JP2003232215A - エンジンの排ガス浄化装置 - Google Patents
エンジンの排ガス浄化装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】尿素の含有量に関わらず最適な量の尿素系液体
を噴射する。 【解決手段】エンジン１１の排気管１６に設けられた選
択還元型触媒２４と、選択還元型触媒２４より排ガス上
流側の排気管１６に設けられた液体噴射ノズル２９と、
液体３２を貯留可能に構成された液体タンク３３と、そ
のタンク３３に貯留された液体３２を液体噴射ノズル２
９に液体調整弁３４を介して供給する尿素系液体供給手
段３６と、液体３２の比重を検出する比重センサ４２
と、比重センサ４２の検出出力に基づいて液体調整弁３
４を制御するコントローラ４４とを備える。エンジン１
１の回転速度を検出する回転センサ４６と、エンジン１
１の負荷を検出する負荷センサ４７と、排ガスの温度を
検出する温度センサ４３とを更に備え、コントローラ４
４がそれら各センサ４２、４６、４７、４３の各検出出
力に基づいて液体調整弁３４を制御するように構成され
る。
を噴射する。 【解決手段】エンジン１１の排気管１６に設けられた選
択還元型触媒２４と、選択還元型触媒２４より排ガス上
流側の排気管１６に設けられた液体噴射ノズル２９と、
液体３２を貯留可能に構成された液体タンク３３と、そ
のタンク３３に貯留された液体３２を液体噴射ノズル２
９に液体調整弁３４を介して供給する尿素系液体供給手
段３６と、液体３２の比重を検出する比重センサ４２
と、比重センサ４２の検出出力に基づいて液体調整弁３
４を制御するコントローラ４４とを備える。エンジン１
１の回転速度を検出する回転センサ４６と、エンジン１
１の負荷を検出する負荷センサ４７と、排ガスの温度を
検出する温度センサ４３とを更に備え、コントローラ４
４がそれら各センサ４２、４６、４７、４３の各検出出
力に基づいて液体調整弁３４を制御するように構成され
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選択還元型触媒
を設け、その選択還元型触媒より排ガス上流側の排気管
に、その選択還元型触媒に向けて尿素系液体を噴射可能
な液体噴射ノズルを設けたディーゼルエンジンの排ガス
浄化装置が知られている（特開２０００−８８３３
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、液体噴射ノズルから噴射された尿素系
液体が排ガスの熱により加熱されて加水分解し、アンモ
ニアが生じる。そしてこのアンモニアは排気ガス中のＮ
Ｏｘを選択還元型触媒によって浄化する還元剤として機
能し、大気に排出されるＮＯｘの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選択還元型触媒
を設け、その選択還元型触媒より排ガス上流側の排気管
に、その選択還元型触媒に向けて尿素系液体を噴射可能
な液体噴射ノズルを設けたディーゼルエンジンの排ガス
浄化装置が知られている（特開２０００−８８３３
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、液体噴射ノズルから噴射された尿素系
液体が排ガスの熱により加熱されて加水分解し、アンモ
ニアが生じる。そしてこのアンモニアは排気ガス中のＮ
Ｏｘを選択還元型触媒によって浄化する還元剤として機
能し、大気に排出されるＮＯｘの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、上記従来の排
ガス浄化装置では、尿素系液体が加水分解して生じるア
ンモニアが過剰であると、触媒でＮＯｘを還元させる還
元反応に用いられなかったアンモニアが直接大気中に排
出されるおそれがある。一方、このアンモニアの量が不
足するとＮＯｘの排出量を十分に低減できない不具合が
生じる。この点を解消するために、尿素系液体の噴射量
をコントローラで制御し、エンジンの回転速度及び負荷
から最適な量の尿素系液体を液体噴射ノズルから噴射す
ることが考えられるが、噴射される尿素系液体における
尿素の含有量が変化すると、噴射される尿素系液体の量
が一定であっても加水分解により生じるアンモニアの量
が変化する問題点がある。
ガス浄化装置では、尿素系液体が加水分解して生じるア
ンモニアが過剰であると、触媒でＮＯｘを還元させる還
元反応に用いられなかったアンモニアが直接大気中に排
出されるおそれがある。一方、このアンモニアの量が不
足するとＮＯｘの排出量を十分に低減できない不具合が
生じる。この点を解消するために、尿素系液体の噴射量
をコントローラで制御し、エンジンの回転速度及び負荷
から最適な量の尿素系液体を液体噴射ノズルから噴射す
