(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタに温度の低い排気ガスが流通して、酸化触媒の活性下限温度以下にパティキュレートフィルタが温度低下することを防止し得、パティキュレートフィルタの再生を良好に行い得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１における燃料無噴射時に排気ガス９をフィルタケース１２内における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３へ流通させずに迂回させるバイパス手段２３を備える。【選択図】図１
2005133636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気ガスが流通する排気管の途中にパティキュレートフィルタを装備した排気浄化装置において、
内燃機関における燃料無噴射時に排気ガスをパティキュレートフィルタへ流通させずに迂回させるバイパス手段を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
バイパス手段を、パティキュレートフィルタより上流側における排気管途中から分岐してパティキュレートフィルタより下流側における排気管途中に接続されるバイパスラインと、該バイパスラインの排気管からの分岐部に設けられ且つ内燃機関における燃料無噴射時にのみ排気ガスをバイパスラインへ導く切換バルブとから構成した請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
パティキュレートフィルタの直前位置にフロースルー型の酸化触媒を配置した請求項１又は２記載の排気浄化装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気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パティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタの実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
尚、前述の如きパティキュレートフィルタを備えた排気浄化装置を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００３−１５５９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の如きパティキュレートフィルタに担持される酸化触媒には活性温度領域があり、この活性下限温度を下まわるような排気温度の低い運転領域では、パティキュレートが良好に燃焼除去されず、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、酸化触媒が活性化しないためにパティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがあった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、パティキュレートフィルタに温度の低い排気ガスが流通して、酸化触媒の活性下限温度以下にパティキュレートフィルタが温度低下することを防止し得、パティキュレートフィルタの再生を良好に行い得る排気浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内燃機関からの排気ガスが流通する排気管の途中にパティキュレートフィルタを装備した排気浄化装置において、
内燃機関における燃料無噴射時に排気ガスをパティキュレートフィルタへ流通させずに迂回させるバイパス手段を備えたことを特徴とする排気浄化装置にかかるものである。
【００１０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１１】
内燃機関において燃料が噴射されている通常時には、気筒内で燃料の燃焼が行われているため、温度の高い排気ガスが排気管を流れ、パティキュレートフィルタへ流通され、排気ガス中に含まれるパティキュレートはパティキュレートフィルタに捕集され、清浄化された排気ガスが大気へ放出される。
【００１２】
これに対し、内燃機関における燃料無噴射時には、気筒内で燃料の燃焼が行われないため、温度の低い排気ガスが排気管を流れるが、該温度の低い排気ガスは、バイパス手段によりパティキュレートフィルタへ流通されずに迂回させられる形となる。
【００１３】
尚、内燃機関における燃料無噴射時に気筒から排出される排気ガス中には、規制物質は含まれていないため、該排気ガスをパティキュレートフィルタへ流通させずに迂回させて大気へ放出したとしても、何ら問題はない。
【００１４】
この結果、酸化触媒の活性下限温度以下にパティキュレートフィルタが温度低下することが避けられ、パティキュレートが良好に燃焼除去され、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまう心配がなくなる。
【００１５】
前記排気浄化装置においては、バイパス手段を、パティキュレートフィルタより上流側における排気管途中から分岐してパティキュレートフィルタより下流側における排気管途中に接続されるバイパスラインと、該バイパスラインの排気管からの分岐部に設けられ且つ内燃機関における燃料無噴射時にのみ排気ガスをバイパスラインへ導く切換バルブとから構成することができ、このように構成すると、内燃機関における燃料無噴射時には、切換バルブが排気ガスをバイパスラインへ導く側へ切り換えられることから、気筒内で燃料の燃焼が行われないために排気管を流れる温度の低い排気ガスは、バイパスラインへ導かれ、パティキュレートフィルタへ流通せずに迂回して行くこととなる。
【００１６】
又、前記排気浄化装置においては、パティキュレートフィルタの直前位置にフロースルー型の酸化触媒を配置することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタに温度の低い排気ガスが流通して、酸化触媒の活性下限温度以下にパティキュレートフィルタが温度低下することを防止し得、パティキュレートフィルタの再生を良好に行い得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１はターボチャージャ２を装備した内燃機関としてのディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっている。
【００２０】
更に、このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１を介し車外へ排出されるようにしてある。
【００２１】
