JP2002295243A - エンジンの排ガスを浄化する装置 - Google Patents
エンジンの排ガスを浄化する装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排ガスに含まれるＮＯｘとパティキュレート
の排出量を低減するとともに、炭化水素系液体の噴射に
より発生したＨＣの大気への排出を防止する。 【解決手段】 エンジン１１の排気管１６にＮＯｘ吸収
剤及び活性金属が担持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が
設けられ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に向けて炭化水素系液体
３２を噴射可能な液体噴射ノズル２９がＮＯｘ吸蔵還元
触媒より排ガス上流側の排気管に設けられる。液体噴射
ノズルには液体調整弁３４を介して液体を供給する炭化
水素系液体供給手段３６が設けられ、ＮＯｘ吸蔵還元触
媒より排ガス下流側の排気管には酸化触媒として機能す
る活性金属が担持されたパティキュレートフィルタ２６
が設けられる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒が白金−バリウム−
アルミナ触媒であり、パティキュレートフィルタに白金
−ゼオライト触媒又は白金−セリア−ゼオライト触媒の
いずれかがコーティングされる。
の排出量を低減するとともに、炭化水素系液体の噴射に
より発生したＨＣの大気への排出を防止する。 【解決手段】 エンジン１１の排気管１６にＮＯｘ吸収
剤及び活性金属が担持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒２４が
設けられ、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に向けて炭化水素系液体
３２を噴射可能な液体噴射ノズル２９がＮＯｘ吸蔵還元
触媒より排ガス上流側の排気管に設けられる。液体噴射
ノズルには液体調整弁３４を介して液体を供給する炭化
水素系液体供給手段３６が設けられ、ＮＯｘ吸蔵還元触
媒より排ガス下流側の排気管には酸化触媒として機能す
る活性金属が担持されたパティキュレートフィルタ２６
が設けられる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒が白金−バリウム−
アルミナ触媒であり、パティキュレートフィルタに白金
−ゼオライト触媒又は白金−セリア−ゼオライト触媒の
いずれかがコーティングされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘとい
う）を低減し、かつ排ガスに含まれるパティキュレート
を捕集する排ガス浄化装置に関するものである。
ンの排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘとい
う）を低減し、かつ排ガスに含まれるパティキュレート
を捕集する排ガス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の排ガス浄化装置として、
ディーゼルエンジンの排気通路の途中に、排ガス上流側
から順に酸化触媒、パティキュレートフィルタ及びＮＯ
ｘ触媒が設けられ、パティキュレートフィルタとＮＯｘ
触媒との間に、排ガス中のＮＯｘを還元するための軽油
を噴射する燃料添加ノズルが設けられたディーゼルエン
ジンの排ガス浄化装置が開示されている（特開２０００
−１９９４２３号）。このように構成されたディーゼル
エンジンの排ガス浄化装置では、排ガス中のＮＯを酸化
触媒により酸化してＮＯ2とし、この酸化機能の高いＮ
Ｏ2とパティキュレートフィルタに堆積したパティキュ
レートとを反応させることにより、フィルタに堆積した
パティキュレートを低減できる。またパティキュレート
フィルタでパティキュレートと反応せずにこのフィルタ
を通過したＮＯ2は、フィルタより排ガス下流側のＮＯ
ｘ触媒で、燃料添加ノズルから噴射された軽油によりＮ
2又はＮＯに還元される。この結果、パティキュレート
フィルタを連続的に再生できるとともに、ＮＯ2（ＮＯ
ｘ）の排出量を低減できるようになっている。
ディーゼルエンジンの排気通路の途中に、排ガス上流側
から順に酸化触媒、パティキュレートフィルタ及びＮＯ
ｘ触媒が設けられ、パティキュレートフィルタとＮＯｘ
触媒との間に、排ガス中のＮＯｘを還元するための軽油
を噴射する燃料添加ノズルが設けられたディーゼルエン
ジンの排ガス浄化装置が開示されている（特開２０００
−１９９４２３号）。このように構成されたディーゼル
エンジンの排ガス浄化装置では、排ガス中のＮＯを酸化
触媒により酸化してＮＯ2とし、この酸化機能の高いＮ
Ｏ2とパティキュレートフィルタに堆積したパティキュ
レートとを反応させることにより、フィルタに堆積した
パティキュレートを低減できる。またパティキュレート
フィルタでパティキュレートと反応せずにこのフィルタ
を通過したＮＯ2は、フィルタより排ガス下流側のＮＯ
ｘ触媒で、燃料添加ノズルから噴射された軽油によりＮ
2又はＮＯに還元される。この結果、パティキュレート
フィルタを連続的に再生できるとともに、ＮＯ2（ＮＯ
ｘ）の排出量を低減できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の特
開２０００−１９９４２３号公報に示されたディーゼル
エンジンの排ガス浄化装置では、燃料添加ノズルから軽
油を噴射するため、ＮＯｘ触媒で還元反応に用いられな
かった軽油（炭化水素系液体）が気化した状態で大気中
に排出されるおそれがあった。本発明の目的は、排ガス
に含まれるＮＯｘ及びパティキュレートの排出量を高効
率で低減できるとともに、液体噴射ノズルから排気管に
噴射された炭化水素系液体が気化した状態で大気中に排
出されるのを防止できる、エンジンの排ガスを浄化する
装置を提供することにある。
