(57)【要約】【課題】  圧力取り出し配管の内側壁面の温度を上昇して、排気ガスの未燃燃料がタール状になるのを防止しつつ、圧力取り出し配管の内側壁面に付着しないドライな煤状態にして、配管閉塞問題を解決できる排気ガス浄化システムを提供する。【解決手段】  内燃機関１０の排気ガス通路１２にディーゼルパティキュレートフィルタ１３を設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタ１３の排気ガスの圧力を圧力取り出し配管２に設けて測定する排気ガス浄化システム１において、前記圧力取り出し配管２の入口部分２ａを排気ガス通路の内側の排気ガスＧが通過する部分まで突出して設け、該突出した入口部分２ａを前記排気ガス通路を通過する排気ガスＧにより加熱できるように構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス通路にディーゼルパティキュレートフィルタを設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタの排気ガスの圧力を圧力取り出し配管に設けて測定する排気ガス浄化システムにおいて、前記圧力取り出し配管の入口部分を排気ガス通路の内側の排気ガスが通過する部分まで突出して設け、該突出した入口部分を前記排気ガス通路を通過する排気ガスにより加熱できるように構成したことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス通路の圧力を測定する排気ガス浄化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）の排出量は、ＮＯｘ，ＣＯそしてＨＣ等と共に年々規制が強化されてきており、このＰＭをディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ：以下ＤＰＦとする）と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
このＰＭを捕集するＤＰＦにはセラミック製のモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、セラミックや金属を繊維状にした繊維型タイプのフィルタ等があり、これらのＤＰＦを用いた排気ガス浄化システムは、他の排気ガス浄化システムと同様に、内燃機関の排気通路の途中に設置され、内燃機関で発生する排気ガスを浄化して排出している。
【０００４】
これらのＤＰＦ装置に、ＤＰＦの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型のＤＰＦ装置や、触媒付きフィルタに担持させた触媒の作用によってＰＭの燃焼温度を低下させ、排気ガスによってＰＭを焼却する連続再生型のＤＰＦ装置等がある。
【０００５】
この上流側酸化触媒の連続再生型ＤＰＦ装置は、ＮＯ2 （二酸化窒素）によるＰＭの酸化が、排気ガス中の酸素によりＰＭを酸化することにより、低温で行われることを利用したもので、酸化触媒とフィルタとから構成され、この上流側の白金等を担持した酸化触媒により、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）を酸化してＮＯ2 にして、このＮＯ2 で、下流側のフィルタに捕集されたＰＭを酸化してＣＯ2 （二酸化炭素）とし、ＰＭを除去している。
【０００６】
また、触媒付きフィルタの連続再生型ＤＰＦ装置は、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）等の触媒を有する触媒付きフィルタで構成され、低温域（３００℃〜６００℃程度）では、触媒付きフィルタにおける排気ガス中のＯ2 （酸素）を使用した反応（４ＣｅＯ2 ＋Ｃ→２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋ＣＯ2 ，２Ｃｅ2 Ｏ3 ＋Ｏ2 →４ＣｅＯ2 等）によりＰＭを酸化し、ＰＭが排気ガス中のＯ2 で燃焼する温度より高い高温域（６００℃程度以上）では、排気ガス中のＯ2 によりＰＭを酸化している。
【０００７】
そして、この触媒付きフィルタの連続再生型ＤＰＦ装置等でも、上流側に酸化触媒を設けて、排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯの酸化により、これらの大気中への放出を防止しながら、排気ガス温度を上昇させて、ＰＭの酸化除去を促進することが行われている。
【０００８】
しかしながら、これらの連続再生型ＤＰＦにおいても、排気ガス温度が３５０℃以上の時には、このＤＰＦに捕集されたＰＭは連続的に燃焼して浄化され、ＤＰＦは自己再生するが、排気温度が低い場合やＮＯの排出が少ない内燃機関の運転状態、例えば、内燃機関のアイドル運転や低負荷・低速度運転等の低排気温度状態が継続した場合においては、排気ガス温度が低く触媒の温度が低下して活性化しないため、酸化反応が促進されず、また、ＮＯが不足するので、上記の反応が生ぜず、ＰＭを酸化してフィルタを再生できないため、ＰＭのフィルタへの堆積が継続されて、フィルタが目詰まりが進行する。そのため、このフィルタの目詰まりによる排圧上昇の問題が生じる。このフィルタの目詰まりに対して、この目詰まりが所定の目詰まり量を超えた時に排気温度を強制的に昇温させて捕集されているＰＭを強制的に燃焼除去することが考えられている。
【０００９】
このフィルタの目詰まりの検出手段としては、フィルタの前後差圧で検出する方法を用いることが多く、ＤＰＦの上・下流の排気管にそれぞれ圧力導入管を接続し、この圧力導入管の一端側に圧力センサを設けて圧力を測定したり（例えば、特許文献１参照。）、捕集フィルタの上流側と下流側の間に、差圧検出器（差圧センサ）を設けて差圧を検出したりしている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