ることが考えられるが、噴射される尿素系液体における
尿素の含有量が変化すると、噴射される尿素系液体の量
が一定であっても加水分解により生じるアンモニアの量
が変化する問題点がある。
【０００４】一方、アンモニアは尿素系液体が加熱され
ることにより生じるため、尿素が加水分解できない温度
における尿素系液体の噴射を回避する必要もある。
ることにより生じるため、尿素が加水分解できない温度
における尿素系液体の噴射を回避する必要もある。
【０００５】本発明の目的は、尿素の含有量に関わらず
最適な量の尿素系液体を噴射してアンモニアが大気中に
排出されるのを防止し得るエンジンの排ガス浄化装置を
提供することにある。本発明の別の目的は、比較的低温
時における尿素系液体の噴射を回避し得るエンジンの排
ガス浄化装置を提供することにある。
最適な量の尿素系液体を噴射してアンモニアが大気中に
排出されるのを防止し得るエンジンの排ガス浄化装置を
提供することにある。本発明の別の目的は、比較的低温
時における尿素系液体の噴射を回避し得るエンジンの排
ガス浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、エンジン１１の排気管１６に設けら
れた選択還元型触媒２４と、選択還元型触媒２４より排
ガス上流側の排気管１６に設けられ選択還元型触媒２４
に向けて尿素系液体３２を噴射可能な液体噴射ノズル２
９と、液体３２を貯留可能に構成された液体タンク３３
と、そのタンク３３に貯留された液体３２を液体噴射ノ
ズル２９に液体調整弁３４を介して供給する尿素系液体
供給手段３６と、タンク３３に設けられ液体３２の比重
を検出する比重センサ４２と、比重センサ４２の検出出
力に基づいて液体調整弁３４を制御するコントローラ４
４とを備えたエンジンの排ガス浄化装置である。図２に
示すように、尿素系液体３２の比重は、尿素の含有量に
比例して増加又は減少する。比重センサ４２を備えたこ
の請求項１に記載されたエンジンの排ガス浄化装置で
は、コントローラ４４が比重センサ４２の検出出力から
尿素系液体３２における尿素の含有量を求め、その含有
量に従って還元剤として必要な尿素量から具体的な尿素
系液体３２の噴射量を決定して噴射ノズル２９から噴射
する。これにより尿素の含有量に関わらず最適な量の尿
素系液体３２を噴射することが可能になる。
図１に示すように、エンジン１１の排気管１６に設けら
れた選択還元型触媒２４と、選択還元型触媒２４より排
ガス上流側の排気管１６に設けられ選択還元型触媒２４
に向けて尿素系液体３２を噴射可能な液体噴射ノズル２
９と、液体３２を貯留可能に構成された液体タンク３３
と、そのタンク３３に貯留された液体３２を液体噴射ノ
ズル２９に液体調整弁３４を介して供給する尿素系液体
供給手段３６と、タンク３３に設けられ液体３２の比重
を検出する比重センサ４２と、比重センサ４２の検出出
力に基づいて液体調整弁３４を制御するコントローラ４
４とを備えたエンジンの排ガス浄化装置である。図２に
示すように、尿素系液体３２の比重は、尿素の含有量に
比例して増加又は減少する。比重センサ４２を備えたこ
の請求項１に記載されたエンジンの排ガス浄化装置で
は、コントローラ４４が比重センサ４２の検出出力から
尿素系液体３２における尿素の含有量を求め、その含有
量に従って還元剤として必要な尿素量から具体的な尿素
系液体３２の噴射量を決定して噴射ノズル２９から噴射
する。これにより尿素の含有量に関わらず最適な量の尿
素系液体３２を噴射することが可能になる。
【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、エンジン１１の回転速度を検出する回転セ
ンサ４６と、エンジン１１の負荷を検出する負荷センサ
４７と、排気管１６に設けられ排ガスの温度を検出する
温度センサ４３とを更に備え、コントローラ４４が比重
センサ４２、回転センサ４６、負荷センサ４７及び温度
センサ４３の各検出出力に基づいて液体調整弁３４を制
御するように構成されたエンジンの排ガス浄化装置であ
る。この請求項２に係るエンジンの排ガス浄化装置で
は、温度センサ４３の検出出力によりコントローラ４４
は尿素が加水分解できない温度であるか否かを判断す
る。そして、尿素が加水分解できない排ガス温度である
ことを温度センサ４３が検出したとき、コントローラ４
４はこの検出出力に基づいて液体調整弁３４を遮断して
尿素系液体３２の噴射を回避する。
明であって、エンジン１１の回転速度を検出する回転セ
ンサ４６と、エンジン１１の負荷を検出する負荷センサ
４７と、排気管１６に設けられ排ガスの温度を検出する
温度センサ４３とを更に備え、コントローラ４４が比重
センサ４２、回転センサ４６、負荷センサ４７及び温度
