(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジン１の排ガスに含まれるパティキュレートを燃焼浄化する排ガス浄化装置において、種々のエンジン運転条件に対応したパティキュレートの捕集効率が高い排ガス浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンジンの運転条件に応じてディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する排ガスの領域をディーゼルパティキュレートフィルタ４の前段に配した排ガス流入領域制御手段５によって変化させることで、ディーゼルパティキュレートフィルタ４におけるパティキュレートの捕集効率を向上させる排ガス浄化装置が得られる。【選択図】図３
2008232101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガス浄化装置において、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスの領域を制御する排ガス流入領域制御手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を検知する排ガス温度検知手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧を検知するフィルタ差圧検知手段とを備え、前記排ガス温度検知手段により検知された排ガス温度と前記フィルタ差圧検知手段により検知されたフィルタ差圧に応じて前記排ガス流入領域制御手段により酸化触媒ハニカムに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガス浄化装置において、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御する排ガス流入領域制御手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を検知する排ガス温度検知手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧を検知するフィルタ差圧検知手段とを備え、前記排ガス温度検知手段により検知された排ガス温度と前記フィルタ差圧検知手段により検知されたフィルタ差圧に応じて排ガス流入領域制御手段によりディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガス浄化装置において、酸化触媒ハニカム、および、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御する排ガス流入領域制御手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を検知する排ガス温度検知手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧を検知するフィルタ差圧検知手段とを備え、前記排ガス温度検知手段により検知された排ガス温度と前記フィルタ差圧検知手段により検知されたフィルタ差圧に応じて前記排ガス流入領域制御手段により酸化触媒ハニカム、および、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度、および、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧に応じて、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの流入領域を制御することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段を駆動させる手段を備えたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段が、遮へい板であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段が、排ガスの流れ方向に駆動することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段が、排ガスの流れ方向と垂直方向に駆動することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項９】
酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段を駆動させる手段が、空気圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、電動式アクチュエータのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１０】
酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒が白金、パラジウム、ロジウムの内少なくとも一つ以上の貴金属を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１１】
酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒がカリウム、リチウム、セシウムのアルカリ金属、コバルト、マンガン、銅の遷移金属の内少なくとも一つ以上を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１２】
酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒がセリウム、ランタンのいずれか一つ以上の希土類を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１３】
酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒が、アルミナ、チタニア、ジルコニアの内少なくとも一つ以上の無機酸化物を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１４】
ディーゼルパティキュレートフィルタの表面にカリウム、リチウム、セシウムのアルカリ金属、コバルト、マンガン、銅の遷移金属の内少なくとも一つ以上を含む酸化触媒が均一に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１５】
ディーゼルパティキュレートフィルタの表面に白金、パラジウム、ロジウムの内少なくとも一つ以上の貴金属を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【請求項１６】
ディーゼルパティキュレートフィルタの表面にアルミナ、チタニア、ジルコニアの内少なくとも一つ以上の無機酸化物が均一に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の排ガス浄化装置。
【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から排出される排ガス中に含まれるパティキュレート（固体状炭素微粒子、液体あるいは固体状の高分子量炭化水素微粒子）を捕集・燃焼して排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートは、その粒子径がほぼ１μｍ以下で大気中に浮遊しやすく、呼吸時に人体に取り込まれやすい。
