JP2002332827A - 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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- JP2002332827A JP2002332827A JP2001138393A JP2001138393A JP2002332827A JP 2002332827 A JP2002332827 A JP 2002332827A JP 2001138393 A JP2001138393 A JP 2001138393A JP 2001138393 A JP2001138393 A JP 2001138393A JP 2002332827 A JP2002332827 A JP 2002332827A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＮＯｘ還元触媒によるＮＯｘ浄化効率を向上さ
せる。 【解決手段】排気中のＮＯｘを還元反応により無害物質
に転化させるＮＯｘ還元触媒の上流側の排気通路１２
に、軽油，尿素水溶液などの液体還元剤を、軸方向に延
びつつ略同心に配設された電気ヒータなどの発熱体１８
Ａ，１８Ｂにより加熱昇温させた後、噴射添加する還元
剤噴射弁１８を介装させる。このようにすれば、ＮＯｘ
還元触媒の上流側には、加熱昇温された液体還元剤が添
加されるため、その液滴が排気と混合しても、排気温度
が低下することが抑制される。また、液体還元剤が加熱
されることで、その気化が促進されるので、ＮＯｘ還元
触媒に対する還元剤の供給分布が均一化され、還元剤の
拡散性が向上される。そして、排気温度の低下抑制と還
元剤の拡散性向上との相乗作用により、ＮＯｘ還元触媒
によるＮＯｘ浄化効率を向上させることができる。
せる。 【解決手段】排気中のＮＯｘを還元反応により無害物質
に転化させるＮＯｘ還元触媒の上流側の排気通路１２
に、軽油，尿素水溶液などの液体還元剤を、軸方向に延
びつつ略同心に配設された電気ヒータなどの発熱体１８
Ａ，１８Ｂにより加熱昇温させた後、噴射添加する還元
剤噴射弁１８を介装させる。このようにすれば、ＮＯｘ
還元触媒の上流側には、加熱昇温された液体還元剤が添
加されるため、その液滴が排気と混合しても、排気温度
が低下することが抑制される。また、液体還元剤が加熱
されることで、その気化が促進されるので、ＮＯｘ還元
触媒に対する還元剤の供給分布が均一化され、還元剤の
拡散性が向上される。そして、排気温度の低下抑制と還
元剤の拡散性向上との相乗作用により、ＮＯｘ還元触媒
によるＮＯｘ浄化効率を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置において、特に、窒素酸化物の浄化効率を向上さ
せる技術に関する。
化装置において、特に、窒素酸化物の浄化効率を向上さ
せる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気中には、無
害な二酸化炭素（ＣＯ2），水（Ｈ2Ｏ），窒素（Ｎ2）
の他に、有害な一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（Ｈ
Ｃ），窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれていることは知ら
れている。このため、有害物質であるＮＯｘを浄化する
ことを目的として、例えば、特開平６−１３７１３６号
公報に開示されるような排気浄化装置が提案されてい
る。かかる排気浄化装置は、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを
無害なＮ2，酸素（Ｏ2）等に転化すべく、内燃機関の排
気通路にＮＯｘ還元触媒が介装されている。また、ＮＯ
ｘ還元触媒におけるＮＯｘ浄化効率を高めるべく、その
上流側の排気通路に、還元剤としてのＨＣを含む軽油等
を添加する構成が採用されている。さらに、還元剤とし
て、ＨＣの代わりに尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）水溶液を用い
る技術も提案されている。
害な二酸化炭素（ＣＯ2），水（Ｈ2Ｏ），窒素（Ｎ2）
の他に、有害な一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（Ｈ
Ｃ），窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれていることは知ら
れている。このため、有害物質であるＮＯｘを浄化する
ことを目的として、例えば、特開平６−１３７１３６号
公報に開示されるような排気浄化装置が提案されてい
る。かかる排気浄化装置は、酸素過剰雰囲気でＮＯｘを
無害なＮ2，酸素（Ｏ2）等に転化すべく、内燃機関の排
気通路にＮＯｘ還元触媒が介装されている。また、ＮＯ
ｘ還元触媒におけるＮＯｘ浄化効率を高めるべく、その
上流側の排気通路に、還元剤としてのＨＣを含む軽油等
を添加する構成が採用されている。さらに、還元剤とし
て、ＨＣの代わりに尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）水溶液を用い
る技術も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軽油、
尿素水溶液等の液体還元剤をそのまま排気通路に添加す
