JP2000038919A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 サルフェートトラップのサルフェート吸着能
力の回復を図る。 【解決手段】 ディーゼルエンジン１の集合排気管８の
途中に、酸化触媒１０ａを収容した触媒コンバータ１０
と、その下流側にサルフェート吸着材（Ｂａ／アルミ
ナ）５０ａを収容したサルフェートトラップ５０を設け
る。サルフェートトラップ５０にサルフェートが所定量
吸着された時に（例えば、エンジン１の運転時間を積算
して判定するなど）、燃料噴射弁３１〜３６から気筒内
に燃料を副噴射し、リッチ空燃比の排気ガスをサルフェ
ートトラップ５０に供給することにより、サルフェート
トラップ５０のサルフェート吸着能力を回復する。
力の回復を図る。 【解決手段】 ディーゼルエンジン１の集合排気管８の
途中に、酸化触媒１０ａを収容した触媒コンバータ１０
と、その下流側にサルフェート吸着材（Ｂａ／アルミ
ナ）５０ａを収容したサルフェートトラップ５０を設け
る。サルフェートトラップ５０にサルフェートが所定量
吸着された時に（例えば、エンジン１の運転時間を積算
して判定するなど）、燃料噴射弁３１〜３６から気筒内
に燃料を副噴射し、リッチ空燃比の排気ガスをサルフェ
ートトラップ５０に供給することにより、サルフェート
トラップ５０のサルフェート吸着能力を回復する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サルフェートの排
出を低減せしめることができる内燃機関の排気浄化装置
に関するものである。
出を低減せしめることができる内燃機関の排気浄化装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関では、
一般に、機関から排出される排気ガス中のＰＭ（Partic
ulate Matter）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、ＮＯx等を浄化するために、酸化触媒やＮＯx触媒
等の触媒を排気通路内に配置することが多い。
一般に、機関から排出される排気ガス中のＰＭ（Partic
ulate Matter）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、ＮＯx等を浄化するために、酸化触媒やＮＯx触媒
等の触媒を排気通路内に配置することが多い。
【０００３】一方、ディーゼルエンジン等の内燃機関の
排気ガス中には、燃料に含まれる硫黄分が燃焼したこと
により生じた二酸化硫黄（ＳＯ2）が含まれており、こ
の排気ガス中のＳＯ2は高温域において前記触媒により
酸化されてＳＯ3を生成する。このＳＯ3は反応性が強い
ためサルフェートとなり、さらに水分と反応して硫酸ミ
スト等のサルフェート粒子となり、環境汚染源となる虞
れがある。
排気ガス中には、燃料に含まれる硫黄分が燃焼したこと
により生じた二酸化硫黄（ＳＯ2）が含まれており、こ
の排気ガス中のＳＯ2は高温域において前記触媒により
酸化されてＳＯ3を生成する。このＳＯ3は反応性が強い
ためサルフェートとなり、さらに水分と反応して硫酸ミ
スト等のサルフェート粒子となり、環境汚染源となる虞
れがある。
【０００４】そこで、特開昭５３−３８８１５号公報に
開示されているように、酸化触媒の下流側にサルフェー
トトラップを配置し、酸化触媒で生成されたＳＯ3をサ
ルフェートトラップで吸着除去する技術が開発されてい
る。
開示されているように、酸化触媒の下流側にサルフェー
トトラップを配置し、酸化触媒で生成されたＳＯ3をサ
ルフェートトラップで吸着除去する技術が開発されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記公報によれば、前
記サルフェートトラップにはサルフェート捕集材とし
て、Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＢａＯ，ＭｇＯ等が使用されて
いるが、これら捕集材のサルフェート吸着能には限界が
あり、所定量のサルフェートを吸着してしまうとそれ以
上は吸着不能となる。前記公報では、このような場合、
サルフェートトラップを新しいものと交換することで対
処しているが、これは大変に面倒であり、交換すること
なくサルフェート吸着能力を回復する技術の開発が望ま
れている。
記サルフェートトラップにはサルフェート捕集材とし
て、Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＢａＯ，ＭｇＯ等が使用されて
いるが、これら捕集材のサルフェート吸着能には限界が
あり、所定量のサルフェートを吸着してしまうとそれ以
上は吸着不能となる。前記公報では、このような場合、
サルフェートトラップを新しいものと交換することで対
処しているが、これは大変に面倒であり、交換すること
なくサルフェート吸着能力を回復する技術の開発が望ま
れている。
【０００６】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、サルフェートトラップに所定量のサルフェート
が吸着された時に排気ガスを還元雰囲気にして、サルフ
ェートトラップに吸着されているサルフェートを還元し
ＳＯ2として脱離することにより、サルフェート吸着能
力の回復を図ることにある。
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、サルフェートトラップに所定量のサルフェート
が吸着された時に排気ガスを還元雰囲気にして、サルフ
ェートトラップに吸着されているサルフェートを還元し
ＳＯ2として脱離することにより、サルフェート吸着能
力の回復を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明は、内燃機
関の排気通路に、酸化能を有する触媒と、この触媒の下
流に配置されサルフェートを吸着するサルフェートトラ
ップと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前