【０００３】
また、このパティキュレートは発ガン性物質も含んでいることから、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートに対する規制が強化されつつある。
【０００４】
排ガスからのパティキュレートを除去する排ガス浄化装置として、排ガス流の上流側に酸化触媒ハニカムを配置し、排ガス流の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタを配置した２段構成からなる排ガス浄化フィルタがある。酸化触媒ハニカムとは、セラミックスや金属等材料で形成され、隔壁によって多数のセルに仕切られたハニカムとハニカムのセル表面に酸化触媒を担持したものである。ディーゼルパティキュレートフィルタとは、セラミックス材料で形成され、多孔体の隔壁によって多数のセルに仕切られ、セル両端のうち一方を交互にプラグで栓詰めされているハニカムフィルタである。ディーゼルエンジンから排出される排ガスがディーゼルパティキュレートフィルタの多数のセル内に流入し、多孔体の隔壁を排ガスが通過する際に隔壁表面に排ガス中に含まれるパティキュレートが捕集され、多孔体の隔壁表面に形成されたパティキュレートの堆積層によってさらに捕集効率が向上することが知られている。
【０００５】
ディーゼルパティキュレートフィルタにパティキュレートが連続的に捕集され続けると、ディーゼルパティキュレートフィルタ前後の差圧が上昇してエンジン出力の低下に繋がるため、排ガス流の上流側に配置されている酸化触媒ハニカムによって生成された二酸化窒素の酸化力を利用してディーゼル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連続的に酸化燃焼させたり、ディーゼルパティキュレートフィルタの多孔体の隔壁表面にも酸化触媒を担持し、捕集されたパティキュレートを連続的に酸化燃焼させたりしている。また、エンジン負荷が低い場合は、排ガス温度が低く、前記のようなパティキュレートの酸化燃焼が進行しにくい状態が続くため、エンジンもしくは排ガス流路内に燃料を噴射して、燃料を酸化触媒ハニカムやディーゼルパティキュレートフィルタに担持されている酸化触媒によって酸化燃焼させることで排ガス温度を上昇させ、ディーゼル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燃焼を進行させている。このようにして、ディーゼルパティキュレートフィルタによってパティキュレートは連続的に捕集され、また、酸化触媒や燃料噴射手段によって酸化燃焼される一方で、パティキュレートの堆積層が消失すると捕集効率が低下することが課題であった。
【０００６】
このような課題を克服するべく、特許文献１には、排ガス中にディーゼルパティキュレートフィルタを配置した浄化装置において、内燃機関の運転を制御することによってパティキュレートの堆積量を所定の範囲内になるように制御し、パティキュレートの捕集効率を維持するという方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、排ガス流の上流側に酸化触媒ハニカムを配置し、下流側にディーゼルパティキュレートフィルタを配置した２段構成からなる排ガス浄化装置において、酸化触媒ハニカムが触媒担持量の高い部分と低い部分を有しており、セクター手段によってこの担持量の異なる領域に流れ込む排ガス量を制御することでパティキュレートを効率良く捕集する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７６６８４号公報
【特許文献２】特開２００６−４６２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の排ガス浄化装置には、以下の課題があった。
【０００９】
特許文献１に開示された方法は、ディーゼルエンジン毎に内燃機関の運転制御マップを備えなければならないため制御マップ作成のために多くの予備的試験が必要になると共に、多くの制御装置を必要とするという課題があった。
【００１０】
また、特許文献２に開示された方法は、酸化触媒をハニカムに対して不均一に担持しているため、酸化触媒ハニカム内で常に燃焼ムラが生じることによって、燃焼熱によるハニカム温度の分布が発生し、最悪は酸化触媒ハニカムが破損する虞があり耐久性の無いものとなるし、ハニカムに対して不均一に酸化触媒を担持しなければならないため製造工程が複雑化し、工数も増大することによって非常に高い製造コストになってしまうという課題があった。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御するという容易な手段を用いて、パティキュレートの捕集性能を高く維持させることができ、かつ、均一に酸化触媒を担持した酸化触媒ハニカムを備えることで燃焼熱によるハニカム温度の分布を抑制し、耐久性が高く、安価な排ガス浄化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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明においては、排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガスを浄化する装置において、エンジンの運転条件に応じて酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御するという簡便な方法によってパティキュレートの捕集性能を高く維持することができるようにしたことと、酸化触媒を均一に担持した酸化触媒ハニカムを備えることで燃焼熱によるハニカム温度の分布を抑制し、耐久性が高く、安価な排ガス浄化装置となる特徴を有している。
【００１３】
この手段により、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタにおける排ガスの通過面積が減少するため、酸化触媒ハニカムにおいてはパティキュレートを燃焼させることができる活性種の量が減少し、堆積したパティキュレートの燃焼量を調整できると共に、ディーゼルパティキュレートフィルタ内ではパティキュレートを濾過する濾過面積が減少することによって、単位濾過面積当りのパティキュレートを調整できるようになり、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積層が消失しやすいエンジンの運転条件においても高い捕集性能を維持できる排ガス浄化装置が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジンの運転条件に応じて酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御、すなわち、流入する排ガスの領域を減少することにより、パティキュレートの堆積量が増加し、最適化し、その堆積量の増加により、捕集性能を高く維持することができ、かつ、酸化触媒を均一に担持した酸化触媒ハニカムを備えることで耐久性が高く、安価な排ガス浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガス浄化装置において、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスの領域を制御する排ガス流入領域制御手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を検知する排ガス温度検知手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧を検知するフィルタ差圧検知手段とを備え、前記排ガス温度検知手段により検知された排ガス温度と前記フィルタ差圧検知手段により検知されたフィルタ差圧に応じて前記排ガス流入領域制御手段により酸化触媒ハニカムに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１６】