ると、還元剤が液滴状態で排気と混合するため、気化熱
により排気温度が低下し、ＮＯｘ還元触媒の活性が低下
してしまうおそれがあった。また、還元剤が液滴状態で
添加されるため、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給
にむらが生じ、還元剤の拡散が不十分になり易いという
問題もあった。このため、従来技術においては、液体還
元剤を添加しても、ＮＯｘ還元触媒によるＮＯｘ浄化効
率が期待したほど向上しなかった。
尿素水溶液等の液体還元剤をそのまま排気通路に添加す
ると、還元剤が液滴状態で排気と混合するため、気化熱
により排気温度が低下し、ＮＯｘ還元触媒の活性が低下
してしまうおそれがあった。また、還元剤が液滴状態で
添加されるため、ＮＯｘ還元触媒に対する還元剤の供給
にむらが生じ、還元剤の拡散が不十分になり易いという
問題もあった。このため、従来技術においては、液体還
元剤を添加しても、ＮＯｘ還元触媒によるＮＯｘ浄化効
率が期待したほど向上しなかった。
【０００４】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、液体還元剤添加による排気温度の低下を防止
すると共に、還元剤の拡散性を高めることで、ＮＯｘ還
元触媒によるＮＯｘ浄化効率を向上させた内燃機関の排
気浄化装置を提供することを目的とする。
点に鑑み、液体還元剤添加による排気温度の低下を防止
すると共に、還元剤の拡散性を高めることで、ＮＯｘ還
元触媒によるＮＯｘ浄化効率を向上させた内燃機関の排
気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、内燃機関の排気通路に介装され、排気中の
窒素酸化物を還元反応により無害物質に転化させる窒素
酸化物還元触媒と、液体還元剤を加熱しつつ、前記窒素
酸化物還元触媒の上流側に添加する還元剤加熱添加手段
と、を含んで内燃機関の排気浄化装置が構成されたこと
を特徴とする。
の発明では、内燃機関の排気通路に介装され、排気中の
窒素酸化物を還元反応により無害物質に転化させる窒素
酸化物還元触媒と、液体還元剤を加熱しつつ、前記窒素
酸化物還元触媒の上流側に添加する還元剤加熱添加手段
と、を含んで内燃機関の排気浄化装置が構成されたこと
を特徴とする。
【０００６】かかる構成によれば、窒素酸化物還元触媒
の上流側には、液体還元剤が加熱されてから添加される
ため、その液滴が排気と混合しても、排気温度の低下が
抑制される。また、液体還元剤が加熱されることで、そ
の気化が促進されるので、窒素酸化物還元触媒に対する
還元剤の供給分布が均一化され、還元剤の拡散性が向上
される。
の上流側には、液体還元剤が加熱されてから添加される
ため、その液滴が排気と混合しても、排気温度の低下が
抑制される。また、液体還元剤が加熱されることで、そ
の気化が促進されるので、窒素酸化物還元触媒に対する
還元剤の供給分布が均一化され、還元剤の拡散性が向上
される。
【０００７】請求項２記載の発明では、前記還元剤加熱
添加手段の還元剤流路内壁面には、液体還元剤としての
尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）をアンモニア（ＮＨ3）に改質す
る改質触媒が塗布されたことを特徴とする。かかる構成
によれば、液体還元剤が還元剤流路を通るときに、ここ
で、尿素がアンモニアに改質される。そして、還元剤と
してのアンモニアが窒素酸化物還元触媒の上流側に添加
されるため、窒素酸化物の還元反応が促進され、窒素酸
化物の浄化効率が一層向上される。
添加手段の還元剤流路内壁面には、液体還元剤としての
尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）をアンモニア（ＮＨ3）に改質す
る改質触媒が塗布されたことを特徴とする。かかる構成
によれば、液体還元剤が還元剤流路を通るときに、ここ
で、尿素がアンモニアに改質される。そして、還元剤と
してのアンモニアが窒素酸化物還元触媒の上流側に添加
されるため、窒素酸化物の還元反応が促進され、窒素酸
化物の浄化効率が一層向上される。
【０００８】請求項３記載の発明では、前記改質触媒
は、酸化チタン（ＴｉＯ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及
びシリカ（ＳｉＯ2）からなることを特徴とする。かか
る構成によれば、改質触媒として酸化チタン，アルミナ
及びシリカからなるものが用いられることで、還元剤と
しての尿素がアンモニアに効果的に改質される。
は、酸化チタン（ＴｉＯ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及
びシリカ（ＳｉＯ2）からなることを特徴とする。かか
る構成によれば、改質触媒として酸化チタン，アルミナ
及びシリカからなるものが用いられることで、還元剤と
しての尿素がアンモニアに効果的に改質される。
【０００９】請求項４記載の発明では、前記還元剤加熱
添加手段は、前記還元剤流路が軸方向に延び、かつ、そ
の横断面において還元剤導入口が軸中心に対してオフセ
ットした位置に開口していることを特徴とする。かかる
構成によれば、還元剤加熱添加手段は、還元剤流路が軸
方向に延び、かつ、その横断面において還元剤導入口が
軸中心に対してオフセットした位置に開口しているた
め、還元剤流路内に旋回流が生じる。このため、液体還