センサ４３の各検出出力に基づいて液体調整弁３４を制
御するように構成されたエンジンの排ガス浄化装置であ
る。この請求項２に係るエンジンの排ガス浄化装置で
は、温度センサ４３の検出出力によりコントローラ４４
は尿素が加水分解できない温度であるか否かを判断す
る。そして、尿素が加水分解できない排ガス温度である
ことを温度センサ４３が検出したとき、コントローラ４
４はこの検出出力に基づいて液体調整弁３４を遮断して
尿素系液体３２の噴射を回避する。
【０００８】一方、尿素が加水分解可能な温度であるこ
とを温度センサ４３が検出したとき、コントローラ４４
は回転センサ４６及び負荷センサ４７の各検出出力に基
づいて、液体調整弁３４を開放して液体噴射ノズル２９
から尿素系液体３２を噴射する。コントローラ４４は、
回転センサ４６及び負荷センサ４７の各検出出力に基づ
いて求められるエンジン１１の運転状態から排気ガス中
のＮＯｘ濃度を推定し、このＮＯｘを浄化するのに必要
な還元剤としての尿素量を求め、その尿素量に匹敵する
尿素系液体３２を噴射ノズル２９から噴射する。これに
より最適な量の尿素系液体３２が噴射され、ＮＯｘの排
出量を低減するとともに、アンモニアが大気中に排出さ
れるのを有効に防止する。
とを温度センサ４３が検出したとき、コントローラ４４
は回転センサ４６及び負荷センサ４７の各検出出力に基
づいて、液体調整弁３４を開放して液体噴射ノズル２９
から尿素系液体３２を噴射する。コントローラ４４は、
回転センサ４６及び負荷センサ４７の各検出出力に基づ
いて求められるエンジン１１の運転状態から排気ガス中
のＮＯｘ濃度を推定し、このＮＯｘを浄化するのに必要
な還元剤としての尿素量を求め、その尿素量に匹敵する
尿素系液体３２を噴射ノズル２９から噴射する。これに
より最適な量の尿素系液体３２が噴射され、ＮＯｘの排
出量を低減するとともに、アンモニアが大気中に排出さ
れるのを有効に防止する。
【０００９】
【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。
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。
【００１０】排気管１６の途中には選択還元型触媒２４
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に収容される。この実施の形態に
おける触媒２４は、排気管１６に流入する排ガス中のＮ
Ｏｘを比較的低温で、例えば２００〜３００℃で還元す
る銅ゼオライト系の触媒が用いられる。
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に収容される。この実施の形態に
おける触媒２４は、排気管１６に流入する排ガス中のＮ
Ｏｘを比較的低温で、例えば２００〜３００℃で還元す
る銅ゼオライト系の触媒が用いられる。
【００１１】触媒２４の排ガス上流側の排気管１６、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３１の他
端は尿素系液体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３４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の第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
れる。そして、液体調整弁３４がオンすると第１及び第
２ポート３４ａ，３４ｂが所定の開度で連通し、オフす
ると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂの連通が遮断さ
れるように構成される。
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３１の他
端は尿素系液体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３４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の第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
れる。そして、液体調整弁３４がオンすると第１及び第
２ポート３４ａ，３４ｂが所定の開度で連通し、オフす
ると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂの連通が遮断さ
れるように構成される。
【００１２】一方、液体タンク３３には、この液体タン
ク３３に貯留された尿素系液体３２の比重を検出する比