開２０００−１９９４２３号公報に示されたディーゼル
エンジンの排ガス浄化装置では、燃料添加ノズルから軽
油を噴射するため、ＮＯｘ触媒で還元反応に用いられな
かった軽油（炭化水素系液体）が気化した状態で大気中
に排出されるおそれがあった。本発明の目的は、排ガス
に含まれるＮＯｘ及びパティキュレートの排出量を高効
率で低減できるとともに、液体噴射ノズルから排気管に
噴射された炭化水素系液体が気化した状態で大気中に排
出されるのを防止できる、エンジンの排ガスを浄化する
装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図３に示すように、エンジン１１の排気管１６
に設けられＮＯｘ吸収剤２４ｂ及び活性金属２４ａが担
持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒２４と、ＮＯｘ吸蔵還元触
媒２４より排ガス上流側の排気管１６に設けられＮＯｘ
吸蔵還元触媒２４に向けて炭化水素系液体３２を噴射可
能な液体噴射ノズル２９と、液体噴射ノズル２９に液体
調整弁３４を介して液体３２を供給する炭化水素系液体
供給手段３６と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４より排ガス下
流側の排気管１６に設けられ酸化触媒として機能する活
性金属が担持されたパティキュレートフィルタ２６とを
備えたエンジンの排ガスを浄化する装置である。
図１及び図３に示すように、エンジン１１の排気管１６
に設けられＮＯｘ吸収剤２４ｂ及び活性金属２４ａが担
持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒２４と、ＮＯｘ吸蔵還元触
媒２４より排ガス上流側の排気管１６に設けられＮＯｘ
吸蔵還元触媒２４に向けて炭化水素系液体３２を噴射可
能な液体噴射ノズル２９と、液体噴射ノズル２９に液体
調整弁３４を介して液体３２を供給する炭化水素系液体
供給手段３６と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒２４より排ガス下
流側の排気管１６に設けられ酸化触媒として機能する活
性金属が担持されたパティキュレートフィルタ２６とを
備えたエンジンの排ガスを浄化する装置である。
【０００５】この請求項１に記載されたエンジンの排ガ
スを浄化する装置では、排ガスがＮＯｘ吸蔵還元触媒２
４を通過するときに、この触媒２４中のＮＯｘ吸収剤２
４ｂが排ガス中のＮＯｘを硝酸塩として吸蔵し、排ガス
中の炭化水素を触媒２４に担持された活性金属２４ａの
酸化作用により酸化する。また液体調整弁３４を所定の
間隔で所定時間だけオンして、液体噴射ノズル２９から
液体３２を間欠的に噴射すると、触媒２４入口の排ガス
中の炭化水素濃度が増加するので、触媒２４入口部で炭
化水素と排ガス中の酸素とが反応して酸素を消費する。
この結果、触媒２４入口より排ガス下流側の排ガスの空
気過剰率が低下するとともに、ＨＣ，ＣＯ又はＨ2が還
元剤として増加するので、触媒２４に吸蔵されたＮＯｘ
が上記ＨＣ等と反応しＮ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏとなって触媒
２４から放出される。更に上記液体３２の噴射により生
成されたＨＣの一部は触媒２４を通過してフィルタ２６
により捕集される。このフィルタ２６に捕集されたＨＣ
は、液体調整弁３４がオフしている間に後から到来する
空気過剰率の高い排ガスがフィルタ２６に流入したとき
に、フィルタ２６に担持された活性金属２４ａの酸化作
用により酸化・燃焼される。なお、上記ＮＯｘ吸蔵還元
触媒２４が白金−バリウム−アルミナ触媒であり、パテ
ィキュレートフィルタ２６に白金−ゼオライト触媒又は
白金−セリア−ゼオライト触媒２６ｅ（図４）のいずれ
かがコーティングされることが好ましい。
スを浄化する装置では、排ガスがＮＯｘ吸蔵還元触媒２
４を通過するときに、この触媒２４中のＮＯｘ吸収剤２
４ｂが排ガス中のＮＯｘを硝酸塩として吸蔵し、排ガス
中の炭化水素を触媒２４に担持された活性金属２４ａの
酸化作用により酸化する。また液体調整弁３４を所定の
間隔で所定時間だけオンして、液体噴射ノズル２９から
液体３２を間欠的に噴射すると、触媒２４入口の排ガス
中の炭化水素濃度が増加するので、触媒２４入口部で炭
化水素と排ガス中の酸素とが反応して酸素を消費する。
この結果、触媒２４入口より排ガス下流側の排ガスの空
気過剰率が低下するとともに、ＨＣ，ＣＯ又はＨ2が還
元剤として増加するので、触媒２４に吸蔵されたＮＯｘ
が上記ＨＣ等と反応しＮ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏとなって触媒
２４から放出される。更に上記液体３２の噴射により生
成されたＨＣの一部は触媒２４を通過してフィルタ２６
により捕集される。このフィルタ２６に捕集されたＨＣ
は、液体調整弁３４がオフしている間に後から到来する
空気過剰率の高い排ガスがフィルタ２６に流入したとき
に、フィルタ２６に担持された活性金属２４ａの酸化作
用により酸化・燃焼される。なお、上記ＮＯｘ吸蔵還元
触媒２４が白金−バリウム−アルミナ触媒であり、パテ
ィキュレートフィルタ２６に白金−ゼオライト触媒又は
白金−セリア−ゼオライト触媒２６ｅ（図４）のいずれ
かがコーティングされることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、ディーゼルエン
ジン１１の吸気ポートには吸気マニホルド１２を介して
吸気管１３が接続され、排気ポートには排気マニホルド
１４を介して排気管１６が接続される。吸気管１３に
は、ターボ過給機１７のコンプレッサ１７ａと、ターボ
過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタクー
ラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６にはターボ過
