(57)【要約】【課題】触媒の異常燃焼を防止する排気浄化装置を提供する。【解決手段】  ディーゼルエンジンの排気マニフォールドに接続する排気管２と、前記排気管に接続され、排気管から排気が流入し、排気中の粒子状物質を捕集し、触媒６の化学反応により粒子状物質を除去する排気浄化装置３と、からなる排気浄化システムにおいて、前記排気浄化装置３は、前記粒子状物質を除去する触媒６と、触媒の上流に設置され、排気の流れを拡散する拡散部材５、７と、からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気マニフォールドに接続する排気管と、
前記排気管に接続され、排気管から排気が流入し、排気中の粒子状物質を捕集し、触媒の化学反応により粒子状物質を除去する排気浄化装置と、
からなる排気浄化システムにおいて、
前記排気浄化装置は、
前記粒子状物質を除去する触媒と、
前記触媒の上流に設置され、排気の流れを拡散する拡散部材と、
からなることを特徴とする排気浄化システム。
【請求項２】
前記拡散部材は、所定の容積を有する空間部と前記触媒と前記空間部とを接続する複数の管状部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化装置の空間部の所定容積は、前記排気管から流入した排気の圧力が前記空間部の径方向で同一となる容積であることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項４】
前記触媒と前記管状部材との間に第２空間部を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の排気浄化システム。
【請求項５】
前記第２空間部の所定容積は、前記管状部材から流出した排気が前記触媒に均一に供給されるために必要な容積であることを特徴とする請求項４に記載の排気浄化システム。
【請求項６】
前記管状部材は、互いに接するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の排気浄化システム。
【請求項７】
前記管状部材の周囲を覆う断熱材を備えたことを特徴とする請求項２または６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
前記拡散部材が、前記排気浄化装置の入口近傍の前記排気管内に設置した調整板であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化システム。
【請求項９】
前記調整板は、前記排気浄化装置の入口近傍で、かつ排気の流速が速い位置に設置したことを特徴とする請求項８に記載の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記調整板の設置位置は、前記ディーゼルエンジンの回転速度、吸入空気量及びアクセルペダル開度に応じて設定されることを特徴とする請求項８または９に記載の排気浄化システム。
【請求項１１】
前記調整板を前記排気管の軸方向に移動する移動手段と、
前記触媒の中央部の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記触媒の外周部の温度を検出する第２温度検出手段と、
検出された触媒中央部の温度と触媒外周部の温度の差を検出する手段と、
検出された温度差が所定温度範囲にあるかどうかを判定する手段と、
前記温度差が所定温度範囲にない場合に、前記温度差に応じて前記調整板の位置を前記温度差が所定温度範囲となるように前記移動手段をフィードバック制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一つに記載の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を除去処理するための排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジン車の排気中に含まれるＰＭの有望な低減手段のひとつとして、排気浄化システムの開発が注目されている。排気浄化装置の一例として、エンジンの排気通路に配置され、第１の排気浄化装置に加えて、バイパス排気通路に第２の排気浄化装置を設け、排気温度が所定の温度領域よりも低温領域にある場合には、排気温度を昇温すると共に、排気を第２の排気浄化装置を通過させてから、第１の排気浄化装置を通過させて、ＰＭとＮＯｘを効率よく浄化する技術がある。
