ5の上流側の端部5aに、流路6を開閉するシャッター6Sを設けている。
このシャッター6Sは、通常時、すなわち、排気系が十分に温まっている状態の時には、図6で示すように閉鎖している。一方、排気系の温度が低く、燃料が液化する恐れがある場合には、図7で示すように、シャッター6Sは開放する。
その様なシャッター6Sを有している点で、図5〜図7の第3実施形態は、図2で示す実施形態(第1実施形態)とは異なっている。
図8において、第4実施形態の排気浄化装置は、排気管3における第2の曲がり部32rと第2の水平部33の境界で、排気管3の(図8における)上方の領域に、シャッター3Sが設けられている。
シャッター3Sの形状は、図9で示されている。
すなわち、排気系の温度が低く、燃料が液化する恐れがある場合には、図8で示す様に、シャッター3Sは、排気管3内を流れる排気ガスが、液化した燃料が滞留する領域(第2の水平部33の下方の領域)に向かう様な位置(状態)になる。
換言すれば、排気系の温度が高く、燃料が液化する恐れがない通常時には、シャッター3Sは、図8でしめすのとは異なり、排気管3と平行になり、排気管3の断面積を減少しないので、排気管3内の排気抵抗は増加せず、エンジン出力の低下も生じない。
図10において、第5実施形態に係る排気浄化装置105は、PDF7の入口(上流側)に圧力センサ12を設け、PDF7の出口(下流側)に圧力センサ13を介装し、制御用のコントロールユニット10を備えている。
また図10において、AHI4はアクチュエータ11によって燃料の噴射を行うように構成されており、シャッター6Sはアクチュエータ14によって開閉するように構成されている。
図10、図11の第5実施形態は、これ等の構成において、図5の第3実施形態とは異なっている。
またコントロールユニット10は、制御信号ラインLoを介して、アクチュエータ11、14とは接続されている。
コントロールユニット10は、PDF7に貯留した粒子状物質(煤や未燃焼成分等)の捕集量を演算する機能を有している。
そしてコントロールユニット10は、圧力センサ12、13により計測されたPDF7の上流側と下流側の圧力差と、演算された粒子状物質の捕集量に基づいて、強制再生のタイミングを決定する機能とを有している。
図11において、ステップS1では、圧力センサ12、13によってPDF7の入口と出口の排気ガスの圧力を計測する。そしてコントロールユニット14は、差圧が所定値以上か否かを判断する(ステップS2)。
ステップS3では、演算された粒子状物質の捕集量に基づいて煤の量を演算し、演算した煤の量がしきい値よりも多いか否かを判断する。
ここで、しきい値としては、捕集された煤等の微粒子に起因して、DPF7の排気浄化能力が低下し、及び/または、排気ガスの通過が阻害される恐れがある量として設定され、エンジンの種類、走行距離、その他の条件により、ケース・バイ・ケースで設定される。
演算された煤の量がしきい値よりも多ければ(ステップS3がYES)ステップS4に進む。一方、演算された煤の量がしきい値よりも少なければ(ステップS3がNO)、強制再生しなくても排気の流れが阻害されないと判断して、ステップS1まで戻る。
強制再生を開始する際には、図示を省略したタイマーをセットする。そしてステップS5に進み、図示しない温度センサによって排気温度およびDPF7の入口の温度を計測し、AHI4の燃料の噴射量を読み込む。
ここで所定時間とは、強制再生によりDPF7の排気浄化能力が回復し、排気ガスの通過が阻害される恐れがなくなるのに十分な時間として設定される。この所定時間についても、エンジンの種類、走行距離、その他の条件により、ケース・バイ・ケースで設定される。
所定時間が経過したなら(ステップS7がYES)、ステップS8に進む。
ステップS8では、強制再生を終了し、AHI4における燃料噴射を停止し、シャッターS6を閉鎖して、ステップS1まで戻る。
第5実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図5の第3実施形態と同様である。
2・・・ターボチャージャ
3・・・排気管
3S・・・シャッター
4・・・後処理用燃料噴射装置/AHI
5・・・パイプ
6・・・流路
6S・・・シャッター
7・・・ディーゼル・パーティキュレート・フィルター/DPF
10・・・制御装置
11、14・・・アクチュエータ
12、13・・・圧力センサ
Claims (6)
- 排気管の後処理用燃料噴射装置の上流側領域とディーゼル・パーティキュレート・フィルター上流側の液化した燃料が滞留する領域の上流側とを連通する流路を設け、該流路には排気ガスが流過することを特徴とする排気浄化装置。
- 前記流路は排気管内に配置されたパイプであり、該パイプの一端は排気管の後処理用燃料噴射装置の上流側領域に開口しており、他端はディーゼル・パーティキュレート・フィルター上流側の液化した燃料が滞留する領域の上流側に開口している請求項1の排気浄化装置。
- 前記流路は排気管とは別途設けられたバイパス管であり、該バイパス管は排気管の後処理用燃料噴射装置の上流側領域で排気管から分岐しており、ディーゼル・パーティキュレート・フィルター上流側の液化した燃料が滞留する領域の上流側で排気管と合流している請求項1の排気浄化装置。
- 前記流路の上流側端部に開閉部材が設けられ、該開閉部材は常閉であり、燃料が液化する恐れがある場合に開放する機能を有している請求項1〜3の何れか1項の排気浄化装置。
- 排気管のディーゼル・パーティキュレート・フィルター(DPF)上流側の液化した燃料が滞留する領域の上流側に板状部材(開閉シャッター)が設けられており、該板状部材は燃料が液化する恐れがある場合と、その様な恐れがない場合とで位置を移動する機能を有しており、燃料が液化する恐れがある場合における板状部材の位置は液化した燃料が滞留する領域に排気を誘導する位置であり、燃料が液化する恐れがない場合における板状部材の位置は排気流を妨害しない位置であることを特徴とする排気浄化装置。
- ディーゼル・パーティキュレート・フィルター(DPF)の上流側と下流側の圧力を検出する圧力センサと、制御装置とを備え、該制御装置は、ディーゼル・パーティキュレート・フィルター(DPF)に貯留した粒子状物質(煤や未燃焼成分等)の捕集量を演算する機能を有し、圧力センサにより計測されたディーゼル・パーティキュレート・フィルター(DPF)の上流側と下流側の圧力差と、演算された粒子状物質の捕集量に基づいて強制再生のタイミングを決定する機能とを有している請求項1〜5の何れか1項の排気浄化装置。
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- 2008-12-24 JP JP2008327156A patent/JP2010150941A/ja active Pending
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