これにより、排ガス流入領域制御手段が駆動し、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスの領域を一部遮蔽することで、酸化触媒ハニカムにおける排ガスの通過面積が減少し、その部分での排ガス流量が増加し触媒の負荷が増大し、その結果、酸化触媒ハニカムに担持された酸化触媒によって生成する二酸化窒素や炭化水素などの活性種の量が減少し、パティキュレートを燃焼させることができる二酸化窒素や炭化水素などの活性種の量が減少することによって、ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートの酸化燃焼量を調整することが可能となり、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積層が消失しやすいエンジンの運転条件においても高い捕集性能を維持できる排ガス浄化装置が得られる。
【００１７】
すなわち、排ガス流入制御手段を駆動／停止することによって、酸化触媒ハニカムにおける触媒燃焼量を調整し、それに伴って、酸化触媒ハニカムの後段に設置されたディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量が最適に調整可能になるため、パティキュレートの捕集を担っているパティキュレート堆積層自体が最適に確保されることで、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの捕集効率を高く維持することが可能になる。
【００１８】
また、ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を検知する手段を備えることによって、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。また、差圧を検知する手段を備えることによって、温度を検知する手段を備える目的と同様に、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明は、排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガス浄化装置において、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御する排ガス流入領域制御手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を検知する排ガス温度検知手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧を検知するフィルタ差圧検知手段とを備え、前記排ガス温度検知手段により検知された排ガス温度と前記フィルタ差圧検知手段により検知されたフィルタ差圧に応じて排ガス流入領域制御手段によりディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００２０】
これにより、排ガス流入領域制御手段が駆動することでディーゼルパティキュレートフィルタにおける排ガスの濾過面積が減少するため、単位セル当りに流入するパティキュレート量が増加することによって、ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積するパティキュレートの堆積量を調整することが可能となり、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積層が消失しやすいエンジンの運転条件においても高い捕集性能を維持できる排ガス浄化装置が得られる。
【００２１】
すなわち、排ガス流入制御手段を駆動／停止することによって、ディーゼルパティキュレートフィルタにおける濾過面積を調整し、それに伴って、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量が最適に調整可能になるため、パティキュレートの捕集を担っているパティキュレート堆積層自体が最適に確保されることで、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの捕集効率を高く維持することが可能になる。
【００２２】
また、ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を検知する手段を備えることによって、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。また、差圧を検知する手段を備えることによって、温度を検知する手段を備える目的と同様に、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の発明は、排ガスの流れ方向の前段に酸化触媒ハニカムを配置し、後段にディーゼルパティキュレートフィルタを配置したディーゼル排ガス浄化装置において、酸化触媒ハニカム、および、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御する排ガス流入領域制御手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度を検知する排ガス温度検知手段と、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧を検知するフィルタ差圧検知手段とを備え、前記排ガス温度検知手段により検知された排ガス温度と前記フィルタ差圧検知手段により検知されたフィルタ差圧に応じて前記排ガス流入領域制御手段により酸化触媒ハニカム、および、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００２４】
これにより、排ガス流入領域制御手段が駆動することで酸化触媒ハニカムにおいては排ガスの通過面積を減少させることができるようになり、酸化触媒ハニカム内で、パティキュレートに対する酸化力が高い二酸化窒素や炭化水素などの活性種の生成量を抑制でき、酸化触媒ハニカムの後段に配置したディーゼルパティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼する量を調整できるし、ディーゼルパティキュレートフィルタにおいては排ガスの濾過面積が減少させることができるようになり、単位セル当りに流入するパティキュレート量が増加することによって、ディーゼルパティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの堆積量を調節できるので、パティキュレートの堆積層が消失しやすいエンジンの運転条件においても高い捕集性能を維持できる排ガス浄化装置が得られる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタの温度を検知する手段を備えることによって、酸化触媒ハニカムやディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。また、差圧を検知する手段を備えることによって、温度を検知する手段を備える目的と同様に、酸化触媒ハニカムに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度、および、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧に応じて、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００２６】