重センサ４２が設けられる。また、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。この比重センサ４２及び温度センサ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、エンジン１１の回転速度を検出する回
転センサ４６と、エンジン１１の負荷を検出する負荷セ
ンサ４７の各検出出力が接続される。上記負荷センサ４
７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４４ａを備える。
メモリ４４ａには、尿素系液体３２の比重、触媒２４入
口の排ガス温度、エンジン回転、エンジン負荷等に応じ
た液体調整弁３４のオン又はオフ並びにオン時における
開度、更にポンプ３６の作動の有無が予め記憶される。
ク３３に貯留された尿素系液体３２の比重を検出する比
重センサ４２が設けられる。また、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。この比重センサ４２及び温度センサ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、エンジン１１の回転速度を検出する回
転センサ４６と、エンジン１１の負荷を検出する負荷セ
ンサ４７の各検出出力が接続される。上記負荷センサ４
７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４４ａを備える。
メモリ４４ａには、尿素系液体３２の比重、触媒２４入
口の排ガス温度、エンジン回転、エンジン負荷等に応じ
た液体調整弁３４のオン又はオフ並びにオン時における
開度、更にポンプ３６の作動の有無が予め記憶される。
【００１３】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、尿素が加水分解できない温度であること、具体的
に、この実施の形態では２２０℃未満の排ガス温度を温
度センサ４３が検出したとき、コントローラ４４はこの
検出出力に基づいて、液体調整弁３４をオフする。これ
により液体調整弁３４における第１及び第２ポート３４
ａ，３４ｂの連通は遮断されて、尿素が加水分解できな
い温度における尿素系液体３２の噴射が回避される。
浄化する装置の動作を説明する。エンジン１１を始動
し、尿素が加水分解できない温度であること、具体的
に、この実施の形態では２２０℃未満の排ガス温度を温
度センサ４３が検出したとき、コントローラ４４はこの
検出出力に基づいて、液体調整弁３４をオフする。これ
により液体調整弁３４における第１及び第２ポート３４
ａ，３４ｂの連通は遮断されて、尿素が加水分解できな
い温度における尿素系液体３２の噴射が回避される。
【００１４】尿素が加水分解する温度であること、具体
的にこの実施の形態では温度センサ４３が２２０℃以上
の排ガス温度を検出した状態で、コントローラ４４は液
体調整弁３４をオンして液体調整弁３４における第１及
び第２ポート３４ａ，３４ｂを連通させ、液体噴射ノズ
ル２９から尿素系液体３２を噴射する。これは、排気ガ
ス中のＮＯｘを選択還元型触媒２４によって浄化するの
に還元剤が必要だからであり、尿素系液体３２は予め所
定の濃度に調整されたものが液体タンク３３に貯留され
る。そしてコントローラ４４は回転センサ４６及び負荷
センサ４７の各検出出力に基づいて求められるディーゼ
ルエンジン１１の運転状態から排気ガス中のＮＯｘ濃度
を推定し、このＮＯｘを浄化するのに必要な還元剤とし
ての尿素量を求める。
的にこの実施の形態では温度センサ４３が２２０℃以上
の排ガス温度を検出した状態で、コントローラ４４は液
体調整弁３４をオンして液体調整弁３４における第１及
び第２ポート３４ａ，３４ｂを連通させ、液体噴射ノズ
ル２９から尿素系液体３２を噴射する。これは、排気ガ
ス中のＮＯｘを選択還元型触媒２４によって浄化するの
に還元剤が必要だからであり、尿素系液体３２は予め所
定の濃度に調整されたものが液体タンク３３に貯留され
る。そしてコントローラ４４は回転センサ４６及び負荷
センサ４７の各検出出力に基づいて求められるディーゼ
ルエンジン１１の運転状態から排気ガス中のＮＯｘ濃度
を推定し、このＮＯｘを浄化するのに必要な還元剤とし
ての尿素量を求める。
【００１５】一方、図２に示すように、尿素系液体３２
の比重は、尿素の含有量に比例して増加又は減少する。
コントローラ４４は比重センサ４２の検出出力から尿素
系液体３２における尿素の含有量を求め、メモリ４４ａ
に記憶された複数種類のマップからその含有量に従った
マップを選択する。複数種類のマップは比重により分け
られ、比重が比較的低い場合のマップは比較的大きな開
度で液体調整弁３４を開放するようになっており、比重
が比較的高い場合のマップは比較的小さな開度で液体調
