JP2000297633A - 内燃機関用排ガス浄化装置 - Google Patents
内燃機関用排ガス浄化装置Info
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- JP2000297633A JP2000297633A JP11106214A JP10621499A JP2000297633A JP 2000297633 A JP2000297633 A JP 2000297633A JP 11106214 A JP11106214 A JP 11106214A JP 10621499 A JP10621499 A JP 10621499A JP 2000297633 A JP2000297633 A JP 2000297633A
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- JP
- Japan
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- exhaust gas
- catalyst
- internal combustion
- combustion engine
- unburned components
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- Pending
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ディーゼルエンジンに適用したリーンＮＯｘ触
媒の硫黄被毒再生の効率向上を図る。 【解決手段】触媒上流部にＤＰＦを設置し、リーンＮＯ
ｘ触媒の硫黄被毒再生時、ＤＰＦ中のパティキュレート
を燃焼させる。パティキュレートの燃焼熱により排気ガ
ス温度が上昇し、触媒の硫黄被毒再生に必要な高温度排
気ガスが容易に得られる。
媒の硫黄被毒再生の効率向上を図る。 【解決手段】触媒上流部にＤＰＦを設置し、リーンＮＯ
ｘ触媒の硫黄被毒再生時、ＤＰＦ中のパティキュレート
を燃焼させる。パティキュレートの燃焼熱により排気ガ
ス温度が上昇し、触媒の硫黄被毒再生に必要な高温度排
気ガスが容易に得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関から排出されるガス中に含まれる一酸化炭素（Ｃ
Ｏ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化
する触媒技術に関し、排気ガス温度を制御することで特
に高い浄化率を有する内燃機関用排気ガス浄化装置に関
する。
関から排出されるガス中に含まれる一酸化炭素（Ｃ
Ｏ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化
する触媒技術に関し、排気ガス温度を制御することで特
に高い浄化率を有する内燃機関用排気ガス浄化装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】リーンバーンエンジン、希薄燃焼で運転
されるＤＩ(DirectInjection）エンジン、ディーゼルエ
ンジンは燃料より空気の多い状態で運転されるため、排
気ガス中には酸素が過剰に含まれる。
されるＤＩ(DirectInjection）エンジン、ディーゼルエ
ンジンは燃料より空気の多い状態で運転されるため、排
気ガス中には酸素が過剰に含まれる。
【０００３】従って、自動車用ガソリンエンジンで一般
的に排気ガス浄化に用いられる三元触媒では、リーンバ
ーンエンジン，ＤＩエンジン及びディーゼルエンジンか
らの排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯは浄化できる
が、ＮＯｘを浄化する事は出来ない。
的に排気ガス浄化に用いられる三元触媒では、リーンバ
ーンエンジン，ＤＩエンジン及びディーゼルエンジンか
らの排気ガス中に含まれるＨＣ及びＣＯは浄化できる
が、ＮＯｘを浄化する事は出来ない。
【０００４】このため、酸素を含む排ガス中のＮＯｘを
効果的に浄化する触媒（リーンNOx触媒）の開発が進め
られ、ＮＯｘを一旦吸着剤等に捕捉した後捕捉したＮＯ
ｘを還元浄化する触媒の実用化が進んでいるが、排気ガ
ス中に含まれる硫黄酸化物により触媒が被毒され活性を
失う問題がある。
効果的に浄化する触媒（リーンNOx触媒）の開発が進め
られ、ＮＯｘを一旦吸着剤等に捕捉した後捕捉したＮＯ
ｘを還元浄化する触媒の実用化が進んでいるが、排気ガ
ス中に含まれる硫黄酸化物により触媒が被毒され活性を
失う問題がある。
【０００５】また自動車エンジンの排気ガス浄化に用い
られる触媒は通常ハニカム構造であり、ディーゼルエン
ジンでは高負荷時に発生するパティキュレートによる目
詰りの発生も、触媒搭載の障害となっていた。
られる触媒は通常ハニカム構造であり、ディーゼルエン
ジンでは高負荷時に発生するパティキュレートによる目
詰りの発生も、触媒搭載の障害となっていた。
【０００６】このため、例えば特開平10−306717号で
は、排気通路を分岐しそれぞれにパティキュレート除去
機構と触媒を設ける事で、触媒再生と排気ガス浄化を同
時に行えるシステムを提案している。
は、排気通路を分岐しそれぞれにパティキュレート除去