給機１７のタービン１７ｂが設けられる。図示しないが
コンプレッサ１７ａの回転翼とタービン１７ｂの回転翼
とはシャフトにより連結される。エンジン１１から排出
される排ガスのエネルギによりタービン１７ｂ及びシャ
フトを介してコンプレッサ１７ａが回転し、このコンプ
レッサ１７ａの回転により吸気管１３内の吸入空気が圧
縮されるように構成される。また排気管１６の途中には
エンジン側（排ガス上流側）から順に、ＮＯｘ吸蔵還元
触媒２４とパティキュレートフィルタ２６とが設けられ
る。触媒２４は排気管１６の直径を拡大した筒状のコン
バータ２７に収容され、フィルタ２６は排気管１６の直
径を拡大した筒状の捕集器２８に収容される。
基づいて説明する。図１に示すように、ディーゼルエン
ジン１１の吸気ポートには吸気マニホルド１２を介して
吸気管１３が接続され、排気ポートには排気マニホルド
１４を介して排気管１６が接続される。吸気管１３に
は、ターボ過給機１７のコンプレッサ１７ａと、ターボ
過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタクー
ラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６にはターボ過
給機１７のタービン１７ｂが設けられる。図示しないが
コンプレッサ１７ａの回転翼とタービン１７ｂの回転翼
とはシャフトにより連結される。エンジン１１から排出
される排ガスのエネルギによりタービン１７ｂ及びシャ
フトを介してコンプレッサ１７ａが回転し、このコンプ
レッサ１７ａの回転により吸気管１３内の吸入空気が圧
縮されるように構成される。また排気管１６の途中には
エンジン側（排ガス上流側）から順に、ＮＯｘ吸蔵還元
触媒２４とパティキュレートフィルタ２６とが設けられ
る。触媒２４は排気管１６の直径を拡大した筒状のコン
バータ２７に収容され、フィルタ２６は排気管１６の直
径を拡大した筒状の捕集器２８に収容される。
【０００７】触媒２４は排気管１６に流入する排ガス中
のＮＯｘを吸蔵し、かつ排ガス中の炭化水素（ＨＣ）濃
度が増加したときに上記吸蔵したＮＯｘを放出して再生
処理される白金−バリウム−アルミナ触媒である。この
触媒２４は排ガスの流れる方向に格子状（ハニカム状）
の通路が形成された図示しないモノリス担体（材質：コ
ージェライト）と、このモノリス担体上に形成されかつ
貴金属２４ａ（活性金属）及びＮＯｘ吸収剤２４ｂが担
持されたコート層２４ｃとを有する（図３）。貴金属２
４ａは白金（Ｐｔ）であり、ＮＯｘ吸収剤２４ｂはバリ
ウム（Ｂａ）である。上記ＮＯｘ吸収剤２４ｂは触媒２
４の総重量に対して２〜５０重量％、好ましくは５〜２
０重量％担持される。またコート層２４ｃはアルミナで
ある。
のＮＯｘを吸蔵し、かつ排ガス中の炭化水素（ＨＣ）濃
度が増加したときに上記吸蔵したＮＯｘを放出して再生
処理される白金−バリウム−アルミナ触媒である。この
触媒２４は排ガスの流れる方向に格子状（ハニカム状）
の通路が形成された図示しないモノリス担体（材質：コ
ージェライト）と、このモノリス担体上に形成されかつ
貴金属２４ａ（活性金属）及びＮＯｘ吸収剤２４ｂが担
持されたコート層２４ｃとを有する（図３）。貴金属２
４ａは白金（Ｐｔ）であり、ＮＯｘ吸収剤２４ｂはバリ
ウム（Ｂａ）である。上記ＮＯｘ吸収剤２４ｂは触媒２
４の総重量に対して２〜５０重量％、好ましくは５〜２
０重量％担持される。またコート層２４ｃはアルミナで
ある。
【０００８】フィルタ２６は酸化触媒としての機能を有
する触媒付きハニカムフィルタであって、図２に示すよ
うに、コージェライトのようなセラミックスからなる多
孔質の隔壁２６ａで仕切られた多角形断面を有する。こ
のフィルタ２６はこれらの隔壁２６ａにより多数の互い
に平行に形成された貫通孔２６ｂの相隣接する入口部２
６ｃと出口部２６ｄを交互に実質的に封止することによ
り構成される。また隔壁２６ａには、白金−ゼオライト
触媒又は白金−セリア−ゼオライト触媒がコーティング
される。白金−ゼオライト触媒はコージェライトからな
るハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−
ＺＳＭ−５）を含むスラリーをコーティングした後、白
金（活性金属）を担持させて構成される。また白金−セ
リア−ゼオライト触媒２６ｅは、図４に示すように、コ
ージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼ
オライト２６ｆ（Ｈ−ＺＳＭ−５）の粉末及びセリア２
６ｉ（ＣｅＯ2）の粉末を含むスラリーをコーティング
した後、白金２６ｈ（活性金属）を担持させて構成され
る。このようなコーティングにより、フィルタ２６に煤
や炭化水素（ＨＣなど）の酸化力が付与される。このフ
ィルタ２６では、図２の実線矢印で示すように、フィル
タ２６の入口側から導入されたエンジン１１の排ガスが
多孔質の隔壁２６ａを通過する際に、この排ガスに含ま
れる微粒子がろ過されて、出口側から排出されるように
なっている。
する触媒付きハニカムフィルタであって、図２に示すよ
うに、コージェライトのようなセラミックスからなる多
孔質の隔壁２６ａで仕切られた多角形断面を有する。こ
のフィルタ２６はこれらの隔壁２６ａにより多数の互い
に平行に形成された貫通孔２６ｂの相隣接する入口部２
６ｃと出口部２６ｄを交互に実質的に封止することによ
り構成される。また隔壁２６ａには、白金−ゼオライト
触媒又は白金−セリア−ゼオライト触媒がコーティング
される。白金−ゼオライト触媒はコージェライトからな
るハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−
ＺＳＭ−５）を含むスラリーをコーティングした後、白
金（活性金属）を担持させて構成される。また白金−セ
リア−ゼオライト触媒２６ｅは、図４に示すように、コ
ージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼ
オライト２６ｆ（Ｈ−ＺＳＭ−５）の粉末及びセリア２
６ｉ（ＣｅＯ2）の粉末を含むスラリーをコーティング
した後、白金２６ｈ（活性金属）を担持させて構成され
る。このようなコーティングにより、フィルタ２６に煤
や炭化水素（ＨＣなど）の酸化力が付与される。このフ
ィルタ２６では、図２の実線矢印で示すように、フィル
タ２６の入口側から導入されたエンジン１１の排ガスが
多孔質の隔壁２６ａを通過する際に、この排ガスに含ま
れる微粒子がろ過されて、出口側から排出されるように
なっている。
【０００９】一方、触媒２４の排ガス上流側の排気管１
６、即ち触媒２４の入口には、液体噴射ノズル２９が触
媒２４に向けて設けられる。この液体噴射ノズル２９に
は液体供給管３１の一端が接続され、この液体供給管３
１の他端は炭化水素系液体３２が貯留された液体タンク
３３に接続される。また液体供給管３１には液体噴射ノ
ズル２９への液体３２の供給量を調整する液体調整弁３
４が設けられ、液体調整弁３４と液体タンク３３との間
の液体供給管３１には液体タンク３３内の液体３２を液
体噴射ノズル２９に供給可能なポンプ３６が設けられ
る。液体調整弁３４は第１〜第３ポート３４ａ〜３４ｃ
を有する三方弁であり、第１ポート３４ａはポンプ３６
の吐出口に接続され、第２ポート３４ｂは液体噴射ノズ
ル２９に接続され、更に第３ポート３４ｃは戻り管３７
を介して液体タンク３３に接続される。上記炭化水素系
液体３２は軽油である。なお、液体調整弁３４がオンす
ると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂが連通し、オフ
すると第１及び第３ポート３４ａ，３４ｃが連通するよ
うに構成される。
６、即ち触媒２４の入口には、液体噴射ノズル２９が触
媒２４に向けて設けられる。この液体噴射ノズル２９に
は液体供給管３１の一端が接続され、この液体供給管３
１の他端は炭化水素系液体３２が貯留された液体タンク
３３に接続される。また液体供給管３１には液体噴射ノ
ズル２９への液体３２の供給量を調整する液体調整弁３
４が設けられ、液体調整弁３４と液体タンク３３との間
の液体供給管３１には液体タンク３３内の液体３２を液
体噴射ノズル２９に供給可能なポンプ３６が設けられ
る。液体調整弁３４は第１〜第３ポート３４ａ〜３４ｃ
を有する三方弁であり、第１ポート３４ａはポンプ３６
の吐出口に接続され、第２ポート３４ｂは液体噴射ノズ
ル２９に接続され、更に第３ポート３４ｃは戻り管３７
を介して液体タンク３３に接続される。上記炭化水素系
液体３２は軽油である。なお、液体調整弁３４がオンす
ると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂが連通し、オフ
すると第１及び第３ポート３４ａ，３４ｃが連通するよ
うに構成される。
【００１０】液体噴射ノズル２９及び触媒２４間の排気
管１６、即ち触媒２４の入口には排気管１６内の排ガス
温度を検出する温度センサ４３が設けられる。この温度
センサ４３の検出出力はマイクロコンピュータからなる
コントローラ４４の制御入力に接続される。その他コン
トローラ４４の制御入力には、触媒２４及びフィルタ２
６間の排気管１６、即ち触媒２４出口の排ガスの空気過
剰率（実際の排ガス中の空気量／理論的な燃焼時の排ガ
ス中の空気量）を検出するラムダセンサ４５と、上記触
媒２４出口の排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセン
サ４６の各検出出力が接続される。コントローラ４４の
制御出力は液体調整弁３４及びポンプ３６にそれぞれ接
続される。コントローラ４４はメモリ４７を備える。メ
モリ４７には、触媒２４入口の排ガス温度、触媒２４出
口の空気過剰率及び触媒２４出口のＮＯｘ濃度に応じた
液体調整弁３４のオン時間及びその間隔や、ポンプ３６
の作動の有無が予め記憶される。
管１６、即ち触媒２４の入口には排気管１６内の排ガス
温度を検出する温度センサ４３が設けられる。この温度
センサ４３の検出出力はマイクロコンピュータからなる
コントローラ４４の制御入力に接続される。その他コン
トローラ４４の制御入力には、触媒２４及びフィルタ２
６間の排気管１６、即ち触媒２４出口の排ガスの空気過
剰率（実際の排ガス中の空気量／理論的な燃焼時の排ガ
ス中の空気量）を検出するラムダセンサ４５と、上記触
媒２４出口の排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセン
サ４６の各検出出力が接続される。コントローラ４４の
制御出力は液体調整弁３４及びポンプ３６にそれぞれ接
続される。コントローラ４４はメモリ４７を備える。メ
モリ４７には、触媒２４入口の排ガス温度、触媒２４出
口の空気過剰率及び触媒２４出口のＮＯｘ濃度に応じた
液体調整弁３４のオン時間及びその間隔や、ポンプ３６
の作動の有無が予め記憶される。
【００１１】このように構成されたエンジンの排ガスを
浄化する装置の動作を説明する。エンジン１１を始動
し、温度センサ４３が２２０℃未満の排ガス温度を検出
したとき、コントローラ４４はこの温度センサ４３の検
出出力に基づいて、液体調整弁３４をオフする。これに
よりエンジン１１から排出された排ガスは排気管１６を
通ってＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を通過する。このとき排
ガスに含まれるＮＯｘは上記触媒２４に吸蔵される。触
媒２４のコート層２４ｃ（図３）に担持されるＮＯｘ吸
収剤２４ｂ（図３）として例えばバリウム（Ｂａ）を用
いれば、エンジン１１から排出されたＮＯｘは上記触媒
２４において排ガス中のＯ2と反応してＮＯ2となり、更
に触媒２４中のＢａＯ，ＢａＣＯ3と反応して［Ｂａ
（ＮＯ3）2］が生成され、この状態で触媒２４に吸蔵さ
れる。また排ガスに含まれるＨＣは触媒２４のコート層
２４ｃ（図３）に担持された貴金属２４ａ（図３）の酸
化作用により酸化される。