整弁３４を開放するように調整される。そして、コント
ローラ４４は、比重により選択されたマップに従って先
に求められた還元剤として必要な尿素量から具体的な尿
素系液体３２の噴射量を決定して噴射ノズル２９から噴
射する。これにより尿素の含有量に関わらず最適な量の
尿素系液体３２を噴射することが可能になる。
の比重は、尿素の含有量に比例して増加又は減少する。
コントローラ４４は比重センサ４２の検出出力から尿素
系液体３２における尿素の含有量を求め、メモリ４４ａ
に記憶された複数種類のマップからその含有量に従った
マップを選択する。複数種類のマップは比重により分け
られ、比重が比較的低い場合のマップは比較的大きな開
度で液体調整弁３４を開放するようになっており、比重
が比較的高い場合のマップは比較的小さな開度で液体調
整弁３４を開放するように調整される。そして、コント
ローラ４４は、比重により選択されたマップに従って先
に求められた還元剤として必要な尿素量から具体的な尿
素系液体３２の噴射量を決定して噴射ノズル２９から噴
射する。これにより尿素の含有量に関わらず最適な量の
尿素系液体３２を噴射することが可能になる。
【００１６】噴射された尿素系液体は、排気ガスによっ
て加熱されて次のような化学反応により加水分解しアン
モニアを生じる。 （ＮＨ2）２・ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２ＮＨ3 このアンモニアが選択還元型触媒２４に流入すると、次
のような化学反応によりＮＯ、ＮＯ2は還元されてＮＯ
ｘの排出量を低減するとともに、最適な量の尿素系液体
３２が噴射されることによりアンモニアの大部分が還元
剤として機能し、還元剤として使用されないアンモニア
が大気中に排出されるのを有効に防止することができ
る。 ６ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 → ５Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ６ＮＯ2 ＋ ８ＮＨ3 → ７Ｎ2 ＋ １２Ｈ2Ｏ 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。
て加熱されて次のような化学反応により加水分解しアン
モニアを生じる。 （ＮＨ2）２・ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２ＮＨ3 このアンモニアが選択還元型触媒２４に流入すると、次
のような化学反応によりＮＯ、ＮＯ2は還元されてＮＯ
ｘの排出量を低減するとともに、最適な量の尿素系液体
３２が噴射されることによりアンモニアの大部分が還元
剤として機能し、還元剤として使用されないアンモニア
が大気中に排出されるのを有効に防止することができ
る。 ６ＮＯ ＋ ４ＮＨ3 → ５Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ６ＮＯ2 ＋ ８ＮＨ3 → ７Ｎ2 ＋ １２Ｈ2Ｏ 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。
【００１７】また、この実施の形態では、液体噴射ノズ
ル２９及び触媒２４間の排気管１６、即ち排気管１６内
の排ガス温度を検出する温度センサ４３が触媒２４の入
口に設けられた例を示したが、図５に示すように、排気
管１６内の排ガス温度を検出する温度センサ５３を触媒
２４の出口近傍の排気管１６に設けても良い。この場合
には、１７０℃未満の排ガス温度を温度センサ５３が検
出したとき、コントローラ４４が液体調整弁３４をオフ
するように構成することが好ましい。このように温度セ
ンサ５３を触媒２４の出口近傍の排気管１６に設けて
も、尿素が加水分解できない温度における尿素系液体３
２の噴射を回避することができる。
ル２９及び触媒２４間の排気管１６、即ち排気管１６内
の排ガス温度を検出する温度センサ４３が触媒２４の入
口に設けられた例を示したが、図５に示すように、排気
管１６内の排ガス温度を検出する温度センサ５３を触媒
２４の出口近傍の排気管１６に設けても良い。この場合
には、１７０℃未満の排ガス温度を温度センサ５３が検
出したとき、コントローラ４４が液体調整弁３４をオフ
するように構成することが好ましい。このように温度セ
ンサ５３を触媒２４の出口近傍の排気管１６に設けて
も、尿素が加水分解できない温度における尿素系液体３
２の噴射を回避することができる。
【００１８】
【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に選択還
元型触媒２４を設けた。また触媒２４の排ガス上流側の