機構と触媒を設ける事で、触媒再生と排気ガス浄化を同
時に行えるシステムを提案している。
【０００７】しかしこのシステムでは、排気ガスを分岐
する機構が必要であるため構造的に複雑なだけでなく、
触媒及びパティキュレート除去機構も二重に必要なた
め、高コスト構造となっていた。
する機構が必要であるため構造的に複雑なだけでなく、
触媒及びパティキュレート除去機構も二重に必要なた
め、高コスト構造となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の課題を鑑み、リーンバーンエンジン，ＤＩエンジン及
びディーゼルエンジン等の希薄燃焼エンジンから発生す
るパティキュレート等の未燃焼成分を除去し、且つ未燃
焼成分を活用してリーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒からの再
生に必要な高温度の排気ガスを効率的に発生させる、あ
るいはエンジン始動時の触媒急速昇温を行う装置を提案
するものである。
の課題を鑑み、リーンバーンエンジン，ＤＩエンジン及
びディーゼルエンジン等の希薄燃焼エンジンから発生す
るパティキュレート等の未燃焼成分を除去し、且つ未燃
焼成分を活用してリーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒からの再
生に必要な高温度の排気ガスを効率的に発生させる、あ
るいはエンジン始動時の触媒急速昇温を行う装置を提案
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、排気管内に
おける触媒上流部にパティキュレート等の未燃焼成分を
捕集する機構例えばパティキュレートフィルター（ＤＰ
Ｆ）を設け、補集した未燃焼成分を燃焼させて高温度の
排気ガスを発生させることにより、硫黄被毒したリーン
ＮＯｘ触媒を再生せしめる。
おける触媒上流部にパティキュレート等の未燃焼成分を
捕集する機構例えばパティキュレートフィルター（ＤＰ
Ｆ）を設け、補集した未燃焼成分を燃焼させて高温度の
排気ガスを発生させることにより、硫黄被毒したリーン
ＮＯｘ触媒を再生せしめる。
【００１０】上記の本発明によれば、ＤＰＦ等で捕集し
たパティキュレートを燃焼させる事で排気ガス温度が上
昇し、下流に位置する触媒の温度が上昇し硫黄被毒再生
が効率よく行われる。
たパティキュレートを燃焼させる事で排気ガス温度が上
昇し、下流に位置する触媒の温度が上昇し硫黄被毒再生
が効率よく行われる。
【００１１】またこれにより、エンジンへの負荷が軽く
なるだけでなく、燃費への悪影響も軽減される。
なるだけでなく、燃費への悪影響も軽減される。
【００１２】本発明における触媒には、リーンＮＯｘ触
媒のほか、排気ガスが低温度においても効率よくＨＣ，
ＣＯを浄化できる触媒（低温ＨＣ触媒）または、一般に
用いられている三元触媒を単独または組み合わせた触媒
が適用できる。
媒のほか、排気ガスが低温度においても効率よくＨＣ，
ＣＯを浄化できる触媒（低温ＨＣ触媒）または、一般に
用いられている三元触媒を単独または組み合わせた触媒
が適用できる。
【００１３】さらに捕集機構中のパティキュレート等の
未燃焼成分の燃焼をリーンＮＯｘ触媒の再生時だけでな
くエンジン始動時にも行う事により、触媒を早期に活性
化し、さらに効率良く排気ガス中の有害成分を除去する
ことも本発明の範疇にある。この場合、エンジン始動時
に捕集した未燃焼成分を燃焼させることの他に、直前の
運転で捕集した未燃焼成分を次のエンジン始動時に燃焼
させることができる。
未燃焼成分の燃焼をリーンＮＯｘ触媒の再生時だけでな
くエンジン始動時にも行う事により、触媒を早期に活性
化し、さらに効率良く排気ガス中の有害成分を除去する
ことも本発明の範疇にある。この場合、エンジン始動時
に捕集した未燃焼成分を燃焼させることの他に、直前の
運転で捕集した未燃焼成分を次のエンジン始動時に燃焼
させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を用いた内燃機関システム
を図１に示す。
を図１に示す。
【００１５】ディーゼルエンジン１より排出されるガス
中には、パティキュレート，ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有
害成分が含まれているため、これらの有害成分を無害化
したのち系外に排出しなければならない。
中には、パティキュレート，ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有
害成分が含まれているため、これらの有害成分を無害化
したのち系外に排出しなければならない。
【００１６】このため、排気管２内には触媒作用を用い
て排ガスを浄化する排ガス浄化触媒４が設けてある。
て排ガスを浄化する排ガス浄化触媒４が設けてある。
【００１７】本発明では、触媒より上流部の排気管内
に、排気ガス中のパティキュレートを捕集するＤＰＦ３
が儲けてある。
に、排気ガス中のパティキュレートを捕集するＤＰＦ３
が儲けてある。
【００１８】ＤＰＦは金属製であり、通電により発熱
し、捕集したパティキュレートの燃焼を行う事ができ
る。
し、捕集したパティキュレートの燃焼を行う事ができ
る。
【００１９】またＤＰＦ前後には排気ガス温度を検知す