これにより、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に、かつ正確に把握することができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。
【００２７】
本発明の請求項５に記載の発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの温度、および、ディーゼルパティキュレートフィルタの前後差圧に応じて、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段と、排ガス流入領域制御手段を駆動させる手段を備えたことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００２８】
これにより、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスを制御する手段を作動・停止させるタイミングを瞬時に、かつ正確に把握し、排ガス流入領域制御手段を瞬時に、かつ、正確に駆動させることができるため、常にパティキュレートの捕集性能を高く維持することが可能になる。
【００２９】
本発明の請求項６に記載の発明は、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段が、遮へい板であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００３０】
これにより、比較的簡便で安価な手段によって、酸化触媒ハニカム、ディーゼルパティキュレートフィルタのいずれか一つ以上に流入する排ガスの領域を確実に制御することが可能になる。
【００３１】
本発明の請求項７に記載の発明は、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段が、排ガスの流れ方向に駆動することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００３２】
これにより、遮へい板が酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタとの近接性が向上するため、酸化触媒ハニカム、ディーゼルパティキュレートフィルタのいずれか一つ以上に流入する排ガスの領域を確実に制御することが可能となる。
【００３３】
本発明の請求項８に記載の発明は、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段が、排ガスの流れ方向と垂直方向に駆動することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００３４】
これにより、酸化触媒ハニカム、ディーゼルパティキュレートフィルタのいずれか一つ以上に流入する排ガス流入領域制御手段を作動させない時には遮へい板が排ガス流路を塞がないように収納することができるため圧損を低く抑えることが可能になる。
【００３５】
本発明の請求項９に記載の発明は、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガス流入領域制御手段を駆動させる手段が、空気圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、電動式アクチュエータのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００３６】
これにより、信頼性の高いアクチュエータを用いることによって、酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する排ガスの領域を制御することができるようになる。また、ディーゼルエンジンを搭載した車両から容易に駆動に必要な加圧空気や減圧空気を取り出すことができるため、空気圧式アクチュエータを用いれば排ガス流入領域制御手段を駆動させるための新たな部品を追加する必要がないため、単純な構造で酸化触媒ハニカム、ディーゼルパティキュレートフィルタのいずれか一つ以上に流入する排ガスの領域を確実に制御することができ、また、安価で、耐久性の高い排ガス浄化装置となる。
【００３７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒が白金、パラジウム、ロジウムの内少なくとも一つ以上の貴金属を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００３８】
これにより、排ガス中に含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を最も向上させることが可能になるため、ディーゼルパティキュレートフィルタにパティキュレートが堆積して圧損が上昇し、エンジンの出力低下を防止することが可能になる。
【００３９】
また、これら貴金属を含むことによって耐熱性・耐腐食性を有した酸化触媒となるため、広範囲の排ガス温度や腐食性ガスを含む排ガスに長期間曝されても耐えることができる耐久性の高い排ガス浄化装置となる。また、酸化触媒をハニカムに対して均一に担持することで、酸化触媒ハニカム内における燃焼が均一に進行するため、燃焼熱によるハニカム温度の分布が発生しにくく、酸化触媒ハニカムが破損する虞の無いものとなり、耐久性の高い排ガス浄化装置となる。
【００４０】
また、ハニカムに対して均一に酸化触媒を担持すればよいため公知の触媒担持製法を用いることができ、製造工程が簡便化し、工数も削減できることによって安価な製造コストになる。ハニカムに対して均一に酸化触媒を担持する第一の方法としては、酸化触媒となる金属の塩を溶解させた水溶液を用いると良い。この水溶液にハニカムを浸漬させたり、水溶液をハニカムに対して上昇／下降させたり、水溶液をハニカムに対して噴霧や滴下したりして水溶液をハニカムに添着させると良い。
【００４１】
水溶液やハニカム表面及びハニカム内部に気体が残存していると、残存部分には水溶液が浸透できないためハニカムが水溶液に対して濡れにくい場合は水溶液やハニカムの周囲を減圧して残存している気体を除去するとなお良い。水溶液を添着させたハニカムから余剰の水溶液を除去するために、ハニカムに遠心力を加えて除去したり、吸湿材料とハニカムを接触させることで除去させたり、飽和蒸気圧に達した高湿度で低温の空気をハニカムに流入させて除去したりすると良い。
【００４２】
余剰の水溶液を除去したハニカムから水分を除去して酸化触媒となる金属のみをハニカム表面に残すために、ハニカムに添着している水溶液を凍結して凍結乾燥機内で減圧しながら乾燥させたり、加圧した高温の空気をハニカムに流入させて乾燥させたり、低温空気を大流量でハニカムに流入させて乾燥させたりすると良い。乾燥を終えたハニカム表面の金属を酸化物にする場合は焼成炉などで酸化焼成すれば良いし、金属としてハニカム表面に固定化したい場合は還元炉などで還元焼成すれば良い。
【００４３】
このような触媒担持プロセスを実行することによってハニカム表面に均一に酸化触媒を担持することが可能になる。