元剤の加熱が効果的に行なわれるようになる。また、還
元剤流路内壁面に改質触媒が塗布されている場合には、
旋回流により液体還元剤の改質が効果的に行なわれるよ
うになる。
添加手段は、前記還元剤流路が軸方向に延び、かつ、そ
の横断面において還元剤導入口が軸中心に対してオフセ
ットした位置に開口していることを特徴とする。かかる
構成によれば、還元剤加熱添加手段は、還元剤流路が軸
方向に延び、かつ、その横断面において還元剤導入口が
軸中心に対してオフセットした位置に開口しているた
め、還元剤流路内に旋回流が生じる。このため、液体還
元剤の加熱が効果的に行なわれるようになる。また、還
元剤流路内壁面に改質触媒が塗布されている場合には、
旋回流により液体還元剤の改質が効果的に行なわれるよ
うになる。
【００１０】請求項５記載の発明では、機関運転状態を
検出する運転状態検出手段と、前記液体還元剤の温度を
検出する還元剤温度検出手段と、前記運転状態検出手段
及び還元剤温度検出手段により夫々検出された機関運転
状態及び還元剤温度に基づいて、前記還元剤加熱添加手
段による液体還元剤の加熱量を制御する加熱量制御手段
と、を含んだ構成であることを特徴とする。
検出する運転状態検出手段と、前記液体還元剤の温度を
検出する還元剤温度検出手段と、前記運転状態検出手段
及び還元剤温度検出手段により夫々検出された機関運転
状態及び還元剤温度に基づいて、前記還元剤加熱添加手
段による液体還元剤の加熱量を制御する加熱量制御手段
と、を含んだ構成であることを特徴とする。
【００１１】かかる構成によれば、液体還元剤の加熱量
は、機関運転状態及び還元剤温度に基づいて制御される
ため、加熱量を必要最小限とすることができ、液体還元
剤の加熱に要する消費電力及び還元剤加熱添加手段の熱
劣化が極力抑制される。
は、機関運転状態及び還元剤温度に基づいて制御される
ため、加熱量を必要最小限とすることができ、液体還元
剤の加熱に要する消費電力及び還元剤加熱添加手段の熱
劣化が極力抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置（以下「排気浄化装置」という）を備えたデ
ィーゼル機関の全体構成を示す。ディーゼル機関１０の
排気通路１２には、排気流通方向に沿って、粒子状物質
（ＰＭ）を捕集除去するディーゼルパティキュレートフ
ィルタ（ＤＰＦ）１４と、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ
還元触媒１６と、が介装される。
本発明を詳述する。図１は、本発明に係る内燃機関の排
気浄化装置（以下「排気浄化装置」という）を備えたデ
ィーゼル機関の全体構成を示す。ディーゼル機関１０の
排気通路１２には、排気流通方向に沿って、粒子状物質
（ＰＭ）を捕集除去するディーゼルパティキュレートフ
ィルタ（ＤＰＦ）１４と、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ
還元触媒１６と、が介装される。
【００１３】ＤＰＦ１４は、セラミック等の多孔性部材
からなる隔壁により排気流と略平行なセルが多数形成さ
れ、各セルの入口と出口とが目封材により互い違いに千
鳥格子状に目封じされた構成をなす。そして、出口が塞
がれたセル内の排気が、隔壁を介して入口が塞がれてい
る隣接するセルに流入するとき、排気中のＰＭが隔壁を
形成する多孔性部材により捕集除去される。
からなる隔壁により排気流と略平行なセルが多数形成さ
れ、各セルの入口と出口とが目封材により互い違いに千
鳥格子状に目封じされた構成をなす。そして、出口が塞
がれたセル内の排気が、隔壁を介して入口が塞がれてい
る隣接するセルに流入するとき、排気中のＰＭが隔壁を
形成する多孔性部材により捕集除去される。
【００１４】一方、ＮＯｘ還元触媒１６は、セラミック
のコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼からな
るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒
担体に、例えば、ゼオライト系の活性成分が担持された
構成をなす。そして、触媒担体に担持された活性成分
は、添加剤としての炭化水素（ＨＣ）又は尿素（(Ｎ
Ｈ2)2ＣＯ）等の供給を受けて活性化し、ＮＯｘを効果
的に無害物質に転化させる。
のコーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼からな
るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒
担体に、例えば、ゼオライト系の活性成分が担持された
構成をなす。そして、触媒担体に担持された活性成分
は、添加剤としての炭化水素（ＨＣ）又は尿素（(Ｎ
Ｈ2)2ＣＯ）等の供給を受けて活性化し、ＮＯｘを効果
的に無害物質に転化させる。
【００１５】ＮＯｘ還元触媒１６の上流側の排気通路１
２には、軽油，尿素水溶液等の液体還元剤を噴射添加す
る還元剤噴射弁１８が介装される。還元剤噴射弁１８に
は、定圧圧送ポンプ２０が介装された還元剤導入路２２
を介して、燃料タンク等の還元剤貯蔵タンク２４に貯蔵
される液体還元剤が加圧供給される。還元剤導入路２２
には、還元剤流量を制御すべく、マイクロコンピュータ
を内蔵したコントロールユニット２６によりデューティ
制御される還元剤流量制御弁２８が介装される。
２には、軽油，尿素水溶液等の液体還元剤を噴射添加す