記サルフェートトラップにサルフェートが所定量吸着さ
れた時にサルフェートトラップに流入する排気ガスの空
燃比をリッチにするサルフェートトラップ再生手段を備
えたことを特徴とする。
するために、以下の手段を採用した。本発明は、内燃機
関の排気通路に、酸化能を有する触媒と、この触媒の下
流に配置されサルフェートを吸着するサルフェートトラ
ップと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前
記サルフェートトラップにサルフェートが所定量吸着さ
れた時にサルフェートトラップに流入する排気ガスの空
燃比をリッチにするサルフェートトラップ再生手段を備
えたことを特徴とする。
【０００８】排気ガス中のＳＯ2は、高温域において、
サルフェートトラップの上流側に配置された触媒により
酸化されてＳＯ3となる。このＳＯ3は、サルフェートト
ラップに硫酸塩の形で吸着される。サルフェートトラッ
プに所定量のサルフェートが吸着された時に、サルフェ
ートトラップ再生手段によってサルフェートトラップに
流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、サルフェ
ートトラップに吸着されていた硫酸塩が分解され還元さ
れて、ＳＯ2の形でサルフェートトラップから放出され
る。これにより、サルフェートトラップのサルフェート
吸着能力が回復し、上流側の触媒において生成されるＳ
Ｏ3を再び吸着することができるようになる。
サルフェートトラップの上流側に配置された触媒により
酸化されてＳＯ3となる。このＳＯ3は、サルフェートト
ラップに硫酸塩の形で吸着される。サルフェートトラッ
プに所定量のサルフェートが吸着された時に、サルフェ
ートトラップ再生手段によってサルフェートトラップに
流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、サルフェ
ートトラップに吸着されていた硫酸塩が分解され還元さ
れて、ＳＯ2の形でサルフェートトラップから放出され
る。これにより、サルフェートトラップのサルフェート
吸着能力が回復し、上流側の触媒において生成されるＳ
Ｏ3を再び吸着することができるようになる。
【０００９】本発明における内燃機関としては、ディー
ゼルエンジンやガソリンエンジン等を例示することがで
きる。
ゼルエンジンやガソリンエンジン等を例示することがで
きる。
【００１０】酸化能を有する触媒としては、酸化触媒や
ＮＯx触媒を例示することができ、ＮＯx触媒としては、
選択還元型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒を例示する
ことができる。選択還元型ＮＯx触媒には、ゼオライト
にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼ
オライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が
含まれる。吸蔵還元型ＮＯx触媒とは、例えばアルミナ
を担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウ
ムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ
金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ
土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類か
ら選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属
とが担持されて構成された触媒であり、この吸蔵還元型
ＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときは
ＮＯxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したＮＯxを放出する。
ＮＯx触媒を例示することができ、ＮＯx触媒としては、
選択還元型ＮＯx触媒や吸蔵還元型ＮＯx触媒を例示する
ことができる。選択還元型ＮＯx触媒には、ゼオライト
にＣｕ等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼ
オライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が
含まれる。吸蔵還元型ＮＯx触媒とは、例えばアルミナ
を担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウ
ムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ
金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ
土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類か
ら選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属
とが担持されて構成された触媒であり、この吸蔵還元型
ＮＯx触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンのときは
ＮＯxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
と吸収したＮＯxを放出する。
【００１１】サルフェートトラップは、塩基性の高い元
素（例えば、Ｂａなどのアルカリ土類金属やアルカリ金
属）、あるいはその化合物からなるサルフェート吸着材
を主要構成とすることができる。
素（例えば、Ｂａなどのアルカリ土類金属やアルカリ金
属）、あるいはその化合物からなるサルフェート吸着材
を主要構成とすることができる。
【００１２】サルフェートトラップ再生手段は、サルフ
ェートトラップに流入する排気ガスの空燃比をリッチに
