JP2002295244A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
とともに、エンジンの軽負荷時にパティキュレートの連
続燃焼処理を可能とする。 【解決手段】 ターボ過給機付エンジン11の排気通路
16に銅−ゼオライト触媒19を設け、この銅−ゼオラ
イト触媒に向けて炭化水素系液体29を噴射可能な液体
噴射ノズル27を銅−ゼオライト触媒より排ガス上流側
の排気通路に設ける。炭化水素系液体供給手段33が液
体調整弁32を介して液体噴射ノズルに上記液体を供給
する。銅−ゼオライト触媒より排ガス下流側の排気通路
に白金系触媒21を設け、白金系触媒より排ガス下流側
の排気通路に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22を設ける。回転セン
サ38、負荷センサ39、温度センサ36及び圧力セン
サ41の各検出出力に基づいてコントローラ37が液体
調整弁を制御する。
Description
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。
エンジンの排気管にNOx触媒が設けられ、このNOx
触媒より排ガス上流側の排気管に炭化水素系液体をNO
x触媒に向けて噴射可能な噴射ノズルが設けられ、上記
液体が炭化水素系液体供給手段により噴射ノズルに供給
され、更にNOx触媒より排ガス下流側の排気管にパテ
ィキュレートフィルタが設けられたエンジンの排ガス浄
化装置が開示されている(特開平7−119444
号)。この装置では、パティキュレートフィルタに白金
又はパラジウムが担持される。
化装置では、エンジンが中高負荷にあって、その回転速
度が中高速域にあり、NOx触媒入口での排ガス温度が
250〜600℃のときに、噴射ノズルから液体が噴射
され、排ガス中のNOxはNOx触媒でN2に還元され
る。このときの還元反応による発熱で排ガス温度が更に
上昇するので、この高温の排ガスによりパティキュレー
トフィルタに堆積したパティキュレートを燃焼できるよ
うになっている。
開平7−119444号公報に示されたエンジンの排ガ
ス浄化装置では、排ガス温度が200〜250℃と比較
的低いときに、パティキュレートを燃焼できない不具合
があった。本発明の目的は、NOxとパティキュレート
を同時に低減することができるとともに、排ガス温度が
低温領域であっても、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を連続燃焼処理することができ
る、排ガス浄化装置を提供することにある。
図1に示すように、エンジン11に接続されエンジン1
1に空気をターボ過給機17のコンプレッサ17aによ
り圧縮して供給する吸気通路13と、エンジン11に接
続されエンジン11の排ガスをそのエネルギによりター
ボ過給機17のタービン17bを駆動して大気に排出す
る排気通路16と、タービン17bより排ガス下流側の
排気通路16に設けられNOx触媒として機能する銅−
ゼオライト触媒19と、銅−ゼオライト触媒19より排
ガス上流側の排気通路16に設けられ銅−ゼオライト触
媒19に向けて炭化水素系液体29を噴射可能な液体噴
射ノズル27と、液体噴射ノズル27に液体調整弁32
を介して液体29を供給する炭化水素系液体供給手段3
3と、銅−ゼオライト触媒19より排ガス下流側の排気
通路16に設けられNOx触媒及び酸化触媒として機能
する白金系触媒21と、白金系触媒21より排ガス下流
側の排気通路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22と、
エンジン11の回転速度を検出する回転センサ38と、
エンジン11の負荷を検出する負荷センサ39と、銅−
ゼオライト触媒19より排ガス上流側の排気通路16内
の排ガスの温度を検出する温度センサ36と、白金系触
媒21とパティキュレートフィルタ22との間の排気通
路16内の圧力を検出する圧力センサ41と、回転セン
サ38、負荷センサ39、温度センサ36及び圧力セン
サ41の各検出出力に基づいて液体調整弁32を制御す
るコントローラ37とを備えた排ガス浄化装置である。
では、温度センサ36が比較的低い排ガス温度を検出
し、圧力センサ41が所定の圧力より高い圧力を検出す