また、排気温度の強制的な昇温手段としては、筒内（シリンダ内）噴射における噴射制御による方法や排気管内への直接燃料噴射における燃料制御による方法がある。この筒内噴射制御は、排気温度がＤＰＦの上流に設けた酸化触媒又はＤＰＦのフィルタに担持された酸化触媒の活性温度よりも低い場合に、マルチ噴射（多段噴射）を行って排気ガスを昇温し、その活性温度よりも上昇したらポスト噴射（後噴射）を行って、排気ガス中の燃料を酸化触媒で燃焼して排気ガスをＤＰＦに捕集されたＰＭが燃焼する温度以上に昇温して、ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生させる。
【００１１】
通常、これらの連続再生型ＤＰＦでは、このＰＭの蓄積量が予め設定したＰＭの蓄積限界値に到達した時に、自動的に、内燃機関の運転状態を強制再生モード運転に変更して排気温度を強制的に上昇させたり、ＮＯやＮＯ2 の量を増加させたりして、フィルタに捕集されたＰＭを酸化して除去して再生処理を行っている。
【００１２】
しかしながら、従来の圧力測定用配管では、ＤＰＦのケースに開口した孔から圧力センサまでの間を一定の太さの配管とゴムホースで繋いでいるが、図４に示すように、エンジンのポスト噴射等による未燃燃料を含む排気ガスＧが、圧力取り出し配管２Ｘ内に侵入し、この侵入した排気ガスＧ中の未燃燃料がタール状になって、排気ガス通路の外側に配置される温度の低い配管２Ｘの内側壁面に付着して、最悪の場合は、圧力取り出し配管２Ｘの入口部分がこのタール状の未燃燃料Ｆにより閉塞に至り、圧力を計測できなくなるという問題がある。
【００１３】
この排気ガスの圧力取り出し配管内への侵入は、エンジンの運転により、ＤＰＦのケース内の圧力が上昇すると、この圧力により圧力取り出し配管内の空気が圧縮されるので、その分の排気ガスが圧力取り出し配管の入口部分に入り、発生する。
【特許文献１】特開平６−５０１３０号公報  （図１）
【特許文献２】特開平５−１２５９２７号公報  （図１，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上記の問題を解決するためになされたものであり、圧力取り出し配管の内側壁面の温度を上昇して、排気ガスの未燃燃料がタール状になるのを防止しつつ、圧力取り出し配管の内側壁面に付着しないドライな煤状態にして、配管閉塞問題を解決できる排気ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気ガス通路にディーゼルパティキュレートフィルタを設け、該ディーゼルパティキュレートフィルタの排気ガスの圧力を圧力取り出し配管に設けて測定する排気ガス浄化システムにおいて、前記圧力取り出し配管の入口部分を排気ガス通路の内側の排気ガスが通過する部分まで突出して設け、該突出した入口部分を前記排気ガス通路を通過する排気ガスにより加熱できるように構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の排気ガス浄化システムによれば、圧力取り出し配管を排気ガス通路の内側まで突出し、この突出された配管の入口部分が排気ガスによって加熱されることにより、入口部分の内側壁面温度を上昇できるので、ポスト噴射等による未燃燃料を含む排気ガスが入口部分内に侵入しても、排気ガスの未燃燃料がタール状にならず、ドライな煤状態となり、入口部分の配管内壁面に付かなくなり、圧力取り出し配管が閉塞に至らないようにすることができる。
【００１７】
特に、この圧力測定用配管を用いた排気ガス浄化システムにおいては、ＤＰＦ再生の開始判断においてＤＰＦの排気ガスの圧力測定が非常に重要であり、しかも、ＤＰＦ再生のための制御時にポスト噴射等により排気ガス中に未燃燃料が多く含まれる状況が頻繁に発生するので、この圧力測定用配管の構成を採用すると効果が著しく大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムについて、酸化触媒と触媒付きフィルタの組合せで構成される連続再生型ＤＰＦ装置を備えた排気ガス浄化システムを例にして、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に、この実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１は、ディーゼルエンジン１０の排気マニホールド１１に接続する排気通路１２に連続再生型ＤＰＦ１３を設けて構成されている。この連続再生型ＤＰＦ１３は、上流側に酸化触媒１３ａを下流側に触媒付きフィルタ１３ｂをケース１３ｃ内に有して構成される。
【００２０】
この酸化触媒１３ａは、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ１３ｂは、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。
【００２１】
そして、触媒付きフィルタ１３ｂに、モノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタを採用した場合には、排気ガスＧ中のＰＭ（粒子状物質）は多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）され、繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無機繊維でＰＭを捕集する。
【００２２】
そして、触媒付きフィルタ１３ｂのＰＭの堆積量を推定するために、連続再生型ＤＰＦ１３の前後に接続された圧力取り出し配管２に差圧センサ２１が設けられる。また、触媒付きフィルタ１３ｂの再生制御用に、酸化触媒１３ａと触媒付きフィルタ１３ｂの上流側、中間及び下流側に、それぞれ、酸化触媒入口排気温度センサ２２、フィルタ入口排気温度センサ２３が設けられる。