【００４４】
ハニカムに対して均一に酸化触媒を担持する第二の方法としては、酸化触媒となる金属の塩を多孔質な無機酸化物の細孔内に担持させてから、酸化触媒を担持した無機酸化物の粒子をハニカムの表面に担持させると良い。この際の触媒担持方法としては上記の触媒担持プロセスを実行すると良い。
【００４５】
ハニカムに対して均一に酸化触媒を担持する第三の方法としては、多孔質な無機酸化物をハニカム表面に担持した後、酸化触媒となる金属の塩を溶解させた水溶液を用いて担持すると良い。この際の触媒担持方法としては上記の触媒担持プロセスを実行すると良い。以上のような方法によって酸化触媒をハニカム表面に均一に担持することが可能となり、完成した酸化触媒ハニカムにおける触媒層の厚みは均一化され、触媒層内の種々の金属も均一に混合した状態で固定化される。上記の触媒担持プロセスは、ハニカムだけでなく、ディーゼルパティキュレートフィルタに触媒担持する場合にも適用可能である。
【００４６】
本発明の請求項１１に記載の発明は、酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒がカリウム、リチウム、セシウムのアルカリ金属、コバルト、マンガン、銅の遷移金属の内少なくとも一つ以上を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００４７】
これにより、排ガス中に含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を最も向上させることが可能になるため、ディーゼルパティキュレートフィルタにパティキュレートが堆積して圧損が上昇し、エンジンの出力低下を防止することが可能になる。
【００４８】
本発明の請求項１２に記載の発明は、酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒がセリウム、ランタンのいずれか一つ以上の希土類を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００４９】
これにより、希土類の酸化物は、排ガス中に酸素が多いときには酸素を取り込み、排ガス中に酸素が少ないときには酸素を放出できるため、酸化触媒が有害な成分を燃焼浄化する際に必要な酸素を必要に応じて供給することが可能になり、パティキュレートやガス状の成分の燃焼浄化性能を最大に維持することが可能になる。
【００５０】
本発明の請求項１３に記載の発明は、酸化触媒ハニカムにおける酸化触媒が、アルミナ、チタニア、ジルコニアの内少なくとも一つ以上の無機酸化物を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００５１】
これにより、無機酸化物は非常に大きい表面積を有するため、酸化触媒をこれらの無機酸化物に担持することによって、酸化触媒を分散させて担持することができるようになり、酸化触媒の表面積を大きくすることが可能になり、排ガスに含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を向上させることが可能になる。また、これら無機酸化物は耐熱性・耐腐食性が高いため長期に渡って排ガスに曝されても安定に酸化触媒を保持することができ、排ガスの温度や雰囲気などが原因によって酸化触媒がシンタリングして酸化触媒の表面積が低下し、有害な成分を燃焼浄化する性能が低下してしまうことを防止することが可能になる。
【００５２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタの表面にカリウム、リチウム、セシウムのアルカリ金属、コバルト、マンガン、銅の遷移金属の内少なくとも一つ以上を含む酸化触媒が均一に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００５３】
これにより、パティキュレートを低温から燃焼することができる酸化触媒となるため、ディーゼルパティキュレートフィルタの表面に捕集されたパティキュレートを効率良く酸化燃焼することができるようになり、ディーゼルパティキュレートフィルタにパティキュレートが堆積して圧損が上昇し、エンジンの出力低下を防止することが可能になる。また、これらのアルカリ金属や遷移金属を複合して含むことによって、単一の金属よりも耐熱性が向上するため耐久性の高い排ガス浄化装置となる。また、これらのアルカリ金属や遷移金属から得られる酸化触媒は地金自体が安価であるため、貴金属を含む酸化触媒を用いた排ガス浄化装置よりも非常に安価なものとなる。
【００５４】
本発明の請求項１５に記載の発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタの表面に白金、パラジウム、ロジウムの内少なくとも一つ以上の貴金属を含み、かつ均一にハニカムの表面に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００５５】
これにより、排ガス中に含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を最も向上させることが可能になるため、ディーゼルパティキュレートフィルタにパティキュレートが堆積して圧損が上昇し、エンジンの出力低下を防止することが可能になる。また、これら貴金属を含むことによって耐熱性・耐腐食性を有した酸化触媒となるため、広範囲の排ガス温度や腐食性ガスを含む排ガスに長期間曝されても耐えることができる耐久性の高い排ガス浄化装置となる。
【００５６】
本発明の請求項１６に記載の発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタの表面にアルミナ、チタニア、ジルコニアの内少なくとも一つ以上の無機酸化物が均一に担持されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の排ガス浄化装置である。
【００５７】
これにより、ディーゼルパティキュレートフィルタにおいて、排ガスが通過する多孔壁に存在する細孔を狭くすることができるためパティキュレートの捕集効率を高くすることができる。また、これら無機酸化物は非常に大きい表面積を有するため、酸化触媒をこれらの無機酸化物に担持することによって、酸化触媒を分散させて担持することができるようになり、酸化触媒の表面積を大きくすることが可能になり、排ガスに含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を向上させることが可能になる。また、これら無機酸化物は耐熱性・耐腐食性が高いため長期に渡って排ガスに曝されても安定に酸化触媒を保持することができ、排ガスの温度や雰囲気などが原因によって酸化触媒がシンタリングして酸化触媒の表面積が低下し、有害な成分を燃焼浄化する性能が低下してしまうことを防止することが可能になる。