排気管１６には尿素系液体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は銅ゼオライト
から成るものを用いた。液体噴射ノズル２９には液体供
給管３１の一端を接続し、この液体供給管３１の他端を
液体タンク３３に接続した。そして液体タンク３３に比
重が１．２０の尿素水溶液を尿素系液体３２として貯留
した。そして液体タンク３３に貯留された尿素水溶液３
２を、ＮＯ／尿素の当量比が１として噴射ノズル２９か
ら噴射した。この場合の排ガス浄化装置によるＮＯｘの
低減率とピークのリークアンモニアの濃度をディーゼル
１３モードでそれぞれ測定した。その結果を図３及び図
４に示す。
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１６に選択還
元型触媒２４を設けた。また触媒２４の排ガス上流側の
排気管１６には尿素系液体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は銅ゼオライト
から成るものを用いた。液体噴射ノズル２９には液体供
給管３１の一端を接続し、この液体供給管３１の他端を
液体タンク３３に接続した。そして液体タンク３３に比
重が１．２０の尿素水溶液を尿素系液体３２として貯留
した。そして液体タンク３３に貯留された尿素水溶液３
２を、ＮＯ／尿素の当量比が１として噴射ノズル２９か
ら噴射した。この場合の排ガス浄化装置によるＮＯｘの
低減率とピークのリークアンモニアの濃度をディーゼル
１３モードでそれぞれ測定した。その結果を図３及び図
４に示す。
【００１９】＜比較例１＞実施例１と同一の排ガス浄化
装置を用い、比重が１．２６の尿素水溶液を尿素系液体
３２として、ＮＯ／尿素の当量比が１として噴射ノズル
２９から噴射した。この場合の排ガス浄化装置によるＮ
Ｏｘの低減率とピークのリークアンモニアの濃度をディ
ーゼル１３モードでそれぞれ測定した。その結果を図３
及び図４に示す。 ＜評価＞図３から明らかなように、比較例１ではＮＯｘ
の低減率が５７％であるのに対して実施例１では６５％
であり、僅かにその低減率を向上させることができた。
比較例１では、過剰のＮＨ3が一部酸化してＮＯｘが生
成された結果、ＮＯｘの低減率が低下したものと考えら
れる。一方、図４から明らかなように、比較例１ではア
ンモニアリーク濃度が３０ｐｐｍであるのに対して、実
施例１では著しく少ない５ｐｐｍであった。よって、尿
素系液体の比重によりその噴射量を調整することによ
り、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、アンモニアが
大気中に排出されるのを防止できることが判る。
装置を用い、比重が１．２６の尿素水溶液を尿素系液体
３２として、ＮＯ／尿素の当量比が１として噴射ノズル
２９から噴射した。この場合の排ガス浄化装置によるＮ
Ｏｘの低減率とピークのリークアンモニアの濃度をディ
ーゼル１３モードでそれぞれ測定した。その結果を図３
及び図４に示す。 ＜評価＞図３から明らかなように、比較例１ではＮＯｘ
の低減率が５７％であるのに対して実施例１では６５％
であり、僅かにその低減率を向上させることができた。
比較例１では、過剰のＮＨ3が一部酸化してＮＯｘが生
成された結果、ＮＯｘの低減率が低下したものと考えら
れる。一方、図４から明らかなように、比較例１ではア
ンモニアリーク濃度が３０ｐｐｍであるのに対して、実
施例１では著しく少ない５ｐｐｍであった。よって、尿
素系液体の比重によりその噴射量を調整することによ
り、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、アンモニアが
大気中に排出されるのを防止できることが判る。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、噴
射ノズルから選択還元触媒に向かって噴射される尿素系
液体の比重を検出する比重センサを液体タンクに設け、
その比重センサの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ように構成したので、コントローラ
が比重センサの検出出力から尿素系液体における尿素の
含有量を求め、その含有量に従って還元剤として必要な
尿素量から具体的な尿素系液体の噴射量を決定して噴射
ノズルから噴射する。この結果、尿素の含有量に関わら
ず最適な量の尿素系液体を噴射することが可能になる。
射ノズルから選択還元触媒に向かって噴射される尿素系
液体の比重を検出する比重センサを液体タンクに設け、
その比重センサの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ように構成したので、コントローラ
が比重センサの検出出力から尿素系液体における尿素の