る温度センサー７が設けてあり、排気ガス温度はエンジ
ンコントロールユニット（ＥＣＵ）５に入力され、ＤＰ
Ｆへの通電制御が効率的に行われる。
る温度センサー７が設けてあり、排気ガス温度はエンジ
ンコントロールユニット（ＥＣＵ）５に入力され、ＤＰ
Ｆへの通電制御が効率的に行われる。
【００２０】図２及び図３に、リーンＮＯｘ触媒再生時
における、ＤＰＦ通電によるパティキュレート燃焼の制
御図を示す。
における、ＤＰＦ通電によるパティキュレート燃焼の制
御図を示す。
【００２１】リーンＮＯｘ触媒は、排気ガス中に含まれ
る硫黄酸化物により活性が低下するが、排気ガスを高温
にする再生処理により活性が回復する。
る硫黄酸化物により活性が低下するが、排気ガスを高温
にする再生処理により活性が回復する。
【００２２】図２は、走行距離に応じてＤＰＦ通電制御
を行い、触媒再生を行う制御図である。
を行い、触媒再生を行う制御図である。
【００２３】図３は、排気ガス温度が高くなった際、Ｄ
ＰＦでさらに高温に加熱することで触媒再生を行う制御
図である。
ＰＦでさらに高温に加熱することで触媒再生を行う制御
図である。
【００２４】図２及び図３の制御により、排気ガス温度
を容易に触媒再生温度まで加熱でき、効率よく再生を行
うことが出来る。
を容易に触媒再生温度まで加熱でき、効率よく再生を行
うことが出来る。
【００２５】また、再生時のエンジン負荷を軽減できる
ことから通常走行においての再生を可能にし、また再生
時の燃費への悪影響も軽減できる。
ことから通常走行においての再生を可能にし、また再生
時の燃費への悪影響も軽減できる。
【００２６】図４に、エンジン始動時における、ＤＰＦ
通電によるパティキュレート燃焼の制御図を示す。
通電によるパティキュレート燃焼の制御図を示す。
【００２７】エンジンが始動されると、ＤＰＦが通電さ
れパティキュレートの燃焼が生じる。
れパティキュレートの燃焼が生じる。
【００２８】パティキュレートの燃焼熱により触媒が早
期に活性化するため、系外に放出される有害物質を効果
的に削減できる。
期に活性化するため、系外に放出される有害物質を効果
的に削減できる。
【００２９】図１に示すシステムを市販ディーゼル車に
装着し、図２及び図３に示す制御でリーンＮＯｘ触媒の
再生を行った。
装着し、図２及び図３に示す制御でリーンＮＯｘ触媒の
再生を行った。
【００３０】図５に再生結果を示す。
【００３１】リーンＮＯｘ触媒は、図５に示すように走
行距離に比例して活性が低下していく。
行距離に比例して活性が低下していく。
【００３２】排気ガスを高温にする触媒再生を行うと触
媒活性は回復するが、一般に排気ガスを高温にするため
にはエンジンを高回転高負荷に設定する必要がある。
媒活性は回復するが、一般に排気ガスを高温にするため
にはエンジンを高回転高負荷に設定する必要がある。
【００３３】しかし、通常走行では排気ガス温度が十分
上昇せず、リーンＮＯｘ触媒の再生は十分行えなかっ
た。
上昇せず、リーンＮＯｘ触媒の再生は十分行えなかっ
た。
【００３４】本発明により図５に示す通り、高い触媒再
生効果が得られる。
生効果が得られる。
【００３５】図１に示すシステムを市販ディーゼル車に
装着し、図４に示す制御でエンジン始動時における排気
ガスの高温度化を行った。
装着し、図４に示す制御でエンジン始動時における排気
ガスの高温度化を行った。
【００３６】図６に触媒入口排気ガス温度について示
す。
す。
【００３７】図６から、本発明により触媒入口排気ガス
温度の上昇が生じ、これにより触媒の早期活性化が行え
る。
温度の上昇が生じ、これにより触媒の早期活性化が行え
る。
【００３８】
【発明の効果】実施例から明らかなように本発明によれ
ば、エンジンから排出されるパティキュレート，ＮＯ
ｘ，ＨＣ，ＣＯを効率よく浄化することができる。
ば、エンジンから排出されるパティキュレート，ＮＯ
ｘ，ＨＣ，ＣＯを効率よく浄化することができる。
【図１】本発明を用いた内燃機関システム図。
【図２】走行距離によるパティキュレート燃焼制御のブ
ロック図。
ロック図。
【図３】排気ガス温度によるパティキュレート燃焼制御
のブロック図。
のブロック図。
【図４】エンジン始動時におけるパティキュレート燃焼
制御のブロック図。
制御のブロック図。
【図５】リーンＮＯｘ触媒における触媒再生効果を示す
特性図。
特性図。
【図６】パティキュレート燃焼の有無による触媒入口排
気ガス温度変化を示す図。
気ガス温度変化を示す図。
１…ディーゼルエンジン、２…排気通路、３…ＤＰＦ、
４…リーンＮＯｘ触媒、５…ＥＣＵ、６…ＤＰＦ加熱用
電源、７…温度センサー。
４…リーンＮＯｘ触媒、５…ＥＣＵ、６…ＤＰＦ加熱用
電源、７…温度センサー。