る還元剤噴射弁１８が介装される。還元剤噴射弁１８に
は、定圧圧送ポンプ２０が介装された還元剤導入路２２
を介して、燃料タンク等の還元剤貯蔵タンク２４に貯蔵
される液体還元剤が加圧供給される。還元剤導入路２２
には、還元剤流量を制御すべく、マイクロコンピュータ
を内蔵したコントロールユニット２６によりデューティ
制御される還元剤流量制御弁２８が介装される。
【００１６】還元剤噴射弁１８は、図２に示すように、
排気通路１２に添加される液体還元剤の温度を高めるべ
く、軸方向に延びつつ略同心に配設された２つの発熱体
１８Ａ，１８Ｂの間に、還元剤流路１８Ｃが形成された
構成をなす。ここで、発熱体１８Ａ，１８Ｂは、還元剤
を短時間で加熱可能な低熱容量の電気ヒータで構成され
ることが望ましい。発熱体１８Ｂの外周には、熱が外部
に放散されることを抑制すべく、遮熱材１８Ｄが配設さ
れる。なお、還元剤導入口１８Ｅは、還元剤流路１８Ｃ
内に旋回流が生じるように、還元剤噴射弁１８の軸中心
に対してオフセットした位置に開口することが望ましい
（図２（Ｂ）参照）。また、発熱体１８Ａ，１８Ｂは、
必ずしも、その両方が配設される必要はなく、少なくと
も一方が配設されるようにしてもよい。
排気通路１２に添加される液体還元剤の温度を高めるべ
く、軸方向に延びつつ略同心に配設された２つの発熱体
１８Ａ，１８Ｂの間に、還元剤流路１８Ｃが形成された
構成をなす。ここで、発熱体１８Ａ，１８Ｂは、還元剤
を短時間で加熱可能な低熱容量の電気ヒータで構成され
ることが望ましい。発熱体１８Ｂの外周には、熱が外部
に放散されることを抑制すべく、遮熱材１８Ｄが配設さ
れる。なお、還元剤導入口１８Ｅは、還元剤流路１８Ｃ
内に旋回流が生じるように、還元剤噴射弁１８の軸中心
に対してオフセットした位置に開口することが望ましい
（図２（Ｂ）参照）。また、発熱体１８Ａ，１８Ｂは、
必ずしも、その両方が配設される必要はなく、少なくと
も一方が配設されるようにしてもよい。
【００１７】なお、還元剤噴射弁１８，定圧圧送ポンプ
２０，還元剤導入路２２，還元剤貯蔵タンク２４，コン
トロールユニット２６及び還元剤流量制御弁２８によ
り、還元剤加熱添加手段が構成される。ところで、液体
還元剤として尿素水溶液を用いる場合には、還元剤流路
１８Ｃの内壁面、即ち、中央に配設される発熱体１８Ａ
の外周面及びその周囲に配設される発熱体１８Ｂの内周
面には、還元剤を改質させる改質触媒が塗布されること
が望ましい。改質触媒としては、次式のように、尿素
（(ＮＨ2)2ＣＯ）と水（Ｈ 2Ｏ）とを反応させて、アン
モニア（ＮＨ3）と二酸化炭素（ＣＯ2）とに転化すべ
く、酸化チタン（ＴｉＯ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及
びシリカ（ＳｉＯ2）からなるものが用いられる。
２０，還元剤導入路２２，還元剤貯蔵タンク２４，コン
トロールユニット２６及び還元剤流量制御弁２８によ
り、還元剤加熱添加手段が構成される。ところで、液体
還元剤として尿素水溶液を用いる場合には、還元剤流路
１８Ｃの内壁面、即ち、中央に配設される発熱体１８Ａ
の外周面及びその周囲に配設される発熱体１８Ｂの内周
面には、還元剤を改質させる改質触媒が塗布されること
が望ましい。改質触媒としては、次式のように、尿素
（(ＮＨ2)2ＣＯ）と水（Ｈ 2Ｏ）とを反応させて、アン
モニア（ＮＨ3）と二酸化炭素（ＣＯ2）とに転化すべ
く、酸化チタン（ＴｉＯ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及
びシリカ（ＳｉＯ2）からなるものが用いられる。
【００１８】(ＮＨ2)2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2 また、排気浄化装置の制御を行なうために、機関運転状
態，還元剤状態などを検出する種々のセンサが配設され
る。即ち、ＤＰＦ１４の下流側の排気通路１２には、排
気中のＮＯｘ濃度ＣNOxを検出するＮＯｘセンサ３０、
及び、排気温度Ｔeを検出する排気温度センサ３２が夫
々介装される。ディーゼル機関１０には、吸気流量Ｑを
検出する吸気流量センサ３４、機関回転速度Ｎを検出す
る回転速度センサ３６、及び、機関負荷Ｌを検出する負
荷センサ３８が夫々配設される。なお、ＮＯｘセンサ３
０，排気温度センサ３２，吸気流量センサ３４，回転速
度センサ３６及び負荷センサ３８により、運転状態検出
手段が構成される。定圧圧送ポンプ２０の下流側の還元
剤導入路２２には、還元剤温度Ｔrを検出する還元剤温
度センサ４０（還元剤温度検出手段）が介装される。
態，還元剤状態などを検出する種々のセンサが配設され
る。即ち、ＤＰＦ１４の下流側の排気通路１２には、排
気中のＮＯｘ濃度ＣNOxを検出するＮＯｘセンサ３０、
及び、排気温度Ｔeを検出する排気温度センサ３２が夫
々介装される。ディーゼル機関１０には、吸気流量Ｑを
検出する吸気流量センサ３４、機関回転速度Ｎを検出す
る回転速度センサ３６、及び、機関負荷Ｌを検出する負
荷センサ３８が夫々配設される。なお、ＮＯｘセンサ３
０，排気温度センサ３２，吸気流量センサ３４，回転速
度センサ３６及び負荷センサ３８により、運転状態検出
手段が構成される。定圧圧送ポンプ２０の下流側の還元
剤導入路２２には、還元剤温度Ｔrを検出する還元剤温
度センサ４０（還元剤温度検出手段）が介装される。
【００１９】そして、コントロールユニット２６では、
図３に示す処理が所定時間毎に繰り返し実行され、還元