【特許文献１】特開２００３−１８４５４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術においては、排気マニフォールドに接続される排気管が各触媒の中央部に接続されているため、排気が触媒の中央部に集中的に供給され、異常燃焼による触媒中央部の高温化を生じやすくしている。
【０００４】
この発明は、触媒中央部での異常燃焼を防止する排気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】
【０００５】
第１の発明は、
ディーゼルエンジンの排気マニフォールドに接続する排気管と、
前記排気管に接続され、排気管から排気が流入し、排気中の粒子状物質を捕集し、触媒の化学反応により粒子状物質を除去する排気浄化装置と、
からなる排気浄化システムにおいて、
前記排気浄化装置は、
前記粒子状物質を除去する触媒と、
前記触媒の上流に設置され、排気の流れを拡散する拡散部材と、
からなることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記拡散部材が、所定の容積を有する空間部と前記触媒と前記空間部とを接続する複数の管状部材とを備える。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明において、前記排気浄化装置の空間部の所定容積が、前記排気管から流入した排気の圧力が前記空間部の径方向で同一となる容積である。
【０００８】
第４の発明は、第２または第３の発明において、前記触媒と前記管状部材との間に第２空間部を設ける。
【０００９】
第５の発明は、第４の発明において、前記第２空間部の所定容積が、前記管状部材から流出した排気が前記触媒に均一に供給されるために必要な容積である。
【００１０】
第６の発明は、第２の発明において、前記管状部材が、互いに接するように構成される。
【００１１】
第７の発明は、第２または６の発明において、前記管状部材の周囲を覆う断熱材を備える。
【００１２】
第８の発明は、
前記拡散部材が、前記排気浄化装置の入口近傍の前記排気管内に設置される調整板である。
【００１３】
第９の発明は、第８の発明において、前記調整板が、前記排気浄化装置の入口近傍で、かつ排気の流速が速い位置に設置される。
【００１４】
第１０の発明は、第８または第９の発明において、前記調整板の設置位置が、前記ディーゼルエンジンの回転速度、吸入空気量及びアクセルペダル開度に応じて設定される。
【００１５】
第１１の発明は、第８から第１０の発明のうちいずれか一つの発明において、
前記調整板を前記排気管の軸方向に移動する移動手段と、
前記触媒の中央部の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記触媒の外周部の温度を検出する第２温度検出手段と、
検出された触媒中央部の温度と触媒外周部の温度の差を検出する手段と、
検出された温度差が所定温度範囲にあるかどうかを判定する手段と、
前記温度差が所定温度範囲にない場合に、前記温度差に応じて前記調整板の位置を前記温度差が所定温度範囲となるように前記移動手段をフィードバック制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明は、排気浄化装置が、触媒と、触媒の上流に設置され、排気の流れを拡散する拡散部材とを備えたので、空間部で排気の圧力を均一にして、排気管から流入する排気を触媒に均等に供給することができ、触媒の浄化作用を効率よく活用することができるとともに、触媒の異常燃焼を防止することができる。
【００１７】
第２の発明は、前記拡散部材が、所定の容積を有する空間部と前記触媒と前記空間部とを接続する複数の管状部材とを備えたため、排気を触媒に均等に供給することができる。
【００１８】
第３の発明は、排気浄化装置の空間部の所定容積が、前記排気管から流入した排気の圧力が空間部の径方向で同一となる容積であるため、触媒に供給される排気流量を触媒に均等に供給すあることができる。
【００１９】
第４の発明は、触媒と管状部材との間に第２空間部を設けたので、触媒の供給される排気を一層均等にして供給することができる。
【００２０】
