JPH05195748A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JPH05195748A
JPH05195748A JP4010971A JP1097192A JPH05195748A JP H05195748 A JPH05195748 A JP H05195748A JP 4010971 A JP4010971 A JP 4010971A JP 1097192 A JP1097192 A JP 1097192A JP H05195748 A JPH05195748 A JP H05195748A
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temperature
catalyst
exhaust gas
filter
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Akihiro Iiyama
明裕 飯山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルタ１１，１３に担持された触媒が活性
化する温度をより長く保持して触媒作用の低下を抑制
し、触媒への排気微粒子の堆積量を低減し、ヒータ２
５，２７の使用頻度を減少させる。 【構成】 排気入口部１ａと排気出口部１ｂとの間を連
結する相互に並列配置された二つの排気通路７，９にそ
れぞれ設けられて触媒を担持したフィルタ１１，１３
と、フィルタ１１，１３入口側の排気温度を検出する温
度センサ２３と、前記二つの排気通路７，９を開閉可能
な開閉弁１５とを有し、温度センサ２３が検出する温度
が触媒の活性化温度を超えた状態から所定値以下になっ
た場合に、コントロールユニット２１により、一定時
間、前記二つのの排気通路７，９のいずれかを閉じるよ
う前記開閉弁１５を制御して触媒の保温を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、排気が通過すること
で排気中の排気微粒子を捕集する排気微粒子捕集部材を
備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばディーゼル機関から排出さ
れる排気中に含まれる排気微粒子を捕集するものとし
て、排気が通過することで付着捕集するセラミックフォ
ームなどからなるフィルタに触媒を担持したものがあ
る。このような触媒フィルタとしては、特開昭６２−２
０６１３号公報に記載されたものがある。これは、排気
入口側から排気出口側に向けて延長される複数の排気通
路部が形成され、この複数の排気通路部について、排気
入口側で１個おきに盲栓で塞ぎ、排気出口側では入口側
で盲栓をしていない部位については盲栓で塞ぎ、入口側
で盲栓をした部位については開けてある、いわゆる目封
じハニカム型フィルタと呼ばれるもので、排気が排気通
路部の側壁を通過することによって排気微粒子を捕集す
るものである。
【０００３】このような触媒フィルタは、排気微粒子の
捕集量が増加すると、触媒作用が低下してフィルタとし
ての捕集効率が低下するので、ヒータやバーナなどによ
る再生装置により、酸化燃焼しきれない排気微粒子を強
制的に燃焼除去する必要がある。このような再生装置
は、通常再生時には排気をフィルタに対してバイパスさ
せ、フィルタに供給されるガス量を燃焼に必要な量に制
限して排気微粒子の燃焼を効率よく行う。
【０００４】また、メタルハニカム触媒は、冷間走行に
おいて排気微粒子の堆積により、目詰りを起こすことが
報告されている（Fahrzug und Motorentechnik（独）89
-10p245〜258 参照）。このため、このメタルハニカム
触媒においても前述したような再生装置により、排気微
粒子を強制的に燃焼除去する必要がある。
【０００５】一方、特公昭６２−３１１６６号公報に
は、二つのフィルタを並列に配置し、再生時には、フィ
ルタの下流側に設けた流路切換弁にて、再生する側のフ
ィルタの排気通路を閉塞して、このフィルタに対し熱風
供給手段により熱風を下流側から供給するようにしたも
のが開示されている。この場合は、二つのフィルタを交