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） Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ １０３Ｂ (72)発明者 黒田 修 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 北原 雄一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 土井 良太 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 井上 猛 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 平塚 俊史 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 奥出 幸二郎 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3G090 AA06 BA04 CA01 CA02 CB12 CB13 DA00 DA12 DB01 DB02 DB03 DB07 EA02 3G091 AA02 AA12 AA17 AA18 AA24 AB02 AB03 AB05 BA03 BA11 BA14 BA15 BA33 BA38 CA03 CA05 DB10 EA01 EA07 EA30 EA31 EA38 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB10 FB15 FB16 FC02 FC06 FC07 HA08 HA16 HA36 HA37 HA42 HA45 4D048 AA06 AA13 AA14 AA18 AB05 AB07 BC04 BD01 CC38 CC52 CC53 CD03 CD05 DA01 DA02 DA06
Claims (6)
- 【請求項１】排気ガス浄化用触媒を備えた内燃機関用排
気ガス浄化装置において、 触媒より上流部に排気ガス中の未燃焼成分を捕集する機
構と、 該機構により補集された未燃焼成分を燃焼させる機構を
備えた事を特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】請求項１において、 未燃焼成分補集機構により補集された未燃焼成分を燃焼
させることにより排気ガス温度を上昇させ、 捕集機構より下流に位置する触媒の硫黄被毒を回復させ
ることを特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】請求項１及び２において、 内燃機関がディーゼル機関であり、未燃焼成分がパティ
キュレートであり、 未燃焼成分の捕集機構がパティキュレートフィルター
（ＤＰＦ）である事を特徴とする内燃機関用排気ガス浄
化装置。 - 【請求項４】請求項２において、 排気ガス浄化用触媒として、酸素過剰雰囲気でも効率的
に排気ガス中のＮＯｘを除去できる触媒（リーンＮＯｘ
触媒）を用いた事を特徴とする内燃機関用排気ガス浄化
装置。 - 【請求項５】請求項１において、 触媒より上流部に排気ガス中の未燃焼成分を捕集する機
構と、 該機構により補集された未燃焼成分を燃焼させる機構を
備え、 上記で捕集した未燃焼成分を燃焼させることにより排気
ガス温度を上昇させ、 内燃機関の始動時における触媒の早期活性化を行わしめ
る事を特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。 - 【請求項６】請求項５において、 排気ガス浄化用触媒として、リーンＮＯｘ触媒を用いた
事を特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106214A JP2000297633A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 内燃機関用排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106214A JP2000297633A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 内燃機関用排ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297633A true JP2000297633A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14427914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106214A Pending JP2000297633A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 内燃機関用排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297633A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008126566A1 (ja) | 2007-03-12 | 2008-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP11106214A patent/JP2000297633A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008126566A1 (ja) | 2007-03-12 | 2008-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
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