剤噴射弁１８の発熱体１８Ａ，１８Ｂ及び還元剤流量制
御弁２８が夫々制御される。なお、発熱体１８Ａ，１８
Ｂに対する電力供給制御が、加熱量制御手段に該当す
る。ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同
様）では、機関運転状態として、ＮＯｘセンサ３０，排
気温度センサ３２，吸気流量センサ３４，回転速度セン
サ３６及び負荷センサ３８から、夫々、ＮＯｘ濃度Ｃ
NOx，排気温度Ｔe，吸気流量Ｑ，回転速度Ｎ及び機関負
荷Ｌが検出される。また、還元剤温度センサ４０から、
還元剤温度Ｔrが検出される。
図３に示す処理が所定時間毎に繰り返し実行され、還元
剤噴射弁１８の発熱体１８Ａ，１８Ｂ及び還元剤流量制
御弁２８が夫々制御される。なお、発熱体１８Ａ，１８
Ｂに対する電力供給制御が、加熱量制御手段に該当す
る。ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同
様）では、機関運転状態として、ＮＯｘセンサ３０，排
気温度センサ３２，吸気流量センサ３４，回転速度セン
サ３６及び負荷センサ３８から、夫々、ＮＯｘ濃度Ｃ
NOx，排気温度Ｔe，吸気流量Ｑ，回転速度Ｎ及び機関負
荷Ｌが検出される。また、還元剤温度センサ４０から、
還元剤温度Ｔrが検出される。
【００２０】ステップ２では、例えば、還元剤添加量マ
ップ及び還元剤添加流量マップが参照され、機関運転状
態に応じた還元剤添加量及び還元剤添加流量（単位時間
当りの還元剤添加量）が夫々演算される。ステップ３で
は、還元剤添加流量，排気温度Ｔe及び還元剤温度Ｔrに
基づいて、還元剤噴射弁１８の発熱体１８Ａ，１８Ｂへ
の供給電力が演算される。即ち、発熱体１８Ａ，１８Ｂ
への供給電力は、図４に示すように、還元剤添加流量に
比例すると共に、排気温度Ｔe及び還元剤温度Ｔrに依存
する。このため、例えば、排気温度Ｔe及び還元剤温度
Ｔrに基づいて、マップから図４に示す直線の傾きを求
め、簡単な演算により発熱体１８Ａ，１８Ｂへの供給電
力を求めることができる。
ップ及び還元剤添加流量マップが参照され、機関運転状
態に応じた還元剤添加量及び還元剤添加流量（単位時間
当りの還元剤添加量）が夫々演算される。ステップ３で
は、還元剤添加流量，排気温度Ｔe及び還元剤温度Ｔrに
基づいて、還元剤噴射弁１８の発熱体１８Ａ，１８Ｂへ
の供給電力が演算される。即ち、発熱体１８Ａ，１８Ｂ
への供給電力は、図４に示すように、還元剤添加流量に
比例すると共に、排気温度Ｔe及び還元剤温度Ｔrに依存
する。このため、例えば、排気温度Ｔe及び還元剤温度
Ｔrに基づいて、マップから図４に示す直線の傾きを求
め、簡単な演算により発熱体１８Ａ，１８Ｂへの供給電
力を求めることができる。
【００２１】ステップ４では、還元剤の加熱及び噴射が
開始される。即ち、演算された供給電力に基づいて、例
えば、発熱体１８Ａ，１８Ｂに印加する電圧又は／及び
電流が制御され、還元剤噴射弁１８に供給された液体還
元剤が加熱される。また、演算された還元剤添加流量に
基づいて、還元剤流量制御弁２８の開度がデューティ制
御され、還元剤噴射弁１８から排気通路１２内に、加熱
昇温された液体還元剤が噴射される。
開始される。即ち、演算された供給電力に基づいて、例
えば、発熱体１８Ａ，１８Ｂに印加する電圧又は／及び
電流が制御され、還元剤噴射弁１８に供給された液体還
元剤が加熱される。また、演算された還元剤添加流量に
基づいて、還元剤流量制御弁２８の開度がデューティ制
御され、還元剤噴射弁１８から排気通路１２内に、加熱
昇温された液体還元剤が噴射される。
【００２２】ステップ５では、液体還元剤の噴射が終
了、即ち、演算された還元剤添加量が排気通路１２内に
噴射されたか否かが判定される。還元剤の噴射が終了し
たか否かは、例えば、液体還元剤の噴射開始から、還元
剤添加量を還元剤添加流量で除算して求められる噴射時
間が経過したか否かで判定することができる。そして、
液体還元剤の噴射が終了したならばステップ６へと進み
（Ｙｅｓ）、液体還元剤の噴射が終了していなければス
テップ５における判定が繰り返される（Ｎｏ）。
了、即ち、演算された還元剤添加量が排気通路１２内に
噴射されたか否かが判定される。還元剤の噴射が終了し
たか否かは、例えば、液体還元剤の噴射開始から、還元
剤添加量を還元剤添加流量で除算して求められる噴射時
間が経過したか否かで判定することができる。そして、
液体還元剤の噴射が終了したならばステップ６へと進み
（Ｙｅｓ）、液体還元剤の噴射が終了していなければス
テップ５における判定が繰り返される（Ｎｏ）。
【００２３】ステップ６では、液体還元剤の加熱を停止
すべく、発熱体１８Ａ，１８Ｂへの通電が遮断されると
共に、液体還元剤の噴射を停止すべく、還元剤流量制御
弁２８が閉弁制御される。かかる構成によれば、ＮＯｘ
還元触媒１６の上流側には、液体還元剤が加熱されてか
ら噴射添加されるので、その液滴が排気と混合しても、
排気温度の低下を抑制することができる。また、液体還
元剤が加熱されることで、その気化が促進されるので、
ＮＯｘ還元触媒１６に対する還元剤の供給分布が均一化
され、還元剤の拡散性を向上させることができる。そし
て、排気温度の低下抑制と還元剤の拡散性向上との相乗
作用により、最小限の液体還元剤を用いて、ＮＯｘ還元
触媒１６によるＮＯｘ浄化効率を向上させることができ
る。
すべく、発熱体１８Ａ，１８Ｂへの通電が遮断されると
共に、液体還元剤の噴射を停止すべく、還元剤流量制御