浄化する装置の動作を説明する。エンジン１１を始動
し、温度センサ４３が２２０℃未満の排ガス温度を検出
したとき、コントローラ４４はこの温度センサ４３の検
出出力に基づいて、液体調整弁３４をオフする。これに
よりエンジン１１から排出された排ガスは排気管１６を
通ってＮＯｘ吸蔵還元触媒２４を通過する。このとき排
ガスに含まれるＮＯｘは上記触媒２４に吸蔵される。触
媒２４のコート層２４ｃ（図３）に担持されるＮＯｘ吸
収剤２４ｂ（図３）として例えばバリウム（Ｂａ）を用
いれば、エンジン１１から排出されたＮＯｘは上記触媒
２４において排ガス中のＯ2と反応してＮＯ2となり、更
に触媒２４中のＢａＯ，ＢａＣＯ3と反応して［Ｂａ
（ＮＯ3）2］が生成され、この状態で触媒２４に吸蔵さ
れる。また排ガスに含まれるＨＣは触媒２４のコート層
２４ｃ（図３）に担持された貴金属２４ａ（図３）の酸
化作用により酸化される。
【００１２】温度センサ４３が２２０℃以上の排ガス温
度を検出した状態で、ＮＯｘセンサ４６が５０〜１００
ｐｐｍのＮＯｘ濃度を検出する、即ち触媒２４によるＮ
Ｏｘの吸蔵量が飽和状態に近付くと、コントローラ４４
は温度センサ４３及びＮＯｘセンサ４６の各検出出力に
基づいて、液体調整弁３４をオンし、ラムダセンサ４５
が１．２以下の空気過剰率を検出したときに液体調整弁
３４をオフする。上記液体調整弁３４をオンする間隔、
即ちＮＯｘ吸収剤がＮＯｘを吸蔵する時間は０．１〜６
０秒間毎、好ましくは１〜１０秒間毎であり、液体調整
弁３４をオンする時間、即ち液体噴射ノズル２９から軽
油３２を噴射する時間は０．００１〜１．０秒間、好ま
しくは０．０５〜０．２秒間である。即ち、軽油３２は
液体噴射ノズル２９から間欠的に噴射される。液体調整
弁３４をオンする間隔を上記のように０．１〜６０秒に
限定したのは、０．１秒未満ではＮＯｘ吸収剤に十分な
量のＮＯｘを吸蔵できず、６０秒を越えるとＮＯｘ吸収
剤に吸蔵されたＮＯｘの量が多く触媒２４の再生に時間
が掛り過ぎるからである。また液体調整弁３４をオンし
ている時間を上記のように０．００１〜０．１秒に限定
したのは、０．００１秒未満では触媒２４における空気
過剰率を十分に下げることができず、０．１秒を越える
と未燃ＨＣの過剰により触媒２４温度が上昇し過ぎるか
らである。
度を検出した状態で、ＮＯｘセンサ４６が５０〜１００
ｐｐｍのＮＯｘ濃度を検出する、即ち触媒２４によるＮ
Ｏｘの吸蔵量が飽和状態に近付くと、コントローラ４４
は温度センサ４３及びＮＯｘセンサ４６の各検出出力に
基づいて、液体調整弁３４をオンし、ラムダセンサ４５
が１．２以下の空気過剰率を検出したときに液体調整弁
３４をオフする。上記液体調整弁３４をオンする間隔、
即ちＮＯｘ吸収剤がＮＯｘを吸蔵する時間は０．１〜６
０秒間毎、好ましくは１〜１０秒間毎であり、液体調整
弁３４をオンする時間、即ち液体噴射ノズル２９から軽
油３２を噴射する時間は０．００１〜１．０秒間、好ま
しくは０．０５〜０．２秒間である。即ち、軽油３２は
液体噴射ノズル２９から間欠的に噴射される。液体調整
弁３４をオンする間隔を上記のように０．１〜６０秒に
限定したのは、０．１秒未満ではＮＯｘ吸収剤に十分な
量のＮＯｘを吸蔵できず、６０秒を越えるとＮＯｘ吸収
剤に吸蔵されたＮＯｘの量が多く触媒２４の再生に時間
が掛り過ぎるからである。また液体調整弁３４をオンし
ている時間を上記のように０．００１〜０．１秒に限定
したのは、０．００１秒未満では触媒２４における空気
過剰率を十分に下げることができず、０．１秒を越える
と未燃ＨＣの過剰により触媒２４温度が上昇し過ぎるか
らである。
【００１３】液体噴射ノズル２９から軽油３２が噴射さ
れることにより、触媒２４上の酸素濃度が相対的に低下
する、即ち触媒２４入口の排ガスの空気過剰率が低下す
るとともに、ＨＣ，ＣＯ又はＨ2が還元剤として増加す
るので、触媒２４に吸蔵されたＮＯｘが触媒２４から次
のように放出される。先ず上記触媒２４に吸蔵された
［Ｂａ（ＮＯ3）2］が排ガス中の上記還元剤と反応して
ＮＯ2或いはＮ2まで還元され、次に触媒２４が選択性の
良い還元触媒として機能し、上記ＮＯ2が排ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣと反応して無害なＮ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏが生成さ
れて大気に排出される。この結果、触媒２４が再生され
るので、触媒２４により排ガス中のＮＯｘが吸蔵されて
触媒２４出口の排ガス中のＮＯｘは減少する。
れることにより、触媒２４上の酸素濃度が相対的に低下
する、即ち触媒２４入口の排ガスの空気過剰率が低下す
るとともに、ＨＣ，ＣＯ又はＨ2が還元剤として増加す
るので、触媒２４に吸蔵されたＮＯｘが触媒２４から次
のように放出される。先ず上記触媒２４に吸蔵された
［Ｂａ（ＮＯ3）2］が排ガス中の上記還元剤と反応して
ＮＯ2或いはＮ2まで還元され、次に触媒２４が選択性の
良い還元触媒として機能し、上記ＮＯ2が排ガス中のＣ
Ｏ，ＨＣと反応して無害なＮ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏが生成さ
れて大気に排出される。この結果、触媒２４が再生され
るので、触媒２４により排ガス中のＮＯｘが吸蔵されて
触媒２４出口の排ガス中のＮＯｘは減少する。
【００１４】上記軽油３２の噴射により生成されたＨＣ
は上述のように触媒２４で還元剤として機能するけれど
も、全てのＨＣが還元剤として機能せず、一部のＨＣは
触媒２４を通過してしまう。このため触媒２４出口のＨ
Ｃ濃度は増大するけれども、この未燃のＨＣはフィルタ
２６により捕集される。このフィルタ２６に捕集された
未燃のＨＣは、液体調整弁３４をオフしている間に後か
ら到来する空気過剰率の高い、即ちリーン状態の排ガス
がフィルタ２６に流入するので、フィルタ２６に担持さ
れた白金２６ｈの酸化作用により酸化・燃焼される。こ
の結果、フィルタ２６出口のＨＣ濃度は低く抑えられる