ると、コントローラ37は温度センサ36及び圧力セン
サ41の各検出出力に基づいて、液体調整弁32を所定
の開度で開く。これにより液体29は液体噴射ノズル2
7から所定流量で銅−ゼオライト触媒19に向って噴射
され、銅−ゼオライト触媒19上で炭化水素(HC)が
熱分解されて不飽和炭化水素が増加する。更に炭化水素
(HC)を含んだガスが白金系触媒21を通過するとき
に、排ガス中に含まれるHCとNOとが反応し、NOx
が低減されるとともに、HCが酸化除去される。このと
き白金系触媒21は発熱するので、比較的高温の排ガス
がパティキュレートフィルタ22に流入し、この比較的
高温の排ガスによりパティキュレートフィルタ22に堆
積していたパティキュレートが徐々に燃焼する。
に、エンジン11の排気通路16に設けられNOx触媒
として機能する銅−ゼオライト触媒19と、銅−ゼオラ
イト触媒19より排ガス上流側の排気通路16に設けら
れ銅−ゼオライト触媒19に向けて炭化水素系液体29
を噴射可能な液体噴射ノズル27と、液体噴射ノズル2
7に液体調整弁32を介して液体29を供給する炭化水
素系液体供給手段33と、一端が銅−ゼオライト触媒1
9より排ガス上流側の排気通路16に接続され他端が吸
気通路13に接続されたEGR通路61と、EGR通路
61から吸気通路13に還流される排ガスの流量を調整
可能なEGRバルブ62と、銅−ゼオライト触媒19よ
り排ガス下流側の排気通路16に設けられNOx触媒及
び酸化触媒として機能する白金系触媒21と、白金系触
媒21より排ガス下流側の排気通路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22と、エンジン11の回転速度を検出す
る回転センサ38と、エンジン11の負荷を検出する負
荷センサ39と、銅−ゼオライト触媒19より排ガス上
流側の排気通路16内の排ガスの温度を検出する温度セ
ンサ36と、白金系触媒21とパティキュレートフィル
タ22との間の排気通路16内の圧力を検出する圧力セ
ンサ41と、回転センサ38、負荷センサ39、温度セ
ンサ36及び圧力センサ41の各検出出力に基づいて液
体調整弁32及びEGRバルブ62をそれぞれ制御する
コントローラ37とを備えた排ガス浄化装置である。
では、温度センサ36が比較的低い排ガス温度を検出
し、圧力センサ41が所定の圧力より高い圧力を検出す
ると、コントローラ37は温度センサ36及び圧力セン
サ41の各検出出力に基づいて、液体調整弁32及びE
GRバルブ62を所定の開度でそれぞれ開く。これによ
り液体29は液体噴射ノズル27から所定流量で銅−ゼ
オライト触媒19に向って噴射され、銅−ゼオライト触
媒19上で炭化水素(HC)が熱分解されて不飽和炭化
水素が増加する。更に炭化水素(HC)を含んだガスが
白金系触媒21を通過するときに、排ガス中に含まれる
HCとNOとが反応し、NOxが低減されるとともに、
HCが酸化除去される。このとき白金系触媒21は発熱
するので、比較的高温の排ガスがパティキュレートフィ
ルタ22に流入し、この比較的高温の排ガスによりパテ
ィキュレートフィルタ22に堆積していたパティキュレ
ートが徐々に燃焼する。一方、EGRガスが吸気に戻さ
れるので、排気通路16を流れる排ガス流量が低下す
る。これにより銅−ゼオライト触媒19上での排ガスの
滞留時間が増加するので、銅−ゼオライト触媒19にお
けるHCの熱分解が促進されかつ不飽和炭化水素が増加
する。この不飽和炭化水素の増加により、銅−ゼオライ
ト触媒19より排ガス下流側の白金系触媒21のNOx
低減率が向上するので、NOxの排出量を低減できる。
がターボ過給機付エンジンであり、吸気通路13に設け
られ空気をエンジン11に圧縮して供給可能なコンプレ
ッサ17aと、排気通路16に設けられコンプレッサ1
7aにシャフトを介して連結されかつ排気通路16に流
れる排ガスのエネルギにより回転可能なタービン17b
とを有することが好ましい。更に上記請求項1ないし3
いずれかにおいて、白金系触媒21は白金−アルミナ触
媒、白金−ゼオライト触媒又は白金−ゼオライト−アル
ミナ触媒のいずれかであることが好ましい。
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13a