弁２８が閉弁制御される。かかる構成によれば、ＮＯｘ
還元触媒１６の上流側には、液体還元剤が加熱されてか
ら噴射添加されるので、その液滴が排気と混合しても、
排気温度の低下を抑制することができる。また、液体還
元剤が加熱されることで、その気化が促進されるので、
ＮＯｘ還元触媒１６に対する還元剤の供給分布が均一化
され、還元剤の拡散性を向上させることができる。そし
て、排気温度の低下抑制と還元剤の拡散性向上との相乗
作用により、最小限の液体還元剤を用いて、ＮＯｘ還元
触媒１６によるＮＯｘ浄化効率を向上させることができ
る。
【００２４】また、液体還元剤として尿素水溶液を用い
ることを前提として、還元剤噴射弁１８の還元剤流路１
８Ｃの内壁面に改質触媒を塗布した場合には、ここで、
尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）がアンモニア（ＮＨ3）に改質さ
れる。そして、還元剤噴射弁１８からアンモニアが排気
通路１２内に噴射添加されるため、ＮＯｘ還元触媒１６
によるＮＯｘの還元反応が促進され、ＮＯｘ浄化効率を
一層向上させることができる。なお、還元剤として炭化
水素（ＨＣ）を用いた場合には、改質触媒を塗布する必
要はないことは言うまでもない。
ることを前提として、還元剤噴射弁１８の還元剤流路１
８Ｃの内壁面に改質触媒を塗布した場合には、ここで、
尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）がアンモニア（ＮＨ3）に改質さ
れる。そして、還元剤噴射弁１８からアンモニアが排気
通路１２内に噴射添加されるため、ＮＯｘ還元触媒１６
によるＮＯｘの還元反応が促進され、ＮＯｘ浄化効率を
一層向上させることができる。なお、還元剤として炭化
水素（ＨＣ）を用いた場合には、改質触媒を塗布する必
要はないことは言うまでもない。
【００２５】ここで、改質触媒として、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及びシリカ（ＳｉＯ2）
からなるものを用いているので、還元剤としての尿素を
アンモニアに効果的に改質することができる。さらに、
還元剤噴射弁１８は、還元剤流路１８Ｃが軸方向に延
び、かつ、その横断面において還元剤導入口１８Ｅが軸
中心に対してオフセットした位置に開口しているため、
還元剤流路１８Ｃ内に旋回流が発生する。このため、液
体還元剤の加熱が効果的に行なわれるようになり、ＮＯ
ｘ浄化触媒１６によるＮＯｘ浄化効率を一層向上させる
ことができる。還元剤流路１８Ｃの内壁面に改質触媒が
塗布されている場合には、旋回流により還元剤の改質を
効果的に行なうことができる。
ｉＯ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及びシリカ（ＳｉＯ2）
からなるものを用いているので、還元剤としての尿素を
アンモニアに効果的に改質することができる。さらに、
還元剤噴射弁１８は、還元剤流路１８Ｃが軸方向に延
び、かつ、その横断面において還元剤導入口１８Ｅが軸
中心に対してオフセットした位置に開口しているため、
還元剤流路１８Ｃ内に旋回流が発生する。このため、液
体還元剤の加熱が効果的に行なわれるようになり、ＮＯ
ｘ浄化触媒１６によるＮＯｘ浄化効率を一層向上させる
ことができる。還元剤流路１８Ｃの内壁面に改質触媒が
塗布されている場合には、旋回流により還元剤の改質を
効果的に行なうことができる。
【００２６】この他、還元剤噴射弁１８における還元剤
の加熱量は、還元剤噴射流量，排気温度Ｔe及び還元剤
温度Ｔrに基づいて制御されるため、加熱量を必要最小
限とすることができ、加熱に要する消費電力及び発熱体
１８Ａ，１８Ｂの熱劣化を極力抑制することができる。
なお、還元剤噴射弁１８の発熱体１８Ａ，１８Ｂは、コ
ントロールユニット２６により制御される他、自己温度
調整型のものを使用してもよい。また、本発明の排気浄
化装置は、ディーゼル機関に限らず、ガソリン機関など
の内燃機関にも適用可能であることは言うまでもない。
の加熱量は、還元剤噴射流量，排気温度Ｔe及び還元剤
温度Ｔrに基づいて制御されるため、加熱量を必要最小
限とすることができ、加熱に要する消費電力及び発熱体
１８Ａ，１８Ｂの熱劣化を極力抑制することができる。
なお、還元剤噴射弁１８の発熱体１８Ａ，１８Ｂは、コ
ントロールユニット２６により制御される他、自己温度
調整型のものを使用してもよい。また、本発明の排気浄
化装置は、ディーゼル機関に限らず、ガソリン機関など
の内燃機関にも適用可能であることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、排気温度の低下抑制と還元剤の拡散性向上
との相乗作用により、最小限の液体還元剤を用いて、窒
素酸化物還元触媒による窒素酸化物の浄化効率を向上さ
せることができる。請求項２記載の発明によれば、還元
剤としての尿素がアンモニアに改質されるので、窒素酸
化物の還元反応が促進され、窒素酸化物の浄化効率を一
層向上することができる。
明によれば、排気温度の低下抑制と還元剤の拡散性向上
との相乗作用により、最小限の液体還元剤を用いて、窒
素酸化物還元触媒による窒素酸化物の浄化効率を向上さ
せることができる。請求項２記載の発明によれば、還元
剤としての尿素がアンモニアに改質されるので、窒素酸
化物の還元反応が促進され、窒素酸化物の浄化効率を一
層向上することができる。