ので、大気中へのＨＣの排出を抑制できるとともに、フ
ィルタ２６上に捕集された煤を含むパティキュレートを
上記反応熱で燃焼処理できるので、大気中へのパティキ
ュレートの排出を抑制できる。なお、この実施の形態で
は、エンジンとしてターボ過給機付ディーゼルエンジン
を挙げたが、自然吸気型ディーゼルエンジンに本発明の
排ガスを浄化する装置を用いてもよい。
は上述のように触媒２４で還元剤として機能するけれど
も、全てのＨＣが還元剤として機能せず、一部のＨＣは
触媒２４を通過してしまう。このため触媒２４出口のＨ
Ｃ濃度は増大するけれども、この未燃のＨＣはフィルタ
２６により捕集される。このフィルタ２６に捕集された
未燃のＨＣは、液体調整弁３４をオフしている間に後か
ら到来する空気過剰率の高い、即ちリーン状態の排ガス
がフィルタ２６に流入するので、フィルタ２６に担持さ
れた白金２６ｈの酸化作用により酸化・燃焼される。こ
の結果、フィルタ２６出口のＨＣ濃度は低く抑えられる
ので、大気中へのＨＣの排出を抑制できるとともに、フ
ィルタ２６上に捕集された煤を含むパティキュレートを
上記反応熱で燃焼処理できるので、大気中へのパティキ
ュレートの排出を抑制できる。なお、この実施の形態で
は、エンジンとしてターボ過給機付ディーゼルエンジン
を挙げたが、自然吸気型ディーゼルエンジンに本発明の
排ガスを浄化する装置を用いてもよい。
【００１５】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく
説明する。 ＜実施例１＞図１〜図４に示すように、８０００ｃｃの
ターボ過給機付ディーゼルエンジン１１の排気管１６
に、排ガス上流側から順にＮＯｘ吸蔵還元触媒２４と、
パティキュレートフィルタ２６とを設けた。また触媒２
４の排ガス上流側の排気管１６には軽油３２を噴射可能
な液体噴射ノズル２９を設けた。なお、上記触媒２４
は、コート層２４ｃがアルミナであり、貴金属２４ａ
（活性金属）が白金（Ｐｔ）であり、更にＮＯｘ吸収剤
２４ｂがバリウム（Ｂａ）である。またフィルタ２６に
は白金−ゼオライト触媒２６ｅがコーティングされる、
即ちフィルタ２６はコージェライトからなるハニカム担
体に水素イオン交換ゼオライト２６ｆ（Ｈ−ＺＳＭ−
５）の粉末及びセリア２６ｉ（ＣｅＯ2）の粉末を含む
スラリーをコーティングした後、白金２６ｈを担持させ
ることにより構成される。 ＜比較例１＞図示しないが８０００ｃｃのターボ過給機
付ディーゼルエンジンの排気管に、実施例１と同一のＮ
Ｏｘ吸蔵還元触媒を設けたが、白金を担持したパティキ
ュレートフィルタは設けなかった。また排ガス上流側の
排気管には軽油を噴射可能な液体噴射ノズルを設けた。
説明する。 ＜実施例１＞図１〜図４に示すように、８０００ｃｃの
ターボ過給機付ディーゼルエンジン１１の排気管１６
に、排ガス上流側から順にＮＯｘ吸蔵還元触媒２４と、
パティキュレートフィルタ２６とを設けた。また触媒２
４の排ガス上流側の排気管１６には軽油３２を噴射可能
な液体噴射ノズル２９を設けた。なお、上記触媒２４
は、コート層２４ｃがアルミナであり、貴金属２４ａ
（活性金属）が白金（Ｐｔ）であり、更にＮＯｘ吸収剤
２４ｂがバリウム（Ｂａ）である。またフィルタ２６に
は白金−ゼオライト触媒２６ｅがコーティングされる、
即ちフィルタ２６はコージェライトからなるハニカム担
体に水素イオン交換ゼオライト２６ｆ（Ｈ−ＺＳＭ−
５）の粉末及びセリア２６ｉ（ＣｅＯ2）の粉末を含む
スラリーをコーティングした後、白金２６ｈを担持させ
ることにより構成される。 ＜比較例１＞図示しないが８０００ｃｃのターボ過給機
付ディーゼルエンジンの排気管に、実施例１と同一のＮ
Ｏｘ吸蔵還元触媒を設けたが、白金を担持したパティキ
ュレートフィルタは設けなかった。また排ガス上流側の
排気管には軽油を噴射可能な液体噴射ノズルを設けた。
【００１６】＜比較試験１及び評価＞実施例１及び比較
例１の排ガス浄化装置によるＮＯｘ、パティキュレート
及びＨＣの排出量をディーゼル１３モードでそれぞれ測
定した。その結果を図５〜図７に示す。図５から明らか
なように、比較例１ではＮＯｘを規制値より６０％しか
低減できなかったのに対し、実施例１では規制値より６
５％低減できた。図６から明らかなように、比較例１で
はパティキュレートが規制値の３．５倍に増大したのに
対し、実施例１では規制値より９０％低減できた。図７
から明らかなように、比較例１ではＨＣが規制値の８倍
に増大したのに対し、実施例１では規制値より９０％低
減できた。
例１の排ガス浄化装置によるＮＯｘ、パティキュレート
及びＨＣの排出量をディーゼル１３モードでそれぞれ測
定した。その結果を図５〜図７に示す。図５から明らか
なように、比較例１ではＮＯｘを規制値より６０％しか
低減できなかったのに対し、実施例１では規制値より６
５％低減できた。図６から明らかなように、比較例１で
はパティキュレートが規制値の３．５倍に増大したのに
対し、実施例１では規制値より９０％低減できた。図７
から明らかなように、比較例１ではＨＣが規制値の８倍
に増大したのに対し、実施例１では規制値より９０％低
減できた。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、エ
ンジンの排気管に排ガス上流側から順にＮＯｘ吸蔵還元
触媒と酸化触媒付パティキュレートフィルタとを設け、
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の入口に炭化水素系液体を噴射可能
な液体噴射ノズルを設け、この液体噴射ノズルに炭化水
素系液体供給手段が液体調整弁を介して液体を供給した
ので、排ガス中のＮＯｘは硝酸塩としてＮＯｘ吸蔵還元
触媒に吸蔵され、排ガス中の炭化水素は酸化される。ま
た液体調整弁を所定の間隔で所定時間だけオンし、液体
噴射ノズルから液体を間欠的に噴射することにより、触
媒入口の排ガス中のＨＣ濃度が増加する。このため触媒
入口部でＨＣと排ガス中の酸素とが反応して酸素が消費