を介して吸気管13bが接続され、排気ポートには排気
マニホルド16aを介して排気管16bが接続される。
上記吸気マニホルド13a及び吸気管13bにより吸気
通路13が構成され、上記排気マニホルド16a及び排
気管16bにより排気通路16が構成される。吸気管1
3b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16b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。なお、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13b
内の吸入空気が圧縮されるように構成される。
(排ガス上流側)から順に、NOx触媒として機能する
銅−ゼオライト触媒19と、NOx触媒及び酸化触媒と
して機能する白金系触媒21と、パティキュレートフィ
ルタ22とが設けられる。銅−ゼオライト触媒19及び
白金系触媒21は排気管16bの直径を拡大した筒状の
コンバータ23に収容され、パティキュレートフィルタ
22は排気管16bの直径を拡大した筒状の捕集器24
に収容される。なお、コンプレッサ17aより吸気上流
側の吸気管13bには吸入空気の流量を調整可能な吸気
絞り弁26が設けられる。
あって、コージェライト製のハニカム担体に銅イオン交
換ゼオライト(Cu−ZSM−5)触媒がコーティング
されたものである。この銅イオン交換ゼオライト触媒は
Na型のZSM−5ゼオライトのNaイオンをCuイオ
ンとイオン交換した物質である。また白金系触媒21は
白金−アルミナ触媒、白金−ゼオライト触媒又は白金−
ゼオライト−アルミナ触媒のいずれかである。白金−ア
ルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体にγ
−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、
Ptを担持させて構成される。また白金−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、Ptを担持させて構成される。
更に白金−ゼオライト−アルミナ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)及びγ−アルミナ粉末を含むスラリ
ーをコーティングした後、Ptを担持させて構成され
る。
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22aで仕切られた多角形
断面を有する。このフィルタ22はこれらの隔壁22a
により多数の互いに平行に形成された貫通孔22bの相
隣接する入口部22cと出口部22d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22aには、
Pt,Pd等の貴金属が直接担持されるか、或いはγ−
アルミナ粉末を含むスラリーを隔壁22aにコーティン
グした後、Pt,Pd等の貴金属が担持される。これに
よりフィルタ22に煤や炭化水素(HC)の酸化力が付
与される。このフィルタ22では、図2の実線矢印で示
すように、フィルタ22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22a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。
流側の排気管16bには液体噴射ノズル27が銅−ゼオ
ライト触媒19に向けて設けられる。この液体噴射ノズ
ル27には液体供給管28の一端が接続され、この液体
供給管28の他端は炭化水素系液体29が貯留されたタ
ンク31に接続される。また液体供給管28には液体噴
射ノズル27への液体29の供給量を調整する液体調整
弁32が設けられ、液体調整弁32とタンク31との間
の液体供給管28にはタンク31内の液体29を液体噴
射ノズル27に供給可能なポンプ33が設けられる。液
体調整弁32は第1〜第3ポート32a〜32cを有す
る三方弁であり、第1ポート32aはポンプ33の吐出
口に接続され、第2ポート32bは液体噴射ノズル27
に接続され、更に第3ポート32cは戻り管34を介し
てタンク31に接続される。上記炭化水素系液体29は