含有量を求め、その含有量に従って還元剤として必要な
尿素量から具体的な尿素系液体の噴射量を決定して噴射
ノズルから噴射する。この結果、尿素の含有量に関わら
ず最適な量の尿素系液体を噴射することが可能になる。
【００２１】また、エンジンの回転速度を検出する回転
センサと、エンジンの負荷を検出する負荷センサと、排
ガスの温度を検出する温度センサとを更に備え、コント
ローラが比重センサ、回転センサ、負荷センサ及び温度
センサの各検出出力に基づいて液体調整弁を制御するよ
うに構成すれば、温度センサの検出出力によりコントロ
ーラが、尿素が加水分解できない排ガス温度であること
を検出したときに液体調整弁を遮断することにより尿素
系液体の無用な噴射を回避することができる。また、液
体調整弁を開放した場合には、コントローラが、回転セ
ンサ及び負荷センサの各検出出力に基づいて求められる
エンジンの運転状態から排気ガス中のＮＯｘ濃度を推定
し、このＮＯｘを浄化するのに必要な還元剤としての尿
素量を求め、その尿素量に匹敵する尿素系液体を噴射ノ
ズルから噴射することにより、最適な量の尿素系液体を
噴射することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低
減するとともに、アンモニアが大気中に排出されるのを
有効に防止することができる。
センサと、エンジンの負荷を検出する負荷センサと、排
ガスの温度を検出する温度センサとを更に備え、コント
ローラが比重センサ、回転センサ、負荷センサ及び温度
センサの各検出出力に基づいて液体調整弁を制御するよ
うに構成すれば、温度センサの検出出力によりコントロ
ーラが、尿素が加水分解できない排ガス温度であること
を検出したときに液体調整弁を遮断することにより尿素
系液体の無用な噴射を回避することができる。また、液
体調整弁を開放した場合には、コントローラが、回転セ
ンサ及び負荷センサの各検出出力に基づいて求められる
エンジンの運転状態から排気ガス中のＮＯｘ濃度を推定
し、このＮＯｘを浄化するのに必要な還元剤としての尿
素量を求め、その尿素量に匹敵する尿素系液体を噴射ノ
ズルから噴射することにより、最適な量の尿素系液体を
噴射することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低
減するとともに、アンモニアが大気中に排出されるのを
有効に防止することができる。
【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】尿素の含有量と尿素系液体の比重との関係を示
す図。
す図。
【図３】本発明実施実施例におけるＮＯｘ低減率を示す
図。
図。
【図４】本発明実施実施例におけるアンモニアリーク濃
度を示す図。
度を示す図。
【図５】本発明の別のエンジンの排ガス浄化装置を示す
構成図。
構成図。
１１ ディーゼルエンジン
１６ 排気管
２４ 選択還元型触媒
２９ 液体噴射ノズル
３２ 尿素系液体
３３ 液体タンク
３４ 液体調整弁
３６ ポンプ（尿素系液体供給手段）
４２ 比重センサ
４３，５３ 温度センサ
４４ コントローラ
４６ 回転センサ
４７ 負荷センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3G091 AA10 AA18 AA28 AB05 BA14
CA13 CA17 DA01 DA02 DB10
EA00 EA01 EA03 EA17 HA37
HB06
4D048 AA06 AB02 AC03 CC61 DA01
DA02 DA03 DA06 DA10 DA20
Claims (2)
- 【請求項１】 エンジン(11)の排気管(16)に設けられた
選択還元型触媒(24)と、 前記選択還元型触媒(24)より排ガス上流側の排気管(16)
に設けられ前記選択還元型触媒(24)に向けて尿素系液体
(32)を噴射可能な液体噴射ノズル(29)と、 前記液体(32)を貯留可能に構成された液体タンク(33)
と、 前記タンク(33)に貯留された前記液体(32)を前記液体噴
射ノズル(29)に液体調整弁(34)を介して供給する尿素系
液体供給手段(36)と、 前記タンク(33)に設けられ前記液体(32)の比重を検出す
る比重センサ(42)と、 前記比重センサ(42)の検出出力に基づいて前記液体調整
弁(34)を制御するコントローラ(44)とを備えたエンジン
の排ガス浄化装置。 - 【請求項２】 エンジン(11)の回転速度を検出する回転
センサ(46)と、前記エンジン(11)の負荷を検出する負荷
センサ(47)と、排気管(16)に設けられ排ガスの温度を検
出する温度センサ(43)とを更に備え、コントローラ(44)
が比重センサ(42)、前記回転センサ(46)、前記負荷セン
