(57)【要約】  【課題】  ＤＯＣの入口端部が堆積したＰＭで閉塞される不具合を抑制することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置を提供する。  【解決手段】  排気経路の上流側に配置されたＤＯＣ３と、下流側に配置されたＤＰＦとを備え、ＤＯＣ３の上流側で排気５に添加された燃料が排気５中の酸素により、ＤＯＣ３で触媒燃焼され、その発熱で昇温された排気５の熱でＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去されるようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、ＤＯＣ３の入口端部６の格子を構成する桟交差部分７と、隣り合う桟交差部分７・７の間に架設された桟架設部分８のうち、桟架設部分８の入口端面８ａが桟交差部分７の入口端面７ａから桟架設部分８の入口端面８ａ中央に近づくにつれて次第に下流側に進出するように凹設されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路(１)の上流側に配置されたＤＯＣ(３)と、下流側に配置されたＤＰＦ(４)とを備え、ＤＯＣ(３)の上流側で排気(５)に添加された燃料(１０)が排気(５)中の酸素により、ＤＯＣ(３)で触媒燃焼され、その発熱で昇温された排気(５)の熱でＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去されるようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の格子を構成する桟交差部分(７)と、隣り合う桟交差部分(７)(７)同士の間に架設された桟架設部分(８)のうち、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)が桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)から桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に近づくにつれて次第に下流側に進出するように凹設されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の凹設形状が円弧形状とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の凹設形状がＶ字形状とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載したディーゼルエンジンの排気処理装置において、
ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の桟架設部分(８)の肉厚(９)が入口端面(８ａ)まで同じ厚さとされている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関し、詳しくは、ＤＯＣの入口端部が堆積したＰＭで閉塞される不具合を抑制することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置に関する。
この明細書及び特許請求の範囲で用いる用語のうち、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、ＤＯＣはディーゼル酸化触媒の略称、ＰＭは粒子状物質の略称である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気処理装置として、排気経路の上流側に配置されたＤＯＣと、下流側に配置されたＤＰＦとを備え、ＤＯＣの上流側で排気に添加された燃料が排気中の酸素により、ＤＯＣで触媒燃焼され、その発熱で昇温された排気の熱でＤＰＦに堆積したＰＭが焼却除去されるようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種の排気処理装置によれば、ＤＰＦを再生して使用することができる利点がある。
しかし、この従来技術では、ＤＯＣの入口端部の格子を構成する桟交差部分と、隣り合う桟交差部分同士の間に架設される桟架設部分のうち、桟交差部分の入口端面と桟架設部分部分の入口端面とが一連の平坦面とされているため、問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１６０２１号(図２参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
《問題》  ＤＯＣの入口端部が堆積したＰＭで閉塞されるおそれがある。
桟交差部分の入口端面と桟架設部分の入口端面とが一連の平坦面とされているため、桟交差部分の入口端面で受け止められたＰＭは、移動することなく、その場で堆積し、桟交差部分の周囲の隅角部に溜まり、徐々に成長する。このため、ＤＯＣの入口端部が堆積したＰＭで閉塞されるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、ＤＯＣの入口端部が堆積したＰＭで閉塞される不具合を抑制することができる、ディーゼルエンジンの排気処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図２に例示するように、排気経路(１)の上流側に配置されたＤＯＣ(３)と、下流側に配置されたＤＰＦ(４)とを備え、ＤＯＣ(３)の上流側で排気(５)に添加された燃料(１０)が排気(５)中の酸素により、ＤＯＣ(３)で触媒燃焼され、その発熱で昇温された排気(５)の熱でＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去されるようにした、ディーゼルエンジンの排気処理装置において、
図１(Ａ)(Ｂ)または図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の格子を構成する桟交差部分(７)と、隣り合う桟交差部分(７)(７)同士の間に架設された桟架設部分(８)のうち、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)が桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)から桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に近づくにつれて次第に下流側に進出するように凹設されている、ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＯＣの入口端部が堆積したＰＭで閉塞される不具合を抑制することができる。