【００２８】請求項３記載の発明によれば、改質触媒と
して酸化チタン，アルミナ及びシリカからなるものが用
いられることで、還元剤としての尿素をアンモニアに効
果的に改質することができる。請求項４記載の発明によ
れば、還元剤流路内に生じた旋回流により、液体還元剤
の加熱を効果的に行なうことができる。また、還元剤流
路内壁面に改質触媒が塗布されている場合には、旋回流
により液体還元剤の改質を効果的に行なうことができ
る。
して酸化チタン，アルミナ及びシリカからなるものが用
いられることで、還元剤としての尿素をアンモニアに効
果的に改質することができる。請求項４記載の発明によ
れば、還元剤流路内に生じた旋回流により、液体還元剤
の加熱を効果的に行なうことができる。また、還元剤流
路内壁面に改質触媒が塗布されている場合には、旋回流
により液体還元剤の改質を効果的に行なうことができ
る。
【００２９】請求項５記載の発明によれば、液体還元剤
の加熱量が必要最小限となるので、液体還元剤の加熱に
要する消費電力及び還元剤加熱添加手段の熱劣化を極力
抑制することができる。
の加熱量が必要最小限となるので、液体還元剤の加熱に
要する消費電力及び還元剤加熱添加手段の熱劣化を極力
抑制することができる。
【図１】本発明に係る排気浄化装置を備えたディーゼル
機関の全体構成図
機関の全体構成図
【図２】還元剤噴射弁の詳細を示し、（Ａ）は縦断面
図、（Ｂ）は横断面図
図、（Ｂ）は横断面図
【図３】排気浄化装置の制御内容を示すフローチャート
【図４】発熱体への供給電力を演算する原理の説明図
１０ ディーゼル機関 １２ 排気通路 １６ ＮＯｘ還元触媒 １８ 還元剤噴射弁 １８Ａ 発熱体 １８Ｂ 発熱体 １８Ｃ 還元剤流路 １８Ｅ 還元剤導入口 ２０ 定圧圧送ポンプ ２２ 還元剤導入路 ２４ 還元剤貯蔵タンク ２６ コントロールユニット ２８ 還元剤流量制御弁 ３０ ＮＯｘセンサ ３２ 排気温度センサ ３４ 吸気流量センサ ３６ 回転速度センサ ３８ 負荷センサ ４０ 還元剤温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G091 AA17 AA18 AA28 AB01 AB05 AB13 BA00 BA14 CA05 CA13 CA17 CA18 CB08 DA01 DA02 DB10 EA01 EA03 EA05 EA15 EA17 EA33 FB10 GA06 GA20 GA24 GB01X GB09W GB10X GB17X HA16 HA36 HA37 HB03 4D048 AA06 AB02 AC04 AC10 BA03X BA06X BA07X BA42X DA01 DA02 DA20
Claims (5)
- 【請求項１】内燃機関の排気通路に介装され、排気中の
窒素酸化物を還元反応により無害物質に転化させる窒素
酸化物還元触媒と、 液体還元剤を加熱しつつ、前記窒素酸化物還元触媒の上
流側に添加する還元剤加熱添加手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置。 - 【請求項２】前記還元剤加熱添加手段の還元剤流路内壁
面には、液体還元剤としての尿素（(ＮＨ2)2ＣＯ）をア
ンモニア（ＮＨ3）に改質する改質触媒が塗布されたこ
とを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装
置。 - 【請求項３】前記改質触媒は、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2），アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及びシリカ（ＳｉＯ2）か
らなることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気
浄化装置。 - 【請求項４】前記還元剤加熱添加手段は、前記還元剤流
路が軸方向に延び、かつ、その横断面において還元剤導
入口が軸中心に対してオフセットした位置に開口してい
ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つ
に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】機関運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記液体還元剤の温度を検出する還元剤温度検出手段
と、 前記運転状態検出手段及び還元剤温度検出手段により夫
々検出された機関運転状態及び還元剤温度に基づいて、
前記還元剤加熱添加手段による液体還元剤の加熱量を制
御する加熱量制御手段と、 を含んだ構成であることを特徴とする請求項１〜請求項
４のいずれか１つ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 |
|---|---|---|---|
| JP2001138393A JP4131784B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138393A JP4131784B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002332827A true JP2002332827A (ja) | 2002-11-22 |
| JP4131784B2 JP4131784B2 (ja) | 2008-08-13 |