することができれば、その構成は特に限定されるもので
はなく、例えば、内燃機関の気筒内に圧縮上死点近傍で
燃料を主噴射する燃料噴射手段を用いて、内燃機関の吸
気行程または膨張行程または排気行程で気筒内に燃料を
噴射する、いわゆる副噴射によって排気ガスの空燃比を
リッチにしてもよいし、あるいは、サルフェートトラッ
プの上流の排気通路内にＨＣ等の還元剤を添加すること
により、サルフェートトラップに流入する排気ガスの空
燃比をリッチにしてもよい。
ェートトラップに流入する排気ガスの空燃比をリッチに
することができれば、その構成は特に限定されるもので
はなく、例えば、内燃機関の気筒内に圧縮上死点近傍で
燃料を主噴射する燃料噴射手段を用いて、内燃機関の吸
気行程または膨張行程または排気行程で気筒内に燃料を
噴射する、いわゆる副噴射によって排気ガスの空燃比を
リッチにしてもよいし、あるいは、サルフェートトラッ
プの上流の排気通路内にＨＣ等の還元剤を添加すること
により、サルフェートトラップに流入する排気ガスの空
燃比をリッチにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置の一実施の形態を図１及び図２の図面に基い
て説明する。尚、以下に記載する実施の形態は、本発明
に係る排気浄化装置を内燃機関としての車両用ディーゼ
ルエンジンに適用した態様である。
気浄化装置の一実施の形態を図１及び図２の図面に基い
て説明する。尚、以下に記載する実施の形態は、本発明
に係る排気浄化装置を内燃機関としての車両用ディーゼ
ルエンジンに適用した態様である。
【００１４】図１は内燃機関の排気浄化装置の一実施の
形態における全体構成を示す図である。エンジン１は６
気筒ディーゼルエンジンであり、１番気筒（＃１）から
６番気筒（＃６）の各気筒１１，１２，１３，１４，１
５，１６の燃焼室には吸気管２、吸気マニホールド３、
及び吸気マニホールド３から分岐された吸気枝管２１，
２２，，２３，２４，２５，２６を介して新気が導入さ
れる。吸気管２の途中には、ターボチャージャ４のコン
プレッサ５と、インタークーラ６と、吸気絞り弁７が設
けられている。吸気絞り弁７は、エンジン１の運転状態
に応じてエンジンコントロール用電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１００によって制御される。
形態における全体構成を示す図である。エンジン１は６
気筒ディーゼルエンジンであり、１番気筒（＃１）から
６番気筒（＃６）の各気筒１１，１２，１３，１４，１
５，１６の燃焼室には吸気管２、吸気マニホールド３、
及び吸気マニホールド３から分岐された吸気枝管２１，
２２，，２３，２４，２５，２６を介して新気が導入さ
れる。吸気管２の途中には、ターボチャージャ４のコン
プレッサ５と、インタークーラ６と、吸気絞り弁７が設
けられている。吸気絞り弁７は、エンジン１の運転状態
に応じてエンジンコントロール用電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１００によって制御される。
【００１５】また、エンジン１には、各気筒１１〜１６
に燃料を噴射する燃料噴射弁３１，３２，３３，３４，
３５，３６が設けられている。燃料噴射弁３１〜３６
は、圧縮上死点近傍において対応する気筒に燃料を主噴
射し、所定の気筒の吸気行程あるいは膨張行程あるいは
圧縮行程において対応する気筒の前記燃料噴射弁から燃
料を副噴射するように、ＥＣＵ１００によって制御され
ている。副噴射された燃料のＨＣ成分は後述するサルフ
ェートトラップ５０に供給される。
に燃料を噴射する燃料噴射弁３１，３２，３３，３４，
３５，３６が設けられている。燃料噴射弁３１〜３６
は、圧縮上死点近傍において対応する気筒に燃料を主噴
射し、所定の気筒の吸気行程あるいは膨張行程あるいは
圧縮行程において対応する気筒の前記燃料噴射弁から燃
料を副噴射するように、ＥＣＵ１００によって制御され
ている。副噴射された燃料のＨＣ成分は後述するサルフ
ェートトラップ５０に供給される。
【００１６】主噴射あるいは副噴射における燃料噴射弁
３１〜３６の開弁時期及び開弁時間は、エンジン１の運
転状態に応じてＥＣＵ１００により制御され、１番気筒
１１から６番気筒１６のうちのいずれの気筒に対して副
噴射を実行するかはエンジン１の運転状態に応じてＥＣ
Ｕ１００が決定する。
３１〜３６の開弁時期及び開弁時間は、エンジン１の運
転状態に応じてＥＣＵ１００により制御され、１番気筒
１１から６番気筒１６のうちのいずれの気筒に対して副
噴射を実行するかはエンジン１の運転状態に応じてＥＣ
Ｕ１００が決定する。
【００１７】各気筒１１〜１６の燃焼室で生じた排気ガ
スは、各気筒１１〜１６に対応して設けられた排気枝管
４１，４２，４３，４４，４５，４６を介して排気マニ
ホールド４０に排出される。
スは、各気筒１１〜１６に対応して設けられた排気枝管
４１，４２，４３，４４，４５，４６を介して排気マニ
ホールド４０に排出される。
【００１８】排気マニホールド４０に流入した排気ガス
は、集合排気管（排気通路）８を介して大気に排出され
る。集合排気管８の途中には、ターボチャージャ４のタ
ービン９と、触媒コンバータ１０と、サルフェートトラ
ップ５０が設けられている。排気ガスはタービン９を駆
動し、タービン９に連結されたコンプレッサ５を駆動し
て、吸気を過給する。
は、集合排気管（排気通路）８を介して大気に排出され
る。集合排気管８の途中には、ターボチャージャ４のタ
ービン９と、触媒コンバータ１０と、サルフェートトラ
ップ５０が設けられている。排気ガスはタービン９を駆
動し、タービン９に連結されたコンプレッサ５を駆動し
て、吸気を過給する。
【００１９】触媒コンバータ１０には白金系の酸化触媒
１０ａが収容されている。サルフェートトラップ５０に
はサルフェート吸着材５０ａが収容されている。サルフ
ェート吸着材５０ａは、Ｂａなどのアルカリ土類金属や
アルカリ金属のような塩基性の高い元素、あるいはその
化合物からなり、これらサルフェート吸着材５０ａが例
えばアルミナの担体にコーティングされてあるいはアル