【００２３】
これらのセンサの出力値は、エンジン１０の運転の全般的な制御を行うと共に、連続再生型ＤＰＦ１３の再生制御も行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）３０に入力され、この制御装置３０から出力される制御信号により、エンジン１０の燃料噴射装置（噴射ノズル）１４や、吸気マニホールド１５への吸気量を調整する吸気絞り弁１６や、図示しないＥＧＲ通路にＥＧＲクーラと共に設けられたＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ等が制御される。
【００２４】
この燃料噴射装置１４は燃料ポンプ（図示しない）で昇圧された高圧の燃料を一時的に貯えるコモンレール噴射システム（図示しない）に接続されており、制御装置３０には、エンジンの運転のために、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）３１からのアクセル開度、回転数センサ３２からのエンジン回転数等の情報の他、車両速度、冷却水温度等の情報も入力される。
【００２５】
そして、本発明においては、触媒付きフィルタ１３ｂのＰＭの堆積量を推定するための差圧センサ２１が設けられる圧力測定用配管の構造は、次のように構成される。
【００２６】
図２に示すように、連続再生型ＤＰＦ１３の前後に接続された圧力取り出し配管２を設けて差圧センサ２１に接続して、連続再生型ＤＰＦ１３のケース１３ｃ内の排気ガス通路の圧力を測定するが、圧力取り出し配管２の入口部分２ａを排気ガス通路の内側の排気ガスＧが通過する部分まで突出して設ける。そして、この突出した入口部分２ａの排気ガス側の開口部は、排気ガスＧの動圧を拾わないように形成する。つまり、入口部分２ａが排気ガスＧの流れの方向に略垂直になるように形成する。この構成により、突出した入口部分２ａを排気ガス通路を通過する排気ガスＧにより加熱する。
【００２７】
言い換えれば、連続再生型ＤＰＦ１３のケース１３ｃの内側まで圧力取り出し配管２を突出して設け、この突出した入口部分２ａを排気ガスＧによって加熱されるヒートスポットとすることで、配管の温度を上昇させる。この排気ガスＧによる配管に対する加熱効果を向上させるために、圧力取り出し配管２の少なくとも入口部分２ａを熱伝導率の高い材料で形成する。また、必要に応じて、入口部分２ａに伝熱面積を増やすためのフィン等を付加してもよい。
【００２８】
この構成により、連続再生型ＤＰＦ１３のケース１３ｃ内の圧力増加分だけ、圧力取り出し配管２中の空気が圧縮されることにより、ポスト噴射等による未燃燃料を含む排気ガスＧが圧力取り出し配管２内に侵入しても、入口部分２ａが排気ガスＧにより温められ、配管２の内側の温度が、排気ガスＧ中の未燃燃料がタール状にならず、完全にドライな煤になる温度以上になるので、未燃燃料がタール状になって配管２の内側に付着することが無くなり、配管２が閉塞に至ることを防止できる。
【００２９】
なお、圧力取り出し配管２は一端側に差圧センサ２１が設けられており、排気ガスＧはこの圧力取り出し配管２内を通過しないので、排気ガスＧの出入りする部分は、圧力取り出し配管２の入口部分２ａに限られるので、この部分のみ加熱されていれば、未燃燃料の付着を防止できることになる。
【００３０】
そして、連続再生型ＤＰＦ１３の前方では、未燃燃料が排気ガスＧ中に含まれる状況が多いが、連続再生型ＤＰＦ１３の後方では、排気ガスＧの未燃燃料は酸化触媒１３ａにより消費されるので、未燃燃料が排気ガスＧ中に含まれる状況が少ないので、図１に示すような連続再生型ＤＰＦ１３の前後の両方でなく、連続再生型ＤＰＦ１３の前方のみ、図２に示すように、圧力取り出し配管２の入口部分２ａをケース１３ｃの内側の排気ガスＧが通過する部分まで突出して設け、連続再生型ＤＰＦ１３の後方では、図４に示すように、圧力取り出し配管２の入口部分２ａをケース１３ｃの内壁から突出せずに形成してもよい。
【００３１】
上記の説明では、排気ガス浄化システムにおける連続再生型ＤＰＦ装置として、フィルタに触媒を担持させると共にこのフィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ＤＰＦ装置を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィルタのみのＤＰＦ装置、フィルタに酸化触媒を担持させた連続再生型ＤＰＦ装置、フィルタの上流側に酸化触媒を設けた連続再生型ＤＰＦ装置等の他のタイプのＤＰＦ装置や連続再生型ＤＰＦ装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムのシステム構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の圧力測定用配管の構造を示す図である。
【図３】従来技術の圧力測定用配管の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    排気ガス浄化システム
２    圧力取り出し配管
２ａ  圧力取り出し配管の入口部分
１０    ディーゼルエンジン
１３    連続再生型ＤＰＦ装置
１３ａ  酸化触媒
１３ｂ  触媒付きフィルタ
２１    差圧センサ
３０    制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
2005256626.tif 000003
【図２】
2005256626.tif 000004
【図３】
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