【００５８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００５９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に関する排ガス浄化装置の概略構成を示す図である。ディーゼルエンジン１から排出される排ガスは、排気管２を通じて酸化触媒ハニカム３に流入し、次いでディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する。酸化触媒ハニカム３の前段には排ガス流入領域制御手段５が設置されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の排ガス入口付近には温度センサ６が設置されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の入口と出口における静圧の差を測定する差圧センサ７が設置されている構造を有した排ガス浄化装置である。差圧センサは、ダイアフラム式圧力計を用いれば良い。ダイアフラムが圧力を受けることによって変位し、コンデンサ電極とダイアフラムとの間の静電容量の変化を測定することによって差圧に変換する。ダイアフラムは、シリコンダイアフラムやシリコン蒸着したステンレスダイアフラムなどがある。
【００６０】
酸化触媒ハニカム３は、多数のセルからなるハニカムの表面に酸化触媒が担持された構造を有しているおり、排ガスに含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する目的で設置されている。酸化触媒ハニカム３は、多数のセルによって構成されているため、排ガスが酸化触媒ハニカム３に流入する際に、排ガスが各セルに振り分けられながら導入されるため、排ガス中のガス状や液体状の成分とハニカムの表面に担持されている酸化触媒との接触確率が向上し、ガス状や液体状の成分が酸化触媒によって燃焼浄化される性能が向上する。
【００６１】
ハニカムの材料としてはコージェライトなどのセラミックス材料や、ステンレスなどの金属材料が広く用いられており、高強度・耐熱性・耐腐食性を有している。また、セラミックス材料としては、コージェライト以外にも炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化珪素などが同様の効果を持つセラミックスとして用いられるが、本発明においては同様の効果を持つセラミックス材料であれば特に効果に差は生じない。また、ステンレス材料を用いた金属製ハニカムの場合は多数のセル構造以外にも、発泡構造を有したものや、金属製繊維からなるハニカムなども用いられており、本発明においてはどのような構造からなるハニカムを用いても特に効果に差は生じない。
【００６２】
ハニカムの表面に担持する酸化触媒としては、白金、パラジウム、ロジウムのいずれか一つ以上の貴金属を含んでいることが望ましい。これら貴金属によって、排ガス中に含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を最も向上させることが可能になる。また、これら貴金属を含むことによって耐熱性・耐腐食性を有した酸化触媒となる。また、酸化触媒としては、カリウム、リチウム、セシウムなどのアルカリ金属や、コバルト、マンガン、銅などの遷移金属を含んでいても良い。これらアルカリ金属や遷移金属によって、有害な液体状の成分を燃焼浄化する性能を最も向上させることが可能になる。さらに、酸化触媒として、セリウム、ランタンのいずれか一つ以上の希土類を含んでいることが望ましい。これら希土類の酸化物は、排ガス中に酸素が多いときには酸素を取り込み、排ガス中に酸素が少ないときには酸素を放出できるため、ディーゼルエンジンから多量の有害な成分が発生した際に、酸化触媒によって有害な成分を燃焼浄化する過程で酸化触媒周辺のミクロ領域において酸素が不足するような場合にも、希土類の酸化物に取り込まれた酸素によって酸素の不足を解消し、燃焼浄化を進行させることが可能になり、燃焼浄化性能を最大に維持することが可能になる。さらに、酸化触媒が、アルミナ、チタニア、ジルコニアのいずれか一つ以上の無機酸化物を含んでいることが望ましい。
【００６３】
これら無機酸化物は非常に大きい表面積を有するため、酸化触媒をこれらの無機酸化物に担持することによって、酸化触媒を分散させて担持することができるようになり、酸化触媒の表面積を大きくすることが可能になり、排ガスに含まれる有害なガス状や液体状の成分を燃焼浄化する性能を向上させることが可能になる。また、これら無機酸化物は耐熱性・耐腐食性が高いため長期に渡って排ガスに曝されても安定に酸化触媒を保持することができ、排ガスの温度や雰囲気などが原因によって酸化触媒がシンタリングして酸化触媒の表面積が低下し、有害な成分を燃焼浄化する性能が低下してしまうことを防止することが可能になる。前述の酸化触媒をハニカムの表面に均一に担持することが望ましい。
【００６４】
実施の形態１では確かに、エンジンの運転条件に応じて、排ガス流入領域制御手段によって酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスを調整するため、調整している最中は酸化触媒ハニカム３内に燃焼ムラが生じ、ハニカム内に温度分布が発生するが、調整が必要なければ、酸化触媒ハニカム３全体に排ガスを流入させるためハニカム内の温度分布は解消される。しかしながら、従来技術で記した特許文献２のように、酸化触媒を不均一にハニカムに対して担持すると、常にハニカム内に温度分布が発生しているため耐久性が悪くなるという欠点を有していた。従って、酸化触媒はハニカムに対して均一に担持することが非常に重要である。
【００６５】
ディーゼルパティキュレートフィルタ４は、多孔質材料でできた多数のセルからなるハニカムの表面に酸化触媒が担持された構造を有しているおり、排ガスが多孔質材料でできたセルの隔壁を通過する際に、排ガスに含まれる有害な固体状の成分であるパティキュレートを捕集し、燃焼浄化する目的で設置されている。ディーゼルパティキュレートフィルタ４の材料としては酸化触媒ハニカム３と同様の材料が好適であり、コージェライトなどのセラミックス材料や、ステンレスなどの金属材料が広く用いられており、高強度・耐熱性・耐腐食性を有している。また、セラミックス材料としては、コージェライト以外にも炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化珪素などが同様の効果を持つセラミックスとして用いられるが、本発明においては同様の効果を持つセラミックス材料であれば特に効果に差は生じない。また、ステンレス材料を用いた金属製ディーゼルパティキュレートフィルタ４の場合は多数のセル構造以外にも、発泡構造を有したものや、金属製繊維からなるフィルタなども用いられており、本発明においてはどのような構造からなるフィルタを用いても特に効果に差は生じない。
【００６６】
排ガス流入領域制御手段５は、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を制御する目的で設置されている。排ガス流入領域制御手段５として具体的には、駆動可能な遮へい板が最も簡便である。遮へい板を排ガスの流れ方向に駆動させることによって、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を制御することが可能になる。
【００６７】
本発明の目的は、ディーゼルエンジンの運転条件によってパティキュレートの捕集効率が低下してしまうことを防止し、高い捕集効率を維持することであるため、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスを確実に制御、すなわち、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を減少する必要がある。従って、円盤状の遮へい板を円盤中心軸で回転させることによって遮へいさせる構造ではどうしても円盤の半径長さだけ酸化触媒ハニカム３と遮へい板との間に隙間が生じてしまうため遮へい板の形状としては不適である。円盤状の遮へい板を選択する場合は、円盤中心軸から排ガス上流側に向かって半分に折れ曲がる構造であれば、問題ない。