ミナとの混合状態にされて収容されている。
１０ａが収容されている。サルフェートトラップ５０に
はサルフェート吸着材５０ａが収容されている。サルフ
ェート吸着材５０ａは、Ｂａなどのアルカリ土類金属や
アルカリ金属のような塩基性の高い元素、あるいはその
化合物からなり、これらサルフェート吸着材５０ａが例
えばアルミナの担体にコーティングされてあるいはアル
ミナとの混合状態にされて収容されている。
【００２０】集合排気管８において触媒コンバータ１０
の入口近傍と出口近傍には、触媒コンバータ１０に流入
する排気ガスの温度あるいは触媒コンバータ１０から流
出する排気ガスの温度に対応した出力信号をＥＣＵ１０
０に出力する入ガス温センサ５１と出ガス温センサ５２
が取り付けられている。これら入ガス温センサ５１と出
ガス温センサ５２の出力信号に基づいて、ＥＣＵ１００
は触媒コンバータ１０の触媒床温度を演算する。また、
集合排気管８においてサルフェートトラップ５０の入口
近傍には、サルフェートトラップ５０に流入する排気ガ
スの温度に対応した出力信号をＥＣＵ１００に出力する
入ガス温センサ５３が取り付けられている。この入ガス
温センサ５３で検出される排気ガス温度は、サルフェー
トトラップ５０のトラップ床温度にほぼ等しく、トラッ
プ床温度の代用とする。
の入口近傍と出口近傍には、触媒コンバータ１０に流入
する排気ガスの温度あるいは触媒コンバータ１０から流
出する排気ガスの温度に対応した出力信号をＥＣＵ１０
０に出力する入ガス温センサ５１と出ガス温センサ５２
が取り付けられている。これら入ガス温センサ５１と出
ガス温センサ５２の出力信号に基づいて、ＥＣＵ１００
は触媒コンバータ１０の触媒床温度を演算する。また、
集合排気管８においてサルフェートトラップ５０の入口
近傍には、サルフェートトラップ５０に流入する排気ガ
スの温度に対応した出力信号をＥＣＵ１００に出力する
入ガス温センサ５３が取り付けられている。この入ガス
温センサ５３で検出される排気ガス温度は、サルフェー
トトラップ５０のトラップ床温度にほぼ等しく、トラッ
プ床温度の代用とする。
【００２１】排気マニホールド４０に流入した排気ガス
の一部は、排気還流管４７を介して吸気マニホールド３
に再循環可能になっている。排気還流管４７の途中に
は、ＥＧＲクーラ４８とＥＧＲ弁４９が設けられてい
る。ＥＧＲ弁４９は、エンジン１の運転状態に応じてＥ
ＣＵ１００によって開度制御され、排気還流量を制御す
る。
の一部は、排気還流管４７を介して吸気マニホールド３
に再循環可能になっている。排気還流管４７の途中に
は、ＥＧＲクーラ４８とＥＧＲ弁４９が設けられてい
る。ＥＧＲ弁４９は、エンジン１の運転状態に応じてＥ
ＣＵ１００によって開度制御され、排気還流量を制御す
る。
【００２２】ＥＣＵ１００はデジタルコンピュータから
なり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リ
ードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量
制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、サ
ルフェートトラップ５０の再生制御を行っている。
なり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リ
ードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力
ポート、出力ポートを具備し、エンジン１の燃料噴射量
制御等の基本制御を行うほか、この実施の形態では、サ
ルフェートトラップ５０の再生制御を行っている。
【００２３】これら制御のために、ＥＣＵ１００の入力
ポートには、アクセル開度センサ７１からの入力信号
と、クランク角センサ７２からの入力信号が入力され
る。アクセル開度センサ７１はアクセル開度に比例した
出力電圧をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はアク
セル開度センサ７１の出力信号に基づいてエンジン負荷
を演算する。クランク角センサ７２はクランクシャフト
が一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ１００に出
力し、ＥＣＵ１００はこの出力パルスに基づいてエンジ
ン回転数を演算する。これらエンジン負荷とエンジン回
転数によってエンジン運転状態が判別される。
ポートには、アクセル開度センサ７１からの入力信号
と、クランク角センサ７２からの入力信号が入力され
る。アクセル開度センサ７１はアクセル開度に比例した
出力電圧をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はアク
セル開度センサ７１の出力信号に基づいてエンジン負荷
を演算する。クランク角センサ７２はクランクシャフト
が一定角度回転する毎に出力パルスをＥＣＵ１００に出
力し、ＥＣＵ１００はこの出力パルスに基づいてエンジ
ン回転数を演算する。これらエンジン負荷とエンジン回
転数によってエンジン運転状態が判別される。
【００２４】次に、この排気浄化装置の作用を説明す
る。エンジン１から排出される排気ガス中のＨＣ、ＣＯ
は、触媒コンバータ１０を通過する際に酸化触媒１０ａ
によって酸化されて浄化される。
る。エンジン１から排出される排気ガス中のＨＣ、ＣＯ
は、触媒コンバータ１０を通過する際に酸化触媒１０ａ
によって酸化されて浄化される。
【００２５】一方、排気ガス中のＳＯ2は次のようにし
て排出される。図２は、エンジン１のトルク及びエンジ
ン回転数と、触媒コンバータ１０の触媒床温度及びサル
フェートトラップ５０のトラップ床温度との関係の一例
を示す図である。図２において低トルク域Ａでは、触媒
コンバータ１０の触媒床温度が低温域（この例では３５
０゜Ｃ以下）にあり、この温度域では排気ガス中のＳＯ
2は酸化触媒１０ａにおいても酸化されることはなく、
したがって、ＳＯ2のまま触媒コンバータ１０を通過
