(57)【要約】【課題】ポスト噴射等によるＤＰＦ再生時間を短縮でき、燃費悪化を抑制できる排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路２に設けられ燃料の未燃成分が供給されたとき発熱する酸化触媒３と、酸化触媒３の下流側の排気通路２に設けられ排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に酸化触媒３からの熱で粒子状物質を燃焼して再生されるＤＰＦ４とを備えた排気浄化装置１において、ＤＰＦ４が、排気ガスの流れ方向に延びる複数の格子穴５を有し、これら格子穴５の上流端９と下流端１０が互い違いに目封じされると共に、外周領域７に流入した排気ガスを中央領域６に導くべく外周領域７の格子穴５の下流端１０が一様に目封じされるものとした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ燃料の未燃成分が供給されたとき発熱する酸化触媒と、該酸化触媒の下流側の排気通路に設けられ排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に前記酸化触媒からの熱で前記粒子状物質を燃焼して再生されるＤＰＦとを備えた排気浄化装置において、前記ＤＰＦが、排気ガスの流れ方向に延びる複数の格子穴を有し、これら格子穴の上流端と下流端が互い違いに目封じされると共に、外周領域に流入した排気ガスを中央領域に導くべく外周領域の格子穴の下流端が一様に目封じされたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記ＤＰＦは、上流部より下流部の断面積を小さくされ、前記外周領域が前記下流部より外周側の上流部に形成された請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記下流部は、外周を保温材で覆われた請求項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、ディーゼルエンジン等の内燃機関からの排気ガスを浄化する酸化触媒（ＤＯＣ）及びＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）を備えた排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ＤＰＦ４０は円柱形状で交互に目封じが入ったハニカム構造となっておりエンジンから排出される粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を捕集する。捕集した粒子状物質は連続再生により燃焼するか、一定量の粒子状物質を捕集した後にポスト噴射又は遅延噴射等にてＤＰＦ温度を上げて燃焼させる再生処理が行われる。この工程を繰り返し、大気中に粒子状物質を排出させない仕組みになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、主に都市部などの人口密集地で稼働しているトラックは、頻繁なエンジンのオン／オフやアイドリング状態、速度が上がらない状態での運転が多くなる。結果、ＤＰＦ４０内部の温度が上がらないために連続再生が期待できず、粒子状物質が短時間で捕集リミットまで堆積してしまう。堆積した粒子状物質はポスト噴射等による再生で除去するが、ポスト噴射時又は遅延噴射時のＤＰＦ内部温度は、ＤＰＦ中心部分と外側での温度差が大きいために、図１１及び図１２に示すように、温度上昇にむらが発生する。この温度むらにより温度上昇が遅い箇所は粒子状物質が燃焼しにくくなるために再生時間が増加し、燃費の悪化につながる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ポスト噴射等によるＤＰＦ再生時間を短縮でき、燃費悪化を抑制できる排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ燃料の未燃成分が供給されたとき発熱する酸化触媒と、該酸化触媒の下流側の排気通路に設けられ排気ガス中の粒子状物質を捕集すると共に前記酸化触媒からの熱で前記粒子状物質を燃焼して再生されるＤＰＦとを備えた排気浄化装置において、前記ＤＰＦが、排気ガスの流れ方向に延びる複数の格子穴を有し、これら格子穴の上流端と下流端が互い違いに目封じされると共に、外周領域に流入した排気ガスを中央領域に導くべく外周領域の格子穴の下流端が一様に目封じされたものである。
【０００７】
前記ＤＰＦは、上流部より下流部の断面積を小さくされ、前記外周領域が前記下流部より外周側の上流部に形成されてもよい。
【０００８】
前記下流部は、外周を保温材で覆われるとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ポスト噴射等によるＤＰＦ再生時間を短縮でき、燃費悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明に係るＤＰＦの斜視概略図である。
【図２】図２は図１の入口側の端面図である。
【図３】図３は図２の出口側の端面図である。