図１(Ａ)(Ｂ)または図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の格子を構成する桟交差部分(７)と、隣り合う桟交差部分(７)(７)同士の間に位置された桟架設部分(８)のうち、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)が桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)から桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に近づくにつれて次第に下流側に進出するように凹設されているので、桟交差部分(７)周囲の隅角部(７ｂ)の両脇が下流側に進出し、隅角部(７ｂ)にＰＭが挟まりにくく、溜まりにくい。
また、桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)で受け止められたＰＭの一部は、凹設された桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)を滑ってその中央に移動するため、桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)で受け止められたＰＭのうち、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)で受け止められたＰＭと接着しているものは、後者のＰＭに引きずられて、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に移動し、ＰＭが桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)の隅角部(７ｂ)の狭い隙間に溜まりにくい。
このような理由により、隅角部(７ｂ)に溜まったＰＭの堆積物が成長する不具合が抑制され、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)が堆積したＰＭで閉塞される不具合を抑制することができる。
【０００８】
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＯＣの入口端部のＰＭ堆積抑制機能が高まる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の凹設形状が円弧形状とされているので、桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)から桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)が急な傾斜で下流側に進出し、桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)で受け止められたＰＭが効率的に桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に移動し、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)のＰＭ堆積抑制機能が高まる。
【０００９】
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  
図３(Ａ)(Ｂ)に例示するように、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の凹設形状がＶ字形状とされているので、桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)から桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)がその中央まで一定の角度で下流側に進出し、桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)で受け止められたＰＭが効率的に桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に移動し、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)のＰＭ堆積抑制機能が高まる。
【００１０】
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  ＤＯＣの入口端部の桟架設部分の耐久性が高い。
図１(Ｂ)または図３(Ｂ)に例示するように、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の桟架設部分(８)の肉厚(９)が入口端面(８ａ)まで同じ厚さとされているので、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の桟架設部分(８)は、高温の排気に晒されても、ＰＭが衝突しても、損傷しにくく、耐久性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置で用いるＤＯＣを説明する図で、図１(Ａ)はＤＯＣの入口端部の斜視図、図１(Ｂ)はＤＯＣの入口端部の縦断側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置の模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置で用いるＤＯＣを説明する図で、図２(Ａ)はＤＯＣの入口端部の斜視図、図２(Ｂ)はＤＯＣの入口端部の縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図２は本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図、図３は本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの排気処理装置を説明する図であり、各実施形態では、立形の多気筒ディーゼルエンジンの排気処理装置について説明する。
【００１３】
第１実施形態について説明する。
図２に示すように、排気経路(１)の上流側に配置されたＤＯＣ(３)と、下流側に配置されたＤＰＦ(４)とを備え、ＤＯＣ(３)の上流側で排気(５)に添加された燃料(１０)が排気(５)中の酸素により、ＤＯＣ(３)で触媒燃焼され、その発熱で昇温された排気(５)の熱でＤＰＦ(４)に堆積したＰＭが焼却除去されるようにしている。
【００１４】
ディーゼルエンジンの構成は、次の通りである。