し、サルフェートトラップ５０に流入する。ＳＯ2は、
サルフェートトラップ５０のサルフェート吸着材５０ａ
にも吸着されることがなく、ＳＯ2のままサルフェート
トラップ５０を通過し、大気に排出される。
て排出される。図２は、エンジン１のトルク及びエンジ
ン回転数と、触媒コンバータ１０の触媒床温度及びサル
フェートトラップ５０のトラップ床温度との関係の一例
を示す図である。図２において低トルク域Ａでは、触媒
コンバータ１０の触媒床温度が低温域（この例では３５
０゜Ｃ以下）にあり、この温度域では排気ガス中のＳＯ
2は酸化触媒１０ａにおいても酸化されることはなく、
したがって、ＳＯ2のまま触媒コンバータ１０を通過
し、サルフェートトラップ５０に流入する。ＳＯ2は、
サルフェートトラップ５０のサルフェート吸着材５０ａ
にも吸着されることがなく、ＳＯ2のままサルフェート
トラップ５０を通過し、大気に排出される。
【００２６】図２において高トルク低回転及び中トルク
高回転域Ｂでは、触媒コンバータ１０の触媒床温度がＳ
Ｏ2を酸化し易い温度となる領域であり、排気ガス中の
ＳＯ2の多くは触媒コンバータ１０を通過する際に酸化
触媒１０ａにおいて酸化されてＳＯ3となり、サルフェ
ートトラップ５０に流入する。サルフェートトラップ５
０のサルフェート吸着材５０ａは、排気ガス中のＳＯ3
を硫酸塩（例えば、硫酸バリウム）の形で吸着するの
で、排気ガス中からＳＯ3が除去される。したがって、
サルフェートトラップ５０を備えたこの排気浄化装置に
よれば、サルフェートによる大気汚染を防止することが
できる。尚、酸化触媒１０ａによって酸化されなかった
ＳＯ2は、ＳＯ2のままサルフェートトラップ５０を通過
し、大気に排出される。
高回転域Ｂでは、触媒コンバータ１０の触媒床温度がＳ
Ｏ2を酸化し易い温度となる領域であり、排気ガス中の
ＳＯ2の多くは触媒コンバータ１０を通過する際に酸化
触媒１０ａにおいて酸化されてＳＯ3となり、サルフェ
ートトラップ５０に流入する。サルフェートトラップ５
０のサルフェート吸着材５０ａは、排気ガス中のＳＯ3
を硫酸塩（例えば、硫酸バリウム）の形で吸着するの
で、排気ガス中からＳＯ3が除去される。したがって、
サルフェートトラップ５０を備えたこの排気浄化装置に
よれば、サルフェートによる大気汚染を防止することが
できる。尚、酸化触媒１０ａによって酸化されなかった
ＳＯ2は、ＳＯ2のままサルフェートトラップ５０を通過
し、大気に排出される。
【００２７】ところで、サルフェート吸着材５０ａのＳ
Ｏ3吸着能力には限界があり、所定量のＳＯ3を吸着する
と飽和し、それ以上吸着することができなくなりＳＯ3
をそのまま通過させてしまう。これでは、大気をサルフ
ェートで汚染してしまうので、この排気浄化装置では、
サルフェートトラップ５０のサルフェート吸着能力が飽
和する前に、所定のタイミングでサルフェートトラップ
５０の再生処理を行い、ＳＯ3吸着能力を回復させてい
る。
Ｏ3吸着能力には限界があり、所定量のＳＯ3を吸着する
と飽和し、それ以上吸着することができなくなりＳＯ3
をそのまま通過させてしまう。これでは、大気をサルフ
ェートで汚染してしまうので、この排気浄化装置では、
サルフェートトラップ５０のサルフェート吸着能力が飽
和する前に、所定のタイミングでサルフェートトラップ
５０の再生処理を行い、ＳＯ3吸着能力を回復させてい
る。
【００２８】サルフェート吸着材５０ａに吸着されてい
る硫酸塩を分解しＳＯ2の形で放出するには、所定温度
（以下、再生可能温度という）以上の高温条件下で、サ
ルフェートトラップ５０に流入する排気ガスの空燃比を
リッチにする必要がある。以下、サルフェートトラップ
５０の再生処理について説明する。尚、この実施の形態
では、燃料噴射弁３１〜３６とＥＣＵ１００によりサル
フェートトラップ再生手段が構成される。
る硫酸塩を分解しＳＯ2の形で放出するには、所定温度
（以下、再生可能温度という）以上の高温条件下で、サ
ルフェートトラップ５０に流入する排気ガスの空燃比を
リッチにする必要がある。以下、サルフェートトラップ
５０の再生処理について説明する。尚、この実施の形態
では、燃料噴射弁３１〜３６とＥＣＵ１００によりサル
フェートトラップ再生手段が構成される。
【００２９】サルフェートトラップ５０の再生処理を行
う時期については、ＥＣＵ１００が判定する。その判定
方法を例示すれば、ＥＣＵ１００によりエンジン１の運
転時間を積算し、その積算時間が所定時間に達した時に
サルフェートトラップ５０の再生処理を行うようにする
ことができる。あるいは、排気ガス中のＳＯ2量はエン
ジン１の運転状態によって決まるので、予め実験により
エンジン１の運転状態とＳＯ2排出量の関係を求め、こ
れをマップにしてＥＣＵ１００に記憶させておき、ＥＣ
Ｕ１００がエンジン１の運転状態に応じてＳＯ2量を演
算し、これと排気ガス流量からＳＯ2排出量を積算し、
その積算排出量が所定量に達した時にサルフェートトラ
ップ５０の再生処理を行うようにすることができる。
う時期については、ＥＣＵ１００が判定する。その判定
方法を例示すれば、ＥＣＵ１００によりエンジン１の運
転時間を積算し、その積算時間が所定時間に達した時に
サルフェートトラップ５０の再生処理を行うようにする
ことができる。あるいは、排気ガス中のＳＯ2量はエン
ジン１の運転状態によって決まるので、予め実験により
エンジン１の運転状態とＳＯ2排出量の関係を求め、こ
れをマップにしてＥＣＵ１００に記憶させておき、ＥＣ
Ｕ１００がエンジン１の運転状態に応じてＳＯ2量を演
算し、これと排気ガス流量からＳＯ2排出量を積算し、
その積算排出量が所定量に達した時にサルフェートトラ
ップ５０の再生処理を行うようにすることができる。
【００３０】サルフェートトラップ５０の再生時期であ
ると判定されると、ＥＣＵ１００は、入ガス温センサ５
３の出力信号に基づいて、サルフェートトラップ５０の
トラップ床温度が再生可能温度（例えば５５０゜Ｃ）以
上か否かを判定する。トラップ床温度が再生可能温度以
上となるのは、エンジン運転状態では図２において高ト
ルク高回転域Ｃに対応し、このＣ領域では、排気ガス中