【図４】図４は図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】図５は他の実施の形態を示すＤＰＦの斜視概略図である。
【図６】図６は図５の入口側の端面図である。
【図７】図７は図５の出口側の端面図である。
【図８】図８は図５のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図９】図９は図６のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は従来のＤＰＦの斜視概略図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の側断面図である。
【図１１】図１１はＤＰＦの温度測定箇所を示すＤＰＦの概略側面図である。
【図１２】図１２はポスト噴射時のＤＰＦ温度の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すように、排気浄化装置１は、内燃機関たるディーゼルエンジン（図示せず）の排気通路２に設けられ排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素を酸化反応により無害化するための酸化触媒（ＤＯＣ）３と、酸化触媒３の下流側の排気通路２に設けられ排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ４とを備える。酸化触媒３は、ポスト噴射等により燃料の未燃成分が供給されたとき酸化反応により発熱する。
【００１２】
図１及び図４に示すように、ＤＰＦ４は、排気ガスの流れ方向に延びる円柱状に形成されると共に、排気ガスの流れ方向に延びる複数の格子穴５を有するハニカム状に形成されている。格子穴５は、後述する下流端の外周領域７を除き、上流端９と下流端１０が互い違いに目封じされている。すなわち、外周領域７以外で隣接する格子穴５の上流端９と下流端１０が交互に目封じされている。図２に示すように、ＤＰＦの上流端は、開口された格子穴５と目封じされた格子穴５とが市松模様のように縦方向に交互に、かつ、横方向に交互に配置されている（図中黒塗り部分が目封じされた格子穴５）。図３及び図４に示すように、ＤＰＦ４の下流端は、中央領域６と外周領域７とで目封じの配置が異なる。中央領域６に位置する格子穴５の下流端１０は、開口された格子穴５と目封じされた格子穴５とが市松模様のように縦方向に交互に、かつ、横方向に交互に配置されており、外周領域７の格子穴５の下流端１０は、外周領域７に流入した排気ガスを中央領域６に導くべく一様に目封じされている。これにより、ＤＰＦ４の下流側かつ外周領域７の再生が不完全であっても外周領域７の格子穴５から排気ガスが排出されるのを防止できるようになっている。図４に示すように、格子穴５間に形成される仕切壁８は、排気ガスを通過させると共に粒子状物質を捕集する多孔質に形成されている。また、ＤＰＦ４は、捕集した粒子状物質が酸化触媒からの熱で燃焼することで再生されるようになっている。
【００１３】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００１４】
ディーゼルエンジンからの排気ガスは、酸化触媒３を通過したのち、ＤＰＦ４の開口した格子穴５内に流入する。中央領域６の格子穴５内に流入した排気ガスは、格子穴５間の仕切壁８を通過して隣接する格子穴５内に入り、この格子穴５の下流端１０の開口から排出される。このとき排気ガス中の粒子状物質は、仕切壁８に捕集される。また、外周領域７の格子穴５内に流入した排気ガスは、中央領域６側の仕切壁８を通過して隣接する格子穴５に入る。この隣接する格子穴５が、中央領域６の格子穴５である場合、排気ガスは下流端１０の開口から排出され、外周領域７の格子穴５である場合、中央領域６の格子穴５に到達するまで順次仕切壁８を通過し、中央領域６の格子穴５の下流端１０の開口から排出される。
【００１５】
ＤＰＦ４に粒子状物質が堆積したら、ＤＰＦ４の再生処理が行われる。再生処理は、ポスト噴射等により酸化触媒３に燃料の未燃成分を供給することで行われる。酸化触媒３に燃料の未燃成分が供給されると、酸化触媒３での酸化反応が活発となり、酸化熱がＤＰＦ４の温度を上昇させる。このとき、ＤＰＦ４の上流側の格子穴５には直接的に熱気が流入し、中央領域６の格子穴５には集中的に熱気が流れ、ＤＰＦ４の上流側及び中央領域６が速やかに温度上昇する。ＤＰＦ４の上流側及び中央領域６に捕集された粒子状物質が十分燃焼したらポスト噴射等は停止され、再生処理は終了する。このとき、ＤＰＦ４の下流側の外周領域７は、格子穴５が一様に目封じされているため熱風の流れが緩慢であると共に、上流側から徐々に伝熱されるため温度上昇が遅く、ＤＰＦ４の下流側の外周領域７に捕集された粒子状物質の燃焼は不十分になりやすいが、外周領域７の格子穴５は下流端１０が目封じされているため、外周領域７の格子穴５から下流に粒子状物質が排出されることはない。
【００１６】
このように、外周領域７の格子穴５の下流端が一様に目封じされるものとしたため、ＤＰＦ４の下流側の外周領域７の再生を待たずに再生処理を終了でき、再生時間を短縮でき、燃費悪化を抑制できる。
【００１７】