互に再生するため、前述した再生装置のように再生時で
の排気のバイパス動作が不要で、再生時に排気がそのま
ま大気中に放出されることがない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
排気浄化装置にあっては、触媒フィルタに捕集された排
気微粒子が増加して触媒作用が低下した場合には、バー
ナなどによる再生装置により排気微粒子を強制的に燃焼
除去する必要があるため、このような排気浄化装置を備
えた機関を搭載した車両が実際に走行する際には、再生
が頻繁に起こることになり、再生装置を駆動するための
エネルギが多くかかり、機関を作動させるための燃料消
費量が悪化するなどの問題点がある。
【０００７】そこで、この発明は、排気微粒子捕集部材
に担持された触媒が活性化する温度をより長く保持し、
触媒作用の低下を抑制することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
にこの発明は、排気入口部と排気出口部との間を連結す
る相互に並列配置された二つの排気通路にそれぞれ設け
られて触媒を担持する排気微粒子捕集部材と、前記触媒
の温度若しくは触媒と同等の温度を検出する温度検出手
段と、前記二つの排気通路を開閉可能な開閉手段と、前
記温度検出手段が検出する温度が触媒の活性化温度を超
えた状態から所定値以下になった場合、一定時間、前記
二つの排気通路のいずれかを閉じるよう前記開閉手段を
動作させる制御手段とを有する構成としてある。
【０００９】
【作用】このような構成の排気浄化装置によれば、温度
検出手段が検出する触媒の温度若しくは触媒と同等の温
度が、触媒の活性化温度を超えた状態から所定値以下に
なった場合、制御手段は一定時間、前記二つの排気通路
のいずれかを閉じるよう前記開閉手段を動作させる。こ
れにより、一方の排気微粒子捕集部材への低温排気の流
入は阻止され、触媒の保温がなされて触媒の活性化温度
が長く保持される。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。
【００１１】図１は、この発明の一実施例を示す排気浄
化装置の全体構成図である。この排気浄化装置は、内燃
機関であるディーゼル機関の排気管１の排気入口部１ａ
と排気出口部１ｂとの間に介装されている。ケース３
は、隔壁５によって図中で上側の第１排気通路７及び、
下側の第２排気通路９に分割されており、この各排気通
路７，９内には、酸化触媒（以下、単に触媒と呼ぶ）を
担持した排気微粒子捕集部材としてのオープンハニカム
型のフィルタ１１，１３がそれぞれ装着されている。
【００１２】隔壁５の下流側端部には、開閉手段として
の流路切換弁１５が設けられている。流路切換弁１５
は、一端が回転軸１７を中心に隔壁５に対して回動可能
で、排気管１の外部に設置されるモータなどのアクチュ
エータ１９によって開閉制御され、図１に示すように、
第１排気通路７を閉塞する実線で示すＡ位置と、第２排
気通路９を閉塞する二点鎖線で示すＣ位置と、隔壁５と
平行な中立位置となるＢ位置との三つの位置に設定可能
となっている。通常は中立位置となるＢ位置を保持して
いる。この三つの位置への設定は、マイクロコンピュー
タなどから構成されるコントロールユニット２１により
制御される。
【００１３】一方、流路切換弁１５とは反対側の排気入
口部１ａ付近には、排気温度を検出する温度センサ２３
が設置されている。温度センサ２３を通過する排気は、
その後すぐにフィルタ１１，１３に達してここを通過す
るので、フィルタ（触媒）１１，１３の温度は、通過す
る排気温度に依存することになり、このため、温度セン
サ２３は触媒の温度若しくは触媒と同等の温度を検出す
る温度検出手段としての機能を持つことになる。このよ
うな温度センサ２３からの検出信号は、前記コントロー
ルユニット２１に入力される。
【００１４】コントロールユニット２１は、温度センサ
２３の検出温度が、フィルタ１１，１３に担持された触
媒が活性化する酸化開始温度を超えた状態から、酸化開
始温度よりやや高めの所定値まで低下したところで、流
路切換弁１５を中立位置のＢ位置からＡ位置またはＣ位
置のいずれかに切換え、触媒の保温を行う。例えば、触