軽油である。なお、液体調整弁32がオンすると第1及
び第2ポート32a,32bが連通し、オフすると第1
及び第3ポート32a,32cが連通するように構成さ
れる。
19との間の排気管16b、即ち銅−ゼオライト触媒1
9の入口には排気管16b内の排ガス温度を検出する温
度センサ36が設けられる。この温度センサ36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37
の制御入力に接続される。その他コントローラ37の制
御入力には、エンジン11の回転速度を検出する回転セ
ンサ38と、エンジン11の負荷を検出する負荷センサ
39と、白金系触媒21とパティキュレートフィルタ2
2との間の排気管16b内の圧力、即ちパティキュレー
トフィルタ22の入口の排気管16b内の圧力を検出す
る圧力センサ41の各検出出力が接続される。上記負荷
センサ39はこの実施の形態では燃料噴射ポンプ(図示
せず)のロードレバーの変位量を検出する。コントロー
ラ37の制御出力は吸気絞り弁26、液体調整弁32及
びポンプ33にそれぞれ接続される。コントローラ37
はメモリ42を備える。メモリ42には、エンジン回
転、エンジン負荷、パティキュレートフィルタ22入口
の圧力、銅−ゼオライト触媒19入口の排ガス温度等に
応じた吸気絞り弁26及び液体調整弁32の開度や、ポ
ンプ33の作動の有無が予め記憶される。
説明する。先ずエンジン11始動直後には温度センサ3
6は200℃未満の排ガス温度を検出する。コントロー
ラ37はこの温度センサ36の検出出力に基づいてポン
プ33を不作動にし、液体調整弁32を閉じ、更に吸気
絞り弁26を100%の開度で開く。これにより液体2
9は液体噴射ノズル27から噴射されず、エンジン11
の排ガス中のパティキュレートはパティキュレートフィ
ルタ22により捕集される。
200〜350℃の排ガス温度を検出し、パティキュレ
ートフィルタ22に所定量以上のパティキュレートが堆
積して圧力センサ41が所定の圧力より高い圧力を検出
すると、コントローラ37は温度センサ36及び圧力セ
ンサ41の各検出出力に基づいてポンプ33を作動し、
軽油29の流量が0.1〜10cc/秒となるように液
体調整弁32を開き、更に吸気絞り弁26を50〜80
%の開度で開く。これにより軽油29は液体噴射ノズル
27から所定流量で銅−ゼオライト触媒19に向って噴
射され、気化した炭化水素が排ガスとともに銅−ゼオラ
イト触媒19を通過するときに、熱分解して不飽和炭化
水素が増加し、この不飽和炭化水素が排ガスとともに白
金系触媒21を通過するときに、白金系触媒21が排ガ
ス中に含まれるNOを還元するとともにHCを酸化して
除去する。即ち、排ガス温度が200〜350℃と比較
的低温領域であっても、白金系触媒21はNOx還元触
媒及び酸化触媒としての機能を発揮して発熱するので、
比較的高温(350〜450℃)の排ガスがパティキュ
レートフィルタ22に流入し、この比較的高温の排ガス
によりパティキュレートフィルタ22に堆積していたパ
ティキュレートが徐々に燃焼する。この結果、排ガスの
温度が比較的低温領域(エンジン11の軽負荷運転時)
であっても、パティキュレートフィルタ22を徐々に再
生できる。またパティキュレートフィルタ22に酸化触
媒として機能する活性金属が担持されているので、排ガ
ス温度が200〜350℃と比較的低温であっても、パ
ティキュレートの燃焼が進む。
ンサ36が350℃以上の排ガス温度を検出し、パティ
キュレートフィルタ22に所定量以上のパティキュレー
トが堆積して圧力センサ41が所定の圧力より高い圧力
を検出する場合には、コントローラ37は温度センサ3
6及び圧力センサ41の各検出出力に基づいてポンプ3
3を作動し、軽油29の流量が0.1〜10cc/秒と
なるように液体調整弁32を開き、更に吸気絞り弁26
を80〜100%の開度で開く。これにより軽油29は
液体噴射ノズル27から所定流量で銅−ゼオライト触媒
19に向って噴射され、気化して排ガスとともに銅−ゼ
オライト触媒19を通過した後に白金系触媒21を通過
する。この気化した軽油29が排ガスとともに銅−ゼオ
ライト触媒19を通過するときに、排ガスに含まれるN
Oxが高い効率でN2に還元され、白金系触媒21を通
過するときに、排ガス中に含まれるHCが除去される。