図２に示すように、シリンダブロック(１８)の上部にシリンダヘッド(１９)が組み付けられ、シリンダブロック(１８)の前部にエンジン冷却ファン(２０)が配置され、シリンダブロック(１８)の後部にはフライホイル(２１)が配置され、フライホイル(２１)にロータプレート(２２)が取り付けられている。また、シリンダブロック(１８)の後部には動弁カム軸(２３)に取り付けたセンサプレート(２４)が配置されている。シリンダヘッド(１９)の一側には排気マニホルド(２５)が配置され、この排気マニホルド(２５)に過給機(２６)が連通している。この過給機(２６)のタービン(１５)の下流にＤＯＣ(３)とＤＰＦ(４)が収容されたＤＰＦ収容ケース(２)が配置されている。シリンダヘッド(１９)には気筒毎にインジェクタ(２７)が配置され、各インジェクタ(２７)はコモンレール(２８)に接続されている。各インジェクタ(２７)には電磁弁(２９)が設けられている。コモンレール(２８)には燃料サプライポンプ(３０)を介して燃料タンク(３１)が接続されている。燃料タンク(３１)には燃料(１０)が収容されている。
【００１５】
図２に示すように、目標エンジン回転数設定手段(３２)と実エンジン回転数検出手段(３３)とクランク角検出手段(３４)と気筒判別手段(３５)とが制御手段(１４)を介してインジェクタ(２７)の電磁弁(２９)に連携している。目標エンジン回転数設定手段(３２)は、調速レバーの設定位置から目標エンジン回転数を電圧値として出力するポテンショメータである。実エンジン回転数検出手段(３３)とクランク角検出手段(３４)はロータプレート(２２)の外周に臨ませたピックアップコイルで、ロータプレート(２２)の外周に一定間隔で多数設けた歯の数を検出し、実エンジン回転数とクランク角を検出する。気筒判別手段(３５)は、センサプレート(２４)に設けた突起の検出により、各気筒の燃焼サイクルがいかなる行程にあるかを判別するためのセンサである。制御手段(１４)は、エンジンＥＣＵである。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称である。
制御手段(１４)は、目標エンジン回転数と実エンジン回転数の偏差を小さくするように、インジェクタ(２７)の電磁弁(２９)の開弁タイミングと開弁継続時間を制御し、インジェクタ(２７)から燃焼室に所定の噴射タイミングで所定量の燃料噴射を行わせる。
【００１６】
図２に示すように、排気処理装置は、ＤＯＣ(３)と、ＤＰＦ(４)と、ＤＰＦ(４)に堆積するＰＭのＰＭ堆積量推定手段(１１)と、ＤＰＦ再生手段(１２)と、ＤＰＦ再生制御手段(１３)とを備えている。
【００１７】
ＤＯＣ(３)は、セラミックのハニカム担体で、酸化触媒を担持させ、セル(３ａ)の両端を開口したフロースルー構造で、セル(３ａ)の内部を排気(５)が通過するようになっている。
ＤＰＦ(４)は、セラミックのハニカム担体で、隣合うセル(４ａ)の端部を交互に目封じたウォールフローモノリスである。セル(４ａ)の内部とセル(４ａ)の壁(４ｂ)を排気(５)が通過し、セル(４ａ)の壁(４ｂ)でＰＭを捕捉する。
ＰＭ堆積量推定手段(１１)は、制御手段(１４)であるエンジンＥＣＵの所定の演算部であり、エンジン負荷、エンジン回転数、ＤＰＦ上流側排気温度センサ(３６)による検出排気温度、ＤＰＦ上流側排気圧センサ(３８)によるＤＰＦ上流側の排気圧、差圧センサ(３７)によるＤＰＦ(４)の上流と下流の差圧等に基づいて、予め実験的に求めたマップデータからＰＭ堆積量を推定する。
【００１８】
ＤＰＦ再生手段(１２)は、コモンレールシステム(１７)とＤＰＦ(４)の上流に配置したＤＯＣ(３)の組み合わせから成り、ＤＰＦ再生処理では、コモンレールシステム(１７)のインジェクタ(２７)から主噴射後に行うポスト噴射により、排気(５)中に燃料(１０)を混入させ、この燃料(１０)をＤＯＣ(３)により排気(５)中の酸素で酸化燃焼させて、ＤＰＦ(４)を通過する排気(５)の温度を上昇させる。
【００１９】
ＤＯＣ上流側排気温度センサ(４０)によるＤＯＣ上流側の排気(５)の検出温度がＤＯＣ(３)の活性化温度よりも低い場合には、ＤＰＦ再生制御手段(１２)がコモンレールシステム(１７)のインジェクタ(２７)から主噴射よりも後でポスト噴射よりも前のアフター噴射を行わせ、或いは、吸気スロットルの開度を絞り、排気(５)の温度を高め、ＤＯＣ(５)の活性化を図る。
ＤＰＦ下流側排気温度センサ(３９)によるＤＰＦ下流側の排気(５)の検出温度が所定の異常判定温度よりも高い場合には、ＤＰＦ再生制御手段(１３)がＤＰＦ異常情報報知手段(４１)によりＤＰＦ異常情報の報知を開始し、同時に、ポスト噴射の停止やポスト噴射の噴射量の減量を行う。
ＤＰＦ再生手段(１２)は、排気管内に燃料を噴射するインジェクタとＤＯＣ(３)の組み合わせから成るものや、ＤＰＦ(４)の入口に配置した電熱ヒータから成るものでもよい。
【００２０】
第１実施形態で用いられるＤＯＣの構成は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の格子を構成する桟交差部分(７)と、隣り合う桟交差部分(７)(７)同士の間に架設された桟架設部分(８)のうち、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)が桟交差部分(７)の入口端面(７ａ)から桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の中央に近づくにつれて次第に下流側に進出するように凹設されている
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の凹設形状が円弧形状とされている。
図１(Ｂ)に示すように、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の桟架設部分(８)の肉厚(９)が入口端面(８ａ)まで同じ厚さとされている。
【００２１】
第２実施形態について説明する。
図３(Ａ)(Ｂ)に示すように、第２実施形態では、ＤＯＣ(３)の入口端部(６)の桟架設部分(８)の入口端面(８ａ)の凹設形状がＶ字形状とされている点を除き、第１実施形態と同じに構成されている。図３(Ａ)(Ｂ)中、第１実施形態と同一の要素については図１(Ａ)(Ｂ)と同一の符号を付しておく。
【符号の説明】
【００２２】
(１) 排気経路
(２) ＤＰＦ収容ケース
(３) ＤＯＣ
(４) ＤＰＦ
(５) 排気
(６) 入口端部
(７) 桟交差部分
(７ａ) 入口端面
(８) 桟架設部分
(８ａ) 入口端面
(９) 肉厚
(１０) 燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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