サ(47)及び前記温度センサ(43)の各検出出力に基づいて
液体調整弁(34)を制御するように構成された請求項１記
載のエンジンの排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002031641A JP2003232215A (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | エンジンの排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002031641A JP2003232215A (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | エンジンの排ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003232215A true JP2003232215A (ja) | 2003-08-22 |
Family
ID=27774979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002031641A Pending JP2003232215A (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | エンジンの排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003232215A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006075764A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Babcock Hitachi Kk | ガラス溶解炉排ガス処理方法および処理装置 |
| WO2006046339A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | 排気浄化装置 |
| JP2010185337A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Yanmar Co Ltd | 排気ガス浄化システム |
| KR101454930B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2014-10-27 | 현대자동차주식회사 | 유레아 에스 씨 알 시스템의 이물질 검출장치 및 그 제어방법 |
-
2002
- 2002-02-08 JP JP2002031641A patent/JP2003232215A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006075764A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Babcock Hitachi Kk | ガラス溶解炉排ガス処理方法および処理装置 |
| JP4647960B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2011-03-09 | バブコック日立株式会社 | ガラス溶解炉排ガス処理方法および処理装置 |
| WO2006046339A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | 排気浄化装置 |
| US7673444B2 (en) | 2004-10-29 | 2010-03-09 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Exhaust gas purification apparatus |
| KR101454930B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2014-10-27 | 현대자동차주식회사 | 유레아 에스 씨 알 시스템의 이물질 검출장치 및 그 제어방법 |
| JP2010185337A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Yanmar Co Ltd | 排気ガス浄化システム |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040331 |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061205 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070403 |