即ち、排ガス温度が350℃以上になると、銅−ゼオラ
イト触媒19はNOx触媒としての機能を発揮して発熱
し、白金系触媒21は酸化触媒としての機能を発揮して
発熱する。このとき白金系触媒21は残されたNOをN
O2に酸化する。このため極めて高温(350〜550
℃)の排ガスとNO2がパティキュレートフィルタ22
に流入するので、この極めて高温の排ガスとNO2によ
りパティキュレートフィルタ22に堆積していたパティ
キュレートが速やかに燃焼する。この結果、パティキュ
レートフィルタ22を速やかに再生できる。従って、排
ガスの低温領域(エンジン11の軽負荷運転時)から高
温領域(エンジン11の高負荷運転時)にわたってパテ
ィキュレートを連続燃焼することができる。
図3において図1と同一符号は同一部品を示す。この実
施の形態では、排気マニホルド13aと吸気管13bと
がEGR通路61によりエンジン11をバイパスして連
通接続される。即ち、このEGR通路61は排気マニホ
ルド16aから分岐し、インタクーラ18より吸気下流
側の吸気管13bに合流する。またEGR通路61には
このEGR通路61から吸気管13bに還流される排ガ
ス(EGRガス)の流量を調整可能なEGRバルブ62
が設けられる。なお、図3の符号63はEGR通路61
を通る排ガス(EGRガス)を冷却するEGRクーラで
ある。コントローラ37の制御出力は吸気絞り弁26、
液体調整弁32、ポンプ33及びEGRバルブ62にそ
れぞれ接続される。コントローラ37のメモリには、エ
ンジン回転、エンジン負荷、パティキュレートフィルタ
22入口の圧力、銅−ゼオライト触媒19入口の排ガス
温度等に応じた吸気絞り弁26、液体調整弁32及びE
GRバルブ62の開度や、ポンプ33の作動の有無が予
め記憶される。上記以外は第1の実施の形態と同一に構
成される。
作を説明する。先ずエンジン11始動直後には温度セン
サ36は200℃未満の排ガス温度を検出する。コント
ローラ37はこの温度センサ36の検出出力に基づいて
ポンプ33を不作動にし、液体調整弁32及びEGRバ
ルブ62を閉じ、更に吸気絞り弁26を100%の開度
で開く。これにより液体29は液体噴射ノズル27から
噴射されず、エンジン11の排ガス中のパティキュレー
トはパティキュレートフィルタ22により捕集される。
またEGRガスは吸気管13bに還流されない。
200〜350℃の排ガス温度を検出し、パティキュレ
ートフィルタ22に所定量以上のパティキュレートが堆
積して圧力センサ41が所定の圧力より高い圧力を検出
すると、コントローラ37は温度センサ36及び圧力セ
ンサ41の各検出出力に基づいてポンプ33を作動し、
軽油29の流量が0.1〜10cc/秒となるように液
体調整弁32を開き、EGRガスの流量がエンジン吸入
空気量の0.5〜20%となるようにEGRバルブ62
を開き、更に吸気絞り弁26を5〜80%の開度で開
く。これにより軽油29は液体噴射ノズル27から所定
流量で銅−ゼオライト触媒19に向って噴射され、気化
して排ガスとともに銅−ゼオライト触媒19を通過した
後に白金系触媒21を通過する。この気化した軽油2
9、即ち炭化水素が銅−ゼオライト触媒19を通過する
ときに、熱分解して不飽和炭化水素が増加し、この不飽
和炭化水素が排ガスとともに白金系触媒21を通過する
ときに、白金系触媒21が排ガス中に含まれるNOを還
元するとともにHCを酸化して除去する。即ち、排ガス
温度が200〜350℃と比較的低温領域であっても、
白金系触媒21はNOx還元触媒及び酸化触媒としての
機能を発揮して発熱するので、比較的高温(350〜4
50℃)の排ガスがパティキュレートフィルタ22に流
入し、この比較的高温の排ガスによりパティキュレート
フィルタ22に堆積していたパティキュレートが徐々に
燃焼する。
(エンジン11の軽負荷運転時)であっても、パティキ
ュレートフィルタ22を徐々に再生できる。またパティ
キュレートフィルタ22に酸化触媒として機能する活性
金属が担持されているので、排ガス温度が200〜35
0℃と比較的低温であっても、パティキュレートの燃焼
が進む。更にこのときEGRガスが吸気に戻されるの
で、銅−ゼオライト触媒19を通過する排ガス流量が低
下し、銅−ゼオライト触媒19でのNOxの低減効率が