のＳＯ2が酸化触媒１０ａにおいてＳＯ3に変化する量
が、前記Ｂ領域よりも大幅に減少する。尚、再生可能温
度は、サルフェートトラップ５０に収容されるサルフェ
ート吸着材５０ａの種類によって異なるものであり、例
示した５５０゜Ｃに限定されるものではない。
ると判定されると、ＥＣＵ１００は、入ガス温センサ５
３の出力信号に基づいて、サルフェートトラップ５０の
トラップ床温度が再生可能温度（例えば５５０゜Ｃ）以
上か否かを判定する。トラップ床温度が再生可能温度以
上となるのは、エンジン運転状態では図２において高ト
ルク高回転域Ｃに対応し、このＣ領域では、排気ガス中
のＳＯ2が酸化触媒１０ａにおいてＳＯ3に変化する量
が、前記Ｂ領域よりも大幅に減少する。尚、再生可能温
度は、サルフェートトラップ５０に収容されるサルフェ
ート吸着材５０ａの種類によって異なるものであり、例
示した５５０゜Ｃに限定されるものではない。
【００３１】ＥＣＵ１００は、サルフェートトラップ５
０の再生時期であると判定し、且つ、トラップ床温度が
再生可能温度以上であると判定したとき、所定の気筒
（１１〜１６）の膨張行程あるいは排気行程において、
対応する燃料噴射弁（３１〜３６）を開弁させて、燃料
の副噴射を実行し、排気ガスの空燃比をリッチにする。
燃料の副噴射量は、サルフェートトラップ５０のサルフ
ェート吸着材５０ａに吸着されているＳＯ3をほぼ全量
放出させるために必要な量とし、予め設定しておく。
０の再生時期であると判定し、且つ、トラップ床温度が
再生可能温度以上であると判定したとき、所定の気筒
（１１〜１６）の膨張行程あるいは排気行程において、
対応する燃料噴射弁（３１〜３６）を開弁させて、燃料
の副噴射を実行し、排気ガスの空燃比をリッチにする。
燃料の副噴射量は、サルフェートトラップ５０のサルフ
ェート吸着材５０ａに吸着されているＳＯ3をほぼ全量
放出させるために必要な量とし、予め設定しておく。
【００３２】副噴射された燃料のＨＣ成分の一部は爆発
行程時の熱により軽質なＨＣに改質され、爆発行程時の
熱では改質されなかった残りのＨＣ成分は、触媒コンバ
ータ１０を通過する際に酸化触媒１０ａで軽質なＨＣに
改質されて、サルフェートトラップ５０に供給される。
行程時の熱により軽質なＨＣに改質され、爆発行程時の
熱では改質されなかった残りのＨＣ成分は、触媒コンバ
ータ１０を通過する際に酸化触媒１０ａで軽質なＨＣに
改質されて、サルフェートトラップ５０に供給される。
【００３３】このように軽質なＨＣを含むリッチ空燃比
の排気ガスをサルフェートトラップ５０に供給すると、
サルフェート吸着材５０ａに吸着されている硫酸塩は分
解し還元されて、ＳＯ2の形でサルフェート吸着材５０
ａから放出され、大気に排出されることとなる。これに
より、サルフェート吸着材５０ａのサルフェート吸着能
力が回復する。尚、サルフェート吸着材５０ａに吸着さ
れている硫酸塩は、再生処理により分解されてもＳＯ3
の形で放出されることはない。
の排気ガスをサルフェートトラップ５０に供給すると、
サルフェート吸着材５０ａに吸着されている硫酸塩は分
解し還元されて、ＳＯ2の形でサルフェート吸着材５０
ａから放出され、大気に排出されることとなる。これに
より、サルフェート吸着材５０ａのサルフェート吸着能
力が回復する。尚、サルフェート吸着材５０ａに吸着さ
れている硫酸塩は、再生処理により分解されてもＳＯ3
の形で放出されることはない。
【００３４】サルフェート吸着材５０ａには酸化力がな
いので、再生時あるいは非再生時に高温の排気ガスが流
入しても、サルフェート吸着材５０ａにおいてＳＯ2が
酸化してＳＯ3が生成されることはない。
いので、再生時あるいは非再生時に高温の排気ガスが流
入しても、サルフェート吸着材５０ａにおいてＳＯ2が
酸化してＳＯ3が生成されることはない。
【００３５】この排気浄化装置では、触媒コンバータ１
０の触媒床温度が所定温度範囲にあるときには、ＮＯx
をも浄化することができる。ＮＯxは排気ガス中ではＮ
Ｏの形で存在し、触媒床温度が前記所定温度範囲（例え
ば、２００〜４５０゜Ｃ）にあると、排気ガス中のＮＯ
は酸化触媒１０ａで酸化されてＮＯ2となり、サルフェ
ートトラップ５０に流入する。このＮＯ2はサルフェー
トトラップ５０のサルフェート吸着材５０ａに硝酸塩
（例えば、硝酸バリウム）の形で吸着される。したがっ
て、触媒床温度が前記所定温度範囲にあるときにはＮＯ
xも浄化することができるのである。尚、サルフェート
吸着材５０ａに吸着された硝酸塩は、サルフェートトラ
ップ５０の再生時に分解され還元されて、Ｎ2としてサ
ルフェート吸着材５０ａから放出される。
０の触媒床温度が所定温度範囲にあるときには、ＮＯx
をも浄化することができる。ＮＯxは排気ガス中ではＮ
Ｏの形で存在し、触媒床温度が前記所定温度範囲（例え
ば、２００〜４５０゜Ｃ）にあると、排気ガス中のＮＯ
は酸化触媒１０ａで酸化されてＮＯ2となり、サルフェ
ートトラップ５０に流入する。このＮＯ2はサルフェー
トトラップ５０のサルフェート吸着材５０ａに硝酸塩
（例えば、硝酸バリウム）の形で吸着される。したがっ
て、触媒床温度が前記所定温度範囲にあるときにはＮＯ
xも浄化することができるのである。尚、サルフェート
吸着材５０ａに吸着された硝酸塩は、サルフェートトラ
ップ５０の再生時に分解され還元されて、Ｎ2としてサ
ルフェート吸着材５０ａから放出される。
【００３６】また、この排気浄化装置では、排気臭を低
減することができる。排気ガスの臭い成分の主なるもの
は各種炭化水素の部分酸化物であり、この部分酸化物は
酸性であるため、アルカリ系のサルフェート吸着材５０
ａで反応して吸着されるからである。
減することができる。排気ガスの臭い成分の主なるもの
は各種炭化水素の部分酸化物であり、この部分酸化物は
酸性であるため、アルカリ系のサルフェート吸着材５０
ａで反応して吸着されるからである。
【００３７】上述した実施の形態では、気筒内に燃料を
副噴射することにより排気ガスの空燃比をリッチにして
いるが、サルフェートトラップ５０の上流の集合排気管