媒による排気微粒子の酸化開始温度ＴCBが３５０℃とす
ると、流路切換判断温度ＴSET は、ＴCBよりやや高めの
４００℃に設定する。この４００℃は、機関の排気量や
車両重量にもよるが、車両加速時に排気温度が充分到達
する温度と考えられる。このため、実際の車両走行時に
は必ず出現する温度であり、このときの温度を長く触媒
が保てれば、それだけ触媒の働きによる排気微粒子の低
減が進む。
【００１５】また、フィルタ１１，１３の排気流入側直
前には、コントロールユニット２１の指令より作動する
ヒータ２５，２７がそれぞれ設置されている。ヒータ２
５，２７は、フィルタ１１，１３に捕集された排気微粒
子が所定量以上となったときに作動して堆積している排
気微粒子を強制的に燃焼除去し、フィルタ１１，１３の
再生を行う。この再生動作は、二つのフィルタ１１，１
３について片方ずつ交互に行うが、再生を行う側のフィ
ルタの排気通路を流路切換弁１５が閉じて再生側のフィ
ルタへの排気の流入量を制限し、燃焼除去を確実に行
う。ヒータ２５，２７が作動する再生時期の検出は、例
えばフィルタ１１，１３前後の排気圧力差が所定値以上
となったときとし、これに基づきコントロールユニット
２１はヒータ２５，２７を作動させる。
【００１６】次に、コントロールユニット２１の制御動
作を、図２に示す温度センサ２３が検出する排気温度の
パターン例及びこの排気温度変化に対応したタイムチャ
ート、図３に示すフローチャートに基づき説明する。こ
のフローチャートに示す制御動作は定期的に行うものと
する。なお、図２中で破線部および一点鎖線部で示す温
度曲線は、触媒保温を行った場合の排気温度を示してい
る。
【００１７】まず、フィルタ１１あるいはフィルタ１３
が再生中かどうかを判断し（ステップＳ１）、再生中の
場合には触媒保温制御は行わない。つまり、触媒保温制
御に対して再生動作が常に優先する。再生中でないとき
には、温度センサ２３が検出する排気温度Ｔを読み込み
（ステップＳ２）、この読み込まれた排気温度が、図２
（ｂ）の（１）のように時間ｔ1 にて流路切換判断温度
ＴSET を超えると（ステップＳ３）、時間ｔ2 にて再度
排気温度Ｔを読み込み（ステップＳ４）、この読み込ま
れた排気温度Ｔが流路切換判断温度ＴSET 以下になると
（ステップＳ５）、その時点から図２（ｂ）の（２）の
ようにタイマＴm が所定期間ｔ0 だけ作動する（ステッ
プＳ６）。
【００１８】このタイマＴm の作動期間に、流路切換弁
１５が第１，第２排気通路７，９のうちの一方を閉じ
る。閉じる排気通路の選択は、タイマＴm がオンとなる
直前の流路切換弁１５の位置を示す、フラグＦ1 の状態
による（ステップＳ７）。つまり、フラグＦ1 が図２
（ｂ）の（３）のように、時間ｔ2 に達する以前にオフ
となっている場合には、（４）のように流路切換弁１５
をＡ位置として（ステップＳ８）、第１排気通路７を閉
じる。一方、フラグＦ1 がオンとなっている場合には、
流路切換弁１５をＣ位置として（ステップＳ９）、第２
排気通路９を閉じる。流路切換弁１５をＡ位置あるいは
Ｃ位置とした後は、フラグＦ1 をそれぞれオン，オフに
切換える（ステップＳ１０，Ｓ１１）。このフラグＦ1
は、タイマＴm がオフからオンに変わるときにのみ参照
され、一度参照されると、オンとオフとが変更される。
【００１９】すなわち、流路切換弁１５は、フィルタ１
１，１３に担持した触媒がその活性化温度以下になった
とき、一方の例えばフィルタ１１への排気の流入を阻止
するよう、中立位置ＢからＡ位置に移動し、また次回同
じ条件を満たすと、他方のフィルタ１３への排気の流入
を阻止するようＣ位置に移動する。流路切換弁１５によ
る一方の排気通路の閉じ状態が、タイマにより期間ｔ0
を超えて時間ｔ3 に達したら（ステップＳ１２）、流路
切換弁１５を中立位置のＢ位置として全開にし（ステッ
プＳ１３）、排気を第１，第２排気通路７，９の双方に
流す。図２では、流路切換弁１５が全開状態の時間ｔ4
で再び排気温度Ｔが流路切換判断温度ＴSET を超えてお
り、その後時間ｔ5 で排気温度Ｔが流路切換判断温度Ｔ
SET 以下となって、流路切換弁１５がＣ位置となる状態
を示している。
【００２０】このように、排気温度Ｔが流路切換判断温