増加するとともに、軽油添加による昇温効果が高まっ
て、パティキュレートフィルタ22での煤の燃焼速度が
速くなる。
ンサ36が350℃以上の排ガス温度を検出し、パティ
キュレートフィルタ22に所定量以上のパティキュレー
トが堆積して圧力センサ41が所定の圧力より高い圧力
を検出する場合には、コントローラ37は温度センサ3
6及び圧力センサ41の各検出出力に基づいてポンプ3
3を作動し、軽油29の流量が0.1〜10cc/秒と
なるように液体調整弁32を開き、EGRガスの流量が
エンジン吸入空気量の0.5〜20%となるようにEG
Rバルブ62を開き、更に吸気絞り弁26を5〜80%
の開度で開く。これにより軽油29は液体噴射ノズル2
7から所定流量で銅−ゼオライト触媒19に向って噴射
され、気化して排ガスとともに銅−ゼオライト触媒19
を通過した後に白金系触媒21を通過する。この気化し
た軽油29が排ガスとともに銅−ゼオライト触媒19を
通過するときに、排ガスに含まれるNOxが高い効率で
N 2に還元され、白金系触媒21を通過するときに、残
されたNOがNO2に酸化されるとともに、排ガス中に
含まれるHCが酸化されて除去される。即ち、排ガス温
度が350℃以上になると、銅−ゼオライト触媒19は
NOx触媒としての機能を発揮して発熱し、白金系触媒
21は酸化触媒としての機能を発揮して発熱するので、
極めて高温(350〜550℃)の排ガスとNO2がパ
ティキュレートフィルタ22に流入し、この極めて高温
の排ガスとNO2によりパティキュレートフィルタ22
に堆積していたパティキュレートが速やかに燃焼する。
を速やかに再生できる。またこのとき燃焼に寄与しない
EGRガスが吸気に戻されるので、銅−ゼオライト触媒
19を通過する排ガス流量が低下し、銅−ゼオライト触
媒19でのNOxの低減効率が増加するとともに、軽油
添加による昇温効果が高まって、パティキュレートフィ
ルタ22での煤の燃焼速度が速くなる。従って、排ガス
の低温領域(エンジン11の軽負荷運転時)から高温領
域(エンジン11の高負荷運転時)にわたってパティキ
ュレートを連続燃焼することができるとともに、EGR
ガスの吸気への還流によりNOxの排出量を更に低減す
ることができる。
説明する。 <実施例1>図1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16bに、排
ガス上流側から順に銅−ゼオライト触媒19と、白金系
触媒21と、白金を担持したパティキュレートフィルタ
22とを設けた。また銅−ゼオライト触媒19の排ガス
上流側の排気管16bには軽油29を噴射可能な液体噴
射ノズル27を設けた。 <実施例2>図3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16bに、排
ガス上流側から順に銅−ゼオライト触媒19と、白金系
触媒21と、白金を担持したパティキュレートフィルタ
22とを設けた。また銅−ゼオライト触媒19の排ガス
上流側の排気管16bには軽油を噴射可能な液体噴射ノ
ズル27を設けた。更に排気マニホルド13aと吸気管
13bとをEGR通路61によりエンジン11をバイパ
スして連通接続し、このEGR通路61にEGRバルブ
62を設けた。 <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、銅−ゼオライト触媒
と、白金を担持したパティキュレートフィルタとを設け
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。
比較例1のパティキュレートフィルタに所定量のパティ
キュレートをそれぞれ堆積させた状態で、液体噴射ノズ
ルから軽油を1cc/秒ずつ噴射し、エンジンの回転速
度及び負荷を変えることにより、上記フィルタに堆積し
たパティキュレートの連続燃焼状況を調べた。その結果
を図4に示す。図4から明らかなように、比較例1では
エンジン負荷が400〜700N・mと狭い範囲でしか
パティキュレートを連続燃焼処理できなかったが、実施
例1及び2ではエンジン負荷が340〜700N・m及
び300〜700N・mと広い範囲でパティキュレート
を連続燃焼処理できた。
比較例1の排ガス浄化装置によるNOx、HC及びパテ