第５の発明は、第２空間部の所定容積が、管状部材から流出した排気を触媒に均一に供給するために必要な容積であるため、触媒の供給される排気を一層均等にして供給することができる。
【００２１】
第６の発明は、管状部材が互いに接するように構成したため、排気を触媒に均等に供給することができる。
【００２２】
第７の発明は、管状部材の周囲を覆う断熱材を備えたので、管状部材からの放熱を抑制することができる。
【００２３】
第８の発明においては、排気管から触媒に流入する排気を調整板で拡散するため、触媒に排気を均等に供給することができ、触媒の浄化作用を効率よく活用することができるとともに、触媒の異常燃焼を防止することができる。
【００２４】
第９の発明においては、調整板を前記排気浄化装置の入口近傍で、かつ排気の流速が速い位置に設置したので、排気の拡散を十分に行うことができ、触媒の浄化効率を向上できる。
【００２５】
第１０の発明は、調整板の設置位置が、ディーゼルエンジンの回転速度、吸入空気量及びアクセルペダル開度に応じて設定されるため、排気を拡散する調整板の位置を最適化することができる。
【００２６】
第１１の発明は、触媒の外周部の温度を中央部の温度とを検出し、検出した温度の差から調整板の位置をフィードバック制御するため、調整板の位置を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１において排気浄化システム１は、ディーゼルエンジンの排気マニフォールドに接続する排気管２と、排気管２を流通する排気を浄化する排気浄化装置３とを備えている。
【００２８】
図に示すように排気浄化装置２は、所定容積を備えた空間であるタンク部５と、その下流に設置された触媒部６と、タンク部５と触媒部とを連通する複数のパイプ材７とから構成される。ここで排気管２の内径は、タンク部５の内径より小径に形成され、タンク部５と触媒部６の内径は同じ径として構成する。パイプ材７は、触媒部６上流側の面６ａに対して均等に開口するように配設される。ここでタンク部５の有する所定容積は、排気管２から流入した排気の圧力が、タンク部５の径方向において均一となるために必要な容積である。
【００２９】
このように構成され、排気管２からタンク部５に流入した排気は、容積の大きなタンク部５内で圧力脈動を抑制され、タンク部５下流側で排気圧力は径方向で均一となる。タンク部５内で圧力が均一となった排気は、複数のパイプ材７を通じて触媒部６に導入される。このとき各パイプ材７から供給される排気の圧力は均一であるため、触媒部６に流入する排気の流量は全体に渡り一定となる。
【００３０】
したがって、本実施形態においては、排気管２から流入してきた排気をタンク部５に導入して、径方向での排気の圧力分布を均一にし、この均一圧の排気を複数のパイプ材を通じて触媒部６に供給することができるため、触媒部６での部分的な異常燃焼を防止でき、また排気を均一に触媒全体に供給することで触媒の浄化効率を向上することができる。
【００３１】
なお、パイプ材７の吹き出し口７ａから触媒部６までに所定の空間８を設けることで、触媒部６に供給される排気の流量をより均一とすることができる。また、パイプ材７を断熱材等により周囲を覆うことにより、パイプ材７からの放熱が抑制される。さらに各パイプ材７を密着させて構成することで、より均一に排気を触媒部６に供給することができる。
【００３２】
図２は、第２の実施形態の構成を示しており、この実施形態は、排気管２の内壁に排気を拡散する調整板９を設けたことを特徴とし、排気除去装置３は触媒６を収装した従来タイプのものである。
【００３３】
従来の排気浄化装置では、排気管２から流出した排気が、排気浄化装置３内に収装された触媒６の中央部に多く流れ込み、ＰＭの異常燃焼を生じて触媒が劣化する恐れがあった。本実施形態では、排気浄化装置３の入口部３ａ近傍で排気管２の内壁面に調整板９を設置したため、この調整板９により排気の流れを拡散させることで、触媒６に均一に排気を流入することができる。したがって、触媒部６の中央部での異常燃焼を防止できる。
【００３４】
図３は、第３の実施形態の構成を示し、この実施形態は第２の実施形態に類似するが、調整板９の設置方法に特徴を有する。具体的には、排気管２内を流れる排気は、管内を同じ流速で流れているわけではなく、管内の最速の流れは管内を内壁に沿って螺旋状に移動する。そこで、本実施形態の調整板９は、排気浄化装置３の入口部３ａ近傍で、かつ排気の速い流れと交錯するように内壁面に設置する。