度ＴSET （４００℃）を超えた状態（時間ｔ1 またはｔ
4 以後）では、流路切換弁１５をＢ位置として排気を二
つのフィルタ１１，１３双方に流し、触媒を昇温してそ
の活性化を図る。そして、排気温度Ｔが流路切換判断温
度ＴSET （４００℃）以下となったとき（時間ｔ2 また
はｔ5 ）には、フィルタ１１または１３への排気の流入
を阻止するよう排気通路７または９を閉じて、低温排気
がフィルタ１１または１３を通過するのを阻止し、触媒
の温度低下をそれ自身の放熱のみとして保温を図り、図
２（ａ）の破線部及び一点鎖線部に示すように、触媒が
活性化温度（３５０℃以上）となる状態をより長く保持
する。触媒の温度が時間ｔ3 またはｔ6 で活性化温度以
下になったら、流路切換弁１５をＢ位置にして全開にす
るのは、排気抵抗を低減して機関の燃料消費量の悪化を
抑制するためである。
【００２１】なお、タイマＴm がオンとなっている流路
切換弁１５の閉じ期間ｔ0 中は、排気温度Ｔの読み込み
は行わない。このため、図２（ａ）のように、時間ｔ20
にて排気温度Ｔが流路切換判断温度ＴSET を超えても、
これを本システムは検知しない。この理由は、頻繁な流
路切換弁１５の動作を抑え、耐久性を保つためである。
【００２２】また、流路切換弁１５の閉じ期間ｔ0 は一
定としてあるが、これは流路切換判断温度ＴSET から触
媒の活性化開始温度（３５０℃）まで触媒温度が低下す
るに要する時間が熱放散によって決まり、この時間はほ
ぼ一定と見なせるからである。この流路切換弁１５の閉
じ期間ｔ0 は、外気温度が低いときには熱放散しやすく
なるので、短く設定することでより一層触媒の保温効果
があがる。
【００２３】フィルタ１１，１３に捕集された排気微粒
子が増大し、フィルタ１１，１３前後の排気圧力差が所
定値以上となった場合には、コントロールユニット２１
は、前記触媒保温制御に対し優先して、ヒータ２５，２
７を作動させフィルタ１１，１３に捕集された排気微粒
子の燃焼除去を行い、フィルタ１１，１３の再生を片方
ずつ交互に行う。フィルタ１１，１３の再生が終了した
ら、再び前述した触媒保温モードに戻る。
【００２４】このような再生動作モードは、フィルタ１
１，１３に捕集される排気微粒子がある程度溜まった時
点でその都度行うが、前述したように触媒保温モードに
おいて、触媒が活性化する温度をより長く保持すること
で、触媒に堆積して触媒と排気との接触を阻害する排気
微粒子の量を酸化燃焼して低減できるので、ヒータ２
５，２７による再生装置の作動する頻度を減少させるこ
とができる。この結果、再生装置を駆動するに要するエ
ネルギが低減し、再生による機関の燃料消費量の低減が
抑制される。
【００２５】また、使用する触媒の性能、車両重量及び
機関排気量の選択によっては、排気温度が触媒活性化温
度以上の高い状態となる頻度が多くなり、このような場
合には、排気微粒子を触媒のみで酸化燃焼できて再生装
置が不要となり、大幅なコストダウンを図ることができ
る。
【００２６】また、タイマＴm が起動後時間ｔ0 まで計
測しないうちに、本排気浄化装置を搭載する車両が停車
し、電源がオフされたときには、流路切換弁１５が中立
のＢ位置に復帰せず、次の機関始動時にどちらか一方の
排気通路７あるいは９が閉じられた状態となるので、こ
れを防ぐために、図４に示すフローチャートのように、
機関始動後には、流路切換弁１５を中立のＢ位置に戻す
ようリセットが働く（ステップＳ２１）ものとする。そ
の後は図３の触媒保温のための制御動作に入る（ステッ
プＳ２２）。
【００２７】図５は、この発明の他の実施例を示すフロ
ーチャートである。このフローチャートは、図３のフロ
ーチャートのステップＳ１〜Ｓ５まで、及びＳ６〜Ｓ１
３までと同じであり、ステップＳ５とＳ６との間の図３
に追加される動作を示している。この実施例は、排気温
度が、時間ｔ1 にて流路切換判断温度ＴSET を超え、時
間ｔ2 にて流路切換判断温度ＴSET 以下になった後、フ
ィルタ１１，１３が再生時期に至る前でも、フィルタ１
１，１３のどちらかが再生時期に近くなった時点で、フ
ィルタ１１，１３の再生を早めに行うようにしたもので
ある。すなわち、図３のＴ≦ＴSET を判断するステップ