ィキュレートの排出量をそれぞれ測定した。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40%しか低減できなかったの
に対し、実施例1及び2では規制値より50%及び61
%低減できた。図6から明らかなように、比較例1では
HCを規制値より65%しか低減できなかったのに対
し、実施例1及び2では規制値より90%及び89%低
減できた。図7から明らかなように、比較例1ではパテ
ィキュレートを規制値より80%しか低減できなかった
のに対し、実施例1及び2では規制値より85%及び8
4%低減できた。
Ox触媒として機能する銅−ゼオライト触媒と、NOx
触媒及び酸化触媒として機能する白金系触媒と、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
トフィルタとをこの順に、ターボ過給機付エンジンの排
気通路に設け、炭化水素系液体供給手段が液体噴射ノズ
ルに液体調整弁を介して液体を供給することにより銅−
ゼオライト触媒に向けて炭化水素系液体を噴射し、更に
回転センサ、負荷センサ、温度センサ及び圧力センサの
各検出出力に基づいてコントローラが液体調整弁を制御
するので、排ガス温度が比較的低くても、液体を液体噴
射ノズルから銅−ゼオライト触媒に向って噴射すると、
白金系触媒がNOx還元触媒及び酸化触媒として機能し
て発熱する。この結果、比較的高温の排ガスがパティキ
ュレートフィルタに流入し、この比較的高温の排ガスに
よりパティキュレートフィルタに堆積していたパティキ
ュレートが徐々に燃焼するので、排ガスの温度が比較的
低温領域であっても、パティキュレートフィルタを徐々
に再生できる。
パティキュレートフィルタをこの順にエンジンの排気通
路に設け、炭化水素系液体供給手段が液体噴射ノズルに
液体調整弁を介して液体を供給することにより銅−ゼオ
ライト触媒に向けて炭化水素系液体を噴射し、一端が銅
−ゼオライト触媒より排ガス上流側の排気通路に接続さ
れたEGR通路の他端を吸気通路に接続し、このEGR
通路から吸気通路に還流される排ガスの流量をEGRバ
ルブが調整し、更に回転センサ、負荷センサ、温度セン
サ及び圧力センサの各検出出力に基づいてコントローラ
が液体調整弁及びEGRバルブをそれぞれ制御すれば、
排ガス温度が比較的低くても、液体を液体噴射ノズルか
ら銅−ゼオライト触媒に向って噴射すると、白金系触媒
がNOx還元触媒及び酸化触媒として機能して発熱する
とともに、燃焼に寄与しないEGRガスが吸気に戻され
て銅−ゼオライト触媒を通過する排ガス流量が低下し、
銅−ゼオライト触媒での昇温効果が高まる。この結果、
比較的高温の排ガスがパティキュレートフィルタに流入
し、この比較的高温の排ガスによりパティキュレートフ
ィルタに堆積していたパティキュレートが徐々に燃焼す
るので、排ガスの温度が比較的低温領域であっても、パ
ティキュレートフィルタを徐々に再生できるとともに、
白金系触媒が作動するため、NOxの排出量を低減でき
る。
成図。
面図。
成図。
パティキュレートフィルタにおけるパティキュレートの
連続燃料領域をそれぞれ示す図。
よるNOx排出量をそれぞれ示す図。
よるHC排出量をそれぞれ示す図。
よるパティキュレート排出量をそれぞれ示す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 エンジン(11)に接続され前記エンジン(1
1)に空気をターボ過給機(17)のコンプレッサ(17a)によ
り圧縮して供給する吸気通路(13)と、 前記エンジン(11)に接続され前記エンジン(11)の排ガス
をそのエネルギにより前記ターボ過給機(17)のタービン
(17b)を駆動して大気に排出する排気通路(16)と、 前記タービン(17b)より排ガス下流側の排気通路(16)に
設けられNOx触媒として機能する銅−ゼオライト触媒
(19)と、 前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス上流側の排気通
路(16)に設けられ前記銅−ゼオライト触媒(19)に向けて
炭化水素系液体(29)を噴射可能な液体噴射ノズル(27)
と、 前記液体噴射ノズル(27)に液体調整弁(32)を介して前記