【００６８】
または、円盤状の遮へい板の中心部をくり貫いたドーナッツ型形状でも良いし、酸化触媒ハニカム３の直径より小さい円盤上の遮へい板でも良い。遮へい板の形状はここに示した以外の形状でも良く、重要なことは酸化触媒ハニカム３と遮へい板との間に隙間無く駆動できれば本発明の効果が得られる。なお、酸化触媒ハニカム３と遮へい板とを完全に接触させて隙間を無くすことが最も理想であるが、遮へい板が酸化触媒ハニカム３の端面に接触することで破損する虞があるため、完全に接触させずに無く限りなく接していれば良い。遮へい板を排ガスの流れ方向と垂直方向に駆動させることによっても、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を制御、すなわち、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を減少することが可能になる。酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を制御、すなわち減少しないときは、遮へい板を排ガスの流れ方向と垂直方向に駆動させることによって、遮へい板が排ガス流路を防ぐことが無くなるため、酸化触媒ハニカム３の全領域に流入し、遮へい板による圧損上昇を抑制することができる。
【００６９】
遮へい板を垂直方向に駆動するためには、遮へい板をバタフライ弁構造とし、空気圧式アクチュエータで遮へい板を駆動させる方法が簡便である。ディーゼルエンジンを搭載した車両には通常、様々な弁を駆動させるためにポンプが備えられており、ポンプを動力源として遮へい板を駆動させることができれば、遮へい板を駆動させるための新たな部品が必要なくなる。
【００７０】
図２は、本発明の実施の形態１における排ガス流入領域制御手段の駆動パターンを示す図である。横軸は排ガス浄化装置に排ガスが流入した経過時間を表し、縦軸にはその時のディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後差圧を表している。このような差圧の経時変化を表す図は排ガス温度毎に準備され、許容限界値も排ガス温度毎に設定されている。ここで許容限界値とは、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後差圧の値において、ある排ガス温度を一定にしたときにパティキュレートの捕集効率が急激に低下してしまう差圧の値のことである。通常は、差圧が上昇したり下降したりしている期間はパティキュレートの捕集効率は低下することはない。また、この許容限界値は酸化触媒のパティキュレート燃焼活性によって異なる。排ガス浄化装置の長期使用に伴って、酸化触媒の劣化や、触媒では燃焼しきれない灰分のディーゼルパティキュレートフィルタ４への蓄積が起こることから、許容限界値も上昇する。
【００７１】
図２に示すように、排ガス流入領域制御手段５である遮へい板を駆動させるタイミングとして、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガス温度を温度センサ６で検知し、排ガス温度毎に設定され許容限界値を元に、許容限界値以下の差圧を差圧センサ７で検知したら、排ガス流入領域制御手段５を駆動させ、許容限界値以上の差圧を差圧センサ７で検知したら、排ガス流入領域制御手段５を停止する。
【００７２】
ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後差圧が上昇している場合は、パティキュレートがディーゼルパティキュレートフィルタ４に捕集され続けている状態ではあるが、差圧が上昇していても、許容限界値以下の場合はパティキュレートの堆積量が不十分のため、低い捕集効率となっており、排ガス流入領域制御手段５を駆動させる必要があり、許容限界値以上の差圧の場合はパティキュレートの堆積量が十分のため、高い捕集効率となっており、排ガス流入領域制御手段５を停止すれば良い。
【００７３】
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後差圧が減少している場合は、パティキュレートが燃焼され続けている状態であるが、許容限界値以上の場合はパティキュレートの堆積量が十分のため、高い捕集効率となっており、排ガス流入領域制御手段５を停止すれば良く、許容限界値以下の場合はパティキュレートの堆積量が不十分のため、低い捕集効率となっており、排ガス流入領域制御手段５を駆動させる必要がある。このようなパターンで排ガス流入領域制御手段５を駆動／停止すれば、高い捕集効率を維持することが可能になる。ここで、ディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する排ガス温度を検知する温度センサは、ディーゼルパティキュレートフィルタ４近傍であればどこに設置してもかまわないが、パティキュレートの燃焼に伴って排ガス温度は上昇するため、ディーゼルパティキュレートフィルタ４内部や下流の排ガス温度を測定する場合は燃焼に伴う温度上昇分を加味する必要がある。
【００７４】
さらに、遮へい板を作動させるタイミングとして、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後の差圧を検知し、差圧に許容限界値を設定して許容限界値以下の差圧を検知したら遮へい板を駆動させ、許容限界値以上の差圧になったら停止させれば良い。設定する差圧の許容限界値は、排ガス温度毎に設定する必要がある。ここで、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後の差圧を検知する差圧センサ７は、ディーゼルパティキュレートフィルタ４近傍であればどこに設置してもかまわない。さらに、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後の差圧でなくても、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の上流側における静圧や、下流側の静圧を検知しても良いし、酸化触媒ハニカム３とディーゼルパティキュレートフィルタ４を合せた前後の差圧を検知しても良いし、酸化触媒ハニカム３の上流側の静圧を検知しても良いが、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後の差圧が最も応答性が良く、差圧の上昇及び下降を素早く検知することが可能になる。
【００７５】
なお、パティキュレートの捕集効率が低下する現象は、酸化触媒ハニカム３に担持した酸化触媒のガス状及び液体状の成分に対する燃焼活性が向上するために起こる現象であり、排ガス中の一酸化窒素や炭化水素などが、酸化触媒ハニカム３に担持された酸化触媒によって二酸化窒素や炭化水素などからなる活性種になり、生成した二酸化窒素や炭化水素などからなる活性種が、酸化触媒ハニカム３の後段に配置されたディーゼルパティキュレートフィルタ４に堆積したパティキュレートを酸化することによって、パティキュレートの堆積層が減少し、捕集効率が低下する現象である。
【００７６】