【００３５】
このように、排気管２を流れる排気の速い流れと交錯するように調整板９を設置することにより、排気をより一層拡散することができ、触媒６に均一に排気を流入することができ、触媒部６の中央部での異常燃焼を防止できる。
【００３６】
図４は、第４の実施形態の構成を示し、第３の実施形態の構成に類似するが、調整板９を排気管２の軸方向に移動可能とした点が構成上の特徴である。調整板９の移動方法は、特定されるものではなく、ネジやエアシリンダ等を用いて移動させる。また、調整板９の位置を検出する位置センサ１０を設置し、その検出結果をコントローラ１１に出力する。また触媒６には触媒の入口温度を検出するセンサが外周部（Ｓ１〜Ｓ４）と中央部（Ｓ５）とに計５個設置され、その検出結果（Ｔ１〜Ｔ４が外周部の温度、Ｔ５が中央部の温度）もコントローラ１１に出力される。
【００３７】
さらにコントローラ１１には、エンジン回転数Ｎｅとエンジンに供給される空気流量ＱＦ、さらにアクセル開度Ａｃｃが入力される。コントローラ１１はこれら入力値に基づいて調整板９を移動する。
【００３８】
図５はコントローラ１１が実施する調整板９の位置制御のフローチャートである。
【００３９】
まずステップ１（図中のＳ１、以下同様）で、現在の調整板９の位置が所定位置にあるがどうかを位置センサ１０の出力から判定する。判定方法としては、既定の初期値から５ｍｍ内に位置していれば異常無しとしてステップ２に進み、５ｍｍ以上移動していれば異常としてステップ３に進み、異常を運転者等に報知するため、たとえば図示しない異常ランプを点灯する。
【００４０】
異常無しの場合にはステップ２に進み、エンジン回転数Ｎｅ、空気流量ＱＦ、アクセル開度Ａｃｃを読み込み、図６に示すようなマップを用いて調整板９の目標位置を設定する。なお、図中１〜５は調整板９の移動点を示し、図４の移動点に対応する。
【００４１】
続くステップ４では目標移動点に調整板９を移動するため、例えば図示しないアクチュエータに指示信号を出力する。ステップ５では、位置センサ１０の出力を読み込み、調整板９の位置が移動点１〜５の範囲にあるかどうかを判定する。範囲内にあればステップ６に進み、範囲内になければステップ２に戻り調整板９の移動制御を繰り返す。
【００４２】
ステップ６では温度センサＳ１〜Ｓ５の出力を読み込み、温度センサＳ１〜Ｓ４で検出した触媒６の外周部の温度（Ｔ１からＴ４）の平均値Ｔａが温度センサＳ５で検出した触媒６の中央部の温度（Ｔ５）と比較して所定温度範囲にあるかどうかを判定する。具体的には、外周部の平均温度Ｔａが中央部の温度Ｔ５の±２０℃の範囲内にあればよい。温度範囲内にあれば制御を終了し、温度範囲内になければステップ２に戻る。温度範囲内にない場合には、温度差に応じて調整板９の位置を所定範囲内となるようにフィードバック制御してもよい。
【００４３】
したがって、本実施形態では、調整板９の位置を触媒の検出温度に基づいてフィードバック制御するため、より精度よく排気を均等に触媒に流入させ、触媒の温度を均一にすることができる。このため、触媒の浄化性能を一層効率よく活用することができる。
【００４４】
なお、第２から第４の実施形態は、第１の実施形態に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
触媒の異常燃焼を防止できるため、排気浄化装置を備えたディーゼルエンジン車両に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】排気浄化装置の構成を説明する概要図である。
【図２】第２の実施形態の排気浄化装置の構成図である。
【図３】第３の実施形態の排気浄化装置の構成図である。
【図４】第４の実施形態の排気浄化装置の構成図である。
【図５】調整板の移動制御を説明するフローチャートである。
【図６】調整板の移動点を設定するためのマップである。
【符号の説明】
【００４７】
１  排気浄化システム
２  排気管
３  排気浄化装置
５  タンク（空間部）
６  触媒
７  パイプ（管状部材）
８  空間
９  調整板
１０  位置センサ
１１  コントローラ
Ｓ１〜Ｓ５  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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