次に他の実施の形態について述べる。なお、上述と同様の構成については同符号を付し説明を省略する。
【００１８】
図５に示すように、排気浄化装置２０は、酸化触媒３と、酸化触媒３の下流側の排気通路２に設けられたＤＰＦ２１とを備える。
【００１９】
図５及び図９に示すように、ＤＰＦ２１は、上流側に配置された第一ハニカム体２２と、下流側に配置された第二ハニカム体２３とを備える。第一ハニカム体２２と第二ハニカム体２３は、それぞれ排気ガスの流れ方向に延びる円柱状に形成されると共に、排気ガスの流れ方向に延びる格子穴２４、２５を複数有するハニカム状に形成されている。第二ハニカム体２３は第一ハニカム体２２より断面積を小さく（細く）形成されている。また、第二ハニカム体２３は、第一ハニカム体２２の下流端２６に、第二ハニカム体２３の格子穴２５がそれぞれ第一ハニカム体２２の格子穴２４と一対一に接続されるように設けられている。これにより、ＤＰＦ２１は、上流部（第一ハニカム体２２）より下流部（第二ハニカム体２３）の断面積を小さくされ、ＤＰＦ２１の上流部には、下流部に接続される中央領域２７が形成されると共に、下流部より外周側の外周領域２８が形成されるようになっている。第一ハニカム体２２の格子穴２４の上流端２９と第二ハニカム体２３の格子穴２５の下流端３０とは互い違いに目封じされている。図６に示すように、第一ハニカム体２２の上流端は、開口された格子穴２４と目封じされた格子穴２４とが市松模様のように縦方向に交互に、かつ、横方向に交互に配置されている。図７に示すように、第二ハニカム体２３の下流端は、開口された格子穴２５と目封じされた格子穴２５とが市松模様のように縦方向に交互に、かつ、横方向に交互に配置されている。図８に示すように、第二ハニカム体２３より外周側に位置される第一ハニカム体２２の格子穴２５の下流端３０は、一様に目封じされている。これにより、第一ハニカム体２２は、格子穴２４内に入った排気ガスを全て第二ハニカム体２３の格子穴２５に導くようになっている。格子穴２４間又は格子穴２５間に形成される仕切壁３１は、排気ガスを通過させると共に粒子状物質を捕集する多孔質に形成されている。また、ＤＰＦ２１は、図１に示すＤＰＦ４と略同じ長さに形成されており、第一ハニカム体２２と第二ハニカム体２３は略同じ長さに形成されている。図５に示すように、第二ハニカム体２３は、外周を保温材たる耐熱マット３２で覆われている。
【００２０】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２１】
第一ハニカム体２２の中央領域２７の格子穴２４内に流入した排気ガスは、第一ハニカム体２２の格子穴２４間の仕切壁３１を通過して隣接する格子穴２４内に入り、第二ハニカム体２３の格子穴２５の下流端３０の開口から排出される。このとき排気ガス中の粒子状物質は、仕切壁３１に捕集される。また、外周領域２８の格子穴２４内に流入した排気ガスは、中央領域２７側の仕切壁３１を通過して隣接する格子穴２４に入る。この隣接する格子穴２４が、中央領域２７の格子穴２４である場合、排気ガスは第二ハニカム体２３の格子穴２５の下流端３０の開口から排出され、外周領域２８の格子穴２４である場合、中央領域２７の格子穴２４に到達するまで順次仕切壁３１を通過し、第二ハニカム体２３の格子穴２５の開口から排出される。
【００２２】
ＤＰＦ２１を再生すべく酸化触媒３に燃料の未燃成分が供給されると、酸化触媒３からの酸化熱でＤＰＦ２１の温度が上昇する。このとき、ＤＰＦ２１の第一ハニカム体２２の格子穴２４内には直接的に熱気が流入し、第一ハニカム体２２の格子穴２４内に流入した排気ガスは全て第二ハニカム体２３の格子穴２５に流れ、第一ハニカム体２２より断面積の小さな第二ハニカム体２３は温度上昇が遅い部分を有しないため、ＤＰＦ２１は全体的に速やかに温度上昇する。ＤＰＦ２１に捕集された粒子状物質が十分燃焼したらポスト噴射等は停止され、再生処理は終了する。
【００２３】
このように、ＤＰＦ２１は、第一ハニカム体（上流部）２２より第二ハニカム体（下流部）２３の断面積を小さくされ、格子穴２４の後端が一様に目封じされる外周領域２８が第二ハニカム体２３より外周の第一ハニカム体２２に形成されるものとしたため、ＤＰＦ２１全体の温度を短時間で上昇させることができ、ポスト噴射等によるＤＰＦ再生時間を短縮でき、燃費悪化を抑制できる。
【００２４】
また、第二ハニカム体２３は、外周を保温材たる耐熱マット３２で覆われるものとしたため、第二ハニカム体２３から熱が逃げるのを抑えることができ、ポスト噴射等によるＤＰＦ再生時間をさらに短縮できる。
【符号の説明】
【００２５】
１  排気浄化装置
２  排気通路
３  酸化触媒
４  ＤＰＦ
５  格子穴
６  中央領域
７  外周領域
９  上流端
１０  下流端
２０  排気浄化装置
２１  ＤＰＦ
２２  第一ハニカム体（上流部）
２３  第二ハニカム体（下流部）
２４  格子穴
２８  外周領域
３２  耐熱マット（保温材）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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