JP2002250220A - ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置 - Google Patents
ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置Info
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Abstract
プからのアンモニアのスリップなどを防止する。 【解決手段】ディーゼルエンジン1に装着されている排
気管2の前段に粒子状物質低減装置4を配設し、後段に
NOx触媒5を配設したディーゼルエンジン用排ガス浄
化装置である。前記粒子状物質低減装置4の出口温度に
基づいてNO/NO2 の割合を算出し、その値に基づい
て前記NOx触媒5に供給する尿素の量を制御する。
Description
ンから排出される排ガス中の粒子状物質や窒素酸化物を
除去するディーゼルエンジン用排ガス浄化装置に関す
る。
スには、煤やSOF(Soluble Organic Fraction )な
どの粒子状物質(以下、PMと称する)やNOxが含ま
れており、大気中に排出するには、これらを除去する必
要がある。
に、従来、CRTやCSF、あるいは酸化触媒が使用さ
れている。また、排ガス中のNOx低減のために、尿素
を用いたNOx触媒が使用されている。
段にCRT(Continuously Regenerating Ttap) 、CS
F (Catalytic Soot Filter ) 、酸化触媒を用いたPM
低減装置を配置し、後段に尿素を使ったNOx触媒を配
した排ガス浄化システムにおいては、NOx触媒へ供給
する尿素の量は、ディーゼルエンジンから排出されるN
Oxの量により決定される。
NOxが全てNOの場合と、NOxが全てNO2 の場合
とでは、排ガス中に供給する尿素の量が異なってくる。
すと、次のようになる。
に噴射された尿素の水溶液は、排ガスによって加熱され
て加水分解してアンモニア(NH3 )を生ずる。
流入すると、次のような化学反応によってNOおよびN
O2 が還元される。
るNOxが全てNOと仮定すると、NO2 が多い場合に
は、必要なアンモニアが供給されず、NOxの浄化率が
低くなる。
NOxが全てNO2 と仮定すると、NOが多い場合に
は、必要以上に尿素を供給することになり、テールパイ
プでは、アンモニアのスリップが起こる。この場合は、
尿素を必要以上に投入したことになり、不経済となる。
また、尿素が過剰に供給されることにより、望ましくな
い中間生成物や分解生成物が生ずる。
ゼルエンジンの運転状況により異なってくるが、上記の
PM低減装置を装着した場合、 2NO+O2 → 2NO2 ・・・・ (4) となり、ディーゼルエンジンから排出された直後よりも
NOx触媒前でNO2 の割合が多くなる。
たものであり、その目的とするところは、NOx浄化率
の向上を計る一方、テールパイプからのアンモニアのス
リップなどを防止し得るディーゼルエンジン用排ガス浄
化装置を提供することにある。
め、本発明のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置は、
ディーゼルエンジンに装着されている排気管の前段に粒
子状物質低減装置を配設し、後段にNOx触媒を配設し
たディーゼルエンジン用排ガス浄化装置において、前記
粒子状物質低減装置の出口温度に基づいてNO/NO2
の割合を算出し、その値に基づいて前記NOx触媒に供
給する尿素の量を制御することを特徴としている。
を用いて説明する。
用排ガス浄化装置の構成を示す図であり、ディーゼルエ
ンジン1に装着されている排気管2の途中に紡錘形、あ
るいは円筒形のケーシング3が装着されている。そし
て、このケーシング3の前段に粒子状物質(PM)を補
集するPM補集手段としてのDPF(Diesel Particula
te filter ) 4を設置し、その後段に尿素を使用するN
Ox触媒5を設置している。
まりを起こし、ガスが流れ難くなるので、適宜、フィル
タを再生する必要がある。そこで、DPF4に補集され
たPMを燃焼させることによってDPF4の再生を行な
う。DPF4の再生は、例えば、DPF4の周囲にヒー
ターを設置したり、あるいはDPF4の上流に位置する
排気管2aにヒーターを設置し、これらのヒーターを稼
働することにより行なうことができる。DPF4には、
酸化能の高い触媒、例えば白金(Pt)系の触媒が担持
されている。
高温(300℃以上)の場合、例えば、五酸化バナジウ
ム(V2 O5 )系やゼオライト系のようなアンモニア選
択還元型の触媒を用い、排ガス温度が比較的低温(20
0〜300℃)の場合には、白金(Pt)系の触媒を使
用する。
すなわち、NOx触媒5の入口側に尿素((NH2 )2
・CO)の水溶液aを排ガス中に噴射する噴射ノズル6
が設けられている。この噴射ノズル6は、ポンプなどの