Family
ID=18985337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001138393A Expired - Fee Related JP4131784B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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| JP (1) | JP4131784B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025110A1 (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-09 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | 排気浄化装置 |
| JP2007182805A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| WO2007131786A1 (de) * | 2006-05-16 | 2007-11-22 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Vorrichtung zur aufbereitung von abgas einer verbrennungskraftmaschine |
| US7509799B2 (en) | 2003-05-28 | 2009-03-31 | Hitachi High-Technologies Corporation | Engine exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment process |
| WO2009087819A1 (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-16 | Honda Motor Co., Ltd. | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2009162164A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2010067805A1 (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | 三菱重工業株式会社 | 排ガス浄化装置 |
| JP2011074889A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 排気浄化装置 |
| US9279354B2 (en) | 2013-04-02 | 2016-03-08 | Denso Corporation | Control unit for urea-water adding device |
| JP2020524237A (ja) * | 2017-06-16 | 2020-08-13 | ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー | 試薬分布の温度ベース制御 |
| WO2022085452A1 (ja) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー | 高融点配管閉塞物質の生成抑制装置及び方法 |
-
2001
- 2001-05-09 JP JP2001138393A patent/JP4131784B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102165154A (zh) * | 2008-12-08 | 2011-08-24 | 三菱重工业株式会社 | 废气净化装置 |
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| JP2020524237A (ja) * | 2017-06-16 | 2020-08-13 | ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー | 試薬分布の温度ベース制御 |
| JP7254724B2 (ja) | 2017-06-16 | 2023-04-10 | ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー | 試薬分布の温度ベース制御 |
| WO2022085452A1 (ja) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー | 高融点配管閉塞物質の生成抑制装置及び方法 |
| JP2022067434A (ja) * | 2020-10-20 | 2022-05-06 | 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー | 高融点配管閉塞物質の生成抑制装置及び方法 |
| JP7551448B2 (ja) | 2020-10-20 | 2024-09-17 | 株式会社三井E&S | 高融点配管閉塞物質の生成抑制装置及び方法 |
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