(57)【要約】【課題】上流側端面におけるセルの目詰まりを抑制可能な後処理装置を提供すること。【解決手段】本開示は、車両の内燃機関で生じた排ガスの流路上に配置された後処理装置であって、複数の隔壁により複数のセルに区画された端面を有する担体と、前記担体に担持された触媒と、前記端面上に所定の間隔をあけて配置された第一電極および第二電極と、前記第一電極および前記第二電極に電位差を与える電源と、を備えた後処理装置に向けられる。【選択図】図２
2018013116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関で生じた排ガスの流路上に配置された後処理装置であって、
複数の隔壁により複数のセルに区画された端面を有する担体と、
前記担体に担持された触媒と、
前記端面上に所定の間隔をあけて配置された第一電極および第二電極であって、車両に搭載された電源により電位差が与えられる第一電極および第二電極と、を備えた後処理装置。
【請求項２】
前記第一電極および前記第二電極は線状電極であって、いずれかの隔壁に沿うように前記端面上に配置される、請求項１に記載の後処理装置。
【請求項３】
前記第一電極および前記第二電極は、前記車両の上下方向に沿って配置される、請求項２に記載の後処理装置。
【請求項４】
前記電源は、前記車両の走行中に継続的に、前記第一電極および前記第二電極に電位差を与える、請求項１〜３のいずれかに記載の後処理装置。
【請求項５】
前記後処理装置は酸化触媒である、請求項１〜４のいずれかに記載の後処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の隔壁により複数のセルに区画された担体に触媒を担持させた後処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の後処理装置としては、特許文献１に記載の除去フィルタがある。特許文献１には、捕捉孔を設けた絶縁性の隔壁を有し、隔壁を通過する流体に含まれた可燃性物質を捕捉孔に捕捉するための除去フィルタが記載されている。隔壁の表側面及び裏側面には複数の電極をそれぞれ貼設してあると共に、各電極には捕捉孔の開口部に位置する部分に細孔を設けて捕捉孔の連通状態を確保してある。捕捉孔内に捕捉された可燃性物質よりなる堆積物により電極間を短絡させることにより、堆積物に通電してこれを焼却除去できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３２４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の後処理装置では、隔壁の上流側端面に堆積した煤を除去出来ないため、上流側端面においてセルが目詰まりする可能性がある。
【０００５】
本開示は、上流側端面におけるセルの目詰まりを抑制可能な後処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一局面は、車両の内燃機関で生じた排ガスの流路上に配置された後処理装置であって、複数の隔壁により複数のセルに区画された端面を有する担体と、前記担体に担持された触媒と、前記端面上に所定の間隔をあけて配置された第一電極および第二電極であって、車両に搭載された電源により電位差が与えられる第一電極および第二電極と、を備えた後処理装置に向けられる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、上流側端面におけるセルの目詰まりを抑制可能な後処理装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の後処理装置を備えた排気系の構成を示す図
【図２】後処理装置の一例を模式的に示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、上記図面を参照して、本開示に係る後処理装置１を詳説する。
【００１０】
＜１．後処理装置１およびその周辺の概略構成＞
図１に示すように、車両Ｖには、内燃機関１００と、排気系２００とが搭載されている。
【００１１】
内燃機関１００は、例えばディーゼルエンジンであって、燃焼室１０２と、インジェクタ１０４と、吸気バルブ１０６と、排気バルブ１０８と、を備えている。
【００１２】
燃焼室１０２は、ピストン１１２の頂部、シリンダ１１４およびシリンダヘッド１１６等で囲まれた空間である。
【００１３】
インジェクタ１０４は、本開示では、燃焼室１０２内に燃料を噴射する。しかし、これに限らず、インジェクタ１０４は、吸気ポートに燃料を噴射しても構わない。
【００１４】