され、酸素が殆ど無い状態でＨＣ等が還元剤として増加
するので、触媒に吸蔵されたＮＯｘが上記ＨＣ等と反応
しＮ2等となって触媒から放出される。更に上記液体の
噴射により生成されたＨＣの一部は触媒を通過してフィ
ルタにより捕集されるけれども、液体調整弁をオフして
いる間に後から到来する空気過剰率の高い排ガスがフィ
ルタに流入するので、上記ＨＣはフィルタに担持された
活性金属の酸化作用により酸化・燃焼される。この結
果、フィルタより排ガス下流側の排気管内のＨＣ濃度は
低く抑えられるので、大気中へのＨＣの排出を抑制でき
るとともに、フィルタ上に捕集された煤を含むパティキ
ュレートを上記反応熱で燃焼処理できるので、大気中へ
のパティキュレートの排出を抑制できる。
ンジンの排気管に排ガス上流側から順にＮＯｘ吸蔵還元
触媒と酸化触媒付パティキュレートフィルタとを設け、
ＮＯｘ吸蔵還元触媒の入口に炭化水素系液体を噴射可能
な液体噴射ノズルを設け、この液体噴射ノズルに炭化水
素系液体供給手段が液体調整弁を介して液体を供給した
ので、排ガス中のＮＯｘは硝酸塩としてＮＯｘ吸蔵還元
触媒に吸蔵され、排ガス中の炭化水素は酸化される。ま
た液体調整弁を所定の間隔で所定時間だけオンし、液体
噴射ノズルから液体を間欠的に噴射することにより、触
媒入口の排ガス中のＨＣ濃度が増加する。このため触媒
入口部でＨＣと排ガス中の酸素とが反応して酸素が消費
され、酸素が殆ど無い状態でＨＣ等が還元剤として増加
するので、触媒に吸蔵されたＮＯｘが上記ＨＣ等と反応
しＮ2等となって触媒から放出される。更に上記液体の
噴射により生成されたＨＣの一部は触媒を通過してフィ
ルタにより捕集されるけれども、液体調整弁をオフして
いる間に後から到来する空気過剰率の高い排ガスがフィ
ルタに流入するので、上記ＨＣはフィルタに担持された
活性金属の酸化作用により酸化・燃焼される。この結
果、フィルタより排ガス下流側の排気管内のＨＣ濃度は
低く抑えられるので、大気中へのＨＣの排出を抑制でき
るとともに、フィルタ上に捕集された煤を含むパティキ
ュレートを上記反応熱で燃焼処理できるので、大気中へ
のパティキュレートの排出を抑制できる。
【図１】本発明実施形態のエンジンの排ガス浄化装置を
示す構成図。
示す構成図。
【図２】その装置のパティキュレートフィルタの拡大断
面図。
面図。
【図３】その装置のＮＯｘ吸蔵還元触媒の各元素の配列
を示す模式図。
を示す模式図。
【図４】その装置のパティキュレートフィルタの各元素
の配列を示す模式図。
の配列を示す模式図。
【図５】実施例１及び比較例１の排ガス浄化装置による
ＮＯｘ排出量をそれぞれ示す図。
ＮＯｘ排出量をそれぞれ示す図。
【図６】実施例１及び比較例１の排ガス浄化装置による
パティキュレート排出量をそれぞれ示す図。
パティキュレート排出量をそれぞれ示す図。
【図７】実施例１及び比較例１の排ガス浄化装置による
ＨＣ排出量をそれぞれ示す図。
ＨＣ排出量をそれぞれ示す図。
１１ ディーゼルエンジン １３ 吸気管 １６ 排気管 １７ ターボ過給機 １７ａ コンプレッサ １７ｂ タービン ２４ ＮＯｘ吸蔵還元触媒 ２４ａ 貴金属（活性金属） ２４ｂ ＮＯｘ吸収剤 ２６ パティキュレートフィルタ ２６ｅ 白金−セリア−ゼオライト触媒 ２９ 液体噴射ノズル ３２ 軽油（炭化水素系液体） ３４ 液体調整弁 ３６ ポンプ（炭化水素系液体供給手段）
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/10 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ 3/24 3/28 ３０１Ｆ 3/28 ３０１ ３０１Ｐ 3/36 Ｂ 3/36 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ // Ｂ０１Ｄ 46/42 53/36 １０３Ｂ １０３Ｃ Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 EA02 3G091 AA10 AA18 AB02 AB06 AB13 BA13 BA14 CA18 EA17 EA33 EA34 FB02 FB03 FB07 FB10 FB12 GB03Y GB05W GB06W GB09X GB17X HA08 HA15 HA36 HA37 4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 CA01 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA03X BA11X BA15X BA19X BA30X BA41X BB02 BB14 CC32 CC38 CC47 CC61 CD05 CD08 DA01 DA10 EA04 4D058 JA32 MA41 MA51 SA08 TA06
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジン(11)の排気管(16)に設けられＮ
Ｏｘ吸収剤(24b)及び活性金属(24a)が担持されたＮＯｘ
吸蔵還元触媒(24)と、 前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒(24)より排ガス上流側の排気管
(16)に設けられ前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒(24)に向けて炭
化水素系液体(32)を噴射可能な液体噴射ノズル(29)と、 前記液体噴射ノズル(29)に液体調整弁(34)を介して前記
液体(32)を供給する炭化水素系液体供給手段(36)と、 前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒(24)より排ガス下流側の排気管
(16)に設けられ酸化触媒として機能する活性金属が担持
されたパティキュレートフィルタ(26)とを備えたエンジ