液体(29)を供給する炭化水素系液体供給手段(33)と、 前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス下流側の排気通
路(16)に設けられNOx触媒及び酸化触媒として機能す
る白金系触媒(21)と、 前記白金系触媒(21)より排ガス下流側の排気通路(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(22)と、 前記エンジン(11)の回転速度を検出する回転センサ(38)
と、 前記エンジン(11)の負荷を検出する負荷センサ(39)と、 前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス上流側の排気通
路(16)内の排ガスの温度を検出する温度センサ(36)と、 前記白金系触媒(21)と前記パティキュレートフィルタ(2
2)との間の排気通路(16)内の圧力を検出する圧力センサ
(41)と、 前記回転センサ(38)、負荷センサ(39)、温度センサ(36)
及び圧力センサ(41)の各検出出力に基づいて前記液体調
整弁(32)を制御するコントローラ(37)とを備えた排ガス
浄化装置。 - 【請求項2】 エンジン(11)の排気通路(16)に設けられ
NOx触媒として機能する銅−ゼオライト触媒(19)と、 前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス上流側の排気通
路(16)に設けられ前記銅−ゼオライト触媒(19)に向けて
炭化水素系液体(29)を噴射可能な液体噴射ノズル(27)
と、 前記液体噴射ノズル(27)に液体調整弁(32)を介して前記
液体(29)を供給する炭化水素系液体供給手段(33)と、 一端が前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス上流側の
排気通路(16)に接続され他端が吸気通路(13)に接続され
たEGR通路(61)と、 前記EGR通路(61)から前記吸気通路(13)に還流される
排ガスの流量を調整可能なEGRバルブ(62)と、 前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス下流側の排気通
路(16)に設けられNOx触媒及び酸化触媒として機能す
る白金系触媒(21)と、 前記白金系触媒(21)より排ガス下流側の排気通路(13)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(22)と、 前記エンジン(11)の回転速度を検出する回転センサ(38)
と、 前記エンジン(11)の負荷を検出する負荷センサ(39)と、 前記銅−ゼオライト触媒(19)より排ガス上流側の排気通
路(16)内の排ガスの温度を検出する温度センサ(36)と、 前記白金系触媒(21)と前記パティキュレートフィルタ(2
2)との間の排気通路(16)内の圧力を検出する圧力センサ
(41)と、 前記回転センサ(38)、負荷センサ(39)、温度センサ(36)
及び圧力センサ(41)の各検出出力に基づいて前記液体調
整弁(32)及び前記EGRバルブ(62)をそれぞれ制御する
コントローラ(37)とを備えた排ガス浄化装置。 - 【請求項3】 エンジン(11)がターボ過給機付エンジン
であり、 前記ターボ過給機(17)が、吸気通路(13)に設けられ空気
を前記エンジン(11)に圧縮して供給可能なコンプレッサ
(17a)と、排気通路(16)に設けられ前記コンプレッサ(17
a)にシャフトを介して連結されかつ前記排気通路(16)に
流れる排ガスのエネルギにより回転可能なタービン(17
b)とを有する請求項2記載の排ガス浄化装置。 - 【請求項4】 白金系触媒(21)が白金−アルミナ触媒、
白金−ゼオライト触媒又は白金−ゼオライト−アルミナ
触媒のいずれかである請求項1ないし3いずれか記載の
排ガス浄化装置。
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JP2001093485A JP2002295244A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 排ガス浄化装置 |
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