８にＨＣ（燃料）を噴射して流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにしてもよい。
副噴射することにより排気ガスの空燃比をリッチにして
いるが、サルフェートトラップ５０の上流の集合排気管
８にＨＣ（燃料）を噴射して流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにしてもよい。
【００３８】上述した実施の形態では、触媒コンバータ
１０に酸化触媒１０ａを収容しているが、酸化触媒１０
ａに代えて選択還元型ＮＯx触媒を用いることも可能で
ある。選択還元型ＮＯx触媒１０ａは、酸素過剰の雰囲
気でＨＣの存在下でＮＯxを還元または分解する触媒で
あり、選択還元型ＮＯx触媒には、ゼオライトにＣｕ等
の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライト
またはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれ
る。
１０に酸化触媒１０ａを収容しているが、酸化触媒１０
ａに代えて選択還元型ＮＯx触媒を用いることも可能で
ある。選択還元型ＮＯx触媒１０ａは、酸素過剰の雰囲
気でＨＣの存在下でＮＯxを還元または分解する触媒で
あり、選択還元型ＮＯx触媒には、ゼオライトにＣｕ等
の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、ゼオライト
またはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれ
る。
【００３９】選択還元型ＮＯx触媒は、ＨＣ存在下でＮ
Ｏxを還元、分解する触媒であるため、通常運転時にも
ＮＯxを浄化するために排気ガス中にＨＣを供給する必
要があり、通常、この操作を燃料の副噴射で行ってい
る。したがって、触媒コンバータ１０の酸化触媒１０ａ
に代えて選択還元型ＮＯx触媒を用いた場合には、通常
運転時には、触媒コンバータ１０の選択還元型ＮＯx触
媒でＮＯxを浄化するのに必要な量の燃料を副噴射し、
サルフェートトラップ５０の再生時には、通常運転時の
副噴射量に、サルフェートトラップ５０の再生に必要な
副噴射量を加えて副噴射する必要がある。
Ｏxを還元、分解する触媒であるため、通常運転時にも
ＮＯxを浄化するために排気ガス中にＨＣを供給する必
要があり、通常、この操作を燃料の副噴射で行ってい
る。したがって、触媒コンバータ１０の酸化触媒１０ａ
に代えて選択還元型ＮＯx触媒を用いた場合には、通常
運転時には、触媒コンバータ１０の選択還元型ＮＯx触
媒でＮＯxを浄化するのに必要な量の燃料を副噴射し、
サルフェートトラップ５０の再生時には、通常運転時の
副噴射量に、サルフェートトラップ５０の再生に必要な
副噴射量を加えて副噴射する必要がある。
【００４０】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置に
よれば、内燃機関の排気通路に、酸化能を有する触媒
と、この触媒の下流に配置されサルフェートを吸着する
サルフェートトラップと、を備え、さらに、前記サルフ
ェートトラップにサルフェートが所定量吸着された時に
サルフェートトラップに流入する排気ガスの空燃比をリ
ッチにするサルフェートトラップ再生手段を備えたこと
により、サルフェートトラップの上流の触媒によって生
成されたＳＯ3をサルフェートトラップで吸着し、サル
フェートによる大気汚染を防止することができ、また、
サルフェートトラップの再生処理により、吸着されたサ
ルフェートをＳＯ2の形で還元放出しサルフェートトラ
ップのサルフェート吸着能力を適宜のタイミングで回復
することができるので、長期に亘ってサルフェート汚染
の防止を図ることができるという優れた効果が奏され
る。
よれば、内燃機関の排気通路に、酸化能を有する触媒
と、この触媒の下流に配置されサルフェートを吸着する
サルフェートトラップと、を備え、さらに、前記サルフ
ェートトラップにサルフェートが所定量吸着された時に
サルフェートトラップに流入する排気ガスの空燃比をリ
ッチにするサルフェートトラップ再生手段を備えたこと
により、サルフェートトラップの上流の触媒によって生
成されたＳＯ3をサルフェートトラップで吸着し、サル
フェートによる大気汚染を防止することができ、また、
サルフェートトラップの再生処理により、吸着されたサ
ルフェートをＳＯ2の形で還元放出しサルフェートトラ
ップのサルフェート吸着能力を適宜のタイミングで回復
することができるので、長期に亘ってサルフェート汚染
の防止を図ることができるという優れた効果が奏され
る。
【図１】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実
施の形態における概略構成を示すシステム図である。
施の形態における概略構成を示すシステム図である。
【図２】 内燃機関のトルク及び回転数と、触媒床温度
及びトラップ床温度との関係の一例を示す図である。
及びトラップ床温度との関係の一例を示す図である。
１ ディーゼルエンジン（内燃機関） ８ 集合排気管（排気通路） １０ 触媒コンバータ １０ａ 酸化触媒 １１〜１６ 気筒 ３１〜３６ 燃料噴射弁（サルフェートトラップ再生手
段） ５０ サルフェートトラップ ５０ａ サルフェート吸着材 １００ ＥＣＵ（サルフェートトラップ再生手段）
段） ５０ サルフェートトラップ ５０ａ サルフェート吸着材 １００ ＥＣＵ（サルフェートトラップ再生手段）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月２６日（１９９８．１０．
２６）
２６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】また、エンジン１には、各気筒１１〜１６
に燃料を噴射する燃料噴射弁３１，３２，３３，３４，
３５，３６が設けられている。燃料噴射弁３１〜３６
は、圧縮上死点近傍において対応する気筒に燃料を主噴
射し、所定の気筒の吸気行程あるいは膨張行程あるいは
排気行程において対応する気筒の前記燃料噴射弁から燃