吸気バルブ１０６および排気バルブ１０８のそれぞれは開閉可能に構成される。吸気バルブ１０６が開くことで、吸気流路１１８からの新気が燃焼室１０２に吸入される。また、排気バルブ１０８が開くことで、燃焼室１０２で燃料が燃焼して生じた排ガスが排気系２００（具体的には、排気流路２０２）に送り出される。
【００１５】
排気系２００は、内燃機関１００で生じた排ガスを大気中（車外）に導く排気流路２０２を有する。また、本開示では、排気流路２０２の中には、後処理装置１の例示として、酸化触媒２０６と、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）２０８と、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒２１０とが、設けられる。また、ＳＣＲ触媒２１０の直前（即ち、すぐ上流側）に噴射器２１２が設けられている。
【００１６】
酸化触媒２０６は、自身に流入した排ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）の一部を二酸化窒素にして、排ガス（ＮＯｘ）における二酸化窒素の比率を高める。
【００１７】
ＤＰＦ２０８は、排気流路２０２において酸化触媒２０６の下流側に設けられ、自身に流入した排ガス中に含まれる粒子状物質（以下、ＰＭという）を捕集する。また、ＤＰＦ２０８は、排ガスの温度が自己再生温度以上であれば、捕集したＰＭを燃焼させて除去する（所謂、自己再生）。ここで、ＤＰＦ２０８における自己再生（即ち、ＰＭの燃焼）には、排ガス中での二酸化窒素の重量比が重要である。よって、自己再生は、酸化触媒２０６とＤＰＦ２０８とが有機的に組み合わさって実施されることになる。
【００１８】
なお、ＤＰＦ２０８自体に、上記酸化触媒２０６と同様の酸化触媒が付加されていても構わない。この場合も、ＤＰＦ２０８は、上記と同様に自己再生が可能である。
【００１９】
ＳＣＲ触媒２１０は、排気流路２０２においてＤＰＦ２０８の下流側に配置される。また、排気流路２０２においてＤＰＦ２０８およびＳＣＲ触媒２１０の間（より好ましくは、ＳＣＲ触媒２１０の直ぐ上流）には、その位置に尿素水を添加する噴射器２１２が設けられる。これにより、ＳＣＲ触媒２１０には、排ガスだけでなく、尿素水を排ガスに吹きかけることで生成されたアンモニアも供給される。
【００２０】
ＳＣＲ触媒２１０は、自身を通過する排ガスの温度が第一温度以上になると、供給されたアンモニアと、供給された排ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を反応させて、ＮＯｘを無害化する。従って、噴射器２１２は、ＳＣＲ触媒２１０の流入する排ガスの温度が所定温度以上の場合に、尿素水を排ガスに排気流路２０２内に供給することが好ましい。なお、所定温度は、本昇温制御装置１の設計開発段階での実験・シミュレーション等により、アンモニアとＮＯｘとの反応温度等を考慮しつつ適宜適切に定められる。
【００２１】
以上の各後処理装置１で排ガスを処理して生成される水、窒素、二酸化炭素は、マフラー（図示せず）等を介して、大気中に排出される。
【００２２】
＜２．技術的課題の詳細＞
通常、後処理装置は、排気流路上に配置されるため、上流側端面に粒子状物質（以下、ＰＭという）が堆積しやすい。特に、例示した後処理装置のうち、排気流路の最上流に配置される酸化触媒の上流側端面には、ＰＭの中でも、比較的粘度の高い煤成分（以下、ＳＯＦという）が堆積しやすい。このようなＳＯＦは、一般的に、ユーザが酸化触媒を定期的に水洗浄することで除去されていた。このことは車両の整備時間の延長を招くと共に、洗浄に使用した排水の処理も煩わしいという課題も招く。上記観点から、酸化触媒の水洗浄廃止が市場から強く望まれている。
【００２３】
＜３．後処理装置１の詳細な構成＞
上記要望に応えるべく、本後処理装置１は、車両Ｖの内燃機関１００で生じた排ガスの排気流路２０２上に配置された酸化触媒２０６等に応用される。また、後処理装置１は、図２に示すように、担体１０と、触媒１２と、複数の第一電極１４と、複数の第二電極１６と、第一リード線１８と、第二リード線２０と、を備えている。なお、図２では、視認性の観点で、担体１０の外形線は破線で示されている。
【００２４】
担体１０は、例えば電気絶縁性を有するセラミックから作製され、大略的には円柱形状に整形された外形形状を有する。
【００２５】
ここで、以降の説明の便宜のため、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を下記の通り定義する。ｘ軸は、車両Ｖの縦方向（前後方向）を、ｙ軸はその横方向（左右方向）を、ｚ軸はその上下方向を示す。
【００２６】