そして、この排気管１１の途中には、フィルタケース１２が介装されており、該フィルタケース１２内における後段には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１３が収容されており、図２に拡大して示す如く、このパティキュレートフィルタ１３は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路１３ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路１３ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路１３ａを区画する多孔質薄壁１３ｂを透過した排気ガス９のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００２２】
又、フィルタケース１２内におけるパティキュレートフィルタ１３の直前位置には、図３に拡大して示す如きハニカム構造を有するフロースルー型の酸化触媒１４が収容されている。
【００２３】
一方、前記フィルタケース１２の上流側における排気管１１途中からは、図１に示す如く、バイパスライン２１を分岐させて、フィルタケース１２の下流側における排気管１１途中に接続すると共に、該バイパスライン２１の排気管１１からの分岐部には、ディーゼルエンジン１における燃料無噴射時にのみ排気ガス９をバイパスライン２１へ導く切換バルブ２２を設け、これにより、ディーゼルエンジン１における燃料無噴射時に排気ガス９をフィルタケース１２内における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３へ流通させずに迂回させるバイパス手段２３を構成してある。
【００２４】
ここで、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２０は、ディーゼルエンジン１の燃料噴射に関する制御を担うようになっており、ディーゼルエンジン１に燃料が噴射されているか否かについても把握できるため、前記バイパス手段２３の切換バルブ２２の切換操作は、制御装置２０から出力される切換信号２２ａによって行うようにしてある。
【００２５】
尚、前記フィルタケース１２における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３との間には、排気ガス９の温度を触媒床温度の代用値として計測するための温度センサ１５が装備されており、該温度センサ１５の温度信号１５ａが制御装置２０に対し入力されるようになっている。
【００２６】
又、前記制御装置２０からは、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ１６（負荷センサ）からのアクセル開度信号１６ａと、ディーゼルエンジン１の機関回転数を検出する回転センサ１７からの回転数信号１７ａとに基づき、ディーゼルエンジン１の各気筒８に燃料を噴射する燃料噴射装置１８に向け燃料噴射信号１８ａが出力されるようになっている。
【００２７】
更に又、前記燃料噴射装置１８は、各気筒８毎に装備される複数のインジェクタ１９により構成されており、これら各インジェクタ１９の電磁弁が前記燃料噴射信号１８ａにより適宜に開弁制御されて燃料の噴射タイミング（開弁時期）及び噴射量（開弁時間）が適切に制御されるようになっている。
【００２８】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２９】
ディーゼルエンジン１において燃料噴射装置１８のインジェクタ１９から燃料が噴射されている通常時には、気筒８内で燃料の燃焼が行われているため、温度の高い排気ガス９が排気管１１を流れるが、この時、バイパス手段２３の切換バルブ２２は、制御装置２０から出力される切換信号２２ａにより、図１中、実線で示す如く、排気ガス９をバイパスライン２１ではなくフィルタケース１２内へ導く側へ切り換えられており、前記温度の高い排気ガス９は、フィルタケース１２内へ導かれ、該フィルタケース１２内における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３へ流通され、排気ガス９中に含まれるパティキュレートはパティキュレートフィルタ１３に捕集され、清浄化された排気ガス９が大気へ放出される。
【００３０】
これに対し、ディーゼルエンジン１における燃料無噴射時には、気筒８内で燃料の燃焼が行われないため、温度の低い排気ガス９が排気管１１を流れるが、この時、前記切換バルブ２２は、制御装置２０から出力される切換信号２２ａにより、図１中、仮想線で示す如く、排気ガス９をバイパスライン２１へ導く側へ切り換えられることから、前記温度の低い排気ガス９は、バイパスライン２１へ導かれ、フィルタケース１２内における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３へ流通されずに迂回させられる形となる。
【００３１】
尚、ディーゼルエンジン１における燃料無噴射時に気筒８から排出される排気ガス９中には、規制物質は含まれていないため、該排気ガス９をフィルタケース１２内における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３へ流通させずに迂回させて大気へ放出したとしても、何ら問題はない。
【００３２】
この結果、酸化触媒１４の活性下限温度以下にパティキュレートフィルタ１３が温度低下することが避けられ、パティキュレートが良好に燃焼除去され、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまう心配がなくなる。
【００３３】
こうして、フィルタケース１２内における酸化触媒１４とパティキュレートフィルタ１３に温度の低い排気ガス９が流通して、酸化触媒１４の活性下限温度以下にパティキュレートフィルタ１３が温度低下することを防止し得、パティキュレートフィルタ１３の再生を良好に行い得る。
【００３４】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、排気管の途中にパティキュレートフィルタのみを装備したものにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を実施する形態の一例の概略図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【図３】図１の酸化触媒の詳細を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    ディーゼルエンジン（内燃機関）
９    排気ガス
１１    排気管
１３    パティキュレートフィルタ
１４    酸化触媒
２０    制御装置
２１    バイパスライン
２２    切換バルブ
２２ａ  切換信号
２３    バイパス手段
【図１】
2005133636.tif 000003
【図２】
2005133636.tif 000004
【図３】
2005133636.tif 000005