ンの排ガスを浄化する装置。 - 【請求項２】 ＮＯｘ吸蔵還元触媒(24)が白金−バリウ
ム−アルミナ触媒であり、パティキュレートフィルタ(2
6)に白金−ゼオライト触媒又は白金−セリア−ゼオライ
ト触媒(26e)のいずれかがコーティングされた請求項１
記載のエンジンの排ガスを浄化する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093486A JP2002295243A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | エンジンの排ガスを浄化する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093486A JP2002295243A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | エンジンの排ガスを浄化する装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002295243A true JP2002295243A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18947817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001093486A Pending JP2002295243A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | エンジンの排ガスを浄化する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002295243A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004316658A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Arvin Technologies Inc | 排気システムの温度管理 |
| EP1559879A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-03 | Hino Motors Ltd. | Exhaust aftertreatment system |
| JP2006274986A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 排気後処理装置 |
| US7560079B2 (en) | 2003-08-27 | 2009-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas-purifying apparatus |
| JP2010513788A (ja) * | 2006-12-21 | 2010-04-30 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | リーンバーンｉｃ内燃機関を備えた装置、及びそのための排気システム |
| CN107781007A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有老化抑制催化剂的催化转化器 |
| CN112588021A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-04-02 | 辽宁工程技术大学 | 一种催化装置及有机废气处理系统 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001093486A patent/JP2002295243A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004316658A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Arvin Technologies Inc | 排気システムの温度管理 |
| US7560079B2 (en) | 2003-08-27 | 2009-07-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas-purifying apparatus |
| EP1559879A1 (en) * | 2004-02-02 | 2005-08-03 | Hino Motors Ltd. | Exhaust aftertreatment system |
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| JP2010513788A (ja) * | 2006-12-21 | 2010-04-30 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | リーンバーンｉｃ内燃機関を備えた装置、及びそのための排気システム |
| CN107781007A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有老化抑制催化剂的催化转化器 |
| CN107781007B (zh) * | 2016-08-31 | 2020-06-26 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有老化抑制催化剂的催化转化器 |
| CN112588021A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-04-02 | 辽宁工程技术大学 | 一种催化装置及有机废气处理系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040414 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040831 |