尿素供給手段7を備えている。尿素供給手段7は、エン
ジンコントロール用電子制御ユニット(ECU)8によ
って運転制御されるようになっている。尿素の水溶液a
は、図示しないタンクから配管9を通って尿素供給手段
7に供給される。この尿素供給手段7の運転制御につい
ては後で説明する。
PF4に入る排ガスの温度を検出する第1の温度センサ
ー10が設けられており、第1温度センサー10は、検
出した排ガス温度に比例した出力信号をECU8に出力
する。
は、NOx触媒5を通った排ガスの温度を検出する第2
の温度センサー11が設けられており、第2温度センサ
ー11は、検出した排ガス温度に比例した出力信号をE
CU8に出力する。
F4の出口温度を検出する第3の温度センサー15が設
けられており、この第3温度センサー15は、検出した
排ガス温度に比例した出力信号をECU8に出力する。
らなり、双方向パスによって相互に接続されたROM、
RAM、CPUに入力ポート、出力ポートを具備し、エ
ンジンの燃料噴射量制御などの基本制御を行なうほか、
この実施の形態では、尿素供給手段7の制御を行なって
いる。
ートには、アクセル開度センサー12からの入力信号
と、クランクアングルセンサー13からの入力信号と、
エンジン回転数センサー14からの入力信号が入力され
る。
度に比例した出力電圧をECU8に出力し、ECU8
は、アクセル開度センサー12の出力信号に基づいてエ
ンジン負荷を演算する。クランクアングルセンサー13
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ECU8に出力し、ECU8は、この出力パルスに
基づいてエンジン回転速度を演算する。これらのエンジ
ン負荷とエンジン回転速度とによりエンジン運転状態
(運転条件)が判別される。
1の水冷ジャケット(図示せず)に設置した温度センサ
ー(図示せず)から出力されたエンジン冷却水温A、お
よびディーゼルエンジン1に導入される吸入空気量Bが
入力される。
なわれる。
線で示したNOxの排出量マップであり、横軸にエンジ
ン回転数(1/min )を採り、縦軸にトルク(Nm)を
採っている。
O2 比のマップであり、横軸に温度(℃)を採り、縦軸
にNO2 (%)を採っている。
は、2NO+O2 →2NO2 反応の平衡時のものであ
る。尚、NOの初期濃度は1000ppm、O2 の残存
率は10%である。また、図3(b)の縦軸のNO
2 (%)も図3(a)と同様に、2NO+O2 →2NO
2 反応の平衡時のものである。但し、NOの初期濃度は
1000ppm、O2 の残存率は2%である。
(g/hr)と、エンジン回転数(1/min )と、トル
ク(Nm)との対応関係を、予め、実験により求め、こ
れをマップ化して記憶させておく。
のNO2 (%)と温度(℃)との対応関係を、予め、実
験により求め、これをマップ化して上記ECU8のRO
Mに記憶させておく。
らECU8に入力されるエンジン回転数(1/min )
と、ECU8に入力されるトルク(Nm)とに基づいて
ECU8にてNOx排出量(g/hr)を得る。
8に入力されるDPF4の出口温度に基づいてECU8
にてNO/NO2 比を算出し、その値を上記NOx排出
量に照らし合わせてNOおよびNO2 の量をそれぞれ求
める。そして、ECU8にてNOおよびNO2 の量をそ
れぞれ算出し、その値に基づいて噴射ノズル6から噴射
する尿素の噴射量を増減(制御)させる。
適量の尿素が供給され、従来の如く、NOxの浄化率が
低くなることもない。また、テールパイプからアンモニ
アがスリップする事態も発生しなくなる。
射量を制御しない場合には、NOx浄化率が65%であ
ったが、本発明の場合には、NOx浄化率が70%に向
上した。
ンジンに装着されている排気管の前段に粒子状物質低減
装置を配設し、後段にNOx触媒を配設したディーゼル
エンジン用排ガス浄化装置において、前記粒子状物質低
減装置の出口温度に基づいてNO/NO2 の割合を算出
し、その値に基づいて前記NOx触媒に供給する尿素の
量を制御するため、NOxの浄化率が向上する一方、テ
ールパイプからのアンモニアのスリップなどを防止する
ことが可能となった。
装置の概略を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ディーゼルエンジンに装着されている排
気管の前段に粒子状物質低減装置を配設し、後段にNO
x触媒を配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化装置
において、前記粒子状物質低減装置の出口温度に基づい
てNO/NO 2 の割合を算出し、その値に基づいて前記
NOx触媒に供給する尿素の量を制御することを特徴と
するディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
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