料を副噴射するように、ＥＣＵ１００によって制御され
ている。副噴射された燃料のＨＣ成分は後述するサルフ
ェートトラップ５０に供給される。
に燃料を噴射する燃料噴射弁３１，３２，３３，３４，
３５，３６が設けられている。燃料噴射弁３１〜３６
は、圧縮上死点近傍において対応する気筒に燃料を主噴
射し、所定の気筒の吸気行程あるいは膨張行程あるいは
排気行程において対応する気筒の前記燃料噴射弁から燃
料を副噴射するように、ＥＣＵ１００によって制御され
ている。副噴射された燃料のＨＣ成分は後述するサルフ
ェートトラップ５０に供給される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ 41/34 41/34 Ｈ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA10 AA12 AA17 AA18 AA24 AB02 AB05 AB06 AB08 BA14 BA15 BA19 BA20 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 DA02 DB06 DB10 DB13 EA01 EA07 EA17 EA30 EA31 FA01 FA04 FA08 FA09 FA14 FB02 FB10 FB12 FC02 GB01W GB01X GB01Y GB02W GB02Y GB03W GB03Y GB04W GB05W GB06W GB09W GB10X GB10Y HA19 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 HA26 JA15 JA21 JA25 JB09 LA03 LB04 LB11 MA01 MA26 NE01 NE13 PD11A PE01A PE03A PF03A
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に、酸化能を有する
触媒と、この触媒の下流に配置されサルフェートを吸着
するサルフェートトラップと、を備えた内燃機関の排気
浄化装置において、 前記サルフェートトラップにサルフェートが所定量吸着
された時にサルフェートトラップに流入する排気ガスの
空燃比をリッチにするサルフェートトラップ再生手段を
備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記サルフェートトラップは、塩基性の
高い元素あるいはその化合物を主要構成とすることを特
徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記サルフェートトラップ再生手段は、
内燃機関の吸気行程または膨張行程または排気行程で燃
料を副噴射することにより排気ガスの空燃比をリッチに
することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気
浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205186A JP2000038919A (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205186A JP2000038919A (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000038919A true JP2000038919A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16502843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205186A Pending JP2000038919A (ja) | 1998-07-21 | 1998-07-21 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000038919A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005090760A1 (ja) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Hitachi, Ltd. | 内燃機関の排ガス浄化装置、排ガス浄化方法、及び内燃機関用ｓ分捕捉材 |
-
1998
- 1998-07-21 JP JP10205186A patent/JP2000038919A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005090760A1 (ja) * | 2004-03-24 | 2005-09-29 | Hitachi, Ltd. | 内燃機関の排ガス浄化装置、排ガス浄化方法、及び内燃機関用ｓ分捕捉材 |
| EP1731727A1 (en) * | 2004-03-24 | 2006-12-13 | Hitachi, Ltd. | Exhaust gas purification apparatus, exhaust gas purification method, and sulfur trapping agent for internal combustion engine |
| EP1731727A4 (en) * | 2004-03-24 | 2007-07-18 | Babcock Hitachi Kk | EXHAUST GAS CLARIFICATION DEVICE DERIVED FROM INTERNAL COMBUSTION ENGINE, METHOD OF CLARIFYING EXHAUST GAS, AND SULFUR COMPONENT CAPTURING AGENT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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