Ｓ５の後、フィルタ１１が再生時期に近いか（ステップ
Ｓ３１）、またフィルタ１３が再生時期に近いかどうか
を判断し（ステップＳ３２）、フィルタ１１が再生時期
に近いときには流路切換弁１５をＡ位置としてフィルタ
１１の再生を行い（ステップＳ３３）、逆にフィルタ１
３が再生時期に近いときには流路切換弁１５をＣ位置と
してフィルタ１３の再生を行う（ステップＳ３４）。フ
ィルタ１１，１３のいずれも再生時期に近くないときに
は、ステップＳ６以降の触媒保温動作を行う。
【００２８】また、再生時期に近くなった時点で、触媒
保温のための流路切換弁１５の切換制御動作に移り、流
路切換弁１５がＡ位置あるいはＣ位置への移動動作に移
行したら、この触媒保温を利用して再生を行うようにし
てもよい。
【００２９】なお、上記実施例では、触媒担体としては
オープンハニカムタイプのフィルタを用いているが、他
の形態例えば、ペレット、目封じハニカム型フィルタ、
セラミックなどからなるフォームフィルタなどでもよ
い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたようにこの発明によれ
ば、温度検出手段により検出される温度が触媒の活性化
温度を超えた状態から所定値以下になった場合に、開閉
手段により一定時間、相互に並列配置された二つの触媒
のいずれかへの排気の流入を阻止するようにしたため、
低温排気の流入が阻止された触媒は、その活性化温度が
より長く保持され、触媒への排気微粒子の堆積量を低減
させることができる。これにより堆積量が増大して排気
微粒子を強制的に燃焼除去する際の再生装置の使用頻度
を低減させることができ、また場合によっては再生装置
を不要とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す内燃機関の排気浄化
装置の全体構成図である。
【図２】（ａ）は排気温度特性図で、（ｂ）は排気温度
に対応する触媒保温モードでの制御タイムチャートであ
る。
【図３】図１のコントロールユニットによる制御動作を
示すフローチャートである。
【図４】機関始動時でのコントロールユニットによる制
御動作を示すフローチャートである。
【図５】他の実施例による制御動作を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
１ａ 排気入口部 １ｂ 排気出口部 ７ 第１排気通路 ９ 第２排気通路 １１，１３ フィルタ（排気微粒子捕集部材） １５ 流路切換弁（開閉手段） ２１ コントロールユニット（制御手段） ２３ 温度センサ（温度検出手段）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気入口部と排気出口部との間を連結す
    る相互に並列配置された二つの排気通路にそれぞれ設け
    られて触媒を担持する排気微粒子捕集部材と、前記触媒
    の温度若しくは触媒と同等の温度を検出する温度検出手
    段と、前記二つの排気通路を開閉可能な開閉手段と、前
    記温度検出手段が検出する温度が触媒の活性化温度を超
    えた状態から所定値以下になった場合、一定時間、前記
    二つの排気通路のいずれかを閉じるよう前記開閉手段を
    動作させる制御手段とを有することを特徴とする内燃機
    関の排気浄化装置。
JP4010971A 1992-01-24 1992-01-24 内燃機関の排気浄化装置 Pending JPH05195748A (ja)

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JP (1) JPH05195748A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005069238A (ja) * 2004-12-13 2005-03-17 Akio Ishida エンジンの排出ガス浄化システム
CN104145096A (zh) * 2012-03-02 2014-11-12 排放技术有限公司 用于操作加热催化器的方法
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