担体１０は、それぞれが予め定められた厚さを有する複数の第一隔壁２４と、複数の第二隔壁２６とを含んでいる。複数の第一隔壁２４は、隣り合うものと間隔をあけてｘｙ平面と略平行に、複数の第二隔壁２６は、隣り合うものと間隔をあけてｚｘ平面と略平行に形成される。また、各隔壁２４，２６は格子状に配置されて、排ガスが通る貫通孔（セル）が形成される。なお、図２中、参照符号１０２は二枚の第一隔壁に付され、参照符号１０４は二枚の第二隔壁に付されている。
【００２７】
触媒１２は、貴金属（例えば白金）であり、担体１０により担持される。より具体的には、各隔壁２４，２６において、上流側および下流側の端面を除く部分（即ち、各セルを囲う部分）に、触媒１２は担持される。なお、図示の視認性のため、参照符号１２は、ある一つのセルから引き出されている。
【００２８】
各第一電極１４および各第二電極１６は線状電極であって、担体１０の上流側端面上に第二隔壁２６に沿って、即ち、上下方向に沿って延在する。但し、第一電極１４は、左端から起算して奇数番目の第二隔壁２６に一つずつ配置される。また、第二電極１６は、左端から起算して偶数番目の第二隔壁２６に一つずつ配置される。これにより、第一電極１４は、隣り合う第二電極１６に対し間隔をあけて配置されることとなる。また、各電極１４，１６は、隣のセル列の上下方向高さと概ね同じ上下方向長さを有する。
【００２９】
第一リード線１８は、各第一電極１４の上端に接続され、排気流路２０２に形成された貫通孔から外部に引き出される。また、第一リード線１８は、車両Ｖに搭載された電源（例えば鉛蓄電池）２２に備わる陽極および陰極のいずれか一方に接続される。
【００３０】
それに対し、第二リード線２０は、各第二電極１６の下端に接続され、排気流路２０２に形成された別の貫通孔から外部に引き出される。また、第二リード線２０は、電源２２の陽極および陰極にいずれか他方に接続される。
【００３１】
電源２２は、例えば二個の鉛蓄電池を直列に接続して構成され、車両Ｖの走行中継続的に、例えば２４Ｖの直流電圧を発生する。これにより、第一電極１４と第二電極１６との間には、車両Ｖの走行中継続的に２４Ｖの電位差が与えられる。
【００３２】
＜４．作用・効果＞
車両Ｖが走行中、排気流路２０２内を排ガスが案内される。その間、後処理装置１において担体１０の上流側端面にはＳＯＦが堆積していく。ＳＯＦが各隔壁２４，１０４の上流端面上に堆積していくと、堆積したＳＯＦはやがて第一電極１４および第二電極１６の間を導通させる。上記の通り、両電極１４，１６の間には電位差が与えられているので、堆積したＳＯＦには電流が流れて、ジュール熱が発生する。このジュール熱により、堆積したＳＯＦは昇華する。このように、本後処理装置１は、担体１０の上流側端面に堆積したＳＯＦを昇華させて、担体１０のセルの目詰まりを抑制することが出来る。
【００３３】
また、本後処理装置１においては、両電極１４，１６は、担体１０の上流側端面上に第二隔壁２６に沿って配置される。換言すると、排ガスの上流方向からの平面視で、両電極１４，１６はセルと重なり合わない。よって、両電極１４，１６は通風抵抗とならない。
【００３４】
両電極１４，１６は上下方向に沿って配置される。従って、両電極１４，１６は概ね車両Ｖの振動方向に延在するように配置される。これによって、車両Ｖの走行により振動が生じても、両電極１４，１６の位置ずれを低減することが可能となる。
【００３５】
また、上記の通り、排気流路２０２としては、後処理装置１の例示として、酸化触媒２０６と、ＤＰＦ２０８と、ＳＣＲ触媒２１０とが例示され、後処理装置１は、最上流に配置された酸化触媒２０６に応用される。これによって、ＳＯＦの影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００３６】
＜５．付記＞
上記開示では、好ましい構成として、両電極１４，１６は第二隔壁２６に沿って配置されるとして説明した。しかし、これに限らず、両電極１４，１６は第一隔壁２４に沿って配置されても構わない。
【００３７】
また、後処理装置１は、ＤＰＦ２０８またはＳＣＲ触媒２１０に応用されても構わない。この場合、ＤＰＦ２０８またはＳＣＲ触媒２１０の上流側端面に、両電極１４，１６が配置されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示の後処理装置は、上流側端面におけるセルの目詰まりを抑制可能であり、ディーゼルエンジンを搭載した乗用車や商用車に好適である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｖ  車両
１００  内燃機関
２００  排気系
２０２  排気流路
２０６  酸化触媒
１０２  第一隔壁
１０４  第二隔壁
１０  担体
１２  触媒
１４  第一電極
１６  第二電極
【図１】
2018013116.tif 000003
【図２】
2018013116.tif 000004