このような酸化触媒ハニカム３に担持されている酸化触媒が活性化される温度域が連続して続き、かつ、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後差圧が温度毎に設定された許容限界値を下回る場合には、酸化触媒ハニカム３の前段に配置した遮へい板を駆動させて、酸化触媒ハニカム３に流入する排ガスの領域を狭めることで、酸化触媒ハニカム３で処理される排ガス量が減少し、生成する二酸化窒素や炭化水素などからなる活性種の量が減少するため、ディーゼルパティキュレートフィルタ４におけるパティキュレートの燃焼浄化量を調整することができるようになるため、高い捕集効率を維持することができるようになる。
【００７７】
（実施の形態２）
実施の形態１と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図３は、本発明の実施の形態２に関する排ガス浄化装置の概略構成を示す図である。
【００７８】
ディーゼルエンジン１から排出される排ガスは、排気管２を通じて酸化触媒ハニカム３に流入し、次いでディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する。酸化触媒ハニカム３とディーゼルパティキュレートフィルタ４との間には排ガス流入領域制御手段５が設置されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の排ガス入口付近には温度センサ６が設置されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の入口と出口における静圧の差を測定する差圧センサ７が設置されている構造を有した排ガス浄化装置である。
【００７９】
ここで、排ガス流入領域制御手段５は、ディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する排ガスの領域を制御する目的で設置されている。ディーゼルエンジン１の運転条件によって排ガス中に含まれるパティキュレートの排出量は常に変化している。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ４に捕集されたパティキュレートは、ディーゼルパティキュレートフィルタ４に担持した酸化触媒によってそのときの排ガス温度に応じた燃焼浄化が行われている。
【００８０】
このように、パティキュレートの排出量とパティキュレートの燃焼浄化量が常に変化している中で、パティキュレートの排出量が酸化触媒の燃焼浄化量を上回る場合は、フィルタに堆積するパティキュレートの量は増加し続け、フィルタ前後の差圧が上昇し、ディーゼルエンジン１の出力低下に繋がるため、燃料を噴射して酸化触媒ハニカム３で噴射した燃料を燃焼することによって排ガス温度を上昇させたり、電気ヒータなどによって排ガス温度を上昇させたりしてフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼浄化させている。
【００８１】
それに対して、酸化触媒の燃焼浄化量がパティキュレートの排出量を上回る場合は、フィルタに堆積したパティキュレートの量は、酸化触媒によって燃焼浄化されるに伴って減少し、フィルタ前後の差圧は低下していくため、エンジンへの負担は低減される。但し、この際、フィルタに堆積したパティキュレートの量が減少しすぎると、パティキュレートの捕集効率が低下してしまうという課題があった。
【００８２】
パティキュレートの捕集効率が低下する現象は、排ガス温度が高い高負荷運転が連続して続く際に観察される。排ガス温度が高いことによってディーゼルパティキュレートフィルタに担持した酸化触媒のパティキュレートに対する燃焼活性が向上するために起こる現象である。詳細な結果は示さないが、酸化触媒を担持していないディーゼルパティキュレートフィルタ４のみを排気管中に設置して、パティキュレートが自然燃焼しない程度の高温になるようにディーゼルエンジン１を高負荷で連続運転しても、フィルタにおけるパティキュレートの堆積量は減少しないため、フィルタの捕集効率は低下することもない。
【００８３】
従って、酸化触媒を担持したディーゼルパティキュレートフィルタ４においては、高負荷運転が連続して続き、かつ、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前後差圧が温度毎に設定された許容限界値を下回る場合には、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前段に配置した排ガス流入領域制御手段５を駆動させて、ディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する排ガスの領域を狭めることで、狭めた領域におけるセルに流入するパティキュレートの量が増加し、パティキュレートの堆積速度が増加することで、酸化触媒の燃焼浄化量とバランスさせることができるようになるため、高い捕集効率を維持することができるようになる。
【００８４】
（実施の形態３）
実施の形態１、２と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図４は、本発明の実施の形態３に関する排ガス浄化装置の概略構成を示す図である。
【００８５】
ディーゼルエンジン１から排出される排ガスは、排気管２を通じて酸化触媒ハニカム３に流入し、次いでディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する。酸化触媒ハニカム３の前段と、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の前段とに排ガス流入領域制御手段５が設置されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の排ガス入口付近には温度センサ６が設置されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ４の入口と出口における静圧の差を測定する差圧センサ７が設置されている構造を有した排ガス浄化装置である。
【００８６】
排ガス流入領域制御手段５によって、酸化触媒ハニカム３、およびディーゼルパティキュレートフィルタ４に流入する排ガスの領域を必要に応じてそれぞれを制御することが可能になるため、ディーゼルエンジン１の運転状況に応じた制御をすることで高い捕集効率を維持することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の排ガス浄化装置は、エンジンの運転条件に応じて酸化触媒ハニカム、および／または、ディーゼルパティキュレートフィルタに流入する領域を制御することによってディーゼルエンジン排ガス中のパティキュレートの捕集効率を高くすることができるため非常に有用である。ディーゼル排ガス浄化の対象としては、自動車のみならず建設機械、発電機、フォークリフト、農耕器具、船舶などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１の排ガス浄化装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における排ガス流入領域制御手段の駆動パターンを示す図
【図３】本発明の実施の形態２の排ガス浄化装置を示す図
【図４】本発明の実施の形態３の排ガス浄化装置を示す図
【符号の説明】
【００８９】
１  ディーゼルエンジン
２  排気管
３  酸化触媒ハニカム
４  ディーゼルパティキュレートフィルタ
５  排ガス流入領域制御手段
６  温度センサ
７  差圧センサ
【図１】
2008232101.tif 000003
【図２】
2008232101.tif 000004
【図３】
2008232101.tif 000005
【図